JP2008003372A - Liquid crystal display device - Google Patents

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JP2008003372A JP2006173824A JP2006173824A JP2008003372A JP 2008003372 A JP2008003372 A JP 2008003372A JP 2006173824 A JP2006173824 A JP 2006173824A JP 2006173824 A JP2006173824 A JP 2006173824A JP 2008003372 A JP2008003372 A JP 2008003372A
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Hirotaka Imayama
寛隆 今山
Koichi Iketa
幸一 井桁
Tetsuya Nagata
徹也 永田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device that eliminates asymmetry in viewing angle characteristics, particularly in a lateral direction (horizontal direction) by reinforcing the domain regulating force at an alignment control projection and achieves high-quality image display in a transflective liquid crystal display device having a homogeneous alignment. <P>SOLUTION: The liquid crystal display device has a linear dielectric projection 110 extended along the direction of a short side (lateral direction or scanning direction) of pixels over a plurality of pixels in a pixel unit on a first substrate 114. A liquid crystal layer 121 has positive dielectric anisotropy, with the initial alignment direction of liquid crystal molecules at an angle of 80 to 100 degrees (preferably a right angle (90 degrees)) with respect to the extending direction of the linear dielectric projection 110. A common electrode 119 and a first alignment layer 150 have linear recessed portions 170, 172, respectively, formed at nearly center of the transmissive portion of the pixel and extending along the direction of the short side over a plurality of pixels arranged in the short side direction of the pixel. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に観察側から入射する光で画像を表示する反射表示モードと観察側と反対側から入射する光で画像を表示する透過表示モードとを備える半透過反射型の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 transflective type including a reflective display mode for displaying an image with light incident from the observation side and a transmissive display mode for displaying an image with light incident from the opposite side to the observation side. The present invention relates to a liquid crystal display device.

液晶表示装置は、薄型で軽量・低消費電力であることから、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯情報端末、携帯電話機、デジタルカメラ等、広範囲の情報端末機器の表示装置として使用されている。   Since the liquid crystal display device is thin, lightweight, and consumes low power, it is used as a display device for a wide range of information terminal devices such as notebook personal computers, portable information terminals, mobile phones, and digital cameras.

液晶表示装置は、ブラウン管やプラズマディスプレイ装置と異なり、それ自体が発光するのではなく、外部から入射した光の光量を制御して画像等を表示するものである。また、光制御素子として複数色のカラーフィルタを具備させることで多色のカラー画像表示が可能となる。   Unlike a cathode ray tube or a plasma display device, a liquid crystal display device does not emit light itself but displays an image or the like by controlling the amount of light incident from the outside. In addition, by providing a plurality of color filters as the light control element, multicolor image display is possible.

この種の液晶表示装置は、一対の基板(以下「第一基板と第二基板」ともいう。)の間に液晶層を挟持し、液晶層に印加される電界で液晶層を構成する液晶組成物分子(液晶分子)の分子配向を制御することで電子的な潜像を可視画像とするものである。   This type of liquid crystal display device has a liquid crystal composition in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates (hereinafter also referred to as “first substrate and second substrate”) and the liquid crystal layer is formed by an electric field applied to the liquid crystal layer. An electronic latent image is converted into a visible image by controlling the molecular orientation of physical molecules (liquid crystal molecules).

液晶表示装置には、その駆動方式により、単純マトリクス型とアクティブ・マトリクス型とに分類される。現行の液晶表示装置は高精細、高速画像表示が可能であることからアクティブ・マトリクス型が主流である。   Liquid crystal display devices are classified into a simple matrix type and an active matrix type depending on the driving method. Current liquid crystal display devices are mainly active matrix type because they can display high-definition and high-speed images.

アクティブ・マトリクス型の液晶表示装置では、第一基板又は第二基板に画素選択のための薄膜トランジスタで代表されるアクティブ素子(スイッチング素子)を有し、また、何れかの基板にカラー表示のための3色に塗り分けたカラーフィルタを有している。   In an active matrix type liquid crystal display device, an active element (switching element) represented by a thin film transistor for pixel selection is provided on a first substrate or a second substrate, and a color display is provided on any substrate. It has color filters that are painted in three colors.

反射型の液晶表示装置は、観察側から入射する光で画像を表示し、半透過型の液晶表示装置は、観察側と反対側から入射する光の透過光と観察側から入射する光を選択的に又は同時に利用可能として画像を表示するものである。   The reflective liquid crystal display device displays an image with light incident from the observation side, and the transflective liquid crystal display device selects transmitted light incident from the opposite side to the observation side and light incident from the observation side. The image is displayed so that it can be used manually or simultaneously.

液晶表示装置は自発光型ではないので、電子的潜像を可視光による照明で可視化し、これを観察面に画像光として出射させる必要がある。観察面側から自然光(外光)等の照明光を照射する形式は反射型といい、観察面と反対側から照明光を照射する形式は透過型という。また、観察面側から照明光を照射する形式と観察面と反対側から照明光を照射する形式を兼ね備えたものを半透過型(半透過反射型)という。   Since the liquid crystal display device is not a self-luminous type, it is necessary to visualize the electronic latent image by illumination with visible light and to emit it as image light on the observation surface. A form in which illumination light such as natural light (external light) is irradiated from the observation surface side is called a reflection type, and a form in which illumination light is irradiated from the opposite side to the observation surface is called a transmission type. Moreover, what has the form which irradiates illumination light from an observation surface side, and the form which irradiates illumination light from an observation surface side is called a semi-transmissive type (semi-transmissive reflection type).

この種の従来技術を開示したものとして特許文献1を挙げることができる。液晶配向方式には、誘電率異方性が負のホメオトロピック液晶を用いたホメオトロピック配向方式と誘電率異方性が正のホモジニアス液晶を用いたホモジニアス配向方式の両方があるが、応答時間の観点からは、特許文献1と同様、誘電率異方性が正のホモジニアス液晶を用いる方が有利である。   Patent document 1 can be mentioned as what disclosed this kind of prior art. There are both liquid crystal alignment methods, homeotropic alignment method using homeotropic liquid crystal with negative dielectric anisotropy and homogeneous alignment method using homogeneous liquid crystal with positive dielectric anisotropy. From the viewpoint, it is more advantageous to use a homogeneous liquid crystal having positive dielectric anisotropy, as in Patent Document 1.

