JP2006317866A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ＭＶＡ方式等の垂直配向型液晶表示装置及びその製造方法に関し、良好な視角特性の得られる液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】一対の基板のうち少なくとも一方の基板上に、液晶分子に電圧を印加するための電極が形成され、液晶分子を垂直に配向させる第１の配向制御層と液晶層とが一対の基板間に挟持され、かつ一対の基板間に液晶層が挟持された後、紫外線硬化物からなる第２の配向制御層が形成された液晶表示装置において、第２の配向制御層は、１つの表示画素内で、閾値電圧の互いに異なる２つ以上の領域が共存するように形成され、かつ、少なくとも１つの領域は第１の配向制御層による閾値電圧よりも高い閾値電圧を有し、さらに、８６°以上９０°未満のプレティルト角θｐを全ての領域が有するように構成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に、ＭＶＡ方式等の垂直配向型液晶表示装置及びその製造方法に関する。

従来、アクティブマトリクス型の液晶表示装置（ＬＣＤ）としては、正の誘電率異方性を持つ液晶材料を基板面に水平に、かつ対向する基板間で９０度ツイストするように配向させたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶表示装置が広く用いられている。しかし、ＴＮモードの液晶表示装置は視角特性が悪いという問題を有しているため、視角特性を改善すべく種々の検討が行われている。

ＴＮモードに替わる方式として、負の誘電率異方性を持つ液晶材料を垂直配向させ、かつ基板表面に設けた突起やスリットにより電圧印加時の液晶分子の傾斜方向を規制するＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式の液晶表示装置が、本願出願人により開発されている。ＭＶＡ方式の液晶表示装置では、視角特性の大幅な改善に成功している。

一般的なＭＶＡ方式の液晶表示装置について図１３及び図１４を用いて説明する。図１３は、ＭＶＡ方式の液晶表示装置の断面を斜めから見た概念図である。図１４は、ＭＶＡ方式の液晶表示装置の３画素分の構成及び液晶分子の配向方向を示す概念図である。図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、ＭＶＡ方式の液晶表示装置では、負の誘電率異方性を有する液晶材料の液晶分子１０８が、２枚のガラス基板１１０、１１１の間で基板面にほぼ垂直に配向している。図示していないが、一方のガラス基板１１０上には薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に接続された画素電極が画素領域毎に形成されており、他方のガラス基板１１１上の全面には共通電極が形成されている。画素電極上には突起１２０が形成され、共通電極上には突起１２１が形成されている。突起１２０、１２１は交互に配列するように配置されている。画素電極、共通電極及び突起１２０、１２１上には、不図示の垂直配向膜が塗布形成されている。

ＴＦＴがオフ状態で液晶分子１０８に電圧が印加されていない場合には、図１３（ａ）に示すように、液晶分子１０８は基板界面にほぼ垂直に配向している。そして、ＴＦＴをオン状態にした場合には、液晶分子１０８に所定の電圧が印加され、突起１２０、１２１の形成構造によって液晶分子１０８の傾斜方向が規制される。これにより液晶分子１０８は、図１３（ｂ）に示すように複数の方向に配向する。例えば、図１４のように突起１２０、１２１が形成されている場合には、液晶分子１０８は一画素内でＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの４方向にそれぞれ配向する。このようにＭＶＡ方式の液晶表示装置では、ＴＦＴをオン状態にした際に液晶分子１０８が一画素内で複数の方向に配向するので、良好な視角特性が得られる。

ＭＶＡ方式の液晶表示装置では、液晶分子１０８の傾斜方向は配向膜により規制されている訳ではない。したがってＭＶＡ方式は、ＴＮモードを代表とする水平配向方式では必須であるラビング等の配向処理工程を必要としない。これにより、ラビングにより生じる静電気やゴミの問題をなくし、配向処理後の洗浄工程も不要であるというプロセス上の利点がある。また、プレティルトのばらつきによる表示むらが生じないという表示品質上の利点もある。上記のようにＭＶＡ方式の液晶表示装置は、製造プロセスの簡略化及び製造歩留りの向上により低コスト化が可能であり、また高い表示品質が得られるという特徴を有している。

