JP4546586B2 - Liquid crystal display element and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示素子に関し、特にコントラスト特性や応答性等の表示品質が優れた垂直配向型液晶表示素子とその製造方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
垂直配向型の電界制御複屈折に基づくＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードで動作するＣＳＨ−ＬＣＤ（Ｃｏｌｏｒ Ｓｕｐｅｒ Ｈｏｅｏｔｒｏｐｉｃ 液晶表示装置）は、電圧無印加時に液晶分子が上下基板に対して垂直に配向しているため直交ニコル配置の偏光板と組み合わせることにより高コントラスト表示が得られる。
【０００３】
図６（Ａ）及び（Ｂ）にＣＳＨ−ＬＣＤの一部分（１画素程度）の拡大平面図と、そのＡ−Ａ’における断面図とを示す。互いに直交する二次元方向ｘ−ｙ平面が液晶セルのガラス基板面に平行な方向で、ｘ軸はセグメント電極６２の長手方向と一致し、ｙ軸がコモン電極６３の長手方向と一致する。
【０００４】
図６（Ａ）は、単純マトリックス表示装置に適用した場合の１画素分の領域の平面図である。図６（Ａ）において、セグメント電極６２と、コモン電極６３とが交差する領域に一つの画素領域が形成される。画素領域はスリット６７を境として左右二つの分割領域（ドメイン）を有する。
【０００５】
その構造は、互いの偏光軸方向ｐ，ｄが直交した偏光板（図示せず）の間に一対のガラス基板６０、６１が挟持され、各々のガラス基板には透明電極６２、６３と、垂直配向膜６４、６５が成膜され、誘電率異方性が負の液晶６６がガラス基板間に封入されている。なお、同図及び他の図では液晶分子をダイレクタの方向に細長い楕円で描いてある。
【０００６】
このＥＣＢモードでは、電圧印加時にセルの上下基板間の中央部の液晶分子から倒れはじめ、それと共に液晶層のリターデーションが変化して徐々に透過率が上昇するという電気光学的特性を持っている。
【０００７】
このＣＳＨ−ＬＣＤでは、図６（Ａ）で示すように、電極にスリット形状の開口部６７を設けて、１画素を互いに配向方向の異なる二つの領域（分割配向構造）で形成することによりより広い視角特性を得ている。すなわち、電圧印加時に倒れる液晶分子６６の方向性をセグメント電極６２とコモン電極６３との間で生じる斜め電界６８ａ，６８ｂによって制御している。図６（Ｂ）で示すように、この左右方向からの斜め電界によって液晶分子ダイレクタを２分割している。
【０００８】
この開口部スリット６７が無いとすると、左右方向の電界により液晶分子ダイレクタが画素中央でぶつかりランダムな方向性を持つことになる。開口部スリット６７が有ると液晶分子ダイレクタ６６は斜め電界により左右方向に倒れるため、偏光板は図６（Ａ）の矢印で示すように画素のセグメント電極、コモン電極に対して斜め４５°と１３５°方向に配置するのが効果的である。図６（Ａ）に示すように、セグメント電極６２のエッジの方向であるｘ軸方向を０°とする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来のＣＳＨ−ＬＣＤでは、電極エッジの液晶分子ダイレクタは、斜め電界の影響で画素中央部の液晶分子ダイレクタよりも低い電圧で水平方向に倒れてしまう。そのために、偏光板の偏光軸角度が４５°／１３５°の場合、ｏｆｆ電圧（しきい値電圧付近）でのリターデーションにより光抜けが発生してしまい、コントラストが低下する問題がある。
【００１０】
偏光板角度ｐ，ｄを０°／９０°に配置（ｘ，ｙ軸と重なる。）すると、液晶分子ダイレクタと偏光板の偏光軸方向とが揃うために、リターデーションがなく、光抜けが防止できる。但し、その場合には、画素中央部の液晶分子ダイレクタと偏光板の軸方向が揃うために、ＥＣＢ効果が小さくなってしまう。
【００１１】
一方、マルチプレックス駆動の条件でコントラストを高くするために、液晶材料にカイラル剤を添加することが行われている。この場合も、偏光軸角度は４５°／１３５°が標準的であるが、これを０°／９０°とすることでｏｆｆ電圧での光抜けが抑えられるのはカイラル剤を添加しない場合と同様である。
【００１２】
カイラル剤添加の場合では、液晶分子ダイレクタがツイスト（捩じれ）しているために、前述のようなＥＣＢ効果の減少はなく、高コントラストが得られる。
しかし、この配置の場合は応答性が極端に遅く（応答時間が１０倍程度に）なり、実用的ではない。
【００１３】
本発明の目的は、しきい値電圧付近での光抜けを抑制して高コントラスト表示が得られ、かつ応答性が良い垂直配向型液晶表示素子とその製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、各々電極が形成され、互いに対向配置された一対の基板であって、少なくとも一方の前記電極に、長方形状の縁を持つ電極開口部が形成された一対の基板と、前記一対の基板間に配置され、誘電率異方性が負でカイラル剤が添加された液晶材料を含む液晶層とを有し、前記液晶層への電圧印加時に、前記電極開口部の縁と該電極開口部に対向する基板との間で基板面に対して傾斜した斜め電界が発生し、前記一対の基板間で液晶分子のプレティルト方向がアンチパラレル配向になるように、前記電極開口部の縁の長辺方向に配向処理が施されており、前記斜め電界と前記プレティルト方向とによって前記液晶分子の電圧印加時の配向方向が設定される垂直配向型液晶表示素子が提供される。
