JP3539727B2 - Liquid crystal display device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示を行う液晶表示装置、特に応答特性の優れた液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置において、特に表示品位の高い画像表示を行うために、近年薄膜トランジスタをスイッチング素子として用いたアクティブマトリクス駆動方式の表示装置の開発が活発に行われている。これは、スイッチング素子を用いない単純マトリクス駆動方式の表示装置に比べて、走査電極数に関係なく高いコントラスト比が得ることができ、高い解像度が要求される大容量表示においても、鮮明な画像を得ることができるからである。
【0003】
このようなアクティブマトリクス型の液晶表示パネルにおいて、広く用いられている液晶表示モードに、TN(Twisted Nematic)方式がある。TN方式は、液晶層を挟持する電極基板間において、液晶分子が90゜捻れた構造を有して配置されているパネルを、2枚の偏光板により挟んだ構成となっている。そして、2枚の偏光板は互いの偏光軸方向が直交しており、一方の偏光板はその偏光軸が一方の基板に接している液晶分子の長軸方向と平行あるいは垂直になるように配置されている。
【0004】
かかる構造を有する液晶表示パネルは、電圧が印加されていない場合は白表示であるが、2枚の基板間に、すなわち液晶表示パネルに対して垂直方向に電圧を印加していくと、次第に光透過率が低下していき、最後には黒表示となる。このような表示特性が得られるのは、液晶表示パネルに電圧を印加すると液晶分子が捻れ構造を解きながら電界の向きに配列しようとするからであり、かかる液晶分子の配列状態に応じて、液晶表示パネルを透過してくる光の偏光状態が変動し、光の透過率が変調されることになるからである。
【0005】
しかし、同じ分子配列状態であっても、液晶表示パネルに入射してくる光の入射方向によって透過光の偏光状態は変化する。したがって、入射方向に応じて光の透過率は異なってくることになる。すなわち、液晶表示パネルの表示特性は視角依存性を有することになる。
【0006】
かかる視角依存性が存在するために、主視角方向(液晶層の中間層における液晶分子の長軸方向)に対して視点を斜めに傾けることにより輝度の逆転現象を引き起こすおそれも残されており、液晶表示パネルの表示品質を高品質に維持する必要上、いかに視覚依存性を克服するかが重要な課題の1つとなっている。
【0007】
近年、このような視角特性を改善する工夫が盛んに行われている。かかる改善方法としては、例えば液晶の配向としては上述したようなTN方式を用いながら、位相補償板を積層する方式や、一つの画素にその液晶のTN配向の向きを2つ以上持たせる配向分割方式等が考えられている。また、液晶の配向そのものを変えて視角特性を改善する方式として、電圧印加状態でベンド配向させた液晶表示パネルに光学補償フィルムを設けたOCB(Optical Compensated Bend)方式や、IPS(In-Plane-Switching)方式、VA(Vertical Aligned)方式等が考えられている。これらの中でも、OCB方式は、視角特性による輝度の逆転現象や、コントラスト低下の生じない高品位な画質を維持する上で優れた方式であると同時に、応答速度が速いというメリットを合わせ持った非常に効果的な方式であると考えられている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、OCB方式では、図4(a)に示すように、液晶層中心部における液晶分子が基板に垂直に配向するベンド配向状態で画像表示をする必要があるものの、一般的に使用される配向膜をラビング処理しただけでは、図4(b)に示すように、液晶層中心部における液晶分子が基板に水平に配向するスプレイ配向にしかならず、ベンド配向状態を実現することが困難であるという問題点があった。
【0009】
これは、一般的な配向膜を用いる場合、プレチルト角はせいぜい10°程度にしかならないので、電圧が印加されない場合には、液晶層中心部における液晶分子は基板に水平な方向に配向する方がより安定することになる。したがって、スプレイ配向となってしまうものである。
【0010】
このようなスプレイ配向状態となっている液晶表示パネルの両基板間に電圧を印加すると、液晶層中心部における液晶分子は基板に垂直な方向に配向するが、必ずしもベンド配向になるとは限らない。すなわち、図4(c)又は図4(d)に示すように、どちらかの基板界面付近にスプレイ歪が残留するような配向状態となってしまうおそれが残されている。
【0011】
つまり、ベンド配向を得ようとしても、条件によってはスプレイ歪の大きい配向状態となってしまい、ベンド配向が有する対称な視角特性や高速応答性を発揮することができない表示特性を有する液晶表示パネルとなってしまうおそれがあるのである。
【0012】
本発明は、上記問題点を解決するために、容易に液晶分子をベンド配向状態とすることができ、視角特性や高速応答性に優れた表示特性を有する液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にかかる液晶表示装置は、長手方向である第1のラビング方向にラビングされた溝部を有し、前記溝部以外の部分は前記第1のラビング方向とは異なる第2のラビング方向にラビングされた第1の基板と、前記第2のラビング方向と同じ方向にラビングされた第2の基板と、前記第1の基板と第2の基板の間に充填された液晶とを有する液晶パネルを含むOCBモードの液晶表示装置であって、前記第1のラビング方向と前記第2のラビング方向のなす角が45°よりも大きく135°よりも小さいことを特徴とする。
【0014】
かかる構成により、所定の電圧を印加することによって、溝部が形成されていない領域においても液晶分子をベンド配向へと容易に転移させることができ、視角特性と高速応答性に優れたOCB方式を採用した液晶表示装置を提供することが可能となる。なお、当該溝部は、表示画素ごとに形成されていることが好ましい。
【0015】
また、本発明の別の液晶表示装置は、複数の凸部が所定の間隔で形成され、前記複数の凸部で挟まれた隙間は、複数の凸部で挟まれた隙間の長手方向である第1のラビング方向にラビングされ、複数の凸部で挟まれた隙間以外の部分は前記第1のラビング方向とは異なる第2のラビング方向にラビングされた第1の基板と、前記第2のラビング方向と同じ方向にラビングされた第2の基板と、前記第1の基板と第2の基板の間に充填された液晶とを有する液晶パネルを含むOCBモードの液晶表示装置であって、前記第1のラビング方向と前記第2のラビング方向のなす角が45°よりも大きく135°よりも小さいことを特徴とする。
【0016】
