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JP2009092815A - Liquid crystal display element - Google Patents

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JP2009092815A
JP2009092815A JP2007261811A JP2007261811A JP2009092815A JP 2009092815 A JP2009092815 A JP 2009092815A JP 2007261811 A JP2007261811 A JP 2007261811A JP 2007261811 A JP2007261811 A JP 2007261811A JP 2009092815 A JP2009092815 A JP 2009092815A
Authority
JP
Japan
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liquid crystal
crystal molecules
substrate
pretilt angle
display element
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007261811A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunichi Suwa
俊一 諏訪
Toyokazu Ogasawara
豊和 小笠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2007261811A priority Critical patent/JP2009092815A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device capable of enhancing contrast and responsivity to voltage with good balance. <P>SOLUTION: A liquid crystal layer 40 is sealed between a TFT substrate 20 and a CF substrate 30. The liquid crystal layer 40 contains liquid crystal molecules 41A held by a polymer 42A fixed to an alignment layer 22 covering the TFT substrate 20, liquid crystal molecules 41B held by a polymer 42B fixed to an alignment layer 32 covering the CF substrate 30 and liquid crystal molecules 41C positioned in an intermediate region in the thickness direction of the liquid crystal layer 40. A pretilt angle θ1 is imparted to the liquid crystal molecules 41A by presence of the polymer 42A and a pretilt angle θ2 smaller than the pretilt angle θ1 is imparted to the liquid crystal molecules 41B by presence of the polymer 42B. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、一対の基板の間に液晶層が封止された液晶表示素子に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display element in which a liquid crystal layer is sealed between a pair of substrates.

近年、液晶テレビやノート型パソコン、カーナビゲーション等の表示モニタとして、液晶ディスプレイ(LCD;Liquid Crystal Display)が多く用いられている。液晶ディスプレイは、そのパネル基板間での分子配列によって様々なモード(方式)に分類され、例えば、電圧をかけない状態での液晶分子がねじれて配向してなるTN(Twisted Nematic;ねじれネマティック)モードがよく知られている。このTNモードでは、液晶分子が正の誘電率異方性、すなわち分子の長軸方向の誘電率が短軸方向に比べて大きい性質を有しており、基板の面に対して平行な面内において液晶分子の配向方位を順次回転させつつ、基板の面に垂直な方向に整列させた構造となっている。   In recent years, a liquid crystal display (LCD) is often used as a display monitor for liquid crystal televisions, notebook computers, car navigation systems, and the like. Liquid crystal displays are classified into various modes (methods) according to the molecular arrangement between the panel substrates. For example, a TN (Twisted Nematic) mode in which liquid crystal molecules are twisted and aligned when no voltage is applied. Is well known. In this TN mode, the liquid crystal molecules have a positive dielectric anisotropy, that is, the property that the dielectric constant in the major axis direction of the molecules is larger than that in the minor axis direction, and the in-plane parallel to the substrate surface The liquid crystal molecules are aligned in the direction perpendicular to the surface of the substrate while sequentially rotating the orientation direction of the liquid crystal molecules.

この一方で、電圧をかけない状態での液晶分子が、基板の面に対して垂直に配向してなるVA(Vertical Alignment)モードに対する注目が高まっている。垂直配向型のVAモードでは、液晶分子が負の誘電率異方性、すなわち分子の長軸方向の誘電率が短軸方向に比べて小さい性質を有しており、TNモードに比べて広視野角を実現できる。   On the other hand, attention has been focused on a VA (Vertical Alignment) mode in which liquid crystal molecules in a state where no voltage is applied are aligned perpendicularly to the surface of the substrate. In the vertical alignment type VA mode, the liquid crystal molecules have a negative dielectric anisotropy, that is, the property that the dielectric constant in the major axis direction of the molecules is smaller than that in the minor axis direction. A corner can be realized.

このようなVAモードの液晶ディスプレイでは、電圧が印加されると、基板に垂直に配向していた液晶分子が、負の誘電率異方性により、基板に対して平行な方向に倒れる(起き上がる)ように応答することにより、光を透過させる構成となっている。ところが、基板に対して垂直方向に配向した液晶分子の倒れる方向は任意であるため、電圧印加により液晶分子の配向が乱れ、電圧に対する応答特性を悪化させる要因となっていた。   In such a VA mode liquid crystal display, when a voltage is applied, the liquid crystal molecules aligned perpendicular to the substrate are tilted (raised) in a direction parallel to the substrate due to negative dielectric anisotropy. By responding like this, it is the structure which permeate | transmits light. However, since the direction in which the liquid crystal molecules aligned in the direction perpendicular to the substrate is tilted is arbitrary, the alignment of the liquid crystal molecules is disturbed by the application of a voltage, which is a factor of deteriorating the response characteristics to the voltage.

そこで、電圧に応答して倒れる方向の規制手段として、基板の対向面側に所定の構造を有するポリマーを形成し、液晶分子を基板と垂直な方向から特定の方向に傾けて配向させる(いわゆるプレチルト角を付与する)技術が開示されている。このような構成により、電圧印加時の液晶分子の倒れる方向を予め定めておくことができ、電圧に対する応答特性を向上させることができる。
特開2003−177408号公報
Therefore, as a means for regulating the direction of tilting in response to a voltage, a polymer having a predetermined structure is formed on the opposite surface side of the substrate, and liquid crystal molecules are tilted in a specific direction from a direction perpendicular to the substrate (so-called pretilt). A technique for providing corners is disclosed. With such a configuration, the direction in which the liquid crystal molecules fall when a voltage is applied can be determined in advance, and the response characteristics with respect to the voltage can be improved.
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-177408

しかしながら、上記特許文献1の構成では、駆動していない(黒表示)状態においても液晶分子が基板法線に対して僅かに傾いて配向しているので、電圧に対する応答速度が改善される一方で、黒表示の際に僅かに光を透過してしまい、コントラストが低下するという問題がある。従って、コントラストと電圧に対する応答速度とをバランス良く向上させることのできる液晶表示素子およびその製造方法の実現が望まれている。   However, in the configuration of Patent Document 1 described above, the liquid crystal molecules are aligned slightly tilted with respect to the substrate normal even when not driven (black display), so that the response speed to voltage is improved. However, there is a problem that the light is slightly transmitted during black display and the contrast is lowered. Therefore, it is desired to realize a liquid crystal display element capable of improving the contrast and the response speed with respect to voltage in a well-balanced manner and a manufacturing method thereof.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、コントラストと電圧に対する応答速度とをバランス良く向上させることのできる液晶表示素子を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display element capable of improving the contrast and the response speed to the voltage in a balanced manner.

本発明の液晶表示素子は、対向配置された一対の基板と、この一対の基板間に設けられ、液晶分子を含む液晶層とを有するものである。ここで、一対の基板のうちの一方の側に位置する液晶分子が、一対の基板のうちの他方の側に位置する液晶分子と異なるプレチルト角を有するようにしている。プレチルト角とは、液晶分子の基準となる軸方向の、基板の法線に対する傾斜角度をいう。   The liquid crystal display element of the present invention has a pair of substrates arranged opposite to each other and a liquid crystal layer provided between the pair of substrates and containing liquid crystal molecules. Here, the liquid crystal molecules located on one side of the pair of substrates have a different pretilt angle than the liquid crystal molecules located on the other side of the pair of substrates. The pretilt angle refers to an inclination angle with respect to the normal line of the substrate in the axial direction serving as a reference for liquid crystal molecules.

