JPH10206834A

JPH10206834A - 液晶表示装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH10206834A
Application number: JP976897A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Hasegawa; 励長谷川; Yoko Fukunaga; 容子福永
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】視野角が広く、高速応答であり、さらに焼き
付きやフリッカー等の表示不良を防止することが可能な
液晶表示装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】それぞれの対向面が液晶分子に垂直配向
を与える第１の領域１８と液晶分子１７に水平配向を与
える第２の領域１９とに区画され、それぞれの第１の領
域１８と第２の領域１９とが互いに対向するように配置
された第１の基板１及び第２の基板２と、第１の基板１
及び第２の基板２の間に挟持された液晶層３とを有す
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、液晶表示装置及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、薄型化や低電圧駆動が
可能なので、腕時計や電卓等の表示装置として広く使用
されている。特に、各画素に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並みの表示性能を発揮し、パーソ
ナルコンピュータのディスプレイやテレビ等に用いられ
ている。しかしながら、ＴＮ型液晶表示装置は応答速度
が遅く、視野角が狭いという欠点をもつ。

【０００３】応答速度が速い表示方式として、ＨＡＮ
（Hybrid Aligned Nematic）型液晶表示装置がある。こ
の方式は、垂直配向処理した基板と水平配向処理した基
板を対向させ、基板間の液晶をハイブリッド配向させた
ものである。ＨＡＮ型はＴＮ型より速い応答速度を示す
が、分子の立ち上がり方向に強い視野角依存性を有し、
ＴＮ型より視野角が狭くなる。上記問題を解決するため
に、Ｄ−ＨＡＮ型の表示方式が提唱されている（「小林
他、信学技報（Technical Report of IEICE ）、１９９
６年３月、Ｐ．１」）。

【０００４】図９は、Ｄ−ＨＡＮ型の液晶表示装置の１
画素分の構成を模式的に示した図である。１は第１の支
持基板１１、画素電極１３及び配向膜１５からなる第１
の基板、２は第２の支持基板１２、対向電極１４及び配
向膜１６からなる第２の基板、３は第１の基板１と第２
の基板２との間に挟持された液晶層である。このＤ−Ｈ
ＡＮ型の液晶表示装置では、一方の基板の画素を二つの
領域に分割し、液晶分子１７の立ち上がりの回転方向が
互いに逆方向となるようにしている。この二つの領域が
互いに視角を補償するため広視野角化される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本願発明者らが、上記
Ｄ−ＨＡＮ型のセルを作製して特性を検討した結果、数
秒から数分間同じ画像を表示させておくと、次の画像に
移行した後も前の画像が薄く残ってしまう“焼き付き”
と言われる現象が顕著に起こることがわかった。このた
め、パソコンモニターなど同じ表示が数分間以上持続す
るものでは、表示品位が著しく低下してしまい、モニタ
ーとしての機能を十分に果たさないことがわかった。

【０００６】この原因を調べたところ、第１及び第２の
基板に形成された配向膜の性質（極性、親水性、表面エ
ネルギー、吸水率等）が互いに異なっているため、焼き
付きが生じることがわかった。

【０００７】以下、この現象について、第２の基板２の
対向電極１４の電位を一定（＝０Ｖ）とし、第１の基板
１の画素電極１３に印加する電圧をフレーム毎に反転し
た場合（フレーム反転駆動）を例にとって詳しく述べ
る。

【０００８】液晶表示装置がオフ状態のときには、対向
電極１４と画素電極１３との間に電位差はなく、液晶中
に含まれるイオン性不純物は液晶層３内に分散してい
る。液晶表示装置をオン状態にすると、イオン性不純物
は対向電極１４及び画素電極１３間の電場の影響を受け
る。つまり、画素電極１３に正電圧が印加された場合、
陽イオンは対向電極１４に向かって、陰イオンは画素電
極１３に向かって移動する。次のフレームでは極性が反
転して画素電極１３に負電圧が印加されるため、陰イオ
ンは対向電極１４に向かつて、陽イオンは画素電極１３
に向かって移動する。このようにして、イオンはフレー
ム反転毎に、逆の電極方向への移動を繰り返す。

【０００９】ところが、Ｄ−ＨＡＮのように第１の基板
１の配向膜１５と第２の基板２の配向膜１６の性質が異
なる場合、第１の基板１の配向膜１５と第２の基板２の
配向膜１６とでは、これら配向膜とイオン性不純物との
相互作用が互いに異なる。そのため、陰イオン（或いは
陽イオン）が第１の基板１近傍から第２の基板２近傍へ
移動する速度と、第２の基板２近傍から第１の基板１近
傍へ移動する速度が異なる。その結果、液晶表示装置を
駆動し続けるうちに、第１の基板１付近と第２の基板２
付近において電荷の片寄りが生じる。

【００１０】図１０は、上記電荷の片寄りについて示し
た説明図である。ここでは、その一例として、第１の基
板をカルボン酸クロム錯体を使用して垂直配向させ、第
２の基板をポリイミド配向膜を使用して水平配向させた
場合について説明する。

