JPH1172792A

JPH1172792A - 液晶表示素子およびその製造方法

Info

Publication number: JPH1172792A
Application number: JP23312697A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Onishi; 憲明大西; Toshiyuki Hirai; 敏幸平井; Nobuaki Yamada; 信明山田; Shinichi Terashita; 慎一寺下
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】基板間隙保持手段による配向乱れや配向欠陥
の発生を防止することができる、画素内に複数の液晶分
子配向領域が設けられている液晶表示素子およびその製
造方法を提供する。【解決手段】対向配設された少なくとも一方が透明な
一対の基板の間に液晶層が挟持され、各画素が液晶分子
の立ち上がり方向を異ならせてあると共に少なくとも２
つ以上の捩れ方向をもつ複数の液晶分子配向領域から形
成され、かつ、各画素の外側であって画素の大きさを規
定すべく設けた遮光層の上に、基板間隙を保持するため
の基板間隙保持手段が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば多人数で見
る携帯情報端末や、パーソナルコンピュータ、ワードプ
ロセッサ、アミューズメント機器またはテレビなど広視
野角特性を生かした平面ディスプレーとして、また、シ
ャッタ効果を利用した表示板等として、利用することが
できる液晶表示素子およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述した液晶表示素子としては、従来よ
り種々の表示モードを利用したものが実用化されてい
る。液晶表示素子の一般的な構造は、図１２に示すよう
に、対向する一対の基板２１、２２の間に液晶材料の封
入されてなる液晶層２３を有している。

【０００３】特に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等によ
り駆動される、代表的な表示モードであるツイステッド
ネマティック（ＴＮ）液晶を用いたＴＮモードでは、前
記液晶層２３の液晶分子２４が２枚の基板２１、２２の
間で連続的にほぼ９０°捩れる様に螺旋状に配向してい
る。しかも、基板２１、２２の上に形成した図示しない
配向膜の近傍では、液晶分子２４はプレティルト角を有
しており、液晶分子の配向方向やプレティルト角は配向
膜の種類やラビング処理等の配向処理方法などによって
制御されている。

【０００４】このようなＴＮモードの液晶表示素子で
は、画面を見る角度に依存して、階調表示時の輝度が変
化するために画像の階調反転や表示の白浮き等が確認さ
れ、特に、画面法線方向からの傾きの大きい高視野角方
向で表示の変化が顕著に認められるようになる。

【０００５】この視角に依存した現象は、図１２に示す
ように液晶分子２４の配向状態の非対称性と大きな関係
がある。その理由を以下に説明する。

【０００６】液晶層２３内での液晶分子２４の立ち上が
り方向および立ち上がり角度は、プレティルト角の大き
さや印加電圧に依存している。また、印加電圧に応じた
液晶分子２４の動的な挙動については、基板２１、２２
上に形成した配向膜（図示せず）の近傍の液晶分子は配
向規制の影響が強いために動きが小さい。これに対し
て、液晶セルの中間部分では、配向規制の束縛が小さい
ために比較的容易に印加電圧に応答する。このように液
晶セル内の厚み方向において異なる動きをする液晶分子
の基板に対する立ち上がり挙動により、液晶表示素子は
中間調や白黒表示を行う。

【０００７】したがって、従来の液晶表示素子にあって
は、図１２に示す中間調表示時に、液晶分子２４の立ち
上がり方向Ａから液晶パネルを観察すると液晶パネルが
白く見え、逆方向Ｂから観察すると黒く見えるようにな
り、表示の白浮き等の原因となる。また、立ち上がり挙
動の変化が印加電位の変化に追従しないことがあり、そ
の場合には階調反転が発生することとなる。

【０００８】以上のような視角特性の影響を解決する為
に、特開平５−２１００９９号公報や特開平６−２２２
３６６号公報などには、１画素毎の単位液晶領域を配向
方向の異なる２つの液晶分子配向領域に分割、つまり画
素分割した液晶表示素子に関する技術の開示がなされて
いる。前者の特開平５−２１００９９号公報は、画素分
割の手法として、液晶分子配向領域に対応する基板部分
の一方の領域では一方向ラビングを行い、他方の領域で
は逆方向にラビング処理する方法を提案している。後者
の特開平６−２２２３６６号公報は、配向膜の微小な領
域に選択的に紫外光を照射することで配向の異なる２つ
の液晶分子配向領域に分割する方法を提案している。こ
のような画素分割の手法により、それぞれの微小な液晶
分子配向領域の視角特性が平均化され、全体として視角
特性を向上させることが可能となる。

【０００９】しかしながら、このようにして液晶分子の
立ち上がる方向が異なる複数の微小な液晶分子配向領域
を設けた場合、液晶分子の立ち上がる方向の異なる液晶
分子配向領域の境界部には、ディスクリネーションとい
う配向欠陥が生じ、例えばノーマリーホワイト（ＮＷ）
モードの場合には、この配向欠陥が輝線となるためにコ
ントラスト低下の問題が発生する。

【００１０】このディスクリネーションに起因する表示
特性低下を防止するためには、ディスクリネーションの
発生位置等を制御し、かつ、遮光層を設けてディスクリ
ネーションを覆う必要がある。例えば、アクティブマト
リクス型液晶表示素子の場合には、ゲートバスラインや
ソースバスラインなどの信号線と画素電極との間に発生
する横電界の影響や、液晶配向処理に伴う影響などを十
分に制御してディスクリネーション発生位置等を制御す
る必要がある。また、高精細化に伴って画素電極および
信号線を微細化することにより配線間隔が小さくなる
と、横電界の影響はさらに大きな問題となり、画素分割
により安定な液晶分子配向性を確保することと、画素分
割のための配向状態の異なる２液晶分子配向領域の境界
でのディスクリネーション発生の位置を制御することが
一層難しくなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したデ
ィスクリネーションが原因となる表示特性低下の問題を
解決する新たな手法として、ＥｕｒｏＤｉｓｐｌａｙ
’９６ｐ１５９（１９９６）などに“４−Ｄｏｍａ
ｉｎＣＴＮモード”が提案されている。

【００１２】この提案手法は、図１３に示すように、ツ
イスト方向が逆の２つの液晶分子配向領域（ドメイン領
域）と、立ち上がり方向が逆の２つの液晶分子配向領域
（ドメイン領域）とからなる計４つの液晶分子配向領域
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおける液晶分子配向を制御することで
画素内での光学補償効果による広視角化を実現する方法
である。その特徴は、配向が異なる隣接する液晶分子配
向領域の境界に発生するディスクリネーションは、立ち
上がり方向が同一で、かつ、ツイスト方向が異なる液晶
分子配向領域で形成されるディスクリネーションであ
り、ノーマリーホワイト（ＮＷ）モードの場合には境界
部分で光が透過しないので遮光層が必要でなく、高コン
トラスト表示が実現できることである。

【００１３】しかしながら、この提案の表示モードの液
晶表示素子にあっても、配向が異なる微小な液晶分子配
向領域の配向特性などを如何にして制御するか、また、
配向規制を固定化して如何に安定な配向を再現性よく実
現させることができるかが重要な問題であり、開示され
た技術だけではその課題を解消できず、また、動作時の
表示特性を十分満足できるレベルにすることができない
という別の課題が残されていた。

【００１４】更には、前記提案の表示モードの液晶表示
素子や、その他、画素単位で液晶分子配向が異なる液晶
分子配向領域の配向特性等を高精度に制御して前記課題
を解消でき、しかも液晶分子配向領域が画素内に複数存
在する新規な液晶表示素子において、基板間隙を保持す
る基板間隙保持手段として用いられる、無機物からなる
ビーズ等や有機物からなる粒状の粒径制御材であるＬＣ
Ｄスぺーサが画素内に存在することである。つまり、こ
れらビーズやＬＣＤスぺーサなどの基板間隙保持手段に
より液晶の配向乱れや配向欠陥が部分的に認められ、大
きな課題となる。

【００１５】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、基板間隙保持手段による
配向乱れや配向欠陥の発生を防止することができる、画
素内に複数の液晶分子配向領域が設けられている液晶表
示素子およびその製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の液晶
表示素子は、対向配設された少なくとも一方が透明な一
対の基板の間に液晶層が挟持され、各画素が液晶分子の
立ち上がり方向を異ならせてあると共に少なくとも２つ
以上の捩れ方向をもつ複数の液晶分子配向領域から形成
され、かつ、各画素の外側であって画素の大きさを規定
すべく設けた遮光層の上に、基板間隙を保持するための
基板間隙保持手段が設けられ、そのことにより上記目的
が達成される。

【００１７】本発明の請求項２の液晶表示素子は、前記
基板間隙保持手段が、パターニング形成された絶縁層か
らなることを特徴とする。

【００１８】本発明の請求項３の液晶表示素子は、対向
配設された少なくとも一方が透明な一対の基板の間に、
液晶材料と重合体とからなる表示媒体が挟持され、各画
素が液晶分子の立ち上がり方向を異ならせてあると共に
少なくとも２つ以上の捩れ方向をもつ複数の液晶分子配
向領域から形成され、かつ、各画素の外側に基板間隙を
保持するための基板間隙保持手段が設けられ、そのこと
により上記目的が達成される。

【００１９】本発明の請求項４の液晶表示素子は、前記
画素の外側に設けた遮光層の上に選択的にスペーサが存
在し、該スペーサが前記基板間隙保持手段を構成してい
ることを特徴とする。

【００２０】本発明の請求項５の液晶表示素子は、前記
基板間隙保持手段が、パターニング形成された絶縁層か
らなることを特徴とする。

【００２１】本発明の請求項６の液晶表示素子は、前記
基板間隙保持手段である、パターニング形成された絶縁
層が、少なくとも１つ以上の層により構成されているこ
とを特徴とする。

【００２２】本発明の請求項７の液晶表示素子は、前記
画素の外側に配設された基板間隙保持手段が絶縁材料中
に混在させた粒径制御物からなり、該粒径制御物を混在
する絶縁材料からなる層の幅（Ｄ）が、該層の幅方向に
おける粒径制御物の長さ寸法の１／２をｒとし、該層の
幅方向における粒径制御物の中心から該層の端までの距
離をＡとしたとき、ｒ＜Ａ≦Ｄ／２を満足することを特
徴とする。

【００２３】本発明の請求項８の液晶表示素子は、前記
画素の外側に配設された基板間隙保持手段が絶縁材料中
に混在させた粒径制御物からなり、該粒径制御物を固定
する第１の絶縁材料からなる層の幅（Ｄ₁）と該粒径制
御物を覆う第２の絶縁材料からなる層の幅（Ｄ₂）が、
該層の幅方向における粒径制御物の長さ寸法の１／２を
ｒとしたとき、Ｄ₁＋４ｒ＜Ｄ₂を満足することを特徴と
する。

【００２４】本発明の請求項９の液晶表示素子は、前記
一対の基板の各々に設けた電極の対向部分で前記画素が
構成されており、各画素を構成する一対の電極のうちの
少なくとも一方の電極に、複数の液晶分子配向領域に分
割するための、電極の無い電極開口部を有することを特
徴とする。

