JP2009258425A - Method for manufacturing liquid crystal display device - Google Patents

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Takahiro Sasaki
貴啓 佐々木
Kunihiro Tashiro
国広 田代
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the occurrence of luminance irregularity due to dispersion of pretilt angles in a PSA type liquid crystal display device. <P>SOLUTION: A method for manufacturing a liquid crystal display device includes: a step of binding a pair of substrates to each other with a predetermined interval through a seal material; a step of injecting a liquid crystal material containing a photopolymerizable compound into a space surrounded by the pair of substrates and the seal material by a vacuum injection method; and a step of polymerizing the photopolymerizable compound by irradiating the liquid crystal material with light to form an alignment maintaining layer. The step of injecting the liquid crystal material includes a first injection step of injecting a liquid crystal material containing the photopolymerizable compound at a first concentration C<SB>1</SB>and a second injection step of injecting a liquid crystal material containing the photopolymerizable compound at a second concentration C<SB>2</SB>higher than the first concentration C<SB>1</SB>after the first injection process. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶表示装置の製造方法に関し、特に、PSA方式の液晶表示装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device, and more particularly to a method for manufacturing a PSA type liquid crystal display device.

液晶表示装置は、液晶層に印加される電圧の大きさに応じて液晶分子の配向方向が変化することを利用して表示を行う。液晶層に電圧が印加されていない状態における液晶分子の配向方向(「プレチルト方向」と呼ばれる。)は、従来、配向膜によって規定されていた。例えばTN(ツイストネマチック)モードの液晶表示装置では、ラビング処理が施された水平配向膜によって、液晶分子のプレチルト方向が規定されていた。   A liquid crystal display device performs display by utilizing the change in the orientation direction of liquid crystal molecules in accordance with the magnitude of a voltage applied to a liquid crystal layer. The alignment direction (referred to as “pretilt direction”) of liquid crystal molecules in a state where no voltage is applied to the liquid crystal layer has been conventionally defined by the alignment film. For example, in a TN (twisted nematic) mode liquid crystal display device, the pretilt direction of liquid crystal molecules is defined by a horizontal alignment film that has been subjected to rubbing treatment.

プレチルト方向は、プレチルト方位とプレチルト角とによって表される。プレチルト方位は、電圧が印加されていない液晶層内における液晶分子の配向方向を示すベクトルのうち、液晶層面内(基板面内)における成分を指す。また、プレチルト角は、配向膜と液晶分子との成す角であり、主に配向膜材料と液晶材料との組み合わせによって決まる。TNモードの液晶表示装置では、液晶層を介して対向する一対の配向膜によって規定されるプレチルト方位は互いに直交するように設定され、プレチルト角は1°〜5°程度である。   The pretilt direction is represented by a pretilt azimuth and a pretilt angle. The pretilt azimuth refers to a component in the liquid crystal layer plane (in the substrate plane) among vectors indicating the alignment direction of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer to which no voltage is applied. The pretilt angle is an angle formed by the alignment film and the liquid crystal molecules, and is determined mainly by a combination of the alignment film material and the liquid crystal material. In the TN mode liquid crystal display device, the pretilt azimuths defined by the pair of alignment films facing each other through the liquid crystal layer are set to be orthogonal to each other, and the pretilt angle is about 1 ° to 5 °.

近年、液晶分子のプレチルト方向を制御する技術として、PSA(Polymer Sustained Alignment)方式が開発された。PSA方式は、例えば特許文献1および2に開示されている。PSA方式では、液晶材料中に少量の光重合性化合物(例えば光重合性モノマー)を混入しておき、液晶セルを組み立てた後、液晶層に所定の電圧を印加した状態で光重合性化合物に光(典型的には紫外線)を照射し、生成される重合体によって、液晶分子のプレチルト方向を制御する。重合体が生成されるときの液晶分子の配向状態が、電圧を取り去った後(電圧を印加しない状態)においても維持(記憶)される。従って、PSA方式は、液晶層に形成される電界等を制御することによって、液晶分子のプレチルト方位およびプレチルト角を調整することができるという利点を有している。また、PSA方式はラビング処理を必要としないので、特に、ラビング処理によってプレチルト方向を制御することが難しい垂直配向型の液晶層を形成するのに適している。   In recent years, a PSA (Polymer Sustained Alignment) system has been developed as a technique for controlling the pretilt direction of liquid crystal molecules. The PSA method is disclosed in Patent Documents 1 and 2, for example. In the PSA method, a small amount of a photopolymerizable compound (for example, a photopolymerizable monomer) is mixed in a liquid crystal material, and after assembling a liquid crystal cell, a predetermined voltage is applied to the liquid crystal layer. Light (typically ultraviolet rays) is irradiated, and the pretilt direction of the liquid crystal molecules is controlled by the produced polymer. The alignment state of the liquid crystal molecules when the polymer is generated is maintained (stored) even after the voltage is removed (a state where no voltage is applied). Therefore, the PSA method has an advantage that the pretilt azimuth and pretilt angle of the liquid crystal molecules can be adjusted by controlling the electric field formed in the liquid crystal layer. In addition, since the PSA method does not require rubbing, it is particularly suitable for forming a vertical alignment type liquid crystal layer in which it is difficult to control the pretilt direction by rubbing.

PSA方式の液晶表示装置を製造する際には、光重合性化合物を含む液晶材料を液晶セルに充填する必要がある。液晶材料の充填が行われる前の液晶セル(「空セル」とも呼ぶ。)は、一対の基板をシール材を介して所定の間隔で貼り合わせたものである。シール材は、表示領域の周辺に略矩形状に形成されており、このシール材と一対の基板によって囲まれた空間内に液晶材料が注入される。シール材の一辺には、液晶材料の注入を行うための注入口(開口部)が形成されている。   When manufacturing a PSA liquid crystal display device, it is necessary to fill a liquid crystal cell with a liquid crystal material containing a photopolymerizable compound. A liquid crystal cell (also referred to as “empty cell”) before being filled with a liquid crystal material is formed by bonding a pair of substrates at a predetermined interval with a sealant interposed therebetween. The sealing material is formed in a substantially rectangular shape around the display area, and a liquid crystal material is injected into a space surrounded by the sealing material and a pair of substrates. An injection port (opening) for injecting the liquid crystal material is formed on one side of the sealing material.

