JP4194067B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶分子を軸対称配向させることにより視野角特性を改善した液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近時、ネマチック液晶材料を用いたTN(ツイストネマチック)型、STN(スーパーツイストネマチック)型等の液晶表示装置が広く用いられるようになっている。この種の液晶表示装置は、視野角が狭いという問題を共通して有しており、この問題を改善するための技術開発が進められている。
【0003】
これまでに提案されているTN型液晶表示装置の視野角化を改善する技術の一つとして、絵素領域毎に液晶分子を軸対称配向させる、いわゆるASM(Axially Symmetorically Alligned Micro−cell)モード技術がある。ASMモード技術を用いた液晶表示装置は、各絵素領域毎に軸対称に配向した液晶分子が存在するために、どの方位角方向から液晶表示装置を観察しても液晶材料の屈折率異方性が平均化され、コントラストの変化が少ない広視野角特性を実現することができる。
【0004】
このASMモード技術は、例えば、特開平10−186330号公報に開示されている。この公報には、ガラス等の支持基板上に、誘電体等からなる格子状の凸部(高分子壁)を形成し、この格子状の凸部が、負の誘電異方性を有する液晶分子を包囲した状態になっていることにより、格子状の凸部が液晶分子に対して、軸対称の配向規制力を発生させることが記載されている。
【0005】
また、特開平11−271716号公報には、格子状に形成された凸部の断面形状を、先端側になるにつれて順次幅が小さくなった順テーパー状とすることにより、黒表示時の光漏れをなくしてコントラストを向上させる技術が開示されている。また、特開2000−19522号公報には、格子状の凸部(高分子壁)を透明誘電体を用いて形成することにより、高分子壁上の液晶分子をも表示に寄与させて、表示の明るさを向上させる技術が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
特開平11−271718号公報にて開示されている液晶表示装置の構造では、黒表示時の光漏れは十分防止することができるものの、絵素領域内に遮光性の高分子壁が存在するために開口率が低下して、表示明るさが暗くなるという問題がある。
【0007】
また、特開2000−19522号公報にて開示されている液晶表示装置では、透明誘電体によって形成した高分子壁の断面形状を順テーパー状とすることにより、表示の明るさを向上することができると共に、真正面方向からの黒表示時の光漏れを十分に抑えることができる。しかし、この場合においても、斜め方向から見た場合に、若干の光漏れが観察されるという問題がある。
【0008】
したがって、上記の液晶表示装置では、表示の明るさの向上と黒表示時の光漏れの防止を両立して、表示性能の更なる向上を図ることができない。
【0009】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、表示の明るさを向上させると共に、斜め方向から観察した場合にも、黒表示時の光漏れがなく、高コントラストで明るい表示が可能な広視野角特性を有する液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の液晶表示装置は、対向配置された一対の基板と、該一対の基板間に設けられており、負の誘電異方性を有する液晶分子により形成された液晶層と、該一対の基板の内の少なくとも一方の該液晶層側に所定の厚さに突出する格子状に形成され、該液晶層を格子状の複数の液晶領域毎に分割する高分子壁と、該一対の基板上の該液晶層に接する面に形成され、該液晶層の液晶分子を該面に対して垂直配向させる垂直配向層とを有する液晶表示装置であって、該高分子壁は、該一方の基板の面に対して一定の高さに突出する平坦部と、該平坦部の縁部から一定の傾斜角で傾斜して該一方の基板の面に達する傾斜部とを有し、該平坦部は、透光性を有するように形成され、該傾斜部は、遮光性を有するように形成されていることを特徴とするものである。
【0011】
上記本発明の液晶表示装置において、前記高分子壁の平坦部及び傾斜部は、透光性材料から形成され、該傾斜部の表面上に遮光性材料が被覆されていることが好ましい。
【0012】
上記本発明の液晶表示装置において、前記高分子壁の傾斜部の光学濃度は1以上であることが好ましい。
【0013】
上記本発明の液晶表示装置において、前記高分子壁は、平坦部と傾斜部との縁部において、遮光性を有するように形成された領域が、透光性を有するように形成された領域よりも、前記一方の基板の表面から厚くなるように形成されていることが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液晶表示装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【0015】
