KR100252801B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR100252801B1
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노부아끼 야마다
후미까즈 시모시끼료
야스히로 구메
스이찌 고자끼
다까꼬 아다찌
신이찌 데라시따
다까시 구리하라
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마찌다 가쯔히꼬
샤프 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 액정 표시 장치는 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하고, 상기 액정층의 액정 분자는 마이너스 유전 이방성을 갖고, 전압 무인가시에는, 상기 액정 분자가 상기 한쌍의 기판에 대해 거의 수직인 방향으로 배향되고, 전압 인가시에는, 상기 액정 분자가 복수의 화소 영역마다 축대칭형으로 배향되도록 한 것이다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 광 시야각 특성을 갖는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래부터, TN(twisted nematic)모드의 액정 표시 장치(이하, LCD라고 한다)가 알려져 있다. TN 모드의 액정 표시 장치는 시각 특성이 떨어진다는(시각이 좁다는) 문제가 있다. 도 30a에 도시한 바와 같이, TN-LCD 200의 중간조 표시 상태에서 액정 분자(202)는 일정한(한) 방향으로 기울어져 있다. 그 결과, 도 30a 중의 화살표 A 및 B의 시각 방향에서 TN-LCD 200을 관찰한 경우, 외견상의 광투과율이 방향에 따라서 다르다. 따라서, TN-LCD 200의 표시 품질(예를 들면, 콘트라스트비)은 시각에 크게 의존한다.
액정 분자의 배향 상태를 제어하여 액정 표시 장치의 시각 특성을 개선하기 위해서는 각 화소내에서 적어도 2방향으로 액정 분자를 배향시키는 것이 필요하다. 이러한 표시 모드의 액정 표시 장치로서는 예를 들면, 액정 분자를 각 화소마다 축대칭 배향시킨 표시 모드(Axially Symmetric Aligned Microcell Mode: ASM 모드)의 액정 표시 장치를 들 수 있다. 예를 들면, 액정 영역(214)이 고분자 영역(212)으로 포위된 ASM 모드의 액정 표시 장치(210)의 중간조 상태에서는 도 30b에 도시한 바와 같이, 액정 분자가 2개의 다른 방향으로 배향되고 있다. 이 액정 표시 장치(210)를 화살표 A 및 B로 표시한 시각 방향에서 관찰한 경우, 외견상의 광투과율이 평균화된다. 그 결과, A 및 B의 시각 방향에서의 광투과율이 실질적으로 같게 되어 TN 모드에 비해 시각 특성이 개선된다.
ASM 모드를 포함한 개선된 시각 특성을 갖는 모드(이하, 광시야각 모드라 한다)의 액정 표시 장치의 구체예에 대해 이하에 설명한다.
(1) 액정셀내에 고분자벽을 갖고, 편광판을 필요로 하지 않고 더구나 배향 처리를 필요로 하지 않는 액정 표시 장치에서 액정재의 복굴절율을 이용함으로써 투명 또는 반투명 상태를 전기적으로 컨트롤하는 기술이 제안되어 있다. 이 기술은 기본적으로는 액정 분자의 상광 굴절율과 지지 매체의 굴절율을 일치시켜 전압을 인가하여 액정 분자의 배향이 갖추어질 때에는 투명 상태를 표시하고 전압 무인가 시에는 액정 분자의 배향의 무질서에 의해 광산란 상태를 표시하는 것이다.
예를 들면, 일본 국내 단계 PCT 공개 공보 소 61-502128호에는 액정과 광 또는 열경화성 수지를 혼합하고, 그 후 수지를 경화하여 수지로부터 액정을 석출하여 수지속에 액정 방울을 형성시키는 기술이 제안되어 있다. 또한, 상기 일본 국내 단계 PCT 공개 공보 소 61-502128호에 개시된 장치와 편광판의 편광축을 직교시키는 방식으로 편광판을 설치한 광시야각 모드의 액정 표시 장치가 특개평 4-338923호 공보, 특개평 4-212928호 공보에 제안되어 있다.
(2) 편광판을 사용하는 비산란형 액정셀의 시각 특성을 개선하는 기술로서 일본 특개평 5-27242호 공보에 액정과 광경화성 수지와의 혼합물로부터 상분리에 의해 액정과 고분자 재료의 복합 재료를 제조하는 기술이 개시되어 있다. 이 기술은 생성한 고분자체에 의해 액정 도메인의 배향 상태가 랜덤 상태로 되어 전압 인가시에 개개의 도메인에서 액정 분자가 상승하는 방향이 다르기 때문에, 각 방향에서 관찰한 외견상의 광투과율이 같아지기 때문에[리타데이션(retardation)d·Δn이 평균화되므로, 여기서, d는 액정층의 두께이고, Δn은 액정 재료의 복굴절률이다.], 중간조 상태에서의 시각 특성이 개선된다.
(3) 최근, 본 발명자들이 광중합 시에 포토트마스크 등을 사용하여 광을 제어함으로써 액정 분자가 화소 영역내에서 전 방향으로 배향되는(스파이럴상태)액정 장치를 일본 특개평 7-120728호 공보에 제안하고 있다. 이 장치는 액정과 광경화성 수지의 혼합물로부터 상분리를 이용하여 액정 분자를 축대칭으로 배향시키는 기술을 이용한 것이다. 액정 분자는 전압 OFF 상태에서는 축대칭 배향을 하고 있으나 전압을 인가함으로써 호메오토로픽 배향[homeotropic alignment, 기판에 대해 수직인 배향]에 근접하므로 시각 특성이 현저히 개선된다. 이 기술은 p형 액정 재료(유전률 이방성 Δε이 플러스인 액정 재료)를 사용하는 표시 모드(P형 표시 모드)이다.
이러한 장치의 제조 방법의 일례로서 화소 영역마다 셀 두께 보다 작은 격자형의 고분자벽을 형성하여 제조한 셀내에 액정과 광경화성 수지의 혼합물을 주입하고 액정 상과 균일 상(uniform phase)이 혼재하는 2상 영역을 이용하여 축대칭 배향된 액정 분자를 형성하는 방법이 일본 특개평 8-95012호 공보에 개시되어 있다. 이 제조 방법은 배향막을 사용하지 않는다.
(4) 또한, 기판 표면에 결정성 고분자이고 또한 구정(球晶)구조를 갖는 축대칭 배향막을 이용한 광시각 표시 모드의 액정 표시 장치가 일본 특개평 6-308496호 공보에 개시되어 있다.
(5) 기판 상에 배향막을 도포하고 러빙 등의 배향 처리를 행하지 않고 액정 분자를 랜덤 방향으로 배향시키는 기술이 특개평 6-194655호 공보에 개시되어 있다.
화소를 복수 영역으로 분할하여 각 영역에서의 시각 특성을 서로 보상하는 방식으로 액정 분자를 배향하는 기술로서 하기 (6)이나 (7)이 개시되어 있다.
(6) 화소를 복수의 영역으로 분할하여 각 영역에서의 러빙 방향이 다르게 되도록 러빙 등의 배향 처리를 행하는 방법이 일본 특개소 63-106624호 공보에 개시되어 있다.
이러한 방법을 이용하여 얻어진, 광시야각 특성을 갖고 콘트라스트가 양호한 표시를 얻는 것이 가능한 액정 표시 장치가 도 31 및 도 32에 도시되어 있다. 도 31은 이러한 액정 표시 장치의 개략 평면도이고, 도 32는 도 31의 E-E'선에 따른 단면도이다.
액정 표시 장치의 한편의 유리 기판(522) 상에는 화소마다 설치된 화소 전극(투명 전극; 520), 배향막(510)과 화소 전극(520)을 구동하는 박막 트랜지스터(513)가 설치된다. 다른쪽의 유리 기판(521) 상에는 대향 전극(투명 전극; 519), 및 배향막(509)이 설치된다. 배향막(509, 510)은 폴리이미드로 형성되어 있다. 대향하는 투명 전극(519, 520)으로 규정되는 화소 B는 예를 들면 종횡 200㎛의 정방형이고 매트릭스형으로 복수 배열되어 있다. 이 화소 B를 형성하는 화소 전극(520)의 중앙부에 폴리이미드로 이루어지는 띠상 스페이서(523)가 설치되어 있다. 이 결과, 각 화소 B는 띠상 스페이서(523)에 의해서 영역 I와 II로 분할된다.
이 분할된 영역 I와 II는 모식적으로 도 33에 도시한 바와 같이 형성된다. 유리 기판(521)과 대향하는 다른쪽 유리 기판(522)에 각각 도 33에 도시하는 화살표 방향으로 러빙 처리가 실시된다. 종래, 영역 I에 배향 규제력을 갖게하는 경우, 영역 II를 레지스트로 피복하여 러빙 처리를 실시하고 영역 II에 배향 규제력을 갖게하는 경우도 마찬가지로 영역 I을 레지스트로 피복하여 러빙 처리를 실시하고 있다.
상기 기술에 따라서 분할된 각각의 영역에서의 액정 분자의 배향 방향은 나선형의 트위스트 방향과 동일하지만 기판 표면에 대한 각도는 다르다. 기판 표면에 대한 각도의 차이에 의해 전압 인가 시에 액정 분자가 상승하는 방향이 다르기 때문에, 빛이 기판에 수직 방향으로부터 경사진 경사 방향에서 기판에 입사하는 경우에 각각의 영역의 광학 특성이 서로를 보상한다. 그 결과, 전압 인가시에서의 시각 의존성은 상하 기판 간의 각 화소내의 배향이 다른 영역에서 상쇄되어 시각 의존성이 적은 광학 특성을 얻을 수 있다. 특히, 중간조 표시시에 시각이 변화되어도 계조 반전의 현상은 나타나지 않게 된다.
(7) 배향막 상의 배향 방향을 다르게 한 기술로서 각 화소마다 경사를 갖는 요철(unevenness)을 형성하여 액정 분자가 경사지는 방향을 각 화소마다 분할한 영역으로 다르게 한 기술이 일본 특개평 7-199193호 공보 및 특개평 7-333612호 공보에 개시되어 있다. 이 기술에 따르면, 화소내에 다른 경사 방향에 의해 프리틸트각을 영역마다 변화시켜 액정 분자의 상승 방향을 다르게 함으로써 액정 표시 장치의 시각 특성이 개선된다. 일본 특개평 7-199193호 공보는 또한, n형(Δε<0)의 액정 재료와 수직 배향층을 사용하고 액정 분자가 전압 OFF 상태에서는 기판에 수직으로 배향되고 전압 ON에서는 액정 분자가 기판에 수평 방향으로 경사지는 수직 배향형 액정 표시 장치를 개시하고 있다.
(8) 또한 광시야각 특성을 갖고 양호한 표시 품위를 얻을 수 있는 액정 표시 장치가 제안되어 있다(일본 특개평 6-301036호 공보). 도 34는 이 액정 표시 장치의 외관 사시도이고 도 35는 그 개략 단면도이다. 이 액정 표시 장치는 한쌍의 전극 기판 간에 수직 배향된 액정 분자(612A)를 갖는 액정층(612)을 구비한다. 한편의 기판(610)에는 화소 전극(611)이 설치되며 한쪽 기판(도시하지 않음)에는 대향 전극(613)이 설치되고, 또한 각 화소 중심부에 대응하도록 하여 대향 전극(613)에 개구부(614)가 설치되어 있다.
액정층의 개구부(614)에 대응하는 영역의 액정 분자(612A)는 구동 전압 인가시에도 수직 배향한 상태를 유지하여 안정되고 있다. 액정층의 개구부(614)에 대응하는 영역 주변의 액정 분자(612A)도 또한 개구부(614)에 대응하는 영역의 액정 분자(612A)와의 상호 작용에 의해 그 배향이 안정되어 있다. 그 결과, 각 화소의 액정분자(612A)가 개구부(614)가 설치된 화소 중심부로 향하도록 배향한다. 따라서, 각 화소의 개구부(614)를 화소의 동일한 위치(예를 들면, 각 화소의 중심부)에 설치해 두면, 액정분자가 각 화소에서 동일하게 배향한다. 이에 따라, 가령 디스클리네이션 라인이 발생해도 각 화소에 동일하게 발생되므로 표시의 불균일을 방지할 수 있다. 또, 도 35 중의 도면 참조 번호(115,116)은 게이트 버스 라인이고, 도면 참조 번호(117,118)은 수직 배향막이다.
그런데, 액정 표시 장치(예를 들면, TFT-LCD)는 평면 디스플레이로서 널리 사용되고 있다. 그러나, 벽걸이 텔레비젼 등으로의 응용이 기대되고 있는 20인치를 넘는 대형의 TFT-LCD는 아직 시판되지 않고 있다. 최근, 대형 표시 장치를 실현하기 위한 후보로서 일본 특개평 1-217396호 공보 등에 개시되어 있는 플라즈마 어드레스 LCD(PALC)가 주목되고 있다.
도 36에 PALC의 단면 구조를 도시한다. PALC 700은 한쌍의 기판(701,711)간에 액정층(702)이 설치되어 있다. 기판(711)과 액정층(702)과의 사이에는 복수의 플라즈마 챔버(713)이 배치되어 있다. 각각의 플라즈마 챔버(713)은 기판(711)과 기판(711)에 대향하는 유전체 시트(716)와 이들의 사이에 설치된 칸막이 벽(712)에 의해서 규정되어 있다. 플라즈마 챔버(713) 내의 기판(711)의 표면에 형성된 애노드(714)와 캐소드(715)에 전압을 인가함으로써 플라즈마 챔버(713)에 봉입되어 있는 가스(예를 들면, 헬륨, 네온 등)가 이온화되어 플라즈마 방전이 발생한다.
복수의 플라즈마 챔버(713)은 도 36의 지면에 수직인 방향으로 스트라이프형태로 연장되어 있고 기판(701)의 액정층(702)측의 표면에 설치되어 있는 투명 전극(705)과 직교한다. 단순 매트릭스형 액정 표시 장치와 비교하면 투명 전극(705)은 표시 전극(신호 전극)에 플라즈마 챔버(713)은 주사 전극에 대응한다. 기판(711), 유전체 시트(716), 플라즈마 챔버(713) 등을 통합하여 플라즈마 기판(710)이라고 부른다.
도 37을 참조하면서 PALC700의 동작 원리를 설명한다. 플라즈마 챔버(713)이 순차 ON 상태가 되어 선택된 플라즈마 챔버(713) 내의 가스는 이온화 상태가 된다. 플라즈마 챔버(713)이 이온화된 상태로는 도 37에 도시한 바와 같이, 신호선으로부터 투명 전극(705)에 공급되는 전압에 따른 전하가 유전체 시트(716)의 이면(플라즈마 챔버; 713측)에 축적·유지된다. 이와 같이 해서 이온화한 플라즈마 챔버(713) 상에 위치하는 액정층(702)에 신호선으로부터 공급되는 신호 전압이 인가된다. 플라즈마 챔버(713)이 이온화되어 있지 않으면, 유전체 시트(716)의 이면(플라즈마 챔버; 713측)에 전하가 공급되지 않으므로 그 플라즈마 챔버(713) 상에 위치하는 액정층(702)의 영역에는 신호 전압이 인가되지 않는다. 이와 같이 해서 플라즈마 챔버(713)은 단순 매트릭스형 액정 표시 장치에서의 주사 전극과 같이 기능한다.
대화면 디스플레이를 염가로 제조하기 위한 방법으로서 일본 특개평 4-265931호 공보는 유리 페이스트를 이용한 인쇄법에 의해 유리 기판 상에 플라즈마 챔버 구조를 형성하는 기술을 개시하고 있다.
또한, 일본 특개평 4-313788호 공보는 플라즈마 챔버와 액정층을 이격하는 유전체 시트의 강도를 향상시키기 위해서 두꺼운 유전체 시트를 이용한 경우에 생기는 전하가 액정층측으로 확산하고 표시에 번짐을 생기게 하는 문제를 해결하기 위해 투명 전극을 플라즈마 챔버 방향으로 패턴화한 구성을 개시하고 있다.
상기한 기술은 각각 문제를 갖고 있다. 이하, 이들의 문제에 대해 설명한다.
종래의 ASM 모드의 액정 표시 장치에서는 유전률 이방성 Δε이 플러스인 액정 재료를 사용하고 있다. 이 표시 모드는 상기한 바와 같이, 액정 분자가 축대칭 배향되어 있으므로 모든 방향에서의 우수한 표시 특성을 갖는다. 그러나, 이 액정 표시 장치는 이하의 ① 내지 ④의 문제를 갖는다; 이 표시 모드는 ① 노멀 화이트 모드이기 때문에, 전압 ON시의 투과율을 저하시켜 고콘트라스트를 얻기 위해서는 비교적 높은 구동 전압이 필요하다 ; ② 전압 OFF시의 광 누설을 방지하기 위해서 BM (블랙 매트릭스)의 차광부의 면적을 크게 설정해야만 한다; ③ ASM 모드의 형성에 복잡한 온도 제어를 필요로 하는 상분리 공정을 사용하므로 제조가 어렵다; ④ ASM 모드의 액정 표시 장치의 제조가 어렵기 때문에, 액정 분자를 축대칭 배향시키면 중심축의 위치 제어가 어렵고 중심축의 위치가 각 화소에 의해서 일정하지 않거나 화소 영역의 거의 중앙부에 위치하지 않거나 하여, 이 액정 표시 장치를 경사 방향에서 관찰하면 불균일한 표시가 되어 표시 품위가 만족스럽지 못하다.
