JP2008176321A - 液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高速応答で広視野の表示性能を持つ液晶表示装置を提供する。
【解決手段】ソース配線電極１８１とゲート配線電極及びスイッチング素子１２３上に配置した平坦化膜１００と、平坦化膜上の画素電極１２８と、画素電極上に配置され第１方向に配向処理された第１配向膜１９１とを備えたアクティブマトリクス基板と、対向電極１２７上に配置され第１方向と平行な第２方向に配向処理された第２配向膜とを備えた対向基板と、液晶層に電圧を印加しない時の配向状態がスプレイ配向であり、表示時の配向状態がベント配向状態となる液晶表示装置である。ソース配線電極と画素電極とは、基板に対して垂直方向の投影において互いに重なる部分を有し、第１及び第２方向は、ソース電極配線を介して隣接する画素電極の方向に対して交差する方向であり、それによってスプレイ配向からベント配向状態へと配向変化を起こす転移核を発生させるための電界歪を発生させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高速応答で広視野の表示性能を持つ液晶表示装置に関するものである。

従来、液晶表示装置として例えば、ネマティック液晶を用いたツイステッドネマティック（ＴＮ）モ−ドの液晶表示装置が実用化されているが、応答が遅い、視野角が狭いなどの欠点がある。また、応答が速く、視野角が広い強誘電性液晶（ＦＬＣ）などの表示モ−ドもあるが耐ショック性、温度特性など大きな欠点がある。また、光散乱を利用する高分子分散型液晶表示モ−ドはラビングレス配向の表示モ−ドであるが、視野角に改善が必要であり、応答がそれほど速くないなどの欠点がある。

それらに対して、応答が速く視野角が広い表示モードとして光学補償ベンド（ＯＣＢ）モ−ドが提案されている（特許文献１，２参照）。

図２１は、ＯＣＢモ−ドの液晶表示装置の画素領域における構成概念断面図である。

図２１に示すように、このＯＣＢモ−ドの液晶表示装置は、配向膜１９・１９が一定方向に配向処理され、電圧を印加してセル中央部にベンド配向あるいはねじれ配向を含んだベンド配向を起こさせた液晶セル１４と、かつ低電圧駆動と視角拡大のために光学補償する位相補償板３とを配置したものであり、性能的には高速で視角が広い特徴を持つ優れたアクティブマトリックス型の液晶表示装置を実現することができる。そして、透過型あるいは反射型の液晶表示装置として利用される可能性が高い。

また、前記液晶表示装置は、画素電極１８に接続された画素部駆動用のスイッチング素子１３等が配設されたアレー基板６と、対向電極１７を設けた対向基板５との両内面に設けた配向膜１９・１９を、互いに平行方向にプレチルト角Ｃが正負逆で且つ約数度〜１０度になるように配向処理し、正の誘電率異方性のネマティック液晶を挿入して液晶層１２を配置して構成されている。そして、電圧を印加しない状態で液晶分子が上下対称に斜めに広がった配向領域からなるスプレイ配向１１が形成されている。

その後、前記電極間に臨界転移電圧以上の電圧を印加することによって、図２１（ｂ）の如く、液晶セル中央部の液晶分子を立たせ、あるいはねじれ配向を含んだ液晶分子が立ち上がり曲がった配向領域からなるベンド配向１３に転移させこの領域を拡大移行させる。

また、偏光板１・２と、十分なコントラストと視野拡大のためにベンド配向セルを光学補償し、低電圧化するための位相補償板３とが上下基板の外側に少なくとも１枚、所定の軸方向に各々設定され配置されている。

そして、前記画素全体を転移させた後、駆動信号電圧を可変して、液晶分子のベンド配向状態の程度を変えることにより位相差を変化させて動作表示利用するものである。
特開平７−８４２５４号公報 特開平９−９６７９０号公報

従って、ＯＣＢモ−ドの液晶表示装置においては、このスプレイ配向からベンド配向への転移核を発生させて画素を均一なベンド配向にさせ、ＴＦＴパネル全画素領域内でそれを確実に起こさせておく必要があるが、転移核を確実に起こさせるのは実際には容易ではない。

前記の画素領域を顕微鏡観察していると、ギャップ形成のために散布されたスペーサの周囲から転移核が発生したり、画素電極に沿って配線されたソース線やゲート線周囲から転移核が発生するが、その発生場所は一定の場所ではなく、しばしば全く発生しない場合さえある。この場合、配向欠陥、表示点欠陥不良パネルとなる。

また、前記転移を促進するため、前記液晶セルの対向電極と画素電極間に臨界転移電圧以上より大きい高電圧を印加する方法が採られる。しかし、前記転移に要する印加電圧と印加時間は液晶材料によって相当に異なり、液晶材料によっては、ＯＣＢモードのＴＦＴ液晶パネルを転移させるのに、対向する電極間に約２０Ｖの電圧印加で数十秒から数分の時間を要するものもある。この場合、表示可能となるまでの待ち時間はもとより、液晶表示装置の消費電力、駆動部の信頼性の面からも実用的でない。

このため、ＯＣＢモードの液晶表示装置において、表示パネルの数十万個以上にも及ぶ全ての画素内で、確実に配向を転移させることのできる技術の開発が望まれていた。

一群の本発明は、前記現状に鑑みなされたものであり、その目的は、配向転移がほぼ確実に発生し、かつ極めて短時間に転移が完了することにより表示欠陥の無い、応答速度が速く動画表示に適しかつ広視野の液晶表示装置を提供することにあり、特に、ベンド配向転移をほぼ確実に発生させて、極めて短時間に転移を完了させ、応答速度が速く動画表示に適するベンド配向型の液晶表示装置を提供することである。

尚、一群の本発明は、同一乃至類似した着想に基づくものである。しかし、それぞれの発明は異なる実施の形態により具現化されるものであるので、本明細書では、これらの一群の本発明を密接に関連した発明ごとに第１の発明群、第２の発明群、第３の発明群、第４の発明群、及び第５の発明群として区分する。そして、以下では、それぞれの区分（発明群）ごとにその内容を順次説明する。

（１）第１の発明群第１の発明群は、電圧を印加しない状態の前記液晶の配向状態をスプレイ配向状態とし、表示に用いる配向状態をベンド配向状態とするとき、スプレイ配向状態とベンド配向状態が異なる液晶表示装置において、スプレイ配向状態からベンド配向状態への転移を容易にかつ確実に実現するために、基板表面の凹凸を平坦化し、液晶層の界面を平坦化したことを特徴としている。

従来のアクティブマトリクス基板を用いた液晶表示装置では、基板上に大きな凹凸が存在することが通常であった。これは、最も大きい段差が最上層に形成された絶縁層を除去し、画素電極を露出させる工程によるものである。また、画素周辺に配されるソース配線、ゲート配線によっても段差が形成される。このようにアクティブマトリクス基板においては段差が存在するのであった。

従来から用いられているＴＮ型液晶表示装置では、段差があるとその箇所で配向乱れが発生し、光抜けが発生する問題があった。この問題を解消するためには、この光抜けの発生した領域をブラックマトリクスによって隠すことが必要であり、これによって明るさが低下する問題が発生した。そこで、この配向乱れ、光抜けを解消するために、この凹凸のある基板上に樹脂層を形成し、その樹脂層の上に画素電極を形成することで平滑化する例があった。

ＯＣＢモードの液晶表示装置のように、電圧を印加しない状態の配向状態と表示状態の配向状態とが異なる液晶表示装置では、表示状態の配向状態に移行させる「転移」作用が必要である。

ＯＣＢモードの液晶表示装置では、ＴＮ型液晶表示措置とは異なる平行配向状態を用いているため、ＴＮ型液晶表示装置での配向乱れような問題は発生しないが、本願発明者らは、転移に対してこの段差が悪影響を及ぼすことを新たに見出した。

ＯＣＢモードの液晶表示装置の転移は、転位電圧を印加することで行う。このとき、転移核からベンド配向が発生し、この配向状態が広がっていく。ただし、このベンド配向の成長が基板の凹凸領域、特に基板が凸状態で液晶層が薄くなっている領域にさしかかると成長が止まることを見出した。特に、ベンド配向の成長はデフェクトに沿って成長することが多いのであるが、前記した液晶層が薄くなっている箇所では、デフェクトが断続的になることが多く、このため成長が止まる場合も多い。このデフェクトは、セル厚方向での液晶分子の傾斜する方向が異なる２種類のスプレイ配向状態の境界部分であることが多い。

また、所定の転移波形の電圧で完全に転移が完了せず、特定の画素がスプレイ配向を残した場合にも、後の通常表示駆動によって徐々にベンド配向に移行することを見出した。

このように、ＯＣＢモードの液晶表示装置のように電圧を印加しない状態の前記液晶の配向状態をスプレイ配向状態とし、表示に用いる配向状態をベンド配向状態とするとき、スプレイ配向状態とベンド配向状態が異なる液晶表示装置であって、転移が容易にかつ確実に実現するために、基板表面の凹凸を平坦化し、液晶層の界面を平坦化したことを特徴とする液晶表示装置を実現した。

