JP3984487B2

JP3984487B2 - Liquid crystal display device and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP3984487B2
Application number: JP2002077216A
Authority: JP
Inventors: 雄一井ノ上; 一孝花岡; 洋平仲西; 正和柴崎; 弘康井上; 祐治中畑; 健吾蟹井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2022-03-19
Also published as: JP2003279995A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a liquid crystal display with high reliability by simply and certainly improving display characteristics without bringing about inconvenience to the display such as image persistence or the like. <P>SOLUTION: By subjecting an injected liquid crystal to UV irradiation or heat treatment while applying a specified voltage, the monomer is polymerized and a polymer structured body 13a controlled by an alignment pattern of a slit 15a is formed on surface layers (surfaces of vertical alignment layers 16a, 16b) of a liquid crystal layer 13. Liquid crystal molecules are aligned following the alignment pattern under control of the polymer. In this case, average roughness of a surface of the polymer structured body 13a is controlled to be 10 nm or less. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に、垂直配向型で且つ光重合により形成されたポリマー構造物の配向規制力を利用して、液晶分子の配向を制御する方式の液晶表示装置を対象とする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アクティブマトリクスを用いた液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）としては、正の誘電率異方性を持つ液晶材料を暗状態において基板面に水平に、且つ対向する基板間で９０度ツイストするように配向させたＴＮモードの液晶表示装置が広く用いられている。
【０００３】
このＴＮモードの液晶表示装置は、視角特性に劣るという問題を有しており、視角特性を改善すべく種々の検討が行われている。そこで、これに替わる方式として、負の誘電率異方性を持つ液晶材料を垂直配向させ、配向膜にラビング処理を施すことなく、基板表面に設けた突起やスリットにより電圧印加時の液晶分子の傾斜方向を複数方向に規制するＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）方式が開発されており、視角特性を大幅に改善することに成功している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＶＡ方式の液晶表示装置は、従来のＴＮ型に比べて視角特性に優れているが、白輝度が低く、表示が暗いという欠点がある。この主な原因は、土手やスリット上が液晶配向の分割境界となり、この部分が光学的に暗く見えることに起因して白表示の透過率が低くなるためである。これを改善するには、土手やスリット間の間隙を十分広くすれば良いが、この場合、液晶配向を制御する土手やスリットが少なくなるため、配向が安定するまでに時間がかかるようになり、応答速度が遅くなる。
応答速度を劣化させずに開口率を向上させて明るさを増加させる手法として、光重合又は熱重合するモノマーを液晶に混入させ、基板間に所定の電圧を印加しながらモノマーを重合させることによって液晶層の表層（配向膜の表面）に所定の配向パターンを有するポリマー構造物を形成し、このポリマー構造物により液晶分子の安定な配向を得る配向規制技術を開発した。しかしながら、焼き付き(長時間表示していたパターンが残像として残ってしまう)と呼ばれている表示不良が大きな問題として発生していた。
