JP2007052270A - Liquid crystal display apparatus and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置およびその製造方法に係り、特に、一画素内に外光を反射することによって画像を表示する反射部とバックライト光を透過することによって画像を表示する透過部とを有する半透過型液晶表示装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof, and in particular, includes a reflection unit that displays an image by reflecting external light in one pixel and a transmission unit that displays an image by transmitting backlight light. The present invention relates to a transflective liquid crystal display device and a manufacturing method thereof.
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を有するために、OA機器、情報端末、時計、テレビ等さまざまな分野に応用されている。特に、薄膜トランジスタ(以下、TFT素子という)を有する液晶表示装置は、その高い応答性から、携帯電話、テレビやコンピュータなどのように多量の情報を表示するモニタとして用いられている。 Since the liquid crystal display device has features such as light weight, thinness, and low power consumption, it is applied to various fields such as OA equipment, information terminals, watches, and televisions. In particular, a liquid crystal display device having a thin film transistor (hereinafter referred to as a TFT element) is used as a monitor for displaying a large amount of information, such as a mobile phone, a television, or a computer, because of its high responsiveness.
近年、情報量の増加や携帯端末の小型軽量化に伴い、高精細で視野角の広い表示装置が要求されている。これら要求のうち画像の高精細化には、例えば、TFTアレイ構造を微細化することによって実現されている。一方、広視角に関しては、ネマチック液晶を用いたOCB(Optically Compensated Bend)方式、VAN( Vertical Aligned Nematic )モード、HAN(Hybrid Aligned Nematic)モード、IPS(In−Plane Switching)方式およびπ配列モード等の表示モードの採用が検討されている。 In recent years, with the increase in the amount of information and the reduction in size and weight of portable terminals, display devices with high definition and a wide viewing angle are required. Of these requirements, high definition of an image is realized, for example, by miniaturizing a TFT array structure. On the other hand, with respect to a wide viewing angle, an OCB (Optically Compensated Bend) method using a nematic liquid crystal, a VAN (Vertical Aligned Nematic) mode, a HAN (Hybrid Aligned Nematic) mode, an IPS (In-Plane mode, etc.) Adoption of a display mode is being studied.
これら表示モードのうち、VANモードは、従来のTN( Twisted Nematic )モードよりも速い応答速度を得ることができ、しかも、垂直配向のため静電気破壊などの不良を発生させるラビング処理(液晶と接する界面に高分子薄膜を塗布して布で一定方向に擦る処理)を必要としない。このため、プロセスでのゴミの発生や、ラビングムラなどの不良を回避でき、生産性に優れている。なかでも、マルチドメイン型VANモード(MVAモードという)は、視野角の補償設計が比較的容易なことから特に注目を集めている。 Among these display modes, the VAN mode can obtain a faster response speed than the conventional TN (Twisted Nematic) mode and has a rubbing process (an interface in contact with the liquid crystal) that causes a failure such as electrostatic breakdown due to vertical alignment. It is not necessary to apply a polymer thin film to the surface and rub it in a certain direction with a cloth. For this reason, generation | occurrence | production of the dust in a process, defects, such as a rubbing nonuniformity, can be avoided and it is excellent in productivity. Among them, the multi-domain VAN mode (referred to as MVA mode) is particularly attracting attention because the viewing angle compensation design is relatively easy.
さらに、近年では屋外での使用頻度が高まることから、従来の透過表示方式に加え、部分的に反射表示を行うことが可能な半透過型液晶方式が実用化されている。この半透過型液晶表示装置は、一画素内において、反射電極を有する反射部と、透過電極を有する透過部とを備えている。このような半透過型液晶表示装置は、暗所においては、画素内の透過部を利用してバックライト光を選択的に透過することによって画像を表示する透過型液晶表示装置として機能し、明所においては、画素内の反射部を利用して外光を選択的に反射することによって画像を表示する反射型液晶表示装置として機能する。これにより、消費電力を大幅に低減することができる。 Further, in recent years, since the frequency of outdoor use has increased, in addition to the conventional transmissive display method, a transflective liquid crystal method capable of partially performing reflective display has been put into practical use. This transflective liquid crystal display device includes a reflective portion having a reflective electrode and a transmissive portion having a transmissive electrode in one pixel. Such a transflective liquid crystal display device functions as a transmissive liquid crystal display device that displays an image by selectively transmitting backlight light using a transmissive portion in a pixel in a dark place. In this place, it functions as a reflective liquid crystal display device that displays an image by selectively reflecting outside light using a reflection portion in the pixel. Thereby, power consumption can be reduced significantly.
