JP5687372B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
本発明は、単純マトリクス駆動により動作させる液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device operated by simple matrix driving.
液晶表示装置は、例えば民生用や車載用の各種電子機器における情報表示部として広く利用されている。一般的な液晶表示装置は、数μm程度の間隙を設けて対向配置させた2枚の基板間に液晶材料からなる液晶層を配置して構成されている。このような液晶表示装置の1つとして垂直配向型の液晶表示装置が知られている。垂直配向型の液晶表示装置は、2枚の基板間に配置される液晶層の内部における液晶分子を各基板の表面に対してほぼ垂直に配向させた垂直配向モード(以下「VAモード」という)の液晶セルと、この液晶セルの外側にそれぞれ設けられる偏光板と、を主たる構成として備える。各偏光板はクロスニコル配置とされることが多い。このようにすると、液晶表示装置の電圧無印加時における透過率が非常に低くなるので、高いコントラストを比較的簡単に実現することが可能となる。 Liquid crystal display devices are widely used as information display units in, for example, various consumer and in-vehicle electronic devices. A general liquid crystal display device is configured by disposing a liquid crystal layer made of a liquid crystal material between two substrates arranged to face each other with a gap of about several μm. A vertical alignment type liquid crystal display device is known as one of such liquid crystal display devices. A vertical alignment type liquid crystal display device is a vertical alignment mode (hereinafter referred to as “VA mode”) in which liquid crystal molecules in a liquid crystal layer disposed between two substrates are aligned substantially perpendicular to the surface of each substrate. And a polarizing plate provided outside the liquid crystal cell as main components. Each polarizing plate is often in a crossed Nicol arrangement. In this way, since the transmittance of the liquid crystal display device when no voltage is applied becomes very low, a high contrast can be realized relatively easily.
VAモードの液晶セルを実現するためには、基板表面へ所定の配向処理を施すことにより液晶層の液晶分子の配向を制御することが重要である。配向処理としては、例えば、SiOxなどの金属酸化物を基板法線より傾いた方向から蒸着することにより、鋸形状の表面を有する薄膜を基板表面に形成する処理(いわゆる斜方蒸着法)や、ポリイミド等の有機配向膜材料を基板表面に成膜した後に、これに紫外線を特定方向から照射する処理(いわゆる光配向処理法;特許文献1参照)、あるいは特定の表面自由エネルギーを有する垂直配向膜を基板表面に形成し、これにラビング処理を施す配向処理(特許文献2参照)などが主に知られている。これらの配向処理によれば、電圧無印加時における液晶層内の液晶分子が1つの方向に揃った配向(いわゆるモノドメイン配向)が得られる。 In order to realize a VA mode liquid crystal cell, it is important to control the alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer by applying a predetermined alignment treatment to the substrate surface. As the alignment treatment, for example, a metal oxide such as SiOx is vapor-deposited from a direction inclined with respect to the substrate normal, thereby forming a thin film having a saw-shaped surface on the substrate surface (so-called oblique vapor deposition method), An organic alignment film material such as polyimide is formed on the substrate surface and then irradiated with ultraviolet rays from a specific direction (so-called photo-alignment processing method; see Patent Document 1), or a vertical alignment film having a specific surface free energy An alignment process (see Patent Document 2) is mainly known in which a film is formed on a substrate surface and a rubbing process is performed on the surface. According to these alignment treatments, an alignment in which liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are aligned in one direction when no voltage is applied (so-called monodomain alignment) can be obtained.
液晶表示装置における表示方式の1つとしてドットマトリクス方式が知られている。このドットマトリクス方式の液晶表示装置は、上基板、下基板のそれぞれの内面に短冊状電極(ストライプ状電極)が設けられ、それぞれの短冊状電極が交差するように上下基板が配置されている。この液晶表示装置においては、上基板の短冊状電極と下基板の短冊状電極との交点のそれぞれが画素部となる。ドットマトリクス方式の液晶表示装置は、最適バイアス駆動法やマルチラインアドレッシング法などの単純マトリクス駆動法(マルチプレックス駆動法)によって動作させることにより良好な表示状態を実現できる。ドットマトリクス型の液晶表示装置は、各画素部にTFT等のスイッチング素子を内蔵するアクティブマトリクス方式の液晶表示装置に比べ、構造が簡素であり、低コストであるという利点がある。 A dot matrix method is known as one of display methods in a liquid crystal display device. In this dot matrix type liquid crystal display device, strip electrodes (stripe electrodes) are provided on the inner surfaces of an upper substrate and a lower substrate, and upper and lower substrates are arranged so that the strip electrodes intersect each other. In this liquid crystal display device, each intersection of the strip-shaped electrode on the upper substrate and the strip-shaped electrode on the lower substrate is a pixel portion. A dot matrix type liquid crystal display device can realize a good display state by operating by a simple matrix driving method (multiplex driving method) such as an optimum bias driving method or a multi-line addressing method. The dot matrix type liquid crystal display device has an advantage that the structure is simple and the cost is low as compared with an active matrix type liquid crystal display device in which a switching element such as a TFT is incorporated in each pixel portion.
ところで、ドットマトリクス方式の液晶表示装置を駆動する場合、各画素部の電圧印加時に、画素部のエッジ付近において斜め電界が発生し、この斜め電界により、液晶層が垂直配向で、液晶材料の誘電率異方性が負の場合は、画素部のエッジ付近において光抜けが生じやすい。特に、オフ電圧印加時においては、画素部の中央では良好な黒状態が実現できているにも関わらず画素部のエッジ付近に光抜けが発生することによりオフ電圧時の透過率が上昇するため、正面観察時のコントラストが低下するという不都合が生じる。 By the way, when driving a dot matrix type liquid crystal display device, an oblique electric field is generated near the edge of the pixel portion when a voltage is applied to each pixel portion, and this oblique electric field causes the liquid crystal layer to be vertically aligned and the dielectric of the liquid crystal material. When the rate anisotropy is negative, light leakage tends to occur near the edge of the pixel portion. In particular, when an off-voltage is applied, the transmittance at the off-voltage increases due to the occurrence of light leakage near the edge of the pixel portion even though a good black state can be achieved at the center of the pixel portion. Inconveniently, the contrast at the time of front observation is lowered.
本発明に係る具体的態様は、単純マトリクス駆動の為の電極構造を有する垂直配向型液晶表示装置を単純マトリクス駆動法により駆動する場合における画素部のエッジ付近の光抜けを抑制し、コントラストを改善し得る技術を提供することを目的の1つとする。 A specific aspect of the present invention is to improve contrast by suppressing light leakage near the edge of a pixel portion when a vertical alignment type liquid crystal display device having an electrode structure for simple matrix driving is driven by a simple matrix driving method. One of the purposes is to provide a technology that can be used.
本発明に係る一態様の液晶表示装置は、単純マトリクス駆動(マルチプレックス駆動)される液晶表示装置であって、(a)互いの一面側を対向して配置された第1基板及び第2基板と、(b)第1基板の一面側に設けられており、第1方向に延在する帯状の第1電極と、(c)第2基板の一面側に設けられており、第1方向と交差する第2方向に延在する帯状の第2電極と、(d)第1基板の一面側と第2基板の一面側との相互間に設けられており、誘電率異方性が負である液晶材料を含有し、かつ略垂直配向した液晶層と、(e)第1基板及び第2基板を挟んで配置された一対の偏光板と、を含み、(f)第1電極は、第2電極との交差領域において第1方向に沿った少なくとも一方のエッジに設けられ、第1方向に沿って規則的に配列された複数の第1開口部を有し、(g)複数の第1開口部は、各々が平面視において第2方向に沿った2つの辺を有し、(h)一対の偏光板は、各々の吸収軸がいずれも複数の第1開口部の各々の2つの辺との間で略45°の角度を有するように斜交する、液晶表示装置である。 A liquid crystal display device according to an aspect of the present invention is a liquid crystal display device that is subjected to simple matrix driving (multiplex driving), and includes: (B) a first electrode in a strip shape provided on one surface side of the first substrate and extending in the first direction; (c) provided on one surface side of the second substrate; and A strip-shaped second electrode extending in the intersecting second direction; and (d) provided between the one surface side of the first substrate and the one surface side of the second substrate, and has a negative dielectric anisotropy. A liquid crystal layer containing a liquid crystal material and substantially vertically aligned; and (e) a pair of polarizing plates disposed with the first substrate and the second substrate interposed therebetween. Provided at at least one edge along the first direction in the crossing region with the two electrodes, and regularly arranged along the first direction (G) each of the plurality of first openings has two sides along the second direction in plan view, and (h) the pair of polarizing plates includes: Each of the absorption axes is a liquid crystal display device that is obliquely crossed so as to have an angle of approximately 45 ° between two sides of each of the plurality of first openings.
