液晶显示器及用于制造液晶显示器的方法

专利名称：液晶显示器及用于制造液晶显示器的方法
技术领域：
本发明涉及使用例如垂直取向(VA)模式的液晶的液晶显示器，以及用于制造该液晶显示器的方法。
背景技术：
近年来，在液晶显示(LCD)装置中使用的是例如VA(垂直取向)模式。在液晶显示器中，折射率各向异性的液晶层被密封在设有像素电极的基板和设有对置电极的基板之间，并向液晶层施加电压以改变折射率各向异性的轴线，由此控制光穿过液晶层的透射率。 这样，液晶显示器是利用电激励进行光学变换的显示装置。VA模式的液晶显示器具有如下特性液晶层具有负介电各向异性，S卩，在液晶分子中，长轴方向上的介电常数小于短轴方向上的介电常数。由此，在液晶层中，当没有电压施加在液晶分子上(关断状态)时，液晶分子的长轴方向沿着基本垂直于基板表面的方向取向，而当电压施加在液晶分子上(接通状态)时，液晶分子根据电压的大小而倾斜(斜向)地取向。当把电压施加到处于无电压施加状态的液晶层上时，基本上垂直于基板表面而取向的液晶分子会发生倾斜，但倾斜方向是不定的。因而，液晶分子的取向混乱，会产生如下的不利效果对电压的响应迟缓，难以获得所期望的透射率，等等。因此，关于当液晶分子响应于电压时对液晶分子的取向进行控制的方法，迄今为止已提出了多种方案。例如，已提出了多区域垂直取向(MVA，multi-domain vertical alignment)方法、垂直取向构型(PVA，patterned vertical alignment)方法，或者使用光学取向膜的方法(例如，参见日本专利申请公开公报Hei_5-23M73号)。在PVA方法中，通过使用狭缝(slit)和凸棱(rib)(凸起)，可在控制取向的同时实现广视角。近来，除了上述这些方法之外，还曾提出了如下结构(所谓的微细狭缝结构)该结构中，在像素电极中设有多个微细狭缝，而对置电极被形成为没有狭缝的实心电极(例如，参见日本专利申请公开公报2002-357830号)。然而，在上述方法中，尽管能够改善电压响应特性，但电压未施加到液晶层中的与狭缝对应的部分(该部分处于狭缝正上方)上，于是难以使液晶分子取向(不可能倾斜)。 因此，就会与狭缝的位置对应地产生黑线(透光量在此处很小的部分)，也就存在着难以实现高透射率的问题。

发明内容
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鉴于上述内容，本发明期望提供能够在保证良好的电压响应性的同时实现高透射率的液晶显示器，还期望提供该液晶显示器的制造方法。根据本发明的一实施方案，提供了一种液晶显示器，其包括液晶层；第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板彼此面对地布置着且二者之间夹着所述液晶层； 多个像素电极，它们设于所述第一基板的液晶层侧；以及对置电极，它设于所述第二基板上，面对着所述多个像素电极。所述像素电极的液晶层侧的表面和所述对置电极的液晶层侧的表面中的一者或两者中包含有凹凸结构。根据本发明的另一实施方案，提供了一种用于制造液晶显示器的方法，该方法包括以下步骤在第一基板上形成多个像素电极；在第二基板上形成对置电极；在所述第一基板和所述第二基板之间，用彼此面对的所述像素电极和所述对置电极密封着液晶层；在通过所述像素电极和所述对置电极向所述液晶层施加电压的同时，曝光所述液晶层，由此对所述液晶层设置预倾斜。在所述像素电极的液晶层侧的表面和所述对置电极的液晶层侧的表面中的一者或者两者中形成凹凸结构。在本发明实施方案的液晶显示器和本发明实施方案的用于制造液晶显示器的制造方法中，所述凹凸结构设于所述像素电极的液晶层侧的表面和所述对置电极的液晶层侧的表面二者中的一个表面或两个表面上。因而，在向所述液晶层施加电压时，由于凹凸结构中凹面与凸面之间的高度差(台阶)，在所述液晶层中会产生电场(横向电场)扭曲。同时， 由于在所述电极中没有诸如狭缝等切口部分，所以在所述液晶层中不存在未被施加电压的区域，并防止了在局部区域中液晶分子的取向不充分。根据本发明实施方案的液晶显示器和本发明实施方案的用于制造液晶显示器的方法，所述凹凸结构设于所述像素电极的液晶层侧的表面和所述对置电极的液晶层侧的表面二者中的一个表面或两个表面上。于是，当电压施加在所述液晶层上时，在所述液晶层中产生了电场扭曲，由此能够有效地设置预倾斜。同时，因为能够防止在局部区域中液晶分子的取向不充分，所以能够防止透射率降低。因此，能够在保持良好的电压响应特性的同时， 实现高透射率。根据以下说明，本发明的其它和进一步的目的、特点和优点将更充分地呈现。


图1是表示本发明实施方案的液晶显示器的整体结构的框图。图2是表示图1中所示的像素的部分区域的剖面图。图3A至图3C是图2所示的像素电极的平面图和放大的剖面图。图4A和图4B是表示像素电极的另一结构的平面图。图5A至图5E是表示像素电极的又一结构的平面图。图6A和图6B是表示像素电极的再一结构的平面图。图7是用于说明液晶分子的倾斜角的示意图。图8A至图8C是用于说明图1所示的液晶显示器的制造方法(形成像素电极的步骤)的剖面图。图9A和图9B是用于说明接着图8A至图8C的步骤(设置预倾斜的步骤)的剖面示意图。
图10是表示相关技术的比较例中液晶显示器的像素的部分区域的剖面图。图11中的(A)部分和(B)部分是示意性地表示了相关技术的比较例中电极附近的液晶分子的取向状态的平面图和剖面图。图12中的(A)部分和(B)部分是示意性地表示了本实施方案中电极附近的液晶分子的取向状态的平面图和剖面图。图13是表示本实施方案中的电场分布(等电位分布)的特性图。图14是表示相关技术的比较例中的电场分布(等电位分布)的特性图。图15A是表示电压和响应时间之间关系的特性图，图15B是表示电压和透射率之间关系的特性图。图16A和图16B是表示透射率分布的测量结果的平面图。图17是表示变型例1的液晶显示面板中像素的部分区域的剖面图。图18A至图18C是用于说明图17中所示的像素电极的形成工序的剖面图。图19A至图19C是用于说明变型例2的像素电极的形成工序的剖面图。图20是表示变型例3的液晶显示面板中像素的部分区域的剖面图。图21是表示图20所示的液晶显示面板的透射率分布的测量结果的平面图。图22是表示变型例4的液晶显示面板中像素的部分区域的剖面图。图23是用于说明变型例5-1的凹凸结构的剖面图。图24A和图24B是用于说明变型例5_2的凹凸结构的剖面图。图25是用于说明变型例5-3的凹凸结构的剖面图。图沈是用于说明变型例5-4的凹凸结构的剖面图。图27是用于说明变型例5-5的凹凸结构的剖面图。图28A和图28B是用于说明变型例6的像素电极(电极的端部的结构)的立体图和平面图。图四是表示具有微细狭缝结构的样品的结构的立体图。图30是表示使用了图28A和图28B所示像素电极的样品的电压和透射率之间关系的特性图。图31是表示使用了图^A和图观8所示像素电极的样品的电压和倾斜角之间关系的特性图。图32是表示使用了图28A和图28B所示像素电极的样品的电压和响应速度之间关系的特性图。图33A至图33C是表示当液晶分子响应于电压时液晶分子的倾斜情况的模拟结^ ο图34A和图34B是表示电极附近的液晶分子的取向状态的示意图。图35A至图35D是用于说明在微细狭缝结构的情况下液晶分子的取向状态的示意图。图36A和图36B是用于说明图28A和图28B所示像素电极的另一结构示例的立体图和平面图。图37是表示第一实施例的台阶高度(nm)和透射率之间关系的特性图。图38是用于说明第二实施例的凹凸结构的尺寸的剖面图。
