JPH075467A

JPH075467A - 液晶表示パネル

Info

Publication number: JPH075467A
Application number: JP5142238A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Koike; 善郎小池; Takashi Tsuyuki; 俊露木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-06-14
Filing date: 1993-06-14
Publication date: 1995-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は配向構造が制御された液晶表示パネ
ルに関し、同一ツイスト方向の液晶で視覚特性が９０度
異なる液晶ドメインの配向を簡易かつ制御性よく行うこ
とを目的とする。【構成】ＴＦＴ基板２２及びＣＦ基板２３に、それぞ
れ視覚特性が９０度異なる第１及び第２の配向膜３５，
３６を交互に形成し、該第１及び第２の配向膜３５，３
６を互いに対向するようにＴＦＴ基板２２及びＣＦ基板
２３を対向させる。そして、基板２２，２３間に同一ツ
イスト方向の液晶分子２４ａを有する液晶２４を注入す
る構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、配向構造が制御された
液晶表示パネルに関する。

【０００２】近年、液晶表示パネルは、液晶分子を所定
の配向状態にして表示を行っており、視角特性の改善が
望まれている。そのため、同一パネル内において２以上
の配向状態を実現する必要がある。

【０００３】

【従来の技術】従来、液晶表示パネルの視角特性を改善
するためには、１画素レベルの大きさの領域に、２つ以
上の配向状態を形成することが行われている。この場
合、配向状態が２種で視角特性が１８０度異なる場合に
は比較的容易に配向処理が可能であるが、視角特性が９
０度異なる配向処理では簡易な配向処理制御技術が未だ
確立されているとは言い難い状況にある。

【０００４】ここで、図１３に、従来の配向２分割のラ
ビング方向の説明図を示す。

【０００５】図１３は、液晶表示パネル１１を構成する
上下基板１２ａ，１２ｂ間に液晶が注入され、Ａ領域と
Ｂ領域の二領域が交互に配置された配向２分割を示した
もので、９０度視角特性の異なる液晶ドメインの配向制
御を示している。

【０００６】図１３における配向方向は、Ａ，Ｂ領域共
に実線が下基板１２ｂであり、破線が上基板１２ａを示
している。この場合、液晶分子はＡ領域では（図面上）
時計回りＴ₁でツイストし、Ｂ領域では（図面上）反時
計回りＴ₂でツイストする逆ツイストの組み合わせで用
いられる。

【０００７】そこで、図１４に、図１３の配向処理の説
明図を示す。図１４（Ａ）は例えば上基板１２ａの配向
上処理を行うものとすると、基板１２ａ上に所定パター
ンのレジスト１３が形成され、図面上、右斜め方向から
蒸着を行って所定パターン部の配向膜を形成する。

【０００８】一方、図１４（Ｂ）を下基板１２ｂの配向
処理とすると、基板１２ｂ上に所定パターンのレジスト
１３が形成され、図面上、左斜め方向から蒸着を行って
所定パターン部の配向膜を形成する。

【０００９】この上下基板１２ａ，１２ｂ間に液晶（カ
イラル材なし）が注入されることで図１３のようにな
る。これは、蒸着方向で液晶分子の配列方向が異なるこ
とで配向させることを利用したものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
上下基板の配向処理はドメイン制御性の低い液晶分子の
逆ツイストの組み合わせを前提として、各基板ごとに配
向処理を行うものであり、蒸着のための真空チャンバ等
大掛りな設備を必要とするという問題がある。

【００１１】一方、図１３のような配向方向を得るもの
として特開平１−２４５２２３号公報、特開平４−１３
６９１５号公報に記載されたものがあり、これらもドメ
イン制御性の低い逆ツイスト液晶の組み合わせを前提と
して複数領域の配向方向を異ならせるものであるが、こ
れらを同一方向ツイストの場合に適用させると、各基板
ごとの領域分割数の配向方向数だけラビング等の配向処
理が必要となって、初期処理の配向特性が悪化すると共
に、製作工程が複雑になるという問題がある。

