JPH10161129A

JPH10161129A - 液晶表示素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH10161129A
Application number: JP31508396A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kato; 直樹加藤; Hirobumi Wakemoto; 博文分元
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1996-11-26
Publication date: 1998-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の配向領域を有する液晶表示素子におい
て、各配向領域内の液晶分子の配向を安定に保持するこ
とができる液晶表示素子およびその製造方法を提供す
る。【解決手段】２枚の基板間に液晶が挟持された複数の
液晶配向領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有する液晶表示素子であ
って、複数の液晶配向領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの境界に壁７
が形成されており、この壁が光硬化性樹脂を用いて形成
されている。複数の液晶配向領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの境界
に壁７を形成することにより、異なる液晶配向領域間
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄでの相互作用がなくなり、各配向領域内
の液晶分子を安定に保持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子およ
びその製造方法に関し、詳しくは、複数の配向領域内の
液晶分子を安定に保持することができる液晶表示素子お
よびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、アクティブマトリクス型液晶表示
装置は目ざましい進歩を遂げ、ＣＲＴ(陰極線管)と同等
の高表示品位となり、薄型軽量、低消費電力などの特徴
を有することから、ＣＲＴに代わる表示装置として、ノ
ート型パソコン、小型ＴＶなどに積極的に応用されてい
る。そして、このアクティブマトリクス型液晶表示装置
構成において広く用いられているのが、ＴＮ(Twisted N
ematic)方式のＮＷ(Normally White)モードである。

【０００３】ＴＮ方式とは、液晶分子が基板間で９０°
連続的にねじれた構成である液晶表示素子を、２枚の偏
光子（偏光板）で挟んだものである。そして、２枚の偏
光子（偏光板）の偏光軸方向が互いに直交し、一方の偏
光子（偏光板）の偏光軸が、一方の基板に接している液
晶分子の長軸方向と平行あるいは垂直になるように貼り
合わせているモードが、ＮＷモードである。

【０００４】このＴＮ方式のＮＷモードの場合、電圧無
印加またはあるしきい値電圧付近の低い電圧において白
表示となり、それよりも高い電圧において黒表示とな
る。このＴＮ方式の液晶表示素子においては、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
どきながら電界方向に配向しようとする。このときの液
晶分子の配向状態によって液晶表示素子を通過してくる
光の偏光状態が変化するため、光の透過率が調節され
る。

【０００５】ところで、液晶分子の配向状態が同じであ
っても、液晶表示素子に入射してくる光の入射方向によ
って光の偏光状態が変化するため、あらゆる入射方向に
対して光の透過率は異なってくる。すなわち、液晶表示
素子は視角依存性を有することとなる。この視角依存性
は、以下のような特徴を持っている。

【０００６】ＮＷモードの場合、電圧を印加して液晶分
子が基板面に対して完全に垂直に立ち上がれば、基板に
垂直な方向から見て、真の黒となるはずである。これ
は、液晶分子は、分子の長軸方向が光の進行方向に平行
な時には、光学的な位相差は生じず、光は偏光成分を変
化することなく液晶層を通過するためである。

【０００７】実際には電圧をある程度印加しても、基板
界面付近の液晶分子は、基板との相互作用が強く立ち上
がりにくい。また、液晶層中心部の液晶分子も完全には
立ち上がらないので、基板に垂直な方向に進行する光に
対して、光学的な位相差はなくならず、真の黒とはなら
ない。

【０００８】一方、このような配向状態では、液晶層中
心部の長軸方向にほぼ等しい進行方向の光の方が、基板
に垂直な方向に進行する光より光学的な位相差が小さく
なる。従って、基板に対して垂直より数度、上下いずれ
かの方向に傾けて光を入射させた方が黒が沈み込み、コ
ントラスト比の良好な表示が得られる。

【０００９】しかしながら、この入射角度と基板法線に
対して対称な角度から入射した光は、急激に黒が沈み込
まなくなる。従って実際の液晶表示素子は、基板法線を
中心として画面の上下方向に対して、その視角特性は著
しく非対称になってしまっている。

【００１０】このため近年では、アクティブマトリクス
型液晶表示装置を構成する液晶表示素子の視野角の拡大
を図る技術の開発が盛んに行われている。例えば、特開
平５−１８８３７４号公報においては、ＴＮ型液晶表示
素子の画素を、２つの配向状態が異なる領域(ドメイン)
に分割して視野角の拡大を図る技術が提案されている。
この技術は、画素を２分割し、電圧印加時の液晶層中心
部の液晶分子の傾斜方向を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により視野角の拡大を
図るものである。

