JP5941260B2 - 画素電極のスリット及び光配向膜を有する単位画素が形成された液晶表示パネル - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示パネルに関し、特に、画素電極に形成されたスリット及び光配向膜を有する液晶表示パネルに関する。

液晶表示モジュールは、受信された電気信号に従って液晶分子の配列を変更することにより映像を表示する液晶表示パネル、光を液晶表示パネルに供給するバックライトアセンブリ、及び液晶表示パネルとバックライトアセンブリとを相互に固定するケースを含む。

液晶表示パネルは、行及び列のマトリックス形状で配列された複数の画素を含む。画素の各々は、対向する１対の上部及び下部ガラス基板と、この上部及び下部ガラス基板の外側面にそれぞれ形成された１対の偏光板と、この上部及び下部ガラス基板間に密封されるように介在された液晶層と、この下部ガラス基板の内側面上に形成された画素電極と、この上部ガラス基板の内側面上に形成された共通電極と、この共通電極及びこの画素電極上に各々形成された配向膜とを通常含む。カラー液晶表示パネルにおいて、赤色、緑色、及び青色の組合せ、又は赤色、緑色、青色、及び青緑色（cyan）、黄色、赤紫色｛あかむらさきいろ｝（magenta）、及び白色から選択された少なくとも１つの組合せで構成された基本色を有するカラーフィルターは、行のそれぞれで隣接する画素の画素電極上に又は画素電極に対応する共通電極上に形成される。基本色を示す隣接する画素の集合は、１つの画素と呼ばれることができ、この隣接する画素の各々は、副画素と呼ばれることができるが、本明細書で単位画素又は画素は、カラー液晶表示パネルの場合に副画素を意味する。

液晶表示パネルに表示される映像は、様々な視線方向でも表示品質が同一であることが好ましい。このような表示品質を達成するために、液晶分子が液晶層内で基板に垂直であるように配列される程度に基づく垂直配向（Vertical Alignment；ＶＡ）モード及び液晶分子の液晶層内で基板に水平であるように配列される程度に基づくＰＬＳ（Plane to Line Switching）モードのようなモードで様々な視線方向で類似している屈折率異方性特性を有する液晶分子を作ることにより液晶表示パネルの視野角を拡張する方法が使用されてきた。

改善された視野角を有する垂直配向モードの液晶表示パネルを得るために、光配向工程技術が開発された。この光配向工程技術は、単位画素を複数のドメインに分割し、液晶分子に印加される電圧がない場合に、各ドメインの液晶分子が異なるプレチルト方向を有するようにすることにより広い視野角で一定の階調レベルを保持するために使用される。

図１Ａは、従来技術による単位画素の第１の配向膜及び第２の配向膜とそれらの上に形成された液晶分子の配向ベクトルとを示す概略的な拡大概念図である。単位画素１００は、相互に対向する第１の基板１０１及び第２の基板１０３を有する。第１の基板１０１は、第１の基本基板４０１及びその上に配置された第１の配向膜１１０を有し、第２の基板１０３は、第２の基本基板４０３及びその上に配置された第２の配向膜１２０を有する。説明の便宜のために、第１及び第２の基本基板４０１及び４０３上の第１及び第２の配向膜１１０及び１２０を除外した他の部分は、図１Ａで省略する。

しかしながら、偏光又は透過軸１１１及び１２１と垂直に交差する偏光板は、第１及び第２の基本基板４０１及び４０３の外側面上にそれぞれ形成され、画素電圧を単位画素に印加するための薄膜トランジスタ及び透明な画素電極は、第１の基本基板４０１と第１の配向膜１１０間に形成され、基本色の中のいずれか１つを示すカラーフィルター層は、第２の基本基板４０３と第２の配向膜１２０間に形成されることができるということは、当該分野における通常の知識を有する者であれば容易に分かる。

配向の方向を説明するために、図１Ａには、３次元座標系が図示されている。第１の配向膜１１０上の液晶分子の主軸又は長軸は、ｘ−ｙ平面に垂直であり、ｘ−ｚ平面に平行である平面上のプレチルトを有するｘ軸方向に相互に反対方向の配向を示す第１の配向ベクトル３１０と第２の配向ベクトル３２０とを有する。第１及び第２の配向ベクトル３１０及び３２０は、第１の基板１０１に形成された偏光板の第１の透過軸１１１に平行である。同様に、第２の配向膜１２０上の液晶分子の主軸又は長軸は、ｘ−ｙ平面に垂直であり、第３の配向ベクトル３３０及び第４の配向ベクトル３４０を有する。第３の配向ベクトル３３０及び第４の配向ベクトル３４０は、ｙ−ｚ平面に平行である平面上のプレチルトを有するｙ軸方向に相互に反対方向の配向を示す。第３及び第４の配向ベクトル３３０及び３４０は、第２の基板１０３に形成された偏光板の第２の透過軸１２１に平行である。

したがって、第１及び第２の配向ベクトル３１０及び３２０は、第３及び第４の配向ベクトル３３０及び３４０に垂直である。配向膜上の所定の領域にマスクを順次に配置し、偏光紫外線のような光をマスクに関して傾斜するように照射することにより、このような配向ベクトルを作ることができる。このような技術は、２０１０年７月１日付で公開された大韓民国特許公開公報第２０１０−００７２６８２号及び２０１０年２月１７日付で公開された大韓民国特許公開公報第２０１０−００１８４７９号に開示されており、これらは、本願出願人に譲渡された。

このプレチルトは、配向膜に隣接した液晶分子を配向膜の物質と物理的に結合する配向膜の表面に垂直方向に関して所定の方向にそれらの主軸が傾斜することを意味する。プレチルト角は、プレチルトが配向膜の表面に垂直方向に関して傾斜した角度を意味する。

図１Ｂは、図１Ａの第１及び第２の配向膜の配向ベクトルの和で作られた単位画素のドメイン配向ベクトルの位置及び方向を示す拡大概念図である。図１Ｂは、図１Ａの単位画素１００をその上から眺めた平面図であり、第１乃至第４のドメイン配向ベクトル３６０、３７０、３８０、及び３９０を示す。図１Ｂにおいて、第１のドメイン配向ベクトル３６０は、第１の配向ベクトル３１０と第４の配向ベクトル３４０との和であり、第１のドメイン２１０に形成される。第２のドメイン配向ベクトル３７０は、第１の配向ベクトル３１０と第３の配向ベクトル３３０との和であり、第２のドメイン２２０に形成される。第３のドメイン配向ベクトル３８０は、第２の配向ベクトル３２０と第３の配向ベクトル３３０との和であり、第３のドメイン２３０に形成される。第４のドメイン配向ベクトル３９０は、第２の配向ベクトル３２０と第４の配向ベクトル３４０とのベクトル和であり、第４のドメイン２４０に形成される。

したがって、ドメイン配向ベクトルは、ｘ−ｙ平面のｘ軸又はｙ軸と４５°の角で交差する。第１の基本基板４０１の下にある第１の偏光板（図示せず）の第１の透過軸１１１は、ｘ軸に平行であり、他方、第２の基本基板４０３の上にある第２の偏光板（図示せず）の第２の透過軸１２１は、ｘ軸に垂直であるｙ軸に平行である。その結果、ドメイン配向ベクトルは、透過軸１１１及び１２１と４５°の角で交差する。

図１Ｃ及び図１Ｄは、低階調レベル電圧及び高階調レベル電圧が図１Ｂの第４のドメインに示された微細領域Ｉでの液晶層にそれぞれ印加された場合の液晶分子の配列を示す概略的な拡大概念図である。図１Ｃ及び図１Ｄの液晶分子６１０は、第１及び第２の配向膜１１０及び１２０に隣接した液晶分子６１１及び６１３と液晶層の中間部分に位置した液晶分子６１２、６１４、及び６１５とに区分される。

配向膜隣接液晶分子６１１及び６１３の主軸のプレチルト及びプレチルト角は、上述したように、配向技術により配向膜の分子と物理的な結合を行うことにより予め定められる。配向膜隣接液晶分子６１１及び６１３のプレチルト及びプレチルト角は、単位画素の画素電極５００と共通電極４６０間に印加された画素電圧又は電界の強度に関係なく、第１及び第２の配向膜１１０及び１２０の配向ベクトル３１０、３２０、３３０、及び３４０により決定される。しかしながら、中間液晶分子６１２、６１４、及び６１５の配列は、配向膜隣接液晶分子６１１及び６１３のプレチルト角及び画素電極５００と共通電極４６０間に印加された画素電圧により変更される。

