(57)【要約】      （修正有）【課題】初期転移を不要とすると共に、ＯＣＢモードの液晶表示装置に外部からの力が加わった際の表示ムラを生じ難くする表示装置の提供。【解決手段】液晶層３０は、電圧無印加状態においてベンド配向を呈し、第１配向膜１０９上に設けられた第１液晶層３０ａと、第２配向膜２０９上に設けられた第２液晶層３０ｂと、第１液晶層３０ａと第２液晶層３０ｂとの間に設けられた第３液晶層３０ｃとを有し、第１液晶層３０ａ及び第２液晶層３０ｂは、高分子材料と該高分子材料よりも低分子量の低分子液晶材料とで構成され、第３液晶層３０ｃは、前記低分子液晶材料で構成されている。【選択図】図３
2008020771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の走査線と、これらと交差した複数の信号線と、前記複数の走査線と前記複数の信
号線との交差部に対応して配列すると共に前記走査線から供給される走査信号によってス
イッチング動作が制御される画素スイッチと、前記画素スイッチを介して前記信号線に接
続された画素電極と、前記画素電極を被覆した第１配向膜とを備えたアレイ基板と、
前記画素電極と向き合った対向電極と、前記対向電極の前記画素電極側を被覆し、前記
第１配向膜と対向する位置に配置された第２配向膜とを備えた対向基板と、
前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に封止され、電圧無印加状態においてベンド配
向を呈し、高分子材料と該高分子材料よりも低分子量の低分子液晶材料とを含む液晶層と
、を備え、
前記液晶層は、前記アレイ基板の前記第１配向膜上に設けられた第１液晶層と、前記対
向基板の前記第２配向膜上に設けられた第２液晶層と、前記第１液晶層と前記第２液晶層
との間に設けられた第３液晶層とを有し、
前記高分子材料と前記低分子液晶材料とで、前記第１液晶層及び前記第２液晶層を構成
し、
前記低分子液晶材料で、前記第３液晶層を構成することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記高分子材料は、５０００以上の平均分子量を備えた高分子材料であることを特徴と
する請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記高分子材料は、メソーゲン基が側鎖として高分子骨格に直接又は間接的に結合した
側鎖型高分子液晶材料であ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４】
前記低分子液晶材料は、１０００以下の分子量を備えた低分子材料であることを特徴と
する請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記低分子液晶材料は、誘電率異方性が正のネマティック液晶材料であることを特徴と
する請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１液晶層中および前記第２液晶層中の前記高分子材料の含有率が２．５％から１
０％の範囲内で構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７】
前記高分子材料は側鎖型高分子液晶材料を含んだことを特徴とする請求項１に記載の液
晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、液晶材料がベンド配向を呈するアクティブマト
リクス型液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
πセル及びＯＣＢ（optically compensated bend）モードは、広視野角及び高速応答を
実現可能な液晶表示モードである。これら表示モードを採用した液晶表示装置では、画像
を表示している間は、ベンド配向を維持したまま、背面電極及び前面電極の近傍における
液晶分子のチルト角を変化させる。そして、このチルト角変化に伴う液晶層のリタデーシ
ョン変化を利用して画像を表示する。
【０００３】
従来、πセル及びＯＣＢモードの液晶表示装置の起動時には、背面電極と前面電極との
間に数ボルト以上の電圧を数秒乃至数分間印加して、スプレイ配向からベンド配向への転
移を生じさせる必要があった。このような初期転移は、πセル及びＯＣＢモードの応用を
妨げる。
【０００４】
非特許文献１には、この初期転移を不要とする技術が記載されている。具体的には、紫
外線硬化モノマーと液晶材料とのネマティック相混合物に初期化電圧を印加して、スプレ
イ配向からベンド配向への転移を生じさせる。そして、この状態で先の混合物に紫外線を
照射して、高分子ネットワークを形成する。
【０００５】
この方法で得られた液晶セルでは、電圧を印加していない状態において、液晶材料はツ
イスト配向を呈する。或る電圧以上ではツイスト配向及びベンド配向の光学特性はほぼ等
しく、また、ツイスト配向からベンド配向への転移は非常に速い。したがって、この液晶
セルでは、初期転移は不要である。
【０００６】
また、ゲストーホスト効果を得るために、液晶性モノマーを含む反応硬化性高分子材料
およびネマティック液晶からなる液晶材料の混合液を用いて、電極間に電界を印加して、
フォトマスクを介して紫外線を照射することにより、液晶性モノマーが液晶層の厚み方向
に立った状態で並んだ構造体を得る技術が開示されている（特許文献１）。
【非特許文献１】T. Konno et al., "OCB-Cell Using Polymer Stabilized Bend Alignment", ASIA DISPLAY '95, pp.581-583
【特許文献１】特開２００４−２１９９４８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した文献の技術を、例えば、アクティブマトリクス駆動方式の液晶