또한, 상기 (6) 및 (7)의 p형(유전 이방성Δε이 플러스)의 액정 재료를 사용하는 배향 분할형의 표시 장치에서는 전압 인가 시에 분할 라인 상에서의 액정 분자의 배향 방향이 불연속이 되는 디스클리네이션 라인이 발생하고 콘트라스트비의 저하를 야기한다. 또한, 이 액정 표시 장치에서는 복수로 분할된 영역을 제조하기 위해서 상기에 도시한 바와 같이 배향막 상에 레지스트를 도포하고 그후에 영역마다 러빙 처리를 행하는 방법을 이용한다. 이 레지스트를 이용한 방법에서는 배향막이 레지스트 재료, 현상액, 박리액 등에 노출된다. 그 때문에, 레지스트 박리 후에도 레지스트나 현상액, 박리액 등에 포함되고 있던 이온이 배향막 상에 남는다. 이 잔류한 이온은 액정 표시 장치의 동작 시에 이동하고 액정 재료의 전하 유지 특성을 열화시켜 표시의 인화 등의 현상을 일으켜 표시 특성에 악 영향을 미치게 하는 경우가 많다. 또한, 배향막과 레지스트 등의 재료의 종류의 조합에 의해서는 배향막이 데미지를 받아 배향 규제력을 상실하게 되는 경우가 있다. 따라서, 이러한 액정 표시 장치는 제조 효율 및 제조 안정성이 모두 낮다.
또한, 상기(8)의 액정 표시 장치에서는 액정 분자가 축대칭 배향되도록 제어하는 개소가 대향 전극의 개구부뿐이다. 즉, 개구부에서 떨어진 화소 주변부의 액정 분자에 대해서는 축대칭 제어의 영향력이 미치지 않는다. 따라서, 안정된 배향을 얻을 수 없어 랜덤 배향이 되어 표시가 불균일하게 되는 원인이 된다. 또한, 액정 도메인(액정 분자의 배향 방향이 연속적이고 디스클리네이션 라인의 발생이 없는 영역)이 형성되는 위치 또는 크기를 규정하지 않기 때문에, 화소 내에 디스클리네이션 라인이 반드시 발생하고 특히 중간조 표시에 있어서 불균일한 원인이 된다.
PALC에 대해서는 이하의 문제가 있다. PALC에 사용되고 있는 표시 모드는 TN 모드가 중심이다. TN 모드와 같이 표시 품질이 시각에 의존하는 표시 모드를 대화면 표시 장치에 이용하면 도 38에 도시한 바와 같이 관찰자의 위치가 고정되더라도 관찰하는 표시면의 위치에 따라 시각(a 및 b)이 다르므로 표시 품질이 표시면 내에서 변동된다고 하는 문제가 있다.
TN 모드의 PALC의 경우, TN 모드의 시각 의존성을 고려하여 관찰자로부터 본 좌우 방향의 시각 특성을 양호한 방향으로 맞추기 위해서 편광판의 편광축을 화면에 대해 종횡 방향으로부터 45°방향으로 설정된다. 이 경우, 플라즈마 기판과 얇은 유리와의 접착면 등 굴절율의 차가 존재하는 개소에서 복굴절이나 편광의 접합면에서의 반사율의 차 등에 의해 접합 개소가 보여 디스플레이로서 중요한 상하좌우 방향에서의 광 누설을 일으킨다.
또한, PALC에 사용되고 있는 표시 모드는 NW(노멀 화이트) TN 모드를 비롯하여 p형 액정 재료를 사용한 표시 모드이다. 이들의 표시 모드의 PALC에서는 충분한 콘트라스트비를 얻을 수 없다고 하는 문제가 있다. 이것은 플라즈마 방전이 불균일하기 때문에, 액정층에 인가되는 불균일한 전압(전계)에 기인한다. p형 액정(Δε>0)을 사용한 NW 표시 모드에서는 특히, 전압 ON시의 흑(블랙)레벨의 저하를 초래하여 콘트라스트비가 크게 저하하는 문제가 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하고, 상기 액정층의 액정 분자는 마이너스 유전 이방성을 갖고, 전압 무인가시에는, 상기 액정 분자가 상기 한쌍의 기판에 대해 거의 수직인 방향으로 배향되고, 전압 인가시에는, 상기 액정 분자가 복수의 화소 영역마다 축대칭형으로 배향되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시 형태에 따르면, 상기 액정층의 상기 화소 영역내에서의 두께(din)가 상기 액정층의 화소 영역외의 두께(dout)보다 크고, 상기 액정 표시 장치는 상기 한쌍의 기판 중 적어도 한쪽 기판의 상기 액정층측의 표면의 상기 화소 영역에 대응하는 한 영역에 수직 배향층을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 한쌍의 기판 중 적어도 한쪽 기판은 상기 액정층측의 표면에 상기 화소 영역을 포위하는 볼록부를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 액정층의 화소 영역 내에서의 두께는 상기 화소 영역의 중앙부에서 가장 두껍고, 상기 화소 영역의 주변부를 향해서 연속적으로 감소하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 액정층의 화소 영역내에서의 두께는 상기 화소 영역의 중앙부를 중심으로 축대칭 변화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 액정 표시 장치는 상기 화소 영역의 중앙부에 돌기부를 더 포함하며, 전압 인가시에 상기 액정 분자는 상기 돌기부를 중심으로 축대칭 배향되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 액정층의 리타데이션(retardation) d·Δn이 300 내지 500㎚의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 액정층의 트위스트각은 45 내지 110°의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 액정 표시 장치는 상기 액정층의 양측에 크로스니콜(crossed nicols)상태로 배치된 한쌍의 편광판, 및 상기 한쌍의 편광판 중 적어도 한쪽 편광판에, 면내방향에서의 굴절율 nx,y이 면에 수직한 방향에서의 굴절율nz보다 큰 관계를 갖는 위상차 판을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 한쌍의 기판 중 적어도 한쪽의 액정층측의 표면에, 상기 액정 분자에 축대칭형의 프리틸트각(pretilt angle)을 제공하는 축대칭 배향 고정층을 더 형성한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 축대칭 배향 고정층은 광경화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 액정 표시 장치를 제조하는 방법에 있어서, 한쌍의 기판 각각에 수직 배향층을 형성하는 단계, 상기 한쌍의 기판의 상기 수직 배향층 사이에, 마이너스의 유전 이방성을 갖는 액정 재료와 광경화성 수지의 혼합물을 배치하는 단계, 및 상기 혼합물에, 상기 액정 재료의 임계치 전압보다도 높은 전압을 인가하면서 상기 광경화성 수지를 경화시켜, 상기 액정 분자에 축대칭 프리틸트각을 제공하는 축대칭 배향 고정층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상술한 방법은 상기 한쌍의 기판에 수직 배향층을 형성하는 단계 전에, 상기 한쌍의 기판의 적어도 한쪽 기판의 표면에 화소 영역을 포위하는 볼록부를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 표시 장치는 플라즈마 방전을 행하는 플라즈마 챔버를 갖는 플라즈마 기판, 신호 전극을 갖는 대향 기판, 및 상기 플라즈마 기판과 상기 대향 기판 간에 배치된 액정층을 구비하며, 상기 신호 전극과 상기 플라즈마 챔버에 의해서 구동되는 액정 표시 장치에 있어서, 상기 액정층내의 액정 분자는 마이너스의 유전 이방성을 갖고, 전압 무인가시에는 상기 액정 분자가 상기 한쌍의 기판에 대해 거의 수직인 방향으로 배향되고, 전압 인가시에는 상기 액정 분자가 복수의 화소 영역마다 축대칭 배향되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시형태에 따르면, 상기 액정층의 상기 화소 영역내에서의 두께(din)가 상기 액정층의 화소 영역외의 두께(dout)보다 크고, 상기 액정 표시 장치는 한쌍의 기판중 적어도 한쪽 기판의 상기 액정층 측면의 상기 화소 영역에 대응하는 한 영역에 수직 배향층을 갖는 것을 특징으로 한다..
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 대향 기판과 상기 플라즈마 기판 중 적어도 한쪽 기판은 상기 액정층측의 표면에 상기 화소 영역을 포위하는 볼록부를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 액정층의 화소 영역내에서의 두께는 상기 화소 영역의 중앙부에서 가장 두껍고, 상기 화소 영역의 주변부를 향해서 연속적으로 감소하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 액정층의 화소 영역내에서의 두께는 상기 화소 영역의 중앙부를 중심으로 축대칭 변화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 액정 표시 장치는 상기 액정층의 양측에 크로스니콜 상태로 배치된 한쌍의 편광판을 포함하고, 상기 한쌍의 편광판 중의 한쪽 편광판의 편광축은 상기 신호 전극 또는 상기 플라즈마 챔버의 연장 방향과 평행한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 플라즈마 기판과 상기 대향 기판 중 적어도 한쪽의 액정층측의 표면에, 상기 액정 분자에 축대칭형의 프리틸트각을 제공하는 축대칭 배향 고정층을 더 형성한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 축대칭 배향 고정층은 광경화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 액정 표시 장치는 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하고, 상기 액정층내의 액정 분자는 마이너스의 유전 이방성을 갖고, 구동 전압 무인가시에는 상기 액정 분자가 상기 한쌍의 기판에 대해 거의 수직인 방향으로 배향되고, 구동 전압 인가시에는 상기 액정 분자가 복수의 화소 영역마다 축대칭 배향 중심축을 중심으로 축대칭 배향되고, 한쌍의 기판의 적어도 한쪽 기판의 액정층측의 표면에, 상기 화소 영역을 포위하는 볼록부가 설치되고, 및 상기 축대칭 배향 중심축의 위치를 제어하는 처리가 실시되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 액정 표시 장치는 상기 복수의 화소 영역내의 각각의 소정의 위치에 축대칭 배향 중심축 형성 전압의 인가시에 액정 분자가 수직 배향 상태를 유지하고 있는 한 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 축대칭 배향 중심축 형성 전압의 인가시에 액정 분자가 수직 배향 상태를 유지하고 있는 영역의 면적을 Sa, 상기 화소 영역의 면적을 A로 하면, Sa/A가 0% < Sa/A <4%의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 액정 표시 장치는 상기 복수의 화소 영역 내의 각각의 소정의 위치에 축대칭 배향 중심축 형성부를 포함하고, 상기 축대칭 배향 중심축 형성부에 대응하여 상기 액정 분자의 축대칭 배향 중심축이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 축대칭 배향 중심축 형성부의 면적을 Sb, 상기 화소 영역의 면적을 A 로 하면, Sb/A가 0% < Sb/A < 4%의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 액정층의 상기 화소 영역내에서의 두께가 상기 액정층의 화소 영역외에서의 두께보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 액정층의 화소 영역내에서의 두께는 상기 화소 영역의 중앙부에서 가장 두껍고, 상기 중앙부에서 상기 화소 영역의 주변부를 향해서 연속적으로 감소하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 액정층의 화소 영역내에서의 두께는 상기 화소 영역의 중앙부를 중심으로 축대칭 변화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 한쌍의 기판 중 적어도 한쪽 기판의 액정층측의 표면에 축대칭 배향 고정층이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 축대칭 배향 고정층이 광경화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 액정 표시 장치가 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판사이에 배치된 액정층을 포함하고, 상기 액정층내의 액정 분자는 마이너스의 유전 이방성을 갖고, 구동 전압 무인가시에는 상기 액정 분자가 상기 한쌍의 기판에 대해 거의 수직한 방향으로 배향되고, 구동 전압 인가시에는, 상기 액정 분자가 복수의 화소 영역마다 축대칭 배향 중심축을 중심으로 축대칭 배향되는 액정 표시 장치를 제조하는 방법으로서,
상기 방법이 축대칭 배향 중심축 형성 조작을 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시형태에 따르면, 상기 축대칭 배향 중심축 형성 조작 단계는, 상기 한쌍의 기판사이에, 액정 재료와 광경화성 재료를 포함하는 전구체 혼합물(precursor mixture)을 배치하는 단계, 및 상기 전구체 혼합물에 축대칭 배향 중심축 형성 전압을 인가함과 동시에 상기 광경화성 재료를 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 축대칭 배향 중심축 형성 전압이 상기 액정 재료의 임계치 전압의 1/2이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 축대칭 배향 중심축 형성 전압이 교류 전압인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 교류 전압의 주파수가 1㎐ 이상인 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 이하의 이점을 제공할 수 있다: (1) 화소 영역마다 액정 분자가 축대칭 배향된 액정 영역을 갖는, 모든 방위에서 시각 특성이 우수하고 불균일함이 없는 고콘트라스트의 액정 표시 장치를 제공하는 것, (2) 시각 특성이 우수하고 고콘트라스트의 플라즈마 어드레스형 액정 표시 장치(LCD)를 제공하는 것, 및 (3) 이러한 액정 표시 장치를 간단하게 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 바람직한 실시 형태의 액정 표시 장치의 동작원리를 설명하기 위한 모식도.
도 2는 도 1a 내지 도 1d에 도시한 액정 표시 장치의 전압 투과율 곡선을 도시하는 그래프.
도 3a 내지 도 3d는 축대칭 배향 영역의 중심축의 위치와 표시 품질과의 관계를 설명하기 위한 모식도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시 형태의 액정 표시 장치의 액정층의 두께 din(x)를 설명하는 모식도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 바람직한 실시 형태의 액정 표시 장치에서의 화소 영역을 설명하기 위한 모식 단면도.
도 6은 d·Δn=450㎚의 액정층을 갖는 액정 표시 장치의 전압 투과율 곡선을 도시하는 그래프.
도 7는 본 발명의 PALC의 바람직한 실시 형태를 설명하는 개략 단면도.
도 8a는 TN 모드의 액정 표시 장치의 시각(viewing angle)특성을 도시하는 레이다(radar)차트.
도 8b는 TN 모드의 액정 표시 장치에서의 편광판의 배치를 설명하기 위한 모식도.
도 9는 본 발명의 PALC의 시각 특성을 도시하는 레이다차트.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 다른 실시 형태의 액정 표시 장치의 기본 구성 및 동작 원리를 설명하기 위한 모식도.
도 11a는 본 발명의 다른 실시 형태에서 액정 표시 장치에 전압을 인가했을 때의 전계 분포의 상태를 도시하는 모식도.
도 11b는 도 11a의 액정 표시 장치에 전압을 인가했을 때의 액정 분자의 배향 상태를 도시하는 모식도.
도 12a는 본 발명의 실시예 1의 액정 표시 장치에 사용되는 기판의 개략 부분 단면도이고, 도 12b는 그 평면도.
도 13은 본 발명의 실시예 1의 액정 표시 장치의 전기 광학 특성을 도시하는 그래프.
도 14는 본 발명의 실시예 1의 액정 표시 장치의 시각 특성을 도시하는 레이다차트.
도 15는 본 발명의 실시예 2의 액정 표시 장치에 이용되는 기판의 개략 부분 단면도.
도 16은 본 발명의 실시예 7의 액정 표시 장치의 시각 특성을 도시하는 레이다차트.
도 17은 본 발명의 실시예 8의 액정 표시 장치의 개략 부분 단면도.
도 18은 본 발명의 실시예 8의 액정 표시 장치에 사용되는 기판의 개략 부분 단면도.
도 19a는 본 발명의 실시예 11의 PALC에 사용되는 기판의 개략 부분 단면도이고, 도 19b는 그 평면도.
도 20은 본 발명의 실시예 12의 PALC의 개략 부분 단면도.
도 21은 본 발명의 실시예 12의 PALC에 사용되는 기판의 개략 부분 단면도.
도 22a는 본 발명의 실시예 13의 액정 표시 장치의 개략 부분 단면도이고, 도 22b는 그 1화소에 대한 평면도.
도 23은 본 발명의 실시예 13에서 제조한 액정셀의 화소를 편광 현미경(크로스니콜)으로 관찰한 결과를 모식적으로 도시하는 도면.
도 24는 본 발명의 실시예 13의 액정 표시 장치의 시각 특성을 도시하는 레이다차트.
도 25a는 본 발명의 실시예 14의 액정 표시 장치의 개략 부분 단면도이고, 도 25b는 그 1 화소에 대한 평면도.
도 26은 본 발명의 실시예 16의 액정 표시 장치의 개략 부분 단면도.
도 27은 본 발명의 실시예 18의 액정 표시 장치의 시각 특성을 도시하는 레이다차트.
도 28은 본 발명의 실시예 19의 액정 표시 장치의 시각 특성을 도시하는 레이다차트.
도 29는 비교예 10의 액정 표시 장치의 개략 부분 단면도.
도 30a 및 도 30b는 종래의 액정 표시 장치의 시각 의존성을 설명하기 위한 모식도.
도 31은 종래의 광 시야각 모드의 액정 표시 장치의 개략 평면도.
도 32는 도 31의 E-E'선에 따른 단면도.
도 33은 도 31의 액정 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도.
도 34는 종래의 광 시야각 모드의 액정 표시 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 개략도.
도 35는 종래의 광 시야각 모드의 액정 표시 장치의 개략 단면도.
도 36은 종래의 PALC의 개략 단면도.
도 37은 종래의 PALC의 동작 원리를 설명하기 위한 모식도.
도 38은 대형 표시 장치에서의 시각의 차이를 설명하기 위한 모식도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
32, 34 : 기판
36 : 볼록부
40 : 액정층
42 : 액정 분자
44 : 중심축
52, 54 : 전극
58a, 58b : 수직 배향축
59 : 고체 유전체층
62 : 기판
63 : 투명 전극
64 : 축 대칭 배향 중심축 형성부
65 : 스페이서
68 : 수직 배향층
69 : 돌기부
100, 210 : 액정 표시 장치
212 : 고분자 영역
214 : 액정 영역
이하, 도면을 참조하여 본 발명이 바람직한 실시 형태를 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시 형태에는 한정되지 않는다.
제1 실시 형태
〔기본 동작〕
도 1a 내지 도 1d를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태의 액정 표시 장치(100)의 동작 원리를 설명한다. 도 1a는 이 액정 표시 장치의 전압 무인가 시의 개략 단면도이고 도 1c는 전압 인가 시의 개략 단면도이다. 도 1b는 전압 무인가시의 도 1a의 액정 표시 장치(100)의 상면을 크로스니콜 상태의 편광 현미경으로 관찰한 결과를 도시한 것이고, 도 1d는 전압 인가시의 도 1c의 액정 표시 장치의 상면을 크로스니콜 상태의 편광 현미경으로 관찰한 결과를 도시한 것이다.
