JP2000321578A

JP2000321578A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000321578A
Application number: JP12667099A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Terashita; 慎一寺下; Kazuyuki Kishimoto; 和之岸本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 2000-11-24
Anticipated expiration: 2019-05-07
Also published as: JP3983925B2

Abstract

(57)【要約】【課題】配向安定層を形成することなく、中心軸を有
する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。【解決手段】誘電率異方性が負の液晶材料１１からな
る液晶層１２と、液晶層１２を挾持する１対の電極基板
１３ａ、１３ｂと、１対の透明電極１４ａ、１４ｂと、
を備え、そして、これら両電極の対向部で形成された表
示絵素がマトリックス状に配置され、かつ、電圧無印加
時に電極基板１３に対して略垂直に配向してなる液晶表
示装置において、電極基板の一方１３ｂは透明で格子状
の凸部１５ｂを有しており、そして、格子状の凸部１５
ｂで囲まれた表示絵素領域内及び凸部上に、それぞれ電
圧印加時に軸対称となる液晶層１２の配向状態の対称軸
を有する。液晶層１２の配向状態は十字格子状線を有す
る消光模様である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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素子、
シャッター効果を利用した表示板、窓、扉、壁等に用い
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】従来、誘電率異方性が負である液晶層
と、液晶層を挾持する一対の電極基板と、電極基板上に
形成された垂直配向電極とを備え、そして、これら両電
極の対向部で形成された表示絵素がマトリックス状に配
置され、かつ、電圧無印加時に電極基板に対して略垂直
に配向してなる液晶表示装置が知られている。そして、
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（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉ
ｃ：ねじれネマチック）方式や、ＳＴＮ（ＳｕｐｅｒＴ
ｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）方式、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
化を与えることにより明暗やカラー表示を得る液晶表示
装置が多用されているが、視野角が狭いという問題か
ら、視野角を広くする技術開発が行われている。

【０００３】液晶表示装置の広視野角技術の手法として
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（Ｎｅｍａｔｉｃｐ
ｏｓｉｔｉｖｅｔｙｐｅ）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（Ｎｅｍａｔｉｃｎｅ
ｇａｔｉｖｅｔｙｐｅ）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（特願平８−３４
１５９０号）、垂直配向したＮｎ型液晶（Ｎｅｍａｔｉ
ｃｎｅｇａｔｉｖｅｔｙｐｅ）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）、及び、ＡＭ−ＬＣＤ’９６、
Ｐ．１８５（１９９６）に開示された、Ｎｐ型液晶（Ｎ
ｅｍａｔｉｃＰｏｓｉｔｉｖｅｔｙｐｅ）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。

【０００４】上記広視野角液晶表示モードのうち、特開
平７−１２０７２８号に開示している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（Ａｘｉａｌ
ｌｙＳｙｍｍｅｔｒｉｃＡｌｉｇｎｅｄＭｉｃｒｏ
ｃｅｌｌＭｏｄｅ：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、液晶と光硬化樹脂の混合物から相分離を利
用して液晶分子を軸対称状に配向させる技術であり、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
して垂直に配向するノーマリーホワイトの表示を行うも
のである。また、特願平８−３４１５９０号に開示して
いるＮｎ液晶分子を有し、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ており、飽和電圧印加時には
液晶分子が高分子壁で実質的に包囲された液晶領域にお
いて、絵素領域ごとに軸対称状に配向した表示モード
（Ｎｎ−ＡＳＭ）はノーマリーブラックの表示を行うも
のである。特開平６−３０１０１５号には、液晶セルに
光硬化性の高分子樹脂と液晶との混合物を注入し、絵素
の大きさの少なくとも３０％以上の面積に相当する部分
で照射光強度を減じて、混合物に光を照射する。する
と、混合物の光が強く当たった部分では、高分子樹脂が
硬化して両基板に到達する壁となり、その壁で囲まれた
部分に液晶領域が形成された状態となる技術が開示され
ているが、該壁で囲まれた液晶領域は配向がランダムで
あり、斜め方向から見た時の表示品位が著しく劣ってい
た。

