WO2019026774A1 - 液晶表示パネル、液晶表示パネルの製造方法及び光配向処理装置 - Google Patents

液晶表示パネル、液晶表示パネルの製造方法及び光配向処理装置 Download PDF

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下敷領 文一
寺下 慎一
光一 渡辺
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display panel, a method of manufacturing a liquid crystal display panel, and an optical alignment processing apparatus. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal display panel having a configuration in which one pixel is divided into a plurality of alignment regions (domains), a method of manufacturing a liquid crystal display panel suitable for manufacturing the liquid crystal display panel, and a photoalignment treatment apparatus. .
  • a liquid crystal display device is a display device that uses a liquid crystal composition for display, and a typical display method is that light from a backlight is applied to a liquid crystal display panel in which the liquid crystal composition is sealed between a pair of substrates. The amount of light transmitted through the liquid crystal display panel is controlled by applying light to the liquid crystal composition to change the alignment of the liquid crystal molecules.
  • a liquid crystal display device is used for electronic devices such as a smartphone, a tablet PC, and a car navigation because it has features such as thinness, light weight and low power consumption.
  • Patent Document 1 a first substrate, a second substrate, a vertically aligned liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate, and a voltage application for applying a voltage to the liquid crystal layer And a plurality of picture elements each including the liquid crystal layer whose alignment state changes according to a voltage applied by the voltage application means, wherein each of the plurality of picture elements includes The liquid crystal layer has at least a first domain, a second domain, a third domain, and a fourth domain in which alignment directions of liquid crystal molecules located near the center in the thickness direction of the liquid crystal layer are different in at least a voltage applied state.
  • a first divided substrate having four divisional domains arranged in this order along a direction, and corresponding to the four divisional domains, the first substrate has two restriction forces to align liquid crystal molecules of the liquid crystal layer in a first direction; 1 area and before And a second region provided between the two first regions, having a regulating force for orienting liquid crystal molecules in a second direction opposite to the first direction, the second substrate comprising the liquid crystal
  • a third region having a regulating force for orienting molecules in a third direction intersecting the first direction, and a fourth region having a regulating force for orienting the liquid crystal molecules in a fourth direction opposite to the third direction
  • a liquid crystal display device is disclosed, wherein the boundaries between the domains extend in a direction orthogonal to the alignment direction of the domains.
  • a display substrate having a plurality of pixel regions and having a curved shape curved in a first direction, and the display substrate facing the display substrate are combined with the display substrate to form a curved shape with the display substrate.
  • the liquid crystal display device is characterized in that the directions in which liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are aligned in the domains are different from each other, and the plurality of domains are arranged in a second direction intersecting the first direction. There is.
  • Patent Document 3 discloses a liquid crystal display panel having a first substrate having a pixel electrode, a liquid crystal layer containing liquid crystal molecules, and a second substrate having a counter electrode in order, wherein the liquid crystal display panel comprises at least The pixel includes four alignment regions of one alignment region, second alignment region, third alignment region, and fourth alignment region, and in the four alignment regions, the tilt orientations of the liquid crystal molecules are different from each other.
  • the first alignment region, the second alignment region, the third alignment region, and the fourth alignment region are arranged in this order along the longitudinal direction of the pixel, and In the second alignment region, the tilt orientations of the liquid crystal molecules differ by about 180 °, or in the third alignment region and the fourth alignment region, the tilt orientations of the liquid crystal molecules differ by about 180 °.
  • Liquid crystal display panel is disclosed. Ru.
  • a dark line is generated when the alignment of liquid crystal molecules becomes discontinuous at boundaries between domains having different alignment orientations of liquid crystal molecules.
  • Dark lines are generated because regions where the alignment of liquid crystal molecules is discontinuous do not transmit light when performing liquid crystal display.
  • the transmittance (contrast ratio) of the pixel is lowered, and the light utilization efficiency of the liquid crystal display panel is lowered.
  • high definition of pixels has been developed and the area per pixel has become smaller, but the area of the dark line does not change even if the pixel is made smaller, so the ratio of the area occupied by the dark line in the pixel increases. It has become more important to prevent the decrease in light utilization efficiency.
  • the dark lines occur at different positions for each pixel, the display uniformity also decreases.
  • FIG. 38 is a schematic plan view showing an example of a TFT substrate provided in the liquid crystal display panel described in Patent Document 3.
  • FIG. 39 is a liquid crystal molecule in a liquid crystal layer in the liquid crystal display panel described in Patent Document 3. It is the plane schematic diagram which showed an example of the inclination direction of.
  • the gate signal line G is disposed to cross the center of the pixel.
  • the capacitor lines CS1 and CS2 are also arranged to cross the pixels, and can be used to block dark lines.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned present situation, and provides a liquid crystal display panel excellent in light utilization efficiency and display uniformity, and a method of manufacturing a liquid crystal display panel suitable for manufacturing the liquid crystal display panel It is an object of the present invention to provide a processing device.
  • the present inventors conducted various studies on a method of suppressing a dark line in a liquid crystal display panel in which one pixel is divided into a plurality of alignment regions (domains), and focused on the occurrence of the dark line changing depending on the arrangement of domains. . Then, the inventors have arrived at the present invention in view of the fact that the above-mentioned problems can be clearly solved by finding a specific sequence that is optimal for the suppression of dark lines.
  • one aspect of the present invention is a first substrate having a plurality of pixel electrodes and a first photoalignment film, a liquid crystal layer containing liquid crystal molecules, and a second substrate having a common electrode and a second photoalignment film.
  • a liquid crystal display panel having a liquid crystal molecule having a long axis end on the first substrate side of the liquid crystal molecules as a start point, and an orientation vector having an end on the long axis end on the second substrate side as an end point.
  • the first photo alignment film and the second photo alignment film are alignment-processed so that a plurality of domains having different alignment vectors are formed in a display unit area overlapping with a single pixel electrode.
  • the plurality of domains include a first domain, a second domain, a third domain, and a fourth domain sequentially arranged along the longitudinal direction of the display unit area, and the plurality of domains are Above when the The end orientations of the main orientation vector and the orientation vector of the second domain face each other and are orthogonal to each other, and the orientation vector of the second domain and the orientation vector of the third domain are A liquid crystal display panel in which starting points face each other and are parallel to each other, and an alignment vector of the third domain and an alignment vector of the fourth domain have an end point opposite to each other and are orthogonal to each other is there.
  • Another aspect of the present invention is a method of manufacturing the liquid crystal display panel, wherein the alignment treatment for the first photoalignment film and the second photoalignment film is performed obliquely from a light source through a polarizer.
  • the polarization axis of the polarizer is rotated from 45 ° azimuth to -15 ° to + 15 °, and the surface of the first photoalignment film and the second photoalignment film is irradiated.
  • Still another aspect of the present invention is a light alignment processing apparatus used in the method of manufacturing a liquid crystal display panel, comprising a light source, a polarizer and a rotation adjusting mechanism, and the light source with respect to the liquid crystal display panel substrate And at least one light irradiation mechanism for irradiating light through the polarizer, and a stage for mounting the liquid crystal display panel substrate, the liquid crystal display panel substrate being moved, or the liquid crystal display
  • the light is irradiated while moving the light source with respect to the panel substrate, and the irradiation direction of the light to the liquid crystal display panel substrate is parallel to the movement direction of the liquid crystal display panel substrate or the movement direction of the light source
  • the rotation adjusting mechanism is a light alignment processing device that rotates the polarization axis of the polarizer and adjusts the exposure direction on the liquid crystal display panel surface to substantially 45 ° azimuth with respect to the light irradiation direction. That.
  • the present invention it is possible to provide a liquid crystal display panel excellent in light utilization efficiency and display uniformity, and a method of manufacturing a liquid crystal display panel suitable for manufacturing the liquid crystal display panel and a photoalignment treatment apparatus.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of pixels in which the first domain, the second domain, the third domain and the fourth domain satisfy the preferred relationship of the orientation vector. It is the top view which showed the electrode and wiring structure in the 1st board
  • (B) is an enlarged view showing the tilt orientations of liquid crystal molecules in the two domains shown in (a) in more detail, and (c) is along arrows A and B in (a). It is the figure which extracted and showed the inclination direction of the liquid crystal molecule which exists.
  • (B) is an enlarged view showing the tilt orientations of liquid crystal molecules in the two domains shown in (a) in more detail, and (c) is along arrows A and B in (a). It is the figure which extracted and showed the inclination direction of the liquid crystal molecule which exists. It is the plane schematic diagram which showed the example of the pixel electrode which arrange
  • (A) is a graph showing a change in electrode density along the longitudinal direction in the vicinity of the boundary between the second domain and the third domain of the pixel electrode shown in FIG. 17,
  • (b) is a graph In the vicinity of the boundary between the second and third domains of the pixel electrode shown in FIG.
  • It is a plane schematic diagram which shows the example of the pixel electrode which provided the area
  • the example which shifted the position of the slit by the right and left of a pixel electrode, and provided the electrode connection part is shown.
  • 7 shows an example in which a slit is disposed on an extension of a branch of a pixel electrode.
  • FIG. 6 is a plan view schematically showing the tilt orientation of liquid crystal molecules in a liquid crystal layer in a liquid crystal display panel having conventional four domains in a pixel. It is the graph which showed the relationship between the width
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing an example of a TFT substrate provided in the liquid crystal display panel described in Patent Document 3.
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing an example of the tilt orientation of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer in the liquid crystal display panel described in Patent Document 3.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the liquid crystal display device of the embodiment.
  • the liquid crystal display device of the present embodiment includes a liquid crystal display panel 100 and a backlight 110 disposed on the back side of the liquid crystal display panel 100.
  • the liquid crystal display panel 100 includes a back side polarizing plate 20, a first substrate 30 having a plurality of pixel electrodes 31 and a first light alignment film 71, a liquid crystal layer 40 containing liquid crystal molecules 41, and a second light alignment.
  • a second substrate 50 having a film 72 and a counter electrode (common electrode) 51 and a display surface polarizing plate 60 are provided in order.
  • the liquid crystal display panel 100 has a sealing material 80 around the liquid crystal layer 40.
  • the display method of the liquid crystal display device of the present embodiment will be described.
  • light is incident on the liquid crystal display panel 100 from the backlight 110, and the orientation of the liquid crystal molecules 41 in the liquid crystal layer 40 is switched to control the amount of light transmitted through the liquid crystal display panel 100.
  • Ru The switching of the alignment of the liquid crystal molecules 41 is performed by applying a voltage to the liquid crystal layer 40 by the plurality of pixel electrodes 31 and the counter electrode 51.
  • the initial alignment of the liquid crystal molecules 41 is regulated by the first photo alignment film 71 and the second photo alignment film 72.
  • the liquid crystal molecules 41 are aligned substantially perpendicularly to the first substrate 30 and the second substrate 50.
  • substantially perpendicular means that the liquid crystal molecules 41 are formed on the first substrate 30 and the second substrate by the photoalignment processing applied to the first photoalignment film 71 and the second photoalignment film 72. It means that it is oriented at a slight angle with respect to the substrate 50.
  • the pretilt angle of the liquid crystal molecules 41 to the first substrate 30 and the second substrate 50 when no voltage is applied is preferably 85 ° or more and less than 90 °.
  • the liquid crystal molecules 41 are appropriately viewed in a plan view with respect to the tilt orientation of the liquid crystal molecules 41, and the long axis end of the liquid crystal molecules 41 on the first substrate 30 side is the starting point (hereinafter Description will be made using an orientation vector when the long axis end on the second substrate 50 side is an end point (hereinafter, also referred to as “head of liquid crystal director”) 41 T.
  • the alignment vector is in the same direction as the tilt orientation of the liquid crystal molecules 41 with respect to the first photo alignment film 71 on the first substrate 30 side, and the tilt of the liquid crystal molecules 41 with respect to the second photo alignment film 72 on the second substrate 50 side.
  • the direction is opposite to the direction.
  • orientation refers to the direction when viewed projected onto the substrate surface, and the inclination angle (polar angle, pretilt angle) from the direction normal to the substrate surface is not considered.
  • the liquid crystal molecules 41 are substantially vertically aligned (slightly inclined alignment) when no voltage is applied, and are largely inclined and aligned while maintaining the tilt orientation when no voltage is applied when a voltage is applied.
  • the start point 41S and the end point 41T of the vector may be confirmed in a state where a voltage is applied to the liquid crystal layer 40.
  • the first photo alignment film 71 and the second photo alignment film 72 have a function of forming a photo alignment film material and performing a photo alignment process to align the liquid crystal molecules 41 in a specific direction.
  • the photo alignment film material causes a structural change by being irradiated with light (electromagnetic wave) such as ultraviolet light and visible light, and expresses a property (alignment control force) to control the alignment of liquid crystal molecules 41 present in the vicinity. It means all of the materials and materials in which the magnitude and / or orientation of the orientation control force changes.
  • the photoalignment film material contains, for example, a photoreactive site in which a reaction such as dimerization (dimer formation), isomerization, light fleece transition, decomposition occurs by light irradiation.
  • photoreactive sites which are dimerized and isomerized by light irradiation
  • examples of photoreactive sites (functional groups) which are dimerized and isomerized by light irradiation include cinnamate, cinnamoyl, 4-chalcone, coumarin, stilbene and the like.
  • a photoreaction site (functional group) which is isomerized by light irradiation azobenzene etc. are mentioned, for example.
  • part which carries out light fleece transition by light irradiation a phenol ester structure etc. are mentioned, for example.
  • a photoreaction site to be decomposed by light irradiation for example, a dianhydride containing a cyclobutane ring such as 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid-1,2: 3,4-dianhydride (CBDA), etc. Can be mentioned. Further, it is preferable that the photo alignment film material exhibits vertical alignment usable in the vertical alignment mode.
  • part, a polyimide, a polysiloxane derivative, a methyl methacrylate, polyvinyl alcohol etc. are mentioned, for example.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the tilt orientation of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer of the embodiment.
  • a pixel means a display unit area to be superimposed on a single pixel electrode 31, a pixel to be superimposed on a color filter of R (red), a pixel to be superimposed on a color filter of G (green), Pixels to be superimposed on the (blue) color filter are provided.
  • a portion surrounded by a dotted line is one pixel.
  • the second substrate 50 in which color filters are arranged in the order of red (R), green (G) and blue (B) for each row is used.
  • a plurality of domains having different orientation vectors are provided. These domains can be formed by making the optical alignment processing for the first optical alignment film 71 and the second optical alignment film 72 different from each other. At the time of voltage application to the liquid crystal layer 40, the liquid crystal molecules 41 are inclined and aligned so as to match the alignment vectors of the plurality of domains.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the tilt orientation of liquid crystal molecules and the alignment vector.
  • the plurality of domains are a first domain 10 a and a second domain 10 b sequentially arranged in the longitudinal direction of the display unit area (pixel) overlapping the single pixel electrode 31.
  • the third domain 10c and the fourth domain 10d are included.
  • the orientation vector of the first domain 10a, the orientation vector of the second domain 10b, the orientation vector of the third domain 10c, and the orientation vector of the fourth domain 10d are each 90 ° It is a combination of four orientation vectors facing in different directions.
  • orientation vector of the first domain 10a and the orientation vector of the second domain 10b have a relationship in which the end points face each other and are orthogonal to each other (which form an angle of about 90 °) (hereinafter, "domain boundary condition A" Also known as
  • domain boundary condition A also known as
  • the orientation vector of the second domain 10b and the orientation vector of the third domain 10c have a relationship in which starting points face each other and are parallel to each other (which form an angle of about 180 °) (hereinafter also referred to as "domain boundary condition B" ).
  • domain boundary condition B also referred to as “domain boundary condition B"
  • the orientation vector of the third domain 10c and the orientation vector of the fourth domain 10d have a relationship (domain boundary condition A) in which the end points face each other and are orthogonal to each other (which form an angle of about 90 °).
  • the orientation vector of each domain can be determined by the orientation of the liquid crystal molecules 41 located at the center of the domain in a plan view and at the center of the liquid crystal layer in a cross sectional view.
  • “orthogonal (at an angle of approximately 90 °)” may be substantially orthogonal within the range in which the effects of the present invention can be obtained, and specifically, It means making an angle of 105 °, preferably making an angle of 80 ° to 100 °, more preferably making an angle of 85 ° to 95 °.
  • parallel at an angle of about 180 °
  • parallel may be substantially parallel within the range in which the effects of the present invention can be obtained, specifically, ⁇ 15 to + 15 ° It is preferable to make an angle of ⁇ 10 ° to + 10 °, more preferably, an angle of ⁇ 5 ° to + 5 °.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of pixels in which the first domain, the second domain, the third domain and the fourth domain satisfy the preferred relationship of the orientation vector.
  • the pixel 11 shown in FIG. Be As shown in FIG. 4, as a pixel satisfying the preferred relationship of the orientation vector, in addition to the pixel 10 (the same as FIG. 2) shown in FIG. 4A, the pixel 11 shown in FIG. Be
  • the inter-substrate twist angle of the liquid crystal molecules 41 is preferably 45 ° or less, and more preferably approximately. It is 0 °. That is, in the first domain 10a, the second domain 10b, the third domain 10c and the fourth domain 10d, the tilt orientation of the liquid crystal molecules 41 with respect to the first photo alignment film 71 on the first substrate 30 side, The angle formed by the tilt orientation of the liquid crystal molecules 41 with respect to the second photo alignment film 72 on the two-substrate 50 side is preferably 45 ° or less, and more preferably approximately 0 °.
  • the first substrate 30 may be, for example, an active matrix substrate (TFT substrate).
  • TFT substrate those commonly used in the field of liquid crystal display panels can be used.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing an electrode / wiring structure in the first substrate of the embodiment.
  • a plurality of parallel gate signal lines G1 and G2 extending in a direction orthogonal to the gate signal lines and a plurality of parallel formed mutually on the transparent substrate
  • positioned in square shape is mentioned.
  • a capacitance line may be arranged.