液晶材料の注入は、典型的には、空セル内の空間を真空状態に減圧した状態で行われる。このように真空下で液晶材料の注入を行う手法は、真空注入法と呼ばれる。液晶材料の注入後、シール材の注入口に封止材(例えば紫外線硬化性樹脂)が塗布され、この封止材を硬化させることによって液晶材料が封止される。
特開2002−357830号公報 特開2003−307720号公報
The liquid crystal material is typically injected in a state where the space in the empty cell is reduced to a vacuum state. Such a method of injecting a liquid crystal material under vacuum is called a vacuum injection method. After the liquid crystal material is injected, a sealing material (for example, an ultraviolet curable resin) is applied to the inlet of the sealing material, and the liquid crystal material is sealed by curing the sealing material.
JP 2002-357830 A JP 2003-307720 A

しかしながら、真空注入法により液晶材料を注入した場合、シール材の一辺、具体的には、注入口の形成されている辺に対向する辺の近傍においてプレチルト角が他の領域と異なってしまう。表示領域内でのこのようなプレチルト角のばらつきは、輝度むらの発生の原因となり、表示品位の低下をもたらす。図6に、真空注入法を用いて液晶材料が注入された液晶セルの中間調表示状態を示す。   However, when the liquid crystal material is injected by the vacuum injection method, the pretilt angle is different from that of the other region in one side of the sealing material, specifically, in the vicinity of the side facing the side where the injection port is formed. Such variations in the pretilt angle within the display area cause uneven brightness, resulting in a deterioration in display quality. FIG. 6 shows a halftone display state of a liquid crystal cell into which a liquid crystal material is injected using a vacuum injection method.

図6の写真に示す液晶セルでは、シール材(表示領域を包囲するように形成されている)の右側の辺に注入口が2つ設けられている。図6に示すように、表示領域の左側端部で他の領域に比べて輝度の高い領域(輝度浮き)が観察され、輝度むらが発生していることがわかる。   In the liquid crystal cell shown in the photograph of FIG. 6, two injection ports are provided on the right side of the sealing material (formed so as to surround the display region). As shown in FIG. 6, an area with higher luminance (luminance floating) than the other areas is observed at the left end of the display area, and it can be seen that uneven luminance occurs.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、PSA方式の液晶表示装置において、プレチルト角のばらつきに起因した輝度むらの発生を抑制することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to suppress occurrence of luminance unevenness due to variations in pretilt angles in a PSA liquid crystal display device.

本発明による液晶表示装置の製造方法は、互いに対向する一対の基板と、前記一対の基板間に設けられた液晶層と、前記液晶層を介して互いに対向する一対の電極と、前記一対の電極と前記液晶層との間にそれぞれ設けられた一対の配向膜と、前記一対の配向膜の前記液晶層側の表面のそれぞれに形成された光重合物から構成された配向維持層であって、前記液晶層に電圧を印加していないとき、前記液晶層の液晶分子のプレチルト方位を規定する配向維持層と、を有する液晶表示装置の製造方法であって、前記一対の基板をシール材を介して所定の間隔で貼り合わせる工程と、前記一対の基板および前記シール材で包囲された空間内に、光重合性化合物を含む液晶材料を真空注入法により注入する工程と、前記液晶材料に光を照射することによって、前記光重合性化合物を重合して前記配向維持層を形成する工程と、を包含し、前記液晶材料を注入する工程は、前記光重合性化合物を第1の濃度C1で含む前記液晶材料を注入する第1注入工程と、前記第1注入工程の後に、前記光重合性化合物を前記第1の濃度C1よりも高い第2の濃度C2で含む前記液晶材料を注入する第2注入工程と、を含む。 A method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention includes a pair of substrates facing each other, a liquid crystal layer provided between the pair of substrates, a pair of electrodes facing each other through the liquid crystal layer, and the pair of electrodes A pair of alignment films provided between the liquid crystal layer and a photopolymer formed on each of the liquid crystal layer side surfaces of the pair of alignment films, An alignment maintaining layer that defines a pretilt azimuth of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer when no voltage is applied to the liquid crystal layer, wherein the pair of substrates are interposed via a sealing material. A step of laminating at a predetermined interval, a step of injecting a liquid crystal material containing a photopolymerizable compound into the space surrounded by the pair of substrates and the sealing material by a vacuum injection method, and light to the liquid crystal material. Irradiating Therefore, by polymerizing the photopolymerizable compound includes a step of forming the alignment sustaining layer, the step of injecting the liquid crystal material, said liquid crystal comprising the photopolymerizable compound at a first concentration C 1 A first injection step of injecting a material, and a second injection of the liquid crystal material containing the photopolymerizable compound at a second concentration C 2 higher than the first concentration C 1 after the first injection step. And an injection step.

ある好適な実施形態において、前記第1の濃度C1および前記第2の濃度C2は、C2≧1.2C1の関係を満足する。 In a preferred embodiment, the first concentration C 1 and the second concentration C 2 satisfy a relationship of C 2 ≧ 1.2C 1 .

ある好適な実施形態において、前記第1の濃度C1および前記第2の濃度C2は、C2≦6C1の関係を満足する。 In a preferred embodiment, the first concentration C 1 and the second concentration C 2 satisfy a relationship of C 2 ≦ 6C 1 .

ある好適な実施形態において、前記光重合性化合物は、光重合性モノマーである。   In a preferred embodiment, the photopolymerizable compound is a photopolymerizable monomer.

ある好適な実施形態において、前記一対の配向膜のそれぞれは、垂直配向膜であって、前記液晶層は、負の誘電異方性を有する液晶分子を含む。   In a preferred embodiment, each of the pair of alignment films is a vertical alignment film, and the liquid crystal layer includes liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy.

