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JP2006113478A - Liquid crystal display device and its manufacturing method - Google Patents

Liquid crystal display device and its manufacturing method Download PDF

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JP2006113478A
JP2006113478A JP2004303185A JP2004303185A JP2006113478A JP 2006113478 A JP2006113478 A JP 2006113478A JP 2004303185 A JP2004303185 A JP 2004303185A JP 2004303185 A JP2004303185 A JP 2004303185A JP 2006113478 A JP2006113478 A JP 2006113478A
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JP
Japan
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liquid crystal
alignment film
voltage
display device
black
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Pending
Application number
JP2004303185A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Ogawa
慎司 小川
Hirobumi Wakemoto
博文 分元
Kenji Nakao
健次 中尾
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Japan Display Central Inc
Original Assignee
Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP2004303185A priority Critical patent/JP2006113478A/en
Publication of JP2006113478A publication Critical patent/JP2006113478A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device having excellent viewing field angle characteristics and display quality, and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: The liquid crystal display device has a liquid crystal panel 1 having a liquid crystal layer 30 held between an alignment layer 14 covering the surface of pixel electrodes 13 and an alignment layer 23 covering the surface of a counter electrode 22, wherein a voltage for black display to be applied between the pixel electrode and the counter electrode to display a black image is shifted to a lower level with decrease in the thickness of the alignment layers 14, 23, and the voltage for black display is shifted to a higher level with decrease in pretilt angles of the alignment layers 14, 23. The alignment layers 14, 23 are formed of an alignment layer material having such characteristics that the pretilt angle of the film decreases with decrease in the film thickness so as to compensate the shift amount in the voltage for black display depending on changes in the film thickness. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、液晶表示装置及びその製造方法に係り、特に、広視野角及び高速応答の実現が可能なOCB(Optically Compensated Bend)技術を用いた液晶表示装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a liquid crystal display device using an OCB (Optically Compensated Bend) technology capable of realizing a wide viewing angle and a high-speed response and a manufacturing method thereof.

液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、各種分野に適用されている。   Liquid crystal display devices are applied to various fields by taking advantage of features such as light weight, thinness, and low power consumption.

現在、市場で広く利用されているツイステッド・ネマチック(TN)型液晶表示装置は、光学的に正の屈折率異方性を有する液晶分子が一対の基板間で略90°捩れ配列されて構成されており、その捩れ配列を制御することにより液晶層に入射した光の旋光性を調節している。このTN型液晶表示装置は、比較的、容易に製造できるものの、その視野角は狭く、また応答速度が遅いため、特にTV画像等の動画表示には不都合があった。   Currently, a twisted nematic (TN) type liquid crystal display device widely used in the market is constructed by arranging liquid crystal molecules having optically positive refractive index anisotropy by twisting approximately 90 ° between a pair of substrates. The optical rotation of the light incident on the liquid crystal layer is adjusted by controlling the twisted arrangement. Although this TN type liquid crystal display device can be manufactured relatively easily, its viewing angle is narrow and its response speed is slow, so that it is inconvenient for displaying moving images such as TV images.

一方、視野角及び応答速度を改善可能な液晶表示装置として、OCB型液晶表示装置が注目されている。OCB型液晶表示装置は、一対の基板間にベンド配列させた液晶分子を有する液晶層が挟持されてなるものである。このOCB型液晶表示装置は、TN型液晶表示装置に比して応答速度が改善され、さらに液晶分子の配列状態により液晶層を通過する光の複屈折の影響を光学的に自己補償できるため視野角が広いという利点がある。   On the other hand, OCB type liquid crystal display devices are attracting attention as liquid crystal display devices capable of improving the viewing angle and response speed. In the OCB type liquid crystal display device, a liquid crystal layer having liquid crystal molecules arranged in a bend between a pair of substrates is sandwiched. This OCB type liquid crystal display device has an improved response speed as compared with the TN type liquid crystal display device, and can further optically self-compensate the influence of birefringence of light passing through the liquid crystal layer depending on the alignment state of the liquid crystal molecules. There is an advantage that the corner is wide.

このようなOCB型液晶表示装置を用いて画像を表示する場合、複屈折性を制御し偏光板との組み合わせによって、例えば高電圧印加時に光を遮断して黒画像を表示し、低電圧印加時に光を透過して白画面を表示することが考えられる。
特開平7−84254号公報
When an image is displayed using such an OCB type liquid crystal display device, the birefringence is controlled and combined with a polarizing plate, for example, a black image is displayed by blocking light when a high voltage is applied, and when a low voltage is applied. It is conceivable to display a white screen through light.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-84254

液晶表示装置においては、液晶層は、配向膜を介して一対の電極間に挟持されている。配向膜は、配向膜材料を塗布した後に、必要に応じて配向処理(ラビング処理)することによって形成される。このような配向膜は、塗布時において配向膜材料の供給不足などに起因した塗布ムラや異物の混入などにより、局所的に設定値より薄く形成される場合がある。   In a liquid crystal display device, a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of electrodes via an alignment film. The alignment film is formed by applying an alignment film material and then performing an alignment process (rubbing process) as necessary. Such an alignment film may be locally formed to be thinner than a set value due to coating unevenness due to insufficient supply of the alignment film material at the time of application or contamination of foreign matter.

例えば、黒画像を表示する場合、一対の電極間に黒画像を表示するのに必要な黒電圧が印加されるが、配向膜が設定値の膜厚の領域と設定値より薄い膜厚の領域とでは、液晶層への印加電圧が異なる。すなわち、設定値より薄い膜厚の領域では、液晶層に対して本来印加すべき電圧より高い電圧が印加されることになる。特に、OCB型液晶表示装置のように、比較的高い誘電率を有する液晶材料により液晶層を形成した構成では、配向膜の膜厚ムラに起因した液晶層への印加電圧のばらつきは顕著となる。このため、均一な黒画像を表示することができず、表示ムラを生ずる。   For example, when displaying a black image, a black voltage necessary to display a black image is applied between a pair of electrodes, but the alignment film is a region having a thickness less than the set value and a region having a thickness smaller than the set value. And the voltage applied to the liquid crystal layer is different. That is, in a region having a film thickness smaller than the set value, a voltage higher than the voltage that should be originally applied to the liquid crystal layer is applied. In particular, in a configuration in which a liquid crystal layer is formed of a liquid crystal material having a relatively high dielectric constant, such as an OCB type liquid crystal display device, variation in applied voltage to the liquid crystal layer due to unevenness in the film thickness of the alignment film becomes significant. . For this reason, a uniform black image cannot be displayed, resulting in display unevenness.

この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、視野角特性及び表示品位に優れた液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a liquid crystal display device excellent in viewing angle characteristics and display quality, and a method for manufacturing the same.

この発明の第1の様態による液晶表示装置は、
一対の電極表面をそれぞれ覆う配向膜を介して液晶層を挟持して構成された液晶パネルを備え、配向膜の膜厚が薄くなるほど黒画像を表示するために一対の電極間に印加すべき黒電圧が低位にシフトし、且つ、配向膜のプレチルト角が小さくなるほど黒電圧が高位にシフトする液晶表示装置であって、
前記配向膜は、その膜厚変化に対する黒電圧のシフト量を相殺するよう、膜厚が薄くなるほどプレチルト角が小さくなる特性を有した配向膜材料によって形成されたことを特徴とする。
A liquid crystal display device according to a first aspect of the present invention provides:
A liquid crystal panel having a liquid crystal layer sandwiched between alignment films covering the surfaces of the pair of electrodes is provided, and the black to be applied between the pair of electrodes to display a black image as the alignment film becomes thinner. A liquid crystal display device in which the black voltage is shifted to a higher level as the voltage is shifted to a lower level and the pretilt angle of the alignment film is reduced.
The alignment film is formed of an alignment film material having a characteristic that the pretilt angle becomes smaller as the film thickness becomes thinner so as to offset the shift amount of the black voltage with respect to the change in film thickness.