【０００５】Ｎｐ−ＡＳＭモードの液晶表示装置におい
ては、ノーマリーホワイトモードであるために、電圧Ｏ
ＦＦ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モードとＮｎ−Ａ
ＳＭモードは共に、軸位置がそれぞれの絵素領域にお
いて、該絵素領域中心からずれるので、斜め方向から見
た時にざらつきの要因となり表示品位に大きな影響を与
えていた。透明電極が透明の凸部材料の下に形成され
ていると、電圧降下により凸部上の透過率が低下する。
液晶分子の配向固定（配向安定層形成）の際、照射さ
れる紫外線によって、液晶材料、高分子壁材料や配向膜
材料が分解され電圧保持立の低下を招き、表示の信頼性
を低下させる（画像の焼き付け現象が起こる）、などの
問題が生じていた。

【０００６】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。

【０００７】液晶層を複数に分割し、包囲された液晶領
域を軸対称上に配向制御する格子状の凸部に透明樹脂を
用いることだけでも、遮光性の樹脂を用いる場合に比べ
て、液晶表示装置の透過率は高くなるが、透明電極が該
透明樹脂層に配置されていると、液晶分子が透明電極に
配向膜を介して接している場合に比べて、該透明樹脂層
の誘電率により液晶分子にかかる電圧は降下してしま
い、電圧透過率特性が高電圧化してしまう。また、前記
の電極配置では、透明樹脂凸部上において、ランダムに
配向してしまい、斜めから見た時の表示品位を低下させ
てしまう。さらに、信頼性面において、透明樹脂材料成
分の液晶層への溶出が懸念され電圧保持率の低下を招い
てしまう。したがって、信頼性面においては、透明電極
は透明樹脂層を被覆するように形成することが望まし
く、斜めから見た時の表示品位を向上させるためには、
該透明樹脂凸部上の液晶分子の配向を軸対称上に配向制
御するための因子として凸部エッジ傾斜角度が重要とな
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を
解決するためになされたものであり、配向安定層を形成
することなく、中心軸を有する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
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、誘電率異方性
が負の液晶材料からなる液晶層と、該液晶層を挾持する
１対の電極基板と、１対の透明電極と、を備え、そし
て、これら両電極の対向部で形成された表示絵素がマト
リックス状に配置され、かつ、電圧無印加時に電極基板
に対して略垂直に配向してなる液晶表示装置において、
前記電極基板の一方は透明で格子状の凸部を有してお
り、そして、該格子状の凸部で囲まれた表示絵素領域内
及び凸部上に、それぞれ電圧印加時に軸対称となる液晶
層の配向状態の対称軸を有する液晶表示装置である。

【００１０】また、本発明は、上記液晶層の配向状態
は、十字格子状線を有する消光模様である液晶表示装置
である。

【００１１】そして、本発明は、上記透明電極の一方は
格子状の凸部上に形成されている液晶表示装置である。

【００１２】更に、本発明は、上記格子状の凸部の高さ
はセル厚の高さに対して１／３〜１／６である液晶表示
装置である。

【００１３】また、本発明は、上記格子状の凸部のテー
パー角度は１１．９度以上である液晶表示装置である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の発明の実施の形態を説明
する。本発明の液晶表示装置について、その発明の概要
等を、図１〜図３を用いて説明する。図１は電圧無印加
時の状態の液晶表示装置の説明図であり、（ａ）は断面
説明図、（ｂ）は上面説明図である。図２（ａ）及び
（ｂ）は、電圧印加時の状態の液晶表示装置の断面説明
図である。図３は、電圧印加時の状態の液晶表示装置の
上面説明図である。

【００１５】本発明の液晶表示装置は、図１に示すよう
に、誘電率異方性が負の液晶材料１１からなる液晶層１
２と、液晶層１２を挾持する１対の電極基板１３ａ、１
３ｂと、１対の透明電極１４ａ、１４ｂとを備えてお
り、そして、これら両電極１４ａ、１４ｂの対向部で形
成された表示絵素がマトリックス状に配置され、かつ、
電圧無印加時に電極基板１３ａ、１３ｂに対して略垂直
に配向しており、更に、電極基板１３ａ、１３ｂは、透
明で格子状の凸部を有しており、そして、格子状の凸部
１５で囲まれた表示絵素領域２１内及び凸部１５上に、
それぞれ電圧印加時に軸対称となる液晶層１２の配向状
態の対称軸を有している。なお、電極基板１３ａ、１３
ｂは、液晶層１２側に垂直配向層１６ａ、１６ｂを有し
ている。