本発明の液晶表示素子では、一対の基板間に設けられた液晶層において、一方の基板側に位置する液晶分子が、他方の基板側に位置する液晶分子と異なるプレチルト角を有することにより、電圧に対する応答速度が劣化することなく、非駆動状態(黒表示状態)における光の透過量が低減される。   In the liquid crystal display element of the present invention, in the liquid crystal layer provided between the pair of substrates, the liquid crystal molecules located on one substrate side have a different pretilt angle than the liquid crystal molecules located on the other substrate side. The transmission amount of light in the non-driving state (black display state) is reduced without deteriorating the response speed to.

本発明の液晶表示素子によれば、液晶層において、一方の基板側に位置する液晶分子のプレチルト角をより大きくしつつ、他方の基板側に位置する液晶分子のプレチルト角をより小さくすることができるので、電圧に対する応答速度と、コントラストとをバランス良く向上させることができる。   According to the liquid crystal display element of the present invention, in the liquid crystal layer, the pretilt angle of the liquid crystal molecules located on the other substrate side can be further reduced while the pretilt angle of the liquid crystal molecules located on the one substrate side is further increased. Therefore, the response speed to the voltage and the contrast can be improved in a balanced manner.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る液晶表示素子の断面模式図である。この液晶表示素子は、複数の画素10(10A,10B,10C・・・)を有しており、TFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)基板20とCF(Color Filter;カラーフィルタ)基板30との間に、配向膜22,32を介して液晶層40が設けられたものである。この液晶表示素子の表示モードはいわゆる垂直配向(VA)モードである。図1では、駆動電圧が印加されていない非駆動状態を表している。なお、図1を含め、本明細書では、TFT基板20およびCF基板30における具体的な構成についての図示は省略する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display element according to the first embodiment of the present invention. This liquid crystal display element has a plurality of pixels 10 (10A, 10B, 10C...) And is arranged between a TFT (Thin Film Transistor) substrate 20 and a CF (Color Filter) substrate 30. Further, the liquid crystal layer 40 is provided through the alignment films 22 and 32. The display mode of this liquid crystal display element is a so-called vertical alignment (VA) mode. FIG. 1 shows a non-driving state in which no driving voltage is applied. In addition, in this specification including FIG. 1, the illustration about the specific structure in the TFT substrate 20 and the CF substrate 30 is abbreviate | omitted.

TFT基板20は、ガラス基板20AのCF基板30と対向する側の表面に、例えば、マトリクス状に複数の画素電極20Bが配置されたものである。さらに、複数の画素電極20Bを、それぞれ駆動するゲート・ソース・ドレイン等を備えたTFTスイッチング素子や、これらTFTスイッチング素子に接続されるゲート線およびソース線等(図示せず)が設けられて構成されている。画素電極20Bは、ガラス基板20A上で画素分離部50によって電気的に分離された画素ごとに設けられ、例えばITO(インジウム錫酸化物)等の透明性を有する電極により構成されている。画素電極20Bには、各画素内で、例えば、ストライプ状やV字状のパターンを有するスリット部21(電極の形成されない部分)が設けられている。   The TFT substrate 20 has a plurality of pixel electrodes 20B arranged in a matrix, for example, on the surface of the glass substrate 20A on the side facing the CF substrate 30. Further, the plurality of pixel electrodes 20B are provided with a TFT switching element having a gate, a source, a drain and the like for driving each pixel electrode, and a gate line and a source line (not shown) connected to the TFT switching element. Has been. The pixel electrode 20B is provided for each pixel electrically separated by the pixel separation unit 50 on the glass substrate 20A, and is formed of a transparent electrode such as ITO (indium tin oxide). The pixel electrode 20B is provided with a slit portion 21 (a portion where no electrode is formed) having, for example, a stripe shape or a V-shaped pattern in each pixel.

CF基板30は、ガラス基板30AのTFT基板20と対向する側の表面に、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)のフィルタがストライプ状に設けられたカラーフィルタ(図示せず)と、有効表示領域のほぼ全面に亘って対向電極30Bとが配置されたものである。対向電極30Bは、例えばITO(インジウム錫酸化物)等の透明性を有する電極により構成されている。なお、各画素内で、上記画素電極20Bと同様のパターンで、スリット部31が設けられている。この場合、画素電極20Bおよび対向電極30Bのスリット部21,31は、基板間で対向しないように配置される。これにより、駆動電圧が印加されると、液晶分子の長軸に対して斜めの電場が付与されることで、電圧に対する応答速度が向上すると共に、画素内に配向方向の異なる領域が形成(配向分割)されるため、視野角特性が向上する。   The CF substrate 30 is a color filter (not shown) in which, for example, red (R), green (G), and blue (B) filters are provided in a stripe pattern on the surface of the glass substrate 30A on the side facing the TFT substrate 20. And the counter electrode 30B is disposed over almost the entire effective display area. The counter electrode 30B is configured by a transparent electrode such as ITO (indium tin oxide). In each pixel, the slit portion 31 is provided in the same pattern as the pixel electrode 20B. In this case, the slit portions 21 and 31 of the pixel electrode 20B and the counter electrode 30B are arranged so as not to face each other between the substrates. As a result, when a driving voltage is applied, an oblique electric field is applied to the long axis of the liquid crystal molecules, thereby improving the response speed to the voltage and forming regions with different alignment directions in the pixels (alignment). Viewing angle characteristics are improved.

液晶層40は、垂直配向型液晶より構成され、例えば、互いに直交する長軸および短軸をそれぞれ中心軸として回転対称な形状をなし、負の誘電率異方性を有する液晶分子41と、配向膜22,32の表面に設けられ、その近傍の液晶分子41を保持するポリマー42A,42Bを含んでいる。   The liquid crystal layer 40 is composed of a vertically aligned liquid crystal, and has, for example, a rotationally symmetric shape with a major axis and a minor axis orthogonal to each other as central axes, and a liquid crystal molecule 41 having a negative dielectric anisotropy and an alignment. Polymers 42A and 42B are provided on the surfaces of the films 22 and 32 and hold the liquid crystal molecules 41 in the vicinity thereof.

