JP2000267109A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

液晶表示装置及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】基板間に自発分極を有する液晶が挟持された液
晶表示装置において、広視野角で配向破壊が起こりにく
い液晶配列を容易に形成する。 【解決手段】対向電極１３を２つの入れ子状の櫛形電極
１３ａ、１３ｂで形成し、櫛形電極１３ａ、１３ｂの歯
の長手方向にラビング配向処理を行う。液晶材料がネマ
ティック相からカイラルスメクティックＣ相に相転移す
る際、画素電極５と一方の櫛形電極１３ａとの間にプラ
スの直流電圧を印加し、画素電極５ともう一方の櫛形電
極１３ｂとの間にマイナスの直流電圧を印加する。この
方法により、基板面と水平にスメクティック層が折れ曲
がった液晶配列を容易に実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自発分極を有する液
晶材料を用いた液晶表示装置及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置は低消費電力・軽量・薄型
といった特徴があり、パソコンやカーナビゲーションな
どのモニターとして広く用いられている。しかし、ＣＲ
Ｔと比較すると、応答速度が遅い、視野角が狭いなどの
欠点がある。液晶表示装置が大型化・高精細化するにつ
れて、高速応答・広視野角の要求が高まってきている。
【０００３】自発分極を有する液晶を用いた液晶表示装
置は、高速応答が実現可能な表示モードとして注目され
ている。自発分極は固有あるいは電場を印加することに
より誘起される。このような液晶材料の例として、強誘
電性液晶（ＳＳ−ＦＬＣ（Surface stabilized ferroel
ectric liquid crystal ）、単安定強誘電性液晶（Mono
stable ferroelectric liquid crystal ）、ＤＨＦ（De
formed helix ferroelectric liquid crystal ）、ねじ
れＦＬＣ（Twisted ferroelectric liquid crystal）、
ＡＰＤ（alternating polarization domain ）、高分子
安定化強誘電性液晶（polymer stabilized ferroelectr
ic liquid crystal ））、反強誘電性液晶（無閾値反強
誘電性液晶を含む）、電傾効果（electro-clinic effec
t ）を示す液晶などが挙げられる。
【０００４】上記の表示モードの動作原理は、クロスニ
コルの２枚の偏光板に挟まれた一軸性結晶とみなせる液
晶の光軸が面内で回転することで光を透過−遮断してい
る。このような表示モードでは斜め方向から液晶表示装
置を見ると、色変化などの不具合が生じる。この理由
は、液晶の光軸と平行方向から液晶表示装置を観察した
場合と、垂直方向から観察した場合とでは、見かけ上の
液晶の屈折率が異なるためである。
【０００５】この不具合を解決するために、特開平９−
１２００６５号公報では配向方向が直交する２領域を形
成して、視野角を拡大する方法が提案されている。特開
平９−１２００６５号公報に記載された液晶表示装置で
は、配向方向が直交する２領域の面積は、一般的に数十
μｍから数百μｍ程度である画素サイズ程度と小さく、
この領域の配向処理方向を異ならしめるのに、マスクラ
ビング法が用いられている。マスクラビングは、ラビ
ング処理した配向膜上にフォトレジストを塗布、乾
燥、マスク露光、現像、焼成、ラビング処理、
フォトレジスト剥離、配向膜洗浄というステップで
行われる。このように、マスクラビングは工程が複雑で
製品コストが増大し、歩留まり低下の原因となる。
【０００６】なお、特開平９−１２００６５号公報には
上下の基板の配向処理方向を直交させるだけで、前記の
２領域を形成する方法も示されている。この方法の工程
は簡便ではあるものの、カイラルスメクティックＣ相の
高温側にネマティック相を持つ液晶には適用できない。
なぜなら、このような相系列の液晶はスメクティックＡ
相を持たないため、上下の基板の配向処理方向を直交さ
せると液晶はツイスト配列となり、スメクティック層方
向が互いに異なる２領域を形成することができない。
【０００７】カイラルスメクティックＣ相の高温側にネ
マティック相を持つ液晶でスメクティック層方向が異な
る２領域を形成する方法は、例えば特開平１０−２２１
７１８号公報に開示されている。この方法は、配向膜を
持つ液晶セル内に、液晶を加熱しながら充填し、液晶を
ネマティック相からスメクティックＣ相に冷却すること
により２領域を形成するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した特開平１０−
２２１７１８号公報に記載された方法を用いると、カイ
ラルスメクティックＣ相の高温側にネマティック相を持
つ液晶でスメクティック層方向が異なる２領域を形成す
ることができるものの、次のような問題があった。すな
わち、２領域を形成することはできるものの、この２領
域が形成される場所を制御することができず、場合によ
っては所望の視野角あるいは所望の中間調表示を得るこ
とができなくなってしまう。
【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、視野角が広い液晶表示装置及び簡単な工程で
視野角が広い液晶表示装置を得ることができる液晶表示
装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】（手段）上記の目的を達
成するために本発明は請求項１の発明として、第１の基
板と、この第１の基板に対向配置された第２の基板と、
前記第１及び第２の基板間に挟持されかつカイラルスメ
クティックＣ相の高温側にネマティック相を持つ自発分
極を有する液晶材料とを具備し、前記液晶材料がネマテ
ィック相からカイラルスメクティックＣ相に相転移する
際に、前記液晶材料に対して一極性の電圧を第１の領
域、前記一極性と反対極性の電圧を第２の領域に印加す
ることにより形成された、前記液晶材料のスメクティッ
ク層の方向が互いに異なる前記第１及び第２の領域を有
することを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【００１１】また請求項２の発明として、第１の基板
と、この第１の基板に対向配置された第２の基板と、前
記第１の基板の前記第２の基板と対向する面に形成され
た画素電極と、前記第２の基板の前記第１の基板と対向
する面に形成されかつ相補的に組み合わされた一対の櫛
形電極を有する対向電極と、前記第１及び第２の基板間
に挟持されかつカイラルスメクティックＣ相の高温側に
ネマティック相を持つ自発分極を有する液晶材料とを具
備し、一方の前記櫛形電極と前記画素電極とに挟まれた
第１の領域の前記液晶材料と、他方の前記櫛形電極と前
記画素電極とに挟まれた第２の領域の前記液晶材料が、
スメクティック層の方向が互いに異なることを特徴とす
る液晶表示装置を提供する。
【００１２】更に上記の目的を達成するために本発明は
請求項１０の発明として、第１の基板と、この第１の基
板に対向配置された第２の基板と、前記第１及び第２の
基板間に挟持されかつカイラルスメクティックＣ相の高
温側にネマティック相を持つ自発分極を有する液晶材料
とを具備した液晶表示装置の製造方法であって、前記液
晶材料がネマティック相からカイラルスメクティックＣ
相に相転移する際に、前記液晶材料に対して一極性の電
圧を第１の領域、前記一極性と反対極性の電圧を第２の
領域に印加することにより、前記液晶材料のスメクティ
ック層の方向が互いに異なる前記第１及び第２の領域を
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。
【００１３】本発明の液晶表示装置の製造方法において
は、前記第１の基板の前記第２の基板と対向する面に形
