JP3529847B2 - Liquid crystal display - Google Patents

Liquid crystal display

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JP3529847B2
JP3529847B2 JP17853694A JP17853694A JP3529847B2 JP 3529847 B2 JP3529847 B2 JP 3529847B2 JP 17853694 A JP17853694 A JP 17853694A JP 17853694 A JP17853694 A JP 17853694A JP 3529847 B2 JP3529847 B2 JP 3529847B2
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泰恵 森泉
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、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.

【0002】[0002]

【従来の技術】薄型・軽量・低消費電力といった特長を
有する液晶表示装置は、日本語ワードプロセッサやデス
クトップパーソナルコンピュータ等のOA機器の表示素
子として盛んに用いられている。このような液晶表示装
置の中でも、ネマティック液晶と呼ばれる、液晶分子の
捩じれ配列による光変調特性を用いた液晶表示装置が一
般的に実用に供せられている。その表示方式としては、
旋光モードと複屈折モードとの 2つの方式に大別するこ
とができる。
2. Description of the Related Art Liquid crystal display devices having the features of thinness, light weight, and low power consumption are widely used as display elements for office automation equipment such as Japanese word processors and desktop personal computers. Among such liquid crystal display devices, a liquid crystal display device called nematic liquid crystal, which uses a light modulation characteristic due to a twisted arrangement of liquid crystal molecules, is generally put into practical use. As the display method,
It can be roughly classified into two methods, that is, an optical rotation mode and a birefringence mode.

【0003】旋光モードのLCDは、例えば90度捩じれ
た分子配列を有するツイステッドネマティック(TN)
型液晶であり、動作原理の上からは基本的に白黒表示を
行なうもので、高いコントラスト比と良好な階調表示性
を示し、また応答速度が速く(数10ms程度)、時計や
電卓等のセグメント式のデジタル表示パネル、あるいは
例えばOA機器の表示デバイスとして用いられる単純マ
トリックス駆動やスイッチング素子を各画素ごとに具備
したアクティブマトリックス駆動で駆動される画像表示
パネルや、カラーフィルタと組み合わせてフルカラー表
示を行なう液晶テレビ等に応用されている。一方、複屈
折モードの表示方式の液晶表示装置は、一般に90度以上
捩じれた分子配列を持ち急峻な電気光学特性を有するた
め、各画素ごとにTFT素子やダイオード素子などのス
イッチング素子を形成しなくとも、単純なマトリックス
上に電極が対向配置された構造でも次分割駆動により簡
易に大容量の表示を実現することができる。このような
モードの液晶は一般にスーパーツイステッドネマティッ
ク型液晶(STN型液晶)と呼ばれるが、このような液
晶表示装置の表示を画面全体にわたって均一に行なうた
めには、基板表面全面に液晶分子を均一に配向させるこ
とが必要となる。
The LCD in the optical rotation mode is, for example, a twisted nematic (TN) having a molecular arrangement twisted by 90 degrees.
Type liquid crystal, which basically displays black and white from the operating principle, shows a high contrast ratio and good gradation display performance, and has a fast response speed (about several 10 ms), A segment type digital display panel, an image display panel driven by an active matrix drive equipped with a simple matrix drive or a switching element for each pixel used as a display device of OA equipment, and a full color display in combination with a color filter It has been applied to liquid crystal televisions and the like. On the other hand, a liquid crystal display device of a birefringence mode display method generally has a molecular arrangement twisted by 90 degrees or more and has steep electro-optical characteristics, so that a switching element such as a TFT element or a diode element is not formed in each pixel. In addition, even with a structure in which electrodes are arranged opposite to each other on a simple matrix, a large capacity display can be easily realized by the next division driving. A liquid crystal of such a mode is generally called a super twisted nematic type liquid crystal (STN type liquid crystal), but in order to make the display of such a liquid crystal display device uniform over the entire screen, liquid crystal molecules are evenly distributed over the entire surface of the substrate. Orientation is required.

【0004】このとき、液晶表示装置は 2枚の基板の電
極どうしの間隙に液晶組成物を挟持し、 2枚の基板の電
極から液晶組成物に電圧を印加して表示を行なわせるも
のであることから、電圧を印加したときに均一な表示を
行なうために液晶分子に予めプレチルト角を与えておく
ことが必要となる。
At this time, the liquid crystal display device holds a liquid crystal composition in a gap between electrodes of two substrates and applies a voltage from the electrodes of the two substrates to the liquid crystal composition for display. Therefore, it is necessary to give a pretilt angle to liquid crystal molecules in advance in order to perform uniform display when a voltage is applied.

