JPH08201826A

JPH08201826A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH08201826A
Application number: JP7009846A
Authority: JP
Inventors: Shigeyoshi Suzuki; 成嘉鈴木; Teruaki Suzuki; 照晃鈴木; Ken Sumiyoshi; 研住吉
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-01-25
Filing date: 1995-01-25
Publication date: 1996-08-09
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: JP2778500B2

Abstract

(57)【要約】【構成】１画素を構成する１対の電極の少なくとも一
方に、２つの領域に分割するため異なった配向処理を施
し、分割された各部で配向状態の異なる液晶区分を有す
る液晶表示装置において、液晶のダイレクタが立ち上が
る方向にある電極３に、液晶のダイレクタが互いに離れ
る方向を向いて立ち上がる部分の分割処理の境界と一致
する方向に、電極の無い部分５を設ける。【効果】ディスクリネーションラインの曲がり、移動
を防ぐことができ、遮光膜の幅を極端に大きくする必要
がなくなり、開口率の低下の少ない、画質の優れた広視
野角の液晶表示素子を得ることができる。

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し、更
に詳しくは基板上に複数の領域を設けることにより広視
野な表示を得る液晶表示素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】広視野角化を目的として複数の領域を設
けた液晶表示素子に関しては、特開昭５７−１８６７３
５号公報、特開昭６０−２１１４２２号公報、特開昭６
３−１０６６２４号公報、特開昭６４−８８５２０号公
報、特開平１−２４５２２３号公報、特開平５−２０３
９５１号公報等に記載されている。その主旨は、１つの
画素を複数の領域に分割し、異なる領域内での液晶の配
向方向を、互いに視角依存性を補うように規定すること
である。この液晶の配向方向を規定する方法として、酸
化珪素膜の斜方蒸着、ポリイミド樹脂の薄膜をラビング
する方法があり、工程の簡便さから、特にポリイミド薄
膜をラビングする方法が広く用いられている。ここで用
いられるポリイミド樹脂としては、特開昭６１−４７９
３２号公報、特開平６−１４８６５０号公報に示された
もの、及び、商品名では、日産化学製ＳＥ−７３１１、
日本合成ゴム製ＡＬ１０５１などがある。

【０００３】１つの画素を複数の領域に分割するために
は、１つの画素内のラビング方向を変化させることが必
要であるが、その具体的な方法に関しては、特開昭６０
−２１１４２２号公報、平５−２０３９５１号公報など
に述べられている。例えば、特開昭６０−２１１４２２
号公報には、１回目のラビング後に画素の１部をフォト
レジスト層で保護しておき、２回目のラビングを行った
後、このフォトレジスト層を剥離するという操作を繰り
返すことで、１画素を複数の領域に分割することが述べ
られている。さらに、特開平５−１７３１３７号公報、
特開平５−２０３９５１号公報には、一方の基板を分割
配向処理を施し、もう一方の基板に全面均一配向処理を
施し、分割配向処理を施した方の基板のプレチルト角
を、全面均一配向処理を施した基板のプレチルト角とほ
ぼ同一にするか、または、それ以上にすることにより、
分割配向処理を施した基板における液晶層の配向が支配
的になり、少ない工程数で、分割配向が可能であること
が、述べられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような方法で分割
配向を行った場合、分割境界に必ずディスクリネーショ
ンラインが発生し、このディスクリネーションラインか
ら光が漏れることになるので、コントラストの低下を招
く。そこで、高コントラストを維持するためにこの部分
を遮光する必要があるが、あまり遮光部が太くなると開
口率の低下を招き、画面が暗くなるので、遮光部分はな
るべく細い方が望ましい。ディスクリネーションライン
が分割境界位置にきちんと固定されていれば、この遮光
部分は細くてすむが、実際に薄膜トランジスタで駆動を
行うパネルを作成してみると、主に横方向電界の影響に
より、ディスクリネーションラインが画素の端で大きく
曲がり、これを遮光するために、太い遮光部分を設けざ
るを得なくなり、その結果、開口率が大きく低下すると
いう問題があった。

【０００５】また、電圧を印可することによりディスク
リネーションラインが移動するといった現象が見られ
た。このディスクリネーションラインの移動は、残像と
して観察され、表示素子の性能を劣化させていた。

