JPH06337419A

JPH06337419A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH06337419A
Application number: JP12950693A
Authority: JP
Inventors: Yoshijirou Katayama; 良志郎片山; Takeshi Kamata; 豪鎌田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-05-31
Filing date: 1993-05-31
Publication date: 1994-12-06

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶表示装置に関し、面倒な位置合わせをす
ることなくほぼ均等な分割比で配向分割を行うことがで
きるようにすることを目的とする。【構成】第１及び第２の対向する基板１６、１８の間
に挿入された液晶２０を含み、該第１及び第２の基板の
一方の基板には一定の画素ピッチの画素電極２４及び配
向膜２６が設けられ、且つ該第１及び第２の基板の他方
の基板には共通電極２１及び配向膜２２が設けられ、該
第１及び第２の基板の少なくとも一方の基板の配向膜２
６が、下層側の配向材層５１と上層側の配向材層５３と
からなり、該下層側の配向材層５１が全面にベタに形成
され、該上層側の配向材層５３が前記画素ピッチの１／
４以下のピッチで形成されている構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶の配向状態が微小な
領域毎に異なるようにした（配向分割した）液晶表示装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、一対の対向する透明な
ガラス基板の間に液晶を挿入した液晶パネルからなる。
一方のガラス基板の内面には共通電極及び配向膜が設け
られ、他方の基板の内面には画素電極及び配向膜が設け
られる。また、後者の基板には画素電極とともにアクテ
ィブマトリクス回路を同時に形成する。さらに、これら
の基板の外側にはそれぞれ偏光板が設けられる。通常、
これらの偏光板は偏光の透過軸が互いに直交するように
配置される。以下、このノーマリホワイトモードを例に
取り説明するが、ノーマリブラックモード（偏光板平
行）においても、技術的に同様のものについては、適用
されることは言うまでもない。

【０００３】液晶表示装置では、液晶分子は両基板の配
向膜のラビング方向に従って配向し、プレチルトする。
偏光板を直交配置したツイストネマチック型の液晶表示
装置では、両基板の配向膜のラビング方向は相互にほぼ
垂直になっており、液晶の分子は一方の基板から他方の
基板に向かうにつれて螺旋状にツイストしていく。偏光
板を直交配置したノーマリホワイトモードでは、電圧無
印加時に白表示が得られ、電圧印加時に液晶が立ち上が
って黒表示が得られるようになる。このようにして、液
晶への印加電圧を制御しながら、全体で明暗のコントラ
ストのある画像を形成する。

【０００４】液晶表示装置では、観視者が、画面を見る
方向により、画像の明暗のコントラストが変化する。こ
れは、液晶表示装置の視角特性として一般に認識されて
いる。例えば、図６はある液晶表示装置の視角特性を示
す図である。一点鎖線Ｃは液晶表示装置を真正面から見
た場合の電圧─透過率曲線である。破線Ｕ、Ｌは角度３
０度の斜め上方及び斜め下方から見た場合の電圧─透過
率曲線である。破線Ｌの場合には、電圧を高くしても透
過率の低下が少ないので、黒い表示を得ようとしても、
比較的に明るい表示になってしまう。破線Ｕの場合に
は、電圧をわずかにかけると透過率が大幅に低下し、コ
ントラスト比の大きい画像が得られるが、電圧の増加と
ともに再び透過率が上昇し、電圧と透過率の対応関係が
反転し、白と黒の間の中間色を得るのに不都合なことが
ある。

【０００５】このような視角特性の影響を解決するため
に、特開昭５４─５７５４号公報や、特開昭６３─１０
６６２４号公報に示されるように、１画素内で液晶の配
向状態が異なる２つの領域を形成（配向分割という）す
ることが知られている。配向状態が異なる２つの領域の
うち、一方の領域は上記図６に示される特性を有する配
向処理を行い、もう一方の領域は図６に示されるものと
は上下逆の特性を示す配向処理を行うことを提案してい
る。すなわち、もう一方の領域では、液晶表示装置を斜
め上方向から見る場合に図６の破線Ｌの特性となり、斜
め下方向からみる場合に図６の破線Ｕの特性が得られる
ようになっている。このような配向分割により、上下方
向で逆になる二つの視角特性を平均化し、全体としての
視覚特性の向上を図ることができる。

