【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、さらに詳しくは、いわゆるＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式の液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置では、コントラスト、動作速度、視角特性が良好なＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式の液晶表示装置が実現される。そして近時、視野角拡大のために、表示画素を複数部分に分割し、分割された表示画素の各部分の液晶の配向を異ならせるマルチドメイン技術（いわゆるＭＶＡ方式）が開発されている。
【０００３】
このようなＭＶＡ方式を実現する基板構造には、主に二つある。
【０００４】
第一に、配向膜の下地に局所的に構造物を設けて突起を形成した基板構造がある。この基板構造によれば、電圧オフ時には液晶分子が配向膜表面に垂直に配向するが、突起部は斜面の影響によって基板面に対してわずかに傾斜した配向が得られる。電圧をオンすると、まず傾斜配向部の液晶が傾斜する。そして、突起部以外の液晶分子も、これらの液晶分子の影響を受けて、順次同じ方位へと配列する。その結果、画素全体に安定した配向が得られる。つまり、突起を起点として、表示部全体の配向が制御される。
【０００５】
第二に、ＴＦＴ基板側には構造物を形成せず、代わりにＩＴＯ画素電極に電極抜き部（スリット）を設けた基板構造がある。この基板構造では、電圧を印加すると、スリット部近傍には電界の歪み（斜め電界）が発生し、構造物を設けた場合と同様の電界分布、液晶配向制御行うことができる。なお、スリットをＩＴＯ画素電極と同時に形成することで、プロセス増加を抑えることができる。
【０００６】
ここで、本願発明に関連する先行技術文献としては、下記の特許文献１から３がある。
【０００７】
特許文献１には、下側透明電極の表示画素領域の周縁下層に配向制御断層を介在することにより液晶層との接触表面を***させて配向制御傾斜部を形成するとともに、上側透明電極の表示画素領域内部の下層にも配向制御断層を介在して配向制御傾斜部を形成した液晶表示装置が記載されている。
【０００８】
特許文献２には、基板表面に垂直配向処理を施した第１および第２の二枚の基板間に誘電率異方性が負の液晶を挟持し、液晶の配向が、電圧無印加時にはほぼ垂直に、所定の電圧を印加した時にはほぼ水平となり、所定の電圧より小さい電圧を印加した時には斜めになる配向の液晶表示装置において、第１の基板に設けられ、所定の電圧より小さい電圧を印加した時に液晶が斜めになる配向方向を規制する第１のドメイン規制手段と、第２の基板に設けられ、所定の電圧より小さい電圧を印加した時に液晶が斜めになる配向方向を規制する第２のドメイン規制手段とを備え、第１のドメイン規制手段は、少なくとも、第１の基板の電極上に設けられ、第１の基板の液晶との接触面の一部を斜面にする液晶の層の方へ突き出る誘電体の突起を備え、電圧無印加時には、斜面付近の液晶は当該斜面にほぼ垂直に配向し、電圧無印加状態から電圧印加状態に変化する時には、斜面付近の液晶の電圧無印加時の配向方向にそって周囲の液晶の配向方向が決定される液晶表示装置が記載されている。
【０００９】
特許文献３には、複数形成された表示電極と対向電極との間に垂直配向された液晶分子を有する液晶層が設けられ、電界により液晶分子の配向を制御する垂直配向方式の液晶表示装置であり、表示電極および対向電極にそれぞれ配向制御窓を設けた液晶表示装置が記載されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−３１１３８３号公報（公開日：平成７（１９９５）年１１月２８日）
【００１１】
【特許文献２】
特許２９４７３５０号公報（発行日：平成１１（１９９９）年９月１３日）
【００１２】
【特許文献３】
特開平１１−１０９３５８号公報（公開日：平成１１（１９９９）年４月２３日）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では（図６（ａ））、突起形状の斜面に垂直に液晶分子が配向するため、液晶分子は基板法線方向から傾いて、初期配向時にプレチルトを有していることになる（図６（ｂ））。一方、突起形状付近の電気力線が歪んでしまい、その方向は液晶の初期配向方向とほぼ平行になってしまう（図６（ｅ））。よって、特許文献１に記載の構成では、プレチルト効果および電界歪み効果による液晶配向制御性が相殺してしまうため、配向規制力が極めて低いドメイン分割手法になっている。
【００１４】
特許文献２に記載の構成では（図７（ａ））、突起形状の斜面に垂直に液晶分子が配向するため、液晶分子は基板法線方向から傾いて、初期配向時にプレチルトを有している（図７（ｂ））。一方、突起形状付近の電気力線は、特許文献１と逆の方向に歪む（図７（ｅ））。なお、図７（ｅ）に示した電気力線の状態は、液晶の誘電率＞突起物の誘電率の場合であるが、多くの材料でこのようになる。よって、特許文献２に記載の構成では、特許文献１に記載の構成とは異なり、プレチルト効果および電界歪み効果が協調して液晶の配向制御性を高める。これにより、配向安定性が高いドメイン分割配向が得られる。
【００１５】
しかしながら、特許文献２に記載の構成では、印加電圧が大きくなると、突起の中央部（突起の頂上）の液晶分子の傾斜角が大きくなる（図７（ｄ））。このとき、ドメイン分割の境界線では傾斜方向が互いに反対方向に向いているわけであるが、この部分のエネルギーが高くなり、結果的には、図の紙面手前側または向こう側に液晶分子が倒れようとする。これによりエネルギーの集中の緩和が達成される。ところが、この倒れる方向は前述のとおり２通りある、エネルギーに有意差は無い。よって、例えば黒（電圧最小）→白（電圧最大）に応答させたときに、突起頂上の液晶分子が様々な方向に倒れてしまい、表示品位の低下（ざらつきの発生、応答の低下）を招く。
【００１６】
加えて、特許文献２に記載の構成では、突起物に不純物イオンなどが吸着しやすくなり、この部分のオフセット電圧が、電極剥き出し部分と異なってしまう現象も発生する。これは、突起付近からの光漏れによるコントラスト低下となり、表示品位の低下をもたらす。
【００１７】
特許文献３に記載の構成は、電極スリット（配向制御窓）のみによりドメイン分割手段を実現している。よって、初期配向時にプレチルトが存在しないため、応答特性が極めて悪い。さらに、液晶パネルへタッチパネルを付加した場合などにおいて、パネル表面を指で押すことがあるが、この時に配向が乱れやすく、また、乱れた配向が修復されにくい、という欠点も有する。
【００１８】
このように、突起部の上または下に導電膜が形成されていると、電圧印加時に突起部の頂部と対向する電極との間に電界が生じる。その結果、突起部の頂部の液晶分子が様々な方向へ倒れるため、表示品位が低下するという問題がある。また、突起部に不純物イオンなどが吸着するため、表示品位が低下するという問題がある。
【００１９】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、液晶の配向規制力が高く、かつ応答特性にも優れたドメイン分割を実現することができる液晶表示装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、対向表面に透明電極を有する２枚の基板が液晶層を挟んで貼り合わされ、両基板間に電圧が印加された時、１絵素内に液晶の配向方向が異なる複数のドメインを形成する液晶表示装置であって、上記ドメインを区画する第１の配向制御手段が、一方の基板である第１の基板に設けられ、かつ、該基板の透明電極に設けられた開口部と該開口部内より液晶層へ突出した突起部とを含むことを特徴としている。
【００２１】
上記の構成により、突起部が透明電極と接触していないため、突起部の頂部と対向する電極との間に電界が生じない。よって、電圧印加時に突起部の頂部の液晶分子が初期配向状態を維持する。それゆえ、従来のように、電圧印加時に突起部の頂部の液晶分子が様々な方向へ倒れて表示品位が低下することがない。
【００２２】
また、上記の構成によれば、プレチルト効果および電界歪み効果が協調するため、配向安定性が高いドメイン分割配向が得られる。
【００２３】
したがって、配向規制力があらゆる電圧領域において極めて高く、かつ応答特性にも優れたドメイン分割を実現したＭＶＡ構造の液晶表示装置を提供することが可能となる。
【００２４】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記第１の配向制御手段は、開口部が透明電極間に設けられたスリットであり、突起部が該スリットに沿って所定の高さで連続して設けられたリブであることが好ましい。
【００２５】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記ドメインを区画する第２の配向制御手段が、他方の基板である第２の基板にさらに設けられ、かつ、該基板の透明電極に設けられた開口部と該開口部内より液晶層へ突出した突起部とを含むことを特徴としている。
【００２６】
上記の構成により、さらに、第１の配向制御手段と同様に、第２の配向制御手段の突起部が透明電極と接触していないため、突起部の頂部と対向する電極との間に電界が生じない。よって、電圧印加時に突起部の頂部の液晶分子が初期配向状態を維持する。それゆえ、従来のように、電圧印加時に突起部の頂部の液晶分子が様々な方向へ倒れて表示品位が低下することがない。
【００２７】
したがって、一端が第１の配向制御手段の突起部によって区画されたドメインの他端を明確に形成できる。それゆえ、配向安定性がより高いドメイン分割配向が得られる。
【００２８】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記第２の配向制御手段は、開口部が透明電極間に設けられたスリットであり、突起部が該スリットに沿って所定の高さで連続して設けられたリブであることが好ましい。
【００２９】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記ドメインを区画する第２の配向制御手段として、他方の基板である第２の基板の透明電極に開口部がさらに設けられていることを特徴としている。
【００３０】
上記の構成により、さらに、第２の配向制御手段の開口部と対向する電極との間に電界が生じない。よって、電圧印加時に開口部の液晶分子が初期配向状態を維持する。
【００３１】
したがって、一端が第１の配向制御手段の突起部によって区画されたドメインの他端を明確に形成できる。それゆえ、配向安定性がより高いドメイン分割配向が得られる。
【００３２】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記第２の配向制御手段は、開口部が透明電極間に設けられたスリットであることが好ましい。
【００３３】
さらに、本発明の液晶表示装置は、隣り合う２つの上記第１の配向制御手段の略中央に、上記第２の配向制御手段が配設されていることを特徴としている。
【００３４】
上記の構成により、さらに、隣り合う２つの第１の配向制御手段の間を第２の配向制御手段で略２等分できる。よって、ドメインの大きさを略均等にすることが可能となる。なお、第２の配向制御手段は、第１の配向制御手段に対して任意の位置に配設できるため、隣り合う２つの第１の配向制御手段の間の任意の位置にドメインの境界を設定することが可能である。
【００３５】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記突起部が誘電体からなることを特徴としている。
【００３６】
上記の構成により、さらに、例えば感光性樹脂などを用いて突起部を形成できる。また、突起部に導電性があると、それによる電界歪みが発生するため、突起部は誘電体であることが望ましい。
【００３７】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記突起部が透明電極の下に形成される層と同一材料によって形成されることを特徴としている。
【００３８】
上記の構成により、さらに、突起部を透明電極下に形成される層（例えば、層間絶縁膜）と一体に形成できる。したがって、突起部を層間絶縁膜等の層と同一プロセスによって形成できる。
【００３９】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記突起部の頂部が対向する基板と接触していることを特徴としている。
