JP2007323096A

JP2007323096A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2007323096A
Application number: JP2007234768A
Authority: JP
Inventors: Katsuji Hattori; 勝治服部; Shoichi Ishihara; 將市石原; Hiroshi Kubota; 浩史久保田; Shinichiro Hatta; 真一郎八田; Katsumi Adachi; 克己足達; Yoshinori Tanaka; 好紀田中
Original assignee: Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2007-12-13

Abstract

【課題】迅速にスプレイ配向からベンド配向への配向の転移を行うことができる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】互いに対向する第１の基板と第２の基板との間に保持された液晶に電場を印加し、前記液晶の配向をベンド配向に転移させる方法であって、前記液晶のスプレイ弾性定数ｋ11を、１０×１０^-7ｄｙｎ≧ｋ11≧６×１０^-7ｄｙｎの範囲とし、且つ、前記第１の基板に対する前記液晶のプレチルト角の絶対値をθ1とし、前記第２の基板に対する前記液晶のプレチルト角の絶対値をθ2としたとき、１．５７ｒａｄ＞｜θ1−θ2｜≧０．０００２ｒａｄなる関係を満たすことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【選択図】図４１

Description

本発明は，テレビジョン画像やパーソナルコンピューター、マルチメディア画像を表示する高速応答で広視野のＯＣＢモードの液晶表示装置及びその製造方法、並びに液晶表示装置の駆動方法に関する。

従来、液晶表示装置として、例えばその液晶表示モードとして、誘電率異方性が正の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−ドの液晶表示素子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）や反強誘電性液晶などの表示モ−ドもあるが、焼き付き、耐ショック性、特性の温度依存性などに大きな欠点がある。また、視角が極めて広い、面内で液晶分子を横電界駆動する面内スイッチング（ＩＰＳ）モードがあるが、応答が遅くかつ開口率が低く輝度が低い。フルカラー動画を大画面で表示しようとすると、広視野、高輝度、高速の表示性能を持つ液晶モードが必要であるが、これを同時に完璧に満足する実用的な液晶表示モードは現在のところ、存在しない。

従来、少なくとも広視野で高輝度をめざした液晶表示装置として、上記のＴＮモード液晶領域を配向２分割にして視野角を上下に拡大したものがある（ＳＩＤ９２ＤＩＧＥＳＴＰ７９８〜８０１）。即ち、液晶表示装置の各表示画素内に誘電率異方性が正のネマチック液晶を用い、ＴＮモードでかつ液晶分子の配向方位が異なる２つの液晶領域を形成し、すなわち配向２分割ＴＮモードによって視野角を拡大するものである。

図４８にその従来の液晶表示装置の構成概念図を示す。図４８において、７０１，７０２はガラス基板であり、７０３，７０４は電極であり、７０５，７０５’，７０６，７０６’は配向膜である。一方の配向領域Ａにおいて対向する上下基板界面から若干傾いた誘電率異方性が正のネマチックの液晶分子７０７,７０７’の大，小のプレチルト角を形成し、他方の配向領域Ｂにおいては対向する上下基板界面に対してプレチルト角の大きさを前記配向領域Ａとは逆の設定にする。その大小のプレチルト角はいずれも数度で差がつくように設定している。上記互いに上下基板にプレチルト角が異なる配向領域を形成する従来の作製法の例として、配向膜にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフ技術でマスキングをし所定の方向に所望の配向膜面をラビングをする作業を繰り返すなどの方法がある。上記構成で図４８の如く、配向領域Ａ，Ｂで液晶層中央部の液晶分子群の向きが互いに逆向きとなり、電圧印加とともに各配向領域の液晶分子が逆に立ち上がっていくために、画素単位で入射光線に対して屈折率異方性が平均化されて視野角の拡大が図れるものである。上記の従来の配向２分割ＴＮモードでは、通常のＴＮモードより視野角は拡大され、上下視野角はコントラスト１０で±３５度程度となる。

しかし、応答速度はＴＮモードと本質的に変化なく約５０ｍＳ程度である。このように上記従来の配向２分割ＴＮモードでは視野角，応答とも不十分である。

また、配向膜界面で液晶分子をほぼ垂直に配向させるいわゆるホメオトロピック配向モードを利用した液晶表示モードで、フィルム位相差板，配向分割技術を付加して広視野，高速応答の液晶表示装置があるが、それでも白黒の２値間応答速度は約２５ｍｓかかり、特にグレー階調間の応答速度は５０〜８０ｍｓで遅く、人間の目の視認速度と言われる約１／３０ｓより長く、動画像は流れて見える。

これらに対して、基板間の液晶分子がベンド配向した状態における各液晶分子の立ち上がり角の変化による屈折率変化を利用するベンド配向型の液晶表示装置（ＯＣＢモードの液晶表示装置）が提案されている。ベンド配向した各液晶分子のオン状態とオフ状態での配列変化速度は、ＴＮ型液晶表示装置のオン，オフ状態との間の配列変化速度に比べてはるかに高速であり、応答速度が速い液晶表示装置とすることができる。さらに、上記ベンド配向型の液晶表示装置は全体に液晶分子が上下基板間でベンド配向しているため、光学位相差的に自己補償でき、かつフィルム位相差板で位相差補償をするため低電圧で広視野の液晶表示装置となる可能性を持つ。

ところで、上記液晶表示装置は通常無電圧下で液晶分子を基板間でスプレイ配向状態にして作製する。ベンド配向を利用して屈折率を変化させるためには、液晶表示装置の使用開始前に、表示部全体を上記スプレイ配向状態からベンド配向状態に均一に転移させておく必要がある。対向する表示電極間に電圧を印加すると、スプレイ配向からベンド配向への転移核が発生する場所は一様でなく、分散されたスペーサ周囲や、あるいは配向膜界面の配向ムラ，キズ部などである。また、常に一定の上記場所からその転移核が発生する訳でもないので転移が起きたり、起きなかったりで表示欠陥を生じ易い。従って、使用開始前に、表示部全体を少なくとも全画素部全体を均一にスプレイ配向からベンド配向へ転移をさせておくのは極めて重要である。

しかし、従来、単純な交流電圧を印加しても、転移が起きなかったり、起きても極めて転移時間が長く掛かった。

本発明の目的は、ベンド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が無い、応答速度が速く動画像表示に適しかつ広視野のベンド配向型の液晶表示装置及びその製造方法、並びに液晶表示装置の駆動方法を提案するものである。

請求項１記載の発明は、互いに対向する第１の基板と第２の基板との間に保持された液晶に電場を印加し、前記液晶の配向をベンド配向に転移させる方法であって、前記液晶のスプレイ弾性定数ｋ11を、１０×１０^-7ｄｙｎ≧ｋ11≧６×１０^-7ｄｙｎの範囲とし、且つ、前記第１の基板に対する前記液晶のプレチルト角の絶対値をθ1とし、前記第２の基板に対する前記液晶のプレチルト角の絶対値をθ2としたとき、１．５７ｒａｄ＞｜θ1−θ2｜≧０．０００２ｒａｄなる関係を満たすことを特徴とする。

このような構成にしたことにより、液晶転移の臨界電場を低下させ、液晶分子の配向状態を、初期状態からベンド配向へ速やかに転移させることが可能となる。

請求項２記載の発明は、互いに対向する第１の基板と第２の基板との間に保持された液晶に電場を印加し、前記液晶の配向をベンド配向に転移させる方法であって、前記液晶のスプレイ弾性定数ｋ11を、１０×１０^-7ｄｙｎ≧ｋ11≧６×１０^-7ｄｙｎの範囲とし、且つ、前記電場が、空間的に均一に印加される主電場に、空間的に不均一に印加される副電場を重畳させた電場であり、前記主電場をＥ0とし、前記副電場の最大値をＥ1としたとき、１．０＞Ｅ1／Ｅ0＞１／１００なる関係を満たすことを特徴とする。

このような構成によっても、液晶転移の臨界電場を低下させ、液晶分子の配向状態を、初期状態からベンド配向へ速やかに転移させることが可能となる。

請求項３記載の発明は、前記第１の基板に対する前記液晶のプレチルト角の絶対値をθ1とし、前記第２の基板に対する前記液晶のプレチルト角の絶対値をθ２とした時、１．５７ｒａｄ＞｜θ1−θ2｜≧０．０００２ｒａｄなる関係を満たすことを特徴とする。

なお、前記プレチルト角は、各基板表面に接する液晶分子の電場印加前の配向角であり、基板表面に接する液晶分子の分子軸の、基板に平行な平面に対する傾きを、基板に平行な平面を基準（＝０）として反時計回りに正として、−π／２〜π／２ｒａｄの範囲で表した角度である。また、前記第１の基板に対する前記液晶のプレチルト角と、前記第２の基板に対する前記液晶のプレチルト角とは互いに異符号の角度である。

また、請求項４記載の発明は、請求項２に記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記副電場が、前記第１の基板の表面に形成された薄膜トランジスタのソース電極あるいはゲート電極と、前記第２の基板の表面に形成された透明電極との間に印加される電場であることを特徴とする。

また、請求項５記載の発明は、請求項２に記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記副電場が、時間の経過に伴って減衰振動させた交流電場であることを特徴とする。

以上のように本発明によれば、互いに対向する第１の基板と第２の基板との間に保持された液晶に電場を印加し、前記液晶の配向をベンド配向に転移させる方法であって、前記液晶のスプレイ弾性定数ｋ11を、１０×１０^-7ｄｙｎ≧ｋ11≧６×１０^-7ｄｙｎの範囲とし、且つ、前記第１の基板に対する前記液晶のプレチルト角の絶対値をθ1とし、前記第２の基板に対する前記液晶のプレチルト角の絶対値をθ2としたとき、１．５７ｒａｄ＞｜θ1−θ2｜≧０．０００２ｒａｄなる関係を満たすため、液晶をベンド配向に速やかに転移させることができる。