【００１１】電極１３及び１４間に電場を印加すると、
図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、イオン性不純物
（陽イオン２１および陰イオン２２）は逆極性の電極方
向に移動する。第１及び第２の基板の対向面近傍には、
これらのイオンによって電気二重層（図示せず）が形成
される。

【００１２】垂直配向を与える配向膜１５に比べて、水
平配向を与えるポリイミド配向膜１６は陰イオンが吸着
しやすい性質を有している。そのため、陰イオンが第２
の基板２近傍から第１の基板１近傍へ移動する速度は、
第１の基板１近傍から第２の基板２近傍へ移動する速度
より遅い。したがって、数分間駆動すると、図１０
（ｃ）及び（ｄ）に示すように、第２の基板２の配向膜
１６上に陰イオンが吸着して、電荷の片寄りが生じてし
まう。

【００１３】上記液晶表示装置によって以下のような像
を表示する。すなわち、図１１（ａ）に示すように、表
示領域Ａを数分間オフ状態（画素電圧＝０Ｖ）、表示領
域Ｂを数分間オン状態（画素電圧＝±５Ｖ）とした後、
表示領域Ａ、Ｂともに中間調状態（画素電圧＝±３Ｖ）
にする。この場合、表示領域Ｂではオン状態の時に電荷
に片寄りが生じているため、中間調状態で液晶に印加さ
れる実効電圧が表示領域Ａとは異なる。例えば、電荷の
片寄りによる電界強度を０．５Ｖとすると、表示領域Ａ
の液晶には＋３Ｖ及び−３Ｖが印加されるのに対し、表
示領域Ｂの液晶には＋３．５Ｖ及び−２．５Ｖが印加さ
れる。そのため、図１１（ｂ）に示すように、表示領域
Ｂの像が薄く残って見える。これが“焼き付き”現象で
ある。また、表示領域Ｂでは、電荷の片寄りのために、
液晶に加わる実効電圧の絶対値が正極性時と負極性時と
で異なる。このため、正極性時と負極性時とで表示画面
の輝度が変化し、フリッカー（ちらつき）が生じる。

【００１４】また、図９に示すように、Ｄ−ＨＡＮで
は、一つの画素は液晶の立上がり方向が互いに異なる二
つの領域に分割されている（第２の基板２上の領域９１
と領域９２）。第２の基板２上の領域９１の液晶分子の
主軸と領域９２の液晶分子の主軸がなす角β´は、１６
０〜１７５度と大きい。このため、電圧印加（特に中間
調）時に領域９１と９２との境界部では液晶配向が不連
続となり、ディスクリネーションラインが生じる。この
ディスクリネーションラインが光抜けの原因となって表
示品位を著しく低下させる。

【００１５】本発明は、上記問題点に対してなされたも
のであり、視野角が広く、高速応答であり、さらに焼き
付きやフリッカー等の表示不良を防止することが可能な
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。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明における液晶表示
装置は、それぞれの対向面が液晶分子に垂直配向を与え
る第１の領域と液晶分子に水平配向を与える第２の領域
とに区画され、それぞれの第１の領域と第２の領域とが
互いに対向するように配置された第１及び第２の基板
と、前記第１及び第２の基板間に挟持された液晶層とを
有することを特徴とする。

【００１７】前記液晶表示装置において、前記第１の基
板の第２の領域と前記第２の基板の第１の領域との間に
挟持された前記液晶層の液晶分子の立上がりの回転方向
と、前記第２の基板の第２の領域と前記第１の基板の第
１の領域との間に挟持された前記液晶層の液晶分子の立
上がりの回転方向とが互いに逆であることが好ましい。

【００１８】また、前記液晶表示装置において、前記第
１の領域におけるプレチルト角α01が６０度から９０度
（より好ましくは７５度から９０度）の範囲であり、前
記第２の領域におけるプレチルト角α02が０度から３０
度（より好ましくは０度から１５度）の範囲であり、両
プレチルト角α01及びα02の差が６０度以上（より好ま
しくは７５度以上）であることが好ましい。

【００１９】なお、プレチルト角とは、基板対向面近傍
（配向膜近傍）の液晶分子の長軸と基板対向面とがなす
角をいう。なお、前記液晶表示装置において、前記第１
の領域と前記第２の領域とが１画素内においてほぼ等し
い面積で設けられていることが好ましい。

【００２０】前記液晶表示装置を製造する場合、ハロゲ
ン元素を構成要素とする荷電又は中性子粒子束を照射す
ることにより、前記第１の領域を垂直配向処理すること
ができる。

【００２１】また、前記液晶表示装置を製造する場合、
前記第２の領域を水平配向処理するためのラビング配向
処理の方向は、前記第１及び第２の基板で互いに平行で
あることが好ましい。

【００２２】本発明における液晶表示装置は、液晶分子
に垂直配向を与える第１の領域と液晶分子に水平配向を
与える第２の領域とが対向したＨＡＮ型の液晶表示装置
であるため、高速応答が可能である。

【００２３】また、第１の基板の第２の領域と第２の基
板の第１の領域との間に挟持された液晶層の液晶分子の
立上がりの回転方向と、第２の基板の第２の領域と第１
の基板の第１の領域との間に挟持された液晶層の液晶分
子の立上がりの回転方向とを互いに逆にすることによ
り、互いの視角特性を相互補償して、広視野角化を達成
することができる。