特許第３５２０３７６号公報 特開２０００−３４７１７４号公報 特開２００２−１０７７３０号公報

しかし、ＭＶＡ方式の液晶表示装置にも、改善すべき大きな問題が存在する。図１５（ａ）は、ＭＶＡ方式の液晶表示装置の階調視角特性を示すグラフである。図１５（ｂ）は極角及び方位角を説明する図である。図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、斜め方向（極角６０°、方位角４５°）の透過率−電圧特性（Ｔ−Ｖ特性）と正面方向（極角０°）のＴ−Ｖ特性とを比較すると、斜め方向での透過率が正面方向での透過率に対して増加する階調領域と減少する階調領域とが存在する。そのため、ＭＶＡ方式の液晶表示装置では、正面方向から見たときの色度と斜め方向から見たときの色度とがずれてしまうという問題が生じる。

本発明の目的は、良好な視角特性の得られる液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。

上記目的は、一対の基板のうち少なくとも一方の基板上に、液晶分子に電圧を印加するための電極が形成され、前記液晶分子を垂直に配向させる第１の配向制御層と液晶層とが前記一対の基板間に挟持され、かつ前記一対の基板間に液晶層が挟持された後、紫外線硬化物からなる第２の配向制御層が形成された液晶表示装置において、前記第２の配向制御層は、１つの表示画素内で、閾値電圧の互いに異なる２つ以上の領域が共存するように形成され、かつ、少なくとも１つの領域は前記第１の配向制御層による閾値電圧よりも高い閾値電圧を有し、さらに、８６°以上９０°未満のプレティルト角θｐを全ての領域が有していることを特徴とする液晶表示装置によって達成される。

上記本発明の液晶表示装置において、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板上に、基板面に平行な第１の方向に延在し、前記液晶層の面に平行で、かつ前記第１の方向に垂直な第２の方向に対して周期的に変化する構造パターンが形成されており、前記液晶分子は、電圧印加時において、実質的に前記第１の方向に傾斜することを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記構造パターンは、２つ以上のユニットパターンの複合により形成されていることを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記構造パターンは、前記第１の方向及び前記第２の方向が異なる２組、４つのユニットパターンの複合により形成されており、表示領域における前記液晶分子は、実質的に４つの異なる方向に傾斜することを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記構造パターンは、絶縁性を有する突起構造、又は前記電極の抜き構造からなることを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記構造パターンは、液晶を動作させる能動素子が設けられた基板側のみに形成されることを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、前記能動素子とカラーフィルタが同一の基板側に設けられていることを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置において、１つの画素が、主に閾値電圧の異なる２つの領域に分割されており、その分割比率が２：８〜８：２であることを特徴とする。

上記目的は、一対の基板のうち少なくとも一方の基板上に、液晶分子に電圧を印加するための電極を形成し、液晶分子を垂直に配向させる第１の配向制御層と液晶層とを前記一対の基板間に挟持させ、かつ前記一対の基板間に前記液晶層を挟持させた後、紫外線硬化物からなる第２の配向制御層を形成する液晶表示装置の製造方法において、前記第２の配向制御層は、前記液晶層に電圧を印加しながら、１つの表示画素の一部が遮光又は減光されるような状態で紫外線が照射される第１のプロセスを経て形成されることを特徴とする液晶表示装置の製造方法によって達成される。

上記本発明の液晶表示装置の製造方法において、前記第１のプロセス後に、前記第１のプロセスで遮光又は減光された領域の閾値電圧が、前記第１のプロセスで遮光も減光もされなかった領域の閾値電圧よりも低くなるように、紫外線を照射する第２のプロセスを行うことを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置の製造方法において、前記第２のプロセスは、前記第１のプロセス時よりも低い照射強度で紫外線を照射することを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置の製造方法において、前記第２のプロセスは、前記液晶層に電圧を印加しながら紫外線を照射することを特徴とする。

上記本発明の液晶表示装置の製造方法において、前記第２のプロセスは、パネル全面に対して紫外線を照射することを特徴とする。

上記目的は、一対の基板のうち少なくとも一方の基板上に、液晶分子に電圧を印加するための電極を形成し、液晶分子を垂直に配向させる第１の配向制御層と液晶層とを前記一対の基板間に挟持させ、かつ前記一対の基板間に前記液晶層を挟持させた後、紫外線硬化物からなる第２の配向制御層を形成する液晶表示装置の製造方法において、前記第２の配向制御層は、１つの表示画素の一部が遮光又は減光されるような状態で紫外線が照射される第１のプロセスと、前記第１のプロセスよりも低い照射強度で紫外線が照射される第２のプロセスと、前記第２のプロセスでの照射強度以下の照射強度で、かつ電圧無印加の状態でパネル全面に紫外線が照射される第３のプロセスとを経て形成されることを特徴とする液晶表示装置の製造方法によって達成される。