【0005】このようなプレチルト角を液晶分子に与え
るために、液晶分子と接する面に配向処理が施された配
向膜を前記の基板表面に形成する技術が一般に用いられ
ている。このような配向膜としては基板上にポリイミド
に代表される有機高分子薄膜をスピンコートあるいは印
刷法等の手段により形成した後、この膜上面を布などで
軽く摩擦することにより液晶配向能力を付与するとい
う、ラビング法が量産に適した技術として一般に用いら
れている。このようなラビング法による配向処理工程で
の歩留まりの向上やチルトリバース配向不良の抑制や、
液晶表示装置としての駆動電圧の低減を図るために、プ
レチルト角をある程度大きくしておくことが望ましい。
In order to give such a pretilt angle to the liquid crystal molecules, a technique is generally used in which an alignment film having a surface in contact with the liquid crystal molecules is subjected to an alignment treatment on the substrate surface. As such an alignment film, an organic polymer thin film typified by polyimide is formed on a substrate by a method such as spin coating or printing, and the upper surface of the film is lightly rubbed with a cloth or the like to impart liquid crystal alignment ability. The rubbing method is generally used as a technique suitable for mass production. Improvement of yield in the alignment treatment step by such a rubbing method and suppression of tilt reverse alignment failure,
In order to reduce the driving voltage of the liquid crystal display device, it is desirable to increase the pretilt angle to some extent.

【0006】しかしながら、そのようなある程度大きな
プレチルト角を得るためには、配向膜材料としては、例
えば長鎖アルキルを有するポリマー材料などが好適に用
いられるが、このような高分子材料は、一般に熱や湿度
に対する安定性が比較的低く信頼性に欠けるといった問
題や、基板への塗布作業性が極めて悪いといった問題が
ある。
However, in order to obtain such a relatively large pretilt angle, a polymer material having a long-chain alkyl, for example, is preferably used as the alignment film material. There is a problem that the stability against humidity and humidity is relatively low and the reliability is poor, and the workability of coating on the substrate is extremely poor.

【0007】あるいは、配向膜の形成温度等の製造条件
やラビング処理条件などを変えてプレチルト角を制御す
るという方法も提案されているが、このような方法では
プレチルト角の制御範囲が小さく、またその再現性も乏
しいという問題がある。
Alternatively, a method of controlling the pretilt angle by changing the manufacturing conditions such as the forming temperature of the alignment film and the rubbing treatment conditions has been proposed. However, in such a method, the control range of the pretilt angle is small, and There is a problem that its reproducibility is poor.

【0008】また、配向能の異なる 2つの領域を基板上
に複数領域作り分け、その一方を垂直配向させるなどし
て大きなプレチルト角を得るという方法(特開昭63-141
23、63-14124)が提案されているが、このような方法は
配向膜の製作および配向処理に煩雑な工程が必要である
ため実用性が極めて低いという問題がある。
Further, a method of obtaining a large pretilt angle by, for example, making two regions having different alignment capabilities separately on a substrate and vertically aligning one of them (Japanese Patent Laid-Open No. 63-141).
23, 63-14124) has been proposed, but such a method has a problem that it is extremely unpractical because it requires complicated steps for manufacturing an alignment film and alignment treatment.

【0009】また、従来の技術においてはプレチルト角
を基板上のどの部分においてもほぼ同一に設定してい
る。例えばTN型液晶表示装置の場合では基板上の表示
領域のどの部分においても同じ電圧を印加した際の液晶
分子の起き上がる方向がほぼ同一であるため、その視野
角特性は視野方位に対して非対称的となり、輝度分布に
偏りができ、視野角依存性も大きいという問題がある。
Further, in the prior art, the pretilt angle is set to be almost the same on any part of the substrate. For example, in the case of a TN type liquid crystal display device, since the rising directions of liquid crystal molecules when the same voltage is applied are almost the same in any part of the display area on the substrate, the viewing angle characteristics are asymmetric with respect to the viewing direction. Therefore, there is a problem that the luminance distribution is biased and the viewing angle dependency is large.