しかしながら、特許文献1に開示の半透過反射型の液晶表示装置は、上下あるいは左右の視野角特性が非対称であるため、カラー表示では上下あるいは左右の視野角方向で色調ずれが生じる。これを解決する方法としては、画素内で配向を2ドメイン等の複数のドメインに分割して、各ドメインの視野角特性の平均化により、上下あるいは左右の視野角特性の対称化を図る技術がある。誘電率異方性が正の液晶材料を用いたホモジニアス配向方式で、反射表示機能のない透過型液晶表示装置におけるこの種の従来技術を開示したものとしては、特許文献2を挙げることができる。また、垂直配向モードの液晶表示装置に関しては、特許文献3がある。また、本出願人が提案する液晶表示装置として、特許文献4がある。
特開2000−187220号公報 特開2002−72209号公報 特開2005−115143号公報 特願2005−247386号
However, since the transflective liquid crystal display device disclosed in Patent Document 1 has asymmetrical viewing angle characteristics in the vertical and horizontal directions, color shift occurs in the vertical and horizontal viewing angle directions in color display. As a method for solving this, there is a technique in which the orientation is divided into a plurality of domains such as two domains in a pixel and the viewing angle characteristics of each domain are averaged so as to make the viewing angle characteristics symmetric in the vertical and horizontal directions is there. Patent Document 2 can be cited as a disclosure of this type of prior art in a transmissive liquid crystal display device having a homogeneous alignment method using a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy and having no reflective display function. Further, there is Patent Document 3 regarding a liquid crystal display device in a vertical alignment mode. Moreover, there exists patent document 4 as a liquid crystal display device which this applicant proposes.
JP 2000-187220 A JP 2002-72209 A JP 2005-115143 A Japanese Patent Application No. 2005-247386

液晶層を2ドメイン化する目的は、視野角特性の非対称性を解消することにある。この非対称性を解消するため、本出願人は液晶層に配向制御突起を設けて上下視野角の対称性を改善する方法を提案した(特許文献4)。以下、誘電率異方性が正のホモジニアス液晶を用いた液晶表示装置の既提案の構造を図1、図2を用いて説明する。図1は、誘電率異方性が正のホモジニアス液晶を用いた液晶表示装置を構成する3画素付近の平面図である。また、図2は、図1のA−A'線に沿った断面図である。図1の平面図では、紙面奥行き方向から順に手前方向にバックライト(図示されていない)、図2に示す第二基板115、液晶層121、第一基板114が順に配置された状態を示している。   The purpose of making the liquid crystal layer into two domains is to eliminate asymmetry of viewing angle characteristics. In order to eliminate this asymmetry, the present applicant has proposed a method of improving the symmetry of the vertical viewing angle by providing alignment control protrusions on the liquid crystal layer (Patent Document 4). Hereinafter, a previously proposed structure of a liquid crystal display device using a homogeneous liquid crystal having positive dielectric anisotropy will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view of the vicinity of three pixels constituting a liquid crystal display device using a homogeneous liquid crystal having positive dielectric anisotropy. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. The plan view of FIG. 1 shows a state in which a backlight (not shown), a second substrate 115, a liquid crystal layer 121, and a first substrate 114 shown in FIG. Yes.

図2に示した第一基板114には、遮光層116、カラーフィルタ117、カラーフィルタ除去部148、オーバーコート膜118、第一の線状誘電体突起107、第二の線状誘電体突起110、共通電極119が形成されている。また、第二基板115には、信号配線101、走査配線102、多結晶シリコン層158、保護膜154、155、157、ゲート絶縁膜156、塗布型絶縁膜151、ソース電極153、ゲート電極152、透明電極106、反射電極140が形成されている。   The first substrate 114 shown in FIG. 2 includes a light shielding layer 116, a color filter 117, a color filter removing portion 148, an overcoat film 118, a first linear dielectric protrusion 107, and a second linear dielectric protrusion 110. A common electrode 119 is formed. The second substrate 115 includes a signal wiring 101, a scanning wiring 102, a polycrystalline silicon layer 158, protective films 154, 155, and 157, a gate insulating film 156, a coating type insulating film 151, a source electrode 153, a gate electrode 152, A transparent electrode 106 and a reflective electrode 140 are formed.

第一基板114及び第二基板115の表面には、液晶分子120を配向させるための配向制御膜150(第一基板側配向膜)、1501(第二基板側配向膜)が形成されており、両基板の間に液晶分子120を注入して液晶層121を形成することにより液晶表示装置が形成される。各画素は、信号配線101と走査配線102の交差点毎に配置されており、113は画素の長辺方向(上下方向、垂直方向)の画素ピッチを示している。なお、画素の短辺方向(左右方向、水平方向)の画素ピッチは、長辺方向の画素ピッチ113の3分の1である。   On the surfaces of the first substrate 114 and the second substrate 115, an alignment control film 150 (first substrate side alignment film) and 1501 (second substrate side alignment film) for aligning the liquid crystal molecules 120 are formed. A liquid crystal display device is formed by injecting liquid crystal molecules 120 between both substrates to form a liquid crystal layer 121. Each pixel is arranged at each intersection of the signal wiring 101 and the scanning wiring 102, and 113 indicates a pixel pitch in the long side direction (vertical direction, vertical direction) of the pixel. Note that the pixel pitch in the short side direction (left-right direction, horizontal direction) of the pixel is one third of the pixel pitch 113 in the long side direction.

