JPH09146096A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視野角と応答速度の両方を改善する。 【解決手段】 配向膜３を対向させて両基板１、１間に
液晶７を封入した液晶表示装置において、前記配向膜３
は、それぞれ帯状の水平配向領域４と垂直配向領域５と
を交互に配設した連続的なストライプパターンからな
り、対向する基板の水平配向領域同士および垂直配向領
域同士は、それぞれ対向して配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は視野角の広い、応答
性に優れた液晶表示装置とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶の電気光学特性を利用した液
晶表示装置は、大画面化、大容量化によりＯＡ機器への
応用が盛んに進められている。現在一般に実用化されて
いる液晶表示装置の動作モードとして、２枚のガラス基
板間で液晶分子が９０゜ねじれた配向状態を呈するツイ
ステッドネマティック（ＴＮ）型、１８０゜〜２７０゜
のねじれた配向状態を呈するスーパーツイステッドネマ
ティック（ＳＴＮ）型がある。ＴＮ型は主としてアクテ
ィブマトリックス型液晶表示パネルに、ＳＴＮ型は単純
マトリックス型液晶表示パネルに用いられている。

【０００３】アクティブマトリックス型液晶表示パネル
または小型サイズの液晶表示パネルに用いられるＴＮ型
の場合、視野角の非対称性が発生する。図４にＴＮ液晶
表示装置の断面図を示す。図４において、１１はガラス
基板、１２は透明電極、１３は水平配向膜、１４は液晶
セル、１５は液晶物質を示す。

【０００４】図示したように、片面側に透明電極１２お
よび水平配向膜１３を積層した上下一対のガラス基板１
１を、水平配向膜１３を対向させて配置し、その間に液
晶セル１４を形成し、液晶物質１５を封入する。上下の
水平配向膜１３の配向方向は９０°ねじれている。従っ
て、セル内の上層の上側水平配向膜１３に近い液晶分子
１５のディレクター（配向方向）が、例えば図示したよ
うに、図面に直角方向とすれば、下層の下の水平配向膜
に近い液晶分子１５のディレクターは９０°回転して図
面と平行になる。これらの中間の液晶分子のディレクタ
ーは上から徐々に回転して捩れていく。

【０００５】このように液晶分子のディレクターが９０
°捩れたＴＮ型液晶表示装置においては、上下透明電極
１２間に電圧を印加して液晶を立たせ光を透過させたと
きに、液晶画面を見る方向によって光の強度や色彩が非
対称に変化する。

【０００６】この視野角の非対称性は中間調表示の場合
特に問題になり、視野角方向によりコントラスト比が極
端に低下したり、または表示画像が反転する等の表示品
位の低下を招く。さらに、応答速度は室温で５０ミリ秒
程度であり、動画表示にはやや遅すぎる。

【０００７】このためＴＮ型液晶表示装置では、近年視
野角の拡大と応答速度の改善への取り組みが盛んに行わ
れている。

【０００８】一例としてＴＮ型液晶表示パネルの画素を
２つの配向状態の異なる領域に分割して視野角の拡大を
図る方式（例えばジャパンディスプレイ’９２，５９１
頁，１９９２年；Ｋ．Ｔａｋａｔｏｒｉ，Ｋ．Ｓｕｍｉ
ｙｏｓｈｉ，Ｙ．Ｈｉｒａｉ，Ｓ．Ｋａｎｅｋｏ）が提
案されている（従来例１）。

【０００９】さらに、視野角と応答速度の両方を改善す
る方式として、ベント配向素子に光学補償フィルムを付
加したＯＣＢ方式（例えば、Ｙ．Ｙａｍａｇｕｔｉ，
Ｔ．Ｍｉｙａｓｈｉｔａ，Ｔ．Ｕｃｈｉｄａ，ＳＩＤ’
９３，ｐ２７７，１９９２）が提案されている（従来例
２）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
１の１画素の配向領域を２分割する方式では、画素内で
液晶分子の配向方向を異ならせる為に、事前に配向膜に
ラビング処理を施した後に、フォトレジストの露光、エ
ッチングにより配向膜上にマスク領域を作製し、再度逆
方向にラビングした後、フォトレジストを剥離する工程
が必要になる。この場合、配向膜にフォトレジストの塗
布、現像、エッチング等の処理を施す過程で、イオン性
不純物の吸着などが発生し、配向膜の電気特性を大きく
劣化させる。また工程増による大幅なコストアップを招
くという課題がある。

