(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光により重合する重合性成分を含有する液晶層を対向配置された２枚の基板間に封止し、
前記液晶層に所定の電圧印加条件で電圧を印加しながら所定の光照射条件で前記光を照射して前記重合性成分を重合し、液晶分子のプレチルト角及び／又は駆動時の配向方向を規定する際、各領域の透過率特性がほぼ均一になるように、前記電圧印加条件又は前記光照射条件の少なくともいずれか一方を前記領域毎に変化させること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記電圧印加条件又は前記光照射条件の少なくともいずれか一方を各画素に形成されたカラーフィルタ毎に変化させること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記電圧印加条件又は前記光照射条件の少なくともいずれか一方を液晶注入口に対向する側の角部領域と他の領域とで変化させること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリマーを用いて液晶分子の駆動時の配向方向を規定する液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高輝度で高速応答可能なマルチドメイン垂直配向モード（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｍｏｄｅ）の液晶表示装置を実現するために、ポリマーを用いて液晶分子の駆動時の配向方向を規定する方法が提案されている。この方法では、液晶と光重合性モノマー等とを混合した液晶材料を２枚の基板間に封止する。基板間に所定の電圧を印加して液晶分子を傾斜させた状態で、液晶層にＵＶ光を照射してモノマーを重合し、ポリマーを形成する。基板の表面近傍に形成されるポリマーにより、電圧印加を取り去っても所定の配向方向及びプレチルト角が規定された液晶層が得られる。このため、配向膜のラビング処理が不要になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図７は、従来のＭＶＡモードの液晶表示装置の表示領域を示している。モノマーを混合した液晶材料は、パネル一端部に形成された液晶注入口１２から注入される。液晶材料は狭いセルギャップ内を拡散するうちに、表示領域１０内でモノマーの分布が不均一になってしまう。特に、液晶注入口１２に対向する側の２つの角部近傍の領域βでは、他の領域αに比較してモノマーの濃度が低くなっている。このため、領域βでは、ＵＶ光を照射してポリマーを形成した後に得られる液晶分子のプレチルト角が、他の領域αより大きくなってしまう。ここで、プレチルト角とは、液晶層に電圧が印加されていない状態での液晶分子の基板面からの傾斜角度である。すなわち、プレチルト角が９０°であれば液晶分子は基板面に垂直に配向している。
【０００４】
図８は、図７に示す液晶表示装置の表示画面のＡ−Ａ’線上での輝度分布を示している。横軸はＡ−Ａ’線上での位置を表し、縦軸は輝度を表している。Ａ−Ａ’線上の表示領域１０左端部をＡ０とし、領域αと領域βとの境界をＡ１、表示領域１０右端部をＡ２としている。なお、この液晶表示装置はノーマリーブラックモードであり、表示領域１０全体に同一の階調を表示させているものとする。図８に示すように、領域αではほぼ均一な輝度分布が得られているが、領域βでは液晶分子のプレチルト角が領域αより大きい分だけ領域αと比較して輝度が低下している。このため、表示画面上では輝度むらとして視認される。
【０００５】
また、従来のカラー液晶表示装置では、中間調（グレースケール）を表示したときに色付きが視認される。すなわち、白から黒への階調の変化において色度が変化してしまっている。この現象は無彩色だけでなく有彩色でも異なる色を再現していることを示しており、所望の表示画像が得られないという問題が生じている。これは、カラーフィルタ（ＣＦ；Ｃｏｌｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ）樹脂層の各色を透過した光の波長が異なるため、液晶層を含めたリタデーションの実質的な大きさが各色毎に異なり、透過率特性（Ｔ−Ｖ特性）が色毎に異なってしまうのが原因である。
【０００６】