成された画素電極と、前記第２の基板の前記第１の基板
と対向する面に形成されかつ相補的に組み合わされた一
対の櫛形電極を有する対向電極とを具備し、前記液晶材
料に対して、一方の前記櫛形電極と前記画素電極とに挟
まれた領域に一極性の電圧を印加して前記第１の領域
を、他方の前記櫛形電極と前記画素電極とに挟まれた領
域に前記一極性と反対極性の電圧を印加して前記第２の
領域を形成することが好ましい。
【００１４】ここで本発明の好ましい態様として以下の
態様が挙げられる。 （１） 第１及び第２の領域のスメクティック層の方向
がなす角度が１１５〜１５５°の範囲であること。 （２） １つの画素内に第１及び第２の領域が存在し、
第１及び第２の領域の体積が概略等しいこと。 （３） 液晶材料のカイラルピッチをｐ、第１及び第２
の基板間の距離をｄとしたとき、ｄ＜ｐであること。 （４） 液晶材料のチルト角が概略２２．５°であるこ
と。 （５） 櫛形電極の歯の長手方向と電圧無印加時の液晶
材料の配向方向が概略平行であること。 （６） 櫛形電極の歯のピッチと画素電極のピッチが概
略半周期ずれていること。 （７） 櫛形電極の歯のピッチが５００μｍ以下である
こと。 （８） 櫛形電極の歯の間隙部と対向するように第１の
基板に補助容量線が形成されていること。
【００１５】（作用）本発明においては、液晶材料がネ
マティック相からカイラルネマティックＣ相に相転移す
る際に、液晶材料に対して一極性の電圧を第１の領域、
この一極性と反対極性の電圧を第２の領域に印加するこ
とにより、液晶材料のスメクティック層の方向が互いに
異なる第１及び第２の領域が形成される。互いに反対極
性の電圧を印加することによってスメクティック層の方
向が異なる２領域を形成するため、２領域が形成される
場所の制御が可能であり、所望の広い視野角を得ること
ができる。また、電圧の印加のみで２領域が形成される
場所の制御が可能なため、広い視野角を有する液晶表示
装置を簡単な工程で得ることができる。
【００１６】液晶材料に対して互いに反対極性を印加す
るための具体的な手段としては、例えば対向電極とし
て、第２の基板の第１の基板と対向する面に形成され、
相補的に組み合わされた一対の櫛形電極を用いる。この
櫛型電極の一方に液晶材料に対して一極性の電圧、他方
に反対極性の電圧を印加することで、一方の櫛型電極と
画素電極とに挟まれた領域を第１の領域、他方の櫛型電
極と画素電極とに挟まれた領域を第２の領域とすること
ができる。
【００１７】また自発分極を有する液晶材料はスメクテ
ィック層を有する。外力によりスメクティック層の層間
隔が変化すると、外力を取り除いても変化した層間隔は
復元することができない。そのため、一般的な自発分極
を有する液晶材料を用いた液晶表示装置の表示面を指で
押すと、配向破壊と呼ばれる表示不良が生じる。これに
対して本発明では、スメクティック層の方向が互いに異
なる２領域を形成するため、層を変形させる外力の伝播
を第１及び第２領域の境界で遮断でき、これにより配向
破壊を防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形
態に係る液晶表示装置の第２の基板の一部を示す平面
図、図２は液晶表示装置の電極の配置を示す一部平面
図、図３は図２の２点鎖線で切った断面図である。尚、
図４以降の図面に関しても図１〜図３と同様の部分には
図１〜３と同じ符号を付してあり、これらに関しては詳
細な説明を省略している。
【００１９】図に示すように、液晶表示装置１には、相
対向する一対の基板２、３のうち、一方の第１の基板２
の内面にＴＦＴ（Thin film transistor）素子４、画素
電極５、ゲート線９、信号線１０が設けられ、これらの
上に配向膜６ａが設けられている。
【００２０】他方の第２の基板３の内面には、図示せぬ
カラーフィルター、図示せぬブラックマトリックス、対
向電極１３が設けられ、さらにこの対向電極１３上に配
向膜６ｂが設けられている。
【００２１】更に、第１の基板２に設けられたＴＦＴ素
子４及び画素電極５と、第２の基板３に設けられた対向
電極１３との間に、強誘電性液晶、反強誘電性液晶など
固有または電場を印加することにより誘起される自発分
極を有する液晶材料８が挟まれている。基板の周辺部に
はシール１１が、非画素部分にはスペーサ１２が第１及
び第２の基板２、３の間に形成されている。
【００２２】また、これら第１、第２の基板２、３の外
側に、クロスニコルとした２枚の偏光板７が貼着されて
いる。ここで第１の基板２について説明する。ＴＦＴ素
子４及び各電極の構造について以下に示す。
【００２３】図示せぬ補助容量線及びゲート線９は図示
せぬゲート絶縁膜によって覆われ、さらにゲート絶縁膜
上には図示せぬ半導体薄膜が形成されている。半導体薄
膜上には、チャネル形成時に半導体薄膜を保護するため
の図示せぬチャネル保護膜が形成されている。そして、
半導体薄膜及びチャネル保護膜上には、それぞれコンタ
クトホールを介して半導体薄膜のソース部及びドレイン
部に電気的に接続された図示せぬソース電極、及び信号
線１０と一体のドレイン電極が配置されている。また、
ソース電極は画素電極５と電気的に接続されている。
【００２４】尚、対向電極１３とのショート防止のため
に、ＴＦＴ素子４、画素電極５、ゲート線９、信号線１
０は絶縁膜によって覆われていてもよい。また、半導体
薄膜はアモルファスシリコンでもポリシリコンでもよ
い。ポリシリコンを用いたｐ−ＳｉＴＦＴは移動度が高
いため、自発分極を有する液晶材料８のスイッチングに
適している。
【００２５】各画素をスイッチングできればＴＦＴ素子
でなく、ＴＦＤ（Thin film diode）素子などを使用し
てもよい。次に、第２の基板３について説明する。
【００２６】図１に示すように、第２の基板３上には相
補的に組み合わされた２つの櫛形電極１３ａ、１３ｂを
用いた対向電極１３がカラーフィルター上に形成されて
いる。櫛形電極の歯の部分１４は表示エリアとなる。し
たがって、歯の部分１４は透過型液晶表示装置の場合は
ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電膜、反射型
液晶表示装置の場合はアルミニウムなどの反射率の高い
金属膜で形成することが好ましい。歯と歯をつなぐ周辺
部１５は、非表示エリアとなる。
【００２７】尚、カラーフィルターは第１の基板２側に
形成されていても構わない。第２の基板３側にカラーフ
ィルターを形成する場合には、対向電極１３とカラーフ
ィルターとの間に平坦化膜を形成すると対向電極１３が
平坦になるため、液晶材料８の配向性が向上し、また対
向電極１３と第１の基板２とが短絡しにくくなる。対向
電極１３と赤・緑・青のカラーフィルター各色を構成す
る材料との間の接着性には差があるため、カラーフィル
ター上の対向電極１３をウエットエッチングで形成する
場合、エッチング速度に差が生じる。その結果、カラー
フィルターの色によって、対向電極１３の幅が異なるこ
とがあり問題となる。平坦化膜を形成すれば、この問題
も解決することができる。
【００２８】平坦化膜の材料としては、アクリル、ポリ
イミド、ナイロン、ポリアミド、ポリカーボネート、ベ
ンゾシクロブテンポリマー、ポリアクリルニトリル、ポ
リシラン等の有機膜が好ましい。中でも、コストの点で
はアクリル、平坦性の点ではベンゾシクロブテンポリマ
ー、化学的安定性の点ではポリイミドが更に好ましい。
【００２９】図２に示したように、第１の基板２と第２
の基板３は、一対の櫛形電極１３ａ、１３ｂが画素電極
５の面積の２分の１ずつと対向するように配置されてい
る。図２では画素を上下２分割し、櫛形電極１３ａ、１
３ｂの歯の幅を画素電極の長手方向の長さの約２分の１
とした。図では、櫛型電極１３ａ、１３ｂが画素電極の
上下を２分割しているが、画素電極５の左右で分割して
もよい。また、１つの画素において、一方の櫛形電極１
３ａと画素電極５が対向する面積と、もう一方の櫛形電
極１３ｂと画素電極５が対向する面積が概略等しくなれ
ば、画素は何分割してもよい。
