JP2008310179A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液晶表示装置に係り、特に位相差層を有する半透過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 liquid crystal display device having a retardation layer.
従来、半透過型の液晶表示装置として、液晶を挟持する一対の基板のそれぞれに電極が設けられ当該電極間の電界によって液晶を駆動する方式、いわゆる縦電界駆動方式を用いるものが一般的であった。透過領域と反射領域とでセルギャップ(液晶層の厚さ)が同じ場合、液晶層における光路は反射領域では透過領域の2倍になる。この場合、例えば透過領域では1/2波長(2分の1波長)光変調を用いるとともに反射領域では1/4波長(4分の1波長)光変調を用いる必要があり、例えば透過領域と反射領域とでセルギャップを異ならせることで対応している。 Conventionally, as a transflective liquid crystal display device, an electrode is provided on each of a pair of substrates sandwiching liquid crystal, and a method of driving liquid crystal by an electric field between the electrodes, that is, a so-called vertical electric field driving method is generally used. It was. When the cell gap (the thickness of the liquid crystal layer) is the same in the transmissive region and the reflective region, the optical path in the liquid crystal layer is twice that in the transmissive region in the reflective region. In this case, for example, it is necessary to use 1/2 wavelength (1/2 wavelength) light modulation in the transmission region and 1/4 wavelength (1/4 wavelength) light modulation in the reflection region. This is achieved by making the cell gap different between regions.
ところで、高視野角、高コントラスト、高速応答の透過表示で知られるFFS(Fringe Field Switching)、IPS(In-Plane Switching)等の、いわゆる横電界駆動方式の半透過型液晶表示装置が実用化されれば、従来に比べて良好な表示品質が期待できる。横電界方式では、画素電極と共通電極とを同じ基板に設け両電極間に生じる電界によって液晶分子を回転させることによって配向状態を制御する。 By the way, a transflective liquid crystal display device of so-called lateral electric field drive system such as FFS (Fringe Field Switching) and IPS (In-Plane Switching) known for transmissive display with a high viewing angle, high contrast, and high-speed response has been put into practical use. If so, it is possible to expect a better display quality than in the past. In the horizontal electric field method, a pixel electrode and a common electrode are provided on the same substrate, and the alignment state is controlled by rotating liquid crystal molecules by an electric field generated between both electrodes.
横電界駆動方式に上記のセルギャップを調整する構成を適用した場合、透過領域がノーマリブラック(Normally Black)となり、反射領域がノーマリホワイト(Normally White)となってしまう。このため、透過領域と反射領域とに1/2波長の位相差を与えることが行われる。 When the above-described configuration for adjusting the cell gap is applied to the lateral electric field driving method, the transmission region is normally black, and the reflection region is normally white. For this reason, a phase difference of ½ wavelength is given to the transmission region and the reflection region.
例えば、特許文献1には、横電界駆動方式の半透過型液晶表示装置において、下部側基板と下部側基板側の偏光板との間の全面に1/2波長板を設けることが記載されている。この場合、反射領域においては1/2波長板の上方に反射板が位置するので、当該1/2波長板は透過領域にのみ作用する。 For example, Patent Document 1 describes that in a transflective liquid crystal display device of a horizontal electric field drive system, a half-wave plate is provided on the entire surface between a lower substrate and a polarizing plate on the lower substrate. Yes. In this case, since the reflection plate is located above the half-wave plate in the reflection region, the half-wave plate acts only on the transmission region.
また、特許文献2には、半透過型IPS方式において、そのままでは、反射領域が明表示のときに透過領域は暗表示となり、またはその逆の関係となり、反射領域と透過領域とは互いに異なる印加電圧依存性になることが指摘されている。そして、これを解決するため、位相差量が1/2波長の内蔵位相差板を反射領域に形成し、かつ反射領域の液晶層による位相差量を1/4波長にすることが記載されている。 Further, in Patent Document 2, in the transflective IPS system, as it is, when the reflective area is brightly displayed, the transmissive area is darkly displayed or vice versa, and the reflective area and the transmissive area are applied differently. It has been pointed out that it becomes voltage dependent. In order to solve this problem, it is described that a built-in retardation plate having a retardation amount of ½ wavelength is formed in the reflection region, and the retardation amount by the liquid crystal layer in the reflection region is set to ¼ wavelength. Yes.
なお、特許文献2には内蔵位相差板の形成方法が記載されている。それによれば、内蔵位相差板の遅相軸方向を定める配向膜を用意し、その上に、光反応性のアクリル基を分子末端に有する液晶と、反応開始剤とを含む有機溶媒を塗布し、加熱して有機溶媒を除く。これにより、光反応性液晶は上記配向膜の配向処理方向に従って配向する。このようにして内蔵位相差板が形成される。また、特許文献2には、内蔵位相差板をパターンニングして反射表示部のみに形成することが記載されている。 Patent Document 2 describes a method of forming a built-in retardation plate. According to this, an alignment film that determines the slow axis direction of the built-in retardation plate is prepared, and an organic solvent containing a liquid crystal having a photoreactive acrylic group at the molecular end and a reaction initiator is applied thereon. Heat to remove organic solvent. Thereby, the photoreactive liquid crystal is aligned according to the alignment treatment direction of the alignment film. In this way, a built-in retardation plate is formed. Patent Document 2 describes that the built-in retardation plate is patterned and formed only on the reflective display portion.
横電界駆動方式の半透過型液晶表示装置では上記のように、反射領域のコントラストが不十分であり、また、透過領域はノーマリブラックとなり反射領域はノーマリホワイトになる、という表示品質上の問題がある。 As described above, the transflective liquid crystal display device of the horizontal electric field drive system has insufficient contrast in the reflection area, and the display area has a transmission area that is normally black and the reflection area is normally white. There's a problem.
