JP2005107417A - Substrate for liquid crystal alignment, its manufacturing method, and liquid crystal display device - Google Patents

Substrate for liquid crystal alignment, its manufacturing method, and liquid crystal display device Download PDF

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富雄 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device of a multi-domain system which has excellent display characteristics and can be manufactured at low costs. <P>SOLUTION: An alignment layer 9 aligning directors of liquid crystal molecules along the normal direction of a substrate 1 is formed on one surface of the substrate 1, oblique alignment regulating regions aligning the directors of the liquid crystal molecules obliquely to the normal direction of the substrate are formed in the individual regions corresponding to pixels in the alignment layer 9, and a flattening film 8 is formed in a position corresponding to a border between the oblique alignment regulating region and the alignment layer 9 where no oblique alignment regulating region is formed between the substrate 1 and the alignment layer 9. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液晶配向用基板及びその製造方法並びに液晶表示装置に関し、特に、マルチドメイン方式の液晶表示装置に好適な液晶配向用基板及びその製造方法、並びに液晶表示装置に関するものである。   The present invention relates to a liquid crystal alignment substrate, a manufacturing method thereof, and a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal alignment substrate suitable for a multi-domain liquid crystal display device, a manufacturing method thereof, and a liquid crystal display device.

液晶表示装置は、薄型化や低電圧駆動が容易なフラットパネルディスプレイの1つであり、今日では、構造や動作モード等が異なる種々の液晶表示装置が開発されている。   The liquid crystal display device is one of flat panel displays that can be easily reduced in thickness and driven at a low voltage. Today, various liquid crystal display devices having different structures and operation modes have been developed.

代表的な液晶表示装置としては、ノーマリホワイトモードのTN(ツイステッドネマティック)型液晶表示装置が広く知られている。TN型液晶表示装置の製造技術は格段の進歩を遂げており、アクティブマトリックス駆動タイプのTN型液晶表示装置では、正面視したときのコントラストや色再現性等の点でCRT(ブラウン管)を凌駕するまでに至っている。しかしながら、TN型液晶表示装置には視野角が狭い(視角依存特性が大きい)という大きな欠点がある。   As a typical liquid crystal display device, a normally white mode TN (twisted nematic) type liquid crystal display device is widely known. The manufacturing technology of TN type liquid crystal display devices has made remarkable progress, and active matrix drive type TN type liquid crystal display devices surpass CRT (CRT) in terms of contrast and color reproducibility when viewed from the front. Has reached. However, the TN type liquid crystal display device has a major drawback that the viewing angle is narrow (the viewing angle dependency is large).

近年では、視角依存特性が小さい液晶表示装置として、IPS(In-Plane-Switching)型液晶表示装置及びマルチドメイン方式の垂直配向型液晶表示装置が開発され、それぞれ、パーソナルコンピュータ用の表示装置や液晶テレビ等として実用化されている。   In recent years, IPS (In-Plane-Switching) type liquid crystal display devices and multi-domain vertical alignment type liquid crystal display devices have been developed as liquid crystal display devices with small viewing angle dependency characteristics. It has been put to practical use as a TV.

ただし、IPS型液晶表示装置は応答速度の向上や高精細化を図り難く、また、光学的特性のセル厚依存性が高いことから生産性を高め難い。一方、垂直配向型液晶表示装置は、液晶分子の複屈折性を利用したノーマリーブラックモードの液晶表示装置であり、TN型液晶表示装置に比べて表示のコントラストを高くし易く、黒レベル応答速度も速くし易いといった利点を有していることから、今日ではIPS型液晶表示装置よりも注目されている。   However, an IPS liquid crystal display device is difficult to improve response speed and high definition, and it is difficult to improve productivity because optical characteristics are highly dependent on cell thickness. On the other hand, the vertical alignment type liquid crystal display device is a normally black mode liquid crystal display device using the birefringence of liquid crystal molecules, and it is easy to increase the display contrast and the black level response speed compared with the TN type liquid crystal display device. Since it has the advantage that it is easy to make it faster, it is attracting more attention than the IPS liquid crystal display device today.

ここで、マルチドメイン方式の液晶表示装置とは、周知のように、個々の画素領域に平面視上含まれている多数の液晶分子が少なくとも中間調表示時に配向分割するように、換言すれば、平面視上の配向方向が互いに異なる複数の領域に分かれるように構成された液晶表示装置のことである。   Here, as is well known, the multi-domain liquid crystal display device is so arranged that a large number of liquid crystal molecules included in each pixel region in a plan view are divided at least during halftone display. A liquid crystal display device configured to be divided into a plurality of regions having different orientation directions in plan view.

配向膜にラビング処理を施して配向膜を作製する場合には、配向膜表面のうちで画素に対応する領域それぞれに、ラビング方向が異なる複数の微細領域を形成することによって、マルチドメイン方式の液晶表示装置に適用可能な配向膜を得ることができる。しかしながら、この場合には複数のマスクが必要であり、更には、ラビング処理で生じた塵埃を除去するための洗浄工程が必要となる。   When an alignment film is produced by rubbing the alignment film, a multi-domain liquid crystal is formed by forming a plurality of fine regions having different rubbing directions in each of the regions corresponding to the pixels on the surface of the alignment film. An alignment film applicable to a display device can be obtained. However, in this case, a plurality of masks are required, and further, a cleaning process for removing dust generated by the rubbing process is required.

配向膜を作製するにあたってラビング処理が不要なマルチドメイン方式の垂直配向型液晶表示装置として、例えば特許文献1には、対向電極の所定箇所、すなわち画素電極の中央部と向き合う箇所に開口部を設け、これによって、液晶分子を2方向又は4方向に配向分割する液晶表示装置が記載されている。   As a multi-domain vertical alignment type liquid crystal display device that does not require a rubbing process in forming an alignment film, for example, in Patent Document 1, an opening is provided at a predetermined position of a counter electrode, that is, a position facing a central portion of a pixel electrode. Thus, a liquid crystal display device is described in which liquid crystal molecules are aligned and divided in two or four directions.

また、特許文献2には、特定形状の構造物、すなわち、鋸歯状の連続した凹凸構造面を有し、その凹凸構造面が、画素中央部が高く画素端部に向かって低くなるような構造単位からなるか、若しくは、画素端部が高く画素中央部に向かって低くなるような構造単位からなる構造物を配向膜として設けた垂直配向型液晶表示装置が記載されている。この垂直配向型液晶表示装置では、前記構造物の存在によって傾斜方向が異なる複数の傾斜面が各画素領域中の配向膜全体に形成され、傾斜面上の液晶分子の配向方向が当該傾斜面の傾斜方向によって規制されることから、各画素領域において液晶分子が複数方向に配向分割される。   Patent Document 2 discloses a structure having a specific shape, that is, a serrated continuous concave-convex structure surface, and the concave-convex structure surface is higher in the center of the pixel and lower toward the end of the pixel. A vertical alignment type liquid crystal display device is described in which a structure including a unit or a structure unit having a pixel end portion that is high and lower toward the center portion of the pixel is provided as an alignment film. In this vertical alignment type liquid crystal display device, a plurality of inclined surfaces having different inclination directions due to the presence of the structure are formed on the entire alignment film in each pixel region, and the alignment direction of the liquid crystal molecules on the inclined surface is the same as that of the inclined surface. Since it is regulated by the tilt direction, the liquid crystal molecules are aligned and divided in a plurality of directions in each pixel region.

特許文献3には、1画素あたり複数の凸部又は凹部が形成された構造物(膜)を電極上に設け、その上にラビング処理が不要な垂直配向膜を形成した垂直配向型液晶表示装置が記載されている。この垂直配向型液晶表示装置でも、前記特許文献2に記載された垂直配向型液晶表示装置と同様に、構造物の存在によって、傾斜方向が異なる複数の傾斜面が各画素領域中の配向膜全体に形成され、傾斜面上の液晶分子の配向方向が当該傾斜面の傾斜方向によって規制されることから、各画素領域において液晶分子が複数方向に配向分割される。また、特許文献3には、上述の構造物を設けることに加えて、対向電極の所定箇所にスリットを設けて、前述した特許文献1に記載されている垂直配向型液晶表示装置と同様に電圧印加時に電界が傾斜した部分を生じさせてもよい旨も記載されている。
特開平6−301036号公報 特開平7−199193号公報 特開平11−242225号公報
Patent Document 3 discloses a vertical alignment type liquid crystal display device in which a structure (film) in which a plurality of convex portions or concave portions are formed per pixel is provided on an electrode, and a vertical alignment film that does not require rubbing is formed thereon. Is described. In this vertical alignment type liquid crystal display device as well, as in the vertical alignment type liquid crystal display device described in Patent Document 2, a plurality of inclined surfaces having different inclination directions due to the presence of the structure are formed on the entire alignment film in each pixel region. Since the alignment direction of the liquid crystal molecules on the inclined surface is regulated by the inclination direction of the inclined surface, the liquid crystal molecules are aligned and divided in a plurality of directions in each pixel region. Further, in Patent Document 3, in addition to providing the above-described structure, a slit is provided in a predetermined portion of the counter electrode, and the voltage is the same as in the vertical alignment type liquid crystal display device described in Patent Document 1 described above. It is also described that a portion where the electric field is inclined may be generated during application.
JP-A-6-301036 JP 7-199193 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-242225

しかしながら、特許文献1に記載されている垂直配向型液晶表示装置には、応答速度が比較的遅いという問題があり、特に、各液晶分子の配向が電圧を印加していない状態から印加した状態に変化するときの応答速度が遅いという問題がある。   However, the vertical alignment type liquid crystal display device described in Patent Document 1 has a problem that the response speed is relatively slow. In particular, the alignment of each liquid crystal molecule is applied from a state where no voltage is applied. There is a problem that the response speed when changing is slow.

特許文献2に記載されている垂直配向型液晶表示装置では、個々の画素に形成されている前述の傾斜面が当該画素の全体に亘っており、電圧を印加しないときには傾斜面上の液晶が全て当該傾斜面に沿って配向することから、完全な黒表示を得ることができずにコントラストが低下するという問題がある。   In the vertical alignment type liquid crystal display device described in Patent Document 2, the above-described inclined surface formed in each pixel extends over the entire pixel, and when no voltage is applied, all the liquid crystal on the inclined surface is present. Since alignment is performed along the inclined surface, there is a problem that complete black display cannot be obtained and the contrast is lowered.

また、特許文献2に記載されている垂直配向型液晶表示装置において液晶分子の配向方向を十分に規制するためには、前述の傾斜面を急峻にすることが必要であり、そのためには前述した構造物を厚肉にすることが必要となることから、他の問題も生じる。すなわち、特許文献2では前記構造物の材料としてレジストが挙げられているが、レジストは誘電体であるため、誘電体製の構造物を厚肉にすると液晶表示装置の動作中に当該構造物中に電荷が蓄積され、その結果として、構造物に蓄積された電荷のために電極間に電圧を印加しても液晶分子の配向方向が変化しないという現象、いわゆる焼き付きといわれる現象が生じ易くなる。   In addition, in the vertical alignment type liquid crystal display device described in Patent Document 2, in order to sufficiently regulate the alignment direction of the liquid crystal molecules, it is necessary to make the above-described inclined surface steep, and for that purpose, as described above. Other problems also arise because the structure needs to be thick. That is, in Patent Document 2, a resist is cited as a material of the structure. However, since the resist is a dielectric, if the structure made of a dielectric is thickened, the structure is not affected during the operation of the liquid crystal display device. As a result, a phenomenon in which the orientation direction of liquid crystal molecules does not change even when a voltage is applied between the electrodes due to the charge accumulated in the structure, that is, a so-called burn-in phenomenon is likely to occur.

更に、特許文献2に記載されている上述の構造物を形成するためには、レジスト塗布、プレベーク、露光、現像、ポストベークという工程を付加しなければならず、製造コストを上昇させる要因になる。   Furthermore, in order to form the above-described structure described in Patent Document 2, steps such as resist coating, pre-baking, exposure, development, and post-baking must be added, which increases manufacturing costs. .

これら焼き付き現象の発生及び製造コストの上昇は、前述した構造物(膜)を使用する特許文献3記載の垂直配向型液晶表示装置においても問題となる。特許文献3には、前述の構造物に微細な孔を多数形成することによって焼き付き現象の発生を抑制し得ることが記載されているが、このような微細孔の形成は製造コストの更なる上昇をまねく。   The occurrence of the image sticking phenomenon and the increase in manufacturing cost are also problematic in the vertical alignment type liquid crystal display device described in Patent Document 3 using the structure (film) described above. Patent Document 3 describes that the occurrence of seizure phenomenon can be suppressed by forming a large number of fine holes in the above-mentioned structure, but the formation of such fine holes further increases the manufacturing cost. I will.

本発明の第1の目的は、表示特性に優れたマルチドメイン方式の液晶表示装置を低コストの下に製造することを可能にする液晶配向用基板を提供することにある。   A first object of the present invention is to provide a liquid crystal alignment substrate that makes it possible to manufacture a multi-domain liquid crystal display device excellent in display characteristics at low cost.

本発明の第2の目的は、表示特性に優れた液晶表示装置を低コストの下に製造することを可能にする液晶配向用基板の製造方法を提供することにある。   A second object of the present invention is to provide a method for producing a liquid crystal alignment substrate that makes it possible to produce a liquid crystal display device having excellent display characteristics at low cost.

本発明の第3の目的は、表示特性に優れたものを低コストの下に製造すること可能なマルチドメイン方式の液晶表示装置を提供することにある。   A third object of the present invention is to provide a multi-domain liquid crystal display device capable of manufacturing a display having excellent display characteristics at low cost.

基板界面の濡れ性(表面エネルギー)と液晶分子の配向状態については、式Δγ=γS−γLで表される関係が見出されている(L.T.Creagh and A.R.Kmetz:SID1972、 International Symposium. Digest、 P.90(1972))。ここで、式中のγS は固体の臨界表面エネルギーを、γL は液体の表面自由エネルギーをそれぞれ表し、液晶分子はΔγ>0のとき垂直配向となり、Δγ<0のとき水平配向となる。したがって、例えばネガ型液晶は、配向膜表面が疎水性である場合には垂直配向し、親水性である場合には水平配向する。   Regarding the wettability (surface energy) of the substrate interface and the alignment state of liquid crystal molecules, a relationship represented by the formula Δγ = γS−γL has been found (LT. Creagh and ARKmetz: SID1972, International Symposium. Digest, P.90 (1972)). Here, γS in the formula represents the critical surface energy of the solid, γL represents the surface free energy of the liquid, and the liquid crystal molecules are in the vertical alignment when Δγ> 0, and in the horizontal alignment when Δγ <0. Therefore, for example, the negative liquid crystal is vertically aligned when the alignment film surface is hydrophobic and horizontally aligned when the surface of the alignment film is hydrophilic.

本件発明者らは、この知見に基づいて、配向膜表面に疎水性領域と親水性領域とを形成することによってマルチドメイン方式の液晶表示装置を作製するという着想を得、本発明を完成するに至った。   Based on this knowledge, the present inventors obtained the idea of producing a multi-domain liquid crystal display device by forming a hydrophobic region and a hydrophilic region on the alignment film surface, and completed the present invention. It came.

前記第1の目的を達成する本発明の液晶配向用基板は、マルチドメイン方式の液晶表示装置の表示用液晶パネルに使用される液晶配向用基板において、基板の片面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配向させる配向膜を形成し、該配向膜のうちで画素に対応する個々の領域内に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させる傾斜配向規制領域を形成し、かつ、前記基板と前記配向膜との間であって少なくとも前記傾斜配向規制領域の該傾斜配向規制領域が形成されていない配向膜との境界に相当する位置に、平坦化膜を形成したことを特徴とする。   The liquid crystal alignment substrate of the present invention that achieves the first object is a liquid crystal alignment substrate used in a display liquid crystal panel of a multi-domain liquid crystal display device, wherein a director of liquid crystal molecules is provided on one side of the substrate. Inclination alignment regulation in which an alignment film is formed to be aligned along the normal direction, and the directors of liquid crystal molecules are inclined with respect to the substrate normal direction in individual regions corresponding to the pixels in the alignment film. And a planarizing film at a position corresponding to a boundary between the substrate and the alignment film and at least the inclined alignment regulating region in which the inclined alignment regulating region is not formed. Is formed.

