JP2011013442A - Liquid crystal display panel - Google Patents

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Kimiaki Nakamura
公昭 中村
Kazutaka Hanaoka
一孝 花岡
Seiji Tanuma
清治 田沼
Masakazu Shibazaki
正和 柴崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display panel that has high view angle characteristics and superior contrast, and is reduced in power consumption.SOLUTION: The liquid crystal display panel 100 includes a TFT substrate 10, a counter substrate 20, a first liquid crystal layer 15 containing first liquid crystal arranged between both substrates 10 and 20, alignment control layers 14 and 24 formed on the first liquid crystal layer 15 side of both substrates 10 and 20, and a compensation plate 40 that is arranged on the counter substrate 20 on the opposite side to the first liquid crystal layer 15 and formed of a second liquid crystal layer containing second liquid crystal. Each of a plurality of pixels includes a first region 5 and a second region 6. The expression θ-5°≤θ≤θ+5° is established, where θis a tilt angle of the first liquid crystal with respect to a substrate surface of the counter substrate 20 in the first region 5 when voltage is not applied to the first liquid crystal layer 15, and θis a tilt angle of the optical axis closer to the direction perpendicular to the substrate surface on a refractive index ellipsoid of the second liquid crystal layer.

Description

本発明は、垂直配向型の液晶表示パネルに関する。   The present invention relates to a vertical alignment type liquid crystal display panel.

近年、テレビ、コンピュータ、携帯情報端末機器等の表示装置として、薄型軽量の液晶表示装置が利用されている。従来の液晶表示装置には、ツイストネマチック型(TN型)やスーパーツイストネマチック型(STN型)の液晶表示装置があるが、これらが有する視野角が狭いという欠点を解決するために、様々な技術開発が行われてきた。   In recent years, thin and light liquid crystal display devices have been used as display devices for televisions, computers, portable information terminal devices, and the like. Conventional liquid crystal display devices include twisted nematic type (TN type) and super twisted nematic type (STN type) liquid crystal display devices, but various techniques have been proposed to solve the drawback of the narrow viewing angle. Development has been done.

視野角特性が改善された液晶表示装置として、垂直配向型の液晶層を有する液晶表示装置が知られている。垂直配向型の液晶表示装置は、VA(Vertical Alignment)モードの液晶表示装置と呼ばれる。VAモードの液晶表示装置の一例が特許文献1に記載されている。また、VAモードの液晶表示装置の他の例として、配向分割型であるMVA(Multi-domain Vertical Alignment)モードの液晶表示装置が、特許文献2に開示されている。   A liquid crystal display device having a vertical alignment type liquid crystal layer is known as a liquid crystal display device with improved viewing angle characteristics. The vertical alignment type liquid crystal display device is called a VA (Vertical Alignment) mode liquid crystal display device. An example of a VA mode liquid crystal display device is described in Patent Document 1. Further, as another example of the VA mode liquid crystal display device, an alignment division type MVA (Multi-domain Vertical Alignment) mode liquid crystal display device is disclosed in Patent Document 2.

MVAモードでは、液晶層を介して対向する一対の基板のそれぞれに、液晶分子の配向を規制する配向規制構造が設けられている。配向規制構造は、具体的には、電極上に形成された突起状構造物(凸部)や、電極に形成されたスリットである。このような配向規制構造を設けることにより、液晶層に電圧が印加された時に、液晶分子の傾斜する方位が互いに異なる複数の領域を形成することができ、視野角特性が向上する。   In the MVA mode, an alignment regulating structure that regulates the alignment of liquid crystal molecules is provided on each of a pair of substrates opposed via a liquid crystal layer. Specifically, the orientation regulating structure is a protruding structure (convex portion) formed on the electrode or a slit formed on the electrode. By providing such an alignment regulating structure, when a voltage is applied to the liquid crystal layer, it is possible to form a plurality of regions having different orientations in which the liquid crystal molecules are inclined, and the viewing angle characteristics are improved.

また、液晶分子の配向方位を規定するために、液晶層に接する基板面にポリマー構造物からなる配向制御層を形成した液晶表示装置が、特許文献3に記載されている。配向制御層は、予め液晶層に混入しておいた重合性組成物を、パネル形成後にUV光等の照射によって重合させることにより形成される。この方法で形成した配向制御層を用いて液晶分子の配向を制御する方式をPSA(Polymer-Sustained Alignment)方式と呼ぶ。   Further, Patent Document 3 discloses a liquid crystal display device in which an alignment control layer made of a polymer structure is formed on a substrate surface in contact with a liquid crystal layer in order to define the alignment direction of liquid crystal molecules. The alignment control layer is formed by polymerizing a polymerizable composition previously mixed in the liquid crystal layer by irradiation with UV light or the like after the panel is formed. A method of controlling the alignment of liquid crystal molecules using an alignment control layer formed by this method is called a PSA (Polymer-Sustained Alignment) method.

PSA方式の液晶表示装置では、配向制御層によって、電圧無印加時における液晶分子のプレチルト角(極角)及びプレチルト方向(方位角)が規定され、電圧印加時には、液晶分子が、このプレチルト方向に沿って基板面に平行に近づくように配向する。PSA方式によれば、VAモードの液晶表示装置における配向の安定性及び応答特性を向上させることができる。   In the PSA type liquid crystal display device, the alignment control layer defines the pretilt angle (polar angle) and pretilt direction (azimuth angle) of the liquid crystal molecules when no voltage is applied, and the liquid crystal molecules are aligned in the pretilt direction when a voltage is applied. Along the substrate surface. According to the PSA method, alignment stability and response characteristics in a VA mode liquid crystal display device can be improved.

特開平11−352328号公報JP-A-11-352328 特開平11−242225号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-242225 特開2006−317866号公報JP 2006-317866 A

特許文献3の液晶表示装置は、基板を正面(極角90°方向)から見た場合の電圧−透過率特性(V−T特性)と、基板を斜め方向(例えば極角30°方向)から見た場合のV−T特性との差をより少なくして、両方向から見た場合の輝度の差を減少させるために、次のような特徴を有する。   In the liquid crystal display device of Patent Document 3, the voltage-transmittance characteristics (VT characteristics) when the substrate is viewed from the front (polar angle 90 ° direction) and the substrate from an oblique direction (for example, polar angle 30 ° direction). In order to reduce the difference between the VT characteristics when viewed and reduce the brightness difference when viewed from both directions, the following characteristics are provided.

特許文献3の液晶表示装置は、基板の液晶層側に形成された垂直配向層(第1の配向制御層)と、垂直配向層の上に形成された配向制御層(第2の配向制御層)とを備えている。配向制御層は、一対の基板の間に、液晶とモノマーの混入物を封入した後、液晶層に紫外線を照射することにより、モノマーを硬化させて形成する。このとき、両基板間には電位差が与えられており、その電位差に応じて液晶が基板面に対して若干配向している。そのため、配向制御層の形成に伴い、配向制御層近傍の液晶が若干配向したまま固定されるため、液晶の配向が記憶され、電圧無印加時における液晶の恒常的な配向(プレチルト)が実現する。特許文献3では、高いコントラストを得るために、プレチルトの角度は86°以上であることが必須とされている。   The liquid crystal display device of Patent Document 3 includes a vertical alignment layer (first alignment control layer) formed on the liquid crystal layer side of the substrate, and an alignment control layer (second alignment control layer) formed on the vertical alignment layer. ). The alignment control layer is formed by encapsulating a mixture of liquid crystal and monomer between a pair of substrates and then irradiating the liquid crystal layer with ultraviolet rays to cure the monomer. At this time, a potential difference is applied between the two substrates, and the liquid crystal is slightly oriented with respect to the substrate surface in accordance with the potential difference. Therefore, as the alignment control layer is formed, the liquid crystal in the vicinity of the alignment control layer is fixed in a slightly aligned state, so that the alignment of the liquid crystal is memorized, and a constant alignment (pretilt) of the liquid crystal when no voltage is applied is realized. . In Patent Document 3, in order to obtain a high contrast, it is essential that the pretilt angle is 86 ° or more.