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图39是表示第二实施例的凸面的宽度和透射率之间关系的特性图。图40是用于说明第三实施例的凹凸结构的尺寸的剖面图。图41是表示第三实施例的凸面的台阶和透射率之间关系的特性图。
具体实施例方式下面参照附图来详细说明本发明的实施方案。另外，按以下顺序进行说明。1.实施方案(该例中，凹凸结构设于像素电极的表面上，而后表面是平坦的)2.变型例1 (该例中，凹凸结构设于像素电极的基层(平坦化膜)上)3.变型例2(该例中，分两步工序形成像素电极的凹凸结构)4.变型例3(该例中，像素电极的凹凸结构具有斜面)5.变型例4(该例中，像素电极的凹凸结构具有倒置斜面)6.变型例5-1至变型例5-5(将凹凸结构设于像素电极的基层中的情况下的具体结构示例)7.变型例6 (像素电极的端部的结构示例)8.实施例-第一实施例(在凹凸结构的台阶高度不同的情况下透射率的测量结果)-第二实施例(在变型例3中的上表面的宽度不同的情况下透射率的测量结果)-第三实施例(在变型例3中的台阶高度不同的情况下透射率的测量结果)1.实施方案液晶显示器1的结构图1示出了本发明一实施方案的液晶显示器(液晶显示器1)的整体结构。液晶显示器1例如包括液晶显示面板2、背光源3、数据驱动器51、栅极驱动器52、时序控制部61 和背光源驱动部62，并显示基于外部输入信号Din的图像。背光源3是向液晶显示面板2照射光的光源，并布置在液晶显示面板2的背侧上(在后文中会提到的偏光板19侧的表面上)。背光源3例如包括LED(发光二极管)、 CCFL(冷阴极荧光灯)等。背光源驱动部62控制背光源3的光照操作(发光操作)。时序控制部61控制栅极驱动器52、数据驱动器51和背光源驱动部62的驱动时序，并将基于外部输入信号Din的图像信号提供给数据驱动器51。栅极驱动器52按照时序控制部61的时序控制对液晶显示面板2中的各像素10 进行驱动。数据驱动器51对从时序控制部61提供的图像信号(基于外部输入信号Din的图像信号)进行D/A (数字/模拟)转换，然后将经过D/A转换的图像信号输出到液晶显示面板2的各像素10。液晶显示面板2根据从栅极驱动器52提供的驱动信号和从数据驱动器51提供的图像信号，对从背光源3发出的光进行调制。液晶显示面板2包括整体上以矩阵形式布置的多个像素10。图2示出了液晶显示面板2的剖面结构。但是，图2仅示出了像素10的部分区域。 在液晶显示面板2中，液晶层15夹在驱动基板11和对置基板18之间，偏光板19和偏光板 20分布粘合在驱动基板11的外表面和对置基板18的外表面上。平坦化膜12形成在驱动基板11上且覆盖驱动基板11的表面。与各像素10对应的像素电极13布置在平坦化膜12上，取向膜14被形成得覆盖像素电极13的表面。在对置基板18的液晶层15侧的表面上， 对置电极17被布置在有效显示区域的整个表面上，取向膜16被形成得覆盖对置电极17的表面。在驱动基板11中，例如上述的栅极驱动器52、数据驱动器51、时序控制部61和背光源驱动部62等用于驱动像素10的驱动电路布置在玻璃基板上。在驱动基板11之上，诸如栅极线和源极线等布线、以及TFT (薄膜晶体管)(均未图示)等被连接到各像素电极13， 其中来自栅极驱动器52和数据驱动器51的各驱动信号被传输到栅极线和源极线。平坦化膜12是用于使驱动基板11的布置有上述驱动电路、布线等的表面平坦化的保护膜。平坦化膜12是绝缘膜，该绝缘膜由热固性树脂或光反应性树脂的有机膜形成， 且例如厚度为Iym 10 μπι (包括两端点)。代替由有机膜形成的平坦化膜12，例如，可设置的是诸如氧化硅膜(SiO2)、氮化硅膜(SiN)或氧氮化硅膜(SiON)等无机绝缘膜。像素电极的结构像素电极13例如是由ITO(铟锡氧化物)或IZO(铟锌氧化物)等透明导电膜构成，其表面(液晶层15侧的表面)上具有凹凸结构。在本实施方案中，凹凸结构包括沿平行于基板表面的方向交替排列的凹面13a和凸面13b，凹面13a和凸面1 之间的台阶部分是垂直于基板表面的垂直面13c。另外，在像素电极13中，只有液晶层15侧的表面具有凹凸结构，而平坦化膜12侧的表面是平坦的。图3A示意性示出了像素电极13的平面结构的示例。例如以此方式，设于像素电极13中的凹凸结构被形成为预定图形(凹凸图形)。也就是说，凹面13a被设置成沿电极平面内的多个方向(此处为Al至A4这四个方向)延伸，凹面13a之外的部分为凸面13B。 通过这种凹凸图形，在像素10中形成了取向方向不同的各个区域(取向是被分割的)，于是改善了视角特性。图:3B示出了像素电极13的剖面结构的一部分的放大图。凹面13a的宽度S例如优选为1 μ m 20 μ m(包括两端点)，与凹面13a沿同一方向延伸的凸面13b的宽度L(凹面 13a之间的间隙(间距))例如优选为1 μ m 20 μ m(包括两端点)。如果宽度L和S小于 1 μ m，则难以形成像素电极13，且难以保证足够的产率。同时，如果宽度S和L大于20 μ m， 则当施加驱动电压时，在像素电极13和对置电极17之间不能产生良好的倾斜电场，液晶分子的取向在整体上会略微混乱。特别是，更优选地，宽度S为2 μ m 10 μ m (包括两端点)， 宽度L为2μπι 10μπι(包括两端点)。由此，可确保足够的产率，并且在向液晶分子施加驱动电压时液晶分子的取向是良好的。从凹面13a到像素电极13的后表面的距离(厚度Ta)例如优选为50nm 250nm(包括两端点)，从凸面13b到像素电极13的后表面的距离(厚度Tb)例如优选为 IOOnm 300nm(包括两端点)。后文中将会详述，在向液晶层施加电压时液晶层15的透射率会随凹面13a和凸面1 之间的台阶的高度(厚度Ta和厚度Tb之差)而变化。然而， 该台阶落差优选为50nm以上。由此，能够良好地控制取向、确保足够的产率，并能够防止透射率的降低和工序时间的延长。像素电极的另一凹凸图形示例凹凸图形不限于凹面13a沿四个方向延伸的图形，也可采用各种不同的图形，例如条状和V形。另外，可任意设置凹面13a的宽度S和个数以及凸面13b的宽度L和个数。
凹面13a和凸面13b的平面形状例如可设为如下文所述的形式。例如，如图4A所示，可采用如下结构(以下称为直角结构)该结构中，像素电极13的边缘部分EE中的凹面13al和凸面13bl的外端部El沿与凹面13al和凸面13bl的延伸方向(此处为方向A4) 正交的方向被切断。此处，如图3C所示，例如，在如下结构的情况下，即边缘部分EE中的外端部EO沿着像素电极13的矩形的各边被倾斜地切断时，外端部EO附近的液晶分子会在箭头(粗线)方向上倾斜，这恐怕会妨碍取向控制。因此，如图4B所示，如果外端部El具有上述的直角结构，则外端部El附近的液晶分子就会沿方向A4倾斜，于是易于对取向进行控制。或者，也可采用图5A至图5E所示的平面结构。图5A和图5B示出了整体上的像素电极的平面结构，图5C示出了像素电极的一部分，图5D示出了一个凹面的放大图。如图 5A和5B所示，在像素电极13的边缘部分中，可采用其中凸面13 彼此相连的结构，以及其中凸面13b3彼此相连的结构。另外，该图中虽未示出，但在边缘部分中，凹面13a2可以彼此相连，凹面13a3可以彼此相连。如图5C所示，可采用如下直角结构该直角结构中，如同上述外端部El—样，凹面 13a4的内端部E2(与图3A中的区域EC对应的部分)沿与凹面13a4的延伸方向(此处为方向Al)正交的方向被切断。