この発明によれば、配向膜のうちで画素に対応する個々の領域内に傾斜配向規制領域を形成したので、電源をオンしたとき(電圧を印加したとき)、傾斜配向規制領域上の液晶分子が配向膜上の液晶分子より先に傾斜する。このとき、傾斜配向規制領域上の液晶分子は、傾斜配向規制領域が形成されていない配向膜との境界に沿って傾斜し、この傾斜配向規制領域上の液晶分子を起点として配向膜上の液晶分子が傾斜する。そのため、電圧オン時における応答を速くすることができる。しかし、例えば、基板上に形成されたカラーフィルターアレイ等によって配向膜の表面が凹凸になる場合には、液晶分子が予め予測されていない方向に傾斜配向していることがあり得る。この場合、電源をオンにしたとき、液晶分子が所望の方向ではない方向に傾斜することが考えられるが、本発明では、平坦化膜を備えるので、液晶分子の傾斜方向を制御することができる。また、傾斜配向規制領域が形成された配向膜は、後述するように配向膜の表面に親水化処理を施すことによって得ることができるので、低コストの下に比較的容易に製造することができる。また、配向膜を特段厚くする必要もないので、焼き付き現象の発生を容易に抑制することができる。   According to the present invention, since the tilt alignment regulating region is formed in each of the alignment films corresponding to the pixels, the liquid crystal molecules on the tilt alignment regulating region are turned on when the power is turned on (when voltage is applied). Tilts ahead of the liquid crystal molecules on the alignment film. At this time, the liquid crystal molecules on the tilt alignment regulating region are tilted along the boundary with the alignment film on which the tilt alignment regulating region is not formed, and the liquid crystal molecules on the alignment film are started from the liquid crystal molecules on the tilt alignment regulating region. The molecule tilts. Therefore, the response when the voltage is on can be made faster. However, for example, when the surface of the alignment film becomes uneven due to a color filter array or the like formed on the substrate, the liquid crystal molecules may be inclined and aligned in a direction that is not predicted in advance. In this case, when the power is turned on, the liquid crystal molecules may be inclined in a direction that is not a desired direction. However, in the present invention, since the planarization film is provided, the inclination direction of the liquid crystal molecules can be controlled. . In addition, since the alignment film in which the inclined alignment control region is formed can be obtained by subjecting the surface of the alignment film to a hydrophilic treatment as will be described later, it can be relatively easily manufactured at low cost. . In addition, since it is not necessary to make the alignment film particularly thick, the occurrence of the image sticking phenomenon can be easily suppressed.

本発明の液晶配向基板において、前記平坦化膜が、前記基板の片面に形成された電極上に形成されていること、前記配向膜が疎水性領域であり、前記傾斜配向規制領域が親水性領域であること、が好ましい。   In the liquid crystal alignment substrate of the present invention, the planarization film is formed on an electrode formed on one side of the substrate, the alignment film is a hydrophobic region, and the tilt alignment regulating region is a hydrophilic region. Is preferable.

前記第2の目的を達成する本発明の液晶配向用基板の製造方法は、マルチドメイン方式の液晶表示装置の表示用液晶パネルに使用される液晶配向用基板の製造方法であって、片面に電極が形成された基板を準備する工程と、前記電極上に平坦化膜を形成する工程と、前記平坦化膜上に配向膜を形成する工程と、前記配向膜の表面に選択的に親水化処理を施して、該配向膜の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させる傾斜配向規制領域を形成する工程と、を含むことを特徴とする。   The method for manufacturing a liquid crystal alignment substrate of the present invention that achieves the second object is a method for manufacturing a liquid crystal alignment substrate used for a display liquid crystal panel of a multi-domain liquid crystal display device, wherein the electrode is provided on one side. A step of preparing a substrate on which the substrate is formed, a step of forming a planarization film on the electrode, a step of forming an alignment film on the planarization film, and a hydrophilic treatment selectively on the surface of the alignment film And forming an inclined alignment regulating region in which the director of the liquid crystal molecules is inclined with respect to the substrate normal direction in each region corresponding to the pixel in the surface of the alignment film. It is characterized by including.

この発明によれば、電極上に平坦化膜を介して配向膜を形成し、かつ、この配向膜の表面に選択的に親水化処理を施すという比較的容易な方法によって本発明の液晶配向用基板を得ることができる。その結果、液晶配向用基板を効率的に製造することができ、歩留まりの低下を防止することができると共に、コストダウンに寄与することができる。   According to the present invention, the alignment film is formed on the electrode through the planarization film, and the surface of the alignment film is selectively subjected to a hydrophilic treatment, whereby the liquid crystal alignment of the present invention is performed. A substrate can be obtained. As a result, a liquid crystal alignment substrate can be efficiently produced, yield can be prevented from decreasing, and costs can be reduced.

本発明の液晶配向基板の製造方法において、前記親水化処理が光触媒層を有するマスクを用いた露光処理により行われること、前記配向膜に光触媒を含有させること、が好ましい。   In the manufacturing method of the liquid crystal aligning substrate of this invention, it is preferable that the said hydrophilic treatment is performed by the exposure process using the mask which has a photocatalyst layer, and a photocatalyst is included in the said alignment film.

これらの発明によれば、露光光として比較的長波長の紫外光を用いることが可能になるので、露光光の光源装置として比較的安価なものを使用することができる。その結果として、液晶配向用基板の製造コストを抑えることが容易になる。   According to these inventions, it is possible to use ultraviolet light having a relatively long wavelength as the exposure light, so that a relatively inexpensive light source device for exposure light can be used. As a result, it becomes easy to suppress the manufacturing cost of the liquid crystal alignment substrate.

前記第3の目的を達成する本発明の液晶表示装置は、マルチドメイン方式の液晶表示装置において、表示用液晶パネルを構成する2枚の基板のうちの一方又は両方の基板の片面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配向させる配向膜を形成し、該配向膜のうちで画素に対応する個々の領域内に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させる傾斜配向規制領域を形成し、かつ、前記基板と前記配向膜との間であって少なくとも前記傾斜配向規制領域の該傾斜配向規制領域が形成されていない配向膜との境界に相当する位置に、平坦化膜を形成したことを特徴とする。   The liquid crystal display device of the present invention that achieves the third object is a multi-domain liquid crystal display device in which a liquid crystal molecule is formed on one surface of one or both of two substrates constituting a display liquid crystal panel. An alignment film is formed to align the director of the liquid crystal along the normal direction of the substrate, and the director of liquid crystal molecules is inclined with respect to the normal direction of the substrate in each of the alignment films corresponding to the pixels. An inclined alignment regulating region to be formed, and at a position corresponding to a boundary between the substrate and the alignment film and at least the alignment film in which the inclined alignment regulating region is not formed. A flattening film is formed.

この発明の液晶表示装置は、表示用液晶パネルを構成する2枚の液晶配向用基板のうちの一方又は両方として前述した本発明の液晶配向用基板を用いたマルチドメイン方式の液晶表示装置である。したがって、本発明の液晶表示装置は、液晶分子の傾斜方向を制御することができる液晶表示装置を、極めて容易な工程により製造できると共に低コストの下に製造することが可能である。   The liquid crystal display device of the present invention is a multi-domain liquid crystal display device using the liquid crystal alignment substrate of the present invention described above as one or both of the two liquid crystal alignment substrates constituting the display liquid crystal panel. . Therefore, the liquid crystal display device of the present invention can manufacture a liquid crystal display device capable of controlling the tilt direction of liquid crystal molecules by an extremely easy process and at a low cost.

本発明の液晶表示装置において、前記平坦化膜が、前記基板の片面に形成された電極上に形成されていること、前記配向膜が疎水性領域であり、前記傾斜配向規制領域が親水性領域であること、が好ましい。   In the liquid crystal display device of the present invention, the planarizing film is formed on an electrode formed on one side of the substrate, the alignment film is a hydrophobic region, and the tilted alignment regulating region is a hydrophilic region. Is preferable.

以上説明したように、本発明の液晶配向用基板によれば、配向膜の表面の凹凸により、電源をオンにしたとき、液晶分子が所望の方向ではない方向に傾斜することが考えられるが、本発明では、平坦化膜を形成し、その上に配向膜を形成するので、液晶分子の傾斜方向を制御することができる。また、傾斜配向規制領域が形成された配向膜は、例えば配向膜の表面に親水化処理を施すことによって得ることができるので、低コストの下に比較的容易に製造することができる。また、配向膜を特段厚くする必要もないので、焼き付き現象の発生を容易に抑制することができる。   As described above, according to the liquid crystal alignment substrate of the present invention, when the power is turned on due to the unevenness of the surface of the alignment film, the liquid crystal molecules may be inclined in a direction that is not a desired direction. In the present invention, since the planarization film is formed and the alignment film is formed thereon, the tilt direction of the liquid crystal molecules can be controlled. In addition, since the alignment film in which the tilted alignment regulating region is formed can be obtained, for example, by subjecting the surface of the alignment film to a hydrophilic treatment, it can be manufactured relatively easily at a low cost. In addition, since it is not necessary to make the alignment film particularly thick, the occurrence of the image sticking phenomenon can be easily suppressed.

本発明の液晶配向用基板の製造方法によれば、露光処理によって前記の親水性領域を形成することができるので、製造コストを抑え易くなる。   According to the method for producing a liquid crystal alignment substrate of the present invention, the hydrophilic region can be formed by exposure treatment, and thus the production cost can be easily suppressed.

本発明の液晶表示装置によれば、表示用液晶パネルが上述した本発明の液晶配向用基板を用いて形成されるので、液晶分子の傾斜方向を制御することができる液晶表示装置を、極めて容易な工程により製造できると共に低コストの下に製造することが可能である。   According to the liquid crystal display device of the present invention, since the liquid crystal panel for display is formed using the liquid crystal alignment substrate of the present invention described above, a liquid crystal display device capable of controlling the tilt direction of liquid crystal molecules is extremely easy. It can be manufactured by a simple process and can be manufactured at low cost.

最初に、本発明の特徴についてさらに詳しく説明する。   First, the features of the present invention will be described in more detail.

本発明の特徴は、配向膜に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させる傾斜配向規制領域を形成し、基板と配向膜との間であって少なくとも傾斜配向規制領域の該傾斜配向規制領域が形成されていない配向膜との境界に相当する位置に、平坦化膜を形成したことにある。本発明をこのように構成した理由は、配向膜に傾斜配向規制領域を形成することで、電源をオンしたとき(電圧を印加したとき)、傾斜配向規制領域上の液晶分子が配向膜上の液晶分子より先に傾斜し、この傾斜配向規制領域上の液晶分子を起点として配向膜(傾斜配向規制領域が形成されていない配向膜)上の液晶分子が傾斜する。しかし、例えば、基板上に形成されたカラーフィルターアレイ等によって配向膜の表面が凹凸になっていると、例えば、傾斜配向規制領域上の液晶分子が予め予測されていない方向に傾斜配向していることがあり得り、この場合、電源をオンにしたとき、この液晶分子が所望の方向ではない方向に傾斜して、この液晶分子の傾斜に起因して配向膜(傾斜配向規制領域が形成されていない配向膜)上の液晶分子が傾斜すると、液晶分子の傾斜方向が制御できず、例えば視野角等が悪くなることが考えられる。   A feature of the present invention is that an alignment layer is formed in the alignment film so as to align the director of liquid crystal molecules with respect to the normal direction of the substrate, and at least the inclined alignment control region between the substrate and the alignment film. The flattening film is formed at a position corresponding to the boundary with the alignment film in which the inclined alignment regulating region is not formed. The reason why the present invention is configured in this way is that an inclined alignment regulating region is formed in the alignment film, so that when the power is turned on (when voltage is applied), the liquid crystal molecules on the inclined alignment regulating region are on the alignment film. The liquid crystal molecules are tilted prior to the liquid crystal molecules, and the liquid crystal molecules on the alignment film (alignment film in which the tilt alignment control region is not formed) tilts starting from the liquid crystal molecules on the tilt alignment control region. However, for example, when the surface of the alignment film is uneven due to a color filter array or the like formed on the substrate, for example, the liquid crystal molecules on the tilt alignment control region are tilted in a direction that is not predicted in advance. In this case, when the power is turned on, the liquid crystal molecules are inclined in a direction other than the desired direction, and an alignment film (an inclined alignment regulating region is formed due to the inclination of the liquid crystal molecules. If the liquid crystal molecules on the alignment layer are not tilted, the tilt direction of the liquid crystal molecules cannot be controlled, and for example, the viewing angle may be deteriorated.

本発明では、基板と配向膜との間であって少なくとも傾斜配向規制領域の該傾斜配向規制領域が形成されていない配向膜との境界に相当する位置に、平坦化膜を形成したことにより、電源オン時、傾斜配向規制領域が形成されていない配向膜上の液晶分子は、傾斜配向規制領域の該傾斜配向規制領域が形成されていない配向膜との境界上の液晶分子の傾斜方向に起因して傾斜するので、液晶分子の傾斜方向を制御することができ、例えば視野角等が悪くなる心配も要らない。つまり、電源をオンにしたとき、液晶分子は傾斜配向規制領域の該傾斜配向規制領域が形成されていない配向膜との境界に相当するものから傾斜する。最初にその境界上の液晶分子が傾斜して、この傾斜した液晶分子に起因して他の液晶分子が倒れるので、少なくともその境界に相当する位置に、平坦化膜を形成することで、液晶分子の傾斜方向を制御することができることになり、例えば視野角等が悪くなる心配も要らない。   In the present invention, the planarization film is formed at a position corresponding to the boundary between the substrate and the alignment film and at least the alignment film where the inclined alignment control region is not formed. When the power is turned on, the liquid crystal molecules on the alignment film in which the tilt alignment control region is not formed are caused by the tilt direction of the liquid crystal molecules on the boundary between the tilt alignment control region and the alignment film in which the tilt alignment control region is not formed. Therefore, the tilt direction of the liquid crystal molecules can be controlled, and there is no need to worry about, for example, the viewing angle becoming worse. That is, when the power is turned on, the liquid crystal molecules are tilted from what corresponds to the boundary between the tilted alignment control region and the alignment film where the tilted alignment control region is not formed. First, the liquid crystal molecules on the boundary are tilted, and other liquid crystal molecules are tilted due to the tilted liquid crystal molecules. Therefore, by forming a planarization film at least at the position corresponding to the boundary, the liquid crystal molecules It is possible to control the inclination direction of the image, and there is no need to worry that the viewing angle or the like deteriorates, for example.

また、平坦化膜を形成したときの配向膜の表面は、液晶分子のダイレクタの角度θが基板法線方向に直交する面に対して好ましくは6°以下、より好ましくは5°以下、特に好ましくは3°以下になるように形成されていることがよい。その角度θが6°を超えると、その部分の液晶分子のダイレクタが基板法線方向に対して6°を超えて傾斜するので、特に液晶を黒表示にしたときに光漏れが起こることもあり得ると共に、コントラストの観点から好ましくない。   Further, the surface of the alignment film when the planarizing film is formed is preferably 6 ° or less, more preferably 5 ° or less, and particularly preferably the angle θ of the director of the liquid crystal molecules is perpendicular to the substrate normal direction. Is preferably formed to be 3 ° or less. When the angle θ exceeds 6 °, the director of the liquid crystal molecules in that portion tilts by more than 6 ° with respect to the normal direction of the substrate, so that light leakage may occur particularly when the liquid crystal is displayed in black. It is not preferable from the viewpoint of contrast.

すなわち、図1に示すように、2つの基板701、702の間に液晶分子のダイレクタが均一に配列した厚さdの液晶703を注入した液晶セル700を考え、その液晶分子704のダイレクタの傾き(方位角(チルト角ともいう。))αと透過率との関係を算出する。このとき、ψは入射角であり、計算上ψ=0とすると、正面の透過率を算出することができる。   That is, as shown in FIG. 1, a liquid crystal cell 700 in which liquid crystal 703 having a thickness d in which directors of liquid crystal molecules are uniformly arranged between two substrates 701 and 702 is considered, and the inclination of the director of the liquid crystal molecules 704 is considered. (Azimuth angle (also referred to as tilt angle)) The relationship between α and transmittance is calculated. At this time, ψ is an incident angle, and when ψ = 0 is calculated, the front transmittance can be calculated.

透過光に生じる位相差δ(ψ)は、式(1)で与えられ、位相差δ(ψ)と透過率T(ψ)との関係は、式(2)で与えられるので、式(1)と式(2)から透過率を算出することができる(T.J.Schehher and J.Nehring J.Appl.Phys.、No 5.May 1977(参照))。   The phase difference δ (ψ) generated in the transmitted light is given by the equation (1), and the relationship between the phase difference δ (ψ) and the transmittance T (ψ) is given by the equation (2). ) And equation (2) (TJ Schehher and J. Nehring J. Appl. Phys., No 5. May 1977 (reference)).

