JPH07225389A

JPH07225389A - 液晶表示素子とその製造方法

Info

Publication number: JPH07225389A
Application number: JP6019321A
Authority: JP
Inventors: Hisahide Wakita; 尚英脇田; Keisuke Tsuda; 圭介津田; Hiroshi Kubota; 浩史久保田; Hirobumi Wakemoto; 博文分元; Naoki Kato; 直樹加藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-02-16
Filing date: 1994-02-16
Publication date: 1995-08-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の液晶表示素子は、ねじれネマチック
液晶等の視野角を広げることにある。【構成】スプレイ変形を含むＴＮ配向液晶の、中央層
の液晶分子の配向方位と直交する方向に、共通電極を一
部削除して電極欠如部１１を入れる。この構成による
と、画素電極端と電極欠如部１１の端部とで同じ立ち上
がり方向のスプレイＴＮが発生し、電極欠如部１１を通
り開口面１７と直交する面を対称面として両画素電極部
上で液晶分子が配向する方向が対称方向となるため、視
野角を対称にし、しかも視野角を広げられる効果があ
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、特にネマチック
液晶を用いた液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ネマチック液晶を用いた、表示素子は、
液晶分子の配向によっていくつかのモードがある。もっ
とも普及しているのは、捻れネマチック（ＴＮ）液晶で
あり、その他にホメオトロピック（垂直）配向、または
ホモジニアス（水平）配向の複屈折モードやゲストホス
トモード等がある。

【０００３】ＴＮ液晶は、誘電異方性が正の液晶を、水
平配向処理した電極付き基板の間に挟んで、９０度捻っ
た状態を安定状態とし、このとき液晶の配向に沿って偏
波面が９０度回転し、偏光子と検光子を直交させている
と、白表示となる。電圧印加により液晶分子が立つと、
入射偏光はそのまま液晶層を進むので、検光子により吸
収されて黒表示となる。

【０００４】水平配向処理は、通常、ポリイミドをラビ
ング処理するが、このとき、数度程度のプレチルトが生
じる。従来、ＴＮ液晶では、ねじれの向きと分子の立ち
上がる方向を揃えるために、液晶に微量のカイラルネマ
チック液晶を混ぜ、これのねじれ方向が安定になり、液
晶層の中央部の分子が少し傾くように、上下基板でのプ
レチルトの向きを図１０のように決めていた。図１０は
セルの断面図で、画素電極２と共通電極７上に配向膜１
５を塗布してラビング処理することで、基板上の分子９
２が基板面から数度起き上がる（プレチルト）。セルは
偏光板１２、１３に挟む。このセルに電圧を印加する
と、ネマチック液晶では基板上の液晶分子９２は界面に
固定されており、中間層の液晶分子９３があらかじめ傾
いた方向へ図１１のように立っていく。パネルに対して
斜めから見ると、液晶分子の頭方向９０からでは複屈折
が小さいために暗く、分子の腹方向９１から見ると複屈
折が大きいために明るくなって、視野角によってコント
ラストが異なり、表示の視野角を小さくするという問題
点があった。

【０００５】特開平4-149410号公報は、ＴＮ液晶での視
野角依存性を軽減する方法を開示している。プレチルト
の向きをカイラル液晶の捻れ方向と逆にすると、図１２
のように中央層の液晶分子１８は水平に配向し、電圧印
加時の分子の立ち上がり方向が一意的に決まらなくな
る。このため、画素を形成する電極端における電場の歪
による、電界の傾斜の影響を受けて、画素の両端から、
立ち上がり方向の違う領域（ドメイン）に図１３のよう
に分かれて、従来のような視野角の非対称性が解消され
るとしている。

【０００６】また、電極端の電場に歪を利用して分子の
傾斜方向を制御する試みは、ホメオトロピック配向でも
行われている（例えば、Jean Frederic Clerc,"Vertica
llyAligned Liquid-Crystal Displays",SID91 DIGEST,
７５８頁から７６１頁）。ホメオトロピック配向では、
誘電異方性が負の液晶を用いて、無電界時の垂直配向
が、電圧印加により液晶分子が倒れて複屈折が生じるよ
うにする。電圧印加時に分子が倒れる方向は、まったく
の垂直配向からではどちらに向くか決まらないので、通
常は弱いラビング処理を垂直配向膜に施して、ほんのわ
ずか（１度程度）の傾きを付けていた。クラークは、ラ
ビングしていない垂直配向膜でも、電極の中央に小さな
スリットを設けることで、液晶分子がほぼ４つの方向
（東西南北）に分かれて倒れることを利用して、視野角
を広げた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開平4ー149410号公報
は、立ち上がり方向が逆の２つのドメインが、画素内で
ほぼ同じ大きさになり、視野角が対称になると記述して
いるが、本発明者らの実験では、パネル内の場所により
２つのドメインの面積比率は異なっていた。このため、
斜め方向からこのようなパネルを見ると、ドメインの面
積比率のむらが表示ムラとなってしまうという問題が生
じた。