また、本発明によれば、互いに対向する第１の基板と第２の基板との間に保持された液晶に電場を印加し、前記液晶の配向をベンド配向に転移させる方法であって、前記液晶のスプレイ弾性定数ｋ11を、１０×１０^-7ｄｙｎ≧ｋ11≧６×１０^-7ｄｙｎの範囲とし、且つ、前記電場が、空間的に均一に印加される主電場に、空間的に不均一に印加される副電場を重畳させた電場であり、前記主電場をＥ0とし、前記副電場の最大値をＥ1としたとき、１．０＞Ｅ1／Ｅ0＞１／１００なる関係を満たすため、液晶をベンド配向に速やかに転移させることができる。

本発明は、ベンド配向型のＯＣＢセルを備えた液晶表示装置において、以下に述べるスプレイ配向からベンド配向への転移メカニズムに着目した結果得られたものである。従って、先ず、該転移メカニズムについて詳細に説明した後、本発明の具体的内容を実施の形態を用いて説明することにする。

図１はベンド配向型のＯＣＢセルを備えた液晶表示装置の一部分を示す斜視図である。図１を参照して、ベンド配向型のＯＣＢセルを備えた液晶表示装置の構成を簡単に説明すると、相互に平行配置した基板１０と１１との間に、液晶分子１２を含む液晶層１３が挿入されている。図には示さないが、基板１０，１１の相互に対向する表面には、それぞれ液晶層１３に電界を印加するための表示電極、及び液晶分子の配向を規制するための配向膜が形成されている。上記配向膜は図に示すように基板界面付近の液晶分子１２を約５〜７度プレチルトし、基板面内における配向方位が相互に同じ方向に、すなわち平行配向になるように配向処理されている。基板１０，１１表面から離れるに従って液晶分子１２は徐々に立ち上がり、液晶層１３の厚さ方向のほぼ中央において液晶分子のチルト角が９０度になるベンド配向となる。基板１０，１１の外側には、偏光板１５，１６と光学補償板１７，１８が配置され、上記２枚の偏光板１５，１６は、偏光軸が相互に直交あるいは平行に配置され、その偏光軸と液晶分子の配向方位とは４５度の角度になるよう配置されている。そして、高電圧を印加したオン状態と低電圧を印加したオフ状態との液晶層の屈折率異方性の差を利用して、上記偏光板、光学補償板を通してその偏光状態を変化させ光の透過率を制御して表示させることになる。

上記のベンド配向型のＯＣＢセルを備えた液晶表示装置は、使用前には液晶層がスプレイ配向となっているため、液晶表示駆動に先立って電圧印加により液晶層をスプレイ配向状態からベンド配向状態に転移させておく必要がある。

かかる配向転移のため転移臨界電圧以上の高電圧を印加した場合における液晶層のスプレイ配向からベンド配向へ転移する配向転移のメカニズムを図２に模式的に示す。

図２は、２枚の基板を平行配向配置した場合の、液晶分子を模式的に図示して液晶分子配列を概念的に示した液晶セルの断面図である。

図２（ａ）は初期のスプレイ配列状態を示す。基板間が無電界時には、液晶層１３の中央の液晶分子１２の長軸は基板面にほぼ平行になるエネルギ−状態の低いスプレイ配向状態をとっている。ここで、説明の便宜上、基板に平行な液晶分子を参照符号１２ａで示すことにする。

次に図２（ｂ）は、基板１０，１１に形成された電極（図示せず）間に高い電圧を印加開始した時の液晶分子配列状態を示す。液晶層１３中の中央の液晶分子１２は電界により若干傾斜し始め、その結果、基板面に平行に向いた液晶分子１２ａは一方の基板面（図では基板１１側へ）側に向かって移動して行く。

次に図２（ｃ）は、電圧を印加後、更に時間が経過したときの液晶分子配列状態を示す。液晶層１３の中央の液晶分子１２が基板面に対して更に傾斜して、これに対して、基板面にほぼ平行に向いた液晶分子１２ａは基板界面近傍に来て、配向膜からの強い規制力を受ける。

次に図２（ｄ）は、ベンド配向へ転移した一段とエネルギー状態の高い液晶分子配列状態を示す。液晶層１３の中央の液晶分子１２は基板面に対して垂直になり、基板１０上の配向膜（図示せず）界面に接した液晶分子は、配向膜から強い規制力を受けて、傾斜配向状態を維持し、このとき図２（ａ）〜（ｃ）に存在した基板面に平行に向いた液晶分子１２ａはほぼ無くなる。

図２（ｄ）より更に時間が経過すると、上記配向状態は基板間で図１に示すベンド配向状態へ移行して転移は完了する。

このように、電圧を印加した時に起きるスプレイ配向からベンド配向へ転移する状況が上述の様に考えられる。

しかし、これが起きる場所は通常、基板面内の液晶層全体で一度に起きることはなく、配向領域の一部の部分でエネルギ−の移動がし易い部分であり、通常、間隙に分散されたスペーサ周囲部分や、配向ムラ部などで転移核は発生し、そこからベンド配向領域が広がる。従って、ＯＣＢセルにおいて配向転移させるためには、基板面内の液晶層の少なくとも一部の領域に転移核を発生させることと、外部からエネルギ−を与えてスプレイ配向状態よりエネルギーの高いベンド配向状態へ遷移させてこれを維持させておく必要がある。

このような配向転移のメカニズムを考慮した結果、本発明者等は転移核を確実に発生させ、かつ極めて短時間で転移を完了させる液晶表示装置及びその製造方法、並びに液晶表示装置の駆動方法を完成するに至った。具体的な内容を、実施の形態に基づいて説明する。

（参考形態１）

図３は本発明の参考形態１に係る液晶表示装置の駆動法による画素単位の構成概念図を示す。先ず、図３を参照して、本参考形態１に係る駆動方法に関連する液晶表示装置の構成を説明する。本参考形態１に係る液晶表示装置は、駆動回路部を除いた構成に関して、一般的なＯＣＢセルを備えた液晶表示装置と同一の構成を有している。即ち、一対のガラス基板２０，２１と、ガラス基板２０，２１間に挟持された液晶層２６とを有する。ガラス基板２０，２１は、一定の間隔を隔てて対向配置されている。ガラス基板２０の内側面には、ＩＴＯの透明電極からなる共通電極２２が形成され、ガラス基板２１の内側面には、ＩＴＯの透明電極からなる画素電極２３が形成されている。上記共通電極２２及び画素電極２３上には、ポリイミド膜からなる配向膜２４，２５が形成されており、この配向膜２４，２５は配向方向が互いに平行方向になるように配向処理されている。そして、配向膜２４，２５間には、Ｐ型のネマティック液晶からなる液晶層２６が挿入されている。また、配向膜２４，２５上の液晶分子のプレチルト角は約５度に設定されており、スプレイ配向からベンド配向へ転移する臨界電圧は２.５Ｖに設定されている。光学補償板２９のリターデーションはオン状態時に白あるいは黒表示となるように選択されている。なお、図１において、２７，２８は偏光板である。

また、図中、３０は配向転移用駆動回路であり、３１は液晶表示用駆動回路である。また、３２ａ，３２ｂはスイッチ回路であり、３３はスイッチ回路３２ａ，３２ｂのスイッチング態様の切換えを制御するスイッチ制御回路である。前記スイッチ回路３２ａは、２つの個別接点Ｐ１，Ｐ２，と、１つの共通接点Ｑ１を備えており、前記スイッチ回路３２ｂは、２つの個別接点Ｐ３，Ｐ４，と、１つの共通接点Ｑ２を備えている。共通接点Ｑ１は、スイッチ制御回路３３からのスイッチ切換信号Ｓ１に応じて、個別接点Ｐ１，Ｐ２の何れかに接続した状態となる。同様に共通接点Ｑ２は、スイッチ制御回路３３からのスイッチ切換信号Ｓ２に応じて、個別接点Ｐ３，Ｐ４の何れかに接続した状態となる。共通接点Ｑ１が個別接点Ｐ１に接続され且つ共通接点Ｑ２が個別接点Ｐ３に接続された状態では、配向転移用駆動回路３０からの駆動電圧が電極２２，２３に印加されることになる。また、共通接点Ｑ１が個別接点Ｐ２に接続され且つ共通接点Ｑ２が個別接点Ｐ４に接続された状態では、液晶表示用駆動回路３３からの駆動電圧が電極２２，２３に印加されることになる。

次いで、本参考形態１に係る駆動方法について説明する。

先ず、本来の画像信号に基づく液晶表示駆動に先立って、ベンド配向への転移のために、初期化処理を行う。先ず、電源投入により、スイッチ制御回路３３は、スイッチ回路３２ａ，３２ｂにスイッチ切換え信号Ｓ１，Ｓ２を出力し、共通接点Ｑ１を個別接点Ｐ１に接続し且つ共通接点Ｑ２を個別接点Ｐ３に接続した状態とする。これにより、配向転移用駆動回路３０から図４に示す駆動電圧が電極２２，２３間に印加される。この駆動電圧は、図４に示すように交流矩形波電圧Ａがバイアス電圧Ｂと重畳された交流電圧であり、しかも駆動電圧の値は、スプレイ配向からベンド配向への転移を発生させるために必要な最小の電圧である臨界電圧よりも大きい電圧値に設定されている。このような駆動電圧の印加により、単純な交流電圧を印加する従来例よりも格段に転移時間を短くすることが可能となる。なお、転移時間が短くなる理由については後述する。こうして、ベンド配向への転移に関する初期化処理が完了する。

