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JPH11202338A - Liquid crystal display - Google Patents

Liquid crystal display

Info

Publication number
JPH11202338A
JPH11202338A JP10007245A JP724598A JPH11202338A JP H11202338 A JPH11202338 A JP H11202338A JP 10007245 A JP10007245 A JP 10007245A JP 724598 A JP724598 A JP 724598A JP H11202338 A JPH11202338 A JP H11202338A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
light
alignment
display device
alignment film
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
JP10007245A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shin Yonetani
慎 米谷
昇一 ▲廣▼田
Shoichi Hirota
Yasushi Tomioka
冨岡  安
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi 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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP10007245A priority Critical patent/JPH11202338A/en
Publication of JPH11202338A publication Critical patent/JPH11202338A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】コントラストの高い垂直配向ECB方式の液晶
表示装置を提供する。 【解決手段】一対の基板2,7と、一対の基板に挟持さ
れた液晶層5とを有し、一対の基板には前記液晶層に電
界を印加する一対の電極群9,10,11と、一対の電
極群と前記液晶層との間に前記液晶層の液晶分子を基板
面に対してほぼ垂直に配向させる配向膜3,6を有する
液晶表示装置において、一対の基板の一方の基板には光
を透過しない遮光層13が形成され、遮光層に遮光され
る領域の配向膜は光照射によりその液晶配向能が制御で
き、光解離反応性を有し、配向膜の遮光層により遮光さ
れる領域は直線偏光照射処理された配向膜で、遮光され
る部分は複数のチルト角を有する。
(57) [Summary] (with correction) [PROBLEMS] To provide a vertical alignment ECB liquid crystal display device having high contrast. The liquid crystal layer includes a pair of substrates, and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates. The pair of substrates includes a pair of electrode groups for applying an electric field to the liquid crystal layer. A liquid crystal display device having alignment films 3 and 6 for aligning liquid crystal molecules of the liquid crystal layer substantially perpendicular to the substrate surface between the pair of electrode groups and the liquid crystal layer; A light-shielding layer 13 that does not transmit light is formed, and the alignment film in a region shielded by the light-shielding layer can control its liquid crystal alignment ability by light irradiation, has photodissociation reactivity, and is shielded by the light-shielding layer of the alignment film. The region is an alignment film that has been subjected to a linearly polarized light irradiation process, and the light-shielded portion has a plurality of tilt angles.

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、ECB(Electrica
lly Controlled Birefringence)方式を用いた液晶表示
装置のコントラスト比の高い液晶表示装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ECB (Electrica
The present invention relates to a liquid crystal display device having a high contrast ratio of a liquid crystal display device using an lly controlled birefringence method.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示装置の表示は、基板間にはさま
れた液晶層の液晶分子に電界を加えることにより液晶分
子の配向方向を変化させ、それにより生じる液晶層の光
学特性の変化により行われる。
2. Description of the Related Art The display of a liquid crystal display device changes the orientation of the liquid crystal molecules by applying an electric field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer sandwiched between the substrates. Done.

【0003】従来の液晶表示装置は、液晶層をはさむ上
下二枚の基板上の配向膜の基板面内配向方向をほぼ直交
させ、液晶分子配列が電界無印加時にほぼ90°捻れた
状態とし、電界を加えることによる液晶層の光旋光性の
変化を利用して表示を行うツイステッドネマチック(T
N)表示方式に代表される。
In a conventional liquid crystal display device, the alignment directions of the alignment films on the upper and lower substrates sandwiching the liquid crystal layer are made substantially orthogonal to each other so that the liquid crystal molecule arrangement is twisted by about 90 ° when no electric field is applied. Twisted nematic (T) that performs display using the change in the optical rotation of the liquid crystal layer by applying an electric field
N) Represented by a display system.

【0004】このTN方式では、上記の上下基板で直交
する液晶配向方向を設定するために、通常ポリイミドな
どの高分子膜からなる配向膜の表面をナイロン布などで
特定の方向に擦るラビング処理と呼ばれる処理が用いら
れている。
In the TN method, in order to set the liquid crystal alignment directions orthogonal to each other on the upper and lower substrates, a rubbing process is generally performed in which a surface of an alignment film made of a polymer film such as polyimide is rubbed in a specific direction with a nylon cloth or the like. A called process is used.

【0005】しかし、このラビング処理により静電気が
発生し、例えば薄膜トランジスタ等を用いたアクティブ
マトリックス型液晶表示装置においては、トランジスタ
の静電破壊による不良の原因となる。
However, static electricity is generated by the rubbing process, and in an active matrix type liquid crystal display device using a thin film transistor or the like, for example, it causes a failure due to electrostatic breakdown of the transistor.

【0006】また、ラビング時の機械的応力により発生
する配向膜やラビング布の削れ,切り屑は表示不良など
の原因となる。
[0006] Further, scraping and chips of the alignment film and the rubbing cloth generated by mechanical stress during rubbing cause display defects and the like.

【0007】一方、例えば基板表面の液晶分子が基板面
に垂直となるような垂直配向膜を用い、液晶分子配列が
電界無印加時に液晶層全域でほぼ垂直(ホメオトロピッ
ク配向)状態とし、電界を加えることによる液晶層の複
屈折性の変化を利用して表示を行う垂直配向ECB表示
方式が別方式として知られている。
On the other hand, for example, a vertical alignment film in which liquid crystal molecules on the substrate surface are perpendicular to the substrate surface is used, and when the electric field is not applied with an electric field, the liquid crystal molecules are arranged almost vertically (homeotropic alignment) over the entire liquid crystal layer. A vertical alignment ECB display method in which display is performed by utilizing a change in birefringence of a liquid crystal layer due to the addition is known as another method.