【００２５】本発明の請求項１０の液晶表示素子は、前
記一対の基板の両側に、一対の偏光板がそれぞれの偏光
軸が直交するように配置されており、かつ該一対の偏光
板と該一対の基板間に、光学的に負の複屈折性を有する
位相差フィルムが少なくとも一枚配設されていることを
特徴とする。

【００２６】本発明の請求項１１の液晶表示素子は、前
記位相差フィルムの屈折率楕円体の面内方向の屈折率を
ｎ_x、ｎ_y、厚さ方向の屈折率をｎ_zとすると、式ｎ_x＞ｎ_y＞ｎ_z を満足する位相差フィルムを備えることを特徴とする。

【００２７】本発明の請求項１２の液晶表示素子は、前
記位相差フィルムの屈折率のうちｎ_xの方向が、該位相
差フィルムに隣接する偏光板の透過軸とはほぼ平行にな
るように該位相差フィルムが配置されていることを特徴
とする。

【００２８】本発明の請求項１３の液晶表示素子は、前
記一対の偏光板と前記一対の基板間に前記位相差フィル
ムがそれぞれ１枚ずつ配置されており、前記位相差フィ
ルムの屈折率のうちｎ_xの方向が、該位相差フィルムに
隣接する偏光板の透過軸とはほぼ平行になるように該位
相差フィルムが配置されていることを特徴とする。

【００２９】本発明の請求項１４の液晶表示素子は、前
記液晶分子の複屈折異方性をΔｎ、前記液晶層厚をｄ、
前記位相差フィルムの厚さをｄ′とし、前記位相差フィ
ルムの面内リタデーションＲｓ｛＝（ｎ_x−ｎ_y）・
ｄ′｝が前記液晶層のリタデーション値（Δｎ・ｄ）よ
り小さいことを特徴とする。

【００３０】本発明の請求項１５の液晶表示素子は、前
記位相差フィルムの厚さ方向のリタデーションＲ｛＝
（ｎ_x−ｎ_z）・ｄ′｝が前記液晶層のリタデーション値
（Δｎ・ｄ）より小さいことを特徴とする。

【００３１】本発明の請求項１６の液晶表示素子の製造
方法は、請求項１に記載の液晶表示素子を製造する方法
であって、前記一対の基板の一方に画素の大きさを規定
する遮光層をパターニングすると共に粒径制御物を混在
した絶縁材料を用いて基板間隙保持手段を形成する工程
と、該基板間隙保持手段を有する基板ともう一方の基板
とに配向膜を形成し、ラビング処理を行う工程と、両基
板を互いにラビング方向が９０°直交するように配置し
て液晶セルを得る工程と、該液晶セルに液晶材料を充填
する工程とを含み、そのことにより上記目的が達成され
る。

【００３２】本発明の請求項１７の液晶表示素子の製造
方法は、請求項２に記載の液晶表示素子を製造する方法
であって、前記一対の基板の一方の基板における画素外
に、１層以上の絶縁材料層をパターニング形成して基板
間隙保持手段を得る工程と、該基板間隙保持手段を有す
る基板ともう一方の基板とに配向膜を形成し、ラビング
処理を行う工程と、両基板を互いにラビング方向が９０
°直交するように配置して液晶セルを得る工程と、該液
晶セルに液晶材料を充填する工程とを含み、そのことに
より上記目的が達成される。

【００３３】本発明の請求項１８の液晶表示素子の製造
方法は、請求項３に記載の液晶表示素子を製造する方法
であって、少なくとも一方が透明な一対の基板上に配向
膜を形成し、ラビング処理を行う工程と、該一対の基板
を互いにラビング方向が９０°直交するように配置して
液晶セルを得る工程と、該液晶セルに、液晶組成物と重
合性材料とを含む混合物を充填した後、重合過程を経て
液晶層の配向を固定化する工程とを含み、そのことによ
り上記目的が達成される。

【００３４】本発明の請求項１９の液晶表示素子の製造
方法は、少なくとも一方が透明な一対の基板上に配向膜
を形成し、ラビング処理を行う工程と、該基板のうちの
いずれかの基板上の画素外の領域に基板間隙保持手段を
構成する工程とを更に含むことを特徴とする。

【００３５】本発明の請求項２０の液晶表示素子の製造
方法は、前記粒径制御物を混在した絶縁材料を用いて基
板間隙保持手段を形成する工程において、該絶縁材料か
らなる層を、その幅（Ｄ）が、該層の幅方向における粒
径制御物の長さ寸法の１／２をｒとし、該層の幅方向に
おける粒径制御物の中心から該層の端までの距離をＡと
したとき、ｒ＜Ａ≦Ｄ／２を満足するように形成するこ
とを特徴とする。

【００３６】本発明の請求項２１の液晶表示素子の製造
方法は、前記粒径制御物を、パターニング形成された絶
縁材料からなる層にて固定する工程において、該粒径制
御物を固定する第１の絶縁材料からなる層と、該粒径制
御物を覆う第２の絶縁材料からなる層とを、第１の絶縁
材料からなる層の幅（Ｄ₁）および第２の絶縁材料から
なる層の幅（Ｄ₂）が、該層の幅方向における粒径制御
物の長さ寸法の１／２をｒとしたとき、Ｄ₁＋４ｒ＜Ｄ₂
を満足するように形成することを特徴とする。

【００３７】本発明の請求項２２の液晶表示素子の製造
方法は、請求項９に記載の液晶表示素子を製造する方法
であって、前記各画素を構成する一対の電極のうち少な
くとも一方の電極に、複数の液晶分子配向領域に分割す
るための、電極が無い電極開口部を形成する工程と、該
電極開口部を有する基板ともう一方の基板とからなる液
晶セルに、前記液晶層を形成する材料を充填した後、電
極に電界を印加して画素内に液晶分子配向が異なる複数
の液晶分子配向領域を形成する工程とを更に含むことを
特徴とする。

【００３８】以下、本発明の作用について説明する。

【００３９】本発明の液晶表示素子にあっては、各画素
が、複数のツイスト方向を示し、しかも、液晶分子配向
による内部光学補償効果を有する構成となっている。よ
って、従来の液晶表示デバイスでは見られない広視角、
高輝度等が確保された特徴が得られる。また、ビーズス
ペーサ等の基板間隙保持手段が、画素外の遮光層の上に
配設されている。このため、液晶の配向乱れや配向欠陥
の発生を防止することが可能である。

【００４０】さらに、本発明の液晶表示素子にあって
は、画素単位での特異な液晶分子配向を再現性よく定着
させるために、液晶に重合性材料を少量添加してその重
合過程を経て形成される重合体により配向安定化効果を
実現させている。これにより、配向の安定性と再現性お
よび信頼性を大幅に改善することができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の内容を具体的に
説明する。

【００４２】本発明においては、以下に記載する２つの
手法を採用する。

【００４３】基板間隙保持手段としてのビーズスペー
サを画素外の遮光層に固定した液晶セル構成としたり、
または、基板間隙保持手段としての絶縁材料層を選択的
に画素外にパターニング形成した液晶セル構成とする。
これにより、画素内に存在するビーズスペーサや、画素
と遮光層との境界部分に存在するビーズスペーサに起因
した分割画素の液晶の配向乱れや配向欠陥の発生を防止
できる。

【００４４】さらに、液晶材料中に重合性材料を少量
添加することにより、重合過程を経て形成される重合体
による配向安定化効果を得ることができる。これによ
り、複雑な液晶分子配向領域が画素内に複数存在する液
晶表示素子を再現性良く作製でき、特異な液晶分子配向
を安定に固定化でき、更に、配向の熱安定性も大幅に向
上するために液晶パネルの表示に関する耐熱性の改善効
果が得られる。

【００４５】次に、本発明について更に詳細に説明す
る。

【００４６】（液晶セル）本発明の液晶表示素子におけ
る液晶セルは、画素外に基板間隙保持手段を設ける。つ
まり、液晶層での液晶分子配向不良の発生を抑制するた
めに、スペーサの画素内への混入を抑制し、高コントラ
ストで視角特性に優れた液晶セルとする。また、本発明
の液晶表示素子における液晶セルは、外圧に対する表示
変化を抑制して耐衝撃性にも優れ、大面積にも対応した
液晶セルとすることが好ましい。

【００４７】これらを満足させ得る液晶セルとしては、
画素外に配設した絶縁材料からなる層により基板間隙を
均一に保持する方法による液晶セルや、ビーズスペーサ
を画素外の遮光層上にパターニング固定する方法による
液晶セルなどが有力である。

【００４８】このうち前者の方法による液晶セルの場
合、絶縁材料からなる層は画素外の信号線上にパターニ
ングして形成する方法が実用的である。その絶縁材料層
のパターニング方法としては、以下に示す画素外に、感
光性材料のフォトプロセスを利用して該絶縁材料層をパ
ターニング形成する方法や、印刷法により画素外に絶縁
材料層を所定の厚みでパターニング形成する方法などが
考えられる。

【００４９】すなわち、具体的な絶縁材料層のパターニ
ング方法としては、以下の方法がある。

【００５０】第１の方法は、絶縁性が高い有機膜などを
基板上に均一に形成した後、フォトレジストを塗布・形
成する工程およびマスク露光、現像、エッチング、レジ
スト剥離等の工程を経て、絶縁材料層をパターニング形
成する方法である。

【００５１】第２の方法は、感光性を有する絶縁性有機
膜、例えばネガ型フォトレジストやポジ型フォトレジス
ト単体や感光性ポリイミドなどを、基板上に均一に形成
した後、マスク露光、現像などの工程を経て絶縁材料層
をパターニング形成する方法である。本方法では、第１
の方法の工程を簡略化できる利点がある。

【００５２】第３の方法は、凸版印刷法や凹版印刷法ま
たはスクリーン印刷などの印刷法を単独あるいは組み合
わせて用いることで、基板上の画素外の信号線上に絶縁
性物質を所定の厚みでパターニングする方法である。

【００５３】ところで、大面積にわたり、使用温度環境
や外圧などに対しても影響を受けずに基板間隙（セルギ
ャップ）を均一に保つには、均一に膜厚を制御した絶縁
材料層をＬＣＤスペーサとして用いるだけでなく、その
均一に制御された膜厚を有する絶縁材料層の中にガラス
繊維、ガラスビーズ、無機物や有機物等の粒状物の粒径
制御材を混入させてセルギャップ制御を行うことが極め
て有効である。

【００５４】さらに、１種類あるいは２種類以上の絶縁
材料層を組み合わせて基板間隙保持手段をパターニング
形成することも可能である。特に、黒色顔料やカーボン
ブラック等の黒色原料を感光性材料中に分散した黒色樹
脂を用いて、画素外の信号線上にパターニング形成した
黒色樹脂層（遮光層として機能する）を単独で上記ＬＣ
Ｄスペーサとして形成する方法や、あるいは、この黒色
樹脂層を第１層とし、その上にさらに異種または同種の
絶縁性物質をパターニング形成してＬＣＤスペーサを構
成する方法も、以下の点などから有望である。

