JP2000221506A

JP2000221506A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000221506A
Application number: JP11024360A
Authority: JP
Inventors: Toshihisa Uchida; 歳久内田; Nobuaki Yamada; 信明山田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-02-01
Filing date: 1999-02-01
Publication date: 2000-08-11
Anticipated expiration: 2019-02-01
Also published as: JP3566117B2

Abstract

(57)【要約】【課題】位相差板の変形に起因する光抜けを防止す
る。【解決手段】本発明の液晶表示装置は、偏光板が液晶
セル外に設けられており、視角特性を改善する位相差板
２は上記液晶セル内に設けられている。これにより、位
相差板２は偏光板から分離されており、液晶セル内に位
相差板２が設けられているので、液晶層９と位相差板２
の距離が近づき、ガラス基板１の厚みによる光線のずれ
が軽減されるので、視角特性が著しく改善する。しか
も、位相差板２と偏光板の貼り合わせが不要となり、位
相差板２と偏光板の貼り合わせに起因する位相差板２の
位相差の変形や熱収縮に起因する位相差板２の位相差の
変化に伴う光抜けが著しく軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広視野角特性を必
要とし、大画面表示に適した液晶表示装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】液晶分子を、絵素ごとに軸対称配向させ
る広視野角表示（ＡＳＭモード）が、例えば特開平０６
−３０１０１５号公報に開示されている。このＡＳＭモ
ードの実現方法として、格子状の壁構造体を基板上に形
成し、壁と液晶分子の相互作用によって軸対称配向を形
成することが、例えば特開平７−１２０７２８号公報に
開示されている。更に、この方法によれば、負の誘電率
異方性をもつ液晶材料を使用して軸対称状に配向させる
ことが可能であり、垂直配向膜と併用することによりＡ
ＳＭ配向が可能である（例えば、特開平１０−１３３２
０６号公報参照）。これらの軸対称モードは、偏光板の
偏光軸から４５°方向の視角特性を更に改善するため
に、液晶セルと偏光板の間に、負の屈折率異方性を有す
る位相差板を使用している。

【０００３】リブによって隔てられたプラズマチャンネ
ル内にアノード電極とカソード電極を有し、基板と薄い
誘電体層により形成されるプラズマ室内に存在する希ガ
スのプラズマ状態によりスイッチングするプラズマ基板
と、該プラズマ基板と液晶層とを薄い誘電体層によって
隔て、スイッチングする該プラズマ基板と液晶側の基板
上に存在する対向電極とのあいだの液晶層に電圧を印加
することにより表示を行うプラズマアドレス型液晶表示
装置（ＰＡＬＣ）が、特開平１−２１７３９６号公報に
開示されている。このＰＡＬＣ技術は、構造の単純さの
ために、大型ディスプレイへの適応が期待されている。
しかし、この技術は、液晶を表示の光学スイッチにして
いるために、視角特性に問題があった。本問題を解決す
る方法として、前記ＡＳＭモードをＰＡＬＣ技術に適応
することが特開平９−１９７３８号公報に開示されてい
る。

【０００４】位相差板の製造方法のうち、ディスコティ
ック液晶材料を使用した位相差板の製造方法としては、
特開平９−２２２５１１号公報に開示されている。該発
明では、ディスコティック液晶材料に反応性の官能基を
接合して、ディスコティック液晶材料を配向させて、屈
折率異方性が負となる位相差板を形成している。これら
の位相差板は、液晶セル外に設けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では、次のような問題点を有している。

【０００６】すなわち、位相差板を液晶セル外に貼り付
ける場合、貼り付け先（偏光板）に応力がかかると位相
差板の位相差が変形し、脱偏光を引き起こす。その結
果、応力変形を受けた領域で黒状態での光抜け（白抜
け）が生じる。

【０００７】また、偏光板と位相差板を貼り合せて液晶
セルに貼り付ける場合、偏光板と位相差板を貼り合せる
ときに、同様に応力変形により光抜けが生じてしまう。

【０００８】液晶パネルの動作中、バックライトの放熱
で熱が加わった場合、偏光板が熱変形を引き起こし、そ
れに伴って位相差板が変形する。この場合は、上記応力
による変形の場合と同様に、熱による変形箇所におい
て、黒状態で光抜けを引き起こすことになる。

【０００９】ＡＳＭモードの場合、液晶パネルの上下、
左右の視角特性を確保するために、図１４（ａ）に示す
ように偏光軸が上下、左右に向くように２枚の偏光板を
液晶パネルに貼り合せるため、例えば高温で保存されて
熱変形が生じると、光抜けは、図１４（ｂ）において参
照番号１５で示すように、表示面の４隅に生じる（黒状
態で４隅に白抜けが生じる。）。このような現象は、液
晶パネルのサイズが大きくなるにつれて、より顕著に発
生する。即ち、液晶パネルのサイズが大きくなれば、偏
光板も大きくなり熱収縮量も大きくなるため、位相差板
の変形量も大きくなり、顕著に白抜け状態が発生する。

【００１０】従来のＡＳＭモードにおいては、液晶セル
外に位相差板が配置され、偏光板と該位相差板が接着剤
で貼り合わされ、このように構成された位相差板によっ
て視角補償が行われていた。

【００１１】以上のように、上記従来技術は、位相差板
に作用する応力による変形や、位相差板と偏光板の貼り
合せ、熱による収縮、膨張の差による変形等に起因して
光抜けを招来していた。本発明は上記の課題に鑑みなさ
れたものであり、その目的は、位相差板の変形を回避
し、該変形に起因していた光抜けを防止できる液晶表示
装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の液
晶表示装置は、上記課題を解決するために、偏光板が液
晶セル外に設けられた液晶表示装置において、視角特性
を改善する位相差板は上記液晶セル内に設けられている
ことを特徴としている。