Figure 2005107417
Figure 2005107417

ここで、c=acosα+bsinα、a=1/ne、b=1/noであるから、液晶の厚さd、常光に対する屈折率no、異常光に対する屈折率ne及び波長λが分かれば、その液晶における透過率を算出することができる。 Here, since c 2 = a 2 cos 2 α + b 2 sin 2 α, a = 1 / ne, b = 1 / no, the thickness d of the liquid crystal, the refractive index no for ordinary light, the refractive index ne for extraordinary light, and If the wavelength λ is known, the transmittance of the liquid crystal can be calculated.

例えば、垂直配向用の液晶としてメルク製のMLC−6608(ne=1.5586、no=1.4757)を用い、液晶の厚さ(d)が4μmで、波長(λ)550nmの光を用いたときのプレチルト角と光漏れ(%)(透過率)との関係は、図2に示すようになった。   For example, MLC-6608 (ne = 1.5586, no = 1.4757) manufactured by Merck is used as the vertical alignment liquid crystal, and the pretilt when the liquid crystal thickness (d) is 4 μm and the wavelength (λ) is 550 nm. The relationship between corners and light leakage (%) (transmittance) is as shown in FIG.

また、このときの黒表示に対する輝度から最大コントラスト比が求められ、この最大コントラスト比とプレチルト角との関係は、図3に示すようになった。   Further, the maximum contrast ratio is obtained from the luminance for black display at this time, and the relationship between the maximum contrast ratio and the pretilt angle is as shown in FIG.

特に黒表示のときの光漏れは、0.1%を超えると表示が薄くなるので、0.1%以下が好ましく、特に0.05%以下であれば良好な表示状態になる。また、最大コントラスト比は、特に画質を考慮すると500以上が望ましい。   In particular, the light leakage at the time of black display is less than 0.1% because the display becomes thin when it exceeds 0.1%, and a good display state is obtained when it is particularly 0.05% or less. In addition, the maximum contrast ratio is preferably 500 or more particularly considering image quality.

従って、これらの条件を満たプレチルト角は、図2及び図3に示したように、84°以上となり、好ましくは85°以上、より好ましくは87°以上である。   Therefore, the pretilt angle satisfying these conditions is 84 ° or more, preferably 85 ° or more, more preferably 87 ° or more, as shown in FIGS.

なお、本発明の液晶配向基板において、少なくとも1枚用いて空セルを作製し、その中にネガ型液晶を充填して縦電界型の表示用液晶表示パネルを製造した場合、上下(2枚)の基板間に電圧が印加されていない状態下では、個々の画素領域における配向膜の疎水性領域上の液晶分子(表示用液晶パネルを平面視したときに疎水性領域と完全に重なる液晶分子を意味する。以下同じ。)は垂直配向しようとし、配向膜の傾斜配向規制領域である親水性領域上の液晶分子(表示用液晶パネルを平面視したときに親水性領域と完全に重なる液晶分子を意味する。以下同じ。)は傾斜配向又は水平配向しようとする。しかしながら、液晶は弾性体であり、局所的な配向歪みは内部エネルギーを増大させる要因となる。このため、局所的に配向歪みが生じた場合には、歪みを是正して安定を保とうとする。その結果として、前記の疎水性領域及び傾斜配向規制領域である親水性領域のいずれか一方が他方に比べて十分に小さければ、大きい方の領域の作用が支配的になって、液晶分子は略一様に配向する。すなわち、個々の画素領域において疎水性領域を親水性領域(傾斜配向規制領域のこと。以下同じ。)に比べて十分に大きくすることにより、電圧を印加しないときには液晶分子が略一様に垂直配向した、換言すれば黒表示が良好で表示のコントラストが高い垂直配向型表示用液晶パネルを得ることができる。   In the liquid crystal alignment substrate of the present invention, when an empty cell is prepared using at least one sheet and a negative type liquid crystal is filled in the cell, a vertical electric field type display liquid crystal display panel is manufactured. When no voltage is applied between the substrates, liquid crystal molecules on the hydrophobic region of the alignment film in each pixel region (liquid crystal molecules that completely overlap the hydrophobic region when the display liquid crystal panel is viewed in plan view) Means the liquid crystal molecules on the hydrophilic region that is the tilt alignment regulating region of the alignment film (liquid crystal molecules that completely overlap with the hydrophilic region when the display liquid crystal panel is viewed in plan). Means the same, and so on) is intended to be tilted or horizontally oriented. However, the liquid crystal is an elastic body, and local alignment distortion becomes a factor that increases internal energy. For this reason, when orientation distortion arises locally, it tries to maintain the stability by correcting the distortion. As a result, if either one of the hydrophobic region and the hydrophilic region that is the tilted alignment regulating region is sufficiently smaller than the other, the action of the larger region becomes dominant, and the liquid crystal molecules are substantially omitted. Orient uniformly. That is, in each pixel region, the hydrophobic region is sufficiently larger than the hydrophilic region (an inclined alignment regulating region; the same applies hereinafter), so that the liquid crystal molecules are aligned substantially uniformly when no voltage is applied. In other words, it is possible to obtain a vertical alignment type liquid crystal panel for display with good black display and high display contrast.

また、この表示用液晶パネルでは、傾斜配向規制領域上の液晶分子が傾斜配向又は水平配向し易い状態にあるので、上下の基板間に電圧が印加されたときには傾斜配向規制領域上の液晶分子が先ず傾斜配向する。そして、当該傾斜配向に伴う液晶の変形が疎水性領域上の液晶にも伝播するので、電圧印加と相俟って、全ての液晶分子を比較的短時間で、疎水性領域内の液晶分子のダイレクタを、傾斜配向規制領域に沿って傾斜配向させることが可能である。   Further, in this display liquid crystal panel, the liquid crystal molecules on the tilt alignment regulating region are in a state of being easily tilted or horizontally aligned. Therefore, when a voltage is applied between the upper and lower substrates, the liquid crystal molecules on the tilt alignment regulating region are First, tilt alignment is performed. And since the deformation of the liquid crystal accompanying the tilted alignment is also propagated to the liquid crystal on the hydrophobic region, in combination with the voltage application, all the liquid crystal molecules can be moved in a relatively short time in the liquid crystal molecules in the hydrophobic region. The director can be tilted along the tilt alignment regulating region.

次に、本発明の液晶配向用基板、液晶配向用基板の製造方法、及び液晶表示装置について、図面を参照しつつ順次説明する。   Next, the substrate for aligning liquid crystal, the method for manufacturing the substrate for aligning liquid crystal, and the liquid crystal display device of the present invention will be sequentially described with reference to the drawings.

1.液晶配向用基板及び配向膜
(第1形態)
図4(a)は、本発明に係る第1形態の液晶配向用基板における構成部材の平面配置を概略的に示し、図4(b)は、図4(a)に示したI−I線断面を概略的に示す。
1. Liquid crystal alignment substrate and alignment film (first embodiment)
FIG. 4A schematically shows a planar arrangement of the constituent members in the liquid crystal alignment substrate according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4B shows the II line shown in FIG. A cross section is shown schematically.

図示の液晶配向用基板10は、ネガ型液晶を用いたアクティブマトリックス駆動方式の垂直配向型液晶表示装置において表示用液晶パネルの表示面側の基板として用いられるものである。当該液晶配向用基板10は、透光性基板1、カラーフィルターアレイ3、遮光層(ブラックマトリクス)5、透明電極パターン7、、平坦化膜8及び配向膜9を有している。   The liquid crystal alignment substrate 10 shown in the figure is used as a substrate on the display surface side of a display liquid crystal panel in an active matrix driving type vertical alignment liquid crystal display device using negative liquid crystal. The liquid crystal alignment substrate 10 includes a translucent substrate 1, a color filter array 3, a light shielding layer (black matrix) 5, a transparent electrode pattern 7, a planarizing film 8 and an alignment film 9.

透光性基板1の片面にカラーフィルターアレイ3と遮光層5とが形成され、これらを覆うようにして透明電極パターン7が、また、当該透明電極パターン7を覆うようにして平坦化膜8が、さらに、平坦化膜8上に配向膜9が、それぞれ形成されている。なお、図4(a)においては、カラーフィルターアレイ3及び遮光層5の配置を判り易くするために、透明電極パターン7、平坦化膜8及び配向膜9の図示を省略している。   The color filter array 3 and the light shielding layer 5 are formed on one side of the translucent substrate 1, and the transparent electrode pattern 7 covers the transparent filter pattern 7 and the planarizing film 8 covers the transparent electrode pattern 7. Further, an alignment film 9 is formed on the planarizing film 8. In FIG. 4A, the transparent electrode pattern 7, the planarizing film 8, and the alignment film 9 are not shown in order to make the arrangement of the color filter array 3 and the light shielding layer 5 easy to understand.

透光性基板1は、例えばガラスや透明プラスチック等によって形成され、カラーフィルターアレイ3は、所望色のカラーフィルターを一定のパターンの下に多数配置することによって形成される。個々のカラーフィルターは、例えば染料又は顔料を含有若しくは分散させた樹脂(カラーレジン)によって形成することができる。   The translucent substrate 1 is formed of, for example, glass or transparent plastic, and the color filter array 3 is formed by arranging a number of color filters of a desired color under a certain pattern. Each color filter can be formed of, for example, a resin (color resin) containing or dispersing a dye or pigment.

液晶配向用基板10では、赤色のカラーレジンによって形成された赤色カラーフィルター3Rと、緑色のカラーレジンによって形成された緑色カラーフィルター3Gと、青色のカラーレジンによって形成された青色カラーフィルター3Bとをストライプ状に配置することによって、カラーフィルターアレイ3が形成されている。個々のカラーフィルター3R、3G、3Bが、それぞれ、1つの画素に対応する。1つの赤色カラーフィルター3Rと、その隣の緑色カラーフィルター3Gと、その隣の青色カラーフィルター3Bとが、1つの絵素を構成する。   The substrate 10 for liquid crystal alignment stripes a red color filter 3R formed of a red color resin, a green color filter 3G formed of a green color resin, and a blue color filter 3B formed of a blue color resin. The color filter array 3 is formed by arranging in a shape. Each of the color filters 3R, 3G, and 3B corresponds to one pixel. One red color filter 3R, the adjacent green color filter 3G, and the adjacent blue color filter 3B constitute one picture element.

遮光層5は、表示用液晶パネルにおける画素間からの光の漏れ(漏れ光)や、アクティブマトリックス駆動方式の表示用液晶パネルにおけるアクティブ素子の光劣化等を防止するために、カラーフィルターアレイ3を構成している各カラーフィルター3R、3G、3Bの周囲に配置される。この遮光層5は、例えば、金属クロム薄膜やタングステン薄膜等、遮光性又は光吸収性を有する金属薄膜によって形成することができる。有機材料によって遮光層5を形成することも可能である。図示の遮光層5は、アクティブ素子の光劣化等を防止するための領域5aを多数有している。   The light-shielding layer 5 prevents the color filter array 3 from being leaked from the pixels in the display liquid crystal panel (leakage light) or the optical elements of the active matrix drive type display liquid crystal panel. It arrange | positions around each color filter 3R, 3G, 3B which comprises. The light shielding layer 5 can be formed of a metal thin film having a light shielding property or a light absorbing property, such as a metal chromium thin film or a tungsten thin film. It is also possible to form the light shielding layer 5 with an organic material. The illustrated light shielding layer 5 has a large number of regions 5a for preventing light degradation or the like of the active element.

透明電極パターン7は、表示用液晶パネルにおいて縦電界を形成するための電極であり、例えば酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛(IZO)等の透明電極材料によって形成される。透明電極パターン7は、表示用液晶パネルにおいて共通電極(コモン電極)として使用されるものであり、その平面視上の形状は四角形である。   The transparent electrode pattern 7 is an electrode for forming a vertical electric field in the display liquid crystal panel, and is formed of a transparent electrode material such as indium tin oxide (ITO), indium oxide, or indium zinc oxide (IZO). The transparent electrode pattern 7 is used as a common electrode (common electrode) in a display liquid crystal panel, and its shape in plan view is a quadrangle.

平坦化膜8は、例えば、カラーフィルターアレイ3の表面形状によって形成された凹凸を平坦化するためのものであり、その材料としては、どのようなものでもよく、好ましくは、エポキシ/アクリル系、アクリル系、エポキシ系、ポリアミド系の樹脂、有機シラン、カルド系樹脂、有機ケイ素ポリマーなどの有機系材料、ポリシラザンなどの無機材料等が挙げられる。平坦化膜8の材料(平坦化膜材料)としては、具体的には例えば、アクリル系樹脂であるJSR製のJNP80、カルド系樹脂である新日鉄化学社製のVPA100、有機ケイ素ポリマーである住友化学社製の層間平坦化膜用スピンオングラススミカフィルム、クラリアント社製のポリシラザン等が挙げられる。   The flattening film 8 is for flattening irregularities formed by the surface shape of the color filter array 3, for example, and any material may be used, preferably an epoxy / acrylic type, Examples thereof include acrylic materials, epoxy resins, polyamide resins, organic silanes, cardo resins, organic materials such as organosilicon polymers, and inorganic materials such as polysilazane. Specific examples of the material of the planarizing film 8 (planarizing film material) include, for example, JNP80 manufactured by JSR, which is an acrylic resin, VPA100 manufactured by Nippon Steel Chemical Co., which is a cardo resin, and Sumitomo Chemical, which is an organosilicon polymer. Examples thereof include a spin-on-glass Smica film for interlayer flattening film manufactured by KK and polysilazane manufactured by Clariant.

この平坦化膜材料を用いて、透明電極パターン7上にスピンコート等の塗布手段や各種の印刷手段により平坦化膜8が形成される。   Using this planarizing film material, the planarizing film 8 is formed on the transparent electrode pattern 7 by a coating means such as spin coating or various printing means.

平坦化膜8は、配向膜9の表面を平坦化することができるならば、配置位置は特に限定されず、カラーフィルターアレイ3と透明電極パターン7との間であってもよいが、透明電極パターン7と配向膜9との間であることが好ましい。   The arrangement position of the planarizing film 8 is not particularly limited as long as the surface of the alignment film 9 can be planarized, and may be between the color filter array 3 and the transparent electrode pattern 7. It is preferably between the pattern 7 and the alignment film 9.

また、平坦化膜8は、後述する傾斜配向規制領域の該傾斜配向規制領域が形成されていない配向膜9との境界に相当する位置に形成されていればよく、もちろん、例えば、透明電極パターン7上の前面に透明電極パターン7を覆うように形成するようにしてもよい。   Further, the planarizing film 8 only needs to be formed at a position corresponding to a boundary between an inclined alignment regulating region described later and the alignment film 9 where the inclined alignment regulating region is not formed. Of course, for example, the transparent electrode pattern 7 may be formed so as to cover the transparent electrode pattern 7 on the front surface.

平坦化膜8の膜厚は、特に限定されないが、概ね10nm〜100nmであることが好ましい。   The thickness of the planarizing film 8 is not particularly limited, but is preferably approximately 10 nm to 100 nm.

配向膜9は、表示用液晶パネルにおいて液晶分子の配向方向を制御するためのものであり、その材料としては、例えば、疎水膜形成用のフッ素系シリコーン樹脂(例えば東芝シリコーン社製の撥水膜用フッ素系シリコーン樹脂の市販品)、垂直配向膜形成用のポリイミド樹脂(例えば日産化学社製のSE−1211、SE−7511L)及びアルコキシシラン系化合物等、親水化処理が可能な疎水性材料が使用される。当該疎水性材料としては、特に、長い側鎖を有する疎水性の高分子材料が好ましい。また、配向膜9の膜厚は、概ね10nm〜1000nmの範囲内で適宜選択可能であるが、焼き付き現象を抑制するうえからは薄いほうが好ましい。配向膜9にラビング処理を施す必要はない。   The alignment film 9 is for controlling the alignment direction of the liquid crystal molecules in the display liquid crystal panel. Examples of the material of the alignment film 9 include a fluorine-based silicone resin for forming a hydrophobic film (for example, a water repellent film manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd.). Hydrophobic silicone resins for commercial use), polyimide resins for vertical alignment film formation (for example, SE-1211 and SE-7511L manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) and alkoxysilane compounds, etc. used. As the hydrophobic material, a hydrophobic polymer material having a long side chain is particularly preferable. Further, the thickness of the alignment film 9 can be appropriately selected within a range of approximately 10 nm to 1000 nm, but it is preferable that the alignment film 9 is thin in order to suppress the image sticking phenomenon. The alignment film 9 need not be rubbed.

