JP2007155949A - Liquid crystal device, manufacturing method of liquid crystal device, and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶装置、液晶装置の製造方法、及び電子機器に関する。 The present invention relates to a liquid crystal device, a method for manufacturing a liquid crystal device, and an electronic apparatus.
液晶装置を用いて映像を大画面に表示する装置として液晶プロジェクタがある。プロジェクタにおいては高輝度、高コントラストが要求されており、その点、垂直配向方式の液晶装置は高コントラスト表示が可能で、近年、プロジェクタ用の液晶装置の液晶配向方式として採用されつつある。 There is a liquid crystal projector as a device for displaying an image on a large screen using a liquid crystal device. Projectors are required to have high brightness and high contrast, and in that respect, vertical alignment type liquid crystal devices are capable of high-contrast display, and have recently been adopted as liquid crystal alignment methods for projector liquid crystal devices.
しかし、垂直配向方式では液晶分子が基板表面に対して垂直に立っており、電圧印加時に倒れる方位方向での相互作用が弱い。そのため、電圧を印加すると、電極端から発生する横電界によって様々な方向に液晶分子が倒れ、クロスニコル下でいずれかの偏光板の透過軸に平行な液晶分子は位相差を生じないため、方位によっては表示に寄与しないことがあり、透過率が水平配向のそれより低くなってしまう問題があった。 However, in the vertical alignment method, the liquid crystal molecules stand perpendicular to the substrate surface, and the interaction in the azimuth direction that falls when a voltage is applied is weak. Therefore, when a voltage is applied, liquid crystal molecules fall in various directions due to a lateral electric field generated from the electrode end, and liquid crystal molecules parallel to the transmission axis of any polarizing plate under crossed Nicols do not cause a phase difference. Depending on the case, there is a case where it does not contribute to the display and the transmittance becomes lower than that of the horizontal alignment.
そこで、配向方向を一方向に揃えることを目的として、配向膜にプレチルト角を付与する手法が、例えば特許文献1に開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示されたような技術によると、プレチルト角を大きくすると電圧無印加状態で液晶分子に位相差が発生し、黒表示でも光漏れが生じてコントラストが低くなる場合がある。そこで、本発明は、画素領域において垂直配向部分のチルトを形成しなくても、電圧印加時に電極端から発生する横電界の影響を排除して液晶分子の倒れる方向を均一にし、ディスクリネーションの発生が少なく、表示が明るい上、垂直配向に基づく高コントラストの液晶装置を安価に提供することを目的としている。また、本発明は、そのような液晶装置の製造方法についても提供することを目的としており、さらには当該液晶装置を備えた電子機器について提供することを目的としている。
However, according to the technique disclosed in
上記課題を解決するために、本発明の液晶装置は、一対の基板間に、初期配向状態が垂直配向を呈し且つ誘電異方性が負の液晶からなる液晶層が挟持されてなる液晶装置であって、複数の画素部を備え、前記基板の液晶層側には配向膜が形成されてなり、前記配向膜が、前記画素部の液晶を配向させる垂直配向膜と、前記画素部の周辺部の液晶を配向させ且つ所定の方位角を備えたプレチルトを具備する水平配向膜とからなることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a liquid crystal device of the present invention is a liquid crystal device in which a liquid crystal layer composed of a liquid crystal having an initial alignment state of vertical alignment and a negative dielectric anisotropy is sandwiched between a pair of substrates. A plurality of pixel portions, and an alignment film is formed on the liquid crystal layer side of the substrate, the alignment film comprising a vertical alignment film for aligning liquid crystals of the pixel portion, and a peripheral portion of the pixel portion And a horizontal alignment film having a pretilt having a predetermined azimuth angle.
