JPH0961793A

JPH0961793A - 液晶表示パネル及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0961793A
Application number: JP7216388A
Authority: JP
Inventors: Shinya Kosako; 慎也古佐小; Hideaki Mochizuki; 秀晃望月
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-08-24
Filing date: 1995-08-24
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】ラビング処理を施すことなく製造することが
でき、かつ、低駆動電圧、高コントラスト、高速応答、
低ヒステリシスで均一表示が可能な広視野角液晶表示パ
ネルを実現する。【解決手段】紫外線硬化性の高分子材料１１１と正の
誘電率異方性を有するカイラルネマティック液晶材料１
０９の混合組成物を一対の電極基板１０３、１０４間に
注入し、電極基板１０３、１０４間に電圧を印加しなが
ら紫外線を照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の電極基板間
に高分子段差又は高分子壁によって分断された液晶ドメ
インが挟持された、ラビング処理の不要な広視野角液晶
表示パネル及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、表示品位の高い画像を得るために
各画素に薄膜トランジスタをスイッチング素子として設
けたアクティブマトリクス方式の液晶表示パネルの開発
が盛んである。この方式は、単純マトリクス方式と比較
して、走査線数が増加しても高いコントラスト比が得ら
れるため、大容量が要求されるエンジニアリング・ワー
クステーション（ＥＷＳ）や鮮明な画像が要求される映
像分野において急速に採用が進んでいる。

【０００３】このようなアクティブマトリクス方式の液
晶表示パネルに広く用いられているのがツイステッドネ
マティック方式である。この方式は、対向する２枚の基
板の間に上下で液晶分子が９０°だけ捩じれた構造の液
晶パネルを２枚の偏光板によって挟持したものである。
また、ツイステッドネマティック方式の中には、２枚の
偏光板の偏光軸が互いに直交し、一方の基板の界面にあ
る液晶分子の長軸と同じ側にある偏光板の偏光軸とが平
行又は垂直の関係にあるノーマリホワイトモードと、２
枚の偏光板の偏光軸が互いに平行で、一方の基板の界面
にある液晶分子の長軸と同じ側にある偏光板の偏光軸と
が平行又は垂直の関係にあるノーマリブラックモードと
がある。

【０００４】従来、このような液晶表示パネルにおいて
は、液晶分子の配向方向をパネル全面で揃えるために、
液晶表示パネルの基板上にポリイミドなどの高分子有機
薄膜を形成し、ナイロンやポリエステルの布等を用いて
所定の方向に擦る、いわゆるラビング処理が施されてい
た。これにより、パネル全面にわたって単一配向領域
（モノドメイン）が実現されていた。

【０００５】しかし、上記のようにラビング処理を施す
と、ラビング時に薄膜トランジスタの静電破壊、発塵又
は膜汚染などが引き起こされる虞れがあるため、ラビン
グ処理プロセスを省くための開発が行われている。例え
ば、フォトリソグラフィー技術を応用することにより、
基板上にマイクログルーブを形成してネマティック液晶
を配向させる方式（川田、高頭、岐津、坂本、長谷川：
第１７回液晶討論会予稿集、２Ｆ１０８）などが提案さ
れている。

【０００６】さて、液晶表示パネルの用途が拡大し、大
面積、フルカラーが要求されてくると、アクティブマト
リクス方式の液晶表示パネルであっても、視角の狭さが
表示品位を落とす項目として特に最近クローズアップさ
れてきた。

【０００７】液晶表示装置において、上下の基板間に電
圧を印加すると、液晶分子は捩じれ構造を解きながら電
界の向きに配列しようとするが、このときの液晶分子の
空間的配列状態によって液晶表示パネルを通過する光の
偏光状態が変化し、透過光が調光される。例えば、ノー
マリホワイトモードでは、電圧無印加時に白表示が実現
され、また十分高い電圧を印加した時に黒表示が実現さ
れることになる。ところで、液晶分子の空間的配列状態
が同じ状態（印加電圧一定）であっても、液晶層に入射
してくる光の入射方向によって光の偏光状態が変化する
ため、パネルの真正面と比較して全ての方向で光の透過
光強度が異なる。さらに、液晶表示パネルの透過光強度
は、２枚のパネル基板間の液晶層の中心を通り基板に平
行な面（ミッドプレーン）に位置する液晶分子の配列に
よって決定され、ミッドプレーンに位置する液晶分子の
長軸の傾斜方向と液晶表示パネルの透過光観察方向との
位置関係によって決定されることになる。

