JPH0950034A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、視野角が広く、表示不良がない液
晶表示装置及びこの液晶表示装置を効率よく得ることが
できる製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 一方の主面上に配向膜をそれぞれ有する第１
及び第２の基板と、前記配向膜が対向するようにして配
置された前記第１及び第２の基板間に挟持された液晶材
料を具備する液晶表示装置であって、前記第１の基板の
前記配向膜は第１の領域及び前記第１の領域に誘起され
る液晶分子のプレチルト角よりも小さいプレチルト角を
誘起する第２の領域に区画され、更に前記配向膜は、熱
的に安定な第１の有機高分子膜、この有機高分子膜上に
形成された熱的或いは光的に可塑な第２の有機高分子膜
の積層膜であり、前記液晶材料がスプレイ変形歪を有す
るようにして前記第１及び第２の基板が配置されている
ことを特徴とする液晶表示装置。この時配向膜表面をレ
ーザを照射する等の部分的に熱処理を施すことによりプ
レチルト角を低下させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】液晶表示装置は、薄く、低電
圧駆動が可能であるので、腕時計、電卓等の表示装置と
して広く使用されている。特に、ＴＦＴ（薄膜トランジ
スタ）等のアクティブスイッチ素子を組み込んだＴＮ型
液晶表示装置は、ＣＲＴ並の表示特性を発揮し、ＳＴＮ
型液晶表示装置はハイデューティのマルチプレックス駆
動を可能とするので、ともにワードプロセッサー、パー
ソナルコンピュータのディスプレイやテレビ等にも用い
られるようになってきている。

【０００２】しかしながら、ＴＮ型液晶表示装置は視野
角が狭く、光利用効率が低いという欠点を持つ。ＴＮ型
液晶表示装置の視野角特性は、電圧印加時の液晶分子の
立ち上がり方向により決定される。すなわち、ＴＮ型液
晶表示装置を斜めから見る際、液晶分子が立ち上がった
場合、その長軸方向と単軸方向から見ると、電圧−透過
特性が異なって観測される。このため、ＴＮ型液晶表示
装置のコントラストは画面を見る方角に依存し、一般に
ＣＲＴと比較して視野角は狭い。例えば、ＴＮ型液晶表
示装置を斜め上から見ると画面全体が白っぽく見え、斜
め下から見ると画面全体が黒く潰れて見える。この様に
ＴＮ型液晶表示装置を斜めから見るとコントラストが低
下する。

【０００３】また、ＴＮ型液晶表示装置により中間調表
示を行う場合に、ＴＮ型液晶表示装置を斜め下から見る
と色反転（階調反転）が起こる。例えば、人間を表示さ
せ、これを斜め下から見ると肌の色が黒く見え、髪の色
が白く見えるという、白黒逆転の現象が起こる。

【０００４】これらの点から、液晶表示装置の視野角を
評価する際には、コントラストが５：１以上得られる角
度、或いは階調反転が起こらない角度での視野角の広さ
を数値化する。

【０００５】視野角を広くとる方法として、液晶分子の
立ち上がり方向を画素内で変えることにより、面内方向
における視野角の違いを相互に補償させる試みが成され
ている。このような液晶分子の立ち上がり方向を画素内
で変える方法には種々の方法があるが、例えば、配向膜
全体に１回目のラビング配向処理を施し、次いでその配
向膜上にフォトレジストを塗布し、各画素の１／２の領
域のみにレジストが残るように露光・現像する。

【０００６】この時、各画素の１／２の領域の配向膜は
フォトレジストによりマスクされ、残りの１／２の領域
の配向膜は露出する。この露出された配向膜上に前記ラ
ビング配向処理方向と１８０゜異なる方向から２回目の
ラビング配向処理を施す。その後、各画素の１／２の領
域に形成されていたフォトレジストを剥離する。この結
果、１つの画素内にラビング方向が互いに１８０゜異な
る２つの領域が形成される。

【０００７】この様にして１つの画素内にラビング方向
が違いに１８０゜異なる２つの領域が形成された２枚の
基板を対向配置しセルを組み立てる。液晶分子はラビン
グ方向によって電圧印加時の立ち上がり方向が決定され
るので、この２つの領域は１つの画素内で液晶分子の立
ち上がり方向が互いに１８０゜異なる。この２の領域の
視角特性（コントラスト、色反転）は相互に補償される
ので、液晶表示装置の視野角が広がる。

【０００８】しかしながら、この方法はラビング工程数
が倍になり、レジスト塗布工程、プリベーク工程、露光
・現像工程、リンス工程、ラビング配向処理工程、洗浄
工程、レジスト剥離工程、リンス工程を新たに追加する
必要があるため、工程が煩雑になるという欠点がある。
また、ラビング配向処理した配向膜がその後の現像工
程、レジスト剥離工程において、それぞれ現像液、剥離
液等に晒されるため劣化するという問題、レジストによ
りマスクをした状態で２回目のラビング配向処理を施し
たときにレジストが剥がれてしまうという問題がある。

【０００９】液晶分子の立ち上がり方向を画素内で変え
る別の方法として、配向膜の画素の１／２の領域に紫外
線を照射し、配向膜表面の極性を部分的に変えることに
より液晶分子の立ち上がり方向を画素内で変化させるこ
とも試みられている（特開平５−２１００９９号公
報）。この方法では、紫外線が照射された部分は、配向
膜の材料であるポリイミドの分子鎖が切れて、そこに酸
素原子が付加されて酸化される。これにより、配向膜表
面の極性が高くなり、親水性になる。このため、この部
分は液晶材料との親和性が向上してプレチルト角が小さ
くなる。

