JP2011197112A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、単純マトリクス駆動により動作させる液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device operated by simple matrix driving.
情報表示装置として、背景表示部や暗表示部の表示輝度の非常に低い表示装置が求められており、これを実現し得るものの1つとして垂直配向型の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、初期配向状態における正面観察時の光学特性がクロスニコル配置の偏光板における光学特性とほぼ同等になるため、初期配向状態における透過率を非常に低くすることが可能となる。 As an information display device, a display device having a very low display brightness of a background display portion or a dark display portion is required, and a vertical alignment type liquid crystal display device is known as one that can realize this. The vertical alignment type liquid crystal display device has almost the same optical characteristics when viewed from the front in the initial alignment state as that of the polarizing plate in the crossed Nicols arrangement, so the transmittance in the initial alignment state can be very low. It becomes.
上記のような垂直配向型の液晶表示装置において、電圧印加時にも良好な視角特性を獲得するためには、液晶分子の配向方向を1つの画素内において複数の方向へ分けること(マルチドメイン配向)が有効であり、これを実現するために種々の技術が提案されている。例えば、特許第2507122号公報(特許文献1)には、上下基板のそれぞれに短冊状の電極を設け、上基板の短冊状電極と下基板の短冊状電極とが交差するように配置して各々の交点を1画素とするドットマトリクス型の液晶表示装置において、上記のマルチドメイン配向を実現する電極構造が開示されている。また、特許第4107978号公報(特許文献2)には、セグメント表示型の液晶表示装置において、上記のマルチドメイン配向を実現する電極構造が開示されている。この液晶表示装置では、対向配置される上下電極のそれぞれに細長い矩形状の開口部が設けられており、上電極の開口部と下電極の開口部とが平面視において互い違いに並ぶように上下電極を配置している。それにより、各開口部周辺に斜め電界を発生させることができるので、開口部を境界として液晶分子の配向方向を180°回転させることができる。 In the vertical alignment type liquid crystal display device as described above, in order to obtain good viewing angle characteristics even when a voltage is applied, the alignment direction of liquid crystal molecules is divided into a plurality of directions within one pixel (multi-domain alignment). Is effective, and various techniques have been proposed to realize this. For example, in Japanese Patent No. 2507122 (Patent Document 1), a strip electrode is provided on each of the upper and lower substrates, and the strip electrode on the upper substrate and the strip electrode on the lower substrate are arranged so as to intersect each other. In a dot matrix type liquid crystal display device in which the intersection of each pixel is one pixel, an electrode structure for realizing the multi-domain alignment is disclosed. Japanese Patent No. 4107978 (Patent Document 2) discloses an electrode structure that realizes the above multi-domain alignment in a segment display type liquid crystal display device. In this liquid crystal display device, each of the vertically arranged upper and lower electrodes is provided with an elongated rectangular opening, and the upper and lower electrodes are arranged so that the openings of the upper electrode and the openings of the lower electrode are arranged alternately in a plan view. Is arranged. Thereby, since an oblique electric field can be generated around each opening, the alignment direction of the liquid crystal molecules can be rotated 180 ° with the opening as a boundary.
また、液晶表示装置の上下各電極に対し、表示領域における視野の左右方向もしくは上下方向を基準として斜めに矩形状の開口部を設けた先行例も知られている。例えば、2ドメイン配向を実現する例が特開2007−187826号公報(特許文献3)に開示されており、4ドメイン配向を実現する例が特開2007−256300号公報(特許文献4)および特開2008−129050号公報(特許文献5)に開示されている。これらの文献に示される手法は電極形状が任意であるセグメント表示型の液晶表示装置に対して特に有効である。 There is also a known example in which rectangular openings are provided obliquely with respect to the upper and lower electrodes of the liquid crystal display device with reference to the horizontal or vertical direction of the visual field in the display area. For example, an example of realizing two-domain alignment is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-187826 (Patent Document 3), and an example of realizing four-domain alignment is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-256300 (Patent Document 4) and This is disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-129050 (Patent Document 5). The methods shown in these documents are particularly effective for a segment display type liquid crystal display device having an arbitrary electrode shape.
また、各画素にTFT(薄膜トランジスタ)素子を設けたアクティブマトリクス型の液晶表示装置において、上記のマルチドメイン配向を実現する電極構造は、例えば特開2001−188242号公報(特許文献6)に開示されている。しかしながら、単純マトリクス駆動法を用いたドットマトリクス型の液晶表示装置に関してはマルチドメイン配向を実現するための具体例が示されていない。したがって、当該液晶表示装置においてマルチドメイン配向を実現し、かつ配向均一性、高開口率を実現可能な技術が望まれている。 In addition, in an active matrix liquid crystal display device in which each pixel is provided with a TFT (thin film transistor) element, an electrode structure for realizing the above multi-domain alignment is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-188242 (Patent Document 6). ing. However, a specific example for realizing multi-domain alignment is not shown for a dot matrix type liquid crystal display device using a simple matrix driving method. Therefore, there is a demand for a technology that can realize multi-domain alignment and can achieve alignment uniformity and a high aperture ratio in the liquid crystal display device.
本発明に係る具体的態様は、単純マトリクス駆動法を用いたドットマトリクス型の液晶表示装置において、画素内のマルチドメイン配向を実現し、併せて配向均一性並びに高開口率を実現し得る技術を提供することを目的の1つとする。 A specific embodiment according to the present invention is a technology that can realize multi-domain alignment in a pixel and also achieve alignment uniformity and a high aperture ratio in a dot matrix type liquid crystal display device using a simple matrix driving method. One of the purposes is to provide it.
本発明に係る一態様の液晶表示装置は、単純マトリクス駆動される液晶表示装置であって、(a)互いの一面側を対向して配置された第1基板及び第2基板と、(b)第1基板の一面側に設けられており、第1方向に延在する帯状の第1電極と、(c)第2基板の一面側に設けられており、第1方向と略直交する第2方向に延在する帯状の第2電極と、(d)第1基板の一面側と第2基板の一面側との相互間に設けられており、誘電率異方性が負である液晶分子を含有し、かつ垂直配向した液晶層と、を含み、(e)第1電極と第2電極が相互に重なる交差領域が略矩形状であり、(f)第1電極は、上記の交差領域において、第1方向に沿った仮想的な基準線を挟んで線対称に配置された略V字形状の複数の第1開口部を有し、(g)第2電極は、上記の交差領域において、上記の基準線を挟んで線対称に配置された略V字形状の複数の第2開口部を有し、(h)複数の第1開口部及び複数の第2開口部は、各々、上記の基準線に対して略45°傾けて第1領域に配置された部位と、上記の基準線に対して略−45°傾けて第2領域に配置された部位を有し、(i)複数の第1開口部と複数の第2開口部が、第1方向に沿って、平面視において重ならず交互に配置された、液晶表示装置である。 A liquid crystal display device according to an aspect of the present invention is a liquid crystal display device that is driven in a simple matrix, and includes: (a) a first substrate and a second substrate that are disposed so as to face each other; and (b). A strip-shaped first electrode provided on one side of the first substrate and extending in the first direction; and (c) a second electrode provided on the one side of the second substrate and substantially orthogonal to the first direction. A band-shaped second electrode extending in the direction, and (d) liquid crystal molecules provided between the one surface side of the first substrate and the one surface side of the second substrate, and having negative dielectric anisotropy And (e) a crossing region in which the first electrode and the second electrode overlap each other is substantially rectangular, and (f) the first electrode is in the crossing region. A plurality of substantially V-shaped first openings arranged symmetrically with respect to a virtual reference line along the first direction, and (g) second The pole has a plurality of substantially V-shaped second openings arranged symmetrically with respect to the reference line in the intersection region, and (h) the plurality of first openings and the plurality of second openings. Each of the two openings is a portion disposed in the first region with an inclination of approximately 45 ° with respect to the reference line, and a portion disposed with an inclination of approximately −45 ° with respect to the reference line in the second region. (I) A liquid crystal display device in which a plurality of first openings and a plurality of second openings are alternately arranged along the first direction without overlapping in plan view.
