JP4636057B2 - Liquid crystal display device, manufacturing method thereof, and driving method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法並びにその駆動方法に関し、特に、製造が容易であり、しかも視角特性の優れた表示装置として利用される液晶表示装置及びその製造方法並びにその駆動方法に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, a manufacturing method thereof, and a driving method thereof, and more particularly to a liquid crystal display device that is easy to manufacture and used as a display device having excellent viewing angle characteristics, a manufacturing method thereof, and a driving method thereof.
本発明における液晶表示装置は、パーソナルコンピュータのモニタ、FA用のモニタ、家庭用のテレビ、病院、図書館、美術館などにおける端末モニタ、航空管制塔などにおけるモニタ、新聞の閲覧、各役所での閲覧などに利用するモニタ、学校や塾における個人用モニタ、個人での各種メディア利用用端末モニタ、パチンコなど娯楽施設におけるモニタなどに利用される。また、液晶プロジェクタ用のライトバルブにも利用することができる。 The liquid crystal display device according to the present invention is a personal computer monitor, FA monitor, home TV, terminal monitor in hospitals, libraries, museums, etc., monitors in air traffic control towers, newspaper browsing, browsing in each office, etc. It is used for monitors for personal use, personal monitors at schools and private schools, terminal monitors for personal use of various media, and monitors at entertainment facilities such as pachinko. It can also be used for a light valve for a liquid crystal projector.
従来より広く使用されているねじれネマティック(twisted nematic:以下“TN”と略記する)型の液晶表示装置においては、電圧非印加時の液晶分子が基板表面に平行になっている「白」表示状態から、印加電圧に応じて液晶分子が電界方向に配向ベクトルの向きを変化させていくことにより、「白」表示状態から次第に「黒」表示となる。しかし、この電圧印加の液晶分子の特有の挙動により、TN型液晶表示装置の視野角が狭いという問題がある。この視野角が狭いという問題は、中間調表示における液晶分子の立ち上がり方向において特に著しい。 In a twisted nematic (hereinafter abbreviated as “TN”) type liquid crystal display device that has been widely used, a “white” display state in which liquid crystal molecules are parallel to the substrate surface when no voltage is applied. Accordingly, the liquid crystal molecules change the orientation vector direction in the electric field direction in accordance with the applied voltage, so that the “white” display state gradually becomes “black” display. However, there is a problem that the viewing angle of the TN liquid crystal display device is narrow due to the specific behavior of the liquid crystal molecules to which voltage is applied. This problem of narrow viewing angle is particularly remarkable in the rising direction of liquid crystal molecules in halftone display.
液晶表示装置の視角特性を改善する方法として、特許文献1−3に開示されているような技術が提案されている。これらの技術では、図15(a)、(b)、(c)に示すように、カラーフィルター基板501にスリット517を有する共通電極502と配向膜503を積層した上側基板と、基板507に設けられた画素電極504と配向膜503を積層した下側基板間にホメオトロピック配向させた液晶セル508を挟持し、偏光軸が直交するように設置した2枚の偏光板の間に挟み、共通電極502のスリット517により、各画素内に斜め電界を発生させ、これにより各画素を2個以上の液晶ドメインとし、視角特性を改善している。スリット517は(b)のような矩形型や(c)に示すようなx字型など種々のものがある。 As a method for improving the viewing angle characteristics of a liquid crystal display device, a technique disclosed in Patent Literatures 1-3 has been proposed. In these techniques, as shown in FIGS. 15A, 15B, and 15C, an upper substrate in which a common electrode 502 having a slit 517 and an alignment film 503 are stacked on a color filter substrate 501 and a substrate 507 are provided. A liquid crystal cell 508 that is homeotropically aligned is sandwiched between the lower substrate on which the pixel electrode 504 and the alignment film 503 are stacked, and is sandwiched between two polarizing plates that are installed so that the polarization axes are orthogonal to each other. The slit 517 generates an oblique electric field in each pixel, whereby each pixel has two or more liquid crystal domains to improve viewing angle characteristics. There are various slits 517 such as a rectangular shape as shown in (b) and an x-shape as shown in (c).
特許文献1では、特に、電圧を印加したときに液晶が傾く方向を制御することによって、高コントラストを実現している。また、特許文献2に記載されているように、必要に応じて光学補償板を使用し、黒の視角特性を改善している。 In Patent Document 1, in particular, high contrast is realized by controlling the direction in which the liquid crystal tilts when a voltage is applied. Further, as described in Patent Document 2, an optical compensator is used as necessary to improve the black viewing angle characteristics.
さらに、特許文献2においては、ホメオトロピック配向させた液晶セルのみならず、TN配向させたセルにおいても、斜め電界により各画素を2個以上のドメインに分割し、視角特性を改善している。 Furthermore, in Patent Document 2, not only a homeotropically aligned liquid crystal cell but also a TN aligned cell, each pixel is divided into two or more domains by an oblique electric field to improve viewing angle characteristics.
さらに特許文献3には、開口部を有する共通電極によって生成される斜め電界の効果が、薄膜トランジスタ、ゲートライン、ドレインラインからの電界に影響されることを防ぐために、薄膜トランジスタ、ゲートライン、ドレインラインを表示電極の下部に配置することが述べられている。 Further, in Patent Document 3, in order to prevent the effect of the oblique electric field generated by the common electrode having the opening from being affected by the electric field from the thin film transistor, the gate line, and the drain line, the thin film transistor, the gate line, and the drain line are provided. It is described that it is disposed below the display electrode.
さらに、特許文献4には、液晶層に2種以上の微小領域が共存する液晶表示装置において、一方の基板に開口部を有し、開口部に第二の電極を設け、この第二の電極に電圧を印加することによって斜め電界を生じ、画素内の液晶の配向方向を分割し、広視野角化する技術が、主にTN配向させたセルについて述べられている。 Further, in Patent Document 4, in a liquid crystal display device in which two or more kinds of micro regions coexist in a liquid crystal layer, one substrate has an opening, a second electrode is provided in the opening, and the second electrode A technique for generating an oblique electric field by applying a voltage to the liquid crystal, dividing the alignment direction of the liquid crystal in the pixel, and widening the viewing angle has been described mainly for TN-oriented cells.
また、特許文献5には、液晶分子を基板と水平方向に保ったまま回転させるため、2つの電極を共に片方の基板上に設けるようにし、この2つの電極間に電圧をかけて、基板と水平方向の電界を生じさせるようにしたIn−Plane−Switching(IPS)方式の液晶表示装置が提案されている。この方式では、電圧を印加したときに液晶分子の長軸が基板に対して立ち上がることはない。このため視角方向を変えたときの液晶の複屈折の変化が小さく、視野角が広いという特徴がある。 Further, in Patent Document 5, in order to rotate liquid crystal molecules while maintaining a horizontal direction with respect to the substrate, both electrodes are provided on one substrate, and a voltage is applied between the two electrodes to An In-Plane-Switching (IPS) type liquid crystal display device that generates a horizontal electric field has been proposed. In this method, the major axis of liquid crystal molecules does not rise with respect to the substrate when a voltage is applied. For this reason, the change in the birefringence of the liquid crystal when the viewing angle direction is changed is small and the viewing angle is wide.
さらに、Journal of Applied Physics,Vol.45,No.12(1974)5466または、特許文献6には上記のIPSモードの他に誘電率異方性が正の液晶をホメオトロピック配向させておき、基板に水平方向の電界で液晶分子を基板と水平方向に倒す方式が述べられている。このとき、電界の方向のためホメオトロピック配向させた液晶分子は傾く方向が異なる2つ以上の領域に分かれる結果、視野角の広い液晶表示装置が得られる。 Furthermore, Journal of Applied Physics, Vol. 45, no. 12 (1974) 5466, or in Patent Document 6, a liquid crystal having positive dielectric anisotropy is homeotropically aligned in addition to the IPS mode described above, and the liquid crystal molecules are horizontally aligned with the substrate by an electric field in the horizontal direction. The method of defeating is described. At this time, liquid crystal molecules that are homeotropically aligned due to the direction of the electric field are divided into two or more regions having different directions of inclination, resulting in a liquid crystal display device having a wide viewing angle.
また、特許文献7には、感光性物質を用いて正方形の壁を作成し、この構造を基本単位として画素を形成し、電圧印加により誘電率異方性が負の液晶を各画素内で分割して倒すことが提案されている。 In Patent Document 7, a square wall is formed using a photosensitive substance, a pixel is formed with this structure as a basic unit, and a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is divided in each pixel by applying a voltage. It is proposed to defeat it.
しかしながら、上述した共通電極にスリットを有する技術においては、通常のTN型の液晶表示装置の作製工程では必要とされない“共通電極502についてのフォトレジスト工程等の微細加工工程”が必要となるとともに、上下基板501、507の高度な貼りあわせ技術が必要とされるという問題がある。この問題はTFTなどのスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス液晶表示装置の場合、特に大きな問題である。 However, in the above-described technique having the slits in the common electrode, a “microfabrication process such as a photoresist process for the common electrode 502” which is not required in the manufacturing process of a normal TN type liquid crystal display device is required. There is a problem that an advanced bonding technique for the upper and lower substrates 501 and 507 is required. This problem is particularly serious in the case of an active matrix liquid crystal display device using a switching element such as a TFT.
すなわち、通常のアクティブマトリックス液晶表示装置では、一方の透明基板上に薄膜ダイオード等のアクティブ素子を作製するため、フォトレジスト工程等の微細加工工程が必要とされるのは、アクティブ素子を作製する片側の基板のみであり、通常「共通電極」と呼ばれる他の基板においては微細加工を施す必要はなく、全面に電極が形成されているのみである。 That is, in a normal active matrix liquid crystal display device, an active element such as a thin film diode is manufactured on one transparent substrate, and therefore, a fine processing step such as a photoresist process is required. In other substrates, which are usually called “common electrodes”, it is not necessary to perform microfabrication, and only electrodes are formed on the entire surface.
ところが、従来技術においては、通常は微細加工が必要とされていない「共通電極」についても、フォトレジスト工程等の微細加工工程が必要とされ、工程が増加すると共に、上下基板501、507の高度な貼り合わせ技術が必要とされることになる。 However, in the prior art, a “common electrode” that normally does not require microfabrication requires a microfabrication process such as a photoresist process, which increases the number of processes and increases the height of the upper and lower substrates 501 and 507. Therefore, a proper bonding technique is required.
さらに特許文献3:特開平10−333180号公報に記載されているように、薄膜トランジスタ、ゲートライン、ドレインラインを表示電極の下部に配置すると、開口率が低下するという問題があった。 Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-333180, when the thin film transistor, the gate line, and the drain line are arranged below the display electrode, there is a problem that the aperture ratio is lowered.
また、特許文献4:特開平10−20323号公報に記載されている技術では、駆動時に第2の電極に電圧を印加するために特殊な駆動が必要となるという問題、さらに、配向分割するために第2の電極に電圧を印加する工程が必要になるという問題があった。 Further, in the technique described in Patent Document 4: Japanese Patent Laid-Open No. 10-20323, there is a problem that special driving is required to apply a voltage to the second electrode during driving, and further, the orientation is divided. In addition, there is a problem that a step of applying a voltage to the second electrode is required.
また、IPS方式および垂直配向した液晶を横方向電界で倒す方式においては、開口率が低くなる、高速化のためにセルギャッブを小さくすると駆動電圧が高くなるという問題があった。 In addition, in the IPS system and the system in which vertically aligned liquid crystal is tilted by a lateral electric field, there are problems that the aperture ratio is lowered and that the drive voltage is increased if the cell gap is reduced for speeding up.
また、IPS方式、および垂直配向した液晶を横方向電界で駆動する方式においては、従来では、液晶が配置される層と対向基板との間にカラーフィルターの層が配置されていたため、特にTFT構造でスイッチング素子を形成した場合、ソース電極と引き出されている共通電極との間に電位を印加することで形成される電界が、カラーフィルターの層に影響を及ぼし、表示の特性を悪化させるという問題があった。 In the IPS method and the method in which vertically aligned liquid crystal is driven by a lateral electric field, a color filter layer is conventionally disposed between the layer on which the liquid crystal is disposed and the counter substrate. When the switching element is formed in the above, the electric field formed by applying a potential between the source electrode and the common electrode drawn out affects the color filter layer and deteriorates the display characteristics. was there.
すなわち、カラーフィルター層を構成する色素には、不純物としてナトリウムイオンなどが含まれているため、カラーフィルターの層に電界がかかると、そこに電荷がたまって、チャージアップする。そしてカラーフィルター層がチャージアップすると、その箇所の下部の液晶に不要な電界がいつでもかかっている状態となるため、表示特性に特に色ムラとして影響を及ぼすという問題があった。 That is, since the dye constituting the color filter layer contains sodium ions or the like as impurities, when an electric field is applied to the color filter layer, charges are accumulated therein and are charged up. When the color filter layer is charged up, an unnecessary electric field is always applied to the liquid crystal below the portion, and there is a problem that the display characteristics are particularly affected as color unevenness.
また、特許文献7:特開平10−186330号公報で開示された壁を作成する方法では、液晶の配向分割を行うために、フォトリソグラフィーを用いて壁を作成する必要があり、やはり工程が増加するという問題点があった。 Further, in the method of creating a wall disclosed in Patent Document 7: Japanese Patent Laid-Open No. 10-186330, it is necessary to create a wall using photolithography in order to perform alignment division of liquid crystal, which also increases the number of processes. There was a problem of doing.
本発明は上記問題点にかんがみてなされたものであり、上記のような従来技術の問題、すなわち、フォトレジスト工程などの煩雑な工程を増加させたり、高度な張り合わせ技術を要求することなく、高コントラストで、視角特性の優れた液晶表示装置を提供することを目的とする。特に、かかる液晶表示装置において、色ムラの発生を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and without increasing the problems of the conventional techniques as described above, i.e., complicated processes such as a photoresist process, or requiring advanced bonding techniques. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device with excellent contrast and viewing angle characteristics. In particular, an object of the liquid crystal display device is to suppress the occurrence of color unevenness.
また、本発明は、かかる液晶表示装置を容易に製造できる液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、本発明の液晶表示装置の視角特性を有効に生かす駆動方法を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a liquid crystal display device that can easily manufacture such a liquid crystal display device. Another object of the present invention is to provide a driving method that effectively utilizes the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device of the present invention.
上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、第1の基板と第2の基板の間に液晶層が挟持され、前記第1の基板上の共通電極と前記第2の基板上の画素電極の間に電圧を印加する構造を有する液晶表示装置において、液晶層が、誘電率異方性が負の液晶から構成され、電圧無印加時に前記第1の基板と前記第2の基板に対してほぼ垂直に配向しており、前記画素電極が、前記共通電極よりも小面積で、前記共通電極で覆われていると共に、複数の対称性の良い形状の電極が連なった形状であり、互いに隣接する対称性の良い形状の電極どうしは、少なくとも1ヶ所の接続部を介して接続されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to the present invention includes a liquid crystal layer sandwiched between a first substrate and a second substrate, and a common electrode on the first substrate and a second substrate. In a liquid crystal display device having a structure in which a voltage is applied between pixel electrodes, a liquid crystal layer is composed of a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy, and is applied to the first substrate and the second substrate when no voltage is applied. The pixel electrode has a smaller area than the common electrode and is covered with the common electrode, and a plurality of electrodes having a good symmetry are connected. The electrodes having good symmetry adjacent to each other are connected to each other through at least one connection portion.
このような構成の発明によれば、共通電極と画素電極間に電圧を印加して駆動させる際の電界が、基板に対して斜めになり、一画素内の液晶の配向が自然に複数の領域に分割され、広視野角化が図れる。また、共通電極は従来と同様でよいので、工程数が増加せず、特別な技術は不要である。 According to the invention having such a configuration, the electric field when driving by applying a voltage between the common electrode and the pixel electrode is inclined with respect to the substrate, and the orientation of the liquid crystal in one pixel is naturally a plurality of regions. The viewing angle can be widened. Further, since the common electrode may be the same as the conventional one, the number of steps does not increase and no special technique is required.
本発明の液晶表示装置は、本発明は対称性の良い形状の電極が3つ連なったことを特徴とする液晶表示装置である。このような構成の発明によれば、長方形の画素に対してもこのような形状の画素電極とすることにより、一画素内の液晶の配向が自然に複数の領域に分割され、広視野角化が図れる。 The liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device according to the present invention in which three electrodes having a good symmetry are connected. According to the invention having such a configuration, even with a rectangular pixel, by using a pixel electrode having such a shape, the orientation of the liquid crystal in one pixel is naturally divided into a plurality of regions, and a wide viewing angle is obtained. Can be planned.
本発明の液晶表示装置は、対称性の良い形状が円形あるいは正多角形であることを特徴とする液晶表示装置である。このような構成の発明によれば、対称性のよい形状の画素電極とすることにより、共通電極と画素電極間に電圧を印加して駆動させる際の電界が、基板に対して対称性良く斜めになり、一画素内の液晶の配向が自然に複数の領域に分割され、広視野角化が図れる。 The liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display device characterized in that the shape having good symmetry is a circle or a regular polygon. According to the invention having such a configuration, by forming the pixel electrode with a good symmetry, the electric field when driving by applying a voltage between the common electrode and the pixel electrode is oblique with good symmetry with respect to the substrate. Thus, the orientation of the liquid crystal in one pixel is naturally divided into a plurality of regions, and a wide viewing angle can be achieved.
本発明の液晶表示装置は、前記共通電極が、前記第1の基板のほぼ全面に設けられていることを特徴とする液晶表示装置である。このような構成の発明によれば、共通電極をパターン化する必要がないため、フォトレジストなどの煩雑な工程を増加させることがない。 The liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display device characterized in that the common electrode is provided on substantially the entire surface of the first substrate. According to the invention having such a configuration, since it is not necessary to pattern the common electrode, complicated processes such as photoresist are not increased.
本発明の液晶表示装置は、前記画素電極が、対称性の良い形状の中心から放射状の切り欠き部または突出部を有することを特徴とする液晶表示装置である。このような構成の発明によれば、液晶の配向の分割位置を確実にして、広視野角化が図れる。 The liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display device in which the pixel electrode has a radial notch or protrusion from the center of a shape having good symmetry. According to the invention having such a configuration, it is possible to ensure the division position of the alignment of the liquid crystal and widen the viewing angle.
本発明の液晶表示装置は、前記画素電極が、対称性の良い形状の中心から周縁に向かう放射状の電極が形成されていない無電極部を有することを特徴とする液晶表示装置である。このような構成の発明によれば、液晶の配向の分割位置を確実にして、広視野角化が図れる。 The liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device in which the pixel electrode has an electrodeless portion in which a radial electrode from the center of the shape having good symmetry toward the periphery is not formed. According to the invention having such a configuration, it is possible to ensure the division position of the alignment of the liquid crystal and widen the viewing angle.
本発明の液晶表示装置は、前記画素電極が、対称性の良い形状の中心から周縁に向かう放射状の凹部を有することを特徴とする液晶表示装置である。このような構成の発明によれば、液晶の配向の分割位置を確実にして、広視野角化が図れる。 The liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display device in which the pixel electrode has a radial concave portion from the center of the shape having good symmetry toward the periphery. According to the invention having such a configuration, it is possible to ensure the division position of the alignment of the liquid crystal and widen the viewing angle.
本発明の液晶表示装置は、前記凹部を、層間絶縁膜またはオーバーコート層に形成したことを特徴とする液晶表示装置。このような構成の発明によれば、製造工程を煩雑にすることなく凹部を深く作成することができ、境界部における液晶の固定をより確実にして、広視野角化が図れる。 The liquid crystal display device of the present invention is characterized in that the recess is formed in an interlayer insulating film or an overcoat layer. According to the invention having such a configuration, the concave portion can be formed deeply without complicating the manufacturing process, the liquid crystal can be more reliably fixed at the boundary portion, and a wide viewing angle can be achieved.
