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JP2005316330A - Liquid crystal display device - Google Patents

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JP2005316330A
JP2005316330A JP2004136763A JP2004136763A JP2005316330A JP 2005316330 A JP2005316330 A JP 2005316330A JP 2004136763 A JP2004136763 A JP 2004136763A JP 2004136763 A JP2004136763 A JP 2004136763A JP 2005316330 A JP2005316330 A JP 2005316330A
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JP
Japan
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liquid crystal
layer
crystal layer
region
display device
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Pending
Application number
JP2004136763A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuzo Hisatake
雄三 久武
Akio Murayama
昭夫 村山
Yasushi Kawada
靖 川田
Takashi Yamaguchi
剛史 山口
Kisako Ninomiya
希佐子 二ノ宮
Natsuko Fujiyama
奈津子 藤山
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Japan Display Central Inc
Original Assignee
Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device capable of obtaining excellent contrast characteristics and contrast visual angle characteristics as optical characteristics in an AVAN (Advanced Vertical Alignment) mode. <P>SOLUTION: The liquid crystal display device is provided with an array substrate 4 having pixel electrodes 6, a counter substrate 3 having a common electrode 5 disposed opposite to the pixel electrodes 6, a liquid crystal layer 8 interposed between the array substrate 4 and the counter substrate 3 and first and second regions 1 and 2 having intensities of electric fields when voltage is applied between the pixel electrodes 6 and common electrode 5 or thicknesses of the liquid crystal layer 8 different from each other in a pixel region being a part of the liquid crystal layer 8 interposed between the pixel electrodes 6 and the counter electrode 5. The first and the second regions are arranged by an irregular layer B, refractive indices of a member for the first region and a member for the second region disposed between an upper and lower surface positions of the irregular layer B form a periodical pattern in an in-plane and the refractive indices, thicknesses and shapes of the members for the first and the second regions are determined so that incident light is not diffracted and not scattered by the irregular layer B. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、画素領域が液晶分子のチルト方向の異なる複数のドメインに分割される液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device in which a pixel region is divided into a plurality of domains having different tilt directions of liquid crystal molecules.

液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力である等の様々な特徴を有しており、OA機器、情報端末、時計、およびテレビ等の様々な用途に応用されている。特に、薄膜トランジスタ(以下、TFTという)を有する液晶表示装置は、その高い応答性から、携帯テレビやコンピュータなどのように多量の情報を表示するモニタとして用いられている。   A liquid crystal display device has various features such as thinness, light weight, and low power consumption, and is applied to various uses such as OA equipment, information terminals, watches, and televisions. In particular, a liquid crystal display device having a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) is used as a monitor for displaying a large amount of information, such as a portable television or a computer, because of its high responsiveness.

近年、情報量の増加に伴い、画像の高精細化や表示速度の高速化に対する要求が高まっている。これら要求のうち画像の高精細化は、例えば、上述したTFTが形成するアレイ構造を微細化することによって実現されている。一方、表示速度の高速化に関しては、従来の表示モードの代わりに、ネマチック液晶を用いたOCBモード、VANモード、HANモード、およびπ配列モードや、スメクチック液晶を用いた界面安定型強誘電性液晶(Surface Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal)モードおよび反強誘電性液晶モードを採用することが検討されている。   In recent years, with an increase in the amount of information, there is an increasing demand for higher definition of images and higher display speed. Of these requirements, high definition of an image is realized, for example, by miniaturizing an array structure formed by the TFT described above. On the other hand, regarding the increase in display speed, instead of the conventional display mode, OCB mode, VAN mode, HAN mode, and π alignment mode using nematic liquid crystal, and interface stable ferroelectric liquid crystal using smectic liquid crystal are used. (Surface Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal) mode and antiferroelectric liquid crystal mode are being studied.

これら表示モードのうち、VANモードでは、従来のTN(Twisted Nematic)モードよりも速い応答速度を得ることができ、しかも、垂直配向のため静電気破壊などの不良を発生させるラビング処理が不要である。なかでも、マルチドメイン型VANモード(以下、MVAモードという)は、視野角の補償設計が比較的容易なことから特に注目を集めている。   Among these display modes, the VAN mode can obtain a faster response speed than the conventional TN (Twisted Nematic) mode, and does not require a rubbing process that causes defects such as electrostatic breakdown due to vertical alignment. In particular, the multi-domain VAN mode (hereinafter referred to as the MVA mode) is particularly attracting attention because the viewing angle compensation design is relatively easy.

しかしながら、MVAモードを採用した従来の液晶表示装置では、アレイ基板だけでなく、対向基板に対しても畝状突起構造を形成したり、対向基板上の共通電極にスリットなどを設けたりする必要がある。そのため、アレイ基板と対向基板との位置合わせを極めて高い精度で行わなければならず、その結果としてコストの上昇や信頼性の低下を生じてしまう。   However, in the conventional liquid crystal display device adopting the MVA mode, it is necessary to form a hook-like protrusion structure not only on the array substrate but also on the counter substrate, or to provide a slit or the like on the common electrode on the counter substrate. is there. Therefore, the alignment between the array substrate and the counter substrate must be performed with extremely high accuracy, resulting in an increase in cost and a decrease in reliability.

また、近年では、TNモードの液晶表示装置の製造において、アレイ基板にカラーフィルタ層を形成する技術が実用化され始めている。この技術によると、アレイ基板と対向基板とを貼り合わせてセルを形成する際に、カラーフィルタ層を構成する各色領域と画素電極とを位置合わせする必要がない。従って、このような技術をMVAモードの液晶表示装置の製造にも適用することが望まれるが、従来のMVAモードの液晶表示装置では、アレイ基板と対向基板とを貼り合わせてセルを形成する際に、それらの間で畝状突起構造やスリットの位置合わせを行う必要がある。そのため、従来のMVAモードの液晶表示装置では、アレイ基板にカラーフィルタ層を形成したとしても、TNモードの液晶表示装置で得られる利益を享受することはできなかった。   In recent years, a technique for forming a color filter layer on an array substrate has been put into practical use in the manufacture of a TN mode liquid crystal display device. According to this technology, when the cell is formed by bonding the array substrate and the counter substrate, it is not necessary to align each color region constituting the color filter layer and the pixel electrode. Therefore, it is desirable to apply such a technique to the manufacture of an MVA mode liquid crystal display device. In the conventional MVA mode liquid crystal display device, a cell is formed by bonding an array substrate and a counter substrate. In addition, it is necessary to align the hook-like protrusion structure and the slit between them. Therefore, in the conventional MVA mode liquid crystal display device, even if the color filter layer is formed on the array substrate, it is not possible to enjoy the benefits obtained by the TN mode liquid crystal display device.

