JP4735292B2 - Liquid crystal device and electronic device - Google Patents
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Description
本開示は、液晶装置及び電子機器に関するものである。 The present disclosure relates to a liquid crystal device and an electronic apparatus.
従来、携帯電話等に用いられる表示装置として、垂直配向タイプの液晶を用いた液晶装置(垂直配向型液晶装置)が知られている。この垂直配向型液晶装置においては、マルチドメイン配向により優れた視野角特性が得られることが知られている。マルチドメインを作る手段として、透明電極に開口ないし突起を設け、360°方位に液晶を倒すCPA構造が提案されている(例えば、非特許文献1、2を参照)。
このような垂直配向型液晶装置においては、中間調での視野角特性の改善が課題となっている。そこで、非特許文献2では、画素内で電極を分割し、別々に駆動する方法が提案されている。しかしながら、この方法では、R、G、B毎に駆動を行なうため、駆動面での負荷が大きい。
本開示はこのような事情に鑑みてなされたものであって、視野角特性による色変化の少ない色再現性に優れた液晶装置及び電子機器を提供することを目的とする。
In such a vertical alignment type liquid crystal device, improvement of viewing angle characteristics in halftone is a problem. Therefore, Non-Patent
The present disclosure has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a liquid crystal device and an electronic apparatus that are excellent in color reproducibility with little color change due to viewing angle characteristics.
上記の課題を解決するため、本開示の液晶装置は、一対の基板間に、負の誘電異方性を有する液晶からなる液晶層を挟持してなり、該液晶層と前記一対の基板の少なくとも一方の基板と前記液晶層との間に、前記液晶を垂直方向に規制する配向膜が設けられ、1画素内に少なくとも透過表示を行なう透過表示領域が設けられてなる液晶装置であって、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板と前記液晶層との間には段差層が設けられており、該段差層によって前記透過表示領域内には相対的に液晶層厚の厚い第1領域と相対的に液晶層厚の薄い第2領域とが形成されており、前記一対の基板の液晶層側には、前記液晶を駆動するための電極がそれぞれ設けられており、その少なくとも一方の基板側の電極には、前記第1領域及び前記第2領域にそれぞれ跨る2つの島状部と、隣接する前記島状部を互いに電気的に接続する連結部とが設けられており、前記2つの島状部の一方が前記段差層に対応し、前記電極の連結部と前記段差層の境界領域とは平面的に重なるように配置されている。
この構成によれば、1つの画素内で複数の液晶層厚の異なる領域を有するので、これらの間で中間調が混合され、斜めから見たときの色味の変化が緩やかなものとなる。つまり、第1領域と第2領域の中間調特性は異なるので、これらの領域の中間調特性が平均化される結果、一方の領域で生じた色味の変化を他方の領域で補償することが可能になる。
また、1画素内の電極が2つの島状部を有する構成とされているので、電圧印加時に島状部の辺端で生じる斜め電界により、垂直配向液晶の傾倒方向が島状部中央側へ規制されるようになり、その結果、各島状部の平面領域内で放射状の配向状態を有する液晶ドメインが形成される。このように平面放射状の配向状態を有する液晶ドメインが画素領域内に複数形成されることで、各液晶ドメインによりあらゆる方向で均一な視角特性が得られ、かつ液晶ドメインの境界は、隣接する島状部の境界領域に固定されるため、パネル斜視時にしみ状のムラを生じることもなく、良好な表示を得ることができる。
また本開示では、段差層の境界領域が、隣接する島状部間を電気的に接続するために設けられた連結部と平面的に重なるように配置されているため、段差構造に起因する表示品質の低下も効果的に抑制することができる。つまり、上記境界領域では、その傾斜面に沿って液晶分子が配向されるため、この境界領域に電極が設けられていると、電圧印加時に斜め電界が生じ、液晶分子の配向を乱すおそれがあるが、本開示では、この境界領域に連結部を配置し、電極を可能な限り排除しているので、境界領域による表示品質の低下を最小限に抑えられるのである。
In order to solve the above problems, a liquid crystal device according to the present disclosure includes a liquid crystal layer including a liquid crystal having negative dielectric anisotropy sandwiched between a pair of substrates, and at least the liquid crystal layer and the pair of substrates. An alignment film that restricts the liquid crystal in a vertical direction is provided between one substrate and the liquid crystal layer, and a transmissive display region that performs at least transmissive display is provided in one pixel. A step layer is provided between at least one of the pair of substrates and the liquid crystal layer, and the step display layer causes the liquid crystal layer to be relatively thick in the transmissive display region. A second region having a thin liquid crystal layer thickness, and electrodes for driving the liquid crystal are provided on the liquid crystal layer side of the pair of substrates, respectively, on at least one substrate side of the pair of substrates. the electrode, the first region and the second Two islands across each band, a coupling portion for connecting the island-shaped portions adjacent electrically to each other is provided with, one of the two island-shaped portions corresponds to the stepped layer, a boundary region of the stepped layer and the connecting portion of the electrode that are arranged so as to overlap in plan view.
According to this configuration, since a plurality of regions having different liquid crystal layer thicknesses are included in one pixel, a halftone is mixed between them, and the change in color when viewed obliquely becomes gentle. That is, since the halftone characteristics of the first area and the second area are different, the halftone characteristics of these areas are averaged, so that a change in color that occurs in one area can be compensated for in the other area. It becomes possible.
In addition, since the electrode in one pixel has two island-shaped portions, the tilting direction of the vertically aligned liquid crystal is inclined toward the center of the island-shaped portion by an oblique electric field generated at the edge of the island-shaped portion when a voltage is applied. As a result, a liquid crystal domain having a radial alignment state is formed in the planar region of each island-like portion. By the liquid crystal domain having an orientation state of the planar radially is a plurality formed in the pixel region, the boundary of the liquid crystal domains uniform viewing angle characteristics were obtained in all directions by, or One liquid crystal domain, adjacent Since it is fixed to the boundary region of the island-shaped part, a good display can be obtained without causing spot-like unevenness when the panel is perspective.