  • a channel is formed using an oxide semiconductor
  • oxide semiconductor for example, a compound (In—Ga—Zn—O) composed of indium (In), gallium (Ga), zinc (Zn), and oxygen (O), indium (In), A compound (In-Tin-Zn-O) composed of tin (Tin), zinc (Zn) and oxygen (O), or indium (In), aluminum (Al), zinc (Zn), and A compound (In-Al-Zn-O) or the like composed of oxygen (O) can be used.
  • the single pixel electrode 31 shown in FIG. 5 is disposed so as to overlap the first domain 10a, the second domain 10b, the third domain 10c, and the fourth domain 10d. Therefore, when applying a voltage to the liquid crystal layer 40, an electric field having the same magnitude is applied in the thickness direction of the liquid crystal layer 40 in the first domain 10a, the second domain 10b, the third domain 10c, and the fourth domain 10d. Ru.
  • the second substrate 50 has the counter electrode 51, and may be, for example, a color filter substrate (CF substrate).
  • CF substrate color filter substrate
  • those generally used in the field of liquid crystal display panels can be used.
  • Examples of the configuration of the color filter substrate include a configuration in which a black matrix formed in a lattice shape, a lattice, that is, a color filter formed inside a pixel, is provided on a transparent substrate.
  • the black matrix may be formed in a grid shape for each pixel so as to overlap with the boundaries of the pixels, and is further formed in a grid shape for each half pixel so as to cross the center of one pixel along the lateral direction. It may be done.
  • By forming the black matrix so as to overlap the dark line generation region, it is possible to make the dark line difficult to observe.
  • the counter electrode 51 is disposed to face the pixel electrode 31 via the liquid crystal layer 40.
  • a display can be performed by forming a longitudinal electric field between the counter electrode 51 and the pixel electrode 31 and tilting the liquid crystal molecules 41.
  • the color filters may be arranged, for example, in the order of red (R), green (G) and blue (B) for each row, or yellow (Y), red (R), green (G) and blue They may be arranged in the order of (B), or may be arranged in the order of red (R), green (G), blue (B) and green (G).
  • the counter electrode 51 is preferably a planar electrode.
  • the counter electrode 51 may be a transparent electrode, for example, a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO), or the like It can be formed of an alloy.
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • ZnO zinc oxide
  • SnO tin oxide
  • the first substrate 30 and the second substrate 50 are bonded by a sealing material 80 provided so as to surround the liquid crystal layer 40, and the liquid crystal layer 40 is held in a predetermined area.
  • a sealing material 80 for example, an epoxy resin containing an inorganic filler or an organic filler and a curing agent can be used.
  • polymer sustained alignment (PSA) technology may be used.
  • PSA polymer sustained alignment
  • a liquid crystal composition containing a photopolymerizable monomer is enclosed between a first substrate 30 and a second substrate 50, and then the liquid crystal layer 40 is irradiated with light to polymerize the photopolymerizable monomer.
  • a polymer is formed on the surfaces of the first photo alignment film 71 and the second photo alignment film 72, and the polymer is used to fix the initial tilt (pretilt) of the liquid crystal.
  • the polarization axis of the back side polarizing plate 20 and the polarization axis of the display surface side polarizing plate 60 may be orthogonal to each other.
  • the polarization axis may be the absorption axis of the polarizing plate or the transmission axis of the polarizing plate.
  • the back side polarizing plate 20 and the display surface side polarizing plate 60 typically include polyvinyl alcohol (PVA) films in which an anisotropic material such as iodine complex having dichroism is adsorbed and oriented. .
  • PVA polyvinyl alcohol
  • protective films such as a triacetyl-cellulose film, are laminated on both surfaces of a PVA film, and it uses for practical use.
  • optical films, such as retardation film may be arrange
  • the backlight 110 is not particularly limited as long as it emits light including visible light, and may emit light including only visible light, and emits light including both visible light and ultraviolet light It may be In order to enable color display with a liquid crystal display device, a backlight that emits white light is preferably used. As a type of backlight, for example, a light emitting diode (LED) is preferably used.
  • LED light emitting diode
  • visible light means light (electromagnetic wave) having a wavelength of 380 nm or more and less than 800 nm.
  • the liquid crystal display device includes, in addition to the liquid crystal display panel 100 and the backlight 110, an external circuit such as a TCP (tape carrier package) or a PCB (printed wiring board); It is comprised by several members, such as an optical film; a bezel (frame), and it may be integrated in the other member depending on the member.
  • the members other than the members described above are not particularly limited, and members that are usually used in the field of liquid crystal display devices can be used, so the description will be omitted.
  • the liquid crystal display panel 100 of the present embodiment is excellent in viewing angle characteristics by using pixels including a plurality of domains, and the generation of dark lines is suppressed, and the light utilization efficiency is high.
  • a region in which the alignment of the liquid crystal molecules 41 is discontinuous may occur at the boundary between adjacent domains. In such a region, since the liquid crystal molecules 41 can not be aligned in the intended direction, light can not be sufficiently transmitted at the time of display, and it is recognized as a dark portion.
  • the dark parts formed linearly are called dark lines.
  • the liquid crystal display panel 100 of the present embodiment performs display by controlling orientation vectors of a plurality of domains in a pixel to a preferable relationship.
  • FIG. 6 corresponds to the case where the angle difference between the alignment vectors of adjacent domains is 180 °, and (a) schematically shows the tilt orientation of liquid crystal molecules corresponding to the alignment vectors of two domains adjacent to each other.
  • FIGS. 6 (b) and 6 (c) liquid crystal molecules that become dark areas during display are shown colored.
  • the tilt orientation of the liquid crystal molecules is parallel to any of the absorption axes orthogonal to each other of the back side polarizing plate 20 and the display side polarizing plate 60, the liquid crystal molecules are recognized as a dark part.
  • FIGS. 6B and 6C two dark lines extending in the direction parallel to the boundary occur near the boundary. These two dark lines are called double dark lines.
  • the double dark line When the double dark line occurs, the light utilization efficiency decreases, and therefore, when the brightness of the backlight is the same, the display brightness decreases. When the brightness of the backlight is made higher to secure the display brightness Power consumption will increase.
  • the double dark line is not exactly two separate dark lines, but has a shape that squeezes the X-shaped dark line along the boundary between adjacent domains, and the X-shaped center point ( Because the position of the intersection point is not determined, the position and size are likely to be different for each pixel. For this reason, the double dark line makes the optical characteristics of each pixel uneven, and as a result, the display uniformity when viewed over the entire panel is reduced.
  • the generational variation of the double dark line is due to the fact that the orientation of the boundary of adjacent domains is dependent on the relationship of the orientation of the adjacent domains, etc.
  • the occurrence of such double dark lines can be prevented by providing a structure for positioning (fixing) the central point (intersection point) of the X-shape.
  • the shape of the dark line can be stabilized by utilizing the shape and arrangement pattern of the slits (center slits) having portions extending in parallel.
  • the alignment vectors of the domains adjacent to each other at the boundary between two adjacent domains are devised so that the angle difference is 90 °. That is, at the boundary between the first domain 10a and the second domain 10b and at the boundary between the third domain 10c and the fourth domain 10d, the rotation angle of the liquid crystal director is controlled to 90 °, and the double dark line Occurrence is suppressed.
  • FIG. 7 corresponds to the case where the angle difference between the alignment vectors of adjacent domains is 90 °, and (a) schematically shows the tilt orientation of liquid crystal molecules corresponding to the alignment vectors of two domains adjacent to each other.
  • (b) is the enlarged view which showed the inclination orientation of the liquid crystal molecule in two domains shown to (a) in detail
  • (c) is the arrow A in (a) And B, showing the tilt orientations of liquid crystal molecules present along the line.
  • the liquid crystal molecules present in the generation part of the double dark line are shown colored.
  • the tilt orientation of the liquid crystal molecules is on the back side polarizing plate 20 and the display surface side as compared to the case of 180 °. It is less likely to be parallel to any of the mutually orthogonal absorption axes of the polarizing plate 60, and generation of double dark lines can be suppressed.
  • the alignment of the domains adjacent to each other only at the boundary between the second domain 10b and the third domain 10c. Since the vector angle difference is 180 °, the number of double dark lines generated per pixel can be reduced to one.
  • the second domain 10b and the second domain 10b are formed by providing the pixel electrode 31 with a slit having a portion extending substantially parallel to the domain boundary.
  • the double dark line generated at the boundary with the three domains 10c can also be substantially eliminated.
  • FIG. 8 is a schematic plan view showing an example of a pixel electrode in which a slit is arranged at the boundary between the second domain and the third domain. As shown in FIG.
  • center slits when slits (hereinafter also referred to as “center slits”) 33 are arranged at the boundary between the second domain 10 b and the third domain 10 c, the second domain 10 b and the third domain An electric field distortion due to the center slit 33 occurs near the boundary with 10 c. As a result, a continuous change in orientation at the boundary between the second domain 10 b and the third domain 10 c can be intentionally suppressed to 90 ° or less, and the double dark line can be substantially eliminated. Further, by providing the connecting portions (connecting portions) 34 on both sides of the center slit 33, it is possible to prevent the pixel electrode 31 from being divided into two.
  • substantially elimination of double dark lines means that occurrence of double dark lines is not clearly recognized, and all double dark lines have disappeared or In the two dark lines constituting the double dark line, one dark line disappears, and as in the case where only one remaining dark line is visible, not only the state in which the double dark line is eliminated but Of the two dark lines that make up a heavy dark line, it is a concept encompassing the situation where one dark line becomes less visible and only the remaining one dark line is visible.
  • FIG. 9 is a graph comparing simulation results of transmittance of the domain boundary region in the case where there is no center slit 33 and in the case where there is a center slit 33 with a slit width of 4 ⁇ m. The horizontal axis in FIG.
  • FIG. 9 represents the distance from the center of the center slit 33 on the line along “AA ′” in FIG.
  • the vertical axis in FIG. 9 represents the relative luminance ratio when the transmittance at the central portion of the pixel is 100%.
  • FIG. 9 when there is a center slit, although there are two dark lines, the width of the first dark line on the left side of FIG. The transmissivity of the is significantly improved.
  • the double dark line is eliminated when the center slit 33 is thick (the slit width is large), the width of the remaining dark line becomes large, so that the center slit 33 is not provided in the domain boundary region. Also, the transmittance may be low.
  • the width of the center slit 33 has an optimum value, and in the domain arrangement of the present embodiment, the width of the center slit 33 provided at the boundary between the second domain 10 b and the third domain 10 c is preferably It is 1 to 8 ⁇ m, more preferably 2.5 to 6 ⁇ m.
  • the pixel electrode 31 having the shape shown in FIG. 5 has an electrode end (electrode edge) around the pixel, but has an electrode end at the boundary between the second domain 10 b and the third domain 10 c. Since no voltage is applied, electric field distortion can not be generated near the boundary between the second domain 10 b and the third domain 10 c when a voltage is applied to the pixel electrode 31.
  • a dark line around the pixel occurs at the point where the head of the liquid crystal director faces the electrode end (electrode edge) side. In such places, the alignment direction of the liquid crystal molecules due to the electric field distortion of the electrode end and the alignment direction due to the photo alignment treatment in the electrode are different by about 135 °. A portion where the absorption axes orthogonal to each other and the display surface-side polarizing plate 60 are parallel (or perpendicular) to the major axis of the liquid crystal molecules is formed, and this portion is recognized as a dark line.
  • the fine slits are a plurality of sets of slit portions and electrode portions extending in a direction parallel to the desired liquid crystal alignment direction (alignment vector).
  • Each of the slit portions of the fine slits may be thinner than the center slit 33, may have the same width as the center slit 33, or may be thicker than the center slit 33.
  • fine slits include the following first to fourth configurations.
  • a fine slit is provided at the electrode end on the head side of the liquid crystal director.
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing an example of a pixel electrode in which a fine slit is disposed at an electrode end on the head side of a liquid crystal director.
  • the fine slits 36 are provided not only at the electrode edge but also along the boundary of the adjacent domain that satisfies the domain boundary condition A, and the boundary of the adjacent domain is formed of a solid electrode.
  • the orientation distortion in the vicinity of the domain boundary can be suppressed by the action of orienting the liquid crystal possessed by the fine slits 36 in the desired alignment direction, and the alignment is performed at the boundary of the adjacent domain satisfying the domain boundary condition A
  • the area of change is narrowed and the dark line can be made thinner.
  • the boundary between adjacent domains is a solid electrode in order to match the tilt angle (polar angle) component of the tilt of the electric field and the orientation of the liquid crystal molecules 41.
  • “slope of electric field” is a change of the electric field generated by a change of electrode density or the like, and has an in-plane component perpendicular to the substrate surface. Refers to the electric field that affects the polar angle).
  • the change in the electric field generated by the fine slits (fine slits) 36 is called "electric field distortion".
  • the fine slit 36 generates a groove-like potential parallel to the slit portion, and has a transverse electric field component parallel to the substrate surface and perpendicular to the slit portion.
  • the alignment direction of the liquid crystal molecules is changed by the transverse electric field component, and the liquid crystal molecules are aligned in a direction parallel to the slit portion.
  • the fine slits 36 are provided to increase the arrangement density of the electrodes from the electrode end toward the inside (center) of the electrode. According to the third configuration, the change in the electric field can be smoothed by suppressing the change in the electric field at the interface between the area where the micro slit 36 is arranged and the area where the micro slit 36 is not arranged. Etc. can be improved. In addition, since regions having different voltages applied to the liquid crystal layer 40 can be formed in the pixel electrode 31, a viewing angle improvement effect can also be obtained.
  • fine slits 36 are provided over the entire area of the electrode. According to the fourth configuration, it is possible to eliminate the discontinuous electric field change in the pixel electrode 31, and to improve the response performance of the liquid crystal, the finger pressing recovery performance, and the like.
  • FIG. 11 to 17 and 19 to 23 are schematic plan views showing an example of a pixel electrode in which a region having a low electrode density is provided at an electrode end in the first to fourth configurations.
  • FIG. 11 corresponds to the case where two center slits 33 are arranged in a line at the boundary between the second domain and the third domain.
  • FIGS. 12 and 13 correspond to the case where two center slits 33 are arranged offset at the boundary between the second domain and the third domain.
  • FIG. 14 corresponds to the case where one center slit 33 is disposed at the boundary between the second domain and the third domain.
  • each pixel electrode and the first to fourth configurations shown in FIGS. 11 to 14 is as follows.
  • FIG. 12 (a): first configuration FIG. 12 (b): first and second configuration FIG. 12 (c): first and third configuration 12 (d): first, second and third 12 (e): first and fourth configurations
  • FIG. 15 shows an example of the shape of the slit area in the first and second configurations.
  • FIG. 16 shows an example in which the solid electrode on the tail side of the liquid crystal director is eliminated in the fourth configuration. According to the pixel electrode 31 shown in FIG. 16, the effect of the fine slits 36 can be enhanced, and the mode efficiency can be further improved.
  • FIG. 17 shows an example in which no solid electrode is provided around the center slit 33 between the second domain and the third domain in the fourth configuration.
  • FIG. 18 (a) is a graph showing the change in electrode density along the longitudinal direction in the vicinity of the boundary between the second domain and the third domain of the pixel electrode shown in FIG. 17, and
  • FIG. 18 (b) 16 is a graph showing a change in electrode density along the longitudinal direction in the vicinity of the boundary between the second domain and the third domain of the pixel electrode shown in FIG.
  • the pixel electrode shown in FIG. 16 changes in electrode density along the longitudinal direction, with the electrode density increasing, decreasing, increasing.
  • the tilt angle (polar angle) components of the alignment may not match, and the alignment of the liquid crystal molecules may be unstable.
  • the electrode density can be monotonously decreased toward the center of the center slit 33 around the center slit 33, and the inclination of the electric field and the inclination angle (polar angle) components of the liquid crystal molecular alignment are matched. To stabilize the alignment of liquid crystal molecules.
  • FIG. 19 shows an example in which the electrode connecting portion 37 is provided without providing a solid electrode around the center slit 33 between the second domain and the third domain in the fourth configuration. According to the pixel electrode shown in FIG. 19, it is possible to prevent the yield deterioration due to the electrode breakage and the like. In addition, the shortening of the length of the center slit 33 has the effect of stabilizing the shape of the dark line.
  • FIG. 20 shows an example in which the wide portion 38 is provided in the center slit 33 without providing the solid electrode around the center slit 33 between the second domain and the third domain in the fourth configuration.
  • the pixel electrode shown in FIG. 20A is provided with a wide portion 38 at the center of the center slit 33.
  • the pixel electrode shown in FIG. 20B is provided with a plurality of electrode connecting portions 37 and wide portions 38. According to the pixel electrode shown in FIG. 20, the shape of the dark line can be stabilized.
  • FIG. 21 shows an example in which the solid electrode is not provided around the center slit 33 between the second domain and the third domain in the fourth configuration, and the position of the center slit 33 is shifted on the left and right of the pixel electrode. ing.
  • the pixel electrode shown in FIG. 21 is provided with a wide portion 38 at the portion where the left and right center slits 33 are connected. According to the pixel electrode shown in FIG. 21, the shape of the dark line can be stabilized.
  • the solid electrode in the fourth configuration, is not provided around the center slit 33 between the second domain and the third domain, and the position of the center slit 33 is shifted between the left and right of the pixel electrode.
  • An example in which 37 is provided is shown.
  • an electrode connecting portion 37 is provided at a portion where the left and right center slits 33 are connected. According to the pixel electrode shown in FIG. 22, the shape of the dark line can be stabilized.
  • the solid electrode in the fourth configuration, is not provided around the center slit 33 between the second domain and the third domain, and the fine slit 36 is disposed on the extension of the branch 39 of the pixel electrode.
  • An example is shown. According to the pixel electrode shown in FIG. 23, the production yield can be improved.
  • the fine slits 36 are disposed on the extension of the branch 39 of the pixel electrode only between the second domain and the third domain.
