JPH0954315A

JPH0954315A - 液晶表示装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0954315A
Application number: JP7227089A
Authority: JP
Inventors: Ken Sumiyoshi; 研住吉; Shigeyoshi Suzuki; 成嘉鈴木; Kenichi Takatori; 憲一高取
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 1995-08-11
Publication date: 1997-02-25
Anticipated expiration: 2015-08-11
Also published as: JP2780680B2

Abstract

(57)【要約】【課題】視野角を著しく改善する液晶表示装置およびそ
の製造方法の提供。【解決手段】液晶の配向方向が異なる複数の領域を備
え、各領域の上部及び／又は下部にそれぞれの領域の複
屈折を補償する方向に光学軸の配置方向を有する光学補
償層を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置および
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置（liquid crystal display
device; ＬＣＤ）は情報表示装置等へ広く利用されて
いる。これら情報表示装置として用いられている液晶モ
ードとして、ツイステッドネマチック（ＴＮ）やスーパ
ーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）が広く用いられて
いる。しかし、これら液晶モードには視角依存性という
問題を有している。

【０００３】この視角依存性は、液晶分子の立ち上がり
に起因している。以下、これを図５を用いて説明する。
なお、図５には、透明電極、偏光板、及びスペーサ等は
図示されていない。

【０００４】液晶分子は棒状の分子である。ＴＮ及びＳ
ＴＮにおいては電圧無印加時に、この液晶分子は概ね基
板面に対して平行な状態にある。なお、液晶分子は電界
無印加時には、上下基板上で配向処理方向にずらされて
いるためらせんを描き、そのねじれ角はＴＮで９０度で
ありＳＴＮで１８０度から２７０度である。

【０００５】そして、透明電極を通してガラス基板４面
に垂直に電界を印加すると、電界と液晶分子の電気的相
互作用により液晶分子１は垂直方向に立ち上がろうとす
る。この際、均一な表示画面を得るためには、表示画面
全体で例えば液晶分子長軸の左側から立ち上がるように
しなければならない。

【０００６】しかし、図５に示すように、画面法線
（Ｎ）の左側（図中「Ｌ」で示す）に傾いて眺めた場
合、液晶分子は短く見える。一方、画面法線の右側（図
中「Ｒ」で示す）に傾いた場合液晶分子は長く見える。

【０００７】このような表示画面に対する視角に依存し
た見えかたの変化は、液晶の屈折率変化に対応してい
る。すなわち、この視線による屈折率変化が、視角依存
性の原因である。

【０００８】以上のような視角依存性を解消する方法と
して、図６に示すように、画素を二分割して液晶の配向
方向を変えることが提案されている。この場合、二分割
した画素での液晶分子の立ち上がり方向は正反対であ
る。このような構造においては、視線が傾いたときに、
一方の画素の液晶分子は短く見え、他方は長く見える。

【０００９】このため、図５を用いて説明した視角依存
性が、図６に示す画素二分割型構成では緩和される。

【００１０】このように画素を二分割するには、例えば
特開平４−１１５４７号公報あるいは特開平５−２１０
０９９号公報等に記載されているようにフォトレジスト
工程を利用することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６に示す画
素二分割型の視角依存性（視角に対する透過率変化）
は、図７に示すようなものとなる。

【００１２】図７から判るように、各階調間（第１〜第
８階調）の透過率の順序は、約40°程度まで保存され
る。しかし、約40°以上では階調間の順序は反転してし
まうことが判る。

【００１３】また、40°以下の視角でも正面での黒表示
時の透過率が上昇し、コントラストが低下することが判
る。

【００１４】以上のように、画素二分割法においては、
本来の視角依存性を緩和するものの、完全な視角依存性
の解消には至っていないことが判る。このことは、分割
の数を増やしても同様に問題となる。

【００１５】従って、本発明は上記問題点を解消し、視
野角を著しく拡大することを可能とする液晶表示装置及
びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、液晶の配向方向が異なる複数の領域を備
え、各領域の上部及び／又は下部にそれぞれの領域の複
屈折を補償する方向に光学軸の配置方向を有する光学補
償層を備えたことを特徴とする液晶表示装置を提供す
る。

【００１７】本発明の液晶表示装置においては、好まし
くは、前記液晶がツイステッドネマチック状態をとって
いることを特徴とする。

【００１８】また、本発明の液晶表示装置においては、
好ましくは、前記光学補償層の負の光学軸が光学補償層
の法線方向に対して一様に傾斜していることを特徴とす
る。

【００１９】さらに、本発明は、液晶の配向方向が異な
る複数の領域を備え、各領域の上部及び／又は下部にそ
れぞれの領域の複屈折を補償する方向に光学軸の配置方
向を有する光学補償層を備えた液晶表示装置を製造する
方法であって、基板に光架橋基を有する液晶性物質を含
む層を配向させて形成した後、光を照射し、架橋反応を
起こさせて前記光学補償層を形成することを特徴とする
液晶表示装置の製造方法を提供する。