Further, in the present disclosure , since the boundary region of the step layer is arranged so as to overlap with the connecting portion provided to electrically connect the adjacent island portions, the display caused by the step structure A decrease in quality can also be effectively suppressed. That is, in the boundary region, liquid crystal molecules are aligned along the inclined surface. Therefore, if an electrode is provided in the boundary region, an oblique electric field is generated when a voltage is applied, which may disturb the alignment of the liquid crystal molecules. However, in the present disclosure , since the connecting portion is disposed in the boundary region and the electrodes are eliminated as much as possible, the deterioration in display quality due to the boundary region can be minimized.
本開示においては、前記2つの島状部の各々に対応して、前記液晶層の配向状態を制御する配向規制手段が設けられており、前記配向規制手段の平面サイズは、前記第1領域に設けられたものの方が前記第2領域に設けられたものよりも小さいことが望ましい。
島状部の対向領域に誘電体突起又は電極スリット等の配向規制手段を設けることは、液晶分子の初期配向状態を規制する上で極めて有効な方法である。しかしながら、液晶層内にこのような配向規制手段を設けると、配向規制手段自身の存在によって液晶の配向が大きく乱れてしまい、十分な表示特性が得られない場合がある。そこで、本開示では、第1領域と第2領域のうち特に表示特性に大きく寄与する第1領域の配向規制手段の平面サイズを小さくし、この領域での表示特性を向上させている。この場合、第2領域の配向状態は大きく乱れることになるが、もともと第2領域は第1領域で生じた色味の変化を補償するために設けたものであり、第1領域とは異なる中間調特性が得られればよいため、第2領域の配向の乱れが直接表示特性に大きく影響することはない。むしろ、第2領域で形成された大きな配向規制力が第1領域に及ぶ結果、第1領域の配向特性がより一層良好なものとなることが期待される。
In the present disclosure , an alignment regulating means for controlling the alignment state of the liquid crystal layer is provided corresponding to each of the two island-shaped portions, and the planar size of the alignment regulating means is the first region. It is desirable that the one provided in is smaller than the one provided in the second region.
That the opposing area of the island-shaped portions provided alignment regulating means, such as a dielectric protrusion or electrode slit is a very effective way to regulate the initial alignment state of the liquid crystal molecules. However, if such an alignment regulating means is provided in the liquid crystal layer, the alignment of the liquid crystal is greatly disturbed by the presence of the alignment regulating means itself, and sufficient display characteristics may not be obtained. Therefore, in the present disclosure , the planar size of the orientation restricting means of the first region that greatly contributes to the display characteristics among the first region and the second region is reduced, and the display properties in this region are improved. In this case, the orientation state of the second region is greatly disturbed. However, the second region is originally provided to compensate for the color change generated in the first region, and is different from the first region. Since it is only necessary to obtain the tonal characteristics, the disorder in the orientation of the second region does not directly affect the display characteristics. Rather, as a result of the large alignment regulating force formed in the second region reaching the first region, it is expected that the alignment characteristics of the first region will be even better.
本開示においては、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板には遮光膜が設けられており、前記遮光膜と前記段差層の境界領域とは平面的に重なるように配置されていることが望ましい。
この構成によれば、境界領域における液晶分子の配向の乱れの影響を防止し、より表示品質の高い液晶装置を提供することができる。
In the present disclosure , it is desirable that at least one of the pair of substrates is provided with a light shielding film, and the light shielding film and the boundary region of the step layer are arranged so as to overlap in a plane. .
According to this configuration, it is possible to prevent the influence of the disorder of the alignment of the liquid crystal molecules in the boundary region, and to provide a liquid crystal device with higher display quality.
本開示においては、1画素内には、透過表示を行う透過表示領域と反射表示を行う反射表示領域とが設けられており、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板と前記液晶層との間には、前記反射表示領域の液晶層厚を前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さくする液晶層厚調整層が設けられており、前記段差層は前記透過表示領域に設けられており、前記段差層と前記液晶層厚調整層とは同一の部材によって構成されていることが望ましい。
この構成によれば、透過表示領域と反射表示領域の液晶層厚(セルギャップ)が異なる「マルチギャップ構造」を採用しているため、透過表示と反射表示の双方について良好な表示特性が得られる。また、段差層と液晶層厚調整層が同一部材で構成されているので、これらを同一のプロセスで作製することができ、製造も容易になる。
In the present disclosure , in one pixel, a transmissive display region for performing transmissive display and a reflective display region for performing reflective display are provided, and at least one of the pair of substrates and the liquid crystal layer are provided. Is provided with a liquid crystal layer thickness adjusting layer that makes the liquid crystal layer thickness of the reflective display region smaller than the liquid crystal layer thickness of the transmissive display region, and the step layer is provided in the transmissive display region, It is desirable that the step layer and the liquid crystal layer thickness adjusting layer are composed of the same member.
According to this configuration, a “multi-gap structure” in which the liquid crystal layer thickness (cell gap) of the transmissive display area and the reflective display area is different is adopted, so that favorable display characteristics can be obtained for both transmissive display and reflective display. . Moreover, since the step layer and the liquid crystal layer thickness adjusting layer are formed of the same member, they can be manufactured by the same process, and the manufacture is facilitated.
本開示においては、前記第2領域の液晶層厚と前記反射表示領域の液晶層厚とは略等しいことが望ましい。
この構成によれば、より簡単に段差層と液晶層厚調整層を作製することが可能になる。
In the present disclosure , it is desirable that the liquid crystal layer thickness of the second region and the liquid crystal layer thickness of the reflective display region are substantially equal.
According to this configuration, the step layer and the liquid crystal layer thickness adjusting layer can be more easily produced.
本開示の電子機器は、上記の本開示の液晶装置を備える。
この構成によれば、視野角特性による色変化の少ない色再現性に優れた電子機器を提供することができる。
Electronic device of the present disclosure, obtain Bei the liquid crystal device of the present disclosure.