このような液晶装置によると、画素部における配向膜にプレチルトを形成しなくても、電圧印加時には電極端から発生する横電界の影響を排除して、液晶分子の倒れる方向を均一に規制することが可能となる。つまり、画素部における配向膜にプレチルトを形成しなくても、画素部の周辺部(画素周辺部)における配向膜に所定の方位角を備えたプレチルトを形成することで、電圧印加時には、画素部の液晶が、周辺部の配向膜が有するプレチルトの方位角方向に倒れるように配向規制することができるのである。その結果、光漏れが殆ど生じず、高コントラストの表示を実現することができる。例えば、基板外側に偏光板をクロスニコル下で設計した場合には、電圧無印加時には画素部の液晶はプレチルトが略0°で垂直に配向するため、光漏れが殆どない暗表示を実現できる。一方、電圧印加時には上述の通り画素部の液晶分子は周辺部の配向膜に設定された方位角方向に均一に傾倒するため、ディスクリネーションが生じず視認性に優れた明表示を実現することができる。このように本発明の液晶装置によると、高コントラストで明るい表示を画面全体にわたって均一に高品位で提供することが可能となるのである。なお、画素周辺部とは、各画素部の境界を形成する非画素部は勿論、画素部内であっても画素周縁部分の領域をも含有した意味である。 According to such a liquid crystal device, even if no pretilt is formed in the alignment film in the pixel portion, the influence of the transverse electric field generated from the electrode end when voltage is applied is eliminated, and the direction in which the liquid crystal molecules are tilted is uniformly regulated. Is possible. In other words, even if no pretilt is formed in the alignment film in the pixel portion, the pretilt having a predetermined azimuth angle is formed in the alignment film in the peripheral portion of the pixel portion (pixel peripheral portion). Therefore, the orientation of the liquid crystal can be regulated so that it falls in the azimuth direction of the pretilt of the alignment film in the peripheral portion. As a result, light leakage hardly occurs and a high contrast display can be realized. For example, when the polarizing plate is designed on the outside of the substrate under crossed Nicols, the liquid crystal in the pixel portion is aligned vertically with a pretilt of approximately 0 ° when no voltage is applied, so that dark display with almost no light leakage can be realized. On the other hand, as described above, the liquid crystal molecules in the pixel portion are uniformly tilted in the azimuth direction set in the peripheral alignment film when a voltage is applied, thereby realizing a bright display with excellent visibility without causing disclination. Can do. As described above, according to the liquid crystal device of the present invention, it is possible to provide a high-contrast and bright display uniformly and with high quality over the entire screen. Note that the pixel peripheral portion includes not only the non-pixel portion that forms the boundary of each pixel portion, but also the pixel peripheral portion region as well as within the pixel portion.
本発明の液晶装置において、前記垂直配向膜が前記画素部に選択的に配設され、前記水平配向膜が各画素部の境界を形成する非画素部に選択的に配設されてなるものとすることができる。このような構成により、上述した配向態様を好適に実現することが可能となる。 In the liquid crystal device of the present invention, the vertical alignment film is selectively disposed in the pixel portion, and the horizontal alignment film is selectively disposed in a non-pixel portion that forms a boundary between the pixel portions. can do. With such a configuration, the above-described orientation mode can be suitably realized.
また、特に本発明では、前記垂直配向膜にはラビング処理が施されていないものとすることができる。ラビング処理を施さないことで、電圧無印加状態(初期配向状態)でプレチルト角が0°の垂直配向を好適に実現することが可能となる。一方、前記水平配向膜にはラビング処理が施されているものとすることができる。水平配向膜にラビング処理を施すことで、所定の方位角を備えたプレチルトを好適に付与することが可能となる。 In particular, in the present invention, the vertical alignment film may not be rubbed. By not performing the rubbing treatment, it is possible to suitably realize vertical alignment with a pretilt angle of 0 ° in a state in which no voltage is applied (initial alignment state). Meanwhile, the horizontal alignment film may be rubbed. By subjecting the horizontal alignment film to a rubbing treatment, it is possible to suitably impart a pretilt having a predetermined azimuth angle.
次に、上記課題を解決するために、本発明に液晶装置の製造方法は、一対の基板間に、初期配向状態が垂直配向を呈し且つ誘電異方性が負の液晶からなる液晶層が挟持されてなり、複数の画素部を備える液晶装置の製造方法であって、基板上の前記画素部の周辺部に対応する領域に水平配向膜を形成してラビング処理を行う第1工程と、前記基板上の前記画素部に対応する領域に垂直配向膜を形成する第2工程と、を具備することを特徴とする。 Next, in order to solve the above-described problem, a method for manufacturing a liquid crystal device according to the present invention includes sandwiching a liquid crystal layer composed of liquid crystal having an initial alignment state of vertical alignment and a negative dielectric anisotropy between a pair of substrates. A first step of performing a rubbing process by forming a horizontal alignment film in a region corresponding to a peripheral portion of the pixel portion on a substrate, and a method for manufacturing a liquid crystal device including a plurality of pixel portions; And a second step of forming a vertical alignment film in a region corresponding to the pixel portion on the substrate.
このような方法により、上述した液晶装置を簡便且つ確実に製造することが可能となる。つまり、画素部の周辺部に対応する領域に水平配向膜を選択的に形成してラビング処理を施す一方、画素部に対応する領域に垂直配向膜を選択的に形成するものとすれば、電圧無印加時に画素部の液晶を垂直配向させつつ、電圧印加時には画素部の液晶を、画素周辺部に形成された配向膜の方位角方向に沿って傾倒させることが可能となるのである。 With such a method, the above-described liquid crystal device can be easily and reliably manufactured. That is, if the horizontal alignment film is selectively formed in the region corresponding to the peripheral portion of the pixel portion and the rubbing process is performed, the vertical alignment film is selectively formed in the region corresponding to the pixel portion. The liquid crystal in the pixel portion can be vertically aligned when no voltage is applied, and the liquid crystal in the pixel portion can be tilted along the azimuth direction of the alignment film formed in the peripheral portion of the pixel when a voltage is applied.
