JP2001296527A

JP2001296527A - 液晶表示素子、およびその製造方法

Info

Publication number: JP2001296527A
Application number: JP2001033567A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Ishihara; 將市石原; Yoshinori Tanaka; 好紀田中; Kenji Nakao; 健次中尾; Katsuji Hattori; 勝治服部; Tsuyoshi Kamimura; 強上村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2001-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】数Ｖ程度の電圧の印加により、容易にベンド
配向が形成される、転移速度の速い液晶表示装置を提供
する。また、さらには転移操作を必要としない液晶表示
装置を提供する。また、視野角特性にも優れるので、実
用性に優れるＯＣＢモードの液晶表示装置を提供する。【解決手段】少なくとも一方の基板のプレチルト角が
１５°以上９０°未満となるように配向処理された基板
を配向処理方向が互いに略平行になるように対向する基
板を貼り合わせた液晶セルを含む液晶表示装置を形成す
る。液晶分子が、すでにベンド配向している、あるいは
短時間でベンド転移できる液晶表示装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータの表
示装置やテレビ受像機などに適用される液晶表示装置、
およびその製造方法に関し、特に、高速な応答性と、広
視野角特性を有する液晶表示装置、およびその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】マルチメディア技術の進展とともに、ま
すます画像情報の占める割合が多くなってきている。最
近では液晶技術の発展により、高コントラスト・広視野
角の液晶表示装置が開発・実用化され、ＣＲＴ表示装置
と比肩するレベルにまでなってきた。

【０００３】従来の液晶表示装置としては、例えばネマ
ティック液晶を用いたツイステッドネマティック（Ｔ
Ｎ）モードの液晶表示装置や光散乱を利用する高分子分
散型液晶表示モードの液晶表示装置が知られている。し
かし、これらの液晶表示装置は、いずれも応答速度が遅
いうえ視野角が狭いため、高速な動画の表示や斜め方向
からでも良好な視認が必要とされる表示装置に適用する
ことは難しいという問題がある。

【０００４】液晶表示装置の応答速度とは、液晶に駆動
電圧を印加してから液晶が駆動状態に変化するのに要す
る時間である。液晶は電圧が印加されると所定の方向に
配向されて駆動状態になるが、配向方向に液晶分子がそ
ろうまでには一定の時間が必要であり、この時間が応答
速度である。応答速度が遅いと、例えば動画を表示する
と、前の画面が残るので、特に動画特性の低い液晶表示
装置となる。

【０００５】液晶表示装置を高速で応答させる試みは、
従来数多くなされている。高速で応答する種々の液晶表
示方式については、Wuらによりまとめられている（C.
S. Wu, and S. T. Wu, SPIE, 1665, 250 (1992)）が、
動画表示に必要な応答特性が期待できる方式・方法は限
られている。

【０００６】すなわち、現行のＮＴＳＣシステムにおい
ては１フレーム（１６．７ｍｓｅｃ）以内で液晶が追随
する必要があるが、現行の液晶ディスプレイでは白黒二
値間では十分速い応答性を示すものの、多階調表示を行
った場合の階調間応答では１００ｍｓｅｃ以上の遅い応
答となってしまう。特に駆動電圧の低い領域での階調間
応答は、著しく遅い。

【０００７】現在動画表示に適した高速応答性を有する
液晶ディスプレイとして、強誘電性液晶表示素子、反強
誘電性液晶表示素子などが提案されている。

【０００８】しかし、強誘電性液晶表示素子や反強誘電
性液晶表示素子は、層構造を有しているため、耐衝撃性
が弱い、使用温度範囲が狭い、特性の温度依存性が大き
いなど実用的な意味での課題が多い。

【０００９】一方、ネマティック液晶を用いる光学補償
ベンド（ＯＣＢ）モードの液晶表示素子が動画像表示に
適した液晶表示素子として有望視されている。このＯＣ
Ｂモードの液晶表示素子は、１９８３年J. P. Bossによ
りその高速性が示された表示方式である。その後、フィ
ルム位相板と組み合わせることにより広視野角・高速応
答性が両立するディスプレイであることが示され、研究
開発が活発化した。

【００１０】このＯＣＢモードの液晶表示素子は、例え
ば図７に示すように、透明電極１０２が形成されている
ガラス基板１０１と、透明電極１０７が形成されている
ガラス基板１０８と、基板１０１、１０８間に配置され
る液晶層１０４とを有する。電極１０２、１０７上には
配向膜１０３、１０６が形成されている。この配向膜１
０３、１０６には、液晶分子を平行かつ同一方向に配向
させるために配向処理がなされている。また、基板１０
１、１０８の外側には、偏光板１１３、１１６がクロス
ニコルに設けられている。この偏光板１１３、１１６と
基板１０１、１０８との間には、液晶の配向を光学的に
補償する位相補償板１１７、１１８が設けられている。

【００１１】このような構造の液晶セルは、電圧を印加
されることによりセル中央部にベンド配向または捻れ配
向を含んだベンド配向を誘起させることができる。

【００１２】上記のようにベンド配向が形成されている
と、電極１０２、１０７間に印加された駆動電圧の変化
に対する液晶分子の変化が速いので応答速度は高速にな
る。特に輝度の差が小さい中間調表示域においても高速
応答が可能となる。また、ベンド配向の対称性は、表示
画面の左右方向の視野角を拡大させる。一方、位相補償
板１１７、１１８は、表示画面の上下方向の視野角を拡
大させる。位相補償板１１７、１１８は、また、駆動電
圧の低減にも寄与する。

【００１３】このようなＯＣＢモードの液晶表示装置で
は、初期のスプレイ配向状態から、電圧印加によりベン
ド配向状態にする初期化処理が必要不可欠とされてい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、数Ｖ程度の電
圧を印加したのでは、前記初期化処理に分単位の時間が
必要であり、ＯＣＢモードの課題の１つになっている。

