WO2006049048A1 - 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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electrode
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Masumi Kubo
Hiroyuki Ohgami
Hisakazu Nakamura
Akihiro Yamamoto
Takashi Ochi
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    • G02F1/1393—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the birefringence of the liquid crystal being electrically controlled, e.g. ECB-, DAP-, HAN-, PI-LC cells

Definitions

  • Liquid crystal display device and electronic apparatus including the same
  • the present invention relates to a liquid crystal display device and an electronic device including the same, and more particularly to an alignment-divided vertical alignment type liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic and an electronic device including such a liquid crystal display device. .
  • LCD liquid crystal display devices
  • the mainstream so far has been TN type LCDs with twisted alignment of nematic liquid crystal with positive dielectric anisotropy.
  • This TN type LCD has a problem that the viewing angle dependency is large due to the orientation of liquid crystal molecules.
  • Patent Document 1 discloses an MVA type LCD that is one of the alignment division vertical alignment type LCDs.
  • This MVA type LCD is an LCD that performs display in a normally black (NB) mode using a vertical alignment type liquid crystal layer provided between a pair of electrodes, and is provided with domain regulating means (for example, slits or protrusions).
  • Each pixel is configured such that the liquid crystal molecules tilt (tilt) in different directions when a voltage is applied.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 2947350
  • the shape and arrangement of the domain regulating means may deviate from the design value due to the influence of manufacturing process variations, alignment errors when bonding substrates, etc.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to prevent variations in pixel structure while sufficiently ensuring response characteristics and brightness of an alignment-divided vertical alignment type liquid crystal display device.
  • the purpose is to suppress variations in display quality caused by this.
  • the liquid crystal display device includes a first electrode, a second electrode facing the first electrode, and a vertical alignment type liquid crystal provided between the first electrode and the second electrode.
  • a plurality of pixels having a layer, a rib provided on the first electrode side of the liquid crystal layer, and a slit provided on the second electrode of the liquid crystal layer, The thickness is 2 or less, and the width of the rib is 5 ⁇ m or more and 13 ⁇ m or less, whereby the above object is achieved.
  • the height Z of the ribs Z and the thickness of the liquid crystal layer are 0.25 or more and 0.47 or less.
  • the rib has a width of 6.8 ⁇ m or more and 8.8 ⁇ m or less.
  • the height Z of the ribs Z and the thickness of the liquid crystal layer is 0.2 or more.
  • the slit has a width of 5.5 ⁇ m or more and 11.5 ⁇ m or less. is there.
  • the width of the slit is 9 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • each includes a first electrode, a second electrode facing the first electrode, and a vertical alignment provided between the first electrode and the second electrode.
  • a plurality of pixels having a liquid crystal layer, a rib provided on the first electrode side of the liquid crystal layer, and a slit provided on the second electrode of the liquid crystal layer, and the liquid crystal layer
  • the thickness of the slit is 2.5 m or less, and the width of the slit is 5 or more and 11.5 m or less, whereby the above object is achieved.
  • the height Z of the ribs Z and the thickness of the liquid crystal layer are 0.25 or more and 0.5 or less.
  • the width of the slit is 9 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the height Z of the ribs Z and the thickness of the liquid crystal layer are 0.2 or more and 0.0.
  • each includes a first electrode, a second electrode facing the first electrode, and a vertical alignment provided between the first electrode and the second electrode.
  • a plurality of pixels having a liquid crystal layer, a rib provided on the first electrode side of the liquid crystal layer, and a slit provided on the second electrode of the liquid crystal layer, and the liquid crystal layer
  • the thickness of the rib is 2.5 ⁇ m or less
  • the width of the rib is 6.8 ⁇ m or more and 8.8 ⁇ m or less
  • the width of the slit is 9 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the first electrode is a counter electrode
  • the second electrode is a pixel electrode
  • the liquid crystal display device includes a pair of polarizing plates arranged so as to face each other with the liquid crystal layer interposed therebetween, and the transmission of the pair of polarizing plates.
  • the axes are substantially orthogonal to each other, one transmission axis is arranged in the horizontal direction of the display surface, and the ribs and the slits are arranged so that their extending directions form approximately 45 ° with the one transmission axis. Has been placed.
  • An electronic apparatus includes a liquid crystal display device having the above-described configuration, thereby achieving the above-described object.
  • the electronic device according to the present invention further includes a circuit for receiving a television broadcast.
