JP2008175838A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、広視角化及び高速応答性を実現するOCB(Optically Compensated Birefringence 又はOptically Compensated Bend )モードの液晶表示装置に関する。 The present invention relates to an OCB (Optically Compensated Birefringence or Optically Compensated Bend) mode liquid crystal display device that realizes a wide viewing angle and high-speed response.
近年、液晶表示装置では、OCBモードと呼ばれる表示方式が注目されている(例えば、非特許文献1,2を参照)。このOCBモードは、一対の基板間に挟み込まれた液晶層をスプレイ配向状態とし、駆動電圧の印加時にベンド配向状態に転移させる液晶パネルと、この液晶パネルの光学補償を行う光学補償フィルムとを組み合わせることで、広視野角化と高速応答性を実現するものである。しかしながら、このOCBモードにおいては、通常の配向処理をした場合には、初期スプレイ配向状態にある液晶層をベンド配向状態に速やかに転移させることは容易ではなく、基板上のプレティルト角を10°程度に設定した場合であっても、10V以上、例えば20V程度の高い電圧が必要になる。このような高い電圧を印加することは駆動電圧の制御上から非常に困難である。また、このような液晶層の転移を全ての画素で発生させることも容易ではなく、液晶層が転移しないまま残った一部の画素は欠陥としてパネルの表示品位を大きく低下させることになる。
In recent years, in a liquid crystal display device, a display method called an OCB mode has attracted attention (see, for example, Non-Patent
このような問題を解決するために、例えば、非特許文献3には、配向制御層(配向膜)上にポストスペーサを設け、互いに異なる3方向の3回のラビング処理を施すことにより、左右にツイスト配向を形成して、スプレイ−ベンド転移を誘起させることが開示されている。
スプレイ−ベンド転移を誘起させるためには、電圧印加時に液晶分子のねじれ配列が互いに異なるねじれ構造を持つ2つの微小領域(左ねじれ配向領域及び右ねじれ配向領域)を形成する必要があり、また、この2つの微小領域に効率良く電界を印加できる構成にする必要がある。また、上記非特許文献3のようにポストスペーサを設ける場合には、開口率への影響を考慮する必要がある。
In order to induce the splay-bend transition, it is necessary to form two micro regions (a left twist alignment region and a right twist alignment region) having a twist structure in which the twist alignment of liquid crystal molecules is different from each other when a voltage is applied, It is necessary to have a configuration that can efficiently apply an electric field to these two minute regions. Moreover, when providing a post spacer like the said
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、スプレイ−ベンド転移を効率良く誘起させることができ、しかも十分な開口率を有する液晶表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of efficiently inducing a spray-bend transition and having a sufficient aperture ratio.
本発明の液晶表示装置は、画素電極及び配向制御層を有する第1の基板と、配向制御層を有し、前記第1の基板に対向するように配置された第2の基板と、前記第1及び第2の基板間に挟持された正の誘電異方性を有する液晶層と、を具備し、各画素領域に少なくとも透過領域を有する液晶表示装置であって、前記第1及び第2の基板の一方の基板の配向制御層は、電圧印加時に液晶分子のねじれ配列が互いに異なるねじれ構造を持つ2つの微小領域を形成するような微小構造体を有し、前記微小構造体は、開口率に影響を与えない位置に設けられていることを特徴とする。 The liquid crystal display device of the present invention includes a first substrate having a pixel electrode and an alignment control layer, a second substrate having an alignment control layer and arranged to face the first substrate, and the first substrate A liquid crystal layer having a positive dielectric anisotropy sandwiched between the first and second substrates, and having at least a transmissive region in each pixel region, wherein the first and second The alignment control layer of one of the substrates has a microstructure that forms two minute regions having twist structures in which the twist arrangement of liquid crystal molecules is different from each other when a voltage is applied, and the microstructure has an aperture ratio. It is provided in the position which does not affect this.
この構成によれば、適切な位置に配置された微小構造体を設けているので、所定のラビング処理によりスプレイ−ベンド転移を誘起させる2つの微小領域を確実に形成することができ、しかも開口率の低下を防止することができる。これにより、全画面においてベンド配向に迅速に転移させることが可能となる。その結果、光ロスのない、コントラスト低下のないOCB型液晶表示装置を提供することができる。 According to this configuration, since the microstructure disposed at an appropriate position is provided, it is possible to reliably form two minute regions for inducing the splay-bend transition by a predetermined rubbing process, and to achieve an aperture ratio. Can be prevented. As a result, it is possible to quickly shift to bend alignment over the entire screen. As a result, it is possible to provide an OCB type liquid crystal display device with no optical loss and no contrast reduction.
本発明の液晶表示装置においては、前記微小構造体が前記第2の基板に設けられていることが好ましい。この場合において、各画素領域が反射領域を有しており、前記微小構造体が平面視において前記反射領域内に設けられていることが好ましい。 In the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that the microstructure be provided on the second substrate. In this case, it is preferable that each pixel region has a reflective region, and the microstructure is provided in the reflective region in plan view.
