WO2012017863A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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crystal display
protrusion
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雄一 川平
村田　充弘
松本　俊寛
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device in which deterioration of display quality is suppressed.
  • a liquid crystal display device that includes comb-like electrodes and displays using a horizontal electric field is known as a conventional technique.
  • Patent Document 1 For example, Patent Document 1 below describes a display device that performs display by driving a liquid crystal with an electric field generated between a pixel electrode and a counter electrode provided on the same substrate.
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 11-64886 (published March 5, 1999)”
  • a display mode in which display is performed using liquid crystal molecules that are vertically aligned with no voltage applied.
  • the display mode is referred to as a TBA (Transverse Bend Alignment) mode.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the liquid crystal display device.
  • the liquid crystal display device 10 has a structure in which a liquid crystal layer 60 is sandwiched between two insulating substrates (array substrate 20 and counter substrate 22).
  • the array substrate 20 is provided with pixel electrodes 24 and counter electrodes 26 alternately on the array substrate 20 in an interdigital manner via an interlayer insulating film 40 (comb-like electrodes).
  • the pixel electrode 24 and the counter electrode 26 have the same width (electrode width: L). And it is provided on the interlayer insulating film 40 at a constant interval (electrode interval: S).
  • alignment films 50 and 52 are provided on the array substrate 20 and the counter substrate 22 so as to face the liquid crystal layer 60.
  • the liquid crystal molecules 62 included in the liquid crystal layer 60 are positive liquid crystal molecules.
  • the liquid crystal molecules 62 are aligned in a direction perpendicular to the substrate.
  • a voltage is applied between the comb-like electrodes, a horizontal electric field parallel or oblique to the substrate is generated. Since the liquid crystal molecules 62 are positive liquid crystal molecules, the liquid crystal molecules 62 are tilted in a direction parallel to the substrate by the application of the voltage.
  • the electrode upper region R1 means a region on the pixel electrode 24 or the counter electrode 26 in the thickness direction of the liquid crystal display device 10.
  • the inter-electrode center region R2 means an upper layer region near the center between the pixel electrode 24 and the counter electrode 26 (between the electrodes).
  • the direction of the electric field generated from the electrode interface is perpendicular to the electrode interface. Therefore, when the electrodes (pixel electrode 24 and counter electrode 26) are flat as shown in FIG. 22, the direction of the electric field in the vicinity of the electrode interface is indicated by the arrow D2 (direction of electric field). The direction is perpendicular to 20. Note that a line D1 illustrated in FIG. 22 represents an equipotential line.
  • the direction D2 of the electric field and the direction of the liquid crystal molecules 62 are parallel.
  • FIG. 23 is a partial cross-sectional view of the liquid crystal display device showing the alignment state of the liquid crystal molecules in the vicinity of the electrode interface.
  • the electric field direction D2 is close to the direction perpendicular to the array substrate 20, that is, the vertical direction, and a horizontal electric field is hardly generated. Therefore, the direction of the liquid crystal molecules 62 that is the same as the direction D2 of the electric field is also the vertical direction.
  • the pixel electrode 24 is exemplified as the electrode. However, the same applies to the case where the electrode is the counter electrode 26.
  • liquid crystal molecules 62 tend to fall from both sides of the electrode upper region R1, the liquid crystal molecules 62 collide with each other and the liquid crystal molecules 62 are likely to remain oriented in the vertical direction.
  • the central portion between the electrodes does not improve the transmittance and is easily observed as a dark line.
  • the direction of the electric field is not horizontal in the vicinity of the center portion of the electrode (on-electrode region R1), and the liquid crystal molecules do not fall down, so that dark lines are likely to occur.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device with improved transmittance by suppressing the generation of dark lines. In particular, it is to provide a liquid crystal display device having improved transmittance in the above-mentioned electrode upper region R1.
  • the liquid crystal display device of the present invention A pair of substrates, and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates, The liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer are initially aligned in a direction perpendicular to the substrate, A liquid crystal display device that performs display by controlling the orientation of the liquid crystal molecules with a lateral electric field, At least one of the pair of substrates is provided with a protrusion formed of a dielectric, An electrode is provided so as to cover at least a part of the side surface of the protrusion.
  • the electrode since the electrode is provided on the side surface of the protrusion, a lateral (oblique) electric field is likely to be generated in the vicinity of the electrode interface. Therefore, since the liquid crystal molecules are easily inclined in the lateral (diagonal) direction, the transmittance at that portion is improved.
  • the liquid crystal display device of the present invention is provided with a protrusion formed of a dielectric on at least one of the pair of substrates, and covers at least a part of the side surface of the protrusion.
  • An electrode is provided.
  • FIG. 1 showing an embodiment of the present invention, is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a liquid crystal display device.
  • FIG. 1 showing an embodiment of the present invention, is a cross-sectional view of a liquid crystal display device showing the alignment state and transmittance of liquid crystal molecules.
  • FIG. 1 illustrates an embodiment of the present invention, and is a partial cross-sectional view of a liquid crystal display device illustrating an alignment state of liquid crystal molecules in the vicinity of an electrode interface.
  • FIG. 1 illustrates an embodiment of the present invention, and is a partial cross-sectional view of a liquid crystal display device illustrating an alignment state of liquid crystal molecules in the vicinity of an electrode interface.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a relationship between setting of an electrode width L and an electrode interval S and an increase width of transmittance.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device, showing a second embodiment of the present invention and showing an alignment state and transmittance of liquid crystal molecules.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device 10 showing an embodiment of the present invention.
  • the liquid crystal display device 10 is characterized in that a convex protrusion (convex structure) 42 having a trapezoidal cross-sectional shape is formed of an interlayer insulating film 40.
  • the liquid crystal layer 60 including the positive liquid crystal molecules 62 is sandwiched between a pair of insulating substrates (array substrate 20 and counter substrate 22).
  • the positive type liquid crystal molecule means a liquid crystal molecule having a positive dielectric anisotropy ⁇ .
  • Alignment films 50 and 52 are provided on the surfaces of the array substrate 20 and the counter substrate 22 facing the liquid crystal layer 60, respectively.
  • the vertical alignment film means an alignment film that makes liquid crystal molecules stand perpendicular to the film surface, and various materials such as an organic material and an inorganic material can be used as the material thereof.
  • Examples of the vertical alignment film made of the above organic material include polymers in which side chains having vertical alignment properties (property to align (stand) liquid crystal molecules in the vertical direction with respect to the substrate) are bonded. That is, a material in which a group having vertical alignment properties is bonded to the polymer main chain as a side chain can be used as the vertical alignment film.
  • a side chain having the vertical alignment for example, a side chain having a photoreactive functional group can be used.
  • the photoreactive functional group include cinnamate groups represented by the following (Chemical Formula 1).
  • the photoreactive functional group may constitute a side chain by itself or may constitute a part of the side chain. Moreover, when comprising a part of side chain, the said photoreactive functional group may be arrange
  • the alignment process can be performed by light irradiation.
  • the array substrate 20 is provided with electrodes (pixel electrode 24 and counter electrode 26) in a comb shape with an interlayer insulating film 40 interposed therebetween.
  • the interlayer insulating film 40 is formed of a dielectric material such as acrylic resin.
  • the pixel electrodes 24 and the counter electrodes 26 are alternately provided.
  • the pixel electrode 24 and the counter electrode 26 have the same electrode width L in plan view, and adjacent electrodes are arranged at an interval indicated by an electrode interval S.
  • the array substrate 20 is provided with active elements such as TFTs (Thin Film Transistors).
  • TFTs Thin Film Transistors
  • a convex protrusion 42 as a protrusion is provided between the array substrate 20 and the electrode.
  • the material for forming the convex protrusions 42 is not particularly limited, but is formed of the interlayer insulating film 40 in the liquid crystal display device 10 of the present embodiment.
  • the thickness of the interlayer insulating film 40 is different between a portion where the electrode is provided and a portion where the electrode is not provided.
  • the thickness of the interlayer insulating film 40 between adjacent electrodes is T2 (interelectrode thickness of the interlayer insulating film), whereas the lower layer of the electrodes (the electrode and the array substrate 20)
  • the thickness of the interlayer insulating film 40 of the intermediate layer is T1 (electrode portion thickness of the interlayer insulating film).
  • H which is the difference between the electrode thickness T1 and the interelectrode thickness T2 is the height of the convex protrusion 42 (convex protrusion height H).
  • the convex protrusion 42 has a trapezoidal cross-sectional shape. That is, the side surface (convex projection side surface) 44 of the convex protrusion 42 is inclined from the perpendicular direction of the array substrate 20.
  • the convex protrusion 42 exemplifies a case where the cross-sectional shape is an isosceles trapezoid.
  • the angle between the convex protrusion side surface 44 and the array substrate 20 is the base angle ⁇ .
  • the electrodes (pixel electrode 24 and counter electrode 26) of the present embodiment are formed not only on the upper surface (convex projection upper surface 46) of the convex projection 42 but also on the convex projection side surface 44.
  • electrodes are provided on the upper base and both sides of the trapezoid.
