JPH086028A - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置Info
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- JPH086028A JPH086028A JP27883394A JP27883394A JPH086028A JP H086028 A JPH086028 A JP H086028A JP 27883394 A JP27883394 A JP 27883394A JP 27883394 A JP27883394 A JP 27883394A JP H086028 A JPH086028 A JP H086028A
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- liquid crystal
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Abstract
基板1のみに異なった配向処理を施し、対向するガラス
基板2には一定の配向処理を施し分割配向を得て、分割
配向処理を施した基板1近傍のプレチルト角が、スプレ
イ型変形をする液晶領域5中で、それ以外の変形をする
液晶領域6中でのプレチルト角よりも大きくなるように
する。更に、液晶配向を分割した基板上でプレチルト角
が小さい液晶区分が画素の能動素子側に存在するように
する。 【効果】 基板1のみ配向処理をすることで分割配向を
行った場合、エネルギー的に不安定なスプレイ型TN変
形をする領域5と、それ以外の変形をする領域6が生じ
るが、領域5のプレチルト角を、領域6のそれより大き
くすることで安定な分割配向を得る。また、横方向電界
の影響を受けやすいプレチルト角の低い液晶区分が横方
向電界の弱い能動素子側に位置させる事により更に安定
な分割配向が得られる。
Description
に詳しくは基板上に複数の領域を設けることにより広視
野な表示を得る液晶表示装置に関するものである。
けた液晶表示素子に関しては、特開昭57−18673
5号公報、特開昭60−211422号公報、特開昭6
3−106624号公報、特開昭64−88520号公
報、特開平1−245223号公報、特開平5−203
951号公報等に記載されている。その主旨は、1つの
画素を複数の領域に分割し、異なる領域内での液晶の配
向方向を、互いに視覚依存性を補うように規定すること
である。この液晶の配向方向を規定する方法として、酸
化珪素膜の斜方蒸着、ポリイミド樹脂の薄膜をラビング
する方法があり、工程の簡便さから、特にポリイミド薄
膜をラビングする方法が広く用いられている。ここで用
いられるポリイミド樹脂としては、特開昭61−479
32号公報、特開昭61−174725号公報に示され
たもの、及び、商品名では、日産化学製SE−731
1、日本合成ゴム製AL1051などがある。
は、1つの画素内のラビング方向を変化させることが必
要であるが、その具体的な方法に関しては、特開昭60
−211422号公報、特開昭5−203951号公報
などに述べられている。例えば、特開昭60−2114
22号公報には、1回目のラビング後に画素の1部をフ
ォトレジスト層で保護しておき、2回目のラビングを行
った後、このフォトレジスト層を剥離するという操作を
繰り返すことで、1画素を複数の領域に分割することが
述べられている。さらに、特開昭5−173137号公
報、特開昭5−203951号公報には、一方の基板を
分割配向処理を施し、もう一方の基板に全面均一配向処
理を施し、分割配向処理を施した方の基板のプレチルト
角を、全面均一配向処理を施した基板のプレチルト角と
ほぼ同一にするか、または、それ以上にすることによ
り、分割配向処理を施した基板における液晶層の配向が
支配的になり、少ない工程数で、分割配向が可能である
ことが、述べられている。
法で分割配向を行った場合、ラビング方向の組合せに注
意せずにセルを作製すると、一方の領域が支配的にな
り、良好な分割配向が得られないという問題があった。