【０００８】上記したラビング処理法、フォトリソグラ
フィー法のいずれの液晶配向処理方法でも、ミッドプレ
ーンに位置する液晶分子が電界によって傾斜する方向は
パネル面に対して一定方向であるため、見る角度による
複屈折の差、すなわち通過する光の偏光状態の変化が生
じ、コントラストや色相が見る角度によって大きく変化
するといった視野角の問題があった。

【０００９】このため、近年、ツイステッドネマティッ
ク方式の液晶表示パネルについては、視野角の拡大を図
る技術の開発が盛んに行われている。一例として、ツイ
ステッドネマティック方式の液晶表示パネルの画素を２
つの配向状態の異なる領域（ドメイン）に分割して視野
角の拡大を図る方式（Ｔ．Ｔａｋａｔｏｒｉ，Ｋ．Ｓｕ
ｍｉｙｏｓｈｉ，Ｙ．Ｈｉｒａｉ，Ｓ．Ｋａｎｅｋｏ：
ＪＡＰＡＮＤＩＳＰＬＡＹ ′９２，ＰＰ．５９１，
（１９９２）など）が提案されている。この方式は、画
素を２分割して、各画素中にミッドプレーンに位置する
液晶分子が電界によって傾斜する方向を２種類存在さ
せ、視角による複屈折の差を互いに補償することによ
り、視野角の拡大を図るものである。

【００１０】しかし、上記の方式では、１画素の配向領
域を２分割しなくてはならないために、露光プロセスや
ラビング処理プロセスが増加し、製造工程が複雑になる
といった問題点があった。

【００１１】さらに進歩した技術として、ラビング処理
を施さずに、同時に視野角の拡大を図る画期的な方式が
提案されている（Ｙ．Ｔｏｋｏ，Ｔ．Ｓｕｇｉｙａｍ
ａ，Ｋ．Ｋａｔｏｈ，Ｙ．Ｉｉｍｕｒａ，Ｓ．Ｋｏｂａ
ｙａｓｈｉ：ＳＩＤ９３ＤＩＧＥＳＴ，ＰＰ．６２
２，（１９９３））。これは、「ランダム配向ツイステ
ッドネマティック」と呼ばれている。この方式では、ポ
リイミド配向膜を塗布した基板間に、ラビング処理を施
さずに液晶材料をネマティック−アイソトロピック相転
移温度以上で注入して冷却し、液晶分子をランダムに配
向させて、液晶分子の配向方向が異なる領域（ドメイ
ン）を多数形成することにより、視野角の拡大を図るも
のである。

【００１２】以下に、このラビング処理を施さない、ラ
ンダム配向による液晶表示パネルの表示方式について説
明する。図５はラビング処理を施さない、ランダム配向
による液晶表示パネルの無電界時の液晶分子の配向を示
した透視図である。これは、一定の間隙を有して対向す
るポリイミド配向膜が形成された上基板５０１と下基板
５０２との間に、自発的にほぼ９０°の捩じれ角を有す
るカイラルネマティック液晶をネマティック−アイソト
ロピック相転移温度以上で封入した後、室温まで冷却し
て作製したものである。図５に示されているように、基
板界面の液晶分子は、基板上の各々の液晶ドメイン５０
６間ではとり得る方位が全く等確率でランダムである
が、一つの液晶ドメイン５０６内では上基板５０１の液
晶分子５０３と下基板５０２の液晶分子５０４は互いに
９０°だけ捩じれた構造を有している。

【００１３】この液晶表示パネルでは、ミッドプレーン
に位置する液晶分子５０５は、最初はほぼ水平に配向し
ているが、電圧を印加すると、誘電的自由エネルギーが
小さくなるように（誘電率異方性＞０）傾斜していき、
高電圧印加時には垂直方向に立ってくる。ミッドプレー
ンに位置する液晶分子５０５は、上下の基板５０１、５
０２の厚み方向の中央に位置する液晶分子であるため、
捩じれ角が９０°の場合は丁度全捩じれ角度、すなわち
上基板５０１の液晶分子５０３と下基板５０２の液晶分
子５０４とのなす角度の１／２（４５°）だけ捩じれた
位置に存在する。このミッドプレーンに位置する液晶分
子５０５の電圧印加による傾斜方向が視野角方向を決定
するため、一つの液晶ドメイン５０６内では視野角方向
は一定であるが、ランダムな配向方位を有するこれらの
液晶ドメイン５０６が１画素の中に十分多く存在するこ
とにより、巨視的には平均化され、種々の観察方向にお
ける透過率強度はほぼ対称となり、視角依存性がなくな
る。しかし、上記説明から分かるように、もし１画素中
の液晶ドメイン５０６の数が十分多くない場合、又は各
液晶ドメイン５０６の配向方位が完全にランダムでない
場合には、完全に補償することができないため、視角依
存性が残存することになる。