  • the extension of the branch 39 of the pixel electrode is In the configuration in which the minute slits 36 are arranged in the three domain boundaries (between the first domain and the second domain, between the second domain and the third domain, and with the third domain) By providing it in at least one place with the fourth domain, the yield improvement effect can be expected.
  • the slits and the electrodes not to face each other at the domain boundary as in the above configuration, when the solid electrode is present at the domain boundary, breakage of the solid electrode can be suppressed, and the solid electrode at the boundary is If not, the effect of suppressing electrode connection can be obtained. That is, the effect of suppressing the defect of the electrode shape at the domain boundary portion can be obtained.
  • the liquid crystal display panel 100 of the present embodiment has a pixel density (resolution) of 90 ppi or more.
  • FIG. 24 is a graph showing the relationship between the pixel density (unit: ppi) and the mode efficiency ratio of the liquid crystal display panel of the embodiment
  • FIG. 25 is a graph showing the conventional liquid crystal display panel having four domains in the pixel. It is the top view which showed typically the inclination direction of the liquid crystal molecule in a liquid crystal layer.
  • the mode efficiency ratio means mode efficiency (light transmission efficiency) as compared with the liquid crystal display panel 300 of FIG. 25 and is expressed by the following equation.
  • Mode efficiency ratio mode efficiency of the liquid crystal display panel 100 of the embodiment / mode efficiency of the liquid crystal display panel 300 of FIG.
  • the graph of FIG. 24 corresponds to the liquid crystal display panel 100 of the embodiment and the liquid crystal display panel 300 of FIG. Samples were made with (pixel pitch: 720 ⁇ m), 71 ppi (pixel pitch: 360 ⁇ m), 106 ppi (pixel pitch: 240 ⁇ m), 141 ppi (pixel pitch: 180 ⁇ m), and were prepared by measuring the mode efficiency of each sample. is there.
  • pixel pitch 720 ⁇ m
  • 71 ppi pixel pitch: 360 ⁇ m
  • 106 ppi pixel pitch: 240 ⁇ m
  • 141 ppi pixel pitch: 180 ⁇ m
  • the evaluation results are as shown in Table 1 below.
  • the results obtained by the image processing and the results obtained by the simulation almost coincided. Therefore, the following description will be made using the results obtained by simulation.
  • the dark line luminance at the pixel edge is the same luminance as the domain boundary condition A when the end point of the orientation vector of the domain points to the pixel edge (domain boundary condition E), and the start point of the orientation vector of the domain is the pixel edge When facing the domain (domain boundary condition F), it was 1.08 times the domain boundary condition A.
  • the width of the center slit 33 provided at the boundary between the second domain 10b and the third domain 10c is preferably 1 to 8 ⁇ m, more preferably 2.5. It is ⁇ 6 ⁇ m.
  • FIG. 26 is a graph showing the relationship between the slit width and the transmittance (relative transmittance ratio) of the dark line portion under the domain boundary conditions B and D.
  • FIG. 27 is a graph showing the relationship between the slit width and the transmittance (relative transmittance ratio) of the dark line portion under the domain boundary conditions A, C, and E.
  • the relative transmittance ratio shown on the vertical axis of the graphs in FIGS. 26 and 27 is the transmittance of the dark line portion in the target domain boundary condition, the transmittance of the dark line portion in the domain boundary condition A when the slit is not provided. Is standardized as 1. According to FIG.
  • the relative transmittance ratio is improved by providing a slit with a width of 1 to 8 ⁇ m, and if a slit with a width of 2.5 to 6 ⁇ m is provided, the transmittance of the dark line portion is slit.
  • the slit of 4 ⁇ m in width is provided, the luminance ratio is the highest.
  • the domain boundary condition D there is an improvement effect in the range of 0 ⁇ m ⁇ slit width ⁇ 8 ⁇ m, and the brightness ratio is the highest when the slits 3.5 ⁇ m in width are provided.
  • FIG. 27 under the domain boundary conditions A, C and E, the provision of the center slit 33 (ITO gap) lowered the transmittance of the dark line.
  • the first domain 10a, the second domain 10b, the third domain 10c, and the fourth domain 10d arranged in order along the longitudinal direction of the pixel. are adjusted to be an array of domain boundary conditions ABA. This is because the display quality can be improved by maximizing the mode efficiency and eliminating the double dark line by optimizing the relationship between the alignment pattern and the dark line pattern and the slit width of the pixel electrode provided under the dark line.
  • the pixel having the arrangement of the domain boundary condition ABA is formed by providing the center slit 33 at the boundary between the second domain 10b and the third domain 10c (domain boundary condition B).
  • Mode efficiency can be improved since the heavy dark lines are substantially eliminated.
  • the narrow boundary of the domain boundary condition A is included and the slit is provided in the dark region of the domain boundary condition B, the brightness is maximum.
  • FIG. 29 is a table showing the relationship between the electrode width (Line) between the fine slits 36 and the width (Space) of the fine slits 36 and the mode efficiency when the pixel pitch is 180 ⁇ m.
  • FIG. 31 is a graph showing the relationship between the width (Space) of the fine slits 36 and the mode efficiency when the pixel pitch is 180 ⁇ m.
  • FIG. 32 is a graph showing the relationship between the width (Space) of the fine slits 36 and the mode efficiency when the pixel pitch is 240 ⁇ m.
  • FIG. 33 is a graph showing the relationship between the pitch (Line + Space) of the fine slits 36 and the mode efficiency when the pixel pitch is 180 ⁇ m.
  • FIG. 34 is a graph showing the relationship between the pitch (Line + Space) of the fine slits 36 and the mode efficiency when the pixel pitch is 240 ⁇ m.
  • the obtained result shows that the electrode width (Line) between the fine slits 36 and the width (Space) of the fine slits 36 show the same tendency in the case of the pixel pitch 180 ⁇ m and the case of the pixel pitch 240 ⁇ m. That is, in order to obtain higher mode efficiency than the case without the fine slits 36, the width (Space) of the fine slits 36 and the pitch (Line + Space) of the fine slits 36 preferably satisfy the following conditions. Width (Space) of fine slit 36 ⁇ 5.1 ⁇ m Fine slit 36 pitch (Line + Space) ⁇ 11 ⁇ m
  • the pitch (line + space) more preferably satisfies the following condition. Width (Space) of fine slit 36 ⁇ 4.3 ⁇ m Pitch (Line + Space) of fine slits 36 ⁇ 8.3 ⁇ m
  • the manufacturing method of the liquid crystal display panel 100 of the present embodiment is not particularly limited, and a method generally used in the field of the liquid crystal display panel can be used.
  • alignment processing on the first photo alignment film 71 and the second photo alignment film 72 is performed by photo alignment processing in which light (electromagnetic wave) such as ultraviolet light or visible light is irradiated.
  • the light alignment process has, for example, a light source for emitting light to the first light alignment film 71 and the second light alignment film 72, and has a function capable of performing continuous scan exposure across a plurality of pixels. It can be done using the device.
  • the scan exposure for example, an aspect in which a light beam emitted from a light source is moved onto the substrate surface while moving the substrate, and a light flux emitted from the light source is irradiated onto the substrate surface while moving the light source
  • the aspect includes an aspect in which a light beam emitted from the light source is irradiated on the substrate surface while moving the light source and the substrate.
  • FIG. 35 is a schematic view showing an example of the light alignment processing device.
  • the photo-alignment processing apparatus 200 shown in FIG. 35 is for performing photo-alignment processing of the photo-alignment film formed on the liquid crystal display panel substrate.
  • FIG. 35 shows the first photo alignment film 71 formed on the first substrate (substrate for liquid crystal display panel) 30, the second photo alignment film 72 can also be processed.
  • the light alignment processing apparatus 200 includes a light irradiation mechanism 280 and a stage 250 on which the liquid crystal display panel substrate 30 is placed.
  • the light irradiation mechanism 280 includes a light source 220, a polarizer 230, and a rotation adjustment mechanism 260.
  • Light source 220 and polarizer 230 may be disposed within lamp box 270.
  • the type of the light source 220 is not particularly limited, and any one commonly used in the field of light alignment processing devices can be used. For example, a low pressure mercury lamp, a deuterium lamp, a metal halide lamp, an argon resonance lamp, a xenon lamp or the like can be used.
  • the light 221 emitted from the light source 220 may be light (electromagnetic wave) such as ultraviolet light or visible light, but the wavelength is preferably 280 nm to 400 nm.
  • the polarizer 230 is, for example, for extracting linearly polarized light from light emitted from the light source 220 toward the liquid crystal display panel substrate 30.
  • the polarization axis refers to the direction in which the amount of light transmitted through the polarizer is maximized.
  • Examples of the polarizer 230 include organic resin-based polarizers, wire grid polarizers, and polarizing beam splitters (PBS).
  • the polyvinyl alcohol is made to adsorb
  • the wire grid polarizer includes, for example, a light transmitting substrate and a plurality of thin metal wires formed on the light transmitting substrate, and the plurality of thin metal wires are incident on the wire grid polarizer. What is arrange
  • positioned by the period shorter than the wavelength of light is mentioned.
  • the metal thin line is made of, for example, a light absorbing metal material such as chromium.
  • a polarization beam splitter As a polarization beam splitter, a cube type and a plate type are mentioned, for example.
  • cube-shaped PBS for example, one in which slopes of two prisms are joined and an optical thin film is vapor-deposited on one slope is mentioned.
  • the polarizer 230 may be disposed perpendicular to the irradiation axis of the light.
  • the orientation of liquid crystal molecules may be affected by the waveguide effect or the like in the polarizer 230.
  • the irradiation axis of the light is a straight direction of the light 221 irradiated from the light source 220 toward the liquid crystal display panel substrate 30.
  • the fact that the polarizer is disposed perpendicularly to the irradiation axis of the light means that the polarizer is arranged so that the light is irradiated from the normal direction of the polarizer toward the liquid crystal display panel substrate,
  • the term “perpendicular” refers to a range in which the angle between the normal of the polarizer and the irradiation axis of the light is less than 0.5 °.
  • a wavelength selective filter 235 may be provided between the light source 220 and the polarizer 230.
  • the dominant wavelength of the light emitted through the wavelength selection filter 235 may be 280 to 400 nm.
  • the selection wavelength is 280 to 400 nm, structural change can be caused in the material showing the photoalignment property that constitutes the first photoalignment film 71, and the alignment control force can be expressed.
  • the intensity of light emitted from the light source may be 10 to 100 mJ / cm 2 .
  • the wavelength selection filter 235 is not particularly limited, and any one that is commonly used in the field of light alignment processing devices can be used.
  • the wavelength selection filter 235 for example, one in which a substance that absorbs a wavelength other than the transmission wavelength is dispersed in the filter, and one in which a surface that reflects the other than the transmission wavelength is coated on the surface of the filter can be mentioned.
  • the irradiation angle of the light to the liquid crystal display panel substrate 30 may be 30 ° to 60 °.
  • the irradiation angle is represented by ⁇ 1 in FIG. 35, and when the surface of the liquid crystal display panel substrate 30 is 0 ° and the normal of the liquid crystal display panel substrate 30 is 90 °, the plane of the liquid crystal display panel substrate 30 It is an angle which makes with the irradiation axis of the above-mentioned light.
  • the extinction ratio of the polarizer may be 50: 1 to 500: 1.
  • the extinction ratio is represented by Tmax: Tmin, where Tmax is the maximum transmittance when light is irradiated to the polarizer, and Tmin is the minimum transmittance obtained by rotating the polarizer by 90 °.
  • Tmax the maximum transmittance when light is irradiated to the polarizer
  • Tmin the minimum transmittance obtained by rotating the polarizer by 90 °.
  • the rotation adjustment mechanism 260 rotates the polarization axis 231 of the polarizer 230 to adjust the exposure direction 253 on the surface of the liquid crystal display panel substrate 30 to be substantially 45 ° with respect to the light irradiation direction 252. .
  • the liquid crystal display panel substrate By setting the exposure direction 253 to substantially 45 ° with respect to the light irradiation direction 252, the liquid crystal display panel substrate while maintaining the moving direction 251 of the liquid crystal display panel substrate 30 parallel to the light irradiation direction 252.
  • the photo-alignment process can be performed by the scan exposure which is excellent in productivity with respect to No. 30.
  • the irradiation direction 252 of light is, as shown in FIG.
  • the exposure direction 253 refers to the vibration direction of polarized light emitted from the light source 220 through the polarizer 230 to the surface of the liquid crystal display panel substrate 30.
  • the exposure direction 253 determines the pretilt orientation to be applied to the liquid crystal molecules by the alignment film 70 formed on the surface of the liquid crystal display panel substrate 30.
  • Adjustment of the polarization axis 231 by the rotation adjustment mechanism 260 is performed, for example, by the following method.
  • the polarizer 230 is set so that the polarization axis 231 is 45 ° with respect to the irradiation direction 252 of the light source.
  • the orientation of the polarization axis before adjustment by the rotation adjustment mechanism is also referred to as “45 ° azimuth”.
  • the rotation adjusting mechanism 260 changes the polarizer 230 from the 45 ° azimuth. It is rotated to adjust the direction of the polarization axis 231.
  • the orientation of the polarization axis of the polarizer with respect to the irradiation direction of light can be made to coincide with the exposure direction on the substrate surface, and the tilt orientation of liquid crystal molecules in the liquid crystal display panel can be made a desired angle. If the light alignment process is performed without the rotation adjusting mechanism 230 and the polarization axis 231 is fixed at 45 ° azimuth, the tilt orientation of the liquid crystal molecules may be shifted by 45 ° to 10 °.
  • the rotation adjusting mechanism 260 may rotate the polarization axis of the polarizer 230 in the range of ⁇ 45 ° to + 15 ° from the 45 ° azimuth. Even if the irradiation angle of light to the liquid crystal display panel substrate 30 is changed by rotating the polarization axis in the range of -15 ° to + 15 ° by the rotation adjustment mechanism, the exposure direction 253 is adjusted to tilt the liquid crystal molecules. The orientation can be at the desired angle. In order to adjust the exposure direction 253 on the liquid crystal display panel substrate surface to be substantially 45 ° with respect to the light irradiation direction 252, for example, the polarization axis 231 is set to +7. Rotate 55 ° to 52.55 °.
  • the light alignment processing device 200 may further include a rotation mechanism 264.
  • the rotation mechanism 264 can rotate the polarization axis 231 of the polarizer 230 by selecting either 45 ° or substantially 90 ° from the 45 ° direction.
  • the rotated polarization axis 231 is The azimuth is ⁇ 45 ° with respect to the light irradiation direction.
  • the exposure direction 253 remains substantially 45 ° with respect to the light irradiation direction 252 before and after the rotation.
  • Light irradiation can be performed. Therefore, it is suitable for manufacturing a liquid crystal display panel of a new alignment control mode in which four alignment regions having different tilt orientations of liquid crystal molecules are arranged along the longitudinal direction of the pixel as shown in FIG. Furthermore, since the liquid crystal display panel in the new alignment control mode can be manufactured by scan exposure, the production efficiency can be significantly improved.
  • An angle of 15 ° clockwise or counterclockwise from 45 ° or 90 ° with respect to the 45 ° azimuth is substantially 45 ° or substantially 90 ° from the 45 ° azimuth.
  • Means the range that The 45 ° azimuth and the 90 ° azimuth refer to the ranges of 45 ° and 90 ° to ⁇ 0.5 °, respectively.
  • the rotation mechanism 264 can rotate the polarization axis 231 of the polarizer 230 substantially 45 ° from the 45 ° orientation.
  • the rotated polarization axis 231 becomes parallel to the irradiation direction of the light, so that the conventional light in which the polarization axis of the polarizer matches the irradiation direction of the light
  • An orientation process can also be performed.
  • the stage 250 is a stage on which the liquid crystal display panel substrate 30 is mounted, and the liquid crystal display panel substrate 30 is fixed on the stage 250 and the liquid crystal display panel substrate 30 is moved, or a liquid crystal display panel substrate Light is emitted while moving the light source with respect to 30.
  • scan exposure scan exposure
  • the light alignment processing device 200 may have a stage scanning mechanism that moves the stage 250 and / or a light source scanning mechanism that moves the light source 220.
  • the “parallel” includes a range in which the angle between the light irradiation direction and the movement direction of the liquid crystal display panel substrate 30 or the movement direction of the light source 220 is less than 5 °.
  • the light alignment processing apparatus 200 may include a light shielding member 240 and the like in addition to the above mechanism. By performing the light alignment process while shielding the portion not irradiated with light by the light shielding member 240, the alignment division process can be performed.
  • the orientation of the polarization axis of the polarizer with respect to the light irradiation direction matches the exposure direction on the liquid crystal display panel substrate surface, and the tilt orientation of the liquid crystal molecules 41 in the liquid crystal display panel 100 is determined.
  • the desired angle can be made.
  • FIG. 36 is a view showing an example of a light alignment treatment process using the light alignment treatment device.
  • the optical alignment processing step shown in FIG. 36 is an example of performing optical alignment processing by rotating the polarization axis 231 of the polarizer 230 by the rotation mechanism 264 using the light irradiation mechanism 280 having one polarizer 230. .
  • the notch portion is shown at one corner, but the actual liquid crystal display panel substrate 30 may not have the notch portion.
  • the moving direction 251 of the liquid crystal display panel substrate 30 is the first direction
  • the irradiation direction of light 252 is the second direction
  • the light irradiation mechanism 280 is used, and the wavelength selection filter 235 (not shown) And the first light irradiation through the polarizer 230.
  • the first direction and the second direction are parallel.
  • a region where light irradiation is not performed is shielded by the light shielding member 240.
  • the polarization axis 231 of the polarizer 230 is set to the + 45 ° azimuth clockwise with respect to the irradiation direction 252 of light, and then the rotation adjustment mechanism 260 converts the exposure direction 253 on the surface of the liquid crystal display panel 30 into light.
  • the first light irradiation is performed.
