CN101999094A

CN101999094A - 液晶显示装置

Info

Publication number: CN101999094A
Application number: CN2009801129318A
Authority: CN
Inventors: 箱井博之; 井上威一郎; 宫地弘一
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2011-03-30
Also published as: US20110032466A1; JPWO2009128229A1; JP5010736B2; WO2009128229A1; EP2270582A4; EP2270582A1

Abstract

本发明提供一种液晶显示，该液晶显示装置的像素具有第一线状取向限制构造体和第二线状取向限制构造体10a、20a，第一线状取向限制构造体和第二线状取向限制构造体各自具有：沿着第一轴L1延伸的第一成分；和沿着与第一轴不同的第二轴L2延伸的第二成分，且第一轴和第二轴均将一对偏光板的偏光轴所成的角大致二等分，第一线状取向限制构造体和第二线状取向限制构造体中的至少一个是肋20a。肋的第一成分20a1包括沿着第一轴排列的3个以上的第一直线部分，排列成：相邻的2个第一直线部分成作为50°≤θ1＜180°的θ1角，将θ1二等分的方向与第一轴大致正交，肋的第二成分20a2包括沿着第二轴排列的3个以上的第二直线部分，排列成：相邻的2个第二直线部分成作为50°≤θ2＜180°的θ2角，将θ2二等分的方向与第二轴大致正交。

Description

液晶显示装置

技术领域

本发明涉及液晶显示装置，特别是涉及垂直取向模式的液晶显示装置。

背景技术

近年来，与目前的TN模式的液晶显示装置相比视野角广、具有高对比度的垂直取向(Vertical Alignment：VA)模式的液晶显示装置以电视和信息显示器等大型显示装置为中心被广泛使用。

VA模式的液晶显示装置具有由介电各向异性为负的向列液晶材料构成的液晶层。在未向该液晶层施加电压的状态下(包含施加不足阀值电压的电压的情况)，液晶分子相对于基板面(垂直取向膜的表面)几乎垂直(85°以上90°以下)地取向，当向液晶层施加电压时，液晶分子以几乎平行于基板面的方式倾倒。

已知进一步提高了VA模式的液晶显示装置的视野角特性的MVA(Multi-Domain Vertical Alignment：多畴垂直取向)模式(参照专利文献1)。在MVA模式中，在相互正交的2个方向上配置直线状的取向限制构造体(狭缝或肋)，在取向限制构造体之间，形成代表各畴的指向矢的方位与正交尼科尔配置的偏光板的偏光轴(透过轴)成45度的4个液晶畴。当以钟表的指针盘的3点钟方向作为方位角的0度、并以逆时针方向作为正方向时，4个区域的指向矢的方位角成为45度、135度、225度、315度。这样，将在一个像素中形成4个畴的结构称为4分割取向构造或者简单地称为4D构造。另外，在MVA模式的液晶显示装置内，作为在隔着液晶层相互相对的一对基板的液晶层一侧设置的取向限制构造体，两者均使用形成于电极的狭缝，这有时被称为PVA(Patterned Vertical Alignment：垂直取向构型)模式。

VA模式的液晶显示装置在无施加电压状态下，即在液晶分子与基板面垂直地取向的状态下，进行黑显示(常黑模式)，所以得到良好的黑显示(亮度低)，其结果是能够实现高对比度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-242225号公报

发明内容

然而，在利用肋(即，线状介电体突起)作为取向限制构造体的MVA模式的液晶显示装置中，由于肋附近的液晶分子在无施加电压状态下会从基板面法线方向起倾斜，在黑显示状态下发生漏光，这成为使对比度下降的主要原因(参照图17和图18后述)。

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于使具有肋(线状介电体突起)作为取向限制构造体的MVA模式的液晶显示装置的对比度提高。

本发明的液晶显示装置，其特征在于：

包括：第一基板；第二基板；在所述第一基板与所述第二基板之间设置的垂直取向型的液晶层，在所述第一基板的所述液晶层一侧设置的第一电极；在所述第二基板的所述液晶层一侧设置的第二电极；和之间隔着所述液晶层相互相对且正交尼科尔配置的一对偏光板，且该液晶显示装置具有多个像素，所述多个像素各自具有：在所述第一基板的所述液晶层一侧设置的多个第一线状取向限制构造体；和在所述第二基板的所述液晶层一侧设置的多个第二线状取向限制构造体，所述多个第一线状取向限制构造体和所述多个第二线状取向限制构造体各自具有：沿着第一轴延伸的第一成分；和沿着与所述第一轴不同的第二轴延伸的第二成分，且所述第一轴和所述第二轴均是将所述的一对偏光板的偏光轴所成的角大致二等分的轴，所述多个第一线状取向限制构造体和第二线状取向限制构造体中的至少一方是多个线状介电体突起，所述多个线状介电体突起的所述第一成分包括沿着所述第一轴排列的3个以上的第一直线部分，且所述3个以上的第一直线部分排列成：相邻的2个第一直线部分成作为50°≤θ1＜180°的θ1角，将θ1二等分的方向与第一轴大致正交，所述多个线状介电体突起的所述第二成分包括沿着所述第二轴配置的3个以上的第二直线部分，且所述3个以上的第二直线部分排列成：相邻的2个第二直线部分成作为50°≤θ2＜180°的θ2角，将θ2二等分的方向与第二轴大致正交。