しかし、上述のようなMVAモードを採用した液晶表示装置においては、電圧印加時の液晶分子の傾斜方向を制御するため、アレイ基板あるいは対向基板、もしくは両方に対して畝状突起構造を形成するか、あるいは、対向基板上の共通電極にスリットを設ける必要がある。また、上述のような半透過型液晶表示装置においては、反射表示用の液晶層の厚みを透過用の液晶層の厚みの約半分にするため、反射電極の下部等に凸構造を形成し、液晶層の厚みを制御する必要がある。
このように、対向基板およびアレイ基板のそれぞれに、畝状突起構造や凸構造を形成する必要があるため、製造工程(プロセス数)の増加、マスク数の増加、あるいは畝状突起構造や凸構造等の膜厚制御といった管理項目の増加を招く問題がある。
また、これにより、製造コストが増大し、製造工程が煩雑になるため、歩留りの低下を招く問題がある。
本発明は、上記問題を解決するためのものであって、製造効率が高く広い視野角を有したMVA方式を利用した半透過型液晶表示装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
However, in the liquid crystal display device adopting the MVA mode as described above, in order to control the tilt direction of the liquid crystal molecules when a voltage is applied, is it necessary to form a hook-like projection structure on the array substrate, the counter substrate, or both? Alternatively, it is necessary to provide a slit in the common electrode on the counter substrate. Further, in the transflective liquid crystal display device as described above, in order to make the thickness of the liquid crystal layer for reflection display about half of the thickness of the liquid crystal layer for transmission, a convex structure is formed under the reflective electrode, It is necessary to control the thickness of the liquid crystal layer.
Thus, since it is necessary to form a hook-like protrusion structure or a convex structure on each of the counter substrate and the array substrate, an increase in the number of manufacturing steps (number of processes), an increase in the number of masks, or a hook-like protrusion structure or a convex structure There is a problem that causes an increase in management items such as film thickness control.
In addition, this increases the manufacturing cost and makes the manufacturing process complicated, resulting in a problem of yield reduction.
An object of the present invention is to provide a transflective liquid crystal display device using the MVA method having high manufacturing efficiency and a wide viewing angle, and a method for manufacturing the same.
本発明の一態様によると、本発明に係る液晶表示装置は、第1絶縁基板上に、それぞれ反射電極および透過電極を含む複数の画素がマトリクス状に配置されている第1基板と、第2絶縁基板上に、前記複数の画素に対応して共通に設けられている対向電極と、前記透過電極に対応して配置された第1凸構造物と、前記反射電極に対応して配置されて、前記第1凸構造物と同一面上に形成され同じ高さを有する第2凸構造物とを備え、前記第1基板と対向して配置されている第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に配置された液晶層とを備えていることを特徴としている。
また、本発明の一態様によると、本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、第1の絶縁基板上に反射電極および透過電極を含む複数の画素がマトリクス状に配置された第1の基板と、第2の絶縁基板上に前記複数の画素に対応して共通に配置された対向電極を備える第2の基板とを用意し、前記第2の基板の前記対向電極上に、前記透過電極と対応する第1凸構造物、および前記反射電極に対応する第2凸構造物を同時に形成し、前記第1の基板と前記第2の基板とを貼り合せ、前記第1の基板と前記第2の基板との間に液晶分子を含む液晶層を形成することを特徴としている。
According to one embodiment of the present invention, a liquid crystal display device according to the present invention includes a first substrate in which a plurality of pixels each including a reflective electrode and a transmissive electrode are arranged in a matrix on a first insulating substrate; On the insulating substrate, the counter electrode provided in common corresponding to the plurality of pixels, the first convex structure disposed corresponding to the transmissive electrode, and the reflective electrode are disposed corresponding to the reflective electrode. A second convex structure formed on the same plane as the first convex structure and having the same height, and a second substrate disposed opposite to the first substrate, and the first substrate, And a liquid crystal layer disposed between the second substrate and the second substrate.
Further, according to one embodiment of the present invention, a method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention includes a first substrate in which a plurality of pixels including a reflective electrode and a transmissive electrode are arranged in a matrix on a first insulating substrate. And a second substrate provided with a counter electrode arranged in common on the second insulating substrate corresponding to the plurality of pixels, and the transmission electrode on the counter electrode of the second substrate And a first convex structure corresponding to the reflective electrode and a second convex structure corresponding to the reflective electrode are formed simultaneously, and the first substrate and the second substrate are bonded together, and the first substrate and the first substrate are bonded together. A liquid crystal layer containing liquid crystal molecules is formed between the two substrates.
製造効率が高く広い視野角を有したMVA方式を利用した半透過型液晶表示装置およびその製造方法を提供することができる。 It is possible to provide a transflective liquid crystal display device using the MVA method having high manufacturing efficiency and a wide viewing angle, and a manufacturing method thereof.
以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。図1は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。図2は、図1に示した液晶表示素子の基本構成を示す断面図である。また、図3(a),(b)は、図1,2に示した対向基板およびアレイ基板をそれぞれ液晶層側から見た概略図を示す。 A liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a basic configuration of the liquid crystal display element shown in FIG. 3A and 3B are schematic views of the counter substrate and the array substrate shown in FIGS. 1 and 2 as viewed from the liquid crystal layer side.
図2に示すように、液晶表示装置は、アクティブマトリクスタイプの半透過型のカラー液晶表示装置であって、液晶表示パネルLPNを備えている。この液晶表示パネルLPNは、アレイ基板(第1の基板)ARと、アレイ基板ARと互いに対向して配置された対向基板(第2の基板)CTと、これらアレイ基板ARと対向基板CTとの間に保持された液晶層LQと、を備えて構成されている。 As shown in FIG. 2, the liquid crystal display device is an active matrix type transflective color liquid crystal display device and includes a liquid crystal display panel LPN. The liquid crystal display panel LPN includes an array substrate (first substrate) AR, a counter substrate (second substrate) CT disposed opposite to the array substrate AR, and the array substrate AR and the counter substrate CT. And a liquid crystal layer LQ held therebetween.