この発明の第2の様態による液晶表示装置の製造方法は、
一対の電極表面をそれぞれ覆う配向膜を介して液晶層を挟持して構成された液晶パネルを備え、配向膜の膜厚が薄くなるほど黒画像を表示するために一対の電極間に印加すべき黒電圧が低位にシフトし、且つ、配向膜のプレチルト角が小さくなるほど黒電圧が高位にシフトする液晶表示装置の製造方法であって、
前記配向膜は、その膜厚変化に対する黒電圧のシフト量を相殺するよう、膜厚が薄くなるほどプレチルト角が小さくなる特性を有した材料によって形成されたことを特徴とする液晶表示装置。
A method of manufacturing a liquid crystal display device according to the second aspect of the present invention includes:
A liquid crystal panel having a liquid crystal layer sandwiched between alignment films covering the surfaces of the pair of electrodes is provided, and the black to be applied between the pair of electrodes to display a black image as the alignment film becomes thinner. A method of manufacturing a liquid crystal display device in which the voltage is shifted to a lower level and the black voltage is shifted to a higher level as the pretilt angle of the alignment film decreases.
The liquid crystal display device, wherein the alignment film is formed of a material having a characteristic that the pretilt angle is reduced as the film thickness is reduced so as to cancel out the shift amount of the black voltage with respect to the change in film thickness.

膜厚が薄くなるほどプレチルト角が小さくなる特性を有した配向膜材料を用意する工程と、
前記配向膜材料の膜厚に対するプレチルト角の関係に基づいて、配向膜の膜厚の設定値からの変化量に対する黒電圧のシフト量を相殺するようなプレチルト角変化量が得られるように、膜厚の設定値を決定する工程と、
決定した設定値で配向膜材料を塗布する工程と、
塗布した配向膜材料に対して配向処理を施す工程と、
を備えたことを特徴とする。
A step of preparing an alignment film material having a characteristic that the pretilt angle decreases as the film thickness decreases;
Based on the relationship of the pretilt angle with respect to the film thickness of the alignment film material, the pretilt angle change amount can be obtained so as to cancel the black voltage shift amount with respect to the change amount from the set value of the alignment film thickness. Determining a set value for the thickness;
Applying alignment film material with the determined setting value; and
Applying alignment treatment to the applied alignment film material;
It is provided with.

この発明によれば、視野角特性及び表示品位に優れた液晶表示装置及びその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display device excellent in viewing angle characteristics and display quality and a method for manufacturing the same.

以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置及びその製造方法について図面を参照して説明する。この実施の形態では、液晶表示装置として、特に、OCB(Optically Compensated Bend)モード方式による液晶表示装置を例に説明する。   A liquid crystal display device and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, a liquid crystal display device using an OCB (Optically Compensated Bend) mode method will be described as an example of the liquid crystal display device.

図1に示すように、OCB型液晶表示装置は、一対の基板すなわちアレイ基板10と対向基板20との間に液晶層30を挟持して構成された液晶パネル1を備えている。この液晶パネル1は、例えば透過型であり、アレイ基板10側に配置された図示しないバックライトユニットからのバックライト光を対向基板20側に透過可能に構成されている。また、この液晶パネル1は、実質的に画像を表示する有効表示部2を備えている。この有効表示部2は、マトリクス状に配置された表示画素PXによって構成されている。   As shown in FIG. 1, the OCB type liquid crystal display device includes a liquid crystal panel 1 configured by sandwiching a liquid crystal layer 30 between a pair of substrates, that is, an array substrate 10 and a counter substrate 20. The liquid crystal panel 1 is, for example, a transmission type, and is configured to be able to transmit backlight light from a backlight unit (not shown) arranged on the array substrate 10 side to the counter substrate 20 side. Further, the liquid crystal panel 1 includes an effective display unit 2 that substantially displays an image. The effective display unit 2 is composed of display pixels PX arranged in a matrix.

アレイ基板10は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板11を用いて形成されている。このアレイ基板10は、絶縁基板11の一方の主面にスイッチ素子12、画素電極13、配向膜14などを備えている。スイッチ素子12は、各表示画素PXに配置され、TFT(Thin Film Transistor)やMIM(Metal Insulated Metal)などで構成されている。画素電極13は、各表示画素PXに配置され、スイッチ素子12に電気的に接続されている。この画素電極13は、例えばITO(Indium Tin Oxide)などの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。配向膜14は、絶縁基板11の主面全体を覆うように配置され、光透過性を有する材料によって形成されている。   The array substrate 10 is formed using an insulating substrate 11 having optical transparency such as glass. The array substrate 10 includes a switch element 12, a pixel electrode 13, an alignment film 14 and the like on one main surface of an insulating substrate 11. The switch element 12 is disposed in each display pixel PX, and includes a TFT (Thin Film Transistor), a MIM (Metal Insulated Metal), or the like. The pixel electrode 13 is disposed in each display pixel PX and is electrically connected to the switch element 12. The pixel electrode 13 is formed of a light-transmitting conductive member such as ITO (Indium Tin Oxide). The alignment film 14 is disposed so as to cover the entire main surface of the insulating substrate 11, and is formed of a light transmissive material.

対向基板20は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板21を用いて形成されている。この対向基板20は、絶縁基板21の一方の主面に対向電極22、配向膜23などを備えている。対向電極22は、有効表示部2内において全表示画素に共通に配置され、例えばITOなどの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。配向膜23は、絶縁基板21の主面全体を覆うように配置され、光透過性を有する材料によって形成されている。   The counter substrate 20 is formed using an insulating substrate 21 having optical transparency such as glass. The counter substrate 20 includes a counter electrode 22 and an alignment film 23 on one main surface of an insulating substrate 21. The counter electrode 22 is disposed in common in all the display pixels in the effective display portion 2 and is formed of a conductive member having optical transparency such as ITO. The alignment film 23 is disposed so as to cover the entire main surface of the insulating substrate 21 and is made of a light-transmitting material.

なお、カラー表示タイプの液晶表示装置では、液晶パネル1は、複数色の表示画素、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)の色画素を有している。すなわち、赤色画素は赤色波長の光を透過する赤色カラーフィルタを備え、緑色画素は緑色波長の光を透過する緑色カラーフィルタを備え、青色画素は青色波長の光を透過する青色カラーフィルタを備えている。これらカラーフィルタは、アレイ基板10または対向基板20の主面に配置されている。   In the color display type liquid crystal display device, the liquid crystal panel 1 includes display pixels of a plurality of colors, for example, red (R), green (G), and blue (B) color pixels. That is, the red pixel includes a red color filter that transmits red wavelength light, the green pixel includes a green color filter that transmits green wavelength light, and the blue pixel includes a blue color filter that transmits blue wavelength light. Yes. These color filters are arranged on the main surface of the array substrate 10 or the counter substrate 20.

