JP2000019522A

JP2000019522A - 液晶表示装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000019522A
Application number: JP10185495A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Kishimoto; 克彦岸本; Kenji Hamada; 賢治浜田; Masahito Imai; 雅人今井
Original assignee: Sharp Corp; Sony Corp
Current assignee: Sharp Corp; Sony Corp
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2000-01-21
Anticipated expiration: 2018-06-30
Also published as: JP3335578B2; KR20000006245A; US6266122B1; KR100322660B1

Abstract

(57)【要約】【課題】広視野角特性を有し、かつ、表示明るさが明
るい液晶表示装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】第１基板は、透明樹脂からなる高分子壁
を有し、液晶層は、高分子壁によって分割された複数の
液晶領域を有する。複数の液晶領域内の液晶分子は、少
なくとも電圧印加時に、第１基板の表面に垂直な軸を中
心に軸対称配向する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置およ
びその製造方法に関する。特に、高分子壁によって分割
された液晶領域内に軸対称配向した液晶分子を有する液
晶表示装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気光学効果を用いた表示装置と
して、ネマティック液晶を用いたＴＮ（ツイストネマテ
ィック）型や、ＳＴＮ（スーパーツイストネマティッ
ク）型の液晶表示装置が用いられている。これらの液晶
表示装置の視野角を広くする技術の開発が精力的に行わ
れている。

【０００３】これまでに提案されているＴＮ型液晶表示
装置の広視野角化技術の１つとして、特開平６−３０１
０１５号公報および特開平７−１２０７２８号公報に
は、高分子壁によって分割された液晶領域内に軸対称配
向した液晶分子を有する液晶表示装置、いわゆるＡＳＭ
（ＡｘｉａｌｌｙＳｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｌｙａｌ
ｉｇｎｅｄＭｉｃｒｏｃｅｌｌ）モードの液晶表示装
置が開示されている。高分子壁で実質的に包囲された液
晶領域は、典型的には、絵素ごとに形成される。ＡＳＭ
モードの液晶表示装置は、液晶分子が軸対称配向してい
るので、観察者がどの方向から液晶表示装置を見ても、
コントラストの変化が少なく、すなわち、広視野角特性
を有する。

【０００４】上記の公報に開示されているＡＳＭモード
の液晶表示装置は、重合性材料と液晶材料との混合物を
重合誘起相分離させることによって製造される。

【０００５】図１０を参照しながら、従来のＡＳＭモー
ドの液晶表示装置の製造方法を説明する。まず、ガラス
基板９０８の片面にカラーフィルタおよび電極を形成し
た基板を用意する（工程（ａ））。なお、簡単のために
ガラス基板９０８の上面に形成されている電極およびカ
ラーフィルタは図示していない。なお、カラーフィルタ
の形成方法は後述する。

【０００６】次に、ガラス基板９０８の電極およびカラ
ーフィルタが形成されている面に、液晶分子を軸対称配
向させるための高分子壁９１７を、例えば、格子状に形
成する（工程（ｂ））。感光性樹脂材料をスピン塗布し
た後、所定のパターンを有するフォトマスクを介して露
光し、現像することによって、格子状の高分子壁を形成
する。感光性樹脂材料は、ネガ型でもポジ型でもよい。
また、別途レジスト膜を形成する工程が増えるが、感光
性の無い樹脂材料を用いて形成することもできる。

【０００７】得られた高分子壁９１７の一部の頂部に、
柱状突起９２０を離散的にパターニング形成する（工程
（ｃ））。柱状突起９２０も感光性樹脂材料を露光・現
像することにより形成される。

【０００８】高分子壁９１７および柱状突起９２０が形
成されたガラス基板の表面をポリイミド等の垂直配向剤
９２１で被覆する（工程（ｄ））。一方、電極を形成し
た対向側ガラス基板９０２上も垂直配向剤９２１で被覆
する（工程（ｅ）および工程（ｆ））。

【０００９】電極を形成した面を内側にして、得られた
２枚の基板を貼り合わせ、液晶セルを形成する（工程
（ｇ））。２枚の基板の間隔（セルギャップ；液晶層の
厚さ）は、高分子壁９１７と柱状突起９２０の高さの和
によって規定される。

【００１０】得られた液晶セルの間隙に真空注入法など
により、液晶材料を注入する（工程（ｈ））。最後に、
例えば、対向配設された１つの電極間に電圧を印加する
ことによって、液晶領域９１６内の液晶分子を軸対称に
配向制御する（工程（ｉ））。高分子壁９１７によって
分割された液晶領域内の液晶分子は、図１０（ｉ）中の
破線で示す軸９１８（両基板に垂直）を中心に軸対称配
向する。

【００１１】図１１に、従来カラーフィルタの断面構造
を示す。ガラス基板上に着色パターン間の隙間を遮光す
るためのブラックマトリクス（ＢＭ）と、各絵素に対応
した赤・緑・青（Ｒ・Ｇ・Ｂ）の着色樹脂層が形成され
ている。これらの上に、平滑性の改善などのためにアク
リル樹脂やエポキシ樹脂からなる厚さ約０．５〜２．０
μｍのオーバーコート（ＯＣ）層が形成されている。さ
らにこの上に、透明の信号電極のインジウム錫酸化物
（ＩＴＯ）膜が形成されている。ＢＭ膜は、一般に、膜
厚が約１００〜１５０ｎｍの金属クロム膜からなる。着
色樹脂層には樹脂材料を染料や顔料で着色したものが用
いられ、その膜厚は、約１〜３μｍが一般的である。