  • the light blocking member 240 is moved, and the polarization axis 231 of the polarizer 230 is rotated by 90 ° from the above + 45 ° azimuth by the rotation mechanism 264, and the ⁇ 45 ° azimuth counterclockwise with respect to the light irradiation direction 252.
  • the polarization axis 231 is adjusted by the rotation adjustment mechanism 260, and the second light irradiation is performed.
  • the substrate is rotated by 180 °
  • the light blocking member 240 is further moved, and the polarizer 230 is rotated by 90 ° from the ⁇ 45 ° azimuth by the rotation mechanism 264 to make the + 45 ° azimuth, and then the rotation adjustment mechanism 260
  • the polarization axis 231 is adjusted to perform the third light irradiation.
  • the light blocking member 240 is moved, and the polarizer 230 is rotated 90 degrees from the above + 45 ° azimuth by the rotation mechanism 264 to make it ⁇ 45 ° azimuth, and then the polarization axis 231 is adjusted by the rotation adjustment mechanism 260. Perform light irradiation for the second time.
  • the liquid crystal display panel substrate 30 subjected to the light irradiation step has different pretilt orientations 253 for each of the regions corresponding to the four alignment regions formed in one pixel.
  • the moving direction 251 of the T liquid crystal display panel substrate 30 and the irradiation direction 252 of light are all the same in the first to fourth light irradiations.
  • the polarization axis 231 is substantially 45 relative to the light irradiation direction 252 with the exposure direction 253 on the liquid crystal display panel substrate 30 by the rotation adjustment mechanism 260. Adjusted to be °°.
  • FIG. 37 (a) is a view for explaining the optical alignment process of the TFT substrate (first substrate)
  • FIG. 37 (b) is a view for explaining the optical alignment process of the CF substrate (second board)
  • FIG. 37C is a view for explaining a state after bonding of the photo-alignment-treated TFT substrate and the CF substrate.
  • the TFT substrate (first substrate) 30 is subjected to light alignment processing by changing the pretilt orientation 253 of each domain in the first to fourth light irradiation.
  • the CF substrate (second substrate) 50 is also subjected to the light alignment processing by changing the pretilt orientation 254 for each domain by the first to fourth light irradiation as shown in FIG.
  • One embodiment of the present invention is a first substrate having a plurality of pixel electrodes and a first photoalignment film, a liquid crystal layer containing liquid crystal molecules, and a second substrate having a common electrode and a second photoalignment film.
  • a liquid crystal display panel having in order, wherein an orientation vector is defined starting from the long axis end of the liquid crystal molecule on the first substrate side and ending at the long axis end on the second substrate side.
  • the first photo alignment film and the second photo alignment film are subjected to alignment processing so that a plurality of domains having different alignment vectors are formed in a display unit area overlapping with a single pixel electrode.
  • the plurality of domains include a first domain, a second domain, a third domain, and a fourth domain arranged in order along the longitudinal direction of the display unit area, and the plurality of domains are planar Of the first domain above
  • the orientation vector of the second domain and the orientation vector of the second domain have a relationship in which the end points face each other and are orthogonal to each other, and the orientation vector of the second domain and the orientation vector of the third domain are Are parallel to each other, and the alignment vector of the third domain and the alignment vector of the fourth domain are liquid crystal display panels having end points opposite to each other and orthogonal to each other.
  • the liquid crystal molecules are aligned substantially perpendicularly to the first substrate and the second substrate when no voltage is applied to the liquid crystal layer, and each of the plurality of domains is applied when a voltage is applied to the liquid crystal layer.
  • the inclined orientation may be made to coincide with the orientation vector.
  • the twist angle between the substrates of the liquid crystal molecules in the plurality of domains may be 45 ° or less.
  • the pixel electrode is a slit disposed along the boundary region, a region overlapping with the second domain, and the third domain.
  • region which overlaps with may be provided.
  • the slit may have a portion parallel or perpendicular to the end of the pixel electrode, or parallel or perpendicular to the source line, the gate line, or the storage capacitance line.
  • the slit may form an angle of about 45 ° with the long side of the slit and may have a branch directly extending from the long side of the slit.
  • the slit may include at least one wide portion.
  • the slit may include a plurality of regions different in the position of the upper side and / or the lower side. A plurality of the above-mentioned slits with different upper and / or lower sides may be included.
  • the width of the slit may be 1 to 8 ⁇ m.
  • the pixel electrode may be provided with a plurality of fine slits parallel to the orientation vector at least at an end.
  • the plurality of first fine slits may have a width of 5.1 ⁇ m or less.
  • the plurality of first fine slits may have a width of 4.3 ⁇ m or less.
  • the plurality of first fine slits may be arranged at a period of 11 ⁇ m or less.
  • the plurality of first fine slits may be arranged at a period of 8.3 ⁇ m or less.
  • the pixel electrode is formed of at least one of a boundary region between the first domain and the second domain and a boundary region between the third domain and the fourth domain, of the plurality of fine slits. You may have the solid electrode part pinched
  • the pixel electrode is at least one of a region overlapping with the first domain, a region overlapping with the second domain, a region overlapping with the third domain, and a region overlapping with the fourth domain
  • the arrangement density of the electrodes may increase in the direction from the end to the center.
  • the plurality of fine slits may be provided in a region overlapping with the first domain, the second domain, the third domain, and the fourth domain. .
  • the liquid crystal display panel may have a pixel density of 90 ppi or more.
  • Another aspect of the present invention is a method of manufacturing the liquid crystal display panel, wherein the alignment treatment for the first photoalignment film and the second photoalignment film is performed obliquely from a light source through a polarizer.
  • the polarization axis of the polarizer is rotated from 45 ° azimuth to -15 ° to + 15 °, and the surface of the first photoalignment film and the second photoalignment film is irradiated.
  • Still another aspect of the present invention is a light alignment processing apparatus used in the method of manufacturing a liquid crystal display panel, comprising a light source, a polarizer and a rotation adjusting mechanism, and the light source with respect to the liquid crystal display panel substrate And at least one light irradiation mechanism for irradiating light through the polarizer, and a stage for mounting the liquid crystal display panel substrate, the liquid crystal display panel substrate being moved, or the liquid crystal display
  • the light is irradiated while moving the light source with respect to the panel substrate, and the irradiation direction of the light to the liquid crystal display panel substrate is parallel to the movement direction of the liquid crystal display panel substrate or the movement direction of the light source
  • the rotation adjusting mechanism is a light alignment processing device that rotates the polarization axis of the polarizer and adjusts the exposure direction on the liquid crystal display panel surface to substantially 45 ° azimuth with respect to the light irradiation direction. That.

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Abstract

本発明は、光利用効率及び表示の均一性に優れた液晶表示パネルを提供する。本発明は、第一の光配向膜を有する第一基板と、液晶層と、第二の光配向膜を有する第二基板とを有する液晶表示パネルであって、液晶分子の第一基板側の長軸端部を始点とし、第二基板側の長軸端部を終点とする配向ベクトルを定義したときに、第一及び第二の光配向膜は、単一の画素電極と重畳する表示単位領域内に、表示単位領域の長手方向に沿って第一~第四のドメインが形成されるように配向処理されており、平面視したときに、第一のドメインと第二のドメインの配向ベクトルは、終点同士が向かい合い、かつ互いに直交し、第二のドメインと第三のドメインの配向ベクトルは、始点同士が向かい合い、かつ互いに平行であり、第三のドメインと第四のドメインの配向ベクトルとは、終点同士が向かい合い、かつ互いに直交する。

Description

液晶表示パネル、液晶表示パネルの製造方法及び光配向処理装置
本発明は、液晶表示パネル、液晶表示パネルの製造方法及び光配向処理装置に関する。より詳しくは、一画素を複数の配向領域(ドメイン)に分割した構成を有する液晶表示パネル、及び、該液晶表示パネルの製造に好適な液晶表示パネルの製造方法及び光配向処理装置に関するものである。
液晶表示装置は、表示のために液晶組成物を利用する表示装置であり、その代表的な表示方式は、一対の基板間に液晶組成物を封入した液晶表示パネルに対してバックライトから光を照射し、液晶組成物に電圧を印加して液晶分子の配向を変化させることにより、液晶表示パネルを透過する光の量を制御するものである。このような液晶表示装置は、薄型、軽量及び低消費電力といった特長を有することから、スマートフォン、タブレットPC、カーナビゲーション等の電子機器に利用されている。
従来、一画素を複数の配向領域(ドメイン)に分割し、配向領域ごとに液晶分子を異なる方位に配向させることで、視野角特性を向上させる配向分割技術が検討されている。配向分割技術を開示した先行技術文献としては、例えば、特許文献1~3が挙げられる。
