(57)【要約】【課題】  表示品位の低下を抑制しつつＰＳＡ技術を用いた高精度な画素分割が行われた液晶表示装置を提供する。【解決手段】本発明による液晶表示装置（１００）は、第１領域（ＳＰａ）および第２領域（ＳＰｂ）を含む画素（Ｐ）を有している。画素（Ｐ）は、一対の電極（２２６、２４６）と液晶層（２６０）との間にそれぞれ設けられた一対の配向膜（２２８、２４８）と、一対の配向膜（２２８、２４８）のそれぞれと液晶層（２６０）との間に設けられた配向維持層（２３２、２５２）と、画素（Ｐ）の第１領域（ＳＰａ）に対応する紫外光高透過率領域（２３０ａ）と、画素の第２領域（ＳＰｂ）に対応する紫外光低透過率領域（２３０ｂ）とを有する紫外光変調層（２３０）とを有している。第１領域（ＳＰａ）の液晶層に印加される電圧と透過率との関係を示すＶ−Ｔ曲線におけるしきい値電圧は第２領域（ＳＰｂ）のＶ−Ｔ曲線におけるしきい値電圧と異なる。【選択図】図１
2009175557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１領域および第２領域を含む画素を有する液晶表示装置であって、
前記画素は、
液晶材料を含有する液晶層と、
前記液晶層を挟むように設けられた一対の電極と、
前記一対の電極と前記液晶層との間にそれぞれ設けられた一対の配向膜と、
前記一対の配向膜のそれぞれと前記液晶層との間に設けられた配向維持層と、
前記画素の前記第１領域および前記第２領域のうちの一方の領域に対応する紫外光高透過率領域と、前記画素の前記第１領域および前記第２領域のうちの他方の領域に対応する紫外光低透過率領域とを有する紫外光変調層とを
有しており、
前記一方の領域の液晶層に印加される電圧と透過率との関係を示すＶ−Ｔ曲線におけるしきい値電圧は前記他方の領域のＶ−Ｔ曲線におけるしきい値電圧と異なる、液晶表示装置。
【請求項２】
前記紫外光変調層において、前記紫外光低透過率領域の厚さは前記紫外光高透過率領域の厚さと略等しい、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記配向維持層のうち前記紫外光高透過率領域に対応する部分による前記液晶層の液晶分子のプレチルト角は、前記配向維持層のうち前記紫外光低透過率領域に対応する部分による前記液晶層の液晶分子のプレチルト角よりも小さく、
前記一方の領域のＶ−Ｔ曲線におけるしきい値電圧は、前記他方の領域のＶ−Ｔ曲線におけるしきい値電圧よりも低い、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記配向維持層のうち前記紫外光高透過率領域に対応する部分のアンカリング強度は、前記配向維持層のうち前記紫外光低透過率領域に対応する部分のアンカリング強度よりも大きく、
前記一方の領域のＶ−Ｔ曲線におけるしきい値電圧は、前記他方の領域のＶ−Ｔ曲線におけるしきい値電圧よりも高い、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記紫外光低透過率領域の可視光透過率は、前記紫外光高透過率領域の可視光透過率と略等しい、請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記一対の電極のうちの一方の電極および前記一対の配向膜のうちの一方の配向膜とともにスイッチング素子、複数の配線および絶縁層を含むアクティブマトリクス基板をさらに備えており、
前記絶縁層が前記紫外光変調層として機能する、請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記絶縁層は感光性樹脂から形成されている、請求項６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する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、携帯電話の表示部等の小型の表示装置だけでなく大型テレビジョンとしても利用されている。従来しばしば用いられたＴＮモードの液晶表示装置の視野角は比較的狭かったが、ＶＡモードの液晶表示装置では、比較的広い視野角が実現されている。しかしながら、一般的なＶＡモードの液晶表示装置はγ特性の視野角依存性が良好でないので、液晶表示装置が中間階調を表示する場合、この液晶表示装置を斜め方向から見ると、いわゆる白浮きが発生する。このようなγ特性の視野角依存性を改善する方法として、１つの画素に明るさの異なる複数の領域を形成することが行われている。
【０００３】
明るさの異なる領域は、画素電極を分割した副画素電極を設けて液晶層に異なる実効電圧を印加することによって実現することができる。しかしながら、画素電極を分割すると開口率が低下してしまう。そこで、明るさの異なる領域を形成する別の方法として、Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｕｓｔａｉｎｅｄ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（以下、「ＰＳＡ技術」という）を用いる方法が知られている（特許文献１および２参照）。
【０００４】
ＰＳＡ技術は、液晶材料中に少量の重合性材料（例えば光重合性モノマー）を混合しておき、液晶パネルを組み立てた後、重合性材料に活性エネルギー線（例えば紫外光）を照射し、生成される重合体によって、液晶分子のプレチルト方向を制御する技術である。プレチルト方向は、プレチルト方位およびプレチルト角で表される。ＰＳＡ技術を用いると、重合体が生成されるときの液晶分子の配向状態が維持（記憶）されるので、液晶分子のプレチルト方向、および／または、印加電圧に対する液晶分子の配向方向の変化量を制御することができる。
