CN112015011A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

液晶显示装置包括第一和第二基板和垂直取向型液晶层。第一基板具有像素电极和第一取向膜，第二基板具有对向电极和第二取向膜。每个像素包括第一和第二子像素，其可以向液晶层施加相互不同的电压。像素电极包括第一和第二子像素电极，其每一个具有由第一和第二取向膜规定的基准取向方向(第一～第四方向)相互不同的第一～第四液晶域。第一～第四方向相对于像素短边方向形成大致等于45°的整数倍的角。第一～第四液晶域沿着像素长边方向以该顺序排列。第一与第二子像素中的一个为明子像素，另一个为暗子像素，其像素分割线整体沿像素长边方向延伸。第一～第四方向与像素分割线正交，与从暗子像素朝向明子像素的方位角方向形成0°以上70°以下的角。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明关于液晶显示装置，尤其是关于具有垂直取向型液晶层、由取向膜规定液晶分子的预倾角方向的液晶显示装置。
背景技术
作为改善VA(Vertical Alignment)模式的液晶显示装置的视场角特性的方法，已知在一个像素上形成多个液晶域的取向分割结构。作为形成取向分割结构的方式，近年来提出了4D-RT N(Reverse TwisteDNematic)模式。
在4D-RTN模式中，通过由取向膜规定液晶分子的预倾角方向来形成取向分割结构。4D-RTN模式的液晶显示装置例如在专利文献1中公开。在专利文献1所公开的液晶显示装置中，通过用取向膜规定预倾角方向，形成4分割取向结构。即，当对液晶层施加电压时，在一个像素内形成4个液晶域。这种4分取向结构可以简称为4D结构。
另外，在专利文献1的液晶显示装置中，由隔着液晶层相对的一对取向膜中的一个的取向膜规定的预倾角方向与由另一个的取向膜规定的预倾角方向相互相差约90°。因此，施加电压时，液晶分子采取扭转取向。如从专利文献1的公开内容所理解，在4D-RTN模式中，通常在像素内将4个液晶域配置成2行2列。
在专利文献2中也公开了通过由取向膜规定预倾角方向而形成取向分割结构的VA模式的液晶显示装置。在专利文献2所公开的液晶显示装置中，由一对取向膜中的一方的取向膜规定的预倾角方向与由另一方的取向膜规定的预倾角方向反向平行。因此，施加电压时，液晶分子不采用扭转取向。在专利文献2的液晶显示装置中，在像素内4个液晶域配置成4行1列。
根据如上所述的VA模式的改良技术(通过取向膜的取向分割结构)，能够实现高视场角特性。另外，近年来，作为V A模式的液晶显示装置的视场角特性的改善技术，实用化“像素分割驱动技术”(例如专利文献3和4)。
根据像素分割驱动技术，改善了从正面方向观察时的γ(伽马)特性与从倾斜方向观察时的γ特性不同的问题点，即改善了γ特性的视角依赖性。γ特性是显示亮度的灰度依赖性。
在像素分割驱动技术中，将一个像素由向液晶层施加相互不同的电压，即由能够呈现相互不同的亮度的多个子像素构成，且在一个像素整体上实现与输入到像素的显示信号电压对应的预定的亮度。也就是说，像素分割驱动技术是通过合成多个子像素的相互不同的γ特性来改善像素的γ特性的视角依赖性的技术。
专利文献1和2中公开的取向分割结构与如专利文献3和4中公开的像素分割驱动技术结合的情况下，从视场角特性的进一步提高的观点来看，优选为多个子像素中的每一个包含4个液晶域。例如，当像素被划分为2个子像素时，优选为2个子像素中的每一个包括4个液晶域，1个像素包括8个液晶域。
现有技术文献
专利文献
[专利文献1]国际公开第2006/132369号
[专利文献2]国际公开第2017/057210号
[专利文献3]特开2004-62146号公报
[专利文献4]特开2004-78157号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
在4D-RTN模式的液晶显示装置中，如专利文献1所记载，在施加电压时在像素内产生暗线(比其他区域暗的区域)。该暗线为透射率降低(光利用效率降低)的原因。产生暗线的区域的整体形状根据取向分割的图案而不同，但不论采用了何种图案，都包含相当于液晶域彼此之间的边界的十字形的部分。
如后述详细说明，本发明的发明人在像素的宽高比大的情况下(例如横向的长度：纵向的长度约为1:3的情况)，采用专利文献2所公开的域配置(在像素内4个液晶域排列配置成4行1列，以下称“1列配置”)的话，与2行2列的配置相比，着眼到减小暗线的总面积而提高透射率。但是，进一步研究的结果，了解到在将上述的1列配置与像素分割驱动技术简单组合的情况下，透射率几乎不提高，或透射率反而降低。关于这个理由，之后详细说明。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于通过由取向膜规定预倾角方向来形成取向分割结构，并且在使用像素分割驱动技术的VA模式的液晶显示装置中，提高透射率。
本说明书公开了以下项目中记载的液晶显示装置。
[项目1]
一种液晶显示装置，具备相互相对的第一基板与第二基板以及设置在所述第一基板和所述第二基板之间的垂直取向型的液晶层，所述液晶显示装置具有多个像素，所述液晶显示装置特征在于，
所述第一基板具有设置在所述多个像素中的每一个的像素电极及设置在所述像素电极和所述液晶层之间的第一取向膜，
所述第二基板具有与所述像素电极相对的对向电极及设置在所述对向电极和所述液晶层之间的第二取向膜，
所述多个像素中的每一个包括第一子像素和第二子像素，所述第一子像素和所述第二子像素向所述液晶层施加相互不同的电压，所述像素电极包括分别设置在所述第一子像素和所述第二子像素的子像素电极，
所述第一子像素和所述第二子像素中的每一个具有所述第一取向膜和所述第二取向膜所规定的基准取向方向相互不同的第一液晶域、第二液晶域、第三液晶域和第四液晶域，
所述多个像素中的每一个的长边方向和短边方向分别称为像素长边方向和像素短边方向，将所述第一液晶域、所述第二液晶域、所述第三液晶域和所述第四液晶域的所述基准取向方向分别称为第一方向、第二方向、第三方向和第四方向时，所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向和所述第四方向相对所述像素短边方向形成大致等于45°的奇数倍的角，
在所述第一子像素和所述第二子像素中的每一个，所述第一液晶域、所述第二液晶域、所述第三液晶域和所述第四液晶域沿着所述像素长边方向依次排列，
所述第一子像素与所述第二子像素中的一个为至少某一个灰度中亮度高于另一个的明子像素，所述另一个为暗子像素，
所述明子像素和所述暗子像素的边界的像素分割线整体沿所述像素长边方向延伸，
所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向以及所述第四方向与所述像素分割线正交且相对从所述暗子像素朝向所述明子像素的方位角方向形成的角为0°以上且70°以下。
[项目2]
根据项目1所述的液晶显示装置，所述角为0°以上且5°以下。
[项目3]
根据项目1所述的液晶显示装置，所述角为40°以上且55°以下。
[项目4]
根据权利要求1所述的液晶显示装置，所述明子像素的所述子像素电极和所述明子像素的所述子像素电极的每一个具有：形成于与所述第一液晶域对应的区域并大致平行于所述第一方向延伸的第一狭缝、形成于与所述第二液晶域对应的区域且大致平行于所述第二方向延伸的第二狭缝、形成于与所述第三液晶域对应的区域中并大致平行于所述第三方向延伸的第三狭缝及形成于与所述第四液晶域对应的区域中并大致平行于所述第四方向延伸的第四狭缝。
[项目5]
根据权利要求4所述的液晶显示装置，所述角为30°以上且70°以下。
[项目6]
根据项目1至5任一项所述的液晶显示装置，当所述像素短边方向的方位角为0°时，所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向和所述第四方向分别是大致315°方向、大致45°方向、大致225°方向和大致135°方向。
[项目7]