上記の液晶表示装置によれば、単純マトリクス駆動の為の電極構造を有する垂直配向型液晶表示装置を単純マトリクス駆動法により駆動する場合における画素部(第1電極と第2電極との交差領域)のエッジ付近における光抜けが抑制され、コントラストを改善し得る。 According to the above liquid crystal display device, the pixel portion (intersection region between the first electrode and the second electrode) in the case where the vertical alignment type liquid crystal display device having an electrode structure for simple matrix driving is driven by the simple matrix driving method. Light leakage in the vicinity of the edge can be suppressed, and the contrast can be improved.
上記した一対の偏光板は、各々の吸収軸が互いに略直交するように配置される、ことも好ましい。 The polarizing plate of a pair as described above is arranged such that each of the absorption axes are substantially orthogonal to each other, it is also preferred.
上記した複数の第1開口部は、各々、前記エッジを略矩形状に切り欠いて矩形の1辺に相当する部分で開放した構造を有する、ことが好ましい。上記した複数の第1開口部は、交差領域において第1方向に沿った一方のエッジと他方のエッジのいずれにも設けられている、ことも好ましい。 Each of the plurality of first openings preferably has a structure in which the edge is cut out in a substantially rectangular shape and opened at a portion corresponding to one side of the rectangle. It is also preferable that the plurality of first openings described above are provided on both the one edge and the other edge along the first direction in the intersection region.
また、上記の第1電極は、前記第2電極との交差領域において前記第2電極の前記第2方向に沿った少なくとも一方のエッジに重畳して設けられた第2開口部を更に有することも好ましい。 The first electrode may further include a second opening provided so as to overlap at least one edge of the second electrode along the second direction in a region intersecting with the second electrode. preferable.
また、上記の第2電極は、前記第1電極との交差領域において、前記第2方向に沿った少なくとも一方のエッジに設けられた複数の第3開口部を更に有することも好ましい。 The second electrode preferably further includes a plurality of third openings provided at at least one edge along the second direction in a region intersecting with the first electrode.
また、上記の液晶層がカイラル材を含有することも好ましい。 The liquid crystal layer preferably contains a chiral material.
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、一実施形態の液晶表示装置の外観模式図および部分拡大図である。また、図2は、図1に示した液晶表示装置の部分断面図である。詳細には、図2(a)は図1に示した液晶表示装置のa−a’線における部分断面図であり、図2(b)は図1に示したb−b’線における部分断面図である。各図に示す本実施形態の液晶表示装置100は、上側基板(第1基板)1、複数の上側ストライプ状電極(第1電極)2、配向膜3、下側基板(第2基板)4、複数の下側ストライプ状電極(第2電極)5、配向膜6、液晶層7、上側偏光板(第1偏光板)8、下側偏光板(第2偏光板)9を含んで構成されている。 FIG. 1 is a schematic external view and a partially enlarged view of a liquid crystal display device according to an embodiment. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the liquid crystal display device shown in FIG. Specifically, FIG. 2A is a partial cross-sectional view taken along line aa ′ of the liquid crystal display device shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a partial cross-sectional view taken along line bb ′ shown in FIG. FIG. The liquid crystal display device 100 of this embodiment shown in each drawing includes an upper substrate (first substrate) 1, a plurality of upper stripe electrodes (first electrodes) 2, an alignment film 3, a lower substrate (second substrate) 4, A plurality of lower stripe electrodes (second electrodes) 5, an alignment film 6, a liquid crystal layer 7, an upper polarizing plate (first polarizing plate) 8, and a lower polarizing plate (second polarizing plate) 9 are included. Yes.
上側基板1および下側基板4は、それぞれ、例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。上側基板1と下側基板4との相互間には、スペーサー(粒状体)が分散して配置されている。これらのスペーサーにより、上側基板1と下側基板4との間隙が所定距離(例えば4.0μm程度)に保たれる。 The upper substrate 1 and the lower substrate 4 are transparent substrates such as a glass substrate and a plastic substrate, respectively. Between the upper substrate 1 and the lower substrate 4, spacers (granular bodies) are dispersed and arranged. By these spacers, the gap between the upper substrate 1 and the lower substrate 4 is kept at a predetermined distance (for example, about 4.0 μm).
複数の上側ストライプ状電極2は、上側基板1の一面上に設けられている。各上側ストライプ状電極2は、帯状に形成されており、上側基板1の一面上において一方向に延在している。本実施形態では、各上側ストライプ状電極2は、図1中においては上下方向(第1方向)に延在している。各上側ストライプ状電極2は、例えばインジウム錫酸化物(ITO)などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。また、便宜上図1および図2では図示を省略しているが、各上側ストライプ状電極2は、そのエッジ部分に矩形状の開口部を有する。これについては後ほど詳述する。 The plurality of upper stripe electrodes 2 are provided on one surface of the upper substrate 1. Each upper stripe electrode 2 is formed in a band shape, and extends in one direction on one surface of the upper substrate 1. In the present embodiment, each upper stripe electrode 2 extends in the vertical direction (first direction) in FIG. Each upper stripe electrode 2 is configured by appropriately patterning a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO), for example. Although not shown in FIGS. 1 and 2 for the sake of convenience, each upper stripe electrode 2 has a rectangular opening at its edge portion. This will be described in detail later.
複数の下側ストライプ状電極5は、下側基板4の一面上に設けられている。各下側ストライプ状電極5は、帯状に形成されており、下側基板4の一面上において一方向に延在している。本実施形態では、各下側ストライプ状電極5は、図1中においては左右方向(第2方向)に延在している。各下側ストライプ状電極5は、例えばインジウム錫酸化物(ITO)などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。図1の部分拡大図に示すように、本実施形態の液晶表示装置100では、上側ストライプ状電極2と下側ストライプ状電極5とが平面視において重なる箇所(交差領域所)のそれぞれが画素部11となる。図1中では1つの画素部11のみが着色をして示されている。 The plurality of lower stripe electrodes 5 are provided on one surface of the lower substrate 4. Each lower stripe electrode 5 is formed in a strip shape and extends in one direction on one surface of the lower substrate 4. In the present embodiment, each lower stripe electrode 5 extends in the left-right direction (second direction) in FIG. Each lower stripe electrode 5 is configured by appropriately patterning a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO), for example. As shown in the partial enlarged view of FIG. 1, in the liquid crystal display device 100 of this embodiment, each of the locations where the upper stripe electrode 2 and the lower stripe electrode 5 overlap in a plan view (intersection region location) is a pixel portion. 11 In FIG. 1, only one pixel portion 11 is shown colored.
