JP3306407B2 - Liquid crystal display - Google Patents

Liquid crystal display

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JP3306407B2
JP3306407B2 JP2000114553A JP2000114553A JP3306407B2 JP 3306407 B2 JP3306407 B2 JP 3306407B2 JP 2000114553 A JP2000114553 A JP 2000114553A JP 2000114553 A JP2000114553 A JP 2000114553A JP 3306407 B2 JP3306407 B2 JP 3306407B2
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device which can prevent the display quality of the device from deteriorating and which can improve the viewing angle characteristics in all viewing angle directions without drastically increasing the manufacturing steps. SOLUTION: A vertical alignment region 22 is provided on an alignment layer which has a property to horizontally align liquid crystals. Besides the vertical alignment region 22 is provided on a central part of a pixel 21. Since the liquid crystal has continuity, surrounding liquid crystal molecules 23 are radially arranged centering the vertical alignment region 22 so as to make excellent viewing angle characteristics obtained throughout the full display region. Moreover, there is an advantage of making alignment treatment such as rubbing unnecessary in the manufacturing process. Because a light irradiation method as a means for partial homeotropic alignment is simply to irradiate the alignment layer with light, a problem of a longer process is solved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶の屈折率異方
性を利用した液晶表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device utilizing the anisotropy of the refractive index of a liquid crystal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、液晶表示装置(LCD)は、
一対の基板に挟持された液晶層の液晶分子の配向を変
え、そのことにより生じる液晶層の光学的屈折率変化を
利用して表示を行っている。したがって、液晶セルの液
晶分子ができる限り規則正しく初期配列していることが
重要である。この液晶分子の配列は、液晶セルを構成す
る基板の表面状態とその基板表面付近の液晶分子との相
互作用により規制される。この液晶分子を一定方向に初
期配列させる方法として、現在、最も広く使用されてい
る方法は、一対の基板の相対する表面に液晶配向膜材料
を塗布し、この塗布した材料を乾燥硬化させることによ
り配向膜を形成し、その配向膜の表面をラビング処理し
て配向特性を持たせる方法である。このラビング処理さ
れた配向膜により、この配向膜に接する液晶分子を配向
させることができる。ラビング処理は、基板上において
均一な方向に行われるので、液晶セル内におけるプレチ
ルト角は全て均一になる。したがって、各絵素内におい
てもプレチルト角は均一になる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a liquid crystal display (LCD) has
The display is performed by changing the orientation of liquid crystal molecules of a liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates and utilizing the optical refractive index change of the liquid crystal layer caused by the change. Therefore, it is important that the liquid crystal molecules of the liquid crystal cell are arranged as regularly as possible. The arrangement of the liquid crystal molecules is regulated by the surface state of the substrate constituting the liquid crystal cell and the interaction with the liquid crystal molecules near the substrate surface. Currently, the most widely used method for initially aligning liquid crystal molecules in a certain direction is to apply a liquid crystal alignment film material to opposing surfaces of a pair of substrates, and dry and cure the applied material. This is a method in which an alignment film is formed, and the surface of the alignment film is rubbed to have alignment characteristics. The liquid crystal molecules in contact with the alignment film can be aligned by the rubbed alignment film. Since the rubbing process is performed in a uniform direction on the substrate, all pretilt angles in the liquid crystal cell become uniform. Therefore, the pretilt angle becomes uniform within each picture element.

【0003】一般的な液晶表示装置(TFT−LCD)
として、ツイストネマティック型(以下TN型という)
の液晶パネルがある。このTN型の液晶表示装置では両
基板間で液晶分子は90度にねじれるように配向してい
る。この液晶表示装置の視角方向は液晶層の液晶分子の
向きに従う。
[0003] General liquid crystal display device (TFT-LCD)
As a twisted nematic type (hereinafter referred to as TN type)
There is a liquid crystal panel. In this TN type liquid crystal display device, the liquid crystal molecules are oriented so as to be twisted by 90 degrees between the two substrates. The viewing angle direction of this liquid crystal display device follows the direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer.

【0004】従来のTN型の液晶表示装置におけるセル
断面を図11に示す。図11において、ガラス基板1上
に透明電極2、さらに配向膜3が形成された基板4と、
ガラス基板5上に透明電極6、さらに配向膜7が形成さ
れた基板8とを、配向膜3,7が対向するように配置す
る。即ち、一方の基板4は、ガラス基板1の一方表面に
形成された透明電極2と、この透明電極2を覆って全面
に形成された配向膜3とを有している。この基板4に対
抗する基板8についても同様である。これら配向膜3,
7間に液晶分子9が90度ねじれて設けられる。ここ
で、δは配向膜3,7と接する液晶分子の傾斜角でプレ
チルト角を示しており、液晶分子が立ち上がるときに、
その長軸が向く方向が正視角方向10である。また、ガ
ラス基板1,5それぞれの、配向膜3,7とはそれぞれ
反対側の面には偏光板11,12がそれぞれ設けられ、
この偏光板11は図11の紙面に垂直な方向に偏光軸を
持ち、また、偏光板12は図11の紙面に水平な方向に
偏光軸を持つため、一般に、電圧の非印加時には光が透
過して白色表示となる。この方式をノーマリーホワイト
モード(NWモード)と言う。このNWモードの液晶表
示装置においては、液晶セルに電圧が印加された状態
で、液晶表示装置の真上(基板面4,8に対して垂直方
向)から液晶表示画面を見ると、図12のL1に示すよ
うに、印加電圧値が高くなるに連れて光の透過率が低下
する。この液晶セルの光の透過率は印加電圧がある値に
達するとほぼ零になり、それ以上印加電圧を上げてもほ
ぼ零のままである。しかし、液晶表示画面を見る視覚方
向を斜めに変えると、印加電圧と透過率特性の関係が変
化する。
FIG. 11 shows a cross section of a cell in a conventional TN type liquid crystal display device. In FIG. 11, a substrate 4 on which a transparent electrode 2 and an alignment film 3 are further formed on a glass substrate 1,
A transparent electrode 6 and a substrate 8 having an alignment film 7 formed thereon are arranged on a glass substrate 5 such that the alignment films 3 and 7 face each other. That is, one substrate 4 has a transparent electrode 2 formed on one surface of the glass substrate 1 and an alignment film 3 formed on the entire surface to cover the transparent electrode 2. The same applies to the substrate 8 opposing the substrate 4. These alignment films 3,
The liquid crystal molecules 9 are twisted by 90 degrees between 7. Here, δ indicates the pretilt angle as the tilt angle of the liquid crystal molecules in contact with the alignment films 3 and 7, and when the liquid crystal molecules rise,
The direction in which the major axis faces is the normal viewing angle direction 10. Polarizing plates 11 and 12 are provided on the surfaces of the glass substrates 1 and 5 opposite to the alignment films 3 and 7, respectively.
Since the polarizing plate 11 has a polarizing axis in a direction perpendicular to the plane of FIG. 11 and the polarizing plate 12 has a polarizing axis in a direction horizontal to the plane of FIG. 11, light is generally transmitted when no voltage is applied. And a white display is obtained. This method is called a normally white mode (NW mode). In this NW mode liquid crystal display device, when the liquid crystal display screen is viewed from directly above the liquid crystal display device (in a direction perpendicular to the substrate surfaces 4 and 8) with a voltage applied to the liquid crystal cell, FIG. As shown by L1, the light transmittance decreases as the applied voltage value increases. The light transmittance of the liquid crystal cell becomes substantially zero when the applied voltage reaches a certain value, and remains substantially zero even when the applied voltage is further increased. However, if the viewing direction of viewing the liquid crystal display screen is changed obliquely, the relationship between the applied voltage and the transmittance characteristics changes.