【００１１】また、特開平５−１７３１３５号公報にお
いては、視角方向が互いに９０゜異なる４種類のＴＮ配
向領域を形成することにより、上下左右方向の視角特性
を完全に補償する技術が提案されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術に係る液晶表示素子においては、液晶分子の配
向は、パターニングされた基板表面の配向処理方向によ
っては完全に制御することができず、配向欠陥が発生す
る。つまり、従来技術に係る液晶分子の配向状態では、
隣接する配向領域間で相互作用が及ぼされるため、パタ
ーニングされた基板表面の配向処理のみでは、液晶分子
の配向を完全に制御することができない。そうすると、
視角特性を完全に補償することができず、観察方向によ
って表示欠陥が起こる。

【００１３】例えば、従来技術に係る液晶表示素子にお
いては、本来右ねじれ領域である部分が、隣接する左ね
じれ領域に取り囲まれると、隣接する左ねじれ配向の影
響で、左ねじれのスプレイＴＮ配向となってしまう。つ
まり、ラビング等で規定されているねじれ方向と逆のね
じれ構造を有することとなる。このスプレイＴＮ配向
は、通常ＴＮ配向と比較すると、歪みをもっているため
にエネルギーが高く、不安定である。

【００１４】また、以上のような従来技術に係る液晶表
示素子の上下基板間に電界を加えると、液晶は立ち上が
り、通常ＴＮ配向とスプレイＴＮ配向とのエネルギー差
はさらに大きくなる。そうすると、当初スプレイＴＮ配
向状態であった領域で通常ＴＮ配向への転移が起こる。
通常ＴＮ配向とスプレイＴＮ配向とのエネルギー差は、
プレチルト角が大きいほど、また電界が強くて液晶の立
ち上がり方が大きいほど大きくなる。したがって、プレ
チルト角を高くするほど所望の配向が得られやすいが、
液晶表示素子において、プレチルト角をあまり高くしす
ぎると、液晶分子の配向状態にバラツキが生じ、表示ム
ラの発生、コントラスト比や視角特性等の表示品位の劣
化等の問題が生じる。

【００１５】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、複数の配向領域内の液晶分子を安定
に保持することができる液晶表示素子およびその製造方
法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第一の構成に係る液晶表示素子は、２枚の基
板間に液晶が挟持された複数の液晶配向領域を有する液
晶表示素子であって、前記複数の液晶配向領域の境界に
壁が形成されていることを特徴とする。このような構成
としたことにより、隣接する液晶配向領域間での相互作
用がなくなり、複数の配向領域内の液晶分子の配向を安
定に保持することが可能となる。

【００１７】また、前記複数の液晶配向領域の境界に形
成されている壁によって、前記２枚の基板間の間隔が規
定され、前記２枚の基板間に挟持されている液晶の厚み
がほぼ均一に保持されていることが好ましい。このよう
な構成としたことにより、前記２枚の基板間にスペーサ
を設ける必要がないため、スペーサを設けた場合に発生
するスペーサ周辺の光漏れによるコントラスト低下が起
こらず、非常に高いコントラスト比を得ることができ
る。

【００１８】さらに、前記壁が、光硬化性樹脂を用いて
形成されていることが好ましく、前記光硬化性樹脂が、
ポリイミド、ポリアミド、ポリスチレン、ポリアミドイ
ミド、ポリウレタン、エポキシアクリレートを重合させ
た樹脂、およびスピランアクリレートを重合させた樹脂
から選択された少なくとも一つの樹脂であることが好ま
しい。

【００１９】また、本発明の第二の構成に係る液晶表示
素子は、２枚の基板間に液晶が挟持された複数の液晶配
向領域を有する液晶表示素子であって、前記２枚の基板
間に高分子ネットワークが形成されていることを特徴と
する。このように液晶表示素子のほぼ全面に高分子ネッ
トワークを形成する構成としたので、バルク中の液晶分
子の配向を適当に規定することができるため、複数の配
向領域内の液晶分子の配向を安定に保持することが可能
となる。

【００２０】さらに、前記高分子ネットワークが、光硬
化性樹脂を用いて形成されていることが好ましく、具体
的には、前記光硬化性樹脂が、アクリル酸イソブチル、
アクリル酸イソアミル、アクリル酸ステアリル、アクリ
ル酸ラウリル、ｎ−ブチルメタクリレート、ｎ−ラウリ
ルメタクリレート、トリデシルメタクリレート、イソボ
ルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレートおよ
びウレタンアクリレートから選択された少なくとも一つ
のモノマーを重合して得られる樹脂であることが好まし
い。

