JPH095750A

JPH095750A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH095750A
Application number: JP15621395A
Authority: JP
Inventors: Manabu Takei; 学武居
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1995-06-22
Filing date: 1995-06-22
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】電極間に電圧を印加したときの液晶分子の立上
がり配向状態を画素部の各領域において異ならせて広い
視野角を得ることができるとともに、配向膜を容易にし
かも信頼性を低下させることなく形成することができる
液晶表示素子を提供する。【構成】一対の基板１１，１２に設けられた配向膜１
５，１６を、紫外線を照射する処理を施された高分子膜
とし、この配向膜１５，１６の各画素部Ｄに対応する部
分をそれぞれ複数の領域ａ，ｂに区分するとともに、そ
の複数の領域のうちの所定の領域ａと他の領域ｂとの紫
外線の照射量を互いに異ならせて、液晶分子１７ａを、
配向膜１５，１６に対して、その各領域ａ，ｂの紫外線
の照射量に応じたプレチルト角θa ，θb をもってツイ
スト配向させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は液晶表示素子に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子としては、一般に、ＴＮ
（ツイステッドネマティック）型またはＳＴＮ（スーパ
ーツイステッドネマティック）型のものが利用されてい
る。これらの液晶表示素子は、電極と配向膜とを設けた
一対の基板間にネマティック液晶を挟持するとともに、
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
ものであり、液晶分子のツイスト角は、ＴＮ型ではほぼ
９０°、ＳＴＮ型では１８０°〜２７０°とされてい
る。

【０００３】ところで、上記ＴＮ型やＳＴＮ型のような
液晶分子をツイスト配向させている液晶表示素子は、視
野角が狭いという問題をもっている。これは、液晶表示
素子のリタデーション（常光と異常光との位相差）が視
角（表示の観察角）によって変化するためであり、した
がって、液晶表示素子の電極間への印加電圧が同じであ
っても、つまり基板面に対する液晶分子の立上がり角が
同じであっても、光の透過率は視角によって異なるか
ら、上記液晶表示素子の電圧−透過率特性には視角依存
性がある。

【０００４】そして、この視角依存性は、電極間への印
加電圧が、液晶のしきい値電圧Ｖth以下、あるいは液晶
分子が基板面に対してほぼ垂直に近い状態まで立上がり
配向する電圧Ｖa 以上であるときは比較的小さいが、Ｖ
thとＶa の間の値の電圧では視角依存性が大きくなるた
め、明るさに階調をもたせた階調表示を行なわせると、
中間調の表示の明るさが視角によって大きく変化し、極
端なコントラスト低下や階調の反転等を生じてしまう。

【０００５】そこで従来から、上記液晶表示素子の視野
角を改善する手段として、配向制御方式と呼ばれるもの
が提案されている。この配向制御方式は、液晶表示素子
の各画素部をそれぞれ複数の領域に区分してその各領域
の液晶分子の初期配向状態を互いに異ならせておくこと
により、電極間に電圧を印加したときの液晶分子の立上
がり配向状態を画素部の各領域において異ならせるよう
にしたものである。

【０００６】図６は上記配向制御方式を採用した液晶表
示素子の一部分の断面図であり、液晶層をはさんで対向
する一対の透明基板（例えばガラス基板）１，２の内面
にはそれぞれ透明な電極３，４が設けられている。

【０００７】また、上記一対の基板１，２の内面にはそ
れぞれ、上記電極３，４を覆って、表示領域全体に対応
する第１の配向膜５ａ，６ａが設けられるとともに、そ
の上に、液晶表示素子の各画素部Ｄにそれぞれ部分的に
対応する第２の配向膜５ｂ，６ｂが設けられており、裏
側基板１に設けられた第１および第２の配向膜５ａ，５
ｂと、表側基板２に設けられた第１および第２の配向膜
６ａ，６ｂとはそれぞれ、その膜面を所定方向にラビン
グすることによって配向処理されている。

【０００８】なお、この液晶表示素子では、各画素部Ｄ
をそれぞれ図において左右にほぼ二等分した２つの領域
Ｄ1 ，Ｄ2 に分け、裏側基板１に設ける第２の配向膜５
ｂは各画素部Ｄの一方の領域Ｄ1 に対応させて形成し、
表側基板２に設ける第２の配向膜６ｂは各画素部Ｄの他
方の領域Ｄ2 に対応させて形成している。

【０００９】上記第１の配向膜５ａ，６ａおよび第２の
配向膜５ｂ，６ｂはいずれもポリイミドからなる水平配
向膜とされており、第１の配向膜５ａ，６ａと第２の配
向膜５ｂ，６ｂとは、液晶分子を異なるプレチルト角で
配向させるポリイミドで形成されている。なお、図６に
示した液晶表示素子では、第１の配向膜５ａ，６ａを液
晶分子を小さなプレチルト角で配向させるポリイミドで
形成し、第２の配向膜５ｂ，６ｂを液晶分子を大きなプ
レチルト角で配向させるポリイミドで形成している。

【００１０】そして、上記一対の基板１，２は、その内
面を互いに対向させて図示しない枠状のシール材を介し
て接合されており、この両基板１，２間の間隙に、誘電
異方性が正のネマティック液晶７が挟持されている。こ
の液晶７の分子７ａは、両基板１，２側において、その
配向膜５ａ，５ｂおよび６ａ，６ｂの膜面に対し上述し
たプレチルト角をもってその配向処理方向に配向され、
両基板１，２間においてツイスト配向している。