【０００６】本発明の目的は、安定な分割配向を実現
し、残像などの表示性能を劣化させる現象をなくした広
視野の液晶表示素子を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、１画素を構成
する１対の電極の少なくとも一方に２つ以上の部分に分
割するため異なった配向処理を施し、分割された各部で
配向状態の異なる液晶区分を実現し、電圧を印加した場
合、液晶のダイレクタが立ち上がる方向にある電極に、
液晶のダイレクタが互いに離れる方向を向いて立ち上が
る部分の分割処理の境界と一致する方向に、電極の無い
部分を設けることを特徴とした液晶表示素子である。こ
れにより、電界が分割配向を助成する向きに生じるた
め、ディスクリネーションラインが分割位置に固定され
る。その結果、ディスクリネーションラインが曲がる現
象も、駆動によりディスクリネーションラインが移動す
る現象も防ぐことができ、開口率の低下、残像による表
示性能の劣化を防ぐことができる。

【０００８】

【作用】分割配向を実現する際、特開昭６０−２１１４
２２号公報、特開平５−２０３９５１号公報に開示され
ているように、レジストを用いたＰＲ工程を用いる。１
回目のラビングの後、レジストを用い配向膜の一部を保
護し、２回目のラビングを行った後、レジストを剥離液
で剥離する。対向する基板にも、同様に分割処理を施す
方法と、分割処理を施さない方法の２種類の方式があ
る。分割処理を施さない場合は、ほとんどの場合、配向
膜を塗布し、１方向にラビングする。または、特開平４
−７５２０号公報に記載されているように、配向膜を塗
布した後、偏光を照射し配向処理を施してもよい。

【０００９】どの方法で作成した場合でも、分割境界に
おけるパネルギャップの中間で液晶のダイレクタの方向
は模式的に図１に示すような配置をとる部分が必ず生じ
る。この分割の境界にディスクリネーションラインが発
生し、駆動するために電圧を印可すると、横方向電界が
生じるために、ディスクリネーションラインが分割境界
から曲がる現象が生じ、はなはだしい場合には移動し、
さらに、画素の別の場所に生じたディスクリネーション
ラインとつながることもあり、残像として観測され、画
質の劣化を招く。特に、このようなダイレクタの配置が
画素中央にくるようにラビングした場合は、極めて大き
な問題となる。

【００１０】このとき、液晶のダイレクタが立ち上がる
方向にある電極、すなわち、図１において上部にある電
極に、分割処理の方向と一致する方向に電極の無い部分
を設けると、下部電極と上部電極との間の電気力線がデ
ィスクリネーションを固定する方向に働くため、ディス
クリネーションが極めて安定する。このためディスクリ
ネーションラインの、移動などを防ぐことができ、残像
などの画質の低下を防ぐことができる。また、ディスク
リネーションラインが電極の無い部分に沿って固定され
るので、横方向電界によるディスクリネーションライン
の曲がりを防ぐことができ、この電極の切り込みに沿っ
て遮光膜を設ければ、細い遮光膜を使用して、ディスク
リネーションラインからの光もれを防止することができ
るので、開口率の低下を許容できる程度に少なくすませ
ることができる。特に、電極の切り込みをストライプま
たは長方形にすれば開口率の低下は少なくてすむ。遮光
膜は一対の電極基板のどちらに設けてもよいが、特に片
方の基板のみ分割配向させた場合は目合わせの容易さか
ら、分割配向処理をした基板に設けるほうがよい。

【００１１】また、図１のようなダイレクタの配置が画
素内部以外の場所で生じる配向制御を行った場合は、デ
ィスクリネーションラインの遮光は大きな問題とはなら
ないが、ディスクリネーションラインの移動は問題とな
り、ディスクリネーションラインを固定した方が優れた
画質が得られる。

【００１２】なお、ここでは説明の都合上、一つの基板
では同一の配向膜をレジストパターンを用いて、ラビン
グし分ける方法を述べたが、有機無機を問わず異なる配
向膜を塗り分けて、分割配向を実現した場合でも、さら
にその他の方法で分割配向を実現した場合でも同様の効
果が得られる。

【００１３】また、特に、片方の基板のみに分割配向処
理を施した場合は特願平６−７９０８９号公報に記載さ
れているように、プレチルト角が大きくなる領域がスプ
レイ型の配向をとるように設計した方が、ディスクリネ
ーションラインの固定に有利であるが、画素中央部の分
割境界上のディスクリネーションに限って言えば、本発
明の効果が強く、プレチルト角の大きさにより大きな影
響は受けないことが確認された。さらにここでは一画素
を２つの領域に分割する例を説明したが３つ以上に分割
しても同様のことが言える。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて、詳細に説明
する。

