JP2000131700A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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JP2000131700A
JP2000131700A JP30501198A JP30501198A JP2000131700A JP 2000131700 A JP2000131700 A JP 2000131700A JP 30501198 A JP30501198 A JP 30501198A JP 30501198 A JP30501198 A JP 30501198A JP 2000131700 A JP2000131700 A JP 2000131700A
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冨岡  安
Katsumi Kondo
克己 近藤
Sukekazu Araya
介和 荒谷
Kenji Okishiro
賢次 沖代
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To widen a manufacturing margin of alignment processing even in the case of an active matrix type using a lateral electric field system having a wide view angle characteristic and suited to a large-sized display. SOLUTION: This device is constituted of providing a pair of substrates 1, 1', a liquid crystal layer 32 arranged between a pair of substrates 1, 1', an electrode structure formed on one side substrate of a pair of substrates 1, 1' and for applying an electric field predominantly parallel to at least one side substrate surface between a pair of substrates 1, 1' to the liquid crystal layer 32 and alignment control layers 8, 8' formed between the electrode structure and the liquid crystal 32. In such a case, a step of film thickness or above of the thinnest part of at least the alignment control layers 8, 8' is given onto the alignment control layers 8, 8' of the liquid crystal display device of the lateral electric field system, and a forward tapered slope of 8.5 degree or below in an angle or 0.15 or below in an aspect (longitudinal/lateral) ratio is formed on the end parts of the step.

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、アクティブマトリ
クス型液用表示装置に係わり、特に同一基板上に形成さ
れた電極構造(電極群)により基板に対してほぼ平行な
方向に電界を液晶層に印加して動作させる、いわゆる横
電界方式の液晶表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active matrix type liquid display device, and more particularly to an electrode structure (electrode group) formed on the same substrate to apply an electric field to a liquid crystal layer in a direction substantially parallel to the substrate. The present invention relates to a so-called in-plane switching mode liquid crystal display device which is operated by applying a voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の液晶表示装置においては、液晶層
を駆動する電極は2枚の基板上にそれぞれ形成された、
対向している透明電極を用いていた。これは液晶に印加
する電界の方向を基板表面にほぼ垂直な方向とすること
で動作する、ツイステッドネマチック表示方式に代表さ
れる表示方式を採用していることによるものである。
2. Description of the Related Art In a conventional liquid crystal display device, electrodes for driving a liquid crystal layer are formed on two substrates, respectively.
Opposing transparent electrodes were used. This is due to the adoption of a display system typified by a twisted nematic display system, which operates by making the direction of the electric field applied to the liquid crystal substantially perpendicular to the substrate surface.

【0003】一方、液晶に印加する電界の方向を基板表
面にほぼ平行にする方式として櫛歯電極(Inter digita
l electrode)を用いた方式が例えば特公昭63−21907
号,USP4345249号,WO91/10936号,特開平6−
22397号及び特開平6−160878号等により提案されてい
る。この場合には電極は透明である必要はなく、導電性
が高く不透明な金属電極が用いられる。
On the other hand, as a method of making the direction of an electric field applied to the liquid crystal substantially parallel to the substrate surface, a comb-shaped electrode (Inter digita) is used.
l electrode) is used, for example, in Japanese Patent Publication No. 63-21907.
No., USP4345249, WO91 / 10936, JP-A-6-
22397 and JP-A-6-16078. In this case, the electrode does not need to be transparent, and a highly conductive and opaque metal electrode is used.

【0004】これらの公知技術における、液晶に印加す
る電界の方向を基板表面にほぼ平行な方向にする表示方
式(以下、横電界(In-plane switching :IPS)方式と
称する)について、本発明が対象とする段差構造のある
液晶表示装置において均一配向性を付与する方法等につ
いてはなんら言及されていない。
The present invention relates to a display system in which the direction of an electric field applied to a liquid crystal is set to a direction substantially parallel to the surface of a substrate (hereinafter, referred to as an in-plane switching (IPS) system). No mention is made of a method for imparting uniform orientation to a target liquid crystal display device having a stepped structure.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】これら公知の横電界方
式の液晶表示装置においては、配向処理に困難さが伴
う。そのマージンは従来型のTN(Twisted Nematic)方
式、とりわけ現在主流のノーマリオープン型TN方式
(低電圧で明,高電圧で暗表示)に比べて著しく狭い。
マージンが狭い理由は以下の(1)〜(3)の3点であ
る。
In these known in-plane switching type liquid crystal display devices, it is difficult to perform alignment processing. The margin is remarkably narrower than the conventional TN (Twisted Nematic) system, especially the currently mainstream normally open TN system (bright display at low voltage and dark display at high voltage).
The reasons for the narrow margin are the following three points (1) to (3).

【0006】(1)段差構造 横電界方式の液晶表示装置においては、原理上数μm程
度の幅を持つ細長い電極(櫛歯電極(Inter digital ele
ctrode)と称する場合もある)を多数配設する必要があ
る。そのため、微細な段差構造が形成される。段差の大
きさは電極の厚みやその上に形成される各種膜の形状に
より決まるが、通常0.1μm 以上である。これらの膜
の最上層にはポリイミド等の高分子膜が配向制御膜(配
向膜とも称する)として形成される。従来の量産技術に
おいてはこの配向制御膜上をラビング処理し、液晶配向
能を付与する。
(1) Step Structure In a horizontal electric field type liquid crystal display device, an elongated electrode (inter digital electrode) having a width of about several μm in principle is used.
ctrode) (sometimes called ctrode). Therefore, a fine step structure is formed. The size of the step is determined by the thickness of the electrode and the shape of various films formed thereon, but is usually 0.1 μm or more. A polymer film such as polyimide is formed as an alignment control film (also referred to as an alignment film) on the uppermost layer of these films. In a conventional mass production technique, a rubbing treatment is performed on the alignment control film to impart liquid crystal alignment ability.

【0007】一方で、ラビング処理に用いる布は、太さ
が10〜30μm程度の細長い繊維から構成されてお
り、実質的にはこの繊維一本一本が配向膜表面の局所的
な部分に摩擦熱を発生させながら一定方向の剪断力を与
えることで液晶配向能を付与する。繊維としては数μm
程度の極細繊維も存在するが、ラビング用としてはある
程度の摩擦力を付与するための腰の強さが要求されるこ
とから、実用化されていない。
On the other hand, the cloth used for the rubbing treatment is composed of long and thin fibers having a thickness of about 10 to 30 μm, and each of the fibers substantially causes friction with a local portion on the surface of the alignment film. By applying a shear force in a certain direction while generating heat, liquid crystal alignment ability is provided. Several μm as fiber
Although some ultrafine fibers are present, they have not been put into practical use for rubbing because they require a stiffness for imparting a certain frictional force.

【0008】横電界方式での電極間隔も上記繊維の径と
同程度の10〜30μm程度であるため、段差近傍のラ
ビング配向処理は十分になされず、配向が乱れやすい。
例えば、段差端部がラビング用布の繊維のガイドとして
作用し、段差部が伸びた方向に繊維が引き込まれたり、
段差のコーナー部に繊維が届かず配向処理ができず配向
不良が発生したりする。
Since the distance between the electrodes in the horizontal electric field method is about 10 to 30 μm, which is almost the same as the diameter of the fiber, the rubbing orientation treatment near the step is not sufficiently performed, and the orientation tends to be disordered.
For example, the step end acts as a guide for the fiber of the rubbing cloth, and the fiber is drawn in the direction in which the step is extended,
The fiber does not reach the corner of the step, and the orientation treatment cannot be performed, and poor orientation occurs.