また、透過領域と反射領域とに位相差を与える場合、上記のように内蔵位相差板または外付け位相差板を用いることができる。しかし、内蔵位相差板の形成プロセスは実用的には不十分な側面がある。 Further, when a phase difference is given to the transmission region and the reflection region, the built-in retardation plate or the external retardation plate can be used as described above. However, the built-in retardation plate formation process has an insufficient aspect for practical use.
例えば上記の形成方法によって内蔵位相差板を反射領域にのみパターン形成すると、当該位相差板の端部形状(端面形状)の制御性があまりよくない。このため、1つの位相差板において端部と中央部とで光学特性が異なり表示品質上、問題となることがある。また、液晶表示装置の他の要素のパターニング精度との関係で問題になることがある。例えば、内蔵位相差板と遮光膜との間で位置ずれが生じ位相差板の縁部が遮光膜からはみ出た場合、当該端部に周囲とは透過率の異なる領域ができてしまう。 For example, when the built-in retardation plate is patterned only in the reflection region by the above-described forming method, the controllability of the end shape (end surface shape) of the retardation plate is not so good. For this reason, in one phase difference plate, an optical characteristic differs in an edge part and a center part, and it may become a problem on display quality. Further, there may be a problem in relation to the patterning accuracy of other elements of the liquid crystal display device. For example, when a positional shift occurs between the built-in retardation plate and the light shielding film and the edge of the retardation plate protrudes from the light shielding film, a region having a transmittance different from that of the periphery is formed at the end portion.
本発明の目的は、透過領域および反射領域のいずれについても良好な表示品質が得られるとともに製造プロセスを容易にしうる液晶表示装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device which can obtain a good display quality in both the transmissive region and the reflective region and can facilitate the manufacturing process.
本発明に係る液晶表示装置は、一対の基板間に液晶が挟持され透過領域および反射領域を有する液晶表示装置であって、前記一対の基板のうちの一方の基板は、前記透過領域に設けられた透過表示用画素電極および透過表示用共通電極と、前記反射領域に設けられた反射表示用画素電極と、を備え、前記一対の基板のうちの他方の基板は、前記反射領域に設けられた反射表示用共通電極を備え、前記一対の基板のそれぞれは、外側に偏光層および1以上の位相差層を備えることを特徴とする。 The liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device in which liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates and has a transmission region and a reflection region, and one of the pair of substrates is provided in the transmission region. A transmissive display pixel electrode and a transmissive display common electrode, and a reflective display pixel electrode provided in the reflective region, wherein the other of the pair of substrates is provided in the reflective region. A reflective display common electrode is provided, and each of the pair of substrates includes a polarizing layer and one or more retardation layers on the outside.
上記構成によれば、例えば透過領域および反射領域の両方について画素電極および共通電極が同じ基板に設けた構成に比べて、透過領域および反射領域のいずれについても良好なコントラスト等、すなわち良好な表示品質が得られる。また、位相差層が基板の外側に設けられ、かつ、透過領域と反射領域との両方に設けられているので、位相差層の形成が容易である。 According to the above configuration, for example, compared to a configuration in which the pixel electrode and the common electrode are provided on the same substrate for both the transmissive region and the reflective region, the contrast and the like in both the transmissive region and the reflective region, that is, good display quality Is obtained. Further, since the retardation layer is provided outside the substrate and is provided in both the transmission region and the reflection region, it is easy to form the retardation layer.
前記一方の基板の前記1以上の位相差層は、前記他方の基板の前記1以上の位相差層のいずれかと遅相軸が略直交する位相差層を含み、遅相軸が互いに略直交する前記位相差層は位相差量が略等しいことが好ましい。 The one or more retardation layers of the one substrate include a retardation layer whose slow axis is substantially orthogonal to any one of the one or more retardation layers of the other substrate, and the slow axes are substantially orthogonal to each other. The retardation layer preferably has substantially the same amount of retardation.
上記構成によれば、透過領域の表示光は遅相軸が互いに略直交する位相差層の両方を通過するので、透過領域では当該両位相差層の作用が互いに補償される。また、反射領域の表示光は上記の遅相軸が互いに略直交する位相差層のうちの一方のみを通過するので、実質的に当該一方の位相差層を反射領域の特性に応じて設計すればよいことになる。したがって、位相差層の設計および形成が容易である。 According to the above configuration, since the display light in the transmissive region passes through both of the retardation layers whose slow axes are substantially orthogonal to each other, the actions of the two retardation layers are compensated for each other in the transmissive region. In addition, since the display light in the reflection region passes through only one of the retardation layers having the slow axes substantially orthogonal to each other, the one retardation layer is substantially designed according to the characteristics of the reflection region. It will be good. Therefore, the retardation layer can be easily designed and formed.
前記一方の基板の前記1以上の位相差層は、前記液晶の配向方向を規定するラビング方向に略直交する遅相軸を有した位相差層を含み、前記ラビング方向に略直交する遅相軸を有した前記位相差層と前記透過領域の液晶層とは位相差量が略等しいことが好ましい。 The one or more retardation layers of the one substrate include a retardation layer having a slow axis substantially perpendicular to a rubbing direction defining an alignment direction of the liquid crystal, and a slow axis substantially perpendicular to the rubbing direction. It is preferable that the retardation layer having the above and the liquid crystal layer in the transmission region have substantially the same amount of retardation.