かかる構成によっても、所定の電圧を印加することによって、凸状形成物が形成されている領域においても液晶分子をベンド配向へと容易に転移させることができ、視角特性と高速応答性に優れたOCB方式を採用した液晶表示装置を提供することが可能となる。なお、2つの凸状形成物が表示画素ごとに配置されることが好ましい。
【0017】
また、本発明のさらに別の液晶表示装置は、電圧を印加しないときに、液晶分子の配向状態がスプレイ配向である第1の液晶層と、液晶分子の配向状態がツイスト配向である第2の液晶層とが接する領域を有することを特徴とするOCBモードの液晶表示装置である。
【0018】
かかる領域を有することで、所定の電圧を印加することによって、表示画素上の全領域において液晶分子をベンド配向へと容易に転移させることができ、視角特性と高速応答性に優れたOCB方式を採用した液晶表示装置を提供することが可能となる。
【0019】
また、本発明にかかる液晶表示装置は、第1の基板又は第2の基板にアクティブマトリクス素子が形成されていることが好ましい。
【0020】
次に、本発明のさらに別の液晶表示装置の製造方法は、第1の基板の一主面上に所定形状の溝部を形成する工程と、前記一主面上に配向膜を形成する工程と、前記第1の基板の前記一主面に、前記溝部の長手方向である第1のラビング方向に、前記溝部を含めてラビング処理を施す工程と、前記第1のラビング方向と異なる第2のラビング方向にラビング処理を施す工程と、第2の基板の一主面に前記第2のラビング方向と同じ方向にラビング処理を施す工程と、前記第1の基板と前記第2の基板とを、前記ラビング処理を施した面同士を対向させ、かつ前記第1の基板における前記第2のラビング方向と前記第2の基板におけるラビング方向とが同じになるように貼り合わせる工程とを含むOCBモードの液晶表示装置の製造方法であって、前記溝部が前記第2のラビング方向に施されるラビング処理によりラビングされることがなく、前記第1のラビング方向と前記第2のラビング方向のなす角が45°よりも大きく135°よりも小さいことを特徴とする。
【0021】
かかる構成により、所定の電圧を印加することによって、溝部が形成されていない領域においても液晶分子をベンド配向へと容易に転移させることができ、視角特性と高速応答性に優れたOCB方式を採用した液晶表示装置を提供することが可能となる。
【0022】
また、本発明のさらに別の液晶表示装置の製造方法は、第1の基板の一主面上に複数の凸部を所定の間隙をもって形成する工程と、前記一主面上に配向膜を形成する工程と、前記第1の基板の前記一主面に、前記凸部で挟まれた隙間の長手方向である第1のラビング方向に、前記隙間を含めてラビング処理を施す工程と、前記第1のラビング方向と異なる第2のラビング方向にラビング処理を施す工程と、第2の基板の一主面に、前記第2のラビング方向と同じ方向にラビング処理を施す工程と、前記第1の基板と前記第2の基板とを、前記ラビング処理を施した面同士を対向させ、かつ前記第1の基板における前記第2のラビング方向と前記第2の基板におけるラビング方向とが同じになるように貼り合わせる工程とを含むOCBモードの液晶表示装置の製造方法であって、前記凸部で挟まれた隙間が前記第2のラビング方向に施されるラビング処理によりラビングされることがなく、前記第1のラビング方向と前記第2のラビング方向のなす角が45°よりも大きく135°よりも小さいことを特徴とする。
【0023】
かかる構成により、所定の電圧を印加することによって、凸状形成物が形成されている領域においても液晶分子をベンド配向へと容易に転移させることができ、視角特性と高速応答性に優れたOCB方式を採用した液晶表示装置を提供することが可能となる。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態にかかる液晶表示装置においては、第1の基板において凹凸を有する部分を設けることで、第2の基板におけるラビング方向と異なる方向にラビング処理が施されている部分と、第2の基板におけるラビング方向と同じ方向にラビング処理が施されている部分とが存在することを特徴としている。
【0025】
すなわち、第1の基板における第1のラビング方向にラビング処理が施されている部分における液晶分子の配向方向が、当該部分の真上にある第2の基板におけるラビング方向にラビング処理が施されている部分における液晶分子の配向方向と異なることから、かかる部分においては、両基板間において液晶分子が捻れた配向方向を有するツイスト配向となる。
【0026】
一方、第1の基板における第2のラビング方向にラビング処理が施されている部分における液晶分子の配向方向は、その部分の真上にある第2の基板におけるラビング方向にラビング処理が施されている部分における液晶分子の配向方向と同一となることから、かかる部分においては、両基板間において液晶分子が捻れた配向方向を有さないスプレイ配向となる。
【0027】
したがって、これら2つの配向を有する部分が、互いに隣接して存在し、その境界においては、ディスクリネーションと呼ばれる配向の不連続線が生じることになる。
【0028】
このようにツイスト配向とスプレイ配向が隣接している状態で、液晶表示パネルに電圧を印加すると、所定の電圧を超えるとツイスト配向を有する部分と接しているスプレイ配向を有する部分において、ベンド配向へと転移していくことが確認されている。
【0029】
かかるベンド配向へと転移する電圧は、液晶材料や配向膜のプレチルト角、あるいはパネルギャップに依存しているが、おおよそ液晶表示パネルの有する配向エネルギが、スプレイ配向となる配向エネルギよりもベンド配向となる配向エネルギが低くなる電圧に等しくなり、実際にはそれほど高い電圧を必要とすることはなく、約5V以下で十分である。
【0030】
また、ツイスト角が小さければベンド配向への転移が生じることがなく、少なくとも45度以上の角度を必要とすることが確認されている。これは、ツイスト角が小さすぎると、スプレイ配向と区別できず、当該ツイスト配向をベンド配向へと転移することを促進することに寄与しないためと考えられる。
【0031】
通常、電圧を印加することのみで、スプレイ配向をベンド配向へ転移させようとすると、たとえ配向エネルギがベンド配向の方が低くなる電圧以上であっても転移は容易には生じることなく、スプレイ歪の残留した配向のままとなってしまう。これは、スプレイ歪の残留した配向からベンド配向へ転移するときに、所定のエネルギ障壁が存在することを意味している。本実施の形態のように、スプレイ配向とツイスト配向を隣接させることによって、この転移におけるエネルギ障壁を低くする作用があるものと考えられる。
【0032】
スプレイ配向部分に電圧を印加したときの配向状態は、図4(c)及び図4(d)のいずれかのように基板界面付近にスプレイ配向歪が残った状態となる。しかし、スプレイ歪の残っている部分の液晶分子は、ベンド配向と180度反対方向となるチルトを有していることがわかる。