【0010】この問題の解決を目的として、液晶表示装
置の 1つの画素を複数領域に分割しかつ上下基板の間で
プレチルト角をその複数領域ごとに異ならせることによ
り、電圧印加時の液晶分子の起き上がる方向を分割領域
ごとに異ならせしめ、その視野角特性を視野方位に対し
て対称的にして視野角依存性を低減させるという手法が
提案されている。
For the purpose of solving this problem, one pixel of the liquid crystal display device is divided into a plurality of regions and the pretilt angle between the upper and lower substrates is made different for each of the plurality of regions, so that the liquid crystal molecules at the time of voltage application are A method has been proposed in which the rising direction is made different for each divided region and the viewing angle characteristics are made symmetrical with respect to the viewing direction to reduce the viewing angle dependency.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では、同一基板上でプレチルト角の異なる
複数領域を作成することは実際上極めて困難である。す
なわち低いプレチルト角を有する配向膜と高いプレチル
ト角を有する配向膜の 2種類の配向膜を形成することは
プロセス整合性の問題上その 2種類の耐溶剤性の問題な
どから極めて困難である。また高プレチルト角の配向膜
を形成することにより低プレチルト角の配向膜よりもそ
の部分が耐久性に欠けるものとなり、完成した液晶表示
装置の信頼性や耐久性の点で液晶表示装置の品質が低下
するという問題がある。
However, in the above-mentioned conventional technique, it is actually extremely difficult to form a plurality of regions having different pretilt angles on the same substrate. That is, it is extremely difficult to form two types of alignment films, an alignment film having a low pretilt angle and an alignment film having a high pretilt angle, due to the problems of process matching and solvent resistance. In addition, by forming an alignment film with a high pretilt angle, that portion becomes less durable than an alignment film with a low pretilt angle, and the quality of the liquid crystal display device is improved in terms of reliability and durability of the completed liquid crystal display device. There is a problem of decrease.

【0012】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたもので、その目的は、従来の配向膜材料とし
て用いられている安定性の良好な低プレチルト角の配向
膜を用いて、工程の煩雑化、困難化や、液晶表示装置の
信頼性、耐久性の低下を生じることなしに、高プレチル
ト角およびその制御の自由度の向上を実現して、配向安
定性が良好でかつ低駆動電圧での駆動が可能な画像品位
の高い液晶表示装置を提供することにある。
The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to use an alignment film having a low pretilt angle with good stability which is used as a conventional alignment film material. A high pretilt angle and an improved degree of freedom in its control are realized without complicating and complicating the process, and lowering the reliability and durability of the liquid crystal display device, and the alignment stability is good and An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device with high image quality that can be driven with a low drive voltage.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、ラビング配向処理が施された配向膜を表面に有する
2枚の基板を、前記配向膜どうしが間隙を有して対向す
るように配置し、前記間隙に周囲を封止して液晶組成物
を挟持してなる液晶表示装置において、前記2枚の基板
のうち少なくとも一方の基板の前記ラビング配向処理が
施された配向膜は、前記液晶組成物と接する面側に、基
板主面に対する投影平面形状が長方形で、断面形状が基
板側を底辺とする台形で、高さが前記間隙よりも低く、
かつエッジ部がラビング方向に垂直または平行の凸部を
有することを特徴としている。
In the liquid crystal display device of the present invention, two substrates having an alignment film on the surface of which a rubbing alignment treatment is applied are arranged so that the alignment films face each other with a gap. placement and, in a liquid crystal display device formed by sandwiching a liquid crystal composition sealed around said gap, said front Symbol rubbing orientation treatment of at least one substrate out of two substrates
Is decorated with Oriented film, wherein on the side in contact with the liquid crystal composition, in the projection plane shape with respect to the substrate principal plane rectangular, trapezoidal the cross-sectional shape and the bottom of the substrate side, is lower than the gap height,
And the edge portion is also vertical to the rubbing direction is characterized by having convex portions of the flat row.

【0014】なお、上記の凸部の高さとしては、対向配
置された 2枚の基板どうしの間隙つまりセルギャップよ
りも低く形成して、両基板に対向するようにそれぞれ配
設されている電極どうしが接触しないようにすることが
必要であることは言うまでもないが、特にセルギャップ
(つまり液晶層の厚さ)に対して液晶層のリタデーショ
ンに影響を与えない程度の高さに抑えることが望まし
い。
It should be noted that the height of the above-mentioned convex portion is formed so as to be lower than the gap between the two substrates which are arranged to face each other, that is, the cell gap, and the electrodes which are respectively arranged so as to face both substrates. Needless to say, it is necessary to prevent them from touching each other, but it is particularly desirable to keep the cell gap (that is, the thickness of the liquid crystal layer) at a level that does not affect the retardation of the liquid crystal layer. .

【0015】また、上記の凸部は、配向膜の一部として
配向膜と一体に形成してもよく、あるいは基板上に配向
膜とは別体に形成しその上に配向膜を形成して、配向膜
の上面が前記の凸部に沿った形状に突出した面を有する
ように形成してもよい。
The above-mentioned convex portion may be formed integrally with the alignment film as a part of the alignment film, or may be formed separately from the alignment film on the substrate and then the alignment film is formed thereon. Alternatively, the upper surface of the alignment film may be formed so as to have a surface protruding in a shape along the convex portion.

