WO2017057208A1 - 液晶表示パネル及びその製造方法 - Google Patents

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WO2017057208A1
WO2017057208A1 PCT/JP2016/078138 JP2016078138W WO2017057208A1 WO 2017057208 A1 WO2017057208 A1 WO 2017057208A1 JP 2016078138 W JP2016078138 W JP 2016078138W WO 2017057208 A1 WO2017057208 A1 WO 2017057208A1
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crystal display
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下敷領 文一
壮寿 吉田
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display panel and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal display panel that has improved high transmittance and response characteristics, can sufficiently eliminate finger press marks, and can be easily manufactured, and a manufacturing method thereof.
  • a liquid crystal display panel is constructed by sandwiching a liquid crystal display element between a pair of glass substrates, etc., and makes use of the features such as thin, lightweight and low power consumption, car navigation, electronic book, photo frame, industrial equipment, television, personal computer Smartphones, tablet devices, etc. are indispensable for daily life and business.
  • liquid crystal display panels of various modes related to electrode arrangement and substrate design for changing the optical characteristics of the liquid crystal layer have been studied.
  • a vertical alignment mode liquid crystal display panel has a wide viewing angle characteristic and is used for the above-described applications.
  • MVA Multi-Domain Vertical Alignment
  • a PVA Plasma Vertical Alignment
  • liquid crystal display panel that performs pixel division (orientation division) is provided in practical use.
  • the MVA mode and the PVA mode have room for improvement in that the response speed is slow. That is, even when a high voltage is applied to respond from the black state to the white state, it is only the liquid crystal molecules near the electrode slit and the protrusion structure that start to respond instantaneously, and a distance far from these alignment control structures. The liquid crystal molecules in are delayed in response.
  • a vertical alignment type liquid crystal layer As a VA mode liquid crystal display device in which liquid crystal molecules have a twist structure by using vertical alignment films whose alignment treatment directions are orthogonal to each other, a vertical alignment type liquid crystal layer, a first substrate, a second substrate, A first electrode provided on the liquid crystal layer side of the first substrate; a second electrode provided on the liquid crystal layer side of the second substrate; and at least one alignment film provided in contact with the liquid crystal layer.
  • the first substrate or the second substrate has a light shielding member, and the light shielding member is a boundary region in which each of the first liquid crystal domain, the second liquid crystal domain, the third liquid crystal domain, and the fourth liquid crystal domain is adjacent to another liquid crystal domain.
  • a liquid crystal display device including a light shielding portion that shields light from a region intersecting with any of the first edge portion, the second edge portion, the third edge portion, and the fourth edge portion (see, for example, Patent Document 1). .
  • a VA mode liquid crystal display device having a quadrant alignment structure in which a pretilt angle is given in advance to liquid crystal molecules
  • a plurality of pixels are provided.
  • Each of the plurality of pixels includes a liquid crystal layer including a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy, a first electrode, and a second electrode facing the first electrode through the liquid crystal layer.
  • a pair of vertical alignment films provided between the first electrode and the liquid crystal layer and between the second electrode and the liquid crystal layer.
  • the first electrode includes a trunk portion and the trunk portion.
  • the first group, the second direction, The three orientations and the fourth orientation are such that the difference between any two orientations is approximately equal to an integral multiple of 90 °, forms an angle of approximately 45 ° with the polarization axis of the two polarizing plates, and applies a voltage to the liquid crystal layer.
  • a liquid crystal display device is disclosed in which, when not applied, the pretilt azimuths of liquid crystal molecules in the vicinity of the pair of vertical alignment films are defined by the pair of vertical alignment films, respectively (for example, see Patent Document 2).
  • the liquid crystal display panel described in Patent Document 1 (In such a liquid crystal display panel, the alignment region in the pixel is divided into four and the alignment processing directions are orthogonal to each other.
  • [4 Domain-Reverse Twisted Nematic] liquid crystal display panel) has the following problems (1) and (2) as the pixels of the liquid crystal display panel have recently become higher in definition. (1) Since the ratio of the discontinuous alignment region in the pixel is increasing, there is room for improvement for further stabilizing the alignment (for example, FIG. 51), (2) 4D described in Patent Document 1 In the -RTN-oriented liquid crystal display panel, saddle-shaped dark lines are generated, so there is room for further improvement in transmittance and response performance.
  • the problems (1) and (2) are considered to be caused by the following causes [1] and [2].
  • [1] The alignment direction of the liquid crystal molecules LC1 (liquid crystal molecules on the outline of the rectangular pixel) affected by the oblique electric field generated at the pixel edge portion shown in FIG. 52, and the liquid crystal molecules surrounded by the alternate long and short dash line causes the orientation angle of the liquid crystal molecules LC2 to be stably aligned in the domain portion where the liquid crystal molecules LC2 are aligned more than 90 °, resulting in the occurrence of discontinuous alignment regions (dark line edge portions) surrounded by a broken line. It becomes.
  • the width of the discontinuous alignment region is about 10 ⁇ m, the proportion of the discontinuous alignment region increases, and there is a possibility that the alignment may not be stable for the entire pixel.
  • the width of the discontinuous alignment region shown in FIG. 52 surrounded by a broken line and other dark line trunks is about 10 ⁇ m, the smaller the pixel size, the smaller the ratio of the regions other than the dark line, and the transmission. Rate and response performance may be reduced.
  • Patent Document 2 discloses the alignment processing method according to the embodiment in Patent Document 2, and the alignment processing method produces a liquid crystal display device with improved saddle-shaped dark lines. It wasn't something to do.
  • 72 shows the pretilt direction of the liquid crystal molecules by the first exposure, the second exposure, and the both exposures to the photo-alignment film of the TFT (thin film transistor) substrate in the pixel included in the liquid crystal display device shown in FIG. It is a conceptual diagram shown with an exposure direction and a scanning direction.
  • FIG. 73 shows the pretilt direction of liquid crystal molecules by first exposure, second exposure, and both exposures to the photo-alignment film of the CF (color filter) substrate in the pixel included in the liquid crystal display device shown in FIG.
  • FIG. 74 is a conceptual diagram showing liquid crystal layer alignment when the photo-alignment film of the TFT substrate obtained in FIG. 72 and the photo-alignment film of the CF substrate obtained in FIG. 73 are combined.
  • 72 and 73, the exposure direction and the scan direction are parallel, and a conventional exposure apparatus can be applied.
  • the alignment of the liquid crystal layer obtained by this alignment method is as shown in FIG.
  • the radial alignment (for example, the alignment direction of the liquid crystal molecules shown in FIG. 12B of Patent Document 2) in which the dark lines are improved is not achieved.
  • FIG. 7 of Patent Document 2 is a view of the exposure direction and the scan direction of the CF substrate as seen from the alignment film surface of the photo-alignment film (viewed with the photo-alignment film surface facing up).
  • 73 shows the exposure direction and the scanning direction as seen from the upper surface (observer side) of the liquid crystal display panel in which the TFT substrate and the CF substrate are bonded together, as in the other drawings of this drawing.
  • 72 is a view of the alignment film surface of the photo-alignment film of the TFT substrate as viewed from the top.
  • FIG. 73 is a view of the alignment film surface of the photo-alignment film of the CF substrate as viewed from the bottom.
  • FIG. 12B of Patent Document 2 discloses a 4D-RTN alignment liquid crystal display panel which is a radial alignment as a conventional technique.
  • the following (3) (4) was a problem.
  • (3) It is considered to apply an electrode (slit electrode) provided with a slit as shown in FIG. 1A of Patent Document 2 in order to thin a dark line generated in a cross shape at the center of the pixel.
  • an electrode slit electrode
  • FIG. 1A of Patent Document 2 it is considered to apply an electrode (slit electrode) provided with a slit as shown in FIG. 1A of Patent Document 2 in order to thin a dark line generated in a cross shape at the center of the pixel.
  • the finger press mark is difficult to return to the original state, and there is room for improvement for returning the finger press mark to the original.
  • Patent Document 2 can improve the saddle-shaped dark line, but the conventional exposure apparatus for photo-alignment (production of the liquid crystal panel) Since an apparatus is difficult to produce, a new exposure apparatus will be developed. Furthermore, this exposure apparatus is difficult to manufacture, for example, larger than the conventional exposure apparatus, leading to an increase in manufacturing cost.
  • the problems (3) and (4) are considered to be caused by the following causes [3] and [4].
  • [3] The direction in which the liquid crystal molecules are rotated and aligned by the electric field derived from the slit electrode is different from the pretilt direction of the liquid crystal molecules due to photo-alignment.
  • FIG. 75 shows the pretilt direction of liquid crystal molecules by first exposure, second exposure, and both exposures to the photo-alignment film of the TFT substrate in the pixel included in the liquid crystal display device described in paragraph [0040] of Patent Document 2. It is a conceptual diagram which shows this with an exposure direction and a scanning direction.
  • FIG. 76 shows the pretilt direction of liquid crystal molecules by first exposure, second exposure, and both exposures to the photo-alignment film of the CF substrate in the pixel included in the liquid crystal display device described in paragraph [0040] of Patent Document 2. It is a conceptual diagram which shows this with an exposure direction and a scanning direction.
  • FIG. 77 is a conceptual diagram showing liquid crystal layer alignment when the photo-alignment film of the TFT substrate obtained in FIG. 75 and the photo-alignment film of the CF substrate obtained in FIG. 76 are combined.
  • the radial orientation for improving the saddle-shaped dark line shown in FIG. 77 is obtained by the method described in paragraph [0040] of Patent Document 2 (see FIGS. 75 to 77). As shown, the exposure direction and the scan direction were not parallel, but were orthogonal. Note that Patent Document 2 itself has no description regarding the scan direction. 72, 73, 75, and 76, the scanning direction (direction in which scanning is possible) is described on the assumption that it is manufactured by normal scanning.
  • the present invention has been made in view of the above-described situation, and provides a liquid crystal display panel that can realize high transmittance and high-speed response, can sufficiently eliminate finger pressing marks, and can be easily manufactured, and a manufacturing method thereof. It is intended to provide.
  • a photo-alignment film in which the region is divided into four parts aligns the liquid crystal molecules substantially perpendicularly to the film surface when no voltage is applied, and imparts a pretilt angle to the liquid crystal molecules in the photo-aligned region.
  • 4D-ECB Domain-Electrically Controlled Birefringence
  • the present inventors can sufficiently restore the finger press mark by setting the pretilt direction of the liquid crystal molecules to the same orientation as the direction in which the liquid crystal molecules are rotated and aligned by the electric field derived from the slit electrode. I found. Furthermore, the present inventors have found that it is possible to manufacture such a liquid crystal display panel by simply modifying a conventional exposure apparatus and performing scan exposure, and the above (3), (4) The present invention has been achieved by conceiving that the above problem can be solved brilliantly.
  • the present invention is a liquid crystal display panel in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, and includes a first polarizing plate, a first substrate having a pixel electrode provided with a slit, a first alignment film, A liquid crystal layer containing liquid crystal molecules having a dielectric anisotropy, a second alignment film, a second substrate having a counter electrode, and a second polarizing plate in order, and the polarization axis of the first polarizing plate And the polarization axis of the second polarizing plate are orthogonal to each other, and when the azimuth along the short direction of the pixel is defined as 0 °, in each of the plurality of pixels, the pixel electrode is approximately 45 A first linear electrode group extending in parallel with the azimuth direction, a second linear electrode group extending in parallel with the approximately 135 degree azimuth, a third linear electrode group extending in parallel with the approximately 225 degree azimuth, and approximately 315 A fourth linear electrode group extending in parallel
  • the second alignment film overlaps with the first linear electrode group in a plan view, and a first alignment region in which a pretilt angle is given in a substantially 225 ° azimuth, and the third alignment film in a plan view. And a third alignment region with a pretilt angle applied in a substantially 45 ° azimuth direction, and a second or fourth linear electrode group in a plan view, so that the pretilt angle is substantially Or a region having a pretilt angle applied in a direction substantially orthogonal to the linear electrode group, and the other of the first alignment film and the second alignment film is the second alignment film in plan view.
  • a fourth alignment region that is superimposed on the fourth linear electrode group and is provided with a pretilt angle in a substantially 315 ° azimuth, and is superimposed on the first or third linear electrode group in a plan view and pretilt.
  • It may be a liquid crystal display panel including a region in which a corner is not substantially provided or a region in which a pretilt angle is provided in a direction substantially orthogonal to the linear electrode group.
  • the pretilt angle is a tilt angle of liquid crystal molecules in the vicinity of the substrate that is tilted in advance when no voltage is applied so that the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are tilted to a desired azimuth angle when a voltage equal to or higher than a threshold is applied.
  • the liquid crystal molecules in the vicinity of the alignment film in the region provided with the pretilt angle are aligned substantially perpendicular to the alignment film and tilted when no voltage is applied to the liquid crystal layer. By application, it further tilts along the tilt direction.
  • the present invention is also a method for producing the liquid crystal display panel of the present invention, each of a first substrate having a first alignment film formed on the surface and a second substrate having a second alignment film formed on the surface.
  • the optical alignment treatment step includes irradiating light from a light source through a polarizer, and in the optical alignment treatment step, the first substrate or the second substrate is moved or the first substrate or Light is irradiated while moving the light source relative to the second substrate, and the light irradiation direction on the first substrate or the second substrate, the moving direction of the first substrate or the second substrate, or the light source
  • a liquid crystal display panel manufacturing method may be used in which the moving direction is parallel and the polarization axis of the polarizer is different from the light irradiation direction.
  • the difference is preferably 10 ° or more, more preferably 15 ° or more, and further preferably 30 ° or more. It is particularly preferable that the polarization axis of the polarizer and the irradiation direction of the light are approximately 45 °. Furthermore, the axis of projection of the polarization axis of the polarizer onto the surface of the first substrate or the surface of the second substrate and the irradiation direction of the light may form approximately 45 °.
  • the present invention is described in detail below.
  • the substantially 45 ° may be within a range of 45 ° ⁇ 15 °, and is preferably 45 °.
  • the substantially 135 ° may be in the range of 135 ° ⁇ 15 °, and is preferably 135 °.
  • the substantially 225 ° may be in the range of 225 ° ⁇ 15 °, and is preferably 225 °.
  • the substantially 315 ° may be within a range of 315 ° ⁇ 15 °, and is preferably 315 °.
  • the planar view means that the liquid crystal panel after bonding the first substrate and the second substrate is viewed in plan from the upper surface (observer side).
  • the liquid crystal layer contains liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy, and the first alignment film and the second alignment film are each when no voltage is applied to the liquid crystal layer.
  • the liquid crystal molecules are aligned substantially perpendicularly to the film surface, and a pretilt angle is imparted to the liquid crystal molecules in a region subjected to photo-alignment treatment.
  • the pixel electrode is a cross-shaped electrode that overlaps with the boundaries of the first alignment region, the second alignment region, the third alignment region, and the fourth alignment region in plan view.
  • a first linear electrode group extending from the cross-shaped electrode portion, the second linear electrode group, the third linear electrode group, and the fourth linear electrode group. It is preferable.
  • the boundary between the first alignment region, the second alignment region, the third alignment region, and the fourth alignment region is the boundary between the first alignment region and the second alignment region in each pixel, It refers to the boundary between the second alignment region and the third alignment region, the boundary between the third alignment region and the fourth alignment region, and the boundary between the fourth alignment region and the first alignment region.
  • the first linear electrode group, the second linear electrode group, the third linear electrode group, and the fourth linear electrode group include the cross shape. It is preferably line symmetric with respect to at least one of the two linear portions constituting the electrode portion, and more preferably line symmetric with respect to each of the two linear portions constituting the cross-shaped electrode portion. .
  • the first linear electrode group, the second linear electrode group, the third linear electrode group, and the fourth linear electrode group include the cross shape. It is preferable to extend alternately from at least one of the two linear portions constituting the electrode portion, and it is more preferable to alternately extend from each of the two linear portions constituting the cross-shaped electrode portion.
  • the pixel electrode includes a rectangular portion, and the first alignment region, the second alignment region, the third alignment region, and the fourth alignment in plan view from the rectangular portion.