액정 표시 장치(100)는 한쌍의 기판(32, 34) 사이에 유전 이방성(Δε )이 마이너스(n형)인 액정 재료(액정 분자; 42)를 포함하는 액정층(40)을 구비한다. 한쌍의 기판(32, 34)의 액정층(40)에 접하는 표면에는 수직 배향층(38a, 38b)이 설치되어 있다. 또한, 한쌍의 기판(32, 34)의 적어도 한쪽 액정층(40)측의 면에는 볼록부(36)가 형성되어 있다. 이 볼록부(36)에 의해 액정층(40)은 dout와 din의 2종류가 다른 두께를 갖는다. 그 결과, 후술한 바와 같이, 전압 인가 시에 축대칭 배향을 나타내는 액정 영역이 볼록부(36)에 의해서 포위되는 영역으로 규정된다. 또, 도 1a 내지 도 1d에서 액정층(40)에 전압을 인가하기 위해 한쌍의 기판(32, 34)에 형성되어 있는 전극은 생략하고 있다.
전압 무인가 시에는 도 1a에 도시한 바와 같이, 액정 분자(42)는 수직 배향층의 배향 규제력에 의해 기판에 수직인 방향으로 배향된다. 전압 무인가 상태의 화소 영역을 크로스니콜 상태의 편광 현미경으로 관찰하면 도 1b에 도시한 바와 같이, 블랙시야(black field of view)를 나타낸다(노멀 블랙 모드). 전압을 인가하면 마이너스의 유전 이방성(Δε)을 갖는 액정 분자(42)에 액정 분자의 주축을 전계의 방향에 대해 수직으로 배향시키는 힘이 작용하므로 도 1c에 도시한 바와 같이, 액정 분자(42)가 기판(32,34)에 수직인 방향으로부터 기운다(중간조 표시 상태). 이 상태의 화소 영역을 크로스니콜 상태의 편광 현미경으로 관찰하면 도 1d에 도시한 바와 같이, 편광축에 따른 방향으로 소광 패턴(extinction pattens)이 관찰된다.
본 발명의 액정 표시 장치(100)의 전압 투과율 곡선을 도 2에 도시한다. 횡축은 액정층(40)에 인가되는 전압, 종축은 상대 투과율을 나타낸다. 전압 무인가 시의 노멀 블랙 상태로부터 전압을 상승해 가면 투과율이 서서히 증가한다. 포화 투과율에 대한 상대 투과율이 10%가 되는 전압을 Vth(임계치 전압)라고 부른다. 또한, 전압을 더욱 상승하면 투과율은 더욱 상승하여 포화에 이른다. 투과율이 포화되는 전압을 Vst(포화 전압)라고 부른다. 액정층(40)에 인가되는 전압이 1/2Vth로부터 Vst의 사이에 있는 경우에는 투과율은 도 2에 도시한 동작 범위내에서 가역적으로 변화한다. 1/2Vth부근의 전압을 인가했던 상태에서 액정 분자는 기판에 거의 수직 배향되고 또한, 축대칭 배향의 중심축에 대한 대칭성을 기억하고 있다(remembering). 따라서, 1/2Vth를 넘는 전압을 인가하면 액정 분자는 가역적으로 기억된 축대칭 배향 상태로 되돌아간다고 생각된다. 그러나, 인가되는 전압이 1/2Vth보다도 낮아지면 액정 분자는 기판에 거의 수직 배향되고 또한, 축대칭 배향의 중심축에 대한 대칭성을 기억하지 않는다. 따라서, 1/2Vth를 넘는 전압을 재차 인가해도 액정 분자가 경사지는 방향이 일의적으로 결정되지 않으므로 축대칭 배향의 중심축이 복수개 존재하게 되어 투과율이 안정되지 않는다. 즉, 볼록부(36)로 포위된 영역 내(화소 영역에 대응)에 일단 복수의 중심축이 형성된다. 예를 들면, 액정셀내에 n형 액정 재료를 주입했던 단계에서는 인가 전압이 1/2Vth보다도 낮은 경우와 마찬가지의 동작을 한다.
따라서, 본 실시예의 표시 모드는 초기 표시시에 축대칭 배향을 실현시키는전압을 인가하고 표시의 개시후에는 배향이 안정되는 전압 범위에서 장치를 사용함으로써 실용적으로 사용될 수 있다.
화소 영역을 규정하는 볼록부
도 1a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치(100)는 화소 영역을 둘러싸도록 볼록부(36)를 갖고 있다. 볼록부(36)없이 액정층(40)의 두께(셀 갭)가 균일한 경우, 액정 도메인(연속적으로 배향된 영역: 디스클리네이션 라인이 발생되지 않는 영역)의 형성 위치 또는 크기가 규정되지 않으므로 액정 분자가 랜덤 배향 상태가 되어 중간조 표시에서 불균일한 표시가 된다.
본 발명에 따르면, 볼록부(36)를 형성함으로써 축대칭 배향을 나타내는 액정영역의 위치 및 크기가 규정된다. 볼록부(36)는 액정층(40)의 두께를 제어하고 있고 화소 영역 사이의 액정 분자의 상호 작용을 약하게 하기 위해서 형성되어 있다. 액정층(40)의 두께는 화소 영역 주변의 액정층 두께(dout)가 화소 영역 내(개구부)의 액정층(40)의 두께(din)보다 작게되어 있고(din>dout) 또한 0.2×din≤dout≤0.8×din의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 즉, 0.2×din>dout의 경우 이 볼록부(36)가 화소 영역 간의 액정 분자의 상호 작용을 약하게 하는 효과가 충분하지 않고 화소 영역마다 단일의 축대칭 배향 영역을 형성하는 것이 곤란한 경우가 있다. 또한, dout>0.8×din에서는, 액정셀로의 액정 재료의 주입이 곤란하게 되는 경우이다.
또, 「화소」는 일반적으로 표시를 행하는 최소 단위로서 정의된다. 본 명세서에서 사용된 「화소 영역」이라는 용어는 「화소」에 대응하는 표시 소자의 일부의 영역을 가리킨다. 단지, 종횡비가 큰 화소(길이 화소)인 경우, 1개의 길이 화소에 대해 복수의 화소 영역을 형성해도 좋다. 화소에 대응하여 형성되는 화소 영역의 수는 축대칭 배향이 안정적으로 형성될 수 있는 한, 가능한 한 적은 쪽이 바람직하다. 「축대칭 배향」이란, 예를 들면 방사형, 동심원형(접선형) 등의 배향을 말한다.
축대칭 배향의 중심축의 위치의 제어
전압 인가 시에 발생하는 축대칭 배향 영역의 중심축의 위치는 표시 품질에 큰 영향을 준다. 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 중심축의 위치와 표시 품질과의 관계를 설명한다. 도 3a에 도시한 바와 같이, 중심축(44)이 각 화소 영역의 중앙에 위치하고 있으면 셀을 경사지게하여 표시면을 관찰해도 도 3c에 도시한 바와 같이, 모든 화소 영역은 마찬가지로 보인다. 한편, 도 3b에 도시한 바와 같이 중심축이 화소 영역의 중앙으로부터 어긋나 있는 화소 영역이 있으면 도 3d에 도시한 바와 같이, 중심축이 어긋난 화소 영역은 다른 화소 영역과 다르게 보이기 때문에 불균일한 표시가 된다. 이 문제는 중간조 표시에서 특히 현저하게 된다.
화소 영역 내의 액정층의 두께 din(x)를 조정함으로써 축대칭 배향의 중심축의 위치를 제어할 수 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 화소 영역의 중앙을 x=0, 화소 영역의 일단을 x=r로 하고 화소 영역의 중앙에서의 액정층의 두께 din(x=0)을 최대로 하고 화소 영역의 일단에서의 액정층의 두께 din(x=r)이 최소가 되도록 연속적으로 액정층의 두께 din(x)을 변화시키면 좋다. din(x)의 미분 계수는 x=0으로부터 x=r까지 항상 마이너스인 것이 바람직하고 또한 연속적인 것이 바람직하다. 액정층의 두께는 시각 특성의 대칭성의 관점으로부터 화소 영역의 중앙에 대해 가능한 한 대칭인 것이 바람직하다.
또한, 액정층의 두께를 상술한 바와 같이 제어함으로써 축대칭 배향이 재현성 좋게 형성된다. 그 메카니즘을 도 5a 내지 도 5c를 참조하면서 설명한다. 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 액정 표시 장치의 화소 영역을 설명하기 위한 모식 단면도이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 한쪽 기판(32)의 표면의 화소 영역에는 표시 전극(52)이 형성되어 있고 그 위를 덮도록 수직 배향층(58a)이 형성되어 있다. 수직 배향층(58a)은 액정층(40)의 두께 din이 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이 변화하는 것과 같은 단면 형상을 갖고 있다. 수직 배향층(58a)의 두께(df)의 위치(x)에 대한 변화는 액정층(40)의 두께의 변화와 반대가 되므로 수직 배향층(58a)의 두께 df(x)의 미분 계수는 플러스인 것이 바람직하다. 다른쪽의 기판(34)의 액정층(40)측의 표면에는 대향 전극(54)이 형성되어 있고 그 위를 덮도록 수직 배향층(58b)이 형성되어 있다. 수직 배향층(58b)은 평탄한 단면을 갖고 있다.
수직 배향층(58a)의 근방에 존재하는 액정 분자(42)는, 수직 배향층(58a)의 표면에 수직으로 배향되므로 기판면에 대해 기울어져 있다. 따라서, 전극(52, 54) 간에 전압을 인가하면 전계의 방향(E)에 대해 액정 분자의 주축은 기운 상태로 있다. 그 결과, 액정 분자(42)는 전계E에 따라 도 5a 중의 화살표로 표시되는 방향으로만 경사진다. 기판면의 법선 방향에 대한 액정 분자의 기울기각 θ'는 0<θ'≤3°가 바람직하다. θ'가 3°를 넘으면 액정 분자에 의한 위상차가 발생하고 광 누설이 발생하여 콘트라스트비의 저하를 초래하는 경우가 많다.
이와 같이, 수직 배향층의 단면 형상(두께)을 변화시켜 도 4a 및 도 4b를 이용하여 설명하였듯이 액정층(40)의 두께를 변화시킴으로써 축대칭 배향의 중심축의 위치를 제어할 수 있음과 동시에 축대칭 배향을 재현성 좋게 형성하는 것이 가능해진다.
도 5a에 도시하는 예에서는 수직 배향층(58a)의 단면 형상에 의해 액정층(40)의 두께를 제어했지만, 액정 표시 장치(40)의 두께를 제어하는 방법은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 5b에 도시한 바와 같이, 수직 배향층(58a)의 하부(기판측)에 원하는 단면 형상을 갖는 고체 유전체층(59)을 별도 형성하고 그 위에 일정한 두께를 갖는 수직 배향층(58a)을 형성해도 좋다. 고체 유전체층(59)은 일반적으로 이용되고 있는 오버코트제, 구체적으로는 에폭시계 코트제나 에폭시 아크릴레이트계 코트제 등을 이용할 수 있다. 본 실시 형태에서는 고체 유전층(59)의 최대 두께 부분의 두께는 예를 들면 500 내지 10000㎚이고 최소 두께 부분의 두께는 예를 들면 0 내지 5000㎚이다.
고체 유전체층(59)을 이용하여 액정층(40)의 두께를 제어하는 경우, 고체 유전체층(59)은 표시 전극(52) 상에 형성하는 것이 바람직하다. 도 5c와 같이 원하는 단면 형상을 갖는 고체 유전체층(59) 상에 표시 전극(52)을 형성하면 전계 E의 방향이 기판면에 대해 경사지므로 액정 분자(42)가 경사지는 방향이 일의적으로 결정되지 않는 경우가 많다.
액정 재료
본 발명에서 사용되는 액정 재료는 마이너스의 유전율 이방성(Δε<0)을 갖는 소위, n형의 액정 재료이다. Δε의 절대치의 크기는 용도에 의해 적절하게 설정할 수 있다. 일반적으로는 구동 전압을 저하시키는 관점에서 볼때에 큰 절대치를 갖는 것이 바람직하다.
전압 인가시의 d·Δn(리타데이션)은 장치의 투과율, 시각 특성 등 장치의 중요한 특성을 좌우하는 중요한 요소이다. 본 발명의 표시 모드에서는 액정 재료 고유의 Δn과 액정층의 두께 d의 곱으로 결정되는 액정셀 고유의 리타데이션을 최적치로 한정할 필요는 반드시 없다. 본 발명에서는 사용되는 최대 구동 전압에서의 리타데이션이 중요하다. 이에 대해서는 이하에서 설명한다.
리타데이션의 최적치(투과율이 최대가 되는 제1 미니멈 조건: d·Δn=450㎚) 보다도 큰 리타데이션을 갖는 액정 표시 장치의 전압 투과율 곡선을 도 6에 도시한다. 이러한 액정 표시 장치에서는 상대 투과율의 최대점을 넘는 전압을 사용할 필요는 없고 상대 투과율이 단조롭게 증가하는 영역에서 액정 표시 장치를 구동하면 좋다. 즉, 도 6에서 상대 투과율이 최대가 되는 전압을 최대 구동 전압(Vmax)으로 설정하면 좋다.
리타데이션의 범위는 액정셀을 제조할 때의 액정 분자의 외관 상의 Δn (굴절율의 이방성: 최대 구동 전압에서의 값)과 액정층의 평균 두께 d의 곱 d·Δn(리타데이션)이 약300 내지 500㎚인 것이 바람직하다. 투과율이 극대가 되는 점으로서 제2 미니멈 조건 (리타데이션: 1000 내지 1400㎚)이 존재하지만, 전압 무인가 시의 시각 특성이 떨어지므로 바람직하지 못하다. 또한, 시각에 의해 인가 전압의 크기와 투과율의 관계가 역전하는 소위 계조 반전(콘트라스트 반전) 현상을 일으키므로 바람직하지 못하다.
액정층에서의 액정 분자의 트위스트각도 액정 표시 장치의 투과율을 결정하는 중요한 요소의 하나이다. 본 발명에서는 리타데이션과 같이, 최대 구동 전압에서의 트위스트각이 중요하다. 액정 표시 장치의 투과율은 원리적으로 트위스트각이 90°와 270°인 경우에 최대치가 된다. 그러나, 270°의 트위스트인 경우 축대칭 배향을 안정되게 제조하는 것이 곤란하므로 전압 투과율 곡선에서 투과율이 최대가 되는 90°부근을 사용하는 것이 바람직하다. 최대 구동 전압 인가 시의 트위스트각은 바람직하게는 45 내지 110°이다. 본 발명은 n형의 액정 분자를 사용하고 있으므로 액정 분자의 외관 상의 트위스트각은 전압에 의존한다. 전압 무인가 시의 트위스트각은 거의 0°이고 전압의 증가에 따라 트위스트각이 증가하고 충분한 전압을 인가하면 액정 재료 고유의 트위스트각에 근접한다.
최대 구동 전압에서의 트위스트각과 리타데이션은 양자가 모두 바람직한 범위 내에 있을 때 더 효과적으로 투과율을 최대치에 가깝게 할 수 있으므로 더 바람직하다.
광경화성 수지
상술한 바와 같이, 도 2를 참조하면 본 발명의 액정 표시 장치는 1/2Vth이상의 전압을 항상 인가하는 것이 바람직하다. 기판에 수직으로 배향된 액정 분자에 전압을 인가하면 액정 분자가 경사지는 방향이 일률적으로 결정되지 않는다. 그 결과, 과도하게 복수의 중심축이 형성되는 현상이 발생된다. 전압을 계속 인가하면 볼록부로 규정된 영역 내에 하나의 중심축이 형성되어 1/2Vth이상의 전압을 인가하고 있는 한 이 상태는 안정적으로 유지된다.
축대칭 배향을 안정화하기 위한 1/2Vth이상의 전압을 인가한 상태에서 미리 액정 재료에 혼합된 광경화성 수지를 경화시킴으로써 축대칭 배향 고정층이 형성된다. 축대칭 배향 고정층을 형성함으로써 축대칭 배향을 안정화시킬 수 있다. 광경화성 수지를 경화한 후는 1/2Vth이상의 전압을 제거해도 복수의 중심축이 형성되는 일 없이 재현성 좋게 축대칭 배향이 형성된다. 축대칭 고정층의 상세에 대해서는 후술한다.
본 발명에서 사용하는 광경화성 수지로서는 아크릴레이트계 수지, 메터아크릴레이트계 수지, 스티렌계 수지 및 이들의 유도체를 사용할 수 있다. 이들의 수지에 광중합 개시제를 첨가함으로써 보다 효율적으로 광경화성 수지를 경화시킬 수 있다. 또한, 열경화성 수지를 사용할 수도 있다.
경화성 수지(광경화성 수지 또는 열경화성 수지)의 첨가량은 재료에 의해 최적치가 다르고 본 발명에서는 특히 한정하지 않았지만 수지 함유량(액정 재료의 중량을 포함하는 전체의 중량에 대한 %)이 약 0.1 내지 5%인 것이 바람직하다. 함유량이 약 0.1% 보다 적으면 축대칭 배향 상태를 경화한 수지에 의해서 안정화시킬 수 없고 함유량이 약 5%를 넘으면 수직 배향층의 효과가 저해하여 전압 무인가 시에 액정 분자가 수직 배향으로부터 크게 어긋나 배향되므로 광투과율(광 누설)이 상승하고 전압 OFF 시의 블랙상태가 열화한다.