【００５５】（ｉ）黒色樹脂層はブラックマトリクス
（ＢＭ）としての機能を持つ遮光層であって、画素外の
信号線上に配設することで、従来の金属Ｃｒから構成さ
れたＢＭに比べて表面反射率を低減でき、液晶パネルの
低反射化も達成できる。さらに、薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）がアレイ状に設けられたＴＦＴ基板側に黒色樹脂
層を形成し、これをＬＣＤスペーサおよびＢＭとして機
能させるようにした場合には、従来のようにＴＦＴ基板
に対向して設けられるカラーフィルタ基板側にＢＭを配
置した液晶パネルに比べて、画素開口率の向上を実現で
きるという利点も有している。

【００５６】（ii）黒色樹脂層を第１層とした上に、さ
らに異種または同種の絶縁材料層をパターニング形成し
て、これらによりＬＣＤスペーサを構成する場合には、
第１層に絶縁性の黒色樹脂層を形成し、第２層に感光性
樹脂を用いてパターニングすると、第１層の遮光層をマ
ーカとして位置合わせをすることができるために、工程
が容易になり、大面積の液晶パネルの均一性も向上でき
る。

【００５７】特に、画素内に存在するビーズスペーサ
や、画素と遮光層との境界に存在するビーズスペーサに
起因した液晶の配向乱れ等の問題点を解決するために、
ビーズスペーサを画素外の遮光層上に固定すること等
で、１画素内で立ち上がり方向が異なる少なくとも２つ
以上の捩れ方向を持った複数の液晶分子配向領域から構
成される特異な配向を有する液晶層をより安定に形成
し、均一な高表示品位の液晶表示素子を創出することが
可能である。

【００５８】具体的には、画素内で上記の特異な配向を
有する液晶表示素子において、画素外の一部または全領
域に基板間隙を均一に規定する粒径制御物が混在した絶
縁材料層が、下記式（１）の関係を満たす構成とする。

【００５９】ｒ＜Ａ≦Ｄ／２ …（１）ここで、絶縁材料層の幅をＤ、粒径制御物の半径あるい
は長径の１／２をｒ、粒径制御物の中心から絶縁材料層
の端面（壁）までの最短距離をＡと規定する。

【００６０】図１は、絶縁材料層と粒径制御物との位置
関係を概略的に示す図である。この図に示す粒径制御物
の中心から絶縁材料層の壁までの最短距離Ａが、粒径制
御物の半径ｒより小さい場合には、粒径制御物が絶縁材
料層の壁より画素内に突出することとなる。その場合に
は、液晶の配向乱れ・配向軸の位置ずれによるざらつき
の増大等の表示特性に悪影響を及ぼす原因となる。ま
た、該距離Ａの最大値は、絶縁材料層の幅Ｄの１／２に
なることから、上記式（１）が規定される。なお、ここ
では、ビーズスペーサが真球である場合について示して
いるが、粒径制御物としてファイバースペーサを用いた
場合は、ファイバースペーサの長径の１／２の長さをｒ
として上記式（１）を適用することができる。

【００６１】さらに、基板の間隙を保持するために画素
外に配設された絶縁材料層は、１種類以上の材料を用
い、２段階以上の工程を経てパターニング形成されてい
てもよい。すなわち、図２（平面図）に示すように、粒
径制御物を混在した前記第１段階の絶縁材料層９ａの幅
をＤ₁、最終段階の絶縁材料層９ｂの幅をＤ₂と規定した
際に、これら絶縁材料層が下記式（２）を満たす構成と
する。

【００６２】Ｄ₁＋４ｒ＜Ｄ₂ …（２）この図２は、多段階の絶縁材料層を導入する際の絶縁材
料層と粒径制御物との位置関係を概略的に示す図であ
る。ここで、第１段階の絶縁材料層の幅Ｄ₁と最終段階
の絶縁材料層の幅Ｄ₂との間で、Ｄ₁＋４ｒがＤ₂に等し
い場合、あるいはＤ₂よりも大きい場合には、図２
（ａ）に示すように、絶縁材料層の壁より粒径制御物が
画素内に突出することになり、上述した液晶の配向乱れ
・配向軸の位置ずれの原因となる。以上の点から、上記
式（２）が規定される。この式（２）を満足する場合に
は、図２（ｂ）に示すように粒径制御物が絶縁材料層中
に埋設された状態になる。なお、絶縁材料層は、スペー
サ等の基板間隙保持手段による配向乱れや配向欠陥の発
生を抑制すべく遮光性のものを使用する。

【００６３】一方、本方法をＴＦＴなどのスイッチング
素子を有するアクティブマトリクス型液晶パネルに適用
する際には、ＴＦＴ付近での多層膜積層による基板上で
の積層膜厚の分布差や、ゲート信号線幅とソース信号線
幅との違いを利用して、上記スペーサを多段階パターニ
ングすることが液晶セルの厚みを均一に保持する点で重
要となる。

【００６４】さらに、本発明により、露光、現像等のフ
ォト工程を利用して絶縁材料層をパターニングする際に
は、遮光層や信号線をフォトマスクの遮光部として基板
背面から露光することも極めて有効となる。すなわち、
この場合には、フォトマスクの作製工程とフォトマスク
の厳密なアライメント工程とを省略できるという利点が
ある。特に、ＴＦＴなどのスイッチング素子を有するア
クティブマトリクス型液晶パネルに適用する際には、工
程の簡略化と製造コスト低減の目的のために適してい
る。

【００６５】以上の工程を経て形成した絶縁材料層をＬ
ＣＤスペーサとして用いることで、無機物や有機物等の
粒状物からなる粒径制御材を画素内に存在させることが
なく、セルギャップを均一に保つことができ、しかも、
外圧に対する表示変化を抑制した耐衝撃性に優れた液晶
表示素子を得ることが可能となる。

【００６６】（液晶領域の配向および配向制御法）１画
素内で立ち上がり方向が異なる、少なくとも２つ以上の
捩れ方向を持った複数の液晶分子配向領域から構成され
る特異な配向の液晶層を有する液晶表示素子において
は、例えば１画素が４液晶分子配向領域からなるタイプ
の場合、画素内の液晶領域で２つの捩れ方向と２つの立
ち上がり方向の計４つの液晶分子配向領域から形成され
ることを特徴としている。この構成は、プレティルト角
がゼロか、あるいは極めて低い状態のラビング処理を施
した基板から構成される液晶セルと、非カイラルの液晶
材料とを用いて実現可能となる。

【００６７】すなわち、前記のようなラビング処理を施
した基板２枚を９０°ずらせて配置して液晶セルを作製
すると、非カイラルの液晶材料を用いた場合に、捩れ方
向としては左と右の２種類のものが等確率で実現するこ
とになると共に、ティルト発生方向が異なる領域が出現
して、立ち上がり方向が異なる、少なくとも２つ以上の
捩れ方向を持った複数の液晶分子配向領域から構成され
る特異な配向の液晶層が創出可能となる。特に、このよ
うな異なる配向状態にある液晶ドメインを画素単位で制
御した場合、上述したような特長が顕著に示されること
になる。

【００６８】このように、画素単位で複数の液晶分子配
向領域に分割された各液晶分子配向領域の隣接するもの
同士は、互いに立ち上がり方向が同一で捩れ（ツイス
ト）方向が逆方向の状態となり、その境界部の液晶分子
配向は基板界面近傍では表面の配向規制力の影響が大き
く、液晶層内部では各々の隣接領域の液晶分子配向の平
均的な配向をとる。このために、液晶セルの両側に偏光
子（Ｐ）と検光子（Ａ）から構成された２枚の偏光板を
直交配置させた場合、液晶層において液晶分子が連続的
にツイストせず、ＮＷモードでは入射光が検光子を透過
することなく、隣接ドメインの境界線のディスクリネー
ションラインは輝線とならず、高コントラスト表示に優
れている。

【００６９】画素単位で制御された複数の液晶分子配向
領域から構成される特異な配向の液晶層の配向制御法に
関する一例として、以下の工程が挙げられる。

【００７０】図３に示すように、ＴＦＴを有する第１基
板１１と対向する第２基板１２側に、液晶分子１６のダ
イレクタが互いに離れて立ち上がる方向であるラビング
処理方向に一致した表示用透明電極１３の電極開口部１
５を画素の対角線方向に設ける。そして、第１基板１１
とラビング処理方向が交差するように両基板１１、１２
を配置して液晶セルを作製する。図３中の１４は配向膜
である。

【００７１】次いで、この液晶セルに非カイラルの液晶
材料を注入する。その後、液晶材料の等方性温度状態か
ら液晶相温度状態へと冷却すると共に、画素内で析出す
る液晶滴を成長させ、この降温過程において液晶材料の
閾電圧以上の電界を上下基板間に印加しながら液晶滴を
両基板の配向膜上に成長・固定させる。これにより、目
的とする画素単位での配向特性が制御された複数の液晶
分子配向領域にて構成される特異な配向の液晶層を形成
できる。

【００７２】なお、表示用透明電極１３の電極開口部１
５の効果としては、両基板１１、１２の電極１３、１３
間に作用する電気力線が隣接する液晶分子配向領域の境
界で発生するディスクリネーションを固定することがで
きると共に安定な画素分割を実現できることである。

【００７３】ここに示すような工程の他に、重合性材料
の重合工程を経て液晶分子配向の安定化を達成したり、
温度および電界や磁界などの外部エネルギーを印加して
配向を制御することも極めて有効である。

【００７４】また、ＴＦＴ液晶パネルに、本発明に記載
した特異な画素分割を施す液晶層を形成する場合には、
遮光層を用いて１画素を複数の液晶分子配向領域に分割
して配向の定着と特性の改善とを行うことも可能とな
る。

【００７５】（位相差フィルム）前記２枚の偏光板の間
に、光学的に負の複屈折性を有する光学補償板（位相差
フィルム）を少なくとも１枚配設することにより、視角
特性を向上させることができる。

【００７６】光学的に負の複屈折性を有する位相差フィ
ルムとしては、位相差フィルムの面内に光学異方性のな
い、負の一軸性の位相差フィルムを用いることができ
る。位相差フィルムの屈折率楕円体の平面内にＸ軸とＹ
軸をとり、フィルムの厚さ方向にＺ軸をとると、フィル
ムの各軸方向での屈折率ｎ_x，ｎ_Y，ｎ_zが、式ｎ_x＝ｎ_Y＞ｎ_z を満足する関係にある。位相差フィルムの厚さをｄ′と
すると、位相差フィルムの厚さ方向のリタデーションＲ
（＝ｄ’・Δｎ’）は、Ｒ＝ｄ’×｛（ｎ_x＋ｎ_Y）／２
−ｎ_z｝と示される。本発明においては、特に、２００
ｎｍ〜５００ｎｍのリターデーションＲをとる位相差フ
ィルムが、視角特性改善の目的から好ましい。また、位
相差フィルムの面内の屈折率の方向を、ラビング方向に
一致させるように配置させることが好ましい。

