JPH06324338A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、有効視野角の広い良好な表示を実現
できる液晶表示素子を提供することを目的とする。 【構成】配向膜が形成された主面を対向させるようにし
て配置された一対の基板と、前記基板間に挟持された液
晶材料とからなる液晶パネルを具備する液晶表示素子で
あって、各々の配向膜の画素領域が液晶分子の立ち上が
り方向の異なる少なくとも２つの領域に区画されてお
り、対向する各々の領域同士は互いに同一の材料からな
り、かつ同一の処理が施されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、薄型で低電圧駆動が可
能であるために、腕時計、電卓等の表示装置に広く使用
されている。液晶表示素子においては、ＴＮ型液晶表示
方式やＳＴＮ型液晶表示方式が採用されている。ＴＮ型
液晶表示方式では、ＴＦＴ等のアクティブスイッチング
素子を各画素電極毎に組み込むことにより、ＣＲＴ並の
表示特性をもたせることができる。また、ＳＴＮ型液晶
表示方式では、ハイデューティのマルチプレックス駆動
を可能とする。これらの方式の液晶表示素子は、いずれ
もワードプロセッサー・パーソナルコンピューターのデ
ィスプレイ等にも用いられる。

【０００３】しかしながら、ＴＮ型液晶表示方式の液晶
表示素子は、視野角が狭く、光利用効率が低いという欠
点を持つ。特に、視野角の問題については、ＴＮ型液晶
表示方式の液晶表示素子では、液晶分子の立ち上がりに
方向性があるために根本的な解決策はない。この液晶分
子の立ち上がりは、その方向により一義的にコントラス
トが低下する方向および階調反転が起こる方向が決ま
る。この立ち上がりの影響は中間調表示において特に顕
著となる。

【０００４】そこで、比較的視野角が広くとれる２値表
示のみで中間調を表示する方法として、画素内の領域を
細かく分割し、それぞれ中間調の表示状態に応じて書き
込みの面積を調節する方式が提案されている。

【０００５】ところが、この方式では、画素という非常
に細かい領域をさらに細かく分割しなくてはならず、そ
の分割数に応じて表示できる階調数が決まってしまうた
めに実用上好ましくない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来から、プレチルト
方向で決定される面内視野による表示特性の違いを相互
補償するために、配向膜においてプレチルト方向の異な
る部分を設けることが知られている。この方法は、画素
領域内においてプレチルト方向を変えて相互補償するこ
とにより、中間調状態での明暗反転が抑えられて視野角
を向上させるものである。しかしながら、この方法は有
効な方法であるが実用化されていない。

【０００７】例えば、その方法の一つとして配向膜の画
素領域を分割して各々に異なる材料を用いる方法も用い
られていたが、配向膜を異なる材料で構成することによ
り、交流駆動にもかかわらず直流成分が発生してしま
い、アクティブマトリックス駆動で最適コモン電位がド
リフトする現象がみられ、フリッカーまたは焼き付きと
いった表示不良の原因となるという問題がある。

【０００８】一方、配向膜全体を同一の材料で構成し、
配向膜をマスクを用いてラビング処理を複数回繰り返す
ことにより画素領域を分割して配向処理を行う方法が有
効と思われている。しかしながら、配向膜上にマスクを
形成しそれを除去する処理を行う際に配向膜に履歴が残
り、配向膜が均一な状態にならない問題があることが明
らかにされている。また、洗浄処理、アニール処理等の
後処理の影響によっても、配向膜が不均一な状態とな
る。本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、有
効視野角の広い良好な表示を実現できる液晶表示素子を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題点を考慮して鋭意検討した結果、画素領域において対
向する各々の区画された領域同士が互いに同一の材料か
らなり、かつ同一の処理が施されることにより、表示特
性の違いを良好に相互補償できることを見出だし本発明
をするに至った。

【００１０】すなわち、本発明は、配向膜が形成された
主面を対向させるようにして配置された一対の基板と、
前記基板間に挟持された液晶材料とからなる液晶パネル
を具備する液晶表示素子であって、各々の配向膜の画素
領域が液晶分子の立ち上がり方向の異なる少なくとも２
つの領域に区画されており、対向する各々の領域同士は
互いに同一の材料からなり、かつ同一の処理が施されて
いることを特徴とする液晶表示素子を提供する。

【００１１】ここで、同一の処理とは、対向する各々の
領域同士において配向膜に対するラビング処理もしくは
斜方蒸着処理が同じように施されることをいう。例え
ば、マスクを１回設けそれを除去する処理を行った領域
に対しては、同様にマスクを１回設けそれを除去する処
理を行った領域を対向させることである。また、対向さ
せるそれぞれの領域に配向処理後の洗浄処理およびアニ
ール処理を同一に施すことが好ましい。