画素毎にバックライト(図示されていない)からの照明光を透過・変調して画像を表示する透過部と、外光を反射・変調して画像を表示する反射部とが形成されている。各画素の透過部は、透明電極(透明画素電極)106を備えており、第一の線状誘電体突起107をはさんで第一の透過部105と第二の透過部108との2つの領域に分割されている。第一の線状誘電体突起107は、第一の基板114上でかつ共通電極119と液晶層121との間に位置しており、画素の短辺方向に走査配線102と平行に複数画素に跨って配置されている。   A transmission unit that transmits and modulates illumination light from a backlight (not shown) for each pixel and displays an image, and a reflection unit that reflects and modulates external light and displays an image are formed. The transmissive portion of each pixel includes a transparent electrode (transparent pixel electrode) 106, and the first transmissive portion 105 and the second transmissive portion 108 are sandwiched between the first linear dielectric protrusion 107. It is divided into areas. The first linear dielectric protrusion 107 is located on the first substrate 114 and between the common electrode 119 and the liquid crystal layer 121, and is formed in a plurality of pixels in parallel with the scanning wiring 102 in the short side direction of the pixel. It is arranged across.

反射部109には、外光の反射散乱特性を制御するための凹凸構造111が形成されている。また、各反射部においては、反射率の高いアルミニウムを主成分とする金属膜により形成された反射電極140が形成されている。反射部109には、スルーホール112が設けられており、反射電極140及び透明電極106が下層のソース電極153と接続されている。なお、支柱103は液晶層の厚みを均一に制御するための構造で、スペーサとも呼ばれるものである。   The reflection portion 109 is provided with a concavo-convex structure 111 for controlling the reflection / scattering characteristics of external light. In each reflecting portion, a reflecting electrode 140 formed of a metal film mainly composed of aluminum having a high reflectance is formed. The reflective portion 109 is provided with a through hole 112, and the reflective electrode 140 and the transparent electrode 106 are connected to the underlying source electrode 153. The column 103 is a structure for uniformly controlling the thickness of the liquid crystal layer, and is also called a spacer.

反射部109に対応する第一基板114上には第二の線状誘電体突起110が形成されており、反射部109の液晶層121の厚みを透過部に比べて約二分の一に制御している。第二の線状誘電体突起110は、第一基板114上において、オーバーコート膜118と共通電極119との間に位置する。   A second linear dielectric protrusion 110 is formed on the first substrate 114 corresponding to the reflective portion 109, and the thickness of the liquid crystal layer 121 of the reflective portion 109 is controlled to about one half that of the transmissive portion. ing. The second linear dielectric protrusion 110 is located between the overcoat film 118 and the common electrode 119 on the first substrate 114.

保護層155の材料は酸化シリコン、保護層154の材料は窒化シリコンを用いているが、保護層155及び塗布型絶縁膜151の屈折率に比べて、保護層154の屈折率は大きいため、保護層154が透過部に存在すると反射ロスが生じて透過率が減少する。このため、透過部においては保護層154を除去している。なお、保護層154をパターニングした境界を保護膜154のパターニング境界159として示している。   Silicon oxide is used as the material for the protective layer 155 and silicon nitride is used as the material for the protective layer 154. Since the refractive index of the protective layer 154 is larger than the refractive index of the protective layer 155 and the coating type insulating film 151, If the layer 154 is present in the transmission part, a reflection loss occurs and the transmittance is reduced. For this reason, the protective layer 154 is removed in the transmission part. A boundary where the protective layer 154 is patterned is shown as a patterning boundary 159 of the protective film 154.

次に、液晶配向方向及びチルトアップ方向、線状誘電体突起の配向制御突起としての役割、マルチドメインについて説明する。液晶分子120の配向方向は画素の長辺方向に平行でかつ第一基板114及び第二基板115の夫々に対してほぼ平行なホモジニアス配向である。基板に接する液晶分子の基板表面となす角度であるプレチルト角度は、できる限り小さい方が望ましく、さらに望ましくは0度ないし、2度以下であるとなおよい。   Next, the liquid crystal alignment direction and tilt-up direction, the role of the linear dielectric protrusion as the alignment control protrusion, and the multi-domain will be described. The alignment direction of the liquid crystal molecules 120 is a homogeneous alignment parallel to the long side direction of the pixel and substantially parallel to each of the first substrate 114 and the second substrate 115. The pretilt angle, which is the angle between the liquid crystal molecules in contact with the substrate and the substrate surface, is desirably as small as possible, and more desirably 0 degrees to 2 degrees or less.

液晶分子のチルトアップ方向は、プレチルト角度が付与されている方向ではなく、第一の線状誘電体突起107による配向制御構造の形状と第二の線状誘電体突起110により発生する斜め電界によって規定される。チルトアップ方向とは、ある基板上において、棒状の液晶分子が水平状態から一方の端が持ち上がる時の、持ち上がる側のことをここでは示している。プレチルト角度が大きいと配向制御構造により規定されるチルトアップ方向とは逆の方向にチルトアップする現象が生じてしまう。   The tilt-up direction of the liquid crystal molecules is not the direction in which the pretilt angle is given, but the shape of the alignment control structure by the first linear dielectric protrusion 107 and the oblique electric field generated by the second linear dielectric protrusion 110. It is prescribed. Here, the tilt-up direction refers to a lifting side when one end of a rod-like liquid crystal molecule is lifted from a horizontal state on a certain substrate. When the pretilt angle is large, a phenomenon of tilting up in a direction opposite to the tilting up direction defined by the alignment control structure occurs.

プレチルト角度0度を実現する手段としては、配向制御膜に偏光した光を照射することにより配向制御能を付与する、いわゆる光配向方式が挙げられる。光配向方式としては、いくつかの方式が知られているが、本発明に用いるべき光配向方式は、配向制御膜に対し所望の液晶配向方向に直交した偏光を照射して配向制御膜に異方性を付与する方式が望ましい。   As a means for realizing the pretilt angle of 0 degree, there is a so-called photo-alignment method in which alignment control ability is imparted by irradiating the alignment control film with polarized light. Several photo-alignment methods are known. The photo-alignment method to be used in the present invention is different from the alignment control film by irradiating the alignment control film with polarized light orthogonal to the desired liquid crystal alignment direction. A method of imparting directionality is desirable.

