JP4040166B2

JP4040166B2 - Manufacturing method of liquid crystal display device

Info

Publication number: JP4040166B2
Application number: JP12068298A
Authority: JP
Inventors: 典弘吉田
Original assignee: 東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2018-04-30
Also published as: JPH11311788A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device which reduces the accumulation of electric charges and is free of sticking and its manufacture by manufacturing a hybrid aligned cell by vertical alignment and horizontal orientation by using one kind of aligning film material. SOLUTION: The liquid crystal display device has a liquid crystal cell formed by arranging a 1st substrate 11 having a 1st electrode and a vertical oriented film 13 on one main surface and a 2nd substrate 12 having a 2nd electrode and a horizontal oriented film 13 on one main surface so that both the main surfaces face each other and holding a liquid crystal composition between both the substrates and a polarizing element which is arranged in parallel to the liquid crystal cell. In this case, the vertical oriented film and horizontal oriented film are formed of the same vertical orientation materials.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の製造方法に係わり、特に、１種類の配向膜材料で作製されたハイブリッド配向セルを備えた、表示に焼き付きがほとんど無く優れた画像を提供することのできる液晶表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力という特徴から、ノートブック型コンピュータや携帯情報端末機器、ＯＡ機器の表示素子として積極的に利用されている。液晶表示装置のほとんどがネマティック液晶を用いており、その表示方式には旋光モードや電界制御複屈折（ＥＣＢ：electrically controlled birefingence）モード等が知られている。
【０００３】
旋光モード方式には例えば液晶が９０゜ねじれた分子配列のツイステッドネマティック（ＴＮ）型液晶があり、原理的に白黒表示で、高いコントラスト比を示すが、応答時間が遅い、中間調で視野角が狭い等といった問題がある。
【０００４】
液晶層の複屈折を電圧によって制御することにより表示するＥＣＢモード方式には上述のＴＮ型液晶の問題を補うモードがいくつか提案されている。
【０００５】
ＥＣＢモード方式は、オフ状態における分子配列によってＤＡＰ（Deformation of vertical alinged phase ）形（ホメオトロピック配列）、ホモジニアス形、ハイブリッド（ＨＡＮ：Hybrid Aligned Nematic）形の３種類に分けられる。
【０００６】
ＤＡＰ形は、負の誘電異方性をもつネマティック液晶（Ｎ_n）を用い、液晶分子を基板面に対してほぼ垂直に配列させたものであり、ホモジニアス形は正の誘電異方性をもつネマティック液晶（Ｎ_p）を用いて液晶分子をガラス基板面に対して配列されたものであり、ＨＡＮ形は液晶分子を一方のガラス基板面で垂直、他方のガラス基板面で平行に配向させ両基板間で分子配列が連続的に変化するようにしたものである。
【０００７】
この３つのモードの中でもＨＡＮモードは、ＤＡＰ形およびホモジニアス形に比べて、低い印加電圧で動作すること、応答時間が速いこと、印加電圧に対して表示色が緩やかに変化し、薄膜トランジスタを用いる液晶表示装置との相性が良いことが特徴である。
【０００８】
このＨＡＮモードにおいては、２枚のガラス基板の一方側は垂直配向、もう一方の基板は水平配向となるような液晶の分子配列をとるために、垂直配向側と水平配向側でそれぞれ別の配向膜材料を使用しているのが現状である。
【０００９】
一般に材料が異なると膜の表面エネルギーやイオンの吸着、解離量が異なることにより電荷が蓄積されやすくなる。実際のデバイスでは液晶セルに印加される直流成分の電荷が蓄積し、オフセット電圧が発生するため表示が焼き付くという問題が生じてしまう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおり、ＨＡＮモードにおいては、一方の基板側は垂直配向、他方の基板側は水平方向となるような液晶の分子配列とするために、それぞれ異なる配向膜材料を用いなければならなかった。材料が異なると、電荷が蓄積しやすくなってオフセット電圧が発生し、表示が焼き付くという問題が生じていた。