こうした問題を解決する手段として、次のような液晶表示装置が知られる(例えば特許文献1を参照)。この液晶表示装置は一方の主面に配置され配向膜で覆われる画素電極を有するアレイ基板と、画素電極に対向して配置され配向膜で覆われる共通電極を有する対向基板と、アレイ基板と対向基板との間に挟持される液晶層とを備える。さらに、この液晶表示装置では、画素電極と共通電極とによって挟まれた液晶層の一部である画素領域内において画素電極と共通電極との間に電圧を印加ときの電界の強さまたは液晶層の厚さを互いに異ならせる第1および第2領域が設けられる。第1および第2領域は液晶層と一方の配向膜とからなる略平坦な界面に対して平行で液晶層の厚さ方向において液晶層を最も薄くする位置にある上面、並びに略平坦な界面に対して平行で液晶層の厚さ方向において液晶層を最も厚くする位置にある下面を有する凹凸層によりそれぞれ液晶層を含む面内の一方向に延びた形状でかつ面内の一方向と交差する方向に交互に繰り返されるように配列される。凹凸層は、対向基板に対しアレイ基板に選択的に設けることができる。従って、アレイ基板と対向基板とを貼り合わせる際に高精度な位置合わせを行う必要がない。すなわち、MVAモードを採用した場合であっても、アレイ基板と対向基板とを高精度に位置合わせすることなく製造することが可能となる。このような液晶表示モードをAVANモード(Advanced Vertical Alignment mode)と称する。
特開2003−161947号公報
As means for solving such a problem, the following liquid crystal display device is known (for example, see Patent Document 1). This liquid crystal display device has an array substrate having a pixel electrode disposed on one main surface and covered with an alignment film, a counter substrate having a common electrode disposed facing the pixel electrode and covered with an alignment film, and facing the array substrate A liquid crystal layer sandwiched between the substrate and the substrate. Further, in this liquid crystal display device, the electric field strength or the liquid crystal layer when a voltage is applied between the pixel electrode and the common electrode in the pixel region which is a part of the liquid crystal layer sandwiched between the pixel electrode and the common electrode. There are provided first and second regions having different thicknesses. The first and second regions are parallel to the substantially flat interface composed of the liquid crystal layer and one of the alignment films, and are on the upper surface at the position where the liquid crystal layer is thinnest in the thickness direction of the liquid crystal layer, and the substantially flat interface. The concavo-convex layer having the lower surface at the position where the liquid crystal layer is thickest in the thickness direction of the liquid crystal layer is parallel to the shape and extends in one direction within the plane including the liquid crystal layer and intersects with one direction in the plane. Arranged to repeat alternately in the direction. The uneven layer can be selectively provided on the array substrate with respect to the counter substrate. Therefore, it is not necessary to perform highly accurate alignment when the array substrate and the counter substrate are bonded together. That is, even when the MVA mode is adopted, it is possible to manufacture the array substrate and the counter substrate without aligning with high accuracy. Such a liquid crystal display mode is referred to as an AVAN mode (Advanced Vertical Alignment mode).
JP 2003-161947 A

AVANモードの液晶表示装置では、画素が平面的に見てストライプ状の配列となる第1および第2領域で構成される。第1領域および第2領域は、例えば画素電極の有無、画素電極上の構造体の有無、画素電極および構造体の有無、画素電極下の構造体の有無などにより得られるものである。このような画素構造であると、画素に電圧を印加した際に画素内に電界分布が生じたり、液晶層厚の分布によって体積排除効果が生じたりして液晶分子が上述のストライプ方向に配列する。第1および第2領域をストライプ状に配列し、かつ第1領域および第2領域のいずれかをひとつながりのパターンとし、ストライプ方位が直交する2方位または90°おきの4方位とすることにより2方位または4方位に液晶分子配列を分割した配向分割がなされる。さらに、液晶分子配列と45°の角度をなすよう偏光板を配置すると効率的な入射光の透過制御を行える。   In the AVAN mode liquid crystal display device, pixels are configured by first and second regions that are arranged in a stripe shape when seen in a plan view. The first region and the second region are obtained by, for example, the presence / absence of a pixel electrode, the presence / absence of a structure on the pixel electrode, the presence / absence of a pixel electrode and a structure, the presence / absence of a structure below the pixel electrode, and the like. With such a pixel structure, when a voltage is applied to the pixel, an electric field distribution is generated in the pixel, or a volume exclusion effect is generated by the distribution of the liquid crystal layer thickness, so that the liquid crystal molecules are arranged in the above-described stripe direction. . The first and second regions are arranged in stripes, and either one of the first region and the second region is formed as a continuous pattern, and two orientations in which the stripe orientations are orthogonal or four orientations every 90 ° are used. The alignment is divided by dividing the liquid crystal molecular arrangement into the azimuth or the four azimuths. Furthermore, if the polarizing plate is arranged so as to form an angle of 45 ° with the liquid crystal molecular arrangement, it is possible to efficiently control the transmission of incident light.

しかしながら、これらAVANモードの液晶表示装置は液晶層と一方の配向膜とからなる略平坦な界面に対して平行で液晶層の厚さ方向において液晶層を最も薄くする位置にある上面とこの略平坦な界面に対して平行で液晶層の厚さ方向において液晶層を最も厚くする位置にある下面とにより凹凸をなす凹凸層において、液晶層に入射した光がその進行方向を変えて散乱するという問題が生じていた。その結果、本来斜め視野における光学特性が正面視野に影響する。液晶層の位相差の視角特性を補償する補償板などを用いた場合には、補償板に入射または補償板を出射する光が補償板にて位相差補償されない状態となり、コントラスト視角が悪化してしまう。   However, these AVAN mode liquid crystal display devices are parallel to a substantially flat interface composed of a liquid crystal layer and one alignment film, and an upper surface at the position where the liquid crystal layer is thinnest in the thickness direction of the liquid crystal layer and the substantially flat surface. The light incident on the liquid crystal layer is scattered by changing its traveling direction in the uneven layer that is uneven with the bottom surface at the position where the liquid crystal layer is thickest in the thickness direction of the liquid crystal layer in parallel with the smooth interface. Has occurred. As a result, the optical characteristics originally in the oblique visual field affect the front visual field. When a compensation plate that compensates for the viewing angle characteristics of the phase difference of the liquid crystal layer is used, the light entering or exiting the compensation plate is not compensated for the phase difference by the compensation plate, and the contrast viewing angle deteriorates. End up.

本発明の目的は、AVANモードにおいて優れた光学特性を得ることができる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 obtaining excellent optical characteristics in the AVAN mode.