上述したような構成のアレイ基板10と対向基板20とは、図示しないスペーサを介して互いに所定のギャップを維持した状態で配置され、シール材によって貼り合わせられている。液晶層30は、これらアレイ基板10と対向基板20との間のギャップに封入されている。液晶層30に含まれる液晶分子31は、正の誘電率異方性を有するとともに光学的に正の一軸性を有する材料を選択可能である。特に、OCB型液晶表示装置では、液晶層30は、高い誘電率を有する液晶材料によって形成され、例えば、10以上の誘電率を有する液晶材料によって形成されている。   The array substrate 10 and the counter substrate 20 having the above-described configuration are arranged in a state where a predetermined gap is maintained with a spacer (not shown), and are bonded together by a sealing material. The liquid crystal layer 30 is sealed in the gap between the array substrate 10 and the counter substrate 20. The liquid crystal molecules 31 included in the liquid crystal layer 30 can be selected from materials having positive dielectric anisotropy and optically positive uniaxiality. In particular, in the OCB type liquid crystal display device, the liquid crystal layer 30 is formed of a liquid crystal material having a high dielectric constant, for example, a liquid crystal material having a dielectric constant of 10 or more.

このようなOCB型液晶表示装置は、液晶層30に電圧を印加した所定の表示状態において、図1に示したようにベンド配列した液晶分子31を含む液晶層30のリタデーションを光学的に補償する光学補償素子40を備えている。この光学補償素子40は、液晶パネル1の一方の主面すなわちアレイ基板10側外面に配置された第1補償素子40Aと、液晶パネル1の他方の主面すなわち対向基板20側外面に配置された第2補償素子40Bと、で構成されている。   Such an OCB type liquid crystal display device optically compensates for the retardation of the liquid crystal layer 30 including the liquid crystal molecules 31 bend-aligned as shown in FIG. 1 in a predetermined display state in which a voltage is applied to the liquid crystal layer 30. An optical compensation element 40 is provided. The optical compensation element 40 is arranged on one main surface of the liquid crystal panel 1, that is, the outer surface on the array substrate 10 side, and on the other main surface of the liquid crystal panel 1, that is, the outer surface on the counter substrate 20 side. And the second compensation element 40B.

例えば図2に示すように、第1補償素子40Aは、偏光板41A、及び、位相差板としての機能を有する複数の光学素子42A及び43Aを有している。同様に、第2補償素子40Bは、偏光板41B、及び、位相差板としての機能を有する複数の光学素子42B及び43Bを有している。   For example, as illustrated in FIG. 2, the first compensation element 40A includes a polarizing plate 41A and a plurality of optical elements 42A and 43A having a function as a retardation plate. Similarly, the second compensation element 40B includes a polarizing plate 41B and a plurality of optical elements 42B and 43B that function as retardation plates.

光学素子42A及び42Bは、後に説明するように、主にその厚み方向にリタデーション(位相差)を有する位相差板として機能する。また、光学素子43A及び43Bは、後に説明するように、主にその面内方向にリタデーション(位相差)を有する位相差板として機能する。   The optical elements 42A and 42B mainly function as retardation plates having retardation (phase difference) in the thickness direction, as will be described later. The optical elements 43A and 43B function as retardation plates having retardation (phase difference) mainly in the in-plane direction, as will be described later.

図3に示すように、配向膜14及び23は、パラレル配向処理されている(すなわち図中の矢印Aで示す方向にラビング処理されている)。これにより、液晶分子31の光軸の正射影(液晶配向方向)は、図中矢印Aと平行となる。画像を表示可能な状態、すなわち所定のバイアスを印加した状態では、液晶分子31は、矢印Aで規定される液晶層30の断面内において、図1に示したように、アレイ基板10と対向基板20との間においてベンド配列する。   As shown in FIG. 3, the alignment films 14 and 23 have been subjected to parallel alignment processing (that is, have been rubbed in the direction indicated by the arrow A in the figure). Thereby, the orthogonal projection (liquid crystal alignment direction) of the optical axis of the liquid crystal molecules 31 is parallel to the arrow A in the figure. In a state where an image can be displayed, that is, in a state where a predetermined bias is applied, the liquid crystal molecules 31 are arranged in the cross section of the liquid crystal layer 30 defined by the arrow A as shown in FIG. A bend arrangement between 20 and 20.

このとき、偏光板41Aは、その透過軸が図中の矢印Bで示す方向を向くように配置されている。また、偏光板41Bは、その透過軸が図中の矢印Cで示す方向を向くように配置されている。つまり、偏光板41A及び41Bのそれぞれの透過軸は、液晶配向方向Aに対して45°の角度をなし、しかも、互いに直交する。このように、偏光板の透過軸が互いに直交する配置はクロスニコルと呼ばれ、これら一対の偏光板の間にある物体の複屈折量(リタデーション量)が実効的に0もしくは波長の整数倍であれば光は透過せず、黒画像が表示される。逆に、一対の偏光板の間にある物体の複屈折量(リタデーション量)が波長λの入射光に対して実効的にλ/2であれば光は透過し、白画像(もしくはカラー画像)が表示される。   At this time, the polarizing plate 41A is arranged so that its transmission axis faces the direction indicated by the arrow B in the drawing. Further, the polarizing plate 41B is arranged so that the transmission axis thereof faces the direction indicated by the arrow C in the drawing. That is, the transmission axes of the polarizing plates 41A and 41B form an angle of 45 ° with respect to the liquid crystal alignment direction A, and are orthogonal to each other. Thus, the arrangement in which the transmission axes of the polarizing plates are orthogonal to each other is called crossed Nicol, and the birefringence amount (retardation amount) of the object between the pair of polarizing plates is effectively 0 or an integral multiple of the wavelength. Light is not transmitted and a black image is displayed. Conversely, if the birefringence amount (retardation amount) of the object between the pair of polarizing plates is effectively λ / 2 with respect to the incident light having the wavelength λ, the light is transmitted and a white image (or color image) is displayed. Is done.

光学素子43A及び43Bは、ある特定の電圧印加状態(例えば高電圧を印加して黒画像を表示する状態)で、画面を正面方向から観察した時に影響する液晶層30のリタデーションの影響を補償するようなリタデーション量を有している。すなわち、OCB型液晶表示装置では、ベンド配列した液晶分子に対して高い電圧を印加しても、すべての液晶分子が基板の法線方向に沿って配列せず、液晶層のリタデーションが完全にはゼロにならない。   The optical elements 43A and 43B compensate for the influence of retardation of the liquid crystal layer 30 that is affected when the screen is observed from the front direction in a specific voltage application state (for example, a state where a high voltage is applied to display a black image). It has such retardation amount. That is, in the OCB type liquid crystal display device, even when a high voltage is applied to the bend-aligned liquid crystal molecules, all the liquid crystal molecules are not aligned along the normal direction of the substrate, and the retardation of the liquid crystal layer is completely It will not be zero.

そこで、光学素子43A及び43Bの光軸は、液晶層30においてリタデーションを発生する方向すなわち液晶配向方向(液晶分子を正射影したときの光軸方向)Aに直交する方向Dに平行に設定しており、光学素子43A及び43Bは、方向Dにリタデーションを有している。これが「面内方向にリタデーションを有する位相差板」43A及び43Bに相当する。なお、ここでは、面内方向とは、面内のX方向及びY方向で規定されるものであるが、液晶層や位相差板などの各光学部材の屈折率を考慮する際には、面内の主屈折率nx及びnyのみを考慮するのではなく、各光学部材を面内に正射影したときの主屈折率nx、ny、nzすべてを考慮したものである。   Therefore, the optical axes of the optical elements 43A and 43B are set in parallel to a direction D perpendicular to the direction in which retardation is generated in the liquid crystal layer 30, that is, the liquid crystal alignment direction (the optical axis direction when the liquid crystal molecules are orthogonally projected). The optical elements 43A and 43B have retardation in the direction D. This corresponds to “retardation plates having retardation in the in-plane direction” 43A and 43B. Here, the in-plane direction is defined by the in-plane X-direction and Y-direction, but when considering the refractive index of each optical member such as a liquid crystal layer or a retardation plate, The main refractive indexes nx, ny, and nz when each optical member is orthogonally projected in the plane are taken into consideration.

