JP2010039332A - Liquid crystal device, and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一対の基板間の隙間を保持するスペーサを備えた液晶装置、この液晶装置を備えた電子機器に関する。 The present invention relates to a liquid crystal device including a spacer that holds a gap between a pair of substrates, and an electronic apparatus including the liquid crystal device.
上記スペーサを備えた液晶装置として、対向配置された一対の電極付き基板の間に液晶が挟持されるとともに、該一対の電極付き基板の内、少なくとも一方の基板上の任意の場所に固着配置されたスペーサと、光照射による配向処理が施された配向膜とを備えた液晶表示装置が知られている(特許文献1)。 As the liquid crystal device provided with the spacer, the liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates with electrodes arranged opposite to each other, and is fixedly disposed at any position on at least one of the pair of substrates with electrodes. A liquid crystal display device including a spacer and an alignment film subjected to alignment treatment by light irradiation is known (Patent Document 1).
上記液晶表示装置では、上記スペーサを非透過領域であるブラックマトリクス領域に形成している。配向膜が光照射により配向処理されるため、配向処理方法の1つであるラビング法に比べて、スペーサを起点とする配向ムラが生じないとしている。 In the liquid crystal display device, the spacer is formed in a black matrix region which is a non-transmissive region. Since the alignment film is subjected to alignment treatment by light irradiation, alignment unevenness starting from the spacer does not occur as compared with the rubbing method which is one of alignment processing methods.
一方、スペーサが格子状に配置された遮光手段(すなわち上記ブラックマトリクス領域)の幅方向の中心部から変位した位置に配置された液晶表示装置が知られている(特許文献2)。 On the other hand, a liquid crystal display device is known in which a spacer is disposed at a position displaced from the central portion in the width direction of a light shielding unit (that is, the black matrix region) in which the spacers are arranged in a grid pattern (Patent Document 2).
上記特許文献2の液晶表示装置では、ラビング法における上記スペーサを起点とする配向ムラをラビング影と呼び、ラビング影が遮光手段が設けられた領域内に収まるように、スペーサの位置を変位させている。また、この技術的な思想は、光配向処理を行う場合でも、光照射によりスペーサの影が生じるので有効であるとしている。
In the liquid crystal display device of
特許文献2にも記載されているように上記ラビング法によるラビング影は、ラビング部材が巻回されたラビングローラの回転方向と、ラビングローラと基板との相対移動方向とに生ずる。これに対して、光配向処理におけるスペーサの影は、光照射の条件、例えば光源の種類、照射方法など、どのような配向処理状態を現出させるかによって影の生じ方が異なる。したがって、ラビング影の生じ方と光配向処理におけるスペーサの影の生じ方とは、必ずしも同一ではない。ゆえに、光配向処理における適正なスペーサの配置を検討する必要があるという課題がある。
As described in
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例の液晶装置は、対向配置された第1の基板および第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板とにより狭持された液晶層と、前記第1の基板または前記第2の基板のいずれか一方において少なくとも画素領域を平面的に規定する遮光部と、前記第1の基板と前記第2の基板との間隔を保持する柱状スペーサと、前記第1の基板および前記第2の基板の前記液晶層に面する側に設けられ、光照射により配向処理された配向膜とを備え、前記柱状スペーサは、前記柱状スペーサと前記光照射による前記柱状スペーサの投影部とが前記遮光部が設けられた領域内に位置するように、前記遮光部に対する相対的な位置が前記投影部の投影方向に対して設定されていることを特徴とする。 Application Example 1 A liquid crystal device according to this application example includes a first substrate and a second substrate which are arranged to face each other, a liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate, A light-shielding portion that prescribes at least a pixel region in any one of the first substrate and the second substrate; a columnar spacer that holds a distance between the first substrate and the second substrate; An alignment film provided on a side of the first substrate and the second substrate facing the liquid crystal layer and subjected to alignment treatment by light irradiation, and the columnar spacer includes the columnar spacer and the columnar shape formed by the light irradiation. The relative position with respect to the light shielding part is set with respect to the projection direction of the projection part so that the projection part of the spacer is located within the region where the light shielding part is provided.
この構成によれば、光配向処理における光照射によって生ずる柱状スペーサの投影部の投影方向において遮光部に対する柱状スペーサの相対的な位置が設定される。したがって、配向膜上に投影された柱状スペーサの投影部において光照射量が不十分で液晶分子の配向規制力がないあるいは不十分でも、当該投影部は平面的に遮光部により確実に遮光される。ゆえに、柱状スペーサの投影部に起因する配向ムラが視認され難い液晶装置を提供することができる。 According to this configuration, the relative position of the columnar spacer with respect to the light shielding unit is set in the projection direction of the projection unit of the columnar spacer generated by light irradiation in the photo-alignment process. Therefore, even if the projection amount of the columnar spacer projected onto the alignment film has an insufficient amount of light irradiation and there is no or insufficient alignment regulating force of the liquid crystal molecules, the projection unit is surely shielded by the light shielding unit in a plane. . Therefore, it is possible to provide a liquid crystal device in which the alignment unevenness due to the projection portion of the columnar spacer is difficult to be visually recognized.
[適用例2]本適用例の他の液晶装置は、対向配置された第1の基板および第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板とにより狭持された液晶層と、前記第1の基板または前記第2の基板のいずれか一方において少なくとも画素領域を平面的に規定する遮光部と、前記第1の基板と前記第2の基板との間隔を保持する柱状スペーサと、前記第1の基板および前記第2の基板の前記液晶層に面する側に設けられ、光照射により配向処理された配向膜とを備え、前記遮光部は、前記柱状スペーサと前記光照射による前記柱状スペーサの投影部とが前記遮光部が設けられた領域内に位置するように、前記投影部の投影方向における前記遮光部の幅が、前記投影方向に沿った他の前記遮光部の幅よりも広く設定されていることを特徴とする。 Application Example 2 Another liquid crystal device according to this application example includes a first substrate and a second substrate that are arranged to face each other, and a liquid crystal layer that is sandwiched between the first substrate and the second substrate. A light-shielding portion for defining at least a pixel region in a planar manner on either the first substrate or the second substrate; and a columnar spacer for maintaining a distance between the first substrate and the second substrate; An alignment film provided on the first substrate and the second substrate facing the liquid crystal layer and subjected to alignment treatment by light irradiation, and the light shielding portion is formed by the columnar spacer and the light irradiation. The width of the light-shielding part in the projection direction of the projection part is the width of the other light-shielding part along the projection direction so that the projection part of the columnar spacer is located in the region where the light-shielding part is provided. It is characterized by being set wider than.
この構成によれば、柱状スペーサの投影部に対応して投影方向における遮光部の幅が他の部分に比べて広く設定されている。したがって、配向膜上に投影された柱状スペーサの投影部において光照射量が不十分で液晶分子の配向規制力がないあるいは不十分でも、当該投影部は他の部分よりも幅が投影方向に拡張された遮光部により確実に遮光される。ゆえに、柱状スペーサの投影部に起因する配向ムラが視認され難い液晶装置を提供することができる。 According to this structure, the width | variety of the light-shielding part in a projection direction is set widely compared with another part corresponding to the projection part of a columnar spacer. Therefore, even if the projection amount of the columnar spacer projected onto the alignment film is insufficient in the amount of light irradiation and there is no or insufficient alignment regulating force of the liquid crystal molecules, the projection portion expands in the projection direction more than the other portions. The light shielding portion is surely shielded from light. Therefore, it is possible to provide a liquid crystal device in which the alignment unevenness due to the projection portion of the columnar spacer is difficult to be visually recognized.
[適用例3]上記適用例の液晶装置において、前記画素領域は、格子状に設けられた前記遮光部により平面的に規定され、前記投影部の投影方向に前記遮光部の幅を広くした部分は、前記遮光部の交差部に対応して設けられており、他の交差部における前記投影方向に沿った前記遮光部の幅よりも広いとしてもよい。
この構成によれば、格子状に設けられた遮光部の交差部に柱状スペーサを配置し、柱状スペーサの投影部の投影方向に当該遮光部の幅が拡張されている。交差部は少なくとも交差する2方向に遮光部が存在するため、交差部の拡張に伴う画素領域の開口率の低下をより少なくできる。すなわち、開口率の低下に起因する駆動特性の劣化を抑制できる。
Application Example 3 In the liquid crystal device according to the application example described above, the pixel area is planarly defined by the light shielding portion provided in a lattice shape, and the width of the light shielding portion is widened in the projection direction of the projection unit Are provided corresponding to the intersections of the light-shielding parts, and may be wider than the width of the light-shielding parts along the projection direction at other intersections.