上記構成によれば、透過領域の液晶層で生じる位相差が、ラビング方向に略直交する遅相軸を有した位相差層によって補償される。このため、透過領域において良好な暗表示(黒表示)を得ることができる。 According to the above configuration, the retardation generated in the liquid crystal layer in the transmissive region is compensated by the retardation layer having the slow axis substantially orthogonal to the rubbing direction. For this reason, a favorable dark display (black display) can be obtained in the transmissive region.
前記一方の基板の前記1以上の位相差層は第1位相差層を含み、前記他方の基板の前記1以上の位相差層は遅相軸が前記液晶の配向方向を規定するラビング方向と略平行な第2位相差層を含み、前記第1位相差層は、遅相軸が前記第2位相差層の遅相軸および前記ラビング方向と略直交し、位相差量が前記第2位相差層の位相差量と前記透過領域の前記液晶層の位相差量との合計に略等しいことが好ましい。 The one or more retardation layers of the one substrate include a first retardation layer, and the one or more retardation layers of the other substrate are substantially the same as a rubbing direction in which a slow axis defines the alignment direction of the liquid crystal. The first retardation layer has a slow axis substantially perpendicular to the slow axis of the second retardation layer and the rubbing direction, and the amount of retardation is the second retardation layer. It is preferable that the phase difference amount of the layer is substantially equal to the sum of the phase difference amount of the liquid crystal layer in the transmission region.
上記構成によれば、第2位相差層による位相差と液晶層の透過領域による位相差との両方を、1つの位相差層(第1位相差層)によって補償することができる。このため、構造を簡略化することができ、形成も容易になる。 According to the above configuration, both the retardation due to the second retardation layer and the retardation due to the transmission region of the liquid crystal layer can be compensated for by one retardation layer (first retardation layer). For this reason, a structure can be simplified and formation becomes easy.
前記一方の基板の偏光層と前記他方の基板の偏光層とは、吸収軸が互いに略直交して設けられていることが好ましい。 It is preferable that the polarizing layer of the one substrate and the polarizing layer of the other substrate are provided so that absorption axes are substantially orthogonal to each other.
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1に実施の形態に係る液晶表示装置50を説明する模式図を示す。液晶表示装置50は例えば、素子基板100と、素子基板100に対向して配置された対向基板200と、基板100,200間に挟持された液晶層300と、バックライト装置72と、駆動回路74とを含んで構成される。液晶表示装置50は半透過型であり、バックライト装置72からの出射光(バックライト光)を利用して透過表示光92を形成可能であるとともに外光を反射して反射表示光94を形成可能である。なお、図1では両表示光92,94を模式的に図示している。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a liquid
図1では、バックライト装置72が素子基板100側に配置され、表示光92,94を基板200側から取り出す構成を例示している。図1ではバックライト装置72と素子基板100とを離して図示しているが、これらを密着させることも可能である。
FIG. 1 illustrates a configuration in which the
駆動回路74は、基板100,200中の各種要素に信号、電位等を供給する回路をまとめて模式的に図示している。駆動回路74は、図1の例示では素子基板100に接続されているが、対向基板200または両基板100,200に接続することも可能である。また、駆動回路74の一部を基板100,200の一方または両方に設けることも可能である。
The
図2および図3に画素60を説明する断面図および平面図をそれぞれ示す。なお、図3には一部の要素のみ図示している。
2 and 3 are a cross-sectional view and a plan view for explaining the
液晶表示装置50は複数の画素60を含んでいる。当該複数の画素60はデルタ配列、マトリクス配列等、種々に配列可能である。各画素60は透過表示光92を形成する透過領域62と反射表示光94を形成する反射領域64とを有している。ここでは、透過領域62がFFS方式で構成され、反射領域64がECB(Electrically Controlled Birefringence)方式で構成される場合を例示する。
The liquid
図2に例示するように、液晶表示装置50は対向配置された一対の基板110,210を含み、当該一対の基板110,210の間に液晶層300が挟持されている。基板110,210は例えばガラス板等の透明基板で構成可能である。基板110および基板210は以下に例示する種々の要素が設けられて上記の素子基板100および対向基板200をそれぞれ構成する。
As illustrated in FIG. 2, the liquid
液晶層300の厚さ、換言すれば基板100,200間の距離はセルギャップに対応する。セルギャップは、基板100,200間のスペーサ302の大きさによって調整可能である。
The thickness of the
液晶表示装置50は基板110の液晶層300側にバッファ層112を含んでいる。液晶表示装置50はバッファ層112の液晶層300側に、半導体層114,116と、絶縁膜118と、ゲート電極120,122,124,126と、ゲート配線140とを含んでいる。
The liquid