【００２１】また、本発明の第一および第二の構成に係
る液晶表示素子は、前記２枚の基板がそれぞれラビング
処理された配向膜を有しており、前記２枚の基板上にお
ける液晶分子の配向方位が互いに異なり、前記液晶分子
により形成される液晶層が自発的なねじれ構造をもたな
いことが好ましい。さらに、前記液晶表示素子を構成す
る各画素が４つの液晶配向領域によって構成されてお
り、前記４つの液晶配向領域の内の２つは、前記液晶層
の中央部における液晶分子のチルト方向により定まる視
角方向が互いに異なる左ねじれの領域であり、前記４つ
の液晶配向領域の内の残りの２つは、前記視角方向が互
いに異なる右ねじれの領域であり、前記４つの液晶配向
領域の前記視角方向が互いに異なることが好ましい。ま
た、前記２枚の基板上における液晶分子の配向方位が互
いにほぼ９０°異なり、前記４つの液晶配向領域の内の
２つは、前記視角方向が互いにほぼ１８０゜異なる左ね
じれの領域であり、前記４つの液晶配向領域の内の残り
の２つは、前記視角方向が互いにほぼ１８０゜異なる右
ねじれの領域であり、前記４つの液晶配向領域は、それ
ぞれ前記視角方向が互いにほぼ９０°異なることが好ま
しい。

【００２２】本発明に係る液晶表示素子の第一の製造方
法は、２枚の基板間に液晶が挟持された複数の液晶配向
領域を有する液晶表示素子の製造方法であって、前記２
枚の基板の少なくとも一方の基板上の前記複数の液晶配
向領域の境界に相当する部分にフォトリソグラフィーに
より壁を形成する工程を有することを特徴とする。この
第一の製造方法においては、前記液晶を等方相転移温度
まで加熱した後に、しきい値電圧以上の電圧を印加しな
がら液晶相まで冷却する工程を含むことが好ましい。

【００２３】また、本発明に係る液晶表示素子の第二の
製造方法は、２枚の基板間に液晶が挟持された複数の液
晶配向領域を有する液晶表示素子の製造方法であって、
液晶材料と光硬化性樹脂との混合組成物を前記２枚の基
板間に挟持する工程と、前記複数の液晶配向領域の境界
にのみ紫外線を照射する工程とを有し、前記複数の液晶
配向領域の境界に高分子壁を形成することを特徴とす
る。この第二の製造方法においては、前記混合組成物を
等方相転移温度まで加熱した後に、しきい値電圧以上の
電圧を印加しながら液晶相まで冷却する工程を含むこと
が好ましい。

【００２４】さらに、本発明に係る液晶表示素子の第三
の製造方法は、２枚の基板間に液晶が挟持された複数の
液晶配向領域を有する液晶表示素子の製造方法であっ
て、液晶材料と光硬化性樹脂との混合組成物を前記２枚
の基板間に挟持する工程と、前記混合組成物に紫外線を
照射する工程とを有し、前記２枚の基板間に高分子ネッ
トワークを形成することを特徴とする。この第三の製造
方法においては、前記混合組成物を等方相転移温度まで
加熱した後に、しきい値電圧以上の電圧を印加しながら
液晶相まで冷却する工程を含むことが好ましい。

【００２５】また、本発明に係る液晶表示素子の製造方
法においては、前記光硬化性樹脂が、アクリル酸イソブ
チル、アクリル酸イソアミル、アクリル酸ステアリル、
アクリル酸ラウリル、ｎ−ブチルメタクリレート、ｎ−
ラウリルメタクリレート、トリデシルメタクリレート、
イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレー
トおよびウレタンアクリレートから選択された少なくと
も一つのモノマーを重合して得られる樹脂であることが
好ましい。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図９は、本発明の実
施形態に係る液晶表示素子を製造するための一般的な配
向パターニング処理工程を模式的に示したものである。
以下、この図９に基づいて、配向パターニング処理工程
を説明する。

【００２７】まずはじめに、基板上に配向膜を形成し
（ａ）、ラビングにより第１の配向処理を行なう
（ｂ）。次に、フォトレジストを塗布し（ｃ）、フォト
マスクを用いてパターン露光し（ｄ）、部分的にレジス
トを除去して（ｅ）、第１のラビング方向と逆向きに第
２のラビング配向処理を行なう（ｆ）。これにより、レ
ジストが部分的に除去された領域では、液晶が第２のラ
ビング方向に並ぶこととなる。そして、最終的にレジス
トを完全に除去することにより（ｇ）、基板上の配向パ
ターニング処理工程が完了する。以上の工程によれば、
基板上に、プレチルト角が逆向きの２領域が、フォトマ
スクのパターンに対応して形成される。

【００２８】本発明に係る実施形態においては、上基板
および下基板の両方の基板について以上の処理を行い、
上基板と下基板との配向処理パターンを適当に組み合わ
せることによって、視角方向が互いに９０゜ずつ異なる
４つの液晶配向状態を有する液晶表示素子を構成するこ
とができる。上下基板の配向処理パターンを適当に組み
合わせることによって得られる液晶分子の配向状態は、
例えば図１０に示すようになる。