本発明による液晶表示装置の製造方法では、液晶材料を注入する工程が、光重合性化合物の濃度が相対的に低い液晶材料を注入する第1注入工程と、第1注入工程の後に光重合性化合物の濃度が相対的に高い液晶材料を注入する第2注入工程とを含む。従って、注入のタイミング差(つまり酸素濃度の差)に起因した重合性の差を、光重合性化合物の濃度差によって相殺することができる。そのため、表示領域内のプレチルト角を均一化することができ、輝度むらの発生を抑制することができる。   In the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, the step of injecting the liquid crystal material includes a first injection step of injecting a liquid crystal material having a relatively low concentration of the photopolymerizable compound, and photopolymerization after the first injection step. And a second injection step of injecting a liquid crystal material having a relatively high compound concentration. Therefore, the difference in polymerization due to the difference in injection timing (that is, the difference in oxygen concentration) can be offset by the difference in concentration of the photopolymerizable compound. Therefore, the pretilt angle in the display area can be made uniform, and the occurrence of uneven brightness can be suppressed.

本願発明者は、上述したプレチルト角のばらつきの原因を究明した。その結果、プレチルト角のばらつきの原因は、真空注入法のプロセスに由来する重合性のばらつきにあることがわかった。   The inventor of the present application has investigated the cause of the variation in the pretilt angle described above. As a result, it was found that the cause of the variation in the pretilt angle was the variation in polymerizability resulting from the vacuum injection process.

真空注入法では、空セルに注入される液晶材料のうち、最初に注入される分は、後から注入される分に比べ、セル内の真空部分との接触時間が長い。また、光重合性化合物の重合は、酸素が存在することによって阻害される。つまり、光重合性化合物の重合性は、酸素濃度が高いほど低く、酸素濃度が低いほど高い。従って、空セル内に注入される液晶材料のうちの最初に注入される分に含まれる光重合性化合物は、後から注入される分に含まれる光重合性化合物よりも重合し易い状態であるといえる。そのため、最初に注入された分の液晶材料が最終的に位置する領域(つまりシール材の、注入口が形成されている辺に対向する辺の近傍)でプレチルト角が小さく、すなわち、電圧無印加状態における液晶分子の垂直方向(表示面法線方向)からの傾斜角度が大きくなってしまう。   In the vacuum injection method, of the liquid crystal material injected into the empty cell, the first injected portion has a longer contact time with the vacuum portion in the cell than the later injected portion. Further, the polymerization of the photopolymerizable compound is inhibited by the presence of oxygen. That is, the polymerizability of the photopolymerizable compound is lower as the oxygen concentration is higher and higher as the oxygen concentration is lower. Therefore, the photopolymerizable compound contained in the first liquid crystal material injected into the empty cell is more easily polymerized than the photopolymerizable compound contained in the later injected liquid crystal material. It can be said. Therefore, the pretilt angle is small in the region where the liquid crystal material that is initially injected is finally located (that is, in the vicinity of the side of the sealing material that faces the side where the injection port is formed), that is, no voltage is applied. The tilt angle from the vertical direction (display surface normal direction) of the liquid crystal molecules in the state becomes large.

そこで、本願発明者は、液晶材料に含まれる光重合性化合物の濃度が高いほどプレチルト角が小さくなることに着目し、その結果、本発明に想到した。本発明による液晶表示装置の製造方法では、光重合性化合物のこの特性を利用して、プレチルト角のばらつきの発生を抑制する。具体的には、本発明の製造方法では、液晶材料を注入する工程を、光重合性化合物の濃度が相対的に低い液晶材料を注入する工程と、その後に光重合性化合物の濃度が相対的に高い液晶材料を注入する工程とを含む複数段階で行う。従って、注入のタイミング差(酸素濃度の差)に起因した重合性の差を、光重合性化合物の濃度差によって相殺することができる。そのため、表示領域内のプレチルト角を均一化することができ、輝度むらの発生を抑制することができる。   Accordingly, the inventors of the present application focused on the fact that the pretilt angle becomes smaller as the concentration of the photopolymerizable compound contained in the liquid crystal material becomes higher, and as a result, the present inventors have come up with the present invention. In the manufacturing method of the liquid crystal display device according to the present invention, the occurrence of variation in the pretilt angle is suppressed by utilizing this characteristic of the photopolymerizable compound. Specifically, in the manufacturing method of the present invention, the step of injecting the liquid crystal material is performed by the step of injecting the liquid crystal material having a relatively low concentration of the photopolymerizable compound and the concentration of the photopolymerizable compound thereafter. And a step of injecting a high liquid crystal material into a plurality of stages. Therefore, the difference in polymerization due to the difference in injection timing (difference in oxygen concentration) can be offset by the difference in concentration of the photopolymerizable compound. Therefore, the pretilt angle in the display area can be made uniform, and the occurrence of uneven brightness can be suppressed.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.

[PSA方式の液晶表示装置の基本的な構成・動作原理]
まず、図1を参照しながら、PSA方式の液晶表示装置の基本的な構成および動作原理を説明する。図1は、本実施形態における液晶表示装置100が有する1つの画素の構造を模式的に示す断面図であり、図1(a)は黒表示状態(電圧無印加時)、図1(b)は白表示状態(電圧印加時)における液晶分子の配向状態を併せて示している。なお、ここでは、ノーマリブラック方式で表示を行う垂直配向(VA)モードの液晶表示装置100を例示するが、本発明はこれに限定されるものではない。
[Basic configuration and operation principle of PSA liquid crystal display]
First, a basic configuration and operation principle of a PSA liquid crystal display device will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of one pixel included in the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment. FIG. 1A is a black display state (when no voltage is applied), and FIG. Indicates the alignment state of the liquid crystal molecules in the white display state (when voltage is applied). Note that, here, a vertical alignment (VA) mode liquid crystal display device 100 that performs display in a normally black mode is exemplified, but the present invention is not limited thereto.

