WO2011001566A1 - 液晶表示素子及び液晶表示装置 - Google Patents

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WO2011001566A1
WO2011001566A1 PCT/JP2010/001639 JP2010001639W WO2011001566A1 WO 2011001566 A1 WO2011001566 A1 WO 2011001566A1 JP 2010001639 W JP2010001639 W JP 2010001639W WO 2011001566 A1 WO2011001566 A1 WO 2011001566A1
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WO
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liquid crystal
crystal display
display element
protrusion
alignment
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PCT/JP2010/001639
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English (en)
French (fr)
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村田充弘
神崎修一
石原將市
櫻井猛久
大竹忠
中村正子
Original Assignee
シャープ株式会社
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Publication date
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    • GPHYSICS
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    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133707Structures for producing distorted electric fields, e.g. bumps, protrusions, recesses, slits in pixel electrodes
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133742Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers for homeotropic alignment

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device with improved response speed and alignment stability.
  • a liquid crystal display device in which a liquid crystal display element is used as a display unit is characterized by thinness, light weight, and low power consumption, and is widely used in various fields.
  • Patent Document 1 discloses an insulating layer for changing the direction of an electric field in a pixel region when a voltage is applied between a pair of substrates for the purpose of improving viewing angle characteristics and increasing response speed.
  • a technique for providing a substrate in a substrate is described.
  • Patent Document 2 For example, in Patent Document 2 below, in relation to the above problem, a projecting shape is formed in parallel with a bus line provided on a substrate for the purpose of suppressing the occurrence of disclination and stabilizing the alignment of liquid crystal. Techniques for providing structures are described.
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2000-193777 (Publication Date: July 14, 2000)” Japanese Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 2008-197691 (Publication Date: August 28, 2008)”
  • a display mode in which viewing angle characteristics and response speed are improved there is a display mode in which liquid crystal molecules are vertically aligned and driven by a horizontal electric field (hereinafter sometimes referred to as a vertical alignment horizontal electric field mode).
  • a vertical alignment horizontal electric field mode hereinafter sometimes referred to as a vertical alignment horizontal electric field mode.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of a liquid crystal cell showing a schematic configuration of the liquid crystal display element.
  • FIG. 19 illustrates a liquid crystal display element that performs display by aligning liquid crystal molecules vertically and applying a horizontal electric field to the liquid crystal molecules.
  • the horizontal electric field is not generated by a potential difference between two opposing substrates, but is generated by a potential difference generated on one substrate, mainly in a direction parallel to the substrate. It means an electric field.
  • the liquid crystal cell 14 in the vertically aligned lateral electric field mode liquid crystal display element 10 includes a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules 52 are included in an array substrate 22 and a counter substrate 24 which are two opposing substrates. 50 has the structure clamped.
  • the array substrate 22 is provided with comb electrodes 30. Specifically, with respect to the unit region 12, three comb-tooth electrodes (first comb-tooth electrode 30a, second comb-tooth electrode 30b, and third comb-tooth electrode 30c) are replaced by the first comb-tooth electrode 30a and the second comb-tooth electrode. 30b and the third comb electrode 30c are provided in this order.
  • the unit region 12 is a region set in a simulated manner for explaining the contents of the invention, and means a region including four alignment regions to be described later.
  • the number of the comb electrodes 30 provided in each pixel is not particularly limited, and is arbitrarily determined according to, for example, the pitch of the pixels, the line / space width of the electrodes, or the like. Therefore, for example, in a configuration in which the three comb-tooth electrodes (first comb-tooth electrode 30a, second comb-tooth electrode 30b, and third comb-tooth electrode 30c) are provided as the comb-tooth electrode 30 in one pixel,
  • the unit area 12 corresponds to one pixel, but the unit area 12 does not necessarily correspond to one pixel.
  • the first comb-teeth electrode 30a and the third comb-teeth electrode 30c are normally at the same potential, and the first comb-teeth electrode 30a, the third comb-teeth electrode 30c, and the second comb-teeth electrode 30b A potential difference is given between the two. Due to this potential difference, an electric field 60 is generated between the first comb electrode 30a and the second comb electrode 30b and between the second comb electrode 30b and the third comb electrode 30c. .
  • the liquid crystal molecules 52 in the liquid crystal display element 10 are used when the electric field 60 is not generated, that is, when the liquid crystal display element 10 is off (voltage OFF) because the liquid crystal display element 10 is in the vertical alignment lateral electric field mode. Are vertically aligned with respect to the substrate.
  • the vertically aligned liquid crystal molecules 52 are aligned along the generated electric field 60 in the lateral direction (director). ).
  • FIG. 19 shows a state where the liquid crystal display element 10 is powered on.
  • the case where the dielectric anisotropy of the liquid crystal molecules 52 is positive is taken as an example.
  • a portion where the liquid crystal molecules 52 remain vertically aligned is generated. Specifically, the liquid crystal molecules 52 in the portion corresponding to the center position on each comb-shaped electrode 30 and the portion corresponding to the center position between the adjacent comb-shaped electrodes 30 remain vertically aligned.
  • first vertical portion V1 is at the center position on the first comb electrode 30a
  • second vertical alignment portion V2 is at the center position on the second comb electrode 30b
  • a third vertical alignment portion V3 is generated at the center position.
  • a fourth vertical alignment portion V4 is provided at the center position between the first comb electrode 30a and the second comb electrode 30b, and between the second comb electrode 30b and the third comb electrode 30c.
  • the fifth vertical alignment portion V5 is generated at the center position.
  • a line range (a first line range L1 corresponding to the first comb-teeth electrode 30a and a second line corresponding to the second comb-teeth electrode 30b) that is a range in which the comb-teeth electrode 30 is formed on the array substrate 22.
  • the center position on the line range L2 and the third line range L3 corresponding to the third comb-teeth electrode 30c) and the space range (the first comb-teeth electrode 30a and the first comb-teeth electrode 30a and the first comb-teeth electrode 30c are not formed).
  • Each vertical alignment portion is generated at the center position of the first space range S1 between the second comb-teeth electrode 30b and the second space range S2 between the second comb-teeth electrode 30b and the third comb-teeth electrode 30c.
  • the region sandwiched between the adjacent vertical alignment portions becomes the alignment region.
  • the unit region 12 shown in FIG. 19 includes a first alignment region R1 sandwiched between the first vertical alignment portion V1 and the fourth vertical alignment portion V4, the fourth vertical alignment portion V4, and the second vertical alignment.
  • a total of four alignment regions of the fourth alignment region R4 sandwiched between the third vertical alignment portions V3 are included.
  • the portion where the liquid crystal molecules 52 are vertically aligned becomes the boundary of the alignment region.
  • the vertical alignment part is a so-called disclination line (domain boundary), and is easily observed as a dark line when the voltage is ON.
  • the fourth vertical alignment portion V4 in the first space range S1 and the fifth vertical alignment portion V5 in the second space range S2 are easily observed as dark lines.
  • FIG. 20 is a diagram showing the unit region 12 of the liquid crystal display element 10 in plan view.
  • FIG. 20A shows a voltage OFF state
  • FIG. 20B shows a voltage ON state. Indicates the state.
  • the fourth vertical alignment portion V4 and the fifth vertical alignment portion V5 which are vertical alignment portions in the first space range S1 and the second space range S2 are as shown in FIG. Are observed as the first dark line D1 and the second dark line D2, respectively.
  • the dark line may not be a straight line as shown in FIG. 20B but a wavy line.
  • FIG. 21 is a diagram showing the display of the liquid crystal display element 10 when the voltage is ON.
  • the first dark line D1 and the second dark line D2 appear to be wavy lines rather than straight lines.
  • Patent Document 2 Although the technique described in Patent Document 2 is intended to suppress the occurrence of disclination, it is premised on driving with a vertical electric field generated between opposing substrates. In the liquid crystal display element 10, a desired effect cannot be obtained.
  • Patent Document 1 Although the technique described in Patent Document 1 is intended to increase the response speed, it is premised on driving with a vertical electric field as in Patent Document 2, and thus the vertical alignment lateral electric field is used. Even when applied to the liquid crystal display element 10 in the mode, a desired effect cannot be obtained.
  • the conventional technology cannot obtain a liquid crystal display element with improved viewing angle characteristics, in addition, alignment stability and response speed.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a liquid crystal display element and a liquid crystal display device that have good viewing angle characteristics and that have improved both alignment stability and response speed. It is in.
  • a liquid crystal display element of the present invention includes a pair of substrates and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates and containing liquid crystal molecules, and the alignment direction of the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer Is a vertical alignment type liquid crystal display element that performs display by controlling a horizontal electric field, at a position corresponding to the boundary of the alignment region of the liquid crystal layer on the surface of the at least one substrate facing the liquid crystal layer.
  • a protrusion is provided, and the protrusion has a tapered shape.
  • the protrusion having a tapered shape is provided at the boundary of the alignment region, which is a portion where the liquid crystal molecules are vertically aligned when a voltage is applied to the liquid crystal molecules.
  • response speed in the vertical alignment type horizontal electric field mode liquid crystal display element, the response speed in at least one of rising and falling can be improved.
  • the initial movement of the liquid crystal molecules tends to be at the same timing, so that the response speed is improved.
  • the orientation of the liquid crystal molecules after the operation is easily stabilized, so that the response speed is improved.
  • orientation stability improves and it can suppress that the disclination line observed as a dark line turns into a wavy line.
  • the decrease in the alignment stability near the center may cause the dark line near the center, which is usually observed in the vertical alignment lateral electric field mode liquid crystal display element, to become a wavy line, thereby reducing the display quality.
  • the initial movement of the liquid crystal molecules tends to be at the same timing. Therefore, in the vicinity of the center where the liquid crystal molecules rising from different directions face each other, the liquid crystal molecules facing each other are hardly displaced. Accordingly, the alignment stability of the liquid crystal molecules in the vicinity of the center is improved, and as a result, the dark line tends to be a straight line instead of a wavy line.
  • the decrease in alignment stability in the vicinity of the center means that the time required until the operation of the liquid crystal molecules is completed, and the response speed is decreased.
  • the response speed is decreased.
  • the liquid crystal display element having the above-described configuration has a viewing angle characteristic because it is in a vertical alignment type transverse electric field mode, and in addition, alignment stability and response speed are compatible.
  • the said taper shape means the shape with the inclination.
  • the protrusion has a shape in which the cross section and the diameter of the protrusion gradually become smaller from the root to the tip.
  • the liquid crystal display element of the present invention is provided with protrusions at positions corresponding to the boundaries of the alignment region of the liquid crystal layer on the surface of the at least one substrate facing the liquid crystal layer. It has a taper shape.
  • FIG. 1 showing an embodiment of the present invention, is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a liquid crystal display element. It is sectional drawing which shows schematic structure of a liquid crystal display element. It is sectional drawing which shows schematic structure of a liquid crystal display element. It is a figure which shows the characteristic of a liquid crystal display element. It is a figure shown about the liquid crystal display element of the comparative example 2, (a) shows the mode of orientation of a liquid crystal molecule, (b) has shown the appearance of a dark line. It is a figure shown about the liquid crystal display element of this Embodiment, (a) shows the mode of orientation of a liquid crystal molecule, (b) has shown the appearance of a dark line.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a liquid crystal display element according to a second embodiment of the present invention. It is a figure which shows the mode of orientation of a liquid crystal molecule, (a) shows the 2nd Embodiment of this invention, (b) shows the 1st Embodiment of this invention, (c) is a comparative example. 2 is shown.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a liquid crystal display element according to a third embodiment of the present invention. 4, showing a fourth embodiment of the present invention, is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a liquid crystal display element.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a liquid crystal display element according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a liquid crystal display element according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention, (a) shows schematic structure of a liquid crystal display element, (b) has shown the orientation direction of the liquid crystal molecule by simulation. It is a figure which shows the 2nd and 5th embodiment of this invention, (a) shows schematic structure of a liquid crystal display element, (b) has shown the orientation direction of the liquid crystal molecule by simulation.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid crystal display element 10 of the present embodiment that can be used as a display unit of a liquid crystal display device such as a liquid crystal television.
  • the cross section of the liquid crystal display element 10 is shown for the unit region 12 that is a region including four alignment regions. Note that the pixels provided in a matrix in the liquid crystal display element 10 and the unit regions 12 do not necessarily correspond to each other. However, for example, if one pixel includes four alignment regions, one pixel matches one unit region 12.
  • the liquid crystal display element 10 of the present embodiment has substantially the same configuration as the liquid crystal display element 10 described above with reference to FIG.
  • the liquid crystal display element 10 is configured as a vertical alignment lateral electric field mode liquid crystal display element 10. Specifically, in the liquid crystal display element 10, the liquid crystal molecules 52 are vertically aligned when the voltage is OFF. When the voltage is turned on and a horizontal electric field is applied to the liquid crystal molecules 52, the main part of the liquid crystal molecules 52 approaches horizontal alignment.
  • liquid crystal molecules 52 are positive.
  • liquid crystal molecules 52 need not have positive dielectric anisotropy, and liquid crystal molecules 52 having negative dielectric anisotropy can also be used.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid crystal display element 10 of the present embodiment.
  • the liquid crystal cell 14 in the liquid crystal display element 10 in the vertical alignment lateral electric field mode has a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules 52 are included in an array substrate 22 and a counter substrate 24 which are two opposing substrates. 50 has the structure clamped.
  • a columnar spacer 16 is provided between the array substrate 22 and the counter substrate 24.
  • FIG. 1 shows a unit region 12 that is a region that is set in a simulated manner to explain the contents of the invention, and is a region that includes four orientation regions, as in FIG. 19 described above. Yes.
  • two columnar spacers 16 are provided for one unit region 12.
  • a range defined by two adjacent columnar spacers 16 is the unit region 12.
  • Comb electrodes 30 are provided on the array substrate 22. Specifically, in the unit region 12, three comb electrodes (first comb electrode 30a, second comb electrode 30b, and third comb electrode 30c) are connected to the first comb electrode 30a and the second comb tooth. The electrode 30b and the third comb electrode 30c are provided in this order.
  • the transverse electric field is generated between the first comb electrode 30a and the second comb electrode 30b and between the second comb electrode 30b and the third comb electrode 30c.
  • a curve 60 in FIG. 1 shows an outline of electric lines of force in the transverse electric field.
  • the unit region 12 includes four alignment regions.
  • the alignment region means a region sandwiched between adjacent vertical alignment portions.
  • the first alignment region R1, the fourth vertical alignment portion V4 and the second vertical alignment portion V1 sandwiched between the first vertical alignment portion V1 and the fourth vertical alignment portion V4.
  • the second alignment region R2 sandwiched between the vertical alignment portions V2, the third alignment region R3 sandwiched between the second vertical alignment portions V2 and the fifth vertical alignment portion V5, and the fifth vertical alignment portions V5.
  • a fourth alignment region R4 sandwiched between the third vertical alignment portion V3 and a total of four alignment regions.
  • the portion where the liquid crystal molecules 52 are vertically aligned becomes the boundary of the alignment region.
  • the liquid crystal display element 10 is provided with pixels in a matrix.
  • the number of the comb electrodes 30 provided in each pixel is not particularly limited, and is arbitrarily determined according to, for example, the pitch of the pixels, the line / space width of the electrodes, or the like. Therefore, as described above, the unit region 12 and the pixel do not necessarily correspond to each other.
  • the liquid crystal display element 10 of the present embodiment is characterized in that a protrusion is provided at a position corresponding to the boundary of the alignment region of the liquid crystal layer 50 in the counter substrate 24. Specifically, a frustoconical inclined protrusion 70 is provided in the liquid crystal cell 14.
  • the protrusions do not necessarily have to be provided at the boundaries of all orientation regions.
  • description will be made based on each embodiment.
  • it may be provided only at the boundary of the alignment region corresponding to the adjacent comb-tooth electrode, or may be provided only at the boundary of the alignment region corresponding to between the adjacent electrodes. it can. This will be described in detail below.
  • an electrode upper inclined protrusion 70a as the inclined protrusion 70 is located on the side of the counter substrate 24 facing the liquid crystal layer 50 and overlapping the comb electrode 30 in plan view. Is provided.
  • the electrode upper inclined protrusion 70a is a first comb electrode 30a, a second comb electrode 30b, and a third comb electrode 30c, which are three comb electrodes provided in the unit region 12. A total of three are provided at the positions of the counter substrate 24 corresponding to the above.
  • the electrode upper inclined protrusion 70 a has a rectangular shape in plan view, and is provided along each comb tooth of the comb electrode 30. Further, the electrode upper inclined protrusion 70a is provided at a position corresponding to a substantially central portion (line central portion) in the line width direction of each comb electrode in plan view.