According to this configuration, the columnar spacers are arranged at the intersections of the light shielding portions provided in a lattice shape, and the width of the light shielding portions is expanded in the projection direction of the projection portions of the columnar spacers. Since the light-shielding portions exist at least in the two intersecting directions, the intersection portion can further reduce the decrease in the aperture ratio of the pixel region due to the expansion of the intersection portion. That is, it is possible to suppress the deterioration of the drive characteristics due to the decrease in the aperture ratio.
[適用例4]上記適用例の液晶装置において、前記投影部の投影方向に前記遮光部の幅を広くした部分は、画素を駆動制御するスイッチング素子が設けられた領域を含んでいるとしてもよい。
この構成によれば、画素領域に画素を駆動するスイッチング素子を設けた場合、スイッチング素子が設けられた領域は、基本的に光学的な液晶分子の配向制御に寄与しない。このような配向制御に寄与しない領域内に柱状スペーサの投影部が位置するように柱状スペーサを配置すれば、柱状スペーサの投影部に起因する配向ムラの影響をより少なくすることができる。
Application Example 4 In the liquid crystal device according to the application example described above, the portion where the width of the light-shielding portion is widened in the projection direction of the projection unit may include a region where a switching element for driving and controlling pixels is provided. .
According to this configuration, when a switching element for driving a pixel is provided in the pixel region, the region in which the switching element is provided basically does not contribute to optical alignment control of liquid crystal molecules. If the columnar spacers are arranged so that the projections of the columnar spacers are located in a region that does not contribute to the alignment control, the influence of the alignment unevenness due to the projections of the columnar spacers can be reduced.
[適用例5]上記適用例の液晶装置において、前記投影部は、前記柱状スペーサに対して照射された光が前記柱状スペーサにより遮光された本影部と、前記柱状スペーサに対する前記光の照射角度分布や回折により生ずる半影部とを有し、前記柱状スペーサと少なくとも前記本影部とが前記遮光部が設けられた領域内に位置するように、前記遮光部に対する前記柱状スペーサの相対的な位置が前記本影部の投影方向に対して設定されている、または前記本影部の投影方向における前記遮光部の幅が、前記投影方向に沿った他の前記遮光部の幅よりも広く設定されていることが好ましい。
この構成によれば、光配向処理において配向膜に光照射がされない柱状スペーサの本影部の投影方向において、遮光部に対する柱状スペーサの相対的な位置が設定される、あるいは柱状スペーサが配置された遮光部の幅が他の部分に比べて広く設定される。言い換えれば、必要以上に遮光部の幅が広くなることを防ぐことができる。すなわち、柱状スペーサの投影部に起因する配向ムラの影響を低減しつつ遮光部の幅を適正化することができる。
Application Example 5 In the liquid crystal device according to the application example, the projection unit includes a main shadow part in which light irradiated to the columnar spacer is shielded by the columnar spacer, and an irradiation angle of the light to the columnar spacer. The columnar spacer is formed relative to the light shielding portion so that the columnar spacer and at least the main shadow portion are located in a region where the light shielding portion is provided. The position is set with respect to the projection direction of the main shadow portion, or the width of the light shielding portion in the projection direction of the main shadow portion is set wider than the width of the other light shielding portions along the projection direction. It is preferable that
According to this configuration, the relative position of the columnar spacer with respect to the light shielding portion is set or the columnar spacer is arranged in the projection direction of the main shadow portion of the columnar spacer in which the alignment film is not irradiated with light in the photoalignment process. The width of the light shielding portion is set wider than that of other portions. In other words, it is possible to prevent the width of the light shielding portion from becoming wider than necessary. That is, it is possible to optimize the width of the light shielding portion while reducing the influence of the alignment unevenness caused by the projection portion of the columnar spacer.
[適用例6]上記適用例の液晶装置において、前記投影部は、前記柱状スペーサに対して照射された光が前記柱状スペーサにより遮光された本影部と、前記柱状スペーサに対する前記光の照射角度分布や回折により生ずる半影部とを有し、前記柱状スペーサと前記本影部および前記半影部が前記遮光部が設けられた領域内に位置するように、前記遮光部に対する前記柱状スペーサの相対的な位置が前記本影部および前記半影部の投影方向に対して設定されている、または前記本影部および前記半影部の投影方向における前記遮光部の幅が、前記投影方向に沿った他の前記遮光部の幅よりも広く設定されているとしてもよい。
この構成によれば、本影部と半影部とに亘る柱状スペーサの投影部に起因する配向ムラの影響を最小限に留めることができる。
Application Example 6 In the liquid crystal device according to the application example, the projection unit includes a main shadow part in which light irradiated to the columnar spacer is shielded by the columnar spacer, and an irradiation angle of the light to the columnar spacer. The columnar spacer is formed by a distribution or diffraction, and the columnar spacer with respect to the light shielding portion is positioned such that the columnar spacer, the main shadow portion, and the penumbrading portion are located in a region where the light shielding portion is provided. The relative position is set with respect to the projection direction of the main shadow part and the penumbra part, or the width of the light shielding part in the projection direction of the main shadow part and the penumbra part is in the projection direction. It may be set wider than the width of the other light shielding portion along the line.
According to this configuration, it is possible to minimize the influence of the alignment unevenness caused by the projection part of the columnar spacer extending over the main shadow part and the penumbra part.
[適用例7]本適用例の電子機器は、上記適用例の液晶装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、光配向処理に伴う柱状スペーサの投影部に起因する配向ムラの影響が低減され、安定した光学特性を有する液晶装置を備えた電子機器を提供することができる。
Application Example 7 An electronic apparatus according to this application example includes the liquid crystal device according to the application example described above.
According to this configuration, it is possible to provide an electronic apparatus including a liquid crystal device having stable optical characteristics in which the influence of alignment unevenness due to the projection portion of the columnar spacer accompanying the optical alignment treatment is reduced.
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings to be used are appropriately enlarged or reduced so that the part to be described can be recognized.
(実施形態1)
<液晶装置>
まず、本実施形態の液晶装置について図1〜図4を参照して説明する。図1は液晶装置の構成を示す概略図であり、同図(a)は正面図、同図(b)は同図(a)のH−H’線で切った断面図である。
(Embodiment 1)
<Liquid crystal device>
First, the liquid crystal device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1A and 1B are schematic views showing the configuration of a liquid crystal device. FIG. 1A is a front view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line HH ′ in FIG.
図1(a)および(b)に示すように、本実施形態の液晶装置100は、第1の基板としての素子基板10と、第2の基板としての対向基板20と、これらの基板によって挟持された液晶層50とを有する。
素子基板10は対向基板20よりも一回り大きく、両基板は、シール材52を介して接合され、その隙間に液晶が封入されて液晶層50を構成している。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
The
同図(a)に示すように、素子基板10の1辺部に沿ってデータ線駆動回路101が設けられ、これに電気的に接続された複数の端子部102が配列している。該1辺部と直交し互いに対向する他の2辺部には、該2辺部に沿って走査線駆動回路104が設けられている。対向基板20を挟んで該1辺部と対向する他の1辺部には、2つの走査線駆動回路104を繋ぐ複数の配線105が設けられている。
As shown in FIG. 2A, a data
額縁状に配置されたシール材52の内側には、同じく額縁状に見切り部53が設けられている。見切り部53は、遮光性を有する金属材料あるいは樹脂材料からなり、見切り部53の内側が複数の画素を有する表示領域10aとなっている。
A parting
同図(b)に示すように、素子基板10の液晶層50側の表面には、画素ごとに設けられた画素電極15および後述するスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(図示省略)と、信号配線(図示省略)と、これらを覆う配向膜18とが形成されている。
As shown in FIG. 2B, on the surface of the
対向基板20の液晶層50側の表面には、見切り部53と、カラーフィルタ22と、これらを覆うように成膜された共通電極23と、共通電極23を覆う配向膜28とが形成されている。また、表示領域10aに設けられた画素ごとの画素領域を平面的に規定する遮光部53aが設けられている。遮光部53aは、見切り部53を形成する工程で平面的に格子状に形成されたものであって、前述したように遮光性を有する金属材料あるいは樹脂材料からなる。
On the surface of the
本実施形態における液晶装置100は、紫外線等の光を形成された配向膜18,28にそれぞれ照射して液晶分子の配向方向を規制する光配向処理を採用している。光配向処理方法の具体的な方法については、後述する。
The
対向基板20に設けられた共通電極23は、同図(a)に示すように対向基板20の四隅に設けられた上下導通部106により素子基板10側の配線に電気的に接続している。
The
液晶装置100は、素子基板10と対向基板20との間に挟持された液晶層50の厚みが所定の厚みとなるように、素子基板10と対向基板20との間隔を保持する柱状スペーサ(図示省略)を有している。この柱状スペーサに係る構成の詳細については、後述する実施例において説明する。
The
図2は、液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。図2に示すように、液晶装置100は、少なくとも表示領域10aにおいて互いに絶縁されて直交する走査線3aとデータ線6aとを有する。また、走査線3aに対して一定の間隔を置いて平行するように配置された容量線3bを有する。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram showing an electrical configuration of the liquid crystal device. As shown in FIG. 2, the
走査線3aとデータ線6aならびに容量線3bにより格子状に区画された領域に、画素電極15と、画素電極15をスイッチング制御するスイッチング素子としてのTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)30と、保持容量36とが設けられ、これらがサブ画素SGを構成している。すなわち、サブ画素SGは、マトリクス状に配置されている。
A
走査線3aはTFT30のゲートに電気的に接続され、データ線6aはTFT30のソースに電気的に接続されている。画素電極15はTFT30のドレインに電気的に接続されている。
データ線6aはデータ線駆動回路101(図1参照)に接続されており、データ線駆動回路101から供給される画像信号S1,S2,…,Snを各サブ画素SGに供給する。走査線3aは走査線駆動回路104(図1参照)に接続されており、走査線駆動回路104から供給される走査信号G1,G2,…,Gmを各サブ画素SGに供給する。データ線駆動回路101からデータ線6aに供給される画像信号S1〜Snは、この順に線順次で供給してもよく、互いに隣接する複数のデータ線6a同士に対してグループごとに供給してもよい。走査線駆動回路104は、走査線3aに対して、走査信号G1〜Gmを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。
The
The
液晶装置100は、スイッチング素子であるTFT30が走査信号G1〜Gmの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線6aから供給される画像信号S1〜Snが所定のタイミングで画素電極15に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極15を介して液晶層50に書き込まれた所定レベルの画像信号S1〜Snは、画素電極15と液晶層50を介して対向配置された共通電極23との間で一定期間保持される。
保持された画像信号S1〜Snがリークするのを防止するため、画素電極15と共通電極23との間に形成される液晶容量と並列に保持容量36が接続されている。保持容量36は、TFT30のドレインと容量線3bとの間に設けられている。
In the
In order to prevent the held image signals S <b> 1 to Sn from leaking, a holding
図3はサブ画素の構成を示す概略平面図、図4は図3のA−A’線で切ったサブ画素の構造を示す概略断面図である。 FIG. 3 is a schematic plan view showing the configuration of the sub-pixel, and FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the sub-pixel taken along the line A-A ′ of FIG. 3.
