JP3110289B2 - 液晶表示パネル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する利用分野】本発明は、液晶表示パネルの
改良に関し、特にラビング処理の不要な広視角液晶表示
パネルに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示パネルの中で、表示品位
の高い画像を得るために各画素に薄膜トランジスタをス
イッチング素子として設けたアクティブマトリクス方式
の液晶表示パネルの開発が盛んである。この方式は、単
純マトリクス方式に比較して走査線数が増加しても高い
コントラスト比が得られるため、大容量が要求されるＥ
ＷＳや鮮明な画像が要求される映像分野において急速に
採用が進んでいる。

【０００３】このようなアクティブマトリクス方式の液
晶表示パネルに広く用いられているのがＴＮ（ツイステ
ッドネマティック）方式である。この方式は、対向する
２枚の基板の間に液晶分子が上下方向で９０度ねじれた
状態に配向しており、前記基板を２枚の偏光板で挟持し
たものである。また、ＴＮ方式の中には、前記２枚の偏
光板の偏光軸が互いに直交し、一方の基板との界面にあ
る液晶分子の長軸方向とそのガラス基板と同じ側にある
偏光板の偏光軸とが平行または垂直の関係にあるＮＷ
（ノーマリホワイト）モードと、前記２枚の偏光板の偏
光軸が互いに平行で、一方の基板との界面にある液晶分
子の長軸方向とその基板と同じ側にある偏光板の偏光軸
とが平行または垂直の関係にあるＮＢ（ノーマリブラッ
ク）モードがある。

【０００４】従来、このような液晶表示パネルでは、液
晶分子の配向方向をパネル全面で揃えるため、ガラス基
板上にポリイミドなどの高分子有機薄膜を形成し、この
高分子有機薄膜をナイロンやポリエステル布等で所定方
向に擦る，いわゆるラビング処理を行っていた。そし
て、これにより、パネル全面に亘り単一配向領域（モノ
ドメイン）を実現することができる。

【０００５】しかし、上記のラビング処理法では、ラビ
ング時に薄膜トランジスタの静電破壊、発塵、または膜
汚染などを引き起こす問題があるため、ラビング処理プ
ロセスの削除を図る開発が行われている。例えば、フォ
トリソグラフィ技術を応用して、基板上にマイクログル
ーブを形成し、ネマティック液晶を配向させる方式など
が提案されている（川田、高頭、岐津、坂本、長谷川：
第１７回液晶討論会予稿集、2F108 参照）。

【０００６】ところで、液晶表示パネルの用途が拡大
し、大面積、フルカラーが要求されてくると、アクティ
ブマトリクス方式の液晶表示パネルであっても、視角の
狭さが表示品位を落とす項目として特に最近クローズア
ップされてきた。

【０００７】このような液晶表示パネルでは、上下２枚
の基板間に電圧を印加することにより、液晶分子はねじ
れ構造をほどきながら電界の向きに配列しようとする。
そして、このときの液晶分子の空間的配列状態によりパ
ネルを通過する光の偏光状態が変化し、透過光が調光さ
れる。たとえばＮＷモードでは、電圧無印加時に白表示
が、また十分に高い電圧印加時には黒表示が実現される
ことになる。

【０００８】ところが、液晶分子の空間的配列状態が同
じ状態（印加電圧一定）であっても、液晶層に入射して
くる光の入射方向により光の偏光状態は変化するため、
パネルの真正面と比較して他の全ての方向で光の透過光
強度は異なってくる。さらに、液晶表示パネルの透過光
強度は、２枚の基板間の液晶層の中心でガラス基板に平
行な面（ミッドプレーン）に位置する液晶分子の配列に
より決定されるため、ミッドプレーンの液晶分子の長軸
の傾斜方向と、液晶表示パネルの透過光観察方向の位置
関係により決定されることになる。

【０００９】したがって、先に挙げたラビング法、フォ
トリソグラフィ法のいずれの液晶配向処理方式でも、ミ
ッドプレーンに位置する液晶分子が電界により傾斜する
方向がパネル面に対して一定方向であるので、見る角度
による複屈折の差、すなわち通過する光の偏光状態の変
化が生じ、コントラストや色相が見る角度により大きく
異なるという視野角の課題があった。

【００１０】このため、近年、ＴＮ型液晶表示パネルで
は、視野角の拡大を図る技術の開発が盛んに行われてい
る。その一例として、ＴＮ型液晶表示パネルの画素を２
つの配向状態の異なる領域（ドメイン）に分割して視野
角の拡大を図る方式が提案されている（T.Takatori,K.S
umiyoshi,Y.Hirai,S.Kaneko:JAPAN DISPLAY '92,PP.59
1,(1992) 参照）。この方式は、画素を２分割して各画
素中にミッドプレーンに位置する液晶分子が電界により
傾斜する方向を２種類存在させ、視角による複屈折の差
を互いに補償することで視野角の拡大を図るものであ
る。