【００１２】基板材料としては、通常のガラス基板等を
用いることができる。液晶分子の立ち上がり方向、すな
わちチルト方向が異なる領域の境界においては、リバー
スチルトディスクネーションが生じるために、領域の境
界部に配線等からなる遮光部を設けることが望ましい。
また、リバースチルトディスクネーションに対しては、
画素電極のパターンを工夫して電気力線をこの境界部に
集中させてディスクリネーションを作り固定化し、この
部分を補助容量配線等で隠すことによりリバースチルト
デティスクリネーションを目立たなくすることもでき
る。

【００１３】遮光部としては、Ｍｏ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｃ
ｕ，Ｔｉ，Ｔａ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｗ，Ｎｉ等の金
属、吸光性または光反射性の高い無機材料または有機材
料からなる膜を用いることができる。

【００１４】本発明において配向膜としては、ポリイミ
ド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリスルホン、ポ
リエステル、ポリベンゾイミダゾール、ポリエーテル、
ポリスルフィド、ポリベンゾイミダゾピロロン、ポリフ
ェニル、ポリナフタレン、ポリシアノアセチレン、ポリ
アクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリスチレ
ン、ポリアニリン等からなるフィルム、有機シランから
なる塗布膜にラビング等の配向処理を施したもの、およ
びＳｉＯ等からなる斜方蒸着膜等を用いることができ
る。

【００１５】本発明の液晶表示素子に採用される表示方
式としては、ＴＮ型液晶表示方式を始めとして、ＳＴＮ
型、ＳＢＥ型、ＥＣＢ型等のように、電界印加状態で液
晶分子の立ち上がり方向の違いにより視野角が制限され
るすべての表示方式が挙げられる。なお、本発明の液晶
表示素子は、各画素電極にＴＦＴ等のアクティブスイッ
チング素子を組み込むことにより、より良好な表示が可
能となる。

【００１６】

【作用】本発明の液晶表示素子は、各々の配向膜の画素
領域が液晶分子の立ち上がり方向の異なる少なくとも２
つの領域に区画されており、対向する各々の領域同士は
互いに同一の材料からなり、かつ同一の処理が施されて
いることを特徴としている。

【００１７】これにより、配向膜上の画素領域における
液晶分子の立ち上がり方向を変えることができ、面内で
の視野角の違いが相互補償される。したがって、有効視
野角が広がる。

【００１８】すなわち、対向する各々の領域同士は互い
に同一の材料からなり、かつ同一の処理が施されること
により、はじめてアクティブマトリックス駆動で最適コ
モン電位がドリフトする現象がみられ、フリッカーまた
は焼き付きといった表示不良が解消される。

【００１９】さらに、プレチルト角が異なる領域を同一
の画素領域内で表示することにより、液晶材料は、面内
視野による表示特性の差がない基板に対して平行または
垂直の状態と、面内視野による表示特性の差が大きい中
間調状態とが混在する。これにより、中間調状態での視
野角の悪さを見かけ上より小さくすることができる。

【００２０】

【実施例】

実施例１ 図１（Ａ）に示すように、２枚のガラス基板１０の各々
の一方の主面上にＩＴＯを被着して透明電極１１を形成
した。この透明電極１１上にポリイミド（平行配向性）
を塗布した。次いで、ポリイミドを１８０℃で６０分間
ポストベークして配向膜１２を形成した。この配向膜１
２にレーヨン製ラビング布を用いて１回目のラビング処
理を施した。この１回目のラビング処理の方向は、図１
（Ａ）の矢印Ｘの方向とした。

【００２１】次いで、図１（Ｂ）に示すように、この配
向膜１２上の画素領域に相当する領域にポジ型フォトレ
ジストを塗布し、乾燥してレジスト層１３を形成した。
このレジスト層１３をマスク１６を用いて紫外線で露光
し、現像することにより、図１（Ｃ）に示すように、レ
ジスト層１３のほぼ半分の領域を除去してパターニング
した。

【００２２】次いで、図１（Ｄ）に示すように、レジス
ト層１３が除去された領域１４の配向膜１２に２回目の
ラビング処理を施した。この２回目のラビング処理の方
向は、１回目のラビング処理の方向と逆方向、すなわち
図１（Ｄ）の矢印Ｙの方向とした。その後、図１（Ｅ）
に示すように、残存しているレジスト層１３を除去し
た。このようにして配向処理を施した配向膜１２を有す
る２枚のガラス基板１０を得た。