【００１３】上記発明によれば、位相差板が偏光板と分
離して設けられているので、視角特性が改善される。

【００１４】位相差板が偏光板に貼り合わされている場
合、偏光板に応力が作用すると、位相差が変形したり、
偏光板のバックライトによる熱変形に伴って位相差板が
変形したりし、このために光抜けが生じてしまう。

【００１５】そこで、請求項１に係る液晶表示装置によ
れば、位相差板は、液晶セル内に設けられているので、
偏光板から分離される。また、液晶セル内に位相差板が
設けられているので、液晶層と位相差板の距離が近づ
き、基板の厚みによる光線のずれが軽減されるので、視
角特性が著しく改善する。しかも、位相差板と偏光板の
貼り合わせが不要となり、位相差板と偏光板の貼り合わ
せに起因する位相差板の位相差の変形や上述のような熱
収縮に起因する位相差板の位相差の変化に伴う光抜けが
著しく軽減される。

【００１６】請求項２に係る発明の液晶表示装置は、上
記課題を解決するために、請求項１に記載の液晶表示装
置において、上記液晶セルは、対向する基板間に負の誘
電異方性を有する液晶材料を用いてなる液晶層を挟持し
てなり、上記位相差板は、対向する上記基板と上記液晶
層との間に設けられ、負の屈折率異方性を有し、上記基
板表面に垂直配向膜が形成されていることを特徴として
いる。

【００１７】上記発明によれば、請求項１に係る液晶表
示装置の作用に加えて、負の誘電率異方性をもつ液晶材
料が液晶分子を軸対称状に配向させる。また、基板表面
に形成された垂直配向膜と併用することによりＡＳＭ配
向が可能となる。したがって、ＡＳＭモードに於いて偏
光板貼合時ならびに液晶表示装置の動作時の温度上昇に
伴う偏光板の熱収縮時に位相差板にかかる応力をなく
し、表示白抜けを防止することが可能となる。

【００１８】請求項３に係る発明の液晶表示装置は、上
記課題を解決するために、対向する基板の少なくとも一
方の基板上に少なくとも二方向の配向制御溝が形成さ
れ、該基板表面に垂直配向膜が形成されると共に、負の
誘電異方性を有する液晶材料を用い、上記配向制御溝は
負の屈折率異方性を有する位相差板によって形成された
ものである。

【００１９】上記発明によれば、位相差板は、本来の位
相差板の機能と、配向制御溝としての機能とを兼ね備え
ている。また、光が透過する殆どの領域で、位相差板が
存在することになり、視角特性の改善効果が顕著にな
る。

【００２０】配向制御溝として次の機能を果たす。即
ち、配向制御溝と液晶分子の相互作用によって軸対称配
向が形成される。負の誘電率異方性をもつ液晶材料によ
って、液晶分子が軸対称状に配向し、更に、垂直配向膜
と併用することによってＡＳＭ配向が可能となる。これ
らの軸対称モードは、負の屈折率異方性を有する位相差
板によって、偏光板の偏光軸から４５°方向の視角特性
が更に改善される。

【００２１】また、位相差板として次の機能を果たす。
即ち、位相差板が液晶セル内に設けられているので、偏
光板とは分離した状態になる。また、液晶セル内に位相
差板が設けられているので、液晶層と位相差板の距離が
近づき、基板の厚みによる光線のずれが軽減されるの
で、視角特性が著しく改善する。しかも、位相差板と偏
光板の貼り合わせが不要となり、位相差板と偏光板の貼
り合わせに起因する位相差板の位相差の変形や上述のよ
うな熱収縮に起因する位相差板の位相差の変化に伴う光
抜けが著しく軽減される。

【００２２】請求項４に係る発明の液晶表示装置は、上
記課題を解決するために、請求項３に記載の液晶表示装
置において、上記配向制御溝を構成している構造体の表
面に透明電極が形成されていることを特徴としている。

【００２３】透明電極を溝構造体の下に形成した場合
は、溝を形成する構造体と液晶層を跨いで電圧が印加さ
れることになり、駆動電圧が高くなってしまう。しか
し、上記発明によれば、透明電極が溝を構成している構
造体の表面に形成されているので、溝を形成する構造体
を介して電圧を印加することが不要となるので、駆動電
圧を低くすることができる。

【００２４】請求項５に係る発明の液晶表示装置は、上
記課題を解決するために、請求項３に記載の液晶表示装
置において、上記垂直配向膜上に、配向状態を固定する
高分子が付着していることを特徴としている。

【００２５】上記発明によれば、請求項３に係る液晶表
示装置の作用に加えて、配向が安定化するので、電圧印
加に伴う液晶分子配列の動的変化が改善され、特に中間
調での応答速度が向上する。

【００２６】請求項６に係る発明の液晶表示装置は、上
記課題を解決するために、請求項３、４、又は５に記載
の液晶表示装置において、上記配向制御溝を構成する側
面が所定角度傾斜していることを特徴としている。

【００２７】上記発明によれば、請求項３、４、又は５
に係る液晶表示装置の作用に加えて、配向制御溝を構成
する側面が所定角度傾斜していると、液晶分子の配向制
御に効果的に作用する。

【００２８】逆に、配向制御溝を構成する側面が垂直に
切り立ったものである場合、液晶分子がすでに配向制御
溝の内側の壁に垂直に配向しており、電圧をさらに印加
しても液晶分子を基板に対して傾斜させることが難し
い。