液晶分子41は、詳細には、液晶層40のうちの配向膜22との界面近傍においてポリマー42Aによって保持される液晶分子41Aと、液晶層40のうちの配向膜32との界面近傍においてポリマー42Bによって保持される液晶分子41Bと、それら以外の液晶分子41Cとに分類することができる。液晶分子41Cは、液晶層40の厚み方向における中間領域に位置し、駆動電圧がオフの状態において、液晶分子41Cの長軸がガラス基板20A,30Aに対してほぼ垂直になるように配列し、駆動電圧がオンになると、液晶分子41Cの長軸がガラス基板20A,30Aに対して平行になるように傾いて配向する。このような挙動は、液晶分子41Cにおいて、長軸方向の誘電率が短軸方向よりも大きいという性質を有することに起因している。液晶分子41A,41Bも同様の性質を有することから、駆動電圧のオン・オフの状態変化に応じて基本的には液晶分子41Cと同様の挙動を示す。但し、駆動電圧がオフの状態において、液晶分子41Aはポリマー42Aの存在によってプレチルト角θ1が付与され、その長軸がガラス基板20A,30Aの法線方向から傾斜した姿勢となる。同様に、液晶分子41Bはポリマー42Bの存在によってプレチルト角θ2が付与され、その長軸がガラス基板20A,30Aの法線方向から傾斜した姿勢となる。なお、プレチルト角θ(θ1,θ2)とは、図2に示したように、ガラス基板20A,30Aの表面に垂直な方向(法線方向)をZとした場合において、Z方向に対する液晶分子41(41A〜41C)の長軸方向Dの傾斜角度をいうものとする。   Specifically, the liquid crystal molecules 41 are arranged in the vicinity of the interface between the liquid crystal layer 41A in the liquid crystal layer 40 and the alignment film 32 in the liquid crystal layer 40 and in the vicinity of the interface between the alignment film 32 in the liquid crystal layer 40 and the polymer 42B. Can be classified into the liquid crystal molecules 41B held by and the other liquid crystal molecules 41C. The liquid crystal molecules 41C are located in an intermediate region in the thickness direction of the liquid crystal layer 40, and are arranged so that the major axis of the liquid crystal molecules 41C is substantially perpendicular to the glass substrates 20A and 30A when the driving voltage is off. When the driving voltage is turned on, the liquid crystal molecules 41C are tilted and aligned so that the major axis is parallel to the glass substrates 20A and 30A. Such a behavior is attributed to the fact that the liquid crystal molecules 41C have a property that the dielectric constant in the major axis direction is larger than that in the minor axis direction. Since the liquid crystal molecules 41A and 41B have similar properties, the liquid crystal molecules 41A and 41B basically exhibit the same behavior as the liquid crystal molecules 41C according to the on / off state change of the drive voltage. However, in a state where the driving voltage is off, the liquid crystal molecules 41A are given a pretilt angle θ1 due to the presence of the polymer 42A, and the major axis thereof is inclined from the normal direction of the glass substrates 20A and 30A. Similarly, the liquid crystal molecules 41B are given a pretilt angle θ2 due to the presence of the polymer 42B, and the major axis thereof is inclined from the normal direction of the glass substrates 20A and 30A. As shown in FIG. 2, the pretilt angle θ (θ1, θ2) is a liquid crystal molecule 41 with respect to the Z direction when the direction (normal direction) perpendicular to the surfaces of the glass substrates 20A and 30A is Z. The inclination angle in the major axis direction D of (41A to 41C) shall be said.

本実施の形態では、プレチルト角θ1,θ2の双方が0°よりも大きな値を有しているうえ、TFT基板20側の液晶分子41Aに付与されるプレチルト角θ1がCF基板30側の液晶分子41Bに付与されるプレチルト角θ2よりも大きくなるように構成されている。すなわち、プレチルト角θ1,θ2は、0<θ2<θ1の関係を満たしている。特に、プレチルト角θ1は、1°以上4°以下であることが望ましい。そのような範囲であれば、プレチルト角θ1,θ2の双方が0°である場合よりも駆動電圧の印加に対する応答速度が向上すると共に、プレチルト角θ1,θ2の双方が0°である場合とほぼ同等のコントラストを得ることができるからである。   In the present embodiment, both the pretilt angles θ1 and θ2 have values larger than 0 °, and the pretilt angle θ1 applied to the liquid crystal molecules 41A on the TFT substrate 20 side is the liquid crystal molecules on the CF substrate 30 side. It is configured to be larger than the pretilt angle θ2 given to 41B. That is, the pretilt angles θ1 and θ2 satisfy the relationship 0 <θ2 <θ1. In particular, the pretilt angle θ1 is preferably 1 ° or more and 4 ° or less. In such a range, the response speed with respect to the application of the drive voltage is improved as compared with the case where both the pretilt angles θ1 and θ2 are 0 °, and almost the same as when both the pretilt angles θ1 and θ2 are 0 °. This is because an equivalent contrast can be obtained.

ポリマー42A,42Bは、紫外光の照射により重合する性質を有するラジカル重合性モノマーが重合した高分子材料により構成されている。   The polymers 42A and 42B are made of a polymer material obtained by polymerizing a radical polymerizable monomer having a property of being polymerized by irradiation with ultraviolet light.

配向膜22,32は、液晶分子41を基板面に対して垂直方向に配向させる垂直配向膜であり、例えば、ポリイミド等の有機材料により構成されている。配向膜22,32には、さらに、ラビング等の配向方向を規制する処理が施されていてもよい。   The alignment films 22 and 32 are vertical alignment films that align the liquid crystal molecules 41 in a direction perpendicular to the substrate surface, and are made of an organic material such as polyimide, for example. The alignment films 22 and 32 may be further subjected to a process for regulating the alignment direction such as rubbing.

このような構成を有する本実施の形態の液晶表示素子では、画素電極20Bと対向電極30Bとの間に、画像データに基づいて駆動電圧が印加されると、液晶層40における液晶分子41が倒れて応答し、光を透過、変調させることにより表示が行われる。このとき、TFT基板20とCF基板30との間に設けられた液晶層40において、液晶分子41A,41Bが、それぞれ所定のプレチルト角θ1,θ2を有しているので、プレチルト処理が全く施されていない液晶表示素子に比べて、駆動電圧に対する応答速度を大幅に向上させることができる。その一方で、液晶分子41Bが、液晶分子41Aのプレチルト角θ1よりも小さなプレチルト角θ2を有し、ガラス基板20A,30Aの法線方向に近い状態で配向しているので、黒表示の際の光の透過量を低減することができ、コントラストを向上させることができる。   In the liquid crystal display element of the present embodiment having such a configuration, when a drive voltage is applied between the pixel electrode 20B and the counter electrode 30B based on image data, the liquid crystal molecules 41 in the liquid crystal layer 40 are tilted. In response, display is performed by transmitting and modulating light. At this time, in the liquid crystal layer 40 provided between the TFT substrate 20 and the CF substrate 30, the liquid crystal molecules 41A and 41B have predetermined pretilt angles θ1 and θ2, respectively. Compared with a liquid crystal display element that is not, the response speed to the drive voltage can be greatly improved. On the other hand, the liquid crystal molecules 41B have a pretilt angle θ2 smaller than the pretilt angle θ1 of the liquid crystal molecules 41A and are aligned in a state close to the normal direction of the glass substrates 20A and 30A. The amount of transmitted light can be reduced, and the contrast can be improved.