また、液晶表示装置は、アレイ基板ARの液晶層LQを保持する面とは反対の外面に設けられた第1偏光制御素子POL1、及び、対向基板CTの液晶層LQを保持する面とは反対の外面に設けられた第2偏光制御素子POL2を備えている。さらに、液晶表示装置は、第1偏光制御素子POL1側から液晶表示パネルLPNを照明するバックライトユニットBLを備えている。 Further, the liquid crystal display device is opposite to the first polarization control element POL1 provided on the outer surface opposite to the surface holding the liquid crystal layer LQ of the array substrate AR and the surface holding the liquid crystal layer LQ of the counter substrate CT. Is provided with a second polarization control element POL2. Further, the liquid crystal display device includes a backlight unit BL that illuminates the liquid crystal display panel LPN from the first polarization control element POL1 side.
このような液晶表示装置は、図1に示すように、画像を表示する表示領域DSPにおいて、m×n個のマトリクス状に配置された複数の画素PXを備えている。各画素PXは、図2に示すように、外光を反射することによって画像を表示する反射部PRと、バックライトユニットBLからのバックライト光を透過することによって画像を表示する透過部PTと、を有している。 As shown in FIG. 1, such a liquid crystal display device includes a plurality of pixels PX arranged in a matrix of m × n in a display area DSP that displays an image. As shown in FIG. 2, each pixel PX includes a reflection part PR that displays an image by reflecting external light, and a transmission part PT that displays an image by transmitting backlight light from the backlight unit BL. ,have.
アレイ基板ARは、ガラス板や石英板などの透光性絶縁基板10を用いて形成されている。すなわち、このアレイ基板ARは、表示領域DSPにおいて、画素毎に配置されたm×n個の画素電極EP、これら画素電極EPの行に沿ってそれぞれ形成されたn本の走査線Y(Y1〜Yn)、これら画素電極EPの列に沿って形成されたm本の信号線X(X1〜Xm)、各々対応走査線Y及び対応信号線Xの交差位置近傍に画素毎に配置されたm×n個のスイッチング素子すなわち薄膜トランジスタW、液晶容量CLCと並列に各々補助容量CSを構成するよう対応行の画素電極EPに容量結合してn本の走査線Yと略平行に形成された補助容量線AYなどを有している。また、画素電極EPと補助容量CSとの間には絶縁層11が形成されている。
The array substrate AR is formed using a translucent
アレイ基板ARは、さらに、図1に示すように、表示領域DSPの周辺の駆動回路領域DCTにおいて、n本の走査線Yに接続された走査線ドライバYD、及び、m本の信号線Xに接続された信号線ドライバXDを有している。走査線ドライバYDは、コントローラCNTによる制御に基づいてn本の走査線Yに順次走査信号(駆動信号)を供給する。また、信号線ドライバXDは、コントローラCNTによる制御に基づいて各行の薄膜トランジスタWが走査信号によってオンする毎にm本の信号線Xに映像信号(駆動信号)を供給する。これにより、各行の画素電極EPは、対応する薄膜トランジスタWを介して供給される映像信号に応じた画素電位にそれぞれ設定される。 As shown in FIG. 1, the array substrate AR further includes a scanning line driver YD connected to n scanning lines Y and m signal lines X in the driving circuit area DCT around the display area DSP. It has a connected signal line driver XD. The scanning line driver YD sequentially supplies scanning signals (driving signals) to the n scanning lines Y based on control by the controller CNT. The signal line driver XD supplies video signals (drive signals) to the m signal lines X every time the thin film transistors W in each row are turned on by the scanning signal based on the control by the controller CNT. Thereby, the pixel electrodes EP in each row are set to pixel potentials corresponding to the video signals supplied via the corresponding thin film transistors W, respectively.