  • Linear electrode portions extending so as to overlap the borders of the respective regions, the first linear electrode group, the second linear electrode group, and the third line extending from the rectangular portion and the linear electrode portion It is preferable to have the electrode group and the fourth linear electrode group.
  • liquid crystal display panel of the present invention high transmittance and high-speed response can be realized, and finger press marks can be sufficiently eliminated.
  • the method for manufacturing a liquid crystal display panel of the present invention it is possible to easily manufacture a liquid crystal display panel that can realize high transmittance and high-speed response and can sufficiently eliminate finger marks.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing a relationship among four domains, alignment directions of liquid crystal molecules, and electrodes provided with slits in a half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing pretilt directions of liquid crystal molecules by first exposure, second exposure, and both exposures to a photo-alignment film of a TFT substrate in a half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing pretilt directions of liquid crystal molecules by first exposure, second exposure, and both exposures to a photo-alignment film of a CF substrate in a half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 1.
  • FIG. 2 is an enlarged detail view of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a simulation diagram corresponding to FIG. 4.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing the pretilt direction of liquid crystal molecules by the first exposure, the second exposure, and both exposures on the photo-alignment film of the TFT substrate in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 1 together with the exposure direction and the scan direction.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing pretilt directions of liquid crystal molecules by first exposure, second exposure, and both exposures on a photo-alignment film of a CF substrate in a half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 1 together with an exposure direction and a scan direction. .
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing a pretilt direction of liquid crystal molecules on the TFT substrate side and a pretilt direction of liquid crystal molecules on the CF substrate side in a half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing an electrode provided with a slit in a half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram showing a pretilt direction of liquid crystal molecules on the TFT substrate side, a pretilt direction of liquid crystal molecules on the CF substrate side, and a liquid crystal layer alignment in a half pixel included in a 4D-ECB aligned liquid crystal display panel.
  • FIG. 12 shows alignment of liquid crystal molecules by pretilt on the TFT substrate side of the liquid crystal display panel shown in FIG. 12 shows alignment of liquid crystal molecules by an electric field of a slit electrode on the TFT substrate side of the liquid crystal display panel shown in FIG. 11 shows the alignment of liquid crystal molecules on the TFT substrate side and the liquid crystal layer when the finger is pressed and when the finger is released in the liquid crystal display panel shown in FIG. 6 is a conceptual diagram showing a pretilt direction of liquid crystal molecules on the TFT substrate side, a pretilt direction of liquid crystal molecules on the CF substrate side, and a liquid crystal layer alignment in a half pixel included in the liquid crystal display panel of the first modification of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in an off state in a half-pixel region (1) included in the liquid crystal display panel of the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of an ON state in a half-pixel region (1) included in the liquid crystal display panel of the first modification of the first embodiment.
  • 6 is a conceptual diagram showing a pretilt direction of liquid crystal molecules on the TFT substrate side, a pretilt direction of liquid crystal molecules on the CF substrate side, and a liquid crystal layer alignment in a half pixel included in the liquid crystal display panel of the first modification of Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view in an off state in a half-pixel region (2) included in the liquid crystal display panel of the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an ON state in a half-pixel region (2) included in the liquid crystal display panel of the first modification of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram showing a pretilt direction of liquid crystal molecules on the TFT substrate side, a pretilt direction of liquid crystal molecules on the CF substrate side, and a liquid crystal layer alignment in a half pixel included in the liquid crystal display panel of the first modification of Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of an off state in a half-pixel region (3) included in the liquid crystal display panel of the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of an ON state in a half-pixel region (3) included in the liquid crystal display panel of the first modification example of Embodiment 1.
  • 6 is a conceptual diagram showing a pretilt direction of liquid crystal molecules on the TFT substrate side, a pretilt direction of liquid crystal molecules on the CF substrate side, and a liquid crystal layer alignment in a half pixel included in the liquid crystal display panel of the first modification of Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view in an off state in a half-pixel region (4) included in the liquid crystal display panel of the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an ON state in a half-pixel region (4) included in the liquid crystal display panel of the first modification of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram showing a pretilt direction of liquid crystal molecules on the TFT substrate side, a pretilt direction of liquid crystal molecules on the CF substrate side, and a liquid crystal layer alignment in a half pixel included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an off state in a half-pixel region (1) included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an ON state in a half-pixel region (1) included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram showing a pretilt direction of liquid crystal molecules on the TFT substrate side, a pretilt direction of liquid crystal molecules on the CF substrate side, and a liquid crystal layer alignment in a half pixel included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • FIG. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an off state in a half-pixel region (2) included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • 12 is a schematic cross-sectional view of an ON state in a half-pixel region (2) included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram showing a pretilt direction of liquid crystal molecules on the TFT substrate side, a pretilt direction of liquid crystal molecules on the CF substrate side, and a liquid crystal layer alignment in a half pixel included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • FIG. FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of an off state in a half-pixel region (3) included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • 6 is a schematic cross-sectional view of an ON state in a half-pixel region (3) included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram showing a pretilt direction of liquid crystal molecules on the TFT substrate side, a pretilt direction of liquid crystal molecules on the CF substrate side, and a liquid crystal layer alignment in a half pixel included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of an off state in a half-pixel region (4) included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an ON state in a half-pixel region (4) included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a UV exposure apparatus in Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of first exposure in Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of second exposure in Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a pretilt direction of liquid crystal molecules obtained by first exposure, second exposure, and both exposures on a photo-alignment film of a substrate included in the liquid crystal display panel of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing a relationship among four domains, alignment directions of liquid crystal molecules, and electrodes provided with slits in a half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic plan view illustrating a relationship among four domains, alignment directions of liquid crystal molecules, and electrodes provided with slits in a half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 3.
  • the first exposure, the second exposure, the third exposure, the fourth exposure, and the pretilt direction of the liquid crystal molecules by each exposure in the half pixel included in the liquid crystal display panel of the fourth embodiment are scanned. It is a conceptual diagram shown with a direction.
  • the first exposure, the second exposure, the third exposure, the fourth exposure, and the pretilt direction of the liquid crystal molecules by each exposure in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 4 are scanned. It is a conceptual diagram shown with a direction.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing a relationship among four domains, alignment directions of liquid crystal molecules, and electrodes provided with slits in a half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 4.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing a relationship among four domains, alignment directions of liquid crystal molecules, and planar electrodes in a half pixel included in the liquid crystal display panel of Comparative Example 1.
  • FIG. It is a plane schematic diagram which shows the pretilt direction of the liquid crystal molecule
  • FIG. 6 It is a plane schematic diagram which shows the pretilt direction of the liquid crystal molecule
  • 6 is a schematic plan view showing a relationship among four domains, alignment directions of liquid crystal molecules, and planar electrodes in a half pixel of a 82 ⁇ m ⁇ 245 ⁇ m pixel included in the liquid crystal display panel of Comparative Example 1.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing a pretilt direction of liquid crystal molecules on the TFT substrate side and a pretilt direction of liquid crystal molecules on the CF substrate side in a half pixel included in the liquid crystal display panel of Comparative Example 1.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing planar electrodes in half pixels included in the liquid crystal display panel of Comparative Example 1.
  • FIG. FIG. 4 is a conceptual diagram showing a pretilt direction of liquid crystal molecules on the TFT substrate side, a pretilt direction of liquid crystal molecules on the CF substrate side, and a liquid crystal layer alignment in a half pixel included in a 4D-RTN alignment liquid crystal display panel.
  • 56 shows alignment of liquid crystal molecules due to pretilt on the TFT substrate side of the liquid crystal display panel shown in FIG.
  • FIG. 55 shows the orientation of liquid crystal molecules on the TFT substrate side and the liquid crystal layer when the finger is pressed and when the finger is released in the liquid crystal display panel shown in FIG.
  • 6 is a schematic diagram of first exposure in Comparative Example 1.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of second exposure in Comparative Example 1.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the pretilt direction of the liquid crystal molecule obtained by the 1st exposure to the photo-alignment film
  • the left side is a view of the exposure to the photo-alignment film when the exposure direction and the scan direction are parallel, as seen from directly above the photo-alignment film, and the right side is the incident angle distribution from the light source on the left y1-y2 axis.
  • the left side is a view of the exposure to the photo-alignment film when the exposure direction and the scan direction are orthogonal to each other, and the right side is the incident angle distribution from the light source on the left y1-y2 axis. It is a plane schematic diagram which shows.
  • FIG. 6 of Patent Document 2 It is a conceptual diagram which shows the pretilt direction of the liquid crystal molecule
  • the pretilt direction of the liquid crystal molecules by the first exposure, the second exposure, and both exposures to the photo-alignment film of the TFT substrate in the pixel included in the liquid crystal display device described in FIG. 6 of Patent Document 2 is shown together with the exposure direction and the scan direction. It is a conceptual diagram.
  • FIG. 74 is a conceptual diagram showing liquid crystal layer alignment when the photo-alignment film of the TFT substrate obtained in FIG. 72 and the photo-alignment film of the CF substrate obtained in FIG. 73 are combined.
  • the pretilt direction of the liquid crystal molecules by the first exposure, the second exposure, and the both exposures to the photo-alignment film of the TFT substrate in the pixel included in the liquid crystal display device described in Paragraph [0040] of Patent Document 2 is the exposure direction, It is a conceptual diagram shown with a scanning direction.
  • the pretilt direction of the liquid crystal molecules by the first exposure, the second exposure, and the both exposures to the photo-alignment film of the CF substrate in the pixel included in the liquid crystal display device described in paragraph [0040] of Patent Document 2 is defined as the exposure direction, It is a conceptual diagram shown with a scanning direction.
  • 76 is a conceptual diagram showing liquid crystal layer alignment when the photo-alignment film of the TFT substrate obtained in FIG. 75 and the photo-alignment film of the CF substrate obtained in FIG. 76 are combined.
  • azimuth refers to an orientation in a plane parallel to the substrate surface, and an inclination angle (polar angle, pretilt angle) from the normal direction of the substrate surface is not considered.
  • x-axis and the y-axis orthogonal to the x-axis form an xy plane
  • the x-axis is an orientation along the short direction of the pixel
  • the xy plane is parallel to the substrate surface
  • the x-axis direction is 0.
  • tilt orientation refers to the orientation in which the liquid crystal molecules are tilted with respect to the first substrate (from the end closer to the first substrate surface to the end farther from the first substrate surface).
  • the orientation when the tilt direction is projected onto the first substrate surface), and for the liquid crystal molecules near the center of the thickness direction of the liquid crystal layer, the orientation in which the liquid crystal molecules tilt with respect to the first substrate is
  • the orientation in which the liquid crystal molecules tilt with respect to the second substrate is 225 °.
  • the pretilt angle is an angle formed by the alignment film surface and the major axis direction of liquid crystal molecules in the vicinity of the alignment film when no voltage is applied to the liquid crystal layer.
  • the threshold voltage means, for example, a voltage value that gives a transmittance of 5% when the transmittance in the bright state is set to 100%.
  • the direction of the pretilt angle refers to the tilt direction of the liquid crystal molecules near the first substrate or the liquid crystal molecules near the second substrate when no voltage is applied to the liquid crystal layer.
  • the liquid crystal layer alignment refers to the tilt orientation of liquid crystal molecules near the center in the thickness direction of the liquid crystal layer.
  • a pixel refers to a region including a filter of one color (for example, red, green, blue, or yellow).
  • the counter substrate is referred to as a CF (color filter) substrate because a color filter is provided.
  • a TFT in which a TFT is provided for each pixel may be provided on a substrate.
  • one of the first substrate and the second substrate may be a TFT substrate, and the other may be a CF substrate.
  • the liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy are aligned substantially perpendicular to the alignment film surface, and the liquid crystal molecules in the region subjected to photo-alignment treatment Is given a pretilt angle.
  • the liquid crystal molecules are aligned so as to be more parallel to the alignment film surface according to the applied voltage (referred to as the applied voltage by the pixel electrode and the counter electrode), and with respect to the transmitted light of the liquid crystal display panel. Exhibits birefringence.
  • a liquid crystal display panel is a liquid crystal display panel in which a plurality of pixels are arranged in a matrix as a basic configuration of the liquid crystal display panel, and includes a first polarizing plate and a TFT having a pixel electrode provided with a slit.
  • a second polarizing plate in order.
  • the polarization axis of the first polarizing plate and the polarization axis of the second polarizing plate are orthogonal to each other.
  • the counter electrode may be provided with an orientation regulating structure such as a rib or a slit, but is preferably a planar electrode without an orientation regulating structure.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing a relationship among four domains, alignment directions of liquid crystal molecules, and electrodes provided with slits in a half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 1.
  • FIG. 1 shows the above relationship in the ON state (state during white display).
  • FIG. 1 further shows a dark line between the alignment regions.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing pretilt directions of liquid crystal molecules by first exposure, second exposure, and both exposures to the photo-alignment film of the TFT substrate in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing a relationship among four domains, alignment directions of liquid crystal molecules, and electrodes provided with slits in a half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 1.
  • FIG. 1 shows the above relationship in the ON state (state during white display).
  • FIG. 1 further shows a dark line between the alignment regions.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing pretil
  • FIG. 3 is a schematic plan view illustrating pretilt directions of liquid crystal molecules by first exposure, second exposure, and both exposures to the photo-alignment film of the CF substrate in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 1.
  • the pixels according to the first embodiment are configured by arranging two half pixels shown in FIGS. 1 to 3 in the vertical direction, but may be configured by arranging two half pixels in the horizontal direction.
  • the liquid crystal display panel of Embodiment 1 has the following features.
  • (1) The alignment of liquid crystal molecules is radial.
  • the first alignment region (1), the second alignment region (2), the third alignment region (3), and the fourth alignment region (4 ) In the counterclockwise order.
  • (3) The direction in which the slit (linear electrode group) included in the pixel electrode (slit electrode) included in the TFT substrate extends is shown in FIG. 1 when the orientation along the short direction of the pixel is defined as 0 °.
  • the first alignment region (1), the second alignment region (2), the third alignment region (3), and the fourth alignment region (4) 45 ° azimuth, 135 ° azimuth, 225 ° azimuth, and 315 ° azimuth, respectively. It has become.
  • the direction in which each linear electrode group extends is parallel to the pretilt direction in the corresponding alignment region. Further, the direction in which the liquid crystal molecules are rotated and aligned by the electric field derived from the slit electrode and the pretilt direction of the photo-alignment film on the TFT substrate side and / or the CF substrate are the same direction.
  • the pretilt angle of the liquid crystal molecules is preferably, for example, 85 ° to 89.5 °.
  • the pretilt angle is more preferably 88.5 ° or more.
  • “radial” refers to the first alignment region (1), the second alignment region (2), the third alignment region (3), and the fourth alignment region (4) shown in FIG.
  • the first alignment region (1) has an approximate 225 ° azimuth
  • the second alignment region (2) has an approximately 315 ° azimuth
  • the third alignment region (3) has an approximate 45 °. It means that the liquid crystal molecules are aligned in the azimuth direction and the fourth alignment region (4) in the direction of about 135 °.
  • FIG. 4 is an enlarged detail view of FIG.
  • FIG. 5 is a simulation diagram corresponding to FIG.
  • the alignment of liquid crystal molecules is radial.
  • the major axis direction of the liquid crystal molecules (liquid crystal molecules LC1 on the contour line of the rectangular half-pixel) affected by the oblique electric field generated at the edge portion of the slit electrode, and the liquid crystal in the domain portion
  • the twist angle with respect to the major axis direction of the molecule LC2 does not exceed 90 °
  • the discontinuous alignment region can be deleted at a location surrounded by a broken line in FIG. 5 as compared with the liquid crystal display panel of Comparative Example 1 described later. .
  • the orientation region of the domain part is expanded and stable orientation is obtained.
  • the liquid crystal display panel of Embodiment 1 has an electrode provided with radial slits. Thereby, the central trunk dark line can be thinned (for example, as shown in FIG. 4, d 1 and d 2 are thinned so that each is less than 10 ⁇ m), and the orientation region of the domain part is enlarged. Can do.
