JP6902312B2 - Liquid crystal display element - Google Patents

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JP6902312B2 JP2016080754A JP2016080754A JP6902312B2 JP 6902312 B2 JP6902312 B2 JP 6902312B2 JP 2016080754 A JP2016080754 A JP 2016080754A JP 2016080754 A JP2016080754 A JP 2016080754A JP 6902312 B2 JP6902312 B2 JP 6902312B2
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Description

本発明は、液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display element.

垂直配向型の液晶表示素子は、基板法線方向から観察したとき(正面観察時)の背景表示部(電圧無印加部)の光透過率が極めて低く、略クロスニコル配置された2枚の偏光板と同等の暗状態を実現可能である。また、負の二軸光学異方性を有する視角補償板等を用いることで、暗状態の視角特性を理想的に実現できる。このように優れた表示性能を有している。 The vertically oriented liquid crystal display element has extremely low light transmittance in the background display portion (no voltage applied portion) when observed from the normal direction of the substrate (when observed in front), and two polarizing plates arranged substantially in cross Nicols. It is possible to realize a dark state equivalent to that of a board. Further, by using a viewing angle compensating plate or the like having a negative biaxial optical anisotropy, the viewing angle characteristics in a dark state can be ideally realized. It has such excellent display performance.

図9は、垂直配向型液晶表示素子10を示す概略的な断面図である。 FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the vertically oriented liquid crystal display element 10.

垂直配向型液晶表示素子10は、特定の間隔に離間して、略平行に対向配置された上側基板(コモン基板)11、下側基板(セグメント基板)12、及び両基板11、12間に配置された垂直配向液晶層13を含んで構成される。 The vertically oriented liquid crystal display elements 10 are arranged between the upper substrate (common substrate) 11, the lower substrate (segment substrate) 12, and both substrates 11, 12 which are arranged so as to face each other substantially in parallel at specific intervals. The vertically oriented liquid crystal layer 13 is included.

上側基板11と下側基板12は、平面視上(Z軸正方向から見たとき)、枠状に配置されるメインシール部14により接着される。垂直配向液晶層13は、メインシール部14の内側に配置される。 The upper substrate 11 and the lower substrate 12 are adhered to each other by the main seal portion 14 arranged in a frame shape in a plan view (when viewed from the positive direction of the Z axis). The vertically oriented liquid crystal layer 13 is arranged inside the main seal portion 14.

上側基板11は、(i)上側透明基板11a、(ii)上側透明基板11a上に形成された上側透明電極(コモン電極)11b、(iii)上側透明基板11a上及び上側透明電極11b上に形成された上側絶縁膜11c、(iv)上側絶縁膜11c上に形成された上側垂直配向膜11dを含む。同様に、下側基板12は、(i)下側透明基板12a、(ii)下側透明基板12a上に形成された下側透明電極(セグメント電極)12b、(iii)下側透明基板12a上及び下側透明電極12b上に形成された下側絶縁膜12c、(iv)下側絶縁膜12c上に形成された下側垂直配向膜12dを含む。 The upper substrate 11 is formed on (i) the upper transparent substrate 11a, (ii) the upper transparent electrode (common electrode) 11b formed on the upper transparent substrate 11a, (iii) on the upper transparent substrate 11a and the upper transparent electrode 11b. The upper insulating film 11c formed therein and (iv) the upper vertical alignment film 11d formed on the upper insulating film 11c are included. Similarly, the lower substrate 12 is formed on (i) the lower transparent substrate 12a, (ii) the lower transparent electrode (segment electrode) 12b formed on the lower transparent substrate 12a, and (iii) on the lower transparent substrate 12a. And the lower insulating film 12c formed on the lower transparent electrode 12b, and (iv) the lower vertical alignment film 12d formed on the lower insulating film 12c.

上側透明基板11a及び下側透明基板12aは、たとえばガラス基板である。上側透明電極11b及び下側透明電極12bは、たとえばITO(indium tin oxide)等の透明導電材料で形成される。 The upper transparent substrate 11a and the lower transparent substrate 12a are, for example, glass substrates. The upper transparent electrode 11b and the lower transparent electrode 12b are formed of a transparent conductive material such as ITO (indium tin oxide).

両電極11b、12bは、垂直配向液晶層13を挟んで、平面視上、互いに重なり合い、重なり合った領域に表示部(画素)を画定する。上側及び下側透明電極11b、12bは、たとえば特定の図柄、数字などを表示するセグメント表示部(画素)、またはドットマトリクス状の複数の矩形表示部(画素)を実現するようにパターン形成されている。 Both electrodes 11b and 12b overlap each other in a plan view with the vertically oriented liquid crystal layer 13 interposed therebetween, and define a display unit (pixel) in the overlapping region. The upper and lower transparent electrodes 11b and 12b are patterned so as to realize, for example, a segment display unit (pixel) for displaying a specific pattern, a number, or a plurality of rectangular display units (pixels) in a dot matrix shape. There is.

垂直配向液晶層13は、誘電率異方性が負の液晶材料を含んで構成される。垂直配向液晶層13内にはスペーサ13sが分散配置される。 The vertically oriented liquid crystal layer 13 is composed of a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy. Spacers 13s are dispersedly arranged in the vertically oriented liquid crystal layer 13.

下側基板12の端部は、上側基板11よりも外側に張り出しており、張り出した領域に外部取り出し端子部15が画定される。外部取り出し端子部15には、外部取り出し電極15bが配置される。外部取り出し電極15bは、下側透明電極12bと電気的に接続されている。 The end portion of the lower substrate 12 projects outward from the upper substrate 11, and the external take-out terminal portion 15 is defined in the overhanging region. An external take-out electrode 15b is arranged on the external take-out terminal portion 15. The external take-out electrode 15b is electrically connected to the lower transparent electrode 12b.

上側基板11の垂直配向液晶層13と反対側の面には、上側偏光板17が配置される。下側基板12の垂直配向液晶層13と反対側の面には、視角補償板16及び下側偏光板18がこの順に配置される。視角補償板16及び偏光板17、18は、粘着剤により基板11、12に固着される。上側及び下側偏光板17、18は、たとえばクロスニコルに配置される。視角補償板16は、たとえば斜め観察時における垂直配向液晶層13の位相差のずれを光学的に補償することにより、視角特性を改善する機能を有する。 The upper polarizing plate 17 is arranged on the surface of the upper substrate 11 opposite to the vertically oriented liquid crystal layer 13. The viewing angle compensation plate 16 and the lower polarizing plate 18 are arranged in this order on the surface of the lower substrate 12 opposite to the vertically oriented liquid crystal layer 13. The viewing angle compensation plate 16 and the polarizing plates 17 and 18 are fixed to the substrates 11 and 12 by an adhesive. The upper and lower polarizing plates 17 and 18 are arranged, for example, on a cross Nicol. The viewing angle compensating plate 16 has a function of improving the viewing angle characteristics by optically compensating for the deviation of the phase difference of the vertically oriented liquid crystal layer 13 during oblique observation, for example.

図10は、垂直配向型液晶表示装置20を示す概略的な断面図である。 FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a vertically oriented liquid crystal display device 20.

垂直配向型液晶表示装置20は、垂直配向型液晶表示素子10、駆動回路21、バックライトユニット22、及び、筐体(ハウジング、カバー等)23を含んで構成される。 The vertically oriented liquid crystal display device 20 includes a vertically oriented liquid crystal display element 10, a drive circuit 21, a backlight unit 22, and a housing (housing, cover, etc.) 23.

駆動回路21は、たとえば垂直配向型液晶表示素子10の外部取り出し電極15bに電気的に接続され、垂直配向型液晶表示素子10の電極11b、12b間に電圧を印加して液晶表示素子10を駆動する。 The drive circuit 21 is electrically connected to, for example, the external extraction electrode 15b of the vertically oriented liquid crystal display element 10 and applies a voltage between the electrodes 11b and 12b of the vertically oriented liquid crystal display element 10 to drive the liquid crystal display element 10. To do.

バックライトユニット22は、たとえば白色光を出射するLED光源(バックライト)、導光板、拡散板、輝度向上フィルム等を含み、垂直配向型液晶表示素子10の下側偏光板18の下側(Z軸負方向側)に配置される。 The backlight unit 22 includes, for example, an LED light source (backlight) that emits white light, a light guide plate, a diffuser plate, a brightness improving film, and the like, and includes a lower side (Z) of the lower polarizing plate 18 of the vertically oriented liquid crystal display element 10. It is arranged on the negative axis side).

垂直配向型液晶表示素子10、駆動回路21、及び、バックライトユニット22は、筐体23内の所定位置に固定され、一体化される。 The vertically oriented liquid crystal display element 10, the drive circuit 21, and the backlight unit 22 are fixed and integrated at predetermined positions in the housing 23.

なお、駆動回路21は、筐体23の外部に配置してもよい。 The drive circuit 21 may be arranged outside the housing 23.

図9に示す垂直配向型液晶表示素子10は、たとえばモノドメイン垂直配向型液晶表示素子である。モノドメイン垂直配向型液晶表示素子10においては、たとえば配向膜11d、12dは、それぞれ一方向に、一例としてアンチパラレルに、配向処理(ラビング処理)され、電極11b、12b間に電圧が印加されていないときに、液晶層13の液晶分子が一方向に配向する。 The vertically oriented liquid crystal display element 10 shown in FIG. 9 is, for example, a monodomain vertically oriented liquid crystal display element. In the monodomain vertically oriented liquid crystal display element 10, for example, the alignment films 11d and 12d are oriented (rubbed) in one direction, for example, in antiparallel, and a voltage is applied between the electrodes 11b and 12b. When not present, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 13 are oriented in one direction.

モノドメイン垂直配向型液晶表示素子10では、明表示状態の表示部(画素)内の一部に暗領域が生じ、表示むらが観察される場合がある。 In the monodomain vertically oriented liquid crystal display element 10, a dark region may be generated in a part of the display unit (pixel) in the bright display state, and display unevenness may be observed.

図11Aは、セグメント表示型に構成されたモノドメイン垂直配向型液晶表示素子10を、1/8duty、1/4biasのマルチプレックス駆動で動作させたときの明表示部を示す外観写真である。明表示状態にある2つの略二等辺三角形状(厳密には等脚台形状)の表示部の、楕円で囲った部分に暗領域が発生し、表示むらが観察される。 FIG. 11A is an external photograph showing a bright display unit when the monodomain vertically oriented liquid crystal display element 10 configured as a segment display type is operated by multiplex drive of 1/8 duty and 1/4 vias. A dark area is generated in the portion surrounded by the ellipse of the two substantially isosceles triangle-shaped (strictly isosceles trapezoidal) display portions in the bright display state, and display unevenness is observed.

図11Bは、モノドメイン垂直配向型液晶表示素子10を、ドットマトリクス表示型に構成したときの1画素における明表示状態を示す外観写真である。画素の上辺と左右辺の周辺領域及び中央領域(楕円で囲った部分)に暗領域が発生し、表示むらが観察される。 FIG. 11B is an external photograph showing a bright display state in one pixel when the monodomain vertically oriented liquid crystal display element 10 is configured as a dot matrix display type. Dark areas are generated in the peripheral areas and the central area (the part surrounded by the ellipse) on the upper side and the left and right sides of the pixel, and display unevenness is observed.

暗領域の発生は、表示部の輪郭部分における斜め電界(電極11b、12b間に電圧を印加した際に生じる斜め電界)に起因すると考えられる。具体的には、垂直配向液晶層13の液晶分子が、斜め電界により、配向膜11d、12dによって規定される配向方位とは異なる方位に配向するために、暗領域が発生すると考えられる。 It is considered that the generation of the dark region is caused by an oblique electric field (an oblique electric field generated when a voltage is applied between the electrodes 11b and 12b) in the contour portion of the display portion. Specifically, it is considered that a dark region is generated because the liquid crystal molecules of the vertically oriented liquid crystal layer 13 are oriented in an orientation different from the orientation orientation defined by the alignment films 11d and 12d due to the oblique electric field.

図12A、図12Bは、それぞれ、図11Aに示した表示部を実現する上側透明電極(コモン電極)11b、下側透明電極(セグメント電極)12bの一部を示す概略的な平面図である。12時方位が、図9におけるX軸正方向、9時方位がY軸正方向に対応する。 12A and 12B are schematic plan views showing a part of an upper transparent electrode (common electrode) 11b and a lower transparent electrode (segment electrode) 12b that realize the display portion shown in FIG. 11A, respectively. The 12 o'clock direction corresponds to the X-axis positive direction in FIG. 9, and the 9 o'clock direction corresponds to the Y-axis positive direction.

図12Cに、両電極11b、12bの重なり部分(2つの略二等辺三角形状(厳密には等脚台形状)の表示部)を実線で示す。図11Aに示す表示部を実現するモノドメイン垂直配向型液晶表示素子10においては、たとえば上側基板11(上側垂直配向膜11d)は、6時方位にラビング処理が施され、下側基板12(下側垂直配向膜12d)は、12時方位にラビング処理が施される。このとき、垂直配向液晶層13の厚さ方向(Z軸方向)における中央に位置する液晶分子(液晶層13中央分子)の配向方位(電圧無印加時に、配向膜11d、12dによって規定される配向方位)は12時方位となる。 In FIG. 12C, the overlapping portion of both electrodes 11b and 12b (display portion of two substantially isosceles triangles (strictly, isosceles trapezoidal shape)) is shown by a solid line. In the monodomain vertical alignment type liquid crystal display element 10 that realizes the display unit shown in FIG. 11A, for example, the upper substrate 11 (upper vertical alignment film 11d) is subjected to a rubbing process at 6 o'clock, and the lower substrate 12 (lower) is subjected to a rubbing process. The side vertical alignment film 12d) is subjected to a rubbing treatment at 12 o'clock. At this time, the orientation of the liquid crystal molecule (center molecule of the liquid crystal layer 13) located at the center in the thickness direction (Z-axis direction) of the vertically oriented liquid crystal layer 13 (orientation defined by the alignment films 11d and 12d when no voltage is applied). Direction) is 12 o'clock.

本図には、垂直配向型液晶表示素子10を平面視したときの斜め電界(表示部の輪郭部分において、上側透明電極11bから下側透明電極12bに向かって生じる斜め電界)の向きを矢印で示した。 In this figure, the direction of the oblique electric field (the oblique electric field generated from the upper transparent electrode 11b toward the lower transparent electrode 12b in the contour portion of the display portion) when the vertically oriented liquid crystal display element 10 is viewed in a plan view is indicated by an arrow. Indicated.

本図と図11Aを比較参照すると、暗領域は、液晶層13中央分子配向方位(12時方位)と、平面視における斜め電界の方向が反対となる、すなわち斜め電界の方向が6時方位となる輪郭部分で発生していることがわかる。 Comparing and referring to this figure and FIG. 11A, in the dark region, the direction of the diagonal electric field in the plan view is opposite to that of the liquid crystal layer 13 central molecular orientation (12 o'clock orientation), that is, the direction of the oblique electric field is 6 o'clock. It can be seen that it occurs in the contour part.