【００１２】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、同一ツイスト方向の液晶で視角特性が９０度異
なる液晶ドメインの配向を簡易かつ制御性よく行う液晶
表示パネルを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題は、周期的に配
向状態が異なり、液晶配向状態の視角特性が９０度異な
る所定数の液晶ドメインより一画素が構成される液晶表
示パネルにおいて、ツイスト方向が同一方向の液晶分子
を有する液晶と、該液晶が配向処理方向に対して平行に
配列する第１の配向膜と、該液晶が配向処理方向に対し
て９０度方向に配列する第２の配向膜とが、前記液晶ド
メインごとに交互に形成される第１の基板と、該第１及
び第２の配向膜が該液晶ドメインごとに交互に形成さ
れ、該第１の基板と対向させたときに該第１の配向膜と
該第２の配向膜とが対向されて、該第１の基板と共に該
液晶を挟装する第２の基板とを備えて構成することによ
り解決される。

【００１４】

【作用】上述のように、第１の基板と第２の基板とを対
向させたときに、第１の配向膜と第２の配向膜とが対向
して、同一ツイスト方向の液晶分子が視角特性を９０度
異ならせて配向される状態となる。

【００１５】すなわち、同一ツイスト方向の液晶を使用
するにあたり、簡易な配向処理で対向する第１及び第２
の配向膜により視角特性が９０度異ならせることが可能
であると共に、液晶配向の制御が同一ツイスト構造を採
用していることからドメイン制御性を極めて高くするこ
とが可能となる。

【００１６】

【実施例】図１に、本発明の第１実施例の構成図を示
す。本発明の液晶表示パネル２１は、例えば第１の基板
としてＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板２２と、第２の
基板としてＣＦ（カラーフィルタ）基板２３との間にツ
イスト方向が同一方向の液晶分子２４ａを狭装して構成
されるもので、図１（Ａ）にＴＦＴ基板２２の要部平面
図、図１（Ｂ）にＣＦ基板２３の要部平面図が示され
る。

【００１７】図１（Ａ）のＴＦＴ基板２２は、ガラス基
板上にマトリクス状に透明電極３１が形成され、各該透
明電極３１の周囲に水平ライン電極３２と垂直ライン電
極３３とが積層されて形成される。そして、水平及び垂
直ライン電極３３と各透明電極３１間にそれぞれＴＦＴ
３４が形成される。

【００１８】また、表示電極領域３１を、例えば図面中
の上下方向を配向２分割した液晶ドメイン（Ａ領域、Ｂ
領域）で構成する場合、これら電極上のＢ領域に第１の
配向膜３５として高プレチルトを示すイミド化率１００
％の可溶性ポリイミドＰＩ（例えば、日本合成ゴム
（株）製、ＪＡＬＳ２１９，２１４等）が形成される。
また、これら電極上のＡ領域に第２の配向膜３６として
プレチルト角の比較的小さい配向膜が形成される（例え
ば、リソコートＰＩ−４００（宇部興産（株）製））。

【００１９】そして、第１の配向膜３５を図面中右方向
にラビングにより配向処理が施され、第２の配向膜３６
を図面中上方向にラビングにより配向処理が施される。
この第１及び第２の配向膜３５，３６上で挟装される液
晶（例えば、（株）メルク、ＺＬ１４７９２，カイラル
Ｓ８１１）２４の液晶分子２４ａが配向処理方向に沿っ
て配列される。

【００２０】一方、図１（Ｂ）のＣＦ基板２３は、ガラ
ス基板上に、上記透明電極３１に対応する透明電極３７
が所定数形成される。そして、図１（Ａ）と同様に図面
中の上下方向に配向２分割した液晶ドメイン（Ａ領域、
Ｂ領域）を構成させる場合として、Ｂ領域上に第２の配
向膜３６の配向膜が形成され、Ａ領域上に第１の配向膜
３５の可溶性ポリイミドＰＩが形成される。