必要に応じて、平均粒径が5μm〜20μm程度の酸化チタン(アナターゼ型)粒子や酸化亜鉛粒子等の光触媒を、配向膜9中に20〜40重量%の割合で含有させることができる。   If necessary, a photocatalyst such as titanium oxide (anatase type) particles or zinc oxide particles having an average particle diameter of about 5 μm to 20 μm can be contained in the alignment film 9 in a proportion of 20 to 40% by weight.

本形態の液晶配向用基板10は、配向膜9の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させる傾斜配向規制領域が形成されている。以下、この点について図5及び図11を参照しつつ詳述する。なお、ダイレクタとは、液晶分子の平均的配向方向を表す単位ベクトルのことである。   In the liquid crystal alignment substrate 10 of this embodiment, an inclined alignment regulating region for aligning the director of liquid crystal molecules with respect to the normal direction of the substrate is provided in each region corresponding to the pixel in the surface of the alignment film 9. Is formed. Hereinafter, this point will be described in detail with reference to FIGS. The director is a unit vector representing the average orientation direction of liquid crystal molecules.

図5及び図11は、上述した配向膜の表面に形成されている傾斜配向規制領域のうち、1つの絵素を構成しているカラーフィルター3R、3G、3B及びその周囲の遮光層5それぞれの上方において、特定形状の傾斜配向規制領域52、55が示されている。   FIGS. 5 and 11 show the color filters 3R, 3G, and 3B constituting one picture element and the surrounding light shielding layers 5 in the tilted alignment regulation region formed on the surface of the alignment film. In the upper part, inclined orientation regulating regions 52 and 55 having specific shapes are shown.

配向膜9の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させる、傾斜配向規制領域52、55が形成されている。すなわち、配向膜9の一部に傾斜配向規制領域52、55を形成すると共に、その傾斜配向規制領域52、55を形成しなかった配向膜9(配向膜の残り)を疎水性領域53、56として形成した。   In the individual regions corresponding to the pixels in the surface of the alignment film 9, inclined alignment regulating regions 52 and 55 for aligning the directors of the liquid crystal molecules with respect to the normal direction of the substrate are formed. That is, the inclined alignment regulating regions 52 and 55 are formed in a part of the alignment film 9, and the alignment film 9 (remaining alignment film) in which the inclined alignment regulating regions 52 and 55 are not formed is the hydrophobic regions 53 and 56. Formed as.

傾斜配向規制領域52、55は、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させることができるものならばどのように構成してもよく、例えば疎水性の配向膜を親水化処理することによって得られた図7に示すような側鎖を有する親水性領域等である。このとき、傾斜配向規制領域52、55である親水性領域の臨界表面自由エネルギーは、概ね40mN/m以上である。   The tilt alignment regulating regions 52 and 55 may be configured in any way as long as the director of liquid crystal molecules can be tilted and aligned with respect to the normal direction of the substrate. For example, the hydrophobic alignment film is made hydrophilic. This is a hydrophilic region having a side chain as shown in FIG. 7 obtained by processing. At this time, the critical surface free energy of the hydrophilic regions which are the tilted orientation regulating regions 52 and 55 is approximately 40 mN / m or more.

このように、傾斜配向規制領域52、55を形成することにより、傾斜配向規制領域52、55上の液晶分子は基板法線方向に対して傾斜して配向されるため、電源オン時(基板間に電圧が印加された時)に、傾斜配向規制領域52、55上の液晶分子が疎水性領域53、56上の液晶分子よりさきにさらに傾斜することとなる。また、傾斜配向規制領域52、55上の液晶分子は、疎水性領域53、56の液晶分子と密接しているため、基板法線方向に対して傾斜せずに平行に配向していることもある。この場合、電源オン時(基板間に電圧が印加された時)、傾斜配向規制領域52、55上の液晶分子が疎水性領域53、56上の液晶分子よりさきに傾斜することとなる。特に電源オン時においては、傾斜配向規制領域52、55である親水性領域の上の液晶分子は速やかに傾斜して倒れる。その結果、傾斜配向規制領域52、55上の液晶分子を起点として疎水性領域53、56上の他の液晶分子も一斉に傾斜するので、液晶の応答時間の短縮化を図れる。   By forming the tilt alignment regulating regions 52 and 55 in this way, the liquid crystal molecules on the tilt alignment regulating regions 52 and 55 are aligned with an inclination with respect to the normal direction of the substrate. When the voltage is applied to the liquid crystal molecules on the tilted alignment regulating regions 52 and 55, the liquid crystal molecules on the tilted regions 53 and 56 are further tilted earlier. Further, since the liquid crystal molecules on the tilted alignment regulating regions 52 and 55 are in close contact with the liquid crystal molecules of the hydrophobic regions 53 and 56, they may be aligned in parallel without being tilted with respect to the substrate normal direction. is there. In this case, when the power is turned on (when a voltage is applied between the substrates), the liquid crystal molecules on the tilt alignment regulation regions 52 and 55 are tilted earlier than the liquid crystal molecules on the hydrophobic regions 53 and 56. In particular, when the power is turned on, the liquid crystal molecules on the hydrophilic regions, which are the tilt alignment regulating regions 52 and 55, are quickly tilted and fall down. As a result, other liquid crystal molecules on the hydrophobic regions 53 and 56 are simultaneously tilted starting from the liquid crystal molecules on the tilt alignment regulating regions 52 and 55, so that the response time of the liquid crystal can be shortened.

傾斜配向規制領域52、55の形状は、特に限定されず、例えば、図5に示すように、ジグザグ状に形成してもよいし、また、図11に示すように、平面視略二等辺三角形状等に形成するようにしてもよい。傾斜配向規制領域52、55と疎水性領域53、56との境界(境界線)は、直線状に形成することが好ましい。   The shapes of the inclined orientation regulating regions 52 and 55 are not particularly limited. For example, they may be formed in a zigzag shape as shown in FIG. 5, or they are substantially isosceles triangles in plan view as shown in FIG. You may make it form in a shape etc. The boundaries (boundary lines) between the inclined orientation regulating regions 52 and 55 and the hydrophobic regions 53 and 56 are preferably formed linearly.

傾斜配向規制領域52を図5に示すように、ジグザグ状に形成する場合には、そのジグザグ形状は、特に限定されず、周期や屈曲角度が一定しない無秩序に屈曲するジグザグ形状でもよいが、好ましくは、一定の周期で屈曲角度が略同じジグザグ形状であることがよい。   As shown in FIG. 5, when the inclined alignment regulating region 52 is formed in a zigzag shape, the zigzag shape is not particularly limited, and may be a zigzag shape that bends randomly without a constant period or bending angle, but is preferable. Is preferably a zigzag shape with a constant bending angle and substantially the same bending angle.

傾斜配向規制領域52のジグザグ状の屈曲部の角度θ(図8参照)は、液晶分子の種類や配向パターン、偏光板等に応じて任意に決められるが、例えば、90°であることが好ましい。   The angle θ (see FIG. 8) of the zigzag bent portion of the tilt alignment regulating region 52 is arbitrarily determined according to the type of liquid crystal molecules, the alignment pattern, the polarizing plate, and the like, but is preferably 90 °, for example. .

傾斜配向規制領域52のジグザグ状の屈曲部間の長さ(隣接する屈曲部の間隔)W3(図8参照)は、通常、200μm〜400μmであることが好ましく、特に好ましくは、290μm〜310μmである。傾斜配向規制領域52のジグザグ状の屈曲単位の長さW4(図8参照)は、通常、50μm〜150μmであることが好ましく、特に好ましくは、90μm〜110μmである。   The length between the zigzag bent portions (interval between adjacent bent portions) W3 (see FIG. 8) of the inclined orientation regulating region 52 is usually preferably 200 μm to 400 μm, particularly preferably 290 μm to 310 μm. is there. The length W4 (see FIG. 8) of the zigzag-shaped bending unit of the tilt orientation regulating region 52 is usually preferably 50 μm to 150 μm, and particularly preferably 90 μm to 110 μm.

傾斜配向規制領域52は、所定の間隔を隔てて複数形成されていることが好ましい。すなわち、傾斜配向規制領域52と疎水性領域53とが交互に配置されることが好ましい。   It is preferable that a plurality of the inclined orientation regulating regions 52 are formed at a predetermined interval. That is, it is preferable that the inclined orientation regulating regions 52 and the hydrophobic regions 53 are alternately arranged.

傾斜配向規制領域52の幅W1(図8参照)は、通常、液晶分子の種類や配向パターン、偏光板等に応じて任意に決められるが、例えば、配向のし易さの観点から10μm〜30μmであることが好ましい。傾斜配向規制領域52の間隔(疎水性領域53の幅)W2(図8参照)は、通常、液晶分子の種類や配向パターン、偏光板等に応じて任意に決められるが、例えば、配向のし易さの観点から20μm〜90μmであることが好ましい。このような範囲が好ましいのは、傾斜配向規制領域52が狭すぎる場合には液晶分子の配向のし易さが乏しくなる傾向となり、広すぎる場合には液晶分子が基板に垂直に配向しなくなる傾向となるからである。   The width W1 (see FIG. 8) of the tilt alignment regulating region 52 is usually arbitrarily determined according to the type of liquid crystal molecules, the alignment pattern, the polarizing plate, etc., but for example, 10 μm to 30 μm from the viewpoint of easy alignment. It is preferable that The interval (width of the hydrophobic region 53) W2 (see FIG. 8) of the inclined alignment regulating region 52 is usually arbitrarily determined according to the type of liquid crystal molecules, the alignment pattern, the polarizing plate, and the like. It is preferable that it is 20 micrometers-90 micrometers from a viewpoint of ease. Such a range is preferable because when the inclined alignment regulating region 52 is too narrow, the orientation of the liquid crystal molecules tends to be poor, and when it is too wide, the liquid crystal molecules tend not to be aligned perpendicular to the substrate. Because it becomes.

このように、傾斜配向規制領域52をジグザグ状に形成することにより、電源オン時において傾斜配向規制領域52上の液晶分子が疎水性領域53上の液晶分子より先に傾斜する。このとき、傾斜配向規制領域52上の液晶分子は、疎水性領域53と傾斜配向規制領域52との境界に沿って傾斜し、この傾斜配向規制領域52上の液晶分子を起点として疎水性領域53上の疎水性領域53における液晶分子が傾斜するので、ジグザグを形成する2つの辺に沿った少なくとも2方向に配向制御されると考えられる(図9を参照)。   In this way, by forming the tilted alignment regulating region 52 in a zigzag shape, the liquid crystal molecules on the tilted orientation regulating region 52 are tilted before the liquid crystal molecules on the hydrophobic region 53 when the power is turned on. At this time, the liquid crystal molecules on the tilted alignment regulating region 52 are tilted along the boundary between the hydrophobic region 53 and the tilted orientation regulating region 52, and the hydrophobic region 53 starts from the liquid crystal molecules on the tilted orientation regulating region 52. Since the liquid crystal molecules in the upper hydrophobic region 53 are inclined, it is considered that the orientation is controlled in at least two directions along the two sides forming the zigzag (see FIG. 9).

傾斜配向規制領域52は、例えば、画素毎に屈曲部が1つ又は2つ以上位置されるように位置決めされることが好ましい。特に好ましくは、傾斜配向規制領域52によって疎水性領域53上の液晶分子を配向制御する2つの傾斜領域が1つの画素領域内で略同じ割合になるように配置することが好ましい。   For example, it is preferable that the inclined orientation regulating region 52 is positioned so that one or two or more bent portions are positioned for each pixel. It is particularly preferable that the two inclined regions for controlling the alignment of the liquid crystal molecules on the hydrophobic region 53 by the inclined alignment regulating region 52 are arranged so as to have substantially the same ratio in one pixel region.

このように画素領域毎に対応して、傾斜配向規制領域52の屈曲部が1つ又は2つ以上位置されることにより、電源オン時において各画素領域は液晶分子のダイレクタを少なくとも2方向に配向制御することになる。さらに、この配向状態は、互いに連続であるので、配向膜との間(境界)にディスクリネーションが形成されることがなく、表示品位の低下が起こらない。   As described above, one or two or more bent portions of the tilt alignment regulating region 52 are positioned corresponding to each pixel region, so that each pixel region aligns directors of liquid crystal molecules in at least two directions when the power is turned on. To control. Further, since the alignment states are continuous with each other, no disclination is formed between the alignment films (boundaries), and display quality does not deteriorate.

傾斜配向規制領域55を図11に示すように平面視略二等辺三角形状に形成する場合には、その略二等辺三角形状は、特に限定されないが、二等辺三角形の頂角に相当する部分は、底角に相当する部分よりも尖鋭である。この部分が、本発明でいう尖鋭部に相当する。   When the inclined orientation regulating region 55 is formed in a substantially isosceles triangle shape in plan view as shown in FIG. 11, the substantially isosceles triangle shape is not particularly limited, but the portion corresponding to the apex angle of the isosceles triangle is , Sharper than the portion corresponding to the base angle. This portion corresponds to the sharp portion in the present invention.

傾斜配向規制領域55は、個々のカラーフィルター3R、3G、3B上において規則性をもって形成されている。例えばカラーフィルター3R上においては、4本の仮想線L1、L2、L3、L4それぞれの両側に複数の傾斜配向規制領域55が一定のピッチで、かつ、二等辺三角形の底辺に相当する部分を仮想線側にして形成されており、1本の仮想線に対応する各傾斜配向規制領域55は、当該仮想線を対称軸として略線対称に配置されている。仮想線L2は仮想線L1に平行であり、仮想線L4は仮想線L3に平行である。また、仮想線L2と仮想線L3とは互いに垂直である。そして、仮想線L1、L2と仮想線L3、L4とは、全体として1つの対称軸、すなわち、カラーフィルター3Rの中心を通って当該カラーフィルター3Rを横断する対称軸Axを有している。この規則性は、カラーフィルター3R上のみならず、全てのカラーフィルター上での傾斜配向規制領域55の配置に当てはまる。   The inclined alignment regulation region 55 is formed with regularity on the individual color filters 3R, 3G, and 3B. For example, on the color filter 3R, a portion corresponding to the base of an isosceles triangle is hypothesized that a plurality of inclined orientation regulating regions 55 are arranged at both sides of each of the four virtual lines L1, L2, L3, and L4. Each inclined orientation regulation region 55 formed on the line side and corresponding to one imaginary line is arranged substantially symmetrically about the imaginary line as an axis of symmetry. The virtual line L2 is parallel to the virtual line L1, and the virtual line L4 is parallel to the virtual line L3. The virtual line L2 and the virtual line L3 are perpendicular to each other. The virtual lines L1 and L2 and the virtual lines L3 and L4 as a whole have one symmetry axis, that is, a symmetry axis Ax that passes through the center of the color filter 3R and crosses the color filter 3R. This regularity applies not only to the color filter 3R but also to the arrangement of the inclined orientation regulating regions 55 on all the color filters.

各傾斜配向規制領域55は、本形態の液晶配向用基板10を用いて作製された垂直配向型液晶表示装置によって中間調表示を行う際に、液晶分子の傾斜方向を決定するトリガの役割を果たすものである。個々の傾斜配向規制領域55の大きさが余りに小さいと上記トリガとしての役割を果たすことができなくなってしまう。   Each tilt alignment regulating region 55 serves as a trigger for determining the tilt direction of liquid crystal molecules when halftone display is performed by the vertical alignment type liquid crystal display device manufactured using the liquid crystal alignment substrate 10 of the present embodiment. Is. If the size of each tilted orientation regulating region 55 is too small, it cannot function as the trigger.

トリガとしての役割を果たすことができる傾斜配向規制領域55の大きさは、当該傾斜配向規制領域55の形状や疎水性領域56の材料等によって異なる。傾斜配向規制領域55の形状を略二等辺三角形とする場合、二等辺三角形の頂角に相当する部分を尖鋭部とし、かつ、二等辺三角形の底辺に相当する部分の幅を20μmとすることにより、上記トリガとしての役割を十分に果たすことが確認できている。上記の幅は概ね5〜20μmの範囲内で選択可能であると考えられる。   The size of the tilted orientation regulating region 55 that can serve as a trigger varies depending on the shape of the tilted orientation regulating region 55, the material of the hydrophobic region 56, and the like. When the shape of the inclined orientation regulating region 55 is a substantially isosceles triangle, the portion corresponding to the apex angle of the isosceles triangle is a sharp portion, and the width of the portion corresponding to the base of the isosceles triangle is 20 μm. It has been confirmed that the role as the trigger is sufficiently fulfilled. The width is considered to be selectable within a range of about 5 to 20 μm.

