JP4662947B2 - 液晶表示装置およびそれを備えた電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置およびそれを備えた電子機器に関し、特に、広視野角特性を有する配向分割垂直配向型の液晶表示装置およびそのような液晶表示装置を備えた電子機器に関する。
近年、液晶表示装置（以下、「ＬＣＤ」と言う。）が広く利用されるようになっている。これまでの主流は、誘電異方性が正のネマチック液晶をツイスト配向させたＴＮ型ＬＣＤだった。このＴＮ型ＬＣＤには、液晶分子の配向に起因する視角依存性が大きいという問題があった。
そこで視角依存性を改善するために配向分割垂直配向型ＬＣＤが開発され、その利用が広まりつつある。例えば特許文献１には、配向分割垂直配向型ＬＣＤの１つであるＭＶＡ型ＬＣＤが開示されている。このＭＶＡ型ＬＣＤは、一対の電極間に設けられた垂直配向型液晶層を用いてノーマリーブラック（ＮＢ）モードで表示を行うＬＣＤであり、ドメイン規制手段（例えばスリットまたは突起）を設け、それぞれの画素において電圧印加時に液晶分子が複数の異なる方向に倒れる（傾斜する）ように構成されている。
最近では、液晶テレビだけでなく、ＰＣ用モニタや携帯端末機器（携帯電話やＰＤＡなど）においても動画情報を表示するニーズが急速に高まっている。ＬＣＤで動画を高品位で表示するためには、液晶層の応答時間を短く（応答速度を速く）する必要があり、１垂直走査期間（典型的には１フレーム）内で所定の階調に到達することが要求される。
ＭＶＡ型ＬＣＤの応答特性を改善するひとつの方法として、例えば、画素内に設けるドメイン規制手段のサイズを大きくすることが考えられる。すなわち、リブの幅を広くしたり、スリットの幅を広くしたりすることによって、液晶層に対する配向規制力を強め、応答特性を改善することができる。
特許第２９４７３５０号公報
しかしながら、配向規制力を強くするためにリブの幅やスリットの幅を広くすると、その分開口率：｛（画素面積−リブ面積−スリット面積）／画素面積｝が低下して透過率が低下してしまう。そのため、優れた応答特性と十分な明るさの両方を同時に実現することは難しい。
また、実際の液晶表示装置では、ドメイン規制手段の形状や配置は、製造プロセスのばらつきや、基板を貼り合わせる際の位置合わせ誤差などの影響で、設計値からずれることがあるので、画素の構造にはばらつきが存在する。このような画素構造のばらつきは、透過率のばらつきを招き、表示品位のばらつきの原因となる。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、配向分割垂直配向型液晶表示装置の応答特性および明るさを十分に確保しつつ、画素構造のばらつきに起因した表示品位のばらつきを抑制することにある。
本発明による液晶表示装置は、それぞれが、第１電極と、前記第１電極に対向する第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垂直配向型液晶層とを有する複数の画素を備え、前記液晶層の前記第１電極側に設けられたリブと、前記液晶層の前記第２電極に設けられたスリットとを有し、前記液晶層の厚さが２．５μｍ以下であり、前記リブの幅が５μｍ以上１３μｍ以下であり、そのことによって上記目的が達成される。
ある好適な実施形態において、前記リブの高さ／前記液晶層の厚さが０．２５以上０．４７以下である。
ある好適な実施形態において、前記リブの幅が６．８μｍ以上８．８μｍ以下である。
ある好適な実施形態において、前記リブの高さ／前記液晶層の厚さが０．２以上０．５以下である。
ある好適な実施形態において、前記スリットの幅が５．５μｍ以上１１．５μｍ以下である。
ある好適な実施形態において、前記スリットの幅が９μｍ以上１０μｍ以下である。
あるいは、本発明による液晶表示装置は、それぞれが、第１電極と、前記第１電極に対向する第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垂直配向型液晶層とを有する複数の画素を備え、前記液晶層の前記第１電極側に設けられたリブと、前記液晶層の前記第２電極に設けられたスリットとを有し、前記液晶層の厚さが２．５μｍ以下であり、前記スリットの幅が５．５μｍ以上１１．５μｍ以下であり、そのことによって上記目的が達成される。
