JP2000081622A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性に優れた広視角特性を有する液晶表示
装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 第１の基板は、高分子壁と、高分子壁の
少なくとも一部を覆う透明電極とを有する。液晶層は、
高分子壁によって分割された複数の液晶領域を有し、複
数の液晶領域内の液晶分子は、少なくとも電圧印加時
に、第１の基板の表面に垂直な軸を中心に軸対称配向す
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、液晶表示装置およ
びその製造方法に関する。特に、高分子壁によって分割
された液晶領域内に軸対称配向した液晶分子を有する液
晶表示装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気光学効果を用いた表示装置と
して、ネマティック液晶を用いたＴＮ（ツイスティッド
ネマティック）型や、ＳＴＮ（スーパーツイスティッド
ネマティック）型の液晶表示装置が用いられている。こ
れらの液晶表示装置の視野角を広くする技術の開発が精
力的に行われている。

【０００３】これまでに提案されているＴＮ型液晶表示
装置の広視野角化技術の１つとして、特開平６−３０１
０１５号公報および特開平７−１２０７２８号公報に
は、高分子壁によって分割された液晶領域内に軸対称配
向した液晶分子を有する液晶表示装置、いわゆるＡＳＭ
（Axially Symmetrically aligned Microcell）モード
の液晶表示装置が開示されている。高分子壁で実質的に
包囲された液晶領域は、典型的には、絵素毎に形成され
る。ＡＳＭモードの液晶表示装置は、液晶分子が軸対称
配向しているので、観察者がどの方向から液晶表示装置
を見ても、コントラストの変化が少なく、すなわち、広
視野角特性を有する。

【０００４】上記の公報に開示されているＡＳＭモード
の液晶表示装置は、重合性材料と液晶材料との混合物を
重合誘起相分離させることによって製造される。

【０００５】図１３を参照しながら、従来のＡＳＭモー
ドの液晶表示装置の製造方法を説明する。まず、ガラス
基板９０８の片面にカラーフィルタおよび電極を形成し
た基板を用意する（工程（ａ））。なお、簡単さのため
に、ガラス基板９０８の上面に形成されている電極およ
びカラーフィルタは図示していない。なお、カラーフィ
ルタの形成方法は後述する。

【０００６】次に、ガラス基板９０８の電極およびカラ
ーフィルタが形成されている面に、液晶分子を軸対称配
向させるための高分子壁９１７を、例えば、格子状に形
成する（工程（ｂ））。感光性樹脂材料をスピン塗布し
た後、所定のパターンを有するフォトマスクを介して露
光し、現像することによって、格子状の高分子壁を形成
する。感光性樹脂材料は、ネガ型でもポジ型でもよい。
また、別途レジスト膜を形成する工程が増えるが、感光
性の無い樹脂材料を用いて形成することができる。

【０００７】得られた高分子壁９１７の一部の頂部に、
柱状突起９２０を離散的にパターニング形成する（工程
（ｃ））。柱状突起９２０も感光性着色樹脂材料を露光
・現像することにより形成される。

【０００８】高分子壁９１７および柱状突起９２０が形
成されたガラス基板の表面をポリイミド等の垂直配向剤
９２１で被覆する（工程（ｄ））。一方、電極を形成し
た対向側ガラス基板９０２上も垂直配向剤９２１で被覆
する（工程（ｅ）及び（ｆ））。

【０００９】電極を形成した面を内側にして、得られた
２枚の基板を貼り合わせ、液晶セルを形成する（工程
（ｇ））。２枚の基板の間隔（セルギャップ；液晶層の
厚さ）は、高分子壁９１７と柱状突起９２０の高さの和
によって規定される。

【００１０】得られた液晶セルの間隙に真空注入法など
により、液晶材料を注入する（工程（ｈ））。最後に、
例えば、対向配設された一つの電極間に電圧を印加する
ことによって、液晶領域９１５内の液晶分子を軸対称に
配向制御する（工程（ｉ））。高分子壁９１７によって
分割された液晶領域内の液晶分子は、図１３中の破線で
示す軸９１６（両基板に垂直）を中心に軸対称配向す
る。

【００１１】図１４に、従来のカラーフィルタの断面構
造を示す。ガラス基板９５８上に着色パターン間の隙間
を遮光するためのブラックマトリクス（ＢＭ）９５０
と、各絵素に対応した赤・緑・青（Ｒ・Ｇ・Ｂ）の着色
樹脂層９５２が形成されている。これらの上に、平滑性
の改善などのためにアクリル樹脂やエポキシ樹脂からな
る厚さ約０．５〜２．０μｍのオーバーコート（ＯＣ）
９５４層が形成されている。さらにこの上に、透明の信
号電極のインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜９５６が形成
されている。ＢＭ膜は、一般に、膜厚が約１００〜１５
０ｎｍの金属クロム膜からなる。着色樹脂層には樹脂材
料を染料や顔料で着色したものが用いられ、その膜厚は
約１〜３μｍが一般的である。

【００１２】カラーフィルタの形成方法としては、基板
上に形成した感光性の着色樹脂層をフォトリソグラフィ
技術を用いてパターニングする方法が用いられる。例え
ば、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のそれぞれの色の感
光性着色樹脂材料を用いて、感光性着色樹脂の形成・露
光・現像をそれぞれ（合計３回）行うことによって、Ｒ
・Ｇ・Ｂのカラーフィルタを形成することができる。感
光性の着色樹脂層を形成する方法は、液状の感光性着色
樹脂材料（溶剤で希釈したもの）をスピンコート法等で
基板に塗布する方法や、ドライフィルム化された感光性
着色樹脂材料を転写する方法がある。このようにして形
成したカラーフィルタを用いて、前述のＡＳＭモードの
液晶表示装置を作製することにより、広視野角特性を有
するカラー液晶表示装置が得られる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ＡＳＭモードの液晶表示装置およびその製造方法をカラ
ー液晶表示装置に適用する場合、以下の課題があること
を本願発明者は見出した。