【００１２】カラーフィルタの形成方法としては、基板
上に形成した感光性の着色樹脂層をフォトリソグラフィ
技術を用いてパターニングする方法が用いられる。例え
ば、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のそれぞれの色の感
光性樹脂材料を用いて、感光性着色樹脂の形成・露光・
現像をそれぞれ（合計３回）行うことによって、Ｒ・Ｇ
・Ｂのカラーフィルタを形成することができる。感光性
の着色樹脂層を形成する方法は、液状の感光性着色樹脂
材料（溶剤で希釈したもの）をスピンコート法などで基
板に塗布する方法や、ドライフィルム化された感光性着
色樹脂材料を転写する方法などがある。このようにして
形成したカラーフィルタを用いて、前述のＡＳＭモード
の液晶表示装置を作製することにより、広視野角特性を
有するカラー液晶表示装置がえられる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＡＳＭモードの液晶表示装置およびその製造方法には、
以下の問題があることを本願発明者は見出した。

【００１４】従来のＡＳＭモードの液晶表示装置におい
ては、広視野角特性は得られるものの、高分子壁が光の
透過を低減させることに起因して表示装置の表示明るさ
が低下するという問題があった。また、従来の液晶表示
装置の高分子壁上に存在する液晶分子は、画像の表示に
寄与することができず、そのことによって、液晶表示装
置の透過率が低下するという問題があった。また、高分
子壁近傍の液晶分子の軸対称配向が乱れ、例えば黒表示
状態において、光漏れを発生させるなど、画像にちらつ
きを発生させることがあった。

【００１５】さらに、上述のＡＳＭモードの液晶表示装
置およびその製造方法をプラズマアドレス液晶表示装置
に適用する場合、以下の課題がある。プラズマアドレス
液晶表示装置においてスイッチング部であるプラズマセ
ル部分と液晶セル部分とでは、製造工程中の熱履歴が異
なり（典型的にはプラズマセルが５００℃、液晶セルが
２００℃）、それによって両セル間の熱収縮による寸法
差が異なるため、プラズマ電極とＩＴＯ電極との位置合
わせを厳密に行うことは難しい。従って、これらの位置
合わせをせずにすむようにアライメントフリー構造を用
いることがあった。この場合、プラズマアドレス液晶表
示装置と、ＡＳＭモードを組み合わせたときに、画素の
開口部分に液晶分子を軸対称配向させるための高分子壁
（従来は黒色材料）が形成されることがあり、その結
果、従来のＴＮ型のＡＳＭモードの液晶表示と比べて開
口率が低下し、表示明るさが暗くなるという課題が有
る。

【００１６】また、高分子壁を形成するための黒感光性
樹脂を全面に塗布した場合、位置合わせ用のアライメン
トマークが黒色感光性樹脂によって見えなくなり、パタ
ーニングの際に正確な位置合わせが不可能となり、高分
子壁を所望の位置に形成できなくなるという問題があ
る。この問題を解決するために、アライメントマーク上
の黒色感光性樹脂を拭き取るなどの対策が考えられる
が、製造工程がより複雑になる。また、アライメントマ
ーク上に黒色感光性樹脂が塗布されないようにする方法
も考えられる。例えばロールコーターなどを用いて基板
上に選択的に黒色感光性樹脂を塗布する方法が考えられ
る。しかしながら、ロールコーターを用いる方法は、基
板の全面に材料を塗布するスピンコート法を用いた場合
に比べて、膜厚均一性の点で劣る。上述のように、工程
を複雑にするか、工程の精度を下げるかせずには、所望
の位置に高分子壁を形成することが困難な場合があっ
た。

【００１７】また、従来のＡＳＭモードの液晶表示装置
の製造方法においては、液晶セルの間隙に液晶材料を注
入する際に、基板上に設けられた高分子壁が注入に対す
る抵抗となることがある。このことにより、液晶材料の
注入時間が長くなり、スループットが低下するという課
題もあった。

【００１８】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、広視野角特性を有し、かつ、表示明
るさが明るい液晶表示装置およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、第１基板と、第２基板と、該第１基板と第２基板と
の間に挟持された液晶層とを有し、該第１基板は、透明
樹脂からなる高分子壁を有し、該液晶層は、該高分子壁
によって分割された複数の液晶領域を有し、該複数の液
晶領域内の液晶分子は、少なくとも電圧印加時に、該第
１基板の表面に垂直な軸を中心に軸対称配向し、そのこ
とによって、上記目的が達成される。

【００２０】前記高分子壁は、前記第１基板の表面に対
して傾斜した面を有することが好ましい。

【００２１】前記高分子壁の前記傾斜した面の前記第１
の基板の表面に対する角度は、３度以上かつ４５度以下
であることが好ましい。

【００２２】前記液晶層は、負の誘電異方性を有する液
晶材料を含んでもよい。

【００２３】前記高分子壁の少なくとも一部の前記液晶
層側の表面に柱状突起をさらに有し、該高分子壁と該柱
状突起とによって、前記第１および第２の基板の間隔が
規定されており、該高分子壁の高さは該柱状突起の高さ
より低いことが好ましい。