【０００８】また、高い電圧を印加して液晶分子を立た
せると、２つのドメインの境界であるドメイン壁から、
捻れ方向が逆の従来ＴＮと同じ配向が発生し、だんだん
その不良配向領域が大きくなるという問題もあった。

【０００９】また、クラークの方法は、分子のどの方向
にも倒れ得るホメオトロピック配向では有効であった
が、ＴＮ配向や水平配向は配向方向が固定されているこ
とや、捻れていることなど条件が全く異なっており、完
全に配向を制御することは難しい。また、ホメオトロピ
ック配向は、誘電異方性が負の液晶が必要であること
や、セル厚を特定の値にしないと色が付くことなど、Ｔ
Ｎ液晶に比べると制限が多く、使いにくい点が多いとい
う課題があった。

【００１０】本発明は、表示ムラがなく、視野角を表示
面に対して対称にしかつ広げた液晶表示素子並びに液晶
表示素子の製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の液晶表示素子は、電極甲及び電極乙の両電極
が液晶分子を含有する液晶層を介して相対向して画素を
形成する表示素子であって、電圧無印加時において前記
液晶分子が前記両電極の主表面にほぼ平行でかつ所定の
方向に配向する前記液晶層のほぼ中央部に存在する中央
層を有し、前記所定の方向と概ね直交し、かつ前記電極
甲の主面の軸方向に平行な方向に前記電極甲の面積をほ
ぼ２分する電界歪発生部位を設ける構成により、上記課
題を解決できる。

【００１２】また、本発明の液晶表示素子は、複数の画
素電極の面積をほぼ２分する位置に、電界歪部位を設け
る製造方法によって達成され、その電界歪発生部位は、
画素電極をエッチング等の手段で所定の位置に欠除部を
作成する、画素電極上または共通電極上の所定の位置に
突起部を設ける等の手段がある。

【００１３】

【作用】中央層の液晶分子の向きと交差する画素電極端
の電界の傾斜により、画素電極端部付近の分子の立ち上
がり方向が決まることは、特開平4ー149410号公報の通り
であるが、２つのドメインの境界の位置は、上下の基板
のプレチルトの微妙な違いや配向膜上の微妙な凹凸とい
った偶然に左右されてしまう。

【００１４】本発明は、画素内部に線状の電界歪発生部
分を所定の条件を満たすように設けることにより、ドメ
インの境界が電界歪発生部分上に固定でき、ドメインの
面積を必ず等しくできる。

【００１５】本発明でいう所定の条件とは、簡単にいう
と、画素電極端の電界の傾斜方向と、同じ方向の傾斜電
界を電界歪発生部分の両側に発生させることである。画
素電極端と同方向の傾斜電界を発生させると、同方向の
傾斜電界に挟まれた領域は、その幅が広すぎなければ均
一なドメインになることが分かった。

【００１６】電界歪発生部分の役割は、傾斜電界を発生
させて近傍の分子の立ち上がり方向を固定するだけでは
なく、傾斜電界に挟まれた領域を均一化するための動的
な応答過程の制御も担っている。すなわち、電界歪発生
部分の電位は、その周辺の画素電極上の電位とは不連続
または急激な変化になっている。この様な、電位が急激
に変化するような部分の近傍では、電界強度が強くな
る。

【００１７】そのため、他の画素部より、先に応答が始
まり、内部が均一化されていくのである。また、線状の
電界歪発生部分の幅が数μｍ程度と非常に狭い場合は、
対向基板側での電界の傾斜が小さくなるが、傾斜の大き
い電界歪発生部分側基板の近傍が先に応答するために、
このときでもドメインを均一化できる。

【００１８】

【実施例】以下、具体例について詳細に述べる。

【００１９】（実施例１）図１、図２は、本発明の第１
の実施例の液晶表示素子の平面図及び断面図である。図
２は図１の一点鎖線部２２の断面図である。下基板１上
には、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の画素電極２及び、
画素電極２を駆動する薄膜トランジスター３が形成して
ある。上基板２０上には、クロムからなるブラックマト
リクス遮光層４とカラーフィルター５、二酸化珪素から
なるオーバーコート層６、ＩＴＯの共通電極７を形成し
ている。

【００２０】ブラックマトリクス遮光層４は、図１の平
面図では図示しにくいので遮光層のない開口部１７に左
上がり斜線を描いており、遮光層４は開口部以外をすべ
て覆っている。