液晶表示装置100は、互いに対向する一対の基板(例えばガラス基板)11および21と、これらの外側に設けられクロスニコルに配置された一対の偏光板(不図示)とを有し、ノーマリブラック方式で表示を行う液晶表示装置である。液晶表示装置100の各画素は、一対の基板11および21の間に設けられた液晶層42と、液晶層42を介して互いに対向する画素電極12および対向電極22とを有している。液晶層42は、負の誘電異方性を有する液晶分子42aを含んでいる。   The liquid crystal display device 100 includes a pair of substrates (for example, glass substrates) 11 and 21 that face each other, and a pair of polarizing plates (not shown) that are provided outside these and disposed in crossed Nicols, and are normally black. It is a liquid crystal display device that performs display by a method. Each pixel of the liquid crystal display device 100 includes a liquid crystal layer 42 provided between the pair of substrates 11 and 21, and a pixel electrode 12 and a counter electrode 22 that face each other with the liquid crystal layer 42 interposed therebetween. The liquid crystal layer 42 includes liquid crystal molecules 42a having negative dielectric anisotropy.

画素電極12と液晶層42との間および対向電極22と液晶層42との間には、一対の垂直配向膜(不図示)が設けられている。垂直配向膜の液晶層42側の表面のそれぞれには、光重合物から構成された一対の配向維持層34aおよび34bが形成されている。配向維持層34aおよび34bは、液晶材料に予め混合しておいた光重合性化合物を、液晶セルを作製した後、液晶層42に電圧を印加した状態で重合することによって形成されたものである。   A pair of vertical alignment films (not shown) are provided between the pixel electrode 12 and the liquid crystal layer 42 and between the counter electrode 22 and the liquid crystal layer 42. A pair of alignment maintaining layers 34a and 34b made of a photopolymer is formed on each surface of the vertical alignment film on the liquid crystal layer 42 side. The alignment maintaining layers 34a and 34b are formed by polymerizing a photopolymerizable compound previously mixed with a liquid crystal material in a state where a voltage is applied to the liquid crystal layer 42 after a liquid crystal cell is produced. .

液晶分子42aは、光重合性化合物を重合するまでは垂直配向膜(不図示)によって配向規制されており、基板面に対して垂直に配向している。白表示電圧を印加すると、図1(b)に示すように、画素電極12のエッジ部に生じる斜め電界と、対向電極22の開口部22a近傍に生じる斜め電界とに従って所定の方向に傾斜した配向状態をとる。白表示電圧を印加した状態で形成された配向維持層34aおよび34bは、図1(a)に示すように、液晶層42に白表示電圧を印加した状態の液晶分子42aの配向を、電圧を取り去った後(電圧を印加しない状態)においても維持(記憶)するように作用する。   The liquid crystal molecules 42a are regulated by a vertical alignment film (not shown) until the photopolymerizable compound is polymerized, and are aligned perpendicular to the substrate surface. When a white display voltage is applied, as shown in FIG. 1 (b), the orientation is inclined in a predetermined direction according to the oblique electric field generated at the edge portion of the pixel electrode 12 and the oblique electric field generated near the opening 22a of the counter electrode 22. Take a state. As shown in FIG. 1A, the alignment maintaining layers 34a and 34b formed in a state where a white display voltage is applied are aligned with the liquid crystal molecules 42a in a state where a white display voltage is applied to the liquid crystal layer 42. It works to maintain (memorize) even after removal (a state where no voltage is applied).

なお、垂直配向膜に最近接している液晶分子42aは強いアンカリング作用を受けているので、電圧を印加した状態であっても、垂直配向膜の表面に対して略垂直に配向している。従って、垂直配向膜上に形成される配向維持層34aおよび34bによって固定される液晶分子42aは、図1(a)に模式的に示したように垂直方向から僅か(1°〜5°)に傾いた程度(プレチルト角で表現すると85°〜89°)であり、図1(a)と図1(b)とを比較すればわかるように、配向維持層34aおよび34bによって固定される液晶分子42aの配向は電圧を印加してもほとんど変化することがない。   Since the liquid crystal molecules 42a closest to the vertical alignment film are subjected to a strong anchoring action, they are aligned substantially perpendicular to the surface of the vertical alignment film even when a voltage is applied. Accordingly, the liquid crystal molecules 42a fixed by the alignment maintaining layers 34a and 34b formed on the vertical alignment film are slightly (1 ° to 5 °) from the vertical direction as schematically shown in FIG. Liquid crystal molecules fixed by the alignment maintaining layers 34a and 34b, as shown in FIG. 1 (a) and FIG. 1 (b). The orientation of 42a hardly changes even when a voltage is applied.

本実施形態における液晶表示装置100は、配向維持層34aおよび34bを有するので、図1(a)に示すように、電圧無印加時においても、所定の方向にプレチルトした配向状態を呈する。このときの配向状態は、図1(b)に示す白表示状態(電圧印加時)の液晶分子42aの配向状態と整合するものである。その結果、配向の安定性や応答特性が向上する。   Since the liquid crystal display device 100 in this embodiment includes the alignment maintaining layers 34a and 34b, as shown in FIG. 1A, the liquid crystal display device 100 exhibits an alignment state pretilted in a predetermined direction even when no voltage is applied. The alignment state at this time is consistent with the alignment state of the liquid crystal molecules 42a in the white display state (when voltage is applied) shown in FIG. As a result, alignment stability and response characteristics are improved.