  • the thickness of the liquid crystal layer is set within a predetermined range, and the rib width, slit width, rib height Z liquid crystal layer Since the thickness is set within a predetermined range, it is possible to display a sufficiently bright display with good response characteristics, and suppress variations in display quality due to variations in pixel structure.
  • FIG. 1 (a) is a cross-sectional view schematically showing a basic configuration example of an MVA type LCD according to an embodiment of the present invention, and (b) and (c) are other MVA types.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of an LCD.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of an LCD 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing a pixel portion 100a of the LCD 100.
  • FIG. 4 (a) and (b) are cross-sectional views schematically showing examples of ribs 21 used in LCDIOO.
  • FIG. 5 A graph showing the results of measuring the transmission efficiency by changing the rib height, cell thickness and rib width.
  • FIG. 6 is a graph showing the results of measuring the transmission efficiency while changing the rib height, cell thickness, and slit width.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between cell thickness and response time.
  • FIG. 8 is a graph showing the results of measuring transmittance (%) by changing the rib width according to a plurality of values of rib height and Z cell thickness.
  • FIG. 9 is a graph showing the results of measuring transmittance (%) by changing the slit width according to multiple values of rib height and Z cell thickness.
  • FIG. 10 is a graph showing the results of measuring transmittance (%) by changing the rib height Z cell thickness for a plurality of rib width values.
  • FIG. 12 (a) and (b) are schematic diagrams for explaining the influence of the interlayer insulating film on the alignment of liquid crystal molecules.
  • the LCD 10A of the present embodiment includes a first electrode 11, a second electrode 12 facing the first electrode 11, and a vertical alignment type liquid crystal layer 13 provided between the first electrode 11 and the second electrode 12. And a plurality of pixels.
  • the vertical alignment type liquid crystal layer 13 aligns liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy substantially perpendicular to the surfaces of the first electrode 11 and the second electrode 12 (for example, 87 ° or more and 90 ° or less) when no voltage is applied. Is.
  • the vertical alignment type liquid crystal layer 13 is typically obtained by providing a vertical alignment film (not shown) on the surface of each of the first electrode 11 and the second electrode 12 on the liquid crystal layer 13 side.
  • a rib protrusion
  • the liquid crystal molecules are aligned substantially perpendicular to the surface of the liquid crystal layer 13 such as the rib.
  • a rib 21 is provided on the first electrode 11 side of the liquid crystal layer 13, and a slit 22 is provided on the second electrode 12 side of the liquid crystal layer 11.
  • the liquid crystal molecules 13 a are subjected to the alignment regulating force from the rib 21 and the slit 22, and a voltage is applied between the first electrode 11 and the second electrode 12. When applied, it tilts in the direction indicated by the arrow in the figure. (Tilt). That is, since the liquid crystal molecules are tilted in a uniform direction in each liquid crystal region, each liquid crystal region can be regarded as a domain.
  • FIG. 1 (a) is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the extending direction of the band-shaped orientation regulating means. Liquid crystal regions (domains) in which the directions in which the liquid crystal molecules 13a fall are different from each other by 180 ° are formed on both sides of each alignment regulating means.
  • rib 21 and slit 22 are each extended in a strip shape.
  • the rib 21 functions to align the liquid crystal molecules 13a in a direction perpendicular to the extending direction of the ribs 21 by aligning the liquid crystal molecules 13a substantially perpendicular to the side surface 21a.
  • the slit 22 generates an oblique electric field in the liquid crystal layer 13 near the edge of the slit 22 when a potential difference is formed between the first electrode 11 and the second electrode 12, and in the extending direction of the slit 22. It works to align the liquid crystal molecules 13a in the orthogonal direction.
  • the ribs 21 and the slits 22 are arranged in parallel to each other with a certain distance therebetween, and a liquid crystal region (domain) is formed between the ribs 21 and the slits 22 adjacent to each other. That is, the liquid crystal layer 13 in the pixel region is divided in orientation.
  • Fig. 1 (a) the configuration shown in Fig. 1 (a) is adopted for the following reason.
  • the MVA type LCD the configurations shown in Fig. 1 (b) and Fig. 1 (c) are also known. Yes.
  • the LCD 10B shown in FIG. 1 (b) has the rib 31 and the rib 32 as the first and second alignment regulating means provided on both sides of the liquid crystal layer 13, as shown in FIG. ) LCD10A.