【００１１】しかし、上記の方式では、１画素の配向領
域を２分割しなくてはならないために、露光プロセスお
よびラビング処理工程が増加し、プロセスが複雑になっ
ていた。

【００１２】さらに進歩した技術として、ラビング処理
を行わず、同時に視野角の拡大を図る画期的な方式が提
案されている（Y.Toko,T.Sugiyama,K.Katoh,Y.Iimura,
S.Kobayashi:SID 93 DIGEST,PP.622,(1993) 参照）。
これはランダム配向ＴＮと呼ばれ、この方式では、ポリ
イミド配向膜を塗布した基板間にラビング処理を行わず
に液晶材料をネマティック−アイソトロピック相転移温
度以上で封入したのち冷却し、液晶分子をランダムに配
向させることで液晶分子の配向方向の異なる領域（ドメ
イン）を多数形成し、これにより視野角の拡大を図るも
のである。

【００１３】以下に、このラビング処理しないランダム
配向液晶表示パネルの表示方式について図５を参照しな
がら説明する。

【００１４】図５はラビング処理しないランダム配向に
よる液晶表示パネルの無電界時の液晶分子の配向を示し
た模式図である。この液晶表示パネルは、ポリイミド配
向膜（図示せず）が形成された上側のガラス基板２０１
と下側のガラス基板２０２とを一定の間隔をあけて対向
配置し、この両ガラス基板２０１，２０２との間に自発
的にほぼ９０度のねじれ角を有するカイラルネマティッ
ク液晶２０７をネマティック−アイソトロピック相転移
温度以上で封入したのち室温まで冷却したものである。
これにより、両ガラス基板２０１，２０２との界面にあ
る液晶分子２１７，２２７は、両ガラス基板２０１，２
０２の各々の液晶ドメイン２１０でとり得る方位は全く
等確率でランダムであるが、１つの液晶ドメイン２１０
内では、上側のガラス基板２０１との界面にある液晶分
子２１７と下側のガラス基板２０２との界面にある液晶
分子２２７とは互いに９０度ねじれた状態となってい
る。

【００１５】この液晶表示パネルでは、ミッドプレーン
に位置する液晶分子２３７は、最初はほぼ水平に配向し
ているが、電圧を印加すると誘電的自由エネルギーが小
さくなるように（誘電率異方性＞０）傾斜して行き、高
印加電圧では垂直方向に立って行く。ミッドプレーンの
液晶分子２３７は、上下のガラス基板２０１，２０２間
の中央に位置する液晶分子であるので、９０度ねじれ角
の場合は丁度全ねじれ角度、即ち、上側のガラス基板２
０１の液晶分子２０７と下側のガラス基板２０２の液晶
分子２２７とのなす角度の１／２である４５度ねじれた
位置に存在する。このミッドプレーンの液晶分子２３７
の電圧印加による傾斜方向が視野角方向を決定するた
め、１つの液晶ドメイン２１０内では視野角方向は一定
であるが、ランダムな配向方位を持つこれらの液晶ドメ
イン２１０が１画素の中に十分多数存在することによ
り、巨視的には平均化され、種々の観察方向における透
過率強度がほぼ対称となり、視角依存性がなくなるもの
である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ランダム配向による広視野角化の方式では、以下のよう
な問題があった。

【００１７】つまり、ランダム配向ＴＮでは、液晶注入
時に液晶流動による流動配向欠陥を避けるため、液晶材
料をネマティック−アイソトロピック相転移温度以上で
注入しなければならず特別な製造装置が必要である。ま
た、通常行われている真空液晶注入法では、液晶材料を
高温でかつ真空に晒すことになり、液晶材料中の低沸点
材料が散逸するため、表示品位および信頼性が低下して
しまうという問題がある。

【００１８】また、１画素中の液晶ドメインの数が十分
でないとき、または、各液晶ドメインの配向方位が完全
にランダムでない場合は完全に補償できないので、視角
依存性が残存することになる。例えば、小型映像表示装
置や小型情報端末用の液晶表示パネルでは、ＲＧＢの電
極ピッチは例えば５０μｍ以下のものもあるが、このよ
うな微小な画素内でさらに微小な液晶ドメインを多数か
つ安定に存在させることは困難である。特に、電圧を印
加したときに生じる線状の配向欠陥（ディスクリネーシ
ョンライン）はエネルギー的に不安定なため、隣接する
液晶ドメイン同士が融合してより大きな液晶ドメインに
成長してしまう傾向がある。さらに、液晶ドメインのサ
イズが十分に微小でないときには、斜め方向での各液晶
ドメイン毎の透過率強度の差がザラツキ感として観察さ
れ、表示品位を著しく損ねるという問題があった。

【００１９】また、電界印加時に生じるディスクリネー
ションラインが黒表示のときには、高電圧印加時でも消
えにくく、これによる光抜けがコントラストの低下を招
いていた。