위상 차판
광축이 서로 직교하고 있는 2개의 편광판 사이에 수직 배향된 액정 분자를 배치한 경우, 정면 방향에서는 양호한 블랙상태가 얻어져 고콘트라스트가 얻어진다. 그러나, 시각을 변화시켜 관찰한 경우, (i) 편광판의 특성의 시각 의존성 및, (ii) 액정층의 리타데이션의 시각 의존성(수직으로 배향된 액정 분자의 리타데이션은 방향에 따라서 변화한다)에 의존하여 광 누설이 관측되어 콘트라스트비의 저하가 발생한다. 이 현상은 편광판의 편광축으로부터 45°방향(방위각: 기판 면내 각)에서 현저하게 나타난다. 이 현상을 억제하기 위해서는 수직으로 배향된 액정 재료의 리타데이션을 작게하는 것이 효과적이다. 혹은, 액정셀과 편광판의 사이에 마이너스의 일축 " 프리즈비형 굴절율 타원체(Frisbee-type refractive oval body) "를 갖는 위상 차판을 설치하는 것이 바람직하다. 표시면내 방향의 굴절율 nx,y가표시면에 수직한 방향의 굴절율 nz보다 큰 관계를 갖는 이축성의 위상차 필름을 사용해도 좋다. 이 위상 차판의 위상차는 액정 재료 고유의 Δn과 액정층 두께 d와의 곱으로 결정되는 액정셀 고유의 리타데이션치 보다 작은 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 상기 액정셀 고유의 리타데이션의 약 30 내지 80%의 값이다. 약 30% 이하에서는 위상 차판의 효과가 작고 약 80% 이상에서는 광시각 방향에서 스테인닝(staining)이 커져 바람직하지 못하다.
수직 배향층
수직 배향층으로서는 액정 분자를 수직으로 배향시킬 수 있는 표면을 갖고 있으면 어떤층이라도 무방하며 재료는 무기 재료나 유기 재료나 상관없다. 예를 들면, 폴리이미드 타입(JALS-204; 일본 합성 고무, 1211; 닛산 화학), 무기계(EXP-OA003; 닛산 화학 공업) 등을 사용할 수 있다.
제2 실시 형태
본 발명은 플라즈마 어드레스형 액정 표시 장치(PALC)에도 적용될 수 있다. 도 7은 본 실시 형태의 PALC400의 개략 단면도이다. PALC400은 대향 기판(120)과 플라즈마 기판(110)과 이들 사이에 배치된 액정층(102)을 갖고 있다. 액정층(102)은 밀봉제(106)에 의해서 밀봉되어 있다. 플라즈마 기판(110)은 기판(111)과 기판(111)에 대향하는 유전체 시트(116)와 이들 사이에 설치된 칸막이 벽(112)에 의해서 규정되는 복수의 플라즈마 챔버(113)을 갖고 있다. 플라즈마 챔버(113)은 유전체 시트(116)를 통해 액정층(102)으로 향하고 있다. 기판(111)의 플라즈마 챔버(113)측의 표면에 형성된 애노드(114)와 캐소드(115)에 전압을 인가함으로써 플라즈마 챔버(113)에 봉입되어 있는 가스가 이온화되어 플라즈마 방전이 발생한다. 복수의 플라즈마 챔버(13)은 도 7의 지면에 수직인 방향으로 스트라이프형으로 연장되어 있고 대향 기판(120)의 기판(101)의 액정층(102)측의 표면에 형성되어 있는 투명 전극(105)과 직교하고 있다. 이들이 직교하는 영역이 화소 영역을 규정한다. 단순 매트릭스형 액정 표시 장치와 비교하면 대향 기판(120)의 투명 전극(105)은 표시 전극(신호 전극)에 플라즈마 챔버(113)은 주사 전극에 대응한다.
대향 기판(120)의 액정층(102)측의 면에 비화소 영역에 대응하도록 격자형으로 볼록부(132)가 형성되어 있다. 이 볼록부(132)에 의해 축대칭 배향 영역이 화소 영역에 대응하도록 형성된다. 또한, 플라즈마 기판(110) 및 대향 기판(120)의 액정층(102)측의 표면에는 각각 수직 배향층(134a, 134b)이 설치되어 있다.
기본 동작, 화소 영역을 규정하는 오목부, 축대칭 배향의 중심 위치의 제어, 액정 재료, 광경화성 수지, 위상 차판 및 수직 배향층에 대해서는 기본적으로 제1 실시 형태와 마찬가지이므로 여기서는 상세한 설명은 생략한다. PALC에 독특한 특징에 대해 이하에 설명한다.
PALC의 경우에는 액정 재료의 Δε에 관해서는 액정층에 전압이 인가되기 쉽게 되므로 ε//는 작을수록 바람직하다. 구체적으로는 ε//는 2.5 내지 3.3의 범위이다. 여기서, Δε는 ε//과ε┴간의 차로서 정의 된다. ε//는 액정 분자의 방위 벡터의 방향에 평행한 유전 상수의 성분이고, ε┴는 상기 방향에 수직인 유전 상수의 성분이다.
고체 유전층에 관해서는 액정층(102)에 인가되는 전압은 액정층(102)과 유전체 시트(116)와의 사이에 용량에 따라서 분배된다(도 7참조). 일반적으로 PALC의 경우, 액층층(102)의 두께에 비해 유전체 시트(116)의 두께가 크기 때문에 액정층(102)에 인가되는 전압은 유전체 시트(116)에 인가되는 전압 보다도 작다. 따라서, 유전체 시트(116)의 액정층(102)측의 표면에 고체 유전체층을 형성하므로써 전압 강하의 영향은 비교적 적으므로 수㎛ 정도 두께의 고체 유전체층을 형성해도 실용 상의 문제는 없다.
편광판의 배치
플라즈마 기판과 얇은 유리 시트(즉, 유전체 시트)와의 접착면에서 굴절율의 차가 존재하면 복굴절이나 편광에 대한 굴절율의 차 등에 의해 접착면에서 광 누설이 발생하여 접합 개소가 보인다고 하는 현상이 발생한다. 이 현상은 편광판의 편광축과 굴절율의 차가 있는 면과의 각도가 45°인 경우에 가장 현저해져서 0° 또는 90°의 경우에 최소가 된다. TN 모드의 장치의 경우, 그 시각 특성(도 8a)을 고려하고 관찰자가 볼때에 좌우 방향의 시야각을 넓게 하기 위해 도 8b에 도시한 바와 같이 편광판의 편광축이 표시면의 종횡 방향으로부터 45°기울도록 배치되는 것이 일반적이다. TN 모드의 PALC의 편광판을 이와 같이 배치하면 굴절율차를 생기게하는 플라즈마 챔버 구조가 표시면의 세로 또는 가로 방향으로 연장되므로 플라즈마 챔버 구조가 눈으로 확인되기 쉬워진다.
그러나, 본 발명에서 사용하는 축대칭 배향 모드(수직형 ASM 모드)에서는 도 9에 도시한 바와 같이 대칭성이 높은 시각 특성을 갖고 있으므로 편광판의 편광축을 표시면의 종횡 방향으로 배치할 수 있어 플라즈마 챔버 구조를 볼 수 없게 할 수 있다. 이러한 점에서도 PALC에 축대칭 배향을 적용하는 이점이 있다.
제3 실시 형태
기본 구성 및 동작 원리
본 실시 형태에서는 적어도 한쪽 기판의 전극의 소정의 위치(바람직하게는 화소 영역의 거의 중심부)에 액정 분자를 축대칭으로 배향시키기 위한 오목부 또는 관통 구멍(이하, 축대칭 배향 중심축 형성부로 한다)이 설치되는 경우에 대해 설명한다.
도 10a 내지 도 10d를 참조하여 본 실시 형태의 액정 표시 장치(100)의 기본구성 및 동작 원리를 설명한다. 도 10a는 이 액정 표시 장치의 전압 무인가 시의 개략 단면도이고, 도 10c는 전압 인가 시의 개략 단면도이다. 도 10b는 도 10a의 액정 표시 장치의 상면을 크로스니콜 상태의 편광 현미경으로 관찰한 결과를 도시한 것이고 도 10d는 도 10c의 액정 표시 장치의 상면을 크로스니콜 상태의 편광 현미경으로 관찰한 결과를 도시한다.
액정 표시 장치(100)는 한쌍의 기판(32, 34)의 사이에 유전 이방성(Δε)이 마이너스(n형)인 액정 재료(액정 분자; 42)를 포함하는 액정층(40)을 구비한다. 한쌍의 기판(32, 34)의 액정층(40)측의 표면에는 각각 투명 전극(31, 33)이 설치되고 또한 그 위에 수직 배향층(38a, 38b)이 설치된다. 또한, 적어도 한쪽 기판의 전극(도 10a에서는 전극; 31)의 소정의 위치(바람직하게는 화소 영역의 거의 중심부)에 축대칭 배향 중심축 형성부(35)가 설치된다. 또한, 한쌍의 기판(32, 34)의 적어도 한쪽(도 10a에서는 기판; 32)의 액정층(40)측의 면에는 볼록부(36)가 형성되어 있다.
이 볼록부(36)에 의해 액정층(40)은 dout과 din의 다른 두께를 갖는다. 그 결과, 후술하는 축대칭 배향 중심축 형성을 위한 전압 인가 시에 축대칭 배향을 나타내는 액정 영역이 볼록부(36)에 의해서 포위되는 영역으로 규정된다. 볼록부(36)를 형성함으로써 축대칭 배향을 나타내는 액정 영역의 위치 및 크기가 규정된다. 볼록부(36)의 상세에 대해서는 제1 실시 형태에서 설명한 대로이다. 또한, 각 축대칭 배향 중심축의 위치는 축대칭 배향 중심축 형성부(35)에 의해서 제어된다. 따라서, 도 10c에 도시한 바와 같이 축대칭 배향 중심축 형성부(35)에 형성된 축대칭 배향 중심축(44)을 중심으로 볼록부(36)에 의해서 규정된 화소 영역 내에 액정 분자(42)가 축대칭 배향된다.
구동 전압 무인가 시에는 도 10a에 도시한 바와 같이, 액정 분자(42)는 수직 배향층(38a, 38b)의 배향 규제력에 의해 기판(32, 34)에 수직인 방향으로 배향되어 있다. 전압 무인가 상태의 화소 영역을 크로스니콜 상태의 편광 현미경으로 관찰하면 도 10b에 도시한 바와 같이 블랙시야를 나타낸다(노멀 블랙 모드). 전압을 인가하면 마이너스의 유전 이방성을 갖는 액정 분자(42)에 액정 분자의 주축을 전계의 방향에 대해 수직으로 배향시키는 힘이 작동하므로 도 10c에 도시한 바와 같이 기판에 수직인 방향으로부터 기운다(중간조 표시 상태). 이 상태의 화소 영역을 크로스니콜 상태의 편광 현미경으로 관찰하면 도 10d에 도시한 바와 같이 편광축에 따른 방향으로 소광 모양(소광 패턴)이 관찰된다.
도 2에 본 발명의 액정 표시 장치의 전압 투과율 곡선을 도시한다. 횡축은 전압이고 종축은 상대 투과율이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 전압을 증가해 가면 투과율이 서서히 증가해 가서 더 전압이 상승하여 가면 투과율은 포화한다.
전압 무인가의 상태로부터 전압을 인가해 가면 액정 분자(42)가 기판(32, 34)에 수직인 방향으로부터 기울어 가지만, 통상 경사지는 방향은 일률적으로는 결정되지 않는다. 본 발명에 따르면, 볼록부(36)를 설치함으로써 이 볼록부(36)에 의해서 규정되는 축대칭 배향을 나타내는 액정 영역 내에 복수의 축대칭 배향의 중심축(이하, 단순히 중심축으로 한다)이 형성되게 된다. 단지, 이러한 복수의 중심축이 존재하는 상태는 불안정한 배향 상태인 투과율도 안정되지 않는다.
그래서, 1/2Vth이상의 전압을 계속 인가하면 복수 존재하고 있는 중심축이 볼록부(36)에 의해 규정되는 액정 영역마다 하나가 된다. 액정층(40)에 인가되는 전압이 1/2Vth로부터 Vst의 사이에 있는 경우에는 투과율은 도 2에 도시한 동작 범위 내를 가역적으로 변화한다. 또한, 1/2Vth부근의 전압을 인가한 상태에서는 액정 분자는, 기판에 대해 거의 수직 배향되고 있음과 동시에 1/2Vth이상의 전압을 인가했을 때의 축대칭 배향 상태 즉 중심축에 대한 대칭성을 기억하고 있다. 그러나, 전압을 무인가로 하거나 인가 전압이 1/2Vth보다도 낮아지면 액정 분자는 기판에 대해 거의 수직 배향되고 있어 또한 축대칭 배향 상태를 기억하지 않는 상태로 되돌아간다. 이 상태에서 재차 1/2Vth이상의 전압을 인가해도 일단 복수의 중심축이 형성된다. 예를 들면, 액정셀 내에 n형의 액정 재료를 주입한 단계에서는 1/2Vth이하의 전압을 인가한 경우에서와 동일하게 액정 분자가 동작한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는 전압 무인가 시에는 액정 분자는 기판에 수직인 방향으로 배향되여 블랙표시가 되고 전압 인가 시에는 액정 분자가 화소 영역마다 형성된 중심축을 중심으로 축대칭 배향 상태가 되어 화이트 표시가 되는 노멀 블랙 모드로 동작한다. 그러나, 전압 인가 후에는 복수의 축대칭 배향 중심축이 형성되기 때문에, 전압 무인가 상태를 블랙 표시로 하는 불안정한 동작이 된다. 본 발명의 표시 모드로 안정적인 동작을 하기 위해서는 표시 동작을 시키기 전에 미리 화소 영역마다 하나의 중심축을 형성해 두는 것이 바람직하다.
이와 같이, 표시 동작을 시키키 전에 미리 화소 영역마다 하나의 중심축을 형성해 두기 위해서는 일정한 전압, 즉 1/2Vth이상의 전압을 인가하면 좋다. 이와 같이 해서 화소 영역마다 유일한 중심축이 형성되어 화이트 표시 시에 안정된 축대칭 배향 상태가 실현된다. 그러나, 일단 전압 무인가 상태로 하면 초기의 복수의 중심축이 형성되는 불안정한 상태에 되돌아가버리므로 표시 개시후에 블랙 표시에서도 전압 무인가 상태로 하지 않고 일정한 전압, 즉 1/2Vth부근의 전압이 인가되는 상태로 사용된다. 본 발명의 표시 모드에서는 동작 전압으로서 안정적인 축대칭 배향 상태를 얻을 수 있는 전압의 범위 즉, 1/2Vth이상 Vst이하의 전압 범위에서 장치를 사용하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 안정적인 동작 상태를 얻기 위해서 표시 동작을 시키기 전에 미리 화소 영역마다 하나의 중심축이 형성하는 것을 「축대칭 배향 중심축 형성 조작」이라고 부른다. 또한, 중심축을 형성하기 위해서 인가하는 전압을 「축대칭 배향 중심축 형성 전압」이라고 부른다.
축대칭 배향의 중심축의 위치의 제어
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면 전압 무인가 시에는 액정 분자가 기판에 수직인 방향으로 배향되어 있어 전압을 인가해 가면 볼록부에 의해서 포위되어 규정되는 액정 영역마다 하나의 중심축을 중심으로 액정 분자가 축대칭 배향 상태가 되어 고콘트라스트로 또한 광 시야각의 액정 표시 장치가 실현된다.
그러나, 전압이 인가될 때의 액정 분자가 경사지는 방향은 일률적으로 결정되지 않기 때문에, 상기 중심축은 화소 영역에 따라 임의의 위치에 형성될 수 있다. 예를 들면, 중심축의 형성 위치는 동일 화소라도 전압을 인가할 때마다 다른 위치에형성될 가능성이 있다. 혹은, 동시에 동일한 전압을 인가해도 화소 영역에 따라서 축대칭 배향 중심축 형성 전압이 다양하게 액정 분자로 인가될 수 있으므로, 화소 영역에 따라서 중심축이 다른 위치에 형성될 수 있다.
중심축의 형성 위치가 화소 영역 간에 변동이 있으면 표시 품질에 큰 영향을 준다. 중심축의 위치와 표시 품질과의 관계는 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 상술한대로이다. 즉, 도 3a에 도시한 바와 같이, 중심축(44)이 화소 영역의 중앙에 위치하고 있으면 셀을 기울여서 표시면을 관찰해도 도 3c에 도시한 바와 같이, 모든 화소 영역은 마찬가지로 보인다. 한편, 도 3b에 도시한 바와 같이, 중심축이 화소 영역의 중앙으로부터 어긋난 화소 영역이 있으면 도 3d에 도시한 바와 같이, 중심축이 어긋난 화소 영역은 다른 화소 영역과 다르게 보이기 때문에 불균일한 표시가 된다. 이 문제는 중간조 표시에서 특히 현저해진다.
불균일함이 없는 표시를 얻기 위해서는 표시시키기 전에 미리 축대칭 배향 중심축 형성 조작을 행하여 축대칭 배향 중심축의 위치를 제어해 두는 것이 바람직하다. 축대칭 배향 중심축 형성 조작에 의해 전압이 인가되더라도 액정 분자가 수직 배향 상태를 유지하고 있는 영역을 화소 영역 내에 설치함으로써 중심축의 위치를 제어할 수 있다. 전압이 인가되어도 액정 분자가 수직 배향 상태를 유지하고 있는 영역은 화소 영역의 전극에 전극이 없는 부분(축대칭 배향 중심축 형성부)을 형성함으로써 설치될 수 될 수 있다. 이 때, 축대칭 배향 중심축 형성 전압의 인가 시에서 액정 분자가 수직 배향 상태를 유지하고 있는 영역의 면적을 Sa, 상기 화소 영역의 면적을 A로 하면 Sa/A가 0%<Sa/ A<4%를 만족하도록 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 Sa가 0에서는 중심축 위치를 제어하는 효과를 발휘하지 않기 때문이다. 한편, Sa가 4% 이상이면 축대칭 배향 중심축 형성부는 전압 인가 시에도 액정 분자가 수직 배향을 유지하고 있고 표시에 기여하지 않고 흑점 결함(black defect)이 되어 콘트라스트가 낮아져서 문제점이 생기는 경우가 많기 때문이다.