【００１０】このような配向膜を有する一対の基板を、
紫外線を照射した領域（プレチルト角が小さい領域）と
照射しない領域（プレチルトが高い領域）とが対向する
ように配置し、その間に液晶材料を注入してなる液晶表
示装置が開示されている（特開平６−２８１９３７号公
報）。この液晶表示装置では、電圧を印加したときに、
液晶分子はプレチルト角が大きい領域（紫外線を照射し
ない領域）の影響を強く受けて、プレチルト角が小さい
領域（紫外線を照射した領域）のプレチルトの方向と１
８０゜反対の方向に立ち上がる。すなわち液晶分子は、
プレチルト角が大きい領域のプレチルト方向に揃う。そ
の結果、１つの画素内で液晶分子の立ち上がり方向が互
いに１８０゜異なる２つの領域ができ、この２つの領域
の視角特性は互いに補償されるので、液晶表示装置の視
野角が広がる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法においては、紫外線を照射した領域と照射しない領域
で配向膜の性質（例えば、親水性、極性、帯電性、誘電
率、厚さ）が異なる。このため、液晶表示装置を交流駆
動させたときに、紫外線を照射した配向膜中に電荷、特
に負電荷が蓄積し、正極側と負極側で電圧の絶対値が異
なってしまう。従って液晶表示装置としては、フリッカ
ー（ちらつき）または焼き付きといった表示不良とな
る。

【００１２】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、視野角が広く、かつ配向膜の膜質の変化に起因す
る表示不良（フリッカ、焼き付き）がない液晶表示装置
及びこの液晶表示装置を効率よく得ることができる製造
方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、一方の主面上に配向膜をそれぞれ有する
第１及び第２の基板と、前記配向膜が対向するようにし
て配置された前記第１及び第２の基板間に挟持された液
晶材料を具備する液晶表示装置であって、前記第１の基
板の配向膜は第１の領域及び前記第１の領域に誘起され
る液晶分子のプレチルト角よりも小さいプレチルト角を
誘起する第２の領域に区画され、更に前記第１の基板の
配向膜は、熱的に安定な第１の有機高分子膜、この有機
高分子膜上に形成された熱的或いは光的に可塑な第２の
有機高分子膜の積層膜であり、前記液晶材料がスプレイ
変形歪を有するようにして前記第１及び第２の基板が配
置されていることを特徴とする液晶表示装置を提供す
る。

【００１４】本発明の液晶表示装置は、前記第２の基板
の配向膜が、第１の領域及び前記第１の領域に誘起され
る液晶分子のプレチルト角よりも小さいプレチルト角を
誘起する第２の領域に区画され、更に前記第２の基板の
配向膜は、熱的に安定な第１の有機高分子膜、この有機
高分子膜上に形成された熱的或いは光的に可塑な第２の
有機高分子膜の積層膜であり、前記第１の基板の前記第
１の領域及び前記第２の領域と、前記第２の基板の前記
第２の領域及び前記第１の領域とがそれぞれ対向するよ
うに前記第１及び第２の基板が配置されていることが好
ましい。

【００１５】また、本発明の液晶表示装置は、前記第２
の基板の前記配向膜に誘起される液晶分子のプレチルト
角は、前記第１の基板の前記第１の領域に誘起されるプ
レチルト角よりも小さく、かつ前記第１の基板の前記第
２の領域のプレチルト角よりも大きいことが好ましい。

【００１６】また、本発明は、基板の主面上に熱的に安
定な第１の有機高分子膜、熱的或いは光的に可塑な第２
の有機高分子膜を積層形成することにより配向膜を形成
する工程と、この配向膜上の選択された領域に、熱或い
は光を与えることにより、前記第２の有機高分子膜表面
を処理する工程と、前記配向膜上に液晶分子を配置し、
前記選択された領域の液晶分子のプレチルト角を、非選
択領域の液晶分子のプレチルト角よりも低くすることを
特徴とする液晶表示装置の製造方法を提供する。

【００１７】また、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、前記第２の有機高分子膜表面を処理する工程の前或
いは後に、前記第２の高分子膜表面を配向処理すること
が好ましい。

【００１８】また、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、前記配向処理は、第２の高分子膜表面上に第３の膜
を形成し、この第３の膜を第２の膜から剥離することが
好ましい。

【００１９】さらに、本発明の液晶表示装置は、視野角
を制御するための液晶分子のチルトアップ方向を決定す
るため、液晶材料に、右回りまたは左回りの捻れ性を付
与することが好ましい。

【００２０】本発明において、熱的に可塑な材料とは、
ポリマーのガラス転移点が比較的低い材料であり、熱的
に安定な材料とは、ポリマーのガラス転移点が比較的高
い材料を意味する。本発明に用いる熱的に可塑な材料と
熱的に安定な材料は、基本的にはガラス転移点温度の差
が５０〜６０℃以上ある材料を用いる。

【００２１】実際に用いられる材料としては、熱的に安
定な材料はポリイミド、ポリアニリン、ポリピロールな
どであり、熱的に可塑な材料としてはポリビニルアルコ
ール、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、ポリエチレン、
及びこれらの側鎖基を置換した誘導体が用いられる。熱
的に可塑な材料として特に接着力が強化されたポリビニ
ルアセタールなどは、プレチルト角度を高くするための
材料、あるいは配向均一性を向上するものとして有効で
ある。

【００２２】また本発明において、光的に可塑とは、実
質的には赤外レーザなどによるポリマー表面の加熱処理
を行うことを目的としており、熱的に可塑な材料と同じ
意味である。この時特に加熱手段として光（レーザ）を
用いており、ポリマー分子鎖を構成するユニットにレー
ザ光の波長成分によって顕著な熱運動を示す部位がある
場合効率的に、表面のみ熱処理ができるのでよい。すな
わち表面の熱的に可塑な膜のみを選択的に加熱させ、下
地の熱的に安定な膜に余り影響を与えないので、膜中に
電荷が蓄積されることはなくフリッカ、焼き付きといっ
た表示不良を生じることがない。

【００２３】ここで、基板としては、ガラス基板、プラ
スチック基板等を用いることができる。また配向膜材料
としては、ポリイミド、ベンゾシクロブテンポリマー等
を用いることができる。また液晶材料としては、ネマテ
ィック液晶材料、例えばＺＬＩ−３９４６（メルク社
製、商品名）等を用いることができる。本発明におい
て、プレチルト角の高い領域と低い領域は、１画素内に
形成してもよく、或いは１〜数画素毎に形成しても良
い。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を説明する。
本発明の液晶表示表示装置は、基板の液晶と接する表面
は液晶分子のプレチルト角度を制御するための配向膜お
よび配向処理が施されている。この配向膜は熱的に安定
な有機高分子膜と熱的或いは光的に可塑な有機高分子膜
との積層構造をなす。この熱的或いは光的に可塑な有機
高分子膜表面に、熱或いは光エネルギーにより外部から
刺激を加えると、刺激を加えない場合と比べるとプレチ
ルト角が低くなる。

