JP2008304544A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、広視野角特性を有し、高品位の表示を行う液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic and performing high-quality display.
近年、広視野角特性を有する液晶表示装置が開発され、パーソナルコンピュータのモニタや携帯情報端末機器の表示装置、あるいはテレビジョン受像機として広く利用されている。 In recent years, liquid crystal display devices having wide viewing angle characteristics have been developed, and are widely used as monitors for personal computers, display devices for portable information terminal devices, or television receivers.
広視野角特性を有する液晶表示装置の1つとして、垂直配向型液晶層を用いたもの(「VAモード」といわれる。)がある。本出願人は、特許文献1に、電圧印加時に放射状傾斜配向ドメインを形成することによって視野角特性を改善したVAモードの液晶表示装置を開示している。この液晶表示装置においては、電圧印加時に、各画素内に複数の放射状傾斜配向ドメインが形成され、隣接する放射状傾斜配向ドメイン内の液晶分子の配向は互いに連続する。本出願人は、特許文献1に開示されている特徴的な配向状態を用いる液晶表示モードをContinuous Pinwheel Alignment(CPA)モードと呼んでいる(非特許文献1)。特許文献1および非特許文献1の全ての開示内容を本明細書に参考のために援用する。
One liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic is one using a vertically aligned liquid crystal layer (referred to as “VA mode”). The present applicant discloses a VA mode liquid crystal display device in which a viewing angle characteristic is improved by forming a radial tilt alignment domain when a voltage is applied, in
特許文献1には、画素電極に非中実部(導電層が無い部分、開口部)を設け、電圧印加時に画素電極の非中実部のエッジ部に生成される斜め電界を用いて、放射状傾斜配向を形成する構成が開示されている。更に、放射状傾斜配向を安定にするために、液晶層を介して画素電極に対向する基板の液晶層側に配向規制構造を設けた構成が開示されている(例えば特許文献1の図27参照)。このような配向規制構造として、液晶層側に突き出た凸部が例示されている(例えば特許文献1の図24(b)参照)。
しかしながら、特許文献1の図24(b)に開示されているように、対向電極の液晶層側に凸部(突起)を設けた構成を採用しても、十分な応答特性が得られないことがある。例えば、次に述べるように、各放射状傾斜配向ドメインに対応する単位電極部(特許文献1における単位中実部)が大きくなると、各液晶ドメイン内の液晶分子に配向規制力が十分に及ばず、応答速度が低下するという問題がある。応答速度が遅いと、表示中に残像が発生するという問題が生じる。
However, as disclosed in FIG. 24B of
図7〜図9を参照して、従来のCPAモードの液晶表示装置の問題点を説明する。 The problems of the conventional CPA mode liquid crystal display device will be described with reference to FIGS.
図7は、特許文献1に記載されている従来のCPAモードの液晶表示装置20’の1つの画素に対応する領域20A’の構造を模式的に示す平面図であり、図8は、図7中のB−B’線に沿った模式的な断面図である。図8に示す液晶分子32aは、液晶層に電圧を印加していない状態(しきい値電圧未満の電圧が印加されている状態)の液晶分子である。なお、ここでは、簡略化のため、画素電極に所定の電圧(表示信号電圧)を供給するための配線構造(TFT、ソースバスライン、ゲートバスライン)、液晶層に印加される電圧を保持するための補助容量(CS)等の説明は省略する。
FIG. 7 is a plan view schematically showing the structure of a
図7および図8に示すように、従来の液晶表示装置20’は、第1基板(例えばTFT基板)11と、第2基板(例えばカラーフィルタ基板)21と、第1基板11と第2基板21との間に設けられた垂直配向型の液晶層32とを有する。CPAモードの液晶表示装置は、第1基板11および第2基板21の両側にクロスニコルに配置された一対の偏光板および、必要に応じて基板と偏光板との間に1/4波長板が設けられるがここでは省略する。1/4波長板を設けることによって光の利用効率を向上させることが出来る。
As shown in FIGS. 7 and 8, a conventional liquid
従来の液晶表示装置20’は、第1基板11の液晶層32側に設けられた複数の画素電極12’と、第2基板21の液晶層32側に設けられた対向電極22とを有する。対向電極22は、典型的には、全ての画素電極12’に対向する1つの透明導電膜として形成される。CPAモードの液晶表示装置においては、各画素電極12’は、複数の単位電極部12a’を有し、画素電極12’と対向電極22との間に所定の電圧(液晶層のしきい値電圧以上の電圧であって、ある中間調を表示する電圧)が印加されたときに、各単位電極部12a’に対応する液晶ドメインが形成され、液晶ドメイン内の液晶分子32aは放射状に傾斜した配向状態(単に「放射状傾斜配向」ということもある。)をとる。
The conventional liquid
単位電極部12a’は接続部12bによって互いに接続されており、同じ電位となる。単位電極部12a’毎に、単位電極部12a’に対応する1つの放射状傾斜配向ドメインが形成されるのは、独立した島に近い外縁を有している単位電極部12a’のエッジ部に生成される斜め電界による配向規制力の作用の結果である。
The