これにより、液晶層30が有する面内方向でのリタデーションを補償して、液晶層30と光学素子43A及び43Bとを複合してリタデーション量Δn・dが実効的にゼロになる状態を形成し、画面を正面方向から観察した時に黒画像を表示することが可能となる。なお、Δn=ne−noであり(但し、neを異常光線屈折率及びnoを常光線屈折率とする)、dは光学素子の厚みとする。   Thereby, the retardation in the in-plane direction of the liquid crystal layer 30 is compensated, and the liquid crystal layer 30 and the optical elements 43A and 43B are combined to form a state in which the retardation amount Δn · d is effectively zero. A black image can be displayed when the screen is observed from the front. Note that Δn = ne−no (where ne is an extraordinary ray refractive index and no is an ordinary ray refractive index), and d is the thickness of the optical element.

光学素子42A及び42Bは、液晶分子31とは逆の光学特性(例えば負の一軸性)を有している。すなわち、OCB型液晶表示装置において、黒画像を表示する際には、液晶層30に比較的高い電圧が印加されているため、大多数の液晶分子31は、電界方向に配列する(基板の法線方向に立ち上がる)。液晶分子31は、分子の長軸方向の主屈折率nzが他方向の主屈折率nx及びnyよりも大きい正の一軸性の光学特性を有する分子である。ここでは、液晶分子31について、便宜上、長軸方向(厚み方向)をZ方向とし、これに直交する面内方向をX方向及びY方向とした。   The optical elements 42A and 42B have optical characteristics (for example, negative uniaxiality) opposite to those of the liquid crystal molecules 31. That is, in the OCB type liquid crystal display device, when displaying a black image, since a relatively high voltage is applied to the liquid crystal layer 30, the majority of the liquid crystal molecules 31 are aligned in the electric field direction (method of the substrate). Stand up in the line direction). The liquid crystal molecules 31 are molecules having positive uniaxial optical characteristics in which the main refractive index nz in the major axis direction of the molecule is larger than the main refractive indexes nx and ny in the other direction. Here, for the sake of convenience, the major axis direction (thickness direction) of the liquid crystal molecules 31 is defined as the Z direction, and the in-plane directions perpendicular thereto are defined as the X direction and the Y direction.

液晶分子31が基板の法線方向に立ち上がった状態では、画面を正面方向から観察した場合、主屈折率の分布が等方的である(すなわち面内の主屈折率が等価(nx=ny)である)ため、リタデーションは発生しない。しかしながら、画面を斜め方向から観察した場合、液晶分子31の側面の影響により、長軸方向の主屈折率nzが増大し(nx、ny<nz)、傾斜方向に応じたリタデーションが発生する。このため、液晶層30を通過した光の一部がクロスニコル偏光板41A及び41Bを透過してしまい、明るくなってしまう(つまり、黒画像を表示することができない)。   In a state where the liquid crystal molecules 31 stand up in the normal direction of the substrate, the main refractive index distribution is isotropic when the screen is observed from the front direction (that is, the in-plane main refractive index is equivalent (nx = ny)). Therefore, retardation does not occur. However, when the screen is observed from an oblique direction, the main refractive index nz in the major axis direction increases (nx, ny <nz) due to the influence of the side surface of the liquid crystal molecules 31, and retardation corresponding to the inclination direction occurs. For this reason, part of the light that has passed through the liquid crystal layer 30 is transmitted through the crossed Nicols polarizing plates 41A and 41B and becomes brighter (that is, a black image cannot be displayed).

そこで、光学素子42A及び42Bは、その厚み方向の主屈折率nzが相対的に小さく、面内の主屈折率nx及びnyが相対的に大きく(nx、ny>nz)なるように設定されている。これが「厚み方向にリタデーションを有する位相差板」42A及び42Bに相当する。なお、ここでは、厚み方向とは、面内のX方向及びY方向に加えてこれらに直交するZ方向で規定されるものであり、液晶層や位相差板などの各光学部材の屈折率を考慮する際には、3次元的に主屈折率nx、ny、nzすべてを考慮したものである。   Therefore, the optical elements 42A and 42B are set so that the main refractive index nz in the thickness direction is relatively small and the in-plane main refractive indexes nx and ny are relatively large (nx, ny> nz). Yes. This corresponds to “retardation plates having retardation in the thickness direction” 42A and 42B. Here, the thickness direction is defined by the Z direction orthogonal to these in addition to the in-plane X direction and Y direction, and the refractive index of each optical member such as a liquid crystal layer or a retardation plate is defined. In consideration, all of the main refractive indexes nx, ny, and nz are considered three-dimensionally.

このような光学素子42A及び42Bを組み合わせて用いることにより、これら液晶層30及び光学補償素子40におけるリタデーション量の総和をほぼゼロとすることができる。これにより、液晶層30が有する厚み方向でのリタデーションをキャンセルすることができ、黒画像を表示した状態の画面を斜め方向から観察した場合において、液晶層30でのリタデーションの影響を補償することができる。   By using such optical elements 42A and 42B in combination, the total amount of retardation in the liquid crystal layer 30 and the optical compensation element 40 can be made substantially zero. Thereby, the retardation in the thickness direction of the liquid crystal layer 30 can be canceled, and the influence of the retardation in the liquid crystal layer 30 can be compensated when the screen in a state where the black image is displayed is observed from an oblique direction. it can.

このように、液晶層に比較的高電圧を印加して黒画像を表示した場合、面内方向で発生する液晶層のリタデーションを「面内方向にリタデーションを有する位相差板」で補償するとともに、斜め方向で発生する液晶層のリタデーションを「厚み方向にリタデーションを有する位相差板」で補償することにより、OCB型液晶表示装置において、視野角特性及び表示品位を向上することが可能となる。   In this way, when a relatively high voltage is applied to the liquid crystal layer to display a black image, the retardation of the liquid crystal layer generated in the in-plane direction is compensated with the “retarder having retardation in the in-plane direction”, and By compensating the retardation of the liquid crystal layer generated in the oblique direction with the “retardation plate having retardation in the thickness direction”, viewing angle characteristics and display quality can be improved in the OCB type liquid crystal display device.

ところで、液晶パネル1は、一対の電極すなわち画素電極13及び対向電極22の表面をそれぞれ覆う配向膜14及び23を介して液晶層30を挟持して構成されている。これらの配向膜14及び23に膜厚ムラが生じた場合、表示ムラを生ずる場合がある。以下に、この原理について説明する。   By the way, the liquid crystal panel 1 is configured by sandwiching a liquid crystal layer 30 via alignment films 14 and 23 that respectively cover the surfaces of a pair of electrodes, that is, the pixel electrode 13 and the counter electrode 22. In the case where film thickness unevenness occurs in these alignment films 14 and 23, display unevenness may occur. This principle will be described below.

例えば、黒画像を表示する場合、画素電極13と対向電極22との間に黒画像を表示するのに必要な電圧(以下、黒電圧と称する)を印加する。しかしながら、実際に液晶層30に印加される電圧(以下、液晶印加電圧と称する)は、画素電極13と対向電極22との間に印加される黒電圧とは異なり、配向膜14及び23、及び、液晶層30の容量に依存する。これは、図4に示した等価回路を用いて説明できる。   For example, when displaying a black image, a voltage necessary for displaying a black image (hereinafter referred to as a black voltage) is applied between the pixel electrode 13 and the counter electrode 22. However, the voltage actually applied to the liquid crystal layer 30 (hereinafter referred to as a liquid crystal applied voltage) is different from the black voltage applied between the pixel electrode 13 and the counter electrode 22, and the alignment films 14 and 23, and , Depending on the capacity of the liquid crystal layer 30. This can be explained using the equivalent circuit shown in FIG.