【0009】この問題を解決する方法として配向膜表面
を平坦化する方法が提案されているが、完全に平坦化し
てしまうことは、一定の液晶層厚を制御するためのスペ
ーサが移動し易くなるという副作用をもたらし、実用的
ではない。スペーサの移動は、スペーサ分布が不均一に
なり液晶層厚も不均一化して、輝度ムラを引き起こす。
また、スペーサの移動時に配向膜表面を傷つけ光り漏れ
も引き起こす。この点からもある程度の段差は必要であ
ることがわかる。
As a method for solving this problem, a method for flattening the surface of the alignment film has been proposed. However, complete flattening makes it easy for a spacer for controlling a constant liquid crystal layer thickness to move. This is not practical. The movement of the spacer causes the spacer distribution to become non-uniform and the liquid crystal layer thickness to become non-uniform, thereby causing luminance unevenness.
In addition, when the spacer moves, the surface of the alignment film is damaged, causing light leakage. From this point, it is understood that a certain level difference is necessary.

【0010】(2)配向角 初期配向方向は原理上信号配線電極が伸びた方向、或い
はそれと垂直な方向からある一定以上の角度をもってず
らして設定する必要がある。初期配向方向をラビング処
理で規定するには、前述のように10〜30μm程度の
繊維で所定角度方向に擦る必要があるが、横電界方式の
液晶表示装置においては信号配線電極,共通電極及び画
素電極といった線状の電極が多く、一定方向に伸びた配
線とその端部の段差により、設計角度から段差方向に繊
維が引きずられ、平坦な領域の正常な配向方向とずれて
しまったり、全く配向処理がされない領域がのこってし
まうという問題を引き起こす。
(2) Orientation Angle In principle, the initial orientation direction needs to be set at a certain angle or more from the direction in which the signal wiring electrode extends or the direction perpendicular thereto. In order to define the initial alignment direction by rubbing, it is necessary to rub the fiber with a fiber of about 10 to 30 μm in a predetermined angle direction as described above. However, in a horizontal electric field type liquid crystal display device, a signal wiring electrode, a common electrode and a pixel are used. There are many linear electrodes such as electrodes, and due to the wiring extending in a certain direction and the step at the end, the fiber is dragged in the direction of the step from the design angle, and it is shifted from the normal orientation direction of the flat area, or it is completely oriented This causes a problem that an unprocessed area is left behind.

【0011】(3)暗レベルの沈み込み 横電界方式の液晶表示装置の特徴の一つとして、暗レベ
ル(黒表示)の沈み込みが良好である点が挙げられる。
そのため、他の方式に比較して配向の乱れが目立ち易
い。
(3) Sinking of Dark Level One of the features of the liquid crystal display device of the horizontal electric field system is that the sinking of the dark level (black display) is good.
Therefore, the disorder of the orientation is more conspicuous than in other systems.

【0012】従来のノーマリオープン型TN方式では暗
レベルが高電圧を印加した状態で得られる。この場合、
高電圧では液晶分子のほとんどが基板面に垂直な一方向
である電界方向に揃っており、その液晶分子配列と偏光
板の配置との関係で暗レベルが得られている。従って、
暗レベルの均一性は原理上低電圧時の初期配向状態には
あまり依存しない。更に、人間の目は、輝度のムラを輝
度の相対的な比率として認識し、かつ対数スケールに近
い反応をするため、暗レベルの変動には敏感である。こ
の観点からも高電圧で強制的に一方向に液晶分子を配列
させる従来のノーマリオープン型TN方式では、初期配
向状態に鈍感になり有利である。一方、横電界方式では
低電圧或いは電圧ゼロにおいて暗レベルの表示をするた
め、初期配向状態の乱れには敏感である。特に、液晶分
子配向方向を上下基板上で互いに平行とするホモジニア
ス配列とし、かつ一方の偏光板の光透過軸をその液晶分
子配向方向に平行,他方の偏光板を直交とした配置(複
屈折モードと呼ばれる)では、液晶層に入射した偏光は
直線偏光をほとんど乱されずに伝搬する。このことは暗
レベルを沈み込ませるのに有効に働いている。
In the conventional normally open TN system, a dark level can be obtained with a high voltage applied. in this case,
At a high voltage, most of the liquid crystal molecules are aligned in the direction of the electric field, which is one direction perpendicular to the substrate surface, and a dark level is obtained in relation to the arrangement of the liquid crystal molecules and the arrangement of the polarizing plate. Therefore,
The uniformity of the dark level does not largely depend on the initial alignment state at low voltage in principle. Further, human eyes recognize luminance unevenness as a relative ratio of luminance, and respond to an almost logarithmic scale. From this point of view, the conventional normally open TN mode in which liquid crystal molecules are forcibly aligned in one direction at a high voltage is insensitive to the initial alignment state, which is advantageous. On the other hand, in the horizontal electric field method, a dark level is displayed at a low voltage or zero voltage, and therefore, it is sensitive to disturbance in the initial alignment state. In particular, the liquid crystal molecules are arranged in a homogeneous arrangement in which the orientation directions of the liquid crystal molecules are parallel to each other on the upper and lower substrates, and the light transmission axis of one polarizing plate is parallel to the orientation direction of the liquid crystal molecules and the other polarizing plate is orthogonal (birefringence mode). ), The polarized light incident on the liquid crystal layer propagates the linearly polarized light with little disturbance. This works effectively to lower dark levels.

【0013】複屈折モードの透過率Tは、一般に、次の
(1)式で表せる。
In general, the transmittance T of the birefringent mode can be expressed by the following equation (1).

【0014】 T=T0・sin2{2θ(E)}・sin2{(π・deff・Δn)/λ} …(1) ここで、T0 は係数で、主として液晶パネルに使用され
る偏光板の透過率で決まる数値、θ(E)は液晶層の実効
的な光軸と偏光透過軸のなす角度、Eは印加電界強度、
deff は液晶層の実効的な厚さ、Δnは液晶の屈折率異
方性、λは光の波長を表す。また、ここで、液晶層の実
効的な厚さdeff と液晶の屈折率異方性Δnの積、すな
わちdeff・Δn をリタデーションという。なお、ここ
での液晶層の厚さdeff は、液晶層全体の厚さではな
く、電圧が印加されたとき、実際に配向方向を変える実
効的な液晶層の厚さに相当する。何故なら、液晶層の界
面近傍の液晶分子は、界面でのアンカリングの影響によ
り、電圧が印加されてもその配向方向を変えないからで
ある。従って、基板によって挟持された液晶層全体の厚
さをdLCとすると、この厚さdLCとdeff の間には、常
にdeff <dLCの関係があり、その差は液晶パネルに用
いる液晶材料と、液晶層と接する界面、例えば配向膜材
料の種類によって異なるが、概ね20〜40nm程度と
見積もることができる。
T = T 0 · sin 2 {2θ (E)} · sin 2 {(π · deff · Δn) / λ} (1) where T 0 is a coefficient and is mainly used for a liquid crystal panel. The value determined by the transmittance of the polarizing plate, θ (E) is the angle between the effective optical axis of the liquid crystal layer and the polarization transmission axis, E is the applied electric field strength,
deff is the effective thickness of the liquid crystal layer, Δn is the refractive index anisotropy of the liquid crystal, and λ is the wavelength of light. Further, here, the product of the effective thickness deff of the liquid crystal layer and the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal, that is, deff · Δn is called retardation. The thickness deff of the liquid crystal layer here does not correspond to the thickness of the entire liquid crystal layer but to the effective thickness of the liquid crystal layer that actually changes the alignment direction when a voltage is applied. This is because the liquid crystal molecules in the vicinity of the interface of the liquid crystal layer do not change their orientation direction even when a voltage is applied due to the effect of anchoring at the interface. Therefore, assuming that the thickness of the entire liquid crystal layer sandwiched by the substrates is d LC , there is always a relationship of d eff <d LC between the thicknesses d LC and deff, and the difference is the liquid crystal material used for the liquid crystal panel. And it depends on the interface in contact with the liquid crystal layer, for example, the type of alignment film material, but can be estimated to be approximately 20 to 40 nm.