【００２４】また、第１及び第２の基板は、一方の第１
の領域と他方の第２の領域とが互いに対向するように配
置されている。したがって、液晶分子の立上がりの回転
方向が互いに逆方向となる領域を例えば１画素内におい
てほぼ等しい面積とすることにより、焼き付きやフリッ
カー等の表示不良を防止することが可能となる。

【００２５】さらに、ハロゲン元素を構成要素とする荷
電又は中性子粒子束を照射することにより第１の領域の
垂直配向処理を行えば、ラビングにより水平配向処理し
た配向膜を部分的に容易に垂直配向させることができ
る。

【００２６】なお、第１の領域におけるプレチルト角α
01が６０度から９０度の範囲、第２の領域におけるプレ
チルト角α02が０度から３０度の範囲で、両プレチルト
角α01及びα02の差が６０度以上であれば、境界部にお
けるディスクリネーションラインが見えず、より一層の
表示品質の向上をはかることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態について説明する。まず、図１及び図２を参照
して、本発明における基本的な実施形態について説明す
る。

【００２８】図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の
１画素分の構成を模式的に示した図である。１は第１の
支持基板１１、画素電極１３及び配向膜１５からなる第
１の基板、２は第２の支持基板１２、対向電極１４及び
配向膜１６からなる第２の基板、３は第１の基板１と第
２の基板２との間に挟持された液晶層である。第１の基
板１及び第２の基板２それぞれの対向面は、液晶分子１
７に垂直配向を与える第１の領域１８と液晶分子１７に
水平配向を与える第２の領域１９とに区画されており、
第１の領域１８と第２の領域１９とが互いに対向するよ
うに配置されている。なお、図１（ａ）は液晶表示装置
がオフ状態の場合を示したもの、図１（ｂ）は液晶表示
装置がオン状態の場合を示したものであり、図１（ｃ）
は図１（ａ）及び（ｂ）において丸で囲んだ液晶分子１
７が、オフからオンに遷移する際に立上がる状態を示し
たものである。

【００２９】本例では、第２の基板２の対向電極１４の
電位を一定（＝０Ｖ）とし、第１の基板１の画素電極１
３に印加する電圧をフレーム毎に反転した（フレーム反
転駆動）場合を例にとって詳しく述べる。

【００３０】液晶表示装置がオフ状態のときには、対向
電極１４と画素電極１３との間に電位差はなく、液晶層
３中に含まれるイオン性不純物は液晶層３内で分散して
いる。液晶表示装置をオン状態にすると、イオン性不純
物は対向電極１４及び画素電極１３間の電場の影響を受
ける。つまり、画素電極１３に正電圧が印加された場
合、陽イオンは対向電極１４に向かって、陰イオンは画
素電極１３に向かって移動する。次のフレームでは極性
が反転して画素電極１３に負電圧が印加されるため、陰
イオンは対向電極１４に向かって、陽イオンは画素電極
１３に向かって移動する。このように、イオンはフレー
ム反転毎に逆の電極方向への移動を繰り返すことにな
る。

【００３１】本例における液晶表示装置は、第１の領域
１８と第２の領域１９とで配向膜の性質が異なっている
ため、これら配向膜とイオン性不純物との相互作用が異
なっている。そのため、陰イオン（或いは陽イオン）
が、一方の基板の第１の領域１８近傍から他方の基板の
第２の領域１９近傍へ移動する速度と、一方の基板の第
２の領域１９近傍から他方の基板の第１の領域１８近傍
へ移動する速度が異なる。

【００３２】一例として、第１の領域１８上をフッ素プ
ラズマ処理して垂直配向させ、第２の領域１９上をポリ
イミド配向膜を使用して水平配向させた場合について、
図２を参照して説明する。

【００３３】電極１３及び１４間に電場を印加すると、
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、イオン性不純物
（陽イオン２１及び陰イオン２２）は逆極性の電極方向
に移動する。その結果、第１の基板１及び第２の基板の
対向面近傍には、これらのイオンによって電気二重層
（図示せず）が形成される。

【００３４】垂直配向を与える第１の領域１８と比べ
て、水平配向を与える第２の領域１９は極性が高いため
に陰イオン２２が吸着しやすい。そのため、陰イオン２
２が第２の領域１９近傍から第１の領域１８近傍へ移動
する速度は、第１の領域１８近傍から第２の領域１９近
傍へ移動する速度よりも遅くなる。したがって、数分間
駆動すると、図２（ｃ）及び（ｄ）に示すように、第２
の領域１９上に陰イオン２２が吸着して、電荷の片寄り
が生じる。しかし、第１の領域１８と第２の領域１９と
の面積がほぼ等しいため、１画素全体として見た場合に
は電荷の片寄りは生じない。

