JPH11109357A

JPH11109357A - 液晶表示素子とその製造方法

Info

Publication number: JPH11109357A
Application number: JP26957297A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Ishihara; 將市石原; Katsuji Hattori; 勝治服部
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-10-02
Filing date: 1997-10-02
Publication date: 1999-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】上下左右対称で見やすい視野角依存性を持つ
高速応答のＯＣＢモードの液晶表示素子と、歩留まりの
よい製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】対向する一対の基板５、６内面に形成さ
れた電極７、８上の配向膜を互いに略平行に配向処理す
る手段を含んで方向形成されるベンド配向（または１８
０度捻れ配向）の液晶領域を用いる液晶セルを有する液
晶表示素子において、それぞれの画素単位内のベンド配
向（または１８０度捻れ配向）の液晶領域が少なくとも
１組のベンド配向１１４、１１５（または１８０度捻れ
配向２１４、２１５）の部分に配向分割されるととも
に、それぞれのベンド配向の方向（あるいは１８０度捻
れ配向の主視野角方向）が１８０度異なるように配向処
理が成される液晶セル１０４（または２０４）を形成す
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、高速応答で広視野
の表示性能を持つ液晶表示素子に関し、さらにその製造
方法に関わる。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示素子として例えば、ネマ
ティック液晶を用いたツイステッドネマティック（Ｔ
Ｎ）モ−ドの液晶表示素子が実用化されているが、応答
が遅い、視野角が狭いなどの欠点がある。また、応答が
速く、視野角が広い強誘電性液晶（ＦＬＣ）などの表示
モ−ドもあるが、耐ショック性、温度特性などに大きな
課題を有している。さらに、光散乱を利用する高分子分
散型液晶表示モ−ドはラビングレス配向の表示モ−ドで
はあるが、視野角に改善が必要であり、応答がそれほど
速くないなどの欠点がある。

【０００３】ここで、応答が極めて速く視野角が広い表
示モードとして光学補償ベンド（ＯＣＢ）モ−ドの液晶
表示素子が提案されている（例えば、特開平７−８４２
５４号公報）。従来のＯＣＢモードの液晶表示素子は図
５のように一対の基板５、６の互いの対向面側の配向膜
９、１０の表面を互いに平行に配向処理して方向形成し
た液晶領域を対向電極７、画素電極８の間に電圧印加す
る方法で液晶分子を紙面内Ｘ−Ｘ’の一定方向に配向形
成したベンド配向１４の液晶領域１２を持つ液晶セル４
に、偏光板１、２と低電圧駆動と視角拡大のために光学
補償する位相補償板３を少なくとも１枚配置したもの
で、性能的には高速の特徴を持つ優れた液晶表示素子で
あり、透過型あるいは反射型の液晶表示素子として実用
的に利用される可能性が高い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｏ
ＣＢモードのベンド配向１４を形成する液晶分子は図５
の如く液晶セル４の画素全体で紙面内Ｘ−Ｘ’の一定方
向に配向形成され光学的に補償されて紙面内Ｘ−Ｘ’方
向に視野角は拡大する。その直角方向すなわち紙面に直
角のＹ−Ｙ’方向には位相補償板３を使って視野角補償
するものであり、従来のＯＣＢモードの液晶表示素子の
視野角特性は図５で紙面内Ｘ−Ｘ’方向（左右方向±５
０°）とその直角方向Ｙ−Ｙ’方向（上下方向＋２０
°、−５０゜）とでは異なり、いわゆる液晶表示素子と
して上下、左右方向の視野角依存性が大きく異なり見ず
らく、広視野化がある程度成されているとは言えまだ不
十分である。

【０００５】また、紙面に直角なＹ−Ｙ’方向の視野角
特性が非対称なうえ、位相補償板特性のばらつきにより
階調反転が容易に出現するという問題点を有している。

【０００６】さらに、一般に配向分割をするためにはフ
ォトリソ工程が必要であり、配向膜に一部マスキングを
施しラビング処理を行うため、配向欠陥などが発生しや
すく、液晶表示素子の製造歩留まりは低くなる。

【０００７】上記の光学補償ベンド（ＯＣＢ）モ−ドの
液晶セルは、上記したように表示特性の視角依存性を液
晶配列自身で補償する機能を有しているものの一方向の
補償であり、全方位に渡って広い視野角特性を得るため
には負の二軸性補償層が必要である。