本発明に係る他の態様の液晶表示装置は、単純マトリクス駆動される液晶表示装置であって、(a)互いの一面側を対向して配置された第1基板及び第2基板と、(b)第1基板の一面側に設けられており、第1方向に延在する帯状の第1電極と、(c)第2基板の一面側に設けられており、第1方向と略直交する第2方向に延在し、かつ当該第2方向に沿って間欠的に配置された頂角の内角が略90°であるジグザグな帯状の第2電極と、(d)第1基板の一面側と第2基板の一面側との相互間に設けられており、誘電率異方性が負である液晶分子を含有し、かつ垂直配向した液晶層と、を含み、(e)第1電極と第2電極とが相互に重なる交差領域が略V字形状であり、(f)第1電極は、上記の交差領域において、第1方向に沿った仮想的な基準線を挟んで線対称に配置された略V字形状の複数の第1開口部を有し、(g)第2電極は、上記の交差領域において、上記の基準線を挟んで線対称に配置された略V字形状の複数の第2開口部を有し、(h)複数の第1開口部及び複数の第2開口部は、各々、上記の基準線に対して略45°傾けて第1領域に配置された部位と、基準線に対して略−45°傾けて第2領域に配置された部位を有し、(i)複数の第1開口部と複数の第2開口部が、第1方向に沿って、平面視において重ならず交互に配置された、液晶表示装置である。 A liquid crystal display device according to another aspect of the present invention is a liquid crystal display device that is driven in a simple matrix, and includes (a) a first substrate and a second substrate that are disposed so as to face each other, and (b) ) Provided on one surface side of the first substrate and extending in the first direction; and (c) provided on the one surface side of the second substrate and substantially perpendicular to the first direction. A zigzag-shaped second electrode extending in two directions and intermittently arranged along the second direction and having an inner angle of approximately 90 °, and (d) one surface side of the first substrate; A liquid crystal layer that is provided between one surface side of the second substrate and includes liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy and is vertically aligned, and (e) a first electrode and a first electrode The intersecting region where the two electrodes overlap each other is substantially V-shaped, and (f) the first electrode is a temporary region along the first direction in the intersecting region. A plurality of substantially V-shaped first openings arranged symmetrically with respect to a common reference line, and (g) the second electrode is a line across the reference line in the intersection region. A plurality of substantially V-shaped second openings arranged symmetrically; and (h) the plurality of first openings and the plurality of second openings are each about 45 ° with respect to the reference line. A portion disposed in the first region by tilting and a portion disposed in the second region by tilting by approximately −45 ° with respect to the reference line, and (i) a plurality of first openings and a plurality of second openings. This is a liquid crystal display device in which the portions are alternately arranged along the first direction without overlapping in plan view.
上記いずれかの液晶表示装置によれば、単純マトリクス駆動法を用いたドットマトリクス型の液晶表示装置において、画素内において各開口部を境界にして4つの配向方向を示す4ドメイン配向制御を実現し、併せて配向均一性並びに高開口率を実現することができる。 According to any one of the above liquid crystal display devices, in a dot matrix type liquid crystal display device using a simple matrix driving method, 4-domain alignment control indicating four alignment directions is realized with each opening as a boundary in a pixel. In addition, alignment uniformity and a high aperture ratio can be realized.
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、一実施形態の液晶表示装置の外観模式図および部分拡大図である。また、図2は、図1に示した液晶表示装置のa−a’線における部分断面図である。各図に示す本実施形態の液晶表示装置は、上側基板(第1基板)1、複数の上側電極(第1電極)2、配向膜3、下側基板(第2基板)4、複数の下側電極(第2電極)5、配向膜6、液晶層7、上側偏光板(第1偏光板)8、下側偏光板(第2偏光板)9を含んで構成されている。 FIG. 1 is a schematic external view and a partially enlarged view of a liquid crystal display device according to an embodiment. FIG. 2 is a partial cross-sectional view taken along the line a-a ′ of the liquid crystal display device shown in FIG. 1. The liquid crystal display device of this embodiment shown in each figure includes an upper substrate (first substrate) 1, a plurality of upper electrodes (first electrodes) 2, an alignment film 3, a lower substrate (second substrate) 4, and a plurality of lower substrates. It includes a side electrode (second electrode) 5, an alignment film 6, a liquid crystal layer 7, an upper polarizing plate (first polarizing plate) 8, and a lower polarizing plate (second polarizing plate) 9.
上側基板1および下側基板4は、それぞれ、例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。上側基板1と下側基板4との相互間には、スペーサー(粒状体)が分散して配置されている。これらのスペーサーにより、上側基板1と下側基板4との間隙が所定距離(例えば4.0μm程度)に保たれる。 The upper substrate 1 and the lower substrate 4 are transparent substrates such as a glass substrate and a plastic substrate, respectively. Between the upper substrate 1 and the lower substrate 4, spacers (granular bodies) are dispersed and arranged. By these spacers, the gap between the upper substrate 1 and the lower substrate 4 is kept at a predetermined distance (for example, about 4.0 μm).
複数の上側電極2は、上側基板1の一面上に設けられている。各上側電極2は、帯状(ストライプ状)に形成されており、上側基板1の一面上において一方向に延在している。本実施形態では、各上側電極2は、図1中においては上下方向(第1方向)に延在している。各上側電極2は、例えばインジウム錫酸化物(ITO)などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。また、便宜上図1および図2では図示を省略しているが、各上側電極2は、そのエッジ部分に矩形状の開口部を有する。これについては後ほど詳述する。 The plurality of upper electrodes 2 are provided on one surface of the upper substrate 1. Each upper electrode 2 is formed in a strip shape (stripe shape), and extends in one direction on one surface of the upper substrate 1. In the present embodiment, each upper electrode 2 extends in the vertical direction (first direction) in FIG. Each upper electrode 2 is configured by appropriately patterning a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO), for example. Although not shown in FIGS. 1 and 2 for convenience, each upper electrode 2 has a rectangular opening at its edge portion. This will be described in detail later.
複数の下側電極5は、下側基板4の一面上に設けられている。各下側電極5は、帯状に形成されており、下側基板4の一面上において一方向に延在している。本実施形態では、各下側電極5は、図1中においては左右方向(第2方向)に延在している。各下側電極5は、例えばインジウム錫酸化物(ITO)などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。 The plurality of lower electrodes 5 are provided on one surface of the lower substrate 4. Each lower electrode 5 is formed in a belt shape and extends in one direction on one surface of the lower substrate 4. In the present embodiment, each lower electrode 5 extends in the left-right direction (second direction) in FIG. Each lower electrode 5 is configured by appropriately patterning a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO), for example.
図1の部分拡大図に示すように、本実施形態の液晶表示装置では、上側電極2と下側電極5とが平面視において重なる箇所(交差領域所)のそれぞれが画素部11となる。図1中では1つの画素部11のみが着色をして示されている。本実施形態では、上側電極2と下側電極5のそれぞれの幅は等しく、例えば0.42mmに設定されている。したがって、本実施形態における画素部11は、0.42mm四方の正方形状である。また、隣り合う2つの上側電極2の相互間距離は、例えば0.03mmに設定されている。同様に、隣り合う2つの下側電極5の相互間距離は、例えば0.03mmに設定されている。 As shown in the partially enlarged view of FIG. 1, in the liquid crystal display device of the present embodiment, each of the portions (intersection regions) where the upper electrode 2 and the lower electrode 5 overlap in plan view is the pixel unit 11. In FIG. 1, only one pixel portion 11 is shown colored. In the present embodiment, the widths of the upper electrode 2 and the lower electrode 5 are equal to each other, for example, set to 0.42 mm. Accordingly, the pixel unit 11 in the present embodiment has a square shape of 0.42 mm square. Further, the distance between two adjacent upper electrodes 2 is set to 0.03 mm, for example. Similarly, the distance between two adjacent lower electrodes 5 is set to 0.03 mm, for example.
配向膜3は、上側基板1の一面側に、各上側電極2を覆うようにして設けられている。同様に、配向膜6は、下側基板4の一面側に、各下側電極5を覆うようにして設けられている。本実施形態においては、配向膜3および配向膜6としては、液晶層3の初期状態(電圧無印加時)における配向状態を垂直配向状態に規制するもの(垂直配向膜)が用いられている。 The alignment film 3 is provided on one surface side of the upper substrate 1 so as to cover each upper electrode 2. Similarly, the alignment film 6 is provided on one surface side of the lower substrate 4 so as to cover each lower electrode 5. In the present embodiment, as the alignment film 3 and the alignment film 6, a film (vertical alignment film) that restricts the alignment state of the liquid crystal layer 3 in the initial state (when no voltage is applied) to the vertical alignment state is used.
液晶層7は、上側基板1の各上側電極2と下側基板4の各下側電極5との相互間に設けられている。本実施形態においては、誘電率異方性Δεが負(Δε<0)の液晶材料(ネマティック液晶材料)を用いて液晶層7が構成されている。液晶層7に図示された太線10は、電圧印加時における液晶分子の配向方向(ダイレクター)を模式的に示したものである。本実施形態の液晶表示装置においては、液晶層7の液晶分子の配向状態は初期状態(電圧無印加状態)において垂直配向しており、電圧印加により電界方向と交差するように液晶分子の配向状態が変化する。 The liquid crystal layer 7 is provided between each upper electrode 2 of the upper substrate 1 and each lower electrode 5 of the lower substrate 4. In the present embodiment, the liquid crystal layer 7 is configured using a liquid crystal material (nematic liquid crystal material) having a negative dielectric anisotropy Δε (Δε <0). A thick line 10 illustrated in the liquid crystal layer 7 schematically shows an alignment direction (director) of liquid crystal molecules when a voltage is applied. In the liquid crystal display device of the present embodiment, the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 7 is vertical alignment in the initial state (no voltage applied state), and the alignment state of the liquid crystal molecules so as to intersect the electric field direction by voltage application. Changes.