特許文献1には、第1基板と、第2基板と、前記第1基板と第2基板の間に設けられた垂直配向型の液晶層と、前記液晶層に電圧を印加するための電圧印加手段と、前記電圧印加手段によって印加される電圧に応じて配向状態が変化する前記液晶層をそれぞれが含む複数の絵素と、を有する液晶表示装置であって、前記複数の絵素のそれぞれ内の前記液晶層は、少なくとも電圧印加状態において、前記液晶層の厚さ方向の中央付近に位置する液晶分子の配向方向が互いに異なる第1ドメイン、第2ドメイン、第3ドメインおよび第4ドメインがある方向に沿ってこの順に配列された4分割ドメインを含み、前記4分割ドメインに対応して、前記第1基板は、前記液晶層の液晶分子を第1方向に配向させる規制力を有する2つの第1領域と、前記液晶分子を前記第1方向と反対の第2方向に配向させる規制力を有し、前記2つの第1領域の間に設けられた第2領域とを有し、前記第2基板は、前記液晶分子を前記第1方向と交差する第3方向に配向させる規制力を有する第3領域と、前記液晶分子を前記第3方向と反対の第4方向に配向させる規制力を有する第4領域とを有し、前記各ドメイン間の境界は、前記各ドメインの配列方向に直交する方向に延びている、液晶表示装置が開示されている。
特許文献2には、複数の画素領域を有し、第1方向にしたがって曲がった曲面形状を有する表示基板と、前記表示基板と対向し、前記表示基板と結合されて前記表示基板と共に曲面形状を有する対向基板と、前記表示基板及び前記対向基板の間に配置された液晶層と、を含み、前記複数の画素領域の各々に複数のドメインが定義され、前記複数のドメインの中の少なくとも2つのドメインにおいて前記液晶層の液晶分子が配向される方向は、互いに異なり、前記複数のドメインは、前記第1方向と交差する第2方向に配列されることを特徴とする液晶表示装置が開示されている。
特許文献3には、画素電極を有する第一基板と、液晶分子を含有する液晶層と、対向電極を有する第二基板とを順に有する液晶表示パネルであって、前記液晶表示パネルは、少なくとも第一の配向領域、第二の配向領域、第三の配向領域及び第四の配向領域の4つの配向領域を含む画素を有し、前記4つの配向領域において、前記液晶分子の傾斜方位が互いに異なり、前記画素の長手方向に沿って、前記第一の配向領域、前記第二の配向領域、前記第三の配向領域及び前記第四の配向領域の順で配置され、前記第一の配向領域と前記第二の配向領域では、液晶分子の傾斜方位が略180°異なるか、又は、前記第三の配向領域と前記第四の配向領域では、液晶分子の傾斜方位が略180°異なることを特徴とする液晶表示パネルが開示されている。
特開2006-85204号公報 特開2015-31961号公報 国際公開第2017/047532号
配向分割技術においては、液晶分子の配向方位が異なるドメイン間の境界で、液晶分子の配向が不連続となることによって、暗線が発生することが知られていた。暗線は、液晶分子の配向が不連続となった領域が、液晶表示を行う際に光を透過しないために発生する。暗線が発生すると、画素の透過率(コントラスト比)が低下し、液晶表示パネルの光利用効率が低下する。近年では画素の高精細化が進展し、一画素あたりの面積が小さくなっているが、暗線の面積は画素を小さくしても変わらないため、画素内での暗線の占める面積割合が増加し、光利用効率の低下を防止することがより重要になっている。また、暗線が画素ごとに異なる位置に発生すると、表示の均一性についても低下する。
更に、画素の高精細化によって、一画素を複数のドメインに分割するために、より高精度な配向処理が求められるようになった。このため、配向処理方法として、光配向処理が用いられるようになっており、高い生産性を得るために、光配向処理に走査露光を利用することについて検討されている。
これに対して、特許文献1~3に記載の発明は、画素の高精細化に対応しつつ、暗線の発生を抑制して光利用効率を向上させることや、暗線の発生位置を制御して表示の均一性を向上させることにおいて、更なる検討の余地があった。
図38は、特許文献3に記載された液晶表示パネルが備えるTFT基板の一例を示した平面模式図であり、図39は、特許文献3に記載された液晶表示パネルにおける液晶層中の液晶分子の傾斜方位の一例を示した平面模式図である。図38及び39に示したように、特許文献3に記載された液晶表示パネル400は、一画素内に2つの画素電極31を有することから、ゲート信号線Gを画素の中央を横切るように配置し、暗線の遮光に利用することができた。また、容量配線CS1及びCS2についても画素を横切るように配置されており、暗線の遮光に利用することができた。しかしながら、画素の透過率を向上するために、画素を横切る配線が設けられない場合について、暗線の発生を抑制して光利用効率を向上させることが求められていた。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、光利用効率及び表示の均一性に優れた液晶表示パネル、及び、該液晶表示パネルの製造に好適な液晶表示パネルの製造方法及び光配向処理装置を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、一画素を複数の配向領域(ドメイン)に分割した液晶表示パネルに関して、暗線を抑制する方法についてさまざまな検討を行い、ドメインの配列によって暗線の発生状況が変わることに着目した。そして、暗線の抑制に最適な特定の配列を見出したことにより、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達した。
すなわち、本発明の一態様は、複数の画素電極及び第一の光配向膜を有する第一基板と、液晶分子を含有する液晶層と、共通電極及び第二の光配向膜を有する第二基板とを順に有する液晶表示パネルであって、上記液晶分子の上記第一基板側の長軸端部を始点とし、上記第二基板側の長軸端部を終点とする配向ベクトルを定義したときに、上記第一の光配向膜及び上記第二の光配向膜は、単一の上記画素電極と重畳する表示単位領域内に、上記配向ベクトルが互いに異なる複数のドメインが形成されるように配向処理されており、上記複数のドメインは、上記表示単位領域の長手方向に沿って順に配置された第一のドメイン、第二のドメイン、第三のドメイン及び第四のドメインを含み、上記複数のドメインを平面視したときに、上記第一のドメインの配向ベクトルと上記第二のドメインの配向ベクトルとは、終点同士が向かい合い、かつ互いに直交する関係を有し、上記第二のドメインの配向ベクトルと上記第三のドメインの配向ベクトルとは、始点同士が向かい合い、かつ互いに平行な関係を有し、上記第三のドメインの配向ベクトルと上記第四のドメインの配向ベクトルとは、終点同士が向かい合い、かつ互いに直交する関係を有する液晶表示パネルである。
本発明の別の一態様は、上記液晶表示パネルを製造する方法であって、上記第一の光配向膜及び上記第二の光配向膜に対する上記配向処理は、光源から偏光子を介して斜め方向から偏光を照射することを含み、上記偏光子の偏光軸を45°方位から-15°~+15°の範囲で回転させ、上記第一の光配向膜及び上記第二の光配向膜の表面での露光方向を光の照射方向に対して、実質的に45°方位に調整する液晶表示パネルの製造方法である。
本発明の更に別の一態様は、上記液晶表示パネルの製造方法に用いる光配向処理装置であって、光源、偏光子及び回転調整機構を有し、液晶表示パネル用基板に対して、上記光源から上記偏光子を介して光を照射する少なくとも一つの光照射機構と、上記液晶表示パネル用基板を載置するステージとを含み、上記液晶表示パネル用基板を移動させながら、又は、上記液晶表示パネル用基板に対して光源を移動させながら光を照射し、上記液晶表示パネル用基板に対する光の照射方向と、上記液晶表示パネル用基板の移動方向又は上記光源の移動方向が平行であり、上記回転調整機構は、上記偏光子の偏光軸を回転させ、上記液晶表示パネル用基板面での露光方向を上記光の照射方向に対して、実質的に45°方位に調整する光配向処理装置である。
本発明によれば、光利用効率及び表示の均一性に優れた液晶表示パネル、及び、該液晶表示パネルの製造に好適な液晶表示パネルの製造方法及び光配向処理装置を提供することができる。
実施形態の液晶表示装置の一例を模式的に示した断面図である。 実施形態の液晶層中の液晶分子の傾斜方位を模式的に示した平面図である。 液晶分子の傾斜方位と配向ベクトルとの関係を説明する図である。 第一のドメイン、第二のドメイン、第三のドメイン及び第四のドメインが、配向ベクトルの好適な関係を満たす画素の例を示した図である。 実施形態の第一基板における電極・配線構造を模式的に示した平面図である。 互いに隣接するドメインの配向ベクトルの角度差が180°である場合に対応し、(a)は、互いに隣接する2つのドメインの配向ベクトルに対応した液晶分子の傾斜方位を模式的に示した平面図であり、(b)は、(a)に示した2つのドメインにおける液晶分子の傾斜方位をより詳細に示した拡大図であり、(c)は、(a)中の矢印A及びBに沿って存在する液晶分子の傾斜方位を抜き出して示した図である。 互いに隣接するドメインの配向ベクトルの角度差が90°である場合に対応し、(a)は、互いに隣接する2つのドメインの配向ベクトルに対応した液晶分子の傾斜方位を模式的に示した平面図であり、(b)は、(a)に示した2つのドメインにおける液晶分子の傾斜方位をより詳細に示した拡大図であり、(c)は、(a)中の矢印A及びBに沿って存在する液晶分子の傾斜方位を抜き出して示した図である。 第二のドメインと第三のドメインとの境界にスリットを配置した画素電極の例を示した平面模式図である。 センタースリットがない場合とスリット幅4μmのセンタースリットがある場合のドメイン境界領域の透過率のシミュレーション結果を比較して示したグラフである。 液晶ダイレクタのヘッド側の電極端に微細スリットを配置した画素電極の例を示した平面模式図である。 電極密度の低い領域を電極端に設けた画素電極の例を示す平面模式図であり、第二のドメインと第三のドメインとの境界に2本のセンタースリットを一列に配置した場合に対応する。 電極密度の低い領域を電極端に設けた画素電極の例を示す平面模式図であり、第二のドメインと第三のドメインとの境界に2本のセンタースリットをずらして配置した場合に対応する。 電極密度の低い領域を電極端に設けた画素電極の例を示す平面模式図であり、第二のドメインと第三のドメインとの境界に2本のセンタースリットをずらして配置した場合に対応する。 電極密度の低い領域を電極端に設けた画素電極の例を示す平面模式図であり、第二のドメインと第三のドメインとの境界に1本のセンタースリットを配置した場合に対応する。 電極密度の低い領域を電極端に設けた画素電極の例を示す平面模式図であり、第一及び第二の構成におけるスリット領域の形状の例を示している。 電極密度の低い領域を電極端に設けた画素電極の例を示す平面模式図であり、第四の構成において、液晶ダイレクタのテール側のベタ電極をなくした例を示している。 電極密度の低い領域を電極端に設けた画素電極の例を示す平面模式図であり、第四の構成において、第二のドメインと第三のドメインとの間のセンタースリット周辺にベタ電極を設けない例を示している。 (a)は、図17に示した画素電極の第二のドメインと第三のドメインの境界近傍について、長手方向に沿った電極密度の変化を示したグラフであり、(b)は、図16に示した画素電極の第二のドメインと第三のドメインの境界近傍について、長手方向に沿った電極密度の変化を示したグラフである。 電極密度の低い領域を電極端に設けた画素電極の例を示す平面模式図であり、第四の構成において、第二のドメインと第三のドメインとの間のスリット周辺にベタ電極を設けず、電極繋ぎ部を設けた例を示している。 電極密度の低い領域を電極端に設けた画素電極の例を示す平面模式図であり、第四の構成において、第二のドメインと第三のドメインとの間のスリット周辺にベタ電極を設けず、スリットに幅広部を設けた例を示している。 電極密度の低い領域を電極端に設けた画素電極の例を示す平面模式図であり、第四の構成において、第二のドメインと第三のドメインとの間のスリット周辺にベタ電極を設けず、画素電極の左右でスリットの位置をずらした例を示している。 電極密度の低い領域を電極端に設けた画素電極の例を示す平面模式図であり、第四の構成において、第二のドメインと第三のドメインとの間のスリット周辺にベタ電極を設けず、画素電極の左右でスリットの位置をずらし、電極繋ぎ部を設けた例を示している。 電極密度の低い領域を電極端に設けた画素電極の例を示す平面模式図であり、第四の構成において、第二のドメインと第三のドメインとの間のスリット周辺にベタ電極を設けず、画素電極の枝部の延長線上にスリットを配置した例を示している。 実施形態の液晶表示パネルの画素密度(単位:ppi)とモード効率比との関係を示したグラフである。 従来の4つのドメインを画素内に有する液晶表示パネルにおける液晶層中の液晶分子の傾斜方位を模式的に示した平面図である。 ドメイン境界条件B及びDにおけるスリットの幅と暗線部の透過率(相対透過率比)の関係を示したグラフである。 ドメイン境界条件A、C及びEにおけるスリットの幅と暗線部の透過率(相対透過率比)の関係を示したグラフである。 配向パターンと暗線パターンの関係を模式的に示した平面図である。 画素ピッチ180μmの場合における微細スリット間の電極幅(Line)及び微細スリットの幅(Space)とモード効率との関係を示したテーブルである。 画素ピッチ240μmの場合における微細スリット間の電極幅(Line)及び微細スリットの幅(Space)とモード効率との関係を示したテーブルである。 画素ピッチ180μmの場合における微細スリットの幅(Space)とモード効率との関係を示したグラフである。 画素ピッチ240μmの場合における微細スリットの幅(Space)とモード効率との関係を示したグラフである。 画素ピッチ180μmの場合における微細スリットのピッチ(Line+Space)とモード効率との関係を示したグラフである。 画素ピッチ240μmの場合における微細スリットのピッチ(Line+Space)とモード効率との関係を示したグラフである。 光配向処理装置の一例を示した概要図である。 光配向処理装置を用いた光配向処理工程の一例を示した図である。 (a)は、TFT基板(第一基板)の光配向処理を説明する図であり、(b)は、CF基板(第二基板)の光配向処理を説明する図であり、(c)は、光配向処理されたTFT基板及びCF基板の貼合わせ後の状態を説明する図である。 特許文献3に記載された液晶表示パネルが備えるTFT基板の一例を示した平面模式図である。 特許文献3に記載された液晶表示パネルにおける液晶層中の液晶分子の傾斜方位の一例を示した平面模式図である。
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に記載された内容に限定されるものではなく、本発明の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。
図1は、実施形態の液晶表示装置の一例を模式的に示した断面図である。図1に示したように、本実施形態の液晶表示装置は、液晶表示パネル100と、液晶表示パネル100の背面側に配置されたバックライト110を有する。液晶表示パネル100は、背面側偏光板20と、複数の画素電極31及び第一の光配向膜71を有する第一基板30と、液晶分子41を含有する液晶層40と、第二の光配向膜72及び対向電極(共通電極)51を有する第二基板50と、表示面側偏光板60とを順に有する。また、液晶表示パネル100は、液晶層40の周囲にシール材80を有する。
まず、本実施形態の液晶表示装置の表示方式について説明する。本実施形態の液晶表示装置では、バックライト110から液晶表示パネル100に光が入射し、液晶層40の液晶分子41の配向を切り換えることによって、液晶表示パネル100を透過する光の量が制御される。液晶分子41の配向の切り替えは、複数の画素電極31及び対向電極51によって液晶層40に電圧を印加することによって行われる。液晶層40への印加電圧が閾値未満のとき(電圧無印加時)には、第一の光配向膜71及び第二の光配向膜72によって、液晶分子41の初期配向が規制される。
電圧無印加時に、液晶分子41は、第一基板30及び第二基板50に対して実質的に垂直に配向する。ここで、「実質的に垂直」であるとは、第一の光配向膜71及び第二の光配向膜72に施された光配向処理によって、液晶分子41が、第一基板30及び第二基板50に対してわずかに傾斜して配向していることを意味する。電圧無印加時における液晶分子41の第一基板30及び第二基板50に対するプレチルト角は、85°以上90°未満であることが好ましい。画素電極31及び対向電極51間に電圧が印加されると液晶層40内に縦電界が発生し、液晶分子41は、電圧無印加時から傾斜方位を維持しつつ、更に大きく傾斜配向する。
本明細書では、液晶分子41の傾斜方位について、適宜、液晶表示パネル100を平面視して、液晶分子41の第一基板30側の長軸端部を始点(以下、「液晶ダイレクタのテール」ともいう)41Sとし、第二基板50側の長軸端部を終点(以下、「液晶ダイレクタのヘッド」ともいう)41Tとしたときの配向ベクトルを用いて説明する。なお、配向ベクトルは、第一基板30側の第一の光配向膜71に対する液晶分子41の傾斜方位と同一方向となり、第二基板50側の第二の光配向膜72に対する液晶分子41の傾斜方位とは逆方向となる。本明細書中、「方位」とは、基板面に投影して見たときの向きをいい、基板面の法線方向からの傾斜角(極角、プレチルト角)は考慮されない。また、液晶分子41は、電圧無印加時には実質的に垂直に配向(わずかに傾斜配向)しており、電圧印加時に、電圧無印加時の傾斜方位を維持しつつ大きく傾斜配向することから、配向ベクトルの始点41S及び終点41Tは、液晶層40に電圧を印加した状態で確認すればよい。
第一の光配向膜71及び第二の光配向膜72は、光配向膜材料を成膜し、光配向処理を行うことによって液晶分子41を特定方向に配向させる機能を発現させたものである。光配向膜材料は、紫外光、可視光等の光(電磁波)が照射されることによって構造変化を生じ、その近傍に存在する液晶分子41の配向を規制する性質(配向規制力)を発現する材料や、配向規制力の大きさ及び/又は向きが変化する材料全般を意味する。光配向膜材料は、例えば、二量化(二量体形成)、異性化、光フリース転移、分解等の反応が光照射によって起こる光反応部位を含む。光照射によって二量化及び異性化する光反応部位(官能基)としては、例えば、シンナメート、シンナモイル、4-カルコン、クマリン、スチルベン等が挙げられる。光照射によって異性化する光反応部位(官能基)としては、例えば、アゾベンゼン等が挙げられる。光照射によって光フリース転移する光反応部位としては、例えば、フェノールエステル構造等が挙げられる。光照射によって分解する光反応部位としては、例えば、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸-1,2:3,4-二無水物(CBDA)等のシクロブタン環を含む二無水物等が挙げられる。また、光配向膜材料は、垂直配向(Vertical Alignment)モードで使用可能な垂直配向性を示すものが好ましい。光配向膜材料としては、例えば、光反応部位を含むポリアミド(ポリアミック酸)、ポリイミド、ポリシロキサン誘導体、メタクリル酸メチル、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
図2は、実施形態の液晶層中の液晶分子の傾斜方位を模式的に示した平面図である。図2に示したように、本実施形態の液晶表示パネル100は、複数の画素10がマトリクス状に配列されている。ここで、画素とは、単一の画素電極31と重畳する表示単位領域を意味し、R(赤)のカラーフィルタと重畳する画素、G(緑)のカラーフィルタと重畳する画素、及び、B(青)のカラーフィルタと重畳する画素がそれぞれ設けられている。図2中、点線で囲んだ部分が一画素である。本実施形態では、列ごとに赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の順でカラーフィルタが配置された第二基板50が用いられている。
画素10内には、配向ベクトルが互いに異なる複数のドメインが設けられている。これらのドメインは、第一の光配向膜71及び第二の光配向膜72に対する光配向処理を互いに異ならせることによって形成できる。液晶層40への電圧印加時に、液晶分子41は、複数のドメインの各配向ベクトルと一致するように傾斜配向する。
図2では、液晶分子41の傾斜方位を分かりやすく示すために、ピン(円錐体)によって液晶分子41を表しており、円錐の底面が第二基板50側(観察者側)を表し、円錐の頂点が第一基板30側を表す。図3は、液晶分子の傾斜方位と配向ベクトルとの関係を説明する図である。
図2に示したように、複数のドメインは、単一の画素電極31と重畳する表示単位領域(画素)の長手方向に沿って順に配置された第一のドメイン10a、第二のドメイン10b、第三のドメイン10c及び第四のドメイン10dを含む。良好な視野角特性を得る観点から、第一のドメイン10aの配向ベクトル、第二のドメイン10bの配向ベクトル、第三のドメイン10cの配向ベクトル及び第四のドメイン10dの配向ベクトルは、90°ずつ異なる方向を向いた4つの配向ベクトルの組み合わせとされている。また、第一のドメイン10aの配向ベクトルと第二のドメイン10bの配向ベクトルとは、終点同士が向かい合い、かつ互いに直交する(略90°の角度をなす)関係(以下、「ドメイン境界条件A」ともいう)を有する。第二のドメイン10bの配向ベクトルと第三のドメイン10cの配向ベクトルとは、始点同士が向かい合い、かつ互いに平行な(約180°の角度をなす)関係(以下、「ドメイン境界条件B」ともいう)を有する。第三のドメイン10cの配向ベクトルと第四のドメイン10dの配向ベクトルとは、終点同士が向かい合い、かつ互いに直交する(略90°の角度をなす)関係(ドメイン境界条件A)を有する。なお、各ドメインの配向ベクトルは、平面視でドメイン内の中央に位置し、かつ断面視で液晶層の中央に位置する液晶分子41の向きによって決めることができる。また、本明細書において、「直交する(略90°の角度をなす)」とは、本発明の効果が得られる範囲内において実質的に直交していればよく、具体的には、75~105°の角度をなし、好ましくは、80°~100°の角度をなし、より好ましくは、85°~95°の角度をなすことを意味する。本明細書において、「平行な(約180°の角度をなす)」とは、本発明の効果が得られる範囲内において実質的に平行であればよく、具体的には、-15~+15°の角度をなし、好ましくは、-10°~+10°の角度をなし、より好ましくは、-5°~+5°の角度をなすことを意味する。