図13A、図13Bは、それぞれ、図11Bに示した表示部を実現する上側透明電極(コモン電極)11b、下側透明電極(セグメント電極)12bの一部を示す概略的な平面図である。12時方位が、図9におけるX軸正方向、9時方位がY軸正方向に対応する。 13A and 13B are schematic plan views showing a part of an upper transparent electrode (common electrode) 11b and a lower transparent electrode (segment electrode) 12b that realize the display portion shown in FIG. 11B, respectively. The 12 o'clock direction corresponds to the X-axis positive direction in FIG. 9, and the 9 o'clock direction corresponds to the Y-axis positive direction.

上側透明電極11bは、3時−9時方位に延在する複数の短冊状電極であり、下側透明電極12bは、12時−6時方位に延在する複数の短冊状電極である。両電極11b、12bは、平面視上、互いに直交して配置され、重なり合う(交差する)部分に矩形状の画素を画定する。 The upper transparent electrode 11b is a plurality of strip-shaped electrodes extending in the 3 o'clock-9 o'clock direction, and the lower transparent electrode 12b is a plurality of strip-shaped electrodes extending in the 12 o'clock-6 o'clock direction. Both electrodes 11b and 12b are arranged at right angles to each other in a plan view, and rectangular pixels are defined at overlapping (intersecting) portions.

図13Cは、矩形状の1画素を示す概略的な平面図である。図11Bに示す画素を実現するモノドメイン垂直配向型液晶表示素子10においては、たとえば上側基板11(上側垂直配向膜11d)は、12時方位にラビング処理が施され、下側基板12(下側垂直配向膜12d)は、6時方位にラビング処理が施される。このとき、垂直配向液晶層13の中央分子配向方位は6時方位となる。 FIG. 13C is a schematic plan view showing one rectangular pixel. In the monodomain vertical alignment type liquid crystal display element 10 that realizes the pixels shown in FIG. 11B, for example, the upper substrate 11 (upper vertical alignment film 11d) is subjected to a rubbing process at 12 o'clock, and the lower substrate 12 (lower side) is subjected to a rubbing process. The vertical alignment film 12d) is subjected to a rubbing treatment at 6 o'clock. At this time, the central molecular orientation of the vertically oriented liquid crystal layer 13 is 6 o'clock.

本図には、垂直配向型液晶表示素子10を平面視したときの斜め電界(画素の輪郭部分において、上側透明電極11bから下側透明電極12bに向かって生じる斜め電界)の向きを矢印で示した。 In this figure, the direction of the oblique electric field (the oblique electric field generated from the upper transparent electrode 11b toward the lower transparent electrode 12b in the contour portion of the pixel in the contour portion of the pixel) when the vertically oriented liquid crystal display element 10 is viewed in a plan view is indicated by an arrow. It was.

本図と図11Bを比較参照すると、画素の上辺(液晶層13中央分子配向方位と、平面視における斜め電界の方向が反対となる辺)の周辺領域に暗領域が観察され、画素の下辺(液晶層13中央分子配向方位と、平面視における斜め電界の方向が等しい辺)の周辺領域には暗領域は観察されない。暗領域は、画素の左辺と右辺(液晶層13中央分子配向方位と、平面視における斜め電界の方向が直交する辺)の周辺領域にも観察される。画素中央部の暗領域は、画素の周辺に発生した暗領域の影響により生じているものと推察される。 Comparing and referring to this figure and FIG. 11B, a dark region is observed in the peripheral region of the upper side of the pixel (the side where the direction of the central molecular orientation of the liquid crystal layer 13 and the direction of the oblique electric field in the plan view are opposite), and the lower side of the pixel (the lower side of the pixel No dark region is observed in the peripheral region of the liquid crystal layer 13 (the side where the direction of the central molecular orientation of the liquid crystal layer 13 is equal to the direction of the oblique electric field in a plan view). The dark region is also observed in the peripheral region of the left side and the right side of the pixel (the side in which the direction of the central molecular orientation of the liquid crystal layer 13 and the direction of the oblique electric field in the plan view are orthogonal to each other). It is presumed that the dark area in the center of the pixel is caused by the influence of the dark area generated around the pixel.

モノドメイン垂直配向型液晶表示素子10の駆動時に発生する表示むらに対し、特にマルチプレックス駆動時の駆動波形、フレーム周波数、及び、液晶表示素子の設計パラメータの関係を適切にすることにより、表示の均一化を実現する発明が知られている(たとえば特許文献1参照)。特許文献1記載の発明は、本願発明者によってなされたものである。 With respect to the display unevenness that occurs when the monodomain vertically oriented liquid crystal display element 10 is driven, the display is displayed by making the relationship between the drive waveform, frame frequency, and design parameters of the liquid crystal display element particularly appropriate during multiplex drive. Inventions that realize homogenization are known (see, for example, Patent Document 1). The invention described in Patent Document 1 was made by the inventor of the present application.

図14は、特許文献1の図5と同一図であり、各駆動波形(A波形=ライン反転駆動波形、B波形=フレーム反転駆動波形、C波形=Nライン反転駆動波形(N=7)、及び、MLS波形(N=2))で安定表示を行うことができる条件をまとめたグラフを示す。たとえば液晶表示素子のプレティルト角設定に対し、1/16duty、1/5bias駆動時に、A波形、B波形、及び、C波形で、表示均一性が実現される最小フレーム周波数がプロットされている。各駆動波形について示されたグラフ(境界線)上、及び、その上側が、暗領域の発生を抑制して良好な表示を行うことができる領域である。
FIG. 14 is the same diagram as FIG. 5 of Patent Document 1, and each drive waveform (A waveform = line inversion drive waveform , B waveform = frame inversion drive waveform, C waveform = N line inversion drive waveform (N = 7), In addition, a graph summarizing the conditions under which stable display can be performed with the MLS waveform (N = 2)) is shown. For example, with respect to the pretilt angle setting of the liquid crystal display element, the minimum frame frequency at which display uniformity is realized is plotted in the A waveform, the B waveform, and the C waveform when the 1/16 duty and 1/5 bias are driven. The graph (boundary line) shown for each drive waveform and the upper side thereof are regions where the occurrence of dark regions can be suppressed and good display can be performed.

グラフから、各駆動波形に共通して、良好な表示を行うためには、液晶表示素子のプレティルト角を90°に近づけた場合、フレーム周波数を高く設定する必要があることがわかる。 From the graph, it can be seen that it is necessary to set the frame frequency high when the pre-tilt angle of the liquid crystal display element is brought close to 90 ° in order to perform a good display in common with each drive waveform.

モノドメイン垂直配向型液晶表示素子10において、表示容量が増加しても、良好な表示品位を維持するためには、液晶層13のプレティルト角を90°に近づけることが有効である。しかしながら、上述のように、プレティルト角を90°に近づけた場合、良好な表示を行うためには、フレーム周波数を高く設定する必要があるため、駆動回路にかかる負荷が大きくなる。したがって、駆動回路の選択肢が狭まる懸念がある。 In the monodomain vertically oriented liquid crystal display element 10, it is effective to bring the pretilt angle of the liquid crystal layer 13 close to 90 ° in order to maintain good display quality even if the display capacity is increased. However, as described above, when the pre-tilt angle is brought close to 90 °, the frame frequency needs to be set high in order to perform a good display, so that the load on the drive circuit becomes large. Therefore, there is a concern that the choice of drive circuit will be narrowed.

画素内における電気光学特性の急峻性を良好な状態に保持しつつ、フレーム周波数を低減可能な技術が求められる。 There is a need for a technique capable of reducing the frame frequency while maintaining the steepness of the electro-optical characteristics in the pixel in a good state.

特許第5324754号公報Japanese Patent No. 5324754

本発明の目的は、良好な表示品位を可能とする液晶表示素子を提供することである。 An object of the present invention is to provide a liquid crystal display element that enables good display quality.

本発明の一観点によれば、 電極を備える第1基板と、電極を備え、前記第1基板に対向して配置される第2基板と、前記第1基板と前記第2基板の間に配置される垂直配向液晶層とを有し、平面視において、前記第1基板の電極と前記第2基板の電極が重なる領域に画素が画定され、前記第1、第2基板の少なくとも一方は、前記垂直配向液晶層側に配向膜を備え、前記配向膜には、相対的にプレティルト角の高い領域が前記画素の中央部に配置され、相対的にプレティルト角の低い領域が前記画素の周辺部に配置されるように、配向処理が施され、前記相対的にプレティルト角の高い領域と前記相対的にプレティルト角の低い領域との境界部分において、プレティルト角が位置により変化しており前記相対的にプレティルト角の高い領域のプレティルト角は89.5°〜89.95°であり、前記相対的にプレティルト角の低い領域のプレティルト角は89°〜89.7°である、垂直配向型液晶表示素子が提供される。 According to one aspect of the present invention, a first substrate having electrodes, a second substrate having electrodes and arranged facing the first substrate, and arranged between the first substrate and the second substrate. The pixels are defined in a region where the electrodes of the first substrate and the electrodes of the second substrate overlap in a plan view, and at least one of the first and second substrates is said to have the vertically oriented liquid crystal layer. A vertical alignment liquid crystal layer side is provided with an alignment film, and a region having a relatively high pretilt angle is arranged in the central portion of the pixel, and a region having a relatively low pretilt angle is located in a peripheral portion of the pixel. Orientation processing is performed so that the layers are arranged, and the pre-tilt angle changes depending on the position at the boundary between the region having a relatively high pre-tilt angle and the region having a relatively low pre-tilt angle, and the relative the pretilt angle of the high pretilt angle region is 89.5 ° ~89.95 °, the pretilt angle of the relatively low pretilt angle region is 89 ° ~89.7 °, vertical alignment liquid crystal of Display elements are provided.

本発明によれば、良好な表示品位を可能とする液晶表示素子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display element that enables good display quality.

図1A、図1Bは、それぞれ、解析に用いた上側透明電極11b、下側透明電極12bの電極構造の一部を示す概略的な平面図であり、図1Cは、3画素×3画素の領域を示す概略的な平面図である。1A and 1B are schematic plan views showing a part of the electrode structures of the upper transparent electrode 11b and the lower transparent electrode 12b used in the analysis, respectively, and FIG. 1C is a region of 3 pixels × 3 pixels. It is a schematic plan view which shows. 図2Aは、プレティルト角を89.95°としたときの配向組織計算結果であり、図2Bは、垂直配向型液晶表示素子10を平面視したときの斜め電界の向きを示す概略的な平面図である。FIG. 2A is a result of orientation structure calculation when the pretilt angle is 89.95 °, and FIG. 2B is a schematic plan view showing the direction of an oblique electric field when the vertically oriented liquid crystal display element 10 is viewed in a plan view. Is. 図3A及び図3Bは、光透過率の分布を示すグラフであり、図3Cは、画素エッジからの距離E及び距離Gのプレティルト角依存性を示すグラフである。3A and 3B are graphs showing the distribution of light transmittance, and FIG. 3C is a graph showing the pretilt angle dependence of the distance E and the distance G from the pixel edge. 図4は、本願発明者が考案した画素構造を示す概略的な平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view showing a pixel structure devised by the inventor of the present application. 図5Aは、低プレティルト角領域32のプレティルト角を、89°、89.5°、89.7°に設定した場合における、距離Eのオーバーラップ距離d依存性を示すグラフであり、図5Bは、距離Eのプレティルト角依存性を示すグラフであり、図5C、図5Dは、それぞれ係数a、bの計算結果を示すグラフある。FIG. 5A is a graph showing the overlap distance d dependence of the distance E when the pretilt angle of the low pretilt angle region 32 is set to 89 °, 89.5 °, and 89.7 °, and FIG. 5B is a graph showing the overlap distance d dependence. 5C and 5D are graphs showing the calculation results of the coefficients a and b, respectively. 図6Aは、低プレティルト角領域32のプレティルト角を、89°、89.5°、89.7°に設定した場合における、距離Gのオーバーラップ距離d依存性を示すグラフであり、図6Bは、距離Gのプレティルト角依存性を示すグラフであり、図6C、図6Dは、それぞれ係数a、bの計算結果を示すグラフである。FIG. 6A is a graph showing the overlap distance d dependence of the distance G when the pretilt angle of the low pretilt angle region 32 is set to 89 °, 89.5 °, and 89.7 °, and FIG. 6B is a graph. 6C and 6D are graphs showing the calculation results of the coefficients a and b, respectively. 図7Aは、実施例による垂直配向型液晶表示素子10を示す概略的な断面図であり、図7B、図7Cは、それぞれ、上側透明電極11b、下側透明電極12bの電極構造の一部を示す概略的な平面図である。FIG. 7A is a schematic cross-sectional view showing a vertically oriented liquid crystal display element 10 according to an embodiment, and FIGS. 7B and 7C show a part of the electrode structure of the upper transparent electrode 11b and the lower transparent electrode 12b, respectively. It is a schematic plan view which shows. 図7Dは、3画素×3画素の領域を示す概略的な平面図であり、図7Eは、実施例による垂直配向型液晶表示素子10を平面視したときの、1画素における斜め電界の向きを示す概略的な平面図であり、図7Fは、実施例による垂直配向型液晶表示素子10を用いた垂直配向型液晶表示装置20を示す概略的な断面図である。FIG. 7D is a schematic plan view showing a region of 3 pixels × 3 pixels, and FIG. 7E shows the direction of the oblique electric field in one pixel when the vertically oriented liquid crystal display element 10 according to the embodiment is viewed in a plan view. FIG. 7F is a schematic plan view showing a schematic cross-sectional view showing a vertically oriented liquid crystal display device 20 using the vertically oriented liquid crystal display element 10 according to the embodiment. 図8A及び図8Bは、変形例による垂直配向型液晶表示素子の画素構造を示す概略的な平面図である。8A and 8B are schematic plan views showing a pixel structure of a vertically oriented liquid crystal display element according to a modified example. 図9は、垂直配向型液晶表示素子10を示す概略的な断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the vertically oriented liquid crystal display element 10. 図10は、垂直配向型液晶表示装置20を示す概略的な断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a vertically oriented liquid crystal display device 20. 図11Aは、セグメント表示型に構成されたモノドメイン垂直配向型液晶表示素子10を、1/8duty、1/4biasのマルチプレックス駆動で動作させたときの明表示部を示す外観写真であり、図11Bは、モノドメイン垂直配向型液晶表示素子10を、ドットマトリクス表示型に構成したときの1画素における明表示状態を示す外観写真である。FIG. 11A is an external photograph showing a bright display unit when the monodomain vertically oriented liquid crystal display element 10 configured as a segment display type is operated by multiplex drive of 1/8 duty and 1/4 pixel. Reference numeral 11B is an external photograph showing a bright display state in one pixel when the monodomain vertically oriented liquid crystal display element 10 is configured as a dot matrix display type. 図12A、図12Bは、それぞれ、図11Aに示した表示部を実現する上側透明電極11b、下側透明電極12bの一部を示す概略的な平面図であり、図12Cは、両電極11b、12bの重なり部分を示す概略的な平面図である。12A and 12B are schematic plan views showing a part of the upper transparent electrode 11b and the lower transparent electrode 12b that realize the display portion shown in FIG. 11A, respectively, and FIG. 12C shows both electrodes 11b, respectively. It is a schematic plan view which shows the overlap part of 12b. 図13A、図13Bは、それぞれ、図11Bに示した表示部を実現する上側透明電極11b、下側透明電極12bの一部を示す概略的な平面図であり、図13Cは、矩形状の1画素を示す概略的な平面図である。13A and 13B are schematic plan views showing a part of the upper transparent electrode 11b and the lower transparent electrode 12b that realize the display portion shown in FIG. 11B, respectively, and FIG. 13C is a rectangular 1 It is a schematic plan view which shows a pixel. 図14は、特許文献1の図5と同一図であり、各駆動波形で安定表示を行うことができる条件をまとめたグラフである。FIG. 14 is the same diagram as FIG. 5 of Patent Document 1, and is a graph summarizing the conditions under which stable display can be performed for each drive waveform.