【００２９】配向制御溝内の液晶分子が配向が基板に対
して傾斜して配向すると、この配向に追随して、液晶層
において配向制御溝の上方部の液晶分子が同じように配
向する。このようにして形成された液晶分子の配向領域
が配向制御溝外の液晶分子にも影響を与え、全体として
所定の配向がなされる。

【００３０】請求項７に係る発明の液晶表示装置は、上
記課題を解決するために、請求項３、４、５、又は６に
記載の液晶表示装置において、絵素内に上記配向制御溝
が形成されていることを特徴としている。

【００３１】上記発明によれば、請求項３、４、５、又
は６に係る液晶表示装置の作用に加えて、絵素のピッチ
および大きさにあわせて配向制御溝を配置することがで
きる。すなわち、配向性の制御構造が、たとえ絵素内に
形成されていても構造物により大きく透過率を低下させ
ることがないため、大きい絵素に対しては、絵素を分割
させることにより対応できる。この場合、モワレを防止
するために、分割構造を長方形にして、絵素ピッチとあ
わせることが好ましい。

【００３２】請求項８に係る発明の液晶表示装置は、上
記課題を解決するために、請求項３、４、５、６、又は
７に記載の液晶表示装置において、上記配向制御溝は格
子状に形成されていることを特徴としている。

【００３３】上記発明によれば、請求項３、４、５、
６、又は７に係る液晶表示装置の作用に加えて、配向制
御溝を格子状に配置することにより、位相差板の４辺か
ら液晶分子に対して配向規制力が作用するので、液晶分
子を確実に軸対称状に配向させることができる。

【００３４】請求項９に係る発明の液晶表示装置は、上
記課題を解決するために、請求項２、３、４、５、又は
６に記載の液晶表示装置において、上記液晶表示装置が
プラズマ型液晶表示装置であることを特徴としている。

【００３５】上記発明によれば、請求項２、３、４、
５、又は６に係る液晶表示装置の作用に加えて、プラズ
マ型液晶表示装置は構造が単純であるので、大型ディス
プレイへの適応が可能となる。

【００３６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１乃至図９に基づいて説明すれば、以下のとおりであ
る。

【００３７】本実施の形態に係る液晶表示装置によれ
ば、図１に示すように、液晶セル内であって、位相差板
２は、液晶層９とガラス基板１の間に設けられている。

【００３８】上記液晶表示装置の液晶セルは、２枚のガ
ラス基板中に液晶（図１において液晶層９に対応）が封
入されてなり、一方のガラス基板（図１においてガラス
基板１に対応）上に、位相差板２が作成され、その上に
オーバーコート膜３を介してカラーフィルタ４が形成さ
れ、該カラーフィルタ４上にオーバーコート膜５を介し
て透明電極６、ＡＳＭ壁（ＡＳＭの配向制御因子部材）
７、及びスペーサ８が形成されている。他方のガラス基
板上には、上記ＡＳＭ壁（ＡＳＭの配向制御因子部材）
７とスペーサ８とを除いて図１と同じ部材が積層されて
いる（何れも図示しない。）。なお、上記位相差板２
は、少なくとも何れか一方のガラス基板に設けられてお
ればよい。

【００３９】上記位相差板２は、図１に示すように液晶
層９とガラス基板１の間に設けられる場合に限定される
ものではなく、例えば、図２に示すように、液晶セル内
であってカラーフィルタ４上に設けてもよい。なお、説
明の便宜上、図２の各部材の参照番号は、図１と同じ機
能を有する部材の参照番号と同じものを使用している。

【００４０】図２に示すように、ガラス基板１上に、カ
ラーフィルタ４が形成され、その上に位相差板２が形成
されている。この位相差板２上には、オーバーコート膜
５を介して透明電極６、ＡＳＭ壁７、及びスペーサ８が
形成されている。

【００４１】また、上記位相差板２は、以上のような構
成に限定されるものではなく、位相差板２をパターン化
可能な材料で構成する場合、図３で示すように該位相差
板１２を溝状構造とすることによって、位相差板２の機
能とＡＳＭ壁７（溝構造）の機能とを兼ねることが可能
となる。なお、説明の便宜上、図３の各部材の参照番号
は、図１と同じ機能を有する部材の参照番号と同じもの
を使用している。

【００４２】例えば、図３に示すように、液晶セル内に
おいて、ガラス基板１上に、カラーフィルタ４が形成さ
れ、その上にオーバーコート膜５を介して、透明電極
６、パターン化され２つの上記機能を有する位相差板１
２、及びスペーサ８が形成されている。上記位相差板１
２は、対向する２つのガラス基板上にそれぞれ設けられ
ていてもよい。

【００４３】図３に示すように位相差板１２を構成する
と、光が透過する殆どの領域で、位相差板が存在するこ
とになり、視角特性の改善効果が顕著になる。

【００４４】位相差板を上述の図１乃至図３の構成にす
ると、位相差板が液晶セル外に設けられていた従来の構
成と比較して、液晶層と位相差板の距離が近づき、ガラ
ス基板の厚みによる光線のずれが軽減されるので、視角
特性が著しく改善する。しかも、位相差板と偏光板（図
示しない）の貼り合わせが不要となり、位相差板と偏光
板の貼り合わせに起因する位相差板の位相差のずれや上
述のような熱収縮に起因する位相差板の位相差の変化に
伴う光抜けが著しく軽減される。

