JP2000250045A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示装置の視野角依存性を改善するこ
と。 【解決手段】 一対の電極基板と、該一対の電極基板に
挟持された液晶層とを有する複数の絵素がマトリックス
状に配置されてなる液晶表示装置であって、該一対の電
極基板の少なくとも一方が電圧印加される時に、複数の
絵素内で液晶が軸対称状配向する、液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、大人数で
使用する携帯情報端末、パーソナルコンピューター、ワ
ードプロセッサー、アミューズメント、教育機器、テレ
ビジョン装置等の平面ディスプレイを有する液晶表示素
子、ならびにシャッター効果を利用した表示板、窓、
扉、壁などに用いられる、広視野角特性を有する液晶表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置としては、液晶層への電圧
を印加してねじれ状態を解消することにより明暗を得る
ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ：ねじれネマチ
ック）方式およびＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ
Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、ならびに電圧印加により液晶
の配向を初期状態から変化させ、入射光に複屈折変化を
与えて明暗やカラー表示を得る方式の液晶表示装置が多
用されている。

【０００３】しかし、これらの従来の液晶表示装置は、
一般に視野角が狭いという問題点を有する。このため、
視野角を広くするための各種の技術開発が行われてい
る。

【０００４】液晶表示装置の広視野角技術の方式として
は、液晶分子を基板表面に対して略平行に運動させる方
式と、液晶分子の運動は基板表面に対して垂直のまま
で、一つの絵素内の配向を複数に分割する方式とがあ
る。前者の代表的な方式としてはＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａ
ｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードが挙げられる。後者
の方式の例としては、Ｎｐ型液晶（Ｎｅｍａｔｉｃ ｐ
ｏｓｉｔｉｖｅ ｔｙｐｅ）を軸対称状に水平配向させ
た広視野角液晶表示モード（特開平７−１２０７２８
号）、垂直配向したＮｎ型液晶（Ｎｅｍａｔｉｃ ｎｅ
ｇａｔｉｖｅ ｔｙｐｅ）を電圧印加時に軸対称状に水
平配向させた広視野角液晶表示モード（特開平１０−１
８６３３０号）、垂直配向したＮｎ型液晶（Ｎｅｍａｔ
ｉｃ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｙｐｅ）を電界制御によっ
て、動作時分割配向する広視野角液晶表示モード（特開
平７−６４０８９号）、およびＡＭ−ＬＣＤ’９６，
Ｐ．１８５（１９９６）に開示された、Ｎｐ型液晶（Ｎ
ｅｍａｔｉｃ Ｐｏｓｉｔｉｖｅｔｙｐｅ）を絵素内で
略４分割して水平配向させた広視野角液晶表示モード等
が提案されている。

【０００５】上記広視野角液晶表示モードのうち、特開
平７−１２０７２８号に開示されている、Ｎｐ液晶分子
を各絵素ごとに軸対称状に配向した表示モード（Ａｘｉ
ａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉ
ｃｒｏｃｅｌｌ Ｍｏｄｅ：Ｎｐ−ＡＳＭモード）は、
各絵素ごとに形成された高分子壁で実質的に包囲された
液晶領域において、液晶および光硬化樹脂の混合物から
の相分離を利用して液晶分子を軸対称状に配向させる技
術である。この技術では、電圧印加により、軸対称状に
配向した液晶分子が基板に対して垂直に配向して、ノー
マリーホワイトの表示を行う。また、特開平８−３４１
５９０号に開示されている技術は、Ｎｎ液晶分子を採用
し、電圧無印加時には、液晶分子が基板に対して垂直に
配向し、飽和電圧印加時には、高分子壁で実質的に包囲
された液晶領域において絵素ごとに液晶分子が軸対称状
配向する表示モード（Ｎｎ−ＡＳＭ）により、ノーマリ
ーブラックの表示を行う。特開平７−３１１３８３は配
向制御断層による配向制御傾斜部を両基板上に設け、液
晶配向方向を４方向に分割する技術である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特開平７−６４０８９
に開示された技術は、画素間に配向制御電極を設け、こ
れに他のすべての透明電極よりも高いか、または、低い
実行電圧を印加し、かつ、電極不在により形成された配
向制御窓を透明電極に設けることにより、液晶層中の電
界を調節して、液晶分子の配向を制御する技術である。
一方の基板上の透明電極不在の領域は×の字にパターン
されており、さらに、対向する基板上には配向制御電極
が格子状に設けられている。上記両パターンが重なるよ
う配置されることにより、それらで液晶層にかかる電界
の曲がりを発生させ、４方向の液晶配向分割状態（４分
割ＥＣＢ）を得ている。しかしながら、このようなパタ
ーンでは、電圧ＯＮ・ＯＦＦ時に、ディスクリネーショ
ンラインが発生し、電圧応答特性に影響を与え、さらに
は表示品位を低下させていた。また、液晶材料はカイラ
ル材料を含んでおらず、４方向の配向分割ではカラーシ
フトのセル厚依存性が大きいため、セル厚の制御が高い
精度で要求される。したがって、大面積での均一な表示
品位を得ることは、非常に困難である。

【０００７】Ｎｐ−ＡＳＭモードの液晶表示装置は、ノ
ーマリーホワイトモードであり、電圧ＯＦＦ時の光り抜
けを防止するためにＢＭ（ブラックマトリックス）の遮
光部の面積を大きく設定しなければならなかった。ま
た、ＡＳＭモードは複雑な温度制御を必要とする相分離
工程を使用するので、製造が難しいという問題があっ
た。さらに、Ｎｐ−ＡＳＭモードおよびＮｎ−ＡＳＭモ
ードでは共に、以下の問題が生じていた： 光硬化性樹脂を使用するのでコストが増加する； 液晶層に電圧を印加して液晶分子の軸対称配向を形成
した状態で紫外線を照射し、光硬化性樹脂を硬化して配
向安定層を形成させる工程、ならびに、主に高分子壁を
フォトリソグラフィーによってパターニングする工程に
より、液晶表示装置の製造工程が増加し、複雑となり、
コストが上がる。また、この方法では、ダストが基板上
に付着しやすく、液晶配向不良の不良品率が増加する； 液晶分子の配向固定の際、照射される紫外線によっ
て、液晶材料、高分子壁材料および配向膜材料が分解さ
れ、電圧保持率の低下を招き、表示の信頼性を低下させ
る。例えば、画像の焼き付け現象が起こるようになる。

【０００８】一方、配向安定層を形成しなければ、液晶
分子のチルト方向が定まっていないので、応答速度が遅
くなり、駆動時に安定なＡＳＭ配向が得られず、ざらつ
いた表示になるなどの問題が生じてしまう。

【０００９】本発明は、上記課題を解決することを目的
とする。具体的には、格子状の凸部を形成することな
く、軸対称配向を安定化し、十分な応答速度を実現でき
る液晶表示装置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】第１の局面において、本
発明の液晶表示装置は、一対の電極基板と該一対の電極
基板に挟持された液晶層とを有する液晶表示装置であっ
て、該電極基板の一部には、電極が存在しない領域であ
る無電極領域が、離散的に存在し、複数の該無電極領域
に囲まれる領域が、表示を行うことができる最小単位で
ある絵素を規定し、該一対の電極基板の間に電圧が印加
される時に、該絵素内で、液晶分子が軸対称状配向す
る。

【００１１】１つの実施態様では、電圧印加時に、液晶
分子が垂直配向状態を保持する領域である電圧印加時垂
直配向領域が前記絵素内に存在する。

【００１２】好ましい実施態様では、前記電圧印加時垂
直配向領域の電圧透過率における閾値電圧が、電圧印加
時に液晶分子が垂直配向状態を保持しない領域の電圧透
過率における閾値電圧の１．５倍以上であり、かつ、該
電圧印加時垂直配向領域の電圧透過率における飽和電圧
が、電圧印加時に液晶分子が垂直配向状態を保持しない
領域の電圧透過率における飽和電圧の１．５倍以上であ
る。

【００１３】１つの実施態様では、前記無電極領域は、
前記絵素内において、離散的かつ規則的に存在し、該絵
素は正方形または長方形であり、そして該絵素内に、軸
対称配向の対称軸が存在する。

【００１４】１つの実施態様では、該無電極領域が正方
形または円形であり、互いに隣接する該無電極領域の間
の距離をＤ（μｍ）、該無電極領域の一片の長さまたは
直径をｄｓ（μｍ）、ｙ＝Ｄ／ｄｓとして、以下の式
（１）および式（２） 式（１）： ２０≦ｄｓ≦５０ および 式（２）： ０．１≦ｙ≦−０．０２５ｄｓ＋２．２５ の関係が満たされ、該無電極領域で規定される絵素の形
状は正方形または長方形であり、該絵素が正方形である
場合、該絵素の大きさは、２０μｍ×２０μｍ〜２００
μｍ×２００μｍであり、該絵素が長方形である場合、
該絵素の長辺の長さは、２０μｍ〜２００μｍであり、
該絵素のアスペクト比（縦横比ｒ）は１＜ｒ＜２であ
る。