【００２０】

【作用】本発明の原理・作用を図１を参照して以下に説
明する。

【００２１】本発明においては、液晶表示装置が液晶配
向方向が異なる複数の液晶領域に分割されている（図１
では簡単のため液晶分子のねじれは無視して示してあ
る）。

【００２２】各液晶領域の液晶配向方向に対応する光学
補償層が、前記液晶領域の上部あるいは下部、あるいは
上下両部に配置されている。従って、光学補償層におけ
る領域（補償領域）の種類は、液晶領域の種類（数）と
同数である。なお、図１を参照して、配向膜３、光学補
償層２の上側には不図示のカラーフィルター基板が設け
られ、配向膜３′、光学補償層２′の下側には不図示の
ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が形成されたガラス基板が
設けられる。

【００２３】はじめに、ノーマリホワイトモードを例に
とって、液晶領域と光学補償領域の一組の関係について
説明する。

【００２４】一般に、黒表示状態の視角依存性を解消す
るような液晶領域と光学補償領域の組み合わせが存在す
る。このような光学特性を有する光学補償層の構造は以
下のようにして得ることができる。

【００２５】液晶に電圧を印加した場合、液晶の配向方
向はセルの厚さ方向に歪むことになる。液晶分子自身は
正の屈折率異方性Δｎ（ｎ_//−ｎ⊥）を有する。但し、
ｎ_//は光の電界の振動方向が液晶分子長軸と平行、ｎ⊥
は垂直のときの屈折率を表す。

【００２６】この屈折率異方性の大きさは、言い換えれ
ば、液晶分子長軸の長さがどのように見えるかできま
る。

【００２７】電圧を印加して液晶分子が基板に対して立
ち上がった場合、図５に示すように、視線方向によって
液晶分子長軸の長さが異なって見える。これが液晶の視
角依存性の原因となる。

【００２８】一方、光学的に負（屈折率異方性が負）の
光学補償層を液晶分子に対して図１に示すように配置し
た場合を考える。図１を参照して、液晶分子の光学軸
（液晶分子長軸）と、光学補償層の光学軸（図１では円
板の法線方向）とが互いに平行になるように配置する。

【００２９】この場合、視線が変化しても液晶層と光学
補償層の合計の複屈折量は変化しない。これは、液晶分
子と光学補償層の屈折率異方性の符号が逆向きのためで
ある。

【００３０】以上は、液晶分子が一定の方向を向いてい
る場合の説明である。

【００３１】現実には、液晶分子はセル厚さ方向で様々
な方向を向いている。このため、これに対応するように
光学補償層の光学軸を配置しなければならない。図２
に、この例を示す（図２においても、簡単のため、ねじ
れは無視して図示されている）。

【００３２】図２を参照して、液晶層はA1からA5までの
複数層に分割されている。この各層に対応して、光学補
償層の光学軸はB1からB5に示すように配置されている。

【００３３】このとき、液晶層A1は光学補償層B5と、液
晶層A2は光学補償層B4と，以下同様にして、液晶層A5が
光学補償層B1と対になっており、各組み合わせにおいて
液晶と光学補償層の光学軸は互いに平行である。

【００３４】これ以外の配置例として、図３に示すよう
な配置例がある（この場合も簡単のためねじれは無視し
て示されている）。この場合、以下の組み合わせの各層
の光学軸が平行である。すなわち、(A1,B1)、(A2,B2)、
(A3,B3)、(C1,B4)、(C2,B5)、(C3,B6)である。

【００３５】以上のような配置における、正面入射の場
合の光学特性の概略を説明する。

【００３６】図２に示す配置においては、入射直線偏光
は、はじめに液晶層に入射する。液晶層を出射した直後
は楕円偏光状態となっている。光学補償層に入射する
と、楕円偏光は元に戻り直線偏光状態となって、光学補
償層を出射する。

【００３７】図３に示す配置においては、入射直線偏光
は下側の光学補償によって楕円偏光となる。その後、液
晶層に入射すると液晶層の下半分によって直線偏光状態
に戻る。この結果、液晶層の断面中央部においては直線
偏光状態に戻ることとなる。

【００３８】さらに、液晶層の上半分によって再び楕円
偏光となる。この後、上側の光学補償層に入射すると再
び直線偏光状態に戻る。

【００３９】従って、図２及び図３に示した構成のいず
れにおいても、出射偏光は入射直線偏光状態と同一の状
態となる。

【００４０】従って、互いに直交した２つの偏光板の間
に、図２あるいは図３の組み合わせを配置した場合に
は、光が遮断され黒表示状態が得られる。

【００４１】以上の説明は正面入射時の場合である。と
ころが、斜め入射時でも以上の説明は成立する。これ
は、図１の説明と同様に、光学的に正負のものを組み合
わせた場合、斜め入射時の複屈折の視角変化は解消され
ることによる。

【００４２】以上のように、液晶層の視角依存性は構成
要素が光学的に負の光学補償層によって解消することが
できる。

【００４３】しかし、一般に液晶の配向状態を模擬した
光学補償層を作り上げることが困難である。

【００４４】そこで、近似した光学補償層を用いること
も可能である。

【００４５】例えば、図４に示すように、液晶の配向状
態がセル厚方向に分布している場合でも、一定の傾きを
持ち且つねじれのない光学補償層として近似することが
可能である（図では簡単のため液晶分子のねじれは無視
して示し、また上半分と下半分をより強調するため間を
少し大きくあけて示して有る）。