【０００６】図４は従来の配向分割された液晶表示装置
の一例を示す図である。液晶表示装置は一対のガラス基
板１６、１８の間に液晶２０が注入されたものである。
一方のガラス基板１６の内面には共通電極２１及び配向
膜２２が形成され、他方のガラス基板１８の内面には画
素電極２４及び配向膜２６が形成される。図４では、１
画素相当の面積が２つの微小な領域Ａ、Ｂに分割され、
これらの微小な領域Ａ、Ｂの各々は図５に示されるよう
にラビングされている。

【０００７】図５では、破線の矢印が表示面側の基板
（上基板）１６のラビング方向を示し、実線の矢印が光
入射側の基板（下基板）１８のラビング方向を示してい
る。このようなラビングにより、それぞれの領域におい
て基板１６、１８間の中間位置にある液晶分子は、図４
に示されているように、微小な領域Ａでは上基板１６を
斜め上方から見る方向（矢印Ｕ）にプレチルトし、微小
な領域Ｂでは上基板１６を斜め下方から見る方向（矢印
Ｌ）にプレチルトしている。

【０００８】図６はこの微小な領域Ａに相当する配向処
理をした場合の視角特性を示したものであり、微小な領
域Ｂは微小な領域Ａと逆特性をもつ。従って、微小な領
域Ａと微小な領域Ｂとを隣接して配置することにより、
斜めから見た場合に、図６の実線Ｉの特性が得られる。
実線Ｉの特性は破線Ｌと破線Ｕの特性を加えて２で割っ
たものになり、法線方向から見た一点鎖線Ｃの特性に近
くなり、極端に透過率の高い視角方向と極端に透過率の
低い視角方向とがなくなって視角特性が改善される。

【０００９】配向分割した液晶表示装置では、図５に示
されるように、隣接した２つの微小な領域Ａ、Ｂ毎に逆
方向のラビングを行わなくてはならない。このようなラ
ビング処理は、各基板毎に、フォトリソグラフィ処理に
より配向膜にマスクしてラビングを行い、それからさら
にフォトリソグラフィ処理により配向膜の別の位置にマ
スクしてラビングを行うことにより実施していた。しか
し、このように何回もフォトリソグラフィ処理とラビン
グを行うために、製造コストが上がり、かつ、配向膜２
２、２６の表面が荒れて液晶の配向が安定しないという
問題点があった。

【００１０】このような問題点を解決するために、本願
の出願人は先に、一方の基板ではフォトリソグラフィ処
理なしに１回のラビングだけですませ、他方の基板では
１回のフォトリソグラフィ処理の後で１回のラビングだ
けですませることを提案した。図７はそのような先願の
一方の基板を示す図である。図７において、基板１８の
配向膜２６は、下層側の配向材層５１と上層側の配向材
層５３とからなる２層構造とされ、上層側の配向材層５
３が微小な領域Ａ、Ｂに応じてパターニングされた構成
になっている。