図3に示すように、各サブ画素SGには、矩形状の画素電極15が形成されている。画素電極15の長辺(Y軸方向)に沿ってデータ線6aが延在し、画素電極15の短辺(X軸方向)に沿って走査線3aが延在している。走査線3aの画素電極15側に、走査線3aと平行に延びる容量線3bが形成されている。
As shown in FIG. 3, a
データ線6aが交差する付近の走査線3a上に、スイッチング素子であるTFT30が形成されている。TFT30は、島状のアモルファスシリコン膜からなる半導体層31を有している。また、半導体層31の一方の端部(ソース側)において平面的に重なるように配置されたソース電極6bと、同じく半導体層31の他方の端部(ドレイン側)において平面的に重なるように配置されたドレイン電極32とを備えている。
ソース電極6bは、Y軸方向において画素電極15と反対側に一旦引き出された後にX軸方向に延出されデータ線6aと接続されている。
ドレイン電極32はY軸方向において画素電極15側に延出されて略矩形状の容量電極33と接続されている。
容量電極33は容量線3bの平面領域内に配置されており、容量電極33と容量線3bとを電極とする保持容量36(図4参照)を構成している。容量電極33の平面領域内に形成されたコンタクトホール34を介して画素電極15と容量電極33とが電気的に接続されている。それゆえに、TFT30のドレイン電極32と画素電極15とが導通することになる。
走査線3aは半導体層31と平面的に重なる位置に配置されており、TFT30のゲート電極として機能している。すなわち、TFT30はバックゲート方式の薄膜トランジスタである。
A
The
The
The
The
図4に示すように、液晶装置100は、素子基板10と対向基板20とにより液晶層50を挟持している。
As shown in FIG. 4, in the
素子基板10は、透明なガラス等の基板からなり、その液晶層50側の表面には、まずアルミニウムやアルミニウム合金等を用いて走査線3a、容量線3bが形成され、これらを覆うように酸化シリコンや酸化窒化シリコン等からなる第1層間絶縁膜11が形成される。
The
次に、第1層間絶縁膜11上にアモルファスシリコンからなる半導体層31が形成される。半導体層31のソース側を覆ってソース電極6bが形成され、同じくドレイン側を覆ってドレイン電極32が形成される。ソース電極6bやドレイン電極32を形成する工程において、これらに電気的に接続するデータ線6aや容量電極33が形成される。これらの電極や配線の形成もアルミニウムやアルミニウム合金等の低抵抗な導電材料が用いられる。
Next, a
そして、TFT30やこれに繋がる配線を覆うように誘電体層としての第2層間絶縁膜12が形成される。第2層間絶縁膜12は酸化シリコンや酸化窒化シリコン等からなる。
Then, a second interlayer insulating film 12 as a dielectric layer is formed so as to cover the
第2層間絶縁膜12上にITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電膜を成膜し、これをフォトリソグラフィ法によりパターニングすることで画素電極15が形成される。なお、画素電極15は、第2層間絶縁膜12に設けられたコンタクトホール34を介して容量電極33と接続している。すなわち、画素電極15は容量電極33を介してドレイン電極32と電気的に接続している。
A
パターニングされた画素電極15と第2層間絶縁膜12とを覆うように配向膜18が設けられている。配向膜18は、例えばポリイミド樹脂などの光配向処理が可能な配向膜材料からなる。
An
対向基板20は、素子基板10と同じく透明なガラス等の基板からなり、その液晶層50側の表面には、前述したようにサブ画素SGを実質的に区画する遮光部53aが形成されている(図1(b)参照)。
The
遮光部53aにより区画された領域にカラーフィルタ22が形成されている。カラーフィルタ22は、サブ画素SGごとに少なくとも赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の中から選ばれる。
The
遮光部53aとカラーフィルタ22とを覆うようにITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電膜を成膜して、これを共通電極23とする。さらに共通電極23を覆うように配向膜28が形成される。配向膜28も配向膜18と同じ材料であって、例えばポリイミド樹脂などの光配向処理が可能な配向膜材料が用いられる。
A transparent conductive film such as ITO (Indium Tin Oxide) is formed to cover the
なお、図4においては図示省略したが、液晶装置100の液晶層50に対して反対側の素子基板10の表面側および対向基板20の表面側には、液晶装置100に入射する光を偏向させる偏光板や位相差板など光学素子が設けられる。このような液晶装置100は透過型であって、例えば、LEDや冷陰極管などを光源とする照明装置を具備して用いられる。
Although not shown in FIG. 4, light incident on the
図1〜図4に示した液晶装置100は、液晶層50における液晶分子がほぼ90度回転(ツイスト)するように配向処理を施すTN(Twist Nematic)方式である。以降、電気光学材料である液晶分子の配向状態を液晶モードと呼ぶ。
なお、液晶装置100の液晶モードはTN方式に限定されない。例えば、液晶分子をスプレイ配向またはベンド配向のいずれの配向状態をもとりうるものとする。初期状態ではスプレイ配向となっており、転移電圧を印加することによってスプレイ配向をベンド配向に転移させ、ベンド配向状態の液晶分子を駆動制御するOCB(Optically Compensated Birefringence)方式としてもよい。OCB方式は、高速駆動が可能な点で注目されている。
The
The liquid crystal mode of the
また、対向基板20に共通電極23を設けずに、素子基板10側に一対の電極を設け、液晶分子を一定方向に水平配向させるIPS(In Place Switching)方式やFFS(Fringe Field Switching)方式でもよい。IPS方式やFFS方式は、当該一対の電極間に駆動電圧を印加することにより生ずる電界により水平配向状態の液晶分子を回転させて駆動制御するので、広い視野角特性を実現可能である点で注目されている。
Also, the
さらには、負の誘電異方性を有する液晶を用い、配向膜面に対して液晶分子を垂直配向させるVA(Vertical Alignment)方式が挙げられる。VA方式は、配向膜面を物理的に擦るラビング法による配向処理を必要としないので、大型の液晶装置を比較的容易に製造可能である点で注目されている。 Furthermore, there is a VA (Vertical Alignment) system in which liquid crystal having negative dielectric anisotropy is used and liquid crystal molecules are vertically aligned with respect to the alignment film surface. Since the VA method does not require an alignment process by a rubbing method in which the alignment film surface is physically rubbed, attention is paid to the fact that a large liquid crystal device can be manufactured relatively easily.
次に、光配向処理の方法について図5および図6を参照して説明する。図5は光配向処理の方法を示す表、図6(a)および(b)は光照射の方法を示す概略図である。 Next, a method of photo-alignment processing will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a table showing a method of photo-alignment treatment, and FIGS. 6A and 6B are schematic views showing a method of light irradiation.