  • the cross-sectional shape of the electrode upper inclined projection 70a on the surface orthogonal to the comb extending direction is trapezoidal. Specifically, two parallel sides in the trapezoid are parallel to the counter substrate 24, and the side closer to the counter substrate 24 out of the two sides is longer than the other side.
  • FIG. 1 illustrates the case where the trapezoid is an isosceles trapezoid, and its lower base is a side closer to the counter substrate 24.
  • the liquid crystal display element 10 is provided with a so-called tapered protrusion inside the liquid crystal cell 14, and the tapered shape narrows as the distance from the counter substrate 24 increases. It has become.
  • the side surface in the tapered shape is not necessarily smooth, and some unevenness may be formed.
  • the material of the protrusion will be described later, it is not always necessary to use a transparent material, and an appropriately colored material can also be used.
  • ITO is formed on the entire surface of a glass substrate as the array substrate 22 by sputtering to a thickness of 1400 mm, and an ITO comb electrode having an electrode width (line) of 4.0 ⁇ m / electrode interval (space) of 4.0 ⁇ m by photolithography. 30 is created. Accordingly, the first line range L1, the second line range L2, and the third line range L3 shown in FIG. 1 are 4.0 ⁇ m, and the first space range S1 and the second space range S2 are 4.0 ⁇ m. An electrode is formed.
  • an acrylic photosensitive photospacer (columnar spacer) material manufactured by JSR is applied to the entire surface of the glass substrate as the counter substrate 24 which is a substrate facing the array substrate 22 by spin coating.
  • the columnar spacer 16 and the inclined protrusion 70 are formed by forming the photosensitive photo spacer provided on the entire surface into a desired shape by photolithography.
  • the columnar spacer 16 for controlling the cell thickness is formed so that its height is 3.4 ⁇ m.
  • the inclined protrusion 70 is shaped so that its height is 0.5 ⁇ m and the taper angle (taper angle) is 15 degrees.
  • the taper angle means an angle formed by a direction perpendicular to the substrate (counter substrate 24) and a slope direction of the sloped protrusion 70 as indicated by ⁇ in FIG.
  • the photomask used when the photosensitive photospacer is formed by photolithography has a different mesh amount between the portion corresponding to the columnar spacer 16 and the portion corresponding to the inclined protrusion 70.
  • the exposure amount with respect to the photosensitive photo spacer can be changed between a portion corresponding to the columnar spacer 16 and a portion corresponding to the inclined protrusion 70, the columnar spacer 16 and the inclined protrusion 70 can be easily formed separately. become.
  • an alignment film paint JALS-204 (trade name, 5 wt.%, ⁇ -butyrolactone solution, manufactured by JSR) was applied onto the counter substrate 24 (including the inclined protrusion 70, the same applies hereinafter) by spin coating. Thereafter, it is baked at 200 degrees for 2 hours.
  • the film thickness of the alignment film on the array substrate 22 and the alignment film on the counter substrate 24 is 1000 mm.
  • a seal resin struct bond XN-21S (trade name) manufactured by Mitsui Toatsu Chemical Industries, Ltd. is printed on the counter substrate 24 and bonded to the array substrate 22. And the liquid crystal cell before liquid crystal injection
  • the shape and material of the inclined protrusion are not particularly limited, and various changes can be made.
  • the taper angle may be 0 degree ⁇ ⁇ 45 degrees.
  • the effect of providing the inclined protrusions 70 is greater when the taper angle is increased.
  • the taper angle is preferably around 45 degrees.
  • the taper angle is obtained.
  • ( ⁇ ) is preferably 0 ° ⁇ ⁇ 6 °.
  • the taper angle ( ⁇ ) is preferably 6 ° ⁇ ⁇ ⁇ 25 °.
  • a line extending the slope direction of the sloped protrusion 72 intersects on the boundary of the orientation region. Since the tapered shape of the inclined protrusion 72 tends to be a symmetrical shape with the boundary of the alignment region as the axis of symmetry, the alignment of the liquid crystal molecules 52 in the vicinity of the inclined protrusion 72 caused by the provision of the inclined protrusion 72 is disturbed. Can be suppressed.
  • the height of the inclined protrusion 70 is not particularly limited because the inclined protrusion 70 is formed in a portion where the alignment of the liquid crystal molecules 52 is difficult to move.
  • the height of the inclined protrusion 70 is preferably 0.5 ⁇ m or more from the viewpoint of sufficiently obtaining the effect of forming the inclined protrusion 70.
  • the exposure condition is often set to half, so that the liquid crystal cell It is preferable that the thickness be up to about half of the thickness.
  • the height of the columnar spacer 16 that is, the thickness of the liquid crystal cell is 3.4 ⁇ m
  • the height of the inclined protrusion 70 is preferably up to 1.7 ⁇ m.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the liquid crystal display element 100 of Comparative Example 1.
  • the liquid crystal display element 100 shown in FIG. 2 has substantially the same configuration as the liquid crystal display element 10 described above with reference to FIG.
  • the liquid crystal display element 100 shown in FIG. 2 is different from the liquid crystal display element 10 shown in FIG. 19 in that a columnar spacer 16 is provided in the liquid crystal cell 14. That is, as shown in FIG. 2, the liquid crystal display element 100 of the comparative example 1 is provided with the columnar spacers 16 at both ends of the unit region 12 respectively.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the liquid crystal display element 100 of Comparative Example 2.
  • the liquid crystal display element 100 of the comparative example 2 is the same as the liquid crystal display element 10 of the first embodiment in that the counter substrate 24 is provided with protrusions. However, the shape of the protrusion is different.
  • the protrusions in Comparative Example 2 are provided as rectangular protrusions 74 having a rectangular cross-sectional shape on a plane orthogonal to the extending direction of the comb teeth.
  • the inclined protrusion 70 which is the protrusion provided in the liquid crystal display element 10 of the first embodiment described above has a trapezoidal cross section, and the side surface of the inclined protrusion 70 has a so-called taper. .
  • the rectangular protrusion 74 in the liquid crystal display element 100 of the comparative example 2 has a side surface angle substantially perpendicular to the counter substrate 24 and the side surface does not have a taper.
  • the alignment stability is improved and the response speed is improved as compared with each comparative example.
  • the alignment stability will be described.
  • FIG. 4 is a diagram showing the characteristics of the liquid crystal display element 10. Specifically, FIG. 4 shows the evaluation results of the liquid crystal display elements with respect to response speed and alignment stability.
  • the liquid crystal display element 10 of the present embodiment has improved alignment stability.
  • the orientation stability is evaluated based on whether the dark line is a straight line or a wavy line, and the case where the dark line is a straight line is indicated by ⁇ , and the case where the dark line is a wavy line is indicated by x.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams showing the liquid crystal display element 100 of Comparative Example 2, and FIG. 5A shows the liquid crystal molecules 52 that move in the liquid crystal cell 14 at the time of rising. It is a figure which shows a mode. More specifically, it is a diagram showing directors of second liquid crystal molecules 52b and third liquid crystal molecules 52c, which are liquid crystal molecules 52 located between two adjacent rectangular protrusions 74 in the vicinity of the counter substrate 24.
  • FIG. 5B is a diagram showing how the first dark line D1 appears in the fourth vertical alignment portion V4 in the liquid crystal display element 100 of Comparative Example 2.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams showing the liquid crystal display element 10 of the first embodiment, and correspond to FIGS. 5A and 5B, respectively.
  • FIG. 6A shows a die of second liquid crystal molecules 52b and third liquid crystal molecules 52c, which are liquid crystal molecules 52 positioned between two adjacent electrode upper inclined protrusions 74a in the vicinity of the counter substrate 24. Indicates a rect.
  • FIG. 6B is a diagram showing how the first dark line D1 appears in the fourth vertical alignment portion V4 in the liquid crystal display element 10 according to the first embodiment.
  • the first dark line D1 is not a straight line but a wavy line. This is because when the liquid crystal molecules 52 start to operate, the liquid crystal molecules 52 that have moved first and the liquid crystal molecules 52 that have been sent and moved are generated, and the liquid crystal molecules that have started the above operation are generated in the fourth vertical alignment portion V4 as a disclination line. This is because the time point at which the movement of the molecule 52 reaches (the time point of propagation) shifts.
  • the protrusion is a rectangular protrusion 74 that is not provided with a taper. Therefore, in the response of the rise when the liquid crystal display element 100 is turned on, the liquid crystal molecules 52 that move first and the liquid crystal molecules 52 that move behind are generated.
  • the liquid crystal molecules 52 indicated by the arrows A11 and A14 are the liquid crystal molecules 52 that move first.
  • the liquid crystal molecules 52 indicated by the arrows A12 and A13 are the liquid crystal molecules 52 that move with a delay.
  • the first liquid crystal molecule 52 indicated by the arrow A11 and the liquid crystal molecule 52 indicated by the arrow A12 correspond to the first vertical alignment portion V4 corresponding to the disclination line.
  • the part of the dark line D1 is the part of the first dark line D1 indicated by the arrow A15 in FIG.
  • the portion of the first dark line D1 corresponding to the liquid crystal molecules 52 indicated by the arrows A13 and A14 in FIG. 5A is the first dark line indicated by the arrow A16 in FIG. 5B. D1 part.
  • the dark line is located at the position where the liquid crystal molecules 52 are moved first. Is observed.
  • FIG. 7 is a diagram showing the orientation of the liquid crystal molecules 52 in the vicinity of the disclination line.
  • the liquid crystal molecules 52 are pressed in the vicinity of the fourth vertical alignment portion V4 as a disclination (domain boundary) line.
  • the second liquid crystal molecules 52b and the fourth liquid crystal molecules 52d that are the liquid crystal molecules 52 belonging to the respective regions. And the orientation direction is different. Therefore, in the vicinity of the disclination line, the second liquid crystal molecules 52b and the fourth liquid crystal molecules 52d are pressed against each other as shown by the arrows in FIG.
  • each die is extended in a direction extended perpendicularly to the alignment direction of the liquid crystal molecules 52. Since the boundary line of the pressing is formed at a non-uniform position due to a shift of the reflector, the dark line is likely to become a wavy line.
  • the projection is a rectangular projection 74 having no taper
  • the alignment direction of the liquid crystal molecules 52 in the vicinity of the projection tends to be non-uniform.
  • the liquid crystal molecules 52 that move earlier and the liquid crystal molecules 52 that move later are likely to be generated unevenly, and as a result, the dark line tends to become a wavy line.
  • the protrusion is an inclined protrusion 70 having a taper. Therefore, the liquid crystal molecules 52 are likely to move simultaneously in the response of rising when the liquid crystal display element 10 is turned on. In other words, unlike the liquid crystal display element 100 of the comparative example 2, the liquid crystal molecules 52 that move earlier and the liquid crystal molecules 52 that move later are less likely to occur.
  • the dark line tends to be a straight line as shown by arrows A5 and A6 in FIG.
  • liquid crystal display element 10 of the present embodiment dark lines are less likely to become wavy lines compared to the liquid crystal display element 100 of Comparative Example 2, and the alignment stability is improved.
  • the liquid crystal display element 10 of the present embodiment has good alignment stability and accordingly has a high response speed.
  • the response speed is the sum of rising and falling, compared to the liquid crystal display element 100 of the comparative example 1. 5% improvement.
  • the response speed of the rising means the response speed when the liquid crystal display element is turned on and a voltage is applied to the liquid crystal molecules 52.
  • the falling response speed means a response speed when the liquid crystal display panel is turned off.
  • the response speed shown in FIG. 4 indicates the response speed when the voltage application to the liquid crystal cell 14 is performed with a square wave of ⁇ 6.5V.
  • the response speed was measured with an LCD 5200 manufactured by Otsuka Electronics.
  • the rising response speed was 4.28 msec in the liquid crystal display element 10 of the first embodiment. This value is a value improved by 16% with respect to 5.11 msec of the liquid crystal display element 100 of Comparative Example 1.
  • the falling response speed was also improved in the liquid crystal display element 10 of the first embodiment compared to the liquid crystal display element 100 of the first comparative example.
  • the total response speed obtained by adding the rising response speed and the falling response speed is 7.5% in the liquid crystal display element 10 of the first embodiment compared to the liquid crystal display element 100 of the first comparative example. The improvement was seen.
  • the response speed is improved, in particular, the rise response speed is improved on the array substrate 22 which is the substrate facing the array substrate 22 provided with the comb-teeth electrode 30.
  • an inclined protrusion 72 which is a protrusion whose side surface is inclined, is provided at a position corresponding to the central portion of the comb electrode 30.
  • the liquid crystal molecules 52 that move with a delay are less likely to be generated in the liquid crystal molecules 52, particularly at the time of rising. Therefore, the liquid crystal molecules 52 are easy to move simultaneously, and the response speed is increased.
  • FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention and is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the liquid crystal display element 10.
  • members having the same functions as those in the drawings described in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • the liquid crystal display element 10 according to the present embodiment is different from the liquid crystal display element 10 according to the first embodiment in the position and the number of inclined protrusions 70 provided.
  • the inclined protrusion 70 is provided as the electrode upper inclined protrusion 70a only at a position overlapping with the comb electrode 30 in plan view.
  • liquid crystal display element 10 in addition to the position overlapping with the comb electrode 30, it corresponds to a region between the comb teeth, which is a portion where the comb electrode 30 is not provided.
  • the inclined protrusions 70 are also provided on the counter substrate 24.
  • the first space range S1 which is a region between the first comb electrode 30a and the second comb electrode 30b, and between the second comb electrode 30b and the third comb electrode 30c.
  • the second space range S2 which is a region, is also located on the counter substrate 24 and at a position overlapping the first space range S1 and a position overlapping the second space range S2 in plan view.
  • Inter-electrode upper inclined protrusions 70b are provided as the inclined protrusions 70, respectively.
  • the line range (the first line range L1, the second line range L2, and the third line range L3) on the array substrate 22, but also the space range in which no line is provided (the first space range S1 and the second space).
  • the inclined projection 72 is also provided on the range S2).
  • the inter-electrode upper inclined protrusion 70b is provided at a portion corresponding to the substantially central position in the width direction of the first space range S1 and the second space range S2, as shown in FIG.
  • the number of inclined protrusions 70 provided per unit region 12 is three in the liquid crystal display element 10 of the first embodiment, whereas the number of inclined protrusions 70 is three in the liquid crystal display element of the second embodiment. 10 is five.
  • the high improvement rate was shown not only about the response speed of a rise but about the response speed of a fall.
  • the improvement rate of the falling response speed was 1%
  • the improvement rate of 11%. showed that.
  • FIGS. 9A to 9C are diagrams showing the orientation of the liquid crystal molecules 52.
  • FIG. 9A shows the second embodiment of the present invention
  • FIG. ) Shows a first embodiment of the present invention
  • FIG. 9C shows a comparative example 2.
  • the falling response speed is affected by the electrode upper inclined protrusion 70a and the interelectrode upper inclined protrusion 70b.
  • the falling of the liquid crystal molecules 52 in the vertical alignment lateral electric field mode liquid crystal display element 10 is an operation of returning the liquid crystal molecules 52 to the vertical state, which is the initial state of the vertical alignment. Specifically, this is an operation in which the liquid crystal molecules 52 tilted in the direction parallel to the respective substrates return to the vertical state by application of the lateral electric field.
  • the response speed is determined by the time required for the alignment state to stabilize after the response of the liquid crystal molecules 52 to the voltage OFF is completed.
  • the electrode upper inclined protrusion 70a which is an inclined protrusion
  • the electrode upper inclined protrusion 70a is directed to the counter substrate 24 above the comb electrode 30
  • the arrows in FIGS. 9 (a) and 9 (b) As shown by the liquid crystal molecules 52 located at the tips of B1 to B8, the alignment directions of the liquid crystal molecules 52 in the vicinity of the electrode upper inclined protrusions 70a are easily aligned. In other words, the alignment directions of the liquid crystal molecules 52 at the goal point at the fall are easily aligned.
  • the liquid crystal display element 100 of the comparative example 2 provided with the rectangular protrusion 74 which is a protrusion having no inclination, the liquid crystal molecules 52 located at the tips of the arrows B21 to B24 in FIG. As shown in FIG. 4, the alignment directions of the liquid crystal molecules 52 in the vicinity of the rectangular protrusions 74 are difficult to align.
  • the liquid crystal display element 10 according to the first and second embodiments in which the electrode upper inclined protrusion 70a is provided has a falling edge compared to the liquid crystal display element 100 in the comparative example 2 in which the rectangular protrusion 74 is provided. Response speed is likely to increase.