【0008】図1および図2は、従来の垂直配向ECB
方式の液晶表示装置の構成の一例を示す図で、図1は平
面図、図2は図1のA−A′線に沿う断面図である。
FIGS. 1 and 2 show a conventional vertical alignment ECB.
FIG. 1 is a plan view, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1.

【0009】図2のように、偏光板1の上にTFT(Th
in Film Transistor:薄膜トランジスタ)基板2,垂直
配向膜3,負の誘電異方性をもつ液晶組成物4よりなる
液晶層5,垂直配向膜6,対向基板7,偏光板8が順次
形成されている。
As shown in FIG. 2, a TFT (Th
In Film Transistor, a substrate 2, a vertical alignment film 3, a liquid crystal layer 5 composed of a liquid crystal composition 4 having negative dielectric anisotropy 5, a vertical alignment film 6, a counter substrate 7, and a polarizing plate 8 are sequentially formed. .

【0010】液晶層5内の液晶分子4は、上下基板の垂
直配向膜3,6により電界無印加時にはその配向方向が
基板面に対してほぼ垂直ないわゆるホメオトロピック配
向状態となっている。
The liquid crystal molecules 4 in the liquid crystal layer 5 are in a so-called homeotropic alignment state in which the alignment direction is substantially perpendicular to the substrate surface when no electric field is applied due to the vertical alignment films 3 and 6 of the upper and lower substrates.

【0011】偏光板1,7それぞれの偏光軸はお互いに
ほぼ直交し、いわゆるクロスニコル状態に設定されてい
る。
The polarizing axes of the polarizing plates 1 and 7 are substantially orthogonal to each other, and are set in a so-called crossed Nicols state.

【0012】このクロスニコルに設定された二枚の偏光
板により、上記の電界無印加時のホメオトロピック状態
では、入射側の偏光板を透過して直線偏光となった光
は、液晶層ではその偏光状態をほぼ変えずに透過するた
め、その偏光方向と直交する出射側の偏光板によりカッ
トされてしまい透過しない。
In the homeotropic state when no electric field is applied, the light that has passed through the polarizing plate on the incident side and becomes linearly polarized light is transmitted to the liquid crystal layer by the two polarizing plates set in crossed Nicols. Since the light is transmitted without substantially changing the polarization state, the light is cut by the polarizing plate on the emission side perpendicular to the polarization direction and is not transmitted.

【0013】TFT基板2上には、ITO膜からなる透
明画素電極9、またバスライン電極10などの電極が形
成されており、他方の対向基板7上にもITO透明対向
(共通)電極11が形成されている。
On the TFT substrate 2, electrodes such as a transparent pixel electrode 9 made of an ITO film and a bus line electrode 10 are formed. On the other counter substrate 7, an ITO transparent counter (common) electrode 11 is also formed. Is formed.

【0014】これらの画素電極9と対向電極11の間に
電圧を印加し、液晶層5にほぼ垂直方向の電界を印加す
ると、液晶層内の負の誘電異方性をもつ液晶分子が基板
面方向に傾斜し、これにより液晶層を透過する光が複屈
折をうけて楕円偏光となるため、出射側の偏光軸と直交
しない成分が発生し光透過が生じる。
When a voltage is applied between the pixel electrode 9 and the counter electrode 11 and an electric field in a substantially vertical direction is applied to the liquid crystal layer 5, the liquid crystal molecules having a negative dielectric anisotropy in the liquid crystal layer are turned on the substrate surface. Since the light transmitted through the liquid crystal layer undergoes birefringence and becomes elliptically polarized light, a component that is not orthogonal to the polarization axis on the emission side is generated, and light transmission occurs.

【0015】液晶層のリタデーションを適当に設定する
ことにより、上記の光透過を白状態として表示に用いる
ことが出来、同様に一方の基板に反射板を設けた反射型
の構成においても同様にリタデーションの適切な設定お
よび場合により位相板などの光学手段を付加することに
より上記の透過型と同様にして表示が可能である。
By appropriately setting the retardation of the liquid crystal layer, the above-mentioned light transmission can be used for display in a white state. Similarly, in a reflection type configuration in which a reflection plate is provided on one substrate, the same is true for the retardation. The display can be performed in the same manner as in the above-mentioned transmission type by appropriately setting the above and optionally adding optical means such as a phase plate.

【0016】さらにコントラスト等の画質の向上のた
め、画素電極とそれと隣接し、異なる電位状態に有る他
の画素電極あるいは上記のバスライン電極との間の横方
向の電界などにより生じる表示に関係ない不要な光洩れ
を遮光して画素間を常時黒状態にするため、通常有効表
示領域12以外の部分を遮光膜13で覆っている。
In order to further improve the image quality such as contrast, there is no relation to display caused by a horizontal electric field between the pixel electrode and another pixel electrode adjacent to the pixel electrode and having a different potential state or the bus line electrode. A portion other than the normal effective display area 12 is covered with a light-shielding film 13 so that unnecessary light leakage is shielded and the spaces between pixels are always in a black state.