【００３０】ここで、図４及び図５に本発明の液晶表示
装置の電圧無印加時における液晶材料の配向状態を示
す。第１の基板と第２の基板の少なくとも一方に配向膜
が形成され、配向膜は櫛形電極１３ａ、１３ｂの歯の長
手方向と平行にラビングなどの配向処理がなされてい
る。液晶材料を等方相あるいはネマティック相まで加熱
し、次に液晶材料を冷却してネマティック相からカイラ
ルスメクティックＣ相に転移させる。このとき、一方の
櫛形電極１３ａと画素電極５が対向する部分、すなわち
第１の領域と、もう一方の櫛形電極１３ｂと画素電極５
が対向する部分、すなわち第２の領域とに、互いに逆の
極性の電圧を印加する。
【００３１】このようにしてカイラルスメクティックＣ
相を形成することで、第１の領域の液晶分子１６ａと第
２の領域の液晶分子１６ｂが、互いに自発分極の向きが
逆になるように配向する。すなわち、第１の領域のスメ
クティック層１７ａと第２の領域のスメクティック層１
７ｂは、第１と第２の領域の境界部分で折れ曲がり、互
いの層方向のなす角は１８０°−２θ（θはチルト角）
となる。カイラルスメクティックＣ相に転移後、電圧を
切ってもスメクティック層１７の構造は変化しない。
【００３２】また、電圧無印加時には液晶分子のダイレ
クタ１６（平均的な液晶分子の長軸方向）は、櫛形電極
１３の歯の長手方向と概略平行に配向している。液晶分
子が上記のような配向となる理由を以下に示す。
【００３３】J.S.Patelらの１９８６年のJournal of Ap
plied Physicsの５９巻２３５５ページに記されている
ように、カイラルスメクティックＣ相の高温側にネマテ
ィック相をもつ液晶材料、つまりスメクティックＡ相を
もたない液晶材料は、次のような配向をとる。ネマティ
ック相では液晶分子は配向処理方向と平行に配向する。
この状態でセルを冷却すると、この配向を保ったままス
メクティック層が形成される。このとき自発分極の方向
は、紙面の上向きと下向きの２種類が存在するが、カイ
ラルスメクティックＣ相への相転移時に直流電圧を印加
することで、自発分極の向きを一方向に規定できる。こ
のとき、液晶材料の自発分極の符号と直流電圧の極性と
液晶材料の層構造とは図６のようになる。
【００３４】本発明ではJ.S.Patel らが示した上記の特
性を利用して液晶を配向させている。しかし、本発明で
は１つの画素内にスメクティック層方向の互いに異な
る２領域を形成している点、１つの画素内で互いに逆
極性の電圧を印加できるように、対向電極を相補的に組
み合わさった一対の櫛形電極で構成した点、櫛形電極
の歯の長手方向と電圧無印加時の液晶の配向方向を概略
平行とした点が異なっている。
【００３５】以下、〜の効果について記す。 J.S.Patel らが示したように、カイラルスメクティ
ックＣ相への相転移時に直流電圧を印加すると、液晶材
料の配向方向は図６のいずれか１つとなる。
【００３６】自発分極の符号が正の液晶材料を使用し、
プラス電圧を紙面の下から上に印加しながらカイラルス
メクティックＣ相を形成したとき、液晶分子は図７
（ａ）に示した配向となる。この図７（ａ）のような配
向を示す液晶セルに電圧を印加して駆動すると、図７
（ｂ）に示すプラス電圧印加時には液晶分子はほとんど
スイッチングせず、図７（ｃ）に示すマイナス電圧印加
時に液晶分子はスイッチングする。従って、このセルで
白を表示する場合にはマイナスの電圧を印加し続ける必
要があり、液晶材料中のイオン性不純物により焼き付き
不良が生じる。また、焼き付きを防ぐために交流で駆動
すると、プラス電圧印加時には黒表示、マイナス電圧印
加時には白表示となり、フリッカを生じる。
【００３７】尚、このセルの印加電圧−透過率特性は図
９に示すようになる。図９において、横軸は印加電圧、
縦軸は透過率である。これに対して、本発明のように１
つの画素内にスメクティック層方向の互いに異なる２領
域を形成した場合を図８の平面図に示す。
【００３８】電圧無印加時には液晶分子が図８（ａ）に
示したような配向を示す。図８（ｂ）に示すプラス電圧
印加時には、櫛形電極１３ｂが形成された下半分の領域
が白表示となり、図８（ｃ）に示すマイナス印加時に
は、櫛形電極１３ａが形成された上半分の領域が白表示
となる。上下領域の面積が概略等しい、換言すれば上半
分、下半分の領域に含まれる液晶材料の体積が概略等し
くなるため、プラス印加時とマイナス印加時で印加電圧
の絶対値が等しければ、輝度も概略等しくなる。ゆえ
に、フリッカは発生しない。
【００３９】なお概略とは、面積差及び輝度差が５％以
内であることを意味し、この場合実質的にフリッカが発
生しない。このセルの電圧−透過率特性を図１０に示
す。図１０において、横軸は印加電圧、縦軸は透過率で
ある。
【００４０】この図からわかるように、セルに印加する
電圧の大きさを変えることで階調表示が可能である。階
調は主として、電圧によって反転したドメインと反転し
ていないドメインの面積比によって表示される。
【００４１】尚、L.Komitov らの１９９６年のFerroele
ctricsの１８９巻１９９ページに開示されているhorizo
ntal chevronや国際学会ＦＬＣ’９７のProceeding、特
開平１０−１２００６５号公報に開示されているJ.Fuen
fschillingらのＡＰＤ（alternating polarization dom
ain ）は、直流電圧を印加せずに自発的に２領域を形成
している。これらの方法では、２領域の各々が形成され
る場所を制御することができない。ゆえに、任意の１画
素中で２領域の面積を等しくすることが困難である。
【００４２】 １つの画素に２つのＴＦＴ素子及び２
つの画素電極を設ければ、１つの画素に互いに逆極性の
直流電圧を印加できるようになる。しかし、１画素に２
つのＴＦＴを形成すると、画素の開口率が低下し、白表
示時の輝度が低下してしまう。また、従来の１画素に１
ＴＦＴ素子のときと比べて、ＴＦＴ素子の数が２倍にな
るため、歩留まりが低下する。
【００４３】このような問題を回避するため、本発明で
は対向電極を相補的に組み合わせた一対の櫛形電極で形
成した。ＩＴＯ等でできた対向電極を櫛形にするのは、
ＰＥＰ法を用いれば極めて容易である。尚、ＩＴＯをス
トライプ状にパターンニングすることは、カラーＳＴＮ
（Super twisted nematic ）型液晶表示装置でも行われ
ており歩留まりは高い。
【００４４】一対の櫛形電極の歯の間隙部は液晶の電圧
がかからない非画素領域となるが、ＰＥＰ法により間隙
部の幅を１０μｍ以下にすることが可能である。そのた
め、開口率の低下は、１画素に２つのＴＦＴ素子を形成
するときと比べて、はるかに少ない。また、補助容量線
をこの間隙部と対向する部分に形成すれば、開口率の低
下を抑えることができる。通常、補助容量線の幅は２０
〜４０μｍであり、間隙部の幅よりも太い。従って、こ
の場合は対向電極を櫛形にしたことによる開口率の低下
はない。
【００４５】尚、櫛形電極の厚さは８０〜３００ｎｍの
範囲であることが好ましい。８０ｎｍより薄いと抵抗が
高くなってしまうため好ましくなく、また３００ｎｍを
超えてしまうと成膜に時間がかかり、また多重反射で色
がついてしまう等の理由で好ましくない。
【００４６】更に、櫛形電極の周辺部の幅は、櫛形電極
としてＩＴＯのみを用いた場合には、０．５〜１０ｍｍ
の範囲であることが好ましい。０．５ｍｍより狭いと抵
抗が高くなってしまうため好ましくなく、また１０ｍｍ
より広くなってしまうと液晶表示装置の面積が大きくな
ってしまうので好ましくない。
【００４７】また、ＩＴＯを用いた場合、ＩＴＯは比較
的抵抗率が高いので、配線による信号の遅延の影響を防
ぐために、周辺部は抵抗率の低いモリブデン、タングス
テン、アルミ、クロム、銅、ニッケル、タンタルなどの
金属膜で形成することが好ましい。この場合には、周辺
部の幅を０．５ｍｍより狭くすることが可能となる。
【００４８】ここで「櫛形」という言葉に関して付言す
る。櫛形とは図１に示すような形状を指すものと解され
るのが通常であるが、本発明における「櫛形」とは図１
に示す形状には限定されず、図１とほぼ同等な機能を有