在某实施方式中，规定θ1的所述相邻的2个第一直线部分的长度相互相等，并且，规定θ2的所述相邻的2个第二直线部分的长度相互相等。

在某实施方式中，所述3个以上的第一直线部分和所述3个以上的第二直线部分的长度全部相等。

在某实施方式中，θ1和θ2各自独立地为74°以上109°以下。更加优选θ1和θ2各自独立地为85°以上96°以下。

在某实施方式中，θ1＝θ2。

在某实施方式中，θ1和θ2为大约90°。

在某实施方式中，所述3个以上的第一直线部分和所述3个以上的第二直线部分以10μm以下的间距排列。

在某实施方式中，所述多个第一线状取向限制构造体是设置于所述第一电极的多个狭缝，所述多个第二线状取向限制构造体是设置于所述第二电极的所述液晶层一侧的多个线状介电体突起。

在某实施方式中，所述一对偏光板的偏光轴的一个配置在显示面的水平方向。

发明的效果

根据本发明，能够提高具有肋(线状介电体突起)作为取向限制构造体的MVA模式的液晶显示装置的对比度。另外，本发明的液晶显示装置，在现有的液晶显示装置的制造工艺中，仅改变肋的形状就能够容易地制造出来。

附图说明

图1(a)～(d)是本发明的实施方式的液晶显示装置100a、100b、100c和100d的一个像素的示意性的平面图。

图2是说明图1(a)中所示肋20a的构造和作用的关系的示意图。

图3(a)是说明图1(c)中所示的肋20c的构造和作用的关系的示意图，(b)是说明图1(d)中所示的肋20d的构造和作用的关系的模式图。

图4是表示用于模拟的液晶显示装置的构成单位100p的2维剖面构造的图。

图5是从基板的法线方向观看现有的MVA模式的液晶显示装置(比较例)所具有的直线状的肋20得到的图。

图6是用于模拟的现有的液晶显示装置(比较例)的构成单位100p的平面图。

图7(a)和(b)是由比较例的模拟得到的构成单位100p内的透过率分布图，(a)是黑显示状态(施加电压：0.0V)，(b)是白显示状态(施加电压：7.5V)。

图8是实施例1的构成单位100p的台阶状的肋20A的平面图。

图9(a)和(b)是通过实施例1的模拟得到的构成单位100p内的透过率分布图，(a)是黑显示状态(施加电压：0.0V)，(b)是白显示状态(施加电压：7.5V)。

图10是实施例2的构成单位100p的台阶状的肋20B的平面图。

图11(a)和(b)是由实施例2的模拟得到的构成单位100p内的透过率分布的图，(a)是黑显示状态(施加电压：0.0V)，(b)是白显示状态(施加电压：7.5V)。

图12是实施例3的构成单位100p的台阶状的肋20C的平面图。

图13(a)和(b)是通过实施例3的模拟得到的构成单位100p内的透过率分布的图，(a)是黑显示状态(施加电压：0.0V)，(b)是白显示状态(施加电压：7.5V)。

图14是实施例4的构成单位100p的台阶状的肋20D的平面图。

图15(a)和(b)是由实施例4的模拟得到的构成单位100p内的透过率分布图，(a)是黑显示状态(施加电压：0.0V)，(b)是白显示状态(施加电压：7.5V)。

图16是表示构成台阶形状的等腰三角形的顶角θ与对比度的关系的图表。

图17是表示在现有的MVA模式的液晶显示装置上直线状延伸的肋20附近的液晶分子30a的取向方位的示意图。

图18是表示通过模拟在图17所示的肋20附近发生的黑显示状态下的漏光而求得的结果的图。

附图标记说明

10a 第一线状取向限制构造体(狭缝)

10a1 第一线状取向限制构造体的第一成分

10a2 第一线状取向限制构造体的第二成分

11、21 玻璃基板

12 像素电极(ITO膜)

15、16 偏光板

20 肋

20a、20b、20c、20d 第二线状取向限制构造体(台阶状肋)

20a1、20b1、20c1、20d1第二线状取向限制构造体第一成分

20a2、20b2、20c2、20d2第二线状取向限制构造体第二成分

20a3、20b3、20c3、20d3第二线状取向限制构造体第三成分

22 对置电极(ITO膜)

30 液晶层

30a 液晶分子

100a、100b、100c、100d 液晶显示装置

100p 构成单位(像素的一部分)

L1 第一轴

L2 第二轴

具体实施方式

以下，虽然参考附图说明本发明的实施方式的液晶显示装置，但本发明并不限制于举例所示的实施方式的液晶显示装置。

在图1(a)～(d)中表示本发明实施方式的液晶显示装置100a、100b、100c和100d的一个像素的示意性的平面图。

本发明的实施方式的液晶显示装置是MVA模式的液晶显示装置。即，具有：第一基板(例如TFT基板)；第二基板(例如彩色滤光片基板)；在第一基板与第二基板之间设置的垂直取向型的液晶层；在第一基板的液晶层一侧设置的第一电极(例如像素电极)；在第二基板的液晶层一侧设置的第二电极(对置电极)；和之间隔着液晶层相互相对且正交尼科尔配置的一对偏光板。在此，一对偏光板的偏光轴被配置在水平方向和垂直方向。

图1(a)～(d)所示的液晶显示装置所具有的多个像素各自具有在第一基板的液晶层一侧设置的多个第一线状取向限制构造体10a和在第二基板的液晶层一侧设置的多个第二线状取向限制构造体20a、20b、20c、20d。

多个第一线状取向限制构造体10a和多个第二线状取向限制构造体20a、20b、20c、20d各自具有沿着第一轴延伸的第一成分(10a1、20a1、20b1、20c1和20d1)和沿着与第一轴不同的第二轴延伸的第二成分(10a2、20a2、20b2、20c2和20d2)。多个第一线状取向限制构造体和多个第二线状取向限制构造体中的至少一方是多个线状介电体突起(以下，将线状介电体突起称为肋)。另外，从与第一基板和第二基板垂直的方向观看时，多个第一线状取向限制构造体10a和多个第二线状取向限制构造体20a、20b、20c、20d交替设置。这种基本的结构与现有的MVA模式的液晶显示装置相同(参照专利文献1)。