本発明の液晶表示装置は、光学的に負の補償フィルムと光学的に正の補償フィルムの少なくとも一方を前記第1または第2の基板と偏光板との間に設置することにより、前記液晶層と前記補償フィルムの屈折率異方性を等方的にしたことを特徴とする液晶表示装置である。このような構成の発明によれば、電圧無印加時の液晶のリタデーションが打ち消され、優れた視角特性が得られる。 In the liquid crystal display device of the present invention, the liquid crystal layer is formed by disposing at least one of an optically negative compensation film and an optically positive compensation film between the first or second substrate and the polarizing plate. A liquid crystal display device characterized in that the refractive index anisotropy of the compensation film is isotropic. According to the invention having such a configuration, the retardation of the liquid crystal when no voltage is applied is canceled, and excellent viewing angle characteristics can be obtained.
本発明の液晶表示装置は、前記液晶層の両側にそれぞれ四分の一波長板を有しており、四分の一波長板の光軸が互いに直交していることを特徴とする液晶表示装置である。このような構成の発明によれば、電圧を印加した後に液晶が倒れる方向が異なる遷移領域において、明るさの低下を効果的に防止することができる。 The liquid crystal display device of the present invention has quarter-wave plates on both sides of the liquid crystal layer, and the optical axes of the quarter-wave plates are orthogonal to each other. It is. According to the invention having such a configuration, it is possible to effectively prevent a decrease in brightness in a transition region in which the direction in which the liquid crystal falls after applying a voltage is different.
本発明の液晶表示装置は、液晶材にカイラル剤が含まれていることを特徴とする液晶表示装置である。 The liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display device characterized in that the liquid crystal material contains a chiral agent.
本発明の液晶表示装置の駆動方法は、前記液晶表示装置の互いに隣接する画素同士における互いの電圧を、正負を逆に印加することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法である。このような発明によれば、画素が細かくなっても確実に広視野角化が図れる。 The liquid crystal display device driving method of the present invention is a liquid crystal display device driving method characterized by applying positive and negative voltages to each other in adjacent pixels of the liquid crystal display device. According to such an invention, the wide viewing angle can be surely widened even if the pixel is fine.
本発明の液晶表示装置の駆動方法は、前記液晶表示装置の液晶表示を、一つのフレームが終了する前に黒状態に戻すことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法である。このような発明によれば、動画表示における切れを良くすることができるとともに、見かけ上の応答速度を早くすることができる。 The liquid crystal display device driving method of the present invention is a liquid crystal display device driving method characterized in that the liquid crystal display of the liquid crystal display device is returned to a black state before one frame is completed. According to such an invention, the cut in moving image display can be improved and the apparent response speed can be increased.
本発明の液晶表示装置の駆動方法は、前記液晶表示装置に、一つのフレームが開始する前に、液晶のしきい値電圧とほぼ等しい電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法である。このような発明によれば、特に画素が大きい場合に、あらかじめ液晶の倒れる方向が規定されるため、分割状態に落ち着く時間が短くなり、応答速度を短縮することができる。 The liquid crystal display device driving method of the present invention is characterized in that a voltage substantially equal to the threshold voltage of the liquid crystal is applied to the liquid crystal display device before one frame starts. It is. According to such an invention, especially when the pixel is large, the direction in which the liquid crystal is tilted is defined in advance, so that the time to settle in the divided state is shortened, and the response speed can be shortened.
本発明の液晶表示装置は、前記画素電極の周囲にシールド電極を有する構成としてもよい。このような構成の発明によれば、映像信号線や走査信号線からの電界の影響を防止して、高コントラストの液晶表示装置とすることができる。 The liquid crystal display device of the present invention may have a configuration having a shield electrode around the pixel electrode. According to the invention having such a configuration, the influence of the electric field from the video signal line and the scanning signal line can be prevented, and a high-contrast liquid crystal display device can be obtained.
本発明の液晶表示装置は、前記第1の基板上には、複数の画素にわたって基準電位を与える共通電極を有し、前記第2の基板上には、複数の走査信号電極と、それらにマトリクス状に交差する複数の映像信号電極と、これらの電極のそれぞれの交点に対応して形成された複数の薄膜トランジスタとを有し、前記複数の走査信号電極および映像信号電極で囲まれるそれぞれの領域で少なくとも一つの画素が構成され、それぞれの画素に対応する薄膜トランジスタに接続されている画素電極を有し、前記画素電極と前記走査電極、前記映像信号電極および前記薄膜トランジスタとが層間絶縁膜を介して分離されている構成とすることができる。 The liquid crystal display device of the present invention has a common electrode for applying a reference potential across a plurality of pixels on the first substrate, and a plurality of scanning signal electrodes and a matrix on them on the second substrate. A plurality of video signal electrodes intersecting each other and a plurality of thin film transistors formed corresponding to respective intersections of these electrodes, and each region surrounded by the plurality of scanning signal electrodes and video signal electrodes At least one pixel is configured and has a pixel electrode connected to a thin film transistor corresponding to each pixel, and the pixel electrode, the scanning electrode, the video signal electrode, and the thin film transistor are separated via an interlayer insulating film It can be set as the structure currently made.
このような構成の発明によれば、広視野角で高コントラストの薄膜トランジスタ駆動の液晶表示装置とすることができる。 According to the invention having such a configuration, a thin film transistor-driven liquid crystal display device having a wide viewing angle and a high contrast can be obtained.
本発明の液晶表示装置は、上記液晶表示装置において、前記第1の基板上には、複数の画素にわたって基準電位を与える共通電極を有し、前記第2の基板上には、複数の走査信号電極と、それらにマトリクス状に交差する複数の映像信号電極と、これらの電極のそれぞれの交点に対応して形成された複数の薄膜トランジスタとを有し、前記複数の走査信号電極および映像信号電極で囲まれるそれぞれの領域で少なくとも一つの画素が構成され、それぞれの画素に対応する薄膜トランジスタに接続されている画素電極を有し、前記画素電極と前記走査電極、前記映像信号電極および前記薄膜トランジスタとが層間絶縁膜を介して分離され、かつ、前記走査信号電極および映像信号電極の少なくとも一方の上部に前記画素電極の一部またはシールド用の電極が配置されている構成とすることができる。 In the liquid crystal display device of the present invention, in the liquid crystal display device, a common electrode for applying a reference potential to a plurality of pixels is provided on the first substrate, and a plurality of scanning signals are provided on the second substrate. An electrode, a plurality of video signal electrodes intersecting with each other in a matrix, and a plurality of thin film transistors formed corresponding to respective intersections of these electrodes, and the plurality of scanning signal electrodes and video signal electrodes At least one pixel is formed in each surrounded region, and has a pixel electrode connected to a thin film transistor corresponding to each pixel, and the pixel electrode, the scan electrode, the video signal electrode, and the thin film transistor are interlayer A part of the pixel electrode or a seal is formed on at least one of the scanning signal electrode and the video signal electrode and separated by an insulating film May be configured to electrodes of use is located.
このような構成の発明によれば、映像信号線や走査信号線からの電界の影響を防止して、高コントラストの薄膜トランジスタ駆動の液晶表示装置とすることができる。 According to the invention having such a configuration, the influence of the electric field from the video signal line and the scanning signal line can be prevented, and a high contrast thin film transistor driving liquid crystal display device can be obtained.
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、前記透明な第1の基板と第2の基板とこれらに挟まれた液晶層とカラーフィルター層とを有し、前記カラーフィルター層は前記第2基板上に配置され、前記液晶層は前記カラーフィルター層と前記第1の基板との間に配置され、前記カラーフィルター層下の前記第2の基板上には、複数の走査信号電極と、それらにマトリクス状に交差する複数の映像信号電極と、これらの電極のそれぞれの交点に対応して形成された複数の薄膜トランジスタとを有し、前記複数の走査信号電極および映像信号電極で囲まれるそれぞれの領域で少なくとも一つの画素が構成され、それぞれの画素に対応する薄膜トランジスタに接続されている画素電極とを有し、前記第1の基板上に複数の画素にわたって基準電位を与える共通電極を有し、前記画素電極は、前記カラーフィルター層と前記液晶層との間に配置されている構成とすることができる。 The liquid crystal display device of the present invention includes the transparent first substrate, the second substrate, a liquid crystal layer sandwiched therebetween, and a color filter layer in the liquid crystal display device, wherein the color filter layer is The liquid crystal layer is disposed on the second substrate, the liquid crystal layer is disposed between the color filter layer and the first substrate, and a plurality of scanning signal electrodes and the second substrate under the color filter layer are disposed on the second substrate. A plurality of video signal electrodes intersecting with each other in a matrix and a plurality of thin film transistors formed corresponding to the intersections of these electrodes, and are surrounded by the plurality of scanning signal electrodes and the video signal electrodes Each region includes at least one pixel, and a pixel electrode connected to a thin film transistor corresponding to each pixel, and includes a plurality of pixels on the first substrate. A common electrode to provide a reference potential, the pixel electrode may be a structure which is disposed between the liquid crystal layer and the color filter layer.
このような構成の発明によれば、カラーフィルタ層のチャージアップを確実に防止でき、表示特性がよい薄膜トランジスタ駆動の液晶表示装置とすることができる。 According to the invention having such a configuration, the color filter layer can be reliably prevented from being charged up, and a thin film transistor-driven liquid crystal display device having good display characteristics can be obtained.
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、前記第1の透明な基板と前記第2の基板とこれらに挟まれた液晶層とカラーフィルター層とを有し、前記カラーフィルター層は前記第2基板上に配置され、前記液晶層は前記カラーフィルター層と前記第1の基板との間に配置され、前記カラーフィルター層下の前記第2の基板上には、複数の走査信号電極と、それらにマトリクス状に交差する複数の映像信号電極と、これらの電極のそれぞれの交点に対応して形成された複数の薄膜トランジスタとを有し、前記複数の走査信号電極および映像信号電極で囲まれるそれぞれの領域で少なくとも一つの画素が構成され、それぞれの画素に対応する薄膜トランジスタに接続されている画素電極とを有し、前記第1の基板上には、複数の画素にわたって基準電位を与える共通電極を有し、前記画素電極は、前記カラーフィルター層と前記液晶層との間に配置され、かつ、前記走査電極および映像信号電極の少なくとも一方の上部に前記画素電極の一部またはシールド用の電極が配置されている構成とすることができる。 The liquid crystal display device of the present invention includes the first transparent substrate, the second substrate, a liquid crystal layer sandwiched therebetween, and a color filter layer in the liquid crystal display device, wherein the color filter layer is The liquid crystal layer is disposed on the second substrate, the liquid crystal layer is disposed between the color filter layer and the first substrate, and a plurality of scanning signal electrodes are disposed on the second substrate below the color filter layer. And a plurality of video signal electrodes intersecting with each other in a matrix, and a plurality of thin film transistors formed corresponding to respective intersections of these electrodes, and surrounded by the plurality of scanning signal electrodes and the video signal electrodes Each region includes at least one pixel and a pixel electrode connected to a thin film transistor corresponding to each pixel, and a plurality of pixels are provided on the first substrate. The pixel electrode is disposed between the color filter layer and the liquid crystal layer, and the pixel electrode is disposed on at least one of the scan electrode and the video signal electrode. It is possible to adopt a configuration in which a part of the electrode or a shielding electrode is arranged.
このような構成の発明によれば、カラーフィルタ層のチャージアップを確実に防止できると共に、映像信号線や走査信号線からの電界の影響を防止して、表示特性がよい薄膜トランジスタ駆動の液晶表示装置とすることができる。 According to the invention having such a configuration, the color filter layer can be reliably prevented from being charged up, and the influence of the electric field from the video signal line or the scanning signal line can be prevented, and the thin film transistor driving liquid crystal display device having good display characteristics. It can be.
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、液晶が高分子有機化合物を含む構成とすることができる。このような構成の発明によれば、分割形状に従ったプレチルト角を与え、初期配向の制御を確実にすることができる。 The liquid crystal display device of the present invention may be configured such that the liquid crystal includes a high molecular organic compound in the above liquid crystal display device. According to the invention having such a configuration, it is possible to give the pretilt angle according to the divided shape and to ensure the control of the initial orientation.
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、前記液晶層が、誘電率異方性が負の液晶から構成され、電圧無印加時に前記第1の基板と前記第2の基板に対してほぼ垂直に配向している構成とすることができる。このような構成の発明によれば、配向膜に特別な処理をしなくても広い視角特性を示す液晶表示装置となる。 The liquid crystal display device of the present invention is the above-described liquid crystal display device, wherein the liquid crystal layer is composed of a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy, and the first substrate and the second substrate are not applied when no voltage is applied. Thus, the structure can be oriented substantially vertically. According to the invention having such a configuration, a liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic can be obtained without special treatment of the alignment film.
上記の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、電圧を印加した際に液晶が倒れる方向に沿ってあらかじめプレチルト角が形成されている構成とすることができる。このような構成の発明によれば、分割形状に従ったプレチルト角の制御により、初期配向の制御を確実にすることができる。 The liquid crystal display device may be configured such that in the liquid crystal display device, a pretilt angle is formed in advance along a direction in which the liquid crystal is tilted when a voltage is applied. According to the invention having such a configuration, the control of the initial orientation can be ensured by controlling the pretilt angle according to the divided shape.
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、前記液晶層が、誘電率異方性が正の液晶から構成され、電圧無印加時にねじれネマチック構造を有する構成とすることができる。このような構成の発明によれば、配向膜のラビング処理により、液晶はねじれ方向と立ち上がり方向が異なる各部に自然に分割され、広い視角特性を示す液晶表示装置となる。 In the liquid crystal display device of the present invention, in the liquid crystal display device described above, the liquid crystal layer may be configured by a liquid crystal having positive dielectric anisotropy and having a twisted nematic structure when no voltage is applied. According to the invention having such a configuration, the liquid crystal is naturally divided into portions having different twist directions and rising directions by the rubbing treatment of the alignment film, so that a liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic is obtained.
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、各画素内の前記液晶層に液晶分子のねじれ方向と立ち上がり方向が異なる複数の微小領域が共存する構成とすることができる。このような構成の発明によれば、広い視角特性を示す液晶表示装置となる。 In the liquid crystal display device of the present invention, in the liquid crystal display device described above, a plurality of minute regions having different twist directions and rising directions of liquid crystal molecules can coexist in the liquid crystal layer in each pixel. According to the invention having such a configuration, a liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic is obtained.
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、前記液晶層が、誘電率異方性が正の液晶から構成され、電圧無印加時にホモジニアス構造を有する構成とすることができる。このような構成の発明によれば、配向膜のラビング処理などにより、液晶の配向方向を規定することができ、広い視角特性を示す液晶表示装置となる。 In the liquid crystal display device of the present invention, in the liquid crystal display device described above, the liquid crystal layer may be composed of a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy and have a homogeneous structure when no voltage is applied. According to the invention having such a configuration, the alignment direction of the liquid crystal can be defined by rubbing the alignment film, and the liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic can be obtained.
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、各画素内の前記液晶層に、液晶分子の立ち上がり方向が異なる二種類の微小領域が共存する構成としてある。このような構成の発明によれば、広い視角特性を示す液晶表示装置となる。 In the liquid crystal display device of the present invention, in the liquid crystal display device described above, two types of micro regions having different rising directions of liquid crystal molecules coexist in the liquid crystal layer in each pixel. According to the invention having such a configuration, a liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic is obtained.
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、前記液晶層の前記第1基板と第2基板に対するプレチルト角が1°以下である構成とすることができる。このような構成の発明によれば、誘電率異方性が正の液晶での液晶の立ち上がる方向を等確率とすることができるため、配向分割を正確にすることができる。 The liquid crystal display device of the present invention may be configured such that, in the liquid crystal display device, a pretilt angle of the liquid crystal layer with respect to the first substrate and the second substrate is 1 ° or less. According to the invention having such a configuration, the direction in which the liquid crystal rises in the liquid crystal having a positive dielectric anisotropy can be set to an equal probability, so that the alignment division can be made accurate.
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、液晶のしきい値電圧とほぼ等しい電圧を印加した際に、光漏れする部分を遮光する構成とすることができる。このような構成の発明によれば、しきい値以上の電圧を印加した場合であっても、光漏れや透過光量が変化するなどの現象に起因するコントラストの低下を防ぐことができる。 The liquid crystal display device of the present invention can be configured such that, in the above-described liquid crystal display device, when a voltage substantially equal to the threshold voltage of the liquid crystal is applied, a portion that leaks light is shielded. According to the invention having such a configuration, even when a voltage equal to or higher than the threshold value is applied, it is possible to prevent a decrease in contrast due to a phenomenon such as light leakage or a change in the amount of transmitted light.
本発明の液晶表示装置の製造方法は、液晶及びモノマー及び/又はオリゴマーを含有する液晶組成物を、共通電極を有する第1の基板と、前記共通電極より面積が小さく、前記共通電極で覆われ、かつ、対称性のよい形状の画素電極を有する第2の基板間に注入する注入工程と、前記モノマー及び又はオリゴマーを重合させる重合工程とを有する。 According to the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, a liquid crystal composition containing a liquid crystal and a monomer and / or oligomer is covered with the first substrate having a common electrode, the area smaller than the common electrode, and the common electrode. And an injecting step of injecting between the second substrates having pixel electrodes with good symmetry and a polymerization step of polymerizing the monomer and / or oligomer.
このような製造方法によれば、上記一画素内の液晶の配向が自然に複数の領域に分割され、広視野角の液晶表示装置を製造することができる。 According to such a manufacturing method, the alignment of the liquid crystal in one pixel is naturally divided into a plurality of regions, and a liquid crystal display device with a wide viewing angle can be manufactured.
本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記重合工程が、光を照射しながら行うことにより、液晶にプレチルト角を形成する。このような製造方法によれば、プレチルト角を液晶に確実に与えることができる。 In the method for producing a liquid crystal display device of the present invention, the polymerization step is performed while irradiating light, thereby forming a pretilt angle in the liquid crystal. According to such a manufacturing method, the pretilt angle can be reliably given to the liquid crystal.
本発明の液晶表示装置の製造方法は、基板に対して斜めに光を照射する工程を有する。このような工程によれば、プレチルト角を液晶に確実に与えることができる。 The method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention includes a step of irradiating light obliquely to the substrate. According to such a process, the pretilt angle can be reliably given to the liquid crystal.
前記光照射の光を偏光とすれば、プレチルト角を液晶に確実に与えることができる。 If the light irradiated is polarized, a pretilt angle can be reliably given to the liquid crystal.
前記偏光を基板に対してほぼ垂直方向から照射することにより、液晶のプレチルト角を1°以下にする。このような発明によれば、誘電率異方性が正の液晶の分割配向を確実にすることができる。 The pretilt angle of the liquid crystal is set to 1 ° or less by irradiating the polarized light from a direction substantially perpendicular to the substrate. According to such an invention, it is possible to ensure divisional alignment of a liquid crystal having positive dielectric anisotropy.
以上説明したように、本発明の液晶表示装置によれば、第1の基板と第2の基板の間に液晶層が挟持され、前記第1の基板上の共通電極と前記第2の基板上の画素電極の間に電圧を印加する構造を有する液晶表示装置において、前記画素電極が、前記共通電極の面積より小さく共通電極で覆われていると共に、対称性の良い形状としたので、電圧により液晶は対称的に倒れ、自然に1画素が複数の領域に分割される。そのため、フォトリソグラフィーなどの工程を増加させることなく、広視野角化が図れる。特に、カラーフィルターを第2の基板上に作成した場合、基板の貼りあわせの際の高度な目合わせが全く不要となり、高精細の画素を有するパネルでも簡単に作成することができる。 As described above, according to the liquid crystal display device of the present invention, the liquid crystal layer is sandwiched between the first substrate and the second substrate, and the common electrode on the first substrate and the second substrate are arranged. In the liquid crystal display device having a structure in which a voltage is applied between the pixel electrodes, the pixel electrode is smaller than the area of the common electrode and covered with the common electrode, and has a good symmetry. The liquid crystal falls symmetrically, and one pixel is naturally divided into a plurality of regions. Therefore, a wide viewing angle can be achieved without increasing the number of steps such as photolithography. In particular, when the color filter is formed on the second substrate, it is not necessary to perform advanced alignment at the time of bonding the substrates, and a panel having high-definition pixels can be easily formed.
また、本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、かかる液晶表示装置を容易に製造することができる。 Moreover, according to the manufacturing method of the liquid crystal display device of this invention, this liquid crystal display device can be manufactured easily.