ここに例示した画素電極12’においては、4つの角を丸めた略正方形の、3つの島状の単位電極部12a’が接続部12bで互いに接続された構造を有している。従って、単位電極部12a’の、接続部12bで接続された部分以外のエッジ部に生成される電界は、単位電極部12a’の中心に向かって傾斜し、液晶分子32aを放射状に傾斜配向させるように作用する。
The
ここでは、単位電極部12a’と接続部12bが同じ導電膜(例えばITO膜)によって形成されている例を示しているが、複数の単位電極部12a’は同じ電位となればよいので、例えば、各単位電極部12a’を完全に独立した島状の単位電極部とし、各単位電極部12a’の下層に設けた層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、各コンタクトホール内でTFTのドレイン電極に電気的に接続しても良い。この場合、各単位電極部12a’の全外周のエッジ部に生成される斜め電界が液晶分子32aを放射状に傾斜配向させるように作用するので配向を安定化させることができる。
Here, an example is shown in which the
また、CPAモードの画素電極の構造の特徴は、各単位電極部12a’に対応して形成される放射状傾斜配向ドメインの間に、導電膜が存在しない部分(ここでは接続部12bがない部分、特許文献1においては「非中実部」とも呼ばれている)が存在することにある。この導電膜が存在しない部分の液晶分子32aは、隣接する放射状傾斜配向ドメインの液晶分子32aの配向と整合するように連続性を保って配向するので、単位電極部12a’に対応して形成される放射状傾斜配向ドメインの配向を安定化するように作用する。
Further, the structure of the CPA mode pixel electrode is characterized in that a conductive film does not exist between the radially inclined alignment domains formed corresponding to each
対向電極22の液晶層32側の、各単位電極部12a’のそれぞれの略中央部に対応する位置には、誘電体からなる突起(「凸部」または「リベット」とよばれることもある)23が設けられている。図8に示すように、液晶分子32aは、この突起23の表面(正確には突起23を覆う垂直配向膜(不図示)の表面)に対して垂直に配向する。従って、突起23の頂点を中心に液晶分子32aが放射状に傾斜配向し、放射状傾斜配向の中心軸SAは突起23の頂点付近に形成される。
At a position corresponding to the substantially central portion of each
このように、突起23は、中心軸SAが形成される位置を固定するように作用する。また、この突起23の表面形状に起因する配向規制力は、電界の有無に拘わらず存在するので、電界無印加時または電界が弱い場合に放射状傾斜配向を安定化させる効果も有する。
Thus, the
次に図9を参照して、従来のCPAモードの液晶表示装置20’における液晶分子の配向について説明する。図9(a)〜(d)はそれぞれ液晶表示装置20’において電圧無印加状態の液晶層32(図8参照)に白表示のための電圧(最高階調を表示するための電圧)を印加した後、一定の時間が経過した後の液晶分子32aの配向状態を模式的に示しており、図9(a)は5msec後、図9(b)は10msec後、図9(c)は15msec後、図9(d)は20msec後をそれぞれ示している。なお、液晶層32の厚さは3.5μmであり、ネマチック液晶材料の誘電率異方性Δεは−2.8(20℃)である。また、白電圧は7Vである。
Next, the alignment of liquid crystal molecules in the conventional CPA mode liquid crystal display device 20 'will be described with reference to FIG. 9A to 9D each apply a voltage for white display (voltage for displaying the maximum gradation) to the liquid crystal layer 32 (see FIG. 8) in the state in which no voltage is applied in the liquid
図9(a)に示すように、白電圧を印加することによって、液晶層32中に電界が形成される。このときに生成される電界の等電位線EQは、単位電極部12a’のエッジ部(導電膜が存在しない部分)で落ち込み(傾斜し)、単位電極部12a’と対向電極22との間ではほぼ平行である。なお、突起23を形成する誘電体の誘電率は液晶層32の平均の誘電率よりも小さいことが好ましく、このような場合には、突起23の近傍の等電位線EQは図示したように傾斜し、突起23の表面形状による配向規制力と電界による配向規制力が協同して液晶分子32aを所定の方向に配向させるように作用する。
As shown in FIG. 9A, an electric field is formed in the
液晶分子32aに作用する配向規制力は、突起23と単位電極部12a’のエッジ部とにおいて強いので、これらの近傍の液晶分子32aから、等電位線EQに平行になるように配向が変化する。図9(b)から(c)に示すように、時間の経過とともに、突起23と単位電極部12a’のエッジ部との間に位置する液晶分子32aへと配向変化が伝わり、最終的に図9(d)に示すように、液晶層32に印加された電圧に応じた配向状態(定常状態)に到達する。
Since the alignment regulating force acting on the
従って、突起23と単位電極部12a’のエッジ部との距離が大きくなると、これらの間に位置する液晶分子32aの配向が変化し定常状態に到達するまでに長時間を要することになり、例えば、1フレーム(1垂直走査期間:たとえば16.6msec)の間に定常状態に到達できず、残像として観察者に視認される場合がある。
Accordingly, when the distance between the
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、応答速度が速く、残像の発生が抑えられた液晶表示装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that has a high response speed and is capable of suppressing the occurrence of afterimages.