本発明の他の観点によれば、各々電極が形成され、互いに対向配置された一対の基板であって、少なくとも一方の前記電極に、長方形状の縁を持つ電極開口部が形成された一対の基板と、前記一対の基板間に配置され、誘電率異方性が負でカイラル剤が添加された液晶材料を含む液晶層とを有し、前記液晶層への電圧印加時に、前記電極開口部の縁と該電極開口部に対向する基板との間で基板面に対して傾斜した斜め電界が発生し、前記一対の基板間で液晶分子のプレティルト方向がパラレル配向になるように、前記電極開口部の縁の短辺方向に配向処理が施されており、前記斜め電界と前記プレティルト方向とによって前記液晶分子の電圧印加時の配向方向が設定される垂直配向型液晶表示素子が提供される。
【００１５】
本発明のさらに他の観点によれば、各々電極が形成された一対の基板であって、少なくとも一方の前記電極に、長方形状の縁を持つ電極開口部が形成された、一対の基板を用意する工程と、前記基板の面に、前記電極開口部の縁に対して所定方向に、液晶分子にプレティルト角を与えるための配向処理を施す工程と、前記一対の基板を対向配置し、該基板間に誘電率異方性が負でカイラル剤が添加された液晶材料を注入して液晶層を形成する工程とを有し、前記配向処理を施す工程は、対向配置された前記一対の基板間で液晶分子のプレティルト方向がアンチパラレル配向になるように、前記電極開口部の縁の長辺方向に配向処理を施し、前記液晶層への電圧印加時に、前記電極開口部の縁と該電極開口部に対向する基板との間で基板面に対して傾斜した斜め電界が発生し、前記斜め電界と前記プレティルト方向とによって前記液晶分子の電圧印加時の配向方向が設定される垂直配向型液晶表示素子の製造方法が提供される。
本発明のさらに他の観点によれば、各々電極が形成された一対の基板であって、少なくとも一方の前記電極に、長方形状の縁を持つ電極開口部が形成された、一対の基板を用意する工程と、前記基板の面に、前記電極開口部の縁に対して所定方向に、液晶分子にプレティルト角を与えるための配向処理を施す工程と、前記一対の基板を対向配置し、該基板間に誘電率異方性が負でカイラル剤が添加された液晶材料を注入して液晶層を形成する工程とを有し、前記配向処理を施す工程は、対向配置された前記一対の基板間で液晶分子のプレティルト方向がパラレル配向になるように、前記電極開口部の縁の短辺方向に配向処理を施し、前記液晶層への電圧印加時に、前記電極開口部の縁と該電極開口部に対向する基板との間で基板面に対して傾斜した斜め電界が発生し、前記斜め電界と前記プレティルト方向とによって前記液晶分子の電圧印加時の配向方向が設定される垂直配向型液晶表示素子の製造方法が提供される。
【００１６】
斜め電界による配向力ベクトルとプレティルトによる配向力ベクトルの合成ベクトルの方向に電圧印加時の液晶ダイレクタの方向が定まる。この合成ベクトルの方向と偏光板の偏光軸方向とが特定の関係、例えば４５°になるようにプレティルトの方向を設定することにより高コントラスト表示が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に本発明の実施例によるＣＳＨ−ＬＣＤの一部分（１画素程度）の拡大平面図と、そのＢ−Ｂ’における断面図とを示す。その構造は、互いの偏光軸方向ｐ，ｄが直交した偏光板（図示せず。）の間に一対のガラス基板１０、１１を挟持し、各々のガラス基板には透明電極１２、１３と、垂直配向膜１４、１５が成膜され、誘電率異方性が負の液晶１６がガラス基板間に封入されている。図では液晶分子１６をダイレクタの方向に細長い楕円で描いてある。
【００１８】
このＣＳＨ−ＬＣＤでも、図６（Ａ）と同様に、電極にスリット形状の開口部１７を設けて、１画素を互いに配向方向の異なる二つの領域（分割配向構造）で形成することによりより広い視角特性を得ている。すなわち、電圧印加時に倒れる液晶分子１６の方向性をセグメント電極１２とコモン電極１３との間で生じる斜め電界よって制御している。
【００１９】
本実施例では、ｏｆｆ電圧での光抜けを抑制するために、偏光板角度を図１（Ａ）で示すように、０°／９０°配置としている。発明が解決しようとする課題の段落で説明したように、偏光板角度を０°／９０°配置とするとＥＣＢ効果が少なくなるので、これを解決するために、液晶分子ダイレクタの方向を基板面内でｘ軸に対して４５°方向にチルト（傾ける）させる。すなわち、垂直配向膜１４、１５にｘ軸方向にラビング処理を行うこと等によりプレティルト処理を施す。
【００２０】
この結果、斜め電界による配向ベクトルｅと、プレティルト処理による配向ベクトルｔとの合成ベクトルｄが液晶分子ダイレクタの方向となり、これは、ｘ軸に対して４５°方向に傾いていることになる。
【００２１】
従って、この実施例では、斜め電界を発生するスリット電極と、０°／９０°配置の偏光板と、垂直配向膜のプレティルト処理との組み合わせによって、高コントラストが得られる。カイラル剤を添加しても応答性は改善される。
【００２２】
なお、プレティルト処理の方法としては、上記説明のように垂直配向膜をラビング処理する方法の他に、垂直配向膜に紫外線を基板法線に対して斜め方向から照射する方法や、透明電極状にＳｉＯ2 膜を斜め方向からスパッタで成膜し、そのＳｉＯ2 膜上に垂直配向膜を形成する方法などが使用できる。
【００２３】
【実施例】
（実施例１）
本発明によるＣＳＨ−ＬＣＤの製造方法の実施例とその表示性能の実験結果についてさらに説明する。
【００２４】
▲１▼ 図６（Ａ）、（Ｂ）で示したようなパターンのセグメント電極とコモン電極をＩＴＯ（インジウム錫酸化物）により形成した２枚のガラス基板に垂直配向膜（ＳＥ１２１１、日産化学（株）製）をスピンコートにより塗布し、２００°Ｃで焼成した。
【００２５】
▲２▼ 上記工程で得た基板上の配向膜に綿布によりラビングを施した。つまり、セグメント電極基板１２に対しては図２の矢印ｒs の方向に、コモン電極基板１３に対しては矢印ｒc の方向にラビングして図１（Ｂ）で示すようなプレティルト角θp を与えた。なお、このプレティルト角θp は、クリスタルローテーション法による測定では８９．９°であった。