ここでは、液晶分子42aの配向方向を制御するために対向電極22に開口部(導電層が存在しない部分)22aを形成した例を示したが、配向維持層34aおよび34bを形成するときの液晶分子42aの配向方向を制御する方法はこれに限定されるものではない。例えば、開口部22aに代えて対向電極22上に突起を設けてもよい。画素電極12にエッジ部に形成される斜め電界による配向規制力と、対向電極22に形成された開口部22aまたは対向電極22上に設けられた突起による配向規制力とを組み合わせて用いることにより、例えば軸対称配向(放射状傾斜配向)を呈する液晶ドメインを形成することができる。軸対称配向の液晶ドメインが形成される垂直配向モードは、CPA(Continuous Pinwheel Alignment)モードと呼ばれる。CPAモードは、例えば特開2002−202511号公報に開示されている。また、垂直配向モードとしては、特許文献1に記載されているようなMVA(Multi-domain Vertical Alignment)モードも知られており、MVAモードに用いられる配向規制構造(電極上に設けた突起や電極に形成されたスリットなど)を用いてもよい。MVAモードでは、液晶分子42aの配向方位が異なる4つの液晶ドメインが形成される。   Here, an example is shown in which the opening 22a (portion where no conductive layer is present) 22a is formed in the counter electrode 22 in order to control the alignment direction of the liquid crystal molecules 42a. However, the liquid crystal when forming the alignment maintaining layers 34a and 34b is shown. The method for controlling the orientation direction of the molecules 42a is not limited to this. For example, a protrusion may be provided on the counter electrode 22 instead of the opening 22a. By using a combination of the alignment regulation force due to the oblique electric field formed at the edge portion of the pixel electrode 12 and the alignment regulation force due to the projections provided on the opening 22a or the counter electrode 22 formed in the counter electrode 22, For example, a liquid crystal domain exhibiting an axially symmetric alignment (radially inclined alignment) can be formed. A vertical alignment mode in which liquid crystal domains with axial symmetry alignment are formed is called a CPA (Continuous Pinwheel Alignment) mode. The CPA mode is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-202511. Further, as the vertical alignment mode, an MVA (Multi-domain Vertical Alignment) mode as described in Patent Document 1 is also known, and an alignment regulation structure (projections and electrodes provided on the electrodes) used in the MVA mode is known. Or a slit formed on the substrate may be used. In the MVA mode, four liquid crystal domains having different orientation directions of the liquid crystal molecules 42a are formed.

[液晶表示装置の製造方法]
次に、図2および図3を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置100の製造方法を説明する。
[Method for manufacturing liquid crystal display device]
Next, a method for manufacturing the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、画素電極12および垂直配向膜が設けられた基板11と、対向電極22および垂直配向膜が設けられた基板21とを用意する。これらの基板11および21は、公知の種々の方法により作製することができる。   First, the substrate 11 provided with the pixel electrode 12 and the vertical alignment film and the substrate 21 provided with the counter electrode 22 and the vertical alignment film are prepared. These substrates 11 and 21 can be produced by various known methods.

次に、図2(a)に示すように、一対の基板11および21をシール材50を介して所定の間隔で貼り合わせ、空セル70’を作製する。シール材50は、典型的には、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂から形成されている。シール材50は、貼り合わせを行う前に基板11および21の一方上に塗布されており、貼り合わせ後に硬化される。また、シール材50は、図3に示すように、略矩形状に形成されており、その一辺に液晶材料を注入するための複数の注入口51を含んでいる。なお、ここでは2つの注入口51を例示しているが、注入口51の数はこれに限定されるものではない。   Next, as shown in FIG. 2A, the pair of substrates 11 and 21 are bonded to each other at a predetermined interval via the sealing material 50, thereby producing an empty cell 70 '. The sealing material 50 is typically formed from a thermosetting resin or a photocurable resin. The sealing material 50 is applied on one of the substrates 11 and 21 before bonding, and is cured after bonding. Moreover, as shown in FIG. 3, the sealing material 50 is formed in a substantially rectangular shape, and includes a plurality of inlets 51 for injecting a liquid crystal material on one side thereof. In addition, although the two inlets 51 are illustrated here, the number of the inlets 51 is not limited to this.

続いて、図2(b)に示すように、一対の基板11および21とシール材50で包囲された空間(図2(a)および図3中に示した空間S)内に真空注入法により液晶材料を注入することによって、液晶層42を含む液晶セル70が得られる。この工程において注入される液晶材料は、光重合性化合物を含んでいる。光重合性化合物としては、アクリレート基、メタクリレート基やビニル基などのラジカル重合が可能な官能基を有するモノマーまたはオリゴマーを用いることが好ましい。反応性の観点から、アクリレート基またはメタクリレート基を有するものがさらに好ましく、そのなかでも多官能のものが好ましい。また、光重合性化合物として液晶骨格を有するものを用いることによって液晶分子42aの配向をより安定に維持することができる。特に、特許文献2に記載されている環構造または縮環構造にアクリレート基またはメタクリレート基が直接結合したものが好ましい。また、この注入工程は、後に詳述するように、複数段階(二段階)で行われる。なお、ここでは図示しないが、シール材50の注入口51は、液晶材料の注入後に封止材(例えば光硬化性樹脂)によって封止される。   Subsequently, as shown in FIG. 2 (b), a space (space S shown in FIG. 2 (a) and FIG. 3) surrounded by the pair of substrates 11 and 21 and the sealing material 50 is vacuum-injected. By injecting the liquid crystal material, the liquid crystal cell 70 including the liquid crystal layer 42 is obtained. The liquid crystal material injected in this step contains a photopolymerizable compound. As the photopolymerizable compound, it is preferable to use a monomer or oligomer having a functional group capable of radical polymerization such as an acrylate group, a methacrylate group or a vinyl group. From the viewpoint of reactivity, those having an acrylate group or a methacrylate group are more preferable, and among them, a polyfunctional one is preferable. Further, by using a photopolymerizable compound having a liquid crystal skeleton, the alignment of the liquid crystal molecules 42a can be maintained more stably. In particular, those in which an acrylate group or a methacrylate group is directly bonded to the ring structure or condensed ring structure described in Patent Document 2 are preferable. Moreover, this injection | pouring process is performed in multiple steps (two steps) so that it may explain in full detail later. Although not shown here, the injection port 51 of the sealing material 50 is sealed with a sealing material (for example, a photocurable resin) after the liquid crystal material is injected.