【００１５】１つの実施態様では、前記無電極領域が長
方形であり、互いに隣接する該無電極領域の間の距離の
２分の１をＰ（μｍ）、該無電極領域の長辺の長さをｐ
ｓ（μｍ）、Ｙ＝Ｐ／ｐｓとして、以下の式（３）およ
び式（４） 式（３）： ６０≦ｐｓ≦１２０、 式（４）： −１０^-6ｐｓ³＋０．０００４ｐｓ²−０．
０５７８ｐｓ＋２．３２５ ≦Ｙ≦ −１０^-6ｐｓ³＋
０．０００４ｐｓ²−０．０５７８ｐｓ＋３．３２５ の関係が満たされ、該無電極領域で規定される絵素の形
状は正方形または長方形であり、該絵素が正方形である
場合、該絵素の大きさは、２０μｍ×２０μｍ〜２００
μｍ×２００μｍであり、該絵素が長方形である場合、
該絵素の長辺の長さは、２０μｍ〜２００μｍであり、
該絵素のアスペクト比（縦横比ｒ）は１＜ｒ＜２であ
る。

【００１６】１つの実施態様では、前記液晶層はネマチ
ック液晶材料を含み、該ネマチック液晶材料中の液晶分
子が、黒表示時には前記一対の電極基板の表面に対して
略垂直に配向しており、白表示時には軸対称状配向して
いる。

【００１７】１つの実施態様では、前記液晶層は、垂直
配向層および負の誘電異方性を有するネマチック液晶材
料を含み、電圧無印加時に該ネマチック液晶材料の液晶
分子が前記一対の電極基板の表面に対して、略垂直に配
向している。

【００１８】１つの実施態様では、前記一対の電極基板
に挟持された液晶層を有する液晶セルと、該液晶セルを
挟持する一対の偏光板と、該一対の偏光板と該液晶セル
との間の少なくとも一方に設けられた位相差補償素子と
を有し、該偏光板および該位相差補償素子は、それぞれ
互いに直交するｘ，ｙおよびｚ軸方向に３つの屈折率ｎ
_x、ｎ_y、ｎ_zを有し、該液晶セル面内方向の主屈折率を
ｎ_x、ｎ_yとし、該液晶セルの厚み方向の主屈折率をｎ_z
として、最大屈折率ｎ_x軸が観測者側に設けられた偏光
板の吸収軸に垂直であり、ｎ_z＜ｎ_y＜ｎ_xを満足する。

【００１９】１つの実施態様では、前記液晶層の厚さを
保持するためのセル厚保持材が、絵素外に存在するか、
または無電極領域に存在する。

【００２０】１つの実施態様では、プラズマアドレス液
晶素子（ＰＡＬＣ）、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）、
または２端子素子に適用される。

【００２１】第２の局面において、本発明の製造方法
は、液晶表示装置の製造方法であって、ここで、該液晶
表示装置は、一対の電極基板と該一対の電極基板に挟持
された液晶層とを有し、該電極基板の一部には、電極が
存在しない領域である無電極領域が、離散的に存在し、
複数の該無電極領域に囲まれる領域が、絵素を規定し、
該一対の電極基板の間に電圧が印加される時に、該絵素
内で、液晶分子が軸対称状配向する、液晶表示装置であ
って、ここで、該製造方法は、（ｅ）該一対の電極基板
の間に、液晶材料を積層する工程を包含する。

【００２２】本発明の方法の１つの実施態様では、前記
液晶材料積層工程（ｅ）が、（ｅ’）一方の基板と他方
の基板とを貼り合わせて一対とし、該一対の基板の間
に、前駆体混合物を注入する工程であり、さらに、該製
造方法が、（ａ）液晶材料と光硬化性材料とを相溶化温
度以上に加熱した後、冷却して前駆体混合物を調製する
工程と、（ｂ）一方の基板上に電極配線をパターンエッ
チングにより形成する工程と、（ｃ）一対の基板に垂直
配向膜を塗布する工程と、（ｄ）一方の基板上の表示絵
素外にシール材を印刷する工程と、（ｆ）液晶分子にチ
ルト角を与えるための外場を加え、そして液晶分子にチ
ルト角が与えられた状態で該光硬化性材料を重合して硬
化させることにより、軸対称状配向状態を該液晶分子に
記憶させる工程と、（ｇ）該液晶層を封止材で封止する
工程とを包含する。

【００２３】別の実施態様では、本発明の製造方法は、
（ｂ）一方の基板上に電極配線をパターンエッチングに
より形成する工程と、（ｃ）一対の基板に垂直配向膜を
塗布する工程と、（ｄ）一方の基板上の表示絵素外にシ
ール材を印刷する工程と、（ｅ）該一対の電極基板の間
に、液晶材料を積層する工程と、（ｇ）該液晶層を封止
材で封止する工程と、を包含する。

【００２４】

【発明の実施の形態】（本発明の液晶表示装置）本発明
の液晶表示装置について説明する。

【００２５】電極基板とは、その上に電極が積層された
基板をいう。

【００２６】基板は、従来公知の任意の材料が使用可能
であり、従来公知の任意の製造方法で製造され得る。例
えば、コーニング（株）、日本電気硝子（株）、旭ガラ
ス（株）または日本板ガラス（株）などから市販されて
いるガラスおよびプラスチックなどの材料が使用可能で
ある。

【００２７】基板の上に積層される電極は、従来公知の
任意の材料が使用可能であり、従来公知の任意の製造方
法で基板の上に積層され得る。材料としては、例えば、
ＩＴＯ（酸化錫（ＩＶ）を添加した酸化インジウム）、
導電性高分子、および導電性粒子分散高分子などが使用
可能である。ＩＴＯが好ましい。積層方法としては、例
えば、ＩＴＯの場合は、スパッタ、真空蒸着、およびＥ
Ｂ（エレクトロンビーム）などの方法が可能であり、ま
た高分子系の材料の場合は、転写、印刷、スピンコート
などの方法が可能である。

【００２８】液晶層とは、電極基板間中の液晶が保持さ
れる層をいう。

【００２９】液晶としては、液晶としての性質を有する
従来公知の任意のものが使用可能である。好ましくは、
例えば、メルクジャパン（株）またはチッソ（株）など
から市販されている誘電異方性が正または負のネマチッ
ク液晶などが使用可能である。

【００３０】１つの好ましい実施態様において、液晶層
は、負の誘電違方性を有するネマチック液晶材料を含
む。

【００３１】液晶セルとは、一対の電極基板に挟持され
た液晶層をいう。

【００３２】無電極領域とは、基板上に電極が存在しな
い領域をいう。無電極領域は、従来公知の任意の方法で
形成することができる。無電極領域とすべき部分につい
て、電極が形成されないパターンで電極を印刷等により
形成してもよく、また、電極を基板全体に形成した後、
その一部の電極を除去してもよい。

【００３３】無電極領域の形状はどのような形状であっ
てもよく、例えば、四角形、丁字、くの宇、楕円形など
の任意の形状を使用できる。例えば、図２ａおよび図６
ｃに示すように正方形であってもよく、図２ｂに示すよ
うに円形であってもよく、図４および図６ａに示すよう
に長方形であってもよく、図６ｂに示すように十字形で
あってもよい。互いに最隣接する無電極領域の形状のエ
ッジどうしが平行である形状がより好ましい。

【００３４】１つの好ましい実施態様において、無電極
領域は正方形または円形であり、ここで、その一片の長
さまたは直径は、好ましくは、２０μｍ〜５０μｍであ
り、より好ましくは、２０μｍ〜３０μｍである。ここ
で、互いに隣接する該無電極領域の間の距離をＤ（μ
ｍ）、該無電極領域の一片の長さまたは直径をｄｓ（μ
ｍ）、ｙ＝Ｄ／ｄｓとして、 式（２）： ０．１≦ｙ≦−０．０２５ｄｓ＋２．２５ の関係が満たされることが好ましい。

【００３５】さらに、 式（２Ａ）： ０．１≦ｙ≦−０．０２５ｄｓ＋２ の関係が満たされることがより好ましい。このような関
係が満たされる場合、配向を記憶させる際に、液晶材料
および光硬化性樹脂の混合物である前駆体混合物に紫外
線を照射する必要なく、動画表示時や中間調表示時に、
より安定に液晶分子を配向させることができる。

【００３６】別の好ましい実施態様において、無電極領
域は長方形であり、ここで、好ましくは、無電極領域の
長辺の長さは、６０μｍ〜１４０μｍであり、より好ま
しくは、１００μｍ〜１２０μｍである。ここで、無電
極領域の短辺の長さは、好ましくは、１０μｍ〜５０μ
ｍであり、より好ましくは、２０μｍ〜３０μｍであ
る。

