JP4058768B2 - LCD panel - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学異方性フィルム(位相差フィルム)を備えた液晶表示パネルに関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示パネルは、薄くて軽量であるとともに低電圧で駆動できて消費電力が少ないという長所があり、各種電子機器に広く使用されている。特に、近年、TFT(Thin Film Transistor)等の能動素子が画素毎に設けられたアクティブマトリクス方式の液晶表示パネルは、表示品質の点でもCRT(cathode-ray tube)に匹敵するほど優れたものが得られるようになり、携帯テレビやパーソナルコンピュータ等のディスプレイにも使用されている。
【0003】
一般的に、液晶表示パネルは2枚の透明基板の間に液晶を挟んだ構造を有している。それらの透明基板の相互に対向する2つの面(対向面)のうち、一方の面側には対向電極及び配向膜等が形成され、また他方の面側にはアクティブマトリクス回路、画素電極及び配向膜等が形成されている。さらに、各透明基板の対向面と反対側の面には、それぞれ偏光板が貼り付けられている。これらの2枚の偏光板は、例えば偏光板の吸収軸(偏向方向に対し垂直な方向)が互いに直交するように配置され、これによれば、電界をかけない状態では光を透過し、電界を印加した状態では遮光するモード、すなわちノーマリーホワイトモードとなる。その反対に、2枚の偏向板の吸収軸が平行な場合には、ノーマリーブラックモードとなる。
【0004】
ところで、アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルは、一般的にCRTに比べて視角特性が悪い、すなわち、画面を見る角度によってコントラストが変化してしまうという欠点がある。これを改善すべく、1画素を2つの領域に分けて、各領域における液晶分子の配向方向を相互に異なるものとした配向分割構造の液晶表示パネルが提案されている。
【0005】
図9は、この種の従来の液晶表示パネルを示す平面図、図10は図9のY−Y線による断面図である。
ガラス基板31,33は相互に対向して配置されている。下側の基板31上には複数の画素電極42がマトリクス状に配置されており、各画素電極42間には、ゲートバスライン43及びデータバスライン44が直角に交差するように形成されている。また、ゲートバスライン43とデータバスライン44との交差部分の近傍にはTFT45が配設されている。そして、基板31上には、これらの画素電極42、ゲートバスライン43及びTFT45等を覆うようにして、配向膜32が形成されている。
【0006】
また、上側の基板33の下面側には、カラーフィルタ34が形成されている。このカラーフィルタ34は、1画素毎に赤(R)、青(B)又は緑(G)のいずれかの色を有している。このカラーフィルタ34の下には対向電極35が設けられており、この対向電極35の下には配向膜36が設けられている。
配向膜32,36は、例えばポリイミドにより形成されており、レーヨン等の布が付着したロールで表面を擦るいわゆるラビング処理が施されている。液晶の分子は、配向膜32,36のラビング方向に沿って配向する性質を有している。TN(Twisted Nematic )型の液晶表示パネルでは、2つの配向膜32,36が、上から見てそれらのラビング方向がほぼ直交するように配置される。
【0007】
基板31,33は、両者の間隔を一定にするための球形のスペーサ(図示せず)を挟んで配置され、基板31,33間には液晶37が封入されている。そして、基板31の下側及び基板33の上側には、それぞれ偏光板39,41が配設されている。
図11(a),(b)は、基板31,33間の液晶の分子を模式的に示す図であり、図11(a)は電極間に電圧を印加していない状態、図11(b)は電圧を印加した状態を示す。但し、実際には、画素電極側と対向電極側とで液晶分子48の配列方向は90°だけツイストしているが、図11では理解を容易にするために、液晶分子48がツイストしていない状態で示している。
【0008】
図11(a)に示すように、液晶分子48は、配向膜32,36のラビング方向に従って配向し、ある角度θで傾く。その角度θはプレチルト角といわれ、配向膜の構成材料により相違する。偏光板を直交配置したTN型の液晶表示パネルでは、2つの配向膜32,36の間の液晶分子48は、一方の透明基板31から他方の透明基板33に向かうにつれて螺旋状に配向方向を変えていく。そして、画素電極42と対向電極35との間の電圧を徐々に上げていくと、ある電圧(しきい値)を境に液晶分子48が電界の方向に立ち上がり始め、十分な電圧を印加すると、図11(b)に示すように、液晶分子48は基板31,33に対して殆ど垂直になる。つまり、液晶分子48は、印加電圧に応じて、基板31,33に対し殆ど平行な状態から殆ど垂直な状態に変化し、液晶表示パネルを透過する光の透過率もこれに応じて変化する。従って、各画素毎に光の透過率を制御することが可能であり、液晶表示パネルに所望の画像を表示することができる。
【0009】
このような液晶表示パネルのノーマリーブラックモードにおけるT−V(透過率−電圧)特性を図12に示す。
この図12において、aはパネル正面から見たときのT−V特性であり、dは上又は下方向に視線を40°傾けたときのT−V特性を示す。また、bは配向分割構造でない液晶表示パネルにおいて、上40°方向から見下ろしたときのT−V特性、cは下40°方向から見上げたときのT−V特性である。この図12に示すように、配向分割構造の液晶表示パネルのdのT−V特性は、bとcとを平均化したような特性になる。すなわち、cに比べて高電圧側での透過率は低下しており、bに見られるようなこぶ状の特性も見られない。すなわち、配向分割構造の液晶表示パネルでは、視角を変化させた場合の光学特性の変化量が通常の液晶表示パネルに比べ小さいため、視角特性が著しく改善される。
【0010】
また、特開平6−118406号公報には、配向分割構造の液晶表示パネルの上に光学異方性フィルムを重ねることが提案されている。図13は、この種の液晶表示パネルの構成を模式的に示す図である。この図13において、50は電極及び配向膜等が形成された1対の基板と、その基板間に封入された液晶とにより構成される液晶パネル(図10の31〜33に相当)である。このように、液晶パネル50と一方の偏向板39との間に遅相軸(屈折率が高い方向)が相互に直交するように配置した2枚の光学異方性フィルム46,47を配置することにより、ノーマリーブラックモードの液晶表示パネルにおいて、黒く表示されるべき部分が白っぽくなることを抑制し、コントラストを改善することができる。
【0011】