図4は、第一のドメイン、第二のドメイン、第三のドメイン及び第四のドメインが、配向ベクトルの好適な関係を満たす画素の例を示した図である。図4にしたように、配向ベクトルの好適な関係を満たす画素としては、図4(a)に示した画素10(図2と同じ)の他、図4(b)に示した画素11が挙げられる。
なお、第一のドメイン10a、第二のドメイン10b、第三のドメイン10c及び第四のドメイン10dにおいて、液晶分子41の基板間ツイスト角は、45°以下であることが好ましく、より好ましくは略0°である。すなわち、第一のドメイン10a、第二のドメイン10b、第三のドメイン10c及び第四のドメイン10dにおいて、第一基板30側の第一の光配向膜71に対する液晶分子41の傾斜方位と、第二基板50側の第二の光配向膜72に対する液晶分子41の傾斜方位とがなす角度は、45°以下であることが好ましく、より好ましくは略0°である。
次に、本実施形態の液晶表示装置の構成の概要について説明する。第一基板30は、例えば、アクティブマトリクス基板(TFT基板)であってもよい。TFT基板としては、液晶表示パネルの分野において通常使用されるものを用いることができる。図5は、実施形態の第一基板における電極・配線構造を模式的に示した平面図である。TFT基板を平面視したときの構成としては、透明基板上に、複数本の平行なゲート信号線G1、G2;ゲート信号線に対して直交する方向に伸び、かつ互いに平行に形成された複数本のソース信号線S1、S2、S3、S4;ゲート信号線とソース信号線との交点に対応して配置されたTFT13等のアクティブ素子;ゲート信号線とソース信号線とによって区画された領域にマトリクス状に配置された画素電極31等が設けられた構成が挙げられる。ゲート信号線Gと平行に、容量配線が配置されてもよい。
上記TFTとしては、酸化物半導体を用いてチャネルを形成したものが好適に用いられる。上記酸化物半導体としては、例えば、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)、及び、酸素(O)から構成される化合物(In-Ga-Zn-O)、インジウム(In)、スズ(Tin)、亜鉛(Zn)、及び、酸素(O)から構成される化合物(In-Tin-Zn-O)、又は、インジウム(In)、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、及び、酸素(O)から構成される化合物(In-Al-Zn-O)等を用いることができる。
図5に示した単一の画素電極31が、第一のドメイン10a、第二のドメイン10b、第三のドメイン10c及び第四のドメイン10dと重畳して配置される。よって、液晶層40への電圧印加時には、第一のドメイン10a、第二のドメイン10b、第三のドメイン10c及び第四のドメイン10dにおいて液晶層40の厚み方向に同じ大きさの電界が印加される。
第二基板50は、対向電極51を有し、例えば、カラーフィルタ基板(CF基板)であってもよい。上記カラーフィルタ基板としては、液晶表示パネルの分野において通常使用されるものを用いることができる。
カラーフィルタ基板の構成としては、透明基板上に、格子状に形成されたブラックマトリクス、格子すなわち画素の内側に形成されたカラーフィルタ等が設けられた構成が挙げられる。上記ブラックマトリクスは、画素の境界と重なるように一画素ごとに格子状に形成されてもよく、更に、一画素の中央を短手方向に沿って横切るように、半画素ごとに格子状に形成されてもよい。暗線の発生領域に重なるようにブラックマトリクスを形成することで、暗線が観察され難くすることができる。
対向電極51は、液晶層40を介して、画素電極31と向かい合うように配置されている。対向電極51と画素電極31との間で縦電界を形成して、液晶分子41を傾けることで、表示を行うことができる。カラーフィルタは、例えば、列ごとに、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の順で配置されてもよいし、黄色(Y)、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の順で配置されてもよいし、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)、緑色(G)順で配置されてもよい。
対向電極51は、面状電極であることが好ましい。対向電極51は、透明電極であってもよく、例えば、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)等の透明導電材料、又は、それらの合金で形成することができる。
本実施形態の液晶表示パネル100は、液晶層40の周囲を囲むように設けられたシール材80によって第一基板30及び第二基板50が貼り合わされ、液晶層40が所定の領域に保持される。シール材80としては、例えば、無機フィラー又は有機フィラー及び硬化剤を含有するエポキシ樹脂等を用いることができる。
また、本実施形態において、ポリマー支持配向(PSA:Polymer Sustained Alignment)技術が用いられてもよい。PSA技術は、光重合性モノマーを含有させた液晶組成物を第一基板30及び第二基板50の間に封入し、その後に液晶層40に光を照射して光重合性モノマーを重合させることにより、第一の光配向膜71及び第二の光配向膜72の表面に重合体(ポリマー)を形成し、この重合体により液晶の初期傾斜(プレチルト)を固定化するものである。
背面側偏光板20の偏光軸と表示面側偏光板60の偏光軸は、互いに直交してもよい。なお、偏光軸は、偏光板の吸収軸であってもよく、偏光板の透過軸であってもよい。背面側偏光板20及び表示面側偏光板60は、典型的には、ポリビニルアルコール(PVA)フィルムに、二色性を有するヨウ素錯体等の異方性材料を、吸着配向させたものが挙げられる。通常は、PVAフィルムの両面にトリアセチルセルロースフィルム等の保護フィルムをラミネートして実用に供される。なお、背面側偏光板20と第一基板30との間、及び、表示面側偏光板60と第二基板50との間には、位相差フィルム等の光学フィルムが配置されていてもよい。
バックライト110としては、可視光を含む光を発するものであれば特に限定されず、可視光のみを含む光を発するものであってもよく、可視光及び紫外光の両方を含む光を発するものであってもよい。液晶表示装置によるカラー表示が可能とするためには、白色光を発するバックライトが好適に用いられる。バックライトの種類としては、例えば、発光ダイオード(LED)が好適に用いられる。なお、本明細書において、「可視光」とは、波長380nm以上、800nm未満の光(電磁波)を意味する。
本実施形態の液晶表示装置は、液晶表示パネル100及びバックライト110の他、TCP(テープ・キャリア・パッケージ)、PCB(プリント配線基板)等の外部回路;視野角拡大フィルム、輝度向上フィルム等の光学フィルム;ベゼル(フレーム)等の複数の部材により構成されるものであり、部材によっては、他の部材に組み込まれていてもよい。既に説明した部材以外の部材については特に限定されず、液晶表示装置の分野において通常使用されるものを用いることができるので、説明を省略する。
次に、本実施形態の液晶表示パネル100を備えることにより得られる効果について説明する。本実施形態の液晶表示パネル100は、複数のドメインを含む画素を用いることで視野角特性に優れており、かつ、暗線の発生が抑制され、光利用効率の高いものである。複数のドメインを含む画素を用いる場合、互いに隣接するドメインの境界では、液晶分子41の配向が不連続となる領域が発生することがある。このような領域では、液晶分子41を意図した方向に配向させることができないことから、表示時に光を充分に透過させることができず、暗部として認識されてしまう。線状に形成された暗部は、暗線と呼ばれる。暗線が発生すると、画素の輝度が低下するので、液晶表示パネルの光利用効率が低下することになる。また、画素ごとに暗線が異なる位置に発生すると、表示の均一性が低下することになる。これに対して、本実施形態の液晶表示パネル100は、画素内の複数のドメインの配向ベクトルを好ましい関係に制御して表示を行う。
(1)二重暗線の数の抑制
本実施形態の液晶表示パネル100では、一画素中に存在する3ヶ所の隣接ドメイン間の境界のうち、2ヶ所の隣接ドメイン間の境界において、互いに隣接するドメインの配向ベクトルの角度差が90°である。これにより、画素内に発生する二重暗線の数を抑制し、光利用効率及び表示の均一性を向上することができる。二重暗線の数が減少する原理について、以下に説明する。
まず、図38に示した従来の液晶表示パネル400では、一画素中に存在する3ヶ所の隣接ドメイン間の境界のうち、2ヶ所の隣接ドメイン間の境界において、互いに隣接するドメインの配向ベクトルの角度差が180°であった。この場合、境界における液晶ダイレクタの回転角度が180°となるので、境界近傍において二重暗線が発生していた。図6は、互いに隣接するドメインの配向ベクトルの角度差が180°である場合に対応し、(a)は、互いに隣接する2つのドメインの配向ベクトルに対応した液晶分子の傾斜方位を模式的に示した平面図であり、(b)は、(a)に示した2つのドメインにおける液晶分子の傾斜方位をより詳細に示した拡大図であり、(c)は、(a)中の矢印A及びBに沿って存在する液晶分子の傾斜方位を抜き出して示した図である。図6(b)及び(c)において、表示の際に暗部となる液晶分子は、着色して示されている。液晶分子の傾斜方位が、背面側偏光板20及び表示面側偏光板60の互いに直交する吸収軸のいずれかと平行になる場合、当該液晶分子は暗部として認識されることになる。図6(b)及び(c)に示したように、境界と平行な方向に伸びる2本の暗線が、境界近傍に発生する。この2本の暗線が二重暗線と呼ばれるものである。
二重暗線が発生すると、光利用効率が低下するため、バックライトの輝度が同じ場合には、表示輝度が低下することになり、表示輝度を確保するためにバックライトの輝度をより高くする場合には、消費電力が大きくなってしまう。また、二重暗線は、厳密には2本の別々の暗線ではなく、X形の暗線を隣接ドメイン間の境界に沿って押し潰したような形状を有するものであり、X形の中心点(交点)の位置が定まらないために、画素ごとに位置や大きさが異なりやすい。このため、二重暗線は、画素ごとの光学特性を不均一にし、その結果、パネル全面で見た場合の表示の均一性を低下させてしまう。二重暗線の発生ばらつきは、互いに隣接するドメインの境界部分の配向が、互いに隣接するドメインの配向の関係性等に依存していることに起因する。このような二重暗線の発生ばらつきについては、X形の中心点(交点)を位置決めする(固定する)ための構造を設けることで防止することができ、例えば、後述するドメイン境界に対して略平行に延びる部分を有するスリット(センタースリット)の形状や配置パターンを利用することで、暗線の形状を安定化することができる。
画素内に発生する二重暗線の数は少ないことが望ましいが、図39に示した従来の液晶表示パネル400は、一画素中に存在する3ヶ所の隣接ドメイン間の境界のうち、2ヶ所の隣接ドメイン間の境界において、互いに隣接するドメインの配向ベクトルの角度差が180°であったため、画素ごとに2本の二重暗線が発生してしまうものであった。
これに対して、本実施形態の液晶表示パネル100では、一画素中に存在する3ヶ所の隣接ドメイン間の境界のうち、2ヶ所の隣接ドメイン間の境界において、互いに隣接するドメインの配向ベクトルの角度差が90°となるように、ドメインの配列が工夫されている。すなわち、第一のドメイン10aと第二のドメイン10bとの境界、及び、第三のドメイン10cと第四のドメイン10dとの境界では、液晶ダイレクタの回転角度が90°に制御され、二重暗線の発生は抑制される。図7は、互いに隣接するドメインの配向ベクトルの角度差が90°である場合に対応し、(a)は、互いに隣接する2つのドメインの配向ベクトルに対応した液晶分子の傾斜方位を模式的に示した平面図であり、(b)は、(a)に示した2つのドメインにおける液晶分子の傾斜方位をより詳細に示した拡大図であり、(c)は、(a)中の矢印A及びBに沿って存在する液晶分子の傾斜方位を抜き出して示した図である。図7(b)及び(c)においても、二重暗線の発生部に存在する液晶分子は、着色して示されている。図7から明らかなように、互いに隣接するドメインの配向ベクトルの角度差が90°であれば、180°である場合と比べて、液晶分子の傾斜方位が、背面側偏光板20及び表示面側偏光板60の互いに直交する吸収軸のいずれかと平行になることが少なく、二重暗線の発生を抑制できる。
本実施形態の液晶表示パネル100では、一画素中に存在する3ヶ所の隣接ドメイン間の境界のうち、第二のドメイン10bと第三のドメイン10cとの境界のみにおいて、互いに隣接するドメインの配向ベクトルの角度差が180°であるため、画素ごとの二重暗線の発生数は1本に抑制できる。
(2)二重暗線の実質的解消
本実施形態の液晶表示パネル100では、画素電極31に、ドメイン境界に対して略平行に延びる部分を有するスリットを設けることによって、第二のドメイン10bと第三のドメイン10cとの境界に生じる二重暗線についても実質的に消失させることができる。図8は、第二のドメインと第三のドメインとの境界にスリットを配置した画素電極の例を示した平面模式図である。図8に示したように、第二のドメイン10bと第三のドメイン10cとの境界にスリット(以下、「センタースリット」ともいう)33を配置すれば、第二のドメイン10bと第三のドメイン10cとの境界近傍に、センタースリット33に起因する電界歪みが発生することになる。その結果、第二のドメイン10bと第三のドメイン10cとの境界における連続した配向変化を意図的に90°以下に抑制することができ、二重暗線を実質的に解消できる。また、センタースリット33の両側に繋ぎ部(接続部)34を設けることで、画素電極31が2つに分断されることを防止できる。
なお、本明細書において、「二重暗線の実質的解消」とは、二重暗線が発生していることが明確には視認されないことを意味し、二重暗線がすべて消失している場合や、二重暗線を構成する2本の暗線のうち、1本の暗線が消失し、残る1本の暗線のみが視認される場合のように、二重暗線が解消された状態だけでなく、二重暗線を構成する2本の暗線のうち、1本の暗線が視認されにくくなり、残る1本の暗線のみが視認される状態についても包含する概念である。センタースリット33を設けた場合には、センタースリット33が細い(スリット幅が小さい)と、二重暗線を構成する暗線を消失させるまでには至らないことがあるものの、2本の暗線のうち、少なくとも1本の暗線が細くなることで、ドメイン境界領域において、センタースリット33を設けない場合よりも高い透過率が得られることから、二重暗線の実質的解消がされていると評価できる。図9は、センタースリット33がない場合とスリット幅4μmのセンタースリット33がある場合のドメイン境界領域の透過率のシミュレーション結果を比較して示したグラフである。図9の横軸は、図8中の「A-A´」に沿ったライン上での、センタースリット33中心からの距離を表している。図9の縦軸は、画素中心部分の透過率を100%としたときの相対輝度比を表している。図9に示したように、センタースリットがある場合には、暗線は2本あるものの、図9の左側の第一の暗線の幅が大幅に細くなっており、センタースリット33中心から-3μm近傍の透過率が大幅に改善している。一方、センタースリット33が太い(スリット幅が大きい)と、二重暗線が解消されるものの、残る1本の暗線の幅が太くなることで、ドメイン境界領域において、センタースリット33を設けない場合よりも透過率が低くなる場合もある。すなわち、センタースリット33の幅には最適な値が存在し、本実施形態のドメイン配列では、第二のドメイン10bと第三のドメイン10cとの境界に設けられるセンタースリット33の幅は、好ましくは1~8μm、より好ましくは2.5~6μmである。
一方、図5に示した形状の画素電極31は、画素の周囲に電極端(電極エッジ)を有するが、第二のドメイン10bと第三のドメイン10cとの境界には電極端を有していないので、画素電極31への電圧印加時に第二のドメイン10bと第三のドメイン10cとの境界近傍に電界歪みを生じさせることはできない。
(3)画素の周囲の暗線の解消
画素内に発生する暗線は、二重暗線だけではなく、画素の周囲(電極端近傍)にも暗線が発生する場合がある。このような暗線についても、光利用効率を向上させる観点から、消失させることが好ましい。画素の周囲の暗線は、液晶ダイレクタのヘッドが電極端(電極エッジ)側を向いている箇所で発生する。そのような箇所では、電極端の電界歪みによる液晶分子の配向方向と、電極内の光配向処理による配向方向が略135°異なるため、両者の配向が連続的に繋がる過程で、背面側偏光板20及び表示面側偏光板60の互いに直交する吸収軸と液晶分子の長軸が平行(又は垂直)になる部分が形成され、その部分が暗線として認識される。
画素の周囲の暗線の解消する方法としては、画素電極31の少なくとも端部に、微細スリット(ファインスリット)を設けることが挙げられる。この方法によれば、画素電極31の端部の液晶分子の配向歪みを少なくし、電界端部により近くまで液晶を所望の方向に配向させることができ、暗線の発生を抑制できる。微細スリットとは、所望の液晶の配向方向(配向ベクトル)と平行な方向に延びるスリット部分と電極部分を一組として、複数組連ねたものである。なお、微細スリットのスリット部分の各々は、センタースリット33よりも細くされていてもよく、センタースリット33と同程度の幅を有してもよく、センタースリット33よりも太くてもよい。
微細スリット(ファインスリット)の具体例としては、以下の第一~第四の構成が挙げられる。
第一の構成では、液晶ダイレクタのヘッド側の電極端に微細スリットを設ける。図10は、液晶ダイレクタのヘッド側の電極端に微細スリットを配置した画素電極の例を示した平面模式図である。
第二の構成では、微細スリット36は、電極端だけでなく、ドメイン境界条件Aを満たす隣接ドメインの境界に沿って設けられ、かつ、隣接ドメインの境界はベタ電極で構成される。第二の構成によれば、微細スリット36が有する液晶を所望の配向方向に配向させようとする作用により、ドメイン境界付近の配向歪を抑制でき、ドメイン境界条件Aを満たす隣接ドメインの境界において配向変化の領域が狭くなり暗線を細くできる。隣接ドメインの境界をベタ電極とするのは、電界の傾斜と液晶分子41の配向の傾斜角(極角)成分を整合させるためである。なお、本明細書において、「電界の傾斜」とは、電極密度の変化等により生じる電界の変化であって、基板表面に垂直な面内の成分を有しており、液晶分子の傾斜角(極角)に影響を与える電界を指す。これに対して、微細スリット(ファインスリット)36が生じさせる電界の変化は「電界歪」と呼ぶ。微細スリット36は、スリット部分に平行な溝状の電位を生じさせ、基板表面に平行でスリット部分に垂直な横電界成分を有している。この横電界成分により液晶分子の配向方向が変化し、液晶分子はスリット部分と平行な方向に配向する。
第三の構成では、電極端から電極内側(中央)に向かい電極の配置密度を高めるように微細スリット36を設ける。第三の構成によれば、微細スリット36を配置した領域と配置しない領域の界面での不連続な電界変化を抑制し、電界の変化を滑らかにできるので、液晶の応答性能、指押し復帰性能等を向上できる。加えて、画素電極31内で液晶層40への印加電圧の異なる領域を形成することができるため、視野角改善効果も得られる。
第四の構成では、電極全域に渡って微細スリット36を設ける。第四の構成によれば、画素電極31内での不連続な電界変化をなくすことができ、液晶の応答性能、指押し復帰性能等を向上できる。
第一~第四の構成に関し、電極密度の低い領域を電極端に設けた画素電極の例を示す平面模式図を図11~17及び19~23に示した。図11は、第二のドメインと第三のドメインとの境界に2本のセンタースリット33を一列に配置した場合に対応する。図12及び13は、第二のドメインと第三のドメインとの境界に2本のセンタースリット33をずらして配置した場合に対応する。図14は、第二のドメインと第三のドメインとの境界に1本のセンタースリット33を配置した場合に対応する。
図11~14に示した各画素電極と第一~第四の構成との対応関係は、以下の通りである。
図11(a):第一の構成
図11(b):第一及び第二の構成
図11(c):第一及び第三の構成
図11(d):第一、第二及び第三の構成
図11(e):第一及び第四の構成
図12(a):第一の構成
図12(b):第一及び第二の構成
図12(c):第一及び第三の構成
図12(d):第一、第二及び第三の構成
図12(e):第一及び第四の構成