本発明によれば、一方の主面に配置され配向膜で覆われる画素電極を有するアレイ基板と、画素電極に対向して配置され配向膜で覆われる共通電極を有する対向基板と、アレイ基板と対向基板との間に挟持される液晶層と、画素電極と共通電極とによって挟まれた液晶層の一部である画素領域内において画素電極と共通電極との間に電圧を印加ときの電界の強さまたは液晶層の厚さを互いに異ならせる第1および第2領域とを備え、第1および第2領域は液晶層と一方の配向膜とからなる略平坦な界面に対して平行で液晶層の厚さ方向において液晶層を最も薄くする位置にある上面、並びに略平坦な界面に対して平行で液晶層の厚さ方向において液晶層を最も厚くする位置にある下面を有する凹凸層によりそれぞれ液晶層を含む面内の一方向に延びた形状でかつ面内の一方向と交差する方向に交互に繰り返されるように配列され、凹凸層の上面位置および下面位置間に配置された第1領域用部材および第2領域用部材の屈折率は面内で周期的パターンを成し、第1領域用および第2領域用の部材の屈折率、厚さ、および形状は入射光が凹凸層で回折して散乱しないように決められている液晶表示装置が提供される。   According to the present invention, an array substrate having a pixel electrode disposed on one main surface and covered with an alignment film, a counter substrate having a common electrode disposed opposite to the pixel electrode and covered with an alignment film, and the array substrate, In the pixel region that is part of the liquid crystal layer sandwiched between the liquid crystal layer sandwiched between the counter substrate and the pixel electrode and the common electrode, the electric field when the voltage is applied between the pixel electrode and the common electrode First and second regions having different strengths or thicknesses of the liquid crystal layer, and the first and second regions are parallel to a substantially flat interface comprising the liquid crystal layer and one alignment film, and the liquid crystal layer Each of the liquid crystals is formed by a concavo-convex layer having a top surface at a position where the liquid crystal layer is thinnest in the thickness direction and a bottom surface which is parallel to the substantially flat interface and is at a position where the liquid crystal layer is thickest in the thickness direction One direction in the plane containing the layer Refraction of the first region member and the second region member arranged in an extended shape and alternately repeated in a direction intersecting with one direction in the surface and disposed between the upper surface position and the lower surface position of the uneven layer. The refractive index forms a periodic pattern in the plane, and the refractive index, thickness, and shape of the members for the first region and the second region are determined so that incident light is not diffracted and scattered by the uneven layer. A liquid crystal display device is provided.

この液晶表示装置では、凹凸層における光散乱、屈折によるコントラスト比の低下およびコンラスト視角特性の悪化を改善できる。すなわち、AVANモードを採用した場合であっても、優れたコントラスト特性およびコントラスト視角特性を光学特性として得ることができる。   In this liquid crystal display device, it is possible to improve the light scattering in the concavo-convex layer, the decrease in contrast ratio due to refraction, and the deterioration in the contrast viewing angle characteristics. That is, even when the AVAN mode is adopted, excellent contrast characteristics and contrast viewing angle characteristics can be obtained as optical characteristics.

以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態に係るAVANモードの液晶表示装置について説明する。図1はこの液晶表示装置において各画素の平面パターンを示し、図2は図1に示すA−A’線に沿った断面における画素構造を示す。この液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板(またはアレイ基板)4と対向基板3との間に液晶層8を挟持させた構造を有している。これらアクティブマトリクス基板4と対向基板3との間隔は図示しないスペーサによって一定に維持されている。また、これら基板4,3には、図1に示す方位10,11に吸収軸を有する一対の偏光板PL1,PL2が貼り付けられる。アクティブマトリクス基板4は、ガラス基板のような透明基板4Aを含む。透明基板4Aの一方の主面上には、配線およびスイッチング素子が形成される。また、それらの上には、カラーフィルタ層CF、画素電極6、および配向膜AL1が順次形成される。透明基板4A上に形成する配線は、アルミニウム、モリブデン、および銅などからなる走査線および信号線などである。また、スイッチング素子は、例えば、アモルファスシリコンやポリシリコンを半導体層とし、アルミニウム、モリブデン、クロム、銅、およびタンタルなどをメタル層としたTFTであり、走査線および信号線などの配線並びに画素電極6と接続されている。アクティブマトリクス基板4では、このような構成により、所望の画素電極6に対して選択的に電圧を印加することを可能としている。   Hereinafter, an AVAN mode liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a planar pattern of each pixel in this liquid crystal display device, and FIG. 2 shows a pixel structure in a cross section taken along the line A-A 'shown in FIG. This liquid crystal display device has a structure in which a liquid crystal layer 8 is sandwiched between an active matrix substrate (or array substrate) 4 and a counter substrate 3. The distance between the active matrix substrate 4 and the counter substrate 3 is kept constant by a spacer (not shown). Further, a pair of polarizing plates PL1 and PL2 having absorption axes in the directions 10 and 11 shown in FIG. The active matrix substrate 4 includes a transparent substrate 4A such as a glass substrate. Wiring and switching elements are formed on one main surface of the transparent substrate 4A. Further, a color filter layer CF, a pixel electrode 6, and an alignment film AL1 are sequentially formed thereon. Wirings formed on the transparent substrate 4A are scanning lines and signal lines made of aluminum, molybdenum, copper, or the like. The switching element is a TFT having amorphous silicon or polysilicon as a semiconductor layer and aluminum, molybdenum, chromium, copper, tantalum or the like as a metal layer, for example, wiring such as scanning lines and signal lines, and pixel electrodes 6. Connected with. The active matrix substrate 4 can selectively apply a voltage to a desired pixel electrode 6 with such a configuration.

透明基板4Aと画素電極6との間に介在するカラーフィルタ層CFは、青、緑、赤の着色層で構成されている。画素電極6は例えばITOのような透明導電材料で構成され、カラーフィルタ層CFに設けられるコンタクトホールを介してスイッチング素子と接続される。画素電極6は、例えばスパッタリング法などにより薄膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてその薄膜をパターニングすることにより形成することができる。配向膜AL1は、ポリイミドなどの透明樹脂からなる薄膜で構成されている。尚、本実施形態では、この配向膜AL1には、ラビング処理は施さずに垂直配向性を付与している。   The color filter layer CF interposed between the transparent substrate 4A and the pixel electrode 6 is composed of colored layers of blue, green, and red. The pixel electrode 6 is made of a transparent conductive material such as ITO, and is connected to the switching element through a contact hole provided in the color filter layer CF. The pixel electrode 6 can be formed by, for example, forming a thin film by sputtering or the like and then patterning the thin film using a photolithography technique and an etching technique. The alignment film AL1 is formed of a thin film made of a transparent resin such as polyimide. In this embodiment, the alignment film AL1 is given a vertical alignment without being subjected to a rubbing process.

対向基板3は、ガラス基板のような透明基板3A上に、共通電極5および配向膜AL2を順次形成した構造を有する。これら共通電極5および配向膜AL2は、画素電極6およびアクティブマトリクス基板4上に形成した配向膜AL1と同様の材料で形成され得る。ここでは、共通電極5が平坦な連続膜として形成されている。   The counter substrate 3 has a structure in which a common electrode 5 and an alignment film AL2 are sequentially formed on a transparent substrate 3A such as a glass substrate. The common electrode 5 and the alignment film AL2 can be formed of the same material as the alignment film AL1 formed on the pixel electrode 6 and the active matrix substrate 4. Here, the common electrode 5 is formed as a flat continuous film.