【0015】上記の式(1)から明らかなように、電界強
度に依存するのはsin2{2θ(E)}の項であり、角度θ
を電界強度Eに応じて変えることで輝度が調整できる。
ノーマリクローズ型にするには電圧無印加時にθ=0度
となるよう偏光板を設定するため、初期配向方向の乱れ
に敏感になるように作用するのである。
As is apparent from the above equation (1), the term sin 2 {2θ (E)} depends on the electric field intensity, and the angle θ
Is changed according to the electric field strength E, the luminance can be adjusted.
In order to obtain a normally closed type, the polarizing plate is set so that θ = 0 ° when no voltage is applied, so that the polarizing plate acts so as to be sensitive to disturbance in the initial alignment direction.

【0016】このように横電界方式の液晶表示装置は線
状の電極を表示部に多く有し、また、複屈折モードを用
いることにより、さらに不均一な配向処理の影響を受け
やすくなるという問題が生じていた。
As described above, the liquid crystal display device of the in-plane switching mode has many linear electrodes in the display portion, and the use of the birefringence mode makes the device more susceptible to non-uniform alignment processing. Had occurred.

【0017】本発明の目的は、配向制御膜の膜表面にお
ける配向制御能力の均一化をはかることにより、初期配
向方向の変動による表示不良の発生を低減した高品位な
画質を有する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 high quality image quality in which the occurrence of display defects due to fluctuations in the initial alignment direction is reduced by making the alignment control ability on the film surface of the alignment control film uniform. To provide.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記目的は、少なくとも
一方が透明な一対の基板間に液晶層を挟んだアクティブ
マトリクス型横電界液晶表示装置において、一対の基板
の少なくとも一方の液晶層に接する側の表面上に、端部
の平均傾斜角度(最大傾斜と最小傾斜との和の1/2)
が8.5度以下の段差またはアスペクト(縦/横)比で
0.15以下の順テーパの傾斜を有する段差を有する配
向制御膜を形成する。配向制御膜にこのような端部の特
性を有する段差を備えさせるようにすることで、段差近
傍まで液晶配向能を付与することができる。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an active matrix type horizontal electric field liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of transparent substrates, at least one of which is in contact with at least one of the liquid crystal layers. On the surface of the surface, the average inclination angle of the end (1/2 of the sum of the maximum inclination and the minimum inclination)
To form an orientation control film having a step of 8.5 degrees or less or a step having a forward taper slope of 0.15 or less in aspect (length / width) ratio. By providing the alignment control film with such a step having the characteristics of the end portion, the liquid crystal alignment ability can be provided to the vicinity of the step.

【0019】このように1つの画素(言い換えると、1
つの走査配線と1つの信号配線とで表示を制御できる最
小単位)内の初期配向を均一にできることは、全画素の
配向制御膜の配向方向を均一化することになり、表示画
面全体で均一な表示が可能な液晶表示装置を提供するこ
とが可能になる。
As described above, one pixel (in other words, 1
The uniform initial alignment within one scanning wiring and one signal wiring (the smallest unit capable of controlling the display) makes the alignment direction of the alignment control film of all the pixels uniform, and the uniformity over the entire display screen. It is possible to provide a liquid crystal display device capable of displaying.

【0020】また、このような順テーパの傾斜を有する
段差構造が効果を奏するのは、基板に対して支配的に平
行な電界を生じさせる電極構造を有する基板側であって
も、その電極構造を有する基板に対向する基板であって
もよい。
The effect of the step structure having such a forward tapered slope is effective even on the substrate side having an electrode structure that generates an electric field predominantly parallel to the substrate. May be a substrate opposed to a substrate having.

【0021】特に、電極構造を有する基板にこのように
配向制御膜を形成する場合は、この横電界方式であるた
め電極構造が線状であり、段差が極めて大きいため、こ
のように段差端部の傾斜角を規定することによる効果は
著しい。上記順テーパの傾斜構造は配向制御膜と基板の
間に介在する絶縁膜または電極構造材料によって形成さ
れていても良い。
In particular, when such an orientation control film is formed on a substrate having an electrode structure, since the lateral electric field method is used, the electrode structure is linear, and the step is extremely large. The effect of defining the inclination angle is remarkable. The forward tapered inclined structure may be formed of an insulating film or an electrode structure material interposed between the orientation control film and the substrate.

【0022】さらに、カラーフィルタの境界部に形成さ
れるブラックマトリクスが樹脂材料と黒色顔料とからな
る場合はこのブラックマトリクス部を光が透過する画素
部よりも厚くせざるを得ないため、段差が発生しやす
く、本発明がより有効に作用する。逆にクロム等の金属
薄膜材料でブラックマトリクスを形成すると、ブラック
マトリクス部が相対的に薄くなることもある。この場合
にも、本発明は有効である。また、横電界液晶では式
(1)から明らかなように、光の波長λごとに最大透過
率を与える液晶層厚deff が異なるため、カラーフィル
タの色毎に液晶層厚deff を変える場合にも段差が発生
することから、本発明が有効になる。
Further, when the black matrix formed at the boundary of the color filter is made of a resin material and a black pigment, the black matrix must be made thicker than the light-transmitting pixel, so that a step is formed. It is easy to occur and the present invention works more effectively. Conversely, when a black matrix is formed of a metal thin film material such as chromium, the black matrix portion may be relatively thin. The present invention is also effective in this case. Also, in the transverse electric field liquid crystal, as is apparent from the equation (1), since the liquid crystal layer thickness deff giving the maximum transmittance is different for each light wavelength λ, even when the liquid crystal layer thickness deff is changed for each color of the color filter. Since the step occurs, the present invention is effective.

【0023】また、液晶の誘電率異方性が正であり、か
つ配向制御膜上の電界無印加時の配向方向と電界方向と
のなす角が45〜88度である場合や、液晶の誘電率異
方性が負であり、かつ配向制御膜上の電界無印加時の配
向方向と電界方向とのなす角が2〜45度である場合、
すなわち複屈折性を用いた表示モードに本発明を組み合
わせるとより効果的である。
In addition, when the dielectric anisotropy of the liquid crystal is positive and the angle between the alignment direction and the electric field direction when no electric field is applied on the alignment control film is 45 to 88 degrees, When the rate anisotropy is negative and the angle between the orientation direction and the electric field direction when no electric field is applied on the orientation control film is 2 to 45 degrees,
That is, it is more effective to combine the present invention with a display mode using birefringence.

【0024】また、分散されたスペーサの代わりに画素
の不透明部に規則性を持ってスペーサを形成した場合に
有効である。また、スペーサの形状が円錐状,n角錘状
(nは3以上の自然数),多角錘状の形状、または順テ
ーパを有する円柱状またはn角柱(nは3以上の自然
数)にするとより効果的である。特に、それらのスペー
サのテーパ傾斜角度が8.5 度以下であると良い。この
規則性のあるスペーサは例えばフォトリソグラフィ工程
により形成できる。
It is also effective when spacers are formed with regularity in opaque portions of pixels instead of dispersed spacers. Further, when the shape of the spacer is a conical shape, an n-pyramidal shape (n is a natural number of 3 or more), a polygonal pyramid shape, a cylindrical shape having a forward taper or an n-shaped prism (n is a natural number of 3 or more), more effect is obtained. It is a target. In particular, the taper inclination angles of these spacers are preferably 8.5 degrees or less. This regular spacer can be formed by, for example, a photolithography process.

【0025】一方、ラビング法以外の配向処理方法とし
て、一定の方向から直線偏光を照射することにより配向
制御膜の配向機能を制御する光配向法が知られている。
しかしながら、横電界方式では金属の細長い電極が多数
配設されるために、金属電極の表面で光の反射や干渉な
どにより配向が乱れる場合もある。
On the other hand, as an alignment treatment method other than the rubbing method, there is known an optical alignment method in which the alignment function of an alignment control film is controlled by irradiating linearly polarized light from a certain direction.
However, in the horizontal electric field method, since a large number of elongated electrodes made of metal are provided, the orientation may be disturbed due to light reflection or interference on the surface of the metal electrode.