第一轴和第二轴均是将一对偏光板的偏光轴(透过轴)所成的角大致二等分的轴，配置成相对于在显示面内的水平方向和垂直方向上配置的一对偏光板的2个偏光轴成45°。

在以下的例子中，虽然举例说明多个第一线状取向限制构造体是设置于第一电极的多个狭缝，多个第二线状取向限制构造体是设置于第二电极的液晶层一侧的多个肋的情况，但是只要多个第一线状取向限制构造体和多个第二线状取向限制构造体中的至少一方为多个肋即可。另外，第一线状取向限制构造体和第二线状取向限制构造体的两者均是肋的情况，如果对它们中的至少一个适用本发明，且为后述的台阶形状，就能够获得本发明的效果。但是，为了得到高对比度，优选采用一个是狭缝而另一个是肋的结构。进而，从制造过程的观点来看，优选在像素电极设置狭缝，在对置电极的液晶层一侧设置肋的结构。

图1(a)所示的实施方式的液晶显示装置100a的像素中，设置于像素电极的狭缝10a具有第一成分10a1和第二成分10a2，设置于对置电极的液晶层一侧的肋20a具有第一成分20a1和第二成分20a2。狭缝10a的第一成分10a1和第二成分10a2分别为直线状。肋20a还具有连接第一成分20a1与第二成分20a2的第三成分20a3。狭缝10a和肋20a的第一成分10a1、20a1延伸的方向(第一轴)，与狭缝10a和肋20a的第二成分10a2、20a2延伸的方向(第二轴)相互正交。

液晶显示装置100a的像素的特征在于，肋20a的第一成分20a1和第二成分20a2各自沿着第一轴和第二轴具有台阶状的形状。另外，该台阶形状是连接顶角为90°的等腰三角形的2条边(相互长度相等的2条边，底边以外的边)的形状。将肋20a的第一成分20a1的顶角二等分的方向与第一轴大致正交，将肋20a的第二成分20a2的顶角二等分的方向与第二轴大致正交。

图1(b)所示的液晶显示装置100b的像素也与液晶显示装置100a的像素相同，设置于像素电极的狭缝10a具有第一成分10a1和第二成分10a2，设置于对置电极的液晶层一侧的肋20b具有第一成分20b1和第二成分20b2。肋20b还具有连接第一成分20b1和第二成分20b2的第三成分20b3。狭缝10a和肋20b的第一成分10a1、20b1延伸的方向(第一轴)与狭缝10a和肋20b的第二成分10a2、20b2延伸的方向(第二轴)相互正交。

液晶显示装置100b具有的肋20b也构成为，肋20b的第一成分20b1和第二成分20b2各自沿着第一轴和第二轴具有台阶状的形状。液晶显示装置100b具有的肋20b的台阶状的形状与液晶显示装置100a的肋20a的形状相比，直角等腰三角形的顶角部分是圆弧状这点不同。虽然顶角部分是圆弧状，但是构成肋20b的第一成分20b1和第二成分20b2的主要部分与液晶显示装置100a的肋20a相同，是顶角为90°的等腰直角三角形的相互等长的2条边，这2条边所成的角是90°，方便起见称呼这个角是顶角，将肋20b的第一成分20b1的顶角二等分的方向与第一轴大致正交，将肋20b的第二成分20b2的顶角二等分的方向与第二轴大致正交。

图1(c)所示的液晶显示装置100c的像素也与液晶显示装置100a的像素相同，设置于像素电极的狭缝10a具有第一成分10a1和第二成分10a2，设置于对置电极的液晶层一侧的肋20c具有第一成分20c1和第二成分20c2。肋20c还具有连接第一成分20c1和第二成分20c2的第三成分20c3。狭缝10a和肋20c的第一成分10a1、20c1延伸的方向(第一轴)与狭缝10a和肋20c的第二成分10a2、20c2延伸的方向(第二轴)相互正交。

液晶显示装置100c所具有的肋20c构成为，肋20c的第一成分20c1和第二成分20c2各自沿着第一轴和第二轴也具有台阶状的形状。液晶显示装置100c所具有的肋20c的台阶状的形状与液晶显示装置100a的肋20a的形状相比，直角等腰三角形的顶角的角度是钝角(超过90°不足180°)这点不同。将肋20c的第一成分20c1的顶角二等分的方向与第一轴大致正交，将肋20c的第二成分20c2的顶角二等分的方向与第二轴大致正交。

图1(d)所示的液晶显示装置100d的像素也与液晶显示装置100a的像素相同，设置于像素电极的狭缝10a具有第一成分10a1和第二成分10a2，设置于对置电极的液晶层一侧的肋20d具有第一成分20d1和第二成分20d2。肋20d还具有连接第一成分20d1和第二成分20d2的第三成分20d3。狭缝10a和肋20d的第一成分10a1、20d1延伸的方向(第一轴)与狭缝10a和肋20d的第二成分10a2、20d2延伸的方向(第二轴)相互正交。

液晶显示装置100d具有的肋20d构成为，肋20d的第一成分20d1和第二成分20d2各自沿着第一轴和第二轴也具有台阶状的形状。液晶显示装置100d具有的肋20d的台阶状的形状与液晶显示装置100a的肋20a的形状相比，直角等腰三角形的顶角的角度是锐角(超过50°不足90°)这点不同。将肋20d的第一成分20d1的顶角二等分的方向与第一轴大致正交，将肋20d的第二成分20d2的顶角二等分的方向与第二轴大致正交。