【００２５】本発明は、上記現象を利用したものであ
り、前記配向膜上に選択的に熱或いは光により刺激を加
え、基板上に液晶分子のプレチルト角が高くなる領域
と、低くなる領域を微細に形成する。この基板を２枚用
意し、プレチルト角が高い領域と低い領域がそれぞれ対
向するように組み合わせ、この基板間に液晶材料を充填
する。液晶分子はそれぞれの基板上のプレチルト角の高
い側の影響を受け、立ち上がる方向が決定されるので、
基板面で立ち上がり方向が異なることになり、視野角を
広げることができるようになる。

【００２６】ここで特開平６−２８１９３７号公報に開
示されているような、単に熱的に安定なポリイミド膜上
に直接選択的に紫外線を照射して、液晶分子のプレチル
ト角を変える方法では、高いエネルギーによって膜中の
分子鎖を切断し膜質を変えているので、フリッカーや焼
き付きといった表示不良の問題が生じる。

【００２７】これに対して本発明では、配向膜表面に熱
的或いは光的に可塑な有機高分子膜を用いているので、
より低いエネルギーで熱的或いは光的に可塑な有機高分
子膜の表面をわずかに変質させることができるため、下
地の熱的に安定な膜の乱れを少なくでき、フリッカーや
焼き付きといった表示不良の問題は生じない。更に下層
には熱的に安定な有機高分子膜があるので、誘起される
プレチルト角は、この熱的に安定な誘起高分子膜の影響
を受け、それぞれの状態で安定になる。

【００２８】本発明では、前記配向膜上に熱的或いは光
的に刺激を与える方法として、配向膜に赤外線レーザー
やＩＲランプ光（赤外光）を照射させる処理を挙げるこ
とができる。赤外線レーザーには、気体レーザー、半導
体レーザーなどがある。気体レーザーでは、配向膜がよ
く赤外光を吸収する波長に発振波長をもつＣＯ₂ レーザ
ー、ＣＯレーザー、Ｎ₂ Ｏレーザー（それぞれ発振波長
は９〜１１μｍ、５〜６．５μｍ，１０〜１１μｍ）が
好ましい。これらの気体レーザーは、高い出力のでる横
励起大気圧レーザー（ＴＥＡレーザー）であることが望
ましい。

【００２９】また、半導体レーザーは小型、高効率、低
電力、低価格という利点がある。発振波長が配向膜の吸
収波長と一致する、Ａｌ，Ｉｎ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｐ，Ｇ
ａ，Ｐｂ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｓｎ，Ｇｅ，Ｓから選ばれる数
種の元素で構成される化合物を材料とするレーザー、例
えばＡｌＩｎＡｓＳｂレーザー、ＩｎＧａＡｓＳｂレー
ザー、ＰｂＳｎＴｅレーザー、ＰｂＳｎＳｅレーザー、
ＰｂＳＳｅレーザー、ＰｂＳｅＴｅレーザー、ＰｂＧｅ
Ｔｅレーザー、ＰｂＧｅＳｅレーザー、ＰｂＳｎＳｅＴ
ｅレーザー、ＰｂＳｎＳＳｅレーザー等が好ましい。

【００３０】本発明では液晶材料の右回り或いは左回り
の捻れ性とを組み合わせることにより、液晶分子配列が
より安定な状態をとるようになる。また本発明の液晶表
示装置は、ツイスティッドネマティック（ＴＮ）表示装
置を始めとして、スーパーツイスティッドネマティック
（ＳＴＮ，ＳＢＥ）表示装置、複屈折制御（ＥＣＢ）表
示装置等の電界印加状態における液晶分子の立ち上がり
方向の違いにより視野角が影響される表示装置全てに用
いることができる。また本発明の液晶表示装置について
各画素にＴＦＴ等のアクティブスイッチング素子を組み
込むことにより、より良好な表示が可能となる。

【００３１】本発明の液晶表示装置は、対向するそれぞ
れの基板の配向膜が第１の領域及び第１の領域のプレチ
ルト角よりも小さいプレチルト角を誘起する第２の領域
に区画され、第１の領域と第２の領域が対面するように
して一対の基板が配置されており、液晶材料がスプレイ
変形歪を有することを特徴としている。

【００３２】このような構成により、配向膜における１
画素内或いは１〜数画素毎に液晶分子の立ち上がり方向
が異なる２つの領域が存在する。その２つの領域は、互
いに視角特性を補償する。これにより、液晶表示装置が
広い視野角を有するようになる。

【００３３】次に本発明の液晶表示装置において、電圧
印加時の液晶分子の立ち上がり方向がどのように変わる
かについて図１を用いて説明する。なお、図１（Ａ）及
び（Ｂ）は、液晶分子４３を９０゜捻ったＴＮセルを平
面的にかつ模式的に示したものである。また、このＴＮ
セルにおいては、液晶材料中に混合されたカイラル剤の
捻れの向きと、プレチルト角により安定に液晶分子１３
が９０゜捻れる向きが反対になるように基板４１上の配
向膜１２に施すラビング配向処理の方向を選択してい
る。すなわち液晶分子１３がスプレイ変形歪を有するよ
うに基板の配向処理方向、基板の配置及びカイラル剤の
捻れ向きを選択した。

【００３４】図１において配向膜は熱的に安定な有機高
分子膜１２と、熱的或いは光的に可塑な有機高分子膜１
４の積層構造となっている。この時熱的或いは光的に可
塑な有機高分子膜１４の斜線部１４−２の領域は、熱或
いは光によって表面を処理して液晶分子のプレチルト角
が低下した領域（第２の領域）である。従って、この領
域（斜線領域）１４−２上の液晶分子は、プレチルト角
が低下している。（低プレチルト角Ａ）。