上側偏光板8は、上側基板1の外側に配置されている。また、下側偏光板9は、下側基板4の外側に配置されている。上側偏光板8と下側偏光板9とは、例えばクロスニコル配置とされる。図1に示すように本実施形態では、上側偏光板8の吸収軸は3時−9時方向(下側電極5の延在方向)に設定され、下側偏光板9の吸収軸は上側偏光板8の吸収軸と略直交する方向に設定されている。 The upper polarizing plate 8 is disposed outside the upper substrate 1. The lower polarizing plate 9 is disposed outside the lower substrate 4. The upper polarizing plate 8 and the lower polarizing plate 9 are, for example, in a crossed Nicols arrangement. As shown in FIG. 1, in this embodiment, the absorption axis of the upper polarizing plate 8 is set in the 3 o'clock to 9 o'clock direction (extending direction of the lower electrode 5), and the absorption axis of the lower polarizing plate 9 is the upper polarization. It is set in a direction substantially orthogonal to the absorption axis of the plate 8.
次に、液晶表示装置の製造方法の一例について詳細に説明する。 Next, an example of a manufacturing method of the liquid crystal display device will be described in detail.
まず、一面上に透明電極を有する基板を用意する。基板としては、例えば片面が研磨され、その表面にSiO2がコートされ、その上にITO(インジウム錫酸化物)からなる透明導電膜が形成されたガラス基板を用いることができる。ガラス基板の板厚は例えば0.7mm、シート抵抗は例えば30Ω□である。 First, a substrate having a transparent electrode on one surface is prepared. As the substrate, for example, a glass substrate in which one surface is polished, SiO 2 is coated on the surface, and a transparent conductive film made of ITO (indium tin oxide) is formed thereon can be used. The plate thickness of the glass substrate is, for example, 0.7 mm, and the sheet resistance is, for example, 30Ω □.
上記の基板に対して既知のフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程を実行する。例えば、基板に対してポジ型フォトレジストをロールコーター等により塗布する。その後、クロム金属膜等によって所望のパターンが形成されたフォトマスクを用いて、フォトレジスト面とフォトマスクの金属膜面を密着した後、紫外線を照射することにより、フォトレジストのパターンを焼き付ける。その後、所定条件(例えば120℃で10分間)でフォトレジストを焼成し、所定溶液(例えばKOH水溶液)によりウェット現像処理を行うことにより、紫外線照射された部分のレジストを除去する。その後、所定条件(例えば120℃で30分間)の焼成を行うことによりレジストパターンの強度を向上させ、所定溶液(例えば40℃の塩酸と硫酸の混合水溶液)を用いてITO膜のエッチング処理を行う。最後に、所定溶液(例えばNaOH水溶液)を用いてレジストを除去する。それにより、各上側電極2を有する上側基板1、各下側電極5を有する下側基板4がそれぞれ形成される。 A known photolithography process and etching process are performed on the substrate. For example, a positive photoresist is applied to the substrate with a roll coater or the like. Thereafter, using a photomask having a desired pattern formed of a chromium metal film or the like, the photoresist surface and the metal film surface of the photomask are brought into close contact with each other, and then the photoresist pattern is baked by irradiating ultraviolet rays. Thereafter, the photoresist is baked under a predetermined condition (for example, 120 ° C. for 10 minutes), and wet development is performed with a predetermined solution (for example, KOH aqueous solution), thereby removing the resist irradiated with the ultraviolet rays. Thereafter, the resist pattern strength is improved by baking under predetermined conditions (for example, 120 ° C. for 30 minutes), and the ITO film is etched using a predetermined solution (for example, a mixed aqueous solution of hydrochloric acid and sulfuric acid at 40 ° C.). . Finally, the resist is removed using a predetermined solution (for example, NaOH aqueous solution). Thereby, an upper substrate 1 having each upper electrode 2 and a lower substrate 4 having each lower electrode 5 are formed.
次いで、上側基板1の一面上に配向膜3が形成され、下側基板4の一面上に配向膜6が形成される。具体的には、各基板をアルカリ溶液等で洗浄した後、垂直配向膜の材料液をフレキソ印刷等の方法によって各基板の一面上にそれぞれ塗布し、これらをクリーンオーブン内にて焼成する(例えば、180℃、30分間)。 Next, the alignment film 3 is formed on one surface of the upper substrate 1, and the alignment film 6 is formed on one surface of the lower substrate 4. Specifically, after each substrate is washed with an alkali solution or the like, the material liquid of the vertical alignment film is applied onto one surface of each substrate by a method such as flexographic printing, and these are baked in a clean oven (for example, , 180 ° C., 30 minutes).
次いで、一方の基板上(例えば、上側基板1の一面上)には、例えば4μm程度の粒径のスペーサーが散布される。スペーサーの散布は、例えば乾式散布法によって行われる。また、他方の基板上(例えば、下側基板4の一面上)にシール材が形成される。シール材は、例えば4.2μm程度の粒径のシリカ製スペーサーが混入されたものをスクリーン印刷等の方法によって塗布することにより形成される。 Next, spacers having a particle diameter of, for example, about 4 μm are dispersed on one substrate (for example, one surface of the upper substrate 1). The spacer is sprayed by, for example, a dry spraying method. Further, a sealing material is formed on the other substrate (for example, on one surface of the lower substrate 4). The sealing material is formed by applying a mixture of silica spacers having a particle size of about 4.2 μm by a method such as screen printing.
次いで、上側基板1と下側基板4を、これらの一面同士が対向し、各配向膜3、6に対する配向処理の方向がアンチパラレルとなるようにして貼り合わせ、一定の加圧状態にて焼成する。それによりシール材が硬化し、上側基板1と下側基板4が固定される(空セルが完成する)。上側基板1と下側基板4とは、上側電極2と下側電極5とが交差するように配置される(図1参照)。 Next, the upper substrate 1 and the lower substrate 4 are bonded together so that their one surfaces face each other and the alignment treatment directions for the alignment films 3 and 6 are antiparallel, and fired in a constant pressure state. To do. Thereby, the sealing material is cured, and the upper substrate 1 and the lower substrate 4 are fixed (an empty cell is completed). The upper substrate 1 and the lower substrate 4 are arranged so that the upper electrode 2 and the lower electrode 5 intersect (see FIG. 1).
次いで、真空注入法等の方法によって、上側基板1と下側基板4の間隙に液晶材料(誘電率異方性Δε<0のもの)を注入し、当該注入に用いた注入口を封止した後に、焼成する(例えば120℃、1時間)。これにより液晶層7が形成される。 Next, a liquid crystal material (with a dielectric anisotropy Δε <0) is injected into the gap between the upper substrate 1 and the lower substrate 4 by a method such as vacuum injection, and the injection port used for the injection is sealed. Later, firing is performed (for example, 120 ° C., 1 hour). Thereby, the liquid crystal layer 7 is formed.
その後、空セルを適宜洗浄した後に乾燥し、上側基板1の外側に上側偏光板8を貼り合わせ、かつ下側基板4の外側に下側偏光板9を貼り合わせる。上側偏光板8と下側偏光板9のそれぞれは、上記したように、液晶層7の中央における液晶分子の配向方向に対して略45°の角度を有し、かつお互いがクロスニコルとなるように配置される。以上により、図1および図2に示した液晶表示装置が完成する。 Thereafter, the empty cell is appropriately washed and dried, and the upper polarizing plate 8 is bonded to the outside of the upper substrate 1, and the lower polarizing plate 9 is bonded to the outer side of the lower substrate 4. As described above, each of the upper polarizing plate 8 and the lower polarizing plate 9 has an angle of approximately 45 ° with respect to the alignment direction of the liquid crystal molecules at the center of the liquid crystal layer 7 and is mutually crossed Nicol. Placed in. Thus, the liquid crystal display device shown in FIGS. 1 and 2 is completed.
本実施形態の液晶表示装置の基本構造は上記の通りであり、次に、上側電極2および下側電極5のそれぞれに設けられる複数の開口部の構造が異なるいくつかの実施例を説明する。 The basic structure of the liquid crystal display device of the present embodiment is as described above. Next, several examples in which the structures of a plurality of openings provided in each of the upper electrode 2 and the lower electrode 5 are different will be described.
(第1実施例)
第1の実施例として、複数の開口部を用いて斜め電界を発生し、それにより液晶分子の配向方向を制御する液晶表示素子について説明する。始めに、動作原理について上記した図2に示した液晶表示装置の断面図に基づいて説明する。図2に示すように、上側電極2と下側電極5のそれぞれには一定間隔で配置された複数の開口部が存在する。これらの開口部は、上側電極2の開口部と下側電極5の開口部とが互い違いに配置されている。この場合、上側電極2と下側電極5の間に液晶層7の閾値電圧以上の電圧を印加すると、各開口部付近では図中に点線で示したように斜め電界が発生する。液晶層7の液晶分子は、各開口部付近においてはこの斜め電界と直交するように再配向するため、各開口部を境界にして配向方向が180°異なるマルチドメイン配向制御が可能となる。
(First embodiment)
As a first embodiment, a liquid crystal display element that generates an oblique electric field using a plurality of openings and thereby controls the alignment direction of liquid crystal molecules will be described. First, the operation principle will be described based on the cross-sectional view of the liquid crystal display device shown in FIG. As shown in FIG. 2, each of the upper electrode 2 and the lower electrode 5 has a plurality of openings arranged at regular intervals. In these openings, the openings of the upper electrode 2 and the openings of the lower electrode 5 are alternately arranged. In this case, when a voltage equal to or higher than the threshold voltage of the liquid crystal layer 7 is applied between the upper electrode 2 and the lower electrode 5, an oblique electric field is generated in the vicinity of each opening as shown by the dotted line in the figure. Since the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 7 are re-orientated in the vicinity of each opening so as to be orthogonal to the oblique electric field, multi-domain alignment control with a different orientation direction by 180 ° is possible with each opening as a boundary.