【００１１】なお、図６では、両基板１，２側での液晶
分子７ａのプレチルト状態を分かりやすくするために、
全ての液晶分子７ａを紙面に沿う方向に分子長軸が向い
ている状態で示したが、液晶分子７ａは、図のようなプ
レチルト状態でツイスト配向している。

【００１２】上記液晶表示素子は、その表面側と裏面側
とにそれぞれ配置される一対の偏光板８，９との組合わ
せにより光の透過を制御して画像を表示するもので、液
晶表示素子への入射光は、裏面側の偏光板８により直線
偏光されて液晶層に入射し、この液晶層を透過する過程
で複屈折作用を受け、その光のうち、表面側の偏光板９
を透過する偏光成分の光が、この偏光板９を透過して出
射する。

【００１３】そして、この液晶表示素子においては、そ
の各画素部Ｄをそれぞれ２つの領域Ｄ1 ，Ｄ2 に分け、
両基板１，２にそれぞれ上述したように第１の配向膜５
ａ，６ａと第２の配向膜５ｂ，６ｂとを設けているた
め、液晶分子７ａの初期配向状態（電極３，４間に電圧
を印加していないときの配向状態）は、図６のように、
各画素部Ｄの一方の領域Ｄ1 に対応する部分では裏側基
板１側でのプレチルト角が大きく表側基板２側でのプレ
チルト角が小さい状態であり、他方の領域Ｄ2 に対応す
る部分では表側基板２側でのプレチルト角が大きく裏側
基板２側でのプレチルト角が大きい状態である。

【００１４】このため、この液晶表示素子によれば、電
極３，４間に電圧を印加したときの液晶分子７ａの立上
がり配向状態が、画素部Ｄの一方の領域Ｄ1 と他方の領
域Ｄ2 とで異なり、したがって、一方の領域Ｄ1 での視
角によるリタデーションの変化と、他方の領域Ｄ2 での
視角によるリタデーションの変化とが互いに逆の関係に
なるから、視角が変化しても画素部Ｄ全体での平均的な
リタデーションはあまり変化せず、画素部Ｄ全体におけ
る電圧−透過率特性の視角依存性が軽減されて、視野角
が広くなる。

【００１５】なお、図６に示した液晶表示素子は、バッ
クライトからの光を利用して表示する透過型のものであ
るが、上記配向制御方式は、裏面側の偏光板の外面に反
射板を配置した、外光（自然光や室内照明光等）を利用
して表示する反射型の液晶表示素子にも採用されてい
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の液
晶表示素子は、各画素部Ｄにそれぞれ部分的に対応させ
て設ける第２の配向膜５ｂ，６ｂを、ポリイミドを塗布
して焼成した後にそのポリイミド膜をフォトリソグラフ
ィ法によりパターニングする方法で形成しなければなら
ないため、液晶表示素子の製造工程数が多くなって生産
性が低下するし、また、第２の配向膜５ｂ，６ｂの形成
工程（特に、パターニング時のエッチング工程）におい
て、すでに形成されている第１の配向膜５ａ，６ａがダ
メージを受けるため、配向膜の信頼性が悪くなるという
問題をもっていた。

【００１７】この発明は、電極と配向膜とを設けた一対
の基板間に液晶を挟持するとともに、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液晶表示素子とし
て、電極間に電圧を印加したときの液晶分子の立上がり
配向状態を画素部の各領域において異ならせて広い視野
角を得ることができるとともに、その基板に設ける配向
膜を容易にしかも信頼性を低下させることなく形成する
ことができるものを提供することを目的としたものであ
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明の液晶表示素子
は、少なくとも一方の基板に設けられた配向膜が紫外線
を照射する処理を施された高分子膜からなっており、か
つ、この配向膜の各画素部に対応する部分がそれぞれ複
数の領域に区分されているとともに、その複数の領域の
うちの所定の領域と他の領域との紫外線の照射量が互い
に異なっていることを特徴とするものである。

【００１９】この発明において、前記配向膜は、光硬化
性の高分子膜からなるものでも、他の高分子膜からなる
ものでもよい。また、前記配向膜は、前記複数の領域の
うちの所定の領域が紫外線を照射していない領域とされ
他の領域が紫外線を照射した領域とされているもので
も、前複数の領域のうちの所定の領域と他の領域とがそ
れぞれ互いに異なる光量の紫外線を照射された領域とさ
れているものでもよい。

【００２０】

【作用】この発明の液晶表示素子においては、液晶分子
が、紫外線を照射する処理を施された高分子膜からなる
配向膜に対して、その各領域の紫外線の照射量に応じた
プレチルト角をもってツイスト配向する。

【００２１】このため、この液晶表示素子は、液晶分子
の初期配向状態が、画素部の複数の領域において互いに
異なっており、したがって、電極間に電圧を印加したと
きの液晶分子の立上がり配向状態が画素部の各領域にお
いて異なるから、広い視野角が得られる。