【００７７】光学的に負の複屈折性を有する位相差フィ
ルムとして、また、位相差フィルムの屈折率楕円体の平
面内にＸ軸とＹ軸をとり、フィルムの厚さ方向にＺ軸を
とると、位相差フィルムの各軸方向での屈折率ｎ_x，
ｎ_Y，ｎ_zが、式ｎ_x＞ｎ_Y＞ｎ_z を満足する関係にある位相差フィルムを用いることによ
り、さらに視角改善の効果をより大きくできる。本発明
の液晶表示素子の視角を変化させて観察した場合、
（ｉ）偏光板自身の特性の視角依存性、および、（ｉ
ｉ）液晶層のリタデーションの視角依存性とにより、光
漏れが観測され、コントラスト比の低下が起こる。上記
液晶表示素子に偏光板の透過軸方向から入った光は、液
晶層の屈折率楕円体を横切る時、常光もしくは異常光の
みの成分しか有さないが、偏光板の偏光軸から４５゜ず
れた方向で斜めから光が入った場合、液晶層の屈折率楕
円体を横切る時、常光と異常光との両成分を有するため
に（見かけ上、互いに直交した偏光板の偏光軸が互いに
開いた状態に対応している。）、楕円偏光となり光漏れ
が顕著になる。偏光板吸収軸方向に対して４５゜方向に
おいて、一定の方向の視角、例えば、３５゜〜５０゜程
度でコントラストが著しく低下し、さらには階調特性が
反転する。

【００７８】上記式の関係を満たす屈折率楕円体を有す
る位相差フィルムを配置することにより、視角特性が改
善される。位相差フィルムの最大屈折率方向であるｎ_x
方向（遅延軸）と、該位相差フィルムに隣接する偏光板
の透過軸とはほぼ平行になるように配置することが好ま
しい。前記位相差フィルムの厚さをｄ′とすると、厚さ
方向のリタデーションＲは、Ｒ＝（ｎ_x−ｎ_z）・ｄ′、
面内リタデーションＲｓは、Ｒｓ＝（ｎ_x−ｎ_Y）・ｄ′
で表される。

【００７９】前記液晶分子の複屈折異方性をΔｎ、前記
液晶層厚をｄとすると、面内リタデーションＲｓ｛＝
（ｎ_x−ｎ_Y）・ｄ′｝が、前記液晶層のリタデーション
（Δｎ・ｄ）よりも小さいことが望ましい。さらに、面
内リタデーションＲｓ｛＝（ｎ_x−ｎ_Y）・ｄ′｝が、前
記液晶層のリタデーション（Δｎ・ｄ）の３．５％〜１
５％の範囲にあることが望ましい。また、前記位相差フ
ィルムの厚さ方向のリタデーションＲ｛＝（ｎ_x−ｎ_z）
・ｄ′｝が、前記液晶層のリタデーション（Δｎ・ｄ）
よりも小さいことが望ましい。さらに、厚さ方向のリタ
デーションＲ｛＝（ｎ_x−ｎ_z）・ｄ′｝が、前記液晶層
のリタデーション（Δｎ・ｄ）の３０％〜８０％の範囲
にあることが望ましい。約３０％以下では、位相差フィ
ルムの効果が小さく、約８０％以上では、広視野角方向
で色付きが大きくなり、好ましくない。

【００８０】上記位相差フィルムの材料としては、ポリ
エーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリビニ
ルアルコール（ＰＶＡ）等の高分子を用いることができ
る。これらの材料を、屈折率特性、波長分散特性等の分
光学特性を考慮して、ブレンドもしくは共重合したりし
て作製してもよい。また、延伸フィルムを積層してもよ
い。また、厚さ方向の屈折率方向が位相差フィルムの法
線方向から傾斜してもよい。厚さ方向の屈折率方向の位
相差フィルムの法線方向から傾斜角度が、厚さ方向で連
続的に変化していてもよい。

【００８１】（重合性材料による配向安定化）本発明に
おいて、画素単位での液晶層の特異な液晶分子配向状態
を安定に定着させると共に、配向の熱安定性も大幅に改
善して、液晶パネルの表示に関する特性と信頼性を向上
させる目的で、少量の重合性材料と重合開始剤などの添
加剤を用いることは極めて改善効果が大きくなる。

【００８２】液晶材料に添加する重合性材料などの割合
は、好ましくは液晶材料に対して０．０５重量％から１
０重量％の範囲であり、特に好ましい割合の範囲は液晶
材料に対して０．０５重量％から５重量％程度である。

【００８３】また、重合開始剤については、上記の好ま
しい添加割合で混入した重合性材料に対して約１重量％
から１０重量％の範囲で混入することが有効である。

【００８４】重合性材料の混入割合の限定範囲において
は、この範囲よりも重合性材料が少ない場合には、上述
した液晶分子配向状態を安定に定着させる効果が十分に
発揮できないという問題が発生する。この範囲よりも重
合性材料が多くなると、液晶中に重合過程を経て形成し
た高分子の影響で液晶層の駆動電圧が高くなる等の表示
特性が低下が認められると共に、液晶の配向を乱すとい
う悪影響が顕著となり本発明に記載した目的には適さな
くなる。そのために、上記の範囲限定が有効である。

【００８５】適用され得る重合性材料としては、例え
ば、以下に示すような液晶類似骨格を有する重合性樹脂
や光硬化型の重合性樹脂などを用いることが可能であ
る。

【００８６】（液晶類似骨格を有する重合性樹脂）液晶
類似骨格を有する重合性樹脂とは、以下の化学式等で示
されるように、分子中に液晶に類似したメソーゲン骨格
を有し、分子末端に１つ、または２つの重合性官能基を
有する重合性樹脂をいう。本発明では、これらの樹脂材
料を総称して液晶性重合材料（液晶性を単体で発現する
必要はない）として表記する。

【００８７】本発明で挙げる液晶性重合材料とは、例え
ば、化学式１で示される化合物などであり、ホストの液
晶材料の液晶性を乱しにくい化合物のことである。

【００８８】（化学式１）Ａ−Ｂ−ＬＣ化学式１中のＡは、ＣＨ₂＝ＣＨ−，ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＯ
Ｏ−，ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）−ＣＯＯ−，エポキシなどの
不飽和結合、又は歪みを持ったヘテロ環構造を持った官
能基を示す。また、Ｂは重合性官能基とメソーゲン骨格
を結ぶ連結基であり、具体的にはアルキル鎖（−（ＣＨ
₂）_n−）、エステル結合（−ＣＯＯ−）、エーテル結合
（−Ｏ−），ポリエチレングリコール鎖（−ＣＨ₂ＣＨ₂
Ｏ−）、及びこれらの結合基を組み合わせた結合基であ
る。また、ＬＣは、液晶類似のメソーゲン骨格を示し、
下記化学式２で示される化合物又はコレステロール環及
びその誘導体などである。

【００８９】（化学式２）Ｄ−Ｅ−Ｇ化学式２中のＧは、誘電異方性などを発現させる極性基
であり、−ＣＮ，−ＯＣＨ₃、−Ｆ，−Ｃ１，−ＯＣ
Ｆ₃、−ＯＣＣｌ₃、−Ｈ，−Ｒ（Ｒ：アルキル基）等の
官能基を有するベンゼン環、シクロヘキサン環、ジフェ
ニル環、フェニルシクロヘキサン環等である。また、Ｅ
はＤ，Ｇの連結官能基で、単結合、−ＣＨ₂−、−ＣＨ₂
ＣＨ₂−、−Ｏ−，−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−等であ
る。また、Ｄは、化学式１中のＢと結合する官能基で、
液晶分子の誘電率異方性，屈折率異方性の大きさを左右
する部分となり、具体的にはパラフェニル環、１，１０
−ジフェニル環、１，４−シクロヘキサン環、１，１０
−フェニルシクロヘキサン環等である。

【００９０】上記の例示では、液晶性重合材料として単
官能材料について示しているが、これらの他に、分子両
末端に前述の重合性官能基を有する２官能性の液晶性重
合材料や、分岐した重合性官能基を有する２官能性の液
晶性重合材料等が、本発明の液晶性重合材料として効果
がある。

【００９１】（光重合性材料）光硬化型の重合性樹脂と
しては、Ｃ３以上の長鎖アルキル基またはベンゼン環を
有するアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、さ
らに具体的には、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ス
テアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸イソアミ
ル、ｎ−ブチルメタクリレート、ｎ−ラウリルメタクリ
レート、トリデシルメタクリレート、２−エチルヘキシ
ルアクリレート、ｎ−ステアリルメタアクリレート、シ
クロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレー
ト、２−フェノキシエチルメタクリレート、イソボルニ
ルアクリレート、イソボルニルメタクリレートなどが挙
げられ、特に、ポリマーの物理的強度を高めるためには
２官能以上の多官能性樹脂、例えば、ビスフェノールＡ
ジアクリレート、１、４−ブタンジオールジメタクリレ
ート、１、６−へキサンジオールジメタクリレート、ト
リメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロ
ールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタ
ンテトラアクリレート、ネオペンチルジアクリレート、
Ｒ−６８４なども利用できる。

【００９２】（光重合開始剤）光重合開始剤としては、
Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１，Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４，Ｉ
ｒｇａｃｕｒｅ９０７、Ｄａｒｏｃｕｒ１１７３、Ｄａ
ｒｏｃｕｒ１１１６、Ｄａｒｏｃｕｒ２９５６などの一
般的な光重合開始剤を使用することができる。また、電
圧保持率を向上させるために、低エネルギーの可視光で
重合できるような重合開始剤あるいは増感剤などを使用
してもよい。

【００９３】（駆動方法）作製される液晶セルは、単純
マトリックス駆動、ＴＦＴ，ＭＩＭなどのアクティブ素
子を用いたアクティブ駆動などの駆動法で駆動すること
が可能である。

【００９４】以下、本発明の具体的な実施形態を示す。
但し、本発明は、これに限定されるものではない。

【００９５】（実施形態１）第１基板として、ガラス基
板（１．１ｍｍ厚）上にＩＴＯ（酸化インジュウムおよ
び酸化スズの化合物）からなる厚み１００ｎｍの透明電
極を有する基板を使用した。この第１基板の上に、黒色
顔料分散ネガ型黒色レジストＣＦＰＲ−ＢＫ５１０Ｓ
（東京応化社製）をスピンコート法で均一に塗布し、焼
成した。

【００９６】その後、図４に示すフォトマスクａを用い
て露光し、続いて、現像、リンス、後焼成工程を経てパ
ターニングし、黒色樹脂からなる第１の絶縁材料層を形
成した。

【００９７】その後、ネガ型透明耐熱レジストＶ−２５
９ＰＡ（新日鐵化学社製）中に平均粒径４．５μｍのプ
ラスティックビーズ（ミクロパール；積水ファインケミ
カル社製）を０．５ｗｔ％均一に分散した絶縁材料を使
用し、これをスピンコート法で均一に塗布し、焼成し
た。

