JPH0822023A

JPH0822023A - 液晶表示素子とその製造方法

Info

Publication number: JPH0822023A
Application number: JP15353594A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Wakemoto; 博文分元; Keisuke Tsuda; 圭介津田; Yuji Satani; 裕司佐谷; Noriko Nishimura; 紀子西村; Hisahide Wakita; 尚英脇田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-07-05
Filing date: 1994-07-05
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】ねじれネマチック液晶等の視野角を広げる。【構成】スプレイ変形を含むＴＮ配向液晶の、中央層
の液晶分子の配向方位と交差する方向に、画素電極２の
面積を概ね２等分するように共通電極７の一部削除して
スリット１１を入れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶、特にネマチック
液晶を用いた液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ネマチック液晶を用いた、表示素子は、
液晶分子の配向によっていくつかのモードがある。もっ
とも普及しているのは、捻れネマチック（ＴＮ）液晶で
あり、その他にホメオトロピック（垂直）配向、または
ホモジニアス（水平）配向の複屈折モードやゲストホス
トモード等がある。

【０００３】ＴＮ液晶は、誘電異方性が正の液晶を、水
平配向処理した電極付き基板の間に挟んで、９０度捻っ
た状態を安定状態とし、このとき液晶の配向に沿って偏
波面が９０度回転し、偏光子と検光子を直交させている
と、白表示となる。電圧印加により液晶分子が立つと、
入射偏光はそのまま液晶層を進むので、検光子により吸
収されて黒表示となる。

【０００４】水平配向処理は、通常、ポリイミドをラビ
ング処理するが、このとき、数度程度のプレチルトが生
じる。従来、ＴＮ液晶では、ねじれの向きと分子の立ち
上がる方向を揃えるため、液晶に微量のカイラルネマチ
ック液晶を混ぜ、これのねじれ方向が安定になり、液晶
層の中央部の分子が少し傾くように、上下基板でのプレ
チルトの向きを図１０のように決めていた。

【０００５】図１０はセルの断面図で、画素電極２と共
通電極７上に配向膜１５を塗布してラビング処理するこ
とで、基板上の分子９２が基板面から数度起き上がる
（プレチルト）。セルは偏光板１２、１３に挟む。

【０００６】このセルに電圧を印加すると、ネマチック
液晶では基板上の液晶分子９２は界面に固定されてお
り、中間層の液晶分子９３があらかじめ傾いた方向へ図
１１のように立っていく。パネルに対して斜めから見る
と、液晶分子の頭方向９０からでは複屈折が小さいため
に暗く、分子の腹方向９１から見ると複屈折が大きいた
めに明るくなって、視野角によってコントラストが異な
り、表示の視野角を小さくするという問題点があった。

【０００７】特開平4-149410号公報は、ＴＮ液晶での視
野角依存性を軽減する方法を開示している。プレチルト
の向きをカイラル液晶の捻れ方向と逆にすると、図１２
のように中央層の液晶分子１８は水平に配向し、電圧印
加時の分子の立ち上がり方向が一意的に決まらなくな
る。このため、画素を形成する電極端における電場の歪
による、電界の傾斜の影響を受けて、画素の両端から、
立ち上がり方向の違う領域（ドメイン）に図１３のよう
に分かれて、従来のような視野角の非対称性が解消され
るとしている。

【０００８】また、電極端の電場に歪を利用して分子の
傾斜方向を制御する試みは、ホメオトロピック配向でも
行われている（例えば、Jean Frederic Clerc,"Vertica
llyAligned Liquid-Crystal Displays",SID91 DIGEST,
７５８頁から７６１頁）。ホメオトロピック配向では、
誘電異方性が負の液晶を用いて、無電界時の垂直配向
が、電圧印加により液晶分子が倒れて複屈折が生じるよ
うにする。

【０００９】電圧印加時に分子が倒れる方向は、まった
くの垂直配向からではどちらに向くか決まらないので、
通常は弱いラビング処理を垂直配向膜に施して、ほんの
わずか（１度程度）の傾きを付けていた。クラークは、
ラビングしていない垂直配向膜でも、電極の中央に小さ
なスリットを設けることで、液晶分子がほぼ４つの方向
（東西南北）に分かれて倒れることを利用して、視野角
を広げた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】特開平4ー149410号公報
は、立ち上がり方向が逆の２つのドメインが、画素内で
ほぼ同じ大きさになり、視野角が対称になると記述して
いるが、本発明者らの実験では、パネル内の場所により
２つのドメインの面積比率は異なっていた。このため、
斜め方向からこのようなパネルを見ると、ドメインの面
積比率のむらが表示ムラとなってしまうという問題が生
じた。