축대칭 배향 중심축 형성 전압 인가 시에서도 액정 분자가 수직 배향 상태를 유지하고 있는 영역의 액정 분자는 그 배향 상태가 전계의 영향을 받지 않고 안정되어 있다. 또한, 축대칭 배향 중심축 형성 조작에서 화소 영역 내의 액정 분자가 수직 배향 상태를 유지하고 있는 영역 이외의 위치에 중심축이 형성되었다고 해도 축대칭 배향 중심축 형성 전압을 계속 인가함으로써 중심축이 최초에 형성된 위치로부터 액정 분자가 수직 배향 상태를 유지하고 있는 영역으로 이동하고 그곳에서 축대칭 배향 중심축이 형성된다. 이 중심축을 소정의 위치(액정 분자가 수직 배향 상태를 유지하고 있는 영역)에 이동시키는데 요하는 시간은 예를 들면, 수십초 이상으로 규정되어야 한다. 또한, 액정셀을 가열하면서 축대칭 배향 중심축 형성 전압을 인가함으로써 중심축이 최초에 형성된 위치로부터 액정 분자가 수직 배향 상태를 유지하고 있는 영역으로 이동하기 쉬워져서 축위치 제어성이 더 개선된다.
혹은 화소 영역 내의 각 전극의 소정의 위치(바람직하게는 각 화소 영역의 거의 중심부)에 축대칭 배향 중심축 형성부를 설치함으로써 중심축의 위치를 제어할 수 있다. 도 11a 및 도 11b에 화소 영역 내에 축대칭 배향 중심축 형성부를 설치한 액정셀에 전압을 인가했을 때의 전기력선의 상태와 액정 분자의 배향 상태를 도시한다. 도 11a 및 도 11b에서 부호1은 기판, 2는 전극, 2a는 축대칭 배향 중심축 형성 부, 13은 전기력선, 14는 액정 분자를 나타낸다.
축대칭 배향 중심축 형성부(2a)를 설치함으로써 축대칭 배향 중심축 형성 부(2a)과 전극(2)의 경계 부근의 전계가 변형되어 도 11a에 도시한 바와 같이, 기판에 수평인 성분을 갖는 전기력선(13)이 발생한다. 그 결과, 도 11b에 도시한 바와 같이 화소 영역 내의 액정 분자는 변형된 전계의 영향을 받아 축대칭 배향 중심축 형성 부(2a) 이외에 대응하는 화소 영역에 중심축이 형성되었다고 해도 축대칭 배향 중심축 형성 전압을 계속 인가함으로써 중심축이 최초에 형성된 위치로부터 축대칭 배향 중심축 형성부(2a)에 대응하는 화소 영역으로 이동한다. 즉, 축대칭 배향 중심축 형성부(2a)에 대응하는 화소 영역 부분에 축대칭 배향 중심축이 형성된다.
혹은, 화소 영역 내의 액정층의 두께를 조정함으로써도 중심축의 위치를 제어할 수 있다. 화소 영역의 액정층의 두께의 조정에 대해서는 도 4a 및 도 4b를 참조하여 제1 실시 형태에서 설명한 그대로이다.
축대칭형 배향 중심축 형성 전압 인가 시의 액정 분자의 축대칭 배향 상태의 안정화
본 발명의 표시 모드에서 안정적인 표시 동작을 행하기 위해서는 표시 동작을 시키기 전에 미리 화소 영역마다 하나의 중심축을 형성하여 축대칭 배향 상태를 안정화해 두는 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 상기한 바와 같이 표시 동작을 시키기 전에 미리 일정한 전압을 인가하는 축대칭 배향 중심축 형성 조작을 행하면 좋다. 또한, 표시 동작의 개시후에 블랙 표시 시에서도 일정한 전압을 인가해 두고 동작 전압으로는 안정적인 축대칭 배향 상태를 얻을 수 있는 전압의 범위(예를 들면, 1/2Vth내지 Vst의 범위)에서 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 블랙 표시 시에서도 일정한 전압을 인가해 두는 것은 액정 분자에 1/2Vth 이상의 전압을 인가할 때에 형성되는 축대칭 배향 상태(즉, 중심축에 대한 대칭성)를 기억시켜 초기 상태로 되돌아가지 않도록 하기 때문이다. 상기 축대칭 배향 중심축 형성 조작은 액정 표시 장치 완성 후 표시 동작의 개시 전에 그때 마다 행해도 좋고 액정 표시 장치의 제조 공정 중에 포함해도 좋다.
축대칭 배향 고정층
본 발명에서는 블랙 표시일 때(전압 무인가 시)에 액정 분자가 1/2Vth부근의 전압을 인가했을 때와 같은 축대칭 배향 상태를 취하도록 해도 좋다. 이것을 실현하기 위해서 적어도 어느쪽인지 한쪽 기판의 액정층측의 표면에 축대칭 배향 고정층이 형성될 수 있다. 축대칭 배향 고정층을 형성함으로써 1/2Vth이상의 전압을 인가하지 않는 상태라도 축대칭 배향을 나타내는 액정 영역마다 액정 분자에 축대칭형의 프리틸트각을 갖게 해 둘 수 있다. 축대칭 배향 고정층에 의해서 전압 무인가 시에서도 액정 분자에는 프리틸트각을 갖게 하지만 그 때의 액정 분자의 기판의 법선 방향으로부터의 기울기는 작고 블랙 레벨은 축대칭 배향 고정층이 형성되어 있지 않은 경우와 동등하다.
축대칭 배향 고정층은 한쌍의 기판 간에 적어도 액정 재료와 광경화성 재료를 포함하는 전구체(前驅體) 혼합물을 배치하고, 해당 혼합물 중의 광경화성 재료를 경화시키는 것을 포함하는 방법에 의해서 형성할 수 있다. 광경화성 재료의 경화는 예를 들면, 기판 간에 배치된 전구체 혼합물에 축대칭 배향 중심축 형성 전압을 인가하면서 노광함으로써 행해진다. 노광 조건으로는 임의의 적절한 조건이 채용될 수 있다. 또한, 광경화성 재료 대신에 열경화성 재료를 사용할 수 있다. 열경화성 재료를 사용하는 경우에는 경화 조건(가열 조건)으로서는 임의의 적절한 조건이 채용될 수 있다. 전 구체 혼합물 중의 경화성 재료의 함유량은 제1 실시 형태에서 상술한 그대로이다.
바람직하게는 광경화성 재료가 사용되는 포토 마스크 등을 이용하여 원하는 영역의 광경화성 재료를 선택적으로 경화시킬 수 있으므로 공간적으로 규칙적으로 액정 영역(고분자 영역)을 형성하기 쉽다고 하는 이점이 있기 때문이다. 액정 표시 장치의 투명 전극이나 컬러 필터의 재료로서 원하는 파장의 빛을 투과하는 재료를 사용함으로써 이들의 구성 부재를 포토 마스크 대신에 사용할 수 있다. 액정 표시 장치의 구성 부재를 포토 마스크로서 이용함으로써 자기 정합적으로 액정 영역을 형성할 수 있는 이점이 있다.
1/2Vth이상의 전압을 인가하지 않는 상태로 축대칭 배향 고정층이 축대칭 배향을 나타내는 액정 영역마다 액정 분자에 축대칭형의 프리틸트각을 갖게하기 위해서는 축대칭 배향 고정층의 형성 시에 액정 분자가 기판의 법선 방향에 대해 특정한 각도로 틸트되어 있는 것, 즉 액정 분자가 틸트각을 갖고 있는 것이 바람직하다. 액정분자를 기판의 법선 방향에 대해 특정한 각도로 틸트시키기 위해서는 전압을 인가하면 좋다. 그 인가 전압은 예를 들면, 축대칭 배향이 안정화될 수 있는 1/2Vth내지 Vst이하의 범위이어야 한다. 축대칭 배향 중심축 형성 전압의 인가는 표시를 행하기 위해서 액정층(40)에 전압을 인가하는 전극(도 10a의 31 및 33)을 사용하여 행할 수 있다. 축대칭 배향 중심축 형성 전압은 주파수 1㎐ 이상의 교류 전압인 것이 바람직하다. 교류 전압을 사용하는 것은 직류 전압을 인가하면 전구체 혼합물이 열화하기 때문이다. 또한, 전압의 주파수를 1㎐ 미만으로 하면 액정 분자가 전압 변화에 추종하지 않게 되어 액정 분자를 축대칭 배향시킬 수 없게 되기 때문이다. 또, 액정 분자를 기판의 법선 방향에 대해 특정한 각도로 틸트시키기 위해서는 축대칭 배향 중심축 형성 전압 대신에 자계를 인가해도 좋다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만 본 발명은 이들 실시예에 한정되지는 않는다.
실시예 1
도 12a 및 도 12b를 참조하면서, 본 실시예의 액정 표시 장치의 제조 방법을 설명한다. 표면에 투명 전극(63)(ITO: 약 100㎚)이 형성된 기판(62)상의 화소 영역외에, 포토레지스트(OMR83, 동경오우카사제)로 높이 약3㎛의 볼록부(66)를 형성하였다. 이어서, 감광성 폴리이미드를 사용하여, 높이 약 5㎛의 스페이서(65)를 볼록부(66)상에 형성하였다. 볼록부(66)로 포위되는 영역, 즉 화소 영역의 크기는 100㎛×100㎛로 하였다. 그 위에, 폴리이미드(JALS-204, 일본 합성 고무)를 스핀코트하여, 수직 배향층(68)을 형성하였다. 또한, 다른 기판의 투명 전극 상에도 동일한 재료를 사용하여, 수직 배향층을 형성하였다(도시되지 않음). 양자를 접합시켜 액정 셀을 완성시켰다.
제조한 셀 내에, n형 액정 재료(Δε= -4. 0, Δn=0.08, 셀갭 5㎛에서 90°트위스트되도록 액정 재료 고유의 트위스트각을 설정)를 주입하고, 상기 셀에 전압을 7V 인가하였다. 전압 인가 직후, 초기 상태에서 축대칭 배향의 배향축이 복수 존재하는 상태로 되고, 또한, 전압 인가 상태를 계속하면 화소 영역마다 1개의 축대칭 배향 영역(모노도메인)이 형성되었다.
액정 셀의 양측에 편광판을 크로스니콜 상태가 되도록 배치하고, 액정 표시 장치를 제조하였다. 얻어진 액정 표시 장치의 구조는, 수직 배향층(68)의 단면 형상이 도 12a에 도시한 바와 같이 모타(mortar)형상을 갖는 것을 제외하면, 실질적으로 도 1a 내지 도 1d에 도시한 액정 표시 장치(100)와 마찬가지의 구성을 갖고 있다(편광판은 도시되지 않음). 수직 배향층(68)은 상기 모타의 단면 형상을 갖고 있으므로, 그 두께의 위치(화소 중앙으로부터 주변부에 이른다)에 따른 변화를 나타낸 곡선의 미분계수는 플러스이고, 화소 영역 내의 액정층 두께의 변화를 나타낸 곡선의 미분계수는 마이너스이다.
실시예 1의 셀의 축대칭 배향은, 1/2Vth이상의 전압을 인가하고 있는 상태에서는 안정 상태이고, 전압을 1/2Vth보다 낮게 하면 축대칭 배향의 상태가 흐트러져서초기 상태로 되돌아가버린다. 다시 셀에 전압을 인가하면 초기의 축대칭 배향의 중심축이 복수 존재하는 상태를 거쳐서, 화소 영역마다 1개씩 중심축을 갖는 축대칭 배향 상태가 된다. 이 현상은, 20회 실시하더라도 변화가 없었다. 1/2Vth이상의 전압을 인가해서 축대칭 배향 상태를 형성한 후에 축 대칭 배향이 안정된 전압 범위(1/2Vth이상)에서 실시예 1의 액정 셀의 전기 광학 특성을 측정하였다.
얻어진 전기 광학 특성을 도 13에 도시한다. 도 13으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 의한 액정 표시 장치는 OFF 상태에서는 투과율이 낮고, 양호한 콘트라스트비(CR=300:1, 5V)가 얻어졌다. 또한, 시각 특성은 도 14에 도시한 바와 같이, 광시각 범위에 있어서 높은 콘트라스트비가 얻어졌다. 도 14에 있어서, ψ는 방위각(표시면 내의 각도), θ는 시각(표시면 법선으로부터의 기울기각)이고, 해칭 부분은 콘트라스트비가 10:1 이상인 영역을 나타낸다.
비교예 1
비교예 1에서는, 도 12a에서의 기판(62)의 표면에 형성된 투명 전극(63) 상에, 수직 배향층(68)을 직접 형성하고, 그 후, 실시예 1과 마찬가지로 감광성 폴리이미드를 사용하여 스페이서(65)를 형성하였다. 즉, 도 12a 및 도 12b에서의 볼록부(66)를 형성하고 있지 않다. 얻어진 기판과, 실시예 1과 마찬가지로 하여 형성된 대향 기판을 접합시켜 액정 셀을 제조하였다. 이 액정 셀의 화소 영역 내의 액정층 두께는 일정하였다.
이 액정 셀에, 실시예 1과 동일한 재료를 주입하면, 액정 분자가 랜덤 배향 상태로 되어, 디스클리네이션 라인이 무질서하게 형성되었다. 이 액정 셀에 전압을 인가하여 관찰한 바, 중간조에 있어서, 불균일이 있는 표시가 관찰되었다.
실시예 2
실시예 1의 볼록부(66)를 갖는 기판(62) 상의 화소 영역의 중앙부에, 레지스트 재료(OMR83)를 이용하여, 도 15에 도시한 바와 같이, 돌기부(69)를 제조하였다. 돌기부(69)의 폭은, 화소 영역의 폭의 약 10분의 1 이하인 것이 바람직하다. 돌기부(69)의 폭이 화소 영역의 폭의 약 10분의 1을 넘으면 개구율이 저하하고, 장치의 광 투과율이 저하되므로 바람직하지 못하다. 돌기부(69)를 설치한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 셀을 제조하였다.
액정 셀을 관찰한 결과, 축대칭 배향의 중심축이 각 돌기부(69)의 위치에 형성되고, 중심축이 거의 모든 화소 영역의 중앙에 형성되어 있는 액정 표시 장치가 얻어졌다. 이 액정 표시 장치를 다양한 시각 방향에서 관찰한 바, 불균일이 없는 표시가 관찰되었다.
실시예 3 및 실시예4 및 비교예 2 및 비교예 3
셀갭(액정층의 두께)을 표 1에 나타내는 바와 같이 조절한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 실시예 3 및 실시예 4, 및 비교예 2 및 비교예 3의 액정 표시 장치를 제조하였다. 각각의 액정 표시 장치에 사용되는 액정 재료는 각각의 셀갭에 있어서, 액정 재료 고유의 트위스트각이 90°가 되도록 액정 재료 중의 카이럴제(S-811: 멜크사제(Merck & co.)의 첨가량을 조정하였다.
실시예 비교예
1 3 4 2 3
셀갭d(㎛) 5 4.4 5.6 3.1 6.5
Vmax에서의 d·Δn(㎚) 400 352 448 248 520
Vmax* 에서의 투과율(%) 70 58 73 39 72 **
* 평행 니콜 상태의 투과율을 100%로 한 상대값
** 최대 투과율에서 측정
리타데이션이 520㎚인 비교예 3의 액정 셀에 있어서, d·Δn=520㎚까지 전압을 인가하면 투과율의 저하를 초래하여, 중간 계조 표시에 있어서, 콘트라스트의 반전 현상이 관찰되었다(도 6의 Vmax를 넘는 현상). 또한, 리타데이션이 300㎚보다 작은 비교예2의 액정 표시 장치에서는, 투과율이 낮았다. 표 1에 도시한 실험 결과로부터, 액정 재료의 Δn(복굴절율: 최대 구동 전압에서의 값)과 액정층의 평균 두께 d와의 곱 d·Δn(리타데이션)이, 약 300 내지 500㎚의 범위인 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
실시예 5 및 실시예 6 및 비교예 4 및 비교예 5
실시예 1의 액정 표시 장치의 액정 재료 중의 카이럴제(S-811: 멜크사제)의 첨가량을 조정하여, 표 2에 나타낸 트위스트각이 다른 액정 표시 장치(실시예 5 및 실시예 6, 및 비교예 4 및 비교예 5)를 제조하였다. 액정 표시 장치의 전기 광학 특성의 측정에는, 각각의 액정 표시 장치의 투과율이 최대가 되는 전압을 인가하였다.
실시예 비교예
1 5 6 4 5
트위스트 각(°) 90 50 110 30 120
Vmax*에서의 투과율(%) 70 41 50 ** 35 35 **
* 평행한 니콜 상태의 투과율을 100%로 한 상대값
** 투과율이 최대가 되는 값을 초과한 전압이 인가되었을 때에 콘트라스트 반전 현상이 발생됨
표 2의 결과로부터, 최대 구동 전압 인가시의 트위스트각이, 45 내지 110°인 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
실시예 7
실시예 1의 액정 표시 장치의 한쪽 측에, 프리즈비형 굴절율 타원체를 갖는 위상차 판(nx=ny, nx-nz에 기인하는 리타데이션 150㎚)을 설치하였다. 이 액정 표시 장치의 시각 특성을 측정한 결과를 도 16에 도시한다. 도 16으로부터 명백한 바와 같이, 실시예 7의 액정 표시 장치의 시각 특성은 실시예 1의 액정 표시 장치의 시각 특성(도 14)보다도, 더욱 광시야각화되어 있는 것을 알 수 있다.