図2および図3(a),(b)に示すように、画素電極EPは、反射部PRに対応して設けられた反射電極21及び透過部PTに対応して設けられた透過電極31を有している。反射電極21は、絶縁層11上に配置され、薄膜トランジスタWと電気的に接続されている。この反射電極21は、アルミニウムなどの金属反射膜によって形成される。透過電極31は、反射電極21が形成されている面と同一平面状、すなわち、絶縁層11上に配置され、反射電極21と電気的に接続されている。この透過電極31は、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)などの透光性導電膜によって形成される。
As shown in FIGS. 2 and 3A, 3B, the pixel electrode EP includes a
一方、対向基板CTは、ガラス板や石英板などの透光性絶縁基板40を用いて形成されている。すなわち、対向基板CTは、この透光性絶縁基板40上に配置されているカラーフィルタ層41、対向電極42、第1凸構造物32、および第2凸構造物22を含む。
On the other hand, the counter substrate CT is formed using a translucent
また、アレイ基板ARおよび対向基板CTの液晶層LQと直接接する界面には、液晶分子にそれぞれ基板に対して垂直な方向の配向を与える配向膜51、52が形成されている。これにより、液晶分子は、その長軸が基板の界面に対して垂直な方向を向くように配向されている。なお、配向膜51,52は、それぞれ70nm〜90nmの厚さに形成されることが好ましい。
In addition,
カラーフィルタ層41は、透光性絶縁基板40上の表示領域DSPにおいて、各画素PXを区画するブラックマトリクス(図示せず)と、このブラックマトリクスによって囲まれた各画素に配置されたカラーフィルタ(図示せず)とを含む。ブラックマトリクスは、アレイ基板ARに設けられた走査線Yや信号線Xなどの配線部に対向するように配置されている。カラーフィルタは、互いに異なる色、例えば赤色、青色、緑色といった3原色にそれぞれ着色された着色樹脂によって形成されている。赤色着色樹脂、青色着色樹脂、及び緑色着色樹脂は、それぞれ赤色画素、青色画素、及び緑色画素に対応して配置されている。
The
対向電極42は、すべての画素PXの反射電極21および透過電極31と対向するように配置されている。この対向電極42は、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)などの透光性導電膜によって形成され、補助容量線AYと電気的に接続されている。
The
第1凸構造物32は、アレイ基板AR側の透過電極31と対向する位置に配置され、第2凸構造物22は、アレイ基板AR側の反射電極21と対向する位置に配置されている。詳細に説明すると、第1凸構造物32は、図3(a)に示すように、アレイ基板ARの透過電極31と対向する領域である対向基板CTの透過領域33内に形成され、例えば、長方形の透過領域33の長手方向(長辺33L)に平行なパターンを有し、透過領域33上の略中央に配置されている。また、第2凸構造物22は、図3(a)に示すように、アレイ基板ARに形成されている反射電極21と同じサイズに形成され、図2に示すように、アレイ基板ARと対向基板CTが対向して配置されている状態において、反射電極21の全面と重なり合うように配置されている。さらに、第1凸構造物32および第2凸構造物22は、対向電極41上に、すなわち、同一平面上に、絶縁材料、例えば感光性アクリルレジストによって厚さ1.35μmで、同一工程により形成されている。すなわち、第1凸構造物32および第2凸構造物22は、同一面上に、同一材料により形成され、同じ高さを有する。
The first
上述した構成のアレイ基板AR及び対向基板CTは、有効表示部DSP内に配置された柱状スペーサ(図示せず)によって所定のギャップ、例えば3.65μmのギャップを形成した状態で対抗配置され、その周縁部同士が、例えばシール材により貼り合せられている。これにより、液晶分子注入用のセルが形成され、セル内に負の誘電異方性を示す液晶材料(Nn液晶材料)を注入し封止することにより液晶層LQが形成されている。すなわち、液晶層LQは、アレイ基板AR側の配向膜51と、対向基板CT側の配向膜52との間に保持されている。これにより、液晶層LQに含まれる液晶分子が配向膜51及び52による配向制御によって垂直配向された垂直配向モードが構成可能となる。
The array substrate AR and the counter substrate CT having the above-described configuration are arranged to face each other in a state where a predetermined gap, for example, a gap of 3.65 μm is formed by a columnar spacer (not shown) arranged in the effective display portion DSP. The peripheral portions are bonded together by, for example, a sealing material. Thus, a cell for injecting liquid crystal molecules is formed, and a liquid crystal layer LQ is formed by injecting and sealing a liquid crystal material (Nn liquid crystal material) exhibiting negative dielectric anisotropy into the cell. That is, the liquid crystal layer LQ is held between the
この構成により、第1凸構造物32の段差部分において、液晶配向の分割が誘起され、液晶分子の配向は、その長軸がガラス基板に対して垂直な方向から特定角度だけ傾斜した配列となる。第1凸構造物32の近傍に位置した液晶分子は、他の液晶分子のチルト方向を規制する役割を果たす。すなわち、液晶分子を所定方向に配向した領域(液晶分子の配向方向が揃った領域)をドメインと称するが、第1凸構造物32を挟んだ両側にそれぞれ液晶分子を異なる方向に配向した複数のドメインを形成することが可能となる。このため、所定パターンの第1凸構造物32を形成することにより、透過部PT内を複数のドメインに分割することが可能となる。そして、1つの画素領域において、これらのドメインが複数形成されることにより、液晶分子の異方性の補償効果が生じ、広い視野角を実現することができる。
With this configuration, division of the liquid crystal alignment is induced in the step portion of the first
また、反射部PRに第2凸構造物221を設けることにより、反射電極21と対向電極42間にかかる実際の電圧を、透過電極31と対向電極42間にかかる実際の電圧よりも低くし、偏光状態を変更することができる。これにより、透過電極31と第1凸構造物32間の液晶分子の配向と、反射電極21と第2凸構造物22間の液晶分子の配向を異ならせることができる。
In addition, by providing the second
上述の第1偏光制御素子POL1及び第2偏光制御素子POL2は、これらを通過する光の偏光状態を制御し、液晶層LQに入射する楕円偏光を形成する。すなわち、第1偏光制御素子POL1は、これに入射したバックライト光の偏光状態を制御し、第1偏光制御素子POL1を通過した光すなわち液晶層LQに入射する直前の光の偏光状態を楕円偏光に変換する。また、第2偏光制御素子POL2は、これに入射した外光の偏光状態を制御し、第2偏光制御素子POL2を通過した光すなわち液晶層LQに入射する直前の光の偏光状態を楕円偏光に変換する。 The first polarization control element POL1 and the second polarization control element POL2 described above control the polarization state of light passing through them, and form elliptically polarized light that enters the liquid crystal layer LQ. That is, the first polarization control element POL1 controls the polarization state of the backlight light incident on the first polarization control element POL1, and the polarization state of the light that has passed through the first polarization control element POL1, ie, the light immediately before entering the liquid crystal layer LQ, is elliptically polarized. Convert to The second polarization control element POL2 controls the polarization state of the external light incident thereon, and the polarization state of the light that has passed through the second polarization control element POL2, that is, the light immediately before entering the liquid crystal layer LQ, becomes elliptically polarized light. Convert.