すなわち、従来は、対向基板(TFT基板およびCF基板)の双方の側に位置する液晶分子に同じ大きさのプレチルト角を付与するようにしていたため、プレチルト角を大きくすることで応答速度を高めることができる反面、コントラストの劣化を招いていた。これに対し、本実施の形態の液晶表示素子では、液晶層40において、例えばTFT基板20側に位置する液晶分子41Aのプレチルト角θ1をより大きくすることで応答速度を向上させつつ、CF基板30側に位置する液晶分子41Bのプレチルト角θ2をより小さくすることでコントラストの向上を図ることができる。よって、電圧に対する応答速度と、コントラストとをバランス良く向上させることができる。   In other words, conventionally, the same pretilt angle is given to the liquid crystal molecules located on both sides of the counter substrate (TFT substrate and CF substrate), so that the response speed is increased by increasing the pretilt angle. On the other hand, contrast was deteriorated. On the other hand, in the liquid crystal display element of the present embodiment, in the liquid crystal layer 40, for example, the response speed is improved by increasing the pretilt angle θ1 of the liquid crystal molecules 41A located on the TFT substrate 20 side, and the CF substrate 30 is improved. The contrast can be improved by further reducing the pretilt angle θ2 of the liquid crystal molecules 41B located on the side. Therefore, the response speed to the voltage and the contrast can be improved with a good balance.

次に、このような構成の液晶表示素子の製造方法について、図3に表したフローチャートと共に図4〜図6に表した断面模式図を参照して説明する。なお、図4〜図6では、簡略化のため、一画素分についてのみ示す。   Next, the manufacturing method of the liquid crystal display element having such a configuration will be described with reference to the schematic cross-sectional views shown in FIGS. 4 to 6 together with the flowchart shown in FIG. 4 to 6 show only one pixel for simplification.

まず、図4に示したように、TFT基板20とCF基板30との間に、配向膜22,32を介して液晶材料を封止する(ステップS101)。   First, as shown in FIG. 4, a liquid crystal material is sealed between the TFT substrate 20 and the CF substrate 30 via the alignment films 22 and 32 (step S101).

具体的には、ガラス基板20A上およびガラス基板30A上に、それぞれ所定のスリット部21,31を有する画素電極20Bおよび対向電極30Bを例えばマトリクス状に設けることにより、TFT基板20およびCF基板30を形成したのち、画素電極20Bおよび対向電極30Bのそれぞれの表面に、垂直配向剤の塗布や、垂直配向膜を基板上に印刷し焼成することにより、配向膜22,32を形成する。その一方で、液晶層40を構成する材料として、液晶分子41とモノマー43と紫外光吸収剤44とを混合することで液晶材料を作製する。モノマー43は紫外光の照射により重合(ラジカル重合)してポリマー42A,42Bとなる性質を有するものである。モノマー43としては、例えばヘキサメチレンジアクリレート(商品名:新中村化学製)などのアクリル系モノマーが挙げられる。また、紫外光吸収剤44は、紫外光を吸収する性質を有するものであり、例えば、化1に表した構造を有するアントラセンや化2に表した構造を有する2−(2−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾールなどが挙げられる。液晶材料には、さらに、光重合開始剤(ラジカル重合開始剤)などを添加するようにしてもよい。   Specifically, the pixel substrate 20B and the counter electrode 30B having predetermined slit portions 21 and 31, respectively, are provided on the glass substrate 20A and the glass substrate 30A, for example, in a matrix form, so that the TFT substrate 20 and the CF substrate 30 are formed. After the formation, the alignment films 22 and 32 are formed on the surfaces of the pixel electrode 20B and the counter electrode 30B by applying a vertical alignment agent or printing and baking a vertical alignment film on the substrate. On the other hand, a liquid crystal material is prepared by mixing liquid crystal molecules 41, a monomer 43, and an ultraviolet light absorber 44 as a material constituting the liquid crystal layer 40. The monomer 43 has a property of being polymerized (radical polymerization) by irradiation with ultraviolet light to become polymers 42A and 42B. Examples of the monomer 43 include acrylic monomers such as hexamethylene diacrylate (trade name: manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.). The ultraviolet light absorber 44 has a property of absorbing ultraviolet light. For example, an anthracene having a structure represented by Chemical Formula 1 or 2- (2-hydroxy-5- 5 having a structure represented by Chemical Formula 2 is used. t-butylphenyl) -2H-benzotriazole and the like. A photopolymerization initiator (radical polymerization initiator) or the like may be further added to the liquid crystal material.

Figure 2009092815
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Figure 2009092815
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次いで、TFT基板20あるいはCF基板30のどちらか一方の、配向膜22,32の形成されている面に対して、セルギャップを確保するためのスペーサ突起物、例えばプラスチックビーズ等を散布すると共に、例えばスクリーン印刷法によりエポキシ接着剤等を用いて、シール部を印刷する。こののち、TFT基板20とCF基板30とを、配向膜22,32を対向させるように、スペーサ突起物およびシール部を介して貼り合わせ、上記の液晶材料を注入する。その後、加熱するなどしてシール部の硬化を行うことにより液晶材料をTFT基板20とCF基板30との間に封止する。   Next, spacer projections for securing a cell gap, such as plastic beads, are sprayed on the surface of the TFT substrate 20 or the CF substrate 30 where the alignment films 22 and 32 are formed. For example, the seal portion is printed using an epoxy adhesive or the like by a screen printing method. After that, the TFT substrate 20 and the CF substrate 30 are bonded together via spacer protrusions and a seal portion so that the alignment films 22 and 32 are opposed to each other, and the liquid crystal material is injected. Then, the liquid crystal material is sealed between the TFT substrate 20 and the CF substrate 30 by curing the seal portion by heating or the like.

次に、図5(A)に示したように、画素電極20Bと対向電極30Bとの間に、電圧印加手段1を用いて、直流電圧V1を印加する(ステップS102)。直流電圧V1は、例えば5〜30(V)の大きさで印加するようにする。これにより、ガラス基板20A,30Aの表面に対して所定の角度をなす方向の直流電場が生じ、液晶分子41がガラス基板20A,30Aの法線方向から所定方向に傾いて配向することとなる。このときの液晶分子41の傾斜角と、後述の工程で液晶分子41Aに付与されるプレチルト角θ1と概ね等しくなる。従って、直流電圧V1の大きさを適宜調節することにより、液晶分子41Aのプレチルト角θ1の大きさを制御することが可能である。   Next, as shown in FIG. 5A, a DC voltage V1 is applied between the pixel electrode 20B and the counter electrode 30B using the voltage applying unit 1 (step S102). The DC voltage V1 is applied with a magnitude of, for example, 5 to 30 (V). As a result, a DC electric field is formed in a direction that forms a predetermined angle with respect to the surfaces of the glass substrates 20A and 30A, and the liquid crystal molecules 41 are oriented in a predetermined direction with respect to the normal direction of the glass substrates 20A and 30A. The tilt angle of the liquid crystal molecules 41 at this time is approximately equal to the pretilt angle θ1 given to the liquid crystal molecules 41A in a process described later. Therefore, it is possible to control the magnitude of the pretilt angle θ1 of the liquid crystal molecules 41A by appropriately adjusting the magnitude of the DC voltage V1.