次に、図2(c)に示すように、液晶材料(液晶層42)に光(典型的には紫外線)を照射することによって、光重合性化合物を重合して配向維持層34aおよび34bを形成する。液晶層42への光の照射は、液晶層42に所定の電圧(典型的には白表示電圧以上の電圧)が印加された状態で行われる。電圧印加により対向電極22と画素電極12との間に生成される電界によって、液晶分子42aは所定の配向状態をとる。この状態で光の照射により光重合性化合物が重合することによって、垂直配向膜上に、液晶分子42aの配向状態を固定する配向維持層34aおよび34bが形成される。配向維持層34aおよび34bを形成するための上述した一連の工程を「PSA処理」と呼ぶことがある。   Next, as shown in FIG. 2C, the liquid crystal material (liquid crystal layer 42) is irradiated with light (typically ultraviolet rays), thereby polymerizing the photopolymerizable compound to form alignment maintaining layers 34a and 34b. Form. Light irradiation to the liquid crystal layer 42 is performed in a state where a predetermined voltage (typically a voltage equal to or higher than the white display voltage) is applied to the liquid crystal layer 42. The liquid crystal molecules 42a take a predetermined alignment state by an electric field generated between the counter electrode 22 and the pixel electrode 12 by voltage application. In this state, the photopolymerizable compound is polymerized by light irradiation, whereby the alignment maintaining layers 34a and 34b for fixing the alignment state of the liquid crystal molecules 42a are formed on the vertical alignment film. The above-described series of steps for forming the alignment sustaining layers 34a and 34b may be referred to as “PSA treatment”.

その後、液晶セル70に、一対の偏光板や必要に応じて位相差板を貼り付けることにより、液晶表示装置100が完成する。   Then, a liquid crystal display device 100 is completed by attaching a pair of polarizing plates and, if necessary, a retardation plate to the liquid crystal cell 70.

[液晶材料注入工程]
続いて、液晶材料の注入工程をより具体的に説明する。
[Liquid crystal material injection process]
Next, the liquid crystal material injection process will be described more specifically.

本実施形態における製造方法では、液晶材料の注入工程は、光重合性化合物を所定の濃度(以下では第1の濃度と呼ぶ。)で含む液晶材料を注入する第1注入工程と、第1注入工程の後に、光重合性化合物を第1の濃度よりも高い濃度(以下では第2の濃度と呼ぶ。)で含む液晶材料を注入する第2注入工程とを含んでいる。   In the manufacturing method according to this embodiment, the liquid crystal material injection step includes a first injection step of injecting a liquid crystal material containing a photopolymerizable compound at a predetermined concentration (hereinafter referred to as a first concentration), and a first injection. After the step, a second injection step of injecting a liquid crystal material containing the photopolymerizable compound at a concentration higher than the first concentration (hereinafter referred to as a second concentration) is included.

図4および図5を参照しながら、第1注入工程および第2注入工程の具体例を説明する。   Specific examples of the first injection process and the second injection process will be described with reference to FIGS.

液晶材料の注入に先立って、図4(a)に示すように、それぞれ液晶材料41Aおよび41Bを収容する2つの液晶皿81Aおよび81Bと、空セル70’とをチャンバ80内に配置し、チャンバ80内を排気して真空状態にする。一方の液晶皿81Aに収容されている液晶材料41Aは、相対的に低い第1の濃度で光重合性モノマーを含み、他方の液晶皿81Bに収容されている液晶材料41Bは、相対的に高い第2の濃度で光重合性モノマーを含んでいる。ここでは、空セル70’として、12.1型WXGAのサイズのものを用いる。なお、図示していないが、チャンバ80内には、空セル70’および/または液晶皿81A、81Bを移動させるための機構が設けられている。   Prior to the injection of the liquid crystal material, as shown in FIG. 4 (a), two liquid crystal dishes 81A and 81B for accommodating the liquid crystal materials 41A and 41B, respectively, and an empty cell 70 ′ are arranged in the chamber 80, and the chamber The inside of 80 is evacuated to a vacuum state. The liquid crystal material 41A accommodated in one liquid crystal dish 81A contains a photopolymerizable monomer at a relatively low first concentration, and the liquid crystal material 41B accommodated in the other liquid crystal dish 81B is relatively high. It contains a photopolymerizable monomer at a second concentration. Here, a 12.1 type WXGA size cell is used as the empty cell 70 '. Although not shown, a mechanism for moving the empty cell 70 ′ and / or the liquid crystal dishes 81 </ b> A and 81 </ b> B is provided in the chamber 80.

まず、図4(b)に示すように、モノマー濃度の低い液晶材料41A(左側の液晶皿81Aに収容されている液晶材料)に空セル70’の端部を浸漬し、シール材50の注入口51から液晶材料41Aを注入する。ここでは、モノマー濃度(第1の濃度)を0.1重量%とする。   First, as shown in FIG. 4B, the end of the empty cell 70 ′ is immersed in a liquid crystal material 41A having a low monomer concentration (a liquid crystal material accommodated in the left liquid crystal dish 81A), and the sealing material 50 is poured. The liquid crystal material 41A is injected from the inlet 51. Here, the monomer concentration (first concentration) is 0.1% by weight.

次に、チャンバ80内を大気圧状態に戻した後(所要時間は3分程度)、図5(a)に示すように、モノマー濃度の高い液晶材料41B(右側の液晶皿81Bに収容されている液晶材料)に空セル70’の端部を浸漬し、シール材50の注入口51から液晶材料41Bを注入する。ここでは、モノマー濃度(第2の濃度)を0.3重量%とする。   Next, after the chamber 80 is returned to the atmospheric pressure state (required time is about 3 minutes), as shown in FIG. 5A, the liquid crystal material 41B having a high monomer concentration (contained in the right liquid crystal plate 81B). The end of the empty cell 70 ′ is immersed in the liquid crystal material), and the liquid crystal material 41 B is injected from the injection port 51 of the sealing material 50. Here, the monomer concentration (second concentration) is 0.3% by weight.