根据项目1至5任一项所述的液晶显示装置，当所述像素短边方向的方位角为0°时，所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向和所述第四方向分别是大致225°方向、大致135°方向、大致315°方向和大致45°方向。
[项目8]
根据项目6所述的液晶显示装置，所述明子像素的所述第一液晶域及所述第二液晶域、所述暗子像素的所述第三液晶域及所述第四液晶域配置在所述像素短边方向的一侧，
所述暗子像素的所述第一液晶域和所述第二液晶域和所述明子像素的所述第三液晶域和所述第四液晶域被配置在所述像素短边方向上的另一侧。
[项目9]
根据项目1至8任一项所述的液晶显示装置，所述第一取向膜与所述第二取向膜分别为光取向膜。
[项目10]
根据项目1至9任一项所述的液晶显示装置，在所述第一液晶域、所述第二液晶域、所述第三液晶域所述第四液晶域中的每一个，相对由所述第一取向膜规定的预倾角方向和由所述第二取向膜规定的预倾角方向反向平行。
发明效果
根据本发明的实施方式，通过由取向膜规定预倾角方向来形成取向分割结构，并且在使用像素分割驱动技术的VA模式的液晶显示装置中，可以提高透射率。
附图说明
图1是示出一般的4D-RTN模式的液晶显示装置中的像素900P的取向分割结构的图。
图2A是说明为了获得像素900P的取向分割结构的方法的图，其中示出了由设置在有源矩阵基板上的取向膜规定的预倾角方向PD1和PD2。
图2B是用于说明为了获得像素900P的取向分割结构的方法的图，其中示出了由设置在对向基板上的取向膜规定的预倾角方向PD3和PD4。
图2C是用于说明为了获得像素1000P的取向分割结构的方法的图，其中示出了在将有源矩阵基板和对向基板贴合后向液晶层施加电压时的倾斜方向(指向矢)。
图3是示意性地示出像素900P中的液晶分子931的取向状态的图。
图4是示出像素电极911的边缘SD1附近的液晶分子931的取向状态的平面图。
图5示出液晶域为1列配置的像素1000P的取向分割结构的图。
图6A是用于说明为了获得像素1000P的取向分割结构的方法的图，其中示出了由设置在有源矩阵基板上的取向膜规定的预倾角方向PD1、PD2、PD3和PD4。
图6B是用于说明为了获得像素1000P的取向分割结构的方法的图，其中示出了由设置在对向基板上的取向膜规定的预倾角方向PD5、PD6、PD7和PD8。
图6C是用于说明为了获得像素1000P的取向分割结构的方法的图，其中示出了在将有源矩阵基板和对向基板贴合后向液晶层施加电压时的倾斜方向(指向矢)。
图7是在左侧示出将液晶域配置成2行2列的像素900P，并且在右侧示出将液晶域配置成1列的像素1000P的图。
图8是在左侧示出将液晶域配置成2行2列的像素900P’，并且在右侧示出将液晶域配置成1列的像素1000P’的图。
图9是示意性地示出根据本发明实施例的液晶显示装置100的截面图。
图10是示出液晶显示装置100中一个的像素P的取向分割结构的图。
图11是示意性地示出液晶显示装置100的平面图，示出与一个像素P对应的区域。
图12A是用于说明为了获得像素P的取向分割结构的方法的图，示出了由设置在有源矩阵基板10上的第一取向膜12规定的预倾角方向PD1、PD2、PD3和PD4。
图12B是用于说明为了获得像素P的取向分割结构的方法的图，示出了由设置在对向基板20上的第二取向膜22规定的预倾角方向PD5、PD6、PD7和PD8。
图12C是用于说明为了获得像素P的取向分割结构的方法的图，示出了在将有源矩阵基板10和对向基板20贴合后向液晶层30施加电压时的倾斜方向(指向矢)。
图13是示出了通过模拟获得的样本#1至#5的模式效率的图表。
图14是示出通过模拟获得样本#1至#5的像素内(与液晶域D1和D2对应的区域)的透射率分布的结果的图。
图15是示意性地示出根据本发明实施方式的液晶显示装置200的截面图。
图16是示意性地示出液晶显示装置200的平面图，示出与一个像素P对应的区域。
图17是示出在第一偏压角为0°、35°、45°、55°、65°和90°的情况下明暗电位差与模式效率之间的关系的图表。
图18是在横轴上采用明暗电位差，纵轴上采用明暗电位差为最佳值的第一偏压角而绘制的图表。
图19是示出载第一偏压角为0°、35°、45°、55°、65°和90°的情况下，通过模拟求出像素内的透射率分布的结果的图。
图20是示出根据本发明的实施方式的又一液晶显示装置300中一个的像素P的取向分割结构的图。
图21是示意性地示出液晶显示装置300的平面图，示出与一个像素P对应的区域。
图22是示意性地示出根据本发明的实施方式的又一液晶显示装置400的平面图，示出与一个像素P对应的区域。
图23是示出像素P的取向分割结构的其他示例的图。
具体实施方式
[术语说明]
首先，说明在本申请说明书中使用的主要用语。
在本说明书中，所谓“垂直取向型液晶层”是指液晶分子相对于取向膜(垂直取向膜)的表面大致垂直地(例如以约85°以上的角度)取向的液晶层。在垂直取向型液晶层中包含有的液晶分子具有负介电常数各向异性。通过将垂直取向型的液晶层和以隔着液晶层相互相对的方式配置在正交尼科尔上(即，将各个透射轴配置为相互大致正交)的一对偏光板组合，进行常黑模式的显示。
另外，在本说明书中，“像素”是指，在显示中表现出特定的灰度的最小单位，在彩色显示中，例如对应于表示R、G和B各自的灰度的单位。R像素、G像素以及B像素的组合构成一个彩色显示像素。另外，在本说明书中，与显示的“像素”对应的液晶显示装置的区域(像素区域)也被称为“像素”。
“预倾角方向”是由取向膜规定的液晶分子的取向方向，并且指的是显示面内的方位角方向。另外，此时液晶分子与取向膜的表面形成的角被称为“预倾角”。如后所述，对取向膜的取向处理(对取向膜进行用于规定预定方向的预倾角方向的能力出现的处理)优选为通过光取向处理进行。
通过改变隔着液晶层相对的一对取向膜引起的预倾方向的组合，能够形成4分割结构。被4分割的像素(像素区域)具有4个液晶域。
各个液晶域以向液晶层施加电压时液晶层的层面内以及厚度方向上的中央附近的液晶分子的倾斜方向(也可以称为“基准取向方向”。),该倾斜方向(基准取向方向)对各域的视角依赖性产生支配性的影响。倾斜方向是当考虑从倾斜的液晶分子的、靠近背面侧的基板的端部到更远的端部(即靠近前面侧的基板的端部)的矢量(从后述的图2C所示的销的前端朝向头部的矢量)时，该矢量的基板平面内分量(向基板平面内的投影)所表示的方向、方位角方向。方位角方向的基准为显示面的水平方向，左转为正(如果将显示面比作时钟的表盘，则3点方向为方位角0°，逆时针方向为正)。通过将4个液晶域的倾斜方向设定为任意2个方向的形成的角大致等于90°的整数倍的4个方向(例如，10点30分方向、7点30分方向、4点30分方向、1点30分方向)，能够平均化视野角特性，从而得到良好的显示。另外，从视场角特性的均匀性的观点来看，优选4个液晶域的像素区域内所占的面积彼此大致相等。
在以下实施方式中例示的垂直取向型液晶层包括介电常数各向异性为负的液晶分子(介电常数各向异性为负的向列型液晶材料)，根据一个取向膜规定的预倾角方向与根据另一取向膜规定的预倾角方向大致相互反向平行。在该2个预倾角方向中，在与背面侧的取向膜的预倾角方向大致一致的方位角方向上，规定倾角方向(基准取向方向)，在对液晶层施加电压时，液晶分子不采取扭转方向。由一对取向膜中的每一个取向膜被规定的预倾角优选为彼此大致相等。
作为取向膜的取向处理，从量产性的观点来看，光取向处理是优选的。另外，由于光取向处理可以通过非接触来处理，所以不会像摩擦处理产生因摩擦引起的静电，可以防止成品率的降低。此外，通过使用包含感光性基的光取向膜，能够抑制预倾角的偏差。
[4D-RTN模式的取向分割结构]
说明4D-RTN模式中的取向分割结构。
图1中示出一般的4D-RTN模式的液晶显示装置中的像素900P的取向分割结构。在对液晶层施加电压的状态下，如图1所示，在像素900P中形成4个液晶域A、B、C和D。4个液晶域A、B、C和D按2行2列的矩阵状配置。