【０００５】
図１３を参照して、特許文献１に開示されている液晶表示装置７００の製造方法を説明する。この製造方法では、１つの画素に明るさの異なる領域Ａおよび領域Ｂを形成するために、フォトマスクを介して紫外光を照射している。フォトマスクの遮光部は領域Ａに対応し、フォトマスクの開口部は領域Ｂに対応している。紫外光の照射は電圧無印加状態で行われる。紫外光の照射された領域Ｂには液晶分子７６２の動きを束縛する紫外線硬化物の層（図１３には図示せず）が形成される。したがって、領域Ｂにおけるこの層による液晶分子７６２のアンカリング強度は大きい。このため、領域ＡおよびＢのそれぞれの印加電圧に対する透過率の変化を示すＶ−Ｔ曲線を測定すると、領域ＢのＶ−Ｔ曲線のしきい値電圧は領域ＡのＶ−Ｔ曲線のしきい値電圧よりも高電圧側にシフトしており、中間階調表示において領域Ａは領域Ｂよりも明るい。
【０００６】
図１４を参照して、特許文献２に開示されている液晶表示装置８００の製造方法を説明する。液晶表示装置８００には絶縁層８３０が領域Ａに選択的に設けられており、領域Ａの液晶層８６０は領域Ｂの液晶層８６０よりも薄い。紫外光の照射は電圧印加状態で行われる。絶縁層８３０が領域Ａに選択的に設けられていることにより、領域Ａにおける液晶分子のプレチルト角は領域Ｂにおける液晶分子のプレチルト角よりも大きく、領域ＡのＶ−Ｔ曲線のしきい値電圧は領域ＢのＶ−Ｔ曲線のしきい値電圧よりも高電圧側にシフトしており、中間階調表示において領域Ｂは領域Ａよりも明るい。
【特許文献１】特開２００６−１３９０４６号公報
【特許文献２】特開２００４−３０１９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されている製造方法によれば、フォトマスクの遮光部および開口部に対応して画素の領域ＡおよびＢが形成される。しかしながら、領域Ａおよび領域Ｂを高精度に形成できない。フォトマスクの開口部を通過した光が、比較的厚いガラス基板などの透明基板７２２を通過するので、フォトマスクの開口部に対して比較的大きい領域Ｂが形成されることになるからである。このようにフォトマスクを用いる製造方法を採用すると、高精度に作製することが困難である。
【０００８】
また、特許文献２に開示されている液晶表示装置８００では、絶縁層８３０が領域Ａに選択的に形成されており、絶縁層８３０による段差に沿って液晶分子が配向するので、その部分から光が漏れてしまい、コントラスト比が低下する。また、液晶層８６０の領域Ａの厚さは領域Ｂと異なるので、画素内の液晶分子の配向が安定せず、表示品位が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、表示品位の低下を抑制しつつＰＳＡ技術を用いた高精度な画素分割が行われた液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による液晶表示装置は、第１領域および第２領域を含む画素を有する液晶表示装置であって、前記画素は、液晶材料を含有する液晶層と、前記液晶層を挟むように設けられた一対の電極と、前記一対の電極と前記液晶層との間にそれぞれ設けられた一対の配向膜と、前記一対の配向膜のそれぞれと前記液晶層との間に設けられた配向維持層と、前記画素の前記第１領域および前記第２領域のうちの一方の領域に対応する紫外光高透過率領域と、前記画素の前記第１領域および前記第２領域のうちの他方の領域に対応する紫外光低透過率領域とを有する紫外光変調層とを有しており、前記一方の領域の液晶層に印加される電圧と透過率との関係を示すＶ−Ｔ曲線におけるしきい値電圧は前記他方の領域のＶ−Ｔ曲線におけるしきい値電圧と異なる。
【００１１】
ある実施形態において、前記紫外光変調層において、前記紫外光低透過率領域の厚さは前記紫外光高透過率領域の厚さと略等しい。
【００１２】
ある実施形態において、前記配向維持層のうち前記紫外光高透過率領域に対応する部分による前記液晶層の液晶分子のプレチルト角は、前記配向維持層のうち前記紫外光低透過率領域に対応する部分による前記液晶層の液晶分子のプレチルト角よりも小さく、前記一方の領域のＶ−Ｔ曲線におけるしきい値電圧は、前記他方の領域のＶ−Ｔ曲線におけるしきい値電圧よりも低い。
【００１３】
ある実施形態において、前記配向維持層のうち前記紫外光高透過率領域に対応する部分のアンカリング強度は、前記配向維持層のうち前記紫外光低透過率領域に対応する部分のアンカリング強度よりも大きく、前記一方の領域のＶ−Ｔ曲線におけるしきい値電圧は、前記他方の領域のＶ−Ｔ曲線におけるしきい値電圧よりも高い。
【００１４】
ある実施形態において、前記紫外光低透過率領域の可視光透過率は、前記紫外光高透過率領域の可視光透過率と略等しい。
【００１５】
ある実施形態において、前記一対の電極のうちの一方の電極および前記一対の配向膜のうちの一方の配向膜とともにスイッチング素子、複数の配線および絶縁層を含むアクティブマトリクス基板をさらに備えており、前記絶縁層が前記紫外光変調層として機能する。
【００１６】
ある実施形態において、前記絶縁層は感光性樹脂から形成されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、表示品位の低下を抑制しつつＰＳＡ技術を用いた高精度な画素分割が行われた液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明による液晶表示装置の実施形態を説明する。