【0016】また、上記の凸部の形成方法は、例えば、
基板上にSiOx やSiNx などの無機物質や高分子化
合物の材料膜を成膜し、その上に感光性レジストなどの
感光性高分子物質からなるレジストを塗布しこれにフォ
トマスクなどを用いて露光・現像を行なってレジストパ
ターンを形成する。そしてこのレジストパターンをエッ
チングの際のマスクとして用いてフォトリソグラフィ法
により前記の無機物質や高分子化合物の材料膜をパター
ニングして上記の凸部を得る、といった製造方法で形成
することができる。
Further, the method of forming the above-mentioned convex portion is, for example, as follows.
A material film of an inorganic substance such as SiO x or SiN x or a polymer compound is formed on a substrate, a resist made of a photosensitive polymer substance such as a photosensitive resist is applied on the film, and a photomask or the like is used for this. Exposure and development are performed to form a resist pattern. Then, by using this resist pattern as a mask during etching, the material film of the above-mentioned inorganic substance or polymer compound is patterned by a photolithography method to obtain the above-mentioned convex portion, which can be formed by a manufacturing method.

【0017】また、上記の凸部の基板主面上における配
置密度としては、 1×102 個/mm2 〜 1×107 個/m
2 の密度で配置することが望ましい。
The arrangement density of the convex portions on the main surface of the substrate is 1 × 10 2 pieces / mm 2 to 1 × 10 7 pieces / m 2.
It is desirable to arrange at a density of m 2 .

【0018】また、上記の凸部の投射平面形状は上記の
如く長方形とするが、その立体形状つまり断面形につい
ては、液晶分子の配向乱れが生じることのないような形
状であれば、長方形や台形など矩形断面としてもよく、
あるいは円弧状または多角形などの断面形状としてもよ
い。この断面形状は、液晶分子の配向乱れが生じること
のないような形状であれば、このように種々変更しても
よいことは言うまでもない。
The projection plane shape of the convex portion is rectangular as described above, but the three-dimensional shape, that is, the cross-sectional shape is rectangular or rectangular as long as it does not cause alignment disorder of liquid crystal molecules. It may have a rectangular cross section such as a trapezoid,
Alternatively, the cross-sectional shape may be an arc shape or a polygonal shape. Needless to say, the cross-sectional shape may be variously changed as long as it does not cause the alignment disorder of the liquid crystal molecules.

【0019】[0019]

【作用】本発明に係る液晶表示装置の基板上には、投射
平面形状が長方形の凸部が多数形成され表面にラビング
配向処理が施された配向膜が形成されている。このよう
な配向膜を備えた基板に液晶組成物を接触させるとその
液晶分子は、平坦な基板上に同種の配向膜を形成しラビ
ング処理を施した場合と比べて、より大きなプレチルト
角を発生させることが可能であることを、本発明者らは
実験により確認した。
On the substrate of the liquid crystal display device according to the present invention, a large number of projections having a rectangular projection plane shape are formed, and an alignment film having a surface subjected to a rubbing alignment treatment is formed. When a liquid crystal composition is brought into contact with a substrate provided with such an alignment film, the liquid crystal molecules generate a larger pretilt angle than in the case where the same alignment film is formed on a flat substrate and subjected to rubbing treatment. The present inventors have confirmed by experiments that it is possible.

【0020】本発明によりプレチルト角が大きな角度に
変化するのは、本発明に係る凸部の表面の配向規制力が
平坦部と異なるためと考えられ、凸部の密度や形状を変
化させることで、プレチルト角を高い自由度で制御する
ことができる。このような本発明に係る配向膜の凸部の
エッジ部をラビング方向に垂直あるいは平行になるよう
に多数配置することにより、この凸部によって、液晶分
子の配列を規則正しく制御することができる。
The reason why the pretilt angle changes to a large angle according to the present invention is considered to be that the alignment regulating force of the surface of the convex portion according to the present invention is different from that of the flat portion, and the density or shape of the convex portion is changed. The pretilt angle can be controlled with a high degree of freedom. By arranging a large number of edge portions of the convex portions of the alignment film according to the present invention so as to be perpendicular or parallel to the rubbing direction, the convex portions can regularly control the alignment of liquid crystal molecules.

【0021】この凸部の基板主面上に対する投影平面形
状が上述のような長方形ではなく、例えば円や三角形の
場合には、図7に示すように、ラビング方向に対して垂
直あるいは平行でない部分が生じてしまう。つまり、こ
の部分の液晶分子の配列に配向乱れ(いわゆるディスク
リネーション)701が生じて、結果的にプレチルト角
が全体として低下する場合がある。
When the projection plane shape of the convex portion on the main surface of the substrate is not the above-mentioned rectangular shape but is, for example, a circle or a triangle, a portion which is not perpendicular or parallel to the rubbing direction as shown in FIG. Will occur. That is, alignment disorder (so-called disclination) 701 may occur in the alignment of the liquid crystal molecules in this portion, and as a result, the pretilt angle may be reduced as a whole.