本発明によれば、良好な視角特性の得られる液晶表示装置及びその製造方法を実現できる。

本発明の一実施の形態による液晶表示装置及びその製造方法について図１乃至図１２を用いて説明する。図１は、本実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示している。図１に示すように、液晶表示装置は、絶縁膜を介して互いに交差して形成されたゲートバスライン及びドレインバスラインと、画素毎に形成されたＴＦＴ（能動素子）及び画素電極とを備えたＴＦＴ基板２を有している。また、液晶表示装置は、ＣＦや共通電極が形成されてＴＦＴ基板２に対向配置された対向基板４を有している。両基板２、４間には負の誘電率異方性を有する液晶が封止され、液晶層（図示せず）が形成されている。両基板２、４と液晶層との界面には、液晶分子を垂直配向させる垂直配向膜（第１の配向制御層）が、両基板２、４を貼り合わせる前に塗布形成されている。

ＴＦＴ基板２には、複数のゲートバスラインを駆動するドライバＩＣが実装されたゲートバスライン駆動回路８０と、複数のドレインバスラインを駆動するドライバＩＣが実装されたドレインバスライン駆動回路８２とが接続されている。これらの駆動回路８０、８２は、制御回路８４から出力された所定の信号に基づいて、走査信号やデータ信号を所定のゲートバスラインあるいはドレインバスラインに出力するようになっている。ＴＦＴ基板２のＴＦＴ素子形成面と反対側の面には偏光板８７が配置され、対向基板４の共通電極形成面と反対側の面には、偏光板８６が偏光板８７に対しクロスニコルに配置されている。偏光板８７のＴＦＴ基板２と反対側の面にはバックライトユニット８８が配置されている。

本実施の形態による液晶表示装置の基本原理について説明する。図２は本実施の形態による液晶表示装置の１画素内の２つの領域（Ａ領域及びＢ領域）における階調視角特性をそれぞれ示すグラフであり、図３はＡ領域とＢ領域の面積比を１：１として両領域の階調視角特性を合成した画素全体の階調視角特性を示すグラフである。本実施の形態では図２に示すように、１つの表示画素内に閾値電圧の互いに異なる２つ又はそれ以上の領域を形成し、２つ又はそれ以上のＴ−Ｖ特性が１画素内に共存するようにする。すると、実際の表示では、各々のＴ−Ｖ特性が平均化され、図３のようなＴ−Ｖ特性が得られる。図１５の従来の液晶表示装置のＴ−Ｖ特性と比較すると、斜め方向でのＴ−Ｖ特性の変化が緩やかになることにより、各階調での正面方向の透過率に対する斜め方向の透過率の増減が小さくなっている。これにより、正面方向と斜め方向での表示画像の色度ずれ等が少ない、良好な階調視角特性が得られることが分かる。

閾値電圧の互いに異なる領域を１画素内に形成する方法として、本実施の形態では液晶層を基板間に狭持した後に、紫外線硬化物（第２の配向制御層）を部分的に形成することにより実現する。すなわち、液晶分子を束縛するような紫外線硬化物を形成することによって、配向膜による閾値電圧より高い閾値電圧を有する領域を画素内に部分的に形成する。本発明の目的である階調視角特性の改善については、閾値電圧の互いに異なる２つ以上の領域が１画素内に共存していれば少なからず効果が得られるが、より明確な効果を得るためには、閾値電圧の一番低い領域と一番高い領域との間で、最低でも０．３Ｖ程度の差が必要である。さらに大きい効果を実現するためには、両領域の閾値電圧に０．５〜０．７Ｖ程度の差を設けることが望ましい。一方で閾値電圧差が大きすぎるとパネルの輝度低下が大きくなるため、閾値電圧差が大きければ大きいほどよいとは限らない。

閾値電圧を変化させる手法としては、モノマーを混入した液晶を基板間に挟持した後に、紫外線を照射して基板界面に紫外線硬化物を形成して液晶配向を安定化し、閾値電圧を低下させる方法もある。紫外線硬化物は、液晶分子のプレティルト角を小さくした状態（すなわち基板法線方向から傾いた状態）で形成される。しかし、高いコントラストを得るためには、プレティルト角が８６°以上であることが必須であり、さらには８８°以上であることが望ましい。プレティルト角を２°〜４°程度小さくするだけでは上述のような閾値電圧差を実現することは極めて困難であり、上述のような閾値電圧差を実現するには、コントラストが犠牲になる程プレティルトを小さくしなくてはならない。鋭意試行の結果、紫外線硬化物により初期配向（垂直配向）状態で液晶分子を動き難くし、閾値電圧を高めることにより、コントラストを犠牲にすることなく上述の閾値電圧差を実現できることが分かった。