低階調レベル画素電圧が単位画素１００の画素電極５００と共通電極４６０との間に印加される場合に、図１Ｃに示すように、中間層液晶分子６１２、６１４、及び６１５は、第１及び第２の配向膜１１０及び１２０の表面に実質的に垂直である。液晶表示パネルの透過軸１１１及び１２１が相互に垂直であるので、バックライトアセンブリから単位画素を通過する光量は、ノーマリーブラックモードを有する垂直配向モードで制限される。したがって、画素電圧が最低階調レベルに対応する電圧レベルを有する場合に、単位画素を通過した光量は、単位画素を通過した最小光量である。

他方、高階調レベル画素電圧が単位画素１００の画素電極５００と共通電極４６０間に印加される場合に、図１Ｄに示すように、中間層液晶分子６１２、６１４、及び６１５の主軸の極角、すなわち、液晶分子の主軸とｚ軸間の角を意味する極角は、第１の配向膜１１０に隣接した液晶分子６１１の主軸の極角から最大極角を有する中間層液晶分子６１５の主軸の極角まで変化し、中間層液晶分子６１２、６１４、及び６１５の主軸の方位角、すなわち、ｘ−ｙ平面上の中間層液晶分子の主軸の投射線とｘ軸間の角を意味する方位角は、第１の配向膜１１０に隣接した液晶分子６１１の主軸の方位角から第２の配向膜１２０に隣接した液晶分子６１３の主軸の方位角まで変化する。

したがって、最高階調レベルの画素電圧が画素電極５００と共通電極４６０間に印加される場合に、中間層液晶分子６１５の極角は、約９０°に近い一方、それらの方位角は、液晶表示パネルの光透過軸１１１及び１２１と約４５°で交差する。このような液晶分子の特性が垂直配向モードについて考慮される場合に、バックライトアセンブリからの光は、第１の偏光板の第１の透過軸１１１に沿って通過することにより直線偏光され、その後に、中間層液晶分子６１２、６１４、及び６１５を通過することにより楕円偏光又は円偏光され、最後に、第２の偏光板の第２の透過軸１２１に沿って通過することにより直線偏光されるので、十分な量の光が単位画素を通過することができる。したがって、最高階調レベル画素電圧が単位画素に印加される場合に、バックライトアセンブリから単位画素を通過する光の量は、単位画素を通過する最大光量である。

しかしながら、中間層液晶分子６１２、６１４、及び６１５とは異なり、配向膜隣接液晶分子６１１及び６１３の極角及び方位角は、上述したように、画素電極５００と共通電極４６０間に印加された様々な階調レベル電圧又は電界により変化されず、第１及び第２の配向膜１１０及び１２０の配向ベクトル３１０、３２０、３３０、及び３４０により決定される。したがって、図１Ｄを参照して説明したように、高階調レベル電圧が画素電極５００と共通電極４６０間に印加される場合に、配向膜隣接液晶分子６１１及び６１３は、これらを通過する光の偏光を楕円偏光又は円偏光に変換せず、これにより、単位画素を通過する光の量が減少するように作用する。したがって、配向膜隣接液晶分子６１１及び６１３のプレチルトの極角及び方位角を調整可能であるようにすることにより単位画素を通過する光量を増加させることが要求される。

したがって、配向膜隣接液晶分子の極角及び方位角を調整するために画素電極に形成されたスリットの方向と配向膜隣接液晶分子の配向間の角度が単位画素を通過した光量を増加させるのに重要であるという事実が本発明者により発見された。

画質を向上させるために、単位画素は、複数の副画素電極を有する方法を採用することが考えられる。この場合、所定の階調レベルにおいて、異なる電圧は副画素電極に印加され、副画素電極上の液晶分子は、異なる方式で配列される。しかし、異なる電圧を副画素電極に印加するために、単位画素は、副画素電極に接続された複数のトランジスタ又はキャパシタを有するので、複数の薄膜トランジスタ、キャパシタ、及び電荷カップラー（charge coupler）のような光遮断部材が単位画素に配置される場合に、画素電極の光通過面積及び単位画素の透過率が減少する問題がある。したがって、この部材を除去するか又はその面積を減少させることが要求される。

したがって、本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、配向膜に隣接した液晶分子の主軸のプレチルトの極角及び方位角を調整することにより単位画素を通過した光の量を増加させる液晶表示パネルを提供することにある。

本発明の他の目的は、単位画素の開口率及び光透過率が改善された液晶表示パネルを提供することにある。

本発明のまた他の目的は、微細画素を有する単位画素の画素電極の面積が増加された液晶表示パネルを提供することにある。

上記のような目的を達成するために、本発明の実施形態の一態様によれば、液晶表示パネルで使用するための単位画素が提供される。上記単位画素は、画素電極と、 上記画素電極上の第１の配向膜を有する第１の基板と、上記第１の基板と離隔し、これに対向して配置された第２の基板と、上記第２の基板は、第２の配向膜を有し、上記第１の基板と上記第２の基板の間に配置された液晶層と、上記第１の配向膜及び上記第２の配向膜に隣接した液晶分子の配向により定義された複数の配向ベクトルにより発生した複数のドメイン配向ベクトルにより区分される複数のドメインとを具備し、上記複数のドメインの各々は、上記画素電極に形成された複数のスリットを有し、上記複数のドメイン内のスリットの方向は相互に異なり、上記複数のドメインの各ドメイン内で、上記画素電極上の上記第１の配向膜に隣接した液晶分子の上記配向ベクトルと上記スリットが伸張する方向の間の角度で定義されるスリット角が４５度より小さいことを特徴とする。

上記スリット角は、３７．５°以下である。

上記スリット角は、２５．０°以上である。

上記スリット角は、３０．０°以上である。

上記スリットの幅は、３．２μｍ以下である。

上記スリットの幅は、３．０μｍ以下である。

本発明の実施形態の他の態様によれば、液晶表示パネルで使用するための単位画素が提供される。上記単位画素は、複数の画素電極と、上記画素電極上の第１の配向膜を有する第１の基板と、上記第１の基板と離隔し、これに対向して配置された第２の基板と、上記第２の基板は、第２の配向膜を有し、上記第１の基板と上記第２の基板の間に配置された液晶層と、上記第１の配向膜及び上記第２の配向膜に隣接した液晶分子の配向により定義された複数の配向ベクトルにより発生した複数のドメイン配向ベクトルにより区分される複数のドメインとを具備し、上記複数の画素電極の中の少なくとも１つは、スリットを有し、上記複数の画素電極は、それぞれ上記複数のドメインを有し、上記少なくとも１つの画素電極以外の画素電極は、上記スリットを有しておらず、上記少なくとも１つの画素電極上の上記複数のドメインの各ドメイン内で、上記配向ベクトルと上記スリットが伸張する方向の間の角度で定義されるスリット角が４５度より小さいことを特徴とする。

前記スリット角は、３７．５°以下である。

前記スリットの幅は、３．２μｍ以下である。

上記単位画素を含む液晶パネルは、上記画素電極に画素電圧を印加する薄膜トランジスタをさらに含み、上記スリットが形成された画素電極及び上記スリットが形成されない画素電極は、同一の薄膜トランジスタにより画素電圧の印加を受ける。

上記薄膜トランジスタは、上記スリットが形成されない画素電極と上記スリットが形成された画素電極の間に位置する。

本発明の実施形態のさらに他の態様によれば、液晶表示パネルで使用するための単位画素が提供される。上記単位画素は、画素電極と、上記画素電極上の第１の配向膜を有する第１の基板と、上記第１の基板と離隔し、これに対向して配置された第２の基板と、上記第２の基板は、第２の配向膜を有し、上記第１の基板と上記第２の基板の間に配置された液晶層と、上記第１の配向膜及び上記第２の配向膜に隣接した液晶分子の配向により発生した複数のドメイン配向ベクトルにより区分される複数のドメインとを具備し、上記複数のドメインの各々は、上記画素電極に形成された複数のスリットと、上記スリット間に交互に形成され、上記画素電極と接続された複数のスリットブランチとを含み、相互に隣接した上記ドメインの各々にある上記スリット及び上記スリットブランチは、上記隣接したドメインの少なくとも１つの境界領域に配置され、上記スリットブランチは、上記少なくとも１つの境界領域でスリットステムに接続されることを特徴とする。

ドメイン境界テクスチャは、上記隣接したドメイン間の境界に現れ、上記スリットステムの幅は、上記ドメイン境界テクスチャの幅より狭い。

上記スリットステムの幅は、１０μｍ以下である。

上記スリットステムの幅は、上記スリットブランチの幅と同一である。

上記スリットステムの幅は、上記スリットブランチの幅と上記ドメイン境界テクスチャの幅の間である。

上記複数のドメインの各ドメイン内で、上記スリットを有する画素電極上の上記第１の配向膜に隣接した液晶分子の上記配向ベクトルと上記スリットの伸張方向の間の角度として定義されるスリット角が４５°より小さい。