  • the liquid crystal molecules 52 In the liquid crystal display element 10 in the vertical alignment lateral electric field mode, the liquid crystal molecules 52 have an alignment state inclined in a direction parallel to each substrate in a state where the voltage is ON before falling.
  • the second liquid crystal molecules 52b in the first alignment region R1 and the second alignment regions in the fourth vertical alignment portion V4 are different in alignment direction.
  • the fourth liquid crystal molecules 52d of R2 face each other.
  • the liquid crystal molecules 52 are pressed against each other. Therefore, the alignment state of the liquid crystal molecules 52 tends to be non-uniform in the vicinity of the fourth vertical alignment portion V4.
  • the liquid crystal molecules 52 that start to return at the time of the fall are difficult to align.
  • the alignment direction of the liquid crystal molecule 52 located at the start point of the arrow B21 in FIG. 9C is different from that of the liquid crystal molecule 52 located at the start point of the arrow B23.
  • the orientation directions of the liquid crystal molecules 52 located at the start point of the arrow B22 and the liquid crystal molecules 52 located at the start point of the arrow B24 are likely to be different.
  • the alignment state at the goal point, in particular, the alignment state of liquid crystal molecules in the vicinity of the electrode upper inclined protrusion 70a becomes difficult to align.
  • the vertical alignment state which is the goal point, in particular, the alignment state of the liquid crystal molecules in the vicinity of the electrode upper inclined protrusion 70a is easily aligned. This means that the time required for stabilizing the alignment state of the liquid crystal molecules at the time of the fall is short, and thereby the response of the operation of the liquid crystal molecules 52 at the fall tends to end quickly.
  • the response speed at the fall is increased.
  • the liquid crystal molecules 52 are inclined when the voltage is ON.
  • the alignment direction of the liquid crystal molecules 52 tends to be parallel to the substrate.
  • the fourth inter-electrode upper inclined protrusion 70b is compared with the case where the inter-electrode upper inclined protrusion 70b is not provided.
  • the liquid crystal molecules 52 do not tilt too much in the vicinity of the vertical alignment portion V4.
  • the liquid crystal display element of the second embodiment has a faster response speed for falling.
  • the taper angle of the interelectrode upper inclined protrusion 70b is not particularly limited.
  • the taper angle is a slight angle, that is, the above-described effect can be obtained by slightly tilting the interelectrode upper inclined protrusion 70b.
  • the taper angle ( ⁇ ) is preferably set to 0 ° ⁇ ⁇ 45 ° so as not to prevent the vertical alignment of the liquid crystal molecules 52 facing the interelectrode upper inclined protrusion 70b.
  • the liquid crystal display element 10 of the present embodiment is an array substrate 22 on which the inclined protrusions 70 located in the space range are provided. There are some differences.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the liquid crystal display element 10 of the present embodiment.
  • the inclined protrusions 70 located in the space range in plan view are provided on the array substrate 22 instead of the counter substrate 24. That is, in the liquid crystal display element 10 according to the second embodiment, the inclined protrusion 70 located in the space range is provided on the counter substrate 24 as the interelectrode upper inclined protrusion 70b. On the other hand, in the liquid crystal display element 10 of the present embodiment, the inclined protrusions 70 located in the space range are provided as interelectrode inclined protrusions 70 c between the adjacent comb-shaped electrodes 30 of the array substrate 22.
  • the inter-electrode inclined protrusion 70c is formed between the first space range S1 between the first comb electrode 30a and the second comb electrode 30b, and between the second comb electrode 30b and the third comb electrode 30c.
  • the second space range S2 is provided at substantially the center position in the width direction.
  • ITO is formed on the entire surface of a glass substrate as the array substrate 22 with a thickness of 1400 mm by sputtering, and an ITO comb electrode 30 having an electrode width of 4.0 ⁇ m and an electrode interval of 4.0 ⁇ m is produced by photolithography.
  • an acrylic photosensitive photospacer (columnar spacer) material manufactured by JSR was applied over the entire surface by a spin coating method, and then the center between comb electrodes 30 (the center between lines), that is, the center of the space range was high.
  • An inclined protrusion 70 having a length of 0.5 ⁇ m and a taper angle of 15 degrees is formed as an interelectrode inclined protrusion 70c by photolithography.
  • an orientation film paint (product name: JALS-204 (5 wt.%, ⁇ -butyrolactone solution)) manufactured by JSR Co. is applied by a spin coat method and then baked at 200 ° C. for 2 hours.
  • an acrylic photosensitive photospacer (columnar spacer) material manufactured by JSR is applied on the entire surface of the glass substrate to be the counter substrate 24 which is the substrate facing the array substrate 22 by spin coating. Thereafter, an electrode upper inclined protrusion 70a (height 0.5 ⁇ m, taper angle 15 degrees) and a cell thickness control columnar spacer 16 having a height of 3.4 ⁇ m are simultaneously formed by photolithography.
  • the photomask controls the exposure amount by changing the mesh amount between the columnar portion (columnar spacer 16) and the projection portion (electrode upper inclined projection 70a).
  • the columnar spacer 16 and the electrode upper inclined protrusion 70a can be separately formed.
  • an alignment film paint (product name: JALS-204 (5 wt.%, ⁇ -butyrolactone solution) manufactured by JSR) was applied to the array substrate 22 and the counter substrate 24 by spin coating, and then 2 at 200 degrees. Bake for hours.
  • the thickness of the alignment films on both substrates is 1000 mm.
  • a sealing resin product name: struct bond XN-21S manufactured by Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd. is printed on at least one of the substrates, and these are bonded and fired at 135 degrees for 1 hour, whereby the liquid crystal cell 14 is obtained. Make it.
  • the liquid crystal display element 10 of the present embodiment showed the same alignment stability and response speed as the liquid crystal display element 10 of the second embodiment.
  • the alignment stability was good, and the response rate also showed an improvement rate similar to that of the liquid crystal display element 10 of the second embodiment with respect to rising and falling.
  • the liquid crystal display element 10 of the present embodiment is different from the liquid crystal display element 10 of the third embodiment shown in FIG. 10 in that the inclined substrate 70 is not provided on the counter substrate 24.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the liquid crystal display element 10 of the present embodiment.
  • the inclined protrusions 70 located in the space range in the plan view are provided, and the inclined protrusions 70 are not provided in the line range.
  • the inclined protrusions 70 located in the space range are provided on the array substrate 22 as interelectrode inclined protrusions 70c.
  • the position, shape, etc. of the interelectrode inclined protrusions 70c provided on the array substrate 22 are the same as those of the interelectrode inclined protrusions 70c in the third embodiment.
  • ITO is formed on the entire surface of a glass substrate as the array substrate 22 with a thickness of 1400 mm by sputtering, and an ITO comb electrode 30 having an electrode width of 4.0 ⁇ m and an electrode interval of 4.0 ⁇ m is produced by photolithography.
  • an acrylic photosensitive photospacer (columnar spacer) material manufactured by JSR is applied over the entire surface by spin coating, and a protrusion (height 0.5 ⁇ m, taper 15 °) is formed by photolithography at the center between the lines. .
  • an orientation film paint (product name: JALS-204 (5 wt.%, ⁇ -butyrolactone solution)) manufactured by JSR Co. is applied by a spin coat method and then baked at 200 ° C. for 2 hours.
  • an acrylic photosensitive photospacer (columnar spacer) material manufactured by JSR is applied onto the entire surface of the glass substrate as the counter substrate 24 by a spin coating method, and then the cell thickness is controlled to a thickness of 3.4 ⁇ m by photolithography.
  • the columnar spacer 16 is formed.
  • an alignment film paint (product name: JALS-204 (5 wt.%, ⁇ -butyrolactone solution) manufactured by JSR) is applied on each of the substrates by a spin coating method, and then baked at 200 ° C. for 2 hours. At this time, the film thickness of the alignment films on both the substrates is 1000 mm.
  • a sealing resin product name: struct bond XN-21S manufactured by Mitsui Toatsu Chemical Industry Co., Ltd. is printed on one of the substrates, and both substrates are bonded together and fired at 135 degrees for 1 hour.
  • the liquid crystal cell 14 is produced.
  • the liquid crystal display element 10 of the present embodiment has good alignment stability, and the response speed also rises and falls compared to the liquid crystal display element 100 of Comparative Example 1 above. Showed improvement.
  • the response speed and the like can be improved with a simple configuration in which protrusions are provided only at positions corresponding to the space range without providing protrusions at positions corresponding to the line range. it can.
  • the inclined protrusions 72 provided on the counter substrate 24 are made of the material of the columnar spacer 16 as compared with the liquid crystal display element 10 of the second embodiment shown in FIG. The difference is that the flattening layer on the color filter is formed by processing.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the liquid crystal display element 10 of the present embodiment.
  • an inclined protrusion 72 formed of a planarizing layer is provided at the same position as the inclined protrusion 70 of the liquid crystal display element 10 of the second embodiment shown in FIG. Yes.
  • the line range (first line range L1, second line range L2, third line range L3) and the space range (first space range S1, second space range S2) in the width direction are almost the same.
  • the inclined protrusion 72 is provided on the counter substrate 24 at a position corresponding to the center. More specific description will be given below.
  • the color filter 26 is provided on the surface of the counter substrate 24 facing the liquid crystal layer 50.
  • a planarizing layer 76 as an overcoat layer is provided on the upper layer of the color filter 26, that is, the side facing the liquid crystal layer 50.
  • the flattened layer 76 is formed with a flattened layer-extracted portion 80, which is a portion extracted in a slit shape.
  • the flattened layer-extracted portion 80 is formed in the flattened layer 76, so that it has substantially the same shape as the inclined protrusion 70 made of the columnar spacer material shown in FIG.
  • the inclined projection 72 is formed.
  • the electrode upper inclined protrusion 72a and the interelectrode upper inclined protrusion 72b which are the inclined protrusions 72 of the present embodiment
  • the electrode upper inclined protrusion 70a and the interelectrode upper inclined protrusion 70b formed from a columnar spacer material are:
  • Each of the trapezoidal shape, height, taper angle, and the like are substantially the same.
  • An ITO comb-shaped electrode 30 having an electrode width of 4.0 ⁇ m / electrode spacing of 4.0 ⁇ m is formed by sputtering on a glass substrate as the array substrate 22 by sputtering to a thickness of 1400 mm.
  • an orientation film paint (product name: JALS-204 (5 wt.%, ⁇ -butyrolactone solution)) manufactured by JSR Co. is applied by a spin coat method and then baked at 200 ° C. for 2 hours.
  • a color filter (CF) is formed on a glass substrate as the counter substrate 24, and an acrylic photosensitive photospacer (columnar spacer) material made by JSR is formed thereon as a planarizing layer (overcoat layer). Apply the entire surface by spin coating. Thereafter, a slit as the flattened layer-extracted portion 80 is formed at a height of 0.5 ⁇ m and a taper angle 15 by photolithography so that the inclined protrusion 72 is formed in a desired shape.
  • a columnar spacer 16 for controlling the cell thickness having a height of 3.4 ⁇ m is formed.
  • the color filter protecting layer is left so that its film thickness becomes 1.5 ⁇ m.
  • the photomask used controls the exposure amount by changing the mesh amount between the columnar portion and the protruding portion.
  • an alignment film paint (product name: JALS-204 (5 wt.%, ⁇ -butyrolactone solution) manufactured by JSR) is applied on each of the substrates by a spin coating method, and then baked at 200 ° C. for 2 hours. At this time, the film thickness of the alignment films on both the substrates is 1000 mm.
  • a sealing resin product name: struct bond XN-21S manufactured by Mitsui Toatsu Chemical Industry Co., Ltd. is printed on one substrate, and these are bonded and fired at 135 degrees for 1 hour, whereby the liquid crystal cell 14 is obtained. Make it.
  • the liquid crystal display element 10 of the present embodiment has good alignment stability, and the response speed is the same as that of the liquid crystal display element 10 of the second embodiment, both in terms of rise and fall. Showed improvement.
  • the inclined protrusions 72 and the columnar spacers 16 are formed using the flattening layer on the color filter, so that it is not necessary to add a new process to form the inclined protrusions 72.
  • the liquid crystal display element 10 of the present embodiment has the inclined protrusions 72 provided on the array substrate 22 made of the material of the columnar spacer 16. The difference is that the flattening layer on the color filter is formed by processing instead of being formed.
  • the inclined protrusion 72 is formed not by the material of the columnar spacer 16 but by processing a flattening layer on the color filter.
  • the liquid crystal display element of the fifth embodiment shown in FIG. 10 is the same.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the liquid crystal display element 10 of the present embodiment.
  • an inclined protrusion 72 formed of a planarizing layer is provided at the same position as the inclined protrusion 70 of the liquid crystal display element 10 of the fourth embodiment shown in FIG. Yes.
  • the inclined protrusion 72 is provided on the array substrate 22 at a position substantially corresponding to the center in the width direction of the space range (first space range S1, second space range S2) in plan view. More specific description will be given below.
  • the color filter 26 is provided on the surface of the array substrate 22 facing the liquid crystal layer 50.
  • a planarizing layer 76 as an overcoat layer is provided on the color filter 26.
  • the flattened layer 76 is formed with a flattened layer-extracted portion 80, which is a portion extracted in a slit shape.
  • the flattened layer-extracted portion 80 is formed in the flattened layer 76, so that it has substantially the same shape as the inclined protrusion 70 made of the columnar spacer material shown in FIG.
  • An inclined protrusion 72 is formed.
  • the interelectrode inclined protrusion 72c which is the inclined protrusion 72 of the present embodiment, and the interelectrode inclined protrusion 70c made of a columnar spacer material, each have a trapezoidal shape, a height, a taper angle, and the like. It is the same.
  • the comb electrode 30 is formed in the upper layer of the planarizing layer 76. Specifically, the comb-tooth electrode 30 is formed on the planarizing layer 76, between the columnar spacer 16 and the interelectrode inclined protrusion 72c, and between the adjacent interelectrode inclined protrusions 72c. .
  • a color filter 26 is formed on a glass substrate as the array substrate 22, and an acrylic photosensitive photospacer (columnar spacer) material made by JSR is applied over the entire surface by a spin coating method on the planarizing layer 76.
  • the planarizing layer 76 is processed by photolithography. Specifically, in order to protect the color filter 26, the flattened layer 76 is left with a film thickness of 1.5 ⁇ m, and the slit as the flattened layer-extracted portion 80 has a height of 0.5 ⁇ m and a taper angle of 15 Form in degrees. At the same time, columnar spacers 16 for controlling the cell thickness having a height of 3.4 ⁇ m are formed.
  • the photomask When the planarizing layer 76 is processed, the photomask includes a columnar portion (a portion where the columnar spacer 16 is formed) and a protruding portion (a portion where the inclined protrusion 72 is formed by forming the planarized layer-extracted portion 80). And change the mesh amount to control the exposure amount.
  • ITO is formed on the entire surface of the flattening layer 76 to a thickness of 1400 mm by sputtering, and an ITO comb electrode 30 having an electrode width of 4.0 ⁇ m / electrode interval of 4.0 ⁇ m is produced by photolithography.
  • an orientation film coating material (product name: JALS-204 (5 wt.%, ⁇ -butyrolactone solution) manufactured by JSR) is applied to the upper layer by spin coating, and then baked at 200 ° C. for 2 hours.
  • an alignment film paint (product name: JALS-204 (5 wt.%, ⁇ -butyrolactone solution)) manufactured by JSR Co., Ltd. is spin-coated on a glass substrate as the counter substrate 24 which is the substrate facing the array substrate 22. After coating, the substrate is baked at 200 degrees for 2 hours.
  • the film thickness of the alignment film on both the substrates is 1000 mm.
  • a sealing resin product name: struct bond XN-21S manufactured by Mitsui Toatsu Chemical Industries, Ltd. is printed on one substrate, and these are bonded and baked at 135 degrees for 1 hour, whereby the liquid crystal cell 14 is obtained. Make it.
  • the liquid crystal display element 10 of the present embodiment has good alignment stability, and the response speed is the same as that of the liquid crystal display element 10 of the above-described embodiment 4 in terms of both rise and fall. Showed improvement.
  • a configuration that is particularly effective in improving the response speed of the rise includes a configuration in which inclined protrusions are provided in the line ranges of the first, second, third, and fifth embodiments.
  • the orientation of the liquid crystal molecules 52 changes accordingly. Then, the change in the alignment of the liquid crystal molecules 52 causes the change in transmittance, resulting in display unevenness.