液晶域A、B、C和D的指向矢t1、t2、t3和t4的4个方位是，任意2个方位的形成的角大致等于90°的整数倍的4个方位。指向矢t1、t2、t3和t4代表包含在各液晶域中的液晶分子的取向方向，在4D-RTN模式下，对液晶层施加电压时液晶层的层面内和厚度方向上的中央附近(即液晶域将从显示面法线方向观看时、和从沿着显示面法线方向的截面上观看时分别位于中央附近)的液晶分子的倾斜方向。每个液晶域的特征在于指向矢的方位(上述倾斜方向)，并且该指向矢的方位对各域的视角依赖性产生支配性影响。
这里，经液晶层相互相对的一对偏光板被配置成使得透射轴(偏振轴)彼此正交。更具体地，一对偏光板配置成使得一个透射轴平行于显示面的水平方向(3点方向、9点方向)，另一个透射轴平行于显示面的垂直方向(12点方向、6点方向)。
当显示面的水平方向上的方位角(3点方向)为0°时，液晶域A的指向矢t1的方位大致为225°方向，液晶域B的指向矢t2的方位大致为135°方向，液晶域C的指向矢t3的方位大致为315°方向，液晶域D的指向矢t4的方位大致为45°的方向。也就是说，液晶域A、B、C和D的每一个指向矢的方位在相邻的液晶域之间以大致相差90°的方式配置。
这里，参考图2A，2B和2C说明用于获得图1所示的像素900P的取向分割结构的取向分割方法。图2A示出了由设置在有源矩阵基板上的取向膜来规定的预倾角方向PD1和PD2，图2B示出了由设置在相对基板上的取向膜规定的预倾角方向P D3和PD4。另外，图2C示出了在将有源矩阵基板和对向基板贴合之后对液晶层施加电压时的倾斜方向(指向矢)。另外，图2A、2B和2C是从观察者侧观察到有源矩阵基板、对向基板和液晶层的图。因此，在图2A中，取向膜相对于基板位于纸面跟前侧，在图2B中，取向膜相对于基板位于纸面里侧。另外，预倾角方向和倾斜方向示意性地以销状示出，销的头部(面积大的端部)表示液晶分子的前面侧(观察者侧)的端部，销的前端(面积小的端部)表示液晶分子的背面侧的端部。
如图2A所示，有源矩阵基板侧的区域(与一个像素900P对应的区域)被分割成左右两部分，对各个区域(左侧区域与右侧区域)的取向膜(垂直取向膜)进行取向处理，使得规定相互反向平行的预倾角方向PD1和PD2。这里，从用箭头表示的方向斜照射紫外线(例如线性偏光紫外线)来进行光取向处理。
另一方面，如图2B示，对向基板侧的区域(与一个像素900P对应的区域)被分割成上下两部分，对各个区域(上侧区域与下侧区域)的取向膜(垂直取向膜)进行取向处理，使得规定相互反向平行的预倾角方向PD1和PD2。这里，从用箭头表示的方向斜照射紫外线(例如线性偏光紫外线)来进行光取向处理。
如图2A和2B所示，通过贴合已进行取向处理的有源矩阵基板和对向基板，可以形成如图2C所示的取向分割后的像素900P。从图2A、图2B与图2C可以得出，对于液晶域A～D中的每一个，由有源矩阵基板的光取向膜被规定的预倾角方向与由对向基板的光取向膜被规定的预倾角方向相差约90°，在这两个预倾角方向的中间方向上被规定倾角方向(每个液晶域的指向矢的方位)。
另外，如图2C所示，在具有取向分割结构的像素900P内产生暗线DL1～DL8。该些暗线DL1～DL8包括在相邻的液晶域之间的边界上产生的暗线DL1～DL4及在像素电极的边缘附近产生的暗线DL5～DL8。在图2C所示的示例中，暗线DL1～DL8整体为右卍状。以下，参照图3说明产生这样的暗线DL1～D L8的理由。图3是示意性地示出像素900P中的液晶分子931的取向状态的图。
首先，说明产生这样的暗线DL1～DL8的理由。
当在像素电极911和对向电极之间施加电压时，液晶层中产生纵向电场，液晶层的液晶分子931在与电场正交的方向上取向。即，液晶分子931以与基板表面平行的方式倒下。此时，各液晶域中的液晶分子931的指向矢的方位是，由有源矩阵基板侧的取向膜的预倾角方向(在图3中用虚线的箭头表示)、和对向基板侧的取向膜的预倾角方向(在图3中用实线的箭头表示)规定。具体地，液晶域A、B、C和D的指向矢的方位分别为大致225°方向、大致135°方向、大致315°方向和大致45°方向。
在相邻液晶域之间的边界附近，液晶分子931的取向方向连续地变化(根据作为液晶的连续弹性体的性质)。因此，例如，在液晶域A与液晶域C之间的边界处，液晶分子931沿大致270°的方向取向。同样，在液晶域C与液晶域D之间的边界、液晶域D与液晶域B之间的边界、以及液晶域B与液晶域A之间的边界上，液晶分子931分别沿大致0°的方向、大致90°的方向和大致180°的方向取向。0°方向、90°方向、180°方向、270°方向是与一对偏光板的各个透射轴平行或正交的方向，所以在相邻的液晶域之间的边界上产生暗线DL1～DL4。
下面，说明产生这样的暗线DL5～DL8的理由。
如果在液晶域接近的像素电极911的边缘上存在与其正交并朝向像素电极911的内侧的方位角方向与液晶域的倾斜方向(基准取向方向)形成90°以上的角的部分(以下称为“边缘部”)，则平行于与该边缘部相比靠内侧的边缘部处形成暗线。
如图3所示，像素电极911具有4个边缘(边)SD1、SD2、SD3及SD4，向这些边缘SD1、SD2、SD3及SD4施加电压时生成的倾倾斜电场与各个边缘正交，且发挥具有朝向像素电极911内侧的方向(方位角方向)上的分量的取向限制力。在图3中，与4个边缘SD1、SD2、SD3及SD4正交，用箭头e1、e2、e3及e4表示朝向像素电极911内侧的方位角方向。
4个液晶域A、B、C及D分别与像素电极911的4个边缘SD1、SD2、SD3及SD4中的2个接近，在施加电压时，受到由在各个边缘生成的倾倾斜电场所引起的取向限制力。
与液晶域A接近的像素电极911的边缘中的边缘部EG1(左侧的边缘SD1的上半部分)中，与边缘部EG1正交并朝向像素电极911内侧的方位角方向e1与液晶域A的倾斜方向t1形成大于90°(具体而言大约135°)的角。结果，在液晶域A中，在施加电压时，产生与该边缘部EG1平行的暗线DL5。
同样的理由，在液晶域B、C及D中，在施加电压时，产生分别与EG4(上侧的边缘SD4的右半部分)、边缘部EG2(下侧的边缘SD2的左半部分)及EG3(右侧的边缘SD3的下半部分)平行的暗线DL6、DL7和DL8。
图4示出边缘SD1附近的液晶分子931的取向状态的图。如图4所示，在边缘SD1中的边缘部EG1附近，从与边缘SD1正交的方向(大致0°方向)到液晶域A的倾角方向t1(大致225°方向)上连续地取向的变化的结果，存在液晶分子931在与一对偏光板的透射轴PA1和及A2大致平行或大致正交的方向(几乎270°方向)上取向的区域。该区域形成暗线DL5。
与此相对，在边缘SD1中的边缘部EG1以外附近，从与边缘SD1正交的方向(大致0°方向)到液晶域C的倾角方向t3(大致315°方向)连续地取向的变化，但不存在液晶分子931在与一对偏光板的透射轴PA1和及A2大致平行或大致正交的方向(几乎270°方向)上取向的区域。因此，不产生暗线。
其他的边缘SD2、SD3及SD4也根据同样的理由，在边缘部EG2、EG3及EG4附近产生暗线DL7、DL8及DL6，但在边缘部EG2、EG3及EG4以外的部分附近，不产生暗线。
由上述机制产生的暗线成为降低像素的透射率的原因。
[液晶域的1列配置]
说明液晶域的1列配置。
图5示出液晶域被配置成1列的像素1000P的示例。在对液晶层施加电压的状态下，如图5所示，像素1000P形成4个液晶域A、B、C和D。4个液晶域A、B、C和D以4行1列的矩阵形式配置。在图5所示的示例中，4个液晶域A、B、C和D按顺序从像素1000P的上侧到下侧配置。
这里，将参考图6A，6B和6C说明用于获得图5所示的像素1000P的取向分割结构的取向分割方法。图6A示出了由设置在有源矩阵基板上的取向膜被规定的预倾角方向PD1、PD2、PD3及PD4，图6B示出了由设置在对向基板上的取向膜被规定的预倾角方向PD5、PD6、PD7及PD8。另外，图6C示出了在将有源矩阵基板和对向基板贴合之后向液晶层施加电压时的倾斜方向(指向矢)。
如图6A所示，有源矩阵基板侧的区域(与一个像素1000P对应的区域)在上下方向上被分成4部分，各个区域的取向膜(垂直取向膜)以各不相同的预倾角方向PD1、PD2、PD3及PD4规定的方式进行取向处理。这里，通过从箭头所示的方向斜照射紫外线(例如线性偏光紫外线)来进行光取向处理。