表示装置に応用した場合、例えば、液晶表示装置に外部からの力が加わると表示ムラを生
じ易いという問題がある。また、高分子ネットワークの影響により、液晶の応答速度が低
下するという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、液晶材料をベンド配向させる際の初期転移を不要とすると共に、外
部から力が加わった際の表示ムラを生じ難くする液晶表示装置を提供することを目的とす
る。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る液晶表示装置は、複数の走査線と、これらと交差した複数の信号線と、前
記複数の走査線と前記複数の信号線との交差部に対応して配列すると共に前記走査線から
供給される走査信号によってスイッチング動作が制御される画素スイッチと、前記画素ス
イッチを介して前記信号線に接続された画素電極と、前記画素電極を被覆した第１配向膜
とを備えたアレイ基板と、前記画素電極と向き合った対向電極と、前記対向電極の前記画
素電極側を被覆し、前記第１配向膜と対向する位置に配置された第２配向膜とを備えた対
向基板と、前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に封止され、電圧無印加状態において
ベンド配向を呈し、高分子材料と該高分子材料よりも低分子量の低分子液晶材料とを含む
液晶層と、を備え、前記液晶層は、前記アレイ基板の前記第１配向膜上に設けられた第１
液晶層と、前記対向基板の前記第２配向膜上に設けられた第２液晶層と、前記第１液晶層
と前記第２液晶層との間に設けられた第３液晶層とを有し、前記高分子材料と前記低分子
液晶材料とで、前記第１液晶層及び前記第２液晶層を構成し、前記低分子液晶材料で、前
記第３液晶層を構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
液晶材料をベンド配向させる際の初期転移を不要とすると共に、外部から力が加わった
際の表示ムラを生じ難くする液晶表示装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図におい
て、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明
は省略する。また、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの
比率等は現実のものと異なる。更に、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異
なる部分が含まれている。
【００１２】
図１は、本発明の一態様に係る液晶表示装置を概略的に示す平面図である。図２は、図
１の液晶表示装置に採用可能な構造の一例を概略的に示す部分断面図である。
【００１３】
図１及び図２の液晶表示装置は、ＯＣＢモードのアクティブマトリクス型液晶表示装置
である。この液晶表示装置は、液晶表示パネル１と、これと向き合うように配置されたバ
ックライト（図示せず）と、液晶表示パネル１に接続された走査線ドライバ２及び信号線
ドライバ３とを含んでいる。
【００１４】
液晶表示パネル１は、アレイ基板１０と対向基板２０とを含んでいる。アレイ基板１０
と対向基板２０との間には、枠状のシール層（図示せず）が介在している。アレイ基板１
０と対向基板２０とシール層とに囲まれた空間は、高分子材料とこれよりも低分子量の低
分子液晶材料とを含んだ混合物で満たされており、この混合物は液晶層３０を形成してい
る。また、アレイ基板１０の外面上には光学補償フィルム４０及び偏光板５０が順次配置
されており、対向基板２０の外面上には光学補償フィルム４０及び偏光板５０が順次配置
されている。
【００１５】
アレイ基板１０は、例えばガラス基板やプラスティック基板などの透明基板１００を含
んでいる。
【００１６】
透明基板１００上には、走査線１０１と、図示しない補助容量線とが配置されている。
走査線１０１と補助容量線とは、各々がＸ方向に延びており、Ｘ方向と交差するＹ方向（
図２及び図４では紙面方向、以下、同じ）に交互に配列している。
【００１７】
走査線１０１と補助容量線とは、同一の工程で形成することができる。また、これらの
材料としては、例えば、金属又は合金を使用することができる。この走査線１０１の一部
は、薄膜トランジスタ（TFT：thin film transistor）の領域内において、この薄膜トラ
ンジスタのゲート電極として使用される。
【００１８】
走査線１０１と補助容量線は、絶縁膜１０２で被覆されている。絶縁膜１０２としては
、例えばシリコン酸化膜を使用することができる。
【００１９】
絶縁膜１０２上には、半導体層１０３がゲート電極に対応して配列している。これら半
導体層１０３は、それぞれ、ゲート電極と交差している。半導体層１０３は、例えばアモ
ルファスシリコンからなる。また、各半導体層１０３上には、図示しないチャネル保護層
及びオーミック層を形成している。
【００２０】
ゲート電極と、半導体層１０３と、絶縁膜１０２のうちゲート電極と半導体層１０３と
の間に位置した部分（ゲート絶縁膜）とで、薄膜トランジスタを形成している。これら薄
膜トランジスタは、画素スイッチ１０４として利用する。
【００２１】
なお、本例では、画素スイッチ１０４はｎチャネル薄膜トランジスタであり、より具体
的には、アモルファスシリコンｎチャネル薄膜トランジスタである。しかしながら、画素
スイッチ１０４はこれに限定されるものではなく、ポリシリコン薄膜トランジスタを使用
してもよいし、このような薄膜トランジスタを使用する代わりに、薄膜ダイオードなどの
他のスイッチング素子を使用してもよい。
【００２２】
絶縁膜１０２上には、信号線１０５ａとソース電極１０５ｂとがさらに配置されている