半導体層114,116はいずれもバッファ層112上に配置されており、ここでは、半導体層114は透過領域62内に設けられ、半導体層116は反射領域64内に設けられている。絶縁膜118は、半導体層114,116を覆ってバッファ層112上に配置されている。ゲート電極120,122,124,126は、絶縁膜118上に配置されている。
The semiconductor layers 114 and 116 are both disposed on the
ゲート電極120,122は絶縁膜118を介して半導体層114に対向している。これにより、半導体層114と絶縁膜118とゲート電極120との積層構造を含んでTFT(Thin Film Transistor)128が構成され、半導体層114と絶縁膜118とゲート電極122との積層構造を含んでTFT130が構成される。この場合、絶縁膜118はTFT128,130においてゲート絶縁膜を構成している。TFT128,130は電気的に直列接続されている。同様に、半導体層116と絶縁膜118とゲート電極124との積層構造を含んでTFT134が構成され、半導体層116と絶縁膜118とゲート電極126との積層構造を含んでTFT136が構成される。TFT134,136は電気的に直列接続されている。
The
なお、TFT128,130,134,136は一般に画素トランジスタと呼ばれる。なお、後述の画素電極182,190に電気的接続される要素に対してソースという表現を用いるが、当該要素に対してドレインという表現を用いてもよい。
The
ゲート配線140は、絶縁膜118上に配置されている。ゲート配線140には不図示の位置で上記ゲート電極120,122,124,126が繋がっている。
The
ここで、TFT128,130をまとめて透過表示用スイッチング素子132と呼び、TFT134,136をまとめて反射表示用スイッチング素子138と呼ぶ場合、ゲート電極120,122を透過表示用スイッチング素子132の制御電極と呼ぶことができ、ゲート電極124,126を反射表示用スイッチング素子138の制御電極と呼ぶことができる。
Here, when the
なお、各スイッチング素子132,138は他の構成、例えば1個または3個以上のTFT素子や、1個以上のMIM(Metal Insulator Metal)素子等で形成してもよい。また、スイッチング素子132,138を互いに異なる構成にすることも可能である。
Each of the switching
液晶表示装置50は、絶縁膜118上に保持容量配線142と、共通電極配線146と、層間絶縁膜148とを含んでいる。保持容量配線142は反射領域64において絶縁膜118を介して半導体層116の一部に対向して配置されており、これにより保持容量配線142と絶縁膜118と半導体層116との積層構造によって反射表示用の保持容量素子144が構成されている。この場合、絶縁膜118は保持容量素子144において容量素子用絶縁膜を構成し、半導体層116の上記一部は保持容量素子144の対向電極を構成している。層間絶縁膜148によって、ゲート電極120,122,124,126と、ゲート配線140と、保持容量配線142と、共通電極配線146とが覆われている。
The liquid
液晶表示装置50は基板110の液晶層300側に、ドレイン配線160と、ソース電極162,164と、共通電極用中継電極166と、パッシベーション膜168と、絶縁層170とを含んでいる。
The liquid
図2には、ドレイン配線160および電極162,164,166が3層構造で構成される場合を例示している。ドレイン配線160は図2の例示では、層間絶縁膜148上に配置されているとともに、コンタクトホール150,154を介してTFT128,134のドレイン領域に電気的に接続されている。
FIG. 2 illustrates a case where the
ソース電極162,164および中継電極166は図2の例示ではいずれも層間絶縁膜148上に配置されている。さらに、ソース電極162はコンタクトホール152を介してTFT130のソース領域に電気的に接続され、ソース電極164はコンタクトホール156を介してTFT136のソース領域に電気的に接続され、中継電極166はコンタクトホール158を介して共通電極配線146に電気的に接続されている。
The
パッシベーション膜168は図2の例示では配線160および電極162,164,166を覆って層間絶縁膜148上に配置されている。絶縁層170は図2の例示ではパッシベーション膜168上に積層されている。絶縁層170の液晶層300側の表面は、透過領域62においては平坦に形成され、反射領域64においては凹凸に形成されている。
In the illustration of FIG. 2, the
液晶表示装置50は基板110の液晶層300側に、透過表示用共通電極178と、絶縁層180と、透過表示用画素電極182と、反射層188と、反射表示用画素電極190とを含んでいる。
The liquid
透過表示用共通電極178は、例えばITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)等の透明導電材料で構成可能である。共通電極178は各透過領域62に設けられている。共通電極178は透過領域62ごとに(すなわち画素60ごとに)設けることも可能であるし、例えば行方向に隣接する透過領域62の共通電極178を連結した形態にすることも可能である。
The transmissive display
共通電極178は、図2に例示するように、絶縁層170の上記平坦面上に配置されているとともにコンタクトホール172を介して中継電極166に電気的に接続されている。これにより、共通電極配線146から中継電極166を介して共通電極178へ電位が印加される。
As illustrated in FIG. 2, the
絶縁層180は、透過表示用共通電極178を覆って絶縁層170上に配置されており、反射領域64において絶縁層170の凹凸上にも配置されている。凹凸上の絶縁層180は下地の凹凸に追従した凹凸形状をしている。
The insulating
透過表示用画素電極182は、各透過領域62に設けられ、絶縁層180を介して透過表示用共通電極178上に積層されているとともにコンタクトホール174を介してソース電極162に電気的に接続されている。これにより、ドレイン配線160からスイッチング素子132およびソース電極162を介して画素電極182へ電位が印加される。画素電極182は、例えばITOやIZO等の透明導電材料で構成可能である。
The transmissive
画素電極182には複数のスリット(または溝)184が設けられている。ここでは図3に示すように各スリット184が行方向に対して例えば約5°〜10°傾いて右上がりに伸び、これらのスリット184が列方向に配列されている場合を例示する。この場合、後述の配向膜(図示せず)のラビング方向Rは行方向、すなわちスリット184の長手方向(換言すれば長辺方向)に略平行に設定され、この例示ではスリット184の長手方向とラビング方向Rとは例えば約5°〜10°の角度をなしている。
A plurality of slits (or grooves) 184 are provided in the
なお、スリット184の長手方向の設定は上記例示に限られるものではない。また、ここではスリット184の端部が画素電極182の外縁に到達していない形状を例示するが、スリット184の端部を画素電極182の外縁に到達させて当該画素電極182をくし歯形状にしてもよい。
The setting of the
上記のように透過表示用画素電極182は絶縁層180を介して透過表示用共通電極178上に積層されている。このため、画素電極182と絶縁層180と共通電極178との積層構造によって透過表示用の保持容量素子186が構成されている。
As described above, the transmissive