【0005】図13は図11の従来のTN型の液晶表示
装置において、対向配置された一対の基板4,8に挟ま
れた液晶セルの斜視図である。図13において、基板4
における配向膜3のラビング方向14と基板8における
配向膜7のラビング方向15とは直角方向に向いてい
る。ここで、液晶セル16に電圧を印加した状態で、基
板4の面に垂直な方向から正視角方向10に視覚を傾け
て行くと、正視角方向10で印加電圧と透過率特性の関
係が図12における曲線L1から曲線L2に示されるよ
うな特性に変化する。即ち、印加電圧を大きくして行く
と透過率が低下していくが、特定の電圧値を越えると透
過率が再び高くなり、その後、再び徐々に低下すると言
う特性になる。このため、視覚を正視角方向に傾けた場
合、特定の角度で画像の白黒(ネガティブ・ポジティ
ブ)が反転すると言う階調反転現象が生じる。これは、
液晶層中の液晶分子9がプレチルト角δを持って傾いて
おり、視覚によって屈折率が変化するために生じる現象
である。この現象は、画像を見る人にとって大きな障害
となる。
FIG. 13 is a perspective view of a liquid crystal cell sandwiched between a pair of substrates 4 and 8 opposed to each other in the conventional TN type liquid crystal display device of FIG. In FIG. 13, the substrate 4
The rubbing direction 14 of the alignment film 3 on the substrate 8 and the rubbing direction 15 of the alignment film 7 on the substrate 8 are perpendicular to each other. Here, in a state where a voltage is applied to the liquid crystal cell 16, the sight is inclined in a normal viewing angle direction 10 from a direction perpendicular to the surface of the substrate 4, and the relationship between the applied voltage and the transmittance characteristic in the normal viewing angle direction 10 is illustrated. The characteristic changes from the curve L1 in FIG. 12 to the characteristic shown by the curve L2. That is, the transmittance decreases as the applied voltage increases, but the transmittance increases again when the applied voltage exceeds a specific voltage value, and then gradually decreases again. For this reason, when the visual sense is inclined in the normal viewing angle direction, a grayscale inversion phenomenon occurs in which the black and white (negative / positive) of the image is inverted at a specific angle. this is,
This is a phenomenon that occurs because the liquid crystal molecules 9 in the liquid crystal layer are inclined with a pretilt angle δ, and the refractive index changes visually. This phenomenon is a great obstacle for the viewer of the image.

【0006】図14a〜cは従来の液晶表示装置におけ
る階調反転現象を説明するための模式図である。図14
aに示すように、印加電圧が零かまたは比較的低電圧の
時に、正視角方向にいる観測者17には、液晶層中の中
央の液晶分子9は楕円に見えるが、徐々に印加電圧を高
くすると、液晶分子9の長軸方向が電界方向(基板4,
8に垂直な方向)に移動して行くので、図14bに示す
ように、観測者17には液晶分子9が丸く見える瞬間が
ある。さらに、印加電圧が高くなると、液晶分子9は電
界方向に沿ってほぼ平行になり、図14cに示すよう
に、観測者17には液晶分子9は再び楕円に見える。同
様の現象で、正視角方向10以外の視覚方向において
も、透過率と電圧の特性における相違から、階調反転現
象が生じない場合であっても、視覚を深くして行くと、
白黒のコントラスト比が小さくなると言う図12の曲線
L2のような視覚特性が現れる。TN型の液晶表示装置
における、この様な正視角方向10の階調反転現象や正
視角方向以外の視角方向でのコントラスト比の低下は見
る人にとって大きな障害となり、液晶表示装置の表示特
性そのものを低下させる結果になる。
FIGS. 14A to 14C are schematic diagrams for explaining a grayscale inversion phenomenon in a conventional liquid crystal display device. FIG.
As shown in a, when the applied voltage is zero or a relatively low voltage, the observer 17 in the normal viewing direction sees the central liquid crystal molecule 9 in the liquid crystal layer as an ellipse. When the height is increased, the major axis direction of the liquid crystal molecules 9 is oriented in the electric field direction (substrate 4,
14b), the observer 17 has a moment when the liquid crystal molecules 9 look round as shown in FIG. 14b. Further, when the applied voltage increases, the liquid crystal molecules 9 become substantially parallel along the direction of the electric field, and as shown in FIG. In the same phenomenon, even in a visual direction other than the normal viewing angle direction 10, even when the gradation inversion phenomenon does not occur due to the difference in the characteristics of the transmittance and the voltage, when the vision is deepened,
A visual characteristic such as a curve L2 in FIG. 12 that the contrast ratio between black and white is reduced appears. In the TN type liquid crystal display device, such a gradation inversion phenomenon in the normal viewing angle direction 10 and a decrease in the contrast ratio in a viewing angle direction other than the normal viewing angle direction become a great obstacle for a viewer, and the display characteristics of the liquid crystal display device itself are reduced. The result is a decrease.

【0007】このようなTN型の液晶表示装置に特有の
視角特性を改善し、表示品位を向上させるために、従
来、以下のような方法が発表されている。例えば、特開
昭60−211424号公報や、電子情報通信学会技術
研究報告(1993年2月、P.35〜41「相補型T
N(CTN)−広視野角化したTN−」)、特開平5−
188374号公報には絵素を分割して2つ以上の異な
った配向方向を持たせる方法などが発表されている。ま
た、特開平3−230120号公報「液晶表示装置」に
は補償板を用いる方法が発表されている。
[0007] In order to improve the viewing angle characteristic peculiar to such a TN type liquid crystal display device and to improve the display quality, the following methods have conventionally been announced. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-212424 and IEICE Technical Report (February 1993, pp. 35-41, “Complementary T
N (CTN) -TN with wide viewing angle "),
188374 discloses a method of dividing a picture element into two or more different orientation directions. Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-230120 discloses a method using a compensating plate.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶表示装置の
視角特性を改善する方法として様々な方法が発表されて
いるが、これらの方法には以下のような問題があった。
Various methods have been disclosed as methods for improving the viewing angle characteristics of conventional liquid crystal display devices, but these methods have the following problems.

【0009】例えば、上述したような絵素を分割して2
つ以上の異なった配向方向を持たせる方法としては、有
機膜からなる配向膜をエッチングする方法や、配向膜上
にマスクを形成して配向処理する方法が挙げられる。こ
れらはいずれもフォトリソ法で行われており、いずれの
方法も、エッチングなどにより配向膜に不純物が付着し
たり、配向膜に金属マスクを付けて配向処理する場合に
は傷が付いたりするので、液晶表示装置の表示品位を低
下させる恐れがある。その上、製造工程数が大幅に増え
るため、製造コストおよび製造時間が悪化する。また、
補償板を用いる方法では、相反する視角方向の両方で視
野角を拡大することはできない。
For example, the picture element as described above is divided into 2
As a method of giving two or more different orientation directions, there are a method of etching an alignment film composed of an organic film, and a method of forming a mask on the alignment film and performing an alignment treatment. All of these methods are performed by the photolithography method.Either method may cause impurities to be attached to the alignment film by etching or the like or to be damaged when the alignment processing is performed by attaching a metal mask to the alignment film. The display quality of the liquid crystal display device may be reduced. In addition, since the number of manufacturing steps is significantly increased, manufacturing cost and manufacturing time are deteriorated. Also,
In the method using the compensator, the viewing angle cannot be increased in both of the opposite viewing angle directions.