【００１１】また、高い電圧を印加して液晶分子を立た
せると、２つのドメインの境界であるドメイン壁から、
捻れ方向が逆の従来ＴＮと同じ配向が発生し、だんだん
その不良配向領域が大きくなるという問題もあった。

【００１２】また、クラークの方法は、分子のどの方向
にも倒れ得るホメオトロピック配向では有効であった
が、ＴＮ配向や水平配向は配向方向が固定されているこ
とや、捻れていることなど条件が全く異なっており、完
全に配向を制御することは難しい。また、ホメオトロピ
ック配向は、誘電異方性が負の液晶が必要であること
や、セル厚を特定の値にしないと色が付くことなど、Ｔ
Ｎ液晶に比べると制限が多く、使いにくい点が多い。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の液晶表示素子は、電極甲及び電極乙の両電
極が液晶分子を含有する液晶層を介して相対向して画素
を形成し、電圧無印加時において前記液晶分子が、前記
両電極の主表面にほぼ平行でかつ所定の方向に配向する
前記液晶層のほぼ中央部に存在する中央層を有し、電極
甲から電極乙へ向かう方向に沿って前記所定の方向を中
心に概ね９０度捻れ、前記電極甲から前記電極乙に向か
ってスプレイ変形を伴うように配向する表示素子におい
て、前記所定の方向と垂直でない特定の傾き角で交わ
り、かつ前記電極甲の主面の軸方向に平行な方向に、前
記電極甲の面積をほぼ２分する電界歪発生部を設け、電
極甲と乙間に電圧を印加したときに、前記電界歪発生部
位周辺の液晶層の等電位線を、乙側に膨らんだ凸形状に
歪ませる構成により上記課題を解決できる。

【００１４】また、本発明の表示素子は、複数の画素電
極の面積をほぼ２分する位置に、電界歪部位を設ける製
造方法によって達成され、その電界歪発生部位は、画素
電極をエッチング等の手段で所定の位置に電極欠如部部
を作成する、画素電極上または共通電極上の所定の位置
に突起部を設ける等の手段で形成できる。

【００１５】

【作用】中央層の液晶分子の向きと交差する画素電極端
の電界の傾斜により、画素電極端部付近の分子の立ち上
がり方向が決まることは、特開平4ー149410号公報の記載
の通りであるが、２つのドメインの境界の位置は、上下
の基板のプレチルトの微妙な違いや配向膜上の微妙な凹
凸といった偶然に左右されてしまう。

【００１６】本発明は、画素内部に線状の電界歪発生部
位を所定の条件を満たすように設けることにより、ドメ
インの境界が電界歪発生部位上に固定でき、ドメインの
面積を必ず等しくできる。ここで所定の条件とは、簡単
にいうと、画素電極端の電界の傾斜方向と、同じ方向の
傾斜電界を電界歪発生部位の両側に発生させることであ
る。画素電極端と同方向の傾斜電界を発生させると、同
方向の傾斜電界に挟まれた領域は、その幅が広すぎなけ
れば均一なドメインになる。

【００１７】電界歪発生部位の役割は、傾斜電界を発生
させて近傍の分子の立ち上がり方向を固定するだけでは
なく、傾斜電界に挟まれた領域を均一化するための動的
な応答過程の制御も担っている。すなわち、電界歪発生
部位の電位は、その周辺の画素電極上の電位とは不連続
または急激な変化になっている。

【００１８】この様な電位が急激に変化するような部分
の近傍では、電界強度が強くなる。そのため、他の画素
部より、先に応答が始まり、内部が均一化されていくの
である。

【００１９】また、線状の電界歪発生部位の幅が例えば
数μｍ程度と非常に狭い場合は、対向基板側での電界の
傾斜が小さくなるが、傾斜の大きい電界歪発生部位側基
板の近傍が先に応答するために、このときでもドメイン
を均一化できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の具体例について詳細に述べ
る。

【００２１】（実施例１）図１、図２は、本発明の第１
の実施例の液晶表示素子の平面図及び断面図である。図
２は図１の一点鎖線部２２の断面図である。下基板１上
には、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の画素電極２及び、
画素電極２を駆動する薄膜トランジスター３が形成して
ある。上基板２０上には、クロムからなるブラックマト
リクス遮光層４とカラーフィルター５、二酸化珪素から
なるオーバーコート層６、ＩＴＯの共通電極７を形成し
ている。但し、ブラックマトリクス遮光層４は、図１の
平面図では図示しにくいので遮光層のない開口部１７に
左上がり斜線を描いており、遮光層４は開口部以外をす
べて覆っている。

