JPH1020301A

JPH1020301A - 液晶表示装置の製造法

Info

Publication number: JPH1020301A
Application number: JP8169145A
Authority: JP
Inventors: Katsuji Hattori; 勝治服部; Tetsu Ogawa; 鉄小川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】カラ−フィルタ−を用いないで色相と明度をほ
ぼ独立に制御可能な階調表示に優れた光効率の良い液晶
表示装置の製造法の実現。【解決手段】少なくとも偏光板２０１と、位相差板ある
いは位相差膜２０２と、液晶層２０７とを有し、電極２
０４，２０５を有する第１の基板２０３と第２の基板２
０３の対向内側に該液晶層２０７が狭持され、複屈折効
果によって着色光を得、多数の画素を構成する複数の単
位セルからなるマトリクス型の液晶表示装置の製造工程
として、該基板内面に該単位セル別に少なくとも１種類
以上の液晶性材料の溶液を塗布する工程と、該液晶性材
料を配向させる工程と、該溶液を硬化し薄膜を形成する
工程と、形成された該薄膜を各単位セル別に微細加工す
る工程とを実行し、該各単位セルに設置された位相差膜
の位相差値、遅相軸方向を異なるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複屈折効果によっ
て着色光を得るマトリクス型液晶表示装置の製造法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、薄型で軽量、かつ低消
費電力を特徴とするディスプレイであり、ワ−プロ、パ
ソコン、ＴＶなどの表示装置として広く用いられてお
り、中でもそのカラ−液晶表示装置の進歩にはめざまし
いものがある。

【０００３】カラ−画像を得る液晶表示装置には、カラ
−フィルタを利用する型や複屈折効果によってカラ−表
示を得る型などがある。現在前者のカラ−フィルタ−を
利用する型が一般に多く用いられているが、カラ−フィ
ルタ−の光吸収のため光利用効率が低い。そのため反射
型のカラ−液晶表示装置にそのまま利用されることはな
い。これに対して、後者の複屈折効果により着色光を得
る方式として、ＥＣＢ（Electrically Controlled Bire
fringence:電界効果型複屈折モ−ド）方式があり、カラ
−フィルタ−を用いることなく同一セルで複数の色表示
が可能であるため、光利用効率が高く、明るいカラ−表
示が可能である。そのためＥＣＢ方式の液晶表示装置は
透過型液晶表示装置としてだけでなく、反射型液晶表示
装置としても有望である。

【０００４】従来、ＥＣＢ方式のカラ−液晶表示装置と
して、たとえば特開平６−１７５１２５号に記載された
ものがある。図２にその液晶表示装置の製造法による構
成概念図を示す。

【０００５】液晶層２０７を狭持する一対の透明基板２
０３ａ。２０３ｂの対向外面には、偏光板２０１ａ、２
０１ｂと、位相差板２０２ａ、２０２ｂが設置される。
一方の透明基板２０３ｂの対向内面上にはセグメント電
極２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃが設けられ、透明基板
２０３ａの対向内面上にはコモン電極２０４が設置され
る。両方の基板の電極形成面上にはそれぞれ配向膜２０
６ａ、２０６ｂが形成され、液晶分子の配向方向、チル
ト角を制御している。

【０００６】このような構成において、液晶セルの両基
板の電極間に印加する電圧の大きさに応じて液晶分子の
配向状態が変化し、液晶層のレタ−デ−ションが変化す
る。従って、液晶層を通過する光の変更状態を変えるこ
とができ出射側偏光板を通過する光の色を変化させるこ
とができる。このＥＣＢ方式では電圧無印加で白または
黒に着色した液晶セルは電圧の変化によって、白（黒）
→赤→青→緑のようにその表示色が変化する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＥＣＢ
方式の液晶表示装置は、上述したように電圧によって表
示色を変化させるため、色相変化と明度変化が独立でな
く、階調表示が非常に困難である。また、電圧によって
所定の色まで達するのに途中種々の色を経るため見た目
に画像に違和感を生じ、光利用効率が高く低消費電力
で、かつフルカラ−表示のディスプレイの実現が困難と
いう課題があった。