【0033】
そして、当該反対方向の配向をしている液晶分子をベンド配向へ再配列させる場合、図4の紙面法線方向を軸として回転させるような、チルト角方向に回転させる場合と、上下方向の直線を軸として回転させるような、ツイスト方向に回転させる場合の2つが考えられる。
【0034】
チルト角方向に回転させる場合、スプレイ歪の力が働いている向きであると同時に、液晶分子の弾性定数もスプレイ弾性定数K11となることから比較的大きく、ベンド配向への転移を引き起こすことは容易ではない。
【0035】
一方、ツイスト方向に回転させる場合は、液晶分子の弾性定数もツイスト弾性定数K22となることからスプレイ弾性定数K11と比べて小さく、かつスプレイ歪の働いている方向と直交していることから、ベンド配向への転移は比較的容易であることがわかる。
【0036】
以上説明したような特性を利用して、以下の実施の形態においてベンド配向を容易に実現することが可能となる。
【0037】
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1にかかる液晶表示装置について、図面を参照しながら説明する。図1は本発明の実施の形態1にかかる液晶表示装置の構成図であり、図1(a)は本発明の実施の形態1にかかる液晶表示装置の断面図を、図1(b)及び図1(c)は、それぞれ第1の基板101と第2の基板102の平面図を示している。なお、図1(b)及び図1(c)においては、各々の基板へ施したラビング処理の方向を矢印で示している。
【0038】
また、図2はラビング布の毛9によって基板を擦っている概念を示した図である。本実施の形態1では、第1の基板101及び第2の基板102として、ガラス基板を用いた場合について説明する。
【0039】
まず、第1の基板101にポジ型のフォトレジストを塗布し、幅20μmで線状の開口部ができるようなパターンをフォトリソグラフィ法により形成する。次に、フッ酸を用いてガラス基板を2μmの深さになるまでエッチングを行い、幅20μmで深さ2μmの溝部5を形成する。その後、全面に透明電極膜であるITO2をスパッタにより形成する。なお、かかる溝部5の形成方法としては特に上述した方法に限定されるものではなく、例えばガラス基板上に光感光性のアクリル樹脂を2μm形成し、この樹脂をフォトリソグラフィ法で部分的に除去することにより同様の溝部5を形成するものであっても良い。
【0040】
さらに、このような溝部5は、通常の液晶表示素子として用いられるアクティブマトリクス素子の製造工程において得ることも可能である。この場合、アクティブマトリクス素子は、マトリクス状の表示画素に各々1個ずつ形成されているが、溝部5についても各表示画素ごとに1本ずつ形成されていることが望ましい。
【0041】
このように溝部5の形成された第1の基板101の全面に、日産化学(株)製の配向膜3SE7992を印刷塗布する。
【0042】
次に、線状に形成した溝部5の線方向に沿って、第1のラビング方向6の方向にラビング処理を施す。ラビング処理には、ラビング布における各々1本の毛9の長さが平均1.4mmで、平均直径が18μmであるレーヨン布を用いている。また、ラビング処理時におけるラビング布の押し込み量は0.3mm以上とし、図2に示すように毛9の側面で基板を擦るようなラビング条件としている。
【0043】
さらに第1の基板101には、同じラビング布、同じラビング条件で、第1のラビング方向6とは90度の角度をなす第2のラビング方向7にラビング処理を施す。
【0044】
上記のような条件で第1の基板101をラビングすると、毛9の直径は溝部5の幅より小さく、また溝部5の線方向に沿って毛9が進むことから、溝部5の内部は第1のラビング方向6に擦られる。一方、第2のラビング処理を施したときには、溝部5以外の部分は、第1のラビング処理6が施されていても、その後に擦られる第2のラビング方向7に液晶の配向方向は決定されることは周知である。しかしながら溝部5の内部は、第2のラビング処理では溝部5の線方向に直交する方向で擦ることになることから、20μmの幅では毛9が溝部5の内部に入り込むことができず、結果として第2のラビング方向7には擦られないまま第1のラビング方向6に擦られた状態で保持されることになる。
【0045】
ここで、本発明において重要な点は、第1のラビング方向6におけるラビング処理で溝部5の内部を擦り、第2のラビング方向7におけるラビング処理では溝部5の内部にラビング布の毛9を入り込ませないようにする点にある。これを満たす条件は、溝部5の幅、溝部5の深さ、溝部5の形状、第1のラビング方向6、第2のラビング方向7、ラビング布の毛9の長さ、毛9の直径、ラビング布の押し込み量等のパラメタの相関関係に依存する。
【0046】
従って、第1のラビング方向6におけるラビング処理で溝部5の内部を擦り、第2のラビング方向7におけるラビング処理で溝部5の内部にラビング布の毛9が入り込むことができないという条件を満たすパラメタであれば、上述した実施例に示すパラメタの数値である必要はない。
【0047】
定性的には、溝部5は可能な限り深くし、溝部5の幅より細い毛9を用いて溝部5の線方向に第1のラビング処理を行い、可能な限り押し込み量を多くして、毛9の側面で第2のラビング処理を行うことが望ましい。
【0048】
さらに、ITO2が形成されている第2の基板102にも、第1の基板101と同じ配向膜3を印刷して形成した後、第1の基板101と同じラビング布を用いて、同じラビング条件で第2の基板におけるラビング方向8、すなわち第1の基板101における第2のラビング方向7と同じ方向にラビング処理を施す。
【0049】
この第1の基板101と第2の基板102とを、ラビング処理を施した面同士を対向させ、かつ第1の基板101における第2のラビング方向7と第2の基板102におけるラビング方向8とが同じになるような向きでギャップが5μmとなるように貼り合わせた後、基板間にチッソファインケミカル(株)製の液晶MT5583を注入する。
【0050】
このようにして得られた液晶表示パネルの配向は、溝部5の部分では第1のラビング方向6が保持されている結果、90度のツイスト配向となっており、溝部5以外の部分においては第2のラビング方向7が保持されており、ツイストのないスプレイ配向となっていることが、偏光顕微鏡観察で確認できている。
【0051】
かかる液晶表示パネルの基板間に次第に電圧を印加していったところ、電圧が3V付近で溝部5におけるツイスト配向とスプレイ配向との境界部分からベンド配向へと転移が生じ、さらに電圧が5V以上となると急速にベンド配向がスプレイ配向領域に広がっていき、ついには電圧を印加しない状態ではスプレイ配向領域だった部分の全ての領域がベンド配向へと転移していった。したがって、本実施の形態1の手順によって、確実かつ容易にベンド配向へと転移できることが確認できた。