【００２４】本発明の液晶表示装置の製造方法は、第１
基板と、第２基板と、該第１基板と該第２基板との間に
挟持された液晶層とを有し、該液晶層が高分子壁によっ
て分割された複数の液晶領域を有する液晶表示装置の製
造方法であって、該第１基板上に透明樹脂層を形成する
工程と、該透明樹脂層をパターニングして該高分子壁を
形成する工程とを包含し、そのことによって、上記目的
が達成される。

【００２５】前記透明樹脂層は感光性の透明樹脂層であ
り、前記高分子壁を形成する工程は、フォトリソグラフ
ィ法を用いて行われることが好ましい。

【００２６】以下作用について説明する。

【００２７】本発明における液晶分子を軸対称配向させ
るための高分子壁は、透明材料で形成されているので、
高分子壁上にある液晶分子の配向も表示に寄与させるこ
とが出来る。したがって、高分子壁が透明でないときと
比較して表示明るさを大幅に向上させることが出来る。
さらに、高分子壁は、基板表面に対して傾斜を有する側
面を有しているので、液晶領域周辺の高分子壁近傍に存
在する液晶分子の配向乱れが生じにくくなり、液晶領域
周辺部における光漏れを無くすことが出来、黒表示時の
コントラストが大きくなり、表示品位の向上を図ること
が出来る。

【００２８】特に高分子壁の傾斜した側面の傾斜角を基
板に対して、約４５度以下、約３度以上にすることによ
り、安定した軸対称配向状態を実現できる。また、この
ように比較的小さい角度にすると同時に、高分子壁の高
さをより低くすることが出来る。

【００２９】高分子壁の高さを低くすれば、透明の高分
子壁の部分を透過してくる光の減衰量を抑えることが出
来るので、透過率が向上し、表示明るさを更に向上させ
ることが出来る。

【００３０】特にプラズマアドレス液晶表示装置に応用
した場合、表示セルとプラズマセルの間に位置する中間
シート（厚さ５０μｍ程度の誘電体シート）の影響によ
り、液晶層にかかる電圧は、高分子壁の高さが低いほど
大きくなる、液晶セル全体のセル厚ｄに対する高分子壁
の高さの割合を十分小さくすると、高分子壁で包囲され
た領域にある液晶の電圧−透過率特性と、高分子壁上に
ある液晶の電圧−透過率特性が近くなり、高分子壁上に
ある液晶分子が表示明るさに寄与する割合を大きくする
ことが出来る。

【００３１】

【発明の実施の形態】（実施形態１）実施形態１の液晶
表示装置１００の断面を模式的に図１に示す。実施形態
１においては、負の誘電異方性を有する液晶材料と、垂
直配向膜とを用いた構成を例示するが、本実施形態は、
これらに限られない。

【００３２】液晶表示装置１００は、第１基板１００ａ
と第２基板１００ｂと、その間に挟持された誘電異方性
が負の液晶分子（不図示）からなる液晶層３０とを有し
ている。第１基板１００ａは、以下のように構成されて
いる。ガラス基板等の第１透明基板１０の液晶側表面上
には、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等からなる第１透
明電極１２が形成される。さらに第１透明電極１２の上
に、透明樹脂材料からなる透明高分子壁１６が形成され
る。透明高分子壁１６は、第１透明基板１０の表面に対
して傾斜のついた側面を有する。高分子壁１６は、液晶
層３０を複数の液晶領域３０ａに分割するとともに、液
晶領域３０ａ内の液晶分子を軸対称配向させる作用を有
する。すなわち、液晶領域３０ａは高分子壁１６によっ
て規定され、高分子壁１６は液晶領域３０ａを実質的に
包囲する。液晶領域３０ａは典型的には絵素領域に対応
するように形成される。さらに高分子壁１６の上面に
は、液晶層３０の厚さ（セルギャップ）を規定するため
の柱状突起２０が選択的に形成される。本実施形態にお
いては、高分子壁１６の高さは、柱状突起２０の高さよ
りも低く形成される。これらを形成した第１基板１００
ａの液晶側表面上に、液晶層３０の液晶分子（不図示）
を配向するための垂直配向膜１８が、少なくとも第１透
明電極１２および透明高分子壁１６を覆うように設けら
れている。また、第２基板１００ｂは以下のように構成
される。ガラス基板等などの第２透明基板４０の液晶層
３０側の表面上に、ＩＴＯなどからなる第２透明電極４
２が形成される。更に、第２透明電極４２を覆って、垂
直配向膜４８が形成される。高分子壁１６は、例えば絵
素領域に対応して格子状に設けられるが、高分子壁１６
の配置の形態はこれに限られるものではなく、また、柱
状突起２０は、十分な強度が得られるように、適当な密
度で形成すればよい。