【００１１】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたものであり、１種類の配向膜材料により、垂直配向と水平配向とからなるハイブリッド配向セルを作製することによって、電荷の蓄積を低減し、焼き付きのない液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、一主面上に第１の電極および垂直配向膜を有する第１の基板と一主面上に第２の電極および水平配向膜を有する第２の基板とを両主面が対向するように配置して、両基板の間に液晶組成物を狭持させた液晶セルと、液晶セルと平行に配置された偏光子とを有しており、垂直配向膜と水平配向膜とは同一の垂直配向膜材料から形成されていることを特徴としている。
【００１３】
本発明の液晶表示装置は、液晶組成物の配向状態を印加電圧の強度によって変化させることによって表示を行うものであり、一方の基板の配向膜が垂直で、他方の基板の配向膜が水平であるハイブリッド配向を有している。
【００１４】
上述した通り、従来のハイブリッド配向の液晶セルにおいては、配向膜材料を２種類使用しているため、膜の分子組成、表面エネルギーの違いによりイオンがどちらか一方に片寄りやすくなり、電荷蓄積されると焼き付きの原因となるＤＣオフセット電圧が発生してしまっていたが、本発明によれば、垂直配向膜と水平配向膜とは同一の垂直配向膜材料、すなわち１種類の配向膜材料から形成されているため、電荷が蓄積されることがなく、表示の焼き付きのない液晶表示装置を得ることができる。
【００１５】
本発明において、垂直配向膜とは液晶を垂直に配向させるものであり、水平配向膜とは液晶を平行に配向させるものである。垂直配向膜材料とは、特別な配向処理を施さなくても液晶を垂直に配向させるものである。垂直配向膜材料としては、レシチン、ステアリン酸、一塩基性カルボン酸クロム錯体、有機シラン等がある。また、本明細書において垂直とは９０°から７０°程度の範囲、および水平とは０°から２０°程度の範囲も含まれる。
【００１６】
また、本発明の液晶表示装置において、垂直配向膜にｐ偏光となるように紫外線を照射することによって水平配向膜が形成されていることを特徴としている。
【００１７】
垂直配向膜の中には、基板に対してｐ偏光となる様に斜め方向から配向膜材料のエネルギー吸収帯である約２３０〜４００ｎｍのスペクトルを含む紫外線を照射することにより、そのエネルギーが分子振動を誘発し側鎖や主鎖が分解し、照射条件により液晶配向を垂直から水平まで制御できるものがある。
【００１８】
このように、液晶がほぼ垂直とほぼ水平に配向する照射条件で配向処理することにより、１種類の配向膜でハイブリッド配向セルを作製したところ、これらのセルではＤＣオフセットが従来の２種の配向膜を使用したハイブリッドセルの約１／５となることを見出した。
【００１９】
ここで、入射面に対して平行に振動成分を持つ偏光をｐ偏光といい、入射面に対して垂直な振動成分を持つ偏光をｓ偏光というが、本発明においてはｐ偏光となるように紫外線を照射する。
【００２０】
さらに、本発明の液晶表示装置において、紫外線で水平配向処理を施すとき紫外線の波長は２３０〜４００ｎｍであって、１０〜２０Ｊ／ｃｍ²の照射量であることを特徴としている。
【００２１】
紫外線の波長は好ましくは２４０〜３３０ｎｍである。
【００２２】
図３に示すように、紫外線照射量が少ない（約１０Ｊ／ｃｍ²以下）とプレチルト角が高く、実効的なリタデーション（△ｎｄ）が小さくなる、面内の配向方向を規定する力が弱いといったことが問題になる。リタデーションとは液晶の長短軸の屈折率の差（屈折率異方性）△ｎと液晶セルの厚みｄの積であり、複屈折率（位相のずれ）を示す。リターデーションは、通常、０．５〜１．３μｍ程度に設計されている。
【００２３】
一方、照射量が多い（約２０Ｊ／ｃｍ²以上）と高分子の過分解によりプレチルトが低下しリバースツイストディスクリネーションが発生する、面内方向規制力が低下するといったことがおこる。このため紫外線照射量を約１０〜２０Ｊ／ｃｍ²にするのが良い。より好ましくは１０〜１５Ｊｃｍ²である。
【００２４】
また、紫外線の入射角は基板に対して０°より大きく９０°未満であればよく、好ましくは３０°〜６０°、最も好ましくは４５゜である。
【００２５】
また、本発明の液晶表示装置において、垂直配向膜にラビング処理を施すことにより水平配向膜が形成されていることを特徴としている。
【００２６】
垂直配向膜の中には、ラビング条件によっては水平配向が得られるものがある。
【００２７】
このように、液晶がほぼ垂直とほぼ水平に配向するラビング条件で配向処理することにより、１種類の配向膜でハイブリッド配向セルを作製したところ、これらのセルではＤＣオフセットが従来の２種の配向膜を使用したハイブリッドセルの約１／５となることを見出した。
【００２８】
本発明で適用されるラビング処理は以下のとおりである。ラビング布の材質はナイロン、綿等であり、ラビングローラーの回転速度は１００〜５００ｒｐｍ、ラビング回数は１回〜数十回程度、ラビング時の回転トルクは６ｋｇｆ・ｃｍ程度である。ラビング強度が弱すぎると、図４に示すように、プレチルトが高くなりすぎて、配向力が弱くなり、一方、強すぎると膜が剥がれてしまう。
【００２９】
また、本発明の液晶表示装置において、第１の基板は、一主面上にマトリクス状に走査線、信号線、スイッチング素子およびスイッチング素子に接続された画素電極を有するスイッチング素子アレイ基板であり、第２の基板は、一主面上に共通電極を有する対向基板である。
【００３０】