【００１４】上記問題点を解決し、ラビング処理を施さ
ずに、同時に視野角の拡大を図る方式が提案されている
（特開平６−３０１０１５号公報）。この方式では、光
硬化性の高分子材料と液晶材料の混合物を電極基板間に
注入し、両基板に到達する高分子壁とこの高分子壁によ
って包囲された液晶領域を光相分離によって形成するも
のである。この方式では、１つの液晶領域で液晶分子が
同心円状又は放射状に配向しているため、視角補償を完
全に実現することができる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、光相分離によ
って高分子壁を形成した上記液晶表示パネルでは、基板
界面において液晶分子と基板とのなす角度、すなわちプ
レティルト角が０°であるため、閾値電圧が高くなり、
ヒステリシスが大きく、応答速度が遅いといった問題点
がある。

【００１６】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するため、閾値電圧が低く、ヒステリシスが小さく、
応答速度が速い液晶表示パネル及びその製造方法を提供
することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る液晶表示パネルの構成は、一対の電極
基板間に、正の誘電率異方性を有するカイラルネマティ
ック液晶材料と高分子壁とが挟持され、少なくとも基板
付近で液晶領域が前記高分子壁によって包囲され、前記
液晶領域の平均直径がセルギャップよりも大きく、か
つ、画素の大きさよりも小さく、前記液晶領域の液晶分
子が基板面内で種々の方位を有し、無電界時に前記液晶
分子が基板に対して傾斜配向しているものである。

【００１８】また、前記本発明の液晶表示パネルの構成
においては、液晶領域の捩じれ角がほぼ９０゜であるの
が好ましい。また、前記本発明の液晶表示パネルの構成
においては、液晶材料の自発ピッチＰと液晶層の厚みｄ
との比ｄ／Ｐが０．２〜０．３であるのが好ましい。

【００１９】また、前記本発明の液晶表示パネルの構成
においては、液晶材料の複屈折△ｎと液晶層の厚みｄと
の積△ｎ・ｄが０．３〜０．６μｍであるのが好まし
い。また、本発明に係る液晶表示パネルの製造方法の構
成は、一対の電極基板間に、正の誘電率異方性を有する
カイラルネマティック液晶材料と高分子壁とが挟持さ
れ、少なくとも基板付近で液晶領域が前記高分子壁によ
って包囲され、前記液晶領域の平均直径がセルギャップ
よりも大きく、かつ、画素の大きさよりも小さく、前記
液晶領域の液晶分子が基板面内で種々の方位を有し、無
電界時に前記液晶分子が基板に対して傾斜配向している
液晶表示パネルの製造方法であって、紫外線硬化性の高
分子材料と液晶材料の混合組成物を一対の電極基板間に
注入し、前記電極基板間に電圧を印加しながら紫外線を
照射して、前記高分子壁を形成することを特徴とする。

【００２０】また、前記本発明の液晶表示パネルの製造
方法の構成においては、電極基板間に印加される電圧が
液晶材料の閾値電圧以上であるのが好ましい。また、前
記本発明の液晶表示パネルの製造方法の構成において
は、電極基板間に印加される電圧の波形がほぼ方形波で
あるのが好ましい。

【００２１】また、前記本発明の液晶表示パネルの製造
方法の構成においては、一対の電極基板の一方に能動ス
イッチング素子を形成し、アクティブ駆動させることに
よって電圧を印加するのが好ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】前記本発明の液晶表示パネルの構
成によれば、一対の電極基板間に、正の誘電率異方性を
有するカイラルネマティック液晶材料と高分子壁とが挟
持され、少なくとも基板付近で液晶領域が前記高分子壁
によって包囲され、前記液晶領域の平均直径がセルギャ
ップよりも大きく、かつ、画素の大きさよりも小さく、
前記液晶領域の液晶分子が基板面内で種々の方位を有
し、無電界時に前記液晶分子が基板に対して傾斜配向し
ていることにより（プレティルト角の発現）、液晶分子
が小さいエネルギーで電界応答できる。その結果、閾値
電圧が低くなり、応答速度が速くなる。また、ディスク
リネーションの発生によってヒステリシスが生じるが、
プレティルト角の発現によって電圧下降時の液晶配向の
規制力が発生するので、各電圧における電圧下降時の配
向が電圧上昇時の配向と異なることから生ずるヒステリ
シスが大幅に緩和される。