【００３３】液晶層３０を駆動するための第１電極１２
および第２電極４２の構成および駆動方法には、公知の
電極構成および駆動方法を用いることができる。例え
ば、アクティブマトリクス型、または単純マトリクス型
が適用できる。また、実施形態２の説明において後述す
るように、プラズマアドレス型を適用することができ
る。後に詳細に説明するが、この場合、第１電極１２ま
たは、第２電極４２のどちらか一方の電極の代わりにプ
ラズマ放電チャネルが設けられる。なお、適用する電極
構成および駆動方法によって第１基板と第２基板は入れ
替わっていてもよい。すなわち、第２基板が透明高分子
壁１６および柱状突起２０を有していてもよい。

【００３４】本実施形態の液晶表示装置１００の動作を
図２（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。液晶領域
３０ａに電圧を印加していない状態においては、図２
（ａ）に示すように、液晶分子３３は、基板１００ａ及
び１００ｂの液晶層側に形成された垂直配向膜１８およ
び４８の配向規制力によって、基板面に垂直に配向す
る。この状態をクロスニコル状態の偏光顕微鏡で観察す
ると、図２（ｂ）に示す様に暗視野となる（ノーマリー
ブラック状態）。液晶領域３０ａに中間調表示の電圧を
印加すると、負の誘電異方性を有する液晶分子３３に、
分子の長軸を電界の方向に対して垂直に配向させる力が
働くので、図２（ｃ）に示すように基板面に垂直な方向
から傾く（中間調表示状態）。このとき、高分子壁１６
の作用によって、液晶領域３０ａ内の液晶分子３３は、
図中の破線で示した中心軸３５を中心に、軸対称配向す
る。この状態をクロスニコル状態の偏光顕微鏡で観察す
ると図２（ｄ）に示すように、偏光軸に沿った方向に消
光模様が観察される。

【００３５】本明細書において、軸対称配向とは、同心
円状（tangential）や放射状を含む。さらに、例えば、
図３に示した渦巻き状配向も含む。この渦巻き状配向
は、液晶材料にカイラル剤を添加してツイスト配向力を
与えることによって得られる。液晶領域３０ａの上部３
０Ｔおよび下部３０Ｂでは、図３（ｃ）に示したように
渦巻き状に配向し、中央付近３０Ｍでは同心円状に配向
しており、液晶層の厚さ方向に対してツイスト配向して
いる。軸対称配向の中心軸は、一般に基板の法線方向に
ほぼ一致する。

【００３６】液晶分子が軸対称配向することによって、
視角特性を改善することができる。液晶分子が軸対称配
向すると、液晶分子の屈折率異方性が全方位角方向にお
いて平均化されるので、従来のＴＮモードの液晶表示装
置の中間調表示状態において、見られた、視角特性が方
位角方向によって大きく異なるという問題が無い。ま
た、水平配向膜と正の誘電異方性を有する液晶材料を用
いれば電圧無印加状態においても軸対称配向が得られ
る。少なくとも電圧を印加した状態で、軸対称配向する
構成であれば、広視野角特性が得られる。

【００３７】以下に、本実施形態の液晶表示装置が有す
る透明高分子壁１６の形態、およびその付近の液晶分子
の振る舞いについて詳細に説明する。

【００３８】図１に示す液晶表示装置の高分子壁１６近
傍、すなわち液晶領域３０ａ周辺部の部分拡大図を図４
に示す。図４に示されるように、電圧無印加状態で液晶
分子３３は、垂直配向膜１８の配向規制力により、第１
透明基板１０上に形成された第１透明電極１２の表面１
２ａ、高分子壁１６の側面１６ｓ、あるいは高分子壁１
６の上面１６ｔのそれぞれに対して垂直に配向されてい
る。

【００３９】本実施形態において、高分子壁１６は透明
材料を用いて形成されている。高分子壁１６は、例え
ば、膜厚０．５μｍで、透過率が約９９．５％以上の透
明樹脂材料（例えば、アクリル系ネガ型感光性樹脂）を
用いて形成した膜をパターニングすることによって形成
される。このように高い透過率を有することにより、基
板に垂直方向に高分子壁１６を透過する光は、この部分
においてほとんど減衰することなく液晶セルを通過す
る。従って、液晶表示装置正面の表示明るさを向上させ
ることができる。加えて、高分子壁１６の側面１６ｓお
よび上面１６ｔ上に存在する少なくとも一部の液晶分子
を、画像の表示に寄与させることが可能になる。従っ
て、液晶表示装置の開口率を向上させることができる。
高分子壁１６の可視光（波長範囲４００ｎｍ〜８００ｎ
ｍ）に対する透過率は、約９８％以上が好ましく、約９
９％以上がさらに好ましい。感光性の無い透明樹脂をレ
ジストを用いてパターニングすることによっても形成す
ることができるが、感光性の透明樹脂を用いて形成する
ことによって、製造工程を簡略化できる利点がある。