【００２９】（第一の実施形態）以下、本発明の第一の
実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１
は、本発明の第一の実施形態に係る液晶表示素子の１画
素部の平面図であり、図２は、図１に示された本実施形
態に係る液晶表示素子の１画素部の概略的な斜視図であ
る。

【００３０】本実施形態に係る液晶表示素子は、これら
の図１および図２に示されるように、上基板１には、ク
ロム等から成る遮光層（ブラックマトリクス遮光層）
２、カラーフィルタ３および酸化インジウム錫（以下
「ＩＴＯ」ともいう）の共通電極４が形成されており、
下基板５には、ＩＴＯの画素電極６、この画素電極６を
駆動させる薄膜トランジスタ９および壁７が形成されて
いる。遮光層２は、開口部以外のすべての部分を覆って
いる。

【００３１】ここで壁７は、例えば、下基板５上に感光
性ポリイミド（フォトニースＵＲ−３１００、東レ
（株）製）をスピンナーで塗布（膜厚３〜５μｍ）した
後、フォトマスクを用いてパターン露光して、複数の液
晶配向の境界に相当する部分以外のポリイミドを除去す
ることにより形成されている。

【００３２】以上のように構成された上基板１および下
基板５には、可溶性のポリイミドから成る配向膜が塗布
され、この配向膜に対して図９で示された配向パターニ
ング処理が行われる。

【００３３】次に、上基板１および下基板５の少なくと
も一方の基板に、エポキシ系接着剤をスクリーン印刷す
ることにより、シール部を形成する。このシール部を形
成する際には、液晶を注入するための注入口を設けてお
く。その後、上基板１および下基板５の少なくとも一方
の基板に、直径５μｍの球形スペーサ８を均一に散布し
て、図１０に示すように、１画素内に４つの配向領域
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが形成されるように、上基板１と下基板
５とを貼り合わせる（図１参照）。図１および図１０に
おいて、各領域のラビング処理方向は、上基板１のラビ
ング方向を実線矢印で示し、下基板５のラビング方向を
点線矢印で示している。

【００３４】次に、貼り合わせた上基板１と下基板５と
を約１ｋｇ／ｃｍ²の圧力で均一に加圧した状態で、１
５０℃の雰囲気下において１時間加熱して硬化させる。
これらの工程を経て、空セルが作製される。

【００３５】そして、カイラル剤を添加していないフッ
素系ネマティック液晶を、真空注入法により、以上のよ
うに構成された空セルに注入する。液晶注入完了後は、
エポキシ系樹脂を用いて注入口を封止する。

【００３６】このようにして得られた液晶表示素子に対
して、液晶に５Ｖ程度の電圧を印加しながら、液晶の等
方相転移温度以上の温度から室温までの冷却を行った結
果、複数の配向領域内の液晶分子がプレチルト角により
規定された所望の配向状態に保持されている液晶表示素
子を得ることができる。具体的には、壁７によって、複
数の配向領域内の液晶分子の配向を安定に保持すること
ができる。

【００３７】その後、本実施形態に係る液晶表示素子の
基板表面を強く擦っても、所望の液晶配向状態は、安定
に保持されていた。本実施形態に係る液晶表示素子の視
角特性を評価したところ、図１２に示すように上下左右
対称で、非常に視角の広い良好な特性が得られた。さら
に、配向欠陥がほとんどないことから、どの視角方向か
ら見ても表示ムラが観察されず、非常に高い表示品位が
得られた。

【００３８】なお、本実施形態においては、壁７を下基
板５に形成した場合について説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、例えば、上基板１に形成し
てもよく、また、上基板１と下基板５との両方に形成し
てもよい。

【００３９】（第一の比較例）本発明の第一の実施形態
に係る液晶表示素子との比較を行うために、複数の液晶
配向領域の境界に壁を形成しない（つまり壁７を設けな
い）ことを除いては、第一の実施形態に係る液晶表示素
子と同様である液晶表示素子（以下、「第一の比較例」
という）を作製した。

【００４０】この第一の比較例に係る液晶表示素子の液
晶に５Ｖ程度の電圧を印加しながら、液晶の等方相転移
温度以上の温度から室温までの冷却を行うと、本発明の
第一の実施形態の場合と同様に、複数の配向領域内の液
晶分子がプレチルト角により規定された所望の配向状態
に保持されている液晶表示素子を得ることができた。