【００２２】それぞれの電極上にはポリイミドＡからな
る配向膜１５を塗布し、下基板は方向８へ、上基板は方
向９へラビングし、直径５μｍの球形スペーサを散布し
て、セル厚５μｍの空セルを組み立てた。

【００２３】そして、ネマチック液晶に左回りのカイラ
ル添加剤Ｓ−８１１を添加して、カイラルピッチを５０
μｍとした液晶１４を空セルに注入した。このとき、セ
ル厚方向の中央層の液晶分子１８は、基板に水平で、方
向１０を向いており例えば図１２のようにスプレイ変形
を含んだＴＮ配向（以下ではスプレイＴＮ配向と呼ぶ）
になっている。

【００２４】共通電極７は、配向膜を塗布する前に、フ
ォトリソグラフィーと、ヨウ化水素によるエッチングに
よりＩＴＯを直線状に除去し、スリット１１を開けてあ
る。共通電極７はスリット１１以外を覆っている。スリ
ット１１は方向１０と約６０度の傾きをもって画素の対
角線に沿っている。その幅は約６μｍで、画素電極と重
なる部分にだけ開けてあり、画素内の液晶層の電界を歪
ませる電界歪発生部位として機能する。そして、図２の
ように偏光板１２、１３を上下の基板の外側に、方向
８、９に偏光軸を合わせて配置している。

【００２５】なお、下基板上のＴＦＴ３、及びソース及
びゲート配線１６、２１は、液晶への直流電圧印加をさ
ける為の保護膜１９で覆われている。また、本実施例で
は共通電極表面にオーバーコート層を設けているが、こ
れには本質的な意味はなく、オーバーコート層がなくて
も問題はない。

【００２６】図３は、従来の特開平4ー149410号公報に記
載の構成の画素に、電圧を印加したときの表示状態を示
した平面図である。液晶分子が立ち上がると、まず、電
極端から立ち上がり方向の異なる例えば図１３に示す２
種のスプレイＴＮ配向が発生（図３（ａ））し、やや遅
れて画素内部にいずれかの微少なスプレイＴＮドメイン
が発生（図３（ｂ））し、これらのドメインは成長、吸
収されて、２つのドメインに分かれる（図３（ｃ））。

【００２７】しかし、ドメインの境界のドメイン壁３２
の位置は、実験を繰り返す度に少しづつ異なり、また、
一方のドメインの面積が他方より非常に大きくなる画素
も多い。これらのドメインの立ち上がり方向は、少し斜
めから観察すれば濃淡として見えるので確認できるが、
従来の液晶パネルでは分かれたドメインの面積比率のむ
らのため、パネル内で濃淡むらが非常に目立ってしま
う。

【００２８】また、表示が十分黒くなる飽和電圧５Ｖを
しばらく印加すると、右ねじれの配向がドメイン壁３２
の一部が切れて発生し、徐々に大きくなってスプレイＴ
Ｎの領域がなくなってしまう場合があった。右ねじれ配
向は電圧を下げてもすぐには消失せず、斜めから見たと
きに表示欠陥画素のように見えてしまう。

【００２９】これに対して、図１の本発明の液晶表示素
子では、図４（ａ）のように、画素電極端とスリットの
端部で、同じ立ち上がり方向のスプレイＴＮ３０ａ、３
０ｂが発生し、次に図４（ｂ）のように中間部に小さな
ドメインが発生しかけるが、すぐに図４（ｃ）のように
端部と同じドメイン３０で均一化され、同時に、スリッ
トの反対側は逆の立ち上がり方向のドメイン３１で占め
られる。

【００３０】このように、従来例と異なり、２種のスプ
レイＴＮ間のドメイン壁３２は、必ず、スリット１１上
に固定され、２つのドメイン３０、３１の面積は正確に
等しくなり、大面積の液晶パネルでもむらなく視野角を
対称にできる。また、対称になるだけでなく、通常のド
メインに分かれないＴＮでは、コントラスト５以上で、
かつ、階調が反転しない視野角が、分子の立ち上がり方
向では１０度、逆からは２０度程度であったのが、±４
０度まで広がった。