本発明による液晶表示装置は、第1基板と、前記第1基板に対向する第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層とを有する液晶表示装置であって、前記第1基板は、前記液晶層側に設けられた複数の画素電極を有し、前記第2基板は、前記液晶層側に設けられた対向電極を有し、前記複数の画素電極のそれぞれが第1単位電極及び第2単位電極を有し、前記第2単位電極に対向する前記第2基板の前記液晶層側の面に、線状に延びる線状突起が形成されており、前記画素電極と前記対向電極との間に電圧が印加されたとき、前記第1単位電極に対応する液晶ドメインの液晶分子は、前記第1単位電極の略中心部を基準として略放射状に傾斜し、前記第2単位電極に対応する液晶ドメインの液晶分子は、前記線状突起の延びる方向に垂直な面内で傾斜する。 A liquid crystal display device according to the present invention includes a first substrate, a second substrate facing the first substrate, and a vertical alignment type liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate. In the liquid crystal display device, the first substrate has a plurality of pixel electrodes provided on the liquid crystal layer side, and the second substrate has a counter electrode provided on the liquid crystal layer side, Each of the plurality of pixel electrodes has a first unit electrode and a second unit electrode, and a linear protrusion extending linearly is formed on the surface of the second substrate facing the second unit electrode on the liquid crystal layer side. When a voltage is applied between the pixel electrode and the counter electrode, the liquid crystal molecules in the liquid crystal domain corresponding to the first unit electrode are substantially omitted with reference to the substantially central portion of the first unit electrode. The liquid crystal molecules of the liquid crystal domain that are radially inclined and correspond to the second unit electrode are: Tilted at a plane perpendicular to the direction of extension of the serial linear projections.
ある実施形態では、前記第2基板が誘電体層を有し、前記誘電体層に基づいて前記線状突起が形成されている。 In one embodiment, the second substrate has a dielectric layer, and the linear protrusion is formed based on the dielectric layer.
ある実施形態では、前記誘電体層が前記対向電極の前記液晶層側の面上に形成されている。 In one embodiment, the dielectric layer is formed on a surface of the counter electrode on the liquid crystal layer side.
ある実施形態では、前記誘電体層が遮光性を有する遮光膜からなる。 In one embodiment, the dielectric layer is made of a light shielding film having a light shielding property.
ある実施形態では、前記第1単位電極の略中心部に対面する前記第2基板の前記液晶層側の面に、誘電体からなる点状の突起が形成されている。 In one embodiment, a dot-like protrusion made of a dielectric is formed on the surface of the second substrate facing the substantially central portion of the first unit electrode on the liquid crystal layer side.
ある実施形態では、前記第1基板が、信号線、走査線、及び補助容量線を備えており、前記線状突起が、前記信号線、前記走査線、又は前記補助容量線に対面する位置に形成されている。 In one embodiment, the first substrate includes a signal line, a scanning line, and an auxiliary capacitance line, and the linear protrusion is located at a position facing the signal line, the scanning line, or the auxiliary capacitance line. Is formed.
ある実施形態では、前記複数の画素電極のそれぞれが2つの前記第1単位電極を有しており、前記第2単位電極が2つの前記第1単位電極の間に配置されている。 In one embodiment, each of the plurality of pixel electrodes has two first unit electrodes, and the second unit electrode is disposed between the two first unit electrodes.
ある実施形態では、前記第1基板が補助容量線を備えており、前記第2単位電極が前記補助容量線の上に形成されており、前記補助容量線の延びる方向を第1方向とし、前記第1方向に垂直な方向を第2方向とした場合、前記第2方向における前記第2単位電極の幅が、前記補助容量線の前記第2方向の幅よりも広い。 In one embodiment, the first substrate includes a storage capacitor line, the second unit electrode is formed on the storage capacitor line, a direction in which the storage capacitor line extends is a first direction, and When the direction perpendicular to the first direction is the second direction, the width of the second unit electrode in the second direction is wider than the width of the storage capacitor line in the second direction.
ある実施形態では、前記補助容量線、信号線、及び走査線に囲まれた開口部における前記第1単位電極の前記第2方向の幅が、前記開口部における前記第2電極の前記第2方向の幅よりも大きい。 In one embodiment, the width in the second direction of the first unit electrode in the opening surrounded by the storage capacitor line, the signal line, and the scanning line is equal to the second direction of the second electrode in the opening. Greater than the width of
ある実施形態では、前記第1単位電極の前記第1方向の幅が前記第2方向の幅よりも広い。 In one embodiment, the width of the first unit electrode in the first direction is wider than the width of the second direction.
ある実施形態では、前記開口部の前記第2方向の幅に対する、前記第1単位電極の前記第2方向の幅の割合が、65%以上85%以下である。 In one embodiment, the ratio of the width of the first unit electrode in the second direction to the width of the opening in the second direction is 65% or more and 85% or less.
ある実施形態では、前記開口部の前記第2方向の幅に対する、前記開口部における前記第2単位電極の前記第2方向の幅の割合が、10%以上25%以下である。 In one embodiment, the ratio of the width in the second direction of the second unit electrode in the opening to the width in the second direction of the opening is not less than 10% and not more than 25%.
本発明によれば、1つの画素領域の中で、CPAモードの配向規制に加えて、線状突起による配向規制がなされるので、CPAモードの配向規制領域(第1単位電極の領域)を小さくすることができる。したがって、CPAモードに従う液晶分子の応答速度が向上する。また、各配向規制領域(または液晶ドメイン)が比較的小さく形成されるため、画素領域全体に渡って液晶分子の応答速度を向上する。したがって、本発明によれば、応答速度が速く、残像の発生が少ない液晶表示装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, in one pixel area, in addition to the CPA mode alignment restriction, the alignment restriction by the linear protrusion is performed, so the CPA mode alignment restriction area (area of the first unit electrode) is reduced. can do. Therefore, the response speed of the liquid crystal molecules according to the CPA mode is improved. Further, since each alignment regulating region (or liquid crystal domain) is formed to be relatively small, the response speed of the liquid crystal molecules is improved over the entire pixel region. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display device that has a high response speed and generates little afterimage.