配向膜3は、上側基板1の一面側に、各上側ストライプ状電極2を覆うようにして設けられている。同様に、配向膜6は、下側基板4の一面側に、各下側ストライプ状電極5を覆うようにして設けられている。本実施形態においては、配向膜3および配向膜6としては、液晶層3の初期状態(電圧無印加時)における配向状態を垂直配向状態に規制するもの(垂直配向膜)が用いられている。より詳細には、各配向膜3、6としては、液晶層3の液晶分子に対して90°に近い角度(例えば89.9°)のプレティルト角を付与した略垂直配向状態を用いる。 The alignment film 3 is provided on one surface side of the upper substrate 1 so as to cover the upper stripe electrodes 2. Similarly, the alignment film 6 is provided on one surface side of the lower substrate 4 so as to cover each lower stripe electrode 5. In the present embodiment, as the alignment film 3 and the alignment film 6, a film (vertical alignment film) that restricts the alignment state of the liquid crystal layer 3 in the initial state (when no voltage is applied) to the vertical alignment state is used. More specifically, as each of the alignment films 3 and 6, a substantially vertical alignment state in which a pretilt angle of 90 ° (for example, 89.9 °) is given to the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 3 is used.
本実施形態では、配向膜3、6にはそれぞれラビング処理等の配向処理が施されている。この配向処理の方向によって定まる液晶分子の配向方向は、図1中に示すように、上側基板1における配向方向が6時方向(図中下方向)であり、下側基板4における配向方向が12時方向(図中上方向)である。すなわち、上側基板1と下側基板4は、各々への配向処理の方向がアンチパラレルとなるように対向配置されている。 In the present embodiment, the alignment films 3 and 6 are each subjected to an alignment process such as a rubbing process. As shown in FIG. 1, the alignment direction of the liquid crystal molecules determined by the direction of this alignment treatment is 6 o'clock (downward in the figure) on the upper substrate 1 and 12 in the lower substrate 4. It is a time direction (upward direction in the figure). In other words, the upper substrate 1 and the lower substrate 4 are arranged to face each other so that the direction of the alignment treatment to each is antiparallel.
液晶層7は、上側基板1の各上側ストライプ状電極2と下側基板4の各下側ストライプ状電極5との相互間に設けられている。本実施形態においては、誘電率異方性Δεが負(Δε<0)の液晶材料(ネマティック液晶材料)を用いて液晶層7が構成されている。液晶層7に図示された太線10は、電圧無印加時における液晶分子の配向方向(ダイレクター)を模式的に示したものである。図示のように、本実施形態の液晶表示装置においては、液晶層7の液晶分子の配向状態は初期状態(電圧無印加状態)において垂直配向しており、かつモノドメイン配向に規制されている。 The liquid crystal layer 7 is provided between the upper stripe electrodes 2 of the upper substrate 1 and the lower stripe electrodes 5 of the lower substrate 4. In the present embodiment, the liquid crystal layer 7 is configured using a liquid crystal material (nematic liquid crystal material) having a negative dielectric anisotropy Δε (Δε <0). A thick line 10 illustrated in the liquid crystal layer 7 schematically shows an alignment direction (director) of liquid crystal molecules when no voltage is applied. As shown in the figure, in the liquid crystal display device of the present embodiment, the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 7 is vertically aligned in the initial state (no voltage applied state) and restricted to the monodomain alignment.
上側偏光板8は、上側基板1の外側に配置されている。また、下側偏光板9は、下側基板4の外側に配置されている。上側偏光板8と下側偏光板9とは、例えばクロスニコル配置とされる。図1に示すように本実施形態では、3時−9時方向(下側ストライプ状電極5の延在方向)を基準として、上側偏光板8の吸収軸は反時計回りに45°方向に設定され、下側偏光板9の吸収軸は時計回りに45°方向に設定されている。 The upper polarizing plate 8 is disposed outside the upper substrate 1. The lower polarizing plate 9 is disposed outside the lower substrate 4. The upper polarizing plate 8 and the lower polarizing plate 9 are, for example, in a crossed Nicols arrangement. As shown in FIG. 1, in this embodiment, the absorption axis of the upper polarizing plate 8 is set in the 45 ° direction counterclockwise with reference to the 3 o'clock to 9 o'clock direction (extending direction of the lower stripe electrode 5). The absorption axis of the lower polarizing plate 9 is set in the 45 ° direction clockwise.
次に、液晶表示装置の製造方法の一例について詳細に説明する。 Next, an example of a manufacturing method of the liquid crystal display device will be described in detail.
まず、一面上に透明電極を有する基板を用意する。基板としては、例えば片面が研磨され、その表面にSiO2がコートされ、その上にITO(インジウム錫酸化物)からなる透明導電膜が形成されたガラス基板を用いることができる。 First, a substrate having a transparent electrode on one surface is prepared. As the substrate, for example, a glass substrate in which one surface is polished, SiO 2 is coated on the surface, and a transparent conductive film made of ITO (indium tin oxide) is formed thereon can be used.
上記の基板に対して既知のフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程を実行する。例えば、基板に対してポジ型フォトレジストをロールコーター等により塗布する。その後、クロム金属膜等によって所望のパターンが形成されたフォトマスクを用いて、フォトレジスト面とフォトマスクの金属膜面を密着した後、紫外線を照射することにより、フォトレジストのパターンを焼き付ける。その後、所定条件(例えば120℃で10分間)でフォトレジストを焼成し、所定溶液(例えばKOH水溶液)によりウェット現像処理を行うことにより、紫外線照射された部分のレジストを除去する。その後、所定条件(例えば120℃で30分間)の焼成を行うことによりレジストパターンの強度を向上させ、所定溶液(例えば40℃の塩酸と硫酸の混合水溶液)を用いてITO膜のエッチング処理を行う。最後に、所定溶液(例えばNaOH水溶液)を用いてレジストを除去する。それにより、各上側ストライプ状電極2を有する上側基板1、各下側ストライプ状電極5を有する第2基板2がそれぞれ形成される。 A known photolithography process and etching process are performed on the substrate. For example, a positive photoresist is applied to the substrate with a roll coater or the like. Thereafter, using a photomask having a desired pattern formed of a chromium metal film or the like, the photoresist surface and the metal film surface of the photomask are brought into close contact with each other, and then the photoresist pattern is baked by irradiating ultraviolet rays. Thereafter, the photoresist is baked under a predetermined condition (for example, 120 ° C. for 10 minutes), and wet development is performed with a predetermined solution (for example, KOH aqueous solution), thereby removing the resist irradiated with the ultraviolet rays. Thereafter, the resist pattern strength is improved by baking under predetermined conditions (for example, 120 ° C. for 30 minutes), and the ITO film is etched using a predetermined solution (for example, a mixed aqueous solution of hydrochloric acid and sulfuric acid at 40 ° C.). . Finally, the resist is removed using a predetermined solution (for example, NaOH aqueous solution). Thereby, the upper substrate 1 having the upper stripe electrodes 2 and the second substrate 2 having the lower stripe electrodes 5 are formed.
次いで、上側基板1の一面上に配向膜3が形成され、下側基板4の一面上に配向膜6が形成される。具体的には、各基板をアルカリ溶液等で洗浄した後、垂直配向膜の材料液をフレキソ印刷等の方法によって各基板の一面上にそれぞれ塗布し、これらをクリーンオーブン内にて焼成する(例えば、180℃、30分間)。その後、各配向膜3、6に対して配向処理(例えば本実施形態ではラビング処理)を行う。本工程における配向処理の条件を適宜に設定することにより、液晶層7のプレティルト角を制御することができる。 Next, the alignment film 3 is formed on one surface of the upper substrate 1, and the alignment film 6 is formed on one surface of the lower substrate 4. Specifically, after each substrate is washed with an alkali solution or the like, the material liquid of the vertical alignment film is applied onto one surface of each substrate by a method such as flexographic printing, and these are baked in a clean oven (for example, , 180 ° C., 30 minutes). Thereafter, alignment processing (for example, rubbing processing in the present embodiment) is performed on the alignment films 3 and 6. The pretilt angle of the liquid crystal layer 7 can be controlled by appropriately setting the alignment treatment conditions in this step.
