[go: up one dir, main page]

JP2005062387A - Liquid crystal display element - Google Patents

Liquid crystal display element Download PDF

Info

Publication number
JP2005062387A
JP2005062387A JP2003291194A JP2003291194A JP2005062387A JP 2005062387 A JP2005062387 A JP 2005062387A JP 2003291194 A JP2003291194 A JP 2003291194A JP 2003291194 A JP2003291194 A JP 2003291194A JP 2005062387 A JP2005062387 A JP 2005062387A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
display element
crystal display
pixel
opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003291194A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiya Otake
利也 大竹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Display Central Inc
Original Assignee
Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd filed Critical Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Priority to JP2003291194A priority Critical patent/JP2005062387A/en
Publication of JP2005062387A publication Critical patent/JP2005062387A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display element having proper display characteristics in all directions both in transmissive display and in reflective display. <P>SOLUTION: The liquid crystal display element includes in a pixel a transmissive opening part B for performing the display by transmitting a part of an incident light from a light source disposed on the back side and a reflective opening part A for performing the display by reflecting an external light, in which a liquid crystal layer is perpendicularly aligned. The shape of each pixel is approximately square. The transmissive opening part B has the shape approximately point symmetrical with respect to the central point of the pixel, for example square, polygonal, circular, or the like. Further, a projected part or a recessed part for regulating the direction in which the liquid crystal molecule is inclined is formed at the central point of each pixel. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、透過開口部と反射開口部を備えたいわゆる半透過型の液晶表示素子に関するものであり、視角特性の偏りを解消するための技術に関する。   The present invention relates to a so-called transflective liquid crystal display element having a transmissive opening and a reflective opening, and relates to a technique for eliminating the bias in viewing angle characteristics.

近年、液晶表示素子は、ノートパソコン、モニター、カーナビゲーション、関数電卓、中小型TV等、様々な分野に応用されている。なかでも反射型液晶表示素子は、バックライトが不要であることから、低消費電力、且つ薄型軽量といった利点を活かすべく、モバイルPC等の携帯機器用ディスプレイへの応用が検討されている。   In recent years, liquid crystal display elements have been applied to various fields such as notebook computers, monitors, car navigation systems, scientific calculators, and small and medium-sized TVs. In particular, since the reflective liquid crystal display element does not require a backlight, application to a portable device display such as a mobile PC is being studied in order to take advantage of low power consumption, thinness, and light weight.

反射型液晶表示素子は、基本的には紙と同様、外光を利用して表示するものであるため、使用環境自体が暗いと表示画面も暗くなり、表示を視認することが難しくなる。特に、暗闇では表示が全く見えなくなり、表示装置として利用することができない。そこで、周囲が暗い場合には内蔵した光源を発光して表示を行う方式の液晶表示素子が脚光を浴びている。このような液晶表示素子としては、光源を液晶表示素子の背後に配置したバックライト方式の半透過型のものや、光源を液晶表示素子の前に配置したフロントライト方式の反射型のもの等が提案されている。   Since the reflective liquid crystal display element is basically a display using outside light like paper, the display screen also becomes dark when the use environment itself is dark, making it difficult to visually recognize the display. In particular, the display is completely invisible in the dark and cannot be used as a display device. Therefore, when the surroundings are dark, a liquid crystal display element that performs display by emitting light from a built-in light source is in the spotlight. Examples of such a liquid crystal display element include a backlight type transflective type in which a light source is disposed behind the liquid crystal display element, and a front light type reflective type in which the light source is disposed in front of the liquid crystal display element. Proposed.

特に、半透過型液晶表示素子は、従来から利用されている透過型液晶表示素子とほとんど同じ材料で製造できることから、設備の共有化や部材コストの抑制、開発費の削減等のメリットが多く、携帯電話やPDA(Personal Digital Assistant)等の表示素子として既に実用化されている。   In particular, since the transflective liquid crystal display element can be manufactured with almost the same material as the transmissive liquid crystal display element conventionally used, there are many merits such as sharing of equipment, suppression of member cost, reduction of development cost, It has already been put into practical use as a display device for mobile phones, PDAs (Personal Digital Assistants) and the like.

ただし、一般に半透過型液晶表示素子では、透過表示特性と反射表示特性の両方について十分な光利用効率を実現することは難しい。そこで、このような問題を解決する手段として、様々な液晶表示モードが提案されている(例えば、特許文献1等を参照)。   However, it is generally difficult for a transflective liquid crystal display element to achieve sufficient light utilization efficiency for both transmissive display characteristics and reflective display characteristics. Accordingly, various liquid crystal display modes have been proposed as means for solving such problems (see, for example, Patent Document 1).

光利用効率の高い半透過型液晶表示素子を考えた場合、例えば画素を透過開口部と反射開口部に分割し、それぞれの領域での液晶層厚を異なるようにしたホモジニアスモードを利用するのが有利である。ホモジニアスモードでは、液晶分子が同一方向に配列しているため構造が単純で、位相差板等を用いた光学的な補償が容易であるため視角が広い表示を実現することができる。   When considering a transflective liquid crystal display element with high light utilization efficiency, for example, it is possible to use a homogeneous mode in which a pixel is divided into a transmissive opening and a reflective opening, and the liquid crystal layer thickness is different in each region. It is advantageous. In the homogeneous mode, since the liquid crystal molecules are arranged in the same direction, the structure is simple, and optical compensation using a retardation plate or the like is easy, so that a display with a wide viewing angle can be realized.

しかしながら、上記ホモジニアスモードにおいては、通常の液晶表示における印加電圧(4V程度)では液晶層と基板の界面付近の液晶分子が十分に動作せず、十分な黒表示ができないことが知られている。これを解決するためには、10V以上の印加電圧が必要になるが、駆動回路に負荷がかかるとともに、消費電力が増えてしまうという不都合が生ずる。   However, in the homogeneous mode, it is known that the liquid crystal molecules in the vicinity of the interface between the liquid crystal layer and the substrate do not operate sufficiently at the applied voltage (about 4 V) in normal liquid crystal display, and sufficient black display cannot be performed. In order to solve this problem, an applied voltage of 10 V or more is required. However, there are disadvantages that a load is applied to the drive circuit and power consumption increases.