配向の境目にディスクリネーションラインが発生し、特
に、液晶を駆動させるための電圧を印加した場合、ディ
スクリネーションラインが移動するといった現象が見ら
れた。このディスクリネーションラインの移動は、残像
として観察され、表示素子の性能を劣化させていた。
し、残像などの表示性能を劣化させる現象をなくした広
視野の液晶表示素子を提供することにある。
液晶区分のうち、エネルギー的により不安定なスプレイ
型変形をする液晶区分中で、分割配向処理を施した基板
近傍のプレチルト角が、それ以外の変形をする液晶区分
のプレチルト角よりも大きくなるようにし、且つ、小さ
なプレチルト角を有する液晶区分が同一基板上の電極間
の電界が弱い能動素子側に位置する。
22号公報、特開平5−203951号公報に開示され
ているように、レジストを用いたPR工程を用いる。1
回目のラビングの後、レジストを用い配向膜の一部を保
護し、2回目のラビングを行った後、レジストを剥離液
で剥離する。このとき通常は、レジストに覆われていた
部分とそうでない部分とで、プレチルト角に違いが生じ
る。このプレチルト角の差を利用して、配向状態の異な
る液晶区分のうち、エネルギー的に不安定になるスプレ
イ型変形をする領域での、分割配向処理を施した基板近
傍のプレチルト角が、スプレイ型変形以外の変形をする
領域での、基板近傍のプレチルト角よりも大きくなるよ
うに設計することができる。
ラビングにより2つの領域に分割し、ねじれネマチック
(TN)効果を利用した液晶表示素子を構成したとする
と、この2つの領域はエネルギー的に安定である通常の
TN変形をする領域と、エネルギー的に不安定であるス
プレイ型TN変形をする領域が生じる。このとき、どち
らの領域のプレチルト角を大きくするかは、セルを組む
ときのラビングの方向の組合せにより、自由に設計する
ことができる。そこで、分割配向処理を施した基板1近
傍のプレチルト角を、エネルギー的に不安定であるスプ
レイ型TN変形をする領域での方が、通常のTN変形を
する領域でより、大きくすれば、分割の安定性が増し、
ディスクリネーションラインがより強く、分割配向処理
の境界に固定されることになる。これに対し、通常のT
N変形をする領域での、基板近傍のプレチルト角の方
が、スプレイ型TN変形する領域での、プレチルト角よ
り大きくなるようにすると、ディスクリネーションライ
ンが十分に固定されず、実際に駆動を行うと、横方向電
界の影響でディスクリネーションラインが移動し、表示
に悪影響を与える。また、多くの区分は、分割配向でき
ない。更に、小さなプレチルト角を有する液晶区分は横
方向の電界の影響を受けやすいため、走査電極線と画素
電極間の幅が広く横方向の電界すなわち同一基板上の電
極間の電界が弱い能動素子側に、小さなプレチルト角を
有する液晶区分が位置するようにする。この構造によ
り、分割された配向がより安定に存在する事になる。
に分割する例を述べたが、領域の数が増えても、同様の
ことがいえる。また、配向膜の上でレジストで覆われて
いた部分と、そうでない部分とでのプレチルト角の差を
利用したが、異なった種類の配向膜を利用してもよい。
さらに、上記の例では、異なるプレチルト角を得るため
に、ポリイミド配向膜のラビングを利用したが、部分的
にレジストで覆った酸化珪素(SiO、SiOx 、Si
O2 )などの無機物の斜方蒸着法を利用してもよい。
た基板近傍のプレチルト角のみについて説明した。全面
均一配向処理を施した方の基板近傍のプレチルト角は、
特に規定はないが、安定性の観点から、少なくとも分割
配向処理を施した基板近傍の大きい方のプレチルト角よ
り小さいことが望ましい。
する。
略を示す。酸化スズ(ITO)を成膜したガラス基板を
洗浄後、高プレチルト角を与えるポリイミド(東レ社
製、K−100)をスピン塗布し、200℃で1時間焼
成した。ラビング装置を用い第一回目のラビングを行っ
た(図2(a)図)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(図2(b)