  • the electrodes do not necessarily have to be provided on the entire surface (upper bottom and both sides (surface in contact with the liquid crystal layer)) of the convex protrusion 42.
  • the transmittance can be improved by providing at least a part of the convex protrusion side surface 44. Further, the improvement in transmittance facilitates low voltage driving. This will be described below.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device 10 showing the alignment state of the liquid crystal molecules 62 in the liquid crystal display device 10 of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a view similar to FIG. 22 described above, and shows the alignment of the liquid crystal molecules 62 in a state where a voltage is applied to the electrodes. Further, TR in FIG. 2 indicates a transmittance line.
  • the liquid crystal display device 10 is provided with the convex protrusions 42 and electrodes are also provided on the convex protrusion side surfaces 44 that are the side surfaces of the convex protrusions 42. This is a feature.
  • the shape of the convex protrusion 42 is a trapezoid. Therefore, the convex protrusion side surface 44 is inclined from the vertical direction of the array substrate 20, that is, from the thickness direction of the liquid crystal layer 60. An electrode is provided on the convex protrusion side surface 44.
  • the direction of the electric field indicated by the arrow D2 in FIG. 2 is likely to be a horizontal direction (an oblique direction) instead of a vertical direction.
  • the liquid crystal molecules 62 are positive, the direction D2 of the electric field and the direction of the liquid crystal molecules 62 are substantially parallel. Therefore, in the liquid crystal display device 10 of the present embodiment, the liquid crystal molecules 62 in the vicinity of the electrode interface are likely to fall down.
  • FIG. 3 shows the present embodiment and is a partial cross-sectional view of the liquid crystal display device 10 showing the alignment state of the liquid crystal molecules 62 in the vicinity of the electrode interface.
  • the electric field direction D2 is in the lateral direction in the vicinity of the electrode interface, particularly in the vicinity of the convex protrusion side surface 44. Accordingly, the direction of the liquid crystal molecules 62 aligned in the same direction as the direction D2 of the electric field is also inclined in a direction parallel to the array substrate 20.
  • the transmittance is improved in the above-mentioned electrode region R1 where dark lines are generated and the transmittance is likely to decrease.
  • the transmittance of this portion is likely to be improved.
  • the pixel electrode 24 is exemplified as the electrode, but the same applies to the case where the electrode is the counter electrode 26.
  • the transmittance in the on-electrode region R1 is improved.
  • the lateral electric field in the vicinity of the electrode interface that is, the orientation force in the lateral direction of the liquid crystal molecules 62 is improved, so that the transmittance in the center region R2 between the electrodes is easily improved.
  • the transmittance is improved in the above-mentioned electrode upper region R1 and the inter-electrode center region R2 by comparing the transmittance line TR between FIG. 2 and FIG.
  • the transmittance line TR in the vicinity of the inter-electrode center region R2 is compared in FIGS. 2 and 22, the transmittance line TR in FIG. 2 is more of the inter-electrode center region R2. It can be seen that the high position is maintained near and the transmittance near the inter-electrode center region R2 is improved.
  • the convex protrusions 42 as the convex structure are provided, and the convex structure is covered with the electrodes. Therefore, the direction of the electric field near the side surface of the convex structure can be set to the horizontal direction or the oblique direction.
  • the cell gap d, electrode width L, and electrode interval S shown in FIG. 1 and the like can be the same as those in a general TBA mode.
  • the cell gap d is the same as the thickness of the liquid crystal layer 60 where the convex protrusions 42 do not exist.
  • the cell gap d can be about 3.5 ⁇ m
  • the electrode interval (space) S can be 4 to 10 ⁇ m
  • the electrode width (line) L can be 2.5 to 4 ⁇ m.
  • the transmittance is improved as the base angle ⁇ becomes smaller than 90 degrees regardless of the value of the height H of the convex protrusion.
  • the transmittance tends to be improved as the convex protrusion height H is larger.
  • the base angle ⁇ is preferably in a range from ⁇ min to 90 degrees as shown in FIG.
  • FIGS. 6A to 6C are diagrams for explaining the range of the base angle ⁇ , and FIG. 6A shows the relationship between the electrode width L and the convex protrusion height H.
  • FIG. 6B shows a convex projection model corresponding to the above formula, and
  • FIG. 6C shows a preferable range of the base angle ⁇ .
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between the setting of the electrode width L and the electrode interval S and the increase width of the transmittance.
  • the invention structure transmittance means the transmittance in the liquid crystal display device of the present embodiment provided with convex protrusions, while the reference transmittance means a liquid crystal of a flat electrode not provided with convex protrusions. It means the transmittance in the display device.
  • FIGS. 8 and 9 are diagrams showing the relationship between the convex protrusion height H / cell gap d and the transmittance.
  • the convex protrusion height H and the cell gap d are preferably H / d> 0 where a convex structure is provided as much as possible, more preferably 0 ⁇ H / d ⁇ 0.6.
  • H / d satisfies 1> H / d.
  • FIGS. 10A and 10B are partial cross-sectional views of the liquid crystal display device according to the present embodiment.
  • FIG. 10A shows a case where the electrode protrudes from the convex protrusion 42, and FIG. The case where the convex protrusion 42 could not be covered is shown.
  • the pixel electrode 24 protrudes to the region of the electrode interval S in addition to covering the convex protrusion side surface 44.
  • the transmittance improvement effect can be obtained as compared with the conventional structure (electrode flat structure).
  • the substantial electrode width L is increased by the amount that the pixel electrode 24 protrudes into the region of the electrode interval S. Therefore, the effect of improving the transmittance is reduced. This is based on the basic characteristic of the TBA mode, that is, the transmittance decreases as the electrode width L increases.
  • the end of the pixel electrode 24 is located on the convex protrusion side surface 44.
  • the transmittance improvement effect can be obtained as compared with the conventional structure (electrode flat structure).
  • the generation of the oblique electric field is reduced by the amount that the pixel electrode 24 cannot cover the convex protrusion 42.
  • the effect of improving the transmittance is reduced as compared with the structure in which the entire surface of the convex protrusion 42 is covered with the pixel electrode 24, that is, without protruding.
  • the effect of improving the transmittance is the highest when the convex protrusion 42 is covered with the electrodes (pixel electrode 24 and counter electrode 26). Whether it is covered too much or not covered, it is possible to achieve a transmittance higher than that of the conventional structure. This is because a lateral electric field (an oblique electric field) higher than that of the conventional structure can be generated as long as an electrode exists on at least a part of the convex protrusion side surface 44.
  • the pixel electrode 24 is illustrated as an electrode. However, the same applies to the case where the electrode is the counter electrode 26.
  • the shape of the convex protrusion 42 is not limited to a trapezoid.
  • the cross-sectional shape of the convex protrusion 42 on the surface perpendicular to the array substrate 20 can be, for example, a trapezoid, a rectangle, a semi-ellipse, or the like.
  • the shape of the convex protrusion 42 is a trapezoid or a rectangle, it may not be a trapezoid or a rectangle in a strict sense.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the convex protrusion 42 for explaining the dimensions of the convex protrusion 42.
  • the convex protrusion height H can be defined as a distance between a portion where the convex protrusion 42 is not provided and the first tangent line TL1.
  • the first tangent line TL1 is a tangent line at the maximum height portion of the convex protrusion 42 (a tangent line in a direction parallel to the surface of the array substrate 20).
  • the base angle ⁇ can be defined as an angle formed by a plane direction (a direction parallel to the surface of the array substrate 20) where the convex protrusion 42 is not provided and the second tangent line TL2.
  • the second tangent line TL2 is a tangent line of the convex protrusion 42 at a point where the convex protrusion 42 rises from a portion where the convex protrusion 42 is not provided (an end portion of the convex protrusion 42).
  • the height H and the base angle ⁇ of the convex protrusion are illustrated so as to be defined with reference to the pixel electrode 24 provided on the surface of the convex protrusion 42.
  • the film thickness of the pixel electrode 24 and the counter electrode 26 is extremely thinner than the height of the convex protrusion 42. Therefore, even with the measurement method shown in FIG. 11, the height H and the base angle ⁇ of the convex protrusion 42 can be substantially measured.
  • the electrode width L shown in each figure such as FIG. 11 is based on the premise that the width of the bottom side of the convex protrusion 42 is equal to the electrode width when the electrode is provided over the entire surface of the convex protrusion 42. Yes. Therefore, when the electrode does not cover the entire surface of the convex protrusion 42, or when it protrudes from the convex protrusion 42, the width of the bottom side of the convex protrusion 42 does not match the electrode width. In this case, L in the figure and the like indicates the width of the bottom side of the convex protrusion 42.
  • the liquid crystal display device 10 of the present embodiment is different from the liquid crystal display device 10 of the first embodiment in the structure of the counter substrate 22. That is, in the liquid crystal display device 10 of the first embodiment, only the vertical alignment film 52 is provided on the counter substrate 22. On the other hand, in the liquid crystal display device 10 of the present embodiment, the counter substrate 22 is provided with the interlayer insulating film 48 and the second counter electrode 28 in addition to the vertical alignment film 52. Specifically, the interlayer insulating film 48 and the second counter electrode 28 are provided over the entire surface of the counter substrate 22, specifically, the entire display region of the liquid crystal display device 10.