【００４１】しかしながら、その後、第一の比較例に係
る液晶表示素子の基板表面を強く擦ると、液晶分子の配
向が乱れ、スプレイＴＮ配向となって配向欠陥となる画
素が多数発生した。スプレイＴＮ配向および通常ＴＮ配
向の状態を表わす模式図を図１１に示す。その後、液晶
に２０Ｖ程度の高電圧を印加してもスプレイＴＮ配向領
域が多数残存していた。

【００４２】（第二の実施形態）次に、本発明の第二の
実施形態について、図面を参照しながら説明する。図３
は、本発明の第二の実施形態に係る液晶表示素子の１画
素部の平面図であり、図４は、図３に示された本実施形
態に係る液晶表示素子の１画素部の概略的な斜視図であ
る。

【００４３】本実施形態に係る液晶表示素子は、これら
の図３および図４に示されるように、上基板１には、ク
ロム等から成る遮光層（ブラックマトリクス遮光層）
２、カラーフィルタ３およびＩＴＯの共通電極４が形成
されており、下基板５には、ＩＴＯの画素電極６、この
画素電極６を駆動させる薄膜トランジスタ９および壁７
が形成されている。遮光層２は、開口部以外のすべての
部分を覆っている。

【００４４】ここで壁７は、例えば、下基板５上に感光
性ポリイミド（フォトニースＵＲ−３１００、東レ
（株）製）をスピンナーで塗布（膜厚５μｍ）した後、
フォトマスクを用いてパターン露光して、複数の液晶配
向の境界に相当する部分以外のポリイミドを除去するこ
とにより形成されている。

【００４５】以上のように構成された上基板１および下
基板５には、可溶性のポリイミドから成る配向膜が塗布
され、この配向膜に対して図９で示された配向パターニ
ング処理が行われる。

【００４６】次に、上基板１および下基板５の少なくと
も一方の基板に、エポキシ系接着剤をスクリーン印刷す
ることにより、シール部を形成する。このシール部を形
成する際には、液晶を注入するための注入口を設けてお
く。その後、図１０に示すように、１画素内に４つの配
向領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが形成されるように、２枚の上基
板１と下基板５とを貼り合わせる（図３参照）。図３お
よび図１０において、各領域のラビング処理方向は、上
基板１のラビング方向を実線矢印で示し、下基板５のラ
ビング方向を点線矢印で示している。

【００４７】次に、貼り合わせた上基板１と下基板５と
を約１ｋｇ／ｃｍ²の圧力で均一に加圧した状態で、１
５０℃の雰囲気下において１時間加熱して硬化させる。
これらの工程を経て、空セルが作製される。

【００４８】そして、カイラル剤を添加していないフッ
素系ネマティック液晶を、真空注入法により、以上のよ
うに構成された空セルに注入する。液晶注入完了後は、
エポキシ系樹脂を用いて注入口を封止する。

【００４９】このようにして得られた液晶表示素子に対
して、液晶に５Ｖ程度の電圧を印加しながら、液晶の等
方相転移温度以上の温度から室温までの冷却を行った結
果、複数の配向領域内の液晶分子がプレチルト角により
規定された所望の配向状態に保持されている液晶表示素
子を得ることができる。具体的には、壁７によって、複
数の配向領域内の液晶分子の配向を安定に保持すること
ができる。

【００５０】その後、本実施形態に係る液晶表示素子の
基板表面を強く擦っても、所望の液晶配向状態は、安定
に保持されていた。本実施形態に係る液晶表示素子の視
角特性を評価したところ、第一の実施形態に係る液晶表
示素子と同様に図１２に示すように、上下左右対称で、
非常に視角の広い良好な特性が得られた。さらに、本実
施形態に係る液晶表示素子においては、上基板１と下基
板５との間隔を規定する壁７が均等に配置されているた
め、ギャップむら等が発生しない。また、壁７を用いて
上基板１と下基板５との間隔を規定しているので、スペ
ーサを設ける必要がなく、黒表示時のスペーサ周辺の光
漏れによるコントラスト低下が発生せず、非常に高いコ
ントラスト比を得ることができる。

【００５１】なお、本実施形態においては、壁７を下基
板５に形成した場合について説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、例えば、上基板１に形成し
てもよく、また、上基板１と下基板５との両方に形成し
てもよい。

【００５２】（第三の実施形態）次に、本発明の第三の
実施形態について、図面を参照しながら説明する。図５
は、本発明の第三の実施形態に係る液晶表示素子の１画
素部の平面図であり、図６は、図５に示された本実施形
態に係る液晶表示素子の１画素部の概略的な斜視図であ
る。