ある好適な実施形態において、前記リブの高さ／前記液晶層の厚さが０．２５以上０．５以下である。
ある好適な実施形態において、前記スリットの幅が９μｍ以上１０μｍ以下である。
ある好適な実施形態において、前記リブの高さ／前記液晶層の厚さが０．２以上０．４５以下である。
あるいは、本発明による液晶表示装置は、それぞれが、第１電極と、前記第１電極に対向する第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垂直配向型液晶層とを有する複数の画素を備え、前記液晶層の前記第１電極側に設けられたリブと、前記液晶層の前記第２電極に設けられたスリットとを有し、前記液晶層の厚さが２．５μｍ以下であり、前記リブの幅が６．８μｍ以上８．８μｍ以下であり、前記スリットの幅が９μｍ以上１０μｍ以下であり、そのことによって上記目的が達成される。
ある好適な実施形態において、前記第１電極が対向電極であり、前記第２電極が画素電極である。
ある好適な実施形態において、本発明による液晶表示装置は、前記液晶層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、前記一対の偏光板の透過軸は互いに略直交し、一方の透過軸は表示面の水平方向に配置され、前記リブおよび前記スリットは、それぞれの延設方向が前記一方の透過軸と略４５°を成すように配置されている。
本発明による電子機器は、上記構成を有する液晶表示装置を備えており、そのことによって上記目的が達成される。
ある好適な実施形態において、本発明による電子機器は、テレビジョン放送を受信する回路をさらに備える。
本発明による配向分割垂直配向型の液晶表示装置は、液晶層の厚さが所定の範囲内に設定されており、且つ、リブの幅やスリットの幅、リブの高さ／液晶層の厚さが所定の範囲内に設定されているので、良好な応答特性で十分な明るさの表示が可能で、且つ、画素構造のばらつきに起因した表示品位のばらつきが抑制される。
（ａ）は、本発明による実施形態のＭＶＡ型ＬＣＤの基本的な構成例を模式的に示す断面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、他のＭＶＡ型ＬＣＤの構成例を模式的に示す断面図である。 本発明による実施形態のＬＣＤ１００の断面構造を模式的に示す部分断面図である。 ＬＣＤ１００の画素部１００ａを模式的に示す平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、ＬＣＤ１００に用いられるリブ２１の例を模式的に示す断面図である。 リブ高さ、セル厚およびリブ幅を変化させて透過効率を測定した結果を示すグラフである。 リブ高さ、セル厚およびスリット幅を変化させて透過効率を測定した結果を示すグラフである。 セル厚と応答時間との関係を示すグラフである。 リブ高さ／セル厚の複数の値についてリブ幅を変化させて透過率（％）を測定した結果を示すグラフである。 リブ高さ／セル厚の複数の値についてスリット幅を変化させて透過率（％）を測定した結果を示すグラフである。 リブ幅の複数の値についてリブ高さ／セル厚を変化させて透過率（％）を測定した結果を示すグラフである。 スリット幅の複数の値についてリブ高さ／セル厚を変化させて透過率（％）を測定した結果を示すグラフである。 （ａ）および（ｂ）は、層間絶縁膜による液晶分子の配向に対する影響を説明するための模式図である。
符号の説明
１１ 第１電極
１２ 第２電極
１３ 液晶層
１３Ａ 液晶領域
１３ａ 液晶分子
２１ リブ（配向規制手段）
２２ スリット（配向規制手段）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
まず、本実施形態における配向分割垂直配向型ＬＣＤの構成を図１（ａ）を参照しながら説明する。
