JP2011128508A - Liquid crystal display device - Google Patents
Liquid crystal display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011128508A JP2011128508A JP2009289024A JP2009289024A JP2011128508A JP 2011128508 A JP2011128508 A JP 2011128508A JP 2009289024 A JP2009289024 A JP 2009289024A JP 2009289024 A JP2009289024 A JP 2009289024A JP 2011128508 A JP2011128508 A JP 2011128508A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- thickness
- crystal layer
- crystal display
- transmittance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 title claims abstract description 471
- 102100036475 Alanine aminotransferase 1 Human genes 0.000 claims abstract description 73
- 101710096214 Alanine aminotransferase 1 Proteins 0.000 claims abstract description 73
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 48
- 244000126211 Hericium coralloides Species 0.000 claims description 134
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 9
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 abstract description 141
- 239000010408 film Substances 0.000 description 170
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 92
- 230000008859 change Effects 0.000 description 82
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 43
- 230000004044 response Effects 0.000 description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 19
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 19
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 11
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 10
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 9
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 8
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 6
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ORFSSYGWXNGVFB-UHFFFAOYSA-N sodium 4-amino-6-[[4-[4-[(8-amino-1-hydroxy-5,7-disulfonaphthalen-2-yl)diazenyl]-3-methoxyphenyl]-2-methoxyphenyl]diazenyl]-5-hydroxynaphthalene-1,3-disulfonic acid Chemical compound COC1=C(C=CC(=C1)C2=CC(=C(C=C2)N=NC3=C(C4=C(C=C3)C(=CC(=C4N)S(=O)(=O)O)S(=O)(=O)O)O)OC)N=NC5=C(C6=C(C=C5)C(=CC(=C6N)S(=O)(=O)O)S(=O)(=O)O)O.[Na+] ORFSSYGWXNGVFB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、IPS(In-Plane Switching)モードなどの横電界駆動方式の液晶表示装置に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a technique that is effective when applied to a horizontal electric field drive type liquid crystal display device such as an IPS (In-Plane Switching) mode.
従来、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルを有する液晶表示装置は、たとえば、携帯電話端末やデジタルカメラなどの携帯型電子機器のインタフェース(表示デバイス)に用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a liquid crystal display device having an active matrix liquid crystal display panel is used as an interface (display device) for portable electronic devices such as a mobile phone terminal and a digital camera.
携帯型電子機器に搭載される液晶表示装置は、近年、高画質化、大画面化が進んでいる。液晶表示装置の高画質化については、たとえば、高精細化があり、従来の240×320×3画素であるQVGA(Quarter Video Gate Array)仕様に代わり、480×620×3画素であるVGA(Video Gate Array)仕様が主流になりつつある。 In recent years, liquid crystal display devices mounted on portable electronic devices have been improved in image quality and screen size. As for the improvement in image quality of liquid crystal display devices, for example, there is an increase in definition, and instead of the conventional QVGA (Quarter Video Gate Array) specification of 240 × 320 × 3 pixels, a VGA (Video of 480 × 620 × 3 pixels) is used. Gate Array) specification is becoming mainstream.
また、携帯型電子機器に搭載される液晶表示装置は、そのほかにも、たとえば、携帯型電子機器の電池駆動時間を増大させるための低消費電力化や、屋外視認性を向上させるための明るさの向上が求められている。 In addition to the above, liquid crystal display devices mounted on portable electronic devices, for example, have low power consumption for increasing battery driving time of portable electronic devices and brightness for improving outdoor visibility. Improvement is demanded.
しかしながら、液晶表示装置の高精細化、すなわち画素数の増大は、画素の開口率の低下を招くので、特に、VGA仕様では明るさの向上が困難である。またさらに、近年の携帯型電子機器は、たとえば、デジタルカメラのライブビュー機能のような動画再生機能の搭載(普及)が進んでおり、搭載する液晶表示装置には高速応答化が求められている。そのため、携帯型電子機器に用いる液晶表示装置では、近年、透過効率および応答特性の向上が再検討されている。 However, the high definition of the liquid crystal display device, that is, the increase in the number of pixels causes a decrease in the aperture ratio of the pixels, so that it is difficult to improve the brightness particularly in the VGA specification. Furthermore, in recent portable electronic devices, for example, a moving image playback function such as a live view function of a digital camera has been mounted (spread), and a high-speed response is required for the mounted liquid crystal display device. . Therefore, in recent years, improvements in transmission efficiency and response characteristics have been reviewed for liquid crystal display devices used in portable electronic devices.
アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置に用いる液晶表示パネルは、表示領域が多数の画素の集合で構成されている。このとき、画素は、アクティブ素子(スイッチング素子と呼ぶこともある)、画素電極、共通電極、および液晶層を有し、画素電極と共通電極との間に電位差を与えると、当該電位差により生じる電界が液晶層に印加される。液晶層に電界が印加されると、当該液晶層は、電界無印加時の配向状態とは異なる配向状態になり、その結果として、画素の光透過率(以下、単に透過率という)が変化する。またこのとき、液晶層の配向状態(すなわち画素の透過率)は、画素電極と共通電極との電位差の大きさに応じて変化する。 A liquid crystal display panel used in an active matrix liquid crystal display device has a display area composed of a set of a large number of pixels. At this time, the pixel includes an active element (sometimes referred to as a switching element), a pixel electrode, a common electrode, and a liquid crystal layer. When a potential difference is applied between the pixel electrode and the common electrode, an electric field generated by the potential difference is generated. Is applied to the liquid crystal layer. When an electric field is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal layer is in an alignment state different from the alignment state when no electric field is applied, and as a result, the light transmittance of the pixel (hereinafter simply referred to as transmittance) changes. . At this time, the alignment state of the liquid crystal layer (that is, the transmittance of the pixel) changes according to the potential difference between the pixel electrode and the common electrode.
また、電界を印加して液晶層の配向状態を変化させる方法、すなわち液晶層の駆動モードとしては、従来、種々のモードが知られており、たとえば、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード、VA(Vertically Aligned または Vertical Alignment)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、およびIPSモードなどがある。 In addition, various modes are conventionally known as a method of changing the alignment state of the liquid crystal layer by applying an electric field, that is, a driving mode of the liquid crystal layer. For example, TN (Twisted Nematic) mode, STN (Super Twisted) Nematic) mode, VA (Vertically Aligned or Vertical Alignment) mode, ECB (Electrically Controlled Birefringence) mode, OCB (Optically Compensated Birefringence) mode, and IPS mode.
これらの駆動モードのうちの、TNモード、VAモード、ECBモード、およびOCBモードなどの液晶表示パネルにおいて、電界を印加したときの液晶層の配向状態の変化は、液晶分子のチルト角、すなわち基板平面からの傾き角の変化が主である。 Among these drive modes, in liquid crystal display panels such as TN mode, VA mode, ECB mode, and OCB mode, the change in the alignment state of the liquid crystal layer when an electric field is applied is the tilt angle of the liquid crystal molecules, that is, the substrate The change in the tilt angle from the plane is the main.
これに対し、IPSモードの液晶表示パネルは、液晶層を封入する一対の基板のうちの一方の基板上に配置された画素電極と共通電極とにより、基板平面に平行な成分を主とする、いわゆる横電界を生成し、これにより液晶層の配向状態を変化させる。すなわち、IPSモードの液晶表示パネルにおいて、電界を印加したときの配向状態の変化は、基板平面と平行な面内における液晶分子の回転が主であり、液晶分子のチルト角の変化は少ない。そのため、IPSモードの液晶表示パネルでは、電圧印加にともなうリタデーションの実効値の変化が少なく、広い視角範囲において階調再現性に優れた表示が得られるので、高画質化の要求をより満足できる。 On the other hand, the liquid crystal display panel of the IPS mode mainly includes a component parallel to the substrate plane due to the pixel electrode and the common electrode arranged on one of the pair of substrates enclosing the liquid crystal layer. A so-called lateral electric field is generated, thereby changing the alignment state of the liquid crystal layer. That is, in the IPS mode liquid crystal display panel, the change in the alignment state when an electric field is applied is mainly the rotation of the liquid crystal molecules in a plane parallel to the substrate plane, and the change in the tilt angle of the liquid crystal molecules is small. Therefore, in the IPS mode liquid crystal display panel, the change in the effective value of the retardation due to voltage application is small, and a display with excellent gradation reproducibility can be obtained in a wide viewing angle range, so that the demand for higher image quality can be satisfied.
しかしながら、従来のIPSモードの液晶表示パネルには、たとえば、TNモードやVAモードの液晶表示パネルに比べて、画素の透過率が低いという問題があった。そのため、近年のIPSモードの液晶表示パネルでは、たとえば、画素の開口率を高めることで透過光量を増大させ、画素の透過率(輝度)を高くする方法が提案されている(たとえば、特許文献1を参照)。 However, the conventional IPS mode liquid crystal display panel has a problem that the transmittance of the pixel is lower than, for example, a TN mode or VA mode liquid crystal display panel. Therefore, in recent IPS mode liquid crystal display panels, for example, a method has been proposed in which the amount of transmitted light is increased by increasing the aperture ratio of the pixel to increase the transmittance (luminance) of the pixel (for example, Patent Document 1). See).
IPS−Proモードの液晶表示パネルの画素では、画素電極と共通電極との間に電位差を与えると、前述のようなフリンジ電界が液晶層に印加される。このとき、液晶層には、捩れ配向が生じる。またこのとき、捩れ配向の捩れ角が大きく、かつ、櫛歯状の電極の各部分で均一に増大すれば、画素の透過率が向上する。 In the pixel of the IPS-Pro mode liquid crystal display panel, when a potential difference is applied between the pixel electrode and the common electrode, the fringe electric field as described above is applied to the liquid crystal layer. At this time, twist alignment occurs in the liquid crystal layer. At this time, if the twist angle of twist orientation is large and increases uniformly in each portion of the comb-like electrode, the transmittance of the pixel is improved.
なお、櫛歯状の電極の各部分というは、たとえば、当該電極の歯に相当する部分(以下、単に歯という。)の中央、隣接する2本の歯の間隙部分(以下、スリットという。)の中央、歯とスリットの境界である。 Note that each portion of the comb-like electrode is, for example, the center of a portion corresponding to the tooth of the electrode (hereinafter simply referred to as a tooth) and a gap portion between two adjacent teeth (hereinafter referred to as a slit). This is the boundary between the teeth and the slit.
しかしながら、従来のIPSモードの液晶表示パネルでは、通常、歯の中央およびスリットの中央における液晶層の捩れ角が、歯とスリットの境界における捩れ角よりも小さくなる。そのため、従来のIPSモードの液晶表示パネルでは、たとえば、歯の中央およびスリットの中央における透過率が、歯とスリットの境界における透過率よりも小さくなり、その分、画素の透過率が低くなるという問題がある。また、画素内における透過率の分布が縞状になるので、画質の低下の要因になりうるという問題もある。 However, in the conventional IPS mode liquid crystal display panel, the twist angle of the liquid crystal layer at the center of the teeth and the center of the slit is usually smaller than the twist angle at the boundary between the teeth and the slit. Therefore, in the conventional IPS mode liquid crystal display panel, for example, the transmittance at the center of the tooth and the center of the slit is smaller than the transmittance at the boundary between the tooth and the slit, and the transmittance of the pixel is reduced accordingly. There's a problem. Further, since the transmittance distribution in the pixel is striped, there is also a problem that it may cause a decrease in image quality.
また、IPSモードの液晶表示パネルにおける応答特性を向上させるには、液晶層の厚さを低減させるのが有効かつ実用的である。これは、配向膜のアンカリング効果により液晶層は配向膜界面において固定されているが、液晶層の厚さを低減させると弾性応答が速くなるためである。 In order to improve response characteristics in an IPS mode liquid crystal display panel, it is effective and practical to reduce the thickness of the liquid crystal layer. This is because the liquid crystal layer is fixed at the interface of the alignment film due to the anchoring effect of the alignment film, but the elastic response becomes faster when the thickness of the liquid crystal layer is reduced.
しかしながら、液晶層の厚さを低減させると、配向膜のアンカリング効果が相対的に増大するので、フリンジ電界が印加されたときの液晶層の配向変化を妨げる作用が大きくなる。そのため、液晶層の厚さを低減させると、画素の透過率が低下するという問題が生じる。 However, when the thickness of the liquid crystal layer is reduced, the anchoring effect of the alignment film is relatively increased, so that the action of preventing the alignment change of the liquid crystal layer when a fringe electric field is applied increases. Therefore, when the thickness of the liquid crystal layer is reduced, there arises a problem that the transmittance of the pixel is lowered.
すなわち、従来のIPSモードの液晶表示パネルには、応答特性の向上と透過率の維持または向上とを両立させることが非常に難しいという問題もある。 That is, the conventional IPS mode liquid crystal display panel has a problem that it is very difficult to achieve both improvement of response characteristics and maintenance or improvement of transmittance.
本発明の目的は、たとえば、IPSモードの液晶表示装置における透過率を向上させることが可能な技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the transmittance in an IPS mode liquid crystal display device, for example.
本発明の他の目的は、たとえば、IPSモードの液晶表示装置における応答特性の向上と透過率の維持または向上とを両立させることが可能な技術を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a technique capable of achieving both improvement in response characteristics and maintenance or improvement of transmittance in, for example, an IPS mode liquid crystal display device.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概略を説明すれば、以下の通りである。 The outline of typical inventions among the inventions disclosed in the present application will be described as follows.