接着，参照图2说明本发明实施方式的液晶显示装置100a具有的台阶状形状的肋20a的作用。

图2是说明肋20a的构造和作用的关系的示意图。正交尼科尔配置的一对偏光板的偏光轴中，观察者一侧的偏光板的偏光轴以PA表示，背面侧(背光源一侧)的偏光板的偏光轴以PP表示。

如上所述，肋20a具有第一成分20a1和第二成分20a2。肋20a的第一成分20a1延伸的方向是第一轴L1，肋20a的第二成分20a2延伸的方向是第二轴L2，第一轴L1和第二轴L2相互正交。另外，第一轴L1和第二轴L2各自将偏光轴PP与PA构成的角(90°)二等分。

肋20a的第一成分20a1沿着第一轴L1具有台阶状的形状，第二成分20a2沿着第二轴L2具有台阶状的形状。肋20a的第一成分20a1包括沿着第一轴L1排列的3个以上的第一直线部分，这些第一直线部分的相邻的2个成θa＝90°的角。另外，将θa二等分的方向与第一轴L1正交。

构成肋20a的第一成分20a1的第一直线部分，沿着第一轴L1，例如按照图2中的左上开始的顺序，相邻的2个第一直线部分所成的角θa被规定的旋转方向(图1中的小箭头所示)是顺时针旋转、逆时针旋转、顺时针旋转……这样交替，台阶形状沿着第一轴L1延伸。另外，规定θa的相邻的2个第一直线部分的长度相互相等。

同样，构成肋20a的第二成分20a2的第二直线部分，沿着第二轴L2，例如从图2中的右上开始依次观看，相邻的2个第二直线部分所成的角θa被规定的旋转方向(图1中的小箭头所示)是逆时针旋转、顺时针旋转、逆时针旋转……这样交替，台阶形状沿着第二轴L2延伸。另外，规定θa的相邻的2个第二直线部分的长度相互相等。另外，连接第一成分20a1和第二成分20a2的第三成分20a3，由图2可明确得知，作为第一成分20a1和第二成分20a2的一部分被共同所有。

像这样，肋20a由在水平方向上延伸的直线部分和在垂直方向上延伸的直线部分构成。

液晶分子30a受到取向限制，使其向与肋20a正交的方向倾倒。因此，如图2所示，被与肋20a的垂直方向平行的直线部分取向限制的液晶分子30a倾倒的方位为水平方向，被与肋20a的水平方向平行的直线部分取向限制的液晶分子30a倾倒的方位为垂直方向。相互相邻的2个直线部分之间的区域的液晶分子30a，由于以被取向限制在水平方向的液晶分子30a和被取向限制在垂直方向的液晶分子30a这两者取向方向一致的方式保持连续性地取向，所以在将相互相邻的2个直线部分所成的角θa二等分的方向，即，在与第一轴L1或第二轴L2正交的方向上取向。

其结果是，稍微偏离肋20a的区域的液晶分子30a，由沿着第一轴L1形成的台阶状的第一成分20a1取向限制于图2中的箭头A和B所示的2个方位，由沿着第二轴L2形成的台阶状的第二成分20a2取向限制于图2中的箭头C和D所示的2个方位。即，与现有的MVA模式的液晶显示装置相同，形成以A、B、C和D四个方位表示的4个指向矢为特征的4个区域。

在此应该注意的是，被肋20a的表面取向限制的液晶分子30a以与偏光轴PP平行或正交的方式取向。即，被肋20a的表面取向限制的液晶分子30a，对通过具有偏光轴PP的偏光板而射入液晶层30的直线偏振光没有赋予位相差(没有延迟)。因此，液晶显示装置100a即使在黑显示状态，在肋20a附近也不会发生漏光。另外，在一对偏光板的偏光轴PP和PA的配置相反的情况下也相同。

在此，参照图17和图18说明在现有的MVA模式的液晶显示装置的黑显示状态下发生漏光的原因。

图17是表示在现有的MVA模式的液晶显示装置中直线状延伸的肋20附近的液晶分子30a的取向方位的示意图，图18是表示根据模拟在肋20附近发生的黑显示状态下的漏光而求得的结果。

如图17所示，在现有的MVA模式的液晶显示装置中，肋20是由将一对偏光板的偏光轴PP与PA所成的角(90°)二等分的2个相互正交方向上延伸的2个直线部分构成(整体为“ㄑ”字型)。因此，被肋20的表面取向限制的液晶分子30a，按照相对于偏光轴PP成45°的方式取向。因此，能够高效率地形成具有A～D的方位的4个指向矢。

然而，来自于肋20表面的取向限制力在没有施加电压时也存在，所以肋20附近的液晶分子30a在没有施加电压状态下也从基板面法线方向倾斜。因为液晶分子30a倾斜的方位与偏光轴PP成45°(不是平行或正交的方向)，所以被肋20a的表面取向限制的液晶分子30a相对于通过具有偏光轴PP的偏光板而射入液晶层30的直线偏振光赋予位相差(有延迟)。其结果是现有的MVA模式的液晶显示装置，如图18所示，在黑显示状态下沿着肋20形成明亮的区域BA，发生漏光。该漏光成为导致液晶显示装置的对比度降低的重要原因。

对此，本发明的实施方式的液晶显示装置100a具有的肋20a，如上所述，因为是由与偏光轴PP平行或正交的直线部分构成，所以被肋20的表面取向限制的液晶分子30a对通过偏光轴PP而射入液晶层30的直线偏振光没有赋予位相差，在黑显示状态下也不会发生漏光。

图1(b)所示的液晶显示装置100b的肋20b的台阶状的形状与液晶显示装置100a的肋20a的形状相比，虽然直角等腰三角形的顶角部分是圆弧形这点不同，但是基本上与液晶显示装置100a的肋20a具有同样的作用。另外，因为圆弧部分使液晶分子30a取向于与偏光轴PP成45°的方位，所以优选圆弧部分短，没有必要积极设计圆弧部分。但是，在例如使用感光性树脂通过光刻印刷工艺形成液晶显示装置100a的肋20a时，有时能够形成圆弧部分。