即ち、請求項１記載の発明は、ソース配線電極とゲート配線電極とスイッチング素子とを有し、さらに前記ソース配線電極、ゲート配線電極及びスイッチング素子上に配置され、表面を平坦化する絶縁性の平坦化膜と、前記平坦化膜上に配置される画素電極とを備え、前記ソース配線電極又は前記ゲート電極配線と前記画素電極とは互いに重なる部分を有するアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板に対向する対向電極とを備えた対向基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層とを有し、該液晶層に電圧を印加しない状態の液晶の配向状態がスプレイ配向状態であり、表示に用いる配向状態がベント配向状態となる液晶表示装置の駆動方法に係る。そして、表示の前に前記ゲート電極配線を走査して前記スイッチング素子をオンし、これにより前記重なる部分と協同して電界歪を発生させて前記スプレイ配向状態から前記ベント配向状態へと配向変化を起こす転移核を発生させ、前記対向電極と前記画素電極との間に電圧を印加することにより、前記転移核から前記ベント配向状態を拡大することを特徴とする。

前記構成とすることにより、液晶層と基板との界面の凹凸領域が少なくなるので、スプレイ配向状態からベンド配向状態への転移が容易にかつ確実に実現する。

また、請求項２記載の発明は、前記平坦化膜は樹脂層よりなることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、前記アクティブマトリクス基板上の凹凸の段差が１μｍ以下であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、前記アクティブマトリクス基板上の凹凸の段差が０．５μｍ以下であることを特徴とする。

このように規制することにより、基板上の凹凸の段差は１μｍ以下、望ましくは０．５μｍ以下であれば、スプレイ配向状態からベンド配向状態への転移を容易にかつ確実に実現することができる。

請求項５記載の発明は、前記画素電極間の距離が１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、前記アクティブマトリクス基板が複数の画素電極を有し、該画素電極間の距離が１μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする。

このように、前記画素電極間の距離は１μｍ以上１０μｍ以下が望ましく、さらに望ましくは１μｍ以上５μｍ以下とすることにより、スプレイ配向状態からベンド配向状態への転移を容易にかつ確実に実現することができる。

以上に説明したように、本発明の構成によれば、本発明の課題を十分に達成することができる。

即ち、一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層とを有し、該液晶層に電圧を印加しない状態の液晶の配向状態をスプレイ配向状態、表示に用いる配向状態をベンド配向状態とした液晶表示装置であって、前記液晶層と前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板との界面を平坦化した構成とすることにより、転移を確実にしかも速く起こし、表示欠陥のない、高速応答で広視野高画質の液晶表示装置を得ることができる。

また、画素電極を有するアレー基板と対向電極を有する対向基板との間に液晶層を挟持し、該液晶層をベンド配向させて表示をさせるアクティブマトリックス型の液晶表示装置であって、前記対向電極と電気導通した導電性形成体が対向基板上に形成され、前記アレー基板とは非電気導通で配置した構成とすることにより、前記導電性形成体と画素電極との間に斜めの強電界が発生印加され、その電界歪みで、前記導電性形成体と画素電極との近傍に位置する液晶層中の液晶分子は、周囲より歪みのエネルギーが高くなり、この状態に画素電極と対向電極との間に高電圧を印加することによって、ベンド配向への転移核が発生し、ベンド配向の領域を拡大することができる。

また、電極を有する一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層とを有し、該液晶層中の液晶分子をベンド配向させて表示をさせる液晶表示装置であって、少なくとも一方の基板の電極表面上に、前記一対の基板間の間隔より小さい径の導電性粒子を少なくとも１個配置することにより、前記導電性粒子で起きる電界集中により、ベンド配向の転移核が発生し、引き続き印加される高電圧の印加でそのベンド配向領域を拡大することができる。

また、電極を有する一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持された液晶層とを有し、該液晶層をスプレイ配向させた液晶表示装置であって、前記電極表面上に形成された配向膜表面が凹凸構造を有することにより、前記液晶層中の液晶分子は、配向膜の膜厚の異なる領域によって、プレチィルト角が疑似的に大きくなる状態となるため、スプレイ−ベンド転移の初期化処理時に速やかなベンド配向への移行がなされる。

また、電極を有する一対の基板と、前記一対の基板間に挟持され、スプレイ配向した液晶層とを有する液晶表示装置であって、前記一対の基板間に複数のスペーサが配置され、該スペーサは、少なくとも一方の基板に、前記液晶層中の液晶分子のプレチルト角を大きくするような接着剤により固着され、該接着剤は前記基板上に広がった構成とすることにより、スペーサ部位毎に液晶分子は、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板が、他方の基板とは異なる領域によって、プレチィルト角が疑似的に大きくなるので、スプレイ−ベンド転移の初期化処理時に速やかにベンド配向への移行がなされる。

（１）第１の発明群における実施の形態以下、本発明の第１の発明群について図面に基づいて説明する。

[実施の形態１]

図１は本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の構成概念図を示し、図１（ａ）は、液晶表示装置の画素単位の構成概念断面図、図１（ｂ）は同じく液晶表示装置の画素単位の構成概念平面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）を横から見た時の液晶分子のベンド配向状態と配向処理方向を模式的に図示したものである。

本実施の形態の液晶表示装置は、図示していない２枚の偏光板および光学補償用の位相補償板を一方にあるいは両方に配置したアクティブマトリックス型の液晶セル１２４を有する。

前記液晶セル１２４は、互いに対向する対向基板１０５とアレー基板１０６とを有し、該アレー基板１０６にはＴＦＴからなるスイッチング素子１２３、ソース配線電極１８１等が配置されている。また、前記スイッチング素子１２３、ソース配線電極１８１等の上には、例えば透明なアクリル系有機ポリマーなどの透明絶縁膜材料からなる平坦化膜１００が約３μｍの厚さで積層されている。

前記平坦化膜１００面上には、各画素単位にＩＴＯなどからなる画素電極１２８…が隣接間隔約３μｍおいて複数配置されている。また、前記スイッチング素子１２３のドレイン電極と画素電極１２８とは、平坦化膜１００に設けた導通口１１０を通じて導通させている。

また、前記対向基板１０５上には対向電極１２７が形成され、該対向電極１２７と前記画素電極１２８の面上には、例えば日産化学工業（株）社製のポリアミック酸タイプのポリイミド配向膜材料を塗布焼成させ、配向膜１２９・１９１が形成されている。

また、前記配向膜１２９・１９１間には、アレー基板１０６と対向基板１０５との間隔を一定に保つための径約５μｍのスペーサ（図示せず）、および正の誘電率異方性のネマティック液晶材料からなる液晶層１２２が挿入配置されている。

そして、前記配向膜１２９・１９１は、その表面上の液晶分子のプレチルト角が正負逆の値約５〜６度を持つように、互いにほぼ平行方向になるよう同一方向に（図１（ｂ）に示す矢印の方向であり、ソ−ス配線電極１８１方向に沿って）平行配向処理されている。

これによって、図示せぬが、液晶層１２２はいわゆる無電圧印加状態で液晶分子が斜めに広がった配向領域からなるいわゆるスプレイ配向の液晶セル１２４が形成される。

このように構成された液晶表示装置で、通常の表示の前に、ゲート配線電極１２６を通常の走査状態か、あるいは殆ど全てオンさせた状態にして、対向電極１２７と画素電極１２８との間に例えば高電圧−１５Ｖパルスを繰り返し印加する。

そして、前記平坦化膜１００による平坦化構成によって、極めて狭い間隔で画素電極１２８…を形成することができ、該画素電極１２８…間には電界歪みが発生印加される。或いは、画素電極１２８とゲート配線電極１２６との間に電界歪みが発生する。これによって、画素領域内の図示していないスプレイ配向から、画素電極１２８のソース配線電極あるいはゲート配線電極側の辺部では、ｂ−スプレイ配向１１２への配向変化が起こり、これからベンド配向１１３への転移核が発生しその領域を拡大する。

そして、ｔ−スプレイ配向１１１の領域もすべてベンド配向１１３の領域へ最終的には移行し、画素領域全体を約０．５秒でベンド配向領域に変化させることができた。

また、ＴＦＴパネル全体では約３秒で速かに転移完了させることができ、転移を確実にしかも速く起こし、表示欠陥のないアクティブマトリックス型の液晶セルからなる高速応答で広視野高画質のＯＣＢ表示モードの液晶表示装置を得ることができた。

また、前記隣接する狭い画素電極間隔に発生する電界歪みで、画素電極辺部の付近の液晶分子は基板面に水平状態に配向され、いわゆるｂ−スプレイ配向１１２となり、周囲より歪みのエネルギーが高くなって、この状態に、上下電極間に高電圧が印加されることによって更にエネルギーが与えられ、前記画素電極際において転移核が発生し、ベンド配向１１３の領域が拡大したものと考えられる。