【0017】この垂直配向ECB方式では、垂直配向膜
を用いることから原理的にはTN方式と異なりラビング
処理が不要なため、上述のラビング処理にともない発生
する表示不良の無い、表示品質と量産性にすぐれた液晶
表示装置の実現に関して有望な技術である。
In the vertical alignment ECB method, since a vertical alignment film is used, a rubbing treatment is not necessary in principle, unlike the TN method. Therefore, there is no display defect caused by the above rubbing treatment, and display quality and mass productivity. This is a promising technology for realizing an excellent liquid crystal display device.

【0018】特に、前記の反射型としたECB方式は、
液晶プロジェクタ用の小型高精細の液晶ライトバルブと
して小型化および高精細化した場合においても、開口率
の低下が透過型のそれに比べて著しく小さく、輝度を低
下させずに小型でかつ高精細の液晶プロジェクタを実現
することができる方式として有望な技術である。
In particular, the above-mentioned reflection type ECB system is
Even when miniaturized and high-definition as a small high-definition liquid crystal light valve for liquid crystal projectors, the reduction in aperture ratio is significantly smaller than that of the transmissive type, and a small and high-definition liquid crystal without lowering the brightness. This is a promising technology as a method that can realize a projector.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の垂直配
向ECB方式では実際上は液晶パネルへの液晶封入条件
や配向膜の表面状態の不均一性などや、駆動時に画素電
極に隣接する他の電極の影響により、液晶層に加わる電
界に無視できない程度の横電界成分が発生することに起
因して、配向方向の異なるドメインが発生し、更にこれ
らのドメイン間の境界に図3(中央電極のみ電位が加わ
った状態を表わす例)の14に示すようなディスクリネ
ーションと呼ばれる周囲と表示輝度の異なる縞が画素中
にも現われる。
However, in the above-mentioned vertical alignment ECB method, in practice, the liquid crystal sealing condition in the liquid crystal panel, the non-uniformity of the surface state of the alignment film, etc. Due to the influence of the electrodes, a non-negligible transverse electric field component is generated in the electric field applied to the liquid crystal layer, so that domains having different alignment directions are generated. Further, the boundary between these domains is shown in FIG. A stripe called a disclination having a display luminance different from that of the surroundings also appears in the pixel, as shown at 14 in the example showing a state where a potential is applied).

【0020】このディスクリネーションによる縞は、白
表示時には黒縞として輝度低下、黒表示時には白縞とし
て光洩れとなり、コントラスト低下の原因となり、さら
に液晶パネル作成条件のばらつきなどによって、画素毎
にその発生場所や発生領域が異なるため表示のザラツキ
の原因ともなる。
The fringes due to the disclination decrease in brightness as black fringes during white display, leak light as white fringes during black display, cause a decrease in contrast, and further cause variations in liquid crystal panel production conditions. Since the occurrence location and the occurrence area are different, the display may be rough.

【0021】このようなディスクリネーションによる問
題を避けるために、その発生を抑制するために垂直配向
ECB方式においても、初期垂直配向方向からのわずか
の傾き(チルト)を付与するラビング処理が基板全面に
必要になってしまう。
In order to avoid such problems due to disclination, a rubbing process for imparting a slight inclination (tilt) from the initial vertical alignment direction is performed on the entire surface of the substrate even in the vertical alignment ECB system in order to suppress the occurrence. Is needed.

【0022】この場合、ラビング処理により基板面内に
一様にチルト角が付与されるため、上記のクロスニコル
による黒表示時に画素領域でのチルト角によってわずか
な光洩れが生じコントラスト低下の原因となる。
In this case, since the tilt angle is uniformly provided in the substrate surface by the rubbing process, a slight light leak occurs due to the tilt angle in the pixel area at the time of the black display by the crossed Nicols, which causes a decrease in contrast. Become.

【0023】上述のように、従来の垂直配向ECB方式
液晶表示装置においては、量産性向上のためにラビング
処理を行わないようとする場合には、ディスクリネーシ
ョンに起因するコントラスト低下などの表示品質の低下
が発生するという課題があった。
As described above, in the conventional vertical alignment ECB mode liquid crystal display device, when the rubbing process is not performed to improve the mass productivity, the display quality such as a decrease in contrast due to disclination is reduced. There is a problem that a decrease in the temperature occurs.

【0024】本発明の目的は垂直配向ECB方式を用い
た液晶表示装置において、コントラストの高い液晶表示
装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a high contrast in a liquid crystal display device using a vertical alignment ECB system.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】垂直配向ECB方式の画
素中に発生するディスクリネーションによる表示品質の
低下は、このディスクリネーションを画素以外の部分、
例えば通常遮光層により遮光される画素電極間の間隙部
分に選択的に発生させることにより低減する。そのため
には、まず上記の例えば画素電極間の間隙部分を選択的
に他の部分とは異なる状態とする、何らかの処理をする
必要がある。
The degradation of display quality due to the disclination occurring in the pixels of the vertical alignment ECB system is caused by the disclination of the parts other than the pixels.
For example, it is reduced by selectively generating light in a gap between pixel electrodes that are normally shielded by a light shielding layer. For this purpose, it is necessary to first perform some kind of processing for selectively setting the gap between the pixel electrodes, for example, to be in a state different from other portions.