【００１４】電極上に高分子壁が形成されていると、高
分子壁の容量的ふるまいによって、液晶層に印加される
実質的な電圧が低下する。また、液晶層に印加される電
圧の保持率（以下、電圧保持率と呼ぶ）が低下するとい
う問題がある。電圧保持率は液晶層の電気的な時定数
（抵抗・容量）で決まる特性であり、イオン性不純物が
液晶層に溶出すると、液晶層の抵抗値が低下し、液晶層
に印加される実効電圧の低下を招く。原因としては、高
分子壁を構成する高分子材料から不純物が定常的に液晶
中に溶出する場合や、プラズマアドレス型液晶表示装置
と組み合わせた場合にプラズマアドレス基板から放射さ
れる紫外線領域の光により、高分子壁から不純物が液晶
層中に溶出し、電圧保持率の低下が生じる場合がある。
電圧保持率の低下は、表示の焼き付き残像を悪化させる
傾向にあり、信頼性面で課題がある。また、残留ＤＣ電
圧によって焼き付き残像現象が発生する場合もある。残
留ＤＣ電圧は、外部（回路や、ＴＦＴやプラズマスイッ
チ等のアクティブ素子）から印加されたＤＣ電圧に応じ
て、液晶層中でイオン性不純物の移動が起こり、配向膜
の表面等にイオン性不純物が吸着し、外部からのＤＣ電
圧を打ち消すように作用する。外部ＤＣ電圧が変化した
場合に吸着したイオンによる電界が発生し、残像として
観察される。上述したイオン性不純物の溶出により、こ
の現象は悪化する。また、高分子壁を構成する高分子材
料の半導体的ふるまいによりＡＣ駆動時に内部電界が発
生し、液晶層にＤＣ電圧が印加され、これが変化したと
きに残留ＤＣが発生する。

【００１５】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、信頼性に優れた広視角特性を有する
液晶表示装置およびその製造方法を提供することを目的
とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、第１の基板と、第２の基板と、該第１及び第２の基
板の間に挟持された液晶層とを有し、該第１の基板は、
高分子壁と、該高分子壁の少なくとも一部を覆う透明電
極とを有し、該液晶層は、該高分子壁によって分割され
た複数の液晶領域を有し、該複数の液晶領域内の液晶分
子は、少なくとも電圧印加時に、該第１の基板の表面に
垂直な軸を中心に軸対称配向し、そのことによって、上
記目的が達成される。

【００１７】前記第１の基板は、カラーフィルタ層を更
に有し、前記高分子壁は、該カラーフィルタ層上に形成
されてもよい。

【００１８】前記液晶層は、負の誘電異方性を有する液
晶材料を含んでもよい。

【００１９】前記高分子壁の少なくとも一部の前記液晶
層側の表面に柱状突起をさらに有し、該高分子壁と該柱
状突起とによって、前記第１および第２の基板の間隔が
規定されている構成としてもよい。

【００２０】前記第１の基板は、前記高分子壁を覆う無
機保護層を有し、前記透明電極は該無機保護層上に形成
されてもよい。

【００２１】前記高分子壁は、前記第１の基板の表面に
対して傾斜した面を有することが好ましい。

【００２２】前記高分子壁の前記傾斜した面の前記第１
の基板の表面に対する角度は、３度以上かつ４５度以下
であることが好ましい。

【００２３】前記高分子壁は、透明樹脂で形成されてい
ることが好ましい。

【００２４】本発明の液晶表示装置は、第１の基板と、
第２の基板と、該第１及び第２の基板の間に挟持された
液晶層とを有し、該第１の基板は、透明導電材料からな
る配向壁を有し、該液晶層は、該配向壁によって分割さ
れた複数の液晶領域を有し、複数の液晶領域内の液晶分
子は、少なくとも電圧印加時に、該第１の基板の表面に
垂直な軸を中心に軸対称配向し、そのことによって上記
目的が達成される。

【００２５】本発明の液晶表示装置の製造方法は、第１
の基板と、第２の基板と、該第１及び第２の基板の間に
挟持された液晶層とを有し、該液晶層が高分子壁によっ
て分割された複数の液晶領域を有する、液晶表示装置の
製造であって、該第１の基板上に、高分子層を形成する
工程と、該高分子層をパターニングして、高分子壁を形
成する工程と、該高分子壁を形成した該第１の基板上に
透明導電層を形成する工程と、該透明導電層をパターニ
ングして、該高分子壁の少なくとも一部を覆う透明電極
を形成する工程と、を包含し、そのことによって上記目
的が達成される。

【００２６】前記高分子層は感光性高分子からなり、前
記高分子壁を形成する工程は、感光性樹脂からなる該高
分子壁をフォトリソグラフィ法でパターニングする工程
を包含してもよい。

【００２７】前記高分子壁上に無機保護層を形成する工
程を更に有し、前記透明導電層は、該無機保護層を形成
した該第１の基板上に形成されてもよい。

【００２８】前記第１および第２の基板のうちの一方の
基板の前記液晶層側とは反対側に、該一方の基板を介し
て前記液晶層に電圧を印加するための放電チャネルを有
するプラズマ基板をさらに有してもよい。

