JP2005141086A - Liquid crystal display and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示装置およびその製造方法に関し、特に反射部と透過部とを兼ね備えた半透過型(併用型)の液晶表示装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a transflective liquid crystal display device having both a reflective portion and a transmissive portion and a manufacturing method thereof.
従来、パーソナルコンピュータ向けのディスプレイとしては、バックライトを用いて表示を行う透過型液晶ディスプレイが主流であったが、近年では、PDA(Personal Digital Assistant)や携帯電話等のモバイル用電子機器向けの表示装置の需要が急激に高まっており、透過型液晶表示装置に比べて低消費電力化が可能な反射型液晶表示装置が注目されている。この反射型液晶表示装置は、外部からの入射光を反射板で反射させて表示を行うものであり、バックライトが不要であるためにそのぶんの消費電力が節約され、透過型液晶表示装置を採用した場合に比べて電子機器の長時間駆動を可能とするといった利点がある。 Conventionally, as a display for a personal computer, a transmissive liquid crystal display that performs display using a backlight has been mainstream, but in recent years, a display for a mobile electronic device such as a PDA (Personal Digital Assistant) or a mobile phone is used. Reflecting liquid crystal display devices capable of reducing power consumption as compared with transmissive liquid crystal display devices have attracted attention as the demand for such devices has increased rapidly. This reflection type liquid crystal display device performs display by reflecting incident light from the outside with a reflection plate. Since a backlight is not required, the power consumption is saved, and the transmission type liquid crystal display device is reduced. There is an advantage that the electronic device can be driven for a long time as compared with the case where it is adopted.
反射型液晶表示装置は周囲の光を利用して表示を行うので、暗い状況で使用する場合を想定して、パネルの表示面側にフロントライトを設置してこのフロントライトから光を入射するような構成が提案されている。しかしながら、フロントライトを表示面側に設置すると、反射率及びコントラストが低下し画質が損なわれるといった不都合がある。 Since the reflective liquid crystal display device uses ambient light to display, assuming that it is used in dark conditions, install a front light on the display surface side of the panel so that light enters from the front light. Have been proposed. However, if the front light is installed on the display surface side, there is a disadvantage that the reflectance and contrast are lowered and the image quality is impaired.
この問題を解決するために、画素部の反射板の一部に透過部を設け、反射型と透過型とを共存させた半透過型の液晶表示装置が開発されている(特許文献1,2等参照)。この方式では、表示面の反対側にバックライトを設置することになるため、反射型としての画質を損なうことなく、暗い場所と明るい場所との両方で良好な視認性が得られ、高画質を実現することができる。 In order to solve this problem, a transflective liquid crystal display device has been developed in which a transmissive portion is provided in a part of a reflection plate of a pixel portion, and a reflective type and a transmissive type coexist (Patent Documents 1 and 2). Etc.). In this method, since a backlight is installed on the opposite side of the display surface, good visibility can be obtained in both dark and bright areas without impairing the image quality as a reflection type, and high image quality. Can be realized.
図11は、従来のノーマリーホワイトモードの半透過型液晶表示装置の概略構成を示す図である。
従来の半透過型の液晶表示装置は、第1の基板110の一主面側に、層間膜111を介して反射率の高い材料により形成された反射電極112と、透過率の高い材料により形成された透明電極113とを有し、第1の基板110の他主面側にλ/4板114とλ/2板115と偏光板116とをこの順に積層した構成となっている。
FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional normally white mode transflective liquid crystal display device.
A conventional transflective liquid crystal display device is formed on one main surface side of the
また、液晶表示装置は、第1の基板110と対向する第2の基板120の一主面上に対向電極121を有している。また、基板120の他主面側にλ/4板122と、λ/2板123と、偏光板124とをこの順に積層して有している。また、反射電極112及び透明電極113と対向電極121との間に、液晶材料からなる液晶層130を備えている。
In addition, the liquid crystal display device includes a
図11に示す液晶表示装置では、波長分散の影響を確実に抑えて良好な黒表示を実現するために、λ/4板とλ/2板とを組み合わせた広帯域λ/4板を構成し、広帯域λ/4板を液晶パネルの前後に配置していることから、合計4枚の位相差板を用いる必要がある。 In the liquid crystal display device shown in FIG. 11, in order to reliably suppress the influence of wavelength dispersion and realize a good black display, a wideband λ / 4 plate combining a λ / 4 plate and a λ / 2 plate is configured, Since the broadband λ / 4 plates are arranged before and after the liquid crystal panel, it is necessary to use a total of four retardation plates.
このように、ノーマリーホワイトモードの半透過型液晶表示装置では、位相差板が多くなり、コストが高くなる問題がある。そのため、最近では、位相差板を4枚から1枚に減らせるノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置が検討されている。ノーマリーブラックモードの液晶表示装置では、液晶層の対向側にλ/2板を1枚設ければ、反射、透過ともに、ノーマリーブラックモードの表示が可能となる。
ノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置では、液晶層がλ/4板として機能するように設計し、λ/2の位相差板との組み合わせで広帯域λ/4板として黒表示を行う。そして、ノーマリーブラックモードの場合には、液晶層への電圧がOFFであって液晶分子が基板に平行な状態で黒表示を行う。従って、良好な黒表示を得るためには、ノーマリーホワイトモードに比べ、セルギャップに対するマージンが小さいという問題がある。 In the normally black mode transflective liquid crystal display device, the liquid crystal layer is designed so as to function as a λ / 4 plate, and black display is performed as a broadband λ / 4 plate in combination with a λ / 2 retardation plate. In the normally black mode, black display is performed in a state where the voltage to the liquid crystal layer is OFF and the liquid crystal molecules are parallel to the substrate. Therefore, in order to obtain a good black display, there is a problem that the margin with respect to the cell gap is small as compared with the normally white mode.
セルギャップに対する問題を解決するための一つの方法として、液晶層をツイストさせるという方法がある。これにより、ギャップのマージンが大きくなる。しかしながら、液晶層をツイストさせるとその位相差は、1軸ではなくなり、実効的に2軸となる。また、旋光成分もあるため、その2軸の液晶層を補償する場合、1軸の位相差板で補償しようとすると、視野角が悪く、十分な補償がしきれない。そのため、2軸の位相差板が必要になるが、2軸の位相差板は、1軸のものに比べて、コストが上がってしまうという問題がある。 One method for solving the cell gap problem is to twist the liquid crystal layer. This increases the gap margin. However, when the liquid crystal layer is twisted, the phase difference is not uniaxial but effectively biaxial. Also, since there is an optical rotation component, when compensating for the biaxial liquid crystal layer, if it is attempted to compensate with a uniaxial retardation plate, the viewing angle is poor and sufficient compensation cannot be achieved. For this reason, a biaxial retardation plate is required. However, the biaxial retardation plate has a problem in that the cost increases as compared with the uniaxial one.
また、ノーマリーブラックモードの場合、電圧OFFの状態では、位相差板を2枚重ねて広帯域化し、波長分散の影響を抑える構成となっている。しかしながら、電圧を印加して白状態にしたとき、液晶層は位相差板としての機能がなくなることから、位相差板は1層になってしまい、波長分散の影響を受けるようになる。通常、位相差板による位相差値は、光の中心の波長域に合わせているため、電圧を印加して白表示にしたとき、中心の緑色光の透過率が大きくなり、緑がかった色になるという問題がある。 In the normally black mode, when the voltage is OFF, two retardation plates are stacked to increase the bandwidth and suppress the influence of chromatic dispersion. However, when a voltage is applied to bring the liquid crystal layer into a white state, the liquid crystal layer loses its function as a retardation plate, so that the retardation plate becomes a single layer and is affected by wavelength dispersion. Normally, the phase difference value by the phase difference plate is adjusted to the wavelength range of the center of the light, so when applying a voltage and displaying white, the transmittance of the green light at the center increases, resulting in a greenish color. There is a problem of becoming.
