JP2005274668A - Liquid crystal display device - Google Patents

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Yasuhito Kume
康仁 久米
Noriaki Onishi
憲明 大西
Kazuhiko Tamai
和彦 玉井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vertical alignment type liquid crystal display device which sufficiently stabilizes alignment of liquid crystal with relatively simple constitution and obtains higher display quality than before. <P>SOLUTION: The liquid crystal display device has a vertical alignment type liquid crystal layer provided between a 1st substrate and a 2nd substrate and also has a pixel including a 1st electrode formed on the 1st substrate, a 2nd electrode formed on the 2nd substrate, and a liquid crystal layer provided between the 1st electrode and 2nd electrode and a light shielding region provided around the pixel, and a plurality of supports are regularly arranged on a liquid crystal layer side in the light shielding region on the 1st or 2nd substrate; and the liquid crystal layer forms at least one liquid crystal domain showing axially symmetrical alignment at least when applied with a prescribed voltage and tilt directions of liquid crystal molecules in at least one liquid crystal domain are prescribed by tilt flanks that the plurality of supports have. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、携帯情報端末(例えばPDA)、携帯電話、車載用液晶ディスプレイ、デジタルカメラ、パソコン、アミューズメント機器、テレビなどに好適に用いられる液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device suitably used for a personal digital assistant (for example, PDA), a mobile phone, an in-vehicle liquid crystal display, a digital camera, a personal computer, an amusement device, a television, and the like.

情報インフラは日々進歩し、携帯電話、PDA、デジタルカメラ、ビデオカメラ、車載用ナビゲーション等の機器は人々の生活に深く浸透し、この大部分に液晶表示装置が採用されている。これらの液晶表示装置は本体の扱う情報量の増加に伴い、より多くの情報を表示することが望まれ、高コントラスト、広視野角、高輝度、多色、高精細化への市場の要求が高まっている。   Information infrastructure advances day by day, and devices such as mobile phones, PDAs, digital cameras, video cameras, and in-vehicle navigation systems penetrate deeply into people's lives, and most of them employ liquid crystal display devices. These liquid crystal display devices are expected to display more information as the amount of information handled by the main body increases, and there is a market demand for high contrast, wide viewing angle, high brightness, multiple colors, and high definition. It is growing.

高コントラスト化および広視野角化を実現できる表示モードとして、垂直配向型液晶層を利用した垂直配向モードが注目されている。垂直配向型液晶層は、一般に、垂直配向膜と誘電異方性が負の液晶材料とを用いて形成される。   As a display mode capable of realizing a high contrast and a wide viewing angle, a vertical alignment mode using a vertical alignment type liquid crystal layer has attracted attention. The vertical alignment type liquid crystal layer is generally formed using a vertical alignment film and a liquid crystal material having negative dielectric anisotropy.

例えば、特許文献1には、画素電極に液晶層を介して対向する対向電極に設けた開口部の周辺に斜め電界を発生させ、開口部内で垂直配向状態にある液晶分子を中心に周りの液晶分子を傾斜配向させることによって、視角特性が改善された液晶表示装置が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses that an oblique electric field is generated around an opening provided in a counter electrode facing a pixel electrode via a liquid crystal layer, and liquid crystal around the liquid crystal molecules in a vertically aligned state in the opening. A liquid crystal display device in which viewing angle characteristics are improved by tilting molecules is disclosed.

しかしながら、特許文献1に記載されている構成では、画素内の全領域に斜め電界を形成することが難しく、その結果、電圧に対する液晶分子の応答が遅れる領域が画素内に発生し、残像現象が現れるという問題が生じる。   However, in the configuration described in Patent Document 1, it is difficult to form an oblique electric field in the entire region in the pixel. As a result, a region in which the response of the liquid crystal molecules to the voltage is delayed occurs in the pixel, and an afterimage phenomenon occurs. The problem of appearing arises.

この問題を解決するために、特許文献2は、画素電極または対向電極に規則的に配列した開口部を設けることによって、軸対称配向を呈する複数の液晶ドメインを画素内に有する液晶表示装置を開示している。   In order to solve this problem, Patent Document 2 discloses a liquid crystal display device having a plurality of liquid crystal domains exhibiting an axially symmetric orientation in a pixel by providing openings regularly arranged in the pixel electrode or the counter electrode. doing.

さらに、特許文献3には、画素内に規則的に複数の凸部を設けることによって、凸部を中心に出現する傾斜状放射配向の液晶ドメインの配向状態を安定化する技術が開示されている。また、この文献には、凸部による配向規制力とともに、電極に設けた開口部による斜め電界を利用して液晶分子の配向を規制することによって、表示特性を改善できることを開示している。   Furthermore, Patent Document 3 discloses a technique for stabilizing the alignment state of a liquid crystal domain having an inclined radial alignment that appears around a convex portion by providing a plurality of convex portions regularly in a pixel. . Further, this document discloses that the display characteristics can be improved by regulating the alignment of liquid crystal molecules using an oblique electric field by an opening provided in the electrode, together with the alignment regulating force by the convex part.

また、特許文献4は、傾斜した側面を有する壁状スペーサを設け、この傾斜した側面の配向規制力を利用して液晶分子の傾斜方向を規定したマルチドメイン垂直配向型液晶表示装置を開示している。この技術によると、配向規制構造を設けるための工程を追加する必要が無く、且つ大画面化しても基板間隔(液晶層の厚さ)のばらつきを抑制することができる。   Patent Document 4 discloses a multi-domain vertical alignment type liquid crystal display device in which a wall-like spacer having inclined side surfaces is provided, and the tilt direction of the liquid crystal molecules is defined using the alignment regulating force of the inclined side surfaces. Yes. According to this technique, it is not necessary to add a process for providing an alignment regulating structure, and even when the screen is enlarged, variations in the substrate interval (the thickness of the liquid crystal layer) can be suppressed.

一方、近年、屋外または屋内のいずれにおいても高品位な表示が可能な液晶表示装置が提案されている(例えば特許文献5および特許文献6)。この液晶表示装置は、半透過型液晶表示装置と呼ばれ、画素内に反射モードで表示を行う反射領域と、透過モードで表示を行う透過領域とを有している。   On the other hand, in recent years, liquid crystal display devices capable of high-quality display both outdoors and indoors have been proposed (for example, Patent Document 5 and Patent Document 6). This liquid crystal display device is referred to as a transflective liquid crystal display device, and has a reflective region in a pixel for displaying in a reflective mode and a transmissive region for displaying in a transmissive mode.

現在市販されている半透過型液晶表示装置は、ECBモードやTNモードなどが利用されているが、上記特許文献3には、垂直配向モードを透過型液晶表示装置だけでなく、半透過型液晶表示装置に適用した構成も開示されている。また、特許文献7には、垂直配向型液晶層の半透過型液晶表示装置において、透過領域の液晶層の厚さを反射領域の液晶層の厚さの2倍にするために設ける絶縁層に形成した凹部によって液晶の配向(多軸配向)を制御する技術が開示されている。凹部は例えば正八角形に形成され、液晶層を介して凹部に対向する位置に突起(凸部)またはスリット(電極開口部)が形成された構成が開示されている(例えば、特許文献7の図4および図16参照)。
特開平6−301036号公報 特開2000−47217号公報 特開2003−167253号公報 特開2001−337332号公報 特許第29555277号公報 米国特許第6195140号明細書 特開2002−350853号公報
The transflective liquid crystal display devices currently on the market use the ECB mode, the TN mode, and the like. However, in Patent Document 3, the vertical alignment mode is not limited to the transmissive liquid crystal display device but also the transflective liquid crystal. A configuration applied to a display device is also disclosed. Further, in Patent Document 7, in a semi-transmissive liquid crystal display device having a vertical alignment type liquid crystal layer, an insulating layer provided in order to make the thickness of the liquid crystal layer in the transmissive region twice the thickness of the liquid crystal layer in the reflective region. A technique for controlling the alignment (multiaxial alignment) of liquid crystals by the formed recesses is disclosed. A configuration is disclosed in which the recess is formed in, for example, a regular octagon, and a protrusion (projection) or a slit (electrode opening) is formed at a position facing the recess via the liquid crystal layer (for example, FIG. 4 and FIG. 16).
JP-A-6-301036 JP 2000-47217 A JP 2003-167253 A JP 2001-337332 A Japanese Patent No. 29555277 US Pat. No. 6,195,140 JP 2002-350853 A

特許文献2または特許文献3に開示されている技術は、画素内に凸部または開口部を設けて複数の液晶ドメインを形成し(すなわち、画素分割し)、液晶分子に対する配向規制力を強めているが、本発明者の検討によると、十分な配向規制力を得るためには、液晶層の両側(互いに対向する一対の基板の液晶層側)に、凸部や開口部などの配向制御構造を形成することが必要であり、製造工程が複雑になるという課題がある。また、画素内に配向規制構造を設ける画素の有効開口率の低下を招いたり、画素内の凸部の周辺から光漏れが発生するためにコントラスト比が低下することもある。配向規制構造を両方の基板に設ける場合には、基板のアライメントマージンの影響を受けるので、有効開口率の低下および/またはコントラスト比の低下はさらに顕著になる。   In the technique disclosed in Patent Document 2 or Patent Document 3, a plurality of liquid crystal domains are formed by providing convex portions or openings in a pixel (that is, divided into pixels), and the alignment regulation force on liquid crystal molecules is strengthened. However, according to the study of the present inventors, in order to obtain a sufficient alignment regulating force, alignment control structures such as protrusions and openings are formed on both sides of the liquid crystal layer (the liquid crystal layer side of a pair of substrates facing each other). There is a problem that the manufacturing process becomes complicated. In addition, the effective aperture ratio of the pixel provided with the alignment regulating structure in the pixel may be decreased, or the contrast ratio may be decreased due to light leakage from the periphery of the convex portion in the pixel. In the case where the alignment regulation structure is provided on both the substrates, since it is affected by the alignment margin of the substrates, the effective aperture ratio and / or the contrast ratio are further reduced.

特許文献4に開示されている技術は、壁状スペーサを利用して画素内に複数の液晶ドメイン(各ドメイン内の液晶分子の配向方向は一方向で、液晶ドメイン間で配向方向が異なる)を形成するので、壁状スペーサを画素内に形成する必要があり、有効開口率の低下および/またはコントラスト比の低下を招く。   The technique disclosed in Patent Document 4 uses a wall spacer to form a plurality of liquid crystal domains in a pixel (the alignment direction of liquid crystal molecules in each domain is one direction, and the alignment directions are different between liquid crystal domains). Since it is formed, it is necessary to form a wall spacer in the pixel, resulting in a decrease in effective aperture ratio and / or a decrease in contrast ratio.

また、特許文献7に開示されている技術では、多軸配向を制御するために設けられる凹部と反対側に凸部または電極開口部を配置することが必要となり、上記従来技術と同様の問題が発生する。   Further, in the technique disclosed in Patent Document 7, it is necessary to dispose a convex part or an electrode opening on the side opposite to the concave part provided for controlling the multiaxial orientation, and the same problem as the above-described conventional technique is caused. Occur.

本発明は上記の諸点に鑑みてなされたものであって、その目的は、比較的簡便な構成で液晶の配向を十分に安定化でき、従来と同等以上の表示品位が得られる垂直配向型液晶表示装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to provide a vertical alignment type liquid crystal that can sufficiently stabilize the alignment of the liquid crystal with a relatively simple configuration and can obtain a display quality equivalent to or higher than that of the conventional one. It is to provide a display device.

本発明の液晶表示装置は、第1基板と、前記第1基板に対向するように設けられた第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層とを有し、それぞれが、前記第1基板上に形成された第1電極と、前記第2基板上に形成され第2電極と、前記第1電極と前記第2電極の間に設けられた前記液晶層とを含む、複数の画素と、前記複数の画素の周囲に設けられた遮光領域とを有し、前記遮光領域の前記第1基板または第2基板上の前記液晶層側に、前記液晶層の厚さを規定する複数の支持体が規則的に配置されており、前記液晶層は、少なくとも所定の電圧を印加した時に、軸対称配向を呈する少なくとも1つの液晶ドメインを形成し、前記少なくとも1つの液晶ドメイン内の液晶分子の傾斜方向は前記複数の支持体が有する傾斜側面によって規定さ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, a second substrate provided so as to face the first substrate, and a vertical alignment type provided between the first substrate and the second substrate. A first electrode formed on the first substrate, a second electrode formed on the second substrate, and provided between the first electrode and the second electrode. A plurality of pixels including the liquid crystal layer, and a light shielding region provided around the pixels, the liquid crystal layer on the first substrate or the second substrate in the light shielding region. A plurality of supports that define the thickness of the liquid crystal layer are regularly arranged, and the liquid crystal layer forms at least one liquid crystal domain exhibiting an axially symmetric orientation when at least a predetermined voltage is applied. , The tilt direction of the liquid crystal molecules in the at least one liquid crystal domain Characterized in that it is defined by the inclined sides lifting body has.

ある実施形態において、前記少なくとも1つの液晶ドメインのそれぞれは、少なくとも4つの支持体の傾斜側面と接している。   In one embodiment, each of the at least one liquid crystal domain is in contact with at least four inclined side surfaces of the support.

ある実施形態において、前記第1電極は少なくとも1つの開口部を有し、前記少なくとも1つの液晶ドメインのそれぞれの軸対称配向の中心軸は、前記少なくとも1つの開口部内またはその近傍に形成される。   In one embodiment, the first electrode has at least one opening, and a central axis of each axisymmetric orientation of the at least one liquid crystal domain is formed in or near the at least one opening.

ある実施形態において、前記複数の支持体が有する前記傾斜側面は、前記第1基板に対して逆テーパ状に傾斜している。   In one embodiment, the inclined side surfaces of the plurality of supports are inclined in a reverse taper shape with respect to the first substrate.

ある実施形態において、前記複数の支持体の前記第1基板面に平行な面における断面形状は、略円形、略楕円形、略菱形、または略十字形状である。   In one embodiment, a cross-sectional shape of the plurality of supports in a plane parallel to the first substrate surface is a substantially circular shape, a substantially elliptical shape, a substantially rhombus shape, or a substantially cross shape.