  • the rib 31 and the rib 32 are arranged in parallel with each other at a certain interval, and the liquid crystal molecules 13a should be oriented substantially vertically on the side surface 31a of the rib 31 and the side surface 32a of the rib 32. Thus, a liquid crystal region (domain) is formed between them.
  • the LCD 10C shown in FIG. 1 (c) has a slit 41 and a slit 42 as first and second alignment regulating means provided on both sides of the liquid crystal layer 13, respectively.
  • the slit 41 and the slit 42 When a potential difference is formed between the first electrode 11 and the second electrode 12, the slit 41 and the slit 42 generate an oblique electric field in the liquid crystal layer 13 near the edges of the slits 41 and 42, and the slit 41 It acts to align the liquid crystal molecules 13a in a direction perpendicular to the extending direction of 41 and 42.
  • the slit 41 and the slit 42 are arranged in parallel to each other with a certain interval. A liquid crystal region (domain) is formed between them.
  • the LCD 10A of the present embodiment uses ribs 21 and slits 22 as alignment regulating means provided on both sides of the liquid crystal layer.
  • ribs 21 and slits 22 as alignment regulating means provided on both sides of the liquid crystal layer.
  • the configuration of LCDIOA shown in Fig. 1 (a) is adopted, an advantage that an increase in manufacturing process can be minimized can be obtained. Even if a slit is provided in the pixel electrode, an additional process is required. On the other hand, for the counter electrode, the increase in the number of processes is less than that in the case of providing a rib S-slit.
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 are typically electrodes facing each other with the liquid crystal layer 13 in between, and one is a counter electrode and the other is a pixel electrode. In the following, embodiments of the present invention will be described by taking as an example the case where the first electrode 11 is a counter electrode and the second electrode 12 is a pixel electrode.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of the LCD 100 according to the present invention
  • FIG. 3 is a plan view of the pixel portion 100a of the LCD 100. Since the LCD 100 has the same basic configuration as the LCDIOA in Fig. 1 (a), common components are denoted by common reference numerals.
  • the LCD 100 includes a vertical alignment type liquid crystal layer 13 between a first substrate (eg, a glass substrate) 10a and a second substrate (eg, a glass substrate) 10b.
  • a counter electrode 11 is formed on the surface of the first substrate 10a on the liquid crystal layer 13 side, and a rib 21 is further formed thereon.
  • a vertical alignment film (not shown) is provided on almost the entire surface of the counter electrode 11 including the rib 21 on the liquid crystal layer 13 side surface.
  • the rib 21 extends in a strip shape, and its width (width in a direction orthogonal to the extending direction) W1 is constant. Adjacent ribs 21 are arranged in parallel to each other, and the interval (pitch) P is constant.
  • a gate bus line (scanning line), a source bus line (signal line) 51 and a TFT (not shown) are provided on the surface of the second substrate (eg glass substrate) 10b on the liquid crystal layer 13 side.
  • An interlayer insulating film (transparent resin film) 52 covering these is formed.
  • an interlayer insulating film 52 having a flat surface is provided using a transparent resin film having a thickness of 1 to 3.5 m.
  • a strip-shaped slit 22 is formed in the pixel electrode 12, and a vertical alignment film (not shown) is formed on almost the entire surface of the pixel electrode 12 including the slit 22.
  • the slit 22 extends in a strip shape, and its width (width in the direction orthogonal to the extending direction) W2 is constant.
  • the adjacent slits 22 are arranged in parallel to each other, and are arranged so as to divide the interval between the adjacent ribs 21 into substantially equal parts.
  • the shape of the ribs 21 and slits 22 described above and their arrangement may deviate from the design values due to variations in the manufacturing process and misalignment errors when bonding the substrates together. These are not excluded.
  • a strip-shaped liquid crystal region 13 A having a width W 3 is defined between a strip-shaped rib 21 and a slit 22 extending in parallel with each other.
  • the alignment direction of each liquid crystal region 13A is regulated by the ribs 21 and the slits 22 on both sides thereof, and the liquid crystal regions 13a on the both sides of the ribs 21 and the slits 22 are 180 ° different from each other in the direction in which the liquid crystal molecules 13a are tilted. Domain) has been formed.
  • the rib 21 and the slit 22 extend along two directions that are 90 ° different from each other, and the pixel portion 100a has four types of liquid crystal regions 13A in which the alignment directions of the liquid crystal molecules 13a are different by 90 °. have.
  • the arrangement of the ribs 21 and the slits 22 is not limited to this example, but by arranging in this way, good viewing angle characteristics can be obtained.