  • the transmittance is improved by reducing the dark line region. Further, the orientation is stabilized and the response performance is improved.
  • the pretilt direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the TFT substrate and the pretilt direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the CF substrate and the direction in which the liquid crystal molecules are rotated and aligned by the electric field derived from the slit electrode are in the same orientation.
  • This is the structure.
  • FIG. 6 shows the pre-tilt direction of the liquid crystal molecules by the first exposure, the second exposure, and both exposures on the photo-alignment film of the TFT substrate in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 1 together with the exposure direction and the scan direction.
  • FIG. 7 shows the pretilt direction of the liquid crystal molecules by the first exposure, the second exposure, and both exposures to the photo-alignment film of the CF substrate in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 1 together with the exposure direction and the scan direction. It is a conceptual diagram.
  • the liquid crystal display panel of Embodiment 1 When the liquid crystal display panel of Embodiment 1 is manufactured, as will be described later, by rotating the polarization axis of the exposure apparatus by 45 °, the exposure direction of the substrate to the photo-alignment film and the scan direction (the movement direction of the substrate). become parallel. In this manner, the liquid crystal display panel of the first embodiment can be manufactured by simply modifying the conventional exposure apparatus and performing the scan exposure, and the liquid crystal display panel of the first embodiment can be easily manufactured. .
  • FIG. 8 is a schematic plan view illustrating the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the TFT substrate side and the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the CF substrate side in the half pixel included in the liquid crystal display panel of the first embodiment.
  • the liquid crystal display panel of Embodiment 1 is exposed as shown in FIG. 6 and FIG. 7 described above, and has a four-part alignment structure as shown in FIG. 8 only by UV (ultraviolet) exposure processing.
  • the first alignment region (1), the second alignment region (2), the third alignment region (3), the fourth alignment region (4) (1), (2 ), (3), and (4), each of two regions (first alignment region (1) and second alignment region (2)) is divided into TFTs.
  • the alignment region of the hybrid alignment means that the alignment films in the vicinity of the alignment film are aligned substantially vertically by the alignment films of a pair of substrates, and one alignment film is exposed to UV to expose the one alignment film.
  • FIG. 9 is a schematic plan view illustrating an electrode provided with a slit in a half pixel included in the liquid crystal display panel of the first embodiment.
  • the liquid crystal molecules are aligned in the direction parallel to the slit when a voltage is applied to the liquid crystal layer due to the electric field derived from the slit electrode (a transverse electric field component generated in a direction orthogonal to the slit in plan view). Is solved.
  • FIG. 10 is an enlarged view of a portion surrounded by a broken line in FIG.
  • the slit electrode generates a transverse electric field component perpendicular to the direction in which the slit extends.
  • the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are aligned in a direction parallel to the direction in which the slit extends (a direction orthogonal to the transverse electric field component).
  • the liquid crystal display panel according to Embodiment 1 has a combination of a four-division alignment (pretilt) structure by UV exposure using a specific exposure direction and a polarization axis and an alignment by an electric field derived from a slit electrode in FIG.
  • the quadrant ECB orientation shown is realized.
  • the alignment film of the TFT substrate and the alignment film of the CF substrate are photo-alignment films including a photosensitive group bonding structure.
  • the photo-alignment film means a film formed of a material whose alignment regulation force changes by light irradiation, and the photo-alignment film including a photosensitive group bonding structure is included in the constituent molecules. It means a photo-alignment film having a structure in which photosensitive functional groups are bonded to each other.
  • the liquid crystal display panel of the present invention uses an alignment film formed from an organic material, an alignment film formed from an inorganic material, an alignment film that has been subjected to an alignment process by a rubbing process, or the like, instead of the optical alignment film. In this case, the effect of the present invention can be exhibited.
  • the alignment film of the TFT substrate and the alignment film of the CF substrate are at least one selected from the group consisting of a 4-chalcone group, a 4′-chalcone group, a coumarin group, and a cinnamoyl group (also referred to as a cinnamate group). It preferably contains a bond structure of a photosensitive group.
  • the photosensitive group causes a dimerization reaction or a crosslinking reaction by light, and according to this, a variation in pretilt angle can be effectively suppressed, and a liquid crystal display panel having a stable transmittance can be provided. .
  • the alignment film of the TFT substrate and the alignment film of the CF substrate have an alignment region in which three azimuths of pretilt angles are different per half pixel or one pixel, and a region in which no pretilt is substantially applied.
  • the alignment treatment process performed for the alignment division is performed twice for each of the first alignment film and the second alignment film, for a total of four times. That's okay.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing a pretilt direction of liquid crystal molecules on the TFT substrate side, a pretilt direction of liquid crystal molecules on the CF substrate side, and a liquid crystal layer alignment in a half pixel included in a liquid crystal display panel with 4D-ECB alignment.
  • the liquid crystal display panel shown in FIG. 11 is the same as that of the first embodiment except that the pretilt direction of the liquid crystal molecules is changed as shown in FIG. 11, and corresponds to a first modification of the first embodiment.
  • FIG. 12 shows the alignment of liquid crystal molecules by pretilt on the TFT substrate side of the liquid crystal display panel shown in FIG. FIG.
  • FIG. 13 shows the alignment of liquid crystal molecules by the electric field of the slit electrode on the TFT substrate side of the liquid crystal display panel shown in FIG. 12 and 13 are enlarged views of a portion surrounded by a broken line in FIG. 11, and show the alignment of the liquid crystal molecules on the slit electrode and the TFT substrate side.
  • the orientation of the liquid crystal molecules on the TFT substrate side (near the TFT substrate) where the slit electrode is provided is determined by the balance between (1) orientation due to pretilt and (2) orientation due to the electric field derived from the slit electrode.
  • (1) The orientation due to the pretilt is dominant. When the finger is pressed, the gap between the TFT substrate and the CF substrate is reduced, and (2) the orientation due to the electric field derived from the slit electrode is dominant.
  • FIG. 14 shows the alignment of the liquid crystal molecules on the TFT substrate side and the liquid crystal layer when the finger is pressed and when the finger is released in the liquid crystal display panel shown in FIG.
  • slit is “present” means a liquid crystal display panel having the slit electrode shown in FIG. 11.
  • No slit means a liquid crystal display panel that does not have slit electrodes but has planar electrodes (in the liquid crystal display panel shown in FIG. 11, a liquid crystal display panel using planar electrodes instead of slit electrodes).
  • TFT substrate side alignment indicates the alignment of liquid crystal molecules on the TFT substrate side of the liquid crystal layer.
  • “Liquid crystal layer alignment” indicates the alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer, or the alignment of liquid crystal molecules in the central portion of the liquid crystal layer other than the TFT substrate side and the CF substrate side. “Liquid crystal layer / TFT alignment (overlap)” is the alignment of the liquid crystal molecules in the center of the liquid crystal layer and the alignment of the liquid crystal molecules on the TFT substrate side of the liquid crystal layer. Indicates.
  • liquid crystal display panel provided with a planar electrode instead of the slit electrode does not change the orientation of the liquid crystal molecules in any place between when the finger is pressed and when the finger is released. .
  • FIG. 15 is a conceptual diagram showing the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the TFT substrate side, the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the CF substrate side, and the liquid crystal layer alignment in a half pixel included in the liquid crystal display panel of the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view in an off state in the first alignment region (1) of the half pixel included in the liquid crystal display panel of the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of an ON state in the first alignment region (1) of the half pixel included in the liquid crystal display panel according to the first modification of the first embodiment.
  • the polarization axis 111a of the first polarizing plate 111 is the x-axis orientation
  • the polarization axis 121a of the second polarizing plate 121 is the y-axis orientation.
  • ITO 115 indium tin oxide
  • the photo-alignment film 117 is disposed on the entire surface.
  • the ITO 125 and the photo-alignment film 127 are entirely disposed on the CF-containing substrate 123 (liquid crystal layer side).
  • Other transparent electrode materials such as IZO (indium zinc oxide) may be used instead of ITO.
  • IZO indium zinc oxide
  • FIG. 18 is a conceptual diagram showing the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the TFT substrate side, the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the CF substrate side, and the liquid crystal layer alignment in the half pixel included in the liquid crystal display panel of the first modification of the first embodiment.
  • FIG. FIG. 19 is a schematic cross-sectional view of an off state in the second alignment region (2) of the half pixel included in the liquid crystal display panel of the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 20 is a schematic cross-sectional view of an ON state in the second alignment region (2) of the half pixel included in the liquid crystal display panel of the first modification of the first embodiment.
  • the liquid crystal molecules in the second alignment region (2) are pretilt aligned on the TFT substrate side and are not exposed and not pretilt aligned on the CF substrate side.
  • FIG. 21 is a concept showing the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the TFT substrate side, the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the CF substrate side, and the liquid crystal layer alignment in the half pixel included in the liquid crystal display panel of the first modification of the first embodiment.
  • FIG. FIG. 22 is a schematic cross-sectional view of an off state in the third alignment region (3) of the half pixel included in the liquid crystal display panel of the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 23 is a schematic cross-sectional view of an ON state in the third alignment region (3) of the half pixel included in the liquid crystal display panel of the first modification of the first embodiment.
  • the liquid crystal molecules in the third alignment region (3) are pretilt aligned on the CF substrate side, pretilt aligned on the TFT substrate side weaker than the CF substrate side by double exposure, and further affected by the pretilt on the TFT substrate side by the slit electrode. It becomes smaller and is weakly twisted as a whole. A twist is generated in the vicinity of the TFT substrate surrounded by a broken line in FIG. The influence of the pretilt alignment on the TFT substrate side can be reduced by the electric field derived from the slit electrode.
  • FIG. 24 is a concept showing the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the TFT substrate side, the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the CF substrate side, and the liquid crystal layer alignment in the half pixel included in the liquid crystal display panel of the first modification of the first embodiment.
  • FIG. FIG. 25 is a schematic cross-sectional view of an OFF state in the fourth alignment region (4) of the half pixel included in the liquid crystal display panel of the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 26 is a schematic cross-sectional view of an ON state in the fourth alignment region (4) of the half pixel included in the liquid crystal display panel of the first modification of the first embodiment.
  • the liquid crystal molecules in the fourth alignment region (4) are pretilt aligned on the TFT substrate side, pretilt aligned on the CF substrate side weaker than the TFT substrate side by double exposure, and further affected by the pretilt on the CF substrate side by the slit electrode. It becomes smaller and is weakly twisted as a whole. A twist is generated in the vicinity of the CF substrate surrounded by a broken line in FIG. The influence of the pretilt orientation on the CF substrate side can be reduced by the electric field derived from the slit electrode.
  • Reference Example 1 is the same as the first modification of Embodiment 1 except that a planar electrode is used instead of the slit electrode as the electrode on the TFT substrate side.
  • FIG. 27 is a conceptual diagram showing the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the TFT substrate side, the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the CF substrate side, and the liquid crystal layer alignment in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • FIG. 28 is a schematic cross-sectional view of the half-pixel first alignment region (1) included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1 in an off state.
  • FIG. 29 is a schematic cross-sectional view of an ON state in the first alignment region (1) of the half pixel included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • FIGS. 1 is the same as the first modification of Embodiment 1 except that a planar electrode is used instead of the slit electrode as the electrode on the TFT substrate side.
  • FIG. 27 is a conceptual diagram showing the pretilt direction of the liquid crystal molecules
  • the polarization axis 211a of the first polarizing plate 211 is the x-axis orientation
  • the polarization axis 221a of the second polarizing plate 221 is the y-axis orientation.
  • the ITO 215 and the photo-alignment film 217 are disposed on the entire surface of the substrate 213 having the TFT.
  • the ITO 225 and the photo-alignment film 227 are entirely disposed on the CF-containing substrate 223 (liquid crystal layer side).
  • Other transparent electrode materials such as IZO (indium zinc oxide) may be used instead of ITO.
  • IZO indium zinc oxide
  • FIG. 30 is a conceptual diagram showing the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the TFT substrate side, the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the CF substrate side, and the liquid crystal layer alignment in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • FIG. 31 is a schematic cross-sectional view of an off state in the second alignment region (2) of the half pixel included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • FIG. 32 is a schematic cross-sectional view of an ON state in the second alignment region (2) of the half pixel included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • the liquid crystal molecules in the second alignment region (2) are pretilt aligned on the TFT substrate side and are not exposed and not pretilt aligned on the CF substrate side.
  • FIG. 33 is a conceptual diagram showing the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the TFT substrate side, the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the CF substrate side, and the liquid crystal layer alignment in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • FIG. 34 is a schematic cross-sectional view of the half-pixel third alignment region (3) included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1 in the off state.
  • FIG. 35 is a schematic cross-sectional view of an ON state in the third alignment region (3) of the half pixel included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • the liquid crystal molecules in the third alignment region (3) are pretilt aligned on the CF substrate side, pretilt aligned on the TFT substrate side weaker than the CF substrate side by double exposure, and weakly aligned as a whole.
  • a twist is generated from the vicinity of the TFT substrate surrounded by the broken line in FIG. 35 to the vicinity of the center in the thickness direction of the liquid crystal layer.
  • FIG. 36 is a conceptual diagram showing the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the TFT substrate side, the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the CF substrate side, and the liquid crystal layer alignment in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • FIG. 37 is a schematic cross-sectional view of the OFF state in the fourth alignment region (4) of the half pixel included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • FIG. 38 is a schematic cross-sectional view of an ON state in the fourth alignment region (4) of the half pixel included in the liquid crystal display panel of Reference Example 1.
  • the liquid crystal molecules in the fourth alignment region (4) are pretilt aligned on the TFT substrate side, weakly pretilt aligned on the CF substrate side by double exposure, and weakly twisted as a whole. Twist alignment occurs from the vicinity of the CF substrate surrounded by the broken line in FIG. 38 to the vicinity of the center in the thickness direction of the liquid crystal layer.
  • the TFT substrate Only either the photo-alignment film or the photo-alignment film of the CF substrate gives a pretilt angle, and each of the other two regions (third alignment region (3) and fourth alignment region (4)) of the four regions.
  • the pretilt angle provided by the photo-alignment film on the TFT substrate is different from the pre-tilt angle provided by the photo-alignment film on the CF substrate.
  • the orientation of the pretilt angle provided by the photo-alignment film of the substrate is orthogonal.
  • Embodiment 1 first, a pair of substrates before alignment film formation was prepared by a normal method.
  • the first substrate which is one substrate, (1) a thin film forming process using sputtering, plasma chemical vapor deposition (PVCD), vacuum deposition, etc., (2) a resist that is baked after spin coating, roll coating, etc. Coating process, (3) exposure process by exposure methods such as lens projection (stepper), mirror projection, proximity, (4) development process, (5) etching process by dry etching, wet etching, etc., (6) plasma (dry ) Repeating the resist stripping process by ashing, wet stripping, etc.
  • PVCD plasma chemical vapor deposition
  • the second substrate which is the other substrate, is a color in which (1) a black matrix, (2) an RGB coloring pattern, (3) a protective film, and (4) a transparent electrode film are sequentially formed on a glass substrate.
  • a filter substrate was produced.
  • a solution of alignment film material was applied to the first substrate and the second substrate by spin casting, and then baked at 200 ° C. to form an alignment film.
  • a part of the alignment film is irradiated with polarized light to perform alignment treatment by light irradiation so that a pretilt direction is given to the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film and in the vicinity of the second alignment film.
  • the constituent molecules of the alignment film have a photofunctional group (photosensitive group) in the side chain of the polymer chain.
  • the photofunctional group forms a dimer by a dimerization reaction, and a crosslinked structure (bridge) A cross-linking structure) is formed.
  • substrate were bonded together in the board
  • four domain regions having different pretilt directions of liquid crystal molecules can be formed in each pixel.
  • liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy were injected between the bonded first substrate and second substrate. Subsequently, when the positional relationship between the orientation of the pretilt angle in the alignment film and the polarization axis of the polarizing plate is defined as 0 ° along the short direction of the pixel, the four domain regions have a pretilt direction of 225.
  • the liquid crystal display panel according to Embodiment 1 was completed by attaching a polarizing plate so as to include the fourth alignment region along the line. Furthermore, a liquid crystal display device was completed by performing a mounting process.