図3は、上側電極2および下側電極5とそれらに設けられる複数の開口部を示す平面図である。詳細には、図3(a)は上側電極2と下側電極5の交差領域(交差部)である画素部11の1つを示す平面図であり、図3(b)は上側電極2の部分的な平面図であり、図3(c)は下側電極5の部分的な平面図である。 FIG. 3 is a plan view showing the upper electrode 2 and the lower electrode 5 and a plurality of openings provided in them. Specifically, FIG. 3A is a plan view showing one of the pixel portions 11 which is an intersection region (intersection) of the upper electrode 2 and the lower electrode 5, and FIG. FIG. 3C is a partial plan view of the lower electrode 5.
まず、図3(a)に基づいて画素部11について説明する。画素部11は、上側電極2と下側電極5の交差領域に設けられており、図示のように仮想的な基準線mを挟んで隣接する2つの領域を有する。便宜上、基準線mを挟んで図中右側の領域を「第1領域」、図中左側の領域を「第2領域」と呼ぶ。図示の例では、基準線mが画素部11の中心を通るように設定されている。 First, the pixel unit 11 will be described with reference to FIG. The pixel unit 11 is provided in an intersecting region between the upper electrode 2 and the lower electrode 5 and has two regions adjacent to each other with a virtual reference line m interposed therebetween as illustrated. For convenience, the area on the right side of the drawing with the reference line m interposed therebetween is called “first area”, and the area on the left side of the figure is called “second area”. In the illustrated example, the reference line m is set so as to pass through the center of the pixel unit 11.
図3(b)に示すように上側電極2は、第1方向に沿って配列された複数の第1開口部21を有する。各第1開口部21は、基準線mに対して長手方向を時計回りに45°傾けて配置された第1傾斜部21aと、基準線mに対して長手方向を反時計回りに45°(すなわち−45°)傾けて配置された第2傾斜部21bと、を有する。図示のように、第1傾斜部21aと第2傾斜部21bは、基準線mを対称軸として線対称に配置され、かつ相互に繋がっており、全体として頂角が略90°の略V状形状の第1開口部21を構成している。 As shown in FIG. 3B, the upper electrode 2 has a plurality of first openings 21 arranged along the first direction. Each of the first openings 21 has a first inclined portion 21a arranged with the longitudinal direction inclined 45 ° clockwise relative to the reference line m, and a longitudinal direction 45 ° counterclockwise with respect to the reference line m ( In other words, the second inclined portion 21b is disposed so as to be inclined. As shown in the figure, the first inclined portion 21a and the second inclined portion 21b are arranged symmetrically with respect to the reference line m as an axis of symmetry and are connected to each other, and have a substantially V shape with an apex angle of about 90 ° as a whole. A first opening 21 having a shape is formed.
また、上側電極2の各第1開口部21を挟んで隔てられた部分同士を電気的に接続するために、各第1開口部21は、第1傾斜部21aの長手方向において間欠的に配置された複数のつなぎ目部分25と、第2傾斜部21bの長手方向において間欠的に配置された複数のつなぎ目部分26と、を有する(図中では各1つのつなぎ目部分25、26のみ符号を付す)。これらのつなぎ目部分25、26は、一定の周期(間隔)で配置されることが好ましい。つなぎ目部分25、26を多く配置することで上側電極2の高抵抗化を抑制することが可能となる。ただし、後述する配向不良を誘発する懸念があるため、これらのつなぎ目部分25、26を多く配置し過ぎることは好ましくない。第1実施例では、略0.1mm間隔で各つなぎ目部分25、26を配置した。 Further, in order to electrically connect the portions of the upper electrode 2 that are spaced across the first openings 21, the first openings 21 are intermittently arranged in the longitudinal direction of the first inclined portion 21a. A plurality of joint portions 25 and a plurality of joint portions 26 arranged intermittently in the longitudinal direction of the second inclined portion 21b (only one joint portion 25, 26 is given a reference in the figure). . These joint portions 25 and 26 are preferably arranged at a constant period (interval). By arranging many joint portions 25 and 26, it is possible to suppress an increase in resistance of the upper electrode 2. However, it is not preferable to arrange too many of these joint portions 25 and 26 because there is a concern of inducing an orientation failure described later. In the first embodiment, the joint portions 25 and 26 are arranged at intervals of approximately 0.1 mm.
図3(b)に示すように下側電極5は、第1方向に沿って配列された複数の第2開口部22を有する。各第2開口部22は、基準線mに対して長手方向を時計回りに45°傾けて配置された第1傾斜部22aと、基準線mに対して長手方向を反時計回りに45°(すなわち−45°)傾けて配置された第2傾斜部22bと、を有する。図示のように、第1傾斜部22aと第2傾斜部22bは、基準線mを対称軸として線対称に配置され、かつ相互に繋がっており、全体として頂角が略90°の略V状形状の第2開口部22を構成している。 As shown in FIG. 3B, the lower electrode 5 has a plurality of second openings 22 arranged along the first direction. Each of the second openings 22 includes a first inclined portion 22a disposed with a longitudinal direction inclined 45 ° clockwise with respect to the reference line m, and a longitudinal direction 45 ° counterclockwise with respect to the reference line m ( That is, the second inclined portion 22b is disposed to be inclined. As shown in the drawing, the first inclined portion 22a and the second inclined portion 22b are arranged symmetrically with respect to the reference line m as the symmetry axis, and are connected to each other, and have a substantially V-shaped apex angle of about 90 ° as a whole. The shape 2nd opening part 22 is comprised.
また、下側電極5の各第2開口部22を挟んで隔てられた部分同士を電気的に接続するために、各第2開口部22は、第1傾斜部22aの長手方向において間欠的に配置された複数のつなぎ目部分27と、第2傾斜部22bの長手方向において間欠的に配置された複数のつなぎ目部分28と、を有する(図中では各1つのつなぎ目部分27、28のみ符号を付す)。これらのつなぎ目部分27、28は、一定の周期(間隔)で配置されることが好ましい。つなぎ目部分27、28を多く配置することで下側電極5の高抵抗化を抑制することが可能となる。ただし、後述する配向不良を誘発する懸念があるため、これらのつなぎ目部分27、28を多く配置し過ぎることは好ましくない。第1実施例では、略0.1mm間隔で各つなぎ目部分27、28を配置した。 In addition, in order to electrically connect the portions of the lower electrode 5 that are spaced across the second openings 22, the second openings 22 are intermittently formed in the longitudinal direction of the first inclined portion 22a. A plurality of joint portions 27 arranged and a plurality of joint portions 28 arranged intermittently in the longitudinal direction of the second inclined portion 22b (in the figure, only one joint portion 27, 28 is given a reference numeral). ). These joint portions 27 and 28 are preferably arranged at a constant period (interval). By disposing a large number of joint portions 27 and 28, it is possible to suppress an increase in resistance of the lower electrode 5. However, since there is a concern of inducing an orientation failure described later, it is not preferable to arrange too many of these joint portions 27 and 28. In the first embodiment, the joint portions 27 and 28 are arranged at intervals of approximately 0.1 mm.
上記の図3(a)に示すように、画素部11内において各第1開口部21と各第2開口部22とは、互いに重ならず、第1方向に沿って交互に配列されている。詳細には、画素部11の第1領域(図中右側領域)においては、各第1開口部21の第1傾斜部21aと各第2開口部22の第1傾斜部22aとが互いに重ならず交互に配置されている。また、画素部11の第2領域(図中左側領域)においては、各第1開口部21の第2傾斜部21bと各第2開口部22の第2傾斜部22bとが互いに重ならず交互に配置されている。このような電極構造によれば、V状形状である各第1開口部21および各第2開口部22のそれぞれの頂角を境界として配向方向が90°異なるように液晶分子の配向方向を制御できることから、各第1開口部21および各第2開口部22を境界にして4つの配向方向を示す4ドメイン配向制御を実現できる。 As shown in FIG. 3A, the first openings 21 and the second openings 22 in the pixel unit 11 do not overlap each other and are alternately arranged in the first direction. . Specifically, in the first region (right region in the drawing) of the pixel unit 11, the first inclined part 21 a of each first opening 21 and the first inclined part 22 a of each second opening 22 overlap each other. They are alternately arranged. Further, in the second region (left region in the drawing) of the pixel portion 11, the second inclined portions 21 b of the first openings 21 and the second inclined portions 22 b of the second openings 22 are alternately not overlapped with each other. Are arranged. According to such an electrode structure, the alignment direction of the liquid crystal molecules is controlled so that the alignment directions are different by 90 ° with the apex angle of each of the first opening 21 and the second opening 22 each having a V shape. Therefore, it is possible to realize 4-domain alignment control indicating four alignment directions with each first opening 21 and each second opening 22 as a boundary.