【００２９】以下、作用について説明する。

【００３０】本発明の液晶表示装置においては、透明電
極が高分子壁上に形成されているので、透明電極と対向
電極との間に高分子壁が介在しない。従って、液晶層へ
の印加電圧の保持率の低下が減少し、残留ＤＣ特性が向
上し、表示焼き付きを低減できる。

【００３１】我々の検討により、高分子壁および柱状突
起を形成する高分子材料は、波長３１２ｎｍ以上の光の
照射に対しては、電圧保持率低下の原因となる不純物溶
出は起こらず、逆に波長２５４ｎｍの光照射を行うと顕
著な電圧保持率低下が起きることが明らかになってい
る。液晶分子の軸対称配向を安定化させるために行う紫
外線露光には、波長３６５ｎｍの光を使用している。従
って、このプロセスによる電圧保持率低下はないことが
わかっている。しかし、プラズマアドレス基板と組み合
わせた場合に、プラズマ部から放出される光の大部分の
光は２５４ｎｍの波長を有し、このような波長の光は電
圧保持率低下の非常に大きな原因となることが明らかに
なっている。

【００３２】しかしながら、上述のように、ＩＴＯは紫
外線領域の光を非常によく遮断し、プラズマ部から放出
される波長２５４ｎｍの紫外線をブロックするため、本
発明の液晶表示装置のように、高分子壁をＩＴＯからな
る透明電極で覆っていれば、紫外光照射により高分子壁
が分解することがない。また、高分子壁や柱状突起を無
機保護層で覆っていれば、高分子材料から不純物が定常
的に液晶層へ溶出することを抑制することができる。

【００３３】高分子壁が基板の表面に対して傾斜した面
を有すれば、液晶領域周辺の高分子壁近傍に存在する液
晶分子の配向乱れが生じにくくなり、液晶領域周辺部に
おける光漏れを無くすことができ、黒表示時のコントラ
ストが大きくなり、表示品位の向上を図ることができ
る。

【００３４】高分子壁の側面の傾斜角θ（図１）を約５
０度以下にすれば、高分子壁上に形成するＩＴＯ膜の成
膜時の段切れ（断線）を防止できる。特に、高分子壁の
側面の傾斜角θを約４５度以下、約３度以上にすれば、
安定した軸対称配向状態を実現でき、高分子壁の高さｈ
をより低くすることができる。高分子壁の側面の傾斜角
が約３度より小さいと、液晶分子を安定に軸対称配向制
御する壁面効果が十分に得られない場合がある。高分子
壁の側面の傾斜角が約４５度より大きいと、高分子壁の
近傍に存在する液晶分子の配向乱れが生じ、黒表示時の
光漏れによりコントラストが低下する場合がある。

【００３５】高分子壁が透明樹脂で形成されていれば、
高分子壁上に位置する液晶層を表示に寄与させることが
できる。

【００３６】

【発明の実施の形態】（実施形態１）実施形態１の液晶
表示装置１００の断面を模式的に図１に示す。実施形態
１においては、負の誘電異方性を有する液晶材料と垂直
配向膜とを用いた構成を例示するが、本実施形態は、こ
れらに限られない。

【００３７】液晶表示装置１００は、カラーフィルタ基
板１００ａと対向基板１００ｂと、その間に挟持された
液晶層４０とを有している。カラーフィルタ基板１００
ａは、以下の様に構成されている。ガラス基板等などの
透明基板１０上に、ブラックマトリクス１４と赤、緑、
青にそれぞれ対応する着色樹脂層１２ａ、１２ｂ、１２
ｃを有するカラーフィルタ層１２が形成されている。カ
ラーフィルタ層１２上には、オーバーコート層１６が形
成されている。オーバーコート層１６は、ブラックマト
リクス１４の直上のカラーフィルタ層１２の表面段差を
覆い、かつ、表面保護膜として機能する。

【００３８】オーバーコート層１６上に、高分子壁１８
が形成されている。高分子壁１８は、基板面に対して傾
斜した側面を有しており、液晶層４０を複数の液晶領域
４０ａに分割するとともに、液晶分子４２を軸対称状配
向させる作用を有する。液晶領域４０ａは典型的には絵
素領域に対応するように形成される。本発明の液晶表示
装置においては、高分子壁１８上にＩＴＯからなる絵素
電極２０が形成されている。図１の例では、１つの絵素
領域に対応するように、絵素電極２０が形成されてい
る。絵素電極２０は、例えば、ＴＦＴ等のアクティブ素
子（不図示）を用いてアドレスされる。

【００３９】絵素電極２０が形成された高分子壁１８の
頂部に、液晶層４０（セルギャップ）を規定するための
柱状突起２２が形成されている。柱状突起２２は、十分
な強度が得られように、適当な密度で形成すればよい。
これらを形成したカラーフィルタ基板１００ａの表面、
少なくとも絵素電極２０の表面には垂直配向膜（不図
示）が形成されている。

【００４０】対向基板１００ｂは、ガラス基板等などの
透明基板３０上に、ＩＴＯからなる対向電極３２が形成
されている。更に、対向電極３２を覆って、垂直配向膜
（不図示）が形成されている。液晶層４０を駆動するた
めの絵素電極２０および対向電極３２の構成は、上記に
限られず、公知の電極構成および駆動方法を用いること
ができる。アクティブマトリクス型に限らず、単純マト
リクス型も適用できる。また、プラズマアドレス型も適
用することができる。プラズマアドレス型を適用する場
合、第１電極１２または第２電極３２のどちらか一方の
電極の代わりにプラズマ放電チャネルが設けられる。な
お、適用する電極構成および駆動方法によって第１基板
と第２基板とは入れ替わってもよい。