本発明の液晶表示装置においては、前記第1の基板は、画素電極に電気的に接続する能動素子を有しており、前記微小構造体が前記能動素子の配線の上方に少なくとも絶縁膜を介して設けられていることが好ましい。この場合において、平面視において、前記第1の基板の前記画素電極及び前記能動素子の配線を覆う遮光用電極を有しており、前記微小構造体が前記能動素子の配線の上方に絶縁膜及び前記遮光用電極を介して設けられていることが好ましい。この場合において、前記2つの微小領域がホモジニアス−ツイスト領域及びスプレイ−ツイスト領域であり、前記微小構造体は、平面視において少なくとも前記ホモジニアス−ツイスト領域が前記遮光用電極内に位置するように設けられていることが好ましい。 In the liquid crystal display device of the present invention, the first substrate has an active element electrically connected to the pixel electrode, and the microstructure is at least above the wiring of the active element via an insulating film. Are preferably provided. In this case, in plan view, the pixel electrode of the first substrate and a light-shielding electrode that covers the wiring of the active element are included, and the microstructure has an insulating film and a wiring over the wiring of the active element. It is preferable that the light-shielding electrode is provided. In this case, the two minute regions are a homogeneous twist region and a spray twist region, and the microstructure is provided so that at least the homogeneous twist region is located in the light shielding electrode in a plan view. It is preferable.
本発明の液晶表示装置においては、各画素領域が反射領域を有しており、前記反射領域と前記微小構造体との間の最短距離は、前記微小構造体の最大径の3倍以下であることが好ましい。 In the liquid crystal display device of the present invention, each pixel region has a reflection region, and the shortest distance between the reflection region and the microstructure is not more than three times the maximum diameter of the microstructure. It is preferable.
本発明によれば、画素電極及び配向制御層を有する第1の基板と、配向制御層を有し、前記第1の基板に対向するように配置された第2の基板と、前記第1及び第2の基板間に挟持された正の誘電異方性を有する液晶層と、を具備し、各画素領域に少なくとも透過領域を有する液晶表示装置であって、前記第1及び第2の基板の一方の基板の配向制御層は、電圧印加時に液晶分子のねじれ配列が互いに異なるねじれ構造を持つ2つの微小領域を形成するような微小構造体を有し、前記微小構造体は、開口率に影響を与えない位置に設けられているので、スプレイ−ベンド転移を効率良く誘起させることができ、しかも十分な開口率を有する液晶表示装置を実現することができる。 According to the present invention, a first substrate having a pixel electrode and an alignment control layer, a second substrate having an alignment control layer and disposed to face the first substrate, the first and A liquid crystal layer having a positive dielectric anisotropy sandwiched between second substrates, and having at least a transmission region in each pixel region, wherein the first and second substrates The orientation control layer of one substrate has a microstructure that forms two microregions having a twisted structure in which the twisted arrangement of liquid crystal molecules is different from each other when a voltage is applied, and the microstructure affects the aperture ratio. Therefore, the splay-bend transition can be induced efficiently, and a liquid crystal display device having a sufficient aperture ratio can be realized.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面では、特徴を分かり易くするために、必要に応じて、特徴となる部分を拡大して示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings used in the following description, in order to make the characteristics easy to understand, the characteristic portions are enlarged as necessary.
図1に示すように、本発明に係る液晶表示装置1は、OCBモードの液晶パネル2を備えている。この液晶パネル2は、例えばアクティブマトリクス駆動方式を採用した透過型のカラー液晶パネルであり、赤、緑、青の3原色に対応した3つのドット(サブピクセル)によって1つの単位画素(ピクセル)が構成されるとともに、ドット1つ1つにアクティブ駆動素子を設けて各画素の点灯状態を制御することによりカラー表示が行われる。なお、図1では、各赤、緑、青の各サブピクセルがストライプ状に並んだ例について説明しているが、サブピクセルが斜めに配列されたり、トライアングル状に配列されていても良い。