以下、図面を参照して、本発明による液晶表示装置の実施形態を説明する。ただし、本発明は、本明細書に例示する実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments exemplified in this specification.
本明細書において「画素」とは、表示において特定の階調を表現する最小の単位を指し、カラー表示においては、例えば、R(赤)、G(緑)およびB(青)のそれぞれの階調を表現する単位に対応し、ドットとも呼ばれる。R画素、G画素およびB画素の組み合わせが、1つのカラー表示画素を構成する。また、「画素領域」とは、表示の「画素」に対応する液晶表示装置の領域を指すものとする。 In this specification, “pixel” refers to a minimum unit for expressing a specific gradation in display, and in color display, for example, each floor of R (red), G (green), and B (blue). Corresponds to the unit that expresses the key, also called a dot. A combination of the R pixel, the G pixel, and the B pixel constitutes one color display pixel. The “pixel region” refers to a region of the liquid crystal display device corresponding to the “pixel” of display.
また、本明細書において「垂直配向型液晶層」とは、垂直配向膜の表面に対して、液晶分子軸(「軸方位」ともいう。)が約85°以上の角度で配向した液晶層をいう。液晶分子は負の誘電異方性を有し、クロスニコル配置された偏光板と組み合わせて、ノーマリーブラックモードで表示を行う。なお、配向膜は少なくとも一方に設ければ良いが、配向の安定性の観点から両側に設けることが好ましい。以下では、両側に垂直配向膜を設けた例を説明する。 In this specification, the “vertical alignment type liquid crystal layer” refers to a liquid crystal layer in which the liquid crystal molecular axes (also referred to as “axis orientation”) are aligned at an angle of about 85 ° or more with respect to the surface of the vertical alignment film. Say. Liquid crystal molecules have negative dielectric anisotropy, and display in a normally black mode in combination with polarizing plates arranged in a crossed Nicol arrangement. The alignment film may be provided on at least one side, but is preferably provided on both sides from the viewpoint of alignment stability. Hereinafter, an example in which vertical alignment films are provided on both sides will be described.
(実施形態1)
図1及び図2を参照しながら、実施形態1の液晶表示装置100を説明する。図1は、液晶表示装置100における1つの画素領域50の構成を模式的に表した平面図であり、図2は、図1のA−A’線に沿った画素領域50の断面構造を模式的に表した図である。なお、図2の液晶分子81は、液晶層80に電圧を印加していない状態(しきい値電圧未満の電圧が印加されている状態)の液晶分子を表している。
(Embodiment 1)
The liquid
図2に示すように、液晶表示装置100は、TFT基板(第1基板)60と、TFT基板に対向する対向基板(第2基板)70と、これらの基板の間に設けられた垂直配向型液晶層(単に液晶層とも呼ぶ)80を備えている。垂直配向型液晶層80は、負(Δε<0)の誘電率異方性を有するネマチック液晶を含んでいる。
As shown in FIG. 2, the liquid
TFT基板60には、図1に示すように、信号線(ソースバスライン)61と、信号線61に略垂直に交わる走査線(ゲートバスライン)62が形成されており、2つの走査線62のほぼ中央には、走査線62と略平行に伸びる補助容量線(Csライン)63が形成されている。信号線61と走査線62の交差部付近にはTFT64が設けられており、そのソース電極は信号線61に、ゲート電極は走査線62に、それぞれ接続されている。また、TFT64のドレイン電極は、次に述べる構成を有する画素電極に電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
画素領域50における上述した各配線及びTFT64が形成されていない領域は光の透過領域となるが、ここでは、この領域を開口部(透過領域)68と呼ぶ。1つの画素領域50における開口部68は、第1開口部68a(図1の上の開口部)及び第2開口部68b(図1の下の開口部)からなる。
A region in the
走査線62の上にはゲート絶縁層(GI層)が、また、信号線61及びTFT64の上には層間絶縁層(PAS層、JAS層等)がそれぞれ形成されているが、ここでは、これらの絶縁層をまとめて絶縁層65として表している。絶縁層65の上面(液晶層側の面)には、ITO等の透明電極材料からなる画素電極66が設けられている。画素電極66は、2つの第1単位電極66a、2つの第1単位電極66aに挟まれた1つの第2単位電極66b、及び第1単位電極66aと第2単位電極66bとを接続する接続部66cからなる。
A gate insulating layer (GI layer) is formed on the
第2単位電極66bは補助容量線63を覆うように配置されており、第1単位電極66aは第2単位電極66bと走査線62と2つの信号線61とに囲まれた開口部68の中に形成されている。第1単位電極66aの周辺部は僅かに信号線61又は走査線62と重なってもよく、第2単位電極66bの周辺部も信号線61と僅かに重なり得る。
The