本実施形態のＬＣＤ１０Ａは、第１電極１１と、第１電極１１に対向する第２電極１２と、第１電極１１と第２電極１２の間に設けられた垂直配向型液晶層１３とを有する複数の画素を備える。垂直配向型液晶層１３は、電圧無印加時に、誘電異方性が負の液晶分子を第１電極１１および第２電極１２の面に略垂直（例えば８７°以上９０°以下）に配向させたものである。垂直配向型液晶層１３は、典型的には、第１電極１１および第２電極１２のそれぞれの液晶層１３側の表面に垂直配向膜（不図示）を設けることによって得られる。なお、配向規制手段として後述するリブ（突起）などを設けた場合、液晶分子はリブなどの液晶層１３側の表面に対して略垂直に配向することになる。
液晶層１３の第１電極１１側にはリブ２１が設けられており、液晶層１１の第２電極１２側にはスリット２２が設けられている。リブ２１とスリット２２との間に規定される液晶領域においては、液晶分子１３ａは、リブ２１およびスリット２２からの配向規制力を受け、第１電極１１と第２電極１２との間に電圧が印加されると、図中に矢印で示した方向に倒れる（傾斜する）。すなわち、それぞれの液晶領域において液晶分子は一様な方向に倒れるので、それぞれの液晶領域はドメインとみなすことができる。
リブ２１およびスリット２２（これらを総称して「配向規制手段」と呼ぶことがある。配向規制手段は上記特許文献１に記載されているドメイン規制手段に対応する。）は各画素内で、それぞれ帯状に設けられており、図１（ａ）は、帯状の配向規制手段の延設方向に直交する方向における断面図である。各配向規制手段のそれぞれの両側に液晶分子１３ａが倒れる方向が互いに１８０°異なる液晶領域（ドメイン）が形成される。
ＬＣＤ１０Ａにおいて、リブ２１およびスリット２２はそれぞれ帯状（短冊状）に延設されている。リブ２１はその側面２１ａに略垂直に液晶分子１３ａを配向させることにより、液晶分子１３ａをリブ２１の延設方向に直交する方向に配向させるように作用する。スリット２２は、第１電極１１と第２電極１２との間に電位差が形成されたときに、スリット２２の端辺近傍の液晶層１３に斜め電界を生成し、スリット２２の延設方向に直交する方向に液晶分子１３ａを配向させるように作用する。リブ２１とスリット２２とは、一定の間隔をあけて互いに平行に配置されており、互いに隣接するリブ２１とスリット２２との間に液晶領域（ドメイン）が形成される。すなわち、画素領域の液晶層１３が配向分割される。
本発明では、以下に説明する理由から図１（ａ）に示した構成を採用するが、ＭＶＡ型ＬＣＤとして、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示す構成も知られている。
図１（ｂ）に示すＬＣＤ１０Ｂは、液晶層１３の両側に設けられる第１および第２配向規制手段として、リブ３１とリブ３２とを有している点において、図１（ａ）のＬＣＤ１０Ａと異なる。リブ３１とリブ３２とは、一定の間隔をあけて互いに平行に配置されており、リブ３１の側面３１ａおよびリブ３２の側面３２ａに液晶分子１３ａを略垂直に配向させるように作用することによって、これらの間に液晶領域（ドメイン）が形成される。
図１（ｃ）に示すＬＣＤ１０Ｃは、液晶層１３の両側に設けられる第１および第２配向規制手段として、それぞれスリット４１とスリット４２とを有している点において、図１（ａ）のＬＣＤ１０Ａと異なる。スリット４１とスリット４２は、第１電極１１と第２電極１２との間に電位差が形成されたときに、スリット４１および４２の端辺近傍の液晶層１３に斜め電界を生成し、スリット４１および４２の延設方向に直交する方向に液晶分子１３ａを配向させるように作用する。スリット４１とスリット４２とは、一定の間隔をあけて互いに平行に配置されており、これらの間に液晶領域（ドメイン）が形成される。
本実施形態のＬＣＤ１０Ａは、液晶層の両側に設けられる配向規制手段として、リブ２１とスリット２２とを用いている。この構成を採用すると、液晶層１３の両側にリブ３１、３２を設けるＬＣＤ１０Ｂの構成に比べて、リブの斜面の配向規制力による黒輝度の増加を抑制できる。