  • FIG. 39 is a schematic diagram of a UV exposure apparatus in the first embodiment.
  • the UV light irradiated through the UV polarizer 1 is irradiated onto the substrate 5 through the UV exposure mask 2.
  • the substrate 5 may be a first substrate or a second substrate.
  • the UV light irradiation direction (light irradiation direction) 3 indicates the UV light irradiation direction when the main surface of the substrate 5 is viewed in plan view.
  • the light irradiation direction can be said to be the light traveling direction when the light emitted from the light source is projected onto the surface of the substrate 5.
  • the substrate 5 moves along the substrate moving direction 4.
  • the UV light irradiation direction 3 and the substrate moving direction 4 are parallel. Note that the light source may be moved instead of moving the substrate.
  • FIG. 40A is a schematic diagram of the first exposure in the first embodiment.
  • FIG. 41A is a schematic diagram of the second exposure in the first embodiment.
  • FIG. 40B and FIG. 41B are schematic plan views obtained by projecting the polarization axis of the polarizer onto the surface of the substrate. 39 to 41, the double arrow on the UV polarizer 1 represents the polarization axis 6 of the UV polarizer 1, and the white arrow on the substrate 5 represents the pretilt direction 7 of the liquid crystal molecules.
  • the polarization axis 6 of the UV polarizer 1 and the UV light irradiation direction 3 are substantially different and preferably form approximately 45 °. As shown in FIGS.
  • the axis obtained by projecting the polarization axis 6 of the UV polarizer 1 on the surface of the substrate 5 coincides with the pretilt direction 7.
  • the liquid crystal molecules can be aligned in a desired direction.
  • substrate 5, and the light irradiation direction 6 may make 45 degrees substantially. Thereby, it is possible to form an alignment region with higher precision and a pretilt angle.
  • FIG. 42 is a schematic diagram illustrating the pretilt direction of liquid crystal molecules obtained by first exposure, second exposure, and both exposures on the photo-alignment film of the substrate included in the liquid crystal display panel of Embodiment 1.
  • the polarization axis is rotated by 45 °” shown in FIG. 40
  • the polarization axis is rotated by ⁇ 45 °
  • the substrate is rotated by 90 ° before the second exposure” shown in FIG.
  • FIG. 43 is a schematic plan view showing the relationship among the four domains in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 2, the alignment direction of the liquid crystal molecules, and the electrode provided with the slit.
  • the linear electrode portions of the electrodes alternately extend from each of the two linear electrode portions constituting the cross-shaped electrode portion.
  • FIG. 44 is a schematic plan view showing the relationship among the four domains in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 3, the alignment direction of the liquid crystal molecules, and the electrode provided with the slit.
  • the pixel electrode includes a rectangular portion, a linear electrode portion extending from the rectangular portion so as to overlap each boundary between the four alignment regions, and a linear shape extending from the rectangular portion to each of the four alignment regions. An electrode portion. The effect of the present invention can also be exhibited by such an electrode shape.
  • Other configurations of the liquid crystal display panel of the third embodiment are the same as those of the liquid crystal display panel of the first embodiment described above.
  • the alignment region in one half pixel is divided into four.
  • the alignment region in one pixel may be divided into four. The effect of can be demonstrated.
  • FIG. 45 shows the pretilt direction of the liquid crystal molecules by the first exposure, the second exposure, the third exposure, the fourth exposure, and the respective exposures to the photo-alignment film of the TFT substrate in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 4. It is a conceptual diagram shown with an exposure direction and a scanning direction.
  • FIG. 46 shows the pretilt direction of the liquid crystal molecules by the first exposure, the second exposure, the third exposure, the fourth exposure, and the respective exposures to the photo-alignment film of the CF substrate in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 4. It is a conceptual diagram shown with an exposure direction and a scanning direction.
  • FIG. 45 shows the pretilt direction of the liquid crystal molecules by the first exposure, the second exposure, the third exposure, the fourth exposure, and the respective exposures to the photo-alignment film of the CF substrate in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 4. It is a conceptual diagram shown with an exposure direction and a scanning
  • FIG. 47 is a schematic plan view showing the relationship among the four domains in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Embodiment 4, the alignment direction of the liquid crystal molecules, and the electrode provided with the slit. According to this method, there is no region where the pretilt angle is not substantially applied, and the effects of the present invention can be exhibited while avoiding the above seizure. However, as a disadvantage, the number of exposures is increased from 2 to 4 in the first to third embodiments.
  • the first alignment region, the second alignment region, the third alignment region, and the fourth alignment region ((1), (2), (3), (4) are attached to FIG.
  • the pretilt angle provided by the photo-alignment film on the TFT substrate is different from the pre-tilt angle provided by the photo-alignment film on the CF substrate.
  • the orientation of the pretilt angle provided by the alignment film is orthogonal to the orientation of the pretilt angle provided by the photo-alignment film of the CF substrate.
  • FIG. 48 is a schematic plan view showing the relationship among four domains, alignment directions of liquid crystal molecules, and planar electrodes in a half pixel included in the liquid crystal display panel of Comparative Example 1.
  • FIG. 49 is a schematic plan view showing pretilt directions of liquid crystal molecules by first exposure, second exposure, and both exposures to the photo-alignment film of the TFT substrate in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Comparative Example 1.
  • FIG. 50 is a schematic plan view showing pretilt directions of liquid crystal molecules by first exposure, second exposure, and both exposures to the photo-alignment film of the CF substrate in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Comparative Example 1.
  • FIG. As shown in FIG. 48, the liquid crystal display panel of Comparative Example 1 has a bowl-shaped dark line.
  • FIG. 51 is a schematic plan view showing a relationship among four domains, alignment directions of liquid crystal molecules, and planar electrodes in a half pixel of a pixel of 82 ⁇ m ⁇ 245 ⁇ m included in the liquid crystal display panel of Comparative Example 1.
  • FIG. 52 is a simulation diagram corresponding to FIG.
  • a vertical dark line occupies the pixel due to a discontinuous alignment region generated at the pixel edge portion indicated by a dotted line and a dark line generated in a cross shape at the center of the pixel.
  • the ratio increases, the orientation is difficult to stabilize, and the transmittance and response performance decrease.
  • the discontinuous alignment region generated in the pixel edge portion surrounded by a broken line is a liquid crystal molecule (liquid crystal molecule LC1 on the contour line of a rectangular half pixel) that is affected by an oblique electric field generated in the edge portion of the slit electrode. ) And the major axis direction of the liquid crystal molecules LC2 in the domain portion exceeds 90 °.
  • FIG. 53 is a schematic plan view showing the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the TFT substrate side and the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the CF substrate side in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Comparative Example 1.
  • 54 is a schematic plan view showing a planar electrode in a half pixel included in the liquid crystal display panel of Comparative Example 1.
  • FIG. The liquid crystal display panel of Comparative Example 1 has the alignment shown in FIG. 48 by the combination of the four-part alignment (pretilt) structure of the liquid crystal molecules shown in FIG. 53 and the alignment by the electric field derived from the planar electrode shown in FIG. It becomes.
  • FIG. 55 is a conceptual diagram showing a pretilt direction of liquid crystal molecules on the TFT substrate side, a pretilt direction of liquid crystal molecules on the CF substrate side, and a liquid crystal layer alignment in a half pixel included in a liquid crystal display panel with 4D-RTN alignment.
  • the liquid crystal display panel shown in FIG. 55 is the same as Comparative Example 1 except that the slit electrode shown in FIG. 55 is used as the electrode instead of the planar electrode, and corresponds to a modification of Comparative Example 1.
  • FIG. 56 shows the alignment of liquid crystal molecules by pretilt on the TFT substrate side of the liquid crystal display panel shown in FIG. FIG.
  • FIG. 56 and 57 show the alignment of liquid crystal molecules by the electric field of the slit electrode on the TFT substrate side of the liquid crystal display panel shown in FIG. 56 and 57 are enlarged views of a portion surrounded by a broken line in FIG. 55, and show the alignment of the liquid crystal molecules on the slit electrode and the TFT substrate side.
  • the alignment of the liquid crystal molecules on the TFT substrate side (near the TFT substrate) provided with the slit electrode is (1) alignment by pretilt and (2) alignment by the electric field derived from the slit electrode.
  • (1) Orientation by pretilt is dominant during normal operation (when the finger press is released), and the gap between the TFT substrate and the CF substrate becomes smaller when the finger is pressed.
  • (2) Electric field derived from the slit electrode The orientation due to becomes dominant.
  • FIG. 58 shows the orientation of liquid crystal molecules on the TFT substrate side and the liquid crystal layer when the finger is pressed and when the finger is released in the liquid crystal display panel shown in FIG.
  • the “slit” is “present” means a liquid crystal display panel having the slit electrode shown in FIG. “No slit” means that the liquid crystal display panel of Comparative Example 1 does not have a slit electrode but has a planar electrode (in the liquid crystal display panel shown in FIG. 55, a planar electrode is used instead of the slit electrode).
  • Liquid crystal display panel “TFT substrate side alignment” or “TFT alignment” indicates the alignment of liquid crystal molecules on the TFT substrate side of the liquid crystal layer.
  • “Liquid crystal layer alignment” indicates the alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer, or the alignment of liquid crystal molecules in the central portion of the liquid crystal layer other than the TFT substrate side and the CF substrate side.
  • “CF alignment” indicates the alignment of liquid crystal molecules on the CF substrate side.
  • the liquid crystal display panel of 4D-RTN orientation provided with the slit electrode shown in FIG. 55 is indicated by attaching “A” when the liquid crystal layer is twisted orientation and transitions from finger pressing to finger pressing release.
  • the liquid crystal molecules at the location indicated by “B” and the liquid crystal molecules indicated by “B” are considered to transition without stopping in the middle from the alignment a to the alignment b.
  • the liquid crystal molecules in the central portion of the liquid crystal layer at the location indicated by “C” are twisted in the state of the orientation c parallel to the pretilt direction of the liquid crystal molecules on the CF substrate side during the transition from the orientation a to the orientation b. It is considered that a stable state is not trapped and trapped and the transition to the orientation b is no longer made, and this becomes a dark line and a finger press mark remains.
  • the liquid crystal display panel using the planar electrode instead of the slit electrode (the liquid crystal display panel of Comparative Example 1) does not change the orientation of the liquid crystal molecules in any place before and after the finger is pressed. Does not occur.
  • FIG. 59 is a schematic diagram of an exposure apparatus in Comparative Example 1.
  • FIG. 60 is a schematic diagram of the first exposure in Comparative Example 1.
  • 61 is a schematic diagram of second exposure in Comparative Example 1.
  • FIG. FIG. 62 is a schematic diagram showing the pretilt direction of liquid crystal molecules obtained by first exposure, second exposure, and both exposures to the photo-alignment film of the substrate included in the liquid crystal display panel of Comparative Example 1. These exposures can be performed using a conventional exposure apparatus.
  • FIG. 63 is a view on the left side of the exposure to the photo-alignment film when the exposure direction and the scan direction are parallel, as viewed from directly above the photo-alignment film.
  • the right side is a graph showing the incident angle distribution from the light source on the left y1-y2 axis.
  • FIG. 64 is a perspective view of exposure to the photo-alignment film when the exposure direction and the scan direction are parallel. As shown in FIG.
  • the incident angle does not substantially change at any position ( ⁇ A ⁇ B ), and thus there is a variation in the pretilt angle of the liquid crystal molecules LC.
  • the display quality of the liquid crystal display device including the photo-alignment film obtained in this manner is excellent.
  • FIG. 65 is a view of the exposure on the photo alignment film when the exposure direction and the scan direction are orthogonal viewed from right above the photo alignment film.
  • the right side is a graph showing the incident angle distribution from the light source on the left y1-y2 axis.
  • FIG. 66 is a perspective view of exposure to the photo-alignment film when the exposure direction and the scan direction are orthogonal to each other.
  • the incident angle is different in the irradiation area ( ⁇ A ⁇ ⁇ B ) in the UV light irradiation area of one light source. Specifically, the farther away from the light source, the shallower the incident angle, and the distribution of incident angles in the Y direction. For this reason, the variation in the pretilt angle of the liquid crystal molecules LC is increased, and the display quality of the liquid crystal display device provided with the photo-alignment film thus obtained is deteriorated.
  • FIG. 67 is a schematic plan view showing the relationship among the four domains in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Comparative Example 2, the alignment direction of the liquid crystal molecules, and the electrode provided with the slit.
  • FIG. 67 shows the above relationship in the on state (state during white display).
  • FIG. 68 is a schematic plan view showing the pretilt direction of liquid crystal molecules by the first exposure, the second exposure, and both exposures to the photo-alignment film of the TFT substrate in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Comparative Example 2.
  • FIG. 68 is a schematic plan view showing the pretilt direction of liquid crystal molecules by the first exposure, the second exposure, and both exposures to the photo-alignment film of the TFT substrate in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Comparative Example 2.
  • FIG. 69 is a schematic plan view showing pretilt directions of liquid crystal molecules by first exposure, second exposure, and both exposures to the photo-alignment film of the CF substrate in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Comparative Example 2.
  • the liquid crystal layer has a twisted orientation, the liquid crystal molecules are rotated and aligned by the electric field derived from the slit electrode, and the pretilt direction of the photo-alignment film on the TFT substrate side and / or the CF substrate side Therefore, like the modified example of Comparative Example 1, the finger press mark did not return.
  • FIG. 70 shows the pretilt direction of the liquid crystal molecules by the first exposure, the second exposure, and both exposures to the photo-alignment film of the TFT substrate in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Comparative Example 2, together with the exposure direction and the scan direction.
  • FIG. 71 shows the pretilt direction of the liquid crystal molecules by the first exposure, the second exposure, and both exposures on the photo-alignment film of the CF substrate in the half pixel included in the liquid crystal display panel of Comparative Example 2, together with the exposure direction and the scan direction.
  • the scanning direction and the exposure direction are orthogonal to each other, it is difficult to scan with a conventional exposure apparatus and it is difficult to produce.
  • liquid crystal display device examples include in-vehicle devices such as car navigation, electronic books, photo frames, industrial devices, televisions, personal computers, smartphones, and tablet terminals.
  • the present invention is preferably applied to a device that can be used in both a high temperature environment and a low temperature environment, such as an in-vehicle device such as a car navigation system.
  • the electrode structure and the like according to the liquid crystal display panel of the present invention can be confirmed on a TFT substrate by microscopic observation such as SEM (Scanning Electron Microscope).