【０００８】このような補償層の製造においては三軸方
向の精密な屈折率制御が必要であり、大画面にわたって
均質な特性を有する補償層を得ることは極めて難しい。
通常、補償層としては、フィルム補償板が多用されてい
るが、この場合には設計温度とは異なった環境での表示
に対しては充分補償できないという問題がある。

【０００９】また、ＯＣＢモードの補償では、通常入射
偏光の偏波面の方向と入射光側液晶分子の配列方向とは
４５度、あるいは特定の角度ずれており、入射偏光は複
屈折モードで伝搬する。複屈折モードでは表示色相の視
野角依存性が避け難く、このことが本モード実用化の大
きなネックとなっている。

【００１０】そこで本発明は、上記問題点に鑑み、歩留
まりよく、上下左右の対称の見やすい視野角を有するベ
ンド配向等を利用した液晶表示素子を提供することを主
たる目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の液晶表示素子は、対向する一対の基板内面に
形成された電極上の配向膜が互いに略平行に配向処理さ
れたベンド配向の液晶領域を用いた液晶セルを有する液
晶表示素子であって、画素単位内のベンド配向の液晶領
域が少なくとも１組のベンド配向の部分に配向分割され
るとともに、各組内のベンド配向の方向が１８０度異な
るように配向処理が成されているか、または、対向する
一対の基板内面に形成された電極上の配向膜が互いに略
平行に配向処理された１８０度捻れ配向の液晶領域を用
いた液晶セルを有する液晶表示素子であって、画素単位
内の１８０度捻れ配向の液晶領域が少なくとも１組の１
８０度捻れ配向の部分に配向分割されるとともに、各組
内の１８０度捻れ配向の主視野角方向が１８０度異なる
ように配向処理が成されている構成となっている。

【００１２】この構成においては、負の位相補償板を少
なくとも１枚有することが望ましい。

【００１３】また、本発明の液晶表示素子の製造方法
は、上記の構成において、画素単位内のベンド配向の液
晶領域を少なくとも１組のベンド配向の部分に配向分割
し、各組内のベンド配向の方向が１８０度異なるように
基板内面の配向膜に少なくとも照射方向および偏光方向
が異なる紫外線光を照射する配向処理工程を有するか、
または、画素単位内の１８０度捻れ配向の液晶領域を少
なくとも１組の１８０度捻れ配向の部分に配向分割し、
各組内の１８０度捻れ配向の主視野角方向が１８０度異
なるように基板内面の配向膜に少なくとも照射方向およ
び偏光方向が異なる紫外線光を照射する配向処理工程を
有する構成となっている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面にもとづいて説明する。

【００１５】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１に関わる液晶表示素子の概念を示す断面図である。
図１において、液晶表示素子は偏光板１、２間に配置し
た液晶セル１０４を有している。この液晶セル１０４は
対向する一対のガラスの基板５、６を有し、その対向内
面上には画素を形成する透明電極からなる対向電極７、
画素電極８、その上にそれぞれ配向膜１９ａ、１９ｂ、
１１０ａ、１１０ｂが形成されている。なお、上記画素
は表示を自由に行うために液晶セルに複数存在してい
る。

【００１６】上記配向膜は以下の様に形成される。日本
合成ゴム（株）のプレイミドタイプのポリイミド配向膜
材料ＡＬ−０６５６を電極上に塗布し乾燥焼成させた
後、対向電極７上の配向膜１９ａ、画素電極８上の配向
膜１１０ａの表面を図１Ｘ−Ｘ’軸方向に互いに略平行
の方向にプレチルト角約５゜を液晶分子に与えるようレ
ーヨン布でラビングする方法で配向処理を行った。次に
対向電極７上の配向膜１９ｂ、画素電極８上の配向膜１
１０ｂの表面を図１Ｘ−Ｘ’軸方向に互いに略平行か
つ、上記の配向膜１９ａおよび配向膜１１０ａ上のラビ
ング処理方向とは逆の方向にプレチルト角約５゜を液晶
分子に与えるようレーヨン布でラビングする方法で配向
処理した。そして対向する基板５、６の間隙に球状の約
８μｍ径のスペーサを挟んで液晶セル１０４を組立て、
液晶領域１１２を形成する液晶材料としてメルク社製液
晶材料ＺＬＩ−４７９２を注入封口した。