As shown in FIG. 1, a liquid
この液晶パネル2は、互いに対向配置された一対の基板3,4と、これら一対の基板3,4の間に挟まれた光変調層としての液晶層5と、背面側基板(目視側とは反対側の基板:TFT基板)3の下方に配置された光源6と、さらに前面側基板(目視側の基板:CF(カラーフィルタ)基板)4上に配置された偏光板7と、少なくとも1枚の位相差板8と、下側基板3の下方に配置された偏光板9と、少なくとも1枚の位相差板10などを備えている。また、一対の基板3,4は、ガラスやプラスチックなどの矩形状の透過基板であり、液晶層5内に分散又は所定の場所に固着された球形などのスペーサ(図示せず)によって、互いの対向間隔が均一に保持されるとともに、その周辺部がエポキシ系樹脂などによるシール剤(図示せず)により封止されて接合一体化されている。なお、図示されていないが、上記前面側基板4には、全面に透明電極が設けられており、基板3,4における液晶層5に面する表面には、それぞれ所定の液晶配向状態を制御する配向制御層23,24(図2参照)が設けられている。
The
一対の基板3,4のうち、一方(背面側)の基板3は、図2及び図3に示すように、いわゆるアクティブマトリクス基板であり、その液晶層5と対向する面には、スイッチング素子(能動素子)であるTFT(Thin Film Transistor)11がマトリックス状に複数配列して形成されている。このTFT11は、基板3側から順に、ゲート電極12及びゲート絶縁層13と、半導体層14と、半導体層(n+層)28を介してソース電極15及びドレイン電極16とが積層された逆スタガー型の構造を有している。すなわち、この構造においては、最下層のゲート電極12を覆うゲート絶縁層13上には、島状の半導体層14がゲート電極12を遮るように形成されるとともに、この半導体層14の一端側には、半導体層14,28を介してソース電極15が形成され、この半導体層14の他端側には、半導体層14,28を介してドレイン電極16が形成されている。なお、半導体層14上には島状絶縁層17が形成されており、この絶縁層はソース電極15とドレイン電極16間のチャネル形成の際、エッチストッパとしての機能を有する。
Of the pair of
基板3の液晶層5と対向する面には、各TFT11のゲート電極12と電気的に接続された配線である走査線18が、図3中矢印X方向(行方向)に互いに平行に複数並んで形成されるとともに、各TFT11のソース電極15と電気的に接続された配線である信号線19が、図3中矢印Y方向(列方向)に複数並んで形成されており、これら走査線18と信号線19との交差位置の近傍に上記TFT11が形成されている。なお、これら走査線18と信号線19とによって升目状に区画された1つ1つの矩形状の領域が、各ドットに対応した基板3側のドット対応領域を形成しており、これらのドット対応領域がマトリクス状に複数配列されることで、全体として液晶パネル2の表示領域が形成されている。また、この表示領域の外側の部分には、図示を省略するが、各走査線18に選択パルスを印加する走査ドライバと、各信号線19に信号電圧を印加する信号ドライバとが設けられている。
On the surface of the
そして、この基板3の液晶層5と対向する面には、上述したTFT11、走査線18及び信号線19を被覆する絶縁膜20が形成されている。また、この絶縁膜20には、上記各TFT11のドレイン電極16に臨むコンタクトホール21が形成されている。そして、この絶縁膜20上には、コンタクトホール21を介して各TFT11のドレイン電極16と電気的に接続された画素電極22が、各ドットに対応してマトリクス状に複数配列して形成されている。この画素電極22は、ITO(Indium-Tin Oxide)などの透明な導電材料で構成され、上記各ドット対応領域のほぼ全域を覆うように矩形状に形成されている。そして、この画素電極22が形成された基板3上には、後述する処理がなされた配向制御層23が形成されている。
An
これに対して、他方(前面側)の基板4の液晶層5と対向する面には、後述する処理がなされた配向制御層24と、ITO(Indium-Tin Oxide)などの透明な導電材料で構成された対向電極27と、各ドットに対応したドット対応領域を区画する遮光性のブラックマトリクス層25と、このブラックマトリクス層25によって区画された、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタ層26R,26G(26Bは図示せず)とが順に形成されている。具体的には、矩形のブラックマトリクス層25によって升目状に区画された1つ1つの矩形領域が、各ドットに対応した基板4側のドット対応領域を形成している。このブラックマトリクス層25は、各カラーフィルタ間における光の混色を防ぐための遮光壁であり、前記赤(R)、緑(G)、青(B)の各色のうちいずれか1つの色のドットが埋め込み形成された形となっている。カラーフィルタ層26R,26G(26Bは図示せず)は、これら異なる色の層がストライプ状、斜め状、トライアングル状などのモザイク状に周期的に配列された構造を有している。したがって、各画素の赤、緑、青に対応した3つのドット対応領域毎に、画素電極22と対向電極27との間に印加される駆動電圧を制御することにより、各画素の表示色が制御され、これにより所望の画像が表示可能となる。
On the other hand, the other surface (front side) of the
液晶層5は、一方の基板3の配向制御層23と、対向基板4の配向制御層24との間に封入された正の誘電異方性を有するネマティック液晶組成物を含む。さらに、液晶層5は、初期(電圧無印加状態又は配向状態の変化を起こさない低電圧状態)で、それぞれの基板3,4上において、互いに液晶分子のプレティルト角が逆となったスプレイ配列になるように配向制御されている。
The liquid crystal layer 5 includes a nematic liquid crystal composition having positive dielectric anisotropy enclosed between the
本発明の液晶表示装置においては、後述するような液晶分子配向を与えたパネルに対して、液晶駆動電圧に応じて適正な光学補償条件を満たすように、複数の位相差板および偏光板などの光学フィルムが配置される。 In the liquid crystal display device of the present invention, a plurality of retardation plates, polarizing plates, etc. are provided so as to satisfy an appropriate optical compensation condition according to the liquid crystal driving voltage for a panel provided with liquid crystal molecular orientation as described later. An optical film is placed.