【００４１】液晶表示装置１００の動作を図２（ａ）〜
（ｄ）を参照しながら説明する。液晶領域４０ａに電圧
を印加していない状態においては、図２（ａ）に示すよ
うに、液晶分子４２は、基板１００ａ及び１００ｂの液
晶層側に形成された垂直配向膜（不図示）の配向規制力
によって、基板面に垂直に配向する。この状態をクロス
ニコル状態の偏光顕微鏡で観察すると、図２（ｂ）に示
す様に、暗視野１５となる（ノーマリーブラック状
態）。液晶領域４０ａに中間調表示の電圧を印加する
と、負の誘電異方性を有する液晶分子４２に、分子の長
軸を電界の方向に対して垂直に配向させる力が働くの
で、図２（ｃ）に示すように基板面に垂直な方向から傾
く（中間調表示状態）。このとき、高分子壁１８の作用
によって、液晶領域４０ａ内の液晶分子４２は、図中の
破線で示した軸を中心に、軸対称配向する。この状態を
クロスニコル状態の偏光顕微鏡で観察すると図２（ｄ）
に示すように、偏光軸に沿った方向に消光模様２１が観
察される。

【００４２】本明細書において、軸対称配向とは、同心
円状（tangential）や放射状を含む。さらに、例えば、
図３に示した渦巻き状配向も含む。この渦巻き状配向
は、液晶材料にカイラル剤を添加してツイスト配向力を
与えることによって得られる。図３（ｂ）に示したよう
に、液晶領域４０の上部４０Ｔおよび下部４０Ｂでは、
渦巻き状に配向し、中央付近４０Ｍでは同心円状に配向
しており、液晶層の厚さ方向に対してツイスト配向して
いる。軸対称配向の中心軸は、一般に基板の法線方向に
ほぼ一致する。

【００４３】液晶分子が軸対称配向することによって、
視角特性を改善することができる。液晶分子が軸対称配
向すると、液晶分子の屈折率異方性が全方位角方向にお
いて平均化されるので、従来のＴＮモードの液晶表示装
置の中間調表示状態において見られた、視角特性が方位
角方向によって大きく異なるという問題が無い。また、
水平配向膜と正の誘電異方性を有する液晶材料を用いれ
ば電圧無印加状態においても軸対称配向が得られる。少
なくとも電圧を印加した状態で、軸対称配向する構成で
あれば、広視野角特性が得られる。

【００４４】本発明においては、高分子壁１８上に絵素
電極２０を形成しているので、絵素電極２０と対向電極
３２との間には高分子壁１８が存在しないので、電圧保
持率の低下を防止できる。

【００４５】本発明における液晶分子４２を軸対称配向
させるための高分子壁１８は、透明材料を用いて形成す
ることが好ましい。透明な高分子壁１８を用いることに
よって、高分子壁１８上に位置する液晶層４０を表示に
寄与させることが出来る。したがって、高分子壁１８の
材料が透明でないときと比較して表示明るさを大幅に向
上させることが出来る。

【００４６】さらに、基板の表面に対して傾斜した面を
有する高分子壁１８を形成することによって、液晶領域
４０ａ周辺の高分子壁１８近傍に存在する液晶分子４２
の配向乱れが生じにくくなり、液晶領域４０ａ周辺部に
おける光漏れを無くすことが出来、黒表示時のコントラ
ストが大きくなり、表示品位の向上を図ることが出来
る。高分子壁１８の側面の傾斜角θ（図１）を約５０度
以下にすることで、高分子壁１８上に形成するＩＴＯ膜
の成膜時の段切れ（断線）を防止できる。特に、高分子
壁１８の側面の傾斜角θを約４５度以下、約３度以上に
することにより、安定した軸対称配向状態を実現でき、
高分子壁１８の高さｈをより低くすることが出来る。高
分子壁１８の側面の傾斜角が約３度より小さいと、液晶
分子４２を安定に軸対称配向制御する壁面効果が十分に
得られない場合がある。高分子壁１８の側面の傾斜角が
約４５度より大きいと、高分子壁１８の近傍に存在する
液晶分子４２の配向乱れが生じ、黒表示時の光漏れによ
りコントラストが低下する場合がある。

【００４７】また、高分子壁１８の高さｈを低くすれ
ば、高分子壁１８を透明樹脂で形成した場合、高分子壁
１８を透過してくる光の減衰量を抑えることが出来るの
で、透過率が向上し、表示を更に明るくすることが出来
る。

【００４８】セルギャップを規定するための柱状突起２
２は表示に寄与しないので、カラーフィルタ層１２のブ
ラックマトリクス１４が形成されている領域の直上に柱
状突起２２を形成することによって、柱状突起２２によ
る表示明るさの低下を防ぐことが出来る。

【００４９】以下に、図４を参照しながら、本発明の液
晶表示装置１００の製造方法を説明する。ガラス基板１
０上に、赤・緑・青の各着色パターンの隙間を遮光する
ためのブラックマトリクス（ＢＭ）１４を形成する（図
４（ａ））。ＢＭ１４の材料としては、カーボンの微粒
子をアクリル系の感光性樹脂中に分散させたものを用い
た。その後、赤・緑・青の各着色樹脂層１２ａ、１２
ｂ、１２ｃを順次形成した（図４（ｂ））。膜厚は、Ｂ
Ｍ１４、着色樹脂層１２ａ、１２ｂ、１２ｃとも約１．
０μｍとし、スピンコート法によりガラス基板１０に塗
布し、フォトリソグラフィ法にて所定のパターンに形成
した。