【００４６】この場合、黒表示状態での両光学補償層の
複屈折量（Δｎｄ、Δｎは屈折率異方性で光学補償層で
は負、ｄは光学補償層の厚さ）が等しくなるように調整
する必要がある。

【００４７】また、上側の光学補償層の光学軸の補償層
膜面に対する射影と上部の界面付近の液晶の長軸方向が
一致し、すなわちラビングにより配向させる場合は光学
軸の斜影とラビング方向とが一致し、かつ電圧印加時の
液晶分子の傾斜方向と光学軸の傾き方向が一致してい
る。

【００４８】下半分の液晶の傾きと光学補償層について
も同様の関係を有するようにすることにより、よい近似
で黒表示を補償することができる。

【００４９】図４では、上下に光学補償板を分けて配置
した構成が示されているが、下の部分を上と合わせ、２
枚を上側に設置しても、また２枚を下に設置してもよ
い。

【００５０】以上のように、液晶の配向状態に対応して
光学補償層の構造を決定し、その構造あるいはその近似
形を適用することが可能である。これらの光学補償層は
光学的に負の構成要素からなりたち、任意の電圧印加状
態において視角依存性のない黒表示状態を達成すること
ができる。

【００５１】この黒表示の視角依存性を解消するよう
に、液晶領域の黒表示の際の液晶配向状態に対して補償
領域内の光学軸の配置は決められる。この条件のとき、
黒表示状態の視角依存性は解消される。

【００５２】しかし、液晶分子が動いて他の表示状態
（白表示状態あるいは中間調表示状態）になったときに
は、既に述べたように立ち上がり方向によって非対称性
が生じる。

【００５３】このため、再び視角依存性が現れる。しか
し、本発明においては、配向方向が異なる液晶領域が複
数存在するため、立ち上がり方向は平均化される。これ
により、本発明においては、白表示状態や中間調表示状
態でも視角依存性が解消される。

【００５４】以上のように、本発明では黒表示の視角依
存性も白あるいは中間調表示の視角依存性も解消され
る。このため、非常に広い視角範囲で高いコントラスト
比を達成することが可能である。

【００５５】領域ごとに光学軸の配置方向が異なる光学
補償層を作成するには、液晶分子を望む方向に並べて架
橋反応によって固定するか、または光異性化反応を起こ
す分子構造を利用することができる。

【００５６】液晶分子は正の屈折率異方性を有するが、
可視光の波長よりピッチの短いコレステリック液晶を利
用すれば、実質的に負の屈折率異方性を有する光学補償
層を得ることができる。このとき、らせん軸の方向が負
の光学軸となる。

【００５７】したがって、ピッチの短いコレステリック
液晶のらせん軸が、それぞれの領域で、黒表示時の液晶
の複屈折性を補償する角度で、基板から傾斜するように
配向処理を施し、紫外光を照射することによって架橋反
応を生起し、傾斜した状態で構造を固定してやればよ
い。

【００５８】このような配向処理には、高プレチルト角
を与えるポリイミドのラビングや酸化珪素の斜め蒸着膜
を用いることができる。

【００５９】さらに基板の透明導電性膜に傾斜をつけて
おき、低プレチルト角を与えるポリイミド配向膜をラビ
ングしてもよい。

【００６０】このような液晶として、例えば、文献１
（Liquid Crystals、Vol.18、第320-326頁、1995）、あ
るいは文献２（Conference Record of the 1994 Intern
ational Display Research Conference、第161頁）に記
載されているように、二重結合を含む液晶材をそのまま
用いるか、カイラルドーパントを必要量添加してやれば
よい。

【００６１】さらに、通常のコレステリック液晶の他に
ピッチの短いコレステリック高分子液晶を利用すること
も可能である。この場合は光架橋反応を起こす必要はな
く、等方相から温度を下げてやればよい。

【００６２】また、負の１軸性であるディスコティック
液晶を利用することもできる。

【００６３】さらに、簡単な方法で光学補償層を得る方
法として、例えば特開平６−２６５７２８号公報に記載
されているような光異性化反応を起こす分子構造を含む
物質を利用することができる。このような分子構造は１
つの分子として高分子中に分散させることも、高分子の
主鎖または側鎖に導入することもできる。

【００６４】光異性化反応を起こす分子としては、アゾ
ベンゼン誘導体、スピロピラン誘導体、ケイヒ酸誘導
体、フルギド誘導体、インジゴ誘導体などが挙げられ
る。

【００６５】このような官能基に偏光を照射すると、偏
光方向に遷移モーメントをもつ分子のみが選択的に光異
性化反応を起こし偏光方向と垂直な方向、すなわち偏光
方向と垂直な平面内に官能基が配列する。この配列した
方向での屈折率は他の方向に比べ大きくなる。

【００６６】このため、偏光方向と光軸が一致する負の
屈折率異方性を有するフィルムが得られる。この光軸の
方向は入射光の偏光方向で任意に変化させることができ
るので、マスクを介して偏光を照射することにより、異
なる領域ごとに最適な方向の光学補償層を作成すること
ができる。