次いで、電極全面が完全にベンド配向に転移する転移時間が経過すると、スイッチ制御回路３３は共通接点Ｑ１を個別接点Ｐ２側に切り換える切換信号Ｓ１をスイッチ回路３２ａに出力すると共に、共通接点Ｑ２を個別接点Ｐ４側に切り換える切換信号Ｓ２をスイッチ回路３２ｂに出力する。これにより、共通接点Ｑ１と個別接点Ｐ２とが接続され、且つ共通接点Ｑ２と個別接点Ｐ４とが接続された状態となり、液晶表示用駆動回路３１からの駆動信号電圧が電極２２，２３間に印加され、希望する画像が表示されることになる。ここで、液晶表示用駆動回路３１は、３０Ｈｚの矩形波電圧２.７Ｖにしてベンド配向状態を維持してこれをオフ状態とし、３０Ｈｚの矩形波電圧７Ｖをオン状態として、ＯＣＢパネルを表示した。

次いで、本発明者が、上記構成の液晶表示装置を作製し、上記駆動方法で初期化処理の実験を行ったので、その結果を述べる。なお、実験条件は以下のとおりである。

電極面積を２cm2とし、セルギャップを約６μｍとし、交流矩形波電圧Ａの周波数を３０Ｈｚ、振幅を±４Ｖとした。

上記条件下において、バイアス電圧Ｂを０Ｖ、２Ｖ、４Ｖ、５Ｖの４種類の電圧に設定した場合のそれぞれの転移時間を測定したので、その結果を図５に示す。ここで、転移時間とは、電極面積の全領域で配向の転移が完了するに要した時間を意味する。

図５より明らかなよう、バイアス電圧Ｂが０Ｖのとき、転移時間は１４０秒要した。これに対して、バイアス電圧Ｂを４Ｖにすると、転移時間は８秒となって短縮できた。これは、バイアス電圧の重畳により、バイアス電圧によって液晶層の液晶分子配向が揺さぶられて基板間で図２（ｄ）の如く片寄りが生じてより多くの転移核が発生し、更に実効電圧のアップで転移時間が速くなったとものと考えられる。

以上のように、バイアス重畳された交流電圧を連続印加することにより、単純な交流電圧印加の場合より、転移時間を短縮できる。

上記実験例では、交流矩形波電圧信号は周波数３０Ｈｚで，±４Ｖの値であったが本発明はこれに限定されるものではなく、液晶が動作する周波数であればよく例えば１０ｋＨｚなどの値でも良く，また交流電圧Ａの振幅を増大すれば転移時間は速くなることはもちろんである。このとき、バイアス電圧Ｂを高く重畳すればするほど速くなる。但し、駆動電圧の低電圧化を考慮すれば、バイアス電圧は希望する転移時間に応じた最適な電圧レベルに設定してことが望ましい。また，波形として矩形波を用いたが，デューティ比の異なる交流波形を用いても良い。

（参考形態２）

図６は参考形態２に係る液晶表示装置の画素単位の構成概念図である。本参考形態２では、バイアス電圧を重畳した交流電圧を前記基板間に印加する工程と、前記基板間を電気的に開放状態（オープン状態）にする工程とを交互に繰り返して、液晶層をスプレイ配向からベンド配向に転移させることを特徴とするものである。

本参考形態２に係る液晶表示装置において、上記参考形態１に係る液晶表示装置と同一構成部分には、同一の参照符号を付して説明は省略する。本参考形態２では、参考形態１の配向転移用駆動回路３０、スイッチ回路３２ａ、及びスイッチ制御回路３２に代えて、配向転移用駆動回路４０、スイッチ回路４２ａ、及びスイッチ制御回路４３が用いられる。スイッチ回路４２ａは、個別接点Ｐ１，Ｐ２に加えて個別接点Ｐ５を備えた３端子切換スイッチ回路である。このスイッチ回路４２ａのスイッチ切り換えは、スイッチ制御回路４３により制御されている。また、前記配向転移用駆動回路４０は、図７に示す駆動電圧を基板２２，２３間に印加する。この駆動電圧は、図７に示すように交流矩形波電圧Ｃがバイアス電圧Ｄと重畳された交流電圧であり、しかも駆動電圧の値は、スプレイ配向からベンド配向への転移を発生させるために必要な最小の電圧である臨界電圧よりも大きい電圧値に設定されている。

なお、スイッチ回路４２ａの共通接点Ｑ１は、スイッチ制御回路４２からのスイッチ切換信号Ｓ３により、個別接点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ５の何れかに接続した状態となる。共通接点Ｑ１が個別接点Ｐ５に接続した状態では、電極２２，２３が配向転移用駆動回路４０から切り離されたオープン状態となる。共通接点Ｑ１が個別接点Ｐ１に接続され且つ共通接点Ｑ２が個別接点Ｐ３に接続された状態では、配向転移用駆動回路４０からの駆動電圧が電極２２，２３に印加されることになる。また、共通接点Ｑ１が個別接点Ｐ２に接続され且共通接点Ｑ２が個別接点Ｐ４に接続された状態では、液晶表示用駆動回路３１からの駆動電圧が電極２２，２３に印加されることになる。

次いで、本参考形態２に係る駆動方法について説明する。

先ず、本来の画像信号に基づく液晶表示駆動に先立って、ベンド配向への転移のために、初期化処理を行う。先ず、電源投入により、スイッチ制御回路４３は、スイッチ回路４２ａにスイッチ切換信号Ｓ３を出力すると共に、スイッチ回路３２ｂにスイッチ切換信号Ｓ２を出力し、共通接点Ｑ１と個別接点Ｐ１とを接続状態とし、且つ共通接点Ｑ２と個別接点Ｐ３とを接続状態する。これにより、配向転移用駆動回路３０から図７に示す駆動電圧が電極２２，２３間に印加される。そして、一定期間Ｔ２経過すると、スイッチ制御回路４３は、スイッチ回路４２ａにスイッチ切換信号Ｓ３を出力し、共通接点Ｑ１と個別接点Ｐ５とを接続状態とする。これにより、電極２２，２３は、配向転移用駆動回路４０から切り離されてオープン状態となる。このようなオープン状態が期間Ｗ２維持され、このオープン状態期間Ｗ２中、電極２２，２３間は充電保持状態となる。

オープン状態期間Ｗ２経過すると、スイッチ制御回路４３は、スイッチ回路４２ａにスイッチ切換信号Ｓ３を出力し、共通接点Ｑ１と個別接点Ｐ１とを再び接続状態とする。そして、このような配向転移用駆動とオープン状態とを交互に繰り返し、電源投入時から一定期間経過すると、電極全面が完全にベンド配向に転移する。

そして、この一定期間経過時に、スイッチ制御回路４３は、スイッチ回路４２ａにスイッチ切換信号Ｓ３を出力すると共に、スイッチ回路３２ｂにスイッチ切換信号Ｓ２を出力し、共通接点Ｑ１と個別接点Ｐ２とを接続状態とし、且つ共通接点Ｑ２と個別接点Ｐ４３とを接続状態する。これにより、液晶表示用駆動回路３１からの駆動信号電圧が電極２０，２１間に印加され、希望する画像が表示されることになる。ここで、液晶表示用駆動回路３１は、上記参考形態１と同様に３０Ｈｚの矩形波電圧２.７Ｖにしてベンド配向状態を維持してこれをオフ状態とし、３０Ｈｚの矩形波電圧７Ｖをオン状態として、ＯＣＢパネルを表示する。

電極面積を２cm2とし、セルギャップを約６μｍとし、バイアス電圧Ｂを２Ｖとし、交流矩形波電圧Ｄの周波数及び振幅を周波数３０Ｈｚ、±４Ｖとし、印加時間Ｔ２を２秒に固定した。

上記条件下において、オ−プン状態時間Ｗ２を０秒、０．２秒、２秒、３秒と変化させ、電圧印加状態とオ−プン状態とを交互に繰り返したときの転移時間を測定したので、その結果を図８に示す。ここで、転移時間とは、電極面積の全領域で配向の転移が完了するに要した時間を意味する。

図８より明らかなよう、オープン状態時間Ｗ２が０秒すなわちバイアス電圧を重畳した交流電圧を連続に印加した時，転移時間は８０秒要した．これに対して，オープン状態時間Ｗ２を０.２秒として、上記バイアス重畳された交流電圧と交互に切り替え繰り返すと，転移時間は４０秒と時間短縮した．しかし，オープン状態時間Ｗ２を２秒とすると逆に転移時間は４２０秒と長くなり，さらにＷ２を３秒とすると転移を完了することは出来なかった。

また、印加時間Ｔ２を０.３秒，オープン状態期間Ｗ２を０.３秒とした以外は上記実験例と同一条件で転移時間を測定すると、転移時間は２８秒であった。

ちなみに、Ｔ２を２秒に固定し、Ｗ２を０．１秒以上、０．５秒以下に設定した場合、良好な結果が得られた。

以上のようにバイアスされた交流電圧とオープン状態とを切り替え繰り返えすことによって、スプレイ配向からベンド配向への状態遷移時間が極めて短くなったのは、以下の理由によると考えられる。即ち、バイアス重畳された交流電圧印加で，液晶層の液晶分子配向が揺さぶられて基板間で図２（ｄ）の如く片寄りが生じて乱れ、次に短いオープン状態への切り替えで転移核が発生し、転移時間が速くなったものと考えられる。