また、液晶層の液晶分子にはプレチルト角をもたせて一方向に傾かせるが、そのプレチルトがあるために、ノーマリーホワイトモードほどではないが、視野角への影響がある。 In addition, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are tilted in one direction with a pretilt angle. However, because of the pretilt, there is an effect on the viewing angle, although not as much as in the normally white mode.
ところで、フィルム状の位相差板は高価であり、また、厚さも数十μmなので、薄型化が要求されている携帯向けの製品ではこの厚さも問題となる。 By the way, since the film-like retardation plate is expensive and has a thickness of several tens of μm, this thickness is also a problem for portable products that are required to be thin.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置において、セル内部に形成した位相差層により、液晶層の旋光性の補償、白表示の着色化問題の解消、視野角の補償といった光学補償を行うことができる液晶表示装置およびその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to compensate for the optical rotation of the liquid crystal layer by a retardation layer formed inside the cell in a normally black mode transflective liquid crystal display device. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of performing optical compensation such as solving the coloring problem of white display and compensating for the viewing angle, and a method for manufacturing the same.
より詳細には、本発明の第1の目的は、ノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置において、セル内部に形成した位相差層により液晶層の旋光性を補償することができる液晶表示装置およびその製造方法を提供することにある。 More specifically, the first object of the present invention is to provide a normally black mode transflective liquid crystal display device in which the optical rotation of the liquid crystal layer can be compensated by the retardation layer formed inside the cell. And providing a manufacturing method thereof.
より詳細には、本発明の第2の目的は、ノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置において、セル内部に形成した位相差層により白表示における着色化現象を防止することができる液晶表示装置およびその製造方法を提供することにある。 More specifically, the second object of the present invention is to provide a normally black mode transflective liquid crystal display device in which a liquid crystal display capable of preventing a coloring phenomenon in white display by a retardation layer formed inside the cell. It is to provide an apparatus and a method for manufacturing the same.
より詳細には、本発明の第3の目的は、ノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置において、セル内部に形成した位相差層により視野角を補償することができる液晶表示装置およびその製造方法を提供することにある。 More specifically, a third object of the present invention is to provide a normally black mode transflective liquid crystal display device that can compensate the viewing angle by a retardation layer formed inside the cell, and its manufacture. It is to provide a method.
上記の第1の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、第1の反射部および透過部が設けられ、液晶層への印加電圧が低電圧状態において黒を表示し高電圧状態において白を表示する液晶表示装置であって、前記反射部および前記透過部が設けられた一対の基板と、前記一対の基板に挟持され、液晶分子が捩じれたツイスト配列をもつ前記液晶層と、前記一対の基板のうちのいずれかの基板と前記液晶層との間に形成され、液晶ポリマからなり、当該液晶ポリマ中の液晶分子が捩じれたツイスト配列をもつ位相差層とを有する。 In order to achieve the first object, the liquid crystal display device of the present invention is provided with a first reflecting portion and a transmissive portion, and displays black when the applied voltage to the liquid crystal layer is in a low voltage state and in a high voltage state. A liquid crystal display device for displaying white, wherein a pair of substrates provided with the reflection portion and the transmission portion, the liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates and having a twist arrangement in which liquid crystal molecules are twisted, and The liquid crystal layer is formed between any one of a pair of substrates and the liquid crystal layer, and includes a retardation layer having a twist arrangement in which liquid crystal molecules in the liquid crystal polymer are twisted.
上記の本発明の液晶表示装置では、一対の基板のうちのいずれかの基板と液晶層との間に、液晶ポリマからなり、当該液晶ポリマ中の液晶分子が捩じれたツイスト配列をもつ位相差層を形成している。
従って、液晶分子のツイスト配列による液晶層の旋光性は、液晶ポリマ中の液晶分子が捩じれたツイスト配列をもつ位相差層の旋光性により相殺される。
In the above-described liquid crystal display device of the present invention, the retardation layer is formed of a liquid crystal polymer between any one of the pair of substrates and the liquid crystal layer, and has a twist alignment in which the liquid crystal molecules in the liquid crystal polymer are twisted. Is forming.
Therefore, the optical rotation of the liquid crystal layer due to the twist alignment of the liquid crystal molecules is offset by the optical rotation of the retardation layer having a twist alignment in which the liquid crystal molecules in the liquid crystal polymer are twisted.
上記の第2の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、反射部および透過部が設けられた画素を有し、一対の基板に挟持された液晶層への印加電圧が低電圧状態において黒を表示し高電圧状態において白を表示する液晶表示装置であって、前記一対の基板のうちのいずれかの基板と前記液晶層との間に形成され、透過する光の波長領域が画素毎に異なる複数種のカラーフィルタと、前記一対の基板のうちのいずれかの基板と前記液晶層との間に形成され、液晶ポリマからなり、前記カラーフィルタが透過する光の波長領域に合わせて画素毎に位相差値が調整された位相差層とを有する。 In order to achieve the second object, a liquid crystal display device of the present invention includes a pixel provided with a reflective portion and a transmissive portion, and a voltage applied to a liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates is in a low voltage state. A liquid crystal display device that displays black in a high voltage state and displays white in a high voltage state, wherein a wavelength region of light formed between any one of the pair of substrates and the liquid crystal layer is a pixel A plurality of types of color filters that differ from each other, and formed between any one of the pair of substrates and the liquid crystal layer, are made of a liquid crystal polymer, and match the wavelength region of light that the color filter transmits. And a retardation layer whose retardation value is adjusted for each pixel.
上記の本発明の液晶表示装置では、液晶層への印加電圧が高電圧状態の白表示時において、液晶層による位相差はなくなり、1層の位相差層のみとなる。
本発明の液晶表示装置では、位相差層の位相差値は、カラーフィルタが透過する光の波長領域に合わせて画素毎に調整されていることから、上記の白表示時における波長分散の影響が抑制される。
In the liquid crystal display device of the present invention, the phase difference due to the liquid crystal layer disappears during white display when the voltage applied to the liquid crystal layer is in a high voltage state, and there is only one phase difference layer.
In the liquid crystal display device of the present invention, the retardation value of the retardation layer is adjusted for each pixel in accordance with the wavelength region of the light transmitted through the color filter. It is suppressed.
上記の第3の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、反射部および透過部が設けられ、液晶層への印加電圧が低電圧状態において黒を表示し高電圧状態において白を表示する液晶表示装置であって、前記反射部および前記透過部が設けられた一対の基板と、前記一対の基板に挟持され、基板面に対して液晶分子が所定方向に傾いて配列した前記液晶層と、前記一対の基板のうちのいずれかの基板と前記液晶層との間に形成され、液晶ポリマからなり、かつ、当該液晶ポリマ中の液晶分子が前記基板面に対して前記所定方向とは逆方向に傾いて配列した位相差層とを有する。 In order to achieve the above third object, the liquid crystal display device of the present invention is provided with a reflective portion and a transmissive portion, and displays black when the applied voltage to the liquid crystal layer is in a low voltage state and displays white in a high voltage state. A liquid crystal display device, comprising: a pair of substrates provided with the reflection portion and the transmission portion; and the liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates and having liquid crystal molecules arranged in a predetermined direction with respect to the substrate surface And a liquid crystal polymer formed between any one of the pair of substrates and the liquid crystal layer, wherein the liquid crystal molecules in the liquid crystal polymer are in the predetermined direction with respect to the substrate surface. And a retardation layer arranged to be inclined in the opposite direction.
上記の本発明の液晶表示装置では、一対の基板のうちのいずれかの基板と液晶層との間に形成された位相差層は、液晶ポリマからなり、かつ、当該液晶ポリマ中の液晶分子が基板面に対して所定方向とは逆方向に傾いて配列している。
従って、液晶層の液晶分子が基板面に対して所定方向に傾いて配列していることによる視野角への影響は、上記の所定方向とは逆方向に傾いて液晶分子が配列した位相差層により相殺される。
In the above-described liquid crystal display device of the present invention, the retardation layer formed between any one of the pair of substrates and the liquid crystal layer is made of a liquid crystal polymer, and the liquid crystal molecules in the liquid crystal polymer are They are arranged in a tilted direction opposite to the predetermined direction with respect to the substrate surface.