例えば、透過型ノーマリブラックモードで表示を行う場合には、パネル(2枚の基板間に正の誘電異方性のネマティック液晶組成物を挟持してなる)に対して、パネル内の液晶層と合わせて複屈折位相差がトータルでゼロとなるように、また、その光学軸がラビング方向とそれぞれ直交する向きに設定された2軸性光学補償フィルム(nx>ny>nz、ここでx,yはパネル面内の方向を表し、zはパネルの厚み方向を表す)をパネル上下に配置する。特に、ベンド配列状態を保持する最も低い電圧(OFF電圧)で黒表示になるように、ベンド配列から十分に液晶分子が立ち上がる電圧(ON電圧)で白表示になるように、上記の光学フィルム類の条件(相互の光学軸方向、位相差値など)を設定する。例えば、パネルの電圧無印加状態(スプレイ配向状態)における位相差が960nmであり、ON電圧を5.0Vとした場合、二軸性光学補償フィルムの位相差を50nm、Nz係数を7.5にすると、パネルの液晶層と二軸性光学補償フィルムの複屈折位相差がトータルでゼロとなる。ここで、Nz係数とは、位相差板の遅相軸方向の屈折率、進相軸方向の屈折率、厚さ方向の屈折率をそれぞれnx、ny、nzとしたとき、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)で定義される値である。なお、いわゆるノーマリホワイトの場合に、上記の黒表示と白表示になる条件を逆にして設定することはいうまでもない。さらに、偏光板と1/4波長板(1/4λ板)とを、両者の光学軸が約45°となるように設定して円偏光板を形成した積層体を、上記の外側に上下共配置する。 For example, when a display is performed in a transmissive normally black mode, a liquid crystal layer in the panel is formed with respect to a panel (a nematic liquid crystal composition having positive dielectric anisotropy sandwiched between two substrates). And a biaxial optical compensation film ( nx > ny > nz , where the optical axes are set in directions orthogonal to the rubbing direction, respectively, so that the birefringence phase difference becomes zero in total X and y represent the directions in the panel surface, and z represents the thickness direction of the panel). In particular, the optical films described above are configured so that black display is performed at the lowest voltage (OFF voltage) that maintains the bend alignment state, and white display is performed at a voltage (ON voltage) at which the liquid crystal molecules sufficiently rise from the bend alignment. Conditions (mutual optical axis direction, phase difference value, etc.) are set. For example, when the panel has a phase difference of 960 nm when no voltage is applied (splay alignment state) and the ON voltage is 5.0 V, the phase difference of the biaxial optical compensation film is 50 nm and the Nz coefficient is 7.5. Then, the birefringence phase difference between the liquid crystal layer of the panel and the biaxial optical compensation film becomes zero in total. Here, the Nz coefficient is Nz = (nx−) where the refractive index in the slow axis direction, the refractive index in the fast axis direction, and the refractive index in the thickness direction are nx, ny, and nz, respectively. nz) / (nx-ny). Needless to say, in the case of so-called normally white, the above conditions for black display and white display are reversed. Further, a laminated body in which a polarizing plate and a quarter wavelength plate (1 / 4λ plate) are set so that the optical axes of both are set to about 45 ° and a circular polarizing plate is formed is placed on both sides of the above. Deploy.
一方、反射型(ノーマリブラック)表示の場合には、パネル(2枚の基板間に正の誘電異方性のネマティック液晶組成物を挟持してなる)の観察側と反対側の基板内面(液晶層と接する側の面)又は基板外面に反射層を形成するとともに、パネル内の液晶層とその複屈折位相差がトータルでゼロとなるような二軸性光学補償フィルム(nx>ny>nz,ここでx、yはパネル面を表し、zはパネルの厚み方向を表す)を設ける。例えば、パネルの電圧無印加状態(スプレイ配向状態)における位相差が480nm、ON電圧を5.0Vとした場合、二軸性光学補償フィルムの位相差を50nm、Nz係数を7.5にすると、パネルの液晶層と二軸性光学補償フィルムの複屈折位相差がトータルでゼロとなる。そしてさらに、その上面(観察側に近い面)には、偏光板と1/4波長板(1/4λ板)とを、両者の光学軸が約45°となるように設定して円偏光板を形成した積層体を、配置する。なお、ノーマリホワイトの場合に、前述の黒表示と白表示の関係を逆にすることも上記と同様である。 On the other hand, in the case of reflection type (normally black) display, the inner surface of the substrate (on the opposite side to the observation side of the panel (a nematic liquid crystal composition having positive dielectric anisotropy sandwiched between two substrates) ( to form a reflective layer on the side of the surface) or the substrate outer surface in contact with the liquid crystal layer, the liquid crystal layer and the biaxial optical compensation film, such as its birefringence phase difference becomes zero in total in the panel (n x> n y > N z , where x and y represent the panel surface, and z represents the thickness direction of the panel. For example, when the phase difference in the voltage non-application state (splay alignment state) of the panel is 480 nm and the ON voltage is 5.0 V, the phase difference of the biaxial optical compensation film is 50 nm and the Nz coefficient is 7.5. The birefringence phase difference between the liquid crystal layer of the panel and the biaxial optical compensation film becomes zero in total. Further, on the upper surface (surface close to the observation side), a polarizing plate and a quarter wavelength plate (1 / 4λ plate) are set so that both optical axes are about 45 °. The laminated body formed with is disposed. In the case of normally white, the above-described relationship between the black display and the white display is reversed as described above.