上記でバイアス重畳された交流電圧を印加する工程の前か後に、更に他の電圧信号を加え、次にオープン状態を入れてもその効果を得ることができる。

また，バイアス電圧や交流電圧の電圧値，印加時間やオープン状態の維持時間などは要望される転移時間により選択することができる。交流電圧の周波数は液晶が動作する周波数であればよく、例えば１０ｋＨｚなどの値でも良い。波形として矩形波を用いたが，デューティ比の異なる交流波形を用いても良い。

（参考形態３）

図９は参考形態３に係る液晶表示装置の画素単位の構成概念図である。本参考形態３では、バイアス電圧を重畳した交流電圧を前記基板間に印加する工程と、前記基板間に０電圧あるいは低電圧を印加する工程とを交互に繰り返して、液晶層をスプレイ配向からベンド配向に転移させることを特徴とするものである。

本参考形態３に係る液晶表示装置において、上記参考形態２に係る液晶表示装置と同一構成部分には、同一の参照符号を付して説明は省略する。本参考形態３では、参考形態２のスイッチ回路３２ｂ、及びスイッチ制御回路４３に代えて、スイッチ回路４２ｂ、及びスイッチ制御回路５３が用いられる。また、本参考形態３では、配向転移用駆動回路４０に加えて、電極２２，２３間に低電圧を印加する配向転移用駆動回路５０が設けられている。

前記スイッチ回路４２ｂは、個別接点Ｐ３，Ｐ４に加えて個別接点Ｐ６を備えた３端子切換スイッチ回路である。このスイッチ回路４２ｂのスイッチ切り換えは、スイッチ制御回路５３により制御されている。なお、スイッチ回路４２ｂの共通接点Ｑ２は、スイッチ制御回路５３からのスイッチ切換信号Ｓ４により、個別接点Ｐ３，Ｐ４，Ｐ６の何れかに接続した状態となる。

共通接点Ｑ１が個別接点Ｐ５に接続され、且つ共通接点Ｑ２が個別接点Ｐ３に接続された状態では、配向転移用駆動回路４０からの駆動電圧が電極２２，２３に印加されることになる。また、共通接点Ｑ１が個別接点Ｐ５に接続され、且つ共通接点Ｑ２が個別接点Ｐ６に接続された状態では、配向転移用駆動回路５０からの駆動電圧が電極２２，２３に印加されることになる。更に、共通接点Ｑ１が個別接点Ｐ２に接続され且共通接点Ｑ２が個別接点Ｐ４に接続された状態では、液晶表示用駆動回路３１からの駆動電圧が電極２２，２３に印加されることになる。

次いで、本参考形態３に係る駆動方法について説明する。

先ず、本来の画像信号に基づく液晶表示駆動に先立って、ベンド配向への転移のために、初期化処理を行う。先ず、電源投入により、スイッチ制御回路５３は、スイッチ回路４２ａにスイッチ切換信号Ｓ３を出力すると共に、スイッチ回路４２ｂにスイッチ切換信号Ｓ４を出力し、共通接点Ｑ１と個別接点Ｐ１とを接続状態とし、且つ共通接点Ｑ２と個別接点Ｐ３とを接続状態する。これにより、配向転移用駆動回路４０から図１０に示す駆動電圧が電極２２，２３間に印加される。そして、一定期間Ｔ３経過すると、スイッチ制御回路５３は、スイッチ回路４２ａにスイッチ切換信号Ｓ３を出力すると共に、スイッチ回路４２ｂにスイッチ切換信号Ｓ４を出力し、共通接点Ｑ１と個別接点Ｐ５とを接続状態とし、且つ共通接点Ｑ２と個別接点Ｐ６とを接続状態する。これにより、配向転移用駆動回路５０から図１０に示す低電圧が電極２２，２３間に印加される。このような低電圧印加が、期間Ｗ３維持される。

次いで、低電圧印加期間Ｗ３経過すると、スイッチ制御回路５３はスイッチ回路４２ａにスイッチ切換信号Ｓ３を出力すると共にスイッチ回路４２ｂにスイッチ切換信号Ｓ４を出力し、再び、共通接点Ｑ１と個別接点Ｐ１とを接続状態とし且つ共通接点Ｑ２と個別接点Ｐ３とを接続状態する。そして、このような交流電圧印加工程と低電圧印加工程を交互に繰り返し、電源投入時から一定期間経過すると、電極全面が完全にベンド配向に転移する。

そして、この一定期間経過時に、スイッチ制御回路５３は、スイッチ回路４２ａにスイッチ切換信号Ｓ３を出力すると共に、スイッチ回路４２ｂにスイッチ切換信号Ｓ４を出力し、共通接点Ｑ１と個別接点Ｐ２とを接続状態とし、且つ共通接点Ｑ２と個別接点Ｐ４３とを接続状態する。これにより、液晶表示用駆動回路３１からの駆動信号電圧が電極２０，２１間に印加され、希望する画像が表示されることになる。ここで、液晶表示用駆動回路３１は、上記参考形態１と同様に３０Ｈｚの矩形波電圧２.７Ｖにしてベンド配向状態を維持してこれをオフ状態とし、３０Ｈｚの矩形波電圧７Ｖをオン状態として、ＯＣＢパネルを表示する。

電極面積を２ｃｍ²とし、セルギャップを約６μｍとし、バイアス電圧Ｄを２Ｖとし、交流矩形波電圧Ｃの周波数及び振幅を周波数３０Ｈｚ、±４Ｖとし、印加時間Ｔ３を１秒に固定した。また、低電圧印加期間Ｗ３中の印加電圧を−２Ｖの直流電圧した。

上記条件下において、低電圧印加期間Ｗ３を変化させ、交流電圧印加状態と印加電圧印加状態とを交互に繰り返したときの転移時間を測定したので、その結果を図１１に示す。

図１１より明らかなよう、低電圧印加時間が０秒すなわちバイアス電圧を重畳した交流電圧を連続に印加した時，転移時間は約８０秒要した．これに対して，低電圧印加時間Ｗ３を０.１秒として上記バイアス重畳された交流電圧と交互に切り替え繰り返すと，転移時間は６０秒と時間短縮した．しかし，低電圧印加時間Ｗ３を１秒とすると逆に転移時間は３６０秒と長くなり，さらにＷ３を３秒とすると転移を完了することは出来なかった。

また、バイアス電圧を２Ｖ重畳した交流電圧±４Ｖと直流電圧０Ｖとの切り替え繰り返しでは最短で５０秒内で転移が完了した。また、バイアス２Ｖ重畳した交流電圧±４Ｖと交流低電圧±２Ｖとの切り替え繰り返しでは最短で５０秒以内の転移時間が得られた。

ちなみに、Ｔ３を１秒に固定し、Ｗ２を０．１秒以上、０．５秒以下に設定した場合、良好な結果が得られた。

以上のようにバイアス重畳した交流電圧を単に連続印加した場合よりも、バイアス重畳された交流電圧印加と低電圧印加とを切り替え繰り返えすことによって、スプレイ配向からベンド配向への転移時間が短くなる。これは，バイアス重畳された交流電圧印加で，液晶層の液晶分子配向が揺さぶられて基板間で図２（ｄ）の如く片寄りが生じて乱れ、次に短い低電圧印加状態への切り替えで転移核が発生し、転移時間が速くなったものと考えられる。

また，バイアス電圧や交流電圧の電圧値，印加時間や低電圧値、印加時間などは上記値でなく、要望される転移時間により選択して変えることができる。交流電圧の周波数は液晶が動作する周波数であればよく、例えば１０ｋＨｚなどの値でも良い。波形として矩形波を用いたが，デューティ比の異なる交流波形を用いても良い。

また、上記例では、低電圧印加期間Ｗ３中において−２Ｖの低電圧を印加するようにしたけれども、０Ｖを印加するようにしてもよい。

次いで、交流電圧印加期間Ｔ３と低電圧印加期間Ｗ３の比、及び１秒間当たりの交流電圧印加と低電圧印加の繰り返し回数について説明する。ここで、説明の便宜上、低電圧印加期間Ｗ３での電圧を０Ｖとし、交流電圧印加と０Ｖ印加の交互の繰り返しを、図１０の破線Ｌで示すように１つの転移電圧と考える。かかる場合に、転移時間の短くするためには、転移電圧Ｌの周波数は、０．１Ｈｚから１００Ｈｚの範囲で、且つ転移電圧Ｌのデューティ比は１：１から１０００：１の範囲に設定する必要がある。更に、転移電圧Ｌの周波数は、０．１Ｈｚから１０Ｈｚの範囲で、且つ転移電圧Ｌのデューティ比は２：１から１０００：１の範囲にするのが、望ましい。以下にその理由について詳述する。

繰り返し印加電圧のデューティ比が電圧印加期間よりも電圧印加休止期間の方が大きくなるようなデューティ比の範囲（例えばデューティ比１：１から１：１０等の範囲）では、パルス幅印加で転移核が発生しても、その後のパルス間隔の電圧印加休止状態で緩和されスプレイ配向へ戻り、転移が完了しないものと考えられる。従って、電圧印加期間の方が電圧印加休止期間よりも大きくなるようなデューティ比の範囲に設定する必要がある。そして、転移領域が拡大するためには、デューティ比はパルス幅がパルス間隔より広くなる１：１から１０００：１の範囲、望ましくは２：１から１００：１がよい。１０００：１から直流連続では、パルス繰り返し印加が殆ど無くなるため、転移核発生の機会が減少していき転移が若干長くなるものと考えられる。

また、転移用電圧印加の上記繰り返し周波数は、連続から１００Ｈｚ程度までよいが、望ましくは転移拡大には１００ｍｓ程度以上のパルス幅が得られる１０Ｈｚから、デューティ比１０００：１で１０ｍｓ程度以上のパルス間隔が得られる０．１Ｈｚまでがよい。