【０００５】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、表示に焼き付け等の不都合を生ぜしめることなく簡易且つ確実に表示特性を向上させ、信頼性の高い液晶表示を実現する液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【０００７】
本発明の液晶表示装置は、第１の電極を有する第１の基板と、第２の電極を有する第２の基板とが、配向膜及び液晶層を介して対向配置されてなる液晶表示装置であって、前記液晶層は、液晶中に当該液晶分子を所定方向に配向させるためのポリマー構造物が形成されており、前記ポリマー構造物の表面の平均粗さが１０ｎｍ以下とされ、焼き付き率が６％以下とされている。
【０００８】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、第１の電極を有する第１の基板と、第２の電極を有する第２の基板とが、配向膜及び液晶層を介して対向配置されてなる液晶表示装置の製造方法であって、液晶分子を所定方向に配向させるためのモノマーを混入した液晶からなる前記液晶層を前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持した状態で、前記基板間に電圧を印加しながら、前記モノマーを重合させて所定の配向パターンのポリマー構造物を形成し、液晶分子を前記ポリマー構造物により配向規制するに際して、前記ポリマー構造物の表面の平均粗さを１０ｎｍ以下とし、焼き付き率を６％以下に制御する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
−本発明の基本骨子−
先ず、本発明の基本骨子について説明する。
本発明者らは、ＭＶＡ方式の液晶表示装置を改良し、開口率を向上させて明るさを増加し、コストの点でもレベルアップさせる手法として、光重合又は熱重合するモノマーを液晶に混入させ、基板間に所定の電圧を印加しながらモノマーを重合させることによって液晶層の表層（配向膜の表面）に所定の配向パターンを有するポリマー構造物を形成し、このポリマー構造物により液晶分子の安定な配向を得る配向規制技術を開発してきた。
【００１０】
しかしながら、前記配向規制技術では、ポリマー構造物などによって固化する方式を用いていないパネルよりも駆動時の液晶パネルの焼き付きに関して、程度が悪いという問題があることが明らかとなった。
【００１１】
パネルの焼き付き率αは次のようにして求めている。
白黒のチェッカーパターンを液晶表示装置の表示領域に長時間表示させる。その後、表示領域全面に所定の中間調を表示させ、白表示領域の輝度βと黒表示領域の輝度γとの差（β−γ）を求め、当該輝度差（β−γ）を、黒表示領域の輝度γで除して焼き付き率を求める。
即ち、
焼き付き率α＝（（β−γ）／γ）×１００（％）
で定義する。
【００１２】
この焼き付き率αが５〜６％程度であれば実用上問題はないが、１０％程度になるとユーザにとって画像の焼き付き現象が気になり出し、無視できないものとなる。
【００１３】
本発明者は、焼き付きを抑止するため、ポリマー構造物の表面の平均粗さを小さく制御することに想到した。
ポリマー構造物の表面の平均粗さと焼き付き率との関係について調べた結果を以下に示す。
ここでは、垂直配向膜及び負の誘電率異方性の液晶を用い、偏光板としてはクロスニコルに液晶パネルの両側に貼付け、ノーマリブラックとする。重合性モノマー種としては、モノアクリレート、ジアクリレート、トリアクリレートのいずれかとし、０．０１ｗｔ％の光重合開始剤を用い、重合性モノマーと光重合開始剤のトータル混合濃度を０．３ｗｔ％とし、ポリマー化条件としてはＵＶで４〜１０Ｊ／ｃｍ²の照射量とする。
【００１４】
上記（重合性モノマー＋光重合開始剤）の組み合わせを異ならせて液晶と混合し、液晶表示装置に注入する。その後、液晶に電圧を印加して配向を調整しながらポリマー化させ、焼き付きの評価を行った。その後、液晶表示装置を分解し、形成させたポリマー構造物の表面をＡＦＭで観察し、平均粗さと焼き付き率との関係を調べた。
【００１５】
ここで、平均粗さ（Ｒａ）とは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り平均線の方向にＸ軸を、縦倍率の方向にＹ軸をとり、粗さ曲線をｙ＝ｆ（ｘ）で表わした時に、次式及び図１によって求められる値をいう（ＪＩＳ８０６０１−１９９４「表面の平均粗さ一定義及び表示」に基づく。）。
【００１６】
【数１】