【００９８】その後、図５に示すフォトマスクｂを用い
て露光し、続いて現像、リンスおよび後焼成を経てパタ
ーニングし、“柱状”の第２の絶縁材料層からなる基板
間隙保持手段を形成した。

【００９９】次いで、印刷法により配向膜として、例え
ばＡＬ−１０５４（日本合成ゴム社製）を塗布し、焼成
した。

【０１００】その後、図６に示すように、以上の工程を
経た基板４ａに対し、ほぼ４５°方向から一方向ラビン
グ処理（ラビング方向ｒｉ）を施した。これにより、第
１基板が作製される。

【０１０１】以上のようにして作製された第１基板４ａ
と、対向するように配設される第２基板４ｂは、基板上
にＩＴＯの透明電極を成膜した後、フォトプロセスおよ
びエッチングプロセスを経て、第１基板４ａのラビング
方向ｒｉと平行でかつ１画素の対角線に対応する幅６μ
ｍの電極開口部５を設け、続いて、第１基板４ａと同一
の配向膜を形成した後、その配向膜に一方向ラビング処
理（ラビング方向ｒｏ）を施した。なお、第２基板４ｂ
は、第１基板４ａより先に作製してもよい。

【０１０２】これら両基板４ａ、４ｂを、図６に示すよ
うに、ラビング方向が互いに直交するようにし、間にシ
ール材（ストラクトボンドＸＮ−２１Ｓ）を介してを貼
り合わせて液晶セルを作製した。

【０１０３】次に、作製した液晶セルに、液晶材料ＺＬ
Ｉ−４７９２（メルク社製；非カイラル）を注入した。

【０１０４】次いで、得られた液晶パネルを、その液晶
材料の等方性温度より５℃高い温度に保った後、室温ま
で０．５℃／分の冷却速度で冷却すると共に、上下の両
基板の電極に中間調駆動用の電圧を印加した。この配向
制御工程を経て作製した液晶パネルを偏光顕微鏡下で観
察したところ、一画素内で立ち上がり方向が異なる少な
くとも２つ以上の捩れ方向を持った複数配向領域から構
成される特異な配向の液晶層を有することが確認でき
た。しかも、画素内においてスペーサなどを基づく配向
乱れや配向欠陥等ほとんど認められなかった。

【０１０５】次に、図６に示すように、液晶パネルの両
側に、偏光板１（透過軸Ｐ）と偏光板２（透過軸Ａ）を
各々、ラビング方向ｒｉ、ｒｏに対してほぼ４５°の角
度になるように配置して液晶表示素子を得た。

【０１０６】以上のようにして作製された液晶表示素子
に電圧を印加しながら偏光顕微鏡で観察したところ、電
圧印加時においても輝線となるディスクリネーションラ
インが発生せず、全体に黒くなっていくことが観察され
た。

【０１０７】また、電気光学特性及び液晶パネルの特性
評価について、表１にまとめて記載した。本測定では、
偏光軸を互いに平行にした２枚の偏光仮をブランク（透
過率１００％）として測定した。

【０１０８】（実施形態２）第１基板として、ガラス基
板（１．ｌｍｍ厚）上にＩＴＯ（酸化インジュウムおよ
び酸化スズの化合物）からなる厚み１００ｎｍの透明電
極を有するものを使用した。この第１基板の上に、実施
形態１と同様に、印刷法により配向膜として、例えばＪ
ＡＬＳ−２１２（日本合成ゴム社製）を塗布し、焼成し
た。

【０１０９】その後、基板のほぼ４５°方向から一方向
ラビング処理（ラビング方向ｒｉ）を施した。これによ
り、第１基板が作製された。

【０１１０】次に、第１基板に対向して配設される第２
基板についても、実施形態１と同様に透明電極に電極開
口部を設け、配向膜に一方向ラビング処理（ラビング方
向ｒｏ）を施した。なお、この第２基板と第１基板の作
製順序は、どちらを先にしてもよい。このことは、以下
の実施形態においても同様である。

【０１１１】その後、平均粒径４．５μｍのプラスティ
ックビーズ（ミクロパール；積水ファインケミカル社
製）の散布工程を経て、図６に示すように２枚の基板４
ａ、４ｂをラビング方向が互いに直交するようにし、間
にシール材（ストラクトボンドＸＮ−２１Ｓ）を介して
貼り合わせて、液晶セルを作製した。

【０１１２】次に、作製した液晶セルに、以下の混合物
を注入した。その混合物は、液晶組成物ＺＬＩ−４７９
２（メルク社製；非カイラル）９９．０重量％と、重合
性材料として化合物１を０．９７重量％と、光重合開始
剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１を０．０３重量％との混合し
たものである。

【０１１３】

【化１】

【０１１４】次に、実施形態１と同様の温度プロセスと
電圧印加プロセスとを経て液晶層の配向制御をした後、
高圧水銀ランプ｛１０ｍＷ／ｃｍ²（３６５ｎｍ）｝下
で５分間紫外線を照射して重合性材料の重合を行って上
記の配向を定着させた。

【０１１５】この配向定着工程を経て作製した液晶パネ
ルを偏光顕微鏡下で観察したところ、実施形態１と同様
に、一画素内で立ち上がり方向が異なる少なくとも２つ
以上の捩れ方向を持った複数配向領域から構成される特
異な配向の液晶層を有することが確認できた。ただし、
一部の領域には、画素内に存在したスペーサ近傍で配向
乱れや配向欠陥等が少し認められた。

【０１１６】次に、液晶パネルの両側に、図６に示すよ
うに偏光板１（透過軸Ｐ）と偏光板２（透過軸Ａ）を各
々、ラビング方向ｒｉ、ｒｏに対してほぼ４５°の角度
になるように配置して液晶表示素子を得た。

【０１１７】また、実施形態１と同様に、作製した液晶
表示素子に電圧を印加しながら偏光顕微鏡で観察したと
ころ、電圧印加時においても輝線となるディスクリネー
ションラインが発生せず、全体に黒くなっていくことも
観察された。電気光学特性及び液晶パネルの特性評価に
ついて、表１にまとめて記載した。

【０１１８】併せて、この液晶パネルを７０℃、１００
時間保存した後、液晶層の配向状態を偏光顕微鏡で観察
すると、初期の配向状態がそのまま保たれていることが
確認でき、本実施形態で処理した配向定着工程の効果が
確かめられた。この保存試験での結果についても表１に
記載した。

【０１１９】（比較例１）実施形態１と同様のＩＴＯか
らなる透明電極付きの２枚の基板に、配向膜ＡＬ４５５
２（日本合成ゴム社製）を成膜し、その後にラビング処
理を行った。その後、一方の基板上に、平均粒径４．５
μｍのプラスティックビーズ（ミクロパール；積水ファ
インケミカル社製）を均一に散布した後、両基板を配向
方向が互いに直交になるように配置し、間にシール材
（ストラクトボンドＸＮ−２１Ｓ，焼成温度１７０℃／
２ｈ）を介して貼り合わせて液晶セルを作製した。

【０１２０】次に、作製した液晶セルに、実施形態１と
同様の液晶材料ＺＬＩ−４７９２（メルク社製；非カイ
ラル）を注入し、実施形態１と同様の温度プロセスと電
圧印加プロセスを経て液晶層の配向制御を行って液晶パ
ネルを作製した。この液晶パネルの偏光顕微鏡下での観
察結果より、上記実施形態と同様な一画素内で立ち上が
り方向が異なる少なくとも２つ以上の捩れ方向を持った
複数配向領域から構成される特異な配向をもつことが確
認できた。ただし、この液晶パネルにおいては、一部の
領域で画素内に存在したスペーサ近傍で配向乱れや配向
欠陥等が認められた。

【０１２１】次に、作製した液晶パネルに、上記の配置
で２枚の偏光板を設けて液晶表示素子を得た。

【０１２２】この液晶パネルの電圧印加の特性評価や７
０℃加熱保存試験結果については表１に記載した。特
に、７０℃加熱保存試験後、配向乱れが認められ、一部
で特性の低下が認められた。

【０１２３】（実施形態３）実施形態１と同様の、ＩＴ
Ｏからなる透明電極付き第１基板に感光性ポリイミド
“フォトニース”ＵＲ−３１４０（東レ社製）をスピン
コート法で均一に塗布して焼成し、その後、実施形態１
で用いた図４に示すフォトマスクａを用いて所定の露光
を行い、続いて現像、リンスおよび後焼成キュア工程を
経て、最終膜厚５．１μｍのパターニングをして基板間
隙保持手段を形成した。

【０１２４】その後、実施形態１と同様に、印刷法で配
向膜として、例えばＡＬ−１０５４（日本合成ゴム社
製）を塗布して焼成した後、基板のほぼ４５°方向から
一方向ラビング処理（ラビング方向ｒｉ）を施した。

【０１２５】次いで、対向の第２基板は、基板上にＩＴ
Ｏからなる透明電極を成膜した後、フォトプロセスおよ
びエッチングプロセスを経て、第１基板のラビング方向
ｒｉと平行でかつ１画素の対角線に対応する幅６μｍの
電極開口部５を設けた。続いて、この第２基板に、第１
基板と同一の配向膜を形成した後、一方向ラビング処理
（ラビング方向ｒｏ）を施した。

【０１２６】次に、図１４に示すように、これら両基板
４ａ、４ｂを、ラビング方向が互いに直交するように
し、間にシール材（ストラクトボンドＸＮ−２１Ｓ）を
介して貼り合わせて、液晶セルを作製した。

【０１２７】次に、作製した液晶セルに、液晶材料ＺＬ
Ｉ−４８０１−０００（メルク社製；非カイラル）を注
入した。

【０１２８】次いで、液晶パネルを、その液晶材料の等
方性温度より５℃高い温度に保った後、室温まで０．５
℃／分の冷却速度て冷却すると共に、上下両基板の電極
に中間調駆動用電圧を印加した。この配向制御工程を経
て作製した液晶パネルを偏光願微鏡下で観察したとこ
ろ、実施形態１などと同様に一画素内で立ち上がり方向
が異なる、少なくとも２つ以上の捩れ方向を持った複数
の液晶分子配向領域から構成される特異な配向の液晶層
を有することが確認できた。しかも、画素内において配
向乱れや配向欠陥は認められなかった。

【０１２９】次に、液晶パネルの両側に、図１４に示す
ように偏光板１（透過軸Ｐ）と偏光板２（透過軸Ａ）を
各々、ラビング方向ｒｉ、ｒｏに一致させて配置して液
晶表示素子を得た。この液晶表示素子においても、実施
形態１などと同様に、液晶層内部の分子配向により内部
光学補償効果を有する視角特性が広い液晶表示素子であ
ることが確かめられた。特に、ラビング方向と偏光板の
透過軸とを一致させることで、上下方向の視角特性がや
や低下するものの、液晶パネルの明るさは若干向上する
という特長を有している。本実施形態で示されたよう
に、パターニングした絶縁材料層を基板間隙保持手段と
する液晶表示素子を構成することで、液晶層の特異な分
子配向を再現性よく得ることが可能であることが確認で
きた。

