JPH08171091A - 液晶表示素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示を良好なコントラストで観察することが
できる視野角の範囲が広がる液晶表示素子を提供する。 【構成】 電極３，４を形成した一対の基板１，２間に
液晶９を挾持し、その液晶９の分子を両基板１，２間で
ツイスト配向させた液晶表示素子において、基板１，２
における電極形成面の上に、液晶分子に対する所定の配
向特性をもつ第１層目の配向層１０ａと、この第１層目
の配向層１０ａの上にほぼ均一に点在し、かつ第１層目
の配向層１０ａとは異なる配向特性をもつ第２層目の配
向層１０ｂとを設けたことを特徴とする液晶表示素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶を用いて画像を表
示する液晶表示素子およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子としては、ＴＮ（ツイステ
ッド・ネマティック）型やＳＴＮ（スパー・ツイステッ
ド・ネマティック）型のものが一般に用いられている。
このＴＮ型やＳＴＮ型の液晶表示素子は、透明電極およ
び水平配向膜を設けた一対の透明基板間に誘電異方性が
正のネマティック液晶を封入し、この液晶の分子を両基
板間においてツイスト配向させたもので、両基板間にお
ける液晶分子のツイスト角は、ＴＮ型ではほぼ９０°、
ＳＴＮ型では１８０〜２７０°となっている。

【０００３】図３には、従来の液晶表示素子の一部分の
断面図を示してある。なお、この液晶表示素子は、単純
マトリックス型のものである。この液晶表示素子は、ガ
ラス等からなる一対の透明基板１，２を枠状のシール材
（図示せず）を介して接合し、この両基板１，２間に誘
電異方性が正のネマティック液晶９を挾持したもので、
図において上側の基板２の内面には透明な走査電極４が
多数本互いに平行に形成され、下側の基板１の内面には
前記走査電極４に対して直交する透明な信号電極３が多
数本互いに平行に形成されており、さらに両基板１，２
の電極形成面の上にはそれぞれ配向膜５，６が設けられ
ている。

【０００４】また、いずれか一方の基板、例えば上側の
基板２には、両基板１，２の電極３，４が互いに対向す
る画素領域の間の部分に対応して金属膜からなるブラッ
クマスク７が設けられており、この基板２側の電極（走
査電極）４は、ブラックマスク７を覆う透明な絶縁膜８
の上に形成されている。

【０００５】上記配向膜５，６は、ポリイミド系配向材
等の水平配向材で形成されており、その膜面にはラビン
グによる配向処理が施されている。これら配向膜５，６
の配向処理方向（ラビング方向）は互いに所定角度（Ｔ
Ｎ型ではほぼ９０°、ＳＴＮ型では１８０〜２７０°）
ずれている。そして、液晶９の分子は、両基板１，２側
の各配向膜５，６近傍の分子の配向方向がそれぞれの配
向膜５，６にある程度プレチルトした状態でそれぞれの
ラビング方向に沿うように規制され、一方の配向膜側か
ら他方の配向膜側に向って捩れるように並んだツイスト
配向状態となっ上記液晶表示素子は、両基板１，２の外
面側に配置される図示しない一対の偏光板との組み合わ
せで各画素での光の透過と遮断を制御するもので、液晶
分子は、無電界状態では初期のツイスト配向状態に配向
しており、両基板１，２の電極３，４間に電圧を印加す
ると、ツイスト配向状態を保ちながら立上り配向するた
め、前記一対の偏光板の偏光軸（透過軸または吸収軸）
方向をそれぞれ所定の方向に設定しておくことにより、
電極３，４間への電圧の印加により液晶分子の配向状態
の制御に応じて、各画素での光の透過と遮断を制御して
画像を表示することができるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このＴＮ型
やＳＴＮ型のような液晶分子をツイスト配向させる液晶
表示素子においては、表示のコントラストが観察方向に
よって大きく変化するため、その表示を良好なコントラ
ストで観察できる視野角が狭いという問題がある。そこ
で、本発明は、視野角が狭いという従来の欠点を改善し
て広い視野角をもつ液晶表示素子を提供することを目的
とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、電極を形成した一対の基板間に液
晶を挾持し、その液晶の分子を両基板間でツイスト配向
させた液晶表示素子において、少なくとも一方の基板に
おける電極形成面の上に、液晶分子に対する所定の配向
特性をもつ第１層目の配向層と、この第１層目の配向層
の上にほぼ均一に点在し、かつ第１層目の配向層とは異
なる配向特性をもつ第２層目の配向層とを設けるように
したものである。