反射層188は、反射領域64に設けられ、絶縁層180の上記凹凸上に配置されている。反射層188は絶縁層180,170の凹凸に追従した凹凸形状をしている。反射層188は外光を反射するものであり、この際、上記凹凸形状によって外光を散乱させることができる。反射層188は外光(ここでは可視光)を反射可能な材料、例えばアルミニウム・ネオジウム合金、銀等で構成可能である。
The
反射表示用画素電極190は、各反射領域64に設けられ、反射層188の上記凹凸上に配置されている。ここでは画素電極190は反射層188等の上記凹凸に追従した凹凸形状をしている。画素電極190はコンタクトホール176を介してソース電極164に電気的に接続されており、これによりドレイン配線160からスイッチング素子138およびソース電極164を介して画素電極190へ電位が印加される。画素電極190は例えばITOやIZO等の透明導電材料で構成可能である。
The reflective
液晶表示装置50は、基板210の液晶層300側に、遮光膜212と、透過表示用カラーフィルタ214と、反射表示用カラーフィルタ216と、オーバーコート層218と、トップコート層220と、反射表示用共通電極222とを含んでいる。
The liquid
遮光膜212は図2の例示では、基板210上に配置され、透過領域62および反射領域64に開口部が設けられている。遮光膜212は、黒色樹脂で構成可能である。
In the illustration of FIG. 2, the
透過表示用カラーフィルタ214は遮光膜212の透過領域62の開口部に設けられ、反射表示用カラーフィルタ216は遮光膜212の反射領域64の開口部に設けられている。カラーフィルタ214,216によって、表示光92,94がそれぞれ着色される。カラーフィルタ214,216の色(色相)は、その画素60の表示色(色相)に応じて選定されている。図2の例示ではカラーフィルタ214,216は基板210上に配置されている。なお、例えばカラーフィルタ214,216を省略することによって表示光92,94を白黒表示に構成することも可能である。
The transmissive
オーバーコート層218は、図2の例示では、透過領域62および反射領域64の両方に設けられており、遮光膜212上およびカラーフィルタ214,216上に配置されている。トップコート層220は、反射領域64に設けられており、反射領域64の液晶層300の層厚すなわちセルギャップを調整する層厚調整膜(換言すればセルギャップ調整膜)である。例えば反射領域64のセルギャップが透過領域62の半分になるように、トップコート層220の厚さが設定されている。トップコート層220は、図2の例示ではオーバーコート層218上に配置されている。
In the illustration of FIG. 2, the
反射表示用共通電極222は、各反射領域64に設けられており、図2の例示ではトップコート層220上に配置されている。共通電極222は、反射領域64ごとに設けてもよいし、隣接する反射領域64にまたがって設けてもよい。共通電極222はITO、IZO等の透明導電材料で構成可能である。共通電極222は例えば、表示領域の外側の領域において素子基板100の不図示の配線に導電性粒子等を介して電気的に接続されており、これによって素子基板100側から共通電極222へ電位を印加可能である。
The reflective display
液晶表示装置50は各基板110,210の液晶層300側に不図示の配向膜を含んでいる。
The liquid
基板110に設けられた配向膜は画素電極182,190と絶縁層180と共通電極178と反射層188を覆って配置されており、基板210に設けられた配向膜は共通電極222とトップコート層220とオーバーコート層218とを覆って配置されている。いずれの配向膜も透過領域62および反射領域64の両方に設けられている。ここでは、基板110の配向膜は両領域62,64において同じ方向にラビングされ、ラビング方向Rは行方向に略平行、具体的にはスリット184の長手方向を基準にして例えば約5°〜10°傾斜した角度に設定されている(図3参照)。また、基板210の配向膜は両領域62,64とも基板110のラビング方向Rと反対方向にラビングされている。この場合、液晶分子(ここでは誘電率異方性が正とする)は、両領域62,64において各配向膜付近でラビング方向Rに沿って配列するとともに液晶層300の厚さ方向についても同じ方向を向いて配列する。基板110と基板210のラビング方向Rは同じ方向にラビングされてもよい。
The alignment film provided on the
FFS方式で構成される透過領域62では、各スリット184を通って形成される電極178,182間の電界を制御することによって、基板110に略平行な面内で液晶分子の回転が制御される。これに対して、ECB方式で構成される反射領域64では、反射表示用共通電極222と反射表示用画素電極190との間の電界によって、基板110,210に略垂直な面内で液晶分子の回転が制御される。このような液晶分子の配向制御と、次に説明する偏光層106,206および位相差層108,208の作用とによって、透過表示光92および反射表示光94の光量が制御される。
In the
液晶表示装置50において基板110には液晶層300と反対側(すなわち基板外側)に位相差層108と偏光層106とがこの順序で積層され、基板210上には液晶層300の反対側に位相差層208と偏光層206とがこの順序で積層されている。位相差層108,208および偏光層106,206は透過領域62と反射領域64との両方に設けられている。
In the liquid
偏光層106,206および位相差層108,208の後述の各種設定により、FFS方式の透過領域62はノーマリブラック、すなわち電極178,182間の電圧がオフ電圧のときに透過率が最も低い表示(暗表示と呼ぶことにする)になり、ECB方式の反射領域64はノーマリホワイト、すなわち電極190,222間の電圧がオフ電圧のときに透過率が最も高い表示(明表示と呼ぶことにする)になる。偏光層106,206および位相差層108,208については後にさらに説明する。
Due to various settings described later of the
上記のようにFFS方式の透過領域62はノーマリブラックであり、ECB方式の反射領域64はノーマリホワイトである。このため、画素60全体を暗表示にする場合は、透過表示用画素電極182と透過表示用共通電極178との間にオフ電圧に印加するとともに、反射表示用画素電極190と反射表示用共通電極222との間にオン電圧に印加する。逆に、画素60全体を明表示にする場合は、透過表示用の電極182,178間にオン電圧に印加するとともに、反射表示用の電極190,222間にオフ電圧に印加する。液晶表示装置50の上記構成例の場合、暗表示時および明表示時のいずれにおいても、透過表示用共通電極178と反射表示用共通電極222とに逆相の電位、すなわち画素電極182,190の電位を基準にして互いに逆極性の関係にある電位を印加する。なお、明表示と暗表示との間の中間調表示についても同様に駆動される。これにより、両領域62,64の透過率が適切に設定され、良好な表示品質が得られる。
As described above, the
液晶表示装置50では、透過領域62を透過表示において広視野角で高いコントラストが得られるFFS方式で構成するとともに、反射領域64を反射表示において高いコントラストが得られるECB方式で構成している。このため、液晶表示装置50によれば、例えば両領域62,64をFFS方式で構成した場合に比べて、両領域62,64とも良好なコントラスト等が得られ、良好な表示品質が得られる。
In the liquid