。信号線１０５ａは、各々がＹ方向に延びており、画素スイッチ１０４が形成する列に対
応してＸ方向に配列している。信号線１０５ａは、画素スイッチ１０４が含む半導体層１
０３のドレインを被覆している。すなわち、信号線１０５ａの一部は、画素スイッチ１０
４に接続されたドレイン電極である。
【００２３】
ソース電極１０５ｂは、画素スイッチ１０４に対応して配列している。ソース電極１０
５ｂは、スイッチ１０４のソース電極として機能すると共に、補助容量線と向き合ってい
る。ソース電極１０５ｂと補助容量線とそれらの間に介在した絶縁膜１０２とは、キャパ
シタ１０６を形成している。
【００２４】
絶縁膜１０２上には、カラーフィルタ１０７がさらに配置されている。カラーフィルタ
１０７は、例えば、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤色（Ｒ）の着色層を含んでいる。
【００２５】
カラーフィルタ１０７上では、画素電極１０８が配列している。これら画素電極１０８
は、それぞれ、カラーフィルタ１０７に形成された貫通孔を介してソース電極１０５ｂに
接続されている。画素電極１０８の材料としては、例えばＩＴＯ（indium tin oxide）を
使用することができる。
【００２６】
画素電極１０８は、配向膜１０９で被覆されている。配向膜１０９は、その近傍で、液
晶分子を、比較的大きなプレチルト角，例えば５°乃至１０°で傾斜配向させる。配向膜
１０９は、例えば、アクリル、ポリイミド、ナイロン、ポリアミド、ポリカーボネート、
ベンゾシクロブテンポリマー、ポリアクリルニトリル、ポリシランなどからなる有機膜に
ラビングなどの配向処理を施すことにより得られる。或いは、配向膜１０９は、例えばシ
リコン酸化物を斜方蒸着することにより得られる。これらの中でも、成膜の容易さや化学
的安定性の点では、ポリイミド、ポリアクリルニトリル、及びナイロンが優れている。こ
の例では、配向膜１０９として、Ｙ方向に沿ってラビングしたポリイミド膜を使用するこ
ととする。
【００２７】
絶縁膜１０２上には、走査信号入力端子群（図示せず）と、映像信号入力端子群（図示
せず）がさらに配置されている。これら走査信号入力端子及び映像信号入力端子は、それ
ぞれ、走査線１０１及び信号線１０５ａに接続されている。これら端子の材料としては、
例えば金属又は合金を使用することができる
対向基板２０は、例えばガラス基板やプラスティック基板などの透明基板２００を含ん
でいる。
【００２８】
対向基板２０上には、対向電極２０８が形成されている。対向電極２０８は、画素電極
１０８と向き合った共通電極である。対向電極２０８の材料としては、例えばＩＴＯを使
用することができる。
【００２９】
対向電極２０８は、配向膜２０９で被覆されている。配向膜２０９としては、配向膜１
０９と同様の膜を使用することができる。この例では、配向膜２０９として、配向膜１０
９と同じ向きにラビングしたポリイミド膜を使用することとする。
【００３０】
アレイ基板１０と対向基板２０とは、それらの配向膜１０９及び２０９同士を向き合わ
せている。アレイ基板１０と対向基板２０との間には、枠状のシール層（図示せず）が介
在している。走査信号入力端子と映像信号入力端子とは、シール層が形成する枠の外側に
位置している。シール層は、アレイ基板１０と対向基板２０とを互いに貼り合せている。
シール層の材料としては、エポキシ系やアクリル系の接着剤を使用することができる。
【００３１】
アレイ基板１０と対向基板２０との間であってシール層が形成する枠の外側には、図示
しないトランスファ電極が配置されている。トランスファ電極は、対向電極２０８をアレ
イ基板１０に接続している。
【００３２】
アレイ基板１０と対向基板２０との間には粒状スペーサが介在しているか、或いは、ア
レイ基板１０と対向基板２０の少なくとも一方は図示しない柱状スペーサをさらに含んで
いる。これらスペーサは、アレイ基板１０と対向基板２０との間であって画素電極１０８
に対応した位置に、厚さがほぼ一定の隙間を形成している。
【００３３】
アレイ基板１０と対向基板２０と枠状のシール層とに囲まれた空間は、高分子材料とこ
れよりも低分子量の低分子液晶材料とを含んだ混合物で満たされている。この混合物は、
液晶層３０を形成している。
【００３４】
高分子材料は、５０００以上の平均分子量を有している。なお、ここで言う「平均分子
量」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィで測定した数平均分子量である。高分子
材料は、液晶層３０中で、高分子マトリクス又は高分子ネットワークを形成している。
【００３５】
低分子材料は、１０００以下の分子量を有している。低分子液晶材料は、例えば、誘電
率異方性が正のネマティック液晶材料である。
【００３６】
図３は、図２に示す液晶層３０をより具体的に示した部分断面図である。
【００３７】
液晶層３０は、図３に示すように、アレイ基板１０の配向膜１０９上の隣接する領域に
設けられた第１液晶層３０ａと、対向基板２０の配向膜２０９上の隣接する領域に設けら
れた第２液晶層３０ｂと、第１液晶層３０ａと第２液晶層３０ｂとに挟まれた第３液晶層
３０ｃとを備えている。液晶層３０に関する詳しい構成は後述する。
【００３８】
画素電極１０８と対向電極２０８と配向膜１０９及び２０９と液晶層３０とは、液晶素
子３００を形成している。各画素は、画素スイッチ１０４と液晶素子３００とキャパシタ
１０６とを含んでいる。また、アレイ基板１０と対向基板２０とそれらの間に介在した液
晶層３０及びシール層とは、液晶セルを形成している。
【００３９】
光学補償フィルム４０は、例えば、二軸性フィルムである。この光学補償フィルム４０
としては、屈折率異方性が負の一軸性化合物、例えばディスコティック液晶化合物をその