さらに、この液晶表示装置では、良好な視野角特性を得るために、各画素が、互いに閾値電圧の異なる2つの領域を有している。ここで、閾値電圧とは、液晶がプレチルト状態から基板面に平行な向きに配向し始める時の印加電圧、すなわち液晶を配向させるための最小電圧を指す。2つの領域では互いにプレチルト角度及び閾値電圧が異なるため、V−T特性も異なる。したがって、両領域のプレチルト角度を適切に調整して、輝度あるいは階調の視野角依存性が少ない、視野角特性が良好な表示が得られる。   Further, in this liquid crystal display device, each pixel has two regions having different threshold voltages in order to obtain good viewing angle characteristics. Here, the threshold voltage refers to an applied voltage when the liquid crystal starts to be aligned in a direction parallel to the substrate surface from the pretilt state, that is, a minimum voltage for aligning the liquid crystal. Since the two regions have different pretilt angles and threshold voltages, the VT characteristics are also different. Accordingly, by appropriately adjusting the pretilt angles of both regions, a display with good viewing angle characteristics with less viewing angle dependency of luminance or gradation can be obtained.

上記の2つの領域は、次のようにして形成される。まず、配向制御層の形成時に、マスキングによりまず第1の領域のみを選択的に開口させ、第1の印加電圧を与えつつ紫外線照射を行なって、第1の領域の配向制御層が形成される。次に、第2の領域に第1の印加電圧とは異なる第2の印加電圧を与えつつ紫外線照射を行なって、第2の領域の配向制御層が形成される。このようにして、1つの画素の中に、互いにプレチルト角度及び閾値電圧の異なる2つの領域が形成される。   The above two regions are formed as follows. First, when forming the alignment control layer, only the first region is selectively opened by masking, and ultraviolet irradiation is performed while applying the first applied voltage, thereby forming the alignment control layer in the first region. . Next, ultraviolet irradiation is performed while applying a second applied voltage different from the first applied voltage to the second region, thereby forming the orientation control layer in the second region. In this way, two regions having different pretilt angles and threshold voltages are formed in one pixel.

特許文献3の液晶表示装置によれば良好な視野角特性が得られるが、この液晶表示装置では、全体にプレチルト角度が小さく(基板面に垂直な方向(極角90°方向)に近く)配向制御層によるアンカリング(液晶の固着による束縛)が強いため、駆動電圧が高く消費電力が大きいという問題があった。   According to the liquid crystal display device of Patent Document 3, good viewing angle characteristics can be obtained. However, in this liquid crystal display device, the pretilt angle is small overall (close to the direction perpendicular to the substrate surface (polar angle 90 ° direction)). There is a problem that the driving voltage is high and the power consumption is large because anchoring by the control layer (binding by liquid crystal sticking) is strong.

本発明は、良好な表示特性を有するとともに、消費電力の少ない液晶表示装置を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having good display characteristics and low power consumption.

本発明による液晶表示パネルは、複数の画素を有する垂直配向型の液晶表示パネルであって、TFT基板と、前記TFT基板に対向して配置された対向基板と、前記TFT基板と前記対向基板との間に配置された第1液晶を含む第1液晶層と、前記TFT基板及び前記対向基板の前記第1液晶層側の面に形成された配向制御層と、前記対向基板の、前記第1液晶層とは反対側に配置された、第2液晶を含む第2液晶層からなる補償板と、を備え、前記複数の画素は、それぞれ第1領域及び第2領域を含み、前記第1領域における、前記対向基板の基板面に対する、前記第1液晶層に電圧が印加されていない場合の前記第1液晶の傾斜角度をθ1、前記第2液晶層の屈折率楕円体の、前記基板面に垂直な方向により近い光学軸の傾斜角度をθ2、とした場合、
θ1−5°≦θ2≦θ1+5°
を満たす。
A liquid crystal display panel according to the present invention is a vertical alignment type liquid crystal display panel having a plurality of pixels, and includes a TFT substrate, a counter substrate disposed opposite to the TFT substrate, the TFT substrate, and the counter substrate. A first liquid crystal layer including a first liquid crystal disposed between, an alignment control layer formed on a surface of the TFT substrate and the counter substrate on the first liquid crystal layer side, and the first substrate of the counter substrate A compensation plate made of a second liquid crystal layer including a second liquid crystal disposed on a side opposite to the liquid crystal layer, wherein each of the plurality of pixels includes a first region and a second region, The tilt angle of the first liquid crystal when the voltage is not applied to the first liquid crystal layer with respect to the substrate surface of the counter substrate is θ 1 , and the substrate surface of the refractive index ellipsoid of the second liquid crystal layer The tilt angle of the optical axis closer to the direction perpendicular to θ 2 , If
θ 1 -5 ° ≦ θ 2 ≦ θ 1 + 5 °
Meet.

ある実施形態において、前記傾斜角度θ1は、75°以上85°以下である。 In one embodiment, the inclination angle θ 1 is not less than 75 ° and not more than 85 °.

ある実施形態では、前記第2領域における、前記第1液晶層に電圧が印加されていない場合の、前記第1液晶の前記基板面に対する傾斜角度をθ3とした場合、前記傾斜角度θ3が前記傾斜角度θ1よりも大きい。 In one embodiment, when the inclination angle of the first liquid crystal with respect to the substrate surface in the second region when no voltage is applied to the first liquid crystal layer is θ 3 , the inclination angle θ 3 is It is larger than the inclination angle θ 1 .

ある実施形態では、前記第2領域における、前記第2液晶層の屈折率楕円体の前記基板面に垂直な方向により近い光学軸の傾斜角度をθ4、とした場合、前記傾斜角度θ4が前記傾斜角度θ2よりも大きい。 In one embodiment, when the tilt angle of the optical axis closer to the direction perpendicular to the substrate surface of the refractive index ellipsoid of the second liquid crystal layer in the second region is θ 4 , the tilt angle θ 4 is It is larger than the inclination angle θ 2 .

ある実施形態では、前記第2液晶がディスコティック液晶であり、前記傾斜角度θ2が、前記ディスコティック液晶の前記基板面に垂直な方向により近い光学軸の傾斜角度である。 In one embodiment, the second liquid crystal is a discotic liquid crystal, and the tilt angle θ 2 is a tilt angle of an optical axis closer to a direction perpendicular to the substrate surface of the discotic liquid crystal.

ある実施形態では、前記第2液晶がカイラルネマティック液晶であり、前記傾斜角度θ2が、前記カイラルネマティック液晶のヘリカル軸の傾斜角度である。 In one embodiment, the second liquid crystal is a chiral nematic liquid crystal, and the tilt angle θ 2 is the tilt angle of the helical axis of the chiral nematic liquid crystal.

ある実施形態では、前記第1領域において、前記補償板のリタデーションが、前記第1液晶層のリタデーションの50%以上80%以下である。   In one embodiment, in the first region, the retardation of the compensation plate is 50% or more and 80% or less of the retardation of the first liquid crystal layer.

ある実施形態では、前記配向制御層が、前記第1液晶層において前記第1液晶と混合されたモノマーを、前記第1液晶層に電圧を印加した状態で硬化させて形成されたポリマー層である。   In one embodiment, the alignment control layer is a polymer layer formed by curing a monomer mixed with the first liquid crystal in the first liquid crystal layer while applying a voltage to the first liquid crystal layer. .

本発明による液晶表示パネルでは、画素の少なくとも一部において、第1液晶のプレチルト角度を従来よりも大きく(極角を小さく)しているため、液晶配向の閾値電圧を下げることができる。これによって生じるコントラストの低下は、補償板の屈折率楕円体の光学軸を適切に傾けることにより、防止される。   In the liquid crystal display panel according to the present invention, since the pretilt angle of the first liquid crystal is larger than the conventional one (polar angle is small) in at least a part of the pixels, the threshold voltage for liquid crystal alignment can be lowered. A decrease in contrast caused by this is prevented by appropriately tilting the optical axis of the refractive index ellipsoid of the compensation plate.

