JPH06347794A

JPH06347794A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH06347794A
Application number: JP13708193A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Koike; 善郎小池; Takashi Tsuyuki; 俊露木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1994-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶表示装置に関し、視角特性を改善する。【構成】液晶表示装置の画素中に液晶の配向状態が異
なる３つの微小領域を形成する。この３つの微小領域
を、ツイストネマチック液晶における上視角、左視角、
右視角特性を有する微小領域、または、下視角、左視
角、右視角特性を有する微小領域、または、左まわりの
左視角、右視角および右まわりの上視角または下視角特
性を有する微小領域、または、右まわりの左視角、右視
角および左まわりの上視角または下視角特性を有する微
小領域によって構成する。左視角、右視角および上視角
または下視角領域（Ａ，Ｂ，Ｃ）が、液晶を挟む一対の
基板２，６上の電極３，７の上に設けられた配向膜４，
８を、低プレチルト角配向膜４₁，４₂と高プレチルト
角配向膜８₁，８₂を組み合わせ、また、高プレチルト
角配向膜８₁，８₂同士を組み合わせることによって形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶の配向状態が微小
な領域で異なる視角特性を改善した液晶表示装置に関す
る。

【０００２】一般に、液晶表示装置は、一対の対向する
透明な基板の間に液晶を充填した液晶パネルから構成さ
れ、両基板の外側に偏光の透過軸が直交するように偏光
板を設けてノーマリホワイトモードの表示を実現し、あ
るいは、透過軸が平行するように偏光板を設けてノーマ
リブラックモードの表示を実現する。

【０００３】そして、近年、一方のガラス基板の内側に
は共通電極および配向膜が設けられ、他方の基板の内側
には複数の画素電極と、この画素電極に電圧を選択的に
印加するためのアクティブマトリクス回路および配向膜
が設けられており、複数の画素電極に選択的に電圧を印
加して透過率を変化することによって二次元表示を行う
ものが上方処理装置等の表示装置として使用されるよう
になっている。

【０００４】液晶表示パネルにはツイストネマチック型
の液晶がよく用いられるが、液晶の分子の長軸方向が基
板に形成された配向膜のラビング方向と平行に延び、両
基板の配向膜のラビング方向は相互にほぼ垂直させてい
るため、液晶の分子は一方の基板から他方の基板に向か
うにつれて螺旋上にツイストする。また、液晶の配向
は、上記の配向膜をラビングすることに代えて、配向膜
を斜め蒸着によって形成することによっても支配するこ
とができる。

【０００５】この液晶表示パネルに電圧を印加しないと
きは、液晶表示パネルを構成する液晶セル中の液晶の分
子は初期のツイストおよびプレチルトを維持した状態に
あり、入射光は、一つの基板から他の基板に向けて、液
晶のツイストに沿って旋回しながら進み、液晶セルから
出射され、ノーマリホワイトモードの液晶表示パネルで
は白表示が得られる。

【０００６】液晶表示セルに電圧を印加すると、液晶が
立ち上がるため、液晶の複屈折作用が弱く、上記の光の
旋回作用が弱くなって、出射側の偏光板の偏光の透過軸
から外れるため、入射光が液晶セルを透過しにくくな
り、黒表示が得られるようになる。このようにして、各
液晶セルへの印加電圧を制御して、全体でコントラスト
のある二次元画像を形成する。

【０００７】上記の場合、液晶セルに電圧を印加すると
液晶の分子はプレチルトの位置から立ち上がるが、実際
には、電圧を印加したときに全ての液晶の分子が同じ角
度で立ち上がるのではなく、基板の配向膜の近くに位置
する液晶の分子は配向膜に規制されて僅かしか立ち上が
らず、両基板の中間部に位置する液晶の分子が最も大き
く立ち上がる。従って、電圧を印加した時に黒表示を形
成するのに寄与するのは、主として両基板の中間部に位
置する液晶の分子の挙動である。

【０００８】液晶の分子は棒状であり、屈折率の異方性
を有するため、その長軸に平行に偏光が入射した場合
と、垂直に入射した場合では、複屈折の効果が異なる。
そして、電圧を印加した時に液晶の分子は基板の表面に
垂直になるまで立ち上がるのではなく、基板の表面に対
してある程度の角度までしか立ち上がらない。従って、
電圧を印加して液晶の分子が基板の表面に対してある角
度まで立ち上がった時、観視者が画面をみる方向によっ
て、液晶の分子の長軸方向との位置関係が異なり、観視
者の位置によっては、光の透過率の差が得られる黒表示
の程度、すなわち、画像の明暗のコントラストが低下す
る。これは、液晶表示装置の視角特性として、特に情報
処理装置の表示装置において問題視されている。

【０００９】この問題を解決するため、先に、液晶の微
小な領域毎に液晶の分子のツイスト方向を異ならせるこ
と、あるいは、１画素内で液晶の分子の配向方向の異な
る２つの液晶配向領域を形成して、異なる視角特性の液
晶配向領域の視角特性を合成することによって、全体と
しての視角特性を改善することが提案されている（特願
平４−１６６６９号明細書参照）。

【００１０】

【従来の技術】図８は、従来の２つの配向状態の液晶領
域を有する液晶表示装置の説明図であり、（Ａ）は断面
を示し、（Ｂ）はその配向処理の概略を示している。こ
の図において１１０は液晶パネル、１１６は下基板、１
１８は上基板、１１９はカラーフィルタ層、１２０は液
晶、１２１はＩＴＯの共通電極、１２２は下基板の配向
膜、１２４は画素電極、１２６は上基板の配向膜、１５
１は下層側の配向剤層、１５３は上層側の配向剤層、１
２２ａ，１２６ａは矢印である。

【００１１】従来の２つの配向状態の液晶領域を有する
液晶表示装置の液晶パネル１１０においては、図８
（Ａ）に示されているように、内面にカラーフィルタ層
１１９、ＩＴＯの共通電極１２１および下基板の配向膜
１２２が設けられた透明なガラス基板である下基板１１
６と、内面に画素電極１２４および上基板の配向膜１２
６が設けられた上基板１１８の間にツイストネマチック
型の液晶１２０が充填されている。