図14は、この液晶表示パネルのT−V特性を示す図である。この図14において、aは液晶表示パネルを正面から見たときのT−V特性、cは上又は下方向に視線を40°傾けたときのT−V特性を示す。また、bは光学異方性フィルムを有しない液晶表示パネルにおいて、上又は下方向に視線を40°傾けたときのT−V特性である。この図14から、光学異方性フィルムを配設することにより、電圧が低いときの透過率を低くすることができることがわかる。すなわち、ノーマリーブラックモードの液晶表示パネルにおいて、黒い部分をより黒く表示することができる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図13に示す構造の液晶表示パネルにおいては、温度が高い環境で長期間使用すると、光学異方性フィルム同士又は光学異方性フィルムと偏向板との接合部に気泡が発生しやすく、耐久性が十分でないという欠点がある。このため、この液晶表示パネルは、航空機又は自動車等のように比較的高温の環境で使用される表示装置として、信頼性が十分でない。
【0013】
また、この液晶表示パネルにおいては、楕円偏向板(光学異方性フィルムが接合された偏向板)のリタデーション(Δnd値:屈折率異方性Δnと厚さdとの積)を抜き取り検査しようとしても、2枚の光学異方性フィルムが重ね合わされているので、Δnd値を測定することができない。このため、品質管理が難しいという欠点もある。
【0014】
本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、視覚特性が良好であるとともに、光学異方性フィルム及び偏向板の接合部に気泡が発生しにくくて信頼性が高く、また、楕円偏向板の軸角度及びΔnd値を測定できる液晶表示パネルを提供することを目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、相互に対向して配設された第1及び第2の透明基板と、これらの第1及び第2の透明基板間に封入された液晶と、前記第1及び第2の透明基板の各対向面側に設けられて液晶分子の配列状態を画素毎に制御する第1及び第2の電極と、これらの第1及び第2の電極をそれぞれ被覆するとともに、1画素を2分する第1及び第2の領域において液晶分子の立ち上がる方向が相互に逆方向となる第1及び第2の配向膜と、前記第1の透明基板の前記対向面と反対側に配置された第1の光学異方性フィルムと、この第1の光学異方性フィルムに接合された第1の偏光板と、前記第2の透明基板の前記対向面と反対側に配置された第2の光学異方性フィルムと、この第2の光学異方性フィルムに接合された第2の偏光板とを有する液晶表示パネルであって、前記第1及び第2の光学異方性フィルムのリタデーション(Δnd値)が70乃至140nmであり、かつ前記第1の配向膜のラビング方向と前記第1の光学異方性フィルムの遅相軸とのなす角度が0±10°以内に設定され、前記第2の配向膜のラビング方向と前記第2の光学異方性フィルムの遅相軸とのなす角度が0±10°以内に設定されていることを特徴とする液晶表示パネルにより解決する。
【0016】
光学異方性フィルムは、ポリマーを一軸方向に引き伸ばして形成されており、特に高温下に放置されると光学異方性フィルム内部に元に戻る方向に応力が発生する。このため、図13に示すように2枚の光学異方性フィルムを重ね合わせて接着すると、2枚の光学異方性フィルムに発生する応力が重畳されて、光学異方性フィルム同士、又は光学異方性フィルムと偏向板との接合部で剥離が発生して、気泡の原因になる。そこで、本発明においては、2枚の光学異方性フィルムを重ね合わせて接合するのではなく、一対の透明電極を挟むようにして配置する。これにより、高温下で長期間使用しても応力が重畳されることを回避できて、接合部の剥離及び気泡の発生を抑制することができる。従って、液晶表示パネルの信頼性が著しく向上する。また、楕円偏向板が1枚の偏向板と1枚の光学異方性フィルムとにより構成されるので、楕円偏向板の軸角度及びΔnd値の測定が可能であり、抜き取り検査による品質管理が容易になる。
【0017】
この場合に、光学異方性フィルムの遅相軸を基板に設けられた配向膜のラビング方向に対し、0±10°以内とすることが好ましい。配向膜のラビング方向と光学異方性フィルムの遅相軸とのなす角度がこの範囲を外れると、視角特性が著しく低下する。
また、光学異方性フィルムのΔnd値は、50〜250nmであることが好ましい。すなわち、Δnd値が50nm未満の光学異方性フィルムは製造が極めて困難であり、光学異方性フィルムのΔnd値が250nmを超えると、視角特性が著しく低下する。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
図1は本発明の実施形態に係る液晶表示パネルを示す平面図、図2は図1のX−X線による断面図である。
透明基板(ガラス基板)1上には画素電極(第1の電極)2がマトリクス状に配設されており、これらの画素電極2の間の透明基板1上にはゲートバスライン13及びデータバスライン14が直角に交差するように形成されている。これらのゲートバスライン13及びデータバスライン14の交差部分の近傍にはそれぞれTFT15が形成されている。このTFT15のゲートはゲートバスライン13に接続され、ドレインはデータバスライン14に接続され、ソースは画素電極2に接続されている。また、ガラス基板1上には、これらの画素電極12、TFT15、ゲートバスライン13及びデータバスライン14を被覆するようにして配向膜2が形成されている。これらのゲートバスライン13及びドレインバスライン14に囲まれた領域が各画素領域になっている。
【0019】
透明基板1の上方には透明基板(ガラス基板)3が配置されている。この透明基板3の下側には画素毎に赤(R)、緑(G)、青(B)のいずれか1つの色を有するカラーフィルタ4が設けられており、このカラーフィルタ4の下には対向電極(第2の電極)5が設けられている。そして、この対向電極5の下には第2の配向膜6が設けられている。
【0020】
各画素領域は、図1に示すように2つの領域I,IIに2分されており、領域Iの液晶分子の立ち上がる方向(矢印Aで示す)は、領域IIの液晶分子の立ち上がる方向(矢印Bで示す)に対し逆方向となっている。このように領域I,IIで液晶分子の立ち上がる方向を逆にするためには、例えば、配向膜2,6にラビング処理を施す際に、領域Iにおけるラビング方向と領域IIにおけるラビング方向とを相互に逆向きとすることにより実現できる。そして、配向膜2,6は、液晶分子の立ち上がる方向(ラビング方向)が相互に直交するように配置されている。また、透明基板1,3間には液晶7が封入されている。
【0021】
透明基板1の下側には、第1の光学異方性フィルム8が配設されており、この第1の光学異方性フィルム8の下には第1の偏向板9が接合されている。これと同様に、透明基板3上には第2の光学異方性フィルム10が配設されており、この第2の光学異方性フィルム10上には第2の偏向板11が接合されている。
光学異方性フィルム8,10は、例えばポリカーボネート等のポリマーを一軸方向に引き伸ばして形成されたものであり、リタデーションΔnd値が50〜250nm、厚さが例えば60〜80μmのものが使用される。
【0022】