【００３７】ここで、互いに隣接する該無電極領域の間
の距離の２分の１をＰ（μｍ）、該無電極領域の長辺の
長さをｐｓ（μｍ）、Ｙ＝Ｐ／ｐｓとして、 式（４）：−１０^-6ｐｓ³＋０．０００４ｐｓ²−０．０
５７８ｐｓ＋２．３２５ ≦Ｙ≦ −１０^-6ｐｓ³＋
０．０００４ｐｓ²−０．０５７８ｐｓ＋３．３２５ の関係が満たされることが好ましく、 式（４Ａ）：−１０^-6ｐｓ³＋０．０００４ｐｓ²−０．
０５７８ｐｓ＋２．５２５ ≦Ｙ≦ −１０^-6ｐｓ³＋
０．０００４ｐｓ²−０．０５７８ｐｓ＋３．１２５ の関係が満たされることがより好ましく、 式（４Ｂ）：Ｙ＝−１０^-6ｐｓ³＋０．０００４ｐｓ²−
０．０５７８ｐｓ＋２．８２５ の関係が満たされることが最も好ましい。

【００３８】絵素とは、複数の無電極領域に囲まれるこ
とによって規定される、液晶表示装置において表示を行
う最小単位をいう。例えば、図２ａまたは図２ｂにおい
ては、８個の正方形または円形の無電極領域に囲まれる
ことにより、１つの絵素が規定されている。また例え
ば、図４では、４個の長方形の無電極領域に囲まれるこ
とにより、１つの絵素が規定されている。

【００３９】絵素２３の数は、軸対称配向が安定に形成
され得る限り、いくらでもかまわない。

【００４０】電圧が印加されても無電極領域は黒表示ま
たは電極のある領域に比べて透過率が低いので、電圧透
過率特性上、電極のある領域の面積に対する無電極領域
の面積比はより小さい方が好ましい。さらに、軸対称配
向は１つの絵素に１つの場合が最も好ましい。また、１
つの絵素に複数の無電極領域が存在し、サブピクセル化
して、軸対称配向の軸が複数存在するマルチドメイン配
向時には、対向基板との貼り合わせにおいて、高精度の
位置合わせが必要ない。しかしながら、１つの絵素にお
ける電極のある領域の面積に対する無電極領域の合計の
面積が大きくなると電圧透過率特性が緩やかになってし
まい、駆動電圧が上昇してしまい易い。

【００４１】絵素領域とは、絵素に対応する領域をい
う。

【００４２】１つの実施態様において、絵素は、正方形
または長方形である。

【００４３】絵素が正方形である場合、好ましくは、絵
素の大きさは、２０μｍ×２０μｍ〜２００μｍ×２０
０μｍであり。より好ましくは、４０μｍ×４０μｍ〜
１５０μｍ×１５０μｍであり、さらに好ましくは、７
０μｍ×７０μｍ〜１００μｍ×１００μｍである。

【００４４】絵素が長方形である場合、好ましくは、絵
素の長辺の長さは、２０μｍ〜２００μｍであり、より
好ましくは、４０μｍ〜１５０μｍであり、さらに好ま
しくは、７０μｍ〜１００μｍである。

【００４５】上記の条件を満たすと、十分短い電圧応答
時間（τｒｉｓｅおよびτｄｅｃａｙの和）を得ること
ができ、動画表示において、容易に安定な軸対称配向ま
たはマルチドメイン配向が得られる。

【００４６】絵素の形状が大きすぎる場合には、良好な
軸対称配向が得られにくいため、本発明の効果が得られ
にくい。また、斜めから見た時にざらつきとなりやす
く、表示品位が著しく低下しやすい。

【００４７】絵素の形状が小さすぎる場合には、斜めか
ら見た時にざらつきとなりやすく、表示品位が著しく低
下しやすい。

【００４８】本実施態様において、絵素が長方形である
場合、該絵素のアスペクト比（縦横比ｒ）は１＜ｒ＜２
である。アスペクト比が大きすぎる場合には、斜めから
見た時にざらつきとなりやすく、表示品位が著しく低下
しやすい。

【００４９】軸対称状配向とは、特定の軸を中心に対称
に、液晶分子が配向することをいう。軸対称配向の具体
例としては、例えば、放射状、同心円状（タンジェンシ
ャル状）などの配向がある。

【００５０】また、１つの絵素に複数の対称軸が形成さ
れる配向を、マルチドメイン配向という。

【００５１】本明細書中において「軸対称状配向」とい
う場合には、特に注記されない限り、マルチドメイン配
向を含むことを意味する。

【００５２】対称軸は、通常、１つの絵素内に１つ存在
するが、２つ以上の対称軸が１つの無電極領域で規定さ
れる絵素内に存在してもよい。

【００５３】無電極領域は、絵素内において離散的に存
在する。離散的な配置状態としては、例えば、点状、破
線状、または点線状な配置状態などの周期的な配置状態
が挙げられる。１つの実施態様において、無電極領域
は、絵素内において離散的且つ規則的に存在する。

【００５４】無電極領域は、連続的な状態では存在しな
い。連続的な状態で存在すると、電極の配線が困難にな
るという欠点を有する。

【００５５】１つの好ましい実施態様では、前記電圧印
加時垂直配向領域の電圧透過率特性における閾値電圧
が、電圧印加時に液晶分子が垂直配向状態を保持しない
領域の電圧透過率における閾値電圧の１．５倍以上であ
り、かつ、該電圧印加時垂直配向領域の電圧透過率にお
ける飽和電圧が、電圧印加時に液晶分子が垂直配向状態
を保持しない領域の電圧透過率における飽和電圧の１．
５倍以上である。

【００５６】ここで、電圧透過率特性とは、例えば、図
８に示されるような、印加される電圧と光線透過率との
関係をいう。

【００５７】電圧透過率における閾値電圧とは、電圧透
過率特性曲線において、最大透過率の１０％の透過率が
得られる電圧をいう。閾値電圧は、例えば、図８におい
てＶｔｈとして示される。電圧印加時垂直配向領域の電
圧透過率における閾値電圧が高い実施態様によれば、よ
り良好な視野角依存性が達成される。

【００５８】電圧透過率における飽和電圧とは、電圧透
過率曲線において、最大透過率が達成されるのに最低限
必要な電圧をいう。飽和電圧は、例えば、図８において
Ｖｓｔとして示される。電圧印加時垂直配向領域の電圧
透過率における飽和電圧が高い実施態様によれば、より
良好な視野角依存性が達成される。

【００５９】１つの実施態様では、一対の偏光板が液晶
セルを挟持する。偏光板としては、従来公知の任意の偏
光板が使用可能である。例えば、日東電工（株）、住友
化学（株）、サンリツ（株）などから市販されているよ
う素系または色素系の偏光板が使用可能である。

【００６０】１つの実施態様では、一対の偏光板とセル
との間の少なくとも一方に、位相差補償素子が存在す
る。位相差補償素子としては、従来公知の任意の位相差
フィルムが使用可能である。例えば、ポリカーボネー
ト、ノルボルネン樹脂（アートン）、ディスコティック
系などの液晶性高分子などがある。

【００６１】１つの実施態様では、セル厚保持部材が、
絵素領域外に存在するか、または無電極領域に存在す
る。

【００６２】セル厚保持部材とは、セル厚を保持するた
めに、一対の電極基板間にスペーサーとして挿入される
部材をいう。セル厚保持部材は、従来公知の任意のもの
が使用可能である。例えば、プラスチック製のスペーサ
ーが好ましく使用可能であり、例えば、積水ファインケ
ミカル（株）から市販されているミクロバールなどが挙
げられる。

【００６３】１つの好ましい実施態様では、液晶を駆動
させるための電極配線の太さが無電極領域のパターンピ
ッチよりも十分大きい。ここで、無電極領域のパターン
ピッチとは、最隣接のパターン同士の距離をいう。この
実施態様では、無電極領域を絵素に有する基板と対向の
駆動素子との貼り合わせ工程において、高い位置決め精
度が必要とされないため有利である。

【００６４】本発明の別の実施態様においては、さら
に、所望のパターンで、凹凸形状または無電極領域のパ
ターンとの複合構造により、電界の歪みや曲がりを発現
させて、液晶分子の配向方向を規定し、マルチドメイン
配向の軸対称配向を形成しても良い。

【００６５】（本発明の製造方法）第２の局面におい
て、本発明は、上記第１の局面において説明した本発明
の液晶表示装置の製造方法に関し、一対の電極基板の間
に、液晶材料を積層する工程を包含する。

【００６６】ここで、一対の電極基板の間に、液晶材料
を積層する方法は、従来公知の任意の方法が利用可能で
ある。

【００６７】好ましい実施態様において、本発明の方法
は、（ａ）液晶材料と光硬化性材料とを相溶化温度以上
に加熱した後、冷却して前駆体混合物とする工程と、
（ｂ）一方の基板上に電極配線をパターンエッチングに
より形成する工程と、（ｃ）一対の基板に垂直配向膜を
塗布する工程と、（ｄ）一方の基板上の表示絵素外にシ
ール材を印刷する工程と、（ｅ’）一方の基板と他方の
基板とを貼り合わせて一対とし、一対の基板の間に、準
備された前駆体混合物を注入する工程と、（ｆ）液晶分
子にチルト角を与えるための外場を加え、そして液晶分
子にチルト角が与えられた状態で該光硬化性材料を重合
して硬化させることにより、軸対称状配向状態を該液晶
分子に記憶させる工程と、（ｇ）該液晶層を封止材で封
止する工程と、を包含する。