するもの全てを含むものである。
【００４９】また、対向電極は櫛形とせず第２の基板全
面に形成し、代わりに画素電極を分割された２つの副画
素電極で構成しても良い。更に、対向電極を櫛形とはせ
ずに１つの画素で２つの電極に分割、画素電極も２つの
副画素電極に分割して、対向電極の対向する辺、副画素
電極の対向する辺に各々、柱状電極を接続するための突
起部を設けて、相対する側と反対側の対向電極、副画素
電極を各々柱状電極によって接続しても良い。
【００５０】 本発明者らが、液晶表示装置の信頼性
について液晶分子の配向方向との関係を検討した結果、
櫛形電極の歯の長手方向と、配向膜の配向処理方向と等
しい方向である電圧無印加時の液晶分子の配向方向が概
略平行の場合、最も信頼性が高いことがわかった。以下
その理由を説明する。
【００５１】図１１に櫛形電極１３の歯の長手方向と電
圧無印加時の液晶分子１６の配向方向を（ａ）平行、
（ｂ）垂直、（ｃ）４５°とした場合の液晶分子配列を
示す。図中、１８ａ、１８ｂは液晶分子の配向処理方向
を示している。
【００５２】（ａ）のように平行の場合、スメクティッ
ク層の間隔が常に等しいため、第１の領域と第２の領域
との境界部分で液晶分子の配向に乱れがなく、光抜けを
生じない。また、境界部分で液晶分子に歪みがかかって
いないため、このような液晶配列は安定であり、液晶表
示装置を長時間駆動しても、液晶配向の劣化が生じな
い。
【００５３】（ｂ）のように垂直の場合、境界部分で１
つの層の層間隔が狭くなるため、液晶の配向が乱れ、配
向欠陥となる。この欠陥は光漏れを生じ、コントラスト
を低下させる。また、この欠陥は液晶表示装置を長時間
駆動すると拡大するため、さらにコントラストが低下す
る。
【００５４】（ｃ）のように、櫛形電極の歯の長手方向
と電圧無印加時の液晶の配向方向のなす角が４５°の場
合、境界部で層の間隔が変化する。この場合も、境界部
分で液晶の配向が乱れるため光抜けを生じる。長時間駆
動すると、この配向欠陥は拡大する。櫛形電極の歯の長
手方向と電圧無印加時の液晶の配向方向のなす角が小さ
いほど、配向の乱れ、すなわちコントラストの低下が少
ない。
【００５５】尚、概略平行とは±１０°、より好ましく
は±５°の誤差を含むものである。また、本発明者らが
鋭意研究した結果、本発明では以下の形態が好ましいこ
とがわかった。
【００５６】２つの櫛形電極を入れ子状、すなわち相補
的に組み合わせた形状とした場合、櫛形電極の歯の幅は
種々に選択することができる。櫛形電極の歯の幅を歯の
幅方向の画素電極の幅と等しく、櫛形電極の歯のピッチ
と画素電極のピッチを概略半周期ずらすと、櫛形電極の
歯の幅を最大にできる。歯の幅が広い方が、配線抵抗が
小さくなって印加電圧のなまりが低減し、また、印刷な
どの容易な方法で櫛形電極の形成が可能となる。
【００５７】尚、概略半周期とは１周期に対して±５％
の誤差を含むものである。図１に示した櫛形電極の歯の
ピッチは５００μｍ以下が好ましい。電圧印加時は第１
の領域と第２の領域では液晶の配列、すなわち光透過率
が異なる。このピッチが５００μｍより大きい場合、第
１の領域と第２の領域が白と黒の帯、すなわちストライ
プに視認されてしまう。５００μｍ以下では、人間の目
には第１の領域と第２の領域が混合して見えるので、こ
のような問題が生じない。
【００５８】また、第１の領域が光透過状態のとき、第
２の領域上でも第１の領域との境界部からは光が透過す
る。これは、光の回折によるもので、白表示時の輝度が
増加される。前記櫛形電極の歯の幅が細くなるにつれて
回折の効果は、増大する。櫛形電極の歯のピッチを１６
０μｍ以下にすると、白表示時の輝度が飛躍的に増加す
る。従って、櫛形電極の歯のピッチは１６０μｍ以下
が、回折効果の点で好ましい。
【００５９】更に、歯の間隙部の幅は開口率の低下を抑
える観点から１０μｍ以下が好ましいが、櫛形電極間の
ショートを防止するという観点からは５μｍ以上が好ま
しい。
【００６０】また、液晶材料のカイラルピッチをｐ、第
１及び第２の基板間の距離をｄとすると、ｄ＜ｐである
ことが望ましい。ｄ＜ｐとすることで、液晶分子がツイ
スト構造になるのを防ぐことができる。液晶分子がツイ
スト構造になると、電圧無印加時の光抜けが増大し、液
晶表示装置のコントラストを低下させてしまう。
【００６１】更に、液晶のチルト角が２２．５°のと
き、電圧印加によって自発液晶を反転させたときの液晶
の光軸と、偏光板の透過軸となす角度が４５°となり、
透過率が最大となる。したがって、高コントラストの液
晶表示装置を得るためには、前記液晶のチルト角が概略
２２．５°であることが望ましい。
【００６２】尚、概略２２．５°とは２２．５°±５°
の誤差を含むものである。また、透過率を考えた場合、
チルト角の許容範囲は１２．５〜３２．５°となる。従
って第１及び第２の領域のスメクティック層の方向がな
す角度１８０°−２θ（θはチルト角）は１１５〜１５
５°が好ましい。透過率はｓｉｎ2 （４θ）で表される
ため、例えばチルト角１２．５°の場合には透過率が約
５９％であるが、チルト角を１０°とすると約４１％ま
で低下してしまい実用的な素子を得ることができなくな
ってしまう。
【００６３】本発明におけるカイラルスメクティックＣ
相の高温側にネマティック相を持つ液晶材料としては、
例えば（＋）−４−ｎ−オクチロキシフェニル−４−
（２”−メチルブチル）ビフェニル−４’−カルボキシ
レート、ジフェニルピリミジン系液晶等を用いることが
できる。
【００６４】本発明の液晶表示装置に用いる配向膜材料
としては、アクリル、ポリイミド、ナイロン、ポリアミ
ド、ポリカーボネート、ベンゾシクロブテンポリマー、
ポリアクリルニトリル、ポリシランなどの有機膜、及び
斜方蒸着した酸化シリコン等が使用可能である。特に、
ポリイミド、ポリアクリルニトリル、及びナイロンが成
膜の容易さや化学的安定性の点で優れている。
【００６５】配向膜にポリイミドを使用する場合、比較
的極性の低い、換言すれば比較的疎水性の強いポリイミ
ドが好ましい。この比較的極性が低いを物性値で表す
と、表面エネルギーの極性力成分γｐが９ｄｙｎ／ｃｍ
以下となる。
【００６６】比較的極性が低いポリイミドとしては、例
えばイミド化率が８５％以上のポリイミド、フッ素原子
（ＣＦ3 基）を含んだポリイミド、ポリイミドの酸無水
物の部分にベンゼン環を有するポリイミド、ポリイミド
のジアミンの部分に酸素原子（エーテル結合）をもたな
いポリイミド、ポリイミドのジアミンの部分に−ＣＨ2
−という結合をもつポリイミド等が挙げられる。
【００６７】比較的極性の低いポリイミドが好ましい理
由を以下に示す。カイラルスメクティックＣ相が出現す
る際、液晶分子と配向膜との間の極性表面相互作用によ
り、液晶分子の自発分極の向きが基板の外側、あるいは
内側を向こうとする力が働く。外側か内側かは配向膜が
電子供与性か電子吸引性かによって決まる。この力と、
櫛形電極−画素電極間に印加した電圧が相反するとき、
例えば第１の基板界面で、極性表面相互作用により自発
分極の向きが外側を向こうとしているのに、直流電圧に
より自発分極の向きを内側に配向させたとき、液晶分子
の配向度の低下が生じる。これを防ぐには極性表面相互
作用を小さくすればよい。ポリイミド配向膜の極性が低
いほど、液晶との極性表面相互作用が小さいので、低極
性のポリイミドが本発明の液晶表示装置に適している。
【００６８】さらに、本発明に適した配向膜として、液
晶に４°以下の比較的低いプレチルト角を与える配向膜
材料及びラビング条件が好ましい。また、第１の基板と
第２の基板のラビング方向の関係は、反平行よりも平行
の方が好ましい。これらの理由は、低プレチルト角で平
行ラビングの方が、高プレチルト角で反平行ラビングの
ときよりも、基板面に対して垂直方向にスメクティック
層が折れ曲がった垂直シェブロン構造を作りにくくなる
ためである。液晶配列が垂直シェブロン構造になると、
ジグザグ欠陥からの光抜れによりコントラストが低下し
てしまう。
【００６９】続いて、本発明の液晶表示装置の製造方法