本実施の形態において、第1偏光制御素子POL1は、第1偏光板61および第1位相差板62を含み、第2偏光制御素子POL2は、第2偏光板71および第2位相差板72を含んでいる。これら第1偏光制御素子POL1及び第2偏光制御素子POL2を構成する第1位相差板62及び第2位相差板72は、例えば、所定波長の光に対して常光線と異常光線との間に1/4波長の位相差を与えるいわゆる1/4波長板である。また、ここで適用される第1偏光板61および第2偏光板71は、光の進行方向に直交する平面内において、互いに直交する吸収軸及び透過軸を有している。このような偏光板は、ランダムな方向の振動面を有する光から、透過軸と平行な1方向の振動面を有する光すなわち直線偏光の偏光状態を有する光を取り出すものである。
In the present embodiment, the first polarization control element POL1 includes a first
透過部PTより放出される光は、バックライトBLから出射されて液晶層LQを通過した光であるが、反射部PRより放出される光は、液晶層LQを往復して対向基板CT側から放出される。このため、従来の半透過型液晶表示装置は、反射部の液晶層の厚さを、透過部の液晶層の厚さの半分にすることにより、透過部から放出された光の液晶層による偏光状態と、反射部から放出された光の液晶層による偏光状態を、略同一に制御することができる。 The light emitted from the transmissive part PT is light emitted from the backlight BL and passed through the liquid crystal layer LQ, but the light emitted from the reflective part PR travels back and forth through the liquid crystal layer LQ from the counter substrate CT side. Released. For this reason, in the conventional transflective liquid crystal display device, the thickness of the liquid crystal layer of the reflective portion is made half the thickness of the liquid crystal layer of the transmissive portion, so that the light emitted from the transmissive portion is polarized by the liquid crystal layer. The state and the polarization state of the light emitted from the reflecting portion by the liquid crystal layer can be controlled substantially the same.
本実施の形態では、透過部PTと反射部PRのギャップは略均一であって、反射電極21と対応する対向基板CT側の所定の位置に第2凸構造物22を形成することによって、反射電極21と対向電極42間にかかる実際の電圧を、透過電極31と対向電極42間にかかる実際の電圧よりも低くし、偏光状態を変更している。これにより、液晶表示装置の厚さを薄くすることができる。
In the present embodiment, the gap between the transmissive part PT and the reflective part PR is substantially uniform, and the second
なお、本実施の形態に係る液晶表示装置は、結果として表示される画像の輝度が、透過部PTをあるいは反射部PRを利用した場合において、同等となる範囲であることが好ましく、反射電極21と対向電極42間に印加される電圧(第2の電圧)と、透過電極31と対向電極42間に印加される電圧(第1の電圧)との差が、100mV以内であれば、透過部PTおよび反射部PRにおける印加電圧―輝度特性を同等にすることができる。
In the liquid crystal display device according to the present embodiment, it is preferable that the luminance of the image displayed as a result is in the same range when the transmissive part PT or the reflective part PR is used. If the difference between the voltage applied between the
本実施の形態において、第1の電圧と第2の電圧との差は、最大98mVであった。これにより、結果として表示される画像の色再現性を、透過部PTによる表示および反射部PRによる表示の両方において、精度良く一致させることができた。 In the present embodiment, the maximum difference between the first voltage and the second voltage is 98 mV. As a result, the color reproducibility of the image displayed as a result can be matched with high precision in both the display by the transmission part PT and the display by the reflection part PR.
次に、上述した基本構成を有する液晶表示素子の製造方法の一例を説明する。
まず、公知の方法により、透光性絶縁基板10上に信号線X、走査線Y等の配線類、薄膜トランジスタW、補助容量CS、および絶縁層11を形成する。その後、この絶縁層11上の所定の位置に、反射電極21を形成し、同時に、例えば絶縁層11に形成されたスルーホール(図示せず)を介して薄膜トランジスタWに導通させる。そして、反射電極21に隣接させて透過電極31を形成し、反射電極21に導通させる。
Next, an example of a method for manufacturing a liquid crystal display element having the basic configuration described above will be described.