次いで、一方の基板上(例えば、上側基板1の一面上)には、例えば4μm程度の粒径のスペーサーが散布される。スペーサーの散布は、例えば乾式散布法によって行われる。また、他方の基板上(例えば、下側基板4の一面上)にシール材が形成される。シール材は、例えば4.2μm程度の粒径のシリカ製スペーサーが混入されたものをスクリーン印刷等の方法によって塗布することにより形成される。 Next, spacers having a particle diameter of, for example, about 4 μm are dispersed on one substrate (for example, one surface of the upper substrate 1). The spacer is sprayed by, for example, a dry spraying method. Further, a sealing material is formed on the other substrate (for example, on one surface of the lower substrate 4). The sealing material is formed by applying a mixture of silica spacers having a particle size of about 4.2 μm by a method such as screen printing.
次いで、上側基板1と下側基板4を、これらの一面同士が対向し、各配向膜3、6に対する配向処理の方向がアンチパラレルとなるようにして貼り合わせ、一定の加圧状態にて焼成する。それによりシール材が硬化し、上側基板1と下側基板4が固定される(空セルが完成する)。上側基板1と下側基板4とは、上側ストライプ状電極2と下側ストライプ状電極5とが交差するように配置される(図1参照)。 Next, the upper substrate 1 and the lower substrate 4 are bonded together so that their one surfaces face each other and the alignment treatment directions for the alignment films 3 and 6 are antiparallel, and fired in a constant pressure state. To do. Thereby, the sealing material is cured, and the upper substrate 1 and the lower substrate 4 are fixed (an empty cell is completed). The upper substrate 1 and the lower substrate 4 are arranged so that the upper stripe electrode 2 and the lower stripe electrode 5 intersect each other (see FIG. 1).
次いで、真空注入法等の方法によって、上側基板1と下側基板4の間隙に液晶材料(誘電率異方性Δε<0のもの)を注入し、当該注入に用いた注入口を封止した後に、焼成する(例えば120℃、1時間)。これにより液晶層7が形成される。 Next, a liquid crystal material (with a dielectric anisotropy Δε <0) is injected into the gap between the upper substrate 1 and the lower substrate 4 by a method such as vacuum injection, and the injection port used for the injection is sealed. Later, firing is performed (for example, 120 ° C., 1 hour). Thereby, the liquid crystal layer 7 is formed.
その後、空セルを適宜洗浄した後に乾燥し、上側基板1の外側に上側偏光板8を貼り合わせ、かつ下側基板4の外側に下側偏光板9を貼り合わせる。上側偏光板8と下側偏光板9のそれぞれは、上記したように、液晶層7の中央における液晶分子の配向方向に対して略45°の角度を有し、かつお互いがクロスニコルとなるように配置される。以上により、図1および図2に示した液晶表示装置が完成する。 Thereafter, the empty cell is appropriately washed and dried, and the upper polarizing plate 8 is bonded to the outside of the upper substrate 1, and the lower polarizing plate 9 is bonded to the outer side of the lower substrate 4. As described above, each of the upper polarizing plate 8 and the lower polarizing plate 9 has an angle of approximately 45 ° with respect to the alignment direction of the liquid crystal molecules at the center of the liquid crystal layer 7 and is mutually crossed Nicol. Placed in. Thus, the liquid crystal display device shown in FIGS. 1 and 2 is completed.
次に、画素部11のエッジ付近における光抜けを抑制するための電極構造について説明する。上述したように、本実施形態では、各上側ストライプ状電極2の画素部11のエッジに対応する箇所に、平面視において矩形状に切り欠かれた複数の開口部(第1開口部)を設けている。以下に、画素部11のエッジに対応する箇所に設けられた複数の矩形状の開口部による効果について、シミュレーション解析結果に基づいて説明する。 Next, an electrode structure for suppressing light leakage near the edge of the pixel portion 11 will be described. As described above, in the present embodiment, a plurality of openings (first openings) cut out in a rectangular shape in plan view are provided at locations corresponding to the edges of the pixel portions 11 of the upper stripe electrodes 2. ing. Below, the effect by the several rectangular opening provided in the location corresponding to the edge of the pixel part 11 is demonstrated based on a simulation analysis result.
図3は、複数の矩形状の開口部が設けられた画素部のシミュレーション結果を説明するための図である。図3(a)は上側ストライプ状電極2の構造を示し、図3(b)は下側ストライプ状電極5の構造を示しており、各々、着色された部分が電極に相当する。図3(a)に示すように、上側ストライプ状電極2は、画素部11のエッジに対応する箇所に複数の矩形状の開口部20が設けられている(図中では、いくつかの開口部20にのみ符号を付す)。各開口部(切り欠き部)20は、上側ストライプ状電極2の一方および他方の各エッジを略矩形状に切り欠いた構造を有しており、矩形の1辺に相当する部分で開放し、残り3辺に相当する部分によってその形状が画定されている。また、各開口部20は、その2辺(図示の例では長辺)が上側ストライプ状電極2の延在方向(すなわち第1方向)と略直交するように形成されている。本シミュレーション解析では、上側ストライプ状電極2の一端エッジ(図中左側)と他端エッジ(図中右側)のそれぞれに、規則的に配列された複数の開口部20が設けられた場合を想定した。また。本シミュレーション解析における各開口部20のサイズは、縦方向(短辺)10μm、横方向(長辺)20μmに設定され、隣接する開口部20の相互間距離、すなわち配置ピッチは20μmに設定された。また、図3(b)に示すように、下側ストライプ状電極5については、画素部11のエッジに対応する箇所に開口部が設けられていない。 FIG. 3 is a diagram for explaining a simulation result of a pixel portion provided with a plurality of rectangular openings. FIG. 3A shows the structure of the upper stripe electrode 2, and FIG. 3B shows the structure of the lower stripe electrode 5. Each colored portion corresponds to an electrode. As shown in FIG. 3A, the upper stripe electrode 2 is provided with a plurality of rectangular openings 20 at positions corresponding to the edges of the pixel portion 11 (in the figure, several openings are provided). Only 20 is labeled). Each opening (notch) 20 has a structure in which one and the other edges of the upper stripe electrode 2 are cut out in a substantially rectangular shape, and is opened at a portion corresponding to one side of the rectangle, The shape is defined by the portions corresponding to the remaining three sides. Each opening 20 is formed such that its two sides (long sides in the illustrated example) are substantially orthogonal to the extending direction (that is, the first direction) of the upper stripe electrode 2. In this simulation analysis, it is assumed that a plurality of regularly arranged openings 20 are provided at one end edge (left side in the figure) and the other end edge (right side in the figure) of the upper stripe electrode 2. . Also. The size of each opening 20 in this simulation analysis was set to 10 μm in the vertical direction (short side) and 20 μm in the horizontal direction (long side), and the distance between adjacent openings 20, that is, the arrangement pitch was set to 20 μm. . As shown in FIG. 3B, the lower stripe electrode 5 is not provided with an opening at a location corresponding to the edge of the pixel portion 11.