本発明の実施形態のさらなる他の態様によれば、液晶表示パネルで使用するための単位画素が提供される。上記単位画層は、画素電極及びその上に形成され光照射により作られた第１の配向膜を有する第１の基板と、上記第１の基板と離隔し、これに対向して配置された第２の基板と、上記第２の基板は、光照射により作られた第２の配向膜を有し、上記第１の基板と上記第２の基板の間に配置された液晶層と、上記第１の配向膜及び上記第２の配向膜に隣接した液晶分子の配向により形成された複数の配向ベクトルにより区分される複数のドメインと、上記画素電極に形成された開口に対応する複数のスリットとを具備し、上記画素電極は、上記スリットが集中的に形成されたスリット領域及び上記スリットが形成されない非スリット領域を有する。

同一の画素電圧が上記スリット領域及び上記非スリット領域に印加される。

上記画素電極は、相互に離隔するように配置される第１及び第２の微細画素電極を有し、上記スリット領域は、上記第１の微細画素電極上に形成され、上記非スリット領域は、上記第２の微細画素電極上に形成される。

上記単位画素は、隣接したドメインの間又はドメインのエッジに現れるテクスチャを有し、上記スリット領域は、上記テクスチャと重なる。

上記テクスチャの幅は、上記スリット領域の幅より狭い。

本発明による光配向工程技術により製造された配向膜及びスリットを有する画素電極を含む単位画素は、配向膜隣接液晶分子がスリットの伸張方向に沿って配列されるに従って透過率が増加する。単一画素電圧が単位画素の複数の微細画素電極に印加されることにより、単位画素の設計を簡素化することができる。また、画素電極上の液晶分子が様々な方向に配列されるので、液晶表示パネルの様々な角度において高品質画像を見ることができる。

従来技術による単位画素の配向膜の配向ベクトル及び液晶分子の配列を示す拡大概念図である。 従来技術による単位画素の配向膜の配向ベクトル及び液晶分子の配列を示す拡大概念図である。 従来技術による単位画素の配向膜の配向ベクトル及び液晶分子の配列を示す拡大概念図である。 従来技術による単位画素の配向膜の配向ベクトル及び液晶分子の配列を示す拡大概念図である。 本発明の概念を説明するための単位画素の一部斜視図である。 本発明の一実施形態を示す概略図である。 本発明の一実施形態を示す概略図である。 図３Ａに示す単位画素のラインＩＩＩ−ＩＩＩ'に沿って切断した断面図である。 第２のドメイン配向ベクトルとその方位角及び極角の配向ベクトルとを示す平面図である。 図４Ａの方位角ベクトル及び極角ベクトルをそれぞれ示すベクトル図である。 図４Ａの方位角ベクトル及び極角ベクトルをそれぞれ示すベクトル図である。 臨界的又は適切なスリット角を探すための実験に使用された単位画素の第１の基板の平面図である。 図５Ａに示す単位画素の第１の基板上のラインＶ（ｂ）〜Ｖ（ｂ）’に沿って切断した断面図である。 図５Ａ及び図５Ｂの第１の基板が適用された単位画素を有する液晶表示パネルの透過率を示すグラフである。 図５Ａの領域ＶＩ（ａ）を拡大することにより得られた画素電極の平面図である。 単位画素のスリットピッチ及び透過率を示すグラフである。 図５Ａに示す画素電極に適用された様々なスリット幅及びその幅が適用された単位画素の透過率を示すグラフである。 スリットが単位画素の一部微細画素電極だけに適用された単位画素の第１の基板の平面図である。 様々な位置に配置されるスリットを示す単位画素の第１の基板の平面図である。 様々な位置に配置されるスリットを示す単位画素の第１の基板の平面図である。 様々な位置に配置されるスリットを示す単位画素の第１の基板の平面図である。 様々な位置に配置されるスリットを示す単位画素の第１の基板の平面図である。 様々な位置に配置されるスリットを示す単位画素の第１の基板の平面図である。 様々な位置に配置されるスリットを示す単位画素の第１の基板の平面図である。 様々なスリット角が適用された単位画素の第１の基板の平面図である。 連続的に配置されるドメインを有する単位画素の第１の基板の平面図である。 複数の微細画素電極を有する単位画素の第１の基板の平面図である。 図１０Ｂの領域ＸＩを拡大することにより得られたスリットブリッジを示す単位画素の第１の基板の平面図である。

本発明の他の目的、利点、及び顕著な特徴は、添付の図面及び本発明の実施形態による以下の詳細な説明から、この分野の当業者に明確になるはずである。

以下、本発明の好適な一実施形態を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、詳細な構成および要素のような本発明の詳細な説明で定義される特徴は、本発明の実施形態の包括的な理解を助けるために提供される。したがって、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく、ここに説明された実施形態の様々な変更及び変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。また、明瞭性と簡潔性の観点から、当業者に良く知られている機能や構成に関する具体的な説明は、省略する。

図面を通して、同一の構成要素及び部分には、可能な限り同一の符号及び番号を共通使用するものとする。

添付の図面を参照して、本発明の実施形態に従って、光配向工程技術を適用した複数のドメインを有する単位画素及びこれを有する液晶表示パネルに関する説明がなされる。本発明の実施形態の下記の説明で様々な数値が開示されているが、そのような数値が請求範囲に記載されない限り、そのような数値は、請求範囲を限定しないことに留意すべきである。

本明細書において、液晶表示パネルがノーマリーブラックモードにある、すなわち、駆動電圧が単位画素の２つの電極間に印加されない場合に、液晶層内の液晶分子は、基板に実質的に垂直であり、偏光板の透過軸が相互に垂直であるように配置されることにより、光が単位画素を通過しない垂直配向（Vertical Alignment；ＶＡ）モードを有する液晶表示パネルを例に挙げて説明されることに留意すべきである。また、本発明において、液晶分子が配向膜の垂直方向に関して傾斜した角度又は配向は、液晶分子の主軸又は長軸に関して傾斜した角度又は配向に対応することに留意すべきである。

図２は、スリットが形成された画素電極を有する単位画素の液晶分子の配列を示す概念図である。この配列は、本発明の実施形態による単位画素内の複数のドメインの中の１つのドメインで高階調レベル電圧が画素電極と共通電極間に印加される際になされる。本発明の実施形態の特徴に従って、単位画素は、第１の配向膜１１０の下に配置される画素電極５００の一部分を除去することにより作られたスリット５０３を有する。

第１の配向膜１１０は、ここで本出願明細書の一部として結合され、本願出願人に譲渡された２０１０年７月１日付で公開された大韓民国特許公開公報第２０１０−００７２６８２号及び２０１０年２月１７日付で公開された大韓民国特許公開公報第２０１０−００１８４７９号に開示された上述の光配向工程技術により形成される。上述したように、第１の配向膜１１０に隣接した液晶分子６２５の配向は、第１の配向膜１１０に垂直であるｘ−ｚ平面に平行である平面上にｘ軸の負方向に配向された方向を示す第２の配向ベクトル３２０により示すことができる。スリット電極又はスリットブランチ５０５は、相互に分離されるように図示されているが、全体的に接続された画素電極の部分であり、画素電極に印加された画素電圧のレベルに比例する強度のフリンジフィールド５０７は、相互に隣接するスリット電極５０５の間に形成される。

第１の配向膜隣接液晶分子６２１は、スリット５０３上の液晶分子６２３とスリット電極５０５上の液晶分子６２５とに区分される。スリット電極５０５上に配置された第１の配向膜隣接液晶分子６２５の配向は、単位画素にどの電圧又は電界が印加される場合にも変更されない。他方、スリット５０３上に配置された第１の配向膜隣接液晶分子６２３について、単位画素の画素電極５００に印加される電圧、すなわち電界が増加する際に、これらの主軸の方位角は、第２の配向ベクトル３２０の方向から第４のドメイン配向ベクトル３９０の方向に変更され、これらの主軸の極角は、第１の配向膜１１０に水平方向に変更される。

すなわち、ｘ軸の負方向が基準方位角である際に、スリット上液晶分子６２３は、スリット電極５０５に印加された電圧のレベルに比例して０°と４５°間の範囲で変更される方位角を有する。画素電極と共通電極間の電界が増加する際に、中間層液晶分子６２９の方位角も第４のドメイン配向ベクトル３９０に実質的に平行となるように変更されることにより、変更された方位角を有するスリット上液晶分子６２３とともに単位画素を通過した光量を増加することができる。したがって、本発明の特徴により、スリット５０３上の液晶分子の主軸の配向は、画素電極５００に印加された画素電圧のレベルに従って変更されるので、単位画素を通過する光量を増加させることができる。