另外，凹面13a4的外端部El和内端部E2可都具有直角结构。而且，代替上述的直角结构，例如如图5D所示，各凸面13 的外端部E3可具有被倒圆而形成的R形。由此，如图5D的箭头所示，可让液晶分子在任意方向上取向。或者，例如，如图5E所示，外端部E4不限于R形，也可以是多边形。尽管图中未示出，但各凹面的外端部和内端部中的至少一者具有上述的R形或多边形。尽管已说明了其中凹面和凸面被设置成沿四个方向Al至A4延伸的像素电极结构 (其中取向在四个区域中被分割的结构)的示例，但凹面和凸面的延伸方向不限于此。例如，如图6A所示，也可采用如下结构(其中取向在两个区域中被分割的结构)该结构中， 凹面13a7被设置成沿电极平面内的两个方向A5和A6延伸，凹面13a7之外的部分为凸面 13b7。而且，如图6B所示，也可采用在像素电极的边缘部分中凸面13b8彼此相连的结构。 在这种两个分割区域的结构的情况下，偏光板19和20的光轴与四个分割区域的结构的情形下的光轴偏离45°。对置基板18例如包括通过在玻璃基板的表面(对置电极17侧的表面或偏光板20 侧的表面)上排列红色(R)、绿色(G)和蓝色⑶滤光器而形成的滤色器(图未示)。但是， 滤色器可设置在对置基板18上，或者也可设置在驱动基板11上(可采用COA (阵列上滤色器；color filter on array)结构)。对置电极17例如由ITO等透明导电膜构成，并被设置作为各像素10的公共电极 (面对所有的像素电极1 。此处，对置电极17的液晶层15侧的表面为平坦表面，没有狭缝、间隙等。然而，对置电极17是如下的电极就足够了 该电极没有例如间隙或狭缝等切口部分，并且例如液晶层15侧的表面可以是凹凸面，或者可以设有台阶。取向膜14和16例如是垂直取向膜，让液晶层15中的液晶分子(具体而言是指取向膜14和16附近的液晶分子)取向使得这些液晶分子的长轴方向(指向矢；director)处于基本上垂直于基板表面的方向。例如可使用诸如聚酰亚胺和聚硅氧烷(polysiloxane) 等垂直取向剂作为取向膜14和16。
液晶层15包括垂直取向型液晶分子。在液晶层15中，例如，液晶分子具有围绕着长轴和短轴呈旋转对称的形状，并呈现出负介电常数各异向性(长轴方向的介电常数小于短轴方向的介电常数的特性)。如图7所示，在液晶层15中，通过取向膜14和16的控制，让取向膜14与液晶层 15的界面附近或者取向膜16与液晶层15的界面附近的液晶分子(液晶分子15a)取向成使得长轴方向Dl大致上垂直于基板表面，并且液晶分子保持着相对于该垂直方向略有倾斜。S卩，为取向膜14与液晶层15的界面附近或取向膜16与液晶层15的界面附近的液晶分子提供了所谓的预倾斜(pre-tilt)，液晶分子15a的相对于垂直方向的倾斜角度(倾斜角)θ例如约为Γ 4° (包括两端点)。随着倾斜角θ变大，响应速度的提升变快，但在无电压施加时黑亮度降低，于是对比度变差。通过取向膜14与液晶层15的界面附近以及取向膜16与液晶层15的界面附近的聚合物来保持这种预倾斜，其它液晶分子(例如在液晶层15的厚度方向的中间位置附近的液晶分子)跟随这些界面附近的液晶分子的取向而朝着相同的方向。偏光板19和20例如布置成相对于彼此处于正交尼科尔(cross-nichols)状态。 偏光板19和20在不施加电压(关断状态)时遮挡来自背光源3的光，而在施加电压(接通状态)时透射光。即，偏光板19和20分别粘合在驱动基板11和对置基板18上，于是液晶为常黑型。液晶显示器1的制造方法1.对面板进行密封的步骤例如按下文所述的方式来制造液晶显示器1。即，首先，如图8A所示，例如通过旋转涂敷法形成平坦化膜12以覆盖驱动基板11的表面。在形成无机绝缘膜来取代平坦化膜 12的情况下，例如可通过CVD方法形成上述氧化硅膜等。之后，例如如图8B所示，例如通过蒸镀法或溅射法在平坦化膜12的整个表面上形成由ITO制成的像素电极13。接下来， 如图8C所示，例如通过光刻工艺进行半蚀刻过程，去除像素电极13的选定区域(对应于凹面13a的区域)，由此形成了由凹面13a、凸面1 和垂直面13c构成的各个凹凸结构。在平坦化膜12中设有接触孔，像素电极13分别通过这些接触孔与形成于驱动基板11上的驱动电路电连接。在按如此方式形成的像素电极13的表面上，例如通过旋转涂敷法涂敷垂直取向剂，具体地，让该垂直取向剂覆盖着凹面13a、凸面1 和垂直面13c，然后烘烤，由此形成取向膜14。同时，例如通过蒸镀法或溅射法在对置基板18的表面上形成对置电极17之后， 例如通过旋转涂敷法在对置电极17的表面上涂敷垂直取向剂，然后烘烤，由此形成取向膜 16。之后，例如，在驱动基板11的周边区域上印制UV(紫外线)固化性或热固性密封部，例如，其中混合有UV固化性单体的液晶层15被灌注到由密封部包围的区域中。此后，例如，在驱动基板11上堆叠对置基板18，二者之间设有由感光性丙烯酸树脂制成的隔离物， 然后将密封部固化。这样，形成了把液晶层15密封在驱动基板11与对置基板18之间的面板密封体。2.设置预倾斜的步骤
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接着，在如上所述形成的面板密封体中，在向液晶层15施加电压的同时，对液晶层15进行曝光(UV照射)，由此为液晶层15提供了预倾斜。具体地，如图9A所示，通过对置电极17和像素电极13向液晶层15施加电压V。通过施加该电压，在液晶层15中，由于形成于像素电极13表面上的凹面13a和凸面1 之间的高度差(台阶)而产生电场(横向电场)的扭曲。由此，液晶分子15a响应于像素电极13的凹凸图形而倾斜。对倾斜的液晶分子1 进行UV照射，于是混入在液晶层15中的单体在取向膜14与液晶层15的界面附近以及取向膜16与液晶层15的界面附近被固化。之后，如图9B所示，当液晶层15再次处于无电压施加状态时，在这些界面附近形成的聚合物使液晶分子1 保持着相对于垂直方向略有倾斜。这样，如图7所示，为液晶分子1 设置了预倾斜角θ。在如上所述设置了预倾斜之后，将偏光板19粘合到面板密封体的驱动基板11的后表面上，将偏光板20粘合到对置电极18的表面上，且偏光板19和20被布置成相对于彼此处于正交尼科尔状态。由此，制成了图1所示的液晶显示器1。设置预倾斜的方法不限于上述方法，只要该方法包括以下步骤就足够了 在至少密封了液晶之后，在向液晶层15施加电压的同时曝光液晶层15。例如可通过使用下面所述的特定取向膜来设置预倾斜。即，可使用具有聚合物的取向膜，该聚合物在侧链中包括用于设置预倾斜的基团和用于固定所设置的预倾斜的基团(感光基团)；也可使用包括感光性单体的取向膜，等等。可在驱动基板11侧和对置基板18侧的一者或两者上形成这种特定取向膜(然而，在仅在驱动基板11侧和对置基板18侧中的一者上形成特定取向膜的情况下，在驱动基板11侧和对置基板18侧中的另一者上形成垂直取向膜)，并且在密封了不含有单体的VA型液晶之后，在向液晶层15施加电压的同时对液晶层15进行曝光。通过这种方法也能够设置预倾斜。液晶显示器1的操作图像显示操作在液晶显示器1中，如下文所述，在像素电极13和对置电极17之间施加基于外部输入信号Din的驱动电压，由此显示图像。具体地，响应于来自时序控制部61的控制，栅极驱动器52依次向连接到各像素10的栅极线提供扫描信号，数据驱动器51向预定的源极线提供基于外部输入信号Din的图像信号。