シミュレーション条件について説明する。シミュレーション解析領域は160μm角であり、シミュレーション解析時の要素数については、液晶表示装置の面内は80×80、厚さ方向は30分割とした。また、上側ストライプ状電極2、下側ストライプ状電極5のそれぞれの幅は140μmに設定した。液晶層7については層厚(セル厚)を4μmに設定し、液晶材料についてはΔnを約0.15、Δεを約−3.5に設定した。プレティルト角については、上側基板1、下側基板4ともに89.9°に設定し、ラビング方向は下側基板4を12時方向、上側基板1を6時方向に設定した。上側偏光板8および下側偏光板9の各吸収軸は、9時−3時方向を基準に、下側偏光板9を時計回りに45°、上側偏光板8を反時計回りに45°に設定した。そして、上側基板1と下側基板4の間の電位差、すなわち液晶層7に印加される電圧を閾値電圧付近の値に設定したときに、液晶層7の液晶分子の再配向が安定する定常状態における液晶分子の配向分布を計算し、それに基づいて液晶表示装置の法線方向から観察したときの面内透過率分布を計算した。図3(c)は、1つの画素部11についての透過率分布の計算結果である。図示のように、画素部11の左右のエッジ付近においては、光抜けが生じるもののその輝度が次に示す比較例よりも大幅に抑制されている。 The simulation conditions will be described. The simulation analysis area is 160 μm square, and the number of elements at the time of simulation analysis is set to 80 × 80 in the plane of the liquid crystal display device and 30 divisions in the thickness direction. The width of each of the upper stripe electrode 2 and the lower stripe electrode 5 was set to 140 μm. For the liquid crystal layer 7, the layer thickness (cell thickness) was set to 4 μm, and for the liquid crystal material, Δn was set to about 0.15 and Δε was set to about −3.5. The pretilt angle was set to 89.9 ° for both the upper substrate 1 and the lower substrate 4, and the rubbing direction was set to 12 o'clock for the lower substrate 4 and 6 o'clock for the upper substrate 1. The absorption axes of the upper polarizing plate 8 and the lower polarizing plate 9 are 45 ° clockwise for the lower polarizing plate 9 and 45 ° counterclockwise for the upper polarizing plate 8 based on the 9 o'clock to 3 o'clock direction. Set. Then, when the potential difference between the upper substrate 1 and the lower substrate 4, that is, the voltage applied to the liquid crystal layer 7 is set to a value near the threshold voltage, the steady state where the realignment of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 7 is stable. The orientation distribution of liquid crystal molecules was calculated, and based on this, the in-plane transmittance distribution when observed from the normal direction of the liquid crystal display device was calculated. FIG. 3C shows the calculation result of the transmittance distribution for one pixel unit 11. As shown in the drawing, in the vicinity of the left and right edges of the pixel unit 11, although light leakage occurs, the luminance is significantly suppressed as compared with the comparative example shown below.
図4は、比較例の画素部のシミュレーション結果を説明するための図である。図4(a)は上側ストライプ状電極の構造を示し、図4(b)は下側ストライプ状電極の構造を示しており、各々、着色された部分が電極に相当する。図4(a)、図4(b)のそれぞれに示すように本比較例では、上側ストライプ状電極102、下側ストライプ状電極105ともに、画素部111のエッジに対応する箇所に開口部が設けられていない。それ以外のシミュレーション解析の条件については上記と同様である。図4(c)は、1つの画素部111についての透過率分布の計算結果である。図示のように、画素部111の内部では光抜けが生じないが、画素部111の上下左右の各エッジ付近においては光抜けが生じていることがわかる。なお、比較例のシミュレーションと同条件で実際に作製した液晶表示装置においても同様の結果が得られており、その顕微鏡観察像を図5に示す。なお、1つの画素部111は0.42mmとし、隣接する画素部の間隔は0.03mmとした。 FIG. 4 is a diagram for explaining the simulation result of the pixel portion of the comparative example. FIG. 4A shows the structure of the upper stripe electrode, and FIG. 4B shows the structure of the lower stripe electrode. Each colored portion corresponds to an electrode. As shown in FIGS. 4A and 4B, in this comparative example, both the upper stripe electrode 102 and the lower stripe electrode 105 are provided with openings at positions corresponding to the edges of the pixel portion 111. It is not done. Other simulation analysis conditions are the same as described above. FIG. 4C shows the calculation result of the transmittance distribution for one pixel unit 111. As shown in the figure, no light leakage occurs inside the pixel unit 111, but light leakage occurs near the top, bottom, left, and right edges of the pixel unit 111. In addition, the same result was obtained also in the liquid crystal display device actually produced on the same conditions as the simulation of a comparative example, and the microscope observation image is shown in FIG. One pixel portion 111 was 0.42 mm, and the interval between adjacent pixel portions was 0.03 mm.
画素部のエッジに対応する箇所に複数の矩形状の開口部を設けることにより、画素部のエッジにおける光漏れが抑制される理由について以下に説明する。比較例におけるストライプ状電極102と105を交差させた箇所(すなわち画素部)においては、一方のストライプ状電極のエッジから他方のストライプ状電極に向けて斜め電界が生じる。この斜め電界が生じた領域、すなわち画素部111のエッジ付近においては、液晶分子が斜め電界の電界方向と直交する方向へ向かって傾く傾向が見られる。これに対し、斜め電界が発生しない領域、すなわち画素部111の内部においては、配向処理によって規制された方向に液晶分子が傾く。すなわち、画素部111のエッジ付近における液晶分子のダイレクターの傾き角度は、画素部111の内部における液晶分子(ダイレクター)の傾き角度に比べて大きくなる。上側偏光板8、下側偏光板9のそれぞれの吸収軸が各ストライプ電極102、105の延在方向に対して相対的に略45°の角度をもって配置されているとすれば、画素部111のエッジ付近における液晶分子の変化(ダイレクター変形)が透過光強度に大きく作用する。このため、画素部111のエッジ付近における光漏れが顕著になる。これが比較例において画素部111のエッジ付近における光漏れの原因である。 The reason why light leakage at the edge of the pixel portion is suppressed by providing a plurality of rectangular openings at positions corresponding to the edge of the pixel portion will be described below. In a portion where the stripe electrodes 102 and 105 cross in the comparative example (that is, the pixel portion), an oblique electric field is generated from the edge of one stripe electrode toward the other stripe electrode. In the region where the oblique electric field is generated, that is, in the vicinity of the edge of the pixel portion 111, the liquid crystal molecules tend to tilt toward the direction orthogonal to the electric field direction of the oblique electric field. On the other hand, in a region where an oblique electric field is not generated, that is, inside the pixel portion 111, liquid crystal molecules are tilted in a direction regulated by the alignment process. That is, the tilt angle of the director of the liquid crystal molecules near the edge of the pixel unit 111 is larger than the tilt angle of the liquid crystal molecules (director) inside the pixel unit 111. If the respective absorption axes of the upper polarizing plate 8 and the lower polarizing plate 9 are arranged at an angle of approximately 45 ° relative to the extending direction of the stripe electrodes 102 and 105, Changes in the liquid crystal molecules in the vicinity of the edge (director deformation) greatly affect the transmitted light intensity. For this reason, light leakage in the vicinity of the edge of the pixel portion 111 becomes significant. This is the cause of light leakage near the edge of the pixel unit 111 in the comparative example.
これに対して、本実施形態では、ストライプ状電極2に対して、画素部11のエッジに対応する箇所に複数の矩形状の開口部20を設けているため、斜め電界の発生を抑えることができる。すなわち、各開口部20には、ストライプ状電極2の延在方向と略平行な辺と略直交な辺が含まれるため、それぞれの辺と他方のストライプ状電極5との間で生じる電界が合成される。それにより、画素部11のエッジ付近における液晶分子は、上側偏光板8の吸収軸の方向かそれに近い方向に傾くようになる。このため、画素部11のエッジ付近における光漏れが抑制される。また、各開口部20を規則的に配列することによれば、各開口部20によって生じる上記の合成電界の分布が均一になるので、光漏れを抑制する効果をより均質化できる。 On the other hand, in the present embodiment, since the plurality of rectangular openings 20 are provided at locations corresponding to the edges of the pixel portion 11 with respect to the stripe-shaped electrode 2, generation of oblique electric fields can be suppressed. it can. That is, since each opening 20 includes a side substantially parallel to a side substantially parallel to the extending direction of the stripe electrode 2, an electric field generated between each side and the other stripe electrode 5 is synthesized. Is done. As a result, the liquid crystal molecules in the vicinity of the edge of the pixel unit 11 are inclined in the direction of the absorption axis of the upper polarizing plate 8 or a direction close thereto. For this reason, light leakage near the edge of the pixel unit 11 is suppressed. Further, by arranging the openings 20 regularly, the distribution of the synthetic electric field generated by the openings 20 becomes uniform, so that the effect of suppressing light leakage can be made more uniform.