【００１５】本発明は、上記の点に鑑み、数Ｖ程度の電
圧の印加により、容易にベンド配向が形成される、転移
速度の速い液晶表示装置を提供することを目的とする。
また、さらには転移操作を必要としない液晶表示装置を
提供することも目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、所定のプ
レチルト角を液晶分子に与えることのできる配向膜をパ
ラレル配向処理することにより、上記課題を解決できる
ことを見出した。

【００１７】すなわち、第１の透明基板上に設けられた
第１の電極と、第２の透明基板上に設けられた第２の電
極と、前記第１若しくは第２の電極をそれぞれ覆って形
成され、互いに同一方向に所定のプレチルト角を液晶分
子に与えるようにパラレル配向処理された第１および第
２の配向膜と、前記第１および第２の基板間に封入され
た液晶層とを有する液晶セルを含み、前記液晶にベンド
配向を形成させることにより、光の透過率を変化させて
表示を行う液晶表示装置であって、少なくとも一方の配
向膜のプレチルト角が１５°以上９０°未満であること
を特徴とする。

【００１８】上記の構成によれば、プレチルト角が１５
°以上９０°未満である配向膜上の液晶分子は、比較的
立ちあがった状態にある。このため、画素電極と対向電
極の間に電圧が印加されたとき、スプレイ配向からベン
ド配向への転移が、短時間で、かつ確実に行われる。し
かも、その転移に要する電気エネルギーは低くて良いた
め、駆動回路に過大な負荷をかけることがない。また、
プレチルト角が大きい場合には、液晶分子は、電圧を印
加する前にすでにベンド配向しているので、転移操作を
必要としない液晶表示装置が提供できる。また、他方の
配向膜のプレチルト角は、１５°以上９０°未満であっ
てもよく、１５°未満であっても良い。他方の配向膜の
プレチルト角が、１５°以上９０°未満であれば、より
確実にベンド配向できる。なお、安定なプレチルト角を
保持し、液晶配向の秩序を保ち、液晶配向にばらつきが
少ないという点を考慮すると、配向膜のプレチルト角が
１５°以上４５°未満であれば、さらに好ましい。

【００１９】また、前記第１の配向膜のプレチルト角と
第２の配向膜のプレチルト角とが同じ角度であってもよ
い。

【００２０】前記第１の配向膜のプレチルト角と第２の
配向膜のプレチルト角が等しければ、視野角の対称性に
優れるので好ましい。

【００２１】第１の電極側、または第２の電極側の少な
くとも一方側に、液晶の配向を光学的に補償する位相補
償板が設けられていてもよい。位相補償板を用いること
により、視野角をさらに拡大するとともに、駆動電圧を
低下させることもできる。

【００２２】上記位相補償板は、少なくとも負の一軸性
位相差板または二軸性位相差板であるのが好ましい。

【００２３】ＯＣＢモードでは、ベンド配向を安定に保
つため、液晶分子のダイレクターは電極基板に対し、平
均的には大きな角度をなしている必要がある。従って、
平均的に見れば、基板面に垂直な方向（すなわち、セル
の厚み方向）での屈折率が、面内方向でのそれより小さ
くなっている。そのため、補償板としては、この異方性
を相殺できるもので、膜厚方向の屈折率が面内方向より
小さな屈折率をもつ、負の一軸性構造をもつものが有効
だからである。

【００２４】また、二軸性位相差板は、面内にリターデ
ーションを持ちつつ、かつ厚み方向の屈折率が面内の屈
折率より小さい。従って、二軸性位相差板では、色補償
および視野角補償を同時に行うことができるからであ
る。

【００２５】さらに、前記位相補償板が、負の一軸性位
相差板であり、当該位相差板の正面位相差が３０ｎｍ未
満で、主軸が傾斜しているものであってもよい。正面位
相差が３０ｎｍ未満とは、面内の最大屈折率をｎ_x、そ
れに直交する方向の屈折率をｎ_y、厚さ方向の屈折率を
ｎ_z、位相差板の厚さをｄとした場合に、（ｎ_x−ｎ_y）
ｄ＝Δｎｄ＜３０ｎｍであればよい。このような位相差
板を用いることで、液晶セルの複屈折に基づく視角によ
る色変化を高度に補償して着色化を防止し、コントラス
トや白黒表示等の視認性に優れる液晶表示装置を提供で
きる。特に、基板表面のプレチルト角が大きくなるにつ
れて、液晶層の位相差は次第に小さくなる。そのため、
位相差を補償するための位相差板の正面位相差は、小さ
な値が要求される。従って、正面位相差を３０ｎｍ未満
としたものである。また、主軸が傾斜しているとは、例
えば主軸がハイブリッド配向しているものや、位相差板
を構成する分子が均一に同一方向に向いていないものを
言う。位相差板を構成する分子が均一に同一方向に向い
ていないとは、例えば位相差板の厚み方向で分子の方向
が徐々に変化したものなどをいう。このような位相差板
としては、ディスコティック液晶を用いた位相差板など
が挙げられる。

【００２６】これらの液晶表示装置は、例えば以下に示
す方法で製造できる。

【００２７】それぞれ配向膜を備えた一対の電極付きの
基板間に設けられた液晶にベンド配向を形成させること
により、光の透過率を変化させて表示を行う液晶表示装
置の製造方法であって、前記一対の基板上に、無機化合
物を斜方蒸着させて第１の薄膜を形成し、さらに、前記
第１の薄膜上に有機化合物からなる第２の薄膜を形成す
る配向膜形成工程と、前記第２の薄膜に配向処理を行う
配向処理工程と、前記一対の基板を前記配向膜の配向処
理方向が互いに略平行になるように貼り合わせる貼り合
わせ工程と、前記一対の基板間に液晶を注入することに
より、前記液晶層を形成する液晶注入工程と、を備える
ことにより、前記基板水平面からの液晶分子のプレチル
ト角が１５°以上、９０°未満となることを特徴とする
液晶表示装置の製造方法である。