図2に示す液晶分子120は、画素に、ある電圧が印加されてチルトアップしている状態を示している。この構成において、第一の透過部105、第二の透過部108の夫々において、液晶分子120のチルトアップ方向がどのように制御されるのか以下説明する。   The liquid crystal molecules 120 shown in FIG. 2 show a state where a certain voltage is applied to the pixel and the pixel is tilted up. In this configuration, how the tilt-up direction of the liquid crystal molecules 120 is controlled in each of the first transmission unit 105 and the second transmission unit 108 will be described below.

図2において、第一の線状誘電体突起107は、共通電極119と液晶層121との間に形成されている。第一の線状誘電体突起107表面の液晶分子120は、突起の斜面に沿って配向しており、第一の線状誘電体突起107表面及びその近傍の液晶分子120は、第一基板114に対してはプレチルト角度が付与されたのと同様な配向状態になっている。第一の線状誘電体突起107の誘電率は、液晶層121の誘電率とほぼ同等の材料を用いており、第一基板114と第二基板115間の電界はほぼ基板に垂直である。その結果、第一の線状誘電体突起107の表面及びその近傍の液晶分子のチルトアップ方向は、図2に示すように第一の線状誘電体突起107の左右で反対方向となり、図1に示す透過部105,108は、2つのドメイン領域にマルチドメイン化され、第一の線状誘電体突起107の位置に2つのドメイン領域の境界が位置する。   In FIG. 2, the first linear dielectric protrusion 107 is formed between the common electrode 119 and the liquid crystal layer 121. The liquid crystal molecules 120 on the surface of the first linear dielectric protrusion 107 are aligned along the slope of the protrusion, and the surface of the first linear dielectric protrusion 107 and the liquid crystal molecules 120 in the vicinity thereof are aligned with the first substrate 114. Is in the same orientation state as the pretilt angle is given. The first linear dielectric protrusion 107 has a dielectric constant substantially equal to that of the liquid crystal layer 121, and the electric field between the first substrate 114 and the second substrate 115 is substantially perpendicular to the substrate. As a result, the tilt-up direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the surface of the first linear dielectric protrusion 107 is opposite to the left and right of the first linear dielectric protrusion 107 as shown in FIG. The transmission parts 105 and 108 shown in FIG. 5 are multi-domained into two domain regions, and the boundary between the two domain regions is located at the position of the first linear dielectric protrusion 107.

第二の線状誘電体突起110は、オーバーコート膜118と共通電極119との間に形成されており、第二の線状誘電体突起110の端部では、印加された電位による電界がひずみ、その結果、基板114,116の法線方向に対して斜め方向の電界が液晶層121に印加される。また、第二の線状誘電体突起110の両端では、斜め電界の向きがお互いに逆向きであるため、液晶分子120のチルトアップ方向も逆である。   The second linear dielectric protrusion 110 is formed between the overcoat film 118 and the common electrode 119, and the electric field due to the applied potential is distorted at the end of the second linear dielectric protrusion 110. As a result, an electric field oblique to the normal direction of the substrates 114 and 116 is applied to the liquid crystal layer 121. In addition, since the directions of the oblique electric fields are opposite to each other at both ends of the second linear dielectric protrusion 110, the tilt-up direction of the liquid crystal molecules 120 is also opposite.

さらに、画素の長辺方向に隣接する画素間においては、間隙が存在することにより、第一の透過部105における透明電極106と第一基板114上の共通電極119との間及び隣接画素の第二の透過部108における透明電極106と第一基板114上の共通電極119との間には、夫々傾きが反対の斜め電界が発生する。その結果、第二の線状誘電体突起110端部近傍の液晶分子120のチルトアップ方向は、図2に示すように制御される。   Further, since there is a gap between pixels adjacent in the long side direction of the pixel, the gap between the transparent electrode 106 in the first transmission part 105 and the common electrode 119 on the first substrate 114 and the number of adjacent pixels. Between the transparent electrode 106 and the common electrode 119 on the first substrate 114 in the second transmission part 108, an oblique electric field having an opposite inclination is generated. As a result, the tilt-up direction of the liquid crystal molecules 120 near the end of the second linear dielectric protrusion 110 is controlled as shown in FIG.

この構成の利点の一つは、マルチドメイン化と高開口率との両立である。第一の線状誘電体突起107が位置する領域の電気光学特性は、液晶層121の厚みが透過部の厚みと異なることと、2つのドメイン領域の境界が位置することによるひずみが集中するという理由により、透過部105,108中央の電気光学特性とは異なった振る舞いをする。そのため、黒表示を行う場合に、この領域を露出しておくと黒輝度が上昇してコントラスト比の低下に繋がる。したがって、この液晶表示装置においては、第一の線状誘電体突起107は遮光層116により遮光されている。   One of the advantages of this configuration is the compatibility between multi-domain and high aperture ratio. The electro-optic characteristic of the region where the first linear dielectric protrusion 107 is located is that the strain due to the thickness of the liquid crystal layer 121 being different from the thickness of the transmission part and the boundary between the two domain regions is concentrated. For the reason, it behaves differently from the electro-optical characteristics at the center of the transmission parts 105 and 108. Therefore, when performing black display, if this region is exposed, the black luminance increases and the contrast ratio decreases. Therefore, in this liquid crystal display device, the first linear dielectric protrusion 107 is shielded from light by the light shielding layer 116.

画素を2分割してマルチドメイン化する方法としては、画素の長辺方向に線状誘電体突起を設ける方法も考えられるが、画素内に占める線状誘電体突起の面積が広くなり、これを遮光するための遮光層の占める面積もより大きくなる。なお、第一の線状誘電体突起107を、この構成のように画素の短辺方向に配置するのではなく、長辺方向に配置した場合には、この構成に比べて開口率が低下する。   As a method of dividing the pixel into two to make a multi-domain, a method of providing a linear dielectric protrusion in the long side direction of the pixel can be considered, but the area of the linear dielectric protrusion in the pixel is widened. The area occupied by the light shielding layer for shielding light also becomes larger. Note that when the first linear dielectric protrusion 107 is not arranged in the short side direction of the pixel as in this configuration, but is arranged in the long side direction, the aperture ratio is reduced as compared with this configuration. .