本願発明者は、ドットマトリクス表示型のモノドメイン垂直配向型液晶表示素子10(図9参照)の、マルチプレックス駆動時における、配向組織のプレティルト角依存性について3次元解析(シミュレーション)を行った。解析には、シンテック株式会社製の3次元解析ソフト LCD MASTER 8.7を用いた。 The inventor of the present application has performed a three-dimensional analysis (simulation) on the pretilt angle dependence of the oriented structure of the dot matrix display type monodomain vertically oriented liquid crystal display element 10 (see FIG. 9) at the time of multiplex driving. For the analysis, 3D analysis software LCD MASTER 8.7 manufactured by Shintec Co., Ltd. was used.

図1A、図1Bは、それぞれ、解析に用いた上側透明電極(コモン電極)11b、下側透明電極(セグメント電極)12bの電極構造の一部を示す概略的な平面図である。12時方位が、図9におけるX軸正方向、9時方位がY軸正方向に対応する。 1A and 1B are schematic plan views showing a part of the electrode structures of the upper transparent electrode (common electrode) 11b and the lower transparent electrode (segment electrode) 12b used in the analysis, respectively. The 12 o'clock direction corresponds to the X-axis positive direction in FIG. 9, and the 9 o'clock direction corresponds to the Y-axis positive direction.

上側透明電極11bは、3時−9時方位に延在する、幅136μmの複数の短冊状電極であり、下側透明電極12bは、12時−6時方位に延在する、幅136μmの複数の短冊状電極である。上側透明電極11bにおいても、下側透明電極12bにおいても、隣接する短冊状電極間の間隔は、24μmである。両電極11b、12bは、平面視上、互いに直交して配置され、重なり合う(交差する)部分に矩形状(1辺が136μmの正方形状)の画素を画定する。 The upper transparent electrode 11b is a plurality of strip-shaped electrodes having a width of 136 μm extending in the 3 o'clock-9 o'clock direction, and the lower transparent electrode 12b is a plurality of strips having a width extending in the 12 o'clock-6 o'clock direction. It is a strip-shaped electrode. In both the upper transparent electrode 11b and the lower transparent electrode 12b, the distance between adjacent strip-shaped electrodes is 24 μm. The electrodes 11b and 12b are arranged orthogonal to each other in a plan view, and define a rectangular pixel (a square shape having a side of 136 μm) at an overlapping (intersecting) portion.

図1Cは、3画素×3画素の領域を示す概略的な平面図である。各画素は、24μmの間隔を隔て、3時−9時方位、及び、12時−6時方位に沿って、行列(マトリクス)状に配列する。 FIG. 1C is a schematic plan view showing a region of 3 pixels × 3 pixels. Each pixel is arranged in a matrix along the 3 o'clock-9 o'clock direction and the 12 o'clock-6 o'clock direction at intervals of 24 μm.

解析を行った範囲を一点鎖線で示す。解析は、136μm×136μmの1画素を上下左右に等幅(12μm)に囲む160μm×160μmの範囲で行った。たとえば一点鎖線の内部における垂直配向液晶層13の配向状態を計算し、平面視上の配向組織を再現した。 The range of analysis is shown by the alternate long and short dash line. The analysis was performed in a range of 160 μm × 160 μm in which one pixel of 136 μm × 136 μm was surrounded by the same width (12 μm) in the vertical and horizontal directions. For example, the orientation state of the vertically oriented liquid crystal layer 13 inside the alternate long and short dash line was calculated, and the orientation structure in a plan view was reproduced.

解析においては、上側基板11(上側垂直配向膜11d)のラビング方向を12時方位、下側基板12(下側垂直配向膜12d)のラビング方向を6時方位とした。垂直配向液晶層13の中央分子配向方位は6時方位となる。プレティルト角は、画素内を含む液晶表示素子10の全域で等しいとした。 In the analysis, the rubbing direction of the upper substrate 11 (upper vertical alignment film 11d) was set to 12 o'clock, and the rubbing direction of the lower substrate 12 (lower vertical alignment film 12d) was set to 6 o'clock. The central molecular orientation of the vertically oriented liquid crystal layer 13 is 6 o'clock. The pretilt angle is assumed to be equal over the entire area of the liquid crystal display element 10 including the inside of the pixel.

垂直配向液晶層13の厚さは4μmとし、屈折率異方性(複屈折率)Δnが0.0914、誘電率異方性Δεが−5.1のネガ型液晶材料を用いる設定とした。 The thickness of the vertically oriented liquid crystal layer 13 was set to 4 μm, and a negative liquid crystal material having a refractive index anisotropy (birefringence) Δn of 0.0914 and a dielectric anisotropy Δε of −5.1 was used.

上側偏光板17の吸収軸方位を45°−225°方位、下側偏光板18の吸収軸方位を135°−315°方位とした。 The absorption axis orientation of the upper polarizing plate 17 was 45 ° -225 °, and the absorption axis orientation of the lower polarizing plate 18 was 135 ° -315 °.

解析は、160μm×160μmの領域を40×40メッシュに分割し、液晶層13を厚さ方向に20分割したモデルにより行った。上側、下側透明電極11b、12b間には4Vの電位差を与えるものとした。 The analysis was performed by a model in which a 160 μm × 160 μm region was divided into 40 × 40 meshes and the liquid crystal layer 13 was divided into 20 in the thickness direction. A potential difference of 4 V was applied between the upper and lower transparent electrodes 11b and 12b.

89°〜89.95°のプレティルト角の範囲で解析を行い、配向組織の安定状態等を算出した。 The analysis was performed in the range of the pretilt angle of 89 ° to 89.95 °, and the stable state of the oriented structure was calculated.

図2Aに、プレティルト角を89.95°としたときの配向組織計算結果を示す。また、図2Bに、垂直配向型液晶表示素子10を平面視したときの斜め電界(画素の輪郭部分において、上側透明電極11bから下側透明電極12bに向かって生じる斜め電界)の向きを矢印で示す。図2A及び図2Bには、160μm×160μmの正方形状解析範囲(図1C参照)の左下隅を0として、3時方位、12時方位への距離(単位「μm」)を書き入れてある。 FIG. 2A shows the orientation structure calculation result when the pretilt angle is 89.95 °. Further, in FIG. 2B, the direction of the oblique electric field (the oblique electric field generated from the upper transparent electrode 11b toward the lower transparent electrode 12b in the contour portion of the pixel in the contour portion of the pixel) when the vertically oriented liquid crystal display element 10 is viewed in a plan view is indicated by an arrow. Shown. In FIGS. 2A and 2B, the distances (unit "μm") to the 3 o'clock direction and the 12 o'clock direction are entered with the lower left corner of the 160 μm × 160 μm square analysis range (see FIG. 1C) as 0.

図2Aに示すように、暗領域(暗線)は、正方形状の画素エッジのうちの3辺(上辺及び左右辺)の周辺に発生する。 As shown in FIG. 2A, a dark region (dark line) is generated around three sides (upper side and left and right sides) of the square pixel edge.

暗領域は、電圧印加時に画素エッジ付近に発生する斜め電界の影響により、平面視上、液晶層13の配向方向が回転するために発生する。特に暗い暗領域は、液晶分子が電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位に対して、45°または135°回転した位置(液晶層13の配向方向が偏光板17、18の吸収軸方位、すなわち略45°−225°方位及び略135°−315°方位と略平行になる位置)に観察され、その中間領域においても暗状態が観察される傾向にある。 The dark region is generated because the orientation direction of the liquid crystal layer 13 rotates in a plan view due to the influence of the oblique electric field generated near the pixel edge when the voltage is applied. Especially in the dark dark region, the position where the liquid crystal molecules are rotated by 45 ° or 135 ° with respect to the orientation of the central molecule of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied (the orientation direction of the liquid crystal layer 13 is the absorption axis orientation of the polarizing plates 17 and 18). That is, it is observed at a position substantially parallel to the approximately 45 ° -225 ° and approximately 135 ° -315 ° directions), and a dark state tends to be observed even in the intermediate region.

画素の上辺周辺においては、電圧印加時の斜め電界により、液晶層13中央分子配向方位が画素中央から画素エッジ(画素上辺)に向かって略180°回転するため、暗領域(暗線)がX字状に2本認められる。また、画素上辺の周辺においては、画素の左側領域と右側領域とで、液晶分子の回転方向が逆になり、X字の交点となる位置にポイントディスクリネーションが形成される。ポイントディスクリネーションにおいては、電圧印加時に液晶分子が傾斜しない。 Around the upper side of the pixel, the orientation of the central molecule of the liquid crystal layer 13 is rotated by approximately 180 ° from the center of the pixel toward the pixel edge (upper side of the pixel) due to the oblique electric field when a voltage is applied, so that the dark region (dark line) is X-shaped. Two are recognized in the shape. Further, in the periphery of the upper side of the pixel, the rotation directions of the liquid crystal molecules are opposite in the left side region and the right side region of the pixel, and a point dispersion is formed at a position at the intersection of the X-shapes. In point dispersion, the liquid crystal molecules do not tilt when a voltage is applied.

画素右辺及び左辺の周辺においては、電圧印加時の斜め電界により、液晶層13中央分子配向方位が画素中央から画素エッジ(画素右辺または左辺)に向かって略90°回転するため、1本の暗領域(暗線)が発生する。 In the periphery of the right side and the left side of the pixel, the orientation of the central molecule of the liquid crystal layer 13 is rotated by approximately 90 ° from the center of the pixel toward the pixel edge (right side or left side of the pixel) due to the oblique electric field when a voltage is applied. An area (dark line) is generated.

画素の下辺では、電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位と、電圧印加時の液晶分子配向方位とが略一致しているため、暗領域は生じない。 At the lower side of the pixel, the central molecular orientation of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied and the molecular orientation of the liquid crystal when the voltage is applied are substantially the same, so that no dark region is generated.

図3A及び図3Bは、光透過率の分布を示すグラフである。図3Aは、図2Aに示す解析範囲のA−B線(解析範囲の左端から40μm離れた位置、すなわち画素左辺から28μmだけ画素中央寄りの位置)に沿う光透過率分布、図3Bは、図2Aに示す解析範囲のC−D線(解析範囲の下端から40μm離れた位置、すなわち画素下辺から28μmだけ画素中央寄りの位置)に沿う光透過率分布である。図3Aの横軸は、解析範囲下端から12時方位への距離を単位「μm」で示し、図3Bの横軸は、解析範囲左端から3時方位への距離を単位「μm」で示す。両図の縦軸は、2枚の偏光板(上側偏光板17及び下側偏光板18)を平行ニコルに重ねた場合の光透過率を100%としたときの光透過率を、任意単位で表す。 3A and 3B are graphs showing the distribution of light transmittance. FIG. 3A is a light transmittance distribution along the line AB of the analysis range shown in FIG. 2A (a position 40 μm away from the left end of the analysis range, that is, a position 28 μm closer to the center of the pixel from the left side of the pixel), and FIG. 3B is a diagram. It is a light transmittance distribution along the CD line of the analysis range shown in 2A (a position 40 μm away from the lower end of the analysis range, that is, a position 28 μm closer to the center of the pixel from the lower side of the pixel). The horizontal axis of FIG. 3A indicates the distance from the lower end of the analysis range to the 12 o'clock direction in the unit "μm", and the horizontal axis of FIG. 3B indicates the distance from the left end of the analysis range to the 3 o'clock direction in the unit "μm". The vertical axis of both figures shows the light transmittance in arbitrary units when the light transmittance when two polarizing plates (upper polarizing plate 17 and lower polarizing plate 18) are superposed on the parallel Nicol is 100%. Represent.

図3Aを参照する。画素上辺から、2本の暗領域(上辺周辺に発生する暗領域)を通過した後、光透過率がはじめて50%となる位置までの距離(12時−6時方位に沿う距離)をEと定義する。また、解析範囲上端から、当該位置までの距離(12時−6時方位に沿う距離)をFと定義する。E[μm]=F[μm]−12[μm]の関係がある。 See FIG. 3A. The distance from the upper side of the pixel to the position where the light transmittance becomes 50% for the first time after passing through two dark areas (dark areas generated around the upper side) (distance along the 12 o'clock to 6 o'clock direction) is defined as E. Define. Further, the distance from the upper end of the analysis range to the position (distance along the 12 o'clock-6 o'clock direction) is defined as F. There is a relationship of E [μm] = F [μm] -12 [μm].

図3Bを参照する。画素右辺から、暗領域(右辺周辺に発生する暗領域)を通過した後、光透過率がはじめて50%となる位置までの距離(3時−9時方位に沿う距離)をGと定義する。また、解析範囲右端から、当該位置までの距離(3時−9時方位に沿う距離)をHと定義する。G[μm]=H[μm]−12[μm]の関係がある。 See FIG. 3B. The distance from the right side of the pixel to the position where the light transmittance becomes 50% for the first time after passing through the dark area (the dark area generated around the right side) (distance along the 3 o'clock-9 o'clock direction) is defined as G. Further, the distance from the right end of the analysis range to the position (distance along the 3 o'clock-9 o'clock direction) is defined as H. There is a relationship of G [μm] = H [μm] -12 [μm].

図3Cは、画素エッジからの距離E及び距離Gのプレティルト角依存性を示すグラフである。グラフの横軸は、プレティルト角を単位「°」で示し、縦軸は、画素エッジからの距離E及び距離Gを、単位「μm」で示す。菱形のプロットは距離Eを表し、正方形のプロットは距離Gを表す。 FIG. 3C is a graph showing the pretilt angle dependence of the distance E and the distance G from the pixel edge. The horizontal axis of the graph indicates the pretilt angle in the unit "°", and the vertical axis indicates the distance E and the distance G from the pixel edge in the unit "μm". The diamond plot represents the distance E and the square plot represents the distance G.

プレティルト角が大きくなるにしたがって、距離E及び距離Gは、ともに増加する傾向があることがわかる。すなわち、画素の上辺及び左右辺(上側、右側、及び左側のエッジ)周辺における暗領域は、プレティルト角によりその発生位置や面積が異なり、プレティルト角が小さくなると、相対的に画素エッジから近い位置に、小面積で発生する傾向がある。 It can be seen that both the distance E and the distance G tend to increase as the pretilt angle increases. That is, the dark region around the upper side and the left and right sides (upper side, right side, and left side edge) of the pixel differs in the generation position and area depending on the pretilt angle, and when the pretilt angle becomes smaller, the dark area becomes relatively close to the pixel edge. , Tends to occur in small areas.