【００１５】（実施例１）ＴＦＴ基板を洗浄後、高プレ
ティルト角を与えるポリイミド（日産化学社製：商品名
ＳＥ−７２１０）をスピン塗布し、２００℃で１時間焼
成した。ラビング装置を用いラビングを行った後、レジ
スト（東京応化工業社製商品名：ＯＦＰＲ−８００
Ｃ）を１μm 厚になるようにスピン塗布し、８５℃で３
０分焼成した。すべての画素について１画素の半分を覆
うストライプパターンのマスクを用い、露光・現像を行
い、純水でリンスした後、７５℃で２０分乾燥を行っ
た。光学顕微鏡を用い、パターンを観察したところ、す
べての画素について１画素の半分にレジストパターンが
形成されていた。次に、ラビング装置を用い、１回目の
ラビングとは逆方向にラビングを行った。１回目と２回
目のラビングの方向は図２に示すとおりである。（ここ
では１回目のラビングが８の方向、２回目のラビングが
７の方向になるように設定した。）レジストを剥離する
ために、この基板を、乳酸エチルで２分間処理した後、
純水でリンスし、１１０℃で３０分間、乾燥を行い、主
基板とした。ディスクリネーションを観察するために対
向基板としてＩＴＯを成膜したガラス基板を洗浄後、フ
ォトレジストプロセス、およびウエットエッチングプロ
セスを用いて、ＴＦＴ基板の分割境界のうち、液晶のダ
イレクタが互いに離れる方向を向いて立ち上がる部分、
すなわち図２では画素の中央の部分の分割境界に相当す
る位置に、幅が６μm で長さが１画素の横幅と等しい長
方形状のスリットを、ＩＴＯに形成した。この基板に低
プレティルト角を与えるポリイミド（日本合成ゴム社
製、ＡＬ−１０５１）をスピン塗布し、２００℃で１時
間焼成し、ラビングを行った。このようにして作成した
二枚の基板をギャップが６μm になるように、かつ、上
下基板のラビング方向が互いに直角になるように、球形
のスペーサーを介して接着剤で貼り合わせパネルを作成
した。このとき、後に述べるように、レジストが残って
いた部分の方がレジストが残っていなかった部分よりプ
レチルト角が小さかったが、レジストが残っていた部分
がスプレイ型ＴＮ変形を、レジストが残っていなかった
部分が通常のＴＮ型変形をするように、基板を貼り合わ
せパネルを作成した。ラビングの方向の関係は図２にし
めすとおりである。このパネルに左カイラル材を溶解さ
せた通常のネマチック液晶を注入し、注入口を封止し
た。

【００１６】作成したパネルに、駆動電圧を印加し、偏
光顕微鏡で液晶の配向状態を観察した。その結果、どの
ような駆動電圧においても良好な分割配向が確認され、
かつ画素中央部のディスクリネーションラインがＩＴＯ
のスリット部分すなわち分割境界にきれいに固定され、
駆動電圧の変化で移動することはなかった。また、この
ディスクリネーションラインの幅は１２μm 以内におさ
まっており、遮光のためのストライプの幅は１２μm も
あれば充分で、開口率の低下は許容できる範囲であっ
た。

【００１７】次に、参考のため、高プレチルト角を与え
るポリイミド（ＳＥ−７２１０）のレジストが残ってい
た部分と残っていなかった部分のプレチルト角を、上記
のＴＮセルを作成したのと全く同じ条件になるように、
それぞれの条件でアンチパラレルセルを作成し、クリス
タルローテーション法によって測定した。その結果、レ
ジストが残っていた部分のプレチルト角は４．１゜、レ
ジストが残っていなかった部分のプレチルト角は６．３
゜と求められた。また、低プレチルト角を与えるポリイ
ミド（ＡＬ−１０５１）のプレチルト角をやはりＴＮセ
ルを作成したものと同じ条件で、アンチパラレルセルを
作成し、クリスタルローテーション法を用いて、測定し
た。その結果、プレチルト角は１゜と求められた。

【００１８】（比較例１）実施例１と全く同様の方法
で、対向基板のＩＴＯに切り込みをいれずに、全面にＩ
ＴＯがついた基板で、実験を行った。その結果、画素中
央部のディスクリネーションラインが各画素の端で大き
く曲がり、遮光のためのストライプは１２μm ではとて
もおさまらず、ディスクリネーションをすべて遮光しよ
うとすると、開口率の低下が著しいことが確認された。
また、いくつかの画素においては、ディスクリネーショ
ンラインが移動し、他の画素のディスクリネーションラ
インと結び付き、そのまま画素内にディスクリネーショ
ンラインが残り、残像または焼き付けの原因となること
がわかった。