上記の垂直配向型液晶表示装置の各画素に電圧が印加されていないとき、傾斜配向規制領域55上の液晶分子は水平配向しようとし、疎水性領域56(親水性領域55周辺の配向膜表面を意味する。以下同じ。)上の液晶分子は垂直配向しようとする。しかしながら、液晶は弾性体であり、局所的に配向歪みが生じた場合には歪みを是正して安定を保とうとする。   When no voltage is applied to each pixel of the vertical alignment type liquid crystal display device, the liquid crystal molecules on the tilt alignment regulating region 55 try to align horizontally, and the hydrophobic region 56 (the surface of the alignment film around the hydrophilic region 55 is formed). The same applies to the following. However, the liquid crystal is an elastic body, and when orientation distortion occurs locally, it tries to correct the distortion and maintain stability.

この点を考慮すると、表示品位に優れた液晶表示装置を得るうえからは、仮想線L1、L2、L3又はL4に沿った方向での親水性領域55の配設ピッチを、上記幅の概ね100〜300%とすることが好ましく、概ね100〜250%とすることが更に好ましい。また、疎水性領域56の表面(配向面)に占める親水性領域55の総面積の割合を、少なくとも各カラーフィルター3R、3G、3B上においては、概ね50%以下にすることが好ましい。   In consideration of this point, in order to obtain a liquid crystal display device having excellent display quality, the arrangement pitch of the hydrophilic regions 55 in the direction along the imaginary line L1, L2, L3, or L4 is set to approximately 100 of the above width. It is preferable to set it to -300%, and it is still more preferable to set it as about 100-250% in general. Further, it is preferable that the ratio of the total area of the hydrophilic region 55 to the surface (alignment surface) of the hydrophobic region 56 is approximately 50% or less on at least the color filters 3R, 3G, and 3B.

前述したように、各傾斜配向規制領域55は、本形態の液晶配向用基板10を用いて作製された垂直配向型液晶表示装置によって中間調表示を行う際に、液晶分子の傾斜方向を決定するトリガの役割を果たすので、上記の垂直配向型液晶表示装置はマルチドメイン方式の液晶表示装置となる。この理由を、図12及び図13を用いて説明する。   As described above, each tilt alignment regulating region 55 determines the tilt direction of liquid crystal molecules when halftone display is performed by the vertical alignment type liquid crystal display device manufactured using the liquid crystal alignment substrate 10 of this embodiment. Since it plays the role of a trigger, the vertical alignment type liquid crystal display device is a multi-domain liquid crystal display device. The reason for this will be described with reference to FIGS.

図12は、上記の垂直配向型液晶表示装置の各画素に飽和電圧Vsat を印加したときの液晶分子の配向方状態を概略的に示す。図示のように、傾斜配向規制領域55上の液晶分子M1は、概ね、傾斜配向規制領域55の尖鋭部(二等辺三角形の頂角に相当する部分)Sから幅広部(二等辺三角形の底辺に相当する部分)へ向かう方向に配向する。また、傾斜配向規制領域55上の液晶分子M1は、もともと水平配向しようとしているので、電圧印加に伴って疎水性領域56上の液晶分子M2よりも先に傾斜配向し始め、傾斜配向規制領域55上の液晶分子M1の傾斜配向に伴う液晶の変形が疎水性領域56上の液晶にも伝播する。このため、疎水性領域56上の液晶分子M2も、傾斜配向規制領域55上の液晶分子M1の傾斜配向の方向と概ね同じ方向に配向する。   FIG. 12 schematically shows a state of alignment of liquid crystal molecules when a saturation voltage Vsat is applied to each pixel of the vertical alignment type liquid crystal display device. As shown in the figure, the liquid crystal molecules M1 on the tilted alignment regulating region 55 are roughly arranged from the sharp portion (the portion corresponding to the apex angle of the isosceles triangle) S to the wide portion (the base of the isosceles triangle) of the tilted orientation regulating region 55. Oriented in the direction toward the corresponding part). In addition, since the liquid crystal molecules M1 on the tilt alignment regulating region 55 are originally intended to be horizontally oriented, the liquid crystal molecules M1 start to be tilted before the liquid crystal molecules M2 on the hydrophobic region 56 with the application of voltage, and the tilt alignment regulating region 55 The deformation of the liquid crystal accompanying the tilted alignment of the upper liquid crystal molecules M1 also propagates to the liquid crystal on the hydrophobic region 56. For this reason, the liquid crystal molecules M2 on the hydrophobic region 56 are also aligned in substantially the same direction as the direction of the tilt alignment of the liquid crystal molecules M1 on the tilt alignment regulating region 55.

したがって、例えば図11に示した仮想線L1に対応する各傾斜配向規制領域55上の液晶分子M1と、仮想線L2に対応する各傾斜配向規制領域55上の液晶分子M1とは、中間調表示時には図13(a)に模式的に示すように傾斜配向することになる。また、図11に示した仮想線L1に対応する各傾斜配向規制領域55上の液晶分子M1と、仮想線L2に対応する各傾斜配向規制領域55上の液晶分子M1とは、中間調表示に図13(b)に模式的に示すように傾斜配向することになる。   Therefore, for example, the liquid crystal molecules M1 on each tilt alignment restriction region 55 corresponding to the virtual line L1 shown in FIG. 11 and the liquid crystal molecules M1 on each tilt alignment restriction region 55 corresponding to the virtual line L2 are displayed in halftone display. In some cases, the orientation is inclined as schematically shown in FIG. In addition, the liquid crystal molecules M1 on each tilt alignment restriction region 55 corresponding to the virtual line L1 shown in FIG. 11 and the liquid crystal molecules M1 on each tilt alignment restriction region 55 corresponding to the virtual line L2 are displayed in halftone display. As shown schematically in FIG. 13B, the tilt orientation is performed.

これらの結果として、例えば図11に示したカラーフィルター3Rを含む画素においては、中間調表示時に液晶が4つのドメインに配向分割される。同様に、カラーフィルター3Gを含む画素及びカラーフィルター3Bを含む画素においても、中間調表示時には液晶が4つのドメインに配向分割される。本形態の液晶配向用基板10を用いて作製された垂直配向型液晶表示装置は、マルチドメイン方式の液晶表示装置となり、その視野角は広い。   As a result, in the pixel including the color filter 3R shown in FIG. 11, for example, the liquid crystal is aligned and divided into four domains during halftone display. Similarly, in the pixel including the color filter 3G and the pixel including the color filter 3B, the liquid crystal is aligned and divided into four domains at the time of halftone display. A vertical alignment type liquid crystal display device manufactured using the liquid crystal alignment substrate 10 of this embodiment is a multi-domain liquid crystal display device, and has a wide viewing angle.

以上説明したように、本形態の液晶配向用基板10は、配向膜の表面に複数の傾斜配向規制領域52、55を形成するという比較的簡単な手法によって配向膜9を形成するものであるので、製造コストを抑え易い。また、傾斜配向規制領域52、55の形状、大きさ、及び配置を適宜選定することによって、当該液晶配向用基板10を用いて作製された液晶表示装置での表示のコントラスト、応答速度及び視角特性を制御することができる。したがって、表示特性に優れたマルチドメイン方式の垂直配向型液晶表示装置を低コストの下に製造することが可能である。   As described above, the liquid crystal alignment substrate 10 of this embodiment forms the alignment film 9 by a relatively simple method of forming a plurality of inclined alignment regulating regions 52 and 55 on the surface of the alignment film. , Easy to reduce manufacturing costs. Further, by appropriately selecting the shape, size, and arrangement of the tilt alignment regulating regions 52 and 55, the display contrast, response speed, and viewing angle characteristics of the liquid crystal display device manufactured using the liquid crystal alignment substrate 10 are selected. Can be controlled. Accordingly, it is possible to manufacture a multi-domain vertical alignment type liquid crystal display device having excellent display characteristics at low cost.

(第2形態)
図14は、本発明に係る第2形態の液晶配向用基板の断面構造を概略的に示す。図示の液晶配向用基板20は、透明電極パターン7上に平坦化膜8及び配向膜9の他に複数の柱状スペーサー12が形成され、これらの柱状スペーサー12それぞれの表面が制御膜15によって覆われているという点で、第1形態の液晶配向用基板10と構造上異なる。
(Second form)
FIG. 14 schematically shows a cross-sectional structure of a liquid crystal alignment substrate according to the second embodiment of the present invention. In the illustrated liquid crystal alignment substrate 20, a plurality of columnar spacers 12 are formed on the transparent electrode pattern 7 in addition to the planarizing film 8 and the alignment film 9, and the surface of each of these columnar spacers 12 is covered with the control film 15. In that respect, it is structurally different from the liquid crystal alignment substrate 10 of the first embodiment.

液晶配向用基板20における他の構成は液晶配向用基板10の構成と同様であるので、図14に示した部材のうちで図4に示した部材と機能上共通するものには図4で用いた参照符号と同じ参照符号を付して、その説明を省略する。   Since the other configuration of the liquid crystal alignment substrate 20 is the same as that of the liquid crystal alignment substrate 10, the members shown in FIG. 14 that are functionally common to the members shown in FIG. The same reference numerals as those used in the above description are attached, and the description thereof is omitted.

液晶配向用基板20に設けられている柱状スペーサー12の各々は、例えば感光性樹脂等の有機材料によって形成されたものであり、平面視したときに遮光層5と重なるようにして配置されている。これらのスペーサー12は、液晶配向用基板12と他の液晶配向用基板とを用いて表示用液晶セルを作製したときに、セルギャップを一定に保つ役割を果たす。柱状スペーサー12の総数は、表示用液晶セル全体に亘ってセルギャップを一定に保つことができる範囲内で適宜選定可能であり、隣り合うカラーフィルター同士の間に必ず設けなければならないというものではない。   Each of the columnar spacers 12 provided on the liquid crystal alignment substrate 20 is formed of, for example, an organic material such as a photosensitive resin, and is disposed so as to overlap the light shielding layer 5 when viewed in plan. . These spacers 12 serve to keep the cell gap constant when a liquid crystal cell for display is manufactured using the liquid crystal alignment substrate 12 and another liquid crystal alignment substrate. The total number of columnar spacers 12 can be appropriately selected within a range in which the cell gap can be kept constant over the entire liquid crystal cell for display, and is not necessarily provided between adjacent color filters. .

制御膜15は、液晶分子をスペーサー12の表面に沿って配列させるための膜であり、例えば親水性材料によって形成される。   The control film 15 is a film for aligning liquid crystal molecules along the surface of the spacer 12, and is formed of, for example, a hydrophilic material.

このような構成を有する液晶配向用基板20は、ネガ型液晶を用いたアクティブマトリックス駆動方式の垂直配向型液晶表示装置において表示用液晶パネルの表示面側の基板として用いられるものである。そして、当該液晶配向用基板12は、既に説明した平坦化膜8と配向膜9とを備えていることから、第1形態の液晶配向用基板10と同様の技術的効果を奏する。   The liquid crystal alignment substrate 20 having such a configuration is used as a substrate on the display surface side of a display liquid crystal panel in an active matrix drive type vertical alignment liquid crystal display device using negative liquid crystal. Since the liquid crystal alignment substrate 12 includes the planarization film 8 and the alignment film 9 already described, the same technical effects as those of the liquid crystal alignment substrate 10 of the first embodiment are achieved.

(第3形態)
図15(a)は、本発明に係る第3形態の液晶配向用基板における構成部材の平面配置を概略的に示し、図15(b)は、図15(a)に示したXI−XI 線断面を概略的に示す。
(Third form)
FIG. 15A schematically shows the planar arrangement of the constituent members in the liquid crystal alignment substrate of the third embodiment according to the present invention, and FIG. 15B shows the XI-XI line shown in FIG. A cross section is shown schematically.

図示の液晶配向用基板50は、ネガ型液晶を用いたアクティブマトリックス駆動方式の垂直配向型液晶表示装置において表示用液晶パネルの背面側基板として用いられるものであり、当該液晶配向用基板50は、透光性基板31、透明電極パターン33、走査線35、信号線37、スイッチング回路部39、平坦化膜42及び配向膜43を有している。   The illustrated liquid crystal alignment substrate 50 is used as a back side substrate of a display liquid crystal panel in an active matrix driving type vertical alignment liquid crystal display device using negative liquid crystal, and the liquid crystal alignment substrate 50 is: The light-transmitting substrate 31, the transparent electrode pattern 33, the scanning line 35, the signal line 37, the switching circuit unit 39, the planarization film 42, and the alignment film 43 are included.

透光性基板31の片面に透明電極パターン33、走査線35、信号線37、及びスイッチング回路部39が形成され、これらを覆うようにして保護膜(パッシベーション膜)41が、また、当該保護膜41を覆うようにして平坦化膜42が、さらに平坦化膜42を覆うようにして配向膜43が、それぞれ形成されている。走査線35と信号線37とは、層間平坦化膜32によって電気的に分離されている。透明電極パターン33は、層間平坦化膜32上に形成されている。なお、図15(a)においては、透明電極パターン33、走査線35、信号線37及びスイッチング回路部39の配置を判り易くするために、層間平坦化膜32、保護膜41、平坦化膜42及び配向膜43の図示を省略している。   A transparent electrode pattern 33, a scanning line 35, a signal line 37, and a switching circuit unit 39 are formed on one surface of the translucent substrate 31, and a protective film (passivation film) 41 is formed so as to cover them, and the protective film A planarizing film 42 is formed so as to cover 41, and an alignment film 43 is formed so as to further cover the planarizing film 42. The scanning line 35 and the signal line 37 are electrically separated by the interlayer flattening film 32. The transparent electrode pattern 33 is formed on the interlayer planarizing film 32. In FIG. 15A, in order to make the arrangement of the transparent electrode pattern 33, the scanning line 35, the signal line 37, and the switching circuit unit 39 easy to understand, an interlayer planarizing film 32, a protective film 41, and a planarizing film 42 are provided. The orientation film 43 is not shown.

透光性基板31は、例えばガラスや石英等によって形成され、層間平坦化膜32は、例えばシリコン酸化物等の電気絶縁性物質によって形成される。   The translucent substrate 31 is formed of, for example, glass or quartz, and the interlayer planarization film 32 is formed of, for example, an electrically insulating material such as silicon oxide.

透明電極パターン33は、マトリックス状に配置された多数の画素電極33aによって構成されており、個々の画素電極33aの平面視上の形状は、例えば四角形や五角形等の多角形である。図示の画素電極33aは、それぞれ、長方形を呈している。   The transparent electrode pattern 33 is composed of a large number of pixel electrodes 33a arranged in a matrix, and the shape of each pixel electrode 33a in plan view is a polygon such as a quadrangle or a pentagon. The illustrated pixel electrodes 33a each have a rectangular shape.

走査線35は、マトリックス状に配置された多数の画素電極33aの1つの列に1本ずつ対応するようにして配置されて前記列の長手方向に延び、信号線37は、マトリックス状に配置された多数の画素電極33aの1つの行に1本ずつ対応するようにして配置されて前記行の長手方向に延びている。これらの走査線35及び信号線37は、例えばタンタル(Ta)、チタン(Ti)等の金属によって形成される。なお、各走査線35は、透光性基板31の表面上に形成され、層間平坦化膜32によって覆われている。   The scanning lines 35 are arranged so as to correspond to one column of a large number of pixel electrodes 33a arranged in a matrix and extend in the longitudinal direction of the columns, and the signal lines 37 are arranged in a matrix. In addition, the pixel electrodes 33a are arranged so as to correspond to each row, and extend in the longitudinal direction of the row. These scanning lines 35 and signal lines 37 are formed of a metal such as tantalum (Ta) or titanium (Ti). Each scanning line 35 is formed on the surface of the translucent substrate 31 and covered with the interlayer planarizing film 32.