Therefore, the influence on the viewing angle due to the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer being arranged in a predetermined direction with respect to the substrate surface is affected by the retardation layer in which the liquid crystal molecules are arranged in a direction opposite to the predetermined direction. Is offset by
上記の第1の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置の製造方法は、反射部および透過部が設けられた一対の基板を有し、前記一対の基板に挟持された液晶層への印加電圧が低電圧状態において黒を表示し高電圧状態において白を表示する液晶表示装置の製造方法であって、前記一対の基板のうちの一方の基板に、カイラル剤を添加したUV硬化性液晶を形成する工程と、前記UV硬化性液晶に紫外光を照射することにより硬化させ、液晶分子が捩じれたツイスト配列をもつ液晶ポリマからなる位相差層を形成する工程と、前記一方の基板と前記他方の基板を対向させて、前記一対の基板間に液晶分子が捩じれたツイスト配列をもつ前記液晶層を形成する工程とを有する。 In order to achieve the first object, a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention includes a pair of substrates provided with a reflective portion and a transmissive portion, and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates. A method for manufacturing a liquid crystal display device that displays black in a low voltage state and displays white in a high voltage state, wherein a UV curable liquid crystal is obtained by adding a chiral agent to one of the pair of substrates. A step of forming a retardation layer made of a liquid crystal polymer having a twist alignment in which liquid crystal molecules are twisted, and the one substrate and the step Forming the liquid crystal layer having a twisted arrangement in which liquid crystal molecules are twisted between the pair of substrates with the other substrate facing each other.
上記の本発明の液晶表示装置の製造方法では、ツイスト配列をもつ液晶層の旋光性を相殺するために、液晶ポリマ中の液晶分子がツイスト配列した位相差層を形成する。このために、UV硬化性液晶にカイラル剤を添加することにより、位相差層を構成する液晶ポリマの液晶分子のツイスト角および捩じれの回転方向を制御する。これにより、液晶層の旋光性が補償された液晶表示装置が製造される。 In the manufacturing method of the liquid crystal display device of the present invention, a retardation layer in which liquid crystal molecules in the liquid crystal polymer are twisted is formed in order to cancel the optical rotation of the liquid crystal layer having twist alignment. For this purpose, by adding a chiral agent to the UV curable liquid crystal, the twist angle of the liquid crystal molecules of the liquid crystal polymer constituting the retardation layer and the rotational direction of twist are controlled. Thereby, a liquid crystal display device in which the optical rotation of the liquid crystal layer is compensated is manufactured.
上記の第2の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置の製造方法は、反射部および透過部が設けられた画素を有し、一対の基板に挟持された液晶層への印加電圧が低電圧状態において黒を表示し高電圧状態において白を表示する液晶表示装置の製造方法であって、前記一対の基板のうちの一方の基板に、透過する光の波長領域が画素毎に異なる複数種のカラーフィルタを形成する工程と、前記一方の基板あるいは他方の基板に、液晶ポリマからなり、かつ、前記カラーフィルタが透過する光の波長領域に合わせて画素毎に位相差値を調整した位相差層を形成する工程と、前記一方の基板と前記他方の基板を対向させて、前記一対の基板間に前記液晶層を形成する工程とを有する。 In order to achieve the above second object, a method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention includes a pixel provided with a reflective portion and a transmissive portion, and an applied voltage to a liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates is A method of manufacturing a liquid crystal display device that displays black in a low voltage state and displays white in a high voltage state, wherein a plurality of wavelength regions of light transmitted to one of the pair of substrates are different for each pixel A step of forming a seed color filter, and a phase difference value adjusted for each pixel in accordance with a wavelength region of light which is made of a liquid crystal polymer and is transmitted through the color filter on the one substrate or the other substrate. A step of forming a phase difference layer, and a step of forming the liquid crystal layer between the pair of substrates with the one substrate facing the other substrate.
上記の本発明の液晶表示装置の製造方法では、一方の基板あるいは他方の基板に、液晶ポリマからなり、かつ、カラーフィルタが透過する光の波長領域に合わせて画素毎に位相差値を調整した位相差層を形成することにより、波長分散の影響を抑えた液晶表示装置が製造される。 In the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, the retardation value is adjusted for each pixel in accordance with the wavelength region of light that is made of a liquid crystal polymer and is transmitted through the color filter on one substrate or the other substrate. By forming the retardation layer, a liquid crystal display device in which the influence of wavelength dispersion is suppressed is manufactured.
上記の第3の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置の製造方法は、反射部および透過部が設けられ、液晶層への印加電圧が低電圧状態において黒を表示し高電圧状態において白を表示する液晶表示装置の製造方法であって、前記一対の基板のうちの一方の基板に、基板面に対して液晶分子が所定方向に傾いて配列した液晶ポリマからなる位相差層を形成する工程と、前記一方の基板と他方の基板を対向させて、前記基板面に対して前記所定方向とは逆方向に傾いて液晶分子が配列した液晶層を形成する工程とを有する。 In order to achieve the above third object, the method of manufacturing a liquid crystal display device of the present invention includes a reflective portion and a transmissive portion, and displays black when the applied voltage to the liquid crystal layer is in a low voltage state and in a high voltage state. A method of manufacturing a liquid crystal display device for displaying white, wherein a retardation layer made of a liquid crystal polymer in which liquid crystal molecules are arranged in a predetermined direction with respect to a substrate surface is formed on one of the pair of substrates. And a step of forming a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules are arranged in a direction opposite to the predetermined direction with respect to the substrate surface, with the one substrate and the other substrate facing each other.
上記の本発明の液晶表示装置の製造方法では、液晶ポリマからなる位相差層の液晶分子の傾きの方向と、液晶層の液晶分子の傾きの方向が逆となるように製造することにより、視野角を改善した液晶表示装置が製造される。 In the manufacturing method of the liquid crystal display device of the present invention described above, the direction of inclination of the liquid crystal molecules in the retardation layer made of a liquid crystal polymer is manufactured so that the direction of inclination of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer is reversed. A liquid crystal display device with improved corners is manufactured.
本発明によれば、ノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置において、セル内部に形成した位相差層により、液晶層の旋光性の補償、白表示の着色化問題の解消、視野角の補償といった光学補償を行うことができる。 According to the present invention, in a normally black mode transflective liquid crystal display device, the retardation of the liquid crystal layer is compensated by the retardation layer formed inside the cell, the white display coloring problem is solved, and the viewing angle is compensated. Such optical compensation can be performed.
以下に、本発明の液晶表示装置およびその製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
第1実施形態では、ノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置において、セル内部に形成した位相差層により液晶層の旋光性を補償することができる液晶表示装置およびその製造方法について説明する。
図1は、本実施形態に係るノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置の概略構成を示す図である。
(First embodiment)
In the first embodiment, a liquid crystal display device capable of compensating the optical rotation of a liquid crystal layer by a retardation layer formed inside a cell in a normally black mode transflective liquid crystal display device and a method for manufacturing the same will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a normally black mode transflective liquid crystal display device according to the present embodiment.