【００３５】同一基板上においてプレチルト角の低下し
た領域（第２の領域１４−２）と、プレチルト角が低下
していない領域（第１の領域１４−１）は隣接し、対向
する基板において第１の領域１４−１と第２の領域１４
−２がそれぞれ対向するように配置している。この時両
基板１１は液晶分子１３が図１に示すようにスプレイ変
形歪を有するように配置されている。このような状態で
ＴＮセルに電圧を印加すると（中間調表示状態）液晶分
子の立ち上がり方向はプレチルト角のより高い配向膜
（領域１４−１）のプレチルト角方向に従う。

【００３６】図１（Ｂ）に示すように、第２の領域は対
向する第１の領域の影響を受けて領域Ｉの液晶分子４３
の立ち上がり方向と、領域ＩＩの液晶分子４３の立ち上
がり方向とが反対となる。領域Ｉと領域ＩＩとは隣合う
ので、画素内の隣合う領域で液晶分子１３の立ち上がる
方向が同一基板上で反対となる（１８０゜異なる）。こ
のため、２つの領域が互いの視角特性を補償し、その結
果液晶表示装置の視野角が広がる。

【００３７】このような液晶分子の配向を安定に得るた
めには、低プレチルト角Ａは１．５〜４゜、高プレチル
ト角Ｂは３．５〜７゜であり、低プレチルト角Ａと高プ
レチルト角Ｂの差が２〜６゜（好ましくは３〜４゜）で
あることが望ましい。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して具体
的に説明する。尚、これら実施例は、本発明の理解を容
易にする目的で記載されるものであり、本発明の要旨を
変えない範囲で種々変更して用いることができる。 （実施例１）図２は本発明の液晶表示装置の一実施例を
示す説明図である。図２に示すように、第１の基板であ
る透明基板にスイッチング素子としてＴＦＴ素子２３を
設けＩＴＯ等の透明電極材料で形成した２００μｍ角の
画素電極を設けた。この画素電極は、信号線２１及びゲ
ート線２２でマトリクッス状に区画されている。また補
助容量線２４は、画素を２つの領域に区画するように画
素の中央に設けた。一方、第２の基板である透明基板上
には、その全面に透明電極を形成し、さらにその上にカ
ラーフィルタ及びブラックマトリックスを形成した。

【００３９】第１及び第２の基板上に、それぞれ下記化
１の（化学式１）に示す構造を分子内に有する可溶性ポ
リイミドの溶液オプトマーＡＬ（日本合成ゴム社製、商
品名）を厚さ６００オングストロームで印刷し、これを
オーブン内に載置して１８０℃で３０分加熱して溶液中
の溶剤を揮発させ、熱的に安定な有機高分子膜としてポ
リイミド膜を形成した。

【００４０】

【化１】

【００４１】このポリイミド膜１２表面にポリビニルア
ルコール水溶液を厚さ２００〜３００ｎｍになるように
塗布し、ポリビニルアルコール膜を形成し、膜面が乾燥
するまえに厚さ３０μｍの水溶性ビニロンフィルム（ク
ラレ（株））を密着した。６０℃にて２時間乾燥した後
に水溶性ビニロンフィルムを一定方向に剥離するこによ
り配向処理を行った。この時ポリイミド膜１２の表面に
は、熱的或いは光的に可塑な有機高分子膜としてポリビ
ニルアルコール膜１４が形成される。熱的或いは光的に
可塑な有機高分子膜の膜厚としては、熱的に安定なポリ
イミド膜表面に吸着した分子層の配向が液晶分子に接す
る面まで保持されることを必要とする理由により、１０
０〜２００ｎｍ程度が好ましい。

【００４２】なお、配向を制御するための膜である水溶
性ビニロンフィルムを引き剥す方向（配向処理方向引き
剥す方向に液晶分子が立ち上がる。）は、第１の基板に
対しては図２中の破線方向とし、第２の基板に対しては
図２中の実線方向とした。

【００４３】第１の基板の画素の１／２の領域、すなわ
ち１画素内の信号線２１、ゲート線２２、及び補助容量
線２４により囲まれた領域の一方にのみに、プレチルト
角を低下させるために、光透過可能な窓を設けたマスク
を用い、図３に示すようにしてレーザアニールを行っ
た。すなわちガラス基板３１上に形成されたＩＴＯから
なる画素電極３２の半分の領域３４の配向膜３５部分に
熱（レーザ）書き込みようマスク３６を用いて上方から
レーザにより熱処理を行った。この時マスク開口部の膜
面温度を８０℃以上に昇温させた。こうして低プレチル
ト角を誘起する配向膜を得ることができる。対向する第
２の基板も同様に配向処理を施し、高いプレチルト角を
誘起する領域と低いプレチルト角を誘起する領域を形成
した。

【００４４】上記の処理を施した第１の基板上にスペー
サを散布し、シール剤を塗布した後、高いプレチルト角
を誘起する領域１４−１と低いプレチルト角を誘起する
領域１４−２とが互いに対向するようにして第１の基板
と第２の基板とを組立て、捻れ角９０゜のＴＮセルを形
成した。このＴＮセルにＮｐ（左捻れ）の液晶材料、す
なわち第２の基板方向から第１の基板方向を見たとき
に、液晶分子が左回りに９０゜ねじれている液晶材料を
注入し、電極間距離が６μｍの液晶表示装置を作成し
た。この液晶表示装置を顕微鏡により観察したところ、
液晶分子はスプレイ変形歪を有することが確認された。

【００４５】この時高いプレチルト角を誘起する領域１
４−２の液晶分子のプレチルト角は２゜となり、また低
いプレチルト角を誘起する領域１４−１の液晶分子のプ
レチルト角は５．５゜となった。

【００４６】この液晶表示装置は、１画素内で電圧印加
時の液晶分子の立ち上がり方向が１８０゜異なる２つの
領域Ｉ、ＩＩを有しており、この立ち上がり方向が異な
る２つの領域が互いに視角を補償する。これにより、広
い視野角を有する液晶表示装置を得ることができる。実
際にコントラスト５：１の領域は上下方向で６０゜であ
り、非常に広い視野角を得た。

【００４７】この２つの領域の境界にはチルトディスク
リネーションが発生するが、これは補助容量線５４の下
に存在するため、このチルトディスクリネーションライ
ンが表示において見えることはなく、表示上の問題は全
くなかった。