【００６７】なお、光学補償板の屈折率の大きさによ
り、光学軸の傾斜角に制限が加わるが、光学補償層と同
程度、またはより大きな屈折率を有するプリズムを介し
て照射すればこの制限は取り除かれる。

【００６８】また、文献３（SID '94 Digest［Society
for Information Display International Symposium Di
gest of Technical Papers］、第245−248頁、1994年）
に記載されているように、ＳｉＯ₂とＴｉＯ等の無機物
質を層状に斜め蒸着したものを用いることもできる。

【００６９】このようにして作成した光学補償板は負の
屈折率異方性を有しかつ光学軸を任意の方向に傾斜させ
ることができる。

【００７０】例えば、ノーマリホワイトＴＮモードで
は、黒表示のとき液晶の分子は、図４に示すように、基
板法線に対し傾いており、液晶の屈折率異方性Δｎは正
である。このときの複屈折率の視角依存性を解消するた
めには、液晶層における位相差と絶対値が等しく、逆向
きの符号を有する補償層、すなわち、Δｎが負の媒体を
液晶分子と同じように傾斜させ液晶層の隣に配置すれば
よい。

【００７１】液晶分子の立ち上がり方向は基板の配向処
理によって決まり、ラビングの場合はラビング方向に立
ち上がる。

【００７２】したがって、補償板の光学軸をこのラビン
グ方向に合わせ、傾斜角度を立ち上がった液晶の傾斜と
同じに設定すれば、黒表示の視角依存性を解消すること
ができる。

【００７３】このとき上部の基板のみあるいは下部の基
板のみに補償層を設置してもよいし、液晶分子は上部基
板から下部基板にわたって捻れているので、それぞれの
基板のラビング方向に合わせて上下に補償板を設置して
もよい。

【００７４】

【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の実施の
形態を以下に説明する。

【００７５】

【実施形態１】以下では、ノーマリホワイトＴＮモード
に適用した、本発明の実施形態を説明する。

【００７６】ＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トラ
ンジスタ）基板として、画素の中央にディスクリネーシ
ョンを遮光する幅１２μｍの遮光膜が設けられている以
外は通常と同様のＴＦＴ基板を用いた。

【００７７】ＴＦＴ基板にレジスト（東京応化工業社製
商品名：ＯＦＰＲ−８００Ｃ）を１μｍ厚になるよう
にスピン塗布し、８５℃で３０分焼成した。

【００７８】画素の半分を覆うマスクを用いて、露光・
現像を行い、純水でリンスした後、７５℃で２０分乾燥
を行った。光学顕微鏡を用い、パターンを観察したとこ
ろ、画素の半分を覆うレジストパターンがストライプ状
に形成されていた。

【００７９】この基板に斜方蒸着法を用いてプレチルト
角が２０゜になる条件で、ＳｉＯを蒸着した。

【００８０】次に、レジストを剥離し、再びレジストを
塗布、前回ＳｉＯが蒸着された部分にレジストが残るマ
スクを使用し、露光・現像・リンス・乾燥を行った。

【００８１】前回と同様にプレチルト角が２０゜になる
条件で、プレチルト角の立ち上がる方向のみ前回と逆向
きにして、ＳｉＯの斜方蒸着を行った。以上によりＴＦ
Ｔ基板に一画素二分割型の配向膜を形成した。

【００８２】目合わせマーカーを形成したガラス基板
（光学補償層形成用のガラス基板）に、ＴＦＴ基板と同
様にしてレジストパターンを形成した後、ＳｉＯを斜方
蒸着し、この工程を繰り返した。このようにして、ＴＦ
Ｔ基板とガラス基板において、後に光学補償層が形成さ
れる領域（一画素当たり二つの領域）に配向膜を形成し
た。

【００８３】この２枚の基板（ＴＦＴ基板とガラス基
板）を球形のスペーサを介して接着剤で貼り合わせ、セ
ルを作成した。このとき、上下基板のプレチルト角の立
ち上がる方向が各領域で、互いに平行になるように合わ
せた。

【００８４】そして、９５℃の温度で、１ｗｔ％の光重
合開始剤を添加した(S)-(-)-1,4-di-(4-(6-acryloxy-3-
methylhexeloxy)benzeneを作成したセルに注入した。こ
の化合物のピッチは２９０ｎｍ付近にあると推測でき、
可視光より短い。

【００８５】温度を８５℃に保ちながら紫外光を照射
し、液晶材を重合させた後、ガラス基板をはがし、ＴＦ
Ｔ基板上に異なる２つの領域を有する光学補償層を形成
した。

【００８６】このとき、光学補償層のセルギャップの大
きさｄ′は、表示に使用する液晶（後の工程で注入され
る）の屈折率異方性Δｎと表示用セルのギャップｄとの
積と、今回注入した液晶（光学補償層として作用する）
の屈折率異方性Δｎ’とｄ′との積が互いに等しくなる
ように設定した（すなわちΔｎ×ｄ＝Δｎ′×ｄ′）。