【００１７】
図２にＴＦＴ基板側にスリットを有する画素電極上のポリマー構造物のＡＦＭ像（表面上の凹凸がポリマー構造物に相当する。）を、図３にこのＡＦＭ像に基づくポリマー構造物の表面の平均粗さと焼き付き率との関係をそれぞれ示す。
図３のように、表面の平均粗さが小さいほど、焼き付き率が小さくなり、表面の平均粗さを１０ｎｍ以下とすることにより、焼き付き率の許容範囲を満たし、焼き付き特性を実用上問題ないレベル以下に抑えられることが判明した。従って、ポリマー膜の表面の平均粗さを１０ｎｍ以下とすることにより、表示特性の良好な液晶表示装置を得ることができる。
【００１８】
更に、重合性モノマー＋光重合開始剤＋ＵＶ量の組み合わせの検討した結果、焼き付きを６％以下に抑えられることが確認された。
【００１９】
−具体的な実施形態−
上述した本発明の基本骨子を踏まえ、具体的な実施形態について説明する。ここでは、図４に示すような主要構成を有する液晶表示装置を対象とする。
【００２０】
この液晶表示装置は、所定間隔をあけて対向する一対の透明ガラス基板１１，１２と、これら透明ガラス基板１１，１２間に狭持される液晶層１３とを備えて構成されている。透明ガラス基板１１，１２は、不図示のシール材により接合固定される。
【００２１】
一方の透明ガラス基板（ＴＦＴ基板）１１上には、絶縁層１４を介してＩＴＯからなる複数の画素電極１５、能動素子となる不図示の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）が形成され、画素電極１５を覆うように透明の垂直配向膜１６ａが形成されており、他方の透明ガラス基板（ＣＦ基板）１２上には、カラーフィルター１７（及び不図示のブラックマトリクス）、共通電極（対向電極）１８及び垂直配向膜１６ｂが順次積層されている。そして、液晶層１３を狭持するように垂直配向膜１６ａ，１６ｂが突き合わせられてガラス基板１１，１２がシール材により固定され、各基板１１，１２の外側に偏光子１９，２０が設けられる。画素電極１５はアクティブマトリクス（ＴＦＴマトリクス）と共に形成され、図示の例ではＴＦＴのドレイン電極が接続されているデータバスライン２１が示されている。また、図示されていないが、ＴＦＴのゲート電極が接続されるゲートバスラインも形成されている。なお、電極は一方の基板のみに設けられることもある。
【００２２】
液晶層１３は、シール材に設けられた液晶注入口から液晶が注入されることにより形成される。本実施形態では、前記液晶は、光重合又は熱重合するモノマーが混入してなるものである。更に、画素電極１５には、例えば図５に示すように、配向パターンを形成する微細なスリット１５ａが形成されている。そして、図６に示すように、注入された液晶に所定の電圧を印加しながらＵＶ照射又は熱処理を施すことにより、前記モノマーを重合させてスリット１５ａの配向パターンに規制されたポリマー構造物１３ａが液晶層１３の表層（垂直配向膜１６ａ，１６ｂの表面）に形成され、当該ポリマー構造物１３ａに規制されて液晶分子が前記配向パターンに倣って配向する。本実施形態では上述したように、ポリマー構造物１３ａの表面の平均粗さを１０ｎｍ以下に制御する。
【００２３】
本実施形態では実際に、画素ピッチ２９７μｍ、画素数１０２４×７６８の液晶表示装置を作製した。
一方の基板（ＴＦＴ基板）上にＴＦＴ素子、データバスライン、ゲートバスライン及び配向規制用の微細なスリットが形成されてなる画素電極を形成した。他方の基板（ＣＦ基板）には、カラーフィルター及び共通電極を形成した。基板材料には板厚０．７ｍｍのガラス基板ＯＡ−２（日本電気硝子製）を用いた。これらの基板上に、印刷法を用いて垂直配向膜（ポリイミド材料）を形成し、１８０℃で６０分の熱処理を行った。これらの基板を径４μｍのスペーサ（積水ファインケミカル製）を介して貼り合わせ、空セルを作製した。そして、平均分子量３５０の光量合性ジアクリレートモノマー０．３ｗｔ％と光重合開始剤であるDAROCUR1173（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製）０，０１ｗｔ％を混合し、この空セルに注入した。その後、液晶層にＤＣ５Ｖの電圧印加しながらＵＶを４Ｊ／ｃｍ²照射することにより液晶配向制御用のポリマー構造物を形成した。このとき、ポリマー構造物の表面の平均粗さは６ｎｍであった。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置の製造方法によれば、表示に焼き付け等の不都合を生ぜしめることなく簡易且つ確実に表示特性を向上させ、信頼性の高い液晶表示を実現することが可能となる。
【００２５】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００２６】
（付記１）第１の電極を有する第１の基板と、第２の電極を有する第２の基板とが、配向膜及び液晶層を介して対向配置されてなる液晶表示装置であって、
前記液晶層は、液晶中に当該液晶分子を所定方向に配向させるためのポリマー構造物が形成されており、
前記ポリマー構造物の表面の平均粗さが１０ｎｍ以下とされ、焼き付き率が６％以下とされていることを特徴とする液晶表示装置。
【００２７】
（付記２）前記第１の電極に、所定の配向パターンの規制を行うためのスリットが形成されていることを特徴とする付記１に記載の液晶表示装置。
【００２８】
（付記３）前記ポリマー構造物は、前記液晶に混入されたモノマーが光照射又は熱処理により重合して形成されてなるものであることを特徴とする付記１又は２に記載の液晶表示装置。
【００２９】
（付記４）第１の電極を有する第１の基板と、第２の電極を有する第２の基板とが、配向膜及び液晶層を介して対向配置されてなる液晶表示装置の製造方法であって、
液晶分子を所定方向に配向させるためのモノマーを混入した液晶からなる前記液晶層を前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持した状態で、前記基板間に電圧を印加しながら、前記モノマーを重合させて所定の配向パターンのポリマー構造物を形成し、液晶分子を前記ポリマー構造物により配向規制するに際して、
前記ポリマー構造物の表面の平均粗さを１０ｎｍ以下とし、焼き付き率を６％以下に制御することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【００３０】
（付記５）前記第１の電極に、前記配向パターンの規制を行うためのスリットが形成されていることを特徴とする付記４に記載の液晶表示装置の製造方法。
【００３１】
（付記６）光照射又は熱処理により、前記モノマーを重合させて前記ポリマー構造物を形成することを特徴とする付記４又は５に記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記７）前記液晶層の前記液晶分子の初期配向がほぼ垂直であることを特徴とする付記１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、表示に焼き付け等の不都合を生ぜしめることなく簡易且つ確実に表示特性を向上させ、信頼性の高い液晶表示を実現する液晶表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表面の平均粗さの定義を示す模式図である。
【図２】ＴＦＴ基板側にスリットを有する画素電極上のポリマー構造物の様子を示す顕微鏡写真（ＡＦＭ像）である。
【図３】ポリマー構造物の表面の平均粗さと焼き付き率との関係を示す特性図である。
【図４】本実施形態の液晶表示装置の主要構成を示す断面図である。
【図５】配向パターンを形成する微細なスリットが形成された画素電極の一部を示す平面図である。
【図６】液晶層形成時の様子を示す断面図である。
【符号の説明】
１１，１２透明ガラス基板
１３液晶層
１３ａポリマー構造物
１４絶縁層
１５画素電極
１５ａ微細なスリット
１６ａ，１６ｂ配向膜
１７カラーフィルター
１８共通電極
１９，２０偏光子
２１データバスライン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, and more particularly, a liquid crystal display device that controls the alignment of liquid crystal molecules by utilizing the alignment regulating force of a polymer structure that is a vertical alignment type and formed by photopolymerization. Is targeted.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a liquid crystal display (LCD) using an active matrix, a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy is aligned horizontally in a dark state so as to be twisted by 90 degrees between opposing substrates. TN mode liquid crystal display devices are widely used.