【００２３】また、前記本発明の液晶表示パネルの構成
において、液晶領域の捩じれ角がほぼ９０゜であるとい
う好ましい例によれば、白く、かつ、明るい液晶表示パ
ネルが得られる。その結果、きれいな白黒表示やカラー
表示が実現される。

【００２４】また、前記本発明の液晶表示パネルの構成
において、液晶材料の自発ピッチＰと液晶層の厚みｄと
の比ｄ／Ｐが０．２〜０．３であるという好ましい例に
よれば、ｄ／Ｐと液晶領域の捩じれ角との関係が、捩じ
れ角＝ｄ／Ｐ×３６０°であるため、液晶領域の捩じれ
角は７２〜１０８°となり、白く、かつ、明るい液晶表
示パネルが得られる。その結果、きれいな白黒表示やカ
ラー表示が実現される。

【００２５】また、前記本発明の液晶表示パネルの構成
において、液晶材料の複屈折△ｎと液晶層の厚みｄとの
積△ｎ・ｄが０．３〜０．６μｍであるという好ましい
例によれば、明るい液晶表示パネルが得られる。

【００２６】また、前記本発明の液晶表示パネルの製造
方法の構成によれば、一対の電極基板間に、正の誘電率
異方性を有するカイラルネマティック液晶材料と高分子
壁とが挟持され、少なくとも基板付近で液晶領域が前記
高分子壁によって包囲され、前記液晶領域の平均直径が
セルギャップよりも大きく、かつ、画素の大きさよりも
小さく、前記液晶領域の液晶分子が基板面内で種々の方
位を有し、無電界時に前記液晶分子が基板に対して傾斜
配向している液晶表示パネルの製造方法であって、紫外
線硬化性の高分子材料と液晶材料の混合組成物を一対の
電極基板間に注入し、前記電極基板間に電圧を印加しな
がら紫外線を照射して、前記高分子壁を形成することを
特徴とするため、以下のようにして上記のような作用効
果を奏する液晶表示パネルが得られる。すなわち、紫外
線硬化性の高分子材料と液晶材料の混合組成物を一対の
電極基板間に注入した後、前記電極基板間に電圧を印加
しながら紫外線を照射し、光相分離によって液晶ドロプ
レット（小滴）を成長させていく。この液晶ドロプレッ
トと分離した高分子には界面が存在し、電圧を印加しな
い状態で光相分離を行うと、界面と液晶分子との相互作
用が強いために液晶ドロプレットの基板側の液晶分子は
界面に対してほぼ平行に配向しながら成長していく。し
かし、電圧を印加しながら光相分離を行うと、基板側の
液晶分子は電界に応答し、界面付近の液晶分子は界面と
所定の角度（プレティルト角）を保持しつつ液晶ドロプ
レットが成長を続ける。液晶ドロプレットが成長し、上
下の電極基板に達してもさらに光相分離は続行され、隣
接する液晶ドロプレットが接する直前で反応は完結す
る。光相分離反応が完結した後は、電界を取り除いて
も、液晶ドロプレットと高分子との界面はメモリー効果
のために前記プレティルト角を保持したまま残る。この
ようにプレティルト角が発現すると、液晶分子が小さい
エネルギーで電界応答できるようになるため、閾値電圧
が低くなり、応答速度が速くなる。また、ディスクリネ
ーションの発生によってヒステリシスが生じるが、電圧
下降時の液晶配向の規制力が前記プレティルト角の発現
によって発生するので、各電圧における電圧下降時の配
向が電圧上昇時の配向と異なることから生ずるヒステリ
シスが大幅に緩和される。

【００２７】また、前記本発明の液晶表示パネルの製造
方法の構成において、電極基板間に印加される電圧が液
晶材料の閾値電圧以上であるという好ましい例によれ
ば、プレティルト角が容易に発現する。

【００２８】また、前記本発明の液晶表示パネルの製造
方法の構成において、電極基板間に印加される電圧の波
形がほぼ方形波であるという好ましい例によれば、光相
分離時に印加する電圧（交流）が容易に得られる。

【００２９】また、前記本発明の液晶表示パネルの製造
方法の構成において、一対の電極基板の一方に能動スイ
ッチング素子を形成し、アクティブ駆動させることによ
って電圧を印加するという好ましい例によれば、アクテ
ィブ駆動パネルにおいて表示用として使用する回路をそ
のまま電圧印加用として使用することができる。

【００３０】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。図１は本発明に係る液晶表示パネル及びそ
の製造方法の一実施例を示す断面図である。