また、図１（ａ）に示したＬＣＤ１０Ａの構成を採用すると、製造工程の増加を最小にできるという利点が得られる。画素電極にスリットを設けても付加的な工程は必要なく、一方、対向電極については、リブを設ける方がスリットを設けるよりも工程数の増加が少ない。なお、第１電極１１と第２電極１２は液晶層１３を介して互いに対向する電極であればよく、典型的には一方が対向電極であり、他方が画素電極である。以下では、第１電極１１が対向電極であり、第２電極１２が画素電極である場合を例に本発明の実施形態を説明する。
次に、図２および図３を参照しながら、本発明による実施形態のＬＣＤの基本構成をより詳しく説明する。図２は本発明によるＬＣＤ１００の断面構造を模式的に示す部分断面図であり、図３はＬＣＤ１００の画素部１００ａの平面図である。ＬＣＤ１００は図１（ａ）のＬＣＤ１０Ａと同様の基本構成を有するので、共通する構成要素は共通の参照符号で示す。
ＬＣＤ１００は、第１基板（例えばガラス基板）１０ａと第２基板（例えばガラス基板）１０ｂとの間に垂直配向型液晶層１３を有している。第１基板１０ａの液晶層１３側の表面には対向電極１１が形成されており、その上にさらにリブ２１が形成されている。リブ２１上を含む対向電極１１の液晶層１３側表面のほぼ全面に垂直配向膜（不図示）が設けられている。リブ２１は、図３に示すように、帯状に延設されており、その幅（延設方向に直交する方向の幅）Ｗ１は一定である。また、隣接するリブ２１は互いに平行に配設されており、その間隔（ピッチ）Ｐは一定である。
第２基板（例えばガラス基板）１０ｂの液晶層１３側の表面には、ゲートバスライン（走査線）およびソースバスライン（信号線）５１とＴＦＴ（不図示）が設けられており、これらを覆う層間絶縁膜（透明樹脂膜）５２が形成されている。ここでは、厚さが１．５μｍ以上３．５μｍ以下の透明樹脂膜を用いて平坦な表面を有する層間絶縁膜５２を設けており、このことによって、画素電極１２をゲートバスラインおよび／またはソースバスラインと部分的に重ねて配置することが可能となり、開口率を向上できるという利点が得られる。
画素電極１２には帯状のスリット２２が形成されており、スリット２２を含む画素電極１２上のほぼ全面に垂直配向膜（不図示）が形成されている。スリット２２は、図３に示すように、帯状に延設されており、その幅（延設方向に直交する方向の幅）Ｗ２は一定である。また、隣接するスリット２２は互いに平行に配設されており、隣接するリブ２１の間隔を略二等分するように配置されている。上述のリブ２１やスリット２２の形状およびこれらの配置は、製造プロセスのばらつきや、基板を貼り合わせる際の位置合わせ誤差などの影響で、設計値からずれることがあり、上記の説明はこれらを排除するものではない。
互いに平行に延設された帯状のリブ２１とスリット２２との間に幅Ｗ３を有する帯状の液晶領域１３Ａが規定される。それぞれの液晶領域１３Ａは、その両側のリブ２１およびスリット２２によって配向方向が規制されており、リブ２１およびスリット２２のそれぞれの両側に液晶分子１３ａが倒れる方向が互いに１８０°異なる液晶領域（ドメイン）が形成されている。図３に示すように、リブ２１およびスリット２２は互いに９０°異なる２つの方向に沿って延設されており、画素部１００ａは液晶分子１３ａの配向方向が９０°異なる４種類の液晶領域１３Ａを有している。リブ２１およびスリット２２の配置はこの例に限られないが、このように配置することによって、良好な視野角特性を得ることができる。
なお、リブ２１の断面形状（基板面法線方向に沿った断面形状）は、図４（ａ）に示すような台形状であってもよいし、図４（ｂ）に示すような半楕円状であってもよい。リブ２１の形成に用いられる感光性樹脂の種類や厚さ（現像の程度）によってリブ２１の断面形状は変化する。