【００２０】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、ラビング処理を行わず
に視野角の拡大を図ると共に、室温近くで液晶注入が可
能であり、微小な画素内でそれよりさらに微小な液晶ド
メインを安定に存在させ、配向欠陥を高印加電圧時に消
滅しやすくし、ザラツキ感のない表示品位の優れ、しか
も高コントラストの液晶表示パネルを提供することを目
的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の第１の解決手段は、液晶表示パネルとし
て、電極が設けられた２枚の基板と、前記両基板の間に
略垂直な高分子壁により包囲されて設けられ、内部に液
晶材料が封入された微小な単位液晶セルと、前記両基板
のパネル外側に各々の偏光軸の交差角がほぼ９０度にな
るよう設けられた偏光板とを備えたものとする。この
際、前記液晶材料として、単位液晶セル毎に基板との界
面にある液晶分子を種々の方位にランダムに配向し、か
つ前記液晶分子が正の誘電率異方性を有するネマティッ
ク液晶材料を採用する。また、前記単位液晶セルの基板
面に対し平行な平均直径を液晶層の厚み以上にし、かつ
液晶層の厚みを１〜５μｍにする。さらに、液晶材料の
自発ねじれピッチＰと液晶層の厚みｄとの比ｄ／Ｐをほ
ぼ０．２５にしたことを特徴とする。

【００２２】なお、単位液晶セルの基板面に対し平行な
平均直径とは、単位液晶セルの基板面に対し平行な平均
的大きさの短軸方向と長軸方向の長さの平均である。こ
の単位液晶セルの基板面に対し平行な形状は、略円形、
略楕円形、あるいは略長方形などである。

【００２３】本発明の第２の解決手段は、第１の解決手
段において、各基板の電極上に高分子膜を設けたことを
特徴とする。

【００２４】本発明の第３の解決手段は、第１又は第２
の解決手段において、単位液晶セルの基板面に対し平行
な平均直径を液晶層の厚み以上でかつ２０μｍ以下に設
定したことを特徴とする。

【００２５】本発明の第４の解決手段は、第１〜３の解
決手段のいずれか１の解決手段において、液晶材料の屈
折率異方性△ｎと液晶層の厚みｄとの積である複屈折量
△ｎｄを０．４５〜０．５０又は１．００〜１．１３に
したことを特徴とする。

【００２６】上記の構成により、本発明の第１の解決手
段では、液晶表示パネルに電圧を印加すると、液晶分子
が正の誘電率異方性のために水平状態から徐々に傾斜し
て行く。この際、隣設する液晶ドメインは、高分子壁に
より包囲・分断されて互いに融合せず、ランダム配向Ｔ
Ｎと異なりディスクリネーションラインが大きく成長す
ることはない。さらに、２枚の偏光板の各々の偏光軸の
交差角がほぼ９０度であり、かつ液晶材料の自発ねじれ
ピッチＰと液晶層の厚みｄとの比がｄ／Ｐ＝ほぼ０．２
５であることにより、つまり両基板との界面にある液晶
分子が互いにほぼ９０度ねじれた構造において、コント
ラストが高くなる。

【００２７】本発明の第２の解決手段では、基板の電極
上に設けられた高分子膜により、電圧保持性が高くな
る。また、電極部や非電極部など異なった性質の表面に
前記高分子膜を形成することにより、基板との界面にあ
る液晶分子の配向状態（特にプレティルト）が均一にな
る。

【００２８】本発明の第１，３の解決手段では、厚み１
〜５μｍの液晶層により、また、単位液晶セル（液晶ド
メイン）の基板面に対し平行な平均直径が２０μｍ以下
であることにより、液晶ドメインサイズが目の解像度以
下になり、表示にザラツキ感がない。

【００２９】本発明の第４の解決手段では、液晶材料の
屈折率異方性△ｎと液晶層の厚みｄとの積である複屈折
量△ｎｄが０．４５〜０．５０または１．００〜１．１
３であることにより、液晶層の厚みｄを小さくして液晶
材料の屈折率異方性△ｎを大きくすると、屈折率異方性
△ｎが大きい液晶材料は誘電異方性△εも大きいため、
低電圧化や高速応答に有効である。

【００３０】したがって、本発明の第１〜４の解決手段
では、ラビング処理が不要で、注入時にネマティック−
アイソトロピック相転移点以上の高温に加熱しなくても
作製することが可能であり、十分な黒表示が得られるた
めコントラストが高く、ザラツキ感や階調反転のない表
示品位の優れた広視野角の表示が実現できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。

