JP2007298842A - Liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は液晶表示装置に係り、詳しくは、その開口率の向上に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to improvement of the aperture ratio.
一般に、液晶表示装置は軽量、薄型で低消費電力であるため、テレビ、携帯電話等の表示装置として広く利用され、特にテレビ等の大型表示装置については、従来、表示装置の主流であったCRT(ブラウン管)よりも上記の点で格段に有利であるので、急速にCRTにとって代わりつつある。 In general, a liquid crystal display device is lightweight, thin, and has low power consumption. Therefore, the liquid crystal display device is widely used as a display device for a television, a mobile phone, and the like. Since it is much more advantageous in terms of the above than (CRT), it is rapidly replacing CRT.
特に、スイッチング素子として、薄膜トランジスタ(以下、TFT(Thin Film Transistor)ともいう)を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置は高速応答に優れ、高精細化にも適していて、ディスプレイ画面の高画質化、大型化およびカラー画像化を実現するのに優れた方式となっている。 In particular, an active matrix type liquid crystal display device using a thin film transistor (hereinafter also referred to as a TFT (Thin Film Transistor)) as a switching element is excellent in high-speed response and suitable for high definition, and high image quality of a display screen. It is an excellent method for realizing enlargement and color imaging.
そのカラー表示のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、ガラスなどの透明基板上に信号線と走査線が交差して配設され、その信号線と走査線とで仕切られて規定される矩形の絵素領域内に絵素電極が形成され、その絵素電極の一つ一つにTFTが接続されたTFT基板と、そのTFT基板に対向配置され、TFT基板上の前記配線や電極に対応する共通電極とカラーフィルタとが、同じくガラスなどの透明基板上に配設されたカラーフィルタ基板との間に液晶層を挟持した構成を採っている。 The active matrix liquid crystal display device for color display is a rectangular picture element defined by a signal line and a scanning line that are arranged on a transparent substrate such as glass so as to be partitioned by the signal line and the scanning line. A TFT substrate in which a pixel electrode is formed in the region and a TFT is connected to each of the pixel electrodes, and a common electrode corresponding to the wiring and electrode on the TFT substrate, disposed opposite to the TFT substrate. And the color filter have a configuration in which a liquid crystal layer is sandwiched between a color filter substrate disposed on a transparent substrate such as glass.
なお、TFT基板では、通常、走査線が画面の横方向に沿って配設され、信号線がこれに交差して縦方向に配設され、その走査線と信号線とで仕切られて規定される絵素も、通常、その矩形の短辺が走査線に沿い、長辺が信号線に沿う形となっている。 In the TFT substrate, the scanning lines are usually arranged along the horizontal direction of the screen, the signal lines are arranged in the vertical direction so as to intersect with the scanning lines, and are defined by being divided by the scanning lines and the signal lines. In general, the picture element has a rectangular short side along the scanning line and a long side along the signal line.
そのようなTFT基板の絵素電極とカラーフィルタ基板の共通電極に互いに異なる電圧を印加して電界を形成し、そのことにより、液晶分子の配列を変化させ、光の透過率を調節して画像を表示するものである。 An electric field is formed by applying different voltages to the pixel electrode of the TFT substrate and the common electrode of the color filter substrate, thereby changing the alignment of the liquid crystal molecules and adjusting the light transmittance to produce an image. Is displayed.
それらTFT基板とカラーフィルタ基板の液晶層に接する側の面には、前記各電気配線やカラーフィルタを覆って、液晶分子の配向を制御するための配向膜が積層されている。そのような液晶表示装置において、開発上の大きなテーマの一つとなっているのが、表示装置の視野角の改善、すなわち、視野角を広げることである。 An alignment film for controlling the alignment of liquid crystal molecules is laminated on the surface of the TFT substrate and the color filter substrate on the side in contact with the liquid crystal layer so as to cover the electric wirings and the color filter. In such a liquid crystal display device, one of the major development themes is to improve the viewing angle of the display device, that is, to widen the viewing angle.
この視野角の改善については様々なアプローチの仕方がある。4DRTN(4Domein Reverse Twisuted Nematic)モードもその一つであるが、その説明の前に、従来のRTN(Reverse Twisuted Nematic)モードについて、図4を参照して説明する。 There are various approaches for improving the viewing angle. A 4DRTN (4 Domain Reverse Twisted Nematic) mode is one of them, but prior to the description, a conventional RTN (Reverse Twisted Nematic) mode will be described with reference to FIG.
このRTNモードでは、TFT基板側の絵素40と、それに対応するカラーフィルタ基板側の絵素50の配向膜における配向の方向(図中、矢印で示すチルドの方向)は、それぞれ絵素40、50の矩形の一辺に平行になっているとともに、両基板のチルドの方向が互いに直交したものとなっている。そのような両基板で液晶層を挟持すると、層内の液晶分子60は、電界オフの状態では、図4(a)のように、層の厚み方向に直立していて表示は黒となるが、電界オン時には、図4(b)のように傾いた状態となり、表示が白となるとともに、(c)に示したように、両基板間に挟持される液晶層の厚み方向中間位置の液晶分子60の配向方向は、基板の法線方向から眺めると、すなわち、平面視すると、絵素の矩形の一つの辺を基準として、その基準の辺に対して45°を成すようになる。
In this RTN mode, the orientation direction (the direction of the tilde indicated by an arrow in the drawing) in the orientation film of the
従来の光配向によるVAモードを図5を使い説明する。図5(a)に示すように、TFT基板側の各絵素を十字割にした四つの領域(サブ領域)に分け、それぞれのサブ領域において、配向の向きを図の矢印のようにして、隣接するものが異なるようにする。そして、カラーフィルタ基板側の各カラーフィルタの領域においても、図5(b)に示すように、そのTFT基板側のサブ領域に対応して十字割の四つの領域に分けて、その四つの領域同士では配向の向きが異なるようにする。その際、TFT基板側のサブ領域と、それに対応するカラーフィルタ基板側の領域の間では配向方向が反対の方向にする。 A conventional VA mode by photo-alignment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5 (a), each picture element on the TFT substrate side is divided into four regions (subregions) which are cross-cut, and the orientation direction in each subregion is as shown by the arrows in the figure. Make adjacent things different. In each color filter region on the color filter substrate side, as shown in FIG. 5B, the four regions are divided into four regions corresponding to the sub regions on the TFT substrate side. The orientation directions are different from each other. At this time, the orientation direction is opposite between the sub-region on the TFT substrate side and the corresponding region on the color filter substrate side.
