JP2693368B2 - 液晶表示素子とその製造方法 - Google Patents

液晶表示素子とその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子とその製造
方法に関し、特にラビングが不要な液晶表示素子とその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示ディスプレイ等に使用される液
晶表示装置いわゆる液晶セルは、液晶の特定な分子配列
を電界等の外部からの作用によって別の異なる分子配列
に状態変化させて、その間の光学的特性の変化を視覚的
な変化として表示に利用している。液晶分子をある特定
の配列状態にするために液晶をはさむガラス基板の表面
には配向処理を行うのが普通である。
【０００３】従来のツイストネマチック（ＴＮ）形液晶
セルなどでは、配向処理として、液晶を挟むガラス基板
を綿布のようなもので一方向に擦るいわゆるラビング法
が採用されている。
【０００４】ラビングの方向は上下の基板間でラビング
方向が互いに直交するように行い、液晶セルがネガ表示
の場合にはセルを挟む平行ニコル配置の偏光板をその偏
光軸がどちらか一方のラビング方向と平行になるように
配置し、またポジ表示の場合には、直交ニコル配置の偏
光板をその偏光軸が基板のラビング方向と平行になるよ
うに配置する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このようなラビングで
配向処理をした場合、液晶分子の配向方向が一様なため
に、観測者から画面を見たときの表示が見やすい角度が
特定の角度範囲に制限される視角特性が生じる。
【０００６】たとえば、従来のツイストネマティック型
液晶表示セル（ＴＮ−ＬＣＤ）の視角特性を表す等コン
トラスト曲線を測定すると、コントラストの高い視角領
域は特定の角度領域に偏っている。したがって、このよ
うな液晶セルはある方向からは見えやすく、別の方向か
らは見えにくいといった視角依存性を持つことになる。
【０００７】このような視角依存性をもつ液晶セルを表
示装置として利用した場合には、表示画面に対してある
角度ではコントラストが極端に低下し、甚だしい場合に
は表示の明暗が反転してしまう。
【０００８】液晶セルが視角特性を持つ原因の１つは、
ラビングによって液晶分子にプレチルトが生じるからで
ある。液晶分子がプレチルトを持つ方向は、ラビングす
るベクトル方向に一致する。
【０００９】液晶セルに電圧が印加されると、液晶分子
はプレチルトしている方向に立ち上がってくるために、
その方向が光の電気ベクトルとなる方向から観測した場
合に、旋光性が解消されやすくなる。
【００１０】さらに、ラビングする際には、摩擦による
静電気が発生して配向膜に絶縁破壊が起きたり、その部
分の配向不良によって表示不良の原因となる場合があ
る。また、アクティブ駆動方式を採用する液晶セルで、
ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）などの駆動素子や配線が表
面に形成された基板をラビングする場合には、ラビング
による静電気によって素子や配線が破壊されるという場
合がある。
【００１１】また、配向膜形成時やラビング時に微小な
ゴミが大量に発生し、そのゴミが静電気によって基板に
付着し、それが液晶セルのギャップ不良や黒点や白点と
いった表示不良の原因となる場合があることも別の問題
点である。
【００１２】本願と同一出願人により平成４年９月４日
付で出願された特願平４−２３６６５２号の明細書に
は、上記のようなラビングに伴う問題点を解決するため
にラビング処理が不要な液晶表示素子とその製造方法が
開示されている。
【００１３】この特願平４−２３６６５２号の明細書に
記載の発明の液晶表示素子の製造方法においては、２枚
の透明電極間で液晶分子が９０°ツイストしているＴＮ
−ＬＣＤを製作するには、カイラルネマチック液晶のカ
イラルピッチをｐとし、ガラス基板で挟持される方向の
液晶層の厚みをｄとしたときに、ｄ／ｐ＝０．２５を満
たすようなカイラルピッチｐの液晶をラビングを行なわ
ない基板間に注入する。
【００１４】なお、旋光性は９０度に限定されない。カ
イラルネマチック液晶のカイラルピッチをｐとし、前記
透明基板間の間隔をｄとしたときに、０．１５＜ｄ／ｐ
＜０．７５となるようにｐとｄの値を選択すればよいこ
とが開示されている。
【００１５】つまり、セルの所望のツイスト角とセル厚
ｄとによって規定されるカイラルピッチｐを持った液晶
を用いることにより、ラビング処理が不要な液晶セルを
得ることができることが示されている。
【００１６】この先願の発明の方法によれば、基板にラ
ビングを行なわないため、液晶分子がある特定の配向方
向を持つ微小領域の集合であるマルチドメインが形成さ
れ、それらの配向方向はあらゆる方向にランダムに存在
する。
【００１７】カイラルネマチック液晶は、入射光の偏光
軸を全体として所定角度回転させる。この液晶セルに一
対の偏向子を用いればポジ表示を実現でき、視角特性が
均一な液晶表示装置が得られる。
【００１８】ところで、この先願の発明による液晶表示
素子では、完全に等方的な視角特性すなわちあらゆる方
向から視角特性が均一である特性（偏光板自身の特性に
よる視角特性の制限を除く）を得るためには、基板上の