図5に示すように、光配向処理方法は、配向タイプ別の配向膜材料の選択により代表的な光源や照射角度などの照射条件が液晶モードごとに定められる。 As shown in FIG. 5, in the photo-alignment processing method, irradiation conditions such as a typical light source and an irradiation angle are determined for each liquid crystal mode by selecting an alignment film material for each alignment type.
配向膜材料の配向タイプは、大きく分けて光分解型、光異性化型、光二量化型の3つのタイプがある。光分解型は、配向膜材料の光が照射された部分が分解し、光照射されなかった部分との間で液晶分子の配向性が異なることを利用するものである。代表的な配向膜材料としてはポリイミド樹脂が挙げられ、光源としては例えば波長254nmのHg−Xe(水銀キセノン)ランプから得られた光を偏光素子により直線偏光に変換して照射する。偏光素子としては例えばブリュスター角を用いた石英積層板や無機材料により形成されたワイヤーグリッドを用いることができる。
光の照射角度は、配向膜が形成された基板表面の法線からの角度θで規定され、プレチルト角を必要としない水平配向のIPS方式、FFS方式では0°、基板面に対するプレチルト角として1〜5°が求められるTN方式(OCB方式を含む)では70〜80°、同じく基板面に対するプレチルト角として1〜5°が求められる垂直配向のVA方式では5〜20°である。
The alignment type of the alignment film material is roughly classified into three types: photodecomposition type, photoisomerization type, and photodimerization type. The photolytic type utilizes the fact that the portion of the alignment film material irradiated with light is decomposed and the orientation of liquid crystal molecules differs from the portion not irradiated with light. A typical example of the alignment film material is a polyimide resin. As a light source, for example, light obtained from a Hg-Xe (mercury xenon) lamp having a wavelength of 254 nm is converted into linearly polarized light by a polarizing element and irradiated. As the polarizing element, for example, a quartz laminate using a Brewster angle or a wire grid formed of an inorganic material can be used.
The light irradiation angle is defined by an angle θ from the normal of the substrate surface on which the alignment film is formed, and is 0 ° in the horizontal alignment IPS method and FFS method that do not require a pretilt angle, and 1 as the pretilt angle with respect to the substrate surface. In the TN system (including the OCB system) in which ˜5 ° is required, the angle is 70 ° to 80 °, and in the vertical alignment VA method in which 1 to 5 ° is required as the pretilt angle with respect to the substrate surface, the angle is 5 to 20 °.
光異性化型は、例えばアゾ基を主鎖または側鎖に含む高分子の配向膜材料に光を照射してアゾ結合状態を変化させることにより、分子構造を例えばシス型からトランス型に変化させる。光照射されなかった部分との間で分子構造が変化することにより、液晶分子の配向性が異なることを利用するものである。光源としては例えば波長365nmの高圧水銀ランプが挙げられる。
光の照射角度θは、プレチルト角を必要としない水平配向のIPS方式、FFS方式では0°、基板面に対するプレチルト角として1〜5°が求められるTN方式(OCB方式を含む)では45〜70°、同じく基板面に対するプレチルト角として1〜5°が求められる垂直配向のVA方式では5〜15°である。この場合、垂直配向させるVA方式では、照射光は非偏光でよい。他のモードは直線偏光を用いる。
光異性化型の配向膜材料の具体的な例としては、アゾ基を含む(メタ)アクリレート樹脂やアゾ基を含むポリアミック酸が挙げられる。
In the photoisomerization type, the molecular structure is changed from, for example, a cis type to a trans type by irradiating light onto a polymeric alignment film material containing an azo group in the main chain or side chain to change the azo bond state. . This utilizes the fact that the orientation of the liquid crystal molecules is different due to the change in the molecular structure between the portions not irradiated with light. An example of the light source is a high-pressure mercury lamp with a wavelength of 365 nm.
The light irradiation angle θ is 45 to 70 in the TN method (including the OCB method) in which 0 ° is required for the horizontal orientation IPS method and FFS method that do not require a pretilt angle, and 1 to 5 ° as the pretilt angle with respect to the substrate surface. In the vertical alignment VA method in which 1 to 5 ° is required as the pretilt angle with respect to the substrate surface, it is 5 to 15 °. In this case, the irradiation light may be non-polarized light in the VA method in which the vertical alignment is performed. The other mode uses linearly polarized light.
Specific examples of the photoisomerization type alignment film material include (meth) acrylate resins containing azo groups and polyamic acids containing azo groups.
光二量化型は、例えばけい皮酸骨格やクマリン骨格を含む高分子の配向膜材料に光を照射して、分子量が倍増するように高分子化させる。高分子化した部分とそうでない部分との間で液晶分子の配向性が異なることを利用するものである。
光源としては例えば波長313nmのHg−Xe(水銀キセノン)ランプが挙げられる。
光の照射角度θは、プレチルト角を必要としない水平配向のIPS方式、FFS方式では0°、基板面に対するプレチルト角として1〜5°が求められるTN方式(OCB方式を含む)では45〜70°である。垂直配向のVA方式には適していない。照射光は、いずれも直線偏光とする必要がある。
光二量化型の配向膜材料の具体的な例としては、ポリビニルシンナメート(PVCi)などが挙げられる。
In the photodimerization type, for example, a polymer alignment film material containing a cinnamic acid skeleton or a coumarin skeleton is irradiated with light so that the molecular weight is doubled. This utilizes the fact that the orientation of the liquid crystal molecules differs between the polymerized portion and the non-polymerized portion.
An example of the light source is an Hg—Xe (mercury xenon) lamp having a wavelength of 313 nm.
The light irradiation angle θ is 45 to 70 in the TN method (including the OCB method) in which 0 ° is required for the horizontal orientation IPS method and FFS method that do not require a pretilt angle, and 1 to 5 ° as the pretilt angle with respect to the substrate surface. °. It is not suitable for the vertical alignment VA system. Irradiation light must be linearly polarized light.
Specific examples of the photo-dimerization type alignment film material include polyvinyl cinnamate (PVCi).
これらの光配向処理において、直線偏光を用いる場合、偏光方向と光照射後の液晶分子の配向方向との関係は、配向膜材料によって異なる。例えば、光分解型のポリイミド樹脂では、偏光方向に対してほぼ平行な方向に液晶分子を配向させることができる。
光異性化型のアゾベンゼンでは、照射光の波長の選択、偏光方向の変更などにより、水平配向と垂直配向とを可逆的に変化させることができる。
光二量化型のポリビニルシンナメート(PVCi)では、偏光方向に対して直交する方向に液晶分子が配向することが確認されている。
In these photo-alignment processes, when linearly polarized light is used, the relationship between the polarization direction and the alignment direction of the liquid crystal molecules after light irradiation differs depending on the alignment film material. For example, in a photolytic polyimide resin, liquid crystal molecules can be aligned in a direction substantially parallel to the polarization direction.
In the photoisomerization type azobenzene, the horizontal alignment and the vertical alignment can be reversibly changed by selecting the wavelength of irradiation light, changing the polarization direction, or the like.
In the photodimerization type polyvinyl cinnamate (PVCi), it has been confirmed that liquid crystal molecules are aligned in a direction orthogonal to the polarization direction.
光の照射角度θは、上述したように求められるプレチルト角に応じて定められる。配向処理面に対して所定の照射角度θで光を照射する方法としては、図6(a)に示すように、偏光素子が組み合わされた面光源に対して配向処理面(基板面)を傾斜させる方法が挙げられる。面光源を処理される基板のサイズに合わせて構成することは、基板のサイズが大型化すると困難となる。したがって、図6(b)に示すように、所定の発光面積を有する面光源や線光源と偏光素子とを組み合わせ(例えば、特開2006−184747号公報には、線光源としての棒状ランプと偏光素子としてのワイヤーグリッドとの組み合わせが提案されている)、これを配向処理面に対して走査する方法が挙げられる。あるいは、面光源または線光源に対して配向処理面を一定速度で相対移動させる方法などが挙げられる。 The light irradiation angle θ is determined according to the pretilt angle obtained as described above. As a method of irradiating the alignment processing surface with a predetermined irradiation angle θ, as shown in FIG. 6A, the alignment processing surface (substrate surface) is inclined with respect to a surface light source combined with a polarizing element. The method of making it include. Configuring the surface light source to match the size of the substrate being processed becomes difficult as the size of the substrate increases. Therefore, as shown in FIG. 6B, a surface light source or a linear light source having a predetermined light emitting area and a polarizing element are combined (for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-184747, a rod-shaped lamp as a linear light source and polarized light are combined. A combination with a wire grid as an element has been proposed), and a method of scanning this with respect to the orientation-treated surface. Alternatively, a method of moving the orientation processing surface relative to the surface light source or the line light source at a constant speed can be used.
