JPH07168187A

JPH07168187A - 液晶表示装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07168187A
Application number: JP5315619A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Futamatsu; 章浩雙松; Yoko Iwakoshi; 洋子岩越; Shigemitsu Mizushima; 繁光水嶋
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-12-15
Filing date: 1993-12-15
Publication date: 1995-07-04
Anticipated expiration: 2016-01-22
Also published as: JP3127069B2

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶表示装置の表示品位の低下を抑え、ま
た、製造工程数を増やすこともなく、全ての視角方向で
の視角特性を改善する。【構成】液晶を水平配向させる性質を有する配向膜に
垂直配向領域２２が設けられる。また、この垂直配向領
域２２は絵素２１の中心部に設けられる。液晶には連続
性があるので、その回りの液晶分子２３が垂直配向領域
２２を中心として放射状に配列されるので、全表示領域
に渡って、良好な視角特性を得ることができる。しか
も、その製造工程において、ラビングなどの配向処理の
必要がないというメリットがある。部分的に垂直配向さ
せる手段としては、光を照射する方法は、配向膜に光を
照射するだけでよいので、従来の視角改善方法のプロセ
スの欠点であった工程が長くなると言う問題を解決する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶の屈折率異方性を
利用した液晶表示装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、液晶表示装置（ＬＣＤ）は、
一対の基板に挟持された液晶層の液晶分子の配向を変
え、そのことにより生じる液晶層の光学的屈折率変化を
利用して表示を行っている。したがって、液晶セルの液
晶分子ができる限り規則正しく初期配列していることが
重要である。この液晶分子の配列は、液晶セルを構成す
る基板の表面状態とその基板表面付近の液晶分子との相
互作用により規制される。この液晶分子を一定方向に初
期配列させる方法として、現在、最も広く使用されてい
る方法は、一対の基板の相対する表面に液晶配向膜材料
を塗布し、この塗布した材料を乾燥硬化させることによ
り配向膜を形成し、その配向膜の表面をラビング処理し
て配向特性を持たせる方法である。このラビング処理さ
れた配向膜により、この配向膜に接する液晶分子を配向
させることができる。ラビング処理は、基板上において
均一な方向に行われるので、液晶セル内におけるプレチ
ルト角は全て均一になる。したがって、各絵素内におい
てもプレチルト角は均一になる。

【０００３】一般的な液晶表示装置（ＴＦＴ−ＬＣＤ）
として、ツイストネマティック型（以下ＴＮ型という）
の液晶パネルがある。このＴＮ型の液晶表示装置では両
基板間で液晶分子は９０度にねじれるように配向してい
る。この液晶表示装置の視角方向は液晶層の液晶分子の
向きに従う。

【０００４】従来のＴＮ型の液晶表示装置におけるセル
断面を図１１に示す。図１１において、ガラス基板１上
に透明電極２、さらに配向膜３が形成された基板４と、
ガラス基板５上に透明電極６、さらに配向膜７が形成さ
れた基板８とを、配向膜３，７が対向するように配置す
る。即ち、一方の基板４は、ガラス基板１の一方表面に
形成された透明電極２と、この透明電極２を覆って全面
に形成された配向膜３とを有している。この基板４に対
抗する基板８についても同様である。これら配向膜３，
７間に液晶分子９が９０度ねじれて設けられる。ここ
で、δは配向膜３，７と接する液晶分子の傾斜角でプレ
チルト角を示しており、液晶分子が立ち上がるときに、
その長軸が向く方向が正視角方向１０である。また、ガ
ラス基板１，５それぞれの、配向膜３，７とはそれぞれ
反対側の面には偏光板１１，１２がそれぞれ設けられ、
この偏光板１１は図１１の紙面に垂直な方向に偏光軸を
持ち、また、偏光板１２は図１１の紙面に水平な方向に
偏光軸を持つため、一般に、電圧の非印加時には光が透
過して白色表示となる。この方式をノーマリーホワイト
モード（ＮＷモード）と言う。このＮＷモードの液晶表
示装置においては、液晶セルに電圧が印加された状態
で、液晶表示装置の真上（基板面４，８に対して垂直方
向）から液晶表示画面を見ると、図１２のＬ１に示すよ
うに、印加電圧値が高くなるに連れて光の透過率が低下
する。この液晶セルの光の透過率は印加電圧がある値に
達するとほぼ零になり、それ以上印加電圧を上げてもほ
ぼ零のままである。しかし、液晶表示画面を見る視覚方
向を斜めに変えると、印加電圧と透過率特性の関係が変
化する。

