(57)【要約】【課題】新規な液晶動作モードを有し、明るく、階調色度特性に優れた液晶表示パネルを提供する。【解決手段】垂直配向膜１５を付した電極１２が表面に形成された基板１１と水平配向膜１６を付した電極１４が表面に形成された基板１３とを配向膜側を対向させ、対向する基板間に間隙を設けて封止し、間隙には官能性モノマーを含む液晶１７が封入されており、基板１１上にはほぼ長方形の電極１２からなる複数の画素電極が整列している液晶表示パネルであって、液晶表示パネル面の法線方向に対して傾いた方向から光を照射してモノマーを重合して液晶１７の配向制御を行う液晶表示パネルにおいて、基板１１が画素電極１２と電極１４と間に電圧が印加されたときに液晶１７内の液晶分子１８の配向を規制する構造を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直配向膜を付した第１電極が表面に形成された第１基板と水平配向膜を付した第２電極が表面に形成された第２基板とを該配向膜側を対向させ、対向する基板間に間隙を設けて封止し、該間隙には官能性モノマーを含む液晶が封入されており、前記第１基板上にはほぼ長方形の前記第１電極からなる複数の画素電極が整列している液晶表示パネルであって、該液晶表示パネル面の法線方向に対して傾いた方向から光を照射して前記モノマーを重合して液晶の配向制御を行う液晶表示パネルにおいて、
前記第１基板が、前記画素電極と前記第２電極と間に電圧が印加されたときに前記液晶内の液晶分子の配向を規制する構造を有する、
ことを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
前記構造が、前記画素電極内に設けられた微細ＩＴＯパターンである、請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項３】
前記官能性モノマーが、２官能以上の官能基を有する、
請求項１または２に記載の液晶表示パネル。
【請求項４】
前記光照射は、前記画素電極の各々に対し、該画素電極面の部分的な領域に対し、前記液晶表示パネル面の法線方向に対して傾いた第１方向から光を照射後、該画素電極面の全領域に前記第１方向と異なる第２方向から光照射を再度行う、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の液晶表示パネル。
【請求項５】
前記液晶は、ノーマリブラックモードものであり、かつ前記液晶分子の配向が、前記電圧の印加により前記光照射の方位に向けてスイッチングするよう規制されるものである、
請求項１乃至４の何れか１項に記載の液晶表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶動作モードに特徴を有する高画質の液晶表示パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来技術による垂直配向型液晶パネルの説明図であり、図９は従来技術による横電界スイッチング型液晶パネルの説明図である。高画質、特に視野角特性に優れた液晶表示パネルとして、現在、図８に示すマルチドメイン配向（ＭＶＡ）構造を有する垂直配向型液晶パネル（以下、ＭＶＡと記す）と、図９に示すインプレーンスイッチング（ＩＰＳ）と称する横電界スイッチング型液晶パネル（以下、ＩＰＳと記す）とが、その特性も優れ、よく知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの優れた液晶表示パネルにおいても欠点がないわけではなく、一例を挙げれば、前者では階調を変えた場合の視角特性が十分ではなく、後者では正面コントラストが十分高くはないことがある。
【０００４】
前者のＭＶＡでの階調視角特性においては、例えば中間調で表示した画像が斜めから観ると白ちゃけたり、斜めから観た色合いが正面からのものと異なる等の問題を生じる。一方、後者のＩＰＳにおいては、水平配向に起因して正面コントラストとして２００〜３００程度が限界となっている。また、斜め４５°方位のコントラストはＭＶＡに比較して十分とは言えず、透過率についても改善が望まれている。黒状態での斜めからみた色付の問題もある。このように、上記２つの優れた液晶動作モード、すなわちＭＶＡにおける配向制御に特徴のあるモードとＩＰＳにおける電極配置に特徴のあるモードとにおいても一長一短がある。
【０００５】