本実施形態の液晶装置100は、前述したように素子基板10と対向基板20との間隔を保持する柱状スペーサを有している。柱状スペーサは、図6(a)および(b)に示すように配向処理面から突出するように複数設けられている。柱状スペーサの間隔は、特に限定されるものではないが、均等間隔で配置することが好ましい。
As described above, the
図7は柱状スペーサの投影部を示す概略図である。詳しくは、同図(a)は斜視図、同図(b)は側面図である。 FIG. 7 is a schematic view showing a projection portion of a columnar spacer. Specifically, FIG. 4A is a perspective view, and FIG.
図7(b)に示すように、配向処理面(基板面)の法線方向に対して照射角度θで柱状スペーサに斜め方向から光を照射すると、図7(a)に示すように照射光が柱状スペーサにより遮られた影が配向膜上に投影される。以降、この影の部分を投影部と呼ぶ。また、平面的に影が生ずる方向を投影方向と呼ぶ。 As shown in FIG. 7B, when the columnar spacer is irradiated with light from an oblique direction at an irradiation angle θ with respect to the normal direction of the alignment processing surface (substrate surface), irradiation light is obtained as shown in FIG. The shadows blocked by the columnar spacers are projected onto the alignment film. Hereinafter, this shadow portion is referred to as a projection unit. A direction in which a shadow is generated in a plane is called a projection direction.
図7(b)に示すように、投影部の配向処理面上における長さSL1は、柱状スペーサの高さをhとし、照射光の配向処理面に対する入射角度をθ1とすると、次の数式(1)で与えられる。
SL1=h/tanθ1=h/tan(90−θ)・・・・(1)
例えば、照射角度θが45°とすれば、SL1=hとなる。照射角度θが45°より大きくなると投影部の長さSL1が柱状スペーサの高さh以上に長くなる。一般的に高さhは2〜5μmの範囲において選択されることから、照射角度θが80°になれば投影部の長さSL1が10μm程度になる。柱状スペーサの直径PSLに投影部の長さSL1を加えた長さLは、光配向処理を施したとしても配向処理面において配向の異方性を生じさせることが困難な長さとなる。
As shown in FIG. 7B, the length SL 1 on the alignment processing surface of the projection unit is as follows, assuming that the height of the columnar spacer is h and the incident angle of the irradiated light with respect to the alignment processing surface is θ 1 . It is given by equation (1).
SL 1 = h / tan θ 1 = h / tan (90−θ) (1)
For example, if the irradiation angle θ is 45 °, SL 1 = h. The length SL 1 and the projection portion irradiation angle θ is larger than 45 ° is longer than the height h of the columnar spacer. Since the height h is generally selected in the range of 2 to 5 μm, the projection portion length SL 1 becomes about 10 μm when the irradiation angle θ becomes 80 °. The length L obtained by adding the length SL 1 of the projection portion to the diameter PSL of the columnar spacer is a length that makes it difficult to cause orientation anisotropy on the orientation-treated surface even when the photo-alignment treatment is performed.
また、光照射における柱状スペーサの投影部は、図6(a)に示すように傾いた配向処理面における柱状スペーサの下方側に現れる。図6(b)に示した光照射方法では、傾いた配向処理面における柱状スペーサに対して面光源または線光源の走査方向(図では矢印の方向)の反対側に現れる。 Moreover, the projection part of the columnar spacer in light irradiation appears on the lower side of the columnar spacer on the tilted alignment treatment surface as shown in FIG. In the light irradiation method shown in FIG. 6B, it appears on the opposite side of the scanning direction of the surface light source or the line light source (the direction of the arrow in the figure) with respect to the columnar spacer on the inclined alignment processing surface.
図8は物体の本影と半影とを説明する図である。詳しくは、同図(a)は点光源の場合を示し、同図(b)は面光源の場合を示したものである。 FIG. 8 is a diagram for explaining a main shadow and a penumbra of an object. Specifically, FIG. 5A shows the case of a point light source, and FIG. 5B shows the case of a surface light source.
図8(a)に示すように、点光源から物体に対して光が照射されると、物体の影は、照射方向において物体の背面側に生じる。当然ながら影の領域には光が当たっていない。 As shown in FIG. 8A, when light is irradiated onto an object from a point light source, the shadow of the object is generated on the back side of the object in the irradiation direction. Of course, the shadow area is not exposed to light.
一方で面光源から物体に対して光が照射されると、図8(b)に示すように、照射方向における物体の背面側には、照射光が物体により遮断されて生じる本影と、物体に対する照射角度の分布や回折により生ずる半影とが現れる。光源と物体との相対的な位置関係が同じだとすれば、点光源における影の領域に対して面光源における本影の領域(面積)は、小さくなる。 On the other hand, when light is emitted from the surface light source to the object, as shown in FIG. 8B, the main shadow generated by the irradiation light being blocked by the object and the object on the back side of the object in the irradiation direction, and the object Irradiation angle distribution with respect to and penumbra caused by diffraction appear. If the relative positional relationship between the light source and the object is the same, the main shadow region (area) of the surface light source is smaller than the shadow region of the point light source.
この物体を柱状スペーサに置き換えて考えてみる。図6(a)および(b)に示したように柱状スペーサに対して斜め方向から光を照射すると、柱状スペーサの投影部は、本影部と半影部とを有することになる。本影部には全く光が届いていないが、半影部にはわずかに光が届いている。液晶装置100の光配向処理において柱状スペーサによる投影部が配向に及ぼす影響をより小さくするためには、サブ画素SGを実質的に区画する遮光部53aに対してどのように柱状スペーサを配置するかが重要な要素となる。言い換えれば、柱状スペーサの形状や大きさと光配向処理の方法により、投影部がどのように生ずるかによって、遮光部53aをどのように設計するかが重要である。以降、実施例を挙げて説明する。
Consider replacing this object with a columnar spacer. As shown in FIGS. 6A and 6B, when the columnar spacer is irradiated with light from an oblique direction, the projection part of the columnar spacer has a main shadow part and a penumbra part. No light reaches the main shadow, but a little light reaches the penumbra. In order to further reduce the influence of the projection portion due to the columnar spacer on the alignment in the optical alignment processing of the
(実施例1)
図9は実施例1の柱状スペーサの配置を示す概略平面図である。詳しくは、液晶装置100において、対向基板20側から見たときの柱状スペーサ5の配置を示すものである。
Example 1
FIG. 9 is a schematic plan view illustrating the arrangement of the columnar spacers according to the first embodiment. Specifically, in the
図9に示すように、対向基板20の遮光部53aは、素子基板10において互いに直交するデータ線6aと走査線3aとに平面的に重なるようにX軸方向とY軸方向とに格子状に設けられている。すなわち、サブ画素SGを実質的に区画するように格子状に設けられている。
As shown in FIG. 9, the
光配向処理の方法としては、例えば、図5の表に示したように、配向膜材料としてポリイミド樹脂を用いる。そして、波長254nmのHg−Xeランプを用いた面光源または線光源と、偏光素子とを組み合わせ、照射角度θを70〜80°に設定し、図6(b)に示したように面光源または線光源に対して配向処理面を傾けた状態で面光源または線光源を図面上で左下から右上に走査する。配向処理面の傾斜角度は、光の照射角度θによって決まることは言うまでもない。 As a method for the photo-alignment treatment, for example, as shown in the table of FIG. 5, a polyimide resin is used as the alignment film material. Then, a surface light source or a linear light source using an Hg-Xe lamp with a wavelength of 254 nm is combined with a polarizing element, an irradiation angle θ is set to 70 to 80 °, and a surface light source or a light source as shown in FIG. The surface light source or the line light source is scanned from the lower left to the upper right on the drawing in a state where the orientation processing surface is inclined with respect to the line light source. Needless to say, the inclination angle of the alignment treatment surface is determined by the light irradiation angle θ.