【００１９】
図１に、本実施形態の液晶表示装置１００の模式図を示す。液晶表示装置１００は、液晶パネル２００と、液晶パネル２００に向けて光を出射するバックライト３００とを備えている。液晶パネル２００は、アクティブマトリクス基板２２０と、対向基板２４０と、アクティブマトリクス基板２２０と対向基板２４０との間に配置された液晶層２６０とを有している。ここで、液晶表示装置１００は、透過型液晶表示装置である。
【００２０】
アクティブマトリクス基板２２０は、透明基板２２２と、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）２２４と、画素電極２２６と、第１配向膜２２８とを備えている。なお、図１には、図示していないが、ＴＦＴ２２４に接続された複数の配線等が設けられている。
【００２１】
対向基板２４０は、透明基板２４２と、着色層２４４と、対向電極２４６と、第２配向膜２４８とを有している。透明基板２２２および透明基板２４２は、例えば、ガラス基板またはプラスチック基板である。
【００２２】
液晶層２６０は垂直配向型である。液晶層２６０は、負の誘電率異方性のネマチック液晶材料を有している。また、図示していないが、アクティブマトリクス基板２２０および対向基板２４０のそれぞれに偏光板が設けられており、２つの偏光板は液晶層２６０を挟んで互いに対向するように配置されている。２つの偏光板の透過軸（偏光軸）は、互いに直交するように配置されており、一方が水平方向（行方向）、他方が垂直方向（列方向）に沿うように配置されている。このようにクロスニコル配置された偏光板と液晶層２６０とを組み合わせることにより、ノーマリーブラックモードの表示が行われる。
【００２３】
また、アクティブマトリクス基板２２０と液晶層２６０との間には第１配向維持層２３２が設けられており、対向基板２４０と液晶層２６０との間には第２配向維持層２５２が設けられている。なお、図１では第１、第２配向維持層２３２、２５２は第１、第２配向膜２２８、２４８の全面を覆う膜状に示されているが、第１、第２配向維持層２３２、２５２は、第１、第２配向膜２２８、２４８の全面を覆うように設けられていなくてもよく、島状に設けられてもよい。
【００２４】
第１配向維持層２３２および第２配向維持層２５２は高分子から形成されている。第１、第２配向維持層２３２、２５２の形成は、液晶材料２６２に混合された光重合性組成物（図１には図示せず）に紫外光を照射することによって行われる。以下の説明において、第１、第２配向維持層２３２、２５２を形成する工程をＰＳＡ工程とも呼ぶ。ＰＳＡ工程を行う前に、第１、第２配向維持層２３２、２５２は形成されておらず、画素電極２２６と対向電極２４６との間に電圧を印加しないと、液晶層２６０内の液晶分子２６２は第１、第２配向膜２２８、２４８の主面に対してほぼ垂直に配向し、液晶分子のプレチルト角はほぼ９０°である。プレチルト角は、第１、第２配向膜２２８、２４８の主面と液晶分子の長軸方向との間の角度である。第１、第２配向膜２２８、２４８は垂直配向膜である。ここでは、画素電極２２６と対向電極２４６との間に電圧を印加した状態でＰＳＡ工程を行うことによって第１、第２配向維持層２３２、２５２が形成されると、第１、第２配向維持層２３２、２５２によって電界に従い傾斜した液晶分子の配向が維持されるので、液晶分子２６２のプレチルト角は９０°よりも低くなる。
【００２５】
本実施形態の液晶表示装置１００のアクティブマトリクス基板２２０には、紫外光変調層２３０が設けられている。紫外光変調層２３０は、紫外光高透過率領域２３０ａと、紫外光高透過率領域２３０ａよりも紫外光の透過率の低い紫外光低透過率領域２３０ｂとを有している。ここでは、紫外光低透過率領域２３０ｂは紫外光を主に吸収するが、紫外光低透過率領域２３０ｂは紫外光を主に反射してもよい。紫外光低透過率領域２３０ｂの可視光透過率は紫外光高透過率領域２３０ａとほぼ等しい。また、紫外光高透過率領域２３０ａの厚さは紫外光低透過率領域２３０ｂとほぼ等しい。
【００２６】
なお、以下の説明において、紫外光変調層、紫外光高透過率領域、紫外光低透過率領域をそれぞれ、ＵＶ変調層、ＵＶ高透過率領域、ＵＶ低透過率領域とも呼ぶ。図１に示した液晶表示装置１００では、透明基板２２２と画素電極２２６との間に配置された層間絶縁層がＵＶ変調層２３０として機能している。ただし、ＵＶ変調層２３０は層間絶縁層と別に設けられてもよい。また、ＵＶ変調層２３０は透明基板２２２と画素電極２２６との間とは異なる位置に配置されていてもよい。例えば、ＵＶ変調層２３０は透明基板２２２よりもバックライト３００側に設けられてもよい。
【００２７】
液晶表示装置１００には複数の行および列のマトリクス状に複数の画素Ｐが設けられている。液晶表示装置１００では、１つの画素Ｐは画素電極２２６によって規定されている。また、一般に、対向電極２３６は複数の画素Ｐに共通の単一電極である。１つの画素Ｐは、第１領域ＳＰａおよび第２領域ＳＰｂを有している。第１領域ＳＰａはＵＶ高透過率領域２３０ａに対応しており、第２領域ＳＰｂはＵＶ低透過率領域２３０ｂに対応している。図１において、液晶層２６０のうち、第１領域ＳＰａに対応する領域を液晶領域２６０ａと示し、第２領域ＳＰｂに対応する領域を液晶領域２６０ｂと示している。液晶領域２６０ａの厚さは液晶領域２６０ｂの厚さとほぼ等しい。
【００２８】