【0026】本発明のように配向制御膜の段差の平均傾
斜((最大傾斜角+最小傾斜角)/2)を所定範囲内に収め
ることにより、細かな部分にまで一定の方向の均質な光
照射ができ、良好な配向能を付与することが可能とな
り、表示ムラを防止することができる。さらに、複数の
段差を設けた場合において、それらのそれぞれの段差の
平均傾斜を10%程度の誤差内に収めるとさらに効果的
である。
By setting the average inclination ((maximum inclination angle + minimum inclination angle) / 2) of the steps of the orientation control film within a predetermined range as in the present invention, uniform light in a certain direction can be formed even in a fine portion. Irradiation can be performed, good orientation ability can be provided, and display unevenness can be prevented. Further, when a plurality of steps are provided, it is more effective if the average inclination of each of the steps is set within an error of about 10%.

【0027】また、光配向法のうちアゾベンゼン基,ス
チルベン基等を導入して光異性化反応を利用する場合に
は配向膜材料と基板の間の密着性や着色の問題が生じ
る。この問題に対しては、配向制御膜と基板との間に配
向制御膜よりも厚くかつ透明な有機高分子層を介在させ
ることで解決できる。この有機高分子層はある程度の厚
みを有するため、温度変化等によって生じる歪みを軽減
するように作用する。
In the photo-alignment method, when an azobenzene group, a stilbene group, or the like is introduced and a photoisomerization reaction is used, problems of adhesion and coloring between the alignment film material and the substrate arise. This problem can be solved by interposing a transparent organic polymer layer thicker than the alignment control film between the alignment control film and the substrate. Since this organic polymer layer has a certain thickness, it acts to reduce distortion caused by a temperature change or the like.

【0028】さらに、より望ましくは配向制御膜と透明
な有機高分子層のいずれもがポリイミドであれば、同系
統の材料であるため密着性がさらに強化される。
More preferably, if both the orientation control film and the transparent organic polymer layer are polyimide, the adhesion is further enhanced because they are of the same type.

【0029】また、他の手段としては、配向制御膜の厚
みを0.04〜0.3μmに形成する。このような配向制
御膜は前述の順テーパの傾斜構造をより効果的に実現す
ることができる。
As another means, the thickness of the orientation control film is formed to be 0.04 to 0.3 μm. Such an orientation control film can more effectively realize the above-described forward tapered inclined structure.

【0030】さらに、他の手段としては、その配向制御
膜の材料に濃度が1〜15%の可溶性ポリイミド或いは
ポリアミック酸を用いる。これらの可溶性ポリイミド或
いはポリアミック酸を塗布し、少なくとも溶剤が蒸発す
る温度以上に加熱しても、前述の順テーパ構造を実現で
きる。ポリアミック酸の場合はイミド化が進行する温度
まで上げることにより、より好ましい配向制御膜が実現
できる。
As another means, a soluble polyimide or polyamic acid having a concentration of 1 to 15% is used as a material for the alignment control film. The forward tapered structure described above can be realized by applying these soluble polyimides or polyamic acids and heating them at least to a temperature at which the solvent evaporates. In the case of a polyamic acid, a more preferable orientation control film can be realized by raising the temperature to a temperature at which imidization proceeds.

【0031】本発明によれば、均一な配向制御膜を有す
る表示ムラのない液晶表示装置を実現することができ
る。
According to the present invention, a liquid crystal display device having a uniform alignment control film and having no display unevenness can be realized.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、実施例の具体的な構成を記
す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The specific structure of the embodiment will be described below.

【0033】(実施例1)図2は本発明の実施例である
液晶表示装置のセルの模式断面図を示す。透明な一対の
基板1,1′の間に複数の化合物を組成化した液晶層3
2が挟持されている。図2では棒状の液晶分子6により
模式的に図示した。一対の基板1,1′の両外側には偏
光板9,9′が配置されている。一方の基板1のセル内
側の面上にはストライプ状の電極2,3が形成され、そ
の上に絶縁層4が形成され、更にその上に配向制御膜8
が形成されている。電極2は画像信号によらない定まっ
た波形の電圧を印加する共通電極であり、電極3は画像
信号に応じて波形が変わる画素電極である。また、画素
電極3と同じ高さに映像信号電極10が配置されてい
る。画素電極3と映像信号電極10の厚みはいずれも
0.2μm である。絶縁層4は2層あるが、いずれも窒
化シリコン膜からなり、厚みはいずれも0.4μmであ
る。対向する他方の基板にはカラー表示を行うためのカ
ラーフィルタ5が形成されている。
Embodiment 1 FIG. 2 is a schematic sectional view of a cell of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. Liquid crystal layer 3 composed of a plurality of compounds between a pair of transparent substrates 1 and 1 '
2 are pinched. FIG. 2 schematically shows rod-like liquid crystal molecules 6. Polarizing plates 9, 9 'are arranged on both outer sides of the pair of substrates 1, 1'. Stripe-shaped electrodes 2 and 3 are formed on the inner surface of the cell of one substrate 1, an insulating layer 4 is formed thereon, and an alignment control film 8 is further formed thereon.
Are formed. The electrode 2 is a common electrode for applying a voltage having a fixed waveform independent of the image signal, and the electrode 3 is a pixel electrode whose waveform changes according to the image signal. The video signal electrode 10 is arranged at the same height as the pixel electrode 3. Each of the pixel electrode 3 and the video signal electrode 10 has a thickness of 0.2 μm. The insulating layer 4 has two layers, both of which are made of a silicon nitride film, and each has a thickness of 0.4 μm. On the other opposing substrate, a color filter 5 for performing color display is formed.

【0034】図1は図2の電極群周辺の膜構造をより詳
細に示した模式図である。電極3,10を覆う絶縁層4
の上には配向制御膜8が塗布形成されている。配向制御
膜の厚みは0.12μm とした。ただし、配線電極上部
の配向制御膜の膜厚は、配向制御膜ワニス塗布時の流動
により若干薄く約0.08μmであった。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the film structure around the electrode group of FIG. 2 in more detail. Insulating layer 4 covering electrodes 3 and 10
An alignment control film 8 is formed thereon by coating. The thickness of the orientation control film was 0.12 μm. However, the film thickness of the orientation control film on the upper part of the wiring electrode was slightly reduced to about 0.08 μm due to the flow during application of the varnish for the orientation control film.

【0035】配向制御膜8の前駆体であるポリアミック
酸の濃度8%の溶液を塗布した。その後、200°C,
30分の焼成,イミド化を行った。なお、配向制御膜8
の前駆体はポリイミド前駆体であるポリアミック酸であ
り、モノマー成分としてはジアミン化合物として、4,
4´−ジアミノジフェニルメタンを用い、ピロメリット
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を用いてポリアミック酸と
して合成したものである。
An 8% solution of polyamic acid as a precursor of the orientation control film 8 was applied. Then, at 200 ° C,
Firing and imidization were performed for 30 minutes. The orientation control film 8
Is a polyamic acid which is a polyimide precursor, and as a monomer component, as a diamine compound, 4,
It was synthesized as polyamic acid using 4'-diaminodiphenylmethane and pyromellitic dianhydride and 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride.

【0036】配向させる液晶分子の長軸方向が図3で定
義した角度ΦLC=75度となるように、この配向制御膜
8の上を、太さ約18μmのレーヨン製繊維からなるバ
フ布を用いてラビング処理を施した。
A buff cloth made of rayon fiber having a thickness of about 18 μm is placed on the alignment control film 8 so that the major axis direction of the liquid crystal molecules to be aligned is at an angle Φ LC = 75 degrees defined in FIG. A rubbing treatment was performed.