According to this configuration, it is possible to provide an electronic apparatus that is excellent in color reproducibility with little color change due to viewing angle characteristics.
以下、本開示の実施の形態について図面を参照しつつ説明するが、本開示の技術範囲は以下の実施の形態に限定されるものではない。また以下の説明で参照する各図面においては、各構成要素を見易くするために各部の縮尺等を適宜変更して表示している。 Will now be described with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present disclosure, the technical scope of the present disclosure is not intended to be limited to the following embodiments. In each drawing referred to in the following description, the scale of each part is appropriately changed and displayed in order to make each component easy to see.
本明細書では、液晶装置の各構成部材における液晶層側を内側と呼び、その反対側を外側と呼ぶことにする。また、画像表示の最小単位を「サブ画素」と呼び、各色カラーフィルタを備えた複数のサブ画素の集合を「画素」と呼ぶこととする。また、「非選択電圧印加時」および「選択電圧印加時」とは、それぞれ「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧近傍である時」および「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧に比べて十分高い時」を意味しているものとする。さらに、以下の実施形態のうち、半透過反射型の液晶装置にあっては、サブ画素の平面領域において、液晶装置の表示面側から入射する光を利用した表示が可能な領域を「反射表示領域」と呼び、液晶装置の背面側(前記表示面と反対側)から入射する光を利用した表示が可能な領域を「透過表示領域」と呼ぶ。 In the present specification, the liquid crystal layer side of each component of the liquid crystal device is referred to as an inner side, and the opposite side is referred to as an outer side. The minimum unit of image display is referred to as “sub-pixel”, and a set of a plurality of sub-pixels each having a color filter is referred to as “pixel”. “When a non-selection voltage is applied” and “when a selection voltage is applied” are respectively “when the applied voltage to the liquid crystal layer is close to the threshold voltage of the liquid crystal” and “the applied voltage to the liquid crystal layer is It means “when sufficiently high compared to the threshold voltage”. Further, in the following embodiments, in a transflective liquid crystal device, a region where display using light incident from the display surface side of the liquid crystal device can be performed in the planar region of the subpixel is “reflective display”. A region is referred to as a “region”, and a region in which display using light incident from the back side (the side opposite to the display surface) of the liquid crystal device is possible is referred to as a “transmission display region”.
[第1の実施の形態]
まず、本開示の第1の実施形態である液晶装置100について、図1から図3を参照して説明する。本実施形態の液晶装置100は、画素スイッチング素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;以下「TFT」とする)を採用したアクティブマトリクス方式の透過型液晶装置である。
[First Embodiment]
First, the
図1(a)は液晶装置を各構成要素とともに対向基板の側から見た平面構成図であり、図1(b)は図1(a)のH−H’線に沿う側断面構成図である。
図1に示すように、本実施形態の液晶装置100では、TFTアレイ基板(第1基板)10と対向基板(第2基板)20とがシール材52を介して貼り合わされ、このシール材52によって区画された領域内に液晶層50が封入されている。シール材52の外側の周辺回路領域には、データ信号駆動回路101および外部回路実装端子102がTFTアレイ基板10の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する2辺に沿って走査信号駆動回路104が形成されている。液晶層50を挟んで対向するようにして、TFTアレイ基板10の内面側に複数の画素電極9が形成され、対向基板20の内面側に共通電極21が形成されている。対向基板20の角部においては、TFTアレイ基板10と対向基板20との間で電気的導通をとるための基板間導通材106が配設されている。
FIG. 1A is a plan configuration view of the liquid crystal device viewed from the counter substrate side together with each component, and FIG. 1B is a side sectional configuration view taken along the line HH ′ of FIG. is there.
As shown in FIG. 1, in the
図2は、TFTを用いた液晶装置の等価回路図である。液晶装置の画像表示領域には、データ線6aおよび走査線3aが格子状に配置され、両者の交点付近には、画像表示単位であるサブ画素が配置されている。マトリクス状に配置された複数のサブ画素には、それぞれ画素電極9が設けられている。画素電極9の側方には、当該画素電極9への通電制御を行うためのスイッチング素子であるTFT30が形成されている。このTFT30のソースには、データ線6aが電気的に接続されている。各データ線6aには画像信号S1、S2、‥、Snが供給される。TFT30のゲートには、走査線3aが電気的に接続されている。走査線3aには、所定のタイミングでパルス的に走査信号G1、G2、‥、Gmが供給される。またTFT30のドレインには、画素電極9が電気的に接続されている。そして、走査線3aから供給された走査信号G1、G2、‥、Gmにより、スイッチング素子であるTFT30を一定期間だけオン状態にすると、データ線6aから供給された画像信号S1、S2、‥、Snが、各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれるようになっている。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a liquid crystal device using TFTs. In the image display area of the liquid crystal device,