図3は、本実施形態の液晶表示パネルの構成を示す模式図である。この図において、液晶パネル20中の鎖線矢印は下側配向膜2のラビング方向、実線矢印は上側配向膜6のラビング方向を示す。また、光学異方性フィルム8,10中の実線は遅相軸の方向、偏向板9,11中の実線は吸収軸の方向を示す。
本実施の形態では、図3に示すように、第1の光学異方性フィルム8の遅相軸の方向と第1の配向膜2のラビング方向とがほぼ平行(0±10°)に配置され、偏向板9の吸収軸と第2の配向膜6のラビング方向とがほぼ垂直に配置される。これと同様に、第2の光学異方性フィルム10の遅相軸の方向と第2の配向膜6のラビング方向とはほぼ平行に(0±10°)に配置され、偏向板9,11の各吸収軸が相互に平行になるように配置される。
【0023】
このように構成された本実施形態の液晶表示パネルにおいて、電極5,12間に電圧を印加しない状態では光を遮断し、電極5,12間に電圧を印加すると、電極間に存在する液晶分子が配向膜のラビング方向に沿って立ち上がり、光を透過する。この場合に、本実施形態においては、1画素毎に2つの領域I,IIを有し、各領域I,IIにおける液晶分子の配向方向が異なる配向分割構造であるので、視角特性が優れている。また、本実施形態においては、光学異方性フィルムにより色調補正するので、黒い部分をより一層黒く表示できて、良好なコントラストが得られる。
【0024】
また、本実施形態においては、1枚の偏向板に対し1枚の光学異方性フィルムのみが接合されているので、温度が高い環境において長時間使用しても、光学異方性フィルムの収縮力に起因する気泡の発生を抑制することができる。従って、本実施形態の液晶表示パネルは、従来に比して信頼性が向上する。
更に、本実施形態の液晶表示パネルは、1枚の偏向板に1枚の光学異方性フィルムを接合して楕円偏向板を構成しているので、楕円偏向板(偏向板と光学異方性フィルムとの接合体)の軸角度及びΔnd値を測定することが可能であり、抜き取り検査による品質管理が容易である。
【0025】
以下、本発明に係る液晶表示パネルを実際に製造し、その視認性を調べた結果を比較例と比較して説明する。
(第1の実施例)
実施例として、図1〜図3に示す構造のTFT液晶表示パネルを製造した。この液晶表示パネルの大きさは10.4インチ(対角線の長さ)、画素数は640×480ドット、各画素の大きさは100×290μmである。また、光学異方性フィルムのΔnd値は160nmである。
【0026】
比較例1として、図4に示す構成の液晶表示パネルを製造した。この比較例1の液晶表示パネルは、光学異方性フィルムを有しないこと以外は実施例と同様の構成である。
比較例2として、図5に示す構成の液晶表示パネルを製造した。この比較例2の液晶表示パネルは、2枚の光学異方性フィルム8,10が貼り合わされて液晶パネル20の一方の側にのみ設けられていること、及び光学異方性フィルムのΔnd値が300nmであること以外は実施例と同様の構成である。
【0027】
これらの実施例及び比較例1,2の液晶表示パネルについて、視線方向を変化させて各視線方向におけるコントラストを調べた。図6は実施例の液晶表示パネルの等コントラスト曲線(Viewing Cone)を示す図、図7は比較例1の液晶表示パネルの等コントラスト曲線を示す図、図8は比較例2の液晶表示パネルの等コントラスト曲線を示す図である。但し、これらの図6〜図8において、図中央の点は液晶表示パネルの正面を示し、同心円状の目盛線はパネルの法線に対する角度を示している。また、これらの図6〜図8では液晶表示パネルの右方向を0.0deg、上方向を90.0deg 、左方向を180.0deg、下方向を270.0degというように方位角で示している。更に、図中太線はコントラストレシオが30.0の等コントラスト曲線、細線はコントラストレシオが20.0の等コントラスト曲線、破線はコントラストレシオが10.0の等コントラスト曲線、一点鎖線はコントラストレシオが5.0 の等コントラスト曲線を示す。
【0028】
これらの図6〜図8から明らかなように、比較例1の液晶表示パネル(図7)は、左右方向の視角特性は比較的良好であるものの、上下方向の視角特性は極めて悪いものであった。また、比較例2の液晶表示パネル(図8)は、比較例1に比べ視角特性は改善されているものの、満足できるものではなかった。一方、実施例の液晶表示パネル(図6)は、比較例1,2に比べて、左右方向だけでなく、上下方向の視角特性も極めて良好であった。
【0029】
次に、実施例及び比較例2の液晶表示パネルについて、高温における耐久性を調べた。その結果、比較例2の液晶表示パネルにおいては、100℃の温度下に24時間放置した場合に、偏向板と光学異方性フィルムとの接合部に気泡が認められた。一方、実施例の液晶表示パネルにおいては、100℃の温度下に1000時間放置しても、光学異方性フィルム又は偏向板の接合部分に気泡は認められなかった。
【0030】
(第2の実施例)
次に、光学異方性フィルムのリタデーションとコントラストとの関係を調べた。すなわち、Δnd値が90〜570nmの光学異方性フィルムを使用し、これらの光学異方性フィルムの遅相軸と配向膜のラビング方向とが平行(図3参照)又は垂直になるように配置した液晶表示パネルを作製した。そして、液晶表示パネルに電圧を印加していない状態で、これらの液晶表示パネルの正面、又は上、下、左若しくは右方向に視角をそれぞれ40°傾けたときの光電子増倍管の出力値を調べることにより、コントラストを評価した。
【0031】
また、同様に、Δnd値が70〜140nmの光学異方性フィルムを使用して図3に示す構造の液晶表示パネルを製造し、これらの液晶表示パネルについても、液晶表示パネルの正面、又は上、下、左若しくは右方向に視角をそれぞれ40°傾けたときのコントラストを調べた。
これらの結果を、下記表1,2に示す。但し、表1,2において、比較例は、第1の実施例において比較例2として使用した液晶表示パネルである。また、液晶表示パネルに電圧を印加した状態での光電子増倍管の出力値は、同一の角度の場合、いずれもほぼ同じであった。
【0032】
【表1】

Figure 0004058768
【0033】
【表2】
Figure 0004058768
【0034】
この表1,2に示すように、光学異方性フィルムの遅相軸と配向膜のラビング方向とが平行であり、且つ、光学異方性フィルムのΔnd値が200nm以下の場合は、光電子増倍管の出力値が小さく、黒い部分をより黒く表示することができた。特に、表2に示すように、光学異方性フィルムのΔnd値が70〜140nmのときは、コントラストが極めて良好であることが判る。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、一対の光学異方性フィルムを一対の透明基板を挟むように分離して配置したので、高温下で長時間使用しても光学異方性フィルム同士及び光学異方性フィルムと偏向板との接合部で剥離が発生しにくく、接合部に発泡が発生することを抑制できて、耐久性が優れている。また、楕円偏向板の軸角度及びΔnd値の測定が可能であり、抜き取り検査による品質管理が容易であるという利点もある。
【0036】