  • LC liquid crystal molecules A, B, C: (a liquid crystal molecule) locations a, b, c: orientation 1, 11: UV polarizer 2, 12: UV exposure mask 3, 13: UV light irradiation direction 4, 14: substrate Movement direction 5, 15: Substrate 6: Polarization axis 7: Pretilt azimuth 111, 211: First polarizing plate 111a, 211a: Polarization axis 113, 213: Substrate with TFT 115, 125, 215, 225: ITO 117, 127, 217, 227: photo-alignment films 121, 221: second polarizing plates 121a, 221a: polarizing axes 123, 223: substrates having CF

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Abstract

本発明は、高透過率及び高速応答性を実現でき、指押し跡を充分に解消でき、容易に製造することができる液晶表示パネルを提供する。本発明の液晶表示パネルは、画素電極が、略45°方位に延びる第一の線状電極群、略135°方位に延びる第二の線状電極群、略225°方位に延びる第三の線状電極群、及び、略315°方位に延びる第四の線状電極群を含み、第一配向膜及び第二配向膜のいずれか一方は、略225°方位にプレチルト角が付与された第一配向領域と、略45°方位にプレチルト角が付与された第三配向領域と、プレチルト角が実質的に付与されないか、又は、該線状電極群と略直交する方位にプレチルト角が付与された領域とを含み、該第一配向膜及び該第二配向膜の他方は、略135°方位にプレチルト角が付与された第二配向領域と、略315°方位にプレチルト角が付与された第四配向領域と、プレチルト角が実質的に付与されないか、又は、該線状電極群と略直交する方位にプレチルト角が付与された領域とを含む。

Description

液晶表示パネル及びその製造方法
本発明は、液晶表示パネル及びその製造方法に関する。より詳しくは、高透過率及び応答特性が向上され、指押し跡を充分に解消でき、容易に製造することができる液晶表示パネル及びその製造方法に関する。
液晶表示パネルは、一対のガラス基板等に液晶表示素子を挟持して構成され、薄型で軽量かつ低消費電力といった特長を活かして、カーナビゲーション、電子ブック、フォトフレーム、産業機器、テレビ、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末等、日常生活やビジネスに欠かすことのできないものとなっている。これらの用途において、液晶層の光学特性を変化させるための電極配置や基板の設計に係る各種モードの液晶表示パネルが検討されている。
近年の液晶表示パネルの表示方式としては、負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面に対して垂直配向させた垂直配向(Vertical Alignment;VA)モード等が挙げられる。垂直配向モードの液晶表示パネルは、広視野角特性を有することから、上述した用途に用いられている。なかでも、配向制御構造として、一方の基板に電極スリット、他方の基板に突起構造物を設けて画素分割(配向分割)を行うMVA(Multi-Domain Vertical Alignment)モードや、両方の基板に電極スリットを設けて画素分割(配向分割)を行うPVA(Patterned Vertical Alignment)モードの液晶表示パネルが実用化されている。
しかしながら、MVAモード及びPVAモードにおいては、応答速度が遅いという点で改善の余地があった。すなわち、黒状態から白状態へ応答させるために高電圧を印加しても、瞬時に応答し始めるのは、電極スリット及び突起構造物付近の液晶分子のみであり、これらの配向制御構造から遠い距離にある液晶分子は応答が遅れてしまう。
この応答速度の改善に関しては、基板全面に配向膜を設けて配向処理を行い、液晶分子に予めプレチルト角を付与しておくことが有効である。VAモードにおいても、液晶分子を予め垂直配向膜に対してわずかに傾斜させておくことで、液晶層への電圧印加時に液晶分子を傾斜させることが容易となるため、応答速度を速くすることができる。
互いの基板で配向処理方向が直交する垂直配向膜を用いることにより、液晶分子がツイスト構造となるVAモードの液晶表示装置としては、垂直配向型の液晶層と、第1基板及び第2基板と、第1基板の液晶層側に設けられた第1電極及び第2基板の液晶層側に設けられた第2電極と、液晶層に接するように設けられた少なくとも1つの配向膜とを有し、第1基板又は第2基板が遮光部材を有し、遮光部材が、第1液晶ドメイン、第2液晶ドメイン、第3液晶ドメインおよび第4液晶ドメインのそれぞれが他の液晶ドメインと隣接する境界領域が、第1エッジ部、第2エッジ部、第3エッジ部および第4エッジ部のいずれかと交わる領域を遮光する遮光部を含む、液晶表示装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、液晶分子に予めプレチルト角を付与した、4分割配向構造を有するVAモードの液晶表示装置としては、例えば、偏光軸が互いに直交するように配置された2つの偏光板と、複数の画素を有し、上記複数の画素のそれぞれは、誘電率異方性が負のネマチック液晶材料を含む液晶層と、第1電極と、上記第1電極に上記液晶層を介して対向する第2電極と、上記第1電極と上記液晶層との間および上記第2電極と上記液晶層との間に設けられた一対の垂直配向膜と、を有し、上記第1電極は、幹部と、上記幹部に接続された複数の枝部とを有し、上記複数の枝部は、第1方位に延びる複数の第1枝部がストライプ状に配列された第1群と、第2方位に延びる複数の第2枝部がストライプ状に配列された第2群と、第3方位に延びる複数の第3枝部がストライプ状に配列された第3群と、第4方位に延びる複数の第4枝部がストライプ状に配列された第4群とを含み、上記第1方位、第2方位、第3方位および第4方位は、任意の2つの方位の差が90°の整数倍に略等しく、且つ、上記2つの偏光板の偏光軸と略45°の角をなし、上記液晶層に電圧を印加しないとき、上記一対の垂直配向膜の近傍の液晶分子のプレチルト方位は、それぞれ上記一対の垂直配向膜によって規定されている、液晶表示装置が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
特許第5184618号公報 特開2011-85738号公報
上記特許文献1に記載の液晶表示パネル(このような液晶表示パネルは、画素中の配向領域が4分割されていると共に、互いの基板で配向処理方向が直交していることから、4D-RTN〔4Domain-Reverse Twisted Nematic〕配向の液晶表示パネルとも言う。)では、近年の液晶表示パネルにおける画素の高精細化に伴って、以下の(1)、(2)の課題があった。
(1)画素内に占める不連続配向領域の割合が増加しているため、配向をより安定化するための工夫の余地がある(例えば、図51)、(2)特許文献1に記載の4D-RTN配向の液晶表示パネルでは、卍形暗線が発生するため、透過率及び応答性能をより向上するための工夫の余地がある。
上記(1)、(2)の課題は、下記〔1〕、〔2〕の原因によるものであると考えられる。
〔1〕図52に示した画素エッジ部に生成する斜め電界の影響を受ける液晶分子LC1(矩形状の画素の輪郭線上の液晶分子)の配向方向と、一点鎖線で囲んで示した、液晶分子が安定的に配向するドメイン部における、液晶分子LC2の配向方向との捩れ角が90°を超えるので、破線で囲んで示した不連続配向領域(暗線エッジ部)が発生し、配向が乱れる要因となる。更に、画素サイズが小さくなると、不連続配向領域の幅が約10μmであるため、不連続配向領域の割合が増加し、最終的には画素全体で配向が安定しなくなってしまうおそれがある。〔2〕図52に示される、破線で囲んで示した不連続配向領域や、その他の暗線幹部の幅が約10μmあるため、画素サイズが小さくなるほど、暗線以外の領域の割合が少なくなり、透過率及び応答性能が低下するおそれがある。
また上記特許文献2の図6、図7には、特許文献2における実施形態に係る配向処理方法が開示されているが、該配向処理方法は、卍形暗線が改善された液晶表示装置を作製するものではなかった。
図72は、特許文献2の図6に記載の液晶表示装置に含まれる画素におけるTFT(薄膜トランジスタ)基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。図73は、特許文献2の図7に記載の液晶表示装置に含まれる画素におけるCF(カラーフィルタ)基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。図74は、図72で得られたTFT基板の光配向膜と、図73で得られたCF基板の光配向膜とを組み合わせた場合の液晶層配向を示す概念図である。
図72及び図73に示す配向処理方法は、露光方向とスキャン方向とが平行であり従来の露光装置を適用できるが、この配向方法により得られる液晶層配向は、図74に示すように、卍形暗線が改善される放射状配向(例えば、特許文献2の図12(b)に示される液晶分子の配向方向)にはならない。
なお、特許文献2の図7はCF基板の露光方向、スキャン方向を光配向膜の配向膜面から見た図(光配向膜面を上にして見た図)であるが、図72及び図73は、本図面の他の図と同様に、TFT基板とCF基板とを貼り合わせた液晶表示パネルの上面(観察者側)から見た露光方向・スキャン方向を示している。図72は、TFT基板の光配向膜の配向膜面を上にして見た図であるが、図73は、CF基板の光配向膜の配向膜面を下にして見た図である。
更に、特許文献2の図12(b)には従来技術として放射状配向である4D-RTN配向の液晶表示パネルが開示されているが、該4D-RTN配向の液晶表示パネルでは、以下の(3)、(4)の課題があった。
(3)画素の中央部に十字型に発生する暗線の細線化のため、特許文献2の図1(a)に示されるようなスリットが設けられた電極(スリット電極)を適用することが考えられるが、これを適用すると、指押し跡が元に戻りにくくなるおそれがあり、指押し跡を元に戻すための工夫の余地がある。(4)特許文献2の図12(b)に従来技術として記載される4D-RTN配向の液晶表示パネルは、卍形の暗線は改善できるが、従来の光配向用露光装置(液晶パネルの製造装置)では生産が困難であるため、新規に露光装置を開発することとなる。更に、この露光装置は従来の露光装置に比べて大型化する等、作製が困難であり、製造コストの増加に繋がる。
上記(3)、(4)の課題は、下記〔3〕、〔4〕の原因によるものであると考えられる。
〔3〕スリット電極由来の電界により液晶分子が回転して配向する方向と、光配向による液晶分子のプレチルト方向とが異なる。〔4〕液晶分子を配向(プレチルト)させたい方向(露光方向)と、露光装置におけるスキャン方向(基板の移動方向)とが直交するので、従来の露光装置の適用が困難であった。
上記〔4〕の原因について更に説明する。図75は、特許文献2の段落番号〔0040〕に記載の、液晶表示装置に含まれる画素におけるTFT基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。図76は、特許文献2の段落番号〔0040〕に記載の、液晶表示装置に含まれる画素におけるCF基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。図77は、図75で得られたTFT基板の光配向膜と、図76で得られたCF基板の光配向膜とを組み合わせた場合の液晶層配向を示す概念図である。
図77に示される卍形暗線が改善される放射状配向は特許文献2の段落番号〔0040〕に記載の方法(図75~図77参照)により得られるが、その場合、図75及び図76に示されるように、露光方向とスキャン方向が平行とはならず、直交するものであった。
なお、特許文献2自体には、そもそもスキャン方向に関する記述はない。図72、図73、図75、図76では、通常のスキャンで作製する場合を想定して、スキャン方向(スキャンが可能な方向)を記載している。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、高透過率及び高速応答性を実現でき、指押し跡を充分に解消でき、容易に製造することができる液晶表示パネル及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、配向膜の配向処理プロセスの簡便さを維持しつつ、高透過率及び高速応答性を実現することができる液晶表示パネルについて種々検討したところ、一画素又は半画素中の配向領域が4分割されていると共に、電圧無印加時に該液晶分子を膜表面に対して略垂直に配向させるとともに、光配向処理がなされた領域で該液晶分子にプレチルト角を付与する光配向膜を用い、閾値以上の電圧印加時に液晶分子が配向膜面に対してより平行となるように配向し、液晶表示パネルの透過光に対して複屈折性を示す4D-ECB(4Domain-Electrically Controled Birefringence)配向の液晶表示パネルに着目した。そして、従来の露光装置にて製造可能な新しい4D-ECB配向の構造とし、スリット電極を用いることとした。そして、特定方向への4D-ECB配向により、エッジ部の不連続配向領域の排除と、スリット電極による幹暗線の細線化とを達成できることを見出した。これにより、画素サイズが小さい高精細の液晶表示パネルにおいても安定した配向を実現できる。その結果、高透過率及び高速応答性を実現し、上記(1)、(2)の課題を解決できる。また、本発明者らは、液晶分子のプレチルト方向を、スリット電極由来の電界により液晶分子が回転して配向する方向と同じ方位とすることにより、指押し跡を充分に元に戻すことができることを見出した。更に、本発明者らは、従来の露光装置を簡単に改造してスキャン露光を行うことにより、このような液晶表示パネルを製造することが可能であることを見出し、上記(3)、(4)の課題もみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明は、複数の画素がマトリクス状に配列された液晶表示パネルであって、第一偏光板と、スリットが設けられた画素電極を有する第一基板と、第一配向膜と、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含有する液晶層と、第二配向膜と、対向電極を有する第二基板と、第二偏光板とを順に有し、該第一偏光板の偏光軸と該第二偏光板の偏光軸とは、互いに直交し、該画素の短手方向に沿った方位を0°と定義したときに、該複数の画素のそれぞれにおいて、該画素電極は、略45°方位に平行に延びる第一の線状電極群、略135°方位に平行に延びる第二の線状電極群、略225°方位に平行に延びる第三の線状電極群、及び、略315°方位に平行に延びる第四の線状電極群を含み、該第一配向膜及び該第二配向膜は、それぞれ、該液晶層への電圧無印加時に該液晶分子を膜表面に対して略垂直に配向させると共に、少なくとも一部の領域で該液晶分子にプレチルト角を付与する配向膜であり、該第一配向膜及び該第二配向膜のいずれか一方は、平面視で該第一の線状電極群と重畳し、略225°方位にプレチルト角が付与された第一配向領域と、平面視で該第三の線状電極群と重畳し、略45°方位にプレチルト角が付与された第三配向領域と、平面視で該第二又は該第四の線状電極群と重畳し、プレチルト角が実質的に付与されないか、又は、該線状電極群と略直交する方位にプレチルト角が付与された領域とを含み、該第一配向膜及び該第二配向膜の他方は、平面視で該第二の線状電極群と重畳し、略135°方位にプレチルト角が付与された第二配向領域と、平面視で該第四の線状電極群と重畳し、略315°方位にプレチルト角が付与された第四配向領域と、平面視で該第一又は該第三の線状電極群と重畳し、プレチルト角が実質的に付与されないか、又は、該線状電極群と略直交する方位にプレチルト角が付与された領域とを含む液晶表示パネルであってもよい。なお、プレチルト角は、閾値以上の電圧印加時に所望の方位角に液晶層の液晶分子を傾斜させるように電圧無印加時に予め傾斜させた基板付近の液晶分子の傾斜角である。プレチルト角が付与された領域の配向膜近傍の液晶分子は、液晶層への電圧無印加時に、配向膜に対して実質的に垂直に、かつ、傾斜して配向し、上記液晶層への電圧印加によって、該傾斜の方位に沿って更に大きく傾斜する。
本発明はまた、本発明の液晶表示パネルを製造する方法であって、表面に第一配向膜が形成された第一基板、及び、表面に第二配向膜が形成された第二基板のそれぞれに対して、光源から偏光子を介して光を照射する光配向処理工程を含み、該光配向処理工程では、該第一基板又は該第二基板を移動させながら、又は、該第一基板又は該第二基板に対して該光源を移動させながら光を照射し、該第一基板又は該第二基板に対する光の照射方向と、該第一基板又は該第二基板の移動方向又は該光源の移動方向とが平行であり、該偏光子の偏光軸と該光の照射方向とが異なる液晶表示パネルの製造方法であってもよい。上記異なるとは、10°以上が好ましく、15°以上がより好ましく、30°以上が更に好ましい。上記偏光子の偏光軸と上記光の照射方向とは、略45°をなすことが特に好ましい。更に、上記偏光子の偏光軸を上記第一基板の表面又は上記第二基板の表面に投影した軸と、上記光の照射方向とは、略45°をなしてもよい。以下に、本発明を詳述する。
上記略45°は、45°±15°の範囲内であればよく、45°であることが好ましい。上記略135°は、135°±15°の範囲内であればよく、135°であることが好ましい。上記略225°は、225°±15°の範囲内であればよく、225°であることが好ましい。上記略315°は、315°±15°の範囲内であればよく、315°であることが好ましい。
上記平面視とは、第一基板と第二基板を貼り合わせた後の液晶パネルを上面(観測者側)から平面視することを意味する。
本発明の液晶表示パネルでは、上記液晶層が、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含有し、上記第一配向膜及び第二配向膜は、それぞれ、液晶層への電圧無印加時に該液晶分子を膜表面に対して略垂直に配向させるとともに、光配向処理がなされた領域で該液晶分子にプレチルト角を付与する。このような液晶層及び配向膜を用いることにより、液晶分子が基板面に対して略垂直に配向し、かつ基板間でハイブリッド配向又はツイスト配向を有する4D-ECB配向の液晶表示パネルを得ることができる。
本発明の液晶表示パネルにおいて、上記画素電極は、平面視で上記第一配向領域、上記第二配向領域、上記第三配向領域、及び、上記第四配向領域それぞれの境目と重畳する十字状電極部分と、該十字状電極部分から延びる上記第一の線状電極群、上記第二の線状電極群、上記第三の線状電極群、及び、上記第四の線状電極群とを有することが好ましい。上記第一配向領域、上記第二配向領域、上記第三配向領域、及び、上記第四配向領域それぞれの境目とは、画素それぞれにおける、上記第一配向領域と上記第二配向領域との境目、上記第二配向領域と上記第三配向領域との境目、上記第三配向領域と上記第四配向領域との境目、及び、上記第四配向領域と上記第一配向領域との境目を言う。
本発明の液晶表示パネルにおいて、上記第一の線状電極群、上記第二の線状電極群、上記第三の線状電極群、及び、上記第四の線状電極群は、上記十字状電極部分を構成する2つの線状部分の少なくとも一方に対して線対称であることが好ましく、上記十字状電極部分を構成する2つの線状部分のそれぞれに対して線対称であることがより好ましい。
本発明の液晶表示パネルにおいて、上記第一の線状電極群、上記第二の線状電極群、上記第三の線状電極群、及び、上記第四の線状電極群は、上記十字状電極部分を構成する2つの線状部分の少なくとも一方から互い違いに延びていることが好ましく、上記十字状電極部分を構成する2つの線状部分のそれぞれから互い違いに延びていることがより好ましい。