【００６８】基板および電極の材料および製造方法は、
本発明の液晶表示装置について上述したものが使用可能
である。

【００６９】液晶材料とは、液晶を主成分とし、必要に
応じてカイラルドーパントなどの添加剤を含む材料をい
う。液晶としては、本発明の液晶表示装置について上述
したものが使用可能である。

【００７０】光硬化性材料とは、可視光線または紫外線
を照射することにより重合反応が開始されて、硬化物を
生成し得る材料をいう。具体的には、例えば、エチレン
性不飽和二重結合を有するプレポリマーに、光分解性の
開始剤を添加したものが好ましく使用される。このよう
なプレポリマーとしては、例えば、各種ポリオールのポ
リアクリレートおよびエポキシなどが好ましく使用され
る。開始剤としては、従来公知の任意の光開始剤が使用
可能である。

【００７１】前駆体混合物とは、液晶材料と光硬化性材
料との混合物をいう。

【００７２】垂直配向膜とは、液晶分子を基板に対して
略垂直に配向させる機能を有する層をいう。垂直配向膜
については、従来公知の任意の材料および製造方法が使
用可能である。好ましくは、材料として、ポリイミドな
どが使用可能であり、製造方法としては、スピンコー
ト、ロールコート、およびスクリーン印刷などの方法が
可能である。

【００７３】シール材とは、一対の基板を接着固定し、
外気に触れないように液晶材料を封入するためのものを
いう。シール材については、従来公知の任意の材料およ
び製造方法が使用可能である。好ましくは、材料とし
て、エポキシ樹脂、および光硬化性樹脂などが使用可能
であり、製造方法としては、スクリーン印刷、およびデ
ィスペンサー印刷などの方法が可能である。

【００７４】封止材とは、液晶セルに液晶を注入した後
で、液晶の注入口から液晶がもれないように、また、外
気に触れないように、注入口を封止するためのものをい
う。封止剤については、従来公知の任意の材料および製
造方法が使用可能である。好ましくは、材料として、紫
外光硬化性樹脂などが使用可能であり、封止方法として
は、注入口に上記樹脂をつけて、紫外光を照射して硬化
させるなどの方法が可能である。

【００７５】工程（ａ）では、液晶材料および光硬化性
材料を相溶化温度以上に加熱した後、冷却して前駆体混
合物を調製する。

【００７６】相溶化温度とは、液晶材料および光硬化性
材料が相溶化する温度をいう。相溶化温度は、選択され
る材料により変動するが、通常、８０〜１３０℃であ
る。加熱および冷却は、公知の任意の方法が可能であ
る。

【００７７】工程（ｂ）では、一方の基板上に電極配線
をパターンエッチングにより形成する。パターンエッチ
ングとは、電極配線または無電極領域を所望の形状にパ
ーターンする方法をいう。パターンエッチングの方法と
しては、公知の任意の方法が可能であるが、好ましく
は、例えば、フォトリソグラフィーおよびレーザー描画
などの方法が可能である。

【００７８】工程（ｃ）では、一対の基板に垂直配向膜
を塗布する。垂直配向膜の塗布方法としては、公知の任
意の方法が可能であるが、好ましくは、例えば、スピン
コート、スクリーン印刷、および転写などの方法が可能
である。

【００７９】工程（ｄ）では、一方の基板上の表示絵素
外にシール材を印刷する。シール材の印刷方法として
は、公知の任意の方法が可能であるが、好ましくは、例
えば、スクリーン印刷、およびディスペンサー印刷など
の方法が可能である。

【００８０】工程（ｅ’）では、一方の基板と他方の基
板とを貼り合わせて一対とし、一対の基板の間に、準備
された前駆体混合物を注入する。

【００８１】工程（ｆ）では、液晶分子にチルト角を与
えるための外場を加え、そして液晶分子にチルト角が与
えられた状態で該光硬化性材料を重合して硬化させるこ
とにより、軸対称状配向状態を該液晶分子に記憶させ
る。

【００８２】チルト角とは、液晶分子の基板に対する角
度をいう。チルト角を与えるとは、液晶分子を基板に対
して垂直な配向から傾けることをいう。

【００８３】液晶分子にチルト角を与えるための外場と
は、液晶分子をチルトさせ得る任意の外場をいう。例え
ば、外場として、電圧を印加してもよく、また磁場を印
加しても良い。好ましくは、電圧を印加する。

【００８４】ここで、電圧を用いて液晶分子にチルト角
を与える場合の電圧を、軸対称状配向中心軸出し電圧と
いう。

【００８５】軸対称状配向中心軸出し電圧の印加は、表
示を行うために液晶層１３に電圧を印加する電極（図１
ａの１５および１６）を用いて行うことができる。

【００８６】電圧印加軸対称状配向中心軸出し電圧は、
Ｖｔｈの１／２以上であることが好ましい。ここで、Ｖ
ｔｈは、液晶表示装置において得られる最大透過率の１
０％の透過率が得られる電圧の値をいう。対称状配向中
心軸出し電圧はまた、周波数１Ｈｚ以上の交流電圧が好
ましい。

【００８７】工程（ｇ）では、液晶層を封止材で封止す
る。

【００８８】液晶層の封止は、公知の任意の封止剤を用
いて公知の方法により行われ得る。封止剤として市販の
エポキシ系の紫外光硬化性樹脂に紫外光照射する方法に
より封止する方法が好ましい。

【００８９】なお、上述した、本発明の特に好ましい液
晶表示装置を用いる場合、工程（ａ）および（ｆ）を省
略することができる。この場合、工程（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）、（ｅ）および（ｇ）からなる製造方法を採用す
ることが好ましい。

【００９０】（基本動作）図１を参照しながら、本発明
の液晶表示装置の動作原理を説明する。図１ａおよび図
１ｅは、電圧無印加時の状態、図１ｂおよび図１ｆは、
電圧印加時の状態を示し、図１ａおよび図１ｂは断面
図、図１ｅおよび図１ｆは、上面をクロスニコル状態の
偏光顕微鏡で観察した結果を示す。図１ｃおよび図１ｄ
は図１ｅおよび図１ｆの位置関係を示す図である。

【００９１】本発明の液晶表示装置には、一対のガラス
基板１２および１４の間に、誘電異方性が負の液晶分子
１１からなる液晶層１３が挟持されている。一対のガラ
ス基板１２および１４の液晶層１３側の面には、それぞ
れ透明電極１５および１６が形成され、さらに、その上
に垂直配向層１７および１８が形成されている。また、
少なくとも一方の電極の絵素に、電極のない領域１９が
一定の間隔で形成されている。

【００９２】電圧印加時に軸対称配向を呈する領域が一
定間隔の電極のない領域１９によって規定される。した
がって、図１ｆに示すように、無電極領域１９におい
て、軸対称配向中心軸２２を中心に、一定間隔の電極の
ない領域１９によって規定された絵素領域内２３で、液
晶分子１１が軸対称配向する。

【００９３】電圧無印加時には、図１ａに示すように、
液晶分子１１は、垂直配向層の配向規制力によって、基
板に垂直な方向に配向している。軸対称状配向中心軸出
し電圧無印加状態の絵素をクロスニコル状態の偏光顕微
鏡で観察すると、図１ｅに示したように、暗視野を呈す
る（ノーマリーブラックモード）。軸対称状配向中心軸
出し電圧を印加すると、負の誘電異方性を有する液晶分
子１１に、液晶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１ｂに示すように基板に垂
直な方向から傾く。この状態を中間調表示状態という。

【００９４】また、液晶分子の配向ベクトル方向は図１
ｇに示すように無電極領域に規定される絵素の中心に向
かって配向するため、この状態の絵素をクロスニコル状
態の偏光顕微鏡で観察すると、図１ｆに示すように、偏
光軸に対して平行または垂直方向に消光模様（シュリレ
ン模様）が観察される。ここで、電圧印加時に無電極領
域は黒表示を呈しているが、電圧を十分かけた状態、つ
まり、電極のある領域の電圧透過率特性が飽和する電圧
を越える電圧を印加した状態では、無電極領域内におい
ても、軸対称配向状態が出現する。

【００９５】したがって、本発明の液晶表示装置では、
液晶層のリタデーション（セル厚ｄ×△ｎ）の最適値が
やや大きくなることにより、無電極領域が表示絵素に含
まれない場合に比べ、セル厚を厚くすることができる。
ｄ・△ｎ（液晶層の厚さｄと液晶材料の△ｎとの積）は
３００ｎｍから６５０ｎｍであることが望ましい。これ
以外の範囲では、後述する位相差補償素子での視野角補
償効果が得られにくく、視野角依存性が大きくなりやす
い。

【００９６】（絵素を規定する無電極領域）本発明の液
晶表示装置１００は絵素を取り囲むように無電極領域１
９を有している。この無電極領域１９がなく、液晶層１
３の厚さ（セルギャッブ）が均一な場合、液晶ドメイン
（連続的に配向した領域）は形成される位置または大き
さが擬定されないので、ランダム配向状態になり、中間
調表示においてざらついた表示となる。