【００２６】
このプレティルト角θp の値は、８９．９°〜８０°の範囲にあることが望ましい。
【００２７】
▲３▼ 上記▲２▼の工程で配向処理した２枚のガラス基板の一方にエポキシ系接着剤のシール剤を印刷し、他方の基板にセル間の厚みを制御するためのギャップコントロール材のシリカビーズ（ＳＷ３．８μｍ、触媒化成（株）製）を均等に散布し、図２に示すように２枚の基板のプレティルト方向がアンチパラレル配向になるように重ね合わせて空セルを作製した。
【００２８】
▲４▼ 上記▲３▼の工程で得た各空セルに，真空注入法を用いてカイラル剤（ＣＢ１５）を添加した誘電率異方性が負の液晶材料を注入し、その注入口（図示せず）を封止した。注入した液晶材料は、液晶の自然捩じれピッチｐの値と、セル厚ｄの値との関係がｄ／ｐ＝０．７になるようにカイラル剤の添加濃度を調整した。
【００２９】
▲５▼ 完成した液晶セルを直交ニコル配置の２枚の偏光板（ＳＱ１８５２、住友化学（株）製）で挟み、それらの偏光軸を図１（Ａ）と同様な０°／９０°配置とした。この液晶セルに方形波を印加して、電圧−光透過率特性を測定した所、図３のような結果が得られた。なお、その際に図６で示したような従来の技術による垂直配向型セルで、プレティルト処理を行わず、偏光軸配置が４５°／１３５°配置のものも同様に作製して比較のために測定した。
【００３０】
図３は、その測定実験の結果得られた、電圧−光透過率特性であり、１／１２０デューティで（１／１１．９５）Ｖのバイアス電圧でマルチプレックス駆動したときのコントラスト値を表１に示す。
【００３１】
【表１】
図３の測定結果から、従来技術によるセルでは、電極エッジによる斜め電界のために、しきい電圧付近（４．５〜５．２Ｖ）で光抜けが生じて透過率が本発明の実施例のセルよりも高くなっていることが分かる。逆に、本発明の実施例によるものでは、０°／９０°配置の偏光板を使用しラビング処理によるプレティルトを与えたのでしきい値電圧付近の光抜けは抑えられている。また、表１から明らかなように、従来のものよりもコントラスト値が改善されている。また、電極スリットでの斜め電界による２分割配向により広視野角の表示が得られた。
【００３３】
（実施例２）
本発明によるＣＳＨ−ＬＣＤの製造方法のさらに別の実施例とその表示性能の実験結果についてさらに説明する。図４（Ａ）及び（Ｂ）にこの第２の実施例によるＣＳＨ−ＬＣＤの一部分（１画素程度）の拡大平面図と、そのＣ−Ｃ’における断面図とを示す。
【００３４】
▲１▼ 実施例１と同様なパターンのセグメント電極２２とコモン電極２３をＩＴＯにより形成した２枚のガラス基板２０，２１に垂直配向膜２４、２５（ＳＥ１２１１、日産化学（株）製）をスピンコートにより塗布し、２００℃で焼成した。
【００３５】
▲２▼ 上記工程▲２▼で得た基板に波長が２５４ｎｍの紫外線を基板面に対して斜め４５°から照射し、プレティルト処理を施した。つまり、セグメント電極基板２２に対しては図４（Ｂ）の矢印ｖs の方向に、コモン電極基板２３に対しては矢印ｖc の方向に紫外線を照射して図４（Ｂ）で示すようなプレティルト角θp を与えた。なお、このプレティルト角θp は、クリスタルローテーション法による測定では８９．９°であった。
【００３６】
▲３▼ 上記▲２▼の工程で配向処理した２枚のガラス基板の一方にエポキシ系接着剤のシール剤を印刷し、他方の基板にセル間の厚みを制御するためのギャップコントロール材のシリカビーズ（ＳＷ３．８μｍ、触媒化成（株）製）を均等に散布し、２枚の基板のプレティルト方向が図４（Ａ）のようにパラレル配向になるように重ね合わせて空セルを作製した。
【００３７】
４） 上記３）の工程で得た各空セルに，真空注入法を用いてカイラル剤（ＣＢ１５）を添加した誘電率異方性が負の液晶材料を注入し、その注入口（図示せず）を封止した。注入した液晶材料は、液晶の自然捩じれピッチｐの値と、セル厚ｄの値との関係がｄ／ｐ＝０．７になるようにカイラル剤の添加濃度を調整した。液晶分子は、カイラル剤と基板のパラレル配向のプレティルト処理に従い、１８０度旋回する。矢印２６は、液晶層中央の液晶分子のダイレクタを示す。
【００３８】
▲５▼ 完成した液晶セルを直交ニコル配置の２枚の偏光板（ＳＱ１８５２、住友化学（株）製）で挟み、それらの偏光軸が図１（Ａ）と同様な０°／９０°配置とした。この液晶セルに方形波を印加して、電圧−光透過率特性を測定した所、図５のような結果が得られた。
【００３９】
なお、図６で示したような従来の技術による垂直配向型セルで、紫外線によるプレティルト処理を行わず、偏光軸配置が４５°／１３５°配置のものも同様に作製して比較のために測定した。
【００４０】
図５は、その測定実験の結果得られた、電圧−光透過率特性を示す。１／１２０デューティで（１Ｖ／１１．９５）Ｖバイアス電圧でマルチプレックス駆動したときのコントラスト値を表２に示す。なお、表２では偏光軸配置が０°／９０°の従来技術のセルも比較対象として記載した。
【００４１】
【表２】
図５の測定結果から、この実施例においても、０°／９０°配置の偏光板を使用し紫外線照射処理によるプレティルトを与えたのでしきい値電圧付近の光抜けは従来技術のものと比べて格段に抑えられている。また、表２から明らかなように、従来のいずれの偏光軸配置のものよりもコントラスト値が改善されている。
さらに、応答時間についても、カイラル剤を添加したにもかかわらず、従来技術の０°／９０°偏光軸配置のものよりも高速になっていることが分かる。
【００４３】
なお、以上説明した実施例では、プレティルトの方向が上下基板間でアンチパラレルあるいはパラレルの関係で設定されているが、本発明はこれに限るものではなく、０°〜３６０°の範囲で任意に上下基板のプレティルトの方向を設定できる。