図4は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置における微小構造体を示す平面図である。なお、図4は、配向制御層を設けた面が紙面表にある、いわゆる膜上図である。この微小構造体31は、一方の基板、例えばTFT基板3上に複数形成される。この微小構造体31を用いて、ラビング方向Xに1回目のラビング処理が行われ、ラビング方向Yに2回目のラビング処理が行われ、ラビング方向Zに3回目のラビング処理が行われる。この微小構造体31を用いて上記ラビング処理を行うことにより、電圧印加時に液晶分子のねじれ配列が互いに異なるねじれ構造を持つ2つの微小領域を形成することができる。この2つの微小領域が形成されることにより、スプレイ−ベンド転移を誘起することができる。なお、ラビング方向Zは、対向基板であるCF基板4におけるラビング方向と同じ方向である。
FIG. 4 is a plan view showing a microstructure in the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a so-called film top view in which the surface on which the orientation control layer is provided is on the paper surface. A plurality of the
図4において、領域32は、2回目のラビング処理及び3回目のラビング処理に対して形成されるラビングの影部である。すなわち、2回目のラビング処理及び3回目のラビング処理においては、微小構造体31が障害となって、ラビング方向Y及びラビング方向Zのラビング処理が行われない領域である。したがって、領域32は、1回目のラビング処理のみが行われており、ラビング方向Xの配向が形成されている。
In FIG. 4, a
また、領域33は、3回目のラビング処理に対して形成されるラビングの影部である。すなわち、3回目のラビング処理においては、微小構造体31が障害となって、ラビング方向Zのラビング処理が行われない領域である。したがって、領域33は、1回目のラビング処理及び2回目のラビング処理が行われている。
An
このような3回のラビング処理を行うことにより、領域32が左ねじれホモジニアス配向領域(ホモジニアス−ツイスト領域)となり、領域33が右ねじれスプレイ配向領域(スプレイ−ツイスト領域)となる。そして、左ねじれホモジニアス配向領域と右ねじれスプレイ配向領域との間の境界線34が十分な長さだけ確保できる、及び/又は領域32を十分な広さだけ確保できることにより、効率良くスプレイ−ベンド転移を誘起することができる。なお、微小構造体31の形状は、上記領域32,33及び境界線34が形成されれば、特に制限はない。
By performing the rubbing process three times as described above, the
これらのラビング処理は、いずれもTFT基板3の配向制御層23である配向膜(例えば、ポリビニルアルコール系、ポリアミド系、あるいはポリイミド系などの高分子系配向膜)に対して行われる。まず、ラビング方向Xに1回目のラビング処理を行う。次いで、ラビング方向Yに2回目のラビング処理を行う。その後ラビング方向Zに3回目のラビング処理を行う。
All of these rubbing processes are performed on an alignment film (for example, a polymer alignment film such as polyvinyl alcohol, polyamide, or polyimide) that is the
このようにして形成された2つの微小領域32,33及びその境界線34を有する配向状態に対して、所定の値よりも高い電圧を印加すると、安定なホモジニアス領域が一気にスプレイ側に広がってゆくため、表示画面全体がベンド状態に速やかに転移する。その理由は、電圧印加時にはねじれたスプレイ配向よりもねじれたホモジニアス配向の方がエネルギー的に安定になること、及び90°以上のねじれ状態を経由することにより、スプレイからベンドへの転移に要するエネルギー障壁が小さくなることによる。
When a voltage higher than a predetermined value is applied to the alignment state having the two
スプレイ−ベンド転移を効率良く誘起させることができ、しかも十分な開口率を有するようにするためには、開口率に影響を及ぼさず、しかもTFT基板3及びCF基板4との間の電界が2つの微小領域、特に安定なホモジニアス領域に印加できるような位置に、上述した微小構造体を配置する必要がある。
In order to efficiently induce the spray-bend transition and to have a sufficient aperture ratio, the aperture ratio is not affected, and the electric field between the
また、TFT基板3は、CF基板4よりも能動素子であるTFTの作り込みが必要であるために製造プロセスが複雑である。また、TFT基板にはTFTがあるために、微小構造体31を利用した3回のラビング処理を行うとTFTに対して静電気ダメージが大きくなる。このため、微小構造体31は、図5に示すように、CF基板4側に設けることが好ましい。これにより、TFT基板の製造がより複雑化することを防止できる。この場合において、画素毎に反射領域を有する構成のときには、微小構造体31aのように、平面視において反射領域内に設けられている、すなわち反射電極35の上方に設けることが好ましい。なお、スプレイ−ベンド転移を誘起し易くするためには、微小構造体31bのように、平面視において反射領域以外の領域に設けて微小構造体の高さを高くすることが好ましい。
Further, the
微小構造体31をTFT基板3側に設ける場合においては、以下のような点を考慮して形成位置を決定することが好ましい。第1に、スプレイ−ベンド転移を誘起する2つの微小領域を十分な広さで形成するために、約5μm角、好ましくは7μm角の大きさにする必要がある。この微小構造体31の形成領域は、光漏れを起こす領域であるので、金属膜で覆うか、CF基板側のブラックマトリクス層で覆う必要がある。開口率を低下させないようにする観点では、微小構造体31を画素の中央部ではなく、TFTの配線(例えば、信号線(ソース電極ライン)又は走査線(ゲート電極ライン))の上方に少なくとも絶縁膜を介して設けられていることが好ましい。
When the
図6は、画素におけるTFT11近傍を示す図である。また、図7(a)は、図6におけるVIIA-VIIA線に沿う断面図であり、図7(b)は、図6におけるVIIB-VIIB線に沿う断面図である。各画素には、アルミニウムなどの反射材料で構成される反射電極35が形成されており、これにより反射領域(図6における斜線領域)と透過領域とが区画されて設けられている。
FIG. 6 is a diagram showing the vicinity of the