【0010】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、液晶表示装置の表示品位の低下を抑え、また、製造
工程数を大幅に増やさず、全ての視角方向での視角特性
を改善することができる液晶表示装置を提供することを
目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and suppresses a decrease in display quality of a liquid crystal display device, and improves viewing angle characteristics in all viewing angle directions without greatly increasing the number of manufacturing steps. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device capable of performing the above-described operations.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、一対の基板間に液晶層を挟持し、該基板と液晶層の
間に配向膜をそれぞれ有する液晶表示装置であって、液
晶を水平配向させる性質を有し、かつ配向処理を行って
いない配向膜に、液晶を垂直配向させる配向領域を配置
したことを特徴としている。また、液晶を垂直配向させ
る性質を有し、かつ配向処理を行っていない配向膜に、
液晶を水平配向させる配向領域を配置したことを特徴と
している。
A liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device having a liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates and an alignment film between the substrates and the liquid crystal layer. The liquid crystal display is characterized in that an alignment region for vertically aligning liquid crystal is arranged in an alignment film having a property of performing horizontal alignment and having not been subjected to alignment processing. Also, align the liquid crystal vertically
Has the property of
It is characterized by having an alignment area for horizontal alignment of liquid crystal.
are doing.

【0012】また、前記配向領域を点状にパターニング
し、前記配向領域を中心として液晶分子が放射状または
同心円状に配列されたことを特徴としている。
Further, the alignment region is patterned in a dot-like manner, and liquid crystal molecules are radially or concentrically arranged around the alignment region.

【0013】また、前記配向領域を曲線または直線状に
またはそれらを組み合わせてパターニングしたことを特
徴としている。
[0013] The present invention is characterized in that the alignment region is patterned in a curved line, a straight line, or a combination thereof.

【0014】また、前記配向領域をブラックマスクと重
ねて形成したことを特徴としている。
Further, the present invention is characterized in that the alignment region is formed so as to overlap a black mask.

【0015】[0015]

【0016】上記構成により、例えば液晶を水平配向さ
せる性質を有し、かつ配向処理を行っていない配向膜
に、液晶を垂直配向させる垂直配向領域を任意に配置す
るので、垂直配向領域における液晶分子は垂直配向す
る。液晶には連続性があるので、垂直配向領域に接する
部分でも、液晶分子は垂直配向方向に揃おうとする。こ
れにより、液晶分子は垂直配向領域が点状の場合は、そ
れを中心として放射状または同心円状に並び、垂直配向
領域が直線の場合には、それを挟んで2方向に配列す
る。同様に、直線であっても形状に変化のある場合、ま
たは曲線の場合には、液晶分子の配向方向に、点状に近
い様々な方向性を持たせることができる。また、この垂
直配向が規制力を持つ範囲は、数10ミクロンであるの
で、表示領域の大きさに応じて単一または複数の垂直配
向領域を形成することにより、全表示領域に渡って、良
好な視角特性を得ることができる。さらに、この垂直配
向となる部分は、常時黒表示となり、実質的に開口率を
下げることになるので、垂直配向領域の面積は表示面積
の50パーセント以下に抑えることが望ましい。また、
垂直配向領域をブラックマスクと重ねて形成すれば開口
率の低下は全くない。
According to the above structure, for example, a vertical alignment region for vertically aligning the liquid crystal is arbitrarily arranged in an alignment film which has a property of horizontally aligning the liquid crystal and has not been subjected to the alignment treatment. Are vertically aligned. Since the liquid crystal has continuity, the liquid crystal molecules tend to be aligned in the vertical alignment direction even in a portion in contact with the vertical alignment region. Accordingly, the liquid crystal molecules are arranged radially or concentrically around the dot when the vertical alignment region is a dot, and are arranged in two directions with the vertical alignment region being a straight line when the vertical alignment region is a straight line. Similarly, in the case where the shape is changed even in the case of a straight line, or in the case of a curved line, the liquid crystal molecules can have various orientations close to a point in the alignment direction. Further, since the range in which the vertical alignment has a regulating force is several tens of microns, by forming a single or a plurality of vertical alignment regions according to the size of the display region, it is possible to improve the entire display region. And excellent viewing angle characteristics. Further, the vertically aligned portion always displays black and substantially reduces the aperture ratio. Therefore, it is desirable that the area of the vertical alignment region be suppressed to 50% or less of the display area. Also,
If the vertical alignment region is formed so as to overlap the black mask, the aperture ratio does not decrease at all.

【0017】また、少なくとも一方の基板の配向膜の所
定領域に、表面を荒す表面処理を施すことにより、液晶
を垂直配向させる垂直配向領域を任意に配置すれば、表
示領域の一部を選択的に垂直配向するだけで、全方向か
ら均一な視角特性を有する液晶表示装置が得られる。し
かも、その製造工程において、エッチングなどを用いな
い場合には配向膜に不純物が付着したりせず、液晶表示
装置の表示品位は低下しない。また、ラビングなどの配
向処理の必要がないというメリットがある。部分的に垂
直配向させる手段としては、所定の場所に垂直配向膜を
形成しても良いし、アルカリや酸等の薬液や、光を照射
することなどで配向膜表面を荒す表面処理を施す方法も
ある。中でも、光を照射する方法は、配向膜に光を照射
するだけでよいので、従来の視角改善方法のプロセスの
欠点であった工程が長くなると言う問題はなくなる。
Further, by subjecting at least a predetermined region of the alignment film of the substrate to a surface treatment for roughening the surface, and optionally arranging a vertical alignment region for vertically aligning the liquid crystal, a part of the display region can be selectively formed. A liquid crystal display device having uniform viewing angle characteristics from all directions can be obtained only by vertically aligning the liquid crystal. In addition, when etching or the like is not used in the manufacturing process, no impurities adhere to the alignment film, and the display quality of the liquid crystal display device does not deteriorate. Further, there is an advantage that there is no need for an alignment treatment such as rubbing. As means for partially vertical alignment, a vertical alignment film may be formed at a predetermined location, or a chemical solution such as an alkali or an acid, or a method of performing a surface treatment to roughen the alignment film surface by irradiating light or the like. There is also. Above all, the method of irradiating light only needs to irradiate the alignment film with light, so that there is no problem that the step, which is a drawback of the process of the conventional viewing angle improving method, becomes longer.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0019】(実施例1)図1a,bは本発明の第1の
実施例における液晶表示装置の絵素を拡大して真上から
見た場合の平面図であり、図1cはその断面図である。
図1aに示すように、絵素21の中心部に垂直配向領域
22が設けられ、その回りの液晶分子23が垂直配向領
域22を中心として放射状に配列されている。この液晶
表示装置に電圧を印加すると、液晶分子23は垂直配向
領域22側が持ち上がるようにして立ち上がって行く。
この場合、液晶分子23にはカイラル成分は含まれてい
ない。液晶分子23にカイラル成分が含まれていると、
図1bに示すように液晶分子24は同心円状に配列しや
すくなる。図1cにおいて、上側の配向膜25に垂直配
向領域22が形成され、垂直配向領域22下の液晶分子
23は垂直配向している。
(Embodiment 1) FIGS. 1a and 1b are plan views of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention when a picture element is enlarged and viewed from directly above, and FIG. 1c is a sectional view thereof. It is.
As shown in FIG. 1A, a vertical alignment region 22 is provided at the center of a picture element 21, and liquid crystal molecules 23 around the vertical alignment region 22 are arranged radially around the vertical alignment region 22. When a voltage is applied to this liquid crystal display device, the liquid crystal molecules 23 rise so that the side of the vertical alignment region 22 rises.
In this case, the liquid crystal molecules 23 do not include a chiral component. When the liquid crystal molecule 23 contains a chiral component,
As shown in FIG. 1B, the liquid crystal molecules 24 are easily arranged concentrically. In FIG. 1C, a vertical alignment region 22 is formed in an upper alignment film 25, and liquid crystal molecules 23 below the vertical alignment region 22 are vertically aligned.