【０００５】図１３は図１１の従来のＴＮ型の液晶表示
装置において、対向配置された一対の基板４，８に挟ま
れた液晶セルの斜視図である。図１３において、基板４
における配向膜３のラビング方向１４と基板８における
配向膜７のラビング方向１５とは直角方向に向いてい
る。ここで、液晶セル１６に電圧を印加した状態で、基
板４の面に垂直な方向から正視角方向１０に視覚を傾け
て行くと、正視角方向１０で印加電圧と透過率特性の関
係が図１２における曲線Ｌ１から曲線Ｌ２に示されるよ
うな特性に変化する。即ち、印加電圧を大きくして行く
と透過率が低下していくが、特定の電圧値を越えると透
過率が再び高くなり、その後、再び徐々に低下すると言
う特性になる。このため、視覚を正視角方向に傾けた場
合、特定の角度で画像の白黒（ネガティブ・ポジティ
ブ）が反転すると言う階調反転現象が生じる。これは、
液晶層中の液晶分子９がプレチルト角δを持って傾いて
おり、視覚によって屈折率が変化するために生じる現象
である。この現象は、画像を見る人にとって大きな障害
となる。

【０００６】図１４ａ〜ｃは従来の液晶表示装置におけ
る階調反転現象の説明するための模式図である。図１４
ａに示すように、印加電圧が零かまたは比較的低電圧の
時に、正視角方向にいる観測者１７には、液晶層中の中
央の液晶分子９は楕円に見えるが、徐々に印加電圧を高
くすると、液晶分子９の長軸方向が電界方向（基板４，
８に垂直な方向）に移動して行くので、図１４ｂに示す
ように、観測者１７には液晶分子９が丸く見える瞬間が
ある。さらに、印加電圧が高くなると、液晶分子９は電
界方向に沿ってほぼ平行になり、図１４ｃに示すよう
に、観測者１７には液晶分子９は再び楕円に見える。同
様の現象で、正視角方向１０以外の視覚方向において
も、透過率と電圧の特性における相違から、階調反転現
象が生じない場合であっても、視覚を深くして行くと、
白黒のコントラスト比が小さくなると言う図１２の曲線
Ｌ２のような視覚特性が現れる。ＴＮ型の液晶表示装置
における、この様な正視角方向１０の階調反転現象や正
視角方向以外の視角方向でのコントラスト比の低下は見
る人にとって大きな障害となり、液晶表示装置の表示特
性そのものを低下させる結果になる。

【０００７】このようなＴＮ型の液晶表示装置に特有の
視角特性を改善し、表示品位を向上させるために、従
来、以下のような方法が発表されている。例えば、特開
昭６０−２１１４２４号公報や、電子情報通信学会技術
研究報告（１９９３年２月、Ｐ．３５〜４１「相補型Ｔ
Ｎ（ＣＴＮ）−広視野角化したＴＮ−」）、特開平５−
１８８３７４号公報には絵素を分割して２つ以上の異な
った配向方向を持たせる方法などが発表されている。ま
た、特開平３−２３０１２０号公報「液晶表示装置」に
は補償板を用いる方法が発表されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶表示装置の
視角特性を改善する方法として様々な方法が発表されて
いるが、これらの方法には以下のような問題があった。

【０００９】例えば、上述したような絵素を分割して２
つ以上の異なった配向方向を持たせる方法としては、有
機膜からなる配向膜をエッチングする方法や、配向膜上
にマスクを形成して配向処理する方法が挙げられる。こ
れらはいずれもフォトリソ法で行われており、いずれの
方法も、エッチングなどのより配向膜に不純物が付着し
たり、配向膜に金属マスクを付けて配向処理する場合に
は傷が付いたりするので、液晶表示装置の表示品位を低
下させる恐れがある。その上、製造工程数が大幅に増え
るため、製造コストおよび製造時間が悪化する。また、
補償板を用いる方法では、相反する視角方向の両方で視
野角を拡大することはできない。

【００１０】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、液晶表示装置の表示品位を低下を抑え、また、製造
工程数を大幅に増やさず、全ての視角方向での視角特性
を改善することができる液晶表示装置およびその製造方
法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、一対の基板間に液晶層を挟持し、該基板と液晶層の
間に配向膜をそれぞれ有する液晶表示装置であって、液
晶を水平配向させる性質を有する該配向膜に、液晶を垂
直配向させる垂直配向領域を任意に配置したものであ
り、そのことにより上記目的が達成される。

【００１２】また、本発明の液晶表示装置は、一対の基
板間に液晶層を挟持し、該基板と該液晶層の間に配向膜
をそれぞれ有する液晶表示装置であって、液晶を水平配
向させる性質を有する該配向膜に、液晶を垂直配向させ
る垂直配向領域を点状にパターニングし、単一または複
数の該垂直配向領域を任意に配置したものであり、その
ことにより上記目的が達成される。

【００１３】さらに、本発明の液晶表示装置は、一対の
基板の間に液晶層を挟持し、該基板と該液晶層の間に配
向膜をそれぞれ有する液晶表示装置であって、液晶を水
平配向させる性質を有する該配向膜に、液晶を垂直配向
させる垂直配向領域を曲線または直線状にまたはそれら
を組み合わせてパターニングし、単一または複数の該垂
直配向領域を任意に配置したものであり、そのことによ
り上記目的が達成される。