スイッチング回路部39は、1つの画素電極33aに1つずつ対応して配置されており、当該スイッチング回路部39が対応している画素電極33a並びに当該画素電極33aに対応している走査線35及び信号線37と電気的に接続されている。そして、走査線35から信号の供給を受けて、信号線37と画素電極33aとの導通を制御する。各スイッチング回路部39は、例えば1個のアクティブ素子を用いて構成される。前記アクティブ素子としては、例えば薄膜トランジスタ等の3端子型素子やMIM(Metal Insulator Metal)ダイオード等の2端子型素子が用いられる。   The switching circuit unit 39 is arranged corresponding to one pixel electrode 33a one by one, the pixel electrode 33a corresponding to the switching circuit unit 39, the scanning line 35 corresponding to the pixel electrode 33a, and The signal line 37 is electrically connected. In response to the supply of a signal from the scanning line 35, the conduction between the signal line 37 and the pixel electrode 33a is controlled. Each switching circuit unit 39 is configured using, for example, one active element. As the active element, for example, a three-terminal element such as a thin film transistor or a two-terminal element such as an MIM (Metal Insulator Metal) diode is used.

保護膜41は、例えばシリコン窒化物等によって形成されて、その下の部材を保護する。   The protective film 41 is formed of, for example, silicon nitride and protects the underlying member.

平坦化膜42は、例えば、前述した平坦化膜材料によって形成されて、平坦化を図るものである。   The flattening film 42 is formed by, for example, the above-described flattening film material and is used for flattening.

配向膜43は、第1形態の液晶配向用基板10での配向膜9と同様に形成したものである。   The alignment film 43 is formed in the same manner as the alignment film 9 in the liquid crystal alignment substrate 10 of the first form.

上述した構成を有する液晶配向用基板50は、配向膜43と平坦化膜42とを備えていることから、第1形態の液晶配向用基板10と同様の技術的効果を奏する。   Since the liquid crystal alignment substrate 50 having the above-described configuration includes the alignment film 43 and the planarizing film 42, the same technical effect as the liquid crystal alignment substrate 10 of the first embodiment is obtained.

(他の形態)
本発明の液晶配向用基板は、配向膜と平坦化膜とを形成することが最大の特徴を有するものであり、それ以外の構成は、例えば、表示用液晶パネルの表示面側基板として用いるか背面側基板として用いるかに応じて、あるいは、得ようとする液晶表示装置の駆動方式や表示形態(白黒表示、モノカラー表示、マルチカラー表示及びフルカラー表示のいずれであるか)等に応じて、適宜変更可能である。
(Other forms)
The liquid crystal alignment substrate of the present invention has the greatest feature of forming an alignment film and a flattening film, and other configurations are used as, for example, a display surface side substrate of a display liquid crystal panel. Depending on whether it is used as a back side substrate, or depending on the driving method and display mode of the liquid crystal display device to be obtained (whether it is monochrome display, monocolor display, multicolor display or full color display), etc. It can be changed as appropriate.

また、配向膜における親水性領域の配置パターンも、得ようとする液晶表示装置における1画素あたりのドメイン数や、画素の平面視上の形状等に応じて適宜選定可能である。   Further, the arrangement pattern of the hydrophilic regions in the alignment film can be appropriately selected according to the number of domains per pixel in the liquid crystal display device to be obtained, the shape of the pixel in plan view, and the like.

例えば、図10に示すように、傾斜配向規制領域52を、ジグザグ形状と三角形状の2つを組合わせて形成するようにしてもよい。すなわち、傾斜配向規制領域52をジグザグ形状に形成すると共に、このジグザグ状の屈曲箇所を、三角形状の先端(尖鋭部)58、58で互いに連結するように形成するようにしてもよい。この屈曲部(尖鋭部で互いに連結するように形成した屈曲部)は、全ての屈曲部に形成するようにしてもよいし、1つおきの屈曲部に形成するようにしてもよい。1つおきの屈曲部に形成する場合には、隣接する傾斜配向規制領域52の屈曲部とは異なる位置に形成するようにすることが好ましい。このように、屈曲箇所を、尖鋭部58、58で互いに連結するように形成することで、電圧オン時に尖鋭部58を起点として傾斜配向するので、電圧に対して速やかに応答することになる。   For example, as shown in FIG. 10, the inclined orientation regulating region 52 may be formed by combining two of a zigzag shape and a triangular shape. That is, the inclined orientation regulating region 52 may be formed in a zigzag shape, and the zigzag bent portions may be formed so as to be connected to each other by triangular tips (sharp portions) 58 and 58. The bent portions (bent portions formed so as to be connected to each other at the sharp portions) may be formed in all the bent portions, or may be formed in every other bent portion. When forming in every other bending part, it is preferable to form in the position different from the bending part of the adjacent inclination orientation control area | region 52. FIG. In this way, by forming the bent portions so as to be connected to each other by the sharp portions 58 and 58, since the sharp portions 58 are inclined as starting points when the voltage is turned on, it responds quickly to the voltage.

また、得ようとする液晶表示装置における各画素の平面視上の形状が正方形又は正方形に近い形状である場合には、個々の画素毎に、図11に示した傾斜配向規制領域55と同様の形状を有する4つ又は8つの傾斜配向規制領域を放射状に配置することもできる。   Further, when the shape of each pixel in the liquid crystal display device to be obtained is a square or a shape close to a square, each pixel has the same shape as the inclined alignment regulation region 55 shown in FIG. It is also possible to arrange four or eight inclined orientation regulation regions having a shape radially.

この場合、放射状に配置する傾斜配向規制領域の数を多くすれば、更に多くのドメインを形成することが可能であるが、ドメインの数は多ければ多いほどよいというものではない。偏光板の偏光方向との関係で、液晶分子の傾斜配向の方位が偏光板の透過軸及び吸収軸それぞれの方位と重なると光の利用効率が低くなるという問題が生じる。   In this case, it is possible to form more domains by increasing the number of inclined alignment regulating regions arranged radially, but the larger the number of domains, the better. In relation to the polarization direction of the polarizing plate, there arises a problem that the light use efficiency is lowered when the orientation of the tilted orientation of the liquid crystal molecules overlaps the respective orientations of the transmission axis and the absorption axis of the polarizing plate.

光の利用効率を高めるためには、傾斜配向規制領域の配置パターンをどのようなパターンにするかに拘わらず、偏光板の透過軸及び吸収軸と重ならないようにして、液晶分子の傾斜配向の主たる方位を1画素内で4方位以下にすることが好ましく、4方位の場合には、これらの方位が90°ずつ異なるようにすることが好ましい。   In order to increase the light utilization efficiency, regardless of the arrangement pattern of the tilt alignment regulating region, the tilt alignment of the liquid crystal molecules should be controlled so as not to overlap the transmission axis and absorption axis of the polarizing plate. The main azimuth is preferably 4 or less in one pixel, and in the case of 4 azimuths, it is preferable that these azimuths are different by 90 °.

配向膜に形成する個々の傾斜配向規制領域の平面視上の形状は、尖鋭部を少なくとも1つ有する形状であればよく、例えば1対の尖鋭部を有する菱形状にすることもできるし、1つの尖鋭部を有する扇状とすることもできる。1つの傾斜配向規制領域にあまりの多くの尖鋭部があると、液晶分子の配向方向を当該傾斜配向規制領域によって規定することが困難になるので、1つの傾斜配向規制領域における尖鋭部の数は、1つ又は2つとすることが好ましい。   The shape of each inclined alignment regulating region formed in the alignment film in a plan view may be a shape having at least one sharp part, for example, a rhombus shape having a pair of sharp parts, It can also be a fan shape having two sharp points. If there are too many sharp portions in one inclined alignment regulating region, it becomes difficult to define the alignment direction of the liquid crystal molecules by the inclined alignment regulating region. Therefore, the number of sharp portions in one inclined alignment regulating region is It is preferable to use one or two.

2.液晶配向用基板の製造方法
本発明の液晶配向用基板の製造方法は、マルチドメイン方式の液晶表示装置の表示用液晶パネルに使用される液晶配向用基板、特に、上述した本発明の液晶配向用基板を製造するための方法として好適なものであり、次の4つの工程を含んでいる。
2. Method for Producing Liquid Crystal Alignment Substrate The method for producing a liquid crystal alignment substrate of the present invention is a liquid crystal alignment substrate used for a display liquid crystal panel of a multi-domain liquid crystal display device, particularly for the liquid crystal alignment of the present invention described above. This method is suitable as a method for manufacturing a substrate, and includes the following four steps.

第1は、片面に透明電極パターンが少なくとも形成された透光性基板を準備する工程(以下、「準備工程」という。)である。第2は、透明電極パターンを覆うように平坦化膜を形成する工程(以下、「平坦化膜形成工程」という。)である。第3は、平坦化膜上に配向膜を形成する工程(以下、「配向膜形成工程」という。)である。第4は、前記配向膜の表面に選択的に親水化処理を施して、該配向膜の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させる傾斜配向規制領域を形成する工程(以下、「親水化処理工程」という。)である。以下、これらの工程を順次説明する。   The first is a step of preparing a translucent substrate having at least a transparent electrode pattern formed on one side (hereinafter referred to as “preparation step”). The second is a step of forming a flattening film so as to cover the transparent electrode pattern (hereinafter referred to as “flattening film forming step”). The third is a step of forming an alignment film on the planarizing film (hereinafter referred to as “alignment film forming step”). Fourth, the surface of the alignment film is selectively hydrophilized, and the directors of the liquid crystal molecules are placed in the individual regions corresponding to the pixels in the surface of the alignment film with respect to the normal direction of the substrate. This is a step of forming an inclined alignment regulating region that is inclined and oriented (hereinafter referred to as “hydrophilization treatment step”). Hereinafter, these steps will be sequentially described.

(準備工程)
この工程で準備する透光性基板は、前記透明電極パターンが形成されているものであり、表示用液晶パネルにおける1対の透光性基板の一方としてそのまま用いることができる構造のものである。
(Preparation process)
The translucent substrate prepared in this step has the transparent electrode pattern formed thereon, and has a structure that can be used as it is as one of a pair of translucent substrates in a display liquid crystal panel.

当該透光性基板の構造をどのようなものにするかは、例えば、表示用液晶パネルの表示面側基板として用いるか背面側基板として用いるかに応じて、あるいは、得ようとする液晶表示装置の駆動方式や表示形態(白黒表示、モノカラー表示、マルチカラー表示及びフルカラー表示のいずれであるか)等に応じて、適宜選定可能であり、その製造方法は特に限定されるものではない。   The structure of the translucent substrate is determined depending on, for example, whether it is used as a display surface side substrate or a back side substrate of a display liquid crystal panel, or a liquid crystal display device to be obtained Can be selected as appropriate according to the driving method and display mode (whether monochrome display, mono-color display, multi-color display or full-color display), and the manufacturing method thereof is not particularly limited.

上述の透光性基板は、自ら作製してもよいし、市販品があるならそれを購入してもよい。   The above-mentioned translucent substrate may be produced by itself or may be purchased if there is a commercial product.

(平坦化膜形成工程)
平坦化膜の構成材料としては、例えば、エポキシ/アクリル系、アクリル系、エポキシ系、ポリアミド系の樹脂、有機シラン、カルド系樹脂、有機ケイ素ポリマーなどの有機系材料、ポリシラザンなどの無機材料等が挙げられる。この平坦化膜材料を用いて、基板の透明電極パターン上にスピンコート等の塗布手段や各種の印刷手段により平坦化膜が形成される。
(Planarization film formation process)
As a constituent material of the planarizing film, for example, epoxy / acrylic, acrylic, epoxy-based, polyamide-based resins, organic silane, cardo-based resins, organic materials such as organosilicon polymers, inorganic materials such as polysilazane, etc. Can be mentioned. Using this planarizing film material, a planarizing film is formed on the transparent electrode pattern of the substrate by a coating means such as spin coating or various printing means.

(配向膜形成工程)
配向膜の構成材料としては、例えば、疎水膜形成用のフッ素系シリコーン樹脂(例えば東芝シリコーン社製の撥水膜用フッ素系シリコーン樹脂の市販品)、垂直配向膜形成用のポリイミド樹脂(例えば日産化学社製のSE−1211、SE−7511L)及びアルコキシシラン系化合物等、親水化処理が可能な疎水性材料等が挙げられる。この配向膜材料を用いて、平坦化膜上に平坦化膜を覆うようにスピンコート等の塗布手段や各種の印刷手段により配向膜が形成される。
(Alignment film formation process)
As a constituent material of the alignment film, for example, a fluorine-based silicone resin for forming a hydrophobic film (for example, a commercial product of a fluorine-based silicone resin for water repellent film manufactured by Toshiba Silicone), a polyimide resin for forming a vertical alignment film (for example, Nissan) Examples include SE-1211, SE-7511L) and alkoxysilane compounds that can be hydrophilized, and the like. Using this alignment film material, an alignment film is formed on the planarization film by a coating means such as spin coating or various printing means so as to cover the planarization film.

ただし、配向膜は、表面を親水化処理することが可能なものでなければならず、配向膜材料としては、前述した本発明の液晶配向用基板に係る第1形態の液晶配向用基板10(図4(a)及び図4(b)参照)での配向膜材料と同じものが例示される。また、その膜厚は、配向膜9の膜厚と同じ基準の下に選定される。   However, the alignment film must be capable of hydrophilizing the surface, and as the alignment film material, the liquid crystal alignment substrate 10 of the first form according to the liquid crystal alignment substrate of the present invention described above ( The same materials as the alignment film material in FIGS. 4A and 4B) are exemplified. The film thickness is selected based on the same standard as the film thickness of the alignment film 9.

(親水化処理工程)
配向膜の表面に選択的に親水化処理を施す方法としては、例えば次の3つの方法を挙げることができる。
(Hydrophilic treatment process)
As a method for selectively applying a hydrophilic treatment to the surface of the alignment film, for example, the following three methods can be mentioned.

<方法I>
前記の配向膜が光触媒を含有していないものである場合には、図16(a)に示すように、透光性基板100と、透光性基板100の片面に形成されたマスクパターン102と、マスクパターン102を覆う光触媒層104とを有するフォトマスク(紫外線マスク)110を用い、光触媒層104と前記の配向膜140との間隔を概ね5〜20μmに保ちつつ、波長380nm以下の紫外光UV1によって配向膜140を露光する。
<Method I>
When the alignment film does not contain a photocatalyst, as shown in FIG. 16A, a translucent substrate 100 and a mask pattern 102 formed on one surface of the translucent substrate 100, In addition, a photomask (ultraviolet mask) 110 having a photocatalyst layer 104 covering the mask pattern 102 is used, and an ultraviolet light UV1 having a wavelength of 380 nm or less is maintained while keeping the distance between the photocatalyst layer 104 and the alignment film 140 at about 5 to 20 μm. Then, the alignment film 140 is exposed.

<方法II>
前記の配向膜が光触媒を含有しているものである場合には、図16(b)に示すように、透光性基板120と、透光性基板120の片面に形成されたマスクパターン122とを有するフォトマスク(紫外線マスク)130を用い、当該フォトマスク130と前記光触媒を含有している配向膜145との間隔を概ね5〜20μmに保ちつつ、波長380nm以下の紫外光UV1によって配向膜145を露光する。
<Method II>
When the alignment film contains a photocatalyst, as shown in FIG. 16B, a translucent substrate 120 and a mask pattern 122 formed on one side of the translucent substrate 120, The alignment film 145 is irradiated with ultraviolet light UV1 having a wavelength of 380 nm or less while keeping the distance between the photomask 130 and the alignment film 145 containing the photocatalyst at about 5 to 20 μm. To expose.

<方法III>
図16(c)に示すように、前記のフォトマスク130と同じ構造のフォトマスク(紫外線マスク)135を用い、当該フォトマスク135と前記の配向膜140との間隔を概ね5〜20μmに保ちつつ、波長200nm以下の紫外光UV2によって配向膜140を露光する。
<Method III>
As shown in FIG. 16C, a photomask (ultraviolet mask) 135 having the same structure as that of the photomask 130 is used, and the distance between the photomask 135 and the alignment film 140 is maintained at about 5 to 20 μm. The alignment film 140 is exposed with ultraviolet light UV2 having a wavelength of 200 nm or less.

これらの方法I〜方法IIIのいずれにおいても、マスクパターン102、122としては、配向膜140、145の表面に形成しようとする親水性領域の形状及び配置パターンに対応して複数の開口部が形成されているものを用いる。   In any of these methods I to III, as the mask patterns 102 and 122, a plurality of openings are formed corresponding to the shape and arrangement pattern of the hydrophilic regions to be formed on the surfaces of the alignment films 140 and 145. Use what has been done.