図1および図2に示す液晶表示装置では、画素が平面的に見てストライプ状の配列となる第1領域1および第2領域2で構成される。第1領域1は画素電極6により得られ、第2領域2は画素電極6内のスリットにより得られる。   The liquid crystal display device shown in FIGS. 1 and 2 includes a first region 1 and a second region 2 in which pixels are arranged in a stripe shape when seen in a plan view. The first region 1 is obtained by the pixel electrode 6, and the second region 2 is obtained by a slit in the pixel electrode 6.

画素電極6と共通電極5との間に電圧を印加していない場合、配向膜AL1,AL2は、液晶層8を構成する液晶分子7、具体的には誘電率異方性が負の液晶分子を垂直配向させるように作用する。そのため、液晶分子7は、それらの長軸が配向膜AL1,AL2の膜面に対してほぼ垂直となるように配向する(図2は電圧を印加した状態)。   When no voltage is applied between the pixel electrode 6 and the common electrode 5, the alignment films AL1 and AL2 are liquid crystal molecules 7 constituting the liquid crystal layer 8, specifically, liquid crystal molecules having a negative dielectric anisotropy. Acts to be vertically aligned. Therefore, the liquid crystal molecules 7 are aligned so that their long axes are substantially perpendicular to the film surfaces of the alignment films AL1 and AL2 (FIG. 2 shows a state in which a voltage is applied).

画素電極6と共通電極5との間に電圧を印加することによって生じる電界はその電気力線に垂直な方向に液晶分子7を配向させるように作用する。従って、液晶分子7は、配向膜AL1,AL2および電界の作用によって、図1および図2に示すように配向しようとする。すなわち、アクティブマトリクス基板4に設けた構造のみで、1つの画素領域内に液晶分子25のチルト方向が互いに異なる4つのドメインを形成することができる。また、本実施形態では、液晶分子7の平均的なチルト方向を第2領域(スリット)2の配列方向に垂直な面内に維持したままチルト角を変化させることができるため、より速い応答速度を実現することができるのに加え、配向不良が発生し難く、良好な配向分割が可能である。本実施形態では、画素電極6の厚さを15nm、波長550nmにおける屈折率を2.00としている。また、液晶層8には(株)メルク製の誘電率異方性が負のネマティック液晶MLC-2038を用いている。MLC-2038の550nmにおける常光屈折率は1.47である。凹凸層Bとなる範囲では、面内方向において画素電極6と液晶層8が図1および図2に示すように平面的に周期的に配置されている。第1領域1に配置された画素電極6の屈折率と第2領域2に配置された液晶層8の屈折率とが異なる場合、凹凸層Bは回折格子として機能する。従って、入射した光はその屈折率差および層厚に応じて回折する。   An electric field generated by applying a voltage between the pixel electrode 6 and the common electrode 5 acts to align the liquid crystal molecules 7 in a direction perpendicular to the lines of electric force thereof. Therefore, the liquid crystal molecules 7 try to align as shown in FIGS. 1 and 2 by the action of the alignment films AL1 and AL2 and the electric field. That is, with only the structure provided on the active matrix substrate 4, four domains having different tilt directions of the liquid crystal molecules 25 can be formed in one pixel region. In the present embodiment, the tilt angle can be changed while maintaining the average tilt direction of the liquid crystal molecules 7 in a plane perpendicular to the arrangement direction of the second regions (slits) 2, so that a faster response speed is achieved. In addition, it is difficult to cause orientation failure and good orientation division is possible. In the present embodiment, the pixel electrode 6 has a thickness of 15 nm and a refractive index at a wavelength of 550 nm of 2.00. The liquid crystal layer 8 uses nematic liquid crystal MLC-2038 having a negative dielectric anisotropy manufactured by Merck Co., Ltd. The ordinary refractive index at 550 nm of MLC-2038 is 1.47. In the range of the concave / convex layer B, the pixel electrodes 6 and the liquid crystal layer 8 are periodically arranged in a plane as shown in FIGS. 1 and 2 in the in-plane direction. When the refractive index of the pixel electrode 6 disposed in the first region 1 and the refractive index of the liquid crystal layer 8 disposed in the second region 2 are different, the uneven layer B functions as a diffraction grating. Therefore, the incident light is diffracted according to the refractive index difference and the layer thickness.

また、第1領域1と第2領域2とは、上述のような画素電極の有無だけでなく、例えば図3に示すような画素電極6上の構造体9の有無、図4に示すような画素電極6および構造体9の有無、図5および図6に示すような画素電極6下の構造体9の有無などによって得ることもできる。図3から図6では、図2と同様部分を同一参照符号で表し、重複する説明を省略する。

Figure 2005316330
The first region 1 and the second region 2 are not limited to the presence / absence of the pixel electrode as described above, for example, the presence / absence of the structure 9 on the pixel electrode 6 as shown in FIG. 3, as shown in FIG. It can also be obtained by the presence / absence of the pixel electrode 6 and the structure 9, the presence / absence of the structure 9 below the pixel electrode 6 as shown in FIGS. 3 to 6, the same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
Figure 2005316330

図7および式1はこうした周期的屈折率分布をなす構造における光の回折強度を示すものである。Imは1次以上の次数に対する回折した光の強度、Iqは入射した光の強度、mは回折の次数、lは領域1、2のうち屈折率が大きいほうの面内の周期的配列方向における幅、pは領域1,2の面内の周期的配列方向におけるピッチ、δnは凹凸層Bにおける第1領域1の平均屈折率と第2領域2における平均屈折率の差、tは凹凸層Bの厚さ、λは入射光の波長、I0は0次の次数に対する回折した光の強度を示す。式1において10=Iqは回折による散乱が全く無い状態であり、10=0は入射光が全て散乱する状態を示す。

Figure 2005316330
FIG. 7 and Formula 1 show the diffraction intensity of light in such a structure having a periodic refractive index distribution. Im is the intensity of the diffracted light with respect to the first and higher orders, Iq is the intensity of the incident light, m is the order of diffraction, and l is in the periodic arrangement direction in the plane of the regions 1 and 2 with the higher refractive index. The width, p is the pitch in the periodic arrangement direction in the plane of the regions 1 and 2, δn is the difference between the average refractive index of the first region 1 and the average refractive index of the second region 2 in the concavo-convex layer B, and t is the concavo-convex layer B , Λ is the wavelength of the incident light, and I0 is the intensity of the diffracted light with respect to the 0th order. In Equation 1, 10 = Iq is a state where there is no scattering due to diffraction, and 10 = 0 indicates a state where all incident light is scattered.
Figure 2005316330

図7および式2はこうした周期的屈折率分布をなす構造における光の回折方向を示すものである。θmはm次の次数に対する回折した光の角度であり、画素法線方向を0°としている。θqは入射光の方向を示す角度であり、画素法線方向を0°としている。θ0が0次の回折光つまり直進する光の角度であり、θ0=θqである。   FIG. 7 and Formula 2 show the diffraction direction of light in the structure having such a periodic refractive index distribution. θm is the angle of the diffracted light with respect to the m-th order, and the pixel normal direction is 0 °. θq is an angle indicating the direction of incident light, and the pixel normal direction is 0 °. θ0 is the angle of 0th-order diffracted light, that is, light traveling straight, and θ0 = θq.