さらに、本発明の液晶表示装置の駆動方法によれば、かかる液晶表示装置における画素面積が小さくなっても画素の配向分割をより確実に行うことができ、また、応答速度を速くすることができる。 Furthermore, according to the driving method of the liquid crystal display device of the present invention, even when the pixel area in the liquid crystal display device is reduced, the alignment of the pixels can be more reliably performed, and the response speed can be increased. .
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。<第1実施形態>本発明の第1実施形態の液晶表示装置を図1〜図6を用いて説明する。この液晶表示装置は単純マトリクス駆動であり、その1画素の断面図を図1(a)に示す。なお、図1(a)は図1(b)の平面図のA−A’線の断面図を示している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. <First Embodiment> A liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This liquid crystal display device is driven by a simple matrix, and a cross-sectional view of one pixel is shown in FIG. FIG. 1A shows a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of the plan view of FIG.
上部基板は、ガラス基板101上にITOなどの透明電極(共通電極)102が形成され、垂直配向膜103が塗布されて構成されている。なお、単純マトリクス駆動の場合、透明電極102は、図1(b)に示すように、ストライプ状に形成されている。下側基板は、基板110上に上側基板の透明電極102と直交する透明電極111がストライプ状に形成され、その上に窒化シリコンなどの絶縁膜112が形成され、スルーホール113を介して、対称的な形状をした画素電極114に接続されている。その上には垂直配向膜115が塗布されている。この上下基板がスペーサーを介して貼りあわされ、誘電率異方性が負である液晶100が注入されている。 The upper substrate is configured by forming a transparent electrode (common electrode) 102 such as ITO on a glass substrate 101 and applying a vertical alignment film 103 thereon. In the case of simple matrix driving, the transparent electrode 102 is formed in a stripe shape as shown in FIG. In the lower substrate, transparent electrodes 111 orthogonal to the transparent electrode 102 of the upper substrate are formed in a stripe shape on the substrate 110, and an insulating film 112 such as silicon nitride is formed thereon, and is symmetrical via the through hole 113. It is connected to the pixel electrode 114 having a typical shape. A vertical alignment film 115 is applied thereon. The upper and lower substrates are pasted through a spacer, and liquid crystal 100 having a negative dielectric anisotropy is injected.
画素電極114は、共通電極102より小さく、共通電極102で覆われている。また、対称性の良い形状、例えば、円形ないし楕円形、あるいは多角形状であり、具体的には、図1(c)に示すように、円形ないし楕円形、あるいは正5角形、正6角形、正8角形、正方形などの正多角形の形状である。なお、多角形の場合、正確に正多角形である必要はなく、ある程度の変形は許容される。 The pixel electrode 114 is smaller than the common electrode 102 and is covered with the common electrode 102. Further, it has a shape having good symmetry, for example, a circular or elliptical shape, or a polygonal shape. Specifically, as shown in FIG. 1 (c), a circular or elliptical shape, a regular pentagon, a regular hexagon, The shape is a regular polygon such as a regular octagon or a square. In the case of a polygon, it does not need to be a regular regular polygon, and some deformation is allowed.
また、画素電極114の回りにシールド電極116を配置してあり、下部の透明電極111からの電界で液晶の配向方向の分割が影響を受けるのを防いでいる。 Further, a shield electrode 116 is disposed around the pixel electrode 114 to prevent the liquid crystal alignment direction from being affected by the electric field from the lower transparent electrode 111.
電圧無印加時には液晶分子100は上下基板の配向膜103、115が垂直配向膜のため、基板に対してほぼ垂直に配向している。上下の基板の共通電極102と画素電極114間に電圧が印加されると、画素電極114とこれに対向配置している共通電極102の間に電界が誘起される。このとき、画素電極114の形状が対称性が高いことおよび共通電極102が画素電極114より大きいため、両電極間に生じる電界は基板に対して垂直ではなく、図1(a)に示すように、画素電極周辺部から中央に向かう斜め電界となる。この電界により、図1(a)に示すように、誘電率異方性が負である液晶分子100は画素中央に向って対称に倒れ、図1(c)に示すような対称性のある画素形状のため、対称性を保ちながら分割される。このため画素内の液晶の配向方向は自然に分割される。 When no voltage is applied, the liquid crystal molecules 100 are aligned substantially perpendicular to the substrate because the alignment films 103 and 115 on the upper and lower substrates are vertical alignment films. When a voltage is applied between the common electrode 102 and the pixel electrode 114 on the upper and lower substrates, an electric field is induced between the pixel electrode 114 and the common electrode 102 arranged to face the pixel electrode 114. At this time, since the shape of the pixel electrode 114 is highly symmetric and the common electrode 102 is larger than the pixel electrode 114, the electric field generated between the two electrodes is not perpendicular to the substrate, as shown in FIG. An oblique electric field is directed from the periphery of the pixel electrode toward the center. Due to this electric field, as shown in FIG. 1 (a), the liquid crystal molecules 100 having negative dielectric anisotropy fall symmetrically toward the center of the pixel, and the symmetrical pixel as shown in FIG. 1 (c). Due to the shape, it is divided while maintaining symmetry. For this reason, the alignment direction of the liquid crystal in the pixel is naturally divided.
このように本実施形態では、特別に配向膜に処理を加えることをしなくても、自動的に液晶の倒れる方向を分割することができ、広視野角化が達成できる。透過軸が互いに直交するように配置した偏光板の間にはさめば、電圧が無印加のとき黒で、電圧が印加されたとき明るくなるノーマリブラックモードのディスプレイが得られ、広い視角特性を示す。 As described above, in the present embodiment, the direction in which the liquid crystal falls can be automatically divided without specially processing the alignment film, and a wide viewing angle can be achieved. When sandwiched between polarizing plates arranged so that their transmission axes are orthogonal to each other, a normally black mode display that is black when no voltage is applied and bright when a voltage is applied is obtained, and exhibits a wide viewing angle characteristic.
また、通常の液晶表示装置の場合、画素電極は長方形であるが、図2に示すように、画素電極に切り込みをいれ、いくつかの対称性のよい形状が連なった形状の画素電極とすることで、各対称性のよい形状の部分で、上記のように配向分割を行うことができるので、全体として対称性のよい形状の電極と同様の効果が得られる。 In the case of a normal liquid crystal display device, the pixel electrode is rectangular. However, as shown in FIG. 2, the pixel electrode is cut to form a pixel electrode having a shape in which several symmetrical shapes are connected. Thus, since the alignment division can be performed as described above at each portion having a good symmetry, the same effect as that of an electrode having a good symmetry can be obtained as a whole.
液晶の倒れる分割位置をさらに確実にするため、図3に示すように、対称性のよい形状の周縁部に中心から放射状の、特に多角形の場合は各角に切り欠き114aを設けた画素電極114としてもよい。あるいは図4に示すように、対称性のよい形状の周縁部、特に多角形の場合は各角に中心から放射状に突出する突出部114bを設けた画素電極114としてもよい。 In order to further ensure the division position where the liquid crystal falls, as shown in FIG. 3, a pixel electrode which is provided with a notch 114a at the corners in the case of a polygon, particularly in the case of a polygon, radially from the periphery of the shape having good symmetry It may be 114. Alternatively, as shown in FIG. 4, the pixel electrode 114 may be provided with a peripheral portion having a good symmetry, particularly, in the case of a polygon, a protrusion 114 b that protrudes radially from the center at each corner.
さらに、図5に示すように、破線で示すような対称性のよい形状の中心から周縁にわたる放射状に電極を設けないような無電極部114cを設けた構造の画素電極114とすることも有効である。また、図6に示すように、対称性のよい形状の中心から周縁にわたる放射状に凹部114dを形成しても良い。この凹部は画素電極の上であっても、画素電極そのものが凹部を形成していてもどちらでも良い。勿論これらを組み合わせてもよい。 Furthermore, as shown in FIG. 5, it is also effective to use a pixel electrode 114 having a structure in which an electrodeless portion 114c is provided so that no electrode is provided radially from the center to the periphery of a shape having good symmetry as indicated by a broken line. is there. Moreover, as shown in FIG. 6, you may form the recessed part 114d radially from the center of a shape with sufficient symmetry to a periphery. The recess may be on the pixel electrode or the pixel electrode itself may form a recess. Of course, these may be combined.
また、このような凹部114dを設ける構造においては、TFTと画素電極の間に有機膜などで作成した層間絶縁膜がある場合や、カラーフィルター層と液晶層の間に画素電極が配置される場合には、層間絶縁膜またはオーバーコート層に凹部を形成することによって、製造工程を煩雑にすることなく凹部114dを深く形成することができ、境界部における液晶の固定をより確実にすることができる。 In such a structure in which the concave portion 114d is provided, there is an interlayer insulating film made of an organic film or the like between the TFT and the pixel electrode, or a pixel electrode is disposed between the color filter layer and the liquid crystal layer. In this case, by forming a recess in the interlayer insulating film or overcoat layer, the recess 114d can be formed deeply without complicating the manufacturing process, and the fixing of the liquid crystal at the boundary can be made more reliable. .
また、垂直配向の場合は、電圧を印加すると渦巻き状の配向に安定化していくが、カイラル剤を入れて、この配向をさらに安定化して、応答速度を速くしてもよい。さらにまた、上記の画素の一部の切り込みや、凹部の形を画素内で渦巻き状に設定してもよい。 In the case of vertical alignment, when a voltage is applied, it is stabilized in a spiral alignment, but a chiral agent may be added to further stabilize this alignment and increase the response speed. Furthermore, the cut of a part of the pixel or the shape of the recess may be set spirally in the pixel.
なお、これらの切り欠き114a、突出部114b、無電極部114c、凹部114dは、上記説明では、中心から角部に放射状に設けられているが、特に誘電率異方性が正の液晶で、上下基板における液晶の初期配向をパラレルまたはアンチパラレルにしたホモジニアス配向である場合、辺と平行に設けることがよい場合もある。 In addition, in the above description, these notches 114a, protrusions 114b, electrodeless portions 114c, and recesses 114d are provided radially from the center to the corners, but are particularly liquid crystals having a positive dielectric anisotropy. In the case of the homogeneous alignment in which the initial alignment of the liquid crystal on the upper and lower substrates is parallel or anti-parallel, it may be provided in parallel with the sides.
本発明における液晶表示装置は、さらに、視角特性を改善するために、偏光板と液晶セルの間に少なくとも1枚の光学補償板を有していてもよい。この補償板は電圧無印加時に液晶がホメオトロピック配向をとっているため、光学的に負の補償板を使用することが、斜め方向から見たときのリタデーションの変化を打ち消す観点から、好ましい。このような補償板は2軸延伸のような方法で作成した1枚のフィルムであってもよいし、1軸延伸したフィルムを2枚以上重ねて、実質的に光学的に負の1軸の補償板として用いても同様の効果が得られる。これにより、電圧無印加時の液晶のリタデーションが、打ち消され、どの方向から見ても、完全な黒が得られ、さらに優れた視角特性が得られる。 The liquid crystal display device according to the present invention may further include at least one optical compensation plate between the polarizing plate and the liquid crystal cell in order to improve viewing angle characteristics. Since this compensation plate has homeotropic alignment when no voltage is applied, it is preferable to use an optically negative compensation plate from the viewpoint of canceling the change in retardation when viewed from an oblique direction. Such a compensation plate may be a single film prepared by a method such as biaxial stretching, or two or more uniaxially stretched films are stacked to form a substantially optically negative uniaxial film. The same effect can be obtained even when used as a compensation plate. As a result, the retardation of the liquid crystal when no voltage is applied is canceled out, and even when viewed from any direction, perfect black is obtained, and further excellent viewing angle characteristics are obtained.
また、素子によっては、電圧を印加した後に生じる倒れる方向が異なる部分の遷移領域が生じることがあり、この遷移領域は、直交偏光板の下では黒く観察され、明るさの低下を引き起こす。また、場合によっては、この遷移領域の動きが遅く、見かけ上の応答速度が遅くなることがある。これに対し、特に、上述の1軸延伸したフィルムが四分の一波長板である場合には、境界部の動きを、不可視化させ、見かけ上速い応答を得ることが可能である。つまり、この四分の一波長板を液晶セルの両側に配置し、光軸が直交偏光板の吸収軸とそれぞれ45°の角度をなすように、直交させて配置すると、四分の一波長板の複屈折性が軽減されるので、さらに1軸延伸したフィルムを重ねて実質的に光学的に負の1軸の補償板として用いてもよい。 In addition, depending on the element, there may be a transition region in which the falling direction is different after applying a voltage, and this transition region is observed black under the orthogonal polarizing plate, causing a decrease in brightness. In some cases, the movement of the transition region is slow, and the apparent response speed may be slow. On the other hand, in particular, when the above-described uniaxially stretched film is a quarter-wave plate, it is possible to make the movement of the boundary portion invisible and obtain an apparently fast response. In other words, when this quarter-wave plate is arranged on both sides of the liquid crystal cell and arranged so that the optical axis forms an angle of 45 ° with the absorption axis of the orthogonal polarizer, respectively, the quarter-wave plate Therefore, a uniaxially stretched film may be overlapped and used as a substantially optically negative uniaxial compensation plate.
なお、初期配向は原理的に垂直配向であるが、素子の特性により、ある方向に偏りが出た場合などは、さらにこれを補償するために、光学異方性が正のフィルムを貼り付けてもよい。 Although the initial orientation is in principle vertical orientation, if there is a bias in a certain direction due to the characteristics of the element, a film with positive optical anisotropy is attached to compensate for this. Also good.
また、透過型を例にとって説明しているが、画素電極をAlなどの反射率の高い金属で作成することで、反射型として使用することも問題なくできる。このとき、画素電極の表面に凹凸を形成する、または、拡散板を用いるなどの方法で、白表示をより見やすくすることができる。また、ここでは、カラーフィルター層を省略したが、上部基板101と透明電極102の間にカラーフィルター層を設ければ、カラー表示を得ることができる。 Although the transmissive type is described as an example, the pixel electrode is made of a metal having a high reflectance such as Al, so that it can be used as a reflective type without any problem. At this time, white display can be made easier to see by forming irregularities on the surface of the pixel electrode or using a diffusion plate. Although the color filter layer is omitted here, color display can be obtained by providing a color filter layer between the upper substrate 101 and the transparent electrode 102.
本発明における液晶表示装置の製造方法は、共通電極と画素電極の間に電圧を印加することによって、初期配向を制御した後、液晶中に少量混合した重合性のモノマーまたはオリゴマーを高分子化することによって、初期の液晶配向をさらに確実なものにすることができる。初期配向を制御する際には、加熱により液晶層を等方相にした後、共通電極と画素電極の間に電圧を加えながら、温度を降下させてもよいし、室温で共通電極と画素電極の間に電圧を印加するだけでもよい。 In the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, a voltage is applied between the common electrode and the pixel electrode to control the initial alignment, and then polymerize a polymerizable monomer or oligomer mixed in a small amount in the liquid crystal. Thus, the initial liquid crystal alignment can be further ensured. When controlling the initial alignment, after the liquid crystal layer is made isotropic by heating, the temperature may be lowered while applying a voltage between the common electrode and the pixel electrode, or the common electrode and the pixel electrode at room temperature. Only a voltage may be applied between the two.
また、モノマーの反応も等方相に加熱する前に起こさせても、加熱中に起こさせてもよいし、冷却後に起こさせてもよい。室温で共通電極と画素電極の間に電圧を印加し、初期配向を制御する場合も、電圧印加の前に反応を起こさせておいてもよいし、電圧印加後に、反応を起こさせてもよい。このとき、通常の駆動の形式で配向分割ができるので、特開平10−20323号公報に記載されているような第2の電極(制御電極)に電圧を印加する工程は必要ない。 In addition, the monomer reaction may be caused before heating to the isotropic phase, may be caused during heating, or may be caused after cooling. When controlling the initial orientation by applying a voltage between the common electrode and the pixel electrode at room temperature, a reaction may be caused before the voltage is applied, or a reaction may be caused after the voltage is applied. . At this time, since the alignment can be divided in a normal drive format, there is no need to apply a voltage to the second electrode (control electrode) as described in JP-A-10-20323.
また、本発明における液晶表示装置の製造方法は、基板にあらかじめ光配向などの方法を使用して、分割形状に従ったプレチルト角の制御を行い、初期配向の制御を極めて確実にしてもよい。これにより、斜め電界とプレチルト角の効果が相乗的に効いて、どちらか一方の処理よりも、はるかに効果的に分割配向が実現できる。 In the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, the pre-tilt angle may be controlled in accordance with the divided shape by using a method such as photo-alignment on the substrate in advance, so that the initial alignment control can be made extremely reliable. Thereby, the effects of the oblique electric field and the pretilt angle work synergistically, and the split orientation can be realized much more effectively than either one of the processes.
例えば、ケイ皮酸基のような偏光により液晶の配向を制御できる官能基を有する物質、または、エーエムエルシーディー‘96/アイディーダブリュ’96のダイジェストオブテクニカルペイパーズ(AM−LCD‘96/IDW’96Digest of Technical Papers)P.337に記載されているような偏光照射により感光基が重合するような高分子を配向膜に用いて、分割形状にそった方向にプレチルト角がつくように、各部にマスクを介して、斜め方向から偏光を照射する。この場合は、多角形の辺の数が余り多いと光配向の操作が増えるので、8角形から4角形程度が望ましい。 For example, a substance having a functional group capable of controlling the orientation of liquid crystal by polarized light such as a cinnamic acid group, or digest of technical papers (AM-LCD '96 / IDW ') of AMCD '96 / IDW '96. 96 Digest of Technical Papers) As shown in 337, a polymer such that a photosensitive group is polymerized by irradiation with polarized light is used for the alignment film, and a pretilt angle is formed in a direction along the divided shape through a mask on each part in an oblique direction. Irradiate polarized light. In this case, if the number of sides of the polygon is too large, the operation of photo-alignment increases, so an octagon to a quadrangular shape is desirable.
このような分割配向の方法はよく知られているが、このような場合でも、液晶中に少量混合した重合性のモノマーまたはオリゴマーを高分子化することにより、駆動時においてもより確実に分割を維持することができる。 Such split alignment methods are well known, but even in such a case, by polymerizing a polymerizable monomer or oligomer mixed in a small amount in the liquid crystal, the splitting can be performed more reliably even during driving. Can be maintained.
本発明に使用するモノマー,オリゴマとしては、光硬化性モノマー,熱硬化性モノマー,あるいはこれらのオリゴマ等のいずれを使用することもでき、また、これらを含むものであれば他の成分を含んでいてもよい。本発明に使用する「光硬化性モノマー又はオリゴマ」とは、可視光線により反応するものだけでなく、紫外線により反応する紫外線硬化モノマー等を含み、操作の容易性からは特に後者が望ましい。 As the monomer and oligomer used in the present invention, any of a photo-curable monomer, a thermosetting monomer, or an oligomer thereof can be used. May be. The “photo-curable monomer or oligomer” used in the present invention includes not only those that react with visible light but also ultraviolet-curing monomers that react with ultraviolet rays, and the latter is particularly desirable in terms of ease of operation.
また、本発明で使用する高分子化合物は、液晶性を示すモノマー、オリゴマーを含む液晶分子と類似の構造を有するものでもよいが、必ずしも液晶を配向させる目的で使用されるものではないため、アルキレン鎖を有するような柔軟性のあるものであってもよい。また、単官能性のものであってもよいし、2官能性のもの,3官能以上の多官能性を有するモノマー等でもよい。 The polymer compound used in the present invention may have a structure similar to that of liquid crystal molecules including monomers and oligomers having liquid crystallinity, but is not necessarily used for the purpose of aligning liquid crystals. It may be flexible such as having a chain. Moreover, a monofunctional thing may be sufficient, and the monomer etc. which have a bifunctional thing, a trifunctional or more polyfunctionality, etc. may be sufficient.