(1)第1の基板と第2の基板との間に液晶層が封入された液晶表示パネルを有し、当該液晶表示パネルは、第1の電極、第2の電極、および前記液晶層を有する画素がドットマトリクス状に配置された表示領域を有し、前記第1の基板は、第1の絶縁基板、前記第1の絶縁基板と前記液晶層との間に配置された配向膜、ならびに前記第1の絶縁基板と前記配向膜との間に絶縁層を介して配置された前記第1の電極および前記第2の電極を有し、前記第1の電極は、前記配向膜と前記第2の電極との間に位置し、かつ、その平面形状が櫛歯状である液晶表示装置であって、それぞれの画素は、前記第1の電極の歯の間隔をP、前記絶縁層の厚さをILET、前記第1の配向膜の厚さをALT1としたときに、2μm≦P≦5μm、ILET/P≦0.04、およびALT1/P≦0.014をすべて満たしている液晶表示装置。 (1) A liquid crystal display panel having a liquid crystal layer sealed between a first substrate and a second substrate, the liquid crystal display panel including a first electrode, a second electrode, and the liquid crystal layer A pixel having a display region arranged in a dot matrix, wherein the first substrate is a first insulating substrate, an alignment film disposed between the first insulating substrate and the liquid crystal layer, and The first electrode and the second electrode are disposed between the first insulating substrate and the alignment film via an insulating layer, and the first electrode includes the alignment film and the first film. 2 is a liquid crystal display device which is located between the two electrodes and has a comb-like planar shape, and each pixel has a distance between the teeth of the first electrode P and the thickness of the insulating layer. 2 μm ≦ P ≦ 5 μm, ILET / P where IET is the thickness of the first alignment film and ALT1 is the thickness of the first alignment film A liquid crystal display device satisfying all of ≦ 0.04 and ALT1 / P ≦ 0.014.
(2)前記(1)の液晶表示装置において、それぞれの画素は、前記液晶層の厚さをDLCとしたときに、0.8≦DLC/P≦1.0を満たす液晶表示装置。 (2) The liquid crystal display device according to (1), wherein each pixel satisfies 0.8 ≦ D LC /P≦1.0 when the thickness of the liquid crystal layer is D LC .
(3)前記(1)の液晶表示装置において、前記液晶層の厚さをDLC、隣接する2つの前記画素の前記第1の電極のうちの前記歯の部分の間隙をW2としたときに、W2/DLC≧3.8を満たす液晶表示装置。 (3) In the liquid crystal display device according to (1), when the thickness of the liquid crystal layer is D LC and the gap between the tooth portions of the first electrodes of two adjacent pixels is W2. , A liquid crystal display device satisfying W2 / D LC ≧ 3.8.
本発明のうちの前記(1)の液晶表示装置によれば、IPS−Proモードの液晶表示装置の透過率を向上させることができる。 According to the liquid crystal display device (1) of the present invention, the transmittance of the IPS-Pro mode liquid crystal display device can be improved.
また、本発明のうちの前記(2)および前記(3)の液晶表示装置によれば、IPS−Proモードの液晶表示装置における透過率の維持または向上と応答特性の向上とを両立させることができる。 Further, according to the liquid crystal display devices of (2) and (3) of the present invention, it is possible to simultaneously maintain or improve the transmittance and improve the response characteristics in the IPS-Pro mode liquid crystal display device. it can.
以下、本発明について、図面を参照して実施の形態(実施例)とともに詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail together with embodiments (examples) with reference to the drawings.
In all the drawings for explaining the embodiments, parts having the same function are given the same reference numerals and their repeated explanation is omitted.
図1乃至図3は、本発明による実施例1の液晶表示パネルにおける主要部の概略構成の一例を説明するための模式図である。
図1は、本発明による実施例1の液晶表示パネルにおける画素の平面構成の一例を示す模式平面図である。図2は、図1のA−A’線の位置における断面構成の一例を示す模式断面図である。図3は、図1のB−B’線の位置における断面構成の一例を示す模式断面図である。
1 to 3 are schematic diagrams for explaining an example of a schematic configuration of a main part of the liquid crystal display panel according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 1 is a schematic plan view illustrating an example of a planar configuration of pixels in a liquid crystal display panel according to
実施例1では、本発明が適用される液晶表示装置の一例として、液晶層の動作モードがIPS−Proモードであるアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置を挙げる。また、実施例1で挙げる液晶表示装置は、バックライトからの面状光線を液晶表示パネルで変調して映像や画像を提示する透過型のものであるとする。 In the first embodiment, as an example of a liquid crystal display device to which the present invention is applied, an active matrix liquid crystal display device in which an operation mode of a liquid crystal layer is an IPS-Pro mode is given. Further, it is assumed that the liquid crystal display device described in the first embodiment is a transmissive type that presents an image or an image by modulating a planar light beam from a backlight with a liquid crystal display panel.
また、本発明は、液晶表示装置のうちの液晶表示パネルの構成に関するものである。そのため、実施例1では、液晶表示装置のうちの、液晶表示パネル以外の構成に関する詳細な説明を省略する。 The present invention also relates to a configuration of a liquid crystal display panel in the liquid crystal display device. Therefore, in Example 1, the detailed description regarding components other than a liquid crystal display panel among liquid crystal display devices is abbreviate | omitted.
また、実施例1で挙げる液晶表示パネルにおける画素の基本的な構成は、従来のIPS−Proモードの構成と同じでよい。そのため、実施例1では、液晶表示パネルのうちの、本発明に直接関わりがない構成に関する詳細な説明を省略する。
Further, the basic configuration of the pixels in the liquid crystal display panel described in
実施例1の液晶表示パネルは、たとえば、図1乃至図3に示すように、第1の基板1、第2の基板2、液晶層3、第1の偏光板4、および第2の偏光板5を有する。
The liquid crystal display panel of Example 1 includes, for example, as shown in FIGS. 1 to 3, a
第1の基板1は、TFT基板またはアクティブマトリクス基板などと呼ばれている基板であり、第1の絶縁基板6と、当該第1の絶縁基板6の表面に積層された第1の薄膜積層体(図示しない)および第1の配向膜7とを有する。なお、第1の薄膜積層体は、第1の絶縁基板6と第1の配向膜7との間にある導電膜、半導体膜、および絶縁膜からなる積層体のことを意味する。このとき、第1の薄膜積層体は、具体的には、たとえば、走査信号線8、第1の絶縁層9、映像信号線10、TFT素子11、第2の絶縁層12、共通電極13、第3の絶縁層14、および画素電極15を有する。
The
また、第1の薄膜積層体および第1の配向膜7は、第1の絶縁基板6と液晶層3との間に配置される。
Further, the first thin film stack and the
第2の基板2は、第2の絶縁基板16と、当該第2の絶縁基板16の表面に積層された第2の薄膜積層体(図示しない)および第2の配向膜17とを有する。なお、第2の薄膜積層体は、第2の絶縁基板16と第2の配向膜17との間にある導電膜および絶縁膜からなる積層体のことを意味する。このとき、第2の薄膜積層体は、具体的には、たとえば、ブラックマトリクス18(遮光膜)、カラーフィルタ19、および平坦化層20を有する。また、第2の薄膜積層体は、たとえば、各画素における液晶層の厚さ(セルギャップ)を均一化するために設ける柱状スペーサを有することもある。
The
また、第2の薄膜積層体および第2の配向膜17は、第2の絶縁基板16と液晶層3との間に配置される。
Further, the second thin film stack and the
実施例1の液晶表示パネルは、複数の画素がドットマトリクス状に配置された表示領域を有し、それぞれの画素は、液晶層3と、第1の基板1に設けられたアクティブ素子、画素電極15、および共通電極13とを有する。アクティブ素子は、走査信号線8の一部分をゲート電極とするTFT素子11であり、当該ゲート電極の上に第1の絶縁層12を介して配置された半導体層11aには、第1のソース-ドレイン電極11bと、映像信号線の一部分(第2のソース-ドレイン電極)とが接続している。また、第1のソース-ドレイン電極11bは、コンタクトホールにより画素電極15と接続している。
The liquid crystal display panel of Example 1 has a display area in which a plurality of pixels are arranged in a dot matrix. Each pixel includes a
またこのとき、画素電極15と共通電極13とは、第3の絶縁層14を介して積層されており、液晶層3から近いほうの電極である画素電極15は、平面形状が櫛歯状になっている。また、共通電極13は、映像信号線10よりも液晶層3からの距離が近い。図1に示した例では、櫛歯状の画素電極15の歯の延びる方向が映像信号線10の延びる方向(y方向)であり、歯が並ぶ方向が走査信号線8の延びる方向(x方向)である。なお、図1に示した例では、それぞれの歯の両端に、映像信号線10の延びる方向とは異なる方向に屈曲した部分が設けられている。この屈曲した部分は、たとえば、外圧などによる液晶層3の配向の乱れを防ぐためのものであり、その形状は任意であり、かつ、必須の構成ではない。
At this time, the
第1の配向膜7および第2の配向膜17は、電界無印加時(画素電極15と共通電極13との間に電位差がないとき)の液晶層3の配向を制御するためのものであり、それぞれ、たとえば、ポリイミド系の有機高分子膜にラビング法などの配向処理を施したものである。このとき、第1の配向膜7および第2の配向膜17は、それぞれ、電界無印加時の液晶層3の配向をホモジニアス配向にし、かつ、これらの配向膜と近接する液晶分子LCに約1.5度のプレチルト角を付与する、いわゆる水平配向膜である。
The
また、画素電極15の歯の延びる方向が、図1に示したように、走査信号線8の延びる方向(x方向)と直交している場合、電界無印加時の液晶層3の配向方向、すなわち液晶分子LCの分子軸(長軸)方向は、たとえば、走査信号線の延びる方向(x方向)からとなす鋭角の角度αが、たとえば、85度程度になるようにする。
Further, when the extending direction of the teeth of the
このような構成の画素において、画素電極15と共通電極13との間に電位差を与えると、たとえば、図3に示したように、液晶層3を通って当該両電極を結ぶアーチ状の電気力線21が形成される。このとき、液晶層3には、基板平面(xy平面)に対して平行な成分を主とする電界(いわゆる横電界)が印加される。またこのとき、画素の中央部において液晶層3に印加される電界の方向は、走査信号線8の延びる方向(x方向)と概ね平行である。そのため、液晶層3に上記の横電界が印加されると、液晶層3には、液晶分子LCが主に基板平面内で回転する、IPSモードに特有の配向変化が起こる。
In a pixel having such a configuration, when a potential difference is applied between the
また、液晶層3に横電界を印加すると、液晶分子LCは、分子軸方向が横電界の方向と平行になる方向に回転する。画素電極15の歯の部分に着目すると、画素電極15と共通電極13との間に電位差を与えることで生じる横電界の方向は、歯の延びる方向と直交する方向、すなわち走査信号線8の延びる方向である。電界無印加時の液晶分子LCの分子軸方向は、前述のように、走査信号線8の延びる方向となす鋭角の角度αを約85度という大きな値にしている。このように、電界無印加時の液晶分子LCの分子軸方向と、液晶層3に印加される横電界の方向とのなす鋭角の角度αを大きくしておくと、液晶層3に横電界を印加したときの液晶分子LCの回転角が大きくなり、高い透過率が得られる。
Further, when a lateral electric field is applied to the
しかしながら、このようなIPS−Proモードの液晶表示パネルには、従来、たとえば、前述のように、TNモードやVAモードの液晶表示パネルに比べて、画素の透過率が低いという問題があった。この問題の原因の一つとして、従来のIPS−Proモードの液晶表示パネルでは、電界を印加したときの、歯の中央およびスリットの中央における液晶層の捩れ角が、歯とスリットの境界における捩れ角よりも小さくなることが考えられる。そこで、本願発明者らは、IPS−Proモードの液晶表示パネルの透過率を向上させるための指針を得るために、まず、IPS−Proモードの液晶表示パネルにおける液晶層の配向状態の特長を抽出した。 However, such an IPS-Pro mode liquid crystal display panel has a problem in that the transmittance of the pixels is low as compared with the conventional TN mode or VA mode liquid crystal display panel, for example. As one of the causes of this problem, in the conventional IPS-Pro mode liquid crystal display panel, the twist angle of the liquid crystal layer at the center of the tooth and the center of the slit when an electric field is applied is determined by the twist at the boundary between the tooth and the slit. It can be considered to be smaller than the corner. Therefore, in order to obtain a guideline for improving the transmittance of the IPS-Pro mode liquid crystal display panel, the present inventors first extracted the characteristics of the alignment state of the liquid crystal layer in the IPS-Pro mode liquid crystal display panel. did.
図4乃至図8は、従来のIPS−Proモードの液晶表示パネルにおける液晶層の配向変化とその問題点の一例を説明するための模式図である。
図4は、従来のIPS−Proモードの液晶表示パネルにおいて液晶層に印加される電界の分布の一例を示す模式断面図である。図5は、液晶層の厚さ方向で見た液晶分子の方位角分布の一例を示す模式図である。図6は、液晶層の厚さ方向で見た液晶分子のチルト角分布の一例を示す模式図である。図7は、図4に示した区間における液晶層の捩れ配向の一例を示す模式断面図である。図8は、図7に示した捩れ配向が生じたときの透過率分布の一例を示す模式図である。
4 to 8 are schematic diagrams for explaining an example of a change in orientation of a liquid crystal layer and a problem thereof in a conventional IPS-Pro mode liquid crystal display panel.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a distribution of an electric field applied to a liquid crystal layer in a conventional IPS-Pro mode liquid crystal display panel. FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the azimuth angle distribution of liquid crystal molecules viewed in the thickness direction of the liquid crystal layer. FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the tilt angle distribution of liquid crystal molecules viewed in the thickness direction of the liquid crystal layer. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of the twisted alignment of the liquid crystal layer in the section shown in FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a transmittance distribution when the twisted orientation shown in FIG. 7 occurs.