補助容量線63の延びる方向、及び信号線61の延びる方向をそれぞれ、第1方向及び第2方向とした場合、第1開口部68a及び第2開口部68bそれぞれの第1方向の幅は約70μm、第2方向の幅は約90μmである。また、第1単位電極66aの第1方向の幅は約75μm、第2方向の幅は約66.5μmであり、第2単位電極66bの第1方向の幅は約75μm、第2方向の幅は約45μmである。また、補助容量線63の幅(第2方向の幅)は約10μmであり、第1開口部68a及び第2開口部68bそれぞれの内側における第2単位電極66bの第2方向の幅(図1におけるw1及びw2)は、どちらも約15μmである。接続部66cの長さ(第2方向に沿った第1単位電極66aと第2単位電極66bとの間の距離)は約8.5μmである。なお、これらの幅や長さは1つの例として示したものであり、各要素の大きさは本実施例のものに限定されない。
When the extending direction of the
第1開口部68a及び第2開口部68bの第2方向の幅に対する第1単位電極66aの第2方向の幅の割合は、65%以上85%以下であることが好ましい。また、第1開口部68aの第2方向の幅に対するw1の割合、及び第2開口部68bの第2方向の幅に対するw2の割合は、どちらも10%以上25%以下であることが好ましい。
The ratio of the width in the second direction of the
なお、本実施形態の液晶表示装置は透過型の液晶表示装置であり、ここでは図示を省略しているが、走査線62と第2単位電極66bとの間には、導電性金属材料からなる層が形成されている。この層は、ドレイン配線67を介してTFT64のドレイン電極に電気的に接続されるとともに、絶縁層65に形成されたコンタクトホールを介して第2単位電極66bに電気的に接続されている。第1単位電極66aと第2単位電極66bとは、接続部66cを介して電気的に接続されている。
Note that the liquid crystal display device of the present embodiment is a transmissive liquid crystal display device, which is not illustrated here, but is made of a conductive metal material between the scanning
本実施形態では、上述の構成によりTFT64のドレイン電極の電位が第1単位電極66a及び第2単位電極66bに供給されるものとしたが、第1単位電極66aを、コンタクトホールを介して直接ドレイン配線67に接続してもよい。この場合、コンタクトホールは、透過領域を増やすために、後述する突起74の下に設けることが好ましい。
In the present embodiment, the potential of the drain electrode of the
対向基板70は、図2に示すように、RGB3原色のうちの1つの色に対応するCF層(カラーフィルタ層)71、CF層の液晶層80の側に設けられた対向電極72、対向電極72の液晶層80側の面上に部分的に設けられた誘電体層73、及び誘電体からなる点状あるいは島状の突起(点状突起)74を備えている。対向電極72は対向基板70のほぼ全面に渡って連続して形成されている。突起74は、2つの第1単位電極66aそれぞれのほぼ中央に対面する、対向電極72の液晶層80側の面上に形成されている。なお、突起74は形成されない場合もあり得る。
As shown in FIG. 2, the
誘電体層73は、補助容量線63の上部(図2の上方向)の、対向電極72の液晶層80側の面上に形成される。誘電体層73は、突起74と同じ部材によって、突起74と同じ製造工程で形成することができる。
The
誘電体層73は、CF層71と対向電極72との間に設けても良い。画素領域50の境界部分には、境界部分からの光漏れを防ぐために、CF層71と対向電極72との間に遮光膜であるブラックマトリクス(BM)が形成されるが、誘電体層73はこのブラックマトリクスと同じ材料によって、同じ製造工程で形成され得る。また、誘電体層73を、RGB3色のうちの1つのカラーフィルタ層と同じ材料で形成してもよく、複数のカラーフィルタ層を積層して形成してもよい。この場合、誘電体層73は、カラーフィルタ層と同じ製造工程で形成される。このように、誘電体層73は、他の構成要素と同じ材料で、他の構成要素と同一の製造工程にて形成されるため、誘電体層73を形成するために別途特別な工程を追加する必要はない。
The
このような誘電体層73が形成されるため、第2単位電極66bと対面する対向基板70の液晶層80側の面には、補助容量線63の延びる方向に沿って線状突起(リブ)75が形成され、同方向に沿った段差構造が形成される。線状突起75の側面76は基板面に対して傾斜を有する傾斜面となる。なお、誘電体層73を対向電極72の液晶層80側の面上に形成する場合には、誘電体層73自体が線状突起75となり、誘電体層73をCF層71と対向電極72との間に形成する場合には、誘電体層73上の対向電極72が線状突起75となる。
Since such a
次に、第1単位電極66a及び第2単位電極66bに応じて形成される液晶ドメインについて説明する。
Next, a liquid crystal domain formed according to the
TFT64がオフ状態のとき、画素電極66と対向電極72との間には電圧が印加されず(黒表示状態)、図示しない配向膜によって、液晶分子は電極面にほぼ垂直に配向する。TFT64がオン状態となり、画素電極66と対向電極72との間に所定の電圧が印加されると、第1単位電極66a及び第2単位電極66bのそれぞれを単位とした液晶ドメインが形成される。このとき、第1単位電極66aの上の液晶分子は、突起74を基準として略放射状に傾斜し、第2単位電極66bの上の液晶分子は、線状突起75の延びる方向に垂直な面内で傾斜する。
When the
第1単位電極66aに対応する液晶ドメインの配向原理は、CPAモードによる配向原理であり、図9(a)〜(d)を用いて前述したものと同じであるので、ここではその説明を省略する(図9に示した単位電極部12a’が第1単位電極66aに相当する)。なお、図9で示した単位電極は、突起と単位電極のエッジ部との距離が大きく、液晶分子の応答速度に問題があったが、本実施例では、第1画素電極66aの第2方向に沿った幅が短いため、応答速度が向上する。
The alignment principle of the liquid crystal domain corresponding to the
次に、第2画素電極66bの上の液晶分子の配向について説明する。
Next, the alignment of liquid crystal molecules on the
図2に示したように、電圧が印加されないとき、配向膜の作用によって液晶分子81は基板面にほぼ垂直に配向している。このとき、線状突起75の側面76付近の液晶分子81は、側面76にほぼ垂直に、すなわち、線状突起75の延びる方向に垂直な面内で基板面に対して斜め方向に配向している。
As shown in FIG. 2, when no voltage is applied, the