図1に示す液晶表示装置は、ガラス等からなる対向配置された一対の第1および第2の基板10,20により液晶層30が挟持されて構成されている。一対の第1および第2の基板10,20と、液晶層30とにより液晶セルが構成される。第1の基板10と第2の基板20の外側には、偏光板41,42が設けられている。
The liquid crystal display device shown in FIG. 1 is configured such that a
第1の基板10の液晶層30側には、層間膜11が形成され、層間膜11上に銀等からなる反射電極12が形成されており、反射部が規定される。また、層間膜11が除去された領域には、ITO(Indium Tin Oxide) 等の透明電極13が形成されており、透過部が規定される。反射電極12および透明電極13上には、液晶層30の配向方向を規制するポリイミド等からなる配向膜14が形成され、配向膜14の表面はラビング処理されている。1つの画素毎に反射電極12および透明電極13が形成される。
An
第2の基板20の液晶層30側には、カラーフィルタ21が形成されている。カラーフィルタ21は、染料や顔料によって各色に着色された樹脂層である。本実施形態では、カラーフィルタ21は、赤色カラーフィルタ21Rと、緑色カラーフィルタ21Gと、青色カラーフィルタ21Bとにより構成されている。反射電極12および透明電極13をもつ1つの画素に、いずれかのカラーフィルタ21R,21G,21Bが形成されている。
A
カラーフィルタ21よりも液晶層30側には、図示しない配向膜を介して、位相差層22と、ITO等の透明電極からなる対向電極23と、液晶層30の配向方向を規制する配向膜24が形成されている。
On the
位相差層22は、例えば屈折率異方性Δn=0.12程度のUV硬化性の液晶ポリマからなり、セル内部に設けられている。位相差層22は、後述するように、カイラル剤の添加により液晶分子が捩じれたツイスト配列をもつ。位相差層22は、λ/2板として機能するように膜厚が調整されており、ツイスト角が30°の場合には例えば膜厚は2.2μmである。
The
液晶層30は、例えば屈折率異方性Δn=0.08のネマティック液晶からなり、配向膜14,24によって水平配向されている。反射電極12あるいは透明電極13と対向電極23との間に印加される電圧が、低電圧状態(電圧無印加状態を含む、以下OFF状態と称する)では、液晶層30中の液晶分子が水平配向し、高電圧状態(以下、ON状態と称する)では、液晶層30中の液晶分子が垂直方向に移行する。液晶層30は、後述するように、液晶分子が捩じれたツイスト配列をもつ。液晶層30は、反射部においてλ/4、透過部においてλ/2となるように膜厚が調整されている。液晶層30のツイスト角が30°の場合は、透過部における第1の基板10と第2の基板20との間隔(セルギャップ)は、例えば3.9μmである。
The
図2は、本実施形態に係るノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置の構成を説明するための図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration of a normally black mode transflective liquid crystal display device according to the present embodiment.
表側の偏光板41の透過軸を90°とすると、位相差層22の軸を平均で75°、液晶層30の軸を平均で15°、裏側の偏光板42の透過軸を60°とすると、電圧OFF時に反射部および透過部において黒表示が得られ、電圧ON時に反射部および透過部において白表示が得られるノーマリーブラックモードの構成となる。
If the transmission axis of the
本実施形態では、液晶層30の液晶分子は、ツイスト配列をしている。従って、液晶層30の軸(液晶分子の配列方向)を平均で15°とするためには、液晶層30中の液晶分子を例えば0〜30°の間で捩じれさせる。
In the present embodiment, the liquid crystal molecules of the
同様に、本実施形態では、液晶ポリマからなる位相差層22の液晶分子は、ツイスト配列している。従って、位相差層22の軸(液晶分子の配列方向)を平均で75°とするためには、位相差層22中の液晶分子を例えば60〜90°の間で捩じれさせる。
Similarly, in the present embodiment, the liquid crystal molecules of the
図3は、液晶層30と位相差層22の液晶分子の捩じれを説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the twisting of the liquid crystal molecules of the
図3に示すように、液晶層30は、第1および第2の基板10,20に垂直な線VLを中心に、第1の基板10から第2の基板20へ向けて液晶分子30aが捩じれたツイスト配列をもつ。本例では、第1の基板10から第2の基板20へ向けて液晶分子30aが左回転で捩じれたツイスト配列をもつ。
As shown in FIG. 3, in the
また、位相差層22も同様に、垂直な線VLを中心に、第1の基板10から第2の基板20へ向けて液晶分子22aが捩じれたツイスト配列をもつ。位相差層22の液晶分子22aは、液晶層30の液晶分子30aの捩じれの回転方向に対して逆の回転方向、すなわち右回転で捩じれている。
Similarly, the
上記のように、ノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置のギャップのマージンを大きくとるために、液晶層をツイストさせる場合の旋光性を補償するため、本実施形態では、位相差層22の液晶分子を捩じらせている。このように、液晶層30の旋光性を補償するためには、特に液晶層30のツイストとは逆方向にツイストさせることが好ましい。
As described above, in order to compensate for the optical rotation when the liquid crystal layer is twisted to increase the gap margin of the normally black mode transflective liquid crystal display device, The liquid crystal molecules are twisted. Thus, in order to compensate for the optical rotation of the
さらに、位相差層22の液晶分子22aのツイスト角は、液晶層30の液晶分子30aのツイスト角と略同一のツイスト角とすることが好ましい。略同一とは、位相差層22の液晶分子22aのツイスト角と、液晶層30の液晶分子30aのツイスト角との差が、±5°の範囲内であればよい。ツイスト角とは、上下の液晶分子の捩じれの角度である。液晶層30のツイスト角は、0°より大きく90°以下とし、例えば上記したように30°とする。従って、位相差層22のツイスト角も、これに合わせて、0°より大きく90°以下とし、例えば上記したように30°とする。
Further, it is preferable that the twist angle of the
図4は、本実施形態に係る液晶表示装置の第1の基板10の詳細な構成の一例を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a detailed configuration of the
図4に示すように、ガラス等からなる第1の基板10上には、例えばボトムゲート型の薄膜トランジスタTrが形成されている。すなわち、第1の基板10上には、ゲート電極15を被覆して全面に酸化シリコン等からなるゲート絶縁膜16が形成されている。ゲート電極15上には、ゲート絶縁膜16を介してポリシリコン等からなる半導体薄膜17が形成されている。
As shown in FIG. 4, for example, a bottom gate type thin film transistor Tr is formed on a
上記の薄膜トランジスタTrを被覆して、酸化シリコン等からなる第1の層間膜11aが形成されており、第1の層間膜11aに埋め込まれたソース電極(信号電極)18aおよびドレイン電極18bが薄膜トランジスタTrに電気的に接続されている。ソース電極18aおよびドレイン電極18bは、例えばアルミニウムをパターニングして形成される。
A
第1の層間膜11a上に、ドレイン電極18bに接続するITO等からなる透明電極13がパターニング形成されている。ソース電極18a、ドレイン電極18bおよび透明電極13を被覆して全面に、酸化シリコン等からなる第2の層間膜11bが形成されており、第2の層間膜11bに形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極18bに反射電極12が接続されている。
A
透過部となる部分の第2の層間膜11bは除去されており、透明電極13を開口している。なお、反射電極12および透明電極13上には、図1に示した配向膜14が形成されている。
The part of the
上記の本実施形態に係る液晶表示装置では、ノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置において、液晶セル内部に液晶ポリマからなる位相差層22が設けられており、ギャップのマージンを大きくするために液晶分子が捩じれたツイスト配列をもつ液晶層30の旋光性を補償するため、位相差層22中の液晶分子を捩じらせている。従って、ギャップマージンが大きく、コントラストが高く、視野角の広い、表示特性の良好な液晶表示装置を実現することができる。
In the liquid crystal display device according to the above-described embodiment, in the normally black mode transflective liquid crystal display device, the
上記の本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法について、第2の基板20側の製造方法を中心に図5のフローチャートを参照して説明する。
The manufacturing method of the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 5 focusing on the manufacturing method on the
まず、ガラス等からなる第2の基板20に3色のカラーフィルタ21を形成した後(ステップST1)、カラーフィルタ21上にポリイミドを塗布して配向膜を形成し(ステップST2)、配向膜の表面をラビングする(ステップST3)。この配向膜は、後に形成される位相差層22の液晶分子を配向させるためのものである。
First, after forming the three
次に、カイラル剤を添加したUV硬化性液晶をスピンコートし(ステップST4)、液晶を配向させるためのアニールを行った状態で、UV光で露光することにより硬化させて液晶ポリマからなる位相差層22を形成する(ステップST5)。位相差層22を構成する液晶ポリマの液晶分子のツイスト角および捩じれの回転方向はカイラル剤により制御する。
Next, a UV curable liquid crystal to which a chiral agent is added is spin-coated (step ST4), and in a state where annealing for aligning the liquid crystal is performed, the liquid crystal polymer is cured by exposure with UV light and is made of a liquid crystal polymer.