【００５３】本実施形態に係る液晶表示素子は、これら
の図５および図６に示されるように、上基板１には、ク
ロム等から成る遮光層（ブラックマトリクス遮光層）
２、カラーフィルタ３およびＩＴＯの共通電極４が形成
されており、下基板５には、ＩＴＯの画素電極６および
この画素電極６を駆動させる薄膜トランジスタ９が形成
されている。遮光層２は、開口部以外のすべての部分を
覆っている。

【００５４】以上のように構成された上基板１および下
基板５には、可溶性のポリイミドから成る配向膜が塗布
され、この配向膜に対して図９で示された配向パターニ
ング処理が行われる。

【００５５】次に、上基板１および下基板５の少なくと
も一方の基板に、エポキシ系接着剤をスクリーン印刷す
ることにより、シール部を形成する。このシール部を形
成する際には、液晶を注入するための注入口を設けてお
く。その後、上基板１および下基板５の少なくとも一方
の基板に、直径５μｍの球形スペーサ８を均一に散布し
て、図１０に示すように、１画素内に４つの配向領域
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが形成されるように、上基板１と下基板
５とを貼り合わせる（図５参照）。図５および図１０に
おいて、各領域のラビング処理方向は、上基板１のラビ
ング方向を実線矢印で示し、下基板５のラビング方向を
点線矢印で示している。

【００５６】次に、貼り合わせた上基板１と下基板５と
を約１ｋｇ／ｃｍ²の圧力で均一に加圧した状態で、１
５０℃の雰囲気下において１時間加熱して硬化させる。
これらの工程を経て、空セルが作製される。

【００５７】そして、フッ素系ネマティック液晶に紫外
線硬化型モノマーを３〜４重量％添加したものを、真空
注入法により、以上のように構成された空セルに注入す
る。紫外線硬化型モノマーとしては、イソボルニルアク
リレートおよびウレタンアクリレート等があげられる。
液晶注入完了後は、エポキシ系樹脂を用いて注入口を封
止する。

【００５８】このようにして得られた液晶表示素子に対
して、液晶に５Ｖ程度の電圧を印加しながら、液晶の等
方相転移温度以上の温度から室温までの冷却を行った結
果、複数の配向領域内の液晶分子がプレチルト角により
規定された所望の配向状態に保持されている液晶表示素
子を得ることができる。そして、その後、複数の液晶配
向領域の境界部にのみ紫外線を照射することにより、モ
ノマーを高分子化して高分子壁１１を形成させる。つま
り、光相分離によって高分子壁１１を形成する。この高
分子壁１１によって、複数の配向領域内の液晶分子の配
向を安定に保持することができる。

【００５９】その後、本実施形態に係る液晶表示素子の
基板表面を強く擦っても、所望の液晶配向状態は、安定
に保持されていた。本実施形態に係る液晶表示素子の視
角特性を評価したところ、第一の実施形態と同様に図１
２に示すように、上下左右対称で、非常に視角の広い良
好な特性が得られた。さらに、配向欠陥がほとんどない
ことから、どの視角方向から見ても表示ムラが観察され
ず、非常に高い表示品位が得られた。

【００６０】（第四の実施形態）次に、本発明の第四の
実施形態について、図面を参照しながら説明する。図７
は、本発明の第四の実施形態に係る液晶表示素子の１画
素部の平面図であり、図８は、図７に示された本実施形
態に係る液晶表示素子の断面図である。

【００６１】本実施形態に係る液晶表示素子は、これら
の図７および図８に示されるように、上基板１には、ク
ロム等から成る遮光層（ブラックマトリクス遮光層）
２、カラーフィルタ３およびＩＴＯの共通電極４が形成
されており、下基板５には、ＩＴＯの画素電極６および
この画素電極６を駆動させる薄膜トランジスタ９が形成
されている。遮光層２は、開口部以外のすべての部分を
覆っている。

【００６２】以上のように構成された上基板１および下
基板５には、可溶性のポリイミドから成る配向膜１０が
塗布され、その後、この配向膜１０に対して図９で示さ
れた配向パターニング処理が行われる。

【００６３】次に、上基板１および下基板５の少なくと
も一方の基板に、エポキシ系接着剤をスクリーン印刷す
ることにより、シール部を形成する。このシール部を形
成する際には、液晶を注入するための注入口を設けてお
く。その後、上基板１および下基板５の少なくとも一方
の基板に、直径５μｍの球形スペーサ８を均一に散布し
て、図１０に示すように、１画素内に４つの配向領域
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが形成されるように、上基板１と下基板
５とを貼り合わせる（図７参照）。図７および図１０に
おいて、各領域のラビング処理方向は、上基板１のラビ
ング方向を実線矢印で示し、下基板５のラビング方向を
点線矢印で示している。

【００６４】次に、貼り合わせた上基板１と下基板５と
を約１ｋｇ／ｃｍ²の圧力で均一に加圧した状態で、１
５０℃の雰囲気下において１時間加熱して硬化させる。
これらの工程を経て、空セルが作製される。