[0003]
This TN mode liquid crystal display device has a problem that the viewing angle characteristic is inferior, and various studies have been made to improve the viewing angle characteristic. Therefore, as an alternative method, a liquid crystal material having negative dielectric anisotropy is vertically aligned, and the liquid crystal molecules at the time of voltage application are applied by protrusions and slits provided on the substrate surface without subjecting the alignment film to rubbing treatment. An MVA (Multi-domain Vertical Alignment) system that regulates the tilt direction in a plurality of directions has been developed, and has succeeded in greatly improving the viewing angle characteristics.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The MVA type liquid crystal display device is superior in viewing angle characteristics as compared with the conventional TN type, but has the disadvantages of low white luminance and dark display. This is mainly because the banks and slits are the division boundaries of the liquid crystal alignment, and this portion appears to be optically dark, resulting in low white display transmittance. To improve this, the gap between the banks and slits should be wide enough, but in this case, there will be fewer banks and slits controlling the liquid crystal alignment, so it will take time to stabilize the alignment, Response speed is slow.
As a technique to improve the aperture ratio without increasing the response speed and increase the brightness, photopolymerization or thermal polymerization monomer is mixed into the liquid crystal, and the monomer is polymerized while applying a predetermined voltage between the substrates. A polymer structure having a predetermined alignment pattern was formed on the surface layer of the liquid crystal layer (the surface of the alignment film), and an alignment regulation technique for obtaining stable alignment of liquid crystal molecules with this polymer structure was developed. However, a display defect called burn-in (a pattern that has been displayed for a long time remains as an afterimage) has occurred as a major problem.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and is a method for manufacturing a liquid crystal display device that improves display characteristics easily and reliably without causing inconveniences such as burn-in on a display and realizes a highly reliable liquid crystal display. It aims to provide a method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventor has conceived the following aspects of the invention.
[0007]
The liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display device in which a first substrate having a first electrode and a second substrate having a second electrode are arranged to face each other with an alignment film and a liquid crystal layer interposed therebetween. In the liquid crystal layer, a polymer structure for aligning the liquid crystal molecules in a predetermined direction is formed in the liquid crystal, the average roughness of the surface of the polymer structure is 10 nm or less, and the image sticking rate is 6% or less .
[0008]
The method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal in which a first substrate having a first electrode and a second substrate having a second electrode are arranged to face each other with an alignment film and a liquid crystal layer interposed therebetween. A method for manufacturing a display device, wherein the liquid crystal layer made of liquid crystal mixed with a monomer for aligning liquid crystal molecules in a predetermined direction is sandwiched between the first substrate and the second substrate, While applying a voltage between the substrates, the monomer is polymerized to form a polymer structure having a predetermined alignment pattern, and when the alignment of liquid crystal molecules is regulated by the polymer structure, the average roughness of the surface of the polymer structure is determined. The thickness is set to 10 nm or less , and the image sticking rate is controlled to 6% or less .