上記問題の対策として、色の異なる画素毎にセルギャップを変えて形成するマルチギャップという手法が提案されている。しかし、画素毎にセルギャップを制御して製造するのは、プロセスが複雑になってしまい製造コストが増加してしまうという問題を有している。
【０００７】
また、他の対策として、入力信号をスケーラＩＣ等の信号変換素子により変換し、色毎のＴ−Ｖ特性を調整する手法がある。しかし、フレームメモリを有するスケーラＩＣは高価であり、汎用性に欠ける。
【０００８】
本発明の目的は、良好な表示特性が得られる液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、光により重合する重合性成分を含有する液晶層を対向配置された２枚の基板間に封止し、前記液晶層に所定の電圧印加条件で電圧を印加しながら所定の光照射条件で前記光を照射して前記重合性成分を重合し、液晶分子のプレチルト角及び／又は駆動時の配向方向を規定する際、前記電圧印加条件又は前記光照射条件の少なくともいずれか一方を領域毎に変化させることを特徴とする液晶表示装置の製造方法によって達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置及びその製造方法について図１乃至図３を用いて説明する。本実施の形態では、駆動時の液晶分子の配向を規定するポリマーを形成する際に照射するＵＶ光の照射強度を領域毎に異ならせることにより、表示領域全体で同一のプレチルト角を液晶層に付与している。これにより、表示領域全体で均一なＴ−Ｖ特性が得られる。
【００１１】
まず、本実施の形態による液晶表示装置の製造方法の原理について説明する。図１は、ＵＶ光の照射強度と液晶分子のプレチルト角との関係を示すグラフである。横軸はＵＶ光の照射強度（ｍＷ／ｃｍ2）を表し、縦軸はＵＶ光を照射した後に得られる液晶分子のプレチルト角（ｄｅｇ．）を表している。なお、液晶層には、表示画面が白輝度になる電圧（例えば５Ｖ）が印加されている。また、ＵＶ光の照射時間は１００秒である。図１に示すように、ＵＶ光を照射した後に得られる液晶分子のプレチルト角は、ＵＶ光の照射強度が高いほど小さくなる。ただし、液晶分子のプレチルト角は、５０ｍＷ／ｃｍ2以上の照射強度ではほぼ一定になる。
【００１２】
本実施の形態では、図７に示す領域αには照射強度ＢのＵＶ光を照射し、領域βには照射強度Ｂより高い照射強度Ｂ’（Ｂ’＞Ｂ）のＵＶ光を照射してモノマーを重合化させる。これにより、モノマーの濃度が領域αより低い領域βにおいても、照射強度Ｂより高い照射強度Ｂ’のＵＶ光を照射することにより、領域αとほぼ同一のプレチルト角が得られる。すなわち、領域αのＴ−Ｖ特性と領域βのＴ−Ｖ特性がほぼ同一になり、表示画面上に生じる輝度むらを低減できる。
【００１３】
次に、本実施の形態による液晶表示装置の製造方法についてより具体的に説明する。図２は、本実施の形態に用いる液晶表示パネル１の概略の断面構成を示している。図２に示すように、液晶表示パネル１は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板２とＴＦＴ基板２に対向して配置されたＣＦ基板４とで構成されている。ＴＦＴ基板２は、ガラス基板１６上の画素毎に形成された画素電極２０を有している。ＣＦ基板４は、各画素を画定する遮光膜２４をガラス基板１７上に有している。各画素には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかのＣＦ樹脂層が形成されている。ＣＦ樹脂層Ｒ、Ｇ、Ｂ上には共通電極２２が形成されている。
【００１４】
ＴＦＴ基板２とＣＦ基板４との間には、液晶と光重合性モノマーとが混合された液晶層６が封止されている。液晶層６は、液晶表示パネル１の一端部に形成された液晶注入口１２（図２では図示せず）から注入されている。
【００１５】
まず、ＴＦＴ基板２上の画素電極２０とＣＦ基板４上の共通電極２２との間に、表示画面が白輝度になる電圧を印加する。続いて、両電極２０、２２間に電圧を印加した状態で、所定のマスクを介してＵＶ光を照射し、液晶層６内のモノマーを重合させる。マスクには、図７に示す領域βの透過率が領域αの透過率より高くなるようなグレーマスクの描画パターンが形成されている。これにより、液晶層６に照射されるＵＶ光の強度は領域αより領域βの方が高くなる。以上の工程を経て液晶表示装置が完成する。
【００１６】