また、第１基板１０ａおよび第２基板１０ｂの両側に配置される一対の偏光板（不図示）は、透過軸が互いに略直交（クロスニコル状態）するように配置される。９０°ずつ配向方向が異なる４種類の液晶領域１３Ａの全てに対して、それぞれの配向方向と偏光板の透過軸とが４５°を成すように配置すれば、液晶領域１３Ａによるリタデーションの変化を最も効率的に利用することができる。すなわち、偏光板の透過軸がリブ２１およびスリット２２の延設方向と略４５°を成すように配置することが好ましい。また、テレビのように、観察方向を表示面に対して水平に移動することが多い表示装置においては、一対の偏光板の一方の透過軸を表示面に対して水平方向に配置することが、表示品位の視野角依存性を抑制するために好ましい。以下の検討では、液晶層１３のリタデーション（液晶材料の複屈折率Δｎと液晶層１３の厚さｄとの積Δｎ・ｄ）は厚さｄに拘わらずほぼ一定となるように調整し、リブおよびスリットの延設方向は偏光板の透過軸に対して約４５°とした。
上述の構成を有するＭＶＡ型ＬＣＤ１００は、視野角特性に優れた表示を行うことができるが、応答特性と明るさとがトレードオフの関係にあり、これらを両立することが難しいという問題があった。また、製造プロセスのばらつきや、基板を貼り合わせる際の位置合わせ誤差により画素の構造（画素内の構成要素のサイズや相対的な配置関係）がばらつくと、透過率がばらつき、それによって表示品位がばらついてしまうという問題があった。
本願発明者は、優れた応答特性と十分な明るさとを両立しつつ、表示品位のばらつきを抑制するために、セルパラメータ（セル厚（つまり液晶層１３の厚さ）ｄ、リブ高さＲｈ、リブ幅Ｗ１、スリット幅Ｗ２など）を変えて、図２および図３に示した基本構成を有するＭＶＡ型ＬＣＤを作製し、その表示特性を評価した。以下、評価の結果とその結果から得られた知見を説明する。
本願発明者は、まず、優れた応答特性と十分な明るさの両立に関して検討を行った。従来、配向規制手段を用いた配向分割垂直配向型ＬＣＤでは、応答特性と明るさとが単純なトレードオフの関係にあると考えられていた。応答特性を向上するためにリブ幅Ｗ１やスリット幅Ｗ２を広くすると、開口率が低下し、透過率が低下してしまうからである。しかしながら、本願発明者が種々のセルパラメータのパネルを試作して詳細な検討を行ったところ、リブ幅Ｗ１やスリット幅Ｗ２を広くしたにも関わらず、明るさが低下しないことがあった。これは、リブ幅Ｗ１やスリット幅Ｗ２を広くすると、画素の単位面積当たりの透過率（以下、「透過効率」という。）が向上するという予想外の効果によるものである。透過効率は、画素の透過率を実測し、この値を開口率で除することによって求められる。
図５に、リブ高さＲｈ、セル厚ｄおよびリブ幅Ｗ１を変化させて透過効率を測定した結果を示し、図６に、リブ高さＲｈ、セル厚ｄおよびスリット幅Ｗ２を変化させて透過効率を測定した結果を示す。図５からわかるように、リブ幅Ｗ１が広いほど、透過効率が高い。また、図６からわかるように、スリット幅Ｗ２が広いほど、透過効率が高い。従って、応答特性を向上するためにリブ幅Ｗ１やスリット幅Ｗ２を広くすると、開口率自体は低下するものの、透過効率は向上し、画素全体としての透過率の増減は、開口率の低下と透過効率の向上との兼合いにより決定される。そのため、上述した透過効率の向上という新たな知見に基づいてリブ幅Ｗ１やスリット幅Ｗ２を調整することにより、応答特性と明るさとが単純なトレードオフの関係にあるという従来の認識を覆し、優れた応答特性と十分な明るさとを両立することができる。
ただし、本願発明者がさらなる検討を進めたところ、リブ幅Ｗ１やスリット幅Ｗ２の調整によって優れた応答特性と十分な明るさの両方を実現するためには、セル厚ｄが所定の値以下であることが好ましいことがわかった。セル厚ｄを大きくすると、配向規制手段による配向規制力が直接的に及びにくい領域が増加するので、応答特性が低下し、その応答特性の低下をリブ幅Ｗ１やスリット幅Ｗ２の調整によって補うことが難しいことがあるからである。
図５および図６には、応答特性が不十分なもの（具体的には応答時間が１６．８ｍｓ以上のもの）を中抜きの円でプロットしている。図５および図６に示すように、セル厚ｄが２．８μｍのＬＣＤでは応答特性が十分ではないことがあった。本願発明者の検討によれば、セル厚ｄを２．５μｍ以下とすることにより、実用的なリブ幅Ｗ１、スリット幅Ｗ２、リブ高さＲｈの範囲内で十分な応答特性（例えば応答時間が１６．７ｍｓ未満）を実現できることがわかった。図７に、セル厚ｄ（μｍ）と応答時間（ｍｓ）との関係を示す。図７に示すように、セル厚ｄが２．５μｍ以下であると、応答時間が１６．７ｍｓ未満の応答特性を実現できる。