如图6B示，对向基板侧的区域(与一个像素1000P对应的区域)在上下方向上被分成4部分，各个区的取向膜(垂直取向膜)以各不相同的预倾角方向PD5、PD6、PD7及PD8规定的方式进行取向处理。这里，通过从箭头所示的方向斜照射紫外线(例如线性偏光紫外线)来进行光取向处理。
如图6A和6B所示，通过贴合已进行了取向处理的有源矩阵基板和对向基板，可以形成如图6C所示的取向分割后的像素1000P。对于液晶域A～D中的每一个，由有源矩阵基板的光取向膜被规定的预倾角方向与由对向基板的光取向膜被规定的预倾角方向大致反向平行，对于液晶域A～D中的每一个，液晶分子的扭转角度实际为0°。
另外，如图6C所示，在具有取向分割结构的像素1000P内产生暗线DL1～DL7。该些暗线DL1～DL7包括在相邻的液晶域彼此之间的边界上产生的暗线DL1～DL3、及在像素电极的边缘附近产生的暗线DL4～DL7。
[液晶域的1列配置而提高透射率的效果]
参照图7说明，通过液晶域的1列配置与2行2列的配置相比提高透射率的理由。以下，对像素的宽高比(横向的长度：纵向的长度)为1:3的情况进行说明。
图7中，在左侧示出了液晶域配置成2行2列的像素900P，并且在右侧示出了液晶域配置成1列的像素1000P。
这里，着眼于液晶域彼此之间的边界上产生的暗线(像素900P中的暗线DL1～DL4以及像素1000P中的暗线DL1～DL3)。如果像素900P和像素1000P分别横向长度为X，则纵向长度为3X。因此，像素900P中的暗线DL1、DL2、DL3及DL4的长度分别为0.5X、约1.5X、约0.5X及约1.5X，暗线DL1～DL4的长度之和约4X。与此相对，像素1000P中的暗线DL1、DL2、DL3及DL4的长度分别约为1X，暗线DL1～DL3的长度之和约为3X。因此，如果使像素900P中的暗线DL1～DL4以及像素1000P中的暗线DL1～DL3的各个宽度相同，则在像素1000P中液晶域彼此之间的边界中产生的暗线DL1～DL3的总面积小于在像素900P中液晶域彼此之间的边界中产生的暗线DL1～DL4的总面积。
如此，通过液晶域的1列配置，能够减小液晶域彼此之间的边界产生的暗线的总面积，因此能够提高透射率。
[将像素分割驱动技术组合至1列配置的情况下产生的新问题]
如已经说明的那样，通过液晶域的1列配置，能够提高透射率。但是，如果在像素分割驱动技术中组合上述的1列配置(即在1个像素内配置8个液晶域)，则透射率几乎没有提高，或透射率反而降低。以下，参照图8说明该理由。
取向分割结构与像素分割驱动技术组合的情况下，从视场角特性的进一步提高的观点来看，优选为多个子像素中的每一个包含4个液晶域。也就是说，当像素被划分为2个子像素时，优选为2个子像素中的每一个包括4个液晶域，1个像素包括8个液晶域。
图8所示的像素900P′和像素1000P′分别包括第一子像素Sp1和第二子像素Sp2。第一子像素Sp1配置在像素900P′和像素1000P′的上侧，而第二子像素Sp2配置在像素900P′和像素1000P′的下侧。也就是说，像素900P′和像素1000P′分别上下分割两个部分，第一子像素Sp1和第二子像素Sp2沿着上下方向(即像素的纵向方向)相互邻接。可以对第一子像素Sp1的液晶层和第二子像素Sp2的液晶层施加不同的电压。
像素900P′的第一子像素Sp1和第二子像素Sp2中的每一个包括配置在2行2列中的4个液晶域A、B、C和D。与此相对，像素1000P′的第一子像素Sp1和第二子像素Sp2中的每一个包括配置在4行1列中的4个液晶域A、B、C和D。
这里，着眼于液晶域彼此之间的边界上产生的暗线(像素900P′中的暗线DL1～DL4以及像素1000P′中的暗线DL1～DL3)。如果像素900P′和1000P′分别横向长度为X，纵向长度为3X。因此，像素900P′中的暗线DL1、DL2、DL3及DL4的长度分别为0.5X、约3X/4、约0.5X、及约3X/4，像素900P′整体中的暗线DL1～DL4的长度之和约5X。与此相对，像素1000P′中的暗线DL1、DL2及DL3的长度分别约为1X，像素1000P′中的暗线DL1～DL3的长度之和约为6X。因此，如果使像素900P′中的暗线DL1～DL4以及像素1000P′中的暗线DL1～DL3的各个宽度相同，则在像素1000P′中液晶域彼此之间的边界中产生的暗线DL1～DL3的总面积大于在像素900P′中液晶域彼此之间的边界中产生的暗线DL1～DL4的总面积。因此，在像素1000P′中，透射率变得比像素900P′低。如此，在将像素分割驱动技术组合至取向分割结构的情况下，如果采用1列配置，则透射率反而降低。这是因为当采用像素分割驱动时，像素被划分为多个(例如，两个)子像素，因此每个子像素的纵横比变得小于像素的纵横比。例如，当像素的纵横比是1:3并且像素被等分分割时，每个子像素的纵横比下降到比1:1.5以下。
根据本发明实施例的液晶显示装置具有以下说明的结构，从而能够减小像素内产生的暗线的总面积。因此，在形成取向分割结构且在使用像素分割驱动技术的VA模式的液晶显示装置中，能够提高透射率。
以下参照附图说明本发明的实施方式。此外，本发明的实施方式不限于以下示例的实施方式。
(第一实施方式)
参照图9，说明本实施方式液晶显示装置100。图9为示意性地示出液晶显示装置100的截面图。
如图9所示，液晶显示装置100具备液晶显示面板101和背光源(照明装置)102。液晶显示面板101具有相互相对的有源矩阵基板(第一基板)10与对向基板(第二基板)20、以及设置在它们之间的垂直取向型的液晶层30。背光源102配置在液晶显示面板101的背面侧(观察者的相反侧)。另外，液晶显示装置100具有矩阵状的多个像素。
有源矩阵基板10具有：像素电极11，设置在多个像素中的每一个；及第一取向膜12，设置在像素电极11和液晶层30之间(即有源矩阵基板10的液晶层30侧的最表面)。像素电极11和第一取向膜12以该顺序设置在基板10a的液晶层30侧的表面上。也就是说，像素电极11和第一取向膜12由基板10a支承。基板10a透明且具有绝缘性。基板10a例如是玻璃基板或塑料基板。
像素电极11由透明导电材料(例如ITO)形成。像素电极11包括第一子像素电极11s1和第二子像素电极11s2。
对向基板20具有：对向电极21，与像素电极11相对；及第二取向膜22，设置在对向电极21和液晶层30之间(即对向基板20的靠近液晶层30侧的最表面)。
对向电极21和第二取向膜22以该顺序设置在基板20a的靠近液晶层30侧的表面上。也就是说，对向电极21和第二取向膜22由基板20a支承。基板20a透明且具有绝缘性。基板20a例如是玻璃基板或塑料基板。对向电极21由透明导电材料(例如ITO)形成。对向电极21可以是在整个显示区域上形成的、连续了的导电膜。也就是说，对向电极21可以是对全部的像素赋予共同电位的共用电极。
另外，虽然此处图未示，但对向基板20除了上述对向电极21和第二光取向膜22以外，还具有彩色滤波层和遮光层(黑矩阵)。彩色滤波层典型地包括红彩色滤波器、绿彩色滤波器和蓝彩色滤波器。
第一取向膜12和第二取向膜22具有使液晶分子大致垂直于其表面地取向的取向限制力。在本实施方式中，对第一取向膜12和第二取向膜22进行光取向处理。即，第一取向膜12和第二取向膜22分别是光取向膜。
液晶显示装置100还包括经由液晶层30彼此相对的一对偏光板41和42。一对偏光板41和42以各自的透射轴相互大致正交的方式配置(即，在正交尼科尔)。
接着，参照图10说明液晶显示装置100的更具体的结构。图10是示出液晶显示装置100中一个的像素P的取向分割结构的图。
在本实施方式中，如图10所示，液晶显示装置100的各像素P是长边方向D1和短边方向D2所规定的大致矩形状。以下，像素P的长边方向D1和短边方向D2可以分别被称为“像素长边方向D1”和“像素短边方向D2”。
