JP2001100219A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
する。特に、広視野角特性を有する液晶表示装置に関す
る。[0001] The present invention relates to a liquid crystal display device. In particular, it relates to a liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、電気光学効果を用いた表示装置と
して、ネマティック液晶を用いたTN(ツイストネマテ
ィック)型や、STN(スーパーツイストネマティッ
ク)型の液晶表示装置が用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a display device using an electro-optic effect, a TN (twisted nematic) or STN (super twisted nematic) type liquid crystal display device using a nematic liquid crystal has been used.
【0003】これらの液晶表示装置の視野角を広くする
技術として、例えば、特開平6−301015号公報お
よび特開平7−120728号公報には、高分子壁によ
って分割された液晶領域内に軸対称配向した液晶分子を
有する液晶表示装置、いわゆるASM(Axially
Symmetrically aligned Mi
crocell)モードの液晶表示装置が開示されてい
る。高分子壁で実質的に包囲された液晶領域は、典型的
には、絵素ごとに形成される。ASMモードの液晶表示
装置は、液晶分子が軸対称配向しているので、観察者が
どの方向から液晶表示装置を見ても、コントラストの変
化が少なく、すなわち、広視野角特性を有する。As a technique for widening the viewing angle of these liquid crystal display devices, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 6-301015 and Hei 7-120728 disclose an axially symmetric liquid crystal region divided by polymer walls. A liquid crystal display device having aligned liquid crystal molecules, so-called ASM (Axially)
Symmetrically aligned Mi
A liquid crystal display device of a (crocell) mode is disclosed. A liquid crystal region substantially surrounded by polymer walls is typically formed for each pixel. Since the liquid crystal molecules of the ASM mode have liquid crystal molecules that are axially symmetrically aligned, the change in contrast is small even when the observer views the liquid crystal display from any direction, that is, has a wide viewing angle characteristic.
【0004】上記の公報に開示されているASMモード
の液晶表示装置は、重合性材料と液晶材料との混合物を
重合誘起相分離させることによって製造される。[0004] The ASM mode liquid crystal display device disclosed in the above publication is manufactured by subjecting a mixture of a polymerizable material and a liquid crystal material to polymerization induced phase separation.
【0005】図7を参照しながら、従来のASMモード
の液晶表示装置の製造方法を説明する。A method of manufacturing a conventional ASM mode liquid crystal display device will be described with reference to FIG.
【0006】まず、図7(a)に示すように、ガラス基
板908の片面にカラーフィルタおよび電極を形成した
基板を用意する(工程(a))。First, as shown in FIG. 7A, a substrate having a color filter and electrodes formed on one surface of a glass substrate 908 is prepared (step (a)).
【0007】次に、図7(b)に示すように、ガラス基
板908の電極およびカラーフィルタが形成されている
面に、液晶分子を軸対称配向させるための高分子壁91
7を、例えば、格子状に形成する(工程(b))。具体
的には、カラーフィルタ及び電極を形成したガラス基板
908上に、感光性樹脂材料をスピン塗布した後、所定
のパターンを有するフォトマスクを介して露光し、現像
することによって、格子状の高分子壁を形成する。ここ
で、感光性樹脂材料は、ネガ型でもポジ型でもよい。他
の方法として、別途レジスト膜を形成する工程が増える
が、感光性の無い樹脂材料を用いて形成することもでき
る。Next, as shown in FIG. 7B, a polymer wall 91 for axially symmetrically aligning liquid crystal molecules is formed on the surface of the glass substrate 908 on which the electrodes and the color filters are formed.
7 are formed, for example, in a lattice shape (step (b)). Specifically, after a photosensitive resin material is spin-coated on a glass substrate 908 on which a color filter and an electrode are formed, the photosensitive resin material is exposed through a photomask having a predetermined pattern, and developed, whereby a grid-like high-profile is formed. Form a molecular wall. Here, the photosensitive resin material may be either a negative type or a positive type. As another method, a step of separately forming a resist film is increased, but the resist film may be formed using a non-photosensitive resin material.
【0008】次に、図7(c)に示すように、感光性樹
脂材料を露光・現像することにより、高分子壁917の
一部の頂部に、柱状突起920を離散的にパターニング
形成する(工程(c))。Next, as shown in FIG. 7C, by exposing and developing a photosensitive resin material, columnar projections 920 are discretely formed on the top of a part of the polymer wall 917 by patterning (FIG. 7C). Step (c)).
【0009】次に、図7(d)に示すように、高分子壁
917および柱状突起920が形成されたガラス基板の
表面をポリイミド等の垂直配向剤921で被覆する(工
程(d))。Next, as shown in FIG. 7D, the surface of the glass substrate on which the polymer walls 917 and the columnar projections 920 are formed is covered with a vertical alignment agent 921 such as polyimide (step (d)).
【0010】他方、図7(e)に示す電極(図示せず)
を形成した対向側ガラス基板902の表面を図7(f)
に示すように、垂直配向膜921で被覆する(工程
(e)および工程(f))。On the other hand, an electrode (not shown) shown in FIG.
FIG. 7F shows the surface of the opposing glass substrate 902 on which
As shown in (1), the substrate is covered with a vertical alignment film 921 (step (e) and step (f)).
【0011】次に、図7(g)に示すように、電極を形
成した面を内側にして、両基板を貼り合わせ、液晶セル
を形成する(工程(g))。ここで、2枚の基板の間隔
は、高分子壁917と柱状突起920の高さの和によっ
て規定されるので、これにより所望の液晶層の厚さ(セ
ルギャップ)とすることができる。Next, as shown in FIG. 7 (g), the two substrates are bonded together with the surface on which the electrodes are formed facing inward to form a liquid crystal cell (step (g)). Here, the distance between the two substrates is determined by the sum of the heights of the polymer wall 917 and the columnar projections 920, so that a desired liquid crystal layer thickness (cell gap) can be obtained.
【0012】次に、図7(h)に示すように、液晶セル
の間隙に液晶材料を真空注入法などにより注入する(工
程(h))。Next, as shown in FIG. 7 (h), a liquid crystal material is injected into the gap between the liquid crystal cells by a vacuum injection method or the like (step (h)).
【0013】最後に、図7(i)に示すように、例え
ば、対向配設された1対の電極間に電圧を印加すること
によって、液晶領域915内の液晶分子を軸対称に配向
制御すると(工程(i))、高分子壁917によって分
割された液晶領域内の液晶分子は、両基板に垂直な破線
で示す軸918を中心に軸対称配向する。Finally, as shown in FIG. 7 (i), for example, by applying a voltage between a pair of electrodes disposed opposite to each other, the alignment of the liquid crystal molecules in the liquid crystal region 915 is controlled to be axially symmetric. (Step (i)), the liquid crystal molecules in the liquid crystal region divided by the polymer wall 917 are oriented axially symmetrically about an axis 918 indicated by a broken line perpendicular to both substrates.
【0014】図8に、従来のカラーフィルタの断面構造
を示す。このカラーフィルタは、ガラス基板上に着色パ
ターン間の隙間を遮光するためのブラックマトリクス
(BM)と、各絵素に対応した赤・緑・青(R・G・
B)の着色樹脂層が形成されている。これらの上に、平
滑性の改善などのために、アクリル樹脂やエポキシ樹脂
からなる厚さ約0.5〜2.0μmのオーバーコート
(OC)層が形成され、更にその上に、インジウム錫酸
化物(ITO)膜からなる透明電極が形成されている。
ここで、ブラックマトリクス膜は、一般に、膜厚が約1
00〜150nmの金属クロム膜からなり、着色樹脂層
には、樹脂材料を染料や顔料で着色したものが用いら
れ、その膜厚は、約1〜3μmが一般的である。FIG. 8 shows a sectional structure of a conventional color filter. This color filter includes a black matrix (BM) for shielding a gap between colored patterns on a glass substrate, and red, green, and blue (R, G, and G) corresponding to each picture element.