【００４４】
さらに、斜め電界の生成は、上記実施例のような細長いスリット開口のものに限らず、他の形状の電極でもかまわない。
【００４５】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。また、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、垂直配向型液晶表示素子において、一対の基板の間で基板面に対して傾斜した斜め電界を発生する手段を設け、基板の液晶層と接する面には斜め電界の方向とは異なる方向に液晶分子にプレティルト角を与える配向処理を施したことにより、斜め電界とプレティルトの方向とによって液晶分子の電圧印加時の配向方向が設定される。すなわち、斜め電界による配向力ベクトルとプレティルトによる配向力ベクトルの合成ベクトルの方向に電圧印加時の液晶ダイレクタの方向が定まる。この合成ベクトルの方向と偏光板の偏光軸方向とが特定の関係になるようにプレティルトの方向を設定することにより、しきい値電圧付近での光抜けを抑制して高コントラスト表示で応答性が良い垂直配向型液晶表示素子とその製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるプレティルト処理をした垂直配向型ＣＳＨ−ＬＣＤのほぼ１画素分の平面図と断面図である。
【図２】本発明の実施例によるラビング処理をした垂直配向型ＣＳＨ−ＬＣＤのほぼ１画素分の平面図である。
ある。
【図３】図２の実施例による液晶セルの電圧−光透過率特性図である。
【図４】本発明の別の実施例による紫外線照射処理をした垂直配向型ＣＳＨ−ＬＣＤのほぼ１画素分の平面図と断面図である。
【図５】図４の実施例による液晶セルの電圧−光透過率特性図である。
【図６】従来の技術による垂直配向型ＣＳＨ−ＬＣＤのほぼ１画素分の平面図と断面図である。
【符号の説明】
１０、１１ ガラス基板
１２ セグメント電極
１３ コモン電極
１４、 １５ 垂直配向膜
１６ 液晶分子
１７ 電極開口部（スリット）
２０、２１ ガラス基板
２２ セグメント電極
２３ コモン電極
２４、 ２５ 垂直配向膜
２６ 液晶分子
２７ 電極開口部（スリット）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a vertical alignment type liquid crystal display device having excellent display quality such as contrast characteristics and responsiveness, and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
A CSH-LCD (Color Super Hot Liquid Crystal Display Device) operating in an ECB (Electrically Controlled Birefringence) mode based on a vertical alignment type electric field control birefringence has liquid crystal molecules aligned vertically with respect to the upper and lower substrates when no voltage is applied. Therefore, a high contrast display can be obtained by combining with a polarizing plate having an orthogonal Nicol arrangement.
[0003]
6A and 6B are an enlarged plan view of a part (about one pixel) of the CSH-LCD and a cross-sectional view taken along the line AA ′. The two-dimensional directions xy plane orthogonal to each other are directions parallel to the glass substrate surface of the liquid crystal cell, the x axis coincides with the longitudinal direction of the
[0004]
FIG. 6A is a plan view of a region for one pixel when applied to a simple matrix display device. In FIG. 6A, one pixel region is formed in a region where the
[0005]
The structure is such that a pair of
[0006]
This ECB mode has an electro-optical characteristic that begins to fall from the liquid crystal molecules in the center between the upper and lower substrates of the cell when a voltage is applied, and the transmittance of the liquid crystal layer changes gradually along with that. .