また、この構成のように、第一の線状誘電体突起107により、画素の長辺方向にドメイン領域を2分割することにより2ドメイン化して、反射部の液晶層の厚みを制御するために設けられた第二の線状誘電体突起110の端面を配向制御にも兼用することができる。このことは、透過開口部の画素全体に占める比率である開口率を確保するためには利点として作用する。   Further, as in this configuration, the first linear dielectric protrusion 107 is used to control the thickness of the liquid crystal layer of the reflective portion by dividing the domain region into two by dividing the domain region into two in the long side direction of the pixel. The end face of the provided second linear dielectric protrusion 110 can also be used for orientation control. This acts as an advantage to ensure the aperture ratio, which is the ratio of the transmissive aperture to the entire pixel.

液晶層を2ドメイン化する目的は、視野角特性の非対称性を解消することにある。この非対称性を解消するため、本出願人は上記したように、液晶層に配向制御突起を設けて上下視野角の対称性を改善する方法を提案した。このような構成においては、液晶層に配向制御突起を設けた上下視野角の対称性の改善に伴う荷重印加による試験(いわゆる、押しドメイン試験)での表示異常を低減させる必要がある。押しドメイン試験とは、例えば10mm径の圧子を50Nの荷重で点灯表示中の液晶表示パネルに押し付け、荷重開放後の表示異常の有無を確認する試験である。この押しドメイン試験での表示異常は配向制御突起部分のドメイン規制力が弱いことに起因することがわかった。   The purpose of making the liquid crystal layer into two domains is to eliminate asymmetry of viewing angle characteristics. In order to eliminate this asymmetry, the present applicant has proposed a method for improving the symmetry of the vertical viewing angle by providing alignment control protrusions on the liquid crystal layer as described above. In such a configuration, it is necessary to reduce display anomalies in a test by applying a load (so-called push domain test) accompanying improvement in symmetry of the vertical viewing angle provided with alignment control protrusions on the liquid crystal layer. The push domain test is a test in which, for example, a 10 mm diameter indenter is pressed against a liquid crystal display panel that is lit and displayed with a load of 50 N to check whether there is a display abnormality after the load is released. It was found that the abnormal display in the push domain test was caused by the weak domain regulating power of the alignment control protrusion.

本発明の目的は、ホモジニアス配向の半透過反射型の液晶表示装置において、配向制御突起部分のドメイン規制力を強化して、特に左右(水平方向)の視野角特性の非対称性を解消し、高品質の画像表示を実現した液晶表示装置を提供することにある。   The object of the present invention is to enhance the domain regulating force of the alignment control protrusions in the homogeneously aligned transflective liquid crystal display device, particularly to eliminate the asymmetry of the left and right (horizontal) viewing angle characteristics, An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that realizes quality image display.

本発明は、第一基板と、第二基板と、前記第一基板と第二基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶表示装置であり、マトリクス配置された複数の画素を有し、前記複数の画素のそれぞれは、画素電極と、透過表示を行う透過部と、反射表示を行う反射部とを有する。そして、前記第一基板は、第一配向膜と、前記第一配向膜と前記第一基板との間に配置された共通電極とを有し、前記第二基板は、第二配向膜と、前記第二配向膜と前記第二基板との間に配置された前記画素電極とを有する。   The present invention is a liquid crystal display device having a first substrate, a second substrate, and a liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate, and having a plurality of pixels arranged in a matrix. Each of the plurality of pixels includes a pixel electrode, a transmissive portion that performs transmissive display, and a reflective portion that performs reflective display. The first substrate includes a first alignment film, and a common electrode disposed between the first alignment film and the first substrate, and the second substrate includes a second alignment film, The pixel electrode disposed between the second alignment film and the second substrate.

また、前記第一基板は、前記反射部に、前記画素の短辺方向に並んだ複数の画素に跨って、前記短辺方向に延在する線状誘電体突起を有し、前記液晶層は、誘電率異方性が正で、その液晶分子の初期配向方向が、前記線状誘電体突起の延在方向に対して80度から100度の角度を有し、前記共通電極及び前記第一配向膜は、前記透過部の略中央に、前記画素の前記短辺方向に並んだ前記複数の画素に跨って、前記短辺方向に延在する直線状の凹部を設けることができる。   The first substrate has linear dielectric protrusions extending in the short-side direction across a plurality of pixels arranged in the short-side direction of the pixels on the reflecting portion, and the liquid crystal layer includes The dielectric anisotropy is positive, and the initial alignment direction of the liquid crystal molecules has an angle of 80 degrees to 100 degrees with respect to the extending direction of the linear dielectric protrusion, and the common electrode and the first The alignment film may be provided with a linear concave portion extending in the short side direction across the plurality of pixels arranged in the short side direction of the pixel at substantially the center of the transmissive part.

また、本発明は、前記液晶層を構成する液晶分子の誘電率異方性を7〜12とすることができ、前記液晶層を構成する液晶分子のプレチルト角度を0〜2度とすることができる。   In the present invention, the dielectric anisotropy of the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer can be 7 to 12, and the pretilt angle of the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer can be 0 to 2 degrees. it can.

また、本発明の前記第一基板にカラーフィルタを有し、前記カラーフィルタには前記直線状の凹部に対応する位置に直線状の凹部を設けることができる。   The first substrate of the present invention may have a color filter, and the color filter may be provided with a linear recess at a position corresponding to the linear recess.

また、本発明は、前記第一基板に透明絶縁膜を設け、前記透明絶縁膜の前記直線状の凹部に対応する位置に直線状の凹部を設けることができる。   In the present invention, a transparent insulating film can be provided on the first substrate, and a linear recess can be provided at a position corresponding to the linear recess of the transparent insulating film.

また、本発明は、前記共通電極の前記直線状の凹部に対応する位置で前記共通電極を欠如した構成とすることができる。   Further, the present invention can be configured such that the common electrode is absent at a position corresponding to the linear recess of the common electrode.