また、前記平坦化膜１００により、画素電極１２８そのもの、または画素電極間全体に渡ってその表面の凹凸を低減することによって、スプレイ配向からベンド配向への転移を容易にかつ確実に実現することができる。

ここで、図２に示すような実験を行った。図２は平坦化膜上に凸部を形成して転移実験をした場合の概略図であり、図２（ａ）は、液晶表示装置の画素単位の構成概念断面図、図２（ｂ）は同じく液晶表示装置の画素単位の構成概念平面図である。

ここで、図２（ａ）に示すように、前記平坦化膜１００上に凸部１００ａ・１００ｂ・１００ｃ・１００ｄを形成し、平坦化膜の平坦性とスプレイ配向からベンド転移への転移との関係を求める実験を行った。尚、前記凸部１００ａの高さは１μｍ、凸部１００ｂの高さは０．５μｍ、凸部１００ｃは０．５μｍ、凸部１００ｄは２μｍとした。

このように構成された液晶表示装置で、前記と同様にして、通常の表示の前に、ゲート配線電極１２６を通常の走査状態か、あるいは殆ど全てオンさせた状態にして、対向電極１２７と画素電極１２８との間に例えば高電圧−１５Ｖパルスを繰り返し印加する。そして、画素領域内にベンド配向１１３の領域を拡大させた。

その結果、図２（ｂ）に示すように、画素電極１２８のソース配線電極あるいはゲート配線電極側の辺部から発生したベンド配向領域１１３は、凸部１００ａ、凸部１００ｂ、凸部１００ｃを乗り越えて拡大するが、凸部１００ｄを乗り越えて拡大することはできず、凸部１００ｄで止まることが確認された。この実験結果より、この前記平坦化膜１００による平坦化は完全である必要がなく、実用上は、平坦化膜１００の段差が１μｍ以下、望ましくは０．５μｍ以下であれば良いことが分かる。

また、前記平坦化膜により基板を平坦化することで、前記画素電極間の距離を縮めることができる。これは、通常の構成では、例えば、画素電極−ソース電極、ソース電極一画素電極の双方の合わせマージンを十分に取る必要があるため、画素電極間の距離は２０μｍ程度と大きいものであった。しかし、本発明によって、画素電極間の距離は、画素電極一画素電極間の合わせマージンのみを考慮するだけで済むため、この距離を半分以下の１０μｍ以下にすることができる。このように、画素電極間の距離を短くすることにより、画素間への転移がより良好に成長し、画素間を跨いで成長することを実現することができる。尚、この距離は１μｍ以上１０μｍ以下が望ましく、さらに望ましくは１μｍ以上５μｍ以下であれば、尚良い。

また、図３に示すような構成とすることもできる。即ち、前記画素電極１２８上、より具体的には、画素電極１２８の一端に、ＩＴＯで被覆された樹脂等からなる導電性突起１２８ａを形成することによって、前記突起１２８ａ周辺で転移核の発生が更に容易となる。そして、発生した転移核と転移核との間が平坦であれば、或いは、転移核の拡大する方向が平坦であれば、容易にベンド領域が拡大することとなる。

以上のように、凹凸を低減すること、及び画素電極間の距離を縮めることによって転移を液晶セル全体に渡って容易に、かつ確実とすることができた。

（２）第２の発明群における実施の形態以下、本発明の第２の発明群について図面に基づいて説明する。

[実施の形態２]

図４は本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置の構成概念図であり、図４（ａ）は、液晶表示装置の画素単位の構成概念断面図、図４（ｂ）は同じく液晶表示装置の画素単位の構成概念平面図である。

図４（ａ）に示すように、本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置は、図示していない２枚の偏光板および光学補償用の位相補償板を一方にあるいは両方に配置したアクティブマトリックス型の液晶セル１３４を有する。

前記液晶セル１３４は対向する対向基板１０５、アレー基板１０６を有し、該アレー基板１０６にはＴＦＴからなるスイッチング素子１３３、ソース配線電極１８１等を配置している。前記スイッチング素子１３３、配線電極１８１等の上には、例えば透明なアクリル系有機ポリマーなどの透明絶縁膜材料からなる平坦化膜１００が約３μｍの厚さで積層されている。

前記平坦化膜１００面上の各画素単位にＩＴＯからなる画素電極１３８…を、隣接間隔約８μｍおいて複数配置している。前記スイッチング素子１３３のドレイン電極と画素電極１３８とは平坦化膜１００に設けた導通口１１０を通じて導通させている。

また、前記対向基板１０５上にはＩＴＯからなる対向電極１２７が形成されている。そして、前記対向電極１２７と電気的に導通させた幅７μｍの柱状の導電性形成体１４１を、前記隣接する該画素電極１３８…間の間隙位置の上方に配置している。尚、前記導電性形成体１４１は、画素電極１３８…領域（画素電極１３８…の上方位置）に配置されていても良い。

前記導電性形成体１４１の柱状長さは、前記基板１０５・１０６間の間隔を一定に保つためのスペーサ径（５μｍ）より短い約３μｍで形成されており、導電性形成体１４１は、アレー基板１０５とは非電気導通で配置形成されている。即ち、導電性形成体１４１は画素電極１３８…間の間隙に位置しているが、アレー基板１０５側には接触せず非電気導通性の関係にある。

前記導電性形成体１４１の非電気導通性を更に向上させるためには、導電性形成体１４１の少なくとも先端部にＳｉＯ₂、ＳｉＮｘ等の電気絶縁体を被覆すれば良い。勿論、導電性形成体１４１全体を電気絶縁体で被覆していても良い。また、前記導電性形成体１４１そのものは、対向電極を構成するカラーフィルタ、ＩＴＯ等のプロセス等で形成することができる。

こうして作製した対向電極１２７、導電性形成体１４１面上および前記画素電極１３８面上に、例えば日産化学工業（株）社製のポリアミック酸タイプのポリイミド配向膜材料を塗布焼成し、配向膜１２９、１９１が形成されている。

また、前記配向膜１２９・１９１は、その表面上の液晶分子のプレチルト角が正負逆の値約５〜６度を持つように、互いにほぼ平行方向になるよう同一方向（図４（ｂ）の矢印に示すように、ソ−ス配線電極１８１方向）に沿って平行配向処理されている。

そして、正の誘電率異方性のネマティック液晶材料からなる液晶層１３２が、前記基板１０５・１０６間に挿入配置されている。

このようにして、液晶層１３２はいわゆる無電圧印加状態で液晶分子が斜めに広がった配向領域からなるいわゆるスプレイ配向の液晶セル１３４が形成される。

前記で、通常の表示の前に、ゲート配線電極１３６を通常の走査状態か、あるいは殆ど全てオンさせた状態にして、対向電極１３７と画素電極１３８間に例えば高電圧−１５Ｖパルスを繰り返し印加する。このとき、前記対向電極１２７と電気的に接続された導電性形成体１４１と極めて近い画素電極１３８の辺部との間に斜めの強電界が発生印加される。これによって、画素領域内のスプレイ配向から、導電性形成体１４１の近くの画素電極１３８の辺部ではｂ−スプレイ配向１１２への配向変化が起こり、これからベンド配向１１３の転移核が発生しその領域を拡大する。

また、図示せぬが、形成されるｔ−スプレイ配向領域もすべてベンド配向１１３へ最終的には移行し、画素領域全体を約０．２秒でベンド配向領域に変化し、ＴＦＴパネル全体では約１秒で速かに転移完了でき、転移を確実にしかも速く起こし、表示欠陥のないアクティブマトリックス型の液晶セルからなる高速応答で広視野高画質のＯＣＢ表示モードの液晶表示装置を得ることができた。

これは、前記導電性形成体１４１と極めて近い画素電極１３８際との間に斜めの強電界が発生印加されその電界歪みで、その付近の液晶分子は基板面に水平状態に配向され、いわゆるｂ−スプレイ配向１１２の状態となり、周囲より歪みのエネルギーが高くなって、この状態に、上下電極間に高電圧が印加されることによって更にエネルギーが与えられ前記画素電極際においてベンド配向への転移核が発生し、ベンド配向１１３の領域が拡大したものと考えられる。

尚、図５に示すように、前記導電性形成体１４１の幅は、画素電極間Ｗ１の間隔より大きくても良く、従って、導電性形成体１４１は、画素電極１２８に一部またがっていても良い。また、図示せぬが、前記導電性形成体１４１は、更に、小さくても良い。

また、画素開口率の点から画素電極間隔は１０μｍ以下であれば良く、更に１μｍ以上５μｍ以下がより望ましい。

また、前記導電性形成体１４１の形状は、特に限定されるものではなく、柱状でも台形状等でも良い。また、導電性形成体１４１の位置は、ソース配線１８１上に位置するようにしているが、ゲート配線１２６上でも良いのは勿論である。