[0007]
In this CSH-LCD, as shown in FIG. 6A, a slit-
[0008]
If there is no
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this conventional CSH-LCD, the liquid crystal molecular director at the electrode edge falls down in the horizontal direction at a lower voltage than the liquid crystal molecular director at the center of the pixel due to the influence of an oblique electric field. For this reason, when the polarization axis angle of the polarizing plate is 45 ° / 135 °, light leakage occurs due to retardation at an off voltage (near the threshold voltage), and there is a problem that the contrast is lowered.
[0010]
When the polarizing plate angles p and d are arranged at 0 ° / 90 ° (overlapping with the x and y axes), the liquid crystal molecular director and the polarizing axis direction of the polarizing plate are aligned, so there is no retardation and light leakage is prevented. it can. However, in that case, since the axial directions of the liquid crystal molecular director and the polarizing plate in the center of the pixel are aligned, the ECB effect is reduced.
[0011]
On the other hand, a chiral agent is added to a liquid crystal material in order to increase contrast under multiplex driving conditions. In this case as well, the polarization axis angle is typically 45 ° / 135 °, but by setting this to 0 ° / 90 °, light leakage at the off voltage can be suppressed as in the case where no chiral agent is added. It is.
[0012]
In the case of adding a chiral agent, the liquid crystal molecule director is twisted (twisted), so the ECB effect is not reduced as described above, and high contrast can be obtained.
However, in this arrangement, the response is extremely slow (response time is about 10 times), which is not practical.
[0013]
An object of the present invention is to provide a vertical alignment type liquid crystal display element which can suppress light leakage near a threshold voltage and obtain a high contrast display and has a good response, and a method for manufacturing the same.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention, a pair of substrates each having an electrode formed thereon and disposed to face each other, wherein at least one of the electrodes has an electrode opening having a rectangular edge. And a liquid crystal layer including a liquid crystal material disposed between the pair of substrates and having a negative dielectric anisotropy and a chiral agent added thereto, and when the voltage is applied to the liquid crystal layer, The electrode opening is formed such that an oblique electric field inclined with respect to the substrate surface is generated between the edge and the substrate facing the electrode opening, and the pretilt direction of the liquid crystal molecules is anti-parallel alignment between the pair of substrates. An alignment process is performed in the long side direction of the edge of the portion, and a vertical alignment type liquid crystal display element is provided in which the alignment direction when the voltage of the liquid crystal molecules is applied is set by the oblique electric field and the pretilt direction.
According to another aspect of the present invention, a pair of substrates each having an electrode formed thereon and opposed to each other, wherein at least one of the electrodes is formed with an electrode opening having a rectangular edge. A substrate and a liquid crystal layer including a liquid crystal material which is disposed between the pair of substrates and has a negative dielectric anisotropy and to which a chiral agent is added, and when the voltage is applied to the liquid crystal layer, the electrode opening The electrode opening is formed such that an oblique electric field inclined with respect to the substrate surface is generated between the edge of the substrate and the substrate facing the electrode opening, and the pretilt direction of liquid crystal molecules is parallelly aligned between the pair of substrates. An alignment process is performed in the short side direction of the edge of the part, and a vertical alignment type liquid crystal display element is provided in which the alignment direction when the voltage of the liquid crystal molecules is applied is set by the oblique electric field and the pretilt direction.
[0015]
According to still another aspect of the present invention, there is provided a pair of substrates each having an electrode formed thereon, wherein at least one of the electrodes is formed with an electrode opening having a rectangular edge. Performing an alignment treatment for giving a pretilt angle to the liquid crystal molecules in a predetermined direction with respect to the edge of the electrode opening on the surface of the substrate, and arranging the pair of substrates to face each other. Forming a liquid crystal layer by injecting a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy between which a chiral agent is added, and performing the alignment treatment between the pair of substrates disposed opposite to each other And applying an alignment treatment in the long side direction of the edge of the electrode opening so that the pretilt direction of the liquid crystal molecules is anti-parallel, and when applying a voltage to the liquid crystal layer, the edge of the electrode opening and the electrode opening Against the substrate surface An oblique electric field which is inclined occurs Te method of a vertical alignment type liquid crystal display device in which alignment directions when a voltage is applied is set for the liquid crystal molecules the oblique electric field between the said pretilt direction are provided.
According to still another aspect of the present invention, there is provided a pair of substrates each having an electrode formed thereon, wherein at least one of the electrodes is formed with an electrode opening having a rectangular edge. Performing an alignment treatment for giving a pretilt angle to the liquid crystal molecules in a predetermined direction with respect to the edge of the electrode opening on the surface of the substrate, and arranging the pair of substrates to face each other. Forming a liquid crystal layer by injecting a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy between which a chiral agent is added, and performing the alignment treatment between the pair of substrates disposed opposite to each other The liquid crystal molecules are aligned in the short side direction of the edge of the electrode opening so that the pretilt direction of the liquid crystal molecules becomes parallel alignment, and when the voltage is applied to the liquid crystal layer, the edge of the electrode opening and the electrode opening With respect to the substrate surface. Oblique electric field is generated the method of manufacturing a vertical alignment type liquid crystal display device alignment direction when a voltage is applied is set for the liquid crystal molecules the oblique electric field between the said pretilt direction are provided.
