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JPH10161101A - Liquid crystal display element, its production and liquid crystal projector - Google Patents

Liquid crystal display element, its production and liquid crystal projector

Info

Publication number
JPH10161101A
JPH10161101A JP8321872A JP32187296A JPH10161101A JP H10161101 A JPH10161101 A JP H10161101A JP 8321872 A JP8321872 A JP 8321872A JP 32187296 A JP32187296 A JP 32187296A JP H10161101 A JPH10161101 A JP H10161101A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
light
crystal display
substrate
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8321872A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takehiko Nishiyama
健彦 西山
Tomoyuki Ishihara
知幸 石原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP8321872A priority Critical patent/JPH10161101A/en
Publication of JPH10161101A publication Critical patent/JPH10161101A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an element structure suitable for a photopolymerization phase sepn. method. SOLUTION: The TFT(thin film transistor) liquid crystal display element having a liquid crystal/resin composite has zero overhang regions 4 where the ends of array side light shielding films 1 and counter side light shielding films 2 are aligned and one side light shielding regions 3 where light is shielded by only either of both. these one side light shielding regions 3 have boundary regions (k0 , k1 ...) including rectangular shapes (width of S>=2μm and length of L>=2μm) along apertures. The total of Ln per pixel is >=40μm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光重合相分離を用い
て形成した液晶/樹脂複合体を電気光学機能層として備
えた液晶表示素子に関し、特に表示機能に直接関連する
液晶/樹脂複合体の製造方法と素子構造との関係に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device having a liquid crystal / resin composite formed by photopolymerization phase separation as an electro-optical function layer, and more particularly to a liquid crystal / resin composite directly related to a display function. It relates to the relationship between the manufacturing method and the element structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶ディスプレイは、その低消費電力、
低電圧駆動等の特徴を生かしてパーソナルコンピュー
タ、ポケットTV等に広く利用されている。なかでも注
目され、盛んに開発されているのが、画素電極ごとに能
動素子を配置したアクティブマトリックス液晶表示素子
である。
2. Description of the Related Art Liquid crystal displays have low power consumption.
It is widely used in personal computers, pocket TVs, and the like, making use of features such as low-voltage driving. Among them, an active matrix liquid crystal display element in which an active element is arranged for each pixel electrode has attracted attention and is being actively developed.

【0003】現在、広く用いられているツイステッドネ
マチック型やスーパーツイスティッドネマチック型液晶
表示素子(TN−LCD、STN−LCD)は、二枚の
偏光板を必要とするので光の透過率が小さいという問題
点を有している。とくに、画像の投射表示を行う際に
は、偏光板での光の損失分を補うようにきわめて強い光
源を必要とする。
At present, a widely used twisted nematic or super twisted nematic liquid crystal display device (TN-LCD, STN-LCD) requires two polarizing plates and therefore has a low light transmittance. Has problems. In particular, when an image is projected and displayed, an extremely strong light source is required so as to compensate for the loss of light in the polarizing plate.

【0004】また、このTN−LCDの動作モードは光
の吸収−透過特性を利用して表示を行うため、投射スク
リーン上で高いコントラストが得られにくいことや、光
源の発熱による液晶表示素子への影響、液晶表示素子自
体の温度上昇などの問題点を有している。
[0004] In addition, since the TN-LCD operates in a mode utilizing light absorption-transmission characteristics to perform display, it is difficult to obtain a high contrast on a projection screen, and the TN-LCD has a problem in that a heat generated by a light source may cause the liquid crystal display element to emit light. There are problems such as influence, temperature rise of the liquid crystal display element itself, and the like.

【0005】そこで、TN−LCDの課題を解決すべ
く、電気光学機能層としてネマチック液晶を樹脂相中に
分散保持した液晶/樹脂複合体を使用して、光の散乱−
透過特性を利用した液晶/樹脂複合体素子が提案されて
いる。分散型液晶表示素子とも呼ばれている。
[0005] In order to solve the problem of TN-LCD, a liquid crystal / resin composite in which a nematic liquid crystal is dispersed and held in a resin phase is used as an electro-optical function layer to reduce light scattering.
A liquid crystal / resin composite element utilizing transmission characteristics has been proposed. It is also called a dispersion type liquid crystal display element.

【0006】この液晶/樹脂複合体は、次のようにして
製造される。ネマチック液晶と、樹脂相となる硬化性化
合物と、重合開始剤などを混合して、相溶性であって略
均一な溶液状又はラテックス状にする。次いで、これを
光硬化、熱硬化、溶媒除去による硬化、反応硬化等させ
て樹脂相と液晶相とを相分離し、樹脂相とネマチック液
晶の液晶相が分散した状態を形成できる。
[0006] This liquid crystal / resin composite is manufactured as follows. A nematic liquid crystal, a curable compound to be a resin phase, and a polymerization initiator are mixed to form a compatible and substantially uniform solution or latex. Next, this is photo-cured, heat-cured, cured by removing a solvent, and reaction-cured to separate the resin phase and the liquid crystal phase, thereby forming a state in which the resin phase and the liquid crystal phase of the nematic liquid crystal are dispersed.

【0007】使用する樹脂を、光硬化又は熱硬化タイプ
にすることにより、密閉系内で硬化できるため好まし
い。特に、光硬化タイプの樹脂を用いることにより、熱
による影響を受けなく、短時間で硬化させることができ
好ましい。
It is preferable to use a photo-curing or heat-curing resin, because the resin can be cured in a closed system. In particular, the use of a photo-curing type resin is preferable because it can be cured in a short time without being affected by heat.