  • FIG. 12 shows the liquid crystal display device 10 of the present embodiment, and is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the liquid crystal display device 10.
  • the second counter electrode 28 the interlayer insulating film 48, and the vertical alignment film 52 are provided on the counter substrate 22 in order in the direction facing the liquid crystal layer 60. It has been.
  • the interlayer insulating film 40 provided on the array substrate 20 and the interlayer insulating film 48 are formed of the same material. Unlike the interlayer insulating film 40, the interlayer insulating film 48 is formed flat and has a film thickness T3 (thickness on the opposite side of the interlayer insulating film).
  • the counter substrate 22 is also provided with a second counter electrode 28 that functions as a counter electrode in the same manner as the counter electrode 26. Therefore, the method of generating an electric field is different from the liquid crystal display device of the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device 10 showing the alignment state of the liquid crystal molecules 62 in the liquid crystal display device 10 of the present embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device 10 showing the alignment state of the liquid crystal molecules 62 in the liquid crystal display device 10 of the comparative form.
  • FIG. 14 shows the configuration of the liquid crystal display device 10 according to the comparative example.
  • the liquid crystal display device 10 of the comparative form shown in FIG. 14 and the liquid crystal display device 10 of the present embodiment are common in that the second counter electrode 28 is also provided on the counter substrate 22, but the array substrate 20. It is different whether or not the protrusions 42 are provided. In other words, the liquid crystal display device 10 of the comparative form is not provided with the convex protrusions 42, and the interlayer insulating film 48 of the array substrate 20 has a flat surface.
  • the transmittance in the vicinity of the convex protrusions 42 is improved by the effect of the oblique electric field, as in the liquid crystal display device 10 of the first embodiment.
  • the transmittance is improved in the electrode upper region R1 shown in FIG. 13 as compared with the electrode upper region R1 shown in FIG.
  • the above improvement in transmittance is due to the difference in the alignment direction of the liquid crystal molecules 62. That is, in the liquid crystal display device 10 of the comparative form, as shown in FIG. 15, the liquid crystal molecules 62 are not easily tilted in the horizontal direction because the electric field direction D2 is vertical in the on-electrode region R1.
  • the electric field direction D2 in the on-electrode region R1 shown in FIG. 13 tends to be in the horizontal (oblique) direction. Therefore, in this region, the liquid crystal molecules 62 easily fall down in the lateral direction. Therefore, the transmittance is improved in the on-electrode region R1.
  • the electric field direction D2 in the vicinity of the electrode interface is close to the vertical direction as shown in FIG. Therefore, the liquid crystal molecules 62 are difficult to tilt.
  • the transmittance in the above-mentioned electrode region R1 is improved.
  • the conventional technique is used.
  • the transmittance is improved as compared with a liquid crystal display device having a flat electrode structure. In other words, with respect to the base angle ⁇ , the transmittance is improved if the base angle ⁇ is a little.
  • shape of convex protrusion In the above description, the case where the cross-sectional shape of the convex protrusion 42 is trapezoid has been described. However, the shape of the convex protrusion 42 is not limited to a trapezoid, and can be various shapes.
  • FIGS. 20A to 20D illustrate convex protrusions 42 other than trapezoids.
  • 20A and 20B are cross-sectional views of the liquid crystal display device.
  • FIGS. 20A and 20B show a case where the convex protrusion is a rectangle
  • FIGS. 20C and 13D show a case where the convex protrusion is a triangle. Show.
  • the cross-sectional shape of the convex protrusion 42 can be not only a trapezoid but also various shapes such as a rectangle and a triangle.
  • the base angle ⁇ is 90 degrees.
  • the convex protrusions 42 are triangular, the convex protrusions 42 are substantially the same as when the convex protrusions 42 described above are trapezoidal. Since an oblique electric field is generated from the protruding side surface 44, the transmittance is improved as in the case of the trapezoid.
  • the range of the base angle ⁇ when the convex protrusion 42 is a triangle is substantially the same as that when the convex protrusion 42 described above is a trapezoid. However, the base angle ⁇ ⁇ 90 degrees.
  • the electrodes are provided so as to cover at least a part of the convex protrusion side surface 44.
  • the covering method is not particularly limited.
  • 20B and 20D illustrate a configuration in which the pixel electrode 24 covers only a part of the convex protrusion side surface 44 when the convex protrusion 42 is a rectangle and a triangle, respectively.
  • the convex protrusion 42 is not necessarily provided by an interlayer insulating film, and can be formed by a material other than a material for forming the interlayer insulating film.
  • examples of the material other than the interlayer insulating film include SiO X and SiN X (X is an integer).
  • the liquid crystal display device of the present invention is It is preferable that the side surface of the protrusion has a portion inclined from a direction perpendicular to the substrate.
  • the side surfaces are inclined, the effect of improving the transmittance can be obtained even when the electrode width is relatively wide.
  • the liquid crystal display device of the present invention is When the height of the protrusion is H, the width of the base of the protrusion is L, and the base angle of the protrusion is ⁇ ,
  • the base angle ⁇ can be tan ⁇ 1 (2H / L) ⁇ ⁇ ⁇ 90 degrees.
  • the liquid crystal display device of the present invention is When the height of the protrusion is H and the thickness of the liquid crystal layer at a position where the protrusion is not provided is d,
  • the ratio H / d between the height H and d is 0 ⁇ H / d ⁇ 1.
  • the liquid crystal display device of the present invention is The ratio H / d is preferably 0.6 ⁇ H / d ⁇ 1.
  • the protrusion having a height of at least the minimum height is provided. Therefore, a lateral (oblique) electric field is likely to be generated, and the transmittance is improved.
  • the improvement range of the transmittance can be further increased.
  • the liquid crystal display device of the present invention is The cross-sectional shape of the protrusion can be any of trapezoid, rectangle, and semi-ellipse.
  • the said cross-sectional shape means the cross-sectional shape of the said protrusion in a surface perpendicular
  • the liquid crystal display device of the present invention is An electrode can be provided so as to cover the entire surface of the protrusion.
  • the entire surface including the side surface of the protrusion is covered with the electrode. Therefore, a lateral (oblique) electric field is more likely to be generated in the vicinity of the electrode interface, and a greater transmittance improvement effect can be obtained.
  • the liquid crystal display device of the present invention is An active element can be provided on a substrate of the pair of substrates on which the protrusions are provided.
  • the protrusion can be provided by the interlayer insulating film provided on the array substrate which is a substrate on which the active element is formed. Therefore, it becomes easy to form the protrusions.
  • the liquid crystal display device of the present invention is The counter electrode can be provided on a second substrate, which is a substrate different from the substrate on which the protrusion is provided, of the pair of substrates.
  • the liquid crystal display device of the present invention is A flat layer formed of a dielectric is provided on the second substrate,
  • the counter electrode may be provided across the entire display region between the second substrate and the layer.
  • the counter electrode is provided on the substrate facing the substrate on which the protrusions are provided.
  • the electric field generated in the region on the electrode is laterally (obliquely) caused by the interaction between the counter electrode on the second substrate side and the pixel electrode on the first substrate side even when the side surface of the protrusion is at an angle close to vertical. It becomes possible to bend it.
  • the transmittance is easily improved even when the side surface of the protrusion is at an angle close to perpendicular to the substrate.
  • the present invention relates to a liquid crystal display device with improved transmittance, it can be suitably used for display applications that require high quality.
