JP2005242127A - Liquid crystal display device and fabrication method therefor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device which can sufficiently stabilize alignment of liquid crystal with relatively simple constitution and can be fabricated through simpler processes than heretofore, and a fabrication method therefor. <P>SOLUTION: The liquid crystal display device has a plurality of pixels each including a first electrode 1111 formed on a first substrate 110a, an inter-layer insulating film 115a provided between the 1st substrate 110a and 1st electrode 111, a second electrode 131 formed on a second substrate 110b, and a liquid crystal layer interposed between the first electrode 111 and the second electrode 131. The inter-layer insulating film 115a has at least one recessed part 117 formed at a specified position and the liquid crystal layer has at least one liquid crystal domain containing liquid crystal molecules slanted in an azimuth prescribed by at least one recessed part 117 when at least a specified voltage is applied. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、携帯情報端末(例えばPDA)、携帯電話、車載用液晶ディスプレイ、デジタルカメラ、パソコン、アミューズメント機器、テレビなどに好適に用いられる液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device suitably used for a personal digital assistant (for example, PDA), a mobile phone, an in-vehicle liquid crystal display, a digital camera, a personal computer, an amusement device, a television, and the like.

近年、液晶表示装置は、薄型で低消費電力であるという特長を生かして、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話、電子手帳などの情報機器、あるいは液晶モニターを備えたカメラ一体型VTRなどに広く用いられている。   In recent years, liquid crystal display devices have been widely used for information devices such as notebook personal computers, mobile phones, electronic notebooks, or camera-integrated VTRs equipped with a liquid crystal monitor, taking advantage of their thinness and low power consumption. ing.

高コントラスト化および広視野角化を実現できる表示モードとして、垂直配向型液晶層を利用した垂直配向モードが注目されている。垂直配向型液晶層は、一般に、垂直配向膜と誘電異方性が負の液晶材料とを用いて形成される。   As a display mode capable of realizing a high contrast and a wide viewing angle, a vertical alignment mode using a vertical alignment type liquid crystal layer has attracted attention. The vertical alignment type liquid crystal layer is generally formed using a vertical alignment film and a liquid crystal material having negative dielectric anisotropy.

例えば、特許文献1には、画素電極に液晶層を介して対向する対向電極に設けた開口部の周辺に斜め電界を発生させ、開口部内で垂直配向状態にある液晶分子を中心に周りの液晶分子を傾斜配向させることによって、視角特性が改善された液晶表示装置が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses that an oblique electric field is generated around an opening provided in a counter electrode facing a pixel electrode via a liquid crystal layer, and liquid crystal around the liquid crystal molecules in a vertically aligned state in the opening. A liquid crystal display device in which viewing angle characteristics are improved by tilting molecules is disclosed.

しかしながら、特許文献1に記載されている構成では、画素内の全領域に斜め電界を形成することが難しく、その結果、電圧に対する液晶分子の応答が遅れる領域が画素内に発生し、残像現象が現れるという問題が生じる。   However, in the configuration described in Patent Document 1, it is difficult to form an oblique electric field in the entire region in the pixel. As a result, a region in which the response of the liquid crystal molecules to the voltage is delayed occurs in the pixel, and an afterimage phenomenon occurs. The problem of appearing arises.

この問題を解決するために、特許文献2は、画素電極または対向電極に規則的に配列した開口部を設けることによって、放射状傾斜配向を呈する複数の液晶ドメインを画素内に有する液晶表示装置を開示している。   In order to solve this problem, Patent Document 2 discloses a liquid crystal display device having a plurality of liquid crystal domains exhibiting a radially inclined alignment in a pixel by providing openings regularly arranged in the pixel electrode or the counter electrode. doing.

さらに、特許文献3には、画素内に規則的に複数の凸部を設けることによって、凸部を中心に出現する傾斜状放射配向の液晶ドメインの配向状態を安定化する技術が開示されている。また、この文献には、凸部による配向規制力とともに、電極に設けた開口部による斜め電界を利用して液晶分子の配向を規制することによって、表示特性を改善できることを開示している。   Furthermore, Patent Document 3 discloses a technique for stabilizing the alignment state of a liquid crystal domain having an inclined radial alignment that appears around a convex portion by providing a plurality of convex portions regularly in a pixel. . Further, this document discloses that the display characteristics can be improved by regulating the alignment of liquid crystal molecules using an oblique electric field by an opening provided in the electrode, together with the alignment regulating force by the convex part.

一方、近年、屋外または屋内のいずれにおいても高品位な表示が可能な液晶表示装置が提案されている(例えば特許文献4および特許文献5)。この液晶表示装置は、半透過型液晶表示装置と呼ばれ、画素内に反射モードで表示を行う反射領域と、透過モードで表示を行う透過領域とを有している。   On the other hand, in recent years, liquid crystal display devices capable of high-quality display both outdoors and indoors have been proposed (for example, Patent Document 4 and Patent Document 5). This liquid crystal display device is referred to as a transflective liquid crystal display device, and has a reflective region in a pixel for displaying in a reflective mode and a transmissive region for displaying in a transmissive mode.

現在市販されている半透過型液晶表示装置は、ECBモードやTNモードなどが利用されているが、上記特許文献3には、垂直配向モードを透過型液晶表示装置だけでなく、半透過型液晶表示装置に適用した構成も開示されている。また、特許文献6には、垂直配向型液晶層の半透過型液晶表示装置において、透過領域の液晶層の厚さを反射領域の液晶層の厚さの2倍にするために設ける絶縁層に形成した凹部によって液晶の配向(多軸配向)を制御する技術が開示されている。凹部は例えば正八角形に形成され、液晶層を介して凹部に対向する位置に突起(凸部)またはスリット(電極開口部)が形成された構成が開示されている(例えば、特許文献6の図4および図16参照)。   The transflective liquid crystal display devices currently on the market use the ECB mode, the TN mode, and the like. However, in Patent Document 3, the vertical alignment mode is not limited to the transmissive liquid crystal display device but also the transflective liquid crystal. A configuration applied to a display device is also disclosed. Further, in Patent Document 6, in a semi-transmissive liquid crystal display device having a vertical alignment type liquid crystal layer, an insulating layer provided to make the thickness of the liquid crystal layer in the transmissive region twice the thickness of the liquid crystal layer in the reflective region. A technique for controlling the alignment (multiaxial alignment) of liquid crystals by the formed recesses is disclosed. A configuration is disclosed in which the recess is formed in, for example, a regular octagon, and a projection (projection) or a slit (electrode opening) is formed at a position facing the recess via the liquid crystal layer (for example, FIG. 4 and FIG. 16).

また、反射モードにおける表示品位を改善するために、拡散反射特性が優れた拡散反射層を形成する技術が検討されている。例えば、特許文献7には2層の感光性樹脂膜を用いたフォトリソグラフィ工程を経て、反射電極の表面にランダム配置された微細な凹凸形状を形成することによって、良好な拡散反射特性を得る技術が開示されている。さらに、特許文献8には、製造プロセスの簡略化を目的として、1層の感光性樹脂を用いて、コンタクトホールおよび微細な凹凸を形成するためのフォトマスクを介して露光し、これを現像することによって、微細な凹凸形状を有する反射電極を形成する技術が開示されている。
特開平6−301036号公報 特開2000−47217号公報 特開2003−167253号公報 特許第29555277号公報 米国特許第6195140号明細書 特開2002−350853号公報 特開平6−75238号公報 特開平9−90426号公報
Further, in order to improve display quality in the reflection mode, a technique for forming a diffuse reflection layer having excellent diffuse reflection characteristics has been studied. For example, Patent Document 7 discloses a technique for obtaining good diffuse reflection characteristics by forming fine uneven shapes randomly arranged on the surface of the reflective electrode through a photolithography process using a two-layer photosensitive resin film. Is disclosed. Further, in Patent Document 8, for the purpose of simplifying the manufacturing process, a single layer of photosensitive resin is used to expose and develop a contact hole and a photomask for forming fine irregularities. Thus, a technique for forming a reflective electrode having a fine uneven shape is disclosed.
JP-A-6-301036 JP 2000-47217 A JP 2003-167253 A Japanese Patent No. 29555277 US Pat. No. 6,195,140 JP 2002-350853 A JP-A-6-75238 Japanese Patent Laid-Open No. 9-90426

特許文献2または特許文献3に開示されている技術は、画素内に凸部または開口部を設けて複数の液晶ドメインを形成し(すなわち、画素分割し)、液晶分子に対する配向規制力を強めているが、本発明者の検討によると、十分な配向規制力を得るためには、液晶層の両側(互いに対向する一対の基板の液晶層側)に、凸部や開口部などの配向規制構造を形成することが必要であり、製造工程が複雑になるという課題がある。また、画素内の凸部の周辺から光漏れが発生するためにコントラスト比が低下することもある。さらに、配向規制構造を両方の基板に設ける場合には、基板のアライメントマージンの影響を受けるので、有効開口率の低下および/またはコントラスト比の低下はさらに顕著になる。   In the technique disclosed in Patent Document 2 or Patent Document 3, a plurality of liquid crystal domains are formed by providing convex portions or openings in a pixel (that is, divided into pixels), and the alignment regulation force on liquid crystal molecules is strengthened. However, according to the study of the present inventors, in order to obtain a sufficient alignment regulating force, alignment regulating structures such as convex portions and openings are formed on both sides of the liquid crystal layer (the liquid crystal layer side of a pair of substrates facing each other). There is a problem that the manufacturing process becomes complicated. In addition, the contrast ratio may be lowered due to light leakage from the periphery of the convex portion in the pixel. Further, in the case where the alignment regulating structure is provided on both substrates, since it is affected by the alignment margin of the substrates, the effective aperture ratio and / or the contrast ratio are further reduced.

また、特許文献6に開示されている技術では、多軸配向を制御するために設けられる凹部と反対側に凸部または電極開口部を配置することが必要となり、上記従来技術と同様の問題が発生する。   Further, in the technique disclosed in Patent Document 6, it is necessary to arrange a convex part or an electrode opening on the side opposite to the concave part provided in order to control the multiaxial orientation. Occur.

また、例えば、半透過型液晶表示装置の反射モードの表示品位を改善するために、特許文献7または8に記載されている方法を用いて反射電極を形成すると、製造プロセスが複雑になるという問題がある。すなわち、配向規制のための凸部だけでなく、拡散反射特性を改善するための微細な凹凸を形成する必要が生じ、液晶表示装置のコストアップにつながる。   In addition, for example, when the reflective electrode is formed using the method described in Patent Document 7 or 8 in order to improve the display quality of the reflective mode of the transflective liquid crystal display device, the manufacturing process becomes complicated. There is. That is, it is necessary to form not only convex portions for regulating the orientation but also fine irregularities for improving the diffuse reflection characteristics, leading to an increase in the cost of the liquid crystal display device.

本発明は上記の諸点に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡便な構成で、液晶の配向を十分に安定化できるとともに、従来よりも簡便なプロセスで製造できる液晶表示装置およびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that can sufficiently stabilize the alignment of liquid crystals with a relatively simple configuration and can be manufactured by a simpler process than before. It is in providing the manufacturing method.

本発明の液晶表示装置は、第1基板と、前記第1基板に対向するように設けられた第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた液晶層とを有し、それぞれが、前記第1基板上に形成された第1電極と、前記第1基板と前記1電極との間に設けられた層間絶縁膜と、前記第2基板上に形成され第2電極と、前記第1電極と前記第2電極の間に設けられた前記液晶層とを含む複数の画素を備え、前記層間絶縁膜は、所定の位置に設けられた少なくとも1つの凹部を有し、前記液晶層は、少なくとも所定の電圧を印加した時に、前記少なくとも1つの凹部によって規定される方位に傾斜した液晶分子を含む少なくとも1つの液晶ドメインを形成することを特徴とする。   The liquid crystal display device of the present invention includes a first substrate, a second substrate provided so as to face the first substrate, and a liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate. Each of which includes a first electrode formed on the first substrate, an interlayer insulating film provided between the first substrate and the first electrode, and a second electrode formed on the second substrate. A plurality of pixels including an electrode and the liquid crystal layer provided between the first electrode and the second electrode, and the interlayer insulating film has at least one recess provided at a predetermined position. The liquid crystal layer is characterized by forming at least one liquid crystal domain including liquid crystal molecules inclined in an orientation defined by the at least one recess when at least a predetermined voltage is applied.

ある実施形態において、前記第1電極は、少なくとも1つの開口部を有し、前記少なくとも1つの開口部は前記少なくとも1つの凹部に対応する位置に形成された開口部を含む。   In one embodiment, the first electrode has at least one opening, and the at least one opening includes an opening formed at a position corresponding to the at least one recess.

ある実施形態において、前記複数の画素はマトリクス状に配列されており、短い方のピッチをPSとすると、前記少なくとも1つの凹部の最大内径幅DCは、DC<0.35・PSの関係を満足する。 In one embodiment, when the plurality of pixels are arranged in a matrix and the shorter pitch is P S , the maximum inner diameter width D C of the at least one recess is D C <0.35 · P S. Satisfy the relationship.

ある実施形態において、前記層間絶縁膜の厚さIdと前記少なくとも1つの凹部の深さhとの関係が、h<0.8・Idの関係を満足する。   In one embodiment, the relationship between the thickness Id of the interlayer insulating film and the depth h of the at least one recess satisfies a relationship of h <0.8 · Id.

ある実施形態において、前記第1電極は、少なくとも1つの切欠き部をさらに有する。   In one embodiment, the first electrode further has at least one notch.

ある実施形態において、前記層間絶縁膜と一体に形成された壁構造体を更に有し、前記壁構造体は、前記複数の画素のそれぞれの周囲に規則的に配列されている。   In one embodiment, the image forming apparatus further includes a wall structure formed integrally with the interlayer insulating film, and the wall structure is regularly arranged around each of the plurality of pixels.

ある実施形態において、前記複数の画素のそれぞれの周囲に遮光領域を有し、前記壁構造体は前記遮光領域に規則的に配置されている。   In one embodiment, a light shielding region is provided around each of the plurality of pixels, and the wall structure is regularly arranged in the light shielding region.

ある実施形態において、前記液晶層は垂直配向型の液晶層であって、前記液晶層に少なくとも所定の電圧を印加した時に形成される前記少なくとも1つの液晶ドメインは軸対称配向を呈する液晶ドメインを含み、軸対称配向の中心軸は、前記少なくとも1つの凹部内または近傍に形成される。   In one embodiment, the liquid crystal layer is a vertical alignment type liquid crystal layer, and the at least one liquid crystal domain formed when at least a predetermined voltage is applied to the liquid crystal layer includes a liquid crystal domain exhibiting axial symmetry alignment. The central axis of the axially symmetric orientation is formed in or near the at least one recess.

ある実施形態において、前記第2電極は、画素内の所定の位置に形成された少なくとも1つのさらなる開口部を有し、前記液晶層は垂直配向型の液晶層であって、前記液晶層に少なくとも所定の電圧を印加した時に形成される前記少なくとも1つの液晶ドメインは軸対称配向を呈する液晶ドメインを含み、軸対称配向の中心軸は、前記少なくとも1つのさらなる凹部内または近傍に形成される。   In one embodiment, the second electrode has at least one further opening formed at a predetermined position in a pixel, and the liquid crystal layer is a vertical alignment type liquid crystal layer, and the liquid crystal layer is at least in the liquid crystal layer. The at least one liquid crystal domain formed when a predetermined voltage is applied includes a liquid crystal domain exhibiting an axially symmetric orientation, and a central axis of the axially symmetric orientation is formed in or near the at least one further recess.

ある実施形態において、前記第1電極に電気的に接続されたスイッチング素子を前記第1基板上にさらに有し、前記スイッチング素子の少なくとも一部は前記層間絶縁膜に覆われている。   In one embodiment, a switching element electrically connected to the first electrode is further provided on the first substrate, and at least a part of the switching element is covered with the interlayer insulating film.

ある実施形態において、前記第1電極は、透過領域を規定する透明電極と反射領域を規定する反射電極とを含む。   In one embodiment, the first electrode includes a transparent electrode that defines a transmissive region and a reflective electrode that defines a reflective region.

ある実施形態において、前記少なくも1つの液晶ドメインは、前記透過領域に形成され軸対称配向を呈する液晶ドメインを含み、軸対称配向の中心軸は前記少なくとも1つの凹部内または近傍に形成されている。   In one embodiment, the at least one liquid crystal domain includes a liquid crystal domain formed in the transmissive region and exhibiting axially symmetric alignment, and a central axis of the axially symmetric alignment is formed in or near the at least one recess. .

ある実施形態において、前記層間絶縁膜は、表面が実質的に平坦な第1領域と表面が凹凸形状を有する第2領域とを有し、前記透明電極は前記第1領域上に形成されており、前記反射電極は前記第2領域上に形成されている。   In one embodiment, the interlayer insulating film has a first region having a substantially flat surface and a second region having a concavo-convex shape on the surface, and the transparent electrode is formed on the first region. The reflective electrode is formed on the second region.

ある実施形態において、前記第1基板および前記第2基板を介して互いに対向するように配置された一対の偏光板を有し、前記第1基板および/または前記第2基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも1つの2軸性光学異方性媒体層をさらに有する。   In one embodiment, the first substrate and / or the second substrate and the pair of polarizing plates have a pair of polarizing plates disposed so as to face each other with the first substrate and the second substrate interposed therebetween. And at least one biaxial optically anisotropic medium layer.

ある実施形態において、前記第1基板および前記第2基板を介して互いに対向するように配置された一対の偏光板をさらに有し、前記第1基板および/または前記第2基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも1つの1軸性光学異方性媒体層をさらに有する。   In one embodiment, the liquid crystal display device further includes a pair of polarizing plates disposed so as to face each other with the first substrate and the second substrate interposed therebetween, and the first substrate and / or the second substrate and the pair of polarizations It further has at least one uniaxial optically anisotropic medium layer between the plates.

本発明の液晶表示装置の製造方法は、第1基板と、前記第1基板に対向するように設けられた第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた液晶層とを有し、それぞれが、前記第1基板上に形成された第1電極と、前記第1電極に電気的に接続された回路要素と、前記第1基板と前記1電極との間に設けられた層間絶縁膜と、前記第2基板上に形成され第2電極と、前記第1電極と前記第2電極の間に設けられた前記液晶層とを含む複数の画素を備える液晶表示装置の製造方法であって、第1基板上に回路要素を形成する工程と、前記回路要素を覆うポジ型の感光性樹脂膜を形成する工程と、前記感光性樹脂膜を露光する工程であって、露光量が互いに異なる所定の領域を形成する工程と、露光された前記感光性樹脂膜を現像することによって、前記回路要素の一部を露出するコンタクトホールと、少なくとも1つの凹部を有する層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜上に第1電極を形成する工程とを包含することを特徴とする。   The method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention includes a first substrate, a second substrate provided to face the first substrate, and a liquid crystal provided between the first substrate and the second substrate. A first electrode formed on the first substrate, a circuit element electrically connected to the first electrode, and between the first substrate and the first electrode A liquid crystal display device comprising a plurality of pixels, comprising: an interlayer insulating film provided; a second electrode formed on the second substrate; and the liquid crystal layer provided between the first electrode and the second electrode. And a step of forming a circuit element on a first substrate, a step of forming a positive photosensitive resin film covering the circuit element, and a step of exposing the photosensitive resin film. A step of forming predetermined regions having different exposure amounts, and developing the exposed photosensitive resin film A step of forming a contact hole exposing a part of the circuit element, an interlayer insulating film having at least one recess, and a step of forming a first electrode on the interlayer insulating film. It is characterized by.

ある実施形態において、前記層間絶縁層を形成する工程は、表面が実質的に平坦な第1領域と、表面が凹凸形状を有する第2領域とを形成する工程を含み、前記第1電極を形成する工程は、前記第1領域の前記層間絶縁膜上に透明電極を形成する工程と、前記第2領域の前記層間絶縁膜上に反射電極を形成する工程とを包含する。   In one embodiment, the step of forming the interlayer insulating layer includes a step of forming a first region having a substantially flat surface and a second region having a concavo-convex shape, and forming the first electrode. The step of forming includes a step of forming a transparent electrode on the interlayer insulating film in the first region and a step of forming a reflective electrode on the interlayer insulating film in the second region.

ある実施形態において、前記露光工程は、第1フォトマスクを用いて、前記第2領域となる領域とその他の領域を形成する第1露光工程と、前記その他の領域に、第2フォトマスクを用いて、前記コンタクトホールとなる領域および前記少なくとも1つの凹部となる領域を形成する第2露光工程とを含む。   In one embodiment, the exposure step uses a first photomask to form a region that becomes the second region and other regions, and a second photomask is used for the other regions. And a second exposure step of forming a region to be the contact hole and a region to be the at least one recess.