【００５０】その後、基板表面の平坦化と保護膜として
のオーバーコート材料をスピンコート法にて、膜厚約
２．０μｍに塗布し、オーバーコート層１６を形成した
（図４（ｃ））。その後、スピンコート法で感光性アク
リル樹脂を約０．５μｍの膜厚に基板上に塗布し、所定
のパターンのマスクを用いたフォトリソグラフィ法で高
分子壁１８を形成した（図４（ｄ））。絵素領域は、約
１５０μｍ×約１５０μｍとした。また、高分子壁１８
の側面の傾斜角度が、プロキシミティー露光時のマスク
と基板表面との間隔（プロキシーギャップ）の調整と、
材料塗布後のプリベーク温度の最適化により、約３度か
ら約４５度の範囲になるように、高分子壁１８を形成し
た。

【００５１】高分子壁１８の形成後、ＩＴＯ膜をスパッ
タリング法にて約３００ｎｍの厚さに成膜した。このＩ
ＴＯ膜をフォトリソグラフィ法にてパターニング、塩酸
系エッチャントを用いてウエットエッチングすることに
よって絵素電極２０を形成した（図４（ｅ））。絵素電
極２０の形成後、感光性のアクリル系樹脂を用いて、セ
ル厚を規定するための柱状突起を離散的にフォトリソグ
ラフィ法にて形成した（図４（ｆ））。柱状突起２２
は、高分子壁１８の頂部で、かつ、ブラックマトリクス
１４の直上の部分に形成した。セルギャップが、約６．
０μｍとなるように、柱状突起２２自体の高さは約５．
５μｍ（高分子壁１８の高さ約０．５μｍ＋柱状突起２
２の高さ約５．５μｍ＝約６．０μｍ）とした。得られ
た基板の表面全体に、配向膜材料ＪＡＬＳ−２０４（Ｊ
ＳＲ製）をスピンコートし、垂直配向膜（不図示）を形
成し、カラーフィルタ基板１００ａを得た。

【００５２】ガラス基板３０上にＩＴＯ膜からなる対向
電極３２を有し、その表面に垂直配向膜（不図示）が形
成された対向基板１００ｂと、カラーフィルタ基板１０
０ａとを貼り合わせた。基板１００ａと１００ｂとの間
隙に、誘電異方性が負の液晶材料（ｎ型液晶材料、Δε
＝−４．０、Δｎ＝０．０８、セルギャップ６μｍで９
０度ツイストとなるようにカイラル剤を添加）を注入
し、液晶層４０を形成し、液晶セル得た（図４
（ｇ））。

【００５３】得られた液晶セルの液晶分子の軸対称配向
の中心軸を安定化するために、液晶層４０に４０Ｖの電
圧を印加した。電圧印加直後は、初期状態で複数の中心
軸が形成されたが、電圧を印加し続けると各液晶領域４
０ａ毎に複数の中心軸が１つになり、１つの軸対称配向
領域（モノドメイン）が形成された。

【００５４】得られた液晶セルの液晶領域４０ａを、電
圧無印加状態で偏光顕微鏡（クロスニコル）を用いて透
過モードで観察した結果を模式的に図５に示す。電圧無
印加状態では、液晶領域４０ａは暗視野を呈している
（ノーマリーブラックモード）。図５では、高分子壁１
８と液晶領域４０ａとを区別するために模式的に異なる
模様を付し、高分子壁１８と液晶領域４０ａとの境界を
明確に示しているが、実際にクロスニコル状態の偏光顕
微鏡観察では、高分子壁１８と液晶領域４０ａとの境界
は観察できない。図５に示したように黒表示状態におい
て、表示セル全体で光漏れは見られず、高コントラスト
比の表示が得られた。また、絵素電極２０となるＩＴＯ
膜の断線による表示不良も無かった。

【００５５】さらに、液晶層４０に印加される電圧の保
持率を測定したところ、図８Ａに示されるように（測定
条件は図８Ｂ参照）、約７０℃において、約９８％であ
り、通電エージング試験を実施しても電圧保持率の低下
はなく、表示の焼き付き残像も見られず、良好な信頼性
を示した。

【００５６】（比較例１）図１４に示した従来の製造方
法によって得られた比較例１の液晶表示装置の構造を図
６を参照しながら説明する。実施形態１と実質的に同じ
機能を有する部材は同じ参照符号で示し、その詳細な説
明を省略する。

【００５７】比較例１の液晶表示装置は、実施形態１の
液晶表示装置１００のカラーフィルタ基板１００ａの代
わりに、図６に示したカラーフィルター基板２００ａを
有する。カラーフィルター基板２００ａは、ガラス基板
１０上に、ブラックマトリクス１４と赤、緑、青にそれ
ぞれ対応する着色樹脂層１２ａ、１２ｂ、１２ｃを有す
るカラーフィルタ層１２が形成されている。カラーフィ
ルタ層１２上には、オーバーコート層１６が形成されて
いる。

【００５８】オーバーコート層１６上にＩＴＯ膜からな
る絵素電極２０’が形成され、絵素電極２０’の端部を
覆う様に高分子壁１８’が形成されている。高分子壁１
８’の側面は基板面にほぼ垂直である。高分子壁の高さ
は、約３μｍ（セルギャップの約２分の１）である。さ
らに、高分子壁１８’上に、セルギャップを規定するた
めの柱状突起２２（高さ約３．０μｍ）を形成した。最
後に、垂直配向剤を塗布し、対向基板と張り合わせて液
晶材料を注入し、比較例１の液晶セルが完成する。