本発明で使用する光または紫外線硬化モノマーとしては、例えば、2−エチルヘキシルアクリレート,ブチルエチルアクリレート,ブトキシエチルアクリレート,2−シアノエチルアクリレート,ベンジルアクリレート,シクロヘキシルアクリレート,2−ヒドロキシプロピルアクリレート,2−エトキシエチルアクリレート,N、N−エチルアミノエチルアクリレート,N、N−ジメチルアミノエチルアクリレート,ジシクロペンタニルアクリレート,ジシクロペンテニルアクリレート,グリシジルアクリレート,テトラヒドロフルフリルアクリレート,イソボニルアクリレート,イソデシルアクリレート,ラウリルアクリレート,モルホリンアクリレート,フェノキシエチルアクリレート,フェノキシジエチレングリコールアクリレート,2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート,2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルアクレート,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルアクリレート,2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブチルアクリレート等の単官能アクリレート化合物を使用することができる。 Examples of the light or ultraviolet curing monomer used in the present invention include 2-ethylhexyl acrylate, butyl ethyl acrylate, butoxy ethyl acrylate, 2-cyanoethyl acrylate, benzyl acrylate, cyclohexyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-ethoxyethyl acrylate. , N, N-ethylaminoethyl acrylate, N, N-dimethylaminoethyl acrylate, dicyclopentanyl acrylate, dicyclopentenyl acrylate, glycidyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, isobornyl acrylate, isodecyl acrylate, lauryl acrylate, morpholine Acrylate, phenoxyethyl acrylate, phenoxydiethylene glycol acrylate 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl acrylate, 2,2,3,4,4 Monofunctional acrylate compounds such as 4-hexafluorobutyl acrylate can be used.
また、2−エチルヘキシルメタクリレート,ブチルエチルメタクリレート,ブトキシエチルメタクリレート,2−シアノエチルメタクリレート,ベンジルメタクリレート,シクロヘキシルメタクリレート,2−ヒドロキシプロピルメタクリレート,2−エトキシエチルアクリレート,N、N−ジエチルアミノエチルメタクリレート,N、N−ジメチルアミノエチルメタクリレート,ジシクロペンタニルメタクリレート,ジシクロペンテニルメタクリレート,グリシジルメタクリレート,テトラヒドロフルフリルメタクリレート,イソボニルメタクリレート,イソデシルメタクリレート,ラウリルメタクリレート,モルホリンメタクリレート,フェノキシエチルメタクリレート,フェノキシジエチレングリコールメタクリレート,2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルメタクリレート,2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブチルメタクリレート等の単官能メタクリレート化合物を使用することができる。 Also, 2-ethylhexyl methacrylate, butylethyl methacrylate, butoxyethyl methacrylate, 2-cyanoethyl methacrylate, benzyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-ethoxyethyl acrylate, N, N-diethylaminoethyl methacrylate, N, N- Dimethylaminoethyl methacrylate, dicyclopentanyl methacrylate, dicyclopentenyl methacrylate, glycidyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, isobornyl methacrylate, isodecyl methacrylate, lauryl methacrylate, morpholine methacrylate, phenoxyethyl methacrylate, phenoxydiethylene glycol methacrylate, 2, 2, 2- Li fluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate, can be used monofunctional methacrylate compounds such as 2,2,3,4,4,4-hexafluoro-butyl methacrylate.
さらに、4,4’−ビフェニルジアクリレート,ジエチルスチルベストロールジアクリレート,1,4−ビスアクリロイルオキシベンゼン,4,4’−ビスアクリロイルオキシジフェニルエーテル,4,4’−ビスアクリロイルオキシジフェニルメタン,3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−アクリロイルオキシエチル]−2,4,8,10−テトラスピロ[5,5]ウンデカン,α,α′−ビス[4−アクリロイルオキシフェニル]−1,4−ジイソプロピルベンゼン,1,4−ビスアクリロイルオキシテトラフルオロベンゼン,4,4’−ビスアクリロイルオキシオクタフルオロビフェニル,ジエチレングリコールジアクリレート,1,4−ブタンジオールジアクリレート,1,3−ブチレングリコールジアクリレート,ジシクロペンタニルジアクリレート,グリセロールジアクリレート,1,6−ヘキサンジオールジアクリレート,ネオペンチルグリコールジアクリレート,テトラエチレングリコールジアクリレート,トリメチロールプロパントリアクリレート,ペンタエリスリトールテトラアクリレート,ペンタエリスリトールトリアクリレート,ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート,ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート,ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート,4,4’−ジアクリロイルオキシスチルベン,4,4’−ジアクリロイルオキシジメチルスチルベン,4,4’−ジアクリロイルオキシジエチルスチルベン,4,4’−ジアクリロイルオキシジプロピルスチルベン,4,4’−ジアクリロイルオキシジブチルスチルベン,4,4’−ジアクリロイルオキシジペンチルスチルベン,4,4’−ジアクリロイルオキシジヘキシルスチルベン,4,4’−ジアクリロイルオキシジフルオロスチルベン,2,2,3,3,4,4−ヘキサフルオロペンタンジオール−1,5−ジアクリレート,1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロピル−1,3−ジアクリレート,ウレタンアクリレートオリゴマ等の多官能アクリレート化合物を用いることができる。 Further, 4,4′-biphenyl diacrylate, diethylstilbestrol diacrylate, 1,4-bisacryloyloxybenzene, 4,4′-bisacryloyloxydiphenyl ether, 4,4′-bisacryloyloxydiphenylmethane, 3,9 -Bis [1,1-dimethyl-2-acryloyloxyethyl] -2,4,8,10-tetraspiro [5,5] undecane, α, α'-bis [4-acryloyloxyphenyl] -1,4- Diisopropylbenzene, 1,4-bisacryloyloxytetrafluorobenzene, 4,4'-bisacryloyloxyoctafluorobiphenyl, diethylene glycol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, dicyclopenta Nyl diacrylate, glycerol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, pentaerythritol triacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate , Dipentaerythritol hexaacrylate, dipentaerythritol monohydroxypentaacrylate, 4,4′-diacryloyloxystilbene, 4,4′-diacryloyloxydimethylstilbene, 4,4′-diacryloyloxydiethylstilbene, 4,4 '-Diacryloyloxydipropylstilbene, 4,4'-Diacryloyloxydibutylstilbene , 4,4'-Diacryloyloxydipentylstilbene, 4,4'-Diacryloyloxydihexylstilbene, 4,4'-Diacryloyloxydifluorostilbene, 2,2,3,3,4,4-hexafluoropentanediol Polyfunctional acrylate compounds such as -1,5-diacrylate, 1,1,2,2,3,3-hexafluoropropyl-1,3-diacrylate, and urethane acrylate oligomer can be used.
さらにまた、ジエチレングリコールジメタクリレート,1,4−ブタンジオールジメタクリレート,1,3−ブチレングリコールジメタクリレート,ジシクロペンタニルジメタクリレート,グリセロールジメタクリレート,1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート,ネオペンチルグリコールジメタクリレート,テトラエチレングリコールジメタクリレート,トリメチロールプロパントリメタクリレート,ペンタエリスリトールテトラメタクリレート,ペンタエリスリトールトリメタクリレート,ジトリメチロールプロパンテトラメタクリレート,ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート,ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタメタクリレート,2,2,3,3,4,4−ヘキサフルオロペンタンジオール−1,5−ジメタクリレート,ウレタンメタクリレートオリゴマ等の多官能メタクリレート化合物,その他スチレン,アミノスチレン,酢酸ビニル等があるが、これに限定されるものではない。 Furthermore, diethylene glycol dimethacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,3-butylene glycol dimethacrylate, dicyclopentanyl dimethacrylate, glycerol dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate , Tetraethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, pentaerythritol trimethacrylate, ditrimethylolpropane tetramethacrylate, dipentaerythritol hexamethacrylate, dipentaerythritol monohydroxypentamethacrylate, 2, 2, 3, 3 , 4,4-Hexafluoropentanediol-1,5-dimeta Relate, polyfunctional methacrylate compounds and urethane methacrylate oligomer, other styrene, amino styrene, there are vinyl acetate, but is not limited thereto.
また、本発明の素子の駆動電圧は、高分子材料と液晶材料の界面相互作用にも影響されるため、フッ素元素を含む高分子化合物であってもよい。このような高分子化合物として、2,2,3,3,4,4−ヘキサフルオロペンタンジオール−1,5−ジアクリレート,1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロピル−1,3−ジアクリレート,2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート,2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルアクリレート,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルアクリレート,2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブチルアクリレート,2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルメタクリレート,2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブチルメタクリレート,ウレタンアクリレートオリゴマ等を含む化合物から合成された高分子化合物が挙げられるが、これに限定されるものではない。 Further, since the driving voltage of the element of the present invention is affected by the interface interaction between the polymer material and the liquid crystal material, a polymer compound containing a fluorine element may be used. As such a polymer compound, 2,2,3,3,4,4-hexafluoropentanediol-1,5-diacrylate, 1,1,2,2,3,3-hexafluoropropyl-1, 3-diacrylate, 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl acrylate, 2,2,3 4,4,4-hexafluorobutyl acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate, 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyl Examples thereof include, but are not limited to, a polymer compound synthesized from a compound containing methacrylate, urethane acrylate oligomer or the like.
本発明に使用する高分子化合物として光または紫外線硬化モノマーを使用する場合には、光または紫外線用の開始剤を使用することもできる。この開始剤としては、種々のものが使用可能であり、たとえば、2,2−ジエトキシアセトフェノン,2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−オン,1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン,1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン等のアセトフェノン系、ベンゾインメチルエーテル,ベンゾインエチルエーテル,ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系、ベンゾフェノン,ベンゾイル安息香酸,4−フェニルベンゾフェノン,3,3−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系、チオキサンソン,2−クロルチオキサンソン,2−メチルチオキサンソン等のチオキサンソン系、ジアゾニウム塩系、スルホニウム塩系、ヨードニウム塩系、セレニウム塩系等が使用できる。 When a light or ultraviolet curable monomer is used as the polymer compound used in the present invention, an initiator for light or ultraviolet light can also be used. As this initiator, various initiators can be used. For example, 2,2-diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-one, 1- (4-isopropylphenyl)- Acetophenones such as 2-hydroxy-2-methylpropan-1-one and 1- (4-dodecylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzyldimethyl ketal Benzoin such as benzophenone, benzophenone, benzoylbenzoic acid, 4-phenylbenzophenone, benzophenone such as 3,3-dimethyl-4-methoxybenzophenone, thioxanthone such as thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, Diazonium salt, sulfonium salt Iodonium salts, selenium salt, or the like can be used.
次に、第1実施形態について、具体的に実施例を示す。(実施例1)ガラス基板101、110上にITOをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて、ITO電極102、111をマトリクス状に形成した。下側の基板110のみ窒化シリコン膜112を堆積し、フォトリソグラフィーを用いてスルーホール113を形成した。この上にITOをスパッタし、フォトリソグラフィーを用いて六角形の画素電極114を作成した。垂直配向膜(日産化学社製SE1211)103、115を塗布し、200℃、1時間加熱乾燥を行った。 Next, an example is concretely shown about 1st Embodiment. (Example 1) ITO was sputtered on glass substrates 101 and 110, and ITO electrodes 102 and 111 were formed in a matrix using a photolithography technique. A silicon nitride film 112 was deposited only on the lower substrate 110, and a through hole 113 was formed using photolithography. ITO was sputtered thereon, and a hexagonal pixel electrode 114 was formed using photolithography. Vertical alignment films (SE1211 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) 103 and 115 were applied and dried by heating at 200 ° C. for 1 hour.
基板周囲にシール剤を塗布し、スペーサー剤を散布した後、上下基板をマトリクス状電極が交互に、XY状の電極を構成するように貼りあわせ、加熱によりシール剤を硬化させた。誘電率異方性が負のネマチック液晶100を注入し、注入孔を光硬化樹脂で封止した。液晶層のΔndと大きさが等しく、符号が逆となる光学的に負の補償フィルムを貼り付けた後、偏光板を上下基板にその透過軸が直交するように貼り付けた。 After applying the sealing agent around the substrate and spraying the spacer agent, the upper and lower substrates were bonded together so that the matrix electrodes were alternately formed to form XY electrodes, and the sealing agent was cured by heating. A nematic liquid crystal 100 having a negative dielectric anisotropy was injected, and the injection hole was sealed with a photocurable resin. An optically negative compensation film having the same size as that of Δnd of the liquid crystal layer and having the opposite sign was attached, and then a polarizing plate was attached to the upper and lower substrates so that their transmission axes were orthogonal to each other.
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。 When the viewing angle characteristics of the panel thus obtained were measured, there was no gradation inversion and an excellent viewing angle characteristic with a very wide high contrast region was obtained.
(実施例2)下側の基板110の窒化シリコン膜112上に、六角形の画素電極114の周囲に各電極を囲むようにシールド用の電極116を作成した以外は、実施例1と全く同様にして、液晶表示装置を作成した。なお、シールド用の電極116はマスクの変更のみで作成できた。シールド用電極116は0Vに接続した。 (Embodiment 2) Except that a shield electrode 116 is formed around a hexagonal pixel electrode 114 on a silicon nitride film 112 of a lower substrate 110 so as to be completely the same as that of Embodiment 1. Thus, a liquid crystal display device was produced. The shield electrode 116 could be created only by changing the mask. The shield electrode 116 was connected to 0V.
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。また、顕微鏡で画素内の観察を行ったところ、実施例1の場合にまれに見られた画素内の異常なディスクリネーションは、全く見られなかった。 When the viewing angle characteristics of the panel thus obtained were measured, there was no gradation inversion and an excellent viewing angle characteristic with a very wide high contrast region was obtained. Further, when the inside of the pixel was observed with a microscope, the abnormal disclination in the pixel rarely seen in Example 1 was not seen at all.
<第2実施形態>本発明の第2実施形態を図7を参照して説明する。図7において、図7(a)は図1(b)の平面図のA−A’線の断面図を示している。第2実施形態は、単純マトリクス駆動であり、誘電率異方性が正で、電圧無印加時にねじれネマチック配向をとる液晶を用いる液晶表示装置である。 <Second Embodiment> A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7A is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of the plan view of FIG. The second embodiment is a liquid crystal display device that uses a liquid crystal that uses simple matrix driving, has a positive dielectric anisotropy, and has a twisted nematic orientation when no voltage is applied.
上部基板は、ガラス基板101上にITOなどの透明電極(共通電極)102が形成され、配向膜103aが塗布されて構成されている。この配向膜103aのラビングにより、液晶がラビング方向と垂直に配向し、プレチルト角はほとんど0°であるか、非常に低い(1°以下)のプレチルト角を与える。なお、単純マトリクス駆動の場合、透明電極102は、ストライプ状に形成されている。下側基板は、基板110上に上側基板の透明電極102と直交する透明電極111がストライプ状に形成され、その上に窒化シリコンなどの絶縁膜112が形成され、スルーホール113を介して、対称的な形状をした画素電極114に接続されている。その上には垂直配向膜115aが塗布されている。この上下基板がスペーサーを介して貼りあわされ、誘電率異方性が正である液晶100aが注入されている。 The upper substrate is configured by forming a transparent electrode (common electrode) 102 such as ITO on a glass substrate 101 and applying an alignment film 103a. By rubbing the alignment film 103a, the liquid crystal is aligned perpendicular to the rubbing direction, and the pretilt angle is almost 0 ° or very low (1 ° or less). In the case of simple matrix driving, the transparent electrode 102 is formed in a stripe shape. In the lower substrate, transparent electrodes 111 orthogonal to the transparent electrode 102 of the upper substrate are formed in a stripe shape on the substrate 110, and an insulating film 112 such as silicon nitride is formed thereon, and is symmetrical via the through hole 113. It is connected to the pixel electrode 114 having a typical shape. A vertical alignment film 115a is applied thereon. The upper and lower substrates are pasted through a spacer, and liquid crystal 100a having a positive dielectric anisotropy is injected.
画素電極114は、共通電極102より小さく、共通電極102で覆われている。また、画素電極114の回りにシールド電極116を配置してあり、下部の透明電極111からの電界で液晶の配向方向の分割が影響を受けるのを防いでいる。 The pixel electrode 114 is smaller than the common electrode 102 and is covered with the common electrode 102. Further, a shield electrode 116 is disposed around the pixel electrode 114 to prevent the liquid crystal alignment direction from being affected by the electric field from the lower transparent electrode 111.
この実施形態では、上下の配向膜103a、115aにラビング、又は光配向の処理を行い、液晶の配向方向を規定する。図7(b)では、基板101側の液晶の配向方向を矢印117で表し、下側基板110側の液晶の配向方向が矢印118で表している。このような配向は、例えば、ラビング方向と垂直方向に配向する配向膜や、光配向膜に基板の法線方向から偏光を照射することによって容易に得ることができる。また、カイラル剤は入れない。 In this embodiment, the upper and lower alignment films 103a and 115a are rubbed or photo-aligned to define the alignment direction of the liquid crystal. In FIG. 7B, the alignment direction of the liquid crystal on the substrate 101 side is represented by an arrow 117, and the alignment direction of the liquid crystal on the lower substrate 110 side is represented by an arrow 118. Such alignment can be easily obtained by, for example, irradiating polarized light from the normal direction of the substrate to an alignment film that is aligned in a direction perpendicular to the rubbing direction or a photo alignment film. Do not add any chiral agent.
誘電率異方性が正でねじれネマチック配向している液晶では、ねじれる方向と立ち上がる方向の組み合わせが二種類以上となり、画素内の液晶の配向分割を行うことができる。ねじれネマチック配向の場合、液晶の立ち上がる方向が等確率となる観点から、液晶の基板面におけるプレチルト角はなるべく小さいことが好ましく、1°以下、できれば0°であることが望ましい。 In the liquid crystal having positive dielectric anisotropy and twisted nematic alignment, there are two or more combinations of the twist direction and the rising direction, and the liquid crystal alignment in the pixel can be performed. In the case of twisted nematic alignment, the pretilt angle on the substrate surface of the liquid crystal is preferably as small as possible, preferably 1 ° or less, preferably 0 °, from the viewpoint that the rising direction of the liquid crystal has an equal probability.
電圧無印加時には液晶分子100aは、上下基板の配向膜103a、115aのラビング方向と垂直に配向し、プレチルト角はほとんど0°であるか、非常に低い(1°以下)のプレチルト角を有する。上下の基板の共通電極102と画素電極114間に電圧が印加されると、画素電極114とこれに対向配置している共通電極102の間に電界が誘起される。このとき、画素電極114の形状が対称性の高いことおよび共通電極102が画素電極114より大きいため、両電極間に生じる電界は基板に対して垂直ではなく、図7(a)に示すように、画素電極周辺部から中央に向かう斜め電界となり、上下の電極の形状の特性のため、斜め電界が対象性良く生じる。 When no voltage is applied, the liquid crystal molecules 100a are aligned perpendicular to the rubbing direction of the alignment films 103a and 115a of the upper and lower substrates, and the pretilt angle is almost 0 ° or has a very low (1 ° or less) pretilt angle. When a voltage is applied between the common electrode 102 and the pixel electrode 114 on the upper and lower substrates, an electric field is induced between the pixel electrode 114 and the common electrode 102 arranged to face the pixel electrode 114. At this time, since the shape of the pixel electrode 114 is highly symmetric and the common electrode 102 is larger than the pixel electrode 114, the electric field generated between the two electrodes is not perpendicular to the substrate, as shown in FIG. An oblique electric field is generated from the periphery of the pixel electrode toward the center, and the oblique electric field is generated with good objectivity due to the shape characteristics of the upper and lower electrodes.
画素の各部分では、右ねじれと左ねじれの両方が生じる可能性があるが、この斜め電界により、例えば、図7(b)示す画素の各部分では、一方のねじれ方向が優先的に生じ、自動的に、図7(b)に示すような配向状態が生じる。すなわち、下側基板の画素電極114が対象性の良い形状であり、上側基板上の共通電極102が画素電極114を覆い、かつ、共通電極102が画素電極114より広いため、ねじれネマチック配向の場合も、自然に対称性の良い画素分割が可能である。このため画素内の液晶の配向方向は自然に分割され、広視野角化が達成できる。 In each part of the pixel, both right-handed twist and left-handed twist may occur. By this oblique electric field, for example, in each part of the pixel shown in FIG. An orientation state as shown in FIG. 7B is automatically generated. That is, the pixel electrode 114 on the lower substrate has a shape with good objectivity, the common electrode 102 on the upper substrate covers the pixel electrode 114, and the common electrode 102 is wider than the pixel electrode 114, so that the twisted nematic orientation is used. However, it is possible to divide pixels with good symmetry. For this reason, the alignment direction of the liquid crystal in the pixel is naturally divided, and a wide viewing angle can be achieved.