ある実施形態において、前記液晶表示装置は、前記複数の画素のそれぞれの周囲に規則的に配列され前記層間絶縁膜と一体に形成された壁構造体を更に有し、前記第1露光工程は、前記第2領域となる領域と壁構造体となる領域を形成する工程である。   In one embodiment, the liquid crystal display device further includes a wall structure regularly arranged around each of the plurality of pixels and integrally formed with the interlayer insulating film, and the first exposure step includes: Forming a region to be the second region and a region to be a wall structure;

ある実施形態において、前記第1電極および/または前記第2電極を形成する工程は、導電膜を形成する工程と、前記導電膜をパターニングする工程とを包含し、前記パターニングする工程は、前記第1電極および/または前記第2電極の所定の位置に複数の開口部または切欠き部を形成する工程を包含する。   In one embodiment, the step of forming the first electrode and / or the second electrode includes a step of forming a conductive film and a step of patterning the conductive film. The step of patterning includes the step of forming the first electrode. Including a step of forming a plurality of openings or notches at predetermined positions of one electrode and / or the second electrode.

本発明の液晶表示装置は、第1電極(例えば画素電極)と第1基板との間に設けられた層間絶縁膜が所定の領域に凹部を有する。この凹部に対応して液晶層側の表面に形成される凹部が配向規制構造として作用し、少なくとも所定の電圧(閾値以上の電圧)を印加した時に液晶分子が傾斜する方位を規定する。層間絶縁間膜は、典型的には第1電極と電気的に接続された回路要素(配線やスイッチング素子(TFT等))覆う様に形成され、上記凹部は層間絶縁膜にコンタクトホールを形成するプロセスを利用して形成され得るので、製造工程が複雑になることが無い。また、第1電極の凹部に対応する位置に開口部を設けると、電圧印加時に開口部の近傍に発生する斜め電界によって、液晶分子が傾斜する方位(方向)を規制することができる。   In the liquid crystal display device of the present invention, an interlayer insulating film provided between a first electrode (for example, a pixel electrode) and a first substrate has a recess in a predetermined region. A recess formed on the surface on the liquid crystal layer side corresponding to the recess acts as an alignment regulating structure, and defines an orientation in which the liquid crystal molecules are tilted when at least a predetermined voltage (voltage equal to or higher than a threshold value) is applied. The interlayer insulating film is typically formed so as to cover circuit elements (wiring, switching elements (TFTs, etc.)) electrically connected to the first electrode, and the recess forms a contact hole in the interlayer insulating film. Since it can be formed using a process, the manufacturing process is not complicated. In addition, when the opening is provided at a position corresponding to the concave portion of the first electrode, the direction (direction) in which the liquid crystal molecules are tilted can be regulated by an oblique electric field generated in the vicinity of the opening when a voltage is applied.

さらに、第1電極に切欠き部を設けると、切欠き部の近傍に発生する斜め電界によって、液晶分子が傾斜する方向を規定することができる。また、画素の周囲に規則的に配置された壁構造体を設けることによって、液晶分子が傾斜する方向を規定することもできる。壁構造体は、その傾斜側面のアンカリング作用(配向規制力)によって、液晶分子が電界によって傾く方向を規定し、壁構造体によって実質的に包囲された領域に、配向方向が互いに異なる液晶分子を含む少なくとも1つの液晶ドメインが安定に形成されるという作用を示す。この壁構造体を層間絶縁膜と一体に形成することによって、製造工程の複雑化を回避することができる。また、画素の周辺は遮光領域とされるので、壁構造体による光漏れは抑制・防止される。   Furthermore, when the notch is provided in the first electrode, the direction in which the liquid crystal molecules are tilted can be defined by the oblique electric field generated in the vicinity of the notch. In addition, by providing a wall structure regularly arranged around the pixel, the direction in which the liquid crystal molecules tilt can be defined. The wall structure defines the direction in which the liquid crystal molecules are tilted by the electric field by the anchoring action (alignment regulating force) of the inclined side surface, and the liquid crystal molecules having different alignment directions are substantially surrounded by the wall structure. This exhibits an effect that at least one liquid crystal domain containing is stably formed. By forming the wall structure integrally with the interlayer insulating film, the manufacturing process can be prevented from becoming complicated. Further, since the periphery of the pixel is a light shielding region, light leakage due to the wall structure is suppressed / prevented.

層間絶縁膜に形成される凹部、第1電極(典型的には画素電極)に形成される開口部、および壁構造体という配向規制構造は、いずれも第1基板側に形成され、第2基板側に配向規制構造を設けなくとも、十分な配向規制力が得られる。   The recesses formed in the interlayer insulating film, the openings formed in the first electrode (typically, the pixel electrode), and the orientation regulating structure such as the wall structure are all formed on the first substrate side, and the second substrate Even if an orientation regulating structure is not provided on the side, a sufficient orientation regulating force can be obtained.

例えば、液晶層として垂直配向型液晶層を用いると、上記凹部内または近傍に中心軸が固定・安定化された軸対称配向ドメインを形成することができる。凹部に対応する位置に開口部を設けることによって、さらに確実に中心軸が固定・安定化される。また、切欠き部および/または壁構造体の配向規制力を利用して、軸対称配向そのものを安定化することもできる。特に画素内に複数の軸対称配向ドメインを形成する場合には、それらの境界に切欠き部を設けることによって、軸対称配向ドメインを効果的に安定化することができる。   For example, when a vertical alignment type liquid crystal layer is used as the liquid crystal layer, an axially symmetric alignment domain in which the central axis is fixed and stabilized can be formed in or near the recess. By providing the opening at a position corresponding to the recess, the central axis is more reliably fixed and stabilized. Further, the axially symmetric orientation itself can be stabilized by utilizing the orientation regulating force of the notch and / or the wall structure. In particular, when a plurality of axially symmetric alignment domains are formed in a pixel, the axially symmetric alignment domains can be effectively stabilized by providing notches at their boundaries.

なお、軸対称配向の中心軸の固定・安定化のために、第1電極に対向する第2電極に開口部を設けても良いし、さらに必要に応じて切欠き部を設けても良い。   In order to fix and stabilize the central axis of the axially symmetric orientation, an opening may be provided in the second electrode facing the first electrode, and a notch may be provided as necessary.

このように、本発明によると、例えば、軸対称配向を安定化し、且つ、その中心軸を固定・安定化できるので、中心軸の位置が表示領域内で不均一となる(画素毎にばらつく)ことに起因する表示のざらつき感の発生や中間調電圧間の遷移時に見られる緩和応答時間の遅さに起因する残像現象などを改善できる。なお、各画素に少なくとも1つの液晶ドメインが形成されればよいが、画素の大きさや形状に応じて、2以上の液晶ドメインを形成しても良く、典型的な長方形の画素に対しては、2以上の液晶ドメインを形成することが好ましい。   As described above, according to the present invention, for example, the axially symmetric orientation can be stabilized and the central axis can be fixed and stabilized, so that the position of the central axis is non-uniform in the display area (varies from pixel to pixel). In particular, it is possible to improve the afterglow phenomenon caused by the generation of a rough feeling of display caused by the delay or the slow relaxation response time seen at the transition between halftone voltages. Note that at least one liquid crystal domain may be formed in each pixel, but two or more liquid crystal domains may be formed depending on the size and shape of the pixel. For a typical rectangular pixel, It is preferable to form two or more liquid crystal domains.

本発明による実施形態の液晶表示装置は、第1基板(例えばTFT側ガラス基板)と、第1基板に対向するように設けられた第2基板(例えばカラーフィルタ側ガラス基板)と、これらの基板の間に設けられた液晶層(例えば垂直配向型液晶層)と、第1基板上に形成された第1電極(例えば画素電極)と、第2基板上に形成され第2電極(例えば対向電極)と、第1電極と第1基板との間に設けられた層間絶縁膜とを有している。層間絶縁膜は規則的に配置された少なくとも1つの凹部を有しており、この凹部が液晶層側の表面に形成する凹部が液晶分子が電界によって傾斜する方向を規定する。凹部の形状および配置によって、1つの画素内に液晶分子が電界によって傾斜する方位が異なる複数の領域を形成することができる。以下では、個々の液晶ドメインが、電界によって異なる方位に傾斜する液晶分子を含む軸対称配向ドメインを形成する構成を例示するが、これに限られず、例えば、個々の液晶ドメイン内の液晶分子が傾斜する方向が同じであり、その方向が互いに異なる複数のドメイン(好ましくは90°ずつ異なる4つのドメイン)を形成するように凹部を配置しても良い。   A liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention includes a first substrate (for example, a TFT side glass substrate), a second substrate (for example, a color filter side glass substrate) provided to face the first substrate, and these substrates. A liquid crystal layer (for example, a vertical alignment type liquid crystal layer) provided between the first substrate, a first electrode (for example, a pixel electrode) formed on the first substrate, and a second electrode (for example, a counter electrode) formed on the second substrate. And an interlayer insulating film provided between the first electrode and the first substrate. The interlayer insulating film has at least one concave portion regularly arranged, and the concave portion formed on the surface on the liquid crystal layer side defines the direction in which the liquid crystal molecules are inclined by the electric field. Depending on the shape and arrangement of the recesses, a plurality of regions having different orientations in which liquid crystal molecules are inclined by an electric field can be formed in one pixel. Hereinafter, a configuration in which each liquid crystal domain forms an axially symmetric alignment domain including liquid crystal molecules inclined in different directions depending on an electric field is exemplified, but the present invention is not limited thereto. For example, the liquid crystal molecules in each liquid crystal domain are inclined. The recesses may be arranged so as to form a plurality of domains (preferably four domains that differ by 90 °) having the same direction and different directions.

本発明は、垂直配向型液晶層を用い、それぞれの画素に複数の軸対称配向ドメインを形成する場合に、特に、広視野角で高コントラスト比な表示が可能な液晶表示装置を実現できる。従って、以下では、垂直配向型液晶層を用いた液晶表示装置(いわゆるVAモードの液晶表示装置)を例に本発明の実施形態を説明するが、本発明はこれに限られず、少なくとも所定の電圧を印加した時に、互いに異なる方向に配向した液晶分子を含む少なくとも1つの液晶ドメインが画素内に形成される液晶表示装置に適用できる。なお、視野角特性の観点からは、液晶分子の配向方向が4方向以上の液晶ドメインを有することが好ましく、以下では軸対称配向ドメインを例示する。   The present invention can realize a liquid crystal display device capable of displaying with a wide viewing angle and a high contrast ratio, particularly when a vertical alignment type liquid crystal layer is used and a plurality of axially symmetric alignment domains are formed in each pixel. Therefore, in the following, an embodiment of the present invention will be described taking a liquid crystal display device using a vertical alignment type liquid crystal layer (so-called VA mode liquid crystal display device) as an example. However, the present invention is not limited to this, and at least a predetermined voltage is described. Can be applied to a liquid crystal display device in which at least one liquid crystal domain including liquid crystal molecules aligned in different directions is formed in a pixel. From the viewpoint of viewing angle characteristics, the liquid crystal molecules preferably have liquid crystal domains having four or more alignment directions, and an axially symmetric alignment domain is exemplified below.

また、以下の実施形態では、透過型と半透過型の液晶表示装置を例示するが、反射型表示装置にも適用できる。   In the following embodiments, transmissive and transflective liquid crystal display devices are exemplified, but the present invention can also be applied to reflective display devices.

以下に、図面を参照しながら本発明による実施形態の液晶表示装置の構成を具体的に説明する。   The configuration of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

(透過型液晶表示装置)
まず、本発明による実施形態の一例の透過型液晶表示装置100の構成を図1を参照しながら説明する。図1は、透過型液晶表示装置100の1つの画素の構成を模式的に示す図であり、(a)は、平面図であり、(b)は図1(a)中の1B−1B’線に沿った断面図である。
(Transmission type liquid crystal display)
First, a configuration of a transmissive liquid crystal display device 100 as an example of an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of one pixel of the transmissive liquid crystal display device 100, (a) is a plan view, and (b) is 1B-1B ′ in FIG. 1 (a). It is sectional drawing along a line.

ここでは、1画素を2分割(N=2)した例を示すが、画素ピッチに応じて分割数(=N)は3以上に設定できる。なお、分割数(=N)が多くなると、有効開口率は低下する傾向にあるので、高精細な表示パネルに適用する場合は、分割数(=N)を小さくすることが好ましい。また、画素を分割しない(N=1と表現することもある。)場合にも本発明を適用することができる。また分割された領域を「サブ画素」ということもある。本発明の好ましい実施形態では、サブ画素に1つの軸対称配向ドメインが形成される。   Here, an example in which one pixel is divided into two (N = 2) is shown, but the number of divisions (= N) can be set to 3 or more according to the pixel pitch. Note that as the number of divisions (= N) increases, the effective aperture ratio tends to decrease. Therefore, when applied to a high-definition display panel, it is preferable to reduce the number of divisions (= N). Also, the present invention can be applied to a case where the pixel is not divided (may be expressed as N = 1). The divided area is sometimes referred to as “sub-pixel”. In a preferred embodiment of the present invention, one axisymmetric alignment domain is formed in the subpixel.

液晶表示装置100は、透明基板(例えばガラス基板)110aと、透明基板110aに対向するように設けられた透明基板110bと、透明基板110aと110bとの間に設けられた垂直配向型の液晶層120とを有する。基板110aおよび110b上の液晶層120に接する面には垂直配向膜(不図示)が設けられており、電圧無印加時には、液晶層120の液晶分子は、垂直配向膜の表面に対して略垂直に配向している。液晶層120は、誘電異方性が負のネマティック液晶材料を含み、必要に応じて、カイラル剤を更に含む。   The liquid crystal display device 100 includes a transparent substrate (for example, a glass substrate) 110a, a transparent substrate 110b provided to face the transparent substrate 110a, and a vertical alignment type liquid crystal layer provided between the transparent substrates 110a and 110b. 120. A vertical alignment film (not shown) is provided on the surfaces of the substrates 110a and 110b in contact with the liquid crystal layer 120. When no voltage is applied, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 120 are substantially perpendicular to the surface of the vertical alignment film. Oriented. The liquid crystal layer 120 includes a nematic liquid crystal material having negative dielectric anisotropy, and further includes a chiral agent as necessary.

液晶表示装置100は、透明基板110a上に形成された画素電極111と、透明基板110aと画素電極111との間に設けられた層間絶縁膜115aと、透明基板110b上に形成された対向電極131とを有し、画素電極111と対向電極131との間に設けられた液晶層120とが画素を規定する。ここでは、画素電極111および対向電極131のいずれも透明導電層(例えばITO層)で形成されている。なお、典型的には、透明基板110bの液晶層120側には、画素に対応して設けられるカラーフィルタ130(複数のカラーフィルタをまとめて全体をカラーフィルタ層130ということもある。)と、隣接するカラーフィルタ130の間に設けられるブラックマトリクス(遮光層)132とが形成され、これらの上に対向電極131が形成されるが、対向電極131上(液晶層120側)にカラーフィルタ層130やブラックマトリクス132を形成しても良い。   The liquid crystal display device 100 includes a pixel electrode 111 formed on the transparent substrate 110a, an interlayer insulating film 115a provided between the transparent substrate 110a and the pixel electrode 111, and a counter electrode 131 formed on the transparent substrate 110b. The liquid crystal layer 120 provided between the pixel electrode 111 and the counter electrode 131 defines a pixel. Here, both the pixel electrode 111 and the counter electrode 131 are formed of a transparent conductive layer (for example, an ITO layer). Typically, on the liquid crystal layer 120 side of the transparent substrate 110b, a color filter 130 provided corresponding to the pixel (a plurality of color filters may be collectively referred to as the color filter layer 130), and A black matrix (light-shielding layer) 132 provided between adjacent color filters 130 is formed, and a counter electrode 131 is formed thereon. The color filter layer 130 is formed on the counter electrode 131 (the liquid crystal layer 120 side). Alternatively, the black matrix 132 may be formed.

層間絶縁膜115aは、画素内の所定の位置に設けられた凹部117を有し、この凹部117は、液晶層側の表面に凹部を形成し、その形状効果によって、液晶分子の軸対称配向の中心軸を固定・安定化するように作用する。ここでは、画素電極111が凹部117に対応する位置に開口部114を有し、凹部117は開口部114内に形成されている。画素電極111の開口部114は電圧印加時にその周辺に斜め電界を生成し、凹部114による形状効果と共に、軸対称配向の中心軸を固定・安定化するように作用するが、開口部114を省略しても、画素電極111の液晶層側の表面(さらにその上に形成される配向膜の表面)に凹部117に対応する凹部が形成される。   The interlayer insulating film 115a has a concave portion 117 provided at a predetermined position in the pixel. The concave portion 117 forms a concave portion on the surface on the liquid crystal layer side, and due to the shape effect thereof, the liquid crystal molecules have an axially symmetric orientation. It works to fix and stabilize the central axis. Here, the pixel electrode 111 has an opening 114 at a position corresponding to the recess 117, and the recess 117 is formed in the opening 114. The opening 114 of the pixel electrode 111 generates an oblique electric field around it when a voltage is applied, and acts to fix and stabilize the central axis of the axially symmetric orientation along with the shape effect by the recess 114, but the opening 114 is omitted. Even so, a recess corresponding to the recess 117 is formed on the surface of the pixel electrode 111 on the liquid crystal layer side (and the surface of the alignment film formed thereon).

さらに、液晶表示装置100は、それぞれの画素の周辺に遮光領域を有し、この遮光領域内の透明基板110a上に壁構造体115bを有している。壁構造体115bは、透明基板110a上に形成された回路要素(スイッチング素子などの能動素子だけでなく、配線や電極を含む:ここでは不図示)を覆うように形成された層間絶縁膜115aと一体に形成されている。例えば、後述するように、回路要素としてTFTを有する透過型液晶表示装置において層間絶縁膜を設けると、画素電極111をゲート信号配線および/またはソース信号配線と一部重畳させて形成することが可能となり、開口率を向上することができる。   Furthermore, the liquid crystal display device 100 has a light shielding region around each pixel, and has a wall structure 115b on the transparent substrate 110a in the light shielding region. The wall structure 115b includes an interlayer insulating film 115a formed on the transparent substrate 110a so as to cover circuit elements (including not only active elements such as switching elements but also wires and electrodes: not shown here). It is integrally formed. For example, as will be described later, when an interlayer insulating film is provided in a transmissive liquid crystal display device having a TFT as a circuit element, the pixel electrode 111 can be partially overlapped with the gate signal wiring and / or the source signal wiring. Thus, the aperture ratio can be improved.

ここで、遮光領域とは、透明基板110a上の画素電極111の周辺領域に形成される、例えばTFTやゲート信号配線、ソース信号配線、または、透明基板110b上に形成されるブラックマトリクスによって遮光される領域であり、この領域は表示に寄与しない。従って、遮光領域に形成された壁構造体115bは表示に悪影響を及ぼすことが無い。   Here, the light shielding region is shielded by, for example, a TFT, a gate signal wiring, a source signal wiring, or a black matrix formed on the transparent substrate 110b, which is formed in the peripheral region of the pixel electrode 111 on the transparent substrate 110a. This area does not contribute to display. Therefore, the wall structure 115b formed in the light shielding region does not adversely affect the display.

例示した壁構造体115bは、画素を包囲するように連続した壁として設けられているが、これに限らず複数の壁に分断されていても良い。この壁構造体115bは液晶ドメインの画素の外延近傍に形成される境界を規定するように作用するので、ある程度の長さを有することが好ましい。例えば、壁構造体115bを複数の壁で構成した場合、個々の壁の長さは、隣接する壁の間の長さよりも長いことが好ましい。   The illustrated wall structure 115b is provided as a continuous wall so as to surround the pixel. However, the wall structure 115b is not limited thereto, and may be divided into a plurality of walls. Since the wall structure 115b acts to define a boundary formed in the vicinity of the extension of the pixels in the liquid crystal domain, it is preferable that the wall structure 115b has a certain length. For example, when the wall structure 115b is composed of a plurality of walls, the length of each wall is preferably longer than the length between adjacent walls.

ここで例示した画素電極111は、凹部117に対応する位置に形成された2つの開口部114と4つの切欠き部113を有している。この液晶層に所定の電圧を印加すると、それぞれが軸対称配向を呈する2つの液晶ドメインが形成され、これら液晶ドメインのそれぞれの軸対称配向の中心軸は、層間絶縁膜115aに形成された凹部117内またはその近傍に形成される。後に詳しく説明するように、凹部117(および画素電極111の開口部114)が軸対称配向の中心軸の位置を固定するように作用する。切欠き部113は軸対称配向ドメインの境界付近に設けられ、液晶分子が電界によって倒れる方向を規定し、軸対称配向ドメインを形成するように作用する。切欠き部113の周辺には、画素電極111と対向電極113との間に印加される電圧によって、斜め電界が形成され、この斜め電界によって液晶分子が傾斜する方向が規定される結果、上述のように作用する。また、ここでは、切欠き部113は、画素(ここでは全体が透過領域)に形成される液晶ドメインの中心軸に対応する凹部(ここでは図1中の右側の凹部)117を中心に点対称に配置された4つの切欠き部113を含んでいる。   The pixel electrode 111 illustrated here has two openings 114 and four notches 113 formed at positions corresponding to the recesses 117. When a predetermined voltage is applied to the liquid crystal layer, two liquid crystal domains each having an axially symmetric alignment are formed, and the central axis of each of the liquid crystal domains is an indentation 117 formed in the interlayer insulating film 115a. It is formed in or in the vicinity thereof. As will be described in detail later, the recess 117 (and the opening 114 of the pixel electrode 111) acts to fix the position of the central axis of the axially symmetric orientation. The notch 113 is provided in the vicinity of the boundary of the axially symmetric alignment domain, and defines the direction in which the liquid crystal molecules are tilted by the electric field, and acts to form the axially symmetric alignment domain. An oblique electric field is formed around the notch 113 by the voltage applied between the pixel electrode 111 and the counter electrode 113, and the direction in which the liquid crystal molecules are inclined is defined by the oblique electric field. Acts as follows. Further, here, the notch 113 is point-symmetric about a recess (here, the recess on the right side in FIG. 1) 117 corresponding to the central axis of the liquid crystal domain formed in the pixel (here, the entire transmission region). The four notches 113 are arranged in the.