また、本発明による液晶表示パネルでは、1つの画素の中に、第1液晶のプレチルト角が互いに異なる2つの領域を形成することができるので、1つの画素において2種類のV−T特性を得ることができるため、良好な諧調特性を得ることができる。   Further, in the liquid crystal display panel according to the present invention, two regions having different pretilt angles of the first liquid crystal can be formed in one pixel, so two types of VT characteristics are obtained in one pixel. Therefore, good gradation characteristics can be obtained.

本発明によれば、液晶表示パネルにおいて、液晶表示パネルの視野角特性及びコントラストを高いレベルに維持したまま、画素の少なくとも一部の液晶配向の駆動電圧を低下させることができる。よって、視野角特性及びコントラストに優れ、消費電力が低減された液晶表示パネルを提供することが可能となる。   According to the present invention, in the liquid crystal display panel, it is possible to reduce the driving voltage for liquid crystal alignment of at least a part of the pixels while maintaining the viewing angle characteristics and contrast of the liquid crystal display panel at a high level. Therefore, it is possible to provide a liquid crystal display panel that is excellent in viewing angle characteristics and contrast and has reduced power consumption.

本発明の実施形態による液晶表示装置1の構成を模式的に表した斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a configuration of a liquid crystal display device 1 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による液晶表示パネル100の層構成を模式的に表した斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a layer configuration of a liquid crystal display panel 100 according to an embodiment of the present invention. 液晶表示パネル100における1つの画素7の層構成を模式的に表した断面図である。4 is a cross-sectional view schematically showing a layer configuration of one pixel 7 in the liquid crystal display panel 100. FIG. 液晶表示パネル100の配向制御層14及び24の形成方法を表した断面図である。4 is a cross-sectional view illustrating a method of forming alignment control layers 14 and 24 of the liquid crystal display panel 100. FIG. 液晶表示パネル100の効果を説明するための図であり、V−T特性と液晶のプレチルト角度との関係を表したグラフである。It is a figure for demonstrating the effect of the liquid crystal display panel 100, and is a graph showing the relationship between VT characteristic and the pretilt angle of a liquid crystal. 液晶表示パネル100の効果を説明するための図であり、画素7の第1領域5と第2領域6における閾値電圧の差(縦軸:ΔV)と、第1領域5における液晶16aのプレチルト(横軸:PT1)との関係を表すグラフである。It is a figure for demonstrating the effect of the liquid crystal display panel 100, the difference of the threshold voltage (vertical axis: (DELTA) V) in the 1st area | region 5 and the 2nd area | region 6 of the pixel 7, and the pretilt of the liquid crystal 16a in the 1st area | region 5 ( It is a graph showing the relationship with horizontal axis: PT1). 液晶表示パネル100の効果を説明するための図であり、第1領域5における、黒表示時の漏れ光の平均割合(縦軸:%)と、液晶層15及び液晶層45のプレチルトの角度差(横軸:ΔPT(°))との関係を表したグラフである。It is a figure for demonstrating the effect of the liquid crystal display panel 100, and the average ratio (vertical axis:%) of the leak light at the time of black display in the 1st area | region 5, and the angle difference of the pretilt of the liquid crystal layer 15 and the liquid crystal layer 45 It is a graph showing the relationship with (horizontal axis: ΔPT (°)). 液晶表示パネル100の効果を説明するための図であり、第1領域5における、黒表示時の漏れ光の平均割合(縦軸:%)と、液晶層15におけるプレチルト角度(横軸:PT2)との関係を表したグラフである。It is a figure for demonstrating the effect of the liquid crystal display panel 100, and the average ratio (vertical axis:%) of the leakage light at the time of black display in the 1st area | region 5, and the pretilt angle (horizontal axis: PT2) in the liquid crystal layer 15. It is the graph showing the relationship with. 液晶表示パネル100の効果を説明するための図であり、第1領域5における、黒表示時の漏れ光の平均割合(縦軸:%)と、液晶層15のリタデーションに対する補償板40のリタデーションの割合(横軸:%)との関係を表したグラフである。It is a figure for demonstrating the effect of the liquid crystal display panel 100, The average ratio (vertical axis:%) of the leakage light at the time of black display in the 1st area | region 5, and the retardation of the compensation board 40 with respect to the retardation of the liquid crystal layer 15 It is a graph showing the relationship with a ratio (horizontal axis:%).

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態による液晶表示装置1及び液晶表示パネル100を説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限られるものではない。   Hereinafter, a liquid crystal display device 1 and a liquid crystal display panel 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the scope of the present invention is not limited to the following embodiments.

図1は、液晶表示装置1の構成を模式的に表した斜視図である。図1に示すように、液晶表示装置1は、液晶層(第1液晶層)15(後に、図2等を用いて説明する)を挟んで互いに対向するTFT基板10及び対向基板(CF基板)20と、TFT基板10及び対向基板20のそれぞれの外側に配置された第1偏光板60及び第2偏光板70と、表示用の光を第1偏光板60に向けて出射するバックライトユニット90とを備えている。   FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of the liquid crystal display device 1. As shown in FIG. 1, a liquid crystal display device 1 includes a TFT substrate 10 and a counter substrate (CF substrate) facing each other across a liquid crystal layer (first liquid crystal layer) 15 (which will be described later with reference to FIG. 2). 20, a first polarizing plate 60 and a second polarizing plate 70 disposed outside the TFT substrate 10 and the counter substrate 20, and a backlight unit 90 that emits display light toward the first polarizing plate 60. And.

TFT基板10には、複数の走査線(ゲートバスライン)と複数の信号線(データバスライン)とが、互いに直交するように配置されている。複数の走査線と複数の信号線とのそれぞれの交点付近には、能動素子であるTFTが画素7(後に図3を用いて説明する)毎に形成されている。ここで1つの画素7は、隣り合う2つの走査線と隣り合う2つの信号線とによって区切られた領域として定義される。各画素7には、TFTのドレイン電極に電気的に接続された、例えばITO(Indium Tin Oxide)からなる画素電極12(後に図3を用いて説明する)が配置されている。隣り合う2つの走査線の間には補助容量線(蓄積容量線、Csラインとも呼ぶ)が走査線と平行に延びていてもよい。   A plurality of scanning lines (gate bus lines) and a plurality of signal lines (data bus lines) are arranged on the TFT substrate 10 so as to be orthogonal to each other. Near each intersection of the plurality of scanning lines and the plurality of signal lines, a TFT as an active element is formed for each pixel 7 (described later with reference to FIG. 3). Here, one pixel 7 is defined as a region delimited by two adjacent scanning lines and two adjacent signal lines. Each pixel 7 is provided with a pixel electrode 12 made of, for example, ITO (Indium Tin Oxide), which is electrically connected to the drain electrode of the TFT (described later with reference to FIG. 3). A storage capacitor line (also referred to as a storage capacitor line or a Cs line) may extend in parallel with the scan line between two adjacent scan lines.

複数の走査線及び複数の信号線は、それぞれ走査線駆動回路80及び信号線駆動回路82に接続されており、走査線駆動回路80及び信号線駆動回路82は、制御回路84に接続されている。制御回路84による制御に応じて、走査線駆動回路80からTFTのオン−オフを切り替える走査信号が、複数の走査線に供給される。また、制御回路84による制御に応じて、信号線駆動回路82から表示信号(画素電極12への印加電圧)が、複数の信号線に供給される。   The plurality of scanning lines and the plurality of signal lines are respectively connected to the scanning line driving circuit 80 and the signal line driving circuit 82, and the scanning line driving circuit 80 and the signal line driving circuit 82 are connected to the control circuit 84. . In accordance with control by the control circuit 84, a scanning signal for switching on / off of the TFT is supplied from the scanning line driving circuit 80 to the plurality of scanning lines. In addition, a display signal (voltage applied to the pixel electrode 12) is supplied from the signal line driving circuit 82 to the plurality of signal lines in accordance with control by the control circuit 84.