【００１６】本発明の液晶表示装置の基本動作につい
て、説明する。本発明の液晶表示装置においては、電圧
無印加時に、図１（ａ）に示すように、液晶分子１１
は、垂直配向層１６ａ、１６ｂの配向規制力によって、
基板１３に垂直な方向に配向している。電圧無印加状態
の絵素領域をクロスニコル状態の偏光顕微鏡で観察する
と、図１（ｂ）に示すように、暗視野を呈する（ノーマ
リーブラックモード）。電圧を印加すると、負の誘電率
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（図４参照）が働く
ので、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、基板１３に垂
直な方向から傾く（中間調表示状態）。この状態の絵素
領域をクロスニコル状態の偏光顕微鏡で観察すると、図
３に示すように、偏光板吸収軸方向及び偏光軸方向に対
してそれぞれ平行方向に十字格子状線であり、そして、
周期的な軸対称中心軸２３を有する消光模様２４が観察
される。この消光模様２４ａ、２４ｂは、表示絵素領域
内及び凸部上部分２６で、線対称又は面対称の関係にあ
る。このときの液晶分子１１の配向ダイレクターの状態
は、図５に示すように、ゆるい渦巻状の液晶ダイレクタ
ー方向２５となっているため、電圧印加時に軸対称配向
を呈する領域が格子状の凸部１５ｂに規定される絵素領
域２１及び凸部上部分２６に形成される。図５（ａ）は
片方の電極基板上での液晶ダイレクター分布を示し、図
５（ｂ）は他方の電極基板上での液晶ダイレクター分布
を素召している。渦巻方向は、１／２の確率で、右回り
又は左回りとなる。なお、従来の液晶表示装置において
は、液晶分子の配向ダイレクターの状態はもっと回転が
きつい渦巻状となるため、配向状態は十字格子状とはな
らない。

【００１７】本発明の液晶表示装置における絵素領域を
規定する凸部領域について、説明する。本発明の液晶表
示装置は、絵素領域を取り囲むように格子状の凸部１５
ｂを有している。この凸部１５ｂがなく、液晶層１２の
厚さ（セルギャップ）が均一な液晶表示装置では、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、大きさが規定されないので、ランダム配向状態に
なってしまい、中間調表示においてざらついた表示とな
る。

【００１８】本発明の液晶表示装置では、絵素を規定
し、その絵素を包囲する格子状の凸部１５ｂ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。格子状の凸部の幅は１０μｍ〜５
０μｍであることが好ましく、凸部の高さはセル厚の高
さに対して、１／３〜１／６以下とし、また、テーパー
角度１７は１１．９度以上であることが好ましい。

【００１９】凸部１５ｂの高さをセル厚に対して１／３
よりも大きくすると、４２型のような大型パネルにおい
て、液晶注入時間が長くなってしまい、また、液晶材料
が基板界面との吸脱着を生じるクロマト効果により、液
晶材料組成が変化するため、電圧透過率特性が液晶パネ
ル内で不均一となり、表示特性に大きな影響を及ぼす。
また、凸部１５ｂの高さは、より小さいほうが飽和電圧
印加時の最大透過率をより大きくすることができる。し
かし、凸部の高さをセル厚に対して１／６よりも小さく
すると、凸部に囲まれる絵素領域において、中心軸を有
する軸対称配向の形成が全絵素領域において不均一とな
り、凸部が中心軸を有する軸対称配向制御因子としての
働きが弱まってしまう。つまり、表示のざらつきの要因
となる。したがって、凸部の高さはセル厚の高さに対し
て１／３〜１／６とすることが好ましい。

【００２０】凸部断面のテーパー角度１７（単位：度）
について、視野角を倒した時のざらつきがなく、そし
て、中心軸を有する軸対称配向が凸部で規定される各絵
素領域ですべて達成されるのは、図６に示すように、１
１．９度以上である。また、テーパー角の上限について
は、９０度よりも大きい角度、つまり、オーバーハング
状態ではテーパー近傍で黒表示時に光漏れの要因とな
る。また、光感光性材料による所望の凸部のパタン作製
でのフォトリソ工程では、テーパー角度は３０度程度が
上限となる。

【００２１】なお、「絵素」は、一般に、表示を行う最
小単位として定義される。本願明細書において用いられ
る「絵素領域」という用語は、「絵素」に対応する表示
素子の一部の領域をさす。ただし、絵素に対応して形成
される絵素領域の数は、軸対称配向が安定に形成されう
る限り、いくらでもかまわない。「軸対称配向」とは、
放射状、同心円状（タンジェンシヤル状）などの配向を
いう。