【００３５】このような液晶表示装置に対して以下のよ
うな像を表示する。すなわち、図３（ａ）に示すよう
に、数分間表示領域Ａをオフ状態（画素電圧＝０Ｖ）か
つ表示領域Ｂをオン状態（画素電圧＝±５Ｖ）とした
後、表示領域Ａ、Ｂともに中間調状態（画素電圧＝±３
Ｖ）にする。この場合、表示領域Ｂにおいては、１画素
の右半分と左半分とでは液晶に印加される実効電圧が違
うため、これら二つの領域の光透過率は異なる。しかし
ながら、これら二つの領域は１画素中にほぼ等しい面積
で存在する。そして、人間の目は１画素の２分の１の領
域を区別するほど分解能が高くないため、これら二つの
領域（図１では、第１の領域１８及び第２の領域１９）
の表示色は混合して見える。すなわち、１画素トータル
としては電荷の片寄りがないことになり、オフ状態にお
いて表示領域Ｂの画素の光透過率は表示領域Ａの画素の
光透過率と等しくなる。よって、図３（Ｂ）に示すよう
に、焼き付きおよびフリッカが見えなくなる。

【００３６】また、先に説明した図９に示すようなＤ−
ＨＡＮ型の液晶表示装置の場合、一方の基板の画素を二
つの領域に分割し、液晶分子１７の立ち上がりの回転方
向が互いに逆方向となるようにしている。この二つの領
域を安定して形成するためには、プレチルト角（α0 ）
を８度以上与える必要がある。プレチルト角が８度未満
の場合には、駆動中に液晶分子の配向秩序が低下して、
二つの領域のどちらか一方が支配的となる。その結果、
視角特性が補償されなくなり、視野角の低下や表示不良
を生じてしまう。配向膜として一般的に用いられている
ポリイミドでは、プレチルト角を安定して７度以上与え
ることは技術的に難しい。なぜなら、プレチルト角の値
が０度或いは９０度から離れるにつれ、液晶分子配列の
自由エネルギーが大きくなり、不安定となるからであ
る。

【００３７】これに対して、本発明の液晶表示装置で
は、第１及び第２の領域はそれぞれ垂直配向及び水平配
向であり、第１の領域と第２の領域の配向状態、言い換
えるプレチルト角が大きく異なっている。そのため、上
記のような問題が生じることを防止することができる。

【００３８】また、本発明の液晶表示装置は、第１の領
域の液晶分子の主軸と第２の領域の液晶分子の主軸がな
す角βが１２０度以下である。本願発明者らが鋭意研究
した結果、β（図９に示したＤ−ＨＡＮのβ´も含む）
が１２５度以上の場合には、電圧印加（特に中間調）時
にディスクリネーションラインが発生することがわかっ
た。すなわち、βが１２０度以下のときには、印加電圧
の大きさにかかわらず、第１の領域と第２の領域との境
界部では、第１の領域と第２の領域の中間の液晶配列を
とることがエネルギー的に安定となる。一方、βが１２
５度以上では、第１の領域と第２の領域との境界部で不
連続面（ディスクリネーション）を形成した方がエネル
ギー的に安定になる。

【００３９】このように、本発明の液晶表示装置では、
βが１２０度以下であるため、ディスクリネーションラ
インが発生せず、高コントラストで優れた表示品位の液
晶表示装置を得ることができる。

【００４０】なお、第１の基板１及び第２の基板２の配
向膜１５、１６に、ハロゲン元素を構成要素とする荷電
又は中性粒子束を照射することにより、配向膜１５、１
６に対して垂直配向処理が行われるが、これについて以
下詳しく述べる。

【００４１】ハロゲン元素としては、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ等
がある。荷電又は中性粒子束には、イオンビームやプラ
ズマなどが含まれる。また、本願では、荷電又は中性粒
子束を照射することを、簡単のためにプラズマ処理ある
いはイオンビーム照射と言っているが、これらに限定さ
れるものではない。荷電又は中性粒子には、ハロゲン元
素をＸとすると、Ｘ⁺ イオン、Ｘ^- イオン、励起Ｘ原
子、Ｘを構成要素とする励起分子、Ｘを構成要素とする
陽イオン、Ｘを構成要素とする陰イオン等が含まれる。

【００４２】荷電又は中性粒子束を作るために用いるガ
スとしては、ＮＦ₃ 、ＣＦ₄ 、Ｃ₃Ｆ₈ 、ＸｅＦ₂ 、Ｎ
ＨＦ₂ 、ＮＨ₂ Ｆ、ＮＣｌ₃ 、ＮＨＣｌ₂ 、ＮＨ₂ Ｃ
ｌ、ＣＨＦ₃ 、ＣＨ₂ Ｆ₂ 、ＣＨ₃ Ｆ、ＣＣｌ₄ 、ＣＨ
Ｃｌ₃ 、ＣＨ₂ Ｃｌ₂ 、ＣＨＣｌ₃ 等が挙げられる。特
に、ＮＦ₃ 、ＣＦ₄ 、ＸｅＦ₂ 等、フッ素を含む分子か
らなるガスが好ましい。

【００４３】プラズマなど荷電又は中性粒子束中では、
フッ素原子や塩素原子などのラジカル、励起した原子や
イオン等が生成され、これらが配向膜表面に衝突する。
衝突により、配向膜表面の配向膜分子中のＣ−Ｃ、Ｃ−
Ｈ、Ｃ−Ｏ−Ｃ、Ｃ＝Ｏ、Ｃ−Ｎといった結合が切れ、
その後、フッ素原子や塩素原子と再結合（Ｃ−Ｆ等）す
る。このようにして導入されたフッ素原子や塩素分子の
作用により、配向膜表面が疎水化され、垂直配向を液晶
分子に与えることができる。