対向基板20は、カラーフィルタ及び共通電極22(後に図3を用いて説明する)を備えている。カラーフィルタは、3原色表示の場合、それぞれが画素7に対応して配置されたR(赤)フィルタ、G(緑)フィルタ、及びB(青)フィルタを含む。共通電極22は、複数の画素電極12を覆うように形成されている。共通電極22と各画素電極12との間に与えられる電位差に応じて両電極の間の液晶分子が画素7毎に配向し、表示がなされる。   The counter substrate 20 includes a color filter and a common electrode 22 (which will be described later with reference to FIG. 3). In the case of displaying three primary colors, the color filter includes an R (red) filter, a G (green) filter, and a B (blue) filter, each of which is arranged corresponding to the pixel 7. The common electrode 22 is formed so as to cover the plurality of pixel electrodes 12. In accordance with the potential difference applied between the common electrode 22 and each pixel electrode 12, the liquid crystal molecules between both electrodes are aligned for each pixel 7 and display is performed.

図2は、本発明による液晶表示パネル100の層構成を模式的に表した斜視図であり、図3は、液晶表示パネル100における1つの画素7の層構成を模式的に表した断面図である。液晶表示パネル100は、液晶表示装置1のうち、バックライトユニット90を除く、第1偏光板60と第2偏光板70とに挟まれた部分に対応している。   FIG. 2 is a perspective view schematically showing the layer configuration of the liquid crystal display panel 100 according to the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the layer configuration of one pixel 7 in the liquid crystal display panel 100. is there. The liquid crystal display panel 100 corresponds to a portion sandwiched between the first polarizing plate 60 and the second polarizing plate 70 excluding the backlight unit 90 in the liquid crystal display device 1.

図2及び図3に示すように、液晶表示パネル100は、第1偏光板60、TFT基板10、対向基板20、TFT基板10と対向基板20との間に配置された液晶層15、及び第2偏光板70を備えている。液晶層15は、負の誘電率異方性を有する垂直配向型の液晶(第1液晶)16を含んでいる。TFT基板10は、透明基板11、透明基板11の上に画素7毎に配置された画素電極12、画素電極12を覆って形成された垂直配向膜である配向層13、及び配向層13の液晶層15側に形成された配向制御層14を含む。各画素7は、第1領域5及び第2領域6の2つの領域に分割されている。配向制御層14は、画素7の第1領域5に形成された第1配向制御層14a、及び第2領域6に形成された第2配向制御層14bを含む。   2 and 3, the liquid crystal display panel 100 includes a first polarizing plate 60, a TFT substrate 10, a counter substrate 20, a liquid crystal layer 15 disposed between the TFT substrate 10 and the counter substrate 20, and a first Two polarizing plates 70 are provided. The liquid crystal layer 15 includes a vertical alignment type liquid crystal (first liquid crystal) 16 having negative dielectric anisotropy. The TFT substrate 10 includes a transparent substrate 11, a pixel electrode 12 disposed for each pixel 7 on the transparent substrate 11, an alignment layer 13 that is a vertical alignment film formed so as to cover the pixel electrode 12, and a liquid crystal of the alignment layer 13. The orientation control layer 14 formed on the layer 15 side is included. Each pixel 7 is divided into two regions, a first region 5 and a second region 6. The alignment control layer 14 includes a first alignment control layer 14 a formed in the first region 5 of the pixel 7 and a second alignment control layer 14 b formed in the second region 6.

対向基板20は、透明基板21、透明基板21の液晶層15側に配置された位相差板50、位相差板50の液晶層15側に配置された補償板40、及び補償板40の液晶層15側に配置された積層基板30を備えている。補償板40の一対の基板41及び42の間には、図2に示すように、液晶(第2液晶)43を含む液晶層(第2液晶層)45が形成されている。液晶43はディスコティック液晶であるが、代わりにカイラルネマティック液晶(コレステリック液晶)を用いてもよい。   The counter substrate 20 includes a transparent substrate 21, a retardation plate 50 disposed on the liquid crystal layer 15 side of the transparent substrate 21, a compensation plate 40 disposed on the liquid crystal layer 15 side of the retardation plate 50, and a liquid crystal layer of the compensation plate 40. A laminated substrate 30 is provided on the 15 side. As shown in FIG. 2, a liquid crystal layer (second liquid crystal layer) 45 including a liquid crystal (second liquid crystal) 43 is formed between the pair of substrates 41 and 42 of the compensation plate 40. The liquid crystal 43 is a discotic liquid crystal, but a chiral nematic liquid crystal (cholesteric liquid crystal) may be used instead.

積層基板30は、共通電極22、共通電極22の液晶層15側に形成された垂直配向膜である配向層23、及び配向層23の液晶層15の側に形成された配向制御層24を含む。配向制御層24は、画素7の第1領域5に形成された第1配向制御層24a、及び第2領域6に形成された第2配向制御層24bを含む。また、補償板40は、第1領域5に形成された第1補償層40a、及び第2領域6に形成された第2補償層40bを含む。   The laminated substrate 30 includes a common electrode 22, an alignment layer 23 that is a vertical alignment film formed on the liquid crystal layer 15 side of the common electrode 22, and an alignment control layer 24 formed on the liquid crystal layer 15 side of the alignment layer 23. . The alignment control layer 24 includes a first alignment control layer 24 a formed in the first region 5 of the pixel 7 and a second alignment control layer 24 b formed in the second region 6. The compensation plate 40 includes a first compensation layer 40 a formed in the first region 5 and a second compensation layer 40 b formed in the second region 6.

配向層13及び23は、TFT基板10と対向基板20を貼り合せる前に両基板の対向面上に塗布された垂直配向膜であって、液晶層15に含まれる液晶16を、基板面に垂直(図2に示すz方向)に配向させる機能を有する。配向制御層14及び24は、上述のPSA方式によって形成されたポリマー層であり、液晶16に、基板面に垂直な方向から所定の角度17だけ傾いたプレチルトを与える。プレチルトの方位角(基板面であるx−y平面内において、x軸を0°として反時計回りを正方向とした角度)は45°、135°、225°、又は315°である。   The alignment layers 13 and 23 are vertical alignment films applied on the opposing surfaces of both substrates before the TFT substrate 10 and the counter substrate 20 are bonded, and the liquid crystal 16 contained in the liquid crystal layer 15 is perpendicular to the substrate surface. It has a function of aligning in the z direction shown in FIG. The alignment control layers 14 and 24 are polymer layers formed by the PSA method described above, and give the liquid crystal 16 a pretilt inclined by a predetermined angle 17 from a direction perpendicular to the substrate surface. The azimuth angle of the pretilt (in the xy plane which is the substrate surface) is 45 °, 135 °, 225 °, or 315 °, where the x axis is 0 ° and the counterclockwise direction is the positive direction.

配向層13及び23の材料としては、例えばJSR社製のポリイミド系垂直配向膜を使用する。液晶16にプレチルトを与える手段としては、突起や電極のスリットを用いて液晶16を配向させるMVA方式又はVA方式、あるいはラビングによってプレチルトを与える方式等を使用しても良い。液晶16には、メルク社製のZLI−4792を使用する。液晶層15の厚さは、例えば4μmである。液晶層15の厚さを維持するためのスペーサには、ミクロパールなどの球状スペーサ等を使用する。また、液晶層15に混入させるモノマーとしては、例えば二官能性メタクリロイル系モノマーを使用する。モノマーは液晶16に対して0.3wt%以上添加する。   As a material for the alignment layers 13 and 23, for example, a polyimide vertical alignment film manufactured by JSR is used. As a means for giving a pretilt to the liquid crystal 16, an MVA method or a VA method in which the liquid crystal 16 is aligned using protrusions or slits of electrodes, a method of giving a pretilt by rubbing, or the like may be used. For the liquid crystal 16, ZLI-4792 manufactured by Merck is used. The thickness of the liquid crystal layer 15 is, for example, 4 μm. As the spacer for maintaining the thickness of the liquid crystal layer 15, a spherical spacer such as micropearl is used. Moreover, as a monomer mixed in the liquid crystal layer 15, for example, a bifunctional methacryloyl monomer is used. The monomer is added in an amount of 0.3 wt% or more with respect to the liquid crystal 16.