すなわち、垂直配向膜を有する第１の基板はスイッチング素子アレイ基板であって、水平配向膜を有する第２の基板は対向基板である。ただしこの構成に限られるものではなく、これとは逆に、垂直配向膜を有する第１の基板が対向基板であって、水平配向膜を有する第２の基板がスイッチング素子アレイ基板であってもよい。
【００３１】
本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、一主面上に第１の電極が形成された第１の基板上に垂直配向膜を形成する工程と、第１の基板の一主面に対向するように配置され、一主面上に第２の電極が形成された第２の基板上に水平配向膜を形成する工程と、垂直配向膜と水平配向膜とを対向させるように第１の基板と第２の基板とを間隙を有して配置させて、両基板の周囲を封止して間隙に液晶層を封入する工程とを具備し、垂直配向膜と水平配向膜とは同一の垂直配向膜材料より形成されることを特徴としている。
【００３２】
本発明の方法によれば、垂直配向膜と水平配向膜とは同一の垂直配向膜材料、すなわち１種類の配向膜材料から形成されるため、電荷が蓄積されることがなく、表示の焼き付きのない液晶表示装置を得ることができる。
【００３３】
また、本発明の液晶表示装置の製造方法において、垂直配向膜にｐ偏光となるように紫外線を照射することによって水平配向膜を形成することを特徴としている。
【００３４】
このように、液晶がほぼ垂直とほぼ水平に配向する照射条件で配向処理することにより、１種類の配向膜でハイブリッド配向セルを作製したところ、これらのセルではＤＣオフセットが従来の２種の配向膜を使用したハイブリッドセルの約１／５となることを見出した。
【００３５】
また、本発明の液晶表示装置の製造方法において、紫外線で水平配向処理を施すとき紫外線の波長は２３０〜４００ｎｍであって、１０〜２０Ｊ／ｃｍ²の照射量であることを特徴としている。
【００３６】
紫外線の波長は好ましくは２４０〜３３０ｎｍである。
【００３７】
図３に示すように、紫外線照射量が少ない（約１０Ｊ／ｃｍ²以下）とプレチルト角が高く、実効的なリタデーション（△ｎｄ）が小さくなる、面内の配向方向を規定する力が弱いといったことが問題になる。
【００３８】
一方、照射量が多い（約２０Ｊ／ｃｍ²以上）と高分子の過分解によりプレチルトが低下しリバースツイストディスクリネーションが発生する、面内方向規制力が低下するといったことがおこる。このため紫外線照射量を約１０〜２０Ｊ／ｃｍ²にするのが良い。より好ましくは１０〜１５Ｊｃｍ²である。
【００３９】
また、紫外線の入射角は基板に対して０°より大きく９０°未満であればよく、好ましくは３０°〜６０°、最も好ましくは４５゜である。
【００４０】
さらに、本発明の液晶表示装置の製造方法において、垂直配向膜にラビング処理を施すことにより水平配向膜を形成することを特徴としている。
【００４１】
垂直配向膜の中には、ラビング条件によっては水平配向が得られるものがある。
【００４２】
このように、液晶がほぼ垂直とほぼ水平に配向するラビング条件で配向処理することにより、１種類の配向膜でハイブリッド配向セルを作製したところ、これらのセルではＤＣオフセットが従来の２種の配向膜を使用したハイブリッドセルの約１／５となることを見出した。
【００４３】
本発明で適用されるラビングは以下のとおりである。ラビング布の材質はナイロン、綿等であり、ラビングローラーの回転速度は１００〜５００ｒｐｍ、ラビング回数は１回〜数十回程度、ラビング時の回転トルクは、６ｋｇｆ・ｃｍ程度である。ラビング強度が弱すぎるとプレチルトが高すぎたり、配向力が弱くなり、強すぎると膜が剥がれてしまう。
【００４４】
また、本発明の液晶表示装置の製造方法において、第１の基板は、一主面上にマトリクス状に走査線、信号線、スイッチング素子およびスイッチング素子に接続された画素電極を有するスイッチング素子アレイ基板であり、第２の基板は、前記一主面上に共通電極を有する対向基板である。
【００４５】
すなわち、垂直配向膜を有する第１の基板はスイッチング素子アレイ基板であって、水平配向膜を有する第２の基板は対向基板である。ただしこの構成に限られるものではなく、これとは逆に、垂直配向膜を有する第１の基板が対向基板であって、水平配向膜を有する第２の基板がスイッチング素子アレイ基板であってもよい。
【００４６】
以上、垂直配向膜に水平配向処理を施すことによって、垂直配向膜１種類のみを用いる場合について記載してきたが、水平配向膜に垂直配向処理を施すことによって水平配向膜１種類のみを用いてハイブリッド配向を実現することも本発明に含まれるものと考えられる。
【００４７】
以上のような構成及び条件で実際の液晶表示デバイスを作製することにより焼き付きが低減でき、良好な表示が得られる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
［実施例１］
図１は、本発明の一実施例のハイブリット形液晶表示装置の分解図である。
【００４９】
この実施例の液晶表示装置は、図１に示すように、透明電極が形成された矩形の対向基板１１と、マトリクス状に走査線、信号線、スイッチング素子およびスイッチング素子に接続された画素電極を有する矩形のスイッチング素子アレイガラス基板１２とをスペーサの間隔で対向配置させ、両基板間に液晶組成物を封入して液晶セルを作製し、この液晶セルの表側にセルの光学特性を補償する補償板１４と偏光板１５とを貼り付け、裏面にも偏光板１５を貼り付けて構成されている。
【００５０】
この液晶表示装置は次のようにして作製された。
【００５１】
すなわち、対向基板１１上に透明電極を形成し、スイッチング素子アレイ基板１２上には、画素サイズ１１０×３３０μｍのＩＴＯ電極を基板端に対して平行なマトリクス状に、かつ走査線および信号線に接続させて形成した。