さらに、図5(B)に示したように、直流電圧V1を印加した状態のまま紫外光UVをTFT基板20の外側から液晶層40に照射することによりモノマー43を重合させ、配向膜22の表面に固着したポリマー42Aを形成する(ステップS103)。ここでは、液晶層40に紫外光吸収剤44を含有させているので、液晶層40の厚み方向において紫外光UVの照度分布が生じることとなる。具体的には、TFT基板20からCF基板30へ向かうほど紫外光UVの照度が低下するように傾斜した照度分布となる。このため、モノマー43は紫外光UVが入射するTFT基板20の側に移動し、重合することとなる。このように形成されたポリマー42Aは配向膜22と化学結合しており、非駆動状態において、液晶層40における配向膜22との界面近傍に位置する液晶分子41Aにプレチルト角θ1を付与する機能を有する。   Furthermore, as shown in FIG. 5B, the monomer 43 is polymerized by irradiating the liquid crystal layer 40 with ultraviolet light UV from the outside of the TFT substrate 20 while the DC voltage V1 is applied. A polymer 42A adhered to the surface is formed (step S103). Here, since the ultraviolet light absorber 44 is contained in the liquid crystal layer 40, the illuminance distribution of the ultraviolet light UV occurs in the thickness direction of the liquid crystal layer 40. Specifically, the illuminance distribution is inclined so that the illuminance of the ultraviolet light UV decreases from the TFT substrate 20 toward the CF substrate 30. For this reason, the monomer 43 moves to the TFT substrate 20 side on which the ultraviolet light UV is incident, and is polymerized. The polymer 42A thus formed is chemically bonded to the alignment film 22 and has a function of imparting a pretilt angle θ1 to the liquid crystal molecules 41A located in the vicinity of the interface with the alignment film 22 in the liquid crystal layer 40 in a non-driven state. Have.

ポリマー42Aを形成したのち、図6(A)に示したように、画素電極20Bと対向電極30Bとの間に、電圧印加手段1を用いて、直流電圧V2を印加する(ステップS104)。これにより、液晶分子41(液晶分子41Aを除く)がガラス基板20A,30Aの法線方向から所定方向に傾いて配向することとなる。この際、直流電圧V2は直流電圧V1よりも小さな値に設定することで、液晶分子41(液晶分子41Aを除く)の傾斜角が液晶分子41Aに付与されるプレチルト角θ1よりも小さくなる。このときの液晶分子41(液晶分子41Aを除く)の傾斜角は後述の工程で液晶分子41Bに付与されるプレチルト角θ2と概ね等しくなるので、直流電圧V2の大きさを適宜調節することにより、液晶分子41Bのプレチルト角θ2の大きさを制御することが可能である。   After forming the polymer 42A, as shown in FIG. 6A, the DC voltage V2 is applied between the pixel electrode 20B and the counter electrode 30B using the voltage applying means 1 (step S104). As a result, the liquid crystal molecules 41 (excluding the liquid crystal molecules 41A) are aligned in a predetermined direction with respect to the normal direction of the glass substrates 20A and 30A. At this time, the DC voltage V2 is set to a value smaller than the DC voltage V1, so that the tilt angle of the liquid crystal molecules 41 (excluding the liquid crystal molecules 41A) is smaller than the pretilt angle θ1 applied to the liquid crystal molecules 41A. At this time, the tilt angle of the liquid crystal molecules 41 (excluding the liquid crystal molecules 41A) is substantially equal to the pretilt angle θ2 applied to the liquid crystal molecules 41B in a later-described process, and therefore by appropriately adjusting the magnitude of the DC voltage V2, It is possible to control the magnitude of the pretilt angle θ2 of the liquid crystal molecules 41B.

直流電圧V2を印加した状態のまま、図6(B)に示したように、紫外光UVをCF基板30の外側から液晶層40に照射する。これにより、ステップS103で重合せずに残存していたモノマー43の重合を行い、配向膜32の表面に固着したポリマー42Bを形成する(ステップS105)。この工程においては、上述した紫外光吸収剤44の作用によってCF基板30からTFT基板20へ向かうほど減衰する紫外光UVの照度分布となるので、モノマー43は紫外光UVが入射するCF基板30の側に移動し、重合することとなる。このように形成されたポリマー42Bは配向膜32と化学結合しており、非駆動状態において、液晶層40における配向膜32との界面近傍に位置する液晶分子41Bにプレチルト角θ2を付与する機能を有する。   While the DC voltage V2 is applied, the liquid crystal layer 40 is irradiated with ultraviolet light UV from the outside of the CF substrate 30 as shown in FIG. As a result, the monomer 43 remaining without being polymerized in step S103 is polymerized to form a polymer 42B fixed to the surface of the alignment film 32 (step S105). In this step, since the illuminance distribution of the ultraviolet light UV attenuates as it goes from the CF substrate 30 to the TFT substrate 20 due to the action of the ultraviolet light absorber 44 described above, the monomer 43 of the CF substrate 30 on which the ultraviolet light UV is incident. Will move to the side and polymerize. The polymer 42B thus formed is chemically bonded to the alignment film 32 and has a function of imparting a pretilt angle θ2 to the liquid crystal molecules 41B located in the vicinity of the interface of the liquid crystal layer 40 with the alignment film 32 in the non-driven state. Have.

以上の工程により、図1に示した液晶表示素子が完成する。このように、本実施の形態の液晶表示素子の製造方法によれば、優れた応答速度性能およびコントラスト性能をバランス良く発揮することのできる液晶表示素子を、効率よく製造することができる。   Through the above steps, the liquid crystal display element shown in FIG. 1 is completed. Thus, according to the manufacturing method of the liquid crystal display element of this Embodiment, the liquid crystal display element which can exhibit the outstanding response speed performance and contrast performance with sufficient balance can be manufactured efficiently.

なお、本実施の形態では、モノマー43とは別に紫外光吸収剤44を添加するようにしたが、光吸収性材料としての機能をも有するモノマー43を用いるようにしてもよい。また、TFT基板20の側のポリマー42Aを先に形成するようにしたが、CF基板30の側のポリマー42Bを先に形成するようにしてもよい。さらに、プレチルト角θ1がプレチルト角θ2よりも大きくなるようにしたが、それらの大小関係を反対としてもよい。また、画素電極20Bと対向電極30Bとの間に直流電圧V1を印加して直流電場を液晶層40に付与するようにしたが、これに限定されるものではない。非対称性矩形波の交流電圧を印加して交流電場を液晶層40に付与するようにしてもよい。   In the present embodiment, the ultraviolet light absorber 44 is added separately from the monomer 43, but the monomer 43 that also has a function as a light absorbing material may be used. Further, the polymer 42A on the TFT substrate 20 side is formed first, but the polymer 42B on the CF substrate 30 side may be formed first. Furthermore, the pretilt angle θ1 is made larger than the pretilt angle θ2, but the magnitude relationship between them may be reversed. In addition, although the DC voltage V1 is applied between the pixel electrode 20B and the counter electrode 30B to apply the DC electric field to the liquid crystal layer 40, the present invention is not limited to this. An AC electric field may be applied to the liquid crystal layer 40 by applying an AC voltage of an asymmetric rectangular wave.

[第2の実施の形態]
次に、図7を参照して、本発明の第2の実施の形態について説明する。図7は、本実施の形態に係る液晶表示素子の断面模式図である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display element according to the present embodiment.