【００１１】また、従来例２のＯＣＢ方式では、高電圧
を印加しなければならない。このため、電気設備や電圧
制御が面倒で複雑になる。本発明は上記従来技術の課題
を解決し、視野角と応答速度の両方を改善した液晶表示
装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、第１の配向膜を有する第１の基板、第
２の配向膜を有する第２の基板が備えられ、対向せしめ
られた第１の配向膜と第２の配向膜との間に液晶層が配
置された液晶表示装置において、配向方向が互いに異な
るように設けられた複数の配向領域が第１の配向膜に備
えられ、配向方向が互いに異なるように設けられた複数
の配向領域が第２の配向膜に備えられ、第１の配向膜の
複数の配向領域と第２の配向膜の複数の配向領域とはそ
れぞれの配向領域がほぼ対向するように配置され、か
つ、対向配置された第１の配向膜の配向領域と第２の配
向膜の配向領域とがほぼ同じ配向方向を有することを特
徴とする液晶表示装置を提供する。

【００１３】さらに本発明では、第１の配向膜を有する
第１の基板、第２の配向膜を有する第２の基板が備えら
れ、対向せしめられた第１の配向膜と第２の配向膜との
間に液晶層が配置された液晶表示装置の製造方法におい
て、配向膜をラビング処理して第１の配向方向を形成
し、その後に紫外線を配向膜の一部に照射して第２の配
向方向を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造
方法を提供する。

【００１４】さらに言換えて説明すると、本発明の液晶
表示装置は、一対の基板間に液晶物質を挟持してなる液
晶表示装置において、液晶物質は正の誘電異方性を有す
るネマチック相であり、画素を構成する前記一対の基板
上には、液晶に対してほぼ相対的に垂直配向能のあるス
トライプ状の第１の配向膜領域と、前記第１の配向膜領
域に隣接して液晶に対して平行配向能のある第２の配向
膜領域が、それぞれ液晶物質と接した状態で形成されて
おり、第２の配向膜領域において、それぞれの基板に対
して液晶物質のデイレクターが基板面となす角が同符号
の関係にあり、ストライプの長手方向とは平行な関係に
あることを特徴とする。

【００１５】次に本発明の液晶表示装置の製造方法は、
上記本発明の液晶表示装置の製造方法において、前記基
板上に液晶物質に対して平行配向能を有する配向膜を形
成し、前記配向膜にストライプ状に、液晶物質のデイレ
クターがストライプの長手方向とは平行な関係にあるよ
うに紫外線を照射することにより、前記配向膜の被照射
部が液晶物質に対してほぼ相対的に垂直配向能を有する
ストライプ状領域を形成することを特徴とする。

【００１６】そして、ストライプ状の配向領域の比（水
平配向領域／垂直配向領域）を３〜２５倍とすること
で、セル内の液晶分子を安定して保持せしめ、かつ所定
の電気光学機能を達成できる。また、一定の明るさを得
るために４〜１０倍とすることが好ましい。

【００１７】前記本発明の液晶表示装置によれば、一対
の基板間に液晶物質を挟持してなる液晶表示装置におい
て、液晶物質は正の誘電異方性を有するネマチック相で
あり、画素を構成する前記一対の基板上には、液晶に対
してほぼ相対的に垂直配向能のあるストライプ状の第１
の配向膜領域と、前記第１の配向膜領域に隣接して液晶
に対して平行配向能のある第２の配向膜領域が、それぞ
れ液晶物質と接した状態で形成されており、第２の配向
膜領域において、それぞれの基板に対して液晶物質のデ
イレクターが基板面となす角が同符号の関係にあり、ス
トライプの長手方向とは平行な関係にあることにより、
広視野角と高速応答を両立させ得る。電圧を印加しない
状態では液晶物質のデイレクターは対称的であり、ＴＮ
やＳＴＮのような液晶物質のデイレクターの非対称性に
基づく視野角の非対称性の発生が無い。また、光学補償
板を設置することによって、さらに、視野角を広げるこ
とができる。

【００１８】次に本発明の製造方法によれば、前記本発
明の液晶表示パネルを効率よく合理的に安定して製造で
きる。すなわち、基板上に形成された、液晶物質に対し
て平行配向能を有する配向膜を形成し、前記配向膜にス
トライプ状に、液晶物質のデイレクターがストライプの
長手方向とは平行な関係にあるように紫外線を照射する
ことにより、前記配向膜の被照射部が液晶物質に対して
ほぼ相対的に垂直配向能を有するストライプ状領域を形
成することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下実施例を用いて本発明をさら
に具体的に説明する。図１は本実施例の液晶表示装置の
構成断面図である。図１において、１Ａ，１Ｂはガラス
基板、２は透明電極、３Ａ，３Ｂは配向膜であり、この
配向膜３Ａ，３Ｂは水平配向領域４Ａ，４Ｂおよび垂直
配向領域５Ａ，５Ｂを備えている。この配向膜３Ａ，３
Ｂを対向して配置した一対のガラス基板１Ａ，１Ｂ間に
液晶セル６が形成され液晶物質７が封入される。帯状の
水平配向領域４Ａと垂直配向領域５Ａ及び水平配線領域
４Ｂと垂直配向領域５Ｂは交互に配設されストライプパ
ターンを形成する。