【００１１】図７において、上層側の配向材層５３は１
画素ピッチと等しいピッチで形成される（すなわち、上
層側の配向材層５３は１画素ピッチの半分の幅で延び、
同じ幅のギャップ又は開口部が隣接する）。１画素ピッ
チは画素電極２４の幅プラス非画素部の寸法である。非
画素部とは隣接する２つの画素電極２４の間のギャップ
である。一例において、１画素ピッチが０．４ｍｍであ
り、画素電極２４の幅が０．３ｍｍであり、非画素部の
幅が０．１ｍｍである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従って、上層側の配向
材層５３が画素電極２４を基準とした所定の位置に形成
されていれば、図７の（Ａ）に示されるように、配向分
割された微小な領域Ａ、Ｂの幅は画素電極２４上でそれ
ぞれ０．１５ｍｍずつになる。しかし、図７の（Ｂ）に
示されるように、上層側の配向材層５３がずれて形成さ
れていれば、上層側の配向材層５３とそれに隣接する開
口部との面積比は画素電極２４上で最大１：２になる。
このように、１画素ピッチ内では分割比が均等であって
も、上層側の配向材層５３の位置がずれていると１画素
電極２４内では配向分割比が均等でなくなるので、上層
側の配向材層５３の形成に際しては位置合わせを行うこ
とが必要である。微小な寸法の部材の位置合わせは面倒
であり、また位置合わせを行うための自動認識装置が必
要である等の問題点があった。

【００１３】本発明の目的は、面倒な位置合わせをする
ことなくほぼ均等な分割比で配向分割を行うことができ
るようにした液晶表示装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示装
置は、第１及び第２の対向する基板１６、１８の間に挿
入された液晶２０を含み、該第１及び第２の基板の一方
の基板には一定の画素ピッチの画素電極２４及び配向膜
２６が設けられ、且つ該第１及び第２の基板の他方の基
板には共通電極２１及び配向膜２２が設けられ、該第１
及び第２の基板の少なくとも一方の基板の配向膜２６
が、下層側の配向材層５１と上層側の配向材層５３とか
らなり、該下層側の配向材層５１が全面にベタに形成さ
れ、該上層側の配向材層５３が前記画素ピッチの１／４
以下のピッチで形成されていることを特徴とする。

【００１５】また、もう一つの特徴において、本発明に
よる液晶表示装置は、第１及び第２の対向する基板１
６、１８の間に挿入された液晶２０を含み、該第１及び
第２の基板の一方の基板には一定の画素ピッチの画素電
極２４及び配向膜２６が設けられ、且つ該第１及び第２
の基板の他方の基板には共通電極２１及び配向膜２２が
設けられ、該第１及び第２の基板の少なくとも一方の基
板の配向膜２６が、下層側の配向材層５１と上層側の配
向材層５３とからなり、該下層側の配向材層５１が全面
にベタに形成され、該上層側の配向材層５３が前記画素
ピッチ内の非画素部の寸法とほぼ等しいピッチで形成さ
れていることを特徴とする。

【００１６】

【作用】上記した構成においては、上層側の配向材層５
３の形勢位置にかかわらず、画素電極上における、上層
側の配向材層５３とそれに隣接する開口部との面積比が
かなり均等化される。従って、上層側の配向材層５３を
画素電極２４に対して正確に位置合わせする必要がなく
なり、製造プロセスが簡単になる。（すなわち、印刷法
でも実現が可能となる）

【００１７】

【実施例】図１及び図３において、液晶表示装置は液晶
パネル１０を含み、この液晶パネル１０の両側には偏光
板（図示せず）が配置される。偏光板は、ノーマリホワ
イトモードのときに垂直な関係で、またノーマリブラッ
クモードのときに平行な関係で配置される。液晶パネル
１０は、一対の透明なガラス基板１６、１８の間に液晶
２０を封入したものである。液晶２０はツイストネマチ
ック型液晶を使用している。図示しない光源からの光は
矢印Ｐの方から液晶パネル１０に入射し、観視者は入射
方向とは逆の方向から液晶パネル１０を見るものとし、
以後の説明においては、光の入射側の基板１６を下基板
と呼び、観視者側の基板１８を上基板と呼ぶことにす
る。

【００１８】上基板１６の内面にはカラーフィルタ層１
９、ＩＴＯの共通電極２１及び配向膜２２が設けられ、
下基板１８の内面には画素電極２４及び配向膜２６が設
けられる。下基板１８には、画素電極２４と同時にアク
ティブマトリクス回路が設けちれる。図３に示されるよ
うに、アクティブマトリクス回路は縦、横にマトリクス
状に延びるデータバスライン３０及びゲートバスライン
３２を含み、画素電極２４は薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）３４を介してデータバスライン３０及びゲートバス
ライン３２に接続される。