光学軸がＸ方向に垂直な面内で変化するようにベンド配向させた光学異方性層を含んでい
るものを使用することができる。
【００４０】
アレイ基板１０及び対向基板２０に貼られた光学補償フィルム４０のリタデーションの
合計は、例えば、液晶層３０のＯＮ状態におけるリタデーションとほぼ等しくする。この
場合、光学補償フィルム４０は、例えば、ＯＮ状態における液晶層３０と光学補償フィル
ム４０との積層体のリタデーションがほぼゼロとなるように配置する。
【００４１】
偏光板５０は、例えば、それらの透過軸が互いに略直交するように配置する。また、各
偏光板５０は、例えば、その透過軸がＸ方向及びＹ方向に対して約４５°の角度を為すよ
うに配置する。
【００４２】
走査線ドライバ２及び信号線ドライバ３は、それぞれ、走査信号入力端子及び映像信号
入力端子に接続されている。この例ではドライバ２及び３をＣＯＧ（chip on glass）実
装しているが、その代わりにＴＣＰ（tape carrier package）実装してもよい。
【００４３】
図示しないバックライトは、液晶表示パネル１の背面側に配置されている。バックライ
トは、アレイ基板１０を背面側から照明する。
【００４４】
前述した液晶層３０は下記の方法で製造される。
【００４５】
まず、図２に示すアレイ基板１０を公知の方法で製造し、アレイ基板１０の配向膜１０９
上に柱状スペーサを形成する。また、図２に示す対向基板２０を公知の方法で製造する。
次に、真空下で、このアレイ基板１０の配向膜１０９上に高分子材料前駆体と低分子液晶
材料とを含んだ混合物を滴下する。その後、配向膜１０９と配向膜２０９と向き合うよう
にアレイ基板１０及び対向基板２０を配置する。このとき、アレイ基板１０と対向基板２
０との距離はアレイ基板１０上に形成された柱状スペーサによって均一に制御される。な
お、上記の混合物には、光重合開始剤を更に、添加してもよい。
【００４６】
この状態で、走査信号入力端子および映像信号入力端子を介して、すべての走査線１０
１に画素スイッチ１０４がＯＮ状態となる電圧を印加し、かつすべての信号線１０５aに
一定の電圧（例えば０ボルト）を印加する。同時に対向電極２０８に数ボルト以上の交流
電圧を印加する。これにより、画素電極１０８と対向電極２０８との間に挟まれた低分子
液晶材料はベンド配向となる。その後、この状態で混合物内の高分子材料前駆体の重合反
応を生じさせる。この重合反応は、例えば、アレイ基板１０側及び対向基板２０側から前
記混合物に対して紫外線を照射することで行う。紫外線の照射時間は、照射する紫外線の
強さにもよるが、例えば３秒以上で行う。なお、照射時間が短い場合、高分子材料前駆体
の重合反応が十分に進行せず、ベンド配向を安定化できないことがある。
【００４７】
その後、アレイ基板１０と対向基板２０とをそれぞれの基板１００、２００のコーナー
部より徐々に力をかけて剥離する。その結果、配向膜１０９上に高分子材料および低分子
液晶層からなる第１液晶層３０ａが、配向膜２０９上に第１液晶層３０ａと同様な構成の
高分子材料および低分子液晶層からなる第２液晶層３０ｂが形成される。
【００４８】
次に、この第１液晶層３０ａ上に上述の柱状スペーサの高さよりも直径の大きいスペー
サ粒子を散布する。また、この配向膜２０９を形成した対向基板２０の周辺部にシール剤
を、注入口となる部分を除いて第２液晶層３０ｂを取り囲むように枠状に塗布する。これ
らを配向膜１０９と配向膜２０９とが向き合うように貼りあわせ、荷重をかけながらシー
ル剤を硬化させ、第１液晶層３０ａと第２液晶層３０ｂとの間に空洞をもつセルを作製す
る。
【００４９】
次に、このセルの内側を真空にし、低分子液晶材料を注入し、セルの注入口を塞ぐこと
により、液晶セルを作製する。その結果、配向膜１０９の上に第１液晶層３０ａ、第３液
晶層３０ｃ、第２液晶層３０ｂが順次積層した液晶層３０が形成される。
【００５０】
その後、作製した液晶セルに光学補償フィルム４０及び偏光板５０を貼り付ける。さら
に、これに走査線ドライバ２及び信号線ドライバ３を実装して液晶表示パネル１を作製し
て、バックライト等と組み合わせることで液晶表示装置が完成される。
【００５１】
この製造方法において、使用する高分子材料前駆体としては、例えば、液晶性を示す単
官能アクリレートモノマー（分子内に１つのアクリル性二重結合を含んでいるアクリレー
トモノマー）などの液晶性アクリレートモノマーを使用することができる。そのようなア
クリレートモノマーとしては、例えば、下記化学式（１）乃至（３）に示す化合物などを
使用することができる。
【化１】
2008020771.tif 000003
【００５２】
液晶層３０内に含まれる高分子材料は、例えば、剛直なメソーゲン基が側鎖として高分
子骨格に直接又は間接的に結合した側鎖型高分子液晶材料である。側鎖型高分子液晶材料
としては、例えば、下記化学式（４）乃至（６）に示す高分子などを使用することができ
る。
【化２】
2008020771.tif 000004
【００５３】
第１液晶層３０ａ及び第２液晶層３０ｂ内における高分子材料の重量％は、高分子材料
と低分子液晶の混合体の重量を１００％とすると、例えば、２．５％から１０％の範囲内
で構成されている。高分子材料の重量％が、例えば、１０％を超える場合は、高分子材料
の影響によって光が散乱したり、液晶の電場応答が妨げられたりしてコントラストが低下
する場合がある。高分子材料の重量％が、例えば、２．５％未満の場合は、電圧無印加時
において、液晶材料がスプレイ配向を呈し易くなる、すなわち、ベンド配向が生じにくく
なる。
【００５４】
この液晶層３０はアレイ基板１０側から第１液晶層３０ａ、第３液晶層３０ｃ、第２液
晶層３０ｂの積層構造を有している。なお、第３液晶層３０ｃには、前述した高分子材料
はほとんど含まれていない。典型的には、第３液晶層３０ｃの高分子材料は第３液晶層３