【００１４】さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装
置における垂直配向領域を、液晶表示装置の表示領域内
に形成するか、またはブラックマスクと重ねて形成する
ものであり、そのことにより上記目的が達成される。

【００１５】さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装
置における垂直配向領域を、液晶表示装置の表示領域に
おける各絵素毎に形成するものであり、そのことにより
上記目的が達成される。

【００１６】さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装
置における垂直配向領域の面積を、合計で表示領域の５
０％以下の面積で設けたものであり、そのことにより上
記目的が達成される。

【００１７】さらに、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、一対の基板上にそれぞれ、液晶を水平配向させる性
質のある配向膜をそれぞれ形成し、該一対の基板の配向
膜間に液晶層を挟持する液晶表示装置の製造方法であっ
て、少なくとも一方の基板の配向膜の所定領域に、表面
を荒す表面処理を施すことにより、液晶を垂直配向させ
る垂直配向領域を任意に配置する工程を有するものであ
り、そのことにより上記目的が達成される。

【００１８】さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装
置の製造方法において垂直配向領域を配置する工程は、
少なくとも一方の基板の配向膜の所定領域に、選択的に
紫外光、可視光、赤外光、または該配向膜の材料に対す
る所定波長のレーザー光を照射して表面処理を施すもの
であり、そのことにより上記目的が達成される。

【００１９】さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装
置の製造方法において垂直配向領域を配置する工程は、
少なくとも一方の基板の配向膜の所定領域に、選択的に
電子ビーム、イオンビーム、Ｘ線などを照射して表面処
理を施すものであり、そのことにより上記目的が達成さ
れる。

【００２０】さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装
置の製造方法において垂直配向領域を配置する工程は、
少なくとも一方の基板の配向膜の所定領域に、選択的
に、界面活性剤、酸溶液、反応性ガスなどを用いて表面
処理を施すものであり、そのことにより上記目的が達成
される。

【００２１】さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装
置の製造方法において垂直配向領域を配置する工程は、
前記少なくとも一方の基板の配向膜の所定領域に、選択
的に配向膜の表面形状を、液晶分子に対して垂直配向す
る形状としたものであり、そのことにより上記目的が達
成される。

【００２２】さらに、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、一対の基板上にそれぞれ、液晶を配向させる性質の
ある配向膜をそれぞれ形成し、該一対の基板の配向膜間
に液晶層を挟持する液晶表示装置の製造方法であって、
少なくとも一方の基板の該配向膜の所定領域に、選択的
に液晶の配向方向の異なる配向膜を形成する工程を有す
るものであり、そのことにより上記目的が達成される。

【００２３】さらに、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、一対の基板上にそれぞれ、液晶を配向させる性質の
ある配向膜をそれぞれ形成し、該一対の基板の配向膜間
に液晶層を挟持する液晶表示装置の製造方法であって、
液晶を垂直配向させる垂直配向領域を、少なくとも一方
の基板に配置するか、または、ブラックマスクと重ねて
配置する工程を有するものであり、そのことにより上記
目的が達成される。

【００２４】

【作用】上記構成により、液晶を水平配向させる性質を
有する配向膜に、液晶を垂直配向させる垂直配向領域を
任意に配置するので、垂直配向領域における液晶分子は
垂直配向する。液晶には連続性があるので、垂直配向領
域に接する部分でも、液晶分子は垂直配向方向に揃おう
とする。これにより、液晶分子は垂直配向領域が点状の
場合は、それを中心として放射状または同心円状に並
び、垂直配向領域が直線の場合には、それを挟んで２方
向に配列する。同様に、直線であっても形状に変化のあ
る場合、または曲線の場合には、液晶分子の配向方向
に、点状に近い様々な方向性を持たせることができる。
また、この垂直配向が規制力を持つ範囲は、数１０ミク
ロンであるので、表示領域の大きさに応じて単一または
複数の垂直配向領域を形成することにより、全表示領域
に渡って、良好な視角特性を得ることができる。さら
に、この垂直配向となる部分は、常時黒表示となり、実
質的に開口率を下げることになるので、垂直配向領域の
面積は表示面積の５０パーセント以下に抑えることが望
ましい。また、垂直配向領域をブラックマスクと重ねて
形成すれば開口率の低下は全くない。