そうすると、液晶層の厚み方向中間位置において、図5(c)に示すように、絵素の矩形の一つの辺を基準とし、その辺に対して、45°、135°、225°、315°の向きを向いた四つの領域が形成される。この液晶分子の配向の向きの異なる四つの領域(以下、ドメインともいう)の存在によって液晶分子の見え方が絵素内で平均化され、視野角が拡大される。 Then, at the middle position in the thickness direction of the liquid crystal layer, as shown in FIG. 5C, with reference to one side of the rectangle of the picture element, 45 °, 135 °, 225 °, 315 ° with respect to that side. Four regions facing the direction of are formed. Due to the presence of the four regions (hereinafter also referred to as domains) having different orientation directions of the liquid crystal molecules, the appearance of the liquid crystal molecules is averaged within the picture element, and the viewing angle is expanded.
他方、4DRTNモードでは、そのような四つのドメインを形成するのに、図6に示したような形態の配向処理を施す。図6の(a)はTFT基板側、(b)はカラーフィルタ基板側で、それぞれ一つの絵素70と、それに対応する一つのカラーフィルタ80を平面視したものである。いずれも配向膜表面に接している位置の液晶分子の配向の向き(チルドの向き)を太い矢印で示している。なお、図6(b)に示したカラーフィルタ基板側の配向の形態については、配向膜が形成されている面とは反対側の面から基板を透視した状態で配向方向を描いている。
On the other hand, in the 4DRTN mode, an alignment process as shown in FIG. 6 is performed to form such four domains. 6A is a TFT substrate side, and FIG. 6B is a color filter substrate side, each showing one
TFT基板側では、図6(a)に示すように、一つの絵素70が左右縦割りに二等分されたサブ領域について、図の左側のサブ領域では上向きに、右側のサブ領域では下向きに配向処置が施されている。
On the TFT substrate side, as shown in FIG. 6A, with respect to the sub-region in which one
そして、カラーフィルタ基板側では、図6(b)に示すように、TFT基板側の一つの絵素70に対応する領域、すなわち、カラーフィルタ基板側のR(赤)、G(緑)、B(青)の一つに対応する領域80が図の上下に等分割され、その分割された上側の領域では右向きに、下側の領域では左向きに配向処置が施されている。
On the color filter substrate side, as shown in FIG. 6B, a region corresponding to one
そのような配向処置が施されたTFT基板とカラーフィルタ基板とで液晶層を挟持すると、TFT基板側に近いものは、TFT基板の配向膜表面に接して図6(a)の矢印の向きに配向している液晶分子により、また、カラーフィルタ基板側に近いものは、そのカラーフィルタ基板の配向膜表面に接して図6(b)の矢印の向きに配向している液晶分子により、それらに隣接するものから順次、その姿勢が伝播してゆき、液晶層の厚み方向中央にある分子は、図6(c)に示すように、平面視、絵素70の一辺に対して45°の方向を向くようになる。
When the liquid crystal layer is sandwiched between the TFT substrate subjected to such an alignment treatment and the color filter substrate, the one close to the TFT substrate is in contact with the alignment film surface of the TFT substrate in the direction of the arrow in FIG. Due to the aligned liquid crystal molecules and those close to the color filter substrate side, the liquid crystal molecules that are in contact with the alignment film surface of the color filter substrate and aligned in the direction of the arrow in FIG. As shown in FIG. 6C, the molecules in the center of the liquid crystal layer in the thickness direction are in a direction of 45 ° with respect to one side of the
そして、液晶層の厚み方向中間位置では、それを平面視した際、絵素70の一辺に対して45°の方向に配向する領域が、図6(c)のように、絵素を十字割りにした形で四つ形成される。この四つの領域を仕切る、平面視、十字のラインは配向分割線となり、表示上は、光を通さない黒表示となる。その十字の配向分割線で仕切られる四つの領域がドメインであって、その四つの各ドメインでは液晶層厚み方向中間位置の液晶分子の配向の向きが、それぞれ、絵素70の矩形の一辺に対して、45°、135°、225°、315°の向きを向いたものとなる。
Then, at an intermediate position in the thickness direction of the liquid crystal layer, when viewed in plan, an area oriented in a direction of 45 ° with respect to one side of the
こうして、4DRTNモードにあっても、従来のRTNモードと同様、一つの絵素70において液晶分子の向きが異なる四つのドメインを得ることができるが、チルドの向きを定めるのに、RTNモードならTFT基板、カラーフィルタ基板併せて8回の配向処理が必要なところ、4DRTNモードでは、それぞれの基板での配向分割が半分であるので、配向処理もその半分の4回で済む、という利点がある。
Thus, even in the 4DRTN mode, as in the conventional RTN mode, it is possible to obtain four domains in which the orientation of liquid crystal molecules is different in one
なお、これら図6(a)、(b)におけるTFT基板の絵素70、カラーフィルタ基板のカラーフィルタ80の光配向の方向(図中、矢印で示すチルドの方向)は一例であって、TFT基板側が図の左右方向に沿って、また、カラーフィルタ基板側は図の上下方向に沿って、というように上記と逆の場合であってもよい。それは任意である。要するに、TFT基板側のサブ領域と、それに対応するカラーフィルタ基板側の領域で、その配向方向が互いに直交するものであればよい。
6 (a) and 6 (b), the direction of optical orientation of the
ちなみに、上記配向処理の一法として光配向がある。光配向は基板の配向を施す面、すなわち、配向膜が形成された面の法線方向に対して斜め方向から、例えば、UV光(紫外線)を照射して行うものであり、その照射方向を平面視したものが、上記図6(a)、(b)の矢印である。この光配向は、通常のラビング処理のように基板に傷を付けたり、粉塵を散らしたりすることが無い、という利点がある。 Incidentally, there is photo-alignment as one method of the alignment process. Photo-alignment is performed by, for example, irradiating UV light (ultraviolet rays) from a direction oblique to the normal direction of the surface on which the substrate is aligned, that is, the surface on which the alignment film is formed. The plan view is the arrows in FIGS. 6 (a) and 6 (b). This photo-alignment has an advantage that the substrate is not scratched or dust is not scattered unlike a normal rubbing process.
