JPH08338995A

JPH08338995A - 液晶表示パネルおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH08338995A
Application number: JP14377995A
Authority: JP
Inventors: Makoto Arai; 新井　　真
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1995-06-12
Filing date: 1995-06-12
Publication date: 1996-12-24

Abstract

(57)【要約】【目的】広視野角で、微小配向領域を均等で十分に細
かく形成し、斜め視野における表示品質の高い液晶表示
パネルを提供すること。【構成】第１の基板と第２の基板との少なくとも一方
に、構造内に脂環式系の、ポリアミド、ポリイミド、ポ
リアミック酸を含む高分子膜を設け、ハロゲン原子を含
む液晶分子を使用し、かつ高分子膜は液晶分子を一定方
向に配向規制することのない表面状態を有する。また、
液晶分子注入後、液晶分子を加熱し、等方性液体にして
交流電圧を印加する工程を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、視野角特性を改善した
液晶表示パネルに関し、特に斜め視野の画像品質を向上
させた液晶表示パネルおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、液晶表示パネルは画面の大きさや
表示容量の拡大が進んでおり、ワードプロセッサやパー
ソナルコンピュータなどの表示画面として用いられてい
る。この液晶表示パネルの手段として、最近主流となり
つつある薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子や薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）素子などのスィッチング素子をもつアク
ティブマトリクス方式では、一般にツイステッドネマテ
ィック（ＴＮ）型の液晶表示パネルが用いられている。
このＴＮ型液晶表示パネルは、図４に示すように、ラビ
ング処理により一軸方向に規制力を持たせた配向膜４
６、４７を基板に形成し、上下の基板４１、４２間でラ
ビング方向が直交するように配置し、この基板間に封入
した液晶分子４９はラビング方向に沿って規則正しく配
列するため、上下の基板間で液晶分子が９０度ねじれる
ように構成されている。さらに液晶分子４９は、基板の
垂直方向に所定のプレチルト角４０を有し、基板面内で
均一に同一方向を向いて配向している。さらに電圧を印
加すると、配向方向やプレチルト角に従って、液晶分子
４９は立ち上がる方向が一定方向となる。

【０００３】このＴＮ型液晶表示パネルにおいては、上
述したように、液晶分子が面内で同一方向に立ち上がる
ように構成されているため、画像を表示したときに観察
者が液晶表示パネルを見る方向や角度によって、画像の
中間調表示が反転してしまい、正常な画像として認識で
きなくなるという、視野角依存性の問題がある。

【０００４】この視野角依存性という問題点を改善する
ため、一画素内に多数の微小配向領域、つまり液晶分子
の配向方向が微小領域では揃っている領域を設け、その
配向領域間で液晶分子が立ち上がる方向を異ならせてい
るマルチドメイン方式が特開平６−１９４６５５号公報
に開示されている。この方式は、電圧を印加したときに
液晶分子の立ち上がる方向がランダムであり、全ての方
向に等確率で存在するため、透過率−電圧（Ｔ−Ｖ）特
性が全ての方向で同等となり、巨視的には視野角依存性
のない液晶表示パネルを得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このマ
ルチドメイン方式による液晶表示パネルにおいては、図
３に示すように、電圧を印加したときに微小配向領域１
間で液晶分子の立ち上がる方向が異なるため、その境界
２にディスクリネーションライン３が発生し、このディ
スクリネーションライン３で区切られた各微小配向領域
１の形状は不定形で、大きさも千差万別である。微小配
向領域１に隣接する２本のディスクリネーションライン
３間の距離（Ｌｄ）４を微小配向領域１の大きさと定義
した場合、微小配向領域１の大きさが小さいものはＬｄ
４が５〜１０μｍ程度であり、大きいものでは５０〜１
００μｍあるいはそれ以上であり、様々な大きさで多数
の微小配向領域１が混在してマルチドメイン配向を形成
している。さらに微小配向領域１は、各々で液晶分子の
立ち上がる方向が異なっているため、斜め視野で任意の
方向から見たときに微小配向領域１の透過率が各々で異
なる。このことより、観察者が斜め視野から見たとき
に、画素内で微小配向領域１が様々な大きさで混在して
いると、中間調表示の際に、例えば黒く見える小さな微
小配向領域と白く見える大きな微小配向領域とが混在し
てしまうため、白と黒のバランスが崩れ、正常な中間調
表示が得られない。また、画素間で微小配向領域１の形
状や大きさの存在比率が異なることから、ざらざらとし
た醜い表示状態が肉眼でも見えてしまい、表示品質上、
大きな問題となっている。