マルチドメインは、各ドメインにおいては液晶分子が一
定方向に揃い、しかもマルチドメイン全体としての液晶
分子配列方向はあらゆる方向成分が互いに完全に等確率
で存在しなければならない。
【００１９】しかも、液晶表示装置においては、このよ
うな完全にランダムなマルチドメインの液晶分子の配列
は表示画面を構成する画素の最小単位すなわち、１ドッ
トの領域単位で成立する必要がある。
【００２０】特願平４−２３６６５２号の明細書で記載
の液晶表示素子においては、積極的な配向処理を行って
ないために、マルチドメインの全体でこのような配向が
完全に保証されるものではなかった。
【００２１】本発明の目的は、視角依存性をもたらし、
表示不良や素子破壊といった製品不良の原因となるラビ
ング処理を不要とするとともに、特願平４−２３６６５
２号の明細書で示されなかったマルチドメインの個々の
微小領域内の一定配向とマルチドメイン全体としての各
方向均等な配向の両立を図り、視角特性が均一で高表示
品質の液晶表示素子とその製造方法を提供することにあ
る。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示素
子は、少なくとも一方の透明基板に光偏光記憶膜が形成
され、該偏光記憶膜に配向方向が異なる微小領域を一つ
の画素領域に複数有する積極的配向処理を施した一対の
透明基板と、前記一対の基板間に挟まれた液晶層とを有
する。
【００２３】さらに、本発明の他の液晶表示素子は、一
対の対向配置された透明基板と、該基板内側表面に形成
され、画素領域を画定する電極と、前記透明基板間に挟
まれた液晶層とを有する液晶表示素子において、前記一
対の基板のうちの一方の電極において、該電極の一部が
取り除かれた所定形状の電極欠如部を有し、少なくとも
一方の前記透明基板は、前記電極間に電圧を印加しない
状態でプレチルト角を含めて配向方向が異なる四つの微
小領域を一つの画素領域で少なくとも一組形成するよう
に積極的配向処理が施されており、前記四つの微小領域
は該画素領域内の境界線で隣接する該微小領域間で互い
に９０°もしくは１８０°異なる配向方向を有すること
を特徴とする。
【００２４】さらに、本発明による液晶表示素子の製造
方法においては、各々複数の画素が画定された一対の透
明基板の少なくとも一方の透明基板の面上に光偏光記憶
特性を持つ配向膜を形成する工程と、該膜に偏光光を照
射して配向方向が異なる微小領域を一つの画素内に多数
形成するように積極的配向処理を施す工程と、前記一対
の透明基板間に液晶材料を配置する工程とを有する。
【００２５】さらに、本発明の他の液晶表示素子の製造
方法は、一対の透明基板表面の画素の領域に電極を形成
する工程と、前記一対の基板の内の一方の電極に該電極
の一部を取り除き、所定形状の電極欠如部を形成する工
程と、一対の透明基板の少なくとも一方に配向方向が異
なる四つの微小領域の組を多数形成し、前記電極間に電
圧を印加しない状態における前記四つの微小領域の配向
方向が境界線で隣接する該微小領域間で互いに９０°も
しくは１８０°異なる方向を有するように積極的配向処
理を施す工程と、前記積極的配向処理を施した前記基板
間に液晶材料を配置する工程とを有する。
【００２６】
【作用】少なくとも一方の透明基板上の膜に偏光光を照
射して配向方向が異なる微小領域を一つの画素領域内に
複数設けて、各微小領域単位ではそれぞれ液晶分子は一
定方向に配向される。同時に、複数の微小領域相互の配
向方向は異なる方向に均等に向いているので基板全体と
しては視覚特性の等方的なマルチドメイン構造とするこ
とができる。
【００２７】また、少なくとも一方の前記透明基板にお
いては、電極の一部に電極欠如部を形成し、配向方向が
異なる四つの微小領域を形成するように積極的配向処理
を施し、境界線で隣接する微小領域間で互いに９０°も
しくは１８０°異なる方向を有するようにすることによ
って、四つの微小領域全体としては液晶分子は９０°ず
つ方向が異なる四方向に配向する。従って、四つの微小
領域全体としてはいずれの方向にも実質的に均等に配向
していることになり、視角特性も実質的に等方的とな
る。
【００２８】
【実施例】図１から図８を参照して本発明の実施例によ
る液晶表示素子とその製造方法について説明する。
【００２９】図１は、本発明の実施例の方法により作成
された基板の表面の配向状態の例を示す拡大平面図であ
る。液晶セルを構成する基板の表面には配向膜が形成さ
れる。
【００３０】本実施例の配向膜は、従来のように基板全
体を一定方向に配向処理するのではなく、図１のように
画素を構成する最小単位の微小領域１が基板表面に多数
配置され、各微小領域内では矢印で示すように配向処理
が矢印方向に揃えられている。但し、基板全体としては
図示のように微小領域の配向処理の方向は種々の方向で
あり、全体としてはランダムとして扱える。
【００３１】各微小領域１の大きさは画素の１ドット単
位当たり十分多数の微小領域が含まれるように設計す
る。たとえば、典型的な１画素の大きさである１００×
３００μｍ程度の面積に数〜数十の微小領域が含まれる
ようにする。同一面積の微小領域で広い面積を埋め尽す
ためには、各微小領域の形状を図示のような正六角形や
長方形、正方形、平行四辺形、ひし形、三角形等の形状
とするのが好ましい。
【００３２】図１で示したような配向処理をした基板を
作成する方法としては、基板上の薄膜に特定の波長の偏