この光配向を行う際、隣接する領域で光の照射の向きを変えるには、ある向きに光配向を施そうとする領域の他方の領域にマスクを施す。そして、その状態で、マスクのされていない一方の領域に光を照射し、その後、マスクを付け替えて、先に光を照射しなかった他方の領域に対して、反対の向きの光照射を行う。 When this photo-alignment is performed, in order to change the direction of light irradiation in an adjacent region, a mask is applied to the other region where the photo-orientation is to be performed in a certain direction. Then, in that state, light is applied to one area that is not masked, and then the mask is replaced, and light is irradiated in the opposite direction to the other area that was not previously irradiated with light. .
ところで、これらRTNモードや4DRTNモードは視野角を改善するための技術であるが、四つのドメインの境界部分は、液晶分子の倒れる方向が異なり、偏光軸に平行な方向(絵素の矩形の一辺に対して0°、90°、180°、270°)に液晶分子が倒れるため、光の透過しない黒表示の部分(配向分割線)となり、実質、開口率が低下する、という欠点がある。 By the way, these RTN mode and 4DRTN mode are techniques for improving the viewing angle, but the boundary part of the four domains is different in the direction in which the liquid crystal molecules are tilted and is parallel to the polarization axis (one side of the pixel rectangle). However, since the liquid crystal molecules are tilted at 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °, a black display portion (alignment dividing line) that does not transmit light is formed, and there is a disadvantage that the aperture ratio is substantially reduced.
ここで、RTNモードや4DRTNモードと同様に四つのドメインを得る技術として一般的に利用される技術であるところの「MVA(マルチドメインVA)」方式についても説明すると、これは、基板を平面視した場合に、図7に示したように、絵素70の面上、絵素70の矩形の辺に対して45°の方向にジグザグに突起11、もしくは、突起11と電気的に等価な電極の切り欠き12を形成し、その突起11や切り欠き12によって、45°、135°、225°、315°の向きに液晶分子を倒す力を伝搬させて四つのドメインを得るものである。
Here, as in the RTN mode and the 4DRTN mode, the “MVA (multi-domain VA)” method, which is a technique generally used as a technique for obtaining four domains, will be described. In this case, as shown in FIG. 7, the
この方法では、ジグザグ状の形成物(上記突起11や切り欠き12)の間隔が広すぎると、液晶分子を倒す力の伝搬効率が低下して、液晶分子が正常に倒れることができなくなるので、設計上、その形成物の間隔は狭くせざるを得ない。したがって、四つのドメインの境界部分の密度が大きくなり、この場合も、実質、開口率が低下する。
In this method, if the interval between the zigzag formations (the
他方、RTNモードや4DRTNモードでは、液晶分子を倒す方向を、液晶分子の分子挙動の伝搬によるのではなく、配向膜におけるプレチルトによって導くので、四つのドメインの設計を自由に行うことができ、「MVA(マルチドメインVA)」方式よりは開口率のロスの小さい液晶表示装置を得ることができる。しかしながら、やはり、黒表示となる配向分割線が形成されるので、それによって開口率が低下することは否めない。 On the other hand, in the RTN mode and the 4DRTN mode, the direction in which the liquid crystal molecules are tilted is guided not by the propagation of the molecular behavior of the liquid crystal molecules but by the pretilt in the alignment film, so the four domains can be designed freely. A liquid crystal display device having a smaller loss of aperture ratio than the “MVA (multi-domain VA)” method can be obtained. However, since an alignment division line for black display is formed, it cannot be denied that the aperture ratio is lowered by this.
そこで、配向分割によって視野角を拡大する場合、今述べた、その配向分割による黒表示の配向分割線の生成によって開口率が低下するのを少しでも抑制するため、TFT基板側とカラーフィルタ基板側に生じる配向分割線が、両基板を合わせて平面視した際、できるだけ重なるように設計する。 Therefore, when the viewing angle is expanded by the alignment division, the TFT substrate side and the color filter substrate side are suppressed in order to prevent the aperture ratio from being lowered due to the generation of the black alignment division lines as described above. The alignment dividing lines generated in (1) are designed to overlap as much as possible when the two substrates are viewed in plan.
しかしながら、液晶表示装置の製造工程でTFT基板とカラーフィルタ基板とを合わせる際、その基板面に沿う方向のずれ(勘合ずれ)が生じると、TFT基板側とカラーフィルタ基板側とで重ねていた配向分割線が分離され、一方の基板側の、本来、光が透過する領域に他方の基板の配向分割線が侵入して開口率にロスが生じる、という問題がある。このTFT基板とカラーフィルタ基板同士のずれというのは制御しにくいものであり、光配向の際のマスクの作製に比べると、その誤差のオーダも大きいものである。 However, when the TFT substrate and the color filter substrate are combined in the manufacturing process of the liquid crystal display device, if there is a deviation (fitting misalignment) in the direction along the substrate surface, the alignment overlapped on the TFT substrate side and the color filter substrate side. There is a problem in that the dividing line is separated, and the alignment dividing line of the other substrate enters a region where light is originally transmitted on one substrate side, resulting in a loss in aperture ratio. This shift between the TFT substrate and the color filter substrate is difficult to control, and the order of error is large compared to the production of a mask during photo-alignment.
そこで、本発明は、RTNモードや4DRTNモードの液晶表示装置について、その配向処理の行われた対向基板(典型はTFT基板とカラーフィルタ基板)同士を組み合わせる際、対向基板同士がその面方向に沿ってずれた際に生じる開口率のロスを抑制することを課題とする。 Therefore, according to the present invention, when an opposing substrate (typically a TFT substrate and a color filter substrate) subjected to alignment processing is combined with each other in an RTN mode or 4DRTN mode liquid crystal display device, the opposing substrates are aligned in the plane direction. It is an object of the present invention to suppress the loss of the aperture ratio that occurs when they are shifted.