本発明の液晶表示パネルにおいて、上記画素電極は、矩形状部分と、該矩形状部分から平面視で上記第一配向領域、上記第二配向領域、上記第三配向領域、及び、上記第四配向領域それぞれの境目と重畳するように延びる線状電極部分と、該矩形状部分及び線状電極部分から延びる上記第一の線状電極群、上記第二の線状電極群、上記第三の線状電極群、及び、上記第四の線状電極群とを有することが好ましい。
本発明の液晶表示パネルによれば、高透過率及び高速応答性を実現でき、指押し跡を充分に解消できる。本発明の液晶表示パネルの製造方法によれば、高透過率及び高速応答性を実現でき、指押し跡を充分に解消できる液晶表示パネルを容易に製造することができる。
実施形態1の液晶表示パネルに含まれる半画素における4つのドメインと液晶分子の配向方向とスリットが設けられた電極との関係を示す平面模式図である。 実施形態1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を示す平面模式図である。 実施形態1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるCF基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を示す平面模式図である。 図1の拡大詳細図である。 図4に対応するシミュレーション図である。 実施形態1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。 実施形態1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるCF基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。 実施形態1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向とCF基板側の液晶分子のプレチルト方向とを示す平面模式図である。 実施形態1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるスリットが設けられた電極を示す平面模式図である。 図9の破線で囲んだ部分の拡大図である。 4D-ECB配向の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。 図11に示した液晶表示パネルのTFT基板側のプレチルトによる液晶分子の配向を示す。 図11に示した液晶表示パネルのTFT基板側のスリット電極の電界による液晶分子の配向を示す。 図11に示した液晶表示パネルにおける、指押し時、及び、指押し解放時のTFT基板側及び液晶層の液晶分子の配向を示す。 実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。 実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素の領域(1)におけるオフ状態の断面模式図である。 実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素の領域(1)におけるオン状態の断面模式図である。 実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。 実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素の領域(2)におけるオフ状態の断面模式図である。 実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素の領域(2)におけるオン状態の断面模式図である。 実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。 実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素の領域(3)におけるオフ状態の断面模式図である。 実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素の領域(3)におけるオン状態の断面模式図である。 実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。 実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素の領域(4)におけるオフ状態の断面模式図である。 実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素の領域(4)におけるオン状態の断面模式図である。 参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。 参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素の領域(1)におけるオフ状態の断面模式図である。 参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素の領域(1)におけるオン状態の断面模式図である。 参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。 参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素の領域(2)におけるオフ状態の断面模式図である。 参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素の領域(2)におけるオン状態の断面模式図である。 参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。 参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素の領域(3)におけるオフ状態の断面模式図である。 参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素の領域(3)におけるオン状態の断面模式図である。 参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。 参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素の領域(4)におけるオフ状態の断面模式図である。 参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素の領域(4)におけるオン状態の断面模式図である。 実施形態1におけるUV露光装置の概要図である。 実施形態1における1回目露光の概要図である。 実施形態1における2回目露光の概要図である。 実施形態1の液晶表示パネルに含まれる基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光により得られる液晶分子のプレチルト方向を示す概要図である。 実施形態2の液晶表示パネルに含まれる半画素における4つのドメインと液晶分子の配向方向とスリットが設けられた電極との関係を示す平面模式図である。 実施形態3の液晶表示パネルに含まれる半画素における4つのドメインと液晶分子の配向方向とスリットが設けられた電極との関係を示す平面模式図である。 実施形態4の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、3回目露光、4回目露光、各露光による液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。 実施形態4の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるCF基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、3回目露光、4回目露光、各露光による液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。 実施形態4の液晶表示パネルに含まれる半画素における4つのドメインと液晶分子の配向方向とスリットが設けられた電極との関係を示す平面模式図である。 比較例1の液晶表示パネルに含まれる半画素における4つのドメインと液晶分子の配向方向と面状電極との関係を示す平面模式図である。 比較例1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を示す平面模式図である。 比較例1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるCF基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を示す平面模式図である。 比較例1の液晶表示パネルに含まれる82μm×245μmの画素の半画素における4つのドメインと液晶分子の配向方向と面状電極との関係を示す平面模式図である。 図51に対応するシミュレーション図である。 比較例1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向とCF基板側の液晶分子のプレチルト方向とを示す平面模式図である。 比較例1の液晶表示パネルに含まれる半画素における面状電極を示す平面模式図である。 4D-RTN配向の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。 図55に示した液晶表示パネルのTFT基板側のプレチルトによる液晶分子の配向を示す。 図55に示した液晶表示パネルのTFT基板側のスリット電極の電界による液晶分子の配向を示す。 図55に示した液晶表示パネルにおける、指押し時、及び、指押し解放時のTFT基板側及び液晶層の液晶分子の配向を示す。 比較例1における露光装置の概要図である。 比較例1における1回目露光の概要図である。 比較例1における2回目露光の概要図である。 比較例1の液晶表示パネルに含まれる基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光により得られる液晶分子のプレチルト方向を示す概要図である。 左側は、露光方向とスキャン方向とが平行の場合の光配向膜への露光を光配向膜の真上から見た図であり、右側は、左側のy1-y2軸における光源からの入射角度分布を示す平面模式図である。 露光方向とスキャン方向とが平行の場合の光配向膜への露光の斜視図である。 左側は、露光方向とスキャン方向とが直交する場合の光配向膜への露光を光配向膜の真上から見た図であり、右側は、左側のy1-y2軸における光源からの入射角度分布を示す平面模式図である。 露光方向とスキャン方向とが直交する場合の光配向膜への露光の斜視図である。 比較例2の液晶表示パネルに含まれる半画素における4つのドメインと液晶分子の配向方向とスリットが設けられた電極との関係を示す平面模式図である。 比較例2の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を示す平面模式図である。 比較例2の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるCF基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を示す平面模式図である。 比較例2の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。 比較例2の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるCF基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。 特許文献2の図6に記載の液晶表示装置に含まれる画素におけるTFT基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。 特許文献2の図7に記載の液晶表示装置に含まれる画素におけるCF基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。 図72で得られたTFT基板の光配向膜と、図73で得られたCF基板の光配向膜とを組み合わせた場合の液晶層配向を示す概念図である。 特許文献2の段落番号〔0040〕に記載の、液晶表示装置に含まれる画素におけるTFT基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。 特許文献2の段落番号〔0040〕に記載の、液晶表示装置に含まれる画素におけるCF基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。 図75で得られたTFT基板の光配向膜と、図76で得られたCF基板の光配向膜とを組み合わせた場合の液晶層配向を示す概念図である。
以下に実施形態を掲げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
なお、本明細書において、「方位」とは、基板面と平行な平面における向きをいい、基板面の法線方向からの傾斜角(極角、プレチルト角)は考慮されない。例えば、x軸とx軸に直交するy軸とがxy平面を形成し、x軸は画素の短手方向に沿った方位であり、xy平面は基板面と平行とすると、x軸方向を0°とし、反時計回りに正の値で方位を定める。また、「傾斜方位」とは、第一基板近傍の液晶分子については、液晶分子が第一基板に対して傾斜する方位(液晶分子の第一基板面に近い側の端から遠い側の端への傾斜方向を第一基板面に投影したときに示す方位)を言い、液晶層の厚さ方向の中心付近の液晶分子については、液晶分子が第一基板に対して傾斜する方位を言い、第二基板近傍の液晶分子については、液晶分子が第二基板に対して傾斜する方位(液晶分子の第二基板面に近い側の端から遠い側の端への傾斜方向を第二基板面に投影したときに示す方位)を言う。例えば、図1において「LC」と直接指し示した液晶層の厚さ方向の中心付近の液晶分子LCの傾斜方位は、225°である。プレチルト角とは、液晶層への電圧無印加時における、配向膜表面と、配向膜近傍の液晶分子の長軸方向とがなす角度を言う。閾値電圧とは、例えば、明状態の透過率を100%に設定したとき、5%の透過率を与える電圧値を意味する。プレチルト角の方位(プレチルト方向)とは、液晶層への電圧無印加時における、第一基板近傍の液晶分子又は第二基板近傍の液晶分子の傾斜方位をいう。また、本明細書中、液晶層配向とは、液晶層の厚さ方向の中心付近の液晶分子の傾斜方位をいう。
画素とは、1つの色(例えば、赤、緑、青、又は、黄)のフィルタを含む領域を言う。また、後述する実施形態では、対向基板を、カラーフィルタを設けていることからCF(カラーフィルタ)基板と言うが、カラーフィルタを、対向基板に設ける代わりに、画素ごとにTFTを設けているTFT(薄膜トランジスタ)基板に設けても構わない。なお、上記第一基板及び第二基板のいずれか一方は、TFT基板であり、他方がCF基板であってもよい。
後述する実施形態の液晶表示パネルでは、オフ状態においては負の誘電率異方性を有する液晶分子を配向膜表面に対して略垂直に配向させるとともに、光配向処理がなされた領域では該液晶分子にプレチルト角を付与する。オン状態においては該液晶分子が印加電圧(画素電極及び対向電極による印加電圧を言う。)に応じて、配向膜面に対してより平行となるように配向し、液晶表示パネルの透過光に対して複屈折性を示す。
後述する実施形態の液晶表示パネルは、液晶表示パネルの基本構成として、複数の画素がマトリクス状に配列された液晶表示パネルであり、第一偏光板と、スリットが設けられた画素電極を有するTFT基板と、TFT基板の液晶層側の配向膜と、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含有する液晶層と、CF基板の液晶層側の配向膜と、対向電極を有するCF基板と、第二偏光板とを順に有する。該第一偏光板の偏光軸と該第二偏光板の偏光軸は、互いに直交する。対向電極は、リブやスリット等の配向規制構造体が設けられていてもよいが、配向規制構造体が設けられていない面状電極であることが好ましい。
(実施形態1)
図1は、実施形態1の液晶表示パネルに含まれる半画素における4つのドメインと液晶分子の配向方向とスリットが設けられた電極との関係を示す平面模式図である。図1は、オン状態(白表示時の状態)での上記関係を示している。図1では、更に、配向領域間の暗線を示している。図2は、実施形態1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を示す平面模式図である。図3は、実施形態1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるCF基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を示す平面模式図である。なお、実施形態1に係る画素は、図1~3に示した半画素が縦方向に2つ並んで構成されているが、横方向に2つ並んで構成されていても構わない。
実施形態1の液晶表示パネルは、以下の特長を備える。
(1)液晶分子の配向が放射状である。
(2)画素の短手方向に沿った方位を0°と定義したときに、TFT基板近傍のプレチルト方向が、図1で示される第一配向領域(1)、第三配向領域(3)(図1に(1)、(3)を付して示した矩形領域)において、それぞれ、225°方位、45°方位となっている。また、CF基板近傍のプレチルト方向が、図1で示される第二配向領域(2)、第四配向領域(4)(図1に(2)、(4)を付して示した矩形領域)において、それぞれ、135°方位、315°方位となっている。
これら4つの配向領域は、観察面側から見たときに、第一の配向領域(1)、第二の配向領域(2)、第三の配向領域(3)、第四の配向領域(4)の順に反時計回りに配置されている。
(3)TFT基板が備える画素電極(スリット電極)が含むスリット(線状電極群)が延びる方向は、画素の短手方向に沿った方位を0°と定義したときに、図1で示される第一配向領域(1)、第二配向領域(2)、第三配向領域(3)、第四配向領域(4)において、それぞれ、45°方位、135°方位、225°方位、315°方位となっている。各線状電極群が延びる方向は、対応する配向領域における上記プレチルト方向と互いに平行である。また、該スリット電極由来の電界により液晶分子が回転して配向する方向と、TFT基板側及び/又はCF基板の光配向膜のプレチルト方向とが同方向である。
また液晶分子のプレチルト角は、例えば、85°~89.5°であることが好ましい。該プレチルト角は、88.5°以上であることがより好ましい。
なお、本明細書中、「放射状」とは、図1で示される第一配向領域(1)、第二配向領域(2)、第三配向領域(3)、第四配向領域(4)における液晶層の厚さ方向の中心付近の液晶分子について、第一配向領域(1)は略225°方位、第二配向領域(2)は略315°方位、第三配向領域(3)は略45°方位、第四配向領域(4)は略135°方位、にそれぞれ液晶分子が配向されていることを言う。
図4は、図1の拡大詳細図である。図5は、図4に対応するシミュレーション図である。
実施形態1の液晶表示パネルは、液晶分子の配向が放射状である。これにより、図5に示すように、スリット電極のエッジ部に生成する斜め電界の影響を受ける液晶分子(矩形状の半画素の輪郭線上の液晶分子LC1)の長軸方向と、ドメイン部の液晶分子LC2の長軸方向との捩れ角が90°を超えないので、後述する比較例1の液晶表示パネルと比べて、図5の破線で囲った箇所において不連続配向領域を削除することができる。その結果、ドメイン部の配向領域が拡大し、安定した配向となる。 
実施形態1の液晶表示パネルは、放射状のスリットが設けられた電極を有する。これにより、中央幹暗線を細線化(例えば、図4に示すように、d及びdが、それぞれ10μm未満となるように細線化)することができ、ドメイン部の配向領域を拡大させることができる。
実施形態1の液晶表示パネルは、暗線領域が縮小することにより透過率が向上する。また、配向が安定化して応答性能が向上する。