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
-Basic outline of the present invention-
First, the basic outline of the present invention will be described.
The inventors of the present invention have improved the MVA liquid crystal display device to increase the aperture ratio, increase the brightness, and improve the level of cost by mixing a monomer that undergoes photopolymerization or thermal polymerization into the liquid crystal. A polymer structure having a predetermined alignment pattern is formed on the surface layer of the liquid crystal layer (the surface of the alignment film) by polymerizing the monomer while applying a predetermined voltage between the substrates, and this polymer structure stabilizes the liquid crystal molecules. We have developed alignment control technology that achieves a proper alignment.
[0010]
However, it has been clarified that the alignment regulation technique has a problem that the degree of image sticking of the liquid crystal panel during driving is worse than that of a panel that does not use a method of solidifying with a polymer structure or the like.
[0011]
The image sticking ratio α of the panel is obtained as follows.
A black and white checker pattern is displayed in the display area of the liquid crystal display device for a long time. Thereafter, a predetermined halftone is displayed on the entire display area, the difference (β−γ) between the brightness β of the white display area and the brightness γ of the black display area is obtained, and the brightness difference (β−γ) is displayed in black. Divide by the luminance γ of the area to obtain the burn-in rate.
That is,
Image sticking rate α = ((β−γ) / γ) × 100 (%)
Define in.
[0012]
If the burn-in rate α is about 5 to 6%, there is no practical problem, but if it is about 10%, the user will be concerned about the image burn-in phenomenon and cannot be ignored.
[0013]
The present inventor has conceived of controlling the average roughness of the surface of the polymer structure to be small in order to suppress seizure.
The results of examining the relationship between the average roughness of the surface of the polymer structure and the burn-in rate are shown below.
Here, a vertical alignment film and a liquid crystal having negative dielectric anisotropy are used, and the polarizing plate is attached to both sides of the liquid crystal panel in crossed Nicol to be normally black. As the polymerizable monomer species, either monoacrylate, diacrylate or triacrylate is used, 0.01 wt% of the photopolymerization initiator is used, and the total mixing concentration of the polymerizable monomer and the photopolymerization initiator is set to 0.3 wt%. As the polymerization condition, the irradiation amount is 4 to 10 J / cm ^{2 in} UV.
[0014]
Different combinations of the above (polymerizable monomer + photopolymerization initiator) are mixed with liquid crystal and injected into a liquid crystal display device. Thereafter, a voltage was applied to the liquid crystal to polymerize it while adjusting the alignment, and image sticking was evaluated. Thereafter, the liquid crystal display device was disassembled, and the surface of the formed polymer structure was observed with an AFM, and the relationship between the average roughness and the burn-in rate was examined.
[0015]
Here, the average roughness (Ra) means that a reference length is extracted from the roughness curve in the direction of the average line, the X axis is taken in the direction of the drawn average line, and the Y axis is taken in the direction of the vertical magnification. When the height curve is represented by y = f (x), it means a value obtained by the following formula and FIG. 1 (based on JIS80601-1994 “Definition and Display of Average Surface Roughness”).
[0016]
[Expression 1]