図9に示すように走査方向は、平面的に見たときにデータ線6aに重なる遮光部53aに対して角度θ2で交差するように設定されている。したがって、偏光素子を通過した照射光は、角度θ2で示された走査方向に対して直交する方向の直線偏光に変換されて照射される。すなわち、配向方向は、走査方向に対して直交する方向となる。もちろん面光源または線光源に対する偏光素子の配置を変えれば、走査方向と配向方向とを合致させることも可能である。
As shown in FIG. 9, the scanning direction is set so as to intersect at an angle θ 2 with respect to the
実施例1の柱状スペーサ5は、平面視で円形の柱状スペーサであり、Y軸方向に延在するデータ線6aに重なる遮光部53aに対して重なるように配置されている。また、サブ画素SGごとに1つの割合で設けられている。上述した光配向処理によれば柱状スペーサ5の投影部の投影方向は、角度θ2で示した走査方向に対して反対方向となる。
The
柱状スペーサ5は、データ線6aに重なる遮光部53aのX軸方向における幅のほぼ中央に位置している。その一方で、データ線6aに重なる遮光部53aには、柱状スペーサ5の投影部の投影方向において幅L1よりも広く設定された幅L2を有する突出部53bが投影部に沿って設けられている。
The
突出部53bの平面的な形状は、柱状スペーサ5の投影部が収まるように突出側が円弧状になっている。より具体的には、投影部における少なくとも本影部が突出部53bが設けられた範囲に収まるように設定されている。これにより本影部すなわち照射光が配向処理面に当たらずに光配向処理が施されない領域が突出部53bによって遮光される。したがって、光配向処理に伴う柱状スペーサ5の本影部に起因する配向ムラが視認されない状態となっている。
The planar shape of the projecting
なお、突出部53bの平面的な形状は、柱状スペーサ5の本影部と半影部とが収まるように設定してもよい。これにより、照射光が配向処理面に当たらずに光配向処理が施されない領域および半影部すなわち照射光が配向処理面に十分に届かずに光配向処理が不十分な領域が突出部53bによって遮光される。したがって、光配向処理に伴う柱状スペーサ5の本影部と半影部とに起因する配向ムラが視認され難い状態とすることができる。
The planar shape of the protruding
実施例1における柱状スペーサ5は、遮光部53aが形成された対向基板20の液晶層50側の面に設けられている。このようにすれば、柱状スペーサ5を設けたときに、遮光部53aや突出部53bとの位置関係が適正か否か確認することができる。
したがって、図9は対向基板20側の配向膜28(図4参照)における光配向処理方法を示すものであるが、柱状スペーサ5の配置の仕方は、これに限定されない。例えば、対向基板20側の突出部53bに対応するように素子基板10の液晶層50側の面に柱状スペーサ5を配置してもよい。すなわち、光配向処理によって素子基板10側の配向膜18(図4参照)上に柱状スペーサ5の投影部が投影されるが、当該投影部に起因する配向ムラは対向基板20側に設けられた突出部53bにより遮光されるので、やはり視認されない。
The
Therefore, FIG. 9 shows a photo-alignment processing method in the alignment film 28 (see FIG. 4) on the
(実施例2)
図10は実施例2の柱状スペーサの配置を示す概略平面図である。図10に示すように、実施例2の柱状スペーサ5の配置は、格子状に設けられた遮光部53aの交差部に重なるように柱状スペーサ5が配置されている。なお、光配向処理の方法は、実施例1と同じであるため、詳細の説明は省略する。
(Example 2)
FIG. 10 is a schematic plan view illustrating the arrangement of the columnar spacers according to the second embodiment. As shown in FIG. 10, the
遮光部53aの交差部には、サブ画素SG側に突出する突出部53cを有している。突出部53cは、素子基板10側のデータ線6aと走査線3aとの交差部付近に設けられたTFT30(ソース電極6bを含む)に平面的に重なるように対向基板20側の遮光部53aに設けられている。TFT30が設けられた領域は、配向膜18によって覆われるものの、画素電極15が配されていないため光学的に機能しない領域である(図4参照)。また、当該領域においてTFT30(半導体層31)に外光が入射してTFT30の誤動作が生じないように遮光性を有する突出部53cが設けられている。
At the intersection of the
光配向処理に伴う柱状スペーサ5の投影部は、角度θ2で示された面光源または線光源の走査方向に対して反対側に投影される。
The projection part of the
遮光部53aの交差部は、突出部53cが設けられているためX軸方向およびY軸方向において、他の遮光部53aよりも平面的に広く設定されている。したがって、当該交差部における柱状スペーサ5の相対的な位置を、投影部が交差部内に収まるように投影部の投影方向において容易に設定することができる。当然ながら突出部53cの平面的な大きさは、TFT30を覆うように重なるだけでなく、柱状スペーサ5の投影部の投影方向や範囲を考慮して設定される。
Since the
このように、突出部53cが設けられた遮光部53aに重なるように柱状スペーサ5を配置することにより、光配向処理における柱状スペーサ5の投影部に起因する配向ムラが遮光部53aの交差部によって遮光され視認されない。
In this way, by arranging the
また、実施例1と同様に投影部は、本影部と半影部とを有する。したがって、少なくとも本影部が突出部53cが設けられた遮光部53aに収まるように柱状スペーサ5を配置する、あるいは本影部と半影部とが突出部53cが設けられた遮光部53aに収まるように柱状スペーサ5を配置する。言い換えれば、本影部と半影部とに対応して突出部53cの位置と形状を決定するとしてもよい。
As in the first embodiment, the projection unit has a main shadow part and a penumbra part. Therefore, the
また、光配向処理における柱状スペーサ5の投影部の投影方向によっては、突出部53cがない状態でも遮光部53aの交差部に重なるように柱状スペーサ5の相対的な位置を決めることは可能である。例えば、本実施形態の液晶装置100は透過型であるが、素子基板10側において、TFT30やこれに電気的に繋がるデータ線6a、走査線3aなどの信号配線が設けられた配線層上に反射層を設けた反射型としてもよい。その場合には、反射層によってTFT30が覆われるので対向基板20において遮光部53aの交差部には突出部53cが不要となる。
Further, depending on the projection direction of the projection part of the
あるいは、光配向処理における柱状スペーサ5の投影部に起因する配向ムラが視認されないように、柱状スペーサ5が配置される交差部にのみ突出部53cを設けてもよい。
Or you may provide the
(実施例3)
図11は実施例3の柱状スペーサの配置を示す概略図である。詳しくは、同図(a)は平面図、同図(b)は同図(a)のC−C’線で切った断面図である。
(Example 3)
FIG. 11 is a schematic view showing the arrangement of the columnar spacers of Example 3. Specifically, FIG. 4A is a plan view, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG.
図11(a)に示すように、実施例3の柱状スペーサ5の配置は、格子状に設けられた遮光部53aによって実質的に区画されたサブ画素SG内においてほぼ中央付近に設けられた島状の遮光部53dに重なるように柱状スペーサ5が配置されている。なお、光配向処理の方法は、実施例1と同じであるため、詳細の説明は省略する。
As shown in FIG. 11A, the arrangement of the
具体的には、柱状スペーサ5は、サブ画素SG内においてほぼ中央に配置されている。遮光部53dは、光配向処理における柱状スペーサ5の投影部とその投影方向とを考慮してその位置と形状が決められている。すなわち、角度θ2で示された面光源または線光源の走査方向と反対側に投影される投影部が遮光部53dに収まるように投影方向に延びたトラック状となっている。
Specifically, the
図11(b)は対向基板20側に柱状スペーサ5を設けた場合の柱状スペーサ5と遮光部53a,53dとの相対的な位置を示す断面図である。同図(b)に示すように、対向基板20の(液晶層50に面する側の)表面には、まず、格子状の遮光部53aと島状の遮光部53dとが形成される。遮光部53dは、後に形成される柱状スペーサ5との相対的な位置関係に基づいて形成されている。続いて、これらの遮光部53a,53dを覆うと共に、サブ画素SGに対応して設けられるR(赤)、G(緑)、B(青)の3色のカラーフィルタ22が形成される。次に、カラーフィルタ22を覆うように共通電極23が形成される。
FIG. 11B is a cross-sectional view showing the relative positions of the
柱状スペーサ5は、共通電極23を覆うようにして成膜された感光性樹脂材料を露光・現像することにより、円柱状に成形される。柱状スペーサ5が成形される平面的な位置は、サブ画素SGのほぼ中央であって、この場合、G(緑)のカラーフィルタ22の上側に形成されている。G(緑)のカラーフィルタ22が設けられたサブ画素SGには遮光部53dが設けられている。
The
配向膜28は、柱状スペーサ5が形成された対向基板20の表面を覆うように形成される。配向膜28の形成方法としては、配向膜材料を転写する印刷法やスピンコート法、配向膜材料を液滴として吐出描画する液滴吐出法などが挙げられる。非接触型で使用する材料の無駄を省ける点で液滴吐出法が好ましい。
The
図11(b)において、配向膜28は柱状スペーサ5の表面をすべて覆うように図示していないが、実際には当該表面にわずかに付着している程度で済む。
In FIG. 11B, the
液晶装置100における1つの画素は、それぞれに異なる色のカラーフィルタ22を有する3つのサブ画素SGにより構成される。
One pixel in the
実施例3によれば、柱状スペーサ5は、画素ごとのほぼ中央に配置される。また、色の基準となるG(緑)のカラーフィルタ22の上側に配置される。これにより、素子基板10と対向基板20との間隔がG(緑)を基準色として適正に保持される。さらには、配向膜28に対して光配向処理を施しても、柱状スペーサ5とその配向膜28上における投影部が遮光部53dにより遮光される。したがって、柱状スペーサ5の投影部に起因する配向ムラが視認されない。
According to the third exemplary embodiment, the
この場合も、実施例1と同様に投影部は、本影部と半影部とを有する。したがって、少なくとも本影部が島状の遮光部53dに収まるように柱状スペーサ5を配置する、あるいは本影部と半影部とが島状の遮光部53dに収まるように柱状スペーサ5を配置する。言い換えれば、本影部と半影部とに対応して島状の遮光部53dの位置と形状を決定するとしてもよい。
In this case as well, the projection unit has a main shadow part and a penumbra part as in the first embodiment. Therefore, the
なお、島状の遮光部53dと柱状スペーサ5とが設けられるサブ画素SGは、G(緑)のカラーフィルタ22を有することに限定されない。例えば、G(緑)よりも視感度が低いB(青)やR(赤)のカラーフィルタ22を有するサブ画素SGに設けてもよい。これによれば、遮光部53dが液晶装置100の光学特性に与える影響をより小さくすることができる。
The sub-pixel SG provided with the island-shaped light-shielding
次に、配向膜上における柱状スペーサの投影部の本影部と半影部の分析方法について図12および図13を参照して説明する。図12は配向処理状態を分析する装置を示す概略図、図13は倍波の強度分布を示すグラフである。 Next, a method for analyzing the main shadow portion and the penumbra portion of the projection portion of the columnar spacer on the alignment film will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a schematic diagram showing an apparatus for analyzing the orientation treatment state, and FIG. 13 is a graph showing the intensity distribution of the harmonics.