【００２１】それぞれの電極上にはポリイミドＡからな
る配向膜１５を塗布し、下基板は方向８へ、上基板は方
向９へラビングし、直径５ミクロンの球形スペーサを散
布して間隙を設け、セル厚５μｍの空セルを組み立て
た。

【００２２】そして、ネマチック液晶に左回りのカイラ
ル添加剤Ｓ−８１１を添加して、カイラルピッチを５０
ピッチとした液晶１４を空セルに注入した。

【００２３】このとき、セル厚方向の中間付近の中央層
の液晶分子１８は基板に水平で、方向１０を向いてお
り、図１２に示したようなスプレイ変形を含んだＴＮ配
向（以下ではスプレイＴＮ配向と呼ぶ）になっている。

【００２４】共通電極７は、配向膜を塗布する前に、フ
ォトリソグラフィーと、ヨウ化水素によるエッチングに
よりＩＴＯを直線状に除去し、電極欠如部１１を開けて
ある。共通電極７は電極欠如部１１以外を覆っている。
電極欠如部１１は方向１０に直交し、その幅は約４μｍ
で、画素電極と重なる部分にだけ開けてあり、画素内の
液晶層の電界を歪ませる電界歪発生部位として機能す
る。そして、図２に示したように偏光板１２、１３を上
下の基板の外側に、方向８、９に偏光軸を合わせて配置
している。

【００２５】なお、下基板上のＴＦＴ３、及びソース及
びゲート配線１６、２１は、液晶への直流電圧印加をさ
ける為の保護酸化膜１９で覆われている。

【００２６】図３（ａ）〜（ｃ）は、従来の特開平4ー14
9410号公報に記載されているような構成の画素に、電圧
を印加したときの表示状態を示した平面図である。

【００２７】液晶分子が立ち上がると、まず電極端から
立ち上がり、方向の異なる例えば図１３に示したような
２種のスプレイＴＮ配向が発生し、この時の上面図では
例えば図３（ａ）に示したような状態になる。

【００２８】次に、やや遅れて画素内部にいずれかの微
少なスプレイＴＮドメインが発生し、上面図では例えば
図３（ｂ）に示したような状態を呈する。

【００２９】これらのドメインは成長または吸収され
て、上面図でみると例えば図３（ｃ）に示したような状
態となり、２つのドメインに分かれる。

【００３０】しかし、ドメインの境界のドメイン壁３２
の位置は、実験を繰り返す度に少しづつ異なり、また、
一方のドメインの面積が他方より非常に大きくなる画素
も多い。さらに、これらのドメインの立ち上がり方向
は、少し斜めから観察すれば濃淡として見えるので確認
できるが、従来の液晶パネルでは分かれたドメインの面
積比率のむらのため、パネル内で濃淡むらが非常に目立
ってしまう。

【００３１】また、表示が十分黒くなる飽和電圧（例え
ば５Ｖ程度）をしばらく印加すると、右ねじれの配向が
ドメイン壁３２の一部が切れて発生し、徐々に大きくな
ってスプレイＴＮの領域がなくなってしまう場合があっ
た。この右ねじれ配向は電圧を下げてもすぐには消失せ
ず、斜めから見たときに表示欠陥画素のように見えてし
まう。

【００３２】これに対して、図１に示したような本発明
の液晶表示素子では、例えば図４（ａ）に示したよう
に、画素電極端と電極欠如部１１の端部とで、同じ立ち
上がり方向のスプレイＴＮ３０ａ、３０ｂが発生し、次
に、例えば図４（ｂ）に示したように中間部に小さなド
メイン３３が発生しかけるが、すぐにこの小さなドメイ
ン３３は例えば図４（ｃ）に示したように、端部と同じ
ドメイン３０で均一化され、同時に、電極欠如部１１の
反対側は逆の立ち上がり方向のドメイン３１で占められ
る。

【００３３】このように、従来例と異なり、２種のスプ
レイＴＮ間のドメイン壁３２は、必ず電極欠如部１１上
に固定され、２つのドメイン３０、３１の面積は正確に
等しくなり、大面積の液晶パネルでもむらなく視野角を
対称にできる。

【００３４】また、対称になるだけでなく、通常のドメ
インに分かれないＴＮでは、コントラスト５以上と高
く、かつ、階調が反転しない視野角が、分子の立ち上が
り方向では１０度、逆からは２０度程度であったのが、
±４０度まで広がった。

【００３５】また、図２に示した本発明の液晶表示素子
に電圧を印加した時に、液晶層１４へ印加される電場の
等電位線分布を計算すると、およそ図５のようになる。
すなわち、等電位線が曲線群４０で、画素電極２上と共
通電極７上に配向膜１５があり、液晶を挟んでいる。但
し、上下基板１と２０はガラスである。