それゆえ、本発明は上記従来技術の問題点を解決し、従来技術による液晶表示パネルとは異なる新規な液晶動作モードを有し、従来技術による液晶表示パネルと比して明るく、階調色度特性に優れた液晶表示パネルおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明による液晶表示パネルは、垂直配向膜を付した第１電極が表面に形成された第１基板と水平配向膜を付した第２電極が表面に形成された第２基板とを該配向膜側を対向させ、対向する基板間に間隙を設けて封止し、該間隙には官能性モノマーを含む液晶が封入されており、前記第１基板上にはほぼ長方形の前記第１電極からなる複数の画素電極が整列している液晶表示パネルであって、該液晶表示パネル面の法線方向に対して傾いた方向から光を照射して前記モノマーを重合して液晶の配向制御を行う液晶表示パネルにおいて、前記第１基板が、前記画素電極と前記第２電極と間に電圧が印加されたときに前記液晶内の液晶分子の配向を規制する構造を有する、ことを特徴とする。
【０００７】
上記液晶表示パネルにおいて、前記構造が、前記画素電極内に設けられた微細ＩＴＯパターンである。
【０００８】
上記液晶表示パネルにおいて、前記構造が、前記画素電極上に設けられた絶縁性パターンである。
【０００９】
上記液晶表示パネルにおいて、前記官能性モノマーが、２官能以上の官能基を有する。
【００１０】
上記液晶表示パネルにおいて、前記光照射として紫外線を用いている。
【００１１】
上記液晶表示パネルにおいて、前記官能性モノマーが、アクリレート系である。
【００１２】
上記液晶表示パネルにおいて、前記官能性モノマーが、メタクリレート系である。
【００１３】
上記液晶表示パネルにおいて、前記光照射は、前記画素電極の各々に対し、該画素電極面の部分的な領域に対し、前記液晶表示パネル面の法線方向に対して傾いた第１方向から光を照射後、該画素電極面の全領域に前記第１方向と異なる第２方向から光照射を再度行う。
【００１４】
上記液晶表示パネルにおいて、前記液晶は、ネガ型である。
【００１５】
上記液晶表示パネルにおいて、前記液晶は、ポジ型である。
【００１６】
上記液晶表示パネルにおいて、前記液晶は、ノーマリブラックモードものであり、かつ前記液晶分子の配向が、前記電圧の印加により前記光照射の方位に向けてスイッチングするよう規制されるものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明による第１実施例の液晶表示パネルの製造過程を示す図であり、（Ａ）はマスク有りで光を斜め方向から照射する過程を示し、（Ｂ）はマスク無しで光を斜め方向から照射する過程を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、第１実施例の液晶表示パネルは、一方の第１基板１１に微細（ＩＴＯ）電極１２を設け、他方の第２基板１３にベタ（ＩＴＯ）電極１４を設ける。第１基板１１の微細電極１２側に垂直配向処理を施した垂直配向膜１５を付し、第２基板１３のベタ電極１４側に可能な限りプレチルト角が小さくなるように水平配向処理を施した水平配向膜１６を付す。
【００２０】
次いで、これら２枚の基板１１、１３を配向膜側を対向させて基板間に間隙を設けて封止して空パネルを作製する。
【００２１】
この間隙に反応性モノマーを含む液晶（液晶組成物）１７を注入する。この液晶は、ネガ型液晶（Δε＜０）のノーマリブラックモードものである。なお、以下の実施例においても、使用する液晶はネガ型液晶（Δε＜０）のノーマリブラックモードである。
【００２２】
次に、液晶１７の注入後、斜めから、すなわち第１基板１１または第２基板１２の表面の法線方向に対し傾きをもった方向から光を照射する。この光として、例えば紫外線を照射する。液晶分子１８は、ベタ電極１４の液晶１７側でこの光の照射方向にプレチルトされ、微細電極１２とベタ電極１４との間に電圧が印加されると、微細電極１２のスリットのストライプ延伸方向にスイッチングする。次に、この点について説明する。
【００２３】
図２は本発明による第１実施例の液晶表示パネルの電極構成および液晶分子の動作の説明図であり、（Ａ）はベタ電極を示す図であり、（Ｂ）は微細スリット電極を示す図であり、（Ｃ）は電極間に電圧を印加したときの液晶分子の動作を示す図である。
【００２４】