図13(a):第一の構成
図13(b):第一及び第二の構成
図13(c):第一及び第三の構成
図13(d):第一、第二及び第三の構成
図13(e):第一及び第四の構成
図14(a):第一の構成
図14(b):第一及び第二の構成
図14(c):第一及び第三の構成
図14(d):第一、第二及び第三の構成
図14(e):第一及び第四の構成
図15は、第一及び第二の構成におけるスリット領域の形状の例を示している。図16は、第四の構成において、液晶ダイレクタのテール側のベタ電極をなくした例を示している。図16に示した画素電極31によれば、微細スリット36の効果を高め、モード効率をより向上させることができる。
図17は、第四の構成において、第二のドメインと第三のドメインとの間のセンタースリット33周辺にベタ電極を設けない例を示している。図18(a)は、図17に示した画素電極の第二のドメインと第三のドメインの境界近傍について、長手方向に沿った電極密度の変化を示したグラフであり、図18(b)は、図16に示した画素電極の第二のドメインと第三のドメインの境界近傍について、長手方向に沿った電極密度の変化を示したグラフである。図18(a)及び(b)のグラフに示したように、図16に示した画素電極は、長手方向に沿って電極密度が増加、減少、増加と変化するため、電界の傾斜と液晶分子配向の傾斜角(極角)成分が整合せず、液晶分子の配向が不安定になるおそれがある。図17に示した画素電極によれば、センタースリット33周辺でセンタースリット33中心に向かって電極密度を単調減少させることができ、電界の傾斜と液晶分子配向の傾斜角(極角)成分を整合させ、液晶分子の配向を安定化することができる。
図19は、第四の構成において、第二のドメインと第三のドメインとの間のセンタースリット33周辺にベタ電極を設けず、電極繋ぎ部37を設けた例を示している。図19に示した画素電極によれば、電極切れ等による歩留まり悪化を防止することができる。加えて、センタースリット33の長さが短くなることで、暗線の形状を安定化する効果もある。
図20は、第四の構成において、第二のドメインと第三のドメインとの間のセンタースリット33周辺にベタ電極を設けず、センタースリット33に幅広部38を設けた例を示している。図20(a)に示した画素電極は、センタースリット33の中央に幅広部38を設けたものである。図20(b)に示した画素電極は、電極繋ぎ部37及び幅広部38を複数設けたものである。図20に示した画素電極によれば、暗線の形状を安定化することができる。
図21は、第四の構成において、第二のドメインと第三のドメインとの間のセンタースリット33周辺にベタ電極を設けず、画素電極の左右でセンタースリット33の位置をずらした例を示している。図21に示した画素電極は、左右のセンタースリット33が接続する部分に幅広部38が設けられている。図21に示した画素電極によれば、暗線の形状を安定化することができる。
図22は、第四の構成において、第二のドメインと第三のドメインとの間のセンタースリット33周辺にベタ電極を設けず、画素電極の左右でセンタースリット33の位置をずらし、電極繋ぎ部37を設けた例を示している。図22に示した画素電極は、左右のセンタースリット33が接続する部分に電極繋ぎ部37が設けられている。図22に示した画素電極によれば、暗線の形状を安定化することができる。
図23は、第四の構成において、第二のドメインと第三のドメインとの間のセンタースリット33周辺にベタ電極を設けず、画素電極の枝部39の延長線上に微細スリット36を配置した例を示している。図23に示した画素電極によれば、生産歩留まりを向上することができる。なお、図23には、第二のドメインと第三のドメインとの間のみ、画素電極の枝部39の延長線上に微細スリット36を配置しているが、画素電極の枝部39の延長線上に微細スリット36を配置する構成は、3ヶ所のドメイン境界部分(第一のドメインと第二のドメインとの間、第二のドメインと第三のドメインとの間、及び、第三のドメインと第四のドメインとの間)の少なくとも一ヶ所に設けることで、歩留まり改善効果を期待できる。上記構成のように、ドメイン境界部分でスリット同士や電極同士が向かい合わない構成にすることで、ドメイン境界部分にべた電極がある場合には、べた電極の切れを抑制でき、境界部分にべた電極がない場合は電極つながりを抑制する効果が得られる。すなわち、ドメイン境界部分の電極形状の欠陥を抑制する効果が得られる。
次に、本実施形態の液晶表示パネル100に関して実施した評価試験について説明する。
(A)解像度について
本実施形態の液晶表示パネル100は、画素密度(解像度)が90ppi以上であることが好ましい。図24は、実施形態の液晶表示パネルの画素密度(単位:ppi)とモード効率比との関係を示したグラフであり、図25は、従来の4つのドメインを画素内に有する液晶表示パネルにおける液晶層中の液晶分子の傾斜方位を模式的に示した平面図である。ここで、モード効率比とは、図25の液晶表示パネル300と比べたときのモード効率(光透過効率)を意味し、下記式で表される。
モード効率比=実施形態の液晶表示パネル100のモード効率/図25の液晶表示パネル300のモード効率
図24のグラフは、実施形態の液晶表示パネル100及び図25の液晶表示パネル300について、それぞれ35ppi(画素ピッチ:720μm)、71ppi(画素ピッチ:360μm)、106ppi(画素ピッチ:240μm)、141ppi(画素ピッチ:180μm)としたサンプルを作製し、各サンプルのモード効率を測定して作成したものである。図24から分かるように、本実施形態の液晶表示パネル100は、図25に示した液晶表示パネル300と比べると、高解像度であるほど高いモード効率比が得られる。画素密度(解像度)が90ppi以上であるときには、モード効率比が125%(1.25倍)となる。
(B)隣接ドメインの配向ベクトルと暗線の関係について
モード効率の最適化のため、ドメインの配向ベクトルと隣接ドメイン間又は画素端部に生じる暗線との関係について、以下の方法で評価した。
(測定手順)
1.偏光子をクロスニコルに設定し、評価用セルに周波数30Hzの方形波を7V印加した状態で、画素の顕微鏡写真を撮影した。撮影条件は、対物レンズ:10倍、ISO感度:ISO200、露出時間:1/4秒とした。
2.撮影した画像をガンマ変換により、階調と輝度の直線性が得られるように変換した。
3.画素写真から、画素の長軸方向(暗線に対して垂直な方向)の輝度プロファイルをとり、暗線部分のプロファイルを抜き出して合計輝度を算出した。
4.各種暗線に対して輝度評価を行い、ドメイン境界条件Aにおける暗線の輝度を1として相対輝度比を算出した。
(評価条件)
・隣接ドメインの配向ベクトルの終点同士が向かい合い、かつ90°の角度をなす場合(ドメイン境界条件A)
・隣接ドメインの配向ベクトルの始点同士が向かい合い、かつ180°の角度をなす場合(ドメイン境界条件B)
・隣接ドメインの配向ベクトルの終点同士が向かい合い、かつ180°の角度をなす場合(ドメイン境界条件C)
・隣接ドメインの配向ベクトルの始点同士が向かい合い、かつ90°の角度をなす場合(ドメイン境界条件D)
・隣接ドメインの配向ベクトルの始点と終点が向かい合い、かつ90°の角度をなす場合(ドメイン境界条件E)
・ドメインの配向ベクトルの終点が画素エッジ部に向く場合(ドメイン境界条件F)
・ドメインの配向ベクトルの始点が画素エッジ部に向く場合(ドメイン境界条件G)
評価結果は、下記表1の通りであった。なお、画像処理により得られた結果とシミュレーションにより得られた結果は、ほぼ一致した。そこで、以下の説明は、シミュレーションにより求めた結果を用いて行う。ドメイン境界条件A及びDの暗線が最も明るく、透過率向上に有効であることが確認された。また、画素エッジ部の暗線輝度は、ドメインの配向ベクトルの終点が画素エッジ部に向く場合(ドメイン境界条件E)、ドメイン境界条件Aと同等の輝度であり、ドメインの配向ベクトルの始点が画素エッジ部に向く場合(ドメイン境界条件F)、ドメイン境界条件Aの1.08倍であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
(C)隣接ドメイン間のセンタースリット33について
本発明者は、画素電極31の暗線直下の位置に最適幅のスリット(ITOギャップ)を設けることで、暗線の透過率が改善することを見出した。シミュレーションによれば、スリットの幅は狭くても広くてもモード効率の改善効果が得られず、最適幅があることが確認された。本実施形態のドメイン配列では、第二のドメイン10bと第三のドメイン10cとの境界(ドメイン境界条件B)に設けられるセンタースリット33の幅は、好ましくは1~8μm、より好ましくは2.5~6μmである。
図26は、ドメイン境界条件B及びDにおけるスリットの幅と暗線部の透過率(相対透過率比)の関係を示したグラフである。また、図27は、ドメイン境界条件A、C及びEにおけるスリットの幅と暗線部の透過率(相対透過率比)の関係を示したグラフである。なお、図26及び27のグラフの縦軸に示した相対透過率比は、対象ドメイン境界条件における暗線部の透過率を、スリットが設けられなかったときのドメイン境界条件Aの暗線部の透過率を1として規格化したものである。図26によれば、ドメイン境界条件Bでは、幅1~8μmのスリットを設けることで相対透過率比が改善し、幅2.5~6μmのスリットを設ければ、暗線部の透過率をスリットが設けられなかったときのドメイン境界条件Aと同等以上にすることができ、幅4μmのスリットを設けた場合に輝度比が最も高くなった。また、図26によれば、ドメイン境界条件Dでは、0μm<スリットの幅≦8μmの範囲で改善効果があり、幅3.5μmのスリットを設けた場合に輝度比が最も高くなった。一方、図27に示したように、ドメイン境界条件A、C及びEでは、センタースリット33(ITOギャップ)を設けることで、暗線の透過率が低下した。
(D)配向パターン及びスリットの最適構造について
本実施形態では、画素の長手方向に沿って順に配置された第一のドメイン10a、第二のドメイン10b、第三のドメイン10c及び第四のドメイン10dが、ドメイン境界条件A-B-Aの配列となるように調整されている。これは、配向パターンと暗線パターンの関係、及び、暗線下に設けられる画素電極のスリット幅の最適化によって、モード効率の最大化及び二重暗線の解消による表示品位改善が得られるためである。
例えば、図28(a)に示したドメイン境界条件A-B-Aの配列を有する画素について、上記表1に示したシミュレーション結果を用い、第二のドメイン10bと第三のドメイン10cとの境界(ドメイン境界条件B)に幅4μmのセンタースリット33を設けた場合の暗線部の平均輝度を求めると、下記式(A)より1.04となる。
(1.00×2+1.04+1.08×2)/5=1.04   (A)
一方、図28(b)に示したドメイン境界条件C-D-Cの配列を有する画素について、上記表1に示したシミュレーション結果を用い、暗線部の平均輝度を求めると、下記式(B)より0.99となる。
(0.90×2+1.00+1.08×2)/5=0.99   (B)
以上のように、ドメイン境界条件A-B-Aの配列を有する画素は、第二のドメイン10bと第三のドメイン10cとの境界(ドメイン境界条件B)にセンタースリット33を設けることで、二重暗線が実質的に解消されるため、モード効率を改善可能である。ドメイン境界条件Aの幅細の暗線を含み、かつドメイン境界条件Bの暗線部にスリットを設ける場合に、輝度が最大となる。
(E)微細スリット(ファインスリット)36の条件について
微細スリット36間の電極幅L及び微細スリット36の幅Sの最適な組み合わせを見つけるため、図14(e)に示した形状及び配置パターンを有する微細スリット36が設けられた画素電極について、L及びSの条件を振ってモード効率を測定し、評価結果を図29及び30に示した。図29は、画素ピッチ180μmの場合における微細スリット36間の電極幅(Line)及び微細スリット36の幅(Space)とモード効率との関係を示したテーブルである。図30は、画素ピッチ240μmの場合における微細スリット36間の電極幅(Line)及び微細スリット36の幅(Space)とモード効率との関係を示したテーブルである。なお、本評価項目におけるモード効率は、Line/Space=2.1μm/3.1μmの場合におけるモード効率を1として規格化したときの値である。
図29及び30に示した結果を基に図31~34のグラフを作成した。図31は、画素ピッチ180μmの場合における微細スリット36の幅(Space)とモード効率との関係を示したグラフである。図32は、画素ピッチ240μmの場合における微細スリット36の幅(Space)とモード効率との関係を示したグラフである。図33は、画素ピッチ180μmの場合における微細スリット36のピッチ(Line+Space)とモード効率との関係を示したグラフである。図34は、画素ピッチ240μmの場合における微細スリット36のピッチ(Line+Space)とモード効率との関係を示したグラフである。
図31~34のグラフにおいて、x軸(微細スリット36の幅又はピッチ)方向の一番右側(大きい側)の測定点を通るよう直線を引き、微細スリット36なしの場合と同等のモード効率(画素ピッチ180μm:74%、画素ピッチ240μm:82%)が得られる微細スリット36の幅(Space)及び微細スリット36のピッチ(Line+Space)をそれぞれ求めた。また、Line/Space=2.1μm/3.1μmの場合からのモード効率の低下が、微細スリット36なしの場合と比べて半分(画素ピッチ180μm:87%、画素ピッチ240μm:91%)となる微細スリット36の幅(Space)及び微細スリット36のピッチ(Line+Space)をそれぞれ求めた。
得られた結果は、画素ピッチ180μmの場合と画素ピッチ240μmの場合で、微細スリット36間の電極幅(Line)及び微細スリット36の幅(Space)はいずれも同様の傾向を示した。すなわち、微細スリット36なしの場合よりも高いモード効率を得るために、微細スリット36の幅(Space)及び微細スリット36のピッチ(Line+Space)は、下記条件を満たすことが好ましい。
微細スリット36の幅(Space)≦5.1μm
微細スリット36のピッチ(Line+Space)≦11μm
また、Line/Space=2.1μm/3.1μmの場合からのモード効率の低下が、微細スリットなしの場合と比べて半分となるように、微細スリット36の幅(Space)及び微細スリット36のピッチ(Line+Space)は、下記条件を満たすことがより好ましい。
微細スリット36の幅(Space)≦4.3μm
微細スリット36のピッチ(Line+Space)≦8.3μm
次に、本実施形態の液晶表示パネル100の製造方法について説明する。本実施形態の液晶表示パネル100の製造方法は特に限定されず、液晶表示パネルの分野において通常使用される方法を用いることができる。例えば、第一の光配向膜71及び第二の光配向膜72に対する配向処理は、紫外光、可視光等の光(電磁波)を照射する光配向処理により行われる。光配向処理は、例えば、第一の光配向膜71及び第二の光配向膜72に対して光を照射する光源を持ち、複数の画素にわたる連続的なスキャン露光を行うことができる機能を持つ装置を用いて行うことができる。スキャン露光の具体的態様としては、例えば、基板を移動させながら光源から発せられる光線を基板面上に照射する態様、及び、光源を移動させながら該光源から発せられる光線を基板面上に照射する態様、光源及び基板を移動させながら光源から発せられる光線を基板面上に照射する態様が挙げられる。
以下に配向処理の具体例を説明する。図35は、光配向処理装置の一例を示した概要図である。図35に示した光配向処理装置200は、液晶表示パネル用基板上に形成された光配向膜を光配向処理するものである。図35中では、第一基板(液晶表示パネル用基板)30上に形成された第一の光配向膜71を示しているが、第二の光配向膜72についても処理可能である。光配向処理装置200は、光照射機構280と、液晶表示パネル用基板30を載置するステージ250とを含む。
光照射機構280は、光源220と、偏光子230と、回転調整機構260とを有する。光源220及び偏光子230は、ランプボックス270内に配置されてもよい。光源220の種類は特に限定されず、光配向処理装置の分野において通常使用されるものを用いることができる。例えば、低圧水銀ランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプ、アルゴン共鳴ランプ、キセノンランプ等を用いることができる。
光源220から照射される光221は、紫外光、可視光等の光(電磁波)等であってもよいが、波長が280nm~400nmであることが好ましい。
偏光子230は、例えば、光源220から液晶表示パネル用基板30に向かって射出された光から、直線偏光を取り出すものである。なお、偏光軸とは、上記偏光子を透過する光の量が最大となる方向をいう。偏光子230としては、例えば、有機樹脂系偏光子、ワイヤグリッド偏光子、偏光ビームスプリッター(PBS:Polarizing beam splitter)等が挙げられる。
上記有機樹脂系偏光子としては、たとえば、ポリビニルアルコールにヨウ素を吸着させ、シート状に延伸した偏光子等が挙げられる。
上記ワイヤグリッド偏光子としては、例えば、光透過性基材と、上記光透過性基材上に形成された複数の金属細線を有し、上記複数の金属細線はワイヤグリッド偏光子に入射される光の波長よりも短い周期で配置されているものが挙げられる。上記金属細線は、例えば、クロム等の光吸収性の金属材料により形成される。液晶表示パネル用基板30に上記ワイヤグリッド偏光子を重ねて光照射を行うと、液晶分子は、上記金属細線の延伸方位と直交する方位に配向する。偏光子230が上記ワイヤグリッド偏光子である場合には、上記偏光軸は、上記金属細線の延伸方位と直交する方位である。金属細線の延伸方位が異なるワイヤグリッド偏光子を用いることで、配向分割処理を効率的に行うことができる。
偏光ビームスプリッターとしては、例えば、キューブ型、プレート型のものが挙げられる。キューブ型のPBSとしては、例えば、2個のプリズムの斜面同士が接合されその一方の斜面に光学薄膜が蒸着されたものが挙げられる。
偏光子230は、上記光の照射軸に対して垂直に配置されてもよい。偏光子230を上記光の照射軸に対して垂直に配置しない場合、偏光子230内での導波路効果等により液晶分子の配向に影響を及ぼすことがある。上記光の照射軸とは、光源220から液晶表示パネル用基板30に向かって照射される光221の直進方向である。上記偏光子が上記光の照射軸に対して垂直に配置されるとは、偏光子の法線方向から液晶表示パネル用基板に向かって光が照射されるように配置することを意味し、「垂直」とは、上記偏光子の法線と上記光の照射軸とのなす角が0.5°未満の範囲をいう。
光源220と偏光子230との間に波長選択フィルター235を有してもよい。波長選択フィルター235を介して照射される光の主波長は、280~400nmであってもよい。選択波長が280~400nmであることで、第一の光配向膜71を構成する光配向性を示す材料に構造変化を生じさせ、配向規制力を発現させることができる。上記光源から照射される光の強度は、10~100mJ/cmであってもよい。
波長選択フィルター235は特に限定されず、光配向処理装置の分野において通常使用されるものを用いることができる。波長選択フィルター235としては、例えば、フィルター中に透過波長以外の波長を吸収する物質を分散させたもの、フィルターの表面に透過波長以外を反射する物質をコーティングしたもの等が挙げられる。
液晶表示パネル用基板30に対する上記光の照射角は、30°~60°であってもよい。上記照射角は図35のθ1で表され、液晶表示パネル用基板30の表面を0°、液晶表示パネル用基板30の法線を90°とした場合に、液晶表示パネル用基板30の平面と上記光の照射軸との成す角である。
上記偏光子の消光比は、50:1~500:1であってもよい。上記消光比は、偏光子に光を照射した場合の最大透過率をTmax、その偏光子を90°回転させた最小透過率をTminとし、Tmax:Tminで表す。上記消光比(Tminを1とした場合のTmaxの値)が高いほど、所望の偏光軸方向の光を取り出せるため、液晶分子の傾斜方位のバラツキを低減することができる。
回転調整機構260は、偏光子230の偏光軸231を回転させ、液晶表示パネル用基板30面での露光方向253を光の照射方向252に対して、実質的に45°となるように調整する。露光方向253を光の照射方向252に対して実質的に45°とすることで、液晶表示パネル用基板30の移動方向251と光の照射方向252とを平行としたまま、液晶表示パネル用基板30に対して生産性に優れたスキャン露光により光配向処理を行うことができる。光の照射方向252とは、図35に示したように、光源220から照射される光221を液晶表示パネル用基板30面に投影した場合の光の進行方向である。露光方向253とは、光源220から、偏光子230を介して、液晶表示パネル用基板30面に照射された偏光の振動方向をいう。露光方向253によって、液晶表示パネル用基板30の表面に形成された配向膜70が液晶分子に付与するプレチルトの方位が定まる。