図4は、実際に作製した液晶表示装置の画素部11の顕微鏡観察像を示す図である。詳細には、図4(a)は液晶層7を形成する前の空セル状態で観察した画素部11の観察像である。上述した図3において説明したものと同等な第1開口部21、第2開口部22および各つなぎ目部分25〜28が形成されていることが確認できる。また、図4(b)は液晶層7を形成した後に観察した画素部11の観察像である。ここでは、屈折率異方性Δn=0.15、誘電率異方性Δε<0の液晶材料を用いて液晶層7を形成した。また、上側偏光板8および下側偏光板9の各吸収軸の設定については上記の通りである。また、画素部11には、液晶層7の閾値電圧以上の電圧を印加した。画素部11の各所の寸法は図中に示した通りであり、その単位は「mm」である。各開口部の短手方向の長さ(幅)Sは0.007mmとし、平面視において隣接する第1開口部21と第2開口部22との相互間距離(長辺エッジ間距離)Aは0.03mmとした。 FIG. 4 is a view showing a microscope observation image of the pixel portion 11 of the actually manufactured liquid crystal display device. Specifically, FIG. 4A is an observation image of the pixel unit 11 observed in an empty cell state before the liquid crystal layer 7 is formed. It can be confirmed that the first opening 21, the second opening 22, and the joint portions 25 to 28 equivalent to those described in FIG. 3 are formed. FIG. 4B is an observation image of the pixel portion 11 observed after the liquid crystal layer 7 is formed. Here, the liquid crystal layer 7 was formed using a liquid crystal material having a refractive index anisotropy Δn = 0.15 and a dielectric anisotropy Δε <0. The setting of the absorption axes of the upper polarizing plate 8 and the lower polarizing plate 9 is as described above. Further, a voltage equal to or higher than the threshold voltage of the liquid crystal layer 7 was applied to the pixel portion 11. The dimensions of each part of the pixel unit 11 are as shown in the figure, and the unit is “mm”. The length (width) S in the short direction of each opening is 0.007 mm, and the distance between the first opening 21 and the second opening 22 adjacent to each other (planar edge distance) A in plan view is It was set to 0.03 mm.
図4(b)に示すように、平面視において隣り合う第1開口部21と第2開口部22の間の大部分では均一な配向ドメインが形成されているが、部分的には暗領域が発生している。詳細には、画素部11の上下左右の各エッジ付近では、開口部間ドメインの1つおきに暗領域が観察されている。また、各第1開口部21および各第2開口部22の画素部11中央における略V字の頂角付近(すなわち基準線m付近)の配向ドメイン境界部分においても暗領域が観察されている。これらの暗領域は、画素部11のエッジやドメイン境界の影響により、液晶層7の層厚方向における中央の液晶分子の配向方向が各第1開口部21等の略V字の頂角付近で発生する斜め電界による本来的な配向方向からずれたため(配向方向の回転を生じたため)に生じたと考えられる。図5は、各暗領域付近の液晶分子の配向方向を矢印にて模式的に示した図である。図中の矢印の方向が上側偏光板8および下側偏光板9の各吸収軸と45°方向にある場合は明領域となっていることから、暗領域は、上側偏光板8および下側偏光板9の各吸収軸又は透過軸に近い方向に液晶層7の中央における液晶分子の配向方向に回転が発生したことに起因すると考えられる。 As shown in FIG. 4B, a uniform alignment domain is formed in most of the first opening 21 and the second opening 22 that are adjacent in a plan view. It has occurred. More specifically, dark regions are observed in the vicinity of the top, bottom, left, and right edges of the pixel unit 11 every other domain between the openings. A dark region is also observed at the alignment domain boundary portion in the vicinity of the substantially V-shaped apex angle (that is, in the vicinity of the reference line m) at the center of the pixel portion 11 of each first opening portion 21 and each second opening portion 22. In these dark regions, due to the influence of the edge of the pixel portion 11 and the domain boundary, the alignment direction of the central liquid crystal molecules in the layer thickness direction of the liquid crystal layer 7 is in the vicinity of the substantially V-shaped apex angle of each first opening 21 and the like. This is considered to be caused by deviation from the original orientation direction due to the generated oblique electric field (because rotation of the orientation direction occurred). FIG. 5 is a diagram schematically showing the alignment direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of each dark region with arrows. When the direction of the arrow in the figure is in the direction of 45 ° with each absorption axis of the upper polarizing plate 8 and the lower polarizing plate 9, the dark region is the upper polarizing plate 8 and the lower polarized light. It is considered that the rotation occurred in the alignment direction of the liquid crystal molecules in the center of the liquid crystal layer 7 in the direction close to each absorption axis or transmission axis of the plate 9.
また、各つなぎ目部分25〜28の周辺においても暗領域が観察され、かつ隣り合うつなぎ目部分の相互間においても透過率が若干減少する領域も観察される。また、上記した画素部11中央の略V状形状の頂角付近における配向ドメインの境界部分に発生する配向不良に対しても、各つなぎ目部分25〜28が配向不良を助長する傾向も見られる。このつなぎ目部分25〜28に起因する配向不良を抑制するには、隣り合うつなぎ目部分の相互間距離を各第1開口部21および各第2開口部22のそれぞれの短手方向の長さ(幅)未満とすることが有効である。 In addition, dark regions are observed around the joint portions 25 to 28, and regions where the transmittance is slightly reduced are also observed between the adjacent joint portions. In addition, there is also a tendency that each of the joint portions 25 to 28 promotes the alignment failure even with respect to the alignment failure occurring at the boundary portion of the alignment domain near the apex angle of the substantially V shape at the center of the pixel portion 11 described above. In order to suppress the alignment failure caused by the joint portions 25 to 28, the distance between adjacent joint portions is set to the length (width) of each first opening portion 21 and each second opening portion 22 in the short direction. ) Is effective.
(第2実施例)
第2実施例として、上記した第1実施例の液晶表示装置に対して、上記の配向不良を抑制するために上側電極2および下側電極5のそれぞれに新たな開口部を追加した液晶表示装置を説明する。なお、以下では主に第1実施例の液晶表示装置との相違点を説明し、共通点については説明を割愛する。
(Second embodiment)
As a second embodiment, a liquid crystal display device in which a new opening is added to each of the upper electrode 2 and the lower electrode 5 in order to suppress the above-described poor alignment with respect to the liquid crystal display device of the first embodiment described above. Will be explained. In the following, differences from the liquid crystal display device of the first embodiment will be mainly described, and description of common points will be omitted.
図6は、上側電極2および下側電極5とそれらに設けられる複数の開口部を示す平面図である。詳細には、図6(a)は上側電極2と下側電極5の交差部である画素部11の1つを示す平面図であり、図6(b)は上側電極2の部分的な平面図であり、図6(c)は下側電極5の部分的な平面図である。 FIG. 6 is a plan view showing the upper electrode 2 and the lower electrode 5 and a plurality of openings provided in them. Specifically, FIG. 6A is a plan view showing one of the pixel portions 11 that is an intersection of the upper electrode 2 and the lower electrode 5, and FIG. 6B is a partial plan view of the upper electrode 2. FIG. 6C is a partial plan view of the lower electrode 5.
図6(a)に示すように、第2実施例に係る画素部11は、上側電極2と下側電極5の交差領域に設けられており、図示のように基準線mを挟んで隣接する2つの領域を有する。第1実施例と同様に、基準線mを挟んで図中右側の領域を「第1領域」、図中左側の領域を「第2領域」と呼ぶ。図示の例では、基準線mが画素部11の中心を通るように設定されている。また、各第1開口部21、各第2開口部22については上記第1実施例と同様に設けられている。 As shown in FIG. 6A, the pixel unit 11 according to the second embodiment is provided in an intersecting region of the upper electrode 2 and the lower electrode 5, and is adjacent to each other with the reference line m interposed therebetween as illustrated. It has two areas. As in the first embodiment, the area on the right side of the drawing with respect to the reference line m is referred to as “first area”, and the area on the left side in the figure is referred to as “second area”. In the illustrated example, the reference line m is set so as to pass through the center of the pixel unit 11. The first openings 21 and the second openings 22 are provided in the same manner as in the first embodiment.
図6(a)および図6(b)に示すように、上側電極2は、画素部11の平面視における上下の各エッジ付近に設けられた複数の第3開口部33と、基準線mに重ねて設けられた複数の第4開口部34と、を有する。各第3開口部33は、一方向に長い矩形状に形成されており、画素部11の上エッジまたは下エッジの付近に配置されている。本実施例では図示のように、各第3開口部33は、それぞれ近接する1つの第1開口部21と相互に繋がっている(結合している)。また、各第4開口部34は、一方向に長い矩形状に形成され、第1方向(上側電極2の延在方向)に沿って配置されている。本実施例では図示のように、各第4開口部34は、いずれかの第1開口部21の略V状形状の頂角部分の外角部分と相互に繋がっている(結合している)。 As shown in FIGS. 6A and 6B, the upper electrode 2 includes a plurality of third openings 33 provided in the vicinity of the upper and lower edges in the plan view of the pixel unit 11 and the reference line m. A plurality of fourth openings 34 provided in an overlapping manner. Each third opening 33 is formed in a rectangular shape that is long in one direction, and is arranged near the upper edge or the lower edge of the pixel unit 11. In the present embodiment, as shown in the figure, each third opening 33 is connected (coupled) to one adjacent first opening 21. Each of the fourth openings 34 is formed in a rectangular shape that is long in one direction, and is disposed along the first direction (the extending direction of the upper electrode 2). In the present embodiment, as shown in the drawing, each of the fourth openings 34 is connected to (coupled to) the outer corner of the substantially V-shaped apex portion of any of the first openings 21.