【００３１】図２の本発明の液晶表示素子に電圧を印加
した時に、液晶層へ印加される電場の等電位線分布を計
算すると、およそ図５のようになる。図中等電位線が曲
線群４０で、画素電極２と共通電極７上に配向膜があ
り、液晶を挟んでいる。上下基板１と２０はガラスであ
る。電極スリット部１１近傍の等電位線はスリット側に
膨らんだ山形（凸形状）に歪む。スリット端部及び画素
電極端部の両脇の、等電位線の間隔が狭い部分（＋印
部）は電界強度が画素上よりも強くなっている。

【００３２】スリットの方向は、液晶層の中央層の分子
の配向方向と垂直でなく、図１のように画素の対角線に
沿って斜めに配置する方がよい。図１のようにラビング
方向に対してスリットを配置することにより、中央層の
分子の配向方向と直交する場合に比べて、スリットの幅
を狭くしても、ドメインが２つに分割できる。直交の場
合は１０μｍ以上の幅が必要であった。

【００３３】また、電界歪発生部位を斜めに配置するこ
とにより、駆動信号レベルを白から黒に切り替えた時
に、直交配置では過渡的に発生する逆チルトドメインを
防止することができた。

【００３４】実施例１において、ラビング方向をそのま
まにしてスリットをもう一方の対角線に沿って形成した
場合は、ドメイン壁をスリットに沿って均一に形成する
ことはできなかった。このことから、スリットの形成方
向は、ＴＦＴアレイ基板（下基板）表面の液晶の配向方
向とスリットの成す角が対向（上基板）表面の液晶の配
向方向とスリットの成す角よりも大きいことが好まし
い。

【００３５】また、本実施例の液晶表示素子では、電圧
を例えば１０Ｖ以上にあげても、従来の特開平4ー149410
号公報に記載の構成のパネルのように、右ねじれＴＮが
発生するという問題は生じなかった。これは、本実施例
では、ドメイン壁は電極のないスリット部にあるため、
ドメイン壁に電圧が印加されないためであると思われ
る。

【００３６】本実施例の２種のスプレイＴＮ間のドメイ
ン壁をよく観察すると、電圧を印加して例えば他の部分
が黒くなっても、ほぼ初期の白い状態のままで光抜けが
生じている。すなわち、欠陥部は導波路として機能して
いるので、ドメイン壁部の液晶分子はあまり立ち上がら
ず捻れた状態を保っているはずである。

【００３７】このようなスプレイＴＮ間ドメイン壁内の
寝た分子に電圧を印加することで、ドメイン壁自身の安
定性が悪くなり、逆ねじれＴＮが生じたやすくなると考
えられる。実際、逆捻れＴＮとスプレイＴＮとの間の配
向欠陥は、電圧無印加でも複屈折がほとんどなく、垂直
配向に近い状態となっており、このことからも、スプレ
イＴＮ間のドメイン壁の分子が電圧により立つことが、
逆捻れＴＮを発生させている原因であることが窺える。

【００３８】また、通常、ブラックマトリクス遮光層は
画素外を覆うだけだが、本実施例では、電圧を印加して
もスリット部から光が漏れコントラストを低下させるの
で、図１のようにスリット１１の下にもブラックマトリ
クス遮光層４を設けている。但し、このブラックマトリ
クス遮光層は必ずしも必要ではなく、スリットの幅が狭
い場合は光漏れの程度も小さく、遮光層なしでも実用上
問題ないコントラストが確保できる。実際、本実施例の
場合も遮光層なしで１００以上のコントラスト比が得ら
れた。

【００３９】図１の構成で、画素電極のサイズと画素電
極短辺の長さＤとを変えた場合の、電圧に対する応答を
調べた。長さＤが１００μｍでは、上記の実施例の場合
と同様に電極端の応答に続いて、中間部に小さなドメイ
ンが生じてから速やかに均一化するが、Ｄが５０μｍで
は、画素端の応答から直接均一な２つのドメインに成長
する。逆に、Ｄを２００μｍと大きくした場合では、０
Ｖから５Ｖのステップ電圧を印加したときに、小さなド
メインができてから均一化するまでに数百ミリ秒かか
り、応答速度上の問題があった。

【００４０】また、ポリイミドＡは、基板面と界面液晶
分子長軸とのなすプレチルト角が約２度から３度の配向
膜であったが、プレチルト角が約９度と大きいポリイミ
ドＢを用いると、長さＤが１００μｍでも小さなドメイ
ンが残り、均一なドメインに分かれなかった。従って、
均一な配向膜を用いる場合は、プレチルトは３度以下
で、ドメイン制御性の観点からはできる限り低い（プレ
チルト角が０度に近い）方がよい。