図4に液晶表示装置50全体の模式的な断面図を示す。図4に示すように、位相差層108,208および偏光層106,206は基板110,210の全体にわたっている。なお、図4では図面を分かりやすくするために、位相差層108,208および偏光層106,206を互いに離すとともに基板110,210からも離して図示し、基板110,210に設けられた各種要素の図示は省略している。
FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of the entire liquid
図4の例示では、位相差層108は3つの位相差層108a,108b,108cが積層されて構成され、位相差層208は2つの位相差層208a,208bが積層されて構成されている。各位相差層108a,108b,108c,208a,208bは例えばフィルム状の位相差板で構成可能であり、これらを接着剤等で貼り合わせることによって位相差層108,208を形成可能である。
In the illustration of FIG. 4, the
なお、説明を分かりやすくするため必要に応じて、基板110,210に近い側から、1層目の位相差層108a,208a、2層目の位相差層108b,208b、3層目の位相差層108cと呼ぶことにする。
In order to make the explanation easier to understand, the
図5に位相差層108a,108b,108c,208a,208bおよび偏光層106,206の特性の一例をまとめた図を示す。なお、偏光板の吸収軸および位相差層の遅相軸の各方向はラビング方向R(図3参照)を基準にして記述している。
FIG. 5 is a diagram summarizing an example of characteristics of the
まず偏光層106,206について説明する。偏光層106の吸収軸はラビング方向Rに対して略平行に設定され、偏光層106,206の吸収軸は互いに略直交している。図5の例では、偏光層106の吸収軸はラビング方向Rに対して約7°傾斜した方向に設定され、偏光層206の吸収軸はラビング方向Rに対して約97°傾斜した方向に設定されている。これらは反射表示でコントラスト、輝度、色相が最適となるように設定される。
First, the
次に位相差層208について説明する。1層目の位相差層208aは、遅相軸がラビング方向Rに略平行な方向(図5の例示では約0°)に設定され、位相差量Δndが約100nmであり、1/4波長板に相当する。2層目の位相差層208bは、遅相軸がラビング方向Rに対して約116°傾斜した方向に設定され、位相差量Δndが約270nmであり、1/2波長板に相当する。このとき、2層構造の位相差層208は1/4波長板に相当する。
Next, the
位相差層208は単層の1/4波長板で構成することも可能である。しかし、一般に、位相差板の光学特性は波長依存性を有するので、単層の位相差板で全波長域において1/4波長の位相差量を得ることは難しい。これに対して、位相差層208のように複数の位相差層208a,208bを積層することによって、上記の波長依存性が改善され、より広帯域において1/4波長の位相差量を得ることができる。
The
位相差層108のうちで2層目および3層目の位相差層108b,108cは、基板210の位相差層208a,208bに対応して設けられている。すなわち、2層目の位相差層108bの遅相軸は上記位相差層208aの遅相軸と略直交する方向に設定され、両位相差層108b,208aの位相差量Δndは略等しく設定されている。同様に、位相差層108c,208bは、遅相軸が互いに略直交し、位相差量Δndが略等しい。
Of the
位相差層108b,108cは1/2波長板および1/4波長板にそれぞれ相当し、位相差層108b,108cからなる積層構造は1/4波長板に相当する。当該積層構造について、遅相軸は位相差層208の遅相軸と略直交し、位相差量Δndは位相差層208の位相差量Δndと略等しい。なお、位相差層108b,108cを単層の1/4波長板で構成することも可能であるが、位相差層208についての上記説明と同様に複数の位相差層108b,108cによる構成の方がより好ましい。
The retardation layers 108b and 108c correspond to a half-wave plate and a quarter-wave plate, respectively, and the laminated structure including the retardation layers 108b and 108c corresponds to a quarter-wave plate. In the laminated structure, the slow axis is substantially orthogonal to the slow axis of the
位相差層108のうちで1層目の位相差層108aは液晶層300の透過領域62に対応して設けられている。すなわち、位相差層108aの遅相軸はラビング方向Rと略直交する方向に設定され、当該位相差層108aの位相差量Δndは、オフ電圧印加時に透過領域62の液晶層300において生じる位相差量Δnd(図5の例示では約350nm)と略等しく設定されている。なお、液晶層300において、反射領域64の位相差量Δndは透過領域62の位相差量Δndの略1/2である(図5の例示では約165nm)。
Among the retardation layers 108, the
1層目の位相差層108aのNz係数は0(ゼロ)であり、これにより液晶層300の視野角依存性が補償され、表示品質が良好になる。なお、Nz係数は液晶分子の主屈折率をnx,ny,nzとして、Nz={(nx−nz)/(nx−ny)}で算出され、nx=nzのときにNz=0になる。
The Nz coefficient of the
上記構成によれば、透過領域62では、偏光層106側から入射したバックライト光は、位相差層108c,108b,208a,208bを通過するが、これらの位相差層108c,108b,208a,208bの上記特性設定により、位相差層108cで生じた位相差は位相差層208bによって補償され(またはキャンセルされ)、位相差層108bでの位相差は位相差層208aによって補償される。
According to the above configuration, in the
つまり、透過領域62は実質的に位相差層108c,108b,208a,208bを有さない構成と等価である。
That is, the
また、位相差層108a,108b,108cは透過領域62と反射領域64との両方に設けられているが、反射表示光94は当該位相差層108a,108b,108cを通過しない。すなわち、反射領域64では位相差層208a,208bのみが有効である。
The retardation layers 108a, 108b, and 108c are provided in both the
したがって、上記のうちの4つの位相差層108c,108b,208a,208bについては、実質的に位相差層208a,208bについてのみ遅相軸、位相差量Δnd等を反射領域64の所望の特性に応じて設定すればよい。このため、位相差層108,208の設計および形成が容易である。
Therefore, for the four
ここで、透過領域62では、バックライト光は位相差層108aおよび液晶層300を通過するが、バックライト光には液晶層300の通過前に位相差層108aによって、オフ電圧印加時の液晶層300で生じる位相差を補償しうる位相差が与えられる。このため、偏光層106を通過した直線偏光は、液晶層300の通過後においても当該直線偏光に直交する偏光成分が生じないので、偏光層206によってほほ全てが吸収される。したがって、透過領域62では良好な暗表示(黒表示)を得ることができる。
Here, in the