【００２１】この場合、Ｂ領域の第２の配向膜３６を図
面中下方向にラビングにより配向処理が施され、Ａ領域
の第１の配向膜３５を図面中右方向にラビングにより配
向処理が施されて、この配向方向に従って液晶分子２４
ａが配列される。

【００２２】そして、図１（Ａ）のＴＦＴ基板２２と図
１（Ｂ）のＣＦ基板２３とが、互いに第１の配向膜３５
及び第２の配向膜３６が対向する位置で対向され、その
間に上述の液晶２４が注入されるものである。

【００２３】このＴＦＴ基板２２とＣＦ基板２３とが対
向させたときの配向方向が図２に示される。

【００２４】図２に、図１の配向方向の説明図を示す。
図２は、ＴＦＴ基板２２とＣＦ基板２３とを対向させた
ときの平面方向から配向方向を示したもので、実線がＴ
ＦＴ基板２２の配向方向であり、破線がＣＦ基板２３の
配向方向を示している。そして、液晶分子（２４ａ）の
ツイスト方向がＡ，Ｂ両領域で図面上右回り（これを左
ツイスト構造と言う）となる。

【００２５】そして、透明電極３１，３７間に電圧が印
加されて、Ａ，Ｂ両領域間で９０度異なる視角方向より
認識することができるものである。

【００２６】ここで、図３に、図１の配向処理の工程図
を示す。なお、図３における配向処理はＴＦＴ基板２
２，ＣＦ基板２３共に同様である。

【００２７】図３（Ａ）において、まず所定の透明電極
（例えばＩＴＯ電極）３１（３７）等が形成されたガラ
ス基板３８上に、第２の配向膜３６である低プレチルト
膜を形成し、この上に第１の配向膜３５である可溶性ポ
リイミドＰＩを形成する。そして、ラビング部材３９に
より所定の回転方向（図面上では右回り）で配向処理を
行う。

【００２８】また、図３（Ｂ）において、第１の配向膜
３５上にレジスト４０を塗布してフォトリソグラフィに
より所定のパターニングで部分的に窓開けを行う。この
第１の配向膜３５を部分的に除去する方法としてアルカ
リ現像を利用するが、他の方法として、レジスト４０に
水系レジストを用いてパターニングを行った後、ＲＩＥ
（反応性イオンエッチング）やＣＤＥ（ケミカルドライ
エッチング）等のドライプロセスで表面のみをエッチン
グしてもよい。水系レジストは、一般にポリイミドへの
ダメージが少なく、例えば三洋化成工業（株）製ＰＶＰ
系、東京応化工業（株）製ＰＶＡ系の感光材料等が使用
することが可能である。

【００２９】また、図３（Ｂ）に戻り、窓開けにより表
出した第２の配向膜３６をラビング部材３９により前述
とは９０°異なる方向で配向処理を行う。

【００３０】そして、図３（Ｃ）において、レジスト４
０を剥離除去し、第１及び第２の配向膜３５，３６が対
向するようにガラス基板３８，３８を対向させてＴＦＴ
基板２２とＣＦ基板２３とを貼り合わせ、上述の液晶２
４を注入して偏光板を貼り付けることにより、液晶表示
パネル２１（図４参照）が製作される。

【００３１】すなわち、上述の配向処理では、各基板２
２，２３に対して２回ずつのラビング処理で配向処理す
ることができるものである。

【００３２】なお、液晶２４が有する液晶分子２４ａが
右ツイストの場合には上述の工程においてラビング方向
を変えればよい。また、上述の配向分割処理は、従来の
視角が１８０度異なる液晶ドメインの混在制御における
配向分割と同様である。