このような切欠き部113を設けることによって、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向が規定され、2つの液晶ドメインが形成される。なお、図1中、画素電極111の左側に切欠き部を設けていない理由は、図示した画素電極111の左側に位置する画素電極(不図示)の右端に設けた切欠き部によって同様の作用が得られるので、画素の有効開口率を低下する切欠き部を画素電極111の左端では省略している。ここでは、上述した壁構造体115bによる配向規制力も得られるので、画素電極111の左端に切欠き部を設けなくとも、切欠き部を設けた場合と同様に安定した液晶ドメインが形成されるのに加え、有効開口率が向上するという効果が得られる。ここでは、4つの切欠き部113を形成したが、切欠き部は、隣接する液晶ドメインの間に少なくとも1つ設ければよく、例えば、ここでは、画素の中央部に細長い切欠き部を設けて、他を省略しても良い。   By providing such a notch 113, the direction in which the liquid crystal molecules fall when a voltage is applied is defined, and two liquid crystal domains are formed. In FIG. 1, the reason why the notch is not provided on the left side of the pixel electrode 111 is that the notch provided at the right end of the pixel electrode (not shown) located on the left side of the illustrated pixel electrode 111 has the same effect. Therefore, a notch that reduces the effective aperture ratio of the pixel is omitted at the left end of the pixel electrode 111. Here, since the alignment regulating force by the wall structure 115b described above can also be obtained, a stable liquid crystal domain can be formed as in the case where the notch portion is provided without providing the notch portion on the left end of the pixel electrode 111. In addition, the effect of improving the effective aperture ratio can be obtained. Here, four cutout portions 113 are formed, but at least one cutout portion may be provided between adjacent liquid crystal domains. For example, here, a long and thin cutout portion is provided at the center of the pixel. Others may be omitted.

軸対称配向ドメインの中心軸を固定するためにサブ画素(液晶ドメイン)の略中央に設ける凹部117の形状は、例示したように円形であるこが好ましいがこれに限られない。ただし、全方位的にほぼ等しい配向規制力を発揮させるためには、4角形以上の多角形であることが好ましく、正多角形であることが好ましい。なお、この凹部117に対応する開口部114を画素電極111に設ける場合、開口部114の形状も凹部117と同様に設計されることが好ましく、同じ形状であることが好ましい。ここでは、開口部114および凹部117の形状をいずれも円形としている。   The shape of the concave portion 117 provided in the approximate center of the sub-pixel (liquid crystal domain) in order to fix the central axis of the axially symmetric alignment domain is preferably circular as illustrated, but is not limited thereto. However, in order to exert substantially the same orientation regulating force in all directions, the polygon is preferably a quadrilateral or more, and is preferably a regular polygon. When the opening 114 corresponding to the recess 117 is provided in the pixel electrode 111, the shape of the opening 114 is preferably designed in the same manner as the recess 117, and preferably the same shape. Here, the shapes of the opening 114 and the recess 117 are both circular.

壁構造体115bは、凹部117を有する層間絶縁膜115aと一体に形成されているので、例えば、感光性樹脂膜115を成膜、露光、現像する一連の工程で作製することができる。例えば、スイッチング素子(例えばTFT)などの回路要素を覆うように感光性樹脂膜(好ましくはポジ型感光性樹脂)を設け、感光性樹脂膜にコンタクトホール(画素電極と回路要素(例えば、TFTのドレイン電極に接続された電極(接続電極ということがある))とを接続するためのコンタクトホール)を形成する露光・現像工程において、所定の領域毎に露光量を変える(選択的に露光しない場合を含む)ことによって形成することができる。例えば、ポジ型感光性樹脂膜を用いる場合には、露光しない領域を壁構造体115bとし、完全露光領域にコンタクトホールを形成するとともに、中間の露光量の領域に凹部117を形成することができる。なお、ここでは、凹部117となる領域よりも露光量が少ない領域上に画素電極111が形成され、画素電極111の開口部114内に凹部117が露出される。   Since the wall structure 115b is formed integrally with the interlayer insulating film 115a having the recess 117, for example, the wall structure 115b can be manufactured by a series of steps of forming, exposing, and developing the photosensitive resin film 115. For example, a photosensitive resin film (preferably a positive photosensitive resin) is provided so as to cover circuit elements such as switching elements (for example, TFTs), and contact holes (pixel electrodes and circuit elements (for example, TFTs) are provided in the photosensitive resin film. In an exposure / development process for forming a contact hole for connecting an electrode connected to the drain electrode (sometimes referred to as a connection electrode)), the exposure amount is changed for each predetermined region (when not selectively exposed) Can be formed. For example, when a positive photosensitive resin film is used, a non-exposed region can be the wall structure 115b, a contact hole can be formed in the completely exposed region, and a recess 117 can be formed in the intermediate exposure amount region. . Here, the pixel electrode 111 is formed on a region where the exposure amount is smaller than the region to be the concave portion 117, and the concave portion 117 is exposed in the opening 114 of the pixel electrode 111.

また、軸対称配向ドメイン内の液晶分子が電界によって倒れる方向を規定するように作用する切欠き部113の形状は、隣接する軸対称配向に対してほぼ等しい配向規制力を発揮するように設定され、例えば4角形が好ましい。切欠き部113は、開口部114と共に、画素電極111をパターニングする工程で同時に形成される。   In addition, the shape of the notch 113 that acts so as to define the direction in which the liquid crystal molecules in the axially symmetric alignment domain are tilted by the electric field is set so as to exhibit substantially the same alignment regulating force with respect to the adjacent axially symmetric alignment. For example, a quadrangle is preferable. The notch 113 is formed simultaneously with the opening 114 in the process of patterning the pixel electrode 111.

液晶層120の厚さ(セルギャップともいう。)を規定するための支持体133を遮光領域(ここではブラックマトリクス132によって規定される領域)に形成すれば、表示品位を低下させることが無いので好ましい。支持体133は、透明基板110aおよび110bのどちらに形成しても良く、例示したように、遮光領域に設けられた壁構造体115b上に設ける場合に限られない。壁構造体115b上に支持体133を形成する場合は、壁構造体115bの高さと支持体133の高さとの和が液晶層120の厚さとなるように設定される。壁構造体115bが形成されていない領域に支持体133を設ける場合には、支持体133の高さが液晶層120の厚さとなるように設定される。支持体133は、例えば、感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ工程で形成することができる。   If the support 133 for defining the thickness (also referred to as a cell gap) of the liquid crystal layer 120 is formed in the light shielding region (here, the region defined by the black matrix 132), the display quality is not deteriorated. preferable. The support 133 may be formed on either of the transparent substrates 110a and 110b, and is not limited to being provided on the wall structure 115b provided in the light shielding region as illustrated. When the support 133 is formed on the wall structure 115b, the sum of the height of the wall structure 115b and the height of the support 133 is set to be the thickness of the liquid crystal layer 120. When the support body 133 is provided in a region where the wall structure 115 b is not formed, the height of the support body 133 is set to be the thickness of the liquid crystal layer 120. The support 133 can be formed by a photolithography process using a photosensitive resin, for example.

この液晶表示装置100においては、画素電極111および対向電極131に所定の電圧(閾値電圧以上の電圧)を印加すると、サブ画素(軸対称配向ドメイン)の略中央に形成された凹部117(および開口部114)内またはその近傍にそれぞれの中心軸が安定化された2つの軸対称配向ドメインが形成され、画素電極111の長手方向の中央部に設けた一対の切欠き部113が隣接する2つの液晶ドメイン内の液晶分子が電界で倒れる方向を規定し、壁構造体115bおよび画素電極111のコーナ部に設けられた切欠き部113が液晶ドメインの画素の外延近傍の液晶分子が電界で倒れる方向を規定する。壁構造体115bと凹部117(および開口部114)および切欠き部113による配向規制力が協同的に作用し、液晶ドメインの配向を安定化すると考えられる。   In this liquid crystal display device 100, when a predetermined voltage (a voltage equal to or higher than the threshold voltage) is applied to the pixel electrode 111 and the counter electrode 131, the concave portion 117 (and the opening formed in the approximate center of the sub-pixel (axisymmetric alignment domain)). Two axially symmetric alignment domains each having a stabilized central axis are formed in or near the portion 114), and two adjacent notch portions 113 provided at the center in the longitudinal direction of the pixel electrode 111 are adjacent to each other. The direction in which the liquid crystal molecules in the liquid crystal domain are tilted by the electric field is defined, and the notch 113 provided in the corner portion of the wall structure 115b and the pixel electrode 111 is the direction in which the liquid crystal molecules in the vicinity of the extension of the pixels in the liquid crystal domain are tilted by the electric field. Is specified. It is considered that the alignment regulating force by the wall structure 115b, the recess 117 (and the opening 114), and the notch 113 acts cooperatively to stabilize the alignment of the liquid crystal domain.

なお、透明基板110aの液晶層120側には、例えばTFTなどのアクティブ素子およびTFTに接続されたゲート信号配線およびソース信号配線などの回路要素(いずれも不図示)が設けられる。また、透明基板110aと、透明基板110a上に形成された回路要素および上述した画素電極111、壁構造体115b、支持体133および配向膜などをまとめてアクティブマトリクス基板ということがある。一方、透明基板110bと透明基板110b上に形成されたカラーフィルタ層130、ブラックマトリクス132、対向電極131および配向膜などをまとめて対向基板またはカラーフィルタ基板ということがある。   Note that, on the liquid crystal layer 120 side of the transparent substrate 110a, for example, an active element such as a TFT and circuit elements (not shown) such as a gate signal wiring and a source signal wiring connected to the TFT are provided. Further, the transparent substrate 110a, the circuit elements formed on the transparent substrate 110a, and the pixel electrode 111, the wall structure 115b, the support 133, the alignment film, and the like described above may be collectively referred to as an active matrix substrate. On the other hand, the transparent substrate 110b and the color filter layer 130, the black matrix 132, the counter electrode 131, the alignment film, and the like formed on the transparent substrate 110b may be collectively referred to as a counter substrate or a color filter substrate.

また、上記の説明では省略したが、液晶表示装置100は、透明基板110aおよび110bを介して互いに対向するように配置された一対の偏光板をさらに有する。一対の偏光板は典型的には透過軸が互いに直交するように配置される。さらに、後述するように、2軸性光学異方性媒体層および/または1軸性光学異方性媒体層を設けても良い。   Further, although omitted in the above description, the liquid crystal display device 100 further includes a pair of polarizing plates arranged so as to face each other through the transparent substrates 110a and 110b. The pair of polarizing plates are typically arranged so that the transmission axes are orthogonal to each other. Furthermore, as described later, a biaxial optically anisotropic medium layer and / or a uniaxial optically anisotropic medium layer may be provided.

次に、図2Aおよび図2Bを参照しながら、透過型液晶表示装置100に好適に用いられるアクティブマトリクス基板の構造の一例を説明する。図2Aはアクティブマトリクス基板の部分拡大図であり、図2Bは、図2A中のX−X’線に沿った断面図である。図2Aおよび図2Bに示したアクティブマトリクス基板は、切欠き部113の数が少ない点において、図1に示したアクティブマトリクス基板と異なるが、他の構成は同じであってよい。   Next, an example of the structure of an active matrix substrate that is preferably used in the transmissive liquid crystal display device 100 will be described with reference to FIGS. 2A and 2B. 2A is a partially enlarged view of the active matrix substrate, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line X-X ′ in FIG. 2A. The active matrix substrate shown in FIGS. 2A and 2B is different from the active matrix substrate shown in FIG. 1 in that the number of notches 113 is small, but other configurations may be the same.

図2Aおよび図2Bに示すアクティブマトリクス基板は、例えばガラス基板からなる透明基板110aを有し、透明基板110a上には、ゲート信号線2およびソース信号線3が互いに直交するように設けられている。これらの信号配線2および3の交差部の近傍にTFT4が設けられており、TFT4のドレイン電極5は画素電極111に接続されている。   The active matrix substrate shown in FIGS. 2A and 2B has a transparent substrate 110a made of, for example, a glass substrate, and the gate signal lines 2 and the source signal lines 3 are provided on the transparent substrate 110a so as to be orthogonal to each other. . A TFT 4 is provided in the vicinity of the intersection of these signal wires 2 and 3, and the drain electrode 5 of the TFT 4 is connected to the pixel electrode 111.

アクティブマトリクス基板は、ゲート信号線2、ソース信号線3やTFT4を覆う層間絶縁膜115aを有し、層間絶縁膜115aには凹部117が形成されている。凹部117は、画素内に形成される軸対称配向ドメインの略中央に位置するように形成されている。また、画素の周辺部に設けられた壁構造体115bは、層間絶縁膜115aと一体に形成されており、上述したように、一連のプロセスで単一の感光性樹脂膜115から形成することが可能で、簡便なプロセスで製造することができる。   The active matrix substrate has an interlayer insulating film 115a that covers the gate signal line 2, the source signal line 3, and the TFT 4, and a recess 117 is formed in the interlayer insulating film 115a. The concave portion 117 is formed so as to be positioned substantially at the center of the axially symmetric alignment domain formed in the pixel. The wall structure 115b provided in the periphery of the pixel is formed integrally with the interlayer insulating film 115a. As described above, the wall structure 115b can be formed from the single photosensitive resin film 115 through a series of processes. It is possible and can be manufactured by a simple process.

画素電極111は、ITOなどの透明導電層から形成され透明電極であり、層間絶縁膜115a上に形成されている。層間絶縁膜115aのコンタクトホール内に形成されたコンタクト部111aでドレイン電極5に接続されている。画素電極111の所定の領域には、上述したように軸対称配向ドメインの配向を制御するために切欠き部113および開口部114が設けられている。開口部114は、その内部に凹部117が露出されるように形成されている。   The pixel electrode 111 is a transparent electrode formed of a transparent conductive layer such as ITO, and is formed on the interlayer insulating film 115a. The drain electrode 5 is connected to a contact portion 111a formed in the contact hole of the interlayer insulating film 115a. In the predetermined region of the pixel electrode 111, as described above, the notch 113 and the opening 114 are provided in order to control the orientation of the axially symmetric orientation domain. The opening 114 is formed so that the recess 117 is exposed inside.

画素電極111は次段のゲート信号線上にゲート絶縁膜9を介して重畳させている。また、TFT4はゲート信号線2から分岐したゲート電極10の上部にゲート絶縁膜9、半導体層12、チャネル保護層13およびn+−Si層11(ソース・ドレイン電極)が積層された構造を有している。 The pixel electrode 111 is superimposed on the gate signal line of the next stage through the gate insulating film 9. The TFT 4 has a structure in which a gate insulating film 9, a semiconductor layer 12, a channel protective layer 13, and an n + -Si layer 11 (source / drain electrodes) are stacked on the gate electrode 10 branched from the gate signal line 2. doing.

なお、ここではボトムゲート型のTFTの構成例を示したが、これに限られず、トップゲート型のTFTを用いることもできる。また、TFT以外のスイッチング素子(例えばMIM)を用いることもできる。   Note that although a configuration example of a bottom-gate TFT is shown here, the present invention is not limited to this, and a top-gate TFT can also be used. In addition, a switching element (for example, MIM) other than the TFT can be used.

液晶表示装置100では、透明基板110a上の層間絶縁膜115aに凹部117を形成すると共に、層間絶縁膜115aと一体に壁構造体115aを設けている。さらに、層間絶縁膜115a上に形成された画素電極111に開口部114aおよび切欠き部113を形成している。すなわち、軸対称配向ドメインを形成するための配向制御構造の全てを透明基板110a側に形成しており、対向基板110b側には配向規制構造を設けていない。本実施形態によると、このような単純な構成で安定な軸対称配向ドメインを形成できるという利点が得られる。しかしながら、これに限られず、例えば図3に示す液晶表示装置100’のように、対向基板110b側にも配向規制構造を設けてもよい。このような構成を採用することによって、液晶分子の配向をさらに安定化させることができる。   In the liquid crystal display device 100, the recess 117 is formed in the interlayer insulating film 115a on the transparent substrate 110a, and the wall structure 115a is provided integrally with the interlayer insulating film 115a. Further, an opening 114a and a notch 113 are formed in the pixel electrode 111 formed on the interlayer insulating film 115a. That is, all of the alignment control structures for forming the axially symmetric alignment domains are formed on the transparent substrate 110a side, and no alignment regulating structure is provided on the counter substrate 110b side. According to the present embodiment, there is an advantage that a stable axially symmetric alignment domain can be formed with such a simple configuration. However, the present invention is not limited to this. For example, an alignment regulating structure may be provided on the counter substrate 110b side as in the liquid crystal display device 100 'shown in FIG. By adopting such a configuration, the alignment of liquid crystal molecules can be further stabilized.

液晶表示装置100’は、対向電極131に開口部114’を有している点以外は、液晶表示装置100と実質的に同じ構成を有しており、液晶表示装置100と共通の構成要素は共通の参照符号で示し、ここでは説明を省略する。   The liquid crystal display device 100 ′ has substantially the same configuration as the liquid crystal display device 100 except that the counter electrode 131 has an opening 114 ′. Common reference numerals are used and description thereof is omitted here.

液晶表示装置100’の対向基板131に形成された開口部114’は、基板法線方向から見たときに、画素電極111に形成された凹部117および開口部114と略重なる位置に設けられており、液晶表示装置100’の平面図は、図1(a)と実質的同じである。このように配置された開口部114’は、画素電極111に形成された凹部117および開口部114と共に軸対称配向の中心軸を固定・安定するように作用する。その結果、軸対称配向ドメインの配向がさらに安定化される。   The opening 114 ′ formed in the counter substrate 131 of the liquid crystal display device 100 ′ is provided at a position that substantially overlaps the recess 117 and the opening 114 formed in the pixel electrode 111 when viewed from the normal direction of the substrate. The plan view of the liquid crystal display device 100 ′ is substantially the same as FIG. The opening 114 ′ arranged in this way acts to fix and stabilize the central axis of the axially symmetric orientation together with the recess 117 and the opening 114 formed in the pixel electrode 111. As a result, the orientation of the axially symmetric orientation domain is further stabilized.

なお、対向基板110b側には、壁構造体などの構造的な配向規制構造を設けないことが好ましい。壁構造体等を形成するためには、電極に形成される開口部や切欠き部と異なり、製造工程が増えるのでコストアップの要因となるので好ましくない。また、切欠き部113は、中心軸を固定する作用を有する凹部と異なり、壁構造体115の側面のアンカリング作用と協同して液晶分子が電界によって倒れる方向を規定するように設けられるので、壁構造体115と同じ基板110aにのみ設けることが好ましい。   Note that it is preferable not to provide a structural orientation regulating structure such as a wall structure on the counter substrate 110b side. In order to form a wall structure or the like, unlike the openings and notches formed in the electrodes, the number of manufacturing steps increases, which is a factor in increasing costs, which is not preferable. In addition, unlike the recess having the function of fixing the central axis, the notch 113 is provided so as to define the direction in which the liquid crystal molecules are tilted by the electric field in cooperation with the anchoring action of the side surface of the wall structure 115. It is preferably provided only on the same substrate 110 a as the wall structure 115.

(半透過型液晶表示装置)
次に、図4を参照しながら本発明による実施形態の半透過型液晶表示装置200の構成を説明する。
(Transflective liquid crystal display device)
Next, the configuration of the transflective liquid crystal display device 200 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図4は、本発明による実施形態の半透過型液晶表示装置200の1つの画素の構成を模式的に示す図であり、図4(a)は平面図であり、図4(b)は図4(a)中の2B−2B’線に沿った断面図である。   FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of one pixel of the transflective liquid crystal display device 200 according to the embodiment of the present invention, FIG. 4A is a plan view, and FIG. 4B is a diagram. It is sectional drawing which followed the 2B-2B 'line in 4 (a).

液晶表示装置200は、透明基板(例えばガラス基板)210aと、透明基板210aに対向するように設けられた透明基板210bと、透明基板210aと210bとの間に設けられた垂直配向型の液晶層220とを有する。両方の基板210aおよび210b上の液晶層220に接する面には垂直配向膜(不図示)が設けられており、電圧無印加時には、液晶層220の液晶分子は、垂直配向膜の表面に対して略垂直に配向している。液晶層220は、誘電異方性が負のネマティック液晶材料を含み、必要に応じて、カイラル剤を更に含む。   The liquid crystal display device 200 includes a transparent substrate (for example, a glass substrate) 210a, a transparent substrate 210b provided to face the transparent substrate 210a, and a vertical alignment type liquid crystal layer provided between the transparent substrates 210a and 210b. 220. A vertical alignment film (not shown) is provided on the surfaces of both the substrates 210a and 210b in contact with the liquid crystal layer 220. When no voltage is applied, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 220 are in contact with the surface of the vertical alignment film. Oriented substantially vertically. The liquid crystal layer 220 includes a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy, and further includes a chiral agent as necessary.