由此，选择位于被提供有图像信号的源极线与被提供有扫描信号的栅极线的交点处的像素10，然后向该像素10施加驱动电压。在所选的像素10中，当向其施加驱动电压时，液晶层15中所含的液晶分子15a的取向状态随施加在像素电极13和对置电极17之间的电压而变化。具体地，当从无电压施加状态变成施加了驱动电压时，位于取向膜14和16附近的液晶分子1 倾斜，并且跟随位于取向膜14和16附近的液晶分子15a的操作，液晶分子1 依次朝着液晶层15的厚度方向的中间位置倾斜。此时，由于对液晶分子1 设置了倾斜角，所以液晶分子1 易于在其自身倾斜的方向上倾斜，于是加快了对驱动电压的响应速度。结果，液晶层15中的光学特性得以改变，从背光源3进入液晶面板2的光得到调制并射出。在液晶显示器1中，以此方式显示图像。此处，将要说明比较例的液晶显示器。图10示出了比较例的液晶显示器的像素的剖面结构的一部分。在该液晶显示器中，液晶层105夹在驱动基板101和对置基板108之间，入射侧偏光板109和出射侧偏光板110分别粘合在驱动基板101和对置基板108的外表面上。各像素的像素电极103设于驱动基板101的液晶层105侧的表面上方，且像素电极103和基板101之间设有平坦化膜102，取向膜104被形成得覆盖像素电极103的表面。 在对置基板108的液晶层105侧的表面上，对置电极107被布置在有效显示区域的整个表面上，取向膜106被形成得覆盖对置电极107的表面。即，在比较例的液晶显示器中，采用了其中像素电极103设有多个狭缝103a的所谓微细狭缝结构。图11示意性示出了在上述比较例中当向液晶分子施加电压时液晶分子的取向状态。图11中的(A)部分示出了从顶面所见的图10中的区域B中像素电极103的附近，图 11中的(B)部分对应于其剖面结构。为了简便，图中未示出取向膜104。这样，在比较例中， 在像素电极103中有狭缝103a，S卩，由于在电极中有切口部分，所以电压未施加到狭缝103a 正上方的区域，液晶分子不可能在所期望的方向上取向(倾斜)。因而，液晶分子1 未倾斜，而是取向得处于基本垂直于基板表面的方向。在该取向状态下，在对应于狭缝103a的区域中透光量减小，于是透射率降低。另一方面，在本实施方案中，在向液晶分子施加电压时液晶分子15a的取向状态如下所述。图12示意性示出了本实施方案中在向液晶分子施加电压时液晶分子15a的取向状态。图12中的(A)部分示出了从顶面所见的像素电极13的附近，图12中的(B)部分对应于其剖面结构。为了简便，图中未示出取向膜104。这样，尽管像素电极13在其表面上包括凹凸结构，但在电极中并没有诸如狭缝等切口部分，所以能够防止出现施加在凸面13b 上且也施加在凹面13a上的电压不够大。因而，甚至是在凹面13a上方的液晶分子1 也会倾斜。因此，能够防止如上所述在局部区域中产生的由于液晶分子的取向不充分所致的透射率降低。此处，图13示出了向液晶层施加电压时液晶层15的电场分布(等电位分布)。 并且，在图13中，X(ym)表示在基板表面上与凹面13a的延伸方向正交的方向上的尺寸。 Z(ym)表示液晶层15的厚度方向上的尺寸，Z = 0表示像素电极13侧(取向膜14侧)，Ζ =3. 5 μ m表示对置电极17侧(取向膜16侧)。像素电极13的凹面13a的宽度S为4 μ m， 厚度iTa为50nm，凸面13b的宽度L为4 μ m，厚度1 为300nm。在第一子电极12A上涂覆垂直取向膜(JALS2131-R6 由JSR Co.，Ltd生产)，再在加热板上在80°C下干燥80秒，然后在氮化物气氛下在洁净烘箱(clean oven)中在200°C下烘烤60分钟，由此形成取向膜14 和16。使用其中混合有0. 3wt%量的丙烯醛基单体(A-BP-2E 由Shin-Nakamura Chemical Co.，Ltd生产)的VA液晶材料作为液晶层15，液晶层15的厚度为3. 5 μ m。而且，图14示出了比较例的液晶层105的电场分布。像素电极之外的部分的结构情况和工序情况都与上述情况相同。在比较例中，从图14可看出，具体地，施加到像素电极侧的区域中对应于狭缝 103a的区域上的电压低于施加到对应于电极部分10 的区域上的电压。相反，在图13所示的本实施方案中，可看出，与施加到对应于凸面13b的区域上的电压近似处于同一水平的电压被施加到对应于凹面13a的区域上。图15A示出了电压(V)和响应时间(ms 毫秒)之间的关系，图15B示出了电压(V) 和透射率(％ )之间的关系。如图15A所示，可看出，本实施方案能够实现比设有微细狭缝结构的比较例中的电压响应特性更优的电压响应特性。同时，如图15B所示，在本实施方案中，相比于比较例中的透射率，极大地提高了透射率。
图16A示出了作为示例的透射率分布的模拟结果。然而，Υ(μπι)表示的是在基板表面上凹面13a的延伸方向。像素电极13的在X-Y平面上的尺寸为30μπιΧ30μπι，凹面 13a和凸面1 每一者的宽度均为4 μ m。而且，液晶层15的厚度为3. 5 μ m，所施加的电压为7. 5V，入射光的波长为550 μ m。另外，图16B是微细狭缝结构的透射率分布，其中在像素电极中以4 μ m为间隔设有宽度为4 μ m的狭缝。除了像素电极设有该狭缝之外，微细狭缝结构的情况与上述情况相同。这样，通过在像素电极中设置凹凸结构，相比于微细狭缝结构而言，可更多地减少黑线，更多地提高透射率，因而易于实现均勻的透射率分布。然而，图16A 和图16B每一者均示出了带有黑白阴影的透射率分布(阴影越接近白色则透射率越高，阴影越接近黑色则透射率越低)。如上所述，在本实施方案中，因为设有凹凸结构，具体地，由凹面13a、凸面1 和垂直面13c构成的凹凸结构设于像素电极13的液晶层15侧的表面上，所以在向液晶层施加电压时在液晶层15中能够产生电场扭曲。因此，能够有效设置预倾斜。同时，能够防止在局部区域中所施加的电压减小，于是就能够防止透射率降低。因此，能够实现高透射率， 同时保持优良的电压响应特性。下面，说明各种变型例(变型例1至变型例4)。另外，与上述实施方案中相同的元件以相同的附图标记表示，不再重述。2.变型例1图17示出了变型例1的液晶显示器的液晶显示面板的剖面结构(对应于像素的一部分)。如同上述实施方案的液晶显示面板2，在本变型例的液晶显示面板中，液晶层15 夹在驱动基板11和对置基板18之间，偏光板19和20分别粘合到驱动基板11和对置基板 18的外表面上。平坦化膜21形成于驱动基板11上且覆盖驱动基板11的表面，各像素10 的像素电极22设于平坦化膜21上。在本变型例中，在这样的结构中，像素电极22的液晶层15侧的表面具有凹凸结构，对置电极17的液晶层15侧的表面是平坦的。但是，在本变型例中，凹凸结构形成于平坦化膜21 (其作为像素电极22的基层) 的表面上，循着平坦化膜21的表面形状在平坦化膜21上设置有厚度基本均勻的像素电极 22。具体地，平坦化膜21具有凹凸结构，该凹凸结构的表面是通过沿平行于基板表面的方向交替排列凹面21a和凸面21b来构成的。在像素电极22的表面上，形成了如下的凹凸结构该凹凸结构包括与平坦化膜21的凹面21a对应的凹面22a以及与平坦化膜21的凸面 21b对应的凸面22b。另外，平坦化膜21是由与上述实施方案中的平坦化膜12相同的有机绝缘膜构成。然而，可代替平坦化膜21的是，例如也可设置如氧化硅膜、氮化硅膜和氧氮化硅膜等无机绝缘膜。例如可按如下方法来形成像素电极22的凹凸结构。即，首先，如图18A所示，例如通过与上述实施方案中相同的方法在驱动基板11上形成平坦化膜21。之后，如图18B所示，例如将平坦化膜21的选择性区域(与凹面21a对应的区域)蚀刻至预定深度，由此在平坦化膜21的表面上形成凹面21a和凸面21b。然后，如图18C所示，例如通过蒸镀法、溅射法等以覆盖平坦化膜21的凹凸结构的方式形成像素电极22，由此形成了如图17所示的像素电极22。同样，在本变型例中，如同上述实施方案一样，因为在像素电极22的液晶层15侧的表面上形成有包括凹面2 和凸面22b的凹凸结构，所以在施加电压时产生电场扭曲，该