【0052】
以上のように本実施の形態1によれば、所定の電圧を印加することによって、溝部が形成されていない領域においても液晶分子をベンド配向へと容易に転移させることができ、視角特性と高速応答性に優れたOCB方式を採用した液晶表示装置を提供することが可能となる。
【0053】
(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2にかかる液晶表示装置について、図3を用いて説明する。図3は本発明の実施の形態2にかかる液晶表示装置の構成図であり、図3(a)は本発明の実施の形態1にかかる液晶表示装置の断面図を、図3(b)及び図3(c)は、それぞれ第1の基板101と第2の基板102の平面図を示している。なお、図3(b)及び図3(c)においては、各々の基板へ施したラビング処理の方向を矢印で示している。
【0054】
まず、第1の基板101には製膜、フォトリソグラフィ法を用いてアクティブマトリクス素子を形成する。同時にこのプロセスを用いて、マトリクス状に形成された各々の表示画素の一部に成膜した部分を残した凸部11を形成する。
【0055】
かかる凸部11の形状は、長さ50μm、幅30μm、高さ1.5μmであり、平面形状としては平行四辺形をしており、この平行四辺形の鋭角側の角度は80度となるようにしている。このような形状の凸部11を20μmの間隙をもって2個形成している。
【0056】
このように作成された第1の基板101において、配向膜3SE7992を印刷塗布した後、第1のラビング方向6の方向、すなわち凸部11の平行四辺形における一辺の長さ方向に沿って、実施の形態1と同じラビング布、ラビング条件でラビング処理を施す。続けて、同じラビング布、ラビング条件で、第1のラビング方向6と100度の角度をなすようにして、第2のラビング方向7の方向にラビング処理を施す。
【0057】
ここで、本発明において重要な点は、第1のラビング処理において2つの凸部11の間隙部を擦り、第2のラビング処理で毛9を間隙部に入り込ませないようにする点にある。かかる条件を具備するパラメタであれば、上記以外のラビング条件であっても良い。
【0058】
次に、ITO2の形成された第2の基板102にも、第1の基板101と同じ配向膜3を印刷して形成した後、第1の基板101と同じラビング布を用いて、同じラビング条件で第2の基板におけるラビング方向8に、すなわち第1の基板における第2のラビング方向7と同じ方向にラビング処理を施す。
【0059】
この第1の基板101と第2の基板102とを、ラビング処理を施した面同士を対向させ、かつ第1の基板101における第2のラビング方向7と第2の基板102におけるラビング方向とが同じになるような向きでギャップが5μmとなるように貼り合わせた後、基板間にチッソファインケミカル(株)製の液晶MT5583を注入する。
【0060】
このようにして得られた液晶表示パネルの配向は、2つの凸部11の間隙部分では第1のラビング方向6が保持されている結果、80度のツイスト配向となっており、それ以外のところでは第2のラビング方向7が保持されている結果、ツイストのないスプレイ配向となっていることが、偏光顕微鏡観察で確認されている。
【0061】
この液晶表示パネルの基板間に次第に電圧を印加していったところ、電圧が3.5V付近で凸部11の間隙部分におけるツイスト配向とスプレイ配向との境界部分からベンド配向への転移が生じ、さらに電圧が6V以上で急速にベンド配向がスプレイ配向領域に広がっていき、ついには電圧が印加されていない状態ではスプレイ配向領域だった部分がすべてベンド配向へと転移する結果となった。以上のことから、本実施の形態2によっても確実かつ容易にベンド配向を実現することができることが確認できた。
【0062】
以上のように本実施の形態2によれば、所定の電圧を印加することによって、凸状形成物が形成されている領域においても液晶分子をベンド配向へと容易に転移させることができ、視角特性と高速応答性に優れたOCB方式を採用した液晶表示装置を提供することが可能となる。
【0063】
【発明の効果】
以上のように本発明にかかる液晶表示装置によれば、部分的にツイスト配向とスプレイ配向が隣接する状態を設けることで、比較的低い電圧で容易にベンド配向へと転移させることができ、視角特性と高速応答性に優れたOCB方式を採用した液晶表示装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1にかかる液晶表示装置の構成断面図と平面図
【図2】本発明の実施の形態1にかかる液晶表示装置におけるラビング布の毛で基板を擦っている概念を示した図
【図3】本発明の実施の形態2にかかる液晶表示装置の構成断面図と平面図
【図4】液晶分子の配向状態を示した図
【符号の説明】
1 基板
2 ITO
3 配向膜
4 液晶分子
5 溝部
6 第1のラビング方向
7 第2のラビング方向
8 第2の基板のラビング方向
9 ラビング布の毛
10 ラビング方向
11 凸部
101 第1の基板
102 第2の基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device for displaying an image, particularly to a liquid crystal display device having excellent response characteristics and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In liquid crystal display devices, in order to display images with particularly high display quality, active matrix driving type display devices using thin film transistors as switching elements have been actively developed in recent years. Compared to a simple matrix drive type display device that does not use a switching element, a high contrast ratio can be obtained regardless of the number of scanning electrodes, and a clear image can be obtained even in a large-capacity display requiring a high resolution. Because it can be obtained.