各个像素包括第一子像素Sp1和第二子像素Sp2。可以对第一子像素Sp1的液晶层30和第二子像素Sp2的液晶层30施加不同的电压。即，在液晶显示装置100中进行像素分割驱动。此处，可以对第一子像素Sp1的液晶层30施加相对低的电压，对第二子像素Sp2的液晶层30施加相对高的电压。因此，第二副像素Sp2是在至少某一个灰度中呈现比第一副像素Sp1高的亮度的“明子像素”，第一副像素Sp1是呈现比第二副像素Sp2低的亮度的“暗子像素”。
在像素电极11和对置电极21之间施加电压时，在暗子像素(第一副像素Sp1)和明子像素(第二副像素Sp2)的每一个中，如图10所示，在液晶层30上形成4个液晶域A、B、C和D。代表液晶域A、B、C和D各自所包含的液晶分子的取向方向的4个指向矢(根据第一配向膜12与第二配向膜22规定的基准取向方向)t1、t2、t3和t4的方向彼此不同。此外，在以下说明中，将暗子像素Sp1的液晶域A、B、C及D分别标记为“液晶域A1”、“液晶域B1”、“液晶域C1”及“液晶域D1”，将明子像素Sp2的液晶域A、B、C及D分别标记为“液晶域A2”、“液晶域B2”、“液晶域C2”和“液晶域D2”。
当显示面上的水平方向上的方位角(3点方向)为0°时，液晶域A的指向矢t1的方位大致为225°方向，液晶域B的指向矢t2的方位大致为135°方向，液晶域C的指向矢t3的方位大致为315°方向，液晶域D的指向矢t4的方位大致为45°的方向。也就是说，液晶域A、B、C和D的指向矢t1、t2、t3和t4的4个方位中、任意2个方位之差大致等于90°的整数倍。另外，在本实施方式中，由于像素短边方向D2是显示面的水平方向(换言之，像素长边方向D1是显示面的垂直方向)，所以液晶域A、B、C及D的指向矢(基准取向方向)t1、t2、t3及t4相对于像素短边方向D2形成的角等于45°的奇数倍。另外，在本说明书中，大致45°方向、大致135°方向、大致225°方向以及大致315°方向分别表示“40°～50°方向”、“130°～140°方向”、“220°～230°方向”以及“310°～320°方向”。
本实施方式中，像素P沿着像素长边方向D1被分割成2个子像素(第一副像素Sp1和第二副像素Sp2)。也就是说，作为暗子像素Sp1和明子像素Sp2之间的边界即像素分割线bd整体沿像素长边方向D1延伸。
在图10所示的示例中，在暗子像素Sp1和明子像素Sp2的每一个中，4个液晶域A、B、C和D配置为4行1列。更具体地，在第一子像素Sp1和第二子像素Sp2中的每一个中，液晶域C、D、A和B从上侧朝向下侧(即，沿着像素长度方向D1)按该顺序排列。以下，4个液晶域可以从上侧依次(即，液晶域C、D、A和B分别)被称为“第一液晶域”、“第二液晶域”、“第三液晶域”和“第四液晶域”。在液晶域A、B、C和D中彼此相邻的2个液晶域之间，指向矢的方向大致相差90°或180°。更具体地，在第一液晶域(液晶域C)和第二液晶域(液晶域D)中，指向矢的方向大致相差90°。另外，在第二液晶域(液晶域D)和第三液晶域(液晶域A)中，指向矢的方向大致相差180°，在第三液晶域(液晶域A)和第四液晶域(液晶域B)中，指向矢的方向大致相差90°。
另外，在图10所示的示例中，暗子像素Sp1的第一液晶域C1和第二液晶域D1、明子像素Sp2的第三液晶域A2和第四液晶域B2配置在像素短边方向D2的一侧(具体为左侧)。另一方面，明子像素Sp2的第一液晶域C2和第二液晶域D2、暗子像素Sp2的第三液晶域A1和第四液晶域B1配置在像素短边方向D2的一侧(具体为右侧)。
像素分割线bd包括位于暗子像素Sp1的液晶域C1和明子像素Sp2的液晶域C2之间的部分(第一部分)bd1、位于暗子像素Sp1的液晶域D1和明子像素Sp2的液晶域D2之间的部分(第二部分)bd2、位于暗子像素Sp1的液晶域A1和明子像素Sp2的液晶域A2之间的部分(第3部分)bd3及位于暗子像素Sp1的液晶域B1和明子像素Sp2的液晶域B2之间的部分(第4部分)bd4。如图10所示，第一部分bd1、第二部分bd2、第三部分bd3和第四部分bd4分别相对于像素长边方向D1倾斜，但是作为像素分割线bd整体，在像素长边方向D1延伸。也就是说，像素分割线bd整体的长边方向平行于像素长边方向D1。
一对偏光板41和42的透射轴(偏光轴)PA1和PA2中的一个与显示面的水平方向平行，另一个与显示面的垂直方向平行。因此，偏光板41和42的透射轴PA1和PA2与液晶域A、B、C和D的指向矢t1、t2、t3和t4的方向形成的角大致45°。
图10示出了4个液晶域A、B、C和D的像素P内的面积彼此相等的情况，但是4个液晶域A、B、C和D的面积也可以彼此不相等。然而，从视场角特性的均一性的观点来看，优选4个液晶域A、B、C和D的面积之差尽量减小。图10所示的示例是视场角特性上最优选(即理想)的4分割结构的示例。
接着，参照图11更具体地说明液晶显示装置100的结构(主要是有源矩阵基板10的构成)。图11是示出液晶显示装置100中的与一个的像素P对应的区域的平面图。
像素电极11包括设置在暗子像素Sp1的第一子像素电极11s1、和设置在明子像素Sp2的第二子像素电极11s2。
第一子像素电极11s1的上半部分11s1U和第二子像素电极11s2的下半部分11s2L配置在像素短边方向D2的一侧(此处为左侧)。另外，第二子像素电极11s2的上半部分11s2U和第一子像素电极11s1的下半部分11s1L配置在像素短边方向D2的另一侧(此处为右侧)。
除了上述像素电极11和第一取向膜12之外，有源矩阵基板10还具有第一TFT13A、第二TFT13B和第三TFT13C、电容元件14、第一栅极配线15A和第二栅极配线15B、源极配线16及辅助电容配线17。
第一栅极配线15A和第二栅极配线15B分别沿行方向延伸。源极配线16沿列方向延伸。辅助电容配线17整体沿行方向延伸。
第一TFT13A、第二TFT13B和第三TFT13C分别具有栅极13Ag、13Bg、13Cg、栅极绝缘层(图未示)、半导体层(图未示)、源极13As、13Bs、13Cs和漏极13Ad、13Bd、13Cd。
第一TFT13A的栅极13Ag电连接到第一栅极配线15A。在图示的示例中，第一栅极配线15A的一部分(与第一TFT13A的半导体层重叠的部分)用作栅极13Ag。第一TFT13A的源极13As电连接到源极配线16。在图示的示例中，源极13As从源极配线16延伸。第一TFT13A的漏极13Ad电连接到第一子像素电极11s1。
第二TFT13B的栅极13Bg电连接到第一栅极配线15A。在图示的示例中，第一栅极配线15A的一部分(与第二TFT13B的半导体层重叠的部分)用作栅电极13Bg。第二TFT13B的源极13Bs电连接到源极配线16。在图示的示例中，源极13Bs从源极配线16延伸。第二TFT13B的漏极13Bd电连接到第二子像素电极11s2。
第三TFT13C的栅极13Cg电连接到第二栅极配线15B。在图示的示例中，栅极13Cg从第二栅极配线15B延伸。第三TFT13C的源极13Cs电连接到第一TFT13A的漏极13Ad。第三TFT13C的漏极13Cd电连接到电容元件14。
连接电极18从第一TFT13A的漏极13Ad延伸，以与该连接电极18重叠的方式形成接触孔CH1和CH2。第一子像素电极11s1的上半部分11s1U和下半部分11s1L在接触孔CH1和CH2中连接到连接电极18。
连接电极19从第二TFT13B的漏极13Bd延伸，以与该连接电极19重叠的方式形成接触孔CH3。第二子像素电极11s2在接触孔CH3中连接到连接电极19。
电容元件14包括：第一电容电极14a，其电连接到第三TFT13C的漏极13Cd；及第二电容电极14b，其经由栅极绝缘层与第一电容电极14a重叠。在图示的示例中，第一电容电极14a从第三TFT13C的漏极13Cd延伸。另外，在图示的示例中，辅助电容配线17的一部分(与第一电容电极14a重叠的部分)用作第二电容电极14b。
在具有图11所示结构的液晶显示装置100中，像素分割驱动如下进行。