  • Liquid crystal display device 20 Array substrate (Substrate) 22 Counter substrate (substrate) 24 pixel electrode (electrode) 26 Counter electrode (electrode) 28 Second counter electrode 40 Interlayer insulating film 42 Convex protrusion (protrusion) 44 Convex protrusion side face (protrusion side face) 46 convex protrusion upper surface 48 interlayer insulating film 50 alignment film 52 alignment film 60 liquid crystal layer 62 liquid crystal molecule 110 display device 112 substrate 114 interlayer insulating film 116 pixel electrode 118 counter electrode 120 recess S electrode interval L electrode width d cell gap D1 equipotential Line D2 Direction of electric field R1 Electrode region R2 Interelectrode central region H Convex protrusion height T1 Interlayer insulation film electrode thickness T2 Interlayer insulation film electrode thickness T3 Interlayer insulation film opposite side thickness TR transmission Rate line ⁇ Base angle TL1 First tangent TL2 Second tangent

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Abstract

　本発明は、電極上領域（Ｒ１）における透過率が向上した液晶表示装置を提供することを目的とする。　本発明の液晶表示装置（１０）は、アレイ基板（２０）、対向基板（２２）、及び液晶層（６０）を備え、液晶分子（６２）は、垂直配向膜（５０）（５２）によって基板に垂直な方向に初期配向しており、横電界で液晶分子（６２）を制御して表示を行う。 アレイ基板（２０）には、凸状突起（４２）が設けられており、凸状突起（４２）の側面（４４）の少なくとも一部を覆うように、画素電極（２４）及び対向電極（２６）が設けられている。

Description

液晶表示装置
　本発明は、表示品位の低下が抑制された液晶表示装置に関する。
　櫛歯状の電極を備え、横電界を用いて表示する液晶表示装置が従来技術として知られている。
　（特許文献１）
　例えば、下記特許文献１には、同じ基板上に設けられた画素電極と対向電極との間に生じさせた電界で、液晶を駆動して表示を行う表示装置について記載されている。
日本国公開特許公報「特開平１１－６４８８６号（１９９９年３月５日公開）」
　上記した、同じ基板上に画素電極と対向電極とが設けられている液晶表示装置において、電圧無印加の状態で垂直配向している液晶分子を用いて表示を行う表示モードが知られている。以下、上記表示モードをＴＢＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　Ｂｅｎｄ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードと称する。
　このＴＢＡモードでは、ポジ型の液晶分子を基板に対して垂直に配向させ、一方の基板に設けられた櫛歯状の電極（画素電極と対向電極）の間に横電界を発生させる。そして、液晶分子を基板と平行な方向（水平方向）に倒すことで、液晶表示装置を透過する光の量を制御する。
　以下、図に基づいて、ＴＢＡモードの液晶表示装置の構成例について説明する。図２１は、液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
　図２１に示すように、上記液晶表示装置１０は、２枚の絶縁基板（アレイ基板２０・対向基板２２）とに液晶層６０が挟持された構造を有している。
　上記アレイ基板２０には、画素電極２４と対向電極２６とが、層間絶縁膜４０を介して、上記アレイ基板２０上に、櫛歯状に交互に設けられている（櫛歯状電極）。詳しくは、上記画素電極２４と対向電極２６とは同じ幅（電極幅：Ｌ）を有している。そして、一定の間隔（電極間隔：Ｓ）で、上記層間絶縁膜４０上に設けられている。
　また、上記アレイ基板２０及び対向基板２２には、上記液晶層６０に面するように配向膜５０・５２が設けられている。
　ＴＢＡモードの液晶表示装置１０では、上記配向膜５０・５２として、垂直配向膜が用いられている。また、上記液晶層６０に含まれる液晶分子６２は、ポジ型液晶分子である。
　以上より、上記櫛歯状電極間に電圧が印加されていない初期配向状態では、上記液晶分子６２は、基板に対して垂直方向に配向している。そして、上記櫛歯状電極間に電圧が印加されると、基板に対して平行若しくは斜め方向の横電界が発生する。液晶分子６２がポジ型液晶分子であるので、液晶分子６２は、上記電圧の印加により、基板に対して平行方向に傾斜する。
　ＴＢＡモードでは、この様な液晶分子６２の動きにより表示が行われる。
　（暗線）
　ＴＢＡモードによる表示では、明表示において暗線（光が透過しない部分）が発生するという問題がある。以下、液晶分子の配向状態を示す、液晶表示装置の断面図である図２２に基づいて説明する。また、図２２のＴＲは、透過率線を示している。
　暗線は図２２に示す電極上領域Ｒ１と、電極間中心領域Ｒ２とに生じうる。これは、上記透過率線ＴＲが上記各領域で下降していることからもわかる。
　ここで、上記電極上領域Ｒ１とは、液晶表示装置１０の厚さ方向において、上記画素電極２４又は上記対向電極２６の上層の領域を意味する。
　また、上記電極間中心領域Ｒ２とは、上記画素電極２４と上記対向電極２６との間（電極間）の中央近傍の上層の領域を意味する。
　（電極上領域Ｒ１）
　まず、上記電極上領域Ｒ１に発生する暗線について説明する。
　電極に電圧を印加した際、電極界面から生じる電界の向きは、電極界面に対して垂直となる。そのため、上記図２２に示すように電極（画素電極２４・対向電極２６）が平坦である場合には、電極界面の近傍の電界の向きは矢印Ｄ２（電界の向き）で示すように、アレイ基板２０に対して垂直な方向となる。なお、図２２に示す線Ｄ１は、等電位線を示している。
　そして、液晶分子６２がポジ型液晶分子であるため、電界の向きＤ２と、液晶分子６２の向きとは、平行となる。
　図２３は、電極界面近傍での液晶分子の配向状態を示す、液晶表示装置の部分断面図である。
　上記図２３に示すように、画素電極２４の近傍では電界の向きＤ２がアレイ基板２０と垂直に近い方向、すなわち縦方向となり、横電界が生じにくい。そのため、電界の向きＤ２と同方向となる液晶分子６２の向きも、縦方向となる。
　以上のように、電極界面の近傍では、有効な横電界が生じないため、液晶分子６２が倒れない。その結果、透過率が向上せず、暗線として観察されやすい。
　なお、上記図２３では、電極として画素電極２４を例示したが、電極が対向電極２６である場合も同様である。
　（電極間中心領域Ｒ２）
　つぎに、上記電極間中心領域Ｒ２に発生する暗線について説明する。この電極間中心領域Ｒ２には、上記電極上領域Ｒ１とは異なり、横電界が生じやすい。
　しかし、上記電極上領域Ｒ１を挟んでその両側から液晶分子６２が倒れようとするため、液晶分子６２がぶつかり合い、液晶分子６２が縦方向に配向したままになりやすい。
　そのため、上記電極の間の中心部は、透過率が向上せず、暗線として観察されやすい。
　以上のように、ＴＢＡモードでは、電極の中央部分近傍（電極上領域Ｒ１）で電界の向きが水平にならず、液晶分子が倒れないために、暗線が生じやすい。
　また、隣接する電極の間の部分近傍（電極間中心領域Ｒ２）では、液晶分子が左向きに倒れようとする力と右向きに倒れようとする力とが等しくなりやすいので、液晶分子が倒れないため、暗線が生じやすい。
　そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、暗線の発生を抑制して、透過率が向上した液晶表示装置を提供することにある。特には、上記電極上領域Ｒ１における透過率が向上した液晶表示装置を提供することにある。
　本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、
　一対の基板と、上記一対の基板に挟持された液晶層とを備え、
　上記液晶層に含まれる液晶分子は、上記基板に対して垂直な方向に初期配向しており、
　上記液晶分子の配向を、横電界で制御して表示を行う液晶表示装置であって、
　上記一対の基板の少なくとも一方の基板には、誘電体で形成された突起が設けられており、
　上記突起の側面の少なくとも一部を覆うように、電極が設けられていることを特徴としている。