【００５９】比較例１の液晶セルは、絵素電極２０’と
対向電極との間に、高分子壁１８’が存在するので、電
圧保持率が７０℃で約９７％と低く、１，０００時間の
通電エージング試験において、約９４％にまで低下した
（図８Ａ参照）。また、焼き付き残像も目立つようにな
った。さらに、黒表示状態において、高分子壁１８’近
傍の液晶分子の配向乱れ起因する光漏れが観察された。

【００６０】（実施形態２）実施形態２の液晶表示装置
３００の断面を模式的に図７に示す。実施形態２におい
ても、負の誘電異方性を有する液晶材料と垂直配向膜と
を用いた構成を例示するが、本実施形態は、これらに限
られない。

【００６１】液晶表示装置３００は、カラーフィルタ基
板３００ａと対向基板３００ｂと、その間に挟持された
液晶層３４０とを有している。カラーフィルタ基板３０
０ａは、以下の様に構成されている。ガラス基板等など
の透明基板３１０上に、ブラックマトリクスと赤、緑、
青にそれぞれ対応する着色樹脂層を有するカラーフィル
タ層３１２が形成されている。カラーフィルタ層３１２
上には、オーバーコート層３１６が形成されている。

【００６２】オーバーコート層３１６上に、高分子壁３
１８が形成されている。高分子壁３１８は、基板面に対
して傾斜した側面を有しており、液晶層３４０を複数の
液晶領域３４０ａに分割するとともに、液晶分子（不図
示）を軸対称状配向させる作用を有する。本実施形態の
液晶表示装置３００においては、高分子壁３１８を覆う
ように無機保護層３２０が形成されている。無機保護層
３２０は、好ましくは、ＳｉＯ₂などの無機材料を用い
て、スパッタ法や蒸着法などの薄膜堆積技術を用いて形
成される。無機保護層３２０上にＩＴＯなど透明導電膜
を形成し、所定の形状にエッチングなどでパターニング
し、透明電極３２２を形成する。

【００６３】その後、柱状突起３２６を絶縁性材料で形
成する。柱状突起３２６は、有機もしくは無機の材料を
用いて、フォトリソグラフィ等の方法でパターニングす
ることによって形成される。得られた基板の表面、少な
くとも透明電極３２２の表面に、配向膜を形成する等の
配向処理を施し、カラーフィルタ基板３００ａを得る。
ガラス基板３３０の表面に透明電極３３２が形成された
対向基板３００ｂとカラーフィルタ基板３００ａとを貼
り合わせ、液晶材料を注入し、液晶表示装置３００が作
製される。

【００６４】本実施形態の液晶表示装置３００は、無機
保護層３２０として、スパッタ法を用いてＳｉＯ₂膜
（厚さ約５ｎｍ）を、図４（ｄ）と（ｅ）の間の工程で
形成した以外は、実施形態１の液晶表示装置１００と同
じ材料を用いて同じ方法で形成することができる。

【００６５】液晶表示装置３００は、実施形態１の液晶
表示装置１００と同様に、対向する透明電極３２０と３
３２との間に高分子壁３１８が存在しない。従って、実
施形態２によると、電圧保持率の低下や残像現象の発生
の無い、信頼性の高い液晶表示装置が提供される。さら
に、高分子壁３１８が無機保護層３２０で覆われている
ので、高分子壁３１８から液晶材料中への不純物の溶出
を防ぐことができる。無機保護層の材料としては、Ｓｉ
Ｏ₂に限られずイオン性不純物の少ない、化学的に安定
な無機材料を広く用いることができる。

【００６６】図８Ａ及び図９に本実施形態による液晶表
示装置３００と比較例１の液晶表示装置の電圧保持率特
性及び残留ＤＣ電圧をそれぞれ示す。また、図８Ｂに液
晶表示装置の電圧保持率特性の測定条件を示す。液晶層
に印加する電圧Ｖppを１０Ｖ、周波数３０Ｈｚ、パルス
幅６０μｓｅｃで駆動したときの液晶層間（電極間）の
電圧変化を測定し、電圧保持率を求めた。

【００６７】実施形態２の液晶セルの電圧の保持率を測
定したところ（測定条件は図８Ｂ参照）、約７０℃にお
いて、約９８％であり、通電エージング試験を実施して
も電圧保持率の低下はなく、表示の焼き付き残像も見ら
れず、良好な信頼性を示した。一方、比較例１の液晶セ
ルは、上述したように電圧保持率が７０℃で約９７％と
低く、１，０００時間の通電エージング試験において、
約９４％にまで低下した。また、焼き付き残像も目立つ
ようになった。

【００６８】また、図９から明らかなように、２種類の
配向膜Ａ（ＪＡＬＳ−２０４（ＪＳＲ製））およびＢ
（ＪＡＬＳ−９４５（ＪＳＲ製））のいずれを用いた場
合にも、本実施形態（本発明）によると比較例（従来
例）よりも残留ＤＣ電圧が小さく、信頼性に優れている
ことが分かる。