【0008】具体的な製法としては、従来の通常のネマ
チック液晶と同様にシール材を用いてセルを形成し、注
入口からネマチック液晶と樹脂マトリクスとの未硬化の
混合物を注入し、注入口を封止して後、光照射をするか
加熱して硬化させることもできる。
As a specific manufacturing method, a cell is formed using a sealing material in the same manner as a conventional ordinary nematic liquid crystal, and an uncured mixture of a nematic liquid crystal and a resin matrix is injected from an injection port. After sealing, it can be cured by irradiating light or heating.

【0009】現在、得られる素子の電気光学特性や信頼
性が優れてい等の点から、光硬化による相分離を用いた
製造法が、広く行われている。特開昭63−27123
3号公報に光硬化性アクリロイル系化合物やアクリルオ
リゴマーを併用して光重合相分離法を用いて液晶/樹脂
複合体を形成する発明が開示されている。
At present, a production method using phase separation by photo-curing is widely practiced in view of the fact that the obtained element has excellent electro-optical characteristics and reliability. JP-A-63-27123
No. 3 discloses an invention in which a liquid crystal / resin composite is formed by using a photocurable acryloyl-based compound or an acrylic oligomer and using a photopolymerization phase separation method.

【0010】また、特開平8−136873号公報には
液晶/樹脂複合体を水中の光重合相分離によって製造す
る発明が示されている。また、特開平3−98022号
公報には、2−ヒドロキシエチルアクリレート(2HE
A)と2−エチルヘキシルアクリレート(2EHA)と
液晶とを混合し、ほぼ均一な相溶性混合物とし、紫外線
を照射して重合相分離を起こして、液晶/高分子複合体
素子を形成し、画素の周辺に遮光膜を設けたTFTアレ
ーと組み合わせた液晶表示素子とそれを用いた投射型液
晶表示装置が開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-136873 discloses an invention for producing a liquid crystal / resin composite by photopolymerization phase separation in water. Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-98022 discloses 2-hydroxyethyl acrylate (2HE
A), 2-ethylhexyl acrylate (2EHA), and liquid crystal are mixed to form a substantially uniform compatible mixture, which is irradiated with ultraviolet rays to cause polymerization phase separation, thereby forming a liquid crystal / polymer composite element, and forming a liquid crystal / polymer composite element. A liquid crystal display element combined with a TFT array provided with a light-shielding film in the periphery and a projection type liquid crystal display device using the same are disclosed.

【0011】また、特開平6−186535号公報には
液晶/樹脂複合体に好ましい液晶物性、特開平5−13
4238号公報には液晶/樹脂複合体に好ましい高分子
物性について示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-186535 discloses a liquid crystal physical property preferable for a liquid crystal / resin composite.
No. 4238 discloses preferable polymer properties for a liquid crystal / resin composite.

【0012】また、特願平7−98894号には、用い
る光硬化性化合物として、2,2,4−トリメチル1,
6−ジイソシアネートヘキサン(TMDI)を用いた発
明が示されている。
Japanese Patent Application No. 7-98894 discloses that 2,2,4-trimethyl 1,2 is used as a photocurable compound.
An invention using 6-diisocyanatohexane (TMDI) is shown.

【0013】また、特開平8−101405号公報に
は、TFTアレーと組み合わせた液晶/樹脂複合体を設
けた液晶表示素子において、TFTの周辺に設けられた
遮光膜の重合相分離への影響を低減せしめるために、各
電極の配置構成を改良した発明が示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-101405 discloses that in a liquid crystal display device provided with a liquid crystal / resin composite in combination with a TFT array, the influence of a light-shielding film provided around a TFT on polymerization phase separation is examined. An invention is shown in which the arrangement of each electrode is improved in order to reduce the number of electrodes.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明は液晶/樹脂複
合体を備えた液晶表示素子の表示特性の改良を課題とす
る。従来のTN−LCDやSTN−LCD等と異なり、
電気光学機能層として機能する液晶/樹脂複合体が液晶
層と樹脂相とを有しており、その構造が光学特性に直接
影響を与える。
An object of the present invention is to improve the display characteristics of a liquid crystal display device having a liquid crystal / resin composite. Unlike conventional TN-LCD and STN-LCD,
A liquid crystal / resin composite functioning as an electro-optical function layer has a liquid crystal layer and a resin phase, and the structure directly affects optical characteristics.

【0015】液晶セル内で重合相分離法によって形成さ
れる液晶/樹脂複合体の場合、その形成時に求められる
セル内の各部材の配置構成条件、及び表示素子の性能と
して求められる素子構造上の条件の両方を満たそうとす
る。
In the case of a liquid crystal / resin composite formed by a polymerization phase separation method in a liquid crystal cell, the layout configuration conditions of each member in the cell required at the time of formation and the element structure required as the performance of the display element. Attempts to satisfy both conditions.

【0016】例えば、アクティブマトリックス型液晶表
示素子の対向側の基板上にはブラックマトリックス(B
M)と呼ばれる遮光手段やカラーフィルタが形成されて
いる。また、二端子素子のMIMや三端子素子の薄膜ト
ランジスタ(TFT)などの能動素子を配置したアレイ
基板上にはTFTを構成する半導体回路要素が設けら
れ、さらに、走査線、信号線、補助用量配線などアルミ
ニウムやクロムのような遮光性の高い材料を用いたパタ
ーンが形成されている。
For example, a black matrix (B) is provided on the substrate on the side opposite to the active matrix type liquid crystal display element.
A light shielding means and a color filter called M) are formed. Semiconductor circuit elements constituting the TFT are provided on an array substrate on which active elements such as a two-terminal element MIM and a three-terminal element thin film transistor (TFT) are arranged, and further, a scanning line, a signal line, and an auxiliary dose wiring are provided. For example, a pattern using a material having a high light-shielding property such as aluminum or chromium is formed.