【００２２】そして、この発明の液晶表示素子によれ
ば、液晶分子の初期配向状態を画素部の複数の領域にお
いて互いに異ならせられる配向膜を、高分子膜を前記複
数の領域のうちの所定の領域と他の領域との紫外線の照
射量が互いに異なるように紫外線を照射する処理を施す
ことによって得ることができるため、この配向膜を容易
にしかも信頼性を低下させることなく形成することがで
きる。

【００２３】

【実施例】以下、この発明の第１の実施例を図１〜図３
を参照して説明する。図１は液晶表示素子の一部分の断
面図である。この実施例の液晶表示素子はアクティブマ
トリックス型のものであり、液晶層をはさんで対向する
一対の透明基板（例えばガラス基板）１１，１２のう
ち、一方の基板、例えば図において下側の基板（以下、
裏側基板という）１１の内面には、行方向および列方向
に配列された複数の透明な画素電極１３が設けられ、他
方の基板（以下、表側基板という）１２の内面には、全
ての画素電極１３に対向する１枚膜状の透明な対向電極
１４が設けられている。

【００２４】なお、このアクティブマトリックス型液晶
表示素子は、能動素子にＴＦＴを用いたものであり、図
では省略しているが、画素電極１３を設けた裏側基板１
１の内面には、各画素電極１３にそれぞれ接続された複
数のＴＦＴと、各行のＴＦＴにゲート信号を供給するゲ
ートラインと、各列のＴＦＴにデータ信号を供給するデ
ータラインとが設けられている。

【００２５】また、上記一対の基板１１，１２の内面に
はそれぞれ、上記電極１３，１４を覆って、表示領域全
体に対応する配向膜１５，１６が設けられており、これ
ら配向膜１５，１６はそれぞれ、その膜面を所定方向に
ラビングすることによって配向処理されている。

【００２６】前記配向膜１５，１６は、紫外線の照射量
に応じて液晶分子をプレチルトさせる特性が変化する高
分子膜に紫外線を照射する処理を施したものであり、こ
の実施例では、配向膜１５，１６を、光硬化性の高分子
膜で形成している。

【００２７】この配向膜１５，１６は、例えばアクリル
系の光硬化性樹脂膜からなっており、これら配向膜１
５，１６の各画素部（各画素電極１３が対応する部分）
Ｄに対応する部分はそれぞれ複数の領域に区分されると
ともに、その複数の領域のうちの所定の領域と他の領域
との紫外線の照射量が互いに異ならせてある。

【００２８】なお、この実施例では、液晶表示素子の各
画素部Ｄをそれぞれ図において左右にほぼ二等分した２
つの領域Ｄ1 ，Ｄ2 に分け、裏側基板１１に設けた配向
膜１５の前記画素部Ｄの一方の領域Ｄ1 に対応する領域
を紫外線が照射されていない領域（以下、無照射領域と
いう）ａとし、他方の領域Ｄ2 に対応する領域を紫外線
を照射した領域（以下、照射領域という）ｂとするとと
もに、表側基板１２に設けた配向膜１６の前記画素部Ｄ
の一方の領域Ｄ1 に対応する領域を照射領域ｂとし、他
方の領域Ｄ2 に対応する領域を無照射領域ａとしてい
る。

【００２９】図２は、上記配向膜１５，１６の形成方法
を示す各工程での配向膜の断面図であり、この配向膜１
５，１６は次のような工程で形成される。なお、ここで
は、裏側基板１１に設ける配向膜１５の形成方法を説明
するが、表側基板１２に設ける配向膜１６も同様にして
形成する。

【００３０】まず、図２の（ａ）のように、電極１３を
形成した基板１１上に高分子膜Ａをつくる。この高分子
膜Ａは、基板１１上に、光硬化性樹脂の溶液を、ローラ
コート法、転写法、スピンコート法等によって均一厚さ
に塗布し、加熱により溶媒を蒸発させて形成する。

【００３１】次に、図２の（ｂ）のように、上記高分子
膜Ａに、画素部Ｄの一方の領域Ｄ1に対応する領域への
照射光を遮光する照射マスクＭを介して紫外線ＵＶを照
射し、この高分子膜Ａの他の領域（画素部Ｄの他方の領
域Ｄ2 に対応する領域）を所定の照射量で照射処理し
て、無照射領域ａと照射領域ｂとを有する配向膜１５を
形成し、その後、この配向膜１５の膜面を所定方向に一
様にラビングする。

【００３２】すなわち、上記配向膜１５，１６は、基板
１１，１２上に光硬化性の高分子膜Ａをつくり、この高
分子膜Ａを部分的に照射処理した後、その膜面をラビン
グする形成方法で形成されたものであり、この光硬化性
高分子膜からなる配向膜１５，１６は、その光重合のた
めの紫外線の照射量によって重合度が異なるため、液晶
分子を、紫外線照射処理における紫外線の照射量に応じ
たプレチルト角で配向させる特性をもっている。

【００３３】次の［表１］は、アクリル系の光硬化性樹
脂膜からなる配向膜の紫外線照射処理時の照射量と液晶
分子のプレチルト角との関係を示している。なお、この実施例では、上記高分子膜Ａの紫外線照射処
理を、１００ｍｊ／ｃｍ₂ 以上の照射量で行なってお
り、したがって、形成された配向膜１５，１６の無照射
領域ａは、液晶分子を１０°のプレチルト角で配向させ
る特性をもち、照射領域ｂは、液晶分子を６°のプレチ
ルト角で配向させる特性をもっている。