首先，一个像素P的垂直扫描时段开始时，从第一栅极配线15A提供到第一TFT13A和第二TFT13B的栅极信号(扫描信号)变为高电平。此时，由于第一TFT13A和第二TFT13B处于导通状态，所以基于从源极配线16提供的源极信号(显示信号)，充电到第一子像素电极11s1和第二子像素电极11s2具有相同电压为止。接下来，当充电完成后，经过预定时间(例如几μsec～几十μsec)时，从第二栅极配线15B提供到第三TFT13C的栅极信号变为高电平。此时，由于第三TFT13C处于导通状态，所以第一子像素电极11s1经由第三TFT13C电连接到电容元件14。在电容元件14中，由于在前一垂直扫描期间以与当前垂直扫描期间相反的极性进行充电，所以通过第一子像素电极11s1连接到电容元件14，第一子像素电极11s1的电压变低。如此，第一子像素电极11s1的电压和第二子像素电极11s2的电压可以相互不同，能够进行将第一子像素Sp1作为暗子像素且将第二子像素Sp2作为明子像素的像素分割驱动。另外，用于进行像素分割驱动的方式不限于这里例示的方式。
接着，参照图12A、图12B和图12C，说明用于获得像素P的(即第一子像素Sp1和第二子像素Sp2的)取向分割结构的取向分割方法。图12A示出了由设置在有源矩阵基板10上的第一取向膜12被规定的预倾角方向PD1、PD2、PD3和PD4，图12B示出了由设置在对向基板20上的第二取向膜22被规定的预倾角方向PD5、PD6、PD7和PD8。另外，图12C示出了将有源矩阵基板10和对向基板20相互贴合之后向液晶层30施加电压时的倾斜方向(指向矢)。
如图12A所示，在每个像素P中，第一取向膜12具有：规定彼此不同的第一预倾角方向PD1、第二预倾角方向PD2、第三预倾角方向PD3和第四预倾角方向PD4的第一预倾角区域12a、第二预倾角区域12b、第三预倾角区域12c和第四预倾角区域12d。具体地，与第一取向膜12的一个像素P对应的区域在上下方向上被分割成4个区域，并且各个区域(第一预倾角区域、第二预倾角区域、第三预倾角区域和第四预倾角区域)12a、12b、12c和12d以彼此不同的预倾角方向(第一预倾角方向、第二预倾角方向、第三预倾角方向和第四预倾角方向)PD1、PD2、PD3和PD4规定的方式进行光取向处理。这里，光取向处理是，通过从箭头所示的方向倾斜照射紫外线(例如线性偏光紫外线)而进行。
如图12B所示，在每个像素P中，第二取向膜22具有：规定彼此不同的第五预倾角方向PD5、第六预倾角方向PD6、第七预倾角方向PD7和第八预倾角方向PD8的第五预倾角区域22a、第六预倾角区域22b、第七预倾角区域22c和第八预倾角区域22d。具体地，第二取向膜22的与一个像素P对应的区域在上下方向上被分割成4个区域，并且各个区域(第五预倾角区域、第六预倾角区域、第七预倾角区域和第八预倾角区域)22a、22b、22c和22d以彼此不同的预倾角方向(第五预倾角方向、第六预倾角方向、第七预倾角方向和第八预倾角方向)PD5、PD6、PD7和PD8规定的方式进行光取向处理。这里，光取向处理是，通过从箭头所示的方向倾斜照射紫外线(例如线性偏光紫外线)而进行。
通过使如图12A和图12B所示的进行了光取向处理的有源矩阵基板10和对向基板20贴合，可以形成如图12C所示那样被取向分割的像素P(第一子像素Sp1和第二子像素Sp2)。对于液晶域A～D中的每一个，由有源矩阵基板10侧的第一取向膜12被规定的预倾角方向与对向基板20侧的第二取向膜22的预倾角方向相互大致反向平行，在液晶域A～D中的每一个中，液晶体分子的扭转角实质上为0°。
在具有取向分割结构的像素P内，产生暗线DL1～DL 7。具体地，在相邻的液晶域彼此之间的边界上产生暗线DL1、DL2及DL3，并且在像素电极11的边缘附近(更具体地说，在第一副像素电极11s1的边缘附近)产生暗线DL4、DL5、DL6及DL7。
在此，在本实施方式的像素P、和图8的右侧所示的1列配置的像素1000P′中，着眼于在液晶域彼此之间的边界处产生的暗线DL1到DL3。与对像素1000P′的估计同样的，如果像素P的横向长度为X，纵向长度为3X，则像素1000P′中的暗线DL1、DL2和DL3的长度之和约为6X，而像素P中的暗线DL1、DL2和DL3的长度之和约为3X。因此，如果使像素P中的暗线DL1～DL3及像素1000P′中的暗线DL1～DL3的每一个的宽度相同，则在像素P中液晶域彼此之间的边界产生的暗线DL1～DL3的总面积小于在像素1000P′中液晶域彼此之间的边界产生的暗线比DL1～DL3的总面积。为此，在像素P中，透射率比像素1000P′更高。另外，由于在图8的左侧所示的像素900P′中在液晶域彼此之间的边界处产生的暗线DL1～DL4的长度的之和约为5X，所以在像素P中液晶域彼此之间的边界处产生的暗线DL1～DL3的总面积小于在像素900P′中是液晶域之间的边界处产生的暗线比DL1～DL4的总面积。也就是说，在像素P中，透射率比像素900P′更高。
在此，也考察在像素电极的(第一子像素电极及第二子像素电极的)边缘附近产生的暗线。
在像素900P′中，在像素电极(两个子像素电极)的边缘附近产生的暗线DL5～DL8的长度的之和约为5X。另外，在像素1000P′中，在像素电极(两个子像素电极)的边缘附近产生的暗线DL4～DL7的长度的之和约为3X。与此相对，在本实施方式的像素P中，在像素电极11(第一子像素电极Sp1及第二子像素电极Sp2)的边缘附近产生的暗线DL4～DL7的长度的之和约为3X。这样，在本实施方式的像素P中，在像素电极11的边缘附近产生的暗线的总面积小于像素900P′，并且相等于像素1000P′。
如此，仅仅采用1列配置，透射率几乎不提高，与此相对，如本发明的实施方式那样，将像素P沿像素长边方向D1分割，即，通过像素分割线bd整体在像素长度方向D1延伸，从而透射率可以提高。
此处，考虑与像素分割线bd正交且从暗子像素Sp1朝向明子像素Sp2的方位角方向(图10中的方向r1、r2、r3、r4)。如图10所示，方向r1是与像素分割线bd的第一部分bd1正交且从暗子像素Sp1朝向明子像素Sp2的方位角方向，方向r2是与像素分割线bd的第二部分bd2正交并且从暗子像素Sp1朝向明子像素Sp2的方位角方向。另外，方向r3是与像素分割线bd的第三部分bd3正交且从暗子像素Sp1朝向明子像素Sp2的方位角方向，方向r4是与像素分割线bd的第四部分bd4正交并且从暗子像素Sp1朝向明子像素Sp2的方位角方向。
在本实施方式中，液晶域C、D、A和B的基准取向方向(倾角方向)相对于方向r1、r2、r3和r4形成的角为0°。由此，能够进一步提高光利用效率(模式效率)。以下说明该理由。
在进行中间色调显示时，在像素分割线bd附近，产生由于暗子像素Sp1的第一子像素电极11s1和明子像素Sp2的第二子像素电极11s2的电位差而引起的等电位面的倾斜，即，倾斜电场。该倾斜电场发挥与像素分割线bd正交且从暗子像素Sp1朝向明子像素Sp2的方向(方位角方向)的分量的取向限制力。也就是说，上述方向r1、r2、r3和r4表示由像素分割线bd中的倾斜电场引起的取向限制力的方向(方位角分量)。
如果液晶域的基准取向方向相对于方向r1、r2、r3和r4形成的角为0°，则由第一取向膜12和第二取向膜22规定的倾斜方向与由像素分割线bd中的倾斜电场引起的取向限制力的方向相同。换言之，由第一取向膜12和第二取向膜22规定的倾角方向是，液晶分子相对于倾斜的等电位面形成的角变小(近似平行)的方向。因此，像素分割线中液晶分子的方向稳定化，提高光利用效率。
与此相对，例如，如果液晶域的基准取向方向相对于方向r1、r2、r3和r4形成的角为180°，则由第一取向膜12和第二取向膜22规定的倾斜方向与由像素分割线bd中的倾斜电场引起的取向限制力的方向相反。因此，像素分割线中液晶分子的取向不稳定。
下面，将液晶域的基准取向方向相对于方向r1、r2、r3和r4形成的角称为“第一偏压角”。下面，将液晶域的基准取向方向相对于像素分割线形成的角称为“第二偏压角”。
图10示出了第一偏压角为0°(即，第二偏压角为90°)的情况，但是本发明的实施例不限于此。如果第一偏压角为0°以上90°以下，则由第一取向膜12和第二取向膜22规定的倾角方向可以是，液晶分子相对于倾斜的等电位面形成的角变小(近似平行)的方向，因此可以获得取向稳定的效果。