(実施形態1)
図1は、実施の形態1の液晶表示装置1を模式的に示す断面図である。
【0016】
この液晶表示装置1は、相互に平行になるように配置した一対の基板部2及び3を有しており、この一対の基板部2及び3の間には、誘電異方性が負の液晶分子(不図示)が充填されて液晶層4が形成されている。
【0017】
第1の基板部2は、透明なガラス基板21を有しており、このガラス基板21の液晶層4に面する表面上には、複数の第1透明電極22が、インジウム錫酸化物(ITO)等の透明な導電性部材により設けられている。
【0018】
ガラス基板21上には、所定高さに突出する高分子壁23が格子状に設けられている。この高分子壁23は、ガラス基板21上に一定の厚さで、透明な樹脂材料等によって透明に形成された平坦部23bと、平坦部23bの両側に、遮光性を有する樹脂材料等によってそれぞれ形成された傾斜部23aとを有している。傾斜部23aは、平坦部23bから離れるにつれて順次薄くなるように傾斜している。
【0019】
この高分子壁23は、ガラス基板21上の液晶層4の液晶分子を、複数の液晶領域4a毎に包囲しており、各液晶領域4aに分離された液晶分子を軸対称配向させる作用を有している。このような液晶領域4a内の液晶分子に対して十分な軸対称配向規制力を発生させるためには、高分子壁23の高さは、0.5μm以上あればよい。本実施の形態1では、製造マージンを考慮して、高分子壁23の高さを1.0μmとした。また、高分子壁23の傾斜部23aの傾斜角は、ガラス基板21に対して3度〜45度の角度を有するように形成した。傾斜部23aの傾斜角の範囲がこのような範囲であれば、高分子壁23の傾斜部23aと第1透明電極22上との境界部分近傍において、液晶分子の配向乱れは観察されない。
【0020】
高分子壁23の平坦部23b上には、複数の柱状突起24が、離散した状態で設けられている。各柱状突起24は、第1透明電極22が形成されていないガラス基板21上の領域に対応する部分に、所定の高さに形成される。本実施の形態1では、それぞれの柱状突起24が5μmの高さになるように形成した。
【0021】
第1の基板部2に設けられた第1透明電極22及び高分子壁23及び柱状突起24上には、少なくとも第1透明電極22及び高分子壁23を覆うように、液晶層4の液晶分子を各表面に対して垂直方向に配向させるための垂直配向膜25が設けられている。
【0022】
第2の基板部3は、ガラス基板31を有しており、このガラス基板31の液晶層4に面する表面上には、第2透明電極32が、インジウム錫酸化物(ITO)等の透明な導電性部材により形成されている。この第2透明電極32上には、その全面を覆うように、液晶層4の液晶分子を第2の基板部3の表面に対して垂直に配向させるための垂直配向膜33が設けられる。
【0023】
上記構成の第1の基板部2及び第2の基板部3を貼り合わせ、一対の基板部2及び3の間隙に、真空注入法によって、負の誘電異方性を有する液晶材料が注入されて液晶層4が形成される。液晶層4の厚み(液晶セルギャップ)は、第1の基板部2の高分子壁23の高さと柱状突起24の高さとの和によって規定される。柱状突起24の高さ(5μm)は、高分子壁23の高さ(1.0μm)に対して十分な高さに形成されており、高分子壁23上にも液晶分子が配置されるようになっている。
【0024】
液晶層4aを駆動するための第1透明電極22及び第2透明電極32の構成及びその駆動方法には、公知の電極構成及び駆動方法を用いることができる。例えば、アクティブマトリクス型、単純マトリクス型を適用することができる。さらに、このようなアクティブマトリクス型に代えて、第1透明電極22または第2透明電極32のいずれか一方をプラズマ放電チャネルに代えた構成にすることにより、プラズマアドレス型を適用することも可能である。
【0025】
また、上記構成において、適用する電極構成及び駆動方法に関して、第1の基板部2及び第2の基板部3とは入れ替わってもよく、例えば、第2の基板部3の表面上に、高分子壁23及び柱状突起24を設ける構成としてもよい。
【0026】
本実施の形態1の液晶表示装置では、高分子壁23における透明に形成された平坦部23b上の液晶分子が、スイッチングに寄与することができるため、開口率が向上し、明るい表示を実現することができる。
【0027】
一方、電圧を印加しないときには、液晶層4の各液晶分子は、垂直配向膜25の配向規制力により、第1透明電極22及び高分子壁23の各表面に対して垂直に配向して、黒表示状態となる。この場合、高分子壁23の傾斜部23aにおいては、図2に示すように、液晶層4の各液晶分子40は、第1基板部2の表面に対して、その法線方向からずれた方向に配向するため、特に斜め方向の視角において傾斜部23aの部分で光漏れを起こし易くなっているが、本実施の形態1の液晶表示装置では、高分子壁23の傾斜部23aは遮光性を有し、光を透過しないように形成しているため、光漏れが観察されない。