【００６９】（実施形態３）図１０に実施形態３のプラ
ズマアドレス型液晶表示装置４００の断面を示す。プラ
ズマアドレス型液晶表示装置４００は、カラーフィルタ
基板４００ａと対向基板４００ｂと、その間に挟持され
た液晶層３４０とを有する。カラーフィルタ基板４００
ａは、高分子壁３１８上に柱状突起３２６を形成した
後、高分子壁３１８及び柱状突起３２６を覆うように無
機保護層３２０’が形成されている。図１０に示される
ように、柱状突起を有機材料を用いて形成する場合、柱
状突起から不純物が液晶材料中に溶出が生じる可能性が
あるので、柱状突起も絶縁性保護膜で覆うのが好まし
い。

【００７０】対向基板としてのプラズマアドレス基板４
００ｂは、ガラス基板４１０と中間シート４２０（厚さ
約５０μｍの誘電体シート）との間隙を隔壁４２２で分
離して形成された複数のプラズマチャネル４２４を有し
ている。プラズマチャネル４２４内には、プラズマ発生
用のガスが充填されており、プラズマ放電用のアノード
４２６ａおよびカソード４２６ｃが設けられている。プ
ラズマチャネル４２４内にプラズマが生成している状態
においては、アノード電圧が中間シート４２０を介して
液晶層３４０に印加される。プラズマアドレス基板とし
ては、公知の構成を適用することができる。プラズマア
ドレス型液晶表示装置については、例えば、ＳＩＤ’９
６ＤＩＧＥＳＴ，ｐｐ９１５〜９１８に開示されてい
る。

【００７１】波長２５４ｎｍを有する光が高分子壁に照
射されると、高分子壁から液晶層に不純物溶出が起こ
り、顕著な電圧保持率低下が起きることが明らかになっ
ている。上述の図１０のように、本願をプラズマアドレ
ス型液晶表示装置に適用した場合、プラズマ部から放出
される大部分の光は２５４ｎｍの波長を有し、このよう
な波長の光は電圧保持率低下の非常に大きな原因とな
る。しかし、ＩＴＯは紫外線領域の光を非常によく遮断
し、プラズマアドレス基板４００ｂから放出される波長
２５４ｎｍの紫外線をブロックするため、図１５（ａ）
に示されるように、高分子壁３１８がＩＴＯからなる透
明電極３２２で覆われていれば、２５４ｎｍの波長を有
する紫外光４０７の照射により高分子壁３１８が分解す
ることがない。

【００７２】これに対して、図１５（ｂ）に示すよう
に、従来の液晶表示装置のように、高分子壁３１８がＩ
ＴＯからなる透明電極３２２で覆われておらず、透明電
極３２２上に高分子壁３１８が形成されていると、プラ
ズマアドレス基板４００ｂから放出される波長２５４ｎ
ｍの紫外線４０７が高分子壁３１８に入射し、高分子壁
３１８が分解してしまう。

【００７３】（実施形態４）実施形態２および３におい
ては、高分子壁（及び柱状突起）を無機保護層で覆う構
成を例示したのに対し、本実施形態４においては、配向
壁（上記の実施形態における高分子壁に対応）及び／又
は柱状突起を透明導電材料で形成する構成について説明
する。

【００７４】図１１（ａ）に示した様に、透明導電層３
３８は、透明電極として機能するとともに、配向壁３３
８ａとして機能する部分を有する。配向壁３３８ａ上に
セルギャップを規定するための柱状突起３２６が形成さ
れている。実施形態２と実質的に同じ機能を有する部材
は同じ参照符号で示し、その詳細な説明は省略する。

【００７５】また、図１１（ｂ）に示した様に、配向壁
３４８ａとして機能する部分を有する透明導電層３４８
を形成してもよい。配向壁３３８ａに開口部を設け、開
口部に柱状突起３２６’を形成してもよい。

【００７６】上述した場合、従来と同様のプロセスで高
分子壁の材質を導電性にする方法、無機保護層を形成し
た後、導電性高分子壁を形成し、透明電極を形成する方
法、そして厚い導電膜から壁の形状を掘り下げて形成す
る方法などで形成することができる。

【００７７】図１２に示すプラズマアドレス型液晶表示
装置６００のカラーフィルタ基板６００ａのように、配
向壁と柱状突起とを透明導電層３５８で形成してもよ
い。

【００７８】上記の実施形態においては、プラズマアド
レス型液晶表示装置に適用した例を示したが、ＴＦＴな
どアクティブ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶
表示装置や単純マトリクス型の液晶表示装置などＡＳＭ
モードが適用される液晶表示装置に利用できる。

【００７９】

【発明の効果】上述したように、本発明によると、透明
電極上に高分子壁が無い構造を実現できるため、液晶層
への印加電圧の電圧保持率の低下が減少し、残留ＤＣ特
性が向上し、表示焼き付きが低減された、信頼性の高い
液晶表示装置が提供される。

【００８０】ＩＴＯは紫外線領域の光を遮断し、（図１
０および１２のように、本願の液晶表示装置をプラズマ
アドレス型液晶表示装置に適用した場合）プラズマ部か
ら放出される波長２５４ｎｍの紫外線をブロックするの
で、高分子壁がＩＴＯからなる透明電極で覆われていれ
ば、紫外光照射により高分子壁が分解することがない。
また、高分子壁や柱状突起が無機保護層で覆われていれ
ば、高分子材料から不純物が定常的に液晶層へ溶出する
ことを抑制することができる。従って、信頼性の高い液
晶表示装置が提供される。

【００８１】また、ＡＳＭ軸対称処理時の紫外線照射に
よる高分子壁からの不純物溶出がなくなれば、電圧保持
率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の液晶表示装置の模式的な断面図で
ある。