【００１９】（実施例２）実施例１とまったく同様の方
法で、スプレイ型ＴＮ変形をする領域と通常のＴＮ変形
をする領域のプレチルト角の大小のみ逆になるように、
すなわち、レジストが残っていた部分が通常のＴＮ型変
形を、レジストが残っていなかった部分がスプレイ型Ｔ
Ｎ変形をするように、基板を貼り合わせ、他の条件は実
施例１とまったく同様にして、パネルを作成し、実験を
行った。すなわち、この場合はＴＦＴ基板の１回目のラ
ビングが図２の７の方向、２回目のラビングが８の方向
になるようにラビングを行った。その結果、どのような
駆動電圧においても良好な分割配向が確認され、かつ画
素中央部のディスクリネーションラインがＩＴＯのスリ
ット部分すなわち分割境界にきれいに固定され、駆動電
圧の変化で移動することはなかった。また、このディス
クリネーションラインの幅は６μm 以内におさまってお
り、遮光のためのストライプの幅は６μm もあれば充分
で、開口率の低下は許容できる範囲であった。

【００２０】（比較例２）実施例２とまったく同様にし
て、対向基板のＩＴＯに切り込みをいれずに、全面にＩ
ＴＯがついた基板で、実験を行った。その結果、比較例
１ほど顕著ではなかったが、いくつかの画素では画素中
央部のディスクリネーションが、画素の端で若干曲が
り、遮光のためのストライプが１２μm では、画素の端
でディスクリネーションラインがはみ出す現象が見られ
た。

【００２１】（実施例３）実施例１と同様にして、ＴＦ
Ｔ基板側に分割配向処理を施し、主基板とした。ラビン
グの方向の関係を図３に示す。この場合、ラビングの順
序は大きな影響を与えないが、図３の７の方向がＴＦＴ
基板の１回目のラビング、８の方向がＴＦＴ基板の２回
目のラビング、それぞれに向かい合う９の方向が対向基
板の２回目，１回目のラビングとなるようにした。ま
た、実施例１と同様に、ディスクリネーションを観察す
るために対向基板としてＩＴＯを成膜したガラス基板
に、ＴＦＴ基板の分割境界のうち、液晶のダイレクタが
互いに離れる方向を向いて立ち上がる部分、すなわち、
画素の中央部に相当する位置に、幅が６μm で長さが１
画素の横幅と等しい長方形状のスリットを、ＩＴＯに形
成した。その後、実施例１のＴＦＴ基板と同様に分割配
向処理を行い、対向基板とした。ラビングの方向の関係
は図３に示すとおりである。このようにして作成した二
枚の基板をギャップが６μm になるように、かつ、上下
基板のラビング方向が互いに直角になるように、かつ、
それぞれの分割領域が通常のＴＮ型変形をするように設
置し、球形のスペーサーを介して接着剤で貼り合わせパ
ネルを作成した。実施例１と同様に、このパネルに左カ
イラル材を溶解させた通常のネマチック液晶を注入し、
注入口を封止し、駆動電圧を印加し、偏光顕微鏡で液晶
の配向状態を観察した。その結果、どのような駆動電圧
においても良好な分割配向が確認され、かつ画素中央部
のディスクリネーションラインがＩＴＯのスリット部分
すなわち分割境界にきれいに固定され、駆動電圧の変化
で移動することはなかった。また、このディスクリネー
ションラインの幅は６μm 以内におさまっており、遮光
のためのストライプの幅は６μm もあれば充分で、開口
率の低下は許容できる範囲であった。

【００２２】（比較例３）実施例３とまったく同様にし
て、対向基板のＩＴＯに切り込みをいれずに、全面にＩ
ＴＯがついた基板で、実験を行った。その結果、いくつ
かの画素では画素中央部のディスクリネーションが、画
素の端で若干曲がり、遮光のためのストライプが１２μ
m では、画素の端でディスクリネーションラインがはみ
出す現象が見られた。