【００８７】全く同様にしてカラーフィルター基板にも
異なる２つの領域を有する光学補償層を形成した。

【００８８】この２つの基板（２つの領域を有する光学
補償層を備えた、ＴＦＴ基板とカラーフィルター基板）
を用いて、二領域に分割した液晶表示素子を作成した。

【００８９】ＴＦＴ基板に配向膜ＳＥ−７２１０（日産
化学社製）を塗布し、２００℃、１時間焼成後、ラビン
グ装置を用いラビングを行った。

【００９０】その後、レジスト（東京応化工業社製商
品名：ＯＦＰＲ−８００Ｃ）を１μｍ厚になるようにス
ピン塗布し、８５℃で３０分焼成した。

【００９１】ＴＦＴ基板への光学補償層形成工程におけ
る配向膜形成の際のＳｉＯの斜方蒸着を行ったときと同
様のマスクを使用し、画素の半分のみレジストが残るよ
うなストライプパターンを形成した。このパターンをマ
スクにラビング装置を用いて、１回目のラビングとは逆
方向にラビングを行った。

【００９２】レジストを剥離するために、この基板を、
乳酸エチルで２分間処理した後、純水でリンスし、１１
０℃で３０分間乾燥を行った。このとき、２つの領域の
ラビングの方向とＳｉＯ斜方蒸着のプレチルト角の立ち
上がる方向とが互いに一致するように設定した。

【００９３】このようにすることによって、光学補償層
の負の屈折率異方性を示す光学軸の方向と黒表示時の液
晶のダイレクタの方向が一致し、黒表示の補償が行われ
る。

【００９４】カラーフィルター側基板に、低プレティル
ト角を与えるポリイミド（日本合成ゴム社製、AL-105
1）をスピン塗布し、２００℃で１時間焼成した後、ラ
ビング装置を用いてラビングを行った。このときのラビ
ング方向は、２つのＳｉＯ斜方蒸着のプレチルト角の立
ち上がる方向のうちいずれか一方と一致するようにし
た。

【００９５】このようにして作成した二枚の基板（ＴＦ
Ｔ基板とカラーフィルター基板）をギャップが６μｍに
なるように、かつ、ラビング方向が互いに直角になるよ
うに、球形のスペーサを介して接着剤で貼り合わせ、セ
ルを作成した。

【００９６】このセルに、左カイラル材を溶解させた通
常のネマチック液晶を注入し、注入口を封止した。

【００９７】最終的に得られる黒表示時の液晶のダイレ
クタの方向と光学補償層の光学軸の関係は、図１および
図４に示すとおりである。この液晶セルの視野角を測定
したところ、上下方向±８０°でも諧調の反転が観測さ
れず、全方位で視野角特性の優れた液晶表示を得ること
ができた。

【００９８】

【実施形態２】本発明の第２の実施形態を以下に説明す
る。本実施形態においては、光学補償層の形成方法以外
は、前記第１の実施形態と同様にして、二領域に分割し
た液晶表示素子を作成した。

【００９９】配向膜を塗布する前に光学補償層を以下に
述べる方法で作成した。

【０１００】ポリビニルメトキシシンナメートを基板上
に５μｍ塗布し、画素の半分をマスクで覆い、プリズム
を介して斜め方向（膜面の法線に対して７０゜の方向）
から紫外光の直線偏光を照射し、光架橋させた。

【０１０１】次に、光照射を受けた部分を遮光し、光照
射を受けなかった部分に膜面の法線に対して対称となる
角度から紫外光の直線偏光を照射し、残りの部分を光架
橋させた。この操作を１０回繰り返し、全体で５０μｍ
厚の光学補償層を得た。

【０１０２】ＴＦＴ基板、カラーフィルター基板とも同
様の処理を行った後、前記第１の実施例形態と全く同様
にして、配向膜塗布、ラビングを行い、下側のＴＦＴ基
板のみさらにフォトレジスト塗布、露光・現像、逆ラビ
ングの工程を行った。

【０１０３】このようにして作成した二枚の基板をギャ
ップが６μｍになるように、かつ、上下基板のラビング
方向が互いに直角になるように、球形のスペーサを介し
て接着剤で貼り合わせパネルを作成した。

【０１０４】このセルに左カイラル材を溶解させた通常
のネマチック液晶を注入し、注入口を封止した。このと
き、液晶分子の立ち上がり方向と、光照射によって得ら
れる光学補償板の光学軸の方向の関係は図１および図４
に示すとおりである。この液晶セルの視野角を測定した
ところ、全方位で視野角特性の優れた液晶表示を得るこ
とができた。

【０１０５】

【実施形態３】本発明の第３の実施形態を以下に説明す
る。本実施形態においては、光学補償層の形成方法を以
下に述べるように変更した他は、前記第２の実施形態と
全く同様にして、二領域に分割した液晶表示素子を作成
した。

【０１０６】前記第２の実施形態と同様にして、ポリビ
ニルメトキシンナメートを基板上に５μｍ塗布し、画素
の半分をマスクで覆い、プリズムを介して斜め方向（膜
面の法線に対して７０゜の方向）から紫外光の直線偏光
を照射し、光架橋させた。

【０１０７】次に、光照射を受けた部分を遮光し、光照
射を受けなかった部分に膜面の法線に対して対称となる
角度から紫外光の直線偏光を照射し、残りの部分を光架
橋させた。