例えば、図5又は図11に示した配置パターンで親水性領域52、55が形成されている配向膜9を得ようとする場合には、図17又は図18に示すフォトマスク150、160のように、親水性領域52、55と形状及び大きさ(線幅W1、ピッチL1)が同じである開口部152、162が、親水性領域52、55の配置パターンと同じパターンの下に形成されているマスクパターンを用いる。マスクパターン102、122は、例えばクロム薄膜を所定形状にパターニングすることによって作製することができる。   For example, when the alignment film 9 in which the hydrophilic regions 52 and 55 are formed with the arrangement pattern shown in FIG. 5 or FIG. 11 is obtained, the photomasks 150 and 160 shown in FIG. In addition, openings 152 and 162 having the same shape and size (line width W1, pitch L1) as the hydrophilic regions 52 and 55 are formed under the same pattern as the arrangement pattern of the hydrophilic regions 52 and 55. Use the mask pattern. The mask patterns 102 and 122 can be produced, for example, by patterning a chromium thin film into a predetermined shape.

なお、方法Iで使用される光触媒層104としては、例えば、平均粒径が5〜20μm程度の酸化チタン(アナターゼ型)粒子や酸化亜鉛粒子等の光触媒をバインダー樹脂(例えばシリコーン樹脂)中に20〜40重量%の割合で含有させたものが用いられる。光触媒層104の膜厚は、概ね0.05〜0.5μmの範囲内とすることが好ましい。   As the photocatalyst layer 104 used in the method I, for example, a photocatalyst such as titanium oxide (anatase type) particles or zinc oxide particles having an average particle diameter of about 5 to 20 μm is contained in a binder resin (for example, a silicone resin). Those contained in a proportion of ˜40% by weight are used. The film thickness of the photocatalyst layer 104 is preferably approximately in the range of 0.05 to 0.5 μm.

いずれの方法によっても、配向膜140、145の表面のうちで露光された領域が酸化還元されて、当該領域が親水性領域に変化する。前記の酸化還元は、次のメカニズムで起こると考えられる。なお、メカニズムについての以下の説明は、露光対象物が配向膜140であり、かつ、この配向膜140がシリコーン系樹脂である場合を例にとり、行う。   In any method, the exposed region of the surfaces of the alignment films 140 and 145 is oxidized and reduced, and the region is changed to a hydrophilic region. The above-mentioned oxidation-reduction is considered to occur by the following mechanism. The following description of the mechanism will be given by taking as an example the case where the exposure object is the alignment film 140 and the alignment film 140 is a silicone resin.

配向膜140の表面が紫外光UV1によって選択的に露光されると、フォトマスク110と配向膜140との間に活性酸素種等(活性酸素O や活性水酸基−OH)が生じ、この活性酸素種等が、図19(a)に示すように、配向膜140の表面の側鎖(例えばアルキル側鎖)にアタックして当該側鎖の結合を切断する。そして、図19(b)に示すように、側鎖が切断された部分に活性酸素種等が入れ替わって結合し、ここが親水性領域に変化する。 When the surface of the alignment film 140 is selectively exposed with ultraviolet light UV1, active oxygen species (active oxygen O 2 - or active hydroxyl group -OH) are generated between the photomask 110 and the alignment film 140, and this activity As shown in FIG. 19A, oxygen species or the like attack a side chain (for example, an alkyl side chain) on the surface of the alignment film 140 to cut the bond of the side chain. Then, as shown in FIG. 19B, the active oxygen species and the like are exchanged and bonded to the portion where the side chain is cut, and this is changed into a hydrophilic region.

方法I及び方法IIでは、光触媒の存在によって、長波長の紫外光の照射によっても活性酸素種等を生じさせることができる。   In the method I and the method II, the presence of the photocatalyst can generate active oxygen species and the like even by irradiation with ultraviolet light having a long wavelength.

親水化処理工程での露光条件は、光触媒の有無や疎水性配向膜の材質等に応じて、臨界表面自由エネルギーが概ね40mN/m以上の親水性領域が得られるにように選定することが好ましい。   The exposure conditions in the hydrophilization treatment step are preferably selected so that a hydrophilic region having a critical surface free energy of approximately 40 mN / m or more can be obtained according to the presence or absence of a photocatalyst or the material of the hydrophobic alignment film. .

以上説明した準備工程、平坦化膜形成工程、配向膜形成工程及び親水化処理工程を含む方法により、目的とする液晶配向用基板を得ることができる。   A target liquid crystal alignment substrate can be obtained by the method including the preparation step, the planarization film formation step, the alignment film formation step, and the hydrophilic treatment step described above.

3.液晶表示装置
(第1形態)
図17は、本発明に係る第1形態の液晶表示装置の断面構造を概略的に示す部分断面図である。図示の液晶表示装置300は、表示用液晶パネル200と、この表示用液晶パネル200の背面側に設置されたバックライト部250とを備えたマルチドメイン方式の垂直配向型液晶表示装置である。
3. Liquid crystal display device (first form)
FIG. 17 is a partial cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention. The illustrated liquid crystal display device 300 is a multi-domain vertical alignment liquid crystal display device including a display liquid crystal panel 200 and a backlight unit 250 installed on the back side of the display liquid crystal panel 200.

表示用液晶パネル200は、図4等で既に説明した液晶配向用基板10を表示面側基板とし、図15等を用いて既に説明した液晶配向用基板50を背面側基板とする液晶パネルである。図20に示した部材のうちで既に説明したものについては、図4(b)又は図15で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。   The display liquid crystal panel 200 is a liquid crystal panel in which the liquid crystal alignment substrate 10 already described with reference to FIG. 4 or the like is used as a display surface side substrate, and the liquid crystal alignment substrate 50 already described with reference to FIG. . Of the members shown in FIG. 20, those already described are assigned the same reference numerals as those used in FIG. 4B or FIG.

液晶配向用基板10と液晶配向用基板50とは、互いに間隔をあけた状態でシール材(熱硬化性樹脂)205によって貼り合わされている。これらの液晶配向用基板10、50同士の間隔(セルギャップ)は、液晶配向用基板50の配向膜43上に予め散布された球状スペーサー210によって一定に保たれており、両者の間の空隙には負の誘電率異方性を有する液晶(ネガ型液晶;例えばメルク社製のMLC−6608、MLC−2037、MLC−2038等)215が充填されている。   The liquid crystal alignment substrate 10 and the liquid crystal alignment substrate 50 are bonded to each other with a sealant (thermosetting resin) 205 in a state of being spaced apart from each other. The distance (cell gap) between the liquid crystal alignment substrates 10 and 50 is kept constant by the spherical spacers 210 dispersed in advance on the alignment film 43 of the liquid crystal alignment substrate 50, and there is no gap between them. Is filled with a liquid crystal 215 having negative dielectric anisotropy (negative liquid crystal; for example, MLC-6608, MLC-2037, MLC-2038, etc. manufactured by Merck).

また、液晶配向用基板10の外側面上には、板状又はフィルム状の第1の偏光素子220が設けられ、液晶配向用基板50の外側面上には、板状又はフィルム状の第2の偏光素子225が設けられている。これらの偏光素子220、225は、互いに直交ニコルの関係にある。   Further, a plate-shaped or film-shaped first polarizing element 220 is provided on the outer surface of the liquid crystal alignment substrate 10, and a plate-shaped or film-shaped second polarizer 220 is provided on the outer surface of the liquid crystal alignment substrate 50. The polarizing element 225 is provided. These polarizing elements 220 and 225 are in a relationship of orthogonal Nicols with each other.

上述した構成を有する本形態の液晶表示装置300は、既に説明した本発明の液晶配向用基板10、50を用いて作製された表示用液晶パネル200を備えているので、表示特性及び応答特性に優れたものを低コストの下に製造することが容易な液晶表示装置である。   Since the liquid crystal display device 300 of the present embodiment having the above-described configuration includes the display liquid crystal panel 200 manufactured using the liquid crystal alignment substrates 10 and 50 of the present invention described above, display characteristics and response characteristics are improved. This is a liquid crystal display device that is easy to manufacture at a low cost.

液晶配向用基板10の配向膜9における親水性領域の配置パターンと液晶配向用基板50の配向膜43における親水性領域の配置パターンとは、平面視上、一致させることができる。   The arrangement pattern of the hydrophilic region in the alignment film 9 of the substrate for liquid crystal alignment 10 and the arrangement pattern of the hydrophilic region in the alignment film 43 of the substrate for liquid crystal alignment 50 can be matched in plan view.

(第2形態)
図21は、本発明に係る第2形態の液晶表示装置の断面構造を概略的に示す部分断面図である。図示の液晶表示装置500は、表示用液晶パネル400と、この表示用液晶パネル200の背面側に設置されたバックライト部250とを備えたマルチドメイン方式の垂直配向型液晶表示装置である。
(Second form)
FIG. 21 is a partial cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of the liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention. The illustrated liquid crystal display device 500 is a multi-domain vertical alignment liquid crystal display device including a display liquid crystal panel 400 and a backlight unit 250 installed on the back side of the display liquid crystal panel 200.

表示用液晶パネル400は、表示面側の液晶配向用基板として、図14を用いて既に説明した液晶配向用基板20が用いられているという点で、第1形態の液晶表示装置300と異なる。他の構成は液晶表示装置300と同様であるので、図21に示した部材のうちで既に説明したものについては、図14は図20で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。   The liquid crystal display panel 400 is different from the liquid crystal display device 300 of the first embodiment in that the liquid crystal alignment substrate 20 already described with reference to FIG. 14 is used as the liquid crystal alignment substrate on the display surface side. Since the other configuration is the same as that of the liquid crystal display device 300, those already described among the members shown in FIG. 21 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG. Is omitted.

このような構成を有する液晶表示装置500は、上述した液晶表示装置300と同様に、表示特性及び応答特性に優れたものを低コストの下に製造することが容易な液晶表示装置である。   Like the liquid crystal display device 300 described above, the liquid crystal display device 500 having such a configuration is a liquid crystal display device that can be easily manufactured at a low cost with excellent display characteristics and response characteristics.

(他の形態)
本発明の液晶表示装置は、表示用液晶パネルを構成する2枚の液晶配向用基板のうちの少なくとも一方が、前述した本発明の液晶配向用基板であればよい。他の構成は、液晶表示装置の駆動方式や表示形態(白黒表示、モノカラー表示、マルチカラー表示及びフルカラー表示のいずれであるか)等に応じて、適宜変更可能である。
(Other forms)
In the liquid crystal display device of the present invention, at least one of the two liquid crystal alignment substrates constituting the display liquid crystal panel may be the liquid crystal alignment substrate of the present invention described above. Other configurations can be changed as appropriate according to the driving method and display mode of the liquid crystal display device (monochrome display, monocolor display, multicolor display, or full color display).

以下、本発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

(実施例1)
<液晶配向用基板の製造>
先ず、片面にカラーフィルタアレイ、遮光層及び透明電極パターンが形成された透明基板を準備する。この透明ガラス基板に形成されているカラーフィルタアレイ、遮光層及び透明電極パターンの形状は、図4(a)及び図4(b)に示した液晶配向用基板10におけるカラーフィルタアレイ3、遮光層5及び透明電極パターン7の形状と同様である。
(Example 1)
<Manufacture of liquid crystal alignment substrate>
First, a transparent substrate having a color filter array, a light shielding layer, and a transparent electrode pattern formed on one side is prepared. The shape of the color filter array, the light shielding layer and the transparent electrode pattern formed on the transparent glass substrate is the same as the color filter array 3 and the light shielding layer in the liquid crystal alignment substrate 10 shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). 5 and the shape of the transparent electrode pattern 7.

前記の透明電極パターン上に、アクリル樹脂(JSR製、JNP80)をスピンコートし、厚さ約1μmの平坦化膜を形成した。   On the transparent electrode pattern, an acrylic resin (manufactured by JSR, JNP80) was spin-coated to form a flattened film having a thickness of about 1 μm.

この平坦化膜上に、疎水性樹脂組成物(垂直配向用ポリイミド樹脂組成物、日産化学製、SE−7511L)をスピンコートし、配向膜を形成した。   On this flattening film, a hydrophobic resin composition (polyimide resin composition for vertical alignment, manufactured by Nissan Chemical Industries, SE-7511L) was spin-coated to form an alignment film.

このときの配向膜の表面は、触針式表面形状測定器;アルバック社製のDektek8(垂直分解能/測定レンジ:10A/665kA、測定長さ:200μm)を用いて測定したところ、凸部と凹部との高低差が約8nm以下であった。また、凸部と凹部との面内の距離は、約200μmであった。この測定結果から、基板に対する配向膜の表面の傾斜角(基板の法線方向に直交する面に対する角度)は、おおよそ5°である。各傾斜領域の液晶分子の傾斜方向を妨げない度合と判定できた。このため、電界印加後、カラーフィルター基板1の段差及び凹凸に左右されずに、親疎水パターン形状に沿った配向分割が得られ、MVAと同等の視野角特性を得ることができた。   The surface of the alignment film at this time was measured using a stylus type surface shape measuring instrument; Dektek 8 (vertical resolution / measurement range: 10 A / 665 kA, measurement length: 200 μm) manufactured by ULVAC, Inc. And the difference in height was about 8 nm or less. The in-plane distance between the convex part and the concave part was about 200 μm. From this measurement result, the inclination angle of the surface of the alignment film with respect to the substrate (the angle with respect to the plane perpendicular to the normal direction of the substrate) is approximately 5 °. It was determined that the degree of tilting of the liquid crystal molecules in each tilted area was not disturbed. For this reason, after application of an electric field, alignment division along the shape of the hydrophilic / hydrophobic pattern was obtained without being affected by the steps and irregularities of the color filter substrate 1, and a viewing angle characteristic equivalent to that of MVA could be obtained.

次いで、前述した方法Iによって前記疎水性配向膜の表面に選択的に親水化処理を施して、当該表面に、前述した第1形態の液晶配向用基板10の配向膜9に形成されている親水性領域52の配置パターンと同じパターンで親水性領域を形成する。個々の親水性領域は、平面視上、図5に示す親水領域を形成するための幅W1を20μmとし、屈曲部までの長さL1を60mmとし、屈曲部の角度を130°とする。   Next, the surface of the hydrophobic alignment film is selectively hydrophilized by the method I described above, and the hydrophilic film formed on the alignment film 9 of the liquid crystal alignment substrate 10 of the first form described above is formed on the surface. The hydrophilic region is formed in the same pattern as the arrangement pattern of the hydrophilic region 52. In the plan view, each hydrophilic region has a width W1 for forming the hydrophilic region shown in FIG. 5 of 20 μm, a length L1 to the bent portion of 60 mm, and an angle of the bent portion of 130 °.

親水化処理を行うにあたっては、平均粒径5〜20μmの酸化チタン(アナターゼ型)粒子が20〜40重量%の割合で分散されたシリコーン樹脂を用いて光触媒層を形成し、その厚さ(マスクパターンの開口部での厚さ)は0.05〜0.5μmとする。また、フォトマスクと前記疎水性配向膜との間隔を約20μmに保ちつつ、10mW/cm の紫外光(波長200〜370nm)を60〜180秒間照射する。 In performing the hydrophilization treatment, a photocatalyst layer is formed using a silicone resin in which titanium oxide (anatase type) particles having an average particle diameter of 5 to 20 μm are dispersed at a ratio of 20 to 40% by weight, and the thickness (mask) The thickness at the opening of the pattern is 0.05 to 0.5 μm. Further, ultraviolet light (wavelength: 200 to 370 nm) of 10 mW / cm 2 is irradiated for 60 to 180 seconds while keeping the distance between the photomask and the hydrophobic alignment film at about 20 μm.

このようにして前記疎水性配向膜の表面に選択的に親水化処理を施すことにより、前述した第1形態の液晶配向用基板10と同様の構成の液晶配向用基板(以下、「第1の液晶配向用基板」という。)を得る。   In this way, by selectively subjecting the surface of the hydrophobic alignment film to hydrophilic treatment, a liquid crystal alignment substrate (hereinafter referred to as “first liquid crystal alignment substrate”) having the same configuration as the liquid crystal alignment substrate 10 of the first embodiment described above. A liquid crystal alignment substrate ”).

<液晶表示装置の製造>
先ず、前記第1の液晶配向用基板とは別に、アクティブマトリックス駆動方式の表示用液晶パネルにおける背面側基板(アクティブ素子が形成されている基板)として用いることができる液晶配向用基板(以下、「第2の液晶配向用基板」という。)を用意する。
<Manufacture of liquid crystal display devices>
First, separately from the first liquid crystal alignment substrate, a liquid crystal alignment substrate (hereinafter referred to as “a liquid crystal alignment substrate”) that can be used as a back side substrate (substrate on which an active element is formed) in an active matrix drive type display liquid crystal panel. A second liquid crystal alignment substrate ") is prepared.