IPS−Proモードの液晶表示パネルにおいて、画素電極15と共通電極13との間に電位差を与えたときに生じる電気力線21は、たとえば、図4に示すようなアーチ状であり、画素電極15の歯とスリットとの境界部分と、歯の中央部分やスリットの中央部分とでは、その分布が異なる。
In the IPS-Pro mode liquid crystal display panel, the electric lines of
そこで、本願発明では、電界を印加したとき起こる液晶層3の配向変化について、2次元配向計算により、歯とスリットとの境界部分の領域BL1(以下、第1の領域という。)における配向変化、歯の中央部分の領域BL2(以下、第2の領域という。)における配向変化、およびスリットの中央部分の領域BL3(以下、第3の領域という。)における配向変化を調べたところ、たとえば、図5および図6に示したような結果が得られた。
Therefore, in the present invention, with respect to the orientation change of the
なお、図5は、横軸が液晶層3の厚さDLC、縦軸が液晶分子LCの方位角βのグラフ図である。また、図6は、横軸が液晶層3の厚さDLC、縦軸が液晶分子LCのチルト角γのグラフ図である。また、図5および図6における液晶層3の厚さDLCは、領域BL1,BL2,BL3毎に、当該領域における液晶層3の厚さで規格化しており、第1の配向膜7との界面をDLC=0、第2の配向膜17との界面をDLC=1としている。また、方位角βは、図1に示したxy平面内での液晶分子LCの回転角に相当し、図5に示しているように、電界無印加時の液晶分子LCの分子軸方向を0度とし、時計回りを正としている。また、チルト角γは、図1に示したxy平面に対する液晶分子LCの傾き角であり、電界無印加時の液晶分子LCのチルト方向を正としている。
5 is a graph of the thickness D LC of the
また、図5に示した3種類の曲線は、それぞれ、実線が第1の領域BL1における方位角βの変化、点線が第2の領域BL2における方位角βの変化、破線が第3の領域BL3における方位角βの変化を表している。また、図6に示した2種類の曲線は、それぞれ、実線が第1の領域BL1におけるチルト角γの変化、点線が第2の領域BL2および第3の領域BL3におけるチルト角γの変化を表している。 In the three types of curves shown in FIG. 5, the solid line represents the change in the azimuth angle β in the first region BL1, the dotted line represents the change in the azimuth angle β in the second region BL2, and the broken line represents the third region BL3. Represents a change in the azimuth angle β. In the two types of curves shown in FIG. 6, the solid line represents the change in the tilt angle γ in the first region BL1, and the dotted line represents the change in the tilt angle γ in the second region BL2 and the third region BL3. ing.
図5および図6からわかるように、IPS−Proモードにおける電界印加時の液晶層3の配向変化は、方位角βの変化、すなわち基板平面内での液晶分子LCの回転が主である。また、液晶層3の厚さ方向で見た液晶分子LCの方位角は、第1の配向膜7のから少し離れた位置で極大をとる凸状の変化であり、かつ、第1の領域BL1における変化が、第2の領域BL2および第3の領域BL3における変化よりも大きい。
As can be seen from FIGS. 5 and 6, the change in the orientation of the
したがって、フリンジ電界が印加されたときの液晶層3の配向は、たとえば、図7に示すような状態に変化すると考えられる。すなわち、第2の領域BL2および第3の領域BL3における捩れ配向の捩れ角は、第1の領域BL1における捩れ角よりも小さい。また、第1の領域BL1は、第1の配向膜7の近傍における液晶分子LCのチルト角の変化が大きい。
Therefore, it is considered that the orientation of the
このように、従来の一般的なIPS−Proモードの液晶表示パネルでは、第1の領域BL1と、第2の領域BL2および第3の領域BL3とで、電界印加時の配向状態に違いが生じる。またこのとき、第2の領域BL2および第3の領域BL3における配向変化は、第1の領域BL1における配向変化よりも変化の度合いが小さい。そのため、画素の透過率を調べると、たとえば、図8に示すように、第2の領域BL2および第3の領域BL3における透過率が、第1の領域BL1における透過率よりも低くなる。 As described above, in the conventional general IPS-Pro mode liquid crystal display panel, the first region BL1, the second region BL2, and the third region BL3 are different in alignment state when an electric field is applied. . At this time, the degree of change in the orientation change in the second region BL2 and the third region BL3 is smaller than that in the first region BL1. Therefore, when the transmittance of the pixel is examined, for example, as shown in FIG. 8, the transmittance in the second region BL2 and the third region BL3 is lower than the transmittance in the first region BL1.
したがって、従来のIPS−Proモードの液晶表示パネルでは、たとえば、画素の平均透過率が低くなる、画素内における透過率の分布が縞状になり画質の低下の要因になりうるといった問題が生じる。 Therefore, in the conventional IPS-Pro mode liquid crystal display panel, there are problems that, for example, the average transmittance of the pixels is lowered, and the transmittance distribution in the pixels is striped, which may cause a reduction in image quality.
以上のようなことから、IPS−Proモードの液晶表示パネルにおける画素の透過率を向上させるには、たとえば、電界を印加したときの液晶層3の各領域BL1,BL2,BL3における配向変化の度合いの違いを小さくすることが有効であると考えられる。そこで、実施例1の液晶表示パネルでは、電界を印加したときの液晶層3の各領域BL1,BL2,BL3における配向変化の度合いの違いを小さくし、画素内における透過率の向上や面内分布の均一化をはかる。
From the above, in order to improve the transmittance of the pixel in the IPS-Pro mode liquid crystal display panel, for example, the degree of orientation change in each region BL1, BL2, BL3 of the
図9乃至図12は、実施例1の液晶表示パネルの原理を説明するための模式図である。
図9は、理想的な液晶層の配向変化を示す模式図である。図10は、液晶表示パネルにおける液晶層の配向変化を理想的な変化に近づける方法の一例を示す模式図である。図11は、図10に示した2つの状態における画素容量の誘電体の成分比を示す模式図である。図12は、画素容量の誘電体の成分比を一定に保ちながら櫛歯ピッチを変えたときの透過率の変化の一例を示す模式図である。
9 to 12 are schematic diagrams for explaining the principle of the liquid crystal display panel according to the first embodiment.
FIG. 9 is a schematic diagram showing an orientation change of an ideal liquid crystal layer. FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of a method for bringing the orientation change of the liquid crystal layer in the liquid crystal display panel close to an ideal change. FIG. 11 is a schematic diagram showing the component ratio of the dielectric of the pixel capacitor in the two states shown in FIG. FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of a change in transmittance when the comb tooth pitch is changed while keeping the component ratio of the dielectric of the pixel capacitor constant.
従来のIPS−Proモードの液晶表示パネルにおける電界印加時の液晶分子LCの方位角βの分布を見ると、図5に示したように、第1の配向膜7との界面から少し離れた位置にある液晶分子LCの変化が最も大きい。すなわち、従来のIPS−Proモードの液晶表示パネルでは、液晶層3の厚さ方向で見た捩れ配向の捩れ方向は、第1の配向膜7との界面から少し離れた位置で反転する。
Looking at the distribution of the azimuth angle β of the liquid crystal molecules LC when an electric field is applied in the conventional IPS-Pro mode liquid crystal display panel, as shown in FIG. 5, the position is slightly away from the interface with the
IPS−Proモードの液晶表示パネルにおける画素の透過率は、使用する材料の透過率を無視すると、第1の偏光板4および液晶層3を通過した光の偏光状態と、第2の偏光板5の透過軸(吸収軸)の方向との関係によって決まる。この関係によって決まる透過率を高めるには、電界印加時の液晶層3の捩れ配向の捩れ角を大きくするとともに、たとえば、図9に示すように、厚さ方向で見た捩れ方向が一方向になり、かつ、チルト角の変化が無いようにすることが望まれる。なお、図9は、左側が電界無印加時の液晶層3の配向を示し、右側が電界印加時の液晶層3の配向を示している。
The transmittance of the pixel in the IPS-Pro mode liquid crystal display panel is determined by observing the polarization state of light passing through the first
したがって、実施例1の液晶表示パネルでは、上記の関係によって決まる画素の透過率を高めるために、まず、図10の(b)に示すように、液晶層3に印加されるフリンジ電界(電気力線21)を、液晶層3と第1の配向膜7との界面近傍に局在化させる。なお、図10は、フリンジ電界(電気力線21)の分布と液晶分子LCの捩れ配向との関係を模式的に示しており、(a)と(b)とでは、フリンジ電界の分布が異なる。
Therefore, in the liquid crystal display panel of Example 1, in order to increase the transmittance of the pixel determined by the above relationship, first, as shown in FIG. 10B, a fringe electric field (electric force) applied to the
図10の(b)に示したように、液晶層3に印加される電界を第1の配向膜7との界面近傍に局在させると、捩れ配向が反転する位置が、図10の(a)に示した場合に比べて、第1の配向膜7に近づく。そのため、捩れ配向が、理想的な配向状態、すなわち図9の(b)に示した状態に近づく。
As shown in FIG. 10B, when the electric field applied to the
また、電界印加時のチルト角の変化を低減させるには、フリンジ電界をより短い周期で配置すればよく、たとえば、画素電極15の櫛歯ピッチPを低減すればよい。なお、櫛歯ピッチPというのは、歯の配置間隔であり、歯の幅LWとスリットの幅SWとの和に相当する。チルト角の変化は、フリンジ電界に沿って液晶分子LCが配向することに起因する。液晶層3に印加されるフリンジ電界はアーチ状なので極大点(電界の方向が基板平面と平行になる点)の両側で異なる符号のチルト角を発生させ、その結果として液晶層3にベンド配向が発生する。櫛歯ピッチPを低減するほど、フリンジ電界の繰り返し周期が低減し、チルト角が減少する。
Further, in order to reduce the change in the tilt angle when the electric field is applied, the fringe electric field may be arranged with a shorter period, for example, the comb tooth pitch P of the
ところで、画素の開口領域、すなわち透過率と関係する領域は、電気回路的に見ると、画素電極15および共通電極13を一対の電極とし、第1の配向膜7、液晶層3、第1の配向膜7、および第3の絶縁層14の積層体を誘電体とする容量(コンデンサ)である。この容量は、一般に、画素容量または液晶容量などと呼ばれる。このとき、図10の(a)および(b)に示した画素容量における誘電体の成分比は、それぞれ、図11に示したような比になる。なお、図11の(a)は、フリンジ電界が図10の(a)に示した分布のときの誘電体の成分比であり、図11の(b)は、フリンジ電界が図10の(b)に示した分布のときの誘電体の成分比である。
By the way, the opening area of the pixel, that is, the area related to the transmittance, in terms of electric circuit, the
第3の絶縁層14の厚さおよび第1の配向膜7の厚さを変えずにフリンジ電界を局在化させた場合、フリンジ電界のうちの液晶層3に印加される成分が減少する。そのため、画素電極15と共通電極13の間に与える電位差が同じ場合、フリンジ電界を第1の配向膜7の界面近傍に局在化させることにより、液晶層3に印加される電界の電圧値が低くなり、液晶分子LCの回転、すなわち捩れ配向の捩れ角が小さくなる。したがって、フリンジ電界を第1の配向膜7の界面近傍に局在化させる場合は、電界強度を増大させ、液晶層3に印加される電圧値を増大させる必要がある。
When the fringe electric field is localized without changing the thickness of the third insulating
フリンジ電界の強度を増大させる方法としては、たとえば、画素電極15と共通電極13との間の電位差を大きくする方法が考えられる。しかしながら、この方法は、画素電極15に印加する(書き込む)階調電圧信号の振幅を大きくする必要があり、消費電力が増大するので望ましくない。
As a method of increasing the strength of the fringe electric field, for example, a method of increasing the potential difference between the
また、フリンジ電界を第1の配向膜7の界面近傍に局在化させることにより液晶層3に印加される電界の電圧値が低減するのを防ぐ方法としては、そのほかに、たとえば、第3の絶縁層14および第1の配向膜7を薄くする、またはこれらの比誘電率を増大するといった方法がある。ただし、第3の絶縁層14や第1の配向膜7に適用可能な材料は限られているので、これらの比誘電率を増大することは困難である。ちなみに、第3の絶縁層14は、緻密な膜質であり、かつ、平坦性、耐熱性、および透明性が高い絶縁膜であることが望ましく、たとえば、窒化ケイ素膜(比誘電率はおよそ6.5)を用いることが多い。また、第1の配向膜7は塗布形成が可能であり、かつ、配向性および透明性が高い絶縁膜であることが望ましく、たとえば、ポリイミド膜(比誘電率はおよそ4.0)を用いることが多い。
As another method for preventing the voltage value of the electric field applied to the
したがって、実施例1の液晶表示パネルでは、フリンジ電界を第1の配向膜7の界面近傍に局在化させることにより液晶層3に印加される電界の電圧値が低減するのを防ぐために、第3の絶縁層14および第1の配向膜7を薄くする。より具体的には、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETの比ILET/P、および櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の厚さALT1の比ALT1/Pを一定に保ちながら櫛歯ピッチPを低減する。すなわち、実施例1の液晶表示パネルでは、画素容量の誘電体として機能する積層体(第3の絶縁層14、第1の配向膜7、液晶層3、および第1の配向膜7)の成分比を、たとえば、図10の(a)に示したような比に保ちながら櫛歯ピッチPを低減する。このようにすることで、液晶層3に印加されるフリンジ電界の強度を保ちながら、フリンジ電界を第1の配向膜7との界面近傍に局在化させることができる。
Therefore, in the liquid crystal display panel of Example 1, in order to prevent the voltage value of the electric field applied to the
なお、第1の配向膜7は、画素電極15を十分に被覆する必要がある。画素電極15の歯の断面形状は、たとえば、図10の(a)および(b)に示したような台形状であり、当該台形の角の部分は電界が集中し、電界強度が特に高くなる。そのため、画素電極15の角(台形の角)の部分が液晶層3と接触すると、たとえば、液晶層3を構成する液晶材料に化学反応が生じてイオン性の反応生成物を生じる場合があり、液晶層3の抵抗の低下などの特性の劣化が生じる。したがって、第1の配向膜7には、液晶材料の浸透を許さない緻密な膜質であることに加え、十分な膜厚が要求される。また、第1の配向膜7は、塗布形成時の流動により、画素電極15の角(台形の角)を含む歯の上とスリットの上とで、厚さに変動があり、通常、歯の上よりもスリットの上のほうが厚くなる。これらのことを考慮すると、第1の配向膜7の厚さALT1(平均膜厚)は、画素電極15の厚さの約1.5倍以上にする必要がある。なお、第1の配向膜7の平均膜厚ALT1というのは、画素内における各点での厚さを平均化した値である。