【００３２】図１、図３及び図４は本発明の一実施例に
係る液晶表示パネルを示す。この液晶表示パネルは、上
側のガラス基板１０１と下側のガラス基板１０２との２
枚のガラス基板を備えてなり、各々のガラス基板１０
１，１０２の片面には透明電極１０３が、その反対面に
は偏光板１０６がそれぞれ設けられ、前記両ガラス基板
１０１，１０２は、各々の透明電極１０３をパネル内側
に向けてつまり各々の偏光板１０６をパネル外側に向け
て上下に所定間隔をあけて平行に配置されている。

【００３３】前記２枚の偏光板１０６は、各々の偏光軸
の交差角がほぼ９０度になるよう両ガラス基板１０１，
１０２のパネル外側に配置されている。

【００３４】前記両ガラス基板１０１，１０２の間に
は、微小な単位液晶セル（以下、場合によって液晶ドメ
インという）１１０が略垂直な高分子壁１０８により包
囲・分断されて形成され、その内部には液晶材料（以
下、場合によって液晶という）１０７が封入されてい
る。１０４はシール材、１０５はスペーサである。

【００３５】前記液晶材料１０７は、単位液晶セル１１
０毎にガラス基板１０１，１０２との界面にある液晶分
子１１７，１２７が種々の方位にランダムに配向し、か
つ液晶分子１１７，１２７，１３７が正の誘電率異方性
を有するネマティック液晶材料である。

【００３６】図２は別の液晶表示パネルを示し、この液
晶表示パネルは両ガラス基板１０１，１０２のパネル内
側に、つまり透明電極１０３上に高分子膜１０９が設け
られているほかは、前述の発明の実施例の液晶表示パネ
ルと同じ構造であるので、同一構成部分については同一
の符号を付してその詳細な説明を省略する。

【００３７】前記各実施例において、単位液晶セル１１
０の基板面に対し平行な平均直径は、液晶層の厚みｄ以
上で、好ましくは２０μｍ以下であり、かつ液晶層の厚
みｄは、１〜５μｍに設定されている。

【００３８】また、前記液晶材料１０７の自発ねじれピ
ッチＰと液晶層の厚みｄとの比ｄ／Ｐは、ほぼ０．２５
に設定されている。

【００３９】さらに、前記液晶材料１０７の屈折率異方
性△ｎと液晶層の厚みｄとの積である複屈折量△ｎｄ
は、０．４５〜０．５０又は１．００〜１．１３に設定
されている。

【００４０】このように、各実施例では、各液晶ドメイ
ン１１０を高分子壁１０８で包囲・分断していることか
ら、液晶表示パネルに電圧を印加した際、隣設する液晶
ドメイン１１０において液晶分子１１７，１２７，１３
７が正の誘電率異方性のために水平状態から徐々に傾斜
していっても、この隣設する液晶ドメイン１１０の融合
を規制でき、これにより、ランダム配向ＴＮと異なりデ
ィスクリネーションラインの大きな成長を防止すること
ができる。

【００４１】さらに、各実施例では、液晶ドメイン１１
０の基板面に対し平行な平均直径を２０μｍ以下に設定
していることから、液晶ドメインサイズを目の解像度以
下に形成することができ、２０ｃｍ程度の離れた表示も
ザラツキ感なく見ることができる。

【００４２】このように高分子壁１０８により包囲・分
断された液晶ドメイン１１０は、ランダム配向ＴＮの場
合と同様に、視角を補償することが可能であるが、より
詳細には以下の２つの補償機構が存在する。

【００４３】第１の視角補償機構は、ランダム配向ＴＮ
と全く同様な方式であり、ガラス基板１０１，１０２と
の界面にある液晶分子１１７，１２７は各液晶液晶ドメ
イン１１０間でとり得る方位は全く等確率でランダムで
あるが、１つの液晶ドメイン１１０内では上下のガラス
基板１０１，１０２の液晶分子は互いにカイラル添加量
に応じたねじれ構造をとり（典型的には９０度）、１つ
の液晶ドメイン１１０内では視野角方向は一定である
が、ランダムな配向方位を持つこれらの液晶ドメイン１
１０が１画素の中に十分多数存在することにより、巨視
的には平均化され、種々の観察方向における透過率強度
がほぼ対称となり、視角依存性がなくなるものである。

【００４４】図３は第１の視角補償機構について示した
ものであるが、上下のガラス基板１０１、１０２との界
面にある液晶分子１１７，１２７は液晶ドメイン１１０
内ではほぼ液晶分子１１７，１２７の方向が揃っている
が、液晶ドメイン１１０間ではランダムである。この機
構では、一つの液晶ドメイン１１０内では視野角方向は
一定であるため、視角を補償するためには十分な数の液
晶ドメイン１１０が１画素の中に存在する必要がある。

【００４５】第２の視角補償機構は、ランダム配向ＴＮ
とは異なり、一つの液晶ドメイン１１０中の各液晶分子
１１７，１２７，１３７は点対称または線対称に配列
し、１つの液晶ドメイン１１０で補償が完結できるもの
である。しかし、上下のガラス基板１０１，１０２の液
晶分子１１７，１２７は互いにカイラル添加量に応じた
ねじれ構造（典型的には９０度）をとることは、第１の
視角補償機構と同様である。この機構では、１つの液晶
ドメイン１１０内で視角補償ができるため、１画素の中
に多数の液晶ドメイン１１０が存在する必要はない。