しかし、近年、動画表示への対応として液晶表示装置に対する高速応答化の要求が極めて高いため、階調視角特性が改善されても液晶の応答時間が短くなければ技術的な優位性に乏しい。さらなる試行の結果、高閾値電圧化した領域も含めて、全ての領域に対してプレティルトを付与することが可能であり、高い階調視角特性とともに高速応答化も実現することができることを見出した。具体的には、電圧印加により液晶が傾斜した状態でポリマーを形成し、画素内の全ての領域が８６°以上９０°未満のプレティルト角θｐを有するようにする。このとき、垂直配向膜により与えられる液晶分子のティルト角をα、電圧印加時の液晶分子のティルト角をβとしたとき、β＜θｐ＜αであり、またα≒９０°である。

上述のように表示領域の液晶分子にプレティルトを付与する場合、本実施の形態の基本原理を特許文献２に開示された構造と組み合わせることにより、さらに輝度の向上という効果を得ることができる。すなわち、本実施の形態では、図１３及び図１４に示したような従来のＭＶＡ構造ではなく、基板面に平行な第１の方向に延在し、液晶層の面に平行で、かつ第１の方向に垂直な第２の方向に対して周期的に変化する構造パターンが少なくとも一方の基板上に形成されている。この構造により液晶分子は実質的に第１の方向に傾斜する。図４（ａ）は従来のＭＶＡ方式の液晶表示装置の画素の部分構成を示し、図４（ｂ）は当該画素の断面構成を示している。これに対し、図５（ａ）は本実施の形態の液晶表示装置の画素の部分構成を示し、図５（ｂ）は当該画素の断面構成を示している。図４（ａ）、（ｂ）及び図５（ａ）、（ｂ）に示すように、従来の液晶表示装置と本実施の形態による液晶表示装置とを比較すると、まず液晶分子８の傾斜方向が９０°異なっていることが分かる。

また、図４（ａ）、（ｂ）に示す従来の構成では、配向の安定性上、画素電極１６に形成されたスリット（電極の抜き）４４の幅Ｓ、及び共通電極４１上に形成された線状突起４２の幅Ｗはそれぞれ１０μｍ前後である。スリット４４上及び線状突起４２上の液晶分子８の電圧印加時の傾斜角度は、スリット４４及び線状突起４２間の間隙部での傾斜角度よりも小さくなっている。すなわち、スリット４４上及び線状突起４２上の領域では、実効リタデーションが小さく透過率が低くなっている。

これに対し、図５（ａ）、（ｂ）に示す本実施の形態の構成では、スリット４４の幅Ｓ及び線状の画素電極１６の幅Ｌがそれぞれ３〜５μｍ程度である。スリット４４（及び画素電極１６）は、第１の方向（図中上下方向）に延在している。またスリット４４（及び画素電極１６）は、液晶層の面に平行でかつ第１の方向に垂直な第２の方向（図中左右方向）に対して周期的に変化する構造パターンで形成されている。このような構造では、液晶分子８がほぼ一様に第１の方向（パターンの延在方向）に傾斜する。このとき、従来のＭＶＡ構造と異なり、本実施の形態の構成ではスリット４４上の液晶分子８も画素電極１６上の液晶分子８と同様に傾斜するため、透過率の低下は少ない。

しかしこの構造では、電圧印加時において、第１の方向への傾斜方向の規制はなされるが、図５（ａ）中の矢印（１）、（２）のいずれの方向に傾斜するかの規制はなされていない。実際には、画素内の全ての電極パターンを繋げる必要があるため、例えば図６（ａ）に示すような電極パターンとなる。この場合には、画素電極１６の結合部１６’での斜め電界により、液晶分子８は最終的に図６（ｂ）に示す方向に一様に傾斜する。しかし、電圧印加直後（低階調から高階調への切替え直後も同様）には、図６（ｃ）に示すように液晶分子８が逆方向に傾斜する領域も発生してしまう。液晶分子８の配向方位の異なる領域の境界には境界部４６が形成される。境界部４６が消失して液晶配向が安定するまでに時間を要するため、これが残像等の表示上の問題として現れる。