【００３４】そして、上記配向膜１５，１６を形成した
一対の基板１１，１２は、図１のように、その内面を互
いに対向させて、図示しない枠状のシール材を介して接
合されており、この両基板１１，１２間の間隙に、誘電
異方性が正のネマティック液晶１７が挟持されている。

【００３５】なお、この液晶１７は、両基板１１，１２
をシール材を介して接合した後に真空注入法によって基
板１１，１２間に充填してもよいし、両基板１１，１２
を接合する前にいずれかの基板上に適量供給しておい
て、基板１１，１２の接合により両基板１１，１２間に
挟持させてもよい。

【００３６】この液晶１７の分子１７ａは、両基板１
１，１２側において、その配向膜１５，１６の無照射領
域ａと照射領域ｂの膜面に対し上述したプレチルト角θ
a （θa ＝１０°），θb （θb ＝６°）をもってその
配向処理方向に配向され、両基板１，２間において、前
記配向膜１５，１６の配向処理方向（ラビング方向）の
ずれ角に応じたツイスト角（ＴＮ型ではほぼ９０°、Ｓ
ＴＮ型では１８０〜２７０°）でツイスト配向してい
る。

【００３７】なお、図１では、両基板１１，１２側での
液晶分子１７ａのプレチルト状態を分かりやすくするた
めに、全ての液晶分子１７ａを紙面に沿う方向に分子長
軸が向いている状態で示したが、液晶分子１７ａは、図
のようなプレチルト状態でツイスト配向している。

【００３８】この実施例の液晶表示素子は、その表面側
と裏面側とにそれぞれ配置される一対の偏光板１８，１
９との組合わせにより光の透過を制御して画像を表示す
るもので、液晶表示素子への入射光は、裏面側の偏光板
１８により直線偏光されて液晶層に入射し、この液晶層
を透過する過程で複屈折作用を受け、その光のうち、表
面側の偏光板１９を透過する偏光成分の光が、この偏光
板１９を透過して出射する。

【００３９】そして、この液晶表示素子においては、そ
の各画素部Ｄをそれぞれ２つの領域Ｄ1 ，Ｄ2 に分け、
両基板１，２にそれぞれ上述した構成の配向膜１５，１
６を設けているため、液晶分子１７ａは、前記配向膜１
５，１６に対して、その各領域の照射処理の有無および
照射量に応じたプレチルト角θa ，θb （この実施例で
は、θa ＝１０°、θb ＝６°）をもって配向してお
り、したがって、液晶分子１７ａの初期配向状態（電極
１３，１４間に電圧を印加していないときの配向状態）
は、図１のように、各画素部Ｄの一方の領域Ｄ1 に対応
する部分では裏側基板１１側でのプレチルト角が大きく
表側基板１２側でのプレチルト角が小さいツイスト配向
状態であり、他方の領域Ｄ2 に対応する部分では表側基
板１２側でのプレチルト角が大きく裏側基板１２側での
プレチルト角が大きいツイスト配向状態である。

【００４０】このため、この液晶表示素子によれば、電
極１３，１４間に電圧を印加したときの液晶分子１７ａ
の立上がり配向状態が、画素部Ｄの一方の領域Ｄ1 と他
方の領域Ｄ2 とで異なり、したがって、一方の領域Ｄ1
での視角によるリタデーションの変化と、他方の領域Ｄ
2 での視角によるリタデーションの変化とが互いに逆の
関係になるから、視角が変化しても画素部Ｄ全体での平
均的なリタデーションはあまり変化せず、画素部Ｄ全体
における電圧−透過率特性の視角依存性が軽減されて、
視野角が広くなる。

【００４１】すなわち、上記液晶表示素子は、１つの画
素部Ｄ内に、電圧−透過率特性の視角依存性が異なる２
つの領域Ｄ1 ，Ｄ2 が存在するため、画素部Ｄ全体での
見かけ上の視角依存性が軽減され、階調表示における中
間調の表示の際にも広い視野角が得られる。

【００４２】図３は、上記液晶表示素子の電極１３，１
４間に６通りの駆動電圧を印加して、階調I 〜階調VIの
６階調の表示を行なわせたときの、各階調における視角
−透過率特性を示している。この視角−透過率特性は、
表示の観察方向が画面の上下方向に沿う線上にくるよう
に設計された液晶表示素子の特性であり、図において−
の視角は、液晶表示素子の法線（視角０°の方向）に対
する画面の下縁方向への角度を示し＋の視角は、前記法
線に対する画面の上縁方向への角度を示している。

【００４３】この視角−透過率特性からも分かるよう
に、上記液晶表示素子は、視角による表示の明るさの変
化が小さく、約−３０°〜＋３０°の広い視角範囲にわ
たって、コントラストが良く、階調の反転もない、良好
な表示を得ることができる。