本図と図14(表示均一性を実現可能な最低フレーム周波数のプレティルト角依存性を示すグラフ)をあわせて参照すると、距離E、Gの値が小さくなると、各駆動波形における最低フレーム周波数が低くなるという関係があることがわかる。すなわち、たとえ画素内のプレティルト角が90°に近い場合でも、たとえば配向組織をプレティルト角が低い状態と同等にできれば、低いフレーム周波数で表示むらを抑制(表示均一性を実現)可能であると考えられる。 With reference to this figure and FIG. 14 (a graph showing the pretilt angle dependence of the lowest frame frequency that can achieve display uniformity), the lower the values of the distances E and G, the lower the lowest frame frequency in each drive waveform. It turns out that there is a relationship of becoming. That is, even if the pre-tilt angle in the pixel is close to 90 °, for example, if the orientation structure can be made equivalent to the state where the pre-tilt angle is low, it is possible to suppress display unevenness (realize display uniformity) at a low frame frequency. Be done.

そこで本願発明者は、たとえば低フレーム周波数でも表示の均一性を実現可能な構造として、図4に示す画素構造を考案した。 Therefore, the inventor of the present application has devised the pixel structure shown in FIG. 4 as a structure capable of achieving display uniformity even at a low frame frequency, for example.

図4に示す画素構造は、たとえば図9に示す垂直配向型液晶表示素子10に、図1A及び図1Bに示す電極構造を採用して得られる。ただし、これまでは図9に示す垂直配向型液晶表示素子10を、「たとえばモノドメイン垂直配向型液晶表示素子」として、説明及び解析を行ったが、図4に示す画素構造をもつ垂直配向型液晶表示素子10は、マルチドメイン垂直配向型液晶表示素子である。具体的には、たとえばここまで解析の対象とした画素(図1C参照)には、画素内全域に等しいプレティルト角が付与されているという設定を行ったが、図4に示す画素においては、画素内に、相対的にプレティルト角が高い(90°に近い)領域(高プレティルト角領域31)と相対的にプレティルト角が低い(90°から遠い)領域(低プレティルト角領域32)とが混在する。詳細には、図4に示す画素は、画素中央部に配置された高プレティルト角領域31と、画素周辺部に配置された低プレティルト角領域32を備える。 The pixel structure shown in FIG. 4 is obtained by adopting the electrode structures shown in FIGS. 1A and 1B for the vertically oriented liquid crystal display element 10 shown in FIG. 9, for example. However, until now, the vertically oriented liquid crystal display element 10 shown in FIG. 9 has been described and analyzed as "for example, a monodomain vertically oriented liquid crystal display element", but the vertically oriented liquid crystal display element having the pixel structure shown in FIG. 4 has been described and analyzed. The liquid crystal display element 10 is a multi-domain vertically oriented liquid crystal display element. Specifically, for example, the pixels analyzed so far (see FIG. 1C) are set to have a pretilt angle equal to the entire area within the pixels, but the pixels shown in FIG. 4 are pixels. A region having a relatively high pretilt angle (close to 90 °) (high pretilt angle region 31) and a region having a relatively low pretilt angle (far from 90 °) (low pretilt angle region 32) coexist. .. Specifically, the pixel shown in FIG. 4 includes a high pretilt angle region 31 arranged in the central portion of the pixel and a low pretilt angle region 32 arranged in the peripheral portion of the pixel.

図4においては、画素のエッジを実線で表示した。画素内に示す点線の内側領域が高プレティルト角領域31であり、その他の領域(斜線を付した領域)が低プレティルト角領域32である。1画素内においては、低プレティルト角領域32は、画素エッジから画素内部に向けて配置される。本図に示す例においては、正方形状の画素の4辺から、画素内部に向けて等しい距離d(オーバーラップ距離d)の領域に、低プレティルト角領域32を配置した。高プレティルト角領域31を、低プレティルト角領域32が囲繞する構成である。なお、最も外側の一点鎖線は、図1Cの一点鎖線(解析範囲の輪郭)に対応する。 In FIG. 4, the edges of the pixels are indicated by solid lines. The area inside the dotted line shown in the pixel is the high pretilt angle area 31, and the other area (the shaded area) is the low pretilt angle area 32. Within one pixel, the low pretilt angle region 32 is arranged from the pixel edge toward the inside of the pixel. In the example shown in this figure, the low pretilt angle region 32 is arranged in a region having an equal distance d (overlap distance d) from the four sides of the square pixel toward the inside of the pixel. The high pretilt angle region 31 is surrounded by the low pretilt angle region 32. The outermost alternate long and short dash line corresponds to the alternate long and short dash line (outline of the analysis range) in FIG. 1C.

本願発明者は、図4に示す構造の画素についても、LCD MASTER 8.7を用いて3次元解析を行った。解析を行うに当たっての条件設定は、プレティルト角の付与態様(画素内外の全領域で同一のプレティルト角を備える液晶表示素子ではなく、画素内に高プレティルト角領域31と低プレティルト角領域32とを有する液晶表示素子とする点)を除いて、図2A及び図3A〜図3Cの結果を得た解析と等しくした。なお、高プレティルト角領域31におけるプレティルト角は、89.9°に固定した。 The inventor of the present application also performed a three-dimensional analysis using LCD MASTER 8.7 for the pixels having the structure shown in FIG. The condition setting for performing the analysis includes a mode for imparting a pretilt angle (a liquid crystal display element having the same pretilt angle in all regions inside and outside the pixel, but a high pretilt angle region 31 and a low pretilt angle region 32 in the pixel. Except for the point of using a liquid crystal display element), the analysis was the same as that obtained the results of FIGS. 2A and 3A to 3C. The pretilt angle in the high pretilt angle region 31 was fixed at 89.9 °.

図5Aは、低プレティルト角領域32のプレティルト角を、89°、89.5°、89.7°に設定した場合における、距離Eのオーバーラップ距離d依存性を示すグラフである。距離Eは、図3Aを参照して説明したように、画素上辺(電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位と、電圧印加時の平面視における斜め電界の方向が反対となる辺)から、2本の暗領域を通過した後、光透過率がはじめて50%となる位置までの距離である。グラフの横軸は、オーバーラップ距離dを単位「μm」で示し、縦軸は、距離Eを単位「μm」で示す。菱形のプロットは、低プレティルト角領域32のプレティルト角が89°であるときの両者の関係を示す。正方形のプロット、三角形のプロットは、それぞれ、低プレティルト角領域32のプレティルト角が89.5°、89.7°であるときの両者の関係を表す。なお、解析は、オーバーラップ距離dが負の場合として、低プレティルト角領域32が画素エッジより外側にのみ配置される(画素内部には配置されない)態様についても行った。また、本図には、プレティルト角が89°、89.9°であるモノドメイン垂直配向型液晶表示素子における距離Eの解析値(図3C参照)を点線で記入してある。 FIG. 5A is a graph showing the overlap distance d dependence of the distance E when the pretilt angle of the low pretilt angle region 32 is set to 89 °, 89.5 °, and 89.7 °. As explained with reference to FIG. 3A, the distance E is from the upper side of the pixel (the side in which the direction of the central molecular orientation of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied and the direction of the oblique electric field in the plan view when the voltage is applied are opposite). It is the distance to the position where the light transmittance becomes 50% for the first time after passing through the two dark regions. The horizontal axis of the graph indicates the overlap distance d in the unit "μm", and the vertical axis indicates the distance E in the unit "μm". The diamond plot shows the relationship between the two when the pretilt angle of the low pretilt angle region 32 is 89 °. The square plot and the triangular plot represent the relationship between the two when the pretilt angles of the low pretilt angle region 32 are 89.5 ° and 89.7 °, respectively. The analysis was also performed on a mode in which the low pretilt angle region 32 is arranged only outside the pixel edge (not arranged inside the pixel), assuming that the overlap distance d is negative. Further, in this figure, the analysis value (see FIG. 3C) of the distance E in the monodomain vertically oriented liquid crystal display element whose pretilt angles are 89 ° and 89.9 ° is indicated by a dotted line.

オーバーラップ距離dが0μm以下のときは、モノドメイン配向のプレティルト角89.9°条件と違いは見られない。しかし、89°〜89.7°の各低プレティルト角設定値において、d>0μmの範囲では、距離Eは、モノドメイン配向のプレティルト角89.9°条件の解析値よりも小さくなる。また、オーバーラップ距離dが増加するにつれ、距離Eは減少する傾向が見られる。 When the overlap distance d is 0 μm or less, there is no difference from the condition of the pre-tilt angle of 89.9 ° for monodomain orientation. However, in each low pretilt angle setting value of 89 ° to 89.7 °, in the range of d> 0 μm, the distance E becomes smaller than the analysis value under the pretilt angle 89.9 ° condition of monodomain orientation. Further, as the overlap distance d increases, the distance E tends to decrease.

すなわち、図4に示す画素構造においては、画素のエッジ、この場合は、画素上辺から画素内部に向けて低プレティルト角領域32を配置することにより、画素全体が高プレティルト角領域31で形成される構成よりも、暗領域を画素エッジ(上辺)から近い位置に発生させ、発生面積を小さくすることができる。 That is, in the pixel structure shown in FIG. 4, the entire pixel is formed by the high pretilt angle region 31 by arranging the low pretilt angle region 32 from the edge of the pixel, in this case, from the upper side of the pixel toward the inside of the pixel. The dark area can be generated closer to the pixel edge (upper side) than the configuration, and the generated area can be reduced.

なお、89°のプロット(菱形のプロット)を参照すると、距離Eは、オーバーラップ距離dが10μmを超える位置で飽和していることがわかる。これは、図4に示す画素構造において、オーバーラップ距離dを大きくした場合であっても、画素全体を低プレティルト角領域32で形成する構成よりも、距離Eを小さくすることはできないためである。 In addition, referring to the 89 ° plot (diamond plot), it can be seen that the distance E is saturated at the position where the overlap distance d exceeds 10 μm. This is because, in the pixel structure shown in FIG. 4, even when the overlap distance d is increased, the distance E cannot be made smaller than the configuration in which the entire pixel is formed in the low pretilt angle region 32. ..

図5Bは、距離Eのプレティルト角依存性を示すグラフである。本図は、図5Aに示したデータを、低プレティルト角領域32のプレティルト角(単位「°」)を横軸、距離E(単位「μm」)を縦軸にとり、オーバーラップ距離d(単位「μm」)をパラメータとして、あらためてプロットしたものである。本図においては、オーバーラップ距離dが、0μm、5μm、10μm、15μmの場合を、順に、円形、三角形、正方形、菱形のプロットで表示した。 FIG. 5B is a graph showing the pretilt angle dependence of the distance E. In this figure, the data shown in FIG. 5A is taken with the pretilt angle (unit "°") of the low pretilt angle region 32 on the horizontal axis and the distance E (unit "μm") on the vertical axis, and the overlap distance d (unit "unit"). It is plotted again with μm ”) as a parameter. In this figure, the cases where the overlap distance d is 0 μm, 5 μm, 10 μm, and 15 μm are displayed in the order of circular, triangular, square, and rhombic plots.

上述のように、プレティルト角89°においては、オーバーラップ距離dが10μmを超える位置で飽和が生じているため、これを除くと、オーバーラップ距離dが、0μm、5μm、10μmの各場合において、低プレティルト角領域32のプレティルト角と距離Eの間に、線形関係が認められる。 As described above, at the pretilt angle 89 °, saturation occurs at a position where the overlap distance d exceeds 10 μm. Therefore, excluding this, when the overlap distance d is 0 μm, 5 μm, and 10 μm, respectively, A linear relationship is observed between the pretilt angle of the low pretilt angle region 32 and the distance E.

そこで、各オーバーラップ距離d条件(d=0μm、5μm、10μm)において、プロットを、線形モデルE=aθ+bの最小二乗法でフィッティングし、各オーバーラップ距離d条件における係数a、bの値を計算した。ここで、θは、低プレティルト角領域32のプレティルト角を表す。 Therefore, in each overlap distance d condition (d = 0 μm, 5 μm, 10 μm), the plot is fitted by the least squares method of the linear model E = aθ p + b, and the values of the coefficients a and b in each overlap distance d condition. Was calculated. Here, θ p represents the pretilt angle of the low pretilt angle region 32.

図5C及び図5Dに計算結果を示す。図5Cには、横軸をオーバーラップ距離d(単位「μm」)、縦軸を係数aとして、計算結果(d=0μm、5μm、10μmのときの係数aの値)をプロットした。また、図5Dには、横軸をオーバーラップ距離d(単位「μm」)、縦軸を係数bとして、計算結果(d=0μm、5μm、10μmのときの係数bの値)をプロットした。 The calculation results are shown in FIGS. 5C and 5D. In FIG. 5C, the calculation result (value of coefficient a when d = 0 μm, 5 μm, 10 μm) is plotted with the horizontal axis as the overlap distance d (unit “μm”) and the vertical axis as the coefficient a. Further, in FIG. 5D, the calculation result (value of the coefficient b when d = 0 μm, 5 μm, 10 μm) is plotted with the horizontal axis as the overlap distance d (unit “μm”) and the vertical axis as the coefficient b.

本願発明者は、更に、図5C、図5Dの各々において、プロットは、2次関数モデル(図5Cの場合は、a=αd+βd+γ、図5Dの場合は、b=αd+βd+γ)によりカーブフィッティング可能であることを見出した。最小二乗法を用いて計算した結果、図5Cにおいては、α=0.1、β=1.3464、γ=1.1538、図5Dにおいては、α=−9.0004、β=−120.84、γ=−66.821という結果が得られた。すなわち、距離Eは、低プレティルト角領域32のプレティルト角θ、及び、オーバーラップ距離dを用いて、次式(1)

Figure 0006902312
で表される。 The inventor of the present application further curves the plots by a quadratic function model (a = αd 2 + βd + γ in the case of FIG. 5C, b = αd 2 + βd + γ in the case of FIG. 5D) in each of FIGS. 5C and 5D. Found that it can be fitted. As a result of calculation using the least squares method, in FIG. 5C, α = 0.1, β = 1.3464, γ = 1.1538, and in FIG. 5D, α = -9.0004, β = -120. The result of 84, γ = -66.821 was obtained. That is, the distance E is the following equation (1) using the pretilt angle θ p of the low pretilt angle region 32 and the overlap distance d.
Figure 0006902312
It is represented by.

式(1)は、電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位と、電圧印加時の斜め電界による液晶分子配向方位とが180°異なる辺におけるものであるが、本願発明者の鋭意研究の結果、電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位と、電圧印加時の斜め電界による液晶分子配向方位のなす角が165°以上180°以下である辺においても適用可能であることがわかった。すなわち、電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位と、電圧印加時の斜め電界による液晶分子配向方位のなす角が165°以上180°以下である画素エッジから、暗領域を超えた後、光透過率がはじめて50%となる位置までの距離をE、当該画素エッジから、画素内部に向けて配置される低プレティルト角領域32の端部までの距離(オーバーラップ距離)をd、低プレティルト角領域32のプレティルト角をθとした場合にも、式(1)は成立する。 Equation (1) is based on a side in which the orientation of the central molecule of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied and the orientation of the liquid crystal molecule due to the oblique electric field when a voltage is applied differ by 180 °. As a result, it was found that it can be applied to the side where the angle between the central molecular orientation of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied and the liquid crystal molecular orientation by the oblique electric field when the voltage is applied is 165 ° or more and 180 ° or less. .. That is, after the dark region is exceeded from the pixel edge where the angle between the central molecular orientation of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied and the molecular orientation of the liquid crystal due to the oblique electric field when the voltage is applied is 165 ° or more and 180 ° or less. The distance to the position where the light transmittance becomes 50% for the first time is E, the distance (overlap distance) from the pixel edge to the end of the low pretilt angle region 32 arranged toward the inside of the pixel is d, and the low pretilt. Equation (1) also holds when the pretilt angle of the angular region 32 is θ p.