First, wirings such as signal lines X and scanning lines Y, thin film transistors W, auxiliary capacitors CS, and insulating
続いて、反射電極21および透過電極31が形成された透光性絶縁基板10の全面に、配向膜51として厚さ80nmの垂直配向用ポリイミド膜を形成する。これによりアレイ基板ARが構成される。更に、アレイ基板ARの配向膜51上において画素領域から外れた配線上に、例えばアクリル系感光性樹脂を用いて高さ3.65μmのスペーサを形成する。
Subsequently, a vertical alignment polyimide film having a thickness of 80 nm is formed as the
一方、対向基板CTの透光性絶縁基板40上に、カラーフィルタ層41および、ITOからなる共通電極42を形成する。そして、この共通電極42上に感光性レジスト材料(例えば感光性アクリルレジスト)を成膜する。
On the other hand, a
続いて、例えば平行露光装置により、反射電極21および透過電極31のそれぞれに対応する第1,2凸構造物32,22を形成するためのマスク(図示せず)を用いて感光性アクリルレジスト膜を露光し、更に、現像処理およびエッチング処理を施し、パターニングする。これにより、図3(a)に示したような形状の第1,2凸構造物32,22を、同時に形成することができる。
Subsequently, a photosensitive acrylic resist film using a mask (not shown) for forming the first and second
その後、配向膜52として厚さ80nmの垂直配向用ポリイミド膜を全面に形成する。これにより対向基板CTが構成される。
続いて、対向基板CT周縁のシール領域に、シール材としてエポキシ系熱硬化性樹脂をディスペンサにより塗布する。そして、配向膜51,52が向い合うようにアレイ基板ARおよび対向基板CTをシール材を介して貼り合わせ、所定の荷重を印加しながら熱処理することにより、シール材を熱硬化する。これにより、液晶分子注入用のセル(図示せず)が形成される。その後、セル内に負の誘電異方性を示す液晶材料を注入し封止する。これにより、液晶層LQが形成される。
Thereafter, a vertical alignment polyimide film having a thickness of 80 nm is formed on the entire surface as the
Subsequently, an epoxy-based thermosetting resin is applied as a sealant to the seal region around the counter substrate CT by a dispenser. Then, the array substrate AR and the counter substrate CT are bonded via a sealing material so that the
続いて、アレイ基板ARの外面すなわち透光性絶縁基板10の外面に、例えば粘着剤(図示せず)を介して第1偏光制御素子POL1を接着するとともに、対向基板CTの外面すなわち透過性絶縁基板40の外面に、例えば粘着剤(図示せず)を介して第2偏光制御素子POL2を接着する。以上の工程により液晶表示パネルが完成する。
Subsequently, the first polarization control element POL1 is adhered to the outer surface of the array substrate AR, that is, the outer surface of the translucent insulating
このように、本実施の形態に係る液晶表示装置は、信号線Xおよび走査線Yを介して反射電極21および透過電極31に電力が供給されている状態での液晶層LQの液晶分子の傾き角度を制御するための手段である第1,2凸構造体32,22を同時に形成することができる。これにより、製造工程を簡略化することができるため、製造コストおよび製造労力を削減でき、生産性を高めることができる。
As described above, in the liquid crystal display device according to the present embodiment, the tilt of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer LQ in a state where power is supplied to the
半透過型液晶表示装置の反射表示部は、従来、アレイ基板や対向基板の液晶層に電圧を印加するための電極下部に形成された凸構造により、液晶層厚みを制御していた。しかし、この方法では、MVAモード固有の配向制御用凸構造を対向基板側に形成し、かつ、反射表示用の液晶層厚み制御用凸構造をアレイ基板の反射電極の下に形成するため、プロセス数の増加、マスク数の増加あるいは膜厚制御等の管理項目が増え、歩留まりが低下する虞がある。 Conventionally, the reflective display portion of the transflective liquid crystal display device has controlled the thickness of the liquid crystal layer by a convex structure formed under the electrode for applying a voltage to the liquid crystal layer of the array substrate or the counter substrate. However, in this method, the alignment control convex structure unique to the MVA mode is formed on the counter substrate side, and the liquid crystal layer thickness control convex structure for reflection display is formed under the reflective electrode of the array substrate. The number of management items such as the increase in the number, the number of masks, or the film thickness control may increase, and the yield may decrease.
これに対し、上述の通り、本実施の形態に係る液晶表示装置は、第1,2凸構造体32,22を同時に形成することができるため、プロセス数やマスク数を削減することができ、製造効率を向上させることができる。
On the other hand, as described above, since the liquid crystal display device according to the present embodiment can form the first and second
なお、アレイ基板ARと対向基板CTとのギャップは、3.65±0.3μmの範囲で許容される。また、第1凸構造物32および第2凸構造物22を形成するための感光性アクリルレジスト膜の厚さは、1.35μm±0.2μmの範囲で許容される。
The gap between the array substrate AR and the counter substrate CT is allowed in the range of 3.65 ± 0.3 μm. The thickness of the photosensitive acrylic resist film for forming the first
また、第2凸構造物22は、上述のとおり、従来のアレイプロセスで処理が可能な感光性レジスト材料などにより形成することができるが、本発明はこれに限られない。例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ノボラック系樹脂などのような誘電体層としてMVA用の配向制御に利用される材料が好ましい。
Further, as described above, the second
さらに、この誘電体の誘電率が液晶材料の誘電率よりも低ければ、これら誘電体により構成される第1,2凸構造物32,22の上方に磁界の強さがより弱い領域を形成することができる。 このような、第2凸構造物22の誘電率を調整することにより、反射電極21と対向電極42間に係る実際の電圧を変更するとともに、配向性を向上させた一例を以下説明する。
Furthermore, if the dielectric constant of this dielectric is lower than the dielectric constant of the liquid crystal material, a region having a weaker magnetic field is formed above the first and second
(第2の実施の形態)
図4(a),(b)を参照して、第2の実施の形態に係る液晶表示装置について説明する。
(Second Embodiment)
A liquid crystal display device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
図4(a),(b)は、第2の実施の形態に係る液晶表示装置の一例を示す概略図である。 4A and 4B are schematic views illustrating an example of a liquid crystal display device according to the second embodiment.