液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、‥、Snは、画素電極9と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。また保持された画像信号S1、S2、‥、Snがリークするのを防止するため、画素電極9と容量線3bとの間に蓄積容量70が形成され、液晶容量と並列に配置されている。そして、上記のように液晶に電圧信号が印加されると、印加された電圧レベルにより液晶の配向状態が変化する。これにより、液晶に入射した光が変調されて階調表示が可能となっている。
Image signals S1, S2,..., Sn written at a predetermined level on the liquid crystal are held for a certain period by a liquid crystal capacitor formed between the
図3は本実施形態に係る液晶装置の説明図であり、図3(a)は液晶装置100の任意の1画素の平面構成図、図3(b)は、図3(a)のA−A’に沿う断面構成図である。
図3(a)に示すように、液晶装置100の1画素は、Y軸方向に隣接する3つのサブ画素SP1〜SP3により構成されている。平面視矩形状の各サブ画素SP1〜SP3には、画素電極9と、画素スイッチング素子であるTFT30とが設けられている。また、画素電極9の長手方向(X軸方向)に沿ってデータ線6aが延びており、短手方向(Y軸方向)に沿って走査線3aが延びている。そして、これらデータ線6a、走査線3aの交差点の近傍に上記TFT30が形成され、データ線6a及び走査線3aと電気的に接続されている。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the liquid crystal device according to the present embodiment, FIG. 3A is a plan configuration diagram of an arbitrary pixel of the
As shown in FIG. 3A, one pixel of the
また、1つのサブ画素に対応して3原色のうち1色のカラーフィルタ(着色層)22が形成され、3つのサブ画素SP1〜SP3で3色のカラーフィルタを含む1つの画素を構成している。これらのカラーフィルタ22R,22G,22Bは、それぞれX軸方向に延びるストライプ状に形成され、その延在方向で各々複数のサブ画素に跨って形成されるとともに、Y軸方向にて周期的に配列されている。また、各カラーフィルタ22を取り囲む矩形枠状にブラックマトリクス(遮光膜)22BMが設けられており、各サブ画素SP1〜SP3を縁取っている。
Further, one color filter (coloring layer) 22 of the three primary colors is formed corresponding to one subpixel, and one pixel including three color filters is configured by the three subpixels SP1 to SP3. Yes. Each of these color filters 22R, 22G, and 22B is formed in a stripe shape extending in the X-axis direction, and is formed across a plurality of sub-pixels in the extending direction, and is periodically arranged in the Y-axis direction. Has been. In addition, a black matrix (light-shielding film) 22BM is provided in a rectangular frame shape surrounding each
図3(a)に示すように、サブ画素SP1〜SP3に設けられた画素電極9は、各サブ画素内にて2つの島状部91,92に略分割され、隣接する島状部91,92間は連結部9cを介して連結された形状を有している。島状部91,92はITO(インジウム錫酸化物)等の透明導電膜からなり、これらの島状部91,92の形成された領域が透過表示領域となっている。また、島状部91と島状部92とを連結している連結部9cについてもITO等の透明導電膜からなるものであるから、この連結部9cも透過表示に寄与する。各島状部91,92は各角部が丸められた曲線形状となっているが、島状部91,92は角部に面取りが施された略八角形状であってもよい。それぞれの島状部91,92の略中央部には、液晶の配向を規制するための配向規制手段である誘電体突起551,552が配置されている。
As shown in FIG. 3A, the
図3(b)に示す断面構造をみると、液晶装置100は、TFTアレイ基板10と、これに対向配置された対向基板20とを備え、前記基板10,20間に誘電異方性が負の液晶(屈折率異方性Δnは例えば0.1)からなる液晶層50が挟持されている。液晶層50は、図に示す如く画素電極9の形成領域内でほぼ一定の層厚に形成されている。TFT基板10の外面側にあたる液晶セルの外側には、照明手段として光源、リフレクタ、導光板などを有するバックライト90が設置されている。尚、符号51にて示す略棒状の楕円体は、誘電体突起551、552の影響により垂直に配向された液晶を概念的に示すものである。
3B, the
TFT基板10は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体10Aを基体としてなり、基板本体10Aの内面側(液晶層側)に、TFT30が形成された回路層19が形成され、回路層19上に画素電極9が形成されている。画素電極9上には、画素電極9及び回路層19を覆ってポリイミド等の垂直配向膜15が形成されており、電圧無印加時には液晶51を基板面に対し垂直に配向させるようになっている。また基板本体10Aの外面側には、第1位相差板16と第1偏光板14とが積層配置されている。
The
対向基板20は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体20Aを基体としてなる。基板本体20Aの内面側には、カラーフィルタ22が設けられている。カラーフィルタ22は互いに色の異なる複数種類の着色層を有しており、これら色種の異なるカラーフィルタの間に黒色樹脂等からなるブラックマトリクス22BMが配置されている。
The
カラーフィルタ22の内面側には、島状部92の形成領域に対応して段差層34が選択的に形成されている。このようにサブ画素内に部分的に形成された段差層34により、液晶層50の層厚が、島状部92が形成された第2領域E2と島状部91が形成された第1領域E1とで異ならされている。段差層34は、アクリル樹脂等の有機材料膜を用いて形成されており、段差層34が存在する部分(第2領域E2)の液晶層50の厚みは、段差層34が存在しない部分(第1領域E1)の厚みの約1/2〜2/3となっている。つまり、段差層34は、自身の膜厚によって第1領域E1と第2領域E2とにおける液晶層50の層厚を異ならせるものとして機能し、もって画素内段差構造を実現するものとなっている。
On the inner surface side of the
このように1つの透過表示領域内に液晶層厚の異なる複数の領域が存在すると、これらの間で中間調が混合され、斜めから見たときの色味の変化が緩やかなものとなる。つまり、第1領域E1と第2領域E2の中間調特性は異なるので、これらの領域の中間調特性が平均化される結果、一方の領域で生じた色味の変化を他方の領域で補償することが可能になるのである。 Thus, when there are a plurality of regions having different liquid crystal layer thicknesses within one transmissive display region, a halftone is mixed between them, and the change in color when viewed obliquely becomes gentle. That is, since the halftone characteristics of the first area E1 and the second area E2 are different, the halftone characteristics of these areas are averaged, and as a result, the color change that occurs in one area is compensated in the other area. It becomes possible.