また、位相差層108aは上記のように透過領域62に対してのみ有効であるので、当該位相差層108aの遅相軸、位相差量Δnd、Nz係数等は透過領域62の所望の特性に応じて設定すればよい。このため、位相差層108,208の設計および形成が容易である。
Further, since the
図6に実施の形態に係る他の液晶表示装置50B全体の模式的な断面図を示す。液晶表示装置50Bは、位相差層108の構成を除いて、上記の液晶表示装置50(図4参照)と同様の構成を有している。図6の例示では、液晶表示装置50Bの位相差層108は2つの位相差層108d,108cが積層されて構成されている。
FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of another entire liquid
図7に液晶表示装置50Bについて、位相差層108d,108c,208a,208bおよび偏光層106,206の特性の一例をまとめた図を示す。上記の図5を参照すると、位相差層108a,108bは遅相軸の方向が同じである。かかる点に鑑み、液晶表示装置50Bでは、2つの位相差層108a,108bを1つの位相差層108dで形成している。このとき、位相差層108dの位相差量Δndは位相差層108a,108bの位相差量Δndの合計に略等しく設定されている。また、位相差層108dのNz係数は位相差層108aと同様に0(ゼロ)に設定されている。
FIG. 7 shows a diagram summarizing an example of characteristics of the retardation layers 108d, 108c, 208a, 208b and the
ここで、位相差層(第1位相差層)108dの特性を、位相差層108bに対応する位相差層(第2位相差層)208aと、位相差層108aに対応する透過領域62の液晶層300との関係において記述すれば、次のようになる。すなわち、位相差層108dの遅相軸は、位相差層208aの遅相軸およびラビング方向Rと略直交している。位相差層108dの位相差量Δndは、位相差層208aの位相差量Δndと液晶層300の透過領域62の位相差量Δndとの合計に略等しい。なお、上記のように位相差層208aの遅相軸はラビング方向Rと略平行である。
Here, the characteristics of the retardation layer (first retardation layer) 108d are the same as the liquid crystal of the retardation layer (second retardation layer) 208a corresponding to the retardation layer 108b and the
液晶表示装置50Bによれば、位相差層208aおよび液晶層300による両位相差を、1つの位相差層108dによって補償することができる。このため、上記の液晶表示装置50に比べて、構造が簡略になり、形成も容易になる。
According to the liquid
上記の液晶装置50,50Bによれば、位相差層108a,108b,108c,108d,208a,208bが基板外側に設けられている。また、これらの位相差層108a,108b,108c,108d,208a,208bは、パターニングされることなく透過領域62および反射領域64の両方に設けられ、基板110,210の全体にわたっている。したがって、位相差層108a,108b,108c,108d,208a,208bは形成が容易である。この点は偏光層106,206についても同様である。
According to the
なお、位相差層108,208の積層数は上記例示に限定されるものではない。また、偏光層106,206を複数の層の積層構造で構成することも可能である。
Note that the number of stacked layers of the retardation layers 108 and 208 is not limited to the above example. In addition, the
上記では透過領域62において画素電極182が液晶層300側に配置された構成を例示したが、共通電極178を液晶層300側に配置することも可能である。また、透過領域62をIPS方式で構成することも可能であり、この場合にもFFS方式と同様に良好なコントラストが得られる。なお、IPS方式の場合、共通電極178と画素電極182とは同層、例えば絶縁層170上に配置される。また、ECB方式に代えて、画素電極190と共通電極222とが液晶層300を介して対向する他の方式を反射領域64に適用してもよい。
In the above description, the
上記ではスイッチング素子132,138が同じゲート配線140に接続された構成を例示したが、スイッチング素子132,138のそれぞれに、すなわち透過表示用および反射表示用のそれぞれにゲート配線140を設けることも可能である。この場合、上記のようにスイッチング素子132,138が同じドレイン配線160に接続されている構成であっても、スイッチング素子132,138のオン状態のタイミングをずらすことによって、画素電極182,190に異なる電位を印加することができる。このため、画素電極182,190に逆相の電位、すなわち共通電極178,222の電位を基準にして互いに逆極性の関係にある電位を印加することによって、両領域62,64の透過率を上記と同様に適切に設定することができる。
In the above, the configuration in which the
また、スイッチング素子132,138が同じドレイン配線160に接続された構成を例示したが、スイッチング素子132,138のそれぞれに、すなわち透過表示用および反射表示用のそれぞれにドレイン配線160を設けることも可能である。この場合にも画素電極182,190に異なる電位を印加することができるので、画素電極182,190に逆相の電位を印加することによって両領域62,64の透過率を適切に設定することができる。
Further, although the configuration in which the
また、図2に例示した液晶表示装置50によれば、ゲート配線140または/およびドレイン配線160を透過表示用および反射表示用のそれぞれに設けた場合に比べて、構成が簡単である。
Further, according to the liquid
上記では透過領域62および反射領域64が同じ画素60内に設けられた場合を例示したが、透過領域62および反射領域64それぞれによって画素60を構成することも可能である。すなわち、透過領域62の構成を適用して透過型の画素60を構成するとともに、反射領域64の構成を適用して反射型の画素60を構成してもよい。かかる液晶表示装置によっても上記各種効果を発揮する。
Although the case where the
50,50B 液晶表示装置、62 透過領域、64 反射領域、106,206 偏光層、108,108a〜108d,208,208a,208b 位相差層、110,210 基板、178 透過表示用共通電極、182 透過表示用画素電極、190 反射表示用画素電極、222 反射表示用共通電極、300 液晶層、R ラビング方向。 50, 50B liquid crystal display device, 62 transmission region, 64 reflection region, 106, 206 polarizing layer, 108, 108a to 108d, 208, 208a, 208b retardation layer, 110, 210 substrate, 178 common electrode for transmissive display, 182 transmission Display pixel electrode, 190 reflective display pixel electrode, 222 reflective display common electrode, 300 liquid crystal layer, R rubbing direction.