液晶表示装置200は、透明基板210a上に形成された画素電極211と、透明基板210b上に形成された対向電極231とを有し、画素電極211と対向電極231との間に設けられた液晶層220とが画素を規定する。透明基板210a上には、後述するようにTFTなどの回路要素が形成されている。透明基板210aおよびこの上に形成された構成要素をまとめてアクティブマトリクス基板210aということがある。   The liquid crystal display device 200 includes a pixel electrode 211 formed on the transparent substrate 210a and a counter electrode 231 formed on the transparent substrate 210b, and a liquid crystal provided between the pixel electrode 211 and the counter electrode 231. Layer 220 defines the pixel. Circuit elements such as TFTs are formed on the transparent substrate 210a as will be described later. The transparent substrate 210a and the components formed thereon may be collectively referred to as an active matrix substrate 210a.

また、典型的には、透明基板210bの液晶層220側には、画素に対応して設けられるカラーフィルタ230(複数のカラーフィルタをまとめて全体をカラーフィルタ層230ということもある。)と、隣接するカラーフィルタ230の間に設けられるブラックマトリクス(遮光層)232とが形成され、これらの上に対向電極231が形成されるが、対向電極131上(液晶層120側)にカラーフィルタ層230やブラックマトリクス232を形成しても良い。透明基板210bおよびこの上に形成された構成要素をまとめて対向基板(カラーフィルタ基板)基板210bということがある。   Further, typically, a color filter 230 (corresponding to a plurality of color filters may be collectively referred to as the color filter layer 230) provided corresponding to the pixel on the liquid crystal layer 220 side of the transparent substrate 210b. A black matrix (light shielding layer) 232 provided between adjacent color filters 230 is formed, and a counter electrode 231 is formed thereon, and the color filter layer 230 is formed on the counter electrode 131 (the liquid crystal layer 120 side). Alternatively, a black matrix 232 may be formed. The transparent substrate 210b and the components formed thereon may be collectively referred to as a counter substrate (color filter substrate) substrate 210b.

画素電極211は、透明導電層(例えばITO層)から形成された透明電極211aと、金属層(例えば、Al層、Alを含む合金層、およびこれらのいずれかを含む積層膜)から形成された反射電極211bとを有する。その結果、画素は、透明電極211aによって規定される透明領域Aと、反射電極211bによって規定される反射領域Bとを含む。透明領域Aは透過モードで表示を行い、反射領域Bは反射モードで表示を行う。   The pixel electrode 211 is formed of a transparent electrode 211a formed from a transparent conductive layer (for example, an ITO layer) and a metal layer (for example, an Al layer, an alloy layer including Al, and a laminated film including any of these). A reflective electrode 211b. As a result, the pixel includes a transparent area A defined by the transparent electrode 211a and a reflective area B defined by the reflective electrode 211b. The transparent area A displays in the transmissive mode, and the reflective area B displays in the reflective mode.

液晶表示装置200は、それぞれの画素の周辺に遮光領域を有し、この遮光領域の透明基板210a上に壁構造体215bを有している。また、アクティブマトリクス基板210aは、層間絶縁膜215aのサブ画素(液晶ドメイン)の略中央に凹部117を有している。さらに、画素の周囲に規則的に配置された壁構造体115bを有し、この壁構造体215bは、透明基板210a上に形成された回路要素(スイッチング素子などの能動素子だけでなく、配線や電極を含む:ここでは不図示)を覆うように形成された層間絶縁膜215aと一体に形成されている。例えば、回路要素としてTFTを有する透過型液晶表示装置において層間絶縁膜を設けると、画素電極をゲート信号配線および/またはソース信号配線と一部重畳させて形成することが可能となり、開口率を向上することができるという利点がある。   The liquid crystal display device 200 has a light shielding region around each pixel, and has a wall structure 215b on the transparent substrate 210a in the light shielding region. In addition, the active matrix substrate 210a has a recess 117 at the approximate center of the sub-pixel (liquid crystal domain) of the interlayer insulating film 215a. Furthermore, it has a wall structure 115b regularly arranged around the pixel, and this wall structure 215b is not only a circuit element (an active element such as a switching element) formed on the transparent substrate 210a but also a wiring or It is formed integrally with an interlayer insulating film 215a formed so as to cover an electrode (not shown here). For example, when an interlayer insulating film is provided in a transmissive liquid crystal display device having a TFT as a circuit element, a pixel electrode can be partially overlapped with a gate signal wiring and / or a source signal wiring, thereby improving an aperture ratio. There is an advantage that you can.

また、遮光領域は表示に寄与しないので、遮光領域に形成された壁構造体215bは表示に悪影響を及ぼすことが無い。ここで例示した壁構造体215bは、画素を包囲するように連続した壁として設けられているが、これに限らず複数の壁に分断されていても良い。この壁構造体215bは液晶ドメインの画素の外延近傍に形成される境界を規定するように作用するので、ある程度の長さを有することが好ましい。例えば、壁構造体215bを複数の壁で構成した場合、個々の壁の長さは、隣接する壁の間の長さよりも長いことが好ましい。   Further, since the light shielding area does not contribute to the display, the wall structure 215b formed in the light shielding area does not adversely affect the display. The wall structure 215b illustrated here is provided as a continuous wall so as to surround the pixel, but is not limited thereto, and may be divided into a plurality of walls. Since the wall structure 215b acts so as to define the boundary formed in the vicinity of the outer extension of the pixels in the liquid crystal domain, it preferably has a certain length. For example, when the wall structure 215b is composed of a plurality of walls, the length of each wall is preferably longer than the length between adjacent walls.

ここで例示した画素電極211は、透過電極211aに凹部217に対応するように設けられた開口部214と、4つの切欠き部213とを有している。また、反射電極211bは、1つの開口部214を有している。この液晶層に所定の電圧を印加すると、それぞれが軸対称配向を呈する3つの液晶ドメインが形成され、これら液晶ドメインのそれぞれの軸対称配向の中心軸は、凹部217および開口部214内またはその近傍に形成される。後に説明するように、サブ画素の略中央に設けた凹部217が軸対称配向の中心軸の位置を固定するように作用し、切欠き部213が軸対称配向ドメイン内の液晶分子が電界によって倒れる方向を規定するように作用する。開口部214および切欠き部213の周辺には、画素電極211と対向電極213との間に印加される電圧によって、斜め電界が形成され、この斜め電界によって液晶分子が傾斜する方向が規定される結果、上述のように作用する。凹部217はその形状効果によって液晶分子が倒れる方向を規定する。   The pixel electrode 211 illustrated here has an opening 214 provided in the transmissive electrode 211 a so as to correspond to the recess 217, and four notches 213. In addition, the reflective electrode 211 b has one opening 214. When a predetermined voltage is applied to the liquid crystal layer, three liquid crystal domains each having an axially symmetric alignment are formed, and the central axes of the respective liquid crystal domains are in or near the recess 217 and the opening 214. Formed. As will be described later, a concave portion 217 provided substantially at the center of the sub-pixel acts to fix the position of the central axis of the axially symmetric alignment, and the notch 213 causes the liquid crystal molecules in the axially symmetric alignment domain to fall by an electric field. Acts to define the direction. An oblique electric field is formed around the opening 214 and the notch 213 by a voltage applied between the pixel electrode 211 and the counter electrode 213, and a direction in which liquid crystal molecules are inclined is defined by the oblique electric field. As a result, it operates as described above. The recess 217 defines the direction in which the liquid crystal molecules are tilted due to the shape effect.

また、ここでは切欠き部213は、画素の透過領域Aに形成される液晶ドメインの中心軸に対応する凹部(ここでは図1中の右側の凹部)217を中心に点対称に配置された4つの切欠き部213を含んでいる。このような切欠き部213を設けることによって、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向が規定され、3つの液晶ドメインが形成される。凹部217および開口部214や切欠き部213の配置およびこれらの好ましい形状については、上述した透過型液晶表示装置100の場合と同様である。図4には、透過領域Aに2つの液晶ドメインを形成し、反射領域Bに1つの液晶ドメインを形成する例を示したが、これに限定されない。なお、個々の液晶ドメインは略正方形の形状にすることが、視野角特性および配向の安定性の観点から好ましい。   Here, the notch 213 is arranged in a point-symmetric manner with respect to a recess 217 (here, the recess on the right side in FIG. 1) corresponding to the central axis of the liquid crystal domain formed in the transmission region A of the pixel. Two notches 213 are included. By providing such a notch 213, the direction in which the liquid crystal molecules fall when a voltage is applied is defined, and three liquid crystal domains are formed. The arrangement of the recesses 217, the openings 214 and the notches 213, and preferred shapes thereof are the same as those of the transmissive liquid crystal display device 100 described above. Although FIG. 4 shows an example in which two liquid crystal domains are formed in the transmissive region A and one liquid crystal domain is formed in the reflective region B, the present invention is not limited to this. In addition, it is preferable that each liquid crystal domain has a substantially square shape from the viewpoint of viewing angle characteristics and alignment stability.

液晶層220の厚さ(セルギャップともいう。)を規定するための支持体233を遮光領域(ここではブラックマトリクス232によって規定される領域)に形成すれば、表示品位を低下させることが無いので好ましい。支持体233は、透明基板210aおよび210bのどちらに形成しても良く、例示したように、遮光領域に設けられた壁構造体215b上に設ける場合に限られない。壁構造体215b上に支持体233を形成する場合は、壁構造体215bの高さと支持体233の高さとの和が液晶層220の厚さとなるように設定される。壁構造体215bが形成されていない領域に支持体233を設ける場合には、支持体233の高さが液晶層220の厚さとなるように設定される。   If the support 233 for defining the thickness (also referred to as a cell gap) of the liquid crystal layer 220 is formed in the light-shielding region (here, the region defined by the black matrix 232), the display quality is not deteriorated. preferable. The support 233 may be formed on either of the transparent substrates 210a and 210b, and is not limited to the case where the support 233 is provided on the wall structure 215b provided in the light shielding region as illustrated. When the support 233 is formed on the wall structure 215 b, the sum of the height of the wall structure 215 b and the height of the support 233 is set to be the thickness of the liquid crystal layer 220. In the case where the support 233 is provided in the region where the wall structure 215 b is not formed, the height of the support 233 is set to be the thickness of the liquid crystal layer 220.

この液晶表示装置200においては、画素電極211および対向電極231に所定の電圧(閾値電圧以上の電圧)を印加すると、3つの開口部214および凹部217内またはその近傍にそれぞれの中心軸が安定化された3つの軸対称配向が形成され、画素電極211に設けた4つの切欠き部213が隣接する3つの液晶ドメイン内の液晶分子が電界で倒れる方向を規定し、壁構造体215bが液晶ドメインの画素の外延近傍に形成される境界を安定化する。   In this liquid crystal display device 200, when a predetermined voltage (a voltage equal to or higher than the threshold voltage) is applied to the pixel electrode 211 and the counter electrode 231, the respective central axes are stabilized in or near the three openings 214 and the recess 217. Three axially symmetric orientations are formed, and the four notches 213 provided in the pixel electrode 211 define the direction in which the liquid crystal molecules in the three adjacent liquid crystal domains are tilted by an electric field, and the wall structure 215b is the liquid crystal domain The boundary formed in the vicinity of the outer extension of the pixel is stabilized.

次に、透過モードの表示と反射モードの表示の両方を行うことができる半透過型液晶表示装置200に特有の好ましい構成を説明する。   Next, a preferable configuration unique to the transflective liquid crystal display device 200 capable of performing both transmission mode display and reflection mode display will be described.

透過モードの表示では、表示に用いられる光は液晶層220を一回通過するだけであるのに対し、反射モードの表示では、表示に用いられる光は液晶層220を2回通過する。したがって、図4(b)に模式的に示したように、透過領域Aの液晶層220の厚さdtを反射領域Bの液晶層220の厚さdrの約2倍に設定することが好ましい。このように設定することによって、両表示モードの光に対して液晶層220が与えるリタデーションを略等しくすることができる。dt=0.5drが最も好ましいが、0.3dt<dr<0.7dtの範囲内にあれば両方の表示モードで良好な表示を実現できる。勿論、用途によっては、dt=drであってもよい。   In the transmission mode display, the light used for display passes through the liquid crystal layer 220 only once, whereas in the reflection mode display, the light used for display passes through the liquid crystal layer 220 twice. Therefore, as schematically shown in FIG. 4B, it is preferable to set the thickness dt of the liquid crystal layer 220 in the transmissive region A to about twice the thickness dr of the liquid crystal layer 220 in the reflective region B. By setting in this way, the retardation that the liquid crystal layer 220 gives to the light in both display modes can be made substantially equal. Although dt = 0.5dr is most preferable, good display can be realized in both display modes as long as it is within the range of 0.3dt <dr <0.7dt. Of course, dt = dr may be used depending on the application.

液晶表示装置200においては、反射領域Bの液晶層220の厚さを透過領域Aの液晶層の厚さよりも小さくするために、ガラス基板210bの反射領域Bにのみ透明誘電体層234を設けている。このような構成を採用すると、反射電極211bの下に絶縁膜などを用いて段差を設ける必要がないので、アクティブマトリクス基板210aの製造を簡略化できるという利点が得られる。さらに、液晶層220の厚さを調整するための段差を設けるための絶縁膜上に反射電極211bを設けると、絶縁膜の斜面(テーパ部)を覆う反射電極によって透過表示に用いられる光が遮られる、あるいは、絶縁膜の斜面に形成された反射電極で反射される光は、内部反射を繰り返すので、反射表示にも有効に利用されないという問題が発生するが、上記構成を採用するとこれらの問題の発生が抑制され、光の利用効率を改善することができる。   In the liquid crystal display device 200, in order to make the thickness of the liquid crystal layer 220 in the reflective region B smaller than the thickness of the liquid crystal layer in the transmissive region A, the transparent dielectric layer 234 is provided only in the reflective region B of the glass substrate 210b. Yes. By adopting such a configuration, there is no need to provide a step using an insulating film or the like under the reflective electrode 211b, so that there is an advantage that the manufacturing of the active matrix substrate 210a can be simplified. Further, when the reflective electrode 211b is provided over the insulating film for providing a step for adjusting the thickness of the liquid crystal layer 220, light used for transmissive display is blocked by the reflective electrode that covers the inclined surface (tapered portion) of the insulating film. However, since the light reflected by the reflective electrode formed on the slope of the insulating film repeats internal reflection, there is a problem that it is not effectively used for reflective display. Is suppressed, and the light utilization efficiency can be improved.

さらに、この透明誘電体層234に光を散乱する機能(拡散反射機能)を有するものを用いると、反射電極211bに拡散反射機能を付与しなくても、良好なペーパーホワイトに近い白表示を実現できる。透明誘電体層234に光散乱能を付与しなくても、反射電極211bの表面に凹凸形状を付与することによって、ペーパーホワイトに近い白表示を実現することもできるが、凹凸の形状によっては軸対称配向の中心軸の位置が安定し無い場合がある。これに対し、光散乱能を有する透明誘電体層234と平坦な表面を有する反射電極211bとを用いれば、反射電極211bに形成する開口部214によって中心軸の位置をより確実に安定化できるという利点が得られる。なお、反射電極211bに拡散反射機能を付与するために、その表面に凹凸を形成する場合、凹凸形状は干渉色が発生しないように連続した波状とすることが好ましく、軸対称配向の中心軸を安定化できるように設定することが好ましい。   Furthermore, if the transparent dielectric layer 234 having a function of scattering light (diffuse reflection function) is used, a good white display close to paper white can be realized without providing the reflection electrode 211b with a diffuse reflection function. it can. Even if the transparent dielectric layer 234 is not provided with a light scattering ability, a white display close to paper white can be realized by providing an uneven shape on the surface of the reflective electrode 211b. The position of the central axis of the symmetric orientation may not be stable. On the other hand, if the transparent dielectric layer 234 having light scattering ability and the reflective electrode 211b having a flat surface are used, the position of the central axis can be more reliably stabilized by the opening 214 formed in the reflective electrode 211b. Benefits are gained. In addition, in order to provide a diffuse reflection function to the reflective electrode 211b, when forming unevenness on the surface, the uneven shape is preferably a continuous wave shape so that no interference color is generated, and the central axis of the axially symmetric orientation is It is preferable to set so that it can be stabilized.

また、透過モードでは表示に用いられる光はカラーフィルタ層230を一回通過するだけであるのに対し、反射モードの表示では、表示に用いられる光はカラーフィルタ層230を2回通過する。従って、カラーフィルタ層230として、透過領域Aおよび反射領域Bに同じ光学濃度のカラーフィルタ層を用いると、反射モードにおける色純度および/または輝度が低下することがある。この問題の発生を抑制するために、反射領域のカラーフィルタ層の光学濃度を透過領域のカラーフィルタ層よりも小さくすることが好ましい。なお、ここでいう光学濃度は、カラーフィルタ層を特徴付ける特性値であり、カラーフィルタ層の厚さを小さくすれば、光学濃度を小さくできる。あるいは、カラーフィルタ層の厚さをそのままで、例えば添加する色素の濃度を低下させて、光学濃度を小さくすることもできる。   In the transmissive mode, light used for display passes through the color filter layer 230 only once, whereas in reflective mode display, light used for display passes through the color filter layer 230 twice. Therefore, when a color filter layer having the same optical density is used for the transmission region A and the reflection region B as the color filter layer 230, color purity and / or luminance in the reflection mode may be lowered. In order to suppress the occurrence of this problem, it is preferable to make the optical density of the color filter layer in the reflective region smaller than that in the transmissive region. The optical density here is a characteristic value characterizing the color filter layer, and the optical density can be reduced by reducing the thickness of the color filter layer. Alternatively, the optical density can be reduced by reducing the concentration of the added dye, for example, while maintaining the thickness of the color filter layer.

次に、図5および図6を参照しながら、半透過型液晶表示装置に好適に用いられるアクティブマトリクス基板の構造の一例を説明する。図5はアクティブマトリクス基板の部分拡大図であり、図6は、液晶表示装置の断面図であり、図5中のX−X’線に沿った断面図に相当する。図5および図6に示したアクティブマトリクス基板は、透過領域Aに1つの液晶ドメインを形成する構成を有している点(すなわち、開口部214、凹部217(透過領域のみ)および切欠き部213の数が少ない点)において、図4に示したアクティブマトリクス基板と異なるが、他の構成は同じであってよく、共通の構成要素は共通の参照符号で示す。   Next, an example of the structure of an active matrix substrate that is preferably used in a transflective liquid crystal display device will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a partially enlarged view of the active matrix substrate, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device, which corresponds to a cross-sectional view along the line X-X ′ in FIG. 5. The active matrix substrate shown in FIGS. 5 and 6 has a configuration in which one liquid crystal domain is formed in the transmissive region A (that is, the opening 214, the recess 217 (only the transmissive region), and the notch 213. 4 is different from the active matrix substrate shown in FIG. 4 in that the other components may be the same, and common components are denoted by common reference numerals.

図5および図6に示すアクティブマトリクス基板は、例えばガラス基板からなる透明基板210aを有し、透明基板210a上には、ゲート信号線2およびソース信号線3が互いに直交するように設けられている。これらの信号配線2および3の交差部の近傍にTFT4を設けられており、TFT4のドレイン電極5は画素電極211に接続されている。   The active matrix substrate shown in FIGS. 5 and 6 includes a transparent substrate 210a made of, for example, a glass substrate, and the gate signal lines 2 and the source signal lines 3 are provided on the transparent substrate 210a so as to be orthogonal to each other. . A TFT 4 is provided in the vicinity of the intersection of these signal lines 2 and 3, and the drain electrode 5 of the TFT 4 is connected to the pixel electrode 211.

画素電極211は、ITOなどの透明導電層から形成された透明電極211aと、Alなどから形成された反射電極211bとを有し、透明電極211aが透過領域Aを規定し、反射電極211bが反射領域Bを規定する。なお、必要に応じて反射電極211b上に透明導電層を形成していても良い。   The pixel electrode 211 includes a transparent electrode 211a formed from a transparent conductive layer such as ITO, and a reflective electrode 211b formed from Al or the like. The transparent electrode 211a defines the transmission region A, and the reflective electrode 211b reflects. Region B is defined. Note that a transparent conductive layer may be formed over the reflective electrode 211b as necessary.

画素電極211は、層間絶縁膜215a上に形成されており、画素電極211(透明電極211a)は、層間絶縁膜215aのコンタクトホール内に形成されたコンタクト部211aで、ドレイン電極5に接続された接続電極25と接続されている。反射電極211bは透明電極211aに接続されている。   The pixel electrode 211 is formed on the interlayer insulating film 215a, and the pixel electrode 211 (transparent electrode 211a) is connected to the drain electrode 5 at a contact portion 211a formed in the contact hole of the interlayer insulating film 215a. The connection electrode 25 is connected. The reflective electrode 211b is connected to the transparent electrode 211a.