図12に示すように、配向処理状態を分析する装置の1例としては、表面第二次高調波(Second Harmonic Generation;SHG)測定装置が挙げられる。 As shown in FIG. 12, an example of an apparatus for analyzing the alignment treatment state is a surface second harmonic generation (SHG) measurement apparatus.
SHG測定装置は、YAGレーザーなどのレーザー励起光を配向膜を有する基板表面に照射し、その倍波をフィルターによって取り出す。倍波の強度をフォトマルチプライアなどで測定する。基板はレーザー励起光の入射角度を一定としつつ、同一面内において回転可能となっている。したがって、いろんな方向から倍波の強度を測定可能となっている。 The SHG measurement apparatus irradiates a substrate surface having an alignment film with laser excitation light such as a YAG laser, and takes out the double wave with a filter. The intensity of the harmonic wave is measured with a photomultiplier. The substrate is rotatable in the same plane while keeping the incident angle of the laser excitation light constant. Therefore, the intensity of the double wave can be measured from various directions.
このようなSHG測定装置を用いれば、表面あるいは界面一層の非対称な分布を持つ、SHG活性な分子からだけ二次高調波が発生するため、配向膜上における配向方向の異方性や配向膜界面での液晶分子の配向状態を調べることができる。詳しくは、2002年2月20日に東京技術情報サービスから発行された、著者、長谷川雅樹氏の著書「液晶配向の基礎、応用、プロセス」における頁48〜頁50に記載されている。 If such an SHG measuring apparatus is used, second harmonics are generated only from SHG active molecules having an asymmetric distribution on the surface or interface, so the anisotropy in the alignment direction on the alignment film and the alignment film interface The alignment state of the liquid crystal molecules at can be examined. The details are described in pages 48 to 50 in the book “Basics, Applications, and Processes of Liquid Crystal Orientation” by the author, Masaki Hasegawa, issued by Tokyo Technical Information Service on February 20, 2002.
図13は上記SHG測定装置を用い、配向膜としてのポリイミド樹脂膜の光配向処理状態を分析したときの倍波の強度分布を示すグラフの一例である。図13に示すように、通常光照射領域では、YAGレーザーの入射方向を変えた倍波の強度を測定すると、特定の方向(90°側)に強い強度分布を示す。これは配向膜面における配向の異方性を示すものである。 FIG. 13 is an example of a graph showing the intensity distribution of the harmonic when the SHG measuring apparatus is used to analyze the photo-alignment treatment state of the polyimide resin film as the alignment film. As shown in FIG. 13, in the normal light irradiation region, when the intensity of the double wave obtained by changing the incident direction of the YAG laser is measured, a strong intensity distribution is shown in a specific direction (90 ° side). This indicates the anisotropy of orientation on the alignment film surface.
これに対して、柱状スペーサ5の本影部に相当する配向膜の表面から得られた倍波の強度分布は、入射方向に関わらずほぼ一定である。すなわち、配向の異方性が認められない。
一方、半影部に相当する配向膜の表面から得られた倍波の強度分布は、通常光照射領域から得られた強度分布に似た強度分布を示す。倍波の強度は、通常光照射領域に比べて低い。すなわち、配向の異方性が認められるものの正常とは言えず、不十分な配向状態となっていることが伺える。
On the other hand, the intensity distribution of the double wave obtained from the surface of the alignment film corresponding to the main shadow portion of the
On the other hand, the intensity distribution of the harmonic wave obtained from the surface of the alignment film corresponding to the penumbra portion shows an intensity distribution similar to the intensity distribution obtained from the normal light irradiation region. The intensity of the double wave is lower than that of the normal light irradiation region. That is, although anisotropy of orientation is recognized, it cannot be said that it is normal, and it can be seen that the orientation is insufficient.
配向膜における表面の異方性評価の方法は、上記SHG測定装置を用いた方法以外にも、X線散乱測定法、赤外線吸収スペクトル測定法などが紹介されている。 As a method for evaluating the surface anisotropy in the alignment film, an X-ray scattering measurement method, an infrared absorption spectrum measurement method, and the like have been introduced in addition to the method using the SHG measuring apparatus.
このような表面の異方性評価の方法を用いれば、光配向処理における配向膜上の本影部と半影部の位置や範囲を特定することが可能である。得られた本影部と半影部の位置や範囲に基づいて遮光部53aに対する柱状スペーサ5の相対的な位置を決めることができる。また、実施例1〜実施例3に示したように突出部53b,53cや島状の遮光部53dの位置や形状を適正な状態すなわち配向ムラを隠すことが可能な状態に設定することができる。
If such a method for evaluating surface anisotropy is used, it is possible to specify the positions and ranges of the main shadow portion and penumbra portion on the alignment film in the photo-alignment treatment. The relative position of the
(実施形態2)
次に、上記実施形態1の液晶装置100を備えた電子機器について図14を参照して説明する。図14は電子機器としての携帯型電話機を示す概略斜視図である。
(Embodiment 2)
Next, an electronic apparatus including the
図14に示すように、本実施形態の電子機器としての携帯型電話機300は、入力用のボタンスイッチや表示部302などを備えた本体301を有している。表示部302には、上記実施形態1の液晶装置100とこれを照明する照明装置とが少なくとも搭載されている。したがって、柱状スペーサ5の投影部に起因する配向ムラが視認されないので、安定した表示品質を有する携帯型電話機300を提供することができる。また、柱状スペーサ5の投影部(本影部と半影部)の位置や範囲を正確に分析して、これを遮光する遮光部53aの位置や形状を特定しているので、遮光部53aの寸法に依存する開口率を適正化することができる。すなわち、より明るい表示が得られる携帯型電話機300を提供することができる。
As shown in FIG. 14, a
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。 Various modifications other than the above embodiment are conceivable. Hereinafter, a modification will be described.