ここで、前記第1工程は、液滴吐出法により前記水平配向膜を前記画素部の周辺部に選択的に配置する工程と、配置した水平配向膜にラビング処理を行う工程とを含むものとすることができる。また、前記第2工程は、液滴吐出法により前記垂直配向膜を前記画素部に選択的に配置する工程を含むものとすることができる。このような液滴吐出法により水平配向膜又は垂直配向膜を配置するものとすれば、画素部の周辺部又は画素部に対する各配向膜の選択的形成を一層簡便且つ確実に実現することが可能となる。 Here, the first step includes a step of selectively disposing the horizontal alignment film on a peripheral portion of the pixel portion by a droplet discharge method and a step of performing a rubbing process on the disposed horizontal alignment film. Can do. Further, the second step may include a step of selectively disposing the vertical alignment film on the pixel portion by a droplet discharge method. If a horizontal alignment film or a vertical alignment film is arranged by such a droplet discharge method, selective formation of each alignment film on the periphery of the pixel portion or the pixel portion can be realized more easily and reliably. It becomes.
また、本発明の液晶装置は、例えば液晶テレビや携帯電話等の電子機器の表示画面、パソコンのモニタ、液晶プロジェクタの光変調装置として用いることができる。このような用途に用いることで表示特性に優れた電子機器を提供することが可能となる。また、その液晶装置を上記製造方法により製造することで、上述した電子機器を安価に提供することが可能となる。 The liquid crystal device of the present invention can be used as a light modulation device for a display screen of an electronic device such as a liquid crystal television or a mobile phone, a monitor of a personal computer, or a liquid crystal projector. By using it for such an application, it is possible to provide an electronic device having excellent display characteristics. Further, by manufacturing the liquid crystal device by the above manufacturing method, the above-described electronic device can be provided at low cost.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, in order to make each layer and each member the size which can be recognized on drawing, the scale is varied for every layer and each member.
[液晶装置]
以下に示す本実施形態の液晶装置は、スイッチング素子としてTFT(Thin-Film Transistor)素子を用いたアクティブマトリクス型の透過型液晶装置である。
[Liquid Crystal Device]
The liquid crystal device of the present embodiment described below is an active matrix transmissive liquid crystal device using a TFT (Thin-Film Transistor) element as a switching element.
図1は本実施形態の透過型液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画素におけるスイッチング素子、信号線等の等価回路図である。図2はデータ線、走査線、画素電極等が形成されたTFTアレイ基板の相隣接する複数の画素群の構造を示す平面図である。図3は本実施形態の透過型液晶装置について素子領域の断面図であって、図2のA−A’線断面図である。また、図4は本実施形態の透過型液晶装置について複数の画素領域を模式的に示す断面図である。なお、図3及び図4においては、図示上側が光入射側、図示下側が視認側(観察者側)である場合について図示している。 FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of switching elements, signal lines, and the like in a plurality of pixels arranged in a matrix that constitutes an image display region of the transmissive liquid crystal device of this embodiment. FIG. 2 is a plan view showing the structure of a plurality of pixel groups adjacent to each other on a TFT array substrate on which data lines, scanning lines, pixel electrodes and the like are formed. FIG. 3 is a cross-sectional view of the element region of the transmissive liquid crystal device of this embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 2. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a plurality of pixel regions in the transmissive liquid crystal device of this embodiment. 3 and 4, the upper side in the drawing is the light incident side, and the lower side in the drawing is the viewing side (observer side).