０ｃ内の重量％で０．５％以下の範囲内で構成されていることが好ましい。これについて
、前述した図３を参照しながら説明する。
【００５５】
図３は、電圧無印加時における液晶材料の配向状態を概略的に示す断面図である。図中
、参照符号３０１は低分子液晶材料を示し、参照符号３０２は側鎖型高分子液晶材料（高
分子材料）を示している。
【００５６】
第１液晶層３０ａ及び第２液晶層３０ｂ内には、低分子液晶材料３０１内に高分子材料
３０２が含まれているため、低分子液晶材料３０１は、画素電極１０８と対向電極２０８
との間に電圧を印加していない状態においてもベンド配向を呈する。そのため、液晶表示
装置における初期転移を不要とすることができる。
【００５７】
なお、液晶性モノマーが液晶層３０の厚み方向に立った状態で並んだ構造体を備えた液
晶表示装置に外力が加わった場合、例えば対向基板２０に貼られた偏光板５０を指で押圧
すると、アレイ基板１０と対向基板２０との間隔が指で押圧された部分を中心に狭くなり
、液晶の配向が乱れる。通常、アレイ基板１０と対向基板２０との間には、スペーサ粒子
や柱状スペーサが配置されているが、外力によって弾性変形し、アレイ基板１０と対向基
板２０との間隔は、例えば、初期値の半分程度まで一時的に減少する。この外力を取り除
くと、基板１０、２０間の間隔は元に戻る。このとき、液晶層が低分子液晶材料のみで構
成される場合は、低分子液晶材料は流動性があるため、液晶配向は元の均一な状態に戻る
。
【００５８】
一方、液晶層３０全体に高分子材料を含有し、この高分子材料によって低分子液晶材料
がベンド配向を保持するようにした場合、外力によって基板１０、２０間の間隔が狭くな
ると高分子材料の構造が変形することがある。この場合、外力を取り除いて基板１０、２
０間の間隔は元に戻っても、この変形した高分子材料の影響で液晶配向は元には戻らない
、又は、戻りが遅くなる。その結果、この外力が加わった部分は表示ムラとして視認され
、表示不良となる。
【００５９】
なお、図３に示したように、本発明では、液晶層３０はアレイ基板１０側から第１液晶
層３０ａ、第３液晶層３０ｃ、第２液晶層３０ｂの積層構造を有しており、第１液晶層３
０ａと第２液晶層３０ｂに挟まれた第３液晶層３０ｃ内には高分子材料がほとんど含まれ
ていない。そのため、外力によって基板１０、２０間の間隔が狭くなっても、第１液晶層
３０ａに含まれる高分子材料３０２と、第２液晶層３０ｂに含まれる高分子材料３０２同
士がぶつかりにくくなるため、高分子材料の構造変形が生じにくくなる。その結果、液晶
表示装置に外部からの力が加わった場合でも表示ムラを生じ難くすることができる。
【００６０】
また、液晶セルの断面方向の中央部、すなわち、第３液晶層３０ｃの部分に高分子材料
が含有されていると、液晶層３０に印加する電圧を変化させて液晶分子をスイッチングさ
せる際、液晶のフロー（流動）がこの高分子材料によって妨げられてしまい、スイッチン
グ速度が低下する場合がある。しかし、本発明では、第３液晶層３０ｃは高分子材料をほ
とんど含んでいないため、スイッチング速度の低下は生じない。
【００６１】
図３では、一例として、Ｙ方向と略平行に延びた直鎖状の高分子骨格を描いているが、
高分子骨格はどの方向に延びていてもよい。また、高分子骨格は、どのようなコンホメー
ションをとっていてもよい。さらに、高分子骨格は、枝分かれしていてもよい。例えば、
高分子骨格は、二次元網目構造を有していてもよく、或いは、三次元網目構造を有してい
てもよい。
【００６２】
なお、前述した液晶層３０は、図１及び図２に示す液晶表示装置以外の形態にも適用が
可能である。
【００６３】
図４は、他の変形例に係る液晶表示装置を概略的に示す平面図である。この液晶表示装
置は、アレイ基板１０と対向基板２０に以下の構成を採用したこと以外は、図１及び図２
の液晶表示装置とほぼ同様の構造を備えているため重複する部分については説明を省略す
る。
【００６４】
すなわち、図４の液晶表示装置では、アレイ基板１０からカラーフィルタ１０７を省略
し、その代わりに、対向基板２０の基板２００と対向電極２０８との間にカラーフィルタ
２０７を配置している。また、図４の液晶表示装置では、信号線１０５ａと配向膜１０９
との間にブラックマトリクス１１２を配置している。このように、カラーフィルタ・オン
・アレイ構造を採用してもよく、ブラックマトリクス・オン・アレイ構造を採用してもよ
い。
【００６５】
なお、図４の液晶表示装置では、カラーフィルタ２０７と対向電極２０８との間に平坦
化層を配置してもよい。平坦化層を配置すると、対向電極２０８の平坦性が高まるため、
液晶材料の配向度が向上すると共に、アレイ基板１０が含む部材と対向電極２０８との間
の不所望な短絡を生じ難くなる。
【００６６】
平坦化層の材料としては、例えば、アクリル、ポリイミド、ナイロン、ポリアミド、ポ
リカーボネート、ベンゾシクロブテンポリマー、ポリアクリルニトリル、ポリシランなど
の有機物を使用することができる。これら材料のうち、コストの点ではアクリルなどが優
れており、平坦性の点ではベンゾシクロブテンポリマーなどが優れており、化学的安定性
の点ではポリイミドなどが優れている。
【実施例】
【００６７】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００６８】
（実施例１）
本例では、図１に示す液晶表示装置を以下の方法により作製した。なお、本例では、ア
レイ基板１０及び対向基板２０には、図５に示した構造を採用した。図５に示す液晶表示
装置は、図４に示す信号線１０５ａと配向膜１０９との間に設けられたブラックマトリク
ス１１２が、対向基板２０の基板２００とカラーフィルタ２０７との間に設けられている
点が異なるのみで、その他の構成は図４と同様である。
【００６９】
アレイ基板１０を作製するに当たっては、まず、ガラス基板１００上に、走査線１０１