[0017]
FIG. 2 shows an AFM image of a polymer structure on a pixel electrode having a slit on the TFT substrate side (unevenness on the surface corresponds to the polymer structure), and FIG. 3 shows a surface of the polymer structure based on this AFM image. The relationship between the average roughness and the burn-in rate is shown.
As shown in FIG. 3, the smaller the average surface roughness, the smaller the image sticking rate. By setting the surface average roughness to 10 nm or less, the allowable range of the image sticking rate is satisfied, and the image sticking characteristics are practically satisfactory. It has been found that the following can be suppressed. Therefore, by setting the average roughness of the surface of the polymer film to 10 nm or less, a liquid crystal display device having good display characteristics can be obtained.
[0018]
Furthermore, as a result of examining the combination of polymerizable monomer + photopolymerization initiator + UV amount, it was confirmed that image sticking could be suppressed to 6% or less.
[0019]
-Specific Embodiment-
Based on the basic outline of the present invention described above, specific embodiments will be described. Here, a liquid crystal display device having a main configuration as shown in FIG. 4 is targeted.
[0020]
The liquid crystal display device includes a pair of

transparent glass substrates

11 and 12 facing each other with a predetermined interval, and a liquid crystal layer 13 sandwiched between the

transparent glass substrates

11 and 12. The

transparent glass substrates

11 and 12 are bonded and fixed by a sealing material (not shown).
[0021]
On one transparent glass substrate (TFT substrate) 11, a plurality of pixel electrodes 15 made of ITO and thin film transistors (TFT: not shown) serving as active elements are formed via an insulating layer 14. A transparent vertical alignment film 16 a is formed so as to cover 15, and a color filter 17 (and a black matrix not shown) and a common electrode (counter electrode) 18 are formed on the other transparent glass substrate (CF substrate) 12. The vertical alignment film 16b is sequentially stacked. Then, the

vertical alignment films

16 a and 16 b are abutted so as to sandwich the liquid crystal layer 13, the

glass substrates

11 and 12 are fixed by a sealing material, and

polarizers

19 and 20 are provided outside the

substrates

11 and 12. The pixel electrode 15 is formed together with an active matrix (TFT matrix), and in the illustrated example, the data bus line 21 to which the drain electrode of the TFT is connected is shown. Although not shown, gate bus lines to which the gate electrodes of the TFTs are connected are also formed. Note that the electrode may be provided only on one substrate.
[0022]
The liquid crystal layer 13 is formed by injecting liquid crystal from a liquid crystal injection port provided in the sealing material. In the present embodiment, the liquid crystal is a mixture of monomers that are photopolymerized or thermally polymerized. Further, the pixel electrode 15 is formed with fine slits 15a for forming an alignment pattern, for example, as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 6, by applying UV irradiation or heat treatment while applying a predetermined voltage to the injected liquid crystal, the monomer structure is polymerized and the polymer structure 13a regulated by the alignment pattern of the slit 15a is obtained. It is formed on the surface layer of the liquid crystal layer 13 (the surfaces of the