【００４６】図４（ａ），（ｂ）は第２の視角補償機構
の一例について示したものであり、上下のガラス基板１
０１，１０２の液晶分子１１７，１２７及びミッドプレ
ーン１１１の液晶分子１３７は特異点を中心に点対称に
配列している。また、上下のガラス基板１０１，１０２
の液晶分子１１７，１２７は互いにカイラル添加量に応
じたねじれ構造をとり（典型的には９０度）、ミッドプ
レーン１１１の液晶分子１３７は全ねじれ角度の１／２
だけねじれた位置に存在する。

【００４７】実際に各実施例の液晶表示パネルをネマテ
ィック液晶材料１０７と紫外線硬化樹脂モノマー混合物
の紫外線による光相分離で形成すると、光相分離で得た
高分子は複屈折をほとんど有しないため、交差角が９０
度の２枚の偏光板１０６で挟んだ場合、高分子壁１０８
を通過する光は遮蔽され液晶表示パネルのコントラスト
の低下はない。また、液晶材料１０７とＵＶ硬化樹脂と
の混合組成物から光相分離により形成した液晶表示パネ
ルは、一般的には、上記第１のモードと第２のモードが
混在していることが判った。このため、ザラツキ感のな
い表示とするためには、液晶ドメインサイズを微細化す
る必要があるが、液晶層の厚みｄを１〜５μｍとするこ
とにより、液晶ドメインサイズを目の解像度以下にして
形成することが可能となるのである。

【００４８】また、後者の実施例では、ガラス基板１０
１，１０２の透明電極１０３上に高分子膜１０９を形成
していることから、高い電圧保持性を持つことができる
と同時に、電極部や非電極部など異なった性質の表面に
同一の膜を形成することで基板界面にある液晶分子１１
７，１２７の配向状態（特にプレティルト）を均一にす
ることができる。

【００４９】また、各実施例では、液晶層の厚みｄを１
〜５μｍにし、液晶材料１０７の屈折率異方性△ｎと液
晶層の厚みｄとの積である複屈折量△ｎｄを０．４５〜
０．５０又は１．００〜１．１３にしていることから、
２枚の偏光板１０６を各々の偏光軸の交差角がほぼ９０
度になるように配置したガラス基板１０１，１０２の界
面にある液晶分子１１７，１２７が互いにほぼ９０度ね
じれた構造では、高コントラストとすることができる。
さらに、液晶層の厚みｄを小さくして液晶材料１０７の
屈折率異方性△ｎを大きくすると、屈折率異方性△ｎが
大きい液晶材料１０７は誘電異方性△εも大きいため、
低電圧化や高速応答に有効である。

【００５０】以下、本発明の実施例を具体的に説明す
る。

【００５１】（具体例１） インジウム・錫酸化膜からなる透明電極１０３を設けた
一対の透明ガラスからなる上下のガラス基板１０１，１
０２を２μｍ径のＳｉＯ2 製のスペーサ１０５（真し
球：触媒化成（株））を介して熱硬化型のシール材１０
４（ストラクトボンド：三井東圧化学（株））により液
晶注入口を設けて貼り合わせ、１５０℃で４時間加熱し
てシール材１０４を完全硬化させて単位液晶セル１１０
を形成する。

【００５２】次いで、液晶材料１０７としてカイラル材
料Ｓ−８１１（メルク社）をセルギャップ（液晶層の厚
み）ｄに対して自発ねじれピッチＰがｄ／Ｐ＝０．２５
となるように濃度調製した屈折率異方性０．２４のネマ
ティック液晶Ｅ−８（ＢＤＨ社）８．００ｇとイソアシ
ルアクリレートとウレタンアクリレートおよび光重合開
始剤からなるＵＶ重合性組成物２．００ｇを準備し（高
分子−液晶混合材料に対する液晶材料の比は８０重量
％）、４０℃で十分撹拌し高分子−液晶の均一な混合溶
液を調製する。

【００５３】その後、この均一混合溶液を４０℃のホッ
トプレート上に予め加温してある上記単位液晶セル１１
０に液晶注入口から注入し、注入口を封止した後、４０
℃で４０ｍＷ／ｃｍ² の紫外線で２００秒照射する。

【００５４】このパネルを直交ニコル状態の偏光顕微鏡
で観察した結果、直径２〜１０μｍのほぼ円形状の液晶
ドメイン１１０が形成されていた。この液晶ドメイン１
１０の中には配向欠陥がほぼ中央に一つ存在し、そこを
中心に４本の黒帯が放射状にでていることが観察でき
た。そして、このパネルを固定して偏光子および検光子
を回転させると、４本の黒帯は偏光子と同じ方向に同じ
角度だけ回転した。また、各液晶ドメイン１１０は厚み
が２μｍ以下の高分子壁１０８により完全に仕切られて
いるが、この高分子壁１０８自体は光を透過しないた
め、黒枠を形成していた。