【図２】ＡＳＭモードの液晶表示装置の動作を説明する
模式図である。（ａ）と（ｂ）は電圧無印加時、（ｃ）
と（ｄ）は電圧印加時をそれぞれ示す。

【図３】液晶領域内の液晶分子の軸対称配向状態を表す
模式図である。

【図４】実施形態１の液晶表示装置の製造方法を説明す
る図である。

【図５】実施形態１の液晶セルを偏光顕微鏡（クロスニ
コル）で観察した結果を模式的に示す図である。

【図６】比較例１の液晶表示装置に用いれるカラーフィ
ルタ基板の断面図である。

【図７】実施形態２の液晶表示装置の断面図である。

【図８Ａ】電圧保持率を示すグラフである。

【図８Ｂ】液晶表示装置の電圧保持率特性の測定条件を
示す図である。

【図９】残留ＤＣ電圧を示すグラフである。

【図１０】実施形態３のプラズマアドレス型液晶表示装
置の模式的な断面図である。

【図１１】実施形態４の液晶表示装置の模式的な断面図
である。

【図１２】実施形態４のプラズマアドレス型液晶表示装
置の模式的な断面図である。

【図１３】従来のＡＳＭモードの液晶表示装置の製造方
法を示す図である。

【図１４】従来のカラーフィルタ基板の断面図である。

【図１５】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明お
よび従来のプラズマアドレス型液晶表示装置の模式的な
断面図である。

【符号の説明】

１０、３０ 透明基板 １２ カラーフィルタ層 １２ａ、１２ｂ、１２ｃ、９５２ 着色樹脂層 １４、９５０ ブラックマトリクス １６、９５４ オーバーコート層 １８ 高分子壁 ２０ 絵素電極 ２１ 消光模様 ２２ 柱状突起 ３２ 対向電極 ４０ 液晶層 ４０ａ 液晶領域 ４２ 液晶分子 １００ 液晶表示装置 １００ａ カラーフィルタ基板 １００ｂ 対向基板 ９５８ ガラス基板 ９５６ 透明電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津田 裕介 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 内田 歳久 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 今井 雅人 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の基板と、第２の基板と、該第１及
   び第２の基板の間に挟持された液晶層とを有し、 該第１の基板は、高分子壁と、該高分子壁の少なくとも
   一部を覆う透明電極とを有し、 該液晶層は、該高分子壁によって分割された複数の液晶
   領域を有し、 該複数の液晶領域内の液晶分子は、少なくとも電圧印加
   時に、該第１の基板の表面に垂直な軸を中心に軸対称配
   向する、液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記第１の基板は、カラーフィルタ層を
   更に有し、前記高分子壁は、該カラーフィルタ層上に形
   成されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記液晶層は、負の誘電異方性を有する
   液晶材料を含む、請求項１または２に記載の液晶表示装
   置。
4. 【請求項４】 前記高分子壁の少なくとも一部の前記液
   晶層側の表面に柱状突起をさらに有し、該高分子壁と該
   柱状突起とによって、前記第１および第２の基板の間隔
   が規定されている、請求項１から３のいずれかに記載の
   液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記第１の基板は、前記高分子壁を覆う
   無機保護層を有し、前記透明電極は該無機保護層上に形
   成されている、請求項１から４のいずれかに記載の液晶
   表示装置。
6. 【請求項６】 前記高分子壁は、前記第１の基板の表面
   に対して傾斜した面を有する請求項１から５のいずれか
   に記載の液晶表示装置。
7. 【請求項７】 前記高分子壁の前記傾斜した面の前記第
   １の基板の表面に対する角度は、３度以上かつ４５度以
   下である請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 【請求項８】 前記高分子壁は、透明樹脂で形成されて
   いる請求項１から７のいずれかに記載の液晶表示装置。
9. 【請求項９】 第１の基板と、第２の基板と、該第１及
   び第２の基板の間に挟持された液晶層とを有し、 該第１の基板は、透明導電材料からなる配向壁を有し、 該液晶層は、該配向壁によって分割された複数の液晶領
   域を有し、 該複数の液晶領域内の液晶分子は、少なくとも電圧印加
   時に、該第１の基板の表面に垂直な軸を中心に軸対称配
   向する、液晶表示装置。
10. 【請求項１０】 第１の基板と、第２の基板と、該第１
    及び第２の基板の間に挟持された液晶層とを有し、該液
    晶層が高分子壁によって分割された複数の液晶領域を有
    する、液晶表示装置の製造であって、 該第１の基板上に、高分子層を形成する工程と、 該高分子層をパターニングして、高分子壁を形成する工
    程と、 該高分子壁を形成した該第１の基板上に透明導電層を形
    成する工程と、 該透明導電層をパターニングして、該高分子壁の少なく
    とも一部を覆う透明電極を形成する工程と、 を包含する、液晶表示装置の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記高分子層は感光性高分子からな
    り、前記高分子壁を形成する工程は、感光性樹脂からな
    る該高分子壁をフォトリソグラフィ法でパターニングす
    る工程を包含する、請求項１０に記載の液晶表示装置の
    製造方法。
12. 【請求項１２】 前記高分子壁上に無機保護層を形成す
    る工程を更に有し、前記透明導電層は、該無機保護層を
    形成した該第１の基板上に形成される、請求項１０また
    は１１に記載の液晶表示装置の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記第１および第２の基板のうちの一
    方の基板の前記液晶層側とは反対側に、該一方の基板を
    介して前記液晶層に電圧を印加するための放電チャネル
    を有するプラズマ基板をさらに有する、請求項１から９
    のいずれかに記載の液晶表示装置。