【００２３】図２に示すように、この２枚のガラス基板
１０の前記領域１４（各々の領域１４は、同一の材料か
らなり、かつ同一の処理が施されている）を対向させる
ようにして、かつ領域１４の配向方向が互いに９０°を
なすようにして電極間距離６μｍで配置し、Ｎｐ型の液
晶材料１５を封入してＴＮ型液晶表示セルを作製した。

【００２４】このＴＮ型液晶表示セルは、初期状態で良
好な配向状態を示し、中間調表示において視野角による
明暗の反転がない良好な表示が実現できた。また、この
ＴＮ型液晶表示セルについて、周波数３０Ｈｚ、電圧±
５Ｖの条件で７０℃、１０００Ｈのスタティック駆動を
行ったところ、最適コモン電圧のシフトが５０mV程度と
非常に小さかった。 実施例２ 実施例１と同様にして２枚のガラス基板の各々の一方の
主面上に透明電極を形成した。配線を形成することによ
り一方のガラス基板の透明電極をマトリクス状に区画し
て２００μｍ角の画素電極とした。個々の画素電極にＴ
ＦＴスイッチング素子を設けてアクティブマトリクス型
とした。なお、補助容量配線は、画素電極の中央に設け
た。また、他方のガラス基板上には、全面の透明電極お
よび配線に対応したブラックマトリックスを設けた。

【００２５】次いで、２枚のガラス基板の透明電極上に
ポリイミド（平行配向性）を塗布した。次いで、ポリイ
ミドを１８０℃で６０分間ポストベークして配向膜を形
成した。この配向膜にレーヨン製ラビング布を用いて１
回目のラビング処理を施した。

【００２６】次いで、この配向膜上の画素電極に相当す
る領域にネガ型フォトレジストを塗布し、乾燥してレジ
スト層を形成した。このレジスト層をマスクを用いて紫
外線で露光し、現像することにより、レジスト層のほぼ
半分の領域、すなわちゲート線、信号線、補助容量線に
囲まれた領域以外の領域を除去してパターニングした。
このときレジスト層は、ゲート線、信号線、補助容量線
に囲まれた領域に残存した。

【００２７】次いで、レジスト層が除去された領域の配
向膜に２回目のラビング処理を施した。この２回目のラ
ビング処理の方向は、１回目のラビング処理の方向と逆
方向とした。その後、残存しているレジスト層を除去し
た。このようにして配向処理を施した配向膜を有する２
枚のガラス基板を得た。

【００２８】この２枚のガラス基板を用いて実施例１と
同様にしてＴＮ型液晶表示セルを作製した。このＴＮ型
液晶表示セルは、初期状態で良好な配向状態を示し、中
間調表示において視野角による明暗の反転がなくチルト
ディスクリネーションラインが見えない良好な表示が実
現できた。また、このＴＮ型液晶表示セルについて、周
波数３０Ｈｚ、電圧±５Ｖの条件で７０℃、１０００Ｈ
のスタティック駆動を行ったところ、最適コモン電圧の
シフトが５０mV程度と非常に小さかった。 実施例３ 実施例１と同様にして２枚のガラス基板の各々の一方の
主面上に透明電極を形成した。この透明電極上にプレチ
ルト角が２０度となるポリイミドを塗布した。次いで、
画素領域の中央に画素領域の２／３の面積を占めるよう
にプレチルト角が１０度となるポリイミドを塗布した。
さらに、その領域の中央に画素領域の１／３の面積を占
めるようにプレチルト角が１度となるポリイミドを塗布
した。これらのポリイミドを１８０℃、６０分間ポスト
ベークすることにより配向膜を形成した。次に、この配
向膜にレーヨン製ラビング布を用いて１回目のラビング
処理を施した。

【００２９】次いで、この配向膜上の画素領域に相当す
る領域にポジ型フォトレジストを塗布し、乾燥してレジ
スト層を形成した。このレジスト層をマスクを用いて紫
外線で露光し、現像することにより、レジスト層のほぼ
半分の領域を除去してパターニングした。次いで、レジ
スト層が除去された領域の配向膜に２回目のラビング処
理を施した。この２回目のラビング処理の方向は、１回
目のラビング処理の方向と逆方向とした。その後、残存
しているレジスト層を除去した。このようにして配向処
理を施した配向膜を有する２枚のガラス基板を得た。