上記課題を達成するため、本発明は、透明基板の表面に走査線と信号線とが縦横に交差して配設され、スイッチング素子のTFTが接続された矩形矩形の絵素電極がマトリクス状に配設され、それらを覆って配向膜が積層されたTFT基板と、透明基板の表面に配向膜が積層された対向基板とが、前記配向膜の形成された面を対向させ、間に液晶層を挟んでなる液晶表示装置において、
前記矩形の絵素電極の短辺方向が走査線に平行であり、光配向により、一絵素における配向方向の異なる領域が、前記矩形の絵素の短辺に平行に分割されて形成されている構成を採用したのである。
ここで、矩形とは、本来の絵素電極に対して、アクティブ素子部分を避けたり、基板間隔を決めるスペーサ部分での基板間の電気的短絡を回避するためなどの理由で、細部に切り欠きや、凸部がある場合も含めて、本明細書では単に矩形という。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a rectangular rectangular picture element electrode in which scanning lines and signal lines are arranged vertically and horizontally on the surface of a transparent substrate and TFTs of switching elements are connected is formed in a matrix. A TFT substrate having an alignment film laminated thereon and a counter substrate having an alignment film laminated on the surface of a transparent substrate, the liquid crystal layer between In a liquid crystal display device sandwiching
A short side direction of the rectangular picture element electrode is parallel to the scanning line, and regions having different orientation directions in one picture element are formed by being divided in parallel to the short side of the rectangular picture element by photo-alignment. The configuration is adopted.
Here, the rectangle is cut out in detail from the original pixel electrode in order to avoid the active element portion or to avoid an electrical short circuit between the substrates at the spacer portion that determines the substrate interval. In addition, the present specification simply refers to a rectangle including a case where there is a convex portion.
その際、上記TFT基板の光配向の照射パターン境界が、電圧印加時に光を透過しない領域にアライメントされている構成を採用することができる。 At that time, it is possible to employ a configuration in which the irradiation pattern boundary of the photo alignment of the TFT substrate is aligned with a region that does not transmit light when a voltage is applied.
さらに、その際、上記対向基板の光配向の照射パターン境界が、電圧印加時に光を透過しない領域にアライメントされている構成を採用することができる。 Furthermore, at that time, it is possible to adopt a configuration in which the irradiation pattern boundary of the photo alignment of the counter substrate is aligned with a region that does not transmit light when a voltage is applied.
このような構成によれば、例えば、後出の実施形態の図1や図3に示したもので説明すると、先ず、TFT基板側の配向分割線(黒表示となる部分)は走査線に重ねて配設しているので、元々、基板の接着時の基板同士の勘合ずれの影響は受けないが、対向基板であるカラーフィルタ基板側の一つ目と二つ目の領域の境界の配向分割線を、平面視、TFT基板側の一つ目の補助容量線の上に、また、二つ目と三つ目の領域の境界の配向分割線もTFT基板側の二つ目の補助容量線の上に含ませる。この補助容量線は、それにカップリング容量を持たせるため、その幅は広いものであり、対向基板同士の勘合の際のずれが生じても、そのズレのオーダを吸収してしまう程度のものである。 According to such a configuration, for example, with reference to the embodiment shown in FIGS. 1 and 3 in the following embodiment, first, the alignment division line (the black display portion) on the TFT substrate side is overlapped with the scanning line. Originally, it is not affected by the misalignment between the substrates when bonding the substrates, but the alignment division of the boundary between the first and second regions on the side of the color filter substrate that is the opposite substrate The line is above the first auxiliary capacitance line on the TFT substrate side in plan view, and the alignment dividing line at the boundary between the second and third regions is also the second auxiliary capacitance line on the TFT substrate side. Include on top of. This auxiliary capacitance line has a wide width so that it has a coupling capacitance, and even if a shift occurs when fitting the counter substrates, the order of the deviation is absorbed. is there.
従って、この両基板のずれのオーダの程度で両基板の勘合ずれが生じても、カラーフィルタ基板側の配向分割線がTFT基板側の透過領域に侵入することがない。 Therefore, even if the misalignment of the two substrates occurs to the extent of the shift order of the two substrates, the alignment dividing line on the color filter substrate side does not enter the transmission region on the TFT substrate side.
上記各構成において、光配向の照射方向と、液晶分子の平均配向方向が45°の角度を持つ構成を採用することができる。 In each of the above configurations, a configuration in which the irradiation direction of the photo alignment and the average alignment direction of the liquid crystal molecules have an angle of 45 ° can be employed.
そのような構成を採用すれば、光照射の回数を半減できるため、本発明品の生産性が向上する。 By adopting such a configuration, the number of times of light irradiation can be halved, so that the productivity of the product of the present invention is improved.
上記矩形の絵素電極の短辺と長辺の比Cが1:3>C≧1:6である構成を採ることができる。 A configuration in which the ratio C of the short side to the long side of the rectangular picture element electrode is 1: 3> C ≧ 1: 6 can be adopted.