【0017】アレイ基板に対向する対向基板上には、液
晶表示素子が液晶プロジェクターとして用いられる場合
など、とくにTFTの光リーク電流の発生を防ぐことが
必要なためにBMと呼ばれる格子状の遮光膜が形成され
る。
On a counter substrate facing the array substrate, for example, when a liquid crystal display element is used as a liquid crystal projector, it is necessary to prevent the occurrence of a light leakage current of a TFT. Is formed.

【0018】この遮光膜によって光学的に被覆されて陰
となる部分ができるため、液晶/樹脂複合体の形成時、
つまり、液晶と光硬化性化合物との混合物に紫外線を照
射してその重合を行わせる際に、TFTと遮光膜との間
の部分に未重合残存物が存在する。
Since a shaded portion is formed by being optically covered with the light-shielding film, a liquid crystal / resin composite can be formed at the time of formation.
That is, when the mixture of the liquid crystal and the photocurable compound is irradiated with ultraviolet rays to be polymerized, an unpolymerized residue is present in a portion between the TFT and the light-shielding film.

【0019】このような問題を解決する方法として、液
晶/樹脂複合体の表示モードが電圧非印加時では、暗表
示をするノーマリーブラックモードであることを利用し
て、TFTの上のみに、遮光膜を形成した対向基板を用
いた従来技術がある。
As a method for solving such a problem, the display mode of the liquid crystal / resin composite is a normally black mode in which a dark display is performed when no voltage is applied, and only the TFT is provided on the TFT. There is a conventional technique using a counter substrate on which a light-shielding film is formed.

【0020】しかし、この構成の場合には、画面に黒地
に白地のウインドーを表示した場合に、クロストークを
生じるなどの問題がある。
However, in the case of this configuration, there is a problem that a crosstalk occurs when a white window is displayed on a black background on the screen.

【0021】これは、液晶/樹脂複合体はノーマリーブ
ラック表示であっても、セルギャップよりも、走査線と
画素電極の間の距離の方が通常短いために横電界効果に
よって液晶分子が配向し、黒表示が維持できなくなるこ
とに起因している。
This is because even if the liquid crystal / resin composite displays normally black, the distance between the scanning line and the pixel electrode is usually shorter than the cell gap, so that the liquid crystal molecules are aligned by the lateral electric field effect. However, black display cannot be maintained.

【0022】従って、良好な表示品位を得るためには、
横電界効果による表示品位低下を防止するため、対向基
板側にBMを形成する必要が生じる。しかし、この場
合、対向基板に形成された遮光膜とアレイ基板側に形成
された遮光膜からなる開口部が一致している部分が多い
場合すなわち、ぴったり重なっている部分が画素電極の
周囲の長さの50%以上の場合は、液晶/樹脂複合体の
形成時の光照射時に、未重合残存物を多く生じ、また、
照射光の漏れ光により、アレイ基板側遮光部分と対向基
板側遮光部分の重なり部分に低散乱部分を生じ、表示品
位を低下させる原因となる。
Therefore, in order to obtain good display quality,
In order to prevent the display quality from deteriorating due to the lateral electric field effect, it is necessary to form a BM on the counter substrate side. However, in this case, in many cases, the light-shielding film formed on the counter substrate and the opening formed by the light-shielding film formed on the array substrate coincide with each other. When the ratio is 50% or more, a large amount of unpolymerized residue is generated during light irradiation during the formation of the liquid crystal / resin composite, and
The leakage light of the irradiation light causes a low scattering portion at an overlapping portion of the light shielding portion on the array substrate side and the light shielding portion on the opposite substrate side, which causes deterioration in display quality.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、第1の電極が備えられた第1の基板と、
第2の電極が備えられた第2の基板との間に重合相分離
法によって形成された液晶/樹脂複合体が挟持された液
晶表示素子であって、第1の基板に第1の遮光膜が設け
られ、第2の基板に第2の遮光膜が設けられ、いずれか
一方の遮光膜のみによって遮光された片側遮光領域が画
素の開口部の周辺に設けられ、片側遮光領域は二つの辺
の長さがSとLの矩形(S≧2μm、L≧2μm、開口
部の周辺方向に沿った辺をLとする)を包含する境界領
域を備え、一つの画素における境界領域のLの総計ΣL
が40μm以上であることを特徴とする液晶表示素子を
提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides a first substrate provided with a first electrode;
A liquid crystal display device in which a liquid crystal / resin composite formed by a polymerization phase separation method is sandwiched between a second substrate provided with a second electrode and a first light-shielding film provided on the first substrate Is provided, a second light-shielding film is provided on the second substrate, a one-sided light-shielded region shielded by only one of the light-shielded films is provided around the pixel opening, and the one-sided light-shielded region is provided on two sides. Has a boundary region including a rectangle having a length of S and L (S ≧ 2 μm, L ≧ 2 μm, and a side along the peripheral direction of the opening is L), and a total of L of the boundary region in one pixel ΣL
Is 40 μm or more.