【０１３０】（実施形態４、５）実施形態１と同様の、
ＩＴＯからなる透明電極付き第１基板の上に、平均粒径
４．５μｍのプラスティックビーズ（ミクロパール；積
水ファインケミカル社製）を２ｗｔ％混合させた耐熱ネ
ガ型黒色レジストＶ−２５９−ＢＫ（新日鐵化学社製）
をスピンコート法で均一に塗布して焼成した。

【０１３１】その後、実施形態１で用いた、図４に示す
フォトマスクａを用いて所定の露光を行い、続いて現
像、リンスおよび後焼成を経てビーズスペーサを定着さ
せた黒色樹脂からなる第１の絶縁材料層を形成した。

【０１３２】その後、第２の絶縁材料層用の材料である
ネガ型透明耐熱レジストＶ−２５９ＰＡ（新日鐵化学社
製）を均一に塗布して焼成し、その後、上記フォトマス
クａよりも透光部の線幅が２０μｍ（左右に１０μｍず
つ）太いフォトマスク（図示せず）を用いて露光し、続
いて現像、リンスおよび後焼成を行って、第１段の絶縁
材料層とビーズスペーサとを完全に遮蔽した第２段の絶
縁材料層を形成した。これら２つの絶縁材料層にて基板
間隙保持手段が構成される。

【０１３３】次いで、実施形態１と同様に、印刷法で配
向膜として、例えばＪＡＬＳ−６３２（日本合成ゴム社
製）を塗布して焼成し、その後、基板のほぼ４５°方向
から一方向ラビング処理（ラビング方向ｒｉ）を施し
た。

【０１３４】次に、対向の第２基板は、基板上にＩＴＯ
からなる透明電極を成膜した後、フォトプロセスおよび
エッチングプロセスを経て、第１基板のラビング方向ｒ
ｉと平行でかつ１画素の対角線に対応する幅６μｍの電
極開口部５を設けた。続いて、その第２基板に、第１基
板と同一の配向膜を形成した後、一方向ラビング処理
（ラビング方向ｒｏ）を施した。

【０１３５】次に、図６に示すように、これら両基板４
ａ、４ｂを、ラビング方向が互いに直交するようにし、
間にシール材（ストラクトボンドＸＮ−２１Ｓ）を介し
て貼り合わせて、液晶セルを作製した。

【０１３６】次に、作製した液晶セルに、実施形態４で
は液晶材料ＺＬＩ−４８０１−０００（メルク社製；非
カイラル）を注入した。また、実施形態５では、液晶組
成物ＺＬＩ−４８０１−０００（メルク社製；非カイラ
ル）９９．０重量％に、重合性材料として下記の化合物
２を０．９７重量％および光重合開始剤Ｉｒｇａｃｕｒ
ｅ６５１を０．０３重量％混合した材料を注入した。

【０１３７】

【化２】

【０１３８】次いで、液晶パネルを液晶の等方性温度よ
り５℃高い温度に保った後、室温まで０．５℃／分の冷
却速度で冷却すると共に、上下の両基板の電極に中間調
駆動用電圧を印加して液晶分子配向を制御した。また、
実施形態５については、特に、液晶層の配向制御後、高
圧水銀ランプ｛１０ｍＷ／ｃｍ²（３６５ｎｍ）｝下で
５分間紫外線を照射して重合性材料の重合を行って上記
の配向を定着させた。

【０１３９】これらの配向制御工程を経て作製した液晶
パネルを偏光顕微鏡下で観察したところ、実施形態４お
よび実施形態５の両者の液晶パネル共に、一画素内で立
ち上がり方向が異なる少なくとも２つ以上の捩れ方向を
持った複数配向領域から構成される特異な配向の液晶層
を有することが確認できた。しかも、画素内においてス
ペーサなどに基づく配向乱れや配向欠陥等は全く認めら
れなかった。

【０１４０】次に、液晶パネルの両側に、図６に示すよ
うに、偏光板１（透過軸Ｐ）と偏光板２（透過軸Ａ）を
各々、ラビング方向ｒｉ、ｒｏに対してほぼ４５°の角
度になるように配置して液晶表示素子を得た。

【０１４１】このようにして作製した液晶表示素子の液
晶セルに電圧を印加しながら偏光顕微鏡で観察したとこ
ろ、電圧印加時においても輝線となるディスクリネーシ
ョンラインが発生せず、全体に黒くなっていくことが観
察された。また、これらの液晶パネルの特性評価結果も
表１に併せて記載する。

【０１４２】本実施形態の液晶表示素子においては、基
板間隙保持手段を完全に画素領域から排除したことによ
り、配向不良などを原因とする特性の低下を抑制できる
ことが確認できた。

【０１４３】（実施形態６）実施形態４と同様の工程を
経て第１基板に基板間隙保持手段を形成した後、実施形
態１と同様の配向膜を形成し、ラビング処理（ラビング
方向ｒｉ）を施した。

【０１４４】次に、対向の第２基板も、実施形態４と同
様に電極開口部５を設け、同一の配向膜を形成した後、
一方向ラビング処理（ラビング方向ｒｏ）を施した。

【０１４５】次に、図１５に示すように、これら両基板
４ａ、４ｂを、ラビング方向が互いに直交するように
し、間にシール材（ストラクトボンドＸＮ−２１Ｓ）を
介して貼り合わせて、液晶セルを作製した。

【０１４６】次いで、作製した液晶セルに液晶材料ＺＬ
Ｉ−４８０１−０００（メルク社製；非カイラル）を注
入した後、実施形態１と同様の配向制御工程を経て液晶
パネルを得た。

【０１４７】完成した液晶パネルの外側に、図１５に示
すように、第１の基板４ａの外側に偏光板１を、第２の
基板４ｂの外側に偏光板２を、偏光板１の透過軸Ｐと偏
光板２の透過軸Ａが直交するように、かつ、透過軸Ｐ、
透過軸Ａがラビング方向ｒｉ、ｒｏに対してほぼ４５゜
の角度になるように配置した。さらに、偏光板２と第２
の基板４ｂとの間に、負の一軸性の複屈折性を有し、リ
タデーションＲが２８０ｎｍである位相差フィルム３を
配置した。位相差フィルムの面内の屈折率のうちｎ_x方
向を、第２の基板４ｂのラビング方向ｒｏとほぼ平行と
なるように配置した。このようにして液晶表示素子を得
た。

【０１４８】このようにして作製した液晶表示素子の液
晶セルに電圧を印加しながら偏光顕微鏡で観察したとこ
ろ、電圧印加時においても輝線となるディスクリネーシ
ョンラインが発生せず、全体に黒くなっていくことが観
察された。また、この液晶パネルの特性評価結果も表１
に併せて記載する。

【０１４９】

【表１】

【０１５０】本実施形態の液晶表示素子において、位相
差フィルムの付与により液晶分子が互いに立ち上がる方
向に相当するやや弱い方向の視角特性が全方位的なもの
に改善できた。

【０１５１】本実施形態では、位相差フィルム３を偏光
板２と第２の基板４ｂとの間に１枚配設したが、偏光板
１と第１の基板４ａとの間に配設してもよい。また、偏
光板１と第１の基板４ａとの間と、偏光板２と第２の基
板４ｂとの間の両方に配設してもよい。更に、複数枚配
設してもよい。

【０１５２】（実施形態７）第１基板を以下のようにし
て作製した。すなわち、実施形態１の手法に従って耐熱
ネガ型黒色レジストＶ−２５９−ＢＫ（新日鐵化学社
製）を画素外の領域にパターニングした黒色樹脂からな
る第１段の絶縁材料層を形成した後、黒色インキ中に平
均粒径４．０μｍのプラスティックビーズ（ミクロパー
ル；積水ファインケミカル社製）を１．２ｗｔ％混入し
た絶縁材料を、図７に示すスクリーン版ｆを用いた印刷
法にてパターン化して定着した後、１５０℃で２時間焼
成して、第２段の絶縁材料層を形成した。これら２つの
絶縁材料層、特に第２段の絶縁材料層にて基板間隙保持
手段が構成される。次いで、この第１基板の上に、実施
形態１と同様に配向膜を形成し、これに一方向ラビング
処理を施した。

【０１５３】次に、対向の第２基板も実施形態１の手法
に従って準備した後、図６に示すように、これら両基板
４ａ、４ｂを、ラビング方向が互いに直交するように
し、間にシール材（ストラクトボンドＸＮ−２１Ｓ）を
介して貼り合わせて、液晶セルを作製した。

【０１５４】次に、作製した液晶セルに液晶材料ＺＬＩ
−４７９２（メルク社製；非カイラル）を注入し、同様
の液晶分子配向制御工程を経て液晶パネルを作製した。

【０１５５】本実施形態で得られた液晶パネルにおいて
も、偏光顕微鏡下での観察により、他の実施形態とほぼ
同様の液晶層の配向が得られており、印刷法で形成した
基板間隙保持手段を有する液晶セルでは、パターンピッ
チ精度が感光性樹脂の場合より若干劣るものの、簡便な
プロセスにより、大型基板のパターニングにも容易に適
用し得ることが認められた。

【０１５６】（実施形態８）本実施形態は、ＴＦＴ素子
を備えるアクティブマトリクス液晶セルに本発明を適用
した場合である。

【０１５７】図８で示すように、透明ガラス基板１０１
ａ上にマトリクス状に形成されたＴＦＴ素子１０３と画
素電極１０７とを有するＴＦＴ基板１０１の上に、耐熱
ネガ型黒色レジストＶ−２５９−ＢＫ（新日鐵化学社
製）をスピンコート法にて均一に塗布して焼成した。な
お、図８において、ガラス基板１０１ａ上には絶縁膜１
０１ｂが設けられ、その上には両側がソース・ドレイン
領域１０５で挟まれたチャネル領域１０２が設けられ
る。チャネル領域１０２の上側には、ゲート絶縁膜を介
してゲート電極１０４が設けられる。これらソース・ド
レイン領域１０５やゲート電極１０４により、ＴＦＴ素
子１０３が構成される。ソース領域１０５には、ソース
信号線２０３の一部であるソース電極１０８が電気的に
接続される。ＴＦＴ素子１０３の上には層間絶縁膜１０
６が形成され、この層間絶縁膜１０６の上に設けた画素
電極１０７が層間絶縁膜１０６に設けたコンタクトホー
ルを介してドレイン領域１０５と電気的に接続される。
また、ＴＦＴ素子１０３の上方の層間絶縁膜１０６部分
上には、ブラックマトリクス層１１０が形成され、ブラ
ックマトリクス層１１０および画素電極１０７の上を覆
って配向膜１０１ｃが形成される。なお、１０９はドレ
イン電極、２０５はＴＦＴ素子である。このように構成
されるＴＦＴ基板１０１と対向基板１１４との間には、
両基板の各々に設けた配向膜１０１ｃと１１４ｃとに両
端を接触固定して、絶縁材料からなる基板間隙保持手段
１１５が設けられる。この基板間隙保持手段１１５の内
部には、プラスティックビーズ１１６が設けられてい
る。両基板にて挟まれた部分には、主として液晶材料か
らなる液晶領域１１７と、主として重合性材料等の高分
子からなる高分子領域１１８とが設けられる。対向基板
１１４は、ベースとなるガラス基板１１１の上にカラー
フィルタ１１２、対向電極１１３、前記配向膜１１４ｃ
などが形成される。