ある実施形態において、前記遮光領域に規則的に配列された壁構造体をさらに有する。   In a certain embodiment, it further has a wall structure regularly arranged in the said light shielding area | region.

ある実施形態において、前記少なくと1つの液晶ドメインは2つの液晶ドメインを含み、前記少なくとも1つ開口部は2つの開口部を含み、前記2つの液晶ドメインのそれぞれの軸対称配向の中心軸は前記2つの開口部内またはその近傍に形成される。   In one embodiment, the at least one liquid crystal domain includes two liquid crystal domains, the at least one opening includes two openings, and a central axis of each of the two liquid crystal domains has an axially symmetric orientation. It is formed in or near the two openings.

ある実施形態において、前記第1電極は、透過領域を規定する透明電極と、反射領域を規定する反射電極とを含む。   In one embodiment, the first electrode includes a transparent electrode that defines a transmissive region and a reflective electrode that defines a reflective region.

ある実施形態において、前記少なくとも1つの液晶ドメインは、前記透過領域に形成される液晶ドメインと、前記反射領域に形成される液晶ドメインとを含む。   In one embodiment, the at least one liquid crystal domain includes a liquid crystal domain formed in the transmissive region and a liquid crystal domain formed in the reflective region.

ある実施形態において、前記少なくとも1つの開口部は、前記透明電極に形成された開口部と、前記反射電極に形成された開口部とを含む。   In one embodiment, the at least one opening includes an opening formed in the transparent electrode and an opening formed in the reflective electrode.

ある実施形態において、前記第1基板および前記第2基板を介して互いに対向するように配置された一対の偏光板を有し、前記第1基板および/または前記第2基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも1つの2軸性光学異方性媒体層をさらに有する。   In one embodiment, the first substrate and / or the second substrate and the pair of polarizing plates have a pair of polarizing plates disposed so as to face each other with the first substrate and the second substrate interposed therebetween. And at least one biaxial optically anisotropic medium layer.

ある実施形態において、前記第1基板および前記第2基板を介して互いに対向するように配置された一対の偏光板をさらに有し、前記第1基板および/または前記第2基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも1つの1軸性光学異方性媒体層をさらに有する。   In one embodiment, the liquid crystal display device further includes a pair of polarizing plates disposed so as to face each other with the first substrate and the second substrate interposed therebetween, and the first substrate and / or the second substrate and the pair of polarizations It further has at least one uniaxial optically anisotropic medium layer between the plates.

本発明の液晶表示装置においては、画素の周辺の遮光領域に設けられた液晶層の厚さを規定する支持体(柱状スペーサ)が規則的に配置されており、支持体が有する傾斜側面が、電界によって液晶分子が傾斜する方向を規定するように作用する。液晶層の厚さを規定するための支持体を配向規制構造として用いるので、配向規制構造を設けるための工程を追加する必要が無い。また、支持体は遮光領域に配置されるので、有効開口率の低下およびコントラスト比の低下が抑制される。液晶ドメインのそれぞれが少なくとも4つの支持体の傾斜側面と接するように支持体を設けると、軸対称配向ドメインを安定に形成することができる。遮光領域に壁構造体を設けれることによって、さらに安定に軸対称配向ドメインを形成することができる。   In the liquid crystal display device of the present invention, the support (columnar spacer) that defines the thickness of the liquid crystal layer provided in the light shielding region around the pixel is regularly arranged, and the inclined side surface of the support has It acts to define the direction in which the liquid crystal molecules are tilted by the electric field. Since the support for defining the thickness of the liquid crystal layer is used as the alignment regulating structure, there is no need to add a process for providing the alignment regulating structure. In addition, since the support is disposed in the light shielding region, a decrease in effective aperture ratio and a decrease in contrast ratio are suppressed. When the support is provided so that each of the liquid crystal domains is in contact with the inclined side surfaces of at least four supports, the axially symmetric alignment domain can be stably formed. By providing the wall structure in the light shielding region, the axially symmetric alignment domain can be formed more stably.

また、第1電極に開口部を設けると、液晶ドメインの軸対称配向の中心軸を開口部内またはその近傍に固定・安定化できるので、表示の均一性、特に斜め視角から見たときの表示のざらつきを抑制することができる。   In addition, if the opening is provided in the first electrode, the central axis of the axially symmetric alignment of the liquid crystal domain can be fixed and stabilized in the opening or in the vicinity thereof, so that display uniformity, particularly when viewed from an oblique viewing angle, can be achieved. Roughness can be suppressed.

このように本発明によると比較的簡便な構成で液晶の配向を十分に安定化でき、従来と同等以上の表示品位が得られる垂直配向型液晶表示装置が提供される。   As described above, according to the present invention, there is provided a vertical alignment type liquid crystal display device that can sufficiently stabilize the alignment of the liquid crystal with a relatively simple configuration and obtain a display quality equal to or higher than that of the conventional one.

以下に、図面を参照しながら本発明による実施形態の液晶表示装置の構成を具体的に説明する。   The configuration of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

(透過型液晶表示装置)
まず、本発明による実施形態の透過型液晶表示装置100の構成を図1を参照しながら説明する。図1は、透過型液晶表示装置100の1つの画素の構成を模式的に示す図であり、(a)は、平面図であり、(b)は図1(a)中の1B−1B’線に沿った断面図である。なお、図1(b)には、液晶層に所定の電圧(しきい値電圧以上の電圧)を印加したときの液晶分子121の配向状態を模式的に示している。
(Transmission type liquid crystal display)
First, the configuration of a transmissive liquid crystal display device 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of one pixel of the transmissive liquid crystal display device 100, (a) is a plan view, and (b) is 1B-1B ′ in FIG. 1 (a). It is sectional drawing along a line. FIG. 1B schematically shows the alignment state of the liquid crystal molecules 121 when a predetermined voltage (voltage equal to or higher than the threshold voltage) is applied to the liquid crystal layer.

液晶表示装置100は、透明基板(例えばガラス基板)110aと、透明基板110aに対向するように設けられた透明基板110bと、透明基板110aと110bとの間に設けられた垂直配向型の液晶層120とを有する。基板110aおよび110b上の液晶層120に接する面には垂直配向膜(不図示)が設けられており、電圧無印加時には、液晶層120の液晶分子は、垂直配向膜の表面に対して略垂直に配向している。液晶層120は、誘電異方性が負のネマティック液晶材料を含み、必要に応じて、カイラル剤を更に含む。   The liquid crystal display device 100 includes a transparent substrate (for example, a glass substrate) 110a, a transparent substrate 110b provided to face the transparent substrate 110a, and a vertical alignment type liquid crystal layer provided between the transparent substrates 110a and 110b. 120. A vertical alignment film (not shown) is provided on the surfaces of the substrates 110a and 110b in contact with the liquid crystal layer 120. When no voltage is applied, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 120 are substantially perpendicular to the surface of the vertical alignment film. Oriented. The liquid crystal layer 120 includes a nematic liquid crystal material having negative dielectric anisotropy, and further includes a chiral agent as necessary.

液晶表示装置100は、透明基板110a上に形成された画素電極111と、透明基板110b上に形成された対向電極131とを有し、画素電極111と対向電極131との間に設けられた液晶層120とが画素を規定する。ここでは、画素電極111および対向電極131のいずれも透明導電層(例えばITO層)で形成されている。なお、典型的には、透明基板110bの液晶層120側には、画素に対応して設けられるカラーフィルタ130(複数のカラーフィルタをまとめて全体をカラーフィルタ層130ということもある。)と、隣接するカラーフィルタ130の間に設けられるブラックマトリクス(遮光層)132とが形成され、これらの上に対向電極131が形成されるが、対向電極131上(液晶層120側)にカラーフィルタ層130やブラックマトリクス132を形成しても良い。   The liquid crystal display device 100 includes a pixel electrode 111 formed on the transparent substrate 110a and a counter electrode 131 formed on the transparent substrate 110b, and a liquid crystal provided between the pixel electrode 111 and the counter electrode 131. Layer 120 defines the pixel. Here, both the pixel electrode 111 and the counter electrode 131 are formed of a transparent conductive layer (for example, an ITO layer). Typically, on the liquid crystal layer 120 side of the transparent substrate 110b, a color filter 130 provided corresponding to the pixel (a plurality of color filters may be collectively referred to as the color filter layer 130), and A black matrix (light-shielding layer) 132 provided between adjacent color filters 130 is formed, and a counter electrode 131 is formed thereon. The color filter layer 130 is formed on the counter electrode 131 (the liquid crystal layer 120 side). Alternatively, the black matrix 132 may be formed.

液晶表示装置100は、隣接する画素の間に遮光領域を有し、この遮光領域内の透明基板110a上に支持体(柱状スペーサ)133を有している。支持体133は液晶層120の厚さ(セルギャップともいう。)dtを規定する。ここで、遮光領域とは、透明基板110a上の画素電極111の周辺領域に形成される、例えばTFT(不図示)、ゲート信号配線102やソース信号配線103、または、透明基板110b上に形成されるブラックマトリクス130によって遮光される領域であり、この領域は表示に寄与しない。従って、遮光領域に配置された支持体133は表示に悪影響を及ぼすことが無い。   The liquid crystal display device 100 has a light shielding region between adjacent pixels, and has a support (columnar spacer) 133 on a transparent substrate 110a in the light shielding region. The support 133 defines the thickness (also referred to as cell gap) dt of the liquid crystal layer 120. Here, the light shielding region is formed, for example, on a TFT (not shown), the gate signal wiring 102, the source signal wiring 103, or the transparent substrate 110b, which is formed in the peripheral region of the pixel electrode 111 on the transparent substrate 110a. This area is shielded by the black matrix 130 and does not contribute to display. Therefore, the support 133 disposed in the light shielding area does not adversely affect the display.

液晶表示装置100においては、支持体133は、ゲート信号配線102とソース信号配線103とが交差する位置に配置されており、略正方形の画素の4つの角に対応して設けられている。また、支持体133の透明基板110aに平行な面における断面形状は略十字形状であり、ゲート信号配線102に平行な部分とソース信号配線に平行な部分とを有している。また、支持体133は傾斜した側面を有しており、支持体133は、この傾斜側面によって液晶分子121が傾斜する方向を規定するように作用する。これは、液晶分子121が傾斜側面(正確にはこの傾斜側面上の垂直配向膜)に対して略垂直に配向しようとするためであり、傾斜側面の傾斜方向およびその角度に応じた方向に配向規制される。この配向規制力は電圧無印加時においても作用する。ここで例示した支持体133の傾斜側面は、透明基板110aに対して逆テーパ状に傾斜している。このように傾斜させると、透明基板110aに形成された画素電極111の開口部114の周辺に形成される斜め電界による配向規制方向と、傾斜側面による配向規制方向とが一致(整合)するので好ましい。   In the liquid crystal display device 100, the support 133 is disposed at a position where the gate signal wiring 102 and the source signal wiring 103 intersect with each other, and is provided corresponding to the four corners of a substantially square pixel. In addition, the cross-sectional shape of the support 133 on the surface parallel to the transparent substrate 110a is a substantially cross shape, and has a portion parallel to the gate signal wiring 102 and a portion parallel to the source signal wiring. The support 133 has inclined side surfaces, and the support 133 acts so as to define the direction in which the liquid crystal molecules 121 are inclined by the inclined side surfaces. This is because the liquid crystal molecules 121 attempt to align substantially perpendicularly to the inclined side surface (more precisely, the vertical alignment film on the inclined side surface), and are aligned in the direction corresponding to the inclination direction and the angle of the inclined side surface. Be regulated. This orientation regulating force acts even when no voltage is applied. The inclined side surface of the support 133 exemplified here is inclined in a reverse taper shape with respect to the transparent substrate 110a. Such an inclination is preferable because the alignment regulation direction by the oblique electric field formed around the opening 114 of the pixel electrode 111 formed on the transparent substrate 110a and the alignment regulation direction by the inclined side surface coincide (align). .

なお、支持体133の透明基板110aに平行な面における断面形状は、ここで例示した略十字形状に限られず、略円形、略楕円形または略菱形などの略多角形であってもよい。支持体133の傾斜側面は、液晶分子121が傾斜する方向を規定し、軸対称配向ドメインの外延を規定するように作用するので、液晶ドメインの形状および支持体133が配置される位置に応じて、液晶ドメインの軸対称配向を安定に形成できるような断面形状とすればよい。支持体133は、例えば、感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ工程で形成することができる。支持体133は、透明基板110aおよび110bのどちらに形成しても良いが、上述したように、透明基板110aに対して逆テーパ状の傾斜側面を有する支持体133を得るためには、透明基板110b上に順テーパ状の支持体を形成する方が容易なので、透明基板110b上に形成する方が好ましい。   The cross-sectional shape of the support 133 on the plane parallel to the transparent substrate 110a is not limited to the substantially cross shape illustrated here, and may be a substantially polygonal shape such as a substantially circular shape, a substantially elliptical shape, or a substantially rhombus shape. The inclined side surface of the support 133 defines the direction in which the liquid crystal molecules 121 are tilted and acts to define the extension of the axially symmetric alignment domain. Therefore, depending on the shape of the liquid crystal domain and the position where the support 133 is disposed. The cross-sectional shape may be such that the axially symmetric alignment of the liquid crystal domain can be stably formed. The support 133 can be formed by a photolithography process using a photosensitive resin, for example. The support 133 may be formed on either the transparent substrate 110a or 110b. However, as described above, in order to obtain the support 133 having an inclined side surface that is reversely tapered with respect to the transparent substrate 110a, the transparent substrate Since it is easier to form a forward tapered support on 110b, it is preferable to form it on the transparent substrate 110b.

画素電極111は、所定の位置に形成された開口部114を有している。この液晶層120に所定の電圧を印加すると、軸対称配向を呈する液晶ドメインが形成され、これら液晶ドメインの軸対称配向の中心軸は、開口部114内またはその近傍に形成される。後に説明するように、画素電極111に設けた開口部114が軸対称配向の中心軸の位置を固定するように作用する。開口部114の周辺には、画素電極111と対向電極113との間に印加される電圧によって、斜め電界が形成され、この斜め電界によって液晶分子が傾斜する方向が規定される結果、上述のように作用する。   The pixel electrode 111 has an opening 114 formed at a predetermined position. When a predetermined voltage is applied to the liquid crystal layer 120, liquid crystal domains exhibiting axially symmetric alignment are formed, and the central axis of the axially symmetric alignment of these liquid crystal domains is formed in or near the opening 114. As will be described later, the opening 114 provided in the pixel electrode 111 acts to fix the position of the central axis of the axially symmetric orientation. An oblique electric field is formed around the opening 114 by the voltage applied between the pixel electrode 111 and the counter electrode 113, and the direction in which the liquid crystal molecules are inclined is defined by the oblique electric field. Act on.