【0022】液晶表示装置の製造の簡易化や製造上の設
計マージン等を考慮すると、凸部と平坦部とのプレチル
ト角の差は大きい方が望ましく、従って凸部の形状を基
板主面に対する投射平面形状が長方形(あるいは正方
形。正方形も一種の長方形と考えて良いから)に形成し
て、さらにこの長方形の対向する 2辺に平行方向にラビ
ング配向処理を行なうのが最も効果的であると言える。
Considering the simplification of manufacturing of the liquid crystal display device and the design margin in manufacturing, it is desirable that the difference in pretilt angle between the convex portion and the flat portion is large. Therefore, the shape of the convex portion is projected onto the main surface of the substrate. It can be said that it is most effective to form the planar shape into a rectangle (or a square; a square can be considered as a kind of rectangle) and then perform rubbing alignment treatment in parallel to the two opposite sides of this rectangle. .

【0023】このような凸部が形成された配向膜を具備
する本発明の液晶表示装置は、低プレチルト角の配向膜
材料を用いながらも液晶分子のプレチルトの安定性が高
く低い駆動電圧で表示品位の高い画像を実現でき、かつ
信頼性も高い液晶表示装置である。
The liquid crystal display device of the present invention having the alignment film having such a convex portion has a high pretilt stability of liquid crystal molecules and displays at a low driving voltage even though the alignment film material having a low pretilt angle is used. It is a liquid crystal display device that can realize high-quality images and has high reliability.

【0024】さらには、各画素を 2つの領域以上に分割
し、そのそれぞれの領域において、ある領域には凸部を
設け他の領域には凸部を設けない、あるいは複数の分割
領域ごとに凸部の長方形の縦横比や大きさや密度などを
変化させることにより、その分割領域のそれぞれでプレ
チルト角を変えて、例えばデュアルドメインの液晶表示
装置を形成することも可能である。
Further, each pixel is divided into two or more regions, and in each region, a convex portion is provided in one region and no convex portion is provided in the other region, or a convex portion is formed in each of a plurality of divided regions. It is also possible to form a dual domain liquid crystal display device, for example, by changing the pre-tilt angle in each of the divided regions by changing the aspect ratio, the size, the density, etc. of the rectangular portion.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明の液晶表示装置の実施例を、図
面に基づいて詳細に説明する。
Embodiments of the liquid crystal display device of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0026】(実施例1)図1は、本発明に係る液晶表
示装置の、配向膜を有する基板の構造の概略を示す斜視
図である。ここでは説明の簡略化のために、本発明に係
る配向膜を中心にその製造工程を追って構造を説明す
る。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a perspective view showing an outline of the structure of a substrate having an alignment film in a liquid crystal display device according to the present invention. Here, for simplification of the description, the structure will be described focusing on the alignment film according to the present invention and following the manufacturing process thereof.

【0027】ガラス基板1上に透明電極2を形成する。
このガラス基板1上にSiOx 膜3を 0.1μmの厚さま
でスパッタリングにより形成する。そしてポジ型感光性
ポリイミドからなるレジスト材料溶液をスピンコータで
回転塗布した後、乾燥、プリベークを施して、露光前の
レジスト膜4を形成する。
The transparent electrode 2 is formed on the glass substrate 1.
A SiO x film 3 is formed on the glass substrate 1 by sputtering to a thickness of 0.1 μm. Then, a resist material solution made of positive photosensitive polyimide is spin-coated with a spin coater, dried and pre-baked to form a resist film 4 before exposure.

【0028】このレジスト膜4の上に、長辺20μm、短
辺 5μmの長方形の繰り返しパターンが列設されたフォ
トマスク5を用いて、例えばプロキシミティ露光装置を
用いてi線でレジスト膜4に露光してマスクパターンを
転写した。このマスクパターンの長方形の繰り返しパタ
ーンは、本実施例では約 1×106 個/mm2 の密度で配設
した。つまり投射平面形状が長方形の凸部の配置密度を
約 1×106 個/mm2 とした。
Using a photomask 5 in which a rectangular repeating pattern having a long side of 20 μm and a short side of 5 μm is arranged on the resist film 4, an i-line is applied to the resist film 4 by using, for example, a proximity exposure apparatus. The mask pattern was transferred by exposure. The rectangular repeating pattern of this mask pattern was arranged at a density of about 1 × 10 6 pieces / mm 2 in this embodiment. That is, the arrangement density of the projections having a rectangular projection plane shape was set to about 1 × 10 6 pieces / mm 2 .

【0029】その後、前記のレジスト膜4を現像してフ
ォトマスク5のマスクパターンにほぼ等しい形のポリイ
ミドからなる投射平面形状が長方形のレジストパターン
6を得る。このマスクパターン6を図2に示す。図2に
おいては図示の理解を容易なものとするために、マスク
の遮光パターンには斜線を付して示している。
Thereafter, the resist film 4 is developed to obtain a resist pattern 6 having a rectangular projection plane shape, which is made of polyimide and has substantially the same shape as the mask pattern of the photomask 5. This mask pattern 6 is shown in FIG. In FIG. 2, the light-shielding pattern of the mask is shown by hatching for easy understanding of the drawing.