　上記の構成によれば、突起の側面に電極が設けられているので、電極界面近傍に横（斜め）電界が生じやすい。そのため、液晶分子が横（斜め）方向に傾斜しやすくなるので、その部分における透過率が向上する。
　したがって、透過率、特には、電極近傍における透過率が向上した液晶表示装置を実現することができる。
　本発明の液晶表示装置は、以上のように、一対の基板の少なくとも一方の基板には、誘電体で形成された突起が設けられており、上記突起の側面の少なくとも一部を覆うように、電極が設けられているものである。
　それゆえ、暗線の発生を抑制して、透過率が向上した液晶表示装置を実現することができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態を示すものであり、液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態を示すものであり、液晶分子の配向状態及び透過率を示す、液晶表示装置の断面図である。 本発明の実施の形態を示すものであり、電極界面近傍での液晶分子の配向状態を示す、液晶表示装置の部分断面図である。 本発明の実施の形態を示すものであり、Ｌ：Ｓ＝４．０：４．０μｍにおける底角θと透過率との関係を示す図である。 本発明の実施の形態を示すものであり、Ｌ：Ｓ＝２．５：５．５μｍにおける底角θと透過率との関係を示す図である。 底角θの範囲について説明するための図であり、（ａ）は電極幅Ｌと凸状突起高さＨとの関係を表す数式を示し、（ｂ）は上記数式に対応する凸状突起のモデルを示し、（ｃ）は底角θの好ましい範囲を示している。 本発明の実施の形態を示すものであり、電極幅Ｌ・電極間隔Ｓの設定と、透過率の上昇幅との関係を示す図である。 本発明の実施の形態を示すものであり、Ｌ：Ｓ＝４．０：４．０μｍにおける凸状突起高さＨ／セルギャップｄと透過率との関係を示す図である。 本発明の実施の形態を示すものであり、Ｌ：Ｓ＝２．５：５．５μｍにおける凸状突起高さＨ／セルギャップｄと透過率との関係を示す図である。 本発明の実施の形態を示す、液晶表示装置の部分断面図であり、（ａ）は電極が凸状突起からはみ出した場合を示し、（ｂ）は電極が凸状突起を覆いきれなかった場合を示している。 凸状突起の寸法について説明するための、凸状突起の断面図である。 本発明の第２の実施の形態を示すものであり、液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態を示すものであり、液晶分子の配向状態及び透過率を示す、液晶表示装置の断面図である。 比較の形態を示すものであり、液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。 比較の形態を示すものであり、液晶分子の配向状態及び透過率を示す、液晶表示装置の断面図である。 本発明の第２の実施の形態を示すものであり、Ｌ：Ｓ＝４．０：４．０μｍにおける底角θと透過率との関係を示す図である。 本発明の第２の実施の形態を示すものであり、Ｌ：Ｓ＝２．５：５．５μｍにおける底角θと透過率との関係を示す図である。 本発明の第２の実施の形態を示すものであり、Ｌ：Ｓ＝４．０：４．０μｍにおける凸状突起高さＨ／セルギャップｄと透過率との関係を示す図である。 本発明の第２の実施の形態を示すものであり、Ｌ：Ｓ＝２．５：５．５μｍにおける凸状突起高さＨ／セルギャップｄと透過率との関係を示す図である。 本発明の他の実施の形態を示す、液晶表示装置の部分断面図であり、（ａ）及び（ｂ）は、凸状突起が長方形である場合を示し、（ｃ）及び（ｄ）は、凸状突起が三角形である場合を示している。 液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。 液晶分子の配向状態及び透過率を示す、液晶表示装置の断面図である。 電極界面近傍での液晶分子の配向状態を示す、液晶表示装置の部分断面図である。
　以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
　〔実施の形態１〕
　以下、本発明の第１の実施の形態について図１から図１１に基づいて説明する。
　図１は、本発明の実施の形態を示す液晶表示装置１０の断面図である。
　本実施の形態の液晶表示装置１０は、その断面形状が台形である凸状突起（凸構造）４２が、層間絶縁膜４０で形成されていることを特徴とする。
　（概略構成）
　本実施の形態の液晶表示装置１０は、上記図１に示すように、ポジ型の液晶分子６２を含む液晶層６０が、一対の絶縁性を有する基板（アレイ基板２０・対向基板２２）に挟持された構造を有している。上記ポジ型の液晶分子とは、誘電異方性Δεが正の液晶分子を意味する。
　そして、上記アレイ基板２０及び対向基板２２の上記液晶層６０に面する面には、配向膜５０・５２が各々設けられている。
　本実施の形態の液晶表示装置１０は、先に説明した、ＴＢＡモードの液晶表示装置１０であるため、上記配向膜５０・５２には、垂直配向膜が用いられている。垂直配向膜とは、膜面に対して液晶分子を垂直に立たせるような配向膜を意味し、その材料としては、有機材料、無機材料等種々の材料を用いることができる。
　上記の有機材料からなる垂直配向膜として、垂直配向性（基板に対して液晶分子を垂直方向に配向させる（立たせる）性質）を有する側鎖が結合されているポリマーを例示することができる。すなわち、垂直配向性を有する基が、側鎖としてポリマー主鎖に結合されている材料を垂直配向膜として用いることができる。
　また、上記垂直配向性を有する側鎖として、例えば光反応性官能基を有する側鎖を用いることができる。上記光反応性官能基としては、例えば下記（化１）に示すシンナメート基が挙げられる。
　また、上記光反応性官能基は、それのみで側鎖を構成していてもよいし、或いは側鎖の一部分を構成していてもよい。また、側鎖の一部分を構成している場合には、上記光反応性官能基は、側鎖のどの部分に配置されていても良い。
　なお、光反応性官能基を有するポリマーを配向膜として用いる場合、その配向処理を光照射で行うことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
  
　また、上記アレイ基板２０には、層間絶縁膜４０を介して、電極（画素電極２４と対向電極２６）が櫛歯状に設けられている。
　なお、上記層間絶縁膜４０は、アクリル系樹脂等の誘電体で形成されている。
　具体的には、画素電極２４と対向電極２６とが交互に設けられている。図１では、上記画素電極２４及び対向電極２６は、平面視において同じ電極幅Ｌであり、電極間隔Ｓで示す間隔で、隣接する電極は配置されている。
　また、上記アレイ基板２０には、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のアクティブ素子が設けられている。
　（凸状突起）
　本実施の形態の液晶表示装置１０では、上記アレイ基板２０と電極との間に、突起としての凸状突起４２が設けられている。この凸状突起４２を形成する材料は、特には限定されないが、本実施の形態の液晶表示装置１０では、上記層間絶縁膜４０で形成されている。
　すなわち、上記電極が設けられている部分と、上記電極が設けられていない部分とで、上記層間絶縁膜４０の厚さが異なる。
　具体的には、隣接する電極の間の層間絶縁膜４０の厚さは、Ｔ２（層間絶縁膜の電極間部厚さ）であるのに対して、上記電極の下層（電極とアレイ基板２０との間の層）の層間絶縁膜４０の厚さは、Ｔ１（層間絶縁膜の電極部厚さ）となっている。
　そして、上記電極部厚さＴ１と、上記電極間部厚さＴ２との差であるＨが、上記凸状突起４２の高さ（凸状突起高さＨ）である。
　また、上記凸状突起４２は、その断面形状が台形となっている。すなわち、上記凸状突起４２の側面（凸状突起側面）４４は、アレイ基板２０の垂線方向から傾斜している。
　本実施の形態においては、図１に示すように、上記凸状突起４２は、その断面形状が等脚台形である場合を例示している。そして、上記凸状突起側面４４とアレイ基板２０との角度が底角θである。
　（電極）
　また、本実施の形態の電極（画素電極２４・対向電極２６）は、上記凸状突起４２の上面（凸状突起上面４６）のみならず、上記凸状突起側面４４にも形成されている。
　すなわち、台形における上底及び両側辺にあたる部分に、電極が設けられている。
　なお、上記電極は、必ずしも上記凸状突起４２の全表面（上底及び両側辺（液晶層と接する表面））に設けられている必要はない。ただ、上記凸状突起側面４４の少なくとも一部に設けられていることにより、透過率を向上させることができる。また、透過率の向上は、低電圧駆動を容易にする。以下説明する。
　（液晶分子の配向）
　図２は、本実施の形態の液晶表示装置１０における液晶分子６２の配向状態を示す、液晶表示装置１０の断面図である。
　図２は、先に説明した図２２と同様の図であり、電極に電圧が印加された状態での液晶分子６２の配向などを示している。また、図２のＴＲは、透過率線を示している。
　本実施の形態の液晶表示装置１０は、先に説明したように、凸状突起４２が設けられているとともに、その凸状突起４２の側面である凸状突起側面４４にも、電極が設けられている点が特徴である。