【００４０】
上記の構成により、さらに、突起部をスペーサ柱として利用できる。よって、セルギャップを均一に維持するためにプラスチック球を散布する必要がなく、また、表示面を押した場合でもプラスチック球のように移動せず、配向乱れが発生しない。したがって、上記液晶表示装置はタッチパネル等に好適である。
【００４１】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記液晶は、負の誘電異方性を有し、かつ、初期配向が垂直配向であることが好ましい。このモードにおいて、上述した効果が発揮されやすい。
【００４２】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記液晶は、正の誘電異方性を有し、かつ、初期配向が水平配向であることが好ましい。このモードでも、安定した配向分割が得られる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について図１から図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００４４】
なお、本実施の形態では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置について説明する。また、透過型液晶表示装置を例に説明するが、本発明はこれに限られず、反射型液晶表示装置や、透過反射両用型液晶表示装置に適用することができる。また、ノーマリブラックモードの表示を行う液晶表示装置にも、ノーマリホワイトモードの表示を行う液晶表示装置にも適用できる。
【００４５】
また、本願明細書においては、表示の最小単位である「絵素」に対応する液晶表示装置の領域を「絵素領域」と呼ぶ。カラー液晶表示装置においては、Ｒ，Ｇ，Ｂの「絵素」が１つの「画素」に対応する。アクティブマトリクス型液晶表示装置においては、絵素電極と絵素電極に対向する対向電極とが絵素領域を規定する。なお、ブラックマトリクスが設けられる構成においては、厳密には、表示すべき状態に応じて電圧が印加される領域のうち、ブラックマトリクスの開口部に対応する領域が絵素領域に対応することになる。
【００４６】
図１および図２を参照しながら、本実施の形態に係る液晶表示装置１００の絵素領域の構造および動作を説明する。
【００４７】
図１は、液晶表示装置１００の絵素領域の構造を示す模式図であり、図１（ａ）は基板法線方向から見た平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＡ−Ａ′線矢視断面図である。なお、図１（ａ）において、絵素４０（図中、破線）が絵素領域である絵素ＩＴＯをしめす。すなわち、図１（ａ）には３絵素分を示している。また、図１（ｂ）は、液晶層に電圧を印加した状態を示している。
【００４８】
また、図２は、液晶表示装置１００において液晶ドメインが形成されるメカニズムを示す模式図であり、図２（ａ）は基板の断面構造の概略、図２（ｂ）は液晶の初期配向状態、図２（ｃ）は小電圧印加時の液晶の配向状態、図２（ｄｃ）は大電圧印加時の液晶の配向状態、図２（ｅ）は電圧印加時の電気力線を示す。
【００４９】
以下では、説明の簡単さのために、スイッチング素子、バスライン、カラーフィルタ、ブラックマトリクス等を省略する。また、以下の図面においては、液晶表示装置１００の構成要素と実質的に同じ機能を有する構成要素を同じ参照符号で示し、その説明を省略する。
【００５０】
液晶表示装置１００は、アクティブマトリクス基板（以下「ＴＦＴ基板」と呼ぶ。第２の基板）１００ａと、対向基板（「カラーフィルタ基板」とも呼ぶ。第１の基板）１００ｂと、ＴＦＴ基板１００ａと対向基板１００ｂとの間に設けられた液晶層３０とを有している。
【００５１】
液晶層３０の液晶分子３０ａは、負の誘電率異方性を有し、ＴＦＴ基板１００ａおよび対向基板１００ｂの液晶層３０側の表面に設けられた垂直配向膜（垂直配向層）（図示せず）によって、液晶層３０に電圧が印加されていないとき、垂直配向膜の表面に対して垂直に配向する（図２（ｂ））。すなわち、液晶層３０は初期配向が垂直配向状態である。ただし、垂直配向状態にある液晶層３０の液晶分子３０ａは、垂直配向膜の種類や液晶材料の種類によって、垂直配向膜の表面（基板の表面）の法線から若干傾斜することがある。一般に、垂直配向膜の表面に対して、液晶分子軸（「軸方位」とも言う。）が約８５°以上の角度で配向した状態が垂直配向状態と呼ばれる。
【００５２】
液晶表示装置１００のＴＦＴ基板１００ａは、透明基板（例えばガラス基板）１１とその表面に形成された絵素電極（透明電極）１２とを有している。対向基板１００ｂは、透明基板（例えばガラス基板）２１とその表面に形成された対向電極（透明電極）２２とを有している。そして、液晶層３０を介して互いに対向するように配置された絵素電極１２と対向電極２２とに印加される電圧に応じて、絵素領域ごとの液晶層３０の配向状態が変化する。液晶表示装置１００では、液晶層３０の配向状態の変化にともない、液晶層３０を透過する光の偏光状態や量が変化する現象を利用して表示が行われる。
【００５３】
対向電極２２には、複数の対向スリット（開口部、第１の配向制御手段）２２ａが形成されている。対向スリット２２ａは、対向電極２２を形成している導電膜（例えばＩＴＯ膜）が形成されていない部分、すなわち、当該導電膜が除去された部分である。
【００５４】
対向スリット２２ａは、スリット状（長さに対して幅（長さに直交する方向）が著しく狭い形状）である。対向スリット２２ａは、絵素領域の長辺および短辺（マトリクス状配列の列方向および行方向）に対して４５°の方向に延びる辺を有している。また、絵素領域の上側半分と下側半分とで、その辺の延びる方向が９０°異なっている。
【００５５】
また、対向基板１００ｂには、対向スリット２２ａの内側に、液晶層３０に突出した対向リブ（突起部、第１の配向制御手段）２３が形成されている。よって、対向リブ２３が延びる方向と対向スリット２２ａの辺が延びる方向とは一致している。すなわち、対向リブ２３は、基板面法線方向から見た形状がジグザグ状（くの字状）になるように形成されている。なお、対向スリット２２ａおよび対向リブ２３の基板面法線方向から見た形状は、直線でもよいし、曲線でもよい。また、１点から複数本の枝に分岐してもよい。
【００５６】
特に、図２（ａ）に示すように、対向リブ２３は、対向スリット２２ａの内側に形成されている。すなわち、対向リブ２３の底面は対向スリット２２ａよりも小さく、傾斜側面２３ｓ上、および、対向リブ２３と透明基板２１との間に導電膜が形成されていない。
【００５７】
また、対向リブ２３は傾斜側面２３ｓを有している。また、対向リブ２３の対向基板１００ｂの基板面と平行な断面による断面形状は、対向スリット２２ａの相似形である。また、対向リブ２３は表面が垂直配向性を有している。典型的には、対向リブ２３を覆うように垂直配向膜（図示せず）が形成されている。
【００５８】
よって、液晶分子３０ａは、傾斜側面２３ｓのアンカリング効果によって、傾斜側面２３ｓに対してほぼ垂直に配向する（図２（ｂ））。このような状態の液晶層３０に電圧を印加すると、対向リブ２３ｓの傾斜側面２３ｓのアンカリング効果による傾斜側面２３ｓ上の傾斜配向と整合するように、対向リブ２３近傍の他の液晶分子３０ａが傾斜する（図２（ｃ）（ｄ））。
【００５９】
次に、図２を参照しながら、上記構造を有する液晶表示装置１００において液晶ドメインが形成されるメカニズムを説明する。なお、図２（ｃ）（ｄ）は、それぞれ図２（ｂ）に示した液晶層３０に電圧を印加した状態を示しており、図２（ｃ）は、液晶層３０に印加された電圧に応じて、液晶分子３０ａの配向が変化し始めた状態（ＯＮ初期状態）を模式的に示しており、図２（ｄ）は、印加された電圧に応じて変化した液晶分子３０ａの配向が定常状態に達した状態を模式的に示している。
【００６０】
一般に、水平な表面上の液晶分子３０ａは、垂直配向性を有する表面（典型的には、垂直配向膜の表面）の配向規制力によって、表面に対して垂直に配向する。そして、負の誘電異方性を有する液晶分子３０ａには、液晶分子３０ａの軸方位を等電位線に対して平行（電気力線に対して垂直）に配向させようとするトルクが作用する。垂直配向状態にある液晶分子３０ａに液晶分子３０ａの軸方位に対して垂直な等電位線で表される電界が印加されると、液晶分子３０ａには時計回りまたは反時計回り方向に傾斜させるトルクが等しい確率で作用する。したがって、互いに対向する平行平板型配置の電極間にある液晶層３０内には、時計回り方向のトルクを受ける液晶分子３０ａと、反時計回りに方向のトルクを受ける液晶分子３０ａとが混在する。その結果、液晶層３０に印加された電圧に応じた配向状態への変化がスムーズに起こらないことがある。
【００６１】
液晶表示装置１００では、図２（ｂ）に示すように、絵素電極１２と対向電極２２とが同電位のとき（液晶層３０に電圧が印加されていない初期配向状態）には、絵素領域（絵素４０）内の液晶分子３０ａは、絵素電極１２および対向電極２２の表面に対して垂直に配向している。このとき、対向リブ２３の傾斜側面２３ｓの垂直配向膜（図示せず）に接する液晶分子３０ａは、傾斜側面２３ｓに対して垂直に配向し、傾斜側面２３ｓの近傍の液晶分子３０ａは、周辺の液晶分子３０ａとの相互作用（弾性体としての性質）によって、図示したように傾斜した配向をとる。
【００６２】
次に、液晶層３０に電圧を印加すると、絵素電極１２と対向電極２２との間に位置する液晶層３０内では絵素電極１２および対向電極２２の表面に対して平行であり、対向スリット２２ａのエッジ部（対向スリット２２ａとの境界を含む対向電極２２の内側周辺）上の液晶層３０内で斜めであり、対向スリット２２ａおよび対向リブ２３に対応する領域で落ち込んだ等電位線で表される電位勾配が形成される。
【００６３】
その結果、図２（ｃ）に示すように、対向リブ２３の図中左側では時計回り方向に、対向リブ２３の図中右側では反時計回り方向に、液晶分子３０ａがそれぞれ傾斜（回転）し、等電位線に平行に配向する。
【００６４】
次に、対向リブ２３の傾斜側面２３ｓに位置する液晶分子３０ａから始まる配向の変化が進み、定常状態に達すると、図２（ｄ）に模式的に示した配向状態となる。このとき、対向スリット２２ａの中央付近、すなわち、対向リブ２３の頂部の中央付近に位置する液晶分子３０ａは、両側の傾斜側面２３ｓの液晶分子３０ａの配向の影響をほぼ同等に受けるので、等電位線に対して垂直な配向状態を保ち、対向スリット２２ａすなわち対向リブ２３の中央から離れた領域の液晶分子３０ａは、それぞれ最も近い対向リブ２３の傾斜側面２３ｓの液晶分子３０ａの配向の影響を受けて傾斜する。その結果、対向リブ２３の中心に関して対称な傾斜配向が形成される。また、隣り合う対向リブ２３・２３の中心に関しても対称な傾斜配向が形成される（図１（ｂ））。
【００６５】
これにより、液晶表示装置１００では、絵素４０内にジグザグ状に形成された対向スリット２２ａおよび対向リブ２３によって液晶３０が配向規制される結果、電圧印加時には、絵素４０の領域内の液晶分子３０ａは、互いに９０°の整数倍の角をなす４つの方位に配向する。すなわち、液晶表示装置１００の絵素領域は、配向分割されて配向方向が異なる複数のドメインが形成される。そのため、液晶表示装置１００は、良好な視野角特性を有している。
【００６６】
また、対向リブ２３の傾斜側面２３ｓによる配向規制力は、印加電圧に関係なく作用し、配向膜のアンカリング効果として知られているように、非常に強い。よって、液晶パネルに外力が加わり液晶材料の流動が生じて、一旦配向状態が崩れても、対向リブ２３の傾斜側面２３ｓの近傍の液晶分子３０ａが同じ配向方向を維持している。したがって、液晶材料の流動が止まりさえすれば、液晶層３０全体の液晶分子３０ａの配向が容易に復元される。このように、液晶表示装置１００は、外力に対して強いという特徴を有している。それゆえ、液晶表示装置１００は、外力が印加されやすい、携帯して使用される機会の多いＰＣやＰＤＡに好適に用いることができる。
【００６７】
次に、液晶表示装置１００の一構成例について説明する。液晶層３０の厚さ（セル厚）が４μｍであり、負の誘電異方性を有する液晶が封入されている。また、ＴＦＴ基板１００ａおよび対向基板１００ｂの表面、すなわち、絵素電極１２、対向電極２２、対向リブ２３、および対向スリット２２ａの露出部分には、垂直配向膜が塗布されている。
【００６８】
また、対向電極２２に形成されている対向スリット２２ａは幅が１７μｍである。対向スリット２２ａは、対向電極２２が分断されないように、画素電極ごとに設けられている。
【００６９】