次に、表示品位のばらつきの抑制に関する検討結果を説明する。
まず、リブ高さＲｈやセル厚ｄのばらつきに起因した透過率のばらつきを評価するために、リブ高さＲｈ／セル厚ｄの複数の値についてリブ幅Ｗ１を変化させて透過率を測定した。その結果を図８に示す。図８から、リブ高さＲｈ／セル厚ｄのばらつきに起因した透過率のばらつきとリブ幅Ｗ１との間に強い相関関係があることがわかる。
ＬＣＤの透過率のばらつき（表示面内でのばらつき）は、パネル自体の透過率のばらつきと、他の要因によるばらつきとを含んでいる。他の要因によるばらつきとしては、バックライトの輝度分布に起因したばらつき、偏光板に起因したばらつき、液晶パネルの製造プロセスに起因したばらつきがある。表示品位にばらつきのないＬＣＤを工業的に安定して生産するためには、ＬＣＤの透過率のばらつきを±１５％以下とすることが好ましく、±１０％以下とすることがより好ましい。
一般的に、バックライトの輝度分布に起因したばらつきは±４％程度、偏光板に起因したばらつきは±２％程度、液晶パネルの製造プロセスに起因したばらつきは±２％程度存在する。ここで、ばらつきを全く考慮しないときの透過率の値を仮に１００としたとき、バックライト、偏光板、製造プロセスに起因したばらつきを考慮すると、最も明るい部分の透過率は最大で１０８となる。従って、パネル自体の透過率のばらつきが６％以内であれば、最も明るい部分の透過率を１１５以内に収めることができ、パネル自体の透過率のばらつきが１％以内であれば、最も明るい部分の透過率を１１０以内に収めることができる。そのため、パネル自体の透過率のばらつきを±６％以内とすることによって、ＬＣＤの透過率のばらつきを±１５％以下とすることができ、パネル自体の透過率のばらつきを±１％とすることによって、ＬＣＤの透過率のばらつきを±１０％以下とすることができる。
従って、基準となる透過率を３．８％とすると、透過率が３．５７％から４．０３％までの範囲内にあることが好ましく、３．７６％から３．８４％までの範囲内にあることがより好ましい。なお、基準となる透過率は、ある程度以上の透過率が確保でき且つ最も安定に製造できる、という観点から決定される。
図８からわかるように、リブ高さＲｈ／セル厚ｄが変化しても透過率がばらつきにくいという観点からはリブ幅Ｗ１が約８μｍであることが最も好ましい。また、図８から、リブ幅Ｗ１を５μｍ以上１３μｍ以下とすることによって、リブ高さＲｈ／セル厚ｄが０．３４５から０．４６１までの範囲で、透過率のばらつきを±６％以内（３．５７％から４．０３％までの範囲内）とすることができることがわかる。さらに、リブ幅Ｗ１を６．８μｍ以上８．８μｍ以下とすることによって、リブ高さＲｈ／セル厚ｄが０．２１から０．４６までの範囲で、透過率のばらつきを±１％以内（３．７６％から３．８４％までの範囲内）とすることができることがわかる。
次に、リブ高さＲｈ／セル厚ｄの複数の値についてスリット幅Ｗ２を変化させて透過率を測定した。その結果を図９に示す。図９から、リブ高さＲｈ／セル厚ｄのばらつきに起因した透過率のばらつきとスリット幅Ｗ２との間に強い相関関係があることがわかる。図９からわかるように、リブ高さＲｈ／セル厚ｄが変化しても透過率がばらつきにくいという観点からはスリット幅Ｗ２が約９．５μｍであることが最も好ましい。
また、図９から、スリット幅Ｗ２を５．５μｍ以上１１．５μｍ以下とすることによって、リブ高さＲｈ／セル厚ｄが０．３４５から０．４６１までの範囲で、透過率のばらつきを±６％以内（３．５７％から４．０３％までの範囲内）とすることができることがわかる。さらに、スリット幅Ｗ２を９μｍ以上１０μｍ以下とすることによって、リブ高さＲｈ／セル厚ｄが０．２１から０．４６までの範囲で、透過率のばらつきを±１％以内（３．７６％から３．８４％までの範囲内）とすることができることがわかる。