　電極に電圧を印加した際、電極界面から生じる電界の向きは、電極界面に対して垂直となる。上記液晶表示装置１０では、凸状突起４２の形状が台形である。そのため、凸状突起側面４４は、アレイ基板２０の垂直方向、すなわち液晶層６０の厚さ方向から傾斜している。そして、その凸状突起側面４４に電極が設けられている。
　そのため、図２に矢印Ｄ２として示す電界の向きが、縦方向ではなく、横方向（斜め方向）となりやすい。
　ここで、ＴＢＡモードの液晶表示装置１０では、液晶分子６２がポジ型であるので、上記電界の向きＤ２と、液晶分子６２の向きとがほぼ平行になる。そのため、本実施の形態の液晶表示装置１０では、電極界面近傍での液晶分子６２が倒れやすい。
　図３に基づいて説明する。図３は、本実施の形態を示すものであり、電極界面近傍での液晶分子６２の配向状態を示す、液晶表示装置１０の部分断面図である。
　図３に示すように、電極界面近傍、特には上記凸状突起側面４４の近傍において、電界の向きＤ２が横方向になっている。それに伴い、上記電界の向きＤ２と同じ方向に配向する液晶分子６２の向きも、アレイ基板２０と平行な方向に傾斜した向きとなっている。
　これにより、本実施の形態の液晶表示装置１０では、暗線が生じ、透過率が低下しやすい上記電極上領域Ｒ１において、透過率が向上する。特には、電極の両端近傍に横電界が発生しやすくなるので、この部分の透過率が向上しやすい。なお、上記図３では、電極として画素電極２４を例示したが、電極が対向電極２６である場合も同様である。
　以上のように、本実施の形態の液晶表示装置１０では、電極上領域Ｒ１での透過率が向上する。
　また、上記電極界面近傍での横電界、引いては液晶分子６２の横方向への配向力が向上することにより、上記電極間中心領域Ｒ２での透過率も向上しやすい。
　このように、上記電極上領域Ｒ１及び電極間中心領域Ｒ２で透過率が向上することは、上記図２と上記図２２とで、その透過率線ＴＲを比較することでもわかる。
　すなわち、図２と図２２とで、上記電極上領域Ｒ１における透過率線ＴＲを比較すると、図２における透過率線ＴＲの方が、山型の肩が立っており、透過率が向上していることがわかる。
　また、同様に、図２と図２２とで、上記電極間中心領域Ｒ２の近傍部分における透過率線ＴＲを比較すると、図２における透過率線ＴＲの方が、より上記電極間中心領域Ｒ２の近くまで高い位置を維持しており、上記電極間中心領域Ｒ２近傍の透過率が向上していることがわかる。
　以上のように、本実施の形態の液晶表示装置１０では、凸構造としての凸状突起４２が設けられ、またその凸構造が電極で覆われている。そのため、凸構造の側面付近の電界の向きを横方向、又は斜め方向にすることができる。
　したがって、電極の端の部分である、凸構造の側面部分に横電界が生じやすくなる。よって、ＯＮ表示において、その部分に暗線が生じにくく、透過率が向上しやすくなる。
　その結果、液晶表示装置１０全体として透過率が向上する。
　（寸法例）
　つぎに、本実施の形態の液晶表示装置１０の寸法例について説明する。
　上記図１等に示したセルギャップｄ、電極幅Ｌ、電極間隔Ｓは、一般的なＴＢＡモードと同様のもとをすることができる。なお、上記セルギャップｄは、凸状突起４２が存在しない部分の液晶層６０の厚さと同じである。
　具体的には、例えば、セルギャップｄ：３．５μｍ程度、電極間隔（スペース）Ｓ：４～１０μｍ、電極幅（ライン）Ｌ：２．５～４μｍとすることができる。
　つぎに、上記凸状突起４２の形状を特徴付けるパラメータ、凸状突起高さＨ、及び底角θについて説明する。
　以下の説明は、次の材料・構成を前提としている。液晶材料の屈折率異方性Δｎ＝０．１、液晶材料の誘電率異方性Δε＝２２、層間絶縁膜の電極部厚さＴ１＝３．０μｍ、層間絶縁膜の誘電率＝３．３、セルギャップｄ＝３．５μｍ。
　（Ｌ：Ｓ＝４．０：４．０μｍ）
　図４に基づいて、電極幅Ｌ＝４．０μｍ、電極間隔Ｓ＝４．０μｍ、印加電圧＝５．０Ｖの際の、透過率の底角（電極底角）θに対する依存性を示す。上記図４は、Ｌ：Ｓ＝４．０：４．０μｍにおける底角θと透過率との関係を示す図である。
　上記図４に示すように、凸状突起高さＨの値にかかわらず、底角θが９０度よりも小さくなるにつれて、透過率が向上する。
　また、底角θの値が同じ場合、凸状突起高さＨが大きい方が、透過率が向上しやすい傾向がある。
　（Ｌ：Ｓ＝２．５：５．５μｍ）
　つぎに、図５に基づいて、電極幅Ｌ＝２．５μｍ、電極間隔Ｓ＝５．５μｍ、印加電圧＝５．０Ｖの際の、透過率の底角（電極底角）θに対する依存性を示す。上記図５は、上記図４と同様の図であり、Ｌ：Ｓ＝２．５：５．５μｍにおける底角θと透過率との関係を示す図である。
　上記図５に示すように、Ｌ：Ｓ＝２．５：５．５μｍの場合であっても、Ｌ：Ｓ＝４．０：４．０μｍの場合と同様に、底角θが９０度よりも小さくなるにつれて、透過率が向上する傾向にある。そして、この傾向は、凸状突起高さＨが大きい方が強い。
　また、底角θの値が同じ場合、凸状突起高さＨが大きい方が、透過率が向上しやすい傾向も、上記Ｌ：Ｓ＝４．０：４．０μｍの場合と同様である。
　（底角θの範囲）
　上記図４及び図５に示すように、凸状突起高さＨにかかわらず、底角θが９０度よりも小さくなるほど透過率向上の効果が大きくなるとの傾向がある。ただ、凸状突起高さＨに対して底角θは、図６の（ｂ）に示すように、凸状突起の凸構造の形状が三角形になるところまでしか取り得ない。そこで、底角θの最小値をθｍｉｎとすると、θｍｉｎは、図６の（ａ）に示す式で表すことができる。
　以上より、底角θは、図６の（ｃ）に示すように、θｍｉｎから９０度までの範囲が好ましい範囲となる。
　なお、図６の（ａ）から（ｃ）は、底角θの範囲について説明するための図であり、図６の（ａ）は電極幅Ｌと凸状突起高さＨとの関係を表す数式を示し、図６の（ｂ）は上記数式に対応する凸状突起のモデルを示し、（ｃ）は底角θの好ましい範囲を示している。
　（θ＝９０度の場合）
　なお、上記図４に示した、Ｌ：Ｓ＝４．０：４．０μｍの場合では、底角θ＝９０度のとき、凸状突起高さＨが大きくなるほど、透過率が小さくなっている。
　これは、底角θ＝９０度のまま、凸状突起高さＨが大きくなることは、斜め電界が生じない状態で単純に電極部分のセルギャップｄを縮めることになる。そのため、リタデーションがｌ／２条件から著しく離れ、電極部分の透過率を下げることになるためと考えられる。
　したがって、電極部分の全体に占める割合が小さくなるようなＬ：Ｓを設定すれば、底角θ＝９０度において凸状突起高さＨが大きくなっても、凸状突起すなわち凸構造なしの平坦電極の場合（リファレンス）以上の透過率を得ることができる。
　上述の、電極部分の全体に占める割合が小さくなるようなＬ：Ｓについて、図７に基づいて説明する。図７は、電極幅Ｌ・電極間隔Ｓの設定と、透過率の上昇幅との関係を示す図である。詳しくは、凸状突起高さＨ＝２．０μｍ、底角θ＝９０度の場合において、Ｌ／（Ｌ＋Ｓ）と、印加電圧＝５Ｖでの透過率の上昇幅（発明構造透過率－リファレンス透過率）との関係を示している。なお発明構造透過率とは、凸状突起が設けられた本実施の形態の液晶表示装置における透過率を意味し、他方、リファレンス透過率とは、凸状突起が設けられていない平坦電極の液晶表示装置における透過率を意味している。
　上記図７に示すように、Ｌ／（Ｌ＋Ｓ）を小さくして、電極部分の全体に占める割合を小さくしていくと、具体的には、例えば、Ｌ／（Ｌ＋Ｓ）が０．４５程度以下となると、底角θ＝９０度の場合において凸状突起高さＨが大きくなっても、平坦電極の液晶表示装置以上の透過率を得ることができる。
　（Ｌ：Ｓの設定）
　なお、電極幅Ｌと電極間隔Ｓとの値は、特に限定されるものではないが、上記各例では、電極幅Ｌと電極間隔Ｓとの和が８μｍである場合を例示した。また、電極幅Ｌの上限は４．０μｍ、下限は２．５μｍとした。
　これは、電極幅Ｌが４．０μｍを超えると、開口率減少による透過率ロスが大きくなるためと、電極幅Ｌが２．５μｍを下回ると、量産性に問題が生じうるからである。
　（凸状突起高さＨ）
　つぎに、図８及び図９に基づいて、凸状突起高さＨ／セルギャップｄと透過率との関係について説明する。図８及び図９は、いずれも凸状突起高さＨ／セルギャップｄと透過率との関係を示す図である。図８はＬ：Ｓ＝４．０：４．０μｍの場合を示し、図９はＬ：Ｓ＝２．５：５．５μｍの場合を示している。なお、底角θ＝６３．４度、及び、印加電圧＝５．０Ｖである点は、図８及び図９に共通である。
　上記図８及び図９に示すように、凸状突起高さが少しでもあれば、言い換えると、Ｈ／ｄ＞０であれば、従来の平坦な電極構造を有する液晶表示装置よりも透過率が向上するという効果があることがわかる。特には、０＜Ｈ／ｄ＜０．６で透過率の向上効果が大きい。Ｈ／ｄ≧０．６では透過率の向上効果は飽和する傾向にある。
　以上より、凸状突起高さＨ・セルギャップｄは、少しでも凸構造が設けられているＨ／ｄ＞０が好ましく、より好ましくは、０＜Ｈ／ｄ＜０．６となる。なお、凸状突起高さＨは、上記セルギャップｄを超えることはないため、Ｈ／ｄは、１＞Ｈ／ｄとなる。
　（凸状突起と電極）
　つぎに、図１０の（ａ）及び（ｂ）に基づいて、電極（画素電極２４・対向電極２６）の凸状突起４２の覆い方について説明する。図１０の（ａ）及び（ｂ）は、本実施の形態の液晶表示装置の部分断面図であり、（ａ）は電極が凸状突起４２からはみ出した場合を示し、（ｂ）は電極が凸状突起４２を覆いきれなかった場合を示している。
　図１０の（ａ）に示す、画素電極２４が凸状突起４２からはみ出した構造では、画素電極２４が凸状突起側面４４を覆うのに加えて、電極間隔Ｓの領域にまではみ出している。