実施形態1の液晶表示パネルは、TFT基板近傍の液晶分子のプレチルト方向及びCF基板近傍の液晶分子のプレチルト方向と、スリット電極由来の電界により該液晶分子が回転して配向する方向とが同じ方位となる構造である。これにより、後述する比較例2の液晶表示パネルと比べて、指押し跡を充分に元に戻すことができ、液晶表示パネルの表示品位を改善できる。
図6は、実施形態1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。図7は、実施形態1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるCF基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。
実施形態1の液晶表示パネルを製造する際には、後述するように、露光装置の偏光軸を45°回転させることにより、基板の光配向膜への露光方向とスキャン方向(基板の移動方向)が平行方向になる。このように、従来の露光装置を簡単に改造してスキャン露光を行うことで実施形態1の液晶表示パネルを製造することが可能となり、実施形態1の液晶表示パネルを簡便に製造することができる。
図8は、実施形態1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向とCF基板側の液晶分子のプレチルト方向とを示す平面模式図である。
実施形態1の液晶表示パネルは、上述した図6及び図7に示したように露光を行い、UV(紫外線)露光処理のみで図8に示したように4分割配向構造とする。
実施形態1の液晶表示パネルでは、第一配向領域(1)、第二配向領域(2)、第三配向領域(3)、第四配向領域(4)(図8に(1)、(2)、(3)、(4)を付して示した4つに分かれた矩形領域)のうちの2つの領域(第一配向領域(1)、第二配向領域(2))それぞれにおいて、TFT基板の配向膜又はCF基板の配向膜のいずれかのみがプレチルト角を付与し、4つの領域のうちのその他の2つの領域(第三配向領域(3)、第四配向領域(4))それぞれにおいて、TFT基板の配向膜が付与するプレチルト角の大きさと、CF基板の配向膜が付与するプレチルト角の大きさとが異なり、TFT基板の配向膜が付与するプレチルト角の方位と、CF基板の配向膜が付与するプレチルト角の方位とが直交する。以上を纏めると下記表1のようになる。下記表1中のプレチルトの「大」、「小」、「無し」に対応する露光状態を下記表2に示す。本明細書中、ハイブリッド配向の配向領域とは、一対の基板のそれぞれの配向膜により該配向膜近傍の液晶分子を略垂直に配向させるとともに、一方の配向膜をUV露光して該一方の配向膜近傍の液晶分子をプレチルトさせる配向領域を言う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
図9は、実施形態1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるスリットが設けられた電極を示す平面模式図である。実施形態1の液晶表示パネルでは、スリット電極由来の電界(平面視でスリットと直交方向に発生する横電界成分)により、液晶層への電圧印加時に液晶分子がスリットと平行方向に配向し、ツイストを解消する。
図10は、図9の破線で囲んだ部分の拡大図である。図10に示すように、スリット電極により、スリットが延びる方向と直交方向の横電界成分が発生する。したがって、液晶層の液晶分子が、スリットが延びる方向と平行方向(上記横電界成分と直交方向)へ配向する。
このように、実施形態1の液晶表示パネルは、特定の露光方向、偏光軸を用いたUV露光による4分割配向(プレチルト)構造と、スリット電極由来の電界による配向との組み合わせにより、図1に示した4分割ECB配向が実現されたものである。
実施形態1の液晶表示パネルの形態は、TFT基板の配向膜及びCF基板の配向膜が、感光性基の結合構造を含む光配向膜である。なお、本明細書において、光配向膜とは、光照射により配向規制力が変化する材料で形成された膜を意味し、感光性基の結合構造を含む光配向膜とは、構成分子に含まれる感光性の官能基同士が結合した構造を含む光配向膜を意味する。なお、本発明の液晶表示パネルは、上記光配向膜の代わりに、有機材料から形成された配向膜、無機材料から形成された配向膜、ラビング処理等によって配向処理がなされた配向膜等を使用してもよく、これによっても本発明の効果を発揮できる。
本発明において、TFT基板の配向膜及びCF基板の配向膜は、4-カルコン基、4’-カルコン基、クマリン基、及び、シンナモイル基(シンナメート基ともいう)からなる群より選ばれる少なくとも一つの感光性基の結合構造を含むことが好ましい。
上記感光性基は光により二量化反応又は架橋反応を生じるものであり、これによれば、プレチルト角のばらつきを効果的に抑制することができ、安定した透過率を有する液晶表示パネルを提供できる。
本発明において、TFT基板の配向膜及びCF基板の配向膜は、半画素又は一画素に3つのプレチルト角の方位が異なる配向領域と、プレチルトが実質的に付与されていない領域とを有する。その結果、後述するように、半画素又は一画素を4つのドメインに分割する場合、配向分割のために行う配向処理工程が第一配向膜及び第二配向膜にそれぞれ2回ずつ、計4回ですむ。
〔4D-ECB配向の液晶表示パネルの指押し跡について〕
図11は、4D-ECB配向の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。なお、図11に示す液晶表示パネルは、液晶分子のプレチルト方向を図11に示したように変更した以外は、実施形態1と同様であり、実施形態1の第1変形例に相当する。図12は、図11に示した液晶表示パネルのTFT基板側のプレチルトによる液晶分子の配向を示す。図13は、図11に示した液晶表示パネルのTFT基板側のスリット電極の電界による液晶分子の配向を示す。なお、図12及び図13は、図11の破線で囲まれた箇所の拡大図であり、スリット電極及びTFT基板側の液晶分子の配向を示す。
スリット電極が設けられたTFT基板側(TFT基板近傍)の液晶分子の配向は(1)プレチルトによる配向と(2)スリット電極由来の電界による配向とのバランスで決まり、通常時(指押し解放時)は(1)プレチルトによる配向が支配的で、指押し時は、TFT基板/CF基板間のギャップが小さくなり、(2)スリット電極由来の電界による配向が支配的となる。
図14は、図11に示した液晶表示パネルにおける、指押し時、及び、指押し解放時のTFT基板側及び液晶層の液晶分子の配向を示す。図14中、「スリット」が「有り」とは、図11に示したスリット電極を有する液晶表示パネルを意味する。「スリット」が「無し」とは、スリット電極を有さず、面状電極を有する液晶表示パネル(図11に示した液晶表示パネルにおいて、スリット電極の代わりに面状電極を用いた液晶表示パネル)を意味する。「TFT基板側配向」は、液晶層のTFT基板側における液晶分子の配向を示す。「液晶層配向」は、液晶層における液晶分子の配向、又は、液晶層の、TFT基板側、CF基板側以外の中央部分における液晶分子の配向を示す。「液晶層/TFT配向(重なり)」は、液晶層の中央部分における液晶分子の配向と、液晶層のTFT基板側における液晶分子の配向とが重なっており(一致しており)、これらの配向を示す。図11に示したスリット電極が設けられた4D-ECB配向の液晶表示パネルは、「A」を付して示される場所の液晶分子、「B」を付して示される場所の液晶分子、「C」を付して示される場所の液晶分子のいずれも、指押し時から指押し解放時に移行する際に、配向aから配向bに途中で止まることなく遷移するので、指押し跡は発生しないと考えられる。なお、スリット電極の代わりに面状電極が設けられた液晶表示パネルは、いずれの場所の液晶分子も、指押し時と指押し解放時とで配向の変化がないため、指押し跡は発生しない。
〔4D-ECB配向の液晶表示パネルの断面図〕
実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルの断面図について説明する。
図15は、実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。図16は、実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素の第一配向領域(1)におけるオフ状態の断面模式図である。図17は、実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素の第一配向領域(1)におけるオン状態の断面模式図である。
図16及び図17では、第一偏光板111の偏光軸111aは、x軸の方位であり、第二偏光板121の偏光軸121aは、y軸の方位である。TFT基板の表示領域内では、TFTを有する基板113上に、ITO115(酸化インジウム錫)が部分的に配置され、光配向膜117が全面的に配置されている。また、CF基板の表示領域内では、CFを有する基板123上(液晶層側)に、ITO125及び光配向膜127が全面的に配置されている。なお、ITOの代わりにIZO(酸化インジウム亜鉛)等のその他の透明電極材料を使用しても構わない。以下の図19、図20、図22、図23、図25、図26においても同様である。
第一配向領域(1)の液晶分子は、CF基板側はプレチルト配向し、TFT基板側は無露光でプレチルト配向していない。
図18は、実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。図19は、実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素の第二配向領域(2)におけるオフ状態の断面模式図である。図20は、実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素の第二配向領域(2)におけるオン状態の断面模式図である。
第二配向領域(2)の液晶分子は、TFT基板側はプレチルト配向し、CF基板側は無露光でプレチルト配向していない。
図21は、実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。図22は、実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素の第三配向領域(3)におけるオフ状態の断面模式図である。図23は、実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素の第三配向領域(3)におけるオン状態の断面模式図である。
第三配向領域(3)の液晶分子は、CF基板側はプレチルト配向し、TFT基板側は2重露光によりCF基板側よりも弱くプレチルト配向し、スリット電極によりTFT基板側のプレチルトによる影響が更に小さくなり、全体として弱くツイスト配向している。図23の破線で囲んだTFT基板近傍にてツイストが発生している。
スリット電極由来の電界により、TFT基板側のプレチルト配向の影響を小さくすることが可能である。
図24は、実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。図25は、実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素の第四配向領域(4)におけるオフ状態の断面模式図である。図26は、実施形態1の第1変形例の液晶表示パネルに含まれる半画素の第四配向領域(4)におけるオン状態の断面模式図である。
第四配向領域(4)の液晶分子は、TFT基板側はプレチルト配向し、CF基板側は2重露光によりTFT基板側よりも弱くプレチルト配向し、スリット電極によりCF基板側のプレチルトによる影響が更に小さくなり、全体として弱くツイスト配向している。図26の破線で囲んだCF基板近傍にてツイストが発生している。
スリット電極由来の電界により、CF基板側のプレチルト配向の影響を小さくすることが可能である。
(参考例1)
参考例1は、TFT基板側の電極としてスリット電極の代わりに面状電極を用いる以外は実施形態1の第1変形例と同様である。
図27は、参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。図28は、参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素の第一配向領域(1)におけるオフ状態の断面模式図である。図29は、参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素の第一配向領域(1)におけるオン状態の断面模式図である。
図28及び図29では、第一偏光板211の偏光軸211aは、x軸の方位であり、第二偏光板221の偏光軸221aは、y軸の方位である。TFT基板の表示領域内では、TFTを有する基板213上に、ITO215及び光配向膜217が全面的に配置されている。また、CF基板の表示領域内では、CFを有する基板223上(液晶層側)に、ITO225及び光配向膜227が全面的に配置されている。なお、ITOの代わりにIZO(酸化インジウム亜鉛)等のその他の透明電極材料を使用しても構わない。以下の図31、図32、図34、図35、図37、図38においても同様である。
第一配向領域(1)の液晶分子は、CF基板側はプレチルト配向し、TFT基板側は無露光でプレチルト配向していない。
図30は、参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。図31は、参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素の第二配向領域(2)におけるオフ状態の断面模式図である。図32は、参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素の第二配向領域(2)におけるオン状態の断面模式図である。
第二配向領域(2)の液晶分子は、TFT基板側はプレチルト配向し、CF基板側は無露光でプレチルト配向していない。
図33は、参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。図34は、参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素の第三配向領域(3)におけるオフ状態の断面模式図である。図35は、参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素の第三配向領域(3)におけるオン状態の断面模式図である。
第三配向領域(3)の液晶分子は、CF基板側はプレチルト配向し、TFT基板側は2重露光によりCF基板側よりも弱くプレチルト配向し、全体として弱くツイスト配向している。図35の破線で囲んだTFT基板近傍~液晶層の厚さ方向の中心付近にかけてツイストが発生している。
図36は、参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。図37は、参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素の第四配向領域(4)におけるオフ状態の断面模式図である。図38は、参考例1の液晶表示パネルに含まれる半画素の第四配向領域(4)におけるオン状態の断面模式図である。
第四配向領域(4)の液晶分子は、TFT基板側はプレチルト配向し、CF基板側は2重露光により弱くプレチルト配向し、全体として弱くツイスト配向している。図38の破線で囲んだCF基板近傍~液晶層の厚さ方向の中心付近にかけてツイスト配向が発生している。
実施形態1の第1変形例、参考例1の液晶表示パネルでは、4つの領域のうちの2つの領域(第一配向領域(1)、第二配向領域(2))それぞれにおいて、TFT基板の光配向膜又はCF基板の光配向膜のいずれかのみがプレチルト角を付与し、4つの領域のうちのその他の2つの領域(第三配向領域(3)、第四配向領域(4))それぞれにおいて、TFT基板の光配向膜が付与するプレチルト角の大きさと、CF基板の光配向膜が付与するプレチルト角の大きさとが異なり、TFT基板の光配向膜が付与するプレチルト角の方位と、CF基板の光配向膜が付与するプレチルト角の方位とが直交する。以上を纏めると下記表3のようになる。なお、下記表3中のプレチルトの「大」、「小」、「無し」に対応する露光状態は、上記表2と同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
以下、実施形態1の液晶表示パネルの製造方法について説明する。
実施形態1においては、まず通常の方法にて配向膜形成前の一対の基板を準備した。
一方の基板である第一基板としては、(1)スパッタ、プラズマ化学気相成長(PVCD)、真空蒸着等を用いた薄膜形成工程、(2)スピン塗布、ロール塗布等の後にベーキングを行うレジスト塗布工程、(3)レンズプロジェクション(ステッパ)、ミラープロジェクション、プロキシミティ等の露光法による露光工程、(4)現像工程、(5)ドライエッチング、ウェットエッチング等によるエッチング工程、(6)プラズマ(ドライ)アッシング、ウェット剥離等によるレジスト剥離工程を繰り返し行って薄膜の積層形成及びパターニングを行うことで、ガラス基板上に、走査信号線及びデータ信号線が絶縁膜を介して碁盤目状に交差するように形成され、その交点毎に薄膜トランジスタ及び画素電極が形成された薄膜トランジスタアレイ基板を作製した。
また、他方の基板である第二基板としては、ガラス基板上に、(1)ブラックマトリクス、(2)RGBの着色パターン、(3)保護膜、(4)透明電極膜が順次形成されたカラーフィルタ基板を作製した。
次に、第一基板及び第二基板に対して、配向膜材料の溶液をスピンキャスト法により塗布した後、200℃で焼成して配向膜を形成した。
続いて、配向膜の一部に対し偏光を照射することで、光照射による配向処理を実施し、第一配向膜近傍及び第二配向膜近傍における液晶分子にプレチルト方向が付与されるようにした。配向膜の構成分子は、高分子鎖の側鎖に光官能基(感光性基)を有するが、この配向処理により、光官能基が二量化反応により二量体を形成し、架橋構造(橋架け結合構造)が形成されることになる。
そして、シール形成、スペーサ散布等を行った後、基板貼り合わせ工程において、第一基板と第二基板とを貼り合わせた。これにより、各画素内に液晶分子のプレチルト方向の異なる4つのドメイン領域を形成させることが可能となった。
次に、貼り合わせた第一基板と第二基板との間に負の誘電率異方性を有する液晶分子を注入した。続いて、配向膜におけるプレチルト角の方位と偏光板の偏光軸との位置関係が、画素の短手方向に沿った方位を0°と定義したときに、4つのドメイン領域が、プレチルト方向が225°の方位に沿った第一配向領域、プレチルト方向が135°の方位に沿った第二配向領域、プレチルト方向が45°の方位に沿った第三配向領域、及び、プレチルト方向が315°の方位に沿った第四配向領域を含むように、偏光板を貼り付け、実施形態1に係る液晶表示パネルを完成させた。更に、実装工程を行うことで液晶表示装置を完成させた。
以下では、実施形態1の液晶表示パネルの製造方法における配向処理について詳述する。
図39は、実施形態1におけるUV露光装置の概要図である。UV偏光子1を介して照射されたUV光は、UV露光マスク2を通って基板5に照射される。基板5は、第一基板であってもよいし、第二基板であってもよい。UV光照射方向(光の照射方向)3は、基板5の主面を平面視したときのUV光照射方向を示す。上記光の照射方向は、光源から照射される光を基板5の表面に投影した場合の光の進行方向ともいえる。基板5は、基板移動方向4に沿って移動する。実施形態1では、UV光照射方向3と、基板移動方向4とが平行である。なお、基板を移動させる代わりに、光源を移動させても構わない。