また、本実施の形態では、導電性形成体１４１の長さは、基板１０５・１０６間の間隔を一定に保つためのスペーサ径（図示せぬ）より短い長さに形成しているが、図６に示すように、導電性形成体１４２の如く、対向する基板１０５・１０６間の間隔を一定に保つためのスペーサとするような構成とすることもできる。

即ち、導電性形成体１４２は、基板１０５・１０６の間隔を一定に保つ通常のスペーサとほぼ同程度の長さにして作製される。

この場合、導電性形成体１４２は画素電極１３８…間に位置されるため、電気的に絶縁を保つために、該導電性形成体１４２の幅は画素電極間の間隔Ｗ２より狭いことが必要だが、スペーサ導電性形成体１４２の少なくとも先端部に電気絶縁体が被覆されていれば良く、その場合には、導電性形成体１４２の幅は、画素電極１３８…間の間隔Ｗ２より大きくて良い。また、導電性形成体の形状は限定されるものではない。

よって、前記のようにして作成された液晶表示装置は、通常のスペーサが必要なく、スペーサレス工法プロセスとすることができ、製造工程の簡略化を図ることができ。また、更に均一な表示の液晶表示装置とすることができる。

このようにして、転移を確実にしかも速く起こし、表示欠陥のないアクティブマトリックス型の液晶セルからなる高速応答で広視野高画質のＯＣＢ表示モードの液晶表示装置を得ることができる。

また、本実施の形態では、スイッチング素子や配線電極などを被覆する平坦化膜の上に画素電極を形成し、隣接画素電極間の位置に、対向電極と導通した導電性形成体を配置させたが、前記アレー基板１０６に平坦化膜無しに通常の画素電極を形成配置し、その隣接画素電極間隔位置に、対向電極と導通した導電性形成体を配置させても、同様な転移がし易い効果を得ることができた。

更に、他の液晶表示装置においては、例えば、基板をプラスチックから形成したり、基板の一方を反射性基板から形成したり、シリコンで形成しても良い。

[第１および第２の発明群に関するその他の事項]

１） 前記平坦化膜材料はシリカ系等の透明な無機薄膜材料でも良い。

２）前記配向膜材料は所定のプレチルト角が出れば良く、ポリイミド系材料等を用いることができ、また、その配向処理も光配向のようなノンラビング配向処理方法でも良い。

３）前記では、ソース配線電極方向に平行に配向処理したが、ゲート配線電極方向に平行に配向処理してもよく、更に、配線電極線に対して斜め方向に配向処理してもよく、その方向は光学視野角特性に関係し自由に選択できる。

４） 前記液晶表示装置としては、ＯＣＢモードだけでなく、液晶層の相転移を速めるどのようなモードの液晶表示装置でも構わない。

（３）第３の発明群における実施の形態以下、本発明の第３の発明群について図面に基づいて説明する。

[実施の形態３−１]

図７は本発明の実施の形態３−１に係る液晶表示装置の構成概念図を示す。図７（ａ）に示すように、本実施の形態の液晶表示装置は、図示していない２枚の偏光板および光学補償用の位相補償板を一方にあるいは両方に配置した液晶セル２２４を有する。

前記液晶セル２２４は、対向する基板２０５・２０６を有し、基板２０５には対向電極２１７、基板２０６には画素電極２７１を配置し、前記電極２１７・２７１上には例えば径１．５μｍ程度のＡｕ薄膜を表面にコートしたポリマー樹脂粒子からなる導電性粒子２８０…を少なくとも１個以上の複数個を分散し配置している。

また、前記対向電極２１７と前記画素電極２７１の面上および導電性粒子２８０…を被覆するように配向膜２９０・２９１が形成されている。

前記配向膜２９０・２９１の間には、図示しないが基板間隔を一定に保つための径約５μｍのスペーサ、および正の誘電率異方性のネマティック液晶材料からなる液晶層２２２が挿入配置されている。そして、前記液晶層２２２がいわゆる無電圧印加状態で液晶分子が斜めに広がった配向領域からなるいわゆるスプレイ配向を形成するように、配向膜２９０・２９１はその表面上の液晶分子のプレチルト角が正負逆の値約５〜６度を持つように、互いにほぼ平行方向になるよう同一方向（紙面上、左右方向）に平行配向処理されている。

尚、前記導電性粒子２８０…の占める面積は、配向膜２９０・２９１の面積より遙かに小さいので、液晶層全体の配向には影響は殆ど無い。従って、液晶層２２２はいわゆる無電圧印加状態で液晶分子が斜めに広がった配向領域からなるいわゆるスプレイ配向２２１の液晶セル２２４が形成されている。

次に、前記液晶表示装置の製造方法について説明する。

図８は本発明の実施の形態２−１に係る液晶表示装置の製造方法を示す概念図である。

まず、基板２０６に画素電極２７１を形成する。

次に、図８（ａ）に示すように、径１．５μｍ程度のＡｕ薄膜を表面にコートしたポリマー樹脂粒子からなり、その表面に熱可塑性あるいは熱硬化性接着剤を若干付着させた導電性粒子２８０を、前記電極２７１上にエアーあるいは不活性ガスにより画素単位に少なくとも１個以上複数個程度載るように分散配置する。

次に、前記基板２０６に熱を加え画素電極２７１と導電性粒子２８０を接着固着する。

次に、図８（ｂ）に示すように、画素電極２７１の面上および導電性粒子２８０を被覆して、例えば日産化学工業（株）社製のポリアミック酸タイプのポリイミド配向膜材料ワニスをスピナーあるいは印刷機で塗布し、これを焼成して配向膜２９１を形成した。

また、図示せぬが、基板２０５に対しても前記と同様にして作製した。

次に、液晶層がいわゆる無電圧印加状態で液晶分子が斜めに広がった配向領域からなるいわゆるスプレイ配向を形成するように、前記配向膜２９０・２９１を、その表面上の液晶分子のプレチルト角が正負逆の値約５〜６度を持つように、互いにほぼ平行方向になるよう同一方向に平行配向処理した。

次に、前記基板２０５・２０６の間隔を一定に保つために、径約５μｍのスペーサ、および正の誘電率異方性のネマティック液晶材料からなる液晶層を両基板２０５・２０６間に挿入配置した。

このようにして構成された液晶表示装置の動作について説明する。

図７（ｂ）の液晶表示装置の画素単位の構成概念断面図で、通常の表示の前に、対向電極２１７と画素電極２７１との間に、例えば高電圧±１５Ｖパルスを連続的にあるいは数十ｍｓから数百ｍｓ間隔で間欠的に繰り返し印加する。これによって、対向電極２１７および画素電極２７１上に配置された導電性粒子２８０・２８０で起きる電界集中により、画素領域内の図示していないスプレイ配向から、導電性粒子２８０・２８０近辺で配向変化が起こり、導電性粒子２８０・２８０を基点としてベンド配向２１３による転移核が発生し、引き続き印加される高電圧の印加でそのベンド配向領域を拡大した。

そして、画素領域全体を約０．５秒でベンド配向領域に変化させることができ、パネル全体では約２秒で速かに転移完了させることができた。転移完了後、通常の表示駆動回路に接続し、転移を確実にしかも速く起こし、表示欠陥のない液晶セルからなる高速応答で広視野高画質のＯＣＢ表示モードの液晶表示装置を得ることができた。

尚、本実施の形態では、対向する基板２０５・２０６上に導電性粒子２８０・２８０を固着したが、一方の基板に対してのみ固着しても良い。

[実施の形態３−２]

図９は本発明の実施の形態３−２に係る液晶表示装置の構成概念図である。

図９（ａ）に示すように、図示していない２枚の偏光板および光学補償用の位相補償板を一方にあるいは両方に配置したアクティブマトリックス型の液晶セル２３４を有する。

前記液晶セル２３４は、対向する対向基板２０５、アレー基板２０６を有し、該アレー基板２０６には画素単位にＴＦＴからなるスイッチング素子２４３、ゲート、ソース配線電極（図示せず）等を配置している。また、前記スイッチング素子２４３にはＩＴＯからなる画素電極２７１が接続されている。また、前記対向基板２０５上にはＩＴＯからなる対向電極２１７が形成されている。

また、前記対向電極２１７および画素電極２７１面上には、配向膜２９０・２９１が形成され、該配向膜２９０・２９１には、導電性粒子２８０…が混成分散されている。前記導電性粒子２８０…は、約１．５μｍ径のＡｕ薄膜を表面にコートしたポリマー樹脂粒子からなる。

尚、殆どの導電性粒子２８０…は電極２１７・２７１に電気接触している。また、前記両基板２０５・２０６上に導電性粒子２８０…を混成分散したが、一方の基板電極上のみでも良い。

また、前記配向膜２９０・２９１はその表面上の液晶分子のプレチルト角が正負逆の値約５〜６度を持つように、互いにほぼ平行方向になるよう同一方向に平行配向処理されている。