【００１７】上記液晶セル１０４に駆動回路１３により
３０Ｈｚ矩形波電圧を印加し液晶セル１０４の１個の画
素を形成する画素電極８の部分の配向状態を偏光顕微鏡
で観察したところ、ベンド配向した液晶領域１１２がデ
ィスクリネーション線１６を境界にして２つのベンド配
向１１４、１１５の部分に分かれ配向分割されているこ
とがわかった。さらに、その２つの液晶領域のベンド配
向１１４、１１５の方向は何れもＸ−Ｘ’方向に形成さ
れており、お互いの方向は１８０度異なって形成されて
いた。

【００１８】さらに偏光板１、２を液晶セル１０４の両
側に配置して液晶表示素子を形成した。上記液晶表示素
子の複数の画素全体を通して視野角依存性を調べたとこ
ろ、紙面内Ｘ−Ｘ’方向（左右方向）に±４０゜、直角
方向Ｙ−Ｙ’方向（上下方向）に±４０゜あり、上下左
右視野角が対称になって、コントラスト的に見え方が殆
どどの方位からも同じように見えて見やすい液晶表示素
子となった。また、本実施の形態における液晶表示素子
においては、階調反転が認められなかった。

【００１９】また、上記液晶セルでは液晶領域を配向２
分割のベンド配向にさせたが、配向処理方向を２方向の
みでなく更に画素内の異なる部分を複数の方向に行うこ
とによって２分割以上の配向分割にすることもできた。

【００２０】さらに、上記液晶セル１０４には液晶材料
としてネマティック液晶材料を使用したが、電圧印加時
に初期の液晶分子の配向状態からベンド配向状態に滑ら
かに移行させるため液晶領域にカイラル材をあらかじめ
適量含ませても同様な効果が得られた。なお、この時に
達成される配向状態はねじれを含んだベンド配向とな
る。

【００２１】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２に関わる液晶表示素子の概念を示す断面図である。
図２において、液晶表示素子は偏光板１、２間に配置さ
れ光学補償用の位相補償板２０３を少なくとも一方に配
置した液晶セル２０４を有している。この液晶セル２０
４は対向する一対のガラスの基板５、６を有し、その対
向内面上には画素を形成する透明電極からなる対向電極
７、画素電極８、その上にそれぞれ配向膜２９ａ、２９
ｂ、２１０ａ、２１０ｂが形成されている。なお、上記
画素は表示を自由に行うために液晶セルに複数存在して
いる。

【００２２】上記配向膜は以下の様に形成される。日本
合成ゴム（株）のプレイミドタイプのポリイミド配向膜
材料ＡＬ−０６５６を電極上に塗布し乾燥焼成させた
後、対向電極７上の配向膜２９ａ、画素電極８上の配向
膜２１０ａの表面を図２Ｘ−Ｘ’軸方向に互いに略平行
の方向にプレチルト角約５゜を液晶分子に与えるようレ
ーヨン布でラビングする方法で配向処理した。さらに次
に対向電極７上の配向膜２９ｂ、画素電極８上の配向膜
２１０ｂの表面を図２Ｘ−Ｘ’軸方向に互いに略平行か
つ、上記の配向膜２９ａおよび配向膜２１０ａ上のラビ
ング処理方向とは逆の方向にプレチルト角約５゜を液晶
分子に与えるようレーヨン布でラビングする方法で配向
処理した。そして対向する基板５、６の間隙に球状の約
８μｍ径のスペーサを挟んで液晶セル２０４を組立て、
液晶領域２１２を形成する液晶材料として左捻れカイラ
ル材としてコレステリルノナノエートを含むメルク社製
液晶材料ＺＬＩ−４７９２（カイラルピッチ１６μｍ）
を注入封口した。

【００２３】上記液晶セル２０４に駆動回路１３により
３０Ｈｚ矩形波電圧を印加し液晶セル２０４の１個の画
素を形成する画素電極８の部分の配向状態を偏光顕微鏡
で観察したところ、１８０度捻れ配向した液晶領域２１
２がディスクリネーション線２１６を境界にして２つの
捻れ配向２１４、２１５の部分に分かれ配向分割されて
いることがわかった。さらに、その２つの液晶領域の主
視野角方向はお互いにＹ−Ｙ’方向にあり、かつ１８０
度異なった方向、すなわち逆向きに形成されていた。