第1偏光板60と第2偏光板70は、互いにクロスニコルに配置されている。第1偏光板60の吸収軸はy方向(方位角90°方向)に延びており、第2偏光板70の吸収軸はx方向(方位角0°方向)に延びている。両偏光板をこのように配置することで、ノーマリブラック(液晶層15に電圧が印加されないときに黒表示がなされる)の液晶表示パネル100が得られる。また、液晶16のプレチルト方位角と両偏光板の吸収軸が45°異なるように配置されているため、より光漏れの少ない表示が可能となる。   The 1st polarizing plate 60 and the 2nd polarizing plate 70 are mutually arrange | positioned at cross Nicol. The absorption axis of the first polarizing plate 60 extends in the y direction (azimuth angle 90 ° direction), and the absorption axis of the second polarizing plate 70 extends in the x direction (azimuth angle 0 ° direction). By arranging both polarizing plates in this way, a normally black liquid crystal display panel 100 (a black display is made when no voltage is applied to the liquid crystal layer 15) is obtained. In addition, since the pretilt azimuth angle of the liquid crystal 16 and the absorption axes of both polarizing plates are arranged to be different by 45 °, display with less light leakage is possible.

液晶層15のリタデーション(Δn・d:Δnは液晶層15における複屈折、dは液晶層15の厚さ)は、290nmである。第1領域5における液晶層15の液晶16aには、配向制御層14a及び24aによって、極角(基板面を0°とし、z方向を90°とする)80°のプレチルト(θ1)が与えられ、第2領域6の液晶16bには、配向制御層14b及び24bによって、極角89°のプレチルト(θ3)が与えられている。 The retardation of the liquid crystal layer 15 (Δn · d: Δn is birefringence in the liquid crystal layer 15 and d is the thickness of the liquid crystal layer 15) is 290 nm. The liquid crystal 16a of the liquid crystal layer 15 in the first region 5 is given a pretilt (θ 1 ) of 80 ° by the alignment control layers 14a and 24a (the substrate surface is 0 ° and the z direction is 90 °). In addition, the liquid crystal 16b in the second region 6 is given a pretilt (θ 3 ) with a polar angle of 89 ° by the alignment control layers 14b and 24b.

次に、図4を参照して、配向制御層14及び24の形成方法を説明する。   Next, a method for forming the orientation control layers 14 and 24 will be described with reference to FIG.

まず、透明基板21の上方に第1領域5のみに選択的に、例えばUV光(紫外線)である照射光95を透過させるマスク96を配置し、マスク96を介して液晶層15に、例えば20J/cm2以上のUV光を照射する。このとき、画素電極12と共通電極22との間には所定の電圧V1(例えば20V)が印加されており、液晶16に所定の角度θ1の配向が与えられている。UV光の照射により、第1領域5の液晶層15に含まれるモノマーが硬化して配向制御層14a及び24aが形成され、角度θ1(極角80°)のプレチルトが第1領域5に与えられる。 First, a mask 96 that transmits, for example, irradiation light 95 that is, for example, UV light (ultraviolet light) is disposed only on the first region 5 above the transparent substrate 21, and the liquid crystal layer 15 is provided with, for example, 20 J through the mask 96. Irradiate with UV light of / cm 2 or more. At this time, predetermined voltage V1 (e.g., 20V) are applied, the liquid crystal 16 is oriented in a predetermined angle theta 1 is provided between the pixel electrode 12 and the common electrode 22. By irradiation with UV light, the monomer contained in the liquid crystal layer 15 in the first region 5 is cured to form the alignment control layers 14 a and 24 a, and a pretilt of an angle θ 1 (polar angle 80 °) is given to the first region 5. It is done.

次に、マスク96の位置をずらして、第2領域6のみに選択的に照射光95を透過させる。このとき、画素電極12と共通電極22との間には電圧V1よりも小さい電圧V2が印加されており、液晶16には角度θ1よりも極角の大きい(基板面に対してより垂直に近い)角度θ3の配向が与えられている。照射光95により、第2領域6の液晶層15に含まれるモノマーが硬化して配向制御層14b及び24bが形成され、角度θ3(極角89°)のプレチルトが第2領域6に与えられる。配向制御層14及び24を形成した後、残存モノマーを減らすために、液晶16に対して更にブラックライトで紫外線を数時間照射することが望ましい。 Next, the position of the mask 96 is shifted, and the irradiation light 95 is selectively transmitted only to the second region 6. At this time, a voltage V2 smaller than the voltage V1 is applied between the pixel electrode 12 and the common electrode 22, and the liquid crystal 16 has a polar angle larger than the angle θ 1 (more perpendicular to the substrate surface). An orientation of (close) angle θ 3 is given. The monomer contained in the liquid crystal layer 15 in the second region 6 is cured by the irradiation light 95 to form the alignment control layers 14 b and 24 b, and a pretilt of an angle θ 3 (polar angle 89 °) is given to the second region 6. . After the alignment control layers 14 and 24 are formed, it is desirable to further irradiate the liquid crystal 16 with ultraviolet rays for several hours with a black light in order to reduce the residual monomer.

位相差板50は1軸の位相差板であり、位相差板50のリタデーション(Δn・d:Δnは位相差板50における複屈折、dは位相差板50の厚さ)は100nmである。位相差板50の光学軸はx方向に延びている。   The retardation plate 50 is a uniaxial retardation plate, and the retardation of the retardation plate 50 (Δn · d: Δn is birefringence in the retardation plate 50, and d is the thickness of the retardation plate 50) is 100 nm. The optical axis of the phase difference plate 50 extends in the x direction.

補償板40は、2つの基板41及び42の間に封入された、ディスコティック液晶である液晶43を含む液晶層45を有する。液晶43にはカイラルネマティック液晶を用いてもよい。x方向、y方向、及びz方向の屈折率を、それぞれnx、ny、及びnzとした場合、補償板40は、nx=ny>nzの、いわゆる座布団形の屈折率楕円体を有する光学層である。補償板40は、第1領域5に設けられた第1補償層40a、及び第2領域6に設けられた第2補償層40bを含む。 The compensation plate 40 includes a liquid crystal layer 45 including a liquid crystal 43 that is a discotic liquid crystal, which is sealed between two substrates 41 and 42. As the liquid crystal 43, a chiral nematic liquid crystal may be used. x-direction, when the y-direction, and z-direction of the refractive index, which is a n x, n y, and n z, respectively, compensation plate 40, n x = n y> of n z, the refractive index ellipsoid of the so-called cushion-shaped An optical layer having a body. The compensation plate 40 includes a first compensation layer 40 a provided in the first region 5 and a second compensation layer 40 b provided in the second region 6.

補償板40は次のようにして形成される。まず、基板41及び42の内側に配向膜を塗布した後、配向膜の上にディスコティック液晶を塗布する。このディスコティック液晶に電圧印加等の方法によって所望の角度にプレチルトを与えた状態で、UV光を照射してディスコティック液晶を重合させる。なお、ディスコティック液晶へのプレチルトは、次のようにして与えてもよい。   The compensation plate 40 is formed as follows. First, after an alignment film is applied to the inside of the substrates 41 and 42, a discotic liquid crystal is applied on the alignment film. The discotic liquid crystal is polymerized by irradiating with UV light in a state where a pretilt is applied to the discotic liquid crystal by a method such as voltage application. The pretilt to the discotic liquid crystal may be given as follows.