図40の(a)は、実施形態1における1回目露光の概要図である。図41の(a)は、実施形態1における2回目露光の概要図である。図40の(b)及び図41の(b)は、偏光子の偏光軸を基板の表面に投影した平面模式図である。図39~図41中、UV偏光子1上の両矢印はUV偏光子1の偏光軸6を表し、基板5上の白抜き矢印は液晶分子のプレチルト方向7を表す。UV偏光子1の偏光軸6とUV光照射方向3とは、実質的に異なり、略45°をなすことが好ましい。図40の(b)及び図41の(b)に示したように、UV偏光子1の偏光軸6を基板5の表面に投影した軸と、プレチルト方位7とは一致することが好ましい。これにより、液晶分子を所望の方位に配向させることができる。また、UV偏光子1の偏光軸6を基板5の表面に投影した軸と、光の照射方向6とは、実質的に45°をなしてもよい。これにより、より精度を高く、プレチルト角が付与された配向領域を形成する)ことができる。
図42は、実施形態1の液晶表示パネルに含まれる基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光により得られる液晶分子のプレチルト方向を示す概要図である。例えば、従来の露光装置において、図40に示した「偏光軸を45°回転」、図41に示した「偏光軸を-45°回転」、「2回目露光前に基板を90°回転」の簡単な改造を行うことにより、本発明の液晶表示パネルを製造するための露光装置とすることができる。
(実施形態2)
図43は、実施形態2の液晶表示パネルに含まれる半画素における4つのドメインと液晶分子の配向方向とスリットが設けられた電極との関係を示す平面模式図である。
実施形態2では、電極の線状電極部分が、十字状電極部分を構成する2つの線状電極部分のそれぞれから互い違いに延びている。これにより、本発明の効果を発揮できると共に、製造工程においてパターニングによってスリットを形成する際に十字状電極部分が誤って切断されてしまうことを防ぐことができ、製造歩留まりを向上することができる。
実施形態2の液晶表示パネルのその他の構成は、上述した実施形態1の液晶表示パネルの構成と同様である。
(実施形態3)
図44は、実施形態3の液晶表示パネルに含まれる半画素における4つのドメインと液晶分子の配向方向とスリットが設けられた電極との関係を示す平面模式図である。
実施形態3では、画素電極は、矩形状部分と、矩形状部分から4つの配向領域それぞれの境目と重畳するように延びる線状電極部分と、矩形状部分から4つの配向領域それぞれに延びる線状電極部分とを有する。このような電極の形状によっても、本発明の効果を発揮できる。
実施形態3の液晶表示パネルのその他の構成は、上述した実施形態1の液晶表示パネルの構成と同様である。
上述した実施形態1~3の液晶表示パネルは、半画素中の配向領域が4分割されているが、一画素中の配向領域が4分割されているものであってもよく、同様に本発明の効果を発揮できる。
上述した実施形態1~3では、第一配向領域(1)、第二配向領域(2)では、TFT基板又はCF基板のいずれか一方のみに露光し、他方は無露光である。
このような、片側のみ露光する領域があると、残留DC(直流)による焼付きが発生する可能性があることが過去の検討で分かっている。当該焼付きを回避するための工夫の余地があった。この課題を解決する方法として、下記実施形態4が挙げられる。
(実施形態4)
図45は、実施形態4の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、3回目露光、4回目露光、各露光による液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。図46は、実施形態4の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるCF基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、3回目露光、4回目露光、各露光による液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。図47は、実施形態4の液晶表示パネルに含まれる半画素における4つのドメインと液晶分子の配向方向とスリットが設けられた電極との関係を示す平面模式図である。
この方法によれば、プレチルト角が実質的に付与されない領域が無くなり、上記焼付きを回避しつつ、本発明の効果を発揮することができる。ただし、デメリットとして露光回数が、実施形態1~3における2回から4回に増える。
実施形態4の液晶表示パネルでは、第一配向領域、第二配向領域、第三配向領域、第四配向領域(図47に(1)、(2)、(3)、(4)を付して示した4つに分かれた矩形領域)それぞれにおいて、TFT基板の光配向膜が付与するプレチルト角の大きさと、CF基板の光配向膜が付与するプレチルト角の大きさとが異なり、TFT基板の光配向膜が付与するプレチルト角の方位と、CF基板の光配向膜が付与するプレチルト角の方位とが直交する。以上を纏めると下記表4のようになる。なお、下記表4中のプレチルトの「大」、「小」、「無し」に対応する露光状態は、上記表2と同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
(比較例1)
図48は、比較例1の液晶表示パネルに含まれる半画素における4つのドメインと液晶分子の配向方向と面状電極との関係を示す平面模式図である。図49は、比較例1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を示す平面模式図である。図50は、比較例1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるCF基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を示す平面模式図である。比較例1の液晶表示パネルは、図48に示したように、卍形の暗線が発生する。
図51は、比較例1の液晶表示パネルに含まれる82μm×245μmの画素の半画素における4つのドメインと液晶分子の配向方向と面状電極との関係を示す平面模式図である。図52は、図51に対応するシミュレーション図である。液晶表示パネルが高精細になり、画素のサイズが小さくなると、点線で示す画素エッジ部に発生する不連続配向領域と画素の中央部に十字型に発生する暗線とによる卍形暗線が画素に占める割合が大きくなり、配向が安定しにくく、又、透過率及び応答性能が低下する。ここで、破線で囲んで示した画素エッジ部に発生する不連続配向領域は、スリット電極のエッジ部に生成する斜め電界の影響を受ける液晶分子(矩形状の半画素の輪郭線上の液晶分子LC1)の長軸方向と、ドメイン部の液晶分子LC2の長軸方向との捩れ角が90°を超えるために発生する。
図53は、比較例1の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向とCF基板側の液晶分子のプレチルト方向とを示す平面模式図である。図54は、比較例1の液晶表示パネルに含まれる半画素における面状電極を示す平面模式図である。
比較例1の液晶表示パネルは、図53に示した液晶分子の4分割配向(プレチルト)構造と、図54に示した面状電極由来の電界による配向との組み合わせにより、図48に示した配向となる。
〔4D-RTN配向の液晶表示パネルの指押し跡について〕
図55は、4D-RTN配向の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板側の液晶分子のプレチルト方向、CF基板側の液晶分子のプレチルト方向、及び、液晶層配向を示す概念図である。なお、図55に示す液晶表示パネルは、電極として面状電極の代わりに図55に示したスリット電極を用いた以外は、比較例1と同様であり、比較例1の変形例に相当する。図56は、図55に示した液晶表示パネルのTFT基板側のプレチルトによる液晶分子の配向を示す。図57は、図55に示した液晶表示パネルのTFT基板側のスリット電極の電界による液晶分子の配向を示す。なお、図56及び図57は、図55の破線で囲まれた箇所の拡大図であり、スリット電極及びTFT基板側の液晶分子の配向を示す。
4D-ECB配向の液晶表示パネルと同様に、スリット電極が設けられたTFT基板側(TFT基板近傍)の液晶分子の配向は(1)プレチルトによる配向と(2)スリット電極由来の電界による配向とのバランスで決まり、通常時(指押し解放時)は(1)プレチルトによる配向が支配的で、指押し時は、TFT基板/CF基板間のギャップが小さくなり、(2)スリット電極由来の電界による配向が支配的となる。
図58は、図55に示した液晶表示パネルにおける、指押し時、及び、指押し解放時のTFT基板側及び液晶層の液晶分子の配向を示す。図58中、「スリット」が「有り」とは、図55に示したスリット電極を有する液晶表示パネルを意味する。「スリット」が「無し」とは、スリット電極を有さず、面状電極を有する比較例1の液晶表示パネル(図55に示した液晶表示パネルにおいて、スリット電極の代わりに面状電極を用いた液晶表示パネル)を意味する。「TFT基板側配向」又は「TFT配向」は、液晶層のTFT基板側における液晶分子の配向を示す。「液晶層配向」は、液晶層における液晶分子の配向、又は、液晶層のTFT基板側、CF基板側以外の中央部分における液晶分子の配向を示す。「CF配向」は、CF基板側における液晶分子の配向を示す。図55に示したスリット電極が設けられた4D-RTN配向の液晶表示パネルは、液晶層が捩れ配向であり、指押し時から指押し解放時に移行する際に、「A」を付して示される場所の液晶分子、及び、「B」を付して示される場所の液晶分子は、液晶層の中央部分における液晶分子が配向aから配向bに途中で止まることなく遷移すると考えられるが、「C」を付して示される場所の液晶層の中央部分における液晶分子は、配向aから配向bに遷移する途中の、CF基板側液晶分子のプレチルト方向と平行となる配向cの状態で、捩れが無く安定した状態となってトラップされ、配向bに遷移しなくなってしまい、これが暗線となり指押し跡が残ると考えられる。なお、スリット電極の代わりに面状電極を用いた液晶表示パネル(比較例1の液晶表示パネル)は、いずれの場所の液晶分子も、指押しの前後で配向の変化がないため、指押し跡は発生しない。
図59は、比較例1における露光装置の概要図である。図60は、比較例1における1回目露光の概要図である。図61は、比較例1における2回目露光の概要図である。図62は、比較例1の液晶表示パネルに含まれる基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光により得られる液晶分子のプレチルト方向を示す概要図である。これら露光は、従来の露光装置を用いて行うことが可能である。
(露光方向と直交方向にスキャンすることが困難な理由)
(1)露光方向とスキャン方向とが平行の場合
図63は、左側は、露光方向とスキャン方向とが平行の場合の光配向膜への露光を光配向膜の真上から見た図であり、右側は、左側のy1-y2軸における光源からの入射角度分布を示すグラフである。図64は、露光方向とスキャン方向とが平行の場合の光配向膜への露光の斜視図である。
図64に示すように、1つの光源のUV光(紫外光)照射エリア内において、どの位置においても入射角度がほぼ変わらない(θ≒θ)ため、液晶分子LCのプレチルト角のバラツキがなく、このようにして得られる光配向膜を備える液晶表示装置の表示品位が優れたものとなる。
(2)露光方向とスキャン方向とが直交する場合
図65は、左側は、露光方向とスキャン方向とが直交する場合の光配向膜への露光を光配向膜の真上から見た図であり、右側は、左側のy1-y2軸における光源からの入射角度分布を示すグラフである。図66は、露光方向とスキャン方向が直交する場合の光配向膜への露光の斜視図である。
図66に示すように、1つの光源のUV光照射エリア内において、入射角度が照射エリア内で異なる(θ≠θ)。具体的には、光源から遠ざかるほど入射角度が浅くなり、Y方向に入射角度の分布を持つようになる。このため、液晶分子LCのプレチルト角のばらつきが大きくなり、このようにして得られる光配向膜を備える液晶表示装置の表示品位が悪くなる。
(比較例2)
図67は、比較例2の液晶表示パネルに含まれる半画素における4つのドメインと液晶分子の配向方向とスリットが設けられた電極との関係を示す平面模式図である。図67は、オン状態(白表示時の状態)での上記関係を示している。図68は、比較例2の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を示す平面模式図である。図69は、比較例2の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるCF基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を示す平面模式図である。
比較例2の液晶表示パネルは、液晶層が捩れ配向であり、スリット電極由来の電界により液晶分子が回転して配向する方向と、TFT基板側及び/又はCF基板側の光配向膜のプレチルト方向が異なるため、比較例1の変形例と同様に、指押し跡が元に戻らないものであった。
図70は、比較例2の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるTFT基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。図71は、比較例2の液晶表示パネルに含まれる半画素におけるCF基板の光配向膜への1回目露光、2回目露光、両露光それぞれによる液晶分子のプレチルト方向を露光方向、スキャン方向と共に示す概念図である。
比較例2の液晶表示パネルは、スキャン方向と露光方向とが直交するため、従来の露光装置でのスキャンが困難であり、生産が困難であった。
本発明の液晶表示パネルに使用できる液晶表示装置としては、カーナビゲーション等の車載用の機器、電子ブック、フォトフレーム、産業機器、テレビ、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末等が挙げられる。本発明は、例えば、カーナビゲーション等の車載用の機器等の高温環境下、低温環境下の両方で用いられ得る機器に適用されることが好ましい。
なお、TFT基板において、SEM(Scanning Electron Microscope:走査型電子顕微鏡)等の顕微鏡観察により、本発明の液晶表示パネルに係る電極構造等を確認することができる。
LC:液晶分子
A、B、C:(液晶分子の)場所
a、b、c:配向
1、11:UV偏光子
2、12:UV露光マスク
3、13:UV光照射方向
4、14:基板移動方向
5、15:基板
6:偏光軸
7:プレチルト方位
111、211:第一偏光板
111a、211a:偏光軸
113、213:TFTを有する基板
115、125、215、225:ITO
117、127、217、227:光配向膜
121、221:第二偏光板
121a、221a:偏光軸
123、223:CFを有する基板

Claims (9)

  1. 複数の画素がマトリクス状に配列された液晶表示パネルであって、
    第一偏光板と、
    スリットが設けられた画素電極を有する第一基板と、
    第一配向膜と、
    負の誘電率異方性を有する液晶分子を含有する液晶層と、
    第二配向膜と、
    対向電極を有する第二基板と、
    第二偏光板とを順に有し、
    該第一偏光板の偏光軸と該第二偏光板の偏光軸とは、互いに直交し、
    該画素の短手方向に沿った方位を0°と定義したときに、該複数の画素のそれぞれにおいて、該画素電極は、略45°方位に平行に延びる第一の線状電極群、略135°方位に平行に延びる第二の線状電極群、略225°方位に平行に延びる第三の線状電極群、及び、略315°方位に平行に延びる第四の線状電極群を含み、
    該第一配向膜及び該第二配向膜は、それぞれ、該液晶層への電圧無印加時に該液晶分子を膜表面に対して略垂直に配向させると共に、少なくとも一部の領域で該液晶分子にプレチルト角を付与する配向膜であり、
    該第一配向膜及び該第二配向膜のいずれか一方は、平面視で該第一の線状電極群と重畳し、略225°方位にプレチルト角が付与された第一配向領域と、平面視で該第三の線状電極群と重畳し、略45°方位にプレチルト角が付与された第三配向領域と、
    平面視で該第二又は該第四の線状電極群と重畳し、プレチルト角が実質的に付与されないか、又は、該線状電極群と略直交する方位にプレチルト角が付与された領域とを含み、
    該第一配向膜及び該第二配向膜の他方は、平面視で該第二の線状電極群と重畳し、略135°方位にプレチルト角が付与された第二配向領域と、平面視で該第四の線状電極群と重畳し、略315°方位にプレチルト角が付与された第四配向領域と、
    平面視で該第一又は該第三の線状電極群と重畳し、プレチルト角が実質的に付与されないか、又は、該線状電極群と略直交する方位にプレチルト角が付与された領域とを含む
    ことを特徴とする液晶表示パネル。
  2. 前記配向膜は、光配向処理がなされた領域で該液晶分子にプレチルト角を付与する光配向膜である
    ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示パネル。
  3. 前記画素電極は、平面視で前記第一配向領域、前記第二配向領域、前記第三配向領域、及び、前記第四配向領域それぞれの境目と重畳する十字状電極部分と、該十字状電極部分から延びる前記第一の線状電極群、前記第二の線状電極群、前記第三の線状電極群、及び、前記第四の線状電極群とを有する
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶表示パネル。
  4. 前記第一の線状電極群、前記第二の線状電極群、前記第三の線状電極群、及び、前記第四の線状電極群は、前記十字状電極部分を構成する2つの線状部分の少なくとも一方に対して線対称である
    ことを特徴とする請求項3に記載の液晶表示パネル。
  5. 前記第一の線状電極群、前記第二の線状電極群、前記第三の線状電極群、及び、前記第四の線状電極群は、前記十字状電極部分を構成する2つの線状部分の少なくとも一方から互い違いに延びている
    ことを特徴とする請求項3に記載の液晶表示パネル。
  6. 前記画素電極は、矩形状部分と、該矩形状部分から平面視で前記第一配向領域、前記第二配向領域、前記第三配向領域、及び、前記第四配向領域それぞれの境目と重畳するように延びる線状電極部分と、該矩形状部分及び線状電極部分から延びる前記第一の線状電極群、前記第二の線状電極群、前記第三の線状電極群、及び、前記第四の線状電極群とを有する
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶表示パネル。
  7. 請求項2に記載の液晶表示パネルを製造する方法であって、
    表面に第一配向膜が形成された第一基板、及び、表面に第二配向膜が形成された第二基板のそれぞれに対して、光源から偏光子を介して光を照射する光配向処理工程を含み、
    該光配向処理工程では、該第一基板又は該第二基板を移動させながら、又は、該第一基板又は該第二基板に対して該光源を移動させながら光を照射し、
    該第一基板又は該第二基板に対する光の照射方向と、該第一基板又は該第二基板の移動方向又は該光源の移動方向とが平行であり、
    該偏光子の偏光軸と該光の照射方向とが異なることを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
  8. 前記偏光子の偏光軸と前記光の照射方向とは、略45°をなすことを特徴とする請求項7に記載の液晶表示パネルの製造方法。
  9. 請求項2に記載の液晶表示パネルを製造する方法であって、
    表面に第一配向膜が形成された第一基板、及び、表面に第二配向膜が形成された第二基板のそれぞれに対して、光源から偏光子を介して光を照射する光配向処理工程を含み、
    該光配向処理工程では、該第一基板又は該第二基板を移動させながら、又は、該第一基板又は該第二基板に対して該光源を移動させながら光を照射し、
    該第一基板又は該第二基板に対する光の照射方向と、該第一基板又は該第二基板の移動方向又は該光源の移動方向とが平行であり、
    該偏光子の偏光軸を該第一基板の表面又は該第二基板の表面に投影した軸と、該光の照射方向とは、略45°をなすことを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
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