【０００８】そして、この液晶表示素子を製造する場合
には、まず少なくとも一方の基板における電極形成面の
上に、液晶分子に対する所定の配向特性をもつ材料を塗
布して第１層目の配向層を形成し、この第１層目の配向
層の上に、この第１層目の配向層の材料とは異なる配向
特性をもつ材料を散布して点在状態に第２層目の配向層
を形成し、次に前記第１層目の配向層と第２層目の配向
層との表面を一方向にラビングし、この後、一対の基板
を互いに対向させるととともに、この両基板間に前記液
晶を封入して挾持させる。

【０００９】

【作用】このような液晶表示素子においては、第１層目
の配向層の上に、この第１層目の配向層とは液晶分子に
対する配向特性の異なる第２層目の配向層が点在するよ
うに配置しており、このため第１層目の配向層の部分で
ツイスト配向する液晶分子の配向状態と、第２層目の配
向層の部分でツイスト配向する液晶分子の配向状態とが
異なって各画素内に異なる２種の視野角特性の領域が現
れる。したがって、視野角特性が全域に亘って一定であ
る従来の液晶表示素子に比べ、表示を良好なコントラス
トで観察することができる視野角の範囲が広がる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図１および図
２を参照して説明する。図１には、本発明を適用したＴ
Ｎ型またはＳＴＮ型の単純マトリックス型液晶表示素子
の一部分の断面図を示してある。なお、この液晶表示素
子において、従来の構成と対応する部分については、同
一符号を付してその説明を省略する。

【００１１】この液晶表示素子においては、電極３，４
が形成された各基板１，２の上に、そのほぼ全域に亘っ
て均一に第１層目の配向層１０ａが設けられ、さらにこ
の第１層目の配向層１０ａの上に、その全域に亘ってほ
ぼ均一に点在するように多数の第２層目の配向層１０ｂ
が設けられている。そしてこれら配向層１０ａ，１０ｂ
の表面の全体にラビングによる配向処理が施されてい
る。

【００１２】第１層目の配向層１０ａの材料と、第２層
目の配向層１０ｂの材料とは、液晶９の分子に対する配
向特性が異なる材料が用いられている。ここで、本発明
の第１の実施例においては、第１層目の配向層１０ａの
材料としてはポリイミドを用い、第２層目の配向層１０
ｂの材料としてはポリスチレンを用いる。

【００１３】ポリイミドを材料とした配向層１０ａと、
ポリスチレンを材料とした配向層１０ｂとでは、液晶分
子に対する配向方位角特性が異なる。すなわち、ポリイ
ミドからなる配向層１０ａにおいては、プレチルトした
液晶分子の配向方位角がその配向層１０ａの表面のラビ
ングの方向に沿う方向となるのに対し、ポリスチレンか
らなる配向層１０ｂにおいては、プレチルトした液晶分
子の配向方位角がその配向層１０ｂの表面のラビング方
向に対してほぼ直角の方向となる。

【００１４】この液晶表示素子を製造する方法について
説明すると、まず、第１層目の配向層１０ａの材料であ
るポリイミドをＮ．Ｎ．ジメチルホルムアミド等の溶媒
に固形分濃度０％以上１０％以下となるように溶解し、
このポリイミドの溶液を、電極３，４を形成した基板
１，２の上に、スピンコート法により回転数 100〜5000
ｒｐｍで均一に塗布する。なお、このポリイミドの溶液
は印刷法により塗布してもよい。そしてこのポリイミド
の塗布膜を予備乾燥した後に、焼成によりイミド化処理
して第１層目の配向層１０ａを形成する。

【００１５】次に、この第１層目の配向層１０ａの上
に、ポリスチレン系配向材を散布機で霧状に散布し、こ
の散布粒を予備乾燥した後に、焼成によりイミド化処理
して第２層目の配向層１０ｂを形成する。

【００１６】この後、ドラム回転時の押込み量つまりド
ラムとラビング対象基板とのクリアランスが一定となる
ように制御することが可能なラビング装置のドラムにラ
ビング布をセットし、このドラムを一方向に回転させな
がら平行移動させて第１層目の配向層１０ａと第２層目
の配向層１０ｂとの表面にラビング処理を施す。さらに
この後、第１層目の配向層１０ａと第２層目の配向層１
０ｂとの表面に、超音波をかけながら純水により洗浄処
理を施す。