図３Ａは、複数のスリットを有する画素電極とその上の液晶分子のプレチルトが形成された配向膜とを有する単位画素の第１の基板の平面図を示す。図３Ｂは、図３Ａの第１の基板と向かい合う単位画素の第２の基板の平面図を示す。図３Ｃは、図３Ａの第１の基板と図３Ｂの第２の基板とが結合された単位画素を図３ＡのラインＩＩＩ−ＩＩＩ’に沿って切断した断面図を示す。

図３Ａ乃至図３Ｃを参照すると、単位画素の第１の基板１０１は、第１の基板１０１に配置された画素電極の一部を除去することにより作られたスリット５０３を有する画素電極５００を有し、他方、第２の基板１０３は、スリットなしに第２の基板１０３の全面に配置された共通電極４６０を有する。本発明の特徴に従うと、与えられたドメインにおいて、スリット５０３を有する画素電極上の配向膜上の液晶分子の配向の方向とスリット５０３の伸張方向間の角度は、ドメイン内の配向膜の配向がドメイン配向ベクトルと交差する角度より小さい。言い換えれば、与えられたドメインにおいて、画素電極５００のスリットの伸張方向が配向膜の配向、すなわち、配向膜上の液晶分子の主軸の方向と交差する角度は、４５°より小さい。

図３Ａを参照すると、第１の基板１０１は、第１の基本基板（図示せず）、ゲートライン４１０、データライン４２０、薄膜トランジスタ４３０、画素電極５００、ストレージ電極４４０、及び第１の配向膜（図示せず）を含む。薄膜トランジスタ４３０は、ゲートライン４１０及びデータライン４２０の信号により画素電圧を画素電極５００に供給する。第１の配向膜１１０は、画素電極５００上に配置され、上述の光配向工程技術で作られたｘ軸に平行である第１及び第２の配向ベクトル３１０及び３２０を有し、液晶分子と接触する。

図３Ｂを参照すると、第２の基板１０３は、第２の基本基板（図示せず）、ブラックマトリックス４５０、カラーフィルター４７０、共通電極（図示せず）、及び第２の配向膜（図示せず）を有する。カラーフィルター４７０は、赤色、緑色、及び青色のような単位画素の基本色の中の１つの色のフィルターを示す。共通電極は、第２の基板１０３の全面にわたって形成され、一定の基準電圧は、液晶表示パネル上のすべての単位画素の共通電極に供給される。したがって、単位画素の液晶分子の配列は、画素電極５００と共通電極間の電圧、すなわち、電界により調整される。第２の配向膜は、共通電極上に配置され、上述の光配向工程により作られたｙ軸に平行である第３及び第４の配向ベクトル３３０及び３４０を有し、液晶分子と接触する。

本発明の特徴による画素電極５００は、ドメイン２１０、２２０、２３０、及び２４０のそれぞれで相互に異なる方向に伸張される第１乃至第４のスリット５１０、５２０、５３０、及び５４０を有する。ドメイン２１０、２２０、２３０、及び２４０内のスリット５１０、５２０、５３０、及び５４０が形成された第１の基板１０１上の配向膜の各配向ベクトル３１０及び３２０とスリット５１０、５２０、５３０、及び５４０の各伸張方向間の角度（以下、‘スリット角’と称する。）は、各ドメイン２１０、２２０、２３０、２４０で各配向ベクトル３１０、３２０と各ドメイン配向ベクトル３６０、３７０、３８０、及び３９０間の角度より小さい。図示するように、スリット５１０、５２０、５３０、及び５４０を、所定のパターンを有するマスクを用いて画素電極５００の一部を除去することにより製造でき、各スリット５０３を、同一の画素電圧が印加されるスリット電極５０５間に配置できることを当該技術分野における通常の知識を有する者であれば容易に理解するのであろう。

また、図示されていないが、第２の基板１０３の共通電極がその一部を除去することにより形成されたスリットを有してもよいことは、当該分野における通常の知識を有する者であれば容易に分かる。画素電極５００のスリット５０３と同様に、共通電極４６０のスリットは、その上の液晶分子が共通電極４６０と画素電極５００間に印加された電圧に従って配列が変更されるように作用する。この作用は、単位画素の透過率の向上に寄与する。しかしながら、共通電極の物質が共通電極から過度に除去されると、一定の基準電圧を共通電極に印加することが難しくなるので、スリットの面積は制限されることが好ましい。したがって、共通電極に形成されるスリットの面積は、画素電極に形成されるスリットの面積より小さくするとよい。これにより、共通電極のスリット密度は、画素電極のスリット密度より小さくなる。

液晶表示パネルの透過率を向上させるために、液晶分子は、液晶表示パネルの透過軸と適切な角度で交差するようにすることが必要である。例えば、最高階調レベルの電圧が単位画素に印加される場合に、液晶分子が透過軸と４５°の角度で交差するようにこれらの方位角を変更するに従って、第１の透過軸１１１に沿って通過した直線偏光された光は、液晶分子を通過しつつ円偏光に変換されなければならない。液晶分子の中で、液晶層の中間部分にある液晶分子６２９は、画素電極５００と共通電極４６０間に印加された階調レベル電圧に従ってそれらの方位角が容易に変化する。他方、画素電極５００と共通電極４６０上の配向膜１１０及び１２０に隣接して位置した液晶分子６２５及び６２７は、画素電極５００と共通電極４６０間に印加された階調レベル電圧に関係なく配向膜１１０及び１２０のプレチルトにより決定された一定の方位角を有する。

しかしながら、図２及び図３Ｃに示すように、画素電極の一部を除去することにより作られたスリット５０３上の第１の配向膜１１０上の液晶分子６２３は、スリット５０３周囲のスリット電極５０５に印加された電圧に従ってそれらの方位角及び極角が変わるということが本発明者により観察された。したがって、単位画素の透過率を向上させるためには、スリット５０３上の液晶分子６２３の方位角及び／又は極角を変更する必要がある。

スリット５０３上の液晶分子を通過した光が通過するスリット光経路７０１に配置され、共通電極４６０上の第２の配向膜１２０上に隣接した液晶分子６２７は、画素電極５００と共通電極４６０間に印加された階調レベル電圧に関係なく、第２の配向膜１２０のプレチルトにより定められた一定の方位角及び極角を有し、他方、スリット５０３上にあり、第１の配向膜１１０に隣接した液晶分子６２３は、階調レベル電圧に従ってそれらの方位角及び極角が変更される。

また、スリット光経路７０１に沿って通過した光は、第２の配向膜１２０に隣接した液晶分子６２７を通過した後に、第２の基板１０３上の偏光板（図示せず）を所定の偏光ではない偏光で通過することができるということが発明者により観察された。例えば、最高階調レベルの画素電圧が単位画素の画素電極５００に印加される場合に、第１の基板１０１上の偏光板（図示せず）を直線偏光で通過した光は、第２の基板１０３上の偏光板（図示せず）を直線偏光でない楕円偏光で通過することができる。さらに、画素電極５００のスリット電極５０５を通過する光の経路である電極ブランチ光経路７０３は、単位画素に存在し、電極ブランチ光経路７０３を通過した光は、第２の基板１０３上の偏光板を直線偏光で通過することを考慮すると、スリット５０３上の液晶分子６２３の方位角及び／又は極角に影響を及ぼすスリットの伸張方向及びスリット角についての臨界的又は適切な範囲を探し出すことが要求される。

図４Ａは、本発明の実施形態による第２のドメインでスリットの伸張方向に関連した配向ベクトルとこれらの方位角及び極角ベクトルとを示す平面図である。図４Ｂ及び図４Ｃは、本発明を説明するための方位角ベクトル及び極角ベクトルをそれぞれ示すベクトル図である。

図４Ａに示すように、第１の配向ベクトル３１０と、第１の配向ベクトル３１０に直交し、同一の大きさを有する第３の配向ベクトル３３０と、第１の配向ベクトル３１０と第３の配向ベクトル３３０との和を示す第２のドメイン配向ベクトル３７０と、第１の配向ベクトル３１０に平行である偏光軸１１１とを有する偏光板と、第３の配向ベクトル３３０に平行である偏光軸１２１を有する偏光板とに関する説明は、上述した通りである。第１の配向膜１１０上の液晶分子の配向により決定された第１の配向ベクトル３１０及び第２の配向膜１２０上の液晶分子の配向により決定された第３の配向ベクトル３３０は、相互に直交し、これらの絶対値が相互に同一であるので、第１の配向ベクトル３１０と第２のドメイン配向ベクトル３７０間の角度は、４５°である。