【００４５】ここで、位相差板１２を溝状構造とする場
合について図４乃至図９を参照しながら、以下に説明す
る。位相差板１２を溝状構造とすることによって、溝状
構造による配向制御技術を組み合わせることができ、よ
り低コストで本実施の形態に係る液晶表示装置を実現す
ることができる。即ち、溝状構造体をパターン化可能な
材料の位相差板自身で形成することにより、配向制御因
子としての機能と位相差板としての機能を同時に達成す
ることが可能となる。

【００４６】ＡＳＭモードでは、一般に、基板上に凸部
を設け、液晶分子の倒れる方向（傾斜する方向）を規制
する方法が採用されてきた。しかしながら、この方法で
は、凸部による透過率の低下に加えて、凸部の液晶分子
に充分な電圧が印加されないことにより、ｎ型の場合、
透過率の低下（ｐ型の場合、コントラストの低下）を招
来していた。特に、この効果は、ＰＡＬＣの場合、薄板
ガラスと液晶層越しに電圧を印加するために、顕著に現
れていた。

【００４７】このような不具合を回避するために、本出
願人は、透過率またはコントラストを低下させずに、す
なわち、凸部を使用しないで液晶分子を制御することを
鋭意検討した。その結果、図４に示す溝構造（ガラス基
板１上に上述した２つの機能を備えた位相差板１２が設
けられており、隣り合う位相差板１２によって溝構造が
形成されている。）を用いることにより軸対称配向可能
で、かつ、透過率、または、コントラストを低下させる
ことなく液晶セルを実現できることが判明した。以下、
詳細に本発明の構造、特性について言及する。

【００４８】まず、溝構造による軸対称液配向が制御可
能なことについて、図５及び図６を参照しながら、以下
に説明する。

【００４９】図５のような溝構造をガラス基板１上に形
成した場合、液晶セルに電圧を印加する前（図５中
（ａ）の状態に対応）は、液晶分子は垂直に配向してい
る。それから、液晶セルに電圧を印加していくと、ま
ず、溝の中の液晶分子が溝の内側に向けて傾斜を始める
（図５（ｂ）の状態に対応している。ただし、同図中に
は、便宜上、溝内における液晶分子の配向については描
いていないが、溝の上方と同様の傾斜で配向してい
る。）。この場合、溝内の斜面２ａ（溝を構成する側
面）が配向制御に効果的に作用し、斜面２ａが垂直に切
り立った溝（斜面２ａのガラス基板１に対する角度が９
０°の溝）より、５°以上４５°以下に傾斜した溝の方
が好ましい。

【００５０】これは、次の理由に基づいている。すなわ
ち、溝内の斜面の傾斜角が４５°より大きく７０°以下
の場合、溝の斜面に対して垂直に配向する液晶分子によ
り、黒表示時における斜面近傍の光抜けが生じ、コント
ラストの低下を引き起こすからであり、また、溝内の斜
面の傾斜角が５°以下の場合には、傾斜が緩やかすぎ
て、充分に液晶分子の配向制御を行うことができないか
らである。

【００５１】次に、溝内の液晶分子の配向に追随して、
液晶層９において溝の上方部が配向する（図５（ｂ）の
状態に対応）。このようにして形成された液晶分子の配
向領域が溝外の液晶分子にも影響を与え、全体として所
定の配向がなされる（図６の状態に対応）。

【００５２】このような配向の制御の有利性は、ＰＡＬ
Ｃシステムにおいて顕著になる。すなわち、図７に示す
ように、ＰＡＬＣシステムでは、一方の基板３１上に、
プラズマ電極３３、リブ３４、及び薄板ガラス３５が設
けられ、他方の基板３２上に透明電極３６が設けられる
と共に、両基板間に液晶層３７が設けられており、上記
薄板ガラス３５と液晶層３７越しに電圧を印加されるた
め、液晶層３７に印加される電圧は、下式に示すように
なり、液晶層３７が厚いほど電圧が液晶層３７に印加さ
れやすい。なお、図７の右側の図は等価回路を示す。

【００５３】Ｖ_LC＝Ｖ／（１＋ｄ_G・ε_LC／ｄ_LC・ε_G）上記式において、Ｖ_LCは、液晶層３７に印加される電
圧、Ｖは、薄板ガラス３５と液晶層３７に印加される外
部電圧、ｄ_Gは、薄板ガラス３５の厚み、ε_LCは、液晶
の誘電率、ｄ_LCは、液晶層３７の厚み、ε_Gは、薄板ガ
ラス３５の誘電率をそれぞれ示す。

【００５４】したがって、ＰＡＬＣシステムの場合、図
８に示すように、液晶層３７が、液晶セルの厚みが厚く
なる溝の部分においては低い電圧で液晶分子が反応し、
動き出す一方、液晶セルの厚みが薄くなる溝以外の部分
においては高い電圧で液晶分子が反応し、動き出す。

【００５５】更に、このことは、中問調の応答速度に対
しても有利に働く。すなわち、通常ネマティック液晶材
料を使用した液晶表示素子では、中問調での応答速度が
遅く、早い動画に対して問題になる。しかしながら本実
施の形態の液晶セルとＰＡＬＣシステムの組み合わせに
おいては、溝構造内の液晶分子が中間調電圧で先に動く
ため、見かけ上、中間調での応答速度が速くなる。さら
に、溝を深くすると、図８に示すように、溝部分の液晶
分子と溝以外の液晶分子の印加電圧一透過率曲線が大き
く異なり、低電圧で動く溝の深い部分に影響を受けて溝
以外の部分の液晶領域も駆動するため、駆動電圧が低く
なる。