この発明は上記のように構成したので、4DRTNモードやRTNモードなどの配向分割が施されたアクティブマトリクス型の液晶表示装置において、TFT基板とその対向基板(例えばカラーフィルタ基板)との間で勘合ずれが生じても、対向基板側の配向分割線がTFT基板側の透過領域(開口領域)に侵入することがなく、その点において、開口率のロスを防ぐことができる。 Since the present invention is configured as described above, in an active matrix type liquid crystal display device in which alignment division such as 4DRTN mode or RTN mode is performed, the TFT substrate and a counter substrate (for example, a color filter substrate) are fitted. Even if a shift occurs, the alignment dividing line on the counter substrate side does not enter the transmission region (opening region) on the TFT substrate side, and loss of the aperture ratio can be prevented at that point.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1は、(a)に、本実施形態の液晶表示装置のTFT基板の一絵素70周りの電気配線の構成と、配向方向の異なる領域の分割形態を示し、(b)に、その一絵素70に対応するカラーフィルタ基板側の領域、すなわち、R(赤)、G(緑)、B(青)などの一つのカラーフィルタ80について、配向方向の異なる領域の分割形態を模式的に示したものである。先ず、その構成について説明する。なお、以下の実施形態では、配向膜に対する配向処理は「光配向」に拠るものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A shows a configuration of electric wiring around one
通常、液晶表示装置の一つの絵素は、表示面の縦方向に配設される信号線と、水平方向に配設される走査線とで仕切られる縦長の矩形の領域で規定され、その矩形の領域内に一対一で絵素電極が形成されているのであるが、本実施形態では、その通常の場合の信号線と走査線とで規定される矩形の絵素を、その矩形の短辺に沿って短辺の二分の一だけ移動し、かつ、長辺に沿って長辺の二分の一だけ移動した領域を新たな絵素70と規定している。本実施形態では、この絵素70が基準となり、前記した通常の場合の絵素とは異なるものであるが、以下、単に絵素と言うときは、この新たに規定された絵素70のことを言う。
Usually, one picture element of a liquid crystal display device is defined by a vertically long rectangular area partitioned by a signal line arranged in the vertical direction of the display surface and a scanning line arranged in the horizontal direction. In this embodiment, a rectangular pixel defined by a signal line and a scanning line in the normal case is used as a short side of the rectangular shape. A region that has moved by a half of the short side along the long side and has moved by a half of the long side along the long side is defined as a
そのようにしたので、前記した通常の液晶表示装置の信号線1が新たな絵素70の短辺の中央を走る形となり、絵素70はその信号線1によって縦割りに二等分された形となる。そして、本実施形態では、その縦割りに二等分された信号線1の両側の領域のそれぞれに絵素電極3、4が形成されており、それぞれの絵素電極3、4にTFT5、6が接続された構成を採っている。
As a result, the
また、そのような本実施形態の絵素70の形態によって、本実施形態の走査線2も、通常のように絵素70の短辺に沿うものではなく、絵素70の長手方向中央を、絵素70の短辺に平行に走るようになっている。そして、その走査線2に前記TFT5、6のゲート電極が接続された構成となっている。
In addition, according to the form of the
さらに、その信号線1に直交して、基準の絵素70が走査線2で区分けされた上下の領域のそれぞれの基準の絵素70の長手方向中間に、基準の絵素70の短辺に平行に第1、第2の補助容量線7、8が配設されている。この第1、第2の補助容量線7、8は、ともに、ここにカップリング容量をもたせるため、信号線1や走査線2の幅よりも広いものとなっている。
Further, perpendicular to the
その信号線1、走査線2および二本の補助容量線7、8は勿論、図で代表させた基準の絵素70の上下左右に隣接する全ての絵素70に対応するものである。以下、この図で代表させた絵素70に関する構成は、他のあらゆる絵素70に共通するので、この図の一つの絵素70について説明を進めてゆく。
The
この信号線1の両側に配設された絵素電極3、4は、後述するように、一つの絵素70において、その絵素70に対応するカラーフィルタ基板側の「R」(赤)、「G」(緑)、「B」(青)のカラーフィルタ80の一つを、明るい部分と暗い部分とで表示しようとするものであって、本実施形態では図の信号線1の左側を、明るい表示を行う「明部」、右側を、暗い表示を行う「暗部」としている。無論、左右のどちらの絵素電極3、4を「明部」に対応させるか「暗部」に対応させるかは任意である。
As will be described later, the
この一つの絵素70の色表示を「明部」と「暗部」で表示することについては後述することとし、先ず、本発明の主要なテーマである、液晶表示装置作製時の対向基板(TFT基板とカラーフィルタ基板)間の「勘合ずれ」に基づく開口率の低下を阻止するための構成について、図1から図3を参照して述べる。
The display of the color display of one
本実施形態では、視野角改善のためのマルチドメインの形成形態として、先ず、図1(a)に示すように、TFT基板側では、絵素70の長手方向の中央を走る前記走査線2で絵素を図の上下に分けて、それぞれが配向処理の異なるサブ領域としている。その走査線2で分割された上下のサブ領域に、それぞれ(1)、(2)の符号を付す。
In this embodiment, as a form of multi-domain formation for improving the viewing angle, first, as shown in FIG. 1A, on the TFT substrate side, the
次に、カラーフィルタ基板側では、今述べたTFT基板側の一つの絵素70に対応する一つのカラーフィルタ80におけるマルチドメインの形成形態として、配向処理の異なる領域を図1(b)に示すような構成にしている。
Next, on the color filter substrate side, as a multi-domain formation form in one
すなわち、カラーフィルタ80の上縁からその長辺に沿って下縁に向かう途中、長辺の四分の一の位置を配向の向きの異なる領域の境界9としている。この境界は、TFT基板側の前記第1の補助容量線7の幅中心7aに一致している。
That is, on the way from the upper edge of the
そして、次の境界10は、その境界線9から、同じくカラーフィルタの長辺に沿って、長辺の二分の一下った位置に定めている。この境界10は、TFT基板側の前記第2の補助容量線8の幅中心8aに一致している。
Then, the
このような二つの境界線9、10で区分けされたカラーフィルタ80の三つの領域に対して、図の上から下に順番に、[1]〜[3]の符号を付す。次に、以上のような配向分割領域(1)、(2)、[1]〜[3]に対する配向の様子を図2に示す。配向は、冒頭で述べたように、光配向によるものとする。
The three regions of the
先ず、TFT基板側では、図2(a)に矢印で示すように、(1)のサブ領域では図の右から左に向かう配向処理を行い、(2)のサブ領域では、図の左から右に向かう配向処理を行っている。 First, on the TFT substrate side, as indicated by an arrow in FIG. 2A, in the subregion (1), an alignment process is performed from the right to the left in the drawing, and in the subregion (2), from the left in the drawing. Alignment processing toward the right is performed.
他方、カラーフィルタ基板側の[1]〜[3]の領域の配向膜には、図2(b)に矢印で示すように、TFT基板側の配向方向と直交する方向、すなわち、平面視、上下方向の光配向を施されており、その向きが[1]〜[3]で異なっている。 On the other hand, the alignment film in the regions [1] to [3] on the color filter substrate side has a direction orthogonal to the alignment direction on the TFT substrate side, as shown by an arrow in FIG. The photo-alignment of the up-down direction is given and the direction is different by [1]-[3].