しかし、本実施の形態で上述の構造を用いた場合には、配向の安定性に関する問題は発生しない。すなわち、ポリマーを形成することにより、電圧無印加時の液晶分子８を最終的に安定する方向に僅かに傾斜させた状態とすることによって、逆方向に傾斜することがないようにすることができるためである。したがって、本実施の形態において上述の構造パターンを用いることにより、（１）階調視角特性の改善、（２）高速応答化、（３）高輝度化という液晶表示装置で重要視される３つの項目全てにおいて、大幅な特性改善が実現可能となる。

また、上記構造パターンは図７に示すように結合部１６’を設けることにより、容易に２分割の配向を得ることができる。この構造パターンは、図中の破線及び中央部の縦実線で分けられた、第１及び第２の方向が互いに異なる２つのユニットパターンＡ及びＢの複合により形成されたものといえる。さらに、１画素領域内の画素電極１６及びスリット４４を図８に示すように形成すれば、液晶分子は１画素内で実質的に４つの異なる方向に傾斜し、４分割の配向分割が実現できる。これにより、液晶表示装置の上下左右方向の視野角特性を大幅に改善できる。この構造パターンは、４つのユニットパターンＡ〜Ｄの複合により形成されたものといえる。このとき、ユニットパターンＡ、Ｄの組とユニットパターンＢ、Ｃの組は、第１及び第２の方向がそれぞれ同じ組合せである。また、ユニットパターンＡ、Ｄの組とユニットパターンＢ、Ｃの組とは、第１及び第２の方向が互いに異なっている（例えばほぼ垂直）。なお、この構造パターンは例えばＴＦＴ基板側にのみ形成され、対向基板側には形成されていない。

上記の例ではスリット４４によって構造パターンを形成しているが、スリット４４に代えて絶縁（誘電）体、例えばレジストからなる線状突起によって構造パターンを形成してもよい。線状突起を画素電極１６上に上記のスリット４４と同パターンで形成しても、液晶を同様に配向制御でき、同様の効果を得ることが可能である。

階調視角特性の改善度は閾値電圧差の大きさにも依存するが、同様に、閾値電圧差の異なる領域の分割比（面積比）にも依存する。閾値電圧が高い領域の割合が大きくなるほど、階調視角特性はより改善されるが、透過率は低くなってしまう。閾値電圧差の異なる２つの領域を１画素内に形成する場合、当該画素内での２領域の分割比を２：８〜８：２程度の間で変えることによって、透過率と階調視角特性の改善度とのバランスを調整できる。透過率重視で階調視角特性の改善を行う場合には、閾値電圧の低い領域と高い領域との分割比を８：２程度にまで変えることが有効である。逆に、透過率を若干犠牲にしても階調視角特性を極力高めたいという場合には、閾値電圧の低い領域と高い領域の分割比を２：８程度にまで変えることが有効である。その中でも特に、両領域の分割比を７：３〜３：７程度にすることにより、バランスの良い結果が得られる。

画素内で閾値電圧の異なる領域を形成する方法について説明する。まず、画素の一部をマスキングして選択的に紫外線を照射し、優先的に紫外線硬化物を形成する。この工程を閾値電圧の高い領域を形成する第１のプロセスとする。第１のプロセスは、液晶層に電圧を印加して液晶分子を僅かに傾斜させた状態で行われる。これにより、プレティルト角θｐを持った高閾値領域が形成可能となる。

第１のプロセスだけでは、マスキングにより遮光又は減光されていた領域の液晶中に紫外線硬化物の前駆体が残存する。そこで、第２のプロセスとして、第１のプロセスよりも低く、閾値が高電圧側にシフトしない程度の強度の紫外線を照射し、画素の全領域に紫外線硬化物を形成する。この第２のプロセスも第１のプロセス同様、液晶層に電圧を印加しながら行うことにより、低閾値領域にもプレティルト角を持たせることができる。第２のプロセスでは、第１のプロセスで光が照射された領域の閾値電圧以下の電圧を液晶層に印加しながら紫外線照射を行うことが望ましい。

第２のプロセスでの紫外線照射はマスクを用いて行うことも可能であるが、マスクの合わせマージンを考えるとマスクを用いず全面一括で照射した方がよい。このとき、第２のプロセスを行う前に熱処理を行い、残存した紫外線硬化物の前駆体をパネル全面に平均的に拡散させておくことにより、さらに閾値電圧差の減少を効果的に抑えることも可能である。