【０００６】本発明の目的は、上記課題を解決して、微
小配向領域の形状や大きさを均等に細かくし、斜め視野
から見たときに良好な表示品質を得るための液晶表示パ
ネルの構成と製造方法とを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液晶表示パネルは次に記載の手段を採用す
る。本発明の液晶表示パネルは、表示用電極を有する第
１の基板と、対向電極を有する第２の基板と、第１の基
板と第２の基板とに挟持される液晶分子と、表示用電極
と対向電極とが対面してなる画素とを備え、第１の基板
と第２の基板との少なくとも一方は脂環式系の、ポリア
ミドまたはポリイミドまたはポリアミック酸を含む高分
子膜を有し、前記高分子膜は液晶分子を一定方向に配向
規制することのない表面状態を有し、前記画素には複数
の微小配向領域を備えることを特徴とする。

【０００８】また、このように構成された液晶表示パネ
ルに使用される液晶分子はハロゲン原子、望ましくは塩
素原子を含むことを特徴とする。

【０００９】本発明の液晶表示パネルの製造方法は、表
示用電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２
の基板との少なくとも一方に、液晶分子を一定方向に配
向規制することのない表面状態を有する高分子膜を形成
し、第１の基板と第２の基板との間に液晶分子を注入
し、前記液晶分子を等方性液体の状態に保持するように
加熱しながら、前記液晶分子に交流電圧を印加すること
を特徴とする。

【００１０】このような液晶表示パネルの製造方法で製
造される液晶表示パネルの高分子膜はその構造内に脂環
式系の、ポリアミドまたはポリイミドまたはポリアミッ
ク酸を含むことを特徴とする。

【００１１】このような液晶表示パネルの製造方法で製
造される液晶表示パネルの液晶分子はハロゲン原子、望
ましくは塩素原子を含むことを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明の液晶表示パネルでは、液晶分子が配向
するときに、第１の基板と第２の基板との少なくとも一
方は、その構造内に脂環式系の、ポリアミドまたはポリ
イミドまたはポリアミック酸を含む高分子膜を有してお
り、液晶分子とこの高分子膜との相互作用により、微小
配向領域の大きさを均一に細かくする特殊な配向状態を
得ることができる。また、この際ハロゲン原子、望まし
くは塩素原子を含む液晶分子を用いると、その効果は向
上する。

【００１３】さらに、液晶分子を等方性液体状態に保ち
ながら、交流電圧を印加する製造方法を行うことによ
り、液晶分子と高分子膜との相互作用が注入直後の状態
と変化し、微小配向領域に隣接した２本のディスクリネ
ーションライン間の距離が各々１０μｍ程度の均等な細
かい微小配向領域が形成され、さらに画素間で微小配向
領域の形状や大きさの存在比率がほぼ同一となることか
ら、斜め視野における画像表示品質は非常に良好とな
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例における液晶表示パネ
ルを、図面を用いて説明する。図１は本発明の液晶表示
パネルにおける一画素部の配向状態を示す平面図であ
る。図２は本発明の液晶表示パネルの断面図である。ま
ずはじめに本発明の液晶表示パネルの構成を図１と図２
とを用いて説明する。

【００１５】第１の基板１１には表示用電極１３と第１
の高分子膜１６とを設け、第２の基板１２には対向電極
１４と第２の高分子膜１７とを設け、さらに、第１の基
板１１と第２の基板１２との間に液晶分子１９を封入す
るためのシール部１８を備えている。そして第１の高分
子膜１６と第２の高分子膜１７とはラビング処理などの
一軸配向処理を行わず、液晶分子１９を面内で一定方向
に規制することのない表面状態を備えている。液晶分子
１９はランダムに配向し、図１に示すように、一画素１
５内に多数の微小配向領域１を形成している。さらに、
第１の高分子膜１６と第２の高分子膜１７とは脂環式系
の、ポリアミック酸またはポリイミドまたはポリアミド
などの高分子膜を用いて構成している。ここでは、脂環
式化合物が高分子のどの部分に結合されていても良い。
例えば、ポリアミック酸、ポリイミド、またはポリアミ
ドなどの主要骨格部の一部が脂環式炭化水素基に置換さ
れている場合でも、または主要骨格部や末端部に脂環式
炭化水素基が結合している場合でも良い。また、脂環式
系のポリアミック酸またはポリイミドまたはポリアミド
などの高分子と、他の高分子とのブレンドまたは共重合
した高分子膜を用いても良い。