また、図6(a)および図6(c)に示すように、下側電極5は、画素部11の平面視における左右の各エッジ付近に設けられた複数の第5開口部35と、基準線mに重ねて設けられた複数の第6開口部36と、を有する。各第5開口部35は、一方向に長い矩形状に形成されており、画素部11の左エッジまたは右エッジの付近に配置されている。また、各第6開口部36は、一方向に長い矩形状に形成され、第1方向(上側電極2の延在方向)に沿って配置されている。本実施例では図示のように、各第6開口部36は、いずれかの第2開口部22の略V状形状の開口部の頂角部分の外角部分と相互に繋がっている(結合している)。 6A and 6C, the lower electrode 5 includes a plurality of fifth openings 35 provided in the vicinity of the left and right edges in the plan view of the pixel unit 11, and a reference. A plurality of sixth openings 36 provided to overlap the line m. Each fifth opening 35 is formed in a rectangular shape that is long in one direction, and is arranged in the vicinity of the left edge or right edge of the pixel unit 11. Each of the sixth openings 36 is formed in a rectangular shape that is long in one direction, and is disposed along the first direction (the extending direction of the upper electrode 2). In the present embodiment, as shown in the drawing, each of the sixth openings 36 is interconnected with (connected to) the outer corner of the apex corner of the substantially V-shaped opening of any second opening 22. )
上記の図6(a)に示したように、画素部11内において各第1開口部21と各第2開口部22は、互いに重ならず、第1方向に沿って交互に配置されている。また、各第4開口部34と各第6開口部36は、第1方向に沿って互い違いに配置されている。このような電極構造によっても、基準線mを境界として配向方向が90°異なるように液晶分子の配向方向を制御できることから、各第1開口部21等を境界にして4つの配向方向を示す4ドメイン配向制御を実現できる。また、各第3開口部33および各第4開口部34を設けたことにより、画素部11の上下、左右の各エッジ付近や、基準線mの付近(第1領域と第2領域の境界付近)のそれぞれにおける配向不良を抑制し、表示均一性を向上させることができる。 As shown in FIG. 6A described above, the first openings 21 and the second openings 22 do not overlap each other in the pixel unit 11 and are alternately arranged along the first direction. . The fourth openings 34 and the sixth openings 36 are arranged alternately along the first direction. Even with such an electrode structure, the alignment direction of the liquid crystal molecules can be controlled so that the alignment direction differs by 90 ° with respect to the reference line m. Domain orientation control can be realized. Further, by providing the third openings 33 and the fourth openings 34, the vicinity of the upper and lower edges and the left and right edges of the pixel portion 11 and the vicinity of the reference line m (near the boundary between the first area and the second area) ) Can be suppressed and display uniformity can be improved.
図7は、実際に作製した液晶表示装置の画素部11の顕微鏡観察像を示す図である。詳細には、図7(a)は液晶層7を形成する前の空セル状態で観察した画素部11の観察像である。上述した図6において説明したものと同等な開口部およびつなぎ目部分が形成されていることが確認できる。また、図7(b)は液晶層7を形成した後に観察した画素部11の観察像である。なお、液晶表示装置の諸条件については第1実施例と同様である。第1実施例と比較し、第2実施例の液晶表示装置においては、配向不良を抑制するために各開口部を設けた画素部11の左右の各エッジ付近およびV状形状の開口部の頂角付近における配向ドメイン境界領域における暗領域が著しく改善されているのがわかる。これらの改善により相対的な透過率が改善されたことは明白である。一方、画素部11の上下の各エッジ付近ではまだ配向均一性が不十分な領域も存在する。 FIG. 7 is a diagram showing a microscope observation image of the pixel portion 11 of the actually manufactured liquid crystal display device. Specifically, FIG. 7A is an observation image of the pixel unit 11 observed in an empty cell state before the liquid crystal layer 7 is formed. It can be confirmed that an opening and a joint portion equivalent to those described in FIG. 6 described above are formed. FIG. 7B is an observation image of the pixel portion 11 observed after the liquid crystal layer 7 is formed. The conditions of the liquid crystal display device are the same as in the first embodiment. Compared with the first embodiment, in the liquid crystal display device of the second embodiment, the vicinity of the left and right edges of the pixel portion 11 provided with each opening and the top of the V-shaped opening are provided in order to suppress alignment defects. It can be seen that the dark region in the alignment domain boundary region near the corner is remarkably improved. It is clear that these improvements have improved relative transmission. On the other hand, there are regions where alignment uniformity is still insufficient near the upper and lower edges of the pixel portion 11.
(第3実施例)
第3実施例として、上記した第1実施例または第2実施例の液晶表示装置における下側電極の構造を変更した液晶表示装置を説明する。なお、以下では主に第1実施例または第2実施例の液晶表示装置との相違点を説明し、共通点については説明を割愛する。
(Third embodiment)
As a third embodiment, a liquid crystal display device in which the structure of the lower electrode in the liquid crystal display device of the first embodiment or the second embodiment described above is changed will be described. In the following, differences from the liquid crystal display device of the first embodiment or the second embodiment will be mainly described, and description of common points will be omitted.
図8は、上側電極および下側電極を部分的に拡大した平面図である。図8の部分拡大図に示すように、第3実施例の液晶表示装置においては、上側電極2と下側電極5aとが平面視において重なる箇所(交差領域)のそれぞれが画素部11aとなる。図8中では1つの画素部11aのみが着色をして示されている。 FIG. 8 is a partially enlarged plan view of the upper electrode and the lower electrode. As shown in the partially enlarged view of FIG. 8, in the liquid crystal display device of the third embodiment, each of the portions (intersection regions) where the upper electrode 2 and the lower electrode 5a overlap in plan view is the pixel portion 11a. In FIG. 8, only one pixel portion 11a is colored.
上側電極2は、上記と同様に一方向に延びた帯状(短冊状)に形成されている。一方で、下側電極5aは、周期的な屈曲性を有したジグザグな帯状に形成されている。詳細には、下側電極5aは、周期的に存在する頂角の内角が略90°であり、これらの頂角は、下側電極5aの延在方向(第2方向)に対して略45°方向の辺と略−45°の辺によって画定されている。各上側電極2は、各下側電極5aの1つの頂角と重なり、かつこの頂角と隣り合う別の1つの頂角が各上側電極2の間隙と重なるように、それぞれ配置されている。これにより、図示のように本実施例の画素部11aは略V字形状となる。 The upper electrode 2 is formed in a strip shape (strip shape) extending in one direction as described above. On the other hand, the lower electrode 5a is formed in a zigzag belt shape having periodic flexibility. Specifically, in the lower electrode 5a, the internal angle of the apex angle that exists periodically is approximately 90 °, and these apex angles are approximately 45 with respect to the extending direction (second direction) of the lower electrode 5a. It is defined by a side in the ° direction and a side of approximately −45 °. Each upper electrode 2 is arranged such that it overlaps with one apex angle of each lower electrode 5 a and another apex angle adjacent to this apex angle overlaps with the gap between each upper electrode 2. Thereby, as shown in the figure, the pixel portion 11a of the present embodiment is substantially V-shaped.
図9は、上側電極2および下側電極5aとそれらに設けられる複数の開口部を示す平面図である。詳細には、図9(a)は上側電極2と下側電極5aの交差領域である画素部11aの1つを示す平面図であり、図9(b)は上側電極2の部分的な平面図であり、図9(c)は下側電極5aの部分的な平面図である。 FIG. 9 is a plan view showing the upper electrode 2 and the lower electrode 5a and a plurality of openings provided in them. Specifically, FIG. 9A is a plan view showing one of the pixel portions 11a that is an intersection region of the upper electrode 2 and the lower electrode 5a, and FIG. 9B is a partial plan view of the upper electrode 2. FIG. 9C is a partial plan view of the lower electrode 5a.
図9(a)に示すように、第3実施例に係る画素部11aは、上側電極2と下側電極5aの交差領域に設けられており、図示のように基準線mを挟んで隣接する2つの領域を有する。第1実施例等と同様に、基準線mを挟んで図中右側の領域を「第1領域」、図中左側の領域を「第2領域」と呼ぶ。図示の例では、基準線mが画素部11の中心を通るように設定されている。 As shown in FIG. 9A, the pixel portion 11a according to the third embodiment is provided in an intersecting region of the upper electrode 2 and the lower electrode 5a, and is adjacent to each other with the reference line m interposed therebetween as shown. It has two areas. Similar to the first embodiment and the like, the area on the right side of the drawing with the reference line m interposed therebetween is called “first area”, and the area on the left side of the drawing is called “second area”. In the illustrated example, the reference line m is set so as to pass through the center of the pixel unit 11.