【００２８】この製造方法で、まず無機化合物を斜方蒸
着させた後に有機化合物からなる第２の薄膜を形成する
のは、斜方蒸着させた無機化合物からなる第１の薄膜の
有するプレチルト角に、有機化合物からなる第２の薄膜
の有するプレチルト角を加えることで、より大きなプレ
チルト角が得られるからである。

【００２９】また、上記構成により配向処理する場合に
は、前記第２の薄膜が第１の薄膜の膜面に対して５°以
上のプレチルト角を有するように配向処理するとよい。
より大きなプレチルト角が得られるからである。

【００３０】また、対向基板のプレチルト角は、同一で
なくても良い。少なくとも一方の基板水平面からの液晶
分子のプレチルト角が１５°以上、９０°未満となるよ
うに製造すれば良い。例えば、一対の基板において、第
１の薄膜の斜方蒸着の角度、あるいは第２の薄膜の配向
条件を変えることで、対向基板のプレチルト角が異なる
液晶表示装置が製造できる。

【００３１】また、第２の薄膜は、ポリイミド樹脂で形
成されていてもよい。ポリイミド樹脂を用いると、ラビ
ング法でも、光照射法によっても、配向処理ができるか
らである。

【００３２】また、基板の表面に対して、比較的浅い角
度で斜方蒸着し、その傾斜面に垂直配向材を被着させて
も良い。

【００３３】さらに、配向膜は、化学吸着法、スタンプ
法、ＬＢ法などの他の配向処理法を用いて形成されても
良い。

【００３４】また、上記のように、無機化合物を斜方蒸
着せずに、基板表面に有機化合物を用いて直接配向膜を
形成しても良い。この場合には、光の照射条件やラビン
グの条件により、基板水平面からの液晶分子のプレチル
ト角が１５°以上、９０°未満となるようにすればよ
い。配向膜の形成は、化学吸着法、樹脂の積層などでよ
い。

【００３５】具体的には、一対の基板上に、有機化合物
からなる薄膜を形成し、前記薄膜に光を照射して配向処
理を行う方法、一対の基板上に、有機化合物からなる薄
膜を形成し、前記薄膜にラビング法を用いて配向処理を
行う方法、前記一対の基板上に、感光性基を有する化学
吸着物質を前記基板表面に接触させ、基板表面に化学吸
着物質を化学吸着して配向膜を形成し、前記配向膜に偏
光を照射して配向処理を行う方法などがある。

【００３６】また、対向基板上に設けられたそれぞれの
薄膜に配向条件を変えて配向処理することにより、少な
くとも１つの基板水平面からの液晶分子のプレチルト角
が１５°以上、９０°未満とすることができる。

【００３７】これらの薄膜は、例えばポリイミドなどの
樹脂、化学吸着分子など公知の材料が使用できる。

【００３８】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、本発明に
ついて図面に基づいて説明する。

【００３９】本発明の液晶表示装置は、初期配向状態が
ベンド配向しており、あるいはスプレイ配向してはいる
が、通常の映像信号を入力するだけで、ベンド配向状態
に転移するＯＣＢ型液晶表示装置である。

【００４０】図１は、本発明の液晶表示装置にかかる液
晶セルの構成外観図である。

【００４１】第１の透明基板１、第２の透明基板８上に
は、それぞれ第１の電極２、第２の電極７が設けられて
いる。第１の電極２、第２の電極７上には、配向膜３、
６が形成されている。第１の透明基板１と第２の透明基
板８との間に液晶４が封入されて構成されている。

【００４２】上記液晶４としては、例えば誘電異方性が
正のネマティック液晶、例えばメルク・ジャパン株式会
社製のＭＪ９６４３５（屈折率異方性Δｎ＝０．１３
８）などが用いられる。

【００４３】第１の透明基板１、第２の透明基板８上に
設けられた配向膜３、６は同一方向に、配向処理されて
いる。液晶分子のプレチルト角は、少なくとも一方の配
向膜において１５°以上９０°未満である。液晶分子の
プレチルト角が上記範囲にあれば、液晶分子は、初期配
向状態でベンド配向しており、あるいはスプレイ配向し
てはいるが、通常の映像信号を入力するだけで、ベンド
配向状態に転移できる。液晶分子のプレチルト角が４５
°以上、９０°未満であれば、液晶分子は、初期配向状
態でベンド配向している。この結果、スプレイ−ベンド
転移専用の駆動回路を必要としないので、装置構成を簡
素にできる。一方、液晶分子のプレチルト角が１５°以
上、４５°未満であれば、高速、低電圧で適正なベンド
配向が行われるとともに、プレチルト角があまり大きく
ないので表示が損なわれず、実施の実情に適う液晶表示
装置を提供できる。

【００４４】配向膜は、上記プレチルト角が得られるも
のであれば、無機材料、有機材料いずれを用いても良
い。

【００４５】無機材料としては、例えば酸化珪素（Ｓｉ
Ｏ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの金属酸化物や
フッ化マグネシウム、金などが使用できる。無機材料を
用いる場合は、斜方蒸着によるので、蒸着させる角度
（５°〜３０°程度）を設定しておけば、膜形成と同時
に、配向処理がなされる。