13电场扭曲有益于对液晶层15设置预倾斜。同时，在作为整体的像素电极22中，在电极中没有诸如狭缝等切口部分，所以能够防止在液晶层15的局部区域中透射率降低。因而，能够实现与上述实施方案相同的效果。3.变型例2图19A至图19C按工序顺序示出了变型例2的液晶显示器的像素电极13的另一制造方法。在上述实施方案中，是在平坦化膜12的整个表面上形成像素电极13之后，通过半蚀刻过程形成像素电极13的凹凸结构，但也可以按下述方法来形成凹凸结构。即，如图 19A所示，在驱动基板11上形成平坦化膜21之后，例如通过蒸镀法或溅射法在平坦化膜21 的整个表面上形成由ITO制成的电极层130。然后，如图19B所示，例如通过使用光刻工艺的蚀刻操作，去除电极层130的选择性区域(与凹面13a对应的区域)。之后，如图19C所示，例如通过蒸镀法或溅射法形成由ITO制成的电极层131。由此，暴露的平坦化膜21的表面被电极层131覆盖，于是形成了包括凹面13a和凸面13b的凹凸结构。这样，像素电极13的凹凸结构不限于上述实施方案中所述的结构，也可通过各种不同的方法形成。即，只要像素电极13的液晶层15侧的表面具有凹凸结构，就能够实现与上述实施方案相同的效果。4.变型例3图20示出了变型例3的液晶显示器的液晶显示面板的剖面结构(对应于像素的一部分)。如同上述实施方案的液晶显示面板2，在本变型例的液晶显示面板中，液晶层15 夹在驱动基板11和对置基板18之间，偏光板19和20分别粘合在驱动基板11和对置基板 18的外表面上。各像素10的像素电极23设于驱动基板11上方，像素电极23与驱动基板 11之间设有平坦化膜12。在本变型例中，在这样的结构中，像素电极23的液晶层15侧的表面具有凹凸结构，对置电极17的液晶层15侧的表面是平坦的。但是，在本变型例中，像素电极23的凹凸结构具有斜面。具体地，该凹凸结构包括沿平行于基板表面的方向交替排列的凹面23a和凸面23b，凹面23a和凸面2 之间的台阶部分为斜面23c。斜面23c的斜面倾角(垂直于基板表面的方向的倾角为0° )例如为 0° 80° (包括两端点)。即，在本变型例中，在像素电极23的表面上形成有这样的凹凸结构在该凹凸机构中，横截面形状为梯形的凸部按照预定间隔排列着。例如可以通过使用光刻工艺的蚀刻操作，形成像素电极23的凹凸结构。如同上述实施方案，在本变型例中，因为在像素电极23的液晶层15侧的表面上形成有包括凹面23a和凸面2 的凹凸结构，所以在向液晶层施加电压时产生电场扭曲，该电场扭曲有益于对液晶层15设置预倾斜。同时，在作为整体的像素电极23中，在电极中没有诸如狭缝等切口部分，所以能够防止在液晶层15的局部区域中透射率降低。因而，能够实现与上述实施方案相同的效果。此处，图21示出了透射率分布的模拟结果。另外，诸如像素电极13的尺寸、凹凸结构、液晶层15的厚度、所施加的电压和入射光的波长等情况都与上述实施方案的模拟(图 16A)中的情况相同。但是，斜面倾角为从垂直于基板表面的方向倾斜30°。这样，如同上述实施方案，可看出，通过设置有在台阶部分处包括斜面的凹凸结构，能够减少黑线，提高透射率，且易于实现均勻的透射率分布。5.变型例4
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图22示出了变型例4的液晶显示器的液晶显示面板的剖面结构(对应于像素的一部分)。如同上述实施方案的液晶显示面板2，在本变型例的液晶显示面板中，液晶层15 夹在驱动基板11和对置基板18之间，偏光板19和20分别粘合到驱动基板11和对置基板 18的外表面上。各像素10的像素电极M布置在驱动基板11上方，像素电极M和驱动基板11之间设有平坦化膜12。在本变型例中，在这种结构中，像素电极M的液晶层15侧的表面具有凹凸结构，对置电极17的液晶层15侧的表面是平坦的。然而，在本变型例中，像素电极M的凹凸结构具有倒置斜面。具体地，该凹凸结构包括沿平行于基板表面的方向交替排列的凹面2 和凸面Mb，凹面2 和凸面24b之间的台阶部分为倒置斜面Mc。即，在本变型例中，在像素电极M的表面上形成有如下的凹凸结构在该凹凸结构中，横截面形状为倒置梯形的凸部按照预定间隔排列着。例如可以通过使用工艺的蚀刻操作，来形成像素电极M的凹凸结构。如同上述实施方案，在本变型例中，因为在像素电极M的液晶层15侧的表面上形成有包括凹面Ma和凸面24b的凹凸结构，所以在向液晶层施加电压时产生电场扭曲，该电场扭曲有益于对液晶层15设置预倾斜。同时，在作为整体的像素电极M中，在电极中没有诸如狭缝等切口部分，所以能够防止在液晶层15的局部区域中透射率降低。因而，能够实现与上述实施方案相同的效果。而且，因为台阶部分为倒置斜面，所以能够通过比具有垂直面的台阶小的台阶产生电场扭曲。因而，在不会增加整个像素电极的厚度的情况下，就能够控制取向。以下，通过下面的变型例5-1至变型例5-5来说明当像素电极的基层具有如变型例1中所述的凹凸结构时的具体结构。6.变型例5-1至变型例5-5变型例5-1图23是用于说明变型例5-1的凹凸结构的示例的剖面图。本变型例是其中具有与上述变型例1的凹凸结构相同的凹凸结构的具体结构示例(凹凸结构21ab设于作为像素电极22的基层的平坦化膜21的表面上)。如图23所示，平坦化膜21被设置成覆盖着基板Ila上的晶体管120 (TFT)、布线(图未示)等。晶体管120例如包括栅极电极121上方的半导体层123，栅极电极121和半导体层123之间设有栅极绝缘膜122。源极电极/漏极电极IM布置在半导体层123上，半导体层123和源极电极/漏极电极IM被保护膜125 覆盖着。另外，晶体管120不限于这种底栅型结构，也可以是顶栅型结构。平坦化膜21设有用于确保晶体管120 (源极电极/漏极电极124)和像素电极22 之间电导通的接触孔HI。从平坦化膜21上，像素电极22埋入至接触孔Hl的底部，并且像素电极22循着凹凸结构21ab的表面形状而被形成为具有基本均勻的厚度。例如可以按如下方法在平坦化膜21中形成凹凸结构21ab。即，图中虽未示出，但首先，通过上述方法在驱动基板11上形成平坦化膜21之后，通过使用光刻工艺在平坦化膜 21的表面上形成凹凸结构21ab和接触孔HI。具体地，首先，在平坦化膜21上涂覆光致抗蚀剂，然后通过使用预定的光掩模对该光致抗蚀剂进行曝光和显影，从而图形化该光致抗蚀剂。此时，作为光掩模，可使用这样的掩模该掩模包括对应于接触孔Hl的透射区域(透射率约为100% )且包括对应于凹凸结构21ab的形成区域的半透射区域(透射率为百分之几 百分之几十)。对应于凹凸结构21ab的区域即为所谓的半色调掩模。之后，进行蚀刻以去除光致抗蚀剂，由此在平坦化膜21的部分区域中形成穿透至源极电极/漏极电极IM 表面的接触孔HI。同时，在该部分区域之外的选择性区域中，在该选择性区域的表面上形成预定的凹凸结构21ab。