Note that the
以上のようなことから、本願発明者らが、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETの比ILET/P、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の平均膜厚ALT1の比ALT1/P、および櫛歯ピッチPと画素電極15の厚さの比を保ちながら櫛歯ピッチPを低減したときの透過率を調べたところ、たとえば、図12に示したような結果が得られた。なお、図12は、横軸が櫛歯ピッチP、縦軸が透過率TRのグラフであり、画素電極15と共通電極13との電位差は、低耐圧ドライバで付与可能な4.5Vにしている。また、図12には、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETの比ILET/Pを0.045にした場合、0.015にした場合、および0.010にした場合の櫛歯ピッチPと透過率TRとの関係を示している。
As described above, the inventors of the present application have determined that the ratio ILET / P between the comb tooth pitch P and the thickness IRET of the third insulating
また、櫛歯ピッチPは、歯の幅LWとスリットの幅SWの比が2:3になるようにしている。また、透過率TRは、偏光板の平行透過率を100%としている。またさらに、透過率TRは、カラーフィルタを含む基板透過率を考慮しておらず、第1の偏光板4および液晶層3を通過した光の偏光状態と、第2の偏光板5の透過軸(吸収軸)との関係のみで決まる透過率である。
The comb tooth pitch P is set such that the ratio of the tooth width LW to the slit width SW is 2: 3. Further, the transmittance TR is set such that the parallel transmittance of the polarizing plate is 100%. Further, the transmittance TR does not consider the transmittance of the substrate including the color filter, and the polarization state of the light that has passed through the first
図12からわかるように、櫛歯ピッチPが5μm以上の場合は、櫛歯ピッチPの低減とともに透過率TRが急激に増大するが、櫛歯ピッチPが5μm以下になると、透過率の変化が緩やかになり飽和する傾向がある。したがって、櫛歯ピッチPを5μm以下にすれば、IPS−Proモードの液晶表示パネルにおける上限に近い透過率が得られる。 As can be seen from FIG. 12, when the comb tooth pitch P is 5 μm or more, the transmittance TR increases rapidly as the comb tooth pitch P decreases. However, when the comb tooth pitch P becomes 5 μm or less, the transmittance changes. There is a tendency to become gradual and saturated. Therefore, when the comb tooth pitch P is set to 5 μm or less, the transmittance close to the upper limit in the liquid crystal display panel of the IPS-Pro mode can be obtained.
このように、櫛歯ピッチPが5μm以下になると透過率の増大が緩やかになる理由は、たとえば、以下のように説明される。 Thus, the reason why the increase in transmittance is moderate when the comb tooth pitch P is 5 μm or less is explained as follows, for example.
図13乃至図16は、櫛歯ピッチが5μm以下になると透過率の増大が緩やかになる理由を説明するための模式図である。
図13は、櫛歯ピッチを低減したときの液晶層の配向状態を説明するための模式図である。図14は、図13に示した区間の透過率分布を示す模式図である。図15は、櫛歯ピッチをさらに低減したときの液晶層の配向状態を説明するための模式図である。図16は、図15に示した区間の透過率分布を示す模式図である。
なお、図13および図15に示した区間は、図7に示した区間と同じであるとする。
FIGS. 13 to 16 are schematic diagrams for explaining the reason why the increase in transmittance becomes moderate when the comb tooth pitch is 5 μm or less.
FIG. 13 is a schematic diagram for explaining the alignment state of the liquid crystal layer when the comb tooth pitch is reduced. FIG. 14 is a schematic diagram showing the transmittance distribution in the section shown in FIG. FIG. 15 is a schematic diagram for explaining the alignment state of the liquid crystal layer when the comb tooth pitch is further reduced. FIG. 16 is a schematic diagram showing the transmittance distribution in the section shown in FIG.
The sections shown in FIGS. 13 and 15 are the same as the sections shown in FIG.
櫛歯ピッチPが5μmよりも十分に大きい場合、液晶層3に印加されるフリンジ電界(電気力線21)は、たとえば、図7に示したような分布になっている。電界印加時の液晶層3の配向変化は、印加したフリンジ電界による変化が主であるが、液晶層3は弾性体としての性質を有する。そのため、第1の領域BL1(歯とスリットの境界部分)で生じた配向変化は、他の領域に伝播する。しかしながら、櫛歯ピッチPが大きいと、第1の領域BL1で生じた配向変化が第2の領域BL2(歯の中央部分)や第3の領域BL3(スリットの中央部分)まで十分に伝播せず、各領域BL1,BL2,BL3における配向状態に差が生じる。その結果、透過率TRが図8に示したような分布になる。
When the comb tooth pitch P is sufficiently larger than 5 μm, the fringe electric field (electric field lines 21) applied to the
これに対し、櫛歯ピッチPを低減して5μmに近づけると、フリンジ電界の密度が増大し、たとえば、図13に示すように、配向変化が大きい領域BL4が第1の配向膜7に近づくとともに、それらの間隙が狭くなる。そのため、配向変化が大きい領域BL4に生じた配向変化が、歯の中央部分やスリットの中央部分まで伝播し、各領域BL1,BL2,BL3における配向状態の差が小さくなる。したがって、図14に示すように、第1の領域BL1(歯とスリットの境界部分)における透過率と、第2の領域BL2(歯の中央部分)および第3の領域BL3(スリットの中央部分)における透過率との差が小さくなる。なお、図14に示した透過率TRの値T1は、図8に示した第2の領域BL2(歯の中央部分)および第3の領域BL3(スリットの中央部分)における透過率TRの値である。
On the other hand, when the comb tooth pitch P is reduced to approach 5 μm, the density of the fringe electric field increases. For example, as shown in FIG. 13, the region BL4 having a large orientation change approaches the
また、櫛歯ピッチPをさらに低減してほぼ5μmにすると、フリンジ電界の密度がさらに増大し、たとえば、図15に示すように、配向変化が大きい領域BL4の間隙がさらに狭くなるので、各領域BL1,BL2,BL3における配向状態の差がさらに小さくなる。したがって、図16に示すように、第1の領域BL1(歯とスリットの境界部分)における透過率と、第2の領域BL2(歯の中央部分)および第3の領域BL3(スリットの中央部分)における透過率との差がさらに小さくなる。なお、図16に示した透過率TRの値T1,T2は、図14に示した第2の領域BL2(歯の中央部分)および第3の領域BL3(スリットの中央部分)における透過率TRの値である。 Further, when the comb pitch P is further reduced to approximately 5 μm, the fringe electric field density further increases. For example, as shown in FIG. 15, the gap in the region BL4 having a large orientation change is further narrowed. The difference in alignment state between BL1, BL2 and BL3 is further reduced. Therefore, as shown in FIG. 16, the transmittance in the first region BL1 (the boundary portion between the teeth and the slit), the second region BL2 (the central portion of the teeth), and the third region BL3 (the central portion of the slit). The difference from the transmittance at is further reduced. The values T1 and T2 of the transmittance TR shown in FIG. 16 are the values of the transmittance TR in the second region BL2 (center portion of the tooth) and the third region BL3 (center portion of the slit) shown in FIG. Value.
このように、櫛歯ピッチPが大きいうちは、櫛歯ピッチPを小さくしていくにしたがい、配向変化が大きい領域BL4の間隔が狭くなっていくが、櫛歯ピッチPがある値まで小さくなると、配向変化が大きい領域BL4が互いに重なり合うようになる。そうなると、それ以上櫛歯ピッチPを小さくしても、配向変化に違いが生じなくなる。したがって、櫛歯ピッチPをある値より小さくすると透過率が飽和する。なお、本願発明者らが調べた結果において、櫛歯ピッチPを5μm以下にすると透過率TRが飽和したのは、現状の液晶表示パネルにおいて配向変化が大きい領域BL4が互いに重なり合うのが、櫛歯ピッチPが5μmの近傍であったからである考えられる。 As described above, while the comb tooth pitch P is large, as the comb tooth pitch P is reduced, the interval between the regions BL4 where the orientation change is large is narrowed, but when the comb tooth pitch P is reduced to a certain value. The regions BL4 having a large orientation change overlap each other. Then, even if the comb tooth pitch P is further reduced, no difference occurs in the orientation change. Therefore, if the comb pitch P is made smaller than a certain value, the transmittance is saturated. As a result of investigations by the present inventors, the transmittance TR is saturated when the comb tooth pitch P is set to 5 μm or less because the regions BL4 having large alignment changes overlap each other in the present liquid crystal display panel. This is probably because the pitch P was in the vicinity of 5 μm.
図17は、櫛歯ピッチと第3の絶縁層の厚さの比および櫛歯ピッチと第1の配向膜の厚さの比と透過率との関係の一例を示す模式図である。
なお、図17は、横軸が櫛歯ピッチPと第3の絶縁膜14の厚さILETとの比ILET/P、縦軸が透過率TRのグラフ図である。また、図17には、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の平均膜厚ALT1との比ALT1/Pを0.010にした場合、0.012にした場合、0.014にした場合、0.016にした場合、0.018にした場合、および0.020にした場合の、第3の絶縁膜14の厚さILETと透過率TRとの関係を示している。
FIG. 17 is a schematic diagram illustrating an example of the relationship between the ratio of the comb tooth pitch to the thickness of the third insulating layer, and the ratio of the comb tooth pitch to the thickness of the first alignment film and the transmittance.
FIG. 17 is a graph showing the ratio ILET / P between the comb tooth pitch P and the thickness IRET of the third insulating
上記の観点に基づいて、本願発明者らが、櫛歯ピッチPを5μmに固定し、第3の絶縁層14の厚さILETおよび第1の配向膜7の平均膜厚ALT1をさまざまに変えて透過率を計算したところ、たとえば、図17に示すような結果が得られた。
Based on the above viewpoint, the present inventors fixed the comb tooth pitch P to 5 μm, and varied the thickness IRET of the third insulating
図17からわかるように、櫛歯ピッチPと第3の絶縁膜14の厚さILETとの比ILET/P(すなわち第3の絶縁層14の厚さILET)を一定にした場合、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の平均膜厚ALT1との比ALT1/P(すなわち第1の配向膜7の平均膜厚ALT1)が小さくなるにつれて、透過率TRが増大する傾向にある。また、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の平均膜厚ALT1との比ALT1/Pを一定にした場合、櫛歯ピッチPと第3の絶縁膜14の厚さILETの比ILET/Pが小さくなるにつれて透過率TRが増大する傾向にあるが、櫛歯ピッチPと第3の絶縁膜14の厚さILETの比ILET/Pが0.04よりも小さくなると透過率TRの増大率が鈍化する傾向にある。具体的には、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETの比ILET/Pが0.04以下になり、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の平均膜厚ALT1の比ALT1/Pが0.014以下になると、透過率TRが飽和する。すなわち、櫛歯ピッチPが5μmの場合は、第3の絶縁層14の厚さILETを0.2μm以下、第1の配向膜7の平均膜厚ALT1を0.07μm以下にすると、透過率TRが飽和し、IPS−Proモードの液晶表示パネルにおける上限に近い透過率が得られる。
As can be seen from FIG. 17, when the ratio ILET / P between the comb tooth pitch P and the thickness IRET of the third insulating film 14 (that is, the thickness IRET of the third insulating layer 14) is constant, the comb tooth pitch. As the ratio ALT1 / P between P and the average film thickness ALT1 of the first alignment film 7 (that is, the average film thickness ALT1 of the first alignment film 7) decreases, the transmittance TR tends to increase. Further, when the ratio ALT1 / P between the comb tooth pitch P and the average film thickness ALT1 of the
なお、図17に示したグラフ図に示した透過率の計算は、液晶材料の弾性定数(k11,k22,k33)を(10.0pN,6.5pN,15.0pN)とし、誘電率異方性Δεを6.5として計算している。 In the calculation of the transmittance shown in the graph shown in FIG. 17, the elastic constants (k 11 , k 22 , k 33 ) of the liquid crystal material are (10.0 pN, 6.5 pN, 15.0 pN) and the dielectric constant is calculated. The rate anisotropy Δε is calculated as 6.5.