【0037】その後、メタノール中に分散させた粒径が
4.2μmの高分子スペーサビーズを溶液状態で分散さ
せた。分散媒はアルコールなので1分以内に蒸発し、ス
ペーサビーズのみ残った。分散密度は1mm2 あたり、約
100個であった。
Thereafter, polymer spacer beads having a particle size of 4.2 μm dispersed in methanol were dispersed in a solution state. Since the dispersion medium was alcohol, it evaporated within 1 minute, leaving only the spacer beads. The dispersion density was about 100 per 1 mm 2 .

【0038】その後、上下基板を重ねあわせ、周辺部の
シール剤により空セル状態に組み立てた。その後液晶組
成物を室温で封入し、さらにその後、100℃,10分
のアニーリングを施し、良好な液晶配向を得た。この様
にして、液晶層の厚みdが4.0μm の液晶表示装置を
得た。液晶組成物としては誘電異方性が正のネマチック
液晶を使った。誘電異方性Δεの値は10.2、屈折率
異方性Δnは0.073である。
Thereafter, the upper and lower substrates were overlapped, and assembled into an empty cell state using a sealing agent at the peripheral portion. Thereafter, the liquid crystal composition was sealed at room temperature, and thereafter, annealing was performed at 100 ° C. for 10 minutes to obtain a favorable liquid crystal alignment. Thus, a liquid crystal display having a liquid crystal layer thickness d of 4.0 μm was obtained. A nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy was used as the liquid crystal composition. The value of the dielectric anisotropy Δε is 10.2, and the refractive index anisotropy Δn is 0.073.

【0039】図4はこのようにして得られたパネル内で
の液晶分子のスイッチング原理を示したものである。本
実施例では液晶分子6は、電界無印加時にはストライプ
状の電極の長手方向に垂直な方向に対してΦLC=75度
となるようにしてあるが、液晶の誘電率異方性が正であ
る場合は、45度≦|ΦLC|<90度となるようにすれ
ば良い。図4における液晶組成物としては、誘電率異方
性が負のものであっても構わない。その場合には初期配
向状態をストライプ状電極の垂直方向から0度≦|ΦLC
|<45度に配向させると良い。図4では配向方向11
を矢印で示した。次に、図4(b),(d)に示すよう
に、電極2,3の間に電界13を印加すると、電界13
の方向に分子長軸が平行になるように液晶分子6がその
向きを変える。この時、式(1)のθが電界強度Eに応
じて変化し、透過率が変化する。
FIG. 4 shows the switching principle of the liquid crystal molecules in the panel thus obtained. In this embodiment, the liquid crystal molecules 6 are set so that Φ LC = 75 degrees with respect to a direction perpendicular to the longitudinal direction of the stripe-shaped electrode when no electric field is applied, but the dielectric anisotropy of the liquid crystal is positive. some cases, 45 degrees ≦ | Φ LC | <should be such that 90 degrees. The liquid crystal composition in FIG. 4 may have a negative dielectric anisotropy. In that case, the initial alignment state is 0 degree ≦ | Φ LC from the vertical direction of the stripe electrode.
It is preferable to make the orientation of | <45 degrees. In FIG. 4, the orientation direction 11
Is indicated by an arrow. Next, as shown in FIGS. 4B and 4D, when an electric field 13 is applied between the electrodes 2 and 3, the electric field 13
The direction of the liquid crystal molecules 6 is changed so that the long axis of the molecules is parallel to the direction. At this time, θ in Expression (1) changes according to the electric field intensity E, and the transmittance changes.

【0040】本実施例では複屈折モードの表示方式を採
用したために、直交した偏光板の間に液晶を挟んだ。さ
らに、低電圧で暗表示となるノーマリクローズ特性とす
るために、一方の偏光板の偏光透過軸を初期配向方向に
直交させた。観測される透過光強度は、式(1)により
定まる。
In this embodiment, a liquid crystal is sandwiched between orthogonal polarizing plates because a display system of a birefringence mode is employed. Further, in order to obtain a normally closed characteristic in which a dark display is obtained at a low voltage, the polarization transmission axis of one of the polarizing plates is perpendicular to the initial alignment direction. The observed transmitted light intensity is determined by equation (1).

【0041】図5に本実施例における単位画素部の電極
群,絶縁膜,配向制御膜の配置を示す。図5(a)はパ
ネル面に垂直な方向から見た正面図であり、図5(b),
(c)は側断面を示す図である。画素は映像信号電極10
と平行な共通電極2及び画素電極3によって4分割され
ている。
FIG. 5 shows the arrangement of the electrode group, the insulating film, and the alignment control film in the unit pixel portion in this embodiment. FIG. 5A is a front view seen from a direction perpendicular to the panel surface, and FIG.
(c) is a diagram showing a side cross section. The pixel is a video signal electrode 10
Are divided into four parts by a common electrode 2 and a pixel electrode 3 which are parallel to.

【0042】図6は本実施例の液晶表示装置における回
路システム構成を示す。垂直走査信号回路17,映像信
号回路18,共通電極駆動用回路19,電源回路および
コントローラ20で構成されるが、本発明はこの構成に
限定されるものではない。
FIG. 6 shows a circuit system configuration in the liquid crystal display device of this embodiment. It comprises a vertical scanning signal circuit 17, a video signal circuit 18, a common electrode driving circuit 19, a power supply circuit and a controller 20, but the present invention is not limited to this configuration.

【0043】図7は本実施例の液晶表示装置における光
学系システム構成を示す。液晶パネル27の背面に、光
源21,ライトカバー22,導光体23,拡散板24か
ら成るバックライトユニット26が設けられている。こ
こでは正面輝度を増大させるための集光シート25が設
けられているが、なくても問題ない。むしろ、輝度の視
野角依存性を軽減するにはない方が良い。
FIG. 7 shows the configuration of an optical system in the liquid crystal display device of this embodiment. On the back surface of the liquid crystal panel 27, a backlight unit 26 including a light source 21, a light cover 22, a light guide 23, and a diffusion plate 24 is provided. Here, the light-collecting sheet 25 for increasing the front luminance is provided, but there is no problem if it is not provided. Rather, it is better not to reduce the viewing angle dependency of luminance.

【0044】本実施例では、図1に示したように配向制
御膜8上の順テーパ傾斜を有する段差が電極配線上部で
の配向制御膜8の最も薄い膜厚0.08μm よりも大き
く約0.25μmであり、このテーパ傾斜角度は8.5度
以下、アスペクト(縦/横)比で0.15以下のテーパ
傾斜であることであった。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the step having the forward taper slope on the alignment control film 8 is larger than the thinnest 0.08 μm of the alignment control film 8 above the electrode wiring, and is approximately 0 μm. The taper inclination angle was 8.5 degrees or less, and the aspect ratio (vertical / horizontal) was 0.15 or less.

【0045】なお、これらの段差端部のテーパ傾斜の様
子は走査型電子顕微鏡(断面SEM)及び走査型原子間力
顕微鏡(AFM)等を用いて基板の断面プロファイル測
定から求めることができる。これによって、この段差近
傍のラビング配向処理が可能となり、液晶表示装置とし
ての暗レベルの良好な沈み込みが得られ、高いコントラ
スト比が得られる。
Incidentally, the state of the taper inclination at the end of the step can be obtained by measuring the cross-sectional profile of the substrate using a scanning electron microscope (cross-sectional SEM), a scanning atomic force microscope (AFM), or the like. This makes it possible to perform a rubbing alignment treatment near the step, to obtain a good dark level sinking as a liquid crystal display device, and to obtain a high contrast ratio.

