JP3983925B2

JP3983925B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3983925B2
Application number: JP12667099A
Authority: JP
Inventors: 慎一寺下; 和之岸本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2019-05-07
Also published as: JP2000321578A

Description

【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（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ：ねじれネマチック）方式や、ＳＴＮ（ＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）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−Ｐｌａｎｅ−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（Ｎｅｍａｔｉｃｐｏｓｉｔｉｖｅｔｙｐｅ）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（Ｎｅｍａｔｉｃｎｅｇａｔｉｖｅｔｙｐｅ）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８−３４１５９０号）、垂直配向したＮｎ型液晶（Ｎｅｍａｔｉｃｎｅｇａｔｉｖｅｔｙｐｅ）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（ＮｅｍａｔｉｃＰｏｓｉｔｉｖｅｔｙｐｅ）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（ＡｘｉａｌｌｙＳｙｍｍｅｔｒｉｃＡｌｉｇｎｅｄＭｉｃｒｏｃｅｌｌＭｏｄｅ：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モードとＮｎ−ＡＳＭモードは共に、▲１▼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。▲２▼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。▲３▼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、前記表示絵素に対応する複数の表示絵素領域をそれぞれ取り囲む透明で格子状の凸部を有しており、そして、該格子状の凸部は、高さがセル厚の高さに対して１／３〜１／６、幅が１０〜５０μｍ、かつ、テーパー角度は１１．９度以上であり、更に、前記格子状の凸部で囲まれた表示絵素領域内及び凸部上における電圧印加時の液晶層の配向状態が、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る消光模様とな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。
【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、１３ｂ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示している。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１５ｂ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〜５０μｍ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、１１．９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９０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１６ａ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１５ｂ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１５ｂ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１３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、ＣＦ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３２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１５ｂ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。

Claims

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、前記表示絵素に対応する複数の表示絵素領域をそれぞれ取り囲む透明で格子状の凸部を有しており、そして、該格子状の凸部は、高さがセル厚の高さに対して１／３〜１／６、幅が１０〜５０μｍ、かつ、テーパー角度は１１．９度以上であり、更に、前記格子状の凸部で囲まれた表示絵素領域内及び凸部上における電圧印加時の液晶層の配向状態が、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る消光模様となることを特徴とする液晶表示装置。
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。