【００６５】そして、フッ素系ネマティック液晶に紫外
線硬化型モノマーを３〜４重量％添加したものを、真空
注入法により、以上のように構成された空セルに注入す
る。紫外線硬化型モノマーとしては、イソボルニルアク
リレートおよびウレタンアクリレート等があげられる。
液晶注入完了後は、エポキシ系樹脂を用いて注入口を封
止する。

【００６６】このようにして得られた液晶表示素子に対
して、液晶に５Ｖ程度の電圧を印加しながら、液晶の等
方相転移温度以上の温度から室温までの冷却を行った結
果、複数の配向領域内の液晶分子がプレチルト角により
規定された所望の配向状態に保持されている液晶表示素
子を得ることができる。そして、その後、この液晶表示
素子に紫外線を照射することにより、モノマーを高分子
化して高分子ネットワーク１３を形成させる。この高分
子ネットワーク１３によって、バルク中の液晶分子の配
向を規定することが可能となるため、複数の配向領域内
の液晶分子の配向を安定に保持することができる。

【００６７】その後、本実施形態に係る液晶表示素子の
基板表面を強く擦っても、所望の液晶配向状態は、安定
に保持されていた。本実施形態に係る液晶表示素子の視
覚特性を評価したところ、第一の実施形態と同様に図１
２に示すように、上下左右対称で、非常に視角の広い良
好な特性が得られた。さらに、配向欠陥がほとんどない
ことから、どの視角方向から見ても表示ムラが観察され
ず、非常に高い表示品位が得られた。

【００６８】なお、本発明に係る各実施形態において
は、液晶表示素子を構成する各基板に対して配向パター
ニング処理を行う方法としては、ラビング処理法を用い
る場合（図９参照）について説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、例えば、斜方蒸着法や偏光
ＵＶ光照射法等でもよい。また、ラビング処理法を行う
場合の配向膜材料としては、安定性に優れたポリイミド
のラビング膜等を用いることが好ましい。

【００６９】また、以上の各実施形態に係る液晶表示素
子を用いて構成される実際の液晶表示装置は、例えば、
対角２６ｃｍの縦６４０（＊ＲＧＢトリオ）＊横４８０
の画素で構成されている。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液晶
表示素子によれば、複数の液晶配向領域の境界に壁を設
けること、あるいは上下基板間に高分子ネットワークを
形成することにより、複数の配向状態を安定に保持する
ことができる。したがって、配向欠陥がほとんどなく、
上下左右方向で対称な視角特性を有し、視角特性の優れ
た、高表示品位の液晶表示素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態に係る液晶表示素子の
１画素部の平面図