図3は電圧無印加状態(図2参照)の液晶層80に白表示のための電圧を印加した後、一定の時間が経過した後の液晶分子81の配向状態を模式的に示している。ここで、図3(a)〜(c)は、白電圧を印加した時点を基準に、図9(a)〜(c)と同じ時刻における配向状態を示している。なお、液晶層80の厚さは3.5μm、液晶分子の誘電率異方性Δεは−2.8(20℃)、白表示のための電圧(白電圧)は7Vとしている。
FIG. 3 schematically shows the alignment state of the
図3(a)に示すように、白電圧の印加を開始することによって、液晶層80中に電界が形成される。このときに生成される電界の等電位線EQは、第2単位電極66bのエッジ部(導電膜が存在しない部分)で落ち込み(傾斜し)、第2単位電極66bと対向電極72との間ではほぼ平行である。ただし、線状突起75の側面76付近では、側面76に垂直な方向よりに傾斜した等電位線EQが形成される。ここで、液晶分子81には、線状突起75の表面形状による配向規制力と電界による配向規制力が協同して作用し、これによって液晶分子81が所定の方向に配向する。
As shown in FIG. 3A, an electric field is formed in the
液晶分子81に作用する配向規制力は、線状突起75の側面76及び第2単位電極66bの端部付近において強いので、その近傍の液晶分子81から、等電位線EQに平行になろうとする配向変化が始まる。液晶分子81の配向方向は、予め傾斜している側面76及び電極端部付近の液晶分子81の影響を受け、線状突起75の中心を境とした両側(図の左右両方向)にそれぞれ液晶分子81の配向方向が揃った2つの液晶ドメインが形成され始める。
Since the alignment regulating force acting on the
次に、図3(b)及び(c)に示すように、時間の経過とともに、側面76及び第2単位電極66bの端部付近以外の液晶分子81へと配向変化が伝わり、最終的に、液晶層80に印加された電圧に応じた配向状態(定常状態)に到達し、線状突起75の中心を境とした安定した2つの液晶ドメインが完成する。なお、液晶層80には液晶分子81と共にカイラル剤が入れられているため、電圧印加後に液晶分子81は同じ方向に捩れて傾こうとする。よって、電圧印加直後に、液晶分子81の配向方向が不安定な複数のドメイン(スイッチングドメイン)が発生することは少ない。
Next, as shown in FIGS. 3B and 3C, the change in orientation is transmitted to the
次に、本発明による液晶表示装置100によって得られる効果を、参考例の液晶表示装置100’を用いて説明する。
Next, effects obtained by the liquid
図4は、参考例の液晶表示装置100’における1つの画素領域50の構成を模式的に表した平面図である。実施形態1と同じ構成要素には同じ参照番号を振り、その説明を省略する。
FIG. 4 is a plan view schematically showing the configuration of one
参考例の液晶表示装置100’における画素電極66’は、2つの第1単位電極66a’、1つの補助単位電極66d’、及び第1単位電極66a’と補助単位電極66d’とを接続する接続部66cからなる。従来のCPAモードの液晶表示装置では、有効表示面積を増やすために、単位電極が開口部のより広い範囲を覆うことが求められていたが、液晶表示装置100’の2つの第1単位電極66a’は、この従来の要求に応じて、それぞれ、第1開口部68a及び第2開口部68bのほぼ全面を覆うように設けられている。したがって、これら2つの第1単位電極66a’に挟まれる補助単位電極66d’は、実施形態1の第2単位電極66bと異なり、第1開口部68aにも第2開口部68bにもはみ出すことはなく、補助容量線63のみを覆うように形成されている。補助容量線63の上部の対向基板には、実施形態1のように誘電体層73が設けられてはおらず、よって、線状突起75も形成されていない。
The
したがって、この液晶表示装置100’では、図7で説明した従来の液晶表示装置と同様、突起74と第1単位電極66aのエッジとの距離が大きく、電圧印加開始から全ての液晶分子の配向が定常状態に到達するまでに比較的長い時間を要することになる。また、補助単位電極66d’上の液晶ドメインに関しても、補助単位電極66d’の上に突起が形成されていないため、電圧印加時に補助単位電極66d’上の液晶分子の配向方向が定まりにくく、定常状態に達するまでに長い時間を要することになる。
Therefore, in this liquid
実施形態1の液晶表示装置100では、線状突起75の存在により配向規制力が働くため、電圧印加時における第2単位電極66b上の液晶分子81の配向方向が定まり、比較的短時間で配向を定常状態に安定させることができる。また、線状突起75による配向規制力は、補助容量線63の上の液晶分子81のみならず、補助容量線63近辺の開口部68の中の液晶分子81にも働き得る。したがって、実施形態1のように、第2単位電極66bの幅を補助容量線63の幅よりも広くしたとしても、液晶ドメイン内の全ての液晶分子81を短時間で定常状態に置くことができる。
In the liquid
さらに、第2単位電極66bに開口部68の一部を覆わせることができるため、第1単位電極66aの面積を参考例に比べて小さくすることができる。これにより、第1単位電極66aのエッジからその中心位置(あるいは突起74)までの距離が短くなり、液晶ドメインの中の液晶分子81を短時間で定常状態に置くことが可能となる。なお、上述したように、線状突起75は、別途特別な工程を追加することなく形成することが可能であるという利点もある。
Furthermore, since the
実施形態1の液晶表示装置100は、上述のように、CPAモードの配向規制に加えて線状突起75を利用した配向規制を採用しているため、参考例の液晶表示装置100’に比べて、応答速度が速く、より残像の発生を低減させることができる。なお、応答速度を参考例と比較した場合のその改善効果は、約10%であった。
As described above, the liquid
(実施形態2)
次に、本発明による液晶表示装置100の第2の実施形態を説明する。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the liquid
図5は、実施形態2の液晶表示装置100における1つの画素領域50の構成を模式的に表した平面図である。実施形態2は、実施形態1とは、以下に説明するように、画素電極66の構成及び線状突起75の位置が異なるのみであり、他の構成は実施形態1のものと同じである。よって、実施形態1と同じ構成要素には同じ参照番号を振り、その説明を省略する。
FIG. 5 is a plan view schematically showing the configuration of one