ところで、図12に示したような透過率の櫛歯ピッチ依存性は、液晶層3(液晶材料)の物性値にも依存するが、実用的な液晶材料における物性値、たとえば、弾性定数(k11,k22,k33)や誘電率異方性Δεは、ある狭い範囲の値をとる。そのため、図12に示した透過率の櫛歯ピッチ依存性は、実用的な液晶材料においてほぼ共通である。なお、実用的な液晶材料とは、モバイル用途に適した広い液晶温度範囲、低駆動電圧、高速応答のための低粘度、高複屈折率、アクティブ駆動時にフリッカを示さない高抵抗などの条件を同時に満足する液晶材料のことである。 By the way, the comb-teeth pitch dependency of the transmittance as shown in FIG. 12 depends on the physical property value of the liquid crystal layer 3 (liquid crystal material), but the physical property value in a practical liquid crystal material, for example, an elastic constant (k 11 , k 22 , k 33 ) and dielectric anisotropy Δε take values in a narrow range. For this reason, the comb-teeth pitch dependency of the transmittance shown in FIG. 12 is almost common in practical liquid crystal materials. Practical liquid crystal materials include conditions such as a wide liquid crystal temperature range suitable for mobile applications, low drive voltage, low viscosity for high-speed response, high birefringence, and high resistance that does not show flicker during active drive. At the same time, it is a satisfactory liquid crystal material.
すなわち、透過率の櫛歯ピッチ依存性は、液晶材料の種類によって多少違いが生じるものの、どの液晶材料でも櫛歯ピッチPが5μm以下の範囲では透過率が概ね飽和すると考えられる。したがって、実用的な液晶材料を用いたIPS−Proモードの液晶表示パネルであれば、櫛歯ピッチPを5μm以下にするとともに、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETの比ILET/Pを0.04以下にし、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の平均膜厚ALT1の比ALT1/Pを0.014以下にすることで、画素の透過率をIPS−Proモードにおける上限に近づけることができる。
In other words, the dependency of the transmittance on the comb pitch varies somewhat depending on the type of the liquid crystal material, but it is considered that the transmittance is almost saturated in any liquid crystal material in the range where the comb pitch P is 5 μm or less. Accordingly, in the case of an IPS-Pro mode liquid crystal display panel using a practical liquid crystal material, the comb tooth pitch P is set to 5 μm or less, and the ratio of the comb tooth pitch P to the thickness ILET of the third insulating
また、実施例1の液晶表示パネルでは、櫛歯ピッチPを低減するほど第1の配向膜7の平均膜厚ALT1も低減しなければならないが、第1の配向膜7の平均膜厚ALT1は、前述のように、液晶層3の化学変化を防ぐのに十分な厚さが必要である。このとき、第1の配向膜7の平均膜厚ALT1は、膜質を緻密化しても0.03μm程度必要である。これは、第1の配向膜7の平均膜厚ALT1、ひいては櫛歯ピッチPに制限を与えることを意味する。すなわち、実施例1の液晶表示パネルにおいて、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の平均膜厚ALT1の比ALT1/Pを0.014以下とするのであれば、櫛歯ピッチPの下限は2μmになる。
Further, in the liquid crystal display panel of Example 1, the average film thickness ALT1 of the
また、実施例1の液晶表示パネルでは、櫛歯ピッチPを低減するほど第1の配向膜7の平均膜厚ALT1も低減するので、櫛歯ピッチPの低減に伴い画素電極15の厚さも低減することが望ましい。しかしながら、画素電極15の厚さを低減すると、当該画素電極15の電気抵抗が増大する。一般に、画素電極15の電気抵抗はその断面積に反比例するが、このほかにも、たとえば、画素電極15を形成するITOの断面構造の変化により、画素電極15の厚さをある値よりも小さくすると電気抵抗が著しく増大する。
Further, in the liquid crystal display panel of Example 1, the average film thickness ALT1 of the
画素電極の形成に用いるITO膜の成膜過程は、核形成とその成長という二段階からなり、個々の核が平面方向に成長して互いに連結し、さらには膜厚方向に成長することにより均質なITO膜が得られる。すなわち、画素電極15の厚さを薄くしていくと核の成長が不十分な段階で成膜をとめなければならず、この段階では個々の核が充分に連結していないため高抵抗となる。成膜条件にもよるが、個々の核の大きさは約0.01μmであるため、画素電極15の膜厚を約0.01μm以下とすると電気抵抗が急激に増大し、液晶層3に電圧を印加できなくなる。このこともまた画素電極15の厚さ、ひいては櫛歯ピッチPの低減に制限を与えることになる。画素電極15の厚さを0.01μmにし、櫛歯ピッチPと画素電極15の厚さの比を前述の0.01にすると、櫛歯ピッチPの下限は約1μmになる。これは前述の液晶層3の化学反応を防ぐために必要な第1の配向膜7の平均膜厚ALT1(0.03μm)から規定される櫛歯ピッチの下限値(2μm)よりも小さい値である。そのため、第1の配向膜7の平均膜厚ALT1から規定される櫛歯ピッチPの下限値が、実施例1の液晶表示パネルにおける櫛歯ピッチPの下限値となる。したがって、実施例1の液晶表示パネルにおける画素電極15の櫛歯ピッチPは、2μm以上、5μm以下になる。
The ITO film formation process used to form the pixel electrode consists of two stages: nucleation and growth. Individual nuclei grow in the plane direction and are connected to each other. An ITO film can be obtained. That is, if the thickness of the
以上説明したように、実施例1によれば、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETの比ILET/Pを0.04以下、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の平均膜厚ALT1の比ALT1/Pを0.014以下に保ちながら、櫛歯ピッチPを2μm以上5μm以下の値に低減することで、IPS−Proモードの液晶表示パネルの透過率を向上させることができる。
As described above, according to the first embodiment, the ratio ILET / P between the comb tooth pitch P and the thickness IRET of the third insulating
(比較例1)
実施例1の液晶表示パネルの作用効果を明確にするために、比較例1として、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETの比ILET/P、または櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の平均膜厚ALT1の比ALT1/Pのいずれか一方のみを一定にして櫛歯ピッチPを低減したときの、櫛歯ピッチPと透過率との関係の一例を示す。
(Comparative Example 1)
In order to clarify the operational effects of the liquid crystal display panel of Example 1, as Comparative Example 1, the ratio ILET / P of the comb tooth pitch P to the thickness I ET of the third insulating
図18は、本発明に関わる比較例1の液晶表示パネルにおける櫛歯ピッチと透過率との関係の一例を示す模式図である。
なお、図18は、横軸が櫛歯ピッチP(μm)、縦軸が透過率TR(%)のグラフ図である。また、図18において、白抜きの三角印は、実施例1の液晶表示パネルにおける櫛歯ピッチPと透過率TRとの関係(ILET/P=0.015の場合)を示しており、白抜きの丸印は、以下に挙げる比較例1の液晶表示パネルにおける櫛歯ピッチPと透過率TRとの関係を示している。
FIG. 18 is a schematic diagram showing an example of the relationship between the comb tooth pitch and the transmittance in the liquid crystal display panel of Comparative Example 1 according to the present invention.
FIG. 18 is a graph showing the comb tooth pitch P (μm) on the horizontal axis and the transmittance TR (%) on the vertical axis. In FIG. 18, white triangles indicate the relationship between the comb tooth pitch P and the transmittance TR in the liquid crystal display panel of Example 1 (in the case of ILET / P = 0.015). The circles indicate the relationship between the comb tooth pitch P and the transmittance TR in the liquid crystal display panel of Comparative Example 1 described below.
比較例1の液晶表示パネルとして、本願発明者らは、まず、第3の絶縁層14の厚さILETを一定にし、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の平均膜厚ALT1の比ALT1/Pを0.015に保ちながら、櫛歯ピッチPを変えたモデルを用意した。このとき、第3の絶縁層14の厚さILETは、櫛歯ピッチPが7μmのときの櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETの比ILET/Pが0.045になる厚さである0.32μmとした。
As the liquid crystal display panel of Comparative Example 1, the inventors of the present application first made the thickness IRET of the third insulating
このような液晶表示パネルにおける櫛歯ピッチPと透過率TRとの関係は、たとえば、図18に示した白抜きの丸印のような関係になった。すなわち、比較例1の液晶表示パネルでは、櫛歯ピッチPが約6μmのときに透過率が最大(極大)になり、これよりも櫛歯ピッチPを低減すると透過率TRが低下した。 The relationship between the comb-tooth pitch P and the transmittance TR in such a liquid crystal display panel is, for example, a relationship like a white circle shown in FIG. That is, in the liquid crystal display panel of Comparative Example 1, the transmittance was maximized (maximum) when the comb tooth pitch P was about 6 μm, and the transmittance TR was lowered when the comb tooth pitch P was further reduced.
また、逆に、第1の配向膜7の平均膜厚ALT1を一定の厚さ(0.1μm)にし、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETの比ILET/Pを0.045に保ちながら、櫛歯ピッチPを変えた場合も、櫛歯ピッチPと透過率TRとの関係は、白抜きの丸印と同様の関係になった。
Conversely, the average film thickness ALT1 of the
また、第3の絶縁層14の厚さILETを0.32μm、第1の配向膜7の平均膜厚ALT1を0.1μmに固定して、櫛歯ピッチPを変えた場合も、櫛歯ピッチPと透過率TRとの関係は、白抜きの丸印と同様の関係になった。またさらに、第3の絶縁層14の厚さILETおよび第1の配向膜7の平均膜厚ALT1を一定にして櫛歯ピッチPを変えたときの透過率は、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETの比ILET/P、または櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の平均膜厚ALT1の比ALT1/Pのいずれか一方のみを一定にしたときの透過率よりも低くなった。
Further, when the thickness IRET of the third insulating
これに対し、実施例1の液晶表示パネルでは、図11に示した白抜きの三角印のように、櫛歯ピッチPが5μm以下の範囲で透過率が飽和し、その値は、比較例1の液晶表示パネルにおける透過率よりも大きい。 On the other hand, in the liquid crystal display panel of Example 1, the transmittance is saturated in the range where the comb-tooth pitch P is 5 μm or less, as indicated by white triangles shown in FIG. It is larger than the transmittance of the liquid crystal display panel.
すなわち、IPS−Proモードの液晶表示パネルにおいて、櫛歯ピッチPの低減により透過率を向上させるには、実施例1のように、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETの比ILET/Pを0.04以下、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の平均膜厚ALT1の比ALT1/Pを0.01以下に保ちながら、櫛歯ピッチPを2μm以上5μm以下に低減することが必須であるといえる。
That is, in the IPS-Pro mode liquid crystal display panel, in order to improve the transmittance by reducing the comb-teeth pitch P, the comb-teeth pitch P and the thickness IRET of the third insulating
図19乃至図21は、本発明による実施例2の液晶表示パネルの原理を説明するための模式図である。
図19は、液晶表示パネルの応答特性を向上させる方法の従来例の一つを説明するための模式断面図である。図20は、液晶層の厚さと透過率との関係の一例を示す模式図である。図21は、本発明による実施例2の液晶表示パネルの原理を説明するための模式図である。
19 to 21 are schematic views for explaining the principle of the liquid crystal display panel according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view for explaining one conventional example of a method for improving the response characteristics of a liquid crystal display panel. FIG. 20 is a schematic diagram showing an example of the relationship between the thickness of the liquid crystal layer and the transmittance. FIG. 21 is a schematic diagram for explaining the principle of the liquid crystal display panel according to the second embodiment of the present invention.
IPS−Proモードの液晶表示パネル(液晶表示装置)は、前述のように、たとえば、携帯電話端末やデジタルカメラなどの携帯型電子機器に搭載されるようになってきている。これらの携帯型電子機器は、前述のように動画再生機能の搭載(普及)が進んでおり、搭載する液晶表示装置には高速応答化が求められている。 As described above, IPS-Pro mode liquid crystal display panels (liquid crystal display devices) have been mounted on portable electronic devices such as mobile phone terminals and digital cameras. As described above, these portable electronic devices have been equipped (spread) with a moving image playback function, and a liquid crystal display device to be mounted is required to have a high-speed response.
IPS−Proモードの液晶表示パネルにおける応答特性を向上させるには、前述のように、液晶層の厚さを低減させるのが有効かつ実用的である。しかしながら、従来のIPS-Proモードの液晶表示パネルの場合、液晶層の厚さを低減させると、透過率が低下する。 In order to improve the response characteristics of the IPS-Pro mode liquid crystal display panel, it is effective and practical to reduce the thickness of the liquid crystal layer as described above. However, in the case of a conventional IPS-Pro mode liquid crystal display panel, if the thickness of the liquid crystal layer is reduced, the transmittance is lowered.