【０１０８】次に再び、ポリビニルメトキシンナメート
を塗布し、画素の半分をマスクで覆い、プリズムを介し
て斜め方向（膜面の法線に対して７０゜の方向）から紫
外光の直線偏光を照射し、光架橋させた。その際、光の
入射方向を一番目の光の入射方向から４．５゜右回りに
回転させた方向から入射した。

【０１０９】次に、光照射を受けた部分を遮光し、光照
射を受けなかった部分に膜面の法線に対して対称となる
角度から紫外光の直線偏光を照射し、残りの部分を光架
橋させた。このとき、やはり初めの光照射に対して入射
方向が右回りに４．５゜回転している。

【０１１０】この塗布、偏光照射を４．５゜ずつ右回り
に回転させ、計１０回繰り返し光学補償層を形成した。

【０１１１】形成された光学補償層は、前記第２の実施
形態で作成したものとほとんど同じであるが、光学軸が
５μｍ厚ごとに４．５゜ずつ捻れている。

【０１１２】ＴＦＴ基板、カラーフィルター基板とも同
様の処理を行った後、前記第１の実施形態と全く同様に
して、配向膜塗布、ラビングを行い、下側のＴＦＴ基板
のみさらにフォトレジスト塗布、露光・現像、逆ラビン
グの工程を行った。

【０１１３】このようにして作成した二枚の基板をギャ
ップが６μｍになるように、かつ、上下基板のラビング
方向が互いに直角になるように、球形のスペーサを介し
て接着剤で貼り合わせパネルを作成した。このセルに左
カイラル材を溶解させた通常のネマチック液晶を注入
し、注入口を封止した。

【０１１４】このとき、液晶分子の立ち上がり方向と、
光照射によって得られる光学補償板の光学軸の方向の関
係は図４に示すとおりである。この液晶セルの視野角を
測定したところ、全方位で視野角特性の優れた液晶表示
を得ることができた。

【０１１５】

【実施形態４】本発明の第４の実施形態を以下に説明す
る。本実施形態においては、光学補償層の形成方法を以
下に述べるように変更した他は、前記第２の実施形態と
全く同様にして、二領域に分割した液晶表示素子を作成
した。

【０１１６】前記第２の実施形態と同様にして、ポリビ
ニルメトキシンナメートを基板上に５μｍ塗布し、画素
の半分をマスクで覆い、プリズムを介して斜め方向（膜
面の法線に対して８０゜の方向）から紫外光の直線偏光
を照射し、光架橋させた。

【０１１７】次に、光照射を受けた部分を遮光し、光照
射を受けなかった部分に膜面の法線に対して対称となる
角度から紫外光の直線偏光を照射し、残りの部分を光架
橋させた。

【０１１８】次に再びポリビニルメトキシンナメートを
塗布し、画素の半分をマスクで覆い、プリズムを交換し
て斜め方向（膜面の法線に対して７８゜の方向）から紫
外光の直線偏光を照射し、光架橋させた。その後、光照
射を受けた部分を遮光し、光照射を受けなかった部分に
膜面の法線に対して対称となる角度（膜面の法線に対し
て７８゜の方向）から紫外光の直線偏光を照射し、残り
の部分を光架橋させた。

【０１１９】このように入射角度を２゜ずつ変化させ、
計１０回繰り返し、光学補償層を形成した。

【０１２０】形成された光学補償層は、前記第２の実施
形態で作成したものとほとんど同じであるが、光学軸の
傾斜が５μｍ厚ごとに２゜ずつ変化している。

【０１２１】ＴＦＴ基板、カラーフィルター基板とも同
様の処理を行った後、前記第１の実施形態と全く同様に
して、配向膜塗布、ラビングを行い、下側のＴＦＴ基板
のみさらにフォトレジスト塗布、露光・現像、逆ラビン
グの工程を行った。

【０１２２】このようにして作成した二枚の基板をギャ
ップが６μｍになるように、かつ、上下基板のラビング
方向が互いに直角になるように、球形のスペーサを介し
て接着剤で貼り合わせパネルを作成した。このセルに左
カイラル材を溶解させた通常のネマチック液晶を注入
し、注入口を封止した。

【０１２３】このとき、液晶分子の立ち上がり方向と、
光照射によって得られる光学補償板の光学軸の方向の関
係は図３に示すとおりである。

【０１２４】この液晶セルの視野角を測定したところ、
全方位で視野角特性の優れた液晶表示を得ることができ
た。

【０１２５】

【実施形態５】本発明の第５の実施形態を以下に説明す
る。本実施形態においては、光学補償層の形成方法を以
下に述べるように変更した他は、前記第１の実施形態と
全く同様にして、二領域に分割した液晶表示素子を作成
した。

【０１２６】前記第１の実施形態と同様にして、ＴＦＴ
基板にレジスト（東京応化工業社製商品名：ＯＦＰＲ−
８００Ｃ）を１μｍ厚になるようにスピン塗布し、８５
℃で３０分焼成した。

【０１２７】画素の半分を覆うマスクを用いて、露光・
現像を行い、純水でリンスした後、７５℃で２０分乾燥
を行った。光学顕微鏡を用い、パターンを観察したとこ
ろ、画素の半分を覆うレジストパターンがストライプ状
に形成されていた。