  • the cross-sectional shape of the rib 21 (the cross-sectional shape along the normal direction of the substrate surface) may be a trapezoidal shape as shown in FIG. 4 (a) or as shown in FIG. 4 (b). It may be a semi-elliptical shape.
  • the cross-sectional shape of the rib 21 varies depending on the type and thickness (development level) of the photosensitive resin used to form the rib 21.
  • a pair of polarizing plates (not shown) arranged on both sides of the first substrate 10a and the second substrate 10b are arranged so that their transmission axes are substantially orthogonal to each other (cross-col state). If the alignment direction and the transmission axis of the polarizing plate are arranged at 45 ° for all of the four types of liquid crystal regions 13A, each of which has a different orientation direction by 90 °, the change in retardation due to the liquid crystal region 13A can be reduced. It can be used most efficiently. That is, the transmission axis of the polarizing plate is rib 21 Further, it is preferably arranged so as to form approximately 45 ° with the extending direction of the slit 22.
  • the viewing direction is often moved horizontally with respect to the display surface, and in the display device V, one transmission axis of a pair of polarizing plates is oriented horizontally with respect to the display surface. It is preferable in order to suppress the viewing angle dependency of display quality.
  • the retardation of the liquid crystal layer 13 (the product ⁇ n'd of the birefringence ⁇ n of the liquid crystal material and the thickness d of the liquid crystal layer 13) is adjusted so as to be substantially constant regardless of the thickness d.
  • the extending direction of the ribs and slits was about 45 ° with respect to the transmission axis of the polarizing plate.
  • the MVA LCD 100 having the above-described configuration can perform display with excellent viewing angle characteristics, but there is a trade-off relationship between response characteristics and brightness, and it is difficult to achieve both of them. was there.
  • the structure of the pixel (the size of the components in the pixel and the relative arrangement relationship) varies due to variations in the manufacturing process and alignment errors when bonding the substrates together, the transmittance will vary, resulting in a display. There was a problem that the quality would vary.
  • the inventor of the present application has developed a cell parameter (cell thickness (that is, the thickness of the liquid crystal layer 13) d, ribs) in order to suppress variations in display quality while achieving both excellent response characteristics and sufficient brightness.
  • cell parameter cell thickness (that is, the thickness of the liquid crystal layer 13) d, ribs) in order to suppress variations in display quality while achieving both excellent response characteristics and sufficient brightness.
  • MVA type LCDs with the basic configuration shown in Fig. 2 and Fig. 3 were fabricated by changing the height Rh, rib width W1, slit width W2, etc., and their display characteristics were evaluated. The results of the evaluation and the knowledge obtained from the results are described below.
  • the inventor of the present application first examined the compatibility between excellent response characteristics and sufficient brightness. Conventionally, in an alignment-divided vertical alignment type LCD using alignment control means, it was considered that response characteristics and brightness had a simple trade-off relationship. If the rib width W1 and slit width W2 are increased in order to improve the response characteristics, the aperture ratio decreases and the transmittance decreases. However, when the inventors of the present invention prototyped various cell parameter prototypes and examined them in detail, even though the rib width W1 and the slit width W2 were increased, the brightness might not decrease. It was.
  • Fig. 5 shows the results of measuring the transmission efficiency by changing the rib height Rh, cell thickness d and rib width W1
  • Fig. 6 shows the rib height Rh, cell thickness d and slit width W2. The results of measuring the transmission efficiency while changing are shown. As shown in Fig. 5, the wider the rib width W1, the higher the transmission efficiency. As can be seen from FIG. 6, the wider the slit width W2, the higher the transmission efficiency.
  • the rib width W1 and slit width W2 are increased to improve the response characteristics, the aperture ratio itself is reduced, but the transmission efficiency is improved. It is determined by the balance with the improvement of the transmission efficiency. Therefore, by adjusting the rib width W1 and the slit width W2 based on the new knowledge of improving the transmission efficiency described above, the conventional recognition that response characteristics and brightness have a simple trade-off relationship is reversed. It is possible to achieve both excellent response characteristics and sufficient brightness.
  • the cell thickness d is predetermined. It was found that it was preferable to be less than the value of. Increasing the cell thickness d increases the region where the alignment control force by the alignment control means is difficult to reach directly, so the response characteristics decrease, and the decrease in response characteristics is compensated by adjusting the rib width W1 and slit width W2. It is difficult and there are some powers.