【００４８】ここで、熱書き込みの利点として、熱処理
を施した領域は熱伝導でじわじわ広がるが、その輪郭は
曖昧になる。つまり熱処理が十分な領域から熱処理が行
われていない領域までグラディエントに変化する。この
曖昧な領域では熱処理が完全に処理された領域の示すプ
レチルト角度よりは若干高くなり、それぞれ熱処理され
た領域と熱処理されていない領域の液晶界面を、それぞ
れのプレチルト角度の差と配列状態とから決定されるエ
ネルギーが最小になるような配列状態を自発的に決定す
る。

【００４９】従って紫外線により膜を変質する従来の方
法ではそれぞれの領域の液晶界面ではプレチルト角が急
激に変化するため、非常に大きなディスクリネーション
ラインを生じるが、本発明では界面での欠陥を生じ難
い。

【００５０】また、この液晶表示装置は良好な配向状態
を示し、中間調表示においても視角による明暗の反転が
ない良好な表示ができた。さらに配向膜表面は薄い熱
的、光的に可塑な有機高分子膜であるポリビニルアルコ
ール膜で形成しているので、照射する光は出力が極弱く
表面温度は８０℃程度である。従って下地のポリイミド
膜（熱的に安定）の膜質（極性、帯電性、誘電率、厚
さ）はほぼ変わらなかったので、フリッカーや焼き付き
等の不良は発生しなかった。 （実施例２）図４は本発明の液晶表示装置の他の実施例
を示す説明図である。図４に示すように、第１の基板で
ある透明基板上にスイッチング素子としてＴＦＴ素子２
３を設け、ＩＴＯ等の透明電極材料で形成した２００μ
ｍ角の画素電極を設けた。この画素電極は信号線２１及
びゲート線２２でマトリックス状に区画されている。一
方、第２の基板である透明基板上には、その全面に透明
電極を形成し、さらにその上にカラーフィルタ及びブラ
ックマトリックスを形成した。

【００５１】第１及び第２の基板上に、それぞれ前記化
１の（化学式１）に示す構造を分子内に有する可溶性ポ
リイミドの溶液オプトマーＡＬ（日本合成ゴム社製、商
品名）を厚さ６００オングストロームで印刷し、これを
オーブン内に載置して１８０℃で３０分加熱して溶液中
の溶剤を揮発させ、熱的に安定な有機高分子膜としてポ
リイミドからなる配向膜を形成した。

【００５２】このポリイミド膜１２表面にポリビニルア
セタール水溶液を厚さ２００〜３００ｎｍになるように
塗布し、ポリビニルアセタール膜を形成し、膜面が乾燥
するまえに厚さ３０μｍの水溶性ビニロンフィルムを密
着した。６０℃にて２時間乾燥した後に水溶性ビニロン
フィルムを一定方向に剥離するこにより配向処理を行っ
た。この時ポリイミド膜１２の表面には、熱的或いは光
的に可塑な有機高分子膜としてポリビニルアセタール膜
１４が形成される。

【００５３】なお、配向を制御するための膜である水溶
性ビニロンフィルムを引き剥す方向は、第１の基板に対
しては図４中の破線方向とし、第２の基板の配向膜に対
しては図４中の実線方向とした。

【００５４】第１及び第２の基板上に図４に示すように
１画素おきに市松模様状になるように、プレチルト角を
低下させるために、光透過可能な窓を設けたマスクを用
い、図３に示すようにしてレーザアニールを行った。す
なわちガラス基板３１上に形成されたＩＴＯからなる画
素電極３２の半分の領域３４の配向膜３５部分に熱（レ
ーザ）書き込みようマスク３６を用いて上方からレーザ
により熱処理を行った。この時マスク開口部の膜面温度
を８０℃以上に昇温させた。こうして低プレチルト角を
誘起する領域を形成した。対向する第２の基板も同様に
配向処理を施し、高いプレチルト角を誘起する領域と低
いプレチルト角を誘起する領域になるように熱処理を施
した。して配向緩和処理を施した。

【００５５】上記の処理を施した第１の基板上にスペー
サを散布し、シール剤を塗布した後、高いプレチルト角
を誘起する領域１４−１と低いプレチルト角を誘起する
領域１４−２とが互いに対向するようにして第１の基板
と第２の基板とを組立て、捻れ角９０゜のＴＮセルを形
成した。このＴＮセルにＮｐ（左捻れ）の液晶材料、す
なわち第２の基板方向から第１の基板方向を見たとき
に、液晶分子が左回りに９０゜ねじれている液晶材料を
注入し、電極間距離が６μｍの液晶表示装置を作成し
た。この液晶表示装置を顕微鏡により観察したところ、
液晶分子はスプレイ変形歪を有することが確認された。

【００５６】この時高いプレチルト角を誘起する領域１
４−２の液晶分子のプレチルト角は２゜となり、また低
いプレチルト角を誘起する領域１４−１の液晶分子のプ
レチルト角は５．５゜となった。

【００５７】この液晶表示装置は、上下方向及び左右方
向で隣合う画素同士で電圧印加時の液晶分子の立ち上が
り方向が１８０゜異なり、この立ち上がり方向が異なる
領域が互いに視角を補償する。これにより、広い視野角
を有する液晶表示装置が実現される。実際にコントラス
ト５：１の領域は上下方向で６５゜であり、非常に広い
視野角を有する液晶表示装置が達成された。

【００５８】この２つの領域の境界にはチルトディスク
リネーションが発生するが、これは信号線及びゲート線
の下に存在するため、このチルトディスクリネーション
ラインが表示において見えることはなく、表示上の問題
は全くなかった。また、この液晶表示装置は良好な配向
状態を示し、中間調表示においても視角による明暗の反
転がない良好な表示ができた。