【００４６】有機材料としては、例えばポリイミド、ポ
リビニルアルコールなどの樹脂、基板に化学結合できる
シラン系化合物などの化学吸着物質、ポリアミック酸な
どのＬＢ膜を形成できる物質などが挙げられる。有機材
料を用いる場合は、配向処理を行う必要がある。配向処
理は、基板上を同一方向にラビングする、偏光紫外光を
照射するなど公知の方法により行う。

【００４７】配向膜は、同一の材料からなる一層で形成
されても良いが、異なる材料を用いて複数層で形成させ
ることもできる。例えば、無機材料からなる薄膜の上
に、有機薄膜を形成させてもよい。

【００４８】配向膜を複数層で形成する場合に、有機薄
膜として使用できる有機材料としては、上記の有機材料
に加え、レシチンなどの垂直配向剤を用いてもよい。

【００４９】第１の透明基板１と第２の透明基板８との
間は、球状のスペーサー５を介在させて、上記配向膜
３、６が同一の方向に配向されるように貼り合わされ
て、液晶セル９が得られる。上記液晶セル９の両端に
は、偏光板が設けられていても良い。

【００５０】位相補償板は、第１の透明基板１と偏光板
との間および／または第２の透明基板８と偏光板との間
に設けてもよい。また、負の一軸性位相差板、二軸性位
相差板とは、それぞれ単独で使用しても、一緒に使用し
てもよい。

【００５１】さらに、正面位相差が３０ｎｍ未満で、主
軸の傾斜した負の一軸性位相差板を使用してもよい。

【００５２】特に、対向する基板のプレチルト角が異な
る場合には、最適の視野角補償が得られるように、使用
する位相差板の数、種類、組み合わせ、位相差板を設け
る個所などを適宜選択して使用することができる。ま
た、これらの位相差板は、液晶セル９の片面に設けて
も、両面に設けても良い。

【００５３】

【実施例】以下、実施例に基づいて、本発明の内容を具
体的に説明する。（実施例１）２枚のガラス製の透明基板１、８上に形成
された透明電極２、７の全面に、ＪＳＲ社製ポリイミド
配向膜塗料ＪＡＬＳ−２０４をスピンコート法にて塗布
し、恒温槽中で１８０℃、１時間乾燥硬化させた。その
後、基板法線方向から３０°の角度で波長３６５ｎｍの
偏光紫外線を５分間照射した。

【００５４】互いに同一方向に所定のプレチルト角を液
晶分子に与えるように第１および第２の配向膜を対向さ
せて、積水ファインケミカル（株）製スペーサ５を介し
て、基板間隔が６．５μｍとなるように、三井東圧化学
（株）製ストラクトボンド３５２Ａを用いて貼り合わ
せ、液晶セル９（液晶セルＡ）を作成した。

【００５５】同様に、前記偏光紫外線の照射時間が、そ
れぞれ１０分、１５分、２０分、２５分、３０分、３５
分、４０分、４５分、５０分、５５分、６０分である液
晶セルＢ〜Ｌを作成した。

【００５６】次に、上記液晶セルＡ〜Ｌに、液晶ＭＪ９
６４３５（屈折率異方性Δｎ＝０．１３８）を真空注入
法により注入し、テストセルＡ〜Ｌを得た。

【００５７】次に上記各テストセルＡ〜Ｌに、その偏光
軸が液晶分子の平均配向方向と４５°の角度をなし、か
つお互いの偏光軸方向が直交するように偏光板を貼合
し、６Ｖ矩形波を印加してスプレイ配向からベンド配向
への転移を観察し、全電極領域（電極面積２ｃｍ²）が
スプレイ配向からベンド配向への転移に要する時間を測
定した。また、上記それぞれの液晶セル製造条件を用い
て、プレチルト角評価用の液晶セルを作成した。具体的
には、液晶層の厚みが１５μｍで、アンチパラレルに配
向するように貼り合わせて、セルＨＡ〜ＨＬを測定し
た。

【００５８】表１に、プレチルト角の測定値、初期配向
状態の観察結果、スプレイ配向からベンド配向への転移
に要する時間を示す。

【００５９】

【表１】

【００６０】上記の結果から、プレチルト角が４７°以
上のテストセルにおいては、液晶分子は、初期配向状態
ですでにベンド配向しており、スプレイ配向からベンド
配向への転移操作は不要であった。

【００６１】表１より明らかなように、本実施例の液晶
表示装置に用いられるプレチルト角が１５°以上９０°
未満の液晶セルは、ベンド転移時間が短い。従って、新
たに、スプレイ−ベンド転移専用の駆動回路を付加する
ことなく、通常の６Ｖ程度の映像信号を入力するだけで
短時間でベンド転移を完了させることができた。

【００６２】なお、本実施例では、矩形波を用いた。こ
の結果、例えばプレチルト角が１５°であるテストセル
Ｃでは、ベンド転移時間が２８０秒となった。一方、駆
動時に印加する電圧の波形を工夫して印加することによ
り、ベンド転移時間を上記時間より１／５程度に短縮で
きた。従って、プレチルト角が１５°以上であれば、実
際の使用に耐えうる転移速度の速い液晶表示装置を提供
できることがわかった。

【００６３】ギブスの自由エネルギーは、液晶の配向状
態によって変化する状態エネルギーである。図２は、液
晶材料ＭＪ９６４３５の物性値を用いて、スプレイ配向
に対するギブスの自由エネルギーとベンドスプレイ配向
に対するギブスの自由エネルギーとが等しくなる印加電
圧の値をプレチルト角に対して計算したものである。図
２より明らかなように、プレチルト角が４７°〜４８°
以上では、スプレイ配向に比べてベンド配向が安定であ
る。このことは、本実施例の結果と一致している。