[0003]
In such an active matrix type liquid crystal display panel, there is a TN (Twisted Nematic) method as a liquid crystal display mode widely used. The TN mode has a configuration in which a panel in which liquid crystal molecules are twisted by 90 ° is arranged between two electrode plates sandwiching a liquid crystal layer, and the panel is sandwiched between two polarizing plates. The polarization axes of the two polarizing plates are orthogonal to each other, and one of the polarizing plates is arranged so that its polarization axis is parallel or perpendicular to the long axis direction of the liquid crystal molecules in contact with one of the substrates. Have been.
[0004]
A liquid crystal display panel having such a structure performs white display when no voltage is applied. However, when a voltage is applied between two substrates, that is, in a direction perpendicular to the liquid crystal display panel, light is gradually applied. The transmittance decreases, and finally black display is performed. Such display characteristics are obtained because, when a voltage is applied to the liquid crystal display panel, the liquid crystal molecules tend to be arranged in the direction of the electric field while distorting the twisted structure. This is because the polarization state of the light transmitted through the display panel changes, and the light transmittance is modulated.
[0005]
However, even in the same molecular alignment state, the polarization state of the transmitted light changes depending on the incident direction of the light incident on the liquid crystal display panel. Therefore, the light transmittance varies depending on the incident direction. That is, the display characteristics of the liquid crystal display panel have a viewing angle dependency.
[0006]
Due to such a viewing angle dependency, there is also a risk of causing a luminance inversion phenomenon by inclining the viewpoint with respect to the main viewing angle direction (the major axis direction of the liquid crystal molecules in the intermediate layer of the liquid crystal layer). One of the important issues is how to overcome the visual dependency, in order to maintain the display quality of the liquid crystal display panel at high quality.
[0007]
In recent years, efforts to improve such viewing angle characteristics have been actively made. As such an improvement method, for example, a method of laminating a phase compensator while using the TN method as described above for the liquid crystal alignment, or an alignment division method in which one pixel has two or more TN alignment directions of the liquid crystal. A method is considered. Further, as a method of improving the viewing angle characteristics by changing the alignment of the liquid crystal itself, an OCB (Optical Compensated Bend) method in which an optical compensation film is provided on a liquid crystal display panel that is bend-aligned under a voltage applied state, and an IPS (In-Plane- Switching), VA (Vertical Aligned), and the like. Among these, the OCB method is an excellent method for maintaining high-quality image quality without causing a luminance inversion phenomenon due to viewing angle characteristics and a decrease in contrast, and at the same time has an advantage of a fast response speed. It is considered to be an effective method.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the OCB system, as shown in FIG. 4A, it is necessary to display an image in a bend alignment state in which liquid crystal molecules at the center of the liquid crystal layer are vertically aligned with the substrate, but generally used alignment is used. When the film is simply rubbed, as shown in FIG. 4 (b), the liquid crystal molecules at the center of the liquid crystal layer only have a splay alignment in which the liquid crystal molecules are horizontally aligned with the substrate, and it is difficult to realize a bend alignment state. There was a point.
[0009]
This is because when a general alignment film is used, the pretilt angle is at most about 10 °, so that when no voltage is applied, the liquid crystal molecules at the center of the liquid crystal layer should be oriented in a direction horizontal to the substrate. It will be more stable. Therefore, it becomes a splay alignment.
[0010]
When a voltage is applied between the two substrates of the liquid crystal display panel in such a splay alignment state, the liquid crystal molecules at the center of the liquid crystal layer are aligned in a direction perpendicular to the substrate, but are not necessarily in a bend alignment. That is, as shown in FIG. 4 (c) or FIG. 4 (d), there is a possibility that the alignment state may be such that splay distortion remains near either of the substrate interfaces.
[0011]
In other words, even if an attempt is made to obtain the bend alignment, depending on the conditions, the liquid crystal display panel will have an alignment state with a large splay distortion, and have a symmetric viewing angle characteristic of the bend alignment and a display characteristic that cannot exhibit high-speed response. There is a risk of becoming.