【００１９】図１に示されるように、一方の配向膜２２
は全面ベタに形成されたものであり、他方の配向膜２６
は積層して設けられた下層側の配向材層５１と上層側の
配向材層５３とからなる２層構造のものである。下層側
の配向材層５１と上層側の配向材層５３とは、同じよう
なラビングを行ったときにプレチルトθ₁、θ₂が異な
るような材料からなる。下層側の配向材層５１は、例え
ばＳｉＯ₂／ＴｉＯ₂等の無機系の配向材からなり、上
層側の配向材層５３はイミド化率１００パーセントのポ
リイミド等の有機系の配向材からなる。上層側の配向材
層５３のある部分が配向分割された微小な領域Ａとな
り、上層側の配向材層５３に隣接する開口部が微小な領
域Ｂとなる。また、上基板１６の配向膜２２は配向方向
及びプレチルトφが実質的に一定になるように配向処理
される。上下の基板１６、１６の配向膜２２、２６に接
触する液晶分子のプレチルトが、θ₁＞φ＞θ₂の関係
を満足するようになっている。

【００２０】従って、微小な領域Ｂにおいては、下基板
１８側のプレチルト角度θ₁が上基板１６側のプレチル
ト角度φよりも大きく、液晶分子は主として大きい方の
角度θ₁のプレチルトに従って配向する。従って、下基
板１８側の上層側の配向材層５３を図５の領域Ｂの実線
の矢印に従ってラビングすれば、上基板１６側の配向膜
２２のラビング方向は図５の領域Ｂの破線の矢印に従っ
たものでなくても、図１の領域Ｂの液晶分子の配向方向
は図４の領域Ｂの液晶分子の配向方向と同様に右上がり
になる。

【００２１】同様に、微小な領域Ａにおいては、上基板
１６側のプレチルト角度φが下基板１８側のプレチルト
角度θ₂よりも大きく、液晶分子は主として大きい方の
角度θ₂のプレチルトに従って配向するので、上基板１
６側の配向膜２２を図５の領域Ａの破線の矢印に従って
ラビングすれば、下基板１８側の下層側の配向材層５１
のラビング方向は図５の領域Ａの実線の矢印に従ったも
のでなくても、図１の領域Ａの液晶分子の配向方向は図
４の領域Ａの液晶分子の配向方向と同様に左上がりにな
る。こうして、図１の液晶表示装置は、図４及び図５に
示されたものと同等の配向分割をされたものである。

【００２２】さらに、本発明の特徴として、図１に示さ
れるように、上層側の配向材層５３は１画素ピッチの１
／４以下のピッチで形成されている。つまり、隣接する
２つの画素電極２４の対応する一端部間に、比較的に狭
い幅の４個以上の上層側の配向材層５３が設けられる。
従って、１画素ピッチ内に４組以上の配向分割領域Ａ、
Ｂがあることになる。さらに、上層側の配向材層５３は
（従って配向分割領域Ａ、Ｂは）ゲートバスライン３２
と平行にストライプ状に形成されている。

【００２３】図８は、上層側の配向材層５３が１画素ピ
ッチの１／４のピッチで形成された例を示す図である。
この例は、上層側の配向材層５３を１画素ピッチの１／
４以下のピッチで形成する場合の代表例であり、上層側
の配向材層５３の位置が画素電極２４に対してずれてい
ても配向分割領域Ａと配向分割領域Ｂとの面積比をかな
り均等化することができることが分かる。図８において
も、１画素ピッチが０．４ｍｍであり、画素電極２４の
幅が０．３ｍｍであり、非画素部の幅が０．１ｍｍであ
る。