【０００８】これに対し、多数の画素からなるマトリク
ス型ＥＣＢ方式の液晶表示装置において、１画素をほぼ
同一色相のまま白または黒から基準色の間で輝度が電圧
により単調に変化する複数の単位セルに分割する構成に
した液晶表示装置の発明が、特願平８−２０８５２号の
出願に開示されている。これによりカラ−フィルタ−を
用いないＥＣＢ方式の特徴を保ち、色相と明度が独立で
制御が可能な優れた階調表示性能を持つ液晶表示装置が
得られる。しかし、これまでそれを実現する具体的製造
法は無かった。

【０００９】本発明は上記の新しい液晶表示装置である
カラ−フィルタ−を用いないＥＣＢ方式の特徴を保ち、
色相と明度が独立で制御が可能な優れた階調表示性能を
持つ液晶表示装置の製造法を実現することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、多数の画素からなるマトリクス型ＥＣＢ
方式の液晶表示装置で、１画素をほぼ同一色相のまま白
または黒から基準色の間で輝度が電圧により単調に変化
する複数の単位セルに分割する構成の液晶表示装置に必
要な、その単位セル毎に性能の違う位相差膜を形成でき
る製造法である。

【００１１】具体的には、本発明は少なくとも偏光板
と、位相差板あるいは位相差膜と、液晶層とを有し、電
極を有する第１の基板と第２の基板の対向内側に該液晶
層が狭持され、複屈折効果によって着色光を得、多数の
画素を構成する複数の単位セルからなるマトリクス型の
液晶表示装置において、次のような解決手段を講じたも
のである。

【００１２】すなわち、本発明の第１の解決手段は、一
方の該基板内面に該単位セル別に少なくとも１種類以上
の液晶性材料の溶液を塗布する工程と、該液晶性材料を
配向させる工程と、該溶液を硬化し薄膜を形成する工程
と、形成された該薄膜を各単位セル別に微細加工する工
程を有して、、該各単位セルに設置された位相差膜の位
相差値、遅相軸方向を異なるように形成することを特徴
とする。

【００１３】本発明の第２の解決手段は、上記の如くの
前提において、一方の該基板内面に該単位セル別に少な
くとも１種類以上の光重合性高分子モノマーを含む溶液
を塗布する工程と、該光重合性高分子モノマーに該単位
セル別に偏光方向が異なった偏光紫外線を照射して配向
かつ重合硬化して薄膜を形成する工程と、形成された該
薄膜を各単位セル別に微細加工する工程を有して、該各
単位セルに設置された位相差膜の位相差値、遅相軸方向
を異なるように形成することを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面にもとづいて説明する。（実施の形態１）図１は本発明の第１の実施の形態に関
わる液晶表示装置の製造法を説明するための液晶装置の
構成概念図を示す。

【００１５】図１において、液晶層２０７を狭持する一
対の透明基板２０３ａ、２０３ｂの対向外面に、偏光板
２０１ａ、２０１ｂと、位相差板２０２ａ、２０２ｂを
設置した。一方の透明基板２０３ｂの対向内面上にはセ
グメント電極２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃを設けた。
更に、該電極の上に配向膜２０６ｂを形成し、レーヨン
布などで所定の方向にラビング処理した。これに対し、
透明基板２０３ａの対向内面上に、基準色赤に相当する
単位セル系１０９ａ、基準色緑に相当する単位セル系１
０９ｂ、基準色青に相当する単位セル系１０９ｃの３つ
の単位セルから構成する画素系１１０を複数設ける。