図２の（Ａ）に示すように、ベタ電極１４は第２基板１３の全表面上に一様に形成されたＩＴＯ電極であり、図２の（Ｂ）に示すように、微細電極１２は微細なスリットを加工して形成されたＩＴＯ電極である。微細電極１２とベタ電極１４との間に生ずる微小かつ規則的な電界歪により、液晶分子１８は図２の（Ｃ）に示すように、微細電極１２のスリットのストライプ延伸方向の方位へと向きをスイッチングする（図２の（Ｃ）に矢で示す向きに倒れる）ことになる。このような動作をする液晶表示パネルは新規のものであり、このパネルを用いれば高性能の液晶ディスプレイを作製することが出来る。
【００２５】
上記した構成により、第１実施例の液晶表示パネルは、微細なスリット加工した微細電極１２を利用して、電圧印加時に液晶分子１８を微細電極１２のスリットのストライプ延伸方向（２方向）へスイッチングさせるものである。
【００２６】
また、本発明の第１実施例は、この微細電極１２は微細なスリットを加工して形成されたＩＴＯ電極の代わりに、ベタ電極の上に図２の（Ｂ）に示すようなパターン形状に絶縁性の微細な土手を乗せたものの上に垂直配向処理を付して第１基板を形成した他の形態にしても本発明は実現できる。
【００２７】
図３は本発明による第１実施例の液晶表示パネルの製造工程を示すフローチャートである。図１に示す液晶表示パネルの構造は、２回の光（紫外線）照射（第１回目はマスク有り＋第２回目はマスク無し）で実現することができる。本実施例では、光として紫外線を使用するが、材料を適切に選択すればこれに限定されるものではない。
【００２８】
まず、ステップＳ１では、微細電極１２が形成された第１基板１１には垂直配向膜１５を形成し、ベタ電極１４が形成された第２基板１３には水平配向膜１６を形成する。
【００２９】
ステップＳ２では、ステップＳ１で作製された各基板を配向膜側を対向させて間隙を開けて封止し、空パネルを作製する。
【００３０】
ステップＳ３では、液晶に重合可能な反応性モノマーを混合した液晶組成物を空パネル内の間隙に注入して密閉する。
【００３１】
ステップＳ４では、図１の（Ａ）に示すように、マスク有りの状態で重合可能な反応性モノマーを含む液晶組成物が密閉された液晶表示パネル面の法線方向に対して傾いた方向から光を照射する。
【００３２】
ステップＳ５では、図１の（Ｂ）に示すように、マスク無しの状態で重合可能な反応性モノマーを含む液晶組成物が密閉された液晶表示パネル面の法線方向に対して傾いた方向から光を照射する。
【００３３】
ここで、「液晶表示パネル面の法線方向に対して傾いた方向から光を照射」を、以下、単に『斜めから光を照射する』と記す。我々は、このように斜めから光を照射すると液晶分子はその斜め方向に配向規制されることを見い出し、これを利用したものである。
【００３４】
ここで使用する液晶はネガ型（Δε＝−３．６）の液晶を、反応性モノマーとしては２官能のアクリレートを用いる。実験によりメタクリレート系にても同様の結果が得られることを確認した。溶解性の観点からは、十分な配向性を得るために液晶とモノマーの混合比は０．１〜１％程度の値が必要とされるため、液晶材料の化学的構造に近いものが望ましい。
【００３５】
実験においてはモノマーを０．２％〜０．５％液晶に混入させ、同等の良い配向性が得られた。斜め照射角度は０度〜７０度であり、最も効率的にプレチルト角を付与できる条件として４５度を用いた。第一の照射時（ステップＳ４）には画素の半分に相当するマスクを用いて、液晶層の半分の領域を配向制御し、引き続いて、第二の照射時（ステップＳ５）には第１の照射方向と逆の方向から全面に渡り、斜め照射を行う。この場合、第一の照射で配向制御された領域は、第二の照射（全面）時には、その影響を受けない。これは、相当する残り半分の領域内の反応性モノマー（アクリレート）が、残り少なくなっているため、この効果が弱まるからと考えられる。
【００３６】
このように、図３に示すような処理工程を経ることで、各画素に対し電圧印加後、異なる方向に配向が規制される２つのドメインをもつ液晶表示パネルを実現することが可能となる。
【００３７】
上述した配向規制する技術を発展させることにより、電圧印加時には、４分割の配向構造（第２実施例）、すなわち４つのドメインをもつ液晶表示パネルを実現することができる（微細構造で２分割、各微細構造における紫外線照射で２分割、合わせて４分割）。以下にこの第２実施例を説明する。
【００３８】