当該第2の液晶配向用基板は、前記第1の液晶配向用基板と共に垂直配向型表示用液晶パネルを構成することができるものであり、第2の液晶配向用基板の配向膜に平坦化膜が形成されていない。平坦化膜が形成されていない点を除けば、第2の液晶配向用基板は図15(a)及び図15(b)に示した液晶配向用基板50と同様の構成を有している。   The second liquid crystal alignment substrate can constitute a vertical alignment type display liquid crystal panel together with the first liquid crystal alignment substrate, and a planarizing film is formed on the alignment film of the second liquid crystal alignment substrate. Is not formed. Except for the point that the planarizing film is not formed, the second liquid crystal alignment substrate has the same configuration as the liquid crystal alignment substrate 50 shown in FIGS.

次に、第2の液晶配向用基板の配向膜上に、スペーサードライ散布装置(株式会社アイエヌジー社製のSDI−12)を用いて、積水ファインケミカル社製の球状スペーサー(同社のSPシリーズ)を20〜50個/mmの密度となるように散布する。 Next, on the alignment film of the second liquid crystal alignment substrate, a spherical spacer (SP series) manufactured by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd. is used 20 by using a spacer dry spray device (SDI-12 manufactured by ING Corporation). sprayed so that a density of 50 pieces / mm 2.

次いで、第2の液晶配向用基板の縁部(配向膜上)に三井化学製のシール材(XN−5A)をシールディスペンサ装置により塗布し、当該第2の液晶配向用基板と上述の第1の液晶配向用基板とを、配向膜が内側となるようにして貼り合わせる。   Next, a sealing material (XN-5A) manufactured by Mitsui Chemicals is applied to the edge (on the alignment film) of the second liquid crystal alignment substrate by a seal dispenser device, and the second liquid crystal alignment substrate and the first liquid crystal substrate described above. The liquid crystal alignment substrate is bonded so that the alignment film is on the inside.

貼り合わせた2枚の液晶配向用基板にプレス冶具を用いて20kPa前後の圧力をかけて、当該2枚の液晶配向用基板同士を密着させ、この状態で、温度180℃、時間60分、冷却放置時間約30分の条件の下に熱処理して、基板間のギャップが約4.5μmの空セルを得る。   A pressure of about 20 kPa is applied to the two bonded liquid crystal alignment substrates using a press jig to bring the two liquid crystal alignment substrates into close contact with each other. In this state, the temperature is 180 ° C., the time is 60 minutes, and the cooling is performed. Heat treatment is performed under a condition for about 30 minutes to obtain an empty cell having a gap between substrates of about 4.5 μm.

この空セルに真空注入装置を用いてメルク社製のネガ型液晶(MLC−6608)を注入し、注入口を封止して、表示用液晶パネルを得る。   A negative type liquid crystal (MLC-6608) manufactured by Merck Co., Ltd. is injected into the empty cell using a vacuum injection device, the injection port is sealed, and a display liquid crystal panel is obtained.

この後、第2の液晶配向用基板の背面側にバックライト部を設置して、マルチドメイン方式の垂直配向型液晶表示装置を得る。この液晶表示装置は、第2の液晶配向用基板の配向膜に親水性領域が形成されていない以外は、図20に示した液晶表示装置300と同様の構成を有する。   Thereafter, a backlight unit is installed on the back side of the second liquid crystal alignment substrate to obtain a multi-domain vertical alignment liquid crystal display device. This liquid crystal display device has the same configuration as the liquid crystal display device 300 shown in FIG. 20 except that the hydrophilic region is not formed in the alignment film of the second liquid crystal alignment substrate.

この液晶表示装置では、黒表示、中間調表示及び白表示のいずれもが良好な画像表示を行うことができる。また、視野角は全方位に亘って十分に広く、かつ、均質である。   In this liquid crystal display device, a good image display can be performed for any of black display, halftone display, and white display. Further, the viewing angle is sufficiently wide and uniform in all directions.

(実施例2)
<液晶配向用基板の製造>
先ず、実施例1での第1の液晶配向用基板と同様の構成を有し、疎水性の配向膜を形成する樹脂組成物として、撥水性のフッ素系シリコーン樹脂(東芝シリコーン製、TSL8233及びTSL8114)を用いて配向膜を形成した以外は同じ要領で、前述した第1形態の液晶配向用基板10と同様の構成の液晶配向用基板(以下、「第3の液晶配向用基板」という。)を製造した。
(Example 2)
<Manufacture of liquid crystal alignment substrate>
First, as a resin composition having the same configuration as that of the first liquid crystal alignment substrate in Example 1 and forming a hydrophobic alignment film, a water-repellent fluorosilicone resin (manufactured by Toshiba Silicone, TSL8233 and TSL8114). The liquid crystal alignment substrate having the same configuration as the liquid crystal alignment substrate 10 of the first embodiment described above (hereinafter referred to as “third liquid crystal alignment substrate”) in the same manner except that the alignment film is formed by using (). Manufactured.

<液晶表示装置の製造>
表示用液晶パネルを構成する液晶配向用基板として、前記第3の液晶配向用基板を用いる以外は実施例1と同様にして、マルチドメイン方式の垂直配向型液晶表示装置を得る。この液晶表示装置は、図20に示した液晶表示装置300と同様の構成を有する。
<Manufacture of liquid crystal display devices>
A multi-domain vertical alignment type liquid crystal display device is obtained in the same manner as in Example 1 except that the third liquid crystal alignment substrate is used as the liquid crystal alignment substrate constituting the display liquid crystal panel. This liquid crystal display device has the same configuration as the liquid crystal display device 300 shown in FIG.

この液晶表示装置では、黒表示、中間調表示及び白表示のいずれもが良好な画像表示を行うことができる。また、視野角は全方位に亘って十分に広く、かつ、均質である。   In this liquid crystal display device, a good image display can be performed for any of black display, halftone display, and white display. Further, the viewing angle is sufficiently wide and uniform in all directions.

液晶セルの一例を示した概略図である。It is the schematic which showed an example of the liquid crystal cell. プレチルト角と光漏れとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a pretilt angle and light leakage. プレチルト角と最大コントラスト比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a pretilt angle and a maximum contrast ratio. (a)は本発明に係る第1形態の液晶配向用基板における構成部材の平面配置の概略図であり、(b)は(a)に示したI−I線断面の概略図である。(A) is the schematic of the planar arrangement | positioning of the structural member in the liquid crystal aligning substrate of the 1st form which concerns on this invention, (b) is the schematic of the II cross section shown to (a). 本発明の液晶配向基板に形成された配向膜の第1の形状を示す平面図である。It is a top view which shows the 1st shape of the alignment film formed in the liquid crystal aligning substrate of this invention. 本発明の疎水性の配向膜表面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the hydrophobic alignment film surface of this invention. 本発明の親水性の配向膜表面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the hydrophilic alignment film surface of this invention. 本発明の傾斜配向規制領域の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the inclination orientation control area | region of this invention. 電圧が印加された際における本発明の液晶配向基板上の液晶分子の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mode of the liquid crystal molecule on the liquid crystal aligning substrate of this invention when a voltage is applied. 本発明の液晶配向基板に形成された配向膜の第1の形状の変形例を示す図であって、電圧が印加された際における液晶分子の様子を示す説明図である。It is a figure which shows the modification of the 1st shape of the orientation film | membrane formed in the liquid crystal aligning substrate of this invention, Comprising: It is explanatory drawing which shows the mode of the liquid crystal molecule when a voltage is applied. 本発明の液晶配向基板に形成された配向膜の第2の形状を示す平面図である。It is a top view which shows the 2nd shape of the alignment film formed in the liquid crystal aligning substrate of this invention. 電圧が印加された際における図8に示した本発明の液晶配向基板上の液晶分子の様子を示す要部説明図である。It is principal part explanatory drawing which shows the mode of the liquid crystal molecule on the liquid crystal aligning substrate of this invention shown in FIG. 8 when a voltage is applied. (a)は中間調表示を行った際における図8に示した本発明の液晶配向基板上の液晶分子の様子をある方向からみたときの図、(b)は(a)における液晶分子の様子を他の方向からみたときの図である。(A) is a figure when the state of the liquid crystal molecules on the liquid crystal alignment substrate of the present invention shown in FIG. 8 is displayed from a certain direction when halftone display is performed, and (b) is the state of the liquid crystal molecules in (a). It is a figure when seeing from the other direction. 本発明に係る第2形態の液晶配向用基板を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly the board | substrate for liquid crystal aligning of the 2nd form which concerns on this invention. (a)は本発明に係る第3形態の液晶配向用基板における構成部材の平面配置を示す概略図であり、(b)は(a)に示したXI−XI 線断面の概略図である。(A) is the schematic which shows the planar arrangement | positioning of the structural member in the liquid crystal aligning substrate of the 3rd form which concerns on this invention, (b) is the schematic of the XI-XI line cross section shown to (a). (a)は本発明の液晶配向用基板の製造方法によって液晶配向用基板を製造する際に行われる露光処理の一例を概略的に示す断面図であり、(b)は前記露光処理の他の例を概略的に示す断面図であり、(c)は前記露光処理の更に他の例を概略的に示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows roughly an example of the exposure process performed when manufacturing the liquid crystal aligning substrate by the manufacturing method of the liquid crystal aligning substrate of this invention, (b) is another thing of the said exposure process. It is sectional drawing which shows an example schematically, (c) is sectional drawing which shows schematically the further another example of the said exposure process. 基板の露光マスクパターンの平面図である。It is a top view of the exposure mask pattern of a board | substrate. 基板の露光マスクパターンの平面図である。It is a top view of the exposure mask pattern of a board | substrate. (a)は本発明の液晶配向用基板の製造方法によって液晶配向用基板を製造する際に行われる露光処理時に活性酸素種が配向膜表面の側鎖を切断する様子を示す模式図であり、(b)は前記露光処理によって配向膜表面が選択的に親水性領域に変化した様子を示す模式図である。(A) is a schematic diagram showing how active oxygen species cut the side chains on the alignment film surface during the exposure process performed when the liquid crystal alignment substrate is manufactured by the method for manufacturing a liquid crystal alignment substrate of the present invention; (B) is a schematic diagram which shows a mode that the surface of alignment film selectively changed to the hydrophilic area | region by the said exposure process. 本発明に係る第1形態の液晶表示装置を概略的に示す部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention. 本発明に係る第2形態の液晶表示装置を概略的に示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows schematically the liquid crystal display device of the 2nd form which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 透明基板
7 透明電極パターン
8 平坦化膜
9 配向膜
10 液晶配向用基板
20 液晶配向用基板
31 透明基板
33 透明電極パターン
42 平坦化膜
43 配向膜
50 液晶配向用基板
52 傾斜配向規制領域
53 垂直配向規制領域
55 傾斜配向規制領域
56 垂直配向規制領域
104 光触媒層
110 フォトマスク
130 フォトマスク
135 フォトマスク
140 配向膜
200 表示用液晶パネル
300 液晶表示装置
400 表示用液晶パネル
500 液晶表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent substrate 7 Transparent electrode pattern 8 Flattening film 9 Alignment film 10 Substrate for liquid crystal alignment 20 Substrate for liquid crystal alignment 31 Transparent substrate 33 Transparent electrode pattern 42 Flattening film 43 Alignment film 50 Substrate for liquid crystal alignment 52 Inclination alignment regulation area 53 Vertical Alignment regulation region 55 Tilt alignment regulation region 56 Vertical alignment regulation region 104 Photocatalyst layer 110 Photomask 130 Photomask 135 Photomask 140 Alignment film 200 Liquid crystal panel for display 300 Liquid crystal display device 400 Liquid crystal panel for display 500 Liquid crystal display device

Claims (9)

基板の片面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配向させる配向膜を形成し、該配向膜のうちで画素に対応する個々の領域内に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させる傾斜配向規制領域を形成し、かつ、前記基板と前記配向膜との間であって少なくとも前記傾斜配向規制領域の該傾斜配向規制領域が形成されていない配向膜との境界に相当する位置に、平坦化膜を形成したことを特徴とする液晶配向用基板。   An alignment film for aligning liquid crystal molecule directors along the substrate normal direction is formed on one surface of the substrate, and the liquid crystal molecule directors are aligned in the substrate normal direction within individual regions corresponding to the pixels in the alignment film. An alignment layer in which an inclined alignment regulating region is formed to be inclined with respect to the substrate, and at least the inclined alignment regulating region of the inclined alignment regulating region is not formed between the substrate and the alignment film; A liquid crystal alignment substrate, wherein a planarizing film is formed at a position corresponding to the boundary of the liquid crystal. 前記平坦化膜が、前記基板の片面に形成された電極上に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶配向用基板。   The liquid crystal alignment substrate according to claim 1, wherein the planarizing film is formed on an electrode formed on one surface of the substrate. 前記配向膜が疎水性領域であり、前記傾斜配向規制領域が親水性領域であることを特徴とする請求項1又は2のいずれか1項に記載の液晶配向用基板。   The liquid crystal alignment substrate according to claim 1, wherein the alignment film is a hydrophobic region, and the inclined alignment regulating region is a hydrophilic region. マルチドメイン方式の液晶表示装置の表示用液晶パネルに使用される液晶配向用基板の製造方法であって、
片面に電極が形成された基板を準備する工程と、
前記電極上に平坦化膜を形成する工程と、
前記平坦化膜上に配向膜を形成する工程と、
前記配向膜の表面に選択的に親水化処理を施して、該配向膜の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させる傾斜配向規制領域を形成する工程と、
を含むことを特徴とする液晶配向用基板の製造方法。
A method for producing a liquid crystal alignment substrate used in a display liquid crystal panel of a multi-domain liquid crystal display device,
Preparing a substrate having an electrode formed on one side;
Forming a planarization film on the electrode;
Forming an alignment film on the planarizing film;
The surface of the alignment film is selectively hydrophilized, and the directors of the liquid crystal molecules are inclined with respect to the normal direction of the substrate in individual regions corresponding to the pixels in the surface of the alignment film. Forming an inclined orientation regulating region to be caused;
A method for producing a substrate for aligning liquid crystal, comprising:
前記親水化処理が、光触媒層を有するマスクを用いた露光処理により行われることを特徴とする請求項4に記載の液晶配向用基板の製造方法。   The method for producing a liquid crystal alignment substrate according to claim 4, wherein the hydrophilization treatment is performed by an exposure treatment using a mask having a photocatalyst layer. 前記配向膜に光触媒を含有させることを特徴とする請求項4に記載の液晶配向用基板の製造方法。   The method for producing a liquid crystal alignment substrate according to claim 4, wherein the alignment film contains a photocatalyst. マルチドメイン方式の液晶表示装置において、
表示用液晶パネルを構成する2枚の基板のうちの一方又は両方の基板の片面にに、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配向させる配向膜を形成し、該配向膜のうちで画素に対応する個々の領域内に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させる傾斜配向規制領域を形成し、かつ、前記基板と前記配向膜との間であって少なくとも前記傾斜配向規制領域の該傾斜配向規制領域が形成されていない配向膜との境界に相当する位置に、平坦化膜を形成したことを特徴とする液晶表示装置。
In a multi-domain liquid crystal display device,
An alignment film for aligning a director of liquid crystal molecules along the normal direction of the substrate is formed on one surface of one or both of the two substrates constituting the display liquid crystal panel. In each region corresponding to a pixel, an inclined alignment regulating region for aligning a director of liquid crystal molecules with an inclination with respect to a normal direction of the substrate is formed, and at least between the substrate and the alignment film, A liquid crystal display device, wherein a flattening film is formed at a position corresponding to a boundary between the inclined alignment regulating region and an alignment film in which the inclined alignment regulating region is not formed.
前記平坦化膜が、前記基板の片面に形成された電極上に形成されていることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 7, wherein the planarizing film is formed on an electrode formed on one surface of the substrate. 前記配向膜が疎水性領域であり、前記傾斜配向規制領域が親水性領域であることを特徴とする請求項7又は8のいずれか1項に記載の液晶表示装置。   9. The liquid crystal display device according to claim 7, wherein the alignment film is a hydrophobic region, and the inclined alignment regulating region is a hydrophilic region.
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