について概略を説明する。第１の基板の一主面に画素電
極、ＴＦＴ素子、ゲート線、信号線、補助容量線等を形
成し、これらの上に配向膜を形成する。
【００７０】一方、第２の基板の一主面に対向電極、カ
ラーフィルター、ブラックマトリックス等を形成し、さ
らに対向電極上に配向膜を形成する。必要に応じて配向
膜の上に平坦化膜を形成しても良い。対向電極を櫛形電
極とする場合には、例えばスパッタ法により透明導電膜
を形成した後に、ＰＥＰプロセスによりレジスト膜のパ
ターンを形成し、このパターンをマスクとして透明導電
膜をエッチングすることで櫛形電極を形成すれば良い。
【００７１】その後、形成された配向膜にラビングが必
要な場合には配向膜にラビング処理を行う。第１の基板
上にスペーサを散布、また第２の基板の周辺部分にシー
ル材を形成し、配向膜を形成した主面が対向するように
第１及び第２の基板を配置してセルとする。
【００７２】このセルの第１及び第２の基板間に液晶材
料を加熱しながら注入を行う。この後、形成した電極の
周辺部に電圧を印加するための端子を接続し、液晶材料
に印加される電圧が互いに反対極性となる領域を有する
ようにセルに電圧を印加する。この電圧を印加しながら
セルを冷却して液晶材料にスメクティック層を形成す
る。これにより一極性の電圧が印加された領域が第１の
領域、反対極性の電圧が印加された領域が第２の領域と
なる。
【００７３】電圧を印加する際には、一対の櫛形電極を
形成した場合、例えば画素電極の電位を０Ｖ等の一定の
電位に保ったまま、一方の櫛形電極にこの一定の電位よ
りも大きい電圧、他方の櫛形電極には一定の電位よりも
小さい電圧を印加すれば良い。対向電極を第２の基板全
面に形成して画素電極を２つに分割する場合には、例え
ば対向電極を一定の電位に保ったまま、一方の副画素電
極に一定の電位よりも大きい電圧、他方の副画素電極に
は一定の電位よりも小さい電圧を印加すれば良い。更
に、対向電極、画素電極を分割して柱状電極を設ける場
合には、例えば一方の副画素電極に、この副画素電極に
対向する方の対向電極に対して一定の電圧を印加するこ
とにより、この副画素電極に柱状電極で接続された対向
電極が同電位となるため、電圧を印加した一方の副画素
電極上と他方の副画素電極上とで液晶材料に印加される
電圧の極性が互いに反対極性となる。
【００７４】尚、第１及び第２の領域を形成するための
セルに印加する電圧として、典型的には直流電圧あるい
はオフセット電圧が考えられる。これらの電圧の大きさ
は、０．２〜１０Ｖが良い。０．２Ｖ未満の場合、自発
分極の向きが一方向に揃わない場合があり、１０Ｖより
大きい場合は、スメクティック層形成時に、液晶内に含
まれるイオン性不純物が配向膜表面に吸着し、焼き付き
不良を生じることがあるためである。
【００７５】セルの外側に偏光板を設け、ドライバーＩ
Ｃなどの駆動回路を実装、バックライトなどを取り付け
て液晶表示装置が完成する。完成した液晶表示装置に第
１及び第２の領域がの双方が存在するか否かは、例えば
目で白黒の変化が確認できる程度の余り周波数の高くな
い所望の電圧を印加しながら、セルを顕微鏡等で見るこ
とにより確認することができる。
【００７６】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説
明する。 （実施例１）図１２は本発明の第１の実施例に係る液晶
表示装置の一部平面図である。本実施例に係る液晶表示
装置の断面図は図３と同様であり、実施例８までは同様
の断面図となる。以下、製造工程に沿って説明をする。
【００７７】まず、第１の基板２に以下のようにしてＴ
ＦＴ素子４を形成した。第１の基板２としてのガラス基
板上にクロムを用いた補助容量線１９及びゲート線９を
形成した。この補助容量線１９及びゲート線９をクロム
酸化膜と酸化シリコン膜との積層構造を有する図示せぬ
絶縁膜によって覆い、さらにこの絶縁膜上にアモルファ
スシリコンからなる図示せぬ半導体薄膜のパターンを形
成した。この半導体薄膜上に窒化シリコンからなる図示
せぬチャネル保護膜を形成した。この半導体薄膜及びチ
ャネル保護膜に図示せぬコンタクトホールを設け、この
コンタクトホールを介して半導体薄膜のソース部及びド
レイン部に電気的に接続される図示せぬソース電極、及
び信号線１０と一体のドレイン電極を形成した。さら
に、ソース電極と電気的に接続した画素電極５のパター
ンを形成した。これにより、第１の基板２上にＴＦＴ素
子４、画素電極５、ゲート線９、信号線１０が形成され
る。
【００７８】対向電極１３とのショートを防ぐために、
上記構成のＴＦＴ素子４、画素電極５、ゲート線９、信
号線１０を厚さ１００ｎｍの図示せぬ酸化シリコン膜に
よって覆った。
【００７９】次に、第２の基板３に以下のようにして図
示せぬカラーフィルター及び対向電極１３を形成した。
第２の基板３としてのガラス基板上にクロム膜をパター
ンニングすることで図示せぬブラックマトリックスを形
成した。この上にそれぞれ赤、緑、青の顔料を混入した
図示せぬ感光性アクリル樹脂のパターンを形成した。更
に透明のアクリル樹脂を塗布して図示せぬ平坦化膜とし
た。この平坦化膜上にＩＴＯの透明導電膜をスパッタ法
により形成した。ＩＴＯ膜上にＰＥＰプロセスでポジ型
レジストのパターンを形成し、ウェットエッチングでこ
のＩＴＯ膜を櫛形にし、対向電極１３を形成した。その
後、ポジ型レジストを剥離した。対向電極１３である櫛
形電極１３ａ、１３ｂの歯の幅は１４５μｍ、一方の櫛
形電極１３ａの歯ともう一方の櫛形電極１３ｂ歯との間
隙部の距離は５μｍとした。
【００８０】ＴＦＴ素子４を形成した第１の基板２及び
カラーフィルターを形成した第２の基板３を洗浄後、こ
れらの基板の上に、オフセット印刷によってポリイミド
溶液（日産化学社製ＳＥ−５２９１、γｐ：６ｄｙｎ／
ｃｍ）を塗布した。これを、ホットプレートを用いて９
０℃で１分間、さらに１８０℃で１０分間焼成し、配向
膜６とした。
【００８１】次に、第１及び第２の基板２、３上の配向
膜６に、綿製の布を用いてラビング配向処理を施した。
第１の基板２のラビング方向１８ａはゲート線９と平
行、第２の基板３のラビング方向１８ｂは櫛形電極１３
ａ、１３ｂの歯の長手方向と平行にした。ラビング布に
は綿製で毛先の直径が０．１〜１０ミクロンのものを使
用した。ラビング条件は、ラビングローラーの回転数を
５００ｒｐｍ、基板移動速度を２０ｍｍ／ｓ、押し込み
量を０．７ｍｍ、ラビングの回数を１回とした。
【００８２】ラビング後、配向膜６を中性の界面活性剤
を主成分とする水溶液で洗浄し、ラビング布から配向膜
６に付着した汚れを取り除いた。次に、第１の基板２の
配向膜６ａ上に酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）製で直径２．
０μｍのスペーサ粒子１２を散布した。また、第２の基
板３の周辺部分にエポキシ製のシール材１１をディスペ
ンサーを用いて印刷した。
【００８３】この第１の基板２と第２の基板３を、配向
膜６を形成した面を内側にして対向させた。図１２に示
したように、櫛形電極１３ａ、１３ｂの歯の長手方向と
ゲート線が平行に、かつ一方の櫛形電極１３ａと画素電
極５とが対向する部分の面積と、もう一方の櫛形電極１
３ｂと画素電極５とが対向する部分の面積が等しくなる
ように、第１の基板２と第２の基板３の位置を合せ、加
圧状態でシール材１１を１６０℃に加熱して硬化させ、
液晶セルを形成した。なお、第１及び第２の基板２、３
のラビング方向は、互いに平行になるようにした。ま
た、補助容量線１９は、櫛形電極１３ａの歯と櫛形電極
１３ｂの歯との間隙部と対向するように配置した。
【００８４】このセルを真空チャンバー内に入れてセル
内を真空にした後、注入口より強誘電性液晶材料８（チ
ッソ社製ＣＳ−２００１、相系列：固体相→−３０℃→
カイラルスメクティックＣ相→８０℃→ネマティック相
→８５℃→等方相、チルト角：２２．５°、自発分極：
７ｎＣ／ｃｍ2 ）を注入した。このとき、セルと液晶材
料８は１００℃に加熱した。その後、注入口をエポキシ
系接着剤で封止した。