【0024】また、上記の液晶表示素子において、第1
の基板をマトリックス状に配置した行電極と列電極を設
けたアレイ基板とし、第1の電極を画素電極とし、画素
電極を能動素子によって駆動し、第2の基板を対向基板
とし、第2の電極を共通電極とし、第1の遮光膜をアレ
イ側遮光膜とし、第2の遮光膜を対向側遮光膜としたこ
とを特徴とする液晶表示素子を提供する。
In the above liquid crystal display device, the first
The first substrate is an array substrate provided with row electrodes and column electrodes arranged in a matrix, the first electrode is a pixel electrode, the pixel electrode is driven by an active element, the second substrate is a counter substrate, and the second substrate is a second substrate. A liquid crystal display element is provided, wherein the electrode is a common electrode, the first light-shielding film is an array-side light-shielding film, and the second light-shielding film is an opposing-side light-shielding film.

【0025】また、上記の液晶表示素子において、画素
の開口率が60%以上であることを特徴とする液晶表示
素子を提供する。また、上記の液晶表示素子において、
開口部の行又は列方向の最大長が10〜30μmである
ことを特徴とする液晶表示素子を提供する。
Further, in the above-mentioned liquid crystal display device, there is provided a liquid crystal display device wherein the aperture ratio of a pixel is 60% or more. Further, in the above liquid crystal display element,
Provided is a liquid crystal display element, wherein the maximum length of the opening in the row or column direction is 10 to 30 μm.

【0026】また、本発明は、第1の電極付き第1の基
板と、第2の電極付き第2の基板との間に光硬化性化合
物と液晶の相溶性混合物から液晶/樹脂複合体を重合相
分離法によって形成する液晶表示素子の製造方法であっ
て、第1の基板側と第2の基板側の構成部材の光透過性
に差異があり、相溶性混合物に光を照射し、重合相分離
を誘起せしめた後に、前記光硬化性化合物の硬化反応を
促進するエネルギーを液晶表示素子に印加することを特
徴とする液晶表示素子の製造方法を提供する。
Further, according to the present invention, a liquid crystal / resin composite is formed from a compatible mixture of a photocurable compound and liquid crystal between a first substrate with a first electrode and a second substrate with a second electrode. A method for producing a liquid crystal display element formed by a polymerization phase separation method, wherein a difference in light transmittance between constituent members on a first substrate side and a second substrate side is provided, and the compatible mixture is irradiated with light to polymerize. Provided is a method for manufacturing a liquid crystal display element, which comprises applying, to a liquid crystal display element, energy for accelerating a curing reaction of the photocurable compound after inducing phase separation.

【0027】また、上記のいずれか一つの液晶表示素子
と、シュリーレン光学系と、投射レンズとが設けられた
ことを特徴とする液晶プロジェクターを提供する。
Further, the present invention provides a liquid crystal projector comprising any one of the above liquid crystal display elements, a schlieren optical system, and a projection lens.

【0028】また、本発明の液晶表示素子の好ましい態
様においては、矩形形状を包含する境界領域の面積をM
n (n≧1)とすると、小型の画素電極形状のもの(お
よそ、20μmピッチ)で、ΣM≧80μm2 、中型の
画素電極形状のもので(およそ、40〜60μmピッ
チ)で、240μm2 ≧ΣM≧160μm2 、大型の画
素電極形状のもの(およそ、100μmピッチ)でΣM
≧400μm2 である。
In a preferred embodiment of the liquid crystal display device of the present invention, the area of the boundary region including the rectangular shape is M
When n (n ≧ 1), with a small size of the pixel electrode shape (approximately, 20 [mu] m pitch) in? M ≧ 80 [mu] m 2, with those of the pixel electrode shapes of the medium-sized (approximately, 40 to 60 [mu] m pitch), 240 .mu.m 2 ≧ ΔM ≧ 160 μm 2 , large pixel electrode shape (approximately 100 μm pitch)
≧ 400 μm 2 .

【0029】また、本発明の液晶表示素子の好ましい態
様においては、画素の開口部の面積をGとすると、小型
の画素電極形状のもので、G≧400μm2 、大型の画
素電極形状のものでG≧10000μm2 である。
In a preferred embodiment of the liquid crystal display element of the present invention, when the area of the opening of the pixel is G, it is a small pixel electrode, G ≧ 400 μm 2 , and a large pixel electrode. G ≧ 10000 μm 2 .

【0030】また、本発明の液晶表示素子の好ましい態
様においては、S≧3μmである。また、本発明の液晶
表示素子の好ましい態様においては、液晶表示素子の対
角サイズが10〜15であって、画素のマトリックスが
(640〜1600)×(480〜800)である。
In a preferred embodiment of the liquid crystal display device of the present invention, S ≧ 3 μm. In a preferred embodiment of the liquid crystal display device of the present invention, the diagonal size of the liquid crystal display device is 10 to 15, and the matrix of pixels is (640 to 1600) × (480 to 800).

【0031】また、本発明のうちのアレイ基板を備えた
液晶表示素子の好ましい態様においては、行電極の幅は
およそ2〜35μm、列電極の幅が2〜25μmであっ
て、セルギャップは5〜20μm、好ましくは8〜14
μmである。次に図を参照して本発明の説明を行う。
In a preferred embodiment of the liquid crystal display device having an array substrate according to the present invention, the width of the row electrode is about 2 to 35 μm, the width of the column electrode is 2 to 25 μm, and the cell gap is 5 μm. -20 μm, preferably 8-14
μm. Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0032】図1は本発明の液晶表示素子の画素部の遮
光膜を模式的に示した平面図である。マトリックス状に
配置された行電極(ゲートバス)と列電極(ソースバ
ス)の各交点にTFTと画素電極が配置される(TFT
の詳細な構造の図示を省略している)。
FIG. 1 is a plan view schematically showing a light-shielding film in a pixel portion of a liquid crystal display device of the present invention. A TFT and a pixel electrode are arranged at each intersection of a row electrode (gate bus) and a column electrode (source bus) arranged in a matrix (TFT
Of the detailed structure is omitted).