【００３６】電極欠如部１１近傍の等電位線は、電極欠
如部１１側に膨らんだ山形（凸形状）に歪む。電極欠如
部１１の端部及び画素電極２の端部の両脇の、等電位線
の間隔が狭い部分（＋印で図示部）は、電界強度が画素
上よりも強くなっている。

【００３７】電極欠如部１１の方向は、図１または図２
のように液晶層の中央付近の中央層の分子の配向方向と
直交に近い程よい。直交方向からはずれると、電極欠如
部１１の幅を太くしないとドメインが２つに別れ難くな
り、７０度方向で１０μｍ以上の幅が必要となり、開口
率が小さくなって暗い表示になってしまう。４５度方向
では、一方のドメインの比率が大きくなってしまう場合
も発生した。

【００３８】また、本実施例の液晶表示素子では、電圧
を１０ボルト以上にあげても従来の例えば特開平4ー1494
10号公報記載の構成のパネルのように、右ねじれＴＮが
発生するという問題は生じなかった。これは、本実施例
では、ドメイン壁３２は電極のない電極欠如部１１にあ
るため、ドメイン壁３２に電圧が印加されないためであ
ると思われる。

【００３９】さらに、本発明の液晶表示素子の２種のス
プレイＴＮ間のドメイン壁３２をよく観察すると、電圧
を印加して他の部分が黒くなっても、ほぼ初期の白い状
態ままで光抜けが生じている。すなわち、欠陥部は導波
路として機能しているので、ドメイン壁３２部の液晶分
子はあまり立ち上がらず捻れた状態を保っているはずで
ある。

【００４０】このようなスプレイＴＮ間ドメイン壁３２
内の寝た分子に電圧を印加することで、ドメイン壁３２
自身の安定性が悪くなり、逆ねじれＴＮが生じたやすく
なると考えられる。

【００４１】実際、逆捻れＴＮとスプレイＴＮの間の配
向欠陥は、電圧無印加でも複屈折がほとんどなく、垂直
配向に近い状態となっており、このことからも、スプレ
イＴＮ間のドメイン壁３２の分子が、電圧により立つこ
とが逆捻れＴＮを発生させている原因であることが窺え
る。

【００４２】また、通常ブラックマトリクス遮光層は画
素外を覆うだけであるが、本実施例では、電圧を印加し
ても電極欠如部１１から光が漏れてくるので、図１のよ
うに電極欠如部１１の下にもブラックマトリクス遮光層
４を設けている。

【００４３】次に、本発明の液晶表示素子の図１の構成
で、画素電極のサイズ、画素電極端と電極欠如部との間
の距離Ｄを変え、電圧応答性を調べた。

【００４４】距離Ｄが１００μｍでは、上記の実施例の
場合と同様に、電極端の応答に続いて、中間部に小さな
ドメインが生じてから速やかに均一化するが、Ｄが５０
μｍでは、画素端の応答から直接均一な２つのドメイン
に成長する。逆に、Ｄを２００μｍと大きくした場合で
は、０Ｖから５Ｖのステップ電圧を印加したときに、小
さなドメインができてから均一化するまでに数百ミリ秒
かかり、応答速度上の問題があった。

【００４５】距離Ｄは小さい方が応答速度が速いので、
縦長の長方形の画素の場合は、電極欠如部は短辺と交差
するようにした方が応答速度の面からは望ましい。

【００４６】また、ポリイミドＡは基板面と界面液晶分
子の長軸とがなすプレチルト角が約２度から３度の配向
膜であったが、プレチルト角が約９度と大きいポリイミ
ドＢを用いると、距離Ｄが１００μｍでも小さなドメイ
ンが残り、均一なドメインに分かれなかった。従って、
均一な配向膜を用いる場合は、プレチルトは３度以下が
よい。

【００４７】本発明の液晶表示素子に適した配向方法と
しては、ポリイミドをラビングする以外に、例えばポリ
ビニル４−メトキシシンナメートのような紫外線硬化樹
脂を基板上に塗布し、偏光紫外線を照射して重合させる
方法でも達成できる。

【００４８】この方法では、偏光軸に直交した方向に液
晶分子は配向し、プレチルトは無くなる。従って、電圧
無印加の状態では基板界面から中央層まで、すべて水平
に配向する。図１の構成で、方向８及び９と偏光軸が平
行な偏光紫外線を上下の基板にそれぞれ照射すれば、捻
れの向きはカイラル液晶の捻れ方向で決まる。