[0016]
The direction of the liquid crystal director when a voltage is applied is determined in the direction of the resultant vector of the alignment force vector due to the oblique electric field and the alignment force vector due to the pretilt. A high contrast display can be obtained by setting the pretilt direction so that the direction of the combined vector and the polarization axis direction of the polarizing plate have a specific relationship, for example, 45 °.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1A and 1B are an enlarged plan view of a part (about one pixel) of a CSH-LCD according to an embodiment of the present invention, and a cross-sectional view taken along line BB ′. The structure is such that a pair of
[0018]
Also in this CSH-LCD, similarly to FIG. 6A, a slit-shaped
[0019]
In this embodiment, in order to suppress light leakage at the off voltage, the polarizing plate angle is set to 0 ° / 90 ° as shown in FIG. As described in the paragraph of the problem to be solved by the invention, when the polarizing plate angle is set to 0 ° / 90 °, the ECB effect is reduced. To solve this, the direction of the liquid crystal molecular director is set in the substrate plane. Tilt (tilt) in the direction of 45 ° with respect to the x-axis. That is, a pretilt process is performed on the
[0020]
As a result, the combined vector d of the alignment vector e by the oblique electric field and the alignment vector t by the pretilt process becomes the direction of the liquid crystal molecule director, which is inclined in the 45 ° direction with respect to the x axis.
[0021]
Therefore, in this embodiment, a high contrast can be obtained by a combination of a slit electrode that generates an oblique electric field, a polarizing plate arranged at 0 ° / 90 °, and a pretilt treatment of a vertical alignment film. Even if a chiral agent is added, the response is improved.
[0022]
In addition to the method of rubbing the vertical alignment film as described above, the pretilt treatment method includes a method of irradiating the vertical alignment film with ultraviolet rays obliquely with respect to the substrate normal, or a transparent electrode shape. deposited by sputtering a SiO 2 film from an oblique direction, and a method of forming a vertical alignment film on the SiO 2 film can be used.
[0023]
【Example】
Example 1
An example of a method for manufacturing a CSH-LCD according to the present invention and an experimental result of its display performance will be further described.
[0024]
(1) A vertical alignment film (SE1211, Nissan Chemical Industries, Ltd.) is formed on two glass substrates in which segment electrodes and common electrodes having a pattern as shown in FIGS. 6A and 6B are formed of ITO (indium tin oxide). Co., Ltd.) was applied by spin coating and baked at 200 ° C.
[0025]
(2) The alignment film on the substrate obtained in the above step was rubbed with a cotton cloth. That is, in the direction of arrow r s in FIG. 2 for the
[0026]
The pretilt angle θ p is preferably in the range of 89.9 ° to 80 °.
[0027]
(3) A gap control material silica for printing an epoxy adhesive sealant on one of the two glass substrates subjected to orientation treatment in the above step (2) and controlling the thickness between cells on the other substrate. Beads (SW 3.8 μm, manufactured by Catalytic Chemicals Co., Ltd.) were evenly dispersed, and an empty cell was produced by superimposing the two substrates so that the pretilt direction of the two substrates was in antiparallel orientation as shown in FIG.
[0028]
(4) A liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy, to which a chiral agent (CB15) is added, is injected into each empty cell obtained in the step (3) above using a vacuum injection method. (Not shown) was sealed. In the injected liquid crystal material, the additive concentration of the chiral agent was adjusted so that the relationship between the value of the natural twist pitch p of the liquid crystal and the value of the cell thickness d was d / p = 0.7.
[0029]
(5) The completed liquid crystal cell is sandwiched between two polarizing plates (SQ1852, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) with crossed Nicols, and their polarization axes are set to 0 ° / 90 ° as in FIG. 1 (A). did. When a square wave was applied to the liquid crystal cell and the voltage-light transmittance characteristics were measured, a result as shown in FIG. 3 was obtained. At that time, a vertical alignment type cell as shown in FIG. 6 and having a polarization axis arrangement of 45 ° / 135 ° without using pretilt processing and having a polarization axis arrangement of 45 ° / 135 ° is also produced for comparison. It was measured.
[0030]
FIG. 3 shows voltage-light transmittance characteristics obtained as a result of the measurement experiment. Table 1 shows the contrast value when the multiplex driving is performed with a 1/11/95 (V) bias voltage of 1/11/95. Shown in
[0031]
[Table 1]
From the measurement results of FIG. 3, in the cell according to the prior art, light leakage occurs in the vicinity of the threshold voltage (4.5 to 5.2 V) due to the oblique electric field due to the electrode edge, and the transmittance of the embodiment of the present invention. It can be seen that it is higher than the cell. On the contrary, according to the embodiment of the present invention, the light leakage near the threshold voltage is suppressed because the polarizing plate of 0 ° / 90 ° arrangement is used and the pretilt is given by the rubbing process. Further, as apparent from Table 1, the contrast value is improved over the conventional one. In addition, a wide viewing angle display was obtained by two-part alignment by an oblique electric field at the electrode slit.
[0033]
(Example 2)
Another embodiment of the method for manufacturing a CSH-LCD according to the present invention and the experimental results of the display performance will be further described. 4A and 4B are an enlarged plan view of a part (about one pixel) of the CSH-LCD according to the second embodiment and a cross-sectional view taken along the line CC ′.
[0034]
(1) Spinning
[0035]
(2) The substrate obtained in the above step (2) was irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 254 nm from an angle of 45 ° with respect to the substrate surface, and pretilt treatment was performed. That is, in the direction of arrow v s in Figure 4 for the segment electrode substrate 22 (B), as shown in FIG. 4 (B) with respect to the
[0036]
(3) A gap control material silica for printing an epoxy adhesive sealant on one of the two glass substrates subjected to orientation treatment in the above step (2) and controlling the thickness between cells on the other substrate. Beads (SW 3.8 μm, produced by Catalytic Chemical Co., Ltd.) were evenly dispersed, and an empty cell was produced by superimposing the two substrates so that the pretilt directions were in a parallel orientation as shown in FIG.