【００１２】そして、下基板１１６と上基板１１８の外
側には、図示されていないが、ノーマリホワイトモード
のときに透過軸が垂直になるように、また、ノーマリブ
ラックモードのときには透過軸が平行になるように偏光
板が設けられている。

【００１３】また、上基板１１８に設けられた画素電極
１２４はアクティブマトリクス回路の薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）を介してデータバスラインに接続され、この
ＴＦＴのゲートにゲートバスラインによってタイミング
信号が印加され、このタイミング信号にしたがって、デ
ータバスラインに印加される画像信号等のデータ信号が
画素電極に印加される。

【００１４】この液晶表示装置を、光源からの光が下方
からこの液晶表示パネル１１０に入射し、観視者は上方
から液晶パネル１１０に表示された画像をみるものと仮
定して、さらに詳細に説明する。

【００１５】この液晶表示パネル１１０においては、こ
の図に示されているように、下基板の配向膜１２２およ
び上基板の配向膜１２６は、それぞれ積層して形成され
た下層側の配向剤層１５１と上層側の配向剤層１５３か
らなり、上層側の配向剤層１５３が一つの微小な領域に
対応する開口部を有するようにパターニングされ、上層
側の配向剤層１５３と下層側の配向剤層１５１が同時に
ラビングされ、それによってある微小な領域における下
基板の配向膜１２２および上基板の配向膜１２６の各々
に接する液晶の分子が、隣接する微小な領域における下
基板の配向膜１２２および上基板の配向膜１２６の各々
に接する液晶の分子の配向方向が同じであり、プレチル
ト角が異なるようになっている。

【００１６】この図では、下基板の配向膜１２２の上層
側の配向剤層１５３から露出した下層側の配向剤層１５
１と、上基板の配向膜１２６の上層側の配向剤層１５３
とで微小な領域Ａを形成し、また、この微小な領域Ａに
隣接して、下基板の配向膜１２２の上層側の配向剤層１
５３と、上基板の配向膜１２６の上層側の配向剤層１５
３から露出した下層側の配向剤層１５１とで微小な領域
Ｂを形成している。

【００１７】この図において、微小な領域Ａ，Ｂの液晶
１２０の分子がツイストしていく様子が示されており、
液晶の分子はこの図の平面に対して手前側に見えている
端部に丸印を付けて示されている。微小な領域Ａにおい
ては、下基板の配向膜１２２の下側配向剤層１５１に接
する液晶の分子は、右奥から左手前に向かう配向方向に
なっており、かつ、角度α₂でプレチルトしている。中
間部の液晶の分子は図の平面とほぼ平行な配向方向にな
っており、上基板の配向膜１２６の上層側の配向剤層１
５３に接する液晶の分子は、左奥から右手前に向かう配
向方向になっており、かつ、角度α₁でプレチルトして
いる。この場合、角度α₁の方が角度α₂よりも大きい
ものとして説明するが、α₁とα₂の大小関係が逆の場
合も同様の効果を生じる。

【００１８】一方、微小な領域Ｂにおいては、下基板の
配向膜１２２の上層側の配向剤層１５３に接する液晶の
分子は、右奥から左手前に向かう配向方向になってお
り、かつ、角度α₁でプレチルトしている。中間部の液
晶の分子はこの図の平面とほぼ平行な配向方向になって
おり、上基板の配向膜１２６の下層側の配向剤層１５１
に接する液晶の分子は、左奥から右手前に向かう配向方
向になっており、かつ、角度α₂でプレチルトしてい
る。この場合も角度α₁の方が角度α₂より大きいもの
として説明する。

【００１９】例えば、上基板の配向膜１２６についてみ
ると、微小な領域Ａにおける上基板の配向膜１２６の上
層側の配向剤層１５３に接する液晶の分子は、左奥から
右手前に向かう方向になっており、かつ、角度α₁でプ
レチルトしている。そして、微小な領域Ｂにおける上基
板の配向膜１２６の下層側の配向剤層１５１に接する液
晶の分子は左奥から右手前に向かう配向方向になってお
り、かつ、角度α₂でプレチルトしている。すなわち、
上基板１１８については、微小な領域Ａ，Ｂにおいて上
基板１１８の上基板の配向膜１２６に接する液晶の分子
はともに左奥から右手前に向かう配向方向になっている
が、プレチルト角度がα₁とα₂とで異なっている。こ
の関係は下基板の配向膜１２２についても同じである。

【００２０】図８（Ｂ）には、微小な領域Ａ，Ｂの配向
状態を概要を示している。微小な領域Ａにおいては、上
基板の配向膜１２６の上層側の配向材層１５３の配向方
向が破線の矢印１２６ａで示されており、上に説明した
ように、この上基板１１８側の液晶の分子が大きい角度
α₁でプレチルトする。また、微小な領域Ｂにおいて
は、下基板の配向膜１２２の上層側の配向材層１５３の
配向方向が実線の矢印１２２ａで示されており、この下
基板１１６側の分子が大きい角度α₁でプレチルトす
る。

【００２１】このように、微小な領域Ａ，Ｂにおいて、
液晶の分子が対向する基板のうちの一方の基板１１６
（１１８）側で大きい角度α₁でプレチルトし、他方の
基板１１８（１１６）の側では小さい角度α₂でプレチ
ルトしている場合に、電圧を印加すると、中間部の液晶
の分子は図８（Ａ）に矢印で示されるようにプレチルト
角度の大きい方向に立ち上がる。したがって、微小な領
域Ａにおいては、液晶の立ち上がりは破線の矢印１２６
ａで示された上基板１１８の配向処理に従うものとな
り、微小な領域Ｂにおいては、液晶の立ち上がりは実線
の矢印１２２ａで示された下基板１１６の配向処理に従
うものとなる。

【００２２】従って、画素電極１２４に電圧を印加した
とき、微小な領域ＡとＢの中央部の液晶の分子は逆方向
に立ち上がることになり、微小な領域ＡとＢの良視角方
向は図８（Ｂ）に太線矢印で示されているように、上方
と下方の方向になるため、この視角特性を合成すること
によって、上下方向の良視角範囲を拡大して視角特性を
改善することができる。