本発明の水平配向で用いるホモジニアス液晶の誘電率異方性Δεは正で、Δε=7〜12である。一方、垂直配向(VA)に用いられるホメオトロピック液晶の誘電率異方性Δεは負で、Δε=−3〜−5である。一般的に、正の誘電率異方性をもつ液晶の方が誘電率異方性の絶対値は大きい。   The dielectric anisotropy Δε of the homogeneous liquid crystal used in the horizontal alignment of the present invention is positive, and Δε = 7 to 12. On the other hand, the dielectric anisotropy Δε of the homeotropic liquid crystal used for vertical alignment (VA) is negative and Δε = −3 to −5. In general, a liquid crystal having positive dielectric anisotropy has a larger absolute value of dielectric anisotropy.

本発明のように、ホモジニアス液晶を用いた場合、電圧を印加してから液晶分子の動作が完了するまでの時間「τon」は短く、印加電圧を除去してから液晶分子が初期状態に戻るまでの時間「τoff」は主として液晶の粘度が支配的で、誘電率異方性が負の液晶の方が長い。したがって、本発明の方が垂直配向よりも有利である。   When homogeneous liquid crystal is used as in the present invention, the time “τon” from application of voltage to completion of operation of the liquid crystal molecules is short, and until the liquid crystal molecules return to the initial state after the applied voltage is removed. In this time “τoff”, the viscosity of the liquid crystal is mainly dominant, and the liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is longer. Therefore, the present invention is more advantageous than the vertical alignment.

特許文献3では、電極の上に誘電体で形成された配向制御突起で電界を変化させている。これに対し、本発明における凹部は、電極自体の形状を変化させるものであるため、配向制御突起による場合よりも電界の変化が強く、液晶分子に与える影響が大きい。そのため、パネルを押すことでドメイン・ウオールが移動した場合でも、ドメインを制御する力が強いため、凹部の部分で新たにドメインの境界を作り直すことが可能となり、ドメインの移動が規制される。このことは、正の誘電率異方性をもち誘電率異方性の絶対値が大きい液晶を用いることによって、液晶分子への影響力は相乗的に大きくなって、より効果的である。   In Patent Document 3, the electric field is changed by an alignment control protrusion formed of a dielectric on the electrode. On the other hand, since the recess in the present invention changes the shape of the electrode itself, the change in the electric field is stronger than that caused by the alignment control protrusion, and the influence on the liquid crystal molecules is large. Therefore, even when the domain wall is moved by pressing the panel, the domain control force is strong, so that it becomes possible to newly recreate the domain boundary at the recessed portion, and the domain movement is restricted. This is more effective by using a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy and a large absolute value of the dielectric anisotropy, and the influence on the liquid crystal molecules increases synergistically.

本発明によれば、押しドメイン規制力が強化され、透過表示におけるコントラスト比及び表示効率が高く、特に水平方向の視野角特性の非対称性を解消し、高品質の画像表示を実現した視野角特性の対象性が良好な半透過液晶表示装置を実現することができる。   According to the present invention, the push domain regulating power is strengthened, the contrast ratio and display efficiency in transmissive display are high, and the viewing angle characteristic that realizes high-quality image display by eliminating the asymmetry of the viewing angle characteristic in the horizontal direction in particular. It is possible to realize a transflective liquid crystal display device with good objectivity.

以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例の図面を用いて詳細に説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings of the embodiments.

図3は、本発明の実施例1を説明する図2と同様の1画素付近の断面図である。図3において、図1、図2と同じ符号は同一機能部分に対応し、符号170は共通電極119の凹部、171はカラーフィルタ117の凹部、172は第一基板側の配向膜150の凹部を示す。反射部は薄膜トランジスタ180が配置された部分でスルーホール112の凹凸構造形成領域にあり、透過部は隣接する薄膜トランジスタとの間にある平坦な透明画素電極116の形成領域にある。   FIG. 3 is a cross-sectional view around one pixel similar to FIG. 2 for explaining the first embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 correspond to the same functional parts, the reference numeral 170 indicates a recess of the common electrode 119, the reference numeral 171 indicates the recess of the color filter 117, and the reference numeral 172 indicates the recess of the alignment film 150 on the first substrate side. Show. The reflection portion is a portion where the thin film transistor 180 is disposed and is in the uneven structure formation region of the through hole 112, and the transmission portion is in the formation region of the flat transparent pixel electrode 116 between the adjacent thin film transistors.

以下、実施例1の液晶表示装置を図3の断面図を参照して詳細に説明する。実施例1の液晶表示装置は、第一基板114と、第二基板115と、前記第一基板114と第二基板115との間に挟持された液晶層121とを有する。そして、第一基板114と、第二基板115に形成された後述の部材により、複数の画素がマトリクス配置されて構成される。すなわち、前記複数の画素のそれぞれは、透明な画素電極(透明電極とも称する)106と反射電極140を有しており、透明電極106の領域は透過表示を行う透過部を構成し、反射電極140の領域は反射表示を行う反射部を構成する。   Hereinafter, the liquid crystal display device of Example 1 will be described in detail with reference to the cross-sectional view of FIG. The liquid crystal display device according to the first embodiment includes a first substrate 114, a second substrate 115, and a liquid crystal layer 121 sandwiched between the first substrate 114 and the second substrate 115. A plurality of pixels are arranged in a matrix by the first substrate 114 and members described later formed on the second substrate 115. That is, each of the plurality of pixels includes a transparent pixel electrode (also referred to as a transparent electrode) 106 and a reflective electrode 140, and the region of the transparent electrode 106 constitutes a transmissive portion that performs transmissive display. This area constitutes a reflection part that performs reflection display.

なお、第一基板114は、配向膜(第一基板側配向膜、第一配向膜とも称する)150と、前記第一配向膜と前記第一基板との間に配置された共通電極119とを有する。前記第二基板115は、配向膜(第二基板側配向膜、第二配向膜とも称する)1501と、前記第二配向膜1501と前記第二基板115との間に配置された画素電極106とを有している。   The first substrate 114 includes an alignment film (also referred to as a first substrate-side alignment film or a first alignment film) 150 and a common electrode 119 disposed between the first alignment film and the first substrate. Have. The second substrate 115 includes an alignment film (also referred to as a second substrate-side alignment film or a second alignment film) 1501, and a pixel electrode 106 disposed between the second alignment film 1501 and the second substrate 115. have.