【００５６】ここで、上記溝の構造について図９を参照
しながら以下に説明する。

【００５７】上記溝の平面配置としては、図９（ａ）に
示すように、格子状に配置することにより、位相差板１
２の４辺から液晶分子に対して配向規制力が作用するの
で、確実に液晶分子を軸対称状に配向させることができ
る。なお、図９（ａ）の斜線部は溝領域を示し、図９
（ｂ）は、図９（ａ）の構造に対して、液晶を注入した
後の電圧印加状態での配向状態を示す。

【００５８】上記位相差板１２の形状は、正方形である
必要はなく、絵素のピッチ、大きさにあわせて配置する
ことができる。すなわち、配向性の制御構造が、たとえ
絵素内に形成されていても構造物により大きく透過率を
低下させることがないため、大きい絵素に対しては、絵
素を分割させることにより対応できる。この場合、モワ
レを防止するために、分割構造を長方形にして、絵素ピ
ッチとあわせることが好ましい。また、大きさが異なる
ように溝を形成してもよい。その他、軸対称配向とはな
らないが、ストライプ状、ジグザグ構造（これらは上下
基板にそれぞれ形成することが有効：４分割配向にな
る）なども配向方向が溝により制御され広視角表示モー
ドとなる。

【００５９】上記溝の構造は、前述したように、斜面２
ａが垂直に切り立った溝より、５°以上４５°以下の角
度で緩やかに傾斜する構造が好ましい。これは、次の理
由に基づいている。すなわち、斜面２ａの傾斜角が５°
以下では、傾斜が緩やかすぎて、充分に液晶分子の配向
制御を行うことができないからであり、また、斜面の傾
斜角が４５°より大きく７０°以下の場合、溝の斜面に
対して垂直に配向する液晶分子により、黒表示時におけ
る斜面近傍の光抜けが生じ、コントラストの低下を引き
起こすからである。

【００６０】透明電極は、溝を構成している構造体の表
面に形成されることが好ましく、溝構造体の下に形成し
た場合は、溝を形成する構造体と液晶層を跨いで電圧を
印加することになり駆動電圧が高くなってしまう。した
がって、垂直配向膜は、溝を形成している構造体を覆う
形で透明電極上に形成されることが好ましい。

【００６１】ここで、傾斜した上記溝の形成方法につい
て以下に説明する。

【００６２】傾斜した溝の製造方法としては、ディスコ
ティック材料に光反応性によるフォトリソグラフィー技
術を用いるか、ディスコティック材料の上にレジスト材
料で溝になる領域を除いてレジストを構成し、エッチャ
ントで部分的に溶かす方法等が好ましい。さらに、フォ
トマスク越しに紫外線を照射し、ディスコティック液晶
部分を部分的に分解することにより溝構造を形成するこ
とができる。特に、傾斜を有する（斜面を有する）溝形
成に当たっては、マスクと基板の距離（プロキギャッ
プ）を大きく取ったり、現像時間を過剰に設定すること
により形成することができる。

【００６３】次に配向の固定について説明する。電圧を
印加して形成された配向状態は、溝で囲まれた領域の大
きさに応じてその安定性が異なる。特に、一旦液晶分子
が配向状態を決定しても、外部の圧力などで流れ配向が
形成されることがある。このような場合、液晶分子の配
向状態を安定化させるために、モノマーを利用した所謂
ポリマースタビライズ技術を適応することができる。す
なわち、上記溝構造を有する基板を用いて得られた液晶
セルに、液晶と光硬化性モノマーの混合物を添加し、電
圧を印加して配向状態を形成させてから、紫外線により
液晶セル内に存在する光硬化性モノマーを反応させ液晶
の配向状態を固定する。光硬化性モノマーの量を減量す
ることにより、電圧無印加時の垂直配向性を維持するこ
とができる。

【００６４】以上は、溝の構造として、例えば図９
（ａ）に示すように、平面配置が格子状（溝同士が格子
状に連続した状態）のもの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、図１５（ａ）（ｂ）
に示すように、溝同士が格子状に連続して形成されるの
ではなくて、溝同士が互いに孤立して不連続に形成され
たものでもよい。この場合でも、格子状の溝構造の場合
と同様に、充分所望とする配向制御能力が得られる。

【００６５】配向制御のための溝を備えた液晶表示装置
の光学特性は、溝の形成された領域における液晶層の光
学特性と、溝の形成されていない位相差板上の液晶層の
光学特性との和となる。図１５（ａ）（ｂ）に示す構造
の場合、溝の形成された領域の面積が減少すると、溝の
形成されていない位相差板上の液晶層の面積が増加する
ので、光学特性、特に階調反転しない領域の拡大や、中
間調での色調視角特性の改善を図ることが可能となる。

【００６６】ここで、本発明に係る液晶表示装置の実施
例を図１０乃至図１３を参照しながら、以下に説明す
る。なお、上述で説明した部材と同じ機能を有する部材
については同じ参照番号を付記し、詳細な説明を省略す
る。

【００６７】（実施例１）実施例１で示す溝構造は、図
１０（ａ）で示すような平面構造を有し、図１０（ｂ）
に示すように、カラーパターン化された一方の基板（ガ
ラス基板１、位相差板２、及びカラーフィルタ４が積層
されたもの）上に、光官能基を有するディスコティック
材料Ａを配向させる配向膜を形成し、その上にディスコ
ティック材料Ａを塗布して、光照射した。このようにし
て得られた位相差層の特性は、エリプソメータを用いて
測定し解析した結果、見かけの厚み方向のリタデーショ
ン値は１９０ｎｍであった。この上に、オーバーコート
層を形成し、さらにその上に、図１０（ａ）（ｂ）に示
す溝状構造物をフォトリソグラフィーで形成した。この
形状は、溝の幅が２５μｍであり、溝の傾斜角が２０°
であった。なお、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＸ−
Ｘ’線矢視断面図である。