The colored resin layer of B) is formed. On these, an overcoat (OC) layer made of an acrylic resin or an epoxy resin and having a thickness of about 0.5 to 2.0 μm is formed to improve smoothness and the like. A transparent electrode made of an object (ITO) film is formed.
Here, the black matrix film generally has a thickness of about 1
The colored resin layer is made of a metal chromium film having a thickness of 00 to 150 nm, and a resin material colored with a dye or a pigment is used, and its film thickness is generally about 1 to 3 μm.
【0015】このカラーフィルタの形成方法としては、
基板上に形成した感光性の着色樹脂層をフォトリソグラ
フィ技術を用いてパターニングする方法が用いられる。
例えば、赤(R)・緑(G)・青(B)の各色の感光性
樹脂材料を用いて、各感光性着色樹脂の形成・露光・現
像をそれぞれ行うことによって、R・G・Bのカラーフ
ィルタを形成することができる。感光性の着色樹脂層を
形成する方法は、溶剤で希釈した液状の感光性着色樹脂
材料をスピンコート法などで基板に塗布する方法や、ド
ライフィルム化された感光性着色樹脂材料を転写する方
法などがある。このようにして形成したカラーフィルタ
を用いて、上述したASMモードの液晶表示装置を作製
することにより、広視野角特性を有するカラー液晶表示
装置が得られる。As a method of forming the color filter,
A method of patterning a photosensitive colored resin layer formed on a substrate by using a photolithography technique is used.
For example, by using a photosensitive resin material of each color of red (R), green (G), and blue (B), forming, exposing, and developing each photosensitive colored resin, respectively, the R, G, B A color filter can be formed. The method of forming the photosensitive colored resin layer includes a method of applying a liquid photosensitive colored resin material diluted with a solvent to a substrate by spin coating or the like, and a method of transferring a photosensitive colored resin material formed into a dry film. and so on. By manufacturing the above-described ASM mode liquid crystal display device using the color filters thus formed, a color liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic can be obtained.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ASMモードの液晶表示装置に以下の問題があることを
本願発明者は見出した。However, the present inventor has found that the conventional ASM mode liquid crystal display device has the following problems.
【0017】上記の従来のASMモードの液晶表示装置
においては、通常の液晶表示装置に対して、液晶分子を
軸対称状に配向させるための高分子壁と、液晶層の厚さ
(セルギャップ)を規定するための柱状突起を新たに設
ける必要があった。この高分子壁および柱状突起を形成
する新たな工程が増加するために、歩留まりの低下や製
造コストの上昇が生じる。In the above-described conventional ASM mode liquid crystal display device, a polymer wall for orienting liquid crystal molecules in an axially symmetric manner and a thickness of a liquid crystal layer (cell gap) are different from those of a normal liquid crystal display device. Therefore, it is necessary to newly provide a columnar projection for defining the above. Since the number of new steps for forming the polymer wall and the columnar protrusion increases, the yield decreases and the manufacturing cost increases.
【0018】一方、柱状突起を用いてセルギャップを規
定する代わりに、従来一般的に用いられるスペーサビー
ズを用いてセルギャップを規定すると、スペーサビーズ
の散布密度の大小によって表示品質が容易に変動する。
具体的には、スペーサビーズを多数散布して、高分子壁
によって実質的に包囲された液晶領域内にスペーサビー
ズが多数存在すると、液晶分子の軸対称配向が乱れ、液
晶表示装置の視角特性が低下する。逆に、スペーサビー
ズの散布密度を小さくすると、セルギャップを保持する
のに必要な強度が得られず、所定のセルギャップを保持
できない結果、表示品位が著しく低下する。また、液晶
セル内(表示領域内)にスペーサビーズの散布密度にば
らつきがあると、セルギャップにばらつきが生じ、明る
さおよび表示色にむらが発生する。従って、このような
問題の発生を防止して、安定した液晶表示装置を製造す
るためには、スペーサビーズの散布密度を精密に制御す
る必要が生じ、製造コストの上昇を招く。On the other hand, if the cell gap is defined by using spacer beads which are generally used conventionally instead of defining the cell gap by using columnar projections, the display quality easily fluctuates depending on the distribution density of the spacer beads. .
Specifically, when a large number of spacer beads are scattered and a large number of spacer beads are present in the liquid crystal region substantially surrounded by the polymer wall, the axially symmetric alignment of the liquid crystal molecules is disturbed, and the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device are reduced. descend. Conversely, when the scattering density of the spacer beads is reduced, the strength required to maintain the cell gap cannot be obtained, and the predetermined cell gap cannot be maintained, resulting in a marked decrease in display quality. Also, if there is a variation in the scattering density of the spacer beads in the liquid crystal cell (in the display area), a variation occurs in the cell gap, and the brightness and the display color become uneven. Therefore, in order to prevent such a problem from occurring and to manufacture a stable liquid crystal display device, it is necessary to precisely control the density of the spacer beads to be dispersed, which causes an increase in manufacturing cost.
【0019】上述した柱状突起は、フォトリソグラフィ
プロセスを用いて形成されるので、スペーサビーズを用
いる場合における散布密度に関わる問題を回避すること
ができる。しかしながら、柱状突起は、高分子壁と比べ
て微細であり、且つ、高分子壁上に形成する必要がある
ので、柱状突起を形成する工程は高い位置合わせ精度が
要求され、製造コストの上昇や歩留まりの低下の要因と
なりやすい。Since the above-mentioned columnar projections are formed by using a photolithography process, it is possible to avoid the problem relating to the distribution density when using spacer beads. However, since the columnar projections are finer than the polymer wall and need to be formed on the polymer wall, the step of forming the columnar projections requires high alignment accuracy, which increases the manufacturing cost and This is likely to be a factor in lowering the yield.
【0020】また、ASMモード以外の表示モードの液
晶表示装置においても、所定の位置(絵素領域外)に、
所定の密度でスペーサを形成する技術の開発が望まれて
いる。 本発明は、上記の課題を解決するためになされ
たものであり、従来よりも簡便な製造プロセスで、低い
製造コストで製造される液晶表示装置を提供することを
目的とする。Also, in a liquid crystal display device in a display mode other than the ASM mode, a predetermined position (outside the picture element area)
It is desired to develop a technique for forming spacers at a predetermined density. The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object to provide a liquid crystal display device manufactured at a lower manufacturing cost by a simpler manufacturing process than before.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、第1基板と、第2基板と、前記第1基板と前記第2
基板との間に挟持された液晶層とを有し、前記第1基板
は、前記液晶側の表面上に、複数の壁状構造体を有し、
前記複数の壁状構造体は、第1方向に延びる複数の第1
壁状構造体と前記第1方向と交差する第2方向に延びる
複数の第2壁状構造体とを有し、前記複数の第2壁状構
造体は、前記複数の第1壁状構造体と交差する交差領域
において前記複数の第1壁状構造体の上に形成され、前
記交差領域において、前記液晶層の厚さが規定され、こ
のことによって上記目的が達成される。A liquid crystal display device according to the present invention comprises a first substrate, a second substrate, the first substrate and the second substrate.
A liquid crystal layer sandwiched between the substrate and the substrate, wherein the first substrate has a plurality of wall-shaped structures on a surface on the liquid crystal side,
The plurality of wall-shaped structures include a plurality of first structures extending in a first direction.