【0030】次に、ガラス基板1上の配向膜となるべき
SiOx 膜3の表面のレジストパターン6から突出した
部分をCF4 +O2 形ガスでエッチングして、SiOx
膜3の主面に配投射平面形状がほぼ長方形の凸部7を形
成する。この凸部7を可能な限り正確な形状に形成でき
るように前記のエッチングの際の諸条件を設定しておく
ことは言うまでもない。この凸部7の 1個の形状を図3
に示す。図3に明らかなように、この凸部7は投射平面
形状が長方形で、その端面(および断面)形状は長方形
に近い台形の断面形状に形成されている。
Next, a portion of the surface of the SiO x film 3 to be an alignment film on the glass substrate 1 protruding from the resist pattern 6 is etched with a CF 4 + O 2 type gas to form SiO x.
On the main surface of the film 3, a convex portion 7 whose projection plane shape is substantially rectangular is formed. It goes without saying that various conditions for the above etching are set so that the convex portion 7 can be formed in the most accurate shape. The shape of one of the protrusions 7 is shown in FIG.
Shown in. As is apparent from FIG. 3, the projection 7 has a rectangular projection plane shape, and its end face (and cross section) shape is formed in a trapezoidal cross section close to a rectangle.

【0031】このような長方形の凸部7をガラス基板1
上に上記の如く約 1×106 個/mm2の密度で多数配設す
る。この上に高分子からなる水平配向膜を形成し、その
表面にラビング配向処理を施して対向基板側の配向膜を
得る。
The rectangular convex portion 7 is formed on the glass substrate 1
As mentioned above, a large number of them are arranged at a density of about 1 × 10 6 pieces / mm 2 . A horizontal alignment film made of a polymer is formed on this, and the surface thereof is subjected to rubbing alignment treatment to obtain an alignment film on the counter substrate side.

【0032】一方、このガラス基板1に対向配置される
TFT基板(図示省略)側の配向膜にも上記と同様の長
方形の凸部(図示省略)を上記と同様の形成方法で多数
形成する。あるいは、このTFT基板側の長方形の凸部
は上記と同様にSiOx を用いて長方形の投射平面形状
に形成し、その上を含む基板ほぼ全面を覆うように例え
ばポリイミドのような有機材料膜からなる配向膜を形成
し、その表面にラビング配向処理を施してもよい。その
配向膜としては、本実施例ではAL−1051(日本合成ゴ
ム社製)を成膜しその表面にラビング処理を施して配向
膜を形成した。そしてこのTFT基板とこれに対向する
対向基板とを液晶分子が90°捩じれるように配向膜どう
しを内側にしてスペーサを介して対向配置し、シール材
によりその周囲を封止して空セル状態の液晶セルを作製
した。
On the other hand, a large number of rectangular protrusions (not shown) similar to the above are formed on the alignment film on the TFT substrate (not shown) side facing the glass substrate 1 by the same forming method as described above. Alternatively, the rectangular convex portion on the TFT substrate side is formed in a rectangular projection plane shape using SiO x in the same manner as described above, and an organic material film such as polyimide is formed so as to cover almost the entire surface of the substrate including the rectangular convex portion. May be formed, and the surface thereof may be subjected to rubbing alignment treatment. As the alignment film, AL-1051 (manufactured by Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.) was formed as the alignment film, and the surface thereof was rubbed to form the alignment film. Then, the TFT substrate and the counter substrate facing the TFT substrate are arranged so as to face each other with the alignment films inside so that the liquid crystal molecules are twisted by 90 °, and the periphery thereof is sealed with a sealing material to form an empty cell state. A liquid crystal cell was manufactured.

【0033】そしてこの空セル状態の液晶セルに、液晶
組成物としてZLI−1132(E.Merck社製)を注
入し、注入口を封止して液晶表示装置を製作した。この
ように形成された液晶表示装置の液晶のプレチルト角は
約 4.0°で、プレチルトの方向はラビング方向に従う方
向であった。
ZLI-1132 (manufactured by E. Merck) as a liquid crystal composition was injected into the liquid crystal cell in the empty cell state, and the injection port was sealed to manufacture a liquid crystal display device. The liquid crystal display device thus formed had a liquid crystal pretilt angle of about 4.0 °, and the pretilt direction was along the rubbing direction.