図9(a)および図9(b)に示すように、上側電極2は、複数の第1開口部21および複数の第4開口部34を有する。これら各開口部の詳細については第2実施例と同様である。また、図9(a)および図9(c)に示すように、下側電極5aは、複数の第2開口部42、複数の第5開口部35および複数の第6開口部36を有する。これら各開口部の詳細については基本的に第2実施例と同様である。図示のように、各第2開口部42は、つなぎ目部分を有さない第1傾斜部42aおよび第2傾斜部42bを含む。 As shown in FIGS. 9A and 9B, the upper electrode 2 has a plurality of first openings 21 and a plurality of fourth openings 34. The details of these openings are the same as in the second embodiment. 9A and 9C, the lower electrode 5a has a plurality of second openings 42, a plurality of fifth openings 35, and a plurality of sixth openings 36. The details of these openings are basically the same as those of the second embodiment. As illustrated, each second opening 42 includes a first inclined portion 42a and a second inclined portion 42b that do not have a joint portion.
本実施例では、画素部11aが略V字形状となることにより、その内部に配置される各第1開口部21および各第2開口部42を画素部11aの上下の各エッジに対して略平行に配置することができる。それにより、第2実施例において配向不良を抑制するために画素部11の上下の各エッジに設けられていた複数の第3開口部33を省略できる。また、各第2開口部42については断線や高抵抗化の懸念がなくなることから、上記第1実施例や第2実施例においては設けられていたつなぎ目部分27、28を省略できる。 In the present embodiment, since the pixel portion 11a is substantially V-shaped, each first opening portion 21 and each second opening portion 42 disposed therein is substantially omitted with respect to the upper and lower edges of the pixel portion 11a. They can be arranged in parallel. Thereby, the plurality of third openings 33 provided at the upper and lower edges of the pixel portion 11 in order to suppress alignment defects in the second embodiment can be omitted. Further, since there is no fear of disconnection or high resistance for each second opening 42, the joint portions 27 and 28 provided in the first and second embodiments can be omitted.
図10は、実際に作製した液晶表示装置の画素部11aの顕微鏡観察像を示す図である。詳細には、図10(a)は液晶層7を形成する前の空セル状態で観察した画素部11aの観察像である。上述した図9において説明したものと同等な開口部およびつなぎ目部分が形成されていることが確認できる。また、図10(b)は液晶層7を形成した後に観察した画素部11aの観察像である。なお、液晶表示装置の諸条件については第1実施例等と同様である。画素部11aの上下左右の各エッジ付近における配向不良は観察されず、また、上記のように下側電極5aがつなぎ目部分を有しないことから、つなぎ目部分に起因する配向不良が改善されていることがわかる。また、上側電極2におけるつなぎ目部分は省略できないためこれらの周辺での配向不良は存在するものの、下側電極5aではつなぎ目部分が省略可能となったので、画素部11a全体としてはつなぎ目部分の相互間距離が広がる。これにより、第1実施例や第2実施例においては観察されていた、近接したつなぎ目部分の相互間における暗領域は発生しないことが確認できた。以上から、第3実施例によれば、画素部11aの上下左右の各エッジ、略V状形状の開口部の頂角付近における配向ドメイン境界領域および各つなぎ目部分に起因する配向不良が抑制され、配向均一性が改善され、開口率が上昇することがわかった。 FIG. 10 is a diagram showing a microscope observation image of the pixel portion 11a of the actually manufactured liquid crystal display device. Specifically, FIG. 10A is an observation image of the pixel portion 11a observed in an empty cell state before the liquid crystal layer 7 is formed. It can be confirmed that an opening and a joint portion equivalent to those described in FIG. 9 described above are formed. FIG. 10B is an observation image of the pixel portion 11a observed after the liquid crystal layer 7 is formed. Various conditions of the liquid crystal display device are the same as those in the first embodiment. No alignment failure is observed in the vicinity of the top, bottom, left, and right edges of the pixel portion 11a, and since the lower electrode 5a does not have a joint portion as described above, the orientation failure due to the joint portion is improved. I understand. In addition, since the joint portion in the upper electrode 2 cannot be omitted, there is an alignment defect in the periphery of the upper electrode 2, but the joint portion can be omitted in the lower electrode 5a. Therefore, the entire pixel portion 11a has a gap between the joint portions. The distance increases. As a result, it was confirmed that the dark region between the adjacent joint portions, which was observed in the first embodiment and the second embodiment, did not occur. As described above, according to the third embodiment, alignment defects caused by the vertical and horizontal edges of the pixel portion 11a, the alignment domain boundary region and the joint portions in the vicinity of the apex angle of the substantially V-shaped opening are suppressed, It was found that the alignment uniformity was improved and the aperture ratio was increased.
(第4実施例)
第4実施例として、上記した第3実施例の液晶表示装置における上側電極の構造を変更した液晶表示装置を説明する。なお、以下では主に第3実施例等の液晶表示装置との相違点を説明し、共通点については説明を割愛する。
(Fourth embodiment)
As a fourth embodiment, a liquid crystal display device in which the structure of the upper electrode in the liquid crystal display device of the third embodiment described above is changed will be described. In the following, differences from the liquid crystal display device of the third embodiment will be mainly described, and description of common points will be omitted.
図11は、上側電極および下側電極を部分的に拡大した平面図である。図11の部分拡大図に示すように、第4実施例の液晶表示装置においては、上側電極2bと下側電極5bとが平面視において重なる箇所(交差領域)のそれぞれが画素部11bとなる。図11中では1つの画素部11bのみが着色をして示されている。図示のように画素部11bは、図示のようにその長辺が略45°に傾斜した長方形状となる。 FIG. 11 is a partially enlarged plan view of the upper electrode and the lower electrode. As shown in the partial enlarged view of FIG. 11, in the liquid crystal display device of the fourth embodiment, each of the portions (intersection regions) where the upper electrode 2b and the lower electrode 5b overlap in plan view is the pixel portion 11b. In FIG. 11, only one pixel portion 11b is colored. As shown in the drawing, the pixel portion 11b has a rectangular shape whose long side is inclined at approximately 45 ° as shown in the drawing.
上側電極2b、下側電極5bは、ともに周期的な屈曲性を有したジグザグな帯状に形成されている。詳細には、上側電極2bは、周期的に存在する頂角の内角が略90°であり、これらの頂角は、上側電極2bの延在方向に対して略45°方向の辺と略−45°の辺によって画定されている。下側電極5bも同様である。 Both the upper electrode 2b and the lower electrode 5b are formed in a zigzag belt shape having periodic flexibility. More specifically, the upper electrode 2b has an apex angle that is periodically present at approximately 90 °, and these apex angles are approximately −45 ° with respect to the extending direction of the upper electrode 2b. It is defined by a 45 ° side. The same applies to the lower electrode 5b.
図12は、上側電極2bと下側電極5bの交差部である画素部11bの1つを示す平面図である。図示の例では、基準線m、nのそれぞれは、画素部11bの対向する2つの頂点のいずれかを通り、かつ画素部11bの長辺および短辺と45°の方向(図中、上下方向)に設定されている。 FIG. 12 is a plan view showing one of the pixel portions 11b that is an intersection of the upper electrode 2b and the lower electrode 5b. In the illustrated example, each of the reference lines m and n passes through one of two opposing vertices of the pixel portion 11b and is in a direction of 45 ° with the long and short sides of the pixel portion 11b (in the vertical direction in the figure). ) Is set.
図示のように、上側電極2bは、複数の第1開口部21および複数の第4開口部34を有する。これらのうち、図中右側における各第1開口部21は、第3実施例と同様に、基準線mを対称軸として線対称に配置されている。また、図中左側における各第1開口部21は、基準線nを対称軸として線対称に配置されており、かつ上記の図中右側の各第1開口部等を上下反転して配置されている。各第1開口部21にはつなぎ目部分25、26が設けられている。また、上側電極2bは、画素部11bの右上エッジおよび左下エッジの付近に設けられた複数の第7開口部47を有する。各第7開口部47は、画素部11bのエッジをまたぐように配置されている。 As illustrated, the upper electrode 2 b includes a plurality of first openings 21 and a plurality of fourth openings 34. Among these, the first openings 21 on the right side in the figure are arranged in line symmetry with the reference line m as the axis of symmetry, as in the third embodiment. The first openings 21 on the left side in the figure are arranged symmetrically with respect to the reference line n as the axis of symmetry, and the first openings on the right side in the figure are arranged upside down. Yes. Each first opening 21 is provided with joint portions 25 and 26. The upper electrode 2b has a plurality of seventh openings 47 provided in the vicinity of the upper right edge and lower left edge of the pixel portion 11b. Each seventh opening 47 is disposed so as to straddle the edge of the pixel portion 11b.
また、図示のように、下側電極5bは、複数の第2開口部42および複数の第6開口部36を有する。これら各開口部の詳細については第3実施例と同様である。これらのうち、図中右側における各第2開口部42は、第3実施例と同様に、基準線mを対称軸として線対称に配置されている。また、図中左側における各第2開口部42は、基準線nを対称軸として線対称に配置されており、かつ上記の図中右側の各第2開口部等を上下反転して配置されている。各第2開口部42にはつなぎ目部分が設けられていない。 Further, as illustrated, the lower electrode 5 b has a plurality of second openings 42 and a plurality of sixth openings 36. The details of these openings are the same as in the third embodiment. Among these, the second openings 42 on the right side in the figure are arranged in line symmetry with the reference line m as the axis of symmetry, as in the third embodiment. Further, the second openings 42 on the left side in the drawing are arranged symmetrically with respect to the reference line n as the axis of symmetry, and the second openings on the right side in the drawing are arranged upside down. Yes. Each second opening 42 is not provided with a joint portion.