【００２５】また、上記構成により、少なくとも一方の
基板の配向膜の所定領域に、表面を荒す表面処理を施す
ことにより、液晶を垂直配向させる垂直配向領域を任意
に配置するので、表示領域の一部を選択的に垂直配向す
るだけで、全方向から均一な視角特性を有する液晶表示
装置が得られる。しかも、その製造工程において、エッ
チングなどを用いない場合には配向膜に不純物が付着し
たりせず、液晶表示装置の表示品位は低下しない。ま
た、ラビングなどの配向処理の必要がないというメリッ
トがある。部分的に垂直配向させる手段としては、所定
の場所に垂直配向膜を形成しても良いし、アルカリや酸
等の薬液や、光を照射することなどで配向膜表面を荒す
表面処理を施す方法もある。中でも、光を照射する方法
は、配向膜に光を照射するだけでよいので、従来の視角
改善方法のプロセスの欠点であった工程が長くなると言
う問題はなくなる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２７】（実施例１）図１ａ，ｂは本発明の第１の
実施例における液晶表示装置の絵素を拡大して真上から
見た場合の平面図であり、図１ｃはその断面図である。
図１ａに示すように、絵素２１の中心部に垂直配向領域
２２が設けられ、その回りの液晶分子２３が垂直配向領
域２２を中心として放射状に配列されている。この液晶
表示装置に電圧を印加すると、液晶分子２３は垂直配向
領域２２側が持ち上がるようにして立ち上がって行く。
この場合、液晶分子２３にはカイラル成分は含まれてい
ない。液晶分子２３にカイラル成分が含まれていると、
図１ｂに示すように液晶分子２４は同心円状に配列しや
すくなる。図１ｃにおいて、上側の配向膜２５に垂直配
向領域２２が形成され、垂直配向領域２２下の液晶分子
２３は垂直配向している。

【００２８】図２は本発明の第１の実施例における本液
晶表示装置の製造工程図である。図２に示すように、ま
ず、基板３１に絵素３２，３３を形成する。次に、この
絵素３２，３３を覆って基板３１の全面に配向膜３４を
形成する。この配向膜３４としては、有機高分子膜の１
つであるポリイミド膜を使用する。この配向膜３４は液
晶分子を水平配向させる性質を有している。この基板３
１の表面に対向する位置には、後述する光照射工程時の
マスク３５が配置されている。このマスク３５におい
て、斜線で示される部分３５ａは光３６を透過しない遮
光部分であり、また、斜線が施されていない部分３５ｂ
は光３６を透過する透過部分である。この透過部分３５
ｂは、絵素３２，３３の中心部分に対応しており、配向
膜３４を形成した後、このマスク３５を通して光３６を
配向膜３４に照射し、絵素３２，３３のそれぞれの中央
部分の表面を荒す表面処理を施して液晶分子の垂直配向
領域を形成する。この光照射は、液晶表示装置を構成す
る片方の基板３１に対して行う。光３６の照射後、ラビ
ングなどの配向処理は行わずに液晶セルを組み立てる。
なお、本発明は従来から液晶表示装置に使用されている
すべての基板構造に対して適用可能である。

【００２９】この光３６の照射工程は、配向膜３４の形
成後の任意の時点で実施できる。具体的には、配向膜３
４塗布後でも、仮焼成後でもよく、本焼成後でもよい。
マスク３５を用いて光を照射した場合に得られる垂直配
向領域は、本実施例においては、直径１０ミクロンの真
円形で絵素面積の３％を占めている。また、マスク３５
としては、例えば、通常使用されるフォトマスクと同様
のマスクを使用することができる。さらに、ポリイミド
膜からなる配向膜３４に照射する光３６としては、紫外
光、可視光、赤外光、または配向膜３４の材料に対する
所定波長のレーザ光のいずれを用いてもよいが、配向状
態を変化させるための高エネルギーが容易に得られる光
源として、波長が４００ｎｍ以下の紫外光が好ましい。
このような波長の光は、高圧水銀灯、低圧水銀灯、水銀
キセノン灯などで容易に得られる。この紫外光を照射す
る場合、３０Ｊ／ｃｍ²以上の条件で照射する。

【００３０】このように、配向膜３４に垂直配向領域を
設けたことによる影響は、その照射点である垂直配向領
域を中心に約５０μｍ程度観測された。この液晶パネル
の光学特性を測定すると、図３の透過率−印加電圧特性
に示す曲線Ｌ３と同等の特性を測定することができた。

【００３１】ここで、視野角拡大の原理について説明す
る。図３ａ〜ｃは図１の液晶表示装置における視野角拡
大の原理を説明するための模式図であり、ａはＴＮ型液
晶パネルの絵素断面図、ｂはａの絵素を真上から見た
図、ｃは液晶表示装置がゲスト−ホスト（Ｇ−Ｈ）型液
晶パネルの場合の絵素断面図である。図３ａにおいて、
４１，４２は偏光板であり、ＴＮ型液晶パネルにおいて
は、ＮＷモードを形成するように直行ニコルの関係にあ
る。これら偏光板４１，４２の内側にそれぞれ透明基板
４３，４４がそれぞれ設けられ、さらに、これら透明基
板４３，４４の内側にそれぞれ水平配向された配向膜４
５，４６が塗布されて設けられている。このとき、水平
配向膜４５は配向処理を行っていないが、水平配向膜４
５上の所定箇所には紫外光が一定量照射されて垂直配向
領域４７を得る。この垂直配向領域４７は液晶分子４８
を垂直に配向させる働きを持つ。このため、液晶中の液
晶分子４８は透明基板４３，４４間で垂直に配向すると
ともに、この垂直配向した液晶分子４８の回りの液晶分
子４８ａは、その影響を受け、順次角度を持って傾く。
よって、図３ｂに示すように、液晶分子４８ａは、垂直
配向領域４７を中心として全ての方向に対しての最適視
角方向を持つことが可能となる。４９は観測者の位置を
示している。