透過軸が互いに直交するように配置した偏光板の間にはさみ、液晶の配向方向と偏光板の透過軸が一致するように配置すれば、電圧が無印加のとき白で、電圧が印加されたとき黒くなるディスプレイが得られ、広い視角特性を示す。なお、各部の境界は、ねじれ方向が異なる領域が出会うため、光漏れが起こらず、遮光層などを設けなくても高コントラストを保つことができる。 It is sandwiched between polarizing plates arranged so that the transmission axes are orthogonal to each other, and arranged so that the alignment direction of the liquid crystal coincides with the transmission axis of the polarizing plate, it is white when no voltage is applied and black when a voltage is applied. A display with a wide viewing angle is obtained. Note that since the regions having different twist directions meet at the boundaries between the respective portions, light leakage does not occur, and high contrast can be maintained without providing a light shielding layer or the like.
液晶の倒れる分割位置をさらに確実にするため、図3に示したように、対称性のよい形状の周縁部に中心から放射状の、特に多角形の場合は各角に切り欠き114aを設けた画素電極114としてもよい。あるいは図4に示したように、対称性のよい形状の周縁部、特に多角形の場合は各角に中心から放射状に突出する突出部114bを設けた画素電極114としてもよい。 In order to further ensure the division position where the liquid crystal is tilted, as shown in FIG. 3, a pixel provided with notches 114 a at the corners in the case of a polygonal shape that is radial from the center, particularly in the case of a polygonal shape. The electrode 114 may be used. Alternatively, as shown in FIG. 4, the pixel electrode 114 may be provided with a peripheral portion having a good symmetry, particularly, in the case of a polygon, a protrusion 114 b that protrudes radially from the center at each corner.
さらに、図5に示したように、破線で示すような対称性のよい形状の中心から周縁にわたる放射状に電極を設けないような無電極部114cを設けた構造の画素電極114とすることも有効である。また、図6に示したように、対称性のよい形状の中心から周縁にわたる放射状に凹部114dを形成しても良い。この凹部は画素電極の上であっても、画素電極そのものが凹部を形成していてもどちらでも良い。勿論これらを組み合わせてもよい。 Furthermore, as shown in FIG. 5, it is also effective to use a pixel electrode 114 having a structure in which an electrodeless portion 114c is provided so that no electrode is provided radially from the center to the periphery of a shape having good symmetry as indicated by a broken line. It is. Further, as shown in FIG. 6, the concave portions 114d may be formed radially from the center of the shape having good symmetry to the periphery. The recess may be on the pixel electrode or the pixel electrode itself may form a recess. Of course, these may be combined.
なお、光配向で分割をさらに確実にする工夫は、ねじれネマチックの場合は意味をなさないが、液晶中に少量混合した重合性のモノマー又はオリゴマーを高分子化することにより、駆動時においてもより確実に分割を維持することができるのは、誘電率異方性が負の場合と全く同様である。 In addition, the device to further ensure the division by photo-alignment does not make sense in the case of twisted nematic, but it can be more effective even during driving by polymerizing a polymerizable monomer or oligomer mixed in a small amount in the liquid crystal. The division can be surely maintained as in the case where the dielectric anisotropy is negative.
また、液晶100bの誘電率異方性が正で、電圧無印加時にホモジニアス配向をとっている場合の例を図8(a)に示す。この場合上下基板にラビング、または光配向の処理を行い、液晶の配向方向を規定する。図8(b)では、基板101側の液晶の配向方向を矢印117で表し、下側基板110側の液晶の配向方向が矢印118で表している。この場合も、ねじれネマチック配向の場合と同様、プレチルト角はほとんど0°が望ましく、このような配向は、ラビング方向と垂直方向に配向する配向膜や、光配向膜に基板の法線方向から偏光を照射することによって容易に得ることができる。また、カイラル剤は入れない。 FIG. 8A shows an example in which the liquid crystal 100b has a positive dielectric anisotropy and has a homogeneous orientation when no voltage is applied. In this case, the upper and lower substrates are rubbed or photo-aligned to define the alignment direction of the liquid crystal. In FIG. 8B, the alignment direction of the liquid crystal on the substrate 101 side is represented by an arrow 117, and the alignment direction of the liquid crystal on the lower substrate 110 side is represented by an arrow 118. In this case as well, as in the case of twisted nematic orientation, the pretilt angle is desirably almost 0 °. Such orientation is polarized from the normal direction of the substrate to the orientation film oriented in the direction perpendicular to the rubbing direction or the photo-alignment film. Can be easily obtained. Do not add any chiral agent.
このような状態で上下の電極間に電圧を印加すると、上下の電極の形状の特性のため、斜め電界が対称性よく生じる。これにより、基板界面での液晶の配向方向が規定されているため立ち上がり方向が異なる二種類のドメインが生じる。また、ホモジニアス配向の場合は、特に、境界領域を安定化させるために、中央部に凹部114eが設けられていることが望ましい。また、図8における液晶表示装置は、その他の構造については図7と同様であるので、同じ部材には同じ符号を付してその説明は省略する。 When a voltage is applied between the upper and lower electrodes in such a state, an oblique electric field is generated with good symmetry due to the shape characteristics of the upper and lower electrodes. Thereby, since the alignment direction of the liquid crystal at the substrate interface is defined, two types of domains having different rising directions are generated. Further, in the case of homogeneous orientation, it is desirable that a recess 114e is provided at the center part, in particular, in order to stabilize the boundary region. Further, since the liquid crystal display device in FIG. 8 is otherwise the same as that in FIG. 7, the same reference numerals are given to the same members, and the description thereof is omitted.
また、誘電率異方性が正の液晶を用い、電圧無印加時にホモジニアス配向をさせた場合には、4分割でなく、初期配向方向からの立ち上がり方向のみが異なる2分割となるが、負の1軸の補償フィルムを、光軸が電圧無印加時の液晶の光軸と一致するように配置するか(ノーマリブラック)、負の補償フィルムを電圧印加時のどちらか一方の領域の液晶配向を模擬するように膜内で光軸が徐々に傾斜するように配置するか(ノーマリホワイト)のいずれかの方法とする。ここで、ノーマリブラックの場合は、電圧無印加時に、ノーマリホワイトの場合は、電圧印加時に、少なくとも一方の領域の液晶と補償フィルムのレタデーションを0となるようにすることで充分に広視野角化が図れる。 In addition, when liquid crystal having positive dielectric anisotropy is used and homogeneous alignment is performed when no voltage is applied, it is not divided into four but is divided into two divided only in the rising direction from the initial alignment direction. The uniaxial compensation film is arranged so that the optical axis coincides with the optical axis of the liquid crystal when no voltage is applied (normally black), or the negative compensation film is aligned in one region when the voltage is applied. The optical axis is gradually inclined in the film so as to simulate (normally white). Here, in the case of normally black, when the voltage is not applied, in the case of normally white, the liquid crystal in at least one region and the compensation film have a sufficiently wide retardation when the voltage is applied. Keratinization can be achieved.
なお、この場合は、下側基板の画素表示用の電極の一部の図3に示した切り込み、図5に示した電極の無い部分、あるいは図6に示した凹部などは、画素電極の辺に平行にいれ、液晶の初期配向はこれらに垂直になるように設定した方がよい。また、プレチルト角はTN場合と同様ほとんど0°であることが望ましい。 In this case, the notch shown in FIG. 3 of the part of the pixel display electrode on the lower substrate, the part without the electrode shown in FIG. 5, or the recess shown in FIG. The initial alignment of the liquid crystal should be set to be perpendicular to these. Further, it is desirable that the pretilt angle is almost 0 ° as in the case of TN.
また、分割に際しては、画素間の間隔を十分に離せば、通常は問題ないが、特に設計の都合上、画素が接近する場合などは、駆動に際し、隣り合う画素毎に印加される電圧の正負が逆になるいわゆるドット反転駆動を行えば、斜め電界の発生状況がより望ましい方向となり、より良い駆動を与える。 In addition, there is usually no problem if the distance between the pixels is sufficiently large in the division, but for the convenience of design, especially when the pixels are close to each other, the voltage applied to each adjacent pixel during driving is positive or negative. If so-called dot inversion driving is performed in which the reverse is true, the situation where the oblique electric field is generated becomes a more desirable direction and gives better driving.
さらに、液晶の初期の応答は非常に速いので、この速い応答のみを表示に利用することを目的として、一つのフレームの中で黒状態に戻すリセットをいれて駆動することができる。このように、リセットを入れる駆動は、一般的に、動画表示における切れをよくする目的で用いられることがあるが、本発明における液晶表示装置では、さらに見かけ上の応答を速くするという、好ましい副次効果が得られるので、より良い駆動を与える。 Furthermore, since the initial response of the liquid crystal is very fast, it is possible to drive by resetting it back to the black state in one frame for the purpose of using only this fast response for display. As described above, the driving for resetting is generally used for the purpose of improving the cut-off in moving image display. However, in the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable to further increase the apparent response. Since the following effects can be obtained, better driving is given.
また、透過型を例にとって説明しているが、画素電極をAlなどの反射率の高い金属で作成することで、反射型として使用することも問題なくできる。このとき、画素電極の表面に凹凸を形成する、または、拡散板を用いるなどの方法で、白表示をより見やすくすることができる。また、ここでは、カラーフィルター層を省略したが、上部基板101と透明電極102の間にカラーフィルター層を設ければ、カラー表示を得ることができる。 Although the transmissive type is described as an example, the pixel electrode is made of a metal having a high reflectance such as Al, so that it can be used as a reflective type without any problem. At this time, white display can be made easier to see by forming irregularities on the surface of the pixel electrode or using a diffusion plate. Although the color filter layer is omitted here, color display can be obtained by providing a color filter layer between the upper substrate 101 and the transparent electrode 102.
(実施例3)実施例1と全く同様にして、フォトリソグラフィを用いてITO電極、窒化シリコン膜を作成後、四角形の画素電極114を作成した。配向膜としてJSR製JALS−428、誘電率異方性が正の液晶剤としてZL14792のカイラル剤を抜いたものに変え、液晶パネルを作成した。但し、下側基板と上側基板における液晶の配向方向を直交するように、特に四角形の対角線の方向になるようにラビングを行った。JALS−428はラビング方向と垂直方向に液晶が配向し、クリスタルローテーション法で求めたプレチルト角はほぼ0°であった。また、セル厚はほぼ5μmであった。 (Example 3) In the same manner as in Example 1, an ITO electrode and a silicon nitride film were formed using photolithography, and then a rectangular pixel electrode 114 was formed. A liquid crystal panel was prepared by changing the alignment film to JALS-428 manufactured by JSR and replacing the ZL14792 chiral agent with a positive dielectric anisotropy. However, rubbing was performed so that the alignment directions of the liquid crystals on the lower substrate and the upper substrate were orthogonal to each other, particularly in the direction of a square diagonal line. In JALS-428, the liquid crystal was aligned in the direction perpendicular to the rubbing direction, and the pretilt angle determined by the crystal rotation method was almost 0 °. The cell thickness was approximately 5 μm.
補償フィルムとして、住友化学社製のNew−Vacフィルムを用い、パネルの視角特性を測定したところ、全面で階調反転はなく、優れた視角特性が得られた。 As a compensation film, a New-Vac film manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. was used, and the viewing angle characteristics of the panel were measured. As a result, there was no gradation inversion over the entire surface, and excellent viewing angle characteristics were obtained.
<第3実施形態>本発明の第3実施形態を図9を用いて説明する。図9において図9(a)は図9(b)の平面図のB−B’線の断面図を示している。第3実施形態においては、液晶をアクティブ素子で駆動する。 <Third Embodiment> A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9A is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of the plan view of FIG. In the third embodiment, the liquid crystal is driven by an active element.
上側の透明基板201にはカラーフィルター層202と遮光層203が形成され、その上に共通電極204が透明基板201のほぼ全面に形成されている。共通電極204の上に垂直配向膜205が塗布されている。 A color filter layer 202 and a light shielding layer 203 are formed on the upper transparent substrate 201, and a common electrode 204 is formed on almost the entire surface of the transparent substrate 201. A vertical alignment film 205 is applied on the common electrode 204.
下側基板211上には、薄膜トランジスタ220が設けられている。このトランジスタ220はCrよりなるゲート電極(走査信号電極)221が配置され、このゲート電極221を覆うように窒化シリコンからなるゲート絶縁膜222が形成されている。また、ゲート電極221上には、ゲート絶縁膜222を介して非晶質シリコンからなる半導体膜223が配置され、薄膜トランジスタ(TFT)220の能動層として機能するようにされている。また、半導体膜223のパターンの一部に重畳するようにモリブデンよりなるドレイン電極224、ソース電極225が配置されている。これらすべてを被覆するように窒化シリコンよりなる保護膜226が形成されている。 A thin film transistor 220 is provided on the lower substrate 211. In this transistor 220, a gate electrode (scanning signal electrode) 221 made of Cr is disposed, and a gate insulating film 222 made of silicon nitride is formed so as to cover the gate electrode 221. A semiconductor film 223 made of amorphous silicon is disposed on the gate electrode 221 with a gate insulating film 222 interposed therebetween, and functions as an active layer of the thin film transistor (TFT) 220. In addition, a drain electrode 224 and a source electrode 225 made of molybdenum are disposed so as to overlap a part of the pattern of the semiconductor film 223. A protective film 226 made of silicon nitride is formed so as to cover all of them.
なお、ドレイン電極224、ソース電極225は、それぞれ図示していないが、n形不純物が導入された非晶質シリコン膜を介し、半導体膜223のパターンの一部に重畳している。 Note that the drain electrode 224 and the source electrode 225 are not illustrated, but overlap with part of the pattern of the semiconductor film 223 through an amorphous silicon film into which an n-type impurity is introduced.
また、図9(b)に示すように、ドレイン電極224は、データ線(映像信号電極)224aに接続している。言い換えると、ドレイン電極224は、データ線224aの一部として形成されている。また、ゲート電極221も、走査信号線221aの一部を構成している。さらに、縁膜222上に、ソース電極225と接続された画素電極212が設けられ、その上に垂直配向膜213が形成されている。 Further, as shown in FIG. 9B, the drain electrode 224 is connected to a data line (video signal electrode) 224a. In other words, the drain electrode 224 is formed as a part of the data line 224a. The gate electrode 221 also constitutes a part of the scanning signal line 221a. Further, a pixel electrode 212 connected to the source electrode 225 is provided on the edge film 222, and a vertical alignment film 213 is formed thereon.
この実施形態では、画素電極212にソース電極225が接続されており、映像信号が画素電極212に印加されるようになっている。この映像信号のon、offは走査信号により制御される。画素電極212は対称性の高い形状をしている。ここでは六角形を例示したが、図1(c)に示したように、円、五角形、正方形、などでも同様の効果が得られる。なお、これらの上下基板の間に、電率異方性が負である液晶分子200が挟持されている。 In this embodiment, a source electrode 225 is connected to the pixel electrode 212, and a video signal is applied to the pixel electrode 212. The on / off of the video signal is controlled by the scanning signal. The pixel electrode 212 has a highly symmetric shape. Here, a hexagon is illustrated, but as shown in FIG. 1C, the same effect can be obtained with a circle, pentagon, square, or the like. Note that liquid crystal molecules 200 having negative electric anisotropy are sandwiched between the upper and lower substrates.
上下基板の配向膜204、213が垂直配向膜のため、電圧無印加時には、液晶200は基板に対して概ね垂直に配向している。 Since the alignment films 204 and 213 on the upper and lower substrates are vertical alignment films, the liquid crystal 200 is aligned substantially perpendicular to the substrates when no voltage is applied.
ゲート電極221に電圧を印加して薄膜トランジスタ(TFT)220をオンにすると、ソース電極225に電圧が印加されて、画素電極212とこれに対向配置している共通電極204の間に電界が誘起される。このとき、画素電極212の形状が対称性が高いことおよび共通電極204が画素電極212より大きいため、両電極間に生じる電界は基板に対して垂直ではなく、画素電極周辺部から中央に向かう斜め電界となる。この電界により、誘電率異方性が負である液晶分子200は図9(a)に示すように画素中央に向って対称に倒れていく。このため、画素内の液晶の配向方向は自然に分割される。 When a voltage is applied to the gate electrode 221 to turn on the thin film transistor (TFT) 220, a voltage is applied to the source electrode 225, and an electric field is induced between the pixel electrode 212 and the common electrode 204 disposed opposite thereto. The At this time, since the shape of the pixel electrode 212 is highly symmetric and the common electrode 204 is larger than the pixel electrode 212, the electric field generated between the two electrodes is not perpendicular to the substrate but is oblique from the periphery of the pixel electrode toward the center. It becomes an electric field. Due to this electric field, the liquid crystal molecules 200 having a negative dielectric anisotropy are tilted symmetrically toward the center of the pixel as shown in FIG. For this reason, the alignment direction of the liquid crystal in the pixel is naturally divided.
このように本発明では、誘電率異方性が負の液晶を用いると、特別に配向膜に処理を加えることをしなくても、自動的に液晶の倒れる方向を分割することができ、広視野角化が達成できる。 As described above, in the present invention, when a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is used, the direction in which the liquid crystal falls can be automatically divided without specially processing the alignment film. Viewing angle can be achieved.
特に、アクティブマトリクス液晶表示装置の場合、走査信号電極221a、映像信号電極224aからの横方向電界の影響で、不必要なディスクリネーションラインが画素電極部に入り込み、液晶の配向が乱れることがある。このような問題は、走査信号電極221a、映像信号電極224aと画素電極212との距離を大きくすることで解決することができるが、この距離を余り大きくすることは、画素サイズが小さくなった場合、開口率の観点から望ましくない。 In particular, in the case of an active matrix liquid crystal display device, unnecessary disclination lines may enter the pixel electrode portion due to the influence of the lateral electric field from the scanning signal electrode 221a and the video signal electrode 224a, and the alignment of the liquid crystal may be disturbed. . Such a problem can be solved by increasing the distance between the scanning signal electrode 221a, the video signal electrode 224a, and the pixel electrode 212. However, if the distance is increased too much, the pixel size is reduced. From the viewpoint of aperture ratio, it is not desirable.
この問題を解決するもう一つの方法は、走査信号電極221a、映像信号電極224aの少なくとも一方の上部に画素電極212の一部またはシールド用の電極を配置することである。すなわち、画素電極212で走査信号電極221a、映像信号電極224aのすべてをシールドすると開口率が低下する。 Another method for solving this problem is to arrange a part of the pixel electrode 212 or a shielding electrode on at least one of the scanning signal electrode 221a and the video signal electrode 224a. That is, if all of the scanning signal electrode 221a and the video signal electrode 224a are shielded by the pixel electrode 212, the aperture ratio decreases.
そこで、走査信号電極221a、映像信号電極224aの少なくとも一方の上部に、画素電極212またはシールド用の電極を配置することによって、開口率の低下を防ぐことができる。ここで、どのような配置を選ぶかは、画素の形状と走査信号電極221a、映像信号電極224aの配置、およびシールド用の電極の作成手順を考えて、最もよい配置を選ぶことができる。 Therefore, by arranging the pixel electrode 212 or the shielding electrode on at least one of the scanning signal electrode 221a and the video signal electrode 224a, it is possible to prevent the aperture ratio from being lowered. Here, the best arrangement can be selected in consideration of the shape of the pixel, the arrangement of the scanning signal electrode 221a and the video signal electrode 224a, and the procedure for creating the shield electrode.
さらに、画素の設計上、開口率が低下するため十分な距離がとれない場合など、液晶の倒れる方向を、より完全に制御したい場合には、配向膜に光配向膜を用い、その光配向膜の性質に応じ、斜めからの偏光または無偏光の照射するなどの操作を行ってもよい。また、液晶の配向が乱れるのを防ぐことを目的に、液晶中に少量のモノマーを導入し、適当な配向状態を記憶させるために、ポリマー化してもよい。 Furthermore, in the case of a pixel design, when the aperture ratio is lowered and a sufficient distance cannot be taken, and when it is desired to control the direction in which the liquid crystal falls more completely, a photo-alignment film is used as the alignment film. Depending on the property, an operation such as irradiation with polarized light or non-polarized light from an oblique direction may be performed. Further, in order to prevent the alignment of the liquid crystal from being disturbed, a small amount of monomer may be introduced into the liquid crystal so as to memorize an appropriate alignment state.