【0033】アレイ側遮光膜と対向側遮光膜を基板面に
平行う同一平面に平行投影して重ねた場合を示してい
る。図中、ハッチングされた部分が片側遮光領域であ
り、かつ一定の面積(二つの辺の長さSとL)以上の矩
形の形状を内包できる境界領域(k1 、k2 ・・・k
n )である。
This figure shows a case where the array side light-shielding film and the opposing side light-shielding film are parallel projected and overlapped on the same plane which is flat on the substrate surface. In the figure, a hatched portion is a one-side light-shielding region, and a boundary region (k 1 , k 2, ..., K) that can include a rectangular shape having a certain area (the lengths S and L of two sides) or more.
n ).

【0034】つまり、液晶/樹脂複合体を有するアクテ
ィブマトリックス型の液晶表示素子であって、アレイ側
遮光膜1と対向側遮光膜2の端部が一致したゼロオーバ
ーハング領域4と、両者の一方のみにで遮光される片側
遮光領域3とを有し、片側遮光膜3は開口部に沿った矩
形(S≧2μmの幅、L≧2μmの長さ)を包含する境
界領域(k0 、k1 …)を有し、一画素当たりのLn
総計が40μm以上である。この場合、Ln の近似値と
してS/2の位置における開口部を取り囲むような実効
長さLX の値を用いることができる。
That is, an active matrix type liquid crystal display device having a liquid crystal / resin composite, wherein the array side light-shielding film 1 and the opposite side light-shielding film 2 have the same zero-overhang region 4 and one of the two. and a one-sided light-shielding regions 3 are shielded by the mini, side light shielding film 3 (the width of the S ≧ 2μm, L ≧ 2μm in length) rectangles along the opening encompassing the boundary region (k 0, k 1 ...) has, at a total of L n per pixel 40μm or more. In this case, it is possible to use the value of the effective length L X, such as to surround the opening at the position of the S / 2 as an approximation of L n.

【0035】このように、アレイ側遮光膜を対向側遮光
膜に平行射影した場合に、ほぼ端部がぴったりあった領
域と、いずれか一方の遮光膜だけが突き出すように配置
された片側遮光領域がある。本発明では、境界領域を各
画素に設けることで、開口部(画素電極の端部)近傍に
おける液晶/樹脂複合体の構造制御性を高め、高い光学
性能を達成できる。
As described above, when the array-side light-shielding film is projected in parallel to the opposing-side light-shielding film, a region whose end is almost perfect and a one-side light-shielding region arranged so that only one of the light-shielding films protrudes. There is. In the present invention, by providing the boundary region in each pixel, the structure controllability of the liquid crystal / resin composite in the vicinity of the opening (the end of the pixel electrode) can be enhanced, and high optical performance can be achieved.

【0036】さらに、境界領域近傍の樹脂の重合度を高
め、液晶/樹脂複合体の構造を安定させるために、光重
合による相分離プロセスを励起せしめた後に、図6に示
すように、熱重合により液晶セル内の液晶/樹脂複合体
の層全体に対してアフターキュアーを行うことがより好
ましい。
Further, in order to increase the degree of polymerization of the resin in the vicinity of the boundary region and to stabilize the structure of the liquid crystal / resin composite, after exciting the phase separation process by photopolymerization, as shown in FIG. It is more preferable to perform after-curing on the entire liquid crystal / resin composite layer in the liquid crystal cell.

【0037】図2は、開口部の端部がぴったりあった領
域(ゼロオーバーハング領域、ZOHと略称する。)が
長い比較例である。この場合、そのZOH近傍の光重合
相分離プロセスは以下のようになる。まず、開口部の硬
化性化合物の重合と同時に、遮光膜に覆われた領域から
未重合の硬化性化合物(モノマーやオリゴマー)が供給
される。その結果として、ZOHの近傍では樹脂の量が
過剰となり、相分離後において、光散乱特性の異なった
液晶/樹脂複合体が形成されることになる。
FIG. 2 shows a comparative example in which the area where the end of the opening is tight (zero overhang area, abbreviated as ZOH) is long. In this case, the photopolymerization phase separation process near the ZOH is as follows. First, simultaneously with the polymerization of the curable compound in the opening, an unpolymerized curable compound (monomer or oligomer) is supplied from a region covered with the light-shielding film. As a result, the amount of resin becomes excessive in the vicinity of ZOH, and a liquid crystal / resin composite having different light scattering characteristics is formed after phase separation.

【0038】したがって、画素内の光散乱特性が画素の
開口部付近で不均一となり、得られた液晶表示素子は、
表示面全体でも表示特性が悪くなる。このような液晶表
示素子は一応の動作を行うことができるが、実用上求め
られる品質の表示を達成できない。
Therefore, the light scattering characteristics in the pixel become non-uniform near the opening of the pixel, and the obtained liquid crystal display element has
The display characteristics also deteriorate over the entire display surface. Such a liquid crystal display element can perform a certain operation, but cannot achieve a display of a quality required for practical use.

【0039】図3は図1に示した液晶表示素子(画素部
の平面図)のアレイ側遮光膜の模式的な平面図、図4は
対向側遮光膜の模式的平面図である。図5はさらに画素
電極の形状を変形させた本発明の例であって、開口部の
周辺の段差が少なく滑らかである。光重合相分離により
適合し、表示特性も良好である。
FIG. 3 is a schematic plan view of the array-side light-shielding film of the liquid crystal display device (the plan view of the pixel portion) shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a schematic plan view of the opposite light-shielding film. FIG. 5 is an example of the present invention in which the shape of the pixel electrode is further deformed, and the step around the opening is small and smooth. It is more suitable for photopolymerization phase separation and has good display characteristics.