画素電圧が画素電極に印加される際に、スリット方位角ベクトル５２１は、第２のスリット５２０上の液晶分子の主軸の方位角の変更により発生された方位角ベクトルであり、画素電圧が画素電極に印加される際に、スリット極角ベクトル５２５は、第２のスリット５２０上の液晶分子の主軸の極角の変更により発生された極角ベクトルであると仮定される。スリット方位角ベクトル５２１及びスリット極角ベクトル５２５がスリット上及びスリット電極上の液晶分子の主軸の平均的な変更を考慮して決定されることに留意すべきである。

図４Ｂ及び図４Ｃを参照すると、第１の方位角配向ベクトル３１１及び第１の極角配向ベクトル３１５は、第１の配向ベクトル３１０の方位角及び極角のベクトル成分であり、第３の方位角配向ベクトル３３１及び第３の極角配向ベクトル３３５は、第３の配向ベクトル３３０の方位角及び極角のベクトル成分である。第１の方位角配向ベクトル３１１及び第３の方位角配向ベクトル３３１が相互に直交し、同一の絶対値を有するために、２つの配向ベクトル３１１及び３３１のベクトル和は、第２のドメイン方位角配向ベクトル３７１であり、第２のドメイン方位角配向ベクトル３７１と第１の方位角配向ベクトル３１１間の角度βは、４５°である。したがって、画素電極内にスリットがない場合に、第２のドメイン方位角配向ベクトル３７１は、第２のドメイン配向ベクトル３７０の方位角ベクトル成分となる。

一方、画素電極内にスリットがある場合に、画素電圧が画素電極に印加される際に、第１の変更された方位角配向ベクトル３１２は、第２のスリット５２０上の液晶分子の主軸の方位角の変更により発生されたスリット方位角ベクトル５２１と第１の方位角配向ベクトル３１１との和により発生される。第２の配向膜１２０の下に配置された共通電極にはスリットがなく、第３の方位角配向ベクトル３３１と和をなす別途のベクトルがないために、第２の変更されたドメイン方位角配向ベクトル３７２は、第１の変更された方位角配向ベクトル３１２と第３の方位角配向ベクトル３３１との和により発生されることにより、第２の変更されたドメイン方位角配向ベクトル３７２と第１の方位角配向ベクトル３１１間の変更された方位角αは、角度β（＝４５°）より大きい。すなわち、第２のドメイン内のスリットを有する画素電極上の液晶分子の主軸の方位角の平均は、４５°より大きい。

しかしながら、上述したように、１つのドメイン内の液晶分子の主軸の方位角の平均が４５°である際に、バックライトアセンブリ（図示せず）から入射する光は、第１の透過軸１１１に沿って直線偏光され、その後に、ドメイン内の液晶分子により円偏光され、第２の透過軸１２１に沿って直線偏光されるために、画素電圧の印加により第２のスリット上の液晶分子の変更された方位角による楕円偏光を円偏光に近くするために、第２のドメイン方位角αを４５°に近接するように減少させることが要求される。

他方、極角ベクトルと関連した図４Ｃを参照すると、第１の極角配向ベクトル３１５及び第３の極角配向ベクトル３３５は、第１の方位角配向ベクトル３１１及び第３の方位角配向ベクトル３３１と関連して説明したように、それぞれ第１の配向ベクトル３１０及び第３の配向ベクトル３３０の極角ベクトル成分である。第１及び第３の極角配向ベクトル３１５及び３３５が相互に直交し、同一の絶対値を有するために、これらの２つのベクトルの和は、第２のドメイン極角配向ベクトル３７３であり、第２のドメイン極角配向ベクトル３７３と第１の極角配向ベクトル３１５の間の角度δは、４５°である。

画素電圧が画素電極に印加される場合に、第２のスリット５２０上の液晶分子の主軸の極角が増加するために、第１の極角配向ベクトル３１５と同一の方向を有するスリット極角ベクトル５２５が存在し、これにより、第１の極角配向ベクトル３１５とスリット極角ベクトル５２５との和である第１の変更された極角配向ベクトル３１６が存在する。上述したように、第２の配向膜１２０の下に配置された共通電極上にはスリットがないために、第１の変更された極角配向ベクトル３１６と第３の極角配向ベクトル３３５との和は、第２の変更された極角配向ベクトル３７５となり、第２の変更された極角配向ベクトル３７５と第１の変更された極角配向ベクトル３１６の間の変更された極角εは、角度δ（＝４５°）より小さい。上述したように、第２のドメイン内のスリット上の液晶分子を通過する光が円偏光されることが望ましいために、変更された極角εは、角度δに近接する必要がある。

結果的に、第２のドメインの透過率を向上させるために、スリット方位角ベクトル５２１及びスリット極角ベクトル５２５の大きさを調整することにより変更された方位角α及び変更された極角εを４５°に近くすることが要求される。このようにするためには、第２のドメイン内の第１の配向ベクトル３１０と第２のスリット５２０の伸張方向の間の角度であるスリット角の臨界的又は適切な範囲を探し出す必要がある。

図５Ａは、上述した臨界的又は適切なスリット角を探し出すための実験に使用された単位画素の第１の基板１０１の拡大した概略平面図であり、図５Ｂは、図５ＡのラインＶ（ｂ）〜Ｖ（ｂ）’に沿って切断された拡大した概略断面図である。図３Ａに示すものとは異なり、単位画素内の第１の基板上の画素電極は、相互に離隔した複数の微細画素電極又は第１及び第２の画素電極５６０及び５７０を含み、各微細画素電極上には、プレチルトが光配向工程により形成される第１の配向膜（図示せず）が塗布されている。各微細画素電極は、複数のドメインを有し、各ドメインは、隣接ドメインとは異なる方向に伸張するスリット５０３を有する。透過率実験に使用される液晶表示（ＬＣＤ）パネルは、下記の表１に示されている条件を有する。

図示されなかったが、図５Ａの第１の基板１０１と液晶層を通して向かい合う第２の基板１０３は、図３Ｂに示すように、単一共通電極と、共通電極上に形成され、第１の基板１０１上のデータライン４２０及び電圧印加領域４３５と向かい合うブラックマトリックスと、ブラックマトリックスにより囲まれたカラーフィルターと、これらの上に配置され、光配向工程によりプレチルトが形成される第２の配向膜とを有する。上述したように、共通電極内にはスリットが形成されない。

図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、第１の基本基板４０１上には、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、又はＮｉ導電層を構成する第１及び第２のゲートライン４１１及び４１３と第１のキャパシタ電極４４２とが形成され、これらの上には、窒素酸化物ＮＯｘのような物質を構成するゲート絶縁層４１５が形成される。ゲート絶縁層４１５上の第１及び第２の薄膜トランジスタ４３１及び４３３の領域には、アモルファスシリコンで形成された半導体層４３７及びアモルファスシリコンに不純物をドーピングすることにより作られたオーミックコンタクト層４３８が順次に形成される。第１及び第２の薄膜トランジスタ４３１及び４３３のオーミックコンタクト層４３８の上には、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、又はＮｉ導電層を構成する第１及び第２のソース電極４２１及び４２２と、第１乃至第３のドレーン電極４２３、４２５、及び４２６と、第２のキャパシタ電極４４３とが形成され、これらの上には、炭素化合物を構成する保護層４１７が塗布される。保護層４１７上には、スリット５０３及びスリット電極５０５が形成される。

第１の薄膜トランジスタ４３１の第１のソース電極４２１は、データライン４２０に接続され、そのドレーン電極４２３及び４２５は、第１及び第２の接触部４３２及び４３４を通して第１及び第２の画素電極５６０及び５７０に接続される。第２の薄膜トランジスタ４３３の第２のソース電極４２２は、第２のドレーン電極４２５に接続され、第２の薄膜トランジスタ４３３のドレーン電極４２６に接続された第２のキャパシタ電極４４３は、第１の画素電極５６０の周辺部の下のストレージ電極から突出した第１のキャパシタ電極４４２をそれらの間に介在されたゲート絶縁層４１５と重畳することによりダウンキャパシタ４４１を形成する。

第１の薄膜トランジスタ４３１がターンオンとなる場合に、データライン４２０上の電圧は、第１及び第２の画素電極５６０及び５７０に印加され、第２の薄膜トランジスタ４３３がターンオンとなる場合に、第２の画素電極５７０上の電圧は、第１及び第２のキャパシタ電極４４２及び４４３により形成されたダウンキャパシタ４４１により充電された電圧の量だけ減少される。本発明の実施形態において、第２の画素電極５７０に印加される電圧のレベルは、第１の画素電極５６０に印加される電圧のレベルの約８０％であった。