分割境界を安定させることを目的に、図3に示したように画素の一部に切り欠き部を設けてもよい。また、図4に示したように、画素電極の角の部分が外側に向って突出ている突出部を形成しても効果がある、さらに図5の破線で示したように、画素電極の一部が除去された無電極部114cの構造も効果がある。 For the purpose of stabilizing the division boundary, a notch may be provided in a part of the pixel as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 4, it is also effective to form a protruding portion in which the corner portion of the pixel electrode protrudes outward. Further, as shown by the broken line in FIG. The structure of the electrodeless portion 114c from which the portion is removed is also effective.
また、図10に示すように、正方形の画素電極212の一部に、図6に示したような凹部212dを画素電極212の中心から各角に放射状に形成してもよい。この凹部212dは画素電極の上であっても、画素電極212そのものが凹部を形成していてもどちらでもよい。図10における液晶表示装置は、画素電極212の凹部212dを除くと図9と同様であるので、同じ部材には同じ符号を付してその説明は省略する。 Further, as shown in FIG. 10, concave portions 212 d as shown in FIG. 6 may be formed radially at each corner from the center of the pixel electrode 212 in a part of the square pixel electrode 212. The recess 212d may be on the pixel electrode, or the pixel electrode 212 itself may form a recess. Since the liquid crystal display device in FIG. 10 is the same as that in FIG. 9 except for the recess 212d of the pixel electrode 212, the same members are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
さらに、第1実施形態と全く同様にして、偏光板とガラス基板の間に光学的に負の1軸の補償フィルムをはさめば、電圧無印加時の液晶のリタデーションが、打ち消され、どの方向から見ても、完全な黒が得られ、さらに優れた視角特性が得られる。 Furthermore, in exactly the same manner as in the first embodiment, if an optically negative uniaxial compensation film is sandwiched between the polarizing plate and the glass substrate, the retardation of the liquid crystal when no voltage is applied is canceled and in which direction As a result, perfect black can be obtained, and further excellent viewing angle characteristics can be obtained.
さらに、初期配向は原理的に垂直配向であるが、素子の特性により、ある方向に偏りが出た場合などは、さらにこれを補償するために、光学異方性が正のフィルムを貼り付けてもよい。 Furthermore, the initial orientation is in principle a vertical orientation, but if there is a bias in a certain direction due to the characteristics of the device, a film with positive optical anisotropy is attached to compensate for this. Also good.
また、上記説明では、液晶の誘電率異方性が負で、電圧無印加時に液晶が基板に対して垂直配向をとっていると仮定しているが、第2実施形態のように、液晶の誘電率異方性が正で、電圧無印加時にねじれネマチック配向をとっている場合も、第2実施形態で述べた液晶配向とほぼ同様の液晶配向が生じ、広視野角化が図れる。この場合は、液晶層は、図7(a)、(b)に示したように4つに分割される。ねじれネマチック配向を用いる場合は、四角形の画素が望ましい。以下の全ての実施の形態でも同様である。 Further, in the above description, it is assumed that the dielectric anisotropy of the liquid crystal is negative and the liquid crystal is vertically aligned with respect to the substrate when no voltage is applied. Even when the dielectric anisotropy is positive and the twisted nematic alignment is taken when no voltage is applied, the liquid crystal alignment substantially the same as the liquid crystal alignment described in the second embodiment occurs, and a wide viewing angle can be achieved. In this case, the liquid crystal layer is divided into four as shown in FIGS. When using twisted nematic orientation, square pixels are desirable. The same applies to all the following embodiments.
本発明は、特に、TFTなどのスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス液晶表示装置の場合に、効果が著しい。すなわち、アクティブマトリクス液晶表示装置の場合、通常のTNモードを用いた液晶表示装置では、フォトレジスト工程等の微細加工工程が必要とされるのは、アクティブ素子を作製する片側の基板のみであり、通常、「共通電極」と呼ばれる他の基板においては微細加工を施す必要はなく、全面に電極が形成されているのみである。このままでは、視野角が狭いので、視野角を広げるために画素内の液晶に配向分割を施そうとすると、従来技術ではフォトレジスト工程が増加する。このフォトレジスト工程の増加は、生産設備への負荷、歩留まりの低下を引き起こすので、省略することが望ましい。本発明によれば、フォトレジスト工程の増加がなく画素内の液晶の配向分割を行うことができ、広い視角特性を得ることができる。 The present invention is particularly effective in the case of an active matrix liquid crystal display device using a switching element such as a TFT. That is, in the case of an active matrix liquid crystal display device, in a liquid crystal display device using a normal TN mode, a fine processing step such as a photoresist step is required only for a substrate on one side for producing an active element, Usually, other substrates called “common electrodes” do not need to be finely processed, and only electrodes are formed on the entire surface. Since the viewing angle is narrow as it is, if the alignment is divided into the liquid crystal in the pixel in order to widen the viewing angle, the photoresist process increases in the conventional technique. This increase in the photoresist process causes a load on production facilities and a decrease in yield, and therefore it is desirable to omit it. According to the present invention, the alignment process of the liquid crystal in the pixel can be performed without increasing the number of photoresist processes, and a wide viewing angle characteristic can be obtained.
第3実施形態の液晶表示装置の液晶の製造方法は、第1実施形態と同様とすることができる。 The liquid crystal manufacturing method of the liquid crystal display device of the third embodiment can be the same as that of the first embodiment.
次に、第3実施形態の実施例を示す。(実施例4)アモルファスシリコン薄膜トランジスタアレイ(TFT)220を有する基板を、成膜過程とリソグラフィー過程を繰り返して、ガラス基板211上に作製した。このTFT220は、基板211側よりゲート:クロム層221,窒化シリコン:ゲート絶縁層222,アモルファスシリコン:半導体層223,ドレイン・ソース:モリブデン層224、225から構成されている。ソース電極225は四角形の形状をした画素ITO電極212と接続されている。これらを覆うように窒化シリコンからなる保護膜226を成膜した。 Next, examples of the third embodiment will be described. Example 4 A substrate having an amorphous silicon thin film transistor array (TFT) 220 was fabricated on a glass substrate 211 by repeating the film formation process and the lithography process. The TFT 220 includes a gate: chromium layer 221, silicon nitride: gate insulating layer 222, amorphous silicon: semiconductor layer 223, drain / source: molybdenum layers 224, 225 from the substrate 211 side. The source electrode 225 is connected to the pixel ITO electrode 212 having a square shape. A protective film 226 made of silicon nitride was formed so as to cover them.
全面にITOがスパッタされたブラックマトリクスつきのカラーフィルター基板を用意し、対向基板とした。両方の基板に垂直配向膜(日産化学社製SE1211)205、213を塗布し、200℃、1時間加熱乾燥を行った。基板周囲にシール剤を塗布し、スペーサー剤を散布した後、加熱によりシール剤を硬化させ、誘電率異方性が負のネマチック液晶を注入し、注入孔を光硬化樹脂で封止した。液晶層のΔndと大きさが等しく、符号が逆となる光学的に負の補償フィルムを貼り付けた後、偏光板を上下基板にその透過軸が直交するように貼り付けた。 A color filter substrate with a black matrix on which ITO was sputtered over the entire surface was prepared and used as a counter substrate. Vertical alignment films (SE1211 manufactured by NISSAN CHEMICAL CO., LTD.) 205 and 213 were applied to both substrates, followed by heat drying at 200 ° C. for 1 hour. After applying a sealing agent around the substrate and spraying a spacer agent, the sealing agent was cured by heating, nematic liquid crystal having a negative dielectric anisotropy was injected, and the injection hole was sealed with a photocurable resin. An optically negative compensation film having the same size as that of Δnd of the liquid crystal layer and having the opposite sign was attached, and then a polarizing plate was attached to the upper and lower substrates so that their transmission axes were orthogonal to each other.
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。 When the viewing angle characteristics of the panel thus obtained were measured, there was no gradation inversion and an excellent viewing angle characteristic with a very wide high contrast region was obtained.
(実施例5)実施例4と全く同様にして、TFT基板を作成し、ITO電極の一部に図5に示したような電極のない無電極部114aを作成した。それ以外は実施例4と全く同様にして液晶表示パネルを得た。 (Example 5) A TFT substrate was prepared in exactly the same manner as in Example 4, and an electrodeless portion 114a having no electrode as shown in FIG. Otherwise in the same manner as in Example 4, a liquid crystal display panel was obtained.
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。なお、画素内を顕微鏡で詳しく観察したところ、実施例4の非常に少数の画素で見られた異常なディスクリネーションは見られなかった。 When the viewing angle characteristics of the panel thus obtained were measured, there was no gradation inversion and an excellent viewing angle characteristic with a very wide high contrast region was obtained. In addition, when the inside of the pixel was observed in detail with a microscope, the abnormal disclination observed in a very small number of pixels in Example 4 was not observed.
(実施例6)実施例4と全く同様にして、TFT基板を作成し、フォトリソグラフィーを用いてゲート絶縁膜の一部を図10に示した形状のようにエッチングし、凹部212dを形成した。ここにITOをスパッタすることにより最終的に図10のような形状を得た。すなわちITO212の一部にも凹部が形成された。実施例4と全く同様にして、液晶表示パネルを作成した。 (Example 6) A TFT substrate was prepared in exactly the same manner as in Example 4, and a part of the gate insulating film was etched into the shape shown in FIG. 10 using photolithography to form a recess 212d. A shape as shown in FIG. 10 was finally obtained by sputtering ITO here. That is, a recess was also formed in a part of the ITO 212. A liquid crystal display panel was produced in exactly the same manner as in Example 4.
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。なお、画素内を顕微鏡で詳しく観察したところ、実施例4の少数の画素で見られた駆動時における異常なディスクリネーションの動きは全く見られなかった。 When the viewing angle characteristics of the panel thus obtained were measured, there was no gradation inversion and an excellent viewing angle characteristic with a very wide high contrast region was obtained. When the inside of the pixel was observed in detail with a microscope, the abnormal disclination movement at the time of driving, which was seen in the small number of pixels in Example 4, was not seen at all.
(実施例7)実施例4と全く同様にして、TFT基板とカラーフィルター基板を用意した。配向膜としてJALS−428を塗布し、200℃、1時間加熱乾燥を行った後、実施例3と同様に、下側基板と上側基板における液晶の配向方向を直交するように、特に対角線の方向になるようにラビングを行い、配向膜205aと配向膜213aをそれぞれの配向が、図11(b)に示すように、矢印231、232となるようにラビングされている。誘電率異方性が正の液晶として、カイラル剤を抜いたZL14792を注入し、実施例4と全く同様に図11に示すような液晶パネルを作成した。ZL14792はラビング方向と垂直方向に液晶が配向し、クリスタルローテーション法で求めたプレチルト角はほぼ0°であった。なお、図11においては、図9と同じ部材には同じ符号を付し、説明は省略する。 Example 7 A TFT substrate and a color filter substrate were prepared in exactly the same manner as in Example 4. After applying JALS-428 as an alignment film and heating and drying at 200 ° C. for 1 hour, in the same manner as in Example 3, the direction of the diagonal line is set so that the alignment directions of the liquid crystals on the lower substrate and the upper substrate are orthogonal to each other. The alignment film 205a and the alignment film 213a are rubbed so that the respective orientations become arrows 231 and 232 as shown in FIG. 11B. As a liquid crystal having positive dielectric anisotropy, ZL14792 from which a chiral agent was removed was injected, and a liquid crystal panel as shown in FIG. In ZL14792, the liquid crystal was aligned in the direction perpendicular to the rubbing direction, and the pretilt angle determined by the crystal rotation method was almost 0 °. In FIG. 11, the same members as those in FIG.
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。 When the viewing angle characteristics of the panel thus obtained were measured, there was no gradation inversion and an excellent viewing angle characteristic with a very wide high contrast region was obtained.
<第4実施形態>本発明の第4実施形態を図12を用いて説明する。第3実施形態と全く同様にして、液晶をアクティブ素子で駆動する。図12(a)は図12(b)の平面図C−C’線の断面図を示している。第3実施形態との違いは、画素電極312とソース電極325が直接ではなくスルーホール327を介して接続されていることである。 <Fourth Embodiment> A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The liquid crystal is driven by an active element in exactly the same manner as in the third embodiment. FIG. 12A shows a cross-sectional view taken along the line C-C ′ in FIG. The difference from the third embodiment is that the pixel electrode 312 and the source electrode 325 are connected via a through hole 327 instead of directly.
上側の透明基板301にはカラーフィルター層302と遮光層303が形成され、その上に共通電極304が透明基板301のほぼ全面に形成されている。共通電極304の上に垂直配向膜305が塗布されている。 A color filter layer 302 and a light shielding layer 303 are formed on the upper transparent substrate 301, and a common electrode 304 is formed on almost the entire surface of the transparent substrate 301. A vertical alignment film 305 is applied on the common electrode 304.
下側基板311上には、薄膜トランジスタ320が設けられている。このトランジスタ320はCrよりなるゲート電極(走査信号電極)321が配置され、このゲート電極321を覆うように窒化シリコンからなるゲート絶縁膜322が形成されている。 A thin film transistor 320 is provided on the lower substrate 311. In the transistor 320, a gate electrode (scanning signal electrode) 321 made of Cr is disposed, and a gate insulating film 322 made of silicon nitride is formed so as to cover the gate electrode 321.
また、ゲート電極321上には、ゲート絶縁膜322を介して非晶質シリコンからなる半導体膜323が配置され、薄膜トランジスタ(TFT)320の能動層として機能するようにされている。また、半導体膜323のパターンの一部に重畳するようにモリブデンよりなるドレイン電極324、ソース電極325が配置されている。これらすべてを被覆するように窒化シリコンよりなる保護膜326が形成されている。この保護膜326は窒化シリコンのみでもよいが、窒化シリコンの上にさらにアクリル樹脂等の有機膜をコートしてもよい。 A semiconductor film 323 made of amorphous silicon is disposed on the gate electrode 321 with a gate insulating film 322 interposed therebetween, and functions as an active layer of the thin film transistor (TFT) 320. In addition, a drain electrode 324 and a source electrode 325 made of molybdenum are disposed so as to overlap a part of the pattern of the semiconductor film 323. A protective film 326 made of silicon nitride is formed so as to cover all of these. The protective film 326 may be made of only silicon nitride, but an organic film such as an acrylic resin may be further coated on the silicon nitride.
なお、ドレイン電極324、ソース電極325は、それぞれ図示していないが、n形不純物が導入された非晶質シリコン膜を介し、半導体膜323のパターンの一部に重畳している。画素電極312とソース電極325はスルーホール327を介して接続されている。また、図12(b)に示すように、ドレイン電極324は、データ線(映像信号電極)324aに接続している。言い換えると、ドレイン電極324は、データ線324aの一部として形成されている。また、ゲート電極321も、走査信号線321aの一部を構成している。 Note that the drain electrode 324 and the source electrode 325 are not illustrated, but overlap with part of the pattern of the semiconductor film 323 through an amorphous silicon film into which an n-type impurity is introduced. The pixel electrode 312 and the source electrode 325 are connected through a through hole 327. As shown in FIG. 12B, the drain electrode 324 is connected to a data line (video signal electrode) 324a. In other words, the drain electrode 324 is formed as a part of the data line 324a. The gate electrode 321 also constitutes a part of the scanning signal line 321a.
保護膜326上に、ソース電極325と接続された画素電極312が設けられ、その上に垂直配向膜313が形成されている。 A pixel electrode 312 connected to the source electrode 325 is provided on the protective film 326, and a vertical alignment film 313 is formed thereon.
第4実施形態でも、画素電極312にソース電極325が接続されており、映像信号が画素電極に印加されるようになっている。この映像信号のon、offは走査信号により制御される。画素電極312は対称性の高い形状をしている。ここでは八角形を例示したが、図1(c)に示したように、円、五角形、四角形、などでも同様の効果が得られる。 Also in the fourth embodiment, the source electrode 325 is connected to the pixel electrode 312, and a video signal is applied to the pixel electrode. The on / off of the video signal is controlled by the scanning signal. The pixel electrode 312 has a highly symmetric shape. Here, an octagon is illustrated, but as shown in FIG. 1C, the same effect can be obtained with a circle, a pentagon, a quadrangle, and the like.
これらの上下基板の間に誘電率異方性が負である液晶分子300が挟持されている。上下基板の配向膜が垂直配向膜のため、電圧無印加時には、液晶300は基板に対して該垂直に配向している。 Liquid crystal molecules 300 having a negative dielectric anisotropy are sandwiched between the upper and lower substrates. Since the alignment films of the upper and lower substrates are vertical alignment films, the liquid crystal 300 is aligned perpendicular to the substrates when no voltage is applied.
ゲート電極321に電圧を印加して薄膜トランジスタ(TFT)320をオンにすると、ソース電極325に電圧が印加されて、画素電極312とこれに対向配置している共通電極304の間に電界が誘起される。このとき、画素電極312の形状が対称性が高い形状であること、および共通電極304が画素電極312より大きいため、両電極間に生じる電界は基板に対して垂直ではなく、画素電極周辺部から中央に向かう斜め電界となる。この電界により、誘電率異方性が負である液晶分子300は画素中央に向って対称に倒れていく。このため画素内の液晶の配向方向は自然に分割される。 When a voltage is applied to the gate electrode 321 to turn on the thin film transistor (TFT) 320, a voltage is applied to the source electrode 325, and an electric field is induced between the pixel electrode 312 and the common electrode 304 disposed opposite thereto. The At this time, since the shape of the pixel electrode 312 is highly symmetric and the common electrode 304 is larger than the pixel electrode 312, the electric field generated between the two electrodes is not perpendicular to the substrate but from the periphery of the pixel electrode. It becomes an oblique electric field toward the center. Due to this electric field, the liquid crystal molecules 300 having negative dielectric anisotropy are tilted symmetrically toward the center of the pixel. For this reason, the alignment direction of the liquid crystal in the pixel is naturally divided.
このように本発明では、誘電率異方性が負の液晶を用いると、特別に配向膜に処理を加えることをしなくても、自動的に液晶の倒れる方向を分割することができ、広視野角化が達成できる。 As described above, in the present invention, when a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is used, the direction in which the liquid crystal falls can be automatically divided without specially processing the alignment film. Viewing angle can be achieved.
特に、アクティブマトリクス液晶表示装置の場合、走査信号電極321a、映像信号電極324aからの横方向電界の影響で、不必要なディスクリネーションラインが画素電極部に入り込み、液晶の配向が乱れることがある。このような問題は、走査信号電極321a、映像信号電極324aと画素電極312との距離を大きくすることで解決することができるが、この距離を余り大きくすることは、画素サイズが小さくなった場合、開口率の観点から望ましくない。 In particular, in the case of an active matrix liquid crystal display device, unnecessary disclination lines may enter the pixel electrode portion due to the influence of the horizontal electric field from the scanning signal electrode 321a and the video signal electrode 324a, and the alignment of the liquid crystal may be disturbed. . Such a problem can be solved by increasing the distance between the scanning signal electrode 321a and the video signal electrode 324a and the pixel electrode 312. However, if the distance is increased too much, the pixel size is reduced. From the viewpoint of aperture ratio, it is not desirable.
この間題を解決するもう一つの方法は、走査信号電極321a、映像信号電極324aの少なくとも一方の上部に画素電極312の一部またはシールド用の電極を配置することである。すなわち、画素電極312で走査信号電極321a、映像信号電極324aのすべてをシールドすると開口率が低下する。そこで、走査信号電極321a、映像信号電極324aの少なくとも一方の上部に、画素電極312またはシールド用の電極を配置することによって、開口率の低下を防ぐことができる。ここで、どのような配置を選ぶかは、画素の形状と走査信号電極321a、映像信号電極324aの配置、およびシールド用の電極の作成手順を考えて、最もよい配置を選ぶことができる。 Another method for solving this problem is to dispose a part of the pixel electrode 312 or a shielding electrode on at least one of the scanning signal electrode 321a and the video signal electrode 324a. That is, when the pixel electrode 312 shields all of the scanning signal electrode 321a and the video signal electrode 324a, the aperture ratio decreases. Therefore, by arranging the pixel electrode 312 or the shielding electrode on at least one of the scanning signal electrode 321a and the video signal electrode 324a, the aperture ratio can be prevented from decreasing. Here, the best arrangement can be selected in consideration of the shape of the pixel, the arrangement of the scanning signal electrode 321a and the video signal electrode 324a, and the procedure for creating the shield electrode.