光を照射する事により、その偏光方向に対応した液晶配
向が得られる光偏光記憶膜を利用する。
【００３３】光偏光記憶膜による液晶分子の配向につい
ては、たとえば飯村靖文、小林駿介他による「光偏光記
憶膜を用いた液晶配向制御」（第１８回液晶討論会−日
本化学会第６４秋季年会−，ｐ３４，平成４年９月１１
日発行，社団法人日本化学会）に記載されている。
【００３４】光偏光記憶膜を利用して微小領域毎に配向
処理をした基板を作成する方法について種々の実施例を
以下に述べる。図２は、配向処理をした微小領域を有す
る基板を作成するための装置を示す。レーザ光源２より
のレーザ光出力はまず光学系（たとえば、所定形状の開
口とレンズを含む）３で絞りこまれ、偏光特性を解消さ
れた所定のビームスポット径を与えられる。
【００３５】さらに、レーザビームを所定方向の偏光軸
を有する偏光板４を通過させて直線偏光レーザ光５とす
る。直線偏光レーザ光５は透明ガラス基板６の表面に所
定の微小領域に対応する面積のビームスポットとなって
照射される。
【００３６】透明ガラス基板６の表面には、前出の文献
の「光偏光記憶膜を用いた液晶配向制御」に開示された
ような光偏光記憶膜が塗布されており、偏光レーザビー
ム５の照射によって光偏光記憶膜は偏光板４の偏光方向
に対応した方向に配向処理がされ、その方向が記憶され
る。
【００３７】光偏向記憶膜は、たとえばポリビニールア
ルコール（ＰＶＡ）にメチルオレンジを混合したもので
形成することができる。他のアゾ基を含んだ色素分子等
を混合してもよい。
【００３８】ガラス基板６は２次元方向Ｘ，Ｙに移動可
能な可動ステージ７の上に配置されており、可動ステー
ジ７を移動させ、同時に偏光板４を光軸回りに回転させ
て偏光方向を変えながら偏光レーザビーム５を基板６上
の光偏光記憶膜全域にパルス状に照射すると図１に示す
ような配向構造が得られる。
【００３９】この場合、多数の微小領域１が互いにラン
ダムな配向方向を持つと見なせるように偏光板４の回転
方向や速度と可動ステージ７の移動方向を同時に制御す
ることが好ましい。たとえば、いくつか置きに微小領域
を露出し、何回かの走査で全域を露光したり、連続する
微小領域間で偏光の回転角が３６０度に対して簡単な整
数比にならない関係になるようにする。なお、基板６は
静止させておいて、レーザビーム５を光学装置２により
基板面上でスキャンしてもよい。
【００４０】次に、図３は、別の実施例により作成され
た基板の表面の配向状態を示す拡大平面図である。本実
施例の配向膜は、図１のように隣接する微小領域間の配
向方向がランダムと見なせるものではなく、細長い微小
領域８の配向処理方向が矢印で示したように連続的に順
次変化している。ただし、偏光方向の半回転が十分小さ
な領域に収まるようにする。
【００４１】図３の配向処理は、図２における光学系３
に微小領域８に対応する細長いスリット（図示せず）を
挿入しておき、偏光板４を連続的に回転させながら偏光
レーザビーム５の基板６への照射位置を移動させて行う
ことができる。
【００４２】図２の装置では、微小領域１（図１）ある
いは８（図３）毎にビームをスポット照射するので全域
の照射には時間を要する。そこで、１回の偏光レーザ光
照射で基板全体もしくはかなり広い面積の光偏光記憶膜
に図１あるいは図３のような配向処理を形成する方法を
図４に示す。
【００４３】レーザ光源２よりのレーザ光出力はまず光
学系３ａで拡大されて所定の大きさのビームスポット径
を与えられる。さらに拡大レーザビームをマスク９を通
過させる。マスク９は１種のフォトマスクであり、例え
ば、図１のような複数の領域１が形成されており、各領
域１の偏光方向が図１の矢印のようにランダムに配列し
ている偏光板である。
【００４４】このマスク９を通過した偏光レーザ光はも
う一つの光学系３ｂで結像されて、ガラス基板６の光偏
光記憶膜上に照射される。このようなレーザ光照射によ
り、種々の偏光方向を有する多数の微小領域を同時に照
射することができる。
【００４５】以上説明したようにして配向処理をされた
基板を用いて液晶表示素子を作成する方法について述べ
る。ここでは９０°ツイストの液晶表示素子に関して述
べる。
【００４６】図５の製造装置は、本願と同一出願人によ
り平成４年３月４日付で出願された特許出願の特願平４
−４７３２２号の明細書と図面に開示されたものと基本
的に同じものが利用される。
【００４７】まず、図１から図４を参照して説明した配
向処理の基板と配向処理を施さない基板とを用意する。
特願平４−２３６６５２号の明細書に記載のように、カ
イラルネマチック液晶のカイラルピッチをｐとし、ガラ
ス基板で挟持される方向の液晶層の厚みをｄとしたとき
に、好ましくは、０≦ｄ／ｐ≦０．７５となる条件を満
たすように液晶セルを形成する。すなわち、角度に直す
と０度から２７０度の旋光性を有するようにｐとｄを定
める。なお、ｄ／ｐ＝０は、ネマチック液晶の場合であ
る。
【００４８】たとえば、ｄ／ｐ＝０．２５（９０°ツイ
ストに対応）でそのカイラルピッチｐが規定された液晶
を平行に配置したギャップｄの一対の透明ガラス基板の
間に注入して封止する。もちろん、アクティブ駆動方式
の場合には、ＴＦＴのような駆動素子や配線あるいは画
素電極等がガラス基板に形成されるのは言うまでもな
い。
【００４９】たとえば、ｄ／ｐ＝０．２５とした場合、