【００５５】引き続き、このパネルに３０Ｈｚの種々の
電圧の方形波を印加して液晶ドメイン１１０を観察する
と、１．３Ｖ前後でディスクリネーションラインが高分
子壁１０８に沿って液晶ドメイン１１０側にリング状に
発生し始めるが、電圧を徐々に上げるとそのリングの直
径は次第に小さくなり、約３．５Ｖで消滅した。

【００５６】次に、このパネルのガラス基板１０１，１
０２のパネル外側に偏光板１０６を各々の偏光軸が９０
度交差するように貼り付け、液晶表示パネルを得た。こ
の液晶標示パネルを写真用のライトボックスの上に置
き、室温で０〜１６Ｖ、３０Ｈｚの種々の電圧の方形波
を印加して液晶表示パネルの点灯状態を観察した。この
液晶表示パネルは約１Ｖで点灯し始め、５Ｖでほぼ完全
な黒表示が得られた。また、この液晶表示パネルに３０
Ｈｚ、５Ｖの方形波を印加したまま種々の方向から観察
したが、どの方向でもザラツキ感の全くない、良好な黒
表示が得られた。

【００５７】次に、この液晶表示パネルの正面でのコン
トラスト比＝（電圧無印加時のパネル輝度）／（３０Ｈ
ｚ、５Ｖ印加時のパネル輝度）を測定すると、１００以
上の値が得られた。また、垂直方向および水平方向につ
いてコントラスト比＝５以上を与える角度範囲を調べた
結果、±７０度以上あった。さらに、種々の観察方向に
おいてパネル輝度−電圧特性を測定したところ、印加電
圧に対してパネル輝度は全て単調に減少した。このこと
は、本液晶表示パネルは、フルカラー表示においても階
調反転のない優れた表示特性を示すことを意味してい
る。

【００５８】（具体例２） 透明電極１０３を設けた透明ガラスからなる上下のガラ
ス基板１０１，１０２を洗浄した後、１１０℃で３０分
乾燥し、可溶性ポリイミド樹脂膜ＡＬ−５４１７（日本
合成ゴム社）、ポリイミド樹脂膜ＲＮ−７４７（日産化
学社）をそれぞれ２０００回転／分、６０秒の条件でス
ピナー塗布し、ＡＬ−５４１７：１５０℃１時間、ＲＮ
−７４７：２００℃１時間硬化処理を行い、４．５μｍ
径のプラスチック製のスペーサ１０５（エポスター：日
本触媒（株））を介して熱硬化型のシール材１０４（ス
トラクトボンド：三井東圧化学（株））により液晶注入
口を設けて貼り合わせ、１５０℃で４時間加熱してシー
ル材１０４を完全硬化させて単位液晶セル１１０を得
た。

【００５９】液晶材料１０７としてカイラル材料Ｓ−８
１１（メルク社）を液晶層の厚み（セルギャップ）ｄに
対して自発ねじれピッチＰがｄ／Ｐ＝０．２５となるよ
うに濃度調製した屈折率異方性０．２４のネマティック
液晶Ｅ−８（ＢＤＨ社）８．００ｇと、イソアシルアク
リレート、ウレタンアクリレート及び光重合開始剤から
なるＵＶ重合性組成物２．００ｇとを準備し（高分子−
液晶混合材料に対する液晶材料の比は８０重量％）、４
０℃で十分撹拌し高分子−液晶の均一な混合溶液を調製
した。

【００６０】この均一混合溶液を４０℃のホットプレー
ト上に予め加温してある上記単位液晶セル１１０に液晶
注入口から注入し、注入口を封止したのち、４０℃で４
０ｍＷ／ｃｍ² の紫外線で２００秒照射し、具体例１と
同様な方法で作製した。

【００６１】次に比較例として、透明電極を設けた透明
ガラスからなる上下のガラス基板を洗浄した後、１１０
℃で３０分乾燥し、膜を形成せずに４．５μｍ径のプラ
スチック製のスペーサ（エポスター：日本触媒（株））
を介して熱硬化型のシール材（ストラクトボンド：三井
東圧化学（株））により液晶注入口を設けて貼り合わ
せ、１５０℃で４時間加熱してシール材を完全硬化させ
て単位液晶セル１１０とし、上記具体例１と同様に液晶
表示パネルを作製した。