【００４９】さらに、画素が大きい場合では、ドメイン
が均一化する迄の時間を減少させるため、２種のポリイ
ミドの混合溶液を塗布することが有効であった。すなわ
ち、低プレチルトのポリイミドＡの５％ＮＭＰ（Ｎ−メ
チル−ピロリドン）溶液と、高プレチルトポリイミドＢ
の５％ＮＭＰ溶液をを８：２で混合した溶液を、スピン
ナーで上下基板上に塗布し、焼成したところ、配向膜に
直径数ミクロンの微小な島状のむらができた。この配向
膜を成分分析した結果、微小部が主にポリイミドＢ、背
景部がポリイミドＡであり、混合溶液が塗布・焼成中に
相分離した膜であった。

【００５０】このような、相分離配向膜を図１の構成で
距離Ｄが２００μｍのパネルで用いると、電圧印加時に
画素中に出現する小ドメインのサイズが小さくなり、数
が非常に増え、２つのドメインに均一化する迄の時間が
均一な膜の場合の半分以下になった。

【００５１】以上のように、本発明の第１の実施例の構
成により、視野角が完全に左右対称で広くなり、従来の
ようなむらを生じることがなくなった。

【００５２】（実施例２）図６は、本発明の第２の実施
例の液晶表示素子の断面図である。図１または図２に示
した本発明の第１の実施例では、共通電極を一部除去す
ることにより傾斜電界を発生させたが、図６では二酸化
珪素からなる筋状（形状的には土手状）の突起５０を、
図１の電極欠如部１１と同じ位置に、フォトリソグラフ
ィー法を用いて設けた。共通電極７にスリットが無くな
った事以外の構成はすべて図１と同じである。土手の高
さは約１μｍ、幅が６μｍである。

【００５３】このときの、等電位線の分布を有限要素法
で計算すると、実施例１の場合と同様に、土手近傍の等
電位線は土手の中点上をピークとする土手側（電界歪発
生部位）に膨らんだ凸形状に歪むことが確認された。

【００５４】図６の液晶パネルに電圧を印加したとこ
ろ、距離Ｄが５０μｍの場合は実施例１と同様に、速や
かにドメインが２つに分離し、視野角を対称にし広げる
ことができた。

【００５５】土手の材料としては、液晶分子（長軸方向
の比誘電率は８前後）または液晶層より誘電率が小さけ
れば同様の電界分布となるので、二酸化珪素に限らな
い。液晶への溶け出しがないようなフォトレジストなど
もよい。

【００５６】また、土手上に発生するドメイン壁に印加
される電圧が弱いので、実施例１で述べた、通常ＴＮの
発生が抑えられる効果もある。

【００５７】（実施例３）図７は本発明の第３の実施例
の液晶表示素子の断面図である。実施例１または２で
は、共通電極側に電界歪発生部位を設けたが、本実施例
ではＴＦＴ素子側基板の画素電極上に設けた。但し、図
７の曲線群６１は、画素上の等電位線の様子を概念的に
描いている。

【００５８】画素電極側に設ける場合は、電界歪発生部
位を設けることで等電位線の密度、すなわち電界強度が
増すようにすることで、画素電極と逆側に等電位線を膨
らますことができる。

【００５９】従って、例えば図７の土手の材料として
は、実施例２と逆に、液晶より誘電率の大きな材料、あ
るいは、導電体で突起を作って電極間距離を減らして電
界強度を上げればよい。誘電体材料としては、酸化チタ
ン、酸化タンタル、もしくはチタン酸バリウムなどが適
用できる。

【００６０】画素電極を先に設けた後に、ＴＦＴ及びソ
ース、ドレイン電極を作成した後、誘電体層として二酸
化チタンをスパッターにより約５００ｎｍ積み、土手と
なる部分以外の画素開口部をエッチングにより除去す
る。こうして、画素電極上に、幅８μｍ、高さ０．５μ
ｍの土手６０を作成した。

【００６１】このとき、保護酸化膜１９も同じ二酸化チ
タン膜を残すことで同時に形成するとよい。その上に、
ポリイミドＡの配向膜１５を塗布し、図１と同様の方向
にラビング、パネル組立をし液晶を注入した。

【００６２】この場合も、実施例２と同様に距離Ｄが５
０μｍの場合は、土手を境に２つにドメインが明確に分
離した。

【００６３】画素電極２を、ＴＦＴ及びソース、ドレイ
ン電極の後に付ける場合は、図８の構成がよい。クロム
からなるソース、ドレイン電極上に、二酸化珪素の膜を
スパッターで約４００ｎｍ積み、土手７０となる部分以
外の画素開口部をエッチングにより取り去る。その上か
ら、ＩＴＯを成膜、エッチングして画素電極７１を形成
すれば、電極が土手状に突起して電界歪発生部位とな
る。