【０１２８】この基板に斜方蒸着法を用いてＳｉＯ₂、
ＴｉＯを20ｎｍずつ交互に３１層蒸着し、光学軸が基板
法線方向から２５°傾斜するように、厚み方向に負の屈
折率異方性をもつ光学補償板を形成した。

【０１２９】次に、レジストを剥離し、再びレジストを
塗布し、前回光学補償層が蒸着された部分にレジストが
残るマスクを使用し、露光・現像・リンス・乾燥を行な
った。

【０１３０】前回と同様に光学軸が法線方向に対し２５
°になる条件で、プレチルト角の立ち上がる方向のみ前
回と逆向きにして、ＳｉＯ₂、ＴｉＯの斜方蒸着を行な
った。

【０１３１】上記ＴＦＴ基板と全く同様にして（ＳｉＯ
₂、ＴｉＯの斜方蒸着法により）、カラーフィルター基
板にも異なる２つの領域を有する光学補償層を形成し
た。

【０１３２】そして、前記第１の実施形態と同様にし
て、配向膜塗布、ラビングを行い、下側のＴＦＴ基板の
みさらにフォトレジスト塗布、露光・現像、逆ラビング
の工程を行った。

【０１３３】このようにして作成した二枚の基板をギャ
ップが６μｍになるように、かつ、上下基板のラビング
方向が互いに直角になるように、球形のスペーサを介し
て接着剤で貼り合わせパネルを作成した。このセルに左
カイラル材を溶解させた通常のネマチック液晶を注入
し、注入口を封止した。

【０１３４】このとき、液晶分子の立ち上がり方向と、
光照射によって得られる光学補償板の光学軸の方向の関
係は図１および図４に示すとおりである。この液晶セル
の視野角を測定したところ、全方位で視野角特性の優れ
た液晶表示を得ることができた。

【０１３５】以上説明した本発明の実施の形態の例で
は、画素を二分割した場合のみを例にとって説明した
が、分割数が増えても全く同様の作用効果を有する。ま
た、本発明によれば、画素を分割する方法にはよらず、
同様の効果を奏することも明らかである。

【０１３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一画素当り液晶の配向方向が異なる領域を備え、各領域
に対応して液晶の複屈折を補償するように光学軸が配置
された光学複補償を設けたことにより、液晶表示装置の
視野角を著しく拡大することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置の原理・作用を説明
するための図であり、二分割配向した液晶パネルのそれ
ぞれの領域で一定の傾きの光学補償板が設置されている
ことを模式的に示した図である。

【図２】本発明に係る液晶表示装置における一構成の作
用を説明するための図であり、ＴＮ液晶パネルの片側に
光学補償板を設置する場合の両者の配置を示し、液晶と
補償板の各層で補償し合っている図である。

【図３】本発明に係る液晶表示装置の別の構成の作用を
説明するための図であり、ＴＮパネルの両側に光学補償
板を設置する場合の両者の配置を示す図である。

【図４】本発明に係る液晶表示装置のさらに別の構成の
作用を説明するための図であり、ＴＮパネルの両側に一
定の傾斜も持った光学補償板で近似した場合の配置を示
す図である。