Claims (5)
前記一対の基板のうちの一方の基板は、
前記透過領域に設けられた透過表示用画素電極および透過表示用共通電極と、
前記反射領域に設けられた反射表示用画素電極と、
を備え、
前記一対の基板のうちの他方の基板は、
前記反射領域に設けられた反射表示用共通電極を備え、
前記一対の基板のそれぞれは、
外側に偏光層および1以上の位相差層を備えることを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display device in which liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates and has a transmission region and a reflection region,
One of the pair of substrates is
A transmissive display pixel electrode and a transmissive display common electrode provided in the transmissive region;
A reflective display pixel electrode provided in the reflective region;
With
The other substrate of the pair of substrates is
A common electrode for reflection display provided in the reflection region;
Each of the pair of substrates is
A liquid crystal display device comprising a polarizing layer and one or more retardation layers on the outside.
前記一方の基板の前記1以上の位相差層は、前記他方の基板の前記1以上の位相差層のいずれかと遅相軸が略直交する位相差層を含み、
遅相軸が互いに略直交する前記位相差層は位相差量が略等しいことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1,
The one or more retardation layers of the one substrate include a retardation layer whose slow axis is substantially orthogonal to any one of the one or more retardation layers of the other substrate,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the retardation layers having slow axes substantially orthogonal to each other have substantially the same amount of retardation.
前記一方の基板の前記1以上の位相差層は、前記液晶の配向方向を規定するラビング方向に略直交する遅相軸を有した位相差層を含み、
前記ラビング方向に略直交する遅相軸を有した前記位相差層と前記透過領域の液晶層とは位相差量が略等しいことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1 or 2,
The one or more retardation layers of the one substrate include a retardation layer having a slow axis substantially perpendicular to a rubbing direction that defines an alignment direction of the liquid crystal,
The liquid crystal display device, wherein the retardation layer having a slow axis substantially orthogonal to the rubbing direction and the liquid crystal layer in the transmission region have substantially the same amount of retardation.
前記一方の基板の前記1以上の位相差層は第1位相差層を含み、
前記他方の基板の前記1以上の位相差層は遅相軸が前記液晶の配向方向を規定するラビング方向と略平行な第2位相差層を含み、
前記第1位相差層は、
遅相軸が前記第2位相差層の遅相軸および前記ラビング方向と略直交し、
位相差量が前記第2位相差層の位相差量と前記透過領域の前記液晶層の位相差量との合計に略等しいことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1,
The one or more retardation layers of the one substrate include a first retardation layer;
The one or more retardation layers of the other substrate include a second retardation layer having a slow axis substantially parallel to a rubbing direction defining an alignment direction of the liquid crystal;
The first retardation layer includes
The slow axis is substantially perpendicular to the slow axis of the second retardation layer and the rubbing direction,
A liquid crystal display device, wherein a retardation amount is substantially equal to a sum of a retardation amount of the second retardation layer and a retardation amount of the liquid crystal layer in the transmission region.
前記一方の基板の偏光層と前記他方の基板の偏光層とは、吸収軸が互いに略直交して設けられていることを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 4,
The polarizing layer of the one substrate and the polarizing layer of the other substrate are provided with absorption axes substantially orthogonal to each other.
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