【0026】本発明の垂直配向ECB方式を用いた液晶
表示装置では、第一に基板界面の配向膜の少なくとも一
方が、直線偏光光照射によりその液晶配向能、特にその
配向方向が制御できる材料からなり、その配向膜が基板
面内の画素領域以外の特定領域、具体的には基板面内の
画素領域以外の遮光層により遮光される部分を中心とす
る領域に選択的に直線偏光光照射処理されている。
In the liquid crystal display device using the vertical alignment ECB method of the present invention, first, at least one of the alignment films at the interface between the substrates is made of a material whose liquid crystal alignment ability, particularly its alignment direction can be controlled by irradiating linearly polarized light. The alignment film is selectively irradiated to a specific region other than the pixel region on the substrate surface, specifically, a region centered on a portion shielded by the light shielding layer other than the pixel region on the substrate surface. Have been.

【0027】この照射処理の特定領域の選択には、例え
ば選択したい部分のみ上記の直線偏光光を透過するマス
クパターンを用いて、直線偏光光照射を行えば良い。
In order to select a specific area in the irradiation process, for example, linearly polarized light irradiation may be performed using a mask pattern that transmits the linearly polarized light only in a portion to be selected.

【0028】次にこの選択的に直線偏光光照射された画
素領域以外の領域が、ディスクリネーションの発生源と
なる必要がある。
Next, the area other than the pixel area selectively irradiated with the linearly polarized light must be a source of disclination.

【0029】本発明の液晶表示装置では、直線偏光光照
射処理は前記垂直配向膜の初期配向方向からの傾き角を
もたらす物であり、さらにこの光照射処理による配向膜
上の液晶分子配向の基板法線方向からの傾き角が選択的
に偏光光照射された領域のなかでも場所により異なる傾
き角状態となっている。特に、遮光される領域の中で基
板法線方向に対して逆の角度を有するようにすると、製
造プロセスを容易にすることが可能となる。
In the liquid crystal display device of the present invention, the linearly polarized light irradiation treatment causes the vertical alignment film to be inclined from the initial alignment direction. The tilt angle from the normal direction is different depending on the position in the region selectively irradiated with the polarized light. In particular, when the light-shielding region has an opposite angle to the normal direction of the substrate, the manufacturing process can be facilitated.

【0030】具体的には配向膜材料として、例えば光解
離反応するアルキル鎖を有する配向膜材料を用い、さら
に上記の場所により異なる傾き角としては、例えば選択
的に偏光光照射された領域において、例えばその右半分
において配向膜上の液晶分子の配向方向が右に傾き、左
半分においては逆方向の左に傾くように、それぞれマス
クパターンを用いた直線偏光光照射によりその配向方向
を制御することにより実現する。
Specifically, for example, an alignment film material having an alkyl chain which undergoes a photodissociation reaction is used as the alignment film material, and the inclination angle which varies depending on the location is, for example, in a region selectively irradiated with polarized light. For example, control the alignment direction by irradiating linearly polarized light using a mask pattern so that the alignment direction of the liquid crystal molecules on the alignment film is tilted to the right in the right half and to the left in the opposite direction in the left half. It is realized by.

【0031】このような直線偏光光照射による傾き方向
の制御(初期垂直配向からのチルト角の付与)は、例え
ば飯村他,エスアイディーダイジェスト′97,311
頁にあるように、直線偏光光を基板法線に対して適当に
傾けて照射することにより行うことが出来る。
The control of the tilt direction by the irradiation of the linearly polarized light (giving the tilt angle from the initial vertical alignment) is performed, for example, by Iimura et al., SDD Digest '97, 311.
As shown on the page, the irradiation can be performed by irradiating the linearly polarized light at an appropriate inclination to the substrate normal.

【0032】上記のように選択された間隙部分で配向膜
に左右で異なる配向制御方向の傾き角を与えることによ
り、液晶封入後の液晶パネルのこの部分近傍の液晶配向
を、上記の照射領域の中心を境として左右で傾き方向が
急変する状態とすることが出来る。
By giving the alignment film different inclination angles in the left and right directions to the alignment film in the gap portion selected as described above, the liquid crystal alignment in the vicinity of this portion of the liquid crystal panel after the liquid crystal is filled can be changed in the above-mentioned irradiation region. A state in which the inclination direction changes suddenly on the left and right with the center as a boundary can be set.

【0033】コントラスト低下などの表示品質低下の原
因となるディスクリネーションラインは、液晶配向方向
が不連続に変化する境界に生じるものであることから、
上記の画素電極間隙部分に直線偏光光照射により設けら
れた液晶配向の傾きが急変する部分をこのディスクリネ
ーションラインの発生の種とすることが出来る。
Disclination lines that cause display quality deterioration such as contrast deterioration occur at boundaries where the liquid crystal alignment direction changes discontinuously.
The portion where the inclination of the liquid crystal alignment provided by irradiating the linearly polarized light to the pixel electrode gap portion suddenly changes can be used as a seed for generating this disclination line.

【0034】本発明のような垂直配向ECB方式の液晶
表示装置においてはその駆動時に、ディスクリネーショ
ンラインが上記の配向制御方向の変化する部分を発生源
として表示に影響を与えにくい表示電極の間隙部分に選
択的に発生するため、画素部分における発生を抑制する
ことが出来る。
In the liquid crystal display device of the vertical alignment ECB mode as in the present invention, the gap between the display electrodes where the disclination line hardly affects the display is generated by using the portion where the alignment control direction changes as a source when the device is driven. Since it occurs selectively in the portion, the occurrence in the pixel portion can be suppressed.

【0035】さらに、本発明のように画素領域以外に選
択的にチルト角を付与する方法では、基板全体にチルト
を付与する通常のラビング法と異なり、画素領域のチル
ト角による黒表示時の光洩れで生じるコントラストの低
下を防ぐことが出来る。
Further, in the method of selectively giving a tilt angle to a region other than the pixel region as in the present invention, unlike the ordinary rubbing method of giving a tilt to the entire substrate, light during black display due to the tilt angle of the pixel region is used. It is possible to prevent a decrease in contrast caused by leakage.