(変形例1)上記実施形態1の液晶装置100において、柱状スペーサ5の形状はこれに限定されない。図15(a)および(b)は変形例の柱状スペーサを示す概略図である。例えば、図15(a)に示すように、円錐台状の柱状スペーサ7としてもよい。柱状スペーサ7をフォトリソグラフィ法により形成する際に、露光量などの露光条件や現像時間などの現状条件を調整することにより、底面に対して上面の面積が小さい円錐台形とすることができる。これによれば、図15(b)に示すように柱状スペーサ7の底面の大きさと高さhとが上記実施形態1の柱状スペーサ5と同じならば、投影部の長さSL2が柱状スペーサ5の投影部の長さSL1よりも短くなる。したがって、投影方向における柱状スペーサ7を含めた光配向処理が不十分な領域の長さL3を長さLに比べて短くできる。ゆえに、当該領域を遮光する遮光部53aの投影方向の幅を小さくすることができる。
(Modification 1) In the
(変形例2)上記実施形態1の液晶装置100において、柱状スペーサ5の投影部及びその投影方向は、これに限定されない。上記実施例1〜実施例3では、配向膜にプレチルト角を付与することを前提に柱状スペーサ5に対して斜め方向から光を照射する光配向処理の方法について説明した。データ線6aに重なる遮光部53aに対して角度θ2で与えられた面光源または線光源の走査方向は、光学設計上で適宜決定される。したがって、上記実施例1における突出部53bの位置や形状も角度θ2を考慮する必要があることは言うまでもない。
また、図5に示したように、液晶モードがIPSやFFSの場合、プレチルト角を付与してもかまわないが、付与しなくてもよい。図16(a)〜(c)は、変形例の光配向処理方法および柱状スペーサの配置を示す概略図である。IPSやFFSの場合、照射角度θは0°である。したがって、例えば図16(a)に示すように、配向処理面に対してほぼ平行に面光源または線光源と偏光素子とを走査する。すると、本影部は生じないが、照射光に含まれる拡散光成分により半影部を生ずる。これは、一般的な照射光においては完全な平行光のみから構成されているわけでなく、拡散光成分をある程度含むため照射角度θの分布を有した擬似平行光となるからである。そのため、面光源または線光源の照射光に含まれる拡散光成分が走査方向に対して直交する方向において多い場合には、図16(b)に示すように、走査方向に対してほぼ直交する方向に半影部を多く生ずる。ゆえに、例えば図16(c)に示すように、サブ画素SGのほぼ中央に柱状スペーサ5を位置させ、光配向処理における走査方向をX軸方向として、柱状スペーサ5の半影部の投影方向(Y軸方向)に対応した例えば楕円形状の遮光部53eを設ける。柱状スペーサ5は遮光部53eに対してほぼ中央に重なるように配置される。
すなわち、光配向処理における柱状スペーサの投影部の投影方向に対応して、遮光部に対する柱状スペーサの相対的な位置や、遮光部の形状を決めることが重要である。
(Modification 2) In the
As shown in FIG. 5, when the liquid crystal mode is IPS or FFS, a pretilt angle may be given, but it may not be given. FIGS. 16A to 16C are schematic views showing a modified photo-alignment processing method and arrangement of columnar spacers. In the case of IPS or FFS, the irradiation angle θ is 0 °. Therefore, for example, as shown in FIG. 16A, the surface light source or the line light source and the polarizing element are scanned substantially parallel to the orientation processing surface. Then, although the main shadow portion does not occur, a penumbra portion is generated by the diffused light component included in the irradiation light. This is because general illuminating light is not composed of only perfect parallel light, but includes diffusing light components to some extent, and thus becomes quasi-parallel light having a distribution of the irradiation angle θ. Therefore, when the diffused light component included in the irradiation light of the surface light source or the line light source is large in the direction orthogonal to the scanning direction, as shown in FIG. 16B, the direction substantially orthogonal to the scanning direction. Many penumbra parts appear in Therefore, for example, as shown in FIG. 16C, the
That is, it is important to determine the relative position of the columnar spacer with respect to the light shielding part and the shape of the light shielding part in accordance with the projection direction of the projection part of the columnar spacer in the optical alignment process.
(変形例3)上記実施形態1の液晶装置100において、柱状スペーサ5の配置は実施例1〜実施例3に限定されない。例えば、柱状スペーサ5はサブ画素SGごとに配置する必要はなく、素子基板10と対向基板20の間隔を保持可能な範囲で、選択的に配置すればよい。
(Modification 3) In the
(変形例4)上記実施形態1の液晶装置100の構成は、これに限定されない。例えば、対向基板20において、カラーフィルタ22は必須な構成ではない。また、画素電極15や共通電極23の構成は、液晶モードにより異なる場合がある。さらに、柱状スペーサ5は、配向膜を形成する前に形成することに限定されず、配向膜上に設けてもよい。
(Modification 4) The configuration of the
(変形例5)上記実施形態2において、上記実施形態1の液晶装置100が搭載される電子機器は、携帯型電話機300に限定されない。例えば、DVDプレーヤーやビューワー、ナビゲータなどの各種表示装置、プロジェクタ用のライトバルブに好適に用いることができる。
(Modification 5) In the second embodiment, the electronic device on which the
5,7…柱状スペーサ、10…第1の基板としての素子基板、18,28…配向膜、20…第2の基板としての対向基板、30…スイッチング素子としてのTFT(薄膜トランジスタ)、50…液晶層、53a,53d,53e…遮光部、53b,53c…遮光部の幅を広くした部分としての突出部、100…液晶装置、300…電子機器としての携帯型電話機。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第1の基板と前記第2の基板とにより狭持された液晶層と、
前記第1の基板または前記第2の基板のいずれか一方において少なくとも画素領域を平面的に規定する遮光部と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間隔を保持する柱状スペーサと、
前記第1の基板および前記第2の基板の前記液晶層に面する側に設けられ、光照射により配向処理された配向膜とを備え、
前記柱状スペーサは、前記柱状スペーサと前記光照射による前記柱状スペーサの投影部とが前記遮光部が設けられた領域内に位置するように、前記遮光部に対する相対的な位置が前記投影部の投影方向に対して設定されていることを特徴とする液晶装置。 A first substrate and a second substrate disposed opposite to each other;
A liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate;
A light-shielding portion that planarly defines at least a pixel region on either the first substrate or the second substrate;
Columnar spacers for maintaining a distance between the first substrate and the second substrate;
An alignment film provided on a side of the first substrate and the second substrate facing the liquid crystal layer and subjected to alignment treatment by light irradiation;
The columnar spacer has a relative position with respect to the light-shielding part so that the columnar spacer and the projection part of the columnar spacer by light irradiation are located in a region where the light-shielding part is provided. A liquid crystal device characterized by being set with respect to a direction.
前記第1の基板と前記第2の基板とにより狭持された液晶層と、
前記第1の基板または前記第2の基板のいずれか一方において少なくとも画素領域を平面的に規定する遮光部と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間隔を保持する柱状スペーサと、
前記第1の基板および前記第2の基板の前記液晶層に面する側に設けられ、光照射により配向処理された配向膜とを備え、
前記遮光部は、前記柱状スペーサと前記光照射による前記柱状スペーサの投影部とが前記遮光部が設けられた領域内に位置するように、前記投影部の投影方向における前記遮光部の幅が、前記投影方向に沿った他の前記遮光部の幅よりも広く設定されていることを特徴とする液晶装置。 A first substrate and a second substrate disposed opposite to each other;
A liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate;
A light-shielding portion that planarly defines at least a pixel region on either the first substrate or the second substrate;
Columnar spacers for maintaining a distance between the first substrate and the second substrate;
An alignment film provided on a side of the first substrate and the second substrate facing the liquid crystal layer and subjected to alignment treatment by light irradiation;
The light-shielding part has a width of the light-shielding part in the projection direction of the projection part such that the columnar spacer and the projection part of the columnar spacer by light irradiation are located in a region where the light-shielding part is provided. The liquid crystal device, wherein the liquid crystal device is set wider than a width of the other light shielding portion along the projection direction.
前記投影部の投影方向に前記遮光部の幅を広くした部分は、前記遮光部の交差部に対応して設けられており、他の交差部における前記投影方向に沿った前記遮光部の幅よりも広いことを特徴とする請求項2に記載の液晶装置。 The pixel region is defined in a planar manner by the light-shielding portion provided in a lattice shape,
The part where the width of the light shielding part is widened in the projection direction of the projection part is provided corresponding to the intersecting part of the light shielding part, and is larger than the width of the light shielding part along the projection direction at the other intersecting part. The liquid crystal device according to claim 2, wherein the liquid crystal device is also wide.
前記柱状スペーサと少なくとも前記本影部とが前記遮光部が設けられた領域内に位置するように、前記遮光部に対する前記柱状スペーサの相対的な位置が前記本影部の投影方向に対して設定されている、または前記本影部の投影方向における前記遮光部の幅が、前記投影方向に沿った他の前記遮光部の幅よりも広く設定されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の液晶装置。 The projection unit has a main shadow part in which light irradiated to the columnar spacer is shielded by the columnar spacer, and a penumbra part generated by irradiation angle distribution and diffraction of the light to the columnar spacer,
The relative position of the columnar spacer with respect to the light shielding part is set with respect to the projection direction of the main shadowing part so that the columnar spacer and at least the main shadowing part are located within the region where the light shielding part is provided. The width of the light shielding part in the projection direction of the main shadow part is set wider than the width of the other light shielding part along the projection direction. The liquid crystal device according to any one of the above.
前記柱状スペーサと前記本影部および前記半影部が前記遮光部が設けられた領域内に位置するように、前記遮光部に対する前記柱状スペーサの相対的な位置が前記本影部および前記半影部の投影方向に対して設定されている、または前記本影部および前記半影部の投影方向における前記遮光部の幅が、前記投影方向に沿った他の前記遮光部の幅よりも広く設定されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の液晶装置。 The projection unit has a main shadow part in which light irradiated to the columnar spacer is shielded by the columnar spacer, and a penumbra part generated by irradiation angle distribution and diffraction of the light to the columnar spacer,
The relative position of the columnar spacer with respect to the light shielding portion is such that the columnar spacer and the main shadow portion and the penumbra portion are located within the region where the light shielding portion is provided. Set to the projection direction of the portion, or the width of the light shielding portion in the projection direction of the main shadow portion and the penumbra portion is set wider than the width of the other light shielding portions along the projection direction The liquid crystal device according to claim 1, wherein the liquid crystal device is a liquid crystal device.
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