また、対向リブ２３を透明性の高い誘電体を用いて形成すると、対向スリット２２ａに対応して形成される液晶ドメインの表示への寄与率が向上するという利点が得られる。一方、対向リブ２３を不透明な誘電体を用いて形成すると、対向リブ２３の傾斜側面２３ｓによって傾斜配向している液晶分子３０ａのリタデーションに起因する光漏れを防止できるという利点が得られる。いずれを採用するかは、液晶表示装置の用途などに応じて決めればよい。いずれの場合にも、対向リブ２３を感光性樹脂により形成すると、対向スリット２２ａに対応してパターニングする工程を簡略化できる利点がある。
【００７０】
対向リブ２３は、対向スリット２２ａ内に、幅１５μｍ、高さ１．５μｍで形成されている。
【００７１】
対向リブ２３によるドメイン規制能力は高さ０．３μｍ以上で発生するが、十分なドメイン規制能力を得るためには、１μｍ以上が望ましい。高さの上限は液晶層３０の厚さである。この場合、液晶表示装置４００の対向リブ２３′（図５（ｂ））として後述するように、表示パネル押圧時の配向乱れを抑制する効果が発揮される。ただし、対向リブ２３近傍における光漏れが黒表示時に発生する。よって、コントラスト重視であれば、対向リブ２３は高くしないほうがよく、１．５μｍ程度が望ましい。
【００７２】
また、対向リブ２３の幅は、セル厚以上が望ましい。これより細くなると、ドメイン規制能力が低下する。
【００７３】
また、対向リブ２３と対向電極２２との関係は、対向リブ２３と対向スリット２２ａの端面とが一致することが理想的であるが、生産ばらつきがあるため、対向スリット２２ａを対向リブ２３よりやや太くするほうがよい。対向リブ２３が対向電極２２の上に重なると、対向リブ２３に電界が印加されるため、焼き付けやイオン吸着が発生する。対向リブ２３が対向電極２２の下に重なると、配向規制力が低下する。
【００７４】
以上のように、液晶表示装置１００は、ＴＦＴ基板１００ａと対向基板１００ｂとが絵素電極１２および対向電極２２の間に液晶層３０を挟んで貼り合わされ、両基板１００ａ・１００ｂ間に電圧が印加された時、１絵素４０内に液晶分子３０ａの配向方向が異なる複数のドメインを形成するために、ドメインを区画する第１の配向制御手段として、対向基板１００ｂに、対向電極２２に設けられた対向スリット２２ａと該対向スリット２２ａ内より液晶層３０へ突出した対向リブ２３とが形成されている。対向スリット２２ａは、対向電極２２・２２間に設けられたスリットである。対向リブ２３は、対向スリット２２ａに沿って所定の高さで連続して設けられたリブである。
【００７５】
また、対向リブ２３は、誘電体からなる。対向リブ２３は、対向電極２２の下に形成される層と同一材料によって形成されてもよい。液晶層３０の液晶は、負の誘電異方性を有し、かつ、初期配向が垂直配向であるが、正の誘電異方性を有し、かつ、初期配向が水平配向である液晶を用いることもできる。
【００７６】
液晶表示装置１００の基板構造によれば、対向リブ２３の傾斜側面２３ｓの傾斜した表面に対して垂直に配向している液晶分子３０ａに対して（図２（ｂ））、水平な等電位線で表される電界が印加されると、液晶分子３０ａは、等電位線と平行になるための傾斜量が少ない方向に傾斜する（図２（ｃ））。そして、対向電極２２の水平な表面に対して垂直に配向していた液晶分子３０ａは、傾斜側面２３ｓによって配向が制御された液晶分子３０ａと配向が連続となるように（整合するように）、傾斜側面２３ｓ上に位置する液晶分子３０ａと同じ方向に傾斜する（図２（ｃ））。
【００７７】
また、液晶表示装置１００では、印加電圧が大きくなると、対向スリット２２ａ以外の液晶分子３０ａの傾斜角が大きくなるが、対向リブ２３の中央部（突起の頂上）では電界が発生しないため、液晶分子３０ａの傾斜角が大きくならない（図２（ｄ））。
【００７８】
よって、従来問題であった、例えば黒（電圧最小）→白（電圧最大）に応答させたときに、突起頂上の液晶分子が様々な方向に倒れることによる、表示品位の低下（ざらつきの発生、応答の低下）が発生しない。
【００７９】
加えて、液晶表示装置１００では、突起に電界が印加されないため、突起物に不純物イオンなどが吸着せず、従来問題であった、この部分のオフセット電圧が電極剥き出し部分と異なってしまう現象が発生せず、突起付近からの光漏れによるコントラスト低下して、表示品位が低下することがない。
【００８０】
また、対向リブ２３の傾斜側面２３ｓに垂直に液晶分子３０ａが配向するため、液晶分子３０ａは基板法線方向から傾いて、初期配向時にプレチルトを有している（図２（ｂ））。一方、対向リブ２３付近の電気力線が歪む（図２（ｅ））。よって、液晶表示装置１００では、プレチルト効果および電界歪み効果が協調して液晶の配向制御性を高める。これにより、配向安定性が高いドメイン分割配向が得られる。
【００８１】
したがって、液晶表示装置１００では、対向リブ２３による配向規制力によって、対向リブ２３すなわち対向スリット２２ａの位置で区画された液晶ドメインが安定して形成される。
【００８２】
つづいて、図３〜図５を参照しながら、上記液晶表示装置１００の変形例について説明する。
【００８３】
図３（ａ）（ｂ）に示すように、液晶表示装置２００は、ＴＦＴ基板（第２の基板）２００ａの絵素電極（透明電極）１２′に絵素スリット（開口部、第２の配向制御手段）１２ａが形成されている点において、図１（ａ）（ｂ）に示した液晶表示装置１００と異なっている。なお、図３は、液晶表示装置１００の変形例である液晶表示装置２００の絵素領域の構造を示す模式図であり、図３（ａ）は基板法線方向から見た平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）中のＢ−Ｂ′線矢視断面図である。
【００８４】
液晶表示装置２００には、ドメインを区画する第２の配向制御手段として、ＴＦＴ基板２００ａに、絵素電極１２′に設けられた絵素スリット１２ａが形成されている。絵素スリット１２ａは、絵素電極１２′・１２′間に設けられたスリットである。また、絵素スリット１２ａは、隣り合う２つの対向スリット２２ａ・２２ａの略中央に配設されている。なお、絵素スリット１２ａの構成および機能は、液晶表示装置１００の対向スリット２２ａと基本的に同じである。上述した液晶表示装置１００の一構成例と組み合わせる場合、絵素スリット１２ａは例えば幅１７μｍに設定できる。
【００８５】
液晶表示装置２００の基板構造によれば、一端が対向リブ２３によって区画されたドメインの他端を絵素スリット１２ａの位置に明確に形成できる。したがって、図１のＡ−Ａ´線の中央部のドメイン境界部を安定化させることができる。
【００８６】
なお、液晶表示装置２００のＴＦＴ基板２００ａは、絵素電極１２′に電気的に接続されたスイッチング素子としてのＴＦＴ（図示せず）と、このＴＦＴに電気的に接続されたゲートバスライン（走査配線）およびソースバスライン（信号配線）を含むバスライン（図示せず）とを有している。
【００８７】
一般に、バスラインのエッジ近傍には斜め電界が生成されるが、この斜め電界は、絵素電極と対向電極との間の液晶層への印加電圧の有無にかかわらず生成される。そのため、ノーマリブラックモードの表示を行う液晶表示装置において、電圧無印加時に、バスラインのエッジ近傍上の液晶分子がこの斜め電界による配向規制力を受けて傾斜すると、光漏れが発生し、コントラスト比が低下することがある。特に、ゲートバスラインには、ほとんどの間、ＴＦＴをオフ状態とするための比較的大きな電圧（オフ電圧）が印加されているので、ゲートバスラインのエッジ近傍においてこの光漏れの発生は顕著である。
【００８８】
また、バスラインのエッジ近傍に生成される斜め電界によって、絶縁体材料が剥きだしとなっているスリットには残留電位が発生しやすく、バスラインに近接するスリット内の液晶分子３０ａが残留電位の影響を受けて傾斜すると、光漏れの原因となる。この残留電位が残留する度合いは、絶縁体材料の表面状態によって異なるが、絶縁体材料の表面状態には、配向膜の印刷時や液晶材料の注入時にばらつきが発生する。液晶表示装置において、表示面内で残留電位がばらつくと、表示面内での光漏れの程度がばらついて、コントラスト比の局所的なばらつきが生じ、むらが発生する。特に、ゲートバスラインには、上述したように比較的大きな電圧が印加されるので、ゲートバスラインは上述したむらの発生に大きく寄与する。
【００８９】
そこで、液晶表示装置２００では、絵素電極１２′の絵素スリット１２ａがゲートバスラインのエッジを横切らないように形成されており、ゲートバスラインのエッジが絵素電極１２′によって覆われている。よって、ゲートバスラインのエッジ近傍に生成される斜め電界の影響が電気的に遮蔽（シールド）されるので、この斜め電界による配向規制力を受けて液晶層３０の液晶分子３０ａが傾斜することはない。そのため、光漏れの発生が抑制され、コントラスト比の低下が抑制される。
【００９０】
また、液晶表示装置２００では、ゲートバスラインのエッジが絵素電極１２′によって覆われており、ゲートバスラインのエッジ近傍の領域が絵素電極１２′の導電膜で覆われている。よって、残留電位が発生しにくく、むらの発生が抑制される。
【００９１】
したがって、液晶表示装置２００では、ゲートバスライン近傍に生成される斜め電界に起因した光漏れの発生が抑制されてコントラスト比の低下が抑制されるとともに、ゲートバスライン近傍における残留電位に起因したむらの発生が抑制されるので、高品位の表示が実現される。
【００９２】
なお、ゲートバスラインのエッジが絵素電極１２′によって覆われている場合について説明したが、ソースバスラインのエッジが絵素電極１２′によって覆われている構成としてもよい。ゲートバスラインおよびソースバスラインの少なくとも一方のエッジを絵素電極１２′で覆うことによって、表示晶位を向上することができる。一般に、ゲートバスラインのエッジ近傍に生成される斜め電界は、ソースバスラインのエッジ近傍に生成される斜め電界よりも液晶分子に対して大きな影響を及ぼすので、少なくともゲートバスラインのエッジを絵素電極１２′で覆うことが好ましい。さらに、バスラインのエッジ近傍に生成される斜め電界の影響をより確実に抑制する観点からは、ゲートバスラインおよびソースバスラインの両方のエッジを絵素電極１２′で覆うことが好ましい。
【００９３】
図４（ａ）（ｂ）に示すように、液晶表示装置３００は、ＴＦＴ基板（第２の基板）３００ａの絵素スリット１２ａに絵素リブ（突起部、第２の配向制御手段）１３を有する点において、図３（ａ）（ｂ）に示した液晶表示装置２００と異なっている。なお、図４は、液晶表示装置１００の変形例である液晶表示装置３００の絵素領域の構造を示す模式図であり、図４（ａ）は基板法線方向から見た平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）中のＣ−Ｃ′線矢視断面図である。
【００９４】
液晶表示装置３００には、ドメインを区画する第２の配向制御手段として、ＴＦＴ基板３００ａに、絵素電極１２′に設けられた絵素スリット１２ａと該絵素スリット１２ａ内より液晶層３０へ突出した絵素リブ１３とが形成されている。絵素リブ１３は、絵素スリット１２ａに沿って所定の高さで連続して設けられたリブである。なお、絵素リブ１３の構成および機能は、液晶表示装置１００の対向リブ２３と基本的に同じである。
【００９５】
液晶表示装置３００の基板構造によれば、一端が対向リブ２３によって区画されたドメインの他端を絵素リブ１３の位置に明確に形成できる。したがって、図１のＡ−Ａ´線の中央部のドメイン境界部をより安定化させることができる。
【００９６】
図５（ａ）（ｂ）に示すように、液晶表示装置４００は、対向基板（第１の基板）４００ｂの対向スリット２２ａに有する対向リブ（突起部、第１の配向制御手段）２３′の頂部がＴＦＴ基板１００ａに接触している点において、図１（ａ）（ｂ）に示した液晶表示装置１００と異なっている。なお、図５は、液晶表示装置１００の変形例である液晶表示装置４００の絵素領域の構造を示す模式図であり、図５（ａ）は基板法線方向から見た平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）中のＤ−Ｄ′線矢視断面図である。
【００９７】
液晶表示装置４００では、対向リブ２３′の高さが液晶層３０の厚みと同一である。なお、対向リブ２３′の構成および機能は、液晶表示装置１００の対向リブ２３と基本的に同じである。
【００９８】
なお、対向リブ２３′を有する対向基板４００ｂと、絵素スリット１２ａを有するＴＦＴ基板２００ａ（図３（ｂ））とを組み合わせてもよい。また、対向リブ２３′を有する対向基板４００ｂと、絵素スリット１２ａおよび絵素リブ１３を有するＴＦＴ基板３００ａ（図４（ｂ））とを組み合わせてもよい。