【図５】ＴＮ液晶セルの液晶分子の配向を模式的に示す
図である。

【図６】二分割配向の液晶の配向を示す図である。

【図７】二分割配向の透過率の視角依存性を示す図であ
る。

【符号の説明】

１液晶分子２光学補償板の分子３配向膜４ガラス基板

【手続補正書】

【提出日】平成７年１０月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９７】最終的に得られる黒表示時の液晶のダイレ
クタの方向と光学補償層の光学軸の関係は、図１および
図４に示すとおりである。この液晶セルの視野角を測定
したところ、上下方向±８０°でも階調の反転が観測さ
れず、全方位で視野角特性の優れた液晶表示を得ること
ができた。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１０６】前記第２の実施形態と同様にして、ポリビ
ニルメトキシシンナメートを基板上に５μｍ塗布し、画
素の半分をマスクで覆い、プリズムを介して斜め方向
（膜面の法線に対して７０°の方向）から紫外光の直線
偏光を照射し、光架橋させた。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１０８】次に再び、ポリビニルメトキシシンナメー
トを塗布し、画素の半分をマスクで覆い、プリズムを介
して斜め方向（膜面の法線に対して７０°の方向）から
紫外光の直線偏光を照射し、光架橋させた。その際、光
の入射方向を一番目の光の入射方向から４．５°右回り
に回転させた方向から入射した。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１１６】前記第２の実施形態と同様にして、ポリビ
ニルメトキシシンナメートを基板上に５μｍ塗布し、画
素の半分をマスクで覆い、プリズムを介して斜め方向
（膜面の法線に対して８０°の方向）から紫外光の直線
偏光を照射し、光架橋させた。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１１８】次に再びポリビニルメトキシシンナメート
を塗布し、画素の半分をマスクで覆い、プリズムを交換
して斜め方向（膜面の法線に対して７８°の方向）から
紫外光の直線偏光を照射し、光架橋させた。その後、光
照射を受けた部分を遮光し、光照射を受けなかった部分
に膜面の法線に対して対称となる角度（膜面の法線に対
して７８°の方向）から紫外光の直線偏光を照射し、残
りの部分を光架橋させた。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶の配向方向が異なる複数の領域を備
え、各領域の上部及び／又は下部にそれぞれの領域の複
屈折を補償する方向に光学軸の配置方向を有する光学補
償層を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記液晶がツイステッドネマチック状態を
とっていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示
装置。
【請求項３】液晶の配向方向が異なる領域が２種類であ
ることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装
置。
【請求項４】前記光学補償層の負の光学軸が光学補償層
の法線方向に対して一様に傾斜していることを特徴とす
る請求項１、２、３のいずれか一に記載の液晶表示装
置。
【請求項５】２枚の前記光学補償層の負の光学軸が膜面
法線に対し一様に傾斜し、それぞれの光学軸から膜面に
降ろした射影と、上下基板の液晶のダイレクタの方向と
が一致するように、且つ黒表示時の液晶の傾斜と光学軸
の傾きが同じ向きになるように、前記光学補償層を前記
液晶層の上部と下部のいずれか一方、または上部と下部
の両側に配置することを特徴とする請求項１、２、３の
いずれか一に記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記光学補償層が、ピッチが可視光の波長
より小さいコレステリック液晶性物質を含む層からなる
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一に記載の液
晶表示装置。
【請求項７】前記光学補償層が、光架橋基を有する液晶
性物質を含む層からなることを特徴とする請求項１〜６
のいずれか一に記載の液晶表示装置。
【請求項８】前記光学補償層が、光異性化反応を起こす
物質を含む層からなることを特徴とする請求項１〜５の
いずれか一に記載の液晶表示装置。
【請求項９】液晶の配向方向が異なる複数の領域を備
え、各領域の上部及び／又は下部にそれぞれの領域の複
屈折を補償する方向に光学軸の配置方向を有する光学補
償層を備えた液晶表示装置を製造する方法であって、基板に光架橋基を有する液晶性物質を含む層を配向させ
て形成した後、光を照射し、架橋反応を起こさせて前記
光学補償層を形成することを特徴とする液晶表示装置の
製造方法。
【請求項１０】液晶の配向方向が異なる複数の領域を備
え、各領域の上部及び／又は下部にそれぞれの領域の複
屈折を補償する方向に光学軸の配置方向を有する光学補
償層を備えた液晶表示装置を製造する方法であって、基板に光異性化反応を起こす物質を層を塗布した後、斜
め方向から直線偏光を照射し、前記光学補償層を形成す
ることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】プリズムを介して光を照射して前記光学
補償層を形成することを特徴とする請求項１０に記載の
液晶表示装置の製造方法。
【請求項１２】マスクを介し、一画素中の一部を照射
し、順次、未照射部を照射して、前記光学補償層を形成
することを特徴とする請求項１０又は１１記載の光学補
償層の製造方法。
【請求項１３】液晶の配向方向が異なる複数の領域を備
え、各領域の上部及び／又は下部にそれぞれの領域の複
屈折を補償する方向に光学軸の配置方向を有する光学補
償層を備えた液晶表示装置を製造する方法であって、一画素のうちの一領域において基板上に斜方蒸着法を用
いてＳｉＯ₂、ＴｉＯを交互に複数層積層し、光学軸が
基板法線方向から所定角傾斜するように、厚み方向に負
の屈折率異方性をもつ第１の光学補償層を形成し、光学
軸が基板法線方向に対し所定角になる条件で、プレチル
ト角の立ち上がる方向のみ前記一領域と逆向きにして他
の領域において前記基板上に斜方蒸着法を用いてＳｉＯ
₂、ＴｉＯを交互に複数層積層し第２の光学補償層を形
成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１４】液晶の配向方向が異なる複数の領域を備
え、各領域の上部及び／又は下部にそれぞれの領域の複
屈折を補償する方向に光学軸の配置方向を有する光学補
償層を備えた液晶表示装置を製造する方法であって、一画素当たり複数の領域にそれぞれ配向膜を形成してな
るＴＦＴ基板とガラス基板とで形成されるセルに所定の
光重合開始材を添加した液晶材を注入し、光を照射して
前記液晶材を重合させた後に前記ガラス基板を取外し、
前記ＴＦＴ基板上に異なる複数の領域を有する光学補償
層を形成することを特徴とする液晶表示素子の製造方
法。
【請求項１５】前記請求項１４に記載される、前記ＴＦ
Ｔ基板上に異なる複数の領域を有する光学補償層を形成
する方法に従い、カラーフィルター基板上に異なる複数
の領域を有する光学補償層を形成し、前記ＴＦＴ基板と
前記カラーフィルター基板に形成された光学補償層の上
に一画素当たり複数の領域にそれぞれ配向膜を形成し、
その後液晶を注入することを特徴とする液晶表示素子の
製造方法。
【請求項１６】前記ＴＦＴ基板と前記ガラス基板のプレ
チルト角の立ち上がる方向が各領域で、互いに平行にな
るように前記ＴＦＴ基板と前記ガラス基板を貼り合わせ
ることを特徴とする請求項１４記載の液晶表示素子の製
造方法。