本実施の形態では、TFT基板20側の液晶分子41Aに付与されるプレチルト角θ1が1°以上4°以下である一方、CF基板30側の液晶分子41Bに付与されるプレチルト角θ2が0°となるように構成されている。すなわち、この液晶表示素子では、上記第1の実施の形態におけるポリマー42Bに相当するものが存在していない。このため、本実施の形態の液晶表示素子は、第1の実施の形態における液晶表示素子と比べ、より高いコントラストを得ることができるうえ、より簡便に製造することができる。   In the present embodiment, the pretilt angle θ1 applied to the liquid crystal molecules 41A on the TFT substrate 20 side is 1 ° or more and 4 ° or less, while the pretilt angle θ2 applied to the liquid crystal molecules 41B on the CF substrate 30 side is 0 °. It is comprised so that. That is, in this liquid crystal display element, there is no equivalent to the polymer 42B in the first embodiment. For this reason, the liquid crystal display element of this Embodiment can obtain a higher contrast compared with the liquid crystal display element in 1st Embodiment, and can be manufactured more simply.

この液晶表示素子の製造方法について、図8に表したフローチャートと共に図9〜図11に表した断面模式図を参照して説明する。なお、図9〜図11では、簡略化のため、一画素分についてのみ示す。なお、以下では、上記第1の実施の形態と異なる点を詳細に説明し、それ以外の点については適宜省略する。   A method for manufacturing the liquid crystal display element will be described with reference to the schematic cross-sectional views shown in FIGS. 9 to 11 together with the flowchart shown in FIG. 9 to 11 show only one pixel for simplification. In the following, points different from the first embodiment will be described in detail, and other points will be omitted as appropriate.

まず、図9に示したように、TFT基板20とCF基板30との間に、配向膜22,32を介して液晶材料を封止する(ステップS201)。   First, as shown in FIG. 9, a liquid crystal material is sealed between the TFT substrate 20 and the CF substrate 30 via the alignment films 22 and 32 (step S201).

具体的には、ガラス基板20A上およびガラス基板30A上に、それぞれ所定のスリット部21,31を有する画素電極20Bおよび対向電極30Bを例えばマトリクス状に設けることにより、TFT基板20およびCF基板30を形成したのち、画素電極20Bおよび対向電極30Bのそれぞれの表面に、垂直配向剤の塗布や、垂直配向膜を基板上に印刷し焼成することにより、配向膜22,32を形成する。その一方で、液晶層40を構成する材料として、液晶分子41とイオン重合性モノマー45とを混合することで液晶材料を作製する。液晶材料には、さらに、イオン重合開始剤(図示せず)などを添加するようにしてもよい。イオン重合性モノマー45は紫外光の照射により重合してポリマー42Aとなる性質を有するものである。イオン重合性モノマー45としては、化3に示した構造を有するアニオン性モノマーや化4に示した構造を有するカチオン性モノマーなどが挙げられる。   Specifically, the pixel substrate 20B and the counter electrode 30B having predetermined slit portions 21 and 31, respectively, are provided on the glass substrate 20A and the glass substrate 30A, for example, in a matrix form, so that the TFT substrate 20 and the CF substrate 30 are formed. After the formation, the alignment films 22 and 32 are formed on the surfaces of the pixel electrode 20B and the counter electrode 30B by applying a vertical alignment agent or printing and baking a vertical alignment film on the substrate. On the other hand, a liquid crystal material is prepared by mixing liquid crystal molecules 41 and an ion polymerizable monomer 45 as a material constituting the liquid crystal layer 40. An ionic polymerization initiator (not shown) or the like may be further added to the liquid crystal material. The ion polymerizable monomer 45 has a property of being polymerized by irradiation with ultraviolet light to become a polymer 42A. Examples of the ion polymerizable monomer 45 include an anionic monomer having the structure shown in Chemical Formula 3 and a cationic monomer having the structure shown in Chemical Formula 4.

Figure 2009092815
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Figure 2009092815
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液晶材料を作製したのち、上記第1の実施の形態と同様にしてTFT基板20とCF基板30との間に封止する。   After producing the liquid crystal material, sealing is performed between the TFT substrate 20 and the CF substrate 30 in the same manner as in the first embodiment.

次に、図10(A)に示したように、画素電極20Bと対向電極30Bとの間に、電圧印加手段1を用いて、直流電圧V1を印加する(ステップS202)。このとき、例えば画素電極20Bがイオン重合性モノマー45の電荷と逆の符号の極性となるように設定する。これにより、イオン重合性モノマー45が液晶層40における配向膜22との界面近傍に移動することとなる。同時に、ガラス基板20A,30Aの表面に対して所定の角度をなす方向の電場が生じ、液晶分子41がガラス基板20A,30Aの法線方向から所定方向に傾いて配向することとなる。   Next, as shown in FIG. 10A, a DC voltage V1 is applied between the pixel electrode 20B and the counter electrode 30B using the voltage applying means 1 (step S202). At this time, for example, the pixel electrode 20 </ b> B is set to have a polarity with a sign opposite to the charge of the ion polymerizable monomer 45. As a result, the ion polymerizable monomer 45 moves to the vicinity of the interface with the alignment film 22 in the liquid crystal layer 40. At the same time, an electric field in a direction forming a predetermined angle with respect to the surfaces of the glass substrates 20A and 30A is generated, and the liquid crystal molecules 41 are oriented in a predetermined direction from the normal direction of the glass substrates 20A and 30A.

さらに、図10(B)に示したように、直流電圧V1を印加した状態のまま紫外光UVを、例えばTFT基板20の外側から液晶層40に照射することによりイオン重合性モノマー45を重合させ、配向膜22の表面に固着したポリマー42Aを形成する(ステップS203)。   Further, as shown in FIG. 10B, the ion polymerizable monomer 45 is polymerized by irradiating the liquid crystal layer 40 with ultraviolet light UV, for example, from the outside of the TFT substrate 20 with the DC voltage V1 applied. Then, the polymer 42A fixed to the surface of the alignment film 22 is formed (step S203).

以上の工程により、図7に示した液晶表示素子が完成する。このように、本実施の形態の液晶表示素子の製造方法によれば、優れた応答速度性能およびコントラスト性能をバランス良く発揮することのできる液晶表示素子を、効率よく製造することができる。   Through the above steps, the liquid crystal display element shown in FIG. 7 is completed. Thus, according to the manufacturing method of the liquid crystal display element of this Embodiment, the liquid crystal display element which can exhibit the outstanding response speed performance and contrast performance with sufficient balance can be manufactured efficiently.

なお、本実施の形態では、TFT基板20を覆う配向膜22と固着するようにポリマー42Aを形成し、液晶層40のうちの最もTFT基板20の側に位置する液晶分子41Aにプレチルト角θ1を付与するような構成としたが、これに限定されるものではない。すなわち、CF基板30を覆う配向膜32と固着するようにポリマーを形成し、液晶層40のうちの最もCF基板30の側に位置する液晶分子41Bにプレチルト角θ2を付与するような構成としてもよい。但し、TFT基板20にはTFTスイッチング素子や各種バスラインが設けられており、駆動時には種種の横電場が生じていることから、TFT基板20の側にポリマー42Aを設けることが望ましい。そうすることで、そのような横電場による液晶分子41の配向乱れを効果的に低減することができるからである。   In the present embodiment, the polymer 42A is formed so as to be fixed to the alignment film 22 covering the TFT substrate 20, and the pretilt angle θ1 is applied to the liquid crystal molecules 41A located closest to the TFT substrate 20 in the liquid crystal layer 40. However, the present invention is not limited to this. In other words, a polymer is formed so as to be fixed to the alignment film 32 covering the CF substrate 30, and a pretilt angle θ2 is given to the liquid crystal molecules 41B located closest to the CF substrate 30 in the liquid crystal layer 40. Good. However, since the TFT substrate 20 is provided with TFT switching elements and various bus lines and various lateral electric fields are generated during driving, it is desirable to provide the polymer 42A on the TFT substrate 20 side. By doing so, the alignment disorder of the liquid crystal molecules 41 due to such a transverse electric field can be effectively reduced.