また、第２のプロセスは第１のプロセスよりも低い強度の紫外線を照射するため、第２のプロセスのみで残存モノマーを無くすためには、より長い時間の照射を必要とする。しかし、電圧印加しながらの長時間の紫外線照射は、電圧印加装置をパネル１枚で長時間占有することになるため、作業効率が極めて悪い。そこで、プレティルトを付与するまでに必要な所定時間を第２のプロセスとして行った後、最終的に残存モノマーを無くすために、電圧を印加しないで例えばパネル全面に紫外線を照射する第３のプロセスを行うのが有効である。これにより、タクト時間を短縮することができるようになる。また、この第３のプロセスでの紫外線照射強度は第２のプロセスと同じでもよいが、さらに低い照射強度でポリマーを硬化させるようにした方が、閾値電圧差の減少を抑えつつ残存モノマーを無くすことができる。例えば、点灯させたバックライト上に載せておくといったプロセスが第３のプロセスの１つの手段として有効である。照射する側の基板を逆にしてもよい。

本実施の形態による液晶表示装置は、作製された一対のガラス基板を貼り合わせた後に基板外側から紫外線を照射し、内側の液晶中に混合されたモノマーを硬化させることにより作製される。そのため、照射光源側のガラス基板には、光を遮る構造が極力設けられていない方がよい。通常の液晶表示装置では、一方の基板にＴＦＴが形成され、他方の基板にＣＦが形成されている。この場合、ＴＦＴ基板側から紫外線を照射する方が、液晶層に到達する紫外線量は大きい。しかし、ＴＦＴ基板にもＴＦＴ素子やメタル配線といった遮光領域は存在している。本実施の形態は、一方の基板にＴＦＴ素子とＣＦとを形成した、いわゆる「ＣＯＴ（ＣＦ ｏｎ ＴＦＴ）」と呼ばれる技術と組み合わせるさらに有効である。すなわちＣＯＴ構造の液晶表示装置では、ガラス基板上の全面にＩＴＯ等からなる透明電極が形成されて遮光領域の存在しない対向基板を用いることができるため、残存モノマーが無く信頼性の高い液晶表示装置がより容易に実現できる。
以下、本実施の形態による液晶表示装置及びその製造方法について、実施例を用いてより具体的に説明する。

（実施例１）
屈折率異方性が０．０８のネガ型液晶に、環構造を有する二官能モノマーを液晶に対し２．０ｗｔ％溶かし、光開始材をモノマーに対して２．０ｍｏｌ％添加した。評価セルには、ＩＴＯからなる透明電極を形成した２枚のガラス基板を用いた。一方の基板の透明電極上には、高さ１．５μｍ、幅１０μｍのストライプ状の突起を３５μｍ間隔でレジストを用いて形成した。他方の基板の透明電極には、幅１０μｍのストライプ状のスリットを３５μｍ間隔で形成した。次に、ポリアミック酸からなる垂直配向膜を塗布形成した。次に、突起及びスリットが平行かつ等間隔になるように両基板を重ね合せ、セル厚４．２５μｍとなるように貼り合わせた。その後、前述のモノマー混合液晶を基板間に注入した。

透明電極の半分の領域をマスクで遮光し、無偏光の紫外線を７ｍＷ／ｃｍ^２で１０Ｊ／ｃｍ^２照射して液晶表示パネルを作製した。液晶表示パネルのＴ−Ｖ特性及び液晶の応答時間の測定を行った。液晶層に電圧１．７５Ｖを印加しながら紫外線を照射した液晶表示パネルと、液晶層に電圧を印加しない状態で紫外線を照射した液晶表示パネルとの比較結果を図９及び図１０に示す。図９に示すように、紫外線が照射された領域では、閾値電圧（ここでは透過率が１％となるときの電圧とする）を未照射の領域（１次ＵＶ前）に比べて約０．６Ｖ以上高電圧側にシフトさせることができている。そして、紫外線照射時の電圧印加の有無（１．７５Ｖ／０Ｖ）による変化はほとんど見られず、電圧印加による高電圧側への閾値電圧シフト量の減少も見られない。

一方図１０に示すように、液晶応答時間（τｒ＋τｆ）については、電圧を印加しながら紫外線を照射した液晶表示パネルの方が格段に短縮された結果が得られており、特に高電圧側では２倍以上の高速化を実現することができた。