【００１６】次に基準色赤に相当する単位セル系１０９
ａに基準色赤に対応する所定の位相差膜１０８ａを形成
する工程を図３を使って述べる。図３ａにおいて、透明
基板２０３ａ内面上に配向膜３１０を形成しレーヨン布
などで所定の方向にラビング処理した。その上に第１の
液晶性材料の溶液、例えば紫外線重合性の液晶性モノマ
ー、例えば液晶性ジアクリレートモノマーを含む混合系
モノマー（３２０）をスピンナーあるいは印刷などの方
法で所定の量を塗布した。

【００１７】上記の工程により、前記処理した配向方向
にそって該紫外線重合性の液晶性モノマーは配向した。
次に上記配向した該紫外線重合性の液晶性モノマー（３
２０）に紫外線光３０２を照射し重合硬化して所定の厚
みの薄膜３２０を形成する。配向した液晶性モノマーの
薄膜３２０は屈折率異方性△ｎと所定の厚みから得られ
る位相差値と遅相軸を持った第１の位相差膜を形成する
事になる。

【００１８】次に図３ｂにおいて、上記形成した第１の
位相差膜を基準色赤に相当する単位セル系１０９ａに区
分けするため、上記位相差膜にフォトレジスト３１１、
フォトマスクを使って通常のフォトリソ工程で露光現像
をし、微細加工するためドライエッチングで複数の該単
位セル１０９ａ系上の該位相差膜１０８ａを残して残り
の薄膜３２１全てを取り去った。このようにして、基準
色赤に相当する複数の単位セル系１０９ａに所定の位相
差値、遅相軸を持った位相差膜１０８ａが形成できた。

【００１９】次に基準色緑、青に相当する複数の各単位
セル系１０９ｂ、１０９ｃにそれぞれ基準色緑、青に対
応する所定の位相差膜１０８ｂ、１０８ｃを第２、３の
紫外線重合の液晶性モノマーを使用して上記と同じ工程
で形成する。

【００２０】図１に示されるように、上記の様に透明基
板２０３ａ上の３つの基準色に相当する複数の単位セル
系のその位相差値、遅相軸方向が異なった位相差膜１０
８ａ、ｂ、ｃの上に、通常の工程でコモン電極２０４、
配向膜２０６ａを形成、ラビング処理を施し、ギャップ
５ミクロンで透明基板２０３ａ、ｂでホモジニアス配向
させた液晶層２０７を狭持してパネルを製作した。

【００２１】白色光の透過の元で、図１のように製作し
たパネルの電極２０４と２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ
に所定の電圧を印加駆動した結果、単位セル系１０９
ａ、１０９ｂ、１０９ｃは基準色赤、緑、青の色相を発
現した。また、単位セル別にその駆動電圧を変化させた
が明るさが変化し、色相の変化は殆どなかった。複数の
画素の集まりであるパネル全体を駆動させたが明度と色
相をほぼ独立に制御可能な品質の良いカラーの液晶表示
装置を製作できた。

【００２２】上記において、液晶性ジアクリレートモノ
マーを含む液晶性モノマーを使用したが、位相差膜を形
成出来るものなら別系統の液晶性モノマーでもよい。ま
た、上記において第１、２、３の液晶性高分子を使用し
たが、その材料としては少なくとも１種類以上の材料で
よい。

【００２３】また、上記において、液晶性モノマーの溶
液をラビング処理した配向膜で配向させたが、偏光紫外
線光で照射した配向膜でも該溶液は配向した。また。液
晶性高分子を塗布後、所定の方向に磁場を印加しても該
溶液は配向できた。また、電界印加でも配向させること
ができる。

【００２４】また、上記において、液晶性材料として紫
外線重合性の液晶性モノマーを使用、紫外線照射で硬化
し薄膜を形成したが、液晶性材料として通常の液晶性高
分子の加温した溶液を用いても良い。該液晶性高分子を
塗布、配向させ、その後熱冷却して硬化し薄膜を形成
し、微細加工する工程を用いても各基準色に相当する単
位セルに位相差膜を形成できた。