【００２３】図９は、従来の２つの配向状態の液晶領域
を有する液晶表示装置の配向処理説明図であり、（Ａ）
〜（Ｃ）は各段階を示している。この図において、１１
８は上基板、１２４は画素電極、１２６は上基板の配向
膜、１３０はゲートバスライン、１５１は下層側の配向
剤層、１５３は上層側の配向剤層、１５５はレジスト、
１５７はラビングローラである。

【００２４】この図は、下層側の配向剤層１５１と上層
側の配向剤層１５３からなる上基板の配向膜１２６の形
成工程を示している。下基板の配向膜１２２も同様の工
程によって配向することができる。この図によって、従
来の２つの配向状態の液晶領域を有する液晶表示装置の
配向処理方法を説明する。

【００２５】第１工程（図９（Ａ）参照）上基板１１８の画素電極１２４およびゲートバスライン
１３０等の上から、ＳｉＯ₂／ＴｉＯ₂等の無機系ポリ
アミック酸型ポリイミド（ＰＩ）、ＵＶ硬化型ＰＩ、可
溶性ＵＶ硬化型ＰＩ等の耐薬品性が高い低プレチルト材
料の配向剤からなる厚さ５００Åの下層側の配向剤層１
５１、および、イミド化率１００％のポリイミド等の有
機系の高プレチルト配向剤からなる厚さ５００Åの上層
側配向剤層１５３をそれぞれ全面的に塗布する。

【００２６】第２工程（図９（Ｂ）参照）レジスト１５５をマスクとして上層側の配向剤層１５３
をエッチングによりパターニングする。レジスト１５５
は市販のポジ型フォトレジストを使用し、アルカリ性の
現像液（エッチング液）を用いる。ポリイミドの上層側
の配向剤層１５３はアルカリ性のエッチング液によって
容易に溶けるが、下層側の配向剤層１５１はエッチング
液に溶けない。

【００２７】第３４工程（図９（Ｃ）参照）レジスト１５５を剥離した後に、下層側の配向剤層１５
１および上層側の配向剤層１５３を同時にラビングす
る。ラビングは繊維等のラビング材を付けたラビングロ
ーラ１５７を上基板の配向膜１２６の上で矢印の方向に
回転させながら進めることによって行われる。

【００２８】この工程によって、上層側の配向剤層１５
３、および上層側の配向剤層１５３から露出した下層側
の配向剤層１５１は同じ方向にラビングされる。しか
し、液晶の分子が上層側の配向剤層１５３に接している
か、あるいは下層側の配向剤層１５１に接しているかに
よって、プレチルトの角度は異なる。この例では、上層
側の配向剤層１５３に接している液晶の分子は角度が約
４度（α₁）までプレチルトし、下層側の配向材層１５
１に接している液晶の分子は角度が約１度程度（α₂）
までプレチルトする。また、上記の説明では、上層側の
配向材層１５３をエッチングによりパターニングした
が、上層側の配向材層１５３を印刷等により形成しても
よい。

【００２９】また、配向膜を２層にしなくても、なんら
かの方法、例えば紫外線を部分的に照射する等の方法に
より、プレチルトを部分的に変えることができる。ま
た、画素電極共通電極等の透明電極を下層配向膜として
利用し、上層配向膜としてポリイミドを塗布し、パター
ニングし、ラビングすることもできる。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】前記の従来技術におい
ては、隣接する微小な領域の液晶の配向状態を変え、そ
れらの視角特性を合成することによって、２方向の良視
角範囲を拡大して視角特性を改善することができる。し
かし、さらに視角特性を改善するためには隣接する３以
上、望ましくは４以上の微小な領域の液晶の配向状態を
変えて、さらに広範囲の視角特性を改善することが必要
であり、それを実現するための簡便な配向状態制御方法
を確立することが強く望まれている。本発明は、画素中
に３種の液晶の配向状態の微小な領域を有する３分割液
晶表示パネルを用い、視角特性をさらに改善した液晶表
示装置を提供することを目的とする。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる液晶表示
装置においては、上記の目的を達成するため、画素中に
液晶の配向状態が異なる３つの微小領域を有する構成を
採用した。

【００３２】この場合、画素中の液晶の配向状態が異な
る３つの微小領域を、ツイストネマチック液晶における
上視角、左視角、右視角特性を有する微小領域、また
は、下視角、左視角、右視角特性を有する微小領域とす
ることができる。

【００３３】また、この場合、画素中の液晶状態が異な
る３つの微小領域を、左まわりの左視角、右視角および
右まわりの上または下視角特性を有する微小領域、また
は、右まわりの左視角、右視角および左まわりの上視角
または下視角特性を有する微小領域とすることができ
る。

【００３４】また、この場合、画素中の液晶状態が異な
る３つの微小領域を、液晶を挟む一対の基板上の電極の
上に設けられた配向膜の少なくとも一部を配向状態の境
界に対応してパターニングすることによって形成するこ
とができる。

【００３５】また、この場合、左視角、右視角および上
視角または下視角領域を、液晶を挟む一対の基板上の電
極の上に設けられた配向膜の組み合わせを、低プレチル
ト角配向膜と高プレチルト角配向膜の組み合わせ、およ
び、高プレチルト角配向膜と高プレチルト角配向膜の組
み合わせによって形成することができる。

【００３６】

【作用】本発明の液晶表示装置においては、視角特性を
改善するために、画素内にプレチルト角が高い領域とプ
レチルト角が低い領域を有する配向膜を形成することが
必要である。それを実現するために、特定の配向状態を
有することが望まれる領域の形状に対応させて、その方
向の配向状態を有する配向膜をパターニングし、あるい
は、特定の配向状態を有することが望まれる領域の形状
に対応させて、異なるラビング処理を施す。本発明の第
１形式の液晶表示装置においては２方向ラビング工程を
採用し、第２形式の液晶表示装置においては１方向ラビ
ング工程を採用する。

【００３７】図１は、本発明の第１形式の液晶表示装置
の原理説明図であり、（Ａ）は断面を示し、（Ｂ）は平
面を示している。この図において、１は液晶パネル、２
は下基板、３はＩＴＯの共通電極、４は下基板の配向
膜、４₁，８₁は下層側の配向剤層、４₂，８₂は上層
側の配向剤層、５は液晶、６は上基板、７は画素電極、
８は上基板の配向膜である。