It has a wall-like structure and a plurality of second wall-like structures extending in a second direction intersecting the first direction, wherein the plurality of second wall-like structures are the plurality of first wall-like structures. The liquid crystal layer is formed on the plurality of first wall-shaped structures in an intersecting region that intersects with the first wall-like structure, and the thickness of the liquid crystal layer is defined in the intersecting region.
【0022】前記液晶層は、前記複数の第1壁状構造体
と前記複数の第2壁状構造体とによって複数の液晶領域
に分割され、前記複数の液晶領域内の液晶分子を、前記
第1基板の表面に垂直な軸を中心に軸対称配向させるこ
とが好ましい。The liquid crystal layer is divided into a plurality of liquid crystal regions by the plurality of first wall structures and the plurality of second wall structures. It is preferable that the substrate is oriented symmetrically about an axis perpendicular to the surface of one substrate.
【0023】前記複数の第1壁状構造体は、遮光機能を
有することが好ましい。It is preferable that the plurality of first wall-like structures have a light shielding function.
【0024】前記複数の第2壁状構造体は、透光機能を
有することが好ましい。It is preferable that the plurality of second wall-shaped structures have a light-transmitting function.
【0025】前記複数の第1壁状構造体と前記複数の第
2壁状構造体の高さは、等しいことが好ましい。It is preferable that the plurality of first wall-like structures and the plurality of second wall-like structures have the same height.
【0026】以下、本発明の作用を説明する。Hereinafter, the operation of the present invention will be described.
【0027】本発明の液晶表示装置は、一方の基板の液
晶層側に複数の壁状構造体を有している。壁状構造体
は、第1方向に延びる第1壁状構造体と、第1方向と異
なる第2方向に延びる第2壁状構造体とを含んでおり、
第1および第2壁状構造体は、互いに交差(典型的には
直交)して交差領域を形成している。複数の第1壁状構
造体および複数の第2壁状構造体は、それぞれ互いに平
行なストライプ状に形成される。第1壁状構造体と第2
壁状構造体との交差領域において、第2壁状構造体は第
1壁状構造体の上に形成されており、液晶表示装置の液
晶層の厚さ(セルギャップ)は、交差領域において規定
される。従って、液晶表示装置のセルギャップを規定す
るために、第1壁状構造体および第2壁状構造体以外の
構造体を形成する必要が無い。すなわち、従来セルギャ
ップを規定するために設けられていた柱状突起を形成す
る必要が無い。第1および第2壁状構造体は、従来の高
分子壁と実質的に同じ工程で形成され得るので、従来の
柱状突起を形成するために必要とされた、高い位置合わ
せ精度が要求されない。その結果、本発明の液晶表示装
置は、従来よりも簡便なプロセスで製造でき、製造コス
トを削減することができる。The liquid crystal display device of the present invention has a plurality of wall-like structures on the liquid crystal layer side of one substrate. The wall-like structure includes a first wall-like structure extending in a first direction, and a second wall-like structure extending in a second direction different from the first direction.
The first and second wall-like structures intersect (typically, orthogonally) with each other to form an intersection area. The plurality of first wall-shaped structures and the plurality of second wall-shaped structures are formed in stripes parallel to each other. The first wall-like structure and the second
In the intersection region with the wall-like structure, the second wall-like structure is formed on the first wall-like structure, and the thickness (cell gap) of the liquid crystal layer of the liquid crystal display device is defined in the intersection region. Is done. Therefore, it is not necessary to form a structure other than the first wall-like structure and the second wall-like structure in order to define the cell gap of the liquid crystal display device. In other words, there is no need to form columnar projections provided for defining the cell gap in the related art. Since the first and second wall-shaped structures can be formed in substantially the same process as the conventional polymer wall, the high alignment accuracy required for forming the conventional columnar projection is not required. As a result, the liquid crystal display device of the present invention can be manufactured by a simpler process than before, and the manufacturing cost can be reduced.
【0028】さらに、第1壁状構造体と第2壁状構造体
は、液晶層を複数の液晶領域に分割し、そして液晶領域
内の液晶分子を第1基板の表面に垂直な軸を中心に軸対
称配向させるように作用し得る。すなわち、上述した従
来のASMモードの液晶表示装置の高分子壁として機能
し得る。従って、従来よりも低い製造コストで製造され
る広視野角特性の液晶表示装置が提供される。典型的に
は、第1および第2壁状構造体のそれぞれの伸長方向に
垂直な方向における断面の形状は台形であり、第1およ
び第2壁状構造体の頂面およびテーパ状の側面に対し
て、例えば垂直配向膜を用いて液晶分子が垂直に配向す
るように制御される。Further, the first wall-like structure and the second wall-like structure divide the liquid crystal layer into a plurality of liquid crystal regions, and divide the liquid crystal molecules in the liquid crystal regions around an axis perpendicular to the surface of the first substrate. Can be made to have an axially symmetric orientation. That is, it can function as a polymer wall of the above-described conventional ASM mode liquid crystal display device. Accordingly, a liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic, which is manufactured at a lower manufacturing cost than before, is provided. Typically, the cross-sectional shape of each of the first and second wall-shaped structures in a direction perpendicular to the direction of extension is trapezoidal, and the first and second wall-shaped structures have a top surface and a tapered side surface. On the other hand, for example, the liquid crystal molecules are controlled to be vertically aligned using a vertical alignment film.
【0029】このように、第1および第2壁状構造体を
従来のASMモードの高分子壁としても機能させること
によって、本発明の効果は大きいが、本発明は、他の表
示モードの液晶表示装置にも適用され得る。上述の第1
および第2壁状構造体を有する構成を用いることによっ
て、絵素領域外に、十分な密度で、比較的簡便なプロセ
スでスペーサを形成することができる。従って、表示品
位の向上や製造コストの低減効果が得られる。As described above, by making the first and second wall-like structures also function as conventional ASM mode polymer walls, the effect of the present invention is great. However, the present invention provides a liquid crystal of another display mode. It can be applied to a display device. The first mentioned above
By using the structure having the second wall-shaped structure, the spacer can be formed outside the picture element region with a sufficient density by a relatively simple process. Therefore, the display quality can be improved and the manufacturing cost can be reduced.
【0030】遮光機能を有する第1壁状構造体を採用す
ることによって、第1壁状構造体がブラックマトリクス
を兼ねることができる。従って、別途ブラックマトリク
スを形成する必要はない。さらに、従来のASMモード
の液晶表示装置については、ブラックマトリクスを形成
する工程において、液晶分子を軸対称配向させるために
壁状構造体の一部として機能し得る第1壁状構造体を形
成することができる。従って、製造プロセスをさらに簡
略化(製造工程数の削減)が可能となり、液晶表示装置
の製造コストをさらに低下することができる。例えば、
黒色樹脂を用いて形成された第1壁状構造体は、ブラッ
クマトリクスとして機能し、複数の液晶領域の周辺部か
らの透過光を遮光して不要な干渉を防止し、表示品位を
向上する。カラー液晶表示装置を構成する場合には、ス
トライプ状のR、G、Bの各着色層をストライプ状の第
1壁状構造体と平行に形成し、且つ、各着色層の幅方向
端部が第1壁状構造体の頂面上に位置するように形成す
ることが好ましい。このように形成することによって、
着色層を形成する工程において要求される位置合わせ精
度を低くすることができる。言い換えると、着色層形成
工程の歩留まりを向上することができる。By employing the first wall-like structure having a light-shielding function, the first wall-like structure can also serve as a black matrix. Therefore, it is not necessary to separately form a black matrix. Further, in the conventional ASM mode liquid crystal display device, in the step of forming the black matrix, the first wall-like structure that can function as a part of the wall-like structure for forming the liquid crystal molecules to be axially symmetrically formed is formed. be able to. Therefore, the manufacturing process can be further simplified (the number of manufacturing steps can be reduced), and the manufacturing cost of the liquid crystal display device can be further reduced. For example,
The first wall-shaped structure formed using the black resin functions as a black matrix, blocks transmitted light from the periphery of the plurality of liquid crystal regions, prevents unnecessary interference, and improves display quality. When configuring a color liquid crystal display device, stripe-shaped R, G, and B colored layers are formed in parallel with the stripe-shaped first wall-shaped structure, and each colored layer has an end in the width direction. Preferably, it is formed so as to be located on the top surface of the first wall-shaped structure. By forming in this way,
The alignment accuracy required in the step of forming the colored layer can be reduced. In other words, the yield of the colored layer forming step can be improved.