図)。500μm 角の市松状のマスクを用い、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、500μm 角のレジストパターンが市松状に形成さ
れていた(図2(c)図)。
ングとは逆方向にラビングを行った(図2(d)図)。
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、110℃で30分
間、乾燥を行い、主基板とした(図2(e)図)。
板を洗浄後、低プレチルト角を与えるポリイミド(日本
合成ゴム社製、AL−1051)をスピン塗布し、20
0℃で1時間焼成した。
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、球形のスペーサーを介して接着剤
で貼り合わせセルを作製した。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。このとき、レジストパターニング後レジスト
が残っていた部分の配向が、スプレイ型TN配向とな
り、レジストが残っていなかった部分の配向が通常のT
N配向となるように、ラビング方向をあわせセルを作製
した。
cの矩形波を印加し、偏光顕微鏡で液晶の配向状態を観
察した。その結果、良好な分割配向が確認された。
(K−100)のレジストが残っていた部分と残ってい
なかった部分のプレチルト角を、上記のTNセルを作製
したのと全く同じ条件になるように、それぞれの条件で
アンチパラレルセルを作製し、クリスタルローテーショ
ン法によって測定した。その結果、レジストが残ってい
た部分のプレチルト角は5.5°、レジストが残ってい
なかった部分のプレチルト角は1°と求められた。ま
た、低プレチルト角を与えるポリイミド(AL−105
1)のプレチルト角をやはりTNセルを作製したものと
同じ条件で、アンチパラレルセルを作成し、クリスタル
ローテーション法を用いて、測定した。その結果、プレ
チルト角は1°と求められた。
で、対向基板側のラビング方向のみ逆向きにして、レジ
ストパターニング後レジストが残っていた部分の配向
が、通常のTN配向となり、レジストが残っていなかっ
た部分の配向がスプレイ型TN配向となるように、ラビ
ング方向をあわせセルを作製した。作製したセルに±3
V周期16.7msecの矩形波を印加し、偏光顕微鏡
で液晶の配向状態を観察した。その結果、分割配向され
た領域が形成されたが、一方の領域が狭くなり、良好な
分割配向ができなかった。
で、対向側の低プレチルト角を与える配向膜のみ、日産
化学社製RN−1006に変えて、実験を行った。その
結果、良好な分割配向が確認された。なお、このRN−
1006のプレチルト角を、実施例1と同様の方法でア
ンチパラレルセルを作製し、クリスタルローテーション
法で測定したところ、3°と求められた。
で、対向基板側のラビング方向のみ逆向きにして、レジ
ストパターニング後レジストが残っていた部分の配向
が、通常のTN配向となり、レジストが残っていなかっ
た部分の配向がスプレイ型TN配向となるように、ラビ
ング方向をあわせセルを作製した。作製したセルに±3
V周期16.7msecの矩形波を印加し、偏光顕微鏡
で液晶の配向状態を観察した。その結果、分割配向され
た領域が形成されたが、時間の経過とともにドメインが
つぶれ、安定な分割配向ができなかった。
で、高プレチルト角を与える配向膜とその焼成温度のみ
を、日産化学社製RN−715と250℃に変え、実験
を行った。その結果、良好な分割配向が確認された。な
あ、このRN−715のプレチルト角を、実施例1と全
く同様の方法で、クリスタルローテーション法で測定し
た。その結果、レジストが残っていた部分のプレチルト
角は12°、レジストが残っていなかった部分のプレチ
ルト角は9°と求められた。
で、高プレチルト角を与える配向膜とその焼成温度のみ
を、日立化成社製LC−102と250℃に変え、実験
を行った。その結果、良好な分割配向が確認された。な
お、このLC−102のプレチルト角を、実施例1と全
く同様の方法で、クリスタルローテーション法で測定し
た。その結果、レジストが残っていた部分のプレチルト