【００３８】本発明の第１形式の液晶表示装置において
は隣接する微小領域のプレチルト角を変える手段として
２方向ラビング工程を採用している。この方式の液晶パ
ネル１の製造工程においては、ＩＴＯの共通電極３を有
する下基板２の上に、下層側の配向剤層４₁と上層側の
配向剤層４₂からなる下基板の配向膜４を積層して形成
した後、上層側の配向剤層４₂に対して第１のラビング
処理を施し、続いてレジストを用いて上層側の配向剤層
４₂のパターニングを行い、このパターニングによって
形成された開口を通し、下層側の配向剤層４₁に対して
第２のラビング処理を施す。

【００３９】また、画素電極７を有する上基板６の上
に、下層側の配向剤層８₁と上層側の配向剤層８₂から
なる上基板の配向膜８を積層して形成した後、上層側の
配向剤層８₂に対して第１のラビング処理を施し、続い
てレジストを用いて上層側の配向剤層８₂のパターニン
グを行い、このパターニングによって形成された開口を
通して、下層側の配向剤層８₁に対して第２のラビング
処理を施す。

【００４０】そして、ＩＴＯの共通電極３と下層側の配
向剤層４₁と上層側の配向剤層４₂からなる下基板の配
向膜４を有する下基板２と、画素電極７と下層側の配向
剤層８₁と上層側の配向剤層８₂からなる上基板の配向
膜８を有する上基板６を、下基板の配向膜４の上層側の
配向剤層４₂と上基板の配向膜８の上層側の配向剤層８
₂が一部重複し、下基板の配向膜４の下層側の配向剤層
４₁と上基板の配向膜８の上層側の配向剤層８₂が対向
する微小領域Ａと、下基板の配向膜４の上層側の配向剤
層４₂と上基板の配向膜８の上層側の配向剤層８₂が対
向する微小領域Ｂと、下基板の配向膜４の上層側の配向
剤層４₂と上基板の配向膜８の下層側の配向剤層８₁が
形成されるように位置合わせし、相互間に間隙をもたせ
て平行に配置し、この間隙に液晶５を充填して液晶表示
パネルが完成される。

【００４１】この場合、配向膜のプレチルト角に対する
制約は後述の第２形式の液晶表示装置におけるよりも弱
いが、耐薬品性についての条件として、下層側の配向剤
層４ ₁，８₁が上層側の配向剤層４₂，８₂をパターニ
ングする際に損傷を受けないことが必要である。また、
逆ツイストが混在し、液晶ドメインが混在することか
ら、液晶の螺旋ピッチは比較的長い物が必要になる。そ
して、螺旋の向きは、これは微小領域Ｃのプレチルト角
と微小領域Ａまたは微小領域Ｂのプレチルト角の大小関
係に依存する。

【００４２】例えば、この図において、下層側の配向剤
層４₁，８₁のプレチルト角をＰ₁、上層側の配向剤層
４₂，８₂のプレチルト角をＰ₂とした場合、Ｐ₁＜Ｐ
₂であれば、下基板２から上基板６に向かって左ツイス
ト（左回り）し易い液晶材料を用い、逆の場合は右ツイ
スト（右回り）し易い液晶材料を用いることが必要であ
る。

【００４３】なぜならば、この図におけるラビングの方
向は全ての微小領域においてユニフォーム配向（歪みが
ない配向）に対応するため、ラビングによるツイスト能
力（プレチルト角）はプレチルト角が大きいほど強く、
プレチルト角が小さい領域で、液晶材料自体がもつ螺旋
能に逆らった方向にツイストさせることは、逆の場合に
比較してより困難であるからである。

【００４４】図１（Ｂ）を参照して、この形式の液晶表
示パネルにおける微小領域の液晶の分子のツイストにつ
いて考える。なお、この図は、微小領域Ａと、微小領域
Ｂと、微小領域Ｃを示し、その中に記載された実線の矢
印は下基板のラビング方向、破線の矢印は上基板のラビ
ング方向を示し、回転を示す矢印は液晶の分子が下基板
２から上基板６に向かってツイストする方向を示し、太
い矢印は電圧が印加されたときの良視角方向を示してい
る。

【００４５】この液晶表示装置においては、微小領域Ａ
においては下基板の配向膜４は左下から右上方向にラビ
ングされ、上基板の配向膜８は右下から左上の方向にラ
ビングされ、微小領域Ｂにおいては下基板の配向膜４は
右上から左下方向にラビングされ、上基板の配向膜８は
左上から右下の方向にラビングされ、微小領域Ｃにおい
ては下基板の配向膜４は右上から左下方向にラビングさ
れ、上基板の配向膜８は右下から左上の方向にラビング
され、上層側の配向剤層４₂，８₂のプレチルト角Ｐ₂
は、下層側の配向剤層４₁，８₁のプレチルト角Ｐ₁よ
り大きく、左螺旋能を有する液晶が用いられている。

【００４６】微小領域Ａについて下基板の配向膜４は左下から右上方向にラビングされ、
上基板の配向膜８は右下から左上の方向にラビングされ
ており、上基板の配向膜８の上層側の配向剤層８₂のプ
レチルト角Ｐ₂は、下基板の配向膜４の下層側の配向剤
層４₁のプレチルト角Ｐ₁より大きくなって左ツイスト
の構造が形成され、左螺旋能を有する液晶を用いたこと
も相まって、液晶の分子は左ツイストする。

【００４７】微小領域Ｂについて下基板の配向膜４は右上から左下方向にラビングされ、
上基板の配向膜８は左上から右下の方向にラビングされ
ており、下基板の配向膜４の上層側の配向剤層４₂のプ
レチルト角Ｐ₂は、上基板の配向膜８の下層側の配向剤
層８₁のプレチルト角Ｐ₁より大きくなって左ツイスト
の構造が形成され、左螺旋能を有する液晶を用いたこと
も相まって、液晶の分子は左ツイストする。