まず、基板41及び42の内側にシンナモイル基等を含む配向膜を塗布した後、第1領域5の基板41及び42にのみ極角の小さい方向からUV光を照射する。次に第2領域6の基板41及び42にのみ極角の大きい方向からUV光を照射する。その後、このように配向処理された配向膜の間にディスコティック液晶を注入することにより、液晶分子に互いに異なる2種類のプレチルトが与えられる。第1領域5におけるプレチルト角は、例えば80°であり、第2領域6におけるプレチルト角は、例えば89°である。   First, after an alignment film including a cinnamoyl group is applied to the inside of the substrates 41 and 42, only the substrates 41 and 42 in the first region 5 are irradiated with UV light from a direction with a small polar angle. Next, only the substrates 41 and 42 in the second region 6 are irradiated with UV light from a direction having a large polar angle. Thereafter, by injecting a discotic liquid crystal between the alignment films thus aligned, two different pretilts are given to the liquid crystal molecules. The pretilt angle in the first region 5 is, for example, 80 °, and the pretilt angle in the second region 6 is, for example, 89 °.

また、配向膜をパターニングしてプレチルト角度が互いに異なる第1補償層40a及び第2補償層40bを形成しても良い。プレチルトを異ならせるために、スペーサを介して剥離可能なプラスチック基板を配置することにより補償板40を部分的に覆い、その上でUV光照射を行なってもよい。なお、重合性ディスコティック液晶としては、特許文献1に記載された液晶を用いることができる。   Alternatively, the first compensation layer 40a and the second compensation layer 40b having different pretilt angles may be formed by patterning the alignment film. In order to vary the pretilt, it is possible to partially cover the compensation plate 40 by disposing a plastic substrate that can be peeled off via a spacer, and then irradiate UV light thereon. As the polymerizable discotic liquid crystal, the liquid crystal described in Patent Document 1 can be used.

液晶層45における液晶43にもプレチルトが与えられている。第1補償層40aにおける液晶43のプレチルト角度44は、第2補償層40bにおける液晶43のプレチルト角度44よりも大きい(基板面により平行に近い)。第1補償層40aにおける屈折率楕円体のz方向により近い光学軸の基板面に対する傾斜角度(基板面に垂直な方向を90°とした場合の極角)θ2は、例えば80°であり、第2補償層40bにおける屈折率楕円体のz方向により近い光学軸の基板面に対する傾斜角度θ4は、例えば89°である。 A pretilt is also given to the liquid crystal 43 in the liquid crystal layer 45. The pretilt angle 44 of the liquid crystal 43 in the first compensation layer 40a is larger than the pretilt angle 44 of the liquid crystal 43 in the second compensation layer 40b (closer to the substrate surface). The inclination angle (polar angle when the direction perpendicular to the substrate surface is 90 °) θ 2 of the optical axis closer to the z direction of the refractive index ellipsoid in the first compensation layer 40a is, for example, 80 °. The inclination angle θ 4 of the optical axis closer to the z direction of the refractive index ellipsoid in the second compensation layer 40b with respect to the substrate surface is, for example, 89 °.

ここで、補償板40の液晶43がディスコティック液晶である場合、傾斜角度θ2はディスコティック液晶のz軸により近い光学軸の傾斜角度である。また、液晶43がカイラルネマティック液晶である場合、傾斜角度θ2はカイラルネマティック液晶のヘリカル軸の傾斜角度である。 Here, when the liquid crystal 43 of the compensation plate 40 is a discotic liquid crystal, the tilt angle θ 2 is the tilt angle of the optical axis closer to the z axis of the discotic liquid crystal. When the liquid crystal 43 is a chiral nematic liquid crystal, the tilt angle θ 2 is the tilt angle of the helical axis of the chiral nematic liquid crystal.

第1領域5における、液晶層15のプレチルト角度θ1と、補償板40の第1補償層40aにおける光学軸の傾斜角度θ2は、ほぼ同じであることが好ましく、
θ1−5°≦θ2≦θ1+5°
の関係を満たしていることが好ましい。このように両角度を設定することにより、第1補償層40aによって、第1領域5の液晶層15による光漏れを効率よく防止することができる。
In the first region 5, the pretilt angle θ 1 of the liquid crystal layer 15 and the tilt angle θ 2 of the optical axis in the first compensation layer 40 a of the compensation plate 40 are preferably substantially the same,
θ 1 -5 ° ≦ θ 2 ≦ θ 1 + 5 °
It is preferable that the relationship is satisfied. By setting both angles in this way, light leakage by the liquid crystal layer 15 in the first region 5 can be efficiently prevented by the first compensation layer 40a.

第1領域5における液晶16aのプレチルト角が比較的大きいため、第1領域5では液晶配向の閾値電圧が比較的低く、表示による消費電力を下げることができる。これに伴い、第1領域5では、黒表示時の光漏れが増加する恐れがあるが、第1領域に形成された第1補償層40aによって光漏れを防止することができるので、コントラストを高く維持することができる。第1領域5におけるプレチルト角度θ1は、75°以上85°以下であることが好ましい。これにより、コントラストを必要十分に高く維持した、消費電力の少ない液晶表示パネル100を提供することが可能となる。 Since the pretilt angle of the liquid crystal 16a in the first region 5 is relatively large, the threshold voltage of the liquid crystal alignment is relatively low in the first region 5, and the power consumption by display can be reduced. Along with this, in the first region 5, there is a risk that light leakage during black display may increase, but light leakage can be prevented by the first compensation layer 40a formed in the first region, so that the contrast is increased. Can be maintained. The pretilt angle θ 1 in the first region 5 is preferably 75 ° to 85 °. As a result, it is possible to provide the liquid crystal display panel 100 with a sufficiently high contrast and low power consumption.

第2領域6における液晶層15の液晶16bの傾斜角度θ3は、第1領域における液晶16aの傾斜角度θ1よりも大きく設定される。両傾斜角度が異なるため、2つの領域5及び6において、互いに異なるV−T特性を得ることができ、輝度あるいは階調の視野角依存性が少ない表示を得ることが可能となる。充分な視野角特性を得るには、第1領域5における閾値電圧と第2領域6における閾値電圧に0.3V以上の差を与えることが好ましい。 The tilt angle θ 3 of the liquid crystal 16 b of the liquid crystal layer 15 in the second region 6 is set larger than the tilt angle θ 1 of the liquid crystal 16 a in the first region. Since the two tilt angles are different, different VT characteristics can be obtained in the two regions 5 and 6, and a display with less dependence on luminance or gradation on the viewing angle can be obtained. In order to obtain a sufficient viewing angle characteristic, it is preferable to give a difference of 0.3 V or more between the threshold voltage in the first region 5 and the threshold voltage in the second region 6.

また、傾斜角度θ1と傾斜角度θ3との差異に応じて、第2補償層40bにおける屈折率楕円体の傾斜角度θ4も傾斜角度θ2と異ならせているため(θ4>θ2)、第2領域6の液晶層15による光漏れが第2補償層40bによって防止される。 Further, the inclination angle θ 4 of the refractive index ellipsoid in the second compensation layer 40b is also different from the inclination angle θ 2 in accordance with the difference between the inclination angle θ 1 and the inclination angle θ 34 > θ 2 ), Light leakage by the liquid crystal layer 15 in the second region 6 is prevented by the second compensation layer 40b.

速い応答速度及びより低い駆動電圧を実現するために、第2領域6においても第2補償層40bの液晶43にある程度のプレチルトが与えられる。第2領域6において高いコントラストを確保するためには、プレチルト角は87°以上90°未満であることが好ましい。そのため、本実施形態では、第2領域6におけるプレチルト角度を89°とした。   In order to realize a fast response speed and a lower driving voltage, a certain amount of pretilt is given to the liquid crystal 43 of the second compensation layer 40b also in the second region 6. In order to ensure high contrast in the second region 6, the pretilt angle is preferably 87 ° or more and less than 90 °. Therefore, in the present embodiment, the pretilt angle in the second region 6 is set to 89 °.