と補助容量線（図示せず）とを形成した。これら配線の材料としては、クロムを使用した
。
【００７０】
次に、これら配線と、補助容量線及び走査線１０１をクロム酸化膜と酸化シリコン膜と
の積層構造を有する絶縁膜１０２によって被覆した。この絶縁膜１０２上にアモルファス
シリコンからなる半導体層１０３を形成し、この半導体層１０３をパターニングした。そ
の後、半導体層１０３上に窒化シリコンからなるチャネル保護層（図示せず）を形成し、
半導体層１０３及びチャネル保護層上に図示しないオーミック層を形成した。
【００７１】
次に、絶縁膜１０２上に、信号線１０５ａとソース電極１０５ｂと走査信号入力端子（
図示せず）と映像信号入力端子（図示せず）とを形成した。さらに、絶縁膜１０２上に、
画素電極１０８を形成した。
【００７２】
対向基板２０を作製するに当たっては、まず、ガラス基板２００上にクロム膜を形成し
、これをパターニングした。これにより、ブラックマトリクスを得た。続いて、その上に
、それぞれ赤色、緑色、青色の顔料を混入した感光性アクリル樹脂を用いて、ストライプ
状のカラーフィルタ２０７を形成した。
【００７３】
次に、カラーフィルタ２０７上に、透明なアクリル樹脂を塗布して、図示しない平坦化
層（オーバーコート）を形成した。その後、平坦化層上にＩＴＯをスパッタリングするこ
とにより、対向電極２０８を形成した。さらに、対向電極２０８上に、フォトリソグラフ
ィ法を利用して、高さが３μｍであり且つ底面が５μｍ×１０μｍの柱状スペーサ（図示
せず）を形成した。これら柱状スペーサは、アレイ基板１０と対向基板２０とを貼り合せ
たときに信号線１０５ａ上に位置するように形成した。
【００７４】
画素電極１０８及び対向電極２０８を洗浄した後、それらの上に、オフセット印刷によ
ってポリイミド溶液（日産化学製ＳＥ−５２９１）を塗布した。これら塗膜を、ホットプ
レートを用いて９０℃で１分間加熱し、さらに２００℃で３０分間加熱した。このように
して、配向膜１０９及び２０９を形成した。
【００７５】
次に、配向膜１０９及び２０９に、コットン製の布を用いたラビングを施した。これら
のラビングは、配向膜１０９に対するラビングの方向と配向膜２０９に対するラビングの
方向とが、アレイ基板１０と対向基板２０とを貼り合せたときに同じ向きになるように行
った。また、各々のラビングには、毛先の直径が０．１μｍ乃至１０μｍのコットン製ラ
ビング布を使用し、ラビングローラの回転数を５００ｒｐｍ、基板移動速度を２０ｍｍ／
ｓ、押し込み量を０．７ｍｍ、ラビングの回数を１回とした。また、ラビング後、配向膜
１０９及び２０９は、中性の界面活性剤を主成分とする水溶液で洗浄した。
【００７６】
次に、真空下で、この配向膜１０９上に高分子材料前駆体と低分子液晶材料とを含んだ
混合物を滴下した。低分子液晶材料としては、ネマティック液晶組成物であるメルクジャ
パン社製Ｅ７を使用し、その混合物中での濃度は重量パーセントで９５％とした。高分子
材料前駆体としては、液晶性を示すアクリレートモノマーであるＵＣＬ−００１（大日本
インキ化学工業株式会社製）を使用し、その混合物中での濃度は４．９５％（重量％）と
した。さらに、光重合開始剤としては、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノ
ンを使用し、その混合物中での濃度は０．０５％（重量％）とした。
【００７７】
続いて、アレイ基板１０と対向基板２０とを、配向膜１０９及び２０９が向き合い、か
つそれらのラビング方向が互いに等しくなるように配置した。このとき、アレイ基板１０
と対向基板２０は、アレイ基板１０上に形成された柱状スペーサによって約３μｍの距離
で均一に制御された。
【００７８】
この状態で、走査信号入力端子および映像信号入力端子を介して、すべての走査線１０
１に２５Ｖの直流電圧を印加し、すべての画素スイッチ１０４をＯＮ状態とした。加えて
、すべての信号線１０５aに０Ｖを印加した。同時に、対向電極２０８に±５Ｖの交流電
圧を印加した。これにより、画素電極１０８と対向電極２０８との間に挟まれた低分子液
晶材料はベンド配向となった。この状態で、アレイ基板１０の配向膜１０９を形成した面
と対向する反対側から、主波長が３６５ｎｍであり且つ強度が３．３ｍＷ／ｃｍ2の紫外
線を３分間照射した。これにより、高分子材料前駆体は互いに重合し、高分子材料と低分
子液晶材料とを含んだ液晶層が形成された。
【００７９】
その後、アレイ基板１０と対向基板２０を基板１０、２０のコーナー部より徐々に力を
かけて剥離した。これにより、前記液晶層は２つに分割され、配向膜１０９上に高分子材
料および低分子液晶層からなる第１液晶層３０ａが、配向膜２０９上に高分子材料および
低分子液晶層からなる第２液晶層３０ｂが形成された。
【００８０】
この配向膜１０９上に直径５μｍのスペーサ粒子を散布した。また、この配向膜２０９
を形成した対向基板２０の周辺部にエポキシ系のシール剤を、注入口となる部分を除いて
第２液晶層３０ｂを取り囲むように枠状に塗布した。これらを配向膜１０９と配向膜２０
９が向き合うように、かつそれらのラビング方向が互いに等しくなるように貼りあわせ、
荷重をかけながらシール剤を硬化させ、第１液晶層３０ａと第２液晶層３０ｂの間に空洞
をもつセルを作製した。
【００８１】
次に、得られたセルを真空チャンバ内に搬入し、このセルの内側を真空とし、注入口か
ら低分子液晶材料（メルクジャパン社製Ｅ７）を注入した。さらに、セルの注入口をエポ
キシ系接着剤で塞いた。これにより、配向膜１０９の上に第１液晶層３０ａ、第３液晶層
３０ｃ、第２液晶層３０ｂが順次積層し、かつこの中に含まれる低分子液晶材料が電圧無
印加状態でベンド配向した液晶層３０が形成された。また、第３液晶層３０ｃは高分子材
料および高分子材料前駆体をほとんど含んでいなかった。
【００８２】