【００６８】以上のように形成した上記一方の基板上に
更に、透明電極であるＩＴＯ（図示しない）をスパッタ
し、さらに電極を絵素の幅にエッチングした。更にＢＭ
（ブラックマトリックス）上のこの基板上に柱状構造物
（６μｍ）を形成してスペーサ８とした。したがって、
溝部分の液晶層の厚みは、８μｍで、面積の広い溝以外
の領域の液晶層の厚みは、６μｍである。さらに、この
基板上に、図示しない垂直配向膜（ＪＡＬＳ−９４５：
ＪＳＲ製）を塗布し、カラーフィルタ４側の処理を終了
した。一方、アノード電極とカソード電極を有するプラ
ズマ基板（他方の基板）上の薄板ガラス上に、垂直配向
膜を塗布し基板を完成させた。

【００６９】このようにして得た両基板を貼り合せて液
晶セルを実現した。この液晶セルに、液晶材料（△ε＝
一４．０、△ｎ＝０．０８、カイラルピッチ２４μｍ）
とモノマーＡを混合し、注入した。該液晶セルに、電圧
を印加し、軸対称配向の形成を確認してから、紫外線を
照射した。該液晶セルの視角特性は、上下左右に広い視
角特性を示した。

【００７０】（実施例２）図１１に示すように、溝構造
をより細分化し（溝の幅や深さなどを複数種類設定
し）、実施例１と同様に液晶セルを得た。さらに、この
液晶セルに液晶材料を入れ液晶セルを完成させた。この
液晶セルにおいても、電圧印加時に軸対称の配向が得ら
れ、実施例１と同様に広視角特性が得られた。このよう
にモノマーを使用しなくても配向が安定化するために
は、溝と溝とのピッチが６０μｍ、好ましくは３０μｍ
以下である。このような溝構造が細分化された構造にお
いては、溝からの配向規制力が強く液晶層全体に広がる
ためモノマーを使用しなくても軸対称配向を固定するこ
とができる。

【００７１】（実施例３）図１２に示すように、実施例
１のカラーフィルタ４と同様にガラス基板１上に着色層
を形成し、その上に、実施例１で使用したディスコティ
ック材料を塗布し、実施例１と同様に紫外線により固化
させた。この膜上にフォトマスクをかけ、２５４ｎｍの
波長の光を有する紫外線により溝構造になるところを分
解し溝を形成した。このようにして得た基板上にオーバ
ーコート層５を塗布し、その上にＩＴＯの透明電極６を
形成した。

【００７２】溝の構造は、図１２に示すように、位相差
層１２の全膜厚に対してエッチングしたものではなく、
表面の一部領域だけをエッチングしたものである。この
ような構造においても、軸対称配向の形成、視角特性に
問題は生じなかった。なお、上記位相差層１２の上には
図示しない垂直配向膜が塗布、形成されている。

【００７３】（実施例４）実施例１のカラーフィルタ４
上に図１３（ａ）に示す格子状の壁１３を形成した。形
成した壁１３の高さは、２μｍであった。該基板を使用
して実施例１と同様に液晶セルを作成した。この液晶セ
ルは、軸対称状配向が形成されており、比較例のセルに
比較しても遜色の無い視角特性の優れた液晶セルであっ
た。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＸ−Ｘ’線矢視断
面図である。

【００７４】（比較例）実施例１と同様のカラーフィル
タ上に位相差板を形成せずに基板を作成し、該基板上
に、溝構造に変えて、高さ３μｍの格子状壁構造を形成
し、さらのその上に透明電極の処理を行ってから、３μ
ｍの柱状構造物をスペーサーとして形成した。作成した
液晶セルを、実施例１と同様に液晶とモノマーの混合物
を注入し実施例１と同様に液晶セルを完成させた。さら
に、液晶セル外に、位相差板（ｚ−ｘ方向：１９０ｎ
ｍ、ｙ方向：１９０ｎｍ、ｘ−ｙ方向：４５ｎｍ）と偏
光板を組み合わせて液晶セルに貼り付けた。このように
して得られた液晶セルの視角特性と熱変形による白抜け
について、表１にまとめた。

【００７５】

【表１】

【００７６】（注）透過率比＝（画面四隅白抜け部位の
透過率）／（正常部の透過率）表１に示すように、比較
例では、４隅に激しく白抜けしているにもかかわらず、
液晶セル内に位相差板を形成した実施例１及び実施例２
については、ほとんど黒状態に変化は無かった。また、
視角特性については、実施例、比較例ともに遜色ない特
性を引き出せることが実証された。

【００７７】以上のように、ＡＳＭモードに於いて視角
特性改善に必要な位相差板をセル内に形成することによ
って偏光板と分離できるので、偏光板との貼合時ならび
に液晶表示素子動作時の温度上昇に伴う偏光板の熱収緒
時に位相差板にかかる応力をなくし、表示の白抜けを防
止することができる。

【００７８】また、セル内に作成する位相差板を用い
て、軸対称配向を形成する配向制御因子となる溝構造を
形成することにより、位相差板と溝構造形成部材を兼用
することができ、部材削減によるコストダウン効果が顕
著となる。さらにこの溝構造を位相差板で作成する構造
では、透過率を低下させることなく、かえって、改善し
ながら、絵素を分割することができる。