引き続いて、図5(b)に示すように液晶材料41Bの注入を継続し、空セル70’内全面に液晶材料が充填されるまで注入を行う。このようにして、2段階の液晶材料の注入が完了する。   Subsequently, as shown in FIG. 5B, the liquid crystal material 41B is continuously injected until the entire surface of the empty cell 70 'is filled with the liquid crystal material. In this way, the two-stage liquid crystal material injection is completed.

上述したように、本実施形態における製造方法では、液晶材料を注入する工程が、光重合性化合物を第1の濃度で含む液晶材料41Aを注入する第1注入工程と、第1注入工程の後に光重合性化合物を第1の濃度よりも高い第2の濃度で含む液晶材料41Bを注入する第2注入工程とを含んでいる。図5(b)に示すように、空セル70’に最初に注入される液晶材料41Aは、光重合性化合物の濃度(モノマー濃度)が相対的に低く、また、空セル70’内の真空部分に接触する時間が長いために酸素濃度も相対的に低い。これに対し、後続して注入される液晶材料41Bは、光重合性化合物の濃度(モノマー濃度)が相対的に高く、また、空セル70’内の真空部分にほとんど接触しないために酸素濃度も相対的に高い。従って、注入のタイミング差(酸素濃度の差)に起因した重合性の差が、光重合性化合物の濃度差によって相殺される。そのため、表示領域内のプレチルト角を均一化することができ、輝度むらの発生を抑制することができる。   As described above, in the manufacturing method according to the present embodiment, the step of injecting the liquid crystal material includes the first injection step of injecting the liquid crystal material 41A containing the photopolymerizable compound at the first concentration, and the first injection step. And a second injection step of injecting a liquid crystal material 41B containing a photopolymerizable compound at a second concentration higher than the first concentration. As shown in FIG. 5B, the liquid crystal material 41A initially injected into the empty cell 70 ′ has a relatively low concentration of the photopolymerizable compound (monomer concentration), and the vacuum in the empty cell 70 ′. The oxygen concentration is relatively low due to the long contact time with the part. On the other hand, the liquid crystal material 41B injected subsequently has a relatively high concentration (monomer concentration) of the photopolymerizable compound, and also hardly contacts the vacuum part in the empty cell 70 '. Relatively high. Therefore, the difference in polymerization due to the difference in injection timing (oxygen concentration difference) is offset by the difference in concentration of the photopolymerizable compound. Therefore, the pretilt angle in the display area can be made uniform, and the occurrence of uneven brightness can be suppressed.

なお、第1注入工程における光重合性化合物の濃度(第1の濃度)および第2注入工程における光重合性化合物の濃度(第2の濃度)は、ここで例示した数値に限定されるものではなく、第1の濃度に比べて第2の濃度が高ければよい。ただし、プレチルト角のばらつきを十分に抑制するためには、第1の濃度と第2の濃度との差がある程度以上大きいことが好ましい。具体的には、第1の濃度をC1(重量%)、第2の濃度をC2(重量%)とすると、第1の濃度C1および第2の濃度C2は、C2≧1.2C1の関係を満足することが好ましい。つまり、第2の濃度C2は、第1の濃度C1の1.2倍以上であることが好ましい。ただし、光重合性化合物の濃度差がプレチルト角に与える影響が、酸素濃度差がプレチルト角に与える影響を上回ってしまうことを避ける観点からは、第1の濃度C1と第2の濃度C2との差は大きすぎないことが好ましく、具体的には、第1の濃度C1および第2の濃度C2は、C2≦6C1の関係を満足することが好ましい。つまり、第2の濃度C2は、第1の濃度C1の6倍以下であることが好ましい。 In addition, the density | concentration (1st density | concentration) of the photopolymerizable compound in a 1st injection | pouring process and the density | concentration (2nd density | concentration) of a photopolymerizable compound in a 2nd injection | pouring process are not limited to the numerical value illustrated here. However, it is sufficient that the second concentration is higher than the first concentration. However, in order to sufficiently suppress the variation in the pretilt angle, it is preferable that the difference between the first density and the second density be large to some extent. Specifically, assuming that the first concentration is C 1 (wt%) and the second concentration is C 2 (wt%), the first concentration C 1 and the second concentration C 2 are C 2 ≧ 1. it is preferable to satisfy the relationship of .2C 1. In other words, the second concentration C 2 is preferably 1.2 times or more the first concentration C 1 . However, from the viewpoint of avoiding the influence of the concentration difference of the photopolymerizable compound on the pretilt angle from exceeding the influence of the oxygen concentration difference on the pretilt angle, the first concentration C 1 and the second concentration C 2 are used. It is preferable that the difference is not too large. Specifically, it is preferable that the first concentration C 1 and the second concentration C 2 satisfy the relationship of C 2 ≦ 6C 1 . That is, the second concentration C 2 is preferably 6 times or less of the first concentration C 1 .

また、第1注入工程において注入される液晶材料41Aの量Q1が空セル70’に注入される液晶材料の総量Qに占める割合Q1/Qは、特に限定されるものではない。ただし、表示領域端部での輝度浮きを十分に抑制するためには、Q1/Q≧0.01であることが好ましい。ただし、Q1/Qが大きすぎると、真空部分にほとんど接触しないにもかかわらず光重合性化合物の濃度が低い領域が存在することになり、その領域ではプレチルト角が大きくなりすぎてしまう(つまり液晶分子42aの垂直方向に対する傾斜角度が十分に大きくない)ことがあるので、Q1/Q≦0.05であることが好ましい。 Further, the ratio Q 1 / Q of the amount Q 1 of the liquid crystal material 41A injected in the first injection step to the total amount Q of the liquid crystal material injected into the empty cell 70 ′ is not particularly limited. However, it is preferable that Q 1 /Q≧0.01 in order to sufficiently suppress the brightness floating at the edge of the display area. However, if Q 1 / Q is too large, there is a region where the concentration of the photopolymerizable compound is low even though it is hardly in contact with the vacuum part, and the pretilt angle becomes too large in that region (that is, Since the tilt angle of the liquid crystal molecules 42a with respect to the vertical direction may not be sufficiently large), it is preferable that Q 1 /Q≦0.05.