軸対称配向ドメインの中心軸を固定・安定化するために設ける開口部114の形状は、例示したように円形であるこが好ましいがこれに限られない。ただし、全方位的にほぼ等しい配向規制力を発揮させるためには、4角形以上の多角形であることが好ましく、正多角形であることが好ましい。   The shape of the opening 114 provided for fixing and stabilizing the central axis of the axially symmetric orientation domain is preferably circular as illustrated, but is not limited thereto. However, in order to exert substantially the same orientation regulating force in all directions, the polygon is preferably a quadrilateral or more, and is preferably a regular polygon.

この液晶表示装置100においては、画素電極111および対向電極131に所定の電圧(閾値電圧以上の電圧)を印加すると、開口部114内またはその近傍にそれぞれの中心軸が固定・安定化された軸対称配向ドメインが形成される。画素の周辺に設けられた支持体133の傾斜側面の配向規制力によって液晶ドメインの外延付近の液晶分子121が倒れる方向が規定され、画素電極111の開口部114の周辺に形成される斜め電界により、開口部114の周辺の液晶分子121が倒れる方向が規定される。このように、支持体133の傾斜側面による配向規制力と開口部114による配向規制力が協同的に作用する結果、液晶ドメインの軸対称配向を安定化すると考えられる。   In this liquid crystal display device 100, when a predetermined voltage (a voltage equal to or higher than the threshold voltage) is applied to the pixel electrode 111 and the counter electrode 131, the central axes are fixed and stabilized in the opening 114 or in the vicinity thereof. Symmetric orientation domains are formed. The direction in which the liquid crystal molecules 121 in the vicinity of the extension of the liquid crystal domain fall is defined by the alignment regulating force of the inclined side surface of the support 133 provided around the pixel, and an oblique electric field formed around the opening 114 of the pixel electrode 111. The direction in which the liquid crystal molecules 121 around the opening 114 fall is defined. As described above, it is considered that the alignment regulating force by the inclined side surface of the support 133 and the alignment regulating force by the opening 114 act cooperatively, thereby stabilizing the axially symmetric alignment of the liquid crystal domain.

なお、透明基板110aと、透明基板110aの液晶層120側に設けられるTFT(不図示)およびTFTに接続されたゲート配線102およびソース配線103などの回路要素や、ゲート絶縁膜104、保護層105および上述した画素電極111、支持体133および配向膜(不図示)などをまとめてアクティブマトリクス基板ということがある。一方、透明基板110bと透明基板110b上に形成されたカラーフィルタ層130、ブラックマトリクス132、対向電極131および配向膜などをまとめて対向基板またはカラーフィルタ基板ということがある。   The transparent substrate 110a, the TFT (not shown) provided on the liquid crystal layer 120 side of the transparent substrate 110a, circuit elements such as the gate wiring 102 and the source wiring 103 connected to the TFT, the gate insulating film 104, and the protective layer 105 The pixel electrode 111, the support 133, the alignment film (not shown), and the like described above may be collectively referred to as an active matrix substrate. On the other hand, the transparent substrate 110b and the color filter layer 130, the black matrix 132, the counter electrode 131, the alignment film, and the like formed on the transparent substrate 110b may be collectively referred to as a counter substrate or a color filter substrate.

また、上記の説明では省略したが、液晶表示装置100は、透明基板110aおよび110bを介して互いに対向するように配置された一対の偏光板をさらに有する。一対の偏光板は典型的には透過軸が互いに直交するように配置される。さらに、後述するように、2軸性光学異方性媒体層または1軸性光学異方性媒体層を設けても良い。   Further, although omitted in the above description, the liquid crystal display device 100 further includes a pair of polarizing plates arranged so as to face each other through the transparent substrates 110a and 110b. The pair of polarizing plates are typically arranged so that the transmission axes are orthogonal to each other. Furthermore, as described later, a biaxial optically anisotropic medium layer or a uniaxial optically anisotropic medium layer may be provided.

次に、図2(a)および(b)に、本発明による他の実施形態の透過型液晶表示装置100’の構成を模式的に示す。図1に示した液晶表示装置100の構成要素と実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符合で示し、ここでは説明を省略する。図2(a)は、平面図であり、図2(b)は図2(a)中の2B−2B’線に沿った断面図である。   Next, FIGS. 2A and 2B schematically show the configuration of a transmissive liquid crystal display device 100 ′ according to another embodiment of the present invention. Components having substantially the same functions as those of the liquid crystal display device 100 shown in FIG. 1 are denoted by common reference numerals, and description thereof is omitted here. FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line 2B-2B 'in FIG.

液晶表示装置100’は、透明基板110a上に壁構造体115を有し、壁構造体115上に支持体133を有している。壁構造体115は、その壁面の配向規制力によって、支持体133と同様に、軸対称配向ドメインを形成するように作用する。なお、壁構造体115は、透明基板110a上に形成しても良いし、透明基板110b上に形成してもよい。支持体133の傾斜側面と同様に逆テーパ状の壁面を形成する場合には、透明基板110b上に形成することが好ましいが、製造工程が増加するというデメリットがある。逆に、透明基板(アクティブマトリクス基板)110a上に形成すると、例えば感光性樹脂を用いて層間絶縁膜を形成するプロセスにおいて露光量を調整することによって、層間絶縁膜と一体に壁構造体115を形成することが可能となる。このとき、壁構造体115の壁面は正テーパ状となりやすいが、傾斜角を40°以上にすることによって、支持体133の逆テーパ状の傾斜側面による配向規制力と壁面の配向規制力の不整合を低減することが出来る。もちろん、壁面を逆テーパ状(傾斜角が90°を超える)に形成することがさらに好ましい。   The liquid crystal display device 100 ′ has a wall structure 115 on a transparent substrate 110 a and a support 133 on the wall structure 115. The wall structure 115 acts to form an axially symmetric alignment domain, like the support 133, by the alignment regulating force of the wall surface. The wall structure 115 may be formed on the transparent substrate 110a, or may be formed on the transparent substrate 110b. In the case of forming an inversely tapered wall surface similar to the inclined side surface of the support 133, it is preferable to form it on the transparent substrate 110b, but there is a demerit that the manufacturing process increases. Conversely, when formed on the transparent substrate (active matrix substrate) 110a, the wall structure 115 is integrated with the interlayer insulating film by adjusting the exposure amount in the process of forming the interlayer insulating film using, for example, a photosensitive resin. It becomes possible to form. At this time, the wall surface of the wall structure 115 is likely to be a regular taper, but by setting the inclination angle to 40 ° or more, the alignment regulating force due to the reverse tapered inclined side surface of the support 133 and the alignment regulating force of the wall surface are reduced. Matching can be reduced. Of course, it is more preferable to form the wall surface in a reverse taper shape (inclination angle exceeding 90 °).

壁構造体115は、画素の周辺の遮光領域に形成され画素を実質的に包囲する部分と、画素を包囲する部分から画素の長手方向を略2等分する位置に画素の中央部に向かって突き出た一対の凸部分とを有している。壁構造体115のこの凸部分は、画素内に形成される2つの液晶ドメインの境界を規定するように作用する。また、画素内に向けて突き出る部分を、画素内に配置される配線(例えば補助容量配線(不図示)によって遮光される領域に設けると、表示に悪影響を及ぼすことが無いので好ましい。ここで例示した壁構造体115は、連続した壁として設けられているが、これに限らず複数の壁に分断されていても良い。この壁構造体115は液晶ドメインの画素の外延近傍に形成される境界を規定するように作用するので、ある程度の長さを有することが好ましい。例えば、壁構造体を複数の壁で構成した場合、個々の壁の長さは、隣接する壁の間の長さよりも長いことが好ましい。   The wall structure 115 is formed in a light-shielding region around the pixel and substantially surrounds the pixel, and from the portion surrounding the pixel toward the center of the pixel at a position where the longitudinal direction of the pixel is approximately divided into two equal parts. And a pair of protruding convex portions. This convex portion of the wall structure 115 acts to define the boundary between two liquid crystal domains formed in the pixel. In addition, it is preferable to provide a portion protruding toward the inside of the pixel in a region that is shielded by wiring (for example, auxiliary capacitance wiring (not shown)) arranged in the pixel because the display is not adversely affected. The wall structure 115 is provided as a continuous wall, but is not limited to this, and may be divided into a plurality of walls.The wall structure 115 is a boundary formed near the extension of the pixels in the liquid crystal domain. For example, when the wall structure is composed of a plurality of walls, the length of each wall is longer than the length between adjacent walls. Longer is preferred.

支持体133は、画素内に形成される2つの液晶ドメインのそれぞれの4つの角部に対応して配置されており、液晶ドメインの境界を規定するように作用する。なお、支持体133は、例示したように、遮光領域に設けられた壁構造体115上に設ける場合に限られない。壁構造体115上に支持体133を形成する場合は、壁構造体115の高さと支持体133の高さとの和が液晶層120の厚さdtとなるように設定される。壁構造体115が形成されていない領域に支持体133を設ける場合には、支持体133の高さが液晶層120の厚さdtとなるように設定される。但し、支持体133の傾斜側面による配向規制力を十分に発現させるためには、支持体133の高さは壁構造体115の高さよりも高い方が好ましい。支持体133は、透明基板110aおよび110bのどちらに形成しても良いが、上述したように、透明基板110b側に形成することが好ましい。また、ここでは略円形の断面形状を有する支持体133を例示したがこれに限られず、上述と同様に適宜変更され得る。   The support 133 is disposed corresponding to each of the four corners of the two liquid crystal domains formed in the pixel, and acts to define the boundary between the liquid crystal domains. Note that the support 133 is not limited to being provided on the wall structure 115 provided in the light shielding region, as illustrated. When the support 133 is formed on the wall structure 115, the sum of the height of the wall structure 115 and the height of the support 133 is set to be the thickness dt of the liquid crystal layer 120. When the support 133 is provided in a region where the wall structure 115 is not formed, the height of the support 133 is set to be the thickness dt of the liquid crystal layer 120. However, it is preferable that the height of the support 133 is higher than the height of the wall structure 115 in order to sufficiently develop the orientation regulating force due to the inclined side surface of the support 133. The support 133 may be formed on either of the transparent substrates 110a and 110b, but as described above, the support 133 is preferably formed on the transparent substrate 110b side. Moreover, although the support body 133 which has a substantially circular cross-sectional shape was illustrated here, it is not restricted to this, It can change suitably like the above-mentioned.

画素電極111は、支持体133および壁構造体115とによって境界が規定される2つの液晶ドメインの略中央部に2つの開口部114を有している。この液晶層120に所定の電圧を印加すると、軸対称配向を呈する液晶ドメインが形成され、これら液晶ドメインの軸対称配向の中心軸は、開口部114内またはその近傍に形成される。このように、支持体133の傾斜側面および壁構造体115の壁面による配向規制力と開口部114による配向規制力が協同的に作用する結果、液晶ドメインの軸対称配向を安定化すると考えられる。なお、開口部114の形状は上述のように適宜変更され得る。   The pixel electrode 111 has two openings 114 at substantially the center of two liquid crystal domains whose boundaries are defined by the support 133 and the wall structure 115. When a predetermined voltage is applied to the liquid crystal layer 120, liquid crystal domains exhibiting axially symmetric alignment are formed, and the central axis of the axially symmetric alignment of these liquid crystal domains is formed in or near the opening 114. As described above, it is considered that the alignment regulating force due to the inclined side surface of the support 133 and the wall surface of the wall structure 115 and the alignment regulating force due to the opening 114 act cooperatively, thereby stabilizing the axially symmetric alignment of the liquid crystal domain. Note that the shape of the opening 114 can be appropriately changed as described above.

(半透過型液晶表示装置)
次に、図3を参照しながら、本発明による実施形態の半透過型液晶表示装置200の構成を説明する。
(Transflective liquid crystal display device)
Next, the configuration of the transflective liquid crystal display device 200 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図3は、本発明による実施形態の半透過型液晶表示装置200の1つの画素の構成を模式的に示す図であり、図3(a)は、平面図であり、図3(b)は図3(a)中の3B−3B’線に沿った断面図である。   FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of one pixel of the transflective liquid crystal display device 200 according to the embodiment of the present invention, FIG. 3A is a plan view, and FIG. It is sectional drawing along the 3B-3B 'line in Fig.3 (a).

液晶表示装置200は、透明基板(例えばガラス基板)210aと、透明基板210aに対向するように設けられた透明基板210bと、透明基板210aと210bとの間に設けられた垂直配向型の液晶層220とを有する。両方の基板210aおよび210b上の液晶層220に接する面には垂直配向膜(不図示)が設けられており、電圧無印加時には、液晶層220の液晶分子は、垂直配向膜の表面に対して略垂直に配向している。液晶層220は、誘電異方性が負のネマティック液晶材料を含み、必要に応じて、カイラル剤を更に含む。   The liquid crystal display device 200 includes a transparent substrate (for example, a glass substrate) 210a, a transparent substrate 210b provided to face the transparent substrate 210a, and a vertical alignment type liquid crystal layer provided between the transparent substrates 210a and 210b. 220. A vertical alignment film (not shown) is provided on the surfaces of both the substrates 210a and 210b in contact with the liquid crystal layer 220. When no voltage is applied, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 220 are in contact with the surface of the vertical alignment film. Oriented substantially vertically. The liquid crystal layer 220 includes a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy, and further includes a chiral agent as necessary.