【0046】ここでは上述と同様な方法により、電極配
線及び絶縁膜の厚みと形状、さらには配向制御膜ワニス
の濃度及び粘度を変えて、いくつかの段差,テーパ傾斜
角度の異なる液晶表示装置を作製し、段差近傍のラビン
グによる液晶配向の均一性、すなわち暗レベルの沈み込
み具合をコントラスト比として評価した。図8に示した
評価結果からも分かるように、段差の大きさを0.1μ
mから0.5μmまで変化しても、段差端部のテーパ傾
斜角度が10度以下、アスペクト(縦/横)比にして
0.176 以下で良好な暗レベルの沈み込みが得られ、
その結果としてコントラスト比の向上が図れることが確
認された。特に、テーパ傾斜角度が8.5 以下、アスペ
クト比にして0.15 以下にすると、さら良好なコント
ラストを得ることができる。又、下限値としては0゜よ
りも大きければよいが望ましくは、5゜以上のテーパ傾
斜角度を有する段差端部とする。
Here, in the same manner as described above, the thickness and shape of the electrode wiring and the insulating film, and the concentration and viscosity of the alignment control film varnish are changed to provide a liquid crystal display device having several steps and taper inclination angles. It was fabricated, and the uniformity of the liquid crystal alignment due to the rubbing near the step, that is, the degree of sinking of the dark level was evaluated as the contrast ratio. As can be seen from the evaluation results shown in FIG. 8, the size of the step is 0.1 μm.
Even if it changes from m to 0.5 μm, a good dark level sinking is obtained when the taper inclination angle at the step end is 10 degrees or less and the aspect ratio (vertical / horizontal) is 0.176 or less,
As a result, it was confirmed that the contrast ratio could be improved. In particular, when the taper inclination angle is 8.5 or less and the aspect ratio is 0.15 or less, even better contrast can be obtained. The lower limit value should be larger than 0 °, but is desirably a step end having a taper inclination angle of 5 ° or more.

【0047】これは段差端部の順テーパ傾斜が角度10
゜以下、望ましくは角度8.5 度以下になると、ラビン
グ処理に用いる繊維の毛先一本一本が段差端部のテーパ
部分に十分に届き、配向制御膜に対して十分な摩擦熱と
所望の一定方向の剪断力を付与することが可能となった
ためと考えられる。
This is because the forward taper inclination at the step end is 10 degrees.
゜ or less, desirably at an angle of 8.5 ° or less, each hair tip of the fiber used in the rubbing treatment reaches the tapered portion at the step end sufficiently, and has sufficient frictional heat to the orientation control film and desired It is considered that it became possible to apply a shear force in a certain direction.

【0048】また、ここで評価した段差テーパの中には
配向制御膜の膜厚よりも大きな場合を示しているが、段
差の大きさが配向制御膜の膜厚よりも小さい場合には配
向制御膜の塗布工程によりかなり平坦化されてしまい顕
著な差は見られない。
Also, the case where the step taper evaluated here is larger than the thickness of the alignment control film is shown, but when the size of the step is smaller than the film thickness of the alignment control film, the alignment control is performed. The film is considerably flattened by the coating process, and no remarkable difference is observed.

【0049】しかし、段差が配向制御膜の膜厚よりも大
きな場合には上述のような顕著な効果が見られた。
However, when the step is larger than the thickness of the orientation control film, the above-mentioned remarkable effect was obtained.

【0050】以上の構成により対角が13.3 インチ,
画素数が1024×RGB×768の横電界方式の液晶
表示装置を試作したところ、コントラスト比が全面に渡
り250を越し、かつ表示均一性の良好な液晶表示装置
が得られた。
With the above configuration, the diagonal is 13.3 inches,
A trial production of an in-plane switching mode liquid crystal display device having 1024 × RGB × 768 pixels resulted in a liquid crystal display device having a contrast ratio of over 250 over the entire surface and excellent display uniformity.

【0051】(実施例2)実施例1に対して、以下の点
が異なる。
(Embodiment 2) The following points are different from Embodiment 1.

【0052】電極群を有する基板に対向配置された他方
の基板上に段差構造を付与した。また、この対向基板に
はカラーフィルタが形成されており、3原色である赤
(R),緑(G),青(B)の境界部に樹脂材料と黒色顔
料との混合物からなるブラックマトリクスを形成した。
図9にその構成を示す。
A step structure was provided on the other substrate facing the substrate having the electrode group. A color filter is formed on the counter substrate, and a black matrix made of a mixture of a resin material and a black pigment is provided on the boundary between red (R), green (G), and blue (B), which are the three primary colors. Formed.
FIG. 9 shows the configuration.

【0053】ブラックマトリクスの厚みは3原色のカラ
ーフィルタ部のいずれよりも厚くなっている。ブラック
マトリクス及び3原色のカラーフィルタ部の上には、透
明な有機高分子層7からなるカラーフィルタの保護膜及
び配向制御膜8が塗布されている。なお、式(1)で説
明したように色毎に最大透過率を与える液晶層厚が異な
るため、本実施例ではより短波長の光を利用する青の画
素の液晶層が薄くなるように、カラーフィルタの厚みを
0.2μm 程度厚くした。この場合、配向制御膜8の表
面での段差は最大0.5μm である。また、この段差部
は実施例1の電極側基板上と同様にテーパ傾斜角が8
度,アスペクト比で約0.14 の順テーパ傾斜が形成し
てある。
The thickness of the black matrix is larger than any of the three primary color filter portions. On the black matrix and the color filters of the three primary colors, a protective film of a color filter composed of a transparent organic polymer layer 7 and an orientation control film 8 are applied. Since the thickness of the liquid crystal layer giving the maximum transmittance differs for each color as described in the equation (1), in this embodiment, the liquid crystal layer of the blue pixel using light of shorter wavelength is thinned. The thickness of the color filter was increased by about 0.2 μm. In this case, the step on the surface of the orientation control film 8 is at most 0.5 μm. Further, this step portion has a taper inclination angle of 8 as in the case of the electrode side substrate of the first embodiment.
A forward taper inclination of about 0.14 in degree and aspect ratio is formed.

【0054】このように、カラーフィルタ及びブラック
マトリクスを形成した基板と液晶層との間に前述の段差
を有する配向制御膜を形成することで、表示ムラを解消
することができた。
As described above, display unevenness could be eliminated by forming the alignment control film having the above-mentioned steps between the liquid crystal layer and the substrate on which the color filter and the black matrix were formed.

【0055】このような構成で、対角が13.3イン
チ,画素数が1024×RGB×768の横電界方式の液
晶表示装置を試作したところ、コントラスト比が全面に
渡り250を越し、かつ表示均一性の良好な液晶表示装置
が得られた。
When a liquid crystal display device of a lateral electric field type having a diagonal of 13.3 inches and a number of pixels of 1024 × RGB × 768 was prototyped with such a configuration, the contrast ratio exceeded 250 over the entire surface and the display was completed. A liquid crystal display having good uniformity was obtained.

【0056】(実施例3)実施例1および2ではスペー
サとして高分子ビーズを分散して用いたが、本実施例で
はフォトリソグラフィ工程によりブラックマトリクス上
に規則性を持って円柱状のスペーサ31を形成した。そ
の構成は図10に示すように、この円柱状のスペーサ3
1を用いていること以外は実施例1と全く同様である。
この円柱状スペーサにはその付け根の部分に、順テーパ
傾斜が設けてあるため、その周辺近傍のラビング配向処
理による液晶配向性も良好であった。
(Embodiment 3) In Embodiments 1 and 2, polymer beads were used as spacers in a dispersed manner. In this embodiment, a columnar spacer 31 having regularity was formed on a black matrix by a photolithography process. Formed. Its configuration is, as shown in FIG.
Example 1 is exactly the same as Example 1 except that No.1 is used.
Since the columnar spacer had a forward tapered slope at the base thereof, the liquid crystal alignment by the rubbing alignment treatment near the periphery was also good.