【００２５】また、上記において、微細加工するために
硬化した位相差膜にフォトレジスト、フォトマスクを使
って通常のフォトリソ工程で露光現像をしドライエッチ
ングをしたが、ウェットエッチングしてもよい。（実施の形態２）図４は、本発明の第２の実施の形態に
関わる液晶表示装置の製造法を説明するための液晶装置
の構成概念図を示す。

【００２６】図４において、液晶層２０７を狭持する一
対の透明基板２０３ａ、２０３ｂの対向外面に、偏光板
２０１ａ、２０１ｂと、位相差板２０２ａ、２０２ｂを
設置した。一方の透明基板２０３ｂの対向内面上にはセ
グメント電極２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃを設ける。
更に、配向膜２０６ｂを形成し、ラビング配向処理す
る。これに対し、透明基板２０３ａの対向内面上に、基
準色赤に相当する単位セル系４０９ａ、基準色緑に相当
する単位セル系４０９ｂ、基準色青に相当する単位セル
系４０９ｃの３つの単位セルから構成する画素系４１０
を複数設ける。

【００２７】図５を使って透明基板２０３ａに基準色赤
に相当する単位セル系４０９ａに基準色赤に対応する所
定の位相差膜４０８ａを形成、製造する工程を述べる。

【００２８】図５において、透明基板２０３ａ内面上に
第１の光重合性高分子モノマー、例えばＰＶＭＣ（ビニ
ル４−メトキシシンナメート）の溶液をスピンナーある
いは印刷などの方法で所定の量を塗布する。塗布された
該光重合性高分子モノマーの塗膜液に基準色赤に相当す
る単位セル系４０９ａに対して、フォトマスク５１１を
通して基準色赤に相当する偏向方向の偏光紫外線光５０
２を照射する。その結果、該光重合性高分子モノマーは
偏向光により配向すると同時に紫外線で照射した部分は
重合硬化し薄膜を形成した。偏光紫外線が照射されなか
った非照射部５１２は硬化せず、溶剤で洗い流して微細
加工し、単位セル系４０９ａの部分に所定の位相差値、
遅相軸を持つ位相差膜４０８ａを形成できた。

【００２９】次に図４のように、上記透明基板２０３ａ
内面上の基準色緑、青に相当する複数の各単位セル系４
０９ｂ、４０９ｃにそれぞれ基準色緑、青に対応する位
相差値、遅相軸を持った位相差膜４０８ｂ、４０８ｃを
上記とほぼ同じ工程で形成する。

【００３０】次に、図４に示すように、通常の工程でコ
モン電極２０４、配向膜２０６ａを形成、ラビング処理
を施し、ギャップ５ミクロンで透明基板２０３ａ、ｂで
ホモジニアス配向させた液晶２０７を狭持してパネルを
製作した。

【００３１】白色光の透過の元で、図１のようにして製
作したパネルの電極２０４と２０５ａ、２０５ｂ、２０
５ｃに所定の電圧を印加駆動した結果、単位セル系４０
９ａ、４０９ｂ、４０９ｃは基準色赤、緑、青の色相を
発現した。また、単位セル別にその駆動電圧を変化させ
たが明るさが変化し、色相の変化は殆どなかった。複数
の画素の集まりであるパネル全体を駆動させたが明度と
色相をほぼ独立に制御可能な階調表示に優れた液晶表示
装置を製作できた。

【００３２】以上に述べた実施の形態１、２において、
液晶性材料の溶液、液晶性モノマーあるいは光重合性高
分子モノマーの溶液を硬化して薄膜を形成する工程で前
記単位セル別に加熱保持温度、時間を変えて、位相差値
を最適にできる。

【００３３】また、上記において、液晶性モノマーある
いは光重合性高分子モノマーの溶液を硬化して形成する
位相差膜の厚みを変えて、図６の如く各単位セル４０９
ａ、４０９ｂ、４０９ｃに対応して所定の位相差値を得
るようにその膜厚が異なった位相差膜４０８ａ、４０８
ｂ、４０８ｃを形成できた。