距離Gについても、同様の解析を行った。 The same analysis was performed for the distance G.

図6Aは、低プレティルト角領域32のプレティルト角を、89°、89.5°、89.7°に設定した場合における、距離Gのオーバーラップ距離d依存性を示すグラフである。距離Gは、図3Bを参照して説明したように、画素右辺(電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位と、電圧印加時の平面視における斜め電界の方向とが直交する辺)から、暗領域を通過した後、光透過率がはじめて50%となる位置までの距離である。グラフの横軸は、オーバーラップ距離dを単位「μm」で示し、縦軸は、距離Gを単位「μm」で示す。菱形のプロットは、低プレティルト角領域32のプレティルト角が89°であるときの両者の関係を示す。正方形のプロット、三角形のプロットは、それぞれ、低プレティルト角領域32のプレティルト角が89.5°、89.7°であるときの両者の関係を表す。なお、解析は、オーバーラップ距離dが負の場合として、低プレティルト角領域32が画素エッジより外側にのみ配置される(画素内部には配置されない)態様についても行った。また、本図には、プレティルト角が89°、89.9°であるモノドメイン垂直配向型液晶表示素子における距離Gの解析値(図3C参照)を点線で記入してある。 FIG. 6A is a graph showing the overlap distance d dependence of the distance G when the pretilt angle of the low pretilt angle region 32 is set to 89 °, 89.5 °, and 89.7 °. As explained with reference to FIG. 3B, the distance G is from the right side of the pixel (the side where the orientation of the central molecule of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied and the direction of the oblique electric field in the plan view when the voltage is applied are orthogonal to each other). , The distance to the position where the light transmittance becomes 50% for the first time after passing through the dark region. The horizontal axis of the graph indicates the overlap distance d in the unit "μm", and the vertical axis indicates the distance G in the unit "μm". The diamond plot shows the relationship between the two when the pretilt angle of the low pretilt angle region 32 is 89 °. The square plot and the triangular plot represent the relationship between the two when the pretilt angles of the low pretilt angle region 32 are 89.5 ° and 89.7 °, respectively. The analysis was also performed on a mode in which the low pretilt angle region 32 is arranged only outside the pixel edge (not arranged inside the pixel), assuming that the overlap distance d is negative. Further, in this figure, the analysis value (see FIG. 3C) of the distance G in the monodomain vertically oriented liquid crystal display element whose pretilt angles are 89 ° and 89.9 ° is indicated by a dotted line.

オーバーラップ距離dが0μm以下のときは、モノドメイン配向のプレティルト角89.9°条件と違いは見られない。しかし、89°〜89.7°の各低プレティルト角設定値において、d>0μmの範囲では、距離Gは、モノドメイン配向のプレティルト角89.9°条件の解析値よりも小さくなる。また、オーバーラップ距離dが増加するにつれ、距離Gは減少する傾向が見られる。 When the overlap distance d is 0 μm or less, there is no difference from the condition of the pre-tilt angle of 89.9 ° for monodomain orientation. However, in each low pretilt angle setting value of 89 ° to 89.7 °, in the range of d> 0 μm, the distance G becomes smaller than the analysis value under the pretilt angle 89.9 ° condition of monodomain orientation. Further, as the overlap distance d increases, the distance G tends to decrease.

すなわち、図4に示す画素構造においては、画素のエッジ、この場合は、画素右辺から画素内部に向けて低プレティルト角領域32を配置することにより、画素全体が高プレティルト角領域31で形成される構成よりも、暗領域を画素エッジ(右辺)から近い位置に発生させ、発生面積を小さくすることができる。 That is, in the pixel structure shown in FIG. 4, the entire pixel is formed by the high pretilt angle region 31 by arranging the low pretilt angle region 32 from the edge of the pixel, in this case, from the right side of the pixel toward the inside of the pixel. The dark region can be generated closer to the pixel edge (right side) than the configuration, and the generated area can be reduced.

なお、89°のプロット(菱形のプロット)を参照すると、距離Gは、オーバーラップ距離dが10μmを超える位置で飽和していることがわかる。これは、図4に示す画素構造において、オーバーラップ距離dを大きくした場合であっても、画素全体を低プレティルト角領域32で形成する構成よりも、距離Gを小さくすることはできないためである。 In addition, referring to the 89 ° plot (diamond plot), it can be seen that the distance G is saturated at the position where the overlap distance d exceeds 10 μm. This is because, in the pixel structure shown in FIG. 4, even when the overlap distance d is increased, the distance G cannot be reduced as compared with the configuration in which the entire pixel is formed in the low pretilt angle region 32. ..

図6Bは、距離Gのプレティルト角依存性を示すグラフである。本図は、図6Aに示したデータを、低プレティルト角領域32のプレティルト角(単位「°」)を横軸、距離G(単位「μm」)を縦軸にとり、オーバーラップ距離d(単位「μm」)をパラメータとして、あらためてプロットしたものである。本図においては、オーバーラップ距離dが、0μm、5μm、10μm、15μmの場合を、順に、円形、三角形、正方形、菱形のプロットで表示した。 FIG. 6B is a graph showing the pretilt angle dependence of the distance G. In this figure, the data shown in FIG. 6A is taken with the pretilt angle (unit "°") of the low pretilt angle region 32 on the horizontal axis and the distance G (unit "μm") on the vertical axis, and the overlap distance d (unit "unit"). It is plotted again with μm ”) as a parameter. In this figure, the cases where the overlap distance d is 0 μm, 5 μm, 10 μm, and 15 μm are displayed in the order of circular, triangular, square, and rhombic plots.

上述のように、プレティルト角89°においては、オーバーラップ距離dが10μmを超える位置で飽和が生じているため、これを除くと、オーバーラップ距離dが、0μm、5μm、10μmの各場合において、低プレティルト角領域32のプレティルト角と距離Gの間に、線形関係が認められる。 As described above, at the pretilt angle 89 °, saturation occurs at a position where the overlap distance d exceeds 10 μm. Therefore, excluding this, when the overlap distance d is 0 μm, 5 μm, and 10 μm, respectively, A linear relationship is observed between the pretilt angle of the low pretilt angle region 32 and the distance G.

そこで、各オーバーラップ距離d条件(d=0μm、5μm、10μm)において、プロットを、線形モデルG=aθ+bの最小二乗法でフィッティングし、各オーバーラップ距離d条件における係数a、bの値を計算した。 Therefore, in each overlap distance d condition (d = 0 μm, 5 μm, 10 μm), the plot is fitted by the least squares method of the linear model G = aθ p + b, and the values of the coefficients a and b in each overlap distance d condition. Was calculated.

図6C及び図6Dに計算結果を示す。図6Cには、横軸をオーバーラップ距離d(単位「μm」)、縦軸を係数aとして、計算結果(d=0μm、5μm、10μmのときの係数aの値)をプロットした。また、図6Dには、横軸をオーバーラップ距離d(単位「μm」)、縦軸を係数bとして、計算結果(d=0μm、5μm、10μmのときの係数bの値)をプロットした。 The calculation results are shown in FIGS. 6C and 6D. In FIG. 6C, the calculation result (value of coefficient a when d = 0 μm, 5 μm, 10 μm) is plotted with the horizontal axis as the overlap distance d (unit “μm”) and the vertical axis as the coefficient a. Further, in FIG. 6D, the calculation result (value of the coefficient b when d = 0 μm, 5 μm, 10 μm) is plotted with the horizontal axis as the overlap distance d (unit “μm”) and the vertical axis as the coefficient b.

本願発明者は、更に、図6C、図6Dの各々において、プロットは、2次関数モデル(図6Cの場合は、a=αd+βd+γ、図6Dの場合は、b=αd+βd+γ)によりカーブフィッティング可能であることを見出した。最小二乗法を用いて計算した結果、図6Cにおいては、α=0.0538、β=0.5769、γ=−7×10−15、図6Dにおいては、α=−4.834、β=−51.942、γ=21という結果が得られた。すなわち、距離Gは、低プレティルト角領域32のプレティルト角θ、及び、オーバーラップ距離dを用いて、次式(2)

Figure 0006902312
で表される。 The inventor of the present application further curves in each of FIGS. 6C and 6D by a quadratic function model (a = αd 2 + βd + γ in the case of FIG. 6C, b = αd 2 + βd + γ in the case of FIG. 6D). Found that it can be fitted. Result of calculation using the least squares method, in Figure 6C, α = 0.0538, β = 0.5769 , γ = -7 × 10 -15, in FIG. 6D, α = -4.834, β = The results were -51.942 and γ = 21. That is, the distance G is the following equation (2) using the pretilt angle θ p of the low pretilt angle region 32 and the overlap distance d.
Figure 0006902312
It is represented by.

式(2)は、電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位と、電圧印加時の斜め電界による液晶分子配向方位とが90°異なる辺におけるものであるが、本願発明者の鋭意研究の結果、電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位と、電圧印加時の斜め電界による液晶分子配向方位のなす角が75°以上105°以下である辺においても適用可能であることがわかった。すなわち、電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位と、電圧印加時の斜め電界による液晶分子配向方位のなす角が75°以上105°以下である画素エッジから、暗領域を超えた後、光透過率がはじめて50%となる位置までの距離をG、当該画素エッジから、画素内部に向けて配置される低プレティルト角領域32の端部までの距離(オーバーラップ距離)をd、低プレティルト角領域32のプレティルト角をθとした場合にも、式(2)は成立する。 Equation (2) is based on the side where the orientation of the central molecule of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied and the orientation of the liquid crystal molecule due to the oblique electric field when the voltage is applied are different by 90 °. As a result, it was found that it can be applied to the side where the angle between the central molecular orientation of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied and the liquid crystal molecular orientation by the oblique electric field when the voltage is applied is 75 ° or more and 105 ° or less. .. That is, after the dark region is exceeded from the pixel edge where the angle between the central molecular orientation of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied and the molecular orientation of the liquid crystal due to the oblique electric field when the voltage is applied is 75 ° or more and 105 ° or less. The distance to the position where the light transmittance becomes 50% for the first time is G, the distance (overlap distance) from the pixel edge to the end of the low pretilt angle region 32 arranged toward the inside of the pixel is d, and the low pretilt. Equation (2) also holds when the pretilt angle of the angular region 32 is θ p.

なお、距離Gを、画素右辺から、暗領域を通過した後、光透過率がはじめて50%となる位置までの距離としたが、たとえば図4に示す画素構造においては、配向組織が左右対称となるため、距離Gを、画素左辺から、暗領域を通過した後、光透過率がはじめて50%となる位置までの距離としても同様の議論が成立する。画素右辺と同じく、画素左辺も、電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位と、電圧印加時の平面視における斜め電界の方向とが直交する辺である。 The distance G is the distance from the right side of the pixel to the position where the light transmittance becomes 50% for the first time after passing through the dark region. For example, in the pixel structure shown in FIG. 4, the orientation structure is bilaterally symmetrical. Therefore, the same argument holds for the distance G from the left side of the pixel to the position where the light transmittance becomes 50% for the first time after passing through the dark region. Like the right side of the pixel, the left side of the pixel is also the side where the orientation of the central molecule of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied and the direction of the oblique electric field in the plan view when the voltage is applied are orthogonal to each other.

以上の解析結果をもとに、たとえば以下の液晶表示素子を実施例とすることができる。 Based on the above analysis results, for example, the following liquid crystal display element can be used as an example.

図7Aは、実施例による垂直配向型液晶表示素子10を示す概略的な断面図である。実施例による垂直配向型液晶表示素子10は、マルチドメイン垂直配向型液晶表示素子である。 FIG. 7A is a schematic cross-sectional view showing the vertically oriented liquid crystal display element 10 according to the embodiment. The vertically oriented liquid crystal display element 10 according to the embodiment is a multi-domain vertically oriented liquid crystal display element.

垂直配向型液晶表示素子10は、特定の間隔に離間して、略平行に対向配置された上側基板(コモン基板)11、下側基板(セグメント基板)12、及び両基板11、12間に配置された垂直配向液晶層13を含んで構成される。 The vertically oriented liquid crystal display elements 10 are arranged between the upper substrate (common substrate) 11, the lower substrate (segment substrate) 12, and both substrates 11, 12 which are arranged so as to face each other substantially in parallel at specific intervals. The vertically oriented liquid crystal layer 13 is included.

上側基板11と下側基板12は、平面視上、枠状に配置されるメインシール部14により接着される。垂直配向液晶層13は、メインシール部14の内側に配置される。 The upper substrate 11 and the lower substrate 12 are adhered to each other by the main seal portion 14 arranged in a frame shape in a plan view. The vertically oriented liquid crystal layer 13 is arranged inside the main seal portion 14.

上側基板11は、(i)上側透明基板11a、(ii)上側透明基板11a上に形成された上側透明電極(コモン電極)11b、(iii)上側透明基板11a上及び上側透明電極11b上に形成された上側絶縁膜11c、(iv)上側絶縁膜11c上に形成された上側垂直配向膜11dを含む。同様に、下側基板12は、(i)下側透明基板12a、(ii)下側透明基板12a上に形成された下側透明電極(セグメント電極)12b、(iii)下側透明基板12a上及び下側透明電極12b上に形成された下側絶縁膜12c、(iv)下側絶縁膜12c上に形成された下側垂直配向膜12dを含む。 The upper substrate 11 is formed on (i) the upper transparent substrate 11a, (ii) the upper transparent electrode (common electrode) 11b formed on the upper transparent substrate 11a, (iii) on the upper transparent substrate 11a and the upper transparent electrode 11b. The upper insulating film 11c formed therein and (iv) the upper vertical alignment film 11d formed on the upper insulating film 11c are included. Similarly, the lower substrate 12 is formed on (i) the lower transparent substrate 12a, (ii) the lower transparent electrode (segment electrode) 12b formed on the lower transparent substrate 12a, and (iii) on the lower transparent substrate 12a. And the lower insulating film 12c formed on the lower transparent electrode 12b, and (iv) the lower vertical alignment film 12d formed on the lower insulating film 12c.

上側透明基板11a及び下側透明基板12aは、たとえばガラス基板である。上側透明電極11b及び下側透明電極12bは、たとえばITO等の透明導電材料で形成される。上側絶縁膜11c及び下側絶縁膜12cは、たとえばSiO膜である。上側垂直配向膜11d及び下側垂直配向膜12dは、垂直配向膜材料を用いて形成される。 The upper transparent substrate 11a and the lower transparent substrate 12a are, for example, glass substrates. The upper transparent electrode 11b and the lower transparent electrode 12b are formed of a transparent conductive material such as ITO. The upper insulating film 11c and the lower insulating film 12c are, for example, a SiO 2 film. The upper vertical alignment film 11d and the lower vertical alignment film 12d are formed by using the vertical alignment film material.