次に、画素部11のエッジに対応する箇所に設けられた複数の矩形状の開口部による効果について、実施例に基づいてさらに説明する。 Next, the effect of a plurality of rectangular openings provided at locations corresponding to the edges of the pixel unit 11 will be further described based on examples.
図6は、第1実施例の液晶表示装置における画素部11の構造を示す平面図である。なお、第1実施例の液晶表示装置の全体構成については図1、図2に示した通りであり、諸条件については上記した数値例等に沿っている。図6に示すように、実施例の画素部11は、各上側ストライプ状電極2と各下側ストライプ状電極5の交差領域に設けられている。上側ストライプ状電極2は図中上下方向に延在しており、下側ストライプ状電極5は図中左右方向に延在している。画素部11は、1辺の長さがRの正方形状に構成されている。本実施例では、長さRを0.42mmとした。なお、画素部11は必ずしも正方形状である必要はなく長方形状などであってもよい。 FIG. 6 is a plan view showing the structure of the pixel portion 11 in the liquid crystal display device of the first embodiment. The overall configuration of the liquid crystal display device of the first embodiment is as shown in FIGS. 1 and 2, and various conditions are in accordance with the numerical examples described above. As shown in FIG. 6, the pixel portion 11 of the embodiment is provided in an intersecting region of each upper stripe electrode 2 and each lower stripe electrode 5. The upper stripe electrode 2 extends in the vertical direction in the drawing, and the lower stripe electrode 5 extends in the horizontal direction in the drawing. The pixel unit 11 is configured in a square shape with one side having a length R. In this embodiment, the length R is 0.42 mm. Note that the pixel portion 11 does not necessarily have a square shape, and may have a rectangular shape.
各上側ストライプ状電極2には、平面視において画素部11の左側および右側の各エッジに対応する箇所にそれぞれ複数の開口部20が設けられている。なお、図6ではいくつかの開口部20にのみ符号を付す。各開口部20は、それぞれの長手方向が上側ストライプ状電極2の延在方向と略直交しており、長さT1の長辺と幅S1の短辺とを有する。本実施例では、長さT1を0.05mm、幅S1を0.007mmとした。また、本実施例では、隣接する開口部20の長辺の相互間距離(すなわち開口部20の配置ピッチ)A1を0.014mmとした。なお、各開口部20は、必ずしも長方形状である必要はなく正方形状などであってもよい。 Each upper stripe electrode 2 is provided with a plurality of openings 20 at locations corresponding to the left and right edges of the pixel portion 11 in plan view. In FIG. 6, only some of the openings 20 are denoted by reference numerals. Each opening 20 has a longitudinal direction substantially orthogonal to the extending direction of the upper stripe electrode 2 and has a long side having a length T1 and a short side having a width S1. In this embodiment, the length T1 is 0.05 mm and the width S1 is 0.007 mm. In this embodiment, the distance between the long sides of adjacent openings 20 (that is, the arrangement pitch of openings 20) A1 is set to 0.014 mm. In addition, each opening part 20 does not necessarily need to be rectangular shape, and square shape etc. may be sufficient as it.
また、本実施例の上側ストライプ状電極2には、画素部11の上側のエッジ(すなわち下側ストライプ状電極5のエッジ)と重畳する箇所に複数の開口部(第2開口部)21が設けられている。なお、図6では1つの開口部21にのみ符号を付す。各開口部21は、スリット状に形成されており、それぞれの長手方向がストライプ状電極2の延在方向と略直交しており、長さT2の長辺と幅S2の短辺とを有する。本実施例では、長さT2を0.05mm、幅S2を0.02mmとした。なお、各開口部21は、必ずしも長方形状である必要はなく正方形状などであってもよい。また、本実施例では、隣接する開口部21の短辺の相互間距離(すなわち開口部21の配置ピッチ)A2を0.05mmとし、ストライプ状電極2のエッジと当該エッジに最も近い開口部21との相互間距離Bを0.085mmとした。さらに、本実施例では、開口部21の短辺の中心が画素部11のエッジ(すなわち下側ストライプ状電極5のエッジ)と重なるように各開口部21を配置した。このような各開口部21を設けることにより、画素部11の平面視における上側のエッジ付近においては左右方向に対して周期的に順方向の斜め電界が生じる。それにより、画素部11の上側のエッジ付近において、液晶層7の中央における液晶分子の配向方向とは逆方向に斜め電界が生じるので、液晶層7の配向乱れを抑制することができる。なお、画素部11のサイズ等によっては、開口部21を1つだけ設けてもよい。 Further, the upper stripe electrode 2 of this embodiment is provided with a plurality of openings (second openings) 21 at positions overlapping with the upper edge of the pixel portion 11 (that is, the edge of the lower stripe electrode 5). It has been. In FIG. 6, only one opening 21 is denoted by a reference numeral. Each opening 21 is formed in a slit shape, and the longitudinal direction of each opening 21 is substantially orthogonal to the extending direction of the stripe electrode 2 and has a long side having a length T2 and a short side having a width S2. In this embodiment, the length T2 is 0.05 mm and the width S2 is 0.02 mm. In addition, each opening part 21 does not necessarily need to be rectangular shape, and square shape etc. may be sufficient as it. In the present embodiment, the distance between the short sides of adjacent openings 21 (that is, the arrangement pitch of the openings 21) A2 is set to 0.05 mm, and the edge of the stripe electrode 2 and the opening 21 closest to the edge are arranged. And the mutual distance B was set to 0.085 mm. Further, in this embodiment, each opening 21 is arranged so that the center of the short side of the opening 21 overlaps the edge of the pixel portion 11 (that is, the edge of the lower stripe electrode 5). By providing each opening 21 as described above, an oblique electric field in the forward direction is periodically generated with respect to the left-right direction in the vicinity of the upper edge in the plan view of the pixel unit 11. Thereby, an oblique electric field is generated in the vicinity of the upper edge of the pixel portion 11 in the direction opposite to the alignment direction of the liquid crystal molecules at the center of the liquid crystal layer 7, so that the alignment disorder of the liquid crystal layer 7 can be suppressed. Note that only one opening 21 may be provided depending on the size of the pixel portion 11 and the like.
図7は、第1実施例の液晶表示装置の暗表示時における画素部11の顕微鏡観察像を示す図である。図7では1つの画素部11が示されている。なお、図7は図面の視認性の都合上、輝度が調整されている。上記したシミュレーション解析結果と同様に、実施例の液晶表示装置においても、画素部11の左右エッジに対応する箇所に複数の開口部20を設けたことにより画素部11の左右の各エッジ付近における光抜けが抑制されていることがわかる。また、画素部11の上側のエッジ付近における暗領域の発生も抑えられている。この点についてはさらに後述する。 FIG. 7 is a diagram showing a microscope observation image of the pixel unit 11 during dark display of the liquid crystal display device of the first embodiment. In FIG. 7, one pixel portion 11 is shown. In FIG. 7, the brightness is adjusted for the sake of visibility of the drawing. Similar to the simulation analysis results described above, also in the liquid crystal display device of the embodiment, the light in the vicinity of the left and right edges of the pixel unit 11 is provided by providing a plurality of openings 20 at locations corresponding to the left and right edges of the pixel unit 11. It can be seen that omission is suppressed. Further, the occurrence of a dark region near the upper edge of the pixel unit 11 is also suppressed. This point will be further described later.