次に、アレイ基板１０の外面に光学補償フィルム４０及び偏光板５０を貼り付けると共
に、対向基板２０の外面に光学補償フィルム４０及び偏光板５０を貼り付けた。ここでは
、画素電極１０８と対向電極２０８との間に５Ｖの電圧を印加した状態における画素電極
１０８と対向電極２０８との間の液晶層３０と、アレイ基板及び対向基板に貼り付けた計
２枚の光学補償フィルム４０との積層体のリタデーションが、基板面内でほぼゼロとなる
設計を採用した。また、偏光板５０は、それらの透過軸が互いに略直交すると共に、各々
の透過軸がＸ方向及びＹ方向に対して約４５°の角度を為すように配置した。
【００８３】
さらに、アレイ基板１０に走査線ドライバ２及び信号線ドライバ３などを接続し、この
液晶表示パネル１とバックライトとを組み合わせた。以上のようにして、液晶表示装置を
完成した。
【００８４】
この液晶表示装置は、液晶パネルを指で強く押圧しても表示ムラが発生することはなか
った。なお、画素電極１０８と対向電極２０８との間に印加する電圧の絶対値は、ＯＮ状
態では５Ｖとし、ＯＦＦ状態では０Ｖとした。正面のコントラスト比は４００：１であり
、応答時間は５ｍｓであった。視野角（コントラスト比が１０：１以上であり且つ階調反
転を生じない条件を満足する）は、上下方向及び左右方向とも７０°以上であった。
【００８５】
（実施例２）
アレイ基板１０および対向基板２０上にそれぞれ配向膜１０９および２０９を形成し、
ラビング処理を実施し、その後、配向膜１０９および２０９を洗浄するところまでは実施
例１と同様とした。ただし、柱状スペーサの高さは１．５μｍとした。
【００８６】
また、ガラス基板の一方の面にＩＴＯからなる透明電極と、この透明電極の上に厚さ約
１μｍのテフロン（登録商標、以下同様）製の膜を形成したものを２枚用意した。
【００８７】
真空下で、この配向膜１０９上に高分子材料前駆体と低分子液晶材料とを含んだ混合物
を滴下した。低分子液晶材料としては、ネマティック液晶組成物であるメルクジャパン社
製Ｅ７を使用した。高分子材料前駆体としては、液晶性を示すアクリレートモノマーＵＣ
Ｌ−００１（大日本インキ化学工業株式会社製）と、非液晶性の多官能アクリレートモノ
マー（分子内にアクリル性二重結合を複数含んでいるアクリレートモノマー）ＫＡＹＡＲ
ＡＤ  ＨＸ−２２０（日本化薬株式会社製）を混合して使用し、光重合開始剤として２，
２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノンを添加した。混合比は重量パーセントで、
液晶Ｅ７が９５％、ＵＣＬ−００１が４．７％、ＨＸ−２２０が０．２５％、２，２−ジ
メトキシ−２−フェニルアセトフェノンが０．０５％とした。
【００８８】
続いて、アレイ基板１０と前述のテフロン膜を形成した基板とを、配向膜１０９および
テフロン膜が向き合うように配置した。このとき、アレイ基板１０とテフロン膜を形成し
た基板は、アレイ基板１０上に形成された柱状スペーサによって約１．５μｍの距離で均
一に制御された。
【００８９】
この状態で、走査信号入力端子および映像信号入力端子を介して、すべての走査線１０
１に２５Ｖの直流電圧を印加し、すべての画素スイッチ１０４をＯＮ状態とした。加えて
、すべての信号線１０５aに０Ｖを印加した。同時に、テフロン膜を形成した基板に形成
した透明電極に±５Ｖの交流電圧を印加した。これにより、画素電極と前記透明電極の間
に挟まれた低分子液晶材料は、テフロン膜上で液晶分子が基板面に垂直に配向するためハ
イブリッド配向となる。この状態で、アレイ基板１０の配向膜１０９を形成した面と反対
側から、主波長が３６５ｎｍであり且つ強度が３．３ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を３分間照射
した。これにより、高分子材料前駆体は互いに重合し、高分子材料と低分子液晶材料とを
含んだ液晶層が形成された。
【００９０】
その後、アレイ基板１０とテフロン膜を形成した基板を基板のコーナー部より徐々に力
をかけて剥離した。液晶層はテフロン膜側には残らず、アレイ基板側に付着していた。こ
れにより、配向膜１０９上に高分子材料および低分子液晶層からなる第１液晶層３０ａが
形成された。
【００９１】
同様にして第２液晶層３０ｂも形成した。すなわち、真空下で、配向膜２０９上に高分
子材料前駆体と低分子液晶材料とを含んだ混合物を滴下した。低分子液晶材料としては、
ネマティック液晶組成物であるメルクジャパン社製Ｅ７を使用した。高分子材料前駆体と
しては、液晶性を示すアクリレートモノマーＵＣＬ−００１（大日本インキ化学工業株式
会社製）と、非液晶性の多官能アクリレートモノマー（分子内にアクリル性二重結合を複
数含んでいるアクリレートモノマー）ＫＡＹＡＲＡＤ  ＨＸ−２２０（日本化薬株式会社
製）を混合して使用し、光重合開始剤として２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフ
ェノンを添加した。混合比は重量パーセントで、液晶Ｅ７が９５％、ＵＣＬ−００１が４
．７％、ＨＸ−２２０が０．２５％、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン
が０．０５％とした。
【００９２】
続いて、対向基板２０と前述のテフロン膜を形成した基板とを、配向膜２０９およびテ
フロン膜が向き合うように配置した。このとき、対向基板２０とテフロン膜を形成した基
板は、テフロン膜上に直径１．５μｍのスペーサ粒子を散布することで約１．５μｍの距
離で均一に制御された。
【００９３】
この状態で、対向電極２０８に０Ｖを印加した。同時に、テフロン膜を形成した基板に
形成した透明電極に±５Ｖの交流電圧を印加した。これにより、対向電極と前記透明電極
の間に挟まれた低分子液晶材料は電圧無印加状態でベンド配向となる。この状態で、テフ