[1]の領域では平面視下向きの配向が成されており、隣接する[2]は上向きの配向、そして[2]の下に隣接する[3]の領域には、再び、[1]と同じ下向きの配向が成されている。このカラーフィルタ80の領域では、各領域の境界9、10が配向分割線9、10となり、表示上は光を通さない黒線の表示となる。
In the area [1], the orientation in the plan view is downward, the adjacent [2] is the upward orientation, and the area [3] adjacent to the bottom of [2] The same downward orientation is made. In the area of the
以上のような構成の(a)のTFT基板と(b)のカラーフィルタ基板を作製するには、先ず、TFT基板では、基板上に前記信号線1、走査線2、補助容量線7、8、絵素電極3、4およびTFT5、6を形成した後、また、カラーフィルタ基板側では、共通電極とカラーフィルタ80を形成した後、それぞれ、その上にポリシロキサン系物質のような紫外線感応性の垂直配向膜を形成する。
In order to fabricate the TFT substrate of (a) and the color filter substrate of (b) configured as described above, first, in the TFT substrate, the
そして、TFT基板側では、例えば、先ず、(2)のサブ領域に横方向にフォトマスクを施す。勿論、このフォトマスクは、先述したように、一つの絵素70に対してだけでなく、左右に隣接する行方向、および縦に隣接する列方向の全ての絵素70にわたって配設する。そうすると、(a)における(1)のサブ領域のみが露出した状態となる。
On the TFT substrate side, for example, first, a photomask is applied laterally to the sub-region of (2). Of course, as described above, this photomask is arranged not only for one
その状態のTFT基板に対して斜め上方から、かつ、平面視、図の右から左へ偏向UV光(紫外線)を照射する。そうすると、各絵素70の(1)のサブ領域に平面視、左向きの光配向が施される。
The TFT substrate in this state is irradiated with polarized UV light (ultraviolet rays) obliquely from above and from the right to the left in a plan view. As a result, the (1) sub-region of each
次に、フォトマスクを取り除き、最初にUV光を照射した全絵素70の(1)のサブ領域に、横方向にフォトマスクを施す。そうすると、図2(a)における(2)のサブ領域のみが露出した状態になる。
Next, the photomask is removed, and the photomask is applied in the lateral direction to the sub-region of (1) of all the
その状態のTFT基板に対して斜め上方から、かつ、平面視、図の左から右へ偏向UV光を照射する。そうすると、各絵素70の(2)のサブ領域に、平面視、右向きの光配向が施される。こうして、最終的に図2(a)のようなパターンの光配向を形成する。
The TFT substrate in this state is irradiated with polarized UV light obliquely from above and in plan view, from left to right in the figure. As a result, the (2) sub-region of each
続いて、同じような要領で、このようなマスク、光照射を施して、カラーフィルタ基板側のカラーフィルタ80の配向膜にも図2(b)のようなパターンの光配向を形成する。ここで、図2(a)は、TFT基板の配向膜の面を上から眺め、図2(b)はカラーフィルタ基板の配向膜が形成されたのとは反対側の面から眺めて配向膜の形成された面を透視したような形で描いている。
Subsequently, in the same manner, such a mask and light irradiation are performed to form a photo-alignment having a pattern as shown in FIG. 2B on the alignment film of the
以上のような形態で配向膜に光配向が施されたTFT基板とカラーフィルタ基板とを、それぞれのその光配向が施された面を対向させ、間に液晶層を挟んで封止すると、背景技術の項でも述べたように、一つの絵素70における液晶層の中間位置の液晶分子の配向の向きは、電界をかけた際、平面視、図2(c)の太い矢印のようになる。
When the TFT substrate and the color filter substrate in which the alignment film is subjected to photo-alignment in the above-described form are sealed with the respective photo-aligned surfaces facing each other and a liquid crystal layer interposed therebetween, the background As described in the technical section, the orientation direction of the liquid crystal molecules at the intermediate position of the liquid crystal layer in one
すなわち、「明部」と「暗部」それぞれにおいて、平面視、液晶分子の配向の向きの異なる四つの領域が「明部」、「暗部」とも、その矩形の領域を縦長の方向に四等分した形で形成される。そして、それら四つの領域での液晶分子の配向の向きは、各領域の基準とした一辺に対して45°、135°、225°、315°の向きとなる。本実施形態の場合は、「明部」と「暗部」それぞれにおいて、このような形態で4DRTNモードが形成されることとなる。このような「明部」と「暗部」それぞれにおける4DRTNモードの形成形態の意義については後述する。 That is, in each of the “bright part” and the “dark part”, the four areas having different orientations of the liquid crystal molecules in plan view are divided into the rectangular areas of the “bright part” and “dark part” in the vertically long direction. It is formed in the shape. The orientation directions of the liquid crystal molecules in these four regions are 45 °, 135 °, 225 °, and 315 ° with respect to one side as a reference of each region. In the case of the present embodiment, the 4DRTN mode is formed in such a form in each of “bright part” and “dark part”. The significance of the formation form of the 4DRTN mode in each of the “bright part” and “dark part” will be described later.