各ドメイン内では２枚の基板間で液晶分子が９０°ツイ
ストした配列をとる。しかし、多数のドメインを含むマ
ルチドメインの界面での配向は、あらゆる方向を向いて
いる。
【００５０】なお、透明基板を挟んで配置される偏光板
の配置は、ポジ表示（ノーマリホワイト）の場合には直
交ニコル配置、ネガ表示（ノーマリブラック）の場合に
は平行ニコル配置とする。基板面内にはラビング方向の
ような基準方向がないことからも判るように、偏光軸の
面内角度は任意である。
【００５１】図５において、透明ガラス基板１２の上に
は、ゲート信号に応じて画素部分に電界を与えるＴＦＴ
１４と、ＴＦＴ１４のソース，ドレイン，ゲートの各電
極ライン（図示せず）とＴＦＴ１４に接続された画素電
極１５とが形成される。このガラス基板１２上には配向
膜は形成されない。
【００５２】図５の他方の透明ガラス基板１３には、共
通電極１７が形成される。また共通電極１７の液晶層１
１と接する面の上には前述の配向処理をした光偏光記憶
膜１８が形成される。
【００５３】また、図示しないカラーフィルタ層と、画
素表示部以外での光透過を防止してコントラストを向上
させるためのブラックマスクと呼ばれる遮光膜が形成さ
れる場合もある。
【００５４】なお、基板上の電極、薄膜トランジスタ、
フィルタ等は従来の基板製造技術を利用して製作でき
る。この例は一方の基板のみに光偏光記憶膜を形成する
例である。
【００５５】両方の基板に光偏光記憶膜による配向処理
をする場合には、両方の基板間の各微小領域の配向方向
がたとえば９０°ねじられる角度関係となるように正確
に揃える。片方の基板のみに配向処理する場合には、そ
のような位置合わせは不要である。工業的には後者の方
法が有利であろう。
【００５６】両基板１２，１３は図示しないギャップ制
御材を間に挟んで対向配置させ、注入口１９を設けて端
部で両者が貼り合わされる。セル間隔ｄは、たとえば約
５μｍである。
【００５７】次に、図５に示すように、容器１６に入っ
た液晶材料１１の中に注入口１９を浸け、両基板１２，
１３間に液晶材料１１を導入する。液晶材料１１はネマ
チック液晶材料にカイラル分子を混合した液体である。
【００５８】液晶注入の際、両側からヒータのような加
熱装置２０，２１によって液晶材料１１が加熱される。
液晶材料の加熱温度は液晶のネマチック相−アイソトロ
ピック相間の相転移温度（Ｎ−Ｉ点）以上の温度にす
る。従って、液晶材料１１の液晶分子１０はその方向が
ランダムであり、等方性の状態である。
【００５９】液晶の温度制御は液晶材料１１中に温度検
知器を入れて温度をモニタしながらヒータ２０，２１の
電流量を調整するような温度制御技術が利用できる。温
度制御は手動でも自動でも可能である。
【００６０】加熱された液晶材料１１は毛細管現象によ
って注入口１９から両基板１２，１３間のギャップ部分
に注入される。この状態では液晶分子１０は等方性であ
り、配向されていない。なお、液晶材料１１の注入方法
はどのような方法でもよく、毛細管現象以外の方法で注
入してもよい。
【００６１】液晶材料を注入後、加熱装置２０，２１に
よる発熱量を低下させつつ、徐々に液晶材料１１を冷却
してゆく。冷却速度は０．１〜１０℃／分の範囲、例え
ば０．５℃／分となるように温度制御する。この速度で
相転移温度（Ｎ−Ｉ点）まで徐冷していくと、液晶材料
１１は最初等方性（Ｉ）状態であったものが、ネマチッ
ク液晶（Ｎ）状態に相転移していく。
【００６２】一方の基板上には配向構造が形成されてい
るため、配向面上では液晶分子が配向方向に揃う。厚さ
方向に関しては、カイラルピッチに従って液晶分子は回
転する。このようにして、マルチドメイン型液晶表示素
子が形成される。
【００６３】以上説明した実施例における液晶表示素子
は、ドメインすなわち微小領域が一画素内で例えば数〜
数十程度の多数形成され、それら多数の微小領域の配向
方向はランダムであらゆる方向に等確率で存在するよう
に積極的配向処理されるので一画素全体として視角依存
性がなくなった。
【００６４】このような配向方向が数多くの方向にラン
ダムに存在している液晶セルの場合は、セルの両側に配
置する偏光板の偏光軸方向はセルに対してどのように配
置しても視角特性に殆ど影響がない。これはセル自体に
等方性があるからである。
【００６５】この場合はあらゆる方向に等確率で配向す
ることが前提である。ところが、配向方向が異なる微小
領域の配向数を少なくしていっても、偏光板の偏光軸の
セルに対する配置方向を適当に選択することで、視角特
性の対称性が良くなることがわかった。
【００６６】すなわち、ある微小領域における界面の液
晶分子の配向方向と偏光板の透過軸もしくは吸収軸を平
行もしくは直角に配置することによって微小領域の異な
る配向方向の数が少なくなっても視角依存性は改善でき
る。なお、配向方向が４以上であれば、基本的に偏光板
の透過軸と分子の配向方向に係りなく、視覚特性が改善
される。
【００６７】以下、図６〜図８を参照して説明する本発
明の別の実施例の液晶表示素子においては、配向方向を
少なくしている。すなわち、各微小領域の界面の配向方
向は９０°ずつ方向が異なる４方向だけであり、しかも
４方向にそれぞれ配向する四つの微小領域を一組として
配置することによって先に説明した実施例と同様な効果
が得られ視角依存性をなくすことができる。以下、その
実施例について説明する。