ここで、ある視野におけるコントラスト比について説明する。図8は凹凸層Bを出射し、その上に位置する液晶層8に画素法線方向からθr傾いた方向から入射する光の経路を模式的に示したものである。図中LCと示すのは液晶層8の屈折率楕円を示しており、OCと示すのは液晶層8の斜め方位において生ずる位相差を補償するための補償層の屈折率楕円を模式的に示したものである。

Figure 2005316330
Here, the contrast ratio in a certain visual field will be described. FIG. 8 schematically shows a path of light that is emitted from the concavo-convex layer B and is incident on the liquid crystal layer 8 positioned thereon from a direction inclined by θr from the pixel normal direction. In the figure, LC indicates the refractive index ellipse of the liquid crystal layer 8, and OC schematically indicates the refractive index ellipse of the compensation layer for compensating for the phase difference occurring in the oblique orientation of the liquid crystal layer 8. It is a thing.
Figure 2005316330

式3は凹凸層Bを出射し、その上に位置する液晶層8に画素法線方向からθr傾いた方向に入射する光の総和を示すもので、Iθrがこの光の総和の光強度であり、△ndが液晶層8の屈折率異方性Δnと液晶層8の厚さdを乗じた値である。

Figure 2005316330
Equation 3 shows the sum of the light emitted from the concavo-convex layer B and incident on the liquid crystal layer 8 positioned thereon in the direction inclined by θr from the pixel normal direction, and Iθr is the light intensity of the sum of the light. , Δnd is a value obtained by multiplying the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal layer 8 by the thickness d of the liquid crystal layer 8.
Figure 2005316330

式4は凹凸層Bがない場合の画素のコントラスト比が無限大であり、かつ補償層が液晶層8の位相差の視角依存性を完全に補償すると仮定した場合の凹凸層Bを出射し、その上に位置する液晶層8に画素法線方向からθr傾いた方向におけるコントラスト特性を示すもので、CRθrが素子法線方向からθr傾いた方向におけるコントラスト比である。式2から明らかなように領域1および領域2の面内の周期的配列方向におけるピッチp'が可視光波長に対して十分大きくない場合、具体的には100倍程度以上ない限り、1次以上の回折光は90°以下となる。また、式1から明らかなように凹凸層Bにおける第1領域1の平均屈折率と第2領域2における平均屈折率の差δnと凹凸層Bの厚さtを乗じた値が入射光波長の整数倍と一致しない場合、1次≧の回折光が生じる。こうした場合、液晶層8にθrの角度から入射する光は、θrと平行な方向およびθrからθ1、θ2、…傾いた方向から凹凸層Bを出射した光の総和となる。補償層が液晶層8の位相差の視角依存性を完全に補償した場合を想定すると、θrと平行な方向から凹凸層Bを出射した光、つまり凹凸層Bにおける0次回折光では図示するように液晶層8の位相差R(LC)と補償層の位相差すR(OC)の絶対値が等しく各々の位相差は補償されるが、θrからθ1、θ2、…傾いた方向から凹凸層Bを出射した光に対しては、液晶層8の位相差R(LC)と補償層の位相差R(OC)の絶対値が等しくないため各々の位相差は補償されず結果的にθrの視野において位相差が生ずる。こうした現象はθrの値によらず発生するので、結果的に正面(画素法線方向)を含めて全ての視野において位相差を生じる。凹凸層Bがない場合、かつ補償層が液晶層8の位相差の視角依存性を完全に補償した場合には、全ての視野において位相差がゼロとなり、位相差ゼロにて黒表示をする場合、全ての視野において優れたコントラスト特性を得るが、前述した条件下では全ての視野においてコントラスト特性の低下を生ずる。近年、液晶表示素子の広視野角化が進む中、液晶モニタ、液晶TVなどの応用分野ではコントラスト(CR)視角特性がCR>10の視野角が全方位170°(法線方向から85°)以上であることが望まれるようになっている。   Equation 4 emits the concavo-convex layer B when it is assumed that the contrast ratio of the pixel without the concavo-convex layer B is infinite and the compensation layer completely compensates the viewing angle dependency of the phase difference of the liquid crystal layer 8. The liquid crystal layer 8 positioned thereon has contrast characteristics in a direction inclined by θr from the pixel normal direction, and CRθr is a contrast ratio in a direction inclined by θr from the element normal direction. As apparent from Equation 2, when the pitch p ′ in the periodic arrangement direction in the plane of the region 1 and the region 2 is not sufficiently large with respect to the visible light wavelength, specifically, the first order or more unless it is about 100 times or more. The diffracted light becomes 90 ° or less. Further, as apparent from Equation 1, the value obtained by multiplying the difference δn between the average refractive index of the first region 1 and the average refractive index of the second region 2 in the concavo-convex layer B and the thickness t of the concavo-convex layer B is the incident light wavelength. If it does not match the integer multiple, first-order ≧ diffracted light is generated. In such a case, the light incident on the liquid crystal layer 8 from the angle θr is the sum of the light emitted from the concavo-convex layer B from the direction parallel to θr and from θr to θ1, θ2,. Assuming that the compensation layer completely compensates the viewing angle dependence of the phase difference of the liquid crystal layer 8, as shown in the drawing, the light emitted from the concavo-convex layer B from the direction parallel to θr, that is, the 0th-order diffracted light in the concavo-convex layer B Although the absolute value of the phase difference R (LC) of the liquid crystal layer 8 and the phase difference R (OC) of the compensation layer are equal, the respective phase differences are compensated, but the concave-convex layer B is applied from the direction inclined from θr to θ1, θ2,. For the emitted light, the absolute values of the phase difference R (LC) of the liquid crystal layer 8 and the phase difference R (OC) of the compensation layer are not equal, so that each phase difference is not compensated, and as a result, in the field of view of θr. A phase difference occurs. Since such a phenomenon occurs regardless of the value of θr, as a result, a phase difference occurs in all fields of view including the front surface (pixel normal direction). When there is no concavo-convex layer B, and when the compensation layer completely compensates for the viewing angle dependence of the phase difference of the liquid crystal layer 8, the phase difference is zero in all fields of view, and black display is performed with no phase difference. Although excellent contrast characteristics are obtained in all fields of view, the contrast characteristics are degraded in all fields of view under the conditions described above. In recent years, as the viewing angle of liquid crystal display devices has been increasing, in viewing fields such as liquid crystal monitors and liquid crystal TVs, the viewing angle with a contrast (CR) viewing angle characteristic of CR> 10 is 170 ° in all directions (85 ° from the normal direction). It is desired that this is the case.