【００４８】微小領域Ｃについて下基板の配向膜４は右上から左下方向にラビングされ、
上基板の配向膜８は右下から左上の方向にラビングされ
ており、下基板の配向膜４の上層側の配向剤層４₂のプ
レチルト角Ｐ₂と、上基板の配向膜８の上層側の配向剤
層８₂のプレチルト角Ｐ₂と同じになっている。このよ
うに、液晶に接する配向膜のプレチルト角が大きいと、
プレチルトの影響によって液晶を曲げる力が強くなるか
ら、左螺旋能を有する液晶を用いても、その液晶の分子
は歪みのない方向、すなわち、右ツイストすることにな
る。

【００４９】前述のように、上記の構造を採用し、ラビ
ング方向を上記のように選定することによって、画素内
に３つの液晶の配向状態を有する液晶表示パネルを形成
することができ、最大コントラストが得られる視角が電
圧が印加されたときの液晶の分子を縦にみる方向が異な
るから、微小領域Ａにおいては右視角特性、微小領域Ｂ
においては左視角特性、微小領域Ｃにおいては下視角特
性を良好にすることができ、この３方向の視角を合成す
ることによって広範囲にわたって良好な視角特性を実現
することができる。

【００５０】なお、このように画素内の３つの微小領域
のラビング方向を変える方法としては、基板の上に１層
の配向膜を形成し、この配向膜をフォトレジストによっ
て所定の部分を覆った状態で第１の方向にラビングし、
新たなフォトレジストによって前記とは異なる部分を覆
った状態で第２の方向にラビングする方法、基板の上に
２層の配向膜を積層して形成し、上層の配向膜を第１の
方向にラビングした後に、この上層の配向膜をフォトレ
ジストを用いてパターニングし、フォトレジストをパタ
ーニングした上層の配向膜の上に残したままで、下層の
配向膜だけを第２の方向にラビングする方法等、従来か
ら知られている適宜の方法を採用することができる。

【００５１】図２は、本発明の第２形式の液晶表示装置
の原理説明図であり、（Ａ）は断面を示し、（Ｂ）は平
面を示している。この図において使用する符号は、図１
の符号と同じく、１は液晶パネル、２は下基板、３はＩ
ＴＯの共通電極、４は下基板の配向膜、４₁，８₁は下
層側の配向剤層、４₂，８₂は上層側の配向剤層、５は
液晶、６は上基板、７は画素電極、８は上基板の配向膜
である。

【００５２】本発明の第２形式の液晶表示装置において
は隣接する微小領域のプレチルト角を変える手段として
１方向ラビング工程を採用している。第２形式の液晶表
示装置自体の構造は第１形式と同じであり、プレチルト
角と液晶の分子のチルト角の関係等は格別異なるところ
はないから、以下、第２形式特有の点のみを説明する。

【００５３】図２（Ａ）に断面が示されるように、画素
電極７を有する上基板６の上に、下層側の配向剤層８₁
と上層側の配向剤層８₂からなる上基板の配向膜８を積
層して形成した後、レジストを用いて上層側の配向剤層
８₂のパターニングを行い、このパターニングによって
形成された開口部（下層）および上層配向膜に対してラ
ビング処理を施すため、ラビングの方向が第１形式の液
晶表示装置とは異なっている。

【００５４】図２（Ｂ）を参照して、この形式の液晶表
示パネルにおける微小領域の液晶の分子のツイストにつ
いて考える。なお、この図は、微小領域Ａと、微小領域
Ｂと、微小領域Ｃを示し、その中に記載された実線の矢
印は下基板のラビング方向、破線の矢印は上基板のラビ
ング方向を示し、回転を示す矢印は液晶の分子が下基板
２から上基板６に向かってツイストする方向を示し、太
い矢印は電圧が印加されたときの良視角方向を示してい
る。

【００５５】この液晶表示装置においては、微小領域
Ａ、微小領域Ｂ、微小領域Ｃにおいては、ともに、下基
板の配向膜４は左下から右上方向にラビングされ、上基
板の配向膜８は左上から右下の方向にラビングされ、上
層側の配向剤層４₂，８₂のプレチルト角Ｐ₂は、下層
側の配向剤層４₁，８₁のプレチルト角Ｐ₁より大き
く、左螺旋能を有する液晶が用いられている。

【００５６】微小領域Ａについて下基板の配向膜４は左下から右上方向にラビングされ、
上基板の配向膜８は左上から右下の方向にラビングされ
ており、上基板の配向膜８の上層側の配向剤層８₂のプ
レチルト角Ｐ₂は、下基板の配向膜４の下層側の配向剤
層４₁のプレチルト角Ｐ₁より大きくなっているが、左
螺旋能を有する液晶を用いたことも相まって、液晶の分
子は左ツイストする。

【００５７】微小領域Ｂについて下基板の配向膜４は左下から右上方向にラビングされ、
上基板の配向膜８は左上から右下の方向にラビングされ
ており、下基板の配向膜４の上層側の配向剤層４₂のプ
レチルト角Ｐ₂は、上基板の配向膜８の下層側の配向剤
層８₁のプレチルト角Ｐ₁より大きくなっているが、左
螺旋能を有する液晶を用いたことも相まって、液晶の分
子は左ツイストする。

【００５８】微小領域Ｃについて下基板の配向膜４は左下から右上方向にラビングされ、
上基板の配向膜８は左上から右下の方向にラビングされ
ており、下基板の配向膜４の上層側の配向剤層４₂のプ
レチルト角Ｐ₂と、上基板の配向膜８の上層側の配向剤
層８₂のプレチルト角Ｐ₂と同じで、大きいから、プレ
チルトの影響によって液晶を曲げる力が強く、左螺旋能
を有する液晶を用いても、その液晶の分子は配向歪みに
伴う弾性エネルギーが小さい方向、すなわち、右回りで
ツイストする。この配向状態はラビング方向に従ったも
のであるため液晶の分子の螺旋能に逆らったツイスト変
形以外の歪みは少なくエネルギー的に安定となる。ただ
し、液晶の螺旋能を左右する液晶の分子のツイストピッ
チを適切に設定することが必要であり、このツイストピ
ッチの値は、通常のツイステッドネマチック（ＴＮ）液
晶の場合より長い。

【００５９】前述のように、上記の構造を採用し、ラビ
ング方向を上記のように選定することによって、画素内
に３つの液晶の配向状態を有する液晶表示パネルを形成
することができ、その結果、微小領域Ａにおいては左視
角特性、微小領域Ｂにおいては右視角特性、微小領域Ｃ
においては上視角特性を良好にすることができ、この３
方向の視角を合成することによって広範囲にわたって良
好な視角特性を実現することができる。