接着，参考图3(a)和(b)说明液晶显示装置100c的肋20c和液晶显示装置100d的肋20d的作用。图3(a)是为了说明肋20c的构造和作用的关系的示意图，图3(b)是为了说明肋20d的构造和作用的关系的示意图。

图3(a)所示的台阶状的肋20c，如上所述，在相邻的直线部分所成的角θc为钝角(超过90°不足180°)这点上与图2所示的肋20a不同。随着θc从90°开始增大，构成肋20c的直线部分与偏光轴PP所成的角从0°(平行)或90°(垂直)的偏离也变大。由于肋20c的直线部分与偏光轴PP所成的角从0°(平行)或90°(垂直)的偏离变大，被直线部分取向限制的液晶分子和偏光轴PP所成的角从0°(平行)或90°(垂直)的偏离也变大，所以漏光增加。当θc不足180°时，虽然能够比图17所示的具有直线状的肋20的现有的MVA模式的液晶显示装置减少漏光，但为了充分减少漏光，优选θc在109°以下(参照图16后述)。

图3(b)所示的台阶状的肋20d，如上所述，在相邻的直线部分所成的角θd为锐角(50°以上不足90°)这点上与图2所示的肋20a不同。随着θd从90°开始减小，构成肋20d的直线部分与偏光轴PP所成的角从0°(平行)或90°(正交)的偏离也变大。由于肋20d的直线部分与偏光轴所成的角从0°(平行)或90°(正交)的偏离变大，被直线部分取向限制的液晶分子和偏光轴PP所成的角从0°(平行)或90°(正交)的偏离也变大，所以漏光增加。另外，在θd不足90°的情况下，随着θd减小，与肋20d的长度的增加相伴的漏光增加。参照图16如后文所述，如果θd为50°以上，则虽然能够比图17所示的具有直线状的肋20的现有的MVA模式的液晶显示装置减少漏光，但是为了充分减少漏光，优选θd为74°以上。

另外，在图3(a)和(b)所示的肋20c和20d，虽然第三成分20c3和20d3是在与各自的第一成分和第二成分不同的方向上延伸并不属于任何部分，但第三成分的20c3和20d3均是在垂直方向上延伸的直线部分，因此不会发生漏光。

关于图3(a)和(b)所示的肋20c和20d，也可以如图1(b)的肋20b那样，在相邻的2个直线部分之间具有圆弧部分。进而，也可以设置间隙代替圆弧部分。

另外，上述的肋20a～20d构成为，沿着第一轴L1延伸的第一成分和沿着第二轴L2延伸的第二成分实质上具有相同的构造。具体来说，第一成分和第二成分相对于水平轴处于镜像的关系或者处于旋转了90°的关系。然而，肋的形状并不限制于此，第一成分和第二成分各自符合上述的任一项即可。即，肋20a、20b、20c和20d的第一成分20a1、20b1、20c1和20d1具有3个以上的第一直线部分，相邻的2个第一直线部分成50°≤θ1＜180°的θ1角，将θ1二等分的方向按照与第一轴大致正交的方式排列，肋20a、20b、20c和20d的第二成分20a2、20b2、20c2和20d2具有3个以上的第二直线部分，相邻的2个第二直线部分成50°≤θ1＜180°的θ2角，将θ2二等分的方向按照与第二轴大致正交的方式排列即可。

另外，如图2和图3可明确的那样，优选将相邻的2个直线部分所成的角θ1、θ2二等分的方向与各自所对应的第一轴L1或第二轴L2正交，另外，优选规定θ1的相邻的2个第一直线部分的长度相互相等，并且，优选规定θ2的相邻的2个第二直线部分的长度相互相等。即，如果全部满足上述条件，则从相邻的2个直线部分受到的取向限制力是相等的，它们之间的区域的液晶分子的取向方向是将相邻的2个直线成分所成的角θ1、θ2二等分的方向，并且，该取向方向和与第一轴L1或第二轴L2正交的方向一致。但是，为了得到由将肋形成为台阶状而产生的漏光降低的效果，将相邻的2个直线成分所成的角θ1、θ2二等分的方向没有必要严密正交于各自对应的第一轴L1或第二轴L2，另外，相邻的2个直线部分的长度也可以相互不等。

接着，关于参照图1(a)和图2说明了的由具有形成直角等腰三角形的顶角的2条边构成的肋20a的结构，讨论肋20a的间距和宽度的影响。另外，肋20a的间距是指，沿着作为台阶状肋20a延伸的方向的第一轴L1或第二轴L2的间距，肋20a的宽度是指，各直线部分的宽度(直线部分的与延伸方向正交的方向上的长度)。

肋20a的结构和透过率分布的关系，由3维液晶指向矢、电场、光学计算软件(シンテツク(SYMTEC)公司制造，LCD Master 3DFEMVersion4.8)进行的模拟来评价。

首先，进行了以下模拟：作为参照例的具有直线状的肋的现有的MVA模式的液晶显示装置的透过率分布。

在图4表示用于模拟的液晶显示装置的构成单位100p的2维剖面构造。在此使用的构成单位100p是1个像素内的一部分，例如，仅包括沿着肋的第一轴的第一成分(例如与图1(a)的参照附图标记20a1对应)的部分。另外，图4的水平方向是与第一轴L1正交的方向。

图4中，构成为从上侧开始为偏光板16、玻璃基板21、对置电极(ITO膜)22、肋20、液晶层30、像素电极(ITO膜)12、玻璃基板11、偏光板15。在肋20和对置电极22的液晶层30一侧以及在像素电极12的液晶层30一侧形成的垂直取向膜没有图示。