【図２】本発明の第一の実施形態に係る液晶表示素子の
１画素部の概略的な斜視図

【図３】本発明の第二の実施形態に係る液晶表示素子の
１画素部の平面図

【図４】本発明の第二の実施形態に係る液晶表示素子の
１画素部の概略的な斜視図

【図５】本発明の第三の実施形態に係る液晶表示素子の
１画素部の平面図

【図６】本発明の第三の実施形態に係る液晶表示素子の
１画素部の概略的な斜視図

【図７】本発明の第四の実施形態に係る液晶表示素子の
１画素部の平面図

【図８】本発明の第四の実施形態に係る液晶表示素子の
１画素部の断面図

【図９】本発明の液晶表示素子を製造するための一例と
しての配向パターニング処理工程を表わす模式図

【図１０】本発明の液晶表示素子の１画素の配向状態の
一例を示す模式図

【図１１】通常ＴＮ配向とスプレイＴＮ配向の状態を表
わす模式図

【図１２】本発明の液晶表示素子の視角特性図

【符号の説明】

１上基板２遮光層３カラーフィルタ４共通電極５下基板６画素電極７壁８球状スペーサ９薄膜トランジスタ１０配向膜１１高分子壁１２液晶分子１３高分子ネットワーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２枚の基板間に液晶が挟持された複数の
液晶配向領域を有する液晶表示素子であって、前記複数
の液晶配向領域の境界に壁が形成されていることを特徴
とする液晶表示素子。
【請求項２】前記複数の液晶配向領域の境界に形成さ
れている壁によって、前記２枚の基板間の間隔が規定さ
れ、前記２枚の基板間に挟持されている液晶の厚みがほ
ぼ均一に保持されている請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】前記壁が、光硬化性樹脂を用いて形成さ
れている請求項１または２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】前記光硬化性樹脂が、ポリイミド、ポリ
アミド、ポリスチレン、ポリアミドイミド、ポリウレタ
ン、エポキシアクリレートを重合させた樹脂、およびス
ピランアクリレートを重合させた樹脂から選択された少
なくとも一つの樹脂である請求項３記載の液晶表示素
子。
【請求項５】２枚の基板間に液晶が挟持された複数の
液晶配向領域を有する液晶表示素子であって、前記２枚
の基板間に高分子ネットワークが形成されていることを
特徴とする液晶表示素子。
【請求項６】前記高分子ネットワークが、光硬化性樹
脂を用いて形成されている請求項５記載の液晶表示素
子。
【請求項７】前記光硬化性樹脂が、アクリル酸イソブ
チル、アクリル酸イソアミル、アクリル酸ステアリル、
アクリル酸ラウリル、ｎ−ブチルメタクリレート、ｎ−
ラウリルメタクリレート、トリデシルメタクリレート、
イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレー
トおよびウレタンアクリレートから選択された少なくと
も一つのモノマーを重合して得られる樹脂である請求項
６記載の液晶表示素子。
【請求項８】前記２枚の基板がそれぞれラビング処理
された配向膜を有しており、前記２枚の基板上における
液晶分子の配向方位が互いに異なり、前記液晶分子によ
り形成される液晶層が自発的なねじれ構造をもたないこ
とを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の
液晶表示素子。
【請求項９】前記液晶表示素子を構成する各画素が４
つの液晶配向領域によって構成されており、前記４つの
液晶配向領域の内の２つは、前記液晶層の中央部におけ
る液晶分子のチルト方向により定まる視角方向が互いに
異なる左ねじれの領域であり、前記４つの液晶配向領域
の内の残りの２つは、前記視角方向が互いに異なる右ね
じれの領域であり、前記４つの液晶配向領域の前記視角
方向が互いに異なる請求項８記載の液晶表示素子。
【請求項１０】前記２枚の基板上における液晶分子の
配向方位が互いにほぼ９０°異なり、前記４つの液晶配
向領域の内の２つは、前記視角方向が互いにほぼ１８０
゜異なる左ねじれの領域であり、前記４つの液晶配向領
域の内の残りの２つは、前記視角方向が互いにほぼ１８
０゜異なる右ねじれの領域であり、前記４つの液晶配向
領域は、それぞれ前記視角方向が互いにほぼ９０°異な
る請求項９記載の液晶表示素子。
【請求項１１】２枚の基板間に液晶が挟持された複数
の液晶配向領域を有する液晶表示素子の製造方法であっ
て、前記２枚の基板の少なくとも一方の基板上の前記複
数の液晶配向領域の境界に相当する部分にフォトリソグ
ラフィーにより壁を形成する工程を有することを特徴と
する液晶表示素子の製造方法。
【請求項１２】前記液晶を等方相転移温度まで加熱し
た後に、しきい値電圧以上の電圧を印加しながら液晶相
まで冷却する工程を含む請求項１１記載の液晶表示素子
の製造方法。
【請求項１３】２枚の基板間に液晶が挟持された複数
の液晶配向領域を有する液晶表示素子の製造方法であっ
て、液晶材料と光硬化性樹脂との混合組成物を前記２枚
の基板間に挟持する工程と、前記複数の液晶配向領域の
境界にのみ紫外線を照射する工程とを有し、前記複数の
液晶配向領域の境界に高分子壁を形成することを特徴と
する液晶表示素子の製造方法。
【請求項１４】前記混合組成物を等方相転移温度まで
加熱した後に、しきい値電圧以上の電圧を印加しながら
液晶相まで冷却する工程を含む請求項１３記載の液晶表
示素子の製造方法。
【請求項１５】２枚の基板間に液晶が挟持された複数
の液晶配向領域を有する液晶表示素子の製造方法であっ
て、液晶材料と光硬化性樹脂との混合組成物を前記２枚
の基板間に挟持する工程と、前記混合組成物に紫外線を
照射する工程とを有し、前記２枚の基板間に高分子ネッ
トワークを形成することを特徴とする液晶表示素子の製
造方法。
【請求項１６】前記混合組成物を等方相転移温度まで
加熱した後に、しきい値電圧以上の電圧を印加しながら
液晶相まで冷却する工程を含む請求項１５記載の液晶表
示素子の製造方法。
【請求項１７】前記光硬化性樹脂が、アクリル酸イソ
ブチル、アクリル酸イソアミル、アクリル酸ステアリ
ル、アクリル酸ラウリル、ｎ−ブチルメタクリレート、
ｎ−ラウリルメタクリレート、トリデシルメタクリレー
ト、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリ
レートおよびウレタンアクリレートから選択された少な
くとも一つのモノマーを重合して得られる樹脂である請
求項１３から１６のいずれか１項に記載の液晶表示素子
の製造方法。