【００５９】さらに配向膜表面は薄い熱的、光的に可塑
な有機高分子膜であるポリビニルアルコール膜で形成し
ているので、照射する光は出力が極弱く表面温度は８０
℃程度である。従って下地のポリイミド膜（熱的に安
定）の膜質（極性、帯電性、誘電率、厚さ）はほぼ変わ
らなかったので、フリッカーや焼き付き等の不良は発生
しなかった。 （実施例３）図５は本発明の液晶表示装置の他の実施例
を示す説明図である。図５に示すように、第１の基板で
ある透明基板上にスイッチング素子としてＴＦＴ素子２
３を設け、ＩＴＯ等の透明電極材料で形成した４０μｍ
角の画素電極を設けた。この画素電極は、信号線２１及
びゲート線２２でマトリックス状に区画されている。一
方、第２の基板である透明基板上には、その全面に透明
電極を形成し、さらにその上にカラーフィルタ及びブラ
ックマトリックスを形成した。

【００６０】第１及び第２の基板上に、それぞれ熱硬化
性ポリイミドの溶液サンエバー４１４０（ポリアミック
酸タイプ、日産化学社製、商品名）を厚さ６００オング
ストロームで印刷し、これをオーブン内に載置して１８
０℃で３０分加熱してイミド化し、下記化２の（化学式
２）の構造を分子内に有する、熱的に安定な有機高分子
膜としてポリイミド膜からなる配向膜を形成した。

【００６１】

【化２】

【００６２】このポリイミド膜１２表面にポリビニルア
セタール水溶液を厚さ２００〜３００ｎｍになるように
塗布し、ポリビニルアセタール膜を形成し、膜面が乾燥
するまえに厚さ３０ｎｍの水溶性ビニロンフィルムを密
着した。６０℃にて２時間乾燥した後に水溶性ビニロン
フィルムを一定方向に剥離するこにより配向処理を行っ
た。この時ポリイミド膜１２の表面には、熱的或いは光
的に可塑な有機高分子膜としてポリビニルアセタール膜
１４が形成される。

【００６３】なお、配向を制御するための膜である水溶
性ビニロンフィルムを引き剥す方向は、第１の基板に対
しては図５中の破線方向とし、第２の基板の配向膜に対
しては図５中の実線方向とした。

【００６４】第１及び第２の基板上に図５に示すように
２画素おきに市松模様状になるように、プレチルト角を
低下させるために、塗光透過可能な窓を設けたマスクを
用い、図３に示すようにしてレーザアニールを行った。
すなわちガラス基板３１上に形成されたＩＴＯからなる
画素電極３２の半分の領域３４の配向膜３５部分に熱
（レーザ）書き込みようマスク３６を用いて上方からレ
ーザにより熱処理を行った。この時マスク開口部の膜面
温度を８０℃以上に昇温させた。こうして低プレチルト
角を誘起する領域を形成した。対向する第２の基板も同
様に配向処理を施し、高いプレチルト角を誘起する領域
と低いプレチルト角を誘起する領域になるように熱処理
を施した。

【００６５】上記の処理を施した第１の基板上にスペー
サを散布し、シール剤を塗布した後、高いプレチルト角
を誘起する領域１４−１と低いプレチルト角を誘起する
領域１４−２とが互いに対向するようにして第１の基板
と第２の基板とを組立て、捻れ角９０゜のＴＮセルを形
成した。このＴＮセルにＮｐ（左捻れ）の液晶材料、す
なわち第２の基板方向から第１の基板方向を見たとき
に、液晶分子が左回りに９０゜ねじれている液晶材料を
注入し、電極間距離が６μｍの液晶表示装置を作成し
た。この液晶表示装置を顕微鏡により観察したところ、
液晶分子はスプレイ変形歪を有することが確認された。

【００６６】この時高いプレチルト角を誘起する領域１
４−２の液晶分子のプレチルト角は３゜となり、また低
いプレチルト角を誘起する領域１４−１の液晶分子のプ
レチルト角は６゜となった。

【００６７】この液晶表示装置は、上下方向及び左右方
向で隣合う画素同士で電圧印加時の液晶分子の立ち上が
り方向が１８０゜異なり、この立ち上がり方向が異なる
領域が互いに視角を補償する。これにより、広い視野角
を有する液晶表示装置が実現される。実際にコントラス
ト５：１の領域は上下方向で５５゜であり、非常に広い
視野角を有する液晶表示装置が達成された。

【００６８】この２つの領域の境界にはチルトディスク
リネーションが発生するが、これは信号線及びゲート線
の下に存在するため、このチルトディスクリネーション
ラインが表示において見えることはなく、表示上の問題
は全くなかった。また、この液晶表示装置は良好な配向
状態を示し、中間調表示においても視角による明暗の反
転のない良好な表示ができた。

【００６９】さらに配向膜表面は薄い熱的、光的に可塑
な有機高分子膜であるポリビニルアルコール膜で形成し
ているので、照射する光は出力が極弱く表面温度は８０
℃程度である。従って下地のポリイミド膜（熱的に安
定）の膜質（極性、帯電性、誘電率、厚さ）はほぼ変わ
らなかったので、フリッカーや焼き付き等の不良は発生
しなかった。 （実施例４）本実施例では、図８及び図９を用いて説明
する。本実施例は第１の基板にのみレーザによる熱処理
を施したものである。

【００７０】先ず本実施例の液晶表示装置の液晶分子の
プレチルト角を制御する方法を用いることにより、電圧
印加時の液晶分子の立ち上がり方向がどのように変わる
かについて図６を用いて説明する。なお、図６（Ａ）及
び（Ｂ）は、液晶分子１３を９０゜捻ったＴＮセルを平
面的にかつ模式的に示したものである。また、このＴＮ
セルにおいては、液晶材料中に混合されたカイラル剤の
捻れの向きと、プレチルト角により安定に液晶分子４３
が９０゜捻れる向きが反対になるように基板１１上の配
向膜１２に施すラビング配向処理の方向を選択してい
る。すなわち液晶分子１３がスプレイ変形歪を有するよ
うに基板の配向処理方向、基板の配置及びカイラル剤の
捻れ向きを選択した。

【００７１】図７において配向膜２２の斜線部の領域
は、熱処理させてプレチルト角が低下した領域（第２の
領域）である。従って、この領域（斜線領域）上の液晶
分子は、プレチルト角が低下している。（低プレチルト
角Ａ）。