また、本実施の形態においても上記第1の実施の形態と同様に、紫外光吸収剤44を液晶層40に含有させてもよい。但し、その場合には、必ずイオン重合性モノマー45と異なる極性を有する基板(本実施の形態ではTFT基板20)の外側から紫外光UVを照射するようにする。このようにした場合には、紫外光UVを照射する側の基板(本実施の形態ではTFT基板20)により多くのイオン重合性モノマー45が集まるようになる。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the ultraviolet light absorber 44 may be included in the liquid crystal layer 40. However, in that case, the ultraviolet light UV is always irradiated from the outside of the substrate (TFT substrate 20 in this embodiment) having a polarity different from that of the ion polymerizable monomer 45. In such a case, a larger amount of the ion polymerizable monomer 45 is collected on the substrate that is irradiated with the ultraviolet light UV (in this embodiment, the TFT substrate 20).

以下、本発明の具体的な実施例について説明する。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.

本実施例では、TFT基板に4μmのスペーサ突起物を形成したもの、およびカラーフィルタにITO電極を配置した基板のそれぞれに垂直配向膜を塗布した。ITOには斜めに電場がかかるように、スリットパターンが形成してあり、線幅60μm線間10μmである。基板上にシールを形成し、これに囲まれた部分に、ネガ型液晶、紫外光によって重合するイオン重合性モノマー、および光重合開始剤から成る液晶材料を滴下注入し、基板どうしを貼り合わせシールを硬化させた。このようにして作成した液晶パネルに対して、非対称矩形波の交流電場を付与した状態で紫外光を照射し、イオン重合性モノマーを重合させ、TFT基板側の配向膜の表面にポリマーを形成した。これにより、TFT基板側の液晶分子が非駆動状態においてプレチルト角をなす液晶表示素子を得た。   In this example, a vertical alignment film was applied to each of a TFT substrate with a 4 μm spacer protrusion and a substrate with an ITO electrode disposed on a color filter. A slit pattern is formed on the ITO so that an electric field is applied obliquely, and the line width is 60 μm and the line is 10 μm. A seal is formed on the substrate, and a liquid crystal material consisting of a negative liquid crystal, an ionic polymerizable monomer that is polymerized by ultraviolet light, and a photopolymerization initiator is dropped into a portion surrounded by the seal, and the substrates are bonded together and sealed. Was cured. The liquid crystal panel thus prepared was irradiated with ultraviolet light with an asymmetric rectangular wave alternating electric field applied to polymerize the ion polymerizable monomer to form a polymer on the surface of the alignment film on the TFT substrate side. . As a result, a liquid crystal display element in which the liquid crystal molecules on the TFT substrate side formed a pretilt angle in a non-driven state was obtained.

このようにして作製した液晶表示素子を駆動させたところ、プレチルト角(°)に応じて応答時間(ms;ミリ秒)およびコントラストが図11のような挙動を示した。なお、駆動電圧は5Vとした。図11では、曲線C11がコントラストとプレチルト角との関係を表し、曲線C12〜C14が応答速度とプレチルト角との関係を表している。詳細には、曲線12は、駆動電圧が印加されてから要求される透過率の90%に達するまでの時間(0〜90%の応答時間)を表しており、曲線13は、駆動電圧が印加されてから要求される透過率の10%に達するまでの時間(0〜10%の応答時間)を表しており、曲線14は、駆動電圧が印加されたのち要求される透過率の10%に達してから要求される透過率の90%に達するまでの時間(10〜90%の応答時間)を表している。   When the liquid crystal display device thus manufactured was driven, the response time (ms; millisecond) and contrast showed behavior as shown in FIG. 11 according to the pretilt angle (°). The drive voltage was 5V. In FIG. 11, a curve C11 represents the relationship between the contrast and the pretilt angle, and curves C12 to C14 represent the relationship between the response speed and the pretilt angle. In detail, the curve 12 represents the time required to reach 90% of the required transmittance after the driving voltage is applied (response time of 0 to 90%), and the curve 13 represents the time when the driving voltage is applied. Represents the time required to reach 10% of the required transmittance (0-10% response time), and curve 14 shows 10% of the required transmittance after the drive voltage is applied. It represents the time (from 10 to 90% response time) until reaching 90% of the required transmittance.

本実施例に対する比較例として、液晶層における液晶分子が、TFT基板側の配向膜との界面近傍およびCF基板側の配向膜との界面近傍の双方において同じ大きさのプレチルト角を有するように構成された液晶表示素子を作製し、同様の調査を行った。その結果を図12に示す。図12では、曲線C21がコントラストとプレチルト角との関係を表し、曲線C22〜C24が応答速度とプレチルト角との関係を表している。詳細には、曲線22は、駆動電圧が印加されてから要求される透過率の90%に達するまでの時間(0〜90%の応答時間)を表しており、曲線23は、駆動電圧が印加されてから要求される透過率の10%に達するまでの時間(0〜10%の応答時間)を表しており、曲線24は、駆動電圧が印加されたのち要求される透過率の10%に達してから要求される透過率の90%に達するまでの時間(10〜90%の応答時間)を表している。   As a comparative example to this example, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are configured to have the same pretilt angle both in the vicinity of the interface with the alignment film on the TFT substrate side and in the vicinity of the interface with the alignment film on the CF substrate side. The manufactured liquid crystal display element was produced and the same investigation was performed. The result is shown in FIG. In FIG. 12, the curve C21 represents the relationship between the contrast and the pretilt angle, and the curves C22 to C24 represent the relationship between the response speed and the pretilt angle. In detail, the curve 22 represents the time from when the drive voltage is applied until it reaches 90% of the required transmittance (0 to 90% response time), and the curve 23 represents the time when the drive voltage is applied. Represents the time required to reach 10% of the required transmittance (0-10% response time), and the curve 24 shows 10% of the required transmittance after the drive voltage is applied. It represents the time (from 10 to 90% response time) until reaching 90% of the required transmittance.