なお、第1領域E1と第2領域E2との境界付近には、段差層34の層厚が連続的に変化している傾斜面が形成されているが、この傾斜面と島状部92の島状部91側の縁端部とは平面的にほぼ重なっており、連結部9cとも平面的に重なっている。この傾斜面の部分では液晶の配向が乱れるため、この傾斜面と平面的に重なるようにブラックマトリクス22BMを配置し、この部分からの光漏れを防止している。この場合、透過光の明るさが若干低下するが、もともと連結部9cは明るさに大きく寄与しないので、これによって表示品質が大きく劣化されることはない。
An inclined surface in which the layer thickness of the
基板本体20Aの内面側には、カラーフィルタ22及び段差層34の表面に跨って共通電極21が形成されている。共通電極21上の画素電極9と対向する位置に、液晶層50に突出する誘電体突起551、552が設けられている。誘電体突起551、552の断面形状は略三角形で図示しているが、実際にはなだらかな曲面形状で形成される。第1領域E1にあっては、X軸方向に長手の島状部91の中央部に対向する位置にX軸方向に延びる帯状の誘電体突起551が形成されており、第2領域E2にあっては、X軸方向に長手の島状部92の中央部に対向する位置にX軸方向に延びる帯状の誘電体突起552が形成されている。誘電体突起551、552は、島状部91と島状部92との配列方向に沿うX軸方向に並んで配置されている。
A
第1領域E1に配置された誘電体突起551の平面サイズは、第2領域E2に配置された誘電体突起552の平面サイズに比べて小さい。また、突起の高さも、第1領域E1に配置されたものの方が第2領域E2に配置されたものよりも低くなっている。
The planar size of the
誘電体突起を島状部の対向領域に設けることは、液晶分子の初期配向状態を規制する上で極めて有効な方法である。しかしながら、液晶層内にこのような誘電体突起を設けると、誘電体突起自身の存在によって液晶の配向が大きく乱れてしまい、十分な表示特性が得られない場合がある。そこで、本実施形態の液晶装置では、第1領域E1と第2領域E2のうち特に表示特性に大きく寄与する第1領域E1の誘電体突起551の平面サイズを小さくし、この領域E1での表示特性を向上させている。この場合、第2領域E2の配向状態は大きく乱れることになるが、もともと第2領域E2は第1領域E1で生じた色味の変化を補償するために設けたものであり、第1領域E1とは異なる中間調特性が得られればよいため、第2領域E2の配向の乱れが直接表示特性に大きく影響することはない。むしろ、第2領域E2で形成された大きな配向規制力が第1領域E1に及ぶ結果、第1領域E1の配向特性がより一層良好なものとなる。
Providing the dielectric protrusions in the opposing region of the island-shaped portion is an extremely effective method for regulating the initial alignment state of the liquid crystal molecules. However, if such a dielectric protrusion is provided in the liquid crystal layer, the alignment of the liquid crystal is greatly disturbed by the presence of the dielectric protrusion itself, and sufficient display characteristics may not be obtained. Therefore, in the liquid crystal device according to the present embodiment, the planar size of the
共通電極21及び誘電体突起551、552を覆ってポリイミド等の垂直配向膜25が形成されており、電圧無印加時に液晶51を基板面に対し垂直に配向させるようになっている。基板本体20Aの外面側には、λ/4位相差板である第2位相差板46と、第2偏光板24とが積層配置されている。
A
上記構成を備えた本実施形態の液晶装置100において、バックライト90から照射された光は、第1偏光板14及び第1位相差板36を透過して円偏光に変換され、液晶層50に入射する。電圧無印加時において基板と垂直に配向している液晶には屈折率異方性がほとんどないので、入射光は円偏光を保持したまま液晶層50を進行する。さらに対向基板20側の第2位相差板26を透過した入射光は、第2偏光板24の透過軸と直交する直線偏光に変換される。そして、この直線偏光は第2偏光板24を透過しないので、本実施形態の液晶装置100は、電圧無印加時において黒表示となる(ノーマリーブラックモード)。
In the
一方、液晶層50に電圧を印加すると、液晶が基板面方向に倒れるように配向して、透過光に対する屈折率異方性を呈する。そのため、バックライト90から液晶層50に入射した円偏光は、液晶層50を透過する過程で楕円偏光に変換される。この入射光が第2位相差板46を透過しても、第2偏光板24の透過軸と直交する直線偏光には変換されず、その全部または一部が第2偏光板24を透過する。従って、本実施形態の液晶装置100は、電圧印加時において白表示となる。またかかる構成のもと液晶層50に印加する電圧を調整することにより、階調表示を行うことが可能である。この際、本実施形態では、共通電極21上に帯状の誘電体突起551,552が延在しているので、液晶51は誘電体突起551,552の延在領域では、誘電体突起551,552からY軸方向外側に向かって配向する。また、誘電体突起551,552の端部からX軸方向外側に関しては、誘電体突起551,552の先端から島状部91,92の縁端部にかけて平面放射状に配向する。従って、本実施形態の液晶装置100では、電圧印加時に液晶51のダイレクタが異なる方位に向いた複数の液晶領域が形成されることとなり、視野角の極めて広い表示が実現される。
On the other hand, when a voltage is applied to the
さらに、液晶ドメインの境界は、隣接する島状部の境界領域に固定されるため、パネル斜視時にしみ状のムラを生じることもなく、良好な表示を得ることができる。また段差層34の境界領域が、隣接する島状部間を電気的に接続するために設けられた連結部9cと平面的に重なるように配置されているため、段差構造に起因する表示品質の低下も効果的に抑制することができる。つまり、上記境界領域では、その傾斜面に沿って液晶分子が配向されるため、この境界領域に電極が設けられていると、電圧印加時に斜め電界が生じ、液晶分子の配向を乱すおそれがあるが、本実施形態では、境界領域から電極を可能な限り排除しているので、境界領域による表示品質の低下を効果的に防止できる。
Furthermore, since the boundary between the liquid crystal domains is fixed to the boundary region between the adjacent island-shaped portions, good display can be obtained without causing spot-like unevenness when the panel is viewed. Further, since the boundary region of the
また、1つのサブ画素内に液晶層厚の異なる複数の領域E1,E2が形成されているので、これら中間調表示の異なる複数の領域E1,E2で中間調が混合されて、視野角による中間調の色変化が少なくなる。特に本実施形態では、表示特性に大きく影響する第1領域E1の誘電体突起551のサイズを小さくし、それ以外の領域E2の誘電体突起552のサイズを大きくしているので、誘電体突起自身による配向への悪影響を最小限に抑えることが可能である。
In addition, since a plurality of regions E1 and E2 having different liquid crystal layer thicknesses are formed in one sub-pixel, a halftone is mixed in the plurality of regions E1 and E2 having different halftone displays, and an intermediate region depending on the viewing angle is obtained. Tone color change is reduced. In particular, in the present embodiment, the size of the