【００６４】（実施例２）実施例１と同様にして、図１
と同様の構成の液晶セルＭを以下のように作成した。

【００６５】２枚のガラス製の透明基板１、８上に形成
された透明電極２、７の全面に、ＪＳＲ社製ポリイミド
配向膜塗料ＪＡＬＳ−２０４をスピンコート法にて塗布
し、恒温槽中で１８０℃、１時間乾燥硬化させた。

【００６６】次に、第１および第２の配向膜について、
互いに同一方向に所定のプレチルト角を液晶分子に与え
るように図３に示す方向にラビング処置を施した。

【００６７】第１および第２の配向膜を対向させて、積
水ファインケミカル（株）製スペーサ５を介して、基板
間隔が５．３μｍとなるように、三井東圧化学（株）製
ストラクトボンド３５２Ａを用いて貼り合わせ、液晶セ
ル９（液晶セルＭ）を作成した。

【００６８】次に、上記液晶セルＭに、液晶ＭＪ９６４
３５（屈折率異方性Δｎ＝０．１３８）を真空注入法に
より注入し、テストセルＭを得た。また、別途ホモジニ
アス配向セルを作成し、プレチルト角を測定した。本実
施例のラビング条件では、プレチルト角は７８°であっ
た。

【００６９】次に、テストセルＭに、液晶層の残留位相
差を補償するために、３５ｎｍの位相差を有する正の一
軸性位相差板を介して、その偏光軸が配向膜のラビング
処理方向と４５°の角度をなし、かつ互いの偏光軸方向
が直交するように偏光板を貼合し、その電圧−輝度特性
を測定した。結果を図４に示す。また、８階調表示時に
おける最も駆動電圧の低い階調間応答に相当する０．２
Ｖ印加と０．５Ｖ印加の２状態間での応答時間を測定し
たところ、立ち上がり応答時間は６ｍｓｅｃ、立ち下り
応答時間は９ｍｓｅｃであった。

【００７０】図４および応答時間測定の結果から、本テ
ストセルＭにおいて、液晶分子がベンド配向をしている
ことが確認された。すなわち、本テストセルＭでは、液
晶分子は初期配向の段階ですでにベンド配向状態を示し
ており、スプレイ−ベンド転移操作が必要なかった。

【００７１】なお、位相差板に求められる位相差として
は、３５ｎｍに限定されるものではない。位相差は、必
要とされる駆動電圧値や、透過率の値により変動するも
のであるからである。

【００７２】（実施例３）

【００７３】配向膜材料が異なること以外は、実施例２
と同様にして液晶セルＮを作成した。

【００７４】２枚のガラス製の透明基板１、８上に形成
された透明電極２、７の全面に、基板法線から６０°の
角度でＳｉＯを斜方蒸着した。次に、ＳｉＯ膜の表面
に、垂直配向剤レシチンをスピンコート法にて塗布し、
恒温槽中で１２０℃、１時間乾燥させた。

【００７５】第１および第２の配向膜を対向させて、積
水ファインケミカル（株）製スペーサ５を介して、基板
間隔が５．３μｍとなるように、三井東圧化学（株）製
ストラクトボンド３５２Ａを用いて貼り合わせ、液晶セ
ル９（液晶セルＮ）を作成した。

【００７６】次に、上記液晶セルＮに、液晶ＭＪ９６４
３５（屈折率異方性Δｎ＝０．１３８）を真空注入法に
より注入し、テストセルＮを得た。また、別途ホモジニ
アス配向セルを作成し、プレチルト角を測定した。本実
施例では、プレチルト角は５７°であった。

【００７７】次に、テストセルＮに、液晶層の残留位相
差を補償するために、３２ｎｍの位相差を有する正の一
軸位相差板を介して、その偏光軸が配向膜の配向処理方
向と４５°の角度をなし、かつ互いの偏光軸方向が直交
するように偏光板を貼合し、その電圧−輝度特性を測定
した。結果を図５に示す。また、８階調表示時における
最も駆動電圧の低い階調間応答に相当する０．２Ｖ印加
と０．５Ｖ印加の２状態間での応答時間を測定したとこ
ろ、立ち上がり応答時間は６ｍｓｅｃ、立ち下り応答時
間は７ｍｓｅｃであった。

【００７８】図５および応答時間測定の結果から、本テ
ストセルＮにおいて、液晶分子がベンド配向をしている
ことが確認された。すなわち、本テストセルＭでは、液
晶分子は初期配向の段階ですでにベンド配向状態を示し
ており、スプレイ−ベンド転移操作が必要なかった。

【００７９】垂直配向剤の代わりに、ポリイミド樹脂や
化学吸着物質を用いて、有機薄膜を形成し、ラビング法
や光照射法で配向処理して、液晶セルを作成した。本実
施例と同様の効果が得られた。

【００８０】（実施例４）実施例２で作成した液晶セル
Ｍに、図６に示すように、偏光子、負の一軸性位相差
板、二軸性位相差板を積層し、テストセルＰを作成し
た。このとき、負の一軸性位相差板の位相差Ｒthは２０
０ｎｍ、二軸性位相差板Ｒe、Ｒthは、それぞれ３０ｎ
ｍ、１５０ｎｍであった。（ここにおいて、位相差板の
主屈折率をｎx、ｎy、ｎz、位相差板の厚さをｄとした
時、Ｒe＝（ｎx−ｎy）・ｄ、Ｒth＝（（ｎx＋ｎy）／
２−ｎz）・ｄを表している。なお、ｎx、ｎy、ｎz、ｄ
の意味については、上記と同じである。）

【００８１】次に、定法に従い、テストセルＰの白表示
（０．２Ｖ印加）時と黒表示（６．０Ｖ印加）時との２
つの状態間でのコントラスト比の視角依存性を測定した
ところ、上下方向１２０°、左右方向１３０°の範囲に
おいて、１０：１以上のコントラスト比が得られた。