図9から図12は液晶層8の位相差を0から1/2の間で制御する液晶表示装置、つまり液晶層8の液晶材料の屈折率異方性Δnと液晶層8の厚さdを乗じた値△ndが可視光の中心的波長550nmの1/2以上であり、かつ凹凸層Bがない場合の画素のコントラスト比が無限大であり、かつ補償層が液晶層8の位相差の視角依存性を完全に補償すると仮定した場合において、CR視角特性がCR>10の視野角が全方位170°(法線方向から85°)以上となる条件を式1から式4に基づいて算出して示したものである。図9は図2、図4から図6に示すAVANモードにおいて、凹凸層Bのピッチが10μmであり、CR>10の特性を得る凹凸層Bの段差と凹凸層Bを構成する構造体9の波長550nmにおける平均屈折率と液晶層8の波長550nmにおける常光屈折率光の差の下限値の関係を示す図であり、図10は図3に示すAVANモードにおいて、凹凸層Bのピッチが10μmであり、CR>10の特性を得る凹凸層Bの段差と凹凸層Bを構成する構造体9の波長550nmにおける平均屈折率と液晶層8の波長550nmにおける常光屈折率光の差の下限値の関係を示す図であり、図11は図2、図4から図6に示すAVANモードにおいて、凹凸層Bのピッチが20μmであり、CR>10の特性を得る凹凸層Bの段差と凹凸層Bを構成する構造体9の波長550nmにおける平均屈折率と液晶層8の波長550nmにおける常光屈折率光の差の下限値の関係を示す図であり、図12は図3に示すAVANモードにおいて、凹凸層Bのピッチが20μmであり、CR>10の特性を得る凹凸層Bの段差と凹凸層Bを構成する構造体9の波長550nmにおける平均屈折率と液晶層8の波長550nmにおける常光屈折率光の差の下限値の関係を示す図である。これらの図に示すように、また式1および図2からわかるように、目標とするCR視角特性を達成する凹凸層Bの厚さ(図9から図12では段差と表記)、領域1および領域2の屈折率差は凹凸層Bのピッチや凹凸層Bの構造、凹凸層Bを構成する構造体9や電極のテーパー角度(φ)に依存するがいずれにせよ、凹凸層Bの層厚をtとし、電極、配向膜、液晶材料、絶縁層等からなる第1領域1および第2領域2用の部材の波長550nmにおける平均屈折率をそれぞれn1、n2としたとき、(n1-n2)tが539m−11<(
n1−n2)t<561m+11[nm]、ここでm=0,±1,±2,…としないと、前述した回折によるCR特性およびCR視角特性の低下を招き、凹凸層Bがない場合のコントラスト特性が全視野にて無限大となる場合でもCR>10の視野角が全方位170°(法線方向から85°)以上とならなくなる。
9 to 12 show a liquid crystal display device that controls the phase difference of the liquid crystal layer 8 between 0 and 1/2, that is, the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material of the liquid crystal layer 8 and the thickness d of the liquid crystal layer 8. The multiplied value Δnd is ½ or more of the central wavelength 550 nm of visible light, and the contrast ratio of the pixel when the uneven layer B is not present is infinite, and the compensation layer has a phase difference of the liquid crystal layer 8. Assuming that the viewing angle dependency is completely compensated, the condition that the viewing angle with CR viewing angle characteristics CR> 10 is 170 ° (85 ° from the normal direction) or more is calculated based on Equations 1 to 4. It is shown. FIG. 9 shows the structure of the structure 9 constituting the uneven layer B and the step of the uneven layer B having the characteristic of CR> 10 in the pitch of the uneven layer B of 10 μm in the AVAN mode shown in FIGS. 2 and 4 to 6. FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a lower limit value of a difference between an average refractive index at a wavelength of 550 nm and an ordinary refractive index light at a wavelength of 550 nm of the liquid crystal layer 8, and FIG. 10 shows a pitch of the uneven layer B of 10 μm in the AVAN mode shown in FIG. Yes, the relationship between the step of the concavo-convex layer B that obtains the characteristic of CR> 10 and the lower limit value of the difference between the average refractive index at the wavelength 550 nm of the structure 9 constituting the concavo-convex layer B and the ordinary refractive index light at the wavelength 550 nm of the liquid crystal layer 8 FIG. 11 shows the steps of the concavo-convex layer B and the concavo-convex layer B with the pitch of the concavo-convex layer B of 20 μm and obtaining the characteristic of CR> 10 in the AVAN mode shown in FIGS. 2 and 4 to 6. Structure to configure FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the lower limit of the difference between the average refractive index of the body 9 at a wavelength of 550 nm and the ordinary refractive index light of the liquid crystal layer 8 at a wavelength of 550 nm, and FIG. 12 shows the pitch of the uneven layer B in the AVAN mode shown in FIG. Is the lower limit of the difference between the step of the concavo-convex layer B and the average refractive index at the wavelength 550 nm of the structure 9 constituting the concavo-convex layer B and the ordinary refractive index light at the wavelength 550 nm of the liquid crystal layer 8. It is a figure which shows the relationship of a value. As shown in these drawings, and as can be seen from Equation 1 and FIG. 2, the thickness of the concavo-convex layer B that achieves the target CR viewing angle characteristics (denoted as steps in FIGS. 9 to 12), region 1 and region The refractive index difference of 2 depends on the pitch of the concavo-convex layer B, the structure of the concavo-convex layer B, the structure 9 constituting the concavo-convex layer B, and the taper angle (φ) of the electrode. (n1-n2) t where t is the average refractive index at a wavelength of 550 nm of the members for the first region 1 and the second region 2 made of an electrode, an alignment film, a liquid crystal material, an insulating layer, and the like. Is 539m-11 <(
n1-n2) t <561m + 11 [nm], where m = 0, ± 1, ± 2,... unless the above-mentioned diffraction results in a decrease in CR characteristics and CR viewing angle characteristics, and there is no uneven layer B Even when the contrast characteristic is infinite in the entire field of view, the viewing angle of CR> 10 does not become 170 ° (85 ° from the normal direction) or more in all directions.

本実施形態では、画素電極6(波長550nmにおける屈折率2.00)の厚さを15nmとしており、|(n1−n2)t|=(2.00−1.47)×15nm=7.95nm<11nmとなるようにしている。   In this embodiment, the thickness of the pixel electrode 6 (refractive index 2.00 at a wavelength of 550 nm) is set to 15 nm, and | (n1-n2) t | = (2.00-1.47) × 15 nm = 7.95 nm. <11 nm.

以下、本実施形態の液晶表示装置の製造例について説明する。   Hereinafter, a manufacturing example of the liquid crystal display device of the present embodiment will be described.