表１より明らかなように、周波数が０．１Ｈｚから１０Ｈｚの範囲で且つデューティ比が２：１から１０００：１の範囲の場合に転移時間が極めて小さく、周波数が０．１Ｈｚから１００Ｈｚの範囲で且つデューティ比が１：１から１０００：１の範囲の場合であっても、十分に小さい転移時間となっていることが認められる。

（参考形態４）

図１２は参考形態４に係る液晶表示装置の画素単位の構成概念図である。本参考形態４では、本発明をアクティブマトリックス型液晶表示装置の駆動方法に適用した例が示されている。

先ず、図１２を参照して、本参考形態４に係る駆動方法に関連する液晶表示装置の構成を説明する。本参考形態４に係る液晶表示装置は、駆動回路部を除いた構成に関して、一般的なＯＣＢセルを備えたアクティブマトリックス型液晶表示装置と同一の構成を有している。即ち、一対のガラス基板６０，６１と、ガラス基板６０，６１間に挟持された液晶層６６とを有する。ガラス基板６０，６１は、一定の間隔を隔てて対向配置されている。ガラス基板６０の内側面には、ＩＴＯの透明電極からなる共通電極６２が形成され、ガラス基板６１の内側面には、画素スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）７０と、ＴＦＴ７０に接続したＩＴＯの透明電極からなる画素電極６３が形成されている。上記共通電極６２及び画素電極６３上には、ポリイミド膜からなる配向膜６４，６５が形成されており、この配向膜６４，６５は配向方向が互いに平行方向になるように配向処理されている。そして、配向膜６４，６５間には、Ｐ型のネマティック液晶からなる液晶層６６が挿入されている。また、配向膜６４，６５上の液晶分子のプレチルト角は約５度に設定されており、スプレイ配向からベンド配向へ転移する臨界電圧は２.６Ｖに設定されている。光学補償板６７のリターデーションはオン状態時に白あるいは黒表示となるように選択されている。なお、図中、６８，６９は偏光板である。

また、図中、７１，７２は配向転移用駆動回路であり、この配向転移用駆動回路７１は共通電極６２に図１４に示す共通電極中心を基準として駆動電圧を印加し、且つ画素電極６３に０Ｖを印加する働きをなす。なお、他の構成として、配向転移用駆動回路７２は、共通電極６２及び画素電極６３に０Ｖを印加する働きをなす。また、７３は液晶表示用駆動回路であり、液晶表示用駆動回路７３は図１３に示す電圧波形を有する駆動電圧を共通電極６２及び画素電極６３に印加する働きをなす。即ち、液晶表示用駆動回路７３は、図１３の参照符号Ｍ１に示す電圧を画素電極６３に印加し、且つ図１３の参照符号Ｍ２に示す電圧を共通電極６２に印加する。なお、上記構成では、配向転移期間中において、画素電極６３に０Ｖを印加するようにしたけれども、これに代えて、配向転移期間中においても液晶表示用駆動回路７３から画素電極電圧を印加するようにしてもよい。

また、７４ａ，７４ｂはスイッチ回路であり、７５はスイッチ回路７４ａ，７４ｂのスイッチング態様の切換えを制御するスイッチ制御回路である。前記スイッチ回路７４ａは、３つの個別接点Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９，と、１つの共通接点Ｑ１を備えており、前記スイッチ回路７４ｂは、３つの個別接点Ｐ１０，１１，１２と、１つの共通接点Ｑ２を備えている。共通接点Ｑ１が個別接点Ｐ７に接続され且つ共通接点Ｑ２が個別接点Ｐ１０に接続された状態では、配向転移用駆動回路７１からの駆動電圧が電極６２，６３に印加されることになる。また、共通接点Ｑ１が個別接点Ｐ２に接続され且つ共通接点Ｑ２が個別接点Ｐ４に接続された状態では、液晶表示用駆動回路７３からの駆動電圧が電極６２，６３に印加されることになる。

次いで、本参考形態４に係る駆動方法について説明する。

先ず、本来の画像信号に基づく液晶表示駆動に先立って、ベンド配向への転移のために、初期化処理を行う。先ず、電源投入により、スイッチ制御回路７５は、スイッチ回路７４ａにスイッチ切換信号を出力すると共に、スイッチ回路７４ｂにスイッチ切換信号を出力し、共通接点Ｑ１と個別接点Ｐ７とを接続状態とし、且つ共通接点Ｑ２と個別接点Ｐ１０とを接続状態する。これにより、配向転移用駆動回路７１から図１４に示す駆動電圧が共通電極６２に印加される。即ち、共通電極６２には、共通電極中心を基準として、バイアス電圧−ＧＶが重畳された、垂直同期信号に同期した交流電圧が印加される。なお、画素電極には０Ｖが印加される。そして、この交流電圧の印加を期間Ｔ４維持する。

次いで、交流電圧印加期間Ｔ４経過すると、スイッチ制御回路７５は、スイッチ回路７４ａにスイッチ切換信号を出力すると共に、スイッチ回路７４ｂにスイッチ切換信号を出力し、共通接点Ｑ１と個別接点Ｐ９とを接続状態とし、且つ共通接点Ｑ２と個別接点Ｐ１２とを接続状態する。これにより、配向転移用駆動回路７２から、図１４に示すように共通電極６２及び画素電極６３に０Ｖが印加される。そして、この０Ｖ電圧印加を期間Ｗ４維持する。

次いで、０Ｖ電圧印加期間Ｗ４経過すると、スイッチ制御回路７５はスイッチ回路７４２ａにスイッチ切換信号を出力すると共にスイッチ回路７４ｂにスイッチ切換信号を出力し、再び、共通接点Ｑ１と個別接点Ｐ７とを接続状態とし且つ共通接点Ｑ２と個別接点Ｐ１０とを接続状態する。そして、このような交流電圧印加工程と０Ｖ電圧印加工程を交互に繰り返し、電源投入時から一定期間経過すると、電極全面が完全にベンド配向に転移する。

そして、この一定期間経過時に、スイッチ制御回路７５は、スイッチ回路７４ａにスイッチ切換信号を出力すると共に、スイッチ回路７４ｂにスイッチ切換信号を出力し、共通接点Ｑ１と個別接点Ｐ８とを接続状態とし、且つ共通接点Ｑ２と個別接点Ｐ１１とを接続状態する。これにより、液晶表示用駆動回路７３からの駆動信号電圧が電極６２，６３に印加され、希望する画像が表示されることになる。ここで、液晶表示用駆動回路７３は、両電極間にベンド配向状態を維持する駆動電圧２.７Ｖを最低にしてこれをオフ状態とし、上限の電圧を７Ｖにしてこれをオン状態として、ＯＣＢパネルを表示する。

上記駆動方法によって、広視野で高速応答のベンド配向型であるＯＣＢのアクティブマトリックス型の液晶表示装置が配向欠陥が全くなく高品質駆動表示できた。

セルギャップを約６μｍとし、バイアス電圧Ｇを−６Ｖとし、交流矩形波電圧の周波数及び振幅を７．９２ｋＨｚ、±１０Ｖとし、印加時間Ｔ３を０．５秒とした。また、０Ｖ電圧印加期間Ｗ４を０．５秒とした。

上記実験結果によれば、上記液晶表示装置のパネル全画素内の配向転移がほぼ２秒以内で完了することができた。

なお、バイアス電圧を重畳しないときには，表示面全体の配向状態を転移させるのに約２０秒必要であった。よって、本参考形態４においても、バイアス電圧を重畳して駆動するのが、転移時間の短縮化を達成できることが認められる。

（参考形態５）

ＯＣＢモードのアクティブマトリックス型液晶表示装置の配向転移に関する駆動方法としては、上記の図１４に示す駆動電圧波形に代えて、図１５の駆動電圧波形を用いて駆動するようにしてもよい。即ち、交流電圧印加期間Ｔ４においては、共通電極６２に共通電極中心を基準として、直流電圧−１５Ｖを０．５秒間印加する。次いで、０Ｖ電圧印加期間Ｗ４においては、０Ｖを０．２秒間印加する。そして、直流電圧−１５Ｖ印加と０Ｖ電圧印加を交互に繰り返す。このよう駆動方法においても、転移を確実に且つ極めて短時間に完了することができる。

なお、本発明者が上記駆動方法を用いて実験したところ、２秒以内の転移時間が得られた。

（参考形態６）

本参考形態６は、上記参考形態４，５に用いたアクティブマトリックス型の液晶表示装置に代えて、スイッチング素子の上に平坦化膜を配置し、その上に画素電極を構成するいわゆる平坦化膜構成の液晶表示装置に上記に参考形態４，５の駆動方法を適用したことを特徴とするものである。駆動方法を具体的に説明すると、上記参考形態４におけるバイアス重畳した配向転移用電圧を０．５秒印加し、次いで、オープン状態を０．５秒とし、これを交互に繰り返した。この駆動方法によると、転移時間は１秒以内で更に転移がスムーズに行えた。これは、平坦化膜構成により、画素電極間隔を小さくでき、この結果、スプレイ配向からベンド配向へスムーズに転移したものと考えられる。

（その他の事項）

（１）上記参考形態では、バイアス電圧を重畳した交流電圧を印加するようにしたけれども、直流電圧を印加するようにしてもよく、このようにすれば、片極性電圧でよいため、駆動回路が簡略化できる。

（２）上記参考形態では、バイアス電圧を重畳された交流電圧信号はバイアス電圧を直流として説明したが、信頼性向上のために、低周波の交流信号でもよい。

（３）繰返し電圧の周波数及びデューティ比の最適範囲は、参考形態３以外の他の参考形態にも適用できる。

（４）上記参考形態では、発明の液晶表示装置の駆動法は透過型液晶表示装置で説明したが、反射型の液晶表示装置でもよい。また、これらはカラーフィルターを使用したフルカラー型の液晶表示装置や，カラフィルターレスの液晶表示装置でもよい。