画素電極211は、層間絶縁膜215aと一体に形成された壁構造体215bの斜面上にまで延設されてもよい。このような構成にすることによって、液晶層の液晶分子が電圧印加時に傾斜する方向を効率よく規制できるという効果が得られる。画素電極211は、所定の領域に、軸対称配向の中心軸を固定・安定化するための開口部214および軸対称配向ドメインの配向を制御するために切欠き部213が設けられている。なお、接続電極25は、ゲート絶縁膜9を介して対向するように設けられた補助容量配線(補助容量電極)と補助容量を構成する。補助容量配線は、例えば、反射電極211bの下部にゲート信号配線2と平行に設けられる。補助容量配線には、例えば、カラーフィルタ側基板に設けられる対向電極と同じ信号(共通信号)が与えられる。   The pixel electrode 211 may extend to the slope of the wall structure 215b formed integrally with the interlayer insulating film 215a. By adopting such a configuration, it is possible to obtain an effect that the direction in which the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are inclined when a voltage is applied can be efficiently regulated. The pixel electrode 211 has an opening 214 for fixing and stabilizing the central axis of the axially symmetric orientation and a notch 213 for controlling the orientation of the axially symmetric orientation domain in a predetermined region. The connection electrode 25 forms an auxiliary capacitance with an auxiliary capacitance wiring (auxiliary capacitance electrode) provided so as to face each other with the gate insulating film 9 interposed therebetween. For example, the auxiliary capacitance line is provided in parallel with the gate signal line 2 below the reflective electrode 211b. For example, the auxiliary capacitor wiring is supplied with the same signal (common signal) as that of the counter electrode provided on the color filter side substrate.

本実施形態の半透過型液晶表示装置の反射電極211bは、凹凸形状の表面を有しており、優れた拡散反射特性を有している。反射電極211bの表面の凹凸形状は、層間絶縁膜215の表面に形成された凹凸形状を反映したものである。   The reflective electrode 211b of the transflective liquid crystal display device of this embodiment has an uneven surface, and has excellent diffuse reflection characteristics. The uneven shape on the surface of the reflective electrode 211 b reflects the uneven shape formed on the surface of the interlayer insulating film 215.

層間絶縁膜215aは、サブ画素(液晶ドメイン)の略中央に規則的に配置された凹部217を有し、壁構造体215bと一体に形成されている。さらに、層間絶縁膜215aは、表面が実質的に平坦な領域(「第1領域」ということがある)と、表面が凹凸形状を有する領域(「第2領域」ということがある)とを有している。表面が平坦な第1領域上には透明電極211aが形成され、凹凸を有する第2領域上には反射電極211bが形成される。   The interlayer insulating film 215a has a concave portion 217 regularly arranged at substantially the center of the sub-pixel (liquid crystal domain), and is formed integrally with the wall structure 215b. Further, the interlayer insulating film 215a includes a region having a substantially flat surface (sometimes referred to as a “first region”) and a region having an uneven surface (sometimes referred to as a “second region”). doing. A transparent electrode 211a is formed on the first region having a flat surface, and a reflective electrode 211b is formed on the second region having irregularities.

壁上構造体215bと一体と形成され、凹部217を有し、且つ、表面に凹凸形状を有する領域215cを含む層間絶縁膜215aは、後述するように、単一の感光性樹脂膜から形成することが可能であり、従来よりも簡便なプロセスで製造することができる。   The interlayer insulating film 215a that is formed integrally with the on-wall structure 215b, has the recess 217, and includes a region 215c having an uneven shape on the surface is formed from a single photosensitive resin film, as will be described later. Therefore, it can be manufactured by a simpler process than before.

画素電極211は次段のゲート信号線2上にゲート絶縁膜9を介して重畳させている。また、TFT4はゲート信号線2から分岐したゲート電極10の上部にゲート絶縁膜9、半導体層12、チャネル保護層13およびn+−Si層11(ソース・ドレイン電極)が積層された構造を有している。 The pixel electrode 211 is superimposed on the gate signal line 2 in the next stage via the gate insulating film 9. The TFT 4 has a structure in which a gate insulating film 9, a semiconductor layer 12, a channel protective layer 13, and an n + -Si layer 11 (source / drain electrodes) are stacked on the gate electrode 10 branched from the gate signal line 2. doing.

なお、ここではボトムゲート型のTFTの構成例を示したが、これに限られず、トップゲート型のTFTを用いることもできる。また、TFT以外のスイッチング素子(例えばMIM)を用いることもできる。   Note that although a configuration example of a bottom-gate TFT is shown here, the present invention is not limited to this, and a top-gate TFT can also be used. In addition, a switching element (for example, MIM) other than the TFT can be used.

上述したように、図4に示した構成を有する液晶表示装置200は、液晶表示装置100と同様に、片側の基板上にのみ軸対称配向の配向規制構造(層間絶縁膜に形成した凹部217および壁構造215bと画素電極211に形成した切欠き部213および開口部214)を設けた比較的簡単な構成で、液晶の配向を十分に安定化できるという効果を有する。なお、図3に示した透過型液晶表示装置100’のように、半透過型液晶表示装置200においても、対向基板側に配向規制構造を設けることによって、配向をさらに安定化することができる。但し、上述した理由から、対向基板に設ける配向規制構造は、軸対称配向の中心軸を固定するための開口部だけにすることが好ましい。   As described above, the liquid crystal display device 200 having the configuration shown in FIG. 4 is similar to the liquid crystal display device 100 in that the alignment regulation structure (the concave portion 217 formed in the interlayer insulating film and the recess 217 formed on the interlayer insulating film) is formed only on one substrate. With a relatively simple configuration in which the wall structure 215b and the notch 213 and the opening 214) formed in the pixel electrode 211 are provided, the liquid crystal alignment can be sufficiently stabilized. Note that, in the transflective liquid crystal display device 200 as in the transmissive liquid crystal display device 100 ′ illustrated in FIG. 3, the alignment can be further stabilized by providing the alignment regulating structure on the counter substrate side. However, for the reasons described above, it is preferable that the orientation regulating structure provided on the counter substrate is only an opening for fixing the central axis of the axially symmetric orientation.

さらに、液晶表示装置200は透明誘体層234および/またはカラーフィルタ層230を上述のように構成することによって、透過モードおよび反射モードでの表示の明るさや色純度を向上することができる。   Furthermore, the liquid crystal display device 200 can improve the brightness and color purity of display in the transmissive mode and the reflective mode by configuring the transparent attractant layer 234 and / or the color filter layer 230 as described above.

次に、図7(a)から(f)を参照しながら、凹部217を有する層間絶縁層215a、および壁構造体215bの形成方法を詳細に説明する。なお、図6および図7において、透明基板210aおよびその上に形成されたTFT、信号配線などの回路要素をまとめて「回路基板210A」と呼ぶことにする。   Next, a method for forming the interlayer insulating layer 215a having the recess 217 and the wall structure 215b will be described in detail with reference to FIGS. 7 (a) to (f). 6 and 7, the transparent substrate 210a and circuit elements such as TFTs and signal wirings formed thereon are collectively referred to as “circuit board 210A”.

まず、図7(a)に示すように、TFTなどの所定の回路要素が形成された回路基板210Aを用意し、回路要素を覆うように、ポジ型の感光性樹脂膜(例えば、東京応化社製、OFPR−800)215を形成する。感光性樹脂膜215の厚さは例えば4.5μmである。   First, as shown in FIG. 7A, a circuit board 210A on which predetermined circuit elements such as TFTs are formed is prepared, and a positive photosensitive resin film (for example, Tokyo Ohka Co., Ltd.) is provided so as to cover the circuit elements. Manufactured, OFPR-800) 215. The thickness of the photosensitive resin film 215 is 4.5 μm, for example.

次に、図7(b)に示すように、感光性樹脂膜215を露光する。このとき、露光量が互いに異なる所定の領域を形成する。すなわち、壁構造体215bとなる領域(ソース信号配線やゲート信号配線などによって遮光される領域)、表面に凹凸を形成する領域(反射電極を形成する領域)はほとんど露光せず(露光量がほぼゼロ)、その他の領域は所定量露光(完全露光しない中間露光)する。   Next, as shown in FIG. 7B, the photosensitive resin film 215 is exposed. At this time, predetermined regions having different exposure amounts are formed. That is, a region that becomes the wall structure 215b (a region shielded by the source signal wiring, the gate signal wiring, and the like) and a region that forms unevenness on the surface (a region where the reflective electrode is formed) are hardly exposed (exposure amount is almost equal). Zero) and other areas are exposed by a predetermined amount (intermediate exposure without complete exposure).

具体的には、反射領域に形成する凸部(凹凸表面の内の凸部)および壁構造体に対応する位置に遮光部52aを有し、他が透光部52bであるフォトマスク52を介して、感光性樹脂膜215を露光する。反射領域に形成する凸部に対応する遮光部52aの形状は、例えば、円形状あるいは多角形であり、所定の中心間隔(5〜30μm)と所定の密度でランダムに配置されている。この凸部の配置は、干渉色の発生を抑制する程度にランダムであれば良い。光源としては、例えば超高圧水銀灯(例えば、i線の照度:20〜50mW)を用い、均一に露光する(照射時間:1〜4秒)。露光量は例えば、20〜100mJ/cm2程度が好ましい。 Specifically, a light shielding part 52a is provided at a position corresponding to the convex part (the convex part of the concave / convex surface) formed in the reflective region and the wall structure, and the other is provided through a photomask 52 which is a light transmitting part 52b. Then, the photosensitive resin film 215 is exposed. The shape of the light-shielding part 52a corresponding to the convex part formed in the reflection region is, for example, a circular shape or a polygonal shape, and is randomly arranged with a predetermined center interval (5 to 30 μm) and a predetermined density. The arrangement of the convex portions may be random as long as the interference color is suppressed. As the light source, for example, an ultrahigh pressure mercury lamp (for example, illuminance of i-line: 20 to 50 mW) is used, and exposure is performed uniformly (irradiation time: 1 to 4 seconds). For example, the exposure amount is preferably about 20 to 100 mJ / cm 2 .

次に、図7(c)に示すように、コンタクトホール部に対応した透光部62bと画素内の所定位置に凹部217を設けるための透光部62cを有し、他を遮光部62aとするフォトマスク62を用いて均一に露光する(照射時間:10〜15秒)。露光量は、例えば、200〜500mJ/cm2程度が好ましい。コンタクトホール部および凹部が形成される領域は、先の露光工程におけるその他の領域内にある。 Next, as shown in FIG. 7C, the light-transmitting portion 62b corresponding to the contact hole portion and the light-transmitting portion 62c for providing the concave portion 217 at a predetermined position in the pixel are provided, and the other is the light-shielding portion 62a. The photomask 62 is used for uniform exposure (irradiation time: 10 to 15 seconds). The amount of exposure is preferably about 200 to 500 mJ / cm 2 , for example. The region where the contact hole and the recess are formed is in the other region in the previous exposure process.

この際、特に、凹部を形成する透光部62cの照射経を通常のコンタクトホール部の透光部62bの照射径よりも小さく設定する(例えば、コンタクトホール部のマスク径の1/2以下に設計する)ことで1段階コンタクトホール形成露光工程においても層間絶縁膜が下層の接続電極まで貫通せずに、所定の凹部の深さを満たすことができる。層間絶縁膜の厚さIdと凹部の深さhとは、h<0.8・Idの関係を満足することが好ましい。これについては後述する。   At this time, in particular, the irradiation length of the light transmitting portion 62c that forms the concave portion is set to be smaller than the irradiation diameter of the light transmitting portion 62b of the normal contact hole portion (for example, less than or equal to ½ of the mask diameter of the contact hole portion). (Design), even in the one-step contact hole formation exposure process, the interlayer insulating film does not penetrate to the lower connection electrode, and the predetermined depth of the recess can be satisfied. It is preferable that the thickness Id of the interlayer insulating film and the depth h of the recess satisfy the relationship of h <0.8 · Id. This will be described later.

なお、これに限られず、コンタクトホールを形成する工程の前に別の露光工程を設けて、凹部の形成の露光工程を加えて連続で露光工程を行って、層間絶縁膜の多段階形状を形成することも可能である。   However, the present invention is not limited to this, and a separate exposure process is provided before the contact hole forming process, and the exposure process is continuously performed by adding the exposure process for forming the recesses, thereby forming a multi-stage shape of the interlayer insulating film. It is also possible to do.

次に、図7(d)に示すように、例えば、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)系現像液を用いて所定の条件にて現像処理を行う。例えば、高露光量の領域の樹脂膜が完全除去され(コンタクトホール229が形成され)、未露光領域の樹脂膜では約90%が残膜し(壁構造体および凸部が形成され)、低露光領域の樹脂膜では約40%が残膜する(凹部217が形成される)。   Next, as shown in FIG. 7D, for example, development processing is performed under predetermined conditions using a TMAH (tetramethylammonium hydroxide) developer. For example, the resin film in the high-exposure region is completely removed (contact hole 229 is formed), and about 90% of the resin film in the unexposed region is left (wall structure and protrusions are formed), and low About 40% of the resin film in the exposed region remains (recesses 217 are formed).

更に、図7(e)に示すように、必要に応じて、乾燥と焼成を行う。焼成は、例えば200℃で行われる。焼成を行うことによって、複数の微細な凸部を形成された反射領域215c’の樹脂が熱ダレ現象などによって、滑らかな凹凸形状215cが得られる。反射電極211bの表面を滑らかな凹凸形状とすることによって、干渉色の発生が抑制された良好な拡散反射特性を得ることができる。   Further, as shown in FIG. 7E, drying and baking are performed as necessary. Firing is performed at 200 ° C., for example. By performing the baking, a smooth uneven shape 215c is obtained due to a thermal sag phenomenon or the like of the resin in the reflective region 215c 'formed with a plurality of fine protrusions. By making the surface of the reflective electrode 211b smooth and uneven, it is possible to obtain good diffuse reflection characteristics in which the generation of interference colors is suppressed.

このように、感光性樹脂膜215にし対して、連続した一括露光工程を行い、その後の現像工程を行うことにより、壁構造体215bと一体に形成され、微細凹凸形状を有する領域215cと画素内の液晶ドメインの略中央に規則的に配置した凹部217およびコンタクトホール229を有する層間絶縁膜215aが得られる。   In this way, by performing a continuous batch exposure process on the photosensitive resin film 215 and then performing a subsequent development process, the region 215c formed in the wall structure 215b and having a fine uneven shape and the inside of the pixel are formed. Thus, an interlayer insulating film 215a having a recess 217 and a contact hole 229 regularly arranged in the approximate center of the liquid crystal domain is obtained.

なお、上記の露光工程では、透光部と遮光部とを有するフォトマスクを用いて、領域毎に照射時間を調節することによって露光量が異なる領域を形成する方法を説明したが、連続的に変化する濃淡パターンを有するグレースケールマククを用いて露光することによって、形状が連続的に変化する表面を有する層間絶縁膜を形成することもできる。   In the above exposure process, the method of forming regions with different exposure amounts by adjusting the irradiation time for each region using a photomask having a light transmitting portion and a light shielding portion has been described. An interlayer insulating film having a surface whose shape continuously changes can also be formed by performing exposure using a grayscale mask having a changing shading pattern.

さらに、露光工程において、壁構造体を形成する領域や凹部のみを独立して遮光部とする別工程のフォトマスクを用い、コンタクトホールを形成するための露光工程の前に、別工程の露光段階を連続して行うことも可能である。   Further, in the exposure process, an exposure step in a separate process is performed before the exposure process for forming the contact hole by using a photomask in a separate process in which only the region and the concave portion in which the wall structure is formed is independently used as the light shielding portion. Can also be performed continuously.

次に、図7(f)に示すように、上述したような工程を経て得られた層間絶縁膜215aおよび壁構造体215b上に、画素電極211を形成する。例えば、透明電極211aは、透明導電膜(例えば、ITO膜など)をスパッタリング法で所定の膜厚(例えば100nm)に堆積し、パターニングすることによって得られる。反射電極211bは、反射電極膜(例えばAl薄膜など)をスパッタリング法で所定の膜厚(例えば180nm)に堆積し、パターニングすることによって形成される。それぞれの電極211aおよび211bを形成する際に、開口部214および切欠き部213を形成する。   Next, as shown in FIG. 7F, the pixel electrode 211 is formed on the interlayer insulating film 215a and the wall structure 215b obtained through the above-described steps. For example, the transparent electrode 211a is obtained by depositing and patterning a transparent conductive film (for example, an ITO film) to a predetermined film thickness (for example, 100 nm) by a sputtering method. The reflective electrode 211b is formed by depositing a reflective electrode film (for example, an Al thin film) to a predetermined thickness (for example, 180 nm) by sputtering and patterning. When forming the respective electrodes 211a and 211b, the opening 214 and the notch 213 are formed.

なお、本実施形態によると、画素内に凹部217を有する層間絶縁膜215aと同一層で、壁構造体215bと反射電極部の微細凹凸形状とが形成され、その上層に画素電極が形成される。この壁構造体215bの特に画素側の傾斜側面にも画素電極211を配置することができる。壁構造体215bの傾斜側面に画素電極211を延設することによって、壁構造体215bの側面の周辺の電界(電気力線)が歪むので、壁構造体215bによる構造的な配向規制力と併せて、液晶分子の傾斜方向を効率よく規制できる効果がもたらされる。   According to the present embodiment, the wall structure 215b and the fine uneven shape of the reflective electrode portion are formed in the same layer as the interlayer insulating film 215a having the recess 217 in the pixel, and the pixel electrode is formed thereon. . The pixel electrode 211 can be arranged also on the inclined side surface of the wall structure 215b, particularly on the pixel side. By extending the pixel electrode 211 on the inclined side surface of the wall structure 215b, the electric field (electric lines of force) around the side surface of the wall structure 215b is distorted, so that it is combined with the structural orientation regulating force by the wall structure 215b. Thus, the effect of efficiently regulating the tilt direction of the liquid crystal molecules is brought about.

なお、反射電極211b上に、必要に応じて、透明電極膜を形成してもよい。反射電極211b上に透明導電膜を形成することによって、反射領域と透過領域との電位差(電極電位差)のずれを低減することができる。反射電極211b上に形成する透明電極膜の材料は、透明電極211aと同じ材料であることが好ましい。   In addition, you may form a transparent electrode film on the reflective electrode 211b as needed. By forming a transparent conductive film over the reflective electrode 211b, it is possible to reduce a difference in potential difference (electrode potential difference) between the reflective region and the transmissive region. The material of the transparent electrode film formed on the reflective electrode 211b is preferably the same material as the transparent electrode 211a.

上述したように、本実施形態の製造方法によると、単一の感光性樹脂膜に対してフォトリソグラフィプロセスを行うだけで、拡散反射特性を発現するための凹凸や、配向制御構造としての画素に規則的に配置される凹部と画素外に配置される壁構造体とを形成することが可能であり、コスト低減が効果的に行える。   As described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, by simply performing a photolithography process on a single photosensitive resin film, it can be applied to irregularities for expressing diffuse reflection characteristics and pixels as an alignment control structure. It is possible to form the concave portions arranged regularly and the wall structure arranged outside the pixels, and cost can be reduced effectively.

以下、上述のようにして得られたアクティブマトリクス基板と対向する対向基板(CF基板)に垂直配向膜を所定の条件で成膜した後、シール樹脂を介してこれらを互いに貼り合せ、その間隙に誘電異方性が負の液晶材料の封入することによって、本実施形態の液晶表示装置を得ることができる。これらの工程は公知の方法で実行されるので説明を省略する。   Hereinafter, after forming a vertical alignment film on a counter substrate (CF substrate) facing the active matrix substrate obtained as described above under a predetermined condition, these are bonded to each other through a seal resin, and the gap is formed in the gap. By enclosing a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy, the liquid crystal display device of this embodiment can be obtained. Since these steps are performed by a known method, description thereof is omitted.

なお、ここでは、半透過型液晶表示装置の製造方法の例を説明したが、層間絶縁膜の形成時に、液晶ドメインの配向規制構造である壁構造体、液晶ドメイン中央に配置する凹部とコンタクトホールなどを一括して連続プロセスにおいて作製する技術は、透過型液晶表示装置や反射型液晶表示装置の場合にももちろん適用でき、従来よりも簡便なプロセスで、コスト低減や作製時のタクトタイムの短縮などの効果を奏する。   Although an example of a method of manufacturing a transflective liquid crystal display device has been described here, a wall structure that is a liquid crystal domain alignment regulating structure, a concave portion and a contact hole disposed in the center of the liquid crystal domain when forming an interlayer insulating film The technology for manufacturing a batch process in a continuous process can of course be applied to a transmissive liquid crystal display device and a reflective liquid crystal display device, and it is a simpler process than before, reducing costs and shortening the tact time during production. There are effects such as.

次に、本発明の実施形態において、画素内の液晶ドメインの略中央に規則的に配置される凹部の好ましい構成について図8および図9を用いて説明する。   Next, in the embodiment of the present invention, a preferable configuration of the concave portion regularly arranged at the approximate center of the liquid crystal domain in the pixel will be described with reference to FIGS.