次に、リブ幅Ｗ１やスリット幅Ｗ２のばらつきに起因した透過率のばらつきを評価するために、リブ幅Ｗ１およびスリット幅Ｗ２の複数の値についてリブ高さＲｈ／セル厚ｄを変化させて透過率を測定した。その結果を図１０および図１１に示す。図１０から、リブ幅Ｗ１のばらつきに起因した透過率のばらつきとリブ高さＲｈ／セル厚ｄとの間に相関関係があることがわかる。また、図１１から、スリット幅Ｗ２のばらつきに起因した透過率のばらつきとリブ高さＲｈ／セル厚ｄとの間に相関関係があることがわかる。
図１０および図１１からわかるように、リブ幅Ｗ１やスリット幅Ｗ２が変化しても透過率がばらつきにくいという観点からは、リブ高さＲｈ／セル厚ｄが約０．３５であることが最も好ましい。
また、図１０から、リブ高さＲｈ／セル厚ｄを０．２５以上０．４７以下とすることによって、リブ幅５μｍ以上１３μｍ以下の範囲で、透過率のばらつきを±６％以内（３．５７％から４．０３％までの範囲内）とすることができることがわかる。さらに、リブ高さＲｈ／セル厚ｄを０．２以上０．５以下とすることによって、リブ幅６．８μｍ以上８．８μｍ以下の範囲で、透過率のばらつきを±１％以内（３．７６％から３．８４％までの範囲内）とすることができることがわかる。
また、図１１から、リブ高さＲｈ／セル厚ｄを０．２５以上０．５以下とすることによって、スリット幅５．５μｍ以上１１．５μｍ以下の範囲で、透過率のばらつきを±６％以内（３．５７％から４．０３％までの範囲内）とすることができることがわかる。さらに、リブ高さＲｈ／セル厚ｄを０．２以上０．４５以下とすることによって、スリット幅９μｍ以上１０μｍ以下の範囲で、透過率のばらつきを±１％以内（３．７６％から３．８４％までの範囲内）とすることができることがわかる。
上述したように、液晶層の厚さ（セル厚）ｄを所定の範囲内に設定し、且つ、リブ幅Ｗ１やスリット幅Ｗ２、リブ高さＲｈ／セル厚ｄを所定の範囲内に設定することにより、良好な応答特性で十分な明るさの表示を行うことができ、且つ、画素構造のばらつきに起因した表示品位のばらつきを抑制することができる。
なお、本実施形態で例示したＬＣＤは、図２に示したように、ゲートバスラインやソースバスライン５１上を覆う比較的厚い層間絶縁膜５２上に画素電極１２が形成されている。図１２（ａ）および（ｂ）を参照しながら、層間絶縁膜５２による液晶分子１３ａの配向に対する影響を説明する。
図１２（ａ）に示すように、本実施形態のＬＣＤが有する層間絶縁膜５２は比較的厚く（例えば厚さ約１．５μｍ以上約３．５μｍ以下）形成されている。従って、画素電極１２とゲートバスラインやソースバスライン５１とが層間絶縁膜５２を介して部分的に重なってもこれらの間に形成される容量は小さく、表示品位に影響しない。また、隣接する画素電極１２間に存在する液晶分子１３ａの配向に影響する電界は、図中に電気力線で模式的に示したように、対向電極１１と画素電極１２との間に生成される斜め電界がほとんどであり、ソースバスライン５１の影響はほとんど受けない。
これに対し、図１２（ｂ）に模式的に示すように、比較的薄い層間絶縁膜（例えば、厚さ数百ｎｍのＳｉＯ２膜）５２’が形成されている場合、例えばソースバスライン５１と画素電極１２が層間絶縁膜５２’を介して部分的に重なると比較的大きな容量が形成され、表示品位が低下するので、これを防止するために、画素電極１２とソースバスライン５１とが重ならないように設ける。この場合、隣接する画素電極１２間に存在する液晶分子１３ａは、図中に電気力線で示したように、画素電極１２とソースバスライン５１との間に生成される電界の影響を大きく受け、画素電極１２の端部の液晶分子１３ａの配向が乱れることになる。
図１２（ａ）と図１２（ｂ）との比較から明らかなように、例示した実施形態のＬＣＤのように比較的厚い層間絶縁膜５２を設けると、液晶分子１３ａがゲートバスラインやソースバスラインによる電界の影響を受けず、配向規制手段によって液晶分子１３ａを所望の方向に良好に配向させることができるという利点が得られる。また、このように比較的厚い層間絶縁膜５２を設けることによって、バスラインからの電界の影響が小さくなるので、液晶層の厚さを小さくすることによる配向安定化効果が顕著に発揮される。