液晶表示装置１００では、第１領域ＳＰａにおけるＶ−Ｔ曲線が第２領域ＳＰｂにおけるＶ−Ｔ曲線と異なっており、γ特性の視野角依存性が向上している。ここでは、液晶領域２６０ａの液晶分子２６２のプレチルト角は液晶領域２６０ｂの液晶分子２６２のプレチルト角よりも小さい。すなわち、電圧無印加状態において、第１、第２配向膜２２８、２４８の主面の法線方向に対する液晶領域２６０ａの液晶分子２６２の配向方向の傾きは液晶領域２６０ｂの液晶分子２６２よりも大きい。本明細書において、電圧無印加状態における第１、第２配向膜２２８、２４８の主面の法線方向に対する液晶分子２６２の傾きの角度を傾き角という。傾き角とプレチルト角との和が９０°である。液晶領域２６０ａの液晶分子２６２の傾き角は液晶領域２６０ｂの液晶分子２６２の傾き角よりも大きいので、画素Ｐの液晶層２６０に電圧が印加されても、第１配向膜２２８の主面の法線方向を基準とした液晶領域２６０ａの液晶分子２６２の傾きは、液晶領域２６０ｂの液晶分子２６２の傾きよりも大きく、中間階調を表示するとき、第１領域ＳＰａは第２領域ＳＰｂよりも明るい。
【００２９】
本実施形態の液晶表示装置１００では、ＵＶ変調層２３０がＰＳＡ工程において紫外光の照度を異ならせており、これにより、ＵＶ変調層２３０のＵＶ高透過率領域２３０ａおよびＵＶ低透過率領域２３０ｂに対応して第１領域ＳＰａおよび第２領域ＳＰｂが高精度に形成されている。また、ＵＶ変調層２３０は、第１領域ＳＰａおよび第２領域ＳＰｂに対応するＵＶ高透過率領域２３０ａおよびＵＶ低透過率領域２３０ｂを有しており、第１領域ＳＰａおよび第２領域ＳＰｂの境界における第１配向膜２２８の段差が小さいか、または実質的にない。このため、光漏れが抑制され、また、液晶分子２６２の配向の乱れを抑制することができる。
【００３０】
次に、図２を参照して、本実施形態の液晶表示装置１００の製造方法を説明する。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、透明基板２２２上に、ＴＦＴ２２４、ＵＶ変調層２３０、画素電極２２６および第１配向膜２２８を設けたアクティブマトリクス基板２２０を用意する。なお、図２（ａ）には図示していないが、透明基板２２２と画素電極２２６との間には、ＴＦＴ２２４に接続された配線等が設けられている。
【００３２】
次に、図２（ｂ）に示すように、透明基板２４２上に、着色層２４４、対向電極２４６および第２配向膜２４８を設けた対向基板２４０を用意する。
【００３３】
次に、図２（ｃ）に示すように、第１配向膜２２８および第２配向膜２４８が向かい合うようにアクティブマトリクス基板２２０および対向基板２４０を配置する。その後、第１配向膜２２８と第２配向膜２４８との間に、光重合性組成物２６４の混合された液晶材料２６２を付与する。これにより、液晶パネル２００が作製される。光重合性組成物は、例えば、光重合性モノマー、光重合性オリゴマーまたはこれらの混合物である。光重合性モノマーとして、例えば、液晶骨格を有するジアクリレートまたはジメタクリレートのモノマーが用いられる。光重合性組成物２６４は液晶材料２６２に対して約０．３ｗｔ％濃度で添加されている。
【００３４】
その後、図２（ｄ）に示すように、紫外光を照射する。紫外光の照射時には、画素電極２２６と対向電極２４６との間に電圧を印加している。電圧の印加により、液晶分子２６２は所定の配向方向に配向され、液晶分子２６２は、第１、第２配向膜２２８、２４８の主面の法線方向から傾く。図１および図２には図示されていないが、画素電極２２６および対向電極２４６にスリットおよび／またはリブが設けられており、スリットやリブに起因して発生した配向規制力にしたがって液晶分子が配向する。あるいは、画素電極２２６および対向電極２４６にスリットおよび／またはリブが設けられていなくてもよく、画素電極２２６の形状に起因して発生した斜め電界に従って液晶分子が配向されてもよい。
【００３５】
紫外光は、液晶パネル２００にアクティブマトリクス基板２２０側から照射される。例えば、波長３６５ｎｍの紫外光（ｉ線）を主に出射する光源を好適に用いることができ、照射時間は、例えば約５００秒である。紫外光はＵＶ変調層２３０を通過し、液晶層２６０に到達する。これにより、液晶層２６０内の光重合性組成物２６４が重合し、第１、第２配向維持層２３２、２５２が形成される。この場合、ＵＶ変調層２３０のＵＶ高透過率領域２３０ａの光透過率はＵＶ低透過率領域２３０ｂよりも高いので、第１領域ＳＰａに形成される第１、第２配向維持層２３２、２５２による液晶領域２６０ａの液晶分子２６２への配向維持力は、第２領域ＳＰｂに形成される第１、第２配向維持層２３２、２５２による液晶領域２６０ｂの液晶分子２６２への配向維持力よりも強い。また、ＵＶ変調層２３０と液晶層２６０との間の距離が短いので、第１、第２配向維持層２３２、２５２による配向維持力の異なる第１、第２領域ＳＰａ、ＳＰｂは高精度に形成され、アライメント誤差も小さい。
【００３６】
その後、画素電極２２６と対向電極２４６との間の電圧を取り除くと、液晶層２６０の液晶分子２６２は第１、第２配向膜２２８、２４８の主面の法線方向と平行に戻る方向の力を受けるが、ＰＳＡ工程において形成された第１、第２配向維持層２３２、２５２により、ＰＳＡ工程時の液晶分子の配向方向が維持される。上述したように、第１領域ＳＰａに形成される第１配向維持層２３２による液晶領域２６０ａの液晶分子２６２への配向維持力は第２領域ＳＰｂに形成される第２配向維持層２５２による液晶領域２６０ｂの液晶分子２６２への配向維持力と異なるので、配向維持力の差に起因して、液晶領域２６０ａの液晶分子２６２の傾き角は、液晶領域２６０ｂの液晶分子２６２の傾き角よりも大きい。
【００３７】