図５Ａから分かるように、第１の画素電極５６０の垂直長さが第２の画素電極５７０の垂直長さのほぼ１／２倍であり、電圧印加領域４３５の垂直長さのほぼ２倍であるために、第２の画素電極５７０、第１の画素電極５６０、及び電圧印加領域の面積の比率は、４：２：１である。

図５Ｃは、図５Ａの第１の基板が適用された単位画素を有する液晶表示パネルのスリット角透過率グラフである。図５Ｃのスリット角透過率グラフを得るために使用される第１の配向膜１１０及び第２の配向膜１２０のプレチルト角、すなわち、１．０°から３．０°の範囲内のプレチルト角に対して、スリット角５０９が２２．５°、３０．０°、３７．５°、及び４５．０°で増加するに従う透過率の測定値が示されている。単位画素の透過率は、その単位画素を有する液晶表示パネルから出る光の量を液晶表示パネルに入射する光の量に割った百分率であり、最大の光の量が液晶表示パネルを通過できる表１に示す最高階調レベルの電圧が単位画素に印加された場合に測定された。

図５Ｃから分かるように、単位画素の透過率は、その配向膜のプレチルト角に関係なく、単位画素の画素電極のスリット角が４５°より小さい際に増加する傾向がある。また、透過率は、配向膜のすべてのプレチルト角に対して、４５°より小さい特定のスリット角で最大値を有することが観察された。したがって、単位画素の画素電極のスリット角が４５°より小さい際に、透過率がさらに高いということが発明者により確認された。

さらに、単位画素の配向膜のプレチルト角が１．０°である場合に、約２５°と４５°の間のスリット角での透過率は、４５°のスリット角での透過率よりさらに高いことが分かった。なお、光配向工程技術を用いて製造された液晶表示パネルの配向膜のプレチルト角が１．０°以下に減少される場合に、配向膜隣接液晶分子のプレチルト角を保持することが難しいため、１．０°以下のプレチルト角に対して実験を行っていない。

また、光配向工程技術を用いて製造された液晶表示パネルの配向膜のプレチルト角が３．０°以上に増加する場合に、単位画素のドメイン境界で輝度が減少するドメイン境界テクスチャ現象、ブラック階調からホワイト階調に容易に転換されないブラック残像現象、及び最高階調レベルでさらに低い階調レベルの輝度より低い輝度が現れる階調反転現象のような液晶表示パネルの表示品質の問題点が現れるため、３．０°以下のプレチルト角に対して実験を行った。

したがって、単位画素のスリットのスリット角は、４５°より小さいことが好ましい。より望ましくは、画素電極のスリットのスリット角は、３０．０°から３７．５°以下であることがよいということが発明者により発見された。

上述した図５Ａに示す微細画素電極５６０及び５７０のスリット幅及びスリット電極幅（以下、“スリットピッチ”と称する。）の和が７μｍである場合に、スリット角の範囲が透過率を向上させるために重要であるということが説明されたが、スリット及びスリット電極の幅も重要であるということが発明者により発見された。図６は、図５Ａの領域ＶＩ（ａ）を拡大することにより得られた画素電極を有する単位画素の概略平面図であり、単位画素に形成された画素電極のスリット５０３、スリット電極５０５、及びスリットピッチ‘ｐ’を示す。異なるスリットピッチ‘ｐ’に対する実験を通して得られた透過率は、図７に示す。

図７は、図５Ａ及び図６に示す単位画素の画素電極の異なるスリットピッチ‘ｐ’と透過率の間の関係を示すグラフである。測定に使用された単位画素のスリットピッチは、６μｍ及び７μｍであり、スリット及びスリット電極の幅は、相互に同一であった。単位画素の他の条件に対しては、表１に提示された詳細が使用された。ピッチ、すなわち、スリット幅が透過率に及ぼす影響を確認するために、画素電極にスリットが形成されない単位画素の透過率も図７に示される。

画素電極にスリットがない単位画素の透過率と比べると、画素電極のスリットピッチ‘ｐ’が６．０μｍ、すなわち、スリット幅ｗ（ｓ）が３．０μｍである単位画素の透過率は高いが、画素電極のスリットピッチ‘ｐ’が７．０μｍ、すなわち、スリット幅ｗ（ｓ）が３．５μｍである単位画素の透過率は低い。したがって、画素電極にスリットがない液晶表示パネルの透過率より高い透過率を有する液晶表示パネルを考慮する際に、スリットピッチ‘ｐ’は、約６．０μｍ、すなわち、スリット幅ｗ（ｓ）が約３．０μｍであることが好ましい。本実験に使用された工程装置、すなわち、光リソグラフィー装置の限界により６．０μｍ以下のスリットピッチ‘ｐ’を有する画素電極に対する実験が不能であることに留意すべきである。しかしながら、６．０μｍ以下のスリットピッチ‘ｐ’を有する画素電極に対しても単位画素の透過率を向上させることができるということが発明者により推定される。

画素電極のスリット幅が単位画素の透過率に及ぼす影響をさらに確認するために、様々なスリット幅が適用された画素電極を有する単位画素の透過率を図８に示すように測定した。図８は、図５Ａに示す画素電極に適用された様々なスリット幅及びそのスリット幅が適用された単位画素の透過率を示すグラフである。透過率は、画素電極のスリット５０３の幅を３．０μｍから３．６μｍまで０．２μｍずつ増加させることにより測定された。上述した他のグラフと同様に、このグラフも画素電極にスリットがない単位画素の透過率を比較例として示す。

図８から分かるように、単位画素のスリット幅は、単位画素の透過率に反比例し、スリット幅が３．２μｍより小さいと、画素電極にスリットがない場合より単位画素の透過率が高い。他方、スリット幅が３．４μｍより大きいと、画素電極にスリットがない場合より単位画素の透過率が低い。したがって、画素電極のスリット幅は、３．４μｍより小さくすることが好ましい。

図５Ａと比べると、図９は、図５Ａの第２の薄膜トランジスタ４３３、ダウンキャパシタ４４１、及び第１の画素電極５６０のスリットを有しない単位画素の例を示す。図５Ａの第２の薄膜トランジスタ４３３及びダウンキャパシタ４４１を省略することができるために、電圧印加領域４３５の面積を減少させることができ、この減少された面積だけ画素電極の面積を増加させることができるので、単位画素の透過率を向上させることができる。また、多くの熱を発生させ得るダウンキャパシタは、図９の単位画素に使用されないので、液晶表示パネルの劣化を防止することができる。

単位画素の特性がスリット角又はスリット幅に基づいて変更され得ることをすでに上述した。しかしながら、別の方法では、単位画素の透過率又は視認性は、画素電極内のスリットの配置又は形態を変更することにより変更され得る。

図１０Ａ乃至図１０Ｆは、本発明の実施形態によるスリットが画素電極の様々な位置に配置される単位画素の第１の基板の拡大した概略平面図である。これらの実施形態は、単位画素の透過率の向上、階調反転の縮小、ドメイン境界テクスチャの減少、及び視認性の改善のために、図３Ａ、図５Ａ、及び図９に示す単位画素の画素電極を変形したものである。説明の便宜のために、単位画素に含まれるゲート電極、データ電極、ストレージ電極、及び薄膜トランジスタのような電圧印加回路は、図面に示さない。また、画素電極を有する第１の基板と向かい合う第２の基板上のブラックマトリックス及びカラーフィルターも省略される。

図１０Ａは、単位画素のドメインの画素電極がスリット領域及び非スリット領域に区分されることを示す単位画素の第１の基板の拡大した概略平面図である。スリット領域５８１は、スリット５０３が集中的に配置された領域であり、非スリット領域５８３は、スリットが配置されない領域である。上述したように、階調電圧が印加される場合に、スリット領域５８１のスリット５０３上の配向膜隣接液晶分子が非スリット領域５８３内の画素電極上の配向膜隣接液晶分子と異なって配列され、単位画素の各ドメインでのスリット領域５８１の液晶分子及び非スリット領域５８３の液晶分子の配向が相互に異なるため、液晶表示パネルの透過率又は視認性を改善することができる。また、単一画素電圧が図１０Ａに示す単位画素１００の画素電極５００に印加されるので、単位画素１００で薄膜トランジスタ及び様々な種類の信号電極の面積が減少し、画素電極５００の面積が増加することにより透過率が向上するということは、当該分野における通常の知識を有する者であれば容易に分かる。

図１０Ａに示す画素電極のスリット領域５８１は、ドメインの中央部分に配置され、これらのスリット５０３の幅及びスリット角は、調節可能である。画素電極５００のスリット領域５８１の面積と非スリット領域５８３の面積との比とを調節することにより、単位画素の透過率を改善させることができ、階調反転を減少させることができる。その結果、高品質の映像を液晶表示パネルの様々な角度で見ることができるように視野角特性を向上させることができる。上述したように、スリット領域の面積及びスリット幅を様々な方法で調整することは、図１０Ａの実施形態だけでなく、上述、或いは後述する他の実施形態のスリット領域又はスリットにも適用され得ることは、当該分野における通常の知識を有する者であれば容易に分かる。