실시예 8
본 실시예에서는, 미리 액정 재료 중에 혼합해 놓은 광경화성 수지를 경화시킴으로써(축대칭 배향 고정층을 형성함으로써), 액정 분자의 축대칭 배향을 안정화시키는 방법에 대해 설명한다.
실시예 8에 의한 액정 표시 장치의 모식적인 부분 단면도를 도 17에 도시한다. 액정 표시 장치(200)는 한쌍의 기판(82, 84) 간에 유전 이방성(Δε)이 마이너스(n형)의 액정 재료(액정 분자: 92)를 포함하는 액정층(80)을 구비한다. 한쌍의 기판(82, 84)의 액정층(80) 측의 표면에는, 수직 배향층(88a, 88b)이 설치되어 있다. 또한, 한쌍의 기판(82, 84) 간의 적어도 한쪽의 액정층(80) 측면에는, 볼록부(86)가 설치되어 있다. 이 볼록부(86)에 의해 액정층(80)은 2종류의 다른 두께를 갖는다. 그 결과, 상술한 바와 같이, 전압 인가시에 축대칭 배향을 나타내는 액정 영역이 볼록부(86)에 의해서 포위되는 영역에 규정된다. 또, 도 17에 있어서, 액정층(80)에 전압을 인가하기 위해 한쌍의 기판(82, 84)에 형성되어 있는 전극은 생략하고 있다. 여기까지의 구성은, 실시예 1의 액정 표시 장치(100)와 동일하다. 본 실시예의 액정 표시 장치(200)는 수직 배향층(88a, 88b) 상에, 축대칭 배향 고정층(90a, 90b)이 형성되어 있다. 이 축대칭 배향 고정층(90a, 90b)에 의해서, 화소 영역 내의 액정 분자는 전압 무인가시에 있어서도, 축대칭 배향을 유지할 수 있다. 그 결과, 본 실시예의 액정 표시 장치를 구동할 때에, 1/2Vth보다 낮은 전압을 인가(전압 무인가)하여도, 재현성좋게, 도 2에 도시한 바와 같은 전기 광학 특성을 나타낸다. 축대칭 배향 고정층(90a, 90b)은, 액정층에 1/2Vth이상의 전압을 인가한 상태에서 미리 액정 재료 중에 혼합해 놓은 경화성 수지를 경화함으로써, 액정 분자의 축대칭 배향(프리틸트)을 유지하는 축대칭 배향 고정층(90a, 90b)이 형성된다.
이하, 도 18을 참조하여 액정 표시 장치(200)를 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다. 투명 전극(63)(ITO:100㎚)을 갖는 기판 상의 화소 영역 외에, OMR83(동경 오우카사제)로 높이 약 2. 5㎛의 볼록부(66)를 형성하였다(화소 영역의 크기 100㎛×100㎛). 또한, 감광성 폴리이미드로 높이 약 5㎛의 스페이서(65)를 볼록부(66)상에 형성하였다. 또한, 그 위에, 수직 배향층(68)(JALS - 204: 일본 합성 고무)을 스핀코트하였다. 또 한쪽 기판 상에도, 실시예 1과 마찬가지로, 동일한 수직 배향층을 도포하여, 양자를 접합시켜 액정 셀을 완성시켰다. 이 액정 셀은, 실시예 1의 액정 셀과 실질적으로 동등하다.
본 실시예에서는, 제조한 액정 셀 내에, n형 액정 재료(Δε= -4.0, Δn=0.08, 5㎛의 셀갭에서의 카이럴각= 90°로 설정), 광경화성 수지로서, 하기 화학식에서 도시한 화합물 A의 0. 3wt%, 중합체 개시제Irgacure 651의 0.1wt%의 혼합물을 주입하였다. 주입 후, 5V의 전압을 셀에 인가하여, 축대칭 배향을 형성하였다. 축대칭 배향 영역은 볼록부(66)로 포위된 각 화소 영역 내에 형성되고, 중심축은 각 화소 영역의 중앙부에 형성되었다. 이 후, 임계치 전압 2. 0V보다 0. 5V 높은 전압을 인가하면서, 실온(25℃)에서 10분간, 자외선 조사(365㎚에서의 강도 : 6㎽/㎠)를 행하고, 혼합물 중의 광경화성 수지를 경화시켰다. 그 결과, 도 18에 도시한 바와 같이, 양 기판의 수직 배향층(68)을 덮도록 축대칭 배향 고정층(90a)이 형성되었다. 대향 기판에도 도 17의 90b에 상당하는 축대칭 배향 고정층(도시되지 않음)이 형성되었다.
<화학식>
Figure kpo00000
실시예 8의 액정 셀의 축대칭 배향은, 액정층에의 인가 전압이 1/2Vth미만이 되더라도, 액정 분자는 완전한 수직 배향 상태로 되돌아가지 않고, 축대칭 배향에 있어서의 프리틸트 상태가 축대칭 배향 고정층(90a, 90b)에 의해서 유지되어 있다고 생각된다. 그 결과, 일단, 축대칭 배향 고정층(90a, 90b)이 형성된 후에는, 액정층을 전압 무인가 상태로 한 후에 다시, 1/2Vth이상의 전압을 인가하더라도, 축대칭 배향의 중심축이 화소 영역 내에 복수 존재하는 현상은 나타나지 않고, 수직 배향 상태(블랙상태)와 축대칭 배향 상태(화이트상태)를 가역적으로 전기적으로 제어하는 것이 가능해졌다. 실시예 8의 액정 표시 장치의 액정층에 포함되는 액정 분자에, 전압 무인가상태에서 축대칭 배향 고정층(90a)에 의해서, 프리틸트각이 제공되었다. 그러나, 수직 배향으로부터의 어긋남이 작아서, OFF시의 블랙레벨이 실질적으로 실시예 1의 액정 표시 장치와 동등하고, 전기 광학 특성 및 시각 특성은, 각각 도 13 및 도 14와 동일하였다. 또, 본 실시예에서는 광경화성 수지를 사용하였지만, 열경화성 수지를 사용할 수도 있다.
또한, 실시예 7과 마찬가지로, 프리즈비형의 굴절율 타원체를 갖는 위상차 판을 설치함으로써, 도 16에 도시한 바와 같이, 더욱 광시야각화된 시각 특성을 얻을 수 있다. 상기 위상차 판을 설치함으로써, 편광판의 편광축으로부터 45°방향의 시각 특성이 특히 개선된다.
실시예 9 및 실시예 10 및 비교예 6 및 비교예 7
실시예 8의 셀에, 상기 화합물 A의 함유량만을 변화시킨 혼합물을 주입하고, 실시예 8과 마찬가지로 하여, 실시예 9 및 실시예 10 및 비교예 6 및 비교예 7의 액정 표시 장치를 제조하였다. 제조 결과, 광경화성 수지의 함유량이 약 0. 1 중량%보다 낮으면, 비교예 6에 도시한 바와 같이, 축대칭 배향의 고정을 효과적으로 행할 수 없고, 약 6중량% 이상에서는, 액정 분자의 수직 배향이 무질서하게 되고, OFF시의 광 누설이 커진다. 따라서, 광경화성 수지의 함유량은 약 0. 1 중량% 내지 약 6중량%의 사이에 있는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
실시예 비교예
8 9 10 6 7
화합물 A의함유량(wt%) 0.3 0.1 2 0.05 6
전압 무인가시의투과율(%) 0.06 0.04 0.1 0.03 3.2
축 대칭 배향의고정 양호 양호 양호 불량 양호
실시예 11
본 실시예의 PALC400의 단면도를 도 7에 도시한다. PALC400는, 대향 기판(120), 플라즈마 기판(110), 이들 사이에 배치된 액정층(102)을 갖고 있다. 액정층(102)은, 밀봉제(106)에 의해서 밀봉되어 있다. 플라즈마 기판(110)은 기판(111)과, 기판(111)에 대향하는 유전체 시트(116)와, 그들 사이에 설치된 칸막이 벽(112)에 의해서 규정되는 복수의 플라즈마 챔버(113)을 갖고 있다. 플라즈마 챔버(113)은, 유전체시트(116)를 통해 액정층(102)에 면하고 있다. 기판(111)의 플라즈마 챔버(113) 측의 표면에 형성된 애노드(114)와 캐소드(115)에 전압을 인가함으로써, 플라즈마 챔버(113)에 밀봉되어 있는 가스가 이온화되어 플라즈마 방전이 발생한다. 복수의 플라즈마 챔버(13)은, 도 7의 지면에 수직 방향으로 스트라이프형으로 연장되어 있고, 대향 기판(120)의 기판(101)의 액정층(102) 측의 표면에 형성되어 있는 투명 전극(105)과 직교하고 있다. 이들이 직교하는 영역이 화소 영역을 규정한다.
대향 기판(120)의 액정층(102) 측면에, 비화소 영역에 대응하도록 격자형으로 볼록부(132)가 형성되어 있다. 이 볼록부(132)에 의해서 축대칭 배향 영역이 화소 영역에 대응하도록 형성된다. 또한, 플라즈마 기판(110) 및 대향 기판(120)의 액정층(102) 측 표면에는, 각각 수직 배향층(134a, 134b)이 설치되어 있다.
PALC(400)를 이하와 같이 하여 제조하였다.
유리 기판(111) 상에, 애노드 전극(114)과 캐소드 전극(115)이 쌍을 이룬 복수의 전극군을 형성하고, 각 전극쌍을 이격하도록 유리 페이스트를 이용하여 높이 약200㎛의 칸막이 벽(112)을 형성하였다. 다음에, 칸막이 벽(112) 상에 두께 약 50㎛의 박막 유리 기판(116)을 광경화성 밀봉제로 접합시켰다. 그 후, 플라즈마 챔버(113)에, 아르곤 가스를 봉입하였다. 박막유리 기판(116)의 전면에 JALS-204(일본 합성 고무사제)를 스핀코트하여, 수직 배향층(134a)을 형성하여, 플라즈마 기판(110)을 얻었다.
도 19a 및 도 19b를 참조하면서, 대향 기판(120)의 제조 방법을 설명한다. 우선, 스트라이프형의 투명 전극(105: 두께150㎚의 ITO)이 형성된 유리 기판(101) 상의 화소 영역 외에, OMR83(동경오우카사제)로 높이 약2. 7㎛의 볼록부(132)를 형성하였다(화소 영역의 크기 100㎛×100㎛). 또한, 감광성 폴리이미드로 높이 약6㎛의 스페이서(135)를 형성하였다. JALS-204(일본 합성 고무사제)를 스핀코트하고, 수직 배향층(134b)을 형성하고, 대향 기판(120)을 얻었다. 플라즈마 기판(110)과 대향 기판(120)을 접합시켜서 액정 셀을 제조하였다.
제조한 셀 내에, n형 액정 재료(Δε=-4. 0, Δn=0.077, 셀갭 6㎛에서 90°트위스트가 되도록 액정 재료 고유의 트위스트각을 설정)를 주입하고, 셀에 전압을 7V 인가하였다. 전압 인가 직후, 초기 상태에서, 축대칭 배향의 배향축이 복수 존재하는 상태로 되어, 또한, 전압 인가 상태를 계속하면 화소 영역마다 1개의 축대칭 배향 영역(모노도메인)이 형성되었다.
액정 셀의 양측에 편광판을 크로스니콜 상태가 되도록 배치하고, 액정 표시 장치를 제조하였다. 얻어진 액정 표시 장치의 구조는, 수직 배향층(134b)의 단면 형상이 도 19a에 도시한 바와 같이 모타형으로 되어있는 것을 제외하면, 실질적으로 도 4a및 도 4b에 도시한 액정 표시 장치와 마찬가지의 구성을 갖고 있다(편광판은 도시되지 않음). 수직 배향층(134b)은 모타형의 단면 형상을 갖고 있으므로, 그 두께의 위치(화소의 중앙으로부터 주변부에 이른다)에 따른 변화를 나타낸 곡선의 미분계수는 플러스이고, 화소 영역 내의 액정층 두께의 변화를 나타낸 곡선의 미분계수는 마이너스이다.
실시예 11의 셀의 축대칭 배향은 1/2Vth이상의 전압을 인가하고 있는 상태에서는 안정된 상태이고, 전압을 1/2Vth보다 낮게 하면 축대칭 배향의 상태가 흐트러져서, 초기 상태로 되돌아가버린다. 다시 전압을 인가하면 초기의 축대칭 배향의 중심축이 복수 존재하는 상태를 거쳐서, 화소 영역마다 1개씩 중심축을 갖는 축대칭 배향 상태로 되었다. 이 현상은 20회 실시하더라도 변화가 없었다. 1/2Vth이상의 전압을 인가하여 축 대칭 배향 상태를 형성한 후에 축 대칭 배향이 안정되는 전압 범위(1/2Vth이상)에서 실시예11에서의 셀에 대한 전기 광학 특성을 측정하였다.
얻어진 전기 광학 특성을 도 13에 도시한다. 도 13으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 의한 액정 표시 장치는 OFF 상태에 있어서의 투과율이 낮고, 양호한 콘트라스트비(CR=300 : 1, 5V)가 얻어졌다. 임계치 전압은 약 2V였다. 또한, 도 9에 도시한 바와 같은 넓은 시각 범위에 있어서 높은 콘트라스트비가 얻어졌다. 도 9에 있어서, ψ는 방위각(표시면 내의 각도), θ는 시각(표시면 법선으로부터의 기울기각)이고, 해칭 부분은, 콘트라스트비가 10 : 1 이상인 영역을 나타낸다.
비교예 8
비교예 8에서는, 도 19a에서의 기판(101)의 표면에 형성된 투명 전극(105) 상에, 수직 배향층(134b)을 직접 형성하고, 그 후, 실시예 11과 마찬가지로 감광성 폴리이미드를 이용하여 스페이서(135)를 형성하였다. 즉, 도 19a에서의 볼록부(132)를 형성하지 않는다. 얻어진 대향 기판(120)과, 실시예 11과 마찬가지로 하여 형성된 플라즈마 기판(110)을 접합시켜서 액정 셀을 제조하였다. 이 액정 셀의 화소 영역 내의 액정층 두께는 일정하였다.
이 액정 셀에, 실시예 11과 동일한 재료를 주입하면, 액정 분자가 랜덤 배향 상태로 되어, 디스클리네이션 라인이 무질서하게 형성되었다. 이 액정 셀에 전압을 인가하여 관찰한 바, 중간조에 있어서, 불균일이 있는 표시가 관찰되었다.
실시예 12
본 실시예에서는, 미리 액정 재료 중에 혼합해 놓은 광경화성 수지를 경화시킴으로써, 액정 분자의 축대칭 배향을 안정화시키는 방법에 대해 설명한다. 실시예 12에 의한 액정 표시 장치의 모식적인 부분 단면도를 도 20에 도시한다.
액정 표시 장치(500)는, 한쌍의 기판(82, 84) 간에, 유전 이방성(Δε)이 마이너스(n형)인 액정 재료(액정 분자: 92)를 포함하는 액정층(80)을 갖는다. 기판(82, 84) 중 어느 한쪽에 플라즈마 기판을 사용한다. 한쌍의 기판(82, 84)의 액정층(80) 측의 표면에는, 수직 배향층(88a, 88b)이 설치되어 있다. 또한, 한쌍의 기판(82, 84) 중 적어도 한쪽 액정층(80) 측면에는, 볼록부(86)가 형성되어 있다. 또, 플라즈마 기판의 액정층(80)측에 설치되는 유전체 시트는 얇기 때문에, 유전체 시트의 강도가 떨어진 다는 점에서, 대향 기판(컬러 필터 기판)에 볼록부를 형성하는 쪽이 바람직하다.
이 볼록부(86)에 의해서, 액정층(80)은 2종류의 다른 두께를 갖는다. 그 결과, 상술한 바와 같이, 전압 인가시에 축대칭 배향을 나타내는 액정 영역이 볼록부(86)에 의해서 포위되는 영역으로 규정된다. 또, 도 20에 있어서, 액정층(80)에 전압을 인가하기 위해서 한쌍의 기판(82, 84)에 설치되어 있는 전극 및 플라즈마 챔버 등은 생략하고 있다. 여기까지의 구성은, 실시예 11의 액정 표시 장치(400)와 동일하다. 본 실시예의 액정 표시 장치(500)는 수직 배향층(88a, 88b) 상에, 축대칭 배향 고정층(90a, 90b)이 설치되어 있다. 이 축대칭 배향 고정층(90a, 90b)에 의해서, 화소 영역 내의 액정 분자는 전압 무인가시에 있어서도, 축대칭 배향을 유지할 수 있다. 그 결과, 본 실시예의 액정 표시 장치를 구동할 때에 1/2Vth보다 낮은 전압을 인가(또는 전압 무인가)하여도, 재현성 좋게, 도 2에 도시한 전기 광학 특성을 나타낸다. 축대칭 배향 고정층(90a, 90b)은 액정층에 1/2Vth이상의 전압을 인가한 상태에서, 미리 액정 재료 중에 혼합해 놓은 경화성 수지를 경화함으로써, 액정 분자의 축대칭 배향(프리틸트)을 유지하는 축대칭 배향 고정층(90a, 90b)이 형성된다. 이하에, 더욱 상세히 설명한다.
이하, 액정 표시 장치(500)를 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다. 도 21을 참조하면, 투명 전극(105)(ITO:150㎚)을 갖는 기판 상의 화소 영역 외에, OMR83(동경 오우카사제)으로 높이 약2. 7㎛의 볼록부(132)를 형성하였다(화소 영역의 크기 100㎛×100㎛). 또한, 감광성 폴리이미드로 높이 약 6㎛의 스페이서(135)를 형성하였다. 또한, 수직 배향층(134b)(JALS-204: 일본 합성 고무)을 스핀코트하였다. 플라즈마 기판 상에도, 실시예 11과 마찬가지로, 동일한 수직 배향층을 도포하고, 양자를 접합시켜 액정 셀을 완성시켰다. 이 액정 셀은, 실시예 11의 액정 셀과 실질적으로 동등하다.