  • FIG. 5 and FIG. 6 those with insufficient response characteristics (specifically those with a response time of 16.8 ms or more) are plotted with hollow circles.
  • LCDs with a cell thickness d of 2.8 m sometimes had insufficient response characteristics.
  • the cell thickness d is set to 2.5 / zm or less, and therefore, sufficient response characteristics within the practical rib width Wl, slit width W2, and rib height Rh ( For example, response time force S16. Less than 7ms) was realized.
  • Figure 7 shows the relationship between cell thickness (dm) and response time (ms). As shown in Fig. 7, if the cell thickness is less than d force, response characteristics with response time of less than 16.7 ms can be realized.
  • the variation in LCD transmittance includes variations in the transmittance of the panel itself and variations due to other factors. Variations due to other factors include variations due to the brightness distribution of the knocklight, variations due to the polarizing plate, and variations due to the liquid crystal panel manufacturing process.
  • the dispersion of LCD transmittance should be ⁇ 15% or less, more preferably ⁇ 10% or less. preferable.
  • the variation caused by the brightness distribution of the knocklight is about ⁇ 4%
  • the variation caused by the polarizing plate is about ⁇ 2%
  • the variation caused by the liquid crystal panel manufacturing process is about ⁇ 2%.
  • the transmittance value when no variation is taken into consideration is 100
  • the transmittance of the brightest part is 108 at maximum, considering the variation caused by knock light, polarizing plate, and manufacturing process. . Therefore, if the variation of the transmittance of the panel itself is within 6%, the transmittance of the brightest part can be kept within 115, and if the variation of the transmittance of the panel itself is within 1%, the brightest part.
  • the transmittance can be kept within 110.
  • the variation of the transmittance of the panel itself can be reduced to ⁇ 15% or less, and the variation of the transmittance of the panel itself is ⁇ 1%. By doing so, the variation in LCD transmittance can be reduced to 10% or less.
  • the standard transmittance is 3.8%, it is preferable that the transmittance is in the range of 3.57% to 4.03%. 3.76% to 3.84% It is more preferable that the value is within the range. Note that the standard transmittance is determined from the viewpoint that a certain degree of transmittance can be secured and that the most stable manufacturing is possible.
  • the rib width W1 is about 8 m from the viewpoint that the transmittance hardly varies even if the rib height RhZ cell thickness d changes.
  • the variation in transmittance is ⁇ 6 in the range of rib height RhZ cell thickness d from 0.345 to 0.461. It can be seen that it can be within% (within the range of 3.57% force and 4.03%).
  • the rib height RhZ cell thickness d is in the range from 0.21 to 0.46 by setting the rib width W1 to 6 or more and 8.8 / zm or less. This shows that the variation in transmittance can be within ⁇ 1% (within 3.76% to 3.84%).
  • the transmittance was measured by changing the slit width W2 for a plurality of values of the rib height RhZ cell thickness d.
  • the results are shown in Fig. 9. From Fig. 9, it can be seen that there is a strong correlation between the transmittance variation due to the variation in rib height RhZ cell thickness d and the slit width W2.
  • the slit width W2 is most preferably about 9.5 ⁇ m from the viewpoint that the transmittance hardly varies even if the rib height RhZ cell thickness d changes.
  • the rib height RhZ cell thickness d is 0.345 force, etc. up to 0.461. It can be seen that the variation in transmittance can be within ⁇ 6% (within the range from 3.57% to 4.03%). Furthermore, by setting the slit width W2 to 9 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, the variation in transmittance is within ⁇ 1% within the rib height RhZ cell thickness d of 0.21 force to 0.46. It can be seen that (within the range of 3.76% force to 3.84%).
  • the rib height Rh / cell thickness d is set for a plurality of values of the rib width W1 and the slit width W2.
  • the transmittance was measured while changing. The results are shown in Figs. From Fig. 10, it can be seen that there is a correlation between the variation in transmittance due to the variation in rib width W1 and the rib height RhZ cell thickness d. Also, from FIG. 11, it can be seen that there is a correlation between the variation in transmittance due to the variation in slit width W2 and the rib height RhZ cell thickness d.
  • the rib height RhZ cell thickness d is about 0.35 from the viewpoint that the transmittance hardly varies even if the rib width W1 or the slit width W2 changes. Is most preferable.