【0028】
この場合、傾斜部23aの遮光は、下記の(1)式で表される光学濃度(OD)値で、1以上あれば十分に光漏れを抑制することができる。このよう遮光性のある材料としては、カラーフィルター部の形成に用いられる樹脂ブラックマトリクス材料を流用することができる。
【0029】
光学濃度(OD値)=−log10(透過率)…(1)
(実施形態2)
本実施の形態2の液晶表示装置は、図1に示す実施の形態1の液晶表示装置と概略同一の構成を有しているので、以下、異なる構成についてのみ説明する。
【0030】
図3は、本実施の形態2の液晶表示装置の高分子壁部分の概略構成を説明する断面図である。
【0031】
この液晶表示装置の高分子壁23は、第1透明電極22上からの高さが一定の高さになっている平坦部23bと、平坦部23bの両側に、傾斜して設けられた傾斜部23aとを透明な樹脂部材等によって、透明に設けられている。傾斜部23aは、平坦部23bから離れるにつれて順次、一定の傾斜角で薄くなるように形成されている。透明に形成された傾斜部23a上には、遮光性を有する樹脂材料26が、傾斜部23aの全面にわたって設けられている。この樹脂材料26は、平坦部23b上においても、平坦部23bにおける傾斜部23aの近傍部分で少量の寸法部分だけ重畳するように設けられている。遮光性を有する樹脂部材26の膜厚は、光学濃度が1以上になるように設定される。
【0032】
この場合、高分子壁23の平坦部23b上の遮光性材料26が設けられた領域における第1透明電極22の表面上からの高さh1は、平坦部23b上における遮光性材料26が設けられていない領域の第1透明電極22の表面上からの高さh2よりも高くなっており、段差部分27が形成されている。
【0033】
図4は、本実施の形態2の液晶表示装置の第2の基板部3側から見た平面図を示している。
【0034】
本実施の形態2の液晶表示装置では、液晶層4の液晶分子は、図4に示すように、液晶領域4a内において、高分子壁23に包囲された状態になっていることによって、軸対称配向される。また、高分子壁23の平坦部23b上に存在する液晶分子は、液晶領域4a内の軸対称配向した液晶分子からの配向規制力を受けて、軸対称配向する。
【0035】
この結果、高分子壁23の傾斜部23aが遮光性を有することによって、特に斜め方向の視角において傾斜部23aの部分での光漏れが防止されて高コントラスト比が実現されると共に、ざらつき感が無い、広視野角特性を有する液晶表示装置を得ることができる。
【0036】
さらに、本実施の形態2の液晶表示装置では、高分子壁23の平坦部23b上に段差部分27が形成されていることにより、高分子壁23の平坦部23b上に存在する液晶分子が段差部27からも配向規制力を受けて、より安定した軸対称配向をするようになる。上記のように、高分子壁23が液晶領域4aを包囲することにより生じる配向規制力に加えて、平坦部23b上に生じる段差部分27によって配向規制力を生じさせることにより、より強力で安定な配向規制力を得ることができるため、製造バラツキ等に対するマージンを増すことができる。
【0037】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置は、一対の基板の内の少なくとも一方の液晶層側に所定の厚さに突出する格子状に形成され、液晶層を格子状の複数の液晶領域毎に分割する高分子壁が、一方の基板の面に対して一定の高さに突出する平坦部と、この平坦部の縁部から一定の傾斜角で傾斜して一方の基板の面に達する傾斜部とを有し、平坦部は、透光性を有するように形成され、傾斜部は、遮光性を有するように形成されている。このため、黒表示時に斜め方向から観察しても、液晶層の液晶分子を基板の面に対して斜めの方向に配光させている高分子壁の傾斜部の部分からの光漏れが防止され、高コントラストな明るい表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の液晶表示装置を模式的に示す断面図である。
【図2】高分子壁の表面に垂直に配向された液晶分子の配向状態を説明する模式図である。
【図3】本発明の実施の形態2の液晶表示装置の要部を模式的に示す断面図である。
【図4】本発明の実施の形態2の液晶表示装置を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
1 液晶表示装置
2 第1の基板部
3 第2の基板部
4 液晶層
21 ガラス基板
22 第1透明電極
23 高分子壁
24 柱状突起
25 垂直配向膜
31 ガラス基板
32 第2透明電極
33 垂直配向膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device in which viewing angle characteristics are improved by axially symmetric alignment of liquid crystal molecules.