另外，根据本发明的发明人的研究，如图9和图11所示，在第一子像素电极11s1和第二子像素电极11s2上没有形成狭缝的情况下，第一偏置角在0°以上45°以下(第二偏置角在45°以上90°以下)，发现光利用效率(模式效率)的提高效果特别好。进一步地，如后述的第二实施方式那样，在第一子像素电极11s1和第二子像素电极11s2上形成狭缝的情况下，优选第一偏压角为30°以上70°以下。
以下，通过模拟对无狭缝且第一偏置角不同的多个样本验证了模式效率的提高效果的结果进行说明。模拟是对表1所示的样本#1～#5进行。
[表1]
#1 #2 #3 #4 #5
第一偏压角 90° 75° 45° 15° 0°
第二偏压角 0° 15° 45° 75° 90°
表2和图13示出了通过模拟获得的样本#1至#5的模式效率。另外，图14示出了通过验证的获得的样本#1至#5的白色显示时(即，在显示最高灰度时)的透射率分布。图14示出了与暗子像素Sp1的液晶域D1和明子像素Sp2的液晶域D2对应的区域，并且示出了第一偏压角(液晶域D1和D2的倾斜角t4相对于方向r2形成的角)。另外，在样本#1至#5中，暗子像素Sp1的液晶域D1配置在像素的左侧，并且明子像素Sp2的液晶域D2配置在像素的右侧。
[表2]
#1 #2 #3 #4 #5
模式效率 0.67 0.68 0.69 0.69 0.70
从表2和图13可以看出，当第一偏压角为0°以上且小于90°(样本#2～#5)时，模式效率高，尤其当第一偏压角0°以上或45°以下(样本#3～#5)时，模式效率进一步提高。在样本#2、#3、#4、#5中，与样本#1相比，模式效率分别提高了约2％、约3％、约3％、约5％。
另外，从图14可以看出，当第一偏压角为0°以上且小于90°(样本#2～#5)时，像素分割线bd附近变亮，尤其当第一偏压角0°以上或45°以下(样本#3～#5)时，像素分割线bd附近进一步变亮。
从上述验证结果也可以看出，第一偏压角(液晶域C、D、A和B的基准取向方向相对于方向r1、r2、r3和r4的角)在0°以上45°以下，由此可以进一步提高光利用效率(模式效率)。另外，从上述验证结果中样本#5的模式效率最高的情况中可以看出，从提高光利用效率的观点来看，优选第一偏压角在0°以上5°以下。另外，从易于制造和设计的观点来看，优选第一偏压角在40°以上55°以下。
[第二实施方式]
参照图15与图16，说明本实施方式液晶的显示装置200。图15为示意性地示出液晶显示装置200的截面图。图16是示出液晶显示装置200中一个的像素P的取向分割结构的平面图。在以下说明中，以液晶显示装置200与第一实施方式中的液晶显示装置100不同的点为中心进行说明。
本实施方式的液晶显示装置200的各个像素P具有与第一实施方式中的液晶显示装置100的像素P相同的取向分割结构(参照图10)。但是，液晶显示装置200在像素电极11的子像素电极11s1和11s2分别具有多个狭缝11a这一点上与第一实施方式的液晶显示装置100不同。
多个狭缝11a包括多个第一狭缝11a1、多个第二狭缝11a2、多个第三狭缝11a3和多个第四狭缝11a4。
第一狭缝11a1形成于与液晶域C(第一液晶域)对应的区域，并大致平行于液晶域C的指向矢t3延伸。第二狭缝11a2形成于与液晶域D(第二液晶域)对应的区域，并大致平行于液晶域D的指向矢t4延伸。第三狭缝11a3形成于与液晶域A(第三液晶域)对应的区域，并大致平行于液晶域A的指向矢t1延伸。第四狭缝11a4形成于与液晶域B(第四液晶域)对应的区域，并大致平行于液晶域B的指向矢t2延伸。
在本实施方式的液晶显示装置200中，像素P也沿着像素长边方向D1分割，即，像素分割线bd整体沿像素长度方向D1延伸，从而能够提高透射率。另外，与对第一实施方式的液晶显示装置100已进行的说明同样，如果第一偏压角为0°以上且小于90°，则能够得到取向稳定化的效果，提高光利用效率(模式效率)。
进一步地，如本实施方式的液晶显示装置200那样，若在像素电极11上形成了与对应的液晶域的倾角方向大致平行地延伸的狭缝11a1、11a2、11a3、11a4，则能够减小暗线的宽度，进一步提高透过率。
进一步地，本发明的发明人进行了详细的讨论的结果是，在像素电极11上形成狭缝11a的情况下，优选第一偏压角为30°以上70°以下。以下说明该件事。
在像素电极11上形成狭缝11a的情况下，当第一偏压角接近0°时，在狭缝11a的短的部分中有时会发生透射率的丢失。这种现象尤其在如8K分辨率那样的高清晰度液晶显示装置中容易被显著地看到。本发明的发明人发现，因该现象，根据暗子像素Sp1和明子像素Sp2的电位差(以下称为“明暗电位差”)，模式效率最大的第一偏压角不同。
图17是在横轴上采用明暗电位差、纵轴上采用模式效率、第一偏压角为0°、35°、45°、55°、65°和90°的情况下绘制的图标。图17可以看出，随着第一偏压角从0°变大，模式效率最大的明暗电位差变大。明暗电位差影响视场角特性。具体地，当明暗电位差变大时，抑制从倾斜方向观察时的泛白现象，从而提高视场角特性。但是，如果明暗电位差过大，则有可能产生模式效率降低、色度移位等弊端。因此，优选在例如1.1V以上且2.5V以下的范围内选择明暗电位差。图17还示出了第一偏压角为0°、35°、45°、55°、65°和90°的情况下的最佳明暗电位差。另外，在图17中，将最大的模式效率用双点划线来表示。从图17可以看出特别是在第一偏压角为45°的情况下，与前后的角度相比，在上述明暗电位差的优选范围(1.1V以上且2.5V以下)内容易提高最大的模式效率。这是因为，在第一偏压角为45°的情况下，在狭缝11a的配置的方面有利(为了不产生透射率的损失，容易配置狭缝11a)。
图18是在横轴上采用明暗电位差，纵轴上采用明暗电位差为最佳值的第一偏压角而绘制的图表。从图18可以看出，1.1V以上且2.5V以下的范围内获得最佳值，优选第一偏压角在30°以上且70°以下。另外，如已说明的那样，从提高最大模式效率的观点来看，优选第一偏压角为大致45°。
图19表示在第一偏压角为0°、35°、45°、55°、65°和90°的情况下，通过模拟得到的白色显示时的透射率分布。如图19所示，在第一偏压角为35°、45°、55°和65°的情况下，实现比第一偏压角为0°和90°的情况更明亮的显示，由此，在像素电极11上形成狭缝11a的情况下，可以看出第一偏压角优选在30°以上且70°以下。
[第三实施方式]
参照图20，说明本实施方式的液晶显示装置300。图20是示出液晶显示装置300中一个的像素P的取向分割结构的图。在以下说明中，以液晶显示装置300与第二实施方式中的液晶显示装置200不同的点为中心进行说明。本实施方式中例示的结构优选地用于如8K分辨率那样的高清晰度的液晶显示装置。
如图20所示，本实施方式中，像素P沿着像素长边方向D1被分割成2个子像素(第一副像素Sp1和第二副像素Sp2)。也就是说，作为暗子像素Sp1和明子像素Sp2之间的边界即像素分割线bd整体沿像素长边方向D1延伸。因此，可以提高透射率。
但是，在本实施方式中，像素分割线bd的第一部分bd1、第二部分bd2、第三部分bd3和第四部分bd4分别与像素长边方向D1平行。为此，液晶域C、D、A和B的基准取向方向(倾角方向)相对于与像素分割线bd正交且从暗子像素Sp1朝向明子像素Sp2的方位角方向r1、r2、r3、r4形成的角(第一偏压角)为45°。
如关于第二实施方式的液晶显示装置200的说明所述，在像素电极11上形成有多个狭缝11a的情况下，如果第一偏置角为30°以上70°以下，则能够得到进一步提高光利用效率(模式效率)的效果。特别地，如图20所示，第一偏压角为约45°的结构在狭缝11a的配置方面是有利的，并且与前后的角度相比可以提高最大模式效率。
接着，参照图21说明液晶显示装置300的(主要是有源矩阵基板10的)更具体的结构。图21是示出液晶显示装置300中一个的像素P的取向分割结构的平面图。