角は3°、レジストが残っていなかった部分のプレチル
ト角は2°と求められた。
プレチルト角を与える配向膜(日立化成社製LC−20
01)に変え、焼成温度を250℃にした場合、レジス
トが残っていた部分と、残っていなかった部分のプレチ
ルト角を測定した。その結果、レジストが残っていた部
分のプレチルト角は5°、レジストが残っていなかった
部分のプレチルト角は6°と求められた。
与える配向膜とその焼成温度を、日立化成製LC−20
01と250℃に変え、また、ラビング方向を変えて、
レジストパターニング後レジストが残っていた部分の配
向が、通常のTN配向となり、レジストが残っていなか
った部分の配向がスプレイ型TN配向となるように、ラ
ビング方向をあわせセルを作成した。作成したセルに±
3V周期16.7msecの矩形波を印加し、偏光顕微
鏡で液晶の配向状態を観察した。その結果、良好な分割
配向が確認された。
を、TFT基板とカラーフィルター基板に適用した。
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のTFT基板と同様である。TFT
基板に高プレチルト角を与えるポリイミド配向膜(K−
100)を、カラーフィルター側に低プレチルト角を与
える配向膜(AL−1051)を適用した。実施例1と
全く同様の方法で、画素の中央に分割境界がくるように
分割配向処理を行い、セルを作製した。このとき、レジ
ストパターニング後レジストが残っていた部分の配向
が、スプレイ型TN配向となり、レジストが残っていな
かった部分の配向が通常のTN配向となるように、ラビ
ング方向をあわせパネルを作製した。こうしてできたパ
ネルを駆動したところ、残像などの現象は見られなかっ
た。さらにパネルを虫めがねを用いて観察したところデ
ィスクリネーションは見られず、遮光膜の範囲内に隠さ
れていることがわかった。
で、ラビング方向のみ変えて、レジストが残っていた部
分の配向が、通常のTN配向となり、レジストが残って
いなかった部分の配向がスプレイ型TN配向となるよう
に、ラビング方向をあわせパネルを作製した。こうして
できたパネルを駆動したところ、残像などのディスクリ
ネーションに起因する現象が見られ、表示性能が劣化し
ていることがわかった。
で、高プレチルト角を与える配向膜と焼成温度のみ、R
N−715、250℃に変え、全く同様の実験を行っ
た。その結果、残像などの現象は見られなかった。
で、ラビング方向のみ変えて、レジストが残っていた部
分の配向が、通常のTN配向となり、レジストが残って
いなかった部分の配向がスプレイ型TN配向となるよう
に、ラビング方向をあわせパネルを作製した。こうして
できたパネルを駆動したところ、残像などのディスクリ
ネーションに起因する現象が見られ、表示性能が劣化し
ていることがわかった。
で、高プレチルト角を与える配向膜と焼成温度を、LC
−2001、250℃に変え、また、ラビング方向を変
えて、レジストが残っていた部分の配向が、スプレイ型
TN配向となり、レジストが残っていなかった部分の配
向が通常のTN配向となるように、ラビング方向をあわ
せパネルを作製し、全く同様の実験をおこなった。その
結果、残像などの現象は見られなかった。
で、ラビング方向のみ変えて、レジストが残っていた部
分の配向が、通常のTN配向となり、レジストが残って
いなかった部分の配向がスプレイ型TN配向となるよう
に、ラビング方向をあわせパネルを作製した。こうして
できたパネルを駆動したところ、残像などのディスクリ
ネーションに起因する現象が見られ、表示性能が劣化し
ていることがわかった。
板内での電界と液晶配向について検討した実施例と比較
例を示す。
模式図を示す。また、図3に本実施例で使用した薄膜ト
ランジスタアレイの模式図を示す。この実施例において
は、能動素子としてアモルファスシリコンによる薄膜ト
ランジスタ14を用い、一単位画素の大きさを縦300
μm 、横100μm とした。走査電極線15、信号電極
線16は、スパッタ法で形成されたクロミウム(Cr)
を用い、線幅を10μm とした。更に、クロミウムを用