これを避けるためには、ホモジニアスモードの代わりに垂直配向モードを用いることが有効であり、このような垂直配向モードを利用した半透過型液晶表示素子も開発されている(例えば、特許文献2や特許文献3等を参照)。垂直配向モードでは、電圧を印加していない状態で黒表示する(いわゆるノーマリブラック)ため、印加電圧によらず十分な黒表示を実現することができ、コントラストも高い。また、電圧印加時の液晶分子が倒れる方向を画素内で複数方向に規定すること(いわゆるMVA:Multi Domain Vertical Alignment Mode)により、広い視角特性を実現することができる。
特開平11−242226号公報 特開2002−350853号公報 特開2002−287158号公報
In order to avoid this, it is effective to use the vertical alignment mode instead of the homogeneous mode, and a transflective liquid crystal display element using such a vertical alignment mode has been developed (for example, Patent Document 2 and (See Patent Document 3). In the vertical alignment mode, black display is performed in a state where no voltage is applied (so-called normally black). Therefore, sufficient black display can be realized regardless of the applied voltage, and the contrast is high. In addition, wide viewing angle characteristics can be realized by defining the direction in which the liquid crystal molecules are tilted when a voltage is applied in a plurality of directions within the pixel (so-called MVA: Multi Domain Vertical Alignment Mode).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-242226 JP 2002-350853 A JP 2002-287158 A

しかしながら、特許文献2に記載されるような垂直配向モードを利用した半透過型液晶表示素子の場合、透過開口部においては、突起が形成されているため電圧印加により液晶分子が多軸配向し、視角が広くなるが、反射開口部では電圧印加時に液晶分子の配向方向の安定が悪く、同時に方位角により著しく偏りのある配向となるため、視角特性に偏りが生じてしまうという問題がある。   However, in the case of a transflective liquid crystal display element using a vertical alignment mode as described in Patent Document 2, since a projection is formed in the transmissive opening, liquid crystal molecules are multiaxially aligned by voltage application, Although the viewing angle becomes wider, the orientation of the liquid crystal molecules is not stable when a voltage is applied at the reflection opening, and at the same time, the orientation is remarkably biased depending on the azimuth angle.

上記の問題を解消するには、例えば特許文献3に記載されるように、各画素において、透過開口部と反射開口部の双方に電極のない部分や突起状の構造物を設けることも考えられるが、微細な画素内に複数の突起等を形成するのは難しく、また、1つの画素内にも関わらず透過開口部と反射開口部で独立に液晶の分割が行われることから、やはり視角特性に偏りが生ずる虞れがある。   In order to solve the above problem, for example, as described in Patent Document 3, it is considered that each pixel is provided with a portion having no electrode or a protruding structure in both the transmission opening and the reflection opening. However, it is difficult to form a plurality of protrusions in a fine pixel, and the liquid crystal is divided independently at the transmissive opening and the reflective opening despite the fact that it is within one pixel. There is a risk that bias will occur.

また、特許文献2や特許文献3に記載されるように、通常の長方形の画素形状で垂直配向モードを用いた場合、透過開口部の面積が制限され、明るい透過表示ができないという不都合もある。全方位に渡って良好な透過視角特性を得るためには、透過開口形状に対称性が要求され、対称形状の透過開口部を長方形の画素内に配置しようとすると、透過開口部の面積は限られたものとなる。   Further, as described in Patent Document 2 and Patent Document 3, when the vertical alignment mode is used with a normal rectangular pixel shape, there is a disadvantage that the area of the transmissive opening is limited and bright transmissive display cannot be performed. In order to obtain good transmission viewing angle characteristics in all directions, symmetry is required for the shape of the transmissive aperture, and when the symmetric transmissive aperture is arranged in a rectangular pixel, the area of the transmissive aperture is limited. It will be

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものである。すなわち、本発明は、垂直配向モードを用いた半透過型の液晶表示素子において、透過表示においても反射表示においても全方位に亘って表示特性が良好な液晶表示素子を提供することを目的とする。また、本発明は、透過開口部の面積を自由に設定することができ、透過/反射比を使用目的等に合わせて最適に設定して表示することができる液晶表示素子を提供することを目的とする。   The present invention has been proposed in view of such a conventional situation. That is, an object of the present invention is to provide a transflective liquid crystal display element using a vertical alignment mode, which has excellent display characteristics in all directions in both transmissive display and reflective display. . Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display element in which the area of the transmissive opening can be freely set and the transmissive / reflective ratio can be optimally set according to the purpose of use. And

上述の目的を達成するために、本発明の液晶表示素子は、次のような構成を有する。先ず、本発明の液晶表示素子は、背面に配置された光源から入射した光の一部を透過して表示を行う透過開口部と、外光を反射して表示を行う反射開口部を画素内に有する液晶表示素子である。また、液晶層が垂直配向されている液晶表示素子である。このような液晶表示素子において、各画素の形状が略々正方形とされるとともに、前記透過開口部は、画素の中心点に対して略点対称な形状とされていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the liquid crystal display element of the present invention has the following configuration. First, the liquid crystal display element of the present invention includes a transmissive aperture for transmitting a part of light incident from a light source arranged on the back surface and displaying a reflective aperture for reflecting an external light in a pixel. A liquid crystal display element. Further, the liquid crystal display element has a vertically aligned liquid crystal layer. In such a liquid crystal display element, each pixel has a substantially square shape, and the transmission opening has a substantially point-symmetric shape with respect to the center point of the pixel.

本発明の液晶表示素子では、液晶層が垂直配向されており、いわゆるMVA等により電圧印加時の液晶分子が倒れる方向が規定され、広い視角特性を実現される。このとき、画素の形状が略正方形とされるとともに、透過開口部が画素の中心点に対して略点対称な形状とされているので、透過開口部における多軸配向の中心と、画素(したがって反射開口部)における多軸配向の中心とが一致し、透過開口部と反射開口部とで同等の視角特性が実現される。   In the liquid crystal display element of the present invention, the liquid crystal layer is vertically aligned, and so-called MVA or the like defines the direction in which the liquid crystal molecules tilt when a voltage is applied, thereby realizing a wide viewing angle characteristic. At this time, since the shape of the pixel is substantially square and the transmissive aperture is substantially symmetric with respect to the center point of the pixel, the center of the multiaxial orientation in the transmissive aperture and the pixel (therefore, accordingly) The center of multiaxial orientation in the reflection opening) coincides, and the same viewing angle characteristic is realized in the transmission opening and the reflection opening.

また、画素形状が点対称な形状である正方形とされるとともに、透過開口部が画素の中心点に対して略点対称な形状とされているので、透過開口部の大きさは、画素形状を長方形とした場合のように画素形状によって制約されることがなくなる。したがって、透過開口部の大きさは、画素内において任意の大きさに自由に設定すればよく、透過/反射比が使用目的等に合わせて最適に設定される。   In addition, the pixel shape is a point-symmetrical square and the transmission opening is substantially point-symmetric with respect to the center point of the pixel, so the size of the transmission opening is the same as the pixel shape. It is no longer limited by the pixel shape as in the case of a rectangle. Therefore, the size of the transmissive opening may be freely set to an arbitrary size in the pixel, and the transmission / reflection ratio is optimally set according to the purpose of use.

本発明によれば、液晶層が垂直配向された半透過型の液晶表示素子において、画素の形状を略正方形とするとともに、透過開口部を画素の中心点に対して略点対称な形状としているので、透過表示においても反射表示においても全方位に亘って表示特性を良好なものとすることができる。また、本発明の液晶表示素子においては、透過開口部の面積を自由に設定することができ、透過/反射比を使用目的等に合わせて最適に設定することが可能である。   According to the present invention, in the transflective liquid crystal display element in which the liquid crystal layer is vertically aligned, the shape of the pixel is substantially square, and the transmissive opening is substantially symmetric with respect to the center point of the pixel. Therefore, display characteristics can be improved over all directions in both transmissive display and reflective display. In the liquid crystal display element of the present invention, the area of the transmission opening can be freely set, and the transmission / reflection ratio can be optimally set according to the purpose of use.

以下、本発明を適用した半透過型の液晶表示素子について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, a transflective liquid crystal display element to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

先ず、本実施形態の半透過型液晶表示素子の断面構造を図1に示す。半透過型液晶表示素子1も、基本的には通常の液晶表示素子と同様の構成を有し、一対のガラス基板で液晶セルを構成し、その間隙に液晶材料を封入して液晶層が形成されている。本実施形態の半透過型液晶表示素子1も例外ではなく、上側ガラス基板2と下側ガラス基板3の間に液晶層4が封入されている。   First, the cross-sectional structure of the transflective liquid crystal display element of this embodiment is shown in FIG. The transflective liquid crystal display element 1 also has basically the same structure as a normal liquid crystal display element, and a liquid crystal cell is formed by a pair of glass substrates, and a liquid crystal material is sealed in the gap to form a liquid crystal layer. Has been. The transflective liquid crystal display element 1 of this embodiment is no exception, and a liquid crystal layer 4 is sealed between an upper glass substrate 2 and a lower glass substrate 3.

上側ガラス基板2は、対向基板に相当するものであり、液晶層4側の面には、各画素に対応してカラーフィルタ層5が形成されるとともに、その表面を覆ってITO等の透明導電材料からなる透明電極6が全面に形成されている。カラーフィルタ層5は、顔料や染料によって各色に着色された樹脂層であり、例えばR,G,Bの各色のフィルタ層が組み合わされて構成されている。また、各カラーフィルタ層5の境界部分には、コントラスト向上等を目的として、いわゆるブラックマトリクス層7が形成されている。   The upper glass substrate 2 corresponds to a counter substrate, and a color filter layer 5 corresponding to each pixel is formed on the surface on the liquid crystal layer 4 side, and the surface is covered with a transparent conductive material such as ITO. A transparent electrode 6 made of a material is formed on the entire surface. The color filter layer 5 is a resin layer colored in colors by pigments or dyes, and is configured by combining filter layers of R, G, B colors, for example. A so-called black matrix layer 7 is formed at the boundary between the color filter layers 5 for the purpose of improving the contrast.

下側ガラス基板3は、いわゆるアレイ基板に相当するもので、各画素に対応して画素電極及びスイッチング素子である薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)がマトリクス状に形成されるとともに、画素電極に電気信号を送るための信号線と、スイッチング素子である薄膜トランジスタに信号を供給するためのゲート線とが、互いに直交して配線されている。   The lower glass substrate 3 corresponds to a so-called array substrate, and pixel electrodes and thin film transistors (TFTs) as switching elements are formed in a matrix corresponding to each pixel, and the pixel electrodes are electrically connected. A signal line for sending a signal and a gate line for supplying a signal to a thin film transistor which is a switching element are wired orthogonally to each other.

本実施形態の半透過型液晶表示素子では、各画素電極として反射電極8が形成された反射開口部Aと、透明電極9が形成された透過開口部Bとに面積的に分割されている。このような半透過型液晶表示素子では、反射開口部Aにおいては外光を利用し、透過開口部Bにおいては背面側に配されたバックライト10を光源として画像表示が行われる。   In the transflective liquid crystal display element of the present embodiment, the area is divided into a reflective opening A in which a reflective electrode 8 is formed as each pixel electrode and a transparent opening B in which a transparent electrode 9 is formed. In such a transflective liquid crystal display element, external light is used in the reflective aperture A, and image display is performed in the transmissive aperture B using the backlight 10 disposed on the back side as a light source.

以下、アレイ基板である下側ガラス基板3について詳述すると、下側ガラス基板3の上側ガラス基板2との対向面側のうち、反射開口部に対応する領域においては、表面に微細凹凸が形成された絶縁層11が形成され、その上に例えばアルミニウム等の光反射効率の高い金属材料等からなる反射電極8が形成されるとともに、この反射電極8に隠れる位置に液晶駆動用スイッチング素子としてのTFT12が形成されている。微細凹凸が形成される絶縁層11上に反射電極8を形成することで、反射電極8にも微細凹凸が反映され、外光を反射する際に散乱により反射光が均一化される。また、絶縁層11は、反射開口部における液晶層4の厚み(セルギャップ)を調整する役割も果たす。スイッチング素子であるTFT12は、反射電極8の背面側に位置しているので、画像表示の際に妨げとなることはない。   Hereinafter, the lower glass substrate 3 which is an array substrate will be described in detail. In the surface of the lower glass substrate 3 facing the upper glass substrate 2, in the region corresponding to the reflective opening, fine irregularities are formed on the surface. The insulating layer 11 is formed, and the reflective electrode 8 made of a metal material having a high light reflection efficiency such as aluminum is formed thereon, and a liquid crystal driving switching element is formed at a position hidden by the reflective electrode 8. A TFT 12 is formed. By forming the reflective electrode 8 on the insulating layer 11 on which the fine irregularities are formed, the fine irregularities are reflected also on the reflective electrode 8, and the reflected light is made uniform by scattering when reflecting external light. The insulating layer 11 also serves to adjust the thickness (cell gap) of the liquid crystal layer 4 in the reflective opening. Since the TFT 12 serving as a switching element is positioned on the back side of the reflective electrode 8, there is no hindrance during image display.

一方、透過開口部においては、上記絶縁層11は形成されておらず、ITO等の透明導電材料からなる透明電極9のみが形成されている。したがって、この透過開口部においては、バックライト10からの光が下側ガラス基板3及び透明電極9を透過して液晶層4へと入射され、画像表示光として上側ガラス基板2側から観察される。   On the other hand, in the transmissive opening, the insulating layer 11 is not formed, and only the transparent electrode 9 made of a transparent conductive material such as ITO is formed. Therefore, in this transmissive opening, light from the backlight 10 passes through the lower glass substrate 3 and the transparent electrode 9 and enters the liquid crystal layer 4, and is observed as image display light from the upper glass substrate 2 side. .

本実施形態の半透過型液晶表示素子は、透過開口部のセルギャップが反射開口部のセルギャップより厚くされた、いわゆるマルチギャップ方式の半透過型液晶表示素子である。したがって、下側ガラス基板3において、セルギャップの薄い領域(反射開口部)とセルギャップの厚い領域(透過開口部)との境界で、絶縁層11の厚さ分に相当する段差を有することになるが、この部分では、絶縁層11の厚みに勾配を設け、傾斜部11aとすることで急峻な段差を解消している。   The transflective liquid crystal display element of this embodiment is a so-called multi-gap type transflective liquid crystal display element in which the cell gap of the transmissive opening is thicker than the cell gap of the reflective opening. Therefore, the lower glass substrate 3 has a step corresponding to the thickness of the insulating layer 11 at the boundary between the region with a small cell gap (reflection opening) and the region with a large cell gap (transmission opening). However, in this portion, a steep step is eliminated by providing a gradient in the thickness of the insulating layer 11 and forming the inclined portion 11a.

なお、上側ガラス基板2及び下側ガラス基板3の液晶層4と接する面には、液晶層4を構成する液晶分子を所定の方向に配向させる配向膜が形成されるが、配向膜としては、この種の液晶表示素子に用いられる通常の配向膜を用いることができ、ここではその説明は省略する。   An alignment film that aligns liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 4 in a predetermined direction is formed on the surfaces of the upper glass substrate 2 and the lower glass substrate 3 that are in contact with the liquid crystal layer 4. A normal alignment film used for this type of liquid crystal display element can be used, and the description thereof is omitted here.

また、上側ガラス基板2の液晶層4と接する面とは反対側の面には、それぞれ第1の偏光板13、第1のλ/2板14、及び第1のλ/4板15が配置されている。同様に、下側ガラス基板3の液晶層4と接する面とは反対側の面には、第2の偏光板16、第2のλ/2板17、及び第2のλ/4板18が配置されている。なお、λ/2板14、17は、位相差値が270nm程度の位相差板であり、λ/4板15、18は位相差値が140nm前後の位相差板を示すが、位相差値を限定するものではない。また、フィルムの構成もこれに限定されず、例えばλ/2板14、17のいずれか一方、あるいは両方を除くこともでき、そうすることにより製造コストを低減することができる。さらに、本願発明の液晶表示素子を説明する上で必要でない保護絶縁層や容量電極等については、簡略化のため図示や説明は省略した。   A first polarizing plate 13, a first λ / 2 plate 14, and a first λ / 4 plate 15 are disposed on the surface of the upper glass substrate 2 opposite to the surface in contact with the liquid crystal layer 4. Has been. Similarly, a second polarizing plate 16, a second λ / 2 plate 17, and a second λ / 4 plate 18 are provided on the surface of the lower glass substrate 3 opposite to the surface in contact with the liquid crystal layer 4. Has been placed. The λ / 2 plates 14 and 17 are retardation plates having a retardation value of about 270 nm, and the λ / 4 plates 15 and 18 are retardation plates having a retardation value of around 140 nm. It is not limited. Further, the configuration of the film is not limited to this, and for example, either one or both of the λ / 2 plates 14 and 17 can be removed, and the manufacturing cost can be reduced by doing so. Further, for the sake of simplification, illustration and description of the protective insulating layer, the capacitor electrode, and the like that are not necessary for describing the liquid crystal display element of the present invention are omitted.

本実施形態の液晶表示素子は、透明電極9に入射するバックライト10からの光及び反射電極8に入射する外光を垂直配向した液晶層4への電圧印加により位相変調を与えて表示を行う、いわゆる垂直配向モードの半透過型の液晶表示素子である。   The liquid crystal display element of the present embodiment performs display by applying phase modulation to the liquid crystal layer 4 in which light from the backlight 10 incident on the transparent electrode 9 and external light incident on the reflective electrode 8 are vertically aligned. This is a so-called vertical alignment mode transflective liquid crystal display element.

ここで、図1に示すように、各画素電極は透過開口部Bと反射開口部Aに面積的に分割されており、透明電極9が透過開口部、反射電極8が反射開口部に対応している。透過開口部Bと反射開口部Aにおいては、絶縁層11によって液晶層4の厚みが異なっているが、各部における液晶層4の厚みは、使用する液晶の種類によって適当な値に設定することができる。例えば、本実施形態では、屈折率異方性Δn=0.09のn型ネマティック液晶を用い、透過開口部Bの液晶層厚d1=4.0μm、反射開口部Aの液晶層厚d2=2.0μmとした。   Here, as shown in FIG. 1, each pixel electrode is divided into a transmission opening B and a reflection opening A in an area, and the transparent electrode 9 corresponds to the transmission opening and the reflection electrode 8 corresponds to the reflection opening. ing. In the transmissive opening B and the reflective opening A, the thickness of the liquid crystal layer 4 differs depending on the insulating layer 11, but the thickness of the liquid crystal layer 4 in each part can be set to an appropriate value depending on the type of liquid crystal used. it can. For example, in the present embodiment, an n-type nematic liquid crystal having a refractive index anisotropy Δn = 0.09 is used, the liquid crystal layer thickness d1 of the transmission opening B = 4.0 μm, and the liquid crystal layer thickness d2 = 2 of the reflection opening A. 0.0 μm.

また、透過開口部Bの中心位置に対応して、上側ガラス基板2の液晶層4と接する面には、樹脂突起19が設けられている。この樹脂突起19は、液晶層4の液晶分子の配向を制御するために設けられるものであり、いわゆるMVAによって電圧印加時の液晶分子が倒れる方向を規定する役割を果たす。   Further, a resin protrusion 19 is provided on the surface of the upper glass substrate 2 in contact with the liquid crystal layer 4 corresponding to the center position of the transmission opening B. The resin protrusion 19 is provided to control the alignment of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 4 and plays a role of defining the direction in which the liquid crystal molecules are tilted when a voltage is applied by so-called MVA.

なお、液晶分子の倒れる方向を規定する構造としては、前記樹脂突起19に限らず、例えば柱状スペーサや、透明電極6に形成された凹部(孔やスリット等)であってもよい。また、本実施形態では、樹脂突起19の底部形状を円形としたが、これに限定されるものではなく、適当な多角形等であっても構わない。   The structure that defines the direction in which the liquid crystal molecules are tilted is not limited to the resin protrusion 19, and may be, for example, a columnar spacer or a recess (hole, slit, or the like) formed in the transparent electrode 6. Further, in the present embodiment, the bottom shape of the resin protrusion 19 is circular, but is not limited to this, and may be an appropriate polygon or the like.

画素内の樹脂突起19及び透過開口部Bの位置関係は、本実施形態のように、画素の中心に樹脂突起19及び透過開口部Bの中心が一致するように配置するのが望ましく、この場合に、より視角特性は均一になる。しかしながら、これらの位置関係は必ずしも上記に限定されるものではなく、TFT等の駆動素子や画素容量電極等の位置関係、あるいは画素の形状や透過開口部Bの形状等によっては、適宜上記位置関係をずらすことも可能である。   The positional relationship between the resin protrusion 19 and the transmissive opening B in the pixel is desirably arranged so that the center of the resin protrusion 19 and the transmissive opening B coincides with the center of the pixel as in this embodiment. Furthermore, the viewing angle characteristic becomes more uniform. However, these positional relationships are not necessarily limited to those described above. The positional relationship is appropriately determined depending on the positional relationship of a driving element such as a TFT, the pixel capacitor electrode, or the like, or the shape of the pixel and the shape of the transmission opening B. It is also possible to shift.

図2に、本実施形態の液晶表示素子における画素の平面配置の模式図を示す。図2に示すように、本実施形態の液晶表示素子では、信号線S及びゲート線Gによって区画され反射電極8や透明電極9が形成される1つの画素は、正方形に近い形状をしている。ここで、各画素の形状は、正確に正方形(長辺と短辺の比が1)であることが理想的であるが、これに限らず、ほぼ正方形であればよい。例えば、各画素において、長辺と短辺の比は、1〜1.5の間で自由に設定することができる。特に、略正方形画素の長辺と短辺の比を1.5とした場合には、従来の半透過型液晶表示素子と同じサイズのものを同じ画素数で構成することができる。   FIG. 2 is a schematic diagram of a planar arrangement of pixels in the liquid crystal display element of the present embodiment. As shown in FIG. 2, in the liquid crystal display element of the present embodiment, one pixel that is partitioned by the signal line S and the gate line G and on which the reflective electrode 8 and the transparent electrode 9 are formed has a shape close to a square. . Here, it is ideal that the shape of each pixel is exactly a square (ratio of long side to short side is 1). However, the shape is not limited to this and may be almost square. For example, in each pixel, the ratio of the long side to the short side can be freely set between 1 and 1.5. In particular, when the ratio of the long side to the short side of a substantially square pixel is 1.5, the same size as a conventional transflective liquid crystal display element can be configured with the same number of pixels.

図3及び図4は、各画素を拡大して示すものである。各画素の形状は、ほぼ正方形であり、また、透明電極9が臨む透過開口部Bもほぼ正方形となっている。そして、透過開口部Bの中心点は画素の中心点とほぼ一致するように配置されている。したがって、反射電極8に対応する反射開口部Aは、図3中斜線領域として示されるように、透過開口部Bの周囲に正方形の枠状の領域として配置されることになる。   3 and 4 show each pixel in an enlarged manner. The shape of each pixel is substantially square, and the transmissive opening B where the transparent electrode 9 faces is also substantially square. The center point of the transmissive aperture B is arranged so as to substantially coincide with the center point of the pixel. Therefore, the reflective opening A corresponding to the reflective electrode 8 is arranged as a square frame-shaped region around the transmissive opening B as shown by the hatched region in FIG.

なお、透過開口部Bの形状は、6角形や8角形等の多角形、あるいは略円形としてもよく、透過開口部Bの中心点に対して略点対称となる形状であればよい。図5は、透過開口部Bの形状を8角形とした例を、また図6は、透過開口部Bを円形とした例を示す。透過開口部Bの形状を略点対称となる形状とすれば、透過開口部B、反射開口部Aのいずれにおいても点対称な液晶配列となるため、本発明の効果が得られる。この場合、透過開口部Bの形状が円に近い形状となるほど、電圧印加時の液晶分子の配列が安定し、全方位で同じ視角特性に近付いていく。透過開口部Bの形状を円形とすれば、ほぼ完全に全方位で同じ視角特性となる。   The shape of the transmission opening B may be a polygon such as a hexagon or an octagon, or a substantially circular shape, as long as the shape is substantially point-symmetric with respect to the center point of the transmission opening B. FIG. 5 shows an example in which the shape of the transmission opening B is an octagon, and FIG. 6 shows an example in which the transmission opening B is circular. If the shape of the transmissive aperture B is substantially point-symmetric, the liquid crystal alignment is symmetric in both the transmissive aperture B and the reflective aperture A, so that the effect of the present invention can be obtained. In this case, the closer the shape of the transmission opening B is to a circle, the more stable the alignment of the liquid crystal molecules when a voltage is applied, and the same viewing angle characteristics are approached in all directions. If the shape of the transmissive opening B is circular, the same viewing angle characteristic is obtained almost completely in all directions.

図7及び図8は、各画素に対応する表示色を説明する図である。図7に示す例では、各画素がマトリクス状に配列されるとともに、各画素に対応してカラーフィルタがパターニング配置されており、図中線Pで囲まれたR,G,Bの3画素をまとめて1つの色情報を表示する。   7 and 8 are diagrams for explaining display colors corresponding to the respective pixels. In the example shown in FIG. 7, each pixel is arranged in a matrix, and a color filter is arranged in a pattern corresponding to each pixel, and three pixels R, G, and B surrounded by a line P in the figure are displayed. Collectively, one color information is displayed.

また、図7に示す例では、上述したように各画素をマトリクス状に配列しているが、画素配列及び色の配置はこれに限定されるものではなく、例えば図8に示すように、画素配列を、いわゆるΔ配列としてもよい。この場合、同一の画素数でより高精細な表示が可能になる。   In the example shown in FIG. 7, the pixels are arranged in a matrix as described above. However, the pixel arrangement and the color arrangement are not limited to this. For example, as shown in FIG. The array may be a so-called Δ array. In this case, display with higher definition can be achieved with the same number of pixels.

また、本実施形態では、カラーフィルタ層5を液晶表示素子の全面に亘って均一に形成しているが、必要に応じて異なるカラーフィルタ構成とすることもできる。例えば、透過開口部Bに対応するカラーフィルタ層5よりも反射開口部Aに対応するカラーフィルタ層5の色濃度を薄くすることにより、透過/反射両モードを合わせた表示を見る場合に自然な表示を行うことができる。これは、表示に利用される光が、透過開口部Bではカラーフィルタ層5を1回だけ通過し、反射開口部Aでは2回通過するからである。   In this embodiment, the color filter layer 5 is uniformly formed over the entire surface of the liquid crystal display element, but a different color filter configuration may be used as necessary. For example, by reducing the color density of the color filter layer 5 corresponding to the reflective aperture A rather than the color filter layer 5 corresponding to the transparent aperture B, it is natural when viewing a display in which both the transmission and reflection modes are combined. Display can be made. This is because the light used for display passes through the color filter layer 5 only once in the transmission opening B and passes twice in the reflection opening A.

透過開口部Bに対応するカラーフィルタ層5よりも反射開口部Aに対応するカラーフィルタ層5の色濃度を薄くするには、例えば、1)反射開口部Aに対応するカラーフィルタ層5の一部に穴を開ける、2)透過開口部Bに対応するカラーフィルタ層5の厚みを反射開口部Aに対応するカラーフィルタ層5より厚くする、3)透過開口部Bに対応するカラーフィルタ層5の色素濃度を反射開口部Aに対応するカラーフィルタ層5より濃くする等の方法がある。   In order to make the color density of the color filter layer 5 corresponding to the reflection opening A smaller than the color filter layer 5 corresponding to the transmission opening B, for example, 1) one of the color filter layers 5 corresponding to the reflection opening A 2) Make the color filter layer 5 corresponding to the transmission opening B thicker than the color filter layer 5 corresponding to the reflection opening A, and 3) Color filter layer 5 corresponding to the transmission opening B. There is a method of making the pigment density higher than that of the color filter layer 5 corresponding to the reflective opening A.

次に、本実施形態の液晶表示素子において良好な表示特性が得られる原理について説明する。   Next, the principle of obtaining good display characteristics in the liquid crystal display element of this embodiment will be described.

図9に、従来の半透過型液晶表示素子の画素構造の一例を示す。図9に示す液晶表示素子では、1つの画素は縦長の長方形であり、透過開口部Bは8角形である。透過開口部Bの中心位置に突起19が形成されていることは、実施形態の液晶表示素子と同様である。したがって、突起19に対して透過開口部Bの形状は点対称の形状となっているため、電圧を印加した場合の液晶分子の倒れる方向は、透過開口部Bに関しては突起19に対して放射状であり、良好な視角特性を示す。   FIG. 9 shows an example of a pixel structure of a conventional transflective liquid crystal display element. In the liquid crystal display element shown in FIG. 9, one pixel is a vertically long rectangle, and the transmission opening B is an octagon. The protrusion 19 is formed at the center position of the transmissive opening B as in the liquid crystal display element of the embodiment. Therefore, the shape of the transmission opening B with respect to the protrusion 19 is point-symmetrical, and the direction in which the liquid crystal molecules fall when a voltage is applied is radial with respect to the protrusion 19 with respect to the transmission opening B. Yes, showing good viewing angle characteristics.

しかしながら、反射開口部Aに関しては、強い配向規制力がないために配向が安定せず、応答速度が遅くなり表示が尾を引いたようになってしまう。また、十分時間をかけて定位置に落ち着いた時には、多くの液晶分子が図9における左右方向に倒れるため、液晶表示素子の上下方向と左右方向で異なる視角特性を示してしまう。さらに、透過開口部Bの視角特性を方位角によらず一定にするためには、透過開口部Bの上下左右の形状を一定にする必要があるが、図9に示す画素形状では、透過開口部Bの面積はある値以上大きくすることができない。したがって、半透過型液晶表示素子の透過率をある一定値より大きくとることができず、設計の自由度が少ない。   However, with respect to the reflective opening A, since there is no strong alignment regulating force, the alignment is not stable, the response speed is slowed down, and the display becomes tailed. Further, when the liquid crystal molecules are settled in a fixed position over a sufficient time, many liquid crystal molecules are tilted in the left-right direction in FIG. 9, so that different viewing angle characteristics are exhibited in the vertical direction and the left-right direction of the liquid crystal display element. Furthermore, in order to make the viewing angle characteristic of the transmissive opening B constant regardless of the azimuth angle, it is necessary to make the upper, lower, left, and right shapes of the transmissive opening B constant, but the pixel shape shown in FIG. The area of the part B cannot be increased beyond a certain value. Therefore, the transmissivity of the transflective liquid crystal display element cannot be made larger than a certain value, and the degree of freedom in design is small.

一方、本実施形態の液晶表示素子では、画素形状が略正方形で、かつ透過開口部Bも略正方形であるため、画素内の液晶分子は電圧印加時に突起19を中心に上下左右均等に配列する。このため、透過表示部、反射表示部ともに全方位に亘ってほぼ表示特性が同等となり、良好な視角特性を有する。さらに、画素と透過開口部Bの形状がほぼ同じであるため、透過開口部Bの面積を画素全体の面積に近づけることにより、大面積とすることもできる。したがって、透過率・反射率の比率の設定における自由度が高く、応用範囲の広い半透過型液晶表示素子の設計が可能である。   On the other hand, in the liquid crystal display element of this embodiment, since the pixel shape is substantially square and the transmissive opening B is also substantially square, the liquid crystal molecules in the pixel are evenly arranged vertically and horizontally around the protrusion 19 when a voltage is applied. . For this reason, both the transmissive display portion and the reflective display portion have substantially the same display characteristics in all directions, and have favorable viewing angle characteristics. Further, since the shape of the pixel and the transmissive opening B is substantially the same, the area of the transmissive opening B can be made large by bringing the area of the transmissive opening B close to the area of the entire pixel. Therefore, it is possible to design a transflective liquid crystal display element having a high degree of freedom in setting the ratio of transmittance / reflectance and having a wide application range.

以上、本発明を適用した液晶表示素子の実施形態について説明したが、本発明がこの実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。例えば、本実施形態では、スイッチング素子として薄膜トランジスタ(TFT)により液晶層を駆動する構成としたが、TFD(Thin Film Diode)による駆動としてもよいし、単純マトリクス方式の駆動とすることもできる。この場合には、製造歩留まりが向上するとともに、低開口率で明るさが向上し、消費電力も低下する。   As mentioned above, although embodiment of the liquid crystal display element to which this invention was applied was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. For example, in this embodiment, the liquid crystal layer is driven by a thin film transistor (TFT) as a switching element. However, driving by a TFD (Thin Film Diode) may be used, or simple matrix driving may be used. In this case, the manufacturing yield is improved, the brightness is improved at a low aperture ratio, and the power consumption is also reduced.

半透過型の液晶表示素子の構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the structure of a transflective liquid crystal display element. 画素の平面配置の模式図である。It is a schematic diagram of planar arrangement of pixels. 1画素についての平面図である。It is a top view about 1 pixel. 図3のx−x線における断面図である。It is sectional drawing in the xx line of FIG. 透過開口部の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of a permeation | transmission opening part. 透過開口部のさらに他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the further another example of a permeation | transmission opening part. マトリクス状の画素配列を示す平面図である。It is a top view which shows a matrix-like pixel arrangement | sequence. Δ配列とされた画素配列を示す平面図である。It is a top view which shows the pixel arrangement | sequence made into (DELTA) arrangement | sequence. 従来の半透過型液晶表示素子の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the conventional transflective liquid crystal display element.