図４は本発明による第２実施例の液晶表示パネルの電極構成および液晶分子の動作の説明図であり、（Ａ）はベタ電極を示す図であり、（Ｂ）は微細スリット電極を示す図であり、（Ｃ）は電極間に電圧を印加したときの液晶分子の動作を示す図である。図２に示す第１実施例と異なる点は、図４の（Ｂ）に示す微細スリット電極構成と、図４の（Ｃ）に示す液晶分子の配向規制される方向である。その他の点は第１実施例と同じである。
【００３９】
要するに、第２実施例の液晶表示パネルは、図４に示す電極構成を設けたことにより、微細なスリット加工した微細電極を利用して、電圧印加時に液晶分子を図４の（Ｂ）に示す微細電極のスリットのストライプ延伸方向（４方向）へスイッチングさせるものである。
【００４０】
図５は本発明による第２実施例の液晶表示パネルの製造過程を示す図であり、（Ｉ）はパネル面の第１領域を除く３／４の領域をマスクして光を第１の斜め方向から照射する過程を示す図であり、（ＩＩ）はパネル面の第２領域を除く３／４の領域をマスクして光を第２の斜め方向から照射する過程を示す図であり、（ＩＩＩ）はパネル面の第３領域を除く３／４の領域をマスクして光を第３の斜め方向から照射する過程を示す図であり、（ＩＶ）はパネル面の第４領域を除く３／４の領域をマスクして光を第４の斜め方向から照射する過程を示す図である。
【００４１】
図５に示すような処理工程（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、（ＩＶ）を経ることで、各画素に対し電圧印加後、４つの異なる方向に配向が規制される４つのドメインをもつ液晶表示パネルを実現することが可能となる。
【００４２】
図６は本発明による第３実施例の液晶表示パネルの電極構成および液晶分子の動作の説明図であり、（Ａ）はベタ電極を示す図であり、（Ｂ）は微細スリット電極を示す図であり、（Ｃ）は電極間に電圧を印加したときの液晶分子の動作を示す図である。
【００４３】
第３実施例の液晶表示パネルは、第１実施例の液晶表示パネルとポジ型液晶（Δε＝５．０）を用いた点が異なるが、その他の構成は第１実施例と同じである。第３実施例の場合には、第１実施例の場合とは逆に電圧を印加したときに液晶分子が立ち上がり、立ち上がる過程で２分割構造をとる。図６に示す第３実施例の構成は、図１に示す第１実施例の構成と類似してはいるものの、厳密には液晶のセル厚（Δｎ×ｄ）をより大きく設定する必要がある。
【００４４】
図７は本発明による第４実施例の液晶表示パネルの電極構成および液晶分子の動作の説明図であり、（Ａ）はベタ電極を示す図であり、（Ｂ）は微細スリット電極を示す図であり、（Ｃ）は電極間に電圧を印加したときの液晶分子の動作を示す図である。
【００４５】
第４実施例の液晶表示パネルは、第２実施例の液晶表示パネルとポジ型液晶（Δε＝５．０）を用いた点が異なるが、その他の構成は第２実施例と同じである。第４実施例の場合には、第２実施例の場合とは逆に電圧を印加したときに液晶分子が立ち上がり、立ち上がる過程で４分割構造をとる。図７に示す第４実施例の構成は、図２に示す第２実施例の構成と類似してはいるものの、厳密には液晶のセル厚（Δｎ×ｄ）をより大きく設定する必要がある。
【００４６】
以上のように、本発明によれば液晶表示パネルにおける画素毎のマルチドメイン化が可能となる。
【００４７】
以上説明したように、本発明によれば、反応性モノマーによる配向制御と電極間の電圧印加時の液晶内の周期的かつ方向性を有する電界分布を利用することにより、より具体的には、斜めからの光（紫外線）を照射してプレチルトをもたせておき、一画素内に複数の異種配向規制されたドメインを設けることにより、従来容易には製作できなかった新規な液晶配向構造の製作の実現が可能となり、従来にない性能を有する従来技術による液晶表示パネルと比して、より明るく、諸特性（視角特性、コントラスト、階調色度特性、製造性）に優れた高画質の液晶表示パネルを製作でき、ひいてはこの高画質のパネルを用いた液晶ディスプレイを提供することが可能となる。ここで、優れた階調色度特性とは、電極間の印加電圧に対する正面と斜めから見た場合との透過率の変化が少ない特性を言う。
【００４８】
（付記１）  垂直配向膜を付した第１電極が表面に形成された第１基板と水平配向膜を付した第２電極が表面に形成された第２基板とを該配向膜側を対向させ、対向する基板間に間隙を設けて封止し、該間隙には官能性モノマーを含む液晶が封入されており、前記第１基板上にはほぼ長方形の前記第１電極からなる複数の画素電極が整列している液晶表示パネルであって、該液晶表示パネル面の法線方向に対して傾いた方向から光を照射して前記モノマーを重合して液晶の配向制御を行う液晶表示パネルにおいて、