【００５２】
これらの対向基板１１とスイッチング素子アレイ基板１２に、液晶配向膜１３として垂直配向用ポリイミド（ＪＡＬＳ−２０４；日本合成ゴム製）を印刷し、１８０℃で１時間焼成することにより厚さ約８５０Ａ厚の膜を形成した。
【００５３】
次に対向基板１１に図２に示すように基板に対しｐ偏光となるよう主波長３１３ｎｍ、３１０〜３３０ｎｍの偏光紫外線を斜め４５゜から約１０Ｊ／ｃｍ²照射した。次に、対向基板１１上に直径約５μｍのスぺーサ（図示せず）を散布してスイッチング素子アレイ基板１２を対向配置し、さらに、スイッチング素子アレイ基板１２に印刷された配向膜の周辺に沿って接着剤を、注入口（図示せず）を除いて印刷し、スイッチング素子アレイ基板１１から対向電極に電圧を印加するための電極転移材を接着剤の周辺の電極転移材電極上に形成した。
【００５４】
しかる後、配向膜どうしが対向するよう対向基板１１とスイッチング素子アレイ基板１２と重ね合わせ、１５０℃で１時間加熱して接着剤を硬化させ両基板を貼り合わせた。その後真空注入法によりフッ素系液晶組成物（ＺＬＩ−４７９２メルク社製）を注入し、この後注入口を紫外線硬化樹脂で塞ぎ約３Ｊ／ｃｍ²の紫外線で硬化させ封止して液晶セルを作製した。セル内の液晶分子はアレイ基板側が垂直配向、紫外線照射された対向基板側が水平配向のハイブリッド配列が得られた。
【００５５】
このセルの表側にセルの光学特性を補償する補償板と偏光板を貼り、裏面に偏光板を貼り付け、液晶モジュールに組み立てた。こうして作製した液晶表示装置では、焼き付きがほとんど無く表示品位は非常に良好であった。
【００５６】
［実施例２］
主波長２５４ｎｍ、２４０〜２６０ｎｍの紫外線を用いた以外は実施例１と同様にして液晶セルを作製した。このセルでもハイブリッド配向が実現でき、表示も焼き付きが無く表示品位は非常に良好であった。
【００５７】
［実施例３］
本実施例では、実施例１と同様の工程で、液晶配向膜１３として垂直配向用ポリイミド（ＳＥ−７５１１Ｌ日産化学製）（１８０℃で１時間焼成）を基板上に形成した。次に対向基板１１に、通常のＴＮセルと同程度、すなわちナイロン（材質）製のラビングローラーを用いて３００ｒｐｍ、回転トルク約６ｋｇｆ・ｃｍで１回ラビングし、その後は実施例１と同じ工程で液晶セルを作製した。この液晶セル内の液晶分子はアレイ基板側が垂直配向、ラビング処理された対向基板側が水平配向のハイブリッド配列が得られた。こうして作製した液晶表示装置では、焼き付きがほとんど無く表示品位は非常に良好であった。
【００５８】
［実施例４］
スイッチング素子アレイ基板１２に、図１に示した通り、垂直配向を保つようにラビング処理を施した以外は、実施例３と同様にして液晶セルを作製した。このセルでもハイブリッド配向が実現でき、表示も焼き付きがほとんど無く表示品位は非常に良好であった。
【００５９】
尚、前述の実施例でのスイッチング素子は、アモルファスシリコンでもポリシリコンでもよく、ポリシリコンの場合アレイ基板上に駆動回路を内蔵してもよい。また、前述の実施例では、透過型液晶表示装置を用いたが反射型液晶表示装置でもよい。さらに、前述の実施例では、スペーサを散布したが、少なくともどちらか一方の基板上にスペーサを形成した基板を使用してもよい。
【００６０】
［ＤＣオフセット電圧］
表１に実施例１および２の配向膜と従来の配向膜（垂直配向膜と水平配向膜を組み合わせたもの）におけるＤＣオフセット電圧値を示す。
【００６１】
【表１】

従来の配向膜材料を２種類使用したハイブリッド配向セルでは、膜の分子組成、表面エネルギーの違いによりイオンがどちらか一方に片寄りやすくなり、電荷蓄積され易くなる為焼き付きの原因となるＤＣオフセット電圧が発生した（表１−Ａ）。
【００６２】
一方、本発明の実施例１〜４による１種類の垂直配向膜に所定の紫外線照射とラビング処理を施したハイブリッド配向セルでは、電荷が蓄積されず、焼き付きの原因となるＤＣオフセット電圧が従来の約１／５となった（表１−ＢおよびＣ）。
【００６３】
また、実施例４では垂直配向を保つようラビング処理を施しているが、この代わりに紫外線の波長を２３０〜４００ｎｍとして０〜３Ｊ／ｃｍ²照射してもよい。
【００６４】
また、上記実施例では、誘電率異方性が正の液晶組成物を用いたが、負の液晶組成物でもよい。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、１種類の配向膜材料を用いて垂直配向と水平配向とからなるハイブリッド配向セルを作製することによって、電荷の蓄積を低減し、焼き付きのないハイブリッド配向の液晶表示装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるハイブリッド配向モードの液晶表示装置の分解図。
【図２】紫外線照射角を示す図。
【図３】プレチルト角の紫外線照射量依存性を示すグラフ。
【図４】プレチルト角のラビング強度依存性を示すグラフ。
【符号の説明】
１１…ガラス基板（対向基板）
１２…ガラス基板（スイッチング素子アレイ基板）
１３…配向膜
１４…光学補償板
１５…偏光版
１６…液晶[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a liquid crystal display device, particularly, a liquid crystal display device which can provide one with a hybrid aligned cell made with an alignment film material, a little superior image burn-in display It relates to the manufacturing method .