【００４１】本発明の液晶表示素子に適した配向方法と
しては、ポリイミドをラビングする以外に、例えばポリ
ビニル４−メトキシシンナメートのような紫外線硬化樹
脂を基板上に塗布し、偏光紫外線を照射して重合させる
方法がよい。この方法では、偏光軸に直交した方向に液
晶分子は配向し、プレチルトは無くなる。従って、電圧
無印加の状態では基板界面から中央層まで、すべて水平
に配向する。例えば図１の構成で、方向８及び９と偏光
軸とが平行な偏光紫外線を、上下の基板にそれぞれ照射
すれば、捻れの向きはカイラル液晶の捻れ方向で決ま
る。

【００４２】さらに、画素が大きい場合等に、ドメイン
が均一化する迄の時間を減少させるため、２種のポリイ
ミドの混合溶液を塗布することが有効であった。すなわ
ち、低プレチルトのポリイミドＡの５％ＮＭＰ（Ｎ−メ
チル−ピロリドン）溶液と、高プレチルトポリイミドＢ
の５％ＮＭＰ溶液をを８：２で混合した溶液を、スピン
ナーで上下基板上に塗布し、焼成したところ、配向膜に
直径数μｍの微小な島状のむらができた。

【００４３】成分分析の結果、微小部が主にポリイミド
Ｂ、背景部がポリイミドＡであり、混合溶液が塗布・焼
成中に相分離した膜であった。このような、相分離配向
膜を例えば図１の構成で、長さＤが２００μｍのパネル
で用いると、電圧印加時に画素中に出現する小ドメイン
のサイズが小さくなり、数が非常に増え、２つのドメイ
ンに均一化する迄の時間が、均一な膜の場合の半分以下
になった。

【００４４】以上のように、本発明の第１の実施例の構
成により、視野角が完全に上下対称で広くなり、従来の
ようなむらを生じることがなくなる効果がある。

【００４５】（実施例２）図６は、本発明の第２の実施
例の液晶表示素子の断面図である。図１、２に示した実
施例１では、共通電極を一部除去することにより傾斜電
界を発生させたが、図６では二酸化珪素からなるストラ
イプの土手状突起５０を、図１のスリット１１と同じ位
置にフォトリソグラフィー法を用いて設けた。共通電極
７にスリットが無くなった事以外の構成は、すべて図１
と同じである。但し、本実施例の土手の高さは約１μ
ｍ、幅が６μｍである。

【００４６】このときの、等電位線の分布を有限要素法
で計算すると、実施例１の場合と同様に、土手近傍の等
電位線は、土手の中点上をピークとする土手側（電界歪
発生部位）に膨らんだ凸形状に歪むことが確認された。

【００４７】図６の液晶パネルに電圧を印加したとこ
ろ、長さＤが１００μｍの場合は実施例１と同様に、速
やかにドメインが２つに分離し、視野角を対称にし広げ
ることができた。

【００４８】但し、土手の材料としては、液晶（長軸方
向の比誘電率は８前後）より誘電率が小さければ同様の
電界分布となるので、二酸化珪素に限らない。例えば液
晶への溶け出しがないようなフォトレジストなどもよ
い。

【００４９】また、土手上に発生するドメイン壁に印加
される電圧が弱いので、実施例１で述べた、通常ＴＮの
発生が抑えられる効果もある。

【００５０】（実施例３）図７は本発明の第３の実施例
の液晶表示素子の断面図である。実施例１、２では、共
通電極側に電界歪発生部位を設けたが、本実施例ではＴ
ＦＴ素子側基板の画素電極上に設けた構成である。図７
の曲線群６１は、画素上の等電位線の様子を概念的に描
いている。画素電極側に設ける場合は、電界歪発生部位
を設けることで等電位線の密度、すなわち電界強度が増
すようにすることで、画素電極と逆側に等電位線を膨ら
ますことができる。

【００５１】従って、図７の土手の材料としては、実施
例２と逆に、液晶より誘電率の大きな材料、あるいは、
導電体で突起を作って電極間距離を減らして電界強度を
上げればよい。誘電体材料としては、酸化チタンや酸化
タンタルや、チタン酸バリウムなどがよい。