【００２４】図８の（Ａ）に示されるように、上層側の
配向材層５３が画素電極２４を基準とした所定の位置に
形成されていれば、配向分割された微小な領域Ａ、Ｂの
合計の幅は画素電極２４上でそれぞれ０．１５ｍｍずつ
になる。図８の（Ｂ）に示されるように、上層側の配向
材層５３がずれて形成されていても、配向分割された微
小な領域Ａ、Ｂの合計の幅は画素電極２４上でそれぞれ
０．１５ｍｍずつになる。

【００２５】図７の構成と図８の構成とを比べて見る
と、図７の（Ｂ）では３個分の上層側の配向材層５３の
一部しか画素電極２４上にのっていず、開口部が迫り出
して配向分割比がアンバランスになっているのに対し
て、図８では３個分の上層側の配向材層５３と３個分の
開口部がほとんど画素電極２４上にあり、配向分割比が
バランスしている。このように、上層側の配向材層５３
を１画素ピッチの１／４以下のピッチで形成することに
より配向分割領域Ａと配向分割領域Ｂとの面積比をかな
り均等化することができる。

【００２６】さらに、図８では、上層側の配向材層５３
が１画素ピッチ内の非画素部の寸法とほぼ等しいピッチ
で形成されている。すなわち、図８の上層側の配向材層
５３の幅は２つの隣接する画素電極２４の間のギャップ
の半分の幅となっている。従って、例えば、図８の左端
部の上層側の配向材層５３は、図８の（Ａ）の位置にあ
るときにも、図８の（Ｂ）の位置にあるときにも、常に
非画素部にのっており、よって左端部の上層側の配向材
層５３の位置により配向面積比が変わることがない。

【００２７】図２は図１の液晶パネル１０の製造プロセ
スを示す図である。図２の左部分に示されるように、上
基板１６については、共通電極２１及び配向膜２２を塗
布した後、矢印Ｘで示される方向にラビングする。下基
板１８の配向膜２６については、画素電極２４及びアク
ティブマトリクス回路を作り、その上に下層側の配向材
層５１を塗布し、それから上層側の配向材層５３を所定
のパターンで形成する。

【００２８】上層側の配向材層５３は、印刷法、又はフ
ォトリソグラフィ法により形成することができる。前者
の場合には、下層側の配向材層５１の上に上層側の配向
材層５３を所定のパターンとなるように印刷する。後者
の場合には、下層側の配向材層５１の上に上層側の配向
材層５３を全面に塗布し、それから例えばポジ型フォト
レジストを塗布し、同レジストを所定のパターンに現像
し、そして残ったレジストをマスクとして上層側の配向
材層５３のエッチングを行い、最後にレジストを剥離す
る。ポリイミドからなる上層側の配向材層５３はアルカ
リ性のエッチング液に容易に溶けるが、下層側の配向材
層５１はエッチング液に溶けない。

【００２９】図２の右下部分に示されるように、上層側
の配向材層５３をパターニングしたら、下層側の配向材
層５１及び上層側の配向材層５３を矢印Ｙの方向に同時
にラビングする。上層側の配向材層５３、及び上層側の
配向材層５３の開口部から露出した下層側の配向材層５
１は、同じ方向にラビングされる。しかし、液晶分子が
上層側の配向材層５３に接しているか、あるいは下層側
の配向材層５１に接しているかによってプレチルト
θ₁、θ₂の角度は異なる。ラビング方向Ｘ、Ｙの関係
は例えば図３にも示されている。

【００３０】下層側の配向材層５１に適した無機系の配
向材の一例としては、日本合成ゴム製ＡＬ１０５４や日
産化学製ＡＴ−ＬＯ２８があり、これはプレチルトθ₂
が１度程度である。上層側の配向材層５３に適した高プ
レチルト型のポリイミドの一例としては、日本合成ゴム
製ＪＡＬＳ２４６や２１４がある。これはプレチルトθ
₁が５度以上である。そして、上基板１６の配向膜２２
に適した中プレチルト型のポリイミドの一例としては、
日本合成ゴム製ＪＡＬＳ２１９があり、これはプレチル
トφが１〜５度程度である。