【0040】[0040]

【作用】本発明によれば、液晶/樹脂複合体の形成時の
光照射時に、未重合残存物を多く生じたり、また、照射
光の漏れ光により、アレイ側遮光膜と対向側遮光膜の重
複領域、つまり、平面図に投影した場合に重なる面積の
部分に低散乱部分を生じることがなく、高い表示品位の
液晶表示素子を作成できる。
According to the present invention, a large amount of unpolymerized residue is generated during light irradiation during the formation of the liquid crystal / resin composite, or the array side light-shielding film and the opposing side light-shielding film are caused by leakage of irradiation light. A liquid crystal display device with high display quality can be produced without causing a low scattering portion in an overlapping region, that is, a portion having an overlapping area when projected on a plan view.

【0041】また、二段階の重合過程を採用すること
で、より表示特性が均一で高い光学性能の液晶表示素
子、及び液晶プロジェクタを製造できる。以下に各例を
説明する。例1〜4、例5、7、8、例1A〜4A、5
A、7A、8A、及び例9が本発明である。例6、6A
は比較例である。
By employing a two-stage polymerization process, a liquid crystal display device and a liquid crystal projector having more uniform display characteristics and high optical performance can be manufactured. Each example will be described below. Examples 1-4, Examples 5, 7, 8, Examples 1A-4A, 5
A, 7A, 8A and Example 9 are the present invention. Example 6, 6A
Is a comparative example.

【0042】(例1)一対のガラス基板の一方に、走査
線、補助容量電極、ソース電極、ドレイン電極、TF
T、画素電極、信号線、及びアレイ側遮光膜を形成し、
アレイ基板を作製した。また、他方のガラス基板に、対
向電極及び、対向側遮光膜を形成し、対向基板を作製し
た。
(Example 1) A scanning line, an auxiliary capacitance electrode, a source electrode, a drain electrode, a TF
Forming a T, a pixel electrode, a signal line, and an array side light shielding film,
An array substrate was manufactured. In addition, a counter electrode and a light shielding film on the opposite side were formed on the other glass substrate to produce a counter substrate.

【0043】この際、アレイ側遮光膜とした遮光膜には
Crを用いて、格子状のパターンを設けた。対向基板側
の対向側遮光膜にはCrを用いて、ほぼ画素形状の反転
パターンに等しい升目状パターンを設けた。図1と同様
の配置構成を採用した。
At this time, a lattice pattern was provided using Cr for the light shielding film serving as the array side light shielding film. The opposite side light-shielding film on the opposite substrate side was made of Cr and provided with a grid-like pattern substantially equivalent to a pixel-shaped inverted pattern. An arrangement similar to that of FIG. 1 was employed.

【0044】行電極の幅は2μm、列電極の幅は2μ
m、画素電極はおよそ20μm×20μm、面積は40
0μm2 とした。液晶表示素子の対角サイズは1.3サ
イズ、縦横の画素数は1024×768(XGA)とし
た。
The width of the row electrode is 2 μm, and the width of the column electrode is 2 μm.
m, the pixel electrode is about 20 μm × 20 μm, and the area is 40
It was set to 0 μm 2 . The diagonal size of the liquid crystal display element was 1.3 size, and the number of pixels in the vertical and horizontal directions was 1024 × 768 (XGA).

【0045】そして、アレイ側遮光膜と対向側遮光膜と
の重なり部分の幅が、2μm以上存在する領域が画素電
極の周囲の長さの80%であるように設計を行った。
The design was made so that the width of the overlapping portion between the array-side light-shielding film and the opposing-side light-shielding film was 80% of the length of the periphery of the pixel electrode where the width was 2 μm or more.

【0046】前記2枚の基板をスペーサーを介して貼り
合わせ、セルギャップを20μmとして、空セルを形成
し、さらに、液晶としてBL002(メルク社製)を用
い、光硬化性アクリロイル系モノマーと光硬化性オリゴ
マーとして、2HEAとM−1200(東亞合成社製)
を用いて均一に溶解したものをセル内に充填した。
The two substrates are bonded together via a spacer to form an empty cell with a cell gap of 20 μm. Further, using BL002 (manufactured by Merck) as a liquid crystal, a photocurable acryloyl-based monomer and photocurable HEA and M-1200 (Toagosei Co., Ltd.)
The cell was uniformly dissolved using the method described above and filled in the cell.

【0047】このセルに、基板両面から、紫外線を照射
し、光重合相分離法によって液晶/樹脂複合体を形成し
た。上記の従来例の光水中照射重合相分離法を用いた。
The cell was irradiated with ultraviolet rays from both sides of the substrate, and a liquid crystal / resin composite was formed by a photopolymerization phase separation method. The above-described conventional irradiation-in-water irradiation polymerization phase separation method was used.

【0048】このようにして得られた液晶/樹脂複合体
を電気機能光学層として備えた液晶表示素子を用いて、
シュリーレン光学系(アパーチャシステム)、メタルハ
ライドランプなどの光源、ダイクロイックミラー等の色
分離合成光学系を組み合わせて液晶プロジェクターを組
み立てた。その投射画像の評価を行ったところ、コント
ラストの高い良好な表示画像を得ることができた。
Using a liquid crystal display device provided with the thus obtained liquid crystal / resin composite as an electric function optical layer,
A liquid crystal projector was assembled by combining a schlieren optical system (aperture system), a light source such as a metal halide lamp, and a color separation / combination optical system such as a dichroic mirror. When the projection image was evaluated, a good display image with high contrast could be obtained.