【００６８】図６（ａ）は、本発明の実施例により作製
された基板の表面の１画素分の配向状態の例を示す拡大
平面図である。この実施例では、一つの画素領域３０が
９０°配向方向の異なる四つの微小領域３１、３２、
３３、３４から構成されている。
【００６９】図の各微小領域の矢印は配向方向を示す。
また、矢印の先端部はプレチルト角のある方向も示す。
微小領域の境界線３５を境に図の左右に隣接する微小領
域３１と３２、同じく３３、３４はその配向方向が互い
に９０°異なる。また、境界線３６を境に図の上下に隣
接する微小領域３１と３４、同じく３２、３３はその配
向方向が互いに９０°異なる。
【００７０】そして、図示しない偏光板の偏光軸を矢印
の配向方向と平行もしくは直交するように配置すること
で実質的にいずれの方向にも視角特性が均一になる。も
ちろん、矢印の四つの配向方向は図６（ａ）に示す組み
合わせに限らず、別の組み合わせでも同様な効果が得ら
れる。境界線で隣接する微小領域の配向方向は９０°ま
たは１８０°異なることになる。
【００７１】四つの微小領域の形状は互いに同一面積で
同一形状が望ましく、画素中心線（微小領域境界線）に
対して左右対称あるいは上下対称が望ましい。このよう
な微小領域の配向方向の種類が４方向と少ない基板の配
向処理技術は、先に述べた光偏光記憶膜を用いる方法だ
けでなく、ラビング法などの従来の技術による配向処理
もできる。
【００７２】液晶材料がカイラルネマティック液晶の場
合、カイラルネマチック液晶のカイラルピッチをｐと
し、セル厚をｄとしたときに、ｄ／ｐの値が実質的にお
よそ０．２５となる条件を満たすように条件を揃えると
よいのは、先に述べた実施例と同様である。もちろん、
そのような基板で構成した液晶セルに液晶材料を注入す
る際には先に述べたＮ−Ｉ点温度に加熱する方法を利用
するとよい。
【００７３】プレチルト角を発生する方法については、
本出願人と同一出願人により平成５年８月１７日に出願
された特願平５−２０３１８４号の明細書に開示の光偏
光記憶膜を使用する方法が利用できる。
【００７４】このように微小領域の配向方向を四つにす
ることでさらに、次のような効果も得られる。すべての
微小領域は偏光板の偏光軸と平行もしくは直角の関係に
配置できるので、微小領域毎の透過光の波長依存性が最
小で済み液晶セルの色着きを最小限に抑えられる。
【００７５】また、隣接する領域の配向方向が１８０°
異なる２種類の領域で構成される液晶セルだと、セル法
線方向から視角を傾けると表示が反転することがある
が、本実施例では配向方向の違いが９０°である４種類
の領域を用いるのでそのようなことがない。
【００７６】次に、図６（ｂ）は、本発明のさらに別の
実施例により作製された基板の表面の１画素分の配向状
態の例を示す拡大平面図である。この実施例では、一つ
の画素領域４０が縦横方向にそれぞれ多数配置された微
小領域４１〜４８・・・・で構成されている。
【００７７】四つの微小領域４１、４２、４３、４４
（あるいは４５、４６、４７、４８）に着目すると、こ
れらは図６（ａ）と同様に矢印で示す９０°配向方向の
異なる四つの微小領域から構成されている。
【００７８】つまり、図６（ｂ）の実施例の基板は四つ
の微小領域（例えば４１、４２、４３、４４）で構成さ
れる同じような単位領域が多数（任意の複数個）組み合
わされて一つの画素４０を構成されている。
【００７９】また、単位領域内における四つの微小領域
は単位領域の中心線に関し実質的に対称な形状である。
この実施例においても図６（ａ）の場合と同様な効果が
得られる。ただし、図６（ａ）の場合同様、四つの微小
領域の配列はどのようにしてもよい。
【００８０】次に、同じく四つの配向方向が９０°こと
なる微小領域からなる構成において、プレチルト角を設
けずに対向する電極間の斜め電界を利用して配向制御す
る実施例について説明する。
【００８１】図７（ａ）は図６（ａ）と同じく一つの画
素領域５０が９０°ずつ配向方向（矢印）の異なる四つ
の微小領域５１、５２、５３、５４から構成されてい
る。プレチルトがないため、図６（ａ）の逆方向の配向
は同一配向方向となる。さらに、画素５０の中心部の四
つの微小領域の接する部分には対向する一対の透明電極
（図示せず）の一方を部分的に取り除いた電極欠如部５
５を設けた。
【００８２】この電極欠如部５５によって、１対の電極
の画素領域で、電圧印加時には電極欠如部５５の周囲で
斜め電界が発生してそれぞれ液晶分子の立ち上がり方向
が斜め電界により規制されるので、プレチルト角を予め
与えておかなくても所望の方向に液晶分子を配向させる
ことが可能となる。
【００８３】電極欠如部５５の形状は図示のような四角
形に限らず、円形あるいは十字形などチルトアップ方向
を規制できる形状であれば他の形状でもよい。このよう
に電極の一部を取り除いてプレチルトと同様な効果を得
る方法については、本願と同一出願人により平成４年１
２月２４日に出願された特願平４−３４４６０７号に開
示の方法を参考にされたい。
【００８４】次に、図７（ｂ）は図６（ｂ）と同じく一
つの画素領域６０が縦横方向に多数配置された微小領域
６１〜６８・・・・で構成されている。四つの微小領域
６１、６２、６３、６４（あるいは６５、６６、６７、
６８）に着目すると、これらは図６（ｂ）と同様に矢印
で示す９０°配向方向の異なる四つの微小領域からなる
単位領域を構成している。