すなわち、画素電極13と対向電極22との間に印加される黒電圧をVとし、液晶層30の液晶印加電圧をVLCとし容量をCLCとし、また、配向膜14の印加電圧をVPI1とし容量をCPI1とし、さらに、配向膜22の印加電圧をVPI2とし容量をCPI2としたとき、VLC=V/(1+CLC/CPI1+CLC/CPI2)の関係が成り立つ。 That is, the black voltage applied between the pixel electrode 13 and the counter electrode 22 is V, the liquid crystal application voltage of the liquid crystal layer 30 is V LC , the capacitance is C LC, and the application voltage of the alignment film 14 is V PI1. and the capacitance as C PI1, further, when the capacity is the voltage applied to the alignment film 22 and the V PI2 was C PI2, relationship V LC = V / (1 + C LC / C PI1 + C LC / C PI2) holds.

このため、例えば、黒電圧Vとして画素電極13と対向電極22との間に5Vの電圧を印加したとしても、実際に液晶層30に印加される液晶印加電圧VLCは、液晶層30の容量CLC、配向膜14の容量CPI1、さらに、配向膜22の容量CPI2に依存し、結果的に5Vより小さくなる。換言すると、配向膜14の容量CPI1、及び、配向膜22の容量CPI2が変化すると、液晶印加電圧VLCが変化する。これは、配向膜14及び22の電界方向に沿った膜厚が変化すると、液晶印加電圧VLCが変化することを意味する。 Therefore, for example, even if a voltage of 5 V is applied between the pixel electrode 13 and the counter electrode 22 as the black voltage V, the liquid crystal applied voltage V LC that is actually applied to the liquid crystal layer 30 is the capacitance of the liquid crystal layer 30. It depends on C LC , the capacitance C PI1 of the alignment film 14, and further the capacitance C PI2 of the alignment film 22, and consequently becomes smaller than 5V. In other words, when the capacitance C PI1 of the alignment film 14 and the capacitance C PI2 of the alignment film 22 change, the liquid crystal applied voltage V LC changes. This means that the liquid crystal applied voltage VLC changes as the film thickness along the electric field direction of the alignment films 14 and 22 changes.

配向膜の膜厚が設定値より薄い領域では、膜厚が設定値の領域と比較して液晶印加電圧が高くなる。また、配向膜の膜厚が設定値より厚い領域では、膜厚が設定値の領域と比較して液晶印加電圧が低くなる。特に、比較的高い誘電率を有する液晶材料により液晶層30を形成した構成では、液晶層30の容量CLCが大きいため、配向膜の膜厚差に起因した液晶印加電圧の差も大きい。 In the region where the film thickness of the alignment film is smaller than the set value, the liquid crystal applied voltage is higher than in the region where the film thickness is the set value. Further, in the region where the film thickness of the alignment film is thicker than the set value, the liquid crystal applied voltage is lower than that in the region where the film thickness is the set value. In particular, in the configuration forming the liquid crystal layer 30 by the liquid crystal material having a relatively high dielectric constant, since the capacitance C LC of the liquid crystal layer 30 is large, larger difference of the liquid crystal application voltage due to the thickness difference of the alignment film.

つまり、一対の基板間に黒電圧を印加した際に、配向膜の膜厚が設定値の領域において液晶層に対して所定の液晶印加電圧が印加されて所定の黒画像が表示されるものとしたとき、配向膜の膜厚が設定値より薄い領域においては、液晶層に対して所定の液晶印加電圧よりも高いレベルの電圧が印加されるため、所定の黒画像を表示することができない。同様に、配向膜の膜厚が設定値より厚い領域においては、液晶層に対して所定の液晶印加電圧よりも低いレベルの電圧が印加されるため、所定の黒画像を表示することができない。したがって、配向膜の膜厚にムラを生じた液晶パネルにおいて、一対の基板間に所定電圧(配向膜の膜厚が設定値であるものとして設定された黒電圧)を印加した場合、表示ムラを生ずることになる。   That is, when a black voltage is applied between a pair of substrates, a predetermined black image is displayed by applying a predetermined liquid crystal applied voltage to the liquid crystal layer in a region where the film thickness of the alignment film is a set value. In this case, in a region where the film thickness of the alignment film is thinner than the set value, a voltage having a level higher than a predetermined liquid crystal application voltage is applied to the liquid crystal layer, so that a predetermined black image cannot be displayed. Similarly, in a region where the film thickness of the alignment film is thicker than the set value, a voltage having a level lower than a predetermined liquid crystal application voltage is applied to the liquid crystal layer, so that a predetermined black image cannot be displayed. Therefore, in a liquid crystal panel in which the film thickness of the alignment film is uneven, when a predetermined voltage (a black voltage set with the film thickness of the alignment film being a set value) is applied between the pair of substrates, display unevenness is caused. Will occur.

すなわち、配向膜の膜厚が設定値より薄い領域においては、液晶層に対して所定の液晶印加電圧よりも高いレベルの電圧が印加されるため、所定の黒画像を表示するのに必要な黒電圧は、配向膜の膜厚が設定値であるものとして設定された黒電圧より低位にシフトする。同様に、配向膜の膜厚が設定値より厚い領域においては、液晶層に対して所定の液晶印加電圧よりも低いレベルの電圧が印加されるため、所定の黒画像を表示するのに必要な黒電圧は、配向膜の膜厚が設定値であるものとして設定された黒電圧より高位にシフトする。   That is, in a region where the thickness of the alignment film is smaller than the set value, a voltage higher than a predetermined liquid crystal applied voltage is applied to the liquid crystal layer, so that a black image necessary for displaying a predetermined black image is displayed. The voltage shifts to a lower level than the black voltage set assuming that the thickness of the alignment film is a set value. Similarly, in a region where the film thickness of the alignment film is thicker than the set value, a voltage lower than a predetermined liquid crystal application voltage is applied to the liquid crystal layer, which is necessary for displaying a predetermined black image. The black voltage shifts to a higher level than the black voltage set with the alignment film thickness being a set value.

このような配向膜の膜厚変化による黒電圧のシフトは、図5に示したような測定結果からも明らかである。図5では、横軸は一対の電極間に印加される印加電圧であり、縦軸は規格化した液晶パネルの透過率である。この測定では、配向膜のプレチルト角が一定の条件下で膜厚をパラメータとして印加電圧に対する規格化透過率を測定し、規格化透過率が略ゼロ(規格化透過率のボトム)となる印加電圧を黒電圧とした。これにより、配向膜の膜厚に依存した黒電圧のシフト量を把握する。図5に示したように、配向膜の膜厚が薄くなるほど黒画像を表示するために一対の電極間に印加すべき黒電圧が低位にシフトしていることがわかる。   Such a shift of the black voltage due to the change in the thickness of the alignment film is also apparent from the measurement results as shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis represents the applied voltage applied between the pair of electrodes, and the vertical axis represents the normalized transmittance of the liquid crystal panel. In this measurement, the normalized transmittance with respect to the applied voltage is measured with the film thickness as a parameter under the condition that the pretilt angle of the alignment film is constant, and the applied voltage at which the normalized transmittance is substantially zero (the bottom of the normalized transmittance). Is a black voltage. Thereby, the shift amount of the black voltage depending on the film thickness of the alignment film is grasped. As shown in FIG. 5, it can be seen that the black voltage to be applied between the pair of electrodes shifts to a lower level as the thickness of the alignment film is reduced in order to display a black image.