液晶表示装置200は、透明基板210a上に形成された画素電極211と、透明基板210b上に形成された対向電極231とを有し、画素電極211と対向電極231との間に設けられた液晶層220とが画素を規定する。透明基板210a上には、後述するようにTFTなどの回路要素が形成されている。透明基板210aおよびこの上に形成された構成要素をまとめてアクティブマトリクス基板210aということがある。   The liquid crystal display device 200 includes a pixel electrode 211 formed on the transparent substrate 210a and a counter electrode 231 formed on the transparent substrate 210b, and a liquid crystal provided between the pixel electrode 211 and the counter electrode 231. Layer 220 defines the pixel. Circuit elements such as TFTs are formed on the transparent substrate 210a as will be described later. The transparent substrate 210a and the components formed thereon may be collectively referred to as an active matrix substrate 210a.

また、典型的には、透明基板210bの液晶層220側には、画素に対応して設けられるカラーフィルタ230(複数のカラーフィルタをまとめて全体をカラーフィルタ層230ということもある。)と、隣接するカラーフィルタ230の間に設けられるブラックマトリクス(遮光層)232とが形成され、これらの上に対向電極231が形成されるが、対向電極131上(液晶層120側)にカラーフィルタ層230やブラックマトリクス232を形成しても良い。透明基板210bおよびこの上に形成された構成要素をまとめて対向基板(カラーフィルタ基板)基板210bということがある。   Further, typically, a color filter 230 (corresponding to a plurality of color filters may be collectively referred to as the color filter layer 230) provided corresponding to the pixel on the liquid crystal layer 220 side of the transparent substrate 210b. A black matrix (light shielding layer) 232 provided between adjacent color filters 230 is formed, and a counter electrode 231 is formed thereon, and the color filter layer 230 is formed on the counter electrode 131 (the liquid crystal layer 120 side). Alternatively, a black matrix 232 may be formed. The transparent substrate 210b and the components formed thereon may be collectively referred to as a counter substrate (color filter substrate) substrate 210b.

画素電極211は、透明導電層’(例えばITO層)から形成された透明電極211aと、金属層(例えば、Al層、Alを含む合金層、およびこれらのいずれかを含む積層膜)から形成された反射電極211bとを有する。その結果、画素は、透明電極211aによって規定される透明領域Aと、反射電極211bによって規定される反射領域Bとを含む。透明領域Aは透過モードで表示を行い、反射領域Bは反射モードで表示を行う。   The pixel electrode 211 is formed of a transparent electrode 211a formed from a transparent conductive layer ′ (for example, an ITO layer) and a metal layer (for example, an Al layer, an alloy layer including Al, and a laminated film including any of these). And a reflective electrode 211b. As a result, the pixel includes a transparent area A defined by the transparent electrode 211a and a reflective area B defined by the reflective electrode 211b. The transparent area A displays in the transmissive mode, and the reflective area B displays in the reflective mode.

液晶表示装置200は、透明基板210a上に壁構造体215を有し、壁構造体215上に支持体233を有している。壁構造体215は、その壁面の配向規制力によって、支持体233と同様に、軸対称配向ドメインを形成するように作用する。壁構造体215は、画素の周辺の遮光領域に形成され画素を実質的に包囲する部分と、画素を包囲する部分から画素の長手方向を3つに分割するように画素の中央部に向かって突き出た2対の凸部分とを有している。一対の凸部は、透過領域Aと反射領域Bとの境界近傍に設けられており、他の一対の凸部は、透過領域Aの長手方向を略2等分する位置に設けられている。支持体233は、画素内に形成される3つの液晶ドメインのそれぞれの4つの角部に対応して配置されており、液晶ドメインの境界を規定するように作用する。このように配置された支持体233の傾斜側面および壁構造体115の壁面の配向規制力によって、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向が規定され、3つの液晶ドメイン(透過領域Aに2つ、反射領域に1つ)が形成される。   The liquid crystal display device 200 includes a wall structure 215 on the transparent substrate 210 a and a support 233 on the wall structure 215. Similar to the support body 233, the wall structure 215 acts to form an axially symmetric alignment domain by the orientation regulating force of the wall surface. The wall structure 215 is formed in a light-shielding region around the pixel and substantially surrounds the pixel, and from the portion surrounding the pixel toward the center of the pixel so that the longitudinal direction of the pixel is divided into three parts. And two pairs of protruding portions protruding. The pair of convex portions are provided in the vicinity of the boundary between the transmissive region A and the reflective region B, and the other pair of convex portions are provided at positions that divide the longitudinal direction of the transmissive region A into approximately two equal parts. The support 233 is disposed corresponding to the four corners of each of the three liquid crystal domains formed in the pixel, and acts to define the boundaries of the liquid crystal domains. The direction in which the liquid crystal molecules are tilted when a voltage is applied is defined by the alignment regulating force of the inclined side surface of the support 233 and the wall surface of the wall structure 115 arranged in this way, and three liquid crystal domains (two in the transmission region A, two reflections) One is formed in the region.

画素電極211は、3つの液晶ドメインの略中央部に対応するように形成された3つの開口部214を有している。この液晶層220に所定の電圧を印加すると、それぞれが軸対称配向を呈する3つの液晶ドメインが形成され、これら液晶ドメインのそれぞれの軸対称配向の中心軸は、開口部214内またはその近傍に形成される。画素電極211に設けた開口部214が軸対称配向の中心軸の位置を固定するように作用する。開口部214の周辺には、画素電極211と対向電極213との間に印加される電圧によって、斜め電界が形成され、この斜め電界によって液晶分子が傾斜する方向が規定される結果、上述のように作用する。   The pixel electrode 211 has three openings 214 formed so as to correspond to substantially the central part of the three liquid crystal domains. When a predetermined voltage is applied to the liquid crystal layer 220, three liquid crystal domains each having an axially symmetric orientation are formed, and the central axis of each of the liquid crystal domains is formed in or near the opening 214. Is done. The opening 214 provided in the pixel electrode 211 acts to fix the position of the central axis of the axially symmetric orientation. An oblique electric field is formed around the opening 214 by a voltage applied between the pixel electrode 211 and the counter electrode 213, and the direction in which the liquid crystal molecules are inclined is defined by the oblique electric field. Act on.

支持体233や壁構造体215や開口部214の配置およびこれらの好ましい形状については、上述した透過型液晶表示装置100’の場合と同様である。図3には、透過領域Aに2つの液晶ドメインを形成し、反射領域Bに1つの液晶ドメインを形成する例を示したが、これに限定されない。なお、個々の液晶ドメインは略正方形の形状にすることが、視野角特性および配向の安定性の観点から好ましい。また、壁構造体215を省略することもできる。   The arrangement of the support 233, the wall structure 215, the opening 214, and their preferred shapes are the same as those of the transmissive liquid crystal display device 100 'described above. Although FIG. 3 shows an example in which two liquid crystal domains are formed in the transmission region A and one liquid crystal domain is formed in the reflection region B, the present invention is not limited to this. In addition, it is preferable that each liquid crystal domain has a substantially square shape from the viewpoint of viewing angle characteristics and alignment stability. Further, the wall structure 215 can be omitted.

この液晶表示装置200においても、画素電極211および対向電極231に所定の電圧(閾値電圧以上の電圧)を印加すると、3つの開口部214内またはその近傍にそれぞれの中心軸が安定化された3つの軸対称配向が形成され、8つの支持体233および壁構造体215が隣接する3つの液晶ドメイン内の液晶分子が電界で倒れる方向を規定するとともに液晶ドメインの画素の外延近傍に形成される境界を安定化する。   In this liquid crystal display device 200 as well, when a predetermined voltage (a voltage equal to or higher than the threshold voltage) is applied to the pixel electrode 211 and the counter electrode 231, the respective central axes are stabilized in or near the three openings 214. Boundary formed in the vicinity of the extension of the pixels of the liquid crystal domain, in which eight axially symmetric orientations are formed, and the eight supports 233 and the wall structure 215 define the direction in which the liquid crystal molecules in the three adjacent liquid crystal domains are tilted by the electric field To stabilize.

次に、透過モードの表示と反射モードの表示の両方を行うことができる半透過型液晶表示装置200に特有の好ましい構成を説明する。   Next, a preferable configuration unique to the transflective liquid crystal display device 200 capable of performing both transmission mode display and reflection mode display will be described.

透過モードの表示では、表示に用いられる光は液晶層220を一回通過するだけであるのに対し、反射モードの表示では、表示に用いられる光は液晶層220を2回通過する。したがって、図3(b)に模式的に示したように、透過領域Aの液晶層220の厚さdtを反射領域Bの液晶層220の厚さdrの約2倍に設定することが好ましい。このように設定することによって、両表示モードの光に対して液晶層220が与えるリタデーションを略等しくすることができる。dt=0.5drが最も好ましいが、0.3dt<dr<0.7dtの範囲内にあれば両方の表示モードで良好な表示を実現できる。勿論、用途によっては、dt=drであってもよい。   In the transmission mode display, the light used for display passes through the liquid crystal layer 220 only once, whereas in the reflection mode display, the light used for display passes through the liquid crystal layer 220 twice. Therefore, as schematically shown in FIG. 3B, it is preferable to set the thickness dt of the liquid crystal layer 220 in the transmissive region A to about twice the thickness dr of the liquid crystal layer 220 in the reflective region B. By setting in this way, the retardation that the liquid crystal layer 220 gives to the light in both display modes can be made substantially equal. Although dt = 0.5dr is most preferable, good display can be realized in both display modes as long as it is within the range of 0.3dt <dr <0.7dt. Of course, dt = dr may be used depending on the application.

液晶表示装置200においては、反射領域Bの液晶層220の厚さを透過領域Aの液晶層の厚さよりも小さくするために、ガラス基板210bの反射領域Bにのみ透明誘電体層234を設けている。このような構成を採用すると、反射電極211bの下に絶縁膜などを用いて段差を設ける必要がないので、アクティブマトリクス基板210aの製造を簡略化できるという利点が得られる。さらに、液晶層220の厚さを調整するための段差を設けるための絶縁膜上に反射電極211bを設けると、絶縁膜の斜面(テーパ部)を覆う反射電極によって透過表示に用いられる光が遮られる、あるいは、絶縁膜の斜面に形成された反射電極で反射される光は、内部反射を繰り返すので、反射表示にも有効に利用されない、という問題が発生するが、上記構成を採用するとこれらの問題の発生が抑制され、光の利用効率を改善することができる。   In the liquid crystal display device 200, in order to make the thickness of the liquid crystal layer 220 in the reflective region B smaller than the thickness of the liquid crystal layer in the transmissive region A, the transparent dielectric layer 234 is provided only in the reflective region B of the glass substrate 210b. Yes. By adopting such a configuration, there is no need to provide a step using an insulating film or the like under the reflective electrode 211b, so that there is an advantage that the manufacturing of the active matrix substrate 210a can be simplified. Further, when the reflective electrode 211b is provided over the insulating film for providing a step for adjusting the thickness of the liquid crystal layer 220, light used for transmissive display is blocked by the reflective electrode that covers the inclined surface (tapered portion) of the insulating film. However, since the light reflected by the reflective electrode formed on the slope of the insulating film repeats internal reflection, there is a problem that it is not effectively used for reflective display. Occurrence of problems can be suppressed and light utilization efficiency can be improved.

さらに、この透明誘電体層234に光を散乱する機能(拡散反射機能)を有するものを用いると、反射電極211bに拡散反射機能を付与しなくても、良好なペーパーホワイトに近い白表示を実現できる。透明誘電体層234に光散乱能を付与しなくても、反射電極211bの表面に凹凸形状を付与することによって、ペーパーホワイトに近い白表示を実現することもできるが、凹凸の形状によっては軸対称配向の中心軸の位置が安定し無い場合がある。これに対し、光散乱能を有する透明誘電体層234と平坦な表面を有する反射電極211bとを用いれば、反射電極211bに形成する開口部214によって中心軸の位置をより確実に安定化できるという利点が得られる。なお、反射電極211bに拡散反射機能を付与するために、その表面に凹凸を形成する場合、凹凸形状は干渉色が発生しないように連続した波状とすることが好ましく、軸対称配向の中心軸を安定化できるように設定することが好ましい。   Furthermore, if the transparent dielectric layer 234 having a function of scattering light (diffuse reflection function) is used, a good white display close to paper white can be realized without providing the reflection electrode 211b with a diffuse reflection function. it can. Even if the transparent dielectric layer 234 is not provided with a light scattering ability, a white display close to paper white can be realized by providing an uneven shape on the surface of the reflective electrode 211b. The position of the central axis of the symmetric orientation may not be stable. On the other hand, if the transparent dielectric layer 234 having light scattering ability and the reflective electrode 211b having a flat surface are used, the position of the central axis can be more reliably stabilized by the opening 214 formed in the reflective electrode 211b. Benefits are gained. In addition, in order to provide a diffuse reflection function to the reflective electrode 211b, when forming unevenness on the surface, the uneven shape is preferably a continuous wave shape so that no interference color is generated, and the central axis of the axially symmetric orientation is It is preferable to set so that it can be stabilized.

また、透過モードでは表示に用いられる光はカラーフィルタ層230を一回通過するだけであるのに対し、反射モードの表示では、表示に用いられる光はカラーフィルタ層230を2回通過する。従って、カラーフィルタ層230として、透過領域Aおよび反射領域Bに同じ光学濃度のカラーフィルタ層を用いると、反射モードにおける色純度および/または輝度が低下することがある。この問題の発生を抑制するために、反射領域のカラーフィルタ層の光学濃度を透過領域のカラーフィルタ層よりも小さくすることが好ましい。なお、ここでいう光学濃度は、カラーフィルタ層を特徴付ける特性値であり、カラーフィルタ層の厚さを小さくすれば、光学濃度を小さくできる。あるいは、カラーフィルタ層の厚さをそのままで、例えば添加する色素の濃度を低下させて、光学濃度を小さくすることもできる。   In the transmissive mode, light used for display passes through the color filter layer 230 only once, whereas in reflective mode display, light used for display passes through the color filter layer 230 twice. Therefore, when a color filter layer having the same optical density is used for the transmission region A and the reflection region B as the color filter layer 230, color purity and / or luminance in the reflection mode may be lowered. In order to suppress the occurrence of this problem, it is preferable to make the optical density of the color filter layer in the reflective region smaller than that in the transmissive region. The optical density here is a characteristic value characterizing the color filter layer, and the optical density can be reduced by reducing the thickness of the color filter layer. Alternatively, the optical density can be reduced by reducing the concentration of the added dye, for example, while maintaining the thickness of the color filter layer.