図１０Ｂは、単位画素１００のスリット領域５８１が画素電極５００の中央部分に配置された単位画素の第１の基板の拡大した概略平面図である。ドメイン境界テクスチャ５９１は、単位画素のドメインが相互に隣接する部分に形成され、ドメイン境界テクスチャ５９１の一部分は、スリット領域５８１と重なり、残りの部分は、非スリット領域５８３と重なる。非スリット領域５８３と重なるドメイン境界テクスチャに位置した液晶分子は、通常のドメイン境界テクスチャ領域に配置された液晶分子と類似して配列される。他方、上述したように、スリット５０３は、透過軸１１１及び１２１と交差する各ドメイン配向ベクトル３６０、３７０、３８０、及び３９０と類似した方向に伸張され、スリット領域５８１に配置された液晶分子は、それらの方位角及び極角がスリット５０３の伸張方向及びスリット５０３上の液晶分子の配向に基づく方法で配列されることにより、スリット領域５８１と重なるドメイン境界領域を通過する光の量を増加させ、ドメイン境界テクスチャの幅を減少させる。

図１０Ａ及び図１０Ｂを参照すると、スリット領域５８１及び非スリット領域５８３が相互に接する部分には、２つの領域５８１及び５８３の特性を有するスリットエッジ領域５８５が存在する。スリットエッジ領域５８５に配置された液晶分子がスリット領域５８１に配置された液晶分子よりドメイン配向ベクトルの方向にあまり影響を及ぼさないので、スリットエッジ領域５８５の輝度は、スリット領域５８１の輝度よりさらに低い。したがって、単位画素の透過率を高めるために、スリットエッジ領域５８５の面積を減少させなければならない。図１０Ｂに示すスリット領域５８１が画素電極５００の中央に集中的に形成されるので、図１０Ｂのスリットエッジ領域５８５の面積は、図１０Ａの４つのスリット領域５８１のスリットエッジ領域５８５の和より小さいことは、当該分野における通常の知識を有する者であれば容易に分かる。

スリット領域５８１は、画素電極又はドメインの中央部分だけではなくエッジ部分に位置してもよい。図１０Ｃは、単位画素１００のスリット領域５８１は、画素電極５００の１対の長辺に配置され、フリンジフィールドテクスチャ５９５と重なる単位画素の第１の基板の拡大した概略平面図である。スリット領域５８１上の液晶分子は、非スリット領域５８３上の液晶分子よりそれらの極角がさらに大きく、それらの方位角がスリット５０３の伸張方向により大きく影響を受けるので、単位画素の第１の基板の画素電極５００のエッジと第２の基板の共通電極間に形成されたフリンジフィールドに配置され、画素電極５００とは反対に傾斜する液晶分子の数を減少させる。したがって、単位画素のエッジでさらに多くの光が通過することができ、フリンジフィールドテクスチャ５９５の面積を減少させることができる。また、図１０Ｃに示すスリット領域５８１がドメイン境界テクスチャ５９１の一部と重なるので、ドメイン境界テクスチャ５９１の面積は、重なる領域で減少することができる。

フリンジフィールドテクスチャ５９５又はドメイン境界テクスチャ５９１の面積を減少させるために、スリット領域５８１は、テクスチャが形成された領域だけに形成されてもよい。例えば、スリット領域５８１は、図１０Ｄに示すように、フリンジフィールドテクスチャ５９５が現れる領域だけに形成されてもよく、又は図１０Ｅに示すように、画素電極５００のエッジに沿って位置してもよい。別の方法では、スリット領域５８１は、図１０Ｆに示すように、ドメイン境界テクスチャ５９１が現れる領域だけに形成されてもよい。図１０Ｄ乃至図１０Ｆに示す実施形態において、スリット領域５８１の面積がテクスチャの面積より大きく設定される際に、単位画素のテクスチャの幅を効率的に減少することができることに留意すべきである。

複数のスリット角は、１つのドメインに形成されてもよい。例えば、スリット角５０９は、図１０Ｇに示すように連続して変更されてもよい。具体的に、スリット５０３があるドメインの外縁からそれに隣接する他のドメインに伸張される間に、それらのスリット角５０９は、４５°より小さい範囲内で徐々に減少する。スリット角５０９が継続して変更されるので、スリット５０３上の液晶分子を、ある階調レベル信号に対して様々な方位角で配置することができ、液晶表示パネル上に表示される映像は、様々な方向からでも同一の品質で視認されることができる。さらに、スリット５０３は、ドメイン境界又は画素電極のエッジにも形成されるので、テクスチャ（図示せず）の面積を減少することができる。

図示していないが、ドメインが様々なスリット角を有する際に、テクスチャを有する領域のスリット角は、テクスチャがない領域のスリット角とは異ならせることができる。例えば、液晶分子がドメインでの配向膜の配向方向に平行に配列されるに従い、ドメイン境界テクスチャが発生するので、ドメイン境界テクスチャ領域のスリット角は、テクスチャがない領域のスリット角よりさらに大きくなり得る。スリット角は、スリットがドメインでの配向膜の配向方向と交差する角であるので、スリット角が大きくなるほど、液晶分子が配向方向に平行に配列される面積、すなわち、テクスチャの面積が減少する。

単位画素のドメインは、単位画素の一方向に連続して配置されてもよく、スリット領域は、ドメインの一部分のみに形成されてもよい。図１０Ｈは、単位画素１００の垂直方向に沿って順次に配置されるドメイン２１０、２２０、２３０、及び２４０を示す。ドメイン２１０、２２０、２３０、及び２４０において異なる方向に向かうドメイン配向ベクトル３６０、３７０、３８０、及び３９０は、透過軸１１１及び１２１に対して４５°の角度をなす。ドメイン２１０、２２０、２３０、及び２４０は、４５°より小さいスリット角をなすスリットを含むスリット領域５８１を有し、同一のドメイン配向ベクトルを有するドメイン内の液晶分子の配向の数は、複数である。単位画素において、スリット領域５８１は、ジグザグに、すなわち、垂直又は列方向に交互に配列される。

図１０Ａ乃至図１０Ｈを参照して、単位画素が１つの画素電極を有する実施形態について説明したが、単位画素の画素電極は、複数の微細画素電極に分割されてもよい。図１０Ｉは、３つの微細画素電極５６０、５７１、及び５７３を有する単位画素１００の第１の基板の拡大した概略平面図である。図１０Ｉにおいて、スリット領域５８１は、中央微細画素電極５６０のみに形成されたが、図１０Ａ乃至図１０Ｈに示す様々な形態を有するスリットが他の微細画素電極５７１及び５７３に形成され得ることは、当該分野における通常の知識を有する者であれば容易に分かる。

図１１は、画素電極のスリット５０３、スリット電極５０５、及びスリット電極５０５を接続するスリットブリッジ５０２を示す図１０Ｂの領域ＸＩを拡大することにより得られた単位画素の第１の基板の拡大した概略平面図である。スリット電極５０５を接続するスリットブリッジ５０２の幅ｗ（ｂ）は、ドメイン境界テクスチャ５９１の幅ｗ（ＤＢＴ）より狭い。最高階調レベルの電圧が単位画素に印加される際に、ドメイン境界テクスチャ５９１の幅ｗ（ＤＢＴ）は、隣接したドメインの最大輝度と最小輝度との間の差を半分にすることにより得られた輝度値を最大輝度から減算することにより決定された値以下の輝度値を有し、隣接したドメイン間の境界に現れる暗い領域を定める幅である。

上述したように、ドメイン境界テクスチャ５９１とスリット領域５８１とが重なる部分の幅は、ドメイン境界テクスチャ５９１とスリット領域５８１とが重ならない部分の幅（すなわち、スリットブリッジ５０２の幅）よりさらに狭い。しかしながら、ドメイン境界テクスチャ５９１と重なるスリット領域５８１内のスリット電極５０５が相互に分離されると、画素電圧は、スリット電極５０５に円滑に印加されず、スリット５０３上の液晶分子の方位角及び極角は、要求される角度と異なってしまい、ドメイン境界テクスチャ５９１の幅が狭くなる効果を減少させる恐れがある。そこで、隣接したスリット電極又はスリットブランチ５０５は、図１１に示すように、スリットブリッジ又はスリットステム５０２により相互に接続される。