[0002]
[Prior art]
Liquid crystal display devices are actively used as display elements for notebook computers, personal digital assistant devices, and OA devices because of their thinness, light weight, and low power consumption. Most liquid crystal display devices use nematic liquid crystal, and known optical display modes include an optical rotation mode and an electrically controlled birefingence (ECB) mode.
[0003]
The optical rotation mode method includes, for example, a twisted nematic (TN) type liquid crystal having a molecular arrangement in which the liquid crystal is twisted by 90 °. In principle, the liquid crystal display is black and white and exhibits a high contrast ratio, but the response time is slow, the halftone is a viewing angle There are problems such as narrowness.
[0004]
Several modes have been proposed to compensate for the above-mentioned problem of the TN liquid crystal in the ECB mode method in which the birefringence of the liquid crystal layer is controlled by controlling the voltage.
[0005]
The ECB mode system is classified into three types of DAP (Deformation of vertical aligned phase) type (homeotropic arrangement), homogeneous type, and hybrid (HAN: Hybrid Aligned Nematic) type depending on the molecular arrangement in the off state.
[0006]
The DAP type uses a nematic liquid crystal (N _n ) having a negative dielectric anisotropy, in which liquid crystal molecules are arranged almost perpendicular to the substrate surface, and the homogeneous type has a positive dielectric anisotropy. The nematic liquid crystal (N _p ) is used to align liquid crystal molecules with respect to the glass substrate surface. The HAN type aligns liquid crystal molecules vertically on one glass substrate surface and parallel on the other glass substrate surface. The molecular arrangement is changed continuously between the substrates.
[0007]
Among these three modes, the HAN mode is a liquid crystal using a thin film transistor that operates at a lower applied voltage, has a faster response time, and the display color changes gradually with respect to the applied voltage, compared with the DAP type and the homogeneous type. It is characterized by good compatibility with display devices.
[0008]
In this HAN mode, the liquid crystal molecules are arranged so that one side of the two glass substrates is vertically aligned and the other substrate is horizontally aligned. Therefore, the vertical alignment side and the horizontal alignment side have different alignments. Currently, membrane materials are used.
[0009]
In general, different materials tend to accumulate charges due to differences in the surface energy of the film and the amount of adsorption and dissociation of ions. In an actual device, the charge of the direct current component applied to the liquid crystal cell is accumulated, and an offset voltage is generated, which causes a problem of display burn-in.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the HAN mode, different alignment film materials had to be used in order to obtain a liquid crystal molecular arrangement in which one substrate side is vertically aligned and the other substrate side is horizontal. If the materials are different, there is a problem that charges are easily accumulated, an offset voltage is generated, and the display is burned.
[0011]
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and it is possible to reduce charge accumulation by producing a hybrid alignment cell having a vertical alignment and a horizontal alignment by using one kind of alignment film material. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a liquid crystal display device that is not burned in.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The liquid crystal display device of the present invention includes both a first substrate having a first electrode and a vertical alignment film on one main surface and a second substrate having a second electrode and a horizontal alignment film on one main surface. It has a liquid crystal cell in which the main surfaces are opposed to each other and a liquid crystal composition sandwiched between both substrates, and a polarizer arranged in parallel with the liquid crystal cell. The alignment film is formed of the same vertical alignment film material.
[0013]
The liquid crystal display device of the present invention performs display by changing the alignment state of the liquid crystal composition according to the intensity of the applied voltage. The alignment film of one substrate is vertical and the alignment film of the other substrate is horizontal. It has a certain hybrid orientation.
[0014]
As described above, in the conventional hybrid alignment liquid crystal cell, two kinds of alignment film materials are used, so that ions tend to be shifted to either one due to the difference in the molecular composition and surface energy of the film, and charge is accumulated. Then, a DC offset voltage that causes burn-in has occurred, but according to the present invention, the vertical alignment film and the horizontal alignment film are formed of the same vertical alignment film material, that is, one type of alignment film material. Therefore, a liquid crystal display device in which charge is not accumulated and display is not burned can be obtained.
[0015]
In the present invention, the vertical alignment film aligns liquid crystals vertically, and the horizontal alignment film aligns liquid crystals in parallel. The vertical alignment film material is used for vertically aligning liquid crystals without performing a special alignment treatment. Examples of the vertical alignment film material include lecithin, stearic acid, a monobasic chromium complex, and organic silane. In the present specification, the vertical includes a range of about 90 ° to 70 °, and the horizontal includes a range of about 0 ° to 20 °.