更に、各光学異方性フィルムを、それぞれ遅相軸が第1及び第2の透明基板に設けられた配向膜のラビング方向に対し0±10°以内の角度となるように配置し、リタデーションΔndを50〜250nmとすることにより、視角特性をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る液晶表示パネルを示す平面図である。
【図2】図1のX−X線による断面図である。
【図3】本実施形態の液晶表示パネルの構成を示す模式図である。
【図4】比較例1の液晶表示パネルの構成を示す模式図である。
【図5】比較例2の液晶表示パネルの構成を示す模式図である。
【図6】実施例の液晶表示パネルの等コントラスト曲線を示す図である。
【図7】比較例1の液晶表示パネルの等コントラスト曲線を示す図である。
【図8】比較例2の液晶表示パネルの等コントラスト曲線を示す図である。
【図9】従来の液晶表示パネルを示す平面図である。
【図10】図9のY−Y線による断面図である。
【図11】透明基板間の液晶の分子を模式的に示す図であり、(a)は電極間に電圧を印加していない状態、(b)は電極間に電圧を印加した状態を示す。
【図12】従来の液晶表示パネルのノーマリブラックモードにおけるT−V(透過率−電圧)特性を示す図である。
【図13】光学異方性フィルムが設けられた従来の液晶表示パネルの構成を模式的に示す図である。
【図14】光学異方性フィルムが設けられた従来の液晶表示パネルのT−V特性を示す図である。
【符号の説明】
1,3,31,33 透明基板
2,6,32,36 配向膜
5,35 対向電極
7,37 液晶
8,10 光学異方性フィルム
9,11,39,41 偏向板
12,42 画素電極
48 液晶分子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display panel provided with an optically anisotropic film (retardation film).
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal display panel is advantageous in that it is thin and lightweight, can be driven at a low voltage and consumes less power, and is widely used in various electronic devices. In particular, in recent years, an active matrix type liquid crystal display panel in which an active element such as a TFT (Thin Film Transistor) is provided for each pixel is excellent in display quality in comparison with a CRT (cathode-ray tube). As a result, it is also used in displays such as mobile TVs and personal computers.
[0003]
In general, a liquid crystal display panel has a structure in which a liquid crystal is sandwiched between two transparent substrates. Of the two opposing surfaces (opposing surfaces) of the transparent substrate, a counter electrode and an alignment film are formed on one surface side, and an active matrix circuit, a pixel electrode and an alignment surface are formed on the other surface side. A film or the like is formed. Furthermore, a polarizing plate is affixed to the opposite surface of each transparent substrate. These two polarizing plates are, for example, arranged so that the absorption axes (directions perpendicular to the deflection direction) of the polarizing plates are perpendicular to each other, and according to this, light is transmitted without applying an electric field. In a state in which is applied, a light shielding mode, that is, a normally white mode is set. On the other hand, when the absorption axes of the two deflecting plates are parallel, the normally black mode is set.
[0004]
By the way, an active matrix type liquid crystal display panel has a defect that viewing angle characteristics are generally poorer than that of a CRT, that is, the contrast changes depending on the viewing angle of the screen. In order to improve this, a liquid crystal display panel having an alignment division structure in which one pixel is divided into two regions and the alignment directions of liquid crystal molecules in each region are different from each other has been proposed.
[0005]
FIG. 9 is a plan view showing this type of conventional liquid crystal display panel, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line YY of FIG.