【0031】透光機能を有する第2壁状構造体を採用す
ることによって、第2壁状構造体上に位置する液晶層が
表示に寄与する。すなわち液晶表示装置の開口率を向上
することができる。By employing the second wall-like structure having a light-transmitting function, the liquid crystal layer located on the second wall-like structure contributes to display. That is, the aperture ratio of the liquid crystal display device can be improved.
【0032】第1壁状構造体と第2壁状構造体の高さを
等しくすることによって、壁状構造体によって実質的に
包囲される領域内の液晶分子に対する壁状構造体の影響
が均一になる。例えば、ASMモードの液晶表示装置に
おいては、液晶領域のそれぞれが、同じ高さの壁状構造
体によって実質的に包囲されるので、それぞれの液晶領
域内の液晶分子の軸対称配向が安定する。従って、高品
位の表示が可能な液晶表示装置を提供することができ
る。By making the heights of the first wall-like structure and the second wall-like structure equal, the influence of the wall-like structure on liquid crystal molecules in a region substantially surrounded by the wall-like structure is uniform. become. For example, in an ASM mode liquid crystal display device, since each of the liquid crystal regions is substantially surrounded by a wall-shaped structure having the same height, the axially symmetric alignment of the liquid crystal molecules in each liquid crystal region is stabilized. Therefore, a liquid crystal display device capable of high-quality display can be provided.
【0033】[0033]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
による実施形態を説明する。ASMモードの液晶表示装
置を例に本発明の実施形態を説明するが、上述したよう
に、本発明はASMモード以外の表示モードの液晶表示
装置に適用され得る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The embodiment of the present invention will be described with an example of an ASM mode liquid crystal display device, but as described above, the present invention can be applied to a liquid crystal display device of a display mode other than the ASM mode.
【0034】図1に、本発明の実施形態によるASMモ
ードの液晶表示装置100の断面構造を模式的に示す。
また、図2に、液晶表示装置100の第1基板101側
の斜視図を模式的に示す。図3は、本発明の実施形態に
よる液晶表示装置100の第1基板101の上面図(基
板に垂直な方向から見た図)であり、図1は、図3のX
−X’線に沿った断面図に相当する。本実施形態におい
て、負の誘電異方性を有する液晶材料と、垂直配向膜と
を用いた構成を例示するが、本実施形態はこれらに限定
されない。FIG. 1 schematically shows a sectional structure of an ASM mode liquid crystal display device 100 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view of the liquid crystal display device 100 on the first substrate 101 side. FIG. 3 is a top view (viewed from a direction perpendicular to the substrate) of the first substrate 101 of the liquid crystal display device 100 according to the embodiment of the present invention, and FIG.
This corresponds to a cross-sectional view along line -X '. In the present embodiment, a configuration using a liquid crystal material having negative dielectric anisotropy and a vertical alignment film is illustrated, but the present embodiment is not limited thereto.
【0035】液晶表示装置100は、図1に示したよう
に、第1基板101と第2基板102と、その間に挟持
された負の誘電異方性を有する液晶分子(不図示)から
なる液晶層150とを有している。As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device 100 includes a first substrate 101, a second substrate 102, and a liquid crystal comprising liquid crystal molecules (not shown) having a negative dielectric anisotropy sandwiched between the first and second substrates. And a layer 150.
【0036】第1基板101は、以下のように構成され
ている。ガラス基板などの第1透明基板111上に、そ
れぞれ紙面に対して垂直方向に延びるストライプ状の複
数の第1壁状構造体121が形成されている。ここで
は、第1壁状構造体121が遮光機能を有し、ブラック
マトリクスとしても機能する例を説明するが、ブラック
マトリクスを別途形成してもよい。第1基板101上に
は、このストライプ状の第1壁状構造体(ブラックマト
リクス)121と平行に延びるストライプ状の赤、緑、
青の着色樹脂層131、132、および133が形成さ
れている。各着色層131、132および133の幅方
向の端部は、台形の断面形状を有する第1壁状構造体1
21の頂面上に位置するように形成されている。この着
色層131、132および133の上に第1透明電極1
41が形成される。さらに、複数の第1壁状構造体12
1と交差するように、ストライプ状の複数の第2壁状構
造体122が形成される(図2参照)。第2壁状構造体
122は、交差領域125において第1壁状構造体12
1の上に形成されている。さらに、これらを形成した第
1基板101の液晶層150側の表面上に、液晶層15
0の液晶分子(不図示)を配向するための垂直配向膜
(不図示)が少なくとも第1透明電極141および第2
壁状構造体122を覆うように設けられている。The first substrate 101 is configured as follows. On a first transparent substrate 111 such as a glass substrate, a plurality of stripe-shaped first wall-like structures 121 each extending in a direction perpendicular to the paper surface are formed. Here, an example in which the first wall-like structure 121 has a light blocking function and also functions as a black matrix will be described; however, a black matrix may be separately formed. On the first substrate 101, stripe-shaped red, green, and black stripes extending in parallel with the stripe-shaped first wall-shaped structure (black matrix) 121.
Blue colored resin layers 131, 132, and 133 are formed. The ends of the colored layers 131, 132 and 133 in the width direction are the first wall-shaped structures 1 having a trapezoidal cross-sectional shape.
21 is formed on the top surface. The first transparent electrode 1 is formed on the colored layers 131, 132 and 133.
41 are formed. Further, the plurality of first wall-like structures 12
A plurality of stripe-shaped second wall-shaped structures 122 are formed so as to cross 1 (see FIG. 2). The second wall-like structure 122 is provided at the intersection region 125 with the first wall-like structure 12.
1. Further, the liquid crystal layer 15 is formed on the surface of the first substrate 101 on which the liquid crystal layer 150 is formed.
A vertical alignment film (not shown) for aligning the liquid crystal molecules (not shown) of at least one of the first transparent electrode 141 and the second
It is provided so as to cover the wall-like structure 122.
【0037】第2基板102は以下のように構成され
る。ガラス基板などの第2透明基板112の液晶層15
0側の表面上に、第2透明電極142が形成されてい
る。さらに、第2透明電極142を覆って、垂直配向膜
(不図示)が形成されている。The second substrate 102 is configured as follows. Liquid crystal layer 15 of second transparent substrate 112 such as a glass substrate
The second transparent electrode 142 is formed on the zero-side surface. Further, a vertical alignment film (not shown) is formed so as to cover the second transparent electrode 142.
【0038】図1および図2に示したように、液晶表示
装置100において、液晶層150の厚さ(セルギャッ
プ)は、交差領域125において規定されている。図示
した例では、液晶層150の厚さは、第1壁状構造体1
21と第2壁状構造体122との高さの和に等しい。
尚、着色層131、132、133が第1壁状構造体の
頂面に位置しない場合には、着色層の厚さ分だけ、液晶
層150の実質的な厚さが小さくなる。また、交差領域
125において、第2基板102と第2壁状構造体12
2との間や第1壁状構造体121と第2壁状構造体との
間に、必要に応じて、その他の構造体を形成してもよ
い。As shown in FIGS. 1 and 2, in the liquid crystal display device 100, the thickness (cell gap) of the liquid crystal layer 150 is defined in the intersection region 125. In the illustrated example, the thickness of the liquid crystal layer 150 is the first wall-like structure 1.