本実施形態の透過型液晶装置において、図1に示すように、画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画素には、画素電極9と当該画素電極9への通電制御を行うためのスイッチング素子であるTFT素子30がそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線6aが当該TFT素子30のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画像信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線6aに対してグループ毎に供給される。
In the transmissive liquid crystal device according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, a plurality of pixels arranged in a matrix that constitutes an image display region are subjected to energization control for the
また、走査線3aがTFT素子30のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線3aに対して走査信号G1、G2、…、Gmが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極9はTFT素子30のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるTFT素子30を一定期間だけオンすることにより、データ線6aから供給される画像信号S1、S2、…、Snを所定のタイミングで書き込む。
In addition, the
画素電極9を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークすることを防止するために、画素電極9と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70が付加されている。
A predetermined level of image signals S1, S2,..., Sn written to the liquid crystal via the
次に、図2に基づいて、本実施形態の透過型液晶装置の平面構造について説明する。図2に示すように、TFTアレイ基板上に、インジウム錫酸化物(以下、「ITO」と略す)等の透明導電性材料からなる矩形状の画素電極9(点線部9Aにより輪郭を示す)が複数、マトリクス状に設けられており、画素電極9の縦横の境界に各々沿ってデータ線6a、走査線3a及び容量線3bが設けられている。本実施形態において、各画素電極9及び各画素電極9を囲むように配設されたデータ線6a、走査線3a、容量線3b等が形成された領域が画素であり、マトリクス状に配置された各画素毎に表示を行うことが可能な構造になっている。
Next, the planar structure of the transmissive liquid crystal device of this embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, a rectangular pixel electrode 9 (outlined by a dotted
データ線6aは、TFT素子30を構成する例えばポリシリコン膜からなる半導体層1aのうち、後述のソース領域にコンタクトホール5を介して電気的に接続されており、画素電極9は、半導体層1aのうち、後述のドレイン領域にコンタクトホール8を介して電気的に接続されている。また、半導体層1aのうち、後述のチャネル領域(図中左上がりの斜線の領域)に対向するように走査線3aが配置されており、走査線3aはチャネル領域に対向する部分でゲート電極として機能する。
The
容量線3bは、走査線3aに沿って略直線状に伸びる本線部(すなわち、平面的に見て、走査線3aに沿って形成された第1領域)と、データ線6aと交差する箇所からデータ線6aに沿って前段側(図中上向き)に突出した突出部(すなわち、平面的に見て、データ線6aに沿って延設された第2領域)とを有する。そして、図2中、右上がりの斜線で示した領域には、複数の第1遮光膜11aが設けられている。
The
次に、図3及び図4に基づいて、本実施形態の透過型液晶装置の断面構造について説明する。なお、図4ではスイッチング素子等の一部の構成要素を図面の視認性を考慮して省略してある。図3及び図4に示すように、本実施形態の透過型液晶装置においては、TFTアレイ基板(液晶装置用基板)10と、これに対向配置される対向基板(液晶装置用基板)20との間に液晶層50が挟持されている。液晶層50は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなるもので、当該透過型液晶装置は垂直配向モードの表示装置である。
Next, a cross-sectional structure of the transmissive liquid crystal device of this embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 4, some components such as switching elements are omitted in view of the visibility of the drawing. As shown in FIGS. 3 and 4, in the transmissive liquid crystal device of the present embodiment, a TFT array substrate (liquid crystal device substrate) 10 and a counter substrate (liquid crystal device substrate) 20 disposed opposite thereto are provided. A
TFTアレイ基板10は、石英等の透光性材料からなる基板本体10Aとその液晶層50側表面に形成された画素電極9、配向膜40を主体として構成されており、対向基板20はガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体20Aとその液晶層50側表面に形成された共通電極21、配向膜60とを主体として構成されている。また、図3に示すように、TFTアレイ基板10において、基板本体10Aの液晶層50側表面には画素電極9が設けられ、各画素電極9に隣接する位置に、各画素電極9をスイッチング制御する画素スイッチング用TFT素子30が設けられている。
The
画素スイッチング用TFT素子30は、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有しており、走査線3a、当該走査線3aからの電界によりチャネルが形成される半導体層1aのチャネル領域1a’、走査線3aと半導体層1aとを絶縁するゲート絶縁膜2、データ線6a、半導体層1aの低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1c、半導体層1aの高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eを備えている。
The pixel switching