본 실시예에서는, 제조한 액정 셀 내에, n형 액정 재료(Δε=-4.0, Δn=0. 077, 셀갭6㎛에서 카이럴각 = 90°로 설정), 광경화성 수지로서, 하기 화학식에서 도시한 화합물 A의 0. 4wt%, Irgacure651의 0. 1wt%의 혼합물을 주입하였다. 주입 후, 5V의 전압을 인가하고, 축대칭 배향을 형성하였다. 축대칭 배향 영역은, 볼록부(132)에서 포위된 화소 영역 내에 형성되고, 중심축은 화소의 중앙부에 형성되었다. 이 후, 임계치 전압 2. 0V보다 0. 5V 높은 전압을 인가하면서, 실온(25℃)에서 10분간, 자외선조사(365㎚에서의 강도:6㎽/㎠)를 행하고, 혼합물 중의 광경화성 수지를 경화시켰다. 그 결과, 도 21에 도시한 바와 같이, 양 기판의 수직 배향층을 덮도록 축대칭 배향 고정층(142a)이 형성되었다. 플라즈마 기판에도 도 20의 90b에 상당하는 축대칭 배향 고정층(도시되지 않음)이 형성되었다. 또, 본 실시예에서는 광경화성 수지를 사용하였지만, 열경화성 수지를 사용할 수도 있다.
<화학식>
Figure kpo00001
실시예 12의 액정 셀의 축대칭 배향은, 액정층에의 인가 전압이 1/2Vth미만이 되더라도, 액정 분자는 완전한 수직 배향 상태로 되돌아가지 않고, 축대칭 배향에 있어서의 프리틸트 상태가 축대칭 배향 고정층(142a)에 의해서 유지되어 있다고 생각된다. 그 결과, 일단, 축대칭 배향 고정층(142a)이 형성된 후에는, 액정층을 전압무인가 상태로 한 후에 다시, 1/2Vth이상의 전압을 인가하더라도, 축대칭 배향의 중심축이 화소 영역 내에 복수 존재하는 현상은 나타나지 않고, 수직 배향 상태(블랙 상태)와 축대칭 배향 상태(화이트상태)를 가역적으로 전기적으로 제어하는 것이 가능해졌다. 실시예 12의 액정 표시 장치의 액정 분자는, 전압 무인가 상태에 있어서 축대칭 배향 고정층(142a)에 의해서, 프리틸트각을 갖게 되지만, 수직 배향으로부터의 어긋남은 작고, OFF시의 블랙레벨은, 실질적으로 실시예 11의 액정 표시 장치와 동등하며, 전기 광학 특성 및 시각 특성은, 각각, 도 13 및 도 9와 동일하였다.
본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 2장의 편광판의 편광축을 표시면의 종횡 방향이 되도록 접합시켰다. 도 9에 도시한 바와 같이 축대칭형으로 넓은 시각 특성이 얻어짐과 동시에, 플라즈마 챔버의 방향과 편광판의 편광축의 방향이 일치하고있기 때문에 광누설이 적었다.
또한, 편광판의 편광축으로부터 45°방향의 시각 특성은, 마이너스(면내 굴절율 > 두께 방향의 굴절율)의 프리즈비형의 굴절율 타원체를 갖는 위상차 판(Δn­d=300㎚)을 셀과 편광판의 중간에 설치함으로써, 더욱 개선할 수 있다. 결과를 표 4에 도시하였다.
위상차판설치 위상차판설치안됨
편광축으로부터 45 ° 각도의 방향에서 60°의 시야각에서의 투과율 7% 55%
비교예 9
대향 기판 상에 격자형의 볼록부를 형성하지 않은 것 이외에는 실시예 11과 마찬가지로 하여, 액정 셀을 제조하였다. 액정층측의 표면에 수평 배향막을 형성하고, 러빙 처리를 행하여, TN 모드의 액정 셀을 제조하였다. 액정 셀에 액정 재료를 주입하고, 가열 서냉을 행하고 TN-PALC를 제조하였다. 제조한 PALC에 편광판의 편광축이 표시면에 대해 종횡 방향에서 45°어긋난 방향으로 접합시켰다. 얻어진 액정 표시 장치의 시각 특성은, 도 8a에 도시한 특성이고, 실시예 11 및 실시예 12에 비해 매우 좁다. 또한, 접합면에서의 광 누설이 선형으로 관찰되고, 콘트라스트의 저하를 초래하였다.
실시예 13
도 22a는 실시예 13의 액정 표시 장치의 1화소의 개략 단면도이고, 도 22b는 그 평면도이다. 도 22a는, 도 22b의 A-A선에 의한 단면도이다. 이 액정 표시 장치의 구성을, 제조 순서와 함께 설명한다.
한쪽(상측)의 유리 기판(60) 상에 ITO로 이루어지는 두께 100㎚의 투명 전극(61)을 형성하고, 또한, JALS-204(일본 합성 고무사제)를 스핀코트하여, 수직 배향층(67)을 형성하였다.
다른쪽(하측)의 유리 기판(62) 상에 ITO로 이루어지는 두께 100㎚의 투명 전극(63)을 형성하고, 각 화소 영역 중앙부의 투명 전극(63) 부분을 포트리소그래피와 에칭에 의해 제거하고, 축대칭 배향 중심축 형성부(64)를 형성하였다. 또한, 투명 전극(63) 상의 화소 영역 외에, 아크릴계 네가티브형 레지스트로, 높이 약3㎛의 볼록부(66)를 형성하였다. 그 후, 감광성 폴리이미드를 사용하여, 높이 약2㎛의 스페이서(65)를 형성하였다. 이들 스페이서(65) 및 볼록부(66)로 포위되는 영역, 즉 화소 영역의 크기는 190㎛×325㎛로 하였다. 그 위에, JALS-204(일본 합성 고무사제)를 스핀코트하고, 수직 배향층(68)을 형성하였다.
양쪽 기판(60,62)을 접합시키고, 또한, 기판 간에 n형 액정 재료(Δε= -4.0, Δn=0.08, 셀갭 5㎛에서 90°트위스트가 되도록 액정 재료 고유의 트위스트각을 설정)를 주입하여 액정층(70)을 형성하여 액정 셀을 완성시켰다.
볼록부(66) 및 스페이서(65)는 감광성의 아크릴계, 메타크릴레이트계, 폴리이미드계, 고무계의 재료를 사용할 수도 있다. 또한, 400g/Φ 정도의 가압에 대해, 볼록부(66) 및 스페이서(65)가 파괴되지 않은 강도를 갖는 것이면, 어떠한 감광성 재료를 사용하더라도 좋다.
제조한 액정 셀 내에, 축대칭 배향 중심축 형성 조작을 행하기 위해 축대칭 배향 중심축 형성 전압을 7V 인가하였다. 그 전압 인가 직후는, 초기 상태에서 복수의 중심축이 형성되고, 축대칭 배향 중심축 형성 전압의 인가 상태를 계속하면 화소 영역마다 중심축이 1개로 되어, 1개의 축대칭 영역(모노도메인)이 형성되었다.
제조한 액정 셀에 구동 전압을 인가하면서, 각 화소를 편광 현미경(크로스니콜)을 이용하여 투과 모드에서 관찰하였다. 전압을 인가하기 시작해 얼마 후에는, 전압 인가 직후에 초기 상태에서 형성된 복수의 중심축이 1개로 되는 것이 관찰되었다. 이 시점에서, 액정 셀의 화소 영역 중 약10%에 있어서는, 중심축이 화소 영역의 중심부가 아닌 영역에 형성되어 있었다. 또한, 전압(축대칭 배향 중심축 형성 전압)의 인가를 계속함으로써, 도 23에 도시한 바와 같이, 화이트 표시시에 있어서, 각 화소 영역에 있어서 액정 분자가 중심축을 중심으로 축대칭형으로 배향되고, 또한, 중심축이 화소 영역의 거의 중심부에 있는 축대칭 배향 중심축 형성부(64)에 대응하는 위치에 형성되어 있는 것이 관찰되었다.
액정 셀의 양측에 편광판을 크로스니콜 상태가 되도록 배치하여, 액정 표시 장치를 제조하였다.
실시예 13의 액정 표시 장치의 전기 광학 특성을 도 13에, 콘트라스트의 시각 특성을 도 24에 도시한다. 도 13은, 도 2에 대응하는 도면이다. 도 24에 있어서, ψ는 방위각(표시면 내의 각도), θ는 시각(표시면 법선으로부터의 기울기각)이고, 해칭 부분은, 콘트라스트비가 10:1 이상인 영역을 나타낸다.
실시예 14
도 25a는 실시예 14의 액정 표시 장치의 개략 단면도이고, 도 25b는, 그 평면도이다. 도 25a는 도 25b의 A-A선에 의한 단면도이다.
실시예 14에서는, 기판(63) 상에 형성하는 수직 배향층(68)의 화소 영역 내의 단면 형상을 그 두께의 위치(화소의 중앙으로부터 주변부에 이른다)에 따른 변화를 도시한 곡선의 미분계수는 플러스이고, 화소 영역 내의 액정층의 두께의 변화를 도시한 곡선의 미분계수는 마이너스인 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같은 관계를 만족시키도록 형성하였다. 구체적으로는, 수직 배향층(68)의 화소 영역 내의 단면 형상이 모타형으로 되어 있고, 또한 화소 전극(63)에 축대칭 배향 중심축 형성부(64)를 단면 형상의 최심부(deepest position)에 설치하고 있다. 그리고, 실시예 13과 마찬가지의 방법으로 액정 셀을 제조하였다.
제조한 액정 셀 내에, 축대칭 배향 중심축 형성 조작을 행하기 위해서, 축대칭 배향 중심축 형성 전압을 7V 인가하였다. 전압 인가 직후는, 초기 상태에서 복수의 중심축이 형성되고, 중심축 형성 전압 인가 상태를 계속하면 화소 영역마다 중심축이 1개로 되어, 1개의 축대칭 영역(모노도메인)이 형성되었다.
제조한 액정 셀에 구동 전압을 인가하면서, 각 화소를 편광 현미경(크로스니콜)을 사용하여 투과 모드에서 관찰하였다. 구동 전압을 인가하기 시작하여 약간의 시간이 경과한 후에는, 전압 인가 직후에 초기 상태에서 형성된 복수의 중심축이 1개가 되는 것이 관찰되었다. 형성된 중심축은, 모타형의 단면 형상의 최심부인 화소 영역의 중심부에 거의 형성되어 있었다. 또한, 전압(축대칭 배향 중심축 형성 전압)을 계속해서 인가함으로써, 도 23에 도시한 바와 같이, 화이트 표시시에 있어서, 각 화소 영역에 있어서 액정 분자가 중심축을 중심으로 축대칭형으로 배향되고, 또한, 중심축이, 화소 영역의 거의 중심부에 있는 축대칭 배향 중심축 형성부(64)에 대응하는 위치에 형성되어 있는 것이 관찰되었다.
그리고, 이 액정 셀의 양측에 편광판을 크로스니콜 상태가 되도록 배치하고, 액정 표시 장치를 제조하였다.
실시예 14의 액정 표시 장치는, 실시예 13과 거의 동등한 전기 광학 특성, 및 콘트라스트의 시각 특성을 갖고 있었다.
실시예 15
화소 사이즈 100㎛×100㎛로 하고, 화소 영역의 중심부에 있는 축대칭 배향 중심축 형성부(64)의 면적을 0㎛2, 25㎛2, 100㎛2, 400㎛2, 900㎛2로 한 것 이외에는, 실시예 13과 마찬가지의 액정 셀을, 실시예 13과 마찬가지의 방법으로 제조하였다.
제조한 액정 셀의 양측에 편광판을 크로스니콜 상태가 되도록 배치하여 액정 표시 장치를 완성하였다.
본 실시예에서는, 액정 셀에 구동 전압을 인가하면서, 각 화소를 편광 현미경(크로스니콜)을 사용하여 투과 모드에서 관찰하였다. 시야각이 좁아졌을 때의 중간조 표시하는 인가 전압에서의 표시의 불균일을 평가한 결과를, 하기의 표 5에 나타낸다. 평가 기준으로서, 불균일이 거의 없는 양호한 품질의 표시를 ○, 불균일을 무시해도 될만한 표시를 △, 불균일이 문제가 되는 것을 ×로 하였다.
Sb(㎛2) A(㎛2) S/A(%) 평가
0 10000 0 ×
25 10000 0.25 ○
100 10000 1.0 ○
400 10000 4.0 △
900 10000 9.0 ×
표 5로부터 알 수 있듯이, 축대칭 배향 중심축 형성부의 면적을 Sb, 화소 영역의 면적을 A로 하면, Sb/A가 0 < Sb/A < 4%를 만족시키도록, 축대칭 배향 중심축 형성부를 설치하는 것이 바람직하다.
실시예 16
본 실시예에서는, 축대칭 배향 중심축 형성 조작을 액정 표시 장치의 제조 공정 중에 포함하고, 또한 적어도 어느 한쪽의 기판의 액정층에 접하는 표면에, 축대칭 배향 고정층을 형성함으로써, 액정 분자의 축대칭 배향 상태를 안정화시키는 방법에 대해 설명한다.
도 26은, 실시예 16의 액정 표시 장치의 개략 단면도이다. 수직 배향층(68, 67) 상에, 또한 축대칭 배향 고정층(90a, 90b)이 각각 설치되는 것 이외에는, 실시예 13의 액정 표시 장치와 마찬가지의 구조이다.
실시예 13과 마찬가지로 하여, 도 26에 도시한 단면 구조를 갖는 기판을 이하와 같이 제조하였다. 한쪽(하측)의 유리 기판(60) 상에 ITO로 이루어지는 두께100㎚의 투명 전극(61)을 형성하고, 또한 JALS-204(일본 합성 고무제)를 스핀코트하여, 수직 배향층(67)을 형성하였다.
다른쪽(상측)의 유리 기판(62) 상에 ITO로 이루어지는 두께 100㎚의 투명 전극(63)을 형성하고, 화소 영역의 중앙부를 포트리소그래피와 에칭에 의해 제거하고, 축대칭 배향 중심축 형성부(64)를 형성하였다. 또한 투명 전극(63) 상의 화소 영역외에 아크릴계 네가티브형 레지스트로, 높이 약3㎛의 볼록부(66)를 형성하였다. 그 후, 감광성 폴리이미드를 사용하여, 높이 약2㎛의 스페이서(65)를 형성하였다. 이들스페이서(65) 및 볼록부(66)로 포위되는 영역, 즉 화소 영역의 크기는 100㎛×100㎛ 로 하였다. 그 위에 JALS-204(일본 합성 고무제)를 스핀코트하여, 수직 배향층(68)을 형성하였다.
양쪽의 기판을 접합시켜 액정 셀을 완성시켰다. 여기까지의 구성은, 실시예 13의 액정 표시 장치와 동일하다.
본 실시예에서는, 제조한 액정 셀 중에 이하의 전구체 혼합물을 주입하였다. 그 전구체 혼합물은, n형 액정 재료(Δε= -4. 0, Δn=0. 08, 셀갭 5㎛에서 카이럴각 = 90°로 설정)를 포함함과 동시에, 광경화성 재료로서, 하기 화학식으로 표시된 화합물 A를 0. 3wt%, Irgacure651을 0. 1wt%로 혼합한 것을 포함한다. 주입 후, 5V의 축대칭 배향 중심축 형성 전압을 셀에 인가하고, 축대칭 배향 중심축 형성 조작을 행하였다. 또한, 축대칭 배향 중심축 형성 전압의 인가를 계속하면서 실온(25℃)에서10분간, 자외선 조사(365㎚에서의 강도:6㎽/㎠)를 행하여, 전구체 혼합물의 광경화성 재료를 경화시켰다. 그 결과, 도 26에 도시한 바와 같이, 양기판 상에 형성된 수직 배향층(68, 67)을 덮도록 축대칭 배향 중심축 형성 조작 과정에, 축대칭 배향 고정층(90a, 90b)이 형성되었다. 이 축대칭 배향 고정층(90a, 90b)은 전구체 혼합물에 포함되는 아크릴레이트계, 메터아크릴레이트계, 스티렌계 및 이들 유도체 등의 광경화성 재료 또는 열경화성 재료의 경화한 고분자를 포함한다.
<화학식>
Figure kpo00002
액정 셀의 양측에 편광판을 크로스니콜 상태가 되도록 배치하여 액정 표시 장치를 완성시켰다.
실시예 16에 있어서의 액정 셀에 전압을 인가하면서, 각 화소를 편광 현미경(크로스니콜)을 사용하여 투과 모드에서 관찰하였다. 전압 무인가 상태로부터 전압을 인가한 직후에서도, 각 화소 영역에 있어서, 복수의 중심축이 형성되지 않고, 단일의 중심축이 형성되었다. 그 후 일단 전압을 무인가 상태로 한 후에 다시, 1/2Vth 이상의 전압을 인가하더라도, 중심축이 화소 영역 내에 복수 존재하는 현상은 나타나지 않고, 단일 중심축이 형성되었다. 이것은, 액정층에의 인가 전압이 1/2Vth미만이 되더라도, 액정 분자는 완전한 수직 배향 상태로 되돌아가지 않고, 축대칭 배향에 있어서의 프리틸트 상태가 축대칭 배향 고정층(90a)에 의해서 유지되어 있기 때문이라고 생각된다. 그 결과, 본 실시예에서는 블랙 표시시를 전압 무인가 상태로 하는 것이 가능해졌다. 또한, 표시 동작을 시키기 전에 미리 축대칭 배향 중심축 형성 조작을 행할 필요가 없어졌다. 전압 인가 상태에 있어서, 액정 분자는 축대칭 배향 고정층(90a)에 의해 프리틸트각을 갖고 있지만, 수직 배향으로부터의 어긋남은 얼마 되지 않아, OFF시의 블랙 레벨은 실질적으로 실시예 13의 액정 표시 장치와 동일하고, 전기 광학 특성 및 시각 특성은 각각, 도 13 및 도 24와 동일하였다. 또, 본 실시예에서는, 광경화성 수지를 사용하였지만, 열경화성 수지를 사용할 수도 있다.