図３は、本実施の形態による液晶表示装置の製造方法を用いて作製した液晶表示装置の輝度分布を図８に対応して示すグラフである。図３に示すように、本実施の形態によれば、領域βでの輝度が向上して表示領域１０全体においてほぼ均一な輝度分布が得られる。したがって、輝度むらのない良好な表示特性の液晶表示装置が得られる。
【００１７】
また、本実施の形態によれば、セルギャップが他の領域と異なる例えば液晶注入口１２近傍やシール材近傍等の領域においても、液晶分子のプレチルト角を異ならせることにより、Ｔ−Ｖ特性を他の領域とほぼ同一にできる。したがって、表示領域１０の液晶注入口１２近傍や額縁近傍に輝度むらのない良好な表示特性が得られる。
【００１８】
なお、本実施の形態による液晶表示装置の製造方法を用いれば、バックライトユニット等の光源装置の輝度分布により生じる表示領域１０の輝度むらを低減することもできる。光源装置の表示領域１０上での輝度分布があらかじめ把握されていれば、当該輝度分布に対応して、相対的に輝度の高い領域には液晶分子のプレチルト角が小さくなるように高い照射強度のＵＶ光を照射する。相対的に輝度の低い領域には、液晶分子のプレチルト角が大きくなるように低い照射強度のＵＶ光を照射する。このように、光源装置の輝度分布に対応させて、液晶表示パネル１の領域毎のＴ−Ｖ特性を意図的に異ならせることにより、表示画面上に生じる輝度むらを低減でき、良好な表示特性が得られる。
【００１９】
次に、本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置の製造方法について図４を用いて説明する。本実施の形態では、ＲのＣＦ樹脂層が形成された画素（以下Ｒ画素という）、ＧのＣＦ樹脂層が形成された画素（以下Ｇ画素という）、及びＢのＣＦ樹脂層が形成された画素（以下Ｂ画素という）の液晶分子にそれぞれ異なるプレチルト角を付与するために、ＵＶ光を照射してモノマーを重合させる際に、色毎に異なる電圧を液晶層６に印加する。
【００２０】
図４は、印加電圧と液晶分子のプレチルト角との関係を示すグラフである。横軸は液晶層６への印加電圧（Ｖ）を表し、縦軸は所定の照射量のＵＶ光を照射した後に得られる液晶分子のプレチルト角（ｄｅｇ．）を表している。図４に示すように、ＵＶ光を照射する際の液晶層６への印加電圧が大きくなるにしたがって、液晶分子のプレチルト角は小さくなる。
【００２１】
本実施の形態では、Ｒ画素の液晶層６に例えば所定の電圧Ｖｒを印加し、Ｇ画素の液晶層６に電圧Ｖｒより絶対値の小さい電圧Ｖｇを印加し、Ｂ画素の液晶層６に電圧Ｖｇより絶対値の小さい電圧Ｖｂを印加する（｜Ｖｒ｜＞｜Ｖｇ｜＞｜Ｖｂ｜）。この状態でＵＶ光を照射してモノマーを重合させると、Ｒ画素の液晶分子のプレチルト角が相対的に小さくなり、Ｇ画素、Ｂ画素の順に液晶分子のプレチルト角が大きくなる。これにより、相対的に緑より小さい屈折率を感じる赤色光が透過するＲ画素の液晶層６に生じるリタデーションが増加し、相対的に緑より大きい屈折率を感じる青色光が透過するＢ画素の液晶層６に生じるリタデーションが減少する。このように各色毎に異なる光の屈折率を補正することにより、各画素の液晶層６で生じるリタデーションの実質的な大きさをほぼ同一にできる。したがって、表示領域でのＴ−Ｖ特性を均一にでき、所望の表示画像が得られる。
【００２２】
次に、本実施の形態による液晶表示装置の製造方法について図２を参照しつつより具体的に説明する。まず、図２に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素の液晶層６に電圧Ｖｒ、Ｖｇ、Ｖｂ（｜Ｖｒ｜＞｜Ｖｇ｜＞｜Ｖｂ｜）をそれぞれ印加する。続いて、液晶層６に電圧を印加した状態で所定の照射量のＵＶ光を照射し、液晶層６内のモノマーを重合させる。以上の工程を経て液晶表示装置が完成する。
【００２３】
次に、本実施の形態による液晶表示装置の製造方法の変形例及びそれに用いる液晶表示装置について説明する。本変形例に用いるＣＦ基板４は、例えばＣＦ樹脂層Ｒ、Ｇ、Ｂがそれぞれ異なる形成材料又は膜厚で形成されている。ＣＦ基板４のＲ、Ｇ、Ｂの各画素での透過率をそれぞれＴｒ、Ｔｇ、Ｔｂとすると、Ｔｒ＞Ｔｇ＞Ｔｂになっている。ＵＶ光をＣＦ基板２側から液晶層６に照射すると、液晶層６へのＵＶ光の照射強度はＲ画素が相対的に大きくなり、Ｇ画素、Ｂ画素の順に小さくなる。このため、図１に示すように、Ｒ画素の液晶分子のプレチルト角が相対的に小さくなり、Ｇ画素、Ｂ画素の順に液晶分子のプレチルト角が大きくなる。したがって、本変形例によっても上記実施の形態と同様の効果が得られる。