【００４０】また、本実施形態において、高分子壁１６
は基板表面に対して傾斜角θ（テーパー角θ）をなす側
面１６ｓを有している。電圧無印加状態において、高分
子壁側面１６ｓと透明電極表面１２ａとが交差する領域
近傍（図４に於いてＡで示す領域）に存在する複数の液
晶分子３３のプレチルト角（透明電極表面１２ａとなす
角）は、高分子壁１６の傾斜角θに依存する。傾斜角θ
が大きい場合には、透明電極表面１２ａ上の液晶分子の
プレチルト角（約９０°）と、高分子壁側面１６ｓの液
晶分子のプレチルト角（約（９０−θ）°）との差が大
きくなる。その結果、図４においてＡで示す領域では、
隣り合う液晶分子同士のプレチルト角が大きく異なり、
液晶分子３３のプレチルト角は急激に断続的に変化す
る。このことにより、この領域において液晶分子３３の
配向乱れが発生する。本実施形態では、高分子壁の傾斜
角θを約４５度以下にしている。この場合、Ａで示す領
域において隣り合う同士の液晶分子３３のプレチルト角
は、比較的連続的に変化し得る。このことにより、液晶
分子３３の配向の乱れが低減され、安定した軸対称配向
状態が実現される。従って、液晶領域３０ａ周辺部（Ａ
で示す領域）における光漏れを無くすことが出来、黒表
示時のコントラストが大きくなり、表示品位の向上を図
ることが出来る。ただし、高分子壁の傾斜角を約３度よ
り小さくすると、液晶分子３３を安定に軸対称配向制御
する壁面効果が失われるため、高分子壁１６の傾斜角θ
は約３度以上であることが望ましい。

【００４１】また、傾斜角θを小さくするとともに、高
分子壁１６の高さｈをできるだけ低くすることが望まし
い。高分子壁１６の高さｈを低くすることによって、高
分子壁１６上の液晶層３０へ印加される正味の電圧が、
高分子壁１６によって降下することを減少することがで
きる。すなわち、透明電極表面１２ａ上の液晶層に印加
される電圧に対して高分子壁１６上の液晶層３０に実質
的に印加される電圧の大きさをより近づけることができ
る。従って、高分子壁１６上の液晶層３０の電圧−透過
率特性が透明電極表面１２ａ上の液晶層３０の電圧−透
過率特性と近くなり、高分子壁１６上にある液晶分子３
３が表示に寄与する割合を大きくすることができる。加
えて、高分子壁１６の高さｈを低くすれば、高分子壁１
６を透過してくる光の減衰量をさらに抑えることが出来
るので、透過率が向上し、表示を更に明るくすることが
出来る。高分子壁の高さは、液晶層３０の厚さ（セルギ
ャップ）の半分以下であることが好ましい。

【００４２】本実施形態の液晶表示装置１００の製造方
法を以下に具体的に説明する。第１基板１００ａを次の
ようにして作製した。ガラス基板などの第１透明基板１
０上にＩＴＯ膜を成膜し、これをパターニングして、厚
さ約１００ｎｍの第１透明電極１２を形成する。次に、
第１透明電極１２上に全体的に膜厚約０．５μｍのアク
リル系ネガ型感光性樹脂（例えば、富士フィルムオーリ
ン株式会社製のＣＴ）をスピンコータにて塗布し、約１
３０℃で、約１２０秒間プリベークを行った。プリベー
ク後に膜厚約０．５μｍで透過率約９９．５％が得られ
た。さらに、所定の高分子壁パターンを有するフォトマ
スクを用いて紫外線でプロキシミティー露光し、現像す
る。現像液としては、富士オーリン株式会社製のＣＤを
用いて約６０秒現像した。洗浄乾燥後に２３０℃で１時
間ポストベークを行った。以上の工程によって、第１透
明基板１０上に液晶領域３０ａを実質的に包囲し、基板
に対して傾斜した側面を持つ高分子壁１６（高さ約０．
５μｍ、傾斜角約３°、幅約２０μｍ）を形成した。高
分子壁１６の側面の傾斜角度は、プロキシミティー露光
時のマスクと基板表面との間隔（プロキシーギャップ）
の調整と、材料塗布後のプリベーク温度の最適化によ
り、約３度から約４５度の範囲になるように、高分子壁
１８を形成している。透過率を考慮すると、高分子壁１
６の高さは低い方が好ましいので、例えば、高さ約０．
７μｍ、傾斜角約４°、高さ約１．０μｍ、傾斜角約５
°など、傾斜角が約１０°より小さい方が更に好まし
い。

【００４３】液晶領域の大きさは、約１６０μｍ×約１
４０μｍとした。その後、高分子壁１６上に、柱状突起
２０を感光性樹脂たとえば感光性ポリイミドを用いて、
フォトリソグラフィ法でパターニング形成した。柱状突
起２０の高さに相当する感光性樹脂の膜厚は、約５．５
μｍとした。その後、第１透明電極１２、高分子壁１
６、柱状突起２０が形成された第１透明基板１０上にさ
らに、ＪＡＬＳ−２０４（日本合成ゴム製）をスピンコ
ートし、垂直配向膜１８を形成した。

【００４４】一方、第２基板１００ｂは、ガラス基板な
どの第２透明基板４０上にＩＴＯ膜を成膜し、これをパ
ターニングして、厚さ１００ｎｍの第２透明電極４２を
形成し、さらにその上にＪＡＬＳ−２０４（日本合成ゴ
ム製）をスピンコートし、垂直配向膜４８を形成するこ
とによって作製した。