  • the transmittance variation can be reduced within the range of the rib width from 5 ⁇ m to 13 ⁇ m. It can be seen that it can be within ⁇ 6% (within the range of 3.57% to 4.03%). Furthermore, by setting the rib height RhZ cell thickness d to 0.2 or more and 0.5 or less, the variation in transmittance is within ⁇ 1% (3.76% within the range of rib width 6. to 8. It can be seen that the power can be within 3.84%). [0062] Further, from FIG.
  • the transmittance varies within the slit width range of 5.5 m to 11.5 m. Can be within ⁇ 6% (within the range from 3.57% to 4.03%). Furthermore, by setting the rib height R hZ cell thickness d to be 0.2 or more and 0.45 or less, the variation in transmittance is within ⁇ 1% (3.76) within the slit width of 9 m or more and 10 m or less. % Force, etc., within the range of 3.84%).
  • the thickness (cell thickness) d of the liquid crystal layer is set within a predetermined range, and the rib width W 1, slit width W 2, rib height RhZ cell thickness d is within the predetermined range.
  • the pixel electrode 12 is formed on a relatively thick interlayer insulating film 52 that covers the gate bus line and the source bus line 51 as shown in FIG.
  • the influence of the interlayer insulating film 52 on the alignment of the liquid crystal molecules 13a will be described with reference to FIGS. 12 (a) and 12 (b).
  • the interlayer insulating film 52 included in the LCD of the present embodiment is formed relatively thick (for example, a thickness of about 1. to about 3.5 m). Therefore, even if the pixel electrode 12 and the gate bus line or the source nos line 51 partially overlap with each other via the interlayer insulating film 52, the capacitance formed between them does not affect the display quality.
  • an electric field that affects the alignment of the liquid crystal molecules 13a existing between the adjacent pixel electrodes 12 is generated between the counter electrode 11 and the pixel electrode 12 as schematically shown by the electric lines of force in the figure. The oblique electric field is almost not affected by the source bus line 51.
  • the electrode 12 When the electrode 12 partially overlaps with the interlayer insulating film 52 ′, a relatively large capacitance is formed and the display quality is deteriorated. To prevent this, the pixel electrode 12 and the source bus line 51 are overlapped. Provide so as not to become. In this case, the liquid crystal molecule 13a existing between the adjacent pixel electrodes 12 greatly affects the influence of the electric field generated between the pixel electrode 12 and the source bus line 51, as indicated by the lines of electric force in the figure. The alignment of the liquid crystal molecules 13a at the end of the pixel electrode 12 Will be disturbed.
  • the liquid crystal molecules 13a are connected to the gate bus line. Further, there is an advantage that the liquid crystal molecules 13a can be well aligned in a desired direction by the alignment regulating means without being affected by the electric field due to the source line. In addition, by providing such a relatively thick interlayer insulating film 52, the influence S of the electric field of the bus line is reduced, so that the alignment stability effect by reducing the thickness of the liquid crystal layer is remarkably exhibited. .
  • the liquid crystal display device can perform display with sufficient brightness with good response characteristics and suppress variations in display quality. Therefore, it is suitably used for various electronic devices. For example, it can be suitably used as a liquid crystal television by further providing a circuit for receiving television broadcasting.
  • the present invention it is possible to suppress variations in display quality due to variations in pixel structures that occur in the manufacturing process, while ensuring sufficient response characteristics and brightness of the alignment-divided vertical alignment type liquid crystal display device. Can do.
  • the LCD according to the present invention is suitably used, for example, as a liquid crystal television provided with a circuit for receiving television broadcasting.
  • it is suitable for various electronic devices such as a personal computer PDA.

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Abstract

　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。 　本発明による液晶表示装置は、それぞれが、第１電極と、第１電極に対向する第２電極と、第１電極と第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、液晶層の第１電極側に設けられたリブと、液晶層の第２電極に設けられたスリットとを有している。液晶層の厚さが２．５μｍ以下であり、リブの幅が５μｍ以上１３μｍ以下である。

Description

明 細 書
液晶表示装置およびそれを備えた電子機器
技術分野
[0001] 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。
背景技術
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 最近では、液晶テレビだけでなぐ 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。
[0005] 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。 特許文献 1：特許第 2947350号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] し力しながら、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) Z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 、。
[0007] 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。
[0008] 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。
課題を解決するための手段
[0009] 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. 以 下であり、前記リブの幅が 5 μ m以上 13 μ m以下であり、そのことによって上記目的 が達成される。
[0010] ある好適な実施形態において、前記リブの高さ Z前記液晶層の厚さが 0. 25以上 0 . 47以下である。
[0011] ある好適な実施形態において、前記リブの幅が 6. 8 μ m以上 8. 8 μ m以下である
[0012] ある好適な実施形態において、前記リブの高さ Z前記液晶層の厚さが 0. 2以上 0.