【００８５】次に、液晶材料８を注入したセルのゲート
線９、信号線１０、補助容量線１９、櫛形電極１３ａ、
１３ｂの周辺部に異方性導電膜を介して、電圧を印加す
るための端子を接続した。このセルをオーブン内で９０
℃に加熱した。ゲート線９に＋２５Ｖを印加しＴＦＴ素
子４のゲートを常時ＯＮ状態とし、信号線１０に０Ｖを
印加して画素電極５を０Ｖに保った。補助容量線１９に
は０Ｖを印加した。一方の櫛形電極１３ａに＋１Ｖ、も
う一方の櫛形電極１３ｂに−１Ｖの直流電圧を印加し
た。これらの電圧を印加したまま、セルを９０℃から２
５℃まで１０℃／ｍｉｎの速度で冷却し、スメクティッ
ク層１７を形成した。
【００８６】このセルを偏光顕微鏡で観察した結果、液
晶の消光位から、画素電極５の上半分の第１の領域及び
下半分の第２の領域のスメクティック層１７は図１２に
示した通りになっていた。第１及び第２の領域のスメク
ティック層の方向のなす角は、１３５°であった。
【００８７】このセルのギャップを測定したところ、
２．０μm であった。本実施例で使用した液晶のカイラ
ルピッチは４．０μｍとセルギャップより長い。そのた
め、液晶はツイスト配列になっていなかった。
【００８８】このセルの外側に一組の偏光板７を貼付し
た。なお、一方の偏光板７の透過軸はラビング方向と平
行、もう一方の偏光板７の透過軸はラビング方向と垂直
とした。この偏光板７を貼付したセルに、ドライバーＩ
Ｃなどの駆動回路を実装し、バックライトなどを取り付
けて本発明の液晶表示装置１を完成させた。なお、液晶
表示装置１で画像を表示する場合は、２つの櫛形電極１
３ａと１３ｂに同電位を与え、１つの対向電極として駆
動した。
【００８９】この液晶表示装置は、基板の中央を３ｋｇ
／ｃｍ2 の力で押しても配向破壊による表示不良が見ら
れず、コントラスト１０：１以上かつ階調反転の生じな
い領域で示される視野角が上下左右７０°以上、正面の
コントラストが２００：１で、５０℃下１０００時間で
の駆動試験後も配向劣化やコントラスト低下を生じなか
った。
【００９０】（実施例２）図１３は本発明の第２の実施
例に係る液晶表示装置の一部平面図である。図１３では
補助容量線を省略して描いてある。
【００９１】本実施例が実施例１の液晶表示装置と異な
る点は、櫛形電極１３の歯の幅を２９０μｍ、一方の櫛
形電極１３ａの歯ともう一方の櫛形電極１３ｂの歯と間
隙部の距離を１０μｍとし、櫛形電極１３の歯の幅を画
素電極５の幅と概ね等しくし、櫛形電極１３の歯のピッ
チと画素電極５のピッチを半周期ずらし、ラビング方向
１８を反転させた点である。
【００９２】本実施例でも実施例１の液晶表示装置と同
様の効果を得ることができた。 （実施例３）図１４は本発明の第３の実施例に係る液晶
表示装置の一部平面図である。図１４ではスメクティッ
ク層１７を省略して描いてある。
【００９３】本実施例が実施例１の液晶表示装置と異な
る点は、櫛形電極１３の歯の幅を７０μｍ、一方の櫛形
電極１３ａの歯ともう一方の櫛形電極１３ｂの歯との間
隙部の距離を５μｍとした点である。
【００９４】櫛形電極１３の歯のピッチを１５０μｍと
したことにより、白表示時の輝度が増加し、コントラス
トが３００：１となった。その他の性能は、実施例１と
同様であった。
【００９５】（実施例４）図１５は本発明の第４の実施
例に係る液晶表示装置の一部平面図である。図１５でも
スメクティック層１７を省略して描いてある。
【００９６】本実施例が実施例１の液晶表示装置と異な
る点は、櫛形電極１３の歯の長手方向を信号線１と平行
とし、櫛形電極１３の歯の幅を４５μｍ、一方の櫛形電
極１３ａの歯ともう一方の櫛形電極１３ｂの歯との間隙
部の距離を５μｍとし、ラビング方向１８を信号線１０
と平行とした点である。
【００９７】櫛形電極１３の歯のピッチを１００μｍと
したことにより、白表示時の輝度が増加し、コントラス
トが３５０：１となった。その他の性能は、実施例１と
同様であった。
【００９８】（実施例５）図１６は本発明の第５の実施
例に係る液晶表示装置の一部平面図である。図１６では
対向電極を省略して描いてある。
【００９９】本実施例が実施例１の液晶表示装置と異な
る点は、対向電極を櫛形にせず基板全面に形成し、１つ
の画素を２つの副画素２０ａ、２０ｂで構成し、各々の
副画素２０ａ、２０ｂにＴＦＴ素子４及び画素電極５
ａ、５ｂを形成した点である。この場合、一方の副画素
２０ａと対向電極が対向する部分が第１の領域、もう一
方の副画素２０ｂと対向電極が対向する部分が第２の領
域となる。なお、画素ピッチは３００μｍとした。
【０１００】スメクティック層の形成は、以下のように
行った。実施例１と同様にしてセルを作製し、液晶材料
８を注入した。これをオーブン内で９０℃に加熱した。
ゲート線９に＋２５Ｖを印加しＴＦＴ素子４のゲートを
常時ＯＮ状態とした。一方の副画素２０ａに接続された
信号線１０に−１Ｖを印加し、この副画素２０ａの画素
電極５ａを−１Ｖに保った。もう一方の副画素２０ｂに
接続された信号線１０に＋１Ｖを印加し、この副画素２
０ｂの画素電極５ｂを＋１Ｖに保った。補助容量線１９
及び対向電極には０Ｖを印加した。これらの電圧を印加
したまま、セルを９０℃から２５℃まで１０℃／ｍｉｎ
の速度で冷却し、スメクティック層１７を形成した。
【０１０１】実施例１と同様にして、偏光板７、駆動回
路、バックライト等を取り付け、液晶表示装置１を完成
させた。この液晶表示装置１は２通りの方法で駆動可能
である。１つは、２つの副画素２０ａ、２０ｂの副画素
電極５ａ、５ｂに同電位を与え、１つの画素として駆動
する方法、もう１つは、スメクティック層形成時に＋１
Ｖを印加した副画素には０Ｖあるいはマイナスの電圧を
印加して画像を表示し、スメクティック層形成時に−１
Ｖを印加した副画素には０Ｖあるいはプラスの電圧を印
加して画像を表示する方法である。この方法では、第１
の領域と第２の領域を同時に白表示させることができ
る。
【０１０２】後者の方向で駆動した場合、白表示時の輝
度が実施例１の１．２５倍に増加し、コントラストは２
５０：１であった。前者の方法で駆動した場合には、コ
ントラストは１５０：１であった。また本実施例では、
対向電極を櫛形にパターニングする必要がなく、工程が
簡略化された。その他の性能は、実施例１と同様であっ
た。
【０１０３】尚、後者の方法で駆動する場合には、白表
示が続くと液晶材料８に直流がかかり、イオン性不純物
の吸着により焼き付き不良が生じることがある。これを
防ぐためには以下のような駆動を行えば良い。
【０１０４】図１７に副画素電極５ａ、５ｂの電位と時
間との関係を示す。図において横軸は時間、縦軸は１つ
の副画素電極の電位を示している。尚、同時刻において
は副画素電極５ａ、５ｂの電位が互いに逆極性の関係と
なっている。
【０１０５】１つの副画素の電位は、Ｔ１で示した書き
込み期間で表示画像に対応した書き込み電圧Ｖｉｎを印
加、続いてＴ２で示した保持期間で自発分極の反転やイ
オンの移動により若干低下して保持電圧Ｖｈｏｌｄとな
り、最後にＴ３で示したリセット期間でＴ１、Ｔ２と逆
特性のリセット電圧Ｖｒｅｓｅｔを印加の順に変動し、
このＴ１〜Ｔ３が１フレームとなる。Ｔ１＋Ｔ２をｔ
１、Ｔ３をｔ２としたとき、｜Ｖｈｏｌｄ×ｔ１｜≦｜
Ｖｒｅｓｅｔ×ｔ２｜≦｜Ｖｉｎ×ｔ１｜を満たすよう
にＶｒｅｓｅｔを設定する。これによりｔ１及びｔ２の
２つの斜線部における電荷量がほぼ等しくなり、焼き付
き不良を防止することができる。
【０１０６】ここで、１つの副画素の電圧−透過率特性
は図９のような形状を示すので、ｔ２期間では黒表示と
なる。このため、画像がＣＲＴのようなインパルス表示
となり、表示画像が高速に見えた。またｔ１とｔ２との
比を４：１とした場合、コントラストは２００：１であ
った。
【０１０７】（実施例６）図１８は本発明の第６の実施
例に係る液晶表示装置の一部平面図である。本実施例が
実施例１の液晶表示装置と異なる点は、ラビング方向１
８をゲート線９に対して４５°ずらした点である。
【０１０８】ラビング方向１８をゲート線９に対して４
５°ずらしたことにより、一方の櫛形電極１３ａともう