次に、図4および図5を参照しながら、半透過型液晶表示装置に好適に用いられるアクティブマトリクス基板の構造の一例を説明する。図4はアクティブマトリクス基板の部分拡大図であり、図5は、図4中のX−X’線に沿った断面図である。図4および図5に示したアクティブマトリクス基板は、透過領域Aに1つの液晶ドメインを形成する構成を有している点(すなわち、開口部214の数が少ない点)において、図3に示したアクティブマトリクス基板211aと異なるが、他の構成は同じであってよい。   Next, an example of the structure of an active matrix substrate that is preferably used in a transflective liquid crystal display device will be described with reference to FIGS. 4 is a partially enlarged view of the active matrix substrate, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line X-X ′ in FIG. 4. The active matrix substrate shown in FIGS. 4 and 5 is shown in FIG. 3 in that it has a configuration in which one liquid crystal domain is formed in the transmission region A (that is, the number of openings 214 is small). Although different from the active matrix substrate 211a, other configurations may be the same.

図4および図5に示すアクティブマトリクス基板は、例えばガラス基板からなる透明基板1を有し、透明基板1上には、ゲート信号線2およびソース信号線3が互いに直交するように設けられている。これらの信号配線2および3の交差部の近傍にTFT4を設けられており、TFT4のドレイン電極5は画素電極6に接続されている。   The active matrix substrate shown in FIGS. 4 and 5 has a transparent substrate 1 made of, for example, a glass substrate. On the transparent substrate 1, gate signal lines 2 and source signal lines 3 are provided so as to be orthogonal to each other. . A TFT 4 is provided in the vicinity of the intersection of these signal wires 2 and 3, and the drain electrode 5 of the TFT 4 is connected to the pixel electrode 6.

画素電極6は、ITOなどの透明導電層から形成された透明電極7と、Alなどから形成された反射電極8とを有し、透明電極7が透過領域Aを規定し、反射電極8が反射領域Bを規定する。画素電極6の所定の領域には、上述したように軸対称配向ドメインの中心軸を固定・安定化するための開口部15が設けられている。   The pixel electrode 6 includes a transparent electrode 7 formed of a transparent conductive layer such as ITO and a reflective electrode 8 formed of Al or the like. The transparent electrode 7 defines a transmission region A, and the reflective electrode 8 reflects. Region B is defined. As described above, the opening 15 for fixing and stabilizing the central axis of the axially symmetric alignment domain is provided in a predetermined region of the pixel electrode 6.

画素電極6は次段のゲート信号線上にゲート絶縁膜9を介して重畳させており、補助容量が形成されている。また、TFT4はゲート信号線2から分岐したゲート電極10の上部にゲート絶縁膜9、半導体層12、チャネル保護層13およびn+−Si層11(ソース・ドレイン電極)が積層された構造を有している。 The pixel electrode 6 is superimposed on the gate signal line of the next stage through the gate insulating film 9, and an auxiliary capacitor is formed. The TFT 4 has a structure in which a gate insulating film 9, a semiconductor layer 12, a channel protective layer 13, and an n + -Si layer 11 (source / drain electrodes) are stacked on the gate electrode 10 branched from the gate signal line 2. doing.

このアクティブマトリクス基板上の画素電極6の周辺領域に支持体33を形成してもよいし、対向基板とアクティブマトリクス基板とを貼り合せた場合に画素電極6の周辺領域に支持体33が配置されるように支持体33を対向基板に形成しても良い。さらに、アクティブマトリクス基板の画素電極6の周辺領域に壁構造体215を形成しても良い。   The support 33 may be formed in the peripheral region of the pixel electrode 6 on the active matrix substrate, or the support 33 is disposed in the peripheral region of the pixel electrode 6 when the counter substrate and the active matrix substrate are bonded together. Thus, the support 33 may be formed on the counter substrate. Furthermore, a wall structure 215 may be formed in the peripheral region of the pixel electrode 6 of the active matrix substrate.

なお、ここではボトムゲート型のTFTの構成例を示したが、これに限られず、トップゲート型のTFTを用いることもできる。   Note that although a configuration example of a bottom-gate TFT is shown here, the present invention is not limited to this, and a top-gate TFT can also be used.

上述したように、図3に示した構成を有する液晶表示装置200は、液晶表示装置100や100’と同様に、液晶層220の厚さを規定するための支持体233を用いて配向規制する。さらに、液晶ドメインを安定に形成するための壁構造体215や中心軸を固定・安定化するための開口部214は、片側の基板上にのみ形成すればよいので、比較的簡便な構成で、液晶の配向を十分に安定化できるという効果を有する。さらに、透明誘体層234および/またはカラーフィルタ層230を上述のように構成することによって、透過モードおよび反射モードでの表示の明るさや色純度を向上することができる。   As described above, the liquid crystal display device 200 having the configuration shown in FIG. 3 regulates the alignment by using the support 233 for defining the thickness of the liquid crystal layer 220, as in the liquid crystal display devices 100 and 100 ′. . Furthermore, since the wall structure 215 for stably forming the liquid crystal domain and the opening 214 for fixing and stabilizing the central axis need only be formed on one substrate, the structure is relatively simple. This has the effect of sufficiently stabilizing the alignment of the liquid crystal. Furthermore, by configuring the transparent attractant layer 234 and / or the color filter layer 230 as described above, the brightness and color purity of display in the transmissive mode and the reflective mode can be improved.

〔動作原理〕
図6を参照しながら、垂直配向型液晶層を有する本発明の実施形態の液晶表示装置が優れた広視野角特性を有する理由を説明する。
〔Operating principle〕
The reason why the liquid crystal display device of the embodiment of the present invention having the vertical alignment type liquid crystal layer has excellent wide viewing angle characteristics will be described with reference to FIG.

図6は、画素電極6に設けた開口部15による配向規制力の作用を説明するための図であり、図6(a)は電圧無印加時、図6(b)は電圧印加時の液晶分子の配向状態を模式的に示している。図6(b)に示した状態は中間調を表示している状態である。   6A and 6B are diagrams for explaining the action of the alignment regulating force by the opening 15 provided in the pixel electrode 6. FIG. 6A shows a liquid crystal when no voltage is applied, and FIG. 6B shows a liquid crystal when a voltage is applied. A molecular orientation state is schematically shown. The state shown in FIG. 6B is a state where a halftone is displayed.

図6に示した液晶表示装置は、透明基板1上に、絶縁膜層16、開口部15を有する画素電極6、配向膜22をこの順に有している。他方の透明基板17上には、カラーフィルタ層18、対向電極19、支持体33および配向膜32がこの順で形成されている。図では簡略化しているが、配向膜32は支持体33を覆うように形成されている。両基板間に設けられた液晶層20は、負の誘電異方性を有する液晶分子21を含む。   The liquid crystal display device shown in FIG. 6 has an insulating film layer 16, a pixel electrode 6 having an opening 15, and an alignment film 22 in this order on a transparent substrate 1. On the other transparent substrate 17, a color filter layer 18, a counter electrode 19, a support 33, and an alignment film 32 are formed in this order. Although simplified in the drawing, the alignment film 32 is formed so as to cover the support 33. The liquid crystal layer 20 provided between the two substrates includes liquid crystal molecules 21 having negative dielectric anisotropy.

図6(a)に示すように、電圧無印加時には、液晶分子21は垂直配向膜22および32の配向規制力により基板表面に対して略垂直に配向する。ここで、支持体33は基板1に対して逆テーパ状の傾斜側面を有しており、支持体33の傾斜側面の近傍の液晶分子21は、傾斜側面に略垂直になるよう配向しようとするので、基板1の表面に対して傾斜している。   As shown in FIG. 6A, when no voltage is applied, the liquid crystal molecules 21 are aligned substantially perpendicular to the substrate surface by the alignment regulating force of the vertical alignment films 22 and 32. Here, the support 33 has inclined side surfaces that are inversely tapered with respect to the substrate 1, and the liquid crystal molecules 21 in the vicinity of the inclined side surfaces of the support 33 try to be aligned so as to be substantially perpendicular to the inclined side surfaces. Therefore, it is inclined with respect to the surface of the substrate 1.

一方、電圧印加時には、図6(b)に示すように、誘電異方性が負の液晶分子21は分子長軸が電気力線に対して垂直になろうとするので、開口部15の周辺に形成される斜め電界によって、液晶分子21が倒れる方向が規定されることになる。また、支持体33の近傍の液晶分子21は支持体33の傾斜側面による配向規制力によって傾斜した方向にさらに傾斜しようとする。従って、例えば、開口部15を中心とする軸対称状に配向することになる。この軸対称配向ドメイン内では液晶ダイレクタは全方位(基板面内の方位)に配向しているため、視野角特性が優れる。   On the other hand, when a voltage is applied, as shown in FIG. 6B, the liquid crystal molecules 21 having negative dielectric anisotropy tend to have their molecular long axes perpendicular to the lines of electric force. The direction in which the liquid crystal molecules 21 are tilted is defined by the formed oblique electric field. Further, the liquid crystal molecules 21 in the vicinity of the support 33 try to further tilt in the tilted direction due to the alignment regulating force by the tilted side surface of the support 33. Therefore, for example, it is oriented in an axially symmetrical manner with the opening 15 as the center. In this axially symmetric alignment domain, the liquid crystal directors are aligned in all directions (directions in the substrate plane), so that viewing angle characteristics are excellent.

さらに、壁構造体を有する場合、壁構造体はその側面(壁面)の配向規制力によって液晶分子21が倒れる方向を規定する。典型的には、壁構造体を覆うように垂直配向膜を形成するので、液晶分子は壁面に対して垂直に配向するような規制力を受ける。壁構造体の壁面は、支持体33と同じ方向に傾斜していることが好ましい。   Furthermore, when it has a wall structure, a wall structure prescribes | regulates the direction in which the liquid crystal molecule 21 falls by the orientation control force of the side surface (wall surface). Typically, since the vertical alignment film is formed so as to cover the wall structure, the liquid crystal molecules are subjected to a regulating force so as to be aligned perpendicular to the wall surface. The wall surface of the wall structure is preferably inclined in the same direction as the support 33.

次に、図7を参照しながら、本発明による実施形態の液晶表示装置のさらに具体的な構成例を説明する。   Next, a more specific configuration example of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図7に示す液晶表示装置は、バックライトと、半透過型液晶パネル50と、半透過型液晶パネル50を介して互いに対向するように設けられた一対の偏光板40および43と、偏光板40および43と液晶パネル50との間に設けられた1/4波長板41および44と、1/4波長板41および44と液晶パネル50との間に設けられた光学異方性が負の位相差板42および45とを有している。液晶パネル50は、透明基板(アクティブマトリクス基板)1と透明基板(対向基板)17との間に垂直配向型液晶層20とを有している。液晶パネル50として、ここでは、図3に示した液晶表示装置200と同様の構成を有するものを用いる。   The liquid crystal display device shown in FIG. 7 includes a backlight, a transflective liquid crystal panel 50, a pair of polarizing plates 40 and 43 provided so as to face each other through the transflective liquid crystal panel 50, and the polarizing plate 40. Quarter wave plates 41 and 44 provided between the liquid crystal panel 50 and the liquid crystal panel 50, and the optical anisotropy provided between the quarter wave plates 41 and 44 and the liquid crystal panel 50 is negative. The phase difference plates 42 and 45 are included. The liquid crystal panel 50 includes a vertical alignment type liquid crystal layer 20 between a transparent substrate (active matrix substrate) 1 and a transparent substrate (counter substrate) 17. Here, a liquid crystal panel 50 having the same configuration as that of the liquid crystal display device 200 shown in FIG. 3 is used.

図7に示した液晶表示装置の表示動作を以下に簡単に説明する。   The display operation of the liquid crystal display device shown in FIG. 7 will be briefly described below.

反射モード表示については、上側からの入射光は偏光板43を通り、直線偏光となる。この直線偏光は、偏光板43の透過軸と1/4波長板44との遅相軸とが45°になるように1/4波長板44に入射すると円偏光となり、基板17上に形成したカラーフィルタ層(不図示)を透過する。なお、ここでは法線方向から入射する光に対して位相差を与えない位相差板45を用いている。   For the reflection mode display, incident light from above passes through the polarizing plate 43 and becomes linearly polarized light. This linearly polarized light becomes circularly polarized light when it enters the quarter wavelength plate 44 so that the transmission axis of the polarizing plate 43 and the slow axis of the quarter wavelength plate 44 are 45 °, and is formed on the substrate 17. It passes through a color filter layer (not shown). Here, a phase difference plate 45 that does not give a phase difference to light incident from the normal direction is used.

電圧無印加時には、液晶層20中の液晶分子は基板面に略垂直に配向しているために入射光は位相差がほぼ0で透過し、下側の基板1に形成した反射電極により反射される。反射された円偏光は再び液晶層20中を通過してカラーフィルタ層を通り、再度、光学異方性が負の位相差板45を円偏光で通り、1/4波長板44を経て、最初に入射して偏光板43を透過した際の偏光方向と直交する偏光方向の直線偏光に変換されて偏光板43に到達するために、光は偏光板43を透過できず黒表示となる。   When no voltage is applied, since the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 20 are aligned substantially perpendicular to the substrate surface, the incident light is transmitted with a phase difference of approximately 0 and is reflected by the reflective electrode formed on the lower substrate 1. The The reflected circularly polarized light passes through the liquid crystal layer 20 again, passes through the color filter layer, passes again through the retardation plate 45 having negative optical anisotropy as circularly polarized light, passes through the quarter-wave plate 44, and then first. The light is converted into linearly polarized light having a polarization direction orthogonal to the polarization direction when passing through the polarizing plate 43 and reaches the polarizing plate 43, so that light cannot pass through the polarizing plate 43 and is displayed in black.