5以下である。
[0013] ある好適な実施形態において、前記スリットの幅が 5. 5 μ m以上 11. 5 μ m以下で ある。
[0014] ある好適な実施形態において、前記スリットの幅が 9 μ m以上 10 μ m以下である。
[0015] 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. 5 m以下であり、前記スリットの幅が 5. 以上 11. 5 m以下であり、そのこ とによって上記目的が達成される。
[0016] ある好適な実施形態において、前記リブの高さ Z前記液晶層の厚さが 0. 25以上 0 . 5以下である。
[0017] ある好適な実施形態において、前記スリットの幅が 9 μ m以上 10 μ m以下である。
[0018] ある好適な実施形態において、前記リブの高さ Z前記液晶層の厚さが 0. 2以上 0.
45以下である。
[0019] 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. 5 μ m以下であり、前記リブの幅が 6. 8 μ m以上 8. 8 μ m以下であり、前記スリット の幅が 9 μ m以上 10 μ m以下であり、そのことによって上記目的が達成される。
[0020] 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。
[0021] ある好適な実施形態にぉ 、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〖こ 配置されている。
[0022] 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。 [0023] ある好適な実施形態にぉ ヽて、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。
発明の効果
[0024] 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 Z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。 図面の簡単な説明
[0025] [図 1] (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。
[図 2]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。
[図 3]LCD100の画素部 100aを模式的に示す平面図である。
[図 4] (a)および (b)は、 LCDIOOに用いられるリブ 21の例を模式的に示す断面図で ある。
[図 5]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ダラ フである。
[図 6]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。
[図 7]セル厚と応答時間との関係を示すグラフである。
[図 8]リブ高さ Zセル厚の複数の値にっ 、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。
[図 9]リブ高さ Zセル厚の複数の値にっ 、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。
[図 10]リブ幅の複数の値についてリブ高さ Z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。
[図 11]スリット幅の複数の値についてリブ高さ Z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。
[図 12] (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
[0026] 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）
発明を実施するための最良の形態
[0027] 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 ヽ。
[0028] 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。
[0029] 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 つて得られる。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。
[0030] 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。
[0031] 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。
[0032] 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。スリツ 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。
[0033] 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。
[0034] 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〖こよって、これらの間に液晶領域 (ドメイン）が形成される。
[0035] 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 L CD10A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。
[0036] 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、 3 2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。
[0037] また、図 1 (a)に示した LCDIOA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カ卩的な工程は必要なぐ 一方、対向電極については、リブを設ける方力 S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 あればよぐ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。
[0038] 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 LCDIOA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。
[0039] 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。
[0040] 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 查線)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 (透明榭脂膜) 52が形成されている。ここでは、厚さが 1. 以 上 3. 5 m以下の透明榭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 Z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。
[0041] 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。
[0042] 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。
[0043] 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榭脂の種類や厚さ（現像の程度）によってリブ 21の断面 形状は変化する。
[0044] 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-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によるリタデーシヨン 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 、表示装置にお V、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 力 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のリタデーシヨン (液晶材料の複屈折率 Δ nと液晶層 13の厚さ dとの積 Δ n'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。
[0045] 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、それによつて表示品位がばらついてしまうという 問題があった。
[0046] 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。
[0047] 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つ 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 力 である。し力しながら、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。 [0048] 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からわ力るように、リブ幅 W1が広いほど、透過効率が高い 。また、図 6からわ力るように、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。
[0049] 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力つた。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 、ことがある力らである。