前記第１基板が、前記画素電極と前記第２電極と間に電圧が印加されたときに前記液晶内の液晶分子の配向を規制する構造を有する、
ことを特徴とする液晶表示パネル。
【００４９】
（付記２）  前記構造が、前記画素電極内に設けられた微細ＩＴＯパターンである、付記１に記載の液晶表示パネル。
【００５０】
（付記３）  前記構造が、前記画素電極上に設けられた絶縁性パターンである、付記１に記載の液晶表示パネル。
【００５１】
（付記４）  前記官能性モノマーが、２官能以上の官能基を有する、
付記１乃至３の何れか一つに記載の液晶表示パネル。
【００５２】
（付記５）  前記官能性モノマーが、アクリレート系である、
付記１乃至４の何れか一つに記載の液晶表示パネル。
【００５３】
（付記６）  前記官能性モノマーが、メタクリレート系である、
付記１乃至４の何れか一つに記載の液晶表示パネル。
【００５４】
（付記７）  前記光照射は、前記画素電極の各々に対し、該画素電極面の部分的な領域に対し、前記液晶表示パネル面の法線方向に対して傾いた第１方向から光を照射後、該画素電極面の全領域に前記第１方向と異なる第２方向から光照射を再度行う、
付記１乃至６の何れか一つに記載の液晶表示パネル。
【００５５】
（付記８）  前記液晶は、ノーマリブラックモードものであり、かつ前記液晶分子の配向が、前記電圧の印加により前記光照射の方位に向けてスイッチングするよう規制されるものである、
付記１乃至７の何れか一つに記載の液晶表示パネル。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１実施例の液晶表示パネルの製造過程を示す図であり、（Ａ）はマスク有りで光を斜め方向から照射する過程を示し、（Ｂ）はマスク無しで光を斜め方向から照射する過程を示す図である。
【図２】本発明による第１実施例の液晶表示パネルの電極構成および液晶分子の動作の説明図であり、（Ａ）はベタ電極を示す図であり、（Ｂ）は微細スリット電極を示す図であり、（Ｃ）は電極間に電圧を印加したときの液晶分子の動作を示す図である。
【図３】本発明による第１実施例の液晶表示パネルの製造工程を示すフローチャートである。
【図４】本発明による第２実施例の液晶表示パネルの電極構成および液晶分子の動作の説明図であり、（Ａ）はベタ電極を示す図であり、（Ｂ）は微細スリット電極を示す図であり、（Ｃ）は電極間に電圧を印加したときの液晶分子の動作を示す図である。
【図５】本発明による第２実施例の液晶表示パネルの製造過程を示す図であり、（Ｉ）はパネル面の第１領域を除く３／４の領域をマスクして光を第１の斜め方向から照射する過程を示す図であり、（ＩＩ）はパネル面の第２領域を除く３／４の領域をマスクして光を第２の斜め方向から照射する過程を示す図であり、（ＩＩＩ）はパネル面の第３領域を除く３／４の領域をマスクして光を第３の斜め方向から照射する過程を示す図であり、（ＩＶ）はパネル面の第４領域を除く３／４の領域をマスクして光を第４の斜め方向から照射する過程を示す図である。
【図６】本発明による第３実施例の液晶表示パネルの電極構成および液晶分子の動作の説明図であり、（Ａ）はベタ電極を示す図であり、（Ｂ）は微細スリット電極を示す図であり、（Ｃ）は電極間に電圧を印加したときの液晶分子の動作を示す図である。
【図７】本発明による第４実施例の液晶表示パネルの電極構成および液晶分子の動作の説明図であり、（Ａ）はベタ電極を示す図であり、（Ｂ）は微細スリット電極を示す図であり、（Ｃ）は電極間に電圧を印加したときの液晶分子の動作を示す図である。
【図８】従来技術による垂直配向型液晶パネルの説明図である。
【図９】従来技術による横電界スイッチング型液晶パネルの説明図である。
【符号の説明】
１１…第１基板
１２…微細電極
１３…第２基板
１４…ベタ電極
１５…垂直配向膜
１６…水平配向膜
１７…液晶（モノマーを含む液晶組成物）
１８…液晶分子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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