【００３０】この２枚のガラス基板の前記領域（各々の
領域は、同一の材料からなり、かつ同一の処理が施され
ている）を対向させるようにして、かつ領域の配向方向
が揃うようにして電極間距離６μｍで配置し、Ｎｐ型の
液晶材料を封入してＥＣＢ型液晶表示セルを作製した。

【００３１】このＥＣＢ型液晶表示セルは、初期状態で
良好な配向状態を示し、電圧印加による書き込みにより
液晶分子のしきい値が画素領域の中央で高く、その周辺
で低くなるような表示ができ、しかも中間調表示におい
て視野角による明暗の反転がない良好な表示が実現でき
た。また、このＥＣＢ型液晶表示セルについて、周波数
３０Ｈｚ、電圧±５Ｖの条件で７０℃、１０００Ｈのス
タティック駆動を行ったところ、最適コモン電圧のシフ
トが５０mV程度と非常に小さかった。 実施例４ 実施例１と同様にして２枚のガラス基板の各々の一方の
主面上に透明電極を形成した。透明電極の画素領域を囲
むようにして透明電極上にポリイミドを塗布してプレベ
ークすることにより、高さ６μｍの仕切り壁を形成し
た。次いで、各々のガラス基板に対して９５°でＳｉＯ
の斜方蒸着を行い、さらに蒸着方向を反対にして再度ガ
ラス基板に対して９５°でＳｉＯの斜方蒸着を行った。
このとき、ポリイミド壁の存在により、画素領域におい
て蒸着源に近い部分と遠い部分では蒸着されたＳｉＯの
密度に大きな差があることがわかった。

【００３２】この２枚のガラス基板の同一の斜方蒸着が
なされている領域を対向させるようにして、かつその領
域の配向方向が互いに９０°をなすようにして電極間距
離６μｍで配置し、Ｎｐ型の液晶材料を封入してＴＮ型
液晶表示セルを作製した。

【００３３】このＴＮ型液晶表示セルは、初期状態で良
好な配向状態を示し、中間調表示において視野角による
明暗の反転がない良好な表示が実現できた。また、この
ＴＮ型液晶表示セルについて、周波数３０Ｈｚ、電圧±
５Ｖの条件で７０℃、１０００Ｈのスタティック駆動を
行ったところ、最適コモン電圧のシフトが５０mV程度と
非常に小さかった。 実施例５ 実施例２と同様にして、２枚のガラス基板のうち一方の
ガラス基板の主面に２００μｍ角のアクティブマトリク
ス型の画素電極を形成し、他方のガラス基板の主面に全
面の透明電極および配線に対応したブラックマトリック
スを設けた。

【００３４】次いで、この配向膜上の画素電極に相当す
る領域にネガ型フォトレジストを塗布し、乾燥してレジ
スト層を形成した。このレジスト層をマスクを用いて紫
外線で露光し、現像することにより、レジスト層のほぼ
半分の領域、すなわちゲート線、信号線、補助容量線に
囲まれた領域以外の領域を除去してパターニングした。
このときレジスト層は、ゲート線、信号線、補助容量線
に囲まれた領域に残存した。

【００３５】次いで、各々のガラス基板に対して９５°
でＳｉＯの斜方蒸着を行い、その後レジスト層を除去し
た。次いで、画素電極において上記レジスト層を設けな
かった半分の領域に上記と同様にしてレジスト層を形成
し、さらに蒸着方向を反対にして再度ガラス基板に対し
て９５°でＳｉＯの斜方蒸着を行い、その後レジスト層
を除去した。

【００３６】この２枚のガラス基板の同一の斜方蒸着が
なされている領域を対向させるようにして、かつその領
域の配向方向が互いに９０°をなすようにして電極間距
離６μｍで配置し、Ｎｐ型の液晶材料を封入してＴＮ型
液晶表示セルを作製した。

【００３７】このＴＮ型液晶表示セルは、初期状態で良
好な配向状態を示し、電圧印加による書き込みにより画
素領域が液晶分子の立ち上がり方向が異なる２つの領域
に分割でき、中間調表示において視野角による明暗の反
転がない良好な表示が実現できた。また、このＴＮ型液
晶表示セルについて、周波数３０Ｈｚ、電圧±５Ｖの条
件で７０℃、１０００Ｈのスタティック駆動を行ったと
ころ、最適コモン電圧のシフトが５０mV程度と非常に小
さかった。 実施例６ 実施例２と同様にして、２枚のガラス基板のうち一方の
ガラス基板の主面に２００μｍ角のアクティブマトリク
ス型の画素電極を形成し、他方のガラス基板の主面に全
面の透明電極および配線に対応したブラックマトリック
スを設けた。