【００８２】実施例２および実施例４からも明らかなよ
うに、本実施例の液晶表示装置に用いられる液晶表示素
子は、高速かつ広視野角特性を示すＯＣＢモードの液晶
表示素子であり、スプレイ−ベンド転移操作が不要な液
晶表示素子であることがわかった。

【００８３】本実施例では、配向処理方法として、ラビ
ング処理法、斜方蒸着方、光配向法を用いたが、ＬＢ膜
法、スタンプ法、単分子吸着膜法を用いても、同様の効
果が得られた。

【００８４】実施例４では、プレチルト角や液晶表示素
子の構成を上下対称としたが、コントラストや輝度の視
角特性により、上下で異なった角度や素子構成にして
も、同様の効果が得られた。

【００８５】（実施例５）実施例１と同様にして、図１
と同様の構成の液晶セルＱを以下のように作成した。

【００８６】２枚のガラス製の透明基板１、８上に形成
された透明電極２、７の全面に、日産化学工業株式会社
製垂直配向ポリイミド樹脂ＳＥ１２１１をスピンコート
法にて塗布し、恒温槽中で１８０℃、１時間乾燥硬化さ
せた。

【００８７】次に、第１および第２の配向膜について、
互いに同一方向に所定のプレチルト角を液晶分子に与え
るように図３に示す方向にラビング処置を施した。

【００８８】第１および第２の配向膜を対向させて、積
水ファインケミカル（株）製スペーサ５を介して、基板
間隔が３μｍとなるように、三井東圧化学（株）製スト
ラクトボンド３５２Ａを用いて貼り合わせ、液晶セル９
（液晶セルＱ）を作成した。

【００８９】次に、上記液晶セルＱに、メルク・ジャパ
ン株式会社製液晶ＺＬＩ−１０８３を真空注入法により
注入し、テストセルＱを得た。また、別途ホモジニアス
配向セルを作成し、プレチルト角を測定した。本実施例
のラビング条件では、プレチルト角は７８°であった。

【００９０】この液晶セルＱの光源側、および観察者側
に、主軸がハイブリッド配向した負の屈折率媒体よりな
る位相差板（正面位相差Ｒe＝２５ｎｍ）、負の一軸性
位相差板（Ｒe＝３ｎｍ、Ｒth＝１０５ｎｍ）、偏光子
を液晶セルＱ側から順に積層し、テストセルＱを作成し
た。

【００９１】このテストセルＱは、駆動電圧１．５Ｖで
白表示が、駆動電圧５．０Ｖで黒表示がそれぞれ可能で
あった。また、テストセルＰは、正面コントラスト１８
０：１が得られた。さらに、視野角範囲は、上下方向１
１０°、左右方向１６０°と良好であった。

【００９２】（実施例６）実施例１と同様にして、図１
と同様の構成の液晶セルＲを以下のように作成した。

【００９３】２枚のガラス製の透明基板１、８上に形成
された透明電極２、７の全面に、乾燥雰囲気中で、ヘキ
サメチルジシロキサンに、Ｃ₆Ｈ₅−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−
Ｏ−(Ｃ₆Ｈ₄)−Ｏ−ＳｉＣｌ₃を混合溶解し、１０^-3ｍ
ｏｌ／Ｌの溶液をスピンコート法にて塗布し、恒温槽中
で１時間乾燥硬化させた。その後、基板をクロロホルム
で洗浄し、液切り乾燥させた。

【００９４】次に、第１および第２の配向膜について、
互いに同一方向に異なるプレチルト角を液晶分子に与え
るように偏光紫外線の照射強度と照射角度を変えて、偏
光紫外線を照射した。

【００９５】第１および第２の配向膜を対向させて、積
水ファインケミカル（株）製スペーサ５を介して、基板
間隔が３μｍとなるように、三井東圧化学（株）製スト
ラクトボンド３５２Ａを用いて貼り合わせ、液晶セル９
（液晶セルＲ）を作成した。

【００９６】次に、上記液晶セルＲに、メルク・ジャパ
ン株式会社性液晶ＺＬＩ−１０８３を真空注入法により
注入し、テストセルＲを得た。また、別途ホモジニアス
配向セルを作成し、プレチルト角を測定した。本実施例
の条件では、第1の基板１のプレチルト角は３０°、第
２の基板８のプレチルト角は６５°であった。

【００９７】この液晶セルＲに、偏光子、主軸がハイブ
リッド配向した負の屈折率媒体よりなる位相差フィルム
を積層し、テストセルＲを作成した。このテストセルＲ
は、上下左右方向１２０°の対称な視野角特性が得られ
た。

【００９８】化学吸着法を用いると、中程度のプレチル
ト角を有する液晶表示装置を得るのに有効だった。ま
た、偏光紫外線の照射条件を変えることで、プレチルト
角の異なる基板を容易に得ることができた。特に、カル
コン骨格を有するシラン系化合物が有効だった。

【００９９】ラビング法、無機化合物からなる薄膜上に
有機薄膜を積層する方法によっても、一の基板上のプレ
チルト角と他の基板上のプレチルト角とが、１５°以
上、９０°未満であり、プレチルト角がそれぞれ異なる
液晶セルを製造できた。この液晶セルも、上下左右方向
に対称な視野角特性が得られた。

【０１００】（実施例７）偏光紫外線の照射条件を変え
た以外は、実施例６と同様にして、液晶セルＳを作成し
た。

【０１０１】第１および第２の配向膜を対向させて、積
水ファインケミカル（株）製スペーサ５を介して、基板
間隔が２．５μｍとなるように、三井東圧化学（株）製
ストラクトボンド３５２Ａを用いて貼り合わせ、液晶セ
ル９（液晶セルＳ）を作成した。