【００１６】次に本発明における液晶表示パネルを得る
ための製造方法を図１と図２とを用いて説明する。ガラ
スからなる第１の基板１１に、透明導電膜である酸化イ
ンジウムスズ（ＩＴＯ）をスパッタリング法あるいは蒸
着法により膜厚２００ｎｍで形成する。その後、全面に
感光性樹脂を形成し、フォトマスクを用いて露光現像処
理を行い、この感光性樹脂をパターニングし、さらにこ
のパターニングした感光性樹脂をエッチングマスクに用
いてＩＴＯをパターニングするフォトエッチング法によ
って、表示用電極１３を形成する。さらに、表示用電極
１３の上に脂環式系の、ポリアミック酸あるいはポリイ
ミドあるいはポリアミドからなる高分子材料を、フレキ
ソ印刷法を用いて膜厚５０ｎｍで塗布し、焼成を行って
形成する。その後、ラビング処理などの一軸配向規制処
理は行わず、第１の高分子膜１６を設ける。一方、ガラ
スからなる第２の基板１２は、前述と同様な処理方法に
よって形成した透明導電膜からなる対向電極１４を設け
る。さらに、対向電極１４上に前述と同様な作成方法に
よって、第２の高分子膜１７を設ける。この実施例にお
いては、第１の高分子膜１６と第２の高分子膜１７とは
同一の材料で形成しているが、どちらか一方の基板に
は、別の材料を用いても良いし、また高分子膜を設けな
くても良い。その後、第１の基板１１と第２の基板１２
とを張り合わせるため、どちらか一方の基板にエポキシ
樹脂からなるシール部１８をスクリーン印刷法により形
成し、第１の基板１１と第２の基板１２とを重ね合わ
せ、熱処理を行い、シール部１８を硬化させる。

【００１７】そして、第１の基板１１と第２の基板１２
との隙間に、塩素原子を末端に有するフッ素系の液晶材
料にカイラル剤を添加して、所定のカイラルピッチに調
整した液晶を注入し、液晶分子１９層を設ける。液晶分
子内の塩素原子またはフッ素原子は主要骨格部に結合し
ていても、側鎖部や末端部に結合していても良い。

【００１８】（実施例１）その後、表示用電極１３と対
向電極１４とに交流電圧発生器をつなぎ、液晶分子１９
を液晶相から等方性液体相へ相変化する温度（Ｎ−Ｉ相
転移温度）より高い温度で加熱し、等方性液体の状態に
保持しながら、周波数６０Ｈｚの交流電圧１．５Ｖを１
５分間、液晶分子１９層に印加する。その後、等方性液
体相から液晶相へ冷却し、電圧印加工程を終了する。こ
のようにして作成した液晶表示パネルは、第１の高分子
膜１６上と第２の高分子膜１７上とで、液晶分子１９は
面内でランダムな方向を向いて配向し、一画素１５内に
多数の微小配向領域１を形成し、微小配向領域１の境界
２には図１に示すような蛇行したディスクリネーション
ライン３が比較的整列した状態で発生し、微小配向領域
１に隣接する２本のディスクリネーションライン３間の
距離（Ｌｄ）が各々１０μｍ程度の均等な細かい微小配
向領域１が形成され、さらに画素１５間で微小配向領域
１の形状や大きさの存在比率がほぼ同一となる液晶表示
パネルが得られた。

【００１９】（実施例２、３）つづいて、実施例１と同
様に作成した液晶表示パネルで液晶分子に印加する電圧
値を変更した。液晶分子を加熱し、等方性液体の状態に
保持しながら、実施例２として周波数６０Ｈｚの交流電
圧０．５Ｖを１５分間、実施例３として周波数６０Ｈｚ
の交流電圧２．５Ｖを１５分間、液晶分子層に印加し、
その後等方性液体相から液晶相へ冷却し、電圧印加工程
を終了する。実施例２および３で作成した液晶表示パネ
ルは、実施例１と同様に、均等で細かい微小配向領域が
形成され、画素間で微小配向領域の形状や大きさの存在
比率がほぼ同一となる液晶表示パネルが得られた。