【００９９】
液晶表示装置４００の基板構造によれば、対向リブ２３′がセルギャップを均一に維持するためのスペーサ柱として機能する。よって、表示面の清掃時や、表示面に貼り付けられたタッチパネルが操作された時に、表示面が押圧されても、プラスチック球を散布した場合のように配向乱れが発生しない。また、画素周辺部に柱状スペーサを設けた場合よりも、押圧時のドメイン境界部の配向乱れが大きく改善される。なお、近時、画素サイズが大きくなって画素中央部のセル厚変動が大きくなったこと、特にドメイン境界部近傍のセル厚変動は大きな影響を与えること、画素周辺の柱スペーサでは距離が遠いことなどから、スペーサの重要度が増している。
【０１００】
最後に、本実施の形態は本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、以下のように構成することができる。
【０１０１】
本発明の液晶表示装置は、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）構造の液晶表示装置であって、液晶を挟持する２枚の電極のうち、少なくとも一方の電極には開口部が存在し、開口部の少なくとも一部が液晶層へ突き出た突起形状物を有していてもよい。
【０１０２】
さらに、本発明の液晶表示装置は、突起形状物の基板水平方向断面が電極開口部形状と同形または相似形であってもよい。例えば電極開口部が直線状であれば、その開口部に直線状の突起形状物が形成されていることが望ましく、開口部が円状であれば突起形状物も円状であることが望ましい。
【０１０３】
さらに、本発明の液晶表示装置は、突起形状物が誘電体からなっていてもよい。これにより、例えば感光性樹脂などを用いて突起形状物を形成できる。また、突起形状物に導電性があると、それによる電界ひずみが発生するため、突起形状物は誘電体であることが望ましい。
【０１０４】
さらに、本発明の液晶表示装置は、液晶が負の誘電異方性を有し、かつ、初期配向が垂直配向であってもよい。本発明は、このモードにおいて効果が発揮されやすい。なお、本発明の電極の開口部に突起形状を有する基板構造は、他のモードと組み合わせることも可能である。例えば、プレチルトが発生しない水平配向膜（ラビング方向はリブ方向に直角）と、正の誘電異方性液晶とにより、安定した配向分割が得られる。すなわち、初期配向は水平であってもよい。
【０１０５】
さらに、本発明の液晶表示装置は、突起形状物が電極下に形成されている層と同一材料によって形成されていてもよい。すなわち、突起形状物は電極下に形成される層（例えば、層間絶縁膜）と一体に形成されてもよい。これにより、突起形状物を層間絶縁膜等の層と同一プロセスによって形成できる。
【０１０６】
さらに、本発明の液晶表示装置は、突起形状物が、それが形成されているのとは逆の基板表面と接触していてもよい。これにより、突起形状物をスペーサ柱として利用できる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の液晶表示装置は、ドメインを区画する第１の配向制御手段が、一方の基板である第１の基板に設けられ、かつ、該基板の透明電極に設けられた開口部と該開口部内より液晶層へ突出した突起部とを含む構成である。
【０１０８】
それゆえ、従来のように、電圧印加時に突起部の頂部の液晶分子が様々な方向へ倒れて表示品位が低下することがない。また、配向安定性が高いドメイン分割配向が得られる。したがって、配向規制力があらゆる電圧領域において極めて高く、かつ応答特性にも優れたドメイン分割を実現したＭＶＡ構造の液晶表示装置を提供することが可能となるという効果を奏する。
【０１０９】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記第１の配向制御手段は、開口部が透明電極間に設けられたスリットであり、突起部が該スリットに沿って所定の高さで連続して設けられたリブであることが好ましい。
【０１１０】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記ドメインを区画する第２の配向制御手段が、他方の基板である第２の基板にさらに設けられ、かつ、該基板の透明電極に設けられた開口部と該開口部内より液晶層へ突出した突起部とを含む構成である。
【０１１１】
それゆえ、さらに、従来のように、電圧印加時に突起部の頂部の液晶分子が様々な方向へ倒れて表示品位が低下することがない。よって、一端が第１の配向制御手段の突起部によって区画されたドメインの他端を明確に形成できる。したがって、配向安定性がより高いドメイン分割配向が得られるという効果を奏する。
【０１１２】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記第２の配向制御手段は、開口部が透明電極間に設けられたスリットであり、突起部が該スリットに沿って所定の高さで連続して設けられたリブであることが好ましい。
【０１１３】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記ドメインを区画する第２の配向制御手段として、他方の基板である第２の基板の透明電極に開口部がさらに設けられている構成である。
【０１１４】
それゆえ、さらに、一端が第１の配向制御手段の突起部によって区画されたドメインの他端を明確に形成できる。したがって、配向安定性がより高いドメイン分割配向が得られるという効果を奏する。
【０１１５】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記第２の配向制御手段は、開口部が透明電極間に設けられたスリットであることが好ましい。
【０１１６】
さらに、本発明の液晶表示装置は、隣り合う２つの上記第１の配向制御手段の略中央に、上記第２の配向制御手段が配設されている構成である。
【０１１７】
それゆえ、さらに、隣り合う２つの第１の配向制御手段の間を第２の配向制御手段で略２等分できる。よって、ドメインの大きさを略均等にすることが可能となるという効果を奏する。
【０１１８】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記突起部が誘電体からなる構成である。
【０１１９】
それゆえ、さらに、例えば感光性樹脂などを用いて突起部を形成できるという効果を奏する。また、突起部に導電性があると、それによる電界歪みが発生するため、突起部は誘電体であることが望ましい。
【０１２０】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記突起部が透明電極の下に形成される層と同一材料によって形成される構成である。
【０１２１】
それゆえ、さらに、突起部を透明電極下に形成される層（例えば、層間絶縁膜）と一体に形成できる。したがって、突起部を層間絶縁膜等の層と同一プロセスによって形成できるという効果を奏する。
【０１２２】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記突起部の頂部が対向する基板と接触している構成である。
【０１２３】
それゆえ、さらに、突起部をスペーサ柱として利用できる。よって、セルギャップを均一に維持するためにプラスチック球を散布する必要がなく、また、表示面を押した場合でもプラスチック球のように移動せず、配向乱れが発生しないという効果を奏する。
【０１２４】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記液晶は、負の誘電異方性を有し、かつ、初期配向が垂直配向であることが好ましい。このモードにおいて、上述した効果が発揮されやすい。
【０１２５】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記液晶は、正の誘電異方性を有し、かつ、初期配向が水平配向であることが好ましい。このモードでも、安定した配向分割が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の絵素領域の構造を示す模式図であり、図１（ａ）は基板法線方向から見た平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＡ−Ａ′線矢視断面図である。
【図２】図１（ａ）（ｂ）に示した液晶表示装置において液晶ドメインが形成されるメカニズムを示す模式図であり、図２（ａ）は基板の断面構造の概略、図２（ｂ）は液晶の初期配向状態、図２（ｃ）は小電圧印加時の液晶の配向状態、図２（ｄｃ）は大電圧印加時の液晶の配向状態、図２（ｅ）は電圧印加時の電気力線を示す。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置の絵素領域の構造を示す模式図であり、図３（ａ）は基板法線方向から見た平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）中のＢ−Ｂ′線矢視断面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施の形態に係る液晶表示装置の絵素領域の構造を示す模式図であり、図４（ａ）は基板法線方向から見た平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）中のＣ−Ｃ′線矢視断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態に係る液晶表示装置の絵素領域の構造を示す模式図であり、図５（ａ）は基板法線方向から見た平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）中のＤ−Ｄ′線矢視断面図である。
【図６】従来の技術に係る液晶表示装置において液晶ドメインが形成されるメカニズムを示す模式図であり、図６（ａ）は基板の断面構造の概略、図６（ｂ）は液晶の初期配向状態、図６（ｃ）は小電圧印加時の液晶の配向状態、図６（ｄ）は大電圧印加時の液晶の配向状態、図６（ｅ）は電圧印加時の電気力線を示す。
【図７】従来の技術に係る液晶表示装置において液晶ドメインが形成されるメカニズムを示す模式図であり、図７（ａ）は基板の断面構造の概略、図７（ｂ）は液晶の初期配向状態、図７（ｃ）は小電圧印加時の液晶の配向状態、図７（ｄ）は大電圧印加時の液晶の配向状態、図７（ｅ）は電圧印加時の電気力線を示す。
【符号の説明】
１２，１２′ 絵素電極（透明電極）
１２ａ 絵素スリット（開口部、第２の配向制御手段）
１３ 絵素リブ（突起部、第２の配向制御手段）
２２ 対向電極（透明電極）
２２ａ 対向スリット（開口部、第１の配向制御手段）
２３，２３′ 対向リブ（突起部、第１の配向制御手段）
３０ 液晶層
３０ａ 液晶分子
４０ 絵素
１００，２００，３００，４００ 液晶表示装置
１００ａ，２００ａ，３００ａ ＴＦＴ基板（第２の基板）
１００ｂ，４００ｂ 対向基板（第１の基板）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a so-called MVA (Multi-domain Vertical Alignment) type liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a liquid crystal display device, a VA (Vertical Alignment) type liquid crystal display device having good contrast, operation speed, and viewing angle characteristics is realized. Recently, a multi-domain technology (so-called MVA method) has been developed in which a display pixel is divided into a plurality of portions and a liquid crystal orientation of each portion of the divided display pixels is made different in order to enlarge a viewing angle.
[0003]
There are mainly two substrate structures for realizing such an MVA system.