【００１７】このようにして得た２枚の基板１，２を、
その配向層１０ａ，１０ｂの形成面が互いに対向し、か
つその配向層１０ａ，１０ｂのラビング方向が直交する
ように配置し、この両基板１，２をスペーサを介して重
合するとともに枠状のシール材により接着する。そして
両基板１，２と前記シール材とで囲まれた領域内に真空
注入法等により液晶９を封入して液晶表示素子を完成さ
せる。

【００１８】このような液晶表示素子においては、第１
層目の配向層１０ａの上に、この第１層目の配向層１０
ａとは配向方位角特性の異なる第２層目の配向層１０ｂ
が点在するように配置しており、このため第１層目の配
向層１０ａの近傍領域でツイスト配向する液晶分子の配
向方向と、第２層目の配向層１０ｂの近傍領域でツイス
ト配向する液晶分子の配向方向とにほぼ直角のずれが生
じて各画素内に、液晶分子の配向状態が異なり視野角特
性が異なる２種の領域が現れる。

【００１９】したがって視野角特性が全域に亘って一定
である従来の液晶表示素子に比べ、表示を良好なコント
ラストで観察することができる方位角の範囲が広がり、
視野角特性が向上する。

【００２０】なお、本実施例においては、各基板１，２
にそれぞれ第１層目の配向層１０ａと第２層目の配向層
１０ｂとを設けるようにしたが、いずれか一方の基板１
または２に第１層目の配向層１０ａと第２層目の配向層
１０ｂとを設け、他方の基板２または１には第１層目の
配向層１０ａのみを設けるような場合であってもよい。
また、前記第１層目の配向層１０ａに用いたポリイミド
を第２層目の配向層１０ｂの材料として用い、前記第２
層目の配向層１０ｂに用いたポリスチレン系配向材を第
１層目の配向層１０ａの材料として用いることも可能で
ある。

【００２１】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。第１の実施例においては、第１層目の配向層１０
ａの材料と、第２層目の配向層１０ｂの材料とを、液晶
分子に対する配向方位角の異なる材料としてあるが、こ
の第２の実施例においては、第１層目の配向層１０ａの
材料と、第２層目の配向層１０ｂの材料とを、液晶分子
に対するプレチルト角特性の異なる材料としてある。例
えば、第１層目の配向層１０ａの材料としては、通常の
プレチルト角特性をもつポリイミドを用い、第２層目の
配向層１０ｂの材料としては、そのポリイミドと化学組
成が異なることにより第１層目の配向層１０ａとは異な
るプレチルト角特性をもつポリイミドを用いる。

【００２２】この液晶表示素子を製造する場合には、ま
ず、第１層目の配向膜１０ａの材料であるポリイミドを
Ｎ．Ｎ．ジメチルホルムアミド等の溶媒に固形分濃度０
％以上１０％以下となるように溶解し、このポリイミド
の溶液を、電極３，４を形成した基板１，２の上に、ス
ピンコート法により回転数 100〜5000ｒｐｍで均一に塗
布する。なお、このポリイミドの溶液は印刷法により塗
布してもよい。そしてこのポリイミドの塗布膜を予備乾
燥した後に、焼成によりイミド化処理して第１層目の配
向層１０ａを形成する。

【００２３】次に、この第１層目の配向層１０ａの上
に、前記第１層目の配向層１０ａの材料であるポリイミ
ドとは化学組成の違いにより異なるプレチルト角特性を
もつポリイミドを散布機で霧状に散布し、この散布粒を
予備乾燥した後に、焼成によりイミド化処理して第２層
目の配向層１０ｂを形成する。

【００２４】この後、ドラム回転時の押込み量（クリア
ランス）が一定となるように制御することが可能なラビ
ング装置のドラムにラビング布をセットし、このドラム
を一方向に回転させながら平行移動させて第１層目の配
向層１０ａと第２層目の配向層１０ｂとの表面にラビン
グ処理を施す。さらにこの後、第１層目の配向層１０ａ
と第２層目の配向層１０ｂとの表面に、超音波をかけな
がら純水により洗浄処理を施す。