また、正の誘電率異方性のネマティック液晶材料からなる液晶層２２２が、前記対向基板２０５とアレー基板２０６との間に挿入配置されており、液晶層２２２はいわゆる無電圧印加状態で液晶分子が斜めに広がった配向領域からなるいわゆるスプレイ配向２２１の液晶セル２３４が形成されている。

次に、前記液晶表示装置の製造方法について説明する。

図１０は本発明の実施の形態３−２に係る液晶表示装置の製造方法を示す概念図である。

図１０（ａ）に示すように、アレー基板２０６に配線電極（図示せぬ）やスイッチング素子２４３、画素電極２７１を形成する。

次に、基板間隔より小さい径、例えば径１．５μｍ程度のＡｕ球の導電性粒子２８０と、例えば日産化学工業（株）社製のポリアミック酸タイプのポリイミド配向膜材料ワニスを混合分散する。

次に、図１０（ｂ）に示すように、前記配向膜材料と導電性粒子を混合分散した材料を、基板２０６の画素電極２４３の面上に、スピナーあるいは印刷機で塗布し、これを焼成して導電性粒子２８０が分散配置された配向膜２９１を形成する。

また、図示せぬが、基板２０５に対しても前記同様に作製した。

次に、液晶層がいわゆる無電圧印加状態で液晶分子が斜めに広がった配向領域からなるいわゆるスプレイ配向を形成するように、配向膜２９０・２９１はその表面上の液晶分子のプレチルト角が正負逆の値約５〜６度を持つように、互いにほぼ平行方向になるよう同一方向に平行配向処理する。

次に、図示しないが基板間隔を一定に保つため、径約５μｍのスペーサ、および正の誘電率異方性のネマティック液晶材料からなる液晶層を両基板間に挿入配置した。

前記導電性粒子の占める面積は配向膜面積より遙かに小さいので、液晶層全体の配向には影響は殆ど無い。従って、液晶層はいわゆる無電圧印加状態で液晶分子が斜めに広がった配向領域からなるいわゆるスプレイ配向の液晶セルが形成された。

このようにして構成された液晶表示装置の動作について説明する。

図９（ｂ）のアクティブマトリックス型の液晶表示装置の画素単位の構成概念断面図で、通常の表示の前に、ゲート電極を通常の走査状態か、あるいは殆ど全てオンさせた状態にして、対向電極２１７と画素電極２７１間に例えば高電圧−１５Ｖパルスを連続的にあるいは数十ｍｓから数百ｍｓ間隔で間欠的に繰り返し印加する。これは対向電極への電圧中心から−１５Ｖパルスを印加することで実施できる。また、前記パルス電圧にバイアス電圧を重畳しても良い。

前記電圧印加により、電極２１７・２７１上に接触した導電性粒子２８０…の周囲で起きる電界集中により、画素領域内の図示していないスプレイ配向から、導電性粒子２８０…近辺で配向変化が起こり、これからベンド配向２１３による転移核が発生し、引き続き印加される高電圧の印加でそのベンド配向領域を拡大し、画素領域全体を約０．５秒でベンド配向領域に変化させることができ、パネル全体では約１秒で速かに転移完了させることができた。

転移完了後、通常の表示駆動回路に切り換え、転移を確実にしかも速く起こし、表示欠陥のない液晶セルからなる高速応答で広視野高画質のＯＣＢ表示モードのアクティブマトリックス型の液晶表示装置を得ることができた。

これは、前記導電性粒子と対向電極との間に特に強い電界集中が起きてその電界歪みで、付近のスプレイ配向した液晶分子は周囲より歪みのエネルギーが高くなって、この状態に上下電極間に高電圧が印加されることによって更にエネルギーが与えられて導電性粒子２８０…を基点としてベンド配向２１３への転移核が発生し、ベンド配向の領域が拡大したものと考えられる。

このようにして、対向する基板間の液晶層全体をスプレイ配向からベンド配向へ確実で速かに転移させ、表示欠陥のないアクティブマトリックス型の液晶セルからなる高速応答で広視野高画質のＯＣＢ表示モードの液晶表示装置を得ることができた。

[第３の発明群に関するその他の事項]

１） 実施の形態３−２のアクティブマトリックス型の液晶表示装置では、アレー基板２０６表面上のほぼ同じ高さに画素電極２７１やスイッチング素子２４３が形成されたが、画素電極２７１が、スイッチング素子２４３あるいは配線上を平坦に被覆する平坦化膜の上に形成配置される構成の高開口率のアクティブマトリックス型の液晶表示装置でも良い。これは、前記第１の発明群のところで述べたように、平坦化構成の平坦化膜の上に画素電極を形成し、該画素電極上に導電性粒子が配置される構成である。

２） 前記実施の形態では、基板としてガラスを用いているが、例えば、基板をプラスチックから形成しても良く、基板の一方を反射性基板から形成しても良く、更には、シリコンで形成しても良い。

３）前記実施の形態では、導電性粒子としてＡｕ薄膜を表面にコートしたポリマー樹脂粒子や、Ａｕ球粒子としたが、その他、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐｄ等の金属性粒子、あるいはＮｉ、ＩＴＯ薄膜などを表面にコートしたポリマー樹脂粒子、あるいはガラス、酸化アルミニウム、酸化チタン等の無機材料粒子でも良い。更には、図１１に示すような形状の酸化亜鉛ウィスカー２２０…を導電性粒子として用いることができ、形状等は限定されるものではない。

４）前記の導電性粒子の径は、組立時の両基板間隔の値より小さい値が必要で、前記導電性粒子を両基板に配置する時にはその径は両基板間隔の値の２分の１より小さい値であれば良い。これによって基板両電極間の電気接触を回避できる。

５） 粒子径は小さいほど印加電圧が大きい値が必要である。基板間隔の約１００分の１より大きい径の導電性粒子であれば良い。また、その分散配置の個数は画素毎に１個以上であれば良いが、複数個以上でもよい。

（４）第４の発明群における実施の形態図１２は、代表的なＯＣＢモード型液晶表示装置に電圧を０→Ｖ１→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ４→Ｖ５（０＜Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４＜Ｖ５）と順次増加させて加えて行った時の、液晶層内の液晶ダイレクタの動きの印加電圧による相違を模式的に（おおよその傾向として）現わしたものである。

尚、この場合、左右（本図では左右だが、実際の使用状態は表と裏側）両配向膜界面での液晶プレチルト角（電圧無印加時での液晶プレチルト角）の初期値は同一にしてある。

以下、本図をもとに、この配向の変化の内容を説明する。

図１２の（ａ）は、電圧無印加時の液晶の配向状態（スプレイ状態）を現わしている。この場合には当然セル中央の液晶ダイレクタ３１１ａは基板に水平である。

いま、図１２（ａ）の状態の液晶表示装置に閾値以上の電圧Ｖ１を印加すると、動きを拘束する配向膜から離れているため、一番動き易いセル中央の液晶分子が最初に図１２（ｂ）に示す様に傾き、それに伴い一方（図では左側）の配向膜界面での液晶プレチルト角は増大し、他方（図では右側）の配向膜界面での液晶プレチルト角は減少する。そしてこの時、基板に水平な液晶ダイレクタ３１１ａが存在する位置は低プレチルトの配向膜界面に近づく。

図１２の（ｃ）及び（ｄ）は、更に電圧が加わった（高くなった）場合であり、図示の左側の高プレチルト配向膜界面でのプレチルト角は更に大きくなっており、図の右側の低プレチルト配向膜界面でのプレチルト角は更に小さくなっている。更に電圧を上げた図１２（ｄ）においては、基板に水平なダイレクタ方位を有する液晶分子は殆ど低プレチルト配向膜界面近傍に存在することとなっている。

図１２（ｅ）は、電圧Ｖ４の印加によるベンド転移直前の配向状態を表わし、図１２（ｆ）は電圧Ｖ５印加によりベンド配向となった時点での配向状態を表わしている。図１２（ｅ）においても配向膜に平行なダイレクタ方位を有する液晶分子は存在するが、図１２（ｆ）においてはそれを有する液晶分子は存在しない。

一旦、図１２（ｆ）の配向状態となった液晶表示装置は、図１２（ｇ）に示される配向状態（定常状態）に速やかに移行する。

以上の転移メカニズムより、速やかなスプレイ−ベンド転移がなされるためには、液晶層中央付近で液晶ダイレクタ方位が配向膜（基板）に垂直（直交）になっていることと、一方の配向膜界面でのプレチルト角が小さくなっていることが重要であることが判る。逆に言うならば、かかる如くすることにより速やかなスプレイ−ベンド転移がなされることになる。

しかしながら前述したように、数Ｖ程度の電圧印加では、この初期化処理に分単位の時間が必要である。

反面、２０Ｖ等の高電圧で印加する様にするためには、別途の回路が必要となり、液晶表示装置のコストアップ、信頼性の低下、表示異常等につながったりするため好ましくない。