この場合、液晶表示装置１００が中間階調を表示するために、画素電極２２６と対向電極２４６との間に電圧を印加すると、第１配向膜２２８の主面の法線方向に対する液晶領域２６０ａの液晶分子２６２の傾きは、液晶領域２６０ｂの液晶分子２６２の傾きよりも大きくなる。このように、第１領域ＳＰａは第２領域ＳＰｂよりも明るい。その後、液晶パネル２００と、図１に示したバックライト３００とを組み立てることにより、液晶表示装置１００が作製される。
【００３８】
なお、ＰＳＡ工程を行った後でも液晶層２６０に光重合性組成物２６４が残存することがある。このため、ＰＳＡ工程後に、さらに紫外光を照射して液晶層２６０内の光重合性組成物２６４の濃度を低下させてもよい。このように、液晶層２６０内の光重合性組成物２６４の濃度を低下させるために行う紫外光の照射は２次照射とも呼ばれる。２次照射を行っても傾き角はほとんど変化しない。例えば、２次照射を行う前の傾き角が５．０°である場合、２次照射を行った後の傾き角は４．７〜４．８°である。
【００３９】
以下、図３を参照して、傾き角の変化に応じたＶ−Ｔ曲線の変化を説明する。図３（ａ）に、傾き角の変化に応じたＶ−Ｔ曲線を示しており、図３（ｂ）に、図３（ａ）の電圧１．５〜２．５Ｖの範囲の拡大図を示している。
【００４０】
印加電圧が増大するほど、透過率も増大するが、図３（ａ）に示すように、透過率は、印加電圧が２．５Ｖ近傍において急激に増大する。このように、透過率が急激に増大するところをＶ−Ｔ曲線の立ち上がりと呼ぶ。
【００４１】
印加電圧が等しい場合、傾き角が大きいほど、透過率が高い。また、傾き角が大きいほど、Ｖ−Ｔ曲線の立ち上がり電圧が低い。Ｖ−Ｔ曲線の立ち上がり電圧の指標としてしきい値電圧が用いられる。ここでは、しきい値電圧を、最低階調レベルのときの透過率を相対透過率０％および最高階調レベルのときの透過率を相対透過率１００％としたときに、相対透過率が１０％になる印加電圧と定義する。傾き角が１．２８°、２．１°、２．９３°、３．２８°、４°、４．４°であるとき、それぞれ、しきい値電圧Ｖｔｈは、２．９３、２．８８、２．８５、２．８０、２．７８、２．７５Ｖである。このように、傾き角が大きいほどしきい値電圧は低い。
【００４２】
ＰＳＡ工程後の液晶分子の傾き角はＰＳＡ工程時の紫外光の照射量に応じて変化する。図４に、ＰＳＡ工程時の紫外光の照射量に対するＰＳＡ工程後の液晶分子の傾き角の変化示す。ここでは、ＵＶ変調層を設けることなく、照射量に対する傾き角の変化を測定した結果を示している。モノマー濃度０．３ｗｔ％、印加電圧１５Ｖ、紫外光の照射強度２３ｍＷ／ｃｍ2である。
【００４３】
照射量が多いほど、配向維持層による配向維持力が大きく、電圧を取り去った後の傾き角も大きい。なお、γ特性の視野角依存性を改善するためには、第１領域ＳＰａのしきい値電圧と第２領域ＳＰｂのしきい値電圧との差ΔＶｔｈが約０．３Ｖ以上であることが好ましい。また、０．３Ｖ以上のΔＶｔｈを得るためには、液晶領域２６０ａの液晶分子の傾き角と液晶領域２６０ｂの液晶分子の傾き角との差Δθが３°以上であることが好ましい。Δθ＝３°を達成するためには、例えば、液晶領域２６０ａ、２６０ｂの照射量がそれぞれ１０Ｊ／ｃｍ2、１５Ｊ／ｃｍ2であればよく、このような照射量は、ＵＶ高透過率領域２３０ａおよびＵＶ低透過率領域２３０ｂの紫外光透過率がそれぞれ４０％および６０％であれば実現できる。このように、ＵＶ高透過率領域２３０ａの紫外光透過率はＵＶ低透過率領域２３０ｂの紫外光透過率に対して１．５倍程度であることが好ましい。なお、ＵＶ高透過率領域２３０ａおよびＵＶ低透過率領域２３０ｂの紫外光透過率が、それぞれ、９０％および５０％であり、照射量が２０Ｊ／ｃｍ2であると、図４から、第１領域ＳＰａおよび第２領域ＳＰｂの液晶分子２６２の傾き角は、それぞれ、８°および１．５  °となる。
【００４４】
図５を参照して、ＰＳＡ工程時の紫外光の照射強度に応じた傾き角の変化を説明する。図５には、ＰＳＡ工程時の紫外光の照射強度に対する傾き角の変化を示している。ここでも、ＵＶ変調層を設けることなく、紫外光の照射強度に対する傾き角の変化を測定した結果を示している。また、ここで、照射量は２０Ｊ／ｃｍ2に一定にしている。したがって、照射強度が２０ｍＷ／ｃｍ2であるとき、照射時間は１０００秒であり、照射強度が５０ｍＷ／ｃｍ2であるとき、照射時間は４００秒である。なお、図５の測定では図４とは異なる材料を用いており、傾き角が異なる。
【００４５】
図５から理解されるように、照射強度が高いほど（すなわち、照射時間が短いほど）、傾き角は低下する傾向があるが、照射強度が２０〜５０ｍＷ／ｃｍ2であれば、傾き角はほぼ一定である。また、図５には、ＰＳＡ工程時の印加電圧が５Ｖ、１０Ｖおよび１５Ｖと変化させたときの結果を示している。図５から理解されるように、印加電圧が高いほど、傾き角は大きい。
【００４６】
なお、上述したように、層間絶縁層がＵＶ変調層２３０として機能してもよい。ＵＶ変調層２３０として機能する層間絶縁層の紫外光透過率および形成方法を説明する前に、図６および図７を参照して、一般的な層間絶縁層の紫外光透過率および形成方法を説明する。
【００４７】
図６において、絶縁層は感光性樹脂から形成されている。この感光性樹脂はポジ型である。図６から理解されるように、紫外光領域に相当する４００ｎｍ未満の波長では層間絶縁層の透過率は比較的低く、可視光領域に相当する４００ｎｍ以上の波長では層間絶縁層の透過率は比較的高い。図６において、絶縁層の厚さは３．０μｍである。
【００４８】
ここで、図７を参照して、一般的な層間絶縁層の形成方法を説明する。
【００４９】