21 and the sum of the heights of the second wall-like structures 122.
When the coloring layers 131, 132, and 133 are not located on the top surface of the first wall-shaped structure, the substantial thickness of the liquid crystal layer 150 is reduced by the thickness of the coloring layer. In the intersection area 125, the second substrate 102 and the second wall-like structure 12
2 and between the first wall-like structure 121 and the second wall-like structure, if necessary, other structures may be formed.
【0039】このように、第1壁状構造体121と第2
壁状構造体122とを互いに交差するように形成し、交
差領域において、第2壁状構造体122を第1壁状構造
体上に形成することによって、従来必要であった、セル
ギャップを規定するための柱状突起を形成する必要がな
くなる。第1壁状構造体121および第2壁状構造体1
22は、従来の高分子壁と実質的に同じ工程で形成され
得るので、従来の柱状突起を形成するために必要とされ
た、高い位置合わせ精度が要求されない。また、第1壁
状構造体121をブラックマトリクスとして利用する場
合には、さらに製造工程を簡略化することができる。従
って、セルギャップを規定するための構造体の形成工程
によって生じる歩留まり低下がなくなり、製造プロセス
が簡略化されるとともに、材料費や製造装置維持のため
の製造コストが削減される。Thus, the first wall-like structure 121 and the second
By forming the wall-like structures 122 so as to intersect with each other and forming the second wall-like structures 122 on the first wall-like structures in the intersection area, the cell gap conventionally required is defined. Therefore, it is not necessary to form a columnar projection for performing the process. First wall-like structure 121 and second wall-like structure 1
22 can be formed in substantially the same process as the conventional polymer wall, and therefore does not require the high alignment accuracy required for forming the conventional columnar projection. When the first wall-like structure 121 is used as a black matrix, the manufacturing process can be further simplified. Therefore, the yield does not decrease due to the step of forming the structure for defining the cell gap, the manufacturing process is simplified, and the material cost and the manufacturing cost for maintaining the manufacturing apparatus are reduced.
【0040】さらに、第1壁状構造体121および第2
壁状構造体122は、液晶層150を複数の液晶領域1
51に分割し、液晶領域151内の液晶分子153を軸
対称配向させる作用を有する。すなわち、図3に示した
ように、基板(表示面)から垂直な方向から見ると、液
晶領域151は第1壁状構造体121および第2壁状構
造体122によって規定され、第1壁状構造体121お
よび第2壁状構造体122はそれぞれ液晶領域151を
実質的に包囲する。第1壁状構造体121および第2壁
状構造体122は、例えば、それらを覆うように形成さ
れた垂直配向膜を介して、第1および第2壁状構造体の
頂面およびテーパ状の側面に対して液晶分子が垂直に配
向するように、液晶分子の配向を規制する。その結果、
第1壁状構造体121および第2壁状構造体122によ
って実質的に包囲される液晶領域内の液晶分子は、基板
に垂直な軸を中心に軸対称配向する。Further, the first wall-like structure 121 and the second
The wall-like structure 122 includes a liquid crystal layer 150 formed of a plurality of liquid crystal regions 1.
The liquid crystal is divided into 51, and has an effect of axially symmetrically aligning the liquid crystal molecules 153 in the liquid crystal region 151. That is, as shown in FIG. 3, when viewed from a direction perpendicular to the substrate (display surface), the liquid crystal region 151 is defined by the first wall-shaped structure 121 and the second wall-shaped structure 122, and The structure 121 and the second wall-like structure 122 substantially surround the liquid crystal region 151, respectively. The first wall-like structure 121 and the second wall-like structure 122 are formed, for example, via a vertical alignment film formed so as to cover them, and the top surface of the first and second wall-like structures and the tapered shape. The alignment of the liquid crystal molecules is regulated so that the liquid crystal molecules are aligned perpendicular to the side surface. as a result,
The liquid crystal molecules in the liquid crystal region substantially surrounded by the first wall-like structure 121 and the second wall-like structure 122 are oriented axially symmetric about an axis perpendicular to the substrate.
【0041】さらに、液晶領域151のそれぞれが、同
じ高さの壁状構造体によって実質的に包囲されるような
構造にすると、液晶領域内の液晶分子に対する壁状構造
体からの配向規制力の影響が均一になるので、それぞれ
の液晶領域内の液晶分子の軸対称配向が安定する。その
結果、高品位の表示が可能となるので、第1壁状構造体
と第2壁状構造体の高さを等しくすることが好ましい。Further, when each of the liquid crystal regions 151 is structured so as to be substantially surrounded by the wall structures having the same height, the liquid crystal molecules in the liquid crystal regions have an alignment regulating force from the wall structures. Since the influence is uniform, the axially symmetric alignment of the liquid crystal molecules in each liquid crystal region is stabilized. As a result, high-quality display can be performed. Therefore, it is preferable that the first wall-shaped structure and the second wall-shaped structure have the same height.
【0042】また、液晶材料の注入速度の観点から、複
数の第2壁状構造体を、第1壁状構造体と直交する方向
に延びるストライプ状(個々の第2壁状構造体は短冊
状)に形成することが好ましい。例えば、図4に示した
構成(比較例)ように、第1壁状構造体121の頂面上
をすべて第2壁状構造体122で覆うような構造127
にすると、液晶注入時に第1壁状構造体121の伸長方
向に平行な方向にしか液晶材料が移動できず、液晶材料
を注入するための抵抗が大きい。従って、液晶材料の注
入に要する時間が非常に長くなり、液晶表示装置の製造
スループットが低下する。従って、短冊状の第2壁状構
造体をストライプ状に、第1壁状構造体と直交するよう
に形成することが好ましい。Further, from the viewpoint of the injection speed of the liquid crystal material, the plurality of second wall-shaped structures are formed in a stripe shape extending in a direction perpendicular to the first wall-shaped structures (each second wall-shaped structure is a strip shape). ) Is preferable. For example, as shown in FIG. 4 (comparative example), a structure 127 in which the top surface of the first wall-shaped structure 121 is entirely covered with the second wall-shaped structure 122.
In this case, the liquid crystal material can move only in a direction parallel to the direction in which the first wall-shaped structure 121 extends when the liquid crystal is injected, and the resistance for injecting the liquid crystal material is large. Therefore, the time required for injecting the liquid crystal material becomes very long, and the manufacturing throughput of the liquid crystal display device is reduced. Therefore, it is preferable to form the strip-shaped second wall-shaped structure in a stripe shape so as to be orthogonal to the first wall-shaped structure.