【００４４】プラズマの方式としては、平行平板型、有
磁界型、電子サイクロトロン共鳴型等が適用できる。プ
ラズマを磁場で閉じこめることにより、疎水化の処理時
間を短縮することができる。

【００４５】反応ガスの圧力は０．１〜１０Ｔｏｒｒが
好ましく、高周波（１３．５６ＭＨｚ）電力は３Ｗ〜３
００Ｗ（特に１０〜１００Ｗ）が好ましい。配向膜とし
ては、ポリイミド、ポリアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロ
ブテンポリマー）、ポリビニルアルコールなどの透明性
有機薄膜が好ましい。特に、以下のジアミン及び酸無水
物から合成されるポリアミック酸をイミド化することで
得られるポリイミド膜が好ましい。上記酸無水物として
は、ブタンテトラカルボン酸二無水物や２，３，５−ト
リカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物などの脂肪族
及び脂環式テトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸
二無水物などの芳香族テトラカルボン酸二無水物があげ
られる。また、上記ジアミンとしては、ｐ−フェニレン
ジアミン、４，４′−ジアミノジフェニルメタンなどの
脂肪族または脂環族ジアミンがあげられる。

【００４６】つぎに、本発明のより具体的な実施形態に
ついて説明する。まず、第１の具体的実施形態につい
て、図４及び図５を参照して説明する。なお、図１及び
図２に示した構成要素と対応する構成要素には、図１及
び図２と同一の番号を付している。

【００４７】図４は本実施形態に係る液晶表示装置の１
画素分の構成を模式的に示した図であり、図５（ａ）は
ＴＦＴ（図示せず）等が形成された第１の基板１の主要
部の構成を模式的に示した図、図５（ｂ）はカラーフィ
ルタ（図示せず）等が形成された第２の基板２の主要部
の構成を模式的に示した図である。３１は補助容量線、
３１ａは第２の基板において第１の基板に形成された補
助容量線３１と対向する領域、３２は信号線、３３はゲ
ート線である。

【００４８】以下、製造工程その他について詳細に説明
する。第１の支持基板１１上にＭｏＴａ合金からなるゲ
ート金属をマグネトロンスパッタ法を用いて形成した。
次に、酸化シリコンと窒化シリコンからなるゲート絶縁
膜を形成した。その上にａ−Ｓｉ膜、窒化シリコンから
なるチャネル保護膜をＣＶＤ法によって形成した。続い
て、エッチングによりａ−Ｓｉの島を形成した後、オー
ミック層を形成した。その後、画素電極を形成し、さら
にＭｏ／Ａｌからなるソース及びドレイン電極を形成し
た。このようにして、ＴＦＴ部を形成した。最後に、厚
さ２５００オングストロームの酸化シリコンを用いたパ
ッシベーション膜をＴＦＴ部の上に形成した。

【００４９】感光性ＢＣＢワニスに赤の顔料を分散させ
て作製した溶液を第２の支持基板１２上に塗布し、赤色
のカラーフィルタを形成する領域に露光を行った。その
後、非露光部を現像液を用いて除去し、赤色のカラーフ
ィルタを形成した。同様にして、青色、緑色のカラーフ
ィルタも第２の支持基板１２上に形成した。このカラー
フィルタを形成した第２の支持基板１２上に、インジウ
ムスズオキサイド（ＩＴＯ）を用いた透明電極を形成し
た。感光性ＢＣＢを用いたカラーフィルタは耐薬品性・
耐熱性に優れている。

【００５０】ＴＦＴが形成された第１の支持基板１１及
びカラーフィルタが形成された第２の支持基板１２に、
配向膜１５及び１６として用いる可溶性ポリイミド（日
本合成ゴム社製ＡＬ−３０４６）を印刷した後、ホット
プレートを用いて８０℃で１分間、さらにＮ₂ オーブン
中において１８０℃で３０分間焼成し、溶剤を揮発させ
た。ポリイミドの厚さは５００オングストロームであっ
た。

【００５１】第１及び第２の支持基板１１及び１２上に
形成したポリイミド配向膜１５及び１６をラビング処理
した。ラビング布にはレーヨン製で毛先の直径が０．１
〜１０ミクロンのものを使用した。ラビング条件はロー
ラ回転数５００ｒｐｍ、基板移動速度５０ｍｍ／ｓ、押
し込み量０．５ｍｍとし、ラビング回数は１回とした。
このような処理をした基板を中性の界面活性剤を主成分
とする水溶液で洗浄し、ラビング布から付着した汚れ
（ラビング布の毛など）を取り除いた。