V−T特性の評価は、電圧0Vの透過率を0%、電圧5Vの透過率を100%とした場合における、透過率が10%の電圧を与えて行なった。   The VT characteristics were evaluated by applying a voltage with a transmittance of 10% when the transmittance at a voltage of 0 V was 0% and the transmittance at a voltage of 5 V was 100%.

図5は、V−T特性と液晶16のプレチルト角度との関係を表したグラフを示している。このグラフには、プレチルト角度が89°(a)、80°(b)、70°(c)、及び60°(d)である場合の、透過率(縦軸:%)と印加電圧(横軸:V)との各対応関係が示されている。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the VT characteristic and the pretilt angle of the liquid crystal 16. This graph shows the transmittance (vertical axis:%) and applied voltage (horizontal) when the pretilt angles are 89 ° (a), 80 ° (b), 70 ° (c), and 60 ° (d). Each correspondence with the axis: V) is shown.

図5には、プレチルト角が60°及び70°の場合には、印加電圧が0Vの時に黒表示(透過率0%)が得られず、プレチルト角が80°及び89°の場合には印加電圧が0Vの時にも十分な黒表示が得られることが示されている。これにより、電圧無印加時に黒表示を得るためには、約75°以上のプレチルト角が必要であることがわかる。したがって、第1領域5の液晶16a、及び第2領域6の液晶16bのいずれにも、約75°以上のプレチルト角を与える必要がある。   FIG. 5 shows that when the pretilt angle is 60 ° and 70 °, black display (transmittance 0%) cannot be obtained when the applied voltage is 0 V, and when the pretilt angle is 80 ° and 89 °, the voltage is applied. It is shown that sufficient black display can be obtained even when the voltage is 0V. This shows that a pretilt angle of about 75 ° or more is necessary to obtain a black display when no voltage is applied. Therefore, it is necessary to give a pretilt angle of about 75 ° or more to both the liquid crystal 16a in the first region 5 and the liquid crystal 16b in the second region 6.

図6は、第1領域5と第2領域6における閾値電圧の差(縦軸:ΔV)と、第1領域5における液晶16aのプレチルト(横軸:PT1)との関係を表すグラフである。このグラフは、プレチルト角が85°以下の場合に、0.3V以上の閾値電圧の差(ΔV)が得られることを示している。第2領域6のプレチルト角は89°である。   FIG. 6 is a graph showing the relationship between the threshold voltage difference (vertical axis: ΔV) in the first region 5 and the second region 6 and the pretilt (horizontal axis: PT1) of the liquid crystal 16a in the first region 5. This graph shows that a threshold voltage difference (ΔV) of 0.3 V or more is obtained when the pretilt angle is 85 ° or less. The pretilt angle of the second region 6 is 89 °.

プレチルト角は、製造の容易さから、より小さく設定することが望ましい。また、プレチルト角が大きいと階調表示の補償効果が充分に得られないという問題がある。さらに、充分な階調表示の補償効果を実現するためには、0.3V以上のΔV(電圧シフトとも呼ぶ)が必要である。したがって、第1領域5の液晶16aには85°以下のプレチルト角が必要になる。   It is desirable to set the pretilt angle smaller for ease of manufacturing. Further, when the pretilt angle is large, there is a problem that a gradation display compensation effect cannot be obtained sufficiently. Furthermore, in order to realize a sufficient gradation display compensation effect, ΔV (also referred to as voltage shift) of 0.3 V or more is necessary. Therefore, the liquid crystal 16a in the first region 5 needs a pretilt angle of 85 ° or less.

上記の検討により、本実施形態においては、第1領域5におけるプレチルト角度θ1を、75°以上85°以下の範囲内に設定することにした。 Based on the above examination, in the present embodiment, the pretilt angle θ 1 in the first region 5 is set within the range of 75 ° to 85 °.

図7は、第1領域5における、黒表示時の漏れ光の平均割合(縦軸:%)と、液晶層15及び液晶層45のプレチルトの角度差(横軸:ΔPT(°))との関係を表している。この角度差(ΔPT)は、第1領域5における、第1配向制御層14aによって与えられたプレチルト角度(θ1)と、第1補償層40aにおける屈折率楕円体のz方向により近い光学軸の傾斜角度(θ2)との差ということもできる。 FIG. 7 shows the average ratio of leakage light (vertical axis:%) during black display in the first region 5 and the angle difference between the pretilts of the liquid crystal layer 15 and the liquid crystal layer 45 (horizontal axis: ΔPT (°)). Represents a relationship. This angle difference (ΔPT) is equal to the pretilt angle (θ 1 ) given by the first alignment control layer 14a in the first region 5 and the optical axis closer to the z direction of the refractive index ellipsoid in the first compensation layer 40a. It can also be said to be a difference from the inclination angle (θ 2 ).

図7を参照すると、角度差(ΔPT)が±5°の範囲内である場合、すなわち、θ1とθ2とが、
θ1−5°≦θ2≦θ1+5°
の関係を満たす場合に、漏れ光の割合が0.3%以下となることがわかる。画像表示において不快感を与えないコントラストの下限値は100である。100以上のコントラストを実現するためには、漏れ光が0.3%以下である必要がある、したがって、不快感を与えないコントラストを得るためには、角度差(ΔPT)を±5°以内の範囲に設定する必要がある。
Referring to FIG. 7, when the angle difference (ΔPT) is within a range of ± 5 °, that is, θ 1 and θ 2 are
θ 1 -5 ° ≦ θ 2 ≦ θ 1 + 5 °
It can be seen that the ratio of leakage light is 0.3% or less when the above relationship is satisfied. The lower limit of the contrast that does not cause discomfort in the image display is 100. In order to realize a contrast of 100 or more, the leakage light needs to be 0.3% or less. Therefore, in order to obtain a contrast that does not cause discomfort, the angle difference (ΔPT) is within ± 5 °. Must be set to a range.

図8は、第1領域5における、黒表示時の漏れ光の平均割合(縦軸:%)と、液晶層15におけるプレチルト角度(横軸:PT2=θ1)との関係を表している。ここで、黒表示時の漏れ光の平均割合は、補償板40で補償した後の漏れ光の平均割合である。 FIG. 8 shows the relationship between the average ratio of leakage light (vertical axis:%) during black display and the pretilt angle (horizontal axis: PT2 = θ 1 ) in the liquid crystal layer 15 in the first region 5. Here, the average ratio of leaked light during black display is the average ratio of leaked light after compensation by the compensation plate 40.

図8から、プレチルト角度が75°以下になると、ほぼ同じ角度のプレチルトが与えられた補償板40で補償しても、漏れ光の平均値が0.3%を超えて、急激に増加することがわかる。上述したように、不快感を与えないコントラストの値は100以上である。これを実現するためには、漏れ光が0.3%以下であること、すなわち液晶のプレチルト角度を75°より大きくする必要がある。   From FIG. 8, when the pretilt angle becomes 75 ° or less, the average value of the leaked light rapidly increases exceeding 0.3% even if compensation is performed by the compensator 40 to which the pretilt of substantially the same angle is given. I understand. As described above, the contrast value that does not cause discomfort is 100 or more. In order to realize this, it is necessary that leakage light is 0.3% or less, that is, the pretilt angle of the liquid crystal is larger than 75 °.

図9は、第1領域5における、黒表示時の漏れ光の平均割合(縦軸:%)と、液晶層15のリタデーションに対する補償板40のリタデーションの割合(横軸:%)との関係を表している。   FIG. 9 shows the relationship between the average ratio of leakage light during black display (vertical axis:%) and the ratio of retardation of the compensation plate 40 to the retardation of the liquid crystal layer 15 (horizontal axis:%) in the first region 5. Represents.