【００４５】このようにして、作製された第１基板１０
０ａと第２基板１００ｂとを接合する。第１基板１００
ａと第２基板１００ｂとの間隔は、第１基板１００ａに
設けられている高分子壁１６の高さと、これよりも高く
形成された柱状突起２０の高さとの和によって規定され
る。本実施形態では、セルギャップを約６μｍとした。
接合された第１基板１００ａと第２基板１００ｂとの間
にｎ型液晶材料（Δε＝−４．０、Δｎ＝０．０８セル
ギャップ６μｍで９０度ツイストとなるようにカイラル
剤を添加した）を注入する。本実施形態では、高分子壁
１６の高さ（約０．５μｍ）よりも柱状突起２０（約
５．５μｍ）の高さのほうが十分に高く形成されている
ので、高分子壁１６が液晶材料の注入に対する抵抗が低
く、液晶注入工程の時間が比較的短くてすみ、製造の高
スループット化が達成される。

【００４６】なお、本実施形態の液晶表示装置１００
は、液晶領域３０ａ毎に一つの中心軸に対して液晶分子
が軸対称配向することが望ましい。液晶領域３０ａ毎に
一つの中心軸を形成するために、以下の軸対称配向操作
を行うことが好ましい。

【００４７】液晶材料を注入しただけでは、電圧印加時
に、液晶領域３０ａ内に複数の中心軸が形成され、複数
の軸対称配向領域が形成されることがある。液晶領域３
０ａ内に複数の中心軸が形成されると、図５に示した電
圧−透過率曲線において、電圧を上昇するときと、降下
させるときとで、同じ電圧に対して異なる透過率を示す
（ヒステリシスを示す）場合がある。液晶材料を注入し
ただけの液晶セルに電圧を印加し、印加電圧を徐々に上
昇すると、最初、複数の中心軸が形成され、Ｖｔｈ（閾
値電圧：相対透過率が１０％を与える電圧）の半分以上
の電圧を印加し続けると、複数存在していた中心軸３５
が、高分子壁１６によって規定される液晶領域３０ａ毎
に一つになる。従って、Ｖｔｈの半分以上の電圧を印加
する軸対称操作を行うことが好ましい。また、本実施形
態の液晶表示装置１００の駆動は、Ｖｔｈの半分以上の
電圧から飽和電圧Ｖｓｔ（最大透過率を与える電圧）の
範囲で駆動することが好ましい。駆動電圧がＶｔｈの半
分を下回ると、複数の中心が形成され、電圧−透過率特
性が不安定にあることがある。

【００４８】得られた液晶セルの液晶領域３０ａを、電
圧無印加状態で偏光顕微鏡（クロスニコル）を用いて透
過モードで観察した結果を模式的に図６に示す。電圧無
印加状態では、液晶領域３０ａは暗視野を呈している
（ノーマリーブラックモード）。図６では、高分子壁１
６と液晶領域３０ａとを区別するために模式的に異なる
模様を付し、高分子壁１６と液晶領域３０ａとの境界を
明確に示しているが、実際にクロスニコル状態の偏光顕
微鏡観察では、高分子壁１６と液晶領域３０ａとの境界
は観察できない。図６に示したように黒表示状態におい
て、表示セル全体で光漏れは見られず、高コントラスト
比の表示が得られた。

【００４９】（実施形態２）図７に、実施形態１の液晶
装置をプラズマアドレス液晶表示装置に適用した時の模
式図を示す。図７に示したプラズマアドレス液晶表示装
置２００は画素信号に応じて入射光を出射光に変調して
画素表示を行う表示セル２００ａと、画素の走査（アド
レッシング）を行うプラズマセル２００ｂとからなるフ
ラットパネル構造を有している。表示セル２００ａとプ
ラズマセル２００ｂとは、中間シート５３を共有してい
る。中間シート５３は表示セル２００ａの下側基板とし
て機能するとともに、プラズマセル２００ｂの上側基板
として機能する。

【００５０】プラズマセル２００ｂは、基板５５と、中
間シート５３と、隔壁５７によって包囲され、行状に配
列した放電チャネル６５を有し、逐次プラズマ放電を発
生して表示セル２００ａを線順次で走査する（図６）。
放電チャネル６５は行状の空間内に、アノード電極Ａ
と、両側のアノード電極Ａの中間に配されたカソード電
極Ｋとを有する。なお、図には示さないが、プラズマ放
電を発生させるためにアノード電極Ａおよびカソード電
極Ｋに電圧を印加するための電源回路、および走査を制
御する走査回路等が別に設けられていることはいうまで
もない。このプラズマアドレス液晶装置２００を駆動す
るための構成要素は、従来のプラズマアドレス液晶装置
に設けられる構成要素を用いてよい。プラズマアドレス
型液晶表示装置については、例えば、特開平４−１２８
２６５号公報に開示されている。

【００５１】表示セル２００ａは、行方向に配列された
放電チャネル６５に実質的に直交するように列状に配列
した信号電極７０を有し、放電チャネル６５との交差部
分において画素を規定する。中間シート５３を介して放
電チャネル６５から線順次に印加される電圧と、信号電
極７０に線順次走査に同期して画素信号が印加される信
号電圧とによって、液晶層６０が画素毎に駆動され、入
射光の変調が行われる。表示セル２００ａは、実施形態
１の液晶表示装置１００の第２基板１００ｂをプラズマ
セル２００ｂに置き換えた構成を有している。