(製造例1)
本製造例では、図1および図2に示す画素構造の液晶表示装置を作製した。液晶層8は負の誘電異方性を示すメルク(株)製のMLC-2038であり550nmにおける常光屈折率は1.47である。画素電極6はITOからなり、厚さは15nm、550nmにおける屈折率は2.00であり、前述した(n1-n2)tは、|(n1−n2)t|=(2.00-1.47)×15nm=7.95nmである。また、液晶材料の屈折率異方性Δnと液晶層8の厚さdを乗じた値Δndは300nmとしてある。また、液晶層8の上下には電圧無印加時の液晶層8の位相差を補償する手段として2軸のアートン樹脂位相差板(日東電工(株)製)を面内遅相軸が隣接する偏光板の吸収軸と直交するように配置してある。前述の位相差板のリターデーション値は面内方位が120nm、法線方位が50nm((nx−ny)に厚さを乗じた値)となっており、前述の液晶材料の屈折率異方性と液晶層8の厚さを乗じた値Δnd=300nmを補償する条件となっている。また、偏光板には日東電工(株)製のSEG1224DUを用いた。
(Production Example 1)
In this manufacturing example, the liquid crystal display device having the pixel structure shown in FIGS. 1 and 2 was manufactured. The liquid crystal layer 8 is MLC-2038 manufactured by Merck Co., Ltd., which exhibits negative dielectric anisotropy, and the ordinary refractive index at 550 nm is 1.47. The pixel electrode 6 is made of ITO and has a refractive index of 2.00 at a thickness of 15 nm and 550 nm, and the aforementioned (n1-n2) t is | (n1-n2) t | = (2.00-1. 47) × 15 nm = 7.95 nm. A value Δnd obtained by multiplying the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material by the thickness d of the liquid crystal layer 8 is set to 300 nm. In addition, a biaxial arton resin phase difference plate (manufactured by Nitto Denko Corporation) is adjacent to the upper and lower sides of the liquid crystal layer 8 as means for compensating for the phase difference of the liquid crystal layer 8 when no voltage is applied. It arrange | positions so that it may orthogonally cross with the absorption axis of a polarizing plate. The retardation value of the retardation plate described above has an in-plane orientation of 120 nm and a normal orientation of 50 nm (value obtained by multiplying (nx−ny) by thickness), and the refractive index anisotropy of the liquid crystal material described above. And a value Δnd = 300 nm obtained by multiplying the thickness of the liquid crystal layer 8 by this condition. Further, SEG1224DU manufactured by Nitto Denko Corporation was used for the polarizing plate.

こうして得られた液晶表示装置の画素電極6と共通電極(対向電極)5間に4Vの電圧を印加し、電圧を印加しない状態との間でコントラスト視角を測定したところ、85°コーンにおいてCR>10を得た。   When a voltage of 4 V was applied between the pixel electrode 6 and the common electrode (counter electrode) 5 of the liquid crystal display device thus obtained, and a contrast viewing angle was measured between the state where no voltage was applied, a CR> 10 was obtained.

(比較例)
製造例1において、画素電極6の厚さを50nmとして、製造例1と同様の液晶表示装置を作製し、この液晶表示装置の画素電極6と共通電極(対向電極)5間に4Vの電圧を印加し、電圧を印加しない状態との間でコントラスト視角を測定したところ、CR>10を得る視野角は15°コーンしかなかった。
(Comparative example)
In Production Example 1, a liquid crystal display device similar to that in Production Example 1 was produced with the pixel electrode 6 having a thickness of 50 nm, and a voltage of 4 V was applied between the pixel electrode 6 and the common electrode (counter electrode) 5 of the liquid crystal display device. When the contrast viewing angle was measured between the voltage applied and no voltage applied, the viewing angle for obtaining CR> 10 was only 15 ° cone.

(製造例2)
本製造例では、図1および図3に示す画素構造の液晶表示装置を作製した。液晶層8は負の誘電異方性を示すメルク(株)製のMLC-2038であり550nmにおける常光屈折率は1.47である。画素電極6上に形成した構造体9は(株)JSR製のフッ素系透明レジストからなり、厚さは150nm、550nmにおける屈折率は1.48であり、前述した(n1−n2)tは、|(n1−n2)t|=(1.48−1.47)×150nm=1.5nmである。また、液晶層8および偏光板、液晶層8の補償板は製造例1と同様のものを用いている。こうして得られた液晶表示装置の画素電極6と共通電極(対向電極)5間に4Vの電圧を印加し、電圧を印加しない状態との間でコントラスト視角を測定したところ、85°コーンにおいてCR>10を得た。
(Production Example 2)
In this manufacturing example, the liquid crystal display device having the pixel structure shown in FIGS. 1 and 3 was manufactured. The liquid crystal layer 8 is MLC-2038 manufactured by Merck Co., Ltd., which exhibits negative dielectric anisotropy, and the ordinary refractive index at 550 nm is 1.47. The structure 9 formed on the pixel electrode 6 is made of a fluorine-based transparent resist manufactured by JSR Co., Ltd., and has a thickness of 150 nm and a refractive index of 1.48 at 550 nm, and the aforementioned (n1-n2) t is | (N1-n2) t | = (1.48-1.47) × 150 nm = 1.5 nm. The liquid crystal layer 8, the polarizing plate, and the compensation plate for the liquid crystal layer 8 are the same as those in Production Example 1. When a voltage of 4 V was applied between the pixel electrode 6 and the common electrode (counter electrode) 5 of the liquid crystal display device thus obtained, and the contrast viewing angle was measured between the state where no voltage was applied, the CR> 10 was obtained.