【００４４】なお、上記液晶表示素子では、その各画素
部Ｄが２つの領域Ｄ1 ，Ｄ2 に分けられているが、液晶
表示素子の画素の大きさ（面積）は、通常の観察距離か
らは人間の目では１つ１つの画素を認識することができ
ない極く小さい大きさであり、例えばパーソナルコンピ
ュータ等のＯＡ機器用のものでも画素幅が１００μｍ〜
２００μｍ程度であるため、各領域Ｄ1 ，Ｄ2 は人間の
目の分解能では認識できず、したがって、表示される画
素は、各領域Ｄ1 ，Ｄ2 の出射光の強度を平均した明る
さの画素として認識される。

【００４５】そして、上記液晶表示素子では、高分子膜
からなる配向膜１５，１６の各画素部Ｄに対応する部分
をそれぞれ２つの領域に区分して、この２つの領域うち
の所定の領域を無照射領域ａとし他の領域を照射処理し
た照射領域ｂとしているため、この配向膜１５，１６を
上述した形成方法で容易にしかも信頼性を低下させるこ
となく形成することができ、したがって、液晶表示素子
を少ない工程数で生産性良く製造することができる。

【００４６】次に、この発明の第２の実施例を図４およ
び図５を参照して説明する。図４はこの実施例の液晶表
示素子の一部分の断面図である。なお、この液晶表示素
子はアクティブマトリックス型のものであり、その基本
的な構成は上述した第１の実施例のものと同じであるか
ら、重複する説明は図に同符号を付して省略する。

【００４７】この実施例の液晶表示素子は、その両基板
１１，１２の内面にそれぞれ設ける配向膜１５，１６
を、紫外線を照射する処理を施された光硬化性の高分子
膜、例えばアクリル系の光硬化性樹脂膜で形成したもの
であり、これら配向膜１５，１６の各画素部Ｄに対応す
る部分はそれぞれ複数の領域に区分されているととも
に、前記複数の領域のうちの所定の領域と他の領域とが
それぞれ、互いに異なる光量の紫外線を照射された照射
領域ｂ1 ，ｂ2 とされている。

【００４８】なお、この実施例では、液晶表示素子の各
画素部Ｄをそれぞれ図において左右にほぼ二等分した２
つの領域Ｄ1 ，Ｄ2 に分け、裏側基板１１に設けた配向
膜１５の前記画素部Ｄの一方の領域Ｄ1 に対応する領域
を少ない光量の紫外線を照射した少光量照射領域ｂ1 と
し、他方の領域Ｄ2 に対応する領域を多い光量の紫外線
を照射した多光量照射領域ｂ2 とするとともに、表側基
板１２に設けた配向膜１６の前記画素部Ｄの一方の領域
Ｄ1 に対応する領域を多光量照射領域ｂ2 とし、他方の
領域Ｄ2 に対応する領域を少光量照射領域ｂ1 としてい
る。

【００４９】図５は、上記配向膜１５，１６の形成方法
を示す各工程での配向膜の断面図であり、この配向膜１
５，１６は次のような工程で形成される。なお、ここで
は、裏側基板１１に設ける配向膜１５の形成方法を説明
するが、表側基板１２に設ける配向膜１６も同様にして
形成する。

【００５０】まず、図５の（ａ）のように、電極１３を
形成した基板１１上に高分子膜Ａをつくる。この高分子
膜Ａは、上述した第１の実施例と同様に、基板１１上
に、光硬化性樹脂の溶液を、ローラコート法、転写法、
スピンコート法等によって均一厚さに塗布し、加熱によ
り溶媒を蒸発させて形成する。

【００５１】この後は、まず図５の（ｂ）のように、上
記高分子膜Ａにその全体にわたって少ない光量の紫外線
ＵＶを照射する１回目の紫外線照射処理を行ない、高分
子膜全体を少光量照射領域ｂ1 とする。

【００５２】次に、図５の（ｃ）のように、上記高分子
膜Ａに、画素部Ｄの一方の領域Ｄ1に対応する領域への
照射光を遮光する照射マスクＭを介して紫外線ＵＶを照
射する２回目の紫外線照射処理を行ない、この高分子膜
Ａのうち、画素部Ｄの他方の領域Ｄ2 に対応する領域を
さらに照射して、上記１回目の照射処理だけを行なった
少光量照射領域ｂ1 と、１回目と２回目の２度の照射処
理を行なった多光量照射領域ｂ2 とを有する配向膜１５
を形成し、その後、この配向膜１５の膜面を所定方向に
一様にラビングする。

【００５３】なお、高分子膜Ａがアクリル系の光硬化性
樹脂膜である場合、上記１回目の照射処理における紫外
線の照射量は、高分子膜Ａがアクリル系の光硬化性樹脂
膜である場合は５０ｍｊ／ｃｍ₂ 以下（より好ましくは
１０ｍｊ／ｃｍ₂ 以下）とするのが望ましく、２回目の
照射処理は、１回目と２回目の照射処理による紫外線の
総照射量が１００ｍｊ／ｃｍ₂ 以上となるように選ぶの
が望ましい。

【００５４】このように１回目と２回目の照射処理にお
ける紫外線の照射量を選ぶと、前に示した［表１］のよ
うに、少光量照射領域ｂ1 におけるプレチルト角が無照
射の場合のプレチルト角（１０°）に近い角度、多光量
照射領域ｂ2 における液晶分子１７ａのプレチルト角が
６°以下になるため、低光量照射領域ｂ1 と多光量照射
領域ｂ2 とにおける液晶分子１７ａのプレチルト角を充
分に異ならせることができる。