【0034】このような本発明に係る第1の実施例の液
晶表示装置について、その液晶層の液晶分子の配向を確
認したところ、図4に示すように液晶分子8は凸部7に
沿って高いプレチルト角で規則正しく配向し、90°ツイ
ストの均一な配向が実現されていることが確認された。
そしてこのような液晶表示装置を駆動してその表示性能
を目視にて確認したところ、配向欠陥に起因するような
表示不良も見受けられず、チルトリバースのない良好な
表示が得られることが確認された。
When the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention as described above was confirmed, the liquid crystal molecules 8 were aligned along the convex portions 7 as shown in FIG. It was confirmed that the pre-tilt angle was regularly aligned and a uniform 90 ° twist was achieved.
Then, when such a liquid crystal display device was driven and the display performance thereof was visually confirmed, it was confirmed that a display defect such as an alignment defect was not found and a good display without tilt reverse was obtained. It was

【0035】なお、上記の凸部の配置密度は、液晶層に
用いる液晶組成物の種類によってもある程度の許容値の
幅はあるが、一般的に液晶表示装置に用いられるTN型
液晶の場合、 1×102 個/mm2 〜 1×107 個/mm2 程度
が効果的である。
Although the above arrangement density of the convex portions has a certain allowable range depending on the kind of the liquid crystal composition used for the liquid crystal layer, in the case of the TN type liquid crystal which is generally used for the liquid crystal display device, 1 × 10 2 pieces / mm 2 to 1 × 10 7 pieces / mm 2 is effective.

【0036】(実施例2)第2の実施例の液晶表示装置
は、図5に示すように各画素のA領域にはTFT基板側
に、B領域にはカラーフィルタ側に前記凸部を設け、各
基板を矢印の方向にラビング配向処理して、A、B領域
でスプレイ配列の液晶表示装置とした。
(Embodiment 2) In the liquid crystal display device of the second embodiment, as shown in FIG. 5, the convex portion is provided on the TFT substrate side in the area A of each pixel and on the color filter side in the area B. Then, each substrate was subjected to rubbing alignment treatment in the direction of the arrow to obtain a liquid crystal display device having splay alignment in the A and B regions.

【0037】このようにして作製したTFT−LCDを
駆動してその表示品質を評価したところ、視角方向がA
領域とB領域で 180°異なり、全体として図6に示すよ
うな上下対称の等コントラスト曲線が得られ、広視野角
の液晶表示装置が得られた。 (第1の実施例に対する比較例)凸部7の配設されてい
ない配向膜を用いたこと以外は上記の第1の実施例と同
じ画素サイズや液晶材料や駆動方式を用いた従来の液晶
表示装置を用意した。この従来の液晶表示装置のプレチ
ルト角を確認したところ約 2°であった。またこの液晶
表示装置を駆動してその表示品質を目視にて確認したと
ころ、表示領域の一部にチルトリバースによる配向欠陥
が発生して、視認性が低下するという表示品質の低下が
見受けられた。
When the TFT-LCD thus manufactured was driven and its display quality was evaluated, the direction of the viewing angle was A.
The area and the area B were different by 180 °, and the vertically symmetrical isocontrast curves as shown in FIG. 6 were obtained as a whole, and a liquid crystal display device having a wide viewing angle was obtained. (Comparative example to the first embodiment) A conventional liquid crystal using the same pixel size, liquid crystal material, and driving method as in the first embodiment except that an alignment film having no convex portion 7 is used. A display device was prepared. When the pretilt angle of this conventional liquid crystal display device was confirmed, it was about 2 °. In addition, when the liquid crystal display device was driven and the display quality was visually confirmed, it was found that the display quality deteriorated because alignment defects due to tilt reverse occurred in a part of the display area and the visibility deteriorated. .

【0038】(第2の実施例に対する比較例)凸部7の
配設されていない配向膜を用いたこと以外は上記の第2
の実施例と同じ画素サイズや液晶材料や駆動方式を用い
た従来の液晶表示装置を用意した。
(Comparative Example with Second Example) The second example described above is used except that an alignment film having no convex portion 7 is used.
A conventional liquid crystal display device using the same pixel size, liquid crystal material, and driving method as in the above example was prepared.

【0039】このような従来の構造の液晶表示装置を駆
動して、その表示性能を目視にて確認したところ、視野
角が狭く、斜め方向からの視認性が低く見辛い表示とな
った。つまり第2の実施例の液晶表示装置の視野角特性
よりも低い視野角特性であることが確認された。
When the liquid crystal display device having such a conventional structure was driven and the display performance was visually confirmed, the display angle was narrow, the visibility from the oblique direction was low, and the display was unsightly. That is, it was confirmed that the viewing angle characteristic was lower than that of the liquid crystal display device of the second embodiment.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上、詳細な説明で明示したように、本
発明によれば、用いる配向膜材料や硬化温度やラビング
の条件などを変えることなく高プレチルト角を得ること
ができ、高配向安定性、高歩留り、高信頼性、低駆動電
圧の表示画像品位の高い液晶表示装置が得られる。ま
た、簡単な工程で、基板内でプレチルト角を異ならせ、
これを用いて視野角特性が良好で表示品位の高い液晶表
示装置を得ることができる。
As described above in detail, according to the present invention, a high pretilt angle can be obtained without changing the alignment film material used, the curing temperature, the rubbing conditions, etc. , A high yield, a high reliability, a low drive voltage and a high quality display image can be obtained. Also, with a simple process, the pretilt angle can be changed within the substrate,
By using this, a liquid crystal display device having good viewing angle characteristics and high display quality can be obtained.