【００８５】四つの微小領域（例えば６１、６２、６
３、６４）で構成される同じような単位領域が多数（任
意の複数個）組み合わされて一つの画素６０を構成して
いる。各単位領域内において、その中心部の四つの微小
領域の接する部分には対向する一対の透明電極（図示せ
ず）の一方を部分的に取り除いた電極欠如部５５が設け
られているのは図７（ａ）と同様である。この実施例に
おいても図６（ｂ）あるいは図７（ａ）と同様な効果を
得ることができる。
【００８６】図７（ｃ）は、配向方向が９０°互いに異
なる微小領域を二つ形成した場合である。この場合に
は、二つの微小領域５６、５７間の中央部にまたがって
スリット形状の電極欠如部５８を設ける。この場合も電
極欠如部５８による傾斜電界によって液晶分子が矢印方
向に配向制御される。
【００８７】図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、四つの微
小領域の構成の他の形状と他の配向方向の例を示す。矢
印は配向方向である。いずれも以上説明した実施例と同
様な効果をもたらす。
【００８８】図８（ａ）の場合には、四つの微小領域７
１、７２、７３、７４が対角線を境界線として配置さ
れ、境界線を介して隣接する微小領域は互いに９０°配
向方向がずれている。
【００８９】図８（ａ）の配置で四つの微小領域７１、
７２、７３、７４で一つの画素領域を構成してもよい
し、図６（ｂ）や図７（ｂ）のように四つの微小領域７
１、７２、７３、７４を単位領域としてこの単位領域を
複数配置してもよい。その場合には、たとえば隣接する
単位領域間で接する微小領域の配向方向が９０°ずれる
ように図８（ｂ）のように配置する。
【００９０】図８（ｃ）は四つの微小領域８１、８２、
８３、８４の配向方向が斜め方向でかつそれらが９０°
ずつずれた場合を示す。本発明は、以上説明した実施例
の構成や数値に限るものではなく、当業者であれば上記
の開示にもとづき様々な変更や改良が可能であることは
明らかであろう。例えば、上記実施例では偏光板は９０
°ツイストの場合であったが、それ以外の角度に対して
も同様の構成や製法が有効である。
【００９１】また、実施例は特願平４−２３６６５２号
の明細書に記載の液晶セルについて説明してきたが、本
発明はそれにかぎらず、液晶分子の界面配向方向が一定
でない液晶セルに対して広く使用できる。
【００９２】また、２枚の基板に多数のミクロドメイン
構造をもつ配向膜を形成してもよい。各ミクロドメイン
内で液晶分子が配向方向に従ってネマチック、ツイスト
ネマチック、スーパツイストネマチック等の構造を取る
ように両配向膜を位置合わせすることもできる。両基板
上にマルチドメイン配向膜を形成した時は、液晶注入に
ついて通常の液晶表示装置の製造方法を採用することも
できる。
【００９３】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
【００９４】
【発明の効果】視角依存性が解消しラビング処理による
諸問題が解決できるとともに、マルチドメインの各領域
の配向が完全に行われ、しかも多数のドメインの配向方
向が各方向に均等に分布するので等方的な視角特性が得
られ表示品質がより向上する。
【００９５】また、配向方向が９０°ずつ異なる４種類
の微小領域を形成するように積極的配向処理が施すこと
によって、少ない配向方向によって四つの微小領域全体
としてはいずれの方向にも実質的に均等な視角特性が得
られ、色着きを最小限とでき、しかも視認方向を傾けて
も表示の反転が起こらないという優れた効果を有する。
【００９６】また、配向方向が９０°異なる２種類の微
小領域を形成するように積極的配向処理が施すことによ
って配向処理がより簡単な工程で済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による液晶表示素子の基板の配
向処理状態を示す拡大図である。
【図２】本発明の実施例による液晶表示素子の基板の配
向処理を行うための装置の斜視図である。
【図３】本発明の別の実施例による液晶表示素子の基板
の配向処理状態を示す拡大図である。
【図４】本発明の別の実施例による液晶表示素子の基板
の配向処理を行うための装置の斜視図である。
【図５】本発明の実施例による液晶表示素子を制作する
装置の断面図である。
【図６】本発明の別の実施例による液晶表示素子の基板
の表面の配向状態の例を示す拡大平面図である。
【図７】本発明のさらに別の実施例による液晶表示素子
の基板の表面の配向処理の例を示す拡大平面図である。
【図８】本発明のさらに別の実施例による液晶表示素子
の基板の表面の配向処理の例を示す拡大平面図である。
【符号の説明】