【０１０２】次に、上記液晶セルＳに、メルク・ジャパ
ン株式会社性液晶ＺＬＩ−１０８３を真空注入法により
注入し、テストセルＳを得た。このテストセルＳの液晶
分子の初期配向状態を観察したところ、ベンド配向して
おり、スプレイ配向からベンド配向への転移は、不要で
あった。

【０１０３】また、別途ホモジニアス配向セルを作成
し、プレチルト角を測定した。本実施例の条件では、第
1の基板１のプレチルト角は８°、第２の基板８のプレ
チルト角は８２°であった。

【０１０４】次に、テストセルＳについて、２．０Ｖ印
加と２．４Ｖ印加の２状態間での応答時間を測定したと
ころ、立ち上がり応答時間は０．６ｍｓｅｃ、立ち下り
応答時間は１．１ｍｓｅｃであった。

【０１０５】ラビング法、無機化合物からなる薄膜上に
有機薄膜を積層する方法によっても、１の基板上のプレ
チルト角が、１５°以上、９０°未満で、他の基板上の
プレチルト角が１５°未満の液晶セルを製造できた。こ
の液晶セルも、スプレイ配向からベンド配向への転移が
不要、または短時間で、ベンド転移が完了できた。ま
た、応答時間も、短く、良好であった。

【０１０６】

【発明の効果】以上で説明したように、本発明によれ
ば、１５°以上、９０°未満のプレチルト角を液晶分子
に与えることのできる配向膜をパラレル配向処理するこ
とにより、数Ｖ程度の電圧を印加により、容易にベンド
配向が形成される、転移速度の速い液晶表示装置を提供
することができる。また、さらには転移操作を必要とし
ない液晶表示装置を提供することもできる。また、視野
角特性にも優れるので、実用性に優れるＯＣＢモードの
液晶表示装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る液晶表示装置に用いる実
施例１のテストセルの構成を概念的に示す断面図であ
る。

【図２】図２は、スプレイ配向に対するギブスの自由エ
ネルギーとベンド配向に対するギブスの自由エネルギー
とが等しくなる印加電圧の値と、プレチルト角との関係
を説明するための図である。

【図３】図３は、実施例１における配向処理方法を説明
するための図である。

【図４】図４は、実施例２の液晶表示装置の電圧−輝度
特性を説明するための図である。

【図５】図５は、実施例３の液晶表示装置の電圧−輝度
特性を説明するための図である。

【図６】図６は、実施例４の液晶表示装置の構成を概念
的に示す断面図である。

【図７】図７は、ＯＣＢ型液晶表示装置における初期化
電圧印加によるスプレイ−ベンド転移を説明するための
図である。

【符号の説明】

１第１の透明基板２第１の電極３配向膜４液晶５スペーサ６配向膜７第２の電極８第１の透明基板９液晶セル１０上側（第１の透明基板）での配向処理方向１１下側（第２の透明基板）での配向処理方向１２ａ、１２ｂ負の一軸性位相差板１３、１６偏光板１４ａ、１４ｂ二軸性位相差板１０１、１０８基板１０２、１０７電極１０３、１０６配向膜１０４液晶１０４ａ電圧無印加時の液晶配向（スプレイ配向）１０４ｂ電圧印加時の液晶配向（ベンド配向）１０５スペーサ１１３、１１６偏光板１１７、１１８位相補償板