【００３２】この方法によって作製した液晶表示装置
は、図４に示すような視角特性Ｌ３を持つ。即ち、斜め
から液晶セルを見ると、つまり、配向膜４５，４６に垂
直な方向に対して４０度傾いた位置から測定したときの
最適視角方向における電圧−透過率曲線（Ｖ−Ｔカー
ブ）は、曲線Ｌ２に示すように、ある電圧において階調
反転を生じる。しかし、同時に最適視角方向とは全く反
対方向の液晶分子をも観測することができるため、曲線
Ｌ１の視角特性が曲線Ｌ２の視角特性と混在されること
になる。つまり、１点に対して様々な最適視角方向を持
つため、様々な透過率曲線が合成されて、曲線Ｌ３に示
す特性のような階調反転のない画面を見ることができる
のである。

【００３３】これと同様な手法で、ＴＮ型液晶パネル以
外のものに応用したものが、図３ｃに示すゲスト−ホス
ト（Ｇ−Ｈ）型液晶パネルである。５０はＧ−Ｈ染料で
あり、この方式では、図３ａの偏光板４１，４２がなく
ても表示を確認することができ、同様に上記した図３ｂ
による効果を得ることができる。

【００３４】なお、本実施例では、マスク３５の光透過
部分３５ｂの形状を真円形としたが、この他、楕円形で
もよいし、三角形、四角形などの角形や、星形のように
凹凸のある形状でもよい。この場合には、そのマスク３
５の光透過部分３５ｂの形状が、配向膜３４に形成され
る垂直配向領域の形状となる。

【００３５】また、本実施例では、マスク３５の光透過
部分３５ｂの径としては、径１０ミクロン（絵素面積の
３パーセント）としたが、径２０ミクロン以下が望まし
いが、絵素面積の５０パーセント以下で有ればよい。こ
れは、垂直配向領域の面積が絵素面積の５０パーセント
以上では、その垂直配向領域が黒点として認識されるか
らである。

【００３６】さらに、本実施例では、マスク３５として
フォトマスクと同様のマスクを使用したが、直接にフォ
トリソグラフィ技術を用いて配向膜３４上にマスクパタ
ーンを形成し、光を照射した後、マスクを剥離してもよ
い。また、マスク３５を用いずに、集光された光を境界
領域に照射してもよい。

【００３７】さらに、本実施例では、垂直配向領域を作
るべく配向膜３４の表面を荒す手段として紫外光を用い
たが、電子ビーム、イオンビーム、Ｘ線などの照射も可
能である。

【００３８】さらに、本実施例では、配向膜３４として
ポリイミド膜を用いたが、他の材料からなる配向膜を使
用してもよく、例えば、窒化ケイ素、酸化ケイ素、フッ
化マグネシウムまたは金等を主成分とした無機の配向膜
を用いてもよい。この場合には、紫外線レーザ、電子線
ビーム等の高エネルギーの光の照射が必要である。

【００３９】さらに、本実施例では、光照射は、液晶表
示装置を構成する基板の片方に行ったが、両側に行って
もよい。一般に、両基板に照射した方が配向規制力が強
い。（実施例２）図５は本発明の第２の実施例における液晶
表示装置の絵素を拡大して真上から見た場合の平面図で
ある。図５において、絵素５１のサイズが大きくて、一
箇所の垂直配向領域では絵素５１全体の配向を制御でき
ない場合に、このように複数の垂直配向領域５２を設け
る。垂直配向領域５２の数、形状および配置は任意であ
る。本実施例では、１０ミクロン角の正方形の垂直配向
領域５２を７０ミクロンピッチで配列しており、垂直配
向領域５２の占める割合は全体の２％となっている。本
実施例では、配向膜の表面を荒す表面処理を行うことに
よって、前述した光照射と同様に、垂直配向特性５２を
配向膜に付与する。基板構造等は、第１の実施例の場合
と同様である。

【００４０】図６は本発明の第２の実施例における液晶
表示装置の製造方法を示す図である。図６に示すよう
に、ガラス基板６１上に配向膜６２を形成し、配向膜６
２形成後の任意の時点で、フォトリソグラフィ技術を用
いて配向膜６２上にレジストパターン６３を作製する。
垂直配向にする領域以外はレジストパターン６３によっ
て配向膜６２が被覆されている。この後、配向膜６２表
面を矢印６４に示すアルカリ溶液に接触させ、接触面の
みを粗面化させる。このアルカリ溶液としては、０．５
％ＮａＯＨ水溶液、または２．３８％ＴＭＡＨ水溶液な
どが使用できる。なお、この表面処理において、アルカ
リ溶液の代わりに酸溶液を使用することもできる。その
一例としては、硝酸などがあげられる。また、反応性ガ
スであるオゾンまたはアンモニアガスなどを用いてもよ
い。