両電極11b、12bは、垂直配向液晶層13を挟んで、平面視上、互いに重なり合い、重なり合った領域に表示部(画素)を画定する。上側及び下側透明電極11b、12bは、たとえば特定の図柄、数字などを表示するセグメント表示部(画素)、または行列(ドットマトリクス)状に配置される複数の矩形表示部(画素)を実現するようにパターニングされている。実施例においては、複数の矩形状の画素が、X軸方向及びY軸方向に沿ってドットマトリクス状に配列するようにパターン形成されている。 Both electrodes 11b and 12b overlap each other in a plan view with the vertically oriented liquid crystal layer 13 interposed therebetween, and define a display unit (pixel) in the overlapping region. The upper and lower transparent electrodes 11b and 12b realize, for example, a segment display unit (pixels) for displaying a specific pattern, a number, or the like, or a plurality of rectangular display units (pixels) arranged in a matrix (dot matrix). It is patterned like this. In the embodiment, the pattern is formed so that a plurality of rectangular pixels are arranged in a dot matrix along the X-axis direction and the Y-axis direction.

垂直配向液晶層13は、誘電率異方性Δεが負、たとえばΔε=−5.1の液晶材料を含んで構成され、厚さは、一例として4μmである。また、液晶材料の屈折率異方性(複屈折率)Δnは、たとえば0.0914である。垂直配向液晶層13内にはスペーサ13sが分散配置されている。
The vertically oriented liquid crystal layer 13 is composed of a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy Δε, for example, Δε = −5.1, and has a thickness of 4 μm as an example. The refractive index anisotropy (birefringence) Δn of the liquid crystal material is, for example, 0.0914. Spacers 13s are dispersedly arranged in the vertically oriented liquid crystal layer 13.

下側基板12の端部は、上側基板11よりも外側に張り出しており、張り出した領域に外部取り出し端子部15が画定される。外部取り出し端子部15には、外部取り出し電極15bが配置される。外部取り出し電極15bは、下側透明電極12bと電気的に接続されている。外部取り出し電極15bは、各表示部(画素)に対応する電極と導通する。 The end portion of the lower substrate 12 projects outward from the upper substrate 11, and the external take-out terminal portion 15 is defined in the overhanging region. An external take-out electrode 15b is arranged on the external take-out terminal portion 15. The external take-out electrode 15b is electrically connected to the lower transparent electrode 12b. The external extraction electrode 15b conducts with the electrode corresponding to each display unit (pixel).

上側基板11の垂直配向液晶層13と反対側の面には、上側偏光板17が配置される。下側基板12の垂直配向液晶層13と反対側の面には、視角補償板16及び下側偏光板18がこの順に配置される。視角補償板16及び偏光板17、18は、粘着剤により基板11、12に固着される。上側及び下側偏光板17、18は、たとえばクロスニコルに配置される。視角補償板16は、たとえば斜め観察時における垂直配向液晶層13の位相差のずれを光学的に補償することにより、視角特性を改善する機能を有する。 The upper polarizing plate 17 is arranged on the surface of the upper substrate 11 opposite to the vertically oriented liquid crystal layer 13. The viewing angle compensation plate 16 and the lower polarizing plate 18 are arranged in this order on the surface of the lower substrate 12 opposite to the vertically oriented liquid crystal layer 13. The viewing angle compensation plate 16 and the polarizing plates 17 and 18 are fixed to the substrates 11 and 12 by an adhesive. The upper and lower polarizing plates 17 and 18 are arranged, for example, on a cross Nicol. The viewing angle compensating plate 16 has a function of improving the viewing angle characteristics by optically compensating for the deviation of the phase difference of the vertically oriented liquid crystal layer 13 during oblique observation, for example.

図7B、図7Cは、それぞれ、上側透明電極11b、下側透明電極12bの電極構造の一部を示す概略的な平面図である。12時方位がX軸正方向、9時方位がY軸正方向に対応する。 7B and 7C are schematic plan views showing a part of the electrode structures of the upper transparent electrode 11b and the lower transparent electrode 12b, respectively. The 12 o'clock direction corresponds to the X-axis positive direction, and the 9 o'clock direction corresponds to the Y-axis positive direction.

上側透明電極11bは、3時−9時方位(Y軸方向)に延在する、幅136μmの複数の短冊状電極であり、下側透明電極12bは、12時−6時方位(X軸方向)に延在する、幅136μmの複数の短冊状電極である。上側透明電極11bにおいても、下側透明電極12bにおいても、隣接する短冊状電極間の間隔は、24μmである。両電極11b、12bは、平面視上、互いに直交して配置され、重なり合う(交差する)部分に矩形状(1辺が136μmの正方形状)の画素を画定する。 The upper transparent electrode 11b is a plurality of strip-shaped electrodes having a width of 136 μm extending in the 3 o'clock-9 o'clock direction (Y-axis direction), and the lower transparent electrode 12b is a 12 o'clock-6 o'clock direction (X-axis direction). ), A plurality of strip-shaped electrodes having a width of 136 μm. In both the upper transparent electrode 11b and the lower transparent electrode 12b, the distance between adjacent strip-shaped electrodes is 24 μm. The electrodes 11b and 12b are arranged orthogonal to each other in a plan view, and define a rectangular pixel (a square shape having a side of 136 μm) at an overlapping (intersecting) portion.

図7Dは、3画素×3画素の領域を示す概略的な平面図である。各画素は、24μmの間隔を隔て、3時−9時方位、及び、12時−6時方位に沿ってマトリクス状に配列する。本図においては、画素のエッジを実線で示した。 FIG. 7D is a schematic plan view showing a region of 3 pixels × 3 pixels. Each pixel is arranged in a matrix along the 3 o'clock-9 o'clock direction and the 12 o'clock-6 o'clock direction at intervals of 24 μm. In this figure, the edges of the pixels are shown by solid lines.

画素の配列領域においては、上側垂直配向膜11d、及び、下側垂直配向膜12dに配向処理が施されている。たとえば上側垂直配向膜11dには、12時方位をラビング方向とするラビング処理、下側垂直配向膜12dには、6時方位をラビング方向とするラビング処理が行われている。電極11b、12b間に電圧が印加されていないとき、液晶層13の液晶分子は一方向に配向する。 In the pixel arrangement region, the upper vertical alignment film 11d and the lower vertical alignment film 12d are oriented. For example, the upper vertical alignment film 11d is subjected to a rubbing treatment in which the 12 o'clock direction is the rubbing direction, and the lower vertical alignment film 12d is subjected to a rubbing treatment in which the 6 o'clock direction is the rubbing direction. When no voltage is applied between the electrodes 11b and 12b, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 13 are oriented in one direction.

更に、配向膜11d及び配向膜12dには、画素内に、相対的にプレティルト角が高い(90°に近い)領域(高プレティルト角領域31)と相対的にプレティルト角が低い(90°から遠い)領域(低プレティルト角領域32)とが混在するように、具体的には、画素中央部に高プレティルト角領域31が配置され、画素周辺部に低プレティルト角領域32が配置されるように、配向処理が施されている。1画素においては、低プレティルト角領域32は、たとえば画素エッジから画素内部に向けて配置される。 Further, in the alignment film 11d and the alignment film 12d, a region having a relatively high pretilt angle (close to 90 °) (high pretilt angle region 31) and a region having a relatively low pretilt angle (far from 90 °) are included in the pixel. ) Region (low pretilt angle region 32) is mixed, specifically, the high pretilt angle region 31 is arranged in the center of the pixel and the low pretilt angle region 32 is arranged in the peripheral portion of the pixel. Orientation treatment is applied. In one pixel, the low pretilt angle region 32 is arranged, for example, from the pixel edge toward the inside of the pixel.

図7Dに示す例においては、低プレティルト角領域32が高プレティルト角領域31を囲繞するように、詳細には、1画素においては、正方形状画素の4辺から、画素内部に向けて等しい距離d(オーバーラップ距離d)の領域に低プレティルト角領域32が配置され、低プレティルト角領域32の内側に高プレティルト角領域31が配置されるように、配向処理がなされている。オーバーラップ距離dは、たとえば5μmである。なお、配向処理は、たとえば幅24μmの画素間領域等も低プレティルト角領域32となるように行われる。図7Dには、低プレティルト角領域32に斜線を付して示した。高プレティルト角領域31は、画素内に示す点線の内側領域である。 In the example shown in FIG. 7D, in detail, in one pixel, the same distance d from the four sides of the square pixel toward the inside of the pixel so that the low pretilt angle region 32 surrounds the high pretilt angle region 31. The orientation treatment is performed so that the low pretilt angle region 32 is arranged in the region (overlap distance d) and the high pretilt angle region 31 is arranged inside the low pretilt angle region 32. The overlap distance d is, for example, 5 μm. The orientation treatment is performed so that, for example, an inter-pixel region having a width of 24 μm is also a low pretilt angle region 32. In FIG. 7D, the low pretilt angle region 32 is shown with diagonal lines. The high pretilt angle region 31 is an region inside the dotted line shown in the pixel.

高プレティルト角領域31におけるプレティルト角は、たとえば89.9°であり、低プレティルト角領域32におけるプレティルト角は、たとえば89.5°である。高プレティルト角領域31におけるプレティルト角は、たとえば89.5°〜89.95°の範囲、低プレティルト角領域32におけるプレティルト角は、たとえば89°〜89.7°の範囲とすることができる。 The pretilt angle in the high pretilt angle region 31 is, for example, 89.9 °, and the pretilt angle in the low pretilt angle region 32 is, for example, 89.5 °. The pretilt angle in the high pretilt angle region 31 can be, for example, in the range of 89.5 ° to 89.95 °, and the pretilt angle in the low pretilt angle region 32 can be, for example, in the range of 89 ° to 89.7 °.

実施例による垂直配向型液晶表示素子10においては、電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位は6時方位となる。また、上側偏光板17の吸収軸方位は45°−225°方位、下側偏光板18の吸収軸方位は135°−315°方位である。 In the vertically oriented liquid crystal display element 10 according to the embodiment, the central molecular orientation of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied is 6 o'clock. The absorption axis orientation of the upper polarizing plate 17 is 45 ° -225 °, and the absorption axis orientation of the lower polarizing plate 18 is 135 ° -315 °.

図7Eに、実施例による垂直配向型液晶表示素子10を平面視したときの、1画素における斜め電界(画素のエッジ部分において、上側透明電極11bから下側透明電極12bに向かって生じる斜め電界)の向きを矢印で示す。 FIG. 7E shows an oblique electric field in one pixel when the vertically oriented liquid crystal display element 10 according to the embodiment is viewed in a plan view (an oblique electric field generated from the upper transparent electrode 11b toward the lower transparent electrode 12b at the edge portion of the pixel). The direction of is indicated by an arrow.

画素上辺は、電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位と、電圧印加時の平面視における斜め電界の方向が反対となる(180°異なる)画素エッジである。電圧印加時には、斜め電界の影響により、画素上辺の周辺に、たとえば2本の暗領域(暗線)が発生する。 The upper side of the pixel is a pixel edge in which the orientation of the central molecule of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied and the direction of the oblique electric field in a plan view when a voltage is applied are opposite (180 ° different). When a voltage is applied, for example, two dark regions (dark lines) are generated around the upper side of the pixel due to the influence of the oblique electric field.

画素下辺は、電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位と、電圧印加時の平面視における斜め電界の方向が等しい画素エッジである。電圧印加時に、暗領域は発生しない。 The lower side of the pixel is a pixel edge in which the orientation of the central molecule of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied and the direction of the oblique electric field in a plan view when a voltage is applied are the same. No dark area is generated when a voltage is applied.

画素右辺及び画素左辺は、電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位と、電圧印加時の平面視における斜め電界の方向が直交する(90°異なる)画素エッジである。電圧印加時には、斜め電界の影響により、画素右辺及び画素左辺の周辺に、たとえば1本の暗領域(暗線)が発生する。 The right side of the pixel and the left side of the pixel are pixel edges in which the orientation of the central molecule of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied and the direction of the oblique electric field in a plan view when a voltage is applied are orthogonal (different by 90 °). When a voltage is applied, for example, one dark region (dark line) is generated around the right side of the pixel and the left side of the pixel due to the influence of the oblique electric field.

なお、実施例による液晶表示素子10はマルチドメイン型であるが、画素内に発生する暗領域は、たとえば図2Aに示される暗領域(モノドメイン型における暗領域)に類似する暗領域となる。 Although the liquid crystal display element 10 according to the embodiment is a multi-domain type, the dark region generated in the pixel is, for example, a dark region similar to the dark region shown in FIG. 2A (dark region in the mono-domain type).

実施例による垂直配向型液晶表示素子10においては、画素中央部に高プレティルト角領域31(プレティルト角が相対的に90°に近い領域)が配置され、画素周辺部に、画素エッジから画素内部に向けて低プレティルト角領域32(プレティルト角が相対的に90°から遠い領域)が配置される。このため、画素内の電気光学特性における急峻性が保持されるとともに、画素全体が高プレティルト角領域31で形成される構成よりも、暗領域を画素エッジ(実施例の場合は、上辺及び左右辺)から近い位置に発生させ、発生面積を小さくすることができる。 In the vertically oriented liquid crystal display element 10 according to the embodiment, a high pretilt angle region 31 (a region where the pretilt angle is relatively close to 90 °) is arranged in the center of the pixel, and is located in the peripheral portion of the pixel from the pixel edge to the inside of the pixel. A low pre-tilt angle region 32 (a region where the pre-tilt angle is relatively far from 90 °) is arranged. Therefore, the steepness in the electro-optical characteristics in the pixel is maintained, and the dark region is the pixel edge (in the case of the embodiment, the upper side and the left and right sides) rather than the configuration in which the entire pixel is formed by the high pretilt angle region 31. ) Can be generated at a position close to) to reduce the generated area.

実施例による液晶表示素子10は、たとえば画素内の電気光学特性における急峻性を保持することができ、かつ、低フレーム周波数で駆動した場合であっても、表示むらの抑制された、均一な表示を実現することができる液晶表示素子である。たとえば画素内の電気光学特性における急峻性を保持しつつ、表示均一性を実現可能な最低フレーム周波数を低くすることができる、すなわち良好な表示品位を可能とする液晶表示素子である。 The liquid crystal display element 10 according to the embodiment can maintain steepness in the electro-optical characteristics in the pixel, for example, and even when driven at a low frame frequency, display unevenness is suppressed and uniform display is suppressed. It is a liquid crystal display element that can realize the above. For example, it is a liquid crystal display element capable of lowering the minimum frame frequency capable of achieving display uniformity while maintaining steepness in the electro-optical characteristics in the pixel, that is, enabling good display quality.