【００５２】本実施例の土手部分の製法としては、例え
ば画素電極を先に設けた後に、ＴＦＴ及びソース、ドレ
イン電極を作成した後、誘電体層として二酸化チタンを
スパッターにより約５００ｎｍ積み、土手となる部分以
外の画素開口部をエッチングにより除去する。こうし
て、画素電極上に、幅８μｍ、高さ０．５μｍの土手６
０を作成した。このとき、保護膜１９も同じ二酸化チタ
ン膜を残すことで同時に形成する。その上に、ポリイミ
ドＡの配向膜１５を塗布し、図１と同様の方向にラビン
グ、パネル組立をし液晶を注入した。この場合も、実施
例２と同様に長さＤが１００μｍの場合は、土手を境に
２つにドメインが明確に分離した。

【００５３】画素電極を、ＴＦＴ及びソース、ドレイン
電極の後に付ける場合は、例えば図８に示した構成がよ
い。クロムからなるソース、ドレイン電極上に、二酸化
珪素の膜をスパッターで約４００ｎｍ積み、土手７０と
なる部分以外の画素開口部をエッチングにより取り去
る。その上から、ＩＴＯを成膜、エッチングして画素電
極７１を形成すれば、電極が土手状に突起して電界歪発
生部位となる。この場合も、同様にパネルを作成したと
ころ、誘電体の場合と同様に、ドメインの明確な分離が
見られた。

【００５４】ソース、ドレイン形成時に、画素上にソー
ス、ドレインと同一の金属で同様の土手を設け、画素と
導通させて同電位とした場合も、やはり同様にドメイン
の明確な分離がみられた。

【００５５】（実施例４）本発明の第４の実施例の液晶
表示素子の断面図を図９に示す。画素電極上に感光性ポ
リイミド（東レ製フォトニース等）を５００ｎｍ塗布
し、露光後現像し、中央部の溝８０の部分を除去する。
溝８０の平面的な位置及び方向は、図２の平面図におけ
るスリットと同じである。本実施例の溝の幅は約６μｍ
にした。このポリイミド膜８１を、実施例１と同方向に
ラビングし、パネルにして液晶を注入し、配向させた。

【００５６】この場合も、実施例３と同様に、長さＤが
１００μｍでは溝を境にドメインが分かれて、視野角を
広げることができた。本実施例では、ポリイミドの比誘
電率は約３程度と液晶より小さいので、ポリイミドが付
いている部分は電界強度が弱く、溝部上の液晶層にかか
る電界強度の方が強くなり、実施例３の場合と同様に、
電界歪発生部位（溝）により共通電極側に膨らんだ凸形
状に等電位線が歪んでいる。

【００５７】なお、フォトニースの代わりに、有機溶剤
に溶ける可溶性ポリイミド（日本合成ゴム製：ＡＬ１０
５１等）を塗布し、フォトリソグラフィーによりパター
ンニングしてもよい。

【００５８】以上のように、本発明の液晶表示素子で
は、具体的な構成は様々であったが、画素内の電界歪発
生部位を、ねじれネマチック液晶に適した、所定の方向
に設けることにより、異なる配向のドメインのサイズを
正確に制御でき、視野角を対称化し、広げることができ
た。

【００５９】具体的な実施例においては、電界歪発生部
位を画素の対角線に沿って連続的に形成したが、電界歪
発生部位は完全に対角線に沿わなくても異なる配向のド
メインを制御することが可能である。また、電界歪発生
部位は必ずしも１画素内に連続して設ける必要はなく、
断続的に設けても、ドメインの制御は可能である。

【００６０】上記４つの実施例では、アクティブマトリ
クス型の液晶パネルであったが、例えば上下基板がスト
ライプ電極からなる単純マトリスクの場合でも本発明は
有効であり、この場合は、中央層の分子の方向と交差す
る電極の辺を有する基板と、逆側の基板上の電極にスリ
ットを入れるとよい。

【００６１】さらに、実施例１で記載したプレチルトが
低い方（３度以下）がより大きな画素でもドメインの分
離が明確なこと、及び、大きな画素では相分離膜を用い
た方が応答速度が速くなる効果は、実施例２から４の場
合でも同じである。

【００６２】また、実施例１から４の電界歪発生部位の
うち、設置する基板が互いに異なるいずれか２つの構造
を両方設けてもよい。

【００６３】

【発明の効果】本発明の液晶表示素子は、ねじれネマチ
ックモードで、電圧無印加時に液晶層の中央層の分子が
水平配向している液晶素子の画素中に、基板間中央層の
分子の配向方位と斜めに交わる方向に、線状の電界歪発
生部位を設けることにより、電圧を印加したときに、分
子の立ち上がる方向が逆で、従って視野角方向が逆にな
る２つのドメインが、電界歪発生部位を境に、正確に画
素を２分する。