【００３１】まず、インジウム・錫酸化膜からなる透明
電極１０３、１０４を設けた一対の透明ガラス基板１０
１、１０２を洗浄した後、これらの透明ガラス基板１０
１、１０２を１１０℃で３０分間乾燥させた。次いで、
ポリイミド樹脂膜ＲＮ−７４７（日産化学社）を２００
０回転／分、６０秒の条件でスピナー塗布し、２００℃
で１時間硬化させた。これにより、透明電極１０３、１
０４の上に有機絶縁膜１１０が形成された。次いで、両
基板を、５μｍ径のプラスティック製スペーサ１０６
（ミクロパール：積水ファイン（株））を介して熱硬化
型のシール材１０５（ストラクトボンド：三井東圧化学
（株））により液晶注入口を設けた状態で貼り合わせ、
１５０℃で４時間加熱してシール材１０５を完全に硬化
させた。これにより、空セルが得られた。

【００３２】次に、液晶材料として、セルギャップｄに
対して自発捩じれピッチＰがｄ／Ｐ＝０．２５となるよ
うにカイラル材料Ｓ−８１１（メルク社）と正の誘電率
異方向性を有し、かつ、屈折率異方性が０．０９のフッ
ソ系ネマティック液晶ＺＬＩ−４７９２（メルク社）と
を混合して生成した正の誘電率異方向性を有するカイラ
ルネマティック液晶材料１０９を８．２０グラム準備
し、紫外線硬化性の高分子材料として、ＵＶ重合性材料
ＰＮ３９３（メルク社）を１．８０グラム準備し（高分
子−液晶混合材料に対する液晶材料の比は８２重量
％）、両者を４０℃で十分撹拌することにより、高分子
−液晶の均一な混合溶液を調製した。ここで、液晶材料
の閾値電圧は１．１Ｖである。

【００３３】ｄ／Ｐと液晶領域の捩じれ角との関係は、
捩じれ角＝ｄ／Ｐ×３６０°であるため、上記のように
ｄ／Ｐ＝０．２５の場合、液晶領域の捩じれ角は９０°
となる。そして、このように液晶領域の捩じれ角が９０
°の場合に、最も白く、かつ、最も明るい液晶表示パネ
ルが得られ、その結果、きれいな白黒表示やカラー表示
が実現される。

【００３４】また、上記液晶材料の複屈折△ｎは０．９
６であり、この液晶材料の複屈折△ｎと液晶層の厚みｄ
（＝０．５μｍ）との積△ｎ・ｄは０．４８μｍとな
る。このように△ｎ・ｄ＝０．４８μｍのとき、最も明
るい液晶表示パネルが得られる。

【００３５】次に、この混合溶液を、４０℃のホットプ
レート上で予め加温されている上記空セルに液晶注入口
から注入し、液晶注入口を封止した。次いで、透明電極
１０３、１０４に１Ｖ、２Ｖ、５Ｖ及び１０Ｖの方形波
（３０Ｈｚ）をそれぞれ印加した状態で、ＵＶランプ１
１２を用いて、ＩＲカットフィルタ１１３を通して赤外
線を除去した紫外線を４０℃、３０ｍＷ／ｃｍ²の強度
で２００秒間照射した後、電圧の印加を止めた。これに
より、厚みが２μｍ以下の高分子壁１１１によって囲ま
れた液晶表示パネルが得られた。ここで、方形波は、波
形発生装置（ＨＰ）を用いて発生させた。

【００３６】この液晶表示パネルを直交ニコル状態の偏
光顕微鏡を用いて観察したところ、直径１０〜３０μｍ
のほぼ円形状の液晶ドメイン（単位液晶セル）が形成さ
れていた。このように液晶ドメインの平均直径は、セル
ギャップｄ（スペーサ１０６の径５μｍに等しい）より
も大きい。また、液晶ドメインの平均直径は画素の大き
さよりも小さい。また、液晶ドメインの中には、そのほ
ぼ中央に配向欠陥が一つ存在し、そこを中心として４本
の黒帯が放射状に出ていることが観察された。そして、
液晶パネルを固定して偏光子及び検光子を回転させたと
ころ、４本の黒帯は偏光子と同じ方向に同じ角度だけ回
転した。また、各液晶ドメインは高分子壁１１１によっ
て完全に仕切られているが、この高分子壁１１１自体は
光を透過させないため、黒枠を形成していた。