构成单位100p的2维尺寸是纵×横＝100μm×100μm，单元间隙＝3.4μm，液晶材料是负型的向列液晶材料，液晶层30的延迟＝320nm，无施加电压状态的液晶分子的界面处的预倾角＝90°，对置电极22和像素电极12的ITO膜的厚度＝0μm，对置电极22的2维尺寸是纵×横＝100μm×100μm，像素电极12的2维尺寸是纵×横＝100μm×64μm。像素电极12的横向尺寸比对置电极22的横向尺寸小是因为使图4中的像素电极12两侧的电极非形成部与形成于实际的液晶显示装置的像素电极的狭缝对应。即，图4表示例如与第一轴L1(参照图2)正交的方向的剖面构造，该第一轴L1在与包括图1(a)的肋20a的第一成分20a1和在其两侧配置的狭缝10a的第一成分10a1的区域对应的部分中。偏光板15和16的偏光轴与第一轴L1成45°，肋的高度＝1.2μm，肋的相对介电常数＝3.7，锥形角度＝64.2度。

模拟用的共同的参数在下面的表1中表示。

[表1]

肋的高度	1.2(μm)
		肋的锥形角度	64.2(°)
肋的相对介电常数	3.7
		对置电极的纵向长	100.0(μm)
对置电极的横向长	100.0(μm)
		对置电极的膜厚	0.0(μm)
像素电极的纵向长	100.0(μm)
		像素电极的横向长	64.0(μm)
像素电极的膜厚	0.0(μm)

单元间隙	3.4(μm)
		液晶层的延迟	320.0(nm)

首先，作为比较例，进行具有直线状的肋的现有的MVA模式的液晶显示装置的透过率分布的模拟。

在图5中表示从基板的法线方向观看现有的MVA模式的液晶显示装置具有的直线状的肋20得到的图。另外，在本模拟中，如图6所示，利用遮光体62对构成单位100p的上下各30μm进行遮光。这是为了去除在像素电极12和对置电极22的边缘部生成的斜面电场的影响。另外，一对偏光板的偏光轴PP和PA相对于肋20的延伸方向成45°。

图7(a)和(b)表示通过比较例的模拟得到的构成单位100p内的透过率分布，图7(a)是黑显示状态(施加电压：0.0V)，图7(b)是白显示状态(施加电压：7.5V)。

从图7(a)可以知道，在黑显示状态下，沿着直线状的肋能够明确看见2条明亮的区域BA(漏光)。另外，从图7(b)可以知道，在白显示状态下，在形成有肋的区域内形成暗的区域DA。另外，肋的中央部分的液晶分子因为没有倒向任何方向而维持接近垂直取向的状态，所以作为最暗的线被观察到。比较例的构成单位100p的整体的透过率，在黑显示状态下为0.000059，在白显示状态下为0.094548。

另外，在软件LCD Master中，来自正交尼科尔配置的偏光板的透过率并不是0％，要考虑来自一对偏光板的漏光。在此，因为目的在于，定量地评价通过改变肋的形状而得到的漏光改善效果，所以优选除去在LCD Master中自动加入的来自偏光板的漏光。在此，将通过对从上述的比较例的结构中除去肋的结构进行模拟而得到的、施加电压为0.0V时的透过率＝0.000030作为来自一对偏光板的透过率(漏光)，从通过各模拟得到的透过率的值减去0.000030。将去除来自正交尼科尔配置的一对偏光板的漏光的影响之前的值称为“补正前”，将去除之后的值称为“补正后”。

因此，去除了来自正交尼科尔配置的一对偏光板的漏光的影响，即，补正后的比较例的透过率，在黑显示状态下为0.000029(0.000059-0.000030)，在白显示状态下为0.094518(0.094548-0.000030)。

通过实际测量求得比较例的液晶显示装置的黑亮度、白亮度和对比度。黑亮度是0.2020[cd]，白亮度是500[cd]，对比度是2475。关于黑亮度，0.2020[cd]中的0.0910[cd]是由肋导致的漏光量。剩下的0.111[cd]是合计来自肋以外的彩色滤光片、各种总线、像素电极的狭缝等的漏光的值。这里的数值，是制作分别具有各构成要素的评价用液晶单元，根据实际测定各评价用液晶单元的黑亮度而求得。

接着，仅改变与对上述比较例说明的构成单位100p的肋关联的参数，对下述的实施例1～4的构成单位进行了模拟。用表2表示各个实施例的各种参数。另外，结果在表3和表4中表示。

[表2]

(实施例1)

在实施例1的构成单位100p中，如图8所示，台阶状的肋20A的间距是40μm。肋20A的宽度和高度与比较例相同。图9(a)和(b)表示通过实施例1的模拟得到的构成单位100p内的透过率分布。图9(a)是黑显示状态(施加电压：0.0V)，图9(b)是白显示状态(施加电压：7.5V)。

从图9(a)可知，由肋导致形成的明亮的区域BA，在比较例中是线状(参照图7(a))，与此相对，在此是点状分布。点状的明亮的区域BA形成在与台阶状形状的顶点对应的位置。其结果，实施例1的构成单位100p的整体的透过率的值，在黑显示状态下为0.000001，与比较例相比大约改善了97％。

另一方面，白显示状态的透过率是0.060394，与比较例相比大约下降了36％。这是因为，从图9(b)可知，肋附近的液晶分子的大部分是强烈受到肋的取向限制力，对电场不能充分地响应，成为导致保持取向于与偏光轴PP平行或正交的方向的状态的原因。