【００６４】このため、従来のように斜め方向から見た
ときのムラを生じることなく、視野角を対称に、かつ、
広げることがことができる効果がある。

【００６５】また、特に、電界歪発生部位が電極を削除
する構造の場合、スプレイ変形を含むＴＮ配向から、逆
ねじれのＴＮが出現するという問題が生じないという効
果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の液晶表示素子の平面図

【図２】本発明の第１の実施例の液晶表示素子の断面図

【図３】（ａ）は、従来の液晶表示素子の２種のスプレ
イＴＮ配向が発生する様子で、電圧印加直後の様子を示
す拡大平面図（ｂ）は、従来の液晶表示素子の２種のスプレイＴＮ配
向が発生する様子で、画素内部にスプレイＴＮドメイン
が発生する様子を示す拡大平面図（ｃ）は、従来の液晶表示素子の２種のスプレイＴＮ配
向が発生する様子で、２つのドメインに分かれる様子を
示す拡大平面図

【図４】（ａ）は、本発明の第１の実施例の液晶表示素
子の電圧印加直後の様子を示す拡大平面図（ｂ）は、本発明の第１の実施例の液晶表示素子の中間
部に小さなドメインが発生する様子を示す拡大平面図（ｃ）は、本発明の第１の実施例の液晶表示素子の端部
と同じドメインで均一化された様子を示す拡大平面図