  • liquid crystal display elements 10 in the liquid crystal display elements 10 according to the first, second, third, and fifth embodiments, inclined protrusions are provided in the line range. Therefore, the thickness of the liquid crystal layer 50 in the line range is smaller than the thickness of the liquid crystal layer 50 in the space range.
  • the retardation value of the liquid crystal layer 50 in the space range that affects the display hardly changes.
  • the thickness of the liquid crystal layer 50 in the line range is smaller than the thickness of the liquid crystal layer 50 in the space range, the portion where the thickness of the liquid crystal layer 50 is larger than the line range in the space range is
  • the display is not greatly affected as a dead body. This is because the electric field strength is weak and the liquid crystal molecules 52 are difficult to fall.
  • the occurrence of display unevenness when the liquid crystal display element 10 is pressed is suppressed.
  • the evaluation of the director of the liquid crystal molecules is based on a simulation, and the simulation was performed by LCD-MASTER of Shintech.
  • FIGS. 14 to 18 (a) shows a schematic configuration of the liquid crystal display element used for the simulation, and (b) shows the alignment direction of the liquid crystal molecules by the simulation.
  • FIG. 14 relates to the liquid crystal display element 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 relates to the liquid crystal display element 10 according to the second and fifth embodiments of the present invention.
  • 16 relates to the liquid crystal display element 10 of the third embodiment of the present invention,
  • FIG. 17 relates to the liquid crystal display element 10 of the fourth and sixth embodiments of the present invention, and
  • FIG. This relates to the liquid crystal display element 100.
  • the electrode upper inclined protrusion 70a is provided at a position corresponding to the line range. Therefore, the alignment direction of the liquid crystal molecules 52 in the vicinity thereof is stable as shown in the region R10.
  • an inter-electrode upper inclined protrusion 70b is provided in addition to the electrode upper inclined protrusion 70a. Therefore, as shown in region R14 and region R16 of FIG. 15B, the alignment direction of the liquid crystal molecules 52 in the vertical alignment portion in the space range, which is somewhat unstable in the liquid crystal display element 10 of the first embodiment. (Region R12 in FIG. 14B) is stable.
  • the alignment direction of the liquid crystal molecules 52 is stable as in the liquid crystal display elements 10 of the second and fifth embodiments.
  • the orientation direction of the liquid crystal molecules 52 is stable.
  • the liquid crystal display element of the present invention at least one of the pair of substrates is provided with a comb-like electrode, and the liquid crystal layer of the substrate facing the substrate on which the electrode is provided is provided.
  • the protrusion is provided at a position overlapping the electrode in plan view.
  • the protrusion having a tapered shape is provided at a position overlapping the electrode.
  • This electrode corresponds to the start point and end point of the electric field when the transverse electric field is generated. Therefore, in particular, when the liquid crystal molecules start from the vicinity of the electrode with the center of the horizontal electric field as the axis of symmetry, the initial operation is at the same timing, so that the response time is improved.
  • the dark line observed between adjacent electrodes is less likely to become a wavy line.
  • At least one of the pair of substrates is provided with a comb-like electrode, and the surface of the at least one substrate facing the liquid crystal layer is flat.
  • the protrusion is provided at a position between adjacent comb teeth of the comb-like electrode as viewed.
  • the protrusion is provided at a position between the adjacent comb teeth.
  • the liquid crystal molecules do not tilt too much at the position between adjacent comb teeth, that is, at the center position of the transverse electric field. As a result, the response time of the fall is particularly improved.
  • At least one of the substrates is provided with a color filter and a planarization layer covering the color filter in the direction of the liquid crystal layer, and the protrusions are flat. It is characterized in that it is formed of a chemical layer.
  • the protrusion is formed of the planarizing layer, the protrusion can be easily provided without adding a new process or layer.
  • the liquid crystal display element of the present invention is characterized in that an angle formed by a direction perpendicular to the substrate on which the protrusion is provided and a slope direction of the protrusion is not less than 0 degrees and not more than 50 degrees. To do.
  • liquid crystal display element of the present invention is characterized in that the angle formed is not less than 6 degrees and not more than 25 degrees.
  • the angle formed is 6 degrees or more and 25 degrees or less, light leakage from the front direction of the liquid crystal display element is suppressed, so that it is easy to ensure a high contrast of, for example, 80% or more. .
  • the liquid crystal display element of the present invention is characterized in that the height of the protrusion is 0.5 ⁇ m or more and 50% or less of the thickness of the liquid crystal layer.
  • the manufacturing is easy and the alignment of the liquid crystal molecules in the vicinity of the protrusion is not easily disturbed.
  • the liquid crystal display element of the present invention is characterized in that lines extending in the slope direction of the protrusions intersect on the boundary of the alignment region.
  • the lines extending in the slope direction of the protrusions intersect on the boundary of the alignment region. Therefore, the tapered shape of the protrusion tends to be a symmetric shape with the boundary of the alignment region as the symmetric axis. Therefore, it is possible to suppress disorder in the alignment of liquid crystal molecules in the vicinity of the protrusion due to the provision of the protrusion.
  • the liquid crystal display element of the present invention is characterized in that the protrusion has a trapezoidal cross-sectional shape.
  • the liquid crystal display element of the present invention is characterized in that the alignment region is a region sandwiched between adjacent vertical alignment portions.
  • the liquid crystal display element is used as a display unit.
  • the liquid crystal display element of the present invention has improved response speed and alignment stability, it can be suitably used for a liquid crystal display device that requires high-quality display.
  • Liquid crystal display element 22 Array substrate (substrate) 24 Counter substrate (substrate) 26 Color filter 30 Comb electrode (Comb electrode) 30a First comb electrode (comb electrode) 30b Second comb electrode (comb electrode) 30c Third comb electrode (comb electrode) 50 liquid crystal layer 52 liquid crystal molecule 60 electric field 70 inclined protrusion (protrusion) 70a Electrode upper inclined protrusion (protrusion) 70b Inter-electrode upper inclined protrusion (protrusion) 70c Inclined protrusion between electrodes (protrusion) 72 Inclined protrusion (protrusion) 72a Electrode upper inclined protrusion (protrusion) 72b Upper inclined protrusion between electrodes (protrusion) 72c Inclined protrusion between electrodes (protrusion) 76 flattening layer V1 first vertical alignment portion (boundary of alignment region) V2 Second vertical alignment part (boundary of alignment region) V3 Third vertical alignment part (boundary of alignment region) V4 Fourth vertical alignment part (boundary of alignment region) V5

Landscapes

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Abstract

 アレイ基板(22)及び対向基板(24)と、液晶層(50)とを備え、液晶層(50)に含まれる液晶分子(52)の配向方向を横電界(60)で制御して表示を行う垂直配向型の液晶表示素子(10)であって、対向基板(24)の、液晶層(50)に面する面において、液晶層(50)の配向領域の境界(V1・V2・V3)に対応する位置に、突起(70)が設けられており、突起(70)は、テーパー形状を有している。

Description

液晶表示素子及び液晶表示装置
 本発明は、応答速度と配向安定性とが向上した液晶表示素子に関する。
 液晶表示素子がその表示部として用いられている液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力を特徴とし、様々な分野で広く用いられている。
 液晶表示素子の課題として視野角特性と応答速度とが挙げられる。液晶表示素子において表示特性が視角に応じて変化するのは、液晶分子が棒状であるため、液晶表示素子を正面から見た場合と、斜めから見た場合とで、複屈折の状態が異なるためである。
 そこで、視野角特性と応答速度とを改善するために、種々の技術が提案されている。
 (特許文献1)