【0043】各着色層131、132および133の幅
方向の端部は、台形の断面形状を有する第1壁状構造体
121の頂面上に位置するように形成されている。さら
に、第1壁状構造体121上において、着色樹脂層13
1、132、および133それぞれの間に隙間134が
形成されている。このように形成することによって、着
色層を形成する工程において要求される位置合わせ精度
を低くすることができる。隙間134は、ブラックマト
リクスとして機能する第1壁状構造体121上に形成さ
れているので、表示品質を低下することはない。なお、
隙間134の位置は、液晶領域151内の液晶分子の軸
対称配向を安定させて視角特性を高めるために、第1壁
状構造体の頂面上にあることが好ましい。隙間134が
第1壁状構造体の頂面上に無いときは、液晶分子が第1
壁状構造体および第2壁状構造体から受ける配向規制力
に差が生じてしまう。The widthwise ends of the colored layers 131, 132 and 133 are formed so as to be located on the top surface of the first wall-like structure 121 having a trapezoidal cross section. Further, on the first wall-like structure 121, the colored resin layer 13
A gap 134 is formed between each of 1, 132 and 133. By forming in this manner, the positioning accuracy required in the step of forming the colored layer can be reduced. Since the gap 134 is formed on the first wall-like structure 121 functioning as a black matrix, the display quality does not deteriorate. In addition,
The position of the gap 134 is preferably on the top surface of the first wall-shaped structure in order to stabilize the axially symmetric alignment of the liquid crystal molecules in the liquid crystal region 151 and enhance the viewing angle characteristics. When the gap 134 is not on the top surface of the first wall-like structure, the liquid crystal molecules
A difference occurs in the alignment regulating force received from the wall-shaped structure and the second wall-shaped structure.
【0044】第2壁状構造体122を透光機能を有する
材料を用いて形成することによって、第2壁状構造体1
22上の液晶層を表示に寄与させることが可能になり、
液晶表示装置の開口率を増大することができる。従っ
て、明るい表示が可能で、かつ、低い製造コストで製造
される液晶表示装置を提供することができるので好まし
い。By forming the second wall-like structure 122 using a material having a light transmitting function, the second wall-like structure 1 is formed.
22 can contribute to the display,
The aperture ratio of the liquid crystal display device can be increased. Accordingly, a liquid crystal display device which can display bright images and is manufactured at low manufacturing cost can be provided, which is preferable.
【0045】液晶層150を駆動するための第1透明電
極141および第2透明電極142の構成および駆動方
法には、公知の電極構成および駆動方法を用いることが
できる。例えば、アクティブマトリクス型、または単純
マトリクス型が適用できる。また、プラズマアドレス型
を適用することができる。この場合、第1電極141ま
たは、第2電極142のどちらか一方の電極の代わりに
プラズマ放電チャネルが設けられる。なお、適用する電
極構成および駆動方法によって第1基板と第2基板は入
れ替わっていてもよい。すなわち、第2基板が第2壁状
構造体122を有していてもよい。As the configuration and the driving method of the first transparent electrode 141 and the second transparent electrode 142 for driving the liquid crystal layer 150, a known electrode configuration and a driving method can be used. For example, an active matrix type or a simple matrix type can be applied. Further, a plasma address type can be applied. In this case, a plasma discharge channel is provided instead of one of the first electrode 141 and the second electrode 142. Note that the first substrate and the second substrate may be switched depending on the electrode configuration and the driving method to be applied. That is, the second substrate may have the second wall-shaped structure 122.
【0046】本実施形態の液晶表示装置100の製造方
法を以下に具体的に説明する。The method for manufacturing the liquid crystal display device 100 of the present embodiment will be specifically described below.
【0047】まず、第1基板101を例えば次のように
して作製する。ガラス基板などの第1透明基板111上
に感光性の黒色樹脂(例えば、新日鐵化学製のV259
BKIS)をスピンコート法にて塗布する。所定のスト
ライプパターンを有するマスクを用いて、ブラックマト
リクス(BM)121をフォトリソグラフィ法にてパタ
ーニング形成する。例えば、焼成後のブラックマトリク
ス121の高さは3.0μm、幅は40μm、隣接する
ブラックマトリクス間の距離は162μmとなるように
する。First, the first substrate 101 is manufactured, for example, as follows. A photosensitive black resin (for example, V259 manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) is formed on a first transparent substrate 111 such as a glass substrate.
BKIS) is applied by a spin coating method. Using a mask having a predetermined stripe pattern, a black matrix (BM) 121 is patterned by photolithography. For example, the height of the fired black matrix 121 is 3.0 μm, the width is 40 μm, and the distance between adjacent black matrices is 162 μm.
【0048】ブラックマトリクス121を形成した後、
ストライプ状の着色樹脂層131、132、および13
3を常法に従って形成する。例えば、焼成後の各着色樹
脂層131、132、および133の厚さは1.2μ
m、幅は190μmとなるようにする。これにより、各
着色樹脂層131、132、および133が、ブラック
マトリクス121と重なって形成される。各着色樹脂層
131、132、および133それぞれがブラックマト
リクス121と重なる部分の幅は片側で14μmとな
る。After forming the black matrix 121,
Striped colored resin layers 131, 132, and 13
3 is formed in a conventional manner. For example, the thickness of each of the colored resin layers 131, 132, and 133 after firing is 1.2 μm.
m and the width are set to 190 μm. Thereby, the colored resin layers 131, 132, and 133 are formed so as to overlap the black matrix 121. The width of a portion where each of the colored resin layers 131, 132, and 133 overlaps the black matrix 121 is 14 μm on one side.
【0049】その後、得られた第1透明基板111上全
面に、例えば、ITO膜をスパッタ法にて150nm成
膜し、パターニングを行って第1透明電極141を形成
する。例えば、第2壁状構造体122の高さは3.0μ
m、幅は30μmとなるようにする。得られた基板の表
面全体に、配向膜材料(例えば、日本合成ゴム社製のポ
リイミド樹脂:JALS−204)をスピンコートして
垂直配向膜(不図示)を形成し、第1基板101を得
る。Thereafter, an ITO film, for example, is formed to a thickness of 150 nm on the entire surface of the obtained first transparent substrate 111 by a sputtering method, and is patterned to form a first transparent electrode 141. For example, the height of the second wall-like structure 122 is 3.0 μm.
m and the width are 30 μm. A vertical alignment film (not shown) is formed by spin-coating an alignment film material (for example, JALS-204, a polyimide resin manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) on the entire surface of the obtained substrate to obtain a first substrate 101. .
【0050】一方、第2基板102は、例えば次のよう
にして作製される。ガラス基板などの第2透明基板11
2上にITO膜を成膜し、これをパターニングして、例
えば、厚さ150nmの第2透明電極142を形成す
る。さらにその上に配向膜材料(例えば、日本合成ゴム
社製のポリイミド樹脂:JALS−204)をスピンコ
ートし、垂直配向膜(不図示)を形成する。On the other hand, the second substrate 102 is manufactured, for example, as follows. Second transparent substrate 11 such as a glass substrate
2, an ITO film is formed and patterned to form a second transparent electrode 142 having a thickness of, for example, 150 nm. Further, a vertical alignment film (not shown) is formed thereon by spin-coating an alignment film material (for example, JALS-204, a polyimide resin manufactured by Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.).
【0051】このようにして作製された第1基板101
と第2基板102とを接合する。セルギャップは、第1
壁状構造体121と第2壁状構造体122との交差領域
125において規定され、本実施形態では、交差領域1
25の高さは第1壁状構造体121の高さ3.0μmと
第2壁状構造体の高さ3.0μmとの和、すなわち6.
0μmとなる。接合された第1基板101と第2基板1
02との間隙に、n型液晶材料(Δε=−4.0、Δn
=0.08、セルギャップ6.0μmで90度ツイスト
となるようカイラル剤を添加した)を注入し、液晶層1
50を形成する。液晶材料の注入は十分に短い時間で行
うことができる。The first substrate 101 thus manufactured
And the second substrate 102 are joined. The cell gap is the first
It is defined in the intersection region 125 between the wall-like structure 121 and the second wall-like structure 122, and in the present embodiment, the intersection region 1
The height of 25 is the sum of the height of 3.0 μm of the first wall-like structure 121 and the height of 3.0 μm of the second wall-like structure, that is, 6.