一方の櫛形電極１３ｂの境界部で、スメクティック層１
７の層間隔が一定でなくなり、液晶材料８の配向が乱れ
た。配向の乱れた領域の大部分は補助容量線１９で隠さ
れているが、補助容量線１９よりはみだした部分から光
漏れが生じた。そのため、黒表示時の輝度が増加し、コ
ントラストは１５０：１となった。その他の性能は、実
施例１と同様であった。
【０１０９】（実施例７）次に本発明の第７の実施例を
説明する。実施例１ではポリイミド配向膜をラビング処
理しているが、本実施例ではストライプパターンを形成
することによりネマティック相での液晶分子の配向方向
を決めている。それ以外は実施例１と同様である。
【０１１０】ストライプパターンの形成方法を以下に示
す。ＴＦＴ素子を形成した第１の基板、及びカラーフィ
ルターを形成した第２の基板の上に、感光性ポリイミド
（富士ハント社製プロビミド４０８）をスピンコート
し、ホットプレートを用いて９０℃で３分間、仮焼成
し、その後マスクを介して露光を行って、現像を行い、
さらにＮ２オーブン中で２２０℃、３０分間、本焼成し
て、マイクログルーブを有する０．５μｍ幅のストライ
プパターンを形成した。
【０１１１】液晶分子のダイレクタはこのストライプと
ほぼ平行に配向した。つまり、配向処理方法はストライ
プ方向と等しいと言える。マイクログルーブでは液晶分
子のプレチルト角が０°となるため、良好な液晶配向性
を示した。また、本実施例の液晶表示装置の性能は実施
例１のものと同じであった。
【０１１２】（実施例８）続いて実施例８を説明する。
本実施例は、実施例１とはスメクティック層の形成時の
印加電圧が異なる。すなわち、実施例１と同様にセルを
作製した後、このセルをオーブン内で９０℃に加熱し
た。ゲート線に＋２５Ｖを印加しＴＦＴ素子のゲートを
常時ＯＮ状態とし、信号線に０Ｖを印加して画素電極を
０Ｖに保った。補助容量線には０Ｖを印加した。一方の
櫛形電極１３にオフセット＋１Ｖを重畳した±３Ｖ、１
００ｋＨｚの交流電圧、もう一方の櫛形電極にオフセッ
ト−１Ｖを重畳した±３Ｖ、１００ｋＨｚの交流電圧を
印加した。これらの電圧を印加したまま、セルを９０℃
から２５℃まで１０℃／ｍｉｎの速度で冷却し、スメク
ティック層を形成した。
【０１１３】本実施例の液晶表示装置は、実施例１のも
のと同等の性能を示した。本実施例のように、スメクテ
ィック層形成時に、直流電圧ではなく、オフセット電圧
を重畳した交流電圧を印加してもよい。ただし、交流電
圧の周波数は液晶分子の応答速度よりも速い１０ｋＨｚ
以上とする必要がある。交流を重畳すると、液晶内に含
まれるイオン性不純物がスメクティック層形成時に配向
膜表面に吸着するのを防ぐことができる。このため、１
０Ｖ以上のオフセット電圧をスメクティック層形成時に
セルに印加しても焼き付き不良を生じることがなかっ
た。
【０１１４】（実施例９）図１９に本発明の実施例９に
係る液晶表示装置の一部平面図、図２０に概略斜視図を
示す。
【０１１５】本実施例が実施例１と異なる点は、対向電
極１３を櫛形電極とせずに１つの画素内で２つの電極１
３ａ、１３ｂに分割し、画素電極５も２つの副画素電極
５ａ、５ｂに分割して、電極１３ａは画素間にまたがる
様に基板３全面に形成、また副画素電極５ａと電極１３
ｂとを導電性の柱状電極２１ａ、副画素電極５ｂと電極
１３ａとを柱状電極２１ｂで接続した点である。柱状電
極の接続のために副画素電極５ａ、５ｂの対向する辺、
電極１３ａ、１３ｂの対向する辺には突起部を設けてあ
る。
【０１１６】尚、図１９においては簡略を図るために画
素電極５、対向電極１３が重ならないように描いてある
が、実際には上面から見た場合、これらは重なってい
る。副画素電極５と対向電極１３とが柱状電極２１によ
ってクロスした形状で接続されているので、副画素５
ａ、５ｂの領域の液晶材料に互いに逆極性の電圧が印加
される。
【０１１７】柱状電極２１の高さは２μｍで、第１及び
第２の基板２、３の間隔を制御するスペーサの役割も果
たしている。この柱状電極２１の形成方法は次の通りで
ある。ポリイミド、シクロブテンポリマー、アクリル、
エポキシ等の感光性を有する有機化合物をフォトリソグ
ラフィープロセスで柱状にし、スパッタ等によって柱の
側面及び上面にアルミニウム、ニッケル、クロム、モリ
ブデン、タングステン、インジウム、スズ、銅等を用い
た金属膜、あるいはこれらの金属酸化膜を形成する。ま
た、銅等を用いてメッキにより形成しても良い。
【０１１８】スメクティック層の形成は次のように行っ
た。実施例１と同様にしてセルを作製し、液晶材料を注
入した。これをオーブン内で９０℃に加熱した。ゲート
線９に＋２５Ｖを印加しＴＦＴ素子４のゲートを常時Ｏ
Ｎ状態とした。信号線１０に＋１Ｖを印加し、補助容量
線及び対向電極１３には０Ｖを印加した。これらの電圧
を印加したまま、セルを９０℃から２５℃まで１０℃／
ｍｉｎの速度で冷却し、スメクティック層を形成した。
副画素電極５ａ、電極１３ａの間と副画素電極５ｂ、電
極１３ｂの間とでは液晶材料に印加される電圧の極性が
反対となるため、スメクティック層の方向は副画素電極
５ａ、５ｂの上で異なった方向となった。
【０１１９】実施例１と同様にして偏光板、駆動装置、
バックライト等を取り付け、液晶表示装置を完成させ
た。本実施例では実施例５の場合と同様な２通りの方法
で駆動が可能である。実施例５の後者の方法で駆動した
場合、白表示時の輝度が実施例１の１．２５倍に増加
し、コントラストは２５０：１であった。実施例５の前
者の方法で駆動した場合には、コントラストは２００：
１であった。更に実施例５と比較すると１つの画素に１
つのＴＦＴ素子４を形成するだけですむので、開口率が
高くなった。その他の性能は、実施例１と同様であっ
た。
【０１２０】尚、後者の方法で駆動する場合には、白表
示が続くと実施例５と同様に焼き付き不良が生じること
があるが、これを防止するためには図１７で示すのと同
様な駆動を行えば良い。
【０１２１】図１７で示すのと同様な駆動を行った場
合、ＣＲＴのようなインパルス表示となり、表示画像が
高速に見えた。またｔ１とｔ２との比を４：１とした場
合、コントラストは２００：１であった。
【０１２２】（実施例１０）図２１に本発明の実施例１
０に係る液晶表示装置の一部平面図を示す。本実施例が
実施例９の液晶表示装置と異なる点は、隣合う電極１３
ａを共通にして電極１３ａの画素ピッチ方向の幅を概略
２倍とした点である。電極１３ａを共通化するためゲー
ト線９の配置が実施例９とは異なっている。
【０１２３】尚、図２１においても図１９と同様の簡略
化を図っている。電極１３ａの画素ピッチ方向の幅が概
略２倍となっているため、配線抵抗が低減した。本実施
例の液晶表示装置のその他の性能は実施例９のものと同
じであった。以上本発明の実施例を説明したが、本発明
は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要
旨の範囲で種々の変形が可能である。
【０１２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、視
野角が広い液晶表示装置及び簡単な工程で視野角が広い
液晶表示装置を得ることができる液晶表示装置の製造方
法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の一
部分である対向電極の構成を示す平面図。
【図２】 本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の電
極の構成を示す一部平面図。
【図３】 本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の構
成を示す断面図。
【図４】 本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の電
極と液晶分子の配向状態との関係を示す平面図。
【図５】 本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の構
成と液晶分子の配向状態との関係を示す概略斜視図。