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

【図1】第1の実施例の液晶表示装置の対向基板のレジ
スト膜を露光する前段階での構造およびそのレジスト膜
を露光するために用いられフォトマスクを示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a structure before exposure of a resist film on a counter substrate of a liquid crystal display device of a first embodiment and a photomask used for exposing the resist film.

【図2】本発明に係る凸部7を形成するために用いるフ
ォトマスクのパターンを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a pattern of a photomask used for forming a convex portion 7 according to the present invention.

【図3】本発明に係る投射平面形状が長方形の凸部7を
示す図である。
FIG. 3 is a view showing a convex portion 7 having a rectangular projection plane shape according to the present invention.

【図4】凸部7とそれに沿って高プレチルト角で規則正
しく配列される液晶分子とを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing convex portions 7 and liquid crystal molecules arranged regularly along the convex portions 7 at a high pretilt angle.

【図5】第2の実施例の液晶表示装置の各画素のラビン
グ配向方向およびそれにより誘起される液晶分子の配向
状態を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a rubbing orientation direction of each pixel of the liquid crystal display device of the second embodiment and an orientation state of liquid crystal molecules induced thereby.

【図6】第2の実施例の液晶表示装置の等コントラスト
曲線を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing isocontrast curves of the liquid crystal display device of the second embodiment.

【図7】本発明の凸部とは異なる投射平面形状の凸部を
備えた液晶表示装置における液晶分子の配列乱れの発生
状態を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a state of occurrence of disordered alignment of liquid crystal molecules in a liquid crystal display device provided with a projection having a projection plane shape different from that of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1………ガラス基板 2………透明電極 3………SiOx 膜 4………レジスト膜 5………フォトマスク 6………レジストパターン 7………凸部 8………液晶分子1 ... glass substrate 2 transparent electrode 3 SiO x film 4 resist film 5 photo mask 6 resist pattern 7 convex portion 8 liquid crystal molecules

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽藤 仁 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝 横浜事業所内 (56)参考文献 特開 昭60−178425(JP,A) 特開 昭61−219024(JP,A) 特開 平3−243921(JP,A) 特開 昭63−14123(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1337 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hitoshi Hato 8 Shinsita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Toshiba Yokohama Works (56) References JP-A-60-178425 (JP, A) JP-A-61 -219024 (JP, A) JP-A-3-243921 (JP, A) JP-A-63-14123 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/1337

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ラビング配向処理が施された配向膜を表面
に有する2枚の基板を、前記配向膜どうしが間隙を有し
て対向するように配置し、前記間隙に周囲を封止して液
晶組成物を挟持してなる液晶表示装置において、 前記2枚の基板のうち少なくとも一方の基板の前記ラビ
ング配向処理が施された配向膜は、前記液晶組成物と接
する面側に、基板主面に対する投影平面形状が長方形
で、断面形状が基板側を底辺とする台形で、高さが前記
間隙よりも低く、かつエッジ部がラビング方向に垂直ま
は平行の凸部を有することを特徴とする液晶表示装
置。
1. A pair of substrates, each having an alignment film subjected to a rubbing alignment treatment on its surface, are arranged such that the alignment films face each other with a gap, and the periphery is sealed in the gap. in the liquid crystal display device formed by sandwiching a liquid crystal composition, prior Symbol Rabbi of at least one substrate of the two substrates
Oriented films ring alignment treatment has been performed, the liquid crystal composition in contact with the surface side, a rectangular projection plane shape with respect to the substrate principal surface, with trapezoid cross section and bottom of the substrate side, a height above
Lower than the gap, and a liquid crystal display device edge portion, characterized in that a convex portion of the flat row is vertical or <br/> other in the rubbing direction.
【請求項2】前記凸部の配置密度が、1×10〜1×
10 個/mmであることを特徴とする請求項1記載
の液晶表示装置。
2. The arrangement density of the convex portions is from 1 × 10 2 to 1 ×.
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the number is 10 7 pieces / mm 2 .
【請求項3】前記液晶組成物がスプレイ配列を有するこ
とを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal composition has a splay alignment.
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