図8に概略図で示すように、マトリクス状に配列された画素の短い方のピッチPS(μm)と凹部の最大内径幅DC(μm)の関係はDC<0.35・PSの関係を満足することが好ましい。最大内径幅DCは、凹部が円形の場合は直径であり、その他の形状の場合は凹部の内側に書ける最も長い直線の長さとして規定される。 As schematically shown in FIG. 8, the relationship between the shorter pitch P S (μm) of pixels arranged in a matrix and the maximum inner diameter width D C (μm) of the recesses is D C <0.35 · P S It is preferable to satisfy this relationship. The maximum inner diameter width D C, if the recess is circular in diameter, in the case of other shapes is defined as the length of the longest straight line that can be written on the inside of the recess.

ここで、図9は凹部の最大内径幅DCと有効開口率との関係を示すグラフである。凹部を設けることにより有効開口率は単調に減少する傾向にあるが、開口率の低下が10%以内の場合には液晶層の光学設計の最適化を行うことで液晶表示装置としての輝度低下分をほぼ補うことが可能であることから、凹部を設ける場合の設定開口率の下限値を90%にする。この条件を満足するためには、図9から、凹部の最大内径幅DC(μm)はDC<0.35・PSの関係を満足することが必要であることがわかる。すなわち、例えば、短辺のピッチが50μmの画素の場合には、凹部の最大内径は17μm以下であることが好ましい。より好ましくは、10μm以下(DC≦0.2PS)である。この最大内径幅の規定値を超えた場合には、有効開口率が10%超低下して、パネルの輝度低下が顕著になり、表示品位が悪化するという問題が発生する。 Here, FIG. 9 is a graph showing the relationship between the maximum internal diameter width D C and the effective numerical aperture of the recess. The effective aperture ratio tends to decrease monotonously by providing the concave portion. However, when the aperture ratio decreases within 10%, the optical design of the liquid crystal layer is optimized to reduce the luminance decrease as a liquid crystal display device. Therefore, the lower limit value of the set aperture ratio when the concave portion is provided is set to 90%. In order to satisfy this condition, it can be seen from FIG. 9 that the maximum inner diameter width D C (μm) of the recess must satisfy the relationship of D C <0.35 · P S. That is, for example, in the case of a pixel having a short side pitch of 50 μm, the maximum inner diameter of the recess is preferably 17 μm or less. More preferably, it is 10 μm or less (D C ≦ 0.2 P S ). When the specified value of the maximum inner diameter width is exceeded, the effective aperture ratio is reduced by more than 10%, the panel brightness is significantly lowered, and the display quality is deteriorated.

さらに、凹部の深さh(μm)と層間絶縁膜の厚さId(μm)との関係については、後に実験例を示して説明するように、h<0.8・Idの関係を満足することが好ましい。凹部の掘り込みの深さが大きくなり、この規定値よりも大きくなると、液晶ドメイン内で液晶分子が段差面に沿って傾斜して配向する傾向が大きくなり複屈折を持つことから凹部近傍での光漏れが顕著になるためにコントラスト比の低下を招く。また、凹部の深さhが大きくなると、局所的に液晶層厚が増大するため、液晶層への書き込み特性(充電特性)が変動することになり、表示特性がばらつく要因となる。より好ましい凹部の深さhは、h<0.6Idの範囲である。   Furthermore, the relationship between the depth h (μm) of the recess and the thickness Id (μm) of the interlayer insulating film satisfies the relationship of h <0.8 · Id, as will be described later with an experimental example. It is preferable. When the depth of the recess is increased and becomes larger than this specified value, the tendency of the liquid crystal molecules to be inclined and aligned along the step surface in the liquid crystal domain increases and has birefringence. Since the light leakage becomes remarkable, the contrast ratio is lowered. Further, when the depth h of the concave portion is increased, the liquid crystal layer thickness is locally increased, so that the writing characteristic (charging characteristic) to the liquid crystal layer is changed, which causes the display characteristic to vary. A more preferable recess depth h is in the range of h <0.6Id.

次に、図10(a)および(b)を参照しながら、壁構造体215bおよび層間絶縁膜215aの好ましい形状を更に詳しく説明する。図10(a)および(b)は、図4の10A−10A’線に沿った断面図であり、図10(b)は、図10(a)の破線で囲んだ部分の拡大図である。   Next, with reference to FIGS. 10A and 10B, preferred shapes of the wall structure 215b and the interlayer insulating film 215a will be described in more detail. 10A and 10B are cross-sectional views taken along the line 10A-10A 'in FIG. 4, and FIG. 10B is an enlarged view of a portion surrounded by a broken line in FIG. 10A. .

本発明の実施形態によると、上述したように、スイッチング素子上層の層間絶縁膜215aと凹部217および壁構造体215bとを一括の露光工程を経て一体に形成される。従って、図10(a)および(b)に模式的に示すように、壁構造体215bおよび層間絶縁膜215aの第1基板210aに垂直な面における断面形状は、液晶ドメインの軸対称配向の中心軸が形成される領域を底部215Bとする連続的な形状とすることができる。ここでは、画素電極211aは軸対称配向ドメインの中心軸の位置を固定・安定化させるための凹部217を有するので、層間絶縁膜215aの断面形状が有する底部215Bは、凹部217に対応する位置に形成されている。   According to the embodiment of the present invention, as described above, the interlayer insulating film 215a as the upper layer of the switching element, the recess 217, and the wall structure 215b are integrally formed through a batch exposure process. Therefore, as schematically shown in FIGS. 10A and 10B, the cross-sectional shape of the wall structure 215b and the interlayer insulating film 215a in the plane perpendicular to the first substrate 210a is the center of the axially symmetric alignment of the liquid crystal domain. The region where the shaft is formed can be a continuous shape with the bottom 215B. Here, since the pixel electrode 211a has the concave portion 217 for fixing and stabilizing the position of the central axis of the axially symmetric alignment domain, the bottom portion 215B of the cross-sectional shape of the interlayer insulating film 215a is at a position corresponding to the concave portion 217. Is formed.

このように壁構造体215bの傾斜した側面215Sと層間絶縁膜215aの上面が連続したすり鉢状の形状を有すると、すり鉢状の表面に形成された画素電極211および垂直配向膜によって、軸対称配向ドメインの配向をさらに安定化できる。その結果、中間調における応答特性の改善する効果や中間調における表示のざらつき感を低減する効果、および液晶パネルが押圧されたとき配向乱れが発生しても短時間で回復する効果を得ることができる。なお、すり鉢状とすることによる配向の安定化効果は、画素電極および垂直配向膜の表面がすり鉢状に形成されるために得られるものである。すなわち、すり鉢状の表面を有する画素電極は、液晶層に対してすり鉢の底部を中心に傾斜した電界を生成し、すり鉢状の表面を有する垂直配向膜は、すり鉢の底部を中心に液晶分子を傾斜させるように配向規制力を発揮する。このように、すり鉢状の形状に起因する配向規制力が付加的に得られるので、軸対称配向ドメインが更に安定化される。この効果は、画素内の液晶ドメインの略中央に規則的に凹部を配置することで有効に発揮できることが期待でき、軸対称配向の安定化と中心軸固定がより効果的に作用する。また、すり鉢状の形状は、例えば、層間絶縁膜215a、凹部217および壁構造体215bを構成する感光性樹脂膜をパターニングした後、熱処理工程の温度や時間などを調整することによって制御することができる。   As described above, when the inclined side surface 215S of the wall structure 215b and the upper surface of the interlayer insulating film 215a have a continuous mortar shape, the pixel electrode 211 and the vertical alignment film formed on the mortar-shaped surface allow the axially symmetric alignment. The domain orientation can be further stabilized. As a result, it is possible to obtain the effect of improving the response characteristics in the halftone, the effect of reducing the rough feeling of the display in the halftone, and the effect of recovering in a short time even if the alignment disorder occurs when the liquid crystal panel is pressed. it can. Note that the effect of stabilizing the alignment by forming a mortar shape is obtained because the surfaces of the pixel electrode and the vertical alignment film are formed in a mortar shape. That is, the pixel electrode having a mortar-shaped surface generates an electric field inclined about the bottom of the mortar with respect to the liquid crystal layer, and the vertical alignment film having the mortar-shaped surface allows liquid crystal molecules to center on the bottom of the mortar. Demonstrate the ability to regulate orientation so that it tilts. As described above, since the alignment regulating force due to the mortar-like shape is additionally obtained, the axially symmetric alignment domain is further stabilized. This effect can be expected to be effectively exhibited by arranging the concave portions regularly at substantially the center of the liquid crystal domain in the pixel, and the stabilization of the axially symmetric orientation and the center axis fixing work more effectively. The mortar shape can be controlled by, for example, patterning the photosensitive resin film that forms the interlayer insulating film 215a, the recess 217, and the wall structure 215b, and then adjusting the temperature and time of the heat treatment step. it can.

なお、図10(b)に模式的に示すように、壁構造体215bの側面215Sの基板210aの表面に対する傾斜角αは、45°以下であることが好ましく、25°以下であることが好ましい。   As schematically shown in FIG. 10B, the inclination angle α of the side surface 215S of the wall structure 215b with respect to the surface of the substrate 210a is preferably 45 ° or less, and preferably 25 ° or less. .

壁構造体215bの側面215S上に形成された垂直配向膜(不図示)は、その表面に対して液晶分子が垂直に配向するように規制力を有するので、側面215上の液晶分子は基板210aの表面に対して傾斜した方向に配向する。液晶分子の傾斜の程度は、側面215Sの傾斜角αが大きいほど大きくなる。垂直配向膜による配向規制力は電圧の有無に拘らず作用するので、黒表示状態においては、側面215Sの近傍の傾斜した液晶分子に起因する光漏れが起こる。従って、壁構造体215bの側面215Sの傾斜角αが大きすぎるとコントラスト比が低下する。このコントラスト比の低下を抑制するためには、傾斜角αは45°以下であることが好ましく、25°以下であることが更に好ましい。また、傾斜角αが45°を超えると、液晶分子の垂直配向性が低下することで配向が不安定となることもある。但し、配向安定化の効果を得るためには、傾斜角αは3°以上あることが好ましく、5°以上あることが更に好ましい。   The vertical alignment film (not shown) formed on the side surface 215S of the wall structure 215b has a regulating force so that the liquid crystal molecules are aligned perpendicular to the surface thereof, so that the liquid crystal molecules on the side surface 215 are the substrate 210a. Oriented in a direction inclined with respect to the surface. The degree of inclination of the liquid crystal molecules increases as the inclination angle α of the side surface 215S increases. Since the alignment regulating force by the vertical alignment film acts regardless of the presence or absence of voltage, light leakage due to tilted liquid crystal molecules in the vicinity of the side surface 215S occurs in the black display state. Therefore, when the inclination angle α of the side surface 215S of the wall structure 215b is too large, the contrast ratio is lowered. In order to suppress the decrease in the contrast ratio, the inclination angle α is preferably 45 ° or less, and more preferably 25 ° or less. On the other hand, when the inclination angle α exceeds 45 °, the vertical alignment of the liquid crystal molecules is lowered, and the alignment may become unstable. However, in order to obtain the effect of stabilizing the alignment, the inclination angle α is preferably 3 ° or more, and more preferably 5 ° or more.

ここでは、層間絶縁膜215aと一体で形成する凹部217などの設計パラメータについて、半透過型液晶表示装置の例で記載したが、このパラメータは透過型液晶表示装置や反射型液晶表示装置での同様に適用可能である。   Here, design parameters such as the recess 217 formed integrally with the interlayer insulating film 215a are described in the example of the transflective liquid crystal display device. However, this parameter is the same as that in the transmissive liquid crystal display device and the reflective liquid crystal display device. It is applicable to.

〔動作原理〕
図11を参照しながら、垂直配向型液晶層を有する本発明の実施形態の液晶表示装置が優れた広視野角特性を有する理由を説明する。
〔Operating principle〕
The reason why the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention having the vertical alignment type liquid crystal layer has excellent wide viewing angle characteristics will be described with reference to FIG.

図11は、層間絶縁膜16aに形成された凹部16c、層間絶縁膜16aと一体に形成された壁構造体16bおよび画素電極6に設けた開口部6aによる配向規制力の作用を説明するための図であり、(a)は電圧無印加時、(b)は電圧印加時の液晶分子の配向状態を模式的に示している。図11(b)に示した状態は中間調を表示している状態である。   FIG. 11 is a diagram for explaining the action of the alignment regulating force by the recess 16c formed in the interlayer insulating film 16a, the wall structure 16b formed integrally with the interlayer insulating film 16a, and the opening 6a provided in the pixel electrode 6. 4A and 4B schematically show the alignment state of liquid crystal molecules when no voltage is applied, and FIG. The state shown in FIG. 11B is a state where a halftone is displayed.

図11に示した液晶表示装置は、透明基板1上に、層間絶縁膜16a、開口部6aを有する画素電極6、配向膜22をこの順に有している。さらに、層間絶縁膜16aと一体に形成された壁構造体16bを画素外に有している。凹部16cに対応して液晶層20側の表面(配向膜12)に凹部が形成されている。他方の透明基板17上には、カラーフィルタ層18、対向電極19および配向膜32がこの順で形成されている。両基板間に設けられた液晶層20は、負の誘電異方性を有する液晶分子21を含む。   The liquid crystal display device shown in FIG. 11 has an interlayer insulating film 16a, a pixel electrode 6 having an opening 6a, and an alignment film 22 in this order on a transparent substrate 1. Further, a wall structure 16b formed integrally with the interlayer insulating film 16a is provided outside the pixel. A recess is formed on the surface (alignment film 12) on the liquid crystal layer 20 side corresponding to the recess 16c. On the other transparent substrate 17, the color filter layer 18, the counter electrode 19, and the alignment film 32 are formed in this order. The liquid crystal layer 20 provided between the two substrates includes liquid crystal molecules 21 having negative dielectric anisotropy.

図11(a)に示すように、電圧無印加時には、液晶分子21は垂直配向膜12および32の配向規制力により基板表面に対して略垂直に配向する。但し、壁構造体16b(典型的には壁構造体を覆うように垂直配向膜を形成する)および凹部16cの液晶分子は、それぞれの傾斜面に対して略垂直に配向するので、基板面に対して傾斜する。すなわち、壁構造体16bおよび凹部16cは液晶分子の傾斜する方向を規定している。   As shown in FIG. 11A, when no voltage is applied, the liquid crystal molecules 21 are aligned substantially perpendicular to the substrate surface by the alignment regulating force of the vertical alignment films 12 and 32. However, since the liquid crystal molecules in the wall structure 16b (typically forming a vertical alignment film so as to cover the wall structure) and the recess 16c are aligned substantially perpendicular to the respective inclined surfaces, Inclines against. That is, the wall structure 16b and the recess 16c define the direction in which the liquid crystal molecules are inclined.

電圧印加時には、図11(b)に示すように、誘電異方性が負の液晶分子21は分子長軸が電気力線に対して垂直になろうとするので、開口部6aの周辺に形成される斜め電界によって、液晶分子21が倒れる方向が規定されることになる。従って、例えば、開口部6aを中心とする軸対称状に配向することになる。この軸対称配向ドメイン内では液晶ダイレクタは全方位(基板面内の方位)に配向しているため、視野角特性が優れる。なお、斜め電界や壁構造体による液晶分子の傾斜方向を規制力が画素の周囲で強く、その影響を受けた液晶分子の傾斜配向が画素の内部へ進行する傾向があるために、画素(サブ画素)の中央の凹部近傍で中心軸が安定化しやすくなる。   When a voltage is applied, as shown in FIG. 11B, the liquid crystal molecules 21 having negative dielectric anisotropy are formed around the opening 6a because the molecular long axis tends to be perpendicular to the lines of electric force. The direction in which the liquid crystal molecules 21 are tilted is defined by the oblique electric field. Therefore, for example, it is oriented in an axially symmetrical manner around the opening 6a. In this axially symmetric alignment domain, the liquid crystal directors are aligned in all directions (directions in the substrate plane), so that viewing angle characteristics are excellent. Note that the tilting direction of the liquid crystal molecules due to the oblique electric field or the wall structure is strong in the periphery of the pixel, and the tilted orientation of the liquid crystal molecules affected by the influence tends to proceed to the inside of the pixel. The central axis is easily stabilized in the vicinity of the central recess of the pixel.

ここでは、開口部6aの周りに形成される斜め電界の作用を説明したが、画素電極6のエッジ部に形成される切欠き部の近傍においても、同様に斜め電界が形成され、液晶分子21が電界によって傾く方向が規定される。この斜め電界による配向規制力と、上述した凹部16cおよび壁構造体16bによる配向規制力の複合的な作用により、電圧印加時では液晶ドメインの中心部により安定に中心軸が固定されることが示される。   Here, the action of the oblique electric field formed around the opening 6a has been described. However, an oblique electric field is similarly formed in the vicinity of the notch formed at the edge of the pixel electrode 6, and the liquid crystal molecules 21 are formed. The direction in which is tilted by the electric field is defined. It is shown that the center axis is stably fixed by the central portion of the liquid crystal domain when a voltage is applied, by the combined action of the alignment regulating force by the oblique electric field and the alignment regulating force by the concave portion 16c and the wall structure 16b described above. It is.

次に、図12を参照しながら、本発明による実施形態の液晶表示装置のさらに具体的な構成例を説明する。   Next, a more specific configuration example of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図12に示す液晶表示装置は、バックライトと、半透過型液晶パネル50と、半透過型液晶パネル50を介して互いに対向するように設けられた一対の偏光板40および43と、偏光板40および43と液晶パネル50との間に設けられた1/4波長板41および44と、1/4波長板41および44と液晶パネル50との間に設けられた光学異方性が負の位相差板42および45とを有している。液晶パネル50は、透明基板(アクティブマトリクス基板)1と透明基板(対向基板)17との間に垂直配向型液晶層20とを有している。液晶パネル50として、ここでは、図4に示した液晶表示装置200と同様の構成を有するものを用いる。   The liquid crystal display device shown in FIG. 12 includes a backlight, a transflective liquid crystal panel 50, a pair of polarizing plates 40 and 43 provided so as to face each other through the transflective liquid crystal panel 50, and the polarizing plate 40. Quarter wave plates 41 and 44 provided between the liquid crystal panel 50 and the liquid crystal panel 50, and the optical anisotropy provided between the quarter wave plates 41 and 44 and the liquid crystal panel 50 is negative. The phase difference plates 42 and 45 are included. The liquid crystal panel 50 includes a vertical alignment type liquid crystal layer 20 between a transparent substrate (active matrix substrate) 1 and a transparent substrate (counter substrate) 17. Here, a liquid crystal panel 50 having the same configuration as that of the liquid crystal display device 200 shown in FIG. 4 is used.

図12に示した液晶表示装置の表示動作を以下に簡単に説明する。   The display operation of the liquid crystal display device shown in FIG. 12 will be briefly described below.

反射モード表示については、上側からの入射光は偏光板43を通り、直線偏光となる。この直線偏光は、偏光板43の透過軸と1/4波長板44との遅相軸とが45°になるように1/4波長板44に入射すると円偏光となり、基板17上に形成したカラーフィルタ層(不図示)を透過する。なお、ここでは法線方向から入射する光に対して位相差を与えない位相差板45を用いている。   For the reflection mode display, incident light from above passes through the polarizing plate 43 and becomes linearly polarized light. This linearly polarized light becomes circularly polarized light when it enters the quarter wavelength plate 44 so that the transmission axis of the polarizing plate 43 and the slow axis of the quarter wavelength plate 44 are 45 °, and is formed on the substrate 17. It passes through a color filter layer (not shown). Here, a phase difference plate 45 that does not give a phase difference to light incident from the normal direction is used.

電圧無印加時には、液晶層20中の液晶分子は基板面に略垂直に配向しているために入射光は位相差がほぼ0で透過し、下側の基板1に形成した反射電極により反射される。反射された円偏光は再び液晶層20中を通過してカラーフィルタ層を通り、再度、光学異方性が負の位相差板45を円偏光で通り、1/4波長板44を経て、最初に入射して偏光板43を透過した際の偏光方向と直交する偏光方向の直線偏光に変換されて偏光板43に到達するために、光は偏光板43を透過できず黒表示となる。   When no voltage is applied, since the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 20 are aligned substantially perpendicular to the substrate surface, the incident light is transmitted with a phase difference of approximately 0 and is reflected by the reflective electrode formed on the lower substrate 1. The The reflected circularly polarized light passes through the liquid crystal layer 20 again, passes through the color filter layer, passes again through the retardation plate 45 having negative optical anisotropy as circularly polarized light, passes through the quarter-wave plate 44, and then first. The light is converted into linearly polarized light having a polarization direction orthogonal to the polarization direction when passing through the polarizing plate 43 and reaches the polarizing plate 43, so that light cannot pass through the polarizing plate 43 and is displayed in black.