一方、OCB型液晶表示装置などにおいては、配向膜のプレチルト角に依存して黒電圧がシフトする。すなわち、配向膜のプレチルト角が設定値より小さい領域においては、液晶層に含まれる液晶分子を一対の電極間の電界方向に沿って配列する(所定の黒画像を表示する)のに必要な黒電圧は、配向膜のプレチルト角が設定値であるものとして設定された黒電圧より高位にシフトする。同様に、配向膜のプレチルト角が設定値より大きい領域においては、液晶層に含まれる液晶分子を一対の電極間の電界方向に沿って配列するのに必要な黒電圧は、配向膜のプレチルト角が設定値であるものとして設定された黒電圧より低位にシフトする。   On the other hand, in an OCB type liquid crystal display device or the like, the black voltage shifts depending on the pretilt angle of the alignment film. That is, in the region where the pretilt angle of the alignment film is smaller than the set value, the black necessary for aligning the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer along the electric field direction between the pair of electrodes (displaying a predetermined black image). The voltage is shifted to a higher level than the black voltage set by assuming that the pretilt angle of the alignment film is a set value. Similarly, in the region where the pretilt angle of the alignment film is larger than the set value, the black voltage required to align the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer along the electric field direction between the pair of electrodes is equal to the pretilt angle of the alignment film. Shifts to a lower level than the black voltage set as the set value.

このような配向膜のプレチルト角変化による黒電圧のシフトは、図6に示したような測定結果からも明らかである。図6では、横軸は一対の電極間に印加される印加電圧であり、縦軸は規格化した液晶パネルの透過率である。この測定では、配向膜の膜厚が一定の条件下でプレチルト角をパラメータとして印加電圧に対する規格化透過率を測定し、規格化透過率が略ゼロ(規格化透過率のボトム)となる印加電圧を黒電圧とした。これにより、配向膜のプレチルト角に依存した黒電圧のシフト量を把握する。図6に示したように、配向膜のプレチルト角が小さくなるほど黒画像を表示するために一対の電極間に印加すべき黒電圧が高位にシフトしていることがわかる。   Such a shift of the black voltage due to the change in the pretilt angle of the alignment film is also apparent from the measurement results as shown in FIG. In FIG. 6, the horizontal axis represents the applied voltage applied between the pair of electrodes, and the vertical axis represents the normalized transmittance of the liquid crystal panel. In this measurement, the standardized transmittance with respect to the applied voltage is measured with the pretilt angle as a parameter under the condition that the film thickness of the alignment film is constant, and the applied voltage at which the normalized transmittance is substantially zero (the bottom of the normalized transmittance). Is a black voltage. Thereby, the shift amount of the black voltage depending on the pretilt angle of the alignment film is grasped. As shown in FIG. 6, it can be seen that the black voltage to be applied between the pair of electrodes is shifted to a higher level in order to display a black image as the pretilt angle of the alignment film decreases.

そこで、この実施の形態では、配向膜は、その膜厚変化に対する黒電圧のシフト量を相殺するよう、膜厚が薄くなるほどプレチルト角が小さくなる特性を有した配向膜材料によって形成されている。例えば、配向膜は、ポリアミック酸系の配向膜材料によって形成されている。この配向膜材料は、例えば、図7に示すように、膜厚が薄くなるほどプレチルト角が小さくなる特性を有している。このような特性を有する配向膜材料を採用したことにより、膜厚変化による黒電圧のシフトを自己補償することが可能となる。   Therefore, in this embodiment, the alignment film is formed of an alignment film material having a characteristic that the pretilt angle becomes smaller as the film thickness becomes thinner so as to offset the shift amount of the black voltage with respect to the change in film thickness. For example, the alignment film is formed of a polyamic acid-based alignment film material. For example, as shown in FIG. 7, the alignment film material has a characteristic that the pretilt angle is reduced as the film thickness is reduced. By adopting an alignment film material having such characteristics, it is possible to self-compensate for a black voltage shift due to a change in film thickness.

すなわち、配向膜を形成する過程において、配向膜材料を塗布する際の膜厚の設定値は、図5に示したようなプレチルト角一定の条件下で膜厚変化による黒電圧のシフト量を把握し、図6に示したような膜厚一定の条件下でプレチルト角変化による黒電圧のシフト量を把握した上で、これらのシフト量を互いに相殺するように、図7に示したような膜厚に対するプレチルト角の関係に基づいて決定している。   That is, in the process of forming the alignment film, the setting value of the film thickness when applying the alignment film material is to grasp the shift amount of the black voltage due to the film thickness change under the condition that the pretilt angle is constant as shown in FIG. Then, after grasping the shift amount of the black voltage due to the change of the pretilt angle under the condition of the constant film thickness as shown in FIG. 6, the film as shown in FIG. It is determined based on the relationship of the pretilt angle to the thickness.

これにより、一対の電極間に所定の黒電圧を印加した場合、膜厚の薄い部分では液晶層に印加される液晶印加電圧が高くなるが、プレチルト角が小さくなるため、黒画像を表示するのに必要な電圧が高くなり、結果的に、膜厚の厚い部分(膜厚が設定値の部分)と同等の表示が可能となる。したがって、膜厚変化に伴う黒電圧のシフトを自己補償することができ、表示ムラの少ない表示品位の優れた画像を表示することができる。   As a result, when a predetermined black voltage is applied between a pair of electrodes, the liquid crystal applied voltage applied to the liquid crystal layer is higher in the thin portion, but the pretilt angle is reduced, so that a black image is displayed. As a result, a display equivalent to a thick part (a part where the film thickness is a set value) becomes possible. Therefore, the black voltage shift accompanying the film thickness change can be self-compensated, and an image with excellent display quality with little display unevenness can be displayed.

(実施例)
以下に、液晶表示装置の製造方法について説明する。すなわち、スイッチ素子12及び画素電極13を形成済みの絶縁基板11を用意する。一方、対向電極22を形成済みの絶縁基板21を用意する。続いて、絶縁基板11の画素電極13側表面に配向膜14を形成するとともに、絶縁基板21の対向電極22側表面に配向膜23を形成する。
(Example)
Below, the manufacturing method of a liquid crystal display device is demonstrated. That is, the insulating substrate 11 on which the switch element 12 and the pixel electrode 13 are formed is prepared. On the other hand, the insulating substrate 21 on which the counter electrode 22 is formed is prepared. Subsequently, the alignment film 14 is formed on the surface of the insulating substrate 11 on the pixel electrode 13 side, and the alignment film 23 is formed on the surface of the insulating substrate 21 on the counter electrode 22 side.

すなわち、これら配向膜14及び23を形成するための配向膜材料としては、上述したように、膜厚が薄くなるほどプレチルト角が小さくなる特性を有することが望ましく、例えばポリアミック酸系の配向膜材料を用意する。   That is, as described above, the alignment film material for forming these alignment films 14 and 23 desirably has a characteristic that the pretilt angle decreases as the film thickness decreases. For example, a polyamic acid-based alignment film material is used. prepare.