【００４１】（実施例３）図７は本発明の第３の実施例
における液晶表示装置の絵素を拡大して真上から見た場
合の平面図である。図７において、絵素７１の所定位置
に選択的に垂直配向領域７２が波形でストライプ状に設
けられている。この波形の線幅は５ミクロンで、絵素７
１全体の１５％程度の面積を占めている。この垂直配向
領域７２において、液晶分子７３は垂直配向する。この
垂直配向領域７２の回りの液晶分子７３は、その影響を
受けて順次角度を持って傾く。よって、液晶分子７３
は、線状で波形状の垂直配向領域７２を中心として全て
の方向に対しての最適視角方向を持つことが可能とな
る。

【００４２】図８は本発明の第３の実施例における液晶
表示装置の製造方法を示す図である。図８ａに示すよう
に、水平配向膜７４形成後の任意の時点で、フォトリソ
グラフィ技術を用いて、水平配向された配向膜７４上に
レジストパターン７５を作製する。そして、垂直配向に
する領域以外はレジストパターン７５でよって配向膜７
４は被覆されている。この後、図８ｂに示すように配向
膜７４を除去し、図８ｃに示すように垂直配向性の配向
膜７６を塗布する。次に、図８ｄに示すようにレジスト
パターン７５を除去すれば、垂直配向領域７２が形成さ
れる。このように、水平配向膜７４に垂直配向膜７６を
選択的に形成することによって、前述した光照射と同様
に、垂直配向領域７２を作成することができる。これに
より、従来のラビング工程を省くことができる。その
他、基板構造等は第１の実施例の場合と同様である。

【００４３】なお、本発明では、垂直配向領域７２は波
形でストライプ状に設けたが、波形に限らず、山形やの
こぎり状でもよいし、さまざまな形状の点が連続したよ
うな形状でもよい。即ち、線状の垂直配向領域とは、曲
線または直線状にまたはそれらを組み合わせてパターニ
ングした単一または複数の垂直配向領域を任意に配置す
ればよく、絵素面積によっては、中央に１本だけでもよ
い。

【００４４】（実施例４）図９ａ〜ｃは本発明の第４の
実施例における液晶表示装置の絵素をそれぞれ拡大して
真上から見た場合の平面図である。図９ａに示すよう
に、各絵素８１毎に垂直配向領域８２は直線のストライ
プ状に設けられている。この垂直配向領域８２の線幅は
１０ミクロンで面積比は２０％程度になっている。この
水平配向領域の液晶分子８３は垂直配向領域８２に垂直
に配列するので、この場合は、２方向に並んでいる。Ａ
は、この２方向の境目である。この場合は、ラビング処
理を行ってもよい。

【００４５】また、直線の垂直配向領域８２であって
も、例えば図９ｂ、ｃのように何本か直線を組み合わせ
た形状の垂直配向領域８４，８５とすることにより、全
方向の均一化も可能である。絵素８１の大きさが縦横と
も数１０ミクロンの場合には、図９ｃの垂直配向領域８
５のパターンを広げて、垂直配向領域８２ｃをブラック
マスクと重ねて設けることもできる。この場合は、開口
率の低下なしに全方向の視角の均一化が可能となる。

【００４６】ここでは、第１の実施例と同様に、配向膜
に垂直配向領域８２を作る方法として、フォトマスクを
用いて光を照射する方法を用いるが、あらかじめ垂直配
向膜を形成し、垂直配向領域８２以外の領域に適度の光
を照射することによって、プレチルト角を低下させ、水
平配向としてもよい。照射する光の量は配向膜により異
なるが、１０Ｊ／ｃｍ²以上必要である。これにより、
光照射部のプレチルト角は１０度以下になる。

【００４７】なお、図１０の絵素の断面図に示すよう
に、上下基板上における配向膜９１，９２で垂直配向領
域９３，９４の面積を変えたり、上下の垂直配向領域９
３，９４のパターンを数ミクロンずらすことによって
も、配向規制力の強化が図れた。以上の実施例１〜４に
おいて、配向膜表面の粗さの違いで、液晶の配向性を異
ならせることができると言うのは、次の原理による。即
ち、水平配向特性を有する配向膜表面を荒して行くと、
その部分の液晶分子のプレチルト角は小さくなって行く
が、配向膜表面が充分荒れた状態になると、液晶分子は
垂直配向するようになる。液晶には連続性があるので、
図１ｃに示すように垂直配向領域２２に接する部分で
も、液晶分子２３は垂直配向方向に揃おうとする。これ
により、液晶分子２３は垂直配向領域２２が円、角およ
び星形のような点状の場合は、それを中心として図１ａ
の放射状または図１ｂの同心円状に並び、図９ａに示す
ように垂直配向領域８２が直線の場合には、それを挟ん
で２方向に配列する。同様に、直線であっても、図７に
示すように、波型や山形など入り組んだ凹凸形状のよう
に形状に変化のある場合には、液晶分子７３の配向方向
に、点状に近い様々な方向性を持たせることができる。
また、この垂直配向が規制力を持つ範囲は、数１０ミク
ロンであるので、表示領域の大きさに応じて複数の垂直
配向領域を形成することにより、全表示領域に渡って、
良好な視角特性を得ることができる。さらに、この垂直
配向となる部分は、常時黒表示となり、実質的に開口率
を下げることになるので、垂直配向領域の面積は表示面
積の５０パーセント以下に抑えることが望ましい。