【0036】以上のように本発明によれば、垂直配向E
CB方式において、画素領域における表示品質の低下の
原因となるディスクリネーションの発生がほとんどな
く、表示輝度やコントラストの高い高画質で、ラビング
プロセスに伴う量産性の低下の問題のない液晶表示装置
を得ることが出来る。
As described above, according to the present invention, the vertical alignment E
In the CB system, a liquid crystal display device which has almost no occurrence of disclination which causes a decrease in display quality in a pixel area, has high image quality with high display luminance and contrast, and has no problem of reduction in mass productivity due to a rubbing process. Can be obtained.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を具体的に
説明する。
Embodiments of the present invention will be specifically described below.

【0038】(実施例1)実施例1の垂直配向ECB方
式液晶表示装置は、図2に示したその従来例の断面構造
において、遮光層を中心とする部分が本発明に有るよう
に、ディスクリネーションを固定化する点となるように
選択的に直線偏光光照射された領域となっている以外は
概念的に同一構成である。
(Embodiment 1) The vertical alignment ECB mode liquid crystal display device of Embodiment 1 has a disk structure such that a portion centering on a light-shielding layer in the cross-sectional structure of the conventional example shown in FIG. The configuration is conceptually the same except that the region is selectively irradiated with linearly polarized light so as to be a point for fixing the ligation.

【0039】以下、図1,図2に対応する図4,図5を
用いて説明する。
Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 4 and 5 corresponding to FIGS.

【0040】図5のように、偏光板1の上にTFT(Th
in Film Transistor:薄膜トランジスタ)基板2,垂直
配向膜3,負の誘電異方性をもつ液晶組成物(液晶分
子)4よりなる液晶層5,垂直配向膜6,対向(共通)
基板7,偏光板8が順次形成されている。
As shown in FIG. 5, a TFT (Th
in Film Transistor: substrate 2, vertical alignment film 3, liquid crystal layer 5 composed of liquid crystal composition (liquid crystal molecules) 4 having negative dielectric anisotropy 5, vertical alignment film 6, facing (common)
A substrate 7 and a polarizing plate 8 are sequentially formed.

【0041】上記の液晶組成物はメルク社製MJ951152
で、その誘電異方性Δεの値は−4.2、屈折率異方性Δ
nは0.0827 で、液晶層の厚みはスペーサービーズ
を用いて5.0μmに設定してある。
The above liquid crystal composition was manufactured by Merck MJ951152.
The value of the dielectric anisotropy Δε is −4.2, and the refractive index anisotropy Δ
n is 0.0827, and the thickness of the liquid crystal layer is set to 5.0 μm using spacer beads.

【0042】[0042]

【化1】 Embedded image

【0043】上記の垂直配向膜3,6は、配向膜材料と
して(化1)に示す長鎖アルキル基を側鎖に持つ化合物
を主成分とした高分子材料である日本合成ゴム社製JA
LS−204を用い、その溶液をスピンコートにより塗
布した後、180度1時間の加熱焼成により形成した。
The vertical alignment films 3 and 6 are made of JA Synthetic Rubber Co., Ltd., which is a polymer material mainly composed of a compound having a long-chain alkyl group as a side chain as shown in Chemical Formula 1 as an alignment film material.
The solution was applied by spin coating using LS-204, and then formed by heating and baking at 180 degrees for 1 hour.

【0044】偏光板1,8それぞれの偏光軸はお互いに
ほぼ直交し、いわゆるクロスニコル状態に設定されてい
る。
The polarizing axes of the polarizing plates 1 and 8 are substantially orthogonal to each other, and are set in a so-called crossed Nicols state.

【0045】TFT基板2上には、ITO膜からなる透
明画素電極9、またバスライン電極10や図示されてい
ないが、TFTを駆動する信号配線及び前記画素電極と
前記TFTとを電気的に接続する配線等から構成された
配線層と、その上に保護膜である窒化シリコンからなる
絶縁膜が形成されており、他方の対向基板7上にはIT
O透明対向電極11や図示されていないが、カラーフィ
ルターなどが形成されている。
On the TFT substrate 2, a transparent pixel electrode 9 made of an ITO film, a bus line electrode 10, and a signal wiring (not shown) for driving the TFT and an electrical connection between the pixel electrode and the TFT are provided. A wiring layer composed of wirings and the like to be formed, and an insulating film made of silicon nitride as a protective film are formed thereon.
The O transparent counter electrode 11 and a color filter (not shown) are formed.

【0046】また、コントラスト等の画質の向上のた
め、画素間に遮光膜13を設けている。
Further, a light-shielding film 13 is provided between pixels in order to improve image quality such as contrast.

【0047】上記の遮光膜13の設けられた部分を中心
とする部分15は、マスクパターンを用いた照射装置に
より、選択的に直線偏光光照射されている。
The portion 15 centered on the portion where the light shielding film 13 is provided is selectively irradiated with linearly polarized light by an irradiation device using a mask pattern.

【0048】液晶層5内の液晶分子は、上下基板の垂直
配向膜3,6により電界無印加時に、上記の選択的に偏
光光照射された部分以外ではその配向方向が基板面に対
してほぼ垂直な、いわゆるホメオトロピック配向状態と
なっている。
When no electric field is applied by the vertical alignment films 3 and 6 of the upper and lower substrates, the alignment direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 5 is substantially the same as the alignment direction with respect to the substrate surface except for the portion where the polarized light is selectively irradiated. It is in a vertical, so-called homeotropic alignment state.