図5に示すように、実施形態2の画素電極66は、2つの第1単位電極66a、4つの第2単位電極66b’、補助単位電極66d、及び第1単位電極66aと第2単位電極66b’とを接続する接続部66cからなる。第1単位電極66aは、第1開口部68a及び第2開口部68bの中に形成されており、どちらも2つの第2単位電極66b’に挟まれている。
As shown in FIG. 5, the
第2単位電極66b’は、いずれも信号線61に平行に延びており、信号線61と重なる部分及び開口部68と重なる部分を有する。第1単位電極66a及び第2単位電極66b’周辺部は、走査線62又は補助容量線63に僅かに重なってもよい。信号線61の上部の対向基板70には、実施形態1で述べたものと同じ誘電体層73及び線状突起75が、信号線61と同じ方向に延びるように形成されている。
Each of the
補助単位電極66dは、第1開口部68aにも第2開口部68bにもはみ出すことはなく、補助容量線63のみを覆うように形成されている。補助容量線63の上部の対向基板には、実施形態1のように誘電体層73は設けられてはいない。なお、補助単位電極66dの代わりに、実施形態1と同じ第2単位電極66bを形成することも可能である。
The
実施形態2の液晶表示装置100では、信号線61の上の線状突起75によって、第2単位電極66b’の上の液晶分子81に対して、実施形態1と同様の配向規制力が働く。これにより、電圧印加時における第2単位電極66b’上の液晶分子81の配向方向が定まり、比較的短時間で配向を定常状態に安定させることができる。また、第2単位電極66b’に開口部68の一部を覆わせることができるため、第1単位電極66aの面積を小さくすることができる。これにより、第1単位電極66aのエッジからその中心位置(あるいは突起74)までの距離が短くなり、液晶ドメインの中の液晶分子81を短時間で定常状態に置くことが可能となる。
In the liquid
(実施形態3)
次に、本発明による液晶表示装置100の第3の実施形態を説明する。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the liquid
図6は、実施形態3の液晶表示装置100における1つの画素領域50の構成を模式的に表した平面図である。実施形態3は、実施形態1とは、以下に説明するように、画素電極66の構成及び線状突起75の位置が異なるのみであり、他の構成は実施形態1のものと同じである。よって、実施形態1と同じ構成要素には同じ参照番号を振り、その説明を省略する。
FIG. 6 is a plan view schematically showing the configuration of one
図6に示すように、実施形態3の画素電極66は、2つの第1単位電極66a、1つの第2単位電極66b、2つの第2単位電極66b’’、及び第1単位電極66aと第2単位電極66b及び第2単位電極66b’’とを接続する接続部66cからなる。第1単位電極66aは、第1開口部68a及び第2開口部68bの中に形成されており、どちらも第2単位電極66bと第2単位電極66b’’に挟まれている。したがって、実施形態3の第1単位電極66aの信号線61に沿った方向の幅は、実施形態1の第1単位電極66aの幅よりも狭い。
As shown in FIG. 6, the
第2単位電極66bは、実施形態1のものと同様、補助容量電極63を覆うと共に、開口部68側にはみ出して形成され、補助容量線63の上には実施形態1と同じ線状突起75が形成されている。第2単位電極66b’’は、走査線62に平行に延びており、走査線62と重なる部分及び開口部68と重なる部分を有する。走査線62の上部の対向基板70には、実施形態1で述べたものと同じ誘電体層73及び線状突起75が、走査線62と同じ方向に延びるように形成されている。
Similar to the first embodiment, the
実施形態3の液晶表示装置100では、第1単位電極66a及び第2単位電極66bの上に、実施形態1で述べたものと同じモードの液晶ドメインが形成され、さらに、第2単位電極66b’’の上の液晶分子81に対しても、走査線62の上の線状突起75による配向規制力が働く。したがって、第1単位電極66a、第2単位電極66b上の液晶分子81のみならず、第2単位電極66b’’上の液晶分子81も、短時間でその配向を定常状態に安定させることができる。また、第1単位電極66aの面積を実施形態1よりもさらに小さくすることができるので、第1単位電極66a上の液晶分子81をさらに短時間で定常状態に置くことが可能となる。なお、実施形態3の第2単位電極66bを、実施形態2の補助単位電極66dに置きかえてもよい。この場合、補助容量線63の上には線状突起75は形成しなくてよい。
In the liquid
以上、実施形態1〜3によって説明したように、本発明による液晶表示装置100は、第1単位電極66aの面積が小さいので、第1単位電極66a上の液晶分子81の応答性を向上させることができる。また、それと同時に、信号線61、走査線62、又は補助容量線63の上に線状突起75を配置することにより、第1単位電極66aの上以外の液晶分子81の応答性も向上させることができる。
As described above, the liquid
線状突起75は遮光性を有する配線部分の上に配置されるので、線状突起75を設けることによって透過率が低下することはない。また、線状突起75は、特別な工程を追加することなく形成することができる。よって、本発明によれば、透過率が高く応答速度の速い表示が可能な液晶表示装置を、製造効率よく提供することが可能となる。
Since the
なお、上述した実施形態では、第1単位電極66aは各画素領域に2つ配置されるとしたが、本発明による液晶表示装置はこれに限定されることはなく、各画素領域に3つ以上の第1単位電極66aが形成されているものも本発明の液晶表示装置に含まれる。
In the above-described embodiment, two
また、画素電極及び線状突起の材料、形状、大きさ、位置等は、上述したものに限られず、これらの構成要素を配置することにより本発明の効果を得ることができる液晶表示装置であれば、本発明の液晶表示装置の範囲に含まれる。 Further, the material, shape, size, position, and the like of the pixel electrode and the linear protrusion are not limited to those described above, and any liquid crystal display device that can obtain the effects of the present invention by disposing these components. For example, it is included in the scope of the liquid crystal display device of the present invention.