【００２４】さらに液晶セル２０４の両側に偏光板１、
２を、偏光板と液晶セル２０４の間に負の位相補償板２
０３を配置し液晶表示素子とした。上記液晶表示素子の
複数の画素全体を通して視野角依存性を調べた所、紙面
内Ｘ−Ｘ’方向（左右方向）に±５０゜、直角方向Ｙ−
Ｙ’方向（上下方向）に±５０゜あり、上下左右視野角
が対称で更に拡大し駆動電圧も下がり、コントラスト的
に見え方が殆どどの方位からも同じように見えさらに見
やすい液晶表示素子となった。

【００２５】また、上記液晶セルでは１８０度捻れの液
晶領域を２つに分割したが、配向処理方向を２方向のみ
でなく更に画素内の異なる部分を複数の方向に行うこと
によって２分割以上の配向分割にすることもできた。

【００２６】（実施の形態３）図３は本発明の実施の形
態３に関わる液晶表示素子の製造方法の概念を示す断面
図であり、図４は本発明の実施の形態３に関わる液晶表
示素子の製造方法の配向処理工程際の概念を示す断面図
である。

【００２７】図３において、液晶表示素子に配置した液
晶セル３０４は対向する一対のガラスの基板５、６を有
し、その対向内面上には画素を形成する透明電極からな
る対向電極７、画素電極８、その上にそれぞれ配向膜３
９ａ、３９ｂ、３１０ａ、３１０ｂが形成される。な
お、上記画素は表示を自由に行うために液晶セルに複数
存在する。

【００２８】上記配向膜は以下の配向処理工程で形成さ
れる。図４において基板６の画素電極８上の日本合成ゴ
ム（株）製ポリイミド配向膜材料ＰＩ−６１０を塗布し
乾燥焼成させて形成された配向膜３１０ａの表面に図４
Ｘ−Ｘ’軸方向にプレチルト角約５゜を液晶分子に与え
るよう基板６表面に対して紙面内で照射方向約４５゜、
直角方向に偏光方向が向いた紫外線光を照射し配向処理
した。さらに次に画素電極８上の配向膜３１０ｂの表面
を図４Ｘ−Ｘ’軸方向にプレチルト角約５゜を液晶分子
に与えるよう基板６表面に対して紙面内で照射方向約−
４５゜、直角方向に偏光方向が向いた紫外線光を照射し
配向処理した。同様に図３の基板５上の配向膜３９ａ、
３９ｂに対しても基板６の配向膜３１０ａ、３１０ｂへ
の上記配向処理方向と互いに平行な配向処理方向となる
ように紫外線光を各々照射し配向処理した。そして対向
する基板５、６の間隙に球状の約５μｍ径のスペーサを
挟んで液晶セル３０４を組立て、液晶領域３１２を形成
する液晶材料としてメルク社製液晶材料ＺＬＩ−２２９
３を注入封口した。

【００２９】上記液晶セルに駆動回路１３により３０Ｈ
ｚ矩形波電圧を印加し液晶セル３０４の１個の画素を形
成する画素電極８の部分の配向状態を偏光顕微鏡で観察
した所、ベンド配向した液晶領域３１２がディスクリネ
ーション線３１６を境界にして２つのベンド配向３１
４、３１５の部分に分かれ配向分割されていることがわ
かった。さらに、その２つの液晶領域のベンド配向の方
向は何れの領域もＸ−Ｘ’方向にあり、お互いの方位は
１８０度異なって形成されていた。また、配向欠陥など
の不良は発生しなかった。

【００３０】上記の如く、ベンド配向の液晶領域を用い
る液晶セルにおいて、該画素内のベンド配向の液晶領域
を少なくとも２つの部分に配向分割する製造方法とし
て、それぞれの領域のベンド配向の方向が１８０度異な
るように該基板内面の対向する配向膜に略平行の方向に
プレチルト角を付与するように照射方向および偏光方向
が異なる紫外線光を照射する配向処理工程により行うも
のであり、本発明の液晶表示素子を、配向膜にフォトリ
ソ工程でマスキングすることなく、歩留まりの高い製造
ができるようになった。