【0049】また、上記の選択領域15への偏光光照射
は、上記のようにして得た配向膜表面に対して、飯村
他,エスアイディーダイジェスト′97,311頁と同
様に、高圧水銀灯をUV光源として中心波長313nm
のUV光を多層誘電膜を用いた偏光子を介することによ
り照射光量約5J/cm2 の直線偏光光を、基板法線に対
して約45°の斜め方向から照射を行い、直線偏光光照
射による選択的な長鎖アルキル基の光解離によって、結
果的に基板に対し垂直方向から約4°傾いた液晶配向を
得た。
The irradiation of the selected region 15 with polarized light is performed by applying a high-pressure mercury lamp to the surface of the alignment film obtained as described above in the same manner as in Iimura et al., S.D.Digest '97, 311. Central wavelength 313nm as light source
UV light is passed through a polarizer using a multilayer dielectric film to irradiate linearly polarized light with an irradiation light amount of about 5 J / cm 2 from an oblique direction of about 45 ° with respect to the substrate normal line, thereby irradiating linearly polarized light. As a result, a liquid crystal alignment inclined about 4 ° from the vertical direction with respect to the substrate was obtained by the selective photodissociation of the long-chain alkyl group.

【0050】この際、二つのマスクパターンを用いて、
まず選択領域の右半分の領域へ基板法線に対して右45
°の斜め方向から偏光光照射を行い、次にマスクパター
ンを変え選択領域の左半分の領域へ基板法線に対して左
45°の斜め方向から偏光光照射を行うことにより、図
5に有るように選択領域15の左右で初期垂直配向から
の傾きが逆の配向制御を行った。
At this time, using two mask patterns,
First, the right half of the selected area is shifted to the right 45
FIG. 5 shows that the polarized light irradiation is performed from an oblique direction at an angle of 45 °, and then the mask pattern is changed and the left half of the selected area is irradiated with the polarized light at an oblique direction of 45 ° to the left with respect to the substrate normal. As described above, the orientation control in which the inclination from the initial vertical orientation is reversed on the left and right of the selected region 15 is performed.

【0051】なお、本実施例では、配向膜の初期配向方
向から傾いた液晶配向を付与,制御するために、上記の
ように偏光光照射による選択的な長鎖アルキル基の光解
離反応を用いたが、例えばアゾベンゼン基あるいはスチ
ルベン基等を導入した材料による光異性化反応や、シン
ナメート基を導入した材料による光重合反応などの他の
光反応によっても、同様な効果が得られれば用いること
が出来る。
In this embodiment, the selective photodissociation reaction of a long-chain alkyl group by irradiation with polarized light is used as described above in order to impart and control the liquid crystal alignment inclined from the initial alignment direction of the alignment film. However, if similar effects can be obtained by other photoreactions such as a photoisomerization reaction using a material into which an azobenzene group or a stilbene group is introduced, or a photopolymerization reaction using a material into which a cinnamate group is introduced, it may be used. I can do it.

【0052】また、本実施例では、上下基板の配向膜材
料として同一の光反応性をもつ材料を用いたが、本実施
例のように対向基板側の配向膜のみ光照射を行う場合に
は、TFT基板側の配向膜材料は光反応性の無い通常の
配向膜材料としてもよい。
In this embodiment, materials having the same photoreactivity are used as the alignment film material for the upper and lower substrates. However, when light is irradiated only to the alignment film on the counter substrate side as in this embodiment. The alignment film material on the TFT substrate side may be a normal alignment film material having no photoreactivity.

【0053】さらに、本実施例では、図5に示すように
対向基板側の配向膜に光照射を行ったが、図6に示すよ
うにTFT基板側の遮光層に対応する部分に光照射を行
っても同様の効果が得られる。
Further, in this embodiment, the alignment film on the counter substrate side is irradiated with light as shown in FIG. 5, but the light irradiation is performed on the portion corresponding to the light shielding layer on the TFT substrate side as shown in FIG. The same effect can be obtained even if it is performed.

【0054】以上の構成により、対角が10インチ、画
素数が640×480×3(RGB三色)のカラー液晶
パネルを試作したところ、画素の顕微鏡観察によっても
画素内にほとんどディスクリネーションが発生しておら
ず、表示画像において260:1以上の高コントラスト
比,高輝度の液晶表示装置を得た。
With the above configuration, a color liquid crystal panel having a diagonal of 10 inches and a number of pixels of 640 × 480 × 3 (three colors of RGB) was experimentally produced. A liquid crystal display device having no display and having a high contrast ratio of 260: 1 or more and a high luminance in a display image was obtained.

【0055】また、静電破壊などによる動作しないTF
Tは皆無であった。
Further, the TF which does not operate due to electrostatic breakdown or the like
There was no T.

【0056】本発明の異なる構造として投写型液晶ディ
スプレイに用いられる反射型液晶ライトバルブを示す。
その構成を図7に示す。
A reflection type liquid crystal light valve used in a projection type liquid crystal display is shown as a different structure of the present invention.
FIG. 7 shows the configuration.