【００３７】図３は液晶分子の配向を示したものであ
る。図３（ａ）では、上下基板近傍の液晶分子３０２、
３０３及び中央面（ミッドプレーン）３０４の液晶分子
３０５は特異点を中心として点対称に配列されている。
また、上基板の液晶分子３０２と下基板の液晶分子３０
３とは互いにカイラル添加量に応じた捩じれ構造をとり
（９０°）、ミッドプレーン３０４の液晶分子３０５は
全捩じれ角度の１／２だけ捩じれた位置に存在してい
る。一方、図３（ｂ）では、ミッドプレーン３０９の液
晶分子３１０が特異点を中心として同心円状に配列され
ている。図３（ａ）中、３０１は高分子壁であり、図３
（ｂ）中、３０６は高分子壁、３０７、３０８は上下基
板近傍の液晶分子である。尚、本実施例の系では図３
（ｂ）の液晶分子の配向が主流と考えられる。

【００３８】次に、この液晶表示パネルの外側に偏光板
１０７、１０８を偏光軸が互いに直交するようにして貼
り付け、パネル輝度−電圧特性を測定した。この場合、
測定方向はパネル正面とし、輝度計ＢＭ−８（トプコ
ン）を用いてパネル輝度を測定した。また、最初０Ｖか
ら８Ｖまで０．０５Ｖステップで３０Ｈｚの方形波を印
加し、その後、８Ｖから０Ｖまで−０．０５Ｖステップ
で同様の波形を印加して、駆動電圧、コントラスト比及
びヒステリシスを測定した。

【００３９】図４（ａ）に、光相分離時の印加電圧が１
０Ｖの場合の２０℃における本液晶表示パネルのパネル
輝度−電圧特性を示す。図４（ａ）中、実線は昇圧時の
特性を示し、破線は降圧時の特性を示す。

【００４０】駆動電圧を、（電圧無印加時のパネル輝
度）−（８Ｖ印加時のパネル輝度）の相対値を与える電
圧として定義する。この液晶表示パネルの駆動電圧は、
光相分離時の印加電圧に依存し、１Ｖ印加のときは、９
０％輝度で１．５Ｖ、１０％輝度で３．５Ｖであった。
また、２Ｖ印加以上では、駆動電圧は印加電圧と共に減
少し、１０Ｖ印加のときは、９０％輝度で１．２Ｖ、１
０％輝度で３．０Ｖであった。

【００４１】コントラスト比＝（電圧無印加時のパネル
輝度）／（３０Ｈｚ、５Ｖ印加時のパネル輝度）も同様
に、光相分離時の印加電圧に依存し、１Ｖ印加のときは
５０であった。また、２Ｖ印加以上では、コントラスト
比は印加電圧と共に増加し、１０Ｖ印加のときは８０の
値が得られた。さらに、９０％輝度及び１０％輝度間の
応答速度を測定したところ、やはり光相分離時の印加電
圧に依存し、１Ｖ印加のときは１５０ｍｓであった。ま
た、２Ｖ印加以上では、応答速度は印加電圧と共に減少
し、１０Ｖ印加のときは１２０ｍｓであった。

【００４２】ヒステリシスは、（（昇圧時の５０％輝度
を与える電圧）−（降圧時の５０％輝度を与える電
圧））／（昇圧時の５０％輝度を与える電圧）によって
定義することができる。この定義に従って本液晶表示パ
ネルのヒステリシスの値を計算したところ、やはり光相
分離時の印加電圧に依存し、１Ｖ印加のときは０．１０
であった。また、２Ｖ印加以上では、ヒステリシスは印
加電圧と共に減少し、１０Ｖ印加のときは０．０４であ
った。

【００４３】この液晶表示パネルの透過率を測定したと
ころ、後述する比較例の場合と比較して１０％程度暗か
った。このことから、本実施例の液晶表示パネルにおい
ては、プレティルト角（基板界面において液晶分子の長
軸と基板とのなす角度）が発現していると考えられる。
なぜなら、プレティルト角が発現すると、ミッドプレー
ン上の液晶分子のティルト角が傾斜して複屈折が減少
し、透過率が減少するからである。

【００４４】＜比較例＞図２は比較例の液晶表示パネル
及びその製造方法を示す断面図である。上記実施例と同
様にして空セルを作製した。また、上記実施例と同様に
して高分子−液晶の均一な混合溶液を調整した。