【００９７】絵素を規定し、その絵素を包囲する無電極
領域１９を形成することにより、軸対称配向を呈する液
晶領域の位置および大きさが規定される。上記無電極領
域で規定される絵素の形状は、好ましくは正方形または
長方形であり、正方形の場合、２０μｍ×２０μｍ〜２
００μｍ×２００μｍであり、長方形の場合、長辺の長
さが２０μｍ〜２００μｍでアスペクト比（縦横比ｒ）
は１＜ｒ＜２であることが望ましい。

【００９８】一方のガラス基板１２上にＩＴＯからなる
厚み１００ｎｍの透明電極を形成し、さらに、ＪＡＬＳ
−２０４（日本合成ゴム製）をスピンコートし、垂直配
向層を形成した（図示せず）。図１ａに示すように、他
方のガラス基板１４上にＩＴＯからなる厚み１００ｎｍ
の透明電極を形成し、図２（ａ）および（ｂ）に示すよ
うに点線状の無電極領域の長さの一片がｄｓ（当該領域
が円形の場合は直径、四角形の場合は一辺の長さ）であ
り、最近隣の無電極領域との間隔Ｄ、ｙ（＝Ｄ／ｄｓ）
が表１のようにフォトリソグラフィーおよびエッチング
により除去し、無電極領域を形成した。その上に、ＪＡ
ＬＳ−２０４（日本合成ゴム）をスピンコートし、８０
ｎｍの膜厚の垂直配向層を形成した。

【００９９】

【表１】

【０１００】プラスチックスペーサーで６μｍにセル厚
を制御するよう、両方の基板１２および１４においてシ
ール材を介して貼り合わせて液晶セルを完成させた。こ
の時、セル厚保持材のプラスチックスペーサーを電極基
板上に散布する際、該電極基板に電界を掛け、電極の領
域に選択的に配置することができる。このことにより、
絵素内にスペーサーが存在せず、配向が乱れなくなる。
また、光感光性材料を用いて、絵素外の所望の位置に、
所望の高さのセル厚保持材を形成することもできる。

【０１０１】作製したセル中に、Ｎｎ型液晶材料（△ε
＝−４．０、△ｎ＝０．０８、セルギヤップ６μｍで９
０゜ツイストとなるように液晶材料固有のツイスト角を
設定）を注入し、軸対称状配向中心軸出し電圧を３．５
Ｖ印加した。作製した液晶セルの絵素を偏向顕微鏡（ク
ロスニコル）を用いて透過モードで観察した。無電極領
域のパターンによって、ほぼ完全に図１ｆに示すよう
に、軸対称状配向中心軸出し電圧印加状態を続けると該
無電極領域で規定される絵素２３毎に１つの軸対称領域
（モノドメイン）が形成され、軸対称状に液晶分子が配
向する無電極領域のパターンがあった。無電極領域で規
定される絵素２３の３００個あたりの、液晶分子が軸対
称状に配向している絵素の数を測定した。軸対称状配向
した絵素の割合が９０％以上のパターンを良品「○」と
評価し、９０％未満を不良品「×」と評価した。

【０１０２】図３から明らかなように、ｙを縦軸、ｄｓ
を横軸にとると、液晶表示装置として使用に耐える範囲
は、 ２０≦ｄｓ≦５０ （式１）かつ ０．１≦ｙ≦−０．０２５ｄｓ＋２．２５ （式２） であり、この関係以外では、無電極領域を形成していな
い場合と同様、周期的な軸対称配向であるマルチドメイ
ン配向になりにくく、ランダム配向になりやすい。さら
に、より好ましくは、 ２０≦ｄｓ≦５０ （式１）かつ ０．１≦ｙ≦−０．０２５ｄｓ＋２ （式２Ａ） であることがわかった。この範囲であれば、軸対称配向
を記憶させるための前駆体混合物および露光プロセスが
必要ないと評価できた。すなわち、この場合、本発明の
製造方法の工程（ａ）および（ｆ）を省略できる。

【０１０３】さらに、動画表示において、十分短い電圧
応答時間（τｒｉｓｅおよびτｄｅｃａｙの和）を得る
ことができ、問題なく安定な軸対称配向となるために
は、少なくとも一方の基板上に設けられた無電極領域に
よって、規定された複数の絵素の大きさが７０μｍ×７
０μｍ以下であることが望ましい。

【０１０４】点線状の場合と同様に、ＩＴＯの無い領域
のパターンを破線状の図４に示すように無電極領域の長
さの一辺がｐｓであり、隣接する無電極領域との間隔の
２分の１である距離ＰおよびＹ（＝Ｐ／ｐｓ）を表２の
ようにフォトリソグラフィーおよびエッチングにより除
去し、無電極領域を形成した。

【０１０５】

【表２】

【０１０６】ここで、無電極領域で規定された絵素のサ
イズは１６０μｍ×１６０μｍであった。

【０１０７】図５の結果から、次式で表されるｐｓおよ
びＹの条件であれば、安定な軸対称配向を得ることがで
きた。

【０１０８】 ６０≦ｐｓ≦１２０、 Ｙ＝−１０^-6ｐｓ³＋０．０００４ｐｓ²−０．０５７８ｐｓ＋２．８２５ （ ２） この関係以外では、無電極領域を形成していない場合と
同様、周期的な軸対称配向であるマルチドメイン配向に
なりにくく、ランダム配向となり易い。

【０１０９】さらに、無電極領域で規定される絵素のサ
イズは７０μｍ×７０μｍ以下であることが望ましい。
７０μｍ×７０μｍ以下である場合、軸対称配向を記憶
させるための前駆体混合物および露光プロセスが必要な
いと評価できる。すなわち、この場合、本発明の製造方
法の工程（ａ）および（ｆ）を省略できる。

【０１１０】また、カイラル材料を混合していないＮｎ
液晶材料を以上と同様に作製した液晶セル中に注入する
と、電圧印加時に無電極領域で規定される絵素のほぼ中
央に軸を有する軸対称配向を得た。しかし、カイラル材
料を混合したＮｎ液晶材料を注入した液晶セルの配向状
態が異なっていた。前記カイラル材料を混合した場合で
は、クロスニコル状態で偏光板を回転しても消光模様
（シュリレン模様）が回転し、透過率は変化しなかっ
た。しかし、カイラル材料を混合しない場合ではクロス
ニコル状態で偏光板を回転すると、透過率が変化した。
したがって、両者の配向状態が異なることが証明でき
た。

【０１１１】（液晶分子の軸対称配向状態の安定化）本
発明の液晶表示装置の製造方法において、軸対称状配向
中心軸出し電圧印加時の液晶分子の軸対称配向状態をあ
らかじめ液晶分子に記憶させておく工程を包含する実施
態様によれば、電圧印加時に、再現性良く絵素毎に液晶
分子の軸対称配向状態が形成され、また、形成された軸
対称配向状態を安定化させることができる。誘電率異方
性が負であるＮｎ液晶材料（△ε：−４．０、△ｎ＝
０．０８、カイラル角６μｍで９０゜に設定）９９．６
ｗｔ％と、光硬化性材料０．４ｗｔ％との混合物を注入
した。光硬化性材料としては、光硬化性樹脂としての下
記（化１）で示す化合物Ａ（９５ｗｔ％）、および光開
始剤Ｉｒｇａｃｕｒ６５１（５ｗｔ％）の混合物を用い
た。

【０１１２】

【化１】

【０１１３】一対の基板の間に、液晶材料と光硬化性材
料とを含む前駆体混合物を注入する工程と、該前駆体混
合物の相溶化温度以上に前駆体混合物を加熱する工程
と、前駆体混合物に軸対称状配向中心軸出し電圧を印加
しながら露光する工程とにより、配向固定層が形成さ
れ、上記液晶表示装置を実現できる。該配向固定層は、
光硬化性樹脂材料が硬化して形成されたポリマーネット
ワークにより、液晶分子の基板に対するチルト方向を規
定する（ポリマースタビライズ）役割を果たす。

【０１１４】電圧印加時の液晶分子の軸対称配向状態を
安定化させるためには、軸対称配向状態を液晶分子に記
憶させる工程において、液晶分子が基板面に対してある
角度でチルト（チルト角）していることが重要である。
すなわち、液晶分子が基板面に対して傾き始める軸対称
状配向中心軸出し電圧（閾値軸対称状配向中心軸出し電
圧、図８）よりも高い軸対称状配向中心軸出し電圧で、
かつ、液晶分子が基板面に対して実質的に平行に傾く軸
対称状配向中心軸出し電圧（飽和軸対称状配向中心軸出
し電圧）よりも低い軸対称状配向中心軸出し電圧で印加
することによって、液晶分子の軸対称配向を安定化する
ことができる。この軸対称状配向中心軸出し電圧の印加
は表示を行うために液晶層１３に軸対称状配向中心軸出
し電圧を印加する電極（図１ａの１５および１６）を用
いて行うことができる。電圧印加軸対称状配向中心軸出
し電圧は、軸対称状配向中心軸出し電圧値Ｖｔｈの１／
２以上、周波数１Ｈｚ以上の交流軸対称状配向中心軸出
し電圧が好ましい。