【００２０】ここで、電圧印加工程は液晶分子に印加す
る電圧値を３Ｖ以下で行うのが好ましい。それ以上の電
圧を印加していくと、微小配向領域が細かくなりすぎ
て、画素内におけるディスクリネーションラインの占有
面積が増えるため、表示コントラストが低下し、実用上
問題となる。

【００２１】次に、従来例として本発明の実施例の高分
子膜の材料と液晶材料とを変え、液晶表示パネルを製造
した。高分子膜には、その構造内に脂環式系の分子骨格
を含まないポリアミック酸、ポリイミド、またはポリア
ミドを使用し、液晶材料はハロゲン原子を含まない液晶
を使用した。また、液晶注入後に液晶を加熱しながら交
流電圧を印加する工程は行わなかった。従来例により作
成した液晶表示パネルの液晶分子はランダムな方向で配
向し、図３に示すようなディスクリネーションライン３
を形成し、微小配向領域に隣接する２本のディスクリネ
ーションライン３間の距離（Ｌｄ）は場所毎で異なり、
一画素内に大小様々な大きさの微小配向領域を形成し、
画素間で微小配向領域の形状や大きさの存在比率が異な
っていた。

【００２２】つづいて、本発明の実施例により得た液晶
表示パネルと、従来例により得た液晶表示パネルについ
て、実際に中間調の画像表示を行って評価した。図５に
示すように、観察方向を液晶表示パネルの正面方向であ
るＺ軸からの角度θを任意に変えながら、斜め視野で中
間調表示の表示状態を評価した。ざらざらとした表示状
態であるときは×、ざらざらとした表示状態がみられな
いときは○、その中間を△として評価した。その結果を
表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１に示すように、本発明の実施例による
液晶表示パネルは、何れも微小配向領域が均等で十分に
細かく形成しているため、Ｚ軸からの角度θを大きく、
すなわち斜め視野から観察したときにも良好な中間調表
示が見られ、広視野角で高品質の画像表示が得られた。
また、従来例によって作成した液晶表示パネルは、微小
配向領域が大小様々な大きさで形成し、画素間で存在比
率が異なっているため画素間で中間調の透過率に差が生
じ、斜め視野での画像表示は、ざらざらとした醜い表示
状態となり、満足な表示品質は得られなかった。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
液晶表示パネルは、各々の微小配向領域が均等で充分に
細かく形成しているため、特に中間調表示における斜め
視野での表示品質が高く、視野角特性に優れた液晶表示
パネルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における液晶表示パネルの一画
素内の配向状態を示す平面図である。

【図２】本発明の実施例における液晶表示パネルの液晶
分子の配列状態を示す断面図である。

【図３】従来例における液晶表示パネルの一画素内の配
向状態を示す平面図である。

【図４】ＴＮ型液晶表示パネルの液晶分子の配列状態を
示す断面図である。

【図５】液晶表示パネルを観察する方向を示す模式図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示用電極を有する第１の基板と、対向
電極を有する第２の基板と、第１の基板と第２の基板と
に挟持される液晶分子と、表示用電極と対向電極とが対
面してなる画素とを備え、第１の基板と第２の基板との
少なくとも一方は脂環式系の、ポリアミドまたはポリイ
ミドまたはポリアミック酸を含む高分子膜を有し、前記
高分子膜は液晶分子を一定方向に配向規制することのな
い表面状態を有し、前記画素には複数の微小配向領域を
備えることを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】液晶分子はハロゲン原子を含むことを特
徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項３】液晶分子は塩素原子を含むことを特徴と
する請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項４】表示用電極を有する第１の基板と、対向
電極を有する第２の基板との少なくとも一方に、液晶分
子を一定方向に配向規制することのない表面状態を有す
る高分子膜を形成し、第１の基板と第２の基板との間に
液晶分子を注入し、前記液晶分子を等方性液体の状態を
保持するように加熱しながら、前記液晶分子に交流電圧
を印加することを特徴とする液晶表示パネルの製造方
法。
【請求項５】高分子膜は脂環式系の、ポリアミドまた
はポリイミドまたはポリアミック酸を含むことを特徴と
する請求項４に記載の液晶表示パネルの製造方法。
【請求項６】液晶分子はハロゲン原子を含むことを特
徴とする請求項４に記載の液晶表示パネルの製造方法。
【請求項７】液晶分子は塩素原子を含むことを特徴と
する請求項４に記載の液晶表示パネルの製造方法。