電圧がスリットブリッジ又はスリットステム５０２に印加される際に、スリット５０３のスリットブリッジ５０２に接続された部分上の液晶分子は、要求される配向と異なって配列されることがあるので、発明者は、スリットブリッジの幅ｗ（ｂ）ができるだけ狭いことがよいと考えた。例えば、スリットブリッジ５０２の幅ｗ（ｂ）をドメイン境界テクスチャ５９１の幅ｗ（ＤＢＴ）より狭くなるように設定することにより、スリット５０３のスリットブリッジ５０２に接続された部分がドメイン境界テクスチャ５９１内に配置されるように工夫する必要がある。

通常、ドメイン境界テクスチャの幅ｗ（ＤＢＴ）が約１０μｍとして測定されるために、スリットブリッジの幅ｗ（ｂ）は、１０μｍ未満に設定されることが好ましい。また、スリットブリッジの幅ｗ（ｂ）を、スリット電極５０５の幅ｗ（ｅ）だけ狭く設定することによりスリットへの円滑な電圧の印加を可能にする。あるいは、スリットブリッジの幅ｗ（ｂ）は、スリット電極の幅ｗ（ｅ）とドメイン境界テクスチャの幅ｗ（ＤＢＴ）の間の幅を有してもよい。液晶表示パネルの工程設備の製造能力を考慮する際に、通常、スリット電極の幅ｗ（ｅ）は約３μｍとして決定されるので、スリットブリッジの幅ｗ（ｂ）は、３μｍ又はそれ以上に決定されることが好ましい。

他方、図１０Ｃ乃至図１０Ｅに示すように、スリット電極を画素電極のエッジにより相互に分離することができるので、スリットブリッジが電圧をスリットに円滑に印加することができるように、画素電極のエッジに配置された相互に隣接するスリット電極を接続する必要がある。スリットブリッジが画素電極のエッジに形成されるフリンジフィールドテクスチャの幅の減少に寄与できるので、画素電極のエッジに配置されたスリットブリッジの幅ｗ（ｂ）は、ドメイン境界領域に配置されたスリットブリッジの幅の設定のようにフリンジフィールドテクスチャの幅より狭く設定されてもよい。別の方式では、スリットブリッジの幅ｗ（ｂ）は、スリット電極の幅ｗ（ｅ）と類似して設定されてもよく、又はそれより広く設定されてもよいことに留意すべきである。

以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく様々な変更が可能であるということは、当業者には明らかであり、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるべきである。

Claims (18)

1. 液晶表示パネルで使用するための単位画素であって、
   画素電極と、
   前記画素電極上の第１の配向膜を有する第１の基板と、
   前記第１の基板と離隔し、これに対向して配置され、第２の配向膜を有する第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板の間に配置された液晶層と、
   前記第１の配向膜及び前記第２の配向膜に隣接した液晶分子の配向の向きを示す複数の配向ベクトルの和により定義される複数のドメイン配向ベクトルにより区分される複数のドメインとを具備し、前記複数のドメインの各々は、前記画素電極に形成された複数のスリットを有し、上記複数のドメイン内のスリットの方向は相互に異なり、
   前記複数のドメインの各ドメイン内で、前記画素電極上の前記第１の配向膜に隣接した液晶分子の前記配向ベクトルと前記スリットが伸張する方向の間の角度で定義されるスリット角は、４５度より小さく、２５．０°以上であり、
   前記第１の配向膜及び前記第２の配向膜のプレチルト角は１．０°から３．０°であることを特徴とする単位画素。
2. 前記スリット角は、３７．５°以下であることを特徴とする請求項１に記載の単位画素。
3. 前記スリット角は、３０．０°以上であることを特徴とする請求項１に記載の単位画素。
4. 前記スリットの幅は、３．２μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の単位画素。
5. 前記スリットの幅は、３．０μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の単位画素。
6. 液晶表示パネルで使用するための単位画素であって、
   複数の画素電極と、
   前記画素電極上の第１の配向膜を有する第１の基板と、
   前記第１の基板と離隔し、これに対向して配置され、第２の配向膜を有する第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板の間に配置された液晶層と、
   前記第１の配向膜及び前記第２の配向膜に隣接した液晶分子の配向の向きを示す複数の配向ベクトルの和により定義される複数のドメイン配向ベクトルにより区分される複数のドメインとを具備し、
   前記複数の画素電極の中の少なくとも１つは、スリットを有し、前記複数の画素電極は、それぞれ前記複数のドメインを有し、前記少なくとも１つの画素電極以外の画素電極は、前記スリットを有しておらず、
   前記少なくとも１つの画素電極上の前記複数のドメインの各ドメイン内で、前記配向ベクトルと前記スリットが伸張する方向の間の角度で定義されるスリット角が４５度より小さいことを特徴とする単位画素。
7. 前記スリット角は、３７．５°以下であることを特徴とする請求項６に記載の単位画素。
8. 前記スリットの幅は、３．２μｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の単位画素。
9. 前記画素電極に画素電圧を印加する薄膜トランジスタをさらに有し、前記スリットが形成された画素電極及び前記スリットが形成されない画素電極は、同一の薄膜トランジスタにより画素電圧の印加を受けることを特徴とする請求項６に記載の単位画素。
10. 前記薄膜トランジスタは、前記スリットが形成されない画素電極と前記スリットが形成された画素電極の間に位置することを特徴とする請求項９に記載の単位画素。
11. 液晶表示パネルで使用するための単位画素であって、
    画素電極と、
    前記画素電極上の第１の配向膜を有する第１の基板と、
    前記第１の基板と離隔し、これに対向して配置され、第２の配向膜を有する第２の基板と、
    前記第１の基板と前記第２の基板の間に配置された液晶層と、
    前記第１の配向膜及び前記第２の配向膜に隣接した液晶分子の配向の向きを示す複数の配向ベクトルの和により定義される複数のドメイン配向ベクトルにより区分される複数のドメインとを具備し、
    前記複数のドメインの各々は、前記画素電極に形成された複数のスリットと、前記スリット間に交互に形成され、前記画素電極と接続された複数のスリットブランチとを含み、
    相互に隣接した前記ドメインの各々にある前記スリット及び前記スリットブランチは、前記隣接したドメインの少なくとも１つの境界領域に配置され、前記スリットブランチは、前記少なくとも１つの境界領域でスリットステムに接続され、
    前記複数のドメインの各ドメイン内で、前記画素電極上の前記第１の配向膜に隣接した液晶分子の前記配向ベクトルと前記スリットが伸張する方向の間の角度で定義されるスリット角は、４５度より小さく、２５．０°以上であり、
    前記第１の配向膜及び前記第２の配向膜のプレチルト角は１．０°から３．０°であることを特徴とする単位画素。
12. ドメイン境界テクスチャは、前記隣接したドメイン間の境界に現れ、前記スリットステムの幅は、前記ドメイン境界テクスチャの幅より狭いことを特徴とする請求項１１に記載の単位画素。
13. 前記スリットステムの幅は、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１２に記載の単位画素。
14. 前記スリットステムの幅は、前記スリットブランチの幅と同一であることを特徴とする請求項１３に記載の単位画素。
15. 前記スリットステムの幅は、前記スリットブランチの幅と前記ドメイン境界テクスチャの幅の間であることを特徴とする請求項１３に記載の単位画素。
16. 液晶表示パネルで使用するための単位画素であって、
    画素電極及びその上に形成され、第１の光配向膜を有する第１の基板と、
    前記第１の基板と離隔し、これに対向して配置され、第２の光配向膜を有する第２の基板と、
    前記第１の基板と前記第２の基板の間に配置された液晶層と、
    前記第１の光配向膜及び前記第２の光配向膜に隣接した液晶分子の配向の向きを示す複数の配向ベクトルの和により定義される複数のドメイン配向ベクトルにより区分される複数のドメインと、
    前記画素電極に形成された開口に対応する複数のスリットとを具備し、
    前記画素電極は、前記スリットが集中的に形成されたスリット領域及び前記スリットが形成されない非スリット領域を有し、
    前記第１の光配向膜及び前記第２の光配向膜のプレチルト角は１．０°から３．０°であり、
    同一の画素電圧が前記スリット領域及び前記非スリット領域に印加され、
    前記画素電極は、相互に離隔するように配置される第１及び第２の微細画素電極を有し、前記スリット領域は、前記第１の微細画素電極上に形成され、前記非スリット領域は、前記第２の微細画素電極上に形成されることを特徴とする単位画素。
17. 前記単位画素は、隣接したドメインの間又はドメインのエッジに現れるテクスチャを有し、前記スリット領域は、前記テクスチャと重なることを特徴とする請求項１６に記載の単位画素。
18. 前記テクスチャの幅は、前記スリット領域の幅より狭いことを特徴とする請求項１７に記載の単位画素。

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