 例えば、下記特許文献1には、視野角特性を向上させ、応答速度を速くすることを目的として、一対の基板間に電圧を印加したとき画素領域での電界の向きを異ならせるための絶縁層を基板内に設ける技術が記載されている。
 また、視野角特性等を改善するために、例えば、横電界を用いた表示モードや、垂直配向した液晶分子を用いる表示モードなど、種々の表示モードも提案されている。そして、垂直配向で横電界を用いた表示モードにおいて、液晶分子の配向安定性が不十分であるという課題がある。
 (特許文献2)
 例えば、下記特許文献2には、上記課題に関連して、ディスクリネーションの発生を抑制するとともに、液晶の配向を安定させることを目的として、基板に設けられたバスラインと平行に突起状の構造物を設ける技術が記載されている。
日本国公開特許公報「特開2000-193977号公報(公開日:2000年7月14日)」 日本国公開特許公報「特開2008-197691号公報(公開日:2008年8月28日)」
 しかしながら、上記従来技術には、応答速度と配向安定性とが不十分であるという問題がある。以下、説明する。
 例えば、視野角特性と応答速度とが向上する表示モードとして、液晶分子を垂直配向させ、横電界で駆動する表示モード(以下、垂直配向横電界モードとする場合がある)がある。以下、図19に基づいて説明する。
 図19は、液晶表示素子の概略構成を示す液晶セルの断面図である。上記図19は、液晶分子が垂直に配向し、その液晶分子に横電界を印加して表示を行う液晶表示素子を例示している。なお、上記横電界とは、対向する2枚の基板間の電位差で電界を発生させるのではなく、1枚の基板上に生じさせた電位差で、主に当該基板と平行な方向に生じさせた電界を意味する。
 上記図19に示すように、垂直配向横電界モードの液晶表示素子10における液晶セル14は、2枚の対向する基板であるアレイ基板22と対向基板24とに、液晶分子52が含まれる液晶層50が挟持された構成を有している。
 そして、上記アレイ基板22には、櫛歯電極30が設けられている。詳しくは、単位領域12について、3本の櫛歯電極(第1櫛歯電極30a、第2櫛歯電極30b、第3櫛歯電極30c)が、第1櫛歯電極30a、第2櫛歯電極30b、第3櫛歯電極30cの順に設けられている。ここで上記単位領域12とは、発明の内容を説明するために模擬的に設定した領域であり、後に説明する配向領域が4個含まれる領域を意味している。
 なお、各画素に設けられる上記櫛歯電極30の本数は、特に限定されるものではなく、例えば、画素のピッチや、電極のライン・スペース幅などに応じて任意に決定される。したがって、例えば1個の画素に、櫛歯電極30として、上記3本の櫛歯電極(第1櫛歯電極30a、第2櫛歯電極30b、第3櫛歯電極30c)が設けられる構成では、上記単位領域12と1個の画素とが対応するが、上記単位領域12は、必ずしも1個の画素と対応するものではない。
 そして、上記第1櫛歯電極30aと上記第3櫛歯電極30cとが通常同電位であり、上記第1櫛歯電極30a及び上記第3櫛歯電極30cと、上記第2櫛歯電極30bとの間に電位差が与えられる。そして、この電位差により、上記第1櫛歯電極30aと上記第2櫛歯電極30bとの間、及び上記第2櫛歯電極30bと上記第3櫛歯電極30cとの間に電界60が発生する。
 上記液晶表示素子10における液晶分子52は、液晶表示素子10が垂直配向横電界モードであるので、上記電界60が発生していない場合、すなわち上記液晶表示素子10がオフ(電圧OFF)の場合には、上記基板に対して垂直配向している。
 そして、液晶表示素子10がオン(電圧ON)され、上記電界60が発生すると、上記垂直配向していた液晶分子52が、発生した横方向の上記電界60に沿って、その配向方向(ダイレクター)を変化させる。
 上記図19は、上記液晶表示素子10が電源ONされた状態を示している。また、上記説明は、液晶分子52の誘電率異方性が正である場合を例にしている。上記図19に示すように、上記液晶表示素子10が電圧ONされた状態でも、液晶分子52が垂直配向したままの部分が生じる。具体的には、上記各櫛歯電極30上の中心位置にあたる部分、及び、上記隣り合う櫛歯電極30間の中心位置にあたる部分の液晶分子52が垂直配向したままの状態となる。
 詳しくは、上記第1櫛歯電極30a上の中心位置に第1垂直部分V1が、上記第2櫛歯電極30b上の中心位置に第2垂直配向部分V2が、上記第3櫛歯電極30c上の中心位置に第3垂直配向部分V3が生じる。
 また、上記第1櫛歯電極30aと上記第2櫛歯電極30bとの間の中心位置に第4垂直配向部分V4が、上記第2櫛歯電極30bと上記第3櫛歯電極30cとの間の中心位置に第5垂直配向部分V5が生じる。
 言い換えると、上記アレイ基板22における上記櫛歯電極30が形成されている範囲であるライン範囲(第1櫛歯電極30aに対応する第1ライン範囲L1、第2櫛歯電極30bに対応する第2ライン範囲L2、及び第3櫛歯電極30cに対応する第3ライン範囲L3)上の中心位置、及び上記櫛歯電極30が形成されていない範囲であるスペース範囲(第1櫛歯電極30aと第2櫛歯電極30bとの間の第1スペース範囲S1、及び第2櫛歯電極30bと第3櫛歯電極30cとの間の第2スペース範囲S2)の中心位置に各垂直配向部分が生じる。
 そして、この隣接する垂直配向部分に挟まれた領域が配向領域となる。上記図19に示した単位領域12には、上記第1垂直配向部分V1と上記第4垂直配向部分V4とに挟まれた第1配向領域R1、上記第4垂直配向部分V4と上記第2垂直配向部分V2とに挟まれた第2配向領域R2、上記第2垂直配向部分V2と上記第5垂直配向部分V5とに挟まれた第3配向領域R3、及び、上記第5垂直配向部分V5と上記第3垂直配向部分V3とに挟まれた第4配向領域R4の合計4個の配向領域が含まれている。
 すなわち、液晶表示素子10が電圧ONされて液晶分子52に電圧が印加された際に、液晶分子52が垂直配向している部分が、配向領域の境界となる。
 また、上記垂直配向部分は、いわゆるディスクリネーションライン(ドメイン境界)であり、電圧ONの場合に暗線として観察されやすい。特に、上記第1スペース範囲S1における第4垂直配向部分V4、及び上記第2スペース範囲S2における第5垂直配向部分V5は、各々として暗線として観察されやすい。以下図20の(a)及び(b)に基づいて説明する。
 上記図20は、上記液晶表示素子10の上記単位領域12を平面視した様子を示す図であり、図20の(a)は電圧OFFの状態を示し、図20の(b)は電圧ONの状態を示している。
 上記図20の(a)に示すように、電圧OFFの場合は、上記単位領域12はその全面が黒表示となる。そして、電圧ONになると、上記図20の(b)に示すように、上記単位領域12は白表示となる。
 ここで、上記第1スペース範囲S1及び上記第2スペース範囲S2における垂直配向部分である上記第4垂直配向部分V4及び上記第5垂直配向部分V5は、上記図20の(b)に示すように、各々第1暗線D1及び第2暗線D2として観察される。
 そして、上記暗線が、上記図20の(b)に示すような直線とはならず、波線となる場合がある。
 (配向安定性)
 図21は、電圧ONにおける上記液晶表示素子10の表示を示す図である。
 上記図21に示すように、上記第1暗線D1及び第2暗線D2は直線ではなく波線に見える。
 この波型の暗線は、後に説明するが、上記第1暗線D1及び第2暗線D2が生じる上記第4垂直配向部分V4及び第5垂直配向部分V5の近傍の液晶分子52の配向が不安定であることに起因する。
 (応答速度)
 そして、液晶分子52の配向が不安定な部分では、液晶分子52のダイレクターが不均一になりやすい。このダイレクターが不均一な部分があると、上記液晶表示素子10の応答速度が遅くなりやすいという問題がある。これは、液晶分子52のダイレクターが不均一であると、電界が変化した際に、液晶分子52がスムーズに動きにくいことなどが原因である。
 ここで、上記特許文献2に記載の技術は、ディスクリネーション発生の抑制を目的とするものの、対向する基板間に生じる縦電界での駆動が前提となっているため、上記垂直配向横電界モードの液晶表示素子10では、所望の効果を得ることができない。
 また、上記特許文献1に記載の技術は、応答速度を速くすることを目的とするものの、上記特許文献2と同様に、縦電界での駆動が前提となっているため、上記垂直配向横電界モードの液晶表示素子10に適用しても、所望の効果を得ることができない。
 以上のように、従来の技術では、視野角特性と、加えて配向安定性及び応答速度が向上した液晶表示素子を得ることはできない。
 そこで、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、視野角特性が良く、さらに配向安定性と応答速度とが共に向上した液晶表示素子、及び、液晶表示装置を提供することにある。
 本発明の液晶表示素子は、上記課題を解決するために、一対の基板と、上記一対の基板に挟持され、液晶分子を含む液晶層とを備え、上記液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を横電界で制御して表示を行う垂直配向型の液晶表示素子であって、少なくとも一方の上記基板の、上記液晶層に面する面において、上記液晶層の配向領域の境界に対応する位置に、突起が設けられており、上記突起は、テーパー形状を有していることを特徴とする。
 上記構成によれば、液晶分子に電圧が印加された際に液晶分子が垂直配向している部分である、配向領域の境界に、テーパー形状を有する突起が設けられている。
 (応答速度)
 そのため、垂直配向型横電界モードの液晶表示素子において、立ち上がり及び立ち下がりのうちの少なくとも一方における応答速度を改善することができる。
 すなわち、上記配向領域の境界に、テーパー形状を有する突起が設けられていると、その突起近傍の液晶分子は、その突起の傾斜した側面に沿って配向するため、液晶分子の配向方向が揃いやすい。
 そのため、上記立ち上がりの際には、液晶分子の動作初期の動きが同じタイミングになりやすくなるので、応答速度が改善する。他方、上記立ち下がりの際には、動作終了後の液晶分子の配向が安定しやすくなるので、応答速度が改善する。
 (配向安定性)
 また、上記の構成によれば、配向安定性が向上し、暗線として観察されるディスクリネーションラインが波線になることを抑制することができる。
 すなわち、垂直配向横電界モードの液晶表示素子では、液晶分子に横電界が加えられると、液晶分子の配向が、上記横電界の中央(通常は隣接する電極間の中央)を対称軸として、対称に変位する。そのため、上記中央近傍において、上記対称軸を挟んで異なる側の液晶分子同士のせめぎあいが生じ、対向する液晶分子同士のずれが生じやすい。その結果、上記中央近傍において液晶分子の配向が乱れ、配向安定性が低下する場合がある。
 そして、この中央近傍での配向安定性の低下は、垂直配向横電界モードの液晶表示素子で通常観察される上記中央近傍での暗線を波線にし、表示品位を低下させる場合がある。
 ここで、上記構成によれば、上述のように、液晶分子に電圧が印加された際に、液晶分子の動作初期の動きが同じタイミングになりやすい。そのため、異なる方向から立ち上がる液晶分子が対向する上記中央近傍において、対向する液晶分子同士のずれが生じにくくなる。したがって、上記中央近傍における液晶分子の配向安定性が向上し、その結果、上記暗線が波線ではなく、直線になりやすい。
 さらに、上記の構成において、電圧印加時に発生しやすい上記液晶分子の配向の乱れが改善されると、応答速度もより改善される。
 すなわち、上記中央近傍での配向安定性の低下は、液晶分子の動作が終了するまでに要する時間を長くすることを意味し、応答速度の低下をまねく。この点、上述のように上記中央近傍において液晶分子の配向が安定しやすくなると、液晶分子の立ち上がりの際の動きが早く収束しやすくなるので、応答速度がより改善する。
 以上のように、上記構成の液晶表示素子は、垂直配向型横電界モードであるので視野角特性が良く、加えて配向安定性と応答速度とが両立するものである。
 なお、上記テーパー形状とは、傾斜がついた形状を意味する。例えば上記突起については、その断面や口径が、その根元から先端にいくにつれて次第に小さくなるような形状を意味する。
 本発明の液晶表示素子は、以上のように、少なくとも一方の基板の、液晶層に面する面において、液晶層の配向領域の境界に対応する位置に、突起が設けられており、上記突起は、テーパー形状を有していることを特徴とするものである。
 それゆえ、視野角特性が良く、さらに配向安定性と応答速度とが共に向上した液晶表示素子を提供することができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態を示すものであり、液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。 液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。 液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。 液晶表示素子の特性を示す図である。 比較例2の液晶表示素子について示す図であり、(a)は液晶分子の配向の様子を示し、(b)は暗線の見え方を示している。 本実施の形態の液晶表示素子について示す図であり、(a)は液晶分子の配向の様子を示し、(b)は暗線の見え方を示している。 ディスクリネーションライン付近での液晶分子の配向を示す図である。 本発明の第2の実施の形態を示すものであり、液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。 液晶分子の配向の様子を示す図であり、(a)は本発明の第2の実施の形態を示し、(b)は本発明の第1の実施の形態を示し、(c)は比較例2を示している。 本発明の第3の実施の形態を示すものであり、液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。 本発明の第4の実施の形態を示すものであり、液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。 本発明の第5の実施の形態を示すものであり、液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。 本発明の第6の実施の形態を示すものであり、液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態を示す図であり、(a)は液晶表示素子の概略構成を示し、(b)はシミュレーションによる液晶分子の配向方向を示している。 本発明の第2及び第5の実施の形態を示す図であり、(a)は液晶表示素子の概略構成を示し、(b)はシミュレーションによる液晶分子の配向方向を示している。 本発明の第3の実施の形態を示す図であり、(a)は液晶表示素子の概略構成を示し、(b)はシミュレーションによる液晶分子の配向方向を示している。 本発明の第4及び第6の実施の形態を示す図であり、(a)は液晶表示素子の概略構成を示し、(b)はシミュレーションによる液晶分子の配向方向を示している。 比較例1を示す図であり、(a)は液晶表示素子の概略構成を示し、(b)はシミュレーションによる液晶分子の配向方向を示している。 液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。 単位領域を見た様子を示す図であり、(a)は電圧OFFの場合を示し、(b)は電圧ONの場合を示している。 電圧ONの場合の液晶表示素子の表示の様子を示す図である。
 〔実施の形態1〕
 以下、本発明の実施の形態について、図1などに基づいて説明する。
 上記図1は、液晶テレビなどの液晶表示装置の表示部として用いることが可能な、本実施の形態の液晶表示素子10の概略構成を示す図である。具体的には、上記図19と同様に、配向領域が4個含まれる領域である単位領域12について、液晶表示素子10の断面を示している。なお、上記液晶表示素子10にマトリクス状に設けられている画素と上記単位領域12とは、必ずしも対応するものではない。ただし、例えば、1個の画素に、上記配向領域が4個含まれるような場合には、1個の画素と、1個の単位領域12とが一致する。
 本実施の形態の液晶表示素子10は、先に図19に基づいて説明した液晶表示素子10とほぼ同様の構成を有している。
 すなわち、上記液晶表示素子10は、垂直配向横電界モードの液晶表示素子10として構成されている。具体的には、上記液晶表示素子10は、電圧OFFの場合、液晶分子52は垂直配向している。そして、電圧ONとなり、液晶分子52に横電界が印加されると、液晶分子52の主な部分が水平配向に近づく。
 なお、上記説明は、液晶分子52の誘電率異方性が正である場合に基づいている。ただ、上記液晶分子52の誘電率異方性は正である必要はなく、誘電率異方性が負の液晶分子52を用いることもできる。
 以下、上記液晶表示素子10の概略構成を、図1に基づいてより詳しく説明する。図1は、本実施の形態の液晶表示素子10の概略構成を示す図である。
 上記図1に示すように、垂直配向横電界モードの液晶表示素子10における液晶セル14は、2枚の対向する基板であるアレイ基板22と対向基板24とに、液晶分子52が含まれる液晶層50が挟持された構成を有している。
 そして、上記アレイ基板22と対向基板24との間には柱状スペーサー16が設けられている。なお、上記図1は、先に説明した図19と同様に、発明の内容を説明するために模擬的に設定した領域であり、配向領域が4個含まれる領域である単位領域12について示している。図1に例示する液晶表示素子10では、1個の単位領域12について、2個の柱状スペーサー16が設けられている。そして、隣接する2個の柱状スペーサー16で画される範囲が、上記単位領域12となっている。
 つぎに電極について説明する。上記アレイ基板22には、櫛歯電極30が設けられている。詳しくは、上記単位領域12について、3本の櫛歯電極(第1櫛歯電極30a、第2櫛歯電極30b、第3櫛歯電極30c)が、第1櫛歯電極30a、第2櫛歯電極30b、第3櫛歯電極30cの順に設けられている。
 そして、上記第1櫛歯電極30aと上記第2櫛歯電極30bとの間、及び、上記第2櫛歯電極30bと上記第3櫛歯電極30cとの間で上記横電界が発生させられる。図1における曲線60が、上記横電界における電気力線の概形を示している。
 (配向領域)
 つぎに、配向領域について説明する。先に説明した通り、上記単位領域12には、4個の配向領域が含まれている。
 ここで、上記配向領域とは、隣接する垂直配向部分に挟まれた領域を意味する。そして上記図1に示した単位領域12には、上記第1垂直配向部分V1と上記第4垂直配向部分V4とに挟まれた第1配向領域R1、上記第4垂直配向部分V4と上記第2垂直配向部分V2とに挟まれた第2配向領域R2、上記第2垂直配向部分V2と上記第5垂直配向部分V5とに挟まれた第3配向領域R3、及び、上記第5垂直配向部分V5と上記第3垂直配向部分V3とに挟まれた第4配向領域R4の合計4個の配向領域が含まれている。
 また、液晶表示素子10が電圧ONされて液晶分子52に電圧が印加された際に、液晶分子52が垂直配向している部分が、配向領域の境界となる。
 なお、上記液晶表示素子10には、画素がマトリクス状に設けられている。ここで、各画素に設けられる上記櫛歯電極30の本数は、特に限定されるものではなく、例えば、画素のピッチや、電極のライン・スペース幅などに応じて任意に決定される。そのため、先に述べた通り、上記単位領域12と画素とは必ずしも対応するものではない。