また、上記走査線3a上、ゲート絶縁膜2上を含む基板本体10A上には、高濃度ソース領域1dへ通じるコンタクトホール5、及び高濃度ドレイン領域1eへ通じるコンタクトホール8が開孔した第2層間絶縁膜4が形成されている。つまり、データ線6aは、第2層間絶縁膜4を貫通するコンタクトホール5を介して高濃度ソース領域1dに電気的に接続されている。さらに、データ線6a上及び第2層間絶縁膜4上には、高濃度ドレイン領域1eへ通じるコンタクトホール8が開孔した第3層間絶縁膜7が形成されている。つまり、高濃度ドレイン領域1eは、第2層間絶縁膜4及び第3層間絶縁膜7を貫通するコンタクトホール8を介して画素電極9に電気的に接続されている。
Further, a
また、本実施形態では、ゲート絶縁膜2を走査線3aに対向する位置から延設して誘電体膜として用い、半導体膜1aを延設して第1蓄積容量電極1fとし、さらにこれらに対向する容量線3bの一部を第2蓄積容量電極とすることにより、蓄積容量70が構成されている。
Further, in this embodiment, the
TFTアレイ基板10の基板本体10Aの液晶層50側表面において、各画素スイッチング用TFT素子30が形成された領域には、TFTアレイ基板10を透過し、TFTアレイ基板10の図示下面(TFTアレイ基板10と空気との界面)で反射されて、液晶層50側に戻る戻り光が、少なくとも半導体層1aのチャネル領域1a’及び低濃度ソース、ドレイン領域1b、1cに入射することを防止するための第1遮光膜11aが設けられている。また、第1遮光膜11aと画素スイッチング用TFT素子30との間には、画素スイッチング用TFT素子30を構成する半導体層1aを第1遮光膜11aから電気的に絶縁するための第1層間絶縁膜12が形成されている。さらに、図2に示したように、TFTアレイ基板10に第1遮光膜11aを設けるのに加えて、コンタクトホール13を介して第1遮光膜11aは、前段あるいは後段の容量線3bに電気的に接続するように構成されている。
On the surface of the
また、TFTアレイ基板10の液晶層50側、すなわち、画素電極9及び第3層間絶縁膜7上には配向膜40が形成されている。配向膜40は、電圧無印加時における液晶層50内の液晶分子の配向を制御するものであって、ここでは図4に示すように、所定領域毎に異なる配向機能を具備した構成となっている。
An
具体的には、配向膜40は、画素電極9が形成された領域である画素部Xに主に配設された垂直配向膜41と、画素部Xの境界を形成する非画素部Yに主に配設された水平配向膜42とから構成されている。さらに詳細には、水平配向膜42は、非画素部Y(画素電極9が形成されていない領域)と、画素部Xの周縁の一部とからなる画素周辺部に対して形成されており、垂直配向膜41は、当該水平配向膜42が形成された画素周辺部によって囲まれる領域に形成されている。
Specifically, the
このような構成により、画素部Xの液晶は主に垂直配向膜41に基づいて基板10に対して垂直に配向する一方、非画素部Yの液晶は主に水平配向膜42に基づいて基板10に対して水平に配向する。なお、水平配向膜42は所定の方位角を備えたプレチルトを具備しており、ポリイミド膜のラビング処理したものから構成されている。また、垂直配向膜41は、その基本骨格は水平配向膜の形成材料のポリイミドであるが、その側鎖に長鎖アルキル基や剛直な平面構造を有する官能基が導入されたものから構成されており、ラビング処理は施されていない。したがって、画素周辺部において液晶層50を構成する液晶分子は、電圧無印加状態で所定の方位角方向にプレチルトを具備する一方、画素周辺部よりも内側領域において液晶層50を構成する液晶分子は、電圧無印加状態でプレチルト角が略0°となる。
With such a configuration, the liquid crystal of the pixel portion X is aligned vertically to the
他方、対向基板20には、基板本体20Aの液晶層50側表面であって、データ線6a、走査線3a、画素スイッチング用TFT素子30の形成領域に対向する領域、すなわち各画素部の開口領域以外の領域に、入射光が画素スイッチング用TFT素子30の半導体層1aのチャネル領域1a’や低濃度ソース領域1b、低濃度ドレイン領域1cに侵入することを防止するための第2遮光膜23が設けられている。
On the other hand, the
さらに、第2遮光膜23が形成された基板本体20Aの液晶層50側には、その略全面に渡って、ITO等からなる共通電極21が形成され、その液晶層50側には配向膜60が形成されている。配向膜60は、TFTアレイ基板10側に形成された配向膜40と同様、垂直配向膜61及び水平配向膜62から構成されている。
Furthermore, the
具体的に、配向膜40と同様に、画素電極9が形成された領域である画素部Xに主に配設された垂直配向膜61と、画素部Xの境界を形成する非画素部Yに主に配設された水平配向膜62とから構成されている。さらに詳細には、水平配向膜62は、非画素部Y(画素電極9が形成されていない領域)と、画素部Xの周縁の一部とからなる画素周辺部に対して形成されており、垂直配向膜61は、当該水平配向膜62が形成された画素周辺部によって囲まれる領域に形成されている。
Specifically, similar to the
このような構成の配向膜40,60を具備する本実施形態の液晶装置においては、画素周辺部の内側領域(画素部Xの周縁を除いた内側領域(例えば画素部Xの周縁0%〜10%(好ましくは1%〜10%)を除く領域))ではノンラビングの状態であるが、電圧印加時には画素周辺部(非画素部Y及び画素部Xの周縁(例えば画素部Xの周縁0%〜10%(好ましくは1%〜10%)))のラビングされた水平配向膜42に影響されて、当該水平配向膜42が形成する方位角方向に沿って液晶分子を傾倒させることが可能となる。したがって、初期状態(電圧無印加状態)でプレチルト角が実質0°であることによる高コントラスト、電圧印加状態で液晶分子の傾倒方向が揃うことによる高透過率、及びディスクリネーションの発生防止に起因する高品位表示の実現が可能となる。
In the liquid crystal device according to the present embodiment having the
つまり、図5に示すように電圧印加に伴って液晶分子が配向することとなる。まず、初期配向状態(電圧無印加状態)では、図5(a)に示すように、主に画素電極9が形成された画素部Xでは液晶分子51bが基板10Aに対して垂直に配向する一方、非画素部Yでは液晶分子51aが所定の方位角方向にプレチルトを有した状態で基板10Aに対して水平に配向する。
That is, as shown in FIG. 5, the liquid crystal molecules are aligned with the application of voltage. First, in the initial alignment state (voltage non-application state), as shown in FIG. 5A, in the pixel portion X where the
この状態から電圧を印加すると、図5(b)に示すように、画素部Xの液晶分子51bは傾倒するが、この場合、非画素部Yの液晶分子51aの方位角方向に影響されて、当該方位角方向に沿って傾倒することとなる。したがって、画素部X内において液晶分子51bの傾倒方向は一律となり、図5(c)に示すように、ディスクリネーションラインが形成されることはない。
When a voltage is applied from this state, as shown in FIG. 5B, the