即ち、このため、本発明群はこのスプレイ−ベンド転移を速やかに起こさせるべく、ＯＣＢモードの液晶表示装置において、該液晶表示装置中に封入されている液晶層中の液晶分子が接触する配向膜界面が、凹凸構造を有することを特徴としている。

以下、本発明を、その実施の形態に基づいて説明する。

[実施の形態４−１]

図１３は本発明の実施の形態４−１に係る液晶表示装置の断面構成を概念的に示したものであり、スプレイ−ベンド転移時間の実験に用いたテストセルである。

本実施の形態に係る液晶表示装置の製造方法であるが、まず、透明電極３０２・３０７を有する２枚のガラス基板３０１・３０８上に日産化学工業（株）製配向膜塗料ＳＥ−７４９２（固形成分６％）を凸版印刷法にて塗布し、１８０℃の恒温層中で１時間硬化させて配向膜３０６・３０６を形成した。

前記配向膜３０６・３０６の塗布に用いた凸版印刷版は、スクリーン線数１００ライン（２．５４ｍｍ／１００ライン）、網点ピッチ０．２５４ｍｍ、３０％網点直径０．１５７φｍｍ、網点深度０．０８４ｍｍ、網点角度３０°の設計であり、一般的な材質の樹脂凸版を用いた。これにより、厚さ約０．１μｍの配向膜で高さ０．７〜０．８μｍの凸構造が形成できた。

その後、レーヨン製ラビング布を用いて各配向膜３０６・３０６をラビング処理し、（株）日本触媒製スペーサ及びストラクトボンドＸＮ−２１−Ｓ（三井東圧化学（株）製シール樹脂の商品名）を用いて、前記基板３０１・３０８の基板間隔が６．５μｍとなるように貼り合せ、液晶セルを作製した。

このとき、ラビング方向は図１３の矢印に示す如く両基板３０１・３０８とも同一方向とした。

次にメルクジャパン（株）製液晶ＭＪ９６４３５を真空注入法にて前記液晶セル内に注入し、封止樹脂３５２Ａ（日本ロックタイト（株）製ＵＶ硬化型樹脂製）を用いて封止した。

次に、その偏光軸が配向膜のラビング処理方向と４５°の角度をなし、かつ、お互いの偏光軸方向が直交するように偏光板を上下から貼合し、テストセルを作製した。このテストセルをＡとする。また、比較として、テストセルＡと同じ構造かつ製造方法ではあるが、配向材料をスピンコート法で塗布したものをテストセルＲ１、一般的に使用されるスクリーン線数３００ラインの樹脂凸版で塗布したものをテストセルＲ２とする。

これらのテストセルＡ、Ｒ１、Ｒ２に４５Ｈｚ、７Ｖ矩形波を印加したときに、全電極領域がスプレイ配向からベンド配向へと転移するに要する時間を観察した。

表１に、テストセルＡ、Ｒ１、Ｒ２に４５Ｈｚ、７Ｖ矩形波を印加したときに全電極領域がスプレイ配向からベンド配向へと転移するに要する時間を示す。

表１より明らかなように、テストセルＲ１、Ｒ２は転移時間が２０〜３０秒であるのに対し、本発明に係るテストセルＡは５秒以内と速やかに転移する。

この理由であるが、液晶分子が配向膜厚の異なる領域によってプレチィルト角を疑似的に大きくさせるように作用し、つまり配向膜厚の段差部分に出来た傾き角の量だけ、スプレイの配向状態に非対称性が発生し、電界との相乗効果により、液晶ダイレクタがテストセル基板面、そして配向膜面に対して直交となり易くなる。そしてこのため、液晶ダイレクタの変位が極めてスムーズに進行するため、高速なスプレイ−ベンド転移が実現される。

また、テストセルＲ２とテストセルＡの比較から明らかなように、樹脂凸版のスクリーン線数が大きくなると転移時間を早める効果が失われる。

この理由であるが、樹脂凸版のスクリーン線数が大きくなると実質的に配向膜の段差が発生し難くなり、テストセルＲ２の如くスピンコート法による塗膜の状態（段差がない状態）に近づくためである。

また、同様の電圧印加テストで４５Ｈｚ、５Ｖ矩形波を印加したときの転移時間の変化を表２に示す。

表２より明らかなように、テストセルＲ１、Ｒ２は転移時間が約４００秒で未転移部分が残存し、これ以上転移しない状況であるのに対し、本発明のテストセルＡは４０秒以内と速やかに転移する。

[実施の形態４−２]

図１４は本発明の実施の形態４−２に係る液晶表示装置の断面構成を概念的に示したものである。

本実施の形態に係る液晶表示装置のスプレイ−ベンド転移時間の実験に用いたテストセルは、二点を除いてその機械的部分の構成、構造、セル作製方法、使用材料等は先の実施の形態４−１と同じである。一点目は、ＵＶアッシャー、あるいはオゾンアッシャー、あるいはＵＶ／オゾンアッシャー等を用いて電極３１０・３１１を粗し、該電極３１０・３１１上に配向膜３１２・３１３を形成して配向膜３１２・３１３に凹凸構造を有するようにしたこと、二点目は配向膜形成にスピンコート法を用いていることである。このテストセルをＢとする。

また、比較として、先のテストセルＲ１を用いた。これらのテストセルＢ、Ｒ１に４５Ｈｚ、７Ｖ矩形波を印加したときに、全電極領域がスプレイ配向からベンド配向へと転移するに要する時間を観察した。

表３に、テストセルＢ、Ｒ１に４５Ｈｚ、７Ｖ矩形波を印加したときに全電極領域がスプレイ配向からベンド配向へと転移するに要する時間を示す。

表３より明らかなようにテストセルＲ１は転移時間が２０〜３０秒であるのに対し、本発明に係る液晶表示装置のテストセルＢは３秒以内と速やかに転移する。

この理由であるが、図１４に示すように、液晶層３１４中の液晶分子が基板内面電極３１０・３１１の表面凹凸形状に対応した配向膜３１２・３１３表面に配向する際、スプレイ状態として種々の液晶ダイレクタを有する配向状態を取ることになる。その結果、スプレイの配向状態に大きな非対称性が発生し、電界との相乗効果により、液晶ダイレクタがテストセル基板面、そして配向膜面に対して直交となり易くなる。そしてこのため、液晶ダイレクタの変位が極めてスムーズに進行するため、高速なスプレイ−ベンド転移が実現される。

[実施の形態４−３]

本実施の形態に係る液晶表示装置のスプレイ−ベンド転移時間の実験に用いたテストセルは、二点を除いてその機械的部分の構成、構造、セル作製方法、使用材料等は先のテストセルＢと同じである。一点目は、図１５に示すように、使用する基板が画素電極やスイッチング素子（図示せぬ）を有するアレー基板３１６であり、該アレー基板３１６および対向電極（図示せぬ）を有する対向基板３１５上に平坦化膜３１８・３１７を形成し、該平坦化膜３１８・３１７が凹凸構造を有すること、二点目はテストセルＲ２と同様に、スクリーン線数３００ラインの樹脂凸版を用いていることである。

なお、前記平坦化膜３１７・３１８表面に凹凸構造を形成させるには、前述のＵＶアッシャー、あるいはオゾンアッシャー、あるいはＵＶ／オゾンアッシャー等を用いた。このテストセルをＣとする。

また、比較として、先のテストセルＲ１を用いた。

これらのテストセルＣ、Ｒ１に４５Ｈｚ、７Ｖ矩形波を印加したときに、全電極領域がスプレイ配向からベンド配向へと転移するに要する時間を観察した。

表４に、テストセルＣ、Ｒ１に４５Ｈｚ、７Ｖ矩形波を印加したときに全電極領域がスプレイ配向からベンド配向へと転移するに要する時間を示す。

表４より明らかなようにテストセルＲ１は転移時間が２０〜３０秒であるのに対し、テストセルＣは３秒以内と速やかに転移する。

[実施の形態４−４]

本実施の形態に係る液晶表示装置のスプレイ−ベンド転移時間の実験に用いたテストセルは、二点を除いてその機械的部分の構成、構造、セル作製方法、使用材料等は先のテストセルＢと同じである。一点目は、使用するアレー基板自身に凹凸構造を有するようにし、該基板上に平坦化膜を形成すること、二点目はテストセルＲ２と同様に、スクリーン線数３００ラインの樹脂凸版を用いていることである。

なお、前記基板表面に凹凸構造を形成させるには、前述のＵＶアッシャー、あるいはオゾンアッシャー、あるいはＵＶ／オゾンアッシャー等を用いた。このテストセルをＤとする。

また、比較として、先のテストセルＲ１を用いた。これらのテストセルＣ、Ｒ１に４５Ｈｚ、７Ｖ矩形波を印加したときに、全電極領域がスプレイ配向からベンド配向へと転移するに要する時間を観察した。

表５に、テストセルＤ、Ｒ１に４５Ｈｚ、７Ｖ矩形波を印加したときに全電極領域がスプレイ配向からベンド配向へと転移するに要する時間を示す。

表５より明らかなように、Ｒ１は転移時間が２０〜３０秒であるのに対し、本発明に係るテストセルＤは３秒以内と速やかに転移する。
[実施の形態４−５]