 (突起)
 そして、本実施の形態の液晶表示素子10では、上記対向基板24における、上記液晶層50の配向領域の境界に対応する位置に、突起が設けられている点が特徴である。具体的には、液晶セル14内に円錐台状の傾斜突起70が設けられている。
 なお、上記突起は、必ずしも全ての配向領域の境界に設けられている必要はない。以下、各実施の形態に基づいて説明するが、例えば、隣接する櫛歯電極に対応する配向領域の境界のみに設けたり、隣接する電極間に対応する配向領域の境界のみに設けたりすることができる。以下、詳しく説明する。
 上記図1に示すように、上記対向基板24における上記液晶層50に面する側であって、平面視において上記櫛歯電極30と重なる位置に、上記傾斜突起70としての電極上部傾斜突起70aが設けられている。
 詳しくは、上記電極上部傾斜突起70aは、上記単位領域12に設けられた3個の櫛歯電極である、第1櫛歯電極30a、第2櫛歯電極30b、及び、第3櫛歯電極30cに対応する上記対向基板24の位置に、各々、合計3個設けられている。
 より詳しくは、上記電極上部傾斜突起70aは、平面視において長方形状を有しており、櫛歯電極30の各櫛歯に沿って設けられている。また、上記電極上部傾斜突起70aは、平面視において上記各櫛歯電極の線幅方向におけるほぼ中央部(ライン中央部)にあたる位置に設けられている。
 そして、上記電極上部傾斜突起70aの、上記櫛歯の延伸方向と直交する面での断面形状は、台形状となっている。具体的には、台形における平行な2辺は、上記対向基板24に平行であり、上記2辺のうち、上記対向基板24に近い方の辺が、もう一方の辺よりも長くなっている。そして、上記図1では、上記台形が等脚台形である場合を例示しており、その下底が上記対向基板24に近い方の辺となっている。
 以上のように、本実施の形態の液晶表示素子10は、液晶セル14の内部に、いわゆるテーパー形状を有する突起が設けられており、そのテーパー形状は、対向基板24から遠ざかるにしたがって狭まる形状となっている。
 なお上記テーパー形状における側面は、必ずしも平滑である必要はなく、多少の凹凸などが形成されていてもよい。
 また、突起の材料については、後に触れるが、必ずしも透明な材料を用いる必要はなく、適宜着色した材料を用いることもできる。
 (製造方法)
 つぎに、上記液晶表示素子10の製造方法について説明する。なお、以下の説明は、製造方法の例示であり、各プロセスや設計値等は、適宜変更が可能である。
 まず、アレイ基板22としてのガラス基板上にITOをスパッタリングにより厚み1400Åで全面形成し、フォトリソグラフィにより電極幅(ライン)4.0μm/電極間隔(スペース)4.0μmを有するITO製の櫛歯電極30を作成する。これにより、図1に示す第1ライン範囲L1、第2ライン範囲L2及び第3ライン範囲L3が4.0μmであり、第1スペース範囲S1及び第2スペース範囲S2が4.0μmである櫛歯電極が形成される。
 つぎに、上記櫛歯電極30上(上記スペース範囲も含む、以下同様)にJSR社製配向膜塗料JALS-204(商品名、5wt.%、γ-ブチロラクトン溶液)をスピンコート法により塗布した後、200度で2時間焼成する。
 また、上記アレイ基板22に対向する基板である上記対向基板24としてのガラス基板上に、JSR社製のアクリル系の感光性フォトスペーサー(柱状スペーサー)材料をスピンコート法により全面に塗布する。
 そして、上記全面に設けられた感光性フォトスペーサーを、フォトリソグラフィにより所望の形に成形することで、上記柱状スペーサー16と上記傾斜突起70とを形成する。
 具体的には、セル厚制御用の上記柱状スペーサー16は、その高さが3.4μmになるように成形する。一方、上記傾斜突起70は、その高さ0.5μm、テーパーの角度(テーパー角度)が15度になるように成形する。
 ここで、上記テーパー角度とは、図1にθで示すように基板(対向基板24)と垂直な方向と、傾斜突起70の斜面方向とのなす角を意味する。
 なお、上記感光性フォトスペーサーをフォトリソグラフィにより成形する際のフォトマスクは、上記柱状スペーサー16にあたる部分と、上記傾斜突起70にあたる部分とで、そのメッシュ量が異なっている。それにより、上記感光性フォトスペーサーに対する露光量を、上記柱状スペーサー16にあたる部分と、上記傾斜突起70にあたる部分とで変えることができるため、上記柱状スペーサー16と上記傾斜突起70との作り分けが容易になる。
 つぎに、上記対向基板24上(上記傾斜突起70も含む、以下同様)に、JSR社製配向膜塗料JALS-204(商品名、5wt.%、γ-ブチロラクトン溶液)をスピンコート法により塗布した後、200度で2時間焼成する。
 その際、上記アレイ基板22上の配向膜、及び、上記対向基板24上の配向膜の膜厚は、1000Åとする。
 つぎに、上記対向基板24に、三井東圧化学工業株式会社製シール樹脂ストラクトボンドXN-21S(商品名)を印刷し、上記アレイ基板22と貼り合わせる。そして、135度で、1時間焼成することで、液晶注入前の液晶セルを作製する。
 その後、メルク株式会社製のポジ型液晶材料(Δε=22、Δn=0.1)を真空注入法で封入し、これに偏光板を貼合し、液晶表示素子10を作製する。
 (テーパー角度)
 なお、上記傾斜突起の形状や材質、例えば、その高さやテーパー角度、材料の透明度や誘電率等は特には限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
 例えば上記テーパー角度としては、0度<θ≦45度とすることができる。
 後に説明する応答速度の改善、本実施の形態では特には立ち上がりの応答速度の改善等、傾斜突起70を設けることによる効果は、テーパー角度を大きくする方が大きくなる。
 一方、上記傾斜突起70を設けることで、その傾斜突起70の横の領域、すなわち初期配向及び電圧ONの際の液晶分子52の配向が垂直となる部分である垂直配向部分の液晶分子52の配向に影響を与えにくくするとの観点を合わせて考慮すると、上記テーパー角度は45度近傍が好ましい。
 また、コントラストの低下を抑制するとの観点を考慮すると下記の範囲が好ましい範囲となる。以下説明する。
 垂直配向モードの液晶表示素子10では、初期配向、すなわち電圧OFFにおける液晶分子52の配向方向が、垂直方向から傾くと、偏光軸補償に対して見かけ上、立ち上がった状態すなわち、通常配向部分で考えると電界印加状態と同様の効果から光り抜けが生じやすくなる。
 言い換えると、上記傾斜突起72のまわりの液晶分子52は、垂直配向から傾いているので、その部分から光漏れが生じる。そして、この光漏れは、電圧無印加時すなわち電圧OFFの際に、光が抜けることを意味しており、コントラストの低下をまねく。
 ここで、上記傾斜突起72を設けずに、初期配向における液晶分子52の配向方向が垂直である場合のコントラストを100%とした場合、90%以上のコントラストを得るとの観点からは、テーパー角度(θ)は、0度<θ<6度が好ましい。
 また、液晶表示素子10をディスプレイとして好適に使用可能となる80%以上のコントラストを得るとの観点からは、テーパー角度(θ)は、6度≦θ≦25度が好ましい。
 また、上記傾斜突起72の斜面方向を延長した線が、上記配向領域の境界上で交わることが好ましい。上記傾斜突起72のテーパー形状が、上記配向領域の境界を対称軸とした対称形状になりやすくなるので、上記傾斜突起72を設けることによる、上記傾斜突起72近傍の液晶分子52の配向の乱れを抑制することができる。
 (突起の高さ)
 また、上記傾斜突起70の高さは、上記傾斜突起70が液晶分子52の配向が動きにくい部分に形成されるので特には限定されない。
 ただ、上記傾斜突起70の高さとしては、上記傾斜突起70を形成することによる効果を十分に得るとの観点からは0.5μm以上であるとこが好ましい。
 他方、上記傾斜突起70の高さの上限としては、例えば、傾斜突起70と柱状スペーサー16とを同時に形成する場合等、その露光条件を半分に設定する場合が多いとの観点から、液晶セルの厚さの半分程度までとすることが好ましい。具体的には、柱状スペーサー16の高さ、すなわち液晶セルの厚さが3.4μmである場合には、上記傾斜突起70の高さは、1.7μmまでとすることが好ましい。
 (比較例1)
 つぎに、上記実施の形態1の液晶表示素子10と特性を比較するための比較例としての液晶表示素子100を2種類示す。
 図2は、比較例1の液晶表示素子100の概略構成を示す断面図である。
 上記図2に示す液晶表示素子100は、先に図19に基づいて説明した液晶表示素子10とほぼ同様の構成を有している。そして、上記図2に示す液晶表示素子100は、上記図19に示した液晶表示素子10と比べ、液晶セル14に柱状スペーサー16が設けられている点が相違する。すなわち、上記図2に示すように、上記比較例1の液晶表示素子100には、その単位領域12の両端部に各々上記柱状スペーサー16が設けられている。
 (比較例2)
 つぎに、比較例2の液晶表示素子100について、図3に基づいて説明する。図3は、比較例2の液晶表示素子100の概略構成を示す断面図である。
 上記図3に示すように、比較例2の液晶表示素子100は、対向基板24に突起が設けられている点は、上記実施の形態1の液晶表示素子10と同じである。しかし、上記突起の形状が相違する。
 すなわち、上記図3に示すように、上記比較例2における突起は、櫛歯の延伸方向と直交する面での断面形状が矩形状である矩形突起74として設けられている。
 先に説明した上記実施の形態1の液晶表示素子10に設けられていた突起である傾斜突起70は、その断面形状が台形状であり、上記傾斜突起70の側面はいわゆるテーパーを有していた。これに対し比較例2の液晶表示素子100における上記矩形突起74は、その側面の角度が上記対向基板24とほぼ垂直であり、側面はテーパーを有していない。
 (配向安定性)
 つぎに、本実施の形態の液晶表示素子10の特性について、上記各比較例と比較しながら説明する。
 本実施の形態の液晶表示素子10では、各比較例と比較して配向安定性が向上するとともに、応答速度も向上する。まず、上記配向安定性について説明する。
 図4は、液晶表示素子10の特性を示す図である。詳しくは、上記図4には、応答速度及び配向安定性について、各液晶表示素子の評価結果が示されている。
 上記図4に示すように、本実施の形態の液晶表示素子10は、配向安定性が改善されている。ここで、配向安定性は、先に説明した、暗線が直線となるか波線となるかで評価し、上記暗線が直線となる場合を○、波線となる場合を×としている。
 つぎに、図5の(a)及び(b)、並びに、図6の(a)及び(b)に基づいて、上記暗線が直線又は曲線となる理由について説明する。
 (比較例2)
 上記図5の(a)及び(b)は、上記比較例2の液晶表示素子100について示す図であり、図5の(a)は、液晶セル14において、立ち上がりの際に液晶分子52が動く様子を示す図である。より詳しくは、対向基板24近傍において、隣接する2個の矩形突起74の間に位置する液晶分子52である第2液晶分子52b及び第3液晶分子52cのダイレクターを示す図である。
 すなわち、液晶セル14において、上記対向基板24の近傍における、上記図3に示した第1配向領域R1及び第2配向領域R2での液晶分子52の動きを示す図である。
 また、図5の(b)は、比較例2の液晶表示素子100における、上記第4垂直配向部分V4での上記第1暗線D1の見え方を示す図である。
 また、図6の(a)及び(b)は、上記実施の形態1の液晶表示素子10について示す図であり、各々、上記図5の(a)及び(b)に対応している。
 すなわち、上記図6の(a)は、対向基板24近傍において、隣接する2個の電極上部傾斜突起74aの間に位置する液晶分子52である第2液晶分子52b及び第3液晶分子52cのダイレクターを示している。そして、上記図6の(b)は、実施の形態1の液晶表示素子10における、上記第4垂直配向部分V4での上記第1暗線D1の見え方を示す図である。
 上記図5の(b)に示すように、比較例2の液晶表示素子100では、上記第1暗線D1が直線ではなく波線となっている。これは、液晶分子52が動作を始める際に、先に動く液晶分子52と送れて動く液晶分子52とが生じ、ディスクリネーションラインとしての第4垂直配向部分V4に、上記動作を始めた液晶分子52の動作が到達する時点(伝播する時点)がずれるためである。
 上記比較例2の構成では、アレイ基板22に突起が設けられているものの、その突起は、テーパーが設けられていない矩形突起74である。そのため、液晶表示素子100が電圧ONされた際の立ち上がりの応答において、先に動く液晶分子52と、遅れて動く液晶分子52とが生じる。上記図5の(a)においては、矢印A11及び矢印A14で示す液晶分子52が先に動く液晶分子52である。一方、上記図5の(a)において、矢印A12及び矢印A13で示す液晶分子52が遅れて動く液晶分子52である。
 そして、上記図5の(a)において矢印A11で示す液晶分子52と、矢印A12で示す液晶分子52とがディスクリネーションラインとしての第4垂直配向部分V4に到達した際に対応する上記第1暗線D1の部分が、上記図5の(b)において矢印A15で示す第1暗線D1の部分である。
 また、同様に、上記図5の(a)で矢印A13及びA14で示した液晶分子52に対応する上記第1暗線D1の部分が、上記図5の(b)において矢印A16で示す第1暗線D1の部分である。
 上記図5の(b)に示すように、先に動く液晶分子52と遅れて動く液晶分子52とが向き合うディスクリネーションラインでは、先に動く液晶分子52に押し込まれたような位置で、暗線が観察される。
 すなわち、上記ディスクリネーションラインの付近では、液晶分子52による押し合いが生じている。図7は、ディスクリネーションライン付近での、液晶分子52の配向の様子を示す図である。
 上記図7に示すように、ディスクリネーション(ドメイン境界)ラインとしての上記第4垂直配向部分V4の付近では、液晶分子52の押し合いが生じている。
 すなわち、上記第4垂直配向部分V4を挟む配向領域である第1配向領域R1と第2配向領域R2とにおいて、各々の領域に属する液晶分子52である第2液晶分子52bと第4液晶分子52dとでは、その配向方向が異なる。そのため、ディスクリネーションライン付近では、上記図7の矢印に示すように、上記第2液晶分子52bと第4液晶分子52dとの押し合いが生じる。
 ここで、上記第2液晶分子52bと第4液晶分子52dとにおいて、その動作を始める時が不均一である場合には、例えば液晶分子52の配向方向と垂直に延長された方向に互いのダイレクターがずれるなどして、上記押し合いの境界線が不均一な位置に形成されるため、上記暗線が波線になりやすい。
 すなわち、上記突起が、テーパーを有しない矩形突起74である場合には、突起近傍の液晶分子52の配向方向が不均一になりやすい。そのため、上記先に動く液晶分子52と、遅れて動く液晶分子52とが不均一に生じやすくなるので、その結果、上記暗線が波線になりやすくなる。
 (本実施の形態)
 これに対して、本実施の形態の液晶表示素子10では、上記突起がテーパーを有する傾斜突起70である。そのため、液晶表示素子10が電源ONされた際の立ち上がりの応答において、液晶分子52が同時に動きやすい。言い換えると、上記比較例2の液晶表示素子100におけるような、先に動く液晶分子52と遅れて動く液晶分子52とが生じにくい。
 すなわち、上記図6の(a)の矢印A1からA4に示すように、立ち上がりの際に、液晶分子52が同時に動く。そのため、ディスクリネーションラインとしての第4垂直配向部分V4に、液晶分子52の動作が到達する時点(伝播する時点)がずれにくくなる。
 その結果、上記図6の(b)の矢印A5及びA6に示すように、暗線が直線になりやすい。
 以上のように、本実施の形態の液晶表示素子10は、比較例2の液晶表示素子100に比べて暗線が波線になりにくく、配向安定性が改善されている。
 (比較例1)
 また、上記比較例1の液晶表示素子100は、その液晶セル14に突起が設けられていないので、上記立ち上がりの応答において、上記比較例2の液晶表示素子100と同様に、先に動く液晶分子52と遅れて動く液晶分子52とが生じやすい。そのため、上記比較例2の液晶表示素子100と同様に、暗線が波線になりやすく、配向安定性は十分ではない。
 (応答速度)
 つぎに、応答速度について説明する。本実施の形態の液晶表示素子10は、上述の通り、配向安定性が良く、それにともなって応答速度も速い。
 具体的には、上記図4に示すように、実施の形態1の液晶表示素子10では、比較例1の液晶表示素子100に比べて、応答速度が立ち上がりと立ち下りとの合計で、7.5%改善している。
 ここで、上記立ち上がりの応答速度とは、液晶表示素子が電源ONされ、液晶分子52に電圧が印加された際の応答速度を意味する。同様に、上記立ち下がりの応答速度とは、液晶表示パネルがOFFされた際の応答速度を意味する。なお、上記図4に示す応答速度は、液晶セル14に対する電圧印加を±6.5Vの矩形波で行った場合の応答速度を示している。また、上記応答速度は、大塚電子社製のLCD5200で測定した。
 上記図4に示すように、立ち上がりの応答速度は、実施の形態1の液晶表示素子10では4.28msecであった。この値は、比較例1の液晶表示素子100の5.11msecに対して16%改善した値である。
 また、立ち下がりの応答速度についても、実施の形態1の液晶表示素子10では、比較例1の液晶表示素子100に比べて改善が見られた。
 そして、上記立ち上がりの応答速度と立ち下がりの応答速度とを加えた合計の応答速度については、実施の形態1の液晶表示素子10では、比較例1の液晶表示素子100に比べて7.5%の改善が見られた。
 また、上記比較例2の液晶表示素子100では、上記比較例1の液晶表示素子100に対する、応答速度の改善は見られなかった。
 上記実施の形態1の液晶表示素子10における応答速度の改善、特には、立ち上がりの応答速度の改善は、櫛歯電極30が設けられたアレイ基板22に対向する基板であるアレイ基板22上であって、上記櫛歯電極30の中央部にあたる位置に、その側面が傾斜を有する突起である傾斜突起72が設けられているためである。
 先に図6の(a)に基づいて説明したように、上記傾斜突起72があるために、特に立ち上がりの際に、液晶分子52の中に、遅れて動く液晶分子52等が生じにくくなる。そのため、液晶分子52が同時に動きやすくなり、応答速度が速くなる。
 〔実施の形態2〕
 つぎに、本発明の液晶表示素子10の他の実施の形態について、図8などに基づいて説明すれば、以下のとおりである。図8は、本発明の第2の実施の形態を示すものであり、液晶表示素子10の概略構成を示す断面図である。なお、説明の便宜上、上記実施の形態1で説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
 本実施の形態の液晶表示素子10は、上記実施の形態1の液晶表示素子10と比較して、設けられる傾斜突起70の位置及び個数が相違している。上記実施の形態1の液晶表示素子10では、傾斜突起70は、電極上部傾斜突起70aとして、平面視において、上記櫛歯電極30と重なる位置にのみ設けられていた。
 これに対して本実施の形態の液晶表示素子10では、上記櫛歯電極30と重なる位置に加えて、上記櫛歯電極30が設けられていない部分である、上記櫛歯の間の領域に対応する上記対向基板24の部分にも、上記傾斜突起70が設けられている。