次に、ITOをスパッタリングして対向電極23を形成し(ステップST6)、ポリイミドからなる配向膜24を形成することにより、対向基板としての第2の基板20が作製される。
Next, ITO is sputtered to form the counter electrode 23 (step ST6), and the
その後、別に作製された一画素に反射部および透過部を有する第1の基板10に対し、第2の基板20を張り合わせてから、液晶を注入することにより液晶セルを製造し、液晶セルの外側に偏光板41,42を貼り合わせることにより、液晶表示装置が製造される(ステップST7)。液晶層30のツイスト角は上下の配向膜14,24で制御し、捩じれの回転方向はカイラル剤により制御する。
Thereafter, the
以上により、本実施形態に係るノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置が製造される。 As described above, the normally black mode transflective liquid crystal display device according to this embodiment is manufactured.
本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法によれば、液晶セル内部への位相差層22の形成において、カイラル剤を添加したUV硬化性液晶を露光により硬化させることによって、液晶層30の旋光性を補償した位相差層22を作製できる。
According to the manufacturing method of the liquid crystal display device according to the present embodiment, in the formation of the
従って、ギャップマージンが広く、表示特性の良好なノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置を安価に作製することができる。 Therefore, a normally black mode transflective liquid crystal display device with a wide gap margin and good display characteristics can be manufactured at low cost.
(第2実施形態)
第2実施形態では、ノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置において、セル内部に形成した位相差層により白表示における着色化現象を防止することができる液晶表示装置およびその製造方法について説明する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, in a normally black mode transflective liquid crystal display device, a liquid crystal display device capable of preventing a coloring phenomenon in white display by a retardation layer formed inside the cell, and a manufacturing method thereof will be described. .
図6は、本実施形態に係るノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置の概略構成を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a normally black mode transflective liquid crystal display device according to the present embodiment.
図6に示すように、本実施形態では、第2の基板20に形成された赤色カラーフィルタ21Rと、緑色カラーフィルタ21Gと、青色カラーフィルタ21Bの膜厚が異なるように形成されており、位相差層22側に段差が形成されている。
As shown in FIG. 6, in the present embodiment, the
そして、上記のカラーフィルタ21R,21G,21B上に位相差層22が形成されており、位相差層22は、赤色の画素に形成された赤色用位相差層22Rと、緑色の画素に形成された緑色用位相差層22Gと、青色の画素に形成された青色用位相差層22Bとにより構成される。
A
位相差層22の位相差値は、その膜厚と、入射光の波長と、屈折率異方性Δnに依存する。すなわち、位相差層は波長分散があり、各色毎にそれに合わせて補償する必要がある。本実施形態で用いた材料では、例えば、赤色用位相差層22RはΔn=0.11のためその膜厚を3.0μmとし、緑色用位相差層22GはΔn=0.12のためその膜厚を2.3μmとし、青色用位相差層22BはΔn=0.13のためその膜厚を1.7μmとした。これにより、カラーフィルタ21R,21G,21Bの透過する光の波長領域に合わせて、それぞれλ/2の位相差値が得られる。
The retardation value of the
また、同様に、液晶層30についても、段差を設けて各画素の波長に合わせて、リタデーションを合わせている。その他の点については、第1実施形態と同様である。なお、本実施形態では、液晶層30の液晶分子および位相差層22の液晶分子はツイストしていてもしていなくてもよい。
Similarly, the
上記の液晶表示装置は、第1実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、カラーフィルタ21の形成工程(図5のステップST1)において、各カラーフィルタ21R,21G,21Bの膜厚を変えて形成することにより製造される。その他の工程については、第1実施形態と同様である。
In the liquid crystal display device described above, the film thicknesses of the
本実施形態では、ノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置において、液晶セル内部に液晶ポリマからなる位相差層22が設けられており、白表示における着色化問題を解消するため、カラーフィルタ21R,21G,21Bの透過する光の波長領域に合わせて、それぞれλ/2の位相差値が得られるように、各位相差層22R,22G,22Bの膜厚を異ならせている。
In the present embodiment, in the normally black mode transflective liquid crystal display device, the
すなわち、赤色画素への光の入射波長を600nm、緑色画素への光の入射波長を550nm、青色画素への光の入射波長を450nmとすると、各波長のλ/4に各位相差層22R,22G,22Bの位相差値を合わせることにより、電圧を印加して白表示としたときに、赤色光、緑色光、青色光の透過率を均一にでき、良好な白表示を得ることができる。さらに、液晶層30についても、段差を設けて各画素の波長に合わせて、リタデーションを合わせることにより、良好な黒表示を得ることができる。
That is, when the incident wavelength of light to the red pixel is 600 nm, the incident wavelength of light to the green pixel is 550 nm, and the incident wavelength of light to the blue pixel is 450 nm, the
図7(a)は、本実施形態に係るノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置の白表示時(図中、Wで示す)および黒表示時(図中、Bで示す)における光の波長と透過率の関係を示す図である。図7(a)に示すように、本実施形態では、赤色光、緑色光、青色光の全ての波長領域に渡って透過率を略均一にできており、良好な白表示および黒表示が得られることが確認されている。 FIG. 7A shows the light of the normally black mode transflective liquid crystal display device according to the present embodiment during white display (indicated by W in the figure) and black display (indicated by B in the figure). It is a figure which shows the relationship between a wavelength and the transmittance | permeability. As shown in FIG. 7A, in this embodiment, the transmittance can be made substantially uniform over all wavelength regions of red light, green light, and blue light, and good white display and black display can be obtained. It has been confirmed that
なお、図7(b)は、比較例として、カラーフィルタ21に段差をつけずに、位相差層22の厚さを2.2μmと均一にして液晶表示装置を作製した場合の比較例のノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置の白表示時(図中、Wで示す)および黒表示時(図中、Bで示す)における光の波長と透過率の関係を示す図である。図7(b)に示すように比較例では、位相差層の位相差値を中心波長の緑に合わせていることから、青色光および赤色光の透過率が小さく、白表示時において若干緑がかった色となっている。また、比較例では、液晶層の位相差値を画素毎に調整していないことから、完全な黒が得られず、着色してしまっている。
FIG. 7B shows a comparative example in which a liquid crystal display device is manufactured by making the thickness of the
以上説明したように、上記の本実施形態に係る液晶表示装置によれば、ノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置において、液晶セル内部に液晶ポリマからなり、かつ、カラーフィルタ21R,21G,21Bの透過する光の波長領域に合わせて位相差値を調整した位相差層22R,22B,22Gを形成していることから、良好な白表示の得られる液晶表示装置を実現することができる。さらに、液晶層30についても、段差を設けて各画素の波長に合わせて、リタデーションを合わせることにより、良好な黒表示を得ることができる。
As described above, according to the above-described liquid crystal display device according to the present embodiment, in the normally black mode transflective liquid crystal display device, the liquid crystal cell includes the liquid crystal polymer, and the
また、本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法によれば、各カラーフィルタ21R,21G,21Bの膜厚を変えて形成し、その表面に形成された段差を利用することにより、位相差層22R,22B,22Gの膜厚を変えてその位相差値を調整することができる。さらに、液晶層30についても、段差を利用して各画素の波長に合わせて膜厚を変えてその位相差値を調整することにより、良好な黒表示を得ることができる。従って、良好な白表示および黒表示の得られるノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置を安価に作製することができる。
In addition, according to the method of manufacturing the liquid crystal display device according to the present embodiment, the
(第3実施形態)
第3実施形態では、ノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置において、第2実施形態とは異なる方法で、セル内部に形成した位相差層により白表示における着色化現象を防止することができる液晶表示装置およびその製造方法について説明する。
(Third embodiment)
In the third embodiment, in a normally black mode transflective liquid crystal display device, a coloring phenomenon in white display can be prevented by a retardation layer formed inside the cell by a method different from the second embodiment. A liquid crystal display device and a manufacturing method thereof will be described.