１，８ 微小領域 ２ レーザ光源 ３，３ａ，３ｂ 光学系 ４ 偏光板 ５ 直線偏光レーザ光 ６ 基板 ７ 可動ステージ ９ マスク １０ 液晶分子 １１ 液晶材料 １２，１３ 透明ガラス基板 １４ ＴＦＴ １５ 画素電極 １６ 容器 １７ 共通電極 １８ 光偏光記憶膜 １９ 液晶注入口 ２０，２１ 加熱装置 ３０，４０，５０，６０ 画素領域 ３１，３２，３３，３４ 微小領域 ４１，４２，４３，４４ 微小領域 ５１，５２，５３，５４，５６，５７ 微小領域 ６１，６２，６３，６４ 微小領域 ５５，５９ 電極欠如部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 都甲 康夫 神奈川県横浜市緑区荏田西１−３−１ スタンレー電気株式会社内 (72)発明者 小林 駿介 東京都練馬区西大泉３−13−40 (72)発明者 飯村 靖文 埼玉県朝霞市宮戸２−８−34 ツインハ ウスクライム 201 (56)参考文献 特開 平１−245223（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−273718（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−80624（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−232473（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−43461（ＪＰ，Ａ)

Claims (27)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも一方の透明基板に光偏光記憶
    膜が形成され、該偏光記憶膜に配向方向が異なる微小領
    域を一つの画素領域に複数有する積極的配向処理を施し
    た一対の透明基板と、 前記一対の基板間に挟まれた液晶層とを有する液晶表示
    素子。
  2. 【請求項２】 前記一対の透明基板の両方に前記積極的
    配向処理を施した請求項１記載の液晶表示素子。
  3. 【請求項３】 前記微小領域内の配向が、全体として見
    た場合、ほぼあらゆる方向に等確率に分布している請求
    項１あるいは２に記載の液晶表示素子。
  4. 【請求項４】 前記液晶層は各微小領域内で一方向に配
    向した液晶分子あるいは一方の基板から他方の基板に向
    かって所定角度ツイストした液晶分子を含む請求項１〜
    ３のいずれかに記載の液晶表示素子。
  5. 【請求項５】 各々複数の画素が画定された一対の透明
    基板の少なくとも一方の透明基板の面上に光偏光記憶特
    性を持つ配向膜を形成する工程と、 該膜に偏光光を照射して配向方向が異なる微小領域を一
    つの画素内に多数形成するように積極的配向処理を施す
    工程と、 前記一対の透明基板間に液晶材料を配置する工程とを有
    する液晶表示素子の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記積極的配向処理を施す工程は、前記
    光偏光記憶特性を有する配向膜に前記微小領域の大きさ
    のビームスポットを有する偏光レーザ光を照射しつつ、
    前記配向膜上の該照射位置を移動してゆく工程を含む請
    求項５記載の液晶表示素子の製造方法。
  7. 【請求項７】 前記偏光レーザ光の照射位置を移動する
    間に、前記偏光レーザ光の偏光方向を変える工程を有す
    る請求項６記載の液晶表示素子の製造方法。
  8. 【請求項８】 前記偏光方向を変える工程は、レーザ光
    を所定の偏光軸を持つ偏光板を通過させ、該偏光板を該
    レーザ光の光軸を中心に回転させるようにする請求項７
    記載の液晶表示素子の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記微小領域の大きさのビームスポット
    を細長いスリット形 状とし、レーザ光を前記偏光板を通
    過させ、該ビームスポットで前記配向膜上を走査しつ
    つ、該走査に従って該偏光板を該レーザ光の光軸を中心
    に連続的に回転させるようにする請求項８記載の液晶表
    示素子の製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記配向処理を施す工程は、偏光軸方
    向が変化する多数の微小領域を分布配置したマスクにレ
    ーザ光を透過させ、前記少なくとも一つの透明基板面上
    に形成した光偏光記憶特性を持つ配向膜上に該マスクの
    透過光を照射する工程を含む請求項５記載の液晶表示素
    子の製造方法。
  11. 【請求項１１】 一対の対向配置された透明基板と、該
    基板内側表面に形成され、画素領域を画定する電極と、
    前記透明基板間に挟まれた液晶層とを有する液晶表示素
    子において、 前記一対の基板のうちの一方の電極において、該電極の
    一部が取り除かれた所定形状の電極欠如部を有し、 少なくとも一方の前記透明基板は、前記電極間に電圧を
    印加しない状態でプレチルト角を含めて配向方向が異な
    る四つの微小領域を一つの画素領域で少なくとも一組形
    成するように積極的配向処理が施されており、 前記四つの微小領域は該画素領域内の境界線で隣接する
    該微小領域間で互いに９０°もしくは１８０°異なる配
    向方向を有することを特徴とする液晶表示素子。
  12. 【請求項１２】 前記配向方向の異なる四つの微小領域
    で一つの画素領域を構成し、前記四つの微小領域は前記
    画素領域の中心に関し実質的に対称な形状である請求項
    １１記載の液晶表示素子。
  13. 【請求項１３】 前記電極欠如部は前記四つの微小領域
    が接する前記画素の中央部に配置される請求項１１また
    は１２に記載の液晶表示素子。