図9から、補償板40のリタデーションが液晶層15のリタデーションに対して50%以上80%以下の範囲内にない場合、漏れ光の平均割合が0.3%を超えることがわかる。よって、本実施形態では、補償板のリタデーションを、液晶層15のリタデーションの50%以上80%以下の範囲内となるようにした。   FIG. 9 shows that when the retardation of the compensation plate 40 is not in the range of 50% to 80% with respect to the retardation of the liquid crystal layer 15, the average ratio of leaked light exceeds 0.3%. Therefore, in the present embodiment, the retardation of the compensation plate is set in the range of 50% to 80% of the retardation of the liquid crystal layer 15.

本発明によれば、視野角特性及びコントラストの優れた液晶表示パネル及び液晶表示装置の消費電力を低減させることができる。   According to the present invention, power consumption of a liquid crystal display panel and a liquid crystal display device excellent in viewing angle characteristics and contrast can be reduced.

1 液晶表示装置
5 第1領域
6 第2領域
7 画素
10 TFT基板
11 透明基板
12 画素電極
13 配向層
14 配向制御層
14a 第1配向制御層
14b 第2配向制御層
15 液晶層
16、16a、16b 液晶
17 プレチルト角
20 対向基板
21 透明基板
22 共通電極
23 配向層
24 配向制御層
24a 第1配向制御層
24b 第2配向制御層
30 積層基板
40 補償板
40a 第1補償層
40b 第2補償層
41、42 基板
43 液晶
44 プレチルト角
45 液晶層
50 位相差板
60 第1偏光板
70 第2偏光板
80 走査線駆動回路
82 信号線駆動回路
84 制御回路
90 バックライトユニット
95 照射光
96 マスク
100 液晶表示パネル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid crystal display device 5 1st area | region 6 2nd area | region 7 Pixel 10 TFT substrate 11 Transparent substrate 12 Pixel electrode 13 Orientation layer 14 Orientation control layer 14a 1st orientation control layer 14b 2nd orientation control layer 15 Liquid crystal layer 16, 16a, 16b Liquid crystal 17 Pretilt angle 20 Counter substrate 21 Transparent substrate 22 Common electrode 23 Alignment layer 24 Alignment control layer 24a First alignment control layer 24b Second alignment control layer 30 Multilayer substrate 40 Compensation plate 40a First compensation layer 40b Second compensation layer 41, 42 substrate 43 liquid crystal 44 pretilt angle 45 liquid crystal layer 50 phase difference plate 60 first polarizing plate 70 second polarizing plate 80 scanning line driving circuit 82 signal line driving circuit 84 control circuit 90 backlight unit 95 irradiation light 96 mask 100 liquid crystal display panel

Claims (8)

複数の画素を有する垂直配向型の液晶表示パネルであって、
TFT基板と、
前記TFT基板に対向して配置された対向基板と、
前記TFT基板と前記対向基板との間に配置された第1液晶を含む第1液晶層と、
前記TFT基板及び前記対向基板の前記第1液晶層側の面に形成された配向制御層と、
前記対向基板の、前記第1液晶層とは反対側に配置された、第2液晶を含む第2液晶層からなる補償板と、を備え、
前記複数の画素は、それぞれ第1領域及び第2領域を含み、
前記第1領域における、前記対向基板の基板面に対する、前記第1液晶層に電圧が印加されていない場合の前記第1液晶の傾斜角度をθ1、前記第2液晶層の屈折率楕円体の、前記基板面に垂直な方向により近い光学軸の傾斜角度をθ2、とした場合、
θ1−5°≦θ2≦θ1+5°
を満たす、液晶表示パネル。
A vertical alignment type liquid crystal display panel having a plurality of pixels,
A TFT substrate;
A counter substrate disposed opposite the TFT substrate;
A first liquid crystal layer including a first liquid crystal disposed between the TFT substrate and the counter substrate;
An alignment control layer formed on the first liquid crystal layer side surface of the TFT substrate and the counter substrate;
A compensator made of a second liquid crystal layer including a second liquid crystal, disposed on the opposite substrate to the opposite side of the first liquid crystal layer,
Each of the plurality of pixels includes a first region and a second region;
The tilt angle of the first liquid crystal when the voltage is not applied to the first liquid crystal layer with respect to the substrate surface of the counter substrate in the first region is θ 1 , and the refractive index ellipsoid of the second liquid crystal layer is When the inclination angle of the optical axis closer to the direction perpendicular to the substrate surface is θ 2 ,
θ 1 -5 ° ≦ θ 2 ≦ θ 1 + 5 °
Meet the LCD panel.
前記傾斜角度θ1は、75°以上85°以下である、請求項1に記載の液晶表示パネル。 The liquid crystal display panel according to claim 1, wherein the inclination angle θ 1 is not less than 75 ° and not more than 85 °. 前記第2領域における、前記第1液晶層に電圧が印加されていない場合の、前記第1液晶の前記基板面に対する傾斜角度をθ3とした場合、前記傾斜角度θ3が前記傾斜角度θ1よりも大きい、請求項1または2に記載の液晶表示パネル。 In the second region, when the inclination angle of the first liquid crystal with respect to the substrate surface when no voltage is applied to the first liquid crystal layer is θ 3 , the inclination angle θ 3 is the inclination angle θ 1. The liquid crystal display panel according to claim 1, wherein the liquid crystal display panel is larger than the liquid crystal display panel. 前記第2領域における、前記第2液晶層の屈折率楕円体の前記基板面に垂直な方向により近い光学軸の傾斜角度をθ4、とした場合、前記傾斜角度θ4が前記傾斜角度θ2よりも大きい、請求項1から3のいずれかに記載の液晶表示パネル。 When the tilt angle of the optical axis closer to the direction perpendicular to the substrate surface of the refractive index ellipsoid of the second liquid crystal layer in the second region is θ 4 , the tilt angle θ 4 is the tilt angle θ 2. The liquid crystal display panel according to claim 1, wherein the liquid crystal display panel is larger than the liquid crystal display panel. 前記第2液晶がディスコティック液晶であり、前記傾斜角度θ2が、前記ディスコティック液晶の前記基板面に垂直な方向により近い光学軸の傾斜角度である、請求項1から4のいずれかに記載の液晶表示パネル。 The second liquid crystal is a discotic liquid crystal, and the tilt angle θ 2 is a tilt angle of an optical axis closer to a direction perpendicular to the substrate surface of the discotic liquid crystal. LCD panel. 前記第2液晶がカイラルネマティック液晶であり、前記傾斜角度θ2が、前記カイラルネマティック液晶のヘリカル軸の傾斜角度である、請求項1から4のいずれかに記載の液晶表示パネル。 5. The liquid crystal display panel according to claim 1, wherein the second liquid crystal is a chiral nematic liquid crystal, and the tilt angle θ 2 is a tilt angle of a helical axis of the chiral nematic liquid crystal. 前記第1領域において、前記補償板のリタデーションが、前記第1液晶層のリタデーションの50%以上80%以下である、請求項1から6のいずれかに記載の液晶表示パネル。   7. The liquid crystal display panel according to claim 1, wherein in the first region, the retardation of the compensation plate is 50% or more and 80% or less of the retardation of the first liquid crystal layer. 前記配向制御層が、前記第1液晶層において前記第1液晶と混合されたモノマーを、前記第1液晶層に電圧を印加した状態で硬化させて形成されたポリマー層である、請求項1から7のいずれかに記載の液晶表示パネル。   The alignment control layer is a polymer layer formed by curing a monomer mixed with the first liquid crystal in the first liquid crystal layer while applying a voltage to the first liquid crystal layer. 8. A liquid crystal display panel according to any one of 7 above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013041277A (en) * 2011-08-11 2013-02-28 Chi Mei Corp Display apparatus and polarizer for multi-domain vertical aligned liquid crystal display apparatus

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