【００２２】本発明の液晶表示装置における液晶分子の
軸対称配向状態の安定化について、説明する。本発明の
液晶表示装置の製造方法において、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ことにより、電圧印加時に、再現性
良く絵素領域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９
０度に設定）、光硬化性樹脂として、下記（化１）で示
す化合物Ａ０．４ｗｔ％、Ｉｒｇａｃｕｒ６５１Ｓ
化合物Ａに対し２．５ｗｔ％の混合物を注入した。

【化１】

【００２３】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
しながら露光することにより、上記液晶表示装置を実現
できる。

【００２４】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（チルト角）でチルトして
いることが重要である。すなわち、液晶分子が基板面に
対して傾き始める電圧（閾値電圧）よりも高い電圧で、
かつ、液晶分子が基板面に対して実質的に平行に傾く電
圧（飽和電圧）よりも低い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
めに液晶層に電圧を印加するする電極（図１ａにおける
１４ａ、１４ｂ）を用いて行うことができる。印加軸対
称状配向中心軸出し電圧は、電圧値Ｖｔｈ／２以上、周
波数１Ｈｚ以上の電圧が好ましい。なお、電圧の代わり
に磁場を印加しても良く、液晶分子をチルトさせる所定
の外場を印加すればよい。さらに、本発明の液晶表示装
置の電圧−透過率特性を図５に示す。

【００２５】また、軸対称配向は１つの絵素に対して、
電極の無い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。その際の絵素領域のサイズ
は、３０μｍ×３０μｍ〜７０μｍ×７０μｍであるこ
とが好ましい。

【００２６】本発明の液晶表示装置における視野角補償
素子について、説明する。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ノーマリ
ーブラックモードであるから、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視野角補償素子
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。特に、位相差補償素子面内と法線方
向に位相差を有する２軸性の位相差補償素子が好適で、
面内のリタデーションは２０ｎｍ〜９０ｎｍ、法線方向
のリタデーションは１３０ｎｍ〜２１０ｎｍで、最隣接
の偏光板の吸収軸と位相差補償素子の遅相軸とが直交
し、さらに、もう一方の位相差補償素子の遅相軸と直交
する時、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。

【００２７】以下、本発明の液晶表示装置の実施例を説
明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
実施例１を説明する。図１（ａ）に示すように、一方の
ガラス基板１３ａ上にＩＴＯからなる厚み１００ｎｍの
透明電極１４ａ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１６
ａを形成した。他方のガラス基板１３ｂ上に、透過率が
９０％以上の透明の格子状の高さ１μｍの第１の凸部１
５ｂを形成してから、ＩＴＯからなる厚み１００ｎｍの
透明電極１４ｂを形成し、その凸部１５ｂの上に、セル
厚制御部となる高さ５μｍの第２の凸部を形成した（不
図示）。さらに、その上に、ＪＡＬＳ−２０４（日本合
成ゴム）をスピンコートし、８０ｎｍの膜厚の垂直配向
層１６ｂを形成した。両方の基板１３ａ、１３ｂをシー
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、セル厚保持材の第２の凸部が第１の凸部１５ｂより
も幅を小さくして配置することで、絵素内にスペーサー
が存在せず、配向が乱れることが無くなる。これらの第
１及び第２凸部は、光感光性材料（例えば、感光性ポリ
イミド、感光性アクリル形樹脂材料）を用いて、絵素領
域外に所望の位置に、所望の高さのセル厚保持材を形成
するができる。

【００２８】作製したセル中に、Ｎｎ型液晶材料（△
ε：−４．０、△ｎ：０．０８、セルギャップ６μｍで
９０度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．
５Ｖ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とこ
ろ、電極の無いパターンによって、ほぼ完全に図３に示
すようになり、そして、電圧印加状態を続けると凸部１
５ｂで規定される絵素領域２１及び凸部１５ｂに軸対称
領域（モノドメイン）が形成されていた。凸部１５ｂを
フォトリソ工程により形成する際、マスク露光時のプロ
キシギャップを５６μｍから２２４μｍに調整し、凸部
１５ｂのテーパー角度を測定し、凸部１５ｂで規定され
る絵素領域２１の１５４個あたりで、液晶分子１１が軸
対称状に配向している絵素の割合のテーパー角度依存性
とざらつき表示品位（良好：○、やや良好：△、不良：
×）を評価した（表１参照）。ざらつき評価で使用上問
題ないレベルは、○である。