本発明の一実施形態に係るAVANモードの液晶表示装置において各画素の平面パターンを示す図である。It is a figure which shows the plane pattern of each pixel in the liquid crystal display device of the AVAN mode which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示すA−A’線に沿った断面における画素構造を電圧印加時の液晶分子配列と共に示す図である。It is a figure which shows the pixel structure in the cross section along the A-A 'line shown in FIG. 1 with the liquid crystal molecule arrangement | sequence at the time of voltage application. 図1に示すA−A’線に沿った断面における画素構造の第1変形例を電圧印加時の液晶分子配列と共に示す図である。It is a figure which shows the 1st modification of the pixel structure in the cross section along the A-A 'line shown in FIG. 1 with the liquid crystal molecule arrangement | sequence at the time of voltage application. 図1に示すA−A’線に沿った断面における画素構造の第2変形例を電圧印加時の液晶分子配列と共に示す図である。It is a figure which shows the 2nd modification of the pixel structure in the cross section along the A-A 'line shown in FIG. 1 with the liquid crystal molecule arrangement | sequence at the time of voltage application. 図1に示すA−A’線に沿った断面における画素構造の第3変形例を電圧印加時の液晶分子配列と共に示す図である。It is a figure which shows the 3rd modification of the pixel structure in the cross section along the A-A 'line shown in FIG. 1 with the liquid crystal molecule arrangement | sequence at the time of voltage application. 図1に示すA−A’線に沿った断面における画素構造の第4変形例を電圧印加時の液晶分子配列と共に示す図である。It is a figure which shows the 4th modification of the pixel structure in the cross section along the A-A 'line shown in FIG. 1 with the liquid crystal molecule arrangement | sequence at the time of voltage application. 図2から図6に示す凹凸層における光の回折現象を説明する図である。It is a figure explaining the diffraction phenomenon of the light in the uneven | corrugated layer shown in FIGS. 図2から図6に示す凹凸層により生じる光の回折現象による素子のコントラスト低下の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of the contrast fall of the element by the diffraction phenomenon of the light produced by the uneven | corrugated layer shown in FIGS. 図2、図4から図6に示す凹凸層のピッチが10μmであり、CR>10の特性を得る凹凸層の段差と凹凸層を形成する構造体の波長550nmにおける平均屈折率と液晶層の波長550nmにおける常光屈折率光の差の下限値の関係を示す図である。The pitch of the concavo-convex layer shown in FIGS. 2 and 4 to 6 is 10 μm, the step of the concavo-convex layer that obtains the characteristic of CR> 10 and the average refractive index at the wavelength of 550 nm of the structure forming the concavo-convex layer and the wavelength of the liquid crystal layer It is a figure which shows the relationship of the lower limit of the difference of the ordinary-light refractive-index light in 550 nm. 図3に示す凹凸層のピッチが10μmであり、CR>10の特性を得る凹凸層の段差と凹凸層を形成する構造体の波長550nmにおける平均屈折率と液晶層の波長550nmにおける常光屈折率光の差の下限値の関係を示す図である。The pitch of the concavo-convex layer shown in FIG. 3 is 10 μm, the step of the concavo-convex layer obtaining the characteristic of CR> 10, the average refractive index at the wavelength 550 nm of the structure forming the concavo-convex layer, and the ordinary refractive index light at the wavelength 550 nm of the liquid crystal layer It is a figure which shows the relationship of the lower limit of the difference of. 図2、図4から図6に示す凹凸層のピッチが20μmであり、CR>10の特性を得る凹凸層の段差と凹凸層を形成する構造体の波長550nmにおける平均屈折率と液晶層の波長550nmにおける常光屈折率光の差の下限値の関係を示す図である。The pitch of the concavo-convex layer shown in FIGS. 2 and 4 to 6 is 20 μm, the step of the concavo-convex layer that obtains the characteristic of CR> 10 and the average refractive index at the wavelength of 550 nm of the structure forming the concavo-convex layer and the wavelength of the liquid crystal layer It is a figure which shows the relationship of the lower limit of the difference of the ordinary-light refractive-index light in 550 nm. 図3に示す凹凸層のピッチが20μmであり、CR>10の特性を得る凹凸層の段差と凹凸層を形成する構造体の波長550nmにおける平均屈折率と液晶層の波長550nmにおける常光屈折率光の差の下限値の関係を示す図である。The pitch of the concavo-convex layer shown in FIG. 3 is 20 μm, the step of the concavo-convex layer that obtains the characteristic of CR> 10, the average refractive index at the wavelength 550 nm of the structure forming the concavo-convex layer, and the ordinary refractive index light at the wavelength 550 nm of the liquid crystal layer It is a figure which shows the relationship of the lower limit of the difference of.

符号の説明Explanation of symbols

1…第1領域、2…第2領域、3…対向基板、4…アレイ基板、5…共通電極、6…画素電極、7…液晶分子、8…液晶層、9…構造体、10…フロント側偏光板吸収軸方位、11…リア側偏光板吸収軸方位、AL1,AL2…配向膜、PL1,PL2…偏光板。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st area | region, 2 ... 2nd area | region, 3 ... Counter substrate, 4 ... Array substrate, 5 ... Common electrode, 6 ... Pixel electrode, 7 ... Liquid crystal molecule, 8 ... Liquid crystal layer, 9 ... Structure, 10 ... Front Side polarizing plate absorption axis direction, 11... Rear side polarizing plate absorption axis direction, AL1, AL2... Alignment film, PL1, PL2.

Claims (4)

一方の主面に配置され配向膜で覆われる画素電極を有するアレイ基板と、前記画素電極に対向して配置され配向膜で覆われる共通電極を有する対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持される液晶層と、前記画素電極と前記共通電極とによって挟まれた前記液晶層の一部である画素領域内において前記画素電極と前記共通電極との間に電圧を印加ときの電界の強さまたは液晶層の厚さを互いに異ならせる第1および第2領域とを備え、前記第1および第2領域は前記液晶層と一方の配向膜とからなる略平坦な界面に対して平行で前記液晶層の厚さ方向において前記液晶層を最も薄くする位置にある上面、並びに前記略平坦な界面に対して平行で前記液晶層の厚さ方向において前記液晶層を最も厚くする位置にある下面を有する凹凸層によりそれぞれ前記液晶層を含む面内の一方向に延びた形状でかつ前記面内の前記一方向と交差する方向に交互に繰り返されるように配列され、前記凹凸層の上面位置および下面位置間に配置された第1領域用部材および第2領域用部材の屈折率は面内で周期的パターンを成し、前記第1領域用および第2領域用の部材の屈折率、厚さ、および形状は入射光が前記凹凸層で回折して散乱しないように決められていることを特徴とする液晶表示装置。 An array substrate having a pixel electrode disposed on one main surface and covered with an alignment film, a counter substrate having a common electrode disposed opposite to the pixel electrode and covered with an alignment film, the array substrate and the counter substrate, A voltage applied between the pixel electrode and the common electrode in a pixel region that is part of the liquid crystal layer sandwiched between the pixel electrode and the common electrode. First and second regions having different electric field strengths or liquid crystal layer thicknesses, wherein the first and second regions are substantially flat with respect to the liquid crystal layer and one alignment film. A top surface parallel to the thickness direction of the liquid crystal layer and the thinnest liquid crystal layer, and a position parallel to the substantially flat interface and thickest in the liquid crystal layer thickness direction. Having a lower surface Each of the convex layers has a shape extending in one direction within the plane including the liquid crystal layer and is arranged so as to be alternately repeated in a direction intersecting the one direction within the plane, and the upper surface position and the lower surface position of the concave-convex layer Refractive indexes of the first region member and the second region member disposed between the first region member and the second region member form a periodic pattern in a plane, and the refractive index, thickness, and thickness of the first region member and the second region member, and The liquid crystal display device is characterized in that the shape is determined so that incident light is not diffracted and scattered by the uneven layer. 前記凹凸層の層厚をtとし、波長550nmの入射光に対する前記第1領域用部材の平均屈折率および前記第2領域用部材の平均屈折率をそれぞれn1,n2としたとき、(n1-n2)tがm=0,±1,±2,…に対して539m−11<(n1-n2)t<561m+11[nm]の関係を満足することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 When the thickness of the concavo-convex layer is t, and the average refractive index of the first region member and the average refractive index of the second region member with respect to incident light having a wavelength of 550 nm are n1 and n2, respectively (n1-n2 2. The liquid crystal display according to claim 1, wherein t satisfies a relationship of 539m-11 <(n1-n2) t <561m + 11 [nm] with respect to m = 0, ± 1, ± 2,. apparatus. 前記液晶層は誘電率異方性が負の液晶材料を含有したことを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal layer contains a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy. 前記配向膜は垂直配向性を有することを特徴とする請求項1、2、および3のいずれかに記載の液晶表示装置。 4. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the alignment film has a vertical alignment property.
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