[0012]
The present invention, in order to solve the above-mentioned problems, provides a liquid crystal display device which can easily bring a liquid crystal molecule into a bend alignment state and has display characteristics excellent in viewing angle characteristics and high-speed response, and a method for manufacturing the same. The purpose is to.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to the present invention comprises: Long Rabin in the first rubbing direction, which is the hand direction Has a grooved portion, and the portions other than the grooved portion Rubbing in a second rubbing direction different from the first rubbing direction; Hurt The first substrate and the rubbing in the same direction as the second rubbing direction. Hurt With the second substrate An OCB mode including a liquid crystal panel having a liquid crystal filled between the first substrate and the second substrate. A liquid crystal display device ,Previous The angle between the first rubbing direction and the second rubbing direction is larger than 45 ° and smaller than 135 °.
[0014]
With this configuration, by applying a predetermined voltage, the liquid crystal molecules can be easily transitioned to the bend alignment even in the region where the groove is not formed, and the OCB method which has excellent viewing angle characteristics and high-speed response is adopted. Thus, it is possible to provide a liquid crystal display device having the above configuration. Preferably, the groove is formed for each display pixel.
[0015]
Also, Another of the present invention The liquid crystal display device Multiple protrusions Is a predetermined interval In shape And said Multiple protrusions The gap between Multiple protrusions In the first rubbing direction which is the longitudinal direction of the gap sandwiched by Parts other than the gap between the Rubbing in a second rubbing direction different from the first rubbing direction; Hurt The first substrate and the rubbing in the same direction as the second rubbing direction. Hurt A second substrate, An OCB mode includes a liquid crystal panel having a liquid crystal filled between the first substrate and the second substrate. A liquid crystal display device ,Previous The angle between the first rubbing direction and the second rubbing direction is larger than 45 ° and smaller than 135 °.
[0016]
Even with such a configuration, by applying a predetermined voltage, the liquid crystal molecules can be easily transferred to the bend alignment even in the region where the convex-shaped product is formed, and the viewing angle characteristics and the high-speed response are excellent. A liquid crystal display device employing the OCB method can be provided. In addition, it is preferable that two convex formations are arranged for each display pixel.
[0017]
Also, Still another of the present invention The liquid crystal display device Electric Do not apply pressure sometimes, The liquid crystal display device has a region where a first liquid crystal layer in which liquid crystal molecules are in a splay alignment state and a second liquid crystal layer in which liquid crystal molecules are in a twist alignment state are in contact with each other. OCB mode It is a liquid crystal display device.
[0018]
By having such a region, by applying a predetermined voltage, the liquid crystal molecules can be easily transferred to the bend alignment in the entire region on the display pixel, and the OCB method excellent in the viewing angle characteristic and the high-speed response is realized. It is possible to provide the liquid crystal display device that has been adopted.
[0019]
Further, in the liquid crystal display device according to the present invention, it is preferable that an active matrix element is formed on the first substrate or the second substrate.
[0020]
next, Still another of the present invention The method for manufacturing a liquid crystal display device includes a step of forming a groove having a predetermined shape on one main surface of the first substrate, a step of forming an alignment film on the one main surface, and a step of forming the alignment film on the one main surface. On the main surface, In the longitudinal direction of the groove First rubbing direction Including the groove Performing a rubbing process, performing a rubbing process in a second rubbing direction different from the first rubbing direction, and performing a rubbing process on one main surface of the second substrate in the same direction as the second rubbing direction. Applying, the first substrate and the second substrate, the surfaces subjected to the rubbing treatment are made to face each other, and the second rubbing direction in the first substrate and the second rubbing direction in the second substrate Laminating in the same direction as the rubbing direction. A method for manufacturing an OCB mode liquid crystal display device, The groove is not rubbed by the rubbing treatment performed in the second rubbing direction, and the angle between the first rubbing direction and the second rubbing direction is larger than 45 ° and smaller than 135 ° It is characterized by the following.
[0021]
With this configuration, by applying a predetermined voltage, the liquid crystal molecules can be easily transitioned to the bend alignment even in the region where the groove is not formed, and the OCB method which has excellent viewing angle characteristics and high-speed response is adopted. Thus, it is possible to provide a liquid crystal display device having the above configuration.
[0022]
Also, Still another of the present invention The method for manufacturing a liquid crystal display device includes the steps of: Multiple convex parts Forming an alignment film on the one main surface, and forming the alignment film on the one main surface, It is the longitudinal direction of the gap sandwiched by the protrusions First rubbing direction Including the gap Performing a rubbing process, performing a rubbing process in a second rubbing direction different from the first rubbing direction, and performing a rubbing process on one main surface of the second substrate in the same direction as the second rubbing direction. Applying the first substrate and the second substrate such that the surfaces subjected to the rubbing process face each other, and the second rubbing direction of the first substrate and the second substrate Laminating so that the rubbing direction is the same as A method for manufacturing an OCB mode liquid crystal display device, comprising: Said Convex part Is not rubbed by the rubbing treatment performed in the second rubbing direction, and the angle between the first rubbing direction and the second rubbing direction is larger than 45 ° and 135 °. It is characterized by being smaller than.
[0023]
With this configuration, by applying a predetermined voltage, the liquid crystal molecules can be easily transferred to the bend alignment even in the region where the convex-shaped product is formed, and the OCB having excellent viewing angle characteristics and high-speed response can be obtained. It is possible to provide a liquid crystal display device adopting the method.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention, by providing a portion having irregularities on the first substrate, a portion of the second substrate on which rubbing treatment is performed in a direction different from the rubbing direction is provided. The rubbing direction is the same as the rubbing direction of the second substrate.
[0025]
That is, the orientation direction of the liquid crystal molecules in the portion of the first substrate where the rubbing process is performed in the first rubbing direction is performed in the rubbing direction of the second substrate directly above the portion. Since the orientation direction of the liquid crystal molecules is different from that of the liquid crystal molecules in the portion where the liquid crystal molecules are twisted, the liquid crystal molecules have a twisted orientation between the two substrates.