【００５５】なお、上述した配向膜１５，１６の形成方
法においては、高分子膜Ａ全体を少ない光量の紫外線で
照射する照射処理を最初に行なっているが、この少光量
での紫外線照射処理は、多光量照射領域ｂ2 を照射処理
した後に行なってもよい。

【００５６】そして、この液晶表示素子においては、そ
の各画素部Ｄをそれぞれ２つの領域Ｄ1 ，Ｄ2 に分け、
両基板１，２にそれぞれ上述した構成の配向膜１５，１
６を設けているため、液晶分子１７ａは、前記配向膜１
５，１６に対して、その各領域の紫外線照射量に応じた
プレチルト角θb1，θb2をもって配向しており、したが
って、液晶分子１７ａの初期配向状態は、図１のよう
に、各画素部Ｄの一方の領域Ｄ1 に対応する部分では裏
側基板１１側でのプレチルト角が大きく表側基板１２側
でのプレチルト角が小さいツイスト配向状態であり、他
方の領域Ｄ2 に対応する部分では表側基板１２側でのプ
レチルト角が大きく裏側基板１２側でのプレチルト角が
大きいツイスト配向状態である。

【００５７】このため、この液晶表示素子においても上
述した第１の実施例と同様に、電極１３，１４間に電圧
を印加したときの液晶分子１７ａの立上がり配向状態
が、画素部Ｄの一方の領域Ｄ1 と他方の領域Ｄ2 とで異
なり、したがって、一方の領域Ｄ1 での視角によるリタ
デーションの変化と、他方の領域Ｄ2 での視角によるリ
タデーションの変化とが互いに逆の関係になるから、視
角が変化しても画素部Ｄ全体での平均的なリタデーショ
ンはあまり変化せず、画素部Ｄ全体における電圧−透過
率特性の視角依存性が軽減されて、視野角が広くなる。

【００５８】そして、この実施例の液晶表示素子では、
高分子膜からなる配向膜１５，１６の各画素部Ｄに対応
する部分をそれぞれ２つの領域に区分して、この２つの
領域うちの所定の領域を少ない光量の紫外線で照射処理
した少光量照射領域ｂ1 とし他の領域を多い光量の紫外
線で照射処理した多光量照射領域ｂ2 としているため、
この配向膜１５，１６を上述した形成方法で容易にしか
も信頼性を低下させることなく形成することができ、し
たがって、液晶表示素子を少ない工程数で生産性良く製
造することができる。

【００５９】次に、この発明の第３の実施例を説明す
る。上記第１および第２の実施例では、配向膜１５，１
６を、アクリル系の光硬化性樹脂のような光硬化性の高
分子膜で形成しているが、この配向膜１５，１６は、紫
外線の照射量に応じて液晶分子をプレチルトさせる特性
が変化する高分子膜であれば、光硬化性以外の高分子
膜、例えば非光硬化性のポリイミド膜で形成してもよ
い。

【００６０】この第３の実施例は、配向膜を、第１およ
び第２の実施例における光硬化性高分子膜からなるもの
に配向膜に代えて、非光硬化性のポリイミド膜で形成し
たもので、この実施例では配向膜を次のようにして形成
する。

【００６１】まず、電極を形成した基板上にポリイミド
膜をつくる。このポリイミド膜は、ポリイミドの前駆体
であるポリアミック酸をローラコート法、転写法、スピ
ンコート法等によって基板上に均一厚さに塗布し、その
膜を焼成して重合させるか、あるいは、可溶性ポリイミ
ドの溶液を基板上に塗布し、その膜を乾燥させて成膜す
る。

【００６２】このようにして基板上にポリイミド膜を成
膜した後は、上記第１または第２の実施例における配向
膜の形成工程と同様にしてポリイミド膜に紫外線を照射
する処理を行ない、各画素部に対応する部分がそれぞれ
複数の領域に区分されているとともに、その複数の領域
のうちの所定の領域と他の領域との紫外線の照射量が互
いに異なっている配向膜を形成する。

【００６３】この場合、ポリイミド膜に対する紫外線の
照射処理を図２に示した第１の実施例による照射処理と
同様にして行なえば、前記複数の領域のうちの所定の領
域を紫外線を照射していない無照射領域とし、他の領域
を紫外線を照射した照射領域とした配向膜が形成され、
紫外線の照射処理を図５に示した第２の実施例による照
射処理と同様にして行なえば、前記複数の領域のうちの
所定の領域と他の領域とをそれぞれ互いに異なる光量の
紫外線を照射した領域とした配向膜が形成される。

【００６４】そして、上記非光硬化性のポリイミド膜
は、紫外線の照射によってポリイミド分子の側鎖あるい
は末端の置換基の構造が変化し、また分子量が変化する
ため、紫外線を照射すると、このポリイミド膜が紫外線
の照射量に応じて部分的に変性し、液晶分子の初期配向
状態を画素部の複数の領域において互いに異ならせる特
性をもった配向膜が形成される。

【００６５】次の［表２］は、ポリイミド膜からなる配
向膜に対する紫外線の照射量と液晶分子のプレチルト角
との関係を示している。この［表２］のように、光硬化性以外のポリイミド膜か
らなる配向膜も、紫外線の照射の有無および照射量に応
じて、液晶分子を異なるプレチルト角で配向させる特性
をもっている。