開口率に影響を及ぼさず、しかもTFT基板3及びCF基板4との間の電界が2つの微小領域に印加できるような位置に、上述した微小構造体を配置するためには、図6に示すように、スルーホール21内に微小構造体31cを設けることが好ましい。図7(a)に示すように、反射電極35がドレイン電極16上にレジスト層36を介して設けられているので、反射電極35とドレイン電極16とを電気的に接続するために、レジスト層36を掘り込んでいる。この部分がスルーホール21となる。このスルーホール21は、反射に寄与しないので、この領域にCF基板4側から微小構造体31cを延在させる。これにより、微小構造体31cの高さを高くすることができると共に、微小構造体31cのためにセルギャップが大きくなることを防止できる。また、スルーホール21は反射領域に設けられているので、微小構造体31cを設けることにより開口率に影響を及ぼさない。
In order to arrange the above-described microstructure at a position where the electric field between the
また、開口率に影響を及ぼさず、しかもTFT基板3及びCF基板4との間の電界が2つの微小領域に印加できるような位置に、上述した微小構造体を配置するためには、信号線19であるソース電極ライン上に設けることが好ましい。すなわち、図7(b)に示すように、信号線19は、画素領域外に設けられるので、この信号線19の上方に微小構造体31dを設けることにより、開口率に影響を及ぼさない。図7(a),(b)において、参照符号37,38はSiNxやSiO2などで構成された絶縁膜を示す。
In order to dispose the above-described microstructure at a position where the electric field between the
図6に示すように、画素の透過領域において信号線19上に微小構造体31eを設ける場合、通常、信号線19の短絡や断線を防止するために絶縁膜が形成されているので、信号線19とCF基板4の電極との間で電圧降下が起こり、微小構造体を用いて形成された2つの微小領域に効率良く電界が印加されないことが考えられる。このため、図8に示すように、微小構造体31eの直下に電極が形成されていることが好ましい。この電極は、反射電極と同電位であれば、異なる電極であっても良い。図8においては、反射電極35を透過領域の信号線上まで延在するように形成している。すなわち、平面視において、TFT基板3の画素電極22及び信号線19を覆う遮光用電極35aを有し、微小構造体31eが信号19線の上方に絶縁膜及び遮光用電極35aを介して設けられている構成となっている。
As shown in FIG. 6, when the
画素電極22と信号線19との間の隙間41をCF基板4のブラックマトリクス層で遮光すると、TFT基板3とCF基板4との間の重ね合わせマージンのためにブラックマトリクス層の幅をある程度広くとる必要があり、開口率を低下させることになる。また、画素電極22を信号線19にオーバラップさせることも考えられるが、この場合にもブラックマトリクス層が必要となる。反射電極35の延在部35aは、画素電極22と信号線19との間の隙間41を覆うように設けられているので、この隙間41からの光漏れを防止する遮光用電極としても機能する。このため、CF基板4のブラックマトリクス層を形成する必要がない。反射電極35の延在部35aにより画素電極22と信号線19との間の隙間41を覆って遮光することは、開口率の観点でも有利となる。
When the
なお、スプレイ−ベンド転移の誘起については、微小構造体を用いたラビング処理で形成される2つの微小領域が重要であり、これらの微小領域、特にホモジニアス−ツイスト領域に十分に電界が印加されることが必要となる。このため、平面視において少なくともホモジニアス−ツイスト領域が電極内に位置するように、微小構造体が設けられていることが好ましい。すなわち、図9に示すように、画素電極22と信号線19との間の隙間41を覆う反射電極35の延在部35a上に、微小領域、特にホモジニアス−ツイスト領域32が位置するように、微小構造体31eを配置する。ここでは、微小構造体31eの中心をいずれかの延在部35a側にシフトさせて形成している。これにより、微小領域、特にホモジニアス−ツイスト領域に十分に電界が印加されることができ、スプレイ−ベンド転移の誘起を効率良く行うことができる。
For the induction of the spray-bend transition, two minute regions formed by rubbing using a microstructure are important, and a sufficient electric field is applied to these minute regions, particularly the homogeneous-twist region. It will be necessary. For this reason, it is preferable that the microstructure be provided so that at least the homogeneous twist region is located in the electrode in plan view. That is, as shown in FIG. 9, on the
反射領域以外の領域で信号線19上に絶縁膜を介して微小構造体31eを設ける場合には、反射領域と微小構造体31eとの間の最短距離Xは、微小構造体31eの最大径の3倍以下、好ましくは2倍以下に設定することが好ましい。これにより、反射領域までの領域でスプレイ−ベンド転移をより効率良く誘起させることができる。
When the
上記説明においては、それぞれの画素に対応して、少なくとも一つのスプレイ−ベンド転移の起点を形成する場合について説明しているが、これに限定されず、本発明は、液晶組成物の物性値(弾性定数、誘電異方性など)、パネルギャップ、液晶分子のプレティルト角、配向規制力などに応じて、配置密度を適宜変更することができる。例えば、転移の起点が3〜10画素当りに1個であっても良い。また、1画素当り2〜4個設けることにより、ベンド転移の起点が相対的に多く存在することになり、ベンド転移への時間を実質的に極めて短くすることができる。例えば、プレティルト角が大きい(4°又は5°〜15°)場合、スプレイ−ベンド転移が極めて起こり易くなるため、転移の起点の配置密度が10あるいはそれ以上の画素数当り1個でも有効となる。 In the above description, the case where at least one spray-bend transition start point is formed corresponding to each pixel is described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to the physical property values ( The arrangement density can be appropriately changed according to the elastic constant, dielectric anisotropy, etc.), the panel gap, the pretilt angle of the liquid crystal molecules, the alignment regulating force, and the like. For example, the number of transition start points may be one per 3 to 10 pixels. Also, by providing 2 to 4 pixels per pixel, there are relatively many starting points for bend transition, and the time to bend transition can be substantially shortened. For example, when the pretilt angle is large (4 ° or 5 ° to 15 °), the splay-bend transition is very likely to occur. Therefore, even when the arrangement density of the transition start points is 10 or more, it is effective. .