さて、本発明の目的は、そのような4DTRモードの液晶表示装置を作製する際の、両基板同士の勘合の際の基板面に沿う方向の「勘合ずれ」に基づく、カラーフィルタ80側の配向分割線9、10(表示上、黒線となる)の、TFT基板側の絵素70の光透過領域への侵入を防ぐことにあるが、そのための本発明の構成と作用について、再び、図1を参照して説明する。
The object of the present invention is to provide an orientation on the
図1(a)に示したように、TFT基板側の配向膜が形成された面では、一つの絵素70が二等分された二つのサブ領域(1)、(2)の境界線2aが配向分割線となっていて、先述したように、そこは表示上、光を通さない黒表示となる部分である。それゆえ、TFT基板では、この黒表示となる部分を、元々光を通さない走査線2の幅中心2aに重ねて、開口部のロスを防いでいる。
As shown in FIG. 1A, on the surface on which the alignment film on the TFT substrate side is formed, a
他方、カラーフィルタ基板側では、一つのカラーフィルタ80の配向膜の面を、図1(b)に示すように、[1]〜[3]の符号を付した三つの領域に分けている。この三つの分割領域のそれぞれの縦寸法は、1:2:1となっていて、その「1」に対応する寸法が絵素70側の縦方向寸法を四分割した(1)の上半分の領域のそれと等しいことは既に述べた通りである。このカラーフィルタ80においても、[1]と[2]および[2]と[3]の二つの境界線9、10が配向分割線となっていて、表示上は光を通さない黒表示となる部分である。
On the other hand, on the color filter substrate side, the surface of the alignment film of one
ここで、TFT基板の一つの絵素70と、それに対応するカラーフィルタ基板の一つのカラーフィルタ80の外形の上辺を横に等しく並べて描いている。すなわち、両基板を、その配向膜側の面を対向させて貼り合わせる際に、それら両基板の間に「ずれ」が無い場合の状態に対応している。
Here, the upper sides of the outer shapes of one
この時、カラーフィルタ80側の[1]と[2]の境界の配向分割線9は、絵素70側の(1)のサブ領域の上半分と下半分の境界7a(一点鎖線で示す)と一直線上にあり、また、カラーフィルタ80側の[2]と[3]の境界の配向分割線10は、絵素70側の(2)のサブ領域の上半分と下半分の境界8a(一点鎖線で示す)と一直線上にある。
At this time, the
これを言い換えると、カラーフィルタ80側の[1]と[2]の境界の配向分割線9は、絵素70側の第1の補助容量線7の幅中心7aと一直線上にあり、カラーフィルタ80側の[2]と[3]の境界の配向分割線10は、絵素70側の第2の補助容量線8の幅中心8aと一直線上にある。この図1の状態で、図の右のカラーフィルタ基板を図の下方にずらしたとする(図中、「ずれ」をαで示している)。それが図3の状態である。
In other words, the
この図3を参照すると、カラーフィルタ80側の二つの配向分割線9、10は、カラーフィルタ基板とTFT基板がずれたとしても、ともに、それぞれ絵素70側の第1の補助容量線7と第2の補助容量線8の幅方向に含まれるようになっている。図では、絵素70の第1、第2の補助容量線7、8を二点鎖線でカラーフィルタ80側の図にまで延長し、カラーフィルタ80側の配向分割線9、10が、その第1、第2の補助容量線7、8の幅の中に含まれる様子を示している。
Referring to FIG. 3, the two
これは、先述したように、第1、第2の補助容量線7、8は、一般的に、ここにカップリングの容量を持たせるため、その幅が走査線2よりも太めに設定されており、その幅は、TFT基板とカラーフィルタ基板の勘合の際のずれが生じても、そのズレのオーダを吸収してしまう程度のものであり、本発明は、この形態を利用したものである。
As described above, the first and second
従って、カラーフィルタ80側の配向分割形態が図2(b)のような構成のカラーフィルタ基板では、TFT基板との間に勘合ずれ(ずれ:α)があっても、その配向分割線9、10が絵素70側の第1、第2の補助容量線7、8の幅に含まれて、光の透過領域に侵入してくることがなく、開口率のロスが発生するおそれはない。
Therefore, in the color filter substrate having the alignment division form on the
他方、絵素70側の配向分割線2aは、そのTFT基板上に形成される走査線2に重ねて形成され、その走査線2は元々光を通さない部分であるので、カラーフィルタ基板との相対的な「ずれ」αによって、これらが元の開口率に影響を及ぼすことは無い。
On the other hand, the
そして、TFT基板の走査線2、あるいはその走査線2に重ねられる配向分割線2aに対して、それらに対応するカラーフィルタ80側の[2]の領域には配向分割線は全く無いので、この[2]の領域にはTFT基板側の光の透過領域に浸入する黒表示の要素は全くない。こうして、本発明を適用した本実施形態の液晶表示装置は、TFT基板とカラーフィルタ基板の勘合の際の「ずれ」が生じても、開口率のロスが発生するおそれがない。以上の構成は本発明の請求項1に対応するものである。
Since there is no alignment dividing line in the region [2] on the
次に、本実施形態の構成の一つである、前記した各絵素70を縦割りに二等分して、その縦割りにされた二つの領域のそれぞれに対応する絵素電極3、4によって、一つの絵素70において「明」と「暗」の表示を行うことについて述べる。
Next, each of the
この構成の「明」と「暗」の表示というのは、一つの絵素70に対応するカラーフィルタ基板側の「R」(赤)、「G」(緑)、「B」(青)のカラーフィルタ80の内の一つを、明暗の差をつけて、その平均の明るさで表示しようとするものであり、そのことにより、表示面を斜めから見た場合の「色」に関する視野角依存性を改善しようとするものである。
The display of “bright” and “dark” in this configuration means “R” (red), “G” (green), and “B” (blue) on the color filter substrate side corresponding to one
従来、そのように、一つの絵素70を二つの領域に分割して一方を「明部」、他方を「暗部」とするのに、図8(a)に示したように、絵素70を長辺方向(図の上下方向)に分けて「明部」と「暗部」を形成していたが、そのようにすると、絵素70の短辺方向に隣接する絵素70の間では「明部」の中心たる「光学重心」(図中、黒丸で示す)のずれが生じて、図に模式的に示したように、「光学重心」が絵素70の短辺方向に沿って波打ち、表示ぼけが生じていた。
Conventionally, in order to divide one
そこで、本実施形態では、「明部」と「暗部」を上下(矩形の絵素の長辺方向)に分けるのではなく、図8(b)に示したように、左右(矩形の絵素の短辺方向)に分けて、その「光学重心」(図中、黒丸で示す)のずれを解消しているのである。「明部」と「暗部」を左右に分けると、各絵素の「光学重心」たる「明部」の中心が絵素70の長辺方向中間に位置して、絵素70の短辺方向に一直線上に並ぶので、絵素70の短辺方向では「光学重心」のずれがなくなり、表示ぼけが生じることがないからである。
Therefore, in this embodiment, the “bright part” and the “dark part” are not divided into upper and lower parts (in the long side direction of the rectangular picture element), but as shown in FIG. In other words, the deviation of the “optical center of gravity” (indicated by a black circle in the figure) is eliminated. When the “bright part” and the “dark part” are divided into left and right, the center of the “bright part” that is the “optical center of gravity” of each picture element is located in the middle of the long side direction of the
ちなみに、この縦割り方式でも、絵素70の長辺方向においては「光学重心」のずれBが生じるが、そのずれの程度は短辺方向の「光学重心」のずれAの三分の一となり、表示装置全体としては、その表示ぼけの程度を大幅に低減できる。
By the way, even in this vertically divided method, the deviation B of the “optical center of gravity” occurs in the long side direction of the
なお、この縦割り方式における「明部」と「暗部」の表示のための電気的駆動方法として、走査線2における一つの信号で二種類の電圧を持たせるようにしている。すなわち、二つの補助容量線7、8に異なる電圧を印加して、片方は明るく、片方は暗く、といった表示にしているのである。
As an electrical driving method for displaying “bright part” and “dark part” in this vertically divided system, one signal on the
以上は、本実施形態の「明部」と「暗部」の表示により視野角を拡大するための構成であるが、その「明部」と「暗部」それぞれにおける配向モードについて、先述したような形態で4DRTNモードの配向処理が生成されたことの意義について述べる。 The above is a configuration for enlarging the viewing angle by displaying “bright part” and “dark part” in the present embodiment. The orientation modes in the “bright part” and “dark part” are as described above. The significance of the 4DRTN mode alignment process is described.