一方、電圧印加時には、液晶層20中の液晶分子は基板面に垂直な方向から水平方向に傾くため、入射した円偏光は液晶層20の複屈折により楕円偏光となり、下側の基板1に形成した反射電極により反射される。反射された光は液晶層20で偏光状態がさらに崩され、再び液晶層20中を通過してカラーフィルタ層を通り、再度、光学異方性が負の位相差板45を通り、1/4波長板44に楕円偏光として入射するため、偏光板43に到達するときに全ての光が入射時の偏光方向と直交した直線偏光とはならず、一部の光が偏光板43を透過する。特に、印加電圧を調節することで液晶分子の傾く方向が制御できて、反射光が偏光板43を透過できる光量が変調され、階調表示が可能となる。   On the other hand, when a voltage is applied, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 20 are inclined in the horizontal direction from the direction perpendicular to the substrate surface, so that the incident circularly polarized light becomes elliptically polarized light due to the birefringence of the liquid crystal layer 20 and is formed on the lower substrate 1. Reflected by the reflected electrode. The reflected light is further broken in the polarization state by the liquid crystal layer 20, passes through the liquid crystal layer 20 again, passes through the color filter layer, passes through the retardation plate 45 having negative optical anisotropy again, and becomes 1/4. Since the light is incident on the wave plate 44 as elliptically polarized light, all the light does not become linearly polarized light orthogonal to the polarization direction at the time of incidence when reaching the polarizing plate 43, and part of the light is transmitted through the polarizing plate 43. In particular, by adjusting the applied voltage, the direction in which the liquid crystal molecules are tilted can be controlled, and the amount of light that can be reflected by the polarizing plate 43 is modulated, thereby enabling gradation display.

また、透過モードの表示については、上下2枚の偏光板43および偏光板40は各々その透過軸が直交するように配置されており、光源から出射された光は偏光板40で直線偏光となり、この直線偏光は、偏光板40の透過軸と1/4波長板41との遅相軸が45°になるように1/4波長板41に入射すると円偏光になり光学異方性が負の位相差板42を経て下側の基板1の透過領域Aに入射する。なお、ここでは法線方向から入射する光に対して位相差を与えない位相差板42を用いている。   Regarding the display of the transmission mode, the two upper and lower polarizing plates 43 and 40 are arranged so that their transmission axes are orthogonal to each other, and the light emitted from the light source becomes linearly polarized light by the polarizing plate 40, This linearly polarized light becomes circularly polarized light and has a negative optical anisotropy when incident on the ¼ wavelength plate 41 so that the slow axis between the transmission axis of the polarizing plate 40 and the ¼ wavelength plate 41 is 45 °. The light enters the transmission region A of the lower substrate 1 through the phase difference plate 42. Here, a phase difference plate 42 that does not give a phase difference to light incident from the normal direction is used.

電圧無印加時には、液晶層20中の液晶分子は基板面に略垂直に配向しているため、入射光は位相差がほぼ0で透過し、下側の基板1に円偏光の状態で入射し、円偏光の状態で液晶層20および上側の基板17を経て上側の光学異方性が負の位相差板45を透過して1/4波長板44に到る。ここで、下側の1/4波長板41と上側の1/4波長板44の遅相軸が90°交差して配置することで、上側の1/4波長板44からは偏光板40での直線偏光と直交した直線偏光となり、偏光板43で吸収されて黒表示となる。   When no voltage is applied, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 20 are aligned substantially perpendicular to the substrate surface, so that incident light is transmitted with a phase difference of approximately 0 and is incident on the lower substrate 1 in a circularly polarized state. In the state of circular polarization, the light passes through the liquid crystal layer 20 and the upper substrate 17 and passes through the retardation plate 45 having the negative optical anisotropy to reach the quarter-wave plate 44. Here, the slow axis of the lower ¼ wavelength plate 41 and the upper ¼ wavelength plate 44 intersect each other by 90 °, so that the upper ¼ wavelength plate 44 is separated by the polarizing plate 40. The linearly polarized light is orthogonal to the linearly polarized light, and is absorbed by the polarizing plate 43 to display black.

一方、電圧印加時には、液晶層20中の液晶分子21は基板面に垂直な方向から水平方向に傾くために液晶表示装置への入射した円偏光は液晶層20の複屈折により楕円偏光となり、上側のCF基板16や上側の光学異方性が負の位相差板45および1/4波長板44を楕円偏光として偏光板43に到るために入射時の偏光成分と直交した直線偏光にはならず、偏光板43を通して光が透過する。特に、印加電圧を調節することで液晶分子の傾く方向が制御できて、反射光が偏光板43を透過できる光量が変調され、階調表示が可能となる。   On the other hand, when a voltage is applied, since the liquid crystal molecules 21 in the liquid crystal layer 20 are inclined in the horizontal direction from the direction perpendicular to the substrate surface, the circularly polarized light incident on the liquid crystal display device becomes elliptically polarized light due to the birefringence of the liquid crystal layer 20, and the upper side. Since the CF substrate 16 and the retardation plate 45 and the quarter wavelength plate 44 having negative optical anisotropy on the upper side reach the polarizing plate 43 as elliptically polarized light, the linearly polarized light orthogonal to the polarization component at the time of incidence is not obtained. Instead, light passes through the polarizing plate 43. In particular, by adjusting the applied voltage, the direction in which the liquid crystal molecules are tilted can be controlled, and the amount of light that can be reflected by the polarizing plate 43 is modulated, thereby enabling gradation display.

光学異方性が負の位相差板は液晶分子が垂直配向状態での視野角を変化させた場合の位相差の変化量を最小に抑え、広視野角側での黒浮きを抑える。また、光学異方性が負の位相差板と1/4波長板を一体化させた2軸性位相差板を用いても良い。   A retardation plate having a negative optical anisotropy minimizes the amount of change in retardation when the viewing angle is changed in a vertically aligned state of liquid crystal molecules, and suppresses black floating on the wide viewing angle side. Further, a biaxial retardation plate in which a retardation plate having negative optical anisotropy and a quarter wavelength plate are integrated may be used.

本発明のように電圧無印加時に黒表示を行い、電圧印加時に白表示となるノーマリーブラックモードを軸対称配向ドメインで行った場合、液晶表示装置(パネル)の上下に一対の1/4波長板を設けることによって、偏光板に起因する消光模様を解消させて明るさを改善することも可能となる。また、上下の偏光板の透過軸を互いに直交して配置してノーマリーブラックモードを軸対称配向ドメインで行った場合には、原理的にはクロスニコルに配置した一対の偏光板と同程度の黒表示を実現できることから、極めて高いコントラスト比を実現できると共に、全方位的な配向に導かれた広い視野角特性が達成できる。   When a normally black mode in which black display is performed when no voltage is applied and white display is performed when a voltage is applied as in the present invention is performed in an axially symmetric alignment domain, a pair of quarter wavelengths are formed above and below the liquid crystal display device (panel). By providing the plate, it is possible to improve the brightness by eliminating the extinction pattern caused by the polarizing plate. In addition, when the normally black mode is performed in the axially symmetric alignment domain by arranging the transmission axes of the upper and lower polarizing plates orthogonally to each other, in principle, the same degree as that of a pair of polarizing plates arranged in crossed Nicols. Since a black display can be realized, an extremely high contrast ratio can be realized, and a wide viewing angle characteristic led to an omnidirectional orientation can be achieved.

また、本発明で規定した透過領域の液晶層厚dtと反射領域の液晶層厚drの関係については、透過領域と反射領域の電圧−反射率(透過率)の液晶厚の依存性から、0.3dt<dr<0.7dtの条件を満たすことが好ましく、0.4dt<dr<0.6dtの範囲であることがより好ましい。下限値よりも低い反射領域の液晶層厚では最大反射率の50%以下となり、十分な反射率が得られなくなる。一方、上限値よりも反射領域の液晶層厚drが大きい場合には電圧−反射率特性において透過表示時とは異なる駆動電圧で反射率が最大となる極大値が存在すると共に透過表示での最適な白表示電圧では相対反射率が低下する傾向が大きく、最大反射率の50%以下となるために十分な反射率が得られなくなる。しかしながら、反射領域Bでは液晶層の光路長が透過領域の2倍となることから、透過領域Aと同一の設計をする場合には、液晶材料の光学的な複屈折異方性(Δn)とパネルのセル厚設計が極めて重要となる。   In addition, regarding the relationship between the liquid crystal layer thickness dt of the transmission region and the liquid crystal layer thickness dr of the reflection region defined in the present invention, the voltage-reflectance (transmittance) of the transmission region and the reflection region depends on the liquid crystal thickness. It is preferable that the condition of 3 dt <dr <0.7 dt is satisfied, and it is more preferable that the range is 0.4 dt <dr <0.6 dt. If the thickness of the liquid crystal layer in the reflection region lower than the lower limit value is 50% or less of the maximum reflectance, sufficient reflectance cannot be obtained. On the other hand, when the thickness dr of the liquid crystal layer in the reflective region is larger than the upper limit value, there is a maximum value in which the reflectance becomes maximum at a driving voltage different from that in transmissive display in the voltage-reflectance characteristics and the optimum in transmissive display. When the white display voltage is high, the relative reflectance tends to decrease, and the reflectance is 50% or less of the maximum reflectance, so that a sufficient reflectance cannot be obtained. However, in the reflection region B, the optical path length of the liquid crystal layer is twice that of the transmission region. Therefore, when the same design as the transmission region A is used, the optical birefringence anisotropy (Δn) of the liquid crystal material is Panel cell thickness design is extremely important.

(実施例1)
本発明による実施形態による半透過型液晶表示装置の具体的な特性を以下に例示する。
(Example 1)
Specific characteristics of the transflective liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention will be exemplified below.

ここでは、図7に示した構成を有する液晶表示装置を作製した。液晶セル50には、図3に示した液晶表示装置200と同様の構成の液晶セルを用いた。ただし、透明誘電体層234に光散乱能を有しないものを用い、反射電極211bの下層部に表面に凹凸状の連続形状を施した樹脂層を形成して、反射表示時の拡散反射特性を調整した。なお、凹凸表面は、特開平9−90426号公報に記載されている方法で形成した。   Here, a liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 7 was manufactured. A liquid crystal cell having the same configuration as that of the liquid crystal display device 200 shown in FIG. However, a transparent dielectric layer 234 that does not have light scattering ability is used, and a resin layer having a concavo-convex continuous shape is formed on the lower layer portion of the reflective electrode 211b so that the diffuse reflection characteristics at the time of reflective display are improved. It was adjusted. The uneven surface was formed by the method described in JP-A-9-90426.

また、図3に示した液晶表示装置200における開口部214および壁構造体215を省略し、支持体233によって配向規制する構成とした。支持体233として、断面形状が十字形状(図1中の支持体133と同様の形状)のものを用いた。支持体233は、ネガ型感光性樹脂(例えばV−259PA(新日鐵化学社製))を用いたフォトリソグラフィで対向基板に形成した。傾斜側面は、対向基板に対して逆テーパ状とし、傾斜角度(基板表面と傾斜側面とがなす角)は、約45°とした。   In addition, the opening 214 and the wall structure 215 in the liquid crystal display device 200 shown in FIG. The support 233 having a cross-sectional shape (similar shape to the support 133 in FIG. 1) was used. The support 233 was formed on the counter substrate by photolithography using a negative photosensitive resin (for example, V-259PA (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.)). The inclined side surface was inversely tapered with respect to the counter substrate, and the inclination angle (angle formed by the substrate surface and the inclined side surface) was about 45 °.

公知の配向膜材料を用いて、公知の方法で垂直配向膜を形成した。ラビン処理は行っていない。液晶材料としては、誘電率異方性が負の液晶材料(Δn;0.1、Δε;−4.5)を用いた。ここでは、透過領域の液晶層厚dtを4μm、反射領域の液晶層厚drを2.2μm(dr=0.55dt)とした。   A vertical alignment film was formed by a known method using a known alignment film material. Labin treatment is not performed. As the liquid crystal material, a liquid crystal material having negative dielectric anisotropy (Δn; 0.1, Δε; −4.5) was used. Here, the liquid crystal layer thickness dt in the transmission region is 4 μm, and the liquid crystal layer thickness dr in the reflection region is 2.2 μm (dr = 0.55 dt).

直交する2枚の偏光板の間に得られた液晶セルを挟んで観察すると、電圧印加時に支持体の近傍の液晶分子が傾斜側面に沿って連続的に倒れ、軸対称状の液晶ドメインが形成されることが確かめられた。   When the obtained liquid crystal cell is sandwiched between two orthogonal polarizing plates, the liquid crystal molecules near the support are continuously tilted along the inclined side surface when a voltage is applied, and an axially symmetric liquid crystal domain is formed. It was confirmed.

本実施例の液晶表示装置の構成は、上から順に偏光板(観察側)、1/4波長板(位相差板1)、光学異方性が負の位相差板(位相差板2(NR板))、液晶層(上側;カラーフィルタ基板、下側;アクティブマトリクス基板)、光学異方性が負の位相差板(位相差板3(NR板))、1/4波長板(位相差板4)、偏光板(バックライト側)の積層構造とした。なお、液晶層の上下の1/4波長板(位相差板1と位相差板4)では互いの遅相軸を直交させ、各々の位相差を140nmとする。光学異方性が負の位相差板(位相差板2と位相差板3)は各々の位相差を135nmとした。また、2枚の偏光板(観察側、バックライト側)は、透過軸を直交させて配置した。   The configuration of the liquid crystal display device of this example is as follows. From the top, the polarizing plate (observation side), the quarter-wave plate (retardation plate 1), and the retardation plate with negative optical anisotropy (retardation plate 2 (NR) Plate)), liquid crystal layer (upper side: color filter substrate, lower side: active matrix substrate), retardation plate with negative optical anisotropy (retardation plate 3 (NR plate)), 1/4 wavelength plate (retardation) A laminated structure of a plate 4) and a polarizing plate (backlight side) was adopted. In addition, in the upper and lower quarter wavelength plates (the phase difference plate 1 and the phase difference plate 4) of the liquid crystal layer, their slow axes are orthogonal to each other, and each phase difference is set to 140 nm. Retardation plates having negative optical anisotropy (retardation plate 2 and retardation plate 3) each have a retardation of 135 nm. Two polarizing plates (observation side and backlight side) were arranged with their transmission axes orthogonal.

液晶表示装置に駆動信号を印加(液晶層に4V印加)して表示特性を評価した。   A display signal was evaluated by applying a drive signal to the liquid crystal display device (applying 4V to the liquid crystal layer).