【0020】図2は本発明の第1の実施例における本液
晶表示装置の製造工程図である。図2に示すように、ま
ず、基板31に絵素32,33を形成する。次に、この
絵素32,33を覆って基板31の全面に配向膜34を
形成する。この配向膜34としては、有機高分子膜の1
つであるポリイミド膜を使用する。この配向膜34は液
晶分子を水平配向させる性質を有している。この基板3
1の表面に対向する位置には、後述する光照射工程時の
マスク35が配置されている。このマスク35におい
て、斜線で示される部分35aは光36を透過しない遮
光部分であり、また、斜線が施されていない部分35b
は光36を透過する透過部分である。この透過部分35
bは、絵素32,33の中心部分に対応しており、配向
膜34を形成した後、このマスク35を通して光36を
配向膜34に照射し、絵素32,33のそれぞれの中央
部分の表面を荒す表面処理を施して液晶分子の垂直配向
領域を形成する。この光照射は、液晶表示装置を構成す
る片方の基板31に対して行う。光36の照射後、ラビ
ングなどの配向処理は行わずに液晶セルを組み立てる。
なお、本発明は従来から液晶表示装置に使用されている
すべての基板構造に対して適用可能である。
FIG. 2 is a view showing a manufacturing process of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, first, picture elements 32 and 33 are formed on a substrate 31. Next, an alignment film 34 is formed on the entire surface of the substrate 31 so as to cover the picture elements 32 and 33. As the alignment film 34, an organic polymer film 1
One polyimide film is used. The alignment film 34 has a property of horizontally aligning liquid crystal molecules. This substrate 3
A mask 35 for a light irradiation step, which will be described later, is arranged at a position facing the surface 1. In the mask 35, a hatched portion 35a is a light-shielding portion that does not transmit the light 36, and a portion 35b that is not hatched.
Is a transmitting portion for transmitting the light 36. This transmission part 35
b corresponds to the center of the picture elements 32 and 33. After forming the orientation film 34, light 36 is irradiated on the orientation film 34 through the mask 35, and the center of each of the picture elements 32 and 33 is formed. A surface treatment for roughening the surface is performed to form a vertical alignment region of liquid crystal molecules. This light irradiation is performed on one of the substrates 31 constituting the liquid crystal display device. After irradiation with the light 36, the liquid crystal cell is assembled without performing an alignment treatment such as rubbing.
The present invention is applicable to all substrate structures conventionally used in liquid crystal display devices.

【0021】この光36の照射工程は、配向膜34の形
成後の任意の時点で実施できる。具体的には、配向膜3
4塗布後でも、仮焼成後でもよく、本焼成後でもよい。
マスク35を用いて光を照射した場合に得られる垂直配
向領域は、本実施例においては、直径10ミクロンの真
円形で絵素面積の3%を占めている。また、マスク35
としては、例えば、通常使用されるフォトマスクと同様
のマスクを使用することができる。さらに、ポリイミド
膜からなる配向膜34に照射する光36としては、紫外
光、可視光、赤外光、または配向膜34の材料に対する
所定波長のレーザ光のいずれを用いてもよいが、配向状
態を変化させるための高エネルギーが容易に得られる光
源として、波長が400nm以下の紫外光が好ましい。
このような波長の光は、高圧水銀灯、低圧水銀灯、水銀
キセノン灯などで容易に得られる。この紫外光を照射す
る場合、30J/cm2以上の条件で照射する。
The irradiation step of the light 36 can be performed at any time after the formation of the alignment film 34. Specifically, the alignment film 3
4 After application, after preliminary firing, or after main firing.
In the present embodiment, the vertical alignment region obtained by irradiating light using the mask 35 is a perfect circle having a diameter of 10 μm and occupying 3% of the pixel area. Also, the mask 35
For example, a mask similar to a commonly used photomask can be used. Further, as the light 36 applied to the alignment film 34 made of a polyimide film, any of ultraviolet light, visible light, infrared light, or laser light of a predetermined wavelength for the material of the alignment film 34 may be used. Ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less is preferable as a light source that easily obtains high energy for changing the wavelength.
Light of such a wavelength can be easily obtained with a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, a mercury-xenon lamp, or the like. When irradiating this ultraviolet light, it irradiates on condition of 30 J / cm < 2 > or more.

【0022】このように、配向膜34に垂直配向領域を
設けたことによる影響は、その照射点である垂直配向領
域を中心に約50μm程度観測された。この液晶パネル
の光学特性を測定すると、図3の透過率−印加電圧特性
に示す曲線L3と同等の特性を測定することができた。
As described above, the effect of providing the vertical alignment region on the alignment film 34 was observed at about 50 μm around the vertical alignment region which is the irradiation point. When the optical characteristics of this liquid crystal panel were measured, characteristics equivalent to the curve L3 shown in the transmittance-applied voltage characteristics in FIG. 3 could be measured.

【0023】ここで、視野角拡大の原理について説明す
る。図3a〜cは図1の液晶表示装置における視野角拡
大の原理を説明するための模式図であり、aはTN型液
晶パネルの絵素断面図、bはaの絵素を真上から見た
図、cは液晶表示装置がゲスト−ホスト(G−H)型液
晶パネルの場合の絵素断面図である。図3aにおいて、
41,42は偏光板であり、TN型液晶パネルにおいて
は、NWモードを形成するように直行ニコルの関係にあ
る。これら偏光板41,42の内側にそれぞれ透明基板
43,44がそれぞれ設けられ、さらに、これら透明基
板43,44の内側にそれぞれ水平配向された配向膜4
5,46が塗布されて設けられている。このとき、水平
配向膜45は配向処理を行っていないが、水平配向膜4
5上の所定箇所には紫外光が一定量照射されて垂直配向
領域47を得る。この垂直配向領域47は液晶分子48
を垂直に配向させる働きを持つ。このため、液晶中の液
晶分子48は透明基板43,44間で垂直に配向すると
ともに、この垂直配向した液晶分子48の回りの液晶分
子48aは、その影響を受け、順次角度を持って傾く。
よって、図3bに示すように、液晶分子48aは、垂直
配向領域47を中心として全ての方向に対しての最適視
角方向を持つことが可能となる。49は観測者の位置を
示している。
Here, the principle of expanding the viewing angle will be described. 3A to 3C are schematic diagrams for explaining the principle of expansion of the viewing angle in the liquid crystal display device of FIG. 1, wherein a is a cross-sectional view of a TN type liquid crystal panel, and b is a view of the pixel of a viewed from directly above. FIG. 2C is a sectional view of a pixel when the liquid crystal display device is a guest-host (GH) type liquid crystal panel. In FIG. 3a,
Reference numerals 41 and 42 denote polarizing plates, which have a direct Nicol relationship so as to form an NW mode in a TN type liquid crystal panel. Transparent substrates 43 and 44 are provided inside the polarizing plates 41 and 42, respectively. Further, the alignment film 4 horizontally aligned inside the transparent substrates 43 and 44 is provided.
5, 46 are applied and provided. At this time, although the horizontal alignment film 45 has not been subjected to the alignment process,
A predetermined amount of ultraviolet light is irradiated on a predetermined portion of the substrate 5 to obtain a vertical alignment region 47. The vertical alignment region 47 includes liquid crystal molecules 48
Has the function of vertically orienting. Therefore, the liquid crystal molecules 48 in the liquid crystal are vertically aligned between the transparent substrates 43 and 44, and the liquid crystal molecules 48a around the vertically aligned liquid crystal molecules 48 are influenced by the liquid crystal molecules and are sequentially inclined at an angle.
Therefore, as shown in FIG. 3B, the liquid crystal molecules 48a can have an optimal viewing angle direction in all directions around the vertical alignment region 47. 49 indicates the position of the observer.