【００３４】また、上記において、液晶性モノマーある
いは光重合性高分子モノマーから形成された薄膜は各単
位セル毎に微細加工の方法として、必要に応じてドライ
エッチングあるいはウェットエッチング工程を通して形
成できる。

【００３５】また、上記において、実施の形態１、２で
各単位セル別に形成される位相差膜の種類として各々単
独の液晶性モノマー、光重合性高分子モノマーから形成
するとしたが、各単位セルに形成する位相差膜の種類と
して上記２種の位相差膜の組み合わせからも形成でき
た。

【００３６】また、上記において、図７の如く両基板電
極の内一方の反射電極７０５ａ、７０５ｂ、７０５ｃを
Ａｌなどの光反射電極で構成し、上記に述べた方法で各
単位セル１０９ａ、ｂ、ｃに対応して位相差膜１０８
ａ、ｂ、ｃを形成して、配向ラビング処理し、液晶を狭
持して反射型の液晶表示装置図７のように製作した。各
電極に電圧印加し駆動したら、単位セル別にその駆動電
圧を変化させたが明るさが変化し、色相の変化は殆どな
かった。複数の画素の集まりであるパネル全体を駆動さ
せたが明度と色相をほぼ独立に制御可能な階調の取れる
光効率の良い反射型カラーの液晶表示装置を製作でき
た。

【００３７】なお、本発明に関わる液晶表示装置の上記
所定の構成条件は以下のものである。すなわち、前記画
素は（１）一定の基準軸に対する前記偏光板の透過軸の
成す角度、（２）前記位相差膜の位相差、（３）その位
相差膜の遅相軸の成す角度、（４）液晶層の位相差、
（５）第１、２の基板表面での各液晶分子の配向方向、
チルト角の組み合せが異なる複数の単位セルからなり、
この画素から構成される液晶表示装置が白、黒、基準
色、同一色相の中間調表示が可能なように上記（１）〜
（５）の組み合せが選択され決定される条件である。

【００３８】なお、本発明で液晶層の配向の状態をホモ
ジニアス配向としたが、光制御の組み合わせによってホ
メオトロピック配向、ハイブリッド配向などが選択でき
る。

【００３９】なお、本発明の製造法は単純マトリクス方
式やＴＦＴ、ＭＩＭなどのアクティブマトリクス方式の
液晶表示装置、それらの方式の反射型の液晶表示装置の
いずれにも同様に実施可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、カラ−フ
ィルタ−を用いないで色相と明度をほぼ独立に制御可能
な、階調表示に優れ光効率の良い液晶表示装置を製造で
きるという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に関わる液晶表示装
置の製造法による構成概念図