【００６２】この液晶表示パネルを直交ニコル状態の偏
光顕微鏡で観察した結果、具体例１と全く同様に、直径
５〜２０μｍのほぼ円形状の液晶ドメイン（単位液晶セ
ル）が形成されていた。具体例２においては、電極部と
非電極部の表面状態が同じで形成された液晶ドメインが
基板面内で均一であるのに対して、比較例では、電極部
と非電極部の表面状態が異なり形成された液晶ドメイン
サイズが非電極部のほうがやや大きく非電極部近傍でザ
ラツキ感がある。これにより、本実施例の電極基板上の
高分子膜形成でザラツキ感が低減されたされたことが確
認された。

【００６３】（具体例３） 液晶材料としてカイラル材料ＣＮ（チッソ石油化学製）
をセルギャップｄに対して自発ねじれピッチＰがｄ／Ｐ
＝０．０５〜０．５となるように濃度調製した屈折率異
方性０．２４のネマティック液晶Ｅ−８（ＢＤＨ社）
８．００ｇと、イソアシルアクリレート、ウレタンアク
リレート及び光重合開始剤からなるＵＶ重合性組成物
２．００ｇとを準備し（高分子−液晶混合材料に対する
液晶材料の比は８０重量％）、４０℃で十分撹拌し高分
子−液晶の均一な混合溶液を調製した後、具体例１と同
様な方法で液晶表示パネルを作製した。

【００６４】こうして完成した液晶表示パネルの外側に
偏光板１０６を各々の偏光軸が９０度交差するように貼
り付け、３０Ｈｚの方形波を印加して種々の電圧におけ
るパネル輝度を観察した。

【００６５】その結果、ｄ／Ｐが０．２５より小さいパ
ネルおよびｄ／Ｐが０．２５より大きいパネルではパネ
ルの透過率すなわちパネル輝度がｄ／Ｐ＝０．２５の時
より暗く、また、ｄ／Ｐが０．２５より大きいパネルで
は暗いばかりでなく激しい緑黄色の着色が観察され、表
示品位は良好でなかった。ｄ／Ｐがほぼ０．２５のパネ
ルでは、パネルの明るさ、色味とも優れていた。

【００６６】（具体例４） 透明電極１０３，１０４を設けた一対の透明ガラスから
なる上下のガラス基板１０１，１０２を、１．８μｍ
径、１．９μｍ径、２．０μｍ径、２．１μｍ径、２．
２μｍ径、４．０μｍ径、４．２μｍ径、４．５μｍ
径、４．７μｍ径、４．９μｍ径のＳｉＯ2 製の各スペ
ーサ１０５（真し球：触媒化成（株））に対して、スペ
ーサ１０５を介して熱硬化型のシール材１０４（ストラ
クトボンド：三井東圧化学（株））により液晶注入口を
設けて貼り合わせ、１５０℃で４時間加熱してシール材
１０４を完全硬化させて単位液晶セル１１０を得た。

【００６７】液晶材料１０７としてカイラル材料ＣＮ
（チッソ石油化学製）をセルギャップｄに対して自発ね
じれピッチＰがｄ／Ｐ＝０．２５となるように濃度調製
した屈折率異方性０．２４のネマティック液晶Ｅ−８
（ＢＤＨ社）８．００ｇと、イソアシルアクリレート、
ウレタンアクリレート及び光重合開始剤からなるＵＶ重
合性組成物２．００ｇとを準備し（高分子−液晶混合材
料に対する液晶材料の比は８０重量％）、４０℃で十分
撹拌し高分子−液晶の均一な混合溶液を調製した後、具
体例１と同様な方法で液晶表示パネルを作製した。

【００６８】こうして完成した液晶表示パネルの外側に
偏光板１０６を各々の偏光軸が９０度交差するように貼
り付け、３０Ｈｚの方形波を印加して種々の電圧におけ
るパネル輝度を観察した。

【００６９】その結果、１．８μｍ径、１．９μｍ径、
２．０μｍ径、２．１μｍ径、２．２μｍ径、４．０μ
ｍ径、４．２μｍ径、４．５μｍ径、４．７μｍ径、
４．９μｍ径の各スペーサの液晶表示パネルに対して、
△ｎｄが０．４５〜０．５０である１．９μｍ径、２．
０μｍ径、２．１μｍ径、および△ｎｄが１．００〜
１．１３である４．２μｍ径、４．５μｍ径、４．７μ
ｍ径では、パネルの明るさ、色味とも優れていた。しか
し、△ｎｄが０．４５〜０．５０または１．００〜１．
１３とならない１．８μｍ径、２．２μｍ径、４．０μ
ｍ径、４．９μｍ径の各スペーサ１０６の液晶表示パネ
ルでは、パネル輝度が暗く着色が観察され、表示品位は
良好でなかった。

【００７０】以上、本発明による液晶表示パネルの具体
例を示したが、高分子壁１０８で包囲・分断された単位
液晶セル１１０を形成するためには、必ずしも光相分離
による方法を使用しなくとも良く、例えばフォトリソグ
ラフィーにより高分子壁１０８を形成しても同様な結果
を得ることができるものである。