【００３１】また、上記製造方法では配向処理の方法と
して少なくとも紫外線光を照射するだけで行ったが、そ
の前工程あるいは後工程でラビング処理を加えてもよ
い。

【００３２】さらに、上記製造方法では紫外線光の照射
方向として基板面に対して４５゜、偏光方向を直角方向
としたが、所望プレチルト角、配向材料、照射波長など
によりその照射方向、偏光方向は選択できる。

【００３３】また、上記製造方法では液晶領域を配向２
分割のベンド配向にさせたが、配向処理方向を２方向の
みでなく更に画素内の異なる部分を複数の方向に行うこ
とによって２分割以上の配向分割にすることもできる。

【００３４】以上本発明の液晶表示素子について実施の
形態とともに説明を行い、上記実施の形態では配向膜の
プレチルト角を約５゜、スペーサ径を約５μｍとしたが
本発明では液晶材料、光学設計からその値を限定するも
のではない。また、本発明はＴＦＴ、ＭＩＭなどのアク
ティブマトリクス方式の液晶表示素子、それらの方式の
反射型の液晶表示素子のいずれにも同様に実施可能であ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来のＯ
ＣＢモードの液晶表示素子の視野角依存性の欠点を改善
し、上下左右対称で見やすい視野角依存性を持つ高速応
答のＯＣＢモードの液晶表示素子を得ることができ、更
に歩留まりの高い上記液晶表示素子の製造方法を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に関わる液晶表示素子の
概念を示す断面図

【図２】本発明の実施の形態２に関わる液晶表示素子の
概念を示す断面図

【図３】本発明の実施の形態３に関わる液晶表示素子の
製造方法の概念を示す断面図

【図４】本発明の実施の形態３に関わる液晶表示素子の
製造方法の配向処理工程の際の概念を示す断面図

【図５】従来の液晶表示素子の概念を示す断面図

【符号の説明】

１，２偏光板２０３位相補償板５，６基板１０４，２０４，３０４液晶セル７対向電極８画素電極１９ａ，１９ｂ，２９ａ，２９ｂ，３９ａ，３９ｂ，１
１０ａ，１１０ｂ，２１０ａ，２１０ｂ，３１０ａ，３
１０ｂ配向膜１１２，２１２，３１２液晶領域１３駆動回路１１４，１１５，２１４，２１５，３１４，３１５ベ
ンド配向１６，２１６，３１６ディスクリネーション線３２０，３２１紫外線光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する一対の基板内面に形成された電極
上の配向膜が互いに略平行に配向処理されたベンド配向
の液晶領域を用いた液晶セルを有する液晶表示素子であ
って、画素単位内のベンド配向の液晶領域が少なくとも
１組のベンド配向の部分に配向分割されるとともに、各
組内のベンド配向の方向が１８０度異なるように配向処
理が成されていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】対向する一対の基板内面に形成された電極
上の配向膜が互いに略平行に配向処理された１８０度捻
れ配向の液晶領域を用いた液晶セルを有する液晶表示素
子であって、画素単位内の１８０度捻れ配向の液晶領域
が少なくとも１組の１８０度捻れ配向の部分に配向分割
されるとともに、各組内の１８０度捻れ配向の主視野角
方向が１８０度異なるように配向処理が成されているこ
とを特徴とする液晶表示素子。
【請求項３】負の位相補償板を少なくとも１枚付加した
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素
子。
【請求項４】対向する一対の基板内面に形成された電極
上の配向膜を互いに略平行に配向処理してベンド配向の
液晶領域を用いた液晶セルを形成する液晶表示素子の製
造方法であって、画素単位内のベンド配向の液晶領域を
少なくとも１組のベンド配向の部分に配向分割し、各組
内のベンド配向の方向が１８０度異なるように基板内面
の配向膜に少なくとも照射方向および偏光方向が異なる
紫外線光を照射する配向処理工程を有することを特徴と
する液晶表示素子の製造方法。
【請求項５】対向する一対の基板内面に形成された電極
上の配向膜を互いに略平行に配向処理して１８０度捻れ
配向の液晶領域を用いる液晶セルを形成する液晶表示素
子の製造方法であって、画素単位内の１８０度捻れ配向
の液晶領域を少なくとも１組の１８０度捻れ配向の部分
に配向分割し、各組内の１８０度捻れ配向の主視野角方
向が１８０度異なるように基板内面の配向膜に少なくと
も照射方向および偏光方向が異なる紫外線光を照射する
配向処理工程を有することを特徴とする液晶表示素子の
製造方法。