【０１５８】次に、図９に示すネガパターンフォトマス
クｃを用いて所定の露光を行い、続いて現像、リンス、
および後焼成を経て、ブラックマトリクス層１１０を形
成した。前記ネガパターンフォトマスクｃは、ゲート信
号線２０２上およびソース信号線２０３上等の画素外の
メタル配線上を透光部としてブラックマトリクス層１１
０を形成するように設計したものである。

【０１５９】その後、第２の絶縁材料層のパターニング
化を行った。つまり、耐熱ネガ型フォトレジスト材料Ｖ
−２５９−ＰＡ（新日鐵化学社製）中に平均粒径３．５
μｍのプラスティックビーズ１１６（ミクロパール；積
水ファインケミカル社製）を２ｗｔ％均一に分散して混
入した絶縁材料を、スピンコート法にて均一に塗布し、
焼成した後に、前記ブラックマトリクス層１１０上のゲ
ート信号線２０２およびソース信号線２０３上の所定の
位置に、柱状の絶縁材料層をパターン形成するように設
計した、図１０に示すネガパターンフォトマスクｄを用
いて、所定の露光を行い、続いて現像、リンス、および
後焼成を経てパターニングし、“柱状”をした第２の絶
縁材料層からなる基板間隙保持手段１１５を形成した。

【０１６０】次いで、印刷法で配向膜として、例えばＡ
Ｌ−１０５４（日本合成ゴム社製）を塗布し、焼成した
後、画素中心からほぼ４５°方向から一方向ラビング処
理を施した。

【０１６１】一方、対向基板１１４のベースである基板
１１１上に、顔料分散型カラーフィルタ（ＣＦ）１１
２、オーバーコート層を形成した後、この基板上にＩＴ
Ｏの透明電極膜をスパッタリング法で１００ｎｍ堆積さ
せて対向電極１１３を成膜した。その後、この対向電極
１１３に、ＴＦＴ基板側のラビング方向に平行でかつ画
素中心を通る直線を基準にして、幅６μｍの電極開口部
（非電極部）を設けた。

【０１６２】続いて、この対向基板の上に、ＴＦＴ基板
側と同一の配向膜を形成した後、ＴＦＴ基板のラビング
方向に対して９０°傾いた方向から一方向ラビング処理
を施した。

【０１６３】次に、両基板を貼り合わせた。この工程
は、対向基板にシール材（ストラクトボンドＸＮ−２１
Ｓ，焼成温度１７０℃／２ｈ）を印刷法でパターニング
した後、ＴＦＴ基板を押圧にて貼り合わせて、アクティ
ブマトリクス液晶セルを作製した。

【０１６４】次に、作製したアクティブマトリクス液晶
セルに、実施形態５と同一の液晶材料と重合性材料との
混合材料を減圧下にて真空注入を行った。

【０１６５】次に、液晶パネルを、液晶材料の等方性温
度より５℃高い温度に保った後、室温まで０．５℃／分
の冷却速度で冷却すると共に、この液晶セルのソース電
極に実効電圧３Ｖ：６０Ｈｚ、ゲート電極にＤＣ１０Ｖ
の電圧を印加しながら、液晶分子配向を制御した。この
液晶分子配向制御をした後に、高圧水銀ランプ｛１０ｍ
Ｗ／ｃｍ²（３６５ｎｍ）｝下で５分間紫外線を照射し
て重合性材料の重合を行って液晶層の配向を定着させ
た。

【０１６６】次に、液晶パネルの両側に、図６に示すよ
うに、偏光板１（透過軸Ｐ）と偏光板２（透過軸Ａ）を
各々、ＴＦＴ基板４ａ、対向基板４ｂのラビング方向に
対してほぼ４５°の角度になるように配置して液晶表示
素子を得た。

【０１６７】このアクティブマトリクス液晶パネルを顕
微鏡下で観察したところ、一画素内で立ち上がり方向が
異なる、少なくとも２つ以上の捩れ方向を持った複数の
液晶分子配向領域から構成される特異な配向の液晶層を
有することが確認できた。しかも、画素内においてスペ
ーサなどに基づく液晶の配向乱れや配向欠陥等は殆ど認
められなかった。また、電圧を印加した観察において
も、電圧印加時においても輝線となるディスクリネーシ
ョンラインが発生せず、全体に黒くなっていくことが観
察され、従来のＴＮモードの液晶表示素子で観察された
反転現象なども認めず、良好な表示が得られた。目視観
察においても、透過率のむらは観察できず、液晶セルか
ら１０ｃｍ離れたところからの観察では、ざらつきは認
められなかった。

【０１６８】（実施形態９）実施形態８と同様のＴＦＴ
基板上に、平均粒径４．５μｍのプラスティックビーズ
（ミクロパール；積水ファインケミカル社製）を２ｗｔ
％混合させた耐熱ネガ型黒色レジストＶ−２５９−ＢＫ
（新日鐵化学社製）を成膜した。その後、図１１に示す
よう、ゲート信号線上の比較的積層段差の均一な部位に
スペーサービーズを含有した絶縁材料層をパターニング
できるように設計されたネガパターンフォトマスクｅを
用いて露光を行い、続いて現像を行うことにより、一部
ゲート信号線上のみにビーズスペーサを内部に分散定着
させた、黒色樹脂からなる第１段階目の絶縁材料層をパ
ターニングした。

【０１６９】続いて、第２の絶縁材料層用の材料である
ネガ型透明耐熱レジストＶ−２５９ＰＡ（新日鐵化学社
製）を成膜し、各信号線の幅よりも左右に１０μｍずつ
太いマスク（図示せず）を用いて露光を行い、続いて現
像、リンスおよび後焼成を行って、第１段の絶縁材料層
とビーズスペーサとを完全に遮蔽した基板間隙保持手段
を形成した。次いで、実施形態８と同様の工程で、配向
膜を形成し、ラビング処理を行った。

【０１７０】対向基板も、実施形態８と同じ工程で作製
した。このようにして得られた両基板を貼り合わせてア
クティブマトリクス液晶セルを作製した。

【０１７１】次に、作製したアクティブマトリクス液晶
セルに、実施形態１と同じ液晶材料を真空注入した後、
液晶パネルを液晶材料の等方性温度より５℃高い温度に
保った後、室温まで０．５℃／分の冷却速度で冷却する
と共に、この液晶セルのソース電極に実効電圧２．５
Ｖ：６０Ｈｚ、ゲート電極にＤＣ１０Ｖの電圧を印加し
ながら、液晶分子配向を制御した。

【０１７２】完成した液晶パネルの外側に、実施形態６
と同様に図１５に示すように、第１の基板４ａの外側に
偏光板１を、第２の基板４ｂの外側に偏光板２を、偏光
板１の透過軸Ｐと偏光板２の透過軸Ａが直交するよう
に、かつ、透過軸Ｐ、透過軸Ａがラビング方向ｒｉ、ｒ
ｏに対してほぼ４５゜の角度になるように配置した。さ
らに、偏光板２と第２の基板４ｂとの間に、負の一軸性
の複屈折性を有し、リタデーションＲが３００ｎｍであ
る位相差フィルム３を配置した。位相差フィルムの面内
の屈折率のうちｎ_x方向を、第２の基板４ｂのラビング
方向ｒｏとほぼ平行となるように配置した。このように
して液晶表示素子を得た。

【０１７３】このアクティブマトリクス液晶パネルを顕
微鏡下で観察したところ、一画素内で立ち上がり方向が
異なる、少なくとも２つ以上の捩れ方向を持った複数の
液晶分子配向領域から構成される特異な配向の液晶層を
有することが確認できた。しかも、画素内において液晶
の配向乱れや配向欠陥等は全く認められなかった。ま
た、電圧を印加した観察においても、電圧印加時におい
ても輝線となるディスクリネーションラインが発生せ
ず、全体に黒くなっていくことが観察され、反転現象な
ども認めず、全方位に亙る極めて良好な表示特性が得ら
れた。

【０１７４】（実施形態１０）実施形態９と同様にして
完成した液晶パネルの外側に、図１６に示すように、第
１の基板４ａの外側に偏光板１を、第２の基板４ｂの外
側に偏光板２を、偏光板１の透過軸Ｐと偏光板２の透過
軸Ａが直交するように、かつ、透過軸Ｐ、透過軸Ａがラ
ビング方向ｒｉ、ｒｏに対してほぼ４５゜の角度になる
ように配置した。さらに、偏光板１と第１の基板４ａの
間と、偏光板２と第２の基板４ｂの間に、屈折率ｎ_x、
ｎ_y、ｎ_zが、ｎ_x＞ｎ_y＞ｎ_zを満足する関係にある位相
差フィルム３ａ、３ｂをそれぞれ配設した。位相差フィ
ルム３ａの面内の屈折率のうちｎ_x方向（遅延軸方向Ｒ
ａ）を、第１の基板４ａのラビング方向ｒｉとほぼ平行
となるように、位相差フィルム３ｂの面内の屈折率のう
ちｎ_x方向（遅延軸方向Ｒｂ）を、第２の基板４ｂのラ
ビング方向ｒｏとほぼ平行となるように配置した。この
ようにして液晶表示素子を得た。

【０１７５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明による場合
には、１画素で複数のツイスト方向を示し、しかも、液
晶分子配向による内部光学補償効果を用いた構成をとっ
ているので、従来の液晶表示デバイスでは見られない広
視角、高輝度等の特徴を持つ新規な液晶表示素子を再現
性よく安定に作製でき、しかも、使用環境に対する信頼
性を大幅に改善できることになる。すなわち、本発明で
は、複雑な液晶分子配向領域が画素内に複数存在する新
規な液晶表示デバイスにおいて配向乱れや配向欠陥の大
きな要因となるビーズスペーサ等の基板間隙保持手段を
画素内部に設けることなく、画素外の信号線上にパター
ニング形成することで基板間隙を均一に保持する液晶セ
ルを得ることができる。

【０１７６】さらに、画素単位での特異な液晶分子配向
を再現性よく定着させるために、液晶に重合性材料を少
量添加することにより、重合過程を経て形成される重合
体によって配向を固定して、安定性と再現性および信頼
性を大幅に改善することが可能となる。

【０１７７】以上のように、本発明においては、広視角
で高コントラストという優れた表示特性を示し、外圧に
対する表示変化を抑制して耐衝撃性を改善した新規な液
晶表示デバイスを安定に、且つ、再現性よく実現できる
ことが確認された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で規定する粒径制御物とそれを混在する
絶縁材料層との関係を示す図である。