　上記のような構造であっても、従来構造（電極平坦構造）に比べて、透過率の改善効果は得られる。ただし、このような構造の場合、画素電極２４が電極間隔Ｓの領域にはみ出した分だけ、実質的な電極幅Ｌが大きくなる。そのため、透過率の改善効果が小さくなる。これは、ＴＢＡモードの基本的な特性である、電極幅Ｌが大きくなると、それに伴い透過率が低下するとの特性に基づくものである。
　他方、図１０の（ｂ）に示す、画素電極２４が凸状突起４２を覆いきれなかった構造では、画素電極２４の端部が、凸状突起側面４４上に位置している。
　上記のような構造であっても、従来構造（電極平坦構造）に比べて、透過率の改善効果は得られる。ただし、このような構造の場合、画素電極２４が凸状突起４２を覆えなかった分だけ斜め電界の発生が少なくなる。そのため、透過率の改善効果は、凸状突起４２の全表面がちょうど、すなわちはみ出すことなく、画素電極２４で覆われている構造に比べて小さくなる。
　以上のように、透過率の改善効果が最も高いのは、凸状突起４２がちょうど電極（画素電極２４・対向電極２６）で覆われている場合であるが、凸状突起４２を、電極が覆いすぎた場合でも、覆いきれなかった場合でも、従来の構造以上の透過率を達成することができる。これは、凸状突起側面４４の少なくとも一部分に電極が存在する限り、従来の構造以上の横電界（斜め電界）を発生させることができるためである。
　なお、上記図１０の（ａ）及び（ｂ）では、電極として画素電極２４を例示したが、電極が対向電極２６である場合であっても同様である。
　（凸状突起の寸法）
　以上の説明では、凸状突起４２の高さＨ、及び、底角θについて、台形の凸状突起４２に基づいて説明した。
　ただ、凸状突起４２の形状は台形に限定されるものではない。凸状突起４２の上記アレイ基板２０と垂直な面における断面形状は、例えば、台形，長方形，半楕円形等とすることができる。
　また、凸状突起４２の形状が、台形又は長方形であっても、厳密な意味での台形又は長方形ではないこともありうる。
　そこで、上記凸状突起高さＨと底角θとを一般化すると、図１１のように表すことができる。図１１は、凸状突起４２の寸法について説明するための、凸状突起４２の断面図である。
　まず、凸状突起高さＨは、上記図１１に示すように、凸状突起４２が設けられていない部分と、第１接線ＴＬ１との距離として定義することができる。ここで、上記第１接線ＴＬ１は、凸状突起４２の最大高さ部分における接線（アレイ基板２０の表面と平行な方向の接線）である。
　一方、底角θは、凸状突起４２が設けられていない部分の平面方向（アレイ基板２０の表面と平行な方向）と、第２接線ＴＬ２とのなす角として定義することができる。ここで、上記第２接線ＴＬ２は、凸状突起４２が、凸状突起４２の設けられていない部分から立ち上がる点（凸状突起４２の端部）における、凸状突起４２の接線である。
　なお、上記図１１では、上記凸状突起高さＨ及び底角θについて、凸状突起４２の表面に設けられた画素電極２４を基準にして定義されるように図示されている。
　ただ、一般的に画素電極２４や対向電極２６の膜厚は、凸状突起４２の高さよりも、極めて薄い。そのため、図１１に示した測定方法であっても、実質的に、凸状突起４２の高さＨ及び底角θを測定することができる。
　なお、上記図１１など各図で示す電極幅Ｌは、凸状突起４２の全表面にわたって電極が設けられた場合に、凸状突起４２の底辺の幅と電極幅とが等しくなることを前提としている。そのため、電極が凸状突起４２の全表面を覆わない場合や、凸状突起４２からはみ出す場合には、凸状突起４２の底辺の幅と電極幅とは一致しない。その場合、図等におけるＬは、凸状突起４２の底辺の幅を示している。
　〔実施の形態２〕
　本発明の液晶表示装置１０に関する他の実施の形態について、図１２～図１９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
　なお、説明の便宜上、上記実施の形態１で説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
　本実施の形態の液晶表示装置１０は、上記実施の形態１の液晶表示装置１０と比較して、対向基板２２の構造が相違する。すなわち、上記実施の形態１の液晶表示装置１０では、対向基板２２には、垂直配向膜５２が設けられているのみであった。これに対して本実施の形態の液晶表示装置１０では、対向基板２２に、垂直配向膜５２に加えて、層間絶縁膜４８及び第２対向電極２８が設けられている。具体的には、対向基板２２の全面、詳しくは液晶表示装置１０の表示領域の全体にわたって、層間絶縁膜４８及び第２対向電極２８が設けられている。
　図１２に基づいて具体的に説明する。図１２は、本実施の形態の液晶表示装置１０を示すものであり、液晶表示装置１０の概略構成を示す断面図である。図１２に示すように、本実施の形態の液晶表示装置１０では、対向基板２２に、液晶層６０に面する方向に順に、第２対向電極２８、層間絶縁膜４８、垂直配向膜５２が設けられている。
　アレイ基板２０に設けられている層間絶縁膜４０と、上記層間絶縁膜４８とは、同じ材料で形成されている。また、上記層間絶縁膜４８は、上記層間絶縁膜４０とは異なり、平坦に形成されおり、その膜厚はＴ３（層間絶縁膜の対向側厚さ）である。
　（液晶分子の配向）
　つぎに、本実施の形態の液晶表示装置１０における液晶分子６２の配向状態について説明する。
　上記液晶表示装置１０では、対向基板２２にも上記対向電極２６と同様に対向電極として機能する第２対向電極２８が設けられている。そのため、上記図２に示した第１の実施の形態の液晶表示装置と、電界の発生の仕方が相違する。
　図１３は、本実施の形態の液晶表示装置１０における液晶分子６２の配向状態を示す、液晶表示装置１０の断面図である。
　また、図１５は、比較の形態の液晶表示装置１０における液晶分子６２の配向状態を示す、液晶表示装置１０の断面図である。そして上記比較の形態の液晶表示装置１０の構成を、図１４に示す。
　図１４に示す比較の形態の液晶表示装置１０と、本実施の形態の液晶表示装置１０とは、対向基板２２にも第２対向電極２８が設けられている点は共通するが、アレイ基板２０に凸状突起４２が設けられているか否かが相違する。すなわち、比較の形態の液晶表示装置１０には、凸状突起４２は設けられておらず、アレイ基板２０の層間絶縁膜４８は平坦な表面を有している。
　本実施の形態の液晶表示装置１０でも、第１の実施形態の液晶表示装置１０と同様に、斜め電界の効果により凸状突起４２近傍の透過率が向上する。
　すなわち、特には、図１３に示す電極上領域Ｒ１において、図１５に示す電極上領域Ｒ１よりも透過率が向上する。
　これは、上記図１３と図１５とで、電極上領域Ｒ１における透過率線ＴＲを比較することでわかる。すなわち、画素電極２４に対する相対位置が同じ電極上領域Ｒ１において、図１５に示す透過率線ＴＲは、画素電極２４に遠い位置から下降し始めるのに対して、図１３に示す透過率線ＴＲは、より画素電極２４に近い位置まで高い位置を保っている。
　以上のような透過率の向上は、液晶分子６２の配向方向の相違による。すなわち、比較の形態の液晶表示装置１０では、図１５に示すように、電極上領域Ｒ１で、電界の向きＤ２が縦方向なので液晶分子６２が横方向に倒れにくい。
　これに対して、本実施の形態の液晶表示装置１０では、図１３に示す電極上領域Ｒ１での電界の向きＤ２が横（斜め）方向になりやすい。そのため、この領域で、液晶分子６２が横方向に倒れやすくなる。よって、上記電極上領域Ｒ１で、透過率が向上する。
　（電極界面近傍）
　なお、電極界面近傍での液晶分子の配向状態は、上記図３及び図２３に示したものとほぼ同様である。
　すなわち、上記図１２に示した液晶表示装置１０では、図３に示すように、電極界面近傍に横（斜め）方向の電界が発生しやすく、上記電界の向きＤ２と同じ向きに配向する液晶分子６２も斜め方向に配向しやすい。
　一方、上記図１４に示した液晶表示装置１０では、図２３に示すように、電極界面近傍の電界の向きＤ２は、垂直方向に近い。そのため、液晶分子６２は傾斜し難い。
　以上より、本実施の形態の液晶表示装置１０では、上記電極上領域Ｒ１での透過率が向上する。
　（透過率変化）
　つぎに、図１６～図１９に基づいて、寸法例と透過率との関係について説明する。
　図１６及び図１７は、それぞれ実施の形態１における図４及び図５に対応し、図１６は、Ｌ：Ｓ＝４．０：４．０μｍにおける底角θと透過率との関係を示す図であり、図１７は、Ｌ：Ｓ＝２．５：５．５μｍにおける底角θと透過率との関係を示す図である。
　また、同様に、図１８及び図１９は、それぞれ実施の形態１における図８及び図９に対応し、図１８は、Ｌ：Ｓ＝４．０：４．０μｍにおける凸状突起高さＨ／セルギャップｄと透過率との関係を示し、図１９は、Ｌ：Ｓ＝２．５：５．５μｍにおける凸状突起高さＨ／セルギャップｄと透過率との関係を示す図である。
　用いた材料や液晶表示装置の構成等は、特に言及しない場合には、上記実施の形態１と同様である。
　上記各図に示すように、凸状突起高さＨが大きくなると、上記実施の形態１と同様に、透過率がより高くなる傾向にある。
　また、凸状突起高さＨ／セルギャップｄと透過率との関係についても、上記実施の形態１と同様に、凸状突起高さＨが少しでもあれば（Ｈ／ｄ＞０）、従来の平坦な電極構造を有する液晶表示装置よりも透過率が向上する。言い換えると、底角θに関して、少しでも底角θをもてば、透過率は向上する。