本発明による液晶表示装置は、上述したように、良好な応答特性で十分な明るさの表示を行うことができ、且つ、表示品位のばらつきが抑制されている。従って、種々の電子機器に好適に用いられる。例えば、テレビジョン放送を受信する回路をさらに設けることによって、液晶テレビとして好適に用いることができる。
本発明によると、配向分割垂直配向型液晶表示装置の応答特性および明るさを十分に確保しつつ、製造工程で発生する画素構造のばらつきに起因した表示品位のばらつきを抑制することができる。本発明によるＬＣＤは、例えば、テレビジョン放送を受信する回路を備える液晶テレビとして好適に用いられる。また、パーソナルコンピュータやＰＤＡなど種々の電子機器に好適に用いられる。

Claims (11)

  1. それぞれが、第１電極と、前記第１電極に対向する第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垂直配向型液晶層とを有する複数の画素を備え、
    前記液晶層の前記第１電極側に設けられたリブと、
    前記液晶層の前記第２電極に設けられたスリットとを有し、
    前記液晶層の厚さが２．５μｍ以下であり、
    前記リブの幅が５μｍ以上１３μｍ以下であり、
    前記リブの高さ／前記液晶層の厚さが０．２５以上０．４７以下である液晶表示装置。
  2. 前記リブの幅が６．８μｍ以上８．８μｍ以下である請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 前記スリットの幅が５．５μｍ以上１１．５μｍ以下である請求項１または２に記載の液晶表示装置。
  4. 前記スリットの幅が９μｍ以上１０μｍ以下である請求項３に記載の液晶表示装置。
  5. それぞれが、第１電極と、前記第１電極に対向する第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垂直配向型液晶層とを有する複数の画素を備え、
    前記液晶層の前記第１電極側に設けられたリブと、
    前記液晶層の前記第２電極に設けられたスリットとを有し、
    前記液晶層の厚さが２．５μｍ以下であり、
    前記スリットの幅が５．５μｍ以上１１．５μｍ以下であり、
    前記リブの高さ／前記液晶層の厚さが０．２５以上０．５以下である液晶表示装置。
  6. 前記スリットの幅が９μｍ以上１０μｍ以下である請求項５に記載の液晶表示装置。
  7. それぞれが、第１電極と、前記第１電極に対向する第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垂直配向型液晶層とを有する複数の画素を備え、
    前記液晶層の前記第１電極側に設けられたリブと、
    前記液晶層の前記第２電極に設けられたスリットとを有し、
    前記液晶層の厚さが２．５μｍ以下であり、
    前記リブの幅が６．８μｍ以上８．８μｍ以下であり、
    前記スリットの幅が９μｍ以上１０μｍ以下である液晶表示装置。
  8. 前記第１電極が対向電極であり、前記第２電極が画素電極である、請求項１から７のいずれかに記載の液晶表示装置。
  9. 前記液晶層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、前記一対の偏光板の透過軸は互いに略直交し、一方の透過軸は表示面の水平方向に配置され、前記リブおよび前記スリットは、それぞれの延設方向が前記一方の透過軸と略４５°を成すように配置されている、請求項１から８のいずれかに記載の液晶表示装置。
  10. 請求項１から９のいずれかに記載の液晶表示装置を備える電子機器。
  11. テレビジョン放送を受信する回路をさらに備える、請求項１０に記載の電子機器。
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