本実施に形態に係る液晶表示装置のスプレイ−ベンド転移時間の実験に用いたテストセルは、一点を除いてその機械的部分の構成、構造、セル作製方法、使用材料等は先のテストセルＡと同じである。唯一異なる点とは、配向膜材料中に粉体、微粒子等を分散させたものを印刷法やスピンコート法を用いて配向膜を形成することである。より具体的には、配向膜材料中に散布スペーサを３ｗｔ％程度分散し、スクリーン線数３００ラインの樹脂凸版を用いて印刷法によりテストセルを作製した。このテストセルをＥとする。

また、比較として、先のテストセルＲ１を用いた。これらのテストセルＥ、Ｒ１に４５Ｈｚ、７Ｖ矩形波を印加したときに、全電極領域がスプレイ配向からベンド配向へと転移するに要する時間を観察した。

表６に、テストセルＥ、Ｒ１に４５Ｈｚ、７Ｖ矩形波を印加したときに全電極領域がスプレイ配向からベンド配向へと転移するに要する時間を示す。

表６より明らかなようにテストセルＲ１は転移時間が２０〜３０秒であるのに対し、テストセルＥは２秒以内と速やかに転移する。

この理由であるが、図１６に示すように、液晶層３１４中の液晶分子が配向膜を有する散布用途スペーサ３１０表面に沿って配向し、基板３０８に対して垂直方向に液晶ダイレクタを有する領域を作るようになる。この領域に電界をかけると、本領域を核として電界との相乗効果により、液晶ダイレクタがテストセル基板面、そして配向膜面に対して直交となり易くなる。そしてこのため、液晶ダイレクタの変位が極めてスムーズに進行するため、高速なスプレイ−ベンド転移が実現される。

以上より明らかなように、本発明群の液晶表示装置は、従来のＯＣＢモードの諸特性を全く犠牲にすることなく、高速で確実なスプレイ−ベンド配向転移を達成することが可能であり、その実用価値は極めて大きい。

[第４の発明群に関するその他の事項]

第４の発明群について説明してきたが、本発明は上記のものに限定されないのは勿論である。即ち、例えば以下のようにしてもよい。

１）液晶表示装置としては、ＯＣＢモードだけでなく、液晶層の相転移を速めるどのようなモードの液晶表示装置でも構わない。また、反射型あるいは透過型を問わず、どのようなモードの液晶表示装置でも構わない。

２） 反射型用途に用いる場合は、反射板自身が視野角拡大、白色化、反射輝度向上等の目的のため、その表面にある特殊なパターンの凹凸形状を有しているが、このような凹凸形状を利用しても良い。

３） 凹凸形状は画素全面に作製する必要はなく、画素の一部分に存在さえすれば、この部分より発生したベンド状態が画素全面に拡大する。よって、ＴＦＴ作製時に数枚のマスクを用いて凹凸形状を作製しても良く、またこのような部分的凹凸形状作製はＴＦＴ作製時に限らず、どのような工程で行っても良い。

４） 配向膜表面に凹凸形状を作製する方法で、前述した配向膜材料中に粉体、微粒子等を分散させたものを印刷法やスピンコート法を用いて行う方法以外に、配向膜印刷後、直ぐにスペーサ散布、仮硬化後、更に配向材料の上塗り等をする方法を用いても同様の結果が得られる。また湿式散布機で、スペーサを分散した配向材料をそのまま吹き付けても良い。

（５）第５の発明群における実施の形態以下、本発明の第５の発明群について説明する。本発明はスプレイ−ベンド転移を速やかに、各画素毎に確実に起こさせるべく、ＯＣＢモードの液晶表示装置の中に封入している液晶分子が、接触する接着剤付きスペーサの接着部位にて「ＨＡＮ配向」を有することを特徴としている。

以下、本発明を、その実施の形態に基づいて説明する。

[実施の形態５−１]

図１７は本発明の実施の形態５−１に係る液晶表示装置のテストセルの断面構成を概念的に示す図であり、スプレイ−ベンド転移時間の実験に用いたテストセルの概略断面図である。

本実施の形態に係る液晶表示装置の製造方法について説明すると、まず、透明電極４０２・４０７をそれぞれ有する２枚のガラス基板４０１・４０８上に、日産化学工業（株）製配向膜塗料ＳＥ−７４９２（固形成分６％）をスピンナー法にて塗布し、１８０℃の恒温層中で１時間硬化させて配向膜４０３・４０６を形成した。

その後、前記配向膜４０３・４０６を、レーヨン製ラビング布を用いて各画素毎にラビング処理をし、前記ガラス基板４０８上に、（株）日本触媒製スペーサ４０５（２〜３μｍビーズＧＰＺ−６０に２５重量％の接着剤４１０をコーティングしたもの）を散布し、１８０℃の恒温層中で水平置きで１０分処理し、前記基板４０８上にスペーサ４０５を固着させ、前記接着剤４１０はスペーサ４１０の直径寸法程度の広がりを有している。

前記接着剤４１０の材質については、その接着剤４１０の表面で液晶を垂直、ハイチルトに配向させるような性能を有すれば良く、例えば、接着剤の分子構造の中にフッ素等を導入して液晶層中の液晶の垂直配向を強めるようにされている。また、フッ素系配向材料やフッ素系材料、長鎖アルキル材料系の材料を接着剤に混合するようにしても良い。

次に、シール樹脂としてストラクトボンドＸＮ−２１−Ｓ（三井東圧化学（株）製シール樹脂の商品名）を用いて前記ガラス基板４０１・４０８の基板間隔が６．５μｍとなるように貼り合せ、液晶セルを作製した。

このとき、図１７での上側、下側のラビング方向は図１８に示す如く両基板とも同一方向とした。

次に、メルクジャパン（株）製液晶ＭＪ９６４３５を真空注入法にて前記液晶セル内に注入し、封止樹脂３５２Ａ（日本ロックタイト（株）製ＵＶ硬化型樹脂製）を用いて封止した。

次に、その偏光軸が配向膜のラビング処理方向と４５°の角度をなし、かつ、お互いの偏光軸方向が直交するように偏光板（図示せぬ）を上下から貼合し、テストセルを作製した。このテストセルをＡとする。

一方、比較のため、前記実施の形態５−１と同じ構造かつ同じ製造方法ではあるが、接着剤をコーティングしていないＧＰＺ−６０を使用してテストセルを作製した。このテストセルをＲとする。

これらのテストセルＡ、Ｒに４５Ｈｚ、７Ｖ矩形波を印加したときに、全電極領域がスプレイ配向からベンド配向へと転移するに要する時間を観察した。

表７に、テストセルＡ、Ｒに４５Ｈｚ、７Ｖ矩形波を印加したときに全電極領域がスプレイ配向からベンド配向へと転移するに要する時間を示す。

表７より明らかなように、テストセルＲは転移時間が２０〜３０秒であるのに対し、テストセルＡは４秒以内で速やかに転移する。

この理由であるが、図１７の状態で、液晶層中の液晶分子が、前記接着剤による配向膜とは異なる領域によってプレチィルト角が疑似的に大きくなり、つまり擬似的な片側ＨＡＮ配向によってスプレイの配向状態に非対称性が発生し、電界との相乗効果により、液晶ダイレクタがテストセル基板面、そして配向膜面に対して直交となり易くなる。そしてこのため、液晶ダイレクタの変位が極めてスムーズに進行するため、高速なスプレイ−ベンド転移が実現される。

また、同様の電圧印加テストで４５Ｈｚ、５Ｖ矩形波を印加したときの転移時間の変化を表８に示す。

表８より明らかなように、テストセルＲは転移時間が約４００秒で未転移部分が残存し、これ以上転移しない状況であるのに対し、テストセルＡは３０秒以内と、決して速くはないが、確実に転移する。

[実施の形態５−２]

本実施の形態に係る液晶表示装置のスプレイ−ベンド転移時間の実験に用いたテストセルは、一点を除いてその機械的部分の構成、構造、セル作製方法、使用材料等は前記実施の形態５−１と同じである。その一点とは、１８０℃の恒温層中で水平置きではなく、垂直置きで１０分処理して基板４０８にスペーサ４０５を固着し、図１９に示すように、前記接着剤４１１をスペーサ４０５の片側に該スペーサ４０５の半径寸法程度の広がりを持たせたことである。このテストセルをＢとする。

また、比較として、前記実施の形態４−１のテストセルＡを用いた。これらのテストセルＡ、Ｂに４５Ｈｚ、７Ｖ矩形波を印加したときに、全電極領域がスプレイ配向からベンド配向へと転移するに要する時間を観察した。