なお、たとえば、電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位と、電圧印加時の平面視における斜め電界の方向のなす角が165°以上180°以下である画素エッジから、暗領域を超えた後、光透過率がはじめて50%となる位置までの距離をE、当該画素エッジから、画素内部に向けて配置される低プレティルト角領域32の端部までの距離(オーバーラップ距離)をd、低プレティルト角領域32のプレティルト角をθとした場合、距離Eは、

Figure 0006902312
で表される。これを実施例による垂直配向型液晶表示素子10に適用すると、画素の上辺から2本の暗領域(暗線)を超えた後、光透過率がはじめて50%となる位置までの距離Eは、E=33.50μmとなる。 It should be noted that, for example, the dark region is exceeded from the pixel edge where the angle formed by the central molecular orientation of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied and the direction of the oblique electric field in the plan view when the voltage is applied is 165 ° or more and 180 ° or less. After that, the distance to the position where the light transmittance becomes 50% for the first time is E, and the distance (overlap distance) from the pixel edge to the end of the low pretilt angle region 32 arranged toward the inside of the pixel is d. When the pretilt angle of the low pretilt angle region 32 is θ p , the distance E is
Figure 0006902312
It is represented by. When this is applied to the vertically oriented liquid crystal display element 10 according to the embodiment, the distance E from the upper side of the pixel to the position where the light transmittance becomes 50% for the first time after exceeding two dark regions (dark lines) is E. = 33.50 μm.

また、電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位と、電圧印加時の平面視における斜め電界の方向のなす角が75°以上105°以下である画素エッジから、暗領域を超えた後、光透過率がはじめて50%となる位置までの距離をG、当該画素エッジから、画素内部に向けて配置される低プレティルト角領域32の端部までの距離(オーバーラップ距離)をd、低プレティルト角領域32のプレティルト角をθとした場合、距離Gは、

Figure 0006902312
で表される。これを実施例による垂直配向型液晶表示素子10に適用すると、画素の左辺または右辺から暗領域を超えた後、光透過率がはじめて50%となる位置までの距離Gは、G=18.98μmとなる。 Further, after the dark region is exceeded from the pixel edge where the angle formed by the central molecular orientation of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied and the direction of the oblique electric field in the plan view when the voltage is applied is 75 ° or more and 105 ° or less. The distance to the position where the light transmittance becomes 50% for the first time is G, the distance (overlap distance) from the pixel edge to the end of the low pretilt angle region 32 arranged toward the inside of the pixel is d, and the low pretilt. When the pretilt angle of the angular region 32 is θ p , the distance G is
Figure 0006902312
It is represented by. When this is applied to the vertically oriented liquid crystal display element 10 according to the embodiment, the distance G from the left side or the right side of the pixel to the position where the light transmittance becomes 50% for the first time after exceeding the dark region is G = 18.98 μm. It becomes.

図7Fは、実施例による垂直配向型液晶表示素子10を用いた垂直配向型液晶表示装置20を示す概略的な断面図である。 FIG. 7F is a schematic cross-sectional view showing a vertically oriented liquid crystal display device 20 using the vertically oriented liquid crystal display element 10 according to the embodiment.

本図に示す垂直配向型液晶表示装置20は、実施例によるマルチドメイン垂直配向型液晶表示素子10、駆動回路21、バックライトユニット22、及び、筐体(ハウジング、カバー等)23を含んで構成される。 The vertically oriented liquid crystal display device 20 shown in this figure includes a multi-domain vertically oriented liquid crystal display element 10 according to an embodiment, a drive circuit 21, a backlight unit 22, and a housing (housing, cover, etc.) 23. Will be done.

駆動回路21は、たとえば実施例による垂直配向型液晶表示素子10の外部取り出し電極15bに電気的に接続され、垂直配向型液晶表示素子10の電極11b、12b間に電圧を印加して、液晶表示素子10をマルチプレックス駆動する。 The drive circuit 21 is electrically connected to, for example, the external extraction electrode 15b of the vertically oriented liquid crystal display element 10 according to the embodiment, and a voltage is applied between the electrodes 11b and 12b of the vertically oriented liquid crystal display element 10 to display the liquid crystal. The element 10 is driven in multiplex.

バックライトユニット22は、たとえば白色光を出射するLED光源(バックライト)、導光板、拡散板、輝度向上フィルム等を含み、実施例による垂直配向型液晶表示素子10の下側偏光板18の下側(Z軸負方向側)に配置される。 The backlight unit 22 includes, for example, an LED light source (backlight) that emits white light, a light guide plate, a diffuser plate, a brightness improving film, and the like, and is under the lower polarizing plate 18 of the vertically oriented liquid crystal display element 10 according to the embodiment. It is arranged on the side (Z-axis negative direction side).

実施例による垂直配向型液晶表示素子10、駆動回路21、及び、バックライトユニット22は、筐体23内の所定位置に固定され、一体化される。駆動回路21は、筐体23の外部に配置してもよい。 The vertically oriented liquid crystal display element 10, the drive circuit 21, and the backlight unit 22 according to the embodiment are fixed and integrated at predetermined positions in the housing 23. The drive circuit 21 may be arranged outside the housing 23.

本図に示す垂直配向型液晶表示装置20は、たとえば画素内の電気光学特性における急峻性を保持することができ、かつ、低フレーム周波数でマルチプレックス駆動を行った場合であっても、表示むらの抑制された、均一な表示を実現することができる、すなわち良好な表示品位を可能とする液晶表示装置である。 The vertically oriented liquid crystal display device 20 shown in this figure can maintain steepness in electro-optical characteristics in pixels, for example, and display unevenness even when multiplex drive is performed at a low frame frequency. It is a liquid crystal display device that can realize a uniform display with suppressed frequency, that is, a good display quality.

図8A及び図8Bは、変形例による垂直配向型液晶表示素子の画素構造を示す概略的な平面図である。 8A and 8B are schematic plan views showing a pixel structure of a vertically oriented liquid crystal display element according to a modified example.

実施例(図7D参照)においては、正方形状画素の4辺から、画素内部に向けて等しい距離d(オーバーラップ距離d)の領域に低プレティルト角領域32を配置したが、画素構造はこれに限られない。 In the embodiment (see FIG. 7D), the low pretilt angle region 32 is arranged in the region of the same distance d (overlap distance d) from the four sides of the square pixel toward the inside of the pixel, but the pixel structure is the same. Not limited.

たとえば図8Aに示すように、暗領域が発生しない画素下辺(電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位と、電圧印加時の平面視における斜め電界の方向が等しい画素エッジ)には、低プレティルト角領域32を設けない構成とすることができる。この場合、たとえば画素の6時方位には、高プレティルト角領域31を画素間領域(幅24μm)の略半分(12μm)まで配置する。すなわち、画素の12時方位には、低プレティルト角領域32が画素間領域(幅24μm)の略半分(12μm)まで配置される。 For example, as shown in FIG. 8A, it is low on the lower side of the pixel where the dark region does not occur (the pixel edge in which the orientation of the central molecule of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied and the direction of the oblique electric field in the plan view when the voltage is applied are equal). The pre-tilt angle region 32 may not be provided. In this case, for example, in the 6 o'clock direction of the pixels, the high pretilt angle region 31 is arranged up to approximately half (12 μm) of the inter-pixel region (width 24 μm). That is, in the 12 o'clock direction of the pixels, the low pretilt angle region 32 is arranged up to approximately half (12 μm) of the inter-pixel region (width 24 μm).

電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位と、電圧印加時の平面視における斜め電界の方向が等しい画素エッジに限らず、たとえば電圧無印加時の液晶層13中央分子配向方位と、電圧印加時の平面視における斜め電界の方向のなす角が15°以下となる画素エッジには、低プレティルト角領域32を設けず、高プレティルト角領域31を配置する構成とすることができる。 The orientation of the central molecule of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied is not limited to the pixel edge where the direction of the oblique electric field in the plan view when the voltage is applied is the same. For example, the orientation of the central molecule of the liquid crystal layer 13 when no voltage is applied and the voltage application. The low pre-tilt angle region 32 is not provided on the pixel edge where the angle formed by the direction of the oblique electric field in the plan view of time is 15 ° or less, and the high pre-tilt angle region 31 can be arranged.

また、図8Bに示すように、各画素エッジ(本図においては、正方形状画素の4辺)からのオーバーラップ距離dを、エッジによって異ならせてもよい。図8Bに示す例においては、たとえば画素上辺からのオーバーラップ距離が最も大きく、画素下辺からのオーバーラップ距離が最も小さい。画素右辺からのオーバーラップ距離と画素左辺からのオーバーラップ距離は相互に等しく、画素上辺からのオーバーラップ距離と画素下辺からのオーバーラップ距離の中間の値をとる。 Further, as shown in FIG. 8B, the overlap distance d from each pixel edge (in this figure, the four sides of the square pixel) may be different depending on the edge. In the example shown in FIG. 8B, for example, the overlap distance from the upper side of the pixel is the largest, and the overlap distance from the lower side of the pixel is the smallest. The overlap distance from the right side of the pixel and the overlap distance from the left side of the pixel are equal to each other, and take an intermediate value between the overlap distance from the upper side of the pixel and the overlap distance from the lower side of the pixel.

更に、高プレティルト角領域31と低プレティルト角領域32の境界部分で、プレティルト角が、階段状等に傾斜して変化する構成とすることもできる。この場合、たとえば、高プレティルト角領域31以外の領域を低プレティルト角領域32と考えて、画素エッジから、画素内部に向け、高プレティルト角領域31のプレティルト角の傾斜がはじまる位置までの距離をオーバーラップ距離dとして、式(1)、式(2)により、距離E、距離Gを算出することが可能である。 Further, at the boundary portion between the high pretilt angle region 31 and the low pretilt angle region 32, the pretilt angle may be configured to be inclined and changed in a stepped manner or the like. In this case, for example, the region other than the high pretilt angle region 31 is considered as the low pretilt angle region 32, and the distance from the pixel edge to the position where the inclination of the pretilt angle of the high pretilt angle region 31 begins toward the inside of the pixel is exceeded. As the lap distance d, it is possible to calculate the distance E and the distance G by the equations (1) and (2).

実施例による垂直配向型液晶表示素子10は、たとえば次のようにして製造することができる。 The vertically oriented liquid crystal display element 10 according to the embodiment can be manufactured, for example, as follows.

フォトリソグラフィ及びエッチング処理により、それぞれ一方面側にITO膜(上側透明電極11b、下側透明電極12b)がパターニングされた厚さ0.7mmの青板ガラス基板2枚(上側透明基板11a、下側透明基板12a)を準備する。 Two 0.7 mm-thick blue glass substrates (upper transparent substrate 11a, lower transparent) with ITO films (upper transparent electrode 11b, lower transparent electrode 12b) patterned on one side by photolithography and etching. The substrate 12a) is prepared.

基板11a、12aの電極11b、12b形成面の少なくとも有効表示部に対応する領域をカバーするように、たとえばSiO膜を上側絶縁膜11c、下側絶縁膜12cとして形成する。 For example, the SiO 2 film is formed as the upper insulating film 11c and the lower insulating film 12c so as to cover at least the region corresponding to the effective display portion of the electrode 11b, 12b forming surface of the substrates 11a, 12a.

基板11a、11bの電極11b、12b形成面の少なくとも有効表示部に対応する領域をカバーするように、たとえば絶縁膜11c、12c上に、日産化学工業株式会社製の垂直配向膜材料SE4811を塗布し、180℃〜220℃で焼成する。 For example, the vertical alignment film material SE4811 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. is coated on the insulating films 11c and 12c so as to cover at least the region corresponding to the effective display portion of the electrode 11b and 12b forming surfaces of the substrates 11a and 11b. , 180 ° C to 220 ° C.

垂直配向膜材料面を、布厚2.8mm〜3.2mm程度の綿製ラビング布で、それぞれ一方位へラビング処理する。ラビング条件により、完成後の液晶表示素子10の高プレティルト角領域31のプレティルト角を、たとえば89.5°〜89.95°の範囲で制御する。 The vertical alignment film material surface is rubbed to one side with a cotton rubbing cloth having a cloth thickness of about 2.8 mm to 3.2 mm. Depending on the rubbing conditions, the pretilt angle of the high pretilt angle region 31 of the completed liquid crystal display element 10 is controlled in the range of, for example, 89.5 ° to 89.95 °.

たとえば高プレティルト角領域31となる範囲を金属マスクした状態で、高圧水銀ランプまたはアルカリハライドランプから出射された光を照射することにより、照射範囲のプレティルト角を低くすることができる。照射条件により、完成後の液晶表示素子10の低プレティルト角領域32のプレティルト角を、たとえば89°〜89.7°の範囲で制御する。こうしてたとえば絶縁膜11c、12c上に、上側垂直配向膜11d、下側垂直配向膜12dが形成される。 For example, the pretilt angle of the irradiation range can be lowered by irradiating the light emitted from the high-pressure mercury lamp or the alkali halide lamp with the range of the high pretilt angle region 31 metal masked. Depending on the irradiation conditions, the pretilt angle of the low pretilt angle region 32 of the completed liquid crystal display element 10 is controlled in the range of, for example, 89 ° to 89.7 °. In this way, for example, the upper vertical alignment film 11d and the lower vertical alignment film 12d are formed on the insulating films 11c and 12c.

以上の工程により、上側基板11及び下側基板12が作製される。 By the above steps, the upper substrate 11 and the lower substrate 12 are manufactured.

一方の基板11、12の配向膜11d、12d形成面に、少なくとも有効表示部より大きな領域を囲むように、枠状にシール材14を印刷する。シール材14には、径4μmの日本電気硝子株式会社製ガラスファイバースペーサ、及び、両基板11、12間の導通を確保する、積水化学工業株式会社製の金コーティングされたプラスティックボールが、それぞれ1.0wt%添加されている。
The sealing material 14 is printed in a frame shape on the alignment film 11d, 12d forming surface of one of the substrates 11 and 12 so as to surround at least a region larger than the effective display portion. The sealing material 14 includes a glass fiber spacer manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd. with a diameter of 4 μm , and a gold-coated plastic ball manufactured by Sekisui Chemical Industry Co., Ltd. that ensures continuity between the substrates 11 and 12, respectively. .0 wt% is added.

他方の基板11、12の配向膜11d、12d形成面には、径4μmの積水化学工業株式会社製プラスティックボールスペーサ13sを、乾式散布法で200個/mmに散布する。 Plastic ball spacers 13s manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd. having a diameter of 4 μm are sprayed on the alignment films 11d and 12d forming surfaces of the other substrates 11 and 12 to 200 pieces / mm 2 by a dry spraying method.

両基板11、12を、配向膜11d、12d形成面が対向するように、位置合わせして重ね合わせ、基板11、12をプレスした状態で焼成(150℃)し、シール材14を硬化させて空セルを完成させる。 Both substrates 11 and 12 are aligned and overlapped so that the alignment films 11d and 12d forming surfaces face each other, and the substrates 11 and 12 are fired (150 ° C.) in a pressed state to cure the sealing material 14. Complete an empty cell.

DIC株式会社製の、誘電率異方性Δεが負(たとえばΔε=−5.1)の液晶材料を真空注入法で空セルに注入した後、紫外線硬化樹脂を用いて注入口を封止し、120℃で1時間の熱処理を行って、液晶層13を形成する。なお、液晶材料の屈折率異方性(複屈折率)Δnは、たとえば0.0914である。 A liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy Δε (for example, Δε = -5.1) manufactured by DIC Corporation is injected into an empty cell by a vacuum injection method, and then the injection port is sealed with an ultraviolet curable resin. , 120 ° C. for 1 hour to form the liquid crystal layer 13. The refractive index anisotropy (birefringence) Δn of the liquid crystal material is, for example, 0.0914.