[0004]
First, there is a substrate structure in which a projection is formed by locally providing a structure under the alignment film. According to this substrate structure, when the voltage is turned off, the liquid crystal molecules are aligned perpendicular to the surface of the alignment film, but the projections can be slightly tilted with respect to the substrate surface due to the influence of the slope. When the voltage is turned on, first, the liquid crystal in the tilt alignment portion tilts. The liquid crystal molecules other than the protrusions are also sequentially arranged in the same direction under the influence of these liquid crystal molecules. As a result, a stable orientation is obtained over the entire pixel. That is, the orientation of the entire display unit is controlled starting from the protrusion.
[0005]
Secondly, there is a substrate structure in which no structure is formed on the TFT substrate side, and an electrode extraction portion (slit) is provided in the ITO pixel electrode instead. In this substrate structure, when a voltage is applied, an electric field distortion (oblique electric field) is generated in the vicinity of the slit portion, and the same electric field distribution and liquid crystal alignment control as in the case where the structure is provided can be performed. By forming the slit at the same time as the ITO pixel electrode, an increase in the process can be suppressed.
[0006]
Here, there are the following Patent Documents 1 to 3 as prior art documents related to the present invention.
[0007]
Patent Document 1 discloses that an orientation control tom is interposed in a peripheral lower layer of a display pixel region of a lower transparent electrode to raise a contact surface with a liquid crystal layer to form an orientation control inclined portion, and that a display of an upper transparent electrode is performed. A liquid crystal display device in which an alignment control inclined portion is formed in a lower layer inside a pixel region with an alignment control layer interposed therebetween is described.
[0008]
Patent Document 2 discloses that a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is sandwiched between two first and second substrates on which vertical alignment processing has been performed on the substrate surface, and the alignment of the liquid crystal is almost zero when no voltage is applied. When a predetermined voltage is applied, the liquid crystal display device is oriented substantially horizontally when a predetermined voltage is applied, and becomes oblique when a voltage smaller than the predetermined voltage is applied. A first domain regulating means for regulating an alignment direction in which the liquid crystal is inclined when the liquid crystal is tilted, and a second domain regulating means provided on the second substrate for regulating the alignment direction in which the liquid crystal is inclined when a voltage smaller than a predetermined voltage is applied. Domain regulating means, wherein the first domain regulating means is provided at least on an electrode of the first substrate, and the first domain regulating means is a layer of a liquid crystal layer which makes a part of a contact surface of the first substrate with the liquid crystal a slope. Equipped with dielectric protrusions When no voltage is applied, the liquid crystal near the slope is oriented almost perpendicular to the slope, and when the state changes from the no voltage applied state to the voltage applied state, the liquid crystal near the slope is oriented along the alignment direction when no voltage is applied. A liquid crystal display device in which the alignment direction of liquid crystal is determined is described.
[0009]
Patent Document 3 discloses a vertical alignment type liquid crystal display device in which a liquid crystal layer having vertically aligned liquid crystal molecules is provided between a plurality of display electrodes and a counter electrode, and the alignment of the liquid crystal molecules is controlled by an electric field. A liquid crystal display device in which an alignment control window is provided in each of a display electrode and a counter electrode is described.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-31383 (Published date: November 28, 1995)
[0011]
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 2947350 (Issue date: September 13, 1999)
[0012]
[Patent Document 3]
JP-A-11-109358 (publication date: April 23, 1999)
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the configuration described in Patent Document 1 (FIG. 6A), since the liquid crystal molecules are oriented perpendicular to the slope of the protrusion, the liquid crystal molecules are inclined from the normal direction of the substrate, and have a pretilt at the initial orientation. (FIG. 6B). On the other hand, the lines of electric force near the projection shape are distorted, and the direction is almost parallel to the initial alignment direction of the liquid crystal (FIG. 6E). Therefore, in the configuration described in Patent Document 1, since the liquid crystal alignment controllability due to the pretilt effect and the electric field distortion effect is offset, the domain dividing method has an extremely low alignment control force.
[0014]
In the configuration described in Patent Document 2 (FIG. 7A), since the liquid crystal molecules are oriented perpendicular to the slope of the projection, the liquid crystal molecules are inclined from the normal direction of the substrate, and have a pretilt at the initial orientation. (FIG. 7 (b)). On the other hand, the lines of electric force near the protrusion shape are distorted in the direction opposite to that of Patent Document 1 (FIG. 7E). Note that the state of the lines of electric force shown in FIG. 7E is a case where the dielectric constant of the liquid crystal> the dielectric constant of the projection, but this is true for many materials. Therefore, in the configuration described in Patent Literature 2, unlike the configuration described in Patent Literature 1, the pretilt effect and the electric field distortion effect cooperate to enhance the alignment controllability of the liquid crystal. Thereby, a domain-divided orientation having high orientation stability can be obtained.
[0015]
However, in the configuration described in Patent Document 2, as the applied voltage increases, the tilt angle of the liquid crystal molecules at the center of the protrusion (at the top of the protrusion) increases (FIG. 7D). At this time, the tilt directions are opposite to each other at the boundary line of the domain division, but the energy in this part becomes high, and as a result, the liquid crystal molecules fall toward the front side or the other side of the figure. To try. This achieves a reduction in energy concentration. However, as described above, there are two types of this falling direction, and there is no significant difference in energy. Therefore, for example, when a response is made from black (minimum voltage) to white (maximum voltage), the liquid crystal molecules on the tops of the projections fall in various directions, resulting in a decrease in display quality (generating roughness and a decrease in response). .
[0016]
In addition, in the configuration described in Patent Literature 2, impurity ions and the like are easily adsorbed to the protrusions, and a phenomenon occurs in which the offset voltage at this portion is different from that at the exposed electrode portion. This causes a decrease in contrast due to light leakage from the vicinity of the protrusion, resulting in a decrease in display quality.
[0017]
The configuration described in Patent Literature 3 implements a domain dividing unit only by an electrode slit (orientation control window). Therefore, since there is no pretilt at the time of initial alignment, the response characteristics are extremely poor. Furthermore, when a touch panel is added to the liquid crystal panel, the panel surface may be pressed with a finger. At this time, however, the alignment is easily disturbed, and the disordered orientation is hardly repaired.
[0018]
As described above, when the conductive film is formed above or below the protrusion, an electric field is generated between the top of the protrusion and the opposing electrode when a voltage is applied. As a result, the liquid crystal molecules at the tops of the protrusions fall in various directions, which causes a problem that display quality is deteriorated. In addition, there is a problem that display quality is degraded because impurity ions and the like are adsorbed to the projections.
[0019]
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of realizing domain division having a high liquid crystal alignment control force and excellent response characteristics. Is to do.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a liquid crystal display device of the present invention includes two substrates having transparent electrodes on opposing surfaces that are bonded together with a liquid crystal layer interposed therebetween, and when a voltage is applied between both substrates, one picture is formed. What is claimed is: 1. A liquid crystal display device in which a plurality of domains having different alignment directions of liquid crystal are formed in an element, wherein first alignment control means for partitioning the domains is provided on a first substrate which is one of the substrates, and It is characterized by including an opening provided in the transparent electrode of the substrate and a projection protruding from the inside of the opening to the liquid crystal layer.
[0021]
According to the above configuration, since the projection is not in contact with the transparent electrode, no electric field is generated between the top of the projection and the opposing electrode. Therefore, when voltage is applied, the liquid crystal molecules at the top of the protrusion maintain the initial alignment state. Therefore, unlike the related art, when the voltage is applied, the liquid crystal molecules at the tops of the protrusions do not fall in various directions and the display quality does not deteriorate.
[0022]
Further, according to the above configuration, since the pretilt effect and the electric field distortion effect cooperate, a domain-divided orientation having high orientation stability can be obtained.
[0023]
Therefore, it is possible to provide a liquid crystal display device having an MVA structure in which the alignment control force is extremely high in all voltage regions and which realizes domain division with excellent response characteristics.
[0024]
Further, in the liquid crystal display device according to the present invention, the first alignment control means is configured such that the opening is a slit provided between the transparent electrodes, and the projection is continuously provided at a predetermined height along the slit. Preferably, the ribs are provided.
[0025]
Further, in the liquid crystal display device of the present invention, the second alignment control means for partitioning the domain is further provided on a second substrate which is the other substrate, and an opening provided on a transparent electrode of the substrate. And a protrusion protruding from the inside of the opening to the liquid crystal layer.
[0026]
According to the above configuration, as in the case of the first orientation control means, since the projection of the second orientation control means is not in contact with the transparent electrode, an electric field is generated between the top of the projection and the facing electrode. Does not occur. Therefore, when voltage is applied, the liquid crystal molecules at the top of the protrusion maintain the initial alignment state. Therefore, unlike the related art, when the voltage is applied, the liquid crystal molecules at the tops of the protrusions do not fall in various directions and the display quality does not deteriorate.
[0027]
Therefore, the other end of the domain whose one end is partitioned by the protrusion of the first alignment control means can be clearly formed. Therefore, a domain division orientation having higher orientation stability can be obtained.
[0028]
Further, in the liquid crystal display device according to the present invention, the second alignment control means may be configured such that the opening is a slit provided between the transparent electrodes, and the projection is continuously provided at a predetermined height along the slit. Preferably, the ribs are provided.
[0029]
Further, the liquid crystal display device of the present invention is characterized in that an opening is further provided in the transparent electrode of the second substrate, which is the other substrate, as second alignment control means for partitioning the domain.
[0030]
According to the above configuration, further, no electric field is generated between the opening of the second alignment control means and the facing electrode. Therefore, the liquid crystal molecules in the opening maintain the initial alignment state when the voltage is applied.
[0031]
Therefore, the other end of the domain whose one end is partitioned by the protrusion of the first alignment control means can be clearly formed. Therefore, a domain division orientation having higher orientation stability can be obtained.
[0032]
Further, in the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that the second alignment control means is a slit having an opening provided between the transparent electrodes.
[0033]
Further, the liquid crystal display device according to the present invention is characterized in that the second alignment control means is disposed substantially at the center of two adjacent first alignment control means.
[0034]
According to the above configuration, the space between two adjacent first orientation control units can be further divided into approximately two equal parts by the second orientation control unit. Therefore, it is possible to make the sizes of the domains substantially equal. Since the second orientation control means can be disposed at an arbitrary position with respect to the first orientation control means, a domain boundary is set at an arbitrary position between two adjacent first orientation control means. It is possible to do.
[0035]
Further, the liquid crystal display device of the present invention is characterized in that the protrusion is made of a dielectric.
[0036]
According to the above configuration, the projection can be further formed using, for example, a photosensitive resin. In addition, if the protrusion has conductivity, electric field distortion occurs due to the conductivity. Therefore, the protrusion is desirably a dielectric.
[0037]
Further, the liquid crystal display device according to the present invention is characterized in that the protrusion is formed of the same material as a layer formed below the transparent electrode.
[0038]
With the above configuration, the protrusion can be further formed integrally with a layer (for example, an interlayer insulating film) formed below the transparent electrode. Therefore, the protrusion can be formed by the same process as the layer such as the interlayer insulating film.
[0039]
Furthermore, the liquid crystal display device of the present invention is characterized in that the top of the projection is in contact with the opposing substrate.
[0040]
According to the above configuration, the protrusion can be further used as a spacer pillar. Therefore, it is not necessary to spray plastic spheres in order to maintain a uniform cell gap, and even when the display surface is pressed, the plastic spheres do not move like the plastic spheres, and no alignment disorder occurs. Therefore, the liquid crystal display device is suitable for a touch panel or the like.
[0041]
Further, in the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that the liquid crystal has a negative dielectric anisotropy and the initial alignment is a vertical alignment. In this mode, the above-described effects are easily exerted.