図8は、本実施形態に係るノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置において、第2の基板20側の要部構成を示す図である。図8で省略した対向電極23および配向膜24や、第1の基板10側の構成については、第2実施形態と同様である。
FIG. 8 is a diagram showing a main configuration of the
本実施形態では、位相差層22は、赤色の画素に形成された赤色用位相差層22Rと、緑色の画素に形成された緑色用位相差層22Gと、青色の画素に形成された青色用位相差層22Bとにより構成される。各位相差層22R,22G,22Bは、その膜厚は同じであるが、カラーフィルタ21R,21G,21Bの透過する光の波長領域に合わせて、それぞれλ/2の位相差値が得られるように、各位相差層22R,22G,22Bの屈折率異方性Δnを異ならせている。
In the present embodiment, the
その他の点については、第2実施形態と同様である。なお、本実施形態では、液晶層30の液晶分子および位相差層22の液晶分子はツイストしていてもツイストしていなくてもよい。
About another point, it is the same as that of 2nd Embodiment. In the present embodiment, the liquid crystal molecules of the
上記の液晶表示装置は、第1実施形態の液晶表示装置の製造工程のうち、UV硬化性液晶の紫外光による露光工程において(図5のステップST5)、以下に示すように各画素のUV硬化性液晶を硬化させることにより、屈折率異方性を異ならせて位相差値を調整した位相差層22R,22G,22Bを作製することができる。 In the liquid crystal display device according to the first embodiment, in the exposure process of UV curable liquid crystal using ultraviolet light (step ST5 in FIG. 5) in the manufacturing process of the liquid crystal display device according to the first embodiment, as shown below, UV curing of each pixel is performed. The retardation layers 22R, 22G, and 22B in which the retardation values are adjusted by varying the refractive index anisotropy can be produced by curing the liquid crystalline liquid crystal.
例えば、UV硬化性液晶をスピンコートした後に、UV硬化性液晶を第1の温度に制御した状態で、マスクを用いて赤色画素のUV硬化性液晶のみに紫外光を照射して硬化させる。 For example, after the UV curable liquid crystal is spin-coated, only the UV curable liquid crystal of the red pixel is irradiated with ultraviolet light and cured using a mask in a state where the UV curable liquid crystal is controlled to the first temperature.
同様に、UV硬化性液晶を第2の温度に制御した状態で、マスクを用いて緑色画素のUV硬化性液晶のみに紫外光を照射して硬化させ、さらに、UV硬化性液晶を第3の温度に制御した状態で、マスクを用いて青色画素のUV硬化性液晶のみに紫外光を照射して硬化させる。 Similarly, in a state where the UV curable liquid crystal is controlled to the second temperature, only the UV curable liquid crystal of the green pixel is irradiated with ultraviolet light and cured using a mask, and the UV curable liquid crystal is In a state where the temperature is controlled, only the UV curable liquid crystal of the blue pixel is irradiated with ultraviolet light and cured using a mask.
カラーフィルタ21R,21G,21Bの透過する光の波長領域に合わせて、各位相差層22R,22G,22Bでλ/2の位相差値が得られるようにするためには、上記の第1の温度を最も小さくし、第3の温度を最も大きくする。これにより、画素毎に位相差値が調整された位相差層22R,22G,22Bが作製される。
In order to obtain a phase difference value of λ / 2 in each of the phase difference layers 22R, 22G, and 22B in accordance with the wavelength region of the light transmitted through the
以上説明したように、上記の本実施形態に係る液晶表示装置によれば、第2実施形態と同様に、良好な白表示の得られる液晶表示装置を実現することができる。 As described above, according to the above-described liquid crystal display device according to the present embodiment, a liquid crystal display device capable of obtaining a good white display can be realized as in the second embodiment.
また、本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法によれば、UV硬化性液晶を紫外光の照射により硬化させる工程において、UV硬化性液晶の温度を各画素で異ならせることにより、位相差層22R,22B,22Gの位相差値を調整することができる。従って、良好な白表示の得られるノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置を安価に作製することができる。 In addition, according to the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present embodiment, in the step of curing the UV curable liquid crystal by irradiation with ultraviolet light, the temperature of the UV curable liquid crystal is made different for each pixel, whereby the retardation layer is obtained. The phase difference values of 22R, 22B, and 22G can be adjusted. Accordingly, a normally black mode transflective liquid crystal display device capable of obtaining good white display can be manufactured at low cost.
(第4実施形態)
第4実施形態では、ノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置において、第2実施形態とは異なる方法で、セル内部に形成した位相差層により白表示における着色化現象を防止することができる液晶表示装置およびその製造方法について説明する。
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, in a normally black mode transflective liquid crystal display device, a coloring phenomenon in white display can be prevented by a retardation layer formed inside the cell by a method different from that in the second embodiment. A liquid crystal display device and a manufacturing method thereof will be described.
図9は、本実施形態に係るノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置において、第2の基板20側の要部構成を示す図である。図9で省略した対向電極23および配向膜24や、第1の基板10側の構成については、第2実施形態と同様である。
FIG. 9 is a diagram showing a main configuration of the
本実施形態では、位相差層22は、赤色の画素に形成された赤色用位相差層22Rと、緑色の画素に形成された緑色用位相差層22Gと、青色の画素に形成された青色用位相差層22Bとにより構成される。本実施形態では、カラーフィルタ21R,21G,21Bの透過する光の波長領域に合わせて、それぞれλ/2の位相差値が得られるように、各位相差層22R,22G,22Bの膜厚を異ならせている。
In the present embodiment, the
その他の点については、第2実施形態と同様である。なお、本実施形態では、液晶層30の液晶分子および位相差層22の液晶分子はツイストしていてもしていなくてもよい。
About another point, it is the same as that of 2nd Embodiment. In the present embodiment, the liquid crystal molecules of the
上記の液晶表示装置は、第1実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、UV硬化性液晶の紫外光による露光工程において(図5のステップST5)、以下に示すように各画素のUV硬化性液晶への露光量を制御することにより、膜厚の異なる位相差層22R,22G,22Bを作製することができる。 In the above liquid crystal display device manufacturing process of the liquid crystal display device according to the first embodiment, the UV curable liquid crystal is exposed to ultraviolet light (step ST5 in FIG. 5). By controlling the exposure amount to the curable liquid crystal, the retardation layers 22R, 22G, and 22B having different film thicknesses can be produced.
例えば、UV硬化性液晶をスピンコートした後に、UV硬化性液晶を所定の温度に制御した状態で、マスクを用いて赤色画素のUV硬化性液晶のみに紫外光を第1の露光量で照射して硬化させる。 For example, after spin-coating the UV curable liquid crystal, the UV curable liquid crystal is irradiated with ultraviolet light at the first exposure amount only on the UV curable liquid crystal of the red pixel using a mask while the UV curable liquid crystal is controlled at a predetermined temperature. To cure.
同様に、UV硬化性液晶を所定の温度に制御した状態で、マスクを用いて緑色画素のUV硬化性液晶のみに紫外光を第2の露光量で照射して硬化させ、さらに、UV硬化性液晶を所定の温度に制御した状態で、マスクを用いて青色画素のUV硬化性液晶のみに紫外光を第3の露光量で照射して硬化させる。 Similarly, in a state where the UV curable liquid crystal is controlled at a predetermined temperature, only the UV curable liquid crystal of the green pixel is irradiated with ultraviolet light at the second exposure amount using a mask, and further UV curable. In a state where the liquid crystal is controlled at a predetermined temperature, only the UV curable liquid crystal of the blue pixel is irradiated with ultraviolet light with a third exposure amount and cured using a mask.