図8は、第1実施例の液晶表示装置の明表示時における画素部11の顕微鏡観察像を示す図である。図8では横に並んだ3つの画素部11が示されている。第1実施例の液晶表示装置においては、上記のように暗表示時における画素部11の光抜けが抑制されたものの、画素部11の左右エッジに複数の開口部20を設けたことにより当該各開口部20の周辺で暗領域が観察され、画素部11の開口率がいくらか低下している様子が見られる。これについては、以下に説明するようにカイラル材を添加した液晶材料を用いて液晶層7を形成することにより回避可能である。 FIG. 8 is a diagram showing a microscope observation image of the pixel unit 11 during bright display of the liquid crystal display device of the first embodiment. FIG. 8 shows three pixel portions 11 arranged side by side. In the liquid crystal display device according to the first embodiment, although light leakage of the pixel portion 11 during dark display is suppressed as described above, each of the openings is provided by providing a plurality of openings 20 on the left and right edges of the pixel portion 11. A dark region is observed around the opening 20, and it can be seen that the aperture ratio of the pixel 11 is somewhat reduced. This can be avoided by forming the liquid crystal layer 7 using a liquid crystal material to which a chiral material is added as described below.
図9は、第2実施例の液晶表示装置の明表示時における画素部11の顕微鏡観察像を示す図である。なお、第2実施例の液晶表示装置の全体構成については上記した第1実施例と同様であり、液晶層7を形成するための液晶材料にカイラル材が添加されている点が異なっている。カイラル材については、液晶層7の層厚をd、ねじれピッチをpとしたときにd/pが略0.7となるように調整した。また、上側基板と下側基板4の配置については、液晶層7の液晶分子が右回り(上側基板1側から平面視して時計回り)に180°ねじれるように配向処理(本例ではラビング処理)の方向を設定した。第1実施例の場合(図8参照)と比較し、液晶層7にねじれ構造を導入することにより画素部11の左右エッジにおける暗領域が解消されていることがわかる。すなわち、第1実施例に比べ、第2実施例の液晶表示装置のほうが画素部11の開口率をより高められることがわかる。なお、液晶層7のd/pの設定については0.5以上0.8未満、好ましくは0.5以上0.74以下が良好であることが確認されている。 FIG. 9 is a diagram showing a microscope observation image of the pixel portion 11 during bright display of the liquid crystal display device of the second embodiment. The overall configuration of the liquid crystal display device of the second embodiment is the same as that of the first embodiment described above, except that a chiral material is added to the liquid crystal material for forming the liquid crystal layer 7. The chiral material was adjusted so that d / p was about 0.7 when the layer thickness of the liquid crystal layer 7 was d and the twist pitch was p. Further, with respect to the arrangement of the upper substrate and the lower substrate 4, the alignment treatment (rubbing treatment in this example) is performed so that the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 7 are twisted 180 ° clockwise (clockwise when viewed from the upper substrate 1 side). ) Direction. Compared to the case of the first embodiment (see FIG. 8), it can be seen that the dark regions at the left and right edges of the pixel portion 11 are eliminated by introducing a twisted structure into the liquid crystal layer 7. That is, it can be seen that the aperture ratio of the pixel portion 11 can be further increased in the liquid crystal display device of the second embodiment compared to the first embodiment. It has been confirmed that the d / p setting of the liquid crystal layer 7 is 0.5 or more and less than 0.8, preferably 0.5 or more and 0.74 or less.
図10は、比較例の液晶表示装置の明表示時における画素部の顕微鏡観察像を示す図である。比較例の液晶表示装置は、画素部11に各開口部20、21が設けられていない点を除いて、第1実施例の液晶表示装置と同様の構成を備えている。図示のように、画素部の各エッジ付近において暗領域が発生しており、上側のエッジ付近では帯状の暗領域が交差している様子が見られる。この交差点がいわゆるディスクリネーションに該当するものである。図示のように、この暗領域の交差点(ブラッククロス)は画素部ごとに異なる位置に発生している。すなわち、暗領域の交差点の発生箇所には規則性がない。これに対して、上記した図8に示した第1実施例の液晶表示装置では、暗領域の交差点の発生箇所が各開口部21の配置に対応して固定されており、またその形状も画素部ごとの違いが少ないことがわかる。 FIG. 10 is a diagram showing a microscope observation image of the pixel portion during bright display of the liquid crystal display device of the comparative example. The liquid crystal display device of the comparative example has the same configuration as that of the liquid crystal display device of the first embodiment, except that the openings 20 and 21 are not provided in the pixel portion 11. As shown in the figure, a dark region is generated near each edge of the pixel portion, and it can be seen that belt-like dark regions intersect each other near the upper edge. This intersection corresponds to so-called disclination. As shown in the drawing, the intersections (black crosses) of the dark regions occur at different positions for each pixel portion. That is, there is no regularity at the occurrence point of the intersection of the dark region. On the other hand, in the liquid crystal display device of the first embodiment shown in FIG. 8 described above, the location where the dark area intersection occurs is fixed corresponding to the arrangement of the openings 21, and the shape of the liquid crystal display device is also a pixel. It can be seen that there is little difference between parts.
上記した各実施例および比較例の観察結果によれば、電気光学特性においても特に閾値電圧付近にて特性の違いが観察されると考えられる。そこで、(a)比較例の構造を有する液晶表示装置であって液晶層にカイラル材無添加、(b)比較例の構造を有する液晶表示装置であって液晶層にカイラル材添加、(c)液晶層にカイラル材が無添加である第1実施例の液晶表示装置、(d)液晶層にカイラル材が添加されている第2実施例の液晶表示装置の4種類について、正面観察時における電気光学特性を評価した。各液晶表示装置の駆動条件については、1/64デューティ、1/9バイアス、フレーム周波数250Hzとし、オン電圧時の駆動電圧VLCDを変化させたときの透過率を測定した。その測定結果を図11に示す。図11(a)はカイラル材無添加の比較例および実施例(上記a、c)の特性を示し、図11(b)はカイラル材添加の比較例および実施例(上記b、d)の特性を示す。また、各図において「実線」は比較例の特性を示し、「破線」は実施例の特性を示す。図11(a)では、実施例の液晶表示装置は画素部11の開口率がいくぶん低下していることから最大透過率は比較例に比べて低いが、閾値付近のVLCDにおける急峻性は改善されていることがわかる。一方、図11(b)では、実施例の液晶表示装置のほうが比較例に比べて著しく優れた急峻性を示していることがわかる。 According to the observation results of the respective examples and comparative examples described above, it is considered that a difference in characteristics is observed particularly in the vicinity of the threshold voltage in the electro-optical characteristics. Therefore, (a) a liquid crystal display device having a comparative example structure in which no chiral material is added to the liquid crystal layer, (b) a liquid crystal display device having a comparative example structure in which a chiral material is added to the liquid crystal layer, (c) For the four types of liquid crystal display device of the first embodiment in which no chiral material is added to the liquid crystal layer, and (d) the liquid crystal display device of the second embodiment in which the chiral material is added to the liquid crystal layer, the electricity during frontal observation is shown. Optical properties were evaluated. The driving conditions of each liquid crystal display device were 1/64 duty, 1/9 bias, frame frequency 250 Hz, and the transmittance was measured when the driving voltage VLCD at the ON voltage was changed. The measurement results are shown in FIG. FIG. 11 (a) shows the characteristics of the comparative example and the examples (above, a and c) without addition of the chiral material, and FIG. 11 (b) shows the characteristics of the comparative example and the embodiment (above, b and d) with the addition of the chiral material. Indicates. In each figure, the “solid line” indicates the characteristic of the comparative example, and the “broken line” indicates the characteristic of the example. In FIG. 11A, in the liquid crystal display device of the example, the maximum transmittance is lower than that of the comparative example because the aperture ratio of the pixel portion 11 is somewhat lowered, but the steepness in the VLCD near the threshold is improved. You can see that On the other hand, in FIG. 11B, it can be seen that the liquid crystal display device of the example shows significantly superior steepness as compared with the comparative example.
ところで、上記した各実施例においては、画素部11の左右エッジに複数の開口部20を設けることにより光抜けを抑制したが、画素部11の上下エッジも同様にすることができる。 Incidentally, in each of the above-described embodiments, light leakage is suppressed by providing a plurality of openings 20 at the left and right edges of the pixel unit 11, but the same applies to the upper and lower edges of the pixel unit 11.