如图21所示，像素电极11包括设置在暗子像素Sp1中的第一子像素电极11s1、和设置在明子像素Sp2中的第二子像素电极11s2。第一子像素电极11s1的上半部分11s1U和第二子像素电极11s2的下半部分11s2L配置在像素短边方向D2的一侧(此处为左侧)。另外，第二子像素电极11s2的上半部分11s2U和第一子像素电极11s1的下半部分11s1L配置在像素短边方向D2的另一侧(此处为右侧)。
第一子像素电极11s1和第二子像素电极11s2分别具有多个狭缝11a。多个狭缝11a包括多个第一狭缝11a1、多个第二狭缝11a2、多个第三狭缝11a3和多个第四狭缝11a4。
第一狭缝11a1形成于与液晶域C(第一液晶域)对应的区域，并大致平行于液晶域C的指向矢t3延伸。第二狭缝11a2形成于与液晶域D(第二液晶域)对应的区域，并大致平行于液晶域D的指向矢t4延伸。第三狭缝11a3形成于与液晶域A(第三液晶域)对应的区域，并大致平行于液晶域A的指向矢t1延伸。第四狭缝11a4形成于与液晶域B(第四液晶域)对应的区域，并大致平行于液晶域B的指向矢t2延伸。
如本实施方式所示，若在像素电极11上形成了与对应的液晶域的倾角方向大致平行地延伸的狭缝11a1、11a2、11a3、11a4，则能够减小暗线的宽度，进一步提高透过率。
与第一实施例的液晶显示装置100相同，本实施例的液晶显示装置300包括第一TFT13A、第二TFT13B和第三TFT13C、电容元件14以及第一栅极线15A和第二栅极线15B、源线16及辅助电容线17，以与第一实施方式的液晶显示装置100相同的方式进行像素分割驱动。
[第四实施方式]
参照图22，说明本实施方式液晶的显示装置400。图22是示出液晶显示装置400中一个的像素P的取向分割结构的平面图。在以下说明中，以液晶显示装置400与第三实施方式中的液晶显示装置300不同的点为中心进行说明。
本实施方式的液晶显示装置400的各个像素P具有与第三实施方式中的液晶显示装置300的像素P相同的取向分割结构(参照图20)。但是，液晶显示装置400在像素电极11的子像素电极11s1和11s2分别具有多个狭缝11a这一点上与第三实施方式的液晶显示装置300不同。
在本实施方式的液晶显示装置400中，像素P也沿着像素长边方向D1分割，即，像素分割线bd整体沿像素长边方向D1延伸，从而能够提高透射率。另外，根据上述第一偏压角在30°以上且70°以下(优选为约45°)，提高光利用效率(模式效率)。
[其它实施方式]
第一子像素Sp1和第二子像素Sp2的每一个中的液晶域的配置不限于图10或图20所示的示例。在图10与图20所示的例子中，沿着像素长度方向D1，按照顺序排列液晶域C(基准配向方向大致315°的方向)、D(基准配向方向大致45°的方向)、A(基准配向方向大致225°的方向)和B(基准配向方向大致135°的方向)。
与此相对，也可以采用图23所示的配置。在图23所示的例子中，在第一子像素Sp1和第二子像素Sp2中的每一个中，液晶域A、B、C和D从上侧朝向下侧(即，沿着像素长度方向D1)按该顺序排列。即使采用图23所示的例子那样的配置，也能得到与采用了图10或图20的配置的情况同样的效果。
根据本发明实施方式的液晶显示装置适于要求显示电视接收机等高质量显示器的应用。本发明的实施方式特别适于分辨率高(例如4K以上的分辨率的)液晶显示装置。

Claims (10)

1.一种液晶显示装置，具备相互相对的第一基板与第二基板以及设置在所述第一基板和所述第二基板之间的垂直取向型的液晶层，所述液晶显示装置具有多个像素，所述液晶显示装置特征在于，
所述第一基板具有设置在所述多个像素中的每一个的像素电极及设置在所述像素电极和所述液晶层之间的第一取向膜，
所述第二基板具有与所述像素电极相对的对向电极及设置在所述对向电极和所述液晶层之间的第二取向膜，
所述多个像素中的每一个包括第一子像素和第二子像素，所述第一子像素和所述第二子像素向所述液晶层施加相互不同的电压，
所述像素电极包括分别设置在所述第一子像素和所述第二子像素的子像素电极，
所述第一子像素和所述第二子像素中的每一个具有所述第一取向膜和所述第二取向膜所规定的基准取向方向相互不同的第一液晶域、第二液晶域、第三液晶域和第四液晶域，
所述多个像素中的每一个的长边方向和短边方向分别称为像素长边方向和像素短边方向，将所述第一液晶域、所述第二液晶域、所述第三液晶域和所述第四液晶域的所述基准取向方向分别称为第一方向、第二方向、第三方向和第四方向时，所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向和所述第四方向相对所述像素短边方向形成大致等于45°的奇数倍的角，
在所述第一子像素和所述第二子像素中的每一个，所述第一液晶域、所述第二液晶域、所述第三液晶域和所述第四液晶域沿着所述像素长边方向依次排列，
所述第一子像素与所述第二子像素中的一个为至少某一个灰度中亮度高于另一个的明子像素，所述另一个为暗子像素，
所述明子像素和所述暗子像素的边界的像素分割线整体沿所述像素长边方向延伸，
所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向以及所述第四方向与所述像素分割线正交且相对从所述暗子像素朝向所述明子像素的方位角方向形成的角为0°以上且70°以下。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述角为0°以上且5°以下。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述角为40°以上且55°以下。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述明子像素的所述子像素电极和所述暗子像素的所述子像素电极的每一个具有：形成于与所述第一液晶域对应的区域并大致平行于所述第一方向延伸的第一狭缝、形成于与所述第二液晶域对应的区域且大致平行于所述第二方向延伸的第二狭缝、形成于与所述第三液晶域对应的区域中并大致平行于所述第三方向延伸的第三狭缝及形成于与所述第四液晶域对应的区域中并大致平行于所述第四方向延伸的第四狭缝。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，所述角为30°以上且70°以下。
6.根据权利要求1至5任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，当所述像素短边方向的方位角为0°时，所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向和所述第四方向分别是大致315°方向、大致45°方向、大致225°方向和大致135°方向。
7.根据权利要求1至5任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，当所述像素短边方向的方位角为0°时，所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向和所述第四方向分别是大致225°方向、大致135°方向、大致315°方向和大致45°方向。
8.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，所述明子像素的所述第一液晶域及所述第二液晶域、所述暗子像素的所述第三液晶域及所述第四液晶域配置在所述像素短边方向的一侧，
所述暗子像素的所述第一液晶域和所述第二液晶域和所述明子像素的所述第三液晶域和所述第四液晶域被配置在所述像素短边方向上的另一侧。
9.根据权利要求1至5任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一取向膜与所述第二取向膜分别为光取向膜。
10.根据权利要求1至5任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，在所述第一液晶域、所述第二液晶域、所述第三液晶域和所述第四液晶域中的每一个，相对由所述第一取向膜规定的预倾角方向和由所述第二取向膜规定的预倾角方向大致反向平行。
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