[0026]
On the other hand, the orientation direction of the liquid crystal molecules in the portion of the first substrate where the rubbing process is performed in the second rubbing direction is such that the rubbing process is performed in the rubbing direction of the second substrate just above the portion. Since the alignment direction is the same as that of the liquid crystal molecules in the portion where the liquid crystal molecules are located, the splay alignment in which the liquid crystal molecules do not have a twisted alignment direction between the two substrates.
[0027]
Therefore, portions having these two orientations are adjacent to each other, and at the boundary, discontinuous lines of the orientation called disclination occur.
[0028]
When a voltage is applied to the liquid crystal display panel in a state where the twist alignment and the splay alignment are adjacent to each other, when the voltage exceeds a predetermined voltage, the portion having the splay alignment in contact with the portion having the twist alignment changes to the bend alignment. It has been confirmed that it will be transferred.
[0029]
The voltage at which transition to the bend alignment depends on the liquid crystal material or the pretilt angle of the alignment film, or the panel gap. Is less than the voltage at which the orientation energy becomes lower, and in practice does not require a higher voltage, and about 5 V or less is sufficient.
[0030]
Also, it has been confirmed that if the twist angle is small, no transition to bend orientation occurs, and an angle of at least 45 degrees is required. This is considered to be because if the twist angle is too small, the twist orientation cannot be distinguished from the splay orientation and does not contribute to promoting the transfer of the twist orientation to the bend orientation.
[0031]
Normally, when an attempt is made to transfer the splay alignment to the bend alignment only by applying a voltage, even if the alignment energy is higher than the voltage at which the bend alignment becomes lower, the transfer does not easily occur, and the splay distortion does not occur. Remains as it is. This means that a predetermined energy barrier exists when the transition from the splay distortion remaining orientation to the bend orientation occurs. It is considered that, by making the splay alignment and the twist alignment adjacent to each other as in the present embodiment, there is an effect of lowering the energy barrier in this transition.
[0032]
When a voltage is applied to the splay alignment portion, the splay alignment strain remains in the vicinity of the substrate interface as shown in either FIG. 4 (c) or FIG. 4 (d). However, it can be seen that the liquid crystal molecules in the portion where the splay distortion remains have a tilt in the direction opposite to the bend alignment by 180 degrees.
[0033]
When the liquid crystal molecules having the opposite orientation are rearranged to the bend orientation, the liquid crystal molecules are rotated in the tilt angle direction such as the rotation about the normal to the paper surface of FIG. There are two cases in which the rotation is performed in the twist direction, such as the rotation about the axis.
[0034]
When rotated in the tilt angle direction, the elastic constant of the liquid crystal molecules is relatively large because the elastic constant of the liquid crystal molecules is the splay elastic constant K11 at the same time as the direction in which the force of the splay distortion is acting, and it is easy to cause the transition to the bend alignment. is not.
[0035]
On the other hand, when rotating in the twist direction, the elastic constant of the liquid crystal molecules also becomes the twist elastic constant K22, which is smaller than the splay elastic constant K11, and is orthogonal to the direction in which the splay distortion is acting. It can be seen that the transition to the orientation is relatively easy.
[0036]
By utilizing the characteristics described above, it is possible to easily realize the bend alignment in the following embodiments.
[0037]
(Embodiment 1)
Hereinafter, a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a liquid crystal display device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view of the liquid crystal display device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1C is a plan view of the
[0038]
FIG. 2 is a view showing the concept of rubbing the substrate with
[0039]
First, a positive photoresist is applied to the
[0040]
Further, such a
[0041]
An alignment film 3SE7992 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. is printed and applied on the entire surface of the
[0042]
Next, a rubbing process is performed in the first rubbing
[0043]
Further, the
[0044]
When the
[0045]
Here, an important point in the present invention is that the inside of the
[0046]
Therefore, the parameter satisfies the condition that the inside of the
[0047]
Qualitatively, the
[0048]
Further, the
[0049]
The
[0050]
The orientation of the liquid crystal display panel obtained in this way is a 90-degree twist orientation as a result of the first rubbing
[0051]
When a voltage was gradually applied between the substrates of such a liquid crystal display panel, when the voltage was around 3 V, the transition from the boundary between the twist alignment and the splay alignment in the
[0052]
As described above, according to the first embodiment, by applying the predetermined voltage, the liquid crystal molecules can be easily transferred to the bend alignment even in the region where the groove is not formed. It is possible to provide a liquid crystal display device employing the OCB method with excellent responsiveness.
[0053]
(Embodiment 2)
Hereinafter, the liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a configuration diagram of a liquid crystal display device according to
[0054]
First, an active matrix element is formed on the
[0055]
The shape of the
[0056]
After the alignment film 3SE7992 is printed on the
[0057]
Here, an important point in the present invention is that the gap between the two
[0058]
Next, after the
[0059]
The
[0060]
The orientation of the liquid crystal display panel thus obtained is a twist orientation of 80 degrees as a result of the first rubbing
[0061]
When a voltage was gradually applied between the substrates of the liquid crystal display panel, when the voltage was around 3.5 V, transition from the boundary between the twist alignment and the splay alignment in the gap portion of the
[0062]
As described above, according to the second embodiment, by applying a predetermined voltage, the liquid crystal molecules can be easily transferred to the bend alignment even in the area where the convex-shaped product is formed, and the viewing angle can be increased. It is possible to provide a liquid crystal display device employing the OCB method which is excellent in characteristics and high-speed response.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the liquid crystal display device of the present invention, by partially providing a state in which the twist alignment and the splay alignment are adjacent to each other, it is possible to easily transition to the bend alignment at a relatively low voltage, and to reduce the viewing angle. It is possible to provide a liquid crystal display device employing the OCB method which is excellent in characteristics and high-speed response.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration sectional view and a plan view of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a concept of rubbing a substrate with bristle of a rubbing cloth in the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a configuration sectional view and a plan view of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing an alignment state of liquid crystal molecules.