실시예 17
실시예 16의 액정 셀에, 상기 화합물 A의 함유량만을 변화시킨 전구체 혼합물을 주입하고, 실시예 15와 마찬가지로 하여 본 실시예의 액정 표시 장치를 제조하였다.
화합물 A의 함유량을 0. 05wt% 내지 6wt%까지 변화시켰다. 제조한 액정 표시 장치의 OFF시의 광투과율을 측정함과 동시에, 안정된 축대칭 배향 상태가 형성되어 있는지를 관찰하였다.
그 결과, 광경화성 재료의 함유량이 약 0. 1wt%보다 낮으면, 축대칭 배향 고정 조작을 효과적으로 행할 수 없고, 약 6wt% 이상에서는, 액정 분자의 수직 배향이 저하되어, OFF시의 광누설이 커진다, 따라서, 광경화성 재료의 함유량은, 약 0. 1wt% 내지 6wt%의 사이에 있는 것이 바람직하다.
실시예 18
본 실시예에서는, 실시예 13의 액정 표시 장치의 한쌍의 편광판과 액정 셀과의 사이에, 이하의 위상차 판을, 각 편광판의 흡수축에 각 위상차 판의 리타데이션축이 직교하도록 배치하였다.
상기 위상차 판은, 광학적으로 마이너스의 복굴절성을 지니고, 또한 굴절율 타원체의 면내 방향의 주굴절율을 nx, ny, 두께 방향의 주굴절율을 nz로 하면, 식
nx=ny, nx>nz, ny>nz
를 만족시키는 것이다.
위상차 판의 두께를 df로 하면, 두께 방향의 리타데이션이 (nx-nz)df=160㎚였다.
도 27은 실시예 18의 액정 표시 장치의 시각 특성을 측정한 결과를 도시한 것이다. 도 27에 있어서, ψ는 방위각(표시면 내의 각도), θ는 시각(표시면 법선으로부터의 기울기각)이고, 해칭 부분은 콘트라스트비가 10:1 이상인 영역을 나타낸다.
도 27로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예의 액정 표시 장치의 시각 특성은, 도 24에 도시한 실시예 13의 액정 표시 장치의 시각 특성보다도, 더욱 광시야각화되어 표시 품위는 매우 균일하였다.
실시예 19
본 실시예에서는, 실시예 13의 액정 표시 장치의 한쌍의 편광판과 액정 셀과의 사이에 이하의 위상차 필름을, 각 편광판의 흡수축에 각 위상차 필름의 리타데이션축이 직교하도록 배치하였다.
상기 위상차 필름은, 광학적으로 마이너스의 복굴절성을 지니고, 또한 굴절율타원체의 면내 방향의 주굴절율을 nxny, 두께 방향의 주굴절율을 nz로 하면, 식nx>ny>nz
를 만족시키는 것이다.
위상차 필름의 두께를 df로 하면, 두께 방향의 리타데이션이 (nz-ny)df=170㎚이고, 면내 방향의 리타데이션이 (nx-ny)df=42㎚였다.
도 28은, 실시예 19의 액정 표시 장치의 시각 특성을 측정한 결과를 나타낸다. 도 28에 있어서, ψ는 방위각(표시 면내의 각도), θ는 시각(표시면 법선으로부터의 기울기각)이고, 해칭 부분은, 콘트라스트비가 10:1 이상인 영역을 나타낸다.
도 28로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예의 액정 표시 장치의 시각 특성은, 도 24에 도시한 실시예 13의 액정 표시 장치의 시각 특성보다도, 더욱 광시야각화되어 표시 품위는 매우 균일하였다.
비교예 10
비교예 10에서는 도 29에 도시한 바와 같이, 기판(62)의 표면에 형성된 투명 전극(63)상에, 수직 배향층(68)을 직접 형성하고, 그 후, 실시예 13에서와 같이 감광성 폴리이미드를 사용하여 스페이서(65)를 형성하였다. 즉, 볼록부(66)를 형성하지 않는다. 또한, 축대칭 배향 중심축 형성부(64)는 설치하지 않는다.
이와 같이 하여 얻어진 하측의 기판과, 실시예 13에서와 같이 형성된 상측의 대향 기판을 접합시켜 액정 셀을 제조하였다. 이 액정 셀에, 실시예 13과 동일한 재료를 주입하고, 액정 셀의 양측에는, 편광판을 크로스니콜이 되도록 배치하였다.
이 비교예 10의 액정 표시 장치에 있어서는, 액정 분자가 랜덤 배향 상태로 되어, 디스클리네이션 라인이 무질서하게 형성되었다. 이 액정 표시 장치에 전압을 인가하여 관찰한 바, 중간조에 있어서, 불균일이 있는 표시가 관찰되었다.
비교예 11
비교예 11에서는, 도 22a에서의 기판(62)의 표면에 형성된 투명 전극(63) 상에, 수직 배향층(68)을 직접 형성하고, 그 후, 실시예 13과 마찬가지로와 같이 감광성 폴리이미드를 이용하여 스페이서(65)를 형성하였다. 즉, 도 22a에 있어서의 볼록부(66)를 형성하지 않고, 화소 전극(63)에 축대칭 배향 중심축 형성부(64)를 설치하고 있다.
얻어진 하측의 기판과, 실시예 13과 마찬가지로 하여 형성된 상측의 대향 기판을 접합시켜 액정 셀을 제조하였다. 이 액정 셀에, 실시예 13과 동일한 재료를 주입하고, 액정 셀의 양측에는 편광판을 크로스니콜이 되도록 배치하였다.
이 비교예 11의 액정 표시 장치에 있어서는, 비교예 10과 마찬가지로 액정 분자가 랜덤 배향 상태로 되어, 디스클리네이션 라인이 무질서하게 형성되었다. 이 액정 셀에 축대칭 배향 중심축 형성 전압을 인가하여 관찰한 바, 중간조에 있어서 불균일이 있는 표시가 관찰되었다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면 전압 무인가시에 액정 분자가 수직으로 배향되고, 전압 인가시에 화소마다 액정 분자가 축대칭 배향된 액정 영역을 갖는, 시각 특성이 우수한 고콘트라스트의 액정 표시 장치(플라즈마 어드레스형 액정 표시 장치를 포함한다) 및 그 간편한 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 액정 표시 장치는, 수직 배향과 축대칭 배향 각각으로 전압에 의해서 변화하는 액정 영역을 갖으므로, 우수한 시각 특성을 갖는다. 또한, 유전 이방성이 마이너스인 액정 재료를 사용하여, 전압 무인가시에 수직 배향 상태를 취하는 노멀리-블랙 모드의 표시를 행하므로, 고콘트라스트의 표시를 제공할 수 있다. 특히, 전압 인가시의 액정 분자의 축대칭 배향 중심축의 위치를 제어함으로써, 중간조에 있어서의 표시 불균일을 없애서, 표시 품위를 현저하게 향상시킬 수 있다.
보다 상세하게는, 본 발명의 액정 표시 장치는, 적어도 한쪽 기판의 액정층측의 표면에, 화소 영역을 포위하는 볼록부가 형성되어 있으므로, 그 볼록부에 의해 축대칭 배향을 나타내는 각 화소 영역이 규정된다. 또한, 축대칭 배향 중심축의 위치를 제어하는 처리가 실시되므로, 축대칭 배향을 나타내는 각 화소 영역의 축대칭 배향 중심축의 위치가 규정된다.
상기 축대칭 배향 중심축의 위치를 제어하는 처리로서는, (i) 원하는 전압을 원하는 시간 이상 인가하는 축대칭 배향 중심축 형성 조작을 행하는 것, (ii) 축대칭 배향 중심축 형성 전압의 인가시에 있어서 액정 분자가 수직 배향 상태를 유지하고 있는 영역의 면적을 Sa, 화소 영역의 면적을 A로 하면, Sa/A가 0% < Sa / A < 4%를 만족시키는 것, (iii) 복수의 화소 영역 내의 각각의 거의 중앙부 또는 일정한 위치에 축대칭 배향 중심축 형성부를 형성하는 것, (iv) 화소 영역내의 액정층의 두께를, 화소 영역의 중앙부에서 가장 두껍게, 중앙부에서 상기 화소 영역의 주변부를 향해서 연속적으로 감소시키는 것, (v) 한쌍의 기판 중 적어도 어느 한쪽의 기판의 액정층측에 접하는 표면에, 축대칭 배향 고정층을 형성하는 것, 등을 들 수 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는, 예를 들면, 대다수의 사람이 사용하는 휴대 정보 단말, 퍼스널 컴퓨터, 워드프로세서, 오락 기기, 교육 기기, 텔레비젼 장치 등에 사용되는 평면 디스플레이, 및, 셔터 효과를 이용한 표시판, 창, 도어, 벽 등에 적절하게 이용된다. 본 발명의 액정 표시 장치는 또, HDTV 등의 고품위 텔레비젼이나 CAD용 디스플레이 등의 대형 표시 장치로서 적절하게 사용된다.
본 발명의 영역 및 사상을 벗어나지 않고서도 다양한 변형 실시예가 용이하게 이루어 질 수 있음은 본 기술 분야에 순력된 자에게는 자명할 것이다. 따라서, 본 명세서에 첨부된 청구 범위는 개시된 실시예에 국한되기 보다는 보다 광의적으로 해석 되어야 한다.

Claims (36)

  1. 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하고,
    상기 액정층의 액정 분자는 마이너스 유전 이방성을 갖고, 전압 무인가시에는, 상기 액정 분자가 상기 한쌍의 기판에 대해 거의 수직인 방향으로 배향되고, 전압 인가시에는, 상기 액정 분자가 복수의 화소 영역마다 축대칭형으로 배향되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액정층의 상기 화소 영역내에서의 두께(din)가 상기 액정층의 화소 영역외의 두께(dout)보다 크고, 상기 액정 표시 장치는 상기 한쌍의 기판 중 적어도 한쪽 기판의 상기 액정층측의 표면의 상기 화소 영역에 대응하는 한 영역에 수직 배향층을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 한쌍의 기판 중 적어도 한쪽 기판은 상기 액정층측의 표면에 상기 화소 영역을 포위하는 볼록부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 액정층의 화소 영역 내에서의 두께는 상기 화소 영역의 중앙부에서 가장 두껍고, 상기 화소 영역의 주변부를 향해서 연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 액정층의 화소 영역 내에서의 두께는 상기 화소 영역의 중앙부를 중심으로 축대칭 변화되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 화소 영역의 중앙부에 돌기부를 더 포함하며, 전압 인가시에 상기 액정 분자는 상기 돌기부를 중심으로 축대칭 배향되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 액정층의 리타데이션(retardation) d·Δn이 300 내지 500㎚의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 액정층의 트위스트각은 45 내지 110°의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 액정층의 양측에 크로스니콜(crossed nicols)상태로 배치된 한쌍의 편광판, 및 상기 한쌍의 편광판 중 적어도 한쪽 편광판에, 면내방향에서의 굴절율 nx,y이 면에 수직한 방향에서의 굴절율nz보다 큰 관계를 갖는 위상차 판을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 한쌍의 기판 중 적어도 한쪽의 액정층측의 표면에, 상기 액정 분자에 축대칭형의 프리틸트각(pretilt angle)을 제공하는 축대칭 배향 고정층을 더 형성한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 축대칭 배향 고정층은 광경화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  12. 한쌍의 기판 각각에 수직 배향층을 형성하는 단계,
    상기 한쌍의 기판의 상기 수직 배향층 사이에, 마이너스의 유전 이방성을 갖는 액정 재료와 광경화성 수지의 혼합물을 배치하는 단계, 및
    상기 혼합물에, 상기 액정 재료의 임계치 전압보다도 높은 전압을 인가하면서 상기 광경화성 수지를 경화시켜, 상기 액정 분자에 축대칭 프리틸트각을 제공하는 축대칭 배향 고정층을 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 한쌍의 기판에 수직 배향층을 형성하는 단계 전에, 상기 한쌍의 기판의 적어도 한쪽 기판의 표면에 화소 영역을 포위하는 볼록부를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  14. 플라즈마 방전을 행하는 플라즈마 챔버를 갖는 플라즈마 기판, 신호 전극을 갖는 대향 기판, 및 상기 플라즈마 기판과 상기 대향 기판 간에 배치된 액정층을 구비하며, 상기 신호 전극과 상기 플라즈마 챔버에 의해서 구동되는 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 액정층내의 액정 분자는 마이너스의 유전 이방성을 갖고, 전압 무인가시에는 상기 액정 분자가 상기 한쌍의 기판에 대해 거의 수직인 방향으로 배향되고, 전압 인가시에는 상기 액정 분자가 복수의 화소 영역마다 축대칭 배향되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 액정층의 상기 화소 영역내에서의 두께(din)가 상기 액정층의 화소 영역외의 두께(dout)보다 크고, 상기 액정 표시 장치는 한쌍의 기판중 적어도 한쪽 기판의 상기 액정층 측면의 상기 화소 영역에 대응하는 한 영역에 수직 배향층을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 대향 기판과 상기 플라즈마 기판 중 적어도 한쪽 기판은 상기 액정층측의 표면에 상기 화소 영역을 포위하는 볼록부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  17. 제14항에 있어서, 상기 액정층의 화소 영역내에서의 두께는 상기 화소 영역의 중앙부에서 가장 두껍고, 상기 화소 영역의 주변부를 향해서 연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 액정층의 화소 영역내에서의 두께는 상기 화소 영역의 중앙부를 중심으로 축대칭 변화되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  19. 제14항에 있어서, 상기 액정층의 양측에 크로스니콜 상태로 배치된 한쌍의 편광판을 포함하고, 상기 한쌍의 편광판 중의 한쪽 편광판의 편광축은 상기 신호 전극 또는 상기 플라즈마 챔버의 연장 방향과 평행한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  20. 제14항에 있어서, 상기 플라즈마 기판과 상기 대향 기판 중 적어도 한쪽의 액정층측의 표면에, 상기 액정 분자에 축대칭형의 프리틸트각을 제공하는 축대칭 배향 고정층을 더 형성한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 축대칭 배향 고정층은 광경화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  22. 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하고,
    상기 액정층내의 액정 분자는 마이너스의 유전 이방성을 갖고, 구동 전압 무인가시에는 상기 액정 분자가 상기 한쌍의 기판에 대해 거의 수직인 방향으로 배향되고, 구동 전압 인가시에는 상기 액정 분자가 복수의 화소 영역마다 축대칭 배향 중심축을 중심으로 축대칭 배향되고,
    한쌍의 기판의 적어도 한쪽 기판의 액정층측의 표면에, 상기 화소 영역을 포위하는 볼록부가 설치되고, 및 상기 축대칭 배향 중심축의 위치를 제어하는 처리가 실시되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 복수의 화소 영역내의 각각의 소정의 위치에 축대칭 배향 중심축 형성 전압의 인가시에 액정 분자가 수직 배향 상태를 유지하고 있는 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 축대칭 배향 중심축 형성 전압의 인가시에 액정 분자가 수직 배향 상태를 유지하고 있는 영역의 면적을 Sa, 상기 화소 영역의 면적을 A로 하면, Sa/A가 0 < Sa/A <4%의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  25. 제22항에 있어서, 상기 복수의 화소 영역 내의 각각의 소정의 위치에 축대칭 배향 중심축 형성부를 포함하고, 상기 축대칭 배향 중심축 형성부에 대응하여 상기 액정 분자의 축대칭 배향 중심축이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 축대칭 배향 중심축 형성부의 면적을 Sb, 상기 화소 영역의 면적을 A 로 하면, Sb/A가 0 < Sb/A < 4%의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치
  27. 제22항에 있어서, 상기 액정층의 상기 화소 영역내에서의 두께가 상기 액정층의 화소 영역외에서의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 액정층의 화소 영역내에서의 두께는 상기 화소 영역의 중앙부에서 가장 두껍고, 상기 중앙부에서 상기 화소 영역의 주변부를 향해서 연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 액정층의 화소 영역내에서의 두께는 상기 화소 영역의 중앙부를 중심으로 축대칭 변화되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  30. 제22항에 있어서, 상기 한쌍의 기판 중 적어도 한쪽 기판의 액정층측의 표면에 축대칭 배향 고정층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  31. 제30항에 있어서, 상기 축대칭 배향 고정층이 광경화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  32. 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판사이에 배치된 액정층을 포함하고, 상기 액정층내의 액정 분자는 마이너스의 유전 이방성을 갖고, 구동 전압 무인가시에는 상기 액정 분자가 상기 한쌍의 기판에 대해 거의 수직한 방향으로 배향되고, 구동 전압 인가시에는, 상기 액정 분자가 복수의 화소 영역마다 축대칭 배향 중심축을 중심으로 축대칭 배향되는 액정 표시 장치를 제조하는 방법으로서,
    상기 방법이 축대칭 배향 중심축 형성 조작을 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 축대칭 배향 중심축 형성 조작 단계는,
    상기 한쌍의 기판사이에, 액정 재료와 광경화성 재료를 포함하는 전구체 혼합물(precursor mixture)을 배치하는 단계, 및
    상기 전구체 혼합물에 축대칭 배향 중심축 형성 전압을 인가함과 동시에 상기 광경화성 재료를 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 축대칭 배향 중심축 형성 전압이 상기 액정 재료의 임계치 전압의 1/2이상인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  35. 제33항에 있어서, 상기 축대칭 배향 중심축 형성 전압이 교류 전압인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 교류 전압의 주파수가 1㎐ 이상인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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