【００５２】プラズマセル２００ｂは、上記隔壁５７、
アノード電極Ａ、およびカソード電極Ｋが設けられたガ
ラス基板５５を、中間シート５３に下側から接合して構
成される。また、表示セル２００ａは、信号電極７０お
よび高分子壁（不図示）を上に設けたガラス基板７２を
中間シート５３に上側から接合して構成されている。な
お、ガラス基板７２と中間シート５３との間隙（液晶層
６０の厚さ：セルギャップ）は、高分子壁と、高分子壁
上に設けられた柱状突起（不図示）とによって規定され
ている。高分子壁と高分子壁上に設けられた柱状突起
は、図１の高分子壁１６および柱状突起２０と実質的に
同じ構造を有している。また、本実施形態２において
は、信号電極７０とガラス基板７２との間にカラーフィ
ルタ７３を設けている。

【００５３】表示セル２００ａの製造方法を図８を参照
しながら以下に説明する。図８（ａ）に表示セル２００
ａの断面模式図を、図８（ｂ）に上面図を示す。図８
（ａ）は、図８（ｂ）のＸ−Ｘ断面図に相当する。

【００５４】ガラス基板５０上にＪＡＬＳ−２０４（日
本合成ゴム製）をスピンコートし、垂直配向膜５８を形
成し、中間シート５３を得た。カラーフィルタ層７３を
形成したガラス基板７２上にＩＴＯからなる厚さ１００
ｎｍの透明電極７０を形成した。次に、ガラス基板７２
上に、実施形態１と同様にして、図８（ａ）に示すよう
に、ガラス基板７２上に液晶領域８０ａを実質的に包囲
し、側面に順テーパー部分を持つ高分子壁７６を形成し
た。また、液晶領域８０ａの大きさは、１６０μｍ×１
４０μｍとした。本実施形態２においても、透明樹脂を
用いて高分子壁７６を形成するので、透明樹脂を全面に
塗布しても、位置合わせ用のアライメントマークが見え
なくなることがなく、工程数の増加なく、パターニング
の際に正確な位置合わせが可能となり、高分子壁７６を
所望の位置に形成できた。

【００５５】次に、実施形態１と同様に、高分子壁７６
上に、柱状突起９０を形成した。柱状突起９０は、下地
のカラーフィルタ層７３のブラックマトリクス（不図
示）が形成されている領域の直上に配置されるように形
成した。柱状突起９０を、カラーフィルタ層７３のブラ
ックマトリクスを形成している領域の直上に形成するこ
とで、柱状突起が存在することによる表示明るさの低下
を防ぐことが出来る。本実施形態では、図８（ｂ）に示
した様に、高分子壁７６及び柱状突起９０を形成した
が、高分子壁７６及び柱状突起９０の配置はこの例に限
られない。

【００５６】高分子壁７６、柱状突起９０が形成された
ガラス基板７２上に、実施形態１と同様に、垂直配向膜
７８を形成した。得られた表示セル２００ａとプラズマ
セル２００ｂを中間シート５３を介して接合し、液晶層
６０としてｎ型液晶材料（Δε＝−４．０、Δｎ＝０．
０８セルギャップ６μｍで９０度ツイストとなるように
カイラル剤を添加）を注入し、プラズマアドレス型液晶
セルを完成した。

【００５７】作製した表示セル中に、軸対称配向の中心
軸出し操作を行うため、電圧を４０Ｖ印加した。電圧印
加直後は、初期状態で複数の中心軸が形成されたが、電
圧を印加し続けると各液晶領域１５毎に複数の中心軸が
１つになり、１つの軸対称配向領域（モノドメイン）が
形成された。

【００５８】プラズマアドレス型液晶表示装置に本発明
を適用した場合、高分子壁７６の厚さが、表示特性に特
に影響する。図９（ａ）及び（ｂ）を参照しながら、上
述のプラズマアドレス液晶表示装置２００における高分
子壁７６の高さを低くした際にこの部分での液晶層６０
にかかる電圧Ｖ_LCがどのように変化するかを説明する。

【００５９】ε_LC、ε_P、ε_gは、それぞれ、液晶層６
０、高分子壁７６、中間シート５３の誘電率で、ｄ_LC、
ｄ_P、ｄ_gは、それぞれの厚さである（ｄ＝ｄ_LC＋
ｄ_P）。誘電率は、各材料に固有の値であるので、高分
子壁７６の高さｄ_Pを低くすると、相対的に高分子壁７
６上の液晶層の厚さｄ_LCは小さくなり、その時、液晶層
６０にかかる電圧は大きくなる。高分子壁７６の高さが
低くなればなるほど、高分子壁７６上の液晶層６０にか
かる電圧は、液晶領域８０ａ内の高分子壁７６によって
軸対称配向規制された液晶分子を有する部分にかかる電
圧に近付いていく。従って、両部分の電圧−透過率特性
が似通ってくるので、液晶セルにかける電圧Ｖをオン・
オフしたときに軸対称配向規制された液晶領域８０ａ以
外の部分（例えば高分子壁７６の壁上等）も表示に寄与
できるようになる。また、高分子壁７６の傾斜角を実施
形態１と同様に、約３°〜約４５°にすれば、高分子壁
７６近傍の液晶分子が発生させる配向状態の乱れを解消
することが可能になる。従って、高分子壁７６を形成す
る材料を透明にしても、電圧オフ時に配向の乱れ（すな
わち垂直配向しない液晶分子）による光抜けが無く、高
コントラストを維持したままで表示明るさを向上させる
ことが出来るようになる。