The glass substrates 31 and 33 are arranged to face each other. A plurality of pixel electrodes 42 are arranged in a matrix on the lower substrate 31, and gate bus lines 43 and data bus lines 44 are formed between the pixel electrodes 42 so as to intersect at right angles. . A TFT 45 is disposed in the vicinity of the intersection of the gate bus line 43 and the data bus line 44. An alignment film 32 is formed on the substrate 31 so as to cover the pixel electrode 42, the gate bus line 43, the TFT 45, and the like.
[0006]
A color filter 34 is formed on the lower surface side of the upper substrate 33. The color filter 34 has one of red (R), blue (B), and green (G) for each pixel. A counter electrode 35 is provided under the color filter 34, and an alignment film 36 is provided under the counter electrode 35.
The alignment films 32 and 36 are made of polyimide, for example, and are subjected to a so-called rubbing process in which the surface is rubbed with a roll to which a cloth such as rayon is attached. The liquid crystal molecules have a property of being aligned along the rubbing direction of the alignment films 32 and 36. In a TN (Twisted Nematic) type liquid crystal display panel, two alignment films 32 and 36 are arranged so that their rubbing directions are substantially orthogonal as seen from above.
[0007]
The substrates 31 and 33 are arranged with a spherical spacer (not shown) for making the distance between them constant, and a liquid crystal 37 is sealed between the substrates 31 and 33. Then, polarizing plates 39 and 41 are disposed on the lower side of the substrate 31 and the upper side of the substrate 33, respectively.
FIGS. 11A and 11B are diagrams schematically showing liquid crystal molecules between the substrates 31 and 33, and FIG. 11A shows a state in which no voltage is applied between the electrodes. ) Indicates a state in which a voltage is applied. In practice, however, the alignment direction of the liquid crystal molecules 48 is twisted by 90 ° on the pixel electrode side and the counter electrode side, but in FIG. 11, the liquid crystal molecules 48 are not twisted for easy understanding. Shown in state.
[0008]
As shown in FIG. 11A, the liquid crystal molecules 48 are aligned according to the rubbing direction of the alignment films 32 and 36 and tilted at a certain angle θ. The angle θ is called a pretilt angle and differs depending on the constituent material of the alignment film. In a TN type liquid crystal display panel in which polarizing plates are arranged orthogonally, the liquid crystal molecules 48 between the two alignment films 32 and 36 change the alignment direction spirally from one transparent substrate 31 toward the other transparent substrate 33. To go. When the voltage between the pixel electrode 42 and the counter electrode 35 is gradually increased, the liquid crystal molecules 48 start to rise in the direction of the electric field with a certain voltage (threshold) as a boundary, and when a sufficient voltage is applied, As shown in FIG. 11B, the liquid crystal molecules 48 are almost perpendicular to the substrates 31 and 33. That is, the liquid crystal molecules 48 change from a state almost parallel to the substrates 31 and 33 to a state almost perpendicular to the substrates 31 and 33 according to the applied voltage, and the transmittance of light transmitted through the liquid crystal display panel also changes accordingly. Therefore, the light transmittance can be controlled for each pixel, and a desired image can be displayed on the liquid crystal display panel.
[0009]
FIG. 12 shows TV (transmittance-voltage) characteristics in the normally black mode of such a liquid crystal display panel.
In FIG. 12, a is the TV characteristic when viewed from the front of the panel, and d is the TV characteristic when the line of sight is tilted 40 ° upward or downward. Further, b is a TV characteristic when looking down from the upper 40 ° direction and c is a TV characteristic when looking up from the lower 40 ° direction in a liquid crystal display panel having no alignment division structure. As shown in FIG. 12, the TV characteristic of d of the liquid crystal display panel having the alignment division structure is a characteristic as if b and c are averaged. That is, the transmittance on the high voltage side is lower than that of c, and the hump-like characteristics as seen in b are not observed. That is, in the liquid crystal display panel having an alignment division structure, the change in optical characteristics when the viewing angle is changed is smaller than that in a normal liquid crystal display panel, and thus the viewing angle characteristics are remarkably improved.
[0010]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 6-118406 proposes that an optically anisotropic film is superimposed on a liquid crystal display panel having an alignment division structure. FIG. 13 is a diagram schematically showing the configuration of this type of liquid crystal display panel. In FIG. 13, reference numeral 50 denotes a liquid crystal panel (corresponding to 31 to 33 in FIG. 10) composed of a pair of substrates on which electrodes and alignment films are formed and liquid crystal sealed between the substrates. As described above, the two optically anisotropic films 46 and 47 are disposed between the liquid crystal panel 50 and the one deflector plate 39 so that the slow axes (in the direction in which the refractive index is high) are orthogonal to each other. As a result, in a normally black mode liquid crystal display panel, it is possible to suppress the portion that should be displayed in black from becoming whitish and improve the contrast.
[0011]
FIG. 14 is a diagram showing TV characteristics of the liquid crystal display panel. In FIG. 14, “a” indicates a TV characteristic when the liquid crystal display panel is viewed from the front, and “c” indicates a TV characteristic when the line of sight is tilted 40 ° upward or downward. Further, b is a TV characteristic when the line of sight is tilted 40 ° upward or downward in a liquid crystal display panel having no optically anisotropic film. From FIG. 14, it can be seen that the transmittance when the voltage is low can be lowered by disposing the optically anisotropic film. That is, in a normally black mode liquid crystal display panel, a black portion can be displayed more black.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the liquid crystal display panel having the structure shown in FIG. 13, when used for a long time in a high temperature environment, bubbles are likely to be generated at the joint between the optically anisotropic films or between the optically anisotropic film and the deflection plate, There is a drawback that durability is not sufficient. For this reason, this liquid crystal display panel is not sufficiently reliable as a display device used in a relatively high temperature environment such as an aircraft or an automobile.
[0013]
Further, in this liquid crystal display panel, an attempt is made to extract and inspect the retardation (Δnd value: product of refractive index anisotropy Δn and thickness d) of an elliptical deflection plate (a deflection plate to which an optically anisotropic film is bonded). In addition, since the two optically anisotropic films are superposed, the Δnd value cannot be measured. For this reason, there also exists a fault that quality control is difficult.