なお、本実施形態では、配向規制手段として、共通電極上に誘電体突起を設けた構成を採用したが、係る配向規制手段としては、電極の一部を切り欠いて形成した電極スリット(開口部)を共通電極に設けた構成も採用できる。この場合にも、誘電体突起とは作用は異なるものの、電界印加時の液晶分子の配向方向を制御する効果を得ることができる。あるいは、サブ画素内で、上記開口部と誘電体突起とを混在させてもよい。一般に平面積が同じならば開口部よりも誘電体突起起因の配向規制力の方が大きいので、例えば液晶層厚が薄い透過表示領域の第2領域E2及び反射表示領域には開口部を設け、液晶層厚が厚い透過表示領域の第1領域E1には誘電体突起を設ける構造が好ましい。さらには、開口部の内側に、誘電体突起を設けても良い。 In the present embodiment, the configuration in which the dielectric protrusion is provided on the common electrode is adopted as the orientation regulating means. However, as the orientation regulating means, an electrode slit (opening portion) formed by cutting out a part of the electrode is used. ) May be employed on the common electrode. Even in this case, although the action is different from that of the dielectric protrusion, the effect of controlling the alignment direction of the liquid crystal molecules when an electric field is applied can be obtained. Alternatively, the opening and the dielectric protrusion may be mixed in the sub-pixel. In general, if the plane area is the same, the alignment regulating force due to the dielectric protrusion is larger than the opening, so for example, the second area E2 of the transmissive display area where the liquid crystal layer thickness is thin and the reflective display area are provided with openings. A structure in which a dielectric protrusion is provided in the first region E1 of the transmissive display region where the liquid crystal layer thickness is thick is preferable. Furthermore, a dielectric protrusion may be provided inside the opening.
[第2の実施形態]
次に、本開示の第2の実施の形態について説明する。
図4(a)は本実施形態の液晶装置200の1画素の平面構成を示す図、図4(b)は図4(a)のE−E'線に沿う断面構成図である。なお、本実施形態において第1の実施形態と同様の部材又は部位については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present disclosure will be described.
FIG. 4A is a diagram showing a planar configuration of one pixel of the
本実施形態の液晶装置は、図4(a)に示すように、各サブ画素SP1〜SP3内に部分的に反射電極393が設けられた半透過反射型の液晶装置であり、スイッチング素子としてTFT30を備えたアクティブマトリクス方式の液晶装置である。
As shown in FIG. 4A, the liquid crystal device of this embodiment is a transflective liquid crystal device in which a
各サブ画素には、画素電極39が設けられており、画素電極39は、連結部39cを介して電気的に接続された3つの島状部391,392,393を有している。画素電極39は、島状部391、島状部392、島状部393の順に配列して長手方向を形成しており、これら3つの島状部のうち、長手方向左側(―X側)に配置された2つの島状部391,392はITO等の透明導電膜からなる透明電極であり、長手方向右側(+X側)に配置された島状部393はアルミニウムや銀などの光反射性の金属膜からなる反射電極である。
Each sub-pixel is provided with a
アルミニウムや銀等の光反射性の金属膜からなる島状部393は当該サブ画素の反射層として機能し、島状部393の形成領域が反射表示領域となる。回路層19の表面には、反射表示領域に対応して絶縁膜16が選択的に形成されており、該絶縁膜16を介して島状部393が部分的に形成されている。絶縁膜16は、その表面に凹凸形状を備えている。係る凹凸形状に倣って島状部393の表面には凹凸形状が付与されており、この凹凸によって反射光が散乱されることで、視認性の良い表示が得られるようになっている。
An island-shaped
透明電極である島状部391,392の形成領域は透過表示領域となっている。本実施形態の液晶装置200では、1つのサブ画素の表示可能な領域の1/3弱の面積領域が反射表示に寄与し、残りの2/3強の面積領域が透過表示に寄与する構造となっている。なお、島状部391,392と島状部393とを連結している連結部39cについてもITO等の透明導電膜からなるものであるから、この連結部39cも透過表示に寄与する。島状部391,392及び島状部393のそれぞれの略中央部には、液晶の配向を規制するための配向規制手段である誘電体突起561、562,563が配置されている。本実施形態では島状部391,392及び島状部393は各角部が丸められた曲線形状となっているが、角部に面取りが施された略八角形状であってもよい。
The formation region of the island-shaped
図4(b)に示す断面構造をみると、液晶装置200は、TFTアレイ基板10と、これに対向配置された対向基板20とを備え、前記基板10,20間に誘電異方性が負の液晶からなる液晶層50が挟持された構成である。TFTアレイ基板10の外面側にあたる液晶セルの外側にはバックライト90が設置されている。
4B, the
TFTアレイ基板10を構成する基板本体10Aの内面側(液晶層側)には、第1実施形態と同様の回路層19が形成されており、回路層19上に島状部391,392(透明電極)及び島状部393(反射電極)を有する画素電極39が形成されている。回路層19と島状部393との間には絶縁膜16が設けられている。絶縁膜16の表面には、部分的に凹凸形状が付与されており、係る凹凸形状の形成領域に島状部393が設けられている。また、画素電極39を覆ってポリイミド等の垂直配向膜15が形成されており、液晶51は電圧無印加時には基板面に対し垂直に配向するようになっている。基板本体10Aの外面側には、λ/4位相差板である第1位相差板36と、第1偏光板14とが積層配置されている。
A
対向基板20を構成する基板本体20Aの内面側には、反射表示領域及び透過表示領域に跨ってカラーフィルタ22が設けられている。カラーフィルタ22は互いに色の異なる複数種類の着色層を有しており、これら色種の異なるカラーフィルタの間に黒色樹脂等からなるブラックマトリクス22BMが配置されている。
On the inner surface side of the