透過表示での視角−コントラストの特性結果を図8に示す。透過表示での視野角特性はほぼ、全方位的で対称な特性を示し、CR>10の領域は±80°と良好であり、透過コントラストも正面で300:1以上と高いものであった。   FIG. 8 shows the viewing angle-contrast characteristic results in the transmissive display. The viewing angle characteristics in the transmissive display are almost omnidirectional and symmetric, the CR> 10 region is as good as ± 80 °, and the transmissive contrast is as high as 300: 1 or more in the front.

一方、反射表示の特性は、分光測色計(ミノルタ社製CM2002)で評価し、標準拡散板を基準にして約8.4%(開口率100%換算値)、反射表示のコントラスト値は21であり、従来の液晶表示装置に比べて高いコントラストを示し良好であった。   On the other hand, the characteristics of the reflective display were evaluated with a spectrocolorimeter (CM 2002 manufactured by Minolta), and the contrast value of the reflective display was 21% with a standard diffuser plate as a reference, approximately 8.4% (aperture value 100% conversion value). Therefore, the contrast was high as compared with the conventional liquid crystal display device.

(実施例2)
実施例1と同様に、図3に示した液晶表示装置200と同様の構成の液晶セルを用て、図7に示した構成を有する液晶表示装置を作製した。ただし、透明誘電体層234に光散乱能を有しないものを用い、反射電極211bの下層部に表面に凹凸状の連続形状を施した樹脂層を形成して、反射表示時の拡散反射特性を調整した。また、壁構造体215は、反射電極211bの表面に凹凸形状を付与するための下層部の樹脂層(層間絶縁層)と一体に形成した。
(Example 2)
Similarly to Example 1, a liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 7 was manufactured using a liquid crystal cell having the same configuration as that of the liquid crystal display device 200 shown in FIG. However, a transparent dielectric layer 234 that does not have light scattering ability is used, and a resin layer having a concavo-convex continuous shape is formed on the lower layer portion of the reflective electrode 211b so that the diffuse reflection characteristics at the time of reflective display are improved. It was adjusted. Further, the wall structure 215 was formed integrally with a lower layer resin layer (interlayer insulating layer) for imparting an uneven shape to the surface of the reflective electrode 211b.

具体的には、以下のようにして、本実施例のアクティブマトリクス基板を作製した。   Specifically, the active matrix substrate of this example was manufactured as follows.

まず、TFT素子等の回路要素を覆うようにポジ型感光性樹脂層を所定の条件にて成膜する。この感光性樹脂層に、反射電極の下層部となる領域の表面に凹凸形状を形成するとともに、壁構造体(図3の壁構造体215参照)を形成するように、凹凸形状の凸部となる領域および壁構造体となる領域を遮光部とする第1のフォトマスクを用いて低照度条件(80mJ/cm2)で露光する。引き続いて、コンタクトホールを形成するために、コンタクトホールに対応する領域を開口部とする第2のフォトマスクを用いて高照度条件(350mJ/cm2)で露光する。この後、現像、乾燥、焼成などを連続して行うことによって、すなわち、2回の露光工程を含む1回のフォトリソグラフィプロセスで、同一の感光性樹脂層から、層間絶縁膜層と壁構造体を形成した。 First, a positive photosensitive resin layer is formed under predetermined conditions so as to cover circuit elements such as TFT elements. In this photosensitive resin layer, an uneven shape is formed on the surface of the region to be the lower layer portion of the reflective electrode, and an uneven shape convex portion is formed so as to form a wall structure (see the wall structure 215 in FIG. 3). The exposure is performed under a low illuminance condition (80 mJ / cm 2 ) using a first photomask having a region to be formed and a region to be a wall structure as a light shielding portion. Subsequently, in order to form a contact hole, exposure is performed under a high illuminance condition (350 mJ / cm 2 ) using a second photomask having a region corresponding to the contact hole as an opening. Thereafter, by performing development, drying, baking, etc. continuously, that is, in one photolithography process including two exposure steps, the interlayer insulating film layer and the wall structure are formed from the same photosensitive resin layer. Formed.

この一連の工程により、反射表示時の拡散反射特性を得るための微細な凹凸形状を表面に有する層間絶縁層と共に、壁構造体および下層の接続電極に電気的に接続したスルーホールとを作製した。   Through this series of steps, a through-hole electrically connected to the wall structure and the underlying connection electrode was fabricated along with an interlayer insulating layer having fine irregularities on the surface to obtain diffuse reflection characteristics during reflective display. .

その後、画素電極を層間絶縁層の平坦部上に所定の条件で透明電極膜(ITO層)を形成し、凹凸形状を形成した表面の上に反射電極膜をスパッタリング法にて成膜した。さらに画素電極をパターニングする工程で、軸対称状配向の中心軸を固定・安定化するための電極開口部(図3の開口部214参照)を所定の位置に形成した。   Thereafter, a transparent electrode film (ITO layer) was formed on the flat portion of the interlayer insulating layer under predetermined conditions, and a reflective electrode film was formed on the surface on which the uneven shape was formed by sputtering. Further, in the step of patterning the pixel electrode, an electrode opening (see the opening 214 in FIG. 3) for fixing and stabilizing the central axis of the axially symmetric orientation was formed at a predetermined position.

さらに、カラーフィルタ基板(対向基板)の、アクティブマトリクス基板の遮光領域(壁構造体が形成された領域)に対応する位置に、ネガ型感光性材料を用いたフォトリソグラフィ工程で支持体(柱状スペーサ:図3の支持体233を参照)を形成した。傾斜側面は、対向基板に対して逆テーパ状とし、傾斜角度(基板表面と傾斜側面とがなす角)は、約40°とした。また、カラーフィルタ基板の反射領域には、透明誘電体層を設けて反射領域の液晶層の厚さを調整するための段差を配置した。   Further, a support (columnar spacer) is formed by a photolithography process using a negative photosensitive material at a position corresponding to the light shielding region (region where the wall structure is formed) of the active matrix substrate on the color filter substrate (counter substrate). : See the support 233 in FIG. The inclined side surface was inversely tapered with respect to the counter substrate, and the inclination angle (angle formed by the substrate surface and the inclined side surface) was about 40 °. Further, a step for adjusting the thickness of the liquid crystal layer in the reflective region by providing a transparent dielectric layer was disposed in the reflective region of the color filter substrate.

アクティブマトリクス基板とカラーフィルタ基板に垂直配向膜を所定の条件で形成した(ラビング処理は施さない)後、互いの基板をシール樹脂を介して貼り合わせ、誘電率異方性が負の液晶材料(Δn;0.1、Δε;−4.5)を注入、封止して、液晶セルを得た。本実施例では、透過領域の液晶層の厚さdtを4μm、反射領域の液晶層の厚drを2.1μmとした。   After forming a vertical alignment film on the active matrix substrate and the color filter substrate under predetermined conditions (no rubbing treatment), the substrates are bonded together with a seal resin, and a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy ( Δn; 0.1, Δε; −4.5) was injected and sealed to obtain a liquid crystal cell. In this example, the thickness dt of the liquid crystal layer in the transmissive region was 4 μm, and the thickness dr of the liquid crystal layer in the reflective region was 2.1 μm.

直交する2枚の偏光板の間に得られた液晶セルを挟んで観察すると、電圧印加時に支持体および壁構造体の近傍の液晶分子が傾斜側面に沿って連続的に倒れ、軸対称状の液晶ドメインが形成されることが確かめられた。   When the obtained liquid crystal cell is sandwiched between two orthogonal polarizing plates, the liquid crystal molecules in the vicinity of the support and the wall structure are continuously tilted along the inclined side surface when a voltage is applied, and the axially symmetric liquid crystal domain Was confirmed to be formed.

次いで、この液晶セルの両面に光学フィルムを配置して液晶表示装置を得た。   Next, an optical film was disposed on both sides of the liquid crystal cell to obtain a liquid crystal display device.

本実施例の液晶表示装置の構成は、上から順に偏光板(観察側)、1/4波長板(位相差板1)、光学異方性が負の位相差板(位相差板2(NR板))、液晶層(上側;カラーフィルタ基板、下側;アクティブマトリクス基板)、光学異方性が負の位相差板(位相差板3(NR板))、1/4波長板(位相差板4)、偏光板(バックライト側)の積層構造とした。なお、液晶層の上下の1/4波長板(位相差板1と位相差板4)では互いの遅相軸を直交させ、各々の位相差を140nmとする。光学異方性が負の位相差板(位相差板2と位相差板3)は各々の位相差を135nmとした。また、2枚の偏光板(観察側、バックライト側)は、透過軸を直交させて配置した。   The configuration of the liquid crystal display device of this example is as follows. From the top, the polarizing plate (observation side), the quarter-wave plate (retardation plate 1), and the retardation plate with negative optical anisotropy (retardation plate 2 (NR) Plate)), liquid crystal layer (upper side: color filter substrate, lower side: active matrix substrate), retardation plate with negative optical anisotropy (retardation plate 3 (NR plate)), 1/4 wavelength plate (retardation) A laminated structure of a plate 4) and a polarizing plate (backlight side) was adopted. In addition, in the upper and lower quarter wavelength plates (the phase difference plate 1 and the phase difference plate 4) of the liquid crystal layer, their slow axes are orthogonal to each other, and each phase difference is set to 140 nm. Retardation plates having negative optical anisotropy (retardation plate 2 and retardation plate 3) each have a retardation of 135 nm. Two polarizing plates (observation side and backlight side) were arranged with their transmission axes orthogonal.

液晶表示装置に駆動信号を印加(液晶層に4V印加)して表示特性を評価した。   A display signal was evaluated by applying a drive signal to the liquid crystal display device (applying 4V to the liquid crystal layer).

透過表示での視角−コントラストの特性結果を図8に示す。透過表示での視野角特性はほぼ、全方位的で対称な特性を示し、CR>10の領域は±80°と良好であり、透過コントラストも正面で300:1以上と高いものであった。   FIG. 8 shows the viewing angle-contrast characteristic results in the transmissive display. The viewing angle characteristics in the transmissive display are almost omnidirectional and symmetric, the CR> 10 region is as good as ± 80 °, and the transmissive contrast is as high as 300: 1 or more in the front.

一方、反射表示の特性は、分光測色計(ミノルタ社製CM2002)で評価し、標準拡散板を基準にして約8.2%(開口率100%換算値)、反射表示のコントラスト値は22であり、従来の液晶表示装置に比べて高いコントラストを示し良好であった。   On the other hand, the characteristic of the reflective display is evaluated by a spectrocolorimeter (CM 2002 manufactured by Minolta), and is about 8.2% (converted value with an aperture ratio of 100%) with reference to the standard diffusion plate, and the contrast value of the reflective display is 22. Therefore, the contrast was high as compared with the conventional liquid crystal display device.

さらに、液晶パネルの透過率90%変化の応答時間(τON+τOFF(ms)、τON;0V→4V電圧印加時の変化に要する時間、τOFF;電圧4V→0V時の変化に要する時間)および透過率50%変化の中間調応答時間(8階調分割時での階調レベル3から階調レベル5の変化に要する時間(m秒))を実施例1および2で比較した場合には、下記の表のような結果が得られた。何れも測定温度は25℃である。 Furthermore, the response time of 90% change in transmittance of the liquid crystal panel (τ ON + τ OFF (ms), τ ON ; time required for change when 0V → 4V voltage is applied, τ OFF ; time required for change when voltage 4V → 0V ) And a halftone response time of a change in transmittance of 50% (time (m seconds) required for a change from gradation level 3 to gradation level 5 at the time of eight gradation division) in the first and second embodiments The results shown in the table below were obtained. In either case, the measurement temperature is 25 ° C.

実施例2の液晶表示装置は、支持体による配向規制力に加え、壁構造体および電極開口部214を有しているので、軸対称配向がさらに安定化されるとともに、応答時間が短縮化する効果が大きいことが確かめられた。   Since the liquid crystal display device of Example 2 has the wall structure and the electrode opening 214 in addition to the alignment regulating force by the support, the axially symmetric alignment is further stabilized and the response time is shortened. It was confirmed that the effect was great.

また、実施例1および実施例2のいずれにおいても、耐衝撃性が向上することがわかった。例えば、液晶パネル対しての荷重試験(1kgf/cm2)を行った場合、荷重の印加によって一端乱れた配向が復元するのに要する時間が5分以下であり、十分な配向復元力を有していることがわかった。これは何れの実施例においても、支持体が配置される密度が従来よりも高いためと考えられる。勿論、実施例2は壁構造体および開口部の寄与もある。 Moreover, it turned out that impact resistance improves in any of Example 1 and Example 2. For example, when a load test (1 kgf / cm 2 ) is performed on a liquid crystal panel, the time required for restoring the orientation once disturbed by the application of the load is 5 minutes or less, and the orientation restoring force is sufficient. I found out. This is presumably because the density at which the support is disposed is higher than in the conventional example. Of course, Example 2 also has the contribution of a wall structure and an opening.

(比較例1)
上記の実施例に対し、図3に示した液晶表示装置において、開口部および壁構造を形成せず、支持体としては実施例1と同様のものを用いて液晶セルを作製し、水平配向膜を用いて、ECBモードのホモジニアス配向の液晶パネルを作製した。液晶材料としては、誘電率異方性が正の液晶材料(Δn;0.07、Δε;8.5)を用い、透過領域の液晶層厚dtを4.3μm、反射領域の液晶層厚drを2.3μm(dr=0.53dt)とした。
(Comparative Example 1)
In contrast to the above embodiment, in the liquid crystal display device shown in FIG. 3, an opening and a wall structure are not formed, and a liquid crystal cell is manufactured using the same support as in Embodiment 1, and a horizontal alignment film A liquid crystal panel of homogeneous alignment in ECB mode was produced using As the liquid crystal material, a liquid crystal material having positive dielectric anisotropy (Δn; 0.07, Δε; 8.5) is used, the liquid crystal layer thickness dt in the transmissive region is 4.3 μm, and the liquid crystal layer thickness dr in the reflective region. Was 2.3 μm (dr = 0.53 dt).