[0002]
[Prior art]
Recently, TN (twisted nematic) type and STN (super twisted nematic) type liquid crystal display devices using a nematic liquid crystal material have been widely used. This type of liquid crystal display device has a common problem that the viewing angle is narrow, and technical development for improving this problem is underway.
[0003]
As one of the techniques for improving the viewing angle of the TN type liquid crystal display devices proposed so far, the so-called ASM (axially aligned micro-cell) mode technique in which liquid crystal molecules are axially symmetrically aligned for each pixel region. There is. The liquid crystal display device using ASM mode technology has liquid crystal molecules that are axially symmetrically aligned in each pixel region, so that the refractive index of the liquid crystal material is anisotropic regardless of the azimuth angle direction. And a wide viewing angle characteristic with little change in contrast can be realized.
[0004]
This ASM mode technique is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-186330. In this publication, a lattice-like convex portion (polymer wall) made of a dielectric or the like is formed on a support substrate such as glass, and the lattice-like convex portion is a liquid crystal molecule having negative dielectric anisotropy. It is described that the lattice-shaped convex portions generate an axially symmetric alignment regulating force with respect to the liquid crystal molecules.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-271716 discloses a light leakage at the time of black display by making the cross-sectional shape of the convex portion formed in a lattice shape into a forward taper shape in which the width gradually decreases toward the tip side. A technique for improving contrast by eliminating the above has been disclosed. Japanese Patent Laid-Open No. 2000-19522 also discloses that a liquid crystal molecule on a polymer wall contributes to display by forming a grid-like convex portion (polymer wall) using a transparent dielectric, A technique for improving the brightness of the image is disclosed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the structure of the liquid crystal display device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-271718, light leakage during black display can be sufficiently prevented, but a light-shielding polymer wall exists in the picture element region. However, there is a problem that the aperture ratio decreases and the display brightness becomes dark.
[0007]
In addition, in the liquid crystal display device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-19522, the brightness of display can be improved by making the cross-sectional shape of the polymer wall formed of a transparent dielectric into a forward tapered shape. In addition, it is possible to sufficiently suppress light leakage during black display from the front direction. However, even in this case, there is a problem that slight light leakage is observed when viewed from an oblique direction.
[0008]
Therefore, in the liquid crystal display device described above, it is impossible to achieve further improvement in display performance while achieving both improvement in display brightness and prevention of light leakage during black display.
[0009]
The present invention has been made in view of the above problems, and improves the brightness of display, and even when observed from an oblique direction, there is no light leakage during black display, and a bright display with high contrast is possible. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal formed by a pair of substrates arranged opposite to each other and a liquid crystal molecule having negative dielectric anisotropy provided between the pair of substrates. A polymer wall that is formed in a lattice shape protruding to a predetermined thickness on at least one liquid crystal layer side of the pair of substrates and divides the liquid crystal layer into a plurality of lattice-like liquid crystal regions; A liquid crystal display device having a vertical alignment layer formed on a surface of the pair of substrates in contact with the liquid crystal layer and vertically aligning liquid crystal molecules of the liquid crystal layer with respect to the surface, A flat portion projecting at a certain height with respect to the surface of the one substrate, and an inclined portion that is inclined from the edge of the flat portion at a constant inclination angle and reaches the surface of the one substrate. The flat portion is formed to have a light transmitting property, and the inclined portion is formed to have a light shielding property. And it is characterized in that is.
[0011]
In the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that the flat portion and the inclined portion of the polymer wall are made of a light-transmitting material, and the light shielding material is coated on the surface of the inclined portion.
[0012]
In the liquid crystal display device of the present invention, the optical density of the inclined portion of the polymer wall is preferably 1 or more.
[0013]
In the liquid crystal display device of the present invention, the polymer wall has an area formed so as to have a light-shielding property at an edge portion between the flat portion and the inclined portion than a region formed so as to have a light-transmitting property. However, it is preferable that the first substrate is formed to be thicker from the surface.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device 1 according to the first embodiment.