IPS−Proモードの液晶表示パネルにおいて、液晶層3に電界を印加したときに配向変化が大きい領域BL4は、たとえば、図19の左側に示すように、液晶層3のうちの、第1の基板1に近く、かつ、歯とスリットの境界付近に位置する。液晶層3は、弾性体としての性質を示すので、配向変化が大きい領域BL4で生じた配向変化(液晶分子の回転)は、歯の中央部分やスリットの中央部分に伝播し、これにより歯の中央部分およびスリットの中央部分における配向変化を増大させている。
In the IPS-Pro mode liquid crystal display panel, the region BL4 having a large alignment change when an electric field is applied to the
一方、第1の配向膜7および第2の配向膜17は、これに近接する液晶層3の配向方向を規定するアンカリング効果を示す。そのため、液晶層3のうちの、第2の配向膜17との界面の近傍の領域BL5は、第2の配向膜17による配向規制力を受け、電界を印加したときの配向変化(液晶分子の回転)が抑制される。これにより、電界が印加された液晶層3は捩れ配向となり、IPS−Proモードの特長である広視野角化が可能になる。
On the other hand, the
さて、このようなIPS−Proモードの液晶表示パネルにおいて、液晶層3の厚さを低減した場合、たとえば、図19の右側に示すように、液晶層3に占める、第2の配向膜17の配向規制力を受ける領域BL5の比率が増大する。すなわち、液晶層3の厚さを低減すると、アンカリング効果が増大することにより、配向変化が大きい領域BL4で生じた配向変化が周囲に伝播しにくくなる。その結果、たとえば、図20に示すように、歯の中央およびスリットの中央における透過率が低減する。なお、図20は、横軸が歯の並んでいる方向(x方向)の位置、縦軸が透過率TRのグラフ図である。また、図20において、太い点線の曲線は液晶層を厚くしたときの透過率の分布を示しており、太い実線は液晶層を薄くしたときの透過率の分布を示している。
In the IPS-Pro mode liquid crystal display panel, when the thickness of the
以上のようなことから、本願発明者らが、液晶層3の厚さを低減しても透過率が低減しないようにする方法を検討した結果、液晶層3の厚さの低減とともに、画素電極の櫛歯ピッチPを低減すればよいことがわかった。すなわち、実施例2の液晶表示パネルでは、櫛歯ピッチPと液晶層3の厚さDLCとの比DLC/Pを一定に保ちながら、液晶層3のDLCを低減することで、透過率の維持と応答特性の向上とを両立させる。
As described above, the inventors of the present invention have studied a method for preventing the transmittance from being reduced even if the thickness of the
液晶層3の厚さの低減にあわせて櫛歯ピッチを低減した場合、液晶層3中におけるフリンジ電界の分布状態、すなわち液晶層3の厚さで規格化したフリンジ電界の分布をほぼ一定に保つことができる。また、液晶層3の厚さを低減すればアンカリング効果が増大するが、櫛歯ピッチPの低減により、たとえば、図21に示すように、歯とスリットの境界から歯の中央までの距離、および歯とスリットの境界からスリットの中央までの距離もまた減少する。これにより、配向変化が大きい領域BL4の間隔が狭くなるので、歯の中央部分やスリットの中央部分のような電界密度が疎な領域に、配向変化が大きい領域BL4で生じた配向変化を充分に伝播させることができるようになり、透過率の低下を防ぐことができる。
When the comb-teeth pitch is reduced in accordance with the reduction in the thickness of the
図22および図23は、実施例2の液晶表示パネルにおける画素電極の櫛歯ピッチと液晶層の厚さとの関係および作用効果を説明するための模式図である。
図22は、実施例2の液晶表示パネルにおける画素電極の櫛歯ピッチと液晶層の厚さとの比の望ましい範囲を説明するための模式図である。図23は、画素電極の櫛歯ピッチと液晶層の厚さとの比を一定に保ちながら液晶層の厚さを低減したときの透過率および応答時間の一例を示す模式図である。
なお、図22は、横軸が液晶層3の厚さDLC(μm)、左縦軸が透過率TR(%)のグラフ図である。また、図23は、横軸が液晶層3の厚さDLC(μm)、左縦軸が透過率TR(%)、右縦軸が応答時間RES(msec)のグラフ図であり、太い実線は液晶層の厚さDLCと透過率TRとの関係を示しており、太い点線は液晶層の厚さDLCと応答時間RESとの関係を示している。
FIGS. 22 and 23 are schematic diagrams for explaining the relationship between the comb-teeth pitch of the pixel electrode and the thickness of the liquid crystal layer and the operational effects in the liquid crystal display panel of the second embodiment.
FIG. 22 is a schematic diagram for explaining a desirable range of the ratio between the comb-teeth pitch of the pixel electrode and the thickness of the liquid crystal layer in the liquid crystal display panel according to the second embodiment. FIG. 23 is a schematic diagram illustrating an example of transmittance and response time when the thickness of the liquid crystal layer is reduced while the ratio between the comb-teeth pitch of the pixel electrode and the thickness of the liquid crystal layer is kept constant.
FIG. 22 is a graph showing the thickness D LC (μm) of the
液晶層3の厚さDLCの低減にあわせて櫛歯ピッチPを低減させる場合は、実施例1で説明したように、櫛歯ピッチPの低減にあわせて第3の絶縁層14の厚さILETおよび第1の配向膜7の平均膜厚ALT1を低減することが望ましいのはもちろんである。
When the comb tooth pitch P is reduced in accordance with the reduction in the thickness DLC of the
また、実施例2のように画素電極15の櫛歯ピッチPと液晶層3の厚さDLCとの比DLC/Pを一定に保ちながら液晶層3の厚さDLCを低減する場合、前述のアンカリング効果を考慮すると、その比DLC/Pは、従来の液晶表示パネルにおける比よりも大きくすることが望ましい。従来の液晶表示パネルにおける画素電極15の櫛歯ピッチPと液晶層3の厚さDLCとの関係は、一般に、P>DLCであり、その比DLC/Pは0.6〜0.7程度である。したがって、実施例2の液晶表示パネルでは、画素電極15の櫛歯ピッチPと液晶層3の厚さDLCとの比DLC/Pを従来の値(0.6〜0.7程度)よりも大きくすることが望ましいと考えられる。
In the case of reducing the thickness D LC of the
そこで、本願発明者らが、画素電極15の櫛歯ピッチPと液晶層3の厚さDLCとの比DLC/Pを0.6よりも大きな値に定め、液晶層3の厚さDLCと透過率TRとの関係を調べたところ、たとえば、図22に示すような結果が得られた。なお、図22に示した結果は、液晶層3の厚さDLCとともに低減する櫛歯ピッチPの値に合わせて、液晶層3に印加される電界強度が一定になるようにして調べた関係である。すなわち、図22に示した結果は、実施例1で説明したように、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETの比ILET/Pを0.04以下、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の平均膜厚ALT1の比ALT1/Pを0.014以下に保ちながら調べた関係である。またさらに、図22に示した結果は、液晶層3のリタデーションΔn・DLCが一定になるように、液晶層3の厚さDLCの低減にあわせて、液晶層3の屈折率異方性Δnを増大させて調べた関係である。
Therefore, the present inventors set the ratio D LC / P between the comb tooth pitch P of the
図22からわかるように、画素電極15の櫛歯ピッチPと液晶層3の厚さDLCとの比DLC/Pを0.6または0.7に保ちながら液晶層3の厚さDLCを低減した場合、その厚さDLCが2.2μmから3.0μmの範囲、すなわち櫛歯ピッチPが5μm以下になる範囲では、厚さDLCの低減とともに透過率TRが急激に低下する。
As can be seen from Figure 22, the thickness D LC of the
これに対し、画素電極15の櫛歯ピッチPと液晶層3の厚さDLCとの比DLC/Pを0.8に保った場合、0.9に保った場合、および1.0に保った場合は、その厚さDLCが2.2μmから3.0μmの範囲、すなわち櫛歯ピッチPが2μm≦P≦5μmの範囲における透過率TRの変化量が小さい。
On the other hand, when the ratio D LC / P between the comb tooth pitch P of the
したがって、実施例2の液晶表示パネルでは、画素電極15の櫛歯ピッチPと液晶層3の厚さDLCとの比DLC/Pを0.8以上1.0以下、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETの比ILET/Pを0.04以下、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の平均膜厚ALT1の比ALT1/Pを0.014以下に保ちながら、櫛歯ピッチPが2μm以上5μm以下の値になるように液晶層3の厚さDLCを低減させることが望ましいと言える。
Therefore, in the liquid crystal display panel of Example 2, the ratio D LC / P between the comb tooth pitch P of the
なお、上記の条件は、液晶層3の厚さDLCの低減にともなう透過率の低下を抑えるための条件である。そこで、本願発明者らが、上記の条件にしたがって液晶層3の厚さDLCを変えたときの透過率TRおよび応答時間RESを測定したところ、たとえば、図23に示すような結果が得られた。なお、図23に示した結果は、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETの比ILET/Pを0.04以下、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の平均膜厚ALT1の比ALT1/Pを0.014以下に保ちながら測定したものである。またさらに、図23に示した結果では、液晶層3のリタデーションΔn・DLCが一定になるように、液晶層3の厚さDLCの低減にあわせて、液晶層3の屈折率異方性Δnを増大させて測定したものである。
In addition, said conditions are conditions for suppressing the fall of the transmittance | permeability accompanying reduction of the thickness DLC of the
また、応答時間RESは、暗表示の印加電圧から明表示の印加電圧に切り替えた際に生じる透過率の変化量を100%としたときに10%から90%に変化するのに要する時間と、明表示の印加電圧から暗表示の印加電圧に切り替えた際に生じる透過率の変化量を100%としたときに10%から90%に変化するのに要する時間の和としている。 The response time RES is the time required to change from 10% to 90% when the amount of change in transmittance that occurs when the applied voltage for dark display is switched to the applied voltage for bright display is 100%. This is the sum of the time required to change from 10% to 90% when the amount of change in transmittance occurring when switching from the bright display applied voltage to the dark display applied voltage is 100%.
図23からわかるように、画素電極15の櫛歯ピッチPと液晶層3の厚さDLCとの比DLC/Pを0.8に保ちながら液晶層3の厚さDLCを低減した場合、応答時間RESは、櫛歯ピッチPの低減とともに減少した。またこのときの透過率TRは、液晶層3の厚さDLCの低減とともに徐々に減少するが、液晶層3の厚さDLCが2.2μmのときでも70%以上であり、以下に挙げる比較例2に比べて、透過率の低下を抑えることができている。
As can be seen from Figure 23, when the reduced thickness D LC of the
すなわち、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETの比ILET/Pを0.04以下の一定の値に保ち、かつ、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の平均膜厚ALT1の比ALT1/Pを0.014以下の一定の値に保つとともに、画素電極15の櫛歯ピッチPと液晶層3の厚さDLCとの比DLC/Pを一定の値に保ちながら、液晶層3の厚さDLC(櫛歯ピッチP)を低減することで、透過率の低下を抑制しつつ、応答特性を向上させることができる。したがって、実施例2の液晶表示パネルは、応答特性の向上させるために液晶層3の厚さDLCを低減したときの透過率を、従来の液晶表示パネルに比べて向上させることができる。
That is, the ratio IRET / P between the comb tooth pitch P and the thickness IRET of the third insulating
以上説明したように、実施例2によれば、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETの比ILET/P、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の平均膜厚ALT1の比ALT1/P、および櫛歯ピッチPと液晶層3の厚さDLCの比DLC/Pを一定に保ちながら液晶層3の厚さDLCを低減することで、IPS−Proモードの液晶表示パネルの応答特性の向上と透過率の維持または向上とを両立させることができる。
As described above, according to the second embodiment, the ratio ILET / P of the comb tooth pitch P and the thickness IRET of the third insulating
(比較例2)
実施例2の液晶表示パネルの作用効果を明確にするために、比較例2として、櫛歯ピッチPを一定に保ちながら液晶層3の厚さDLCを低減したときの、櫛歯ピッチPと透過率との関係、および櫛歯ピッチPと応答時間との関係の一例を示す。
(Comparative Example 2)
To clarify the effects of the liquid crystal display panel of Example 2, Comparative Example 2, when the reduced thickness D LC of the
図24は、本発明に関わる比較例2の液晶表示パネルにおける櫛歯ピッチと透過率との関係および櫛歯ピッチと応答時間との関係の一例を示す模式図である。
なお、図24は、横軸が液晶層3の厚さDLC(μm)、左縦軸が透過率TR(%)、右縦軸が応答時間RES(msec)のグラフ図である。また、図23において、太い実線は液晶層の厚さDLCと透過率TRとの関係を示しており、太い点線は液晶層の厚さDLCと応答時間RESとの関係を示している。
FIG. 24 is a schematic diagram showing an example of the relationship between the comb tooth pitch and the transmittance and the relationship between the comb tooth pitch and the response time in the liquid crystal display panel of Comparative Example 2 according to the present invention.