カラーフィルタ22の内面側には、透過表示領域(島状部391,392の形成領域)のうち島状部391の形成領域に対応して段差層34が形成されている。また、カラーフィルタ22の内面側には、反射表示領域(島状部393の形成領域)に対応して液晶層厚調整層35が形成されている。各サブ画素SP1〜SP3は、段差層34の形成された第2領域E2、段差層34の形成されない第1領域E1、液晶層厚調整層35の形成された反射表示領域の順に配列して長手方向を形成しており、長手方向中央部を挟んでサブ画素の両端に段差層34又は液晶層厚調整層35からなる段差構造が配置されている。このようにサブ画素内に選択的に形成された液晶層厚調整層35及び段差層34の形成により、液晶層50の層厚が、反射表示領域と第1領域E1、及び第1領域E1と第2領域E2とで異なっている。
On the inner surface side of the
液晶層厚調整層35は、アクリル樹脂等の有機材料膜を用いて形成されている。例えば膜厚が2μm±1μm程度に形成され、液晶層厚調整層35及び段差層34が存在しない透過表示領域E1の液晶層50の厚みは2μm〜6μm程度であり、反射表示領域における液晶層50の厚みは透過表示領域E1における液晶層50の厚みの約半分となっている。つまり、液晶層厚調整層35は、自身の膜厚によって反射表示領域と透過表示領域E1とにおける液晶層50の層厚を異ならせるものとして機能し、マルチギャップ構造を実現する構成となっている。
The liquid crystal layer
段差層34は液晶層厚調整層35と同一の部材によって構成されている。すなわち、液晶層厚調整層35と同一の製造プロセスで形成され、同一の材料であるアクリル樹脂等の有機材料膜からなる樹脂製の段差層34が透過表示領域の第2領域E2に形成されている。この段差層34は、自身の膜厚によって第1領域E1と第2領域E2とにおける液晶層50の層厚を異ならせるものとして機能する。
The
段差層34及び液晶層厚調整層35は、例えば感光性樹脂を基板全面に塗布し、現像処理及び露光処理により第1領域E1の樹脂層のみを除去することで作製可能である。図4において段差層34の厚みは液晶層厚調整層35と略等しい(2μm±1μm程度)。すなわち、透過表示領域の第2領域E2の液晶層厚と反射表示領域の液晶層厚とは略等しい。この場合、透過表示領域の液晶層厚調整のための工程追加は必要なく、製造が容易であるが、露光量等を調節することで両者の厚みを異ならせてもよい。
The
本実施形態の液晶装置200は、かかる構成により明るく高コントラストの表示が得られ、さらに透過表示における中間調の視野角特性にも優れたものとなる。なお、反射表示領域と第1領域E1との境界付近には、液晶層厚調整層35の層厚が連続的に変化している傾斜面が形成されるが、この傾斜面は連結部39cと平面的に重なってはおらず、反射電極393上の縁端部よりも反射表示領域側にある。このようにすることで、傾斜部での光漏れを反射電極で隠すことができ、透過表示における表示品質の低下を抑えることができる。
With this configuration, the
さらに基板本体20Aの内面側には、カラーフィルタ22、段差層34及び液晶層厚調整層35の表面に跨って共通電極21が形成されている。共通電極21上の画素電極39と対向する位置に、液晶層50に突出する誘電体突起561,562が設けられている。誘電体突起561,562の断面形状は略三角形で図示しているが、実際にはなだらかな曲面形状で形成される。透過表示領域にあっては、透明電極391,392の中央部に対向する位置に誘電体突起561,562が形成されており、反射表示領域にあっては、反射電極393の中央部に対向する位置に誘電体突起563が形成されている。また、誘電体突起561,562,563は、透明電極391,392と反射電極393との配列方向に沿うX軸方向に並んで配置されている。
Further, the
第1領域E1に配置された誘電体突起561の平面サイズは、第2領域E2に配置された誘電体突起562の平面サイズに比べて小さい。また、突起の高さも、第1領域E1に配置されたものの方が第2領域E2に配置されたものよりも低くなっている。こうすることで、誘電体突起自身による配向の乱れを抑制し、明るく且つコントラストの高い表示を実現できる。
The planar size of the
共通電極21及び誘電体突起561,562,563を覆ってポリイミド等の垂直配向膜25が形成されており、液晶51の初期配向を基板面に対し垂直に配向させるようになっている。基板本体20Aの外面側には、λ/4位相差板である第2位相差板46と、第2偏光板24とが積層配置されている。
A
上記構成を備えた本実施形態の液晶装置200において、透過モードの表示動作は先の第1実施形態と同様である。すなわち、液晶51は、誘電体突起561,562の延在領域では、誘電体突起561,562からY軸方向外側に向かって倒れるようにして配向し、誘電体突起561,562の端部からX軸方向外側に関しては、誘電体突起561,562の先端から島状部391,392の縁端部にかけて平面放射状に配向する。従って、電圧印加時に液晶51のダイレクタが異なる方位に向いた複数の液晶領域が形成されることとなり、視野角の極めて広い表示が実現される。また、1つのサブ画素内に液晶層厚の異なる複数の領域E1,E2が形成されているので、これら中間調表示の異なる複数の領域E1,E2で中間調が混合されて、視野角特性による色変化の少ない色再現性に優れた表示が実現される。
In the
反射モードにおいては、対向基板20の外側から入射された外光が、第2偏光板24及び第2位相差板46を透過して円偏光に変換され、液晶層50に入射する。電圧無印加時において基板と垂直に配向している液晶には屈折率異方性がほとんどないので、入射光は円偏光を保持したまま液晶層50を進行して反射電極393に到達する。そして反射電極393により反射されて液晶層50に戻り、再び第2位相差板46に入射する。このとき、反射電極393により反射された円偏光は、その回転方向が反転しているので、第2位相差板46によって第2偏光板24の透過軸と直交する直線偏光に変換される。そして、この直線偏光は第2偏光板24を透過しないので、本実施形態の液晶装置200では、電圧無印加時において黒表示となる(ノーマリーブラックモード)。
In the reflection mode, external light incident from the outside of the
一方、液晶層50に電界を印加すると、液晶が基板面方向に配向して、透過光に対する屈折率異方性を呈する。そのため、対向基板20の外側から液晶層50に入射した円偏光は、液晶層50を透過する過程で直線偏光に変換されて反射電極393に到達する。そして、反射電極393により反射された後、液晶層50を透過して再び第2位相差板46に入射する。この反射光は、先の入射光と同じ回転方向の円偏光であるため第2位相差板46により第2偏光板24の透過軸と平行な直線偏光に変換され偏光板24を透過する。従って、本実施形態の液晶装置200では、電圧印加時において白表示となる。
On the other hand, when an electric field is applied to the
また係る構成のもと液晶層50に印加する電圧を調整することにより、階調表示を行うことが可能である。この際、本実施形態では反射電極393の中央部に対向する位置に誘電体突起563が配置されているので、液晶51は反射電極393の輪郭に対して垂直方向に配向する。また誘電体突起563の周辺では、電圧印加時に誘電体突起563から外側に向かって液晶51が倒れ、それを中心とした平面放射状に液晶51が配向する。従って、本実施形態の液晶装置200では、電圧印加時に液晶51のダイレクタが全方位に向くこととなり、視野角の極めて広い表示が実現される。
Further, gradation display can be performed by adjusting the voltage applied to the
なお、本実施形態では、透過表示領域に段差層34を設け、透過表示における中間調の視野角特性を改善したが、段差層34は反射表示領域に設けることも可能であり、透過表示領域と反射表示領域の双方に設けることも可能である。
In this embodiment, the
[電子機器]
図5は、本開示に係る電子機器の一例を示す斜視図である。この図に示す携帯電話1300は、本開示の液晶装置を小サイズの表示部1301として備え、複数の操作ボタン1302、受話口1303、及び送話口1304を備えて構成されている。
上記各実施の形態の表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、明るい表示が可能である。