[0014]
The present invention was created in view of the problems of the above-described conventional example, and has good visual characteristics, and it is difficult to generate bubbles at the joint between the optically anisotropic film and the deflecting plate, so that the reliability is high. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display panel that is high and can measure the axial angle and Δnd value of an elliptical deflection plate.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The above-described problems include the first and second transparent substrates disposed opposite to each other, the liquid crystal sealed between the first and second transparent substrates, and the first and second transparent substrates. A first electrode and a second electrode provided on each opposing surface side of the substrate for controlling the arrangement state of liquid crystal molecules for each pixel, and covering each of the first and second electrodes, and each pixel is divided into two In the first and second regions, the first and second alignment films in which the rising directions of the liquid crystal molecules are opposite to each other, and the first disposed on the opposite side of the facing surface of the first transparent substrate. An optically anisotropic film, a first polarizing plate bonded to the first optically anisotropic film, and a second optical material disposed on the opposite side of the opposing surface of the second transparent substrate. Liquid having an isotropic film and a second polarizing plate bonded to the second optical anisotropic film A display panel, the first and second optically anisotropic film retardation ([Delta] nd value) of 70 to 140 nm, and wherein the rubbing direction of the first alignment film first optically anisotropic The angle formed with the slow axis of the film is set within 0 ± 10 °, and the angle formed between the rubbing direction of the second alignment film and the slow axis of the second optically anisotropic film is 0 ± 10. This is solved by a liquid crystal display panel characterized by being set within the range of ° .
[0016]
The optically anisotropic film is formed by stretching a polymer in a uniaxial direction, and stress is generated in a direction to return to the inside of the optically anisotropic film particularly when left at a high temperature. For this reason, as shown in FIG. 13, when two optically anisotropic films are overlapped and bonded, the stress generated in the two optically anisotropic films is superimposed, and the optically anisotropic films or optical Peeling occurs at the joint between the anisotropic film and the deflecting plate, causing bubbles. Therefore, in the present invention, the two optically anisotropic films are not stacked and bonded, but are disposed so as to sandwich a pair of transparent electrodes. Thereby, even if it uses for a long time under high temperature, it can avoid that a stress is superimposed, and peeling of a junction part and generation | occurrence | production of a bubble can be suppressed. Therefore, the reliability of the liquid crystal display panel is significantly improved. In addition, since the elliptical deflection plate is composed of one deflection plate and one optical anisotropic film, the axial angle and Δnd value of the elliptical deflection plate can be measured, and quality control by sampling inspection is easy. become.
[0017]
In this case, the slow axis of the optically anisotropic film is preferably within 0 ± 10 ° with respect to the rubbing direction of the alignment film provided on the substrate. If the angle formed by the rubbing direction of the alignment film and the slow axis of the optically anisotropic film is out of this range, the viewing angle characteristics are remarkably deteriorated.
The Δnd value of the optically anisotropic film is preferably 50 to 250 nm. That is, an optically anisotropic film having an Δnd value of less than 50 nm is extremely difficult to produce, and when the Δnd value of the optically anisotropic film exceeds 250 nm, the viewing angle characteristics are remarkably deteriorated.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a plan view showing a liquid crystal display panel according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
Pixel electrodes (first electrodes) 2 are arranged in a matrix on a transparent substrate (glass substrate) 1, and a gate bus line 13 and a data bus are disposed on the transparent substrate 1 between these pixel electrodes 2. Lines 14 are formed to intersect at right angles. TFTs 15 are formed in the vicinity of the intersections of the gate bus lines 13 and the data bus lines 14, respectively. The gate of the TFT 15 is connected to the gate bus line 13, the drain is connected to the data bus line 14, and the source is connected to the pixel electrode 2. An alignment film 2 is formed on the glass substrate 1 so as to cover the pixel electrode 12, the TFT 15, the gate bus line 13 and the data bus line 14. A region surrounded by the gate bus line 13 and the drain bus line 14 is each pixel region.
[0019]
A transparent substrate (glass substrate) 3 is disposed above the transparent substrate 1. A color filter 4 having any one color of red (R), green (G), and blue (B) is provided for each pixel below the transparent substrate 3. Is provided with a counter electrode (second electrode) 5. A second alignment film 6 is provided below the counter electrode 5.
[0020]
As shown in FIG. 1, each pixel region is divided into two regions I and II, and the rising direction of liquid crystal molecules in region I (indicated by arrow A) is the rising direction of liquid crystal molecules in region II (arrows). (Indicated by B). In order to reverse the rising directions of the liquid crystal molecules in the regions I and II as described above, for example, when the rubbing process is performed on the alignment films 2 and 6, the rubbing direction in the region I and the rubbing direction in the region II are mutually changed. This can be realized by reversing the direction. The alignment films 2 and 6 are arranged so that the rising directions (rubbing directions) of the liquid crystal molecules are orthogonal to each other. A liquid crystal 7 is sealed between the transparent substrates 1 and 3.
[0021]
A first optical anisotropic film 8 is disposed below the transparent substrate 1, and a first deflecting plate 9 is bonded under the first optical anisotropic film 8. . Similarly, a second optical anisotropic film 10 is disposed on the transparent substrate 3, and a second deflecting plate 11 is bonded onto the second optical anisotropic film 10. Yes.
The optically anisotropic films 8 and 10 are formed, for example, by stretching a polymer such as polycarbonate in a uniaxial direction, and have a retardation Δnd value of 50 to 250 nm and a thickness of 60 to 80 μm, for example.
[0022]
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the liquid crystal display panel of the present embodiment. In this figure, a chain line arrow in the liquid crystal panel 20 indicates a rubbing direction of the lower alignment film 2, and a solid line arrow indicates a rubbing direction of the upper alignment film 6. The solid lines in the optically anisotropic films 8 and 10 indicate the direction of the slow axis, and the solid lines in the deflecting plates 9 and 11 indicate the direction of the absorption axis.