[Explanation of symbols]
1 substrate
2 ITO
3 Alignment film
4 Liquid crystal molecules
5 Groove
6 First rubbing direction
7 Second rubbing direction
8 Rubbing direction of second substrate
9 Loving cloth hair
10 Rubbing direction
11 convex part
101 First substrate
102 Second substrate
Claims (8)
前記第2のラビング方向と同じ方向にラビングされた第2の基板と、
前記第1の基板と第2の基板の間に充填された液晶とを有する液晶パネルを含むOCBモードの液晶表示装置であって、
前記第1のラビング方向と前記第2のラビング方向のなす角が45°よりも大きく135°よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置。 Has a groove portion Rabin grayed in the first rubbing direction is the length-side direction, the first substrate portion other than the groove, which is Rabin grayed different second rubbing direction to the first rubbing direction When,
A second substrate which is Rabin grayed in the same direction as the second rubbing direction,
An OCB mode liquid crystal display device including a liquid crystal panel having a liquid crystal filled between the first substrate and a second substrate ,
Before SL LCD angle of the first rubbing direction the second rubbing direction is characterized in less than 135 ° larger than 45 °.
前記第2のラビング方向と同じ方向にラビングされた第2の基板と、
前記第1の基板と第2の基板の間に充填された液晶とを有する液晶パネルを含むOCBモードの液晶表示装置であって、
前記第1のラビング方向と前記第2のラビング方向のなす角が45°よりも大きく135°よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置。 A plurality of projections made form at predetermined intervals, the gap sandwiched between the plurality of protrusions are Rabin grayed in the first rubbing direction is the longitudinal direction of the gap sandwiched between the plurality of convex portions, a plurality a first substrate which is Rabin grayed different second rubbing direction the portion other than the gap sandwiched between the convex portion and the first rubbing direction,
A second substrate which is Rabin grayed in the same direction as the second rubbing direction,
An OCB mode liquid crystal display device including a liquid crystal panel having a liquid crystal filled between the first substrate and a second substrate ,
Before SL LCD angle of the first rubbing direction the second rubbing direction is characterized in less than 135 ° larger than 45 °.
前記一主面上に配向膜を形成する工程と、
前記第1の基板の前記一主面に、前記溝部の長手方向である第1のラビング方向に、前記溝部を含めてラビング処理を施す工程と、
前記第1のラビング方向と異なる第2のラビング方向にラビング処理を施す工程と、
第2の基板の一主面に前記第2のラビング方向と同じ方向にラビング処理を施す工程と、
前記第1の基板と前記第2の基板とを、前記ラビング処理を施した面同士を対向させ、かつ前記第1の基板における前記第2のラビング方向と前記第2の基板におけるラビング方向とが同じになるように貼り合わせる工程とを含むOCBモードの液晶表示装置の製造方法であって、
前記溝部が前記第2のラビング方向に施されるラビング処理によりラビングされることがなく、前記第1のラビング方向と前記第2のラビング方向のなす角が45°よりも大きく135°よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。Forming a groove of a predetermined shape on one main surface of the first substrate;
Forming an alignment film on the one main surface;
Performing a rubbing process on the one main surface of the first substrate in a first rubbing direction that is a longitudinal direction of the groove, including the groove ;
Performing a rubbing process in a second rubbing direction different from the first rubbing direction;
Rubbing one main surface of the second substrate in the same direction as the second rubbing direction;
The first substrate and the second substrate face each other after the rubbing treatment, and the second rubbing direction on the first substrate and the rubbing direction on the second substrate are different from each other. a step of bonding to the same method of manufacturing a liquid crystal display device including OCB mode,
The groove is not rubbed by the rubbing treatment performed in the second rubbing direction, and the angle between the first rubbing direction and the second rubbing direction is larger than 45 ° and smaller than 135 ° A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising:
前記一主面上に配向膜を形成する工程と、
前記第1の基板の前記一主面に、前記凸部で挟まれた隙間の長手方向である第1のラビング方向に、前記隙間を含めてラビング処理を施す工程と、
前記第1のラビング方向と異なる第2のラビング方向にラビング処理を施す工程と、
第2の基板の一主面に、前記第2のラビング方向と同じ方向にラビング処理を施す工程と、
前記第1の基板と前記第2の基板とを、前記ラビング処理を施した面同士を対向させ、かつ前記第1の基板における前記第2のラビング方向と前記第2の基板におけるラビング方向とが同じになるように貼り合わせる工程とを含むOCBモードの液晶表示装置の製造方法であって、
前記凸部で挟まれた隙間が前記第2のラビング方向に施されるラビング処理によりラビングされることがなく、前記第1のラビング方向と前記第2のラビング方向のなす角が45°よりも大きく135°よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。Forming a plurality of protrusions on one main surface of the first substrate with a predetermined gap;
Forming an alignment film on the one main surface;
A step of subjecting the one main surface of the first substrate to a rubbing process including the gap in a first rubbing direction that is a longitudinal direction of the gap sandwiched by the protrusions ;
Performing a rubbing process in a second rubbing direction different from the first rubbing direction;
Performing a rubbing process on one main surface of the second substrate in the same direction as the second rubbing direction;
The first substrate and the second substrate face each other after the rubbing treatment, and the second rubbing direction on the first substrate and the rubbing direction on the second substrate are different from each other. A method of manufacturing an OCB mode liquid crystal display device, comprising the steps of :
The gap sandwiched by the protrusions is not rubbed by the rubbing treatment performed in the second rubbing direction, and the angle between the first rubbing direction and the second rubbing direction is larger than 45 °. A method for manufacturing a liquid crystal display device, which is substantially smaller than 135 °.
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