FIG. 24 is a graph showing the thickness D LC (μm) of the
比較例2の液晶表示パネルとして、本願発明者らは、櫛歯ピッチP、第3の絶縁層14厚さILET、および第1の配向膜7の平均膜厚ALT1を一定にし、液晶層3の厚さDLCを変えたモデルを用意した。このとき、櫛歯ピッチP、第3の絶縁層14厚さILET、および第1の配向膜7の平均膜厚ALT1は、それぞれ、7μm、0.32μm、および0.1μmとしている。
As the liquid crystal display panel of Comparative Example 2, the inventors of the present application made the comb pitch P, the third insulating
このような液晶表示パネルにおける液晶層3の厚さDLCと透過率TRとの関係、および液晶層3の厚さDLCと応答時間RESとの関係は、それぞれ、たとえば、図24に示したような関係になった。すなわち、比較例2の液晶表示パネルでは、液晶層3の厚さDLCの低減にともない、透過率TRおよび応答時間RESの両方が減少した。比較例2の液晶表示パネルにおいてこのような現象が見られる要因は、以下のように考えられる。
The relationship between the thickness D LC of the
櫛歯ピッチP、第3の絶縁層14厚さILET、および第1の配向膜7の平均膜厚ALT1が一定の場合、液晶層3に印加されるフリンジ電界の分布も一定に保たれる。そのため、液晶層3の厚さDLCのみを低減した場合、液晶層3の厚さDLCで規格化したフリンジ電界の分布は、厚さDLCを低減することにより、相対的に液晶層3の上層方向(液晶層3と第1の配向膜7との界面から遠ざかる方向)へと拡大することになる。このようなフリンジ電界の相対的な分布状態の変化により、液晶層3の配向状態は、前述の捩れ配向とはより異なった状態となる。また、フリンジ電界の分布が相対的に液晶層3の上層方向に拡大した場合、配向変化が大きい領域BL4にある液晶分子のチルト角は増大する。
When the comb tooth pitch P, the third insulating
また、前述のように、液晶層3の厚さDLCを低減すると第1の配向膜7および第2の配向膜17によるアンカリングの効果が増大するが、櫛歯ピッチPが一定であるため、歯とスリットの境界から歯の中央までの距離、および歯とスリットの境界からスリットの中央までの距離も一定である。そのため、液晶層3の厚さDLCのみを低減すると、電界密度が疎な領域BL5に捩れ配向を充分に伝播できなくなるので、これらの部分における配向の変化量が低減する。
Further, as described above, when the thickness DLC of the
以上のようなことから、比較例2の液晶表示パネルでは、液晶層3の厚さDLCの低減とともに透過率TRが低下したと考えられる。そのため、櫛歯ピッチP、第3の絶縁層14厚さILET、および第1の配向膜7の平均膜厚ALT1を一定にして液晶層3の厚さDLCのみを低減すると、応答特性の向上と透過率の維持とを両立することができない。
From the above, in the liquid crystal display panel of Comparative Example 2, it is considered that the transmittance TR decreased with a decrease in the thickness DLC of the
したがって、IPS−Pro方式の液晶表示パネルにおいて、液晶層3の厚さDLCの低減により応答特性の向上と透過率の維持または向上を両立させるには、実施例2のように、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETの比ILET/P、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の平均膜厚ALT1の比ALT1/P、および櫛歯ピッチPと液晶層3の厚さDLCの比DLC/Pを一定の値に保ちながら、液晶層3の厚さDLCを低減することが必須であるといえる。
Accordingly, in the liquid crystal display panel of the IPS-Pro-type liquid crystal display, in order to achieve both the maintenance or improvement of the enhanced transmittance response characteristic by reducing the thickness D LC of the
実施例3では、実施例1または実施例2で挙げた液晶表示パネルにおける別の効果の一例として、高精細化が進む中小型液晶表示装置において問題になっている色再現範囲の低下という問題に対する効果を説明する。 In the third embodiment, as an example of another effect of the liquid crystal display panel described in the first or second embodiment, the problem of a decrease in the color reproduction range, which is a problem in a medium- and small-sized liquid crystal display device in which high definition is progressing, is provided. Explain the effect.
図25乃至図27は、本発明による実施例3の液晶表示パネルにおける作用効果を説明するための模式図である。
図25は、1本の映像信号線を挟んで隣接する2つの画素の主要部分の平面構成を示す模式平面図である。図26は、従来の液晶表示パネルにおける液晶層の配向の変化の一例を示す模式平面図である。図27は、従来の液晶表示パネルにおいて色再現範囲の低下を防ぐ方法の一例を示す模式平面図である。
なお、図26に示した(a)および(b)は、それぞれ、図25の領域AR2における液晶層3の配向状態を示す模式図である。また、図26において、(a)は、中央の映像信号線10を挟んで隣接する2つの画素がともに電界無印加時の液晶層3の配向状態を示しており、(b)は、中央の映像信号線10の左側にある画素の液晶層3のみに電界が印加されたときの液晶層3の配向状態を示している。
FIGS. 25 to 27 are schematic views for explaining the function and effect of the liquid crystal display panel according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a schematic plan view showing a planar configuration of a main part of two pixels adjacent to each other with one video signal line interposed therebetween. FIG. 26 is a schematic plan view showing an example of a change in orientation of a liquid crystal layer in a conventional liquid crystal display panel. FIG. 27 is a schematic plan view showing an example of a method for preventing a decrease in color reproduction range in a conventional liquid crystal display panel.
FIGS. 26A and 26B are schematic diagrams showing the alignment state of the
携帯電話端末の液晶モニターの画素仕様として主流になりつつあるワイドVGA(Video Gate Array)仕様では、1つの表示領域を構成する画素の数が800×480×3個である。また、デジタルカメラの液晶モニターの画素仕様として主流になりつつあるVGA仕様では、1つの表示領域を構成する画素の数が640×480×3個である。このような画素仕様を表示領域の対角寸法が3インチ程度の液晶表示装置に適用すると、1つの画素のサイズは、およそ75μm×25μmになる。 In the wide VGA (Video Gate Array) specification, which is becoming the mainstream pixel specification for liquid crystal monitors of mobile phone terminals, the number of pixels constituting one display area is 800 × 480 × 3. In addition, in the VGA specification that is becoming mainstream as a pixel specification of a liquid crystal monitor of a digital camera, the number of pixels constituting one display area is 640 × 480 × 3. When such a pixel specification is applied to a liquid crystal display device in which the diagonal dimension of the display area is about 3 inches, the size of one pixel is about 75 μm × 25 μm.
このように画素サイズが微小な液晶表示装置では、高色純度のカラーフィルタを用いるなどしても色再現範囲が低下することがある。その原因の1つとして、ある画素で生じた液晶層3の配向変化が隣接画素に伝播し、隣接画素の透過率を変化させることが挙げられる。これについて、図25および図26を用いて説明する。
In such a liquid crystal display device with a small pixel size, the color reproduction range may be lowered even if a color filter with high color purity is used. One of the causes is that the change in the orientation of the
画素サイズが上記の75μm×25μmの場合、通常、映像信号線10の延びる方向の寸法が75μmであり、走査信号線8の延びる方向の寸法が25μmである。したがって、このような液晶表示パネルでは、図25に示した、隣接する2本の映像信号線10の間隔W1が約25μmになる。
When the pixel size is 75 μm × 25 μm, the dimension in the extending direction of the
このとき、映像信号線10を挟んで隣接する2つの画素の画素電極15の歯の部分の間隙W2(以下、単に画素電極15の間隙W2という。)が狭いと、たとえば、当該映像信号線10の左側の画素の液晶層3のみに電界を印加したときに、次のようなことが起こる。
At this time, if the gap W2 between the tooth portions of the
まず、当該2つの画素の液晶層3が、ともに電界無印加の状態である場合、画素の境界付近にある液晶分子LC1〜LC8は、たとえば、図26の(a)に示すように、すべての液晶分子LC1〜LC8の配向方向(分子軸方向)が概ね同じ方向になっている。
First, when the
この状態から、左側の画素の液晶層3のみに電界を印加すると、図26の(b)に示すように、当該左側の画素に属する液晶分子LC1〜LC3は、電界の方向と平行になる方向に回転する。
From this state, when an electric field is applied only to the
また、IPSモードでは、電圧印加時に液晶層3で生じる配向変化が主に捩れ配向であるが、これに関わる弾性定数k22はk11、k33に比較して値が小さい。そのため、液晶層3に生じた配向変化(捩れ配向)は、伝播する距離が比較的長いという特徴がある。したがって、隣接画素の画素電極15の間隙W2が狭いと、左側の画素の液晶層3で生じた配向変化(捩れ配向)が右側の画素の液晶層3に伝播し、右側の画素に属する液晶分子LC6,LC7などが回転する。
In the IPS mode, the alignment change that occurs in the
このとき、液晶分子LC3から液晶分子LC7までの回転角は、左側の画素電極15からの距離が大きくなるにつれて小さくなるが、液晶分子LC7が回転すると、右側の画素のうちの、左側の画素との境界に近い部分だけ、透過率が変化する。したがって、電界無印加時が暗表示になる液晶表示装置の場合、右側の画素は、左側の画素との境界付近が明るくなる。
At this time, the rotation angle from the liquid crystal molecule LC3 to the liquid crystal molecule LC7 decreases as the distance from the
このような隣接画素の透過率の変化の影響は、カラー液晶表示装置において純色を表示する際に最も顕著に現れ、色再現範囲を低下させる原因となる。RGB方式のカラー表示に対応した液晶表示装置(液晶表示パネル)は、赤色光の輝度を制御する赤画素、緑色光の輝度を制御する緑画素、および青色光の輝度を制御する青画素の3つの画素により映像や画像の1ドットの色を表現している。このとき、これらの3つの画素は、通常、走査信号線8の延びる方向に並んでおり、映像信号線10を挟んで隣接する2つの画素は、輝度を制御する光の色が異なる。RGB方式のカラー液晶表示装置において、たとえば、純色の赤を表示する場合は、通常、赤画素のみを明表示にするので、赤画素と隣接する緑画素および青画素は、本来は暗表示であるべきである。しかしながら、従来の液晶表示パネルでは、赤画素の境界付近で生じた液晶層3の配向変化が、隣接する緑画素や青画素に伝播し、緑画素や青画素の透過率が部分的に大きくなる。したがって、IPSモードの液晶表示パネルでは、隣接画素の画素電極15の間隙W2をある値よりも小さくすると、隣接する純色の赤に、緑色光や青色光が混ざり、純色赤表示の色純度が低下する。また、このような混色は、たとえば、純色の緑を表示する場合や、純色の青を表示する場合にも起こるし、任意の色を表示する場合にも生じる。そのため、従来のIPSモードの液晶表示パネルでは、隣接画素の画素電極15の間隙W2をある値よりも小さくすると、混色により色再現範囲が低下する。
Such an influence of the change in the transmittance of adjacent pixels appears most noticeably when displaying a pure color in a color liquid crystal display device, and causes a reduction in the color reproduction range. A liquid crystal display device (liquid crystal display panel) that supports RGB color display includes a red pixel that controls the luminance of red light, a green pixel that controls the luminance of green light, and a blue pixel that controls the luminance of blue light. One pixel represents the color of one dot of an image or image. At this time, these three pixels are usually arranged in the direction in which the
このような液晶層3の配向変化の伝播による色再現範囲の低下を防ぐには、隣接画素の境界と画素電極15との間隙W2を、液晶層3の配向変化が伝播する距離よりも大きくする必要がある。たとえば、液晶層3の厚さが3.4μmの場合、液晶層3の配向変化の伝播による色再現範囲の低下を防ぐために必要な画素電極15の間隙W2は、約13μmである。すなわち、従来の液晶表示パネルでは、映像信号線10の間隔W1が25μmの場合、一画素内において画素電極を配列できる領域は12μmとなる。したがって、櫛歯電極ピッチPを5μmとし、歯の幅LWとスリットの幅SWの比を2:3とすると、図27に示したように、1つの画素電極15の歯の数は3本になる。
In order to prevent such a decrease in the color reproduction range due to the propagation of the orientation change of the
このとき、第1の配向膜7の厚さALT1を0.08μm、第3の絶縁層14の厚さILETを0.24μmとした液晶表示パネルのNTSC比、すなわちNational Television System Committeeの定めた色再現範囲がC.I.E. 1931 CHROMATICITY DIAGRAM 上で作る面積を100%として、これに対する面積比で色再現範囲を評価したところ、72%の色再現範囲が得られた。
At this time, the NTSC ratio of the liquid crystal display panel in which the thickness ALT1 of the
本願発明では、上記のような液晶層3の配向変化の伝播による色再現範囲の低下を防ぐ方法として、液晶層3の厚さDLCを低減することを提案する。液晶層3の厚さDLCを低減すれば、液晶層3中において液晶界面に近い、アンカリングの影響を強く受ける部分の割合が相対的に増大し、配向変化が伝播しにくくなる。このとき、隣接画素間の画素電極15の間隙W2は、液晶層3の厚さDLCと相似の関係を保ちながら低減すれば良い。またこのとき、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETとの比ILET/Pや、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の厚さALT1との比ALT1/P、櫛歯ピッチPと液晶層3の厚さDLCとの比DLC/Pなどを保ちながら液晶層3の厚さDLCを低減すれば、実施例2で説明したように、単位画素面積あたりの透過率も維持することができる。
The present invention proposes to reduce the thickness DLC of the
すなわち、実施例3の考え方によると、たとえば、液晶層3の厚さDLCを3.4μmの約0.8倍である2.8μmに低減する場合、隣接画素間の画素電極15の間隙W2もまた13μmの約0.8倍である11μmまで低減することができる。このとき、隣接する映像信号線10の間隔W1、すなわち走査信号線8の延びる方向の画素寸法を25μmとすると、一画素内において画素電極15を配置できる領域は14μmとなる。またこのとき、櫛歯ピッチも5.0μmの約0.8倍である4.1μmに低減する。その結果、一画素に配置できる歯の数が4本に増える。またこのとき、歯の幅LWとスリットの幅SWの比を2:3とすると、歯の幅LWは1.625μm、スリットの幅SWは2.5μmになる。
That is, according to the concept of the third embodiment, for example, to reduce the thickness D LC of the
このように液晶層3の厚さDLCの低減にあわせて、隣接画素間の画素電極15の間隙W2を低減した場合のNTSC比を調べたところ、72%の色再現範囲が得られ、色再現範囲の低下は起こらなかった。また、画素電極15を配置できる領域が拡大したことにより、透過率が約1.11倍に増大した。またさらには、応答特性向上の効果も得られた。
As described above, when the NTSC ratio when the gap W2 between the
なお、上記のNTSC比は、実施例1および実施例2で説明した条件を考慮し、第1の配向膜7の平均膜厚ALT1を0.065μm、第3の絶縁膜14の厚さILETを0.19μmとした液晶表示パネルで評価している。またこのとき、液晶層3のリタデーションΔn・DLCを一定にするため、液晶材料の屈折率異方性Δnを1.25倍に増大している。
The above NTSC ratio is determined by taking into consideration the conditions described in the first and second embodiments, the average film thickness ALT1 of the
前述のように、液晶層3の厚さDLCが3.4μmの場合に色再現範囲の低下を防ぐために必要な隣接画素間の画素電極15の間隙W2は13μmである。このとき、隣接画素間の画素電極15の間隙W2と液晶層3の厚さDLCの比W2/DLCは約3.8である。また、液晶層3の厚さDLCが一定の場合は、隣接画素間の画素電極15の間隙W2が大きいほど、配向変化の伝播による色再現範囲の低下を防ぐことができる。したがって、隣接画素間の画素電極15の間隙W2と液晶層3の厚さDLCの比W2/DLCが3.8以上になるように隣接画素間の画素電極15の間隙W2を設定すれば、色再現範囲の低下を防ぐことができる。またさらには、隣接画素間の画素電極15の間隙W2と液晶層3の厚さDLCの比W2/DLCを3.8に保ち、かつ、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETとの比ILET/P、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の厚さALT1との比ALT1/P、および櫛歯ピッチPと液晶層3の厚さDLCとの比DLC/Pを所定の値に保ちながら液晶層3の厚さDLCを低減することで、色再現範囲の低下を防ぎながら、透過率を最大限に増大できる。