（参考形態７）

図１６は本発明の参考形態７に係る液晶表示装置の概略断面図、図１７は同じく概略平面図を示す。図１６に示す液晶表示装置は、偏光板１０１・１０２と、該偏光板１０１の内側に配置された光学補償用の位相補償板１０３と、前記偏光板１０１・１０２の間に配置されたアクティブマトリックス型の液晶セル１０４とを有する。前記液晶セル１０４は、ガラス等からなるアレー基板１０６と、該アレー基板１０６に対向する対向基板１０５とを有し、前記アレー基板１０６の内面上には透明電極である画素電極１０８が形成され、前記対向基板１０５の内面上には共通電極１０７が形成されている。さらに、該画素電極１０８上に配向膜１１０が形成され、共通電極１０７上には配向膜１０９が形成されている。

また、前記アレー基板１０６上には、例えばａ−Ｓｉ系のＴＦＴ素子などからなるスイッチング素子１１１が配置され、該スイッチング素子１１１は前記画素電極１０８に接続されている。

また、前記配向膜１０９・１１０の間には、図示せぬ直径５ミクロンのスペ−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１１２が配置されている。また、前記配向膜１０９・１１０はその表面上の液晶分子のプレチルト角が正負逆の値を持ち、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。従って、前記液晶層１１２は、無電圧印加状態では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している。

また、前記配向膜１１０は、大きい値のプレチルト角Ｂ２（第３のプレチルト角）の配向膜１１０ａと、小さい値のプレチルト角Ａ２（第１のプレチルト角）の配向膜１１０ｂよりなる。また、前記配向膜１０９は、小さい値のプレチルト角Ｄ２（第４のプレチルト角）の配向膜１０９ａと、大きい値のプレチルト角Ｃ２（第２のプレチルト角）の配向膜１０９ｂよりなり、プレチルト角Ａ２に対向してプレチルト角Ｃ２が配置され、プレチルト角Ｂ２に対向してプレチルト角Ｄ２が配置されている。

また、前記配向膜１０９・１１０は、ラビングクロスで信号電極線１１３とほぼ直角方向に、上下基板同一方向（図１６中の左側から右側に）に平行配向処理されている。

また、図示せぬが、液晶表示装置には、液晶表示用駆動回路以外に、第１の電圧印加手段と第２の電圧印加手段とよりなる配向転移用駆動回路が設けられている。そして、前記第１の電圧印加手段により画素電極１０８と共通電極１０７の間に第１の電圧を印加して、第１の液晶セル領域と前記第２の液晶セル領域との境界付近においてディスクリネーション線を形成し、第２の電圧印加手段により画素電極１０８と対向電極１０７の間に前記第１の電圧よりも高い第２に電圧を印加して、ディスクリネーション線において転移核を発生させ、スプレイ配向からベンド配向へ転移させようにしている。

次に、この液晶表示装置の製造方法について説明する。

まず、アレー基板１０６の内面上に信号走査線１１３、スイッチング素子１１１および画素電極１０８を形成した。

次に、前記画素電極１０８上に、日産化学工業（株）社製のポリアミック酸タイプの約５度の大きい値を持つ第３のプレチルト角としてのプレチルト角Ｂ２のポリイミド配向膜材料を塗布し、乾燥後焼成し、画素電極１０８上に配向膜１１０ａを形成した。

次に、前記配向膜１１０ａの紙面上左側片側領域に紫外線を照射して、第１のプレチルト角としてのプレチルト角Ａ２の約２度の小さい値に変化させ、配向膜１１０ｂを形成した。

対向基板１０５の内面上には、共通電極１０７を形成した。

次に、前記共通電極１０７上には、日産化学工業（株）社製のポリアミック酸タイプの約５度の大きい値の第２のプレチルト角としてのプレチルト角Ｃ２を界面液晶分子に付与するポリイミド配向膜材料を塗布し、乾燥後焼成し、共通電極１０７上に配向膜１０９ｂを形成した。

次に、前記配向膜１０９ｂの紙面上右側片側領域（プレチルト角の大きい値を持つプレチルト角Ｂ２に対向する領域）に、紫外線を照射して第４のプレチルト角としてのプレチルト角Ｄ２の約２度の小さい値に変化させ、配向膜１０９ａを形成した。

以上のようにして、図１６の如く小さい値のプレチルト角Ａ２（第１のプレチルト角）に対向して大きい値のプレチルト角Ｃ２（第２のプレチルト角）を配置させ、大きい値のプレチルト角Ｂ２（第３のプレチルト角）に対向して小さい値のプレチルト角Ｄ２（第４のプレチルト角）を配置させることができた。

また、以下のようにしてプレチルト角を制御することも可能である。

即ち、図１８（ａ）に示すように、アレー基板１０６上にａ−Ｓｉ系のＴＦＴ素子などからなるアクティブマトリックス型のスイッチング素子（図示せぬ）と、それに接続して画素電極１０８を形成した。

次に、図１８（ｂ）に示すように、前記画素電極１０８の左側領域にオゾン雰囲気下で紫外線を照射して、画素電極１０８の右側領域に比較して平坦化し、平坦化領域１０８ａを形成した。

次に、図１８（ｃ）に示すように、前記画素電極１０８上にＪＳＲ社製のプレイミド型のポリイミド配向材料を塗布乾燥あるいは焼成して、配向膜１１０を形成した。

このように形成した場合、画素電極１０８の平坦化領域１０８ａ上に位置する液晶分子１４０のプレチルト角は、未平坦化領域１０８ｂ上に位置する液晶分子１４０のプレチルト角よりも小さい値とすることができる。さらに、共通電極についても同様の処理を行うことによって、図１６と同様に、第１の液晶セル領域と、第２の液晶セル領域と、を同一画素内に有する液晶表示装置とすることができる。

次に、図１６に示すように、前記のように形成した互いに大小のプレチルト角を付与する配向膜１０９および配向膜１１０の表面をラビングクロスで信号電極線１１３に対して直角方向に上下基板同一方向（図１６中の左側から右側）に平行配向処理し、正のネマティック液晶材料からなる液晶層１１２を配置した。

このようにして作成された液晶表示装置において、前記画素電極１０８の配向元（ラビングの処理方向の上流側）には小さいプレチルト角Ａ２が、その対向する側には大きい値のプレチルト角Ｃ２が配置され、図１６の画素の（イ）領域（第１の液晶セル領域）には、共通電極１０７と画素電極１０８の間に第１の電圧として２．５Ｖを印加すると、液晶分子をアレー基板１０６側にスプレイ配向させたｂ−スプレイ配向１２０が、画素の（ロ）領域（第２の液晶セル領域）には液晶分子を対向基板１０５側にスプレイ配向させたｔ−スプレイ配向１２１が形成されやすくなる。

即ち、図１６、図１７に示すように、前記液晶セル１０４のスイッチング素子１１１を通して共通電極１０７と画素電極１０８間に第１の電圧としての２．５Ｖを印加すると、画素内にｂ−スプレイ配向領域（第１の液晶セル領域）とｔ−スプレイ配向領域（第２の液晶セル領域）が形成され、その境界にディスクリネーション線１２３が信号電極線１１３に沿って、かつゲート電極線１１４・１１４’に渡って明瞭に形成された（ディスクリネーション線形成工程）。

さらに、前記共通電極１０７と前記画素電極１０８との間に、第２の電圧として電圧−１５Ｖパルスを繰り返し印加することにより、図１７に示すようにディスクリネーション線１２３から転移核が発生してベンド配向１２４へ転移拡大し、ＴＦＴパネル画素全体は約３秒で速かに転移した（配向転移工程）。

これは、ｂ−スプレイ配向状態とｔ−スプレイ配向領域の境界であるディスクネーション線領域は周囲より歪みのエネルギーが高くなっており、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スプレイ配向がベンド配向に転移したものと考えられる。

（参考形態８）

図１９は本発明の参考形態８に係る液晶表示装置の概略図を示す。

通常表示時には、ゲート電極線は線順次にオンされ走査されるが、通常の表示の前に、ゲート電極線を順次オンし、前記共通電極１０７と前記画素電極１０８との間に第２の電圧として電圧−１５Ｖパルスを繰り返し印加することにより、画素電極１０８とゲート電極線１１４、１１４’の間で電位差に起因する横電界が発生する。そして、前記横電界により、図１９の如くディスクリネーション線１２３とゲート電極線１１４、１１４’付近から転移核が発生してベンド配向へ転移拡大し、ＴＦＴパネル画素全体は約１秒で更に速かにベンド配向へ拡大転移した（配向転移工程）。

これは、ｂ−スプレイ配向状態とｔ−スプレイ配向領域の境界であるディスクリネーション線領域が周囲より歪みのエネルギーが高くなっており、この状態に、横に配置されているゲート電極線からも前記ディスクリネーション線に横電界が印加されることによって更にエネルギーが与えられ、速く転移したものと考えられる。なお、転移が完了した後、ゲート電極線１１４・１１４’は通常の走査状態にもどる。

なお、前記画素電極と共通電極の間に印加する第２の電圧は連続的に印加されてもよい。また、パルス状の電圧が繰り返し印加する場合は、その周波数が０．１Ｈｚから１００Ｈｚの範囲であり、且つ第２の電圧のデューティー比は少なくとも１：１から１０００：１の範囲で転移を速める効果が得られる。