第一基板114には、前記反射部に、前記画素の短辺方向(図1の紙面横方向:長辺方向113と直交する方向)に並んだ複数の画素に跨って、前記短辺方向に延在する線状誘電体突起110を有している。液晶層121は、誘電率異方性が正で、その液晶分子の初期配向方向が、線状誘電体突起110の延在方向に対して80度から100度の角度(好ましくは直交:90度)を有している。実施例1を含め、本発明では90度として説明する。   In the first substrate 114, in the short side direction across a plurality of pixels arranged in the reflective portion in the short side direction of the pixel (the horizontal direction in FIG. 1: a direction orthogonal to the long side direction 113). It has a linear dielectric protrusion 110 that extends. The liquid crystal layer 121 has positive dielectric anisotropy, and the initial alignment direction of the liquid crystal molecules is an angle of 80 degrees to 100 degrees with respect to the extending direction of the linear dielectric protrusions 110 (preferably orthogonal: 90 degrees). )have. In the present invention, including Example 1, it will be described as 90 degrees.

共通電極119及び第一配向膜150は、前記透過部の略中央に、前記画素の前記短辺方向に並んだ前記複数の画素に跨って、前記短辺方向に延在する直線状の凹部170、172を有している。これらの直線状の凹部170、172は、カラーフィルタ117の直線状の凹部、すなわちオーバーコート膜118の凹部117の上に位置している。この部分は遮光層116の上となる。   The common electrode 119 and the first alignment film 150 are linear recesses 170 extending in the short-side direction across the plurality of pixels arranged in the short-side direction of the pixel at substantially the center of the transmissive portion. , 172. These linear recesses 170 and 172 are located on the linear recesses of the color filter 117, that is, on the recesses 117 of the overcoat film 118. This portion is on the light shielding layer 116.

また、液晶層121を構成する液晶分子の誘電率異方性は7〜12であり、当該液晶分子のプレチルト角度は0〜2度に設定されている。   Further, the dielectric anisotropy of the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 121 is 7 to 12, and the pretilt angle of the liquid crystal molecules is set to 0 to 2 degrees.

以上説明した実施例1により、押しドメイン規制力が強化されて透過表示におけるコントラスト比及び表示効率が高く、特に水平方向の視野角特性の非対称性が解消され、視野角特性の対象性が良好、かつ高品質の画像表示を実現した半透過液晶表示装置が実現される。   According to the first embodiment described above, the push domain restricting force is strengthened, the contrast ratio and display efficiency in transmissive display are high, the asymmetry of the viewing angle characteristic in the horizontal direction is particularly eliminated, and the objectivity of the viewing angle characteristic is good. In addition, a transflective liquid crystal display device that realizes high-quality image display is realized.

図4は、本発明の実施例2を説明する図3と同様の1画素付近の断面図である。図4において、図1乃至図3と同じ符号は同一機能部分に対応し、符号166は透明絶縁膜、173は透明絶縁膜116の欠如部分(透明絶縁膜116の凹部)を示す。実施例2は、第一基板114の第一配向膜150と共通電極119の間に、遮光層116の上で当該共通電極119の凹部170と第一配向膜150の凹部172が形成される部分を欠如した透明絶縁膜166を設けた。言い換えれば、この透明絶縁膜166の欠如部分173で共通電極119の凹部170と第一配向膜150の凹部172が形成されている。他の構成は実施例1と同様なので、繰り返しの説明はしない。   FIG. 4 is a cross-sectional view of the vicinity of one pixel similar to FIG. 3 for explaining the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 correspond to the same functional parts, the reference numeral 166 indicates a transparent insulating film, and the reference numeral 173 indicates a missing portion of the transparent insulating film 116 (a concave portion of the transparent insulating film 116). In Example 2, a portion where the concave portion 170 of the common electrode 119 and the concave portion 172 of the first alignment film 150 are formed on the light shielding layer 116 between the first alignment film 150 and the common electrode 119 of the first substrate 114. A transparent insulating film 166 lacking the above is provided. In other words, the recess 170 of the common electrode 119 and the recess 172 of the first alignment film 150 are formed by the lacking portion 173 of the transparent insulating film 166. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and therefore will not be described repeatedly.

以上説明した実施例2によっても、押しドメイン規制力が強化されて透過表示におけるコントラスト比及び表示効率が高く、特に水平方向の視野角特性の非対称性が解消され、視野角特性の対象性が良好、かつ高品質の画像表示を実現した半透過液晶表示装置が実現される。   Also according to the second embodiment described above, the push domain restricting force is strengthened, the contrast ratio and display efficiency in transmissive display are high, the asymmetry of the viewing angle characteristic in the horizontal direction is particularly eliminated, and the objectivity of the viewing angle characteristic is good. In addition, a transflective liquid crystal display device that realizes high-quality image display is realized.

図5は、本発明の実施例3を説明する図3、図4と同様の1画素付近の断面図である。図5において、図1乃至図4と同じ符号は同一機能部分に対応し、符号174は共通電極119の凹部(溝)を示す。実施例3では、オーバーコート膜118の上層に成膜された共通電極119に、画素の短辺方向で複数の画素に跨る直線状の凹部(溝)174を設けることで、第一配向膜150に凹部172を形成した。   FIG. 5 is a cross-sectional view of the vicinity of one pixel similar to FIGS. 3 and 4 for explaining the third embodiment of the present invention. 5, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 4 correspond to the same functional parts, and the reference numeral 174 indicates a recess (groove) of the common electrode 119. In Example 3, the first alignment film 150 is formed by providing a linear recess (groove) 174 extending across a plurality of pixels in the short side direction of the pixel on the common electrode 119 formed on the overcoat film 118. A recess 172 was formed on the surface.