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the slow axis direction of the first optical anisotropic film 8 and the rubbing direction of the first alignment film 2 are arranged substantially parallel (0 ± 10 °). Then, the absorption axis of the deflection plate 9 and the rubbing direction of the second alignment film 6 are arranged substantially perpendicularly. Similarly, the direction of the slow axis of the second optical anisotropic film 10 and the rubbing direction of the second alignment film 6 are arranged substantially parallel (0 ± 10 °), and the deflecting plates 9 and 11 These absorption axes are arranged so as to be parallel to each other.
[0023]
In the liquid crystal display panel of the present embodiment configured as described above, light is blocked when no voltage is applied between the electrodes 5 and 12, and when a voltage is applied between the electrodes 5 and 12, the liquid crystal molecules existing between the electrodes Rises along the rubbing direction of the alignment film and transmits light. In this case, in the present embodiment, the viewing angle characteristics are excellent because each pixel has two regions I and II and the alignment directions of the liquid crystal molecules in each region I and II are different. . Further, in the present embodiment, since the color tone is corrected by the optical anisotropic film, the black portion can be displayed more black and a good contrast can be obtained.
[0024]
In this embodiment, since only one optical anisotropic film is bonded to one deflection plate, the optical anisotropic film shrinks even when used for a long time in a high temperature environment. Generation of bubbles due to force can be suppressed. Therefore, the reliability of the liquid crystal display panel of the present embodiment is improved as compared with the conventional case.
Furthermore, since the liquid crystal display panel of this embodiment forms an elliptical deflection plate by bonding one optical anisotropic film to one deflection plate, the elliptical deflection plate (deflection plate and optical anisotropy). It is possible to measure the axial angle and Δnd value of the joined body with the film, and quality control by sampling inspection is easy.
[0025]
Hereinafter, a result of actually manufacturing a liquid crystal display panel according to the present invention and examining its visibility will be described in comparison with a comparative example.
(First embodiment)
As an example, a TFT liquid crystal display panel having the structure shown in FIGS. 1 to 3 was manufactured. The liquid crystal display panel has a size of 10.4 inches (diagonal length), the number of pixels is 640 × 480 dots, and the size of each pixel is 100 × 290 μm. Further, the Δnd value of the optically anisotropic film is 160 nm.
[0026]
As Comparative Example 1, a liquid crystal display panel having the configuration shown in FIG. The liquid crystal display panel of Comparative Example 1 has the same configuration as the example except that it does not have an optically anisotropic film.
As Comparative Example 2, a liquid crystal display panel having the configuration shown in FIG. In the liquid crystal display panel of Comparative Example 2, the two optically anisotropic films 8 and 10 are bonded together and provided only on one side of the liquid crystal panel 20, and the Δnd value of the optically anisotropic film is The configuration is the same as that of the example except that the thickness is 300 nm.
[0027]
The liquid crystal display panels of these examples and comparative examples 1 and 2 were examined for contrast in each line-of-sight direction by changing the line-of-sight direction. 6 is a diagram showing an isocontrast curve (Viewing Cone) of the liquid crystal display panel of the example, FIG. 7 is a diagram showing an isocontrast curve of the liquid crystal display panel of Comparative Example 1, and FIG. It is a figure which shows an isocontrast curve. However, in these FIGS. 6-8, the center point of the figure shows the front of the liquid crystal display panel, and the concentric scale line shows the angle with respect to the normal line of the panel. 6 to 8, the right direction of the liquid crystal display panel is 0.0 deg, the upper direction is 90.0 deg, the left direction is 180.0 deg, and the lower direction is represented by azimuth angles such as 270.0 deg. Furthermore, the thick line in the figure shows an isocontrast curve with a contrast ratio of 30.0, the thin line shows an isocontrast curve with a contrast ratio of 20.0, the broken line shows an isocontrast curve with a contrast ratio of 10.0, and the alternate long and short dash line shows an isocontrast curve with a contrast ratio of 5.0. .
[0028]
As is clear from FIGS. 6 to 8, the liquid crystal display panel (FIG. 7) of Comparative Example 1 has a relatively good viewing angle characteristic in the left-right direction, but a very bad viewing angle characteristic in the vertical direction. It was. Further, the liquid crystal display panel of Comparative Example 2 (FIG. 8) was not satisfactory although the viewing angle characteristics were improved as compared with Comparative Example 1. On the other hand, the liquid crystal display panel of the example (FIG. 6) was very good in viewing angle characteristics in the vertical direction as well as in the horizontal direction, as compared with Comparative Examples 1 and 2.
[0029]
Next, the durability of the liquid crystal display panels of Examples and Comparative Example 2 at high temperatures was examined. As a result, in the liquid crystal display panel of Comparative Example 2, bubbles were observed at the junction between the deflecting plate and the optically anisotropic film when left at 100 ° C. for 24 hours. On the other hand, in the liquid crystal display panel of the example, even if the liquid crystal display panel was allowed to stand at a temperature of 100 ° C. for 1000 hours, no bubbles were observed in the bonded portion of the optical anisotropic film or the deflecting plate.
[0030]
(Second embodiment)
Next, the relationship between retardation and contrast of the optically anisotropic film was examined. That is, optically anisotropic films having a Δnd value of 90 to 570 nm are used, and the slow axis of these optically anisotropic films and the rubbing direction of the alignment film are arranged parallel (see FIG. 3) or perpendicular to each other. A liquid crystal display panel was prepared. Then, when no voltage is applied to the liquid crystal display panels, the output values of the photomultiplier tubes when the viewing angles are tilted by 40 ° in front of these liquid crystal display panels or in the upper, lower, left or right direction, respectively. The contrast was evaluated by examining.