[0037]
4) A liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy, to which a chiral agent (CB15) is added, is injected into each empty cell obtained in the step 3) using a vacuum injection method, and an injection port (not shown) ) Was sealed. In the injected liquid crystal material, the additive concentration of the chiral agent was adjusted so that the relationship between the value of the natural twist pitch p of the liquid crystal and the value of the cell thickness d was d / p = 0.7. The liquid crystal molecules are rotated 180 degrees in accordance with the pretilt treatment of the parallel alignment of the chiral agent and the substrate. An
[0038]
(5) The completed liquid crystal cell is sandwiched between two polarizing plates (SQ1852, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) with crossed Nicols, and their polarization axes are 0 ° / 90 ° arrangement similar to FIG. 1 (A). did. When a square wave was applied to the liquid crystal cell and the voltage-light transmittance characteristics were measured, a result as shown in FIG. 5 was obtained.
[0039]
In addition, a vertical alignment type cell according to the conventional technique as shown in FIG. 6 is used, and a pre-tilt treatment with ultraviolet rays is not performed and a polarization axis arrangement of 45 ° / 135 ° is similarly produced and measured for comparison. did.
[0040]
FIG. 5 shows voltage-light transmittance characteristics obtained as a result of the measurement experiment. Table 2 shows the contrast values when the multiplex driving is performed at 1/120 duty and (1V / 11.95) V bias voltage. In Table 2, a conventional cell having a polarization axis arrangement of 0 ° / 90 ° is also shown as a comparison target.
[0041]
[Table 2]
From the measurement results shown in FIG. 5, in this example as well, since the pretilt was applied by the ultraviolet irradiation process using the polarizing plates arranged at 0 ° / 90 °, the light leakage near the threshold voltage was compared with that of the prior art. Remarkably suppressed. Further, as apparent from Table 2, the contrast value is improved as compared with any conventional arrangement of the polarization axes.
Furthermore, it can be seen that the response time is faster than that of the conventional arrangement of 0 ° / 90 ° polarization axis despite the addition of the chiral agent.
[0043]
In the embodiment described above, the pretilt direction is set in an anti-parallel or parallel relationship between the upper and lower substrates, but the present invention is not limited to this, and can be arbitrarily set within a range of 0 ° to 360 °. The pretilt direction of the upper and lower substrates can be set.
[0044]
Furthermore, the generation of the oblique electric field is not limited to the one having the long and narrow slit opening as in the above embodiment, and an electrode having another shape may be used.
[0045]
As mentioned above, although this invention was demonstrated along the Example, this invention is not restrict | limited to these. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
[0046]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the vertical alignment type liquid crystal display device, means for generating an oblique electric field inclined with respect to the substrate surface is provided between the pair of substrates, and the direction of the oblique electric field is formed on the surface in contact with the liquid crystal layer of the substrate. Since the alignment treatment for giving the pretilt angle to the liquid crystal molecules in different directions is performed, the alignment direction when the voltage of the liquid crystal molecules is applied is set by the oblique electric field and the pretilt direction. That is, the direction of the liquid crystal director when a voltage is applied is determined in the direction of the combined vector of the alignment force vector due to the oblique electric field and the alignment force vector due to the pretilt. By setting the pretilt direction so that the direction of the combined vector and the polarization axis of the polarizing plate have a specific relationship, light leakage near the threshold voltage is suppressed, and high contrast display is responsive. A good vertical alignment type liquid crystal display element and its manufacturing method can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view of almost one pixel of a vertical alignment type CSH-LCD subjected to a pretilt process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of almost one pixel of a vertical alignment type CSH-LCD subjected to a rubbing process according to an embodiment of the present invention;
is there.
FIG. 3 is a voltage-light transmittance characteristic diagram of the liquid crystal cell according to the embodiment of FIG. 2;
FIGS. 4A and 4B are a plan view and a cross-sectional view of substantially one pixel of a vertical alignment type CSH-LCD subjected to ultraviolet irradiation processing according to another embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 5 is a voltage-light transmittance characteristic diagram of the liquid crystal cell according to the embodiment of FIG. 4;
FIGS. 6A and 6B are a plan view and a cross-sectional view of almost one pixel of a conventional vertical alignment type CSH-LCD.
[Explanation of symbols]
10, 11
20, 21
Claims (6)
前記一対の基板間に配置され、誘電率異方性が負でカイラル剤が添加された液晶材料を含む液晶層と
を有し、
前記液晶層への電圧印加時に、前記電極開口部の縁と該電極開口部に対向する基板との間で基板面に対して傾斜した斜め電界が発生し、
前記一対の基板間で液晶分子のプレティルト方向がアンチパラレル配向になるように、前記電極開口部の縁の長辺方向に配向処理が施されており、
前記斜め電界と前記プレティルト方向とによって前記液晶分子の電圧印加時の配向方向が設定される垂直配向型液晶表示素子。 A pair of substrates each formed with an electrode and disposed opposite to each other, wherein at least one of the electrodes has a pair of substrates with an electrode opening having a rectangular edge;
A liquid crystal layer including a liquid crystal material disposed between the pair of substrates and having a negative dielectric anisotropy and a chiral agent added thereto;
Have
When a voltage is applied to the liquid crystal layer, an oblique electric field that is inclined with respect to the substrate surface is generated between the edge of the electrode opening and the substrate facing the electrode opening,
An alignment treatment has been performed in the long side direction of the edge of the electrode opening so that the pretilt direction of the liquid crystal molecules is anti-parallel alignment between the pair of substrates,
A vertical alignment type liquid crystal display element in which an alignment direction when a voltage is applied to the liquid crystal molecules is set by the oblique electric field and the pretilt direction .