なお、従来のように基板10,20の内面に垂直配向膜を全面ベタ状に形成した場合には、液晶分子は図6に示すような配向挙動を示す。つまり、電圧無印加状態では全ての領域において液晶分子51は基板10Aに対して垂直に配向する一方(図6(a))、電圧を印加すると液晶分子51は傾倒するが、傾倒方向は一律とはならず(図6(b))、ディスクリネーションDが生じることとなる(図6(c))。
When the vertical alignment film is formed on the entire inner surface of the
また、本実施形態では、表示に寄与する画素部Xでは主にラビング処理を施していない垂直配向膜42,62により構成されているため、従来のようにラビング処理を行った場合に膜表面に形成される筋に起因した表示品位の低下が生じることがなく、液晶装置の表示品位の向上が図られている。
Further, in the present embodiment, the pixel portion X that contributes to the display is mainly composed of the
次に、本実施形態の液晶装置の製造方法について説明する。
まず、TFTアレイ基板10を作成する。
ここでは、ガラス等からなる透光性の基板10Aを用意し、これに第1遮光膜11a、第1層間絶縁膜12、半導体層1a、各種配線3a,3b,6a、絶縁膜4,7、画素電極9等を公知の方法で形成する。続いて、画素電極9を含む第3層間絶縁膜7上に配向膜40を形成する。
Next, a method for manufacturing the liquid crystal device of this embodiment will be described.
First, the
Here, a light-transmitting
具体的には、図7に示すような工程を経て配向膜40が形成される。なお、図7においては基板10Aと画素電極9との間に形成される絶縁膜7等の記載を省略してある。また、図7には基板10Aと基板20Aの双方を示しているが、各基板は別工程で作成されるもので、ここでは基板10Aに着目して説明する。
Specifically, the
まず、画素電極9を形成した基板10Aに対して(図7(a))、非画素部Yと画素部Xの周縁とからなる画素周辺部に水平配向膜42を形成する。具体的には、水平配向膜42を構成する材料(水平配向膜形成材料)を所定の溶媒に溶解ないし分散させて液状組成物を作成し、これをインクジェット装置等の液滴吐出装置を用いた液滴吐出法により、上記画素周辺部に定点配置させる(図7(b))。そして、定点配置させた液状組成物を乾燥させて、目的の水平配向膜42を得るものとしている。なお、本実施形態では水平配向膜形成材料としてポリイミドを用いている。
First, the
次に、図7(c)に示すようにラビング布58をローラに巻きつけたラビング処理装置により、上記水平配向膜42に対してラビング処理を施す。その後、水平配向膜42によって囲まれた領域、すなわち画素部Xの周辺部を除いた領域に垂直配向膜41を形成する(図7(d))。ここでは、水平配向膜42を形成した場合と同様、垂直配向膜41を構成する材料(垂直配向膜形成材料)を所定の溶媒に溶解ないし分散させて液状組成物を作成し、これをインクジェット装置等の液滴吐出装置を用いた液滴吐出法により、上記水平配向膜42によって囲まれた領域に定点配置させる(図7(d))。そして、定点配置させた液状組成物を乾燥させて、目的の垂直配向膜41を得るものとしている。なお、本実施形態では垂直配向膜形成材料としてポリイミドを用いており、その側鎖に長鎖アルキル基や剛直な平面構造を有する官能基が導入されている。また、当該垂直配向膜41にはラビング処理は施さない。
以上のような配向膜形成工程を経て、TFTアレイ基板10が作成される。
Next, as shown in FIG. 7C, a rubbing process is performed on the
The
一方、上述したTFTアレイ基板10とは別に対向基板20も作成する。ここでも、基板20Aを用意した後、TFTアレイ基板10の作成と同様の方法を用いて、当該基板20A上に遮光膜23や対向電極21を形成するとともに、さらに図7を参照して上述した方法を用いて水平配向膜62及び垂直配向膜61からなる配向膜60を形成し、対向基板20を得るものとしている。
On the other hand, a
その後、TFTアレイ基板10と対向基板20とをシール剤を介して貼り合わせ、さらにシール剤に形成した液晶注入口から誘電異方性が負の液晶(ネガ型液晶材料)を注入して液晶パネルとする。また、パネル両側に偏光板をクロスニコル状態で貼り合せ、所定の配線を接続して、本実施形態の液晶装置を製造するものとしている。
このように本実施形態の液晶装置の製造方法では、配向膜形成工程において水平配向膜42及び垂直配向膜41を液滴吐出法により所定領域に定点配置するものとしているため、上記実施形態の液晶装置を簡便且つ確実に製造することが可能とされている。
Thereafter, the
As described above, in the method of manufacturing the liquid crystal device according to this embodiment, the
なお、本実施形態では、水平配向膜42(62)と垂直配向膜41(61)とを別々に形成するものとしているが、例えば水平配向膜42(62)を形成する部分に段差を設けた後、水平配向膜42(62)及び垂直配向膜41(61)を同時に形成し、ラビング処理を両膜全体に施すものとしても良い。この場合、水平配向膜42(62)が形成された部分に段差が形成されているため、当該水平配向膜42(62)が垂直配向膜41(61)に対して一段高い位置に形成されることとなり、垂直配向膜41(61)に対するラビング処理は相対的に弱く、チルト角は殆ど付与されないこととなる。 In this embodiment, the horizontal alignment film 42 (62) and the vertical alignment film 41 (61) are formed separately. For example, a step is provided in a portion where the horizontal alignment film 42 (62) is formed. Thereafter, the horizontal alignment film 42 (62) and the vertical alignment film 41 (61) may be formed at the same time, and a rubbing process may be applied to both the films. In this case, since the step is formed in the portion where the horizontal alignment film 42 (62) is formed, the horizontal alignment film 42 (62) is formed at a position higher than the vertical alignment film 41 (61). That is, the rubbing process for the vertical alignment film 41 (61) is relatively weak, and the tilt angle is hardly given.