【００６４】この場合も、同様にパネルを作成したとこ
ろ、誘電体の場合と同様に、ドメインの明確な分離が見
られた。

【００６５】（実施例４）本発明の第４の実施例の液晶
表示素子の断面図を図９に示す。画素電極上に感光性ポ
リイミド（東レ製フォトニース等）を５００ｎｍ塗布
し、露光・現像し、中央部の溝８０の部分を除去する。
溝８０の平面的な位置、方向は、図２の平面図における
電極欠如部１１と同じである。溝の幅は約６μｍであ
る。

【００６６】このポリイミド膜８１を、実施例１と同方
向にラビングし、パネルにして液晶を注入、配向させ
た。

【００６７】この場合も、実施例３と同様に、距離Ｄが
５０μｍでは溝を境にドメインが分かれて、視野角を広
げることができた。

【００６８】本実施例では、ポリイミドの比誘電率は約
４程度と液晶より小さいので、ポリイミドが付いている
部分は電界強度が弱く、溝部上の液晶層にかかる電界強
度の方が強くなり、実施例３の場合と同様に、電界歪発
生部位（溝）により共通電極側に膨らんだ凸形状に等電
位線が歪んでいる。

【００６９】また、溝状の電解歪発生部位には上記実施
例で挙げたフォトニースの代わりに、例えば有機溶剤に
溶ける可溶性ポリイミド（日本合成ゴム製：ＡＬ１０５
１等）を塗布し、フォトリソグラフィーによりパターン
ニングしてもよい。

【００７０】以上のように、本発明の液晶表示素子で
は、具体的な構成は様々であったが、画素内の電界歪発
生部分を、ねじれネマチック液晶に適した、所定の方向
に設けることにより、異なる配向のドメインのサイズを
正確に制御でき、視野角を対称化し、広げることができ
た。

【００７１】なお、上記の４つ実施例では、ねじれネマ
チック配向を用いているが、ねじれのないホモジニアス
配向（水平配向）の場合でも本発明は有効である。この
場合でも、液晶層の中央層の分子がほぼ水平となるよ
う、プレチルトをスプレイ変形を生じるよう逆向きであ
り、中央層の分子の配向方向とほぼ直交する方向に電解
歪発生部位を設けるのがよい。

【００７２】また、上記４つの実施例では、アクティブ
マトリクス型の液晶パネルであったが、上下基板がスト
ライプ電極からなる単純マトリスクの場合でも本発明は
有効であり、この場合は、中央層の分子の方向と交差す
る電極の辺を有する基板と、逆側の基板上の電極に電解
歪発生部位を入れるとよい。

【００７３】さらに、実施例１で記載したプレチルトが
低い方（３度以下）がより大きな画素でもドメインの分
離が明確なこと、及び、大きな画素では相分離膜を用い
た方が応答速度が速くなる効果は、実施例２から４の場
合でも同じである。

【００７４】また、実施例１から４の電界歪発生部分の
うち、設置する基板が互いに異なるいずれか２つの構造
を両方設けてもよい。

【００７５】

【発明の効果】本発明の液晶表示素子は、ねじれネマチ
ック等で、電圧無印加時に液晶層の中央層の分子が水平
配向している液晶素子の画素中に、基板間中央層の分子
の配向方位にほぼ直交する方向に、線状の電界歪発生部
位を設けることにより、電圧を印加したときに、分子の
立ち上がる方向が逆で、従って視野角方向が逆になる２
つのドメインが、電界歪発生部位を境に、正確に画素を
２分する。このため、従来のように斜め方向から見たと
きのムラを生じることなく、視野角を対称に、かつ、広
げることがことができる。

【００７６】また、特に、電界歪発生部位が電極を削除
する構造の場合、スプレイ変形を含むＴＮ配向から、逆
ねじれのＴＮが出現するという問題が生じないという効
果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の液晶表示素子の平面図

【図２】本発明の第１の実施例の液晶表示素子の断面図

【図３】従来の液晶表示素子の拡大平面図で（ａ）は電圧印加直後の液晶が配向する様子を説明する
概念平明図（ｂ）は電圧印加過渡期の液晶が配向する様子を説明す
る外面平面図（ｃ）は電圧印加時の液晶が配向する様子を説明する平
面図

【図４】本発明の第１の実施例の液晶表示素子に電圧を
印加した時の応答を示す平面図で（ａ）は電圧印加直後の液晶が配向する様子を説明する
概念平明図（ｂ）は電圧印加過渡期の液晶が配向する様子を説明す
る外面平面図（ｃ）は電圧印加時の液晶が配向する様子を説明する平
面図