【００４８】また、逆に、配向膜として垂直配向膜を用
いることもでき、この場合には、垂直領域以外の配向膜
を適度に荒す表面処理をしてプレチルト角を小さくし、
水平配向状態にすればよい。

【００４９】以上のように、第１〜第４の実施例によれ
ば、液晶表示装置の表示領域の一部分を垂直配向するだ
けで、異なる視角方向を有する領域を形成することがで
きる。具体的には、表示領域の一部を、図１ａ、図５、
図７、図９ｂ，ｃのような形状で選択的に垂直配向する
だけで、全方向から均一な視角特性を有する液晶表示装
置を得ることができる。しかも、その製造工程におい
て、ラビングなどの配向処理の必要がないというメリッ
トがある。部分的に垂直配向させる手段としては、所定
の場所に垂直配向膜を形成しても良いし、アルカリや酸
等の薬液や、光を照射することで配向膜表面を荒す表面
処理を施す方法もある。その中でも、光を照射する方法
は、例えば、フォトマスクを通して配向膜に光を照射す
るだけでよいので、従来の視角改善方法のプロセスの欠
点であった工程が長くなると言う問題を解決することが
できる。

【００５０】また、表示領域の一部分を、図９ａのよう
な形状で垂直配向することで、正逆２方向の視角特性を
均一化することができる。この場合は、ラビング等の配
向処理をしてもよい。部分的に垂直配向させる手段とし
て、光で配向膜表面を荒す方法を用いれば、従来の視角
改善方法のプロセスの欠点であった工程が長くなると言
う問題を解決することができる。その他にも、部分的に
垂直配向膜を形成しても良いし、アルカリや酸などの薬
液で配向膜表面を荒す方法もある。その場合は、いずれ
もフォトリソグラフィー技術を用いると言う点では従来
と同じであるが、ラビングなどの配向処理が必要なくな
るという点で優位である。

【００５１】なお、本発明では、さまざまな手法で得た
垂直配向領域を、さまざまな形状で設けたが、垂直配向
領域の形状、数と作成方法の組み合せは任意である。ま
た、垂直配向領域を配置する工程は、少なくとも一方の
基板の配向膜の所定領域に、選択的に配向膜の表面形状
を液晶分子に対して垂直配向する形状とすればよく、例
えば、下地に粗面を設けて、その上に配向膜を被覆する
ことで配向膜に表面処理を施してもよい。

【００５２】さらに、第１の実施例の図３は、特開平５
−１７３１３８号公報における図２３、図２４に類似し
ているが、特開平５−１７３１３８号公報では先に配向
処理を行った境界に発生するディスクリネーションライ
ンを抑えることを目的としており、本願発明の課題を解
決するものではなく、本発明とは根本的に異なるもので
ある。また、同様に、特開平５−５８８６号公報におい
ても紫外光などを照射して垂直な配向領域を設けている
が、特開平５−５８８６号公報は絵素外部の光のもれを
防ぐものであり、本願発明の課題を解決するものではな
く、本発明とは根本的に異なるものである。

【００５３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、全方向に
均一な視角特性を持つ液晶表示装置を得ることができ
る。また、本発明による液晶表示装置の構造及び製造方
法によれば、２方向の視角特性が均一化された液晶表示
装置を、従来より容易に得ることができる。特に、光照
射方法を用いれば、マスクを通して光を当てる工程を付
加するだけで、容易かつ高品質な広視野角液晶表示装置
を得ることができ、液晶表示装置の表示品位を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(ａ)，(ｂ)は本発明の第１の実施例における液
晶表示装置の絵素を拡大して真上から見た場合の平面図
であり、(ｃ)はその断面図である。

【図２】本発明の第１の実施例における本液晶表示装置
の模式的な製造工程図である。

【図３】本発明の第１の実施例に示す液晶表示装置にお
ける視野角拡大の原理を説明するための模式図であり、
(ａ)はＴＮ型液晶パネルの絵素断面図、(ｂ)は(ａ)の絵
素を真上から見た図、(ｃ)は液晶表示装置がゲスト−ホ
スト（Ｇ−Ｈ）型液晶パネルの場合の絵素断面図であ
る。