【0024】この方法によって作製した液晶表示装置
は、図4に示すような視角特性L3を持つ。即ち、斜め
から液晶セルを見ると、つまり、配向膜45,46に垂
直な方向に対して40度傾いた位置から測定したときの
最適視角方向における電圧−透過率曲線(V−Tカー
ブ)は、曲線L2に示すように、ある電圧において階調
反転を生じる。しかし、同時に最適視角方向とは全く反
対方向の液晶分子をも観測することができるため、曲線
L1の視角特性が曲線L2の視角特性と混在されること
になる。つまり、1点に対して様々な最適視角方向を持
つため、様々な透過率曲線が合成されて、曲線L3に示
す特性のような階調反転のない画面を見ることができる
のである。
The liquid crystal display device manufactured by this method has a viewing angle characteristic L3 as shown in FIG. That is, when the liquid crystal cell is viewed obliquely, that is, the voltage-transmittance curve (VT curve) in the optimal viewing angle direction when measured from a position inclined by 40 degrees with respect to the direction perpendicular to the alignment films 45 and 46 is , A gradation inversion occurs at a certain voltage as shown by the curve L2. However, since the liquid crystal molecules in the direction completely opposite to the optimum viewing angle direction can be observed at the same time, the viewing angle characteristics of the curve L1 are mixed with the viewing angle characteristics of the curve L2. That is, since there are various optimal viewing angle directions for one point, various transmittance curves are synthesized, and a screen without gradation inversion such as the characteristic shown by the curve L3 can be viewed.

【0025】これと同様な手法で、TN型液晶パネル以
外のものに応用したものが、図3cに示すゲスト−ホス
ト(G−H)型液晶パネルである。50はG−H染料で
あり、この方式では、図3aの偏光板41,42がなく
ても表示を確認することができ、同様に上記した図3b
による効果を得ることができる。
A guest-host (GH) type liquid crystal panel shown in FIG. 3c is applied to a device other than the TN type liquid crystal panel by a similar method. Reference numeral 50 denotes a GH dye. In this system, the display can be confirmed without the polarizing plates 41 and 42 shown in FIG.
The effect by the above can be obtained.

【0026】なお、本実施例では、マスク35の光透過
部分35bの形状を真円形としたが、この他、楕円形で
もよいし、三角形、四角形などの角形や、星形のように
凹凸のある形状でもよい。この場合には、そのマスク3
5の光透過部分35bの形状が、配向膜34に形成され
る垂直配向領域の形状となる。
In this embodiment, the shape of the light transmitting portion 35b of the mask 35 is a perfect circle. However, the light transmitting portion 35b may be an ellipse, a square such as a triangle or a quadrangle, or an irregular shape such as a star. It may have a certain shape. In this case, the mask 3
The shape of the light transmitting portion 35b of No. 5 becomes the shape of the vertical alignment region formed in the alignment film 34.

【0027】また、本実施例では、マスク35の光透過
部分35bの径としては、径10ミクロン(絵素面積の
3パーセント)としたが、径20ミクロン以下が望まし
いが、絵素面積の50パーセント以下で有ればよい。こ
れは、垂直配向領域の面積が絵素面積の50パーセント
以上では、その垂直配向領域が黒点として認識されるか
らである。
In the present embodiment, the diameter of the light transmitting portion 35b of the mask 35 is 10 microns (3% of the pixel area), but it is preferably 20 microns or less. What is necessary is just below percent. This is because when the area of the vertical alignment region is 50% or more of the pixel area, the vertical alignment region is recognized as a black point.

【0028】さらに、本実施例では、マスク35として
フォトマスクと同様のマスクを使用したが、直接にフォ
トリソグラフィ技術を用いて配向膜34上にマスクパタ
ーンを形成し、光を照射した後、マスクを剥離してもよ
い。また、マスク35を用いずに、集光された光を境界
領域に照射してもよい。
Further, in this embodiment, a mask similar to a photomask is used as the mask 35. However, a mask pattern is formed directly on the alignment film 34 by using the photolithography technique, and the mask is irradiated with light. May be peeled off. Further, the condensed light may be applied to the boundary region without using the mask 35.

【0029】さらに、本実施例では、垂直配向領域を作
るべく配向膜34の表面を荒す手段として紫外光を用い
たが、電子ビーム、イオンビーム、X線などの照射も可
能である。
Further, in this embodiment, ultraviolet light is used as a means for roughening the surface of the alignment film 34 in order to form a vertical alignment region. However, irradiation with an electron beam, ion beam, X-ray, or the like is also possible.

【0030】さらに、本実施例では、配向膜34として
ポリイミド膜を用いたが、他の材料からなる配向膜を使
用してもよく、例えば、窒化ケイ素、酸化ケイ素、フッ
化マグネシウムまたは金等を主成分とした無機の配向膜
を用いてもよい。この場合には、紫外線レーザ、電子線
ビーム等の高エネルギーの光の照射が必要である。
Further, in this embodiment, a polyimide film is used as the alignment film 34, but an alignment film made of another material may be used. For example, silicon nitride, silicon oxide, magnesium fluoride, gold or the like may be used. An inorganic alignment film as a main component may be used. In this case, irradiation with high energy light such as an ultraviolet laser or an electron beam is required.

【0031】さらに、本実施例では、光照射は、液晶表
示装置を構成する基板の片方に行ったが、両側に行って
もよい。一般に、両基板に照射した方が配向規制力が強
い。
Further, in the present embodiment, the light irradiation is performed on one side of the substrate constituting the liquid crystal display device, but may be performed on both sides. In general, irradiation of both substrates has a stronger alignment regulating force.

【0032】(実施例2)図5は本発明の第2の実施例
における液晶表示装置の絵素を拡大して真上から見た場
合の平面図である。図5において、絵素51のサイズが
大きくて、一箇所の垂直配向領域では絵素51全体の配
向を制御できない場合に、このように複数の垂直配向領
域52を設ける。垂直配向領域52の数、形状および配
置は任意である。本実施例では、10ミクロン角の正方
形の垂直配向領域52を70ミクロンピッチで配列して
おり、垂直配向領域52の占める割合は全体の2%とな
っている。本実施例では、配向膜の表面を荒す表面処理
を行うことによって、前述した光照射と同様に、垂直配
向特性52を配向膜に付与する。基板構造等は、第1の
実施例の場合と同様である。
(Embodiment 2) FIG. 5 is an enlarged plan view of a picture element of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention when viewed from directly above. In FIG. 5, when the size of the picture element 51 is large and the orientation of the entire picture element 51 cannot be controlled in one vertical alignment area, a plurality of vertical alignment areas 52 are provided in this way. The number, shape and arrangement of the vertical alignment regions 52 are arbitrary. In this embodiment, square vertical alignment regions 52 of 10 μm square are arranged at a pitch of 70 μm, and the ratio occupied by the vertical alignment regions 52 is 2% of the whole. In this embodiment, a vertical alignment characteristic 52 is imparted to the alignment film by performing a surface treatment for roughening the surface of the alignment film, similarly to the above-described light irradiation. The substrate structure and the like are the same as those in the first embodiment.

【0033】図6は本発明の第2の実施例における液晶
表示装置の製造方法を示す図である。図6に示すよう
に、ガラス基板61上に配向膜62を形成し、配向膜6
2形成後の任意の時点で、フォトリソグラフィ技術を用
いて配向膜62上にレジストパターン63を作製する。
垂直配向にする領域以外はレジストパターン63によっ
て配向膜62が被覆されている。この後、配向膜62表
面を矢印64に示すアルカリ溶液に接触させ、接触面の
みを粗面化させる。このアルカリ溶液としては、0.5
%NaOH水溶液、または2.38%TMAH水溶液な
どが使用できる。なお、この表面処理において、アルカ
リ溶液の代わりに酸溶液を使用することもできる。その
一例としては、硝酸などがあげられる。また、反応性ガ
スであるオゾンまたはアンモニアガスなどを用いてもよ
い。
FIG. 6 is a view showing a method of manufacturing a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, an alignment film 62 is formed on a glass
At any time after the formation of the resist pattern 2, a resist pattern 63 is formed on the alignment film 62 using a photolithography technique.
The alignment film 62 is covered with the resist pattern 63 except for the region to be vertically aligned. Thereafter, the surface of the alignment film 62 is brought into contact with an alkaline solution shown by an arrow 64 to roughen only the contact surface. As the alkaline solution, 0.5
% NaOH aqueous solution or 2.38% TMAH aqueous solution. In this surface treatment, an acid solution can be used instead of the alkali solution. One example is nitric acid. Further, a reactive gas such as ozone or ammonia gas may be used.