【００６６】したがって、上記第１および第２の実施例
における配向膜１５，１６を光硬化性以外のポリイミド
で形成しても、電極１３，１４間に電圧を印加したとき
の液晶分子の立上がり配向状態を画素部の各領域におい
て異ならせて広い視野角を得ることができるし、また、
配向膜１５，１６を、上述した形成方法により容易にし
かも信頼性を低下させることなく形成することができ
る。

【００６７】なお、上記ポリイミド膜からなる配向膜の
形成において、紫外線の照射処理を第１の実施例と同様
にして行なう場合は、紫外線の照射領域ｂを、８０００
ｍｊ／ｃｍ₂ 以上（より好ましくは１００００ｍｊ／ｃ
ｍ₂ 以上）の光量の紫外線で照射するのが望ましく、こ
のように紫外線の照射量を選べば、照射領域ｂにおける
液晶分子１７ａのプレチルト角が上記［表２］のように
５°以下になるため、無照射領域ａにおける液晶分子１
７ａのプレチルト角（７°）と、照射領域ｂにおける液
晶分子１７ａのプレチルト角とを充分に異ならせること
ができる。

【００６８】また、上記ポリイミド膜からなる配向膜の
形成において、紫外線の照射処理を第２の実施例と同様
にして行なう場合は、１回目の照射処理における紫外線
の照射量を、３０００ｍｊ／ｃｍ₂ 以下（より好ましく
は１０００ｍｊ／ｃｍ₂ 以下）とし、２回目の照射処理
における紫外線の照射量を、１回目と２回目の照射処理
による紫外線の総照射量が８０００ｍｊ／ｃｍ₂ 以上
（より好ましくは１００００ｍｊ／ｃｍ₂ 以上）となる
ように選ぶのが望ましい。

【００６９】このように１回目と２回目の照射処理にお
ける紫外線の照射量を選ぶと、上記［表２］のように、
少光量照射領域ｂ1 におけるプレチルト角が無照射の場
合のプレチルト角（７°）に近い角度になり、多光量照
射領域ｂ2 における液晶分子１７ａのプレチルト角が５
°以下になるため、少光量照射領域ｂ1 と多光量照射領
域ｂ2 とにおける液晶分子１７ａのプレチルト角を充分
に異ならせることができる。

【００７０】なお、紫外線の照射処理を第１の実施例と
同様にして行なって配向膜を形成した場合は、配向膜の
液晶分子を大きなプレチルト角で配向させる領域（無照
射領域）が紫外線で照射処理されていないため、配向膜
がポリイミド膜である場合は、前記無照射領域の機械的
強度が不足することがある。

【００７１】このため、第３の実施例のように配向膜を
ポリイミド膜で形成する場合は、上記第２の実施例と同
様な紫外線の照射処理を行なうのが望ましく、このよう
な紫外線照射処理を行なえば、液晶分子を大きなプレチ
ルト角で配向させる領域（少光量照射領域）も紫外線で
照射処理した配向膜が形成されるため、配向膜の材質に
かかわらず、配向膜全体の機械的強度を充分高くするこ
とができる。

【００７２】また、上記実施例では、配向膜１５，１６
の各画素部Ｄに対応する部分をそれぞれ２つの領域に区
分して、その一方の領域を無照射領域ａまたは少光量照
射領域ｂ1 とし、他方の領域を照射領域ｂまたは多光量
照射領域ｂ2 としているが、前記配向膜１５，１６は、
各画素部Ｄに対応する部分をそれぞれ３つ以上の複数の
領域に区分してもよく、その場合は、前記複数の領域の
うちの所定の領域を無照射領域とし、他の領域を照射領
域とするか、あるいは、前記複数の領域のうちの所定の
領域と他の領域とを、互いに異なる光量の紫外線で照射
した照射領域とすればよい。

【００７３】さらに、上記実施例では、一方の基板（裏
側基板）１１に設けた配向膜１５の無照射領域ａまたは
少光量照射領域ｂ1 と、他方の基板（表側基板）１２に
設けた配向膜１６の照射領域ｂまたは多光量照射領域ｂ
2 とを互いに対向させているが、これら配向膜１５，１
６は、同じ領域同士、つまり無照射領域ａ同士と照射領
域ｂ同士、または少光量照射領域ｂ1 同士と多光量照射
領域ｂ2 同士が互いに対向するように形成してもよい。

【００７４】このようにすると、液晶分子１７ａの初期
配向状態が、各画素部Ｄの２つの領域Ｄ1 ，Ｄ2 の一方
では液晶層の全厚にわたって小さなプレチルト角でツイ
スト配向し、他方の領域では液晶層の全厚にわたって大
きなプレチルト角でツイスト配向した状態になるが、そ
の場合でも、電極１３，１４間に電圧を印加したときの
液晶分子１７ａの立上がり配向状態が、画素部Ｄの各領
域Ｄ1 ，Ｄ2 で異なるため、画素部Ｄ全体における電圧
−透過率特性の視角依存性を軽減して、広い視野角を得
ることができる。