【図４】本発明の第１の実施例に示す液晶表示装置にお
ける印加電圧―透過率特性を示すグラフである。

【図５】本発明の第２の実施例における液晶表示装置の
絵素を拡大して真上から見た場合の平面図である。

【図６】本発明の第２の実施例における液晶表示装置の
製造方法を示す図である。

【図７】本発明の第３の実施例における液晶表示装置の
絵素を拡大して真上から見た場合の平面図である。

【図８】本発明の第３の実施例における液晶表示装置の
製造方法を示す図である。

【図９】(ａ)〜(ｃ)は本発明の第４の実施例における液
晶表示装置の絵素をそれぞれ拡大して真上から見た場合
の平面図である。

【図１０】本発明の第４の実施例における液晶表示装置
の絵素断面図である

【図１１】従来のＴＮ型の液晶表示装置における液晶セ
ルの断面図である。

【図１２】従来のＴＮ型の液晶表示装置における印加電
圧―透過率特性を示すグラフである。

【図１３】図１１の従来のＴＮ型の液晶表示装置におい
て、対向配置された一対の基板４，８に挟まれた液晶セ
ルの斜視図である。

【図１４】(ａ)〜(ｃ)は従来の液晶表示装置における階
調反転現象を説明するための模式図である。

【符号の説明】

２１，３２，３３，５１，７１，８１絵素２２，４７，５２，７２，８２，８４，８５，９３，９
４垂直配向領域２３，２４，４８，４８ａ，７３，８３液晶分子２５，３４，４５，４６，６２，７４，７６，９１，９
２配向膜３１基板３５マスク３６光６３，７５レジストパターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間に液晶層を挟持し、該基板
と液晶層の間に配向膜をそれぞれ有する液晶表示装置で
あって、液晶を水平配向させる性質を有する該配向膜
に、液晶を垂直配向させる垂直配向領域を任意に配置し
た液晶表示装置。
【請求項２】一対の基板間に液晶層を挟持し、該基板
と該液晶層の間に配向膜をそれぞれ有する液晶表示装置
であって、液晶を水平配向させる性質を有する該配向膜
に、液晶を垂直配向させる垂直配向領域を点状にパター
ニングし、単一または複数の該垂直配向領域を任意に配
置した液晶表示装置。
【請求項３】一対の基板の間に液晶層を挟持し、該基
板と該液晶層の間に配向膜をそれぞれ有する液晶表示装
置であって、液晶を水平配向させる性質を有する該配向
膜に、液晶を垂直配向させる垂直配向領域を曲線または
直線状にまたはそれらを組み合わせてパターニングし、
単一または複数の該垂直配向領域を任意に配置した液晶
表示装置。
【請求項４】前記垂直配向領域を、液晶表示装置の表
示領域内に形成するか、またはブラックマスクと重ねて
形成する請求項１、２または３記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記垂直配向領域を、液晶表示装置の表
示領域における各絵素毎に形成する請求項１、２または
３記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記垂直配向領域の面積を、合計で表示
領域の５０％以下の面積で設けた請求項１、２または３
記載の液晶表示装置。
【請求項７】一対の基板上にそれぞれ、液晶を水平配
向させる性質のある配向膜をそれぞれ形成し、該一対の
基板の配向膜間に液晶層を挟持する液晶表示装置の製造
方法であって、少なくとも一方の基板の配向膜の所定領
域に、表面を荒す表面処理を施すことにより、液晶を垂
直配向させる垂直配向領域を任意に配置する工程を有す
る液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】前記垂直配向領域を配置する工程は、前
記少なくとも一方の基板の配向膜の所定領域に、選択的
に紫外光、可視光、赤外光、または該配向膜の材料に対
する所定波長のレーザー光を照射して前記表面処理を施
す請求項７記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】前記垂直配向領域を配置する工程は、前
記少なくとも一方の基板の配向膜の所定領域に、選択的
に電子ビーム、イオンビーム、Ｘ線などを照射して前記
表面処理を施す請求項７記載の液晶表示装置の製造方
法。
【請求項１０】前記垂直配向領域を配置する工程は、
前記少なくとも一方の基板の配向膜の所定領域に、選択
的に、界面活性剤、酸溶液、反応性ガスなどを用いて前
記表面処理を施す請求項７記載の液晶表示装置の製造方
法。
【請求項１１】前記垂直配向領域を配置する工程は、
前記少なくとも一方の基板の配向膜の所定領域に、選択
的に配向膜の表面形状を、液晶分子に対して垂直配向す
る形状とした請求項７記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１２】一対の基板上にそれぞれ、液晶を配向
させる性質のある配向膜をそれぞれ形成し、該一対の基
板の配向膜間に液晶層を挟持する液晶表示装置の製造方
法であって、少なくとも一方の基板の該配向膜の所定領
域に、選択的に液晶の配向方向の異なる配向膜を形成す
る工程を有する液晶表示装置の製造方法。
【請求項１３】一対の基板上にそれぞれ、液晶を配向
させる性質のある配向膜をそれぞれ形成し、該一対の基
板の配向膜間に液晶層を挟持する液晶表示装置の製造方
法であって、液晶を垂直配向させる垂直配向領域を、少
なくとも一方の基板に配置するか、または、ブラックマ
スクと重ねて配置する工程を有する液晶表示装置の製造
方法。