【0057】液晶層の厚みを3.7μmにして構成した
対角が13.3インチ,画素数が1024×RGB×768
の横電界方式の液晶表示装置を試作したところ、コント
ラスト比が全面に渡り300を越し、かつ表示均一性の
良好な液晶表示装置が得られた。この液晶表示装置では
表示画素領域に実施例1及び2で用いた高分子ビーズが
存在しないため、ビーズの移動による配向乱れや液晶層
のギャップの変動による表示ムラなどを防止することが
でき、高コントラスト化を図ることができた。
The diagonal formed by setting the thickness of the liquid crystal layer to 3.7 μm is 13.3 inches, and the number of pixels is 1024 × RGB × 768.
As a result, a liquid crystal display device having a contrast ratio exceeding 300 over the entire surface and having good display uniformity was obtained. In this liquid crystal display device, since the polymer beads used in Examples 1 and 2 are not present in the display pixel region, it is possible to prevent the alignment disorder due to the movement of the beads and the display unevenness due to the change in the gap of the liquid crystal layer. The contrast could be improved.

【0058】(実施例4)用いたスペーサの形状以外は
実施例3と同様にして、フォトリソグラフィ工程により
ブラックマトリクス上に規則性を持って四角錐状のスペ
ーサ31を形成し、図11に示すような構成とした。
(Example 4) In the same manner as in Example 3 except for the shape of the spacer used, a quadrangular pyramid spacer 31 is formed on a black matrix by photolithography with regularity, as shown in FIG. Such a configuration was adopted.

【0059】液晶層の厚みも4.2μmにして対角が1
3.3インチ,画素数が1024×RGB×768の横
電界方式の液晶表示装置を試作したところ、コントラス
ト比が全面に渡り300を越し、かつ表示均一性の良好
な液晶表示装置が得られた。この液晶表示装置でも実施
例3同様、表示画素領域にランダムに分散された高分子
ビーズが存在しないため、さらなる高コントラスト化が
図れた。
The thickness of the liquid crystal layer was 4.2 μm, and the diagonal was 1
When a liquid crystal display device of 3.3 inches and 1024 × RGB × 768 pixels was manufactured, a contrast ratio exceeded 300 over the entire surface and a liquid crystal display device having good display uniformity was obtained. . In this liquid crystal display device, as in the case of the third embodiment, polymer beads randomly dispersed in the display pixel region do not exist, so that higher contrast can be achieved.

【0060】(実施例5)用いた配向制御膜以外は実施
例1と同様にして、ジアミン化合物として、ジアゾベン
ゼン基を含有する。
Example 5 A diazobenzene group was contained as a diamine compound in the same manner as in Example 1 except for the alignment control film used.

【0061】[0061]

【化1】 Embedded image

【0062】と4,4′−ジアミノジフェニルメタン
(上記構造式)を等モル比で混入した物を用い、ピロメ
リット酸二無水物及び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を用いてポリアミッ
ク酸として合成し、基板表面に塗布後、200℃,30
分の焼成,イミド化を行った。
Using a mixture of 4,4'-diaminodiphenylmethane (the above structural formula) in an equimolar ratio, pyromellitic dianhydride and 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride are used. Synthesized as a polyamic acid using an acid anhydride, applied to the substrate surface,
Calcination and imidation.

【0063】この場合の電極群の段差近傍のテーパ傾斜
角は約6度、アスペクト比にして約0.11 を示す順テ
ーパが形成されていた。その後、メタノール中に分散さ
せた粒径4.2μmの高分子スペーサビーズを溶液状態
で分散させた。
In this case, a forward taper having a taper inclination angle of about 6 degrees near the step of the electrode group and an aspect ratio of about 0.11 was formed. Thereafter, polymer spacer beads having a particle diameter of 4.2 μm dispersed in methanol were dispersed in a solution state.

【0064】分散溶媒の乾燥後、上下基板を重ね合わ
せ、周辺部にあらかじめ塗布しておいたシール剤を硬化
させ空セル状態に組上げた。その後、波長436nmの
高圧水銀灯を光源として偏光板を介して偏光光照射を行
った。照射光量は約2J/cm2である。その後、実施例
1と同様にネマティック液晶組成物を封入後、100
℃,10分のアニーリングを施し、上記の照射した偏光
方向に対してほぼ垂直方向に一様に配向した液晶配向を
得た。このようにして液晶層の厚みが4.0μm の液晶
表示装置を得た。
After the dispersion solvent was dried, the upper and lower substrates were overlapped, and the sealant previously applied to the periphery was cured to form an empty cell. After that, polarized light irradiation was performed through a polarizing plate using a high-pressure mercury lamp having a wavelength of 436 nm as a light source. The irradiation light amount is about 2 J / cm 2 . Thereafter, the nematic liquid crystal composition was sealed in the same manner as in Example 1,
Annealing was performed at 10 ° C. for 10 minutes to obtain a liquid crystal alignment uniformly aligned in a direction substantially perpendicular to the above-mentioned polarized light direction. Thus, a liquid crystal display having a liquid crystal layer thickness of 4.0 μm was obtained.

【0065】以上の構成により対角が13.3 インチ,
画素数が1024×RGB×768の横電界方式の液晶
表示装置を試作したところ、コントラスト比が全面に渡
り250を越し、かつ表示均一性の良好な液晶表示装置
が得られた。
With the above configuration, the diagonal is 13.3 inches,
A trial production of an in-plane switching mode liquid crystal display device having 1024 × RGB × 768 pixels resulted in a liquid crystal display device having a contrast ratio of over 250 over the entire surface and excellent display uniformity.

【0066】[0066]

【発明の効果】本発明によれば、基板に対してほぼ平行
な方向に電界を液晶層に印加して動作させる、横電界方
式の固有の問題である配向処理の製造マージンが狭いと
いう問題を解決する。また、同時に初期配向方向の変動
による表示不良の発生を低減した高品位な画質を有する
液晶表示装置を提供することが可能になる。
According to the present invention, the problem that the manufacturing margin of the alignment process is narrow, which is an inherent problem of the in-plane switching method, in which an electric field is applied to the liquid crystal layer in a direction substantially parallel to the substrate. Resolve. At the same time, it is possible to provide a liquid crystal display device having high quality image quality in which the occurrence of display defects due to the fluctuation of the initial alignment direction is reduced.

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

【図1】図2の模式断面図の一部分を拡大して配向制御
層表面の段差及びそのテーパ形状を示す図。
FIG. 1 is an enlarged view of a part of the schematic cross-sectional view of FIG. 2 showing a step on an orientation control layer surface and a tapered shape thereof.

【図2】本発明の液晶表示装置のセルの模式断面図を示
す図。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a cell of the liquid crystal display device of the present invention.

【図3】電界方向に対する液晶分子長軸配向方向と偏光
板偏光透過軸のそれぞれがなす角を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing angles formed by a liquid crystal molecule long axis alignment direction with respect to an electric field direction and a polarization transmission axis of a polarizing plate.

【図4】横電界方式の液晶表示装置における液晶の動作
原理を示す模式図。
FIG. 4 is a schematic view showing the operation principle of liquid crystal in a liquid crystal display device of a horizontal electric field system.

【図5】実施例1における単位画素部の電極群,絶縁
膜,配向制御膜の配置を示す平面および断面を示す模式
図。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a plane and a cross section showing an arrangement of an electrode group, an insulating film, and an alignment control film of a unit pixel portion in the first embodiment.

【図6】本発明の液晶表示装置における回路システム構
成の一例を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a circuit system configuration in a liquid crystal display device of the present invention.

【図7】本発明の液晶表示装置における光学系システム
構成の一例を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing an example of an optical system configuration in a liquid crystal display device of the present invention.

【図8】本発明の実施例1における段差テーパ傾斜角度
とコントラスト比の関係を示す図。
FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between a step taper inclination angle and a contrast ratio according to the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明のカラーフィルタ側に段差構造を有する
構成の一例を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a configuration having a step structure on the color filter side of the present invention.

【図10】画素の不透明部に規則性を持って形成された
スペーサを有する構成の本発明の一例を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing an example of the present invention having a configuration having a spacer formed with regularity in an opaque portion of a pixel.