一方、電圧印加時には、液晶層20中の液晶分子は基板面に垂直な方向から水平方向に傾くため、入射した円偏光は液晶層20の複屈折により楕円偏光となり、下側の基板1に形成した反射電極により反射される。反射された光は液晶層20で偏光状態がさらに崩され、再び液晶層20中を通過してカラーフィルタ層を通り、再度、光学異方性が負の位相差板45を通り、1/4波長板44に楕円偏光として入射するため、偏光板43に到達するときに全ての光が入射時の偏光方向と直交した直線偏光とはならず、一部の光が偏光板43を透過する。特に、印加電圧を調節することで液晶分子の傾く方向が制御できて、反射光が偏光板43を透過できる光量が変調され、階調表示が可能となる。   On the other hand, when a voltage is applied, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 20 are inclined in the horizontal direction from the direction perpendicular to the substrate surface, so that the incident circularly polarized light becomes elliptically polarized light due to the birefringence of the liquid crystal layer 20 and is formed on the lower substrate 1. Reflected by the reflected electrode. The reflected light is further broken in the polarization state by the liquid crystal layer 20, passes through the liquid crystal layer 20 again, passes through the color filter layer, passes through the retardation plate 45 having negative optical anisotropy again, and becomes 1/4. Since the light is incident on the wave plate 44 as elliptically polarized light, all the light does not become linearly polarized light orthogonal to the polarization direction at the time of incidence when reaching the polarizing plate 43, and part of the light is transmitted through the polarizing plate 43. In particular, by adjusting the applied voltage, the direction in which the liquid crystal molecules are tilted can be controlled, and the amount of light that can be reflected by the polarizing plate 43 is modulated, thereby enabling gradation display.

また、透過モードの表示については、上下2枚の偏光板43および偏光板40は各々その透過軸が直交するように配置されており、光源から出射された光は偏光板40で直線偏光となり、この直線偏光は、偏光板40の透過軸と1/4波長板41との遅相軸が45°になるように1/4波長板41に入射すると円偏光になり光学異方性が負の位相差板42を経て下側の基板1の透過領域Aに入射する。なお、ここでは法線方向から入射する光に対して位相差を与えない位相差板42を用いている。   Regarding the display of the transmission mode, the two upper and lower polarizing plates 43 and 40 are arranged so that their transmission axes are orthogonal to each other, and the light emitted from the light source becomes linearly polarized light by the polarizing plate 40, This linearly polarized light becomes circularly polarized light and has a negative optical anisotropy when incident on the ¼ wavelength plate 41 so that the slow axis between the transmission axis of the polarizing plate 40 and the ¼ wavelength plate 41 is 45 °. The light enters the transmission region A of the lower substrate 1 through the phase difference plate 42. Here, a phase difference plate 42 that does not give a phase difference to light incident from the normal direction is used.

電圧無印加時には、液晶層20中の液晶分子は基板面に略垂直に配向しているため、入射光は位相差がほぼ0で透過し、下側の基板1に円偏光の状態で入射し、円偏光の状態で液晶層20および上側の基板17を経て上側の光学異方性が負の位相差板45を透過して1/4波長板44に到る。ここで、下側の1/4波長板41と上側の1/4波長板44の遅相軸が90°交差して配置することで、上側の1/4波長板44からは偏光板40での直線偏光と直交した直線偏光となり、偏光板43で吸収されて黒表示となる。   When no voltage is applied, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 20 are aligned substantially perpendicular to the substrate surface, so that incident light is transmitted with a phase difference of approximately 0 and is incident on the lower substrate 1 in a circularly polarized state. In the state of circular polarization, the light passes through the liquid crystal layer 20 and the upper substrate 17 and passes through the retardation plate 45 having the negative optical anisotropy to reach the quarter-wave plate 44. Here, the slow axis of the lower ¼ wavelength plate 41 and the upper ¼ wavelength plate 44 intersect each other by 90 °, so that the upper ¼ wavelength plate 44 is separated by the polarizing plate 40. The linearly polarized light is orthogonal to the linearly polarized light, and is absorbed by the polarizing plate 43 to display black.

一方、電圧印加時には、液晶層20中の液晶分子21は基板面に垂直な方向から水平方向に傾くために液晶表示装置への入射した円偏光は液晶層20の複屈折により楕円偏光となり、上側のCF基板16や上側の光学異方性が負の位相差板45および1/4波長板44を楕円偏光として偏光板43に到るために入射時の偏光成分と直交した直線偏光にはならず、偏光板43を通して光が透過する。特に、印加電圧を調節することで液晶分子の傾く方向が制御できて、反射光が偏光板43を透過できる光量が変調され、階調表示が可能となる。   On the other hand, when a voltage is applied, since the liquid crystal molecules 21 in the liquid crystal layer 20 are inclined in the horizontal direction from the direction perpendicular to the substrate surface, the circularly polarized light incident on the liquid crystal display device becomes elliptically polarized light due to the birefringence of the liquid crystal layer 20, and the upper side. Since the CF substrate 16 and the retardation plate 45 and the quarter wavelength plate 44 having negative optical anisotropy on the upper side reach the polarizing plate 43 as elliptically polarized light, the linearly polarized light orthogonal to the polarization component at the time of incidence is not obtained. Instead, light passes through the polarizing plate 43. In particular, by adjusting the applied voltage, the direction in which the liquid crystal molecules are tilted can be controlled, and the amount of light that can be reflected by the polarizing plate 43 is modulated, thereby enabling gradation display.

光学異方性が負の位相差板は液晶分子が垂直配向状態での視野角を変化させた場合の位相差の変化量を最小に抑え、広視野角側での黒浮きを抑える。また、光学異方性が負の位相差板と1/4波長板を一体化させた2軸性位相差板を用いても良い。   A retardation plate having a negative optical anisotropy minimizes the amount of change in retardation when the viewing angle is changed in a vertically aligned state of liquid crystal molecules, and suppresses black floating on the wide viewing angle side. Further, a biaxial retardation plate in which a retardation plate having negative optical anisotropy and a quarter wavelength plate are integrated may be used.

本発明のように電圧無印加時に黒表示を行い、電圧印加時に白表示となるノーマリーブラックモードを軸対称配向ドメインで行った場合、液晶表示装置(パネル)の上下に一対の1/4波長板を設けることによって、偏光板に起因する消光模様を解消させて明るさを改善することも可能となる。また、上下の偏光板の透過軸を互いに直交して配置してノーマリーブラックモードを軸対称配向ドメインで行った場合には、原理的にはクロスニコルに配置した一対の偏光板と同程度の黒表示を実現できることから、極めて高いコントラスト比を実現できると共に、全方位的な配向に導かれた広い視野角特性が達成できる。   When a normally black mode in which black display is performed when no voltage is applied and white display is performed when a voltage is applied as in the present invention is performed in an axially symmetric alignment domain, a pair of quarter wavelengths are formed above and below the liquid crystal display device (panel). By providing the plate, it is possible to improve the brightness by eliminating the extinction pattern caused by the polarizing plate. In addition, when the normally black mode is performed in the axially symmetric alignment domain by arranging the transmission axes of the upper and lower polarizing plates orthogonally to each other, in principle, the same degree as that of a pair of polarizing plates arranged in crossed Nicols. Since a black display can be realized, an extremely high contrast ratio can be realized, and a wide viewing angle characteristic led to an omnidirectional orientation can be achieved.

以下に、本発明に関しての具体例を記載して説明する。   Below, the specific example regarding this invention is described and demonstrated.

(実施例1)
図6示した構成を有するアクティブマトリクス基板と、対向側にはカラーフィルタ層、透明誘電体層234層、対向電極が積層されたカラーフィルタ基板を配置して液晶表示装置を構成した。
(Example 1)
A liquid crystal display device was configured by arranging an active matrix substrate having the configuration shown in FIG. 6 and a color filter substrate in which a color filter layer, a transparent dielectric layer 234 layer, and a counter electrode were laminated on the opposite side.

なお、本実施例のアクティブマトリクス基板は、層間絶縁膜および壁構造体は、上述したプロセスで、以下の露光条件で形成した。   In the active matrix substrate of this example, the interlayer insulating film and the wall structure were formed by the above-described process under the following exposure conditions.

ポジ型感光性樹脂膜に、凹凸形状および壁構造体を形成するための第1露光工程は、第1のフォトマスク52を用いて、低露光量条件(60mJ/cm2)で実行し、画素内の液晶ドメインの略中央に規則的に配置して軸位置を制御するために形成する凹部およびコンタクトホールなどを形成するための第2露光工程は、第2のフォトマスク62(凹部の内径幅を1.5μm;コンタクトホールの径5μm)を用いて高露光量条件(300mJ/cm2)で実行した。 The first exposure step for forming the concavo-convex shape and the wall structure on the positive photosensitive resin film is performed using the first photomask 52 under the low exposure amount condition (60 mJ / cm 2 ), and the pixel The second exposure step for forming a recess, a contact hole, and the like, which are regularly arranged at substantially the center of the liquid crystal domain in the inside to control the axial position, includes the second photomask 62 (the inner diameter width of the recess). Was carried out under high exposure conditions (300 mJ / cm 2 ) using a contact hole diameter of 5 μm.

この後、上述した一連の工程を実行することにより、本実施例のアクティブマトリクス基板を得た。なお、現像後の焼成工程は、200℃で1時間行った。その結果、壁構造体の側面の傾斜角αは約10°であり、すり鉢状の断面形状が得られた。また、凹部については仕上がり内径2μm、深さ1.8μmで画素内の層間絶縁膜の平坦部の厚さは2.5μmであった。   Then, the active matrix substrate of the present example was obtained by executing the series of steps described above. The baking process after development was performed at 200 ° C. for 1 hour. As a result, the inclination angle α of the side surface of the wall structure was about 10 °, and a mortar-like cross-sectional shape was obtained. As for the recess, the finished inner diameter was 2 μm, the depth was 1.8 μm, and the thickness of the flat portion of the interlayer insulating film in the pixel was 2.5 μm.

一方、カラーフィルタ基板は、反射領域に透明誘電体層の段差を配置し、表示画素外の遮光層部に液晶層厚を規定するために設けた支持体(誘電体)を形成した。   On the other hand, in the color filter substrate, a step of the transparent dielectric layer is arranged in the reflection region, and a support (dielectric) provided to define the liquid crystal layer thickness in the light shielding layer portion outside the display pixel is formed.

アクティブマトリクス基板とカラーフィルタ基板に垂直配向膜を所定の条件で形成した(ラビング処理は施さない)後、互いの基板をシール樹脂を介して貼り合わせ、誘電率異方性が負の液晶材料(屈折率異方性Δn;0.1、誘電率異方性Δε;−4.5)を注入、封止して液晶表示パネルを作製した。本実施例では、透過領域の液晶層厚dtを4μm、反射領域の液晶層厚drを2.1μmとした。   After forming a vertical alignment film on the active matrix substrate and the color filter substrate under predetermined conditions (no rubbing treatment), the substrates are bonded together with a seal resin, and a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy ( Refractive index anisotropy Δn; 0.1 and dielectric anisotropy Δε; −4.5) were injected and sealed to prepare a liquid crystal display panel. In this example, the liquid crystal layer thickness dt in the transmissive region was 4 μm, and the liquid crystal layer thickness dr in the reflective region was 2.1 μm.

次いで、この液晶表示パネルの両面に以下の用に光学フィルムを配置し、液晶表示装置を得た。   Subsequently, an optical film was disposed on both sides of the liquid crystal display panel for the following, to obtain a liquid crystal display device.

本実施例の液晶表示装置の構成は、観察者側から順に偏光板(観察側)、1/4波長板(位相差板1)、光学異方性が負の位相差板(位相差板2(NR板))、液晶層(上側;カラーフィルタ基板、下側;アクティブマトリクス基板)、光学異方性が負の位相差板(位相差板3(NR板))、1/4波長板(位相差板4)、偏光板(バックライト側)の積層構造とした。なお、液晶層の上下の1/4波長板(位相差板1と位相差板4)では互いの遅相軸を直交させ、各々の位相差を140nmとした。光学異方性が負の位相差板(位相差板2と位相差板3)は各々の位相差を135nmとした。また、2枚の偏光板(観察側、バックライト側)では、吸収軸を直交させて配置した。   The configuration of the liquid crystal display device of the present embodiment includes a polarizing plate (observation side), a quarter-wave plate (retardation plate 1), and a retardation plate with negative optical anisotropy (retardation plate 2) in this order from the viewer side. (NR plate)), liquid crystal layer (upper side: color filter substrate, lower side: active matrix substrate), retardation plate with negative optical anisotropy (retardation plate 3 (NR plate)), quarter wavelength plate ( The phase difference plate 4) and the polarizing plate (backlight side) were laminated. In addition, in the upper and lower quarter-wave plates (the phase difference plate 1 and the phase difference plate 4) of the liquid crystal layer, their slow axes were orthogonal to each other, and each phase difference was set to 140 nm. Retardation plates having negative optical anisotropy (retardation plate 2 and retardation plate 3) each have a retardation of 135 nm. The two polarizing plates (observation side and backlight side) were arranged with their absorption axes orthogonal to each other.

得られた液晶表示装置に駆動信号を印加(液晶層に4V印加)して、表示特性を評価した。   A drive signal was applied to the obtained liquid crystal display device (4 V was applied to the liquid crystal layer) to evaluate display characteristics.

透過表示での視角−コントラストの特性結果を図13に示す。透過表示での視野角特性はほぼ、全方位的で対称な特性を示し、CR>10の領域は±80°と良好であり、透過コントラストも正面で300:1以上と高いものであった。   A viewing angle-contrast characteristic result in the transmissive display is shown in FIG. The viewing angle characteristics in the transmissive display are almost omnidirectional and symmetric, the CR> 10 region is as good as ± 80 °, and the transmissive contrast is as high as 300: 1 or more in the front.

一方、反射表示の特性は、分光測色計(ミノルタ社製CM2002)で評価し、標準拡散板を基準にして約8.2%(開口率100%換算値)、反射表示のコントラスト値は20であり、従来の液晶表示装置に比べて高いコントラストを示し良好であった。   On the other hand, the characteristics of the reflective display are evaluated by a spectrocolorimeter (CM 2002 manufactured by Minolta Co., Ltd.). Therefore, the contrast was high as compared with the conventional liquid crystal display device.

また、中間調(8階調分割時での階調レベル2)におけるざらつき感も改善されることが確認された。さらに、中間調応答時間(8階調分割時での階調レベル3から階調レベル5の変化に要する時間;m秒)は30msecであり、従来の誘電異方性が正の液晶を用いたECBモードの比べて同等以上の特性を示した。   In addition, it was confirmed that the rough feeling in the halftone (gradation level 2 at the time of eight gradation division) was also improved. Furthermore, the halftone response time (time required for the change from gradation level 3 to gradation level 5 when divided into 8 gradations; m seconds) is 30 msec, and a conventional liquid crystal with positive dielectric anisotropy is used. Compared to the ECB mode, the characteristics were equivalent or better.

また、電圧4V印加(白表示)時に指先で表示パネルを押した際に発生する配向乱れも押圧をやめると直ちに回復した。このように、画素内の液晶ドメインの略中央に規則的に形成した凹部に効果的に中心軸が固定され、画素実質的に包囲するように形成された壁上構造体、および、画素の周囲に設けられた壁上構造体の側面から画素の中央に向けて連続的に変化するすり鉢状の表面に形成された画素電極および垂直配向膜により、軸対称配向ドメインの配向安定性が改善された。   In addition, the alignment disturbance generated when the display panel was pressed with the fingertip when the voltage of 4 V was applied (white display) was recovered immediately after the pressing was stopped. As described above, the on-wall structure formed so that the central axis is effectively fixed to the concave portion regularly formed substantially in the center of the liquid crystal domain in the pixel and substantially surrounds the pixel, and the periphery of the pixel The alignment stability of the axially symmetric alignment domain is improved by the pixel electrode and the vertical alignment film formed on the mortar-shaped surface that continuously changes from the side surface of the structure on the wall to the center of the pixel. .

なお、断面形状をすり鉢状としない場合、壁状構造体の側面の傾斜角が45°を超える場合には、コントラスト比が300:1に到達しなかったり、あるいは、押圧による配向乱れが発生したりするものが見られた。   In addition, when the cross-sectional shape is not a mortar shape, when the inclination angle of the side surface of the wall-shaped structure exceeds 45 °, the contrast ratio does not reach 300: 1, or the alignment disorder due to pressing occurs. Something was seen.

(実施例2)
実施例1と同様のプロセスで、図9に示した構造を有する半透過型液晶表示装置を試作した(試作例1から6)。それぞれの試作例における凹部の形状因子とパネル特性について下の表1に示す。
(Example 2)
A semi-transmission type liquid crystal display device having the structure shown in FIG. 9 was manufactured in the same process as in Example 1 (Prototype Examples 1 to 6). Table 1 below shows the shape factor of the recess and the panel characteristics in each prototype.

ここで、画素短辺ピッチPS(μm)に対する最大内径幅DC(μm)の比;DC/PSと層間絶縁膜(画素内平坦部)Id(μm)に対する凹部の深さh(μm)の比;h/Idの値について好ましい条件を検討した。 Here, the pixel short side pitch P S maximum inner diameter width to (μm) D C (μm) ratio; D C / P S and the interlayer insulating film (the pixel flat portion) Id ([mu] m) of the recess to the depth h ( μm) ratio; preferred conditions for the value of h / Id were studied.

また、液晶パネルの特性として、基準バックライト光(2000cd/m2)に対しての電圧4V印加時の透過率および電圧4V印加時の正面コントラスト比と耐衝撃性を評価した結果を併せて記載した。 In addition, as the characteristics of the liquid crystal panel, the transmittance when applying a voltage of 4 V to the reference backlight light (2000 cd / m 2 ), the front contrast ratio when applying the voltage of 4 V, and the results of evaluating the impact resistance are also described. did.

透過率の設計値は4.0%、下限許容値を3.6%とした。正面コントラスト比については、設計値を300とし、下限許容値を270とした。また、耐衝撃性評価では、1kgf/cm2の圧力でパネルを加圧後に配向が回復(元の配向状態に戻る)までの時間を評価した。1分以内で不良配向から正常配向に復元した場合を○、1分超5分以内で不良配向から復元した場合を△、10分経過後も配向乱れが残った場合を×とした。 The design value of the transmittance was 4.0%, and the lower limit allowable value was 3.6%. For the front contrast ratio, the design value was 300, and the lower limit allowable value was 270. In the impact resistance evaluation, the time until the orientation was restored (returned to the original orientation state) after pressing the panel with a pressure of 1 kgf / cm 2 was evaluated. The case where the orientation was restored from the defective orientation to the normal orientation within 1 minute was marked as ◯, the case where the orientation was restored from the defective orientation within 5 minutes over 1 minute, and the case where the alignment disorder remained after 10 minutes.

表1の結果からわかるように、画素内の液晶ドメインの略中央に規則的に配置する凹部の最大内径幅DCおよび深さhが大きくなるほど有効開口率の減少に伴う透過率の低下や凹部の側面での液晶分子が傾斜する影響で光漏れが起こりやすくなるために正面CRが低下する傾向にある。一方、耐衝撃性は、表1に記載した試作例では押圧によって配向不良が発生しても、5分以内に復元することから、本発明での凹部の配置による効果が大きいことが確認された。ざらつき感についても大きな改善効果が認められた。 As can be seen from the results in Table 1, decrease or recess in transmittance with decreasing maximum extent the inner diameter width D C and depth h is increased effective aperture ratio of recesses regularly arranged in a substantially center of the liquid crystal domains in the pixel Since the liquid crystal molecules on the side surfaces of the liquid crystal molecules are inclined, light leakage tends to occur, and the front CR tends to decrease. On the other hand, since the impact resistance is restored within 5 minutes even in the case where alignment failure occurs due to pressing in the prototype example shown in Table 1, it was confirmed that the effect of the arrangement of the recesses in the present invention is large. . A significant improvement effect was also observed in the feeling of roughness.

(比較例)
実施例の液晶パネルと同様の構成を有する液晶パネルを用いてECBモードのホモジニアス配向の液晶表示パネルを作製した。比較例の液晶パネルには、壁構造体や、画素電極の開口部または切欠き部を形成していない。また、比較例の液晶パネルは、実施例の液晶パネルの垂直配向膜に代えて水平配向膜を用い、液晶層には、誘電率異方性が正の液晶材料(Δn;0.07、Δε;8.5)を注入し、ホモジニアス配向の液晶層を形成した。透過領域の液晶層厚dtを4.3μm、反射領域の液晶層厚drを2.3μmとした。
(Comparative example)
An ECB mode homogeneous alignment liquid crystal display panel was manufactured using a liquid crystal panel having the same configuration as the liquid crystal panel of the example. The liquid crystal panel of the comparative example is not formed with a wall structure or an opening or notch of the pixel electrode. In addition, the liquid crystal panel of the comparative example uses a horizontal alignment film instead of the vertical alignment film of the liquid crystal panel of the embodiment, and the liquid crystal layer has a liquid crystal material (Δn; 0.07, Δε having positive dielectric anisotropy). 8.5) was injected to form a homogeneously oriented liquid crystal layer. The liquid crystal layer thickness dt in the transmissive region was 4.3 μm, and the liquid crystal layer thickness dr in the reflective region was 2.3 μm.

この液晶表示パネルの両面に偏光板、1/4波長板などの位相差板を含む複数の光学層から形成された光学フィルムを配置して比較例の液晶表示装置を得た。   A liquid crystal display device of a comparative example was obtained by arranging optical films formed of a plurality of optical layers including retardation plates such as polarizing plates and quarter-wave plates on both surfaces of the liquid crystal display panel.