ロン膜を形成した基板のテフロン膜を形成した面と反対側から、主波長が３６５ｎｍであ
り且つ強度が３．３ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を３分間照射した。これにより、高分子材料前
駆体は互いに重合し、高分子材料と低分子液晶材料とを含んだ液晶層が形成された。
【００９４】
その後、対向基板２０とテフロン膜を形成した基板を基板のコーナー部より徐々に力を
かけて剥離した。液晶層はテフロン膜側には残らず、対向基板側に付着していた。これに
より、配向膜２０９上に高分子材料および低分子液晶層からなる第２液晶層３０ｂが形成
された。
【００９５】
これ以降の工程は実施例１で説明したのと同様の方法により液晶表示装置を作製した。
【００９６】
この液晶表示装置は、液晶パネルを指で強く押しても表示ムラが発生することはなかっ
た。なお、画素電極１０８と対向電極２０８との間に印加する電圧の絶対値は、ＯＮ状態
では５Ｖとし、ＯＦＦ状態では０Ｖとした。正面のコントラスト比は４００：１であり、
応答時間は５ｍｓであった。視野角（コントラスト比が１０：１以上であり且つ階調反転
を生じない条件を満足する）は、上下方向及び左右方向とも７０°以上であった。
【００９７】
（比較例１）
本例では、液晶層を高分子材料と低分子液晶材料を含んだ単一の層から構成した点を除
き、実施例１で説明したのと同様の方法により液晶セルを作製した。すなわち、アレイ基
板１０および対向基板２０上にそれぞれ配向膜１０９および２０９を形成し、ラビング処
理を実施し、その後、配向膜１０９および２０９を洗浄するところまでは実施例１と同様
とした。ただし、柱状スペーサの高さは５μｍとした。
【００９８】
配向膜２０９を形成した対向基板２０の周辺部にエポキシ系のシール剤を枠状に塗布し
た。真空下で、この配向膜１０９上に高分子材料前駆体と低分子液晶材料とを含んだ混合
物を滴下した。なお、混合物の組成は実施例１と同じとした。
【００９９】
続いて、アレイ基板１０と対向基板２０とを、配向膜１０９及び２０９が向き合い、か
つそれらのラビング方向が互いに等しくなるように貼りあわせ、荷重をかけながらシール
剤を硬化させた。このとき、アレイ基板１０と対向基板２０は、アレイ基板１０上に形成
された柱状スペーサによって約５μｍの距離で均一に制御された。
【０１００】
この状態で、走査信号入力端子および映像信号入力端子を介して、すべての走査線１０
１に２５Ｖの直流電圧を印加し、すべての画素スイッチ１０４をＯＮ状態とした。加えて
、すべての信号線１０５aに０Ｖを印加した。同時に、対向電極に±５Ｖの交流電圧を印
加した。これにより、画素電極と対向電極の間に挟まれた低分子液晶材料は電圧無印加状
態でベンド配向となる。この状態で、アレイ基板１０の配向膜１０９を形成した面と反対
側から、主波長が３６５ｎｍであり且つ強度が３．３ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を３分間照射
した。これにより、高分子材料前駆体は互いに重合し、高分子材料と低分子液晶材料とを
含んだ液晶層が形成された。
【０１０１】
次に、アレイ基板１０の外面に光学補償フィルム４０及び偏光板５０を貼り付けると共
に、対向基板２０の外面に光学補償フィルム４０及び偏光板５０を貼り付けた。ここでは
、画素電極１０８と対向電極２０８との間に５Ｖの電圧を印加した状態における画素電極
１０８と対向電極２０８との間の液晶層３０と、アレイ基板及び対向基板に貼り付けた計
２枚の光学補償フィルム４０との積層体のリタデーションが、基板面内でほぼゼロとなる
設計を採用した。また、偏光板５０は、それらの透過軸が互いに略直交すると共に、各々
の透過軸がＸ方向及びＹ方向に対して約４５°の角度を為すように配置した。
【０１０２】
さらに、アレイ基板１０に走査線ドライバ２及び信号線ドライバ３などを接続し、この
液晶表示パネル１とバックライトとを組み合わせた。以上のようにして、液晶表示装置を
完成した。
【０１０３】
この液晶表示装置を対向基板上に形成した偏光板側から指で押圧したところ、押した部
分がスプレイ配向となり、表示ムラとして視認された。また、指で押していない部分の応
答時間を測定した結果、１００ｍｓであった。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の一態様に係る液晶表示装置を概略的に示す平面図。
【図２】図１の液晶表示装置に採用可能な構造の一例を概略的に示す部分断面図。
【図３】図２に示す液晶層３０をより具体的に示した部分断面図。
【図４】他の変形例に係る液晶表示装置を概略的に示す部分断面図。
【図５】実施例に係る液晶表示装置を概略的に示す部分断面図。
【符号の説明】
【０１０５】
１…液晶表示パネル、２…走査線ドライバ、３…信号線ドライバ、１０…アレイ基板、
２０…対向基板、３０…液晶層、３０ａ…第１液晶層、３０ｂ…第２液晶層、３０ｃ…第
３液晶層、４０…光学補償フィルム、５０…偏光板、１００…透明基板、１０１…走査線
、１０２…絶縁膜、１０３…半導体層、１０４…画素スイッチ、１０５ａ…信号線、１０
５ｂ…ソース電極、１０６…キャパシタ、１０７…カラーフィルタ、１０８…画素電極、
１０９…配向膜、１１２…ブラックマトリクス、２００…透明基板、２０７…カラーフィ
ルタ、２０８…対向電極、２０９…配向膜、３００…液晶素子、３０１…低分子液晶材料
、３０２…高分子材料。
【図１】
2008020771.tif 000005
【図２】
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【図３】
2008020771.tif 000007
【図４】
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【図５】
2008020771.tif 000009