基板11、12面を中性洗剤で洗浄した後、上側基板11面に上側偏光板17、下側基板12面に視角補償板16付き偏光板18を貼り合わせる。偏光板17、18として、たとえば株式会社ポラテクノ製の偏光板SHC13Uを使用することができる。偏光板17、18は、クロスニコルに、かつ、各々の吸収軸方位が、ラビング処理により規定される液晶層13中央分子配向方位に対して45°の角をなすように配置する。 After cleaning the 11th and 12th surfaces of the substrate with a neutral detergent, the upper polarizing plate 17 is attached to the 11th surface of the upper substrate, and the polarizing plate 18 with the viewing angle compensating plate 16 is attached to the 12th surface of the lower substrate. As the polarizing plates 17 and 18, for example, the polarizing plate SHC13U manufactured by Polatechno Co., Ltd. can be used. The polarizing plates 17 and 18 are arranged on the cross Nicol so that their respective absorption axis orientations form an angle of 45 ° with respect to the central molecular orientation orientation of the liquid crystal layer 13 defined by the rubbing treatment.

外部取り出し電極15b部分に、リードフレーム、異方導電性フィルムを介したフレキシブルフィルム、ドライバICをボンディングする。 A lead frame, a flexible film via an anisotropic conductive film, and a driver IC are bonded to the external take-out electrode 15b portion.

以上の工程により、マルチドメイン垂直配向型液晶表示素子10が製造される。 Through the above steps, the multi-domain vertically oriented liquid crystal display element 10 is manufactured.

垂直配向型液晶表示素子10に、駆動回路21を電気的に接続する。また、垂直配向型液晶表示素子10の下側偏光板18の下側に、たとえば白色光源を含むバックライトユニット22を配置する。垂直配向型液晶表示素子10、駆動回路21、及び、バックライトユニット22を、筐体23内に固定配置する。 The drive circuit 21 is electrically connected to the vertically oriented liquid crystal display element 10. Further, a backlight unit 22 including, for example, a white light source is arranged below the lower polarizing plate 18 of the vertically oriented liquid crystal display element 10. The vertically oriented liquid crystal display element 10, the drive circuit 21, and the backlight unit 22 are fixedly arranged in the housing 23.

このようにして、マルチドメイン垂直配向型液晶表示装置が製造される。 In this way, a multi-domain vertically oriented liquid crystal display device is manufactured.

上述の液晶表示素子10の製造方法においては、ラビング処理後に高圧水銀ランプ光またはアルカリハライドランプ光を照射したが、光照射後にラビング処理を行ってもよい。 In the method for manufacturing the liquid crystal display element 10 described above, the high-pressure mercury lamp light or the alkali halide lamp light is irradiated after the rubbing treatment, but the rubbing treatment may be performed after the light irradiation.

また、マルチドメイン化は、他の方法で行うこともできる。 In addition, multi-domainization can be performed by other methods.

たとえば、相互に異なるプレティルト角を実現する配向膜材料を、高プレティルト角領域31、低プレティルト角領域32に対応する位置に、それぞれ塗布、配置してもよい。たとえば、ラビング処理後に、プレティルト角が相互に異なる領域を実現可能である。 For example, alignment film materials that realize different pretilt angles may be applied and arranged at positions corresponding to the high pretilt angle region 31 and the low pretilt angle region 32, respectively. For example, after the rubbing process, it is possible to realize regions in which the pretilt angles are different from each other.

低プレティルト角領域32に対応する位置に、可視レーザ光を照射する方法もある。たとえば、液晶注入前や、液晶注入後、偏光板17、18貼付前に、波長405nmや450nm前後の青紫、青色レーザ光を照射することで、照射領域のプレティルト角を低くすることができる。 There is also a method of irradiating a visible laser beam at a position corresponding to the low pretilt angle region 32. For example, the pretilt angle of the irradiation region can be lowered by irradiating a bluish-purple or blue laser beam having a wavelength of about 405 nm or 450 nm before the liquid crystal is injected, after the liquid crystal is injected, and before the polarizing plates 17 and 18 are attached.

以上、解析、実施例、及び、変形例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されない。 Although the present invention has been described above with reference to analysis, examples, and modifications, the present invention is not limited thereto.

たとえば実施例においては、基板11、12(配向膜11d、12d)の双方に配向処理を施したが、基板11、12の少なくとも一方が液晶層13側に配向膜11d、12dを備え、配向処理は、基板11、12(配向膜11d、12d)の少なくとも一方側に施されていればよい。 For example, in the embodiment, both the substrates 11 and 12 (alignment films 11d and 12d) are subjected to the alignment treatment, but at least one of the substrates 11 and 12 is provided with the alignment films 11d and 12d on the liquid crystal layer 13 side and the alignment treatment is performed. May be applied to at least one side of the substrates 11 and 12 (alignment films 11d and 12d).

また、実施例は、ドットマトリクス電極構造の垂直配向型液晶表示素子10としたが、画素の外形が任意であるセグメント電極構造の垂直配向型液晶表示素子とすることもできる。 Further, in the embodiment, the vertically oriented liquid crystal display element 10 having a dot matrix electrode structure is used, but a vertically oriented liquid crystal display element having a segment electrode structure in which the outer shape of the pixel is arbitrary can also be used.

その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 In addition, it will be obvious to those skilled in the art that various changes, improvements, combinations, etc. are possible.

様々な垂直配向型液晶表示素子に利用可能である。 It can be used for various vertically oriented liquid crystal display elements.

従来の液晶表示素子及び液晶表示装置では、たとえば明表示部における表示むらの抑制と電気光学特性における高急峻性を両立させるには、フレーム周波数を高くする必要があった。このため、たとえば液晶表示素子を動作させる駆動回路の負担が大きくなり、高コストのドライバを使用する必要等が生じた。 In conventional liquid crystal display elements and liquid crystal display devices, for example, it is necessary to increase the frame frequency in order to achieve both suppression of display unevenness in a bright display unit and high steepness in electro-optical characteristics. For this reason, for example, the burden on the drive circuit for operating the liquid crystal display element becomes heavy, and it becomes necessary to use a high-cost driver.

たとえば実施例による垂直配向型液晶表示素子10を用いることにより、低フレーム周波数駆動を容易に実現することができ、低コストのドライバが使用可能となる。また、フレーム反転波形などが採用可能となるため、省電力化を実現することもできる。 For example, by using the vertically oriented liquid crystal display element 10 according to the embodiment, low frame frequency drive can be easily realized, and a low-cost driver can be used. In addition, since a frame inversion waveform or the like can be adopted, power saving can be realized.

10 垂直配向型液晶表示素子
11 上側基板(コモン基板)
11a 上側透明基板
11b 上側透明電極(コモン電極)
11c 上側絶縁膜
11d 上側垂直配向膜
12 下側基板(セグメント基板)
12a 下側透明基板
12b 下側透明電極(セグメント電極)
12c 下側絶縁膜
12d 下側垂直配向膜
13 垂直配向液晶層
13s スペーサ
14 メインシール部
15 外部取り出し端子部
15b 外部取り出し電極
16 視角補償板
17 上側偏光板
18 下側偏光板
20 垂直配向型液晶表示装置
21 駆動回路
22 バックライトユニット
23 筐体
31 高プレティルト角領域
32 低プレティルト角領域
10 Vertically oriented liquid crystal display element 11 Upper substrate (common substrate)
11a Upper transparent substrate 11b Upper transparent electrode (common electrode)
11c Upper insulating film 11d Upper vertical alignment film 12 Lower substrate (segment substrate)
12a Lower transparent substrate 12b Lower transparent electrode (segment electrode)
12c Lower insulating film 12d Lower vertical alignment film 13 Vertical alignment liquid crystal layer 13s Spacer 14 Main seal part 15 External take-out terminal part 15b External take-out electrode 16 Viewing angle compensation plate 17 Upper polarizing plate 18 Lower polarizing plate 20 Vertical alignment type liquid crystal display Device 21 Drive circuit 22 Backlight unit 23 Housing 31 High pre-tilt angle region 32 Low pre-tilt angle region

Claims (5)

電極を備える第1基板と、
電極を備え、前記第1基板に対向して配置される第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板の間に配置される垂直配向液晶層と
を有し、
平面視において、前記第1基板の電極と前記第2基板の電極が重なる領域に画素が画定され、
前記第1、第2基板の少なくとも一方は、前記垂直配向液晶層側に配向膜を備え、
前記配向膜には、相対的にプレティルト角の高い領域が前記画素の中央部に配置され、相対的にプレティルト角の低い領域が前記画素の周辺部に配置されるように、配向処理が施され、
前記相対的にプレティルト角の高い領域と前記相対的にプレティルト角の低い領域との境界部分において、プレティルト角が位置により変化しており
前記相対的にプレティルト角の高い領域のプレティルト角は89.5°〜89.95°であり、前記相対的にプレティルト角の低い領域のプレティルト角は89°〜89.7°である、
垂直配向型液晶表示素子。
A first substrate with electrodes and
A second substrate provided with electrodes and arranged to face the first substrate, and
It has a vertically oriented liquid crystal layer arranged between the first substrate and the second substrate, and has.
In a plan view, pixels are defined in a region where the electrodes of the first substrate and the electrodes of the second substrate overlap.
At least one of the first and second substrates is provided with an alignment film on the vertically aligned liquid crystal layer side.
The alignment film is subjected to alignment processing so that a region having a relatively high pretilt angle is arranged in the central portion of the pixel and a region having a relatively low pretilt angle is arranged in a peripheral portion of the pixel. ,
At the boundary between the region having a relatively high pretilt angle and the region having a relatively low pretilt angle, the pretilt angle changes depending on the position.
The pretilt angle of the region having a relatively high pretilt angle is 89.5 ° to 89.95 °, and the pretilt angle of the region having a relatively low pretilt angle is 89 ° to 89.7 °.
Vertical alignment type liquid crystal display element of.
電極を備える第1基板と、
電極を備え、前記第1基板に対向して配置される第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板の間に配置される垂直配向液晶層と
を有し、
平面視において、前記第1基板の電極と前記第2基板の電極が重なる領域に画素が画定され、
前記第1、第2基板の少なくとも一方は、前記垂直配向液晶層側に配向膜を備え、
前記配向膜には、相対的にプレティルト角の高い領域が前記画素の中央部に配置され、相対的にプレティルト角の低い領域が前記画素の周辺部に配置されるように、配向処理が施され、
前記相対的にプレティルト角の高い領域と前記相対的にプレティルト角の低い領域との境界部分において、プレティルト角が階段状に変化する、
垂直配向型の液晶表示素子。
A first substrate with electrodes and
A second substrate provided with electrodes and arranged to face the first substrate, and
With a vertically oriented liquid crystal layer arranged between the first substrate and the second substrate
Have,
In a plan view, pixels are defined in a region where the electrodes of the first substrate and the electrodes of the second substrate overlap.
At least one of the first and second substrates is provided with an alignment film on the vertically aligned liquid crystal layer side.
The alignment film is subjected to alignment processing so that a region having a relatively high pretilt angle is arranged in the central portion of the pixel and a region having a relatively low pretilt angle is arranged in a peripheral portion of the pixel. ,
At the boundary between the region having a relatively high pretilt angle and the region having a relatively low pretilt angle, the pretilt angle changes stepwise.
Vertically oriented liquid crystal display element.
前記相対的にプレティルト角の低い領域は、前記画素のエッジから前記画素の内部に向けて配置され、
前記画素は、相互に対向する第1エッジ及び第2エッジ、並びに、該第1エッジ及び該第2エッジと直交し、相互に対向する第3エッジ及び第4エッジを含む矩形状であり、
前記画素の第1エッジにおいて、電圧無印加時の前記垂直配向液晶層の中央分子配向方位と、前記第1基板の電極と前記第2基板の電極の間に電圧を印加したときの平面視における斜め電界の方向とのなす角が165°以上180°以下であり、
前記画素の第3エッジから28μmだけ前記画素の内部に寄った位置において、前記画素の第1エッジから、暗領域を超えた後、光透過率がはじめて50%となる位置までの距離をE、該画素の第1エッジから、該画素の内部に向けて配置される、前記相対的にプレティルト角の低い領域の端部までの距離をd、前記相対的にプレティルト角の低い領域のプレティルト角をθとしたとき、前記距離E、前記距離d、及び、前記角度θの間には、
Figure 0006902312
の関係がある請求項1または2に記載の液晶表示素子。
The region having a relatively low pretilt angle is arranged from the edge of the pixel toward the inside of the pixel.
The pixel has a rectangular shape including a first edge and a second edge facing each other, and a third edge and a fourth edge orthogonal to the first edge and the second edge and facing each other.
In the first edge of the pixel, the central molecular orientation of the vertically oriented liquid crystal layer when no voltage is applied and the plan view when a voltage is applied between the electrodes of the first substrate and the electrodes of the second substrate. The angle formed by the direction of the oblique electric field is 165 ° or more and 180 ° or less.
At a position 28 μm closer to the inside of the pixel from the third edge of the pixel, the distance from the first edge of the pixel to the position where the light transmittance becomes 50% for the first time after exceeding the dark region is E. The distance from the first edge of the pixel to the end of the region having a relatively low pretilt angle, which is arranged toward the inside of the pixel, is d 1 , and the pretilt angle of the region having a relatively low pretilt angle is d 1. when was the theta p, the distance E, the distance d 1, and, between the angle theta p is
Figure 0006902312
The liquid crystal display element according to claim 1 or 2, which is related to the above.
前記画素の第3エッジにおいて、電圧無印加時の前記垂直配向液晶層の中央分子配向方位と、前記第1基板の電極と前記第2基板の電極の間に電圧を印加したときの平面視における斜め電界の方向とのなす角が75°以上105°以下であり、
前記画素の第2エッジから28μmだけ前記画素の内部に寄った位置において、前記画素の第3エッジから、暗領域を超えた後、光透過率がはじめて50%となる位置までの距離をG、該画素の第3エッジから、該画素の内部に向けて配置される、前記相対的にプレティルト角の低い領域の端部までの距離をd、前記相対的にプレティルト角の低い領域のプレティルト角をθとしたとき、前記距離G、前記距離d、及び、前記角度θの間には、
Figure 0006902312
の関係がある請求項3に記載の液晶表示素子。
In the third edge of the pixel, the central molecular orientation of the vertically oriented liquid crystal layer when no voltage is applied and the plan view when a voltage is applied between the electrodes of the first substrate and the electrodes of the second substrate. The angle formed by the direction of the oblique electric field is 75 ° or more and 105 ° or less.
At a position 28 μm closer to the inside of the pixel from the second edge of the pixel, the distance from the third edge of the pixel to the position where the light transmittance becomes 50% for the first time after exceeding the dark region is G. The distance from the third edge of the pixel to the end of the region having a relatively low pretilt angle, which is arranged toward the inside of the pixel, is d 2 , and the pretilt angle of the region having a relatively low pretilt angle is d 2. when was the theta p, the distance G, the distance d 2, and, between the angle theta p is
Figure 0006902312
The liquid crystal display element according to claim 3, which is related to the above.
前記画素において、前記相対的にプレティルト角の低い領域が前記相対的にプレティルト角の高い領域を囲繞する請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
The liquid crystal display element according to any one of claims 1 to 4, wherein the region having a relatively low pretilt angle surrounds the region having a relatively high pretilt angle in the pixel.
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