図4(a),(b)に示す通り、アレイ基板ARには、反射電極21および透過電極31が形成され、対向基板CTには、第1凸構造物32および第2凸構造物221が形成されている。これらのうち、上述の説明と同じ番号の構成要件については、上述と同じ構成および機能を有するため、詳細な説明は省略する。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
第2凸構造物221は、上述で説明した第2凸構造物22と同様にして、第1凸構造物32と同じプロセスで形成され、図4(a)に示すような、所定のパターンの凹凸形状を有する。本実施の形態において、第2凸構造物221は、矩形状の反射電極21と対応する反射領域221Aを4分割した1/4反射領域において、ほぼ一定の周期で互いにほぼ平行に設けられ、それぞれが反射領域221Aの対角線とほぼ平行に並んでいる複数の凸部を含んでいる。よって、各画素PXにおける反射領域221Aに、液晶分子のチルト方向が互いに異なる4つのドメインを形成することができる。これにより、液晶分子の傾斜方向(極角)と面内方向(方位角)を制御することができる。また、配向性が向上し、液晶分子の異方性の補償効果が生じ、広い視野角を実現することができる。
The second
本実施の形態において、これら複数の凸部は、6μm〜15μmの間隔で形成されている。これにより、配向均一性を向上することができる。しかし、本発明はこれに限られず、透過率や画質などのバランスでは、上述のような周期以外の範囲のパターンであってもよりようすることができる。 In the present embodiment, the plurality of convex portions are formed at intervals of 6 μm to 15 μm. Thereby, alignment uniformity can be improved. However, the present invention is not limited to this, and the balance of transmittance, image quality, and the like can be improved even if the pattern is in a range other than the period as described above.
しかし、本発明は、このパターンに限られず、透過率や画質などのバランスが考慮された所定のパターンであってもよい。また、液晶表示装置の視野角特性を詳細に制御するため、所定の液晶分子の配向方向(極角)あるいは面内方向(方位角)を形成するパターンであってもよい。 However, the present invention is not limited to this pattern, and may be a predetermined pattern that takes into account the balance of transmittance, image quality, and the like. Further, in order to control the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device in detail, a pattern that forms the alignment direction (polar angle) or in-plane direction (azimuth angle) of predetermined liquid crystal molecules may be used.
このように、本実施の形態に係る液晶表示装置は、信号線Xおよび走査線Yを介して反射電極21および透過電極31に電力が供給されている状態での液晶層LQの液晶分子の傾き角度を制御するための手段である第1,2凸構造体32,221を同時に形成することができる。これにより、製造工程を簡略化することができるため、製造コストおよび製造労力を削減でき、生産性を高めることができる。
As described above, in the liquid crystal display device according to the present embodiment, the tilt of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer LQ in a state where power is supplied to the
また、反射部PRに第2凸構造物221を設けることにより、上述のとおり、反射電極21と対向電極42間にかかる実際の電圧を、透過電極31と対向電極42間にかかる実際の電圧よりも低くし、偏光状態を変更することができる。これにより、透過電極31と第1凸構造物32間の液晶分子の配向と、反射電極21と第2凸構造物221間の液晶分子の配向を異ならせることができる。また、透過部PTと反射部PRにおける液晶層LQの厚さを同等にできる。
In addition, by providing the second
さらに、このような凹凸形状を形成することにより、第2凸構造物221の誘電率を変更することができる。これにより、反射電極21と対向電極42間にかかる実際の電圧値を調整することができる。従って、透過電極31と第1凸構造物32間の液晶分子の配向と、反射電極21と第2凸構造物221間の液晶分子の配向を異ならせることができる。また、配向性が向上し、広い視野角を実現することができる。このため、液晶表示装置の液晶層の厚さを制御する場合のパラメータが増え、設計マージンが広がり、歩留りが向上する。
Furthermore, the dielectric constant of the 2nd
このようにして、本実施の形態に係る液晶表示装置は、反射電極21と対応する対向基板CT側の所定の位置に、所定のパターンの凹凸形状を有する第2凸構造物221を形成することによって、第2凸構造物221の誘電率を調整することができる。さらに、上述の通り、反射電極21と対向電極42間にかかる実際の電圧を、透過電極31と対向電極42間にかかる実際の電圧よりも低くして偏光状態を変更することができる。
In this manner, the liquid crystal display device according to the present embodiment forms the second
これにより、透過部PTおよび反射部PRにおける輝度特性を同等にすることができ、広い視野角を実現することができる。 Thereby, the luminance characteristics in the transmission part PT and the reflection part PR can be made equal, and a wide viewing angle can be realized.
なお、本実施の形態に係る液晶表示装置は、結果として表示される画像の輝度が、透過部PTあるいは反射部PRを利用した場合であっても、同等となる範囲であることが好ましく、反射電極21と対向電極42間に印加される電圧(第2の電圧)と、透過電極31と対向電極42間に印加される電圧(第1の電圧)との差が、100mV以内であれば、透過部PTおよび反射部PRにおける輝度特性を同等にすることができる。
In the liquid crystal display device according to the present embodiment, the luminance of the image displayed as a result is preferably in the same range even when the transmissive part PT or the reflective part PR is used. If the difference between the voltage applied between the
本実施の形態において、第1の電圧と第2の電圧との差は、最大98mVであった。これにより、結果として表示される画像の色再現性を、透過部PTによる表示および反射部PRによる表示の両方において、精度良く一致させることができた。 In the present embodiment, the maximum difference between the first voltage and the second voltage is 98 mV. As a result, the color reproducibility of the image displayed as a result can be matched with high precision in both the display by the transmission part PT and the display by the reflection part PR.