【００２４】
上記第１及び第２の実施の形態では、ＵＶ光の照射強度や印加電圧を領域毎に変えることにより表示領域でのＴ−Ｖ特性を均一にしているが、他の方法を用いることもできる。
【００２５】
図５は、ＵＶ光の照射波長と液晶分子のプレチルト角との関係を示すグラフである。横軸はＵＶ光の照射波長（ｎｍ）を表し、縦軸はＵＶ光を照射した後に得られる液晶分子のプレチルト角（ｄｅｇ．）を表している。なお、液晶層６には所定の電圧を印加しており、所定の照射量のＵＶ光を照射している。図５に示すように、約３６５ｎｍの照射波長のＵＶ光を照射したときに、液晶分子のプレチルト角が最も小さくなる。なお、液晶分子のプレチルト角が最も小さくなる照射波長は、液晶に混合するモノマーにより異なる。
【００２６】
ＵＶ光を照射する際に、領域により異なる照射波長の光が透過するフィルターを用いることにより、液晶層６に照射されるＵＶ光の照射波長を制御できる。以上のように、ＵＶ光の照射波長を領域毎に変えることにより、上記第１及び第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
また図６は、ＵＶ光の照射時間と液晶分子のプレチルト角との関係を示している。横軸は光の照射時間（ｓｅｃ）を表し、縦軸はＵＶ光を照射した後に得られる液晶分子のプレチルト角（ｄｅｇ．）を表している。なお、液晶層６には所定の電圧を印加しており、所定の照射強度のＵＶ光を照射している。図６に示すように、液晶分子のプレチルト角は、１００秒程度までは照射時間が長くなるにしたがって小さくなる。ただし、液晶分子のプレチルト角は、照射時間が１００秒を超えるとほとんど変化しない。
【００２８】
所定の描画パターンで形成されたマスクを移動させながらＵＶ光を照射することにより、照射時間を領域により変えることができ、しかも完成した液晶表示装置の表示画面上で境界部が目立ってしまうことがない。以上のように、ＵＶ光の照射時間を領域毎に変えることにより、上記第１及び第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、ノーマリブラックモードの液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、ノーマリホワイトモードの液晶表示装置にも適用できる。
【００３０】
また、上記実施の形態では、透過型の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、反射型や半透過型等の他の液晶表示装置にも適用できる。
また、上記実施の形態では、重合性成分としてモノマーを例にとって説明したが、オリゴマーを重合性成分として液晶層に含有させてももちろんよい。
【００３１】
以上説明した実施の形態による液晶表示装置の製造方法は、以下のようにまとめられる。
（付記１）
光により重合する重合性成分を含有する液晶層を対向配置された２枚の基板間に封止し、
前記液晶層に所定の電圧印加条件で電圧を印加しながら所定の光照射条件で前記光を照射して前記重合性成分を重合し、液晶分子のプレチルト角及び／又は駆動時の配向方向を規定する際、前記電圧印加条件又は前記光照射条件の少なくともいずれか一方を領域毎に変化させること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【００３２】
（付記２）
付記１記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記光照射条件は、前記光の照射強度を含んでいること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【００３３】
（付記３）
付記１又は２に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記光照射条件は、前記光の照射時間を含んでいること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【００３４】
（付記４）
付記１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記光照射条件は、前記光の照射波長を含んでいること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【００３５】
（付記５）