[0031]
Similarly, a liquid crystal display panel having the structure shown in FIG. 3 is manufactured using an optically anisotropic film having a Δnd value of 70 to 140 nm, and these liquid crystal display panels are also arranged in front of or above the liquid crystal display panel. The contrast was examined when the viewing angle was tilted by 40 ° downward, left or right.
These results are shown in Tables 1 and 2 below. However, in Tables 1 and 2, the comparative example is a liquid crystal display panel used as Comparative Example 2 in the first embodiment. In addition, the output values of the photomultiplier tube with the voltage applied to the liquid crystal display panel were almost the same for the same angle.
[0032]
[Table 1]
Figure 0004058768
[0033]
[Table 2]
Figure 0004058768
[0034]
As shown in Tables 1 and 2, when the slow axis of the optically anisotropic film is parallel to the rubbing direction of the alignment film, and the Δnd value of the optically anisotropic film is 200 nm or less, the photoelectron gain is increased. The output value of the double tube was small, and the black part could be displayed in black. In particular, as shown in Table 2, when the Δnd value of the optically anisotropic film is 70 to 140 nm, it can be seen that the contrast is very good.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since a pair of optically anisotropic films are arranged so as to sandwich a pair of transparent substrates, the optically anisotropic films can be used with each other even if they are used for a long time at a high temperature. Further, peeling is unlikely to occur at the joint between the optically anisotropic film and the deflecting plate, foaming can be prevented from occurring at the joint, and durability is excellent. Further, the axial angle and Δnd value of the elliptical deflection plate can be measured, and there is an advantage that quality control by sampling inspection is easy.
[0036]
Furthermore, each optically anisotropic film is arranged such that the slow axis is at an angle of 0 ± 10 ° or less with respect to the rubbing direction of the alignment film provided on the first and second transparent substrates, and retardation Δnd. By setting the thickness to 50 to 250 nm, the viewing angle characteristics can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a liquid crystal display panel according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a liquid crystal display panel of the present embodiment.
4 is a schematic diagram showing a configuration of a liquid crystal display panel of Comparative Example 1. FIG.
5 is a schematic view showing a configuration of a liquid crystal display panel of Comparative Example 2. FIG.
FIG. 6 is a diagram showing isocontrast curves of a liquid crystal display panel of an example.
7 is a diagram showing isocontrast curves of the liquid crystal display panel of Comparative Example 1. FIG.
8 is a diagram showing isocontrast curves of a liquid crystal display panel of Comparative Example 2. FIG.
FIG. 9 is a plan view showing a conventional liquid crystal display panel.
10 is a cross-sectional view taken along line YY in FIG.
11A and 11B are diagrams schematically showing liquid crystal molecules between transparent substrates, in which FIG. 11A shows a state where no voltage is applied between the electrodes, and FIG. 11B shows a state where a voltage is applied between the electrodes.
FIG. 12 is a diagram showing TV (transmission-voltage) characteristics in a normally black mode of a conventional liquid crystal display panel.
FIG. 13 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional liquid crystal display panel provided with an optically anisotropic film.
FIG. 14 is a diagram showing TV characteristics of a conventional liquid crystal display panel provided with an optically anisotropic film.
[Explanation of symbols]
1, 3, 31, 33 Transparent substrate 2, 6, 32, 36 Alignment film 5, 35 Counter electrode 7, 37 Liquid crystal 8, 10 Optical anisotropic film 9, 11, 39, 41 Deflection plate 12, 42 Pixel electrode 48 Liquid crystal molecules

Claims (2)

相互に対向して配設された第1及び第2の透明基板と、
これらの第1及び第2の透明基板間に封入された液晶と、
前記第1及び第2の透明基板の各対向面側に設けられて液晶分子の配列状態を画素毎に制御する第1及び第2の電極と、
これらの第1及び第2の電極をそれぞれ被覆するとともに、1画素を2分する第1及び第2の領域において液晶分子の立ち上がる方向が相互に逆方向となる第1及び第2の配向膜と、
前記第1の透明基板の前記対向面と反対側に配置された第1の光学異方性フィルムと、
この第1の光学異方性フィルムに接合された第1の偏光板と、
前記第2の透明基板の前記対向面と反対側に配置された第2の光学異方性フィルムと、
この第2の光学異方性フィルムに接合された第2の偏光板とを有する液晶表示パネルであって、
前記第1及び第2の光学異方性フィルムのリタデーション(Δnd値)が70乃至140nmであり、かつ
前記第1の配向膜のラビング方向と前記第1の光学異方性フィルムの遅相軸とのなす角度が0±10°以内に設定され、前記第2の配向膜のラビング方向と前記第2の光学異方性フィルムの遅相軸とのなす角度が0±10°以内に設定されていることを特徴とする液晶表示パネル。
First and second transparent substrates disposed opposite to each other;
A liquid crystal sealed between the first and second transparent substrates;
First and second electrodes which are provided on the opposing surface sides of the first and second transparent substrates and which control the alignment state of liquid crystal molecules for each pixel;
First and second alignment films that cover these first and second electrodes, respectively, and in which the rising directions of the liquid crystal molecules are opposite to each other in the first and second regions that divide one pixel into two, ,
A first optically anisotropic film disposed on the opposite side of the opposing surface of the first transparent substrate;
A first polarizing plate bonded to the first optical anisotropic film;
A second optically anisotropic film disposed on the opposite side of the opposing surface of the second transparent substrate;
A liquid crystal display panel having a second polarizing plate bonded to the second optically anisotropic film,
The retardation (Δnd value) of the first and second optically anisotropic films is 70 to 140 nm , and
An angle formed between the rubbing direction of the first alignment film and the slow axis of the first optical anisotropic film is set within 0 ± 10 °, and the rubbing direction of the second alignment film and the second An angle formed with the slow axis of the optically anisotropic film is set within 0 ± 10 ° .
前記第1及び第2の偏光板は、その吸収軸が相互に平行に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示パネル。2. The liquid crystal display panel according to claim 1, wherein absorption axes of the first and second polarizing plates are arranged in parallel to each other.
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