上記説明においては、TFT基板3に微小構造体31の配置位置を設定した場合について説明しているが、本発明の液晶表示装置においては、上述したTFT基板3上に設けた位置に対応するCF基板4の位置に微小構造体31を設けても良い。
In the above description, the arrangement position of the
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
(実施例1)
サブ画素に赤、緑、青のフィルタを形成した一般的なCF基板を作製し、寸法10μm×10μmで高さ4μmの微小構造体(柱スペーサ)をサブ画素に1個づつ透過領域の信号線19上に対応する領域(図6における微小構造体31eに対応する領域)に形成した。また、微小構造体31eと反射領域との間の最短距離Xを10μmとした。
Next, examples performed for clarifying the effects of the present invention will be described.
(Example 1)
A general CF substrate with red, green, and blue filters formed on subpixels is fabricated, and a fine structure (column spacer) with dimensions of 10 μm × 10 μm and a height of 4 μm is used for each subpixel. 19 was formed in a region corresponding to 19 (region corresponding to the
この柱スペーサは、透明ネガレジストCL−016S(TOK製)を100mJ/cm2で露光し、N−A3K(商品名)の0.5%水溶液で60秒現像し、その後300mJ/cm2でポスト露光し、220℃で1時間のポストベークを行うことにより形成した。 This column spacer is exposed to transparent negative resist CL-016S (manufactured by TOK) at 100 mJ / cm 2 , developed with a 0.5% aqueous solution of N-A3K (trade name) for 60 seconds, and then post-treated at 300 mJ / cm 2 . It formed by exposing and performing a post-baking at 220 degreeC for 1 hour.
このCF基板に対して、図4に示すように、ラビング方向Xに1回目のラビング処理を行い、ラビング方向Yに2回目のラビング処理を行い、ラビング方向Zに3回目のラビング処理を行った。3回のラビング処理すべてについてラビング強度を100cm(押し込み量0.2mm)とした。なお、ラビング方向Xとラビング方向Yとの間のなす角θは120°とした。 As shown in FIG. 4, the CF substrate was subjected to the first rubbing process in the rubbing direction X, the second rubbing process in the rubbing direction Y, and the third rubbing process in the rubbing direction Z. . The rubbing strength was 100 cm (pushing amount 0.2 mm) for all three rubbing treatments. The angle θ formed between the rubbing direction X and the rubbing direction Y was 120 °.
次いで、ソース電極、ゲート電極、画素電極、TFT素子などを形成したTFT基板を通常の手法により作製した。TFT基板に対して、ラビング強度300cm(押し込み量0.6mm)で図4に示すラビング方向Zでラビング処理を行った。このTFT基板3には、図8に示すように、信号線19を絶縁膜を介して覆う延在部35aを有する反射電極35を形成し、画素毎に反射領域と透過領域を設けた。
Next, a TFT substrate on which a source electrode, a gate electrode, a pixel electrode, a TFT element and the like were formed was produced by a normal method. The TFT substrate was rubbed in the rubbing direction Z shown in FIG. 4 with a rubbing strength of 300 cm (pushing amount 0.6 mm). As shown in FIG. 8, the
次いで、CF基板に形成した柱スペーサを基板間のギャップ材としてCF基板と、TFT基板とを重ね合わせた。次いで、重ね合わせた基板をパネル単位にカットした後、両基板間に液晶材料(チッソ(株)製)を真空注入法により注入して実施例1のOCB液晶パネルを作製した。このOCB液晶パネルは、透過領域のパネルギャップが4μmであり、反射領域のパネルギャップが2μmであった。 Next, the CF substrate and the TFT substrate were overlapped using the column spacer formed on the CF substrate as a gap material between the substrates. Next, after the stacked substrates were cut into panel units, a liquid crystal material (manufactured by Chisso Corp.) was injected between both substrates by a vacuum injection method to produce the OCB liquid crystal panel of Example 1. This OCB liquid crystal panel had a panel gap in the transmissive area of 4 μm and a panel gap in the reflective area of 2 μm.