0 μm. First substrate 101 and second substrate 1 joined together
02, an n-type liquid crystal material (Δε = −4.0, Δn
= 0.08, a cell gap of 6.0 µm and a chiral agent added so as to give a 90 degree twist), and the liquid crystal layer 1
Form 50. The injection of the liquid crystal material can be performed in a sufficiently short time.
【0052】この液晶層150の液晶領域内の液晶分子
の軸対称配向の中心軸を安定化するために、液晶層15
0に4.0Vの電圧を印加する。電圧印加直後は、複数
の中心軸が形成されたが、電圧を印加し続けると各液晶
領域151毎に中心軸が1つになり、1つの軸対称配向
領域(モノドメイン)が形成される。第1基板および第
2基板の液晶層150の反対側に偏光板をクロスニコル
状態になるように配置し、液晶表示装置100が完成さ
れる。In order to stabilize the central axis of the axially symmetric alignment of the liquid crystal molecules in the liquid crystal region of the liquid crystal layer 150, the liquid crystal layer 15
A voltage of 4.0 V is applied to 0. Immediately after the application of the voltage, a plurality of central axes are formed. However, when the voltage is continuously applied, one central axis is provided for each liquid crystal region 151, and one axially symmetric alignment region (monodomain) is formed. A polarizing plate is arranged on the first substrate and the second substrate on the side opposite to the liquid crystal layer 150 so as to be in a crossed Nicols state, and the liquid crystal display device 100 is completed.
【0053】このようにして得られた液晶表示装置10
0は、広い視野角特性を有し、セルギャップのばらつき
も無く、高品位の表示を行うことがでる。The thus obtained liquid crystal display device 10
No. 0 has a wide viewing angle characteristic, does not vary the cell gap, and can perform high-quality display.
【0054】本実施形態の液晶表示装置100は上記の
例に限られない。第1壁状構造体121および第2壁状
構造体122の高さはそれぞれ、好ましくは約0.5〜
4μmであり、より好ましくは約2〜3μmである。現
在の液晶材料における応答速度、視角特性、注入速度の
観点から4〜6μm程度のセルギャップが最も好まし
く、典型的には第1壁状構造体121および第2壁状構
造体122の高さの和がセルギャップを規定するので、
壁状構造体それぞれの高さは約2〜3μmであることが
最も好ましい。第1壁状構造体121および第2壁状構
造体122の幅は、表示パネルサイズによるが、それぞ
れ、約5〜80μmが好ましい。一般に、壁状構造体の
幅は狭い方が好ましいが、加工精度の観点から5μm以
上が実用的である。また、壁状構造体の側面がテーパ状
に形成されることを考慮して15〜60μm程度がより
好ましい。第1壁状構造体121をブラックマトリクス
として機能させる場合には、上述したような黒色樹脂を
用いることが好ましいが、クロム等を用いてブラックマ
トリクスを別途形成し、透明樹脂を用いて第1壁状構造
体121を形成してもよい。第2壁状構造体122の材
料として、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、およびポリイ
ミド樹脂等が挙げられる。特に、透光性および加工のし
やすさ等の観点から、アクリル樹脂が好ましい。The liquid crystal display device 100 of the present embodiment is not limited to the above example. The height of each of the first wall-like structure 121 and the second wall-like structure 122 is preferably about 0.5 to
It is 4 μm, and more preferably about 2-3 μm. A cell gap of about 4 to 6 μm is most preferable from the viewpoint of the response speed, viewing angle characteristics, and injection speed of the current liquid crystal material. Typically, the height of the first wall-like structure 121 and the second wall-like structure 122 Since the sum defines the cell gap,
Most preferably, the height of each of the wall structures is about 2-3 μm. The width of the first wall-like structure 121 and the second wall-like structure 122 depends on the size of the display panel, but is preferably about 5 to 80 μm, respectively. Generally, it is preferable that the width of the wall-shaped structure is narrow, but from the viewpoint of processing accuracy, it is practically 5 μm or more. Further, in consideration of the fact that the side surface of the wall-shaped structure is formed in a tapered shape, the thickness is more preferably about 15 to 60 μm. When the first wall-like structure 121 functions as a black matrix, it is preferable to use the above-described black resin. However, a black matrix is separately formed using chromium or the like, and the first wall is formed using a transparent resin. The structure 121 may be formed. Examples of the material of the second wall-like structure 122 include an acrylic resin, an epoxy resin, and a polyimide resin. In particular, an acrylic resin is preferable from the viewpoints of translucency and ease of processing.
【0055】本実施形態の液晶表示装置100の動作を
図5(a)〜(d)を参照しながら説明する。液晶領域
151に電圧を印加していない状態においては、図5
(a)に示したように、液晶分子153は、基板101
及び102の液晶層側に形成された垂直配向膜(不図
示)の配向規制力によって、基板面に垂直に配向する。
この状態をクロスニコル状態の偏光顕微鏡で観察する
と、図5(b)に示す様に暗視野となる(ノーマリーブ
ラック状態)。液晶領域151に中間調表示の電圧を印
加すると、負の誘電異方性を有する液晶分子153に、
分子の長軸を電界の方向に対して垂直に配向させる力が
働くので、図5(c)に示したように基板面に垂直な方
向から傾く(中間調表示状態)。このとき、複数の第1
壁状構造体および複数の第2壁状構造体の作用によっ
て、液晶領域151内の液晶分子153は、図中の破線
で示した中心軸155を中心に、軸対称配向する。この
状態をクロスニコル状態の偏光顕微鏡で観察すると図5
(d)に示したように、偏光軸に沿った方向に消光模様
が観察される。The operation of the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In a state where no voltage is applied to the liquid crystal region 151, FIG.
As shown in (a), the liquid crystal molecules 153 are
And 102, the liquid crystal layer is vertically aligned with the substrate surface by the alignment control force of the vertical alignment film (not shown) formed on the liquid crystal layer side.
When this state is observed with a crossed Nicol state polarizing microscope, a dark field is obtained as shown in FIG. 5B (normally black state). When a voltage for halftone display is applied to the liquid crystal region 151, the liquid crystal molecules 153 having negative dielectric anisotropy
Since a force acts to orient the long axis of the molecule perpendicular to the direction of the electric field, the molecule tilts from the direction perpendicular to the substrate surface as shown in FIG. 5C (halftone display state). At this time, a plurality of first
By the action of the wall-shaped structure and the plurality of second wall-shaped structures, the liquid crystal molecules 153 in the liquid crystal region 151 are axially symmetrically arranged around a central axis 155 indicated by a broken line in the drawing. When this state is observed with a polarizing microscope in a crossed Nicols state, FIG.
As shown in (d), an extinction pattern is observed in the direction along the polarization axis.
【0056】本明細書において、軸対称配向とは、同心
円状(tangential)や放射状を含む。さら
に、例えば、図6に示した渦巻き状配向も含む。この渦
巻き状配向は、液晶材料にカイラル剤を添加してツイス
ト配向力を与えることによって得られる。液晶領域15
1の上部151Tおよび下部151Bでは、図6(b)
に示したように渦巻き状に配向し、中央付近151Mで
は同心円状に配向しており、液晶層の厚さ方向に対して
ツイスト配向している。軸対称配向の中心軸は、一般に
基板の法線方向にほぼ一致する。In the present specification, the term “axially symmetric orientation” includes concentric (tangential) and radial shapes. Furthermore, for example, the spiral orientation shown in FIG. 6 is also included. This spiral alignment can be obtained by adding a chiral agent to the liquid crystal material to give a twist alignment force. Liquid crystal area 15
1B in the upper part 151T and the lower part 151B of FIG.
As shown in (1), the liquid crystal layer is spirally oriented, concentrically oriented at 151M near the center, and twisted with respect to the thickness direction of the liquid crystal layer. The central axis of the axisymmetric orientation generally coincides substantially with the normal direction of the substrate.