この比較例の液晶表示装置に駆動信号を印加(液晶層に4V印加)して実施例と同じ評価方法に従って表示特性を評価した。   A drive signal was applied to the liquid crystal display device of this comparative example (4 V was applied to the liquid crystal layer), and display characteristics were evaluated according to the same evaluation method as in the example.

透過表示での視野角特性はCR>10の領域は±30°となり、階調反転も顕著であった。また、透過コントラストは140:1であった。一方、反射表示の特性は、標準拡散板を基準にして約9.3%(開口率100%換算値)、反射表示のコントラスト値は8であり、表示画像は垂直モードの実施例に比べて白ボケした低いコントラストであった。   The viewing angle characteristics in transmissive display were ± 30 ° in the region of CR> 10, and the gradation inversion was significant. The transmission contrast was 140: 1. On the other hand, the characteristics of the reflective display are about 9.3% (value converted to 100% aperture ratio) with respect to the standard diffusion plate, the contrast value of the reflective display is 8, and the display image is compared with the embodiment in the vertical mode. White contrast was low and blurred.

このように、本発明の実施形態による液晶表示装置は、従来のホモジニアス配向の液晶表示装置や従来から公知の技術と比較して、垂直配向モードを透過表示および反射表示に適用したことで透過および反射の両表示においても良好なコントラスト比が得られる。   As described above, the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention has a transmissive and reflective display by applying the vertical alignment mode to the transmissive display and the reflective display as compared with the conventional homogeneous liquid crystal display device and the conventionally known technology. A good contrast ratio can be obtained in both reflection displays.

さらに、本発明の実施形態では、片側の基板(例示ではアクティブマトリクス基板)にのみ液晶ドメイン配向の規制構造(壁構造体および開口部または切欠き部)を配置させ、しかも、壁構造体を層間絶縁膜と一体で、かつ、反射部の微細凹凸形状形成やコンタクトホール形成工程と一括で連続形成することができるので、製造プロセスを簡略化することができる。また、壁構造体や開口部または切欠き部の配向規制力によって、ラビングレス工程で電圧印加時に液晶分子が倒れる方向を規制することが可能である。また、本発明の実施形態で例示したように、液晶ドメインの配向規制構造を設けることによって、電圧印加時に軸対称配向を呈する液晶ドメインが画素毎に複数形成されるので、全方位的に広い視野角特性が実現できる。   Furthermore, in the embodiment of the present invention, the regulation structure (wall structure and opening or notch) of the liquid crystal domain alignment is disposed only on one side substrate (illustratively, active matrix substrate), and the wall structure is disposed between the layers. The manufacturing process can be simplified because it can be formed integrally with the insulating film and continuously with the formation of the fine irregularities of the reflecting portion and the contact hole forming step. In addition, it is possible to regulate the direction in which the liquid crystal molecules fall when a voltage is applied in the rubbing-less process by the alignment regulating force of the wall structure, the opening, or the notch. In addition, as exemplified in the embodiment of the present invention, by providing a liquid crystal domain alignment regulating structure, a plurality of liquid crystal domains that exhibit axial symmetry when a voltage is applied are formed for each pixel. Angular characteristics can be realized.

上記の実施形態では、垂直配向型液晶層を備える液晶表示装置に軸対称配向ドメインを形成する構成を例示したが、層間絶縁膜に設ける凹部の形状および配置を改変することによって、たとえば、特開平11−242225号公報に記載されているような、MVA型液晶表示装置にも適用できる。   In the above embodiment, the configuration in which the axially symmetric alignment domain is formed in the liquid crystal display device including the vertical alignment type liquid crystal layer is exemplified. However, by modifying the shape and arrangement of the recesses provided in the interlayer insulating film, for example, The present invention can also be applied to an MVA liquid crystal display device as described in JP-A-11-242225.

上述したように、本発明による液晶表示装置は、優れた表示品位の液晶表示装置を比較的簡単な構成で実現できる。本発明は、透過型液晶表示装置および半透過型(透過・反射両用)型液晶表示装置に好適に適用される。特に、半透過型液晶表示装置は、携帯電話などのモバイル機器の表示装置として好適に利用される。   As described above, the liquid crystal display device according to the present invention can realize a liquid crystal display device with excellent display quality with a relatively simple configuration. The present invention is suitably applied to a transmissive liquid crystal display device and a transflective (transmission / reflection) liquid crystal display device. In particular, the transflective liquid crystal display device is suitably used as a display device for mobile devices such as mobile phones.

本発明による実施形態の透過型液晶表示装置100の1つの画素の構成を模式的に示す図であり、(a)は、平面図であり、(b)は図1(a)中の1B−1B’線に沿った断面図である。It is a figure which shows typically the structure of one pixel of the transmissive liquid crystal display device 100 of embodiment by this invention, (a) is a top view, (b) is 1B- in FIG. 1 (a). It is sectional drawing along a 1B 'line. 本発明による実施形態の他の透過型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the structure of the active matrix substrate of the other transmissive liquid crystal display device of embodiment by this invention. 図2Aに示したアクティブマトリクス基板の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the active matrix substrate shown to FIG. 2A. 本発明による実施形態の他の透過型液晶表示装置100’の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the other transmissive liquid crystal display device 100 'of embodiment by this invention. 本発明による実施形態の半透過型液晶表示装置200の1つの画素の構成を模式的に示す図であり、(a)は、平面図であり、(b)は図4(a)中の4B−4B’線に沿った断面図である。It is a figure which shows typically the structure of one pixel of the transflective liquid crystal display device 200 of embodiment by this invention, (a) is a top view, (b) is 4B in Fig.4 (a). It is sectional drawing along the -4B 'line. 本発明による実施形態の半透過型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the structure of the active matrix substrate of the transflective liquid crystal display device of embodiment by this invention. 図5に示したアクティブマトリクス基板を備える液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of a liquid crystal display device provided with the active matrix substrate shown in FIG. (a)から(f)は、図6に示したアクティブマトリクス基板の製造方法を説明するための模式図である。(A) to (f) are schematic views for explaining a method of manufacturing the active matrix substrate shown in FIG. 凹部の内径幅DCと画素の短ピッチPSとの関係を示す概略図である。It is a schematic diagram showing the relationship between the short pitch P S of the inner diameter width D C and the pixel of the recess. 凹部の最大内径幅DCと有効開口率との関係を示すグラフである。Is a graph showing the relationship between the maximum internal diameter width D C and the effective numerical aperture of the recess. (a)および(b)は、図4の10A−10A’線に沿った断面図であり、(b)は、(a)の破線で囲んだ部分の拡大図である。(A) And (b) is sectional drawing along the 10A-10A 'line of FIG. 4, (b) is an enlarged view of the part enclosed with the broken line of (a). 本発明による実施形態の液晶表示装置の動作原理を説明する概略図であり、(a)は電圧無印加時、(b)電圧印加時をそれぞれ示す。It is the schematic explaining the operation | movement principle of the liquid crystal display device of embodiment by this invention, (a) shows the time at the time of no voltage application, and (b) at the time of voltage application, respectively. 本発明による実施形態の液晶表示装置の構成一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a structure of the liquid crystal display device of embodiment by this invention. 本発明による実施例の液晶表示装置の視角−コントラスト比特性を示す図である。It is a figure which shows the viewing angle-contrast ratio characteristic of the liquid crystal display device of the Example by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 TFT(アクティブマトリクス)基板
2 ゲート信号線
3 ソース信号線
4 TFT
5 ドレイン電極
6 画素電極
6a 開口部
7 透明電極
8 反射電極
9 ゲート絶縁膜
10 ゲート電極
11 ソース・ドレイン電極(n+−Si層)
12 半導体層
13 チャンネル保護層
14 開口部
16a 層間絶縁膜
16b 壁構造体
16c 凹部
17 透明基板(対向(CF)基板)
18 カラーフィルタ層
19 対向電極
20 液晶層
21 液晶分子
22、32 配向膜
50 液晶パネル
40、43 偏光板
41、44 1/4波長版
42、45 光学異方性が負の位相差板(NR板)
100、100’ 透過型液晶表示装置
110a アクティブマトリクス基板
110b 対向基板(カラーフィルタ基板)
111 画素電極
113 切欠き部
114 開口部
115a 層間絶縁膜
115b 壁構造体
117 凹部
130 カラーフィルタ層
131 対向電極
133 支持体
200、300 半透過型液晶表示装置
210a アクティブマトリクス基板
210b 対向基板(カラーフィルタ基板)
211 画素電極
213 切欠き部
214 開口部
215a 層間絶縁膜
215b 壁構造体
217 凹部
230 カラーフィルタ層
231 対向電極
232 透明誘電体層(反射部段差)
233 支持体
1 TFT (active matrix) substrate 2 Gate signal line 3 Source signal line 4 TFT
5 Drain electrode 6 Pixel electrode 6a Opening 7 Transparent electrode 8 Reflective electrode 9 Gate insulating film 10 Gate electrode 11 Source / drain electrode (n + -Si layer)
12 Semiconductor Layer 13 Channel Protection Layer 14 Opening 16a Interlayer Insulating Film 16b Wall Structure 16c Recess 17 Transparent Substrate (Counter (CF) Substrate)
18 Color filter layer 19 Counter electrode 20 Liquid crystal layer 21 Liquid crystal molecule 22, 32 Alignment film 50 Liquid crystal panel 40, 43 Polarizing plate 41, 44 1/4 wavelength plate 42, 45 Retardation plate (NR plate) with negative optical anisotropy )
100, 100 'Transmission type liquid crystal display device 110a Active matrix substrate 110b Counter substrate (color filter substrate)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 111 Pixel electrode 113 Notch 114 Opening 115a Interlayer insulation film 115b Wall structure 117 Recess 130 Color filter layer 131 Counter electrode 133 Support body 200, 300 Transflective liquid crystal display device 210a Active matrix substrate 210b Counter substrate (color filter substrate) )
211 Pixel electrode 213 Notch 214 Opening 215a Interlayer insulating film 215b Wall structure 217 Recess 230 Color filter layer 231 Counter electrode 232 Transparent dielectric layer (reflection part step)
233 Support

Claims (20)

第1基板と、前記第1基板に対向するように設けられた第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた液晶層とを有し、
それぞれが、前記第1基板上に形成された第1電極と、前記第1基板と前記1電極との間に設けられた層間絶縁膜と、前記第2基板上に形成され第2電極と、前記第1電極と前記第2電極の間に設けられた前記液晶層とを含む複数の画素を備え、
前記層間絶縁膜は、所定の位置に設けられた少なくとも1つの凹部を有し、前記液晶層は、少なくとも所定の電圧を印加した時に、前記少なくとも1つの凹部によって規定される方位に傾斜した液晶分子を含む少なくとも1つの液晶ドメインを形成する、液晶表示装置。
A first substrate, a second substrate provided to face the first substrate, and a liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate,
A first electrode formed on the first substrate; an interlayer insulating film provided between the first substrate and the first electrode; a second electrode formed on the second substrate; A plurality of pixels including the liquid crystal layer provided between the first electrode and the second electrode;
The interlayer insulating film has at least one recess provided at a predetermined position, and the liquid crystal layer tilts in a direction defined by the at least one recess when a predetermined voltage is applied. A liquid crystal display device forming at least one liquid crystal domain containing
前記第1電極は、少なくとも1つの開口部を有し、前記少なくとも1つの開口部は前記少なくとも1つの凹部に対応する位置に形成された開口部を含む、請求項1に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the first electrode has at least one opening, and the at least one opening includes an opening formed at a position corresponding to the at least one recess. 前記複数の画素はマトリクス状に配列されており、短い方のピッチをPSとすると、前記少なくとも1つの凹部の最大内径幅DCは、DC<0.35・PSの関係を満足する請求項1または2に記載の液晶表示装置。 The plurality of pixels are arranged in a matrix, and when the shorter pitch is P S , the maximum inner diameter width D C of the at least one recess satisfies the relationship of D C <0.35 · P S. The liquid crystal display device according to claim 1. 前記層間絶縁膜の厚さIdと前記少なくとも1つの凹部の深さhとの関係が、h<0.8・Idの関係を満足する、請求項1から3のいずれかに記載の液晶表示装置。   4. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a relationship between a thickness Id of the interlayer insulating film and a depth h of the at least one recess satisfies a relationship of h <0.8 · Id. . 前記第1電極は、少なくとも1つの切欠き部をさらに有する、請求項1から4のいずれかに記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the first electrode further includes at least one notch. 前記層間絶縁膜と一体に形成された壁構造体を更に有し、前記壁構造体は、前記複数の画素のそれぞれの周囲に規則的に配列されている、請求項1から5のいずれかに記載の液晶表示装置。   6. The apparatus according to claim 1, further comprising a wall structure integrally formed with the interlayer insulating film, wherein the wall structure is regularly arranged around each of the plurality of pixels. The liquid crystal display device described. 前記複数の画素のそれぞれの周囲に遮光領域を有し、前記壁構造体は前記遮光領域に規則的に配置されている、請求項6に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 6, further comprising a light shielding region around each of the plurality of pixels, wherein the wall structure is regularly arranged in the light shielding region. 前記液晶層は垂直配向型の液晶層であって、前記液晶層に少なくとも所定の電圧を印加した時に形成される前記少なくとも1つの液晶ドメインは軸対称配向を呈する液晶ドメインを含み、軸対称配向の中心軸は、前記少なくとも1つの凹部内または近傍に形成される、請求項1から7のいずれかに記載の液晶表示装置。   The liquid crystal layer is a vertical alignment type liquid crystal layer, and the at least one liquid crystal domain formed when at least a predetermined voltage is applied to the liquid crystal layer includes a liquid crystal domain exhibiting an axially symmetric alignment. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a central axis is formed in or near the at least one recess. 前記第2電極は、画素内の所定の位置に形成された少なくとも1つのさらなる開口部を有し、
前記液晶層は垂直配向型の液晶層であって、前記液晶層に少なくとも所定の電圧を印加した時に形成される前記少なくとも1つの液晶ドメインは軸対称配向を呈する液晶ドメインを含み、軸対称配向の中心軸は、前記少なくとも1つのさらなる凹部内または近傍に形成される、請求項1から8のいずれかに記載の液晶表示装置。
The second electrode has at least one further opening formed at a predetermined position in the pixel,
The liquid crystal layer is a vertical alignment type liquid crystal layer, and the at least one liquid crystal domain formed when at least a predetermined voltage is applied to the liquid crystal layer includes a liquid crystal domain exhibiting an axially symmetric alignment. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a central axis is formed in or near the at least one further recess.
前記第1電極に電気的に接続されたスイッチング素子を前記第1基板上にさらに有し、前記スイッチング素子の少なくとも一部は前記層間絶縁膜に覆われている、請求項1から9のいずれかに記載の液晶表示装置。   The switching element electrically connected to the first electrode is further provided on the first substrate, and at least a part of the switching element is covered with the interlayer insulating film. A liquid crystal display device according to 1. 前記第1電極は、透過領域を規定する透明電極と反射領域を規定する反射電極とを含む、請求項1から10のいずれかに記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the first electrode includes a transparent electrode that defines a transmissive region and a reflective electrode that defines a reflective region. 前記少なくも1つの液晶ドメインは、前記透過領域に形成され軸対称配向を呈する液晶ドメインを含み、軸対称配向の中心軸は前記少なくとも1つの凹部内または近傍に形成されている、請求項11に記載の液晶表示装置。   The at least one liquid crystal domain includes a liquid crystal domain that is formed in the transmission region and exhibits an axially symmetric orientation, and a central axis of the axially symmetric orientation is formed in or near the at least one recess. The liquid crystal display device described. 前記層間絶縁膜は、表面が実質的に平坦な第1領域と表面が凹凸形状を有する第2領域とを有し、前記透明電極は前記第1領域上に形成されており、前記反射電極は前記第2領域上に形成されている、請求項11または12に記載の液晶表示装置。   The interlayer insulating film includes a first region having a substantially flat surface and a second region having a concavo-convex shape on the surface, the transparent electrode is formed on the first region, and the reflective electrode includes The liquid crystal display device according to claim 11, wherein the liquid crystal display device is formed on the second region. 前記第1基板および前記第2基板を介して互いに対向するように配置された一対の偏光板を有し、前記第1基板および/または前記第2基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも1つの2軸性光学異方性媒体層をさらに有する、請求項1から13のいずれかに記載の液晶表示装置。   A pair of polarizing plates arranged to face each other with the first substrate and the second substrate interposed therebetween, and at least between the first substrate and / or the second substrate and the pair of polarizing plates The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising one biaxial optically anisotropic medium layer. 前記第1基板および前記第2基板を介して互いに対向するように配置された一対の偏光板をさらに有し、前記第1基板および/または前記第2基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも1つの1軸性光学異方性媒体層をさらに有する、請求項1から13のいずれかに記載の液晶表示装置。   It further has a pair of polarizing plates arranged so as to face each other with the first substrate and the second substrate interposed therebetween, and between the first substrate and / or the second substrate and the pair of polarizing plates. The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising at least one uniaxial optically anisotropic medium layer. 第1基板と、前記第1基板に対向するように設けられた第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた液晶層とを有し、それぞれが、前記第1基板上に形成された第1電極と、前記第1電極に電気的に接続された回路要素と、前記第1基板と前記1電極との間に設けられた層間絶縁膜と、前記第2基板上に形成され第2電極と、前記第1電極と前記第2電極の間に設けられた前記液晶層とを含む複数の画素を備える液晶表示装置の製造方法であって、
第1基板上に回路要素を形成する工程と、
前記回路要素を覆うポジ型の感光性樹脂膜を形成する工程と、
前記感光性樹脂膜を露光する工程であって、露光量が互いに異なる所定の領域を形成する工程と、
露光された前記感光性樹脂膜を現像することによって、前記回路要素の一部を露出するコンタクトホールと、少なくとも1つの凹部を有する層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜上に第1電極を形成する工程と、
を包含する、液晶表示装置の製造方法。
A first substrate; a second substrate provided to face the first substrate; and a liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate, each of which A first electrode formed on one substrate; a circuit element electrically connected to the first electrode; an interlayer insulating film provided between the first substrate and the first electrode; and the second electrode A method of manufacturing a liquid crystal display device including a plurality of pixels including a second electrode formed on a substrate and the liquid crystal layer provided between the first electrode and the second electrode,
Forming a circuit element on the first substrate;
Forming a positive photosensitive resin film covering the circuit element;
A step of exposing the photosensitive resin film, the step of forming predetermined regions having different exposure amounts;
Developing the exposed photosensitive resin film to form a contact hole exposing a part of the circuit element and an interlayer insulating film having at least one recess;
Forming a first electrode on the interlayer insulating film;
A method for manufacturing a liquid crystal display device.
前記層間絶縁層を形成する工程は、表面が実質的に平坦な第1領域と、表面が凹凸形状を有する第2領域とを形成する工程を含み、
前記第1電極を形成する工程は、前記第1領域の前記層間絶縁膜上に透明電極を形成する工程と、前記第2領域の前記層間絶縁膜上に反射電極を形成する工程とを包含する、請求項16に記載の液晶表示装置の製造方法。
The step of forming the interlayer insulating layer includes a step of forming a first region having a substantially flat surface and a second region having a concavo-convex shape on the surface,
The step of forming the first electrode includes a step of forming a transparent electrode on the interlayer insulating film in the first region and a step of forming a reflective electrode on the interlayer insulating film in the second region. A method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 16.
前記露光工程は、
第1フォトマスクを用いて、前記第2領域となる領域とその他の領域を形成する第1露光工程と、
前記その他の領域に、第2フォトマスクを用いて、前記コンタクトホールとなる領域および前記少なくとも1つの凹部となる領域を形成する第2露光工程とを含む、
請求項17に記載の液晶表示装置の製造方法。
The exposure step includes
A first exposure step of forming a region to be the second region and other regions using a first photomask;
A second exposure step of forming a region to be the contact hole and a region to be the at least one recess by using a second photomask in the other region.
The manufacturing method of the liquid crystal display device of Claim 17.
前記液晶表示装置は、前記複数の画素のそれぞれの周囲に規則的に配列され前記層間絶縁膜と一体に形成された壁構造体を更に有し、
前記第1露光工程は、前記第2領域となる領域と壁構造体となる領域を形成する工程である、請求項18に記載の液晶表示装置の製造方法。
The liquid crystal display device further includes a wall structure regularly arranged around each of the plurality of pixels and integrally formed with the interlayer insulating film,
19. The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 18, wherein the first exposure step is a step of forming a region to be the second region and a region to be a wall structure.
前記第1電極および/または前記第2電極を形成する工程は、導電膜を形成する工程と、前記導電膜をパターニングする工程とを包含し、前記パターニングする工程は、前記第1電極および/または前記第2電極の所定の位置に複数の開口部または切欠き部を形成する工程を包含する、請求項16から19のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。   The step of forming the first electrode and / or the second electrode includes a step of forming a conductive film and a step of patterning the conductive film. The step of patterning includes the first electrode and / or The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 16, comprising a step of forming a plurality of openings or notches at predetermined positions of the second electrode.
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