い、画素の中央にディスクリネーションを遮光する幅1
2μm の遮光膜11を設けた。ゲート絶縁膜には窒化シ
リコン(SiNx)を用いた。画素電極13は透明電極
である酸化インジウム錫(ITO)を用い、スパッタ法
により形成した。このように薄膜トランジスタ14をア
レイ状に形成したガラス基板を第一の基板17とした。
また、対向側の第二の基板18上には、ITOを用いた
透明電極19を形成し、更にカラーフィルタ12を染色
法によりアレイ状に形成しその上面にシリカを用いた保
護層を設けた。
法で分割配向処理を施した。但し、露光・現像において
は、150μm 幅のストライプ状のマスクを用い、遮光
部11から走査電極線にわたって図4に示すようにマス
クし露光・現像を行った。この図4のマスク位置では、
後にプレチルト角の測定データを示すように、マスクさ
れレジストが残った部分のプレチルト角の方がマスクさ
れなかったためにレジストが残らなかった部分のプレチ
ルト角より高くなる。
板を洗浄後、実施例1と同様に低プレチルト角を与える
ポリイミド(日本合成ゴム社製、AL−1051)をス
ピン塗布し、200℃で1時間焼成した。
ップが5.5μm 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、球形のシリカ粒子によるスペ
ーサーを介して接着剤で貼り合わせパネルを作製した。
このセルに左カイラル材を溶解させた通常の正の誘電異
方性を有するネマチック液晶を注入し、注入口を封止し
た。このとき、レジストパターニング後レジストが残っ
ていた部分の配向が、スプレイ型TN配向となり、レジ
ストが残っていなかった部分の配向が通常のTN配向と
なるように、第1の基板と第2の基板のラビング方向を
あわせ液晶表示装置を作製した。作製した液晶表示装置
を駆動した所、焼き付きなどの現象のない良好な表示が
得られた。更に、顕微鏡を用いて観察した所、透過光で
の観察ではディスクリネーションなどが見られず、一
方、反射光での観察によりディスクリネーションが遮光
部の範囲内に固定されていることが分かった。
図4のC−C′線に沿った断面図として図5に示す。
で、カラーフィルタ側の第2の基板のラビング方向のみ
逆向きにして、レジストパターニング後レジストが残っ
ていた部分の配向が、通常のTN配向となり、レジスト
が残っていなかった部分の配向がスプレイ型TN配向と
なるように、ラビング方向をあわせ液晶表示装置を作製
した。作製した液晶表示装置を駆動した所、焼き付きな
どの現象が数多く発生した。顕微鏡で液晶の配向状態を
観察すると、分割配向された領域が形成されている画素
もあったが、多くの画素で一方の領域が狭くなるか、全
く分割されておらずディスクリネーションも所定の位置
に制御出来ていなかった。この時の基板表面での液晶配
向の模式図を図6に示す。実施例9の図5と異なり、ス
プレイ型変形をする液晶区分中での分割配向処理基板上
でのプレチルト角がそれ以外の変形をする区分中でのプ
レチルト角より低くなっている。
が、第一の基板上でのマスク位置を図7に示すように逆
方向とし、カラーフィルタ側のラビング方向も逆向きに
した液晶表示装置での例を示す。この比較例の構成で
は、図8に示すように、レジストパターニング後レジス
トが残っていた部分の配向が、スプレイ型TN配向とな
り、レジストが残っていなかった部分の配向が通常のT
N配向となるが、プレチルト角の低い方の液晶区分が横
方向の電界が強い方に位置する。作製した液晶表示装置
を駆動した所、焼き付きなどの現象が発生した。顕微鏡
で液晶の配向方向を観察すると、分割配向された領域が
形成されているが、ディスクリネーションが所定の位置
に制御出来ていないで遮光部からはみだしていた。
で、対向側の低プレチルト角を与える配向膜のみ、日産
化学社製RN−1006に変えて、実験を行った。その
結果、焼き付き等の現象のない良好な表示が得られた。
で、対向基板側のラビング方向のみ逆向きにして、レジ
ストパターニング後レジストが残っていた部分の配向
が、通常のTN配向となり、レジストが残っていなかっ