表９に、テストセルＡ、Ｂに４５Ｈｚ、７Ｖ矩形波を印加したときに全電極領域がスプレイ配向からベンド配向へと転移するに要する時間を示す。

表９より明らかなようにテストセルＡ、Ｂともに転移時間が４秒以内で同等である。この理由であるが、水平置きで、スペーサと基板の接点に対して均等に接着剤を広げた場合も、垂直置きで接着剤を不均等に広げた場合においても、片側ＨＡＮ配向の面積はほぼ同等であることになる。よって、この場合においても、スムーズなスプレイ−ベンド転移が実現される。

[実施の形態５−３]

図２０は本発明の実施の形態５−３に係る液晶表示装置のテストセルの断面構成を概念的に示す図である。

本実施の形態の液晶表示装置のスプレイ−ベンド転移時間の実験に用いたテストセルは、二点を除いてその機械的部分の構成、構造、セル作製方法、使用材料等は前記実施例Ａと同じである。一点目は、スペーサ４１５として径が５μｍのものをギャップ形成を兼ねて使用している、二点目は上下基板４０１・４０８を重ね合わせ、上下基板４０１・４０８をスペーサ４１５に接触させながら接着剤４１０を上下基板４０１・４０８に広げたことである。この様にして作製したテストセルをＣとする。

比較として、前記実施の形態５−１のテストセルＡを用いた。これらのテストセルＣ、Ａに４５Ｈｚ、７Ｖ矩形波を印加したときに、全電極領域がスプレイ配向からベンド配向へと転移するに要する時間を観察した。

表１０に、実施例のテストセルＣ、Ａに４５Ｈｚ、７Ｖ矩形波を印加したときに全電極領域がスプレイ配向からベンド配向へと転移するに要する時間を示す。

表１０より明らかなように、テストセルＡは、転移時間が４秒以内であるのに対し、テストセルＣは２秒以内と、更に速やかに転移する。

この理由は、前記実施の形態５−１、５−２では擬似的な片側ＨＡＮ配向であったが、本実施の形態では擬似的な上下ＨＡＮ配向になっており、スプレイ−ベンド転移が更に加速されたためである。

また、本実施の形態の液晶表示装置は、スペーサによる基板間のギャップ形成と同時に疑似ＨＡＮ構成を形成することができるものであり、製造工程の簡略化を図ることができ、低コストプロセスとすることができる。

以上より明らかなように、第５の発明群の液晶表示装置は、従来のＯＣＢモードの諸特性を全く犠牲にすることなく、高速で確実なスプレイ−ベンド配向転移を達成することが可能であり、その実用価値は極めて大きい。

[第５の発明群に関するその他の事項]

以上、本発明の第５の発明群を幾つかの実施の形態に基づいて説明してきたが、何も前記のものに限定されないのは勿論である。

即ち、例えば以下のようにしてもよい。

１） 本発明群では、接着剤の広がりはスペーサの直径寸法程度としたが、直径寸法より小さくても良く、また、逆に、直径寸法以上に広がっていても良く、より接着剤が広がっている方がＨＡＮ配向の領域は拡大され、より配向転移し易くなる。

２） 液晶表示装置としては、ＯＣＢモードだけでなく、液晶層の相転移を速めるどのようなモードの液晶表示装置でも構わない。また、反射型あるいは透過型を問わず、どのようなモードの液晶表示装置でも構わない。

３） 予め配向処理された基板面の配向機能の一部を弱く、あるいは消去することで本発明におけるベンド転移の高速化が達成される。従って、この様な構成を達成出来る工法であれば、どの様な方法を利用しても良い。

４） フォトリソグラフィー法により、レジストなどに柱状の形状を作した基板を用いて作製した場合においても、これらの密集部分より同様のベンド転移が発生する。よって、形成した形状自身がラビングを阻害するような構成、配置であっても良い。

本発明に係る液晶表示装置は、高速で確実なスプレイ−ベンド配向転移を達成することが可能であり、その実用価値は極めて大きい。

本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の構成概念図 平坦化膜上に凸部を形成して転移実験をした場合の概略図 画素電極の一端領域を該画素電極の平均高さより高く構成した場合の概略図 本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置の構成概念図 本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置の他の例を示す構成概念図 本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置の他の例を示す構成概念図 本発明の実施の形態３−１に係る液晶表示装置の構成概念図 本発明の実施の形態３−１に係る液晶表示装置の製造方法を示す概念図 本発明の実施の形態３−２に係る液晶表示装置の構成概念図 本発明の実施の形態３−２に係る液晶表示装置の製造方法を示す概念図 導電性粒子として酸化亜鉛を使用した場合の構成概念図 ＯＣＢモード型液晶表示装置におけるスプレイ配向からベンド配向への液晶ダイレクタの動きを説明するための概念図 本発明の実施の形態４−１に係る液晶表示装置に用いたテストセルの断面構成を概念的に示す図 本発明の実施の形態４−２に係る液晶表示装置に用いたテストセルの断面構成を概念的に示す図 本発明の実施の形態４−３に係る液晶表示装置に用いたテストセルの断面構成を概念的に示す図 本発明の実施の形態４−５に係る液晶表示装置のテストセルの断面図とスペーサ周辺のスプレイ配向状態を概念的に示す図 本発明の実施の形態５−１に係る液晶表示装置のテストセルの断面構成を概念的に示す図 図１７の液晶表示装置のラビング方向を示す概念図 本発明の実施の形態５−２に係る液晶表示装置のテストセルの断面構成を概念的に示す図 本発明の実施の形態５−３に係る液晶表示装置のテストセルの断面構成を概念的に示す図 従来の液晶表示装置の構成概念図

符号の説明

１・２ 偏光板
３ 位相補償板
５ 対向基板
６ アレー基板
１１ スプレイ配向
１２ 液晶層
１３ ベンド配向
１４ 液晶セル
１７ 対向電極
１８ 画素電極
１９ 配向膜
１００ 平坦化膜
１００ａ・１００ｂ・１００ｃ・１００ｄ 凸部
１０５ 対向基板
１０６ アレー基板
１１０ 導通口
１１１ ｔ−スプレイ配向
１１２ スプレイ配向
１１３ ベンド配向
１２２ 液晶層
１２３ スイッチング素子
１２４ 液晶セル
１２６ ゲート配線電極
１２７ 対向電極
１２８ 画素電極
１２８ａ 導電性突起
１２９・１９１ 配向膜
１３２ 液晶層
１３３ スイッチング素子
１３４ 液晶セル
１３８ 画素電極
１４１ 導電性形成体
１４２ 導電性形成体
１８１ ソース配線電極
２０５・２０６ 基板
２１７ 対向電極
２２０ 酸化亜鉛ウィスカー
２２１ スプレイ配向
２２２ 液晶層
２２４ 液晶セル
２３４ 液晶セル
２４３ スイッチング素子
２７１ 画素電極
２８０ 導電性粒子
２９０・２９１ 配向膜
３０１・３０８ ガラス基板
３０２・３０７ 透明電極
３０６ 配向膜
３１０ スペーサ
３１１ 電極
３１１ａ 液晶ダイレクタ
３１２・３１３ 配向膜
３１４ 液晶層
３１５ 対向基板
３１６ アレー基板
３１７・３１８ 平坦化膜
４０１・４０８ ガラス基板
４０２・４０７ 透明電極
４０３・４０６ 配向膜
４０５ スペーサ
４１０ 接着剤
４１１ 接着剤
４１５ スペーサ
Ｃ プレチルト角

Claims (6)

1. ソース配線電極とゲート配線電極とスイッチング素子とを有し、さらに前記ソース配線電極、ゲート配線電極及びスイッチング素子上に配置され、表面を平坦化する絶縁性の平坦化膜と、前記平坦化膜上に配置される画素電極とを備え、前記ソース配線電極又は前記ゲート電極配線と前記画素電極とは互いに重なる部分を有するアクティブマトリクス基板と、
   前記アクティブマトリクス基板に対向する対向電極とを備えた対向基板と、
   前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層とを有し、該液晶層に電圧を印加しない状態の液晶の配向状態がスプレイ配向状態であり、表示に用いる配向状態がベント配向状態となる液晶表示装置の駆動方法であって、
   表示の前に前記ゲート電極配線を走査して前記スイッチング素子をオンし、これにより前記重なる部分と協同して電界歪を発生させて前記スプレイ配向状態から前記ベント配向状態へと配向変化を起こす転移核を発生させ、
   前記対向電極と前記画素電極との間に電圧を印加することにより、前記転移核から前記ベント配向状態を拡大することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
2. 前記平坦化膜は樹脂層よりなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の駆動方法。
3. 前記アクティブマトリクス基板上の凹凸の段差が１μｍ以下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の駆動方法。
4. 前記アクティブマトリクス基板上の凹凸の段差が０．５μｍ以下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の駆動方法。
5. 前記画素電極間の距離が１μｍ以上１０μｍ以下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の駆動方法。
6. 前記アクティブマトリクス基板が複数の画素電極を有し、該画素電極間の距離が１μｍ以上５μｍ以下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の駆動方法。