【0034】(実施例3)図7は本発明の第3の実施例
における液晶表示装置の絵素を拡大して真上から見た場
合の平面図である。図7において、絵素71の所定位置
に選択的に垂直配向領域72が波形でストライプ状に設
けられている。この波形の線幅は5ミクロンで、絵素7
1全体の15%程度の面積を占めている。この垂直配向
領域72において、液晶分子73は垂直配向する。この
垂直配向領域72の回りの液晶分子73は、その影響を
受けて順次角度を持って傾く。よって、液晶分子73
は、線状で波形状の垂直配向領域72を中心として全て
の方向に対しての最適視角方向を持つことが可能とな
る。
(Embodiment 3) FIG. 7 is a plan view of a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention when a picture element is enlarged and viewed from directly above. In FIG. 7, a vertical alignment region 72 is selectively provided at a predetermined position of a picture element 71 in a wavy stripe shape. The line width of this waveform is 5 microns and the picture element 7
1 occupies about 15% of the total area. In the vertical alignment region 72, the liquid crystal molecules 73 are vertically aligned. The liquid crystal molecules 73 around the vertical alignment region 72 are sequentially inclined at an angle under the influence. Therefore, the liquid crystal molecules 73
Can have an optimal viewing angle direction in all directions around the linear and wavy vertical alignment region 72.

【0035】図8は本発明の第3の実施例における液晶
表示装置の製造方法を示す図である。図8aに示すよう
に、水平配向膜74形成後の任意の時点で、フォトリソ
グラフィ技術を用いて、水平配向された配向膜74上に
レジストパターン75を作製する。そして、垂直配向に
する領域以外はレジストパターン75によって配向膜7
4は被覆されている。この後、図8bに示すように配向
膜74を除去し、図8cに示すように垂直配向性の配向
膜76を塗布する。次に、図8dに示すようにレジスト
パターン75を除去すれば、垂直配向領域72が形成さ
れる。このように、水平配向膜74に垂直配向膜76を
選択的に形成することによって、前述した光照射と同様
に、垂直配向領域72を作成することができる。これに
より、従来のラビング工程を省くことができる。その
他、基板構造等は第1の実施例の場合と同様である。
FIG. 8 is a view showing a method of manufacturing a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8A, at an arbitrary point after the formation of the horizontal alignment film 74, a resist pattern 75 is formed on the horizontally aligned alignment film 74 by using a photolithography technique. Except for the region to be vertically aligned, the alignment film 7 is formed by the resist pattern 75.
4 is coated. Thereafter, the alignment film 74 is removed as shown in FIG. 8B, and a vertical alignment film 76 is applied as shown in FIG. 8C. Next, when the resist pattern 75 is removed as shown in FIG. 8D, a vertical alignment region 72 is formed. As described above, by selectively forming the vertical alignment film 76 on the horizontal alignment film 74, the vertical alignment region 72 can be formed in the same manner as the light irradiation described above. Thus, the conventional rubbing step can be omitted. Otherwise, the substrate structure and the like are the same as in the case of the first embodiment.

【0036】なお、本発明では、垂直配向領域72は波
形でストライプ状に設けたが、波形に限らず、山形やの
こぎり状でもよいし、さまざまな形状の点が連続したよ
うな形状でもよい。即ち、線状の垂直配向領域とは、曲
線または直線状にまたはそれらを組み合わせてパターニ
ングした単一または複数の垂直配向領域を任意に配置す
ればよく、絵素面積によっては、中央に1本だけでもよ
い。
In the present invention, the vertical alignment region 72 is provided in the form of a stripe with a waveform. However, the vertical alignment region 72 is not limited to the waveform and may be a mountain or a saw, or may be a shape in which points of various shapes are continuous. That is, the linear vertical alignment region may be a single or a plurality of vertical alignment regions patterned in a curve or a straight line or a combination thereof, depending on the pixel area, and only one in the center. May be.

【0037】(実施例4)図9a〜cは本発明の第4の
実施例における液晶表示装置の絵素をそれぞれ拡大して
真上から見た場合の平面図である。図9aに示すよう
に、各絵素81毎に垂直配向領域82は直線のストライ
プ状に設けられている。この垂直配向領域82の線幅は
10ミクロンで面積比は20%程度になっている。この
水平配向領域の液晶分子83は垂直配向領域82に垂直
に配列するので、この場合は、2方向に並んでいる。A
は、この2方向の境目である。この場合は、ラビング処
理を行ってもよい。
(Embodiment 4) FIGS. 9a to 9c are plan views of enlarged picture elements of a liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention, as viewed from directly above. As shown in FIG. 9A, the vertical alignment region 82 is provided in a linear stripe shape for each picture element 81. The line width of the vertical alignment region 82 is 10 microns and the area ratio is about 20%. Since the liquid crystal molecules 83 in the horizontal alignment region are vertically arranged in the vertical alignment region 82, in this case, they are arranged in two directions. A
Is a boundary between these two directions. In this case, a rubbing process may be performed.

【0038】また、直線の垂直配向領域82であって
も、例えば図9b、cのように何本か直線を組み合わせ
た形状の垂直配向領域84,85とすることにより、全
方向の均一化も可能である。絵素81の大きさが縦横と
も数10ミクロンの場合には、図9cの垂直配向領域8
5のパターンを広げて、垂直配向領域82cをブラック
マスクと重ねて設けることもできる。この場合は、開口
率の低下なしに全方向の視角の均一化が可能となる。
Even in the case of the linear vertical alignment region 82, for example, as shown in FIGS. 9b and 9c, by forming vertical alignment regions 84 and 85 having a shape in which several straight lines are combined, uniformity in all directions can be achieved. It is possible. When the size of the picture element 81 is several tens of microns both vertically and horizontally, the vertical alignment region 8 shown in FIG.
5, the vertical alignment region 82c may be provided so as to overlap the black mask. In this case, the viewing angles in all directions can be made uniform without lowering the aperture ratio.

【0039】ここでは、第1の実施例と同様に、配向膜
に垂直配向領域82を作る方法として、フォトマスクを
用いて光を照射する方法を用いるが、あらかじめ垂直配
向膜を形成し、垂直配向領域82以外の領域に適度の光
を照射することによって、プレチルト角を低下させ、水
平配向としてもよい。照射する光の量は配向膜により異
なるが、10J/cm2以上必要である。これにより、
光照射部のプレチルト角は10度以下になる。
Here, as in the first embodiment, a method of irradiating light using a photomask is used as a method of forming the vertical alignment region 82 in the alignment film. By irradiating appropriate light to a region other than the alignment region 82, the pretilt angle may be reduced and horizontal alignment may be performed. The amount of light to be applied varies depending on the orientation film, but is required to be 10 J / cm 2 or more. This allows
The pre-tilt angle of the light irradiating section becomes 10 degrees or less.

【0040】なお、図10の絵素の断面図に示すよう
に、上下基板上における配向膜91,92で垂直配向領
域93,94の面積を変えたり、上下の垂直配向領域9
3,94のパターンを数ミクロンずらすことによって
も、配向規制力の強化が図れた。
As shown in the sectional view of the picture element in FIG. 10, the areas of the vertical alignment regions 93 and 94 are changed by the alignment films 91 and 92 on the upper and lower substrates,
By shifting the 3,94 pattern by several microns, the alignment regulating force was also enhanced.