 具体的には、第1櫛歯電極30aと第2櫛歯電極30bとの間の領域である第1スペース範囲S1、及び、第2櫛歯電極30bと第3櫛歯電極30cとの間の領域である第2スペース範囲S2について、上記対向基板24上であって、かつ、平面視において、上記第1スペース範囲S1に重なる位置、及び、上記第2スペース範囲S2に重なる位置にも、上記傾斜突起70としての電極間上部傾斜突起70bが各々設けられている。
 すなわち、アレイ基板22におけるライン範囲(第1ライン範囲L1、第2ライン範囲L2及び第3ライン範囲L3)上のみならず、ラインが設けられていないスペース範囲(第1スペース範囲S1及び第2スペース範囲S2)上にも、上記傾斜突起72が設けられている。
 そして、上記電極間上部傾斜突起70bは、上記図8に示すように、第1スペース範囲S1及び第2スペース範囲S2の幅方向のほぼ中心位置にあたる部分に設けられている。
 以上の構成により、上記単位領域12あたりに設けられる傾斜突起70の個数は、上記実施の形態1の液晶表示素子10では3個であったのに対して、上記実施の形態2の液晶表示素子10では5個となっている。
 そして、上記実施の形態2の液晶表示素子10では、上記図4に示すように、立ち上がりの応答速度のみならず、立ち下がりの応答速度についても、高い改善率が示された。
 すなわち、上記実施の形態1の液晶表示素子10では、立ち下がりの応答速度の改善率は1%であったのに対して、上記実施の形態2の液晶表示素子10では、11%の改善率を示した。
 以下、図9の(a)~(c)に基づいて、上記立ち下がりの応答速度と液晶分子52の配向との関係について説明する。上記図9の(a)~(c)は、液晶分子52の配向の様子を示す図であり、図9の(a)は本発明の第2の実施の形態を示し、図9の(b)は本発明の第1の実施の形態を示し、図9の(c)は比較例2を示している。
 (立ち下がりの応答速度1)
 上記立ち下がりの応答速度については、上記電極上部傾斜突起70aと上記電極間上部傾斜突起70bとの影響を受ける。
 まず、上記電極上部傾斜突起70aの影響について説明する。
 垂直配向横電界モードの液晶表示素子10における液晶分子52の立ち下がりは、液晶分子52が垂直配向の初期状態である垂直状態に戻る動作である。具体的には、横電界の印加により、各基板に平行な方向に傾斜した液晶分子52が垂直状態に戻る動作である。
 そして、応答速度は、電圧OFFに対する液晶分子52の応答が終了して、配向状態が安定化するまでに要する時間で決まる。
 ここで、上記櫛歯電極30の上部における対向基板24に傾斜を有する突起である上記電極上部傾斜突起70aが向けられている場合には、図9の(a)及び図9(b)の矢印B1~B8の先端に位置する液晶分子52に示すように、上記電極上部傾斜突起70a付近の液晶分子52の配向方向が揃いやすい。すなわち、立ち下がりにおける、ゴール地点の液晶分子52の配向方向が揃いやすい。
 これに対して、傾斜を有しない突起である矩形突起74が設けられている比較例2の液晶表示素子100では、上記図9の(c)の矢印B21~B24の先端に位置する液晶分子52に示すように、上記矩形突起74付近の液晶分子52の配向方向が揃いにくい。
 そのため、上記電極上部傾斜突起70aが設けられている実施の形態1及び2の液晶表示素子10は、上記矩形突起74が設けられている比較例2の液晶表示素子100に比べて、立ち下がりの応答速度が速くなりやすい。
 (立ち下がりの応答速度2)
 また、立ち下がりの応答速度は、上記櫛歯電極30の上部に設けられた突起のみならず、隣接する櫛歯電極30の間に設けられた突起の影響を受ける。以下説明する。
 上記垂直配向横電界モードの液晶表示素子10では、立ち下がり前の電圧ONの状態では、液晶分子52は、各基板と平行な方向に傾斜した配向状態を有している。
 そして、上記基板に平行な方向に液晶分子52が傾斜した状態では、上記第4垂直配向部分V4において、互いに配向方向が異なる、第1配向領域R1の第2液晶分子52bと、第2配向領域R2の第4液晶分子52dとが対向している。
 そして、上記第4垂直配向部分V4付近では、先に図7に基づいて説明したように、液晶分子52同士の押し合いが生じている。そのため、上記第4垂直配向部分V4の近傍では、液晶分子52の配向状態が不均一になりやすい。
 そのため、上記図9の(c)に示すように、上記第4垂直配向部分V4に突起が設けられていない比較例2の液晶表示素子100では、上記立ち下がりの際、戻り始めの液晶分子52の動きが揃いにくい。例えば、上記図9の(c)の矢印B21の始点に位置する液晶分子52と、矢印B23の始点に位置する液晶分子52との配向方向が相違し、また同様に、上記図9の(c)の矢印B22の始点に位置する液晶分子52と、矢印B24の始点に位置する液晶分子52との配向方向が相違しやすい。
 そして、上記のように第4垂直配向部分V4付近での、液晶分子52の配向状態が不均一であると、立ち下がりの際の、上記戻り最初の液晶分子52の動きが揃いにくくなる。
 そして、上記最初の動きが不揃いになると、上記ゴール地点での配向状態、特には、上記電極上部傾斜突起70a付近の液晶分子の配向状態が揃いにくくなる。
 これは、上記立ち下がりの際、液晶分子52の配向状態が安定化するために要する時間が長いこと、引いては立ち下がりにおける液晶分子52の動作の応答が早く終了しにくくなることを意味している。
 以上のように、立ち下がりの開始から、立ち下がり後に液晶分子52の配向状態が安定するまでの時間が長くなるので、上記比較例2の液晶表示素子100では、立ち下がりの応答時間が長くなる。
 これは、上記図9の(b)に示す、上記実施の形態1の液晶表示素子10においても同様ある。上記比較例2の液晶表示そり100と同様に、隣接する櫛歯電極30の間に突起が設けられていないためである。
 (本実施の形態)
 これに対して、上記図9の(a)に示すように、上記第4垂直配向部分V4に電極間上部傾斜突起70bが設けられている本実施の形態の液晶表示素子10では、上記電極間上部傾斜突起70bに、上記第2液晶分子52b及び上記第4液晶分子52dが面している。そのため、上記第4垂直配向部分V4付近で、液晶分子52の配向状態が不均一になりにくい。
 そして、上記第4垂直配向部分V4付近での、液晶分子52の配向状態の均一性が高まると、立ち下がりの際の、上記戻り始めの液晶分子52の動きが揃いやすくなる。
 そのため、ゴール地点である垂直配向状態、特には、上記電極上部傾斜突起70a付近の液晶分子の配向状態が揃いやすくなる。これは、上記立ち下がりの際の液晶分子の配向状態が安定化するために要する時間が短いことを意味し、それにより立ち下がりにおける液晶分子52の動作の応答が早く終了しやすくなる。
 その結果、上記実施の形態2の液晶表示素子10では、立ち下がりにおける応答速度が速くなる。
 (立ち下がりの応答速度3)
 また、上記第4垂直配向部分V4に上記電極間上部傾斜突起70bが設けられている場合には、上記図9の(a)に示すように、上記第4垂直配向部分V4付近の液晶分子52は、上記立ち下がりの前の状態である電圧ONの状態において、上記電極間上部傾斜突起70bに面している。そのため、液晶分子52が基板に平行な方向に傾斜しにくくなる。
 これに対して上記電極間上部傾斜突起70bが設けられていない液晶表示素子10・100では、図9の(c)及び(b)に示すように、電圧ONの状態において液晶分子52が傾斜しやすく、液晶分子52の配向方向が基板と平行になりやすい。
 以上のように、上記第4垂直配向部分V4に上記電極間上部傾斜突起70bが設けられている場合には、上記上記電極間上部傾斜突起70bが設けられていない場合に比べて、上記第4垂直配向部分V4付近で液晶分子52が傾斜しすぎることがない。
 そのため、立ち下がりの際、液晶分子52が垂直配向に戻りやすくなるので、上記実施の形態2の液晶表示素子では、立ち下がりおける応答速度がより速くなる。
 (テーパー角度)
 なお、上記電極間上部傾斜突起70bのテーパー角度は、特に限定されるものではない。上記テーパー角度は、わずかな角度、すなわち、上記電極間上部傾斜突起70bはわずかに傾けることで、上記効果を得ることができる。
 また、上記電極間上部傾斜突起70bに面する液晶分子52の垂直配向を妨げないように、上記テーパー角度(θ)を、0度<θ<45度とすることが好ましい。
 〔実施の形態3〕
 つぎに、本発明の液晶表示素子10に関する第3の実施の形態について、図10などに基づいて説明すれば、以下のとおりである。
 なお、説明の便宜上、上記各実施の形態で説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
 本実施の形態の液晶表示素子10は、上記図8に示した実施の形態2の液晶表示素子10と比較して、スペース範囲に位置する傾斜突起70が設けられている基板がアレイ基板22である点が相違する。
 以下、本実施の形態の液晶表示素子10の概略構成を示す断面図である図10に基づいて説明する。
 本実施の形態の液晶表示素子10では、上記図10に示すように、平面視においてスペース範囲に位置する傾斜突起70が対向基板24ではなく、アレイ基板22に設けられている。すなわち、上記実施の形態2の液晶表示素子10では、スペース範囲に位置する傾斜突起70は、電極間上部傾斜突起70bとして、対向基板24に設けられていた。これに対して本実施の形態の液晶表示素子10では、スペース範囲に位置する傾斜突起70は、アレイ基板22の隣接する櫛歯電極30の間に、電極間傾斜突起70cとして設けられている。
 より具体的には、アレイ基板22上の、第1櫛歯電極30aと第2櫛歯電極30bとの間、及び、第2櫛歯電極30bと第3櫛歯電極30cとの間に、各々電極間傾斜突起70cが設けられている。そして、上記電極間傾斜突起70cは、第1櫛歯電極30aと第2櫛歯電極30bとの間の第1スペース範囲S1、及び、第2櫛歯電極30bと第3櫛歯電極30cとの間の第2スペース範囲S2の幅方向におけるほぼ中心位置に設けられている。
 (製造方法)
 本実施の形態の液晶表示素子10の製造方法についてその概略を説明する。
 まず、アレイ基板22としてのガラス基板上にITOをスパッタリングにより厚み1400Åで全面形成し、フォトリソグラフィにより電極幅4.0μm/電極間隔4.0μmを有するITO製の櫛歯電極30を作製する。
 つぎにJSR社製のアクリル系の感光性フォトスペーサー(柱状スペーサー)材料をスピンコート法により全面塗布した後、櫛歯電極30間の中央(ライン間の中央)、すなわちスペース範囲の中央に、高さが0.5μm、テーパー角度が15度の傾斜突起70を電極間傾斜突起70cとして、フォトリソグラフィにより形成する。
 つぎにJSR社製配向膜塗料(製品名:JALS-204(5wt.%、γ-ブチロラクトン溶液))をスピンコート法により塗布した後、200度で2時間焼成する。
 さらに、上記アレイ基板22に対向する基板である対向基板24となるガラス基板上に、JSR社製のアクリル系の感光性フォトスペーサー(柱状スペーサー)材料をスピンコート法により全面塗布する。その後、フォトリソグラフィにより、電極上部傾斜突起70a(高さ0.5μm、テーパー角度15度)と、高さ3.4μmのセル厚制御用の柱状スペーサー16を同時に形成する。
 その際、フォトマスクは、柱状部分(柱状スペーサー16)と突起部分(電極上部傾斜突起70a)とでメッシュ量を変更し、露光量を制御する。これにより、上記柱状スペーサー16と電極上部傾斜突起70aと作り分けることができる。
 つぎに、上記アレイ基板22及び対向基板24に、JSR社製配向膜塗料(製品名:JALS-204(5wt.%、γ-ブチロラクトン溶液))をスピンコート法により塗布した後、200度で2時間焼成する。両基板の配向膜の膜厚は、1000Åとする。
 つぎに上記基板の少なくとも一方に三井東圧化学工業株式会社製シール樹脂(製品名:ストラクトボンドXN-21S)を印刷し、これらを貼り合わせ135度で1時間焼成することにより、液晶セル14を作製する。
 その後、メルク株式会社製のポジ型液晶材料(Δε=22、Δn=0.1)を真空注入法で封入し、これに偏光板を貼合して、液晶表示素子10を作製する。
 (特性)
 つぎに、本実施の形態の液晶表示素子10の特性について、上記図4に基づいて説明する。
 上記図4に示すように、本実施の形態の液晶表示素子10は、上記実施の形態2の液晶表示素子10と同様の配向安定性及び応答速度を示した。
 すなわち、配向安定性は良好であり、応答速度に関しても、立ち上がり及び立ち下がりともに、上記実施の形態2の液晶表示素子10と同様の改善率を示した。
 〔実施の形態4〕
 つぎに、本発明の液晶表示素子10に関する第4の実施の形態について、図11などに基づいて説明すれば、以下のとおりである。
 なお、説明の便宜上、上記各実施の形態で説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
 本実施の形態の液晶表示素子10は、上記図10に示した実施の形態3の液晶表示素子10と比較して、対向基板24に傾斜突起70が設けられていない点が相違する。
 以下、本実施の形態の液晶表示素子10の概略構成を示す断面図である図11に基づいて説明する。
 本実施の形態の液晶表示素子10では、平面視においてスペース範囲に位置する傾斜突起70のみが設けられており、ライン範囲には傾斜突起70が設けられていない。そして、上記スペース範囲に位置する傾斜突起70は、電極間傾斜突起70cとしてアレイ基板22に設けられている。
 上記アレイ基板22に設けられている上記電極間傾斜突起70cの位置や形状などは、上記実施の形態3における電極間傾斜突起70cと同様である。
 (製造方法)
 本実施の形態の液晶表示素子10の製造方法についてその概略を説明する。
 まず、アレイ基板22としてのガラス基板上にITOをスパッタリングにより厚み1400Åで全面形成し、フォトリソグラフィにより電極幅4.0μm/電極間隔4.0μmを有するITO製の櫛歯電極30を作製する。
 つぎに、JSR社製のアクリル系の感光性フォトスペーサー(柱状スペーサー)材料をスピンコート法により全面塗布後、ライン間中央に突起(高さ0.5μm、テーパー15°)をフォトリソグラフィにより形成する。
 つぎにJSR社製配向膜塗料(製品名:JALS-204(5wt.%、γ-ブチロラクトン溶液))をスピンコート法により塗布した後、200度で2時間焼成する。
 さらに、対向基板24としてのガラス基板上にJSR社製のアクリル系の感光性フォトスペーサー(柱状スペーサー)材料をスピンコート法により全面塗布後、フォトリソグラフィにより、高さ3.4μmのセル厚制御用の柱状スペーサー16を形成する。
 つぎに、上記各基板上にJSR社製配向膜塗料(製品名:JALS-204(5wt.%、γ-ブチロラクトン溶液))をスピンコート法により塗布した後、200度で2時間焼成する。その際、両基板の配向膜の膜厚は、1000Åとする。
 そして、上記基板のうちの一方上に三井東圧化学工業株式会社製シール樹脂(製品名:ストラクトボンドXN-21S)を印刷し、両基板を貼り合わせて、135度、1時間で焼成することにより、液晶セル14を作製する。
 その後、メルク株式会社製のポジ型液晶材料(Δε=22、Δn=0.1)を真空注入法で封入し、これに偏光板を貼合して、液晶表示素子10を作製する。
 (特性)
 つぎに、本実施の形態の液晶表示素子10の特性について、上記図4に基づいて説明する。
 上記図4に示すように、本実施の形態の液晶表示素子10は、配向安定性は良好であり、応答速度に関しても、立ち上がり及び立ち下がりともに、上記比較例1の液晶表示素子100に比べて改善を示した。
 本実施の形態の液晶表示素子10では、ライン範囲に対応する位置には突起を設けずに、スペース範囲に対応する位置のみに突起を設けるという簡易な構成で、応答速度等を向上させることができる。
 〔実施の形態5〕
 つぎに、本発明の液晶表示素子10に関する第5の実施の形態について、図12などに基づいて説明すれば、以下のとおりである。
 なお、説明の便宜上、上記各実施の形態で説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
 本実施の形態の液晶表示素子10は、上記図8に示した実施の形態2の液晶表示素子10と比較して、対向基板24に設けられた傾斜突起72が、柱状スペーサー16の材料で形成されるのではなく、カラーフィルター上の平坦化層が加工されることで形成されている点が相違する。
 以下、本実施の形態の液晶表示素子10の概略構成を示す断面図である図12に基づいて説明する。
 本実施の形態の液晶表示素子10では、上記図8に示した実施の形態2の液晶表示素子10の傾斜突起70と同様の位置に、平坦化層で形成された傾斜突起72が設けられている。
 すなわち、平面視において、上記ライン範囲(第1ライン範囲L1、第2ライン範囲L2、第3ライン範囲L3)及び上記スペース範囲(第1スペース範囲S1、第2スペース範囲S2)の幅方向におけるほぼ中央部にあたる位置の、上記対向基板24上に上記傾斜突起72が設けられている。以下、より具体的に説明する。
 本実施の形態の液晶表示素子10では、その対向基板24の上記液晶層50に面する面上に、カラーフィルター26が設けられている。
 そして、上記カラーフィルター26の上層、すなわち液晶層50に面する側には、オーバーコート層としての平坦化層76が設けられている。そして、上記平坦化層76にはスリット状に抜かれた部分である、平坦化層抜き部分80が形成されている。
 本実施の形態の液晶表示素子10においては、平坦化層76に上記平坦化層抜き部分80が形成されていることで、上記図8に示した柱状スペーサー材料からなる傾斜突起70とほぼ同形状の傾斜突起72が形成されている。
 すなわち、本実施の形態の傾斜突起72である上記電極上部傾斜突起72a及び電極間上部傾斜突起72bと、柱状スペーサー材料から形成された上記電極上部傾斜突起70a及び電極間上部傾斜突起70bとは、各々、その台形の形状、高さ、テーパー角度などが、ほぼ同様となっている。
 (製造方法)
 つぎに、本実施の形態の液晶表示素子10の製造方法についてその概略を説明する。
 アレイ基板22としてのガラス基板上にITOをスパッタリングにより厚み1400Åで全面形成し、フォトリソグラフィにより電極幅4.0μm/電極間隔4.0μmを有するITO製の櫛歯電極30を作製する。
 つぎにJSR社製配向膜塗料(製品名:JALS-204(5wt.%、γ-ブチロラクトン溶液))をスピンコート法により塗布した後、200度で2時間焼成する。
 さらに対向基板24としてのガラス基板上にカラーフィルター(CF)を形成し、その上方にJSR社製のアクリル系の感光性フォトスペーサー(柱状スペーサー)材料を、平坦化層(オーバーコート層)として、スピンコート法により全面塗布する。その後、フォトリソグラフィにより、傾斜突起72が所望の形状に形成されるように、平坦化層抜き部分80としてのスリットを、高さ0.5μm、テーパー角度15で形成する。
 また、同時に、高さ3.4μmのセル厚制御用の柱状スペーサー16を形成する。
 上記平坦化層抜き部分80と、上記柱状スペーサー16を形成する際には、上記カラーフィルター保護用の層を、その膜厚が1.5μmとなるように残す。
 また、上記平坦化層抜き部分80などをフォトリソグラフィで形成する際、用いるフォトマスクは、柱状部分と突起部分でメッシュ量を変更することで露光量を制御する。