【０１１５】また、軸対称配向は、１つの絵素に対し
て、無電極領域で規定される絵素またはドメイン数を増
やし、軸対称配向状態を複数形成することによっても安
定化される。つまり、軸対称配向中心軸出し電圧を印加
しながら、液晶材料と光硬化性材料とを含む該前駆体混
合物を露光すること無しに、動画表示時で軸対称配向状
態を安定的に再現できる。したがって、配向を記憶させ
るための前駆体混合物および露光プロセスの必要がな
く、すなわち、後述する本発明の製造方法で製造する際
に、後述する工程（ａ）および（ｆ）を省略できるので
プロセスまたはコスト上有利である。該無電極領域の間
隔をＤ、該無電極領域の長さｄｓ（該領域が円形の場合
は直径、四角形の場合は一辺の長さ）としたとき、長さ
の比ｙ（＝Ｄ／ｄｓ）は、２０≦ｄｓ≦５０かつ０．５
≦ｙ≦−０．０２５ｄｓ＋２の関係にあることが望まし
い。さらには、絵素のサイズは７０μｍｘ７０μｍ以下
であることが望ましい。

【０１１６】（位相差補償素子）本発明の液晶表示装置
は、電圧無印加時に黒表示、電圧印加時に白表示するマ
ルチドメインモードまたは軸対称配向であるから、液晶
表示装置を挟む偏光板と液晶セルとの間の少なくとも一
方に、それぞれ互いに直交するｘ，ｙ、およびｚ軸方向
に３つの屈折率ｎ_x、ｎ_y、ｎ_zを有し、該液晶セル面内
方向の主屈折率をｎ_x、ｎ_yとし、該液晶セルの厚み方向
の主屈折率をｎ_zとする時、最大屈折率ｎ_x軸は観測者側
に設けられた偏光板の吸収軸に垂直であって、ｎ_z＜ｎ_y
＜ｎ_xを満足する位相差補償素子を配設することによ
り、全方位において、視野角を補償することができる。

【０１１７】位相差補償素子は、フィルム状または板
状、あるいはそれらの積層構造体であってもよい。位相
差補償素子の製造方法は、フイルム延伸技術や支持基材
状に液晶性高分子を塗布し、所望のリタデーションを得
る技術が挙げられる。特に、位相差補償素子面内および
法線方向に位相差を有する２軸性の位相差補償素子が好
適である。面内のリタデーションは２０ｎｍ〜９０ｎｍ
であり、法線方向のリタデーションは１３０ｎｍ〜２１
０ｎｍであり、最隣接の偏光板の吸収軸および位相差補
償素子の遅相軸が直交であり、さらに、もう一方の位相
差補償素子の遅相軸と直交である時、偏光板吸収軸に対
して４５度方向の視野角が改善され、全方位にわたって
良好な視野角特性を得ることができる。

【０１１８】（作用）以下に本発明の作用について説明
する。

【０１１９】本発明の液晶表示装置は、一対の電極基板
および該一対の基板に挟持された液晶層を有し、少なく
とも一方の基板上電極の複数の絵素内において電圧印加
時に軸対称状に液晶配向制御することによって優れた効
果が達成される。

【０１２０】本発明の第１の局面によれば、複数の表示
画素領域内において液晶配向を電圧印加時に軸対称状に
制御することによって、液晶表示装置の視野角依存性が
著しく改善される。

【０１２１】ここで、電圧印加時においても液晶分子が
垂直配向状態を保持する実施態様によれば、マルチドメ
イン配向または軸対称状配向に液晶配向を制御すること
が可能になる。

【０１２２】また、絵素を包囲する無電極領域はマルチ
ドメインまたは軸対称配向の制御因子となる。

【０１２３】また、式（１）および（２）に表現される
関係を満たす実施態様によれば、正方形または円形の無
電極領域で規定される絵素にマルチドメイン配向、また
は軸対称配向を形成することができる。また、電界がか
かりにくい無電極領域にも軸対称配向を形成することが
できる。

【０１２４】また、式（３）および（４）に表現される
関係を満たす実施態様によれば、長方形の無電極領域で
包囲される絵素にマルチドメイン配向、または軸対称配
向を形成することができる。

【０１２５】また、ネマチック液晶材料でマルチドメイ
ン配向を実現し、黒表示時に、略垂直に配向させる実施
態様によれば、高コントラストで広視野角の表示品位を
得ることが可能である。

【０１２６】また、負の誘電異方性を有する液晶材料で
マルチドメイン配向のノーマリーブラックモードの表示
を行う実施態様によれば、さらに、高コントラストで広
視野角の表示品位を得ることが可能である。

【０１２７】また、液晶セルと偏光板との間の少なくと
も一方に位相差補償素子を設ける実施態様によれば、偏
光板吸収軸方向に対して４５゜方向の視野角特性が向上
し、全方位にわたって等方的な視野角特性を有すること
ができる。

【０１２８】他方、セル厚保持材は、光の透過する各絵
素において、黒表示時に光り抜けの要因となりコントラ
スト低下を招き、また、液晶配向の安定性を損ねてしま
い、視野角傾斜時にざらつきの原因となる。しかし、絵
素外か、無電極領域にセル厚保持剤が存在する実施態様
によれば、このようなセル厚保持剤の問題を回避するこ
とができる。また、セル厚保持材を点在させる実施態様
によれば、液晶材料の注入時間を長くしてしまう要因の
従来の壁−柱構造体の場合に比べ、注入時間を短くする
ことができる。

【０１２９】本発明の液晶表示装置は、電極を使うあら
ゆる駆動素子において適応可能であることから、あらゆ
る広視野角特性が必要な表示装置の用途に対応できる。
特に、駆動素子としてＰＡＬＣ（プラズマアドレス液晶
素子）を用いた場合、液晶層のリターデーション（セル
厚ｄ×△ｎ）の最適値がやや大きくなることにより、無
電極領域が表示絵素に含まれない場合に比べて、セル厚
を厚くすることができ、したがって、プラズマ放電と対
向電極配線との電圧が、薄板ガラス７６と液晶層７４と
の容量比で分割されるため、セル厚が厚くなるほど液晶
層にかかる電圧が大きくなり、より低電圧での駆動を実
現できる。

【０１３０】本発明の液晶表示装置の製造方法の好まし
い実施態様によれば、電極を所望のパターンにエッチン
グすることのみで、マルチドメイン配向の軸対称配向を
得ることができ、さらに、駆動時での安定性を向上させ
初期配向を記憶させる方法として、軸対称配向中心軸出
し電圧を印加しながら紫外線を照射し、前駆体混合物中
の紫外線硬化樹脂材料を硬化させて配向固定層を形成す
る実施態様によれば、従来技術において用いられていた
壁または柱などの凸部構造の形成の必要がないために、
材料コストの削減が可能であり、また工程が経ることに
よる良品率およびスループット（生産時間短縮）等の生
産効率が向上する。

【０１３１】

【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明は、
これに限定されるものではない。

【０１３２】（実施例１）正方形の無電解領域を有する
電極基板および液晶表示装置を作成した。無電極領域の
間隔をＤ＝３０μｍ、該無電極領域の長さｄｓ＝３０μ
ｍ（正方形の場合）、長さの比ｙ（＝Ｄ／ｄｓ）＝１と
し、該領域で規定される絵素のサイズは１２０μｍであ
った時のパターンを形成した場合について説明する。液
晶セルの作製工程は駆動素子としてＴＦＴを用いた以外
は、上述した発明の実施態様と基本的に同様である。な
お、セル厚保持材であるプラスチックビーズ（図示せ
ず）を散布して、セル厚を制御した。この時、該ビーズ
を散布する基板には電極配線および無電極領域が形成さ
れており、該基板に電解をかけて散布した。すると、該
ビーズは電極配線間の電極が無い領域に選択的に配置す
ることができた。

【０１３３】該無電極領域によって規定される絵素での
軸対称配向率は、ほぼ１００％であった。さらに、注入
した液晶材料が該前駆体混合物の場合、軸対称配向中心
軸出し電圧を印加しながら紫外線照射することによって
配向固定（ポリマースタビライズ）層を形成し、液晶駆
動時においても安定な配向を実現することができた。ま
た、ＴＦＴ基板を用いていない場合で、液晶電圧保持率
を測定したところ９９％であった。この数値は、１万時
間の通電エージングを行った後も、９８％以上を維持し
ていた。また、静止画固定パターンの長時間表示後の焼
き付き評価などの様々なテストを行ったが、焼き付け残
像現象は観測されなかった。

【０１３４】さらに、ノルボルネン樹脂で形成された２
軸延伸フィルムの位相差補償素子（面内のリタデーショ
ン５０ｎｍ、法線方向のリタデーション１９０ｎｍ）を
偏光板と作製した液晶セルとの問に１枚ずつ配設した。
その結果、コントラスト比１０で全方位１６０度の良好
な視野角特性が得られた。