【００３３】そこで、図４に、図２の液晶分子のツイス
トの説明図を示す。図４は、図３の製造工程で製作され
た液晶表示パネル２１の要部断面図であり、図２に示す
ような配向方向で液晶分子２４ａがツイストを行う。こ
の場合、上述の液晶２４では、液晶分子２４ａはそれぞ
れ〜１度、〜８度の高いプレチルト角を示す。

【００３４】図４に示すように、Ａ領域とＢ領域では液
晶分子２４ａが互いに９０度の配向方向を異ならせて配
列され、電圧印加により液晶分子がツイスト方向を変え
ずにラビング方向に従ってチルトする。これにより、９
０度異なる視角方向が得られるものである。

【００３５】このように、同一ツイスト方向の液晶を用
いて、視角特性が９０度異なる液晶ドメインからなる液
晶表示パネルを簡易かつ制御性よく作製することがで
き、結果として視角特性に優れた液晶表示パネルを実現
することができる。また、液晶配向の制御で同一ツイス
ト構造であることから、ドメイン制御性を極めて高くす
ることができるものである。

【００３６】次に、図５に、本発明の第２実施例の構成
図を示す。図５（Ａ）はＴＦＴ基板２２の平面図、図５
（Ｂ）はＣＦ基板２３の平面図を示している。図５
（Ａ），（Ｂ）は、ＴＦＴ基板２２及びＣＦ基板２３の
各第１及び第２の配向膜３５，３６の配向方向を同一方
向（図面上右方向）に配向処理したもので（これを可能
としたのは、ポリスチレン等、ラビング処理方向に対
し、９０°傾いて、配向する材料を３６に使用すること
による）、他は第１実施例のものと同様である。

【００３７】また、配向処理は、基本的に図３と同様で
あるが、配向処理方向が総て同一方向であることから、
ラビング部材（３９）によるラビング処理は、各基板２
２，２３で第２の配向膜３６の窓開け（顔出し）の後、
１回行えばよく、より簡易に作製することができるもの
である。

【００３８】そこで、図６に、図５の配向処理方向の説
明図を示す。図６は、図２と同様に、実線がＴＦＴ基板
２２の配向処理方向を示しており、破線がＣＦ基板２３
の配向処理方向を示している。配向膜３６の表面では液
晶分子は配向処理方向に対して９０°の角度をなし、水
平配向する。従って、図６に示すように、電圧印加によ
り、Ａ，Ｂ両領域間で９０度異なる視角方向より認識す
ることができるものである。

【００３９】次に、図７に、本発明の第３実施例の構成
図を示す。図７（Ａ）はＴＦＴ基板２２の平面図、図７
（Ｂ）はＣＦ基板２３の平面図である。

【００４０】図７（Ａ），（Ｂ）において、ＴＦＴ基板
２２，ＣＦ基板２３の第１の配向膜３５（Ｂ領域）であ
る可溶性ポリイミドＰＩ上の配向方向を図面上右方向と
し、第２の配向膜３６（Ａ領域）であるポリスチレン樹
脂ＰＳ上の配向方向を、マイクログルーブ（微小溝）に
より図面中上下方向としたもので、他は第１実施例と同
様である。

【００４１】そこで、図８に、図７のマイクログルーブ
に対する配向方向の説明図を示す。図８は、図２及び図
６と同様に、実線がＴＦＴ基板２２のラビング方向及び
マイクログルーブ方向であり、破線がＣＦ基板２３のラ
ビング方向及びマイクログルーブ方向である。この場
合、両基板２２，２３及びＡ，Ｂ両領域共にラビング方
向は図面上、右方向（片矢印）であり、マイクログルー
ブ方向は図面上、上下方向（両矢印）である。この場
合、マイクログルーブが同一基板（Ａ領域ではＴＦＴ基
板、Ｂ領域ではＣＦ基板）のラビング方向に影響を受け
ない微小ピッチで形成される。