[0042]
Furthermore, in the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that the liquid crystal has a positive dielectric anisotropy and that the initial alignment is horizontal alignment. Also in this mode, stable orientation division can be obtained.
[0043]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0044]
In this embodiment, an active matrix liquid crystal display device using a thin film transistor (TFT) will be described. Further, a transmissive liquid crystal display device will be described as an example, but the present invention is not limited to this, and can be applied to a reflective liquid crystal display device and a transflective liquid crystal display device. Further, the present invention can be applied to a liquid crystal display device that performs display in a normally black mode and a liquid crystal display device that performs display in a normally white mode.
[0045]
In the specification of the present application, a region of the liquid crystal display device corresponding to a "picture element" which is a minimum unit of display is referred to as a "picture element region". In the color liquid crystal display device, “picture elements” of R, G, and B correspond to one “pixel”. In an active matrix liquid crystal display device, a pixel electrode and a counter electrode facing the pixel electrode define a pixel region. Note that, in the configuration in which the black matrix is provided, strictly speaking, of the regions to which the voltage is applied according to the state to be displayed, the region corresponding to the opening of the black matrix corresponds to the pixel region. .
[0046]
The structure and operation of the picture element region of the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0047]
1A and 1B are schematic views showing the structure of a picture element region of the liquid crystal display device 100. FIG. 1A is a plan view seen from a normal direction of the substrate, and FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line AA ′. In FIG. 1A, a picture element 40 (a broken line in the figure) indicates a picture element ITO which is a picture element area. That is, FIG. 1A shows three picture elements. FIG. 1B shows a state where a voltage is applied to the liquid crystal layer.
[0048]
2A and 2B are schematic diagrams illustrating a mechanism of forming a liquid crystal domain in the liquid crystal display device 100. FIG. 2A is a schematic cross-sectional structure of a substrate, FIG. 2C shows the orientation state of the liquid crystal when a small voltage is applied, FIG. 2D shows the orientation state of the liquid crystal when a large voltage is applied, and FIG. 2E shows the lines of electric force when the voltage is applied.
[0049]
Hereinafter, switching elements, bus lines, color filters, black matrices, and the like are omitted for simplicity of description. In the following drawings, components having substantially the same functions as the components of the liquid crystal display device 100 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0050]
The liquid crystal display device 100 has an active matrix substrate (hereinafter, referred to as a “TFT substrate”; a second substrate) 100a, a counter substrate (also referred to as a “color filter substrate”, a first substrate) 100b, and a TFT substrate 100a. And a liquid crystal layer 30 provided between the substrate 100b.
[0051]
The liquid crystal molecules 30a of the liquid crystal layer 30 have negative dielectric anisotropy, and a vertical alignment film (vertical alignment layer) (not shown) provided on the surface of the TFT substrate 100a and the counter substrate 100b on the liquid crystal layer 30 side. 2), when no voltage is applied to the liquid crystal layer 30, the liquid crystal layer 30 is vertically aligned with respect to the surface of the vertical alignment film (FIG. 2B). That is, the liquid crystal layer 30 has an initial alignment in a vertical alignment state. However, the liquid crystal molecules 30a of the liquid crystal layer 30 in the vertical alignment state may be slightly inclined from the normal of the surface of the vertical alignment film (the surface of the substrate) depending on the type of the vertical alignment film and the type of the liquid crystal material. In general, a state in which a liquid crystal molecular axis (also referred to as “axial direction”) is oriented at an angle of about 85 ° or more with respect to the surface of a vertical alignment film is called a vertical alignment state.
[0052]
The TFT substrate 100a of the liquid crystal display device 100 has a transparent substrate (eg, a glass substrate) 11 and picture element electrodes (transparent electrodes) 12 formed on the surface thereof. The counter substrate 100b has a transparent substrate (eg, a glass substrate) 21 and a counter electrode (transparent electrode) 22 formed on the surface thereof. Then, the alignment state of the liquid crystal layer 30 in each pixel region changes according to the voltage applied to the pixel electrode 12 and the counter electrode 22 which are arranged to face each other via the liquid crystal layer 30. In the liquid crystal display device 100, display is performed using a phenomenon in which the polarization state and the amount of light transmitted through the liquid crystal layer 30 change with the change in the alignment state of the liquid crystal layer 30.
[0053]
The opposing electrode 22 is formed with a plurality of opposing slits (openings, first alignment control means) 22a. The opposed slit 22a is a portion where the conductive film (for example, an ITO film) forming the opposed electrode 22 is not formed, that is, a portion where the conductive film is removed.
[0054]
The opposing slit 22a has a slit shape (a shape whose width (direction perpendicular to the length) is extremely narrow with respect to its length). The opposing slit 22a has a side extending in a direction at 45 ° to the long side and the short side (the column direction and the row direction of the matrix arrangement) of the picture element region. The directions in which the sides extend between the upper half and the lower half of the picture element region differ by 90 °.
[0055]
On the opposite substrate 100b, opposed ribs (projections, first alignment control means) 23 projecting from the liquid crystal layer 30 are formed inside the opposed slits 22a. Therefore, the direction in which the opposing rib 23 extends and the direction in which the side of the opposing slit 22a extends coincide with each other. That is, the opposing rib 23 is formed so that the shape viewed from the normal direction of the substrate surface becomes a zigzag shape. The shape of the opposing slit 22a and the opposing rib 23 as viewed from the normal direction of the substrate surface may be a straight line or a curve. In addition, a single point may be branched into a plurality of branches.
[0056]
In particular, as shown in FIG. 2A, the opposing rib 23 is formed inside the opposing slit 22a. That is, the bottom surface of the opposing rib 23 is smaller than the opposing slit 22a, and no conductive film is formed on the inclined side surface 23s and between the opposing rib 23 and the transparent substrate 21.
[0057]
The opposing rib 23 has an inclined side surface 23s. The cross-sectional shape of the opposing rib 23 by a cross section parallel to the substrate surface of the opposing substrate 100b is similar to the opposing slit 22a. The surface of the opposing rib 23 has a vertical orientation. Typically, a vertical alignment film (not shown) is formed so as to cover the opposing ribs 23.
[0058]
Therefore, the liquid crystal molecules 30a are aligned almost perpendicularly to the inclined side surface 23s due to the anchoring effect of the inclined side surface 23s (FIG. 2B). When a voltage is applied to the liquid crystal layer 30 in such a state, the other liquid crystal molecules 30a near the opposing rib 23 are aligned with the inclined orientation on the inclined side surface 23s due to the anchoring effect of the inclined side surface 23s of the opposing rib 23s. It tilts (FIGS. 2C and 2D).
[0059]
Next, a mechanism for forming a liquid crystal domain in the liquid crystal display device 100 having the above structure will be described with reference to FIG. 2C and 2D show states in which a voltage is applied to the liquid crystal layer 30 shown in FIG. 2B, respectively. FIG. 2C shows a state in which a voltage is applied to the liquid crystal layer 30. FIG. 2D schematically shows a state in which the orientation of the liquid crystal molecules 30a has started to change (an initial ON state) according to FIG. 2D. FIG. 2D shows that the orientation of the liquid crystal molecules 30a has changed according to the applied voltage. A state where a steady state is reached is schematically shown.
[0060]
In general, the liquid crystal molecules 30a on a horizontal surface are vertically aligned with respect to the surface having vertical alignment (typically, the surface of the vertical alignment film) due to the alignment regulating force. Then, a torque acts on the liquid crystal molecules 30a having negative dielectric anisotropy so as to orient the axis direction of the liquid crystal molecules 30a parallel to the equipotential lines (perpendicular to the lines of electric force). When an electric field represented by equipotential lines perpendicular to the axis direction of the liquid crystal molecules 30a is applied to the liquid crystal molecules 30a in the vertical alignment state, the torque that causes the liquid crystal molecules 30a to tilt clockwise or counterclockwise is applied. Operate with equal probability. Therefore, the liquid crystal molecules 30a receiving the clockwise torque and the liquid crystal molecules 30a receiving the counterclockwise torque are mixed in the liquid crystal layer 30 between the electrodes of the parallel plate arrangement facing each other. As a result, the change to the alignment state according to the voltage applied to the liquid crystal layer 30 may not occur smoothly.
[0061]
In the liquid crystal display device 100, as shown in FIG. 2B, when the pixel electrode 12 and the counter electrode 22 have the same potential (the initial alignment state in which no voltage is applied to the liquid crystal layer 30), the pixel The liquid crystal molecules 30 a in the region (picture element 40) are vertically oriented with respect to the surfaces of the picture element electrode 12 and the counter electrode 22. At this time, the liquid crystal molecules 30a in contact with the vertical alignment film (not shown) on the inclined side surface 23s of the opposing rib 23 are oriented perpendicularly to the inclined side surface 23s, and the liquid crystal molecules 30a near the inclined side surface 23s become peripheral. Due to the interaction with the liquid crystal molecules 30a (the property as an elastic body), the liquid crystal molecules take a tilted orientation as illustrated.
[0062]
Next, when a voltage is applied to the liquid crystal layer 30, the liquid crystal layer 30 located between the pixel electrode 12 and the counter electrode 22 is parallel to the surfaces of the pixel electrode 12 and the counter electrode 22, An equipotential line which is oblique in the liquid crystal layer 30 on the edge portion of the liquid crystal layer 30 on the edge portion (the inner periphery of the counter electrode 22 including the boundary with the counter slit 22a) and falls in a region corresponding to the counter slit 22a and the counter rib 23. Is formed.
[0063]
As a result, as shown in FIG. 2C, the liquid crystal molecules 30a tilt (rotate) clockwise on the left side of the opposing rib 23 in the figure and counterclockwise on the right side of the opposing rib 23 in the figure. , Oriented parallel to the equipotential lines.
[0064]
Next, the change in the alignment starting from the liquid crystal molecules 30a located on the inclined side surface 23s of the opposing rib 23 progresses, and when a steady state is reached, the alignment state is schematically shown in FIG. At this time, the liquid crystal molecules 30a located near the center of the opposing slit 22a, that is, near the center of the top of the opposing rib 23 are almost equally affected by the orientation of the liquid crystal molecules 30a on the inclined side surfaces 23s on both sides. The liquid crystal molecules 30a in a region apart from the center of the opposing slit 22a, that is, the opposing rib 23, are maintained in an alignment state perpendicular to the line, and are affected by the alignment of the liquid crystal molecules 30a on the inclined side surfaces 23s of the opposing rib 23 closest to each other. Tilt. As a result, an inclined orientation symmetric with respect to the center of the opposing rib 23 is formed. Also, a symmetric inclined orientation is formed with respect to the centers of the adjacent opposing ribs 23 (FIG. 1B).
[0065]
As a result, in the liquid crystal display device 100, the alignment of the liquid crystal 30 is regulated by the opposing slits 22a and the opposing ribs 23 formed in a zigzag shape in the picture element 40. 30a are oriented in four directions forming angles of an integral multiple of 90 ° with each other. That is, the picture element region of the liquid crystal display device 100 is subjected to orientation division to form a plurality of domains having different orientation directions. Therefore, the liquid crystal display device 100 has good viewing angle characteristics.
[0066]
Further, the alignment regulating force by the inclined side surface 23s of the opposing rib 23 acts irrespective of the applied voltage, and is very strong as known as the anchoring effect of the alignment film. Therefore, even if an external force is applied to the liquid crystal panel and the liquid crystal material flows, and the alignment state is once broken, the liquid crystal molecules 30a near the inclined side surface 23s of the opposing rib 23 maintain the same alignment direction. Therefore, as long as the flow of the liquid crystal material stops, the alignment of the liquid crystal molecules 30a in the entire liquid crystal layer 30 is easily restored. As described above, the liquid crystal display device 100 has a feature that it is strong against external force. Therefore, the liquid crystal display device 100 can be suitably used for a PC or a PDA that is likely to be applied with an external force and that is frequently used in a portable manner.