[Electronics]
FIG. 5 is a perspective view illustrating an example of an electronic apparatus according to the present disclosure . A
The display device of each of the above embodiments is not limited to the mobile phone, but is an electronic book, a personal computer, a digital still camera, a liquid crystal television, a viewfinder type or a monitor direct view type video tape recorder, a car navigation device, a pager, and an electronic notebook. It can be suitably used as an image display means for a calculator, a word processor, a workstation, a videophone, a POS terminal, a device equipped with a touch panel, etc., and any electronic device can display brightly.
以上、添付図面を参照しながら本開示に係る好適な実施の形態例について説明したが、本開示は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本開示の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
Having described the preferred embodiments according to the present disclosure with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the present disclosure is not limited to the embodiment. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present disclosure .
100,200…液晶装置、9,39…画素電極、9c,39c…連結部、10…TFTアレイ基板、20…対向基板、21…共通電極、22…カラーフィルタ、22BM…ブラックマトリクス(遮光膜)、34…段差層、35…液晶層厚調整層、50…液晶層、51…液晶、91,92,391,392,393…島状部、551,552,561,562,563…誘電体突起(配向規制手段)、1300…携帯電話(電子機器)、E1…第1領域、E2…第2領域、SP1〜SP3…サブ画素
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,200 ... Liquid crystal device, 9,39 ... Pixel electrode, 9c, 39c ... Connection part, 10 ... TFT array substrate, 20 ... Counter substrate, 21 ... Common electrode, 22 ... Color filter, 22BM ... Black matrix (light shielding film) , 34 ... Step layer, 35 ... Liquid crystal layer thickness adjusting layer, 50 ... Liquid crystal layer, 51 ... Liquid crystal, 91, 92, 391, 392, 393 ... Island-like part, 551, 552, 561, 562, 563 ... Dielectric protrusion (Orientation restricting means) 1300 ... Mobile phone (electronic device), E1 ... First area, E2 ... Second area, SP1 to SP3 ... Subpixel
Claims (6)
前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板と前記液晶層との間には段差層が設けられており、該段差層によって前記透過表示領域内には相対的に液晶層厚の厚い第1領域と相対的に液晶層厚の薄い第2領域とが形成されており、前記一対の基板の液晶層側には、前記液晶を駆動するための電極がそれぞれ設けられており、その少なくとも一方の基板側の電極には、前記第1領域及び前記第2領域にそれぞれ跨る2つの島状部と、隣接する前記島状部を互いに電気的に接続する連結部とが設けられており、前記2つの島状部の一方が前記段差層に対応し、前記電極の連結部と前記段差層の境界領域とは平面的に重なるように配置されている液晶装置。 A liquid crystal layer composed of a liquid crystal having negative dielectric anisotropy is sandwiched between a pair of substrates, and the liquid crystal is interposed between the liquid crystal layer, at least one of the pair of substrates, and the liquid crystal layer. A liquid crystal device in which an alignment film that regulates in a vertical direction is provided, and a transmissive display region that performs at least transmissive display is provided in one pixel,
A step layer is provided between at least one of the pair of substrates and the liquid crystal layer, and a first region having a relatively thick liquid crystal layer is formed in the transmissive display region by the step layer. A second region having a relatively thin liquid crystal layer thickness is formed, and electrodes for driving the liquid crystal are respectively provided on the liquid crystal layer side of the pair of substrates, and at least one substrate side thereof The electrode is provided with two island-shaped portions that respectively straddle the first region and the second region, and a connecting portion that electrically connects the adjacent island-shaped portions to each other . corresponding to one said stepped layer of island-shaped portions, the liquid crystal device that is arranged so as to overlap in plan view the boundary region of the stepped layer and the connecting portion of the electrode.
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