【００４２】従って、液晶分子（２４ａ）は、マイクロ
グルーブが存在すれば、ラビング方向に関係なくマイク
ログルーブ方向に配列される。

【００４３】すなわち、本実施例では、ラビングによる
配向と共に、プレチルト角は制御できないが、マイクロ
グルーブによる配向規制力を利用したものである。

【００４４】ここで、図９に、マイクログルーブ形成の
工程図を示す。図９（Ａ）において、ＩＴＯ等の透明電
極が形成されたガラス基板３８上に第２の配向膜３６，
第１の配向膜（ＰＩ）３５を順次形成する。また、図９
（Ｂ）において、レジスト４０を塗布し、フォトリソグ
ラフィにより所定のパターニングを行い、窓開け（幅数
μｍ以下）を行う。ここまでは工程的には、第１のラビ
ングを除き図３と同様であり、窓開けされた溝がマイク
ログルーブ４１となる。

【００４５】そして、図９（Ｃ）において、ラビング部
材３９により所定方向にラビング処理により第２の配向
膜３６の配向処理が行われる。この場合、マイクログル
ーブ４１の幅が数μｍ以下であり、第２の配向膜３６の
ラビング配向処理の影響を受けないものである（レジス
ト厚さ：１〜２μｍ、ラビングロール毛の太さ：数十μ
ｍ）。

【００４６】また、ラビング処理時、パターニングされ
た第１の配向膜３５上にはレジスト４０を遮蔽材として
いることから、マイクログルーブ形成領域においてはラ
ビングの効果はなく、他方レジスト４０のない領域では
通常のラビング配向が行われるものである。

【００４７】このように、マイクログルーブ４１により
配向を行わせることにより、ラビング処理は各基板２
２，２３で１回でよく、より簡易に作製することができ
るものである。

【００４８】そこで、図１０に、視角−コントラスト比
の関係のグラフを示す。図１０におけるＡは従来のＴＮ
（ツイストネマティック）の特性であり、Ｂは従来の視
角特性が１８０度異なる場合の特性であり、Ｃは本発明
の上記第１〜第３実施例による視角特性が９０度異なる
場合の特性である。図１０からも明らかなように、広い
範囲で高いコントラスト比が得られ、階調反転も低減さ
れている。

【００４９】上記第１〜第３実施例では配向２分割の場
合を説明したが、配向３分割、配向４分割で行ってもよ
い。この場合においても、液晶分子は各領域で同一方向
のツイスト構造を有し、視角特性が９０度及び１８０度
異なる配向状態とされる。

【００５０】そこで、図１１に、本発明における３分割
の場合の配向方向の説明図を示す。図１１（Ａ）は、Ｃ
Ｆ基板２３において、図面上、Ａ領域では右斜め下方向
を、Ｂ領域では右斜め上方向をラビング方向とし、Ｃ領
域では右下り斜め方向をマイクログルーブ方向とする。
また、ＴＦＴ基板２２において、図面上、Ａ領域では左
下り斜め方向をマイクログルーブ方向とし、Ｂ領域では
右斜め下方向を、Ｃ領域では右斜め上方向をラビング方
向としている。

【００５１】図１１（Ｂ）は、ＣＦ基板２３において、
図面上、Ａ領域では右下り斜め方向をマイクログルーブ
方向とし、Ｂ領域では右斜め上方向を、Ｃ領域では左斜
め上方向をラビング方向としている。またＴＦＴ基板２
２において、図面上、Ａ領域では左斜め下方向をラビン
グ方向とし、Ｂ領域では右下り斜め方向を、Ｃ領域では
右上り斜め方向をマイクログルーブ方向としている。

【００５２】また、図１２に、本発明における４分割の
場合の配向方向の説明図を示す。図１２（Ａ）は、ＣＦ
基板２３において、図面上、Ａ領域では左斜め上方向
を、Ｃ領域では右斜め下方向をラビング方向とし、Ｂ及
びＤ領域では右上り斜め方向をマイクログルーブ方向と
している。