【００７９】なお、前述のディスコティック材料Ａは、
次の化学式を有するものとする。

【００８０】

【化１】

【００８１】また、前述のモノマーＡは、次の化学式を
有するものとする。

【００８２】

【化２】

【００８３】なお、本発明は、上記の実施の形態に限定
されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可
能である。

【００８４】

【発明の効果】請求項１に係る発明の液晶表示装置は、
以上のように、視角特性を改善する位相差板は上記液晶
セル内に設けられている。

【００８５】それゆえ、液晶セル内に位相差板が設けら
れているので、液晶層と位相差板の距離が近づき、基板
の厚みによる光線のずれが軽減されるので、視角特性を
著しく改善することができる。

【００８６】しかも、位相差板と偏光板の貼り合わせが
不要となり、位相差板と偏光板の貼り合わせに起因する
位相差板の位相差の変形や上述のような熱収縮に起因す
る位相差板の位相差の変化に伴う光抜けを著しく軽減す
ることができるという効果を併せて奏する。

【００８７】請求項２に係る発明の液晶表示装置は、以
上のように、請求項１に記載の液晶表示装置において、
上記液晶セルは、対向する基板間に負の誘電異方性を有
する液晶材料を用いてなる液晶層を挟持してなり、上記
位相差板は、対向する上記基板と上記液晶層との間に設
けられ、負の屈折率異方性を有し、上記基板表面に垂直
配向膜が形成されている。

【００８８】それゆえ、請求項１に係る液晶表示装置の
効果に加えて、負の誘電率異方性をもつ液晶材料が液晶
分子を軸対称状に配向させ、基板表面に形成された垂直
配向膜と併用することによりＡＳＭ配向が可能となる。
したがって、ＡＳＭモードに於いて偏光板貼合時ならび
に液晶表示装置の動作時の温度上昇に伴う偏光板の熱収
縮時に位相差板にかかる応力をなくし、表示白抜けを防
止することが可能となるという効果を併せて奏する。

【００８９】請求項３に係る発明の液晶表示装置は、以
上のように、対向する基板の少なくとも一方の基板上に
少なくとも二方向の配向制御溝が形成され、該基板表面
に垂直配向膜が形成されると共に、負の誘電異方性を有
する液晶材料を用い、上記配向制御溝は負の屈折率異方
性を有する位相差板によって形成されている。

【００９０】それゆえ、位相差板は、本来の位相差板の
機能と、配向制御溝としての機能とを兼ね備えている。
また、光が透過する殆どの領域で、位相差板が存在する
ことになり、視角特性の改善効果が顕著になる。

【００９１】配向制御溝として次の効果を奏する。即
ち、配向制御溝と液晶分子の相互作用によって軸対称配
向が形成され、負の誘電率異方性をもつ液晶材料によっ
て、液晶分子が軸対称状に配向し、更に、垂直配向膜と
併用することによってＡＳＭ配向が可能となる。これら
の軸対称モードは、負の屈折率異方性を有する位相差板
によって、偏光板の偏光軸から４５°方向の視角特性を
更に改善することができる。

【００９２】また、位相差板として、次の効果を奏す
る。即ち、位相差板が液晶セル内に設けられているの
で、偏光板とは分離した状態になり、液晶セル内に位相
差板が設けられているので、液晶層と位相差板の距離が
近づき、基板の厚みによる光線のずれが軽減され、視角
特性が著しく改善する。しかも、位相差板と偏光板の貼
り合わせが不要となり、位相差板と偏光板の貼り合わせ
に起因する位相差板の位相差の変形や上述のような熱収
縮に起因する位相差板の位相差の変化に伴う光抜けを著
しく軽減することができる。

【００９３】請求項４に係る発明の液晶表示装置は、以
上のように、請求項３に記載の液晶表示装置において、
上記配向制御溝を構成している構造体の表面に透明電極
が形成されている。

【００９４】それゆえ、請求項３に係る液晶表示装置の
効果に加えて、透明電極が溝を構成している構造体の表
面に形成されているので、溝を形成する構造体を介して
電圧を印加することが不要となり、駆動電圧を低くする
ことができるという効果を奏する。

【００９５】請求項５に係る発明の液晶表示装置は、以
上のように、請求項３に記載の液晶表示装置において、
上記垂直配向膜上に、配向状態を固定する高分子が付着
している。

【００９６】それゆえ、請求項３に係る液晶表示装置の
効果に加えて、配向が安定化するので、電圧印加に伴う
液晶分子配列の動的変化が改善され、特に中間調での応
答速度が向上する。

【００９７】請求項６に係る発明の液晶表示装置は、以
上のように、請求項３、４、又は５に記載の液晶表示装
置において、上記配向制御溝を構成する側面が所定角度
傾斜している。

【００９８】それゆえ、請求項３、４、又は５に係る液
晶表示装置の効果に加えて、配向制御溝を構成する側面
が所定角度傾斜しているので、液晶分子の配向制御に効
果的に作用するという効果を奏する。

【００９９】請求項７に係る発明の液晶表示装置は、以
上のように、請求項３、４、５、又は６に記載の液晶表
示装置において、絵素内に上記配向制御溝が形成されて
いる。