【図２】従来の液晶表示装置の製造法による構成概念図

【図３】本発明の第１の実施の形態に関わる液晶表示装
置の製造法による位相差膜形成工程概念図

【図４】本発明の第２の実施の形態に関わる液晶表示装
置の製造法による構成概念図

【図５】本発明の第２の実施の形態に関わる液晶表示装
置の製造法による位相差膜形成工程概念図

【図６】本発明の他の実施の形態に関わる液晶表示装置
の製造法による構成概念図

【図７】本発明の他の実施の形態に関わる液晶表示装置
の製造法による反射型の構成概念図

【符号の説明】

２０１ａ、２０１ｂ・・偏光板２０２ａ、２０２ｂ・・位相差板２０３ａ、２０３ｂ・・透明基板２０４・・・・・・・・コモン電極２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ・・セグメント電極２０７・・・・・・・・液晶層２０６ａ、２０６ｂ・・配向膜１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ・・位相差膜１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ・・単位セル１１０・・・・・画素３０２・・・・・・・・紫外線光３１０・・・・・・・・配向膜３１１・・・・・・・・フォトレジスト３２０・・・・・・・・薄膜３２１・・・・・・・・薄膜４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ・・位相差膜４０９ａ、４０９ｂ、４０９ｃ・・単位セル４１０・・・・・画素５０２・・・・・・・・偏光紫外線光５１１・・・・・・・・フォトマスク５１２・・・・・
・・・非照射部７０５ａ、７０５ｂ、７０５ｃ・・反射電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも偏光板と、位相差板あるいは位
相差膜と、電極を有する第１の基板と第２の基板と、そ
れらの第１、２の基板の対向内側に狭持された液晶層と
を備え、複屈折効果によって着色光を得、多数の画素を
構成する複数の単位セルからなるマトリクス型の液晶表
示装置の製造法であって、一方の該基板内面に該単位セ
ル別に少なくとも１種類以上の液晶性材料の溶液を塗布
する工程と、該液晶性材料を配向させる工程と、該溶液
を硬化し薄膜を形成する工程と、形成された該薄膜を各
単位セル別に微細加工する工程を備え、該各単位セルに
設置された位相差膜の位相差値、遅相軸方向を異なるよ
うに形成することを特徴とする液晶表示装置の製造法。
【請求項２】前記液晶性材料を配向させる工程が、配向
膜を形成、あるいは磁場あるいは電場印加により前記単
位セル別に少なくともその表面の配向方向が異なるよう
に配向処理する工程を有することを特徴とする請求項１
記載の液晶表示装置の製造法。
【請求項３】前記液晶性材料の溶液が紫外線重合性の液
晶性モノマーであり、前記溶液を硬化して薄膜を形成す
る工程が該溶液に紫外線を照射する工程を有することを
特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置の製造
法。
【請求項４】前記液晶性材料の溶液が液晶性高分子であ
り、該液晶性高分子を硬化して薄膜を形成する工程が該
溶液を熱冷却して硬化し薄膜を形成する工程であること
を特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置の製造
法。
【請求項５】少なくとも偏光板と、位相差板あるいは位
相差膜と、電極を有する第１の基板と第２の基板と、そ
れらの第１、２の基板の対向内側に狭持された液晶層と
を備え、複屈折効果によって着色光を得、多数の画素を
構成する複数の単位セルからなるマトリクス型の液晶表
示装置の製造法であって、一方の該基板内面に該単位セ
ル別に少なくとも１種類以上の光重合性高分子モノマー
を含む溶液を塗布する工程と、該光重合性高分子モノマ
ーに該単位セル別に偏向方向が異なった偏光紫外線を照
射して配向かつ重合硬化して薄膜を形成する工程と、形
成された該薄膜を各単位セル別に微細加工する工程を備
え、該各単位セルに設置された位相差膜の位相差値、遅
相軸方向を異なるように形成することを特徴とする液晶
表示装置の製造法。
【請求項６】前記溶液を硬化して薄膜を形成する工程に
前記単位セル別に該溶液の加熱温度及び／又は時間を変
える工程を有することを特徴とする請求項１、２、３、
４又は５記載の液晶表示装置の製造法。
【請求項７】前記単位セル別に形成される位相差膜の厚
みを変えてその位相差値が異なり、かつ遅相軸の方向が
異なるように位相差膜を形成する工程を有することを特
徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の液晶表
示装置の製造法。
【請求項８】形成された該薄膜を各単位セル毎に微細加
工する工程が、微細マスクによるドライエッチングある
いはウェットエッチング工程を有する工程であることを
特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の
液晶表示装置の製造法。
【請求項９】前記単位セル別に形成される位相差膜の種
類が、前記液晶性モノマーおよび前記光重合性高分子モ
ノマーを含む溶液の組み合わせから形成される工程を有
することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、
７又は８記載の液晶表示装置の製造法。
【請求項１０】前記電極を有する第１の基板と第２の基
板の一方の該電極が光反射電極で構成されることを特徴
とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記
載の液晶表示装置の製造法。