この液晶パネルの両面に偏光板、1/4波長板などの位相差板を含む複数の光学層から形成された光学フィルムを配置して液晶表示装置を得た。   An optical film formed of a plurality of optical layers including retardation plates such as polarizing plates and quarter-wave plates was disposed on both surfaces of the liquid crystal panel to obtain a liquid crystal display device.

この液晶表示装置に駆動信号を印加(液晶層に4V印加)して上記と同じ評価方法に従って表示特性を評価した。   A drive signal was applied to this liquid crystal display device (4 V was applied to the liquid crystal layer), and display characteristics were evaluated according to the same evaluation method as described above.

透過表示での視野角特性はCR>10の領域は±30°となり、階調反転も顕著であった。また、透過コントラストは140:1であった。一方、反射表示の特性は、標準拡散板を基準にして約9.3%(開口率100%換算値)、反射表示のコントラスト値は8であり、表示画像は、上記の本発明による実施形態の液晶表示装置に比べて白ボケした低いコントラストであった。   The viewing angle characteristics in transmissive display were ± 30 ° in the region of CR> 10, and the gradation inversion was significant. The transmission contrast was 140: 1. On the other hand, the characteristic of the reflective display is about 9.3% (converted value with an aperture ratio of 100%) with respect to the standard diffusion plate, the contrast value of the reflective display is 8, and the display image is the embodiment according to the present invention described above. Compared with the liquid crystal display device of FIG.

また、上記実施例と同様の条件で耐衝撃性を調べる荷重試験を行った結果、試験後に配向乱れが認められ、比較例の液晶表示装置は、実施例と比較して耐衝撃性が劣ることが判った。   In addition, as a result of performing a load test to examine the impact resistance under the same conditions as in the above examples, alignment disorder was observed after the test, and the liquid crystal display device of the comparative example was inferior in impact resistance compared to the examples. I understood.

このように、本発明の実施形態による液晶表示装置は、従来のホモジニアス配向の液晶表示装置や従来から公知の技術と比較して、垂直配向モードを透過表示および反射表示に適用したことで透過および反射の両表示においても良好なコントラストが得られた。さらに、液晶層の厚さを規定するための支持体(柱状スペーサ)を用いて配向規制することができるので、配向規制構造を設けれるための余分の工程が不要である。また、支持体が十分に高い密度で規則的に配置される結果、耐衝撃性が向上する。   As described above, the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention has a transmissive and reflective display by applying the vertical alignment mode to the transmissive display and the reflective display as compared with the conventional homogeneous liquid crystal display device and the conventionally known technology. Good contrast was obtained in both reflection displays. Furthermore, since the alignment can be regulated using a support (columnar spacer) for defining the thickness of the liquid crystal layer, an extra step for providing the alignment regulating structure is unnecessary. Moreover, as a result of the support being regularly arranged at a sufficiently high density, impact resistance is improved.

さらに、片側の基板(例示ではアクティブマトリクス基板)にのみ液晶ドメイン配向の制御構造(壁構造体や開口部)を設けることによって、軸対称配向ドメインの配向をさらに安定にできるので、全方位的に広い視野角特性が実現できる。また、開口部によって中心軸の位置が固定・安定化されるので、斜め視角における表示の均一性が向上するという効果も得られる。   Furthermore, by providing a liquid crystal domain alignment control structure (wall structure or opening) only on one substrate (active matrix substrate in the example), the alignment of the axially symmetric alignment domains can be further stabilized, so that Wide viewing angle characteristics can be realized. In addition, since the position of the central axis is fixed and stabilized by the opening, an effect of improving display uniformity at an oblique viewing angle can be obtained.

上述したように、本発明による液晶表示装置は、優れた表示品位の液晶表示装置を比較的簡単な構成で実現できる。本発明は、透過型液晶表示装置および半透過型(透過・反射両用)型液晶表示装置に好適に適用される。特に、半透過型液晶表示装置は、携帯電話などのモバイル機器の表示装置として好適に利用される。   As described above, the liquid crystal display device according to the present invention can realize a liquid crystal display device with excellent display quality with a relatively simple configuration. The present invention is suitably applied to a transmissive liquid crystal display device and a transflective (transmission / reflection) liquid crystal display device. In particular, the transflective liquid crystal display device is suitably used as a display device for mobile devices such as mobile phones.

本発明による実施形態の透過型液晶表示装置100の1つの画素の構成を模式的に示す図であり、(a)は、平面図であり、(b)は図1(a)中の1B−1B’線に沿った断面図である。It is a figure which shows typically the structure of one pixel of the transmissive liquid crystal display device 100 of embodiment by this invention, (a) is a top view, (b) is 1B- in FIG. 1 (a). It is sectional drawing along a 1B 'line. 本発明による実施形態の他の透過型液晶表示装置100’の1つの画素の構成を模式的に示す図であり、(a)は、平面図であり、(b)は図2(a)中の2B−2B’線に沿った断面図である。It is a figure which shows typically the structure of one pixel of other transmissive liquid crystal display device 100 'of embodiment by this invention, (a) is a top view, (b) is a figure in Fig.2 (a). It is sectional drawing along line 2B-2B '. 本発明による実施形態の半透過型液晶表示装置200の1つの画素の構成を模式的に示す図であり、(a)は、平面図であり、(b)は図3(a)中の3B−3B’線に沿った断面図である。4A and 4B are diagrams schematically illustrating a configuration of one pixel of a transflective liquid crystal display device 200 according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B is 3B in FIG. It is sectional drawing along a -3B 'line. 半透過型液晶表示装置200のアクティブマトリクス基板210aの平面図である。2 is a plan view of an active matrix substrate 210a of a transflective liquid crystal display device 200. FIG. 半透過型液晶表示装置200のアクティブマトリクス基板210aの断面図である。2 is a cross-sectional view of an active matrix substrate 210a of a transflective liquid crystal display device 200. FIG. 本発明による実施形態の液晶表示装置の動作原理を説明する概略図であり、(a)は電圧無印加時、(b)電圧印加時をそれぞれ示す。It is the schematic explaining the operation | movement principle of the liquid crystal display device of embodiment by this invention, (a) shows the time at the time of no voltage application, and (b) at the time of voltage application, respectively. 本発明による実施形態の液晶表示装置の構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a structure of the liquid crystal display device of embodiment by this invention. 本発明による実施形態の液晶表示装置の視角−コントラスト比特性を示す図である。It is a figure which shows the viewing angle-contrast ratio characteristic of the liquid crystal display device of embodiment by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 TFT(アクティブマトリクス)基板
2 ゲート信号線
3 ソース信号線
4 TFT
5 ドレイン電極
6 画素電極
7 透明電極
8 反射電極
9 ゲート絶縁膜
10 ゲート電極
11 ソース・ドレイン電極(n+−Si層)
12 半導体層
13 チャンネル保護層
15 開口部
16 絶縁膜
17 透明基板(対向(CF)基板)
18 カラーフィルタ層
19 対向電極
20 液晶層
21 液晶分子
22、32 配向膜
33 支持体(柱状スペーサ)
50 液晶パネル
40、43 偏光板
41、44 1/4波長版
42、45 光学異方性が負の位相差板(NR板)
100 透過型液晶表示装置
110a アクティブマトリクス基板
110b 対向基板(カラーフィルタ基板)
111 画素電極
114 開口部
115 壁構造体
130 カラーフィルタ層
131 対向電極
133 支持体
200 半透過型液晶表示装置
210a アクティブマトリクス基板
210b 対向基板(カラーフィルタ基板)
211 画素電極
211a 透明電極
211b 反射電極
214 開口部
215 壁構造体
230 カラーフィルタ層
231 対向電極
232 透明誘電体層(反射部段差)
233 支持体
1 TFT (active matrix) substrate 2 Gate signal line 3 Source signal line 4 TFT
5 Drain electrode 6 Pixel electrode 7 Transparent electrode 8 Reflective electrode 9 Gate insulating film 10 Gate electrode 11 Source / drain electrode (n + -Si layer)
12 Semiconductor Layer 13 Channel Protection Layer 15 Opening 16 Insulating Film 17 Transparent Substrate (Counter (CF) Substrate)
18 Color filter layer 19 Counter electrode 20 Liquid crystal layer 21 Liquid crystal molecule 22, 32 Alignment film 33 Support (columnar spacer)
50 Liquid crystal panel 40, 43 Polarizing plate 41, 44 1/4 wavelength plate 42, 45 Phase difference plate with negative optical anisotropy (NR plate)
100 transmissive liquid crystal display device 110a active matrix substrate 110b counter substrate (color filter substrate)
111 Pixel electrode 114 Opening 115 Wall structure 130 Color filter layer 131 Counter electrode 133 Support body 200 Transflective liquid crystal display device 210a Active matrix substrate 210b Counter substrate (color filter substrate)
211 pixel electrode 211a transparent electrode 211b reflective electrode 214 opening 215 wall structure 230 color filter layer 231 counter electrode 232 transparent dielectric layer (reflective step)
233 Support

Claims (12)

第1基板と、前記第1基板に対向するように設けられた第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層とを有し、
それぞれが、前記第1基板上に形成された第1電極と、前記第2基板上に形成され第2電極と、前記第1電極と前記第2電極の間に設けられた前記液晶層とを含む、複数の画素と、前記複数の画素の周囲に設けられた遮光領域とを有し、
前記遮光領域の前記第1基板または第2基板上の前記液晶層側に、前記液晶層の厚さを規定する複数の支持体が規則的に配置されており、
前記液晶層は、少なくとも所定の電圧を印加した時に、軸対称配向を呈する少なくとも1つの液晶ドメインを形成し、前記少なくとも1つの液晶ドメイン内の液晶分子の傾斜方向は前記複数の支持体が有する傾斜側面によって規定されている、液晶表示装置。
A first substrate, a second substrate provided to face the first substrate, and a vertical alignment type liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate,
Each includes a first electrode formed on the first substrate, a second electrode formed on the second substrate, and the liquid crystal layer provided between the first electrode and the second electrode. Including a plurality of pixels, and a light shielding region provided around the plurality of pixels,
A plurality of supports defining the thickness of the liquid crystal layer are regularly arranged on the liquid crystal layer side on the first substrate or the second substrate of the light shielding region,
The liquid crystal layer forms at least one liquid crystal domain exhibiting axially symmetric orientation when at least a predetermined voltage is applied, and the tilt direction of the liquid crystal molecules in the at least one liquid crystal domain is the tilt of the plurality of supports. A liquid crystal display device defined by a side surface.
前記少なくとも1つの液晶ドメインのそれぞれは、少なくとも4つの支持体の傾斜側面と接している、請求項1に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein each of the at least one liquid crystal domain is in contact with an inclined side surface of at least four supports. 前記第1電極は少なくとも1つの開口部を有し、前記少なくとも1つの液晶ドメインのそれぞれの軸対称配向の中心軸は、前記少なくとも1つの開口部内またはその近傍に形成される、請求項1または2に記載の液晶表示装置。   The said 1st electrode has at least 1 opening part, The central axis of each axisymmetric orientation of the said at least 1 liquid crystal domain is formed in the said at least 1 opening part or its vicinity. A liquid crystal display device according to 1. 前記複数の支持体が有する前記傾斜側面は、前記第1基板に対して逆テーパ状に傾斜している、請求項1から3のいずれかに記載の液晶表示装置。   4. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the inclined side surfaces of the plurality of supports are inclined in a reverse taper shape with respect to the first substrate. 5. 前記複数の支持体の前記第1基板面に平行な面における断面形状は、略円形、略楕円形、略菱形、または略十字形状である、請求項1から4のいずれかに記載の液晶表示装置。   5. The liquid crystal display according to claim 1, wherein a cross-sectional shape of the plurality of supports in a plane parallel to the first substrate surface is a substantially circular shape, a substantially oval shape, a substantially rhombus shape, or a substantially cross shape. apparatus. 前記遮光領域に規則的に配列された壁構造体をさらに有する請求項1から5のいずれかに記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a wall structure regularly arranged in the light shielding region. 前記少なくと1つの液晶ドメインは2つの液晶ドメインを含み、前記少なくとも1つ開口部は2つの開口部を含み、前記2つの液晶ドメインのそれぞれの軸対称配向の中心軸は前記2つの開口部内またはその近傍に形成される、請求項1から6のいずれかに記載の液晶表示装置。   The at least one liquid crystal domain includes two liquid crystal domains, the at least one opening includes two openings, and a central axis of each of the two liquid crystal domains in an axially symmetric orientation is within the two openings or The liquid crystal display device according to claim 1, formed in the vicinity thereof. 前記第1電極は、透過領域を規定する透明電極と、反射領域を規定する反射電極とを含む、請求項1から7のいずれかに記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the first electrode includes a transparent electrode that defines a transmissive region and a reflective electrode that defines a reflective region. 前記少なくとも1つの液晶ドメインは、前記透過領域に形成される液晶ドメインと、前記反射領域に形成される液晶ドメインとを含む、請求項8に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 8, wherein the at least one liquid crystal domain includes a liquid crystal domain formed in the transmissive region and a liquid crystal domain formed in the reflective region. 前記少なくとも1つの開口部は、前記透明電極に形成された開口部と、前記反射電極に形成された開口部とを含む、請求項9に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 9, wherein the at least one opening includes an opening formed in the transparent electrode and an opening formed in the reflective electrode. 前記第1基板および前記第2基板を介して互いに対向するように配置された一対の偏光板を有し、前記第1基板および/または前記第2基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも1つの2軸性光学異方性媒体層をさらに有する、請求項1から10のいずれかに記載の液晶表示装置。   A pair of polarizing plates arranged to face each other with the first substrate and the second substrate interposed therebetween, and at least between the first substrate and / or the second substrate and the pair of polarizing plates The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising one biaxial optically anisotropic medium layer. 前記第1基板および前記第2基板を介して互いに対向するように配置された一対の偏光板をさらに有し、前記第1基板および/または前記第2基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも1つの1軸性光学異方性媒体層をさらに有する、請求項1から10のいずれかに記載の液晶表示装置。   Further comprising a pair of polarizing plates arranged to face each other via the first substrate and the second substrate, and between the first substrate and / or the second substrate and the pair of polarizing plates The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising at least one uniaxial optically anisotropic medium layer.
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