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年６月２８日（２００１．６．２
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中尾健次大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者服部勝治大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者上村強大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2H090 HB02Y HB08Y HC02 HC08 HC19 HD14 JB13 KA18 LA06 MA02 MB14 2H091 FA11X FD10 FD12 HA18 KA02 KA05 LA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の透明基板上に設けられた第１の
電極と、第２の透明基板上に設けられた第２の電極と、
前記第１若しくは第２の電極をそれぞれ覆って形成さ
れ、互いに同一方向に所定のプレチルト角を液晶分子に
与えるようにパラレル配向処理された第１および第２の
配向膜と、前記第１および第２の基板間に封入された液
晶層とを有する液晶セルを含み、前記液晶にベンド配向
を形成させることにより、光の透過率を変化させて表示
を行う液晶表示装置であって、少なくとも一方の配向膜
のプレチルト角が１５°以上９０°未満であることを特
徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記第１の配向膜のプレチルト角と第
２の配向膜のプレチルト角とが同じ角度であることを特
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の電極側、または前記第２の
電極側の少なくとも一方側に、液晶の配向を光学的に補
償する位相補償板が設けられていることを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記位相補償板が、負の一軸性位相差
板、または二軸性位相差板であることを特徴とする請求
項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記位相補償板が、負の一軸性位相差
板であり、当該位相差板の正面位相差が３０ｎｍ未満
で、主軸が傾斜しているものであることを特徴とする請
求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項６】それぞれ配向膜を備えた一対の電極付
きの基板間に設けられた液晶にベンド配向を形成させる
ことにより、光の透過率を変化させて表示を行う液晶表
示装置の製造方法であって、前記一対の基板上に、無機化合物を斜方蒸着させて第１
の薄膜を形成し、さらに、前記第１の薄膜上に有機化合
物からなる第２の薄膜を形成する配向膜形成工程と、前記第２の薄膜に配向処理を行う配向処理工程と、前記一対の基板を前記配向膜の配向処理方向が互いに略
平行になるように貼り合わせる貼り合わせ工程と、前記一対の基板間に液晶を注入することにより、前記液
晶層を形成する液晶注入工程と、を備えることにより、前記基板水平面からの液晶分子のプレチルト角が１５°
以上、９０°未満となることを特徴とする液晶表示装置
の製造方法
【請求項７】前記第２の薄膜が第１の薄膜の膜面に
対して５°以上のプレチルト角を有するように配向処理
することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置の
製造方法。
【請求項８】前記第２の薄膜を形成する有機化合物
がポリイミド樹脂である請求項６または請求項７に記載
の液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】前記第２の薄膜は、化学吸着法により
形成されることを特徴とする請求項６ないし請求項８の
いずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】前記第２の薄膜は、ＬＢ法により形
成されることを特徴とする請求項６ないし請求項８のい
ずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】それぞれ配向膜を備えた一対の電極
付きの基板間に設けられた液晶にベンド配向を形成させ
ることにより、光の透過率を変化させて表示を行う液晶
表示装置の製造方法であって、前記一対の基板上に、有機化合物からなる薄膜を形成す
る薄膜形成工程と、前記薄膜に光を照射して配向処理を行う配向処理工程
と、前記一対の基板を前記配向膜の配向処理方向が互いに略
平行になるように貼り合わせる貼り合わせ工程と、前記一対の基板間に液晶を注入することにより、前記液
晶層を形成する液晶注入工程と、を備えることにより、前記基板水平面からの液晶分子のプレチルト角が１５°
以上、９０°未満となることを特徴とする液晶表示装置
の製造方法。
【請求項１２】それぞれ配向膜を備えた一対の電極
付きの基板間に設けられた液晶にベンド配向を形成させ
ることにより、光の透過率を変化させて表示を行う液晶
表示装置の製造方法であって、前記一対の基板上に、有機化合物からなる薄膜を形成す
る薄膜形成工程と、前記薄膜のそれぞれに異なる照射条件で配向処理を行う
配向処理工程と、前記一対の基板を前記配向膜の配向処理方向が互いに略
平行になるように貼り合わせる貼り合わせ工程と、前記一対の基板間に液晶を注入することにより、前記液
晶層を形成する液晶注入工程と、を備えることにより、少なくとも１つの基板水平面からの液晶分子のプレチル
ト角が１５°以上、９０°未満であることを特徴とする
液晶表示装置の製造方法。
【請求項１３】それぞれ配向膜を備えた一対の電極
付きの基板間に設けられた液晶にベンド配向を形成させ
ることにより、光の透過率を変化させて表示を行う液晶
表示装置の製造方法であって、前記一対の基板上に、有機化合物からなる薄膜を形成す
る薄膜形成工程と、前記薄膜にラビング法を用いて配向処理を行う配向処理
工程と、前記一対の基板を前記配向膜の配向処理方向が互いに略
平行になるように貼り合わせる貼り合わせ工程と、前記一対の基板間に液晶を注入することにより、前記液
晶層を形成する液晶注入工程と、を備えることにより、前記基板水平面からの液晶分子のプレチルト角が１５°
以上、９０°未満となることを特徴とする液晶表示装置
の製造方法。
【請求項１４】それぞれ配向膜を備えた一対の電極
付きの基板間に設けられた液晶にベンド配向を形成させ
ることにより、光の透過率を変化させて表示を行う液晶
表示装置の製造方法であって、前記一対の基板上に、有機化合物からなる薄膜を形成す
る薄膜形成工程と、前記薄膜のそれぞれにラビング条件を変えてラビング法
を用いて配向処理を行う配向処理工程と、前記一対の基板を前記配向膜の配向処理方向が互いに略
平行になるように貼り合わせる貼り合わせ工程と、前記一対の基板間に液晶を注入することにより、前記液
晶層を形成する液晶注入工程と、を備えることにより、少なくとも１つの基板水平面からの液晶分子のプレチル
ト角が１５°以上、９０°未満となることを特徴とする
液晶表示装置の製造方法。
【請求項１５】液晶表示素子の製造方法であって、
配向膜を形成する有機化合物が、ポリイミド樹脂である
ことを特徴とする請求項１１ないし請求項１４のいずれ
かに記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１６】それぞれ配向膜を備えた一対の電極
付きの基板間に設けられた液晶にベンド配向を形成させ
ることにより、光の透過率を変化させて表示を行う液晶
表示装置の製造方法であって、前記一対の基板上に、感光性基を有する化学吸着物質を
前記基板表面に接触させ、基板表面に化学吸着物質を化
学吸着して薄膜を形成する薄膜形成工程と、前記薄膜に偏光を照射して配向処理を行う配向処理工程
と、前記一対の基板を前記配向膜の配向処理方向が互いに略
平行になるように貼り合わせる貼り合わせ工程と、前記一対の基板間に液晶を注入することにより、前記液
晶層を形成する液晶注入工程と、を備えることにより、前記基板水平面からの液晶分子のプレチルト角が１５°
以上、９０°未満となることを特徴とする液晶表示装置
の製造方法。
【請求項１７】それぞれ配向膜を備えた一対の電極
付きの基板間に設けられた液晶にベンド配向を形成させ
ることにより、光の透過率を変化させて表示を行う液晶
表示装置の製造方法であって、前記一対の基板上に、感光性基を有する化学吸着物質を
前記基板表面に接触させ、基板表面に化学吸着物質を化
学吸着して薄膜を形成する薄膜形成工程と、前記薄膜のそれぞれに異なる照射条件で偏光を照射して
配向処理を行う配向処理工程と、前記一対の基板を前記配向膜の配向処理方向が互いに略
平行になるように貼り合わせる貼り合わせ工程と、前記一対の基板間に液晶を注入することにより、前記液
晶層を形成する液晶注入工程と、を備えることにより、少なくとも一方の基板水平面からの液晶分子のプレチル
ト角が１５°以上、９０°未満となることを特徴とする
液晶表示装置の製造方法。