（その他の事項）

参考形態７、８では、共通電極の配向先領域のプレチルト角Ｄ２を小さい値としたが、大きい値でも良い。また、画素電極の配向先領域のプレチルト角Ｂ２を大きい値としたが、横電界の影響でｔ−スプレイ配向となるため小さい値でも効果は得られる。

また、一方の基板側のプレチルト角Ａ２の２度に対して対向のプレチルト角Ｃ２を５度としているが、その比が大きければ転移時間短縮の効果があり更に転移時間を速くすることができる。

また、前記では、小さい方のプレチルト角Ａ２の値を２度としたが、ｂ−スプレイ配向させベンド配向へ容易に転移させるために、小さい値のプレチルト角Ａ２、Ｄ２の値として３度以下であれば良く、大きい値のプレチルト角Ｂ２、Ｃ２は４度以上であれば良い。

また、配向処理方向を信号電極線１１３に対して直角方向に上下基板同一方向に平行配向処理したが、ゲート電極線１１４に対して直角方向（即ち、図１６のおける紙面に対して垂直方向）に上下基板同一方向に平行配向処理しても良い。その際、ディスクリネーション線の形成場所が異なる。

また、前記平行に配向処理される方向が、該画素電極に沿う電極線の直角方向から例えば約２度ずれて配向処理すると、画素内に形成されたディスクリネーション線に電極から横電界が斜めに印加されるため、スプレイ配向した液晶分子にねじれる力が加わりベンド配向へ転移しやすくなり、転移が確実に速い液晶表示装置となる。

なお、第１の電圧としては、ディスクリネーション線を形成することが可能な電圧以上であれば良い。また、画素電極と共通電極の間に第２の電圧を印加するとしたが、共通電極に印加してもよい。

また、前記配向膜材料としてポリイミド材料を使用したが、単分子膜材料などの他の材料でもよい。

他の液晶表示装置においては、例えば、基板はプラスチック基板から形成することもできる。また、基板の一方を反射性基板から形成し、例えば、シリコンで形成してもよい。

（参考形態９）

本参考形態は、信号電極線と画素電極、およびゲート電極線と画素電極に、それぞれ嵌合する形状の凹凸を形成したものである。

図２０、図２１に、本参考形態の液晶表示装置の要部を概念的に示す。

本図は、アクティブマトリックス型のＯＣＢモードの液晶表示装置の画素を表示面上方（使用者側）から見たものである。

図２０において、２０６は信号電極線（バスライン）であり、２０７はゲート電極線であり、２０８はスイッチングトランジスタ（素子）である。

なお、図では信号電極線２０６とゲート電極線２０７は交差しているが、両方の電極線は絶縁膜（図示せぬ）を介して立体配置されているのは勿論である。

また、ＴＦＴからなるスイッチングトランジスタ２０８は、図では略正方形状の画素電極２０２ａに接続されている。そして、信号電極線２０６、ゲート電極線２０７、スイッチングトランジスタ２０８、画素電極２０２ａの機能、動作、作用はＯＢＣモードのみならず従来の液晶表示装置と何等異ならない。

また、最初に液晶分子２１１をスプレイ配向させるため、上下の配向膜２０３ａ・２０３ｂにラビングクロス等を使用しての配向処理がなされているのも同じである。

更に、偏光板２０４ａ・２０４ｂ等の作用と共に、画素内のスプレイ配向状態から、液晶分子を対向基板間でベンド配向状態としたベンド配向領域に画素内の液晶分子全体を転移させる作用によって明暗の表示がなされるのも同じである。

しかしながら、図２０（ａ）に示すように、略正方形状の画素電極２０２ａの各辺の略中央部に、凹部２２１ａおよび凸部２２２ａが形成されている。一方、これに近接して配線されている信号電極線２０６及びゲート電極線２０７は、前記凹部２２１ａおよび凸部２２２ａに嵌合するように凸部２６１・２７１と凹部２６２・２７２に変形した配線とされている。このため、画素電極２０２ａの上下、左右位置（図２０（ａ）における紙面上）に、変形した転移励起用の横電界印加部を形成することとなるのが、従来の液晶表示装置と相違する。

次に、この液晶表示装置の製造方法について説明する。

横電界印加部を含めた画素電極２０２ａ面上と共通電極２０２ｂ面上に、日産化学工業（株）社製のポリアミック酸タイプの約５度の大きさのプレチルト角のポリイミド配向膜材料を塗布乾燥焼成して、それぞれの電極面の液晶層２１０側に配向膜２０３ａ・２０３ｂを形成した。

次に、前記配向膜２０３ａ・２０３ｂの表面を、共にラビングクロスで図２０（ａ）に示すように信号電極線２０６とほぼ直交する方向に配向処理した。

以上のもとで、上下の基板間に正のネマティック液晶材料を真空注入して液晶層２１０を形成した。

このため、図示せぬが、上下の配向膜２０３ａ・２０３ｂの表面では、液晶分子２１１が、そのプレチルト角が正負逆の値を持ち、しかも分子の直軸方向は互いにほぼ平行になるよう配向し、液晶層２１０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いわゆるスプレイ配向となる。

次に、液晶表示装置の表示のための動作について説明する。

以上のもとで、共通電極２０２ｂと画素電極２０２ａ間に−１５Ｖという液晶分野では比較的電圧の高いパルス状の電圧を繰り返し印加すると共に、ゲート電極線２０７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する。これにより、横電界印加部によって、ゲート電極線２０７、信号電極線２０６と画素電極２０２ａ間に周囲の通常の横電界より強い横電界が印加される。その結果、画素領域内のスプレイ配向領域において、信号電極線２０６とほぼ直交する方向にラビングした場合、主にゲート電極線２０７と画素電極２０２ａ間の横電界印加部を基点とした液晶層２９９にベンド配向への転移核が発生する。また、図２１に示すように、ゲート電極線２０７と直交する方向にラビングした場合、主に信号電極線２０６と画素電極２０２ａ間の横電界印加部を基点とした液晶層２９８にベンド配向への転移核が発生する。

更に、この転移核をもとにベンド配向領域が拡大し、その結果画素領域全体を約０．５秒でベンド配向へ完了させることができた。

なお、ＴＦＴパネル全体では、約２秒で速かに転移した。

この機構であるが、上下電極間に高電圧が印加されて、図２０（ｂ）に示すように、液晶層２１０がｂ―スプレイ配向状態となり、周囲より歪みのエネルギーが高くなり、この液晶分子配向状態方向に横電界印加部からほぼ直角（図２０（ｂ）面垂直方向）に横電界が印加されるため、図２０（ｂ）のｂ―スプレイ配向における下基板側の液晶分子がねじれる力を受け、転移核の発生が起きるものと考えられる。

以上の説明では、横電界印加部は、凹凹に変形した画素電極部と両方の信号電極線の凹凸部は、相互に嵌合するように形成されるものとしたが、図２２に示すように、画素電極２０２ａのみ、信号電極線２０６のみ、ゲート電極線２０７のみに形成されてもよいのは勿論である。

即ち、本図においては、信号電極線２０６の凸部２６３、ゲート電極線２０７の凸部２７３、画素電極２０２ａの凸部２２３ａ・２２４ａはいずれか一方のみにあり、嵌合型となっていないのが図２０に示すものと相違する。

また、凹凸部の平面形状は、図２０乃至図２２に示す三角形状、四角形状以外の形状、例えば台形形状、半円形状、円形状、楕円形状等であってもよいのは勿論である。

更に、図２０乃至図２２では、横電界印加部は１画素の上下左右に合計４カ所設けているが、画素の大きさ等によっては上下の２個のみ、あるいは１個だけ設けても良く、更にまた電極縁にそって凹凸が連続的に形成されていてもよいのは勿論である。また、これまで、ラビング方向を信号電極線あるいはゲート電極線のほぼ直交するとしたが、ラビング方向を斜め方向にしても良い。この場合、信号およびゲート電極線と画素電極間の横電界印加部の液晶層からベンド配向へ転移が発生する。また、少なくとも、ラビング方向とほぼ直交する方向に横電界を印加できる横電界印加部を画素単位に少なくとも１個配置することが望ましい。

また、図２０乃至図２２は平面図であるため、両電極線（信号電極線２０６およびゲート電極線２０７）と画素電極２０２ａは同一平面にあるように見えるが、これは少なくとも一方の電極線が画素電極とアレー基板上異なる高さに配置されていても良い。

このように、画素電極の周辺の一部を基板面に平行な面内で凹凸に変形した電極変形部からなる横電界印加部は、平面視では０．５〜１０μｍ程度離れて、該横電界印加部の側方に存在する信号電極線若しくはゲート電極線の凸部や０．５〜１０μｍ程度凹んだ凹部の存在により、横電界を発生させる。

（参考形態１０）

本参考形態は、横電界印加用の電極線を設けるものである。

以下、図２３を参照しつつ本参考形態を説明する。

本図の（ａ）は、基板上面より見た平面図である。（ｂ）は、液晶表示装置のゲート電極線２０７に平行な面での断面図である。

本図の（ａ）と（ｂ）において、２０９は、アレー基板２０１ａ上の信号電極線２０６のほぼ直下部分に横電界印加専用に布設された電線である。２１２は、前記横電界印加用線２０９と信号電極線２０６、ゲート電極線２０７等を絶縁するための透明絶縁膜である。従って、この画素を上部（表示面に直交する使用者側方向）から見た場合には、図２３（ａ）に示すごとく、画素の左右中央部にて横電界印加用線２０９の平面視三角形状の凸部２９１が信号電極線２０６の側方に突出している。なお、前記信号電極線２０６および画素電極２０２ａは従来技術のものと何等かわりがない。

前記横電界印加用線２０９は、前記信号電極線２０６若しくはゲート電極線２０７が接続された駆動回路に接続され、さらに、前記横電界印加用線２０９は、配向転移後の通常の液晶表示時には、駆動回路と遮断されるよう構成されている。