【００６０】この第２形式の液晶表示装置は、第１形式
の液晶表示装置をさらに改善したもので、基板上に形成
した２層の配向膜のうちの上層配向膜をフォトレジスト
を用いてパターニングし、フォトレジストを剥離した
後、上層側の配向剤層と下層側の配向剤層に１方向ラビ
ングを施し、工程を簡易化するものである。

【００６１】上記の第１形式と第２形式の液晶表示装置
について説明したように、本特許によると、画素中を配
向状態が異なる３つの微小領域に分割した（配向３分
割）液晶表示装置を安定して形成することができ、その
結果、広範囲にわたって良好な視角特性を有する液晶表
示装置を提供することができる。

【００６２】そして、本発明により、配向２分割の液晶
表示装置で問題であったノーマリホワイトモードでの
上下方向でのコントラストの急激な低下およびノーマ
リブラックモードでの正面における低いコントラストの
問題を解決し、配向分割方式の特徴をさらに引き出すこ
とが可能になる。さらに、各ドメインが逆ツイストの組
み合わせで隣接する部分では境界が常時黒線となるた
め、ノーマリホワイトモードで、ドメイン境界に生じる
ディスクリネーションラインによるコントラスト低下の
問題も無くなる。

【００６３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。（第１実施例）図３は、第１実施例の液晶表示パネルの
説明図で（Ａ）はＴＦＴ基板の平面を示し、（Ｂ）はＣ
Ｆ基板の平面を示している。この図（Ａ）は、第１実施
例の液晶表示パネルのＴＦＴ基板の配向膜面を下にした
平面を示し、（Ｂ）は対向基板（カラーフィルタ（Ｃ
Ｆ）基板）の配向膜面を上にした平面を示している。こ
の図において、１０はＴＦＴ基板、１１は画素電極、１
２はソース電極、１３はドレイン電極、１４はゲート電
極、１５はデータバスライン、１６はゲートバスライ
ン、１７₁は下層側の配向剤層、１７₂は上層側の配向
剤層、２０は対向基板、２１は共通電極、２２₁は下層
側の配向剤層、２２₂は上層側の配向剤層である。

【００６４】この液晶表示パネルにおいて、ＴＦＴ基板
１０は、透明基板の上にＩＴＯ等の透明な画素電極１１
が形成され、この画素電極１１は、ソース電極１２、ド
レイン電極１３、ゲート電極１４からなるＴＦＴによっ
て画像信号等のデータ信号を供給するデータバスライン
１５に接続され、このゲート電極１４はゲートバスライ
ン１６に接続され、適当なタイミングでデータ信号を画
素電極１１に印加するようになっている。

【００６５】そして、この画素電極１１の上に、下層側
の配向剤層１７₁と上層側の配向剤層１７₂からなる２
層の配向膜が形成され、上層側の配向剤層１７₂をパタ
ーニングおよびラビングすることによって画素電極の上
側２／３程度の領域Ｄにおいては上層側の配向剤層１７
₂が液晶に接し、画素電極の下側１／３程度の領域Ｅに
おいては下層側の配向剤層１７₁が液晶に接するように
する。

【００６６】また、対向基板２０は、透明基板の上にＩ
ＴＯ等の透明な共通電極２１が形成され、その上に、下
層側の配向剤層２２₁と上層側の配向剤層２２₂からな
る２層の配向膜が形成され、上層側の配向剤層１７₂を
パターニングおよびラビングすることによって画素電極
の上側１／３程度の領域Ｆにおいては下層側の配向剤層
１７₁が液晶に接し、画素電極の下側２／３程度の領域
Ｇにおいては下層側の配向剤層１７₂が液晶に接するよ
うにする。

【００６７】この場合、下層側の配向剤層をＳｉＯ₂系
無機材料、アクリル系樹脂等の耐薬品性の高い有機材
料、ＵＶ硬化型ポリイミド、ポリアミック酸型ポリイミ
ド、可溶性ＵＶ硬化型ポリイミド等で形成し、上層側の
配向剤層を、イミド化率１００％のポリイミド（ＪＡＬ
Ｓ２４６）等で形成した。ポリイミドのイミド化率を１
００％にするのは、ＴＦＴ液晶パネルで重要になる電圧
保持特性を高めるためである。各層厚とも〜５００Åと
し、ラビングは従来から知られている通常のＴＮ液晶を
形成する条件で行った。ここで用いた各膜のプレチルト
角は、結晶回転法による測定結果から、〜１度（下層）
および〜８度（ＪＡＬＳ２４６日本合成ゴム製）であっ
た。

【００６８】この実施例において上記の配向状態を実現
するため、ＴＦＴ基板１０においては、透明な画素電極
１１の上に、下層側の配向剤層１７₁と上層側の配向剤
層１７₂を積層して形成した後、まず上層側の配向剤層
１７₂の上に第１のラビングを実線で示す矢印方向に施
す。

【００６９】次いで、レジストを用いて、上層側の配向
剤層１７₂をパターニングする。ポジ型レジストの現像
液は一般にアルカリ性を示し、可溶性ポリイミドはアル
カリ溶液に容易に溶けるため、レジストパターンの現像
工程で上層側の配向剤層１７₂であるポリイミドは容易
にエッチングされる。このようにして、形成した開口を
通して下層側の配向剤層１７₁に対して第２のラビング
を破線矢印方向に施す。

【００７０】また、対向基板２０においては、透明な共
通電極２１の上に、下層側の配向剤層２２₁と上層側の
配向剤層２２₂を積層して形成した後、まず上層側の配
向剤層２２₂の上に第１のラビングを実線で示す矢印方
向に施す。

【００７１】次いで、レジストを用いて、上層側の配向
剤層２２₂をパターニングして、形成した開口を通して
下層側の配向剤層２２₁に対して第２のラビングを破線
矢印方向に施す。次いで、レジストを剥離し、ＴＦＴ基
板１０と対向基板２０を貼り合わせ、左螺旋の液晶材料
（ＺＬ１−４７９２．カイラルＳ８１１添加）を注入
し、封止、両面の外側にノーマルホワイトモードで偏向
板を貼りつけ液晶表示パネルが完成する。