可根据透射率和上述光掩模中半透射区域的图形来调节凹凸结构 21ab中凹部的深度(凸部的高度)和凹部的宽度(凸部的宽度)。然后，在平坦化膜21上形成像素电极22。如同本变型例那样，在凹凸结构21ab设于像素电极22的基层(平坦化膜21)中的情况下，能够通过利用半色调掩模的光刻工艺同时形成凹凸结构21ab和接触孔HI。艮口， 在不会新增制造步骤的情况下，就能够在平坦化膜21中形成凹凸结构21ab。变型例5-2图24A是用于说明变型例5-2的凹凸结构的示例的剖面图。如同上述的变型例 5-1，在本变型例中，像素电极22的基层包括凹凸结构，但本变型例在以下方面不同于变型例5-1。即，在本变型例中，平坦化膜12的表面是平坦的，构成凹凸结构25ab的光致抗蚀剂 25设于平坦化膜12上。如同变型例5-1，平坦化膜12设有用于确保像素电极22和源极电极/漏极电极1 之间电导通的接触孔HI。光致抗蚀剂25在对应于接触孔Hl的区域中设有开口，且在对应于接触孔Hl的区域之外的区域中被图形化从而形成凹面25ab。从光致抗蚀剂25上，像素电极22埋入至接触孔Hl的底部，像素电极22循着凹凸结构25ab的表面形状而被形成为具有基本均勻的厚度。例如可以按如下方法通过使用光致抗蚀剂25来形成凹凸结构25ab。S卩，图中虽未示出，但首先，通过上述方法在驱动基板11上形成平坦化膜12之后，通过使用光刻工艺形成接触孔HI。接着，在平坦化膜12上涂覆光致抗蚀剂25，对光致抗蚀剂25进行曝光和显影，由此对光致抗蚀剂25进行图形化，使得在接触孔Hl中露出源极电极/漏极电极IM 的表面，并且在凹凸结构25ab的形成区域中露出平坦化膜12的表面。由此，在平坦化膜12 上利用光致抗蚀剂25形成了凹凸结构25ab。在像素电极22的基层设有凹凸结构的情况下，可以是如变型例5-1所述那样将凹凸结构21ab设于平坦化膜21自身中，或者可以如同本变型例中那样通过利用光致抗蚀剂 25形成凹凸结构25ab。由此，能够形成凹凸结构25ab而无需蚀刻步骤。在本变型例中，可通过改变光致抗蚀剂25的膜厚度和图形来调整凹凸结构25ab中凹部的深度(凸部的高度)和凹部的宽度(凸部的宽度)。此处，在凹凸结构25ab中，去除光致抗蚀剂25的选择性区域，直到平坦化膜12的表面(平坦化膜12的与像素电极接触的表面的一部分)为止， 但并非必需完全去除光致抗蚀剂25直至抵达平坦化膜12的表面为止。S卩，如图24B所示， 可在光致抗蚀剂25的像素电极22侧的至少一部分中设置凹凸结构25ab，光致抗蚀剂25的平坦化膜12侧的表面是平坦的。变型例5-3图25是用于说明变型例5-3的凹凸结构的示例的剖面图。如同变型例5-1和变型例5-2，在本变型例中，像素电极22的基层包括凹凸结构。如同变型例5-2那样，平坦化膜12的表面是平坦的，凹凸结构单独地设于平坦化膜12上。然而，在本变型例中，在平坦化膜12上设有无机绝缘膜沈，在无机绝缘膜沈中形成凹凸结构^ab。无机绝缘膜沈例如是由氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜等构成，且在对应于接触孔Hl的区域以及构成凹凸结构^ab的区域中对无机绝缘膜沈进行图形化。从无机绝缘膜沈上，像素电极22埋入至接触孔Hl的底部，像素电极22循着凹凸结构^ab的形状而被形成为具有基本均勻的厚度。 例如可以通过如下方法利用无机绝缘膜沈来形成凹凸结构^ab。即，图中虽未示出，但首先，通过上述方法在驱动基板11上形成平坦化膜12之后，使用光刻工艺形成接触孔Hl。接着，例如通过CVD方法在平坦化膜12上形成无机绝缘膜沈之后，通过光刻工艺在对应于接触孔Hl的区域以及在凹凸结构^ab的形成区域中对无机绝缘膜沈进行蚀刻。 由此，在平坦化膜12上利用无机绝缘膜沈形成了凹凸结构^ab。如同本变型例那样，在凹凸结构设于像素电极22的基层中的情况下，可利用设于平坦化膜12上的无机绝缘膜沈来形成凹凸结构^ab。通过利用无机绝缘膜沈，易于在凹凸结构^ab中形成所期望的凹凸形状，提高了形成稳定性。另外，如同变型例5-2的光致抗蚀剂25那样，在凹凸结构^ab中，并非必需完全去除无机绝缘膜沈直到抵达平坦化膜 12的表面为止。可只在像素电极22侧的至少一部分中设置凹凸结构^ab。此外，并不限于无机绝缘膜，也可使用有机绝缘膜。变型例5-4图沈是用于说明变型例5-4的凹凸结构的示例的剖面图。如同变型例5-1至变型例5-3，在本变型例中，像素电极22的基层包括凹凸结构。然而，与变型例5-1至变型例 5-3不同的是，本变型例是本发明应用于其中在驱动基板11上设有滤色器层27的COA结构的示例。在本变型例中，滤色器层27被形成得覆盖着设于驱动基板11上的晶体管120。 作为滤色器层27的保护层的绝缘膜观设于滤色器层27上，绝缘膜观包括凹凸结构^ab。 滤色器层27例如含有树脂材料、颜料和染料，各像素的滤色器层27被着色为R、G和B中的一种颜色。绝缘膜观例如是由用热固性树脂或光反应性树脂等制成的有机膜构成，或者是由用氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜等制成的无机膜构成，并且在对应于接触孔Hl的区域以及构成凹凸结构^ab用的区域中对缘膜观进行图形化。从绝缘膜观上，像素电极22 埋入至接触孔Hl的底部，像素电极22循着凹凸结构^ab的形状而被形成为具有基本均勻的厚度。例如可通过如下方法利用绝缘膜观形成凹凸结构^ab。S卩，图中虽未示出，但首先，在驱动基板11上形成滤色器层27之后，例如，在滤色器层27上涂覆由有机膜构成的绝缘膜观。之后，通过使用光刻工艺形成接触孔H1，然后形成凹凸结构^ab。由此，在滤色器层27上利用绝缘膜观形成了凹凸结构^ab。另外，因为绝缘膜观被图形化以便形成凹凸结构^ab，于是滤色器层27的表面的一部分从作为保护膜的绝缘膜观中露出。但是，最终用像素电极22覆盖滤色器层的露出表面。即，因为像素电极22(例如，ΙΤ0)兼用作保护膜，所以滤色器层27不容易由于凹凸结构^ab的形成而劣化。如同在本变型例中那样，在像素电极22的基层中设有凹凸结构的情况下，本发明也可应用于COA结构。在此情况下，凹凸结构^ab可以形成在设于滤色器层27上的绝缘膜观中。此外，如同变型例5-2，在凹凸结构^ab中，不是必须将绝缘膜28去除到抵达滤色器层27的表面为止。可只在绝缘膜观的像素电极22侧的至少一部分中设置凹凸结构 28ab0在无机膜用作绝缘膜28的情况下，在驱动基板11上形成滤色器层27之后，在滤色器层27中形成接触孔HI。接着，例如通过CVD方法在滤色器层27上形成如上所述的无