【0057】液晶分子が軸対称配向することによって、
視角特性を改善することができる。液晶分子が軸対称配
向すると、液晶分子の屈折率異方性が全方位角方向にお
いて平均化されるので、従来のTNモードの液晶表示装
置の中間調表示状態において見られた、視角特性が方位
角方向によって大きく異なるという問題が無い。また、
水平配向膜と正の誘電異方性を有する液晶材料を用いれ
ば電圧無印加状態においても軸対称配向が得られる。少
なくとも電圧を印加した状態で、軸対称配向する構成で
あれば、広視野角特性が得られる。When the liquid crystal molecules are axially symmetrically aligned,
The viewing angle characteristics can be improved. When the liquid crystal molecules are axially symmetrically aligned, the refractive index anisotropy of the liquid crystal molecules is averaged in all azimuthal directions, so that the viewing angle characteristic seen in the halftone display state of the conventional TN mode liquid crystal display device is azimuthal. There is no problem that the angle differs greatly depending on the angular direction. Also,
If a horizontal alignment film and a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy are used, an axially symmetric alignment can be obtained even when no voltage is applied. At least a wide viewing angle characteristic can be obtained if the structure is configured to be axially symmetrical with a voltage applied.
【0058】[0058]
【発明の効果】本発明による液晶表示装置は、一方の基
板の液晶層側に形成された第1壁状構造体と第2壁状構
造体とを有し、これらが互いに交差する交差領域におい
て、第2壁状構造体は第1壁状構造体の上に形成されて
おり、液晶表示装置の液晶層の厚さ(セルギャップ)
は、交差領域において規定される。従って、液晶表示装
置のセルギャップを規定するために、第1壁状構造体お
よび第2壁状構造体以外の構造体を形成する必要が無
く、絵素領域外に、十分な密度で、比較的簡便なプロセ
スでスペーサを形成することができる。従って、本発明
によると、表示品質の高い液晶表示装置を従来よりも簡
便なプロセスで製造でき、液晶表示装置の製造コストを
削減することができる。The liquid crystal display device according to the present invention has a first wall-shaped structure and a second wall-shaped structure formed on the liquid crystal layer side of one of the substrates. , The second wall-shaped structure is formed on the first wall-shaped structure, and the thickness (cell gap) of the liquid crystal layer of the liquid crystal display device
Is defined in the intersection area. Therefore, it is not necessary to form a structure other than the first wall-shaped structure and the second wall-shaped structure in order to define the cell gap of the liquid crystal display device. The spacer can be formed by a simple and convenient process. Therefore, according to the present invention, a liquid crystal display device with high display quality can be manufactured by a simpler process than before, and the manufacturing cost of the liquid crystal display device can be reduced.
【0059】また、第1壁状構造体をブラックマトリク
スとして機能させることによって、液晶表示装置の製造
プロセスをさらに簡略化することができる。さらに、第
1および第2壁状構造体を従来のASMモードの高分子
壁としても機能させることによって、ASMモードの液
晶表示装置を従来よりも簡便なプロセスで製造すること
ができる。Further, by making the first wall-like structure function as a black matrix, the manufacturing process of the liquid crystal display device can be further simplified. Further, by making the first and second wall-like structures also function as conventional ASM mode polymer walls, an ASM mode liquid crystal display device can be manufactured by a simpler process than before.
【図1】本発明の実施形態による液晶表示装置の断面の
模式図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
【図2】本実施形態の液晶表示装置の第1基板側の模式
的な斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view of a first substrate side of the liquid crystal display device of the present embodiment.
【図3】本実施形態の液晶表示装置の第1基板側の模式
的な上面図である。FIG. 3 is a schematic top view on the first substrate side of the liquid crystal display device of the present embodiment.
【図4】本発明の作用を説明するための比較例の壁状構
造体を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a wall-like structure of a comparative example for explaining the operation of the present invention.
【図5】ASMモードの液晶表示装置の動作を説明する
模式図である。(a)と(b)は電圧無印加時、(c)
と(d)は電圧印加時をそれぞれ示す。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the operation of the ASM mode liquid crystal display device. (A) and (b), when no voltage is applied, (c)
And (d) show the time of voltage application.
【図6】液晶領域内の液晶分子の軸対称配向状態を表す
模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an axially symmetric alignment state of liquid crystal molecules in a liquid crystal region.
【図7】従来のASMモードの液晶表示装置の製造方法
を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a method for manufacturing a conventional ASM mode liquid crystal display device.
【図8】従来のカラーフィルタ基板の断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a conventional color filter substrate.
100 液晶表示装置 101 第1基板 102 第2基板 111 第1透明基板 112 第2透明基板 121 第1壁状構造体(ブラックマトリクス) 122 第2壁状構造体 131、132、133 着色樹脂層 141 第1透明電極 142 第2透明電極 150 液晶層 151 液晶領域 153 液晶分子 155 対称軸(中心軸) Reference Signs List 100 liquid crystal display device 101 first substrate 102 second substrate 111 first transparent substrate 112 second transparent substrate 121 first wall-like structure (black matrix) 122 second wall-like structure 131, 132, 133 colored resin layer 141 1 transparent electrode 142 second transparent electrode 150 liquid crystal layer 151 liquid crystal region 153 liquid crystal molecule 155 symmetry axis (center axis)
Claims (5)
と前記第2基板との間に挟持された液晶層とを有し、 前記第1基板は、前記液晶側の表面上に、複数の壁状構
造体を有し、 前記複数の壁状構造体は、第1方向に延びる複数の第1
壁状構造体と前記第1方向と交差する第2方向に延びる
複数の第2壁状構造体とを有し、 前記複数の第2壁状構造体は、前記複数の第1壁状構造
体と交差する交差領域において前記複数の第1壁状構造
体の上に形成され、 前記交差領域において、前記液晶層の厚さが規定され
る、液晶表示装置。1. A liquid crystal device comprising: a first substrate; a second substrate; and a liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate. A plurality of wall-like structures, wherein the plurality of wall-like structures extend in a first direction.
It has a wall-like structure and a plurality of second wall-like structures extending in a second direction intersecting with the first direction, wherein the plurality of second wall-like structures are the plurality of first wall-like structures. A liquid crystal display device formed on the plurality of first wall-shaped structures in an intersecting region intersecting with the first wall-shaped structure, wherein the thickness of the liquid crystal layer is defined in the intersecting region.
体と前記複数の第2壁状構造体とによって複数の液晶領
域に分割され、前記複数の液晶領域内の液晶分子は、前
記第1基板の表面に垂直な軸を中心に軸対称配向してい
る、請求項1に記載の液晶表示装置。2. The liquid crystal layer is divided into a plurality of liquid crystal regions by the plurality of first wall structures and the plurality of second wall structures, and liquid crystal molecules in the plurality of liquid crystal regions are: The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device is oriented axially symmetric about an axis perpendicular to the surface of the first substrate.
を有する、請求項1または2に記載の液晶表示装置。3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the plurality of first wall structures have a light blocking function.
を有する、請求項1から3のいずれかに記載の液晶表示
装置。4. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein said plurality of second wall-shaped structures have a light transmitting function.
第2壁状構造体の高さが等しい、請求項1から4のいず
れかに記載の液晶表示装置。5. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the plurality of first wall-like structures and the plurality of second wall-like structures have the same height.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27925099A JP2001100219A (en) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Liquid crystal display device |
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JP27925099A Pending JP2001100219A (en) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Liquid crystal display device |
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Country | Link |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1999
- 1999-09-30 JP JP27925099A patent/JP2001100219A/en active Pending
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