【図２】本発明で規定する粒径制御物とそれを混在する
絶縁材料層との関係を示す図であり、（ａ）は粒径制御
物が画素部に析出した場合の図、（ｂ）は粒径制御物が
絶縁材料層に完全に埋没した場合の図である。

【図３】本発明において、液晶層の配向制御を行う際の
液晶セル構成を示す概略図（断面図）である。

【図４】実施形態１で使用したフォトマスクを示す正面
図である。

【図５】実施形態１で使用したフォトマスクを示す正面
図である。

【図６】実施形態１などにおいて基板を配置した例を概
略的に示す分解斜視図である。

【図７】実施形態７で使用したスクリーン印刷版を示す
平面図である。

【図８】実施形態８で使用したアクティブマトリクス液
晶パネルの概略図であり、（ａ）はその断面図、（ｂ）
はその正面図である。

【図９】実施形態８で使用したフォトマスクを示す正面
図である。

【図１０】実施形態８で使用したフォトマスクを示す正
面図である。

【図１１】実施形態９で使用したフォトマスクを示す正
面図である。

【図ｌ２】ＴＮ−ＬＣＤの視角依存性を示す概念図（断
面図）である。

【図１３】従来提案の液晶表示素子における、１画素が
異なる４つの液晶分子配向領域から構成された４−Ｄｏ
ｍａｉｎＣＴＮモードを示す概念図（正面図）であ
る。

【図１４】実施形態３において基板を配置した例を概略
的に示す分解斜視図である。

【図１５】実施形態６、９において基板を配置した例を
概略的に示す分解斜視図である。

【図１６】実施形態１０において基板を配置した例を概
略的に示す分解斜視図である。

【符号の説明】

ｒｉ第１基板のラビング方向ｒｏ第２基板のラビング方向ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅフォトマスクｆスクリーン版１偏光板（透過軸Ｐ）２偏光板（透過軸Ａ）３、３ａ、３ｂ位相差フィルムＲａ位相差フィルム３ａの遅延軸Ｒｂ位相差フィルム３ｂの遅延軸４ａ、１１第１基板４ｂ、１２第２基板１３透明電極１４配向膜１５電極開口部１６液晶分子１０１ＴＦＴ基板１０１ａガラス基板１０１ｂ絶縁膜１０１ｃ配向膜１０２チャネル領域１０３ＴＦＴ素子１０４ゲート電極１０５ソース・ドレイン領域１０６絶縁膜１０７画素電極１０８ソース電極１０９ドレイン電極１１０ＢＭ層１１１ガラス基板１１２カラーフィルタ１１３対向電極１１４対向基板１１４ｃ配向膜１１５基板間隙保持手段１１６プラスティックビース１１７液晶領域１１８高分子領域２０２ゲート信号線２０３ソース信号線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者寺下慎一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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向配設された少なくとも一方が透明な
一対の基板の間に液晶層が挟持され、各画素が液晶分子
の立ち上がり方向を異ならせてあると共に少なくとも２
つ以上の捩れ方向をもつ複数の液晶分子配向領域から形
成され、かつ、各画素の外側であって画素の大きさを規
定すべく設けた遮光層の上に、基板間隙を保持するため
の基板間隙保持手段が設けられている液晶表示素子。
【請求項２】前記基板間隙保持手段が、パターニング
形成された絶縁層からなる請求項１に記載の液晶表示素
子。
【請求項３】対向配設された少なくとも一方が透明な
一対の基板の間に、液晶材料と重合体とからなる表示媒
体が挟持され、各画素が液晶分子の立ち上がり方向を異
ならせてあると共に少なくとも２つ以上の捩れ方向をも
つ複数の液晶分子配向領域から形成され、かつ、各画素
の外側に基板間隙を保持するための基板間隙保持手段が
設けられている液晶表示素子。
【請求項４】前記画素の外側に設けた遮光層の上に選
択的にスペーサが存在し、該スペーサが前記基板間隙保
持手段を構成している請求項３に記載の液晶表示素子。
【請求項５】前記基板間隙保持手段が、パターニング
形成された絶縁層からなる請求項３または４に記載の液
晶表示素子。
【請求項６】前記基板間隙保持手段である、パターニ
ング形成された絶縁層が、少なくとも１つ以上の層によ
り構成されている請求項２または５に記載の液晶表示素
子。
【請求項７】前記画素の外側に配設された基板間隙保
持手段が絶縁材料中に混在させた粒径制御物からなり、
該粒径制御物を混在する絶縁材料からなる層の幅（Ｄ）
が、該層の幅方向における粒径制御物の長さ寸法の１／
２をｒとし、該層の幅方向における粒径制御物の中心か
ら該層の端までの距離をＡとしたとき、ｒ＜Ａ≦Ｄ／２
を満足する請求項１または４に記載の液晶表示素子。
【請求項８】前記画素の外側に配設された基板間隙保
持手段が絶縁材料中に混在させた粒径制御物からなり、
該粒径制御物を固定する第１の絶縁材料からなる層の幅
（Ｄ₁）と該粒径制御物を覆う第２の絶縁材料からなる
層の幅（Ｄ₂）が、該層の幅方向における粒径制御物の
長さ寸法の１／２をｒとしたとき、Ｄ₁＋４ｒ＜Ｄ₂を満
足する請求項１または４に記載の液晶表示素子。
【請求項９】前記一対の基板の各々に設けた電極の対
向部分で前記画素が構成されており、各画素を構成する
一対の電極のうちの少なくとも一方の電極に、複数の液
晶分子配向領域に分割するための、電極の無い電極開口
部を有する請求項１から８に記載の液晶表示素子。
【請求項１０】前記一対の基板の両側に、一対の偏光
板がそれぞれの偏光軸が直交するように配置されてお
り、かつ該一対の偏光板と該一対の基板間に、光学的に
負の複屈折性を有する位相差フィルムが少なくとも一枚
配設されている請求項１乃至９のいずれか一つに記載の
液晶表示素子。
【請求項１１】前記位相差フィルムの屈折率楕円体の
面内方向の屈折率をｎ_x、ｎ_y、厚さ方向の屈折率をｎ_z
とすると、式ｎ_x＞ｎ_y＞ｎ_z を満足する位相差フィルムを備える請求項１０に記載の
液晶表示素子。
【請求項１２】前記位相差フィルムの屈折率のうちｎ
_xの方向が、該位相差フィルムに隣接する偏光板の透過
軸とはほぼ平行になるように該位相差フィルムが配置さ
れている請求項１１に記載の液晶表示素子。
【請求項１３】前記一対の偏光板と前記一対の基板間
に前記位相差フィルムがそれぞれ１枚ずつ配置されてお
り、前記位相差フィルムの屈折率のうちｎ_xの方向が、
該位相差フィルムに隣接する偏光板の透過軸とはほぼ平
行になるように該位相差フィルムが配置されている請求
項１１に記載の液晶表示素子。
【請求項１４】前記液晶分子の複屈折異方性をΔｎ、
前記液晶層厚をｄ、前記位相差フィルムの厚さをｄ′と
し、前記位相差フィルムの面内リタデーションＲｓ｛＝
（ｎ_x−ｎ_y）・ｄ′｝が前記液晶層のリタデーション値
（Δｎ・ｄ）より小さいことを特徴とする請求項１１乃
至１３のいずれか一つに記載の液晶表示素子。
【請求項１５】前記位相差フィルムの厚さ方向のリタ
デーションＲ｛＝（ｎ_x−ｎ_z）・ｄ′｝が前記液晶層の
リタデーション値（Δｎ・ｄ）より小さいことを特徴と
する請求項１１乃至１３のいずれか一つに記載の液晶表
示素子。
【請求項１６】請求項１に記載の液晶表示素子を製造
する方法であって、前記一対の基板の一方に画素の大きさを規定する遮光層
をパターニングすると共に粒径制御物を混在した絶縁材
料を用いて基板間隙保持手段を形成する工程と、該基板間隙保持手段を有する基板ともう一方の基板とに
配向膜を形成し、ラビング処理を行う工程と、両基板を互いにラビング方向が９０°直交するように配
置して液晶セルを得る工程と、該液晶セルに液晶材料を充填する工程とを含む液晶表示
素子の製造方法。
【請求項１７】請求項２に記載の液晶表示素子を製造
する方法であって、前記一対の基板の一方の基板における画素外に、１層以
上の絶縁材料層をパターニング形成して基板間隙保持手
段を得る工程と、該基板間隙保持手段を有する基板ともう一方の基板とに
配向膜を形成し、ラビング処理を行う工程と、両基板を互いにラビング方向が９０°直交するように配
置して液晶セルを得る工程と、該液晶セルに液晶材料を充填する工程とを含む液晶表示
素子の製造方法。
【請求項１８】請求項３に記載の液晶表示素子を製造
する方法であって、少なくとも一方が透明な一対の基板上に配向膜を形成
し、ラビング処理を行う工程と、該一対の基板を互いにラビング方向が９０°直交するよ
うに配置して液晶セルを得る工程と、該液晶セルに、液晶組成物と重合性材料とを含む混合物
を充填した後、重合過程を経て液晶層の配向を固定化す
る工程とを含む液晶表示素子の製造方法。
【請求項１９】少なくとも一方が透明な一対の基板上
に配向膜を形成し、ラビング処理を行う工程と、該基板のうちのいずれかの基板上の画素外の領域に基板
間隙保持手段を構成する工程とを更に含む請求項１８に
記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項２０】前記粒径制御物を混在した絶縁材料を
用いて基板間隙保持手段を形成する工程において、該絶縁材料からなる層を、その幅（Ｄ）が、該層の幅方
向における粒径制御物の長さ寸法の１／２をｒとし、該
層の幅方向における粒径制御物の中心から該層の端まで
の距離をＡとしたとき、ｒ＜Ａ≦Ｄ／２を満足するよう
に形成する請求項１６または１８に記載の液晶表示素子
の製造方法。
【請求項２１】前記粒径制御物を、パターニング形成
された絶縁材料からなる層にて固定する工程において、該粒径制御物を固定する第１の絶縁材料からなる層と、
該粒径制御物を覆う第２の絶縁材料からなる層とを、第
１の絶縁材料からなる層の幅（Ｄ₁）および第２の絶縁
材料からなる層の幅（Ｄ₂）が、該層の幅方向における
粒径制御物の長さ寸法の１／２をｒとしたとき、Ｄ₁＋
４ｒ＜Ｄ₂を満足するように形成する請求項１６、１８
または２０に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項２２】請求項９に記載の液晶表示素子を製造
する方法であって、前記各画素を構成する一対の電極のうち少なくとも一方
の電極に、複数の液晶分子配向領域に分割するための、
電極が無い電極開口部を形成する工程と、該電極開口部を有する基板ともう一方の基板とからなる
液晶セルに、前記液晶層を形成する材料を充填した後、
電極に電界を印加して画素内に液晶分子配向が異なる複
数の液晶分子配向領域を形成する工程とを更に含む請求
項１６乃至２１のいずれか一つに記載の液晶表示素子の
製造方法。