【００７２】この実施例においては、ＴＦＴ基板１０の
領域Ｄと対向基板２０の領域Ｆが重なる上側１／３程度
の微小領域が、先に説明した本発明の第１形式の原理の
微小領域Ａと同様に左視角特性を有し、ＴＦＴ基板１０
の領域Ｄと対向基板２０の領域Ｇが重なる中央の１／３
程度の微小領域が微小領域Ｃと同様に上視角特性を有
し、ＴＦＴ基板１０の領域Ｅと対向基板２０の領域Ｇが
重なる下側１／３程度の微小領域が微小領域Ｂと同様に
右視角特性を有することになる。したがって、この３方
向の視角特性が合成されて広い範囲の視角特性を得るこ
とができる。

【００７３】この実施例において、２層の配向膜を積層
し、上層をパターニングする方法を説明したが、上層側
の配向剤層膜として感光性のものを用い、これ自体をパ
ターニングすることができ、さらには上層側の配向剤層
を印刷法によって形成することができることはいうまで
もない。

【００７４】（第２実施例）第１実施例においては、左
まわりの螺旋能を有する液晶材料を用いたが、右まわり
の螺旋能を有する液晶材料を用いることもでき、その場
合はラビング方向を第１実施例の場合と９０°異なるも
のとすればよい。その結果生じる効果は、第１実施例の
場合と同様である。

【００７５】図４は、第２実施例の液晶表示パネルの説
明図で（Ａ）はＴＦＴ基板の平面を示し、（Ｂ）はＣＦ
基板の平面を示している。この実施例の液晶表示パネル
は、用いる液晶の螺旋能とラビング方向の他は、第１実
施例と同様であるから、この実施例の液晶表示パネルの
構造の説明は第１実施例の説明に委ね、この実施例に特
有なラビング方向、液晶の分子の螺旋方向、視角特性に
ついて説明する。

【００７６】この実施例において上記の配向状態を実現
するため、ＴＦＴ基板１０においては、透明な画素電極
１１の上に、下層側の配向剤層１７₁と上層側の配向剤
層１７₂を積層して形成した後、まず上層側の配向剤層
１７₂の上に第１のラビングを実線で示す矢印方向に施
す。

【００７７】次いで、レジストを用いて上層側の配向剤
層１７₂をパターニングし、このパターニングによって
開口を通して下層側の配向剤層１７₁に対して第２のラ
ビングを破線矢印方向に施す。

【００７８】また、対向基板２０においては、透明な共
通電極２１の上に、下層側の配向剤層２２₁と上層側の
配向剤層２２₂を積層して形成した後、まず上層側の配
向剤層２２₂の上に第１のラビングを実線で示す矢印方
向に施す。

【００７９】次いで、レジストを用いて、上層側の配向
剤層２２₂をパターニングし、このパターニングによっ
て形成された開口を通して下層側の配向剤層２２₁に対
して第２のラビングを破線矢印方向に施す。次いで、レ
ジストを剥離し、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０を貼り
合わせ、左まわりの螺旋能を有する液晶を注入し、封
止、両面の外側に偏向板を貼りつけ液晶表示パネルが完
成する。

【００８０】この実施例においては、ＴＦＴ基板１０の
領域Ｄと対向基板２０の領域Ｆが重なる上側１／３程度
の微小領域が、先に説明した本発明の第１形式の原理の
微小領域Ａと同様に右視角特性を有し、ＴＦＴ基板１０
の領域Ｄと対向基板２０の領域Ｇが重なる中央の１／３
程度の微小領域が微小領域Ｃを上下逆にしたものと同様
に上視角特性を有し、ＴＦＴ基板１０の領域Ｅと対向基
板２０の領域Ｇが重なる下側１／３程度の微小領域が微
小領域Ｂと同様に左視角特性を有することになる。した
がって、上記の３方向の視角特性が合成されて広い範囲
の視角特性を得ることができる。

【００８１】（第３実施例）図５は、第３実施例の液晶
表示パネルの説明図で（Ａ）はＴＦＴ基板の平面を示
し、（Ｂ）はＣＦ基板の平面を示している。この実施例
の液晶表示パネルは、ラビング方向の他は、第１実施例
と同様であるから、この実施例の液晶表示パネルの構造
の説明は第１実施例の説明に委ね、この実施例に特有な
ラビング方向、液晶の分子の螺旋方向、視角特性につい
て説明する。

【００８２】この実施例において上記の配向状態を実現
するため、ＴＦＴ基板１０においては、透明な画素電極
１１の上に、下層側の配向剤層１７₁と上層側の配向剤
層１７₂を積層して形成する。

【００８３】次いで、レジストを用いて上層側の配向剤
層１７₂をパターニングし、このパターニングによって
開口を通して下層側の配向剤層１７₁に対してラビング
を破線および実線矢印方向に施す。

【００８４】また、対向基板２０においては、透明な共
通電極２１の上に、下層側の配向剤層２２₁と上層側の
配向剤層２２₂を積層して形成した後、レジストを用い
て、上層側の配向剤層２２₂をパターニングし、このパ
ターニングによって形成された開口部および上層膜に対
してラビングを破線および実線矢印方向に施す。次い
で、レジストを剥離し、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０
を貼り合わせ、左まわりの螺旋能を有する液晶を注入
し、封止、両面の外側に偏向板を貼りつけ液晶表示パネ
ルが完成する。

【００８５】この実施例においては、ＴＦＴ基板１０の
領域Ｄと対向基板２０の領域Ｆが重なる上側１／３程度
の微小領域が、先に説明した本発明の第１形式の原理の
微小領域Ｂと同様に左視角特性を有し、ＴＦＴ基板１０
の領域Ｄと対向基板２０の領域Ｇが重なる中央の１／３
程度の微小領域が上視角特性を有し、ＴＦＴ基板１０の
領域Ｅと対向基板２０の領域Ｇが重なる下側１／３程度
の微小領域が微小領域Ａと同様に右視角特性を有するこ
とになる。したがって、上記の３方向の視角特性が合成
されて広い範囲の視角特性を得ることができる。