 つぎに、上記各基板上にJSR社製配向膜塗料(製品名:JALS-204(5wt.%、γ-ブチロラクトン溶液))をスピンコート法により塗布した後、200度で2時間焼成する。その際、両基板の配向膜の膜厚は、1000Åとする。
 つぎに、一方の基板上に三井東圧化学工業株式会社製シール樹脂(製品名:ストラクトボンドXN-21S)を印刷し、これらを貼り合わせ135度、1時間焼成することで、液晶セル14を作製する。
 その後、メルク株式会社製のポジ型液晶材料(Δε=22、Δn=0.1)を真空注入法で封入し、これに偏光板を貼合し、液晶表示素子10を作製する。
 (特性)
 つぎに、本実施の形態の液晶表示素子10の特性について、上記図4に基づいて説明する。
 上記図4に示すように、本実施の形態の液晶表示素子10は、配向安定性は良好であり、応答速度に関しても、立ち上がり及び立ち下がりともに、上記実施の形態2の液晶表示素子10と同等の改善を示した。
 以上の構成では、カラーフィルター上の平坦化層を用いて傾斜突起72と柱状スペーサー16とを形成するので、上記傾斜突起72を形成するために、新たなプロセスを追加する必要がない。
 〔実施の形態6〕
 つぎに、本発明の液晶表示素子10に関する第6の実施の形態について、図13などに基づいて説明すれば、以下のとおりである。
 なお、説明の便宜上、上記各実施の形態で説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
 本実施の形態の液晶表示素子10は、上記図11に示した実施の形態4の液晶表示素子10と比較して、アレイ基板22に設けられている傾斜突起72が、柱状スペーサー16の材料で形成されるのではなく、カラーフィルター上の平坦化層が加工されることで形成されている点が相違する。
 なお、上記傾斜突起72が、柱状スペーサー16の材料ではなく、カラーフィルター上の平坦化層が加工されることで形成されている点は、上記図12に示した実施の形態5の液晶表示素子10と同様である。
 以下、本実施の形態の液晶表示素子10の概略構成を示す断面図である図13に基づいて説明する。
 本実施の形態の液晶表示素子10では、上記図11に示した実施の形態4の液晶表示素子10の傾斜突起70と同様の位置に、平坦化層で形成された傾斜突起72が設けられている。
 すなわち、平面視において、上記スペース範囲(第1スペース範囲S1、第2スペース範囲S2)の幅方向におけるほぼ中央部にあたる位置の、上記アレイ基板22上に上記傾斜突起72が設けられている。以下、より具体的に説明する。
 本実施の形態の液晶表示素子10では、そのアレイ基板22の上記液晶層50に面する面上に、カラーフィルター26が設けられている。
 そして、上記カラーフィルター26の上層には、オーバーコート層としての平坦化層76が設けられている。そして、上記平坦化層76にはスリット状に抜かれた部分である、平坦化層抜き部分80が形成されている。
 本実施の形態の液晶表示素子10においては、平坦化層76に上記平坦化層抜き部分80が形成されることで、上記図11に示した柱状スペーサー材料からなる傾斜突起70とほぼ同形状の傾斜突起72が形成される。
 すなわち、本実施の形態の傾斜突起72である上記電極間傾斜突起72cと、柱状スペーサー材料からなる上記電極間傾斜突起70cとは、各々、その台形の形状、高さ、テーパー角度などが、ほぼ同様となっている。
 そして、本実施の形態の液晶表示素子10では、櫛歯電極30は、上記平坦化層76の上層に形成されている。詳しくは、上記平坦化層76の上であって、上記柱状スペーサー16と電極間傾斜突起72cとの間、及び、隣接する電極間傾斜突起72cの間に、櫛歯電極30が形成されている。
 (製造方法)
 本実施の形態の液晶表示素子10の製造方法についてその概略を説明する。
 まず、アレイ基板22としてのガラス基板上にカラーフィルター26を形成し、その上方にJSR社製のアクリル系の感光性フォトスペーサー(柱状スペーサー)材料をスピンコート法により全面塗布して平坦化層76を形成する。
 そして、フォトリソグラフィにより、上記平坦化層76を加工する。具体的には、カラーフィルター26を保護するために、上記平坦化層76を1.5μmの膜厚で残しながら、平坦化層抜き部分80としてのスリットを、高さ0.5μm、テーパー角度15度で形成する。また、それと同時に、高さ3.4μmのセル厚制御用の柱状スペーサー16を形成する。
 上記平坦化層76を加工する際、フォトマスクは、柱状部分(柱状スペーサー16を形成する部分)と、突起部分(平坦化層抜き部分80を形成することで、傾斜突起72を形成する部分)とでメッシュ量を変更して、露光量を制御する。
 つぎに、上記平坦化層76の上にITOをスパッタリングにより厚み1400Åで全面形成し、フォトリソグラフィにより電極幅4.0μm/電極間隔4.0μmを有するITO製の櫛歯電極30を作製する。
 さらに、その上層にJSR社製配向膜塗料(製品名:JALS-204(5wt.%、γ-ブチロラクトン溶液))をスピンコート法により塗布した後、200度で2時間焼成する。
 つぎに上記アレイ基板22に対向する基板である対向基板24としてのガラス基板上に、JSR社製配向膜塗料(製品名:JALS-204(5wt.%、γ-ブチロラクトン溶液))をスピンコート法により塗布した後、200度で2時間焼成する。
 なお、上記両基板の配向膜の膜厚は、1000Åとする。
 つづいて、一方の基板上に三井東圧化学工業株式会社製シール樹脂(製品名:ストラクトボンドXN-21S)を印刷し、これらを貼り合わせ135度、1時間焼成することで、液晶セル14を作製する。
 その後、メルク株式会社製のポジ型液晶材料(Δε=22、Δn=0.1)を真空注入法で封入し、これに偏光板を貼合して液晶表示素子10を作製する。
 (特性)
 つぎに、本実施の形態の液晶表示素子10の特性について、上記図4に基づいて説明する。
 上記図4に示すように、本実施の形態の液晶表示素子10は、配向安定性は良好であり、応答速度に関しても、立ち上がり及び立ち下がりともに、上記実施の形態4の液晶表示素子10と同等の改善を示した。
 (応答速度のまとめ)
 以上のように、立ち上がりの応答速度の改善に特に効果がある構成としては、上記実施の形態1・2・3・5のライン範囲に傾斜突起が設けられている構成があげられる。
 一方、立ち下がりの応答速度の改善に特に効果がある構成としては、上記実施の形態2・3・4・5・6のスペース範囲に傾斜突起が設けられている構成があげられる。中でも、スペース範囲と共にライン範囲にも傾斜突起が設けられている構成では、立ち下がりの応答速度の改善に関してより大きな効果が得られた。なお、ライン範囲の傾斜突起が設けられる基板は対向基板に限定されるものの、スペース範囲に設けられる突起は、いずれの基板に設けられても同様の効果が得られた。
 (表示むら)
 また、実施の形態1・2・3・5の、ライン範囲に傾斜突起が設けられている液晶表示素子10では、上記応答速度が向上するとの効果に加えて、液晶表示素子10に押圧が加えられた際の、表示むらの発生が抑制されるという効果が得られる。
 すなわち、液晶表示素子10が指などで押し込まれて液晶層50の厚さが小さくなると、それにともない液晶分子52の配向が変化する。そして、液晶分子52の配向の変化が透過率の変化をまねき、表示むらが発生していた。
 ここで、上記実施の形態1・2・3・5の液晶表示素子10では、ライン範囲に傾斜突起が設けられている。そのため、ライン範囲の液晶層50の厚さが、スペース範囲の液晶層50の厚さよりも小さくなっている。
 そのため、液晶表示素子10に押圧が加えられて液晶分子52の配向が変化した場合であっても、表示に影響するスペース範囲の液晶層50のリタデーション値が変化しにくい。これは、ライン範囲の液晶層50の厚さが、スペース範囲の液晶層50の厚さよりも小さくなっている場合、スペース範囲におけるライン範囲よりも液晶層50の厚さが大きい部分は、液晶表示素子10に押圧が加えられていない場合は、不感体として、表示に大きな影響は及ぼさない。電界強度が弱く、液晶分子52が倒れにくい部分だからである。
 一方、液晶表示素子10に押圧が加えられて、上記不感体に歪みが加えられた場合には、上記不感体の液晶分子52が傾きやすくなり、その結果、スペース範囲のリタデーション値が最適値に保たれやすくなる。
 よって上記実施の形態1・2・3・5の液晶表示素子10では、液晶表示素子10に押圧が加えられた際の、表示むらの発生が抑制される。
 (シミュレーション)
 つぎに、図14~図18に基づいて、上記傾斜突起70・72を形成する場合としない場合とにおける、液晶分子52の配向方向(ダイレクター)について説明する。言い換えると、上記傾斜突起70・72の有無による、ダイレクター(配向)の安定化について説明する。
 なお、上記液晶分子のダイレクターの評価は、シミュレーションに基づくものであり、そのシミュレーションは、シンテック社のLCD-MASTERで行われたものである。
 そして、上記シミュレーションの結果と、上記シミュレーションの元になる液晶表示素子の概略構造が、上記図14~図18に示されている。
 具体的には、上記図14~図18において、(a)はシミュレーションに用いたれた液晶表示素子の概略構成を示しており、(b)はシミュレーションによる液晶分子の配向方向を示している。
 そして、上記図14は本発明の第1の実施の形態の液晶表示素子10に関するものであり、以下、上記図15は本発明の第2及び第5の実施の形態の液晶表示素子10に関し、上記図16は本発明の第3の実施の形態の液晶表示素子10に関し、上記図17は本発明の第4及び第6の実施の形態の液晶表示素子10に関し、図18は比較例1の液晶表示素子100に関するものである。
 上記図18の(b)に示すように、比較例1の液晶表示素子100では、傾斜突起が設けられていないため、領域R30及び領域R32に示すように、垂直配向部分において液晶分子52の配向方向が不安定になっている。
 これに対して、実施の形態1に示す液晶表示素子10では、上記図14の(b)に示すように、ライン範囲に対応する位置に電極上部傾斜突起70aが設けられている。そのため、その近傍の液晶分子52は、領域R10に示すように、配向方向が安定している。
 また、実施の形態2・5に示す液晶表示素子10では、上記電極上部傾斜突起70aに加えて、電極間上部傾斜突起70bが設けられている。そのため、図15の(b)の領域R14及び領域R16に示すように、上記実施の形態1の液晶表示素子10ではやや不安定であった、スペース範囲における垂直配向部分の液晶分子52の配向方向(上記図14の(b)の領域R12)が、安定となる。
 また、上記図16の(b)に示す実施の形態3の液晶表示素子10のように、スペース範囲における傾斜突起が、対向基板24ではなくアレイ基板22に設けられている場合でも、領域R18及び領域R20に示すように、上記実施の形態2・5の液晶表示素子10と同様に、液晶分子52の配向方向は安定となる。
 また、上記図17の(b)に示す実施の形態4・6の液晶表示素子10のように、傾斜突起がスペース範囲にのみ設けられてい場合であっても、領域R22及び領域R24に示すように、液晶分子52の配向方向は安定となる。
 本発明は上記した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
 また、本発明の液晶表示素子は、上記一対の基板の少なくとも一方の基板には、櫛歯状の電極が設けられており、上記電極が設けられている基板と対向する基板の上記液晶層に面する面において、平面視で上記電極と重なる位置に、上記突起が設けられていることを特徴とする。
 上記の構成によれば、電極と重なる位置にテーパー形状を有する突起が設けられている。そして、この電極は、横電界が発生した際の、電界の始点と終点とにあたる。そのため、特に、上記横電界の中央を対称軸として、電極近傍から液晶分子が動作する立ち上がりの際において、初期動作が同タイミングとなるため応答時間が改善される。
 また、立ち上がり動作終了後の液晶分子のダイレクターが揃いやすいので、隣接する電極の間に観察される上記暗線がより波線になりにくい。
 また、本発明の液晶表示素子は、上記一対の基板の少なくとも一方の基板には、櫛歯状の電極が設けられており、少なくとも一方の上記基板の、上記液晶層に面する面において、平面視で上記櫛歯状の電極の隣接する櫛歯の間の位置に、上記突起が設けられていることを特徴とする。
 上記の構成によれば、隣接する櫛歯の間の位置に、突起が設けられている。
 そのため、隣接する櫛歯の間の位置、すなわち、上記横電界の中央の位置において、液晶分子が傾き過ぎない。そのため、特に立ち下がりの応答時間が改善される。
 また、本発明の液晶表示素子は、少なくとも一方の上記基板には、上記液晶層の方向に、順にカラーフィルターと、上記カラーフィルターを覆う平坦化層とが設けられており、上記突起が上記平坦化層で形成されていることを特徴とする。
 上記の構成によれば、突起が平坦化層で形成されているので、新たな工程や層を追加することなく、容易に突起を設けることができる。
 また、本発明の液晶表示素子は、上記突起が設けられている基板に対して垂直な方向と、上記突起の斜面方向とのなす角が、0度以上、50度以下であることを特徴とする。
 また、本発明の液晶表示素子は、上記なす角が、6度以上、25度以下であることを特徴とする。
 上記の構成によれば、基板に対して垂直な方向と、上記突起の斜面方向とのなす角(≦90度)が、50度以下であるので、上記突起近傍の垂直配向している液晶分子の配向を乱しにくい。
 また、上記なす角が、6度以上、25度以下である場合には、液晶表示素子の正面方向に対する光抜けが抑制されるので、例えば80%以上の高コントラストを確保することが容易になる。
 また、本発明の液晶表示素子は、上記突起の高さが、0.5μm以上、上記液晶層の厚さの50%以下であることを特徴とする。
 上記の構成によれば、突起の高さが、0.5μm以上、液晶層の厚さの50%以下であるので、製造が容易であるとともに、突起近傍の液晶分子の配向を乱しにくい。
 また、本発明の液晶表示素子は、上記突起の斜面方向を延長した線が、上記配向領域の境界上で交わることを特徴とする。
 上記の構成によれば、突起の斜面方向を延長した線が、配向領域の境界上で交わる。そのため、突起のテーパー形状が、上記配向領域の境界を対称軸とした対称形状になりやすい。よって、突起を設けることによる、突起近傍の液晶分子の配向の乱れを抑制することができる。
 また、本発明の液晶表示素子は、上記突起は、その断面形状が台形状であることを特徴とする。
 また、本発明の液晶表示素子は、上記配向領域が、隣接する垂直配向部分に挟まれた領域であることを特徴とする。
 また、本発明の液晶表示装置は、上記液晶表示素子が、表示部として用いられている。
 本発明の液晶表示素子は、応答速度と配向安定性とが向上しているので、高品位な表示が求められる液晶表示装置などに好適に利用可能である。
  10  液晶表示素子
  22  アレイ基板 (基板)
  24  対向基板  (基板)
  26  カラーフィルター
  30  櫛歯電極   (櫛歯状の電極)
  30a 第1櫛歯電極 (櫛歯状の電極)
  30b 第2櫛歯電極 (櫛歯状の電極)
  30c 第3櫛歯電極 (櫛歯状の電極)
  50  液晶層
  52  液晶分子
  60  電界
  70  傾斜突起      (突起)
  70a 電極上部傾斜突起  (突起)
  70b 電極間上部傾斜突起 (突起)
  70c 電極間傾斜突起   (突起)
  72  傾斜突起      (突起)
  72a 電極上部傾斜突起  (突起)
  72b 電極間上部傾斜突起 (突起)
  72c 電極間傾斜突起   (突起)
  76  平坦化層
  V1  第1垂直配向部分 (配向領域の境界)
  V2  第2垂直配向部分 (配向領域の境界)
  V3  第3垂直配向部分 (配向領域の境界)
  V4  第4垂直配向部分 (配向領域の境界)
  V5  第5垂直配向部分 (配向領域の境界)
  L1  第1ライン範囲  (電極と重なる位置)
  L2  第2ライン範囲  (電極と重なる位置)
  L3  第3ライン範囲  (電極と重なる位置)
  S1  第1スペース範囲 (櫛歯の間の位置)
  S2  第2スペース範囲 (櫛歯の間の位置)
  R1  第1配向領域 (配向領域)
  R2  第2配向領域 (配向領域)
  R3  第3配向領域 (配向領域)
  R4  第4配向領域 (配向領域)

Claims (11)

  1.  一対の基板と、上記一対の基板に挟持され、液晶分子を含む液晶層とを備え、
     上記液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を横電界で制御して表示を行う垂直配向型の液晶表示素子であって、
     少なくとも一方の上記基板の、上記液晶層に面する面において、上記液晶層の配向領域の境界に対応する位置に、突起が設けられており、
     上記突起は、テーパー形状を有していることを特徴とする液晶表示素子。
  2.  上記一対の基板の少なくとも一方の基板には、櫛歯状の電極が設けられており、
     上記電極が設けられている基板と対向する基板の上記液晶層に面する面において、平面視で上記電極と重なる位置に、上記突起が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子。
  3.  上記一対の基板の少なくとも一方の基板には、櫛歯状の電極が設けられており、
     少なくとも一方の上記基板の、上記液晶層に面する面において、平面視で上記櫛歯状の電極の隣接する櫛歯の間の位置に、上記突起が設けられていることを特徴とする1又は2に記載の液晶表示素子。
  4.  少なくとも一方の上記基板には、上記液晶層の方向に、順にカラーフィルターと、上記カラーフィルターを覆う平坦化層とが設けられており、
     上記突起が上記平坦化層で形成されていることを特徴とする1から3のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
  5.  上記突起が設けられている基板に対して垂直な方向と、上記突起の斜面方向とのなす角が、0度以上、50度以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
  6.  上記なす角が、6度以上、25度以下であることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示素子。
  7.  上記突起の高さが、0.5μm以上、上記液晶層の厚さの50%以下であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
  8.  上記突起の斜面方向を延長した線が、上記配向領域の境界上で交わることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
  9.  上記突起は、その断面形状が台形状であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
  10.  上記配向領域が、隣接する垂直配向部分に挟まれた領域であることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
  11.  請求項1から10のいずれか1項に記載の液晶表示素子が、表示部として用いられていることを特徴とする液晶表示装置。
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