【００４５】次に、この混合溶液を、４０℃のホットプ
レート上で予め加温されている上記空セルに液晶注入口
から注入して、液晶注入口を封止した。次いで、ＵＶラ
ンプ２１２を用いて、ＩＲカットフィルタ２１３を通し
て赤外線を除去した紫外線を４０℃、３０ｍＷ／ｃｍ²
の強度で２００秒間照射した。これにより、厚みが２μ
ｍ以下の高分子壁２１１によって囲まれた液晶表示パネ
ルが得られた。尚、図２中、２０１は上ガラス基板、２
０２は下ガラス基板、２０３、２０４は透明電極、２０
５はシール材、２０６はスペーサ、２０９はカイラルネ
マティック液晶材料、２１０は有機絶縁膜である。

【００４６】この液晶表示パネルを直交ニコル状態の偏
光顕微鏡を用いて観察したところ、直径１０〜３０μｍ
のほぼ円形状の液晶ドメイン（単位液晶セル）が形成さ
れていた。液晶ドメインの中には、そのほぼ中央に配向
欠陥が一つ存在し、そこを中心として４本の黒帯が放射
状に出ていることが観察された。そして、液晶パネルを
固定して偏光子及び検光子を回転させたところ、４本の
黒帯は偏光子と同じ方向に同じ角度だけ回転した。ま
た、各液晶ドメインは高分子壁２１１によって完全に仕
切られているが、この高分子の壁２１１自体は光を透過
させないため、黒枠を形成していた。以上の観察結果
は、上記実施例の場合と全く同様である。

【００４７】次に、この液晶表示パネルの外側に偏光板
２０７、２０８を偏光軸が互いに直交するようにして貼
り付け、パネル輝度−電圧特性を測定した。測定方法は
上記実施例の場合と同様である。また、上記実施例の場
合と同様にして、駆動電圧、コントラスト比及びヒステ
リシスも測定した。

【００４８】図４（ｂ）に、２０℃におけるこの比較例
の液晶表示パネルのパネル輝度−電圧特性曲線を示す。
図４（ｂ）中、実線は昇圧時の特性を示し、破線は降圧
時の特性を示す。

【００４９】駆動電圧は、上記実施例の１Ｖ印加時の場
合と同様に、９０％輝度で１．５Ｖ、１０％輝度で３．
５Ｖであった。また、コントラスト比は、上記実施例の
１Ｖ印加時の場合と同様に５０であった。また、この比
較例の液晶表示パネルにおいて、９０％輝度及び１０％
輝度を与える電圧間の応答速度を測定したところ、上記
実施例の１Ｖ印加時の場合と同様に１５０ｍｓであっ
た。また、この比較例の液晶表示パネルのヒステリシス
を、上記実施例における定義に従って計算したところ、
０．１０であった。

【００５０】以上のように、比較例の液晶表示パネルに
比べて、上記実施例の液晶表示パネルの閾値電圧が低
く、応答速度が速く、ヒステリシスが大幅に緩和されて
いるのは、以下の理由によるものと考えられる。すなわ
ち、本実施例の液晶表示パネルにおいては、上記したよ
うにプレティルト角が発現しており、液晶分子が小さい
エネルギーで電界応答できるため、閾値電圧が低くな
り、応答速度が速くなる。また、ディスクリネーシショ
ンの発生によってヒステリシスが生じるが、プレティル
ト角の発現によって電圧降下時の規制力が発生するの
で、各電圧における電圧降下時の配向と異なることから
生ずるヒステリシスが大幅に緩和される。

【００５１】尚、上記実施例においては、光相分離時に
印加する電圧の波形として方形波が使用されているが、
必ずしもこれに限定されるものではなく、変形した方形
波や正弦波を使用しても同様の効果が得られる。

【００５２】また、上記実施例においては、方形波を発
生させるために波形発生装置（ＨＰ）が使用されている
が、必ずしもこれに限定されるものではなく、一対の電
極基板の一方に能動スイッチング素子を形成し、アクテ
ィブ駆動させることによって電圧を印加してもよい。こ
の構成によれば、アクティブ駆動パネルにおいて表示用
として使用する回路をそのまま電圧印加用として使用す
ることができる。

【００５３】また、上記実施例においては、プレティル
ト角を付与するために電場が使用されているが、必ずし
もこの構成に限定されるものではなく、磁場によってプ
レティルト角を付与しても同様の効果が得られる。

【００５４】また、上記実施例においては、電圧保持率
を向上させるために有機絶縁膜としてポリイミド樹脂膜
ＲＮ−７４７を使用しているが、必ずしもこれに限定さ
れるものではなく、例えば、可溶性ポリイミド樹脂膜Ａ
Ｌ−５４１７（日本合成ゴム社）、ＵＶ硬化樹脂ＰＮ３
９３（メルク社）、ポリウレタンＭＳ５５１０（三菱重
工社）などを使用しても同様の効果が得られる。