[0050] 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. 8 m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. 5 /z m以下とすること〖こより、実用的なリブ幅 Wl、スリット幅 W 2、リブ高さ Rhの範囲内で十分な応答特性 (例えば応答時間力 S16. 7ms未満)を実 現できることがわ力つた。図 7に、セル厚 d m)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力 . 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。
[0051] 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。
[0052] 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 RhZ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 RhZ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 Wlとの間に強い相関関係があることがわかる。
[0053] 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、 ノ 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をェ 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 と力 子ましく、 ± 10%以下とすることがより好ましい。
[0054] 一般的に、ノ 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、ノ 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士 10 %以下とすることができる。
[0055] 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ぐ 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、という観点力 決定される。
[0056] 図 8からわ力るように、リブ高さ RhZ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 8 mであることが最も好ましい。また、図 8から、リブ 幅 W1を 5 μ m以上 13 μ m以下とすることによって、リブ高さ RhZ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%力ら 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. 以上 8. 8 /z m以下とすることによって、リブ高さ RhZ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 できることがわ力る。
[0057] 次に、リブ高さ RhZ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 RhZ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からわ力るように、リブ高さ RhZ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. 5 μ mであることが最も好ましい。
[0058] また、図 9力ら、スリット幅 W2を 5. 5 μ m以上 11. 5 μ m以下とすることによって、リ ブ高さ RhZセル厚 dが 0. 345力ら 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 9 μ m以上 10 μ m以下とすることによって、リブ高さ RhZセル厚 dが 0. 21力ら 0. 46までの範囲で、透過率のばらつきを ± 1%以内（3. 76%力ら 3. 84%ま での範囲内）とすることができることがわかる。
[0059] 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 RhZ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 RhZセル厚 dとの間に相関関係があることがわかる。
[0060] 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 RhZセル厚 dが約 0. 35であることが最 も好ましい。
[0061] また、図 10力ら、リブ高さ RhZセノレ厚 dを 0. 25以上 0. 47以下とすることによって、 リブ幅 5 μ m以上 13 μ m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 RhZ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. 以上 8. 以下の範 囲で、透過率のばらつきを ± 1%以内（3. 76%力ら 3. 84%までの範囲内）とするこ とができることがわかる。 [0062] また、図 11から、リブ高さ RhZ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. 5 m以上 11. 5 m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 R hZ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 9 m以上 10 m以 下の範囲で、透過率のばらつきを ± 1%以内（3. 76%力ら 3. 84%までの範囲内）と することができることがゎカゝる。
[0063] 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 W 1やスリット幅 W2、リブ高さ RhZ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。
[0064] なお、本実施形態で例示した LCDは、図 2に示したように、ゲートバスラインゃソー 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。
[0065] 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. 以上約 3. 5 m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ノ スライン 51とが層間絶縁膜 52を介して部分的に重なつ てもこれらの間に形成される容量は小さぐ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。
[0066] これに対し、図 12 (b)〖こ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 SiO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
2
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 5 1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。
[0067] 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 ノ 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、バスラインカもの電界の影響力 S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ィ匕効果が顕著に発揮される。
[0068] 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。
産業上の利用可能性
[0069] 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、ノ ーソナルコンビュ ータゃ PDAなど種々の電子機器に好適に用いられる。

Claims

請求の範囲
[I] 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. 5 μ m以下であり、
前記リブの幅が 5 μ m以上 13 m以下である液晶表示装置。
[2] 前記リブの高さ Z前記液晶層の厚さが 0. 25以上 0. 47以下である請求項 1に記載 の液晶表示装置。
[3] 前記リブの幅が 6. 8 μ m以上 8. 8 μ m以下である請求項 1に記載の液晶表示装置
[4] 前記リブの高さ Z前記液晶層の厚さが 0. 2以上 0. 5以下である請求項 3に記載の 液晶表示装置。
[5] 前記スリットの幅が 5. 5 m以上 11. 5 m以下である請求項 1から 4のいずれかに 記載の液晶表示装置。
[6] 前記スリットの幅が 9 μ m以上 10 μ m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. 5 μ m以下であり、
前記スリットの幅が 5. 以上 11. 5 m以下である液晶表示装置。
[8] 前記リブの高さ Z前記液晶層の厚さが 0. 25以上 0. 5以下である請求項 7に記載 の液晶表示装置。
[9] 前記スリットの幅が 9 μ m以上 10 μ m以下である請求項 7に記載の液晶表示装置。
[10] 前記リブの高さ Z前記液晶層の厚さが 0. 2以上 0. 45以下である請求項 9に記載 の液晶表示装置。
[II] 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. 5 μ m以下であり、
前記リブの幅が 6. 8 m以上 8. 8 m以下であり、
前記スリットの幅が 9 μ m以上 10 μ m以下である液晶表示装置。
[12] 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 11 の!、ずれかに記載の液晶表示装置。
[13] 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 12のいずれかに記載の液晶表 示装置。
[14] 請求項 1から 13のいずれかに記載の液晶表示装置を備える電子機器。
[15] 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 14に記載の電子機器。
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