【図５】本発明の第１の実施例の液晶表示素子に等電位
線分布を示す断面図

【図６】本発明の第２の実施例の液晶表示素子の断面図

【図７】本発明の第３の実施例の液晶表示素子の断面図

【図８】本発明の第３の実施例の液晶表示素子の断面図

【図９】本発明の第４の実施例の液晶表示素子の断面図

【図１０】従来の液晶表示素子の断面図

【図１１】従来の液晶表示素子の断面図

【図１２】従来の液晶表示素子の断面図

【図１３】従来の液晶表示素子の断面図

【符号の説明】

１下基板２画素電極３薄膜トランジスター４ブラックマトリスク遮光層５カラーフィルター７共通電極８下基板のラビング方向９上基板のラビング方向１０中央層の液晶分子の配向方向１１スリット４０等電位線５０土手６０土手８０溝

フロントページの続き (72)発明者分元博文大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者加藤直樹大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極甲及び電極乙の両電極が液晶分子を含
有する液晶層を介して相対向して画素を形成する表示素
子であって、電圧無印加時において前記液晶分子が前記
両電極の主表面にほぼ平行でかつ所定の方向に配向する
前記液晶層のほぼ中央部に存在する中央層を有し、前記
所定の方向と概ね直交し、かつ前記電極甲の主面の軸方
向に平行な方向に前記電極甲の面積をほぼ２分する電界
歪発生部位を設けたことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】電極甲及び乙間に電圧を印加したとき、前
記電界歪発生部位周辺の液晶層の等電位線が前記電極乙
側に膨らんだ凸形状に歪ませる位置に電界歪発生部位を
設けることを特徴とする、請求項１記載の液晶表示素
子。
【請求項３】電界歪発生部位が、筋状に設けた電極乙の
欠如部である請求項１または２何れかに記載の液晶表示
素子。
【請求項４】電極甲の形状が長方形であり、前記電極甲
の短辺方向を所定の方向とし、前記電極甲の面積をほぼ
２分する位置に、電極乙の電界歪発生部位を配した請求
項１〜３何れかに記載の液晶表示素子。
【請求項５】電界歪発生部位と、電極甲の軸方向と平行
な方向で画素を形成する一対の外周線との距離が、１０
０μｍ以下である請求項１〜４何れかに記載の液晶表示
素子。
【請求項６】電界歪発生部位が、液晶分子または液晶層
の何れかより誘電率の大きな材質で電極甲上に設けた筋
状の突起であることを特徴とする、請求項１記載の液晶
表示素子。
【請求項７】材質が、酸化チタンまたは酸化タンタルの
少なくとも何れか一方を主成分とする無機酸化物であ
る、請求項６記載の液晶表示素子。
【請求項８】電界歪発生部位が、少なくとも表面が導電
体の材料で電極甲上に設けた筋状の突起であり、前記導
電体が前記電極甲と導通していることを特徴とする、請
求項１記載の液晶表示素子。
【請求項９】電界歪発生部位が、液晶分子または液晶層
の何れかより誘電率の小さい誘電体の誘電膜で電極甲を
覆った前記誘電膜の欠如部であることを特徴とする、請
求項１記載の液晶表示素子。
【請求項１０】誘電膜が、ポリイミド配向膜である請求
項９記載の液晶表示素子。
【請求項１１】電界歪発生部位が、液晶分子または液晶
層より誘電率の小さい材質で電極乙上に設けた筋状の突
起であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素
子。
【請求項１２】電極甲及び乙上に設けた高分子配向膜
が、画素よりも十分小さく、かつプレチルト角の異なる
微小領域に分かれていることを特徴とする請求項１記載
の液晶表示素子。
【請求項１３】液晶分子が、電圧無印加時の中央層にお
ける液晶分子が両電極の主表面にほぼ平行で所定の方向
に配向し、電極甲から電極乙へ向かう方向に沿って前記
所定の方向を中心に概ね９０度捻れ、前記電極甲から前
記電極乙に向かってスプレイ変形を含むよう、前記電極
甲及び前記電極乙上のプレチルト角を設定することを特
徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項１４】電極甲及び電極乙上での液晶分子のプレ
チルト角が３度以下である請求項１記載の液晶表示素
子。
【請求項１５】２枚の基板Ａ及びＢの内の基板Ａの一方
の面にマトリクス状に配置した複数の画素電極を形成
し、前記複数の画素の各々を駆動するアクティブ素子を
形成する工程、基板Ｂの一方の面に前記画素電極を複数