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
例えば、第1偏光制御素子POL1は、第1位相差板62として、上述の1/4波長板に加えて、所定波長の光に対して常光線と異常光線との間に1/2波長の位相差を与えるいわゆる1/2波長板を含むものであってもよい。同様にして、第2偏光制御素子POL2は、第2位相差板72として、上述の1/4波長板に加えて、1/2波長板を含むものであってもよい。これにより、波長による光の透過率の変化を抑えることができる。さらに、視野角を広くする設計の場合には、負の位相差を持つ光学素子を加えてもよい。
For example, the first polarization control element POL1 has, as the
LPN…液晶表示パネル、AR…アレイ基板、CT…対向基板、LQ…液晶層、PT…透過部、PR…反射部、POL1…第1偏光制御素子、POL2…第2偏光制御素子、21…反射電極、31…透過電極、22…第1凸構造物、32…第2凸構造物、61…第1偏光板、62…第1位相差板、71…第2偏光板、72…第2位相差板、BL…バックライトユニット、PX…画素。 LPN ... liquid crystal display panel, AR ... array substrate, CT ... counter substrate, LQ ... liquid crystal layer, PT ... transmission part, PR ... reflection part, POL1 ... first polarization control element, POL2 ... second polarization control element, 21 ... reflection Electrode, 31 ... Transparent electrode, 22 ... First convex structure, 32 ... Second convex structure, 61 ... First polarizing plate, 62 ... First retardation plate, 71 ... Second polarizing plate, 72 ... Second place Phase difference plate, BL: Backlight unit, PX: Pixel.
Claims (11)
第2絶縁基板上に、前記複数の画素に対応して共通に設けられている対向電極と、前記透過電極に対応して配置された第1凸構造物と、前記反射電極に対応して配置されて、前記第1凸構造物と同一面上に形成され同じ高さを有する第2凸構造物とを備え、前記第1基板と対向して配置されている第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に配置された液晶層とを備えた液晶表示装置。 A first substrate in which a plurality of pixels each including a reflective electrode and a transmissive electrode are arranged in a matrix on a first insulating substrate;
On the second insulating substrate, a counter electrode provided in common corresponding to the plurality of pixels, a first convex structure disposed corresponding to the transmissive electrode, and disposed corresponding to the reflective electrode A second convex structure that is formed on the same plane as the first convex structure and has the same height, and is disposed opposite to the first substrate,
A liquid crystal display device comprising: a liquid crystal layer disposed between the first substrate and the second substrate.
前記第2基板の前記液晶層を保持する面とは反対の外面に設けられた第2偏光制御素子とをさらに備える請求項1ないし6のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 A first polarization control element provided on an outer surface opposite to a surface holding the liquid crystal layer of the first substrate;
7. The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising: a second polarization control element provided on an outer surface opposite to a surface holding the liquid crystal layer of the second substrate.
前記第2基板の前記液晶層を保持する面に設けられ、前記液晶層の液晶分子を前記第2基板に対して略垂直に配向する配向特性を有した第2配向膜とをさらに備える請求項1ないし7のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 A first alignment film provided on a surface of the first substrate that holds the liquid crystal layer, and having a property of aligning liquid crystal molecules of the liquid crystal layer substantially perpendicularly to the first substrate;
And a second alignment film provided on a surface of the second substrate for holding the liquid crystal layer and having alignment characteristics for aligning liquid crystal molecules of the liquid crystal layer substantially perpendicularly to the second substrate. 8. A liquid crystal display device according to any one of 1 to 7.
前記第2の基板の前記対向電極上に、前記透過電極と対応する第1凸構造物、および前記反射電極に対応する第2凸構造物を同時に形成し、
前記第1の基板と前記第2の基板とを貼り合せ、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に液晶分子を含む液晶層を形成する液晶表示装置の製造方法。 A plurality of pixels including a reflective electrode and a transmissive electrode are arranged in a matrix on a first insulating substrate, and a plurality of pixels are arranged in common on the second insulating substrate corresponding to the plurality of pixels. A second substrate provided with a counter electrode,
A first convex structure corresponding to the transmissive electrode and a second convex structure corresponding to the reflective electrode are simultaneously formed on the counter electrode of the second substrate,
Bonding the first substrate and the second substrate,
A method for manufacturing a liquid crystal display device, wherein a liquid crystal layer containing liquid crystal molecules is formed between the first substrate and the second substrate.
前記対向電極上に感光性レジスト膜を成膜し、
前記第1凸構造物および前記第2凸構造物を形成するためのマスクを用いて前記感光性レジストを露光、現像する請求項9に記載の液晶表示装置の製造方法。 When forming the first convex structure and the second convex structure,
Forming a photosensitive resist film on the counter electrode,
The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 9, wherein the photosensitive resist is exposed and developed using a mask for forming the first convex structure and the second convex structure.
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