【００５２】ラビング処理した基板をプラズマチャンバ
ー内に入れ、第１の領域１８を開口部とするステンレス
製のマスクを基板上に置いた。そして、チャンバー内を
真空にしてプラズマを発生させ、配向膜１５及び１６表
面の第１の領域１８を疎水化処理した。詳しく言えば、
チャンバー内の圧力を１０^-6Ｔｏｒｒとした後、チャン
バー内にＮＦ₃ ガスを導入して０．２Ｔｏｒｒとし、２
分間のプラズマ処理を行った。平行平板電極の面積は９
００ｃｍ² 、電極間距離は３．５ｃｍ、高周波電力は１
３．５６ＭＨｚ、１５Ｗとした。なお、電場で加速され
たイオンにより配向膜がエッチングされないように、配
向膜を形成した基板が搭載される電極を接地し、これと
対向する電極に高周波電圧を与えた。この基板をＮ₂ オ
ーブン中で１８０℃で３０分間焼成し、さらに中性の界
面活性剤を主成分とする水溶液で洗浄することにより、
配向膜表面に物理吸着したＮＦ₃ ガスを取り除いた。

【００５３】次に、第１の基板１上に直径５μｍスペー
サ粒子を散布し、第２の基板２の周辺部に直径５μｍの
フアイバーを混ぜたエポキシ系シール材を塗布した。そ
して、第１の基板１と第２の基板２とを対向させ、両基
板の位置を正確に合わせ、両基板を加圧をしながらオー
ブンに入れ、１６０℃で３時間加熱処理した。この加熱
処理によりシール材を完全に硬化させ、第１の基板１と
第２の基板２とを接着させてセルを形成した。このセル
に、ネマティック液晶材料を注入した後、注入口をエポ
キシ系接着剤で硬化させた。これに駆動回路を実装し
て、対角９インチの液晶表示装置を作製した。

【００５４】このようにして作製した液晶パネルは、デ
ィスクリネーションラインは生じず、コントラスト１５
０：１が得られた。また、本液晶表示装置の液晶はハイ
ブリッド配向されているため、高速応答が達成できた。
すなわち、２値間の応答時間（白から黒或いは黒から白
に表示を切り替えるのに要する時間）は２ミリ秒（ＴＮ
型では３０ミリ秒）、階調間の応答時間は最も遅いもの
で４ミリ秒（ＴＮ型では１８０ミリ秒）であった。

【００５５】また、１画素内にほぼ同面積で、液晶分子
の立ち上がりの回転方向が互いに逆方向となる二つの領
域が存在する。したがって、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、コントラス１０：１
以上が得られる角度は上下左右とも極角５０度であり、
極角７０度方向から見ても階調反転は生じなかった。ま
た、１画素トータルとしては電荷の片寄りは生じないた
め、焼き付きやフリッカーは起こらず、良好な表示品位
を得ることができた。

【００５６】また、第１の領域の垂直配向が、フッ素を
含む分子からなるガスを用いたプラズマ処理によってな
されるため、ラビング処理により水平配向させた配向膜
を部分的に容易に垂直配向させることができた。

【００５７】また、本例と同様の方法で配向膜を処理
し、第１の領域同士及び第２の領域同士を対向させて反
平行セルを作製し、クリスタルローテイション法でプレ
チルト角を測定した。その結果、第１の領域のプレチル
ト角は８５度、第２の領域のプレチルト角は５度であっ
た。

【００５８】さらに、本例の液晶表示装置は、液晶配
向、電圧保持率及びコントラストが良好であり、５００
０時間駆動後でも表示品位は良好であった。また、抵抗
率が１０^-12 Ω・ｃｍという比較的不純物イオンの多く
含まれた液晶材料を使用しても、焼き付き不良は発生し
なかった。

【００５９】つぎに、第２の具体例実施形態について、
図６及び図７を参照して説明する。なお、図１及び図２
並びに図４及び図５に示した構成要素と対応する構成要
素には、図１及び図２並びに図４及び図５と同一の番号
を付している。

【００６０】先に説明した第１の具体的実施形態では、
一つの画素に同面積で、液晶分子の立ち上がりの回転方
向が互いに逆方向となる二つの領域を設けた。これに対
して、本実施形態では、隣り合う４画素内にほぼ同面積
で、液晶分子の立ち上がりの回転方向が互いに逆方向と
なる二つの領域を設け、これらの領域を市松模様状に配
置した。

【００６１】以下、製造工程その他について詳細に説明
する。第１の基板１におけるＴＦＴ等の作製及び第２の
基板におけるカラーフィルターの作製については、先に
説明した第１の具体的実施形態と同様である。ただし、
本実施形態では、カラーフィルターの作製の際に、感光
性ＢＣＢワニスの代わりに感光性アクリルワニスを用い
た。

【００６２】ＴＦＴが形成された第１の支持基板１１上
及びカラーフィルタが形成された第２の支持基板１２上
に、垂直配向膜として側鎖に多数のフッ素原子を有する
ポリイミドを印刷した後、ホットプレートを用いて８０
℃で１分間、さらにＮ₂ オーブン中において１８０℃で
３０分間焼成してイミド化させた。ポリイミドの厚さは
５００オングストロームであった。