[0016]
In the liquid crystal display device of the present invention, the horizontal alignment film is formed by irradiating the vertical alignment film with ultraviolet rays so as to be p-polarized light.
[0017]
The vertical alignment film is irradiated with ultraviolet rays including a spectrum of about 230 to 400 nm which is an energy absorption band of the alignment film material from an oblique direction so as to be p-polarized with respect to the substrate. In some cases, the side chain and main chain are decomposed and the liquid crystal alignment can be controlled from vertical to horizontal depending on the irradiation conditions.
[0018]
As described above, when the alignment treatment is performed under the irradiation condition in which the liquid crystal is aligned substantially vertically and approximately horizontally, a hybrid alignment cell is manufactured using one type of alignment film. In these cells, the DC offset is two types of conventional alignment. It was found to be about 1/5 of a hybrid cell using a membrane.
[0019]
Here, polarized light having a vibration component parallel to the incident surface is referred to as p-polarized light, and polarized light having a vibration component perpendicular to the incident surface is referred to as s-polarized light. In the present invention, ultraviolet light is used so as to be p-polarized light. Irradiate.
[0020]
Furthermore, in the liquid crystal display device of the present invention, when the horizontal alignment treatment is performed with ultraviolet rays, the wavelength of the ultraviolet rays is 230 to 400 nm, and the irradiation amount is 10 to ²⁰ J / cm ² .
[0021]
The wavelength of the ultraviolet light is preferably 240 to 330 nm.
[0022]
As shown in FIG. 3, when the ultraviolet irradiation amount is small (about 10 J / cm ² or less), the pretilt angle is high, the effective retardation (Δnd) is small, and the force that defines the in-plane orientation direction is weak. It becomes a problem. Retardation is the product of the difference in refractive index between the major and minor axes of liquid crystal (refractive index anisotropy) Δn and the thickness d of the liquid crystal cell, and indicates birefringence (phase shift). The retardation is usually designed to be about 0.5 to 1.3 μm.
[0023]
On the other hand, when the irradiation amount is large (about 20 J / cm ² or more), the pretilt is lowered due to the excessive decomposition of the polymer, reverse twist disclination occurs, and the in-plane direction regulating force is lowered. For this reason, it is good to make ultraviolet irradiation amount about 10-20 J / cm < ² >. More preferably 10~15Jcm ^2.
[0024]
Further, the incident angle of ultraviolet rays may be larger than 0 ° and smaller than 90 ° with respect to the substrate, preferably 30 ° to 60 °, and most preferably 45 °.
[0025]
The liquid crystal display device of the present invention is characterized in that a horizontal alignment film is formed by rubbing the vertical alignment film.
[0026]
Some vertical alignment films can obtain horizontal alignment depending on rubbing conditions.
[0027]
As described above, by performing alignment treatment under the rubbing conditions in which the liquid crystal is aligned substantially vertically and approximately horizontally, hybrid alignment cells are manufactured with one type of alignment film. In these cells, the DC offset is two types of conventional alignment. It was found to be about 1/5 of a hybrid cell using a membrane.
[0028]
The rubbing process applied in the present invention is as follows. The material of the rubbing cloth is nylon, cotton or the like, the rotational speed of the rubbing roller is 100 to 500 rpm, the number of times of rubbing is about 1 to several tens of times, and the rotational torque at the time of rubbing is about 6 kgf · cm. If the rubbing strength is too weak, as shown in FIG. 4, the pretilt becomes too high and the orientation force becomes weak. On the other hand, if the rubbing strength is too strong, the film peels off.
[0029]
In the liquid crystal display device of the present invention, the first substrate is a switching element array substrate having a scanning line, a signal line, a switching element, and a pixel electrode connected to the switching element in a matrix on one main surface, The second substrate is a counter substrate having a common electrode on one main surface.
[0030]
That is, the first substrate having the vertical alignment film is a switching element array substrate, and the second substrate having the horizontal alignment film is a counter substrate. However, the present invention is not limited to this configuration, and conversely, the first substrate having the vertical alignment film is a counter substrate and the second substrate having the horizontal alignment film is a switching element array substrate. Good.
[0031]
According to the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, the step of forming the vertical alignment film on the first substrate on which the first electrode is formed on one main surface, and the one main surface of the first substrate A step of forming a horizontal alignment film on a second substrate that is disposed so as to face each other and on which a second electrode is formed on one main surface, and the first alignment so that the vertical alignment film and the horizontal alignment film face each other The substrate and the second substrate are disposed with a gap, and the periphery of both substrates is sealed and the liquid crystal layer is sealed in the gap. The vertical alignment film and the horizontal alignment film are the same. It is characterized in that it is formed from a vertical alignment film material.
[0032]
According to the method of the present invention, the vertical alignment film and the horizontal alignment film are formed of the same vertical alignment film material, that is, one type of alignment film material. Liquid crystal display device can be obtained.
[0033]
In the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, the horizontal alignment film is formed by irradiating the vertical alignment film with ultraviolet rays so as to be p-polarized light.
[0034]
As described above, when the alignment treatment is performed under the irradiation condition in which the liquid crystal is aligned substantially vertically and approximately horizontally, a hybrid alignment cell is manufactured using one type of alignment film. In these cells, the DC offset is two types of conventional alignment. It was found to be about 1/5 of a hybrid cell using a membrane.