付記１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記電圧印加条件又は前記光照射条件の少なくともいずれか一方を各画素に形成されたカラーフィルタ毎に変化させること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【００３６】
（付記６）
付記１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記電圧印加条件又は前記光照射条件の少なくともいずれか一方を液晶注入口に対向する側の角部領域と他の領域とで変化させること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【００３７】
（付記７）
付記１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記光は紫外光であること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【００３８】
（付記８）
液晶分子のプレチルト角及び／又は駆動時の配向方向を規定するように紫外光により重合したポリマーを含んだ液晶層を対向配置される基板とともに挟持する基板と、
前記基板上に形成されたカラーフィルタ樹脂層と、
前記基板上にマトリクス状に配置され、前記カラーフィルタ樹脂層の色毎に前記紫外光の透過率が異なる画素領域と
を有することを特徴とする液晶表示装置用基板。
【００３９】
（付記９）
付記８記載の液晶表示装置用基板において、
前記画素領域は、赤色画素の前記透過率をＴｒ、緑色画素の前記透過率をＴｇ、青色画素の前記透過率をＴｂとすると、Ｔｒ＞Ｔｇ＞Ｔｂであること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
【００４０】
（付記１０）
付記８又は９に記載の液晶表示装置用基板において、
前記カラーフィルタ樹脂層は、色毎に形成材料が異なること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
【００４１】
（付記１１）
付記８乃至１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板において、
前記カラーフィルタ樹脂層は、色毎に膜厚が異なること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
【００４２】
（付記１２）
対向配置された２枚の基板と、前記基板間に封止された液晶層とを有する液晶表示装置において、
前記基板の一方に、付記８乃至１１のいずれか１項に記載の液晶表示装置用基板が用いられていること
を特徴とする液晶表示装置。
【００４３】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、良好な表示特性が得られる液晶表示装置の製造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＵＶ光の照射強度と液晶分子のプレチルト角との関係を示すグラフである。
【図２】本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の表示領域の輝度分布を示すグラフである。
【図４】印加電圧と液晶分子のプレチルト角との関係を示すグラフである。
【図５】ＵＶ光の照射波長と液晶分子のプレチルト角との関係を示すグラフである。
【図６】ＵＶ光の照射時間と液晶分子のプレチルト角との関係を示すグラフである。
【図７】従来の液晶表示装置の表示領域を示す図である。
【図８】従来の液晶表示装置の表示領域の輝度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
２  ＴＦＴ基板
４  ＣＦ基板
６  液晶層
１０  表示領域
１２  液晶注入口
１６、１７  ガラス基板
２０  画素電極
２２  共通電極
２４  遮光膜
【図１】
0004064687.tif 000002
【図２】
0004064687.tif 000003
【図３】
0004064687.tif 000004
【図４】
0004064687.tif 000005
【図５】
0004064687.tif 000006
【図６】
0004064687.tif 000007
【図７】
0004064687.tif 000008
【図８】
0004064687.tif 000009