【００６３】次に、第１及び第２の基板の水平配向処理
を施す以外の領域を、フオトリソグラフィープロセスに
よってネガ型レジスト（東京応化製ＯＭＲ−８３）でマ
スクし、ラビング処理した。ラビング布にはレーヨン製
で毛先の直径が０．１〜１０ミクロンのものを使用し
た。ラビング条件はローラ回転数５００ｒｐｍ、基板移
動速度２０ｍｍ／ｓ、押し込み量０．７ｍｍとし、ラビ
ング回数は１回とした。ラビング後、ネガ型レジストを
剥離液に漬けて剥離し、リンス液で洗浄した。さらに、
中性の界面活性剤を主成分とする水溶液で洗浄し、ラビ
ング布から付着した汚れ（ラビング布の毛など）を取り
除いた。このように、第２の領域のみを選択的にラビン
グ処理することによって、第２の領域のみが水平配向を
与えるようになる。

【００６４】次に、第１の基板１上に直径１０μｍスペ
ーサ粒子を散布し、第２の基板２の周辺部に直径１０μ
ｍのフアイバーを混ぜたエポキシ系シール材を塗布し
た。そして、第１の基板１と第２の基板２とを対向さ
せ、両基板の位置を正確に合わせ、両基板を加圧をしな
がらオーブンに入れ、１６０℃で３時間加熱処理した。
この加熱処理によりシール材を完全に硬化させ、第１の
基板１と第２の基板２とを接着させてセルを形成した。
このセルに、ネマティック液晶材料を注入した後、注入
口をエポキシ系接着剤で硬化させた。これに駆動回路を
実装して、対角１５インチの液晶表示装置を作製した。

【００６５】このようにして作製した液晶パネルは、図
６及び図７に示すように、第１の領域１８と第２の領域
１９の境界部分が信号線３２及びゲート線３３の下に位
置しており、コントラストは１５０：１であった。

【００６６】また、本液晶表示装置の液晶はハイブリッ
ド配向されているため、高速応答が達成できた。すなわ
ち、２値間の応答時間（白から黒或いは黒から白に表示
を切り替えるのに要する時間）は２ミリ秒（ＴＮ型では
３０ミリ秒）、階調間の応答時間は最も遅いもので４ミ
リ秒（ＴＮ型では１８０ミリ秒）であった。

【００６７】また、隣り合う４画素内にほぼ同面積で、
液晶分子の立ち上がりの回転方向が互いに逆方向となる
二つの領域が存在する。したがって、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、コントラス
１０：１以上が得られる角度は上下左右とも極角５０度
であり、極角７０度方向から見ても階調反転は生じなか
った。また、これらの４画素内では電荷の片寄りは生じ
ないため、焼き付きやフリッカーは起こらず、良好な表
示品位を得ることができた。

【００６８】また、本例と同様の方法で配向膜を処理
し、第１の領域同士及び第２の領域同士を対向させて反
平行セルを作製し、クリスタルローテイション法でプレ
チルト角を測定した。その結果、第１の領域のプレチル
ト角は９０度、第２の領域のプレチルト角は１０度であ
った。

【００６９】さらに、本例の液晶表示装置は、液晶配
向、電圧保持率及びコントラストが良好であり、５００
０時間駆動後でも表示品位は良好であった。また、抵抗
率が１０^-12 Ω・ｃｍという比較的不純物イオンの多く
含まれた液晶材料を使用しても、焼き付き不良は発生し
なかった。

【００７０】つぎに、第３の具体例実施形態について、
図８を参照して説明する。なお、平面構成については、
図５と同様であるため、図５を参照する。また、図１及
び図２並びに図４及び図５に示した構成要素と対応する
構成要素には、図１及び図２並びに図４及び図５と同一
の番号を付している。

【００７１】先に説明した第１の具体的実施形態とは、
配向処理方法などの点が異なる。以下、製造工程その他
について詳細に説明する。第１の基板１におけるＴＦＴ
等の作製及び第２の基板におけるカラーフィルターの作
製については、先に説明した第１の具体的実施形態と同
様であるため、説明は省略する。

【００７２】ＴＦＴが形成された第１の支持基板１１上
及びカラーフィルタが形成された第２の支持基板１２上
に、配向膜１５及び１６として用いる可溶性ポリイミド
（日本合成ゴム社製ＡＬ−１０５１）を印刷した後、ホ
ットプレートを用いて８０℃で１分間、さらにＮ₂ オー
ブン中において１８０℃で３０分間焼成し、溶剤を揮発
させた。ポリイミドの厚さは５００オングストロームで
あった。

【００７３】この第１及び第２の基板をプラズマチャン
バー内に入れ、第１の領域１８を開口部とするステンレ
ス製のマスクを基板上に置いた。このとき、平行平板電
極間に、電極平面に対して第１の基板を５度、第２の基
板を−５度傾けて固定した。そして、チャンバー内を真
空にしてプラズマを発生させ、配向膜１５及び１６表面
の第１の領域１８を疎水化処理した。詳しく言えば、チ
ャンバー内の圧力を１０^-6Ｔｏｒｒとした後、チャンバ
ー内にＣＦ₄ ガスを導入して０．２Ｔｏｒｒとし、２分
間のプラズマ処理を行った。平行平板電極の面積は９０
０ｃｍ² 、電極間距離は３．５ｃｍ、高周波電力は１
３．５６ＭＨｚ、１５Ｗとした。なお、基板を固定した
電極に対して高周波電圧を与えた。その後、中性の界面
活性剤を主成分とする水溶液で洗浄した。基板を傾けて
置いたことより、ラビング処理した配向膜をプラズマ処
理するのと同様な効果を得ることができた。