図７（ａ）に示すように、透明基板５２２上に、スピンコートによって絶縁層Ｄ１を形成する。絶縁層Ｄ１は、ポジ型の感光性樹脂から形成されている。絶縁層Ｄ１の形成後、プリベークを行う。
【００５０】
次に、図７（ｂ）に示すように、フォトマスクを介して露光を行う。この露光は、マスク露光とも呼ばれている。絶縁層Ｄ１のうち、フォトマスクの開口部を通過した光に照射された部分の特性が変化する。マスク露光における光として、例えば、ｇｈ線またはｇｈｉ線が用いられる。
【００５１】
次に、図７（ｃ）に示すように、現象を行うと、絶縁層Ｄ１のうち光に照射されて特性の変化した部分が溶解し、除去される。これにより、コンタクトホールの設けられた層間絶縁層５３０が形成される。コンタクトホールからＴＦＴのドレイン電極が露出される。
【００５２】
次に、図７（ｄ）に示すように、ポスト露光を行う。このポスト露光により、先のマスク露光において絶縁層Ｄ１のうち光の照射されなかった部分に光が照射されるので、層間絶縁層５３０の特性が変化し、層間絶縁層５３０の透過率が増大する。このポスト露光は、フォトブリーチ露光とも呼ばれる。
【００５３】
その後、ポストベークを行う。ポストベークにより、残存する現像液等の液体を除去するとともに、層間絶縁層５３０の密着性が向上する。以上のようにして層間絶縁層５３０が形成される。
【００５４】
層間絶縁層が、本実施形態の液晶表示装置１００のＵＶ変調層２３０として機能するためには、紫外光透過率の異なる領域を有する絶縁層を形成する必要がある。以下、図８〜図１１を参照して、絶縁層の紫外光透過率の変化およびＵＶ変調層２３０として機能する層間絶縁層の形成方法を説明する。
【００５５】
上述したように、ポスト露光を行うことによって絶縁層の透過率は増大する。図８に、ポスト露光が行われた絶縁層の透過スペクトルおよびポスト露光が行われなかった絶縁層の透過スペクトルを示す。
【００５６】
ポスト露光を行わない場合、絶縁層の透過率は波長６００ｎｍ以下において低いが、ポスト露光を行った場合、絶縁層の透過率は特に可視光領域において増大し、可視光領域における層間絶縁層の透過率はほぼ一定になる。なお、ここでは、ポスト露光の光源としてマスク露光と同じ光源を用いており、ｇｈ線またはｇｈｉ線の光が照射される。ｇ線の波長は４３６ｎｍであり、ｈ線の波長は４０５ｎｍであり、ｉ線の波長は３６５ｎｍである。また、ポスト露光における紫外線の照射量は３００ｍＪ／ｃｍ2である。
【００５７】
ポスト露光の有無に応じて絶縁層のＵＶ透過率が変化することを利用して、ＵＶ変調層２３０として機能する層間絶縁層を形成することができる。以下、図９を参照して、本実施形態の液晶表示装置１００のＵＶ変調層２３０として機能する層間絶縁層の形成方法を説明する。
【００５８】
図９（ａ）に示すように、透明基板２２２上に、スピンコートによって絶縁層Ｄ１を形成する。なお、ここでは、ＴＦＴ等を省略して示している。絶縁層Ｄ１は、ポジ型の感光性樹脂から形成されている。絶縁層Ｄ１の形成後、プリベークを行う。
【００５９】
次に、図９（ｂ）に示すように、フォトマスクを介して露光を行う。フォトマスクは、所定のパターンに配置された開口部および遮光部を有している。なお、フォトマスクの開口部は画素Ｐの第１領域ＳＰａに対応しており、遮光部は画素Ｐの第２領域ＳＰｂに対応している。絶縁層Ｄ１のうち、フォトマスクの開口部を通過した光に照射された部分は特性が変化する。
【００６０】
次に、図９（ｃ）に示すように、現象を行うと、絶縁層Ｄ１のうち光に照射されて特性の変化した部分が溶解して除去され、絶縁層２３０ｘが形成される。このように形成された絶縁層２３０ｘを第１絶縁層と呼ぶ。
【００６１】
次に、図９（ｄ）に示すように、第１絶縁層２３０ｘに対してポスト露光を行う。ポスト露光により、第１絶縁層２３０ｘの透過率は向上する。その後、第１絶縁層２３０ｘに対してポストベークを行う。ポストベークは、クリーンオーブンにおいて温度２２０℃で１時間加熱することによって行われる。ポストベークにより、第１絶縁層２３０ｘの密着性が向上する。
【００６２】
次に、図９（ｅ）に示すように、スピンコートによって第１絶縁層２３０ｘを覆う絶縁層Ｄ２を形成する。絶縁層Ｄ２は、第１絶縁層Ｄ１と同様のポジ型の感光性樹脂から形成されている。絶縁層Ｄ２の形成後、プリベークを行う。
【００６３】
次に、図９（ｆ）に示すように、フォトマスクを介して露光を行う。フォトマスクの開口部は、第１絶縁層２３０ｘと対応するように設けられている。
【００６４】
次に、図９（ｇ）に示すように、現象を行うことにより、第１絶縁層２３０ｘの間に配置された絶縁層２３０ｙが形成される。このように、第１絶縁層２３０ｘの間に形成された絶縁層２３０ｙを第２絶縁層と呼ぶ。
【００６５】
次に、図９（ｈ）に示すように、第１絶縁層２３０ｘおよび第２絶縁層２３０ｙに対して、ポスト露光を行うことなくポストベークを行う。ポストベークは、クリーンオーブンにおいて温度２２０℃で１時間加熱することによって行われる。これにより、第１絶縁層２３０ｘおよび第２絶縁層２３０ｙの密着性が向上する。なお、必要に応じてコンタクトホールを形成してもよく、コンタクトホールはプリベークを行う前に形成することが好ましい。以上のようにして、層間絶縁層が形成される。
【００６６】
第１絶縁層２３０ｘにポスト露光が行われたのに対して、第２絶縁層２３０ｙにポスト露光は行われていない。図８を参照して上述したように、第１絶縁層２３０ｘの透過率は第２絶縁層２３０ｙの透過率よりも高い。したがって、第１絶縁層２３０ｘおよび第１絶縁層２３０ｙは、ＵＶ変調層２３０のＵＶ高透過率領域２３０ａおよびＵＶ低透過率領域２３０ｂにそれぞれ対応しており、層間絶縁層はＵＶ変調層２３０として機能する。