本発明によれば、透過率が高く、残像の発生が抑えられた高画質の液晶表示装置を、比較的低コストで提供することができる。本発明による液晶表示装置は、種々の液晶表示装置、例えば、携帯電話、カーナビ等の車載表示装置、ATMや販売機等の表示装置、携帯型表示装置、ノート型PCなどの液晶表示装置に好適に用いられる。 According to the present invention, it is possible to provide a high-quality liquid crystal display device with high transmittance and reduced occurrence of afterimages at a relatively low cost. The liquid crystal display device according to the present invention is suitable for various liquid crystal display devices, for example, in-vehicle display devices such as mobile phones and car navigation systems, display devices such as ATMs and vending machines, portable display devices, and notebook PCs. Used for.
11 第1基板(TFT側ガラス基板)
12’ 画素電極
12a’ 単位電極部
12b 接続部
20’ 液晶表示装置
20A’ 画素に対応する領域
21 第2基板(カラーフィルタ側ガラス基板)
22 対向電極
23 突起(凸部またはリベット)
32 垂直配向型液晶層
32a 液晶分子
50 画素領域
60 TFT基板(第1基板)
61 信号線(ソースバスライン)
62 走査線(ゲートバスライン)
63 補助容量線(Csライン)
64 TFT
65 絶縁層
66、66’ 画素電極
66a、66a’ 第1単位電極
66b、66b’、66b’’ 第2単位電極
66c 接続部
66d、66d’ 補助単位電極
67 ドレイン配線
68 開口部(透過領域)
68a 第1開口部
68b 第2開口部
70 対向基板(第2基板)
71 CF層(カラーフィルタ層)
72 対向電極
73 誘電体層(線状突起)
74 突起(点状突起)
75 線状突起
76 側面
80 垂直配向型液晶層(液晶層)
81 液晶分子
100、100’ 液晶表示装置
11 First substrate (TFT side glass substrate)
12 '
22
32 Vertical alignment type
61 Signal line (source bus line)
62 Scanning line (gate bus line)
63 Auxiliary capacitance line (Cs line)
64 TFT
65 Insulating
68a First opening 68b
71 CF layer (color filter layer)
72
74 Protrusion (dotted protrusion)
75
81
Claims (12)
前記第1基板は、前記液晶層側に設けられた複数の画素電極を有し、
前記第2基板は、前記液晶層側に設けられた対向電極を有し、
前記複数の画素電極のそれぞれが第1単位電極及び第2単位電極を有し、
前記第2単位電極に対向する前記第2基板の前記液晶層側の面に、線状に延びる線状突起が形成されており、
前記画素電極と前記対向電極との間に電圧が印加されたとき、前記第1単位電極に対応する液晶ドメインの液晶分子は、前記第1単位電極の略中心部を基準として略放射状に傾斜し、前記第2単位電極に対応する液晶ドメインの液晶分子は、前記線状突起の延びる方向に垂直な面内で傾斜する、液晶表示装置。 A liquid crystal display device comprising: a first substrate; a second substrate facing the first substrate; and a vertical alignment type liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate,
The first substrate has a plurality of pixel electrodes provided on the liquid crystal layer side,
The second substrate has a counter electrode provided on the liquid crystal layer side,
Each of the plurality of pixel electrodes has a first unit electrode and a second unit electrode,
A linear protrusion extending in a linear shape is formed on the surface of the second substrate facing the second unit electrode on the liquid crystal layer side,
When a voltage is applied between the pixel electrode and the counter electrode, the liquid crystal molecules in the liquid crystal domain corresponding to the first unit electrode are inclined substantially radially with respect to the approximate center of the first unit electrode. The liquid crystal molecules of the liquid crystal domain corresponding to the second unit electrode are inclined in a plane perpendicular to the extending direction of the linear protrusions.
前記第2単位電極が前記補助容量線の上に形成されており、
前記補助容量線の延びる方向を第1方向とし、前記第1方向に垂直な方向を第2方向とした場合、前記第2方向における前記第2単位電極の幅が、前記補助容量線の前記第2方向の幅よりも広い、請求項1から5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 The first substrate includes a storage capacitor line;
The second unit electrode is formed on the storage capacitor line;
When the direction in which the storage capacitor line extends is the first direction and the direction perpendicular to the first direction is the second direction, the width of the second unit electrode in the second direction is the first direction of the storage capacitor line. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device is wider than a width in two directions.
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