【００２３】（実施例４）実施例２とまったく同様の方
法で、高プレチルトを与える配向膜のみ、日産化学社
製、商品名ＲＮ−７１５にかえて実験を行った。この配
向膜の場合、レジストが残っていた部分とレジストが残
っていなかった部分のプレチルト角の大小関係がＳＥ−
７２１０と逆になるので、それだけ逆にして、すなわ
ち、プレチルト角が大きい方がスプレイ型ＴＮ変形を、
プレチルト角が小さい方が通常のＴＮ型変形をするよう
にして、それ以外は実施例２とまったく同様にして実験
を行った。その結果、実施例１とまったく同様に、どの
ような駆動電圧においても良好な分割配向が確認され、
かつ画素中央部のディスクリネーションラインがＩＴＯ
のスリット部分すなわち分割境界にきれいに固定され、
駆動電圧の変化で移動することはなかった。また、この
ディスクリネーションラインの幅は１０μm 以内におさ
まっており、遮光のためのストライプの幅は１２μm も
あれば充分で、開口率の低下は許容できる範囲であっ
た。

【００２４】参考のため、使用したポリイミド（ＲＮ−
７１５）のレジストが残っていた部分と残っていなかっ
た部分のプレチルト角を、上記のＴＮセルを作成したの
と全く同じ条件になるように、それぞれの条件でアンチ
パラレルセルを作成し、クリスタルローテーション法に
よって測定した。その結果、レジストが残っていた部分
のプレチルト角は１２゜、レジストが残っていなかった
部分のプレチルト角は９゜と求められた。

【００２５】（実施例５）実施例２とまったく同様の方
法で、ＴＦＴ基板のみ画素の中央にディスクリネーショ
ンを遮光する幅１２μm の遮光膜が設けられている他は
通常と同じＴＦＴ基板に変え、実験を行った。その結
果、良好な分割配向が実現され、ディスクリネーション
ラインが遮光膜からはみ出ることはなかった。

【００２６】（実施例６）実施例２とまったく同様の方
法で、対向側のＩＴＯ基板の切り込みの形状のみ、長方
形から、幅６μm で境目のないストライプに変え、実験
を行った。その結果、良好な分割配向が実現され、ディ
スクリネーションラインの幅は６μm 以内におさまって
おり、遮光膜は１０μm 幅もあれば十分で、開口率の低
下は許容できる範囲内であった。

【００２７】（実施例７）実施例１とまったく同様の方
法で、ラビングの方向のみ図４にあるように変化させ、
実験を行った。このとき、図４の７の方向がＴＦＴ基板
の１回目のラビング、８の方向が２回目のラビングとな
るようにした。ここで、図１に示すようなダイレクタの
配置は、画素中央ではなく、画素の端で生じるので、こ
の部分の対向基板のＩＴＯに実施例１と同様に切り込み
をいれた。その結果、良好な分割配向が実現され、ディ
スクリネーションラインがきれいに固定され画素内には
み出したり、他の画素のディスクリネーションラインと
つながって焼き付けが起こるといった現象は見られなか
った。

【００２８】（比較例４）実施例７とまったく同様にし
て、ＩＴＯ基板に切り込みをいれることなしに、セルを
作成し、評価したところ、画素によってはディスクリネ
ーションラインが、画素内にはみだす、他の画素のディ
スクリネーションラインとつながって、焼き付きとして
観測されるなどの現象がみられた。

【００２９】

【発明の効果】このように本発明によれば、安定した分
割配向が得られ、とくに画素中央部のディスクリネーシ
ョンラインが安定し、遮光膜の幅を細くできることで、
視野角の広い液晶表示素子を開口率を低下させることな
く、高コントラストで作成できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を表す概念図である。

【図２】ラビングの方向を表す模式図である。

【図３】ラビングの方向を表す模式図である。

【図４】ラビングの方向を表す模式図である。

【符号の説明】

１分割配向処理されたＴＦＴ基板２対向側のガラス基板３ＩＴＯ膜４ポリイミド配向膜５ＩＴＯの切り込み６液晶分子７ＴＦＴ基板のラビング方向８ＴＦＴ基板のラビング方向９対向側基板のラビング方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１画素を構成する１対の電極の少なくとも
一方の電極に、２つ以上の部分に分割するため異なった
配向処理を施し、分割された各部で配向状態の異なる液
晶区分を有する液晶表示素子において、電圧を印加した
場合に液晶のダイレクタが立ち上がる方向にある電極
に、液晶のダイレクタが互いに離れる方向を向いて立ち
上がる部分の分割処理の境界の方向と一致した、電極の
無い部分を有することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】電極の無い部分がストライプまたは長方形
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３】１対の電極基板のうち少なくとも一方の基
板に、分割配向の境界に遮光膜を設けることを特徴とす
る請求項１または２記載の液晶表示素子。