【0049】次に条件を変更して、種々の液晶/樹脂複
合体−TFTアレーセルを製造した。例2〜4は例1と
同様に図1の配置構成を用いた。例5〜8では二段階プ
ロセスについての対比を行った。それらを以下の表1、
表2にまとめて示す。上向き矢印は上欄と同様の構成で
あることを示す。図2の配置構成のものであっても、二
段階重合プロセスを用いることで、安定した液晶/樹脂
複合体の層を形成できることがわかった。
Next, by changing the conditions, various liquid crystal / resin composite-TFT array cells were manufactured. In Examples 2 to 4, the arrangement configuration shown in FIG. Examples 5-8 contrasted for a two-step process. Table 1 below,
The results are shown in Table 2. The upward arrow indicates that it has the same configuration as the upper column. It was found that a stable liquid crystal / resin composite layer could be formed by using the two-stage polymerization process even with the arrangement shown in FIG.

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】[0051]

【表2】 [Table 2]

【0052】(例1A〜8A)上記の例1〜8の連続製
造を行った。液晶と硬化性化合物との相溶性混合物の調
製は、得られた液晶/樹脂複合体の光学特性である印加
電圧−光透過率特性(VTカーブ)がほぼ等しくなるよ
うに、重合相分離時の温度条件や光照射強度を各組成液
のロットごとに調整した。
(Examples 1A to 8A) The continuous production of Examples 1 to 8 described above was carried out. The preparation of the compatible mixture of the liquid crystal and the curable compound is carried out at the time of polymerization phase separation so that the applied voltage-light transmittance characteristic (VT curve), which is the optical characteristic of the obtained liquid crystal / resin composite, becomes almost equal. Temperature conditions and light irradiation intensity were adjusted for each lot of each composition solution.

【0053】そして、この結果、各液晶表示素子の画素
に光照射を妨げる遮光膜が存在するにもかかわらず、例
6Aを除いて光学特性がほぼ一定の液晶表示素子を製造
することができた。
As a result, a liquid crystal display element having almost constant optical characteristics except for Example 6A could be manufactured, despite the existence of a light-shielding film that hinders light irradiation in the pixels of each liquid crystal display element. .

【0054】(例9)アレイ基板側に光反射層を設け、
反射型の液晶表示素子を製造した。本例では、TFTの
上に平坦化膜を積層し、その上に反射電極を形成し、T
FTのドレイン電極とビアホール接続した。この構成の
ために、光重合相分離は対向基板側からのみ光照射して
行った。
(Example 9) A light reflection layer was provided on the array substrate side,
A reflective liquid crystal display device was manufactured. In this example, a flattening film is laminated on the TFT, a reflective electrode is formed thereon,
The via hole was connected to the drain electrode of the FT. For this configuration, the photopolymerization phase separation was performed by irradiating light only from the counter substrate side.

【0055】しかし、得られた液晶/樹脂複合体は十分
に構造均一性を有し、透過型に遜色のない光散乱特性を
示した。また、反射型であるので、高いコントラスト比
を達成できた。
However, the obtained liquid crystal / resin composite had sufficient structural uniformity and exhibited light scattering characteristics comparable to those of the transmission type. In addition, because of the reflection type, a high contrast ratio could be achieved.

【0056】(比較例1)対のガラス基板の一方に、走
査線、補助容量電極、ソース電極、ドレイン電極、TF
T画素電極、信号線を形成し、アレイ基板を作製した。
また、他方のガラス基板に、対向電極及び、BMを形成
し、対向基板を作製した。
Comparative Example 1 A scanning line, an auxiliary capacitance electrode, a source electrode, a drain electrode, a TF
T pixel electrodes and signal lines were formed to produce an array substrate.
In addition, a counter electrode and a BM were formed on the other glass substrate to produce a counter substrate.

【0057】この際、前記アレイ基板に形成された遮光
部材と、前記対向基板に形成された遮光部材との重なり
部分の幅が、2μm以上存在する領域が前記画素電極の
周囲の長さの30%であった。
At this time, a region where the width of the overlapping portion of the light shielding member formed on the array substrate and the light shielding member formed on the counter substrate is 2 μm or more is 30 μm, which is the circumference length of the pixel electrode. %Met.

【0058】前記2枚の基板をスペーサーを介して貼り
合わせてセルとし、液晶と光硬化性アクリル系モノマー
とアクリル系オリゴマーとを均一に溶解したものをセル
内に充填した。これに、基板両面から、紫外線を照射
し、液晶樹脂複合体を得た。
The two substrates were bonded to each other via a spacer to form a cell, and a cell obtained by uniformly dissolving liquid crystal, a photocurable acrylic monomer, and an acrylic oligomer was filled in the cell. This was irradiated with ultraviolet rays from both sides of the substrate to obtain a liquid crystal resin composite.

【0059】このようにして得られた液晶樹脂複合体を
用いて、メタルハライドランプ、ダイクロイックミラー
等を用いて投射型液晶表示装置を組み立てて、投射画像
の評価を行ったところ、未重合領域の影響が大きく、コ
ントラストの低い表示画像となった。
Using the liquid crystal resin composite obtained in this manner, a projection type liquid crystal display device was assembled using a metal halide lamp, a dichroic mirror, and the like, and the projection image was evaluated. Was large and the display image was low in contrast.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、透過−
散乱型の液晶表示素子において、液晶樹脂複合体の形成
時に未重合領域を少なくすることが可能となり、コント
ラストの良好な液晶表示素子を得ることができる。
As described above, according to the present invention, transmission-
In the scattering type liquid crystal display device, the unpolymerized region can be reduced when the liquid crystal resin composite is formed, and a liquid crystal display device having good contrast can be obtained.