前記一対の基板間に配置され、誘電率異方性が負でカイラル剤が添加された液晶材料を含む液晶層と
を有し、
前記液晶層への電圧印加時に、前記電極開口部の縁と該電極開口部に対向する基板との間で基板面に対して傾斜した斜め電界が発生し、
前記一対の基板間で液晶分子のプレティルト方向がパラレル配向になるように、前記電極開口部の縁の短辺方向に配向処理が施されており、
前記斜め電界と前記プレティルト方向とによって前記液晶分子の電圧印加時の配向方向が設定される垂直配向型液晶表示素子。 A pair of substrates each formed with an electrode and disposed opposite to each other, wherein at least one of the electrodes has a pair of substrates with an electrode opening having a rectangular edge;
A liquid crystal layer including a liquid crystal material disposed between the pair of substrates and having a negative dielectric anisotropy and a chiral agent added thereto;
Have
When a voltage is applied to the liquid crystal layer, an oblique electric field that is inclined with respect to the substrate surface is generated between the edge of the electrode opening and the substrate facing the electrode opening,
An alignment treatment is performed in the short side direction of the edge of the electrode opening so that the pretilt direction of the liquid crystal molecules is parallel alignment between the pair of substrates,
A vertical alignment type liquid crystal display element in which an alignment direction when a voltage is applied to the liquid crystal molecules is set by the oblique electric field and the pretilt direction .
前記基板の面に、前記電極開口部の縁に対して所定方向に、液晶分子にプレティルト角を与えるための配向処理を施す工程と、
前記一対の基板を対向配置し、該基板間に誘電率異方性が負でカイラル剤が添加された液晶材料を注入して液晶層を形成する工程と
を有し、
前記配向処理を施す工程は、対向配置された前記一対の基板間で液晶分子のプレティルト方向がアンチパラレル配向になるように、前記電極開口部の縁の長辺方向に配向処理を施し、
前記液晶層への電圧印加時に、前記電極開口部の縁と該電極開口部に対向する基板との間で基板面に対して傾斜した斜め電界が発生し、前記斜め電界と前記プレティルト方向とによって前記液晶分子の電圧印加時の配向方向が設定される垂直配向型液晶表示素子の製造方法。 Providing a pair of substrates each having an electrode formed thereon, wherein at least one of the electrodes is formed with an electrode opening having a rectangular edge;
Applying a pre-tilt angle to the liquid crystal molecules in a predetermined direction with respect to the edge of the electrode opening on the surface of the substrate;
Forming a liquid crystal layer by placing the pair of substrates facing each other and injecting a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy and a chiral agent added between the substrates;
Have
The step of performing the alignment treatment performs alignment treatment in the long side direction of the edge of the electrode opening such that the pretilt direction of the liquid crystal molecules is anti-parallel alignment between the pair of substrates arranged opposite to each other,
When a voltage is applied to the liquid crystal layer, an oblique electric field inclined with respect to the substrate surface is generated between the edge of the electrode opening and the substrate facing the electrode opening, and the oblique electric field and the pretilt direction A method for producing a vertical alignment type liquid crystal display element, wherein an alignment direction when a voltage is applied to the liquid crystal molecules is set .
前記基板の面に、前記電極開口部の縁に対して所定方向に、液晶分子にプレティルト角を与えるための配向処理を施す工程と、
前記一対の基板を対向配置し、該基板間に誘電率異方性が負でカイラル剤が添加された液晶材料を注入して液晶層を形成する工程と
を有し、
前記配向処理を施す工程は、対向配置された前記一対の基板間で液晶分子のプレティルト方向がパラレル配向になるように、前記電極開口部の縁の短辺方向に配向処理を施し、
前記液晶層への電圧印加時に、前記電極開口部の縁と該電極開口部に対向する基板との間で基板面に対して傾斜した斜め電界が発生し、前記斜め電界と前記プレティルト方向とによって前記液晶分子の電圧印加時の配向方向が設定される垂直配向型液晶表示素子の製造方法。 Providing a pair of substrates each having an electrode formed thereon, wherein at least one of the electrodes is formed with an electrode opening having a rectangular edge;
Applying a pre-tilt angle to the liquid crystal molecules in a predetermined direction with respect to the edge of the electrode opening on the surface of the substrate;
Forming a liquid crystal layer by placing the pair of substrates facing each other and injecting a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy and a chiral agent added between the substrates;
Have
The step of performing the alignment treatment performs alignment treatment in the short side direction of the edge of the electrode opening so that the pretilt direction of the liquid crystal molecules is parallel alignment between the pair of substrates opposed to each other,
When a voltage is applied to the liquid crystal layer, an oblique electric field inclined with respect to the substrate surface is generated between the edge of the electrode opening and the substrate facing the electrode opening, and the oblique electric field and the pretilt direction A method for producing a vertical alignment type liquid crystal display element, wherein an alignment direction when a voltage is applied to the liquid crystal molecules is set .
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