[0035]
In the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, when the horizontal alignment treatment is performed with ultraviolet rays, the wavelength of the ultraviolet rays is 230 to 400 nm, and the irradiation amount is 10 to ²⁰ J / cm ² .
[0036]
The wavelength of the ultraviolet light is preferably 240 to 330 nm.
[0037]
As shown in FIG. 3, when the ultraviolet irradiation amount is small (about 10 J / cm ² or less), the pretilt angle is high, the effective retardation (Δnd) is small, and the force that defines the in-plane orientation direction is weak. It becomes a problem.
[0038]
On the other hand, when the irradiation amount is large (about 20 J / cm ² or more), the pretilt is lowered due to the excessive decomposition of the polymer, reverse twist disclination occurs, and the in-plane direction regulating force is lowered. For this reason, it is good to make ultraviolet irradiation amount about 10-20 J / cm < ² >. More preferably 10~15Jcm ^2.
[0039]
Further, the incident angle of ultraviolet rays may be larger than 0 ° and smaller than 90 ° with respect to the substrate, preferably 30 ° to 60 °, and most preferably 45 °.
[0040]
Furthermore, the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention is characterized in that the horizontal alignment film is formed by subjecting the vertical alignment film to rubbing treatment.
[0041]
Some vertical alignment films can obtain horizontal alignment depending on rubbing conditions.
[0042]
As described above, by performing alignment treatment under the rubbing conditions in which the liquid crystal is aligned substantially vertically and approximately horizontally, hybrid alignment cells are manufactured with one type of alignment film. In these cells, the DC offset is two types of conventional alignment. It was found to be about 1/5 of a hybrid cell using a membrane.
[0043]
The rubbing applied in the present invention is as follows. The material of the rubbing cloth is nylon, cotton or the like, the rotational speed of the rubbing roller is 100 to 500 rpm, the number of rubbing is about 1 to several tens of times, and the rotational torque at the time of rubbing is about 6 kgf · cm. If the rubbing strength is too weak, the pretilt is too high or the orientation force is weak, and if it is too strong, the film peels off.
[0044]
In the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, the first substrate is a switching element array substrate having a scanning line, a signal line, a switching element, and a pixel electrode connected to the switching element in a matrix on one main surface. The second substrate is a counter substrate having a common electrode on the one main surface.
[0045]
That is, the first substrate having the vertical alignment film is a switching element array substrate, and the second substrate having the horizontal alignment film is a counter substrate. However, the present invention is not limited to this configuration, and conversely, the first substrate having the vertical alignment film is a counter substrate and the second substrate having the horizontal alignment film is a switching element array substrate. Good.
[0046]
As described above, the case where only one type of vertical alignment film is used by performing the horizontal alignment process on the vertical alignment film has been described. However, the hybrid using only one type of horizontal alignment film by performing the vertical alignment process on the horizontal alignment film has been described. Realizing orientation is also considered to be included in the present invention.
[0047]
By manufacturing an actual liquid crystal display device with the above-described configuration and conditions, image sticking can be reduced and good display can be obtained.
[0048]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Example 1]
FIG. 1 is an exploded view of a hybrid type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
[0049]
As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device according to this embodiment includes a rectangular counter substrate 11 on which transparent electrodes are formed, and scanning lines, signal lines, switching elements, and pixel electrodes connected to the switching elements in a matrix. A rectangular switching element array glass substrate 12 having a spacer is arranged opposite to each other with a space between spacers, and a liquid crystal composition is sealed between the two substrates to produce a liquid crystal cell, and compensation for compensating the optical characteristics of the cell on the front side of the liquid crystal cell The plate 14 and the polarizing plate 15 are attached, and the polarizing plate 15 is also attached to the back surface.
[0050]
This liquid crystal display device was manufactured as follows.
[0051]
That is, a transparent electrode is formed on the counter substrate 11, and ITO electrodes having a pixel size of 110 × 330 μm are connected to the switching element array substrate 12 in a matrix parallel to the substrate edge and to the scanning lines and signal lines. Formed.
[0052]
The counter substrate 11 and the switching element array substrate 12 are printed with a vertical alignment polyimide (JALS-204; made by Nippon Synthetic Rubber) as the liquid crystal alignment film 13 and baked at 180 ° C. for 1 hour to obtain a thickness of about 850A. A film was formed.
[0053]
Next, as shown in FIG. 2, the counter substrate 11 was irradiated with polarized ultraviolet rays having main wavelengths of 313 nm and 310 to 330 nm obliquely from about 45 ° to about 10 J / cm ² so as to be p-polarized with respect to the substrate. Next, a spacer (not shown) having a diameter of about 5 μm is sprayed on the counter substrate 11 to dispose the switching element array substrate 12 so as to face the alignment film printed on the switching element array substrate 12. The adhesive is printed along the inlet (not shown), and an electrode transfer material for applying a voltage from the switching element array substrate 11 to the counter electrode is formed on the electrode transfer material electrode around the adhesive. did.