また、本実施形態では、水平配向膜42(62)に対して方位角を備えたプレチルトを具備させるために、ポリイミド膜にラビング処理を施したものを水平配向膜42(62)としているが、例えばSiO2に代表される無機材料(無機酸化物)を斜方蒸着により形成した斜方蒸着膜や、同じく無機材料(無機酸化物)をイオンビームスパッタ(IBS)法により形成したIBS膜を水平配向膜42(62)とすることも可能である。この場合は、画素部Xのみならず、非画素部Yにおいてもラビングレスの配向膜が形成されることとなる。 Further, in this embodiment, in order to provide a pretilt having an azimuth angle with respect to the horizontal alignment film 42 (62), a polyimide film that has been rubbed is used as the horizontal alignment film 42 (62). For example, an obliquely deposited film formed by oblique deposition of an inorganic material (inorganic oxide) typified by SiO 2 , or an IBS film formed by forming an inorganic material (inorganic oxide) by ion beam sputtering (IBS) is used horizontally. The alignment film 42 (62) can also be used. In this case, a rubbing-less alignment film is formed not only in the pixel portion X but also in the non-pixel portion Y.
以上、本発明の一実施形態としての液晶装置及びその製造方法を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、且つ当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。
例えば、本実施形態では、TFT素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、TFD(Thin-Film Diode)素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置やパッシブマトリクス型液晶装置等にも適用可能である。また、本実施形態では、透過型液晶装置についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射型や半透過反射型の液晶装置にも適用可能である。このように、本発明は、いかなる構造の液晶装置にも適用することができる。
As described above, the liquid crystal device and the manufacturing method thereof as one embodiment of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to this, and the description of each claim is made without departing from the scope described in each claim. The present invention is not limited to the wording, and the range can be easily replaced by those skilled in the art, and improvements based on the knowledge normally possessed by those skilled in the art can be appropriately added.
For example, in the present embodiment, only an active matrix type liquid crystal device using a TFT element has been described, but the present invention is not limited to this, and an active matrix type liquid crystal using a TFD (Thin-Film Diode) element is used. The present invention can also be applied to a device, a passive matrix liquid crystal device, and the like. In the present embodiment, only the transmissive liquid crystal device has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a reflective or transflective liquid crystal device. Thus, the present invention can be applied to a liquid crystal device having any structure.
[電子機器]
上記実施の形態の液晶装置を備えた電子機器の例について説明する。
図8(a)は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図8(a)において、符号500は携帯電話本体を示し、符号501は上記実施形態の液晶装置を用いた液晶表示部を示している。
[Electronics]
Examples of electronic devices including the liquid crystal device of the above embodiment will be described.
FIG. 8A is a perspective view showing an example of a mobile phone. In FIG. 8A,
図8(b)は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図8(b)において、符号600は情報処理装置、符号601はキーボードなどの入力部、符号603は情報処理装置本体、符号602は上記実施形態の液晶装置を用いた液晶表示部を示している。
FIG. 8B is a perspective view illustrating an example of a portable information processing apparatus such as a word processor or a personal computer. In FIG. 8B,
図8(c)は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図8(c)において、符号700は時計本体を示し、符号701は上記実施形態の液晶装置を用いた液晶表示部を示している。
FIG. 8C is a perspective view showing an example of a wristwatch type electronic device. In FIG. 8C,
このように図8に示す電子機器は、表示部に上述の本発明の一例たる液晶装置を適用したものであるので、例えばラビング処理を施したときのようなラビング筋が表示される不具合がなく、高コントラストで品質の高い表示を長期に渡って維持することが可能な表示装置となる。 As described above, since the electronic apparatus shown in FIG. 8 uses the above-described liquid crystal device as an example of the present invention for the display unit, there is no problem that rubbing streaks are displayed, for example, when a rubbing process is performed. Thus, a display device capable of maintaining a high-contrast and high-quality display for a long time is obtained.