【０１００】それゆえ、請求項３、４、５、又は６に係
る液晶表示装置の効果に加えて、絵素のピッチ及び大き
さにあわせて配向制御溝を配置することができる。すな
わち、配向性の制御構造が、たとえ絵素内に形成されて
いても構造物により大きく透過率を低下させることがな
いため、大きい絵素に対しては、絵素を分割させること
により対応できる。この場合、分割構造を長方形にし
て、絵素ピッチとあわせることによって、モワレを防止
することができるという効果を併せて奏する。

【０１０１】請求項８に係る発明の液晶表示装置は、以
上のように、請求項３、４、５、６、又は７に記載の液
晶表示装置において、上記配向制御溝は格子状に形成さ
れている。

【０１０２】それゆえ、請求項３、４、５、６、又は７
に係る液晶表示装置の効果に加えて、配向制御溝を格子
状に配置することにより、位相差板の４辺から液晶分子
に対して配向規制力が作用するので、液晶分子を確実に
軸対称状に配向させることができるという効果を奏す
る。

【０１０３】請求項９に係る発明の液晶表示装置は、以
上のように、請求項請求項２、３、４、５、又は６に記
載の液晶表示装置において、上記液晶表示装置がプラズ
マ型液晶表示装置である。

【０１０４】それゆえ、請求項２、３、４、５、又は６
に係る液晶表示装置の効果に加えて、プラズマ型液晶表
示装置は構造が単純であるので、大型ディスプレイへの
適応が可能となるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置の位相差板の液晶セ
ル内配置の一例を示す説明図である。

【図２】本発明に係る液晶表示装置の位相差板の液晶セ
ル内配置の他の例を示す説明図である。

【図３】本発明に係る液晶表示装置の位相差板の液晶セ
ル内配置の更に他の例を示す説明図である。

【図４】溝構造と軸対称配向の関係を示す説明図であ
る。

【図５】溝構造における液晶分子の電圧による配向の変
化を示す説明図であり、（ａ）は液晶セルに電圧を印加
する前の状態を示し、（ｂ）は溝の中の液晶分子が溝の
内側に向けて傾斜を始めた状態を示す。

【図６】溝構造による配向の形成過程を示す説明図であ
る。

【図７】ＰＡＬＣシステムにおける液晶層への電圧印加
を説明するための説明図である。

【図８】ＰＡＬＣシステムでの溝構造の特徴を説明する
ための印加電圧−透過率（Transmittance ）特性図であ
る。

【図９】（ａ）は溝構造の一例を示す平面図であり、
（ｂ）は（ａ）の構造に対して、液晶を注入した後の電
圧印加状態での配向状態を示す平面図である。

【図１０】（ａ）は実施例１で使用した溝構造の配置に
係る平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’線矢視断
面図である。

【図１１】実施例２で使用した溝構造（絵素細分化型）
の配置に係る平面図である。

【図１２】実施例３の位相差板上に形成された溝構造の
断面を示す説明図である。

【図１３】（ａ）は実施例４で使用した軸対称配向を実
現するための壁構造の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の
Ｘ−Ｘ’線矢視断面図である。

【図１４】（ａ）は偏光板の偏光軸の設置方向を示す説
明図であり、（ｂ）は高温保存時に液晶パネルの４隅に
生じる光抜けを示す説明図である。

【図１５】（ａ）は溝構造の他の例を示す平面図であ
り、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線矢視断面図である。

【符号の説明】

１ガラス基板２位相差板３オーバーコート膜４カラーフィルタ６透明電極７ＡＳＭ壁８スペーサ９液晶層１２位相差板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H089 LA04 LA09 QA15 QA16 RA04 SA01 TA04 TA14 TA15 TA18 UA05 2H090 HA04 HB13X HC05 HD06 KA04 LA01 LA02 LA06 MA01 MA17 2H091 FA02Y FA08X FA08Z FA11Y FA50Z FB02 FC10 FC23 FD04 FD08 FD13 GA03 GA06 GA08 HA06 KA10 LA04 LA19 MA07 5C094 AA01 AA12 AA33 AA36 BA43 EA05 ED14 GA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】偏光板が液晶セル外に設けられた液晶表示
装置において、視角特性を改善する位相差板は上記液晶セル内に設けら
れていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】上記液晶セルは、対向する基板間に負の誘
電異方性を有する液晶材料を用いてなる液晶層を挟持し
てなり、上記位相差板は、対向する上記基板と上記液晶層との間
に設けられ、負の屈折率異方性を有し、上記基板表面に
垂直配向膜が形成されていることを特徴とする請求項１
に記載の液晶表示装置。
【請求項３】対向する基板の少なくとも一方の基板上に
少なくとも二方向の配向制御溝が形成され、該基板表面
に垂直配向膜が形成されると共に、負の誘電異方性を有
する液晶材料を用い、上記配向制御溝は負の屈折率異方性を有する位相差板に
よって形成されている液晶表示装置。
【請求項４】上記配向制御溝を構成している構造体の表
面に透明電極が形成されていることを特徴とする請求項
３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】上記垂直配向膜上に、配向状態を固定する
高分子が付着していることを特徴とする請求項３に記載
の液晶表示装置。
【請求項６】上記配向制御溝を構成する側面が所定角度
傾斜していることを特徴とする請求項３、４、又は５に
記載の液晶表示装置。
【請求項７】絵素内に上記配向制御溝が形成されている
ことを特徴とする請求項３、４、５、又は６に記載の液
晶表示装置。
【請求項８】上記配向制御溝は格子状に形成されている
ことを特徴とする請求項３、４、５、６、又は７に記載
の液晶表示装置。
【請求項９】上記液晶表示装置がプラズマ型液晶表示装
置であることを特徴とする請求項２、３、４、５、又は
６に記載の液晶表示装置。