【００５３】また、ＴＦＴ基板２２において、図面上、
Ａ及びＣ領域では右上り斜め方向をマイクログルーブ方
向と、Ｂ領域では左斜め上方向を、Ｄ領域では右斜め下
方向をラビング方向としている。

【００５４】図１２（Ｂ）は、ＣＦ基板２３において、
図面上、Ａ領域では左斜め上方向を、Ｂ領域では右斜め
下方向をラビング方向とし、Ｃ及びＤ領域では右上り斜
め方向をマイクログルーブ方向としている。

【００５５】また、ＴＦＴ基板２２において、図面上、
Ａ及びＢ領域では右上り斜め方向をマイクログルーブ方
向とし、Ｃ領域では左斜め上方向を、Ｄ領域では右斜め
下方向をラビング方向としている。

【００５６】上述の図１１及び図１２に示すように、２
回のラビング処理で配向３分割及び配向４分割すること
ができる。しかも、同一方向のツイスト構造で実現する
ことができるものである。

【００５７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、第１の配
向膜と第２の配向膜を対向させるように第１及び第２の
基板を対向させることにより、簡易に同一ツイスト方向
の液晶構造にて視角特性を９０度異ならせて配向させる
ことができ、視角特性に優れた液晶表示パネルを実現す
ることができる。また、液晶配向の制御を同一ツイスト
構造で行うことから、ドメイン制御性を極めて高くする
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成図である。

【図２】図１の配向方向の説明図である。

【図３】図１の配向処理の工程図である。

【図４】図２の液晶分子のツイストの説明図である。

【図５】本発明の第２実施例の構成図である。

【図６】図５の配向処理方向の説明図である。

【図７】本発明の第３実施例の構成図である。

【図８】図７のマイクログルーブに対するラビング方向
の説明図である。

【図９】マイクログルーブ形成の工程図である。

【図１０】視角−コントラスト比の関係のグラフであ
る。

【図１１】本発明における３分割の場合の配向処理方向
の説明図である。

【図１２】本発明における４分割の場合の配向処理方向
の説明図である。

【図１３】従来の配向２分割の配向方向の説明図であ
る。

【図１４】図１３の配向処理の説明図である。

【符号の説明】

２１液晶表示パネル２２ＴＦＴ基板２３ＣＦ基板２４液晶２４ａ液晶分子３１，３７透明電極３２水平ライン電極３３垂直ライン電極３４ＴＦＴ３５第１の配向膜３６第２の配向膜３８ガラス基板３９ラビング部材４０レジスト４１マイクログルーブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周期的に配向状態が異なり、液晶配向状
態の視角特性が９０度異なる所定数の液晶ドメインより
一画素が構成される液晶表示パネルにおいて、ツイスト方向が同一方向の液晶分子（２４ａ）を有する
液晶（２４）と、該液晶（２４）が配向処理方向に対して平行に配列する
第１の配向膜（３５）と、該液晶（２４）が配向処理方
向に対して９０度方向に配列する第２の配向膜（３６）
とが、前記液晶ドメインごとに交互に形成される第１の
基板（２２）と、該第１及び第２の配向膜（３５，３６）が該液晶ドメイ
ンごとに交互に形成され、該第１の基板（２２）と対向
させたときに該第１の配向膜（３５）と該第２の配向膜
（３６）とが対向されて、該第１の基板（２２）と共に
該液晶（２４）を挟装する第２の基板（２３）と、を備えることを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】前記第１の配向膜（３５）をポリイミド
系材料で形成し、前記第２の配向膜（３６）をポリスチ
レン系材料で形成することを特徴とする請求項１記載の
液晶表示装置。
【請求項３】前記第１の配向膜（３５），第２の配向
膜（３６）の少なくとも何れか一方の配向方向を、微小
溝（４１）により形成することを特徴とする請求項１又
は２記載の液晶表示パネル。