【００６７】
なお、上述した説明では、紫外光透過率の異なる領域を有する絶縁層を形成するために、ポスト露光による紫外光透過率の変化を利用したが、本発明はこれに限定されない。ポストベーク後の追加的なベークによる紫外光透過率の変化を利用して、紫外光透過率の異なる領域を有する絶縁層を形成してもよい。なお、以下の説明において、ポストベークに対して追加的に行うベークを「追加焼成」とも呼ぶ。
【００６８】
図１０に、追加焼成の有無および追加焼成時の温度の変化に応じた絶縁層の透過スペクトルを示す。図１０には、クリーンオーブンにおいて温度２２０℃で１時間加熱するポストベークを行った絶縁層の透過スペクトルと、上記ポストベーク後にクリーンオーブンにおいてさらに１時間、温度２２０℃、２５０℃で加熱する追加焼成を行ったときの絶縁層の透過スペクトルを示している。
【００６９】
図１０に示すように、ポストベーク後の絶縁層の透過率は比較的高いが、ポストベーク後に追加焼成を行うことにより、絶縁層の透過率は特に紫外光領域において低下する。また、追加焼成時の温度が高いほど、透過率は大きく低下する。このように、ポストベーク後にさらに追加焼成を行うことにより、絶縁層の透過率を低下させることができる。また、追加焼成時の温度が高いほど、ＵＶ透過率の差を大きくすることができる。ただし、追加焼成時の温度が高いほど、可視光領域の透過率が一定にならない。
【００７０】
追加焼成およびその温度に応じて絶縁層のＵＶ透過率が変化することを利用して、ＵＶ変調層として機能する層間絶縁層を形成することができる。以下、図１１を参照して、本実施形態の液晶表示装置１００のＵＶ変調層２３０として機能する層間絶縁層の形成方法を説明する。
【００７１】
図１１（ａ）に示すように、透明基板２２２上に、スピンコートによって絶縁層Ｄ１を形成する。絶縁層Ｄ１は、ポジ型の感光性樹脂から形成されている。絶縁層Ｄ１の形成後、プリベークを行う。
【００７２】
次に、図１１（ｂ）に示すように、フォトマスクを介して露光を行う。フォトマスクは、所定のパターンに配置された開口部および遮光部を有している。フォトマスクの開口部は画素Ｐの第２領域ＳＰｂに対応しており、遮光部は画素Ｐの第１領域ＳＰａに対応している。絶縁層Ｄ１のうち、フォトマスクの開口部を通過した光に照射された部分は特性が変化する。
【００７３】
次に、図１１（ｃ）に示すように、現象を行うと、絶縁層Ｄ１のうち光に照射されて特性の変化した部分が溶解して除去され、第１絶縁層２３０ｘが形成される。
【００７４】
次に、図１１（ｄ）に示すように、ポストベークを行う。ポストベークは、クリーンオーブンにおいて温度２２０℃で１時間加熱することによって行われる。ポストベークにより、第１絶縁層２３０ｘの密着性が向上する。その後、追加焼成を行う。追加焼成は、例えば、ポストベークの行われたクリーンオーブンをそのまま用いて温度２２０〜２５０℃に１時間加熱することによって行われる。
【００７５】
次に、図１１（ｅ）に示すように、スピンコートによって絶縁層２３０ｘを覆う絶縁層Ｄ２を形成する。絶縁層Ｄ２は、絶縁層Ｄ１と同様の感光性樹脂から形成されている。絶縁層Ｄ２の形成後、プリベークを行う。
【００７６】
次に、図１１（ｆ）に示すように、フォトマスクを介して露光を行う。フォトマスクの開口部は、第１絶縁層２３０ｘと対応するように設けられている。
【００７７】
次に、図１１（ｇ）に示すように、現象を行うことにより、第１絶縁層２３０ｘの間に配置された第２絶縁層２３０ｙが形成される。
【００７８】
次に、図１１（ｈ）に示すように、ポストベークを行う。ポストベークは、クリーンオーブンにおいて温度２２０℃で１時間加熱することによって行われる。以上のようにして、層間絶縁層が形成される。
【００７９】
第１絶縁層２３０ｘに追加焼成が行われたのに対して、第２絶縁層２３０ｙに追加焼成が行われていない。このため、図１０を参照して上述したように、第１絶縁層２３０ｘの透過率は第２絶縁層２３０ｙの透過率よりも低い。したがって、第１絶縁層２３０ｘおよび第２絶縁層２３０ｙは、ＵＶ変調層２３０のＵＶ低透過率領域２３０ｂおよびＵＶ高透過率領域２３０ａにそれぞれ対応しており、層間絶縁層はＵＶ変調層２３０として機能する。
【００８０】
なお、図９および図１１に示したマスク露光において、マスク露光時の照射量は例えば２０〜４０ｍＪ／ｃｍ2であり、フォトマスクにより、第１絶縁層２３０ｘとなる領域が遮光されている。これは、感光性樹脂に光が照射されことを防ぐことにより、現像液に溶解することを抑制するためである。一方、図２を参照して上述したように、感光性樹脂から形成されたＵＶ変調層２３０は、ＰＳＡ工程において紫外光に照射される。ＰＳＡ工程時の照射量は例えば１０Ｊ／ｃｍ2であり、これは、マスク露光時の照射量と大差ないが、予めポストベークが行われていることにより、ＰＳＡ工程において、このように多い照射量で紫外光を照射しても、ＵＶ変調層２３０の紫外光透過率はほとんど変化しない。
【００８１】
図１２に、ＰＳＡ工程前後の層間絶縁層の透過スペクトルを示す。ここでは、ＰＳＡ工程として、照射量１０Ｊの紫外光を照射している。図１２から理解されるように、絶縁層の紫外光透過率はＰＳＡ工程の前後でほぼ変化しない。これは、絶縁層を形成する際にポストベークを行うことにより、絶縁層の紫外光透過率は紫外光の照射に対してほぼ変化しなくなるからである。
【００８２】