【0041】以上の実施例1〜4において、配向膜表面
の粗さの違いで、液晶の配向性を異ならせることができ
ると言うのは、次の原理による。即ち、水平配向特性を
有する配向膜表面を荒して行くと、その部分の液晶分子
のプレチルト角は小さくなって行くが、配向膜表面が充
分荒れた状態になると、液晶分子は垂直配向するように
なる。液晶には連続性があるので、図1cに示すように
垂直配向領域22に接する部分でも、液晶分子23は垂
直配向方向に揃おうとする。これにより、液晶分子23
は垂直配向領域22が円、角および星形のような点状の
場合は、それを中心として図1aの放射状または図1b
の同心円状に並び、図9aに示すように垂直配向領域8
2が直線の場合には、それを挟んで2方向に配列する。
同様に、直線であっても、図7に示すように、波型や山
形など入り組んだ凹凸形状のように形状に変化のある場
合には、液晶分子73の配向方向に、点状に近い様々な
方向性を持たせることができる。また、この垂直配向が
規制力を持つ範囲は、数10ミクロンであるので、表示
領域の大きさに応じて複数の垂直配向領域を形成するこ
とにより、全表示領域に渡って、良好な視角特性を得る
ことができる。さらに、この垂直配向となる部分は、常
時黒表示となり、実質的に開口率を下げることになるの
で、垂直配向領域の面積は表示面積の50パーセント以
下に抑えることが望ましい。
In the above Examples 1 to 4, it is based on the following principle that the alignment of the liquid crystal can be changed depending on the roughness of the alignment film surface. That is, when the surface of the alignment film having the horizontal alignment characteristic is roughened, the pretilt angle of the liquid crystal molecules in that portion is reduced, but when the surface of the alignment film is sufficiently roughened, the liquid crystal molecules are vertically aligned. Become. Since the liquid crystal has continuity, the liquid crystal molecules 23 tend to align in the vertical alignment direction even in a portion in contact with the vertical alignment region 22 as shown in FIG. 1C. Thereby, the liquid crystal molecules 23
If the vertical alignment region 22 is point-like, such as a circle, a corner, or a star, the center of the vertical alignment region 22 is radially aligned with FIG.
9a, and the vertically aligned regions 8 as shown in FIG.
When 2 is a straight line, it is arranged in two directions with that being interposed.
Similarly, as shown in FIG. 7, when the shape of the liquid crystal molecules 73 changes in a straight line, such as an intricate uneven shape such as a wavy shape or a chevron shape, the alignment direction of the liquid crystal molecules 73 changes to a point-like shape. It can have various directions. Further, since the range in which the vertical alignment has a regulating force is several tens of microns, by forming a plurality of vertical alignment regions according to the size of the display region, good viewing angle characteristics can be obtained over the entire display region. Can be obtained. Further, the vertically aligned portion always displays black and substantially reduces the aperture ratio. Therefore, it is desirable that the area of the vertical alignment region be suppressed to 50% or less of the display area.

【0042】また、逆に、配向膜として垂直配向膜を用
いることもでき、この場合には、垂直領域以外の配向膜
を適度に荒す表面処理をしてプレチルト角を小さくし、
水平配向状態にすればよい。
Conversely, a vertical alignment film can be used as the alignment film. In this case, the pre-tilt angle is reduced by performing a surface treatment for appropriately roughening the alignment film other than the vertical region.
What is necessary is just to make it a horizontal orientation state.

【0043】以上のように、第1〜第4の実施例によれ
ば、液晶表示装置の表示領域の一部分を垂直配向するだ
けで、異なる視角方向を有する領域を形成することがで
きる。具体的には、表示領域の一部を、図1a、図5、
図7、図9b,cのような形状で選択的に垂直配向する
だけで、全方向から均一な視角特性を有する液晶表示装
置を得ることができる。しかも、その製造工程におい
て、ラビングなどの配向処理の必要がないというメリッ
トがある。部分的に垂直配向させる手段としては、所定
の場所に垂直配向膜を形成しても良いし、アルカリや酸
等の薬液や、光を照射することで配向膜表面を荒す表面
処理を施す方法もある。その中でも、光を照射する方法
は、例えば、フォトマスクを通して配向膜に光を照射す
るだけでよいので、従来の視角改善方法のプロセスの欠
点であった工程が長くなると言う問題を解決することが
できる。
As described above, according to the first to fourth embodiments, regions having different viewing angles can be formed only by vertically aligning a part of the display region of the liquid crystal display device. Specifically, a part of the display area is shown in FIGS.
A liquid crystal display device having a uniform viewing angle characteristic from all directions can be obtained only by selectively vertically orienting in a shape as shown in FIGS. 7, 9b and 9c. In addition, there is an advantage that an alignment treatment such as rubbing is not required in the manufacturing process. As means for partially vertically aligning, a vertical alignment film may be formed at a predetermined place, or a chemical solution such as an alkali or an acid, or a method of performing a surface treatment to roughen the alignment film surface by irradiating light. is there. Among them, the method of irradiating light, for example, only needs to irradiate the alignment film with light through a photomask, so that it is possible to solve the problem that the step which is a drawback of the conventional viewing angle improving method becomes longer. it can.

【0044】また、表示領域の一部分を、図9aのよう
な形状で垂直配向することで、正逆2方向の視角特性を
均一化することができる。この場合は、ラビング等の配
向処理をしてもよい。部分的に垂直配向させる手段とし
て、光で配向膜表面を荒す方法を用いれば、従来の視角
改善方法のプロセスの欠点であった工程が長くなると言
う問題を解決することができる。その他にも、部分的に
垂直配向膜を形成しても良いし、アルカリや酸などの薬
液で配向膜表面を荒す方法もある。その場合は、いずれ
もフォトリソグラフィー技術を用いると言う点では従来
と同じであるが、ラビングなどの配向処理が必要なくな
るという点で優位である。
Further, by vertically orienting a part of the display area in a shape as shown in FIG. 9A, the viewing angle characteristics in the forward and reverse directions can be made uniform. In this case, an alignment treatment such as rubbing may be performed. If a method of roughening the surface of the alignment film with light is used as a means for partially vertically aligning, the problem that the process, which is a drawback of the conventional viewing angle improving method, becomes longer can be solved. Alternatively, a vertical alignment film may be partially formed, or a method of roughening the alignment film surface with a chemical such as an alkali or an acid may be used. In such a case, each of them is the same as the conventional one in that the photolithography technique is used, but is advantageous in that an alignment treatment such as rubbing is not required.

【0045】なお、本発明では、さまざまな手法で得た
垂直配向領域を、さまざまな形状で設けたが、垂直配向
領域の形状、数と作成方法の組み合せは任意である。ま
た、垂直配向領域を配置する工程は、少なくとも一方の
基板の配向膜の所定領域に、選択的に配向膜の表面形状
を液晶分子に対して垂直配向する形状とすればよく、例
えば、下地に粗面を設けて、その上に配向膜を被覆する
ことで配向膜に表面処理を施してもよい。
In the present invention, the vertical alignment regions obtained by various methods are provided in various shapes. However, the combination of the shape, the number, and the forming method of the vertical alignment regions is arbitrary. In the step of arranging the vertical alignment region, the surface shape of the alignment film may be selectively formed in a predetermined region of the alignment film on at least one substrate so that the surface shape of the alignment film is vertically aligned with respect to the liquid crystal molecules. A surface treatment may be performed on the alignment film by providing a rough surface and coating the alignment film thereon.