[0054]
Thereafter, the counter substrate 11 and the switching element array substrate 12 were overlapped so that the alignment films were opposed to each other, heated at 150 ° C. for 1 hour to cure the adhesive, and the two substrates were bonded together. Thereafter, a fluorine-based liquid crystal composition (manufactured by ZLI-4792 Merck) is injected by a vacuum injection method, and thereafter the injection port is closed with an ultraviolet curable resin and cured by ultraviolet rays of about 3 J / cm ² to prepare a liquid crystal cell. did. The liquid crystal molecules in the cell had a hybrid alignment in which the array substrate side was vertically aligned and the opposite substrate side irradiated with ultraviolet rays was horizontally aligned.
[0055]
A compensation plate and a polarizing plate for compensating the optical characteristics of the cell were attached to the front side of the cell, and a polarizing plate was attached to the back surface to assemble the liquid crystal module. In the liquid crystal display device thus produced, there was almost no image sticking and the display quality was very good.
[0056]
[Example 2]
A liquid crystal cell was produced in the same manner as in Example 1 except that ultraviolet light having a main wavelength of 254 nm and 240 to 260 nm was used. Even in this cell, hybrid alignment could be realized, display was not burned in, and display quality was very good.
[0057]
[Example 3]
In this example, a vertical alignment polyimide (SE-7511L manufactured by Nissan Chemical) (baked at 180 ° C. for 1 hour) was formed on the substrate as the liquid crystal alignment film 13 in the same process as in Example 1. Next, the counter substrate 11 is rubbed once at 300 rpm and a rotational torque of about 6 kgf · cm using a nylon (material) rubbing roller in the same degree as a normal TN cell. A liquid crystal cell was produced. The liquid crystal molecules in the liquid crystal cell had a hybrid arrangement in which the array substrate side was vertically aligned and the rubbing-treated counter substrate side was horizontally aligned. In the liquid crystal display device thus produced, there was almost no image sticking and the display quality was very good.
[0058]
[Example 4]
A liquid crystal cell was produced in the same manner as in Example 3 except that the switching element array substrate 12 was rubbed so as to maintain vertical alignment as shown in FIG. Even in this cell, the hybrid orientation can be realized, the display is hardly burned in, and the display quality is very good.
[0059]
The switching element in the above-described embodiment may be amorphous silicon or polysilicon. In the case of polysilicon, a drive circuit may be built on the array substrate. In the above-described embodiments, the transmissive liquid crystal display device is used, but a reflective liquid crystal display device may be used. Furthermore, in the above-described embodiments, the spacers are dispersed, but a substrate in which spacers are formed on at least one of the substrates may be used.
[0060]
[DC offset voltage]
Table 1 shows DC offset voltage values in the alignment films of Examples 1 and 2 and a conventional alignment film (a combination of a vertical alignment film and a horizontal alignment film).
[0061]
[Table 1]

In a hybrid alignment cell using two types of conventional alignment film materials, the DC offset voltage causes seizure because ions tend to move to one side due to the difference in the molecular composition and surface energy of the film, and charge is easily accumulated. (Table 1-A).
[0062]
On the other hand, in the hybrid alignment cell in which one kind of vertical alignment film according to the first to fourth embodiments of the present invention is subjected to predetermined ultraviolet irradiation and rubbing treatment, charges are not accumulated, and the DC offset voltage that causes burn-in is the conventional one. About 1/5 (Tables 1-B and C).
[0063]
In Example 4, the rubbing process is performed so as to maintain the vertical alignment, but instead, the wavelength of ultraviolet rays may be 230 to 400 nm and irradiation may be performed at 0 to ³ J / cm ² .
[0064]
In the above embodiment, a liquid crystal composition having a positive dielectric anisotropy is used, but a negative liquid crystal composition may be used.
[0065]
【The invention's effect】
According to the present invention, a hybrid alignment cell composed of a vertical alignment and a horizontal alignment is manufactured by using one kind of alignment film material, thereby reducing charge accumulation and producing a liquid crystal display device of a hybrid alignment without burn-in. A method can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded view of a liquid crystal display device in a hybrid alignment mode according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an ultraviolet irradiation angle.
FIG. 3 is a graph showing the ultraviolet irradiation amount dependency of the pretilt angle.
FIG. 4 is a graph showing the rubbing intensity dependence of the pretilt angle.
[Explanation of symbols]
11 ... Glass substrate (counter substrate)
12 ... Glass substrate (switching element array substrate)
13 ... Alignment film 14 ... Optical compensator 15 ... Polarizing plate 16 ... Liquid crystal

Claims

A step of forming a vertical alignment film on a first substrate on which a first electrode is formed on one main surface; and being disposed so as to face the one main surface of the first substrate. A step of forming a horizontal alignment film on the second substrate on which the second electrode is formed; and the first substrate and the second substrate so that the vertical alignment film and the horizontal alignment film are opposed to each other. And a step of sealing the periphery of both substrates and enclosing a liquid crystal layer in the gap.
Wherein the vertical alignment film and the horizontal alignment film is formed from the same vertical alignment film material, and said horizontal alignment films are formed by performing a rubbing process on the vertical alignment film material liquid crystal display according to claim Rukoto Device manufacturing method.