【００７４】次に、第１の基板１上に直径５μｍスペー
サ粒子を散布し、第２の基板２の周辺部に直径５μｍの
フアイバーを混ぜたエポキシ系シール材を塗布した。そ
して、第１の基板１と第２の基板２とを対向させ、両基
板の位置を正確に合わせ、両基板を加圧をしながらオー
ブンに入れ、１６０℃で３時間加熱処理した。この加熱
処理によりシール材を完全に硬化させ、第１の基板１と
第２の基板２とを接着させてセルを形成した。このセル
に、ネマティック液晶材料を注入した後、注入口をエポ
キシ系接着剤で硬化させた。これに駆動回路を実装し
て、対角９インチの液晶表示装置を作製した。

【００７５】このようにして作製した液晶パネルは、デ
ィスクリネーションラインは生じず、コントラスト１５
０：１が得られた。また、本液晶表示装置の液晶はハイ
ブリッド配向されているため、高速応答が達成できた。
すなわち、２値間の応答時間（白から黒或いは黒から白
に表示を切り替えるのに要する時間）は２ミリ秒（ＴＮ
型では３０ミリ秒）、階調間の応答時間は最も遅いもの
で４ミリ秒（ＴＮ型では１８０ミリ秒）であった。

【００７６】また、１画素内にほぼ同面積で、液晶分子
の立ち上がりの回転方向が互いに逆方向となる二つの領
域が存在する。したがって、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、コントラス１０：１
以上が得られる角度は上下左右とも極角５０度であり、
極角７０度方向から見ても階調反転は生じなかった。ま
た、１画素トータルとしては電荷の片寄りは生じないた
め、焼き付きやフリッカーは起こらず、良好な表示品位
を得ることができた。

【００７７】また、本例と同様の方法で配向膜を処理
し、第１の領域同士及び第２の領域同士を対向させて反
平行セルを作製し、クリスタルローテイション法でプレ
チルト角を測定した。その結果、第１の領域のプレチル
ト角は８５度、第２の領域のプレチルト角は０度であっ
た。

【００７８】さらに、本例の液晶表示装置は、液晶配
向、電圧保持率及びコントラストが良好であり、５００
０時間駆動後でも表示品位は良好であった。また、抵抗
率が１０^-12 Ω・ｃｍという比較的不純物イオンの多く
含まれた液晶材料を使用しても、焼き付き不良は発生し
なかった。なお、本発明は上記各実施形態に限定される
ものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種
々変形して実施可能である。

【００７９】

【発明の効果】本発明によれば、液晶表示装置の広視野
角化及び高速応答を達成できるとともに、焼き付きやフ
リッカー等の表示不良を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的実施形態についてその断面構成
を模式的に示した図。

【図２】図１の動作を説明するための図。

【図３】図１の構成によって得られる表示状態を示した
図。

【図４】本発明の第１の具体的実施形態についてその断
面構成を模式的に示した図。

【図５】本発明の第１及び第３の具体的実施形態につい
てその平面構成を模式的に示した図。

【図６】本発明の第２の具体的実施形態についてその断
面構成を模式的に示した図。

【図７】本発明の第２の具体的実施形態についてその平
面構成を模式的に示した図。

【図８】本発明の第３の具体的実施形態についてその断
面構成を模式的に示した図。

【図９】従来技術の構成を示した図。

【図１０】図９の動作を説明するための図。

【図１１】図９の構成によって得られる表示状態を示し
た図。

【符号の説明】

１…第１の基板２…第２の基板３…液晶層１８…第１の領域１９…第２の領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれの対向面が液晶分子に垂直配向
を与える第１の領域と液晶分子に水平配向を与える第２
の領域とに区画され、それぞれの第１の領域と第２の領
域とが互いに対向するように配置された第１及び第２の
基板と、前記第１及び第２の基板間に挟持された液晶層
とを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記第１の基板の第２の領域と前記第２
の基板の第１の領域との間に挟持された前記液晶層の液
晶分子の立上がりの回転方向と、前記第２の基板の第２
の領域と前記第１の基板の第１の領域との間に挟持され
た前記液晶層の液晶分子の立上がりの回転方向とが互い
に逆であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示
装置。
【請求項３】前記第１の領域におけるプレチルト角α
01が６０度から９０度の範囲であり、前記第２の領域に
おけるプレチルト角α02が０度から３０度の範囲であ
り、両プレチルト角α01及びα02の差が６０度以上であ
ることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】それぞれの対向面が液晶分子に垂直配向
を与える第１の領域と液晶分子に水平配向を与える第２
の領域とに区画され、それぞれの第１の領域と第２の領
域とが互いに対向するように配置された第１及び第２の
基板と、前記第１及び第２の基板間に挟持された液晶層
とを有し、ハロゲン元素を構成要素とする荷電又は中性
子粒子束を照射することにより前記第１の領域を垂直配
向処理することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。