vertical alignment films

16a and 16b), and the liquid crystal molecules are aligned according to the alignment pattern by being restricted by the polymer structure 13a. In the present embodiment, as described above, the average roughness of the surface of the polymer structure 13a is controlled to 10 nm or less.
[0023]
In this embodiment, a liquid crystal display device having a pixel pitch of 297 μm and a pixel number of 1024 × 768 was actually manufactured.
On one substrate (TFT substrate), a pixel electrode formed with a TFT element, a data bus line, a gate bus line, and a fine slit for regulating alignment was formed. A color filter and a common electrode were formed on the other substrate (CF substrate). As the substrate material, a glass substrate OA-2 (manufactured by Nippon Electric Glass) having a thickness of 0.7 mm was used. A vertical alignment film (polyimide material) was formed on these substrates using a printing method, and heat treatment was performed at 180 ° C. for 60 minutes. These substrates were bonded together via a spacer (made by Sekisui Fine Chemical) having a diameter of 4 μm to produce an empty cell. Then, 0.3 wt% of the light-miscible diacrylate monomer having an average molecular weight of 350 and 0. 01 wt% of DAROCUR1173 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) as a photopolymerization initiator were mixed and injected into this empty cell. Thereafter, a polymer structure for controlling liquid crystal alignment was formed by irradiating UV at 4 J / cm ² while applying a voltage of DC 5 V to the liquid crystal layer. At this time, the average roughness of the surface of the polymer structure was 6 nm.
[0024]
As described above, according to the manufacturing method of the liquid crystal display device of the present embodiment, the display characteristics can be improved easily and reliably without causing inconvenience such as burn-in on the display, and a highly reliable liquid crystal display is realized. It becomes possible.
[0025]
Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.
[0026]
(Supplementary note 1) A liquid crystal display device in which a first substrate having a first electrode and a second substrate having a second electrode are arranged to face each other with an alignment film and a liquid crystal layer interposed therebetween,
The liquid crystal layer is formed with a polymer structure for aligning the liquid crystal molecules in a predetermined direction in the liquid crystal,
An average roughness of the surface of the polymer structure is 10 nm or less, and a burn-in rate is 6% or less .
[0027]
(Supplementary note 2) The liquid crystal display device according to supplementary note 1, wherein a slit for regulating a predetermined alignment pattern is formed in the first electrode.
[0028]
(Appendix 3) The liquid crystal display device according to appendix 1 or 2, wherein the polymer structure is formed by polymerizing a monomer mixed in the liquid crystal by light irradiation or heat treatment.
[0029]
(Supplementary Note 4) A method for manufacturing a liquid crystal display device, in which a first substrate having a first electrode and a second substrate having a second electrode are arranged to face each other with an alignment film and a liquid crystal layer interposed therebetween. And
While applying a voltage between the substrates in a state where the liquid crystal layer made of liquid crystal mixed with a monomer for aligning liquid crystal molecules in a predetermined direction is sandwiched between the first substrate and the second substrate. , When the polymer is polymerized to form a polymer structure having a predetermined alignment pattern, and the liquid crystal molecules are aligned by the polymer structure,
An average roughness of the surface of the polymer structure is 10 nm or less , and a burn-in rate is controlled to 6% or less .
[0030]
(Additional remark 5) The manufacturing method of the liquid crystal display device of Additional remark 4 characterized by the above-mentioned. The slit for controlling the said alignment pattern is formed in the said 1st electrode.
[0031]
(Additional remark 6) The said monomer is polymerized by light irradiation or heat processing, The said polymer structure is formed, The manufacturing method of the liquid crystal display device of