図12は、上下左右の各エッジに複数の矩形状の開口部が設けられた画素部のシミュレーション解析結果を説明するための図である。図12(a)は上側ストライプ状電極2の構造を示し、図12(b)は下側ストライプ状電極5の構造を示しており、各々、着色された部分が電極に相当する。図12(a)に示すように、上側ストライプ状電極2は、画素部11の左右エッジに対応する箇所に複数の矩形状の開口部20が設けられている(図中では、いくつかの開口部20にのみ符号を付す)。また、図12(b)に示すように、下側ストライプ状電極5は、画素部11の上下エッジに対応する箇所に複数の矩形状の開口部22(第3開口部)が設けられている(図中では、いくつかの開口部22にのみ符号を付す)。本シミュレーション解析における各開口部20のサイズは、縦方向10μm、横方向20μmに設定され、隣接する開口部20の相互間距離、すなわち配置ピッチは20μmに設定された。各開口部22のサイズ、配置ピッチも同様である。その他のシミュレーション条件については上記と同様である。図12(c)は、1つの画素部11についての透過率分布の計算結果である。図示のように、画素部11の上下左右の各エッジ付近において、光抜けが生じるもののその輝度が大幅に抑制されていることがわかる。したがって、画素部11の上下左右の各エッジに開口部を設けることで、電気光学特性における閾値付近の光抜けが一層抑制され、かつ急峻性がさらに改善されると考えられる。 FIG. 12 is a diagram for explaining a simulation analysis result of a pixel portion in which a plurality of rectangular openings are provided at each of the top, bottom, left, and right edges. FIG. 12A shows the structure of the upper stripe electrode 2, and FIG. 12B shows the structure of the lower stripe electrode 5. Each colored portion corresponds to an electrode. As shown in FIG. 12A, the upper stripe electrode 2 is provided with a plurality of rectangular openings 20 at positions corresponding to the left and right edges of the pixel portion 11 (in the figure, several openings are provided). Only the part 20 is provided with a reference numeral). Further, as shown in FIG. 12B, the lower striped electrode 5 is provided with a plurality of rectangular openings 22 (third openings) at locations corresponding to the upper and lower edges of the pixel portion 11. (In the figure, only some of the openings 22 are labeled). The size of each opening 20 in this simulation analysis was set to 10 μm in the vertical direction and 20 μm in the horizontal direction, and the distance between adjacent openings 20, that is, the arrangement pitch was set to 20 μm. The same applies to the size and arrangement pitch of the openings 22. Other simulation conditions are the same as described above. FIG. 12C shows the calculation result of the transmittance distribution for one pixel unit 11. As shown in the drawing, it can be seen that light is lost near the top, bottom, left, and right edges of the pixel unit 11 but the luminance is greatly suppressed. Therefore, by providing openings at the top, bottom, left, and right edges of the pixel unit 11, it is considered that light leakage near the threshold in the electro-optical characteristics is further suppressed and the steepness is further improved.
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記においては画素部11の左右の各エッジに複数の開口部20を設けていたが、いずれか一方のエッジにのみ複数の開口部20を設けても、これらを設けない場合に比較して光漏れを抑制する効果が得られることは明らかである。複数の開口部22についても同様である。また、上記においては画素部11の上側エッジにのみ複数の開口部21を設けていたが、下側にも複数の開口部21を設けるようにしてもよい。 In addition, this invention is not limited to the content of embodiment mentioned above, In the range of the summary of this invention, it can change and implement variously. For example, in the above description, the plurality of openings 20 are provided on the left and right edges of the pixel unit 11, but even when the plurality of openings 20 are provided only on one of the edges, compared to a case where these are not provided. Obviously, the effect of suppressing light leakage can be obtained. The same applies to the plurality of openings 22. In the above description, the plurality of openings 21 are provided only on the upper edge of the pixel unit 11. However, a plurality of openings 21 may be provided on the lower side.
1…上側基板(第1基板)、2…上側ストライプ状電極(第1電極)、3…配向膜、4…下側基板(第2基板)、5…下側ストライプ状電極(第2電極)、6…配向膜、7…液晶層、8…上側偏光板(第1偏光板)、9…下側偏光板(第2偏光板)、10…ダイレクター、11…画素部、20、21、22…開口部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Upper substrate (1st substrate), 2 ... Upper stripe electrode (1st electrode), 3 ... Alignment film, 4 ... Lower substrate (2nd substrate), 5 ... Lower stripe electrode (2nd electrode) , 6 ... alignment film, 7 ... liquid crystal layer, 8 ... upper polarizing plate (first polarizing plate), 9 ... lower polarizing plate (second polarizing plate), 10 ... director, 11 ... pixel portion, 20, 21, 22 ... opening
Claims (7)
互いの一面側を対向して配置された第1基板及び第2基板と、
前記第1基板の一面側に設けられており、第1方向に延在する帯状の第1電極と、
前記第2基板の一面側に設けられており、前記第1方向と交差する第2方向に延在する帯状の第2電極と、
前記第1基板の一面側と前記第2基板の一面側との相互間に設けられており、誘電率異方性が負である液晶材料を含有し、かつ略垂直配向した液晶層と、
前記第1基板及び前記第2基板を挟んで配置された一対の偏光板と、
を含み、
前記第1電極は、前記第2電極との交差領域において前記第1方向に沿った少なくとも一方のエッジに設けられ、前記第1方向に沿って規則的に配列された複数の第1開口部を有し、
前記複数の第1開口部は、各々が平面視において前記第2方向に沿った2つの辺を有し、
前記一対の偏光板は、各々の吸収軸がいずれも前記複数の第1開口部の各々の前記2つの辺との間で略45°の角度を有するように斜交する、
液晶表示装置。 A liquid crystal display device driven by a simple matrix,
A first substrate and a second substrate disposed so as to face each other on one side;
A band-shaped first electrode provided on one surface side of the first substrate and extending in a first direction;
A belt-like second electrode provided on one surface side of the second substrate and extending in a second direction intersecting the first direction;
A liquid crystal layer provided between the one surface side of the first substrate and the one surface side of the second substrate, containing a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy and substantially vertically aligned;
A pair of polarizing plates disposed across the first substrate and the second substrate;
Including
The first electrode is provided at at least one edge along the first direction in a crossing region with the second electrode, and includes a plurality of first openings arranged regularly along the first direction. Have
Each of the plurality of first openings has two sides along the second direction in plan view,
The pair of polarizing plates obliquely cross so that each absorption axis has an angle of approximately 45 ° between each of the two sides of each of the plurality of first openings.
Liquid crystal display device.
請求項1に記載の液晶表示装置。 The pair of polarizing plates are disposed such that the absorption axes of the pair of polarizing plates are substantially orthogonal to each other.
The liquid crystal display device according to claim 1 .
請求項1又は2に記載の液晶表示装置。 Each of the plurality of first openings has a structure in which the edge is cut out in a substantially rectangular shape and opened at a portion corresponding to one side of the rectangle.
The liquid crystal display device according to claim 1 or 2.
請求項1〜3の何れか1項に記載の液晶表示装置。 The plurality of first openings are provided on both the one edge and the other edge along the first direction in the intersection region.
The liquid crystal display device according to any one of claims 1-3.
請求項1〜4の何れか1項に記載の液晶表示装置。 The first electrode further includes a second opening provided so as to overlap with at least one edge of the second electrode along the second direction in a region intersecting with the second electrode.
The liquid crystal display device according to any one of claims 1-4.
請求項1〜4の何れか1項に記載の液晶表示装置。 The second electrode further includes a plurality of third openings provided at at least one edge along the second direction in a region intersecting with the first electrode.
The liquid crystal display device according to any one of claims 1-4.
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