【図６】 相転移時の直流電圧の向きと液晶分子の配向
状態との関係を示す図。
【図７】 従来の液晶表示装置のスイッチング挙動を示
す図。
【図８】 本発明の実施の形態に係る液晶表示装置のス
イッチング挙動を示す図。
【図９】 従来の液晶表示装置の電圧−透過率特性を示
す図。
【図１０】 本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の
電圧−透過率特性を示す図。
【図１１】 櫛形電極の歯の長手方向と液晶分子の配向
状態との関係を示す図。
【図１２】 本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置
の構成を示す一部平面図。
【図１３】 本発明の第２の実施例に係る液晶表示装置
の構成を示す一部平面図。
【図１４】 本発明の第３の実施例に係る液晶表示装置
の構成を示す一部平面図。
【図１５】 本発明の第４の実施例に係る液晶表示装置
の構成を示す一部平面図。
【図１６】 本発明の第５の実施例に係る液晶表示装置
の構成を示す一部平面図。
【図１７】 副画素電極の電位と時間との関係を示す
図。
【図１８】 本発明の第６の実施例に係る液晶表示装置
の構成を示す一部平面図。
【図１９】 本発明の実施例９に係る液晶表示装置の構
成を示す一部平面図。
【図２０】 本発明の実施例９に係る液晶表示装置の構
成と液晶配列との関係を示す概略斜視図。
【図２１】 本発明の実施例１０に係る液晶表示装置の
構成を示す一部平面図。
【符号の説明】
１…液晶表示装置 ２…第１の基板 ３…第２の基板 ４…ＴＦＴ素子 ５…画素電極 ６…配向膜 ７…偏光板 ８…液晶材料 ９…ゲート線 １０…信号線 １１…シール材 １２…スペーサ粒子 １３…対向電極 １３ａ、１３ｂ…（櫛形）電極 １４…櫛形電極の歯の部分 １５…櫛形電極の周辺部 １６…液晶分子のダイレクタ １７…スメクティック層 １８…配向処理方向（ラビング方向） １９…補助容量線 ２０…副画素 ２１…柱状電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福島 理恵子 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 山口 一 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 高頭 孝毅 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 Ｆターム(参考） 2H090 HA14 HC05 HC12 HC15 HC17 HC18 HD18 JB02 JD14 KA14 LA04 MA05 MA07 MA11 MA17 MB01 MB14 2H092 GA13 GA14 GA20 JA26 JA29 JA38 JA42 JA44 JB14 JB23 JB32 JB33 JB38 JB51 JB56 JB63 JB69 KA05 KA07 KA16 KA18 KB14 KB23 MA05 MA08 MA13 MA17 MA27 MA31 MA35 MA37 MA41 NA04 NA25 PA06 QA13 5C094 AA12 AA43 BA03 BA43 CA24 EA04 EA05 EA07 EB02 ED02 ED14

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の基板と、 この第１の基板に対向配置された第２の基板と、 前記第１及び第２の基板間に挟持されかつカイラルスメ
    クティックＣ相の高温側にネマティック相を持つ自発分
    極を有する液晶材料とを具備し、 前記液晶材料がネマティック相からカイラルスメクティ
    ックＣ相に相転移する際に、前記液晶材料に対して一極
    性の電圧を第１の領域、前記一極性と反対極性の電圧を
    第２の領域に印加することにより形成された、前記液晶
    材料のスメクティック層の方向が互いに異なる前記第１
    及び第２の領域を有することを特徴とする液晶表示装
    置。
  2. 【請求項２】 第１の基板と、 この第１の基板に対向配置された第２の基板と、 前記第１の基板の前記第２の基板と対向する面に形成さ
    れた画素電極と、 前記第２の基板の前記第１の基板と対向する面に形成さ
    れかつ相補的に組み合わされた一対の櫛形電極を有する
    対向電極と、 前記第１及び第２の基板間に挟持されかつカイラルスメ
    クティックＣ相の高温側にネマティック相を持つ自発分
    極を有する液晶材料とを具備し、 一方の前記櫛形電極と前記画素電極とに挟まれた第１の
    領域の前記液晶材料と、他方の前記櫛形電極と前記画素
    電極とに挟まれた第２の領域の前記液晶材料が、スメク
    ティック層の方向が互いに異なることを特徴とする液晶
    表示装置。
  3. 【請求項３】 前記第１及び第２の領域のスメクティッ
    ク層の方向がなす角度が１１５〜１５５°の範囲である
    請求項１、２記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 １つの画素内に前記第１及び第２の領域
    が存在し、前記第１及び第２の領域の体積が概略等しい
    請求項１、２記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記液晶材料のカイラルピッチをｐ、前
    記第１及び第２の基板間の距離をｄとしたとき、ｄ＜ｐ
    である請求項１、２記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記液晶材料のチルト角が概略２２．５
    °である請求項１、２記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 前記櫛形電極の歯の長手方向と電圧無印
    加時の前記液晶材料の配向方向が概略平行である請求項
    ２記載の液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 前記櫛形電極の歯のピッチと前記画素電
    極のピッチが概略半周期ずれている請求項２記載の液晶
    表示装置。
  9. 【請求項９】 前記櫛形電極の歯のピッチが５００μｍ
    以下である請求項２記載の液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】 第１の基板と、この第１の基板に対向
    配置された第２の基板と、前記第１及び第２の基板間に
    挟持されかつカイラルスメクティックＣ相の高温側にネ
    マティック相を持つ自発分極を有する液晶材料とを具備
    した液晶表示装置の製造方法であって、 前記液晶材料がネマティック相からカイラルスメクティ
    ックＣ相に相転移する際に、前記液晶材料に対して一極
    性の電圧を第１の領域、前記一極性と反対極性の電圧を
    第２の領域に印加することにより、前記液晶材料のスメ
    クティック層の方向が互いに異なる前記第１及び第２の
    領域を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方
    法。
  11. 【請求項１１】 前記第１の基板の前記第２の基板と対
    向する面に形成された画素電極と、前記第２の基板の前
    記第１の基板と対向する面に形成されかつ相補的に組み
    合わされた一対の櫛形電極を有する対向電極とを具備
    し、 前記液晶材料に対して、一方の前記櫛形電極と前記画素
    電極とに挟まれた領域に一極性の電圧を印加して前記第
    １の領域を、他方の前記櫛形電極と前記画素電極とに挟
    まれた領域に前記一極性と反対極性の電圧を印加して前
    記第２の領域を形成する請求項１０記載の液晶表示装置
    の製造方法。
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