【００２０】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った本実
施例の液晶表示装置の平面図である。図２において、Ｒ
は水平配向領域４のラビング方向を示す。図示したよう
に、水平配向領域４における各液晶物質７のディレクタ
ーは、ラビング方向に沿って全てストライプパターン
（ストライプ長手方向）に平行になる。

【００２１】図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った
本実施例の液晶表示装置の断面構成図であり、図２の水
平配向領域４の部分の断面図である。図示したように、
液晶物質７のディレクターは、上下の基板間のセル６内
において、上下のそれぞれの基板１Ａ，１Ｂに対し同符
号の関係で傾斜している。即ち、上下方向の液晶物質７
について、セル中央に関し上下の液晶物質７は相互に対
称に傾斜している。

【００２２】本実施例に用いる配向膜としては、ポリイ
ミド、ポリアミド、ポリビニルアルコールなどを用いる
ことができる。ガラス基板の材料としては例えばソーダ
ライムガラス、中性ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラ
ス等があげられる。透明電極の材料としては、例えば酸
化インジウム・錫（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ₂ ）等が
あげられる。

【００２３】液晶物質としては例えばビフェニル系液晶
化合物、フェニルエステル系液晶化合物、フェニルシク
ロヘキサン系液晶化合物、フェニルピリミジン系液晶化
合物等があげられる。これらの液晶物質にはそれぞれ、
正および負の誘電異方性を有するものが混在し、本発明
の液晶表示装置としては、上記いずれかの液晶物質につ
いて正、負の誘電異方性を有する物質を混合した状態で
正の誘電異方性を呈するネマチック相の液晶物質を用い
る。以下に具体的実施例について説明する。

【００２４】（実施例１）約３００μｍ幅のストライプ
状の透明電極を有するガラス基板上に固形分濃度６重量
％のポリイミドワニスを印刷形成し、７０℃で１０分間
仮硬化させた後、２２０℃で１時間本硬化焼成すること
によりポリイミド配向膜を形成した。このポリイミド膜
をレーヨン布でストライプ電極の長手方向にラビングし
た。膜厚は約８０ｎｍであった。対向するガラス基板上
には約３００μｍ幅のストライプ状の透明電極２が形成
されており、その上に上記と同様の方法でポリイミド配
向膜３を全面に形成した。このポリイミド膜をレーヨン
布でストライプ電極の短手方向にラビングした。

【００２５】次にポリイミド配向膜にプラスチックから
なる球状のスペーサを均一に分散させた。スペーサの球
径は５μｍである。ガラス基板周辺部に熱硬化型のシー
ル材を液晶注入口を設けて印刷形成した。上下のガラス
基板１Ａ，１Ｂのストライプ状の透明電極２が直交し、
かつ、それぞれの基板に対して液晶物質のデイレクター
が基板面となす角が同符号の関係にあるようにガラス基
板１Ａ，１Ｂ同士を貼り合わせ、所定の温度でシール材
を完全硬化させ、液晶セルを作製した。

【００２６】次に、上記方法により作製した液晶セル上
に開口部５μｍピッチ、非開口部が２５μｍピッチの簾
状パターンを有するフォトマスクを置き、フォトマスク
上部より超高圧水銀ランプにより紫外線を１０分間照射
した。紫外線照射部分の配向膜はほぼ垂直配向性を示し
た。

【００２７】次に屈折率異方性が０．１３４であるネマ
チック液晶を使用した。正の誘電異方性のネマチック液
晶７を４０℃に加温した状態で液晶セル６に真空注入法
により注入した。ネマチック液晶７が完全に充填された
後、液晶セルを徐冷して、液晶注入口を封止し樹脂によ
り封口して、液晶表示装置のセルを作製した。次にセル
の上下に負の複屈折率性を示す１対の位相基板を設け
た。

【００２８】さらに両ガラス基板１Ａ，１Ｂの表面に偏
光板をその偏光軸が互いに直交するように貼り付け、下
側のガラス基板１より光を入射し、上側のガラス基板１
の上方より観察した。５μｍと２０μｍピッチの間隔で
光透過部分と遮光部分がストライプ状に形成されている
のが確認された。このようにして液晶表示装置を形成し
た。

【００２９】次に０から６Ｖ、６０Ｈｚの矩形波電圧を
印加したところ、視野角特性と応答速度が改善されたこ
とが確認できた。

【００３０】本実施例では、液晶セルの状態で紫外線を
格子状に照射したが、ガラス基板を貼合わせる前に照射
してもよい。

【００３１】（実施例２）アモルファスシリコン薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）を片側のガラス基板に６４０×４
８０個設置して、それ以外は実施例１と同様にして液晶
表示装置を形成した。