[0016]
The liquid crystal display device 1 has a pair of
[0017]
The
[0018]
On the
[0019]
The
[0020]
A plurality of
[0021]
The liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 4 are formed on the first
[0022]
The second substrate unit 3 has a
[0023]
The
[0024]
Known electrode configurations and driving methods can be used for the configuration of the first
[0025]
Further, in the above configuration, the
[0026]
In the liquid crystal display device according to the first embodiment, the liquid crystal molecules on the
[0027]
On the other hand, when no voltage is applied, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 4 are aligned perpendicularly to the surfaces of the first
[0028]
In this case, light leakage from the
[0029]
Optical density (OD value) = − log 10 (transmittance) (1)
(Embodiment 2)
Since the liquid crystal display device of the second embodiment has substantially the same configuration as that of the liquid crystal display device of the first embodiment shown in FIG. 1, only different configurations will be described below.
[0030]
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the polymer wall portion of the liquid crystal display device according to the second embodiment.
[0031]
The
[0032]
In this case, the height h1 from the surface of the first
[0033]
FIG. 4 is a plan view of the liquid crystal display device according to the second embodiment viewed from the second substrate unit 3 side.
[0034]
In the liquid crystal display device according to the second embodiment, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 4 are axially symmetric by being surrounded by the
[0035]
As a result, the
[0036]
Further, in the liquid crystal display device according to the second embodiment, the
[0037]
【The invention's effect】
The liquid crystal display device of the present invention is a polymer that is formed in a lattice shape projecting to a predetermined thickness on at least one liquid crystal layer side of a pair of substrates, and divides the liquid crystal layer into a plurality of lattice liquid crystal regions. The wall has a flat portion that protrudes at a certain height with respect to the surface of one substrate, and an inclined portion that inclines at a constant inclination angle from the edge of the flat portion and reaches the surface of one substrate. The flat portion is formed so as to have translucency, and the inclined portion is formed so as to have a light shielding property. This prevents light leakage from the inclined portion of the polymer wall that distributes the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer in an oblique direction with respect to the surface of the substrate, even when observed from an oblique direction during black display. High contrast and bright display can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an alignment state of liquid crystal molecules aligned perpendicular to the surface of a polymer wall.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a main part of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view schematically showing a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid
Claims (4)
該第1基板および該第2基板間に設けられており、負の誘電異方性を有する液晶分子により形成された液晶層と、
前記第1基板における前記液晶層に面する表面に設けられた複数の第1透明電極と、
前記第2基板における前記液晶層に面する表面に設けられて前記各第1透明電極とによって前記液晶層を駆動する第2透明電極と、
前記各第1透明電極および前記第2透明電極にて駆動される前記液晶層に面する前記第1透明電極上または前記第2透明電極上に、前記液晶層側に所定の厚さに突出する格子状に形成され、該液晶層を格子状の複数の液晶領域にそれぞれ分割する高分子壁と、
前記第1透明電極および前記高分子壁、並びに前記第2透明電極における前記液晶層に接する面にそれぞれ形成され、該液晶層の液晶分子を該面に対して垂直配向させる垂直配向層とを有する液晶表示装置であって、
前記高分子壁は、前記第1透明電極または前記第2透明電極に対して一定の高さに突出する平坦部と、該平坦部の縁部から一定の傾斜角で傾斜して前記第1透明電極または前記第2透明電極に達する傾斜部とを有し、該平坦部は、透光性を有するように形成され、該傾斜部は、遮光性を有するように形成されていることを特徴とする液晶表示装置。A pair of first and second substrates disposed opposite to each other;
A liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate and formed of liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy;
A plurality of first transparent electrodes provided on a surface of the first substrate facing the liquid crystal layer;
A second transparent electrode that is provided on a surface of the second substrate facing the liquid crystal layer and that drives the liquid crystal layer with each of the first transparent electrodes;
Projecting on the liquid crystal layer side to a predetermined thickness on the first transparent electrode or the second transparent electrode facing the liquid crystal layer driven by the first transparent electrode and the second transparent electrode formed in a lattice shape, and the polymer walls dividing each grid a plurality of liquid crystal regions the liquid crystal layer,
The first transparent electrode and the polymer wall, and are formed respectively on the surface in contact with the liquid crystal layer in the second transparent electrode, and a vertical alignment layer for aligning the vertical liquid crystal molecules of the liquid crystal layer with respect to said surface A liquid crystal display device,
The polymer wall, said flat portion of the first transparent electrode or the second transparent electrode protrudes a predetermined height, the first transparent tilted at a predetermined inclination angle from the edge of the flat portion An inclined portion reaching the electrode or the second transparent electrode , the flat portion is formed to have translucency, and the inclined portion is formed to have a light shielding property. Liquid crystal display device.
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