[0067]
Next, a configuration example of the liquid crystal display device 100 will be described. The thickness (cell thickness) of the liquid crystal layer 30 is 4 μm, and liquid crystal having negative dielectric anisotropy is sealed. A vertical alignment film is applied to the surfaces of the TFT substrate 100a and the opposing substrate 100b, that is, the exposed portions of the picture element electrode 12, the opposing electrode 22, the opposing rib 23, and the opposing slit 22a.
[0068]
The width of the opposing slit 22a formed in the opposing electrode 22 is 17 μm. The opposing slit 22a is provided for each pixel electrode so that the opposing electrode 22 is not divided.
[0069]
When the opposing ribs 23 are formed using a highly transparent dielectric, there is an advantage that the contribution of the liquid crystal domains formed corresponding to the opposing slits 22a to the display is improved. On the other hand, when the opposing ribs 23 are formed using an opaque dielectric, there is an advantage that light leakage due to retardation of the liquid crystal molecules 30a that are obliquely aligned by the inclined side surfaces 23s of the opposing ribs 23 can be prevented. Which one to use may be determined according to the use of the liquid crystal display device and the like. In any case, when the opposing ribs 23 are formed of a photosensitive resin, there is an advantage that the patterning process corresponding to the opposing slits 22a can be simplified.
[0070]
The opposing rib 23 is formed in the opposing slit 22a with a width of 15 μm and a height of 1.5 μm.
[0071]
The domain restriction ability by the opposing rib 23 occurs at a height of 0.3 μm or more, but is preferably 1 μm or more to obtain a sufficient domain restriction ability. The upper limit of the height is the thickness of the liquid crystal layer 30. In this case, as will be described later as the opposing rib 23 ′ (FIG. 5B) of the liquid crystal display device 400, an effect of suppressing alignment disorder when the display panel is pressed is exerted. However, light leakage near the opposing rib 23 occurs during black display. Therefore, if the contrast is important, it is better not to make the opposing rib 23 high, and it is preferable that the opposing rib 23 is about 1.5 μm.
[0072]
Further, the width of the opposing rib 23 is desirably equal to or greater than the cell thickness. If it becomes thinner than this, the domain regulation ability decreases.
[0073]
The relationship between the opposing rib 23 and the opposing electrode 22 is ideally such that the opposing rib 23 and the end face of the opposing slit 22a coincide with each other. It is better to make it thicker. When the opposing rib 23 overlaps the opposing electrode 22, an electric field is applied to the opposing rib 23, so that burning or ion adsorption occurs. When the opposing rib 23 overlaps the opposing electrode 22, the alignment regulating force decreases.
[0074]
As described above, in the liquid crystal display device 100, the TFT substrate 100a and the opposing substrate 100b are bonded together with the liquid crystal layer 30 interposed between the pixel electrode 12 and the opposing electrode 22, and a voltage is applied between the substrates 100a and 100b. In order to form a plurality of domains in which the orientation directions of the liquid crystal molecules 30a are different within one picture element 40, the first orientation control means for dividing the domains is provided on the opposite substrate 100b and the opposite electrode 22. The opposing slit 22a and the opposing rib 23 projecting from the inside of the opposing slit 22a to the liquid crystal layer 30 are formed. The opposed slit 22a is a slit provided between the opposed electrodes 22 and 22. The opposing rib 23 is a rib continuously provided at a predetermined height along the opposing slit 22a.
[0075]
The opposing rib 23 is made of a dielectric. The opposing rib 23 may be formed of the same material as the layer formed below the opposing electrode 22. The liquid crystal of the liquid crystal layer 30 has a negative dielectric anisotropy and has a vertical initial alignment, but has a positive dielectric anisotropy and has a horizontal initial alignment. You can also.
[0076]
According to the substrate structure of the liquid crystal display device 100, horizontal equipotential lines are formed with respect to the liquid crystal molecules 30a that are vertically aligned with the inclined surface of the inclined side surface 23s of the opposing rib 23 (FIG. 2B). Is applied, the liquid crystal molecules 30a are tilted in a direction in which the amount of tilt to be parallel to the equipotential lines is small (FIG. 2C). Then, the liquid crystal molecules 30a that have been vertically aligned with respect to the horizontal surface of the opposing electrode 22 are continuously aligned (aligned) with the liquid crystal molecules 30a whose alignment is controlled by the inclined side surfaces 23s. The liquid crystal molecules 30a are inclined in the same direction as the liquid crystal molecules 30a located on the inclined side surface 23s (FIG. 2C).
[0077]
In the liquid crystal display device 100, when the applied voltage increases, the tilt angle of the liquid crystal molecules 30a other than the opposing slit 22a increases, but no electric field is generated at the center of the opposing rib 23 (on the top of the protrusion). The inclination angle of 30a does not increase (FIG. 2D).
[0078]
Therefore, for example, when a response is made from black (minimum voltage) to white (maximum voltage), which is a conventional problem, the liquid crystal molecules on the protrusion apexes fall in various directions, thereby deteriorating display quality (generating roughness, Response drop) does not occur.
[0079]
In addition, in the liquid crystal display device 100, since an electric field is not applied to the protrusion, impurity ions and the like do not adsorb to the protrusion, and a problem that the offset voltage of this portion is different from that of the exposed electrode portion, which is a problem in the related art, occurs. The contrast is not reduced due to light leakage from the vicinity of the protrusion, and the display quality is not reduced.
[0080]
Further, since the liquid crystal molecules 30a are oriented perpendicular to the inclined side surfaces 23s of the opposing ribs 23, the liquid crystal molecules 30a are inclined from the normal direction of the substrate and have a pretilt at the time of the initial orientation (FIG. 2B). On the other hand, the lines of electric force near the opposing rib 23 are distorted (FIG. 2E). Therefore, in the liquid crystal display device 100, the pretilt effect and the electric field distortion effect cooperate to enhance the controllability of the liquid crystal alignment. Thereby, a domain-divided orientation having high orientation stability can be obtained.
[0081]
Therefore, in the liquid crystal display device 100, the liquid crystal domains partitioned at the positions of the opposing ribs 23, that is, the opposing slits 22a are stably formed by the alignment regulating force of the opposing ribs 23.
[0082]
Next, a modified example of the liquid crystal display device 100 will be described with reference to FIGS.
[0083]
As shown in FIGS. 3A and 3B, in the liquid crystal display device 200, a pixel slit (opening, second alignment) is formed in a pixel electrode (transparent electrode) 12 'of a TFT substrate (second substrate) 200a. This is different from the liquid crystal display device 100 shown in FIGS. 1A and 1B in that a control means 12a is formed. FIG. 3 is a schematic view showing the structure of a picture element region of a liquid crystal display device 200 which is a modification of the liquid crystal display device 100. FIG. 3A is a plan view seen from the normal direction of the substrate. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG.
[0084]
In the liquid crystal display device 200, a picture element slit 12a provided in a picture element electrode 12 'is formed in a TFT substrate 200a as a second alignment control means for dividing a domain. The picture element slit 12a is a slit provided between the picture element electrodes 12 'and 12'. Further, the picture element slit 12a is disposed substantially at the center between two adjacent slits 22a. The configuration and function of the picture element slit 12a are basically the same as those of the opposed slit 22a of the liquid crystal display device 100. When combined with the above-described configuration example of the liquid crystal display device 100, the width of the picture element slit 12a can be set to, for example, 17 μm.
[0085]
According to the substrate structure of the liquid crystal display device 200, the other end of the domain whose one end is partitioned by the opposing rib 23 can be clearly formed at the position of the pixel slit 12a. Therefore, the domain boundary at the center of the line AA ′ in FIG. 1 can be stabilized.
[0086]
The TFT substrate 200a of the liquid crystal display device 200 includes a TFT (not shown) serving as a switching element electrically connected to the pixel electrode 12 'and a gate bus line (scanning) electrically connected to the TFT. And a bus line (not shown) including a source bus line (signal wiring).
[0087]
Generally, an oblique electric field is generated near the edge of a bus line. This oblique electric field is generated regardless of the presence or absence of a voltage applied to the liquid crystal layer between the picture element electrode and the counter electrode. Therefore, in a liquid crystal display device that performs display in a normally black mode, when no voltage is applied, if liquid crystal molecules near the edge of the bus line are tilted under the alignment regulating force due to the oblique electric field, light leakage occurs, and contrast is reduced. The ratio may decrease. In particular, since a relatively large voltage (off voltage) for turning off the TFT is applied to the gate bus line for most of the time, the occurrence of this light leakage is remarkable near the edge of the gate bus line. is there.
[0088]
In addition, due to the oblique electric field generated near the edge of the bus line, a residual potential is easily generated in the slit where the insulator material is exposed, and the liquid crystal molecules 30a in the slit close to the bus line have a residual potential. When tilted under the influence, it causes light leakage. The degree to which the residual potential remains depends on the surface condition of the insulator material, but the surface condition of the insulator material varies when the alignment film is printed or when the liquid crystal material is injected. In the liquid crystal display device, if the residual potential varies in the display surface, the degree of light leakage in the display surface varies, causing a local variation in the contrast ratio, causing unevenness. In particular, since a relatively large voltage is applied to the gate bus line as described above, the gate bus line greatly contributes to the occurrence of the unevenness described above.
[0089]
Therefore, in the liquid crystal display device 200, the picture element slit 12a of the picture element electrode 12 'is formed so as not to cross the edge of the gate bus line, and the edge of the gate bus line is covered by the picture element electrode 12'. . Therefore, the influence of the oblique electric field generated near the edge of the gate bus line is electrically shielded, so that the liquid crystal molecules 30a of the liquid crystal layer 30 may not tilt due to the alignment control force due to the oblique electric field. Absent. Therefore, the occurrence of light leakage is suppressed, and the decrease in contrast ratio is suppressed.
[0090]
In the liquid crystal display device 200, the edge of the gate bus line is covered with the pixel electrode 12 ', and the region near the edge of the gate bus line is covered with the conductive film of the pixel electrode 12'. Therefore, a residual potential is hardly generated, and generation of unevenness is suppressed.
[0091]
Therefore, in the liquid crystal display device 200, the occurrence of light leakage due to the oblique electric field generated in the vicinity of the gate bus line is suppressed, the decrease in the contrast ratio is suppressed, and the unevenness due to the residual potential in the vicinity of the gate bus line is suppressed. Is suppressed, and high-quality display is realized.
[0092]
Although the case where the edge of the gate bus line is covered with the picture element electrode 12 'has been described, the configuration may be such that the edge of the source bus line is covered with the picture element electrode 12'. The display crystallinity can be improved by covering at least one edge of the gate bus line and the source bus line with the pixel electrode 12 '. Generally, the oblique electric field generated near the edge of the gate bus line has a greater effect on the liquid crystal molecules than the oblique electric field generated near the edge of the source bus line. Preferably, it is covered with an electrode 12 '. Further, from the viewpoint of more reliably suppressing the influence of the oblique electric field generated near the edge of the bus line, it is preferable that both edges of the gate bus line and the source bus line are covered with the pixel electrodes 12 '.