【００５５】また、本実施例においては、紫外線硬化性
の高分子材料と液晶材料の混合組成物が、空セルを組み
立てた後に一対の電極基板間に注入されているが、必ず
しもこの順番に限定されるものではない。一方の電極基
板に予め混合組成物を滴下し、その後、２枚の基板を張
り合わせてから紫外線を照射することによって光相分離
を行ってもよい。

【００５６】また、本実施例においては、液晶材料の自
発ピッチＰと液晶層の厚みｄとの比ｄ／Ｐが０．２５の
場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこれに限定され
るものではなく、ｄ／Ｐが０．２〜０．３であれば、白
く、かつ、明るい液晶表示パネルが得られ、きれいな白
黒表示やカラー表示が実現される。

【００５７】また、本実施例においては、液晶材料の複
屈折△ｎと液晶層の厚みｄとの積△ｎ・ｄが０．４８μ
ｍの場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこれに限定
されるものではなく、△ｎ・ｄが０．３〜０．６μｍで
あれば、明るい液晶表示パネルが得られる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ラビング処理が不要で、注入時にネマティック−アイソ
トロピック相転移点以上の高温に加熱しなくても作製す
ることができ、駆動電圧が低く、コントラストが高く、
応答速度が速く、しかもヒステリシスが緩和された液晶
表示パネルが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示パネル及びその製造方法
の一実施例を示す断面図である。

【図２】比較例の液晶表示パネル及びその製造方法を示
す断面図である。

【図３】本発明の一実施例及び比較例の液晶表示パネル
の単位液晶セルの液晶分子の配向を示す概念図である。

【図４】（ａ）は本発明の一実施例の液晶表示パネルに
おけるパネル輝度−電圧特性図、（ｂ）は比較例の液晶
表示パネルにおけるパネル輝度−電圧特性図である。

【図５】ラビング処理を施さない、ランダム配向による
液晶表示パネルの無電界時の液晶分子の配向を示す透視
図である。

【符号の説明】

１０１上ガラス基板１０２下ガラス基板１０３、１０４透明電極１０５シール材１０６スペーサ１０７、１０８偏光板１０９カイラルネマティック液晶１１０有機絶縁膜１１１高分子壁１１２ＵＶランプ１１３ＩＲカットフィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の電極基板間に、正の誘電率異方性
を有するカイラルネマティック液晶材料と高分子壁とが
挟持され、少なくとも基板付近で液晶領域が前記高分子
壁によって包囲され、前記液晶領域の平均直径がセルギ
ャップよりも大きく、かつ、画素の大きさよりも小さ
く、前記液晶領域の液晶分子が基板面内で種々の方位を
有し、無電界時に前記液晶分子が基板に対して傾斜配向
している液晶表示パネル。
【請求項２】液晶領域の捩じれ角がほぼ９０゜である
請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項３】液晶材料の自発ピッチＰと液晶層の厚み
ｄとの比ｄ／Ｐが０．２〜０．３である請求項１又は２
に記載の液晶表示パネル。
【請求項４】液晶材料の複屈折△ｎと液晶層の厚みｄ
との積△ｎ・ｄが０．３〜０．６μｍである請求項１、
２又は３に記載の液晶表示パネル。
【請求項５】一対の電極基板間に、正の誘電率異方性
を有するカイラルネマティック液晶材料と高分子壁とが
挟持され、少なくとも基板付近で液晶領域が前記高分子
壁によって包囲され、前記液晶領域の平均直径がセルギ
ャップよりも大きく、かつ、画素の大きさよりも小さ
く、前記液晶領域の液晶分子が基板面内で種々の方位を
有し、無電界時に前記液晶分子が基板に対して傾斜配向
している液晶表示パネルの製造方法であって、紫外線硬
化性の高分子材料と液晶材料の混合組成物を一対の電極
基板間に注入し、前記電極基板間に電圧を印加しながら
紫外線を照射して、前記高分子壁を形成することを特徴
とする液晶表示パネルの製造方法。
【請求項６】電極基板間に印加される電圧が液晶材料
の閾値電圧以上である請求項５に記載の液晶表示パネル
の製造方法。
【請求項７】電極基板間に印加される電圧の波形がほ
ぼ方形波である請求項５に記載の液晶表示パネルの製造
方法。
【請求項８】一対の電極基板の一方に能動スイッチン
グ素子を形成し、アクティブ駆動させることによって電
圧を印加する請求項５又は６に記載の液晶表示パネルの
製造方法。