そして、露光後に現像液により未硬化部分のUV硬化性液晶を除去する。これにより、露光量が大きくなるに従い未硬化部分が少なくなることから、露光量を大きくするに従って、位相差層の膜厚が大きくなる。従って、上記の第1の露光量を最も大きく、第3の露光量を最も小さくする。これにより、位相差値が調整された位相差層22R,22G,22Bを作製することができる。 Then, after the exposure, the UV curable liquid crystal in the uncured portion is removed with a developer. Thereby, since an uncured part decreases as the exposure amount increases, the thickness of the retardation layer increases as the exposure amount increases. Therefore, the first exposure amount is maximized and the third exposure amount is minimized. Thereby, the phase difference layers 22R, 22G, and 22B in which the phase difference values are adjusted can be manufactured.
以上説明したように、上記の本実施形態に係る液晶表示装置によれば、第2実施形態と同様に、良好な白表示の得られる液晶表示装置を実現することができる。 As described above, according to the above-described liquid crystal display device according to the present embodiment, a liquid crystal display device capable of obtaining a good white display can be realized as in the second embodiment.
また、本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法によれば、UV硬化性液晶を紫外光により露光する工程において、UV硬化性液晶への露光量を各画素で異ならせることにより、現像後の位相差層22R,22B,22Gの膜厚を調整でき、その結果、各位相差層22R,22B,22Gの位相差値を調整することができる。従って、良好な白表示の得られるノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置を安価に作製することができる。 Further, according to the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present embodiment, in the step of exposing the UV curable liquid crystal with ultraviolet light, the exposure amount to the UV curable liquid crystal is changed for each pixel, so that The film thickness of the retardation layers 22R, 22B, and 22G can be adjusted, and as a result, the retardation value of each of the retardation layers 22R, 22B, and 22G can be adjusted. Accordingly, a normally black mode transflective liquid crystal display device capable of obtaining good white display can be manufactured at low cost.
(第5実施形態)
本実施形態では、ノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置において、セル内部に形成した位相差層により視野角を補償することができる液晶表示装置およびその製造方法について説明する。
(Fifth embodiment)
In the present embodiment, a liquid crystal display device capable of compensating a viewing angle by a retardation layer formed in a cell in a normally black mode transflective liquid crystal display device and a method for manufacturing the same will be described.
本実施形態に係るノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置の基本的な構成については、図1に示す第1実施形態のものと同様である。 The basic configuration of the normally black mode transflective liquid crystal display device according to this embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
本実施形態では、液晶層30中の液晶分子は所定のプレチルト角で基板面に所定方向に傾いて配列しており、この傾きによる視野角への影響を解消するため、セル内部に形成する位相差層22中の液晶分子を基板面に対して前記所定方向とは逆方向に傾いて配列させる。
In the present embodiment, the liquid crystal molecules in the
その他の点については、第1実施形態と同様である。なお、本実施形態では、液晶層30の液晶分子および位相差層22の液晶分子はツイストしていてもしていなくてもよい。
Other points are the same as in the first embodiment. In the present embodiment, the liquid crystal molecules of the
図10は、液晶層30と位相差層22の液晶分子の傾きを説明するための図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining the inclination of the liquid crystal molecules of the
図10に示すように、液晶層30中の液晶分子30aは所定のプレチルト角αで基板面に対し右上がりに傾いて配列している。このように傾けるのは、液晶層30に電圧を印加した場合、液晶分子30aはその長軸が電界の方向(基板に垂直)に並ぶが、その立ち上がり方(右上がりか、左上がりか)を制御して、表示特性を向上させるためである。
As shown in FIG. 10, the
このように、液晶層30の液晶分子30aがプレチルト角αで右上がりに傾いて配列している場合に、この傾きによる視野角への影響を解消するため、セル内部に形成する位相差層22の液晶分子22aを、液晶層30の液晶分子30aとは基板面に対して逆方向、すなわち左上がりにプレチルト角βだけ傾けて配列させる。視野角への影響を解消するためには、プレチルト角αとプレチルト角βの大きさが略同じであることが好ましく、例えば双方とも約4°に制御する。
Thus, in the case where the
上記の液晶表示装置の位相差層22の液晶分子22aのプレチルト角は、第1実施形態の液晶表示装置の製造工程のうち、ラビング処理(図5のステップST3)におけるラビング方向と、UV硬化性液晶の露光時(図5のステップST5)の温度を制御することにより、所望の値を得ることができる。また、光配向によってもプレチルト角を制御可能である。その他の工程については、第1実施形態と同様である。
The pretilt angle of the
以上説明したように、上記の本実施形態に係る液晶表示装置では、ノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置において、液晶セル内部に液晶ポリマからなる位相差層22を設け、かつ、位相差層22の液晶分子22aを、液晶層30の液晶分子30aとは基板面に対して逆方向に傾けて配列させている。従って、液晶層30の液晶分子30aの傾きによる視野角への影響を補償することができ、視野角の広い液晶表示装置を実現することができる。
As described above, in the liquid crystal display device according to the above-described embodiment, in the normally black mode transflective liquid crystal display device, the
また、本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法によれば、位相差層22の液晶分子22aのプレティルト角は、配向膜のラビング方向や露光時の温度を調節することにより容易に制御することができる。従って、視野角の広いノーマリーブラックモードの半透過型液晶表示装置を安価に作製することができる。また、プレチルト角の制御は、光配向によっても同様の効果が得られる。
Further, according to the method of manufacturing the liquid crystal display device according to the present embodiment, the pretilt angle of the
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、上記の第1実施形態から第5実施形態と適宜組み合わせることができる。また、第4実施形態において(図9参照)、位相差層22R,22G,22Bの膜厚を画素毎に変える方法としては、露光量の調節の他にも、インクジェット等でUV硬化性液晶を赤色画素、緑色画素、青色画素について異なる膜厚で塗布した後に紫外光の照射により硬化させることで、使用する光の波長領域に合わせた位相差層22R,22G,22Bを形成することもできる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
The present invention is not limited to the description of the above embodiment.
For example, it can be combined with the first to fifth embodiments as appropriate. In the fourth embodiment (see FIG. 9), as a method of changing the film thickness of the retardation layers 22R, 22G, and 22B for each pixel, in addition to adjusting the exposure amount, UV curable liquid crystal is used by inkjet or the like. The red, green, and blue pixels are applied with different film thicknesses and then cured by irradiation with ultraviolet light, so that the retardation layers 22R, 22G, and 22B can be formed in accordance with the wavelength region of the light to be used.
In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
10…第1の基板、11…層間膜、11a…第1の層間膜、11b…第2の層間膜、12…反射電極、13…透明電極、14…配向膜、15…ゲート電極、16…ゲート絶縁膜、17…半導体薄膜、18a…ソース電極、18b…ドレイン電極、20…第2の基板、21…カラーフィルタ、21R…赤色カラーフィルタ、21G…緑色カラーフィルタ、21B…青色カラーフィルタ、22…位相差層、22R…赤色用位相差層、22G…緑色用位相差層、22B…青色用位相差層、23…対向電極、24…配向膜、30…液晶層、41…偏光板、42…偏光板、110…第1の基板、111…層間膜、112…反射電極、113…透明電極、114…λ/4板、115…λ/2板、116…偏光板、120…第2の基板、121…対向電極、122…λ/4板、123…λ/2板、124…偏光板
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記反射部および前記透過部が設けられた一対の基板と、
前記一対の基板に挟持され、液晶分子が捩じれたツイスト配列をもつ前記液晶層と、
前記一対の基板のうちのいずれかの基板と前記液晶層との間に形成され、液晶ポリマからなり、当該液晶ポリマ中の液晶分子が捩じれたツイスト配列をもつ位相差層と
を有する液晶表示装置。 A liquid crystal display device provided with a reflective portion and a transmissive portion, wherein the voltage applied to the liquid crystal layer displays black in a low voltage state and displays white in a high voltage state,
A pair of substrates provided with the reflecting portion and the transmitting portion;
The liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates and having a twist arrangement in which liquid crystal molecules are twisted;
A liquid crystal display device comprising: a retardation layer formed between one of the pair of substrates and the liquid crystal layer, made of a liquid crystal polymer, and having a twist arrangement in which liquid crystal molecules in the liquid crystal polymer are twisted .