その4DRTNモードの形態とは、「明部」、「暗部」それぞれにおいて生成される四つの領域は、「明部」、「暗部」それぞれの短辺に平行な境界線によって、長辺方向に四等分され、この三つの境界線が配向分割線に対応して黒表示となるものであった。このような形で四つの領域が形成されたのは、図2に示したような配向形態を採ったからである。 The form of the 4DRTN mode is that the four areas generated in each of the “bright part” and “dark part” are four in the long side direction by a boundary line parallel to the short side of each of the “bright part” and “dark part”. The three boundary lines were equally divided, and black display was obtained corresponding to the orientation dividing lines. The reason why the four regions are formed in this manner is that the alignment form as shown in FIG. 2 is adopted.
しかるに、この「明部」、「暗部」それぞれの領域に四つの配向形態の異なる領域を形成するのに、その「明部」、「暗部」それぞれに、図65(a)、(b)に示したような形態の配向処理を施すと、その時の「明部」、「暗部」それぞれにおける配向分割線は、図65(c)に示したように十字形状となる。この十字形状による黒表示の総計の長さは、「明部」、「暗部」それぞれの縦寸法と横寸法の和となる。 However, in order to form four regions with different orientations in each of the “bright part” and “dark part”, the “bright part” and “dark part” are respectively shown in FIGS. 65 (a) and 65 (b). When the orientation processing as shown is performed, the orientation dividing lines in the “bright part” and “dark part” at that time are cross-shaped as shown in FIG. The total length of the black display by the cross shape is the sum of the vertical dimension and the horizontal dimension of each of “bright part” and “dark part”.
他方、上述の、本実施形態のような配向処理の形態を採ると、「明部」と「暗部」それぞれにおける配向分割線は、その「明部」と「暗部」の矩形の短辺に平行なもののみとなり、それら黒表示となる配向分割線の全長は、短辺の三倍の長さのみとなり、この長さは、先ほどの十字形状の黒表示の総計の長さより短い。すなわち、本実施形態の配向処理形態の方が開口率のロスが小さくなる。 On the other hand, when the alignment process as in the present embodiment is adopted, the alignment dividing lines in the “bright part” and the “dark part” are parallel to the rectangular short sides of the “bright part” and the “dark part”. The total length of the alignment dividing lines for black display is only three times the short side, and this length is shorter than the total length of the cross-shaped black display. That is, the loss of the aperture ratio is smaller in the orientation processing mode of the present embodiment.
また、十時形状に配向分割した場合に比べて、TFT基板と対向基板がずれて貼り合わされた場合に生じる透過率のロスも小さく、本発明の効果がより発揮される。この構成は矩形の絵素電極の短辺と長辺の比Cは、1:3>C≧1:6となり、本発明の請求項5に対応するものである。 Further, as compared with the case where the alignment is divided into the ten o'clock shape, the loss of transmittance that occurs when the TFT substrate and the counter substrate are bonded to each other is small, and the effect of the present invention is further exhibited. In this configuration, the ratio C between the short side and the long side of the rectangular pixel electrode is 1: 3> C ≧ 1: 6, which corresponds to claim 5 of the present invention.
本発明は、アクティブマトリクス型液晶表示装置一般、さらに、それを備えた液晶テレビジョンもしくは液晶モニタに広く適用可能である。 The present invention is widely applicable to active matrix liquid crystal display devices in general, and liquid crystal televisions or liquid crystal monitors provided with the active matrix liquid crystal display devices.
1 信号線
2 走査線
2a 境界(走査線の幅中心)
3、4 絵素電極
5、6 TFT
7 第1の補助容量線
8 第2の補助容量線
7a、8a 境界線(補助容量線の幅中心)
9、10 配向分割線
11 突起
12 切り欠き
70 絵素
80 カラーフィルタ
α 対向基板(カラーフィルタ基板)のTFT基板に対する相対ずれ量
1
3, 4
7 first
9, 10
Claims (6)
透明基板の表面に配向膜が積層された対向基板とが、
前記配向膜の形成された面を対向させ、間に液晶層を挟んでなる液晶表示装置において、
前記矩形の絵素電極の短辺方向が走査線に平行であり、光配向により、一絵素における配向方向の異なる領域が、前記矩形の絵素の短辺に平行に分割されて形成されていることを特徴とする液晶表示装置。 Scanning lines and signal lines cross vertically and horizontally on the surface of a transparent substrate, rectangular pixel electrodes connected with TFTs of switching elements are arranged in a matrix, and alignment films are stacked to cover them. A TFT substrate,
A counter substrate in which an alignment film is laminated on the surface of the transparent substrate,
In the liquid crystal display device in which the surface on which the alignment film is formed is opposed and the liquid crystal layer is sandwiched therebetween,
A short side direction of the rectangular picture element electrode is parallel to the scanning line, and regions having different orientation directions in one picture element are formed by being divided in parallel to the short side of the rectangular picture element by photo-alignment. A liquid crystal display device.
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