【図５】本発明の第１の実施例の液晶表示素子に等電位
線分布を示す断面図

【図６】本発明の第２の実施例の液晶表示素子の断面図

【図７】本発明の第３の実施例の液晶表示素子の断面図

【図８】本発明の第３の実施例の液晶表示素子の断面図

【図９】本発明の第４の実施例の液晶表示素子の断面図

【図１０】従来の液晶表示素子の断面図

【図１１】従来の液晶表示素子の断面図

【図１２】従来の液晶表示素子の断面図

【図１３】従来の液晶表示素子の断面図

【符号の説明】

１下基板２画素電極３薄膜トランジスター４ブラックマトリスク遮光層５カラーフィルター７共通電極８下基板のラビング方向９上基板のラビング方向１０中央層の液晶分子の配向方向１１スリット４０等電位線５０土手６０土手８０溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西村紀子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)発明者脇田尚英大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極甲及び電極乙の両電極が液晶分子を含
有する液晶層を介して相対向して画素を形成し、電圧無
印加時において前記液晶分子が、前記両電極の主表面に
ほぼ平行で、所定の方向に配向する前記液晶層のほぼ中
央部に存在する中央層を有し、前記電極甲から前記電極
乙へ向かう方向に沿って前記所定の方向を中心に概ね９
０度捻れ、前記電極甲から前記電極乙に向かってスプレ
イ変形を伴うように配向する表示素子において、前記所
定の方向と垂直でない特定の傾き角で交わり、前記電極
甲の主面の軸方向に平行な方向に、前記電極甲の面積を
ほぼ２等分する電界歪発生部位を設け、電極甲と乙間に
電圧を印加したときに、前記電界歪発生部位周辺の液晶
層の等電位線を、乙側に膨らんだ凸形状に歪ませること
を特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】電極甲表面の液晶の配向方向と電界歪発生
部位との成す角が、電極乙表面の液晶の配向方向と前記
電界歪発生部位との成す角よりも大きいことを特徴とす
る、請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】電界歪発生部位が、筋状に設けた電極乙の
欠如部である、請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項４】電極甲の形状が長方形であり、長方形の対
角線に沿って電極甲をほぼ面積の等しい三角形に２分す
るように電界歪み発生部位を設けた、請求項１または２
何れかに記載の液晶表示素子。
【請求項５】電界歪発生部位が、液晶分子または液晶層
の何れかより誘電率の大きな材質で電極甲上に設けた筋
状の突起であることを特徴とする、請求項１記載の液晶
表示素子。
【請求項６】材質が、酸化チタンまたは酸化タンタルの
少なくとも何れか一方を主成分とする無機酸化物であ
る、請求項５記載の液晶表示素子。
【請求項７】電界歪発生部位が、少なくとも表面が導電
体の材料を含む電極甲上に設けた筋状の突起であり、前
記導電体が前記電極甲と導通していることを特徴とす
る、請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項８】電界歪発生部位が、液晶分子または液晶層
の何れかよりも誘電率の小さい誘電体の膜で電極甲を覆
った前記誘電体膜の欠如部であることを特徴とする、請
求項１記載の液晶表示素子。
【請求項９】誘電体の膜が、ポリイミド配向膜である請
求項８記載の液晶表示素子。
【請求項１０】電界歪発生部位が、液晶分子または液晶
層の何れかより誘電率の小さい誘電体の膜で電極乙上に
設けた筋状の突起であることを特徴とする、請求項１記
載の液晶表示素子。
【請求項１１】電極甲及び電極乙上に設けた高分子膜
が、画素よりも十分小さく、プレチルト角の異なる微小
領域に分かれていることを特徴とする、請求項１記載の
液晶表示素子。
【請求項１２】電極甲及び電極乙上での液晶分子のプレ
チルト角が、３度以下である請求項１または１１何れか
に記載の液晶表示素子。
【請求項１３】対向する２枚の基板Ａ及びＢ間にカイラ
ルネマチック液晶を挟み、前記基板Ａ上にマトリクス状
に配置した複数の画素と、前記複数の画素の各々を駆動
するアクティブ素子を形成し、前記基板Ｂ上には前記複
数の画素を覆う共通電極膜を形成する液晶表示素子の製
造方法において、前記共通電極膜の一部をエッチングに
より前記複数の画素電極の各々の面積を概ね２等分する
よう直線状に除去した後、前記基板Ａ及びＢをラビング
し、前記基板Ａ及びＢのラビング方向が、前記基板Ａ及
びＢを対向させたときに前記直線の基板面内の垂線を対
称線としておよそ９０度捻れる向きであり、前記捻れる
向きが前記カイラルネマチック液晶の捻れ方向と逆であ
ることを特徴とした液晶表示素子の製造方法。
【請求項１４】対向する２枚の基板Ａ及びＢ間にカイラ
ルネマチック液晶を挟み、前記基板Ａ上にマトリクス状
に配置した複数の画素と、前記複数の画素の各々を駆動
するアクティブ素子を形成し、前記基板Ｂ上には前記複
数の画素を覆う共通電極膜を形成した液晶表示素子の製
造方法において、前記基板Ａまたは基板Ｂの少なくとも
一方の基板上に、前記複数の画素の各々の面積を概ね２
等分する電界歪を発生させる構造を直線状に形成した
後、前記基板Ａ及びＢ上に光感光性高分子膜を塗布し、
前記直線と偏向軸が４５度をなす偏光紫外線を前記基板
Ａまたは基板Ｂの一方の基板に照射し、前記偏光軸と直
交する偏光紫外線を他方の基板に照射して、前記光感光
性高分子を重合させることを特徴とする液晶表示素子の
製造方法。
【請求項１５】対向する２枚の基板Ａ及びＢ間にカイラ
ルネマチック液晶を挟む液晶表示素子の製造方法におい
て、前記基板Ａまたは基板Ｂの何れか一方の基板上にマ
トリクス状に配置した複数の画素と、前記複数の画素の
各々を駆動するアクティブ素子を形成した後、前記カイ
ラルネマチック液晶より誘電率の大きい誘電体膜を成膜
し、前記複数の画素の各々の面積を２等分する直線上の
前記誘電体膜を残して前記画素電極上の前記誘電体膜を
エッチングにより除去した後、前記基板Ａ及び基板Ｂ
に、前記基板Ａ及び基板Ｂを対向させたときに、前記直
線の基板面内の垂線を対称線としておよそ９０度捻れる
向きであり、前記捻れる向きが前記カイラルネマチック
液晶の捻れ方向と逆となるよう、配向処理を施すことを
特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項１６】対向する２枚の基板Ａ及びＢ間にカイラ
ルネマチック液晶を挟み、複数の画素を配置する液晶表
示素子の製造方法において、前記基板Ａに画素を駆動す
るアクティブ素子を形成した上に誘電体膜を成膜し、前
記複数の画素の各々の面積を２等分する直線上の前記誘
電体膜を残して前記画素電極上の前記誘電体膜をエッチ
ングにより除去した後に、画素を形成する透明電極を形
成した後に、前記基板Ａ及び基板Ｂに、前記基板Ａ及び
基板Ｂを対向させたときに、前記直線の基板面内の垂線
を対称線としておよそ９０度捻れる向きであり、前記捻
れる向きが前記カイラルネマチック液晶の捻れ方向と逆
となるよう、配向処理を施すことを特徴とする液晶表示
素子の製造方法。