【図11】画素の不透明部に規則性を持って形成された
スペーサを有する構成の本発明の他の一例を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing another example of the present invention having a configuration having a spacer formed in an opaque portion of a pixel with regularity.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1′…基板、2…共通電極、3…画素電極、4,
4′…絶縁層、5…カラーフィルタ、6…液晶分子、
7,7′…透明な有機高分子層、8,8′…配向制御
膜、9,9′…偏光板、10…映像信号電極、11…ラ
ビング方向、12…偏光板透過軸方向、13…電界方
向、14…走査電極(ゲート配線電極)、15…TFT
素子、16…アモルファスシリコン(a−Si)、17
…垂直走査信号回路、18…映像信号回路、19…共通
電極駆動用回路、20…電源回路およびコントローラ、
21…光源、22…ライトカバー、23…導光体、24
…拡散板、25…集光シート、26…バックライトユニ
ット、27…液晶パネル、28…ブラックマトリクス、
29…電極群、30…分散されたスペーサビーズ、31
…規則的に配置されたスペーサ、32…液晶層。
1, 1 '... substrate, 2 ... common electrode, 3 ... pixel electrode, 4,
4 ': insulating layer, 5: color filter, 6: liquid crystal molecule,
7, 7 ': transparent organic polymer layer; 8, 8': alignment control film; 9, 9 ': polarizing plate; 10: video signal electrode; 11: rubbing direction; 12: polarizing plate transmission axis direction; Electric field direction, 14: scanning electrode (gate wiring electrode), 15: TFT
Element, 16 ... Amorphous silicon (a-Si), 17
... vertical scanning signal circuit, 18 ... video signal circuit, 19 ... common electrode driving circuit, 20 ... power supply circuit and controller,
21 light source, 22 light cover, 23 light guide, 24
... Diffusion plate, 25 ... Condenser sheet, 26 ... Backlight unit, 27 ... Liquid crystal panel, 28 ... Black matrix,
29 ... electrode group, 30 ... dispersed spacer beads, 31
... regularly arranged spacers, 32 ... liquid crystal layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒谷 介和 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 沖代 賢次 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Fターム(参考) 2H092 GA14 PA01 PA02 PA03 PA08 PA09 PA11 QA06 5C094 AA02 AA43 BA03 BA43 CA19 CA20 DA13 EA04 EA07 EC03 ED14 ED20 FA03 FB01 FB16 GB10 JA08 JA09  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor, Kazukazu Aratani 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Kenji Okidai 7, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 F term in Hitachi Research Laboratory, Hitachi Ltd. (Reference) 2H092 GA14 PA01 PA02 PA03 PA08 PA09 PA11 QA06 5C094 AA02 AA43 BA03 BA43 CA19 CA20 DA13 EA04 EA07 EC03 ED14 ED20 FA03 FB01 FB16 GB10 JA08 JA09

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一対の基板と、 前記一対の基板間に配置された液晶層と、 前記一対の基板の一方の基板上に形成され前記一対の基
板の少なくとも一方の基板面に対して支配的に平行な電
界を前記液晶層に印加するための電極構造と、この電極
構造と前記液晶層との間に形成された配向制御膜とを有
する液晶表示装置において、 前記配向制御膜は段差を有し、 この段差の傾斜は、平均角度が0度以上,8.5 度以下
又は、アスペクト(縦/横)比が0以上,0.15 以下
の順テーパであることを特徴とする液晶表示装置。
1. A pair of substrates, a liquid crystal layer disposed between the pair of substrates, and formed on one of the pair of substrates and dominant over at least one substrate surface of the pair of substrates. A liquid crystal display device having an electrode structure for applying an electric field parallel to the liquid crystal layer and an alignment control film formed between the electrode structure and the liquid crystal layer, wherein the alignment control film has a step. The inclination of the step is a forward taper having an average angle of 0 degree or more and 8.5 degrees or less, or an aspect (vertical / horizontal) ratio of 0 or more and 0.15 or less. .
【請求項2】請求項1において、前記一対の基板の一方
の基板には複数のスペーサが形成され、 それら複数のスペーサの形状は円錐状,多角錘状,円柱
状多角柱状の形状のうち1つの形状で構成されているこ
とを特徴とする液晶表示装置。
2. A plurality of spacers according to claim 1, wherein a plurality of spacers are formed on one of said pair of substrates, and said plurality of spacers have one of a conical shape, a polygonal pyramid shape, a columnar polygonal columnar shape, and the like. A liquid crystal display device characterized by having two shapes.
【請求項3】請求項1において、前記配向制御膜の厚み
は0.04〜0.3μm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 said alignment control film has a thickness of 0.04 to 0.3 μm.
【請求項4】一対の基板と、 前記一対の基板間に配置された液晶層と、 前記一対の基板の一方の基板上に形成され前記一対の基
板の少なくとも一方の基板面に対して支配的に平行な電
界を前記液晶層に印加するための電極構造とを有する液
晶表示装置において、 前記一対の基板のいずれかと前記液晶層との間に形成さ
れた配向制御膜と、 前記配向制御膜は濃度が1〜15%の可溶性ポリイミド
或いはポリアミック酸より形成されたことを特徴とする
液晶表示装置。
4. A pair of substrates, a liquid crystal layer disposed between the pair of substrates, and formed on one of the pair of substrates and dominant over at least one substrate surface of the pair of substrates. A liquid crystal display device having an electrode structure for applying an electric field parallel to the liquid crystal layer, wherein an alignment control film formed between any one of the pair of substrates and the liquid crystal layer; A liquid crystal display device comprising a soluble polyimide or polyamic acid having a concentration of 1 to 15%.
【請求項5】請求項1又は4において、前記配向制御膜
は光反応性の構造を有する材料で構成されていることを
特徴とする液晶表示装置。
5. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein said alignment control film is made of a material having a photoreactive structure.
【請求項6】請求項5において、前記光反応性の構造を
有する材料は偏光を照射することにより前記液晶層の配
向方向を制御していることを特徴とする液晶表示装置。
6. The liquid crystal display device according to claim 5, wherein the material having the photoreactive structure controls the alignment direction of the liquid crystal layer by irradiating polarized light.
【請求項7】請求項6において、前記光反応性の構造を
有する材料は少なくとも1種類以上のジアゾベンゼン基
或いはその誘導体を含むポリマー或いはオリゴマを含有
する有機高分子であることを特徴とする液晶表示装置。
7. A liquid crystal according to claim 6, wherein said material having a photoreactive structure is an organic polymer containing at least one polymer or oligomer containing a diazobenzene group or a derivative thereof. Display device.
【請求項8】請求項6において、前記光反応性の構造を
有する材料は少なくとも1種類以上のスチルベン基或い
はその誘導体を含むポリマー或いはオリゴマを含有する
有機高分子であることを特徴とする液晶表示装置。
8. A liquid crystal display according to claim 6, wherein said material having a photoreactive structure is an organic polymer containing a polymer or oligomer containing at least one or more stilbene groups or derivatives thereof. apparatus.
【請求項9】請求項6において、前記光反応性の構造を
有する材料は熱、または光、または放射線のうち少なく
とも一つ以上の照射処理により硬化するポリマー前駆体
またはポリマーを含有する有機高分子であることを特徴
とする液晶表示装置。
9. The organic polymer according to claim 6, wherein the material having a photoreactive structure is a polymer precursor or a polymer which is cured by irradiation treatment of at least one of heat, light, and radiation. A liquid crystal display device, characterized in that:
【請求項10】請求項9において、前記ポリマー前駆体
またはポリマーがエチレン基、またはアセチレン基、ま
たはジアセチレン基、またはマレイミド基を有している
ことを特徴とする液晶表示装置。
10. A liquid crystal display device according to claim 9, wherein said polymer precursor or polymer has an ethylene group, an acetylene group, a diacetylene group, or a maleimide group.
【請求項11】請求項10において、前記配向制御膜と
前記透明な有機高分子層のいずれもがポリイミドからな
ることを特徴とする液晶表示装置。
11. The liquid crystal display device according to claim 10, wherein both the alignment control film and the transparent organic polymer layer are made of polyimide.
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