17机膜，然后将该无机膜图形化以形成凹凸结构^ab。变型例5-5如图27所示，在变型例5-4中所述的COA结构中，可直接在滤色器层四的表面上形成凹凸结构^ab。在此情况下，能够通过利用变型例5-1中所述的预定光掩模，在同一步骤中同时形成凹凸结构^ab和接触孔Hl。而且，在本变型例中，滤色器层四的整个表面被像素电极22覆盖，并且像素电极22兼用作滤色器层四的保护膜。这样，可在滤色器层四自身之中形成凹凸结构四313。在变型例5-1至变型例5-5中，已说明了凹凸结构设于像素电极22的基层中的情况，但本发明也可以应用于其中把凹凸图形形成于对置电极17侧的情况。例如，在滤色器层设于对置基板18侧的情况下，凹凸结构形成于滤色器层的表面上或形成于滤色器层的保护膜的表面上，对置电极17可被形成得覆盖着所形成的凹凸结构。7.变型例6图28A和图28B是用于说明像素电极的端部的结构的示意图，图28A示出了像素电极的立体结构，图28B示出了从像素电极22侧所见的设于驱动基板11上方的像素电极 22(驱动基板11与像素电极22之间隔着平坦化膜21)。在上述实施方案以及各变型例所述的像素电极中，可以去除像素电极的端部(具体地，面对着黑矩阵层的非显示区域)。以下，作为像素电极，将会列举设于基层(该基层具有变型例5-1至变型例5-5中所述的凹凸结构)上的像素电极(像素电极22)。具体地，在具有凹凸结构的诸如平坦化膜等基层上形成像素电极22之后，通过蚀刻以去除其端部，完成了包括这种电极端22E (周边区域)的像素电极22。这样，因为像素电极22包括被图形化的电极端22E，所以倾斜电场很强，于是易于在像素端部处让液晶按照所期望的方向取向。此处，通过制造如下所述的样品来进行测量实验和模拟在该样品中，具有电极端 22E的像素电极22形成于变型例5-1的平坦化膜21上。即，首先，通过旋转涂敷法在玻璃基板上涂覆热固性树脂(由JSR Co.，Ltd.生产的SS3969)，然后通过利用加热板预烘干 (在90°C下90秒)。之后，在设为230°C的烘箱中将该热固性树脂烘烤1小时，以形成膜厚度为2μπι的平坦化膜21。通过光刻工艺在平坦化膜21的表面上图形化地形成宽度均为 4 μ m(凸部的宽度也为4 μ m)且深度均为IOOnm的条状凹部(凹槽)，在整个表面上形成厚度为IOOnm的ΙΤ0，然后通过利用光刻工艺的蚀刻操作仅去除端部。在所形成的像素电极22 的表面上以及单独制备好的对置基板(在该基板上形成有未被图形化的实心的对置电极) 的电极的表面上，涂覆取向膜(由JSR Co. , Ltd.生产的FPA材料)。然后，在像素电极22 和对置电极之间密封液晶材料(由Merck&Co.，^ic.生产的MLC_7(^6)。之后，在通过像素电极22和对置电极向液晶提供电压的同时，对液晶进行UV曝光，由此对取向膜附近的液晶分子设置了预倾斜。对如此制得的样品(样品A 凹槽深度为IOOnm)的透射率、倾斜角和响应特性进行测量。而且，以相同方式对样品B(凹槽深度为200nm)和样品C(凹槽深度为 300nm)的透射率、倾斜角和响应特性进行测量，该样品B和样品C除了形成在平坦化膜21 上的凹槽深度不同之外，是在与上述条件相同的条件下制成的。作为样品A至样品C的比较例，制造了下面所述的样品D，并进行同样的测量。如图四所示，使用以下结构作为样品D的驱动基板侧的结构该结构中，平坦化膜102形成
18于驱动基板101上，具有微细狭缝结构的像素电极103布置在平坦化膜102上。具体地，首先，以与如上所述相同的方式在玻璃基板上形成膜厚度为2μπι的平坦化膜102(不具有凹凸结构)之后，在平坦化膜102的整个表面上形成厚度为IOOnm的ΙΤ0。之后，通过光刻工艺将所形成的ITO图形化，通过蚀刻过程选择性地去除与狭缝103a对应的条状区域并去除端部区域。狭缝103a的宽度与样品A至样品C中的情况相同，并且对置电极侧的结构、取向膜的材料、液晶的材料、电压施加条件和UV曝光条件都与样品A至样品C中的情况相同。图30至图32示出了如上所述测量到的透射率、倾斜角和响应特性。倾斜角表示在UV曝光时向各电极上施加电压，并通过该电压的施加而提供的倾斜角。测量某一区域中液晶分子的倾斜角，将这些倾斜角的平均值作为倾斜角的测量值而图示出来。如图30所示，与使用微细狭缝结构的样品D相比，其中在像素电极中包括凹凸图形的样品A至样品C的透射率提高了近17%。如图31所示，可以看出，样品A至样品C中所设置的倾斜角大于样品D中的倾斜角。后文还将详述的是，可以认为这是因为在样品D中液晶分子的取向状态出现了差异， 而样品A至样品C中的液晶分子的取向状态易于一致排列。如上所述，因为倾斜角表示的是某一区域中液晶分子的倾斜角的平均值，所以在液晶分子的倾斜方向不同且存在未倾斜的液晶分子的情况下，倾斜角的平均值可能是很小值。同时，当液晶分子的倾斜方向都沿某一方向取向时，液晶分子的实际倾斜角与平均值可能彼此很接近。如图32所示，可以看出，样品A至样品C中对电压的响应比样品D中的响应快。可以认为这是因为当设置了预倾斜的方向时，液晶分子易于在该特定方向上倾斜。在上述这些结果中，凹槽深度分别设为100nm、200nm和300nm的样品A至样品C在响应特性和透射
率方面基本无差异。为了证实这些结果，图3 和图33C示出了当设有预倾斜时在电压变化(5V、7. 5V、 10V)的情况下液晶分子取向的模拟结果。图3 示出了具有微细狭缝结构的电极，图33C 示出了具有凹凸图形的电极，图3 和图33C示出了图33A所示在电极的凸部与凹部的界面附近(在微细狭缝结构中为电极部分与狭缝部分的界面附近)的区域Si。而且，在图33B 和图33C中，通过使用表示指向矢的方向的线Dl以及在长轴方向上的端部D21和D22来示意性地示出液晶分子。例如，由端部D21和D22之间相对较长的距离(线Dl的长度)示出的液晶分子表示该液晶分子在沿着线D 1的方向上倾斜的角度较大。根据这些模拟结果， 可以看出，具有凹凸结构的液晶分子所设置的预倾斜大于具有微细狭缝结构的液晶分子的预倾斜。在微细狭缝结构中，除了沿电极的长边方向(狭缝的延伸方向)倾斜的液晶分子之外，还存在有大量的在与电极的长边方向正交的方向上倾斜的液晶分子，可以看出液晶分子的倾斜方向是不同的。另外，在凹凸结构的情况下，可以看出，液晶分子基本上沿着电极的长边方向(凹部的延伸方向)倾斜。在图34A和图34B中，分别示意性地示出了微细狭缝结构情况下和凹凸结构情况下的液晶分子的取向状态。如图34A所示，在微细狭缝结构中，液晶分子在电极部分与狭缝部分的界面附近扭曲排列着(指向矢从像素电极旋转到对置电极)。而且，因为电极部分和狭缝部分交替地连续布置着，所以顺时针(Rl)扭曲和逆时针扭曲(Li)交替出现。图35B 至图35D示出了从不同的角度观察时微细狭缝结构情况下的液晶分子的取向状态。图35B 示出了从图35A中的箭头Fl所观察到的取向状态，图35C示出了从图35A中的箭头F2所观察到的取向状态，图35D示出了从图35A中的箭头F3所观察到的取向状态。这样，在微细狭缝结构中液晶分子的倾斜方向是不同的，这导致了响应速度降低。另一方面，如图34B所示，在凹凸结构的情况下，液晶分子在基本一致的方向上倾斜排列，由此可见实现了对电压的平稳响应。在变型例6中，已说明了其中通过图形化工艺去除了像素电极22的电极端 22E (周边部分)的结构，但不限于这种结构。如图36A和图36B所示，也可以不去除周边区域。8.实施例以下，说明上述实施方案和各变型例的液晶显示器的实施例(第一实施例至第三实施例)。第一实施例图37示出了在上述实施方案的液晶显示面板2中台阶高度(凸面13b的厚度Tb 和凹面13a的厚度Ta之差)发生变化的情况下透射率的测量结果。此时，由ITO制成的像素电极13的凹面13a的宽度S为4μπι，凸面13b的宽度L为4 μ m，液晶层15的厚度为 3. 5 μ m，所施加的电压为7. 5V，入射光的波长为550nm。台阶高度在50nm 500nm(包括两端点)的范围内按照50nm逐步变化，在IOOOnm 3000nm(包括两端点)范围内按照500nm 逐步变化。在500nm 800nm(包括两端点)的范围内，只在750nm和800nm两点处进行了测量。在任何一种情况下，液晶取向都没有问题，但存在以下趋势随着台阶高度变大，透射率降低。此处，为了可以实现比微细狭缝结构的透射率(REF = 0.71)高的透射率，所以台阶高度优选在50nm 750nm (包括两端点)的范围内。