As described above, the gap W2 of the
以上説明したように、実施例3によれば、隣接画素間の画素電極15の間隙W2と液晶層3の厚さDLCの比W2/DLCを3.8以上の一定の値に保ち、かつ、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETとの比ILET/P、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の厚さALT1との比ALT1/P、および櫛歯ピッチPと液晶層3の厚さDLCとの比DLC/Pを所定の値に保ちながら液晶層3の厚さDLCを低減することで、IPS−Proモードの液晶表示パネルの色再現範囲の低下を防ぐとともに、透過率を最大限に増大できる。
As described above, according to the third embodiment, the ratio W2 / D LC between the gap W2 between the
また、実施例3の液晶表示パネルは、櫛歯ピッチPと第3の絶縁層14の厚さILETとの比ILET/P、櫛歯ピッチPと第1の配向膜7の厚さALT1との比ALT1/P、および櫛歯ピッチPと液晶層3の厚さDLCとの比DLC/Pを所定の値に保ちながら液晶層3の厚さDLCを低減するので、応答特性を向上させることもできる。
In the liquid crystal display panel of Example 3, the ratio ILET / P between the comb tooth pitch P and the thickness IRET of the third insulating
(比較例3)
実施例3の液晶表示パネルの作用効果を明確にするために、比較例3として、本願発明者らは、液晶層3の厚さDLCを3.4μmとしたままで隣接画素間の画素電極15の間隙W2を11μmに低減した液晶表示パネルにおける色再現範囲を調べたところ、NTSC比にして62%まで低下した。
(Comparative Example 3)
To clarify the effects of the liquid crystal display panel of Example 3, Comparative Example 3, the inventors have pixel electrodes of adjacent pixels a thickness D LC of the
なお、比較例3の液晶表示パネルでは、1つの画素電極15における歯の数を4本とし、歯の幅LWを1.625μm、スリットの幅SWを2.5μmとした。また、第1の配向膜7の厚さALT1は0.065μm、第3の絶縁層14の厚さILETは0.19μmとした。
In the liquid crystal display panel of Comparative Example 3, the number of teeth in one
このように、液晶層3の厚さDLCを低減せずに隣接画素間の画素電極15の間隙W2だけを低減すれば、前述のように、自画素の液晶配向変化が隣接画素にまで伝播する。そのため、純色表示時には本来黒表示であるべき画素から光漏れが生じ、純色表示の色純度が低下して色再現範囲が低下した。その結果、色鮮やかな表示ができなくなった。
Thus, if only the gap W2 of the
すなわち、IPS−Proモードの液晶表示パネルにおいて高精細化にともなう色再現範囲の低下を防ぐには、実施例3のように、隣接画素間の画素電極15の間隙W2と液晶層3の厚さDLCの比W2/DLCを3.8以上に保ちながら、液晶層3の厚さDLCを低減することが必須であるといえる。
That is, in the IPS-Pro mode liquid crystal display panel, in order to prevent the color reproduction range from being lowered due to high definition, the gap W2 between the
以上、本発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはもちろんである。 The present invention has been specifically described above based on the above-described embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. is there.
たとえば、実施例1乃至実施例3では、IPS−Proモードの液晶表示パネルの一例として、画素電極15と共通電極13のうちの、画素電極15のほうが液晶層3に近い場合を挙げている。しかしながら、IPS−Proモードの液晶表示パネルは、これに限らず、共通電極13のほうが液晶層3に近く、かつ、平面形状が櫛歯状であってもよいことはもちろんである。この場合は、実施例1乃至実施例3における画素電極15の歯の幅LW、スリットの幅SW、櫛歯ピッチP、歯の数などを、共通電極13の歯の幅、スリットの幅、櫛歯ピッチ、歯の数に置き換え、実施例1乃至実施例3で説明した条件を満たすようにすればよい。
For example, in the first to third embodiments, the
また、共通電極13のほうが液晶層3に近く、かつ、平面形状が櫛歯状である液晶表示パネルに実施例3の構成を適用する場合は、たとえば、共通電極13のうちの、隣接画素の境界を通る部分、言い換えると映像信号線10の上を通る部分の幅を、実施例3における画素電極15の間隙W2を見なして、当該実施例3の条件を満たすようにすればよい。
Further, when the configuration of the third embodiment is applied to a liquid crystal display panel in which the
また、画素電極15または共通電極13のいずれかを櫛歯状にする場合、歯の延びる方向は、図1に示したような走査信号線8の延びる方向と直交する方向に限らず、適宜変更可能であることはもちろんである。
When either the
また、実施例1乃至実施例3では、液晶表示パネルの一例として、図1乃至図3に示したような構成の画素を有する透過型のものを挙げたが、本発明は、これに限らず、反射型または半透過型の液晶表示パネルにも適用できることはもちろんである。 Further, in the first to third embodiments, the transmissive type having the pixels configured as shown in FIGS. 1 to 3 is given as an example of the liquid crystal display panel, but the present invention is not limited to this. Of course, the present invention can also be applied to a reflective or transflective liquid crystal display panel.
1 第1の基板
2 第2の基板
3 液晶層
4 第1の偏光板
5 第2の偏光板
6 第1の絶縁基板
7 第1の配向膜
8 走査信号線
9 第1の絶縁層
10 映像信号線
11 TFT素子
12 第2の絶縁層
13 共通電極
14 第3の絶縁層
15 画素電極
16 第2の絶縁基板
17 第2の配向膜
18 ブラックマトリクス
19 カラーフィルタ
20 平坦化層
21 電気力線
DESCRIPTION OF
Claims (5)
当該液晶表示パネルは、第1の電極、第2の電極、および前記液晶層を有する画素がドットマトリクス状に配置された表示領域を有し、
前記第1の基板は、第1の絶縁基板、前記第1の絶縁基板と前記液晶層との間に配置された配向膜、ならびに前記第1の絶縁基板と前記配向膜との間に絶縁層を介して配置された前記第1の電極および前記第2の電極を有し、
前記第1の電極は、前記配向膜と前記第2の電極との間に位置し、かつ、その平面形状が櫛歯状である液晶表示装置であって、
それぞれの画素は、前記第1の電極の歯の間隔をP、前記絶縁層の厚さをILET、前記第1の配向膜の厚さをALT1としたときに、2μm≦P≦5μm、ILET/P≦0.045、およびALT1/P≦0.015をすべて満たしていることを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display panel in which a liquid crystal layer is sealed between the first substrate and the second substrate;
The liquid crystal display panel includes a display region in which pixels having a first electrode, a second electrode, and the liquid crystal layer are arranged in a dot matrix,
The first substrate includes a first insulating substrate, an alignment film disposed between the first insulating substrate and the liquid crystal layer, and an insulating layer between the first insulating substrate and the alignment film. Having the first electrode and the second electrode disposed via,
The first electrode is a liquid crystal display device which is located between the alignment film and the second electrode, and whose planar shape is a comb-tooth shape,
Each pixel has a pitch of 2 μm ≦ P ≦ 5 μm, ILET / I, where P is the tooth spacing of the first electrode, IET is the thickness of the insulating layer, and ALT1 is the thickness of the first alignment film. A liquid crystal display device satisfying all of P ≦ 0.045 and ALT1 / P ≦ 0.015.
前記第2の電極は、複数の前記画素で共有される共通電極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。 The first electrode is a pixel electrode independent for each pixel,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the second electrode is a common electrode shared by the plurality of pixels.
前記第2の電極は、前記画素毎に独立した画素電極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。 The first electrode is a common electrode shared by a plurality of the pixels,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the second electrode is a pixel electrode independent for each pixel.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009289024A JP5507233B2 (en) | 2009-12-21 | 2009-12-21 | Liquid crystal display |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009289024A JP5507233B2 (en) | 2009-12-21 | 2009-12-21 | Liquid crystal display |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011128508A true JP2011128508A (en) | 2011-06-30 |
JP5507233B2 JP5507233B2 (en) | 2014-05-28 |
Family
ID=44291148
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009289024A Active JP5507233B2 (en) | 2009-12-21 | 2009-12-21 | Liquid crystal display |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5507233B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016004084A (en) * | 2014-06-13 | 2016-01-12 | 株式会社ジャパンディスプレイ | Liquid crystal display device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001281671A (en) * | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Hitachi Ltd | Liquid crystal display device |
JP2001354968A (en) * | 2000-06-09 | 2001-12-25 | Hitachi Ltd | Active matrix liquid crystal display device and its liquid crystal composition substance |
JP2003029247A (en) * | 2001-07-17 | 2003-01-29 | Hitachi Ltd | Liquid crystal display device |
JP2008089685A (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Seiko Epson Corp | Liquid crystal display device and electronic apparatus |
-
2009
- 2009-12-21 JP JP2009289024A patent/JP5507233B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001281671A (en) * | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Hitachi Ltd | Liquid crystal display device |
JP2001354968A (en) * | 2000-06-09 | 2001-12-25 | Hitachi Ltd | Active matrix liquid crystal display device and its liquid crystal composition substance |
JP2003029247A (en) * | 2001-07-17 | 2003-01-29 | Hitachi Ltd | Liquid crystal display device |
JP2008089685A (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Seiko Epson Corp | Liquid crystal display device and electronic apparatus |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016004084A (en) * | 2014-06-13 | 2016-01-12 | 株式会社ジャパンディスプレイ | Liquid crystal display device |
US9927663B2 (en) | 2014-06-13 | 2018-03-27 | Japan Display Inc. | Liquid crystal display device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5507233B2 (en) | 2014-05-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100966230B1 (en) | Viewing angle controllable liquid crystal display device | |
WO2010137427A1 (en) | Liquid crystal display device | |
WO2011040080A1 (en) | Liquid crystal display device | |
KR20110083141A (en) | Liquid crystal display apparatus | |
US20100085520A1 (en) | Liquid crystal display apparatus and process for manufacturing the same | |
JP2017037135A (en) | Liquid crystal display device | |
JP3754179B2 (en) | Liquid crystal display | |
JP5335907B2 (en) | Liquid crystal panel, manufacturing method thereof, and liquid crystal display device | |
KR20100031963A (en) | Viewing angle controllable liquid crystal display device using one panel | |
JP5178691B2 (en) | Liquid crystal display | |
WO2010041491A1 (en) | Liquid crystal display (lcd) device | |
JP2005196176A (en) | Liquid crystal display device | |
JP4390595B2 (en) | Liquid crystal display | |
JPH1130784A (en) | Liquid crystal display device | |
US7414689B2 (en) | Continuous domain in-plane switching liquid crystal display | |
JP5507233B2 (en) | Liquid crystal display | |
US20130329177A1 (en) | Liquid-crystal display | |
JP2010198043A (en) | Liquid crystal display | |
KR20110075718A (en) | Liquid crystal display device | |
KR20100099950A (en) | Viewing angle controllable liquid crystal display using fringe-field switching mode | |
CN113917721A (en) | Display panel with switchable wide and narrow viewing angles, driving method and display device | |
JP4328281B2 (en) | Liquid crystal display | |
JP4245473B2 (en) | Liquid crystal display | |
KR100773875B1 (en) | In Plane Switching mode Liquid crystal display device | |
JP2009031437A (en) | Liquid crystal display panel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111101 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130423 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130530 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20131023 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131210 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140204 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140225 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140319 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5507233 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |