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JP2010060725A - Liquid crystal display device - Google Patents

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JP2010060725A
JP2010060725A JP2008225039A JP2008225039A JP2010060725A JP 2010060725 A JP2010060725 A JP 2010060725A JP 2008225039 A JP2008225039 A JP 2008225039A JP 2008225039 A JP2008225039 A JP 2008225039A JP 2010060725 A JP2010060725 A JP 2010060725A
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Japan
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liquid crystal
electrode
alignment film
crystal display
display device
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Withdrawn
Application number
JP2008225039A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Hyugano
敏行 日向野
Kenji Nakao
健次 中尾
Yukio Tanaka
幸生 田中
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Japan Display Central Inc
Original Assignee
Toshiba Mobile Display Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Mobile Display Co Ltd filed Critical Toshiba Mobile Display Co Ltd
Priority to JP2008225039A priority Critical patent/JP2010060725A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device which enables transmittance to be improved without increasing the cost nor power consumption. <P>SOLUTION: The liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel LPN having such a configuration that a liquid crystal layer LQ is held between an array substrate AR and an opposite substrate CT, and the array substrate AR includes a first electrode E1, a second electrode E2 which is disposed so as to face the first electrode with an insulating layer IL therebetween and has a slit SL formed so as to face the first electrode, and a first alignment film AL1 which covers the second electrode and is in contact with the liquid crystal layer, and the opposite substrate CT includes a second alignment film AL2 which has a film thickness thicker than the first alignment film and is in contact with the liquid crystal layer. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、液晶表示装置に係り、特に、液晶表示装置を構成する一方の基板に一対の電極を備えた構造の液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device having a structure in which a pair of electrodes is provided on one substrate constituting the liquid crystal display device.

近年、平面表示装置が盛んに開発されており、中でも液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、各種分野に適用されている。このような液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層を保持した構成であり、画素電極とコモン電極との間の電界によって液晶層を通過する光に対する変調率を制御し、画像を表示するものである。   In recent years, flat display devices have been actively developed, and among them, liquid crystal display devices have been applied to various fields by taking advantage of features such as light weight, thinness, and low power consumption. Such a liquid crystal display device has a configuration in which a liquid crystal layer is held between a pair of substrates, and displays an image by controlling a modulation rate for light passing through the liquid crystal layer by an electric field between a pixel electrode and a common electrode. Is.

このような液晶表示装置において、広視野角化の観点から、横電界(フリンジ電界も含む)を利用した構造が特に注目されている。   In such a liquid crystal display device, a structure using a lateral electric field (including a fringe electric field) is particularly attracting attention from the viewpoint of wide viewing angle.

In−Plane Switching(IPS)モードや、Fringe Field Switching(FFS)モードなどの横電界モードの液晶表示装置は、アレイ基板に形成された画素電極と共通電極とを備え、アレイ基板の主面に対してほぼ平行な横電界で液晶分子をスイッチングする(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−290168号公報
2. Description of the Related Art A horizontal electric field mode liquid crystal display device such as an In-Plane Switching (IPS) mode or a Ringe Field Switching (FFS) mode includes a pixel electrode and a common electrode formed on an array substrate. The liquid crystal molecules are switched by a substantially parallel lateral electric field (for example, see Patent Document 1).
JP 2001-290168 A

この発明の目的は、コスト及び消費電力の増大を招くことなく、透過率を向上することが可能な液晶表示装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of improving the transmittance without causing an increase in cost and power consumption.

この発明の態様による液晶表示装置は、
第1基板と第2基板との間に液晶層を保持した構成の液晶表示パネルを備え、
前記第1基板は、
第1電極と、
前記第1電極と絶縁層を介して対向するように配置され、前記第1電極と対向するスリットが形成された第2電極と、
前記第2電極を覆うとともに前記液晶層に接する第1配向膜と、を備え、
前記第2基板は、前記第1配向膜より厚い膜厚を有し且つ前記液晶層に接する第2配向膜を備えたことを特徴とする。
A liquid crystal display device according to an aspect of the present invention includes:
A liquid crystal display panel having a configuration in which a liquid crystal layer is held between a first substrate and a second substrate;
The first substrate is
A first electrode;
A second electrode that is disposed to face the first electrode with an insulating layer interposed therebetween, and has a slit formed to face the first electrode;
A first alignment film that covers the second electrode and is in contact with the liquid crystal layer,
The second substrate includes a second alignment film having a thickness larger than that of the first alignment film and in contact with the liquid crystal layer.

この発明によれば、コスト及び消費電力の増大を招くことなく、透過率を向上することが可能な液晶表示装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display device capable of improving the transmittance without causing an increase in cost and power consumption.

以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。ここでは、一方の基板に第1電極及び第2電極を備え、これらの間に形成される横電界(基板の主面にほぼ平行な電界)を主に利用して液晶分子をスイッチングする液晶モードとして、FFSモードの液晶表示装置を例に説明する。   A liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, a liquid crystal mode in which a first electrode and a second electrode are provided on one substrate, and liquid crystal molecules are switched mainly using a lateral electric field (an electric field substantially parallel to the main surface of the substrate) formed therebetween. As an example, an FFS mode liquid crystal display device will be described.

図1乃至図3に示すように、液晶表示装置は、アクティブマトリクスタイプの液晶表示装置であって、透過型の液晶表示パネルLPNを備えている。この液晶表示パネルLPNは、アレイ基板(第1基板)ARと、アレイ基板ARに対向して配置された対向基板(第2基板)CTと、これらのアレイ基板ARと対向基板CTとの間に保持された液晶層LQと、を備えて構成されている。このような液晶表示パネルLPNは、画像を表示する表示エリアDSPを備えている。この表示エリアDSPは、m×n個のマトリクス状に配置された複数の画素PXによって構成されている(但し、m及びnは正の整数)。   As shown in FIGS. 1 to 3, the liquid crystal display device is an active matrix type liquid crystal display device and includes a transmissive liquid crystal display panel LPN. The liquid crystal display panel LPN includes an array substrate (first substrate) AR, a counter substrate (second substrate) CT arranged to face the array substrate AR, and between the array substrate AR and the counter substrate CT. And a held liquid crystal layer LQ. Such a liquid crystal display panel LPN includes a display area DSP for displaying an image. This display area DSP is composed of a plurality of pixels PX arranged in an m × n matrix (where m and n are positive integers).

アレイ基板ARは、ガラス板や石英板などの光透過性を有する絶縁基板20を用いて形成されている。このアレイ基板ARは、表示エリアDSPにおいて、各画素PXの行方向Hに沿ってそれぞれ延出したn本のゲート線Y(Y1〜Yn)、各画素PXの列方向Vに沿ってそれぞれ延出したm本のソース線X(X1〜Xm)、各画素PXにおいてゲート線Yとソース線Xとの交差部を含む領域に配置されたm×n個のスイッチング素子Wなどを備えている。このようなゲート線Y及びソース線Xは、例えばモリブデン、アルミニウム、タングステンなどの導電材料によって形成されている。   The array substrate AR is formed using an insulating substrate 20 having optical transparency such as a glass plate or a quartz plate. In the display area DSP, the array substrate AR extends in the n gate lines Y (Y1 to Yn) extending along the row direction H of each pixel PX and along the column direction V of each pixel PX. The m source lines X (X1 to Xm) and m × n switching elements W arranged in a region including the intersection of the gate line Y and the source line X in each pixel PX are provided. Such gate lines Y and source lines X are formed of a conductive material such as molybdenum, aluminum, or tungsten.

n本のゲート線Yは、表示エリア外に引き出され、ゲートドライバYDに接続されている。また、m本のソース線Xは、表示エリア外に引き出され、ソースドライバXDに接続されている。ゲートドライバYDは、コントローラCNTによる制御に基づいてn本のゲート線Yに順次走査信号(駆動信号)を供給する。また、ソースドライバXDは、コントローラCNTによる制御に基づいて各行のスイッチング素子Wが走査信号によってオンするタイミングでm本のソース線Xに映像信号(駆動信号)を供給する。   The n gate lines Y are drawn out of the display area and connected to the gate driver YD. The m source lines X are drawn out of the display area and connected to the source driver XD. The gate driver YD sequentially supplies scanning signals (drive signals) to the n gate lines Y based on control by the controller CNT. Further, the source driver XD supplies a video signal (drive signal) to the m source lines X at a timing when the switching elements W in each row are turned on by the scanning signal based on the control by the controller CNT.

アレイ基板ARは、さらに、絶縁層ILを介して互いに対向するように配置された一対の電極、すなわち第1電極E1及び第2電極E2を備えている。第2電極E2は、第1電極E1よりも液晶層LQ側に配置されている。この第2電極E2には、第1電極E1と対向するスリットSLが形成されている。   The array substrate AR further includes a pair of electrodes, that is, a first electrode E1 and a second electrode E2 arranged so as to face each other with the insulating layer IL interposed therebetween. The second electrode E2 is disposed closer to the liquid crystal layer LQ than the first electrode E1. The second electrode E2 is formed with a slit SL facing the first electrode E1.

ここに示した例では、第1電極E1は、複数の画素PXに共通のコモン電位のコモン電極に相当し、また、第2電極E2は、各画素PXに配置されたm×n個の画素電極に相当する。このような構成例においては、各行の第2電極E2は、第1電極E1の電位に対して、対応するスイッチング素子Wを介して供給される映像信号に応じた画素電位にそれぞれ設定される。なお、第1電極E1が画素電極に相当し、第2電極E2がコモン電極に相当する構成例においてもこの発明を適用できることは言うまでもない。   In the example shown here, the first electrode E1 corresponds to a common electrode having a common potential common to the plurality of pixels PX, and the second electrode E2 is m × n pixels arranged in each pixel PX. It corresponds to an electrode. In such a configuration example, the second electrode E2 of each row is set to a pixel potential corresponding to the video signal supplied via the corresponding switching element W with respect to the potential of the first electrode E1. Needless to say, the present invention can be applied to a configuration example in which the first electrode E1 corresponds to a pixel electrode and the second electrode E2 corresponds to a common electrode.

アレイ基板ARの構造について、より詳細に説明すると、各スイッチング素子Wは、例えば、薄膜トランジスタ(TFT)によって構成されている。スイッチング素子Wの半導体層は、例えば、ポリシリコンやアモルファスシリコンなどによって形成可能である。スイッチング素子Wのゲート電極WGは、ゲート線Yに接続されている(あるいはゲート線Yと一体的に形成されている)。スイッチング素子Wのソース電極WSは、ソース線Xに接続される(あるいはソース線Xと一体に形成される)とともに、半導体層のソース領域にコンタクトしている。スイッチング素子Wのドレイン電極WDは、第2電極E2に接続される(あるいは第2電極E2と一体に形成される)とともに、半導体層のドレイン領域にコンタクトしている。   The structure of the array substrate AR will be described in more detail. Each switching element W is configured by, for example, a thin film transistor (TFT). The semiconductor layer of the switching element W can be formed of, for example, polysilicon or amorphous silicon. The gate electrode WG of the switching element W is connected to the gate line Y (or formed integrally with the gate line Y). The source electrode WS of the switching element W is connected to the source line X (or formed integrally with the source line X) and is in contact with the source region of the semiconductor layer. The drain electrode WD of the switching element W is connected to the second electrode E2 (or formed integrally with the second electrode E2) and is in contact with the drain region of the semiconductor layer.

第1電極E1は、例えば各画素PXにおいて島状に配置され、コモン電位のコモン配線COMに電気的に接続されている。この第1電極E1は、例えば、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)やインジウム・ジンク・オキサイド(IZO)などの光透過性を有する導電材料によって形成されている。このような第1電極E1は、絶縁層ILによって覆われている。絶縁層ILは、例えば窒化シリコン(SiN)などの無機系材料によって形成されている。   For example, the first electrode E1 is arranged in an island shape in each pixel PX, and is electrically connected to a common wiring COM having a common potential. The first electrode E1 is made of a light-transmitting conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO). Such a first electrode E1 is covered with an insulating layer IL. The insulating layer IL is formed of an inorganic material such as silicon nitride (SiN).

第2電極E2は、例えば各画素PXにおいて画素形状に対応した島状、例えば、略四角形に形成され、第1電極E1に対向するように絶縁層ILの上に配置されている。この第2電極E2は、各画素PXのスイッチング素子Wに電気的に接続されている。また、この第2電極E2には、第1電極E1と対向する複数のスリットSLが設けられている。スリットSLは、例えば長方形状あるいは長円形状に形成されている。このスリットSLは、その長軸Lが例えば列方向Vと平行となるように形成されている。このような複数のスリットSLは、行方向Hに並んでいる。第2電極E2は、第1電極E1と同様に、例えばITOやIZOなどの光透過性を有する導電材料によって形成されている。   The second electrode E2 is formed in, for example, an island shape corresponding to the pixel shape in each pixel PX, for example, a substantially square shape, and is disposed on the insulating layer IL so as to face the first electrode E1. The second electrode E2 is electrically connected to the switching element W of each pixel PX. The second electrode E2 is provided with a plurality of slits SL facing the first electrode E1. The slit SL is formed in, for example, a rectangular shape or an oval shape. The slit SL is formed so that its long axis L is parallel to the column direction V, for example. Such a plurality of slits SL are arranged in the row direction H. Similar to the first electrode E1, the second electrode E2 is formed of a light-transmitting conductive material such as ITO or IZO.

このような第2電極E2は、第1配向膜AL1によって覆われている。換言すると、アレイ基板ARの液晶層LQに接する面は、第1配向膜AL1によって覆われている。この第1配向膜AL1は、たとえばポリイミドによって形成されている。   Such a second electrode E2 is covered with the first alignment film AL1. In other words, the surface in contact with the liquid crystal layer LQ of the array substrate AR is covered with the first alignment film AL1. The first alignment film AL1 is made of polyimide, for example.

一方、対向基板CTは、ガラス板や石英板などの光透過性を有する絶縁基板30を用いて形成されている。特に、カラー表示タイプの液晶表示装置においては、図3に示したように、対向基板CTは、絶縁基板30の内面(すなわち液晶層LQに対向する側)に、各画素PXを区画するブラックマトリクス32、ブラックマトリクス32によって囲まれた各画素PXに配置されたカラーフィルタ層34などを備えている。また、対向基板CTは、さらに、カラーフィルタ層34の表面の凹凸を平坦化するように比較的厚い膜厚で配置されたオーバーコート層などを備えて構成してもよい。   On the other hand, the counter substrate CT is formed using an insulating substrate 30 having optical transparency such as a glass plate or a quartz plate. In particular, in the color display type liquid crystal display device, as shown in FIG. 3, the counter substrate CT is a black matrix that partitions each pixel PX on the inner surface of the insulating substrate 30 (that is, the side facing the liquid crystal layer LQ). 32, a color filter layer 34 disposed in each pixel PX surrounded by the black matrix 32, and the like. Further, the counter substrate CT may further include an overcoat layer arranged with a relatively thick film thickness so as to flatten the unevenness of the surface of the color filter layer 34.

ブラックマトリクス32は、絶縁基板30上において、アレイ基板ARに設けられたゲート線Yやソース線X、さらにはスイッチング素子Wなどの配線部に対向するように配置されている。このブラックマトリクス32は、例えば黒色に着色された着色樹脂によって形成されている。   The black matrix 32 is arranged on the insulating substrate 30 so as to face the gate lines Y and the source lines X provided on the array substrate AR, and further the wiring portions such as the switching elements W. The black matrix 32 is made of, for example, a colored resin colored black.

カラーフィルタ層34は、絶縁基板30上に配置され、互いに異なる複数の色、例えば赤色、青色、緑色といった3原色にそれぞれ着色された着色樹脂によって形成されている。赤色着色樹脂、青色着色樹脂、及び緑色着色樹脂は、それぞれ赤色画素、青色画素、及び緑色画素に対応して配置されている。   The color filter layer 34 is disposed on the insulating substrate 30 and is formed of colored resins that are respectively colored in a plurality of different colors, for example, three primary colors such as red, blue, and green. The red colored resin, the blue colored resin, and the green colored resin are disposed corresponding to the red pixel, the blue pixel, and the green pixel, respectively.

このようなカラーフィルタ層34は、第2配向膜AL2によって覆われている。換言すると、対向基板CTの液晶層LQに接する面は、第2配向膜AL2によって覆われている。この第2配向膜AL2は、たとえばポリイミドによって形成されている。   Such a color filter layer 34 is covered with the second alignment film AL2. In other words, the surface in contact with the liquid crystal layer LQ of the counter substrate CT is covered with the second alignment film AL2. The second alignment film AL2 is made of polyimide, for example.

上述したようなアレイ基板ARと対向基板CTとは、それぞれの第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2が対向するように配置されている。このとき、アレイ基板ARと対向基板CTとの間には、図示しないスペーサ(例えば、樹脂材料によって一方の基板と一体的に形成された柱状スペーサ)が配置され、これにより、所定のギャップが形成される。アレイ基板ARと対向基板CTとは、所定のギャップが形成された状態でシール材によって貼り合わせられている。   The array substrate AR and the counter substrate CT as described above are arranged so that the first alignment film AL1 and the second alignment film AL2 face each other. At this time, a spacer (not shown) (for example, a columnar spacer formed integrally with one substrate by a resin material) is disposed between the array substrate AR and the counter substrate CT, thereby forming a predetermined gap. Is done. The array substrate AR and the counter substrate CT are bonded together with a sealing material in a state where a predetermined gap is formed.

液晶層LQは、これらのアレイ基板ARの第1配向膜AL1と対向基板CTの第2配向膜AL2との間に形成されたギャップに封入された液晶分子LMを含む誘電率異方性が正の液晶組成物によって構成されている。   The liquid crystal layer LQ has a positive dielectric anisotropy including liquid crystal molecules LM sealed in a gap formed between the first alignment film AL1 of the array substrate AR and the second alignment film AL2 of the counter substrate CT. This liquid crystal composition is used.

第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2は、液晶層LQに含まれる液晶分子LMの配向を規制するようにラビング処理されている。液晶分子LMは、第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2による規制力によってホモジニアス配向されている。第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2のラビング方向Sは、スリットSLの長軸Lに対して非平行且つ非直角の方向である。   The first alignment film AL1 and the second alignment film AL2 are rubbed so as to regulate the alignment of the liquid crystal molecules LM contained in the liquid crystal layer LQ. The liquid crystal molecules LM are homogeneously aligned by the regulation force by the first alignment film AL1 and the second alignment film AL2. The rubbing direction S of the first alignment film AL1 and the second alignment film AL2 is a non-parallel and non-perpendicular direction with respect to the major axis L of the slit SL.

このような液晶表示装置は、さらに、液晶表示パネルLPNに対してアレイ基板AR側に配置された照明ユニットすなわちバックライトユニットBLを備えている。このバックライトユニットBLは、アレイ基板AR側から液晶表示パネルLPNを照明する。このようなバックライトとしては、種々の形態が適用可能であり、また、光源として発光ダイオード(LED)を利用したものや冷陰極管(CCFL)を利用したものなどのいずれでも適用可能であり、詳細な構造については説明を省略する。   Such a liquid crystal display device further includes an illumination unit, that is, a backlight unit BL disposed on the array substrate AR side with respect to the liquid crystal display panel LPN. The backlight unit BL illuminates the liquid crystal display panel LPN from the array substrate AR side. As such a backlight, various forms are applicable, and any of those using a light emitting diode (LED) or a cold cathode tube (CCFL) as a light source can be applied. A description of the detailed structure is omitted.

また、この液晶表示装置は、液晶表示パネルLPNの一方の外面(すなわちアレイ基板ARの液晶層LQと接する面とは反対の面)に設けられた光学素子OD1を備え、また、液晶表示パネルLPNの他方の外面(すなわち対向基板CTの液晶層LQと接する面とは反対の面)に設けられた光学素子OD2を備えている。これらの光学素子OD1及びOD2は、それぞれ偏光板を含み、例えば第1電極E1と第2電極E2との間に電位差が形成されていない(つまり、第1電極E1と第2電極E2との間に電界が形成されていない)無電界時において、液晶表示パネルLPNの透過率が最低となる(つまり、黒色画面を表示する)ノーマリーブラックモードを実現している。   The liquid crystal display device also includes an optical element OD1 provided on one outer surface of the liquid crystal display panel LPN (ie, the surface opposite to the surface in contact with the liquid crystal layer LQ of the array substrate AR), and the liquid crystal display panel LPN. The optical element OD2 is provided on the other outer surface (that is, the surface opposite to the surface in contact with the liquid crystal layer LQ of the counter substrate CT). Each of these optical elements OD1 and OD2 includes a polarizing plate, and for example, no potential difference is formed between the first electrode E1 and the second electrode E2 (that is, between the first electrode E1 and the second electrode E2). In the absence of an electric field), a normally black mode in which the transmittance of the liquid crystal display panel LPN is lowest (that is, a black screen is displayed) is realized.

すなわち、このような液晶表示装置においては、無電界時には、液晶分子LMは、その長軸Dが第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2のラビング方向Sと平行な方位を向くように配向されている。このような状態では、バックライトユニットBLからのバックライト光は、光学素子OD1を透過した後、液晶表示パネルLPNを透過し、光学素子OD2に吸収される(黒色画面表示)。   That is, in such a liquid crystal display device, when there is no electric field, the liquid crystal molecules LM are aligned such that the major axis D is oriented in a direction parallel to the rubbing direction S of the first alignment film AL1 and the second alignment film AL2. ing. In such a state, the backlight light from the backlight unit BL passes through the optical element OD1, passes through the liquid crystal display panel LPN, and is absorbed by the optical element OD2 (black screen display).

第1電極E1と第2電極E2との間に電位差が形成された場合(つまり、第2電極E2に第1電極E1とは異なる電位の電圧が印加された電圧印加時)には、第1電極E1と第2電極E2との間に横電界(フリンジ電界)が形成される。この横電界は、スリットSLを介してその長軸Lに対して直交する方位に形成される。   When a potential difference is formed between the first electrode E1 and the second electrode E2 (that is, when a voltage having a potential different from that of the first electrode E1 is applied to the second electrode E2), the first A lateral electric field (fringe field) is formed between the electrode E1 and the second electrode E2. This transverse electric field is formed in the direction orthogonal to the major axis L through the slit SL.

このとき、液晶分子LMの配向状態は、その長軸Dがラビング方向Sから横電界に平行な方向を向くように変化する。このように、液晶分子LMの長軸Dの方位がラビング方向Sから変化すると、液晶層LQを透過する光に対する変調率が変化する。このため、バックライトユニットBLから出射され液晶表示パネルLPNを透過したバックライト光の一部は、第2光学素子OD2を透過する(白色画面表示)。このようにして選択的にバックライト光を液晶表示パネルLPNで選択的に透過し、画像を表示する。   At this time, the alignment state of the liquid crystal molecules LM changes so that the major axis D is directed from the rubbing direction S in the direction parallel to the transverse electric field. As described above, when the orientation of the major axis D of the liquid crystal molecule LM changes from the rubbing direction S, the modulation factor for the light transmitted through the liquid crystal layer LQ changes. Therefore, part of the backlight light emitted from the backlight unit BL and transmitted through the liquid crystal display panel LPN is transmitted through the second optical element OD2 (white screen display). In this way, the backlight is selectively transmitted through the liquid crystal display panel LPN to display an image.

ところで、本実施の形態のような主として横電界を利用した表示モードは、広視野角化が可能となるが、ツイステッド・ネマティック(TN)モードや電界制御複屈折(ECB)モードなどの表示モードと比較して透過率が低い。このため、現状においてTNモード並みの透過率(あるいは輝度)を得るためには、バックライトユニット側での工夫が必要であり、例えば、LEDなどの光源の個数を増やす、あるいは、光源に大電圧を印加するなどの方策が挙げられる。しかしながら、このような方策では、コストの増大や消費電力の増大を招く。   By the way, the display mode mainly using the transverse electric field as in the present embodiment can widen the viewing angle. However, the display mode such as the twisted nematic (TN) mode and the electric field controlled birefringence (ECB) mode can be used. The transmittance is low compared. For this reason, in order to obtain the transmittance (or luminance) equivalent to the TN mode in the present situation, it is necessary to devise on the backlight unit side, for example, increase the number of light sources such as LEDs or increase the voltage to the light source. For example, measures such as applying However, such a measure causes an increase in cost and an increase in power consumption.

そこで、本実施の形態においては、液晶表示パネルLPNの透過率を向上するために、配向膜の膜厚を最適化し、対向基板CT側の第2配向膜AL2の膜厚は、アレイ基板AR側の第1配向膜AL1より厚く形成されている。   Therefore, in this embodiment, in order to improve the transmittance of the liquid crystal display panel LPN, the film thickness of the alignment film is optimized, and the film thickness of the second alignment film AL2 on the counter substrate CT side is set to the array substrate AR side. The first alignment film AL1 is thicker than the first alignment film AL1.

すなわち、第1電極E1と第2電極E2との間に電位差が形成された際、誘電体である液晶層LQ及び第1配向膜AL1のそれぞれの容量Cに応じて電圧が分配される。このため、第1配向膜AL1の膜厚が厚いほど第1配向膜AL1に分配される電圧の割合が高くなる。換言すると、液晶層LQに印加される電圧の割合が低下する。   That is, when a potential difference is formed between the first electrode E1 and the second electrode E2, the voltage is distributed according to the respective capacitances C of the liquid crystal layer LQ that is a dielectric and the first alignment film AL1. For this reason, the proportion of the voltage distributed to the first alignment film AL1 increases as the thickness of the first alignment film AL1 increases. In other words, the ratio of the voltage applied to the liquid crystal layer LQ decreases.

このため、液晶層LQに所定の電圧を印加しようとした場合には、第1配向膜AL1の膜厚が厚いほど、高い駆動電圧が必要となる。換言すると、所定の駆動電圧の場合、液晶層LQに印加される電圧は、第1配向膜AL1の膜厚が厚いほど低下するため、所望の配向分布が得られなくなる。   For this reason, when a predetermined voltage is applied to the liquid crystal layer LQ, the higher the film thickness of the first alignment film AL1, the higher the driving voltage is required. In other words, in the case of a predetermined drive voltage, the voltage applied to the liquid crystal layer LQ decreases as the film thickness of the first alignment film AL1 increases, so that a desired alignment distribution cannot be obtained.

図4に示す例のように、ノーマリーブラックモードにおいては、第1配向膜AL1の膜厚が厚くなるほど、液晶表示パネルLPNの最大透過率を得るための駆動電圧(ピーク電圧)が上昇する傾向にある。   As in the example shown in FIG. 4, in the normally black mode, the drive voltage (peak voltage) for obtaining the maximum transmittance of the liquid crystal display panel LPN tends to increase as the thickness of the first alignment film AL1 increases. It is in.

また、第1配向膜AL1の膜厚が厚い場合には、第1配向膜AL1内で電界の広がりが生じてしまい、主として横電界を利用する表示モードでは、変調に寄与する電界成分を無駄にしてしまう。このため、駆動電圧を増大したとしても、液晶表示パネルLPNの最大透過率が低下してしまう。   Further, when the first alignment film AL1 is thick, an electric field spreads in the first alignment film AL1, and the electric field component contributing to the modulation is wasted mainly in the display mode using the horizontal electric field. End up. For this reason, even if the drive voltage is increased, the maximum transmittance of the liquid crystal display panel LPN is lowered.

図5に示す例のように、第1配向膜AL1の膜厚が厚くなるほど、液晶表示パネルLPNの最大透過率が低下する傾向にある。結果として、輝度の低下をもたらす。   As in the example shown in FIG. 5, the maximum transmittance of the liquid crystal display panel LPN tends to decrease as the thickness of the first alignment film AL1 increases. As a result, the luminance is reduced.

このような検証結果に基づくと、液晶表示パネルLPNを駆動する上で、アレイ基板AR側に備えられた一対の電極間の電界の影響を受ける第1配向膜AL1の膜厚は、通常適用される膜厚(例えば70nm程度)より薄くすることが望ましい。これにより、高い透過率を得ることができるとともに、最大透過率を得るためのピーク電圧を低減することができる。   Based on such a verification result, when driving the liquid crystal display panel LPN, the thickness of the first alignment film AL1 that is affected by the electric field between the pair of electrodes provided on the array substrate AR side is normally applied. It is desirable to make it thinner than the thickness (for example, about 70 nm). Thereby, while being able to obtain a high transmittance, the peak voltage for obtaining the maximum transmittance can be reduced.

このような第1配向膜AL1の膜厚は、極力薄い方が望ましいが、過度に薄い場合には、液晶層LQに接するアレイ基板ARの表面のレベリング性が低下してしまう。すなわち、アレイ基板ARにおいては、各種配線や電極が配置されているため、それらの厚みに応じて段差が形成されやすい。大きな段差は、横電界の歪みや、配向不良の原因となりやすい。また、薄い配向膜では、液晶分子の配向規制力が低下するおそれがある。   The film thickness of the first alignment film AL1 is desirably as thin as possible. However, when the film is excessively thin, the leveling property of the surface of the array substrate AR in contact with the liquid crystal layer LQ is deteriorated. That is, since various wirings and electrodes are arranged on the array substrate AR, a step is easily formed according to their thickness. A large step is likely to cause distortion of the horizontal electric field and orientation failure. Moreover, in the case of a thin alignment film, the alignment regulating force of liquid crystal molecules may be reduced.

このため、第1配向膜AL1としては、配向規制力を確保しつつ、アレイ基板ARの表面の段差を十分に低減できる膜厚が必要となる。発明者の検討によれば、第1配向膜AL1の膜厚は、30nm〜50nmの範囲が望ましいことが確認された。これにより、配向膜としての特性を維持しつつ、透過率の向上が可能となる。   For this reason, the first alignment film AL1 needs to have a film thickness that can sufficiently reduce the step on the surface of the array substrate AR while ensuring the alignment regulating force. According to the inventors' investigation, it was confirmed that the thickness of the first alignment film AL1 is preferably in the range of 30 nm to 50 nm. Thereby, the transmittance can be improved while maintaining the characteristics as the alignment film.

一方で、液晶表示パネルLPNにおいては、配向膜は屈折率の異なる層によって挟まれているため、界面では反射が起こる。特に、対向基板CT側においては、第2配向膜AL2は、液晶層LQとカラーフィルタ層34との間に位置している。これらの界面で反射が生じたとき、干渉が生じるが、第2配向膜AL2の膜厚に応じて干渉条件が異なる。このとき、液晶表示パネルLPNから透過する透過光が強めあう干渉条件を満たすように第2配向膜AL2の膜厚を設定することにより、透過率の向上に貢献できる。   On the other hand, in the liquid crystal display panel LPN, since the alignment film is sandwiched between layers having different refractive indexes, reflection occurs at the interface. In particular, on the counter substrate CT side, the second alignment film AL2 is located between the liquid crystal layer LQ and the color filter layer. When reflection occurs at these interfaces, interference occurs, but the interference conditions differ depending on the thickness of the second alignment film AL2. At this time, by setting the film thickness of the second alignment film AL2 so as to satisfy an interference condition in which transmitted light transmitted from the liquid crystal display panel LPN is strengthened, it is possible to contribute to improvement of the transmittance.

ここでは、特に、配向膜の膜厚に対して、視感度が高い緑色波長(550nm)の光の透過率の依存性について測定したところ、図6に示すような結果が得られた。この結果から、配向膜の膜厚が厚いほど、透過光が強めあう干渉条件を満足し、透過率が高くなることが確認された。   Here, in particular, when the dependence of the transmittance of light with a green wavelength (550 nm) having high visibility was measured with respect to the film thickness of the alignment film, the result shown in FIG. 6 was obtained. From this result, it was confirmed that the thicker the alignment film, the more satisfying the interference condition that transmitted light strengthens, and the higher the transmittance.

したがって、対向基板CT側に備えられた第2配向膜AL2の膜厚は、通常適用される膜厚(例えば70nm程度)より厚くすることが望ましい。これにより、高い透過率を得ることができる。   Therefore, it is desirable that the film thickness of the second alignment film AL2 provided on the counter substrate CT side is larger than the normally applied film thickness (for example, about 70 nm). Thereby, a high transmittance can be obtained.

このような第2配向膜AL2の膜厚は、極力厚い方が望ましいが、過度に厚い場合には、配向膜材料による吸収の影響が無視できなくなり、透過率の低下を招くおそれがある。また、第2配向膜AL2の膜厚は、緑色波長の光の干渉条件だけでなく、青色波長や赤色波長の光の干渉条件を考慮して決定することが重要である。発明者の検討によれば、第2配向膜AL2の膜厚は、100nm〜130nmの範囲が望ましいことが確認された。これにより、良好な色バランスを維持しつつ、各波長の光の透過率を向上することが可能となる。   The film thickness of the second alignment film AL2 is desirably as thick as possible. However, if it is excessively thick, the influence of absorption by the alignment film material cannot be ignored, and the transmittance may be reduced. In addition, it is important to determine the thickness of the second alignment film AL2 in consideration of not only the interference condition of light of green wavelength but also the interference condition of light of blue wavelength or red wavelength. According to the inventor's investigation, it was confirmed that the thickness of the second alignment film AL2 is preferably in the range of 100 nm to 130 nm. Thereby, it is possible to improve the transmittance of light of each wavelength while maintaining a good color balance.

以上説明したように、駆動的には配向膜の膜厚を薄くすることによって透過率が高くなること、及び、干渉条件的には配向膜の膜厚を厚くすることによって透過率が高くなることの相反する条件を満足させるため、駆動に殆ど影響を及ぼさない対向基板CT側の第2配向膜AL2を厚くし、アレイ基板AR側の第1配向膜AL1を薄くする。   As described above, the transmittance is increased by reducing the thickness of the alignment film for driving, and the transmittance is increased by increasing the thickness of the alignment film for interference conditions. In order to satisfy the contradictory conditions, the second alignment film AL2 on the counter substrate CT side that hardly affects driving is thickened, and the first alignment film AL1 on the array substrate AR side is thinned.

このように、特に、駆動に必要な一対の電極がアレイ基板ARに備えられた横電界モードの液晶表示装置については、アレイ基板AR及び対向基板CTのそれぞれの配向膜の厚さを独立に最適化することによって、透過率を向上することが可能となる。   As described above, in particular, in the horizontal electric field mode liquid crystal display device in which the pair of electrodes necessary for driving are provided on the array substrate AR, the thicknesses of the alignment films of the array substrate AR and the counter substrate CT are independently optimized. As a result, the transmittance can be improved.

したがって、この実施の形態によれば、コスト及び消費電力の増大を招くことなく、透過率を向上し、良好な表示品位を実現することが可能な液晶表示装置を提供することができる。   Therefore, according to this embodiment, it is possible to provide a liquid crystal display device capable of improving the transmittance and realizing a good display quality without causing an increase in cost and power consumption.

なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment itself, In the stage of implementation, it can change and implement a component within the range which does not deviate from the summary. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.

図1は、この発明の一実施の形態に係る横電界を利用した液晶モードの液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a liquid crystal mode liquid crystal display device using a lateral electric field according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示した液晶表示装置に適用される画素の構成を概略的に示す平面図である。FIG. 2 is a plan view schematically showing a configuration of a pixel applied to the liquid crystal display device shown in FIG. 図3は、図1に示した液晶表示装置の構造を示す概略的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the liquid crystal display device shown in FIG. 図4は、配向膜の膜厚に対するピーク電圧(相対値)の関係の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the relationship of the peak voltage (relative value) to the thickness of the alignment film. 図5は、配向膜の膜厚に対する最大透過率の関係の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the relationship of the maximum transmittance with respect to the film thickness of the alignment film. 図6は、配向膜の膜厚に対する透過率の関係の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the relationship of the transmittance with respect to the thickness of the alignment film.

符号の説明Explanation of symbols

LPN…液晶表示パネル
AR…アレイ基板 CT…対向基板 LQ…液晶層
DSP…表示エリア PX…画素
Y…ゲート線 X…ソース線
W…スイッチング素子 E1…第1電極 E2…第2電極 SL…スリット
AL1…第1配向膜 AL2…第2配向膜
LPN ... Liquid crystal display panel AR ... Array substrate CT ... Counter substrate LQ ... Liquid crystal layer DSP ... Display area PX ... Pixel Y ... Gate line X ... Source line W ... Switching element E1 ... First electrode E2 ... Second electrode SL ... Slit AL1 ... first alignment film AL2 ... second alignment film

Claims (5)

第1基板と第2基板との間に液晶層を保持した構成の液晶表示パネルを備え、
前記第1基板は、
第1電極と、
前記第1電極と絶縁層を介して対向するように配置され、前記第1電極と対向するスリットが形成された第2電極と、
前記第2電極を覆うとともに前記液晶層に接する第1配向膜と、を備え、
前記第2基板は、前記第1配向膜より厚い膜厚を有し且つ前記液晶層に接する第2配向膜を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal display panel having a configuration in which a liquid crystal layer is held between a first substrate and a second substrate;
The first substrate is
A first electrode;
A second electrode that is disposed to face the first electrode with an insulating layer interposed therebetween, and has a slit formed to face the first electrode;
A first alignment film that covers the second electrode and is in contact with the liquid crystal layer,
The liquid crystal display device, wherein the second substrate includes a second alignment film having a thickness greater than that of the first alignment film and in contact with the liquid crystal layer.
前記第1配向膜の膜厚は、30〜50nmであることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the first alignment film has a thickness of 30 to 50 nm. 前記第2配向膜の膜厚は、100〜130nmであることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the second alignment film has a thickness of 100 to 130 nm. 前記第1電極及び前記第2電極は、光透過性を有する導電材料によって形成されたことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the first electrode and the second electrode are formed of a light-transmitting conductive material. さらに、前記液晶表示パネルを前記第1基板側から照明する照明ユニットを備えたことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising an illumination unit that illuminates the liquid crystal display panel from the first substrate side.
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