（実施例２）
図８に示したような形状の画素電極１６を一方のガラス基板上に形成した。ここで、画素電極１６の幅Ｌ１及びスリット４４の幅Ｓをそれぞれ３．５μｍとし、画素電極パターンの結合部の幅Ｌ２を５μｍとした。他方のガラス基板には、ＩＴＯからなる透明電極を全面に形成した。両基板上にポリアミック酸からなる垂直配向膜を塗布形成した。そして、セル厚４．２５μｍとなるように両基板を貼り合わせ、実施例１と同様のモノマー混合液晶を基板間に注入した。

液晶層に電圧５．０Ｖを印加して配向状態が安定した後に、電圧を１．７５Ｖまで下げて無偏光の紫外線を７ｍＷ／ｃｍ^２で１０Ｊ／ｃｍ^２照射して液晶表示パネルを作製した。液晶表示パネルのＴ−Ｖ特性及び液晶応答時間の測定を行った。本実施例の液晶表示パネルと実施例１の液晶表示パネルとのＴ−Ｖ特性の比較を図１１に示す。閾値電圧はほぼ同じであるが、本実施例では実施例１より約１５％高い透過率を得ることができていた。

次に、紫外線照射前（ポリマー形成無し）と電圧１．７５Ｖを印加しながら紫外線を照射した後との液晶応答時間の比較を図１２に示す。紫外線照射前には傾斜方向が定まらないため液晶配向が安定するまでに長い時間を要していたのに対し、紫外線照射後には従来ＭＶＡモードよりも高速な応答特性を得ることができていた。

（実施例３）
実施例１と同様に２枚の評価セルを作製した。一方には液晶層に電圧２．６Ｖを印加しながら無偏光の紫外線を０．５ｍＷ／ｃｍ^２で１０Ｊ／ｃｍ^２照射し、他方には液晶層に電圧２．６Ｖを印加しながら無偏光の紫外線を０．５ｍＷ／ｃｍ^２で３Ｊ／ｃｍ^２照射し、電圧印加をやめて引き続き、無偏光の紫外線を０．５ｍＷ／ｃｍ^２で７Ｊ／ｃｍ^２照射した。この２つの評価セルのＴ−Ｖ特性を比較したところ、ほぼ全く同じ特性が得られていた。

（実施例４）
ＴＦＴ基板とＣＦ基板を貼り合わせた評価セルＡと、ＴＦＴとＣＦとを共に形成した一方の基板とＩＴＯからなる透明電極のみを形成した他方の基板とを貼り合わせた評価セルＢとを作製した。ここで、各評価セルの両基板上にはポリアミック酸からなる垂直配向膜を塗布形成した。セル厚は共に４．２５μｍとなるようにした。次に、実施例１と同様のモノマー混合液晶を注入し、封止した。

評価セルＡはＴＦＴ基板側から、評価セルＢは他方の基板側からそれぞれ紫外線を照射した。照射量を振り、ガスクロマトグラフィーで残存モノマーを測定していったところ、評価セルＢの方が先に残存モノマーが検出されなくなった。評価セルＢで残存モノマーの検出ができなくなった時点で、評価セルＡでは添加モノマーに対し約３〜５％ほどの残存モノマー量が検出された。

以上のように、本実施の形態によれば、液晶表示装置、特にＭＶＡ方式に代表される垂直配向型の液晶表示装置において、表示画面を正面方向から見たときと斜め方向から見たときとの間で色度ずれ等が生じない良好な階調視角特性を得ることができる。

本発明の一実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示す図である。 本発明の一実施の形態による液晶表示装置の１画素内の２つの領域における階調視角特性を示すグラフである。 本発明の一実施の形態による液晶表示装置の画素全体の階調視角特性を示すグラフである。 従来のＭＶＡ方式の液晶表示装置の画素の部分構成を示す図である。 本発明の一実施の形態の液晶表示装置の画素の部分構成を示す図である。 本発明の一実施の形態の液晶表示装置の画素の部分構成を示す図である。 本発明の一実施の形態の液晶表示装置の画素の構成を示す図である。 本発明の一実施の形態の液晶表示装置の画素の構成を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例１による液晶表示パネルのＴ−Ｖ特性を示すグラフである。 本発明の一実施の形態の実施例１による液晶表示パネルの液晶応答時間を示すグラフである。 本発明の一実施の形態の実施例１及び２の液晶表示パネルのＴ−Ｖ特性の比較を示すグラフである。 本発明の一実施の形態の実施例２による液晶表示パネルの紫外線照射前後の液晶応答時間の比較を示すグラフである。 ＭＶＡ方式の液晶表示装置の断面を斜めから見た概念図である。 ＭＶＡ方式の液晶表示装置の３画素分の構成及び液晶分子の配向方向を示す概念図である。 ＭＶＡ方式の液晶表示装置の階調視角特性を示す図である。