本実施例では、画素部11bが斜め配置の長方形状となることにより、その内部に配置される各第1開口部21および各第2開口部42を画素部11bの各エッジ(長辺および短辺)に対して略平行に配置することができる。それにより、第2実施例において配向不良を抑制するために画素部11の上下の各エッジに設けられていた複数の第3開口部33を省略できる。また、各第2開口部42については断線や高抵抗化の懸念がなくなることから、上記第3実施例と同様につなぎ目部分を省略できる。また、画素部11bにおけるエッジのうち、下側電極5bのエッジが配置される部分に各第7開口部47を設けたことにより、画素部11bのエッジ付近における配向不良を抑制できる。一方、上側電極2bのエッジが配置される部分には配向不良を抑制するための開口部は不要である。したがって、第3実施例に比べて下側電極5bの高抵抗化をさらに抑制できると考えられる。 In the present embodiment, the pixel portion 11b has an obliquely arranged rectangular shape, whereby each first opening portion 21 and each second opening portion 42 disposed therein are connected to each edge (long side and short side) of the pixel portion 11b. Can be arranged substantially parallel to the side. Thereby, the plurality of third openings 33 provided at the upper and lower edges of the pixel portion 11 in order to suppress alignment defects in the second embodiment can be omitted. Further, since there is no concern about disconnection or high resistance for each second opening 42, the joint portion can be omitted as in the third embodiment. Further, by providing the seventh openings 47 in the portion of the edge of the pixel portion 11b where the edge of the lower electrode 5b is disposed, alignment failure near the edge of the pixel portion 11b can be suppressed. On the other hand, an opening for suppressing alignment failure is not necessary in the portion where the edge of the upper electrode 2b is disposed. Therefore, it can be considered that higher resistance of the lower electrode 5b can be further suppressed as compared with the third embodiment.
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した説明においては略V字形状の各開口部の頂角は1つの画素部内において下向きまたは上向きに配置されていたが、この限りではない。これらの配置パターンを90°回転させることにより頂角が右方位または左方位となった場合でも同様な動作が可能であることは明らかである。 In addition, this invention is not limited to the content of embodiment mentioned above, In the range of the summary of this invention, it can change and implement variously. For example, in the above description, the apex angle of each substantially V-shaped opening is arranged downward or upward in one pixel portion, but this is not restrictive. It is obvious that the same operation is possible even when the apex angle is right or left by rotating these arrangement patterns by 90 °.
1…上側基板(第1基板) 2、2b…複数の上側電極(第1電極) 3…配向膜 4…下側基板(第2基板) 5、5a、5b…下側電極(第2電極) 6…配向膜 7…液晶層 8…上側偏光板(第1偏光板) 9…下側偏光板(第2偏光板) 11、11a、11b…画素部 21…第1開口部 22、42…第2開口部 25、26、27、28…つなぎ目部分 33…第3開口部 34…第4開口部 35…第5開口部 36…第6開口部 47…第7開口部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Upper substrate (1st substrate) 2, 2b ... Several upper electrode (1st electrode) 3 ... Alignment film 4 ... Lower substrate (2nd substrate) 5, 5a, 5b ... Lower electrode (2nd electrode) DESCRIPTION OF SYMBOLS 6 ... Alignment film 7 ... Liquid crystal layer 8 ... Upper polarizing plate (1st polarizing plate) 9 ... Lower polarizing plate (2nd polarizing plate) 11, 11a, 11b ... Pixel part 21 ... 1st opening part 22, 42 ... 1st 2 opening 25, 26, 27, 28 ... joint part 33 ... 3rd opening 34 ... 4th opening 35 ... 5th opening 36 ... 6th opening 47 ... 7th opening
Claims (4)
互いの一面側を対向して配置された第1基板及び第2基板と、
前記第1基板の一面側に設けられており、第1方向に延在する帯状の第1電極と、
前記第2基板の一面側に設けられており、前記第1方向と略直交する第2方向に延在する帯状の第2電極と、
前記第1基板の一面側と前記第2基板の一面側との相互間に設けられており、誘電率異方性が負である液晶分子を含有し、かつ垂直配向した液晶層と、
を含み、
前記第1電極と前記第2電極が相互に重なる交差領域が略矩形状であり、
前記第1電極は、前記交差領域において、前記第1方向に沿った仮想的な基準線を挟んで線対称に配置された略V字形状の複数の第1開口部を有し、
前記第2電極は、前記交差領域において、前記基準線を挟んで線対称に配置された略V字形状の複数の第2開口部を有し、
前記複数の第1開口部及び前記複数の第2開口部は、各々、前記基準線に対して略45°傾けて前記第1領域に配置された部位と、前記基準線に対して略−45°傾けて前記第2領域に配置された部位を有し、
前記複数の第1開口部と前記複数の第2開口部が、前記第1方向に沿って、平面視において重ならず交互に配置された、
液晶表示装置。 A liquid crystal display device driven by a simple matrix,
A first substrate and a second substrate disposed so as to face each other on one side;
A band-shaped first electrode provided on one surface side of the first substrate and extending in a first direction;
A belt-like second electrode provided on one surface side of the second substrate and extending in a second direction substantially orthogonal to the first direction;
A liquid crystal layer that is provided between the one surface side of the first substrate and the one surface side of the second substrate, contains liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy, and is vertically aligned;
Including
The intersecting region where the first electrode and the second electrode overlap each other is substantially rectangular,
The first electrode has a plurality of substantially V-shaped first openings arranged symmetrically with respect to a virtual reference line along the first direction in the intersection region,
The second electrode has a plurality of substantially V-shaped second openings arranged symmetrically with respect to the reference line in the intersection region,
The plurality of first openings and the plurality of second openings are each inclined by approximately 45 ° with respect to the reference line and disposed in the first region, and approximately −45 with respect to the reference line. Having a portion disposed in the second region at an angle;
The plurality of first openings and the plurality of second openings are alternately arranged along the first direction without overlapping in plan view.
Liquid crystal display device.
前記第2電極は、前記複数の第2開口部のいずれかを挟んで隣り合う部分を相互につなぐ複数のつなぎ目部分を有する、請求項1に記載の液晶表示装置。 The first electrode has a plurality of joint portions that connect adjacent portions across either of the plurality of first openings.
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the second electrode has a plurality of joint portions that connect adjacent portions across one of the plurality of second openings.
互いの一面側を対向して配置された第1基板及び第2基板と、
前記第1基板の一面側に設けられており、第1方向に延在する帯状の第1電極と、
前記第2基板の一面側に設けられており、前記第1方向と略直交する第2方向に延在し、かつ当該第2方向に沿って間欠的に配置された頂角の内角が略90°であるジグザグな帯状の第2電極と、
前記第1基板の一面側と前記第2基板の一面側との相互間に設けられており、誘電率異方性が負である液晶分子を含有し、かつ垂直配向した液晶層と、
を含み、
前記第1電極と前記第2電極とが相互に重なる交差領域が略V字形状であり、
前記第1電極は、前記交差領域において、前記第1方向に沿った仮想的な基準線を挟んで線対称に配置された略V字形状の複数の第1開口部を有し、
前記第2電極は、前記交差領域において、前記基準線を挟んで線対称に配置された略V字形状の複数の第2開口部を有し、
前記複数の第1開口部及び前記複数の第2開口部は、各々、前記基準線に対して略45°傾けて前記第1領域に配置された部位と、前記基準線に対して略−45°傾けて前記第2領域に配置された部位を有し、
前記複数の第1開口部と前記複数の第2開口部が、前記第1方向に沿って、平面視において重ならず交互に配置された、
液晶表示装置。 A liquid crystal display device driven by a simple matrix,
A first substrate and a second substrate disposed so as to face each other on one side;
A band-shaped first electrode provided on one surface side of the first substrate and extending in a first direction;
The inner angle of the apex angle provided on one surface side of the second substrate, extending in a second direction substantially orthogonal to the first direction, and intermittently disposed along the second direction is approximately 90. A zigzag strip-like second electrode of °,
A liquid crystal layer that is provided between the one surface side of the first substrate and the one surface side of the second substrate, contains liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy, and is vertically aligned;
Including
The intersection region where the first electrode and the second electrode overlap each other is substantially V-shaped,
The first electrode has a plurality of substantially V-shaped first openings arranged symmetrically with respect to a virtual reference line along the first direction in the intersection region,
The second electrode has a plurality of substantially V-shaped second openings arranged symmetrically with respect to the reference line in the intersection region,
The plurality of first openings and the plurality of second openings are each inclined by approximately 45 ° with respect to the reference line and disposed in the first region, and approximately −45 with respect to the reference line. Having a portion disposed in the second region at an angle;
The plurality of first openings and the plurality of second openings are alternately arranged along the first direction without overlapping in plan view.
Liquid crystal display device.
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