【００３２】本実施例では、従来の単純配向処理された
ＴＮ−ＴＦＴ液晶表示装置に比較して、視野角特性と応
答速度が改善された。

【００３３】

【発明の効果】以上説明した通り、前記本発明の液晶表
示装置によれば、一対の基板間に液晶物質を挟持してな
る液晶表示装置において、液晶物質は正の誘電異方性を
有するネマチック相であり、画素を構成する前記一対の
基板上には、液晶に対してほぼ相対的に垂直配向能のあ
るストライプ状の第１の配向膜領域と、前記第１の配向
膜領域に隣接して液晶に対して平行配向能のある第２の
配向膜領域が、それぞれ液晶物質と接した状態で形成さ
れており、第２の配向膜領域において、それぞれの基板
に対して液晶物質のデイレクターが基板面となす角が同
符号の関係にあり、ストライプの長手方向とは平行な関
係にあることにより、広視野角と高速応答を両立させ得
る。また、位相基板を組み合わせた場合、より広視野角
の液晶表示装置を形成できる。

【００３４】また、本発明の液晶表示装置の製造方法に
おいて、前記基板上に液晶物質に対して平行配向能を有
する配向膜を形成し、前記配向膜にストライプ状に、液
晶物質のデイレクターがストライプの長手方向とは平行
な関係にあるように紫外線を照射することにより、前記
配向膜の被照射部が液晶物質に対してほぼ相対的に垂直
配向能を有するストライプ状領域を形成することによ
り、視野角と応答性に優れた液晶表示装置を容易に製造
できる。特にＴＦＴを備えた液晶表示装置と組み合わせ
ることで高階調・高速であって、かつ視野角の広い表示
を得ることができる。又、本発明はその効果を損しない
範囲で種々の応用に供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の液晶表示装置の断面図。

【図２】本発明の実施例の液晶表示装置の平面図。

【図３】本発明の実施例の液晶表示装置の図１と直角方
向の断面図。

【図４】ＴＮ型の液晶表示装置の断面図。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ：ガラス基板 ２：透明電極 ３Ａ，３Ｂ：配向膜 ４Ａ，４Ｂ：水平配向領域 ５Ａ，５Ｂ：垂直配向領域 ６：液晶セル ７：液晶物質

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の配向膜を有する第１の基板、第２の
   配向膜を有する第２の基板が備えられ、対向せしめられ
   た第１の配向膜と第２の配向膜との間に液晶層が配置さ
   れた液晶表示装置において、 配向方向が互いに異なるように設けられた複数の配向領
   域が第１の配向膜に備えられ、 配向方向が互いに異なるように設けられた複数の配向領
   域が第２の配向膜に備えられ、 第１の配向膜の複数の配向領域と第２の配向膜の複数の
   配向領域とはそれぞれの配向領域がほぼ対向するように
   配置され、 かつ、対向配置された第１の配向膜の配向領域と第２の
   配向膜の配向領域とがほぼ同じ配向方向を有することを
   特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】請求項１の液晶表示装置において、 第１の配向膜の複数の配向領域に、ほぼ水平配向された
   水平配向領域とほぼ垂直配向された垂直配向領域とが備
   えられたことを特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２の液晶表示装置において、 第１の配向膜の複数の配向領域がそれぞれ帯状に設けら
   れたことを特徴とする液晶表示装置。
4. 【請求項４】請求項１、２又は３の液晶表示装置におい
   て、 第１の配向膜の複数の配向領域のうちの一つの配向領域
   がいずれかの配向領域の面積の３倍以上とされたことを
   特徴とする液晶表示装置。
5. 【請求項５】請求項２、３又は４の液晶表示装置におい
   て、 水平配向領域に挟持された液晶分子のディレクターは、
   基板面に直交する或る面内においてほぼ面対称の関係に
   あることを特徴とする液晶表示装置。
6. 【請求項６】請求項１、２、３、４又は５の液晶表示装
   置において、液晶層の外側のいずれか一方に負の異方性
   を有する位相基板が設けられたことを特徴とする液晶表
   示装置。
7. 【請求項７】第１の配向膜を有する第１の基板、第２の
   配向膜を有する第２の基板が備えられ、対向せしめられ
   た第１の配向膜と第２の配向膜との間に液晶層が配置さ
   れた液晶表示装置の製造方法において、 配向膜をラビング処理して第１の配向方向を形成し、そ
   の後に紫外線を配向膜の一部に対して帯状に照射して第
   ２の配向方向を形成することを特徴とする液晶表示装置
   の製造方法。
8. 【請求項８】請求項７の液晶表示装置の製造方法におい
   て、 第１の基板と第２の基板とを対向配置した後に紫外線の
   照射を行うことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。