【０１３５】（実施例２）本実施例２では、実施例１の
液晶セルと同様に、液晶セルを作製し、長方形の無電極
領域のパターンを破線状に、図４に示すように形成し
た。ここで、無電極領域の一辺の長さｐｓ＝８０μｍで
あり、幅は、２０μｍであった。隣接する無電極領域と
の間隔の２分の１の距離Ｐ＝３０μｍおよびＹ（＝Ｐ／
ｐｓ）＝０．３７５をフォトリソグラフィーおよびエッ
チングにより除去し、無電極領域を形成した。

【０１３６】この場合の無電極領域で規定される絵素の
サイズは１６０μｍ×１６０μｍであった。該無電極領
域によって規定される絵素での軸対称配向率はほぼ１０
０％であった。さらに、注入した液晶材料が該前駆体混
合物の場合、軸対称配向中心軸出し電圧を印加しながら
紫外線照射することによって配向固定（ポリマースタビ
ライズ）層を形成し、液晶駆動時においても安定な配向
を実現することができた。

【０１３７】また、ＴＦＴ基板を用いていない場合に、
液晶電圧保持率を測定した結果は、９９％であった。こ
の数値は、１万時間の通電エージングを行っても、９８
％以上を維持していた。また、焼き付け残像現象につい
ては、静止画固定パターンの長時間表示後の焼き付き評
価などの様々なテストを行った結果、観測されなかっ
た。

【０１３８】また、配向固定層形成材料および配向固定
層形成工程を必要としない無電極領域のパターンは、５
０μｍ（＝ｐｓ）×１０μｍ（幅）で規定される絵素を
７０μｍ×７０μｍにすることにより、達成された。こ
の場合、上述した工程（ａ）および（ｆ）を用いずに、
液晶表示装置を得ることができた。したがって、製造プ
ロセス上、非常に有利である。

【０１３９】（実施例３）本実施例３は、プラズマアド
レス型の液晶表示装置に本発明を適用した場合を例示す
る。

【０１４０】図７は、本実施例３に係るプラズマアドレ
ス型の液晶表示装置の具体的構成を示す断面図である。
この液晶表示装置は、液晶層７４を挟んで一方側（図の
上側）に透明なガラス７６等からなる基板を有し、他方
側（図の下側）に誘電体シートとしての薄板ガラス７６
とプラズマ支持基板８１とが対向配設されたプラズマ発
生基板を有する。プラズマ基板の基板と薄板ガラスとの
問には、ライン状に隔壁７７が形成されている。該隔壁
とプラズマ支持基板８１と薄板ガラス７６とで囲まれた
空間は、プラズマガスが封入されたライン状のチャネル
８０を構成する。各チャネル内には、プラズマガスをプ
ラズマ化するためのアノード電極Ａ７８およびカソード
電極Ｋ７９が設けられている。このプラズマアドレス素
子基板は公知の技術により作製される。

【０１４１】他方、基板の液晶層側には、カラーフィル
ター（ＣＦ）が設けられており、その上に、データー線
としての透明電極がストライプ状に、かつ、ライン状の
プラズマチャネルに対して交差して、例えば、垂直方向
に配線されている。

【０１４２】前記液晶層７４は、基板と薄板ガラス７６
とに挟持されており、複数の絵素が形成されている。な
お、ＣＦ７１基板および薄板ガラスの液晶層の表面に
は、垂直配向層７３、７５が形成されている。

【０１４３】また、ＣＦ基板７１，ＩＴＯ電極７２およ
び液晶層７４からなる部分は液晶セルを構成する。この
液晶セルの両側に偏光板、および偏光板と液晶セルとの
間の少なくとも一方に位相差補償素子を設け、さらに、
プラズマアドレス基板側にバックライトが設けられてい
る。

【０１４４】このようにして作製された液晶表示装置に
おいては、薄板ガラス７６およびＣＦ基板７１の各々の
液晶層に接する表面に垂直配向層が形成されているの
で、液晶層の材料に負の誘電異方性を有する液晶層を用
いる場合には、電圧印加時には液晶分子を基板に対して
略垂直に配向させ、ＣＦ基板上の透明無電極領域に規定
される絵素ごとに軸対称配向を形成する。必要であれ
ば、液晶分子に配向状態を記憶させるために、液晶材料
に光重合性材料を混合し、紫外線照射して、配向を記憶
させることができる。したがって、動画表示時に安定的
に軸対称配向を実現できるので、コントラスト比１０の
ラインが全方位で１４０゜という視野角特性の優れた高
コントラストの表示が得られた。

【０１４５】プラズマ基板からの紫外線輻射による液晶
層の電圧保持率低下を抑えるために、必要であれば、紫
外線（２５０ｎｍ〜３５０ｍｍ）をカットする材料を該
薄板ガラスに混合させるか、または表面にコートしても
よい。

【０１４６】また、液晶層のｄ△ｎが最適値（５５０ｎ
ｍ）になるよう、セル厚を厚くすることにより、電圧透
過率特性が改善される。この場合、さらに、プラズマ放
電と対向電極配線との電圧が、薄板ガラス７６と液晶層
７４との容量比で分割されることにより、電圧がかかり
やすくなり、より低電圧駆動化が実現できる。

【０１４７】（実施例４）本実施例４では、実施例２の
液晶セルと同様に液晶セルを作製した。長方形の、ＩＴ
Ｏの無い領域形状を用い、そのパターンを破線状（図
４）にして、無電極領域の長辺の長さの一辺を４０μｍ
とし、短辺を１０μｍとした。最近隣の無電極領域との
間隔の２分の１の距離Ｐ＝２０μｍをフォトリソグラフ
ィーおよびエッチングにより除去して、無電極領域を形
成した。この時の無電極領域で規定される絵素のサイズ
は５０μｍ×５０μｍであった。該無電極領域によって
規定される絵素での軸対称配向率はほぼ１００％であっ
た。

【０１４８】この時、液晶材料には光硬化性樹脂は含ま
れていなかったので、駆動素子により液晶を駆動させて
も、液晶配向はマルチドメインの軸対称配向の状態に制
御されていた。したがって、光硬化性樹脂材料が必要な
いので、コスト面および長期信頼性面において、非常に
有利である。

【０１４９】（比較例１）本比較例１では、絵素電極に
無電極領域を設けていないこと以外は、実施例１と同様
に液晶セルを作製した。この液晶セルに、実施例１と同
じ材料を注入した。液晶セルの両側には、偏光板をクロ
スニコルになるように配置した。

【０１５０】電圧を印加しながら、作製された液晶セル
の絵素を偏光顕微鏡（クロスニコル）で観察した。絵素
がランダムに配向していることが観察された。この液晶
パネル全体を肉眼で観察したところ、不均一なざらつき
のある表示が見られた。

【０１５１】

【発明の効果】本発明によれば、無電極領域を所望の規
則的なパターンに形成することにより、電界の歪みまた
は曲がりが発生する。この電解の歪みまたは曲がりによ
り、電圧印加時の液晶分子の配向方向を規定する。

【０１５２】本発明によれば、液晶材料中の、誘電率異
方性が負のＮｎ液晶分子が垂直に配向している。そして
液晶表示装置の電極基板上に液晶分子が垂直に配向して
いる領域、または該電極基板上に無電極領域が、一定の
位置や一定間隔に絵素を包囲するように配設させられて
いる。このことによって、電圧印加時に該無電極領域に
より規定される絵素毎に液晶分子が安定な軸対称状配向
またはマルチドメイン配向する。

【０１５３】さらに、電圧印加時に、位相差補償素子を
液晶セルと偏光板との間の少なくとも一方に配置するこ
とにより、視角特性の優れた高コントラストの液晶表示
装置が提供される。

【０１５４】本発明による製造方法によれば、該液晶表
示装置の電極基板上に液晶分子が垂直に配向している領
域、または無電極領域を一定の位置や一定間隔で、絵素
を包囲するように配設させる工程のみで軸対称配向処理
が提供される。

【０１５５】本発明の液晶表示装置はパーソナルコンピ
ューター、ワープロ、アミューズメント機器、テレビジ
ョン装置などの平面ディスプレイおよびシャッター効果
を利用した表示板、窓、扉、壁などに好適に用いられ
る。

【０１５６】また、傾斜による配向制御因子を利用して
いた従来技術では、凸部の高さをセル厚に対して１／６
または１（μｍ）以上にし、該凸部の傾斜角を１０度以
上にする必要があったが、本発明では、傾斜による配向
制御因子を必要としないため、電極のある領域と無電極
領域との段差は３００ｎｍ程度とすることができる。さ
らに、基板に凹凸形状が形成されていないので、液晶注
入時間が短くなり、液晶分子が基板界面との吸脱着でク
ロマト現象が起こりにくく、大面積にわたって均一な表
示特性を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１ａ】 本発明の液晶表示装置１００の電圧無印加
時の断面図