請求項1記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the retardation layer has a twist arrangement twisted in a rotation direction opposite to a rotation direction of twist of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer.
請求項1記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the retardation layer has a twist angle substantially the same as a twist angle of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer in the transmission portion.
前記一対の基板のうちのいずれかの基板と前記液晶層との間に形成され、透過する光の波長領域が画素毎に異なる複数種のカラーフィルタと、
前記一対の基板のうちのいずれかの基板と前記液晶層との間に形成され、液晶ポリマからなり、前記カラーフィルタが透過する光の波長領域に合わせて画素毎に位相差値が調整された位相差層と
を有する液晶表示装置。 A liquid crystal display device having a pixel provided with a reflective portion and a transmissive portion and displaying black in a low voltage state and white in a high voltage state when a voltage applied to a liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates is ,
A plurality of kinds of color filters formed between any one of the pair of substrates and the liquid crystal layer, and having different wavelength regions of light to be transmitted for each pixel;
A phase difference value is adjusted for each pixel in accordance with a wavelength region of light that is formed between any one of the pair of substrates and the liquid crystal layer, is made of a liquid crystal polymer, and is transmitted through the color filter. A liquid crystal display device comprising: a retardation layer.
請求項4記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 4, wherein the retardation value is adjusted by adjusting a film thickness of the retardation layer for each pixel.
請求項4記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 4, wherein a phase difference value of the liquid crystal layer is adjusted by adjusting a gap between the liquid crystal layers sandwiched between the pair of substrates for each pixel.
前記カラーフィルタの表面に段差が設けられ、当該段差により前記位相差層の膜厚が画素毎に調整されることにより前記位相差値が調整された
請求項4記載の液晶表示装置。 The color filter and the retardation layer are formed on the same substrate,
The liquid crystal display device according to claim 4, wherein a step is provided on a surface of the color filter, and the retardation value is adjusted by adjusting a film thickness of the retardation layer for each pixel by the step.
前記反射部および前記透過部が設けられた一対の基板と、
前記一対の基板に挟持され、基板面に対して液晶分子が所定方向に傾いて配列した前記液晶層と、
前記一対の基板のうちのいずれかの基板と前記液晶層との間に形成され、液晶ポリマからなり、かつ、当該液晶ポリマ中の液晶分子が前記基板面に対して前記所定方向とは逆方向に傾いて配列した位相差層と
を有する液晶表示装置。 A liquid crystal display device provided with a reflective portion and a transmissive portion, wherein the voltage applied to the liquid crystal layer displays black in a low voltage state and displays white in a high voltage state,
A pair of substrates provided with the reflecting portion and the transmitting portion;
The liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates and having liquid crystal molecules arranged in a predetermined direction with respect to the substrate surface;
The liquid crystal polymer is formed between any one of the pair of substrates and the liquid crystal layer, and the liquid crystal molecules in the liquid crystal polymer are in a direction opposite to the predetermined direction with respect to the substrate surface. A liquid crystal display device comprising: a retardation layer arranged to be inclined.
前記一対の基板のうちの一方の基板に、カイラル剤を添加したUV硬化性液晶を形成する工程と、
前記UV硬化性液晶に紫外光を照射することにより硬化させ、液晶分子が捩じれたツイスト配列をもつ液晶ポリマからなる位相差層を形成する工程と、
前記一方の基板と前記他方の基板を対向させて、前記一対の基板間に液晶分子が捩じれたツイスト配列をもつ前記液晶層を形成する工程と
を有する液晶表示装置の製造方法。 A liquid crystal display device having a pair of substrates provided with a reflective portion and a transmissive portion, wherein the voltage applied to the liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates displays black in a low voltage state and displays white in a high voltage state A manufacturing method of
Forming a UV curable liquid crystal added with a chiral agent on one of the pair of substrates;
Curing the UV curable liquid crystal by irradiating it with ultraviolet light, and forming a retardation layer comprising a liquid crystal polymer having a twist arrangement in which liquid crystal molecules are twisted;
Forming the liquid crystal layer having a twisted arrangement in which liquid crystal molecules are twisted between the pair of substrates so that the one substrate and the other substrate are opposed to each other.
前記一対の基板のうちの一方の基板に、透過する光の波長領域が画素毎に異なる複数種のカラーフィルタを形成する工程と、
前記一方の基板あるいは他方の基板に、液晶ポリマからなり、かつ、前記カラーフィルタが透過する光の波長領域に合わせて画素毎に位相差値を調整した位相差層を形成する工程と、
前記一方の基板と前記他方の基板を対向させて、前記一対の基板間に前記液晶層を形成する工程と
を有する液晶表示装置の製造方法。 A method of manufacturing a liquid crystal display device having a pixel provided with a reflective portion and a transmissive portion, wherein the voltage applied to a liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates displays black in a low voltage state and white in a high voltage state Because
Forming a plurality of types of color filters having different wavelength regions of light for each pixel on one of the pair of substrates;
A step of forming a retardation layer made of a liquid crystal polymer and adjusting a retardation value for each pixel in accordance with a wavelength region of light transmitted through the color filter on the one substrate or the other substrate;
And a step of forming the liquid crystal layer between the pair of substrates so that the one substrate and the other substrate are opposed to each other.
前記位相差層を形成する工程において、前記カラーフィルタ上に前記位相差層を形成し、前記段差により画素毎に前記位相差層の膜厚を異ならせることにより前記位相差値を調整する
請求項10記載の液晶表示装置の製造方法。 In the step of forming the color filter, forming the color filter having a step on the surface by varying the film thickness for each pixel,
The step of forming the retardation layer includes adjusting the retardation value by forming the retardation layer on the color filter and varying the thickness of the retardation layer for each pixel by the step. 10. A method for producing a liquid crystal display device according to 10.
前記一方の基板あるいは他方の基板に、UV硬化性液晶を形成する工程と、
前記UV硬化性液晶の温度を制御した状態で、前記画素毎に紫外光を照射して前記UV硬化性液晶を硬化させる工程と
を有する請求項10記載の液晶表示装置の製造方法。 The step of forming the retardation layer includes
Forming a UV curable liquid crystal on the one substrate or the other substrate;
The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 10, further comprising: curing the UV curable liquid crystal by irradiating each pixel with ultraviolet light in a state where the temperature of the UV curable liquid crystal is controlled.
請求項12記載の液晶表示装置の製造方法。 The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 12, wherein in the step of curing the UV curable liquid crystal, the retardation value is adjusted by changing the temperature of the UV curable liquid crystal for each pixel.
請求項12記載の液晶表示装置の製造方法。 The liquid crystal display device manufacturing method according to claim 12, wherein, in the step of curing the UV curable liquid crystal, the retardation value is adjusted by varying an exposure amount of ultraviolet light applied to the UV curable liquid crystal for each pixel. Method.
前記一対の基板のうちの一方の基板に、基板面に対して液晶分子が所定方向に傾いて配列した液晶ポリマからなる位相差層を形成する工程と、
前記一方の基板と他方の基板を対向させて、前記基板面に対して前記所定方向とは逆方向に傾いて液晶分子が配列した液晶層を形成する工程と
を有する液晶表示装置の製造方法。
A method of manufacturing a liquid crystal display device provided with a reflective portion and a transmissive portion, wherein the voltage applied to the liquid crystal layer displays black in a low voltage state and displays white in a high voltage state,
Forming a retardation layer made of a liquid crystal polymer in which liquid crystal molecules are arranged in a predetermined direction with respect to a substrate surface on one of the pair of substrates;
Forming the liquid crystal layer in which liquid crystal molecules are arranged in a direction opposite to the predetermined direction with respect to the substrate surface, with the one substrate facing the other substrate.
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