  14. 【請求項１４】 前記四つの微小領域で構成する単位領
    域が複数組み合わされて一つの画素を構成し、前記単位
    領域における前記四つの微小領域は前記単位領域の中心
    に関し実質的に対称な形状である請求項１１から１３の
    いずれかに記載の液晶表示素子。
  15. 【請求項１５】 前記電極欠如部が隣接する前記微小領
    域間にも跨がって形成されている請求項１１〜１４のい
    ずれかに記載の液晶表示素子。
  16. 【請求項１６】 一対の透明基板と、前記一対の基板の
    表面に形成した画素領域と、前記画素領域に形成した透
    明電極と、前記透明基板間に挟まれた液晶層とを有する
    液晶表示素子において、前記基板表面が液晶に与えるプ
    レチルト角がほぼ零であり、少なくとも一方の前記透明
    基板は前記電極間に電圧を印加しない状態で配向方向が
    互いに９０°異なる二つの微小領域を一つの画素領域で
    少なくとも一組形成するように積極的配向処理が施され
    ており、前記二つの微小領域に跨がって前記透明電極の
    一部が取り除かれた所定形状の電極欠如部を有すことを
    特徴とする液晶表示素子。
  17. 【請求項１７】 前記液晶層の液晶分子の長軸方向は前
    記一対の基板間で約９０°ツイストしていることを特徴
    とする請求項１１〜１６のいずれかに記載の液晶表示素
    子。
  18. 【請求項１８】 前記一対の基板を挟み互いに直交ニコ
    ルの関係を持つ一対の偏光板を有し、前記一対の偏光板
    の一方の偏光板の偏光軸方向と、該一方の偏光板と対面
    する前記基板の界面における前記微小領域の液晶分子の
    配向方向とが平行もしくは直交することを特徴とする請
    求項１１〜１７のいずれかに記載の液晶表示素子。
  19. 【請求項１９】 前記一対の基板を挟み互いに平行ニコ
    ルの関係を持つ一対の偏光板を有し、前記一対の偏光板
    の一方の偏光板の偏光軸方向と、該一方の偏光板と対面
    する前記基板の界面における前記微小領域の液晶分子の
    配向方向とが平行もしくは直交することを特徴とする請
    求項１１〜１７のいずれかに記載の液晶表示素子。
  20. 【請求項２０】 前記積極的配向処理が、偏光光を照射
    した光偏光記憶膜を用いて形成されている請求項１１〜
    １９のいずれかに記載の液晶表示素子。
  21. 【請求項２１】 一対の透明基板表面の画素の領域に電
    極を形成する工程と、 前記一対の基板の内の一方の電極に該電極の一部を取り
    除き、所定形状の電極欠如部を形成する工程と、 一対の透明基板の少なくとも一方に配向方向が異なる四
    つの微小領域の組を多数形成し、前記電極間に電圧を印
    加しない状態における前記四つの微小領域の配 向方向が
    境界線で隣接する該微小領域間で互いに９０°もしくは
    １８０°異なる方向を有するように積極的配向処理を施
    す工程と、 前記積極的配向処理を施した前記基板間に液晶材料を配
    置する工程とを有する液晶表示素子の製造方法。
  22. 【請求項２２】 一対の透明基板の表面の画素の領域に
    電極を形成する工程と、 前記一対の基板の内の一方の電極に該電極の一部を取り
    除いた所定形状の電極欠如部を形成する工程と、 前記一対の透明基板の少なくとも一方にプレチルト角が
    ほぼ零であり、前記電極間に電圧を印加しない状態にお
    ける配向方向が互いに９０°異なる二つの微小領域の組
    を多数形成するように積極的配向処理を施す工程と、 前記積極的配向処理をした前記基板間に液晶材料を配置
    する工程とを有する液晶表示素子の製造方法。
  23. 【請求項２３】 前記液晶材料を配置する工程は、前記
    基板間に前記液晶材料を注入する際に前記液晶材料のＮ
    −Ｉ相転移点以上の温度に前記基板を加熱することを特
    徴とする請求項２１または２２に記載の液晶表示素子の
    製造方法。
  24. 【請求項２４】 前記液晶材料を注入する際に前記液晶
    材料を前記Ｎ−Ｉ相転移点以上の温度に加熱する請求項
    ２３に記載の液晶表示素子の製造方法。
  25. 【請求項２５】 前記液晶材料はカイラルネマチック液
    晶を含み、前記カイラルネマチック液晶のカイラルピッ
    チをｐとし、前記一対の透明基板で挟持される方向の液
    晶層の厚みをｄとしたときに、ｄ／ｐの値が実質的にお
    よそ０．２５となる条件を満たすように前記ｐとｄを選
    択した請求項２１または２２に記載の液晶表示素子の製
    造方法。
  26. 【請求項２６】 前記積極的配向処理を前記一対の基板
    の両方に施し、前記一対の基板のそれぞれの微小領域で
    所定のツイスト角が得られるように前記一対の基板を配
    置する請求項２１または２２に記載の液晶表示素子の製
    造方法。
  27. 【請求項２７】 前記積極的配向処理が透明基板面上に
    形成した光偏光記憶膜に偏光光を照射した処理であるこ
    とを特徴とする請求項２１から２６のいずれかに記載の
    液晶表示素子の製造方法。
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