[投射型表示装置]
次に、上記実施形態の液晶装置を光変調手段として備えた投射型表示装置(プロジェクタ)の構成について、図9を参照して説明する。図9は、上記実施形態の液晶装置を光変調装置として用いた投射型表示装置の要部を示す概略構成図である。図9において、810は光源、813、814はダイクロイックミラー、815、816、817は反射ミラー、818は入射レンズ、819はリレーレンズ、820は出射レンズ、822、823、824は液晶光変調装置、825はクロスダイクロイックプリズム、826は投写レンズを示す。
[Projection type display device]
Next, a configuration of a projection display device (projector) including the liquid crystal device according to the above embodiment as a light modulation unit will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a main part of a projection display device using the liquid crystal device of the above embodiment as a light modulation device. 9, 810 is a light source, 813 and 814 are dichroic mirrors, 815, 816 and 817 are reflection mirrors, 818 is an incident lens, 819 is a relay lens, 820 is an exit lens, 822, 823 and 824 are liquid crystal light modulators,
光源810はメタルハライド等のランプ811とランプの光を反射するリフレクタ812とからなる。青色光、緑色光反射のダイクロイックミラー813は、光源810からの光束のうちの赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー817で反射されて、上述の本発明の一例たる液晶装置を備えた赤色光用液晶光変調装置822に入射される。
The
一方、ダイクロイックミラー813で反射された色光のうち緑色光は緑色光反射のダイクロイックミラー814によって反射され、上述の本発明の一例たる液晶装置を備えた緑色光用液晶光変調装置823に入射される。なお、青色光は第2のダイクロイックミラー814も透過する。青色光に対しては、光路長が緑色光、赤色光と異なるのを補償するために、入射レンズ818、リレーレンズ819、出射レンズ820を含むリレーレンズ系からなる導光手段821が設けられ、これを介して青色光が上述の本発明の一例たる液晶装置を備えた青色光用液晶光変調装置824に入射される。
On the other hand, of the color light reflected by the
各光変調装置により変調された3つの色光はクロスダイクロイックプリズム825に入射する。このプリズムは4つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投写光学系である投写レンズ826によってスクリーン827上に投写され、画像が拡大されて表示される。
The three color lights modulated by the respective light modulation devices are incident on the cross
上記構造を有する投射型表示装置は、上述の本発明の一例たる液晶装置を備えたものであるので、例えばラビング処理を施したときのようなラビング筋が表示される不具合がなく、高コントラストで品質の高い表示を長期に渡って維持することが可能な表示装置となる。 Since the projection display device having the above-described structure includes the liquid crystal device as an example of the present invention described above, for example, there is no problem that a rubbing streak is displayed as in the case of performing a rubbing process, and the contrast is high. A display device capable of maintaining a high-quality display over a long period of time.
10…TFTアレイ基板、20…対向基板、10A,20A…基板本体、40,60…配向膜、41,61…垂直配向膜、42,62…水平配向膜、50…液晶層
DESCRIPTION OF
Claims (10)
複数の画素部を備え、
前記基板の液晶層側には配向膜が形成されてなり、
前記配向膜が、前記画素部の液晶を配向させる垂直配向膜と、前記画素部の周辺部の液晶を配向させ且つ所定の方位角を備えたプレチルトを具備する水平配向膜とからなることを特徴とする液晶装置。 A liquid crystal device in which a liquid crystal layer composed of a liquid crystal having an initial alignment state of vertical alignment and a negative dielectric anisotropy is sandwiched between a pair of substrates,
A plurality of pixel portions,
An alignment film is formed on the liquid crystal layer side of the substrate,
The alignment film is composed of a vertical alignment film for aligning the liquid crystal in the pixel portion and a horizontal alignment film for aligning the liquid crystal in the peripheral portion of the pixel portion and having a pretilt with a predetermined azimuth angle. A liquid crystal device.
基板上の前記画素部の周辺部に対応する領域に水平配向膜を形成してラビング処理を行う第1工程と、
前記基板上の前記画素部に対応する領域に垂直配向膜を形成する第2工程と、を具備することを特徴とする液晶装置の製造方法。 A liquid crystal device comprising a plurality of pixel portions, in which a liquid crystal layer composed of a liquid crystal having an initial alignment state of vertical alignment and negative dielectric anisotropy is sandwiched between a pair of substrates,
A first step of performing a rubbing process by forming a horizontal alignment film in a region corresponding to a peripheral portion of the pixel portion on the substrate;
And a second step of forming a vertical alignment film in a region corresponding to the pixel portion on the substrate.
An electronic apparatus comprising the liquid crystal device according to claim 1.
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