【図１ｂ】 本発明の液晶表示装置１００の電圧印加時
の断面図

【図１ｃ】 本発明の液晶表示装置の電極配線図

【図１ｄ】 本発明の液晶表示装置の領域Ａの拡大図

【図１ｅ】 本発明の液晶表示装置１００の電圧無印加
時の表示（領域Ｂの拡大図）

【図１ｆ】 本発明の液晶表示装置１００の電圧印加時
の表示（消光模様（シュリレン模様））

【図１ｇ】 液晶の配向のメカニズムを示す概念図

【図２ａ】 実施例１で作成した液晶セルの無電極領域
（正方形状）のパターンを示す模式図

【図２ｂ】 実施例１で作成した液晶セルの無電極領域
（円形状）のパターンを示す模式図

【図３】 実施例１の評価結果（無電極領域が点状の場
合）を示すグラフ

【図４】 実施例２で作成した液晶セルの無電極領域
（破線状）のパターン

【図５】 実施例２の配向評価結果（無電極領域が破線
状の場合）を示すグラフ

【図６ａ】 無電極領域の形状およびパターン

【図６ｂ】 無電極領域の形状およびパターン

【図６ｃ】 無電極領域の形状およびパターン

【図７】 実施例３のプラズマアドレス型液晶表示装置
の具体的構成を示す模式断面図

【図８】 本発明の液晶表示装置の電圧透過率特性を示
すグラフ

【符号の説明】

１１、７４ 液晶分子 １３ 液晶層 １２、１４ ガラス基板 １７、１８ 垂直配向膜 １９ 無電極領域 ２０ 電界 ２１ 黒表示部分 ２２ 軸対称配向中心軸 ２３ 無電極領域で規定される絵素 ７１ ＣＦ基板 ７２ ＩＴＯ電極 ７３、７５ 垂直配向層 ７６ 薄板ガラス ７７ プラズマ隔壁（リブ） Ａ７８ アノード電極 Ｋ７９ カソード電極 ８０ プラズマガスが封入されたチャネル ８１ プラズマ支持基盤 ８２ ＩＴＯ無電極領域 １００液晶表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H089 HA04 HA36 JA04 KA08 LA07 LA16 NA11 NA24 NA41 QA12 QA16 RA18 SA01 SA18 TA04 TA07 2H090 HB07Y JB02 JC17 JD18 KA18 LA04 MA01 MA12 MA15 MB12 5C094 AA13 BA03 BA44 GA10 JA08

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の電極基板と該一対の電極基板に挟
   持された液晶層とを有する液晶表示装置であって、 該電極基板の一部には、電極が存在しない領域である無
   電極領域が、離散的に存在し、 複数の該無電極領域に囲まれる領域が、表示を行うこと
   ができる最小単位である絵素を規定し、 該一対の電極基板の間に電圧が印加される時に、該絵素
   内で、液晶分子が軸対称状配向する、液晶表示装置。
2. 【請求項２】 電圧印加時に、液晶分子が垂直配向状態
   を保持する領域である電圧印加時垂直配向領域が前記絵
   素内に存在する、請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 前記電圧印加時垂直配向領域の電圧透過
   率における閾値電圧が、電圧印加時に液晶分子が垂直配
   向状態を保持しない領域の電圧透過率における閾値電圧
   の１．５倍以上であり、かつ、該電圧印加時垂直配向領
   域の電圧透過率における飽和電圧が、電圧印加時に液晶
   分子が垂直配向状態を保持しない領域の電圧透過率にお
   ける飽和電圧の１．５倍以上である、請求項２に記載の
   装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のうちのいずれか１項に記
   載の装置であって、ここで、 前記無電極領域は、前記絵素内において、離散的かつ規
   則的に存在し、 該絵素は正方形または長方形であり、そして該絵素内
   に、軸対称配向の対称軸が存在する、装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜３のうちのいずれか１項に記
   載の装置であって、ここで、 該無電極領域が正方形または円形であり、 互いに隣接する該無電極領域の間の距離をＤ（μｍ）、
   該無電極領域の一片の長さまたは直径をｄｓ（μｍ）、
   ｙ＝Ｄ／ｄｓとして、以下の式（１）および式（２） 式（１）： ２０≦ｄｓ≦５０ および 式（２）： ０．１≦ｙ≦−０．０２５ｄｓ＋２．２５ の関係が満たされ、 該無電極領域で規定される絵素の形状は正方形または長
   方形であり、 該絵素が正方形である場合、該絵素の大きさは、２０μ
   ｍ×２０μｍ〜２００μｍ×２００μｍであり、 該絵素が長方形である場合、該絵素の長辺の長さは、２
   ０μｍ〜２００μｍであり、該絵素のアスペクト比（縦
   横比ｒ）は１＜ｒ＜２である。
6. 【請求項６】 前記無電極領域が長方形であり、互いに
   隣接する該無電極領域の間の距離の２分の１をＰ（μ
   ｍ）、該無電極領域の長辺の長さをｐｓ（μｍ）、Ｙ＝
   Ｐ／ｐｓとして、以下の式（３）および式（４） 式（３）： ６０≦ｐｓ≦１２０、 式（４）： −１０^-6ｐｓ³＋０．０００４ｐｓ²−０．
   ０５７８ｐｓ＋２．３２５ ≦Ｙ≦ −１０^-6ｐｓ³＋
   ０．０００４ｐｓ²−０．０５７８ｐｓ＋３．３２５ の関係が満たされ、 該無電極領域で規定される絵素の形状は正方形または長
   方形であり、 該絵素が正方形である場合、該絵素の大きさは、２０μ
   ｍ×２０μｍ〜２００μｍ×２００μｍであり、 該絵素が長方形である場合、該絵素の長辺の長さは、２
   ０μｍ〜２００μｍであり、該絵素のアスペクト比（縦
   横比ｒ）は１＜ｒ＜２である、請求項１〜３のいずれか
   １項に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記液晶層はネマチック液晶材料を含
   み、該ネマチック液晶材料中の液晶分子が、黒表示時に
   は前記一対の電極基板の表面に対して略垂直に配向して
   おり、白表示時には軸対称状配向している、請求項１〜
   ６のいずれか１項に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記液晶層は、垂直配向層および負の誘
   電異方性を有するネマチック液晶材料を含み、電圧無印
   加時に該ネマチック液晶材料の液晶分子が前記一対の電
   極基板の表面に対して、略垂直に配向している、請求項
   １〜６のいずれか１項に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記一対の電極基板に挟持された液晶層
   を有する液晶セルと、該液晶セルを挟持する一対の偏光
   板と、該一対の偏光板と該液晶セルとの間の少なくとも
   一方に設けられた位相差補償素子とを有し、 該偏光板および該位相差補償素子は、それぞれ互いに直
   交するｘ，ｙおよびｚ軸方向に３つの屈折率ｎ_x、ｎ_y、
   ｎ_zを有し、 該液晶セル面内方向の主屈折率をｎ_x、ｎ_yとし、該液晶
   セルの厚み方向の主屈折率をｎ_zとして、最大屈折率ｎ_x
   軸が観測者側に設けられた偏光板の吸収軸に垂直であ
   り、ｎ_z＜ｎ_y＜ｎ_xを満足する、請求項１〜８のいずれ
   か１項に記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記液晶層の厚さを保持するためのセ
    ル厚保持材が、絵素外に存在するか、または無電極領域
    に存在する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装
    置。
11. 【請求項１１】 プラズマアドレス液晶素子（ＰＡＬ
    Ｃ）、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）、または２端子素
    子に適用される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の
    装置。
12. 【請求項１２】 液晶表示装置の製造方法であって、 ここで、該液晶表示装置は、一対の電極基板と該一対の
    電極基板に挟持された液晶層とを有し、 該電極基板の一部には、電極が存在しない領域である無
    電極領域が、離散的に存在し、 複数の該無電極領域に囲まれる領域が、絵素を規定し、 該一対の電極基板の間に電圧が印加される時に、該絵素
    内で、液晶分子が軸対称状配向する、液晶表示装置であ
    って、 ここで、該製造方法は、 （ｅ）該一対の電極基板の間に、液晶材料を積層する工
    程を包含する、方法。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の液晶表示装置の製
    造方法であって、 前記液晶材料積層工程（ｅ）が、 （ｅ’）一方の基板と他方の基板とを貼り合わせて一対
    とし、該一対の基板の間に、前駆体混合物を注入する工
    程であり、 さらに、該製造方法が、 （ａ）液晶材料と光硬化性材料とを相溶化温度以上に加
    熱した後、冷却して前駆体混合物を調製する工程と、 （ｂ）一方の基板上に電極配線をパターンエッチングに
    より形成する工程と、 （ｃ）一対の基板に垂直配向膜を塗布する工程と、 （ｄ）一方の基板上の表示絵素外にシール材を印刷する
    工程と、 （ｆ）液晶分子にチルト角を与えるための外場を加え、
    そして液晶分子にチルト角が与えられた状態で該光硬化
    性材料を重合して硬化させることにより、軸対称状配向
    状態を該液晶分子に記憶させる工程と、 （ｇ）該液晶層を封止材で封止する工程と、 を包含する、方法。
14. 【請求項１４】 請求項１２に記載の液晶表示装置の製
    造方法であって、 さらに、 （ｂ）一方の基板上に電極配線をパターンエッチングに
    より形成する工程と、 （ｃ）一対の基板に垂直配向膜を塗布する工程と、 （ｄ）一方の基板上の表示絵素外にシール材を印刷する
    工程と、 （ｇ）該液晶層を封止材で封止する工程と、 を包含する、方法。