【００７５】また、一対の基板１１，１２に設ける配向
膜１５，１６のうち、いずれかの配向膜は、その全体に
わたって液晶分子を同じプレチルト角で配向させる通常
の配向膜であってもよい。

【００７６】その場合でも、一方の配向膜が高分子膜か
らなっており、この配向膜の各画素部に対応する部分が
それぞれ複数の領域に区分されているとともに、前記複
数の領域のうちの所定の領域が紫外線を照射していない
領域とされ、他の領域が紫外線を照射した領域とされて
いるか、あるいは前記複数の領域のうちの所定の領域と
他の領域とがそれぞれ互いに異なる光量の紫外線を照射
された領域とされていれば、液晶分子１７ａの初期配向
状態を画素部Ｄの各領域において異ならせることができ
るから、電圧を印加したときの液晶分子１７ａの立上が
り配向状態を画素部Ｄの各領域で異ならせて、画素部Ｄ
全体における電圧−透過率特性の視角依存性を軽減し、
広い視野角を得ることができる。

【００７７】また、上記実施例の液晶表示素子は、ＴＦ
Ｔを能動素子とするアクティブマトリックス型のもので
あるが、この発明は、ＭＩＭ等の２端子の非線形抵抗素
子を能動素子とするアクティブマトリックス型や、単純
マトリックス型の液晶表示素子にも適用することができ
る。

【００７８】さらに、この発明はセグメント表示型の液
晶表示素子にも適用することができるもので、その場合
は、少なくとも一方の基板に設けられた配向膜を高分子
膜で形成し、この配向膜の各画素部（各セグメント電極
が対応する部分）に対応する部分をそれぞれ微小面積の
複数の領域に区分して、その複数の領域のうちの所定の
領域を紫外線を照射していない領域とし他の領域を紫外
線を照射した領域とするか、あるいは、前記複数の領域
のうちの所定の領域と他の領域とをそれぞれ互いに異な
る光量の紫外線を照射された領域とすればよい。

【００７９】また、この発明は、バックライトからの光
を利用して表示する透過型のものに限らず、裏面側に反
射板を備えた、外光（自然光や室内照明光等）を利用し
て表示する反射型の液晶表示素子にも適用できる。な
お、この発明を反射型の液晶表示素子に適用する場合、
前記反射板は裏面側の偏光板１８の外面に配置してもよ
いが、裏側基板１１の内面に設ける電極１３を反射板を
兼ねる金属膜で形成し、偏光板を液晶表示素子の表面側
だけに配置してもよい。

【００８０】

【発明の効果】この発明の液晶表示素子は、少なくとも
一方の基板に設けられた配向膜が紫外線を照射する処理
を施された高分子膜からなっており、かつ、この配向膜
の各画素部に対応する部分がそれぞれ複数の領域に区分
されているとともに、その複数の領域のうちの所定の領
域と他の領域との紫外線の照射量が互いに異なっている
ものであって、液晶分子を、前記配向膜の各領域の紫外
線の照射の有無または紫外線の照射量に応じたプレチル
ト角をもってツイスト配向させたものであるから、電極
間に電圧を印加したときの液晶分子の立上がり配向状態
を画素部の各領域において異ならせて広い視野角を得る
ことができるとともに、その基板に設ける配向膜を容易
にしかも信頼性を低下させることなく形成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶表示素子の
一部分の断面図。

【図２】同じく配向膜の形成方法を示す各工程での配向
膜の断面図。

【図３】第１の実施例の液晶表示素子に６階調の表示を
行なわせたときの各階調における視角−透過率特性図。

【図４】この発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の
一部分の断面図。

【図５】同じく配向膜の形成方法を示す各工程での配向
膜の断面図。

【図６】従来の液晶表示素子の一部分の断面図。

【符号の説明】

１１，１２…基板１３，１４…電極１５，１６…配向膜ａ…無照射領域ｂ…照射領域ｂ1 …少光量照射領域ｂ2 …多光量照射領域１７ａ…液晶分子１８，１９…偏光板Ｄ…画素部Ａ…高分子膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極と配向膜とを設けた一対の基板間に液
晶を挟持するとともに、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液晶表示素子において、少なくとも一方の基板に設けられた配向膜が紫外線を照
射する処理を施された高分子膜からなっており、かつ、
この配向膜の各画素部に対応する部分がそれぞれ複数の
領域に区分されているとともに、その複数の領域のうち
の所定の領域と他の領域との紫外線の照射量が互いに異
なっていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】配向膜が光硬化性の高分子膜からなってお
り、その複数の領域のうちの所定の領域が紫外線を照射
していない領域とされ、他の領域が紫外線を照射した領
域とされていることを特徴とする請求項１に記載の液晶
表示素子。
【請求項３】配向膜が光硬化性の高分子膜からなってお
り、その複数の領域のうちの所定の領域と他の領域とが
それぞれ、互いに異なる光量の紫外線を照射された領域
とされていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表
示素子。
【請求項４】配向膜が高分子膜からなっており、その複
数の領域のうちの所定の領域が紫外線を照射していない
領域とされ、他の領域が紫外線を照射した領域とされて
いることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項５】配向膜が高分子膜からなっており、その複
数の領域のうちの所定の領域と他の領域とがそれぞれ、
互いに異なる光量の紫外線を照射された領域とされてい
ることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。