なお、上述した説明では、プレチルト角を異ならせて、Ｖ−Ｔ曲線の異なる領域を形成したが、本発明はこれに限定されない。特許文献１に開示されているように、アンカリング強度を異ならせてＶ−Ｔ曲線の異なる領域を形成してもよい。例えば、ＰＳＡ工程において電圧を印加することなく、ＵＶ高透過率領域２３０ａおよびＵＶ低透過率領域２３０ｂを有するＵＶ変調層２３０を介して紫外光を照射すると、液晶領域２６０ａおよび２６０ｂの液晶分子のプレチルト角がほぼ９０°のまま、アンカリング強度を異ならせることができる。この場合、ＵＶ高透過率領域２３０ａに対応する液晶領域２６０ａのアンカリング強度はＵＶ高透過率領域２３０ｂに対応する液晶領域２６０ｂのアンカリング強度よりも大きいので、画素電極２２６と対向電極２４６との間に電圧を印加したとき、第１配向膜２２８の主面の法線方向に対して、ＵＶ高透過率領域２３０ａに対応する液晶領域２６０ａの液晶分子２６２の傾きはＵＶ低透過率領域２３０ｂに対応する液晶領域２６０ｂの液晶分子２６２よりも小さい。このため、第１領域ＳＰａのしきい値電圧は第２領域ＳＰｂのしきい値電圧よりも低電圧側にシフトする。あるいは、プレチルト角およびアンカリング強度の両方が異なるようにしてもよい。
【００８３】
なお、ＶＡモードの液晶表示装置における液晶分子が配向膜の主面の法線方向から傾くように制御することにより、応答速度を改善することができる。また、画素内の液晶分子の配向方向が対称的になるようにプレチルト方位を規定しておくことにより、良好な視野角特性を実現することができる。
【００８４】
また、上述した説明では、液晶表示装置は透過型であったが本発明はこれに限定されない。液晶表示装置は透過反射両用型液晶表示装置であってもよい。
【００８５】
また、上述した説明では、ＵＶ変調層は、透明基板と第１配向膜との間に設けられていたが、本発明はこれに限定されない。ＵＶ変調層は、透明基板に介して第１配向膜と対向するように設けられてもよい。
【００８６】
また、上述した説明では、画素Ｐは２つの領域ＳＰａ、ＳＰｂを有していたが、本発明はこれに限定されない。画素Ｐは３つ以上の領域を有していてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明による液晶表示装置は、ＰＳＡ技術を用いて高精度に画素分割が行われており、開口率の低下が抑制される。また、画素分割された異なる領域に対してＵＶ変調層が設けられており、表示品位の低下が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明による液晶表示装置の実施形態の模式図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、本実施形態の液晶表示装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図３】（ａ）は、傾き角の変化に対するＶ−Ｔ曲線の変化を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）の一部を拡大したグラフである。
【図４】ＰＳＡ工程時の照射量の変化に応じた傾き角の変化を示すグラフである。
【図５】照射強度に対する傾き角の変化を示すグラフである。
【図６】一般的な層間絶縁層の波長に対する透過率の変化を示すグラフである。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、一般的な層間絶縁層の形成方法を説明するための模式図である。
【図８】ポスト露光による透過率の向上を説明するためのグラフである。
【図９】（ａ）〜（ｈ）は、それぞれ、本実施形態の液晶表示装置における層間絶縁層の形成方法を説明するための模式図である。
【図１０】追加焼成による透過率の低下を説明するためのグラフである。
【図１１】（ａ）〜（ｈ）は、それぞれ、本実施形態の液晶表示装置における層間絶縁層の別の形成方法を説明するための模式図である。
【図１２】ＰＳＡ工程の前後の層間絶縁膜の透過率の変化を示すグラフである。
【図１３】従来の液晶表示装置の模式図である。
【図１４】別の従来の液晶表示装置の模式図である。
【符号の説明】
【００８９】
１００  液晶表示装置
２００  液晶パネル
２２０  アクティブマトリクス基板
２２２  透明基板
２２４  ＴＦＴ
２２６  画素電極
２２８  第１配向膜
２３０  ＵＶ変調層
２３０ａ  ＵＶ高透過率領域
２３０ｂ  ＵＶ低透過率領域
２３２  第１配向維持層
２４０  対向基板
２４２  透明基板
２４４  着色層
２４６  対向電極
２４８  第２配向膜
２５２  第２配向維持層
２６０  液晶層
３００  バックライト
【図１】
2009175557.tif 000003
【図２】
2009175557.tif 000004
【図３】
2009175557.tif 000005
【図４】
2009175557.tif 000006
【図５】
2009175557.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009175557.tif 000009
【図８】
2009175557.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2009175557.tif 000012
【図１１】
2009175557.tif 000013
【図１２】
2009175557.tif 000014
【図１３】
2009175557.tif 000015
【図１４】
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