以上説明した実施例3によっても、押しドメイン規制力が強化されて透過表示におけるコントラスト比及び表示効率が高く、特に水平方向の視野角特性の非対称性が解消され、視野角特性の対象性が良好、かつ高品質の画像表示を実現した半透過液晶表示装置が実現される。   Also according to the third embodiment described above, the push domain restricting force is strengthened, the contrast ratio and display efficiency in transmissive display are high, the asymmetry of the viewing angle characteristic in the horizontal direction is particularly eliminated, and the objectivity of the viewing angle characteristic is good. In addition, a transflective liquid crystal display device that realizes high-quality image display is realized.

誘電率異方性が正のホモジニアス液晶を用いた液晶表示装置を構成する3画素付近の平面図である。It is a top view of 3 pixel vicinity which comprises the liquid crystal display device using the homogeneous liquid crystal with positive dielectric anisotropy. 図1のA−A'線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the AA 'line of FIG. 本発明の実施例1を説明する図2と同様の1画素付近の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the vicinity of one pixel similar to FIG. 2 for explaining the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例2を説明する図3と同様の1画素付近の断面図である。It is sectional drawing of 1 pixel vicinity similar to FIG. 3 explaining Example 2 of this invention. 本発明の実施例3を説明する図3と同様の1画素付近の断面図である。It is sectional drawing of 1 pixel vicinity similar to FIG. 3 explaining Example 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

111・・・凹凸構造、112・・・スルーホール、114・・・第一基板、115・・・第二基板、116・・・遮光層、117・・・カラーフィルタ、118・・・オーバーコート膜、119・・・共通電極、121・・・液晶層、150・・・配向制御膜、151・・・塗布型絶縁膜、152・・・ゲート電極、153・・・ソース電極、154・・・保護膜、156・・・ゲート絶縁膜、157・・・保護膜、158・・・多結晶シリコン層、170・・・共通電極の凹部、カラーフィルタの凹部、172・・・配向膜の凹部。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 111 ... Uneven structure, 112 ... Through-hole, 114 ... First substrate, 115 ... Second substrate, 116 ... Light shielding layer, 117 ... Color filter, 118 ... Overcoat 119 ... Common electrode, 121 ... Liquid crystal layer, 150 ... Alignment control film, 151 ... Coating type insulating film, 152 ... Gate electrode, 153 ... Source electrode, 154 ... Protective film, 156... Gate insulating film, 157... Protective film, 158... Polycrystalline silicon layer, 170... Common electrode recess, color filter recess, 172. .

Claims (6)

第一基板と、第二基板と、前記第一基板と第二基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶表示装置であって、
マトリクス配置された複数の画素を有し、前記複数の画素のそれぞれは、画素電極と、透過表示を行う透過部と、反射表示を行う反射部とを有し、
前記第一基板は、第一配向膜と、前記第一配向膜と前記第一基板との間に配置された共通電極とを有し、
前記第二基板は、第二配向膜と、前記第二配向膜と前記第二基板との間に配置された前記画素電極とを有し、
前記第一基板は、前記反射部に、前記画素の短辺方向に並んだ複数の画素に跨って、前記短辺方向に延在する線状誘電体突起を有し、
前記液晶層は、誘電率異方性が正で、その液晶分子の初期配向方向が、前記線状誘電体突起の延在方向に対して80度から100度の角度を有し、
前記共通電極及び前記第一配向膜は、前記透過部の略中央に、前記画素の前記短辺方向に並んだ前記複数の画素に跨って、前記短辺方向に延在する直線状の凹部を有することを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal display device having a first substrate, a second substrate, and a liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate,
A plurality of pixels arranged in a matrix, each of the plurality of pixels having a pixel electrode, a transmissive portion for performing transmissive display, and a reflective portion for performing reflective display;
The first substrate includes a first alignment film, and a common electrode disposed between the first alignment film and the first substrate,
The second substrate has a second alignment film, and the pixel electrode disposed between the second alignment film and the second substrate,
The first substrate has linear dielectric protrusions extending in the short side direction across a plurality of pixels arranged in the short side direction of the pixels on the reflective portion,
The liquid crystal layer has positive dielectric anisotropy, and the initial alignment direction of the liquid crystal molecules has an angle of 80 degrees to 100 degrees with respect to the extending direction of the linear dielectric protrusions,
The common electrode and the first alignment film have a linear recess extending in the short-side direction across the plurality of pixels arranged in the short-side direction of the pixel at substantially the center of the transmissive portion. A liquid crystal display device comprising:
請求項1において、
前記液晶層を構成する液晶分子の誘電率異方性が7〜12であることを特徴とする液晶表示装置。
In claim 1,
A liquid crystal display device, wherein the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer have a dielectric anisotropy of 7 to 12.
請求項1又は2の何れかにおいて、
前記液晶層を構成する液晶分子のプレチルト角度が0〜2度であることを特徴とする液晶表示装置。
In either claim 1 or 2,
A liquid crystal display device, wherein a pretilt angle of liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer is 0 to 2 degrees.
請求項1乃至3の何れかにおいて、
前記第一基板はカラーフィルタを有し、
前記カラーフィルタは、前記直線状の凹部に対応する位置に直線状の凹部を有することを特徴とする液晶表示装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The first substrate has a color filter;
The liquid crystal display device, wherein the color filter has a linear recess at a position corresponding to the linear recess.
請求項1乃至4の何れかにおいて、
前記第一基板は透明絶縁膜を有し、
前記透明絶縁膜は、前記直線状の凹部に対応する位置に直線状の凹部を有することを特徴とする液晶表示装置。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The first substrate has a transparent insulating film,
The liquid crystal display device, wherein the transparent insulating film has a linear recess at a position corresponding to the linear recess.
請求項1乃至3の何れかにおいて、
前記共通電極は、前記直線状の凹部に対応する位置では前記共通電極が欠如していることを特徴とする液晶表示装置。

In any one of Claims 1 thru | or 3,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the common electrode lacks the common electrode at a position corresponding to the linear recess.

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