【００３８】この透明電極上にポリイミド（平行配向
性）を塗布した。次いで、ポリイミドを１８０℃で６０
分間ポストベークして配向膜を形成した。この配向膜に
１回目のラビング処理を施した。

【００３９】次いで、この配向膜上の画素領域に相当す
る領域にネガ型フォトレジストを塗布し、乾燥してレジ
スト層を形成した。このレジスト層をマスクを用いて紫
外線で露光し、現像することにより、レジスト層の３／
４の領域、すなわちゲート線、信号線、補助容量線に囲
まれた領域の半分の領域を除去してパターニングした。

【００４０】次いで、レジスト層が除去された領域の配
向膜に２回目のラビング処理を施し、その後レジスト層
を除去した。この２回目のラビング処理の方向は、１回
目のラビング処理の方向と９０°をなす方向とした。こ
の操作を３回繰り返して行うことにより、図３に示すよ
うにラビング処理の方向が異なる４分割された画素領域
を形成した。このようにして配向処理を施した配向膜を
有する２枚のガラス基板を得た。

【００４１】この２枚のガラス基板を用いて実施例１と
同様にしてＴＮ型液晶表示セルを作製した。このＴＮ型
液晶表示セルは、初期状態で良好な配向状態を示し、中
間調表示において視野角による明暗の反転がなくチルト
ディスクリネーションラインが見えない良好な表示が実
現できた。また、このＴＮ型液晶表示セルについて、周
波数３０Ｈｚ、電圧±５Ｖの条件で７０℃、１０００Ｈ
のスタティック駆動を行ったところ、最適コモン電圧の
シフトが５０mV程度と非常に小さかった。 比較例１ 図４に示すように、配向膜の画素領域を分割して各々の
材料としてプレチルト角１°のポリイミド１２およびプ
レチルト角４°のポリイミド１２´を用いること以外は
実施例１と同様にしてＴＮ型液晶表示セルを作製した。

【００４２】このＴＮ型液晶表示セルは、中間調表示に
おいて視野角による明暗の反転がみられた。また、この
ＴＮ型液晶表示セルについて、周波数３０Ｈｚ、電圧±
５Ｖの条件で７０℃においてスタティック駆動を行った
ところ、１００Ｈですでに最適コモン電圧のシフトが３
００mVとなった。この結果、画像が焼き付いてしまう不
良が発生した。 比較例２ 一方のガラス基板には実施例１と同様な配向処理を施
し、他方のガラス基板にはプレチルト角０°のポリイミ
ド配向膜を設けラビング処理を施した。

【００４３】この２枚のガラス基板を配向方向が互いに
９０°をなすようにして電極間距離６μｍで配置し、Ｎ
ｐ型の液晶材料を封入してＴＮ型液晶表示セルを作製し
た。このＴＮ型液晶表示セルは、中間調表示において視
野角による明暗の反転がみられなかったが、このＴＮ型
液晶表示セルについて、周波数３０Ｈｚ、電圧±５Ｖの
条件で７０℃においてスタティック駆動を行ったとこ
ろ、１００Ｈですでに最適コモン電圧のシフトが１００
mVとなった。この結果、画像がやきついてしまう不良が
発生した。

【００４４】

【発明の効果】以上説明した如く本発明の液晶表示素子
は、各々の配向膜の画素領域が液晶分子の立ち上がり方
向の異なる少なくとも２つの領域に区画されており、対
向する各々の領域同士は互いに同一の材料からなり、か
つ同一の処理が施されているので、有効視野角の広い良
好な表示を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の液晶表示素子を作
製する工程を説明するための断面図。

【図２】本発明の液晶表示素子を示す概略断面図。

【図３】本発明の液晶表示素子の画素領域におけるラビ
ング処理の方向を示す説明図。

【図４】従来の液晶表示素子を示す概略断面図。

【符号の説明】

１０…ガラス基板、１１…透明電極、１２，１２´…配
向膜、１３…レジスト層、１４…領域、１５…液晶材
料、１６…マスク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長田 洋之 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配向膜が形成された主面を対向させるよ
   うにして配置された一対の基板と、前記基板間に挟持さ
   れた液晶材料とからなる液晶パネルを具備する液晶表示
   素子であって、各々の配向膜の画素領域が液晶分子の立
   ち上がり方向の異なる少なくとも２つの領域に区画され
   ており、対向する各々の領域同士は互いに同一の材料か
   らなり、かつ同一の処理が施されていることを特徴とす
   る液晶表示素子。