【0061】また、本発明はその効果を損しない範囲で
種々の応用ができる。
The present invention can be applied to various applications within a range not to impair the effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の液晶表示素子の画素部分の平面図。FIG. 1 is a plan view of a pixel portion of a liquid crystal display device of the present invention.

【図2】比較例の画素部分の平面図。FIG. 2 is a plan view of a pixel portion of a comparative example.

【図3】本発明の液晶表示素子のアレイ側遮光膜の平面
図。
FIG. 3 is a plan view of an array-side light-shielding film of the liquid crystal display element of the present invention.

【図4】本発明の液晶表示素子の対向側遮光膜の平面
図。
FIG. 4 is a plan view of an opposing light-shielding film of the liquid crystal display element of the present invention.

【図5】本発明の液晶表示素子の対向側遮光膜の別の平
面図。
FIG. 5 is another plan view of the opposing light-shielding film of the liquid crystal display element of the present invention.

【図6】本発明の液晶表示素子の製造フローを示すブロ
ック図。
FIG. 6 is a block diagram showing a manufacturing flow of the liquid crystal display element of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:アレイ側遮光膜 2:対向側遮光膜 3:片側遮光領域 4:ゼロオーバーハング領域 1: Array side light shielding film 2: Opposite side light shielding film 3: One side light shielding region 4: Zero overhang region

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の電極が備えられた第1の基板と、第
2の電極が備えられた第2の基板との間に重合相分離法
によって形成された液晶/樹脂複合体が挟持された液晶
表示素子であって、第1の基板に第1の遮光膜が設けら
れ、第2の基板に第2の遮光膜が設けられ、いずれか一
方の遮光膜のみによって遮光された片側遮光領域が画素
の開口部の周辺に設けられ、片側遮光領域は二つの辺の
長さがSとLの矩形(S≧2μm、L≧2μm、開口部
の周辺方向に沿った辺をLとする)を包含する境界領域
を備え、一つの画素における境界領域のLの総計ΣLが
40μm以上であることを特徴とする液晶表示素子。
1. A liquid crystal / resin composite formed by a polymerization phase separation method is sandwiched between a first substrate provided with a first electrode and a second substrate provided with a second electrode. Liquid crystal display device, wherein a first light-shielding film is provided on a first substrate, a second light-shielding film is provided on a second substrate, and one-sided light-shielding is performed by only one of the light-shielding films. An area is provided around the opening of the pixel, and the one-sided light-shielding area is a rectangle having two sides S and L (S ≧ 2 μm, L ≧ 2 μm, and the side along the peripheral direction of the opening is L). ), Wherein a total ΔL of L of the boundary region in one pixel is 40 μm or more.
【請求項2】第1の基板をマトリックス状に配置した行
電極と列電極を設けたアレイ基板とし、第1の電極を画
素電極とし、画素電極を能動素子によって駆動し、第2
の基板を対向基板とし、第2の電極を共通電極とし、第
1の遮光膜をアレイ側遮光膜とし、第2の遮光膜を対向
側遮光膜としたことを特徴とする請求項1の液晶表示素
子。
2. A method according to claim 1, wherein the first substrate is an array substrate provided with row and column electrodes arranged in a matrix, the first electrode is a pixel electrode, and the pixel electrode is driven by an active element.
2. The liquid crystal according to claim 1, wherein the first substrate is an opposing substrate, the second electrode is a common electrode, the first light shielding film is an array side light shielding film, and the second light shielding film is an opposite side light shielding film. Display element.
【請求項3】画素の開口率が60%以上であることを特
徴とする請求項1又は2の液晶表示素子。
3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the aperture ratio of the pixel is 60% or more.
【請求項4】開口部の行又は列方向の最大長が10〜3
0μmであることを特徴とする請求項1、2又は3の液
晶表示素子。
4. The maximum length of the opening in the row or column direction is 10 to 3
4. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the thickness is 0 [mu] m.
【請求項5】第1の電極付き第1の基板と、第2の電極
付き第2の基板との間に光硬化性化合物と液晶の相溶性
混合物から液晶/樹脂複合体を重合相分離法によって形
成する液晶表示素子の製造方法であって、第1の基板側
と第2の基板側の構成部材の光透過性に差異があり、相
溶性混合物に光を照射し、重合相分離を誘起せしめた後
に、前記光硬化性化合物の硬化反応を促進するエネルギ
ーを液晶表示素子に印加することを特徴とする液晶表示
素子の製造方法。
5. A method for polymerizing a liquid crystal / resin composite from a compatible mixture of a photocurable compound and a liquid crystal between a first substrate with a first electrode and a second substrate with a second electrode. A method of manufacturing a liquid crystal display element formed by the method described above, wherein the first and second substrates have different light transmittances, and the compatible mixture is irradiated with light to induce polymerization phase separation. A method for producing a liquid crystal display element, comprising applying, to the liquid crystal display element, energy for accelerating the curing reaction of the photocurable compound.
【請求項6】請求項2〜5のいずれか1項の液晶表示素
子と、シュリーレン光学系と、投射レンズとが設けられ
たことを特徴とする液晶プロジェクター。
6. A liquid crystal projector comprising: the liquid crystal display device according to claim 2; a schlieren optical system; and a projection lens.
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