[0093]
As shown in FIGS. 4A and 4B, in the liquid crystal display device 300, a picture element rib (projection portion, second alignment control means) 13 is provided in a picture element slit 12a of a TFT substrate (second substrate) 300a. This is different from the liquid crystal display device 200 shown in FIGS. FIG. 4 is a schematic diagram showing the structure of a picture element region of a liquid crystal display device 300 which is a modification of the liquid crystal display device 100. FIG. 4A is a plan view seen from the normal direction of the substrate. FIG. 5B is a sectional view taken along line CC ′ in FIG.
[0094]
In the liquid crystal display device 300, a pixel slit 12a provided in a pixel electrode 12 'and a liquid crystal layer 30 projecting from within the pixel slit 12a are formed on a TFT substrate 300a as second alignment control means for partitioning a domain. Picture element ribs 13 are formed. The picture element rib 13 is a rib continuously provided at a predetermined height along the picture element slit 12a. The configuration and function of the picture element rib 13 are basically the same as those of the opposing rib 23 of the liquid crystal display device 100.
[0095]
According to the substrate structure of the liquid crystal display device 300, the other end of the domain whose one end is partitioned by the opposing rib 23 can be clearly formed at the position of the pixel rib 13. Therefore, the domain boundary at the center of the line AA ′ in FIG. 1 can be further stabilized.
[0096]
As shown in FIGS. 5A and 5B, the liquid crystal display device 400 includes a counter substrate (first substrate) 400 b having opposing ribs (projections, first alignment control means) 23 ′ formed in opposing slits 22 a. The difference from the liquid crystal display device 100 shown in FIGS. 1A and 1B is that the top is in contact with the TFT substrate 100a. FIG. 5 is a schematic view showing the structure of a picture element region of a liquid crystal display device 400 which is a modification of the liquid crystal display device 100. FIG. 5A is a plan view seen from the normal direction of the substrate. 5B is a cross-sectional view taken along line DD ′ in FIG. 5A.
[0097]
In the liquid crystal display device 400, the height of the opposing rib 23 'is the same as the thickness of the liquid crystal layer 30. The configuration and function of the opposing rib 23 ′ are basically the same as those of the opposing rib 23 of the liquid crystal display device 100.
[0098]
It should be noted that the opposing substrate 400b having the opposing rib 23 'and the TFT substrate 200a having the picture element slit 12a (FIG. 3B) may be combined. Further, the opposing substrate 400b having the opposing ribs 23 'and the TFT substrate 300a having the picture element slits 12a and the picture element ribs 13 (FIG. 4B) may be combined.
[0099]
According to the substrate structure of the liquid crystal display device 400, the opposing rib 23 'functions as a spacer pillar for maintaining a uniform cell gap. Therefore, even when the display surface is pressed when the display surface is cleaned or when the touch panel attached to the display surface is operated, the alignment disorder does not occur as in the case where the plastic sphere is sprayed. In addition, compared to the case where a columnar spacer is provided in the periphery of the pixel, the disorder of the alignment at the domain boundary at the time of pressing is greatly improved. In recent years, the pixel size has increased and the cell thickness variation in the center of the pixel has increased.Particularly, the variation in cell thickness near the domain boundary has a great effect, and the column spacer around the pixel has a long distance. For this reason, the importance of spacers is increasing.
[0100]
Lastly, the present embodiment does not limit the scope of the present invention, and various changes can be made within the scope of the present invention. For example, the present embodiment can be configured as follows.
[0101]
The liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display device having an MVA (Multi-domain Vertical Alignment) structure, wherein at least one of the two electrodes sandwiching the liquid crystal has an opening, and the opening is provided. May have a protruding shape protruding into the liquid crystal layer.
[0102]
Furthermore, in the liquid crystal display device of the present invention, the cross section of the projection-shaped object in the substrate horizontal direction may be the same as or similar to the shape of the electrode opening. For example, if the electrode opening is linear, it is desirable that a linear projection is formed in the opening, and if the opening is circular, it is desirable that the projection is also circular.
[0103]
Further, in the liquid crystal display device of the present invention, the projection may be made of a dielectric. Thereby, for example, a projection-shaped object can be formed using a photosensitive resin or the like. In addition, if the projection has conductivity, electric field distortion occurs due to the conductivity. Therefore, the projection is desirably a dielectric.
[0104]
Further, in the liquid crystal display device of the present invention, the liquid crystal may have negative dielectric anisotropy, and the initial alignment may be vertical alignment. The present invention tends to exert its effect in this mode. Note that the substrate structure of the present invention having a projection at the opening of the electrode can be combined with another mode. For example, a stable alignment division can be obtained by a horizontal alignment film in which pretilt does not occur (rubbing direction is perpendicular to the rib direction) and a positive dielectric anisotropic liquid crystal. That is, the initial orientation may be horizontal.
[0105]
Further, in the liquid crystal display device of the present invention, the protrusion may be formed of the same material as the layer formed below the electrode. That is, the protrusion may be formed integrally with a layer (for example, an interlayer insulating film) formed below the electrode. Thereby, the protrusions can be formed by the same process as the layers such as the interlayer insulating film.
[0106]
Further, in the liquid crystal display device of the present invention, the protrusion may be in contact with the substrate surface opposite to the one on which the protrusion is formed. Thus, the projection can be used as a spacer column.
[0107]
【The invention's effect】
As described above, in the liquid crystal display device of the present invention, the first alignment control means for partitioning the domain is provided on the first substrate which is one of the substrates, and the opening provided on the transparent electrode of the substrate is provided. And a protrusion protruding from the inside of the opening to the liquid crystal layer.
[0108]
Therefore, unlike the related art, when the voltage is applied, the liquid crystal molecules at the tops of the protrusions do not fall in various directions and the display quality does not deteriorate. In addition, a domain division orientation having high orientation stability can be obtained. Therefore, it is possible to provide a liquid crystal display device having an MVA structure in which the alignment control force is extremely high in all voltage regions and which realizes domain division with excellent response characteristics.
[0109]
Further, in the liquid crystal display device according to the present invention, the first alignment control means is configured such that the opening is a slit provided between the transparent electrodes, and the projection is continuously provided at a predetermined height along the slit. Preferably, the ribs are provided.
[0110]
Further, in the liquid crystal display device of the present invention, the second alignment control means for partitioning the domain is further provided on a second substrate which is the other substrate, and an opening provided on a transparent electrode of the substrate. And a projection protruding from the inside of the opening to the liquid crystal layer.
[0111]
Therefore, unlike the related art, the liquid crystal molecules at the tops of the protrusions do not fall in various directions when a voltage is applied, and the display quality does not deteriorate. Therefore, the other end of the domain whose one end is defined by the projection of the first alignment control means can be clearly formed. Therefore, there is an effect that a domain division orientation having higher orientation stability can be obtained.
[0112]
Further, in the liquid crystal display device according to the present invention, the second alignment control means may be configured such that the opening is a slit provided between the transparent electrodes, and the projection is continuously provided at a predetermined height along the slit. Preferably, the ribs are provided.
[0113]
Further, the liquid crystal display device of the present invention has a configuration in which an opening is further provided in the transparent electrode of the second substrate, which is the other substrate, as second alignment control means for partitioning the domain.
[0114]
Therefore, the other end of the domain whose one end is partitioned by the projection of the first alignment control means can be clearly formed. Therefore, there is an effect that a domain division orientation having higher orientation stability can be obtained.
[0115]
Further, in the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that the second alignment control means is a slit having an opening provided between the transparent electrodes.
[0116]
Further, the liquid crystal display device of the present invention has a configuration in which the second alignment control means is disposed substantially at the center of two adjacent first alignment control means.
[0117]
Therefore, the space between two adjacent first alignment control means can be further divided into approximately two equal parts by the second alignment control means. Therefore, there is an effect that the sizes of the domains can be made substantially equal.
[0118]
Further, the liquid crystal display device of the present invention has a configuration in which the protrusion is made of a dielectric.
[0119]
Therefore, there is an effect that the protrusion can be formed using, for example, a photosensitive resin. In addition, if the protrusion has conductivity, electric field distortion occurs due to the conductivity. Therefore, the protrusion is desirably a dielectric.
[0120]
Further, the liquid crystal display device of the present invention has a configuration in which the protrusion is formed of the same material as a layer formed below the transparent electrode.
[0121]
Therefore, the protrusion can be formed integrally with a layer (for example, an interlayer insulating film) formed below the transparent electrode. Therefore, there is an effect that the protrusion can be formed by the same process as the layer such as the interlayer insulating film.
[0122]
Further, the liquid crystal display device of the present invention has a configuration in which the top of the projection is in contact with the opposing substrate.
[0123]
Therefore, the projection can be used as a spacer pillar. Therefore, it is not necessary to spray a plastic sphere in order to maintain a uniform cell gap, and even when the display surface is pressed, the plastic sphere does not move like a plastic sphere, and the alignment is not disturbed.
[0124]
Further, in the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that the liquid crystal has a negative dielectric anisotropy and the initial alignment is a vertical alignment. In this mode, the above-described effects are easily exerted.
[0125]
Furthermore, in the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that the liquid crystal has a positive dielectric anisotropy and that the initial alignment is horizontal alignment. Also in this mode, stable orientation division can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a structure of a picture element region of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a plan view seen from a normal direction of a substrate, and FIG. FIG. 2 is a sectional view taken along line AA ′ in FIG.
FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams showing a mechanism of forming a liquid crystal domain in the liquid crystal display device shown in FIGS. 1A and 1B. FIG. 2A is a schematic cross-sectional structure of a substrate, and FIG. ) Is the initial alignment state of the liquid crystal, FIG. 2C is the alignment state of the liquid crystal when a small voltage is applied, FIG. 2D is the alignment state of the liquid crystal when a large voltage is applied, and FIG. The lines of electric force are shown.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a structure of a picture element region of a liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention. FIG. 3 (a) is a plan view seen from a normal direction of the substrate, and FIG. 3) is a sectional view taken along line BB 'in FIG. 3 (a).
FIG. 4 is a schematic view showing a structure of a picture element region of a liquid crystal display device according to still another embodiment of the present invention. FIG. 4 (a) is a plan view seen from the normal direction of the substrate, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line CC ′ in FIG.
FIG. 5 is a schematic view showing a structure of a picture element region of a liquid crystal display device according to still another embodiment of the present invention. FIG. 5 (a) is a plan view seen from a normal direction of the substrate, and FIG. FIG. 5B is a sectional view taken along line DD ′ in FIG.
6A and 6B are schematic diagrams showing a mechanism of forming a liquid crystal domain in a liquid crystal display device according to the related art, where FIG. 6A is a schematic cross-sectional structure of a substrate, and FIG. 6C shows the orientation state of the liquid crystal when a small voltage is applied, FIG. 6D shows the orientation state of the liquid crystal when a large voltage is applied, and FIG. 6E shows the lines of electric force when the voltage is applied.
7A and 7B are schematic views showing a mechanism of forming a liquid crystal domain in a liquid crystal display device according to the related art, wherein FIG. 7A is a schematic cross-sectional structure of a substrate, and FIG. 7C shows the state of alignment of the liquid crystal when a small voltage is applied, FIG. 7D shows the state of alignment of the liquid crystal when a large voltage is applied, and FIG. 7E shows the lines of electric force when a voltage is applied.
[Explanation of symbols]
12,12 'picture element electrode (transparent electrode)
12a picture element slit (opening, second alignment control means)
13. Picture element ribs (projections, second alignment control means)
22 Counter electrode (transparent electrode)
22a Opposing slit (opening, first alignment control means)
23, 23 'opposing ribs (projections, first orientation control means)
30 liquid crystal layer
30a Liquid crystal molecule
40 picture elements
100, 200, 300, 400 liquid crystal display device
100a, 200a, 300a TFT substrate (second substrate)
100b, 400b Opposing substrate (first substrate)