このようにして得られたOCB液晶パネルについて、画素電極、ソース電極ラインに5Vの電圧を印加してスプレイ−ベンド転移が誘起されるかどうかを光学顕微鏡により調べた。その結果、OCB液晶パネルにおいて、電圧印加直後に、CF基板のポストスペーサ形成領域と画素電極スペースが交差する箇所からスプレイ−ベンド転移が発生し、約0.5秒でパネル全画素がベンド配向へと転移した。 The OCB liquid crystal panel thus obtained was examined by an optical microscope to determine whether the spray-bend transition was induced by applying a voltage of 5 V to the pixel electrode and source electrode lines. As a result, in the OCB liquid crystal panel, immediately after the voltage is applied, a spray-bend transition occurs from a location where the post spacer formation region of the CF substrate intersects with the pixel electrode space, and all the pixels of the panel change to bend alignment in about 0.5 seconds. And metastasized.
また、延在部35aを有する反射電極35を用いた実施例1のOCB液晶パネルの開口率は44%であり、ブラックマトリクス層を用いた場合の開口率39%よりも高かった。
Further, the aperture ratio of the OCB liquid crystal panel of Example 1 using the
(実施例2)
図6に示す微小構造体31eの位置に、微小構造体を設けること以外は上記と同様にして、実施例2のOCB液晶パネルを作製した。このOCB液晶パネルについて、画素電極、ソース電極ラインに5Vの電圧を印加してスプレイ−ベンド転移が誘起されるかどうかを光学顕微鏡により調べた。その結果、OCB液晶パネルにおいて、電圧印加直後に、CF基板のポストスペーサ形成領域と画素電極スペースが交差する箇所からスプレイ−ベンド転移が発生し、約1秒でパネル全画素がベンド配向へと転移した。また、実施例2のOCB液晶パネルの開口率は44%であった。
(Example 2)
An OCB liquid crystal panel of Example 2 was manufactured in the same manner as described above except that the microstructure was provided at the position of the
(実施例3)
微小構造体31eと反射領域との間の最短距離Xを30μmにすること以外は上記と同様にして、実施例3のOCB液晶パネルを作製した。このOCB液晶パネルについて、画素電極、ソース電極ラインに5Vの電圧を印加してスプレイ−ベンド転移が誘起されるかどうかを光学顕微鏡により調べた。その結果、OCB液晶パネルにおいて、電圧印加直後に、CF基板のポストスペーサ形成領域と画素電極スペースが交差する箇所からスプレイ−ベンド転移が発生し、約3秒でパネル全画素がベンド配向へと転移した。また、実施例2のOCB液晶パネルの開口率は39%であった。
(Example 3)
An OCB liquid crystal panel of Example 3 was fabricated in the same manner as described above except that the shortest distance X between the
上述したように、本発明の液晶表示装置においては、適切な位置に配置された微小構造体を設けているので、所定のラビング処理によりスプレイ−ベンド転移を誘起させる2つの微小領域、すなわち左ねじれホモジニアス領域及び右ねじれスプレイ領域を確実に形成することができ、しかも開口率の低下を防止することができる。これにより、全画面においてベンド配向に迅速に転移させることが可能となる、光ロスのない、コントラスト低下のないOCB型液晶表示装置を提供することができる。 As described above, in the liquid crystal display device of the present invention, since the microstructure is disposed at an appropriate position, two minute regions that induce a spray-bend transition by a predetermined rubbing process, that is, left twisting. The homogeneous region and the right twisted spray region can be reliably formed, and the aperture ratio can be prevented from being lowered. Accordingly, it is possible to provide an OCB type liquid crystal display device that can be quickly transferred to bend alignment over the entire screen and has no optical loss and no contrast reduction.
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態で説明した数値や材質、液晶表示装置の構成などについては特に制限はない。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be implemented with various modifications. For example, the numerical values and materials described in the above embodiments, the configuration of the liquid crystal display device, and the like are not particularly limited. Other modifications may be made as appropriate without departing from the scope of the object of the present invention.
3,4 基板
5 液晶層
11 TFT
12 ゲート電極
13 ゲート絶縁膜
14 半導体層
15 ソース電極
16 ドレイン電極
17 絶縁層
18 走査線
19 信号線
22 画素電極
23,24 配向制御層
25 ブラックマトリクス層
26R,26G カラーフィルタ層
27 対向電極
31,31c,31d,31e 微小構造体
32,33 領域
34 境界線
35 反射電極
36 レジスト層
37,38 絶縁膜
41 隙間
3,4 substrate 5
DESCRIPTION OF
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2007
- 2007-01-16 JP JP2007006497A patent/JP2008175838A/en active Pending
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