さらに、画素の設計上、開口率が低下するため十分な距離がとれない場合など、液晶の倒れる方向を、より完全に制御したい場合には、配向膜に光配向膜を用い、その光配向膜の性質に応じ、斜めからの偏光または無偏光の照射するなどの操作を行ってもよい。また、液晶の配向が乱れるのを防ぐことを目的に、液晶中に少量のモノマーを導入し、適当な配向状態を記憶させるために、ポリマー化してもよい。 Furthermore, in the case of a pixel design, when the aperture ratio is lowered and a sufficient distance cannot be taken, and when it is desired to control the direction in which the liquid crystal falls more completely, a photo-alignment film is used as the alignment film. Depending on the property, an operation such as irradiation with polarized light or non-polarized light from an oblique direction may be performed. Further, in order to prevent the alignment of the liquid crystal from being disturbed, a small amount of monomer may be introduced into the liquid crystal so as to memorize an appropriate alignment state.
分割境界を安定させることを目的に図3に示したように画素の一部に切り欠き部を設けてもよい。また、図4に示したように、画素電極の角の部分が外側に向って突出ている突出部を形成しても効果がある。さらに図5の破線に示したように、画素電極の一部が除去された無電極部の構造も効果がある。 For the purpose of stabilizing the division boundary, a notch may be provided in a part of the pixel as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 4, it is effective to form a protruding portion in which the corner portion of the pixel electrode protrudes outward. Further, as shown by the broken line in FIG. 5, the structure of the electrodeless portion from which part of the pixel electrode is removed is also effective.
また、図10に示したように、画素電極の一部に図6に示したような凹部を作成してもよい。この凹部は画素電極の上であっても、画素電極そのものが凹部を形成していてもどちらでもよい。 Further, as shown in FIG. 10, a concave portion as shown in FIG. 6 may be formed in a part of the pixel electrode. The recess may be on the pixel electrode or the pixel electrode itself may form a recess.
さらに、第1実施形態と全く同様にして、偏光板とガラス基板の間に光学的に負の1軸の補償フィルムをはさめば、電圧無印加時の液晶のリタデーションが、打ち消され、どの方向から見ても、完全な黒が得られ、さらに優れた視角特性が得られる。 Furthermore, in exactly the same manner as in the first embodiment, if an optically negative uniaxial compensation film is sandwiched between the polarizing plate and the glass substrate, the retardation of the liquid crystal when no voltage is applied is canceled and in which direction As a result, perfect black can be obtained, and further excellent viewing angle characteristics can be obtained.
さらに、初期配向は原理的に垂直配向であるが、素子の特性により、ある方向に偏りが出た場合などは、さらにこれを補償するために、光学異方性が正のフィルムを貼り付けてもよい。 Furthermore, the initial orientation is in principle a vertical orientation, but if there is a bias in a certain direction due to the characteristics of the device, a film with positive optical anisotropy is attached to compensate for this. Also good.
また、上記説明では、液晶の誘電率異方性が負で、電圧無印加時に液晶が基板に対して垂直配向をとっていると仮定しているが、第2実施形態のように、液晶の誘電率異方性が正で、電圧無印加時にねじれネマチック配向をとっている場合も、第2実施形態で述べた液晶配向とほぼ同様の液晶配向が生じ、広視野角化が図れる。この場合は、液晶層は、図7(a)、(b)に示したように4つに分割される。ねじれネマチック配向を用いる場合は、四角形の画素が望ましい。 Further, in the above description, it is assumed that the dielectric anisotropy of the liquid crystal is negative and the liquid crystal is vertically aligned with respect to the substrate when no voltage is applied. Even when the dielectric anisotropy is positive and the twisted nematic alignment is taken when no voltage is applied, the liquid crystal alignment substantially the same as the liquid crystal alignment described in the second embodiment occurs, and a wide viewing angle can be achieved. In this case, the liquid crystal layer is divided into four as shown in FIGS. When using twisted nematic orientation, square pixels are desirable.
また、特に画素が大きい場合には、駆動する電圧を印加して各フレームを開始する前に、あらかじめ、しきい値電圧とほぼ等しい電圧(しきい値電圧より高い電圧でも低い電圧でもよい。)を印加して駆動することができ、このようにすると、液晶の倒れる方向が規定されるため、いきなり駆動する電圧を印加するときより、液晶の分割を確実にかつ短時間で行うことができる。なお、このようにして、液晶表示装置の応答速度を短縮した場合であって、しきい値電圧より高い電圧を印加したときは、画素周辺の液晶が倒れはじめて、この部分から光漏れが起こり、コントラストが低下する場合があるが、この部分を遮光することで、コントラストの低下を防ぐことができる。 In particular, when the pixel is large, a voltage that is approximately equal to the threshold voltage (a voltage that is higher or lower than the threshold voltage) may be used in advance before applying a driving voltage and starting each frame. In this way, the direction in which the liquid crystal falls is defined, so that the liquid crystal can be divided more reliably and in a shorter time than when a sudden driving voltage is applied. In this way, when the response speed of the liquid crystal display device is shortened, and when a voltage higher than the threshold voltage is applied, the liquid crystal around the pixel starts to fall, and light leaks from this portion, In some cases, the contrast is lowered, but by shielding this portion, it is possible to prevent the contrast from being lowered.
第4実施形態の液晶表示装置の液晶の製造方法は、第1実施形態と同様とすることができる。 The liquid crystal manufacturing method of the liquid crystal display device of the fourth embodiment can be the same as that of the first embodiment.
次に、第4実施形態の実施例を示す。(実施例8)実施例4と全く同様にして、TFT320をガラス基板311上に形成した。このTFT320は、実施例4と同様に、基板311側よりゲート−クロム層321,窒化シリコンーゲート絶縁層322,アモルファスシリコン−半導体層323,ドレイン・ソースーモリブデン層324、325から構成されている。これらすべてを覆うように窒化シリコン326を成膜し、この窒化シリコン膜326上にスルーホール327を通して、ソース電極324に接続された画素電極312を八角形の形状に作成した。 Next, an example of the fourth embodiment will be described. Example 8 A TFT 320 was formed on a glass substrate 311 in exactly the same manner as in Example 4. Similar to the fourth embodiment, the TFT 320 includes a gate-chromium layer 321, a silicon nitride-gate insulating layer 322, an amorphous silicon-semiconductor layer 323, and drain / source-molybdenum layers 324, 325 from the substrate 311 side. . A silicon nitride 326 was formed so as to cover all of these, and the pixel electrode 312 connected to the source electrode 324 was formed in an octagonal shape through the through hole 327 on the silicon nitride film 326.
実施例4と同様に、全面にITOがスパッタされたブラックマトリクスつきのカラーフィルター基板を用意し、対向基板とした。両方の基板に垂直配向膜(日産化学社製SE1211)305、313を塗布し、200℃、1時間加熱乾燥を行った。基板周囲にシール剤を塗布し、スペーサー剤を散布した後、加熱によりシール剤を硬化させ、誘電率異方性が負のネマチック液晶300を注入し、注入孔を光硬化樹脂で封止した。液晶層のΔndと大きさが等しく、符号が逆となる光学的に負の補償フィルムを貼り付けた後、偏光板を上下基板にその透過軸が直交するように貼り付けた。 In the same manner as in Example 4, a color filter substrate with a black matrix in which ITO was sputtered on the entire surface was prepared and used as a counter substrate. Vertical alignment films (SE1211 manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) 305 and 313 were applied to both the substrates, and heat-dried at 200 ° C. for 1 hour. After applying a sealing agent around the substrate and spraying a spacer agent, the sealing agent was cured by heating, a nematic liquid crystal 300 having a negative dielectric anisotropy was injected, and the injection hole was sealed with a photocurable resin. An optically negative compensation film having the same size as that of Δnd of the liquid crystal layer and having the opposite sign was attached, and then a polarizing plate was attached to the upper and lower substrates so that their transmission axes were orthogonal to each other.
このようにして得られたパネルの視角特性を側定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。 When the viewing angle characteristics of the panel obtained in this way were determined, there was no gradation inversion and an excellent viewing angle characteristic with a very wide high contrast region was obtained.
(実施例9)実施例8と同様にして、画素電極312の形状のみ四角形であるTFT基板とカラーフィルター基板を用意した。TFT基板側のみに光配向膜を塗布し、マスクを介して四方向から、画素を4分割するように斜めから偏光紫外線を照射した。分割は図6に示すような境界で分けられるように行った。実施例8と全く同様にして、シール剤塗布、スペーサー散布を行い、液晶注入、封止を行い、液晶層のΔndと大きさが等しく、符号が逆となる光学的に負の補償フィルムを貼り付けた後、偏光板を上下基板にその透過軸が直交するように貼り付けた。 (Example 9) In the same manner as in Example 8, a TFT substrate and a color filter substrate in which only the shape of the pixel electrode 312 was a square were prepared. A photo-alignment film was applied only to the TFT substrate side, and polarized ultraviolet rays were irradiated obliquely from four directions through a mask so as to divide the pixel into four. The division was performed so as to be divided at boundaries as shown in FIG. In exactly the same manner as in Example 8, application of a sealing agent, spraying of spacers, liquid crystal injection and sealing were performed, and an optically negative compensation film having a size equal to Δnd of the liquid crystal layer and an opposite sign was applied. Then, the polarizing plate was attached to the upper and lower substrates so that the transmission axes thereof were orthogonal.
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。駆動中の画素の様子を顕微鏡観察したところ、実施例8で、非常に少数の画素で見られた異常なディスクリネーションの動きは全く見られなかった。 When the viewing angle characteristics of the panel thus obtained were measured, there was no gradation inversion and an excellent viewing angle characteristic with a very wide high contrast region was obtained. When the state of the pixel being driven was observed with a microscope, the abnormal disclination movement observed in a very small number of pixels in Example 8 was not seen at all.
(実施例10)実施例8と全く同様にして、TFT基板とカラーフィルター基板を用意した。カラーフィルター基板にネガレジストを用いてフォトリソグラフィーにより、スペーサとなる柱(高さ6μm)を画素電極をはずすように作成した。実施例8と同様にして両方の基板に垂直配向膜(日産化学社製SE1211)を塗布し、200℃、1時間加熱乾燥を行った。実施例6と同様に、スペーサー剤の散布を省略し、パネルを作成した。 Example 10 In the same manner as in Example 8, a TFT substrate and a color filter substrate were prepared. A column (height 6 μm) serving as a spacer was formed by removing the pixel electrode by photolithography using a negative resist on the color filter substrate. In the same manner as in Example 8, a vertical alignment film (SE1211 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was applied to both substrates, and heat drying was performed at 200 ° C. for 1 hour. As in Example 6, the spraying of the spacer agent was omitted to prepare a panel.
次いで、誘電率異方性が負であるネマチック液晶(メルク社製商品名MJ95955)と紫外線硬化モノマー(日本化薬社製商品名KAYARAD PET−30)(液晶に対して0.2wt%)、開始剤(商品名イルガノックス907、モノマーに対して5wt%)からなる液晶溶液を注入し、液晶溶液に光が当たらないよう注意して、封孔した。共通電極に0V、画素電極に3Vとなるように電圧を印加しつつ、パネル全面にTFT側から紫外光を照射し、液晶中のモノマーのポリマー化を行った。液晶層のΔndと大きさが等しく、符号が逆となる光学的に負の補償フィルムを貼り付けた後、偏光板を上下基板にその透過軸が直交するように貼り付けた。 Next, nematic liquid crystal with negative dielectric anisotropy (trade name MJ95955 manufactured by Merck & Co., Ltd.) and UV curable monomer (trade name KAYARAD PET-30 manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) (0.2 wt% with respect to liquid crystal), start A liquid crystal solution composed of an agent (trade name: Irganox 907, 5 wt% with respect to the monomer) was injected, and the liquid crystal solution was sealed so as not to be exposed to light. While applying a voltage of 0 V to the common electrode and 3 V to the pixel electrode, the entire panel surface was irradiated with ultraviolet light from the TFT side to polymerize the monomer in the liquid crystal. An optically negative compensation film having the same size as that of Δnd of the liquid crystal layer and having the opposite sign was attached, and then a polarizing plate was attached to the upper and lower substrates so that their transmission axes were orthogonal to each other.
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。 When the viewing angle characteristics of the panel thus obtained were measured, there was no gradation inversion and an excellent viewing angle characteristic with a very wide high contrast region was obtained.
実施例9と同様に、駆動中の画素の様子を顕微鏡観察したところ、実施例8で、非常に少数の画素で見られた異常なディスクリネーションの動きは全く見られなかった。 Similarly to Example 9, when the state of the pixel being driven was observed with a microscope, in Example 8, the abnormal disclination movement seen in a very small number of pixels was not observed at all.
(実施例11)実施例8と同様にして、画素電極312の形状のみ四角形であるTFT基板とカラーフィルター基板を用意し、これらの基板を用いて作成したパネルの応答速度を測定した。駆動方法として、バイアス電圧を印加せず、0Vからいきなり5Vの駆動電圧を印加したときは、5Vを印加してから40ms経過した後でも透過光量が安定しなかった。これに対し、あらかじめバイアス電圧2.2Vを印加しておき、続いて5Vの駆動電圧を印加したときは、5Vを印加してから20ms経過した後には透過光量が安定した。 (Example 11) In the same manner as in Example 8, a TFT substrate and a color filter substrate in which only the shape of the pixel electrode 312 was a square were prepared, and the response speed of a panel formed using these substrates was measured. As a driving method, when a bias voltage was not applied and a driving voltage of 5 V was applied suddenly from 0 V, the amount of transmitted light was not stable even after 40 ms had elapsed since the application of 5 V. On the other hand, when a bias voltage of 2.2 V was applied in advance and a drive voltage of 5 V was subsequently applied, the amount of transmitted light was stabilized after 20 ms had elapsed since the application of 5 V.
また、このパネルと同様の条件で作成した試験用パネルの液晶の配向状態を、ストロボを用いて観察した。この観察において、0Vからいきなり5Vを印加したときは、図13(a)に示すように、40ms後でも液晶配列の乱れが観察され、この乱れによって、透過光量が安定しないことがわかった。また、2.2Vのバイアス電圧を印加してから5Vを印加したときは、同図(b)に示すように、20ms後には乱れのない配向が観察された。このように、あらかじめ、バイアス電圧を印加しておけば、液晶パネルの応答速度が速くなることがわかった。 Moreover, the alignment state of the liquid crystal of the test panel prepared under the same conditions as this panel was observed using a strobe. In this observation, when a voltage of 5 V was suddenly applied from 0 V, as shown in FIG. 13A, a disturbance in the liquid crystal alignment was observed even after 40 ms, and it was found that the amount of transmitted light was not stabilized due to this disturbance. In addition, when 5 V was applied after applying a bias voltage of 2.2 V, as shown in FIG. 5B, an alignment without disorder was observed after 20 ms. Thus, it was found that the response speed of the liquid crystal panel is increased if a bias voltage is applied in advance.
ところが、0Vからいきなり5Vを印加したときは、5Vを印加する前と印加した後のコントラストが2300あるのに対し、2.2Vのバイアス電圧を印加して5Vを印加したときは、5Vを印加する前と印加した後のコントラストが130に低下した。これは、同図(b)の5ms後の液晶配向状態が示すように、画素周辺の光漏れが原因であった。 However, when 5V is applied suddenly from 0V, there is 2300 contrast before and after application of 5V, whereas when 5V is applied by applying 2.2V bias voltage, 5V is applied. The contrast before and after application decreased to 130. This was caused by light leakage around the pixels as shown in the liquid crystal alignment state after 5 ms in FIG.
このコントラスト低下に対しては、光が漏れる部分(画素電極の周辺部分)をブラックマトリクスで遮光することにより、2000のコントラストを得ることができた。このようにすることにより、コントラストの低下に対して、ほぼ悪影響のない状態で、液晶パネルの応答速度を速くすることができた。 To reduce this contrast, a contrast of 2000 could be obtained by blocking the light leaking portion (the peripheral portion of the pixel electrode) with a black matrix. By doing so, the response speed of the liquid crystal panel can be increased with almost no adverse effect on the decrease in contrast.
<第5実施形態>本発明の第5実施形態を図14を用いて説明する。第3、第4実施形態と全く同様にして、液晶をアクティブ素子で駆動する。図14において図14(a)は図14(b)の平面図D−D’線の断面図を示している。この第5実施形態では、カラーフィルター層が下側基板側に設けられている。 <Fifth Embodiment> A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The liquid crystal is driven by an active element in exactly the same manner as in the third and fourth embodiments. 14A is a cross-sectional view taken along the line D-D 'in FIG. 14B. In the fifth embodiment, the color filter layer is provided on the lower substrate side.
上側の透明基板401の上に共通電極402が透明基板のほぼ全面に形成されている。共通電極402の上に垂直配向膜403が塗布されている。また、下側基板411上には、薄膜トランジスタ420が設けられている。このトランジスタ420はCrよりなるゲート電極(走査信号電極)421が配置され、このゲート電極421を覆うように窒化シリコンからなるゲート絶縁膜422が形成されている。また、ゲート電極421上には、ゲート絶縁膜422を介して非晶質シリコンからなる半導体膜423が配置され、薄膜トランジスタ(TFT)420の能動層として機能するようにされている。また、半導体膜423のパターンの一部に重畳するようにモリブデンよりなるドレイン電極424、ソース電極425が配置されている。これらすべてを被覆するように窒化シリコンよりなる保護膜426が形成されている。 A common electrode 402 is formed on almost the entire surface of the transparent substrate 401 on the upper transparent substrate 401. A vertical alignment film 403 is applied on the common electrode 402. A thin film transistor 420 is provided over the lower substrate 411. In this transistor 420, a gate electrode (scanning signal electrode) 421 made of Cr is disposed, and a gate insulating film 422 made of silicon nitride is formed so as to cover the gate electrode 421. A semiconductor film 423 made of amorphous silicon is disposed over the gate electrode 421 with a gate insulating film 422 interposed therebetween, and functions as an active layer of a thin film transistor (TFT) 420. In addition, a drain electrode 424 and a source electrode 425 made of molybdenum are disposed so as to overlap a part of the pattern of the semiconductor film 423. A protective film 426 made of silicon nitride is formed so as to cover all of these.
なお、ドレイン電極424、ソース電極425は、それぞれ図示していないが、n形不純物が導入された非晶質シリコン膜を介し、半導体膜423のパターンの一部に重畳している。また、図14(b)に示すように、ドレイン電極424は、データ線(映像信号電極)424aに接続されている。言い換えると、ドレイン電極424は、データ線424aの一部として形成されている。また、ゲート電極421も、走査信号線421aの一部を構成している。 Note that the drain electrode 424 and the source electrode 425 overlap with part of the pattern of the semiconductor film 423 through an amorphous silicon film into which an n-type impurity is introduced, although not illustrated. As shown in FIG. 14B, the drain electrode 424 is connected to a data line (video signal electrode) 424a. In other words, the drain electrode 424 is formed as a part of the data line 424a. The gate electrode 421 also constitutes part of the scanning signal line 421a.
さらに、第5実施形態では、保護層426上にカラーフィルター層414が形成され、また、保護層426上には、TFTの能動層423を覆うように遮光膜427が形成されている。カラーフィルター層414および遮光層427は、オーバーコート層415で覆われている。このオーバーコート層415はチャージアップしにくい透明な絶縁材料で作成する。 Furthermore, in the fifth embodiment, a color filter layer 414 is formed on the protective layer 426, and a light shielding film 427 is formed on the protective layer 426 so as to cover the active layer 423 of the TFT. The color filter layer 414 and the light shielding layer 427 are covered with an overcoat layer 415. The overcoat layer 415 is made of a transparent insulating material that is difficult to charge up.