更优选地，台阶高度在50nm 300nm (包括两端点)的范围内。可以降低膜形成步骤和蚀刻步骤中的节拍时间(tact time)，并且因为台阶高度减小了，所以该结构接近于表面形状呈平坦状的实心电极的结构。由此，可提高透射率。第二实施例作为第二实施例，在变型例3所述的像素电极23中的斜面23c的斜面倾角θ t发生变化的情况下测量透射率。具体地，如图38所示，斜面倾角θ t在如下条件下变化凹面 23a的宽度SG μ m)、厚度Ta(50nm)、间距(=梯形凸面的底部的宽度4μπι)以及凸面23b 的厚度TM200nm)不变，而凸面23b的宽度Da变化。此时，宽度Da在3. 5 μ m Iym(包括两端点)的范围内按照0.5μπι逐步变化。在任何一种情况下，液晶取向都没有问题，且如图39所示，透射率很高。而且，当宽度Da为Ιμπι时，透射率最高。第三实施例作为第三实施例，在以与第二实施例相同的方式改变斜面23c的斜面倾角θ t的情况下测量透射率。然而，在本实施例中，如图40所示，台阶高度( = Tb-50)在如下条件下变化凹面23a的宽度Μ4μπι)、厚度Ta(50nm)、间距(=梯形凸面的底部的宽度4 μ m)以及凸面2 的宽度(Ιμπι)不变，而凸面2 的厚度Tb变化。台阶高度在200nm 60nm (包括两端点)的范围内按照20nm逐步变化。在任何一种情况下，液晶取向都没有问题，且如图41所示，透射率很高。而且，台阶高度越小则透射率越高。以上，通过实施方案和各变型例说明了本发明，但本发明不限于上述实施方案等， 可作出各种变化。例如，在上述实施方案等中，虽然说明了仅在像素电极的表面上形成凹凸结构的示例，但也可将凹凸结构形成在对置电极的表面上。即，像素电极的表面是平坦的且凹凸结构设于对置电极的表面上，或者，在像素电极的表面上和对置电极的表面上均设有凹凸结构。在上述实施方案等中，虽然说明了凹凸结构的台阶部分具有垂直面、斜面或倒置斜面的示例，但不限于此，凹凸结构的台阶部分也可具有曲面。而且，虽然已说明了台阶部分为斜面的凹凸结构的横截面形状为梯形的示例，但凹凸结构的横截面形状也可以是三角形(即，没有顶面的形状)。而且，本发明的液晶显示器的各层的厚度、尺寸等不限于上述情况。例如，虽然已说明了像素电极中凹面的宽度S和凸面的宽度L彼此相等(S = L = 4ym)的示例，但狭缝的宽度S和电极部分的宽度L可以彼此不同。本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其它因素，可以在本发明所附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及改变。
权利要求
1.一种液晶显示器，其包括 液晶层；第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板彼此面对地布置着且二者之间夹着所述液晶层；多个像素电极，所述多个像素电极设于所述第一基板的液晶层侧；以及对置电极，所述对置电极设于所述第二基板上，面对着所述多个像素电极， 其中，所述像素电极的液晶层侧的表面和所述对置电极的液晶层侧的表面中的至少一者中包含有凹凸结构。
2.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，各个所述像素电极设有所述凹凸结构，而所述对置电极的液晶层侧的表面是平坦的。
3.如权利要求2所述的液晶显示器，其中，所述凹凸结构中的凹面与凸面之间的台阶部分被布置成垂直于基板表面。
4.如权利要求2所述的液晶显示器，其中，所述凹凸结构中的凹面与凸面之间的台阶部分具有斜面。
5.如权利要求2所述的液晶显示器，其中，所述凹凸结构中的凹面与凸面之间的台阶部分具有倒置斜面。
6.如权利要求2至5任一项所述的液晶显示器，其中，所述像素电极的与液晶层侧相反的那侧表面是平坦的。
7.如权利要求2至5任一项所述的液晶显示器，其还包括位于所述多个像素电极与所述第一基板之间的基层，所述基层中设有凹凸结构，其中，各个所述像素电极的液晶层侧的表面中所包含的凹凸结构循着所述基层中的凹凸结构的表面形状。
8.如权利要求7所述的液晶显示器，其中，所述基层是覆盖所述第一基板的表面的平坦化层。
9.如权利要求7所述的液晶显示器，其还包括覆盖所述第一基板的表面的平坦化膜， 其中，在所述平坦化膜上设有作为所述基层的光致抗蚀剂膜。
10.如权利要求7所述的液晶显示器，其还包括覆盖所述第一基板的表面的平坦化膜，其中，在所述平坦化膜上设有作为所述基层的绝缘膜。
11.如权利要求7所述的液晶显示器，其中，所述基层是设于所述第一基板上的滤色器层。
12.如权利要求7所述的液晶显示器，其还包括位于所述第一基板上的滤色器层， 其中，在所述滤色器层上设有作为所述基层的绝缘膜。
13.如权利要求1至5中任一项所述的液晶显示器，其中，在所述像素电极附近和在所述对置电极附近的所述液晶层中设置有预倾斜。
14.一种用于制造液晶显示器的方法，所述方法包括以下步骤 在第一基板上形成多个像素电极；在第二基板上形成对置电极；在所述第一基板与所述第二基板之间，用彼此面对的所述像素电极和所述对置电极密封着液晶层；以及在通过所述像素电极和所述对置电极向所述液晶层施加电压的同时，曝光所述液晶层，由此对所述液晶层设置预倾斜，其中，在所述像素电极的液晶层侧的表面和所述对置电极的液晶层侧的表面中的至少一者中形成凹凸结构。
15.如权利要求14所述的用于制造液晶显示器的方法，其中，在各个所述像素电极中形成所述凹凸结构，而所述对置电极的液晶层侧的表面是平坦的。
16.如权利要求15所述的用于制造液晶显示器的方法，其中，将所述凹凸结构中的凹面与凸面之间的台阶部分布置成垂直于基板表面。
17.如权利要求15所述的用于制造液晶显示器的方法，其中，所述凹凸结构中的凹面与凸面之间的台阶部分具有斜面。
18.如权利要求15所述的用于制造液晶显示器的方法，其中，所述凹凸结构中的凹面与凸面之间的台阶部分具有倒置斜面。
19.如权利要求15至18任一项所述的用于制造液晶显示器的方法，其中，所述像素电极的与液晶层侧相反的那侧表面是平坦的。
20.如权利要求15至18任一项所述的用于制造液晶显示器的方法，其中，在形成平坦化膜之后，在所述平坦化膜的表面中形成凹凸结构，所述平坦化膜作为所述多个像素电极的基层且覆盖所述第一基板的表面，然后，在形成所述多个像素电极的步骤中，在所述平坦化膜上形成各个所述像素电极，使得所述像素电极的液晶层侧的表面中的凹凸结构循着所述平坦化膜中的凹凸结构。
全文摘要
本发明涉及液晶显示器及用于制造液晶显示器的方法。该液晶显示器包括液晶层；第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板彼此面对地布置着且二者之间夹着所述液晶层；多个像素电极，所述多个像素电极设于所述第一基板的液晶层侧；以及对置电极，所述对置电极设于所述第二基板上，面对着所述多个像素电极。其中，所述像素电极的液晶层侧的表面和所述对置电极的液晶层侧的表面中的至少一者中包含有凹凸结构。本发明的液晶显示器能够在保持良好的电压响应特性的同时，实现高透射率。
文档编号G02F1/1343GK102213874SQ201110085988
公开日2011年10月12日 申请日期2011年4月6日 优先权日2010年4月6日
发明者井上雄一, 仲村真彦, 宫川干司, 矶崎忠昭, 诹访俊一, 长濑洋二 申请人:索尼公司