た部分の配向がスプレイ型TN配向となるように、ラビ
ング方向をあわせ液晶表示装置を作製した。作製した液
晶表示装置を駆動した所、焼き付きが数多く観察され
た。顕微鏡で液晶の配向状態を観察した結果、分割配向
された領域が形成されたが、時間の経過とともにドメイ
ンがつぶれ、安定な分割配向ができなかった。
で、高プレチルト角を与える配向膜とその焼成温度のみ
を、日産化学社製RN−715と250℃に変え、実験
を行った。その結果、焼き付き等の現象の無い良好な表
示が得られた。
で、高プレチルト角を与える配向膜とその焼成温度のみ
を、日立化成社製LC−102と250℃に変え、実験
を行った。その結果、焼き付き等の現象の無い良好な表
示が得られた。
高プレチルト角を与える配向膜(日立化成社製LC−2
001)に変え、焼成温度を250℃に変え、また、ラ
ビング方向を変えて、レジストパターニング後レジスト
が残っていた部分の配向が、通常のTN配向となり、レ
ジストが残っていなかった部分の配向がスプレイ型TN
配向となるように、ラビング方向をあわせ液晶表示装置
を作製した。作製した液晶表示装置を駆動した所、焼き
付き等のない良好な表示が確認された。
グ方向等は全く同一の構成で、薄膜トランジスタ側の基
板での画素が蓄積容量を有する構造について実験した。
使用した薄膜トランジスタアレイの構造を図9に示す。
図10に露光・現像時のマスク位置を、図11に液晶配
向の模式図を示す。このように蓄積容量部を有した構造
においても、作製した液晶表示装置では良好な表示が得
られた。
領域の、分割配向処理した基板近傍のプレチルト角の方
が、通常のTN変形をする領域の、基板近傍のプレチル
ト角よりも大きくすることで、安定した分割配向が得ら
れることがわかる。更に、プレチルト角が小さい液晶区
分が、横方向の電界が弱い能動素子側に位置させる事に
よって、安定な分割配向が得られることが分かる。した
がって、本発明によれば、視野角の広い液晶表示素子を
作製するために、工程数の少ない方法による分割配向処
理を行っても、安定な分割配向を得ることができる。
る。
目ラビング、(b)フォトレジスト塗布、(c)フォト
レジスト露光・現像、(d)第二回目(逆方向)ラビン
グ、(e)フォトレジスト剥離を示す図である。
イを示す平面図である。
置を示す模式図である。
す図4のC−C′線に沿った断面図である。
す断面図である。
置を示す模式図である。
す断面図である。
トランジスタアレイを示す平面図である。
位置を示す模式図である。
示す図10のD−D′線に沿った断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】1画素を構成する1対の電極のいずれか一
方の電極に2つの部分に分割するため異なった配向処理
を施し、他方の基板には一定の配向処理を施し、分割さ
れた各部で配向状態の異なる液晶区分を有する液晶表示
装置において、分割配向処理を施した基板近傍のプレチ
ルト角が、スプレイ型変形をする液晶区分中で、それ以
外の変形をする液晶区分中での、プレチルト角よりも大
きくなるようにされていることを特徴とする液晶表示装
置。 - 【請求項2】分割配向処理を施した基板上でのプレチル
ト角が小さい液晶区分が画素の能動素子側に存在するこ
とを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。 - 【請求項3】一方の液晶区分でねじれネマチック配向を
し、もう一方の液晶区分で、スプレイ型のねじれネマチ
ック配向をすることを特徴とする請求項1ないし2記載
の液晶表示装置。 - 【請求項4】分割配向処理を施した基板の、分割配向の
境界に遮光膜を設ける事を特徴とする請求項1ないし3
に記載の液晶表示装置。
Priority Applications (5)
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JP6-79089 | 1994-04-19 | ||
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