そして、図7に示したような配向膜材料の膜厚に対するプレチルト角の関係に基づいて、配向膜の膜厚の設定値からの変化量に対する黒電圧のシフト量を相殺するようなプレチルト角変化量が得られるように、膜厚の設定値を決定する。この膜厚の設定値を決定するに際しては、図5に示したようなプレチルト角が一定の条件下で膜厚をパラメータとして黒電圧のシフト量を把握するとともに、図6に示したような膜厚が一定の条件下でプレチルト角をパラメータとして黒電圧のシフト量を把握する。   Then, based on the relationship of the pretilt angle to the film thickness of the alignment film material as shown in FIG. 7, the pretilt angle change cancels the black voltage shift amount with respect to the change amount from the set value of the alignment film thickness. The set value of the film thickness is determined so that the amount can be obtained. In determining the set value of the film thickness, the shift amount of the black voltage is grasped by using the film thickness as a parameter under the condition that the pretilt angle is constant as shown in FIG. 5, and the film as shown in FIG. Under the condition that the thickness is constant, the shift amount of the black voltage is grasped using the pretilt angle as a parameter.

図5に示した例では、配向膜の膜厚が20nm変化したときの黒電圧のシフト量は約0.13Vであることがわかる。また、図6に示した例では、配向膜のプレチルト角が2°変化したときの黒電圧のシフト量は約0.13Vであることがわかる。   In the example shown in FIG. 5, it can be seen that the amount of shift of the black voltage when the thickness of the alignment film is changed by 20 nm is about 0.13V. Further, in the example shown in FIG. 6, it can be seen that the shift amount of the black voltage when the pretilt angle of the alignment film is changed by 2 ° is about 0.13V.

すなわち、配向膜の膜厚が設定値に対して20nm薄くなったときに黒電圧が約0.13V低位にシフトするが、配向膜のプレチルト角が設定値に対して2°小さくなったときに黒電圧が約0.13V高位にシフトする。つまり、配向膜の膜厚が20nm薄くなったときにプレチルト角が2°小さくなれば、膜厚変化による黒電圧のシフト量を相殺することが可能となる。また、配向膜の膜厚が設定値に対して20nm厚くなったときに黒電圧が約0.13V高位にシフトするが、配向膜のプレチルト角が設定値に対して2°大きくなったときに黒電圧が約0.13V低位にシフトする。つまり、配向膜の膜厚が20nm厚くなったときにプレチルト角が2°大きくなれば、膜厚変化による黒電圧のシフト量を相殺することが可能となる。   That is, when the alignment film thickness is reduced by 20 nm relative to the set value, the black voltage shifts to about 0.13 V, but when the pretilt angle of the alignment film is reduced by 2 ° with respect to the set value. The black voltage shifts to about 0.13V. In other words, if the pretilt angle is reduced by 2 ° when the alignment film is thinned by 20 nm, the black voltage shift amount due to the change in film thickness can be offset. Further, when the thickness of the alignment film becomes 20 nm thicker than the set value, the black voltage shifts to about 0.13 V, but when the pretilt angle of the alignment film becomes 2 ° larger than the set value. The black voltage shifts to about 0.13V. That is, if the pretilt angle is increased by 2 ° when the alignment film is 20 nm thick, the black voltage shift amount due to the change in film thickness can be offset.

この実施の形態では、配向膜材料の塗布ムラや異物の混入などにより、局所的に設定値より薄い膜厚の領域が形成される課題に着目している。このため、特に、配向膜の膜厚が設定値より薄くなった場合の黒電圧のシフトを自己補償するように設定値を決定している。すなわち、図5及び図6に示した例では、配向膜の膜厚が20nm薄くなったときにプレチルト角が2°小さくなれば、膜厚変化による黒電圧のシフト量を相殺することが可能となる。ここで用意した配向膜材料は、膜厚が薄くなるほどプレチルト角が小さくなる特性を有しているため、図7に示した膜厚に対するプレチルト角の関係に基づくと、膜厚が設定値から20nm薄くなったときにプレチルト角が2°小さくなるように、膜厚の設計値を決定する。ここでは、膜厚の設定値を50nmに決定する。   In this embodiment, attention is paid to a problem that a region having a film thickness thinner than a set value is locally formed due to uneven application of alignment film material or mixing of foreign matters. For this reason, in particular, the set value is determined so as to self-compensate the black voltage shift when the thickness of the alignment film becomes thinner than the set value. That is, in the example shown in FIGS. 5 and 6, if the pretilt angle is reduced by 2 ° when the thickness of the alignment film is reduced by 20 nm, the black voltage shift amount due to the change in thickness can be offset. Become. The alignment film material prepared here has a characteristic that the pretilt angle decreases as the film thickness decreases. Therefore, based on the relationship of the pretilt angle to the film thickness shown in FIG. The design value of the film thickness is determined so that the pretilt angle is reduced by 2 ° when the thickness is reduced. Here, the set value of the film thickness is determined to be 50 nm.

そして、決定した設定値で配向膜材料を塗布する。すなわち、絶縁基板11の画素電極13側表面に配向材料を設定値50nmの膜厚で塗布するとともに、絶縁基板21の対向電極22側表面にも同様に配向材料を設定値50nmの膜厚で塗布する。そして、塗布した配向膜材料に対して配向処理(ラビング処理)を施す。これにより、配向膜14及び23をそれぞれ備えたアレイ基板10及び対向基板20が形成される。   Then, the alignment film material is applied with the determined set value. That is, the alignment material is applied to the surface of the insulating substrate 11 on the pixel electrode 13 side with a thickness of 50 nm, and the alignment material is similarly applied to the surface of the insulating substrate 21 on the side of the counter electrode 22 with a thickness of 50 nm. To do. Then, an alignment process (rubbing process) is performed on the applied alignment film material. Thereby, the array substrate 10 and the counter substrate 20 each having the alignment films 14 and 23 are formed.

続いて、アレイ基板10の配向膜14と対向基板20の配向膜23とが互いに対向しかつこれらの間に所定のギャップを形成した状態で両基板を貼り合せた後、これらの基板間に形成されたギャップに高誘電率の液晶分子31を含む液晶材料を封止して液晶層30を形成する。これにより、液晶パネル1が形成される。   Subsequently, the alignment film 14 of the array substrate 10 and the alignment film 23 of the counter substrate 20 face each other and a predetermined gap is formed between them, and then the two substrates are bonded together, and then formed between these substrates. The liquid crystal layer 30 is formed by sealing a liquid crystal material containing liquid crystal molecules 31 having a high dielectric constant in the gap. Thereby, the liquid crystal panel 1 is formed.

続いて、アレイ基板10の外面に第1補償素子40Aを配置するとともに、対向基板20の外面に第2補償素子40Bを配置する。これにより、OCB型液晶表示装置が構成される。   Subsequently, the first compensation element 40 </ b> A is disposed on the outer surface of the array substrate 10, and the second compensation element 40 </ b> B is disposed on the outer surface of the counter substrate 20. Thus, an OCB type liquid crystal display device is configured.

以上説明したように、この実施の形態によれば、視野角及び応答速度を改善可能なOCB型液晶表示装置においては、配向膜の膜厚が薄くなるほど黒電圧が低位にシフトし、且つ、配向膜のプレチルト角が小さくなるほど黒電圧が高位にシフトする。配向膜は、その膜厚変化に伴ってプレチルト角が変化する配向膜材料を用いて形成されている。この配向膜材料は、膜厚の薄い部分ではプレチルト角が小さくなる特性を有している。このため、配向膜の膜厚の設定値からの変化量に対する黒電圧のシフト量を相殺するようなプレチルト角変化量が得られるように、膜厚の設定値を決定している。これにより、膜厚変化に伴う黒電圧のシフトを自己補償することができ、表示ムラの少ない表示品位の良好な画像を表示することができる。   As described above, according to this embodiment, in the OCB type liquid crystal display device capable of improving the viewing angle and the response speed, the black voltage shifts to a lower level as the alignment film becomes thinner, and the alignment The black voltage shifts higher as the pretilt angle of the film decreases. The alignment film is formed using an alignment film material whose pretilt angle changes as the film thickness changes. This alignment film material has a characteristic that the pretilt angle becomes small in a thin part. For this reason, the set value of the film thickness is determined so as to obtain a pretilt angle change amount that cancels the shift amount of the black voltage with respect to the change amount from the set value of the film thickness of the alignment film. Thereby, the shift of the black voltage accompanying the change in film thickness can be self-compensated, and an image with good display quality with little display unevenness can be displayed.