符号の説明Explanation of symbols

1 半透過型液晶表示素子
2 上側ガラス基板
3 下側ガラス基板
4 液晶層
5 カラーフィルタ層
6 透明電極
8 反射電極
9 透明電極
10 バックライト
11 絶縁層
12 TFT(スイッチング素子)
19 樹脂突起
A 反射開口部
B 透過開口部
S 信号線
G ゲート線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semi-transmissive liquid crystal display element 2 Upper glass substrate 3 Lower glass substrate 4 Liquid crystal layer 5 Color filter layer 6 Transparent electrode 8 Reflective electrode 9 Transparent electrode 10 Backlight 11 Insulating layer 12 TFT (switching element)
19 Resin protrusion A Reflection opening B Transmission opening S Signal line G Gate line

Claims (11)

背面に配置された光源から入射した光の一部を透過して表示を行う透過開口部と、外光を反射して表示を行う反射開口部を画素内に有し、液晶層が垂直配向されている液晶表示素子において、
各画素の形状が略々正方形とされるとともに、
前記透過開口部は、画素の中心点に対して略点対称な形状とされていることを特徴とする液晶表示素子。
The liquid crystal layer has a vertically aligned liquid crystal layer that has a transmissive opening in the pixel that transmits a portion of the light incident from the light source disposed on the back surface and displays the light by reflecting external light. In the liquid crystal display element
Each pixel has a substantially square shape,
The liquid crystal display element, wherein the transmissive opening has a substantially point-symmetric shape with respect to a center point of a pixel.
前記透過開口部に対応する液層層の厚さと前記反射開口部に対応する液晶層の厚さが異なることを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 1, wherein a thickness of the liquid layer layer corresponding to the transmission opening and a thickness of the liquid crystal layer corresponding to the reflection opening are different. 各画素の中心点に、液晶分子の倒れる方向を規制する凸部または凹部が形成されていることを特徴とする請求項2記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 2, wherein a convex portion or a concave portion that regulates a direction in which the liquid crystal molecules fall is formed at a center point of each pixel. 画素電極及びスイッチング素子が形成されるアレイ基板と、当該アレイ基板と液晶層を挟んで対向配置される対向基板とを備え、
前記凸部または凹部は、前記対向基板に形成されていることを特徴とする請求項3記載の液晶表示素子。
An array substrate on which a pixel electrode and a switching element are formed, and a counter substrate disposed opposite to the array substrate with a liquid crystal layer interposed therebetween,
The liquid crystal display element according to claim 3, wherein the convex portion or the concave portion is formed on the counter substrate.
前記透過開口部は、略正方形であることを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the transmission opening is substantially square. 前記透過開口部は、略多角形であることを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the transmission opening is substantially polygonal. 前記透過開口部は、略六角形、または略八角形であることを特徴とする請求項6記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 6, wherein the transmission opening has a substantially hexagonal shape or a substantially octagonal shape. 前記透過開口部は、略円形であることを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the transmission opening is substantially circular. 各画素は、マトリクス状に配列され、4辺に隣接する全ての画素と表示色が異なることを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 1, wherein each pixel is arranged in a matrix and has a display color different from that of all pixels adjacent to the four sides. 各画素は、Δ配列されていることを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the pixels are arranged in Δ. 前記透過開口部に対応するカラーフィルタ層の色濃度と前記反射開口部に対応するカラーフィルター層の色濃度が異なることを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。   2. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the color density of the color filter layer corresponding to the transmissive opening and the color density of the color filter layer corresponding to the reflective opening are different.
JP2003291194A 2003-08-11 2003-08-11 Liquid crystal display element Pending JP2005062387A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003291194A JP2005062387A (en) 2003-08-11 2003-08-11 Liquid crystal display element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003291194A JP2005062387A (en) 2003-08-11 2003-08-11 Liquid crystal display element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005062387A true JP2005062387A (en) 2005-03-10

Family

ID=34368953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003291194A Pending JP2005062387A (en) 2003-08-11 2003-08-11 Liquid crystal display element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005062387A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006284624A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Hitachi Displays Ltd Liquid crystal display
JP2010085537A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Seiko Epson Corp Electro-optical device, method of manufacturing the same, and electronic apparatus
US7773168B2 (en) 2006-11-24 2010-08-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Liquid crystal display wherein the data line overlaps the source region in a direction parallel with the gate line and also overlaps the drain region

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006284624A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Hitachi Displays Ltd Liquid crystal display
US7773168B2 (en) 2006-11-24 2010-08-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Liquid crystal display wherein the data line overlaps the source region in a direction parallel with the gate line and also overlaps the drain region
JP2010085537A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Seiko Epson Corp Electro-optical device, method of manufacturing the same, and electronic apparatus
US8879034B2 (en) 2008-09-30 2014-11-04 Seiko Epson Corporation Electro-optical device, manufacturing method of the same, and electronic apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6909481B2 (en) Liquid crystal display and electronic appliance
JP4111180B2 (en) Liquid crystal display device and electronic device
TWI224699B (en) Liquid crystal display and electronic device
US7256846B2 (en) Liquid crystal display device and electronic apparatus
JP2001221995A (en) Liquid crystal devices and electronic equipment
CN100535725C (en) Liquid crystal display device and electronic apparatus
TW200413767A (en) Liquid crystal display device and electronic apparatus
JP2011149967A (en) Liquid crystal display device
JP3901172B2 (en) Liquid crystal display device and electronic device
JP3858882B2 (en) Liquid crystal display device and electronic device
JP2006091229A (en) Liquid crystal display
JP3915792B2 (en) Liquid crystal display device and electronic device
JP4046116B2 (en) Liquid crystal device and electronic device
JP2007163641A (en) Liquid crystal device and electronic device
JP2006058734A (en) Liquid crystal display device and electronic device
JP2009075421A (en) Liquid crystal device and electronic equipment
JP2005062387A (en) Liquid crystal display element
JP4438377B2 (en) Liquid crystal display device and electronic device
JP2005128233A (en) Liquid crystal display device and electronic device
JP4341617B2 (en) Liquid crystal display device and electronic device
JP2005055645A (en) Liquid crystal display element
JP4513794B2 (en) Liquid crystal display
JP4656112B2 (en) Liquid crystal display device
KR101688593B1 (en) In-plane switching mode transflective type liquid crystal display device
JP2005338476A (en) Liquid crystal device and electronic device