【００８６】図６は、本発明の液晶表示パネルの上下方
向の視角特性説明図である。この図において、横軸は上
下方向の視角を示し、縦軸はコントラスト比を示して、
各配向状態の微小領域の専有面積比Ａ：Ｂ：Ｃ＝１：
１：２とした場合の上下方向のコントラストの視角依存
性を示している。

【００８７】従来の配向２分割の液晶表示パネルのコン
トラストの視角依存性を比較のため示されているが、本
発明の液晶表示パネルの視角特性が大幅に改善されてい
ることがわかる。

【００８８】図７は、液晶表示パネルの左右上下方向の
視角特性説明図であり、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は各態
様の視角特性を示している。この図は、配向状態が異な
る微小領域の面積比と液晶表示パネルの左右上下方向の
視角特性の関係を示している。

【００８９】図７（Ａ）は、微小領域Ａ，Ｂ，Ｃの面積
が１：１：０の場合、すなわち、従来の配向分割を上
下、左右入れ換えた場合の視角特性を示している。左右
方向の視角特性は狭く、上下方向の視角特性は広いこと
がわかる。

【００９０】図７（Ｂ）は、微小領域Ａ，Ｂ，Ｃの面積
が１：１：２の場合、すなわち、本発明の一例の視角特
性を示している。左右方向の視角特性と、上下方向の視
角特性が広いことがわかる。

【００９１】図７（Ｃ）は、微小領域Ａ，Ｂ，Ｃの面積
が０：０：１の場合、すなわち、従来のＴＮ液晶表示パ
ネルの視角特性を示している。左右方向の視角特性は広
いが、上下方向の視角特性が狭く、反転を生じることが
わかる。

【００９２】この図から、上下方向の視角特性を改善す
るためには、上記微小領域Ａ，Ｂ，Ｃの割合をＣの割合
が低い方に変えればよく、逆に左右方向の視角特性を良
くするには、Ｃの割合を増やす方に変えればよいことが
わかる。さらに、上記のように微小領域Ａ，Ｂ，Ｃの面
積比を変えることにより、横方向の視角特性が優れた液
晶表示パネルから上下方向の視角特性が優れた液晶表示
パネルまで任意に形成することができる。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
配向３分割液晶表示パネルを、本発明の発明者らが先に
提案した配向２分割液晶表示パネルの製造に用いた工程
と同様な工程によって製造することができ、液晶表示装
置の上下方向の視角特性を更に改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１形式の液晶表示装置の原理説明図
であり、（Ａ）は断面を示し、（Ｂ）は平面を示してい
る。

【図２】本発明の第２形式の液晶表示装置の原理説明図
であり、（Ａ）は断面を示し、（Ｂ）は平面を示してい
る。

【図３】第１実施例の液晶表示パネルの説明図で（Ａ）
はＴＦＴ基板の平面を示し、（Ｂ）はＣＦ基板の平面を
示している。

【図４】第２実施例の液晶表示パネルの説明図で（Ａ）
はＴＦＴ基板の平面を示し、（Ｂ）はＣＦ基板の平面を
示している。

【図５】第３実施例の液晶表示パネルの説明図で（Ａ）
はＴＦＴ基板の平面を示し、（Ｂ）はＣＦ基板の平面を
示している。

【図６】本発明の液晶表示パネルの上下方向の視角特性
説明図である。

【図７】液晶表示パネルの左右上下方向の視角特性説明
図であり、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は各態様の視角特性
を示している。

【図８】従来の２つの配向状態の液晶領域を有する液晶
表示装置の説明図であり、（Ａ）は断面を示し、（Ｂ）
はその配向処理の概略を示している。

【図９】従来の２つの配向状態の液晶領域を有する液晶
表示装置の配向処理説明図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は各
段階を示している。

【符号の説明】

１液晶パネル２下基板３ＩＴＯの共通電極４下基板の配向膜４₁，８₁ 下層側の配向剤層４₂，８₂ 上層側の配向剤層５液晶６上基板７画素電極８上基板の配向膜１０ＴＦＴ基板１１画素電極１２ソース電極１３ドレイン電極１４ゲート電極１５データバスライン１６ゲートバスライン１７₁ 下層側の配向剤層１７₂ 上層側の配向剤層２０対向基板２１共通電極２２₁ 下層側の配向剤層２２₂ 上層側の配向剤層１１０液晶パネル１１６下基板１１８上基板１１９カラーフィルタ層１２０液晶１２１ＩＴＯの共通電極１２２下基板の配向膜１２２ａ，１２６ａ矢印１２４画素電極１２６上基板の配向膜１３０ゲートバスライン１５１下層側の配向剤層１５３上層側の配向剤層１５５レジスト１５７ラビングローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画素中に液晶の配向状態が異なる３つの
微小領域を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】画素中の液晶の配向状態が異なる３つの
微小領域が、ツイストネマチック液晶における上視角、
左視角、右視角特性を有することを特徴とする請求項１
に記載された液晶表示装置。
【請求項３】画素中の液晶状態が異なる３つの微小領
域が、ツイストネマチック液晶における下視角、左視
角、右視角特性を有することを特徴とする請求項１に記
載された液晶表示装置。
【請求項４】画素中の液晶状態が異なる３つの微小領
域が、左まわりの左視角、右視角および右まわりの上ま
たは下視角特性を有することを特徴とする請求項１に記
載された液晶表示装置。
【請求項５】画素中の液晶状態が異なる３つの微小領
域が、右まわりの左視角、右視角および左まわりの上視
角または下視角特性を有することを特徴とする請求項１
に記載された液晶表示装置。
【請求項６】画素中の液晶状態が異なる３つの微小領
域が、液晶を挟む一対の基板上の電極の上に設けられた
配向膜の少なくとも一部を配向状態の境界に対応してパ
ターニングすることによって形成されていることを特徴
とする請求項１に記載された液晶表示装置。
【請求項７】左視角、右視角および上視角または下視
角領域が、液晶を挟む一対の基板上の電極の上に設けら
れた配向膜の組み合わせを、低プレチルト角配向膜と高
プレチルト角配向膜の組み合わせ、および、高プレチル
ト角配向膜と高プレチルト角配向膜の組み合わせによっ
て形成されていることを特徴とする請求項１に記載され
た液晶表示装置。