【００７１】また、上記の各具体例では、偏光板１０６
はノーマリホワイトモードにおける高コントラスト化の
目的から各々の偏光軸が直交した関係にある２枚の偏光
板で液晶パネルを挟む例を示したが、電圧無印加時の透
過率を向上させるため、あるいは色相を調整するため
に、偏光軸の交差角を９０度から少しずらせることも可
能である。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る本
発明によれば、ネマティック液晶材料が封入された単位
液晶セルつまり液晶ドメインを２枚の基板間に高分子壁
で包囲して設けたので、隣設する液晶ドメインの融合を
規制してディスクリネーションラインの大きな成長を防
止することができる。さらに、２枚の偏光板の各々の偏
光軸の交差角がほぼ９０度で、かつ液晶材料の自発ねじ
れピッチＰと液晶層の厚みｄとの比をｄ／Ｐ＝ほぼ０．
２５にしたので、両基板との界面にある液晶分子が互い
にほぼ９０度ねじれた構造において高いコントラストを
得ることができる。

【００７３】請求項２に係る本発明では、基板の電極上
に高分子膜を設けたので、高電圧保持性を得ることがで
きる。また、電極部や非電極部など異なった性質の表面
に前記高分子膜を形成すれば、基板界面にある液晶分子
の配向状態（特にプレティルト）を均一にすることがで
きる。

【００７４】請求項１，３に係る本発明では、液晶層の
厚みを１〜５μｍに、また、単位液晶セル（液晶ドメイ
ン）の基板面に対し平行な平均直径を２０μｍ以下にし
たので、液晶ドメインサイズを目の解像度以下にできて
ザラツキ感のない表示を得ることができる。

【００７５】請求項４に係る本発明では、液晶材料の屈
折率異方性△ｎと液晶層の厚みｄとの積である複屈折量
△ｎｄを０．４５〜０．５０又は１．００〜１．１３に
したので、液晶層の厚みｄを小さくして液晶材料の屈折
率異方性△ｎを大きくすれば、屈折率異方性△ｎが大き
い液晶材料は誘電異方性△εも大きいので、低電圧化や
高速応答を効果的に得ることができる。

【００７６】したがって、請求項１〜４に係る本発明で
は、ラビング処理が不要で、注入時にネマティック−ア
イソトロピック相転移点以上の高温に加熱しなくても作
製することができ、十分な黒表示を得ることができるた
め高いコントラストを得ることができ、ザラツキ感や階
調反転のない表示品位の優れた広視野角の表示を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による液晶表示パネルの断面
図である。

【図２】本発明の別の実施例による液晶表示パネルの断
面図である。

【図３】液晶表示パネルの９０度ねじれ構造を持つ単位
液晶セルの液晶分子の配向を示す模式図である。

【図４】液晶表示パネルの９０度ねじれ構造を持つ単位
液晶セルにおいて液晶分子の異なる配向を示す模式図で
ある。

【図５】従来例のランダム配向液晶表示パネルの各ドメ
インの液晶分子の配向を示す模式図である。

【符号の説明】

１０１，１０２ ガラス基板 １０３ 透明電極 １０６ 偏光板 １０７ 液晶 １０８ 高分子壁 １０９ 高分子膜 １１０ 単位液晶セル １１７，１２７，１３７ 液晶分子

フロントページの続き (72)発明者 望月 秀晃 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−43694（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1334 G02F 1/1337

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極が設けられた２枚の基板と、 前記両基板の間に略垂直な高分子壁により包囲されて設
   けられ、内部に液晶材料が封入された微小な単位液晶セ
   ルと、 前記両基板のパネル外側に各々の偏光軸の交差角がほぼ
   ９０度になるよう設けられた偏光板とを備え、 前記液晶材料は、単位液晶セル毎に基板との界面にある
   液晶分子が種々の方位にランダムに配向し、かつ液晶分
   子が正の誘電率異方性を有するネマティック液晶材料で
   あり、 前記単位液晶セルの基板面に対し平行な平均直径は、液
   晶層の厚み以上であり、かつ液晶層の厚みは、１〜５μ
   ｍであり、 液晶材料の自発ねじれピッチＰと液晶層の厚みｄとの比
   ｄ／Ｐは、ほぼ０．２５であ ることを特徴とする液晶表
   示パネル。
2. 【請求項２】 各基板の電極上には、高分子膜が設けら
   れていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネ
   ル。
3. 【請求項３】 単位液晶セルの基板面に対し平行な平均
   直径は、液晶層の厚み以上でかつ２０μｍ以下であるこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示パネル。
4. 【請求項４】 液晶材料の屈折率異方性△ｎと液晶層の
   厚みｄとの積である複屈折量△ｎｄは、０．４５〜０．
   ５０又は１．００〜１．１３であることを特徴とする請
   求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。