根据由模拟得到的透过率，如下所示求得黑亮度、白亮度、对比度。

黑亮度＝((来自比较例的肋的漏光量)×(实施例1的黑显示状态的透过率)÷(比较例的黑显示状态的透过率)+(来自肋以外的部件的漏光量)＝(0.0910×0.000001÷0.000029)+0.111＝0.1141[cd]

白亮度＝((比较例的白亮度)×(实施例1的白显示状态的透过率)÷(比较例的白显示状态的透过率)＝500×0.060394÷0.094518＝320[cd]

对比度＝320[cd]÷0.1141[cd]＝2800

如以上那样，在实施例1中，虽然白亮度为500→320[cd]大约降低了36％，但是黑亮度为0.2020→0.1141[cd]大约减少了43％，所以对比度为2475→2800大约上升了13％。

(实施例2)

在实施例2的构成单位100p中，如图10所示，使台阶状的肋20B的间距为20μm。肋20B的宽度和高度与比较例相同。在图11(a)和(b)中表示通过实施例2的模拟得到的构成单位100p内的透过率分布。图11(a)是黑显示状态(施加电压：0.0V)，图11(b)是白显示状态(施加电压：7.5V)。

从图11(a)可知，由于肋导致形成的明亮的区域BA，在比较例中是线状(参照图7(a))，在这里是点状分布。与实施例1(图9(a)相比，由于台阶的阶数增加了，所以点状的区域BA的数目也增加。然而，透过率的值，在黑显示状态下成为0.000001，与实施例1相同，和比较例相比大约改善了97％。

另一方面，白显示状态的透过率是0.080629，虽然与比较例相比大约下降了15％，但是与实施例1相比下降率小。这是因为，从图11(b)可知，因为台阶的阶数增加，肋20B的取向限制力达到的范围变小，保持向与偏光轴PP平行或者正交的方向取向的状态的液晶分子减少，改善了液晶分子的响应。

根据由模拟得到的透过率，如上述那样求得黑亮度、白亮度、对比度，黑亮度是0.1141[cd]，白亮度是432[cd]，对比度是3737，黑亮度与实施例1相等，虽然白亮度相对于比较例大约减少了15％，但是对比度大约提高了51％。

(实施例3)

在实施例3的构成单位100p中，如图12所示，台阶状的肋20C的间距是10μm。肋20C的宽度和高度与比较例相同。图13(a)和(b)表示通过实施例3的模拟得到的构成单位100p内的透过率分布。图13(a)是黑显示状态(施加电压：0.0V)，图13(b)是白显示状态(施加电压：7.5V)。

从图13(a)可知，与实施例1和实施例2相同，明亮的区域BA呈点状分布。因为台阶的阶数与实施例2的肋20B相比增加更多，所以明亮的区域BA的数目进一步增加，透过率的值在黑显示状态下成为0.000003，与比较例相比大约改善了90％。

另一方面，白显示状态的透过率是0.088755，虽然与比较例相比大约降低了6％，但与实施例2相比下降率更小。这是因为，从图13(b)可知，台阶的阶数进一步增加，所以肋20C的取向限制力达到的范围更小，液晶分子的响应得到改善。

根据由模拟得到的透过率，如上述那样求得黑亮度、白亮度、对比度，黑亮度是0.1204[cd]、白亮度是470[cd]、对比度是3899，虽然黑亮度与实施例1、2相比有些差，但是白亮度的下降率相对于比较例大约停留在6％，对比度大约提高了58％。

(实施例4)

在实施例4的构成单位100p中，如图14所示，台阶状的肋20D的间距是10μm。肋20D的宽度是比较例的一半，肋20D的高度与比较例相同。在图15(a)和(b)中表示通过实施例4的模拟得到的构成单位100p内的透过率分布。图15(a)是黑显示状态(施加电压：0.0V)，图15(b)是白显示状态(施加电压：7.5V)。

从图15(a)可知，与实施例3同样，点状的明亮的区域BA的数目进一步增加，透过率的值在黑显示状态下成为0.000004，与比较例相比大约改善了86％。

另一方面，在白显示状态时的透过率是0.094034，虽然与比较例相比大约降低了0.5％，但与实施例3相比下降率更小。这是因为，从图15(b)可知，肋20D的取向限制力达到的范围与实施例3相比更小，液晶分子的响应进一步得到改善。

根据由模拟得到的透过率，求得黑亮度、白亮度、对比度，黑亮度是0.1236[cd]，白亮度是497[cd]，对比度是4021，虽然黑亮度与实施例1～3相比有些变差，但是白亮度的下降率相对于比较例不到大约0.5％，是误差水平。对比度大约改善了62％。

在表3和表4中总结表示比较例和实施例1～4的模拟的结果。

[表3]

^*1是在透过率(补正前)的值中减去没有肋的比较例在0.0V时的透过率＝0.000030而得到的值。

[表4]

^*2是加上来自肋以外的彩色滤光片、总线、ITO电极狭缝等的漏光的总量＝0.111[cd]后的值。

从上述可以明确知道，优选台阶状的肋的间距小，优选为10μm以下。另外，优选肋的宽度小，优选不足10μm，更加优选为6μm以下。

在上述中，对参照图1(a)和图2说明了的具有由形成直角等腰三角形的顶角(θa＝90°)的2条边构成的肋20a的结构进行了说明。接着，参照图16说明构成台阶形状的等腰三角形的顶角θ的优选范围。

根据上述的比较例(θ＝180°)和实施例4(θ＝90°)的结果，关于黑亮度，得到：

黑亮度MAX＝黑亮度(180°)＝0.0910[cd]

黑亮度MIN＝黑亮度(90°)＝0.0126[cd]