【0057】第一の基板である反射型アクティブマトリ
クス基板16は、単結晶シリコン基板17上に各々が独
立して配置された液晶駆動用の能動素子であるMOS(M
etalOxide Semicontuctor)トランジスタ18と、アルミ
ニウム反射板とを兼ねた画素電極19とを供え、それら
の上部には保護膜として絶縁膜20が設けられ、その再
表面に垂直配向膜21が形成されている。
The reflection type active matrix substrate 16 which is the first substrate is a MOS (M) which is an active element for driving a liquid crystal, which is independently disposed on a single crystal silicon substrate 17.
An etal oxide semiconductor (transistor) transistor 18 and a pixel electrode 19 also serving as an aluminum reflector are provided, on which an insulating film 20 is provided as a protective film, and a vertical alignment film 21 is formed on the re-surface thereof.

【0058】上記の垂直配向制御膜は、その前駆体であ
るポリアミック酸の濃度5%の溶液をスピンコートによ
り塗布し、ポリイミド前駆体膜を形成した後、加熱焼成
によりイミド化を行い形成した。
The above-mentioned vertical alignment control film was formed by applying a solution of a precursor of polyamic acid having a concentration of 5% by spin coating to form a polyimide precursor film, followed by imidization by heating and baking.

【0059】本配向制御膜前駆体のポリアミック酸は、
モノマー成分としてはジアミン化合物として長鎖アルキ
ル基を含有する1,2−ジアミンオクタデカンとp−フ
ェニレンジアミンとを1:9のモル比で混入したものを
用い、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水
物及び1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸
二無水物の酸無水物にポリアミック酸として合成したも
のである。
The polyamic acid of the present alignment control film precursor is:
As the monomer component, a mixture of 1,2-diamineoctadecane having a long-chain alkyl group as a diamine compound and p-phenylenediamine in a molar ratio of 1: 9 was used. It is synthesized as a polyamic acid from acid anhydrides of carboxylic dianhydride and 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride.

【0060】上記のMOSトランジスタ18は、シリコ
ン基板とp型ウエル上に形成したソース拡散層とソース
電極とドレイン拡散層とドレイン電極とポリシリコンゲ
ートなどから形成した。
The MOS transistor 18 was formed from a source diffusion layer, a source electrode, a drain diffusion layer, a drain electrode, a polysilicon gate and the like formed on a silicon substrate and a p-type well.

【0061】このMOSトランジスタ18で制御された
電気信号はスルーホールコンタクト22を経て前記画素
電極19に与えられ、対向した透明電極との間に電圧を
印加し液晶層を駆動する。
The electric signal controlled by the MOS transistor 18 is applied to the pixel electrode 19 through the through-hole contact 22, and a voltage is applied between the pixel electrode 19 and the opposing transparent electrode to drive the liquid crystal layer.

【0062】また、前記画素電極19と、MOSトラン
ジスタ18各々の形成された層の間には前記画素電極の
間隙部分からの入射光によるMOSトランジスタ拡散層
等での光伝導起因の蓄積電荷リークを防止するための遮
光膜23が形成されている。第二の基板である対向ガラ
ス基板24は、ガラス基板上に形成した透明電極からな
る対向電極25と垂直配向膜26とからなり、これらの
二枚の基板は、セルギャップを均一に保持するためのス
ペーサを介し、液晶組成物27からなる液晶層28を挟
持して液晶表示素子を構成する。
In addition, between the pixel electrode 19 and the layer on which the MOS transistor 18 is formed, a leak of accumulated charges due to photoconductivity in a MOS transistor diffusion layer or the like due to incident light from a gap between the pixel electrodes is generated. A light-shielding film 23 for prevention is formed. The opposing glass substrate 24, which is the second substrate, includes an opposing electrode 25 made of a transparent electrode formed on the glass substrate and a vertical alignment film 26. These two substrates are used to maintain a uniform cell gap. A liquid crystal display element is configured by sandwiching a liquid crystal layer 28 made of a liquid crystal composition 27 via the spacer.

【0063】上記の液晶組成物27の誘電異方性Δεの
値は−3.3 、屈折率異方性Δnは0.0742で、液
晶層の厚みは上記スペーサーにより4.0μmに設定さ
れている。
The value of the dielectric anisotropy Δε of the liquid crystal composition 27 was -3.3, the refractive index anisotropy Δn was 0.0742, and the thickness of the liquid crystal layer was set at 4.0 μm by the spacer. I have.

【0064】画素間には遮光膜29が設けられており、
この遮光層の設けられた部分を中心とする部分30に
は、上記の実施例1と同様に複数のマスクパターンを用
いた照射装置により、選択的に照射領域内で異なる初期
垂直配向からの傾き角を持つよう直線偏光光照射されて
いる。
A light-shielding film 29 is provided between the pixels.
A portion 30 centered on the portion where the light-shielding layer is provided is selectively tilted from the initial vertical orientation different in the irradiation region by an irradiation device using a plurality of mask patterns as in the first embodiment. It is irradiated with linearly polarized light so as to have an angle.

【0065】上記の偏光光照射は、波長436nmにピ
ークを有する高圧水銀燈を光源とし、ブリュスター角に
設定した偏光子を介することにより照射光量約2J/cm
2 の直線偏光光を実施例1と同様に基板法線に対して約
45°の斜め方向から照射し、結果的に基板に対し垂直
方向から約2°傾いた液晶配向を得た。
The above-mentioned irradiation of polarized light is performed by using a high-pressure mercury lamp having a peak at a wavelength of 436 nm as a light source and passing through a polarizer set at a Brewster angle to emit about 2 J / cm 2 of light.
In the same manner as in Example 1, the linearly polarized light of No. 2 was irradiated from an oblique direction of about 45 ° with respect to the normal to the substrate, and as a result, a liquid crystal alignment inclined by about 2 ° from the perpendicular direction to the substrate was obtained.