【００７２】同一基板上において配向度の低下した領域
（第２の領域）の低プレチルト角Ａのチルトアップの方
向は、隣接する配向度が低下していない領域（第１の領
域、斜線領域でない領域）の高プレチルト角Ｂのチルト
アップの方向とは一致している。

【００７３】次に第１の領域の高プレチルト角Ｂと第２
の領域の低プレチルト角Ａとの中間のプレチルト角Ｃと
なるようにラビング処理された対向する基板を用意し、
セルを組み立てる。この時両基板は液晶分子１３が図６
に示すようにスプレイ変形歪を有するように配置されて
いる。

【００７４】このような状態でＴＮセルに電圧を印加す
ると（中間調表示状態）、図６（Ｂ）に示すように、領
域Ｉの液晶分子１３は高プレチルト角Ｂの影響を受け、
領域ＩＩの液晶分子１３は中間のプレチルト角Ｃの影響
を受け、それぞれ立ち上がり方向が反対となる。領域Ｉ
と領域ＩＩとは隣合うので、画素内の隣合う領域で液晶
分子１３の立ち上がる方向が同一基板上で反対となる
（１８０゜異なる）。このため、２つの領域が互いの視
角特性を補償し、その結果液晶表示装置の視野角が広が
る。

【００７５】次に本実施例の液晶表示装置の製造方法を
説明する。先ず第１の基板である透明基板上にスイッチ
ング素子としてＴＦＴ素子２３を設け、ＩＴＯ等の透明
電極材料で形成した１００μｍ角の画素電極を設けた。
この画素電極は信号線２１及びゲート線２２でマトリッ
クス状に区画されている。また、補助容量線２４は、画
素を２つの領域に区画するように画素の中央に設けた。
一方、第２の基板である透明基板上には、その全面に透
明電極を形成し、さらにその上にカラーフィルタ及びブ
ラックマトリックスを形成した。

【００７６】第１の基板（ＴＦＴ素子側）上に前記化１
の（化学式１）に示す構造を分子内に有する可溶性ポリ
イミドの溶液オプトマーＡＬ（日本合成ゴム社製、商品
名）を厚さ６００オングストロームで印刷し、これをオ
ーブン内に載置して１８０℃で３０分加熱して溶液中の
溶剤を揮発させ、熱的に安定な有機高分子膜としてポリ
イミド膜からなる配向膜を形成した。

【００７７】このポリイミド膜１２表面にポリビニルア
セタール水溶液を厚さ２００〜３００ｎｍになるように
塗布し、ポリビニルアセタール膜を形成し、膜面が乾燥
するまえに厚さ３０ｎｍの水溶性ビニロンフィルムを密
着した。６０℃にて２時間乾燥した後に水溶性ビニロン
フィルムを一定方向に剥離するこにより配向処理を行っ
た。この時ポリイミド膜１２の表面には、熱的或いは光
的に可塑な有機高分子膜としてポリビニルアセタール膜
１４が形成される。

【００７８】なお、配向を制御するための膜である水溶
性ビニロンフィルムを引き剥す方向は、第１の基板に対
しては図７中の破線方向とした。次に第２の基板（カラ
ーフィルタ側）上に前記化１の（化学式１）に示す構造
を分子内に有する可溶性ポリイミドの溶液オプトマーＡ
Ｌ（日本合成ゴム社製、商品名）を厚さ６００オングス
トロームで印刷し、これをオーブン内に載置して１８０
℃で３０分加熱して溶液中の溶剤を揮発させ、熱的に安
定な有機高分子膜としてポリイミドからなる配向膜を形
成した。

【００７９】このポリイミド膜１２表面にポリビニルア
セタール水溶液を厚さ２００〜３００ｎｍになるように
塗布し、ポリビニルアセタール膜を形成し、膜面が乾燥
するまえに厚さ３０ｎｍの水溶性ビニロンフィルムを密
着した。６０℃にて２時間乾燥した後に水溶性ビニロン
フィルムを一定方向に剥離するこにより配向処理を行っ
た。この時ポリイミド膜１２の表面には、熱的或いは光
的に可塑な有機高分子膜としてポリビニルアセタール膜
１４が形成される。

【００８０】なお、配向を制御するための膜である水溶
性ビニロンフィルムを引き剥す方向は、第２の基板の配
向膜に対しては図５中の実線方向とした。この時第１の
基板のプレチルト角よりも第２の基板のプレチルト角の
方が小さくなるように配向処理条件を選んだ。

【００８１】次に第１の基板の配向膜上に図７に示すよ
うに、画素の１／２の領域、すなわち１画素内で信号
線、ゲート線、及び補助容量線により囲まれた領域の一
方のみに、プレチルト角を低下させるために、光透過可
能な窓を設けたマスクを用い、図３に示すようにしてレ
ーザアニールを行った。すなわちガラス基板３１上に形
成されたＩＴＯからなる画素電極３２の半分の領域３４
の配向膜３５部分に熱（レーザ）書き込みようマスク３
６を用いて上方からレーザにより熱処理を行った。この
時マスク開口部の膜面温度を８０℃以上に昇温させた。
こうして低プレチルト角を誘起する領域を形成した。こ
の時この低プレチルト角は対向する第２の基板のプレチ
ルト角よりも十分に小さくなるようにした。

【００８２】この時熱処理した領域のプレチルト角は
１．５゜となった。また熱処理していない領域のプレチ
ルト角は６゜となった。なお、第２の基板上の液晶分子
のプレチルト角は３．５であった。

【００８３】上記の処理を施した第１の基板にスペーサ
を散布し、シール剤を塗布した後、第１の基板と第２の
基板とを対向させて捻れ角９０゜のＴＮセルを形成し
た。このＴＮセルにＮｐ（左捻れ）の液晶材料を注入
し、電極間距離が６μｍの液晶表示装置を作成した。

【００８４】この液晶表示装置は、１画素内で電圧印加
時の液晶分子の立ち上がり方向が１８０゜異なる２つの
領域を有しており、この立ち上がり方向の異なる２つの
領域が互いに視角を補償する。これにより、広い視野角
を有する液晶表示装置が実現される。実際にコントラス
ト５：１の領域は上下方向で６０゜であり、非常に広い
視野角を有する液晶表示装置が達成された。