Δ黑亮度＝黑亮度(180°)-黑亮度(90°)＝0.0784[cd]。

作为顶角θ的函数的黑亮度(θ)是黑亮度(θ)＝黑亮度(90°)+Δ黑亮度×cos²θ/cos(90°-θ/2)+(肋以外的部件的漏光量)。

在此，Δ黑亮度×cos²θ/cos(90°-θ/2)项中的“cos²θ”表示肋(全部由直线部分构成)与偏光轴PP所成的角从0°(平行)或者90°(正交)偏离的漏光的变化，“cos(90°-θ/2)”表示依赖于顶角θ的肋的长度的变化。在黑亮度(90°)、Δ黑亮度中(来自肋以外的部件的漏光量)代入上述的值，使用cos(90°-θ/2)＝sin(θ/2)，用下式表示：

黑亮度(θ)＝0.0126+0.0784cos²θ/sin(θ/2)+0.111[cd]

＝0.1236+0.0784cos²θ/sin(θ/2)[cd]。

另一方面，关于白亮度，同样由比较例(θ＝180°)和实施例4(θ＝90°)的结果可以得到，

白亮度MAX＝白亮度(180°)＝500[cd]

白亮度MIN＝白亮度(90°)＝497[cd]

Δ白亮度＝白亮度(180°)-白亮度(90°)＝3[cd]。

在此，由于白亮度的顶角θ的依赖性较小(3cd为0.6％)，所以白亮度并不限制于顶角θ，近似500cd的一个定值。

对比度由白亮度/黑亮度得到，所以

对比度(θ)＝500/{0.1236+0.0784cos²θ/sin(θ/2)}。

在图16中表示将对比度(θ)相对于顶角θ绘图而得的图表。另外，由于在θ＜50°的范围内比较例的对比度为2475以下，图表表示关于θ≥50°的范围。

在台阶状的肋处，因为肋与偏光轴PP所成的角从0°(平行)或者90°(正交)偏离时漏光量变多。进而，在θ＜90°的情况下，肋变长，与之相伴的漏光量增加。因此，图16的图表不对称于θ＝90°，θ＜90°的一方要比θ＞90°的一方变化急剧，在θ＝50°附近变得与比较例的对比度相等。

由图16可知，如果在74°≤θ≤109°的范围内，则能够得到比较例的对比度2475的1.5倍以上的对比度。进而，如果在85°≤θ≤96°的范围内，能够得到比在实施例4得到的最大对比度下降1％以内的高对比度。

另外，顶角θ越小，肋附近的液晶分子的取向方向(方位)与狭缝附近的液晶分子的取向方向(方位)的差越大。当该液晶分子的取向方向的区别大时，白显示时液晶分子的取向方向从偏光轴的45°方位开始偏离，因此视野角特性降低。所以，优选考虑到对比度和视野角特性的平衡地设定顶角θ，例如为了得到比较例的对比度的1.5倍以上的对比度，可以说优选85°≤θ≤109°的范围。

在此，如图1(a)～(d)所示，虽然关于台阶状的肋相互正交的方向延伸的第一成分和第二成分，显示了顶角相等(θ1＝θ2)的情况的结果，但是上述的顶角θ的优选范围当然是各自独立地成立的。

工业上的可利用性

本发明能够广泛适用于以TV用途为首的现有的MVA模式的液晶显示装置。

Claims

1.一种液晶显示装置，其特征在于：

包括：第一基板；第二基板；在所述第一基板与所述第二基板之间设置的垂直取向型的液晶层；在所述第一基板的所述液晶层一侧设置的第一电极；在所述第二基板的所述液晶层一侧设置的第二电极；和之间隔着所述液晶层相互相对且正交尼科尔配置的一对偏光板，且该液晶显示装置具备多个像素，

所述多个像素各自具有：在所述第一基板的所述液晶层一侧设置的多个第一线状取向限制构造体；和在所述第二基板的所述液晶层一侧设置的多个第二线状取向限制构造体，

所述多个第一线状取向限制构造体和所述多个第二线状取向限制构造体各自具有：沿着第一轴延伸的第一成分；和沿着与所述第一轴不同的第二轴延伸的第二成分，且所述第一轴和所述第二轴均是将所述一对偏光板的偏光轴所成的角大致二等分的轴，

所述多个第一线状取向限制构造体和所述多个第二线状取向限制构造体中的至少一方是多个线状介电体突起，

所述多个线状介电体突起的所述第一成分包括沿着所述第一轴排列的3个以上的第一直线部分，且所述3个以上的第一直线部分排列成：相邻的2个第一直线部分成作为50°≤θ1＜180°的θ1角，将θ1二等分的方向与所述第一轴大致正交，

所述多个线状介电体突起的所述第二成分包括沿着所述第二轴排列的3个以上的第二直线部分，且所述3个以上的第二直线部分排列成：相邻的2个第二直线部分成作为50°≤θ2＜180°的θ2角，将θ2二等分的方向与所述第二轴大致正交。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：

规定θ1的所述相邻的2个第一直线部分的长度相互相等，并且，规定θ2的所述相邻的2个第二直线部分的长度相互相等。

3.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于：

所述3个以上的第一直线部分和所述3个以上的第二直线部分的长度全部相等。

4.如权利要求1至3中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：

θ1和θ2各自独立地为74°以上109°以下。

5.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于：

θ1和θ2各自独立地为85°以上96°以下。

6.如权利要求1至5中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：

θ1＝θ2。

7.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于：

θ1和θ2为大约90°。

8.如权利要求1至7中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：

所述3个以上的第一直线部分和所述3个以上的第二直线部分以10μm以下的间距排列。

9.如权利要求1至8中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：

所述多个第一线状取向限制构造体是设置于所述第一电极的多个狭缝，所述多个第二线状取向限制构造体是设置于所述第二电极的所述液晶层一侧的多个线状介电体突起。

10.如权利要求1至9中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：

所述一对偏光板的偏光轴的一个配置在显示面的水平方向。