Additional remark

4 or 5 characterized by the above-mentioned.
(Supplementary note 7) The liquid crystal display device according to any one of supplementary notes 1 to 3, wherein an initial alignment of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer is substantially vertical.
[0032]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain a liquid crystal display device that can easily and surely improve display characteristics and realize a highly reliable liquid crystal display without causing inconvenience such as image sticking to the display.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the definition of the average roughness of a surface.
FIG. 2 is a micrograph (AFM image) showing a state of a polymer structure on a pixel electrode having a slit on the TFT substrate side.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the average roughness of the surface of the polymer structure and the burn-in rate.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the main configuration of the liquid crystal display device of the present embodiment.
FIG. 5 is a plan view showing a part of a pixel electrode in which fine slits for forming an alignment pattern are formed.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state when a liquid crystal layer is formed.
[Explanation of symbols]
11 and 12 Transparent glass substrate 13 Liquid crystal layer 13a Polymer structure 14 Insulating layer 15 Pixel electrode 15a Fine slits 16a and 16b Alignment film 17 Color filter 18

Common electrodes

19 and 20 Polarizer 21 Data bus line

Claims

第１の電極を有する第１の基板と、第２の電極を有する第２の基板とが、配向膜及び液晶層を介して対向配置されてなる液晶表示装置であって、
前記液晶層は、液晶中に当該液晶分子を所定方向に配向させるためのポリマー構造物が形成されており、
前記ポリマー構造物の表面の平均粗さが１０ｎｍ以下とされ、焼き付き率が６％以下とされていることを特徴とする液晶表示装置。A liquid crystal display device in which a first substrate having a first electrode and a second substrate having a second electrode are arranged to face each other with an alignment film and a liquid crystal layer interposed therebetween,
The liquid crystal layer is formed with a polymer structure for aligning the liquid crystal molecules in a predetermined direction in the liquid crystal,
An average roughness of the surface of the polymer structure is 10 nm or less, and a burn-in rate is 6% or less .

前記第１の電極に、所定の配向パターンの規制を行うためのスリットが形成されてい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 a slit for regulating a predetermined alignment pattern is formed in the first electrode.

前記ポリマー構造物は、前記液晶に混入されたモノマーが光照射又は熱処理により重合して形成されてなるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。 3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the polymer structure is formed by polymerizing monomers mixed in the liquid crystal by light irradiation or heat treatment.

前記液晶層の前記液晶分子の初期配向がほぼ垂直であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1, wherein an initial alignment of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer is substantially vertical.

第１の電極を有する第１の基板と、第２の電極を有する第２の基板とが、配向膜及び液晶層を介して対向配置されてなる液晶表示装置の製造方法であって、
液晶分子を所定方向に配向させるためのモノマーを混入した液晶からなる前記液晶層を前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持した状態で、前記基板間に電圧を印加しながら、前記モノマーを重合させて所定の配向パターンのポリマー構造物を形成し、液晶分子を前記ポリマー構造物により配向規制するに際して、
前記ポリマー構造物の表面の平均粗さを１０ｎｍ以下とし、焼き付き率を６％以下に制御することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。A method for manufacturing a liquid crystal display device, wherein a first substrate having a first electrode and a second substrate having a second electrode are arranged to face each other with an alignment film and a liquid crystal layer interposed therebetween,
While applying a voltage between the substrates in a state where the liquid crystal layer made of liquid crystal mixed with a monomer for aligning liquid crystal molecules in a predetermined direction is sandwiched between the first substrate and the second substrate. , By polymerizing the monomer to form a polymer structure having a predetermined alignment pattern, and when regulating the alignment of liquid crystal molecules by the polymer structure,
An average roughness of the surface of the polymer structure is set to 10 nm or less , and a burn-in rate is controlled to 6% or less .

前記第１の電極に、前記配向パターンの規制を行うためのスリットが形成されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置の製造方法。 6. The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 5, wherein a slit for regulating the alignment pattern is formed in the first electrode.