回転調整機構260による偏光軸231の調整は、例えば、以下の方法により行われる。まず、光源の照射方向252に対して偏光軸231が45°となるように、偏光子230を設定する。上記回転調整機構により調整される前の偏光軸の方位を「45°方位」ともいう。次に、液晶表示パネル用基板に対する光の照射角、配向膜材料の屈折率等を考慮して、幾何学計算により算出されたデータに基づき、回転調整機構260が偏光子230を45°方位から回転させて偏光軸231の方位を調整する。回転調整機構260により、光の照射方向に対する偏光子の偏光軸の方位と上記基板面での露光方向とを一致させ、液晶表示パネルにおける液晶分子の傾斜方位を所望の角度にすることができる。なお、回転調整機構230を有さず、偏光軸231を45°方位に固定したまま光配向処理を行うと、液晶分子の傾斜方位は45°から10°程度ずれることがある。
回転調整機構260は、偏光子230の偏光軸を45°方位から-15°~+15°の範囲で回転させてもよい。回転調整機構により、偏光軸を-15°~+15°の範囲で回転させることで、液晶表示パネル用基板30に対する光の照射角を変えても、上記露光方向253を調整し、液晶分子の傾斜方位を所望の角度とすることができる。液晶表示パネル用基板面での露光方向253を光の照射方向252に対して、実質的に45°となるように調整するためには、例えば、偏光軸231を上記45°方位から、+7.55°回転させて、52.55°とする。
光配向処理装置200は、更に、回転機構264を有してもよい。回転機構264は、偏光子230の偏光軸231を45°方位から実質的に45°及び実質的に90°のいずれかを選択して回転できるものである。光源の照射方向252に対して時計回りに45°の方位を+45°方位とした場合に、偏光子230の偏光軸231を上記+45°方位から90°回転させると、回転後の偏光軸231は、上記光の照射方向に対して-45°方位となる。偏光軸231を上記+45°方位から90°回転させ、更に回転調整機構260により調整することで、回転の前後において、露光方向253を光の照射方向252に対して実質的に45°としたまま光照射を行うことができる。そのため、図2に示したような、液晶分子の傾斜方位が互いに異なる4つの配向領域を画素の長手方向に沿って配置するという新たな配向制御モードの液晶表示パネルの製造に好適である。更に、上記新たな配向制御モードの液晶表示パネルをスキャン露光により製造することができるため、生産効率を大幅に向上させることができる。上記45°方位から実質的に45°又は実質的に90°であるとは、上記45°方位に対して、45°又は90°からそれぞれ、時計回り、又は、反時計回りに15°の角度をなす範囲を意味する。上記45°方位、90°方位とは、45°、90°からそれぞれ±0.5°の範囲をいう。
回転機構264は、偏光子230の偏光軸231を上記45°方位から実質的に45°にも回転させることができる。偏光軸231を上記45°方位から45°回転させると、回転後の偏光軸231は上記光の照射方向と平行になるため、偏光子の偏光軸と光の照射方向とを一致させる従来の光配向処理も行うことができる。
ステージ250は、液晶表示パネル用基板30を載置するステージであり、ステージ250上に液晶表示パネル用基板30を固定し、液晶表示パネル用基板30を移動させながら、又は、液晶表示パネル用基板30に対して光源を移動させながら光を照射する。このような走査露光(スキャン露光)をすることで、効率よく光配向処理を行うことができる。また、液晶表示パネル用基板30に対する光の照射方向と、液晶表示パネル用基板30の移動方向又は光源220の移動方向が平行であるため、一つの光源の光照射エリア内において、基板に対する光源からの光の入射角度がほぼ同じであるため、液晶分子に付与するプレチルト角(極角)の角度もほぼ同じになる。そのため、光照射エリア内でのプレチルト角のバラツキを抑え、表示品位に優れた液晶表示パネルを製造することができる。光配向処理装置200は、ステージ250を移動させるステージ走査機構及び/又は光源220を移動させる光源走査機構を有してもよい。上記「平行」とは、上記光の照射方向と、液晶表示パネル用基板30の移動方向又は光源220の移動方向とのなす角が5°未満の範囲を含む。
光配向処理装置200は、上記機構の他に、遮光部材240等を備えてもよい。遮光部材240により光を照射しない部分を遮光しながら光配向処理を行うことで、配向分割処理を行うことができる。
上記光配向処理装置を用いれば、光の照射方向に対する偏光子の偏光軸の方位と上記液晶表示パネル用基板面での露光方向とを一致させ、液晶表示パネル100における液晶分子41の傾斜方位を所望の角度にすることができる。
以下に図36を用いて光配向処理装置200を用いた光配向処理工程の一例を説明する。図36は、光配向処理装置を用いた光配向処理工程の一例を示した図である。図36に示した光配向処理工程は、一つの偏光子230を有する光照射機構280を用いて、回転機構264により偏光子230の偏光軸231を回転させて、光配向処理を行う例である。図36では、液晶表示パネル用基板30の向きを説明するために、一角に切欠き部を示したが、実際の液晶表示パネル用基板30は切欠き部を有さなくてよい。
図36に示したように、液晶表示パネル用基板30の移動方向251を第一方向とし、光の照射方向252を第二方向とし、光照射機構280を用い、波長選択フィルター235(図示せず)及び偏光子230を介して1回目の光照射を行う。第一方向と第二方向とは、平行である。光照射を行わない領域は、遮光部材240で遮光する。偏光子230の偏光軸231は、光の照射方向252に対して時計回りに+45°方位に設定され、その後、回転調整機構260により、液晶表示パネル用基板30面での露光方向253を光の照射方向252に対して、実質的に45°となるように調整した後、1回目の光照射を行う。次に、遮光部材240を移動させ、偏光子230の偏光軸231を、回転機構264により上記+45°方位から90°回転させ、光の照射方向252に対して反時計回りに-45°方位とした後、回転調整機構260により偏光軸231を調整し、2回目の光照射を行う。その後、基板を180°回転させ、更に、遮光部材240を移動させ、偏光子230を回転機構264により上記-45°方位から90°回転させて、+45°方位とした後、回転調整機構260により偏光軸231を調整し、3回目の光照射を行う。最後に、遮光部材240を移動させ、回転機構264により偏光子230を上記+45°方位から90°回転させて、-45°方位とした後、回転調整機構260により偏光軸231を調整し、4回目の光照射を行う。上記光照射工程を行った液晶表示パネル用基板30は、一画素に形成される4つの配向領域に対応する領域ごとにプレチルトの方位253が異なる。T液晶表示パネル用基板30の移動方向251及び光の照射方向252は、1~4回目の光照射で全て同じである。また、1~4回目の光照射の全てで、偏光軸231は、回転調整機構260により、液晶表示パネル用基板30面での露光方向253を光の照射方向252に対して、実質的に45°となるように調整される。
図37(a)は、TFT基板(第一基板)の光配向処理を説明する図であり、図37(b)は、CF基板(第二基板)の光配向処理を説明する図であり、図37(c)は、光配向処理されたTFT基板及びCF基板の貼合わせ後の状態を説明する図である。TFT基板(第一基板)30は、図37(a)に示したように、1~4回目の光照射でドメインごとにプレチルトの方位253を変えて光配向処理が行われる。また、CF基板(第二基板)50もTFT基板と同様に、図37(b)に示したように、1~4回目の光照射でドメインごとにプレチルトの方位254を変えて光配向処理を行う。図37(a)及び(b)に示したように光配向処理されたTFT基板30及びCF基板50を貼り合わせると、実施形態の液晶表示パネル100が備える第一のドメイン10a、第二のドメイン10b、第三のドメイン10c及び第四のドメイン10dが完成する。
[付記]
本発明の一態様は、複数の画素電極及び第一の光配向膜を有する第一基板と、液晶分子を含有する液晶層と、共通電極及び第二の光配向膜を有する第二基板とを順に有する液晶表示パネルであって、上記液晶分子の上記第一基板側の長軸端部を始点とし、上記第二基板側の長軸端部を終点とする配向ベクトルを定義したときに、上記第一の光配向膜及び上記第二の光配向膜は、単一の上記画素電極と重畳する表示単位領域内に、上記配向ベクトルが互いに異なる複数のドメインが形成されるように配向処理されており、上記複数のドメインは、上記表示単位領域の長手方向に沿って順に配置された第一のドメイン、第二のドメイン、第三のドメイン及び第四のドメインを含み、上記複数のドメインを平面視したときに、上記第一のドメインの配向ベクトルと上記第二のドメインの配向ベクトルとは、終点同士が向かい合い、かつ互いに直交する関係を有し、上記第二のドメインの配向ベクトルと上記第三のドメインの配向ベクトルとは、始点同士が向かい合い、かつ互いに平行な関係を有し、上記第三のドメインの配向ベクトルと上記第四のドメインの配向ベクトルとは、終点同士が向かい合い、かつ互いに直交する関係を有する液晶表示パネルである。
上記液晶分子は、上記液晶層への電圧無印加時には、上記第一基板及び上記第二基板に対して実質的に垂直に配向し、上記液晶層への電圧印加時には、上記複数のドメインの各配向ベクトルと一致するように傾斜配向してもよい。
上記複数のドメインにおいて、上記液晶分子の基板間ツイスト角が45°以下であってもよい。
上記画素電極は、上記第二のドメインと上記第三のドメインとの境界領域において、上記境界領域に沿って配置されたスリット、及び、上記第二のドメインと重畳する領域及び上記第三のドメインと重畳する領域を互いに接続する接続部が設けられていてもよい。
上記スリットは、上記画素電極の端に対して平行又は垂直、或いは、ソース配線、ゲート配線又は補助容量配線に対して平行又は垂直な部分を有してもよい。上記スリットは、上記スリットの長辺部に対して略45°の角度を成し、上記スリットの長辺部から直接伸びる枝部を有してもよい。上記スリットは、少なくとも一箇所の幅広部分を含んでもよい。上記スリットは、上辺及び/又は下辺の位置の異なる複数の領域を含んでもよい。上辺及び/又は下辺の異なる複数の上記スリットを含んでもよい。上記スリットの幅は、1~8μmであってもよい。
上記画素電極は、少なくとも端部に、上記配向ベクトルと平行な複数本の微細スリットが設けられたものであってもよい。上記複数本の第一の微細スリットは、5.1μm以下の幅を有してもよい。上記複数本の第一の微細スリットは、4.3μm以下の幅を有してもよい。上記複数本の第一の微細スリットは、11μm以下の周期で配置されていてもよい。上記複数本の第一の微細スリットは、8.3μm以下の周期で配置されていてもよい。
上記画素電極は、上記第一のドメインと上記第二のドメインとの境界領域、及び、上記第三のドメインと上記第四のドメインとの境界領域の少なくとも一方に、上記複数本の微細スリットの配置領域に挟まれたベタ電極部を有してもよい。
上記画素電極は、上記第一のドメインと重畳する領域、上記第二のドメインと重畳する領域、上記第三のドメインと重畳する領域、及び、上記第四のドメインと重畳する領域の少なくとも一つにおいて、端部から中央に向かって電極の配置密度が高くなる構造を有してもよい。
上記画素電極は、上記第一のドメイン、上記第二のドメイン、上記第三のドメイン及び上記第四のドメインと重畳する領域に、上記複数本の微細スリットが設けられたものであってもよい。
上記液晶表示パネルは、画素密度が90ppi以上であってもよい。
本発明の別の一態様は、上記液晶表示パネルを製造する方法であって、上記第一の光配向膜及び上記第二の光配向膜に対する上記配向処理は、光源から偏光子を介して斜め方向から偏光を照射することを含み、上記偏光子の偏光軸を45°方位から-15°~+15°の範囲で回転させ、上記第一の光配向膜及び上記第二の光配向膜の表面での露光方向を光の照射方向に対して、実質的に45°方位に調整する液晶表示パネルの製造方法である。
本発明の更に別の一態様は、上記液晶表示パネルの製造方法に用いる光配向処理装置であって、光源、偏光子及び回転調整機構を有し、液晶表示パネル用基板に対して、上記光源から上記偏光子を介して光を照射する少なくとも一つの光照射機構と、上記液晶表示パネル用基板を載置するステージとを含み、上記液晶表示パネル用基板を移動させながら、又は、上記液晶表示パネル用基板に対して光源を移動させながら光を照射し、上記液晶表示パネル用基板に対する光の照射方向と、上記液晶表示パネル用基板の移動方向又は上記光源の移動方向が平行であり、上記回転調整機構は、上記偏光子の偏光軸を回転させ、上記液晶表示パネル用基板面での露光方向を上記光の照射方向に対して、実質的に45°方位に調整する光配向処理装置である。
10、11:画素
10a:第一のドメイン
10b:第二のドメイン
10c:第三のドメイン
10d:第四のドメイン
13:TFT
20:背面側偏光板
30:第一基板(液晶表示パネル用基板)
31:画素電極
33:スリット(センタースリット)
34:繋ぎ部
36:微細スリット(ファインスリット)
37:電極繋ぎ部
38:幅広部
39:枝部
40:液晶層
41:液晶分子
41S:始点(液晶ダイレクタのテール)
41T:終点(液晶ダイレクタのヘッド)
50:第二基板
51:対向電極
60:表示面側偏光板
71:第一の光配向膜
72:第二の光配向膜
80:シール材
100、300、400:液晶表示パネル
110:バックライト
200:光配向処理装置
220:光源
221:光
230:偏光子
231:偏光軸
235:波長選択フィルター
240:遮光部材
250:ステージ
251:基板の移動方向
252:光の照射方向
253、254:露光方向(プレチルトの方位)
260:回転調整機構
264:回転機構
270:ランプボックス
280:光照射機構
D:ドレイン
G1、G2:ゲート信号線
S1、S2、S3、S4:ソース信号線

Claims (21)

  1. 複数の画素電極及び第一の光配向膜を有する第一基板と、
    液晶分子を含有する液晶層と、
    共通電極及び第二の光配向膜を有する第二基板とを順に有する液晶表示パネルであって、
    前記液晶分子の前記第一基板側の長軸端部を始点とし、前記第二基板側の長軸端部を終点とする配向ベクトルを定義したときに、前記第一の光配向膜及び前記第二の光配向膜は、単一の前記画素電極と重畳する表示単位領域内に、前記配向ベクトルが互いに異なる複数のドメインが形成されるように配向処理されており、
    前記複数のドメインは、前記表示単位領域の長手方向に沿って順に配置された第一のドメイン、第二のドメイン、第三のドメイン及び第四のドメインを含み、
    前記複数のドメインを平面視したときに、前記第一のドメインの配向ベクトルと前記第二のドメインの配向ベクトルとは、終点同士が向かい合い、かつ互いに直交する関係を有し、前記第二のドメインの配向ベクトルと前記第三のドメインの配向ベクトルとは、始点同士が向かい合い、かつ互いに平行な関係を有し、前記第三のドメインの配向ベクトルと前記第四のドメインの配向ベクトルとは、終点同士が向かい合い、かつ互いに直交する関係を有する
    ことを特徴とする液晶表示パネル。
  2. 前記液晶分子は、前記液晶層への電圧無印加時には、前記第一基板及び前記第二基板に対して実質的に垂直に配向し、前記液晶層への電圧印加時には、前記複数のドメインの各配向ベクトルと一致するように傾斜配向することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示パネル。
  3. 前記複数のドメインにおいて、前記液晶分子の基板間ツイスト角が45°以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶表示パネル。
  4. 前記画素電極は、前記第二のドメインと前記第三のドメインとの境界領域において、前記境界領域に沿って配置されたスリット、及び、前記第二のドメインと重畳する領域及び前記第三のドメインと重畳する領域を互いに接続する接続部が設けられていることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  5. 前記スリットは、前記画素電極の端に対して平行又は垂直、或いは、ソース配線、ゲート配線又は補助容量配線に対して平行又は垂直な部分を有することを特徴とする請求項4に記載の液晶表示パネル。
  6. 前記スリットは、前記スリットの長辺部に対して略45°の角度を成し、前記スリットの長辺部から直接伸びる枝部を有することを特徴とする請求項4又は5に記載の液晶表示パネル。
  7. 前記スリットは、少なくとも一箇所の幅広部分を含むことを特徴とする請求項4~6のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  8. 前記スリットは、上辺及び/又は下辺の位置の異なる複数の領域を含む請求項4~7のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  9. 上辺及び/又は下辺の異なる複数の前記スリットを含む請求項4~7のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  10. 前記スリットの幅は、1~8μmであることを特徴とする請求項4~9のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  11. 前記画素電極は、少なくとも端部に、前記配向ベクトルと平行な複数本の微細スリットが設けられたものであることを特徴とする請求項1~10のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  12. 前記複数本の微細スリットは、5.1μm以下の幅を有することを特徴とする請求項11に記載の液晶表示パネル。
  13. 前記複数本の微細スリットは、4.3μm以下の幅を有することを特徴とする請求項11に記載の液晶表示パネル。
  14. 前記複数本の微細スリットは、11μm以下の周期で配置されていることを特徴とする請求項11~13のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  15. 前記複数本の第一の微細スリットは、8.3μm以下の周期で配置されていることを特徴とする請求項11~13のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  16. 前記画素電極は、前記第一のドメインと前記第二のドメインとの境界領域、及び、前記第三のドメインと前記第四のドメインとの境界領域の少なくとも一方に、前記複数本の微細スリットの配置領域に挟まれたベタ電極部を有することを特徴とする請求項11~15のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  17. 前記画素電極は、前記第一のドメインと重畳する領域、前記第二のドメインと重畳する領域、前記第三のドメインと重畳する領域、及び、前記第四のドメインと重畳する領域の少なくとも一つにおいて、端部から中央に向かって電極の配置密度が高くなる構造を有することを特徴とする請求項11~16のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  18. 前記画素電極は、前記第一のドメイン、前記第二のドメイン、前記第三のドメイン及び前記第四のドメインと重畳する領域に、前記複数本の微細スリットが設けられたものであることを特徴とする請求項11~17のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  19. 画素密度が90ppi以上であることを特徴とする請求項1~18のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  20. 請求項1~19のいずれかに記載の液晶表示パネルを製造する方法であって、
    前記第一の光配向膜及び前記第二の光配向膜に対する前記配向処理は、光源から偏光子を介して斜め方向から偏光を照射することを含み、
    前記偏光子の偏光軸を45°方位から-15°~+15°の範囲で回転させ、前記第一の光配向膜及び前記第二の光配向膜の表面での露光方向を光の照射方向に対して、実質的に45°方位に調整することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
  21. 請求項20に記載の液晶表示パネルの製造方法に用いる光配向処理装置であって、
    光源、偏光子及び回転調整機構を有し、液晶表示パネル用基板に対して、前記光源から前記偏光子を介して光を照射する少なくとも一つの光照射機構と、
    前記液晶表示パネル用基板を載置するステージとを含み、
    前記液晶表示パネル用基板を移動させながら、又は、前記液晶表示パネル用基板に対して光源を移動させながら光を照射し、
    前記液晶表示パネル用基板に対する光の照射方向と、前記液晶表示パネル用基板の移動方向又は前記光源の移動方向が平行であり、
    前記回転調整機構は、前記偏光子の偏光軸を回転させ、前記液晶表示パネル用基板面での露光方向を前記光の照射方向に対して、実質的に45°方位に調整することを特徴とする光配向処理装置。
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