本発明によると、PSA方式の液晶表示装置において、プレチルト角のばらつきに起因した輝度むらの発生を抑制することができる。本発明は、種々の表示モードの液晶表示装置の製造に好適に用いられ、CPAモードやMVAモードなどの垂直配向モードの液晶表示装置の製造に特に好適に用いられる。   According to the present invention, in a PSA liquid crystal display device, it is possible to suppress the occurrence of luminance unevenness due to variations in pretilt angles. The present invention is preferably used for manufacturing liquid crystal display devices of various display modes, and particularly preferably for manufacturing liquid crystal display devices of vertical alignment modes such as CPA mode and MVA mode.

本発明の好適な実施形態における液晶表示装置100の1つの画素の構造を模式的に示す断面図であり、(a)は黒表示状態(電圧無印加時)、(b)は白表示状態(電圧印加時)における液晶分子の配向状態を示す図である。2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of one pixel of the liquid crystal display device 100 according to a preferred embodiment of the present invention, where (a) is a black display state (when no voltage is applied), and (b) is a white display state ( It is a figure which shows the orientation state of a liquid crystal molecule in the time of voltage application. (a)、(b)および(c)は、液晶表示装置100の製造工程を模式的に示す断面図である。(A), (b) and (c) are sectional drawings which show typically the manufacturing process of the liquid crystal display device 100. FIG. 液晶表示装置100の製造に用いられる空セルを模式的に示す平面図である。4 is a plan view schematically showing an empty cell used for manufacturing the liquid crystal display device 100. FIG. (a)および(b)は、空セル内への液晶材料の注入工程を模式的に示す図である。(A) And (b) is a figure which shows typically the injection | pouring process of the liquid-crystal material in an empty cell. (a)および(b)は、空セル内への液晶材料の注入工程を模式的に示す図である。(A) And (b) is a figure which shows typically the injection | pouring process of the liquid-crystal material in an empty cell. 輝度むらが発生している液晶セルを示す写真である。It is a photograph which shows the liquid crystal cell which the brightness nonuniformity has generate | occur | produced.

符号の説明Explanation of symbols

11、21 基板
12 画素電極
22 対向電極
22a 開口部
34a、34b 配向維持層
41A、41B 液晶材料
42 液晶層
42a 液晶分子
50 シール材
51 注入口
70 液晶セル
70’ 空セル
80 チャンバ
81A、81B 液晶皿
100 液晶表示装置
11, 21 Substrate 12 Pixel electrode 22 Counter electrode 22a Opening 34a, 34b Orientation maintaining layer 41A, 41B Liquid crystal material 42 Liquid crystal layer 42a Liquid crystal molecule 50 Sealing material 51 Inlet 70 Liquid crystal cell 70 'Empty cell 80 Chamber 81A, 81B Liquid crystal dish 100 Liquid crystal display device

Claims (5)

互いに対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に設けられた液晶層と、
前記液晶層を介して互いに対向する一対の電極と、
前記一対の電極と前記液晶層との間にそれぞれ設けられた一対の配向膜と、
前記一対の配向膜の前記液晶層側の表面のそれぞれに形成された光重合物から構成された配向維持層であって、前記液晶層に電圧を印加していないとき、前記液晶層の液晶分子のプレチルト方位を規定する配向維持層と、を有する液晶表示装置の製造方法であって、
前記一対の基板をシール材を介して所定の間隔で貼り合わせる工程と、
前記一対の基板および前記シール材で包囲された空間内に、光重合性化合物を含む液晶材料を真空注入法により注入する工程と、
前記液晶材料に光を照射することによって、前記光重合性化合物を重合して前記配向維持層を形成する工程と、
を包含し、
前記液晶材料を注入する工程は、
前記光重合性化合物を第1の濃度C1で含む前記液晶材料を注入する第1注入工程と、
前記第1注入工程の後に、前記光重合性化合物を前記第1の濃度C1よりも高い第2の濃度C2で含む前記液晶材料を注入する第2注入工程と、を含む液晶表示装置の製造方法。
A pair of substrates facing each other;
A liquid crystal layer provided between the pair of substrates;
A pair of electrodes facing each other through the liquid crystal layer;
A pair of alignment films respectively provided between the pair of electrodes and the liquid crystal layer;
An alignment maintaining layer composed of a photopolymer formed on each of the liquid crystal layer side surfaces of the pair of alignment films, and when no voltage is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer An alignment maintaining layer that defines the pretilt azimuth of the liquid crystal display device,
Bonding the pair of substrates at a predetermined interval via a sealing material;
Injecting a liquid crystal material containing a photopolymerizable compound into the space surrounded by the pair of substrates and the sealing material by a vacuum injection method;
Irradiating the liquid crystal material with light to polymerize the photopolymerizable compound to form the alignment maintaining layer; and
Including
The step of injecting the liquid crystal material includes
A first injection step of injecting the liquid crystal material containing the photopolymerizable compound at a first concentration C 1 ;
And a second injection step of injecting the liquid crystal material containing the photopolymerizable compound at a second concentration C 2 higher than the first concentration C 1 after the first injection step. Production method.
前記第1の濃度C1および前記第2の濃度C2は、C2≧1.2C1の関係を満足する請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法。 2. The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the first concentration C 1 and the second concentration C 2 satisfy a relationship of C 2 ≧ 1.2C 1 . 前記第1の濃度C1および前記第2の濃度C2は、C2≦6C1の関係を満足する請求項1または2に記載の液晶表示装置の製造方法。 3. The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the first concentration C 1 and the second concentration C 2 satisfy a relationship of C 2 ≦ 6C 1 . 前記光重合性化合物は、光重合性モノマーである請求項1から3のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。   The method for producing a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the photopolymerizable compound is a photopolymerizable monomer. 前記一対の配向膜のそれぞれは、垂直配向膜であって、前記液晶層は、負の誘電異方性を有する液晶分子を含む、請求項1から4のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。   5. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein each of the pair of alignment films is a vertical alignment film, and the liquid crystal layer includes liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy. Method.
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