【００２５】このようにして得た２枚の基板１，２を、
その配向層１０ａ，１０ｂの形成面が互いに対向し、か
つその配向層１０ａのラビング方向が直交するように配
置し、この両基板１，２をスペーサを介して重合すると
ともに枠状のシール材により接着する。そして両基板
１，２と前記シール材とで囲まれた領域内に真空注入法
等により液晶９を封入して液晶表示素子を完成させる。

【００２６】この液晶表示素子においては、第１層目の
配向層１０ａの上に、この第１層目の配向層１０ａとは
プレチルト角特性の異なる第２層目の配向層１０ｂが点
在するように配置しており、このため第１層目の配向層
１０ａの近傍領域でツイスト配向する液晶分子のプレチ
ルト角と、第２層目の配向層１０ｂの近傍領域でツイス
ト配向する液晶分子のプレチルト角とが異なり、各画素
内に液晶分子の配向状態が異なり視野角特性が異なる２
種の領域が現れる。

【００２７】したがって視野角特性が全域に亘って一定
である従来の液晶表示素子に比べ、表示を良好なコント
ラストで観察することができる方位角の範囲が広がり、
視野角特性が向上する。

【００２８】なお、本実施例においては、各基板１，２
にそれぞれ第１層目の配向層１０ａと第２層目の配向層
１０ｂとを設けるようにしたが、いずれか一方の基板１
または２に第１層目の配向層１０ａと第２層目の配向層
１０ｂとを設け、他方の基板２または１には第１層目の
配向層１０ａのみを設けるような場合であってもよい。
また、前記第１層目の配向層１０ａに用いた材料を第２
層目の配向層１０ｂの材料として用い、前記第２層目の
配向層１０ｂに用いた材料を第１層目の配向層１０ａの
材料として用いることも可能である。

【００２９】さらに本発明は、単純マトリックス型の液
晶表示素子に適用する場合に限らず、アクティブマトリ
ックス型の液晶表示素子にも、またセグメント表示型の
液晶表示素子にも適用することが可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、少
なくとも一方の基板における電極形成面の上に、液晶分
子に対する所定の配向特性をもつ第１層目の配向層と、
この第１層目の配向層の上にほぼ均一に点在し、かつ第
１層目の配向層とは異なる配向特性をもつ第２層目の配
向層とを設けるようにしたから、第１層目の配向層の近
傍領域でツイスト配向する液晶分子の配向状態と、第２
層目の配向層の近傍領域でツイスト配向する液晶分子の
配向状態とが異なって各画素内に異なる２種の視野角特
性の領域が現れ、したがって表示を良好なコントラスト
で観察することができる視野角の範囲が広がり、視野角
特性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した液晶表示素子の一部分の断面
図。

【図２】その液晶表示素子の基板の一部分の平面図。

【図３】従来の液晶表示素子の一部分の断面図。

【符号の説明】

１…基板 ２…基板 ３…電極 ４…電極 １０ａ…第１層目の配向層 １０ｂ…第２層目の配向層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極を形成した一対の基板間に液晶を挾持
   し、その液晶の分子を両基板間でツイスト配向させた液
   晶表示素子において、 少なくとも一方の基板における電極形成面の上に、液晶
   分子に対する所定の配向特性をもつ第１層目の配向層
   と、この第１層目の配向層の上にほぼ均一に点在し、か
   つ第１層目の配向層とは異なる配向特性をもつ第２層目
   の配向層とを設けたことを特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】第１層目の配向層と第２層目の配向層と
   は、液晶分子に対する異なる配向方位角規制特性をもつ
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 【請求項３】第１層目の配向層と第２層目の配向層と
   は、液晶分子に対する異なるプレチルト角規制特性をも
   つことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
4. 【請求項４】電極を形成した一対の基板間に液晶を挾持
   し、その液晶の分子を両基板間でツイスト配向させる液
   晶表示素子を製造する方法であって、 少なくとも一方の基板における電極形成面の上に、液晶
   分子に対する所定の配向特性をもつ材料を塗布して第１
   層目の配向層を形成する工程と、 この第１層目の配向層の上に、この第１層目の配向層の
   材料とは異なる配向特性をもつ材料を散布して点在状態
   に第２層目の配向層を形成する工程と、 前記第１層目の配向層と第２層目の配向層との表面を所
   定方向にラビングする工程と、 前記一対の基板を互いに対向させるととともに、この両
   基板間に前記液晶を挾持させる工程と、からなることを
   特徴とする液晶表示素子の製造方法。