実施例の曲線C12〜C14(図11)と、比較例の曲線C22〜C24(図12)とを比較すると、実施例では比較例よりも全体的にやや応答時間が長いものの、プレチルト角が大きくなるほど応答速度が向上する傾向は比較例と同様である。一方、コントラストについては、比較例(曲線C21)ではプレチルト角が3°を上回ると大幅に劣化するのに対し、本実施例(曲線C11)ではプレチルト角が0°から6°の範囲においてほぼ一定の値(約1150)を示した。この結果、液晶層において、TFT基板およびCF基板のいずれか一方の側に位置する液晶分子にプレチルト角を付与することで、TFT基板側およびCF基板側の双方において同じ大きさのプレチルト角を液晶分子に付与する場合よりも、コントラストと電圧に対する応答速度とをバランス良く向上できることがわかった。   When the curves C12 to C14 (FIG. 11) of the example are compared with the curves C22 to C24 (FIG. 12) of the comparative example, the pretilt angle is larger in the example although the response time is slightly longer overall than the comparative example. The tendency for the response speed to improve is the same as in the comparative example. On the other hand, the contrast deteriorates greatly when the pretilt angle exceeds 3 ° in the comparative example (curve C21), whereas in this example (curve C11), the pretilt angle is substantially constant in the range of 0 ° to 6 °. Value (about 1150). As a result, in the liquid crystal layer, by giving a pretilt angle to the liquid crystal molecules located on either side of the TFT substrate or the CF substrate, the liquid crystal layer has the same pretilt angle on both the TFT substrate side and the CF substrate side. It was found that the contrast and the response speed to voltage can be improved in a better balance than when applied to molecules.

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、画素電極と対向電極との間に直流電圧を印加して直流電場を液晶層に付与するようにしたが、電場のかわりに磁場を液晶層に付与するようにしてもよい。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to these embodiments and the like, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, a DC voltage is applied to the liquid crystal layer by applying a DC voltage between the pixel electrode and the counter electrode, but a magnetic field is applied to the liquid crystal layer instead of the electric field. May be.

プレチルト角を付与する構造としては、以下のようにしてもよい。例えば、TFT基板側とCF基板側とで配向性の異なる配向膜を設けるようにしてもよい。そのような配向膜は、例えば、その配向膜を構成する酸化硅素(SiO2 )などの結晶を、その成長方向(基板表面に対する成長角度)が異なるように各基板に蒸着させればよい。このように蒸着された配向膜は、その結晶の成長角度に応じてその表面近傍の液晶分子にプレチルト角を付与するように機能する。あるいは、TFT基板側およびCF基板側に、偏光の照射によって異方性が誘起される光配向膜を設けるようにしてもよい。その際、TFT基板側とCF基板側とで異方性を示す方向が互いに異なる光配向膜をそれぞれ設けるようにすれば、各々の光配向膜は、それぞれの表面近傍の液晶分子に異なるプレチルト角を付与することができる。また、TFT基板およびCF基板における、液晶層と接する面に突起(リブ)を設けることで、その突起の近傍領域における液晶分子にプレチルト角を付与するようにしてもよい。 The structure for providing the pretilt angle may be as follows. For example, alignment films having different orientations may be provided on the TFT substrate side and the CF substrate side. For such an alignment film, for example, a crystal such as silicon oxide (SiO 2 ) constituting the alignment film may be deposited on each substrate so that the growth direction (growth angle with respect to the substrate surface) is different. The alignment film thus deposited functions to give a pretilt angle to the liquid crystal molecules in the vicinity of the surface in accordance with the crystal growth angle. Alternatively, a photo-alignment film in which anisotropy is induced by irradiation of polarized light may be provided on the TFT substrate side and the CF substrate side. At that time, if a photo-alignment film having different anisotropy directions is provided on the TFT substrate side and the CF substrate side, each photo-alignment film has a different pretilt angle on the liquid crystal molecules in the vicinity of the surface. Can be granted. Further, by providing protrusions (ribs) on the surface of the TFT substrate and the CF substrate that are in contact with the liquid crystal layer, a pretilt angle may be given to the liquid crystal molecules in the vicinity of the protrusions.

本発明における第1の実施の形態としての液晶表示素子装置の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the liquid crystal display element device as 1st Embodiment in this invention. 液晶分子のプレチルト角を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the pretilt angle of a liquid crystal molecule. 図1の液晶表示素子の製造方法を説明するためのフローチャートである。2 is a flowchart for explaining a manufacturing method of the liquid crystal display element of FIG. 1. 図1の液晶表示素子の製造方法を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the liquid crystal display element of FIG. 図4に続く工程を説明するための断面模式図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining a process following the process in FIG. 4. 図5に続く工程を説明するための断面模式図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a process following the process in FIG. 5. 本発明における第2の実施の形態としての液晶表示素子装置の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the liquid crystal display element device as 2nd Embodiment in this invention. 図7の液晶表示素子の製造方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the manufacturing method of the liquid crystal display element of FIG. 図7の液晶表示素子の製造方法を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the liquid crystal display element of FIG. 図9に続く工程を説明するための断面模式図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for illustrating a step following the step in FIG. 9. 実施例における応答時間およびコントラストのプレチルト角依存性を表した特性図である。It is a characteristic view showing the pretilt angle dependency of response time and contrast in the example. 比較例における応答時間およびコントラストのプレチルト角依存性を表した特性図である。It is a characteristic view showing the pretilt angle dependence of response time and contrast in a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

1…電圧印加手段、10A,10B…画素、20…TFT基板、30…CF基板、20A,30A…ガラス基板、20B…画素電極、30B…対向電極、22,32…配向膜、40…液晶層、41(41A,41B,41C)…液晶分子、42A,42B…ポリマー、43…モノマー、44…紫外光吸収剤、45…イオン重合性モノマー。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Voltage application means, 10A, 10B ... Pixel, 20 ... TFT substrate, 30 ... CF substrate, 20A, 30A ... Glass substrate, 20B ... Pixel electrode, 30B ... Counter electrode, 22, 32 ... Alignment film, 40 ... Liquid crystal layer 41 (41A, 41B, 41C) ... liquid crystal molecules, 42A, 42B ... polymer, 43 ... monomer, 44 ... ultraviolet light absorber, 45 ... ion polymerizable monomer.

Claims (4)

対向配置された一対の基板と、前記一対の基板間に設けられ、液晶分子を含む液晶層とを有し、
前記一対の基板のうちの一方の側に位置する前記液晶分子が、前記一対の基板のうちの他方の側に位置する前記液晶分子と異なるプレチルト角を有している
ことを特徴とする液晶表示素子。
A pair of substrates disposed opposite to each other, and a liquid crystal layer provided between the pair of substrates and including liquid crystal molecules,
The liquid crystal display, wherein the liquid crystal molecules located on one side of the pair of substrates have a pretilt angle different from that of the liquid crystal molecules located on the other side of the pair of substrates. element.
前記一対の基板のうちの一方の側に位置する前記液晶分子のプレチルト角が0(°)である
ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。
The liquid crystal display element according to claim 1, wherein a pretilt angle of the liquid crystal molecules located on one side of the pair of substrates is 0 (°).
前記一対の基板は、一方が複数の画素電極を駆動する半導体素子を搭載した半導体素子搭載基板であり、他方がカラーフィルタを備えたカラーフィルタ搭載基板であり、
前記カラーフィルタ搭載基板の側に位置する前記液晶分子のプレチルト角が0(°)である
ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。
The pair of substrates, one is a semiconductor element mounting substrate on which a semiconductor element that drives a plurality of pixel electrodes is mounted, and the other is a color filter mounting substrate having a color filter,
The liquid crystal display element according to claim 1, wherein a pretilt angle of the liquid crystal molecules located on the color filter mounting substrate side is 0 (°).
前記液晶層は、前記液晶分子に対してプレチルト角を付与する高分子を含んでいる
ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。
The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the liquid crystal layer includes a polymer that imparts a pretilt angle to the liquid crystal molecules.
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