オーバーコート層415上に、スルーホール428を介してソース電極425と接続された画素電極412が設けられ、その上に垂直配向膜413が形成されている。 A pixel electrode 412 connected to the source electrode 425 through a through hole 428 is provided on the overcoat layer 415, and a vertical alignment film 413 is formed thereon.
第5実施形態でも、画素電極412にソース電極425が接続されており、映像信号が画素電極に印加されるようになっている。この映像信号のon、offは走査信号により制御される。画素電極412は対称性の高い形状をしている。ここでは正方形を例示したが、図1(c)に示したように、円、五角形、八角形などでも同様の効果が得られる。 Also in the fifth embodiment, the source electrode 425 is connected to the pixel electrode 412, and a video signal is applied to the pixel electrode. The on / off of the video signal is controlled by the scanning signal. The pixel electrode 412 has a highly symmetric shape. Although a square is illustrated here, as shown in FIG. 1C, a similar effect can be obtained with a circle, a pentagon, an octagon, or the like.
これらの上下基板の間に誘電率異方性が負である液晶分子400が挟持されている。上下基板の配向膜が垂直配向膜のため、電圧無印加時には、液晶400は基板に対して該垂直に配向している。 Liquid crystal molecules 400 having negative dielectric anisotropy are sandwiched between the upper and lower substrates. Since the alignment films of the upper and lower substrates are vertical alignment films, the liquid crystal 400 is aligned perpendicular to the substrates when no voltage is applied.
ゲート電極421に電圧を印加して薄膜トランジスタ(TFT)420をオンにすると、ソース電極425に電圧が印加されて、画素電極412とこれに対向配置している共通電極402の間に電界が誘起される。このとき、画素電極412の形状が対称性が高いことおよび共通電極402が画素電極412より大きいため、両電極間に生じる電界は基板に対して垂直ではなく、画素電極周辺部から中央に向かう斜め電界となる。この電界により、誘電率異方性が負である液晶分子400は画素中央に向って対称に倒れていく。このため画素内の液晶の配向方向は自然に分割される。 When a voltage is applied to the gate electrode 421 to turn on the thin film transistor (TFT) 420, a voltage is applied to the source electrode 425, and an electric field is induced between the pixel electrode 412 and the common electrode 402 disposed opposite thereto. The At this time, since the shape of the pixel electrode 412 is highly symmetric and the common electrode 402 is larger than the pixel electrode 412, the electric field generated between the two electrodes is not perpendicular to the substrate but is oblique from the periphery of the pixel electrode toward the center. It becomes an electric field. Due to this electric field, the liquid crystal molecules 400 having a negative dielectric anisotropy are tilted symmetrically toward the center of the pixel. For this reason, the alignment direction of the liquid crystal in the pixel is naturally divided.
このように本発明では、誘電率異方性が負の液晶を用いると、特別に配向膜に処理を加えることをしなくても、自動的に液晶の倒れる方向を分割することができ、広視野角化が達成できる。 As described above, in the present invention, when a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is used, the direction in which the liquid crystal falls can be automatically divided without specially processing the alignment film. Viewing angle can be achieved.
なお、第5実施形態の場合には、その構造上、画素電極412が、ゲート線(走査信号線)421a、ドレイン線(映像信号線)424aからの十分離れているため、これらの電極からの電界により液晶の配向が乱れることはほとんどない。それでも、外部から電界の悪影響を防ぐことを目的に、いずれか一方または両方の電極の上部にシールド用の電極を設けてもよい。 In the case of the fifth embodiment, because of the structure, the pixel electrode 412 is sufficiently separated from the gate line (scanning signal line) 421a and the drain line (video signal line) 424a. The alignment of the liquid crystal is hardly disturbed by the electric field. Nevertheless, for the purpose of preventing the adverse effect of the electric field from the outside, a shielding electrode may be provided on the upper part of one or both electrodes.
第5実施形態では、カラーフィルター層414と液晶層400の間に、画素電極412が配置されている。このことにより、カラーフィルター層414と画素電極412との目合わせすら不要になり、上下基板の重ね合わせ精度が大幅に軽減される。このような顕著な効果を得ることは、共通電極に開口部を有する技術においては、全く不可能である。かつ、このようにカラーフィルター層414と液晶層400の間に、画素電極412を配置することよって、走査信号電極421a、映像信号電極424aからの横方向電界の影響を大幅に軽減することができる。また、このような構成をとることによって、IPS方式および、垂直配向した液晶を横方向電界で倒す方式において問題となっていたカラーフィルター層414におけるチャージアップによる色ムラの問題も解決することができる。 In the fifth embodiment, the pixel electrode 412 is disposed between the color filter layer 414 and the liquid crystal layer 400. As a result, even the alignment between the color filter layer 414 and the pixel electrode 412 becomes unnecessary, and the overlay accuracy of the upper and lower substrates is greatly reduced. Obtaining such a remarkable effect is completely impossible in the technique having an opening in the common electrode. In addition, by arranging the pixel electrode 412 between the color filter layer 414 and the liquid crystal layer 400 in this way, the influence of the horizontal electric field from the scanning signal electrode 421a and the video signal electrode 424a can be greatly reduced. . Further, by adopting such a configuration, it is possible to solve the problem of color unevenness due to charge-up in the color filter layer 414, which has been a problem in the IPS method and the method in which vertically aligned liquid crystal is tilted by a lateral electric field. .
さらに、実施の形態3、4と全く同様にして、液晶の倒れる方向を、より完全に制御したい場合には、配向膜に光配向膜を用い、その光配向膜の性質に応じ、斜めからの偏光または無偏光の照射するなどの操作を行ってもよい。また、液晶の配向が乱れるのを防ぐことを目的に、液晶中に少量のモノマーを導入し、適当な配向状態を記憶させるために、ポリマー化してもよい。 Further, in the same manner as in the third and fourth embodiments, when it is desired to more completely control the direction in which the liquid crystal is tilted, a photo-alignment film is used as the alignment film, and the oblique alignment is performed according to the properties of the photo-alignment film. Operations such as irradiation with polarized light or non-polarized light may be performed. Further, in order to prevent the alignment of the liquid crystal from being disturbed, a small amount of monomer may be introduced into the liquid crystal so as to memorize an appropriate alignment state.
また、偏光透過軸を直交させた場合は、ノーマリブラックモードとなるが、初期の液晶配向のリタデーションの観察角度依存をなくすため負の一軸の補償フィルムおよび正の一軸の補償フィルムを組み合わせて用いることができる。これにより、黒状態の観察角度依存性がなくなり、画質が向上するとともに、広視野角化が図れる。 In addition, when the polarization transmission axes are orthogonal to each other, a normally black mode is obtained, but a negative uniaxial compensation film and a positive uniaxial compensation film are used in combination in order to eliminate the observation angle dependency of the initial liquid crystal alignment retardation. be able to. This eliminates the dependency of the black state on the viewing angle, improving the image quality and widening the viewing angle.
また、上記説明では、液晶の誘電率異方性が負で、電圧無印加時に液晶が基板に対して垂直配向をとっていると仮定しているが、第2実施形態のように、液晶の誘電率異方性が正で、電圧無印加時にねじれネマチック配向をとっている場合も、第2実施形態で述べた液晶配向とほぼ同様の液晶配向が生じ、広視野角化が図れる。この場合は、液晶層は、図7(a)、(b)に示したように4つに分割される。ねじれネマチック配向を用いる場合は、四角形の画素が望ましい。 Further, in the above description, it is assumed that the dielectric anisotropy of the liquid crystal is negative and the liquid crystal is vertically aligned with respect to the substrate when no voltage is applied. Even when the dielectric anisotropy is positive and the twisted nematic alignment is taken when no voltage is applied, the liquid crystal alignment substantially the same as the liquid crystal alignment described in the second embodiment occurs, and a wide viewing angle can be achieved. In this case, the liquid crystal layer is divided into four as shown in FIGS. When using twisted nematic orientation, square pixels are desirable.
第5実施形態の液晶表示装置の液晶の製造方法は、第1実施形態と同様とすることができる。 The liquid crystal manufacturing method of the liquid crystal display device of the fifth embodiment can be the same as that of the first embodiment.
次に、第5実施形態の実施例を示す。(実施例12)実施例4と同様にして、アモルファスシリコン薄膜トランジスタアレイ(TFT)420を有する基板を、成膜過程とリソグラフィー過程を繰り返して、ガラス基板411上に作製した。このTFT420は、基板側よりゲート−クロム層421,窒化シリコン−ゲート絶縁層422,アモルファスシリコン−半導体層423,ドレイン・ソース−モリブデン層424、425から構成されている。次にドレイン電極424、ソース電極425および半導体膜423を覆うようにゲート絶縁膜422上に保護膜426を形成した。 Next, examples of the fifth embodiment will be described. (Example 12) In the same manner as in Example 4, a substrate having an amorphous silicon thin film transistor array (TFT) 420 was formed on a glass substrate 411 by repeating the film formation process and the lithography process. The TFT 420 includes a gate-chromium layer 421, a silicon nitride-gate insulating layer 422, an amorphous silicon-semiconductor layer 423, and drain / source-molybdenum layers 424, 425 from the substrate side. Next, a protective film 426 was formed over the gate insulating film 422 so as to cover the drain electrode 424, the source electrode 425, and the semiconductor film 423.
次に、この保護膜426の上にカラーフィルター層および遮光層を形成する。カラーフィルター層414は、例えば、赤色や緑色もしくは青色の染料、顔料を含んだ樹脂膜から構成する。また、遮光層427は黒色の染料、顔料を含んだ樹脂から構成すればよい。また、金属を用いて遮光層427を形成するようにしてもよい。 Next, a color filter layer and a light shielding layer are formed on the protective film 426. The color filter layer 414 is made of, for example, a resin film containing a red, green, or blue dye or pigment. The light shielding layer 427 may be formed of a resin containing a black dye or pigment. Alternatively, the light shielding layer 427 may be formed using metal.
カラーフィルター層414は、例えば、赤色などの所望の光学特性が得られる顔料が、アクリルをベースとしたネガ形の感光性樹脂中に分散された顔料分散レジストを用いて形成すればよい。まず、顔料分散レジストを保護膜上に塗布し、レジスト膜を形成する。次いで、そのレジスト膜の所定領域、すなわち、マトリクス状に配置された画素領域に選択的に光が当たるように、フォトマスクを用いて露光する。この露光の後、所定の現像液を用いて現像し、所定のパターンを形成する。これらの工程を、色数、例えば赤・青・緑の3色分3回繰り返すことでカラーフィルター層414が形成できる。 The color filter layer 414 may be formed using, for example, a pigment dispersion resist in which a pigment capable of obtaining desired optical characteristics such as red is dispersed in an acrylic-based negative photosensitive resin. First, a pigment dispersion resist is applied on the protective film to form a resist film. Next, exposure is performed using a photomask so that light is selectively applied to a predetermined region of the resist film, that is, a pixel region arranged in a matrix. After this exposure, development is performed using a predetermined developer to form a predetermined pattern. The color filter layer 414 can be formed by repeating these steps three times for the number of colors, for example, three colors of red, blue, and green.
次に、カラーフィルター層414および遮光層427上に透明な絶縁材料からなるオーバーコート層415を形成する。このオーバーコート層415は、例えばアクリル樹脂などの熱硬化性樹脂を用いればよい。また、オーバーコート層415として、光硬化性の透明な樹脂を用いてもよい。最後に、スルーホール428を形成してこれを介してソース電極425に接続する四角形の形状をした画素電極412を、オーバーコート層415上に形成した。 Next, an overcoat layer 415 made of a transparent insulating material is formed over the color filter layer 414 and the light shielding layer 427. For this overcoat layer 415, for example, a thermosetting resin such as an acrylic resin may be used. Further, as the overcoat layer 415, a photocurable transparent resin may be used. Finally, a pixel electrode 412 having a quadrangular shape connected to the source electrode 425 through the through hole 428 was formed on the overcoat layer 415.
対向基板として、全面にITOをスパッタしたガラス基板を用意した。実施例4と同様にして、両方の基板に垂直配向膜(日産化学社製SE1211)403、413を塗布し、200℃、1時間加熱乾燥を行った。基板周囲にシール剤を塗布し、スペーサー剤を散布した後、加熱によりシール剤を硬化させ、誘電率異方性が負のネマチック液晶を注入し、注入孔を光硬化樹脂で封止した。液晶層のΔndと大きさが等しく、符号が逆となる光学的に負の補償フィルムを貼り付けた後、偏光板を上下基板にその透過軸が直交するように貼り付けた。 As the counter substrate, a glass substrate having ITO coated on the entire surface was prepared. In the same manner as in Example 4, vertical alignment films (SE1211 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) 403 and 413 were applied to both substrates, and heat drying was performed at 200 ° C. for 1 hour. After applying a sealing agent around the substrate and spraying a spacer agent, the sealing agent was cured by heating, nematic liquid crystal having a negative dielectric anisotropy was injected, and the injection hole was sealed with a photocurable resin. An optically negative compensation film having the same size as that of Δnd of the liquid crystal layer and having the opposite sign was attached, and then a polarizing plate was attached to the upper and lower substrates so that their transmission axes were orthogonal to each other.
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。なお、上下基板の貼りあわせ際、目合わせは必要なく、画素のサイズが小さくなっても全く問題がないことがわかった。 When the viewing angle characteristics of the panel thus obtained were measured, there was no gradation inversion and an excellent viewing angle characteristic with a very wide high contrast region was obtained. In addition, it was found that when the upper and lower substrates are bonded, no alignment is required, and there is no problem even if the pixel size is reduced.
(実施例13)画素電極の形状を図4に示したような突出した部分を有する形状にした以外は実施例11と全く同様にして、パネルを作成した。 (Example 13) A panel was produced in the same manner as in Example 11 except that the shape of the pixel electrode was changed to a shape having a protruding portion as shown in FIG.
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。また、実施例11で非常に少数の画素で見られたディスクリネーションの曲がりは全く見られなかった。 When the viewing angle characteristics of the panel thus obtained were measured, there was no gradation inversion and an excellent viewing angle characteristic with a very wide high contrast region was obtained. In addition, the disclination curve observed in Example 11 with a very small number of pixels was not observed at all.
(実施例14)実施例12と全く同様にして、TFT基板を作成し、カラーフィルター層414、オーバーコート層415を作成し、四角形の画素電極を形成した。実施例3と同様に、配向膜と液晶材をJSR製JALS−428とZLI4792のカイラル材を抜いたものとし、実施例3と同様にラビングを行い、実施例11と全く同様に液晶パネルを作成した。 (Example 14) A TFT substrate was prepared in the same manner as in Example 12, a color filter layer 414 and an overcoat layer 415 were formed, and a rectangular pixel electrode was formed. As in Example 3, the alignment film and the liquid crystal material were taken from the JAL JALS-428 and ZLI4792 chiral materials, and rubbed in the same manner as in Example 3 to produce a liquid crystal panel exactly as in Example 11. did.
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。なお、上下基板の貼り合わせの際、目合わせは必要なく、画素のサイズが小さくなっても全く問題がないことがわかった。 When the viewing angle characteristics of the panel thus obtained were measured, there was no gradation inversion and an excellent viewing angle characteristic with a very wide high contrast region was obtained. In addition, it was found that when the upper and lower substrates were bonded, alignment was not necessary, and there was no problem even if the pixel size was reduced.
(実施例15)画素電極の形状を図4に示したような突起を有する形状にした以外は実施例13と全く同様にしてパネルを作成した。このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。 Example 15 A panel was prepared in exactly the same manner as in Example 13 except that the shape of the pixel electrode was changed to a shape having protrusions as shown in FIG. When the viewing angle characteristics of the panel thus obtained were measured, there was no gradation inversion and an excellent viewing angle characteristic with a very wide high contrast region was obtained.
100 液晶分子
101 透明基板
102 共通電極
103 配向膜
110 下側基板
111 配線用電極
112 絶縁膜
113 スルーホール
114 画素電極
116 シールド用電極
200 液晶
201 透明基板
202 カラーフィルタ
203 遮光膜
204 共通電極
205 配向膜
211 下側基板
212 画素電極
220 薄膜トランジスタ
221 ゲート電極
221a 走査信号電極
222 ゲート絶縁膜
224 ドレイン電極
224a 映像信号線
225 ソース電極
300 液晶
301 透明基板
302 カラーフィルタ
303 遮光膜
304 共通電極
305 配向膜
311 下側基板
312 画素電極
320 薄膜トランジスタ
321 ゲート電極
321a 走査信号電極
322 ゲート絶縁膜
324 ドレイン電極
324a 映像信号線
325 ソース電極
327 スルーホール
400 液晶
401 透明基扱
402 共通電極
403 配向膜
411 下側基板
412 画素電極
414 カラーフィルタ
415 オーバーコート層
420 薄膜トランジスタ
421 ゲート電極
421a 走査信号電極
422 ゲート絶縁膜
424 ドレイン電極
424a 映像信号線
425 ソース電極
427 遮光膜
428 スルーホール
501 カラーフィルター基板
502 共通電極
503 配向膜
504 画素電極
507 下側基板(TFT基板)
517 スリット
100 Liquid crystal molecules 101 Transparent substrate 102 Common electrode 103 Alignment film 110 Lower substrate 111 Wiring electrode 112 Insulating film 113 Through hole 114 Pixel electrode 116 Shielding electrode 200 Liquid crystal 201 Transparent substrate 202 Color filter 203 Light shielding film 204 Common electrode 205 Alignment film 211 Lower substrate 212 Pixel electrode 220 Thin film transistor 221 Gate electrode 221a Scanning signal electrode 222 Gate insulating film 224 Drain electrode 224a Video signal line 225 Source electrode 300 Liquid crystal 301 Transparent substrate 302 Color filter 303 Light shielding film 304 Common electrode 305 Alignment film 311 Lower side Substrate 312 Pixel electrode 320 Thin film transistor 321 Gate electrode 321a Scanning signal electrode 322 Gate insulating film 324 Drain electrode 324a Video signal line 325 Source electrode 327 Through-hole 400 Liquid crystal 401 Transparent substrate 402 Common electrode 403 Alignment film 411 Lower substrate 412 Pixel electrode 414 Color filter 415 Overcoat layer 420 Thin film transistor 421 Gate electrode 421a Scan signal electrode 422 Gate insulating film 424 Drain electrode 424a Video signal line 425 Source electrode 427 Light shielding film 428 Through hole 501 Color filter substrate 502 Common electrode 503 Alignment film 504 Pixel electrode 507 Lower substrate (TFT substrate)
517 slit
Claims (14)
液晶層が、誘電率異方性が負の液晶から構成され、電圧無印加時に前記第1の基板と前記第2の基板に対してほぼ垂直に配向しており、前記画素電極が、前記共通電極よりも小面積で、前記共通電極で覆われていると共に、3つの回転対称中心を有する対称性の良い形状の電極が連なり、隣接する対称性の良い形状の電極どうしが、互いの回転対称中心を結ぶ直線上の1ヶ所で接続される形状であることを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display device having a structure in which a liquid crystal layer is sandwiched between a first substrate and a second substrate, and a voltage is applied between the common electrode on the first substrate and the pixel electrode on the second substrate. The first substrate has a common electrode for applying a reference potential across a plurality of pixels, and the second substrate has a plurality of scanning signal electrodes and a plurality of scanning signal electrodes crossing them in a matrix. It has video signal electrodes and a plurality of thin film transistors formed corresponding to the intersections of these electrodes, and at least one pixel is formed in each region surrounded by the plurality of scanning signal electrodes and video signal electrodes are have respective picture element electrode that is connected to the thin film transistors corresponding to the pixel, the pixel electrode and the scanning electrode, and the said picture signal electrode and the thin film transistor via the interlayer insulating film Is released,
The liquid crystal layer is composed of a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy, and is aligned substantially perpendicular to the first substrate and the second substrate when no voltage is applied, and the pixel electrode is the common electrode An electrode having a smaller area than that of the electrode, covered with the common electrode, and having three rotationally symmetrical centers and having a good symmetry, adjacent neighboring symmetrically shaped electrodes are mutually rotationally symmetric. A liquid crystal display device having a shape connected at one place on a straight line connecting the centers.
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