【表１】

【００２９】また、軸対称配向を記憶させるための前駆
体混合物と露光プロセスが必要ないと評価できるのは、
動画表示において、十分短い電圧応答時間（τｒｉｓｅ
とτｄｅｃａｙの和）が得ることができ、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１
３上に設けられた電極の無い領域によって、規定された
複数の絵素領域の大きさが７０μｍ×７０μｍ以下であ
ることが望ましい。

【００３０】さらに、位相差補償素子を偏光板と作製し
た液晶セルとの間に１枚ずつ配設することにより、全方
位において良好な視野角特性が得られた。

【００３１】実施例２を説明する。本実施例２では、プ
ラズマアドレス型の液晶表示装置に適用した場合であ
る。本実施例２に係るプラズマアドレス型の液晶表示装
置の具体的構成を図７の断面図に示す。この液晶表示装
置は液晶層３２を挟んで一方側（図の上側）に透明なガ
ラス３３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３７とプラズマ支持基
板４２とが対向配設されたプラズマ発生基板を有する。
プラズマ支持基板４２と薄板ガラス３７との間には、ラ
イン状に隔壁３８が形成され、隔壁３８とプラズマ支持
基板４２と薄板ガラス３７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ヤネル４１を構成す
る。各チヤネル４１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Ａ３９とカソード電極Ｋ４０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。

【００３２】一方、基板３３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３４がストライプ状に、かつ、ラ
イン状のプラズマチヤネル４１に対して、交差して、例
えば垂直方向に配線されている。液晶層３２は基板と薄
板ガラス３７とに挾持されており、ＣＦ基板３３と薄板
ガラス３７との間のセル厚は、第１の凸部３５によって
規定される複数の絵素領域が形成されている。なお、Ｃ
Ｆ基板３３及び薄板ガラス３７の液晶層の表面には、垂
直配向層３６が形成されている。また、ＣＦ基板３３、
ＩＴＯ電極３４及び液晶層３２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及び偏光板と
液晶セル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。

【００３３】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３７及びＣＦ基板３３の各々の液
晶層３２に接する表面に垂直配向層３６が形成されてい
るので、液晶材料に負の誘電率異方性を有する液晶層３
２を用いる場合には、電圧印加時には液晶分子３１を基
板に対して略垂直に配向させ、ＣＦ基板３３上の第１の
凸部３５に規定される絵素領域ごと及び凸部３５上に軸
対称配向を形成し、必要であれば、液晶分子３１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度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。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〜３５０ｎｍ）をカットする材料を
薄板ガラス３７に混合させるか、表面にコートすること
ができる。

【００３４】比較例１を説明する。比較例１では、基板
１３ｂ上に凸部を設けていないこと以外は、実施例１と
同様にして液晶セルを作製した。ガラス基板１３上に透
明電極１４をスパッタし、更にその透明電極１４上に垂
直配向膜１６を形成した１対の基板１３ａ、１３ｂを張
り合わせて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、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。比較例１で作製
した液晶セルの絵素を電圧を印加しながら、偏光顕微鏡
（クロスニコル）で観察したところ、ランダムに配向し
ているのが観察された。そのため、液晶パネル全体とし
て負均一なざらつきのある表示が見られた。

【００３５】比較例２を説明する。比較例２では、図１
（ａ）における基板１３ｂの代わりに、透明電極１４ｂ
上に凸部１５ｂを形成し、その後、実施例１と同様に、
感光性ポリイミドを用いてセル厚制御部となる凸部１５
ｂよりも幅が狭い第２の凸部を形成してから、基板１３
上に垂直配向層１６を形成した。すなわち、図１（ａ）
における凸部１５ｂの上の透明電極１４が、凸部１５ｂ
の下に配置すること以外は実質的に図１（ａ）の液晶表
示装置と同じである液晶セルを作製し、凸部１５ｂをフ
ォトリソ工程により形成する際、マスク露光時のプロキ
シギャップを５６μｍから２２４μｍに調整し、凸部１
５ｂのテーパー角度を測定し、凸部１５ｂで規定される
絵素領域２１の１５４個あたりで、液晶分子が軸対称状
に配向している絵素の割合のテーパー角度依存性とざら
つき表示品位（良好：○、やや良好：△、不良：×）を
評価した（表２参照）。