【００８５】この２つの領域の境界にはチルトディスク
リネーションが発生するが、これは補助容量線２４の下
に存在するため、このチルトディスクリネーションライ
ンが表示において見えることはなく、表示上の問題は全
くなかった。また、この液晶表示装置は良好な配向状態
を示し、中間調表示においても視角による明暗の反転が
ない良好な表示ができた。さらに配向膜表面は薄い熱
的、光的に可塑な有機高分子であるポリビニルアルコー
ル膜で形成しているので、照射する光は出力が極弱く表
面温度は８０゜程度である。従って下地のポリイミド膜
（熱的に安定）の膜質（極性、帯電性、誘電率、厚さ）
はほぼ変わらなかったので、フリッカーや焼き付き等の
不良は発生しなかった。

【００８６】本実施例のように、一方の基板の配向膜に
低プレチルト角領域（配向度が低い領域）及び高プレチ
ルト角領域（配向度が高い領域）を形成し、他方の基板
の配向膜をこの低プレチルト角及び高プレチルト角の中
間の大きさのプレチルト角（配向度が中間の領域）に設
定し、この２つの基板を対向させることによっても液晶
分子の立ち上がり方向が異なるよう域を形成することが
できる。

【００８７】

【発明の効果】以上説明した如く本発明の液晶表示装置
においては、基板上の配向膜は１画素内或いは１〜数画
素毎に第１の領域及び第１の領域のプレチルト角よりも
小さいプレチルト角を有する第２の領域に区画され、第
１の領域と第２の領域が対面するようにして１対の基板
が配置されており、液晶材料がスプレイ変形歪を有する
ので１画素或いは１〜数画素毎に配向膜上の液晶分子の
立ち上がり方向が異なる２つの領域が形成され、その２
つの領域が互いの視角特性を相互補償して視野角を広く
することができる。

【００８８】この時本発明は配向膜として、熱的に安定
な有機高分子膜とその表面に形成された熱的或いは光的
に可塑な有機高分子膜の積層膜を用いているので、プレ
チルトを低下させる熱処理を低い温度で行うことが可能
となり、実質的な膜質（極性、帯電性、誘電率、厚さ）
の変化を防ぐことが可能となる。従ってフリッカーや焼
き付きの問題のない広い視野角を有する液晶表示装置を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は電圧無印加状態における本発明の液晶
表示装置を示す説明図、（Ｂ）は電圧印加状態（中間調
表示状態）における本発明の液晶表示装置を示す説明
図。

【図２】本発明の液晶表示装置の一実施例を示す説明
図。

【図３】本発明の液晶表示装置に熱処理を説明するため
の基板の断面図

【図４】本発明の液晶表示装置の実施例を示す説明図。

【図５】本発明の液晶表示装置の実施例を示す説明図。

【図６】（Ａ）は電圧無印加状態における本発明の液晶
表示装置を示す説明図、（Ｂ）は電圧印加状態（中間調
表示状態）における本発明の液晶表示装置を示す説明
図。

【図７】本発明の液晶表示装置の実施例を示す説明図。

【符号の説明】

１１ ・・・基板 １２ ・・・熱的に安定な有機高分子膜 １３ ・・・液晶分子 １４ ・・・熱的或いは光的に可塑な有機高分子膜 １５ ・・・高チルト領域 ２１ ・・・信号線 ２２ ・・・ゲート線 ２３ ・・・スイッチング素子 ２４ ・・・補助容量線 ３１ ・・・ガラス基板 ３２ ・・・画素電極 ３３ ・・・配向膜 ３４ ・・・熱処理領域 ３５ ・・・マスク ３６ ・・・レーザ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の主面上に配向膜をそれぞれ有する第
   １及び第２の基板と、 前記配向膜が対向するようにして配置された前記第１及
   び第２の基板間に挟持された液晶材料を具備する液晶表
   示装置であって、 前記第１の基板の配向膜は第１の領域及び前記第１の領
   域に誘起される液晶分子のプレチルト角よりも小さいプ
   レチルト角を誘起する第２の領域に区画され、更に前記
   第１の基板の配向膜は、熱的に安定な第１の有機高分子
   膜、この有機高分子膜上に形成された熱的或いは光的に
   可塑な第２の有機高分子膜の積層膜であり、前記液晶材
   料がスプレイ変形歪を有するようにして前記第１及び第
   ２の基板が配置されていることを特徴とする液晶表示装
   置。
2. 【請求項２】前記第２の基板の配向膜は、第１の領域及
   び前記第１の領域に誘起される液晶分子のプレチルト角
   よりも小さいプレチルト角を誘起する第２の領域に区画
   され、更に前記第２の基板の配向膜は、熱的に安定な第
   １の有機高分子膜、この有機高分子膜上に形成された熱
   的或いは光的に可塑な第２の有機高分子膜の積層膜であ
   り、前記第１の基板の前記第１の領域及び前記第２の領
   域と、前記第２の基板の前記第２の領域及び前記第１の
   領域とがそれぞれ対向するように前記第１及び第２の基
   板が配置されている請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】前記第２の基板の前記配向膜に誘起される
   液晶分子のプレチルト角は、前記第１の基板の前記第１
   の領域に誘起されるプレチルト角よりも小さく、かつ前
   記第１の基板の前記第２の領域のプレチルト角よりも大
   きい請求項１記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】基板の主面上に熱的に安定な第１の有機高
   分子膜、熱的或いは光的に可塑な第２の有機高分子膜を
   積層形成することにより配向膜を形成する工程と、 この配向膜上の選択された領域に、熱或いは光を与える
   ことにより、前記第２の有機高分子膜表面を処理する工
   程と、 前記配向膜上に液晶分子を配置し、前記選択された領域
   の液晶分子のプレチルト角を、非選択領域の液晶分子の
   プレチルト角よりも低くすることを特徴とする液晶表示
   装置の製造方法。
5. 【請求項５】前記第２の有機高分子膜表面を処理する工
   程の前或いは後に、前記第２の高分子膜表面を配向処理
   することを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置の製
   造方法。
6. 【請求項６】前記配向処理は、第２の高分子膜表面上に
   第３の膜を形成し、この第３の膜を第２の膜から剥離す
   ることを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。