符号の説明

２ ＴＦＴ基板
４ 対向基板
８ 液晶分子
１６ 画素電極
１６’ 結合部
４１ 共通電極
４２ 線状突起
４４ スリット
４６ 境界部
８０ ゲートバスライン駆動回路
８２ ドレインバスライン駆動回路
８４ 制御回路
８６、８７ 偏光板
８８ バックライトユニット

Claims (11)

1. 一対の基板のうち少なくとも一方の基板上に、液晶分子に電圧を印加するための電極が形成され、前記液晶分子を垂直に配向させる第１の配向制御層と液晶層とが前記一対の基板間に挟持され、かつ前記一対の基板間に液晶層が挟持された後、紫外線硬化物からなる第２の配向制御層が形成された液晶表示装置において、
   前記第２の配向制御層は、１つの表示画素内で、閾値電圧の互いに異なる２つ以上の領域が共存するように形成され、かつ、少なくとも１つの領域は前記第１の配向制御層による閾値電圧よりも高い閾値電圧を有し、さらに、８６°以上９０°未満のプレティルト角θｐを全ての領域が有していること
   を特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１記載の液晶表示装置において、
   前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板上に、基板面に平行な第１の方向に延在し、前記液晶層の面に平行で、かつ前記第１の方向に垂直な第２の方向に対して周期的に変化する構造パターンが形成されており、
   前記液晶分子は、電圧印加時において、実質的に前記第１の方向に傾斜すること
   を特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項２記載の液晶表示装置において、
   前記構造パターンは、２つ以上のユニットパターンの複合により形成されていること
   を特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項３記載の液晶表示装置において、
   前記構造パターンは、前記第１の方向及び前記第２の方向が異なる２組、４つのユニットパターンの複合により形成されており、
   表示領域における前記液晶分子は、実質的に４つの異なる方向に傾斜すること
   を特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
   １つの画素が、主に閾値電圧の異なる２つの領域に分割されており、その分割比率が２：８〜８：２であること
   を特徴とする液晶表示装置。
6. 一対の基板のうち少なくとも一方の基板上に、液晶分子に電圧を印加するための電極を形成し、液晶分子を垂直に配向させる第１の配向制御層と液晶層とを前記一対の基板間に挟持させ、かつ前記一対の基板間に前記液晶層を挟持させた後、紫外線硬化物からなる第２の配向制御層を形成する液晶表示装置の製造方法において、
   前記第２の配向制御層は、前記液晶層に電圧を印加しながら、１つの表示画素の一部が遮光又は減光されるような状態で紫外線が照射される第１のプロセスを経て形成されること
   を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
7. 請求項６記載の液晶表示装置の製造方法において、
   前記第１のプロセス後に、前記第１のプロセスで遮光又は減光された領域の閾値電圧が、前記第１のプロセスで遮光も減光もされなかった領域の閾値電圧よりも低くなるように、紫外線を照射する第２のプロセスを行うこと
   を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
8. 請求項７記載の液晶表示装置の製造方法において、
   前記第２のプロセスは、前記第１のプロセス時よりも低い照射強度で紫外線を照射すること
   を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
9. 請求項７又は８に記載の液晶表示装置の製造方法において、
   前記第２のプロセスは、前記液晶層に電圧を印加しながら紫外線を照射すること
   を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
10. 請求項７乃至９のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法において、
    前記第２のプロセスは、パネル全面に対して紫外線を照射すること
    を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
11. 一対の基板のうち少なくとも一方の基板上に、液晶分子に電圧を印加するための電極を形成し、液晶分子を垂直に配向させる第１の配向制御層と液晶層とを前記一対の基板間に挟持させ、かつ前記一対の基板間に前記液晶層を挟持させた後、紫外線硬化物からなる第２の配向制御層を形成する液晶表示装置の製造方法において、
    前記第２の配向制御層は、
    １つの表示画素の一部が遮光又は減光されるような状態で紫外線が照射される第１のプロセスと、
    前記第１のプロセスよりも低い照射強度で紫外線が照射される第２のプロセスと、
    前記第２のプロセスでの照射強度以下の照射強度で、かつ電圧無印加の状態でパネル全面に紫外線が照射される第３のプロセスとを経て形成されること
    を特徴とする液晶表示装置の製造方法。

Images