【表２】

【００３６】この液晶セルに、実施例１、２と同じ材料
を注入し、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。図９には本比較例２で得られた
液晶表示装置の電圧印加時の偏光板クロスニコル下での
消光模様を示し、ざらつきの原因となる凸部上での消光
模様が現れた。更に、この消光模様に対して、液晶分子
のダイレクター分布の解析を行ったところ、図１０
（ａ）、（ｂ）に示すようになる。この液晶分子の配向
状態は、明らかに実施例１及び２の液晶表示装置の液晶
分子の配向状態とは異なっている。

【００３７】電圧を印加すると、凸部１５ｂで包囲され
た絵素領域は軸対称上に配向するものの、凸部１５ｂの
上ではディスクリネーションラインが無秩序に形成され
るので、表示がややざらつき、ＶＧＡレベルの表示では
やや良好であるが、ＸＧＡ等の高精細の表示を行うとき
には大きな問題となり、表示品位は不良となる。更に、
液晶飽和電圧では、実施例１の液晶セルよりも、透過率
が１０％低くなった。これは、電極の上に低誘電体であ
る凸部が形成されることにより、液晶分子に掛かる電圧
が降下してしまうことに起因している。

【００３８】以上説明したように、本実施例によれば、
液晶材料の誘電率異方性が負のＮｎ液晶分子が電圧無印
加時に基板に対し垂直に配向しており、液晶表示装置の
一方の基板上に透明の格子状の凸部を設け、さらに、絵
素領域及び該凸部上に透明電極を形成すると、電圧印加
時に、液晶分子が該凸部上及び絵素領域ごとに軸対称配
向する。したがって、ざらつきを押さえ、表示品位が向
上する。また、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。提
供される液晶表示装置は電圧保持率が高く、透過率の改
善がなされている。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やシャッター効
果を利用した表示板、窓、扉、壁などに好適に用いられ
る。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、配向安定層を形成する
ことなく、中心軸を有する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得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における電圧無印加時の液晶表示装置の
説明図。

【図２】本発明における電圧印加時の状態の液晶表示装
置の断面説明図。

【図３】本発明における電圧印加時の状態の液晶表示装
置の上面説明図。

【図４】本発明における液晶分子の電圧印加時の配向方
向の説明図。

【図５】本発明における液晶ダイレクターの説明図。

【図６】本発明の凸部のテーパー角度の説明図。

【図７】実施例における液晶セルの説明図。

【図８】実施例における液晶表示装置の電圧−透過率特
性の説明図。

【図９】比較例２の液晶表示装置の消光模様の説明図。

【図１０】比較例２の液晶ダイレクター分布の説明図。

【符号の説明】

１１液晶材料、１２液晶層、１３ａ、１３ｂ
電極基板、１４ａ、１４ｂ透明電極、１５ｂ凸
部、１６垂直配向層、１７テーパー角度、２１
絵素領域、２２黒表示、２３軸対称配向中心
軸、２４ａ、２４ｂ消光模様、２５液晶分子ダイ
レクター方向、２６凸部上部分、３１液晶材料、
３２液晶層、３３ＣＦ基板、３４ＩＴＯ電
極、３５第１凸部、３６垂直配向層、３７薄
板ガラス、３８プラズマ隔壁（リブ）、３９アノ
ード電極Ａ、４０カソード電極Ｋ、４１プラズマ
ガスチャネル、４２プラズマ支持基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H090 JA03 JA05 JA09 JB13 JC03 KA04 LA06 LA09 MA01 2H092 GA05 GA14 GA16 GA17 GA20 NA04 NA05 PA02 PA10 PA11 QA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電率異方性が負の液晶材料からなる液
晶層と、該液晶層を挾持する１対の電極基板と、１対の
透明電極と、を備え、そして、これら両電極の対向部で
形成された表示絵素がマトリックス状に配置され、か
つ、電圧無印加時に電極基板に対して略垂直に配向して
なる液晶表示装置において、前記電極基板の一方は透明で格子状の凸部を有してお
り、そして、該格子状の凸部で囲まれた表示絵素領域内
及び凸部上に、それぞれ電圧印加時に軸対称となる液晶
層の配向状態の対称軸を有することを特徴とする液晶表
示装置。
【請求項２】上記液晶層の配向状態は十字格子状線を
有する消光模様である請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】上記透明電極の一方は格子状の凸部上に
形成されている請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】上記格子状の凸部の高さはセル厚の高さ
に対して１／３〜１／６である請求項１記載の液晶表示
装置。
【請求項５】上記格子状の凸部のテーパー角度は１
１．９度以上である請求項１記載の液晶表示装置。