に跨る共通電極膜を形成する工程、前記共通電極膜の一
部をエッチングにより直線状に除去して共通電極欠如部
を形成する工程を含み、これらの工程の後に、前記基板
Ａ及び基板Ｂに各々形成した電極を対向させたときに、
前記基板Ａ及び基板Ｂの間に挿入する液晶分子の捻れの
向きが、前記共通電極欠如部を通り前記基板Ａと直交す
る直交面を対称面としてほぼ９０度になるように前記基
板Ａ及び基板Ｂをラビングし、前記基板Ａに形成した画
素電極の面積を前記共通電極欠如部がほぼ２分するよう
に前記基板Ａ及び基板Ｂに各々形成した電極を所定の間
隙を介して対向させ組み合わせる工程と、液晶分子を含
む液晶層を前記間隙に注入する工程とを有することを特
徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項１６】２枚の基板Ａ及びＢの内の基板Ａの一方
の面にマトリクス状に配置した複数の画素電極を形成
し、前記複数の画素の各々を駆動するアクティブ素子を
形成する工程、基板Ｂの一方の面に前記画素電極を複数
に跨る共通電極膜を形成する工程、前記基板Ａ及び前記
基板Ｂを各々に形成した電極を対向させるように組み合
わせたときに、前記画素電極各々の面積をほぼ２分する
位置に、直線状の形状を有する電解歪発生構造物を、前
記画素電極または前記共通電極膜の少なくとも何れか一
方に形成する工程、少なくとも何れか一方に前記構造物
を有する前記基板Ａ及び前記基板Ｂに各々形成した電極
上に光感光性高分子膜を形成する工程、しかる後、前記
構造物を形成した基板には、前記主軸方向と偏向軸が４
５度をなす偏向紫外線を照射し前記感光性高分子を重合
し、前記構造物を形成していない基板には前記偏向軸と
直交する偏向紫外線を照射し前記感光性高分子を重合す
る工程を含み、前記２つの偏向紫外線を照射した方向と
なるように前記基板Ａと前記基板Ｂとを各々に形成した
電極が所定の間隙を介して対向するように組み合わせる
工程の後に、液晶分子を含む液晶層を前記間隙に注入す
る工程を含むことを特徴とする液晶表示素子の製造方
法。
【請求項１７】２枚の基板Ａ及びＢの内の基板Ａの一方
の面にマトリクス状に配置した複数の画素電極を形成す
る工程、前記基板Ｂの一方の面に複数の前記画素電極に
跨る電極を形成する工程後、前記基板Ａ及び前記基板Ｂ
の間に挿入する液晶分子または液晶分子を含有する液晶
層の何れかよりも誘電率が大きい誘電体の膜を前記複数
の画素電極上に形成する工程、前記複数の画素電極の各
々の面積をほぼ２分するような位置で筋状に前記誘電体
の膜をエッチングにより除去し誘電体欠如部を形成する
工程、前記基板Ａ及び前記基板Ｂに形成した電極をそれ
ぞれ対向させたときに、前記誘電体欠如部を通り前記基
板Ａと直交する直交面を対称面としてほぼ９０度捻れる
向きで、前記捻れる向きが前記液晶分子の捻れ方向と逆
となるように配向処理を施し、前記基板Ａ及び前記基板
Ｂを各々に形成した電極を所定の間隙を介して対向させ
る工程、前記液晶層を前記間隙に注入する工程を含むこ
とを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項１８】２枚の基板Ａ及びＢの内の基板Ａの一方
の面に画素電極を駆動するアクティブ素子を形成する工
程、前記アクティブ素子を形成した面側に形成する複数
の前記画素電極の各々の面積をほぼ２分する位置に筋状
の突起部を形成させる工程、前記基板Ａの前記アクティ
ブ素子並びに前記突起部を有する面側に複数の前記画素
電極を前記突起部上も含む所定の位置に形成する工程、
前記基板Ｂの一方の面上に前記画素電極が複数個跨る共
通電極を形成する工程、前記画素電極及び前記共通電極
を所定の間隙を介して対向させたときに、前記筋と平行
で前記突起部の中央部を通り前記基板Ａと直交する面を
対称面としてほぼ９０度捻れる向きであって、前記間隙
に液晶分子を含む液晶層を注入したとき、前記液晶層の
中央付近の前記液晶分子の捻れ方向と逆になるように配
向処理を施す工程、前記配向処理の向き方向になるよう
に前記基板Ａ及び前記基板Ｂを前記間隙を介して組み合
わせた後前記液晶層を注入する工程を含むことを特徴と
する液晶表示素子の製造方法。
【請求項１９】突起部が、基板Ａのアクティブ素子側に
前記アクティブ素子上も含み誘電体膜を形成し、しかる
後前記誘電体膜をエッチングにより除去して設けること
を特徴とする、請求項１８記載の液晶表示素子の製造方
法。
【請求項２０】液晶分子が、カイラルネマチック液晶で
あることを特徴とする、請求項１５〜１８何れかに記載
の液晶表示素子の製造方法。