【００３１】選択された配向材はほぼ一定のラビングの
仕方により一定のプレチルトとなるが、ラビングの仕方
が変わるとプレチルトも変わる。例えば、ラビングを比
較的に軽く行うとプレチルトは比較的に大きくなるが、
ラビングを強く行う（強く押しつける、回数を多く行
う、ラビングを速く行う等）とプレチルトは比較的に小
さくなる。ラビングの仕方とプレチルトとの間には再現
性のある関係が実験的に定まるので、下基板１８の上層
側の配向材層５３と上基板１６の配向膜２２を同じ材料
としてラビングの仕方によってプレチルトに差をつける
こともできる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
配向分割プロセスにおいて位置合わせの手間を節約する
ことができ、視角特性及びコントラストの優れた液晶表
示装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す図である。

【図２】図１の配向処理を示す図である。

【図３】図１の下基板の部分断面平面図である。

【図４】従来技術を示す図である。

【図５】配向分割のラビング処理を示す図である。

【図６】液晶表示装置の視角特性を示す図である。

【図７】２層構造の配向膜により画素分割を実施する例
を示す図であり、（Ａ）は上層側の配向材層が所定の位
置にある場合を示す図、（Ｂ）は上層側の配向材層がず
れた場合を示す図である。

【図８】本発明による２層構造の配向膜により画素分割
を実施する例を示す図であり、（Ａ）は上層側の配向材
層が所定の位置にある場合を示す図、（Ｂ）は上層側の
配向材層がずれた場合を示す図である。

【符号の説明】

１６、１８…基板２０…液晶２１…共通電極２２、２６…配向膜２４…画素電極５１…下層側の配向材層５３…上層側の配向材層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１及び第２の対向する基板（１６、１
８）の間に挿入された液晶（２０）を含み、該第１及び
第２の基板の一方の基板には一定の画素ピッチの画素電
極（２４）及び配向膜（２６）が設けられ、且つ該第１
及び第２の基板の他方の基板には共通電極（２１）及び
配向膜（２２）が設けられ、該第１及び第２の基板の少
なくとも一方の基板の配向膜（２６）が、下層側の配向
材層（５１）と上層側の配向材層（５３）とからなり、
該下層側の配向材層（５１）が全面にベタに形成され、
該上層側の配向材層（５３）が前記画素ピッチの１／４
以下のピッチで形成されていることを特徴とする液晶表
示装置。
【請求項２】該第１及び第２の基板の少なくとも一方
の基板の配向膜（２６）の該上層側の配向材層（５３）
がストライプ状に形成されていることを特徴とする請求
項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】該第１及び第２の基板の他方の基板の配
向膜（２２）が全面にベタに形成されていることを特徴
とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】該第１及び第２の基板の少なくとも一方
の基板の配向膜（２６）の下層側の配向材層（５１）と
上層側の配向材層（５３）は、液晶の配向方向が同じで
プレチルト（θ₁、θ₂）が互いに異なった第１及び第
２の隣接する微小な領域（Ａ、Ｂ）を形成し、該他方の
基板の配向膜（２６）は配向方向及びプレチルト（φ）
が実質的に同じであり、θ₁＞φ＞θ₂の関係があるこ
とを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】第１及び第２の対向する基板（１６、１
８）の間に挿入された液晶（２０）を含み、該第１及び
第２の基板の一方の基板には一定の画素ピッチの画素電
極（２４）及び配向膜（２６）が設けられ、且つ該第１
及び第２の基板の他方の基板には共通電極（２１）及び
配向膜（２２）が設けられ、該第１及び第２の基板の少
なくとも一方の基板の配向膜（２６）が、下層側の配向
材層（５１）と上層側の配向材層（５３）とからなり、
該下層側の配向材層（５１）が全面にベタに形成され、
該上層側の配向材層（５３）が前記画素ピッチ内の非画
素部の寸法とほぼ等しいピッチで形成されていることを
特徴とする液晶表示装置。