【0046】さらに、第1の実施例の図3は、特開平5
−173138号公報における図23、図24に類似し
ているが、特開平5−173138号公報では先に配向
処理を行った境界に発生するディスクリネーションライ
ンを抑えることを目的としており、本願発明の課題を解
決するものではなく、本発明とは根本的に異なるもので
ある。また、同様に、特開平5−5886号公報におい
ても紫外光などを照射して垂直な配向領域を設けている
が、特開平5−5886号公報は絵素外部の光のもれを
防ぐものであり、本願発明の課題を解決するものではな
く、本発明とは根本的に異なるものである。
FIG. 3 of the first embodiment is shown in FIG.
23 and 24 in Japanese Patent Application Laid-Open No. 173138/1992, the purpose of Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-173138 is to suppress disclination lines generated at the boundary where alignment processing has been performed first. It does not solve the problem described above, but is fundamentally different from the present invention. Similarly, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-5886, a vertical alignment region is provided by irradiating ultraviolet light or the like, but Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-5886 discloses a method for preventing light leakage outside picture elements. However, this does not solve the problem of the present invention, and is fundamentally different from the present invention.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、全方向に
均一な視角特性を持つ液晶表示装置を得ることができ
る。また、本発明による液晶表示装置によれば、2方向
の視角特性が均一化された液晶表示装置を、従来より容
易に得ることができる。特に、光照射方法を用いれば、
マスクを通して光を当てる工程を付加するだけで、容易
かつ高品質な広視野角液晶表示装置を得ることができ、
液晶表示装置の表示品位を向上させることができる。
As described above, according to the present invention, a liquid crystal display device having a uniform viewing angle characteristic in all directions can be obtained. Further, according to the liquid crystal display device of the present invention, it is possible to easily obtain a liquid crystal display device in which the viewing angle characteristics in two directions are uniform. In particular, if the light irradiation method is used,
By simply adding a step of irradiating light through a mask, an easy and high-quality wide viewing angle liquid crystal display device can be obtained,
The display quality of the liquid crystal display device can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a),(b)は本発明の第1の実施例における液
晶表示装置の絵素を拡大して真上から見た場合の平面図
であり、(c)はその断面図である。
FIGS. 1A and 1B are plan views of a picture element of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention when the picture element is enlarged and viewed from directly above, and FIG. It is.

【図2】本発明の第1の実施例における本液晶表示装置
の模式的な製造工程図である。
FIG. 2 is a schematic manufacturing process diagram of the present liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例に示す液晶表示装置にお
ける視野角拡大の原理を説明するための模式図であり、
(a)はTN型液晶パネルの絵素断面図、(b)は(a)の絵
素を真上から見た図、(c)は液晶表示装置がゲスト−ホ
スト(G−H)型液晶パネルの場合の絵素断面図であ
る。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the principle of expanding the viewing angle in the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention;
(a) is a sectional view of a picture element of a TN type liquid crystal panel, (b) is a view of the picture element of (a) viewed from directly above, and (c) is a liquid crystal display device which is a guest-host (GH) type liquid crystal. It is a picture element sectional view in the case of a panel.

【図4】本発明の第1の実施例に示す液晶表示装置にお
ける印加電圧―透過率特性を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing an applied voltage-transmittance characteristic in the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例における液晶表示装置の
絵素を拡大して真上から見た場合の平面図である。
FIG. 5 is an enlarged plan view of a picture element of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention when viewed from directly above.

【図6】本発明の第2の実施例における液晶表示装置の
製造方法を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a method for manufacturing a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施例における液晶表示装置の
絵素を拡大して真上から見た場合の平面図である。
FIG. 7 is a plan view of a picture element of a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention, which is enlarged and viewed from directly above.

【図8】本発明の第3の実施例における液晶表示装置の
製造方法を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a method for manufacturing a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention.

【図9】(a)〜(c)は本発明の第4の実施例における液
晶表示装置の絵素をそれぞれ拡大して真上から見た場合
の平面図である。
FIGS. 9A to 9C are plan views of enlarged picture elements of a liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention, as viewed from directly above.

【図10】本発明の第4の実施例における液晶表示装置
の絵素断面図である
FIG. 10 is a sectional view of a picture element of a liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】従来のTN型の液晶表示装置における液晶セ
ルの断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of a liquid crystal cell in a conventional TN type liquid crystal display device.

【図12】従来のTN型の液晶表示装置における印加電
圧―透過率特性を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing an applied voltage-transmittance characteristic in a conventional TN type liquid crystal display device.

【図13】図11の従来のTN型の液晶表示装置におい
て、対向配置された一対の基板4,8に挟まれた液晶セ
ルの斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view of a liquid crystal cell sandwiched between a pair of substrates 4 and 8 opposed to each other in the conventional TN liquid crystal display device of FIG.

【図14】(a)〜(c)は従来の液晶表示装置における階
調反転現象を説明するための模式図である。
FIGS. 14A to 14C are schematic diagrams for explaining a grayscale inversion phenomenon in a conventional liquid crystal display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21,32,33,51,71,81 絵素 22,47,52,72,82,84,85,93,9
4 垂直配向領域 23,24,48,48a,73,83 液晶分子 25,34,45,46,62,74,76,91,9
2 配向膜 31 基板 35 マスク 36 光 63,75 レジストパターン
21, 32, 33, 51, 71, 81 Picture elements 22, 47, 52, 72, 82, 84, 85, 93, 9
4 Vertical alignment regions 23, 24, 48, 48a, 73, 83 Liquid crystal molecules 25, 34, 45, 46, 62, 74, 76, 91, 9
2 Alignment film 31 Substrate 35 Mask 36 Light 63, 75 Resist pattern

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−168187(JP,A) 特開 平6−214235(JP,A) 特開 平6−82788(JP,A) 特開 平2−251821(JP,A) 特開 平3−267919(JP,A) 特開 昭63−14123(JP,A) 特開 昭64−76029(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1337 505 G02F 1/1335 500 Continuation of the front page (56) References JP-A-7-168187 (JP, A) JP-A-6-214235 (JP, A) JP-A-6-82788 (JP, A) JP-A-2-251821 (JP) JP-A-3-267919 (JP, A) JP-A-63-14123 (JP, A) JP-A-64-76029 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB Name) G02F 1/1337 505 G02F 1/1335 500

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一対の基板間に液晶層を挟持し、該基板
と液晶層の間に配向膜をそれぞれ有する液晶表示装置で
あって、 液晶を水平配向させる性質を有し、かつ配向処理を行っ
ていない配向膜に、液晶を垂直配向させる配向領域を配
置した液晶表示装置。
1. A liquid crystal display device having a liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates and an alignment film between the substrates and the liquid crystal layer, the liquid crystal display device having a property of horizontally aligning the liquid crystal and performing an alignment process. A liquid crystal display device in which an alignment region for vertically aligning liquid crystal is arranged on an alignment film that has not been subjected to the alignment.
【請求項2】 一対の基板間に液晶層を挟持し、該基板
と液晶層の間に配向膜をそれぞれ有する液晶表示装置で
あって、 液晶を垂直配向させる性質を有し、かつ配向処理を行っ
ていない配向膜に、液晶を水平配向させる配向領域を配
置した液晶表示装置。
2. A liquid crystal display device having a liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates and having an alignment film between the substrates and the liquid crystal layer, the liquid crystal display device having a property of vertically aligning the liquid crystal and performing an alignment process. A liquid crystal display device in which an alignment region for horizontally aligning a liquid crystal is arranged in an alignment film that has not been subjected to the alignment.
【請求項3】 前記配向領域を点状にパターニングし、
前記配向領域を中心として液晶分子が放射状または同心
円状に配列された請求項1記載の液晶表示装置。
3. The method according to claim 1, wherein the alignment region is patterned in a point shape.
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal molecules are arranged radially or concentrically around the alignment region.
【請求項4】 前記配向領域を曲線または直線状にまた
はそれらを組み合わせてパターニングした請求項1記載
の液晶表示装置。
4. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the alignment region is patterned in a curved line, a straight line, or a combination thereof.
【請求項5】 前記配向領域をブラックマスクと重ねて
形成した請求項1、3または4の何れかに記載の液晶表
示装置。
5. The liquid crystal display device according to claim 1 , wherein the alignment region is formed so as to overlap a black mask.
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