　なお、その透過率の向上効果は、特に、０＜Ｈ／ｄ＜０．６でその効果が大きい。そして、Ｈ／ｄ≧０．６では透過率の向上効果は飽和する傾向にある。
　（凸状突起の形状）
　なお、上記の説明では、凸状突起４２の断面形状が台形である場合について説明した。ただ、凸状突起４２の形状は台形に限定されるものではなく、種々の形状とすることが可能である。
　図２０の（ａ）から（ｄ）に、台形以外の凸状突起４２を例示する。図２０は液晶表示装置の断面図であり、（ａ）及び（ｂ）は、凸状突起が長方形である場合を示し、（ｃ）及び（ｄ）は、凸状突起が三角形である場合を示している。
　図２０に示すように、凸状突起４２の断面形状は、台形のみならず、長方形や三角形等種々の形状とすることができる。
　上記図２０の（ａ）及び（ｂ）に示すように、凸状突起４２が長方形である場合には、底角θが９０度となる。
　凸状突起４２が長方形である場合には、凸状突起側面４４から、隣接する凸状突起４２の凸状突起側面４４に向かって、横方向の電界が生じやすい。そのため、液晶分子６２が倒れやすくなるので、透過率が向上しやすい。
　また、上記図２０の（ｃ）及び（ｄ）に示すように、凸状突起４２が三角形である場合には、先に説明した凸状突起４２が台形である場合とほぼ同様に、凸状突起側面４４から斜め方向の電界が生じるので、台形である場合と同様に透過率が向上する。
　なお、凸状突起４２が三角形である場合の底角θの範囲は、先に説明した凸状突起４２が台形である場合とほぼ同様になる。ただし、底角θ＜９０度となる。
　（電極の覆い方）
　また、凸状突起４２の形状が台形でない場合であっても、先に説明したとおり、電極（画素電極２４や対向電極２６）は、凸状突起側面４４の少なくとも一部分を覆うよう設けられていれば良く、特にその覆い方は限定されるものではない。
　図２０の（ｂ）及び（ｄ）は、各々、凸状突起４２が長方形及び三角形の場合に、画素電極２４が凸状突起側面４４の一部分のみを覆っている構成を例示している。
　また、上記凸状突起４２は、必ずしも層間絶縁膜で設けられる必要はなく、層間絶縁膜を形成する材料以外の材料で形成することもできる。例えば、層間絶縁膜以外の材料としては、ＳｉＯＸ，ＳｉＮＸ　（Ｘは整数）等を例示することができる。
　本発明は上記した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　本発明の液晶表示装置は、
　上記突起の側面が、基板に対して垂直な方向から傾斜している部分を有していることが好ましい。
　上記の構成によれば、側面が傾斜しているので、側面が垂直の場合よりも電極上領域において横電界が発生しやすく、その結果、透過率をより向上させることができる。
　また、側面が傾斜しているので、電極幅を比較的広くした場合であっても、透過率向上の効果を得ることができる。
　また、本発明の液晶表示装置は、
　上記突起の高さをＨ、突起の底辺の幅をＬ、突起の底角をθとした場合、
　上記底角θを、ｔａｎ－１（２Ｈ／Ｌ）≦θ≦９０度とすることができる。
　また、本発明の液晶表示装置は、
　上記突起の高さをＨとし、上記突起が設けられていない位置での液晶層の厚さをｄとした場合、
　上記高さＨとｄとの比Ｈ／ｄが、０＜Ｈ／ｄ＜１であることを特徴とする。
　また、本発明の液晶表示装置は、
　上記比Ｈ／ｄが、０．６≦Ｈ／ｄ＜１であることが好ましい。
　上記の構成によれば、少なくとも最小高さ以上の高さを有する突起が設けられている。そのため、横（斜め）電界が生じやすくなるので、透過率が向上する。
　また、比Ｈ／ｄが、０．６≦Ｈ／ｄ＜１である場合には、透過率の向上幅をより大きくすることができる。
　また、本発明の液晶表示装置は、
　上記突起の断面形状を台形，長方形，半楕円形のうちのいずれかとすることができる。
　なお、上記断面形状は、上記突起が設けられている基板と垂直な面における、上記突起の断面形状を意味する。
　また、本発明の液晶表示装置は、
　上記突起の全表面を覆うように、電極を設けることができる。
　上記の構成によれば、突起の側面を含めて、全表面が電極で覆われている。そのため、電極界面近傍に横（斜め）電界がより生じやすくなり、より大きな透過率向上効果を得ることができる。
　本発明の液晶表示装置は、
　上記一対の基板のうちの、上記突起が設けられている基板に、アクティブ素子を設けることができる。
　上記の構成によれば、アクティブ素子が形成される基板であるアレイ基板に設けられる層間絶縁膜で、上記突起を設けることができる。そのため、突起の形成が容易になる。
　また、本発明の液晶表示装置は、
　上記一対の基板のうちの、上記突起が設けられている基板とは異なる基板である第２基板に、対向電極を設ることができる。
　また、本発明の液晶表示装置は、
　上記第２基板に、誘電体で形成された平坦な層を設け、
　上記対向電極を、上記第２基板と上記層との間に、表示領域全体にわたるように設けることができる。
　上記の構成によれば、突起が設けられている基板と対向する基板に、対向電極が設けられている。
　これにより、第２基板側の対向電極と第１基板側の画素電極との相互作用により、突起の側面が垂直に近い角度であっても、電極上領域に発生する電界を横（斜め）方向に曲げることが可能となる。
　そのため、突起の側面が、基板に対して垂直に近い角度であっても、透過率が向上しやすくなる。
　本発明は、透過率が向上した液晶表示装置に関するものであるので、高品位が要求されるディスプレイ用途に、好適に利用することができる。
　　１０　液晶表示装置
　　２０　アレイ基板　（基板）
　　２２　対向基板　　（基板）
　　２４　画素電極　　（電極）
　　２６　対向電極　　（電極）
　　２８　第２対向電極
　　４０　層間絶縁膜
　　４２　凸状突起　　（突起）
　　４４　凸状突起側面（突起の側面）
　　４６　凸状突起上面
　　４８　層間絶縁膜
　　５０　配向膜
　　５２　配向膜
　　６０　液晶層
　　６２　液晶分子
　１１０　表示装置
　１１２　基板
　１１４　層間絶縁膜
　１１６　画素電極
　１１８　対向電極
　１２０　凹部
　　Ｓ　　電極間隔
　　Ｌ　　電極幅
　　ｄ　　セルギャップ
　　Ｄ１　等電位線
　　Ｄ２　電界の向き
　　Ｒ１　電極上領域
　　Ｒ２　電極間中心領域
　　Ｈ　　凸状突起高さ
　　Ｔ１　層間絶縁膜の電極部厚さ
　　Ｔ２　層間絶縁膜の電極間部厚さ
　　Ｔ３　層間絶縁膜の対向側厚さ
　　ＴＲ　透過率線
　　θ　　底角
　ＴＬ１　第１接線
　ＴＬ２　第２接線

Claims (10)

  1. 　一対の基板と、上記一対の基板に挟持された液晶層とを備え、
    　上記液晶層に含まれる液晶分子は、上記基板に対して垂直な方向に初期配向しており、
    　上記液晶分子の配向を、横電界で制御して表示を行う液晶表示装置であって、
    　上記一対の基板の少なくとも一方の基板には、誘電体で形成された突起が設けられており、
    　上記突起の側面の少なくとも一部を覆うように、電極が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 　上記突起の側面が、基板に対して垂直な方向から傾斜している部分を有していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 　上記突起の高さをＨ、突起の底辺の幅をＬ、突起の底角をθとした場合、
    　上記底角θが、ｔａｎ－１（２Ｈ／Ｌ）≦θ≦９０度であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  4. 　上記突起の高さをＨとし、上記突起が設けられていない位置での液晶層の厚さをｄとした場合、
    　上記高さＨとｄとの比Ｈ／ｄが、０＜Ｈ／ｄ＜１であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
  5. 　上記比Ｈ／ｄが、０．６≦Ｈ／ｄ＜１であることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
  6. 　上記突起の、当該突起が設けられている上記基板と垂直な面における断面形状が、台形，長方形，半楕円形のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
  7. 　上記突起の全表面を覆うように、電極が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
  8. 　上記一対の基板のうちの、上記突起が設けられている基板に、アクティブ素子が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
  9. 　上記一対の基板のうちの、上記突起が設けられている基板とは異なる基板である第２基板に、対向電極が設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
  10. 　上記第２基板に、誘電体で形成された平坦な層が設けられており、
    　上記対向電極は、上記第２基板と上記層との間に、表示領域全体にわたって設けられていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
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