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the spirit of the invention in the stage of implementation. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine the component covering different embodiment suitably.

図1は、この発明の一実施の形態としてのOCB型液晶表示装置の構成を概略的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an OCB type liquid crystal display device as an embodiment of the present invention. 図2は、OCB型液晶表示装置に適用される光学補償素子の構成を概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of an optical compensation element applied to the OCB type liquid crystal display device. 図3は、図2に示した光学補償素子を構成する各光学部材の光軸方向と液晶配向方向との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the optical axis direction and the liquid crystal alignment direction of each optical member constituting the optical compensation element shown in FIG. 図4は、配向膜の膜厚変化に伴う表示ムラの発生メカニズムを説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a generation mechanism of display unevenness accompanying a change in the thickness of the alignment film. 図5は、配向膜のプレチルト角が一定の条件下で膜厚をパラメータとしたときの一対の電極間に印加される印加電圧と液晶パネルの規格化透過率との関係の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the applied voltage applied between a pair of electrodes and the normalized transmittance of the liquid crystal panel when the film thickness is a parameter under the condition that the pretilt angle of the alignment film is constant. is there. 図6は、配向膜の膜厚が一定の条件下でプレチルト角をパラメータとしたときの一対の電極間に印加される印加電圧と液晶パネルの規格化透過率との関係の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of the relationship between the applied voltage applied between a pair of electrodes and the normalized transmittance of the liquid crystal panel when the pretilt angle is used as a parameter under the condition that the film thickness of the alignment film is constant. is there. 図7は、配向膜材料の膜厚とプレチルト角との関係の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the relationship between the film thickness of the alignment film material and the pretilt angle.

符号の説明Explanation of symbols

1…液晶パネル
10…アレイ基板
14…配向膜
20…対向基板
23…配向膜
30…液晶層
31…液晶分子
40…光学補償素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal panel 10 ... Array substrate 14 ... Orientation film 20 ... Opposite substrate 23 ... Orientation film 30 ... Liquid crystal layer 31 ... Liquid crystal molecule 40 ... Optical compensation element

Claims (9)

一対の電極表面をそれぞれ覆う配向膜を介して液晶層を挟持して構成された液晶パネルを備え、配向膜の膜厚が薄くなるほど黒画像を表示するために一対の電極間に印加すべき黒電圧が低位にシフトし、且つ、配向膜のプレチルト角が小さくなるほど黒電圧が高位にシフトする液晶表示装置であって、
前記配向膜は、その膜厚変化に対する黒電圧のシフト量を相殺するよう、膜厚が薄くなるほどプレチルト角が小さくなる特性を有した配向膜材料によって形成されたことを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal panel having a liquid crystal layer sandwiched between alignment films covering the surfaces of the pair of electrodes is provided, and the black to be applied between the pair of electrodes to display a black image as the alignment film becomes thinner. A liquid crystal display device in which the black voltage is shifted to a higher level as the voltage is shifted to a lower level and the pretilt angle of the alignment film is reduced.
The liquid crystal display device, wherein the alignment film is formed of an alignment film material having a characteristic that the pretilt angle becomes smaller as the film thickness becomes thinner so as to offset the shift amount of the black voltage with respect to the change in film thickness.
前記配向膜は、ポリアミック酸系の配向膜材料によって形成されたことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the alignment film is formed of a polyamic acid-based alignment film material. 前記液晶層は、10以上の誘電率を有する液晶材料によって形成されたことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal layer is formed of a liquid crystal material having a dielectric constant of 10 or more. 前記液晶層に含まれる液晶分子は、表示状態において、一対の基板間においてベンド配列したことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer are bend-aligned between the pair of substrates in a display state. 前記液晶層に電圧を印加した所定の表示状態において、前記液晶層のリタデーションを光学的に補償する光学補償素子を備え、前記液晶層に印加する電圧によって前記液晶層に含まれる液晶分子による複屈折量を変化させて画像を表示することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。   An optical compensation element that optically compensates for retardation of the liquid crystal layer in a predetermined display state in which a voltage is applied to the liquid crystal layer, and birefringence due to liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer by the voltage applied to the liquid crystal layer; The liquid crystal display device according to claim 1, wherein an image is displayed by changing the amount. 前記光学補償素子は、その厚み方向にリタデーションを有する位相差板、及び、その面内方向にリタデーションを有する位相差板を有することを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 5, wherein the optical compensation element includes a retardation plate having retardation in a thickness direction thereof and a retardation plate having retardation in an in-plane direction thereof. 一対の電極表面をそれぞれ覆う配向膜を介して液晶層を挟持して構成された液晶パネルを備え、配向膜の膜厚が薄くなるほど黒画像を表示するために一対の電極間に印加すべき黒電圧が低位にシフトし、且つ、配向膜のプレチルト角が小さくなるほど黒電圧が高位にシフトする液晶表示装置の製造方法であって、
膜厚が薄くなるほどプレチルト角が小さくなる特性を有した配向膜材料を用意する工程と、
前記配向膜材料の膜厚に対するプレチルト角の関係に基づいて、配向膜の膜厚の設定値からの変化量に対する黒電圧のシフト量を相殺するようなプレチルト角変化量が得られるように、膜厚の設定値を決定する工程と、
決定した設定値で配向膜材料を塗布する工程と、
塗布した配向膜材料に対して配向処理を施す工程と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
A liquid crystal panel having a liquid crystal layer sandwiched between alignment films covering the surfaces of the pair of electrodes is provided, and the black to be applied between the pair of electrodes to display a black image as the alignment film becomes thinner. A method of manufacturing a liquid crystal display device in which the voltage is shifted to a lower level and the black voltage is shifted to a higher level as the pretilt angle of the alignment film decreases.
A step of preparing an alignment film material having a characteristic that the pretilt angle decreases as the film thickness decreases;
Based on the relationship of the pretilt angle with respect to the film thickness of the alignment film material, the pretilt angle change amount can be obtained so as to cancel the black voltage shift amount with respect to the change amount from the set value of the alignment film thickness. Determining a set value for the thickness;
Applying alignment film material with the determined setting value; and
Applying alignment treatment to the applied alignment film material;
A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising:
前記配向膜は、ポリアミック酸系の配向膜材料によって形成されたことを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置の製造方法。   The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 7, wherein the alignment film is formed of a polyamic acid-based alignment film material. 前記膜厚の設定値を決定する工程は、プレチルト角が一定の条件下で膜厚をパラメータとして黒電圧のシフト量を把握する工程と、膜厚が一定の条件下でプレチルト角をパラメータとして黒電圧のシフト量を把握する工程と、を含むことを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置の製造方法。   The step of determining the set value of the film thickness includes a step of grasping a black voltage shift amount with the film thickness as a parameter under a condition where the pretilt angle is constant, and a black value with the pretilt angle as a parameter under a condition with a constant film thickness. The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 7, further comprising a step of grasping a voltage shift amount.
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