【００６０】液晶セルの両側に偏光板をクロスニコル状
態になるように配置し、液晶表示装置を完成した。完成
した液晶セルの液晶領域８０ａを、電圧無印加状態で偏
光顕微鏡（クロスニコル）を用いて透過モードで観察し
た。得られた結果は、実施形態１について図５に示した
のと同様に、黒表示状態において、表示セル全体で光漏
れは見られず、高コントラストがえられた。また、液晶
セルに８０Ｖ印加した時の明るさは約１１０ニットで、
高分子壁１６を黒色樹脂を用いて形成した従来の液晶セ
ルの明るさ約６０ニットと比較して、約８０％向上し
た。

【００６１】

【発明の効果】上述したように、本発明を用いれば、Ａ
ＳＭモードの液晶表示装置の明るさを向上することがで
きる。また、特に、本発明をプラズマアドレス型液晶表
示装置に適用することによって、従来より、表示が明る
くコントラスト比の高いプラズマアドレス型液晶表示装
置が提供される。さらに、本発明によると、工程数の増
加が無く、正確なアライメントが可能となるので、生産
性に優れた液晶表示装置の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の液晶表示装置の模式的に断面図で
ある。

【図２】ＡＳＭモードの液晶表示装置の動作を説明する
模式図である。（ａ）と（ｂ）は電圧無印加時、（ｃ）
と（ｄ）は電圧印加時をそれぞれ示す。

【図３】液晶領域内の液晶分子の軸対称配向状態を表す
模式図である。

【図４】本発明の液晶表示装置の液晶領域をモデル化
し、液晶領域内の液晶分子の配向状態を表す模式図であ
る。

【図５】本発明の液晶表示装置の電圧−透過率特性を模
式的に示すグラフである。

【図６】実施形態１の液晶セルを偏光顕微鏡（クロスニ
コル）で観察した結果を模式的に示す図である。

【図７】実施形態２のプラズマアドレス型液晶表示装置
を模式的に示す断面図である。

【図８】実施形態２のプラズマアドレス型液晶表示装置
に用いられる表示セルを模式的に示す図である。（ａ）
は断面図、（ｂ）は上面図である。

【図９】実施形態２のプラズマアドレス型液晶表示装置
における高分子壁の高さの影響を説明するための図であ
る。（ａ）はプラズマアドレス型液晶表示装置の模式的
な断面図、（ｂ）は等価回路図である。

【図１０】従来のＡＳＭモードの液晶表示装置の製造方
法を示す図である。

【図１１】従来のカラーフィルタ基板の断面図である。

【符号の説明】

１０、４０ガラス基板１２、４２透明電極１６高分子壁１８、４８垂直配向膜２０柱状突起３０液晶層３０ａ液晶領域３３液晶分子３５対称軸（中心軸）１００液晶表示装置１００ａ第１基板１００ｂ第２基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浜田賢治大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者今井雅人東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 2H090 JA03 KA04 LA02 LA05 LA15 MA08 MA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１基板と、第２基板と、該第１基板と
第２基板との間に挟持された液晶層とを有し、該第１基板は、透明樹脂からなる高分子壁を有し、該液晶層は、該高分子壁によって分割された複数の液晶
領域を有し、該複数の液晶領域内の液晶分子は、該第１基板の表面に
垂直な軸を中心に軸対称配向する、液晶表示装置。
【請求項２】前記高分子壁は、前記第１基板の表面に
対して傾斜した面を有する、請求項１に記載の液晶表示
装置。
【請求項３】前記高分子壁の前記傾斜した面の前記第
１基板の表面に対する角度は、３度以上かつ４５度以下
である請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記液晶層は、負の誘電異方性を有する
液晶材料を含む、請求項１から３のいずれかに記載の液
晶表示装置。
【請求項５】前記高分子壁の少なくとも一部の前記液
晶層側の表面に柱状突起をさらに有し、該高分子壁と該
柱状突起とによって、前記第１および第２の基板の間隔
が規定されており、該高分子壁の高さは該柱状突起の高
さより低い、請求項１から４のいずれかに記載の液晶表
示装置。
【請求項６】第１基板と、第２基板と、該第１基板と
該第２基板との間に挟持された液晶層とを有し、該液晶
層が高分子壁によって分割された複数の液晶領域を有す
る液晶表示装置の製造方法であって、該第１基板上に透明樹脂層を形成する工程と、該透明樹脂層をパターニングして該高分子壁を形成する
工程と、を包含する、液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】前記透明樹脂層は感光性の透明樹脂層で
あり、前記高分子壁を形成する工程は、フォトリソグラ
フィ法を用いて行われる、請求項６に記載の液晶表示装
置の製造方法。