【0066】以上の構成により、対角が1インチ、画素
数が1024×768の液晶ライトバルブを試作したと
ころ、画素領域にディスクリネーション発生のほとんど
無い、表示画像において300:1以上のコントラスト
比を持つ高表示品質の液晶ライトバルブを、MOSトラ
ンジスタの欠陥の発生無しに得た。
When a liquid crystal light valve having a diagonal of 1 inch and the number of pixels of 1024.times.768 was prototyped with the above configuration, a display image having almost no disclination and a contrast ratio of 300: 1 or more in a display image was obtained. The liquid crystal light valve of high display quality having the following was obtained without occurrence of defects in the MOS transistor.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上のように本発明によれば垂直配向E
CB方式において、高いコントラストを有する液晶表示
装置が得られる。
As described above, according to the present invention, the vertical alignment E
In the CB mode, a liquid crystal display device having high contrast can be obtained.

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

【図1】従来の垂直配向ECB方式液晶表示装置の構成
を示す平面図。
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a conventional vertical alignment ECB mode liquid crystal display device.

【図2】従来の垂直配向ECB方式液晶表示装置の構成
を示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional vertical alignment ECB type liquid crystal display device.

【図3】ディスクリネーションの発生例を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing an example of occurrence of disclination.

【図4】本発明の垂直配向ECB方式液晶表示装置の構
成を示す平面図。
FIG. 4 is a plan view showing a configuration of a vertical alignment ECB mode liquid crystal display device of the present invention.

【図5】本発明の垂直配向ECB方式液晶表示装置の構
成を示す断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a vertical alignment ECB mode liquid crystal display device of the present invention.

【図6】本発明の垂直配向ECB方式液晶表示装置の代
案構成を示す断面図。
FIG. 6 is a sectional view showing an alternative configuration of the vertical alignment ECB mode liquid crystal display device of the present invention.

【図7】本発明の垂直配向ECB方式液晶表示装置の構
成を示す断面図。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a vertical alignment ECB mode liquid crystal display device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,8…偏光板、2…TFT基板、3,6,21,26
…垂直配向膜、4,27…液晶組成物層中の液晶分子、
5,28…液晶層、7…対向基板、9…画素電極、10
…バスライン電極、11,25…対向(共通)電極、1
2…表示領域、13,23,29…遮光膜、15,30
…直線偏光光照射領域、16…MOSトランジスタ基
板、17…単結晶シリコン基板、18…MOSトランジ
スタ部、19…反射板を兼ねる画素電極、20…絶縁
膜、22…スルーホールコンタクト部、24…対向ガラ
ス基板。
1, 8: polarizing plate, 2: TFT substrate, 3, 6, 21, 26
... vertical alignment film, 4,27 ... liquid crystal molecules in liquid crystal composition layer,
5, 28 liquid crystal layer, 7 counter substrate, 9 pixel electrode, 10
... bus line electrodes, 11, 25 ... opposed (common) electrodes, 1
2: Display area, 13, 23, 29 ... Light shielding film, 15, 30
... Linear polarized light irradiation area, 16 ... MOS transistor substrate, 17 ... Single crystal silicon substrate, 18 ... MOS transistor part, 19 ... Pixel electrode also serving as reflector, 20 ... Insulating film, 22 ... Through hole contact part, 24 ... Glass substrate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G09F 9/35 303 G09F 9/35 303 308 308 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G09F 9/35 303 G09F 9/35 303 308 308

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一対の基板と、一対の基板に挟持された液
晶層とを有し、 前記一対の基板には前記液晶層に電界を印加する一対の
電極群と、 前記一対の電極群と前記液晶層との間に前記液晶層の液
晶分子を基板面に対してほぼ垂直に配向させる配向膜を
有する液晶表示装置において、 前記一対の基板の一方の基板には光を透過しない遮光層
が形成され、 前記遮光層に遮光される領域の配向膜は光照射によりそ
の液晶配向能が制御できる材料からなり、 この配向膜の前記遮光層により遮光される部分は複数の
チルト角を有することを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates; a pair of electrodes for applying an electric field to the liquid crystal layer on the pair of substrates; In a liquid crystal display device having an alignment film between the liquid crystal layer and the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer to be substantially perpendicular to a substrate surface, a light blocking layer that does not transmit light is provided on one of the pair of substrates. The alignment film in a region formed and shielded by the light shielding layer is made of a material whose liquid crystal alignment ability can be controlled by light irradiation, and a portion of the alignment film shielded by the light shielding layer has a plurality of tilt angles. Characteristic liquid crystal display device.
【請求項2】請求項1において、 前記配向膜は光解離反応性を有する材料からなることを
特徴とする液晶表示装置。
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the alignment film is made of a material having photodissociation reactivity.
【請求項3】請求項1において、 前記遮光される領域は直線偏光照射処理された配向膜で
あることを特徴とする液晶表示装置。
3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the light-shielded region is an alignment film that has been subjected to a linearly polarized light irradiation process.
【請求項4】請求項3において、 前記チルト角は遮光される領域の中で、基板法線方向に
対して相対する角度を有することを特徴とする液晶表示
装置。
4. The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the tilt angle has an angle relative to a normal direction of the substrate in the light-shielded region.
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