また、前記横電界印加用線２０９を、信号電極線２０６に対する上部の信号電極線とし、透明絶縁膜を介して画素電極に近接して設け、横電界印加の効果を増し、併せて透明絶縁膜中の図示していないコンタクトホールで電気的に接続されていてもよい。この場合、信号電極線が２本となるため冗長度が増し電気抵抗が低下するという効果もある。

即ち、図２３（ｃ）に示すように、横電界印加用線２０９ａは、信号電極線２０６の直上に透明絶縁膜２１３を介して設けられている。なお、画素中央部への平面視三角形状の凸部２９１ａがあるのは同じである。

また、図２３（ｄ）は、本参考形態の他の例である。図に示すように、横電界印加用線２０９ｂが平坦化透明絶縁膜２１２ｂによって被覆され、さらに、専用線２０９ｂの下に信号電極線２０６が平坦化透明絶縁膜２１２ｃによって被覆され、画素電極２０２ａが前記平坦化透明絶縁膜２１２ｂの上に設けられている。なお、画素中央部への三角形状の凸部２９１ｂがあるのは同じである。

また、図ではこの横電界印加用の専用線の凸部を三角形状としているが、これは画素電極に対向する部分全てに連続的に凸部を設けたり、更には上方へ突出した凸部を有する等、立体的な構造を有していてもよいのは勿論である。

また、横電界印加用の専用線は信号電極線でなく、ゲート電極線の直下、直上に設けても良い。更には、両電極線の直下等に設けても良い。

（参考形態１１）

本参考形態は、画素電極内に少なくとも１カ所の切欠きを設けて欠陥部を形成するものである。

図２４に、本参考形態の液晶表示装置の画素単位の平面と特徴を概念的に示す。本図に示すように、ＩＴＯ膜からなる画素電極２０２ａは、例えば数μｍ幅でエッチングにより除去されて平面視クランク形状の電極欠陥部２２５が形成されている。

なお、この電極欠陥部２２５を含めた画素電極２０２ａ面上および図示せぬ共通電極面上には、日産化学工業（株）社製のポリアミック酸タイプの約５度の大きさのプレチルト角のポリイミド配向膜材料を塗布乾燥焼成して、それぞれ配向膜（図示せず）を形成し、更にそれらの表面をラビングクロスでゲート電極線２０７と直交する方向に配向処理がなされ、このため液晶分子のプレチルト角が正負逆の値を持ち、互いにほぼ平行方向になるよう同一方向に平行配向されているのは、第９および第１０の参考形態と同じである。

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を形成しているのも同じである。

しかしながら、表示前の画素の共通電極と画素電極間に１５Ｖ、あるいは共通電極に−１５Ｖの電圧のパルスを繰り返し印加すると共に、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すると、画素単位には電極欠陥部２２５が存在するため、図２４（ｂ）に示すように、該電極欠陥部２２５の縁で強い歪みの斜め横電界２８０が発生する。

このため、画素領域内のスプレイ配向は、この電極欠陥部２２５の液晶層２９９にベンド配向への転移核が発生し、更にこのベンド配向領域が拡大して画素領域全体を約０．５秒でベンド配向へ完了させる。また、ＴＦＴパネル全体では、約２秒で速かに転移する。

これは、電極欠陥部２２５からなる横電界印加部で強い横電界を受け、こ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−スプレイ配向状態となり、周囲より歪みのエネルギーが高くなっており、この状態のもとで上下電極間に高電圧が印加されるため更にエネルギーが与えられ、その結果、電極欠陥部２２５において転移核が発生し、ベンド配向領域が拡大するものと考えられる。

なお、図２４では、平面視クランク形状の電極欠陥部２２５を１本形成しているが、２本以上としても良いのは勿論である。

また、その形状は直線、角型や円形、楕円、更には三角形状等であっても良いのは勿論である。

更に、電極欠陥部２２５は、共通電極側に形成しても良い。

更にまた、画素電極および共通電極の両方に形成しても良いのも勿論である。

（参考形態１２）

本参考形態は、横電界を発生させると共に、これに併せてあらかじめ画素平面内にチルト角の相違する領域を形成しておくものである。

図２５に、本参考形態の液晶表示装置の画素単位の構成と特徴を概念的に示す。本図の（ａ）は、ゲート電極線に平行な方向の画素の断面図であり、同一画素であるが、左側の（イ）と右側の（ロ）とで、チルト角が相違している様子を示す。

図２５（ｂ）は、上（使用者側）方向より見た画素の平面図であり、画素電極２０２ａの上下左右に凹凸部２２１ａ・２２２ａが設けられ、更に信号電極線２０６およびゲート電極線２０７の対応する位置に前記凹凸部２２１ａ・２２２ａに相嵌合するように凹凸部２６１・２６２・２７１・２７２が設けられており、前述した参考形態７と同様に、第１の電圧である２．５Ｖを印加して、図２５（ａ）の（イ）と（ロ）の境界にディスクリネーション線２２６が形成されている。

以下、本参考形態の液晶表示装置の製造方法について説明する。

アクティブマトリックス型の液晶セルの対向する基板内面上にはそれぞれ配向膜２０３ａｍ・２０３ｂｍが形成され、この配向膜２０３ａｍ・２０３ｂｍは、液晶層２１０が無電圧印加状態でスプレイ配向を形成する処理がされていること、画素電極２０２ａやこれに近接して配線されているゲート電極線２０７等に転移励起用の横電界印加部を形成すること等は、先の第１の参考形態と同じである。

しかしながら、配向膜の処理が異なる。即ち、図２５（ａ）において、横電界印加部を含めた画素電極２０２ａ面上に、日産化学工業（株）社製のポリアミック酸タイプの約５度の大きい値を持つプレチルト角Ｂ２のポリイミド配向膜材料を塗布乾燥焼成し、配向膜２０３ａｍを形成する。

次に、この配向膜２０３ａｍの左側片側領域２０３ａｈのみ、即ち、（イ）に示す方のみに紫外線を照射してプレチルト角Ｅ２が約２度の小さい値の配向膜に変化させる。

これに対して、対向基板２０１ｂ上には日産化学工業（株）社製のポリアミック酸タイプの約５度の大きい値のプレチルト角Ｆ２を界面液晶分子に付与するポリイミド配向膜材料を塗布乾燥焼成し、共通電極２０２ｂ上に配向膜２０３ｂｈを形成する。

このようにして、図２５（ａ）の（イ）に示す如くアレー基板２０１ａ側左半分の配向膜２０３ａｈの小さい値のプレチルト角Ｅ２に対向して対向基板２０１ｂ側左半分の配向膜２０３ｂｈの大きい値のプレチルト角Ｆ２を配置させ、（ロ）に示すごとくアレー基板側２０１ａ右半分の配向膜２０３ａｍの大きい値のプレチルト角Ｂ２に対向して対向基板２０１ｂ側右半分の配向膜２０３ｂｍの小さい値のプレチルト角Ｄ２を配置させる。

更に、このようにして形成した互いに大小のプレチルト角を付与する配向膜の表面をラビングクロスで図２５（ｂ）に示すように信号電極６とほぼ直交する方向に上下基板同一方向に平行配向処理した。その後、正のネマティック液晶材料を充填して、これからなる液晶層２１０を配置した。

以上の下で、画素電極２０２ａの配向元（ラビングの根本方向）には小さいプレチルト角Ｅ２が、該プレチルト角Ｅ２に対向する側には大きい値のプレチルト角Ｆ２が配置され、図２５（ａ）の画素の（イ）で示す領域には液晶分子を下基板側にスプレイ配向させたｂ−スプレイ配向２２７ｂが、画素の（ロ）で示す領域には液晶分子を上基板側にスプレイ配向させたｔ−スプレイ配向２２７ｔが形成されやすくなる。

次に、液晶セルのスイッチングトランジスタ２０８を通して対向する電極間に転移臨界電圧付近の２．５Ｖを印加すると、上述の理由で同一の画素内にｂ−スプレイ配向領域とｔ−スプレイ配向領域が形成され、その境界にディスクリネーション線２２６が信号電極線２０６に沿って、かつゲート電極線２０７に渡って明瞭に形成された。

この画素の共通電極と画素電極間に−１５Ｖのパルスを繰り返し印加した。そうすると、図２５（ｂ）に示すように、ディスクリネーション線２２６と横電界印加部付近の液晶層２９９から転移核が発生してベンド配向領域へ転移が拡大し、ＴＦＴパネル画素全体では約１秒で速かに転移した。

これは、ｂ−スプレイ配向状態とｔ−スプレイ配向領域の境界であるディクリネーション線２２６領域は周囲より歪みのエネルギーが高くなっていて、この状態に加えて横電界印加部で発生する横電界によってスプレイ配向にねじれが発生して転移し易くなり、これに上下電極間に高電圧が印加されて更にエネルギーが与えられベンド転移したものと考えられる。

以上、本発明を幾つかの参考形態に基づいて説明してきたが、本発明は何もこれら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）画素電極と共通電極間に印加する電圧を連続的、あるいは間欠的とする。

２）高電圧パルスが繰り返し印加される場合、その周波数は０．１Ｈｚから１００Ｈｚの範囲であり、且つ第２の電圧のデューティー比は少なくとも１：１から１０００：１の範囲で、転移を速める値を選択する。

３）使用する基板をプラスチック製とし、電極として有機導電膜を採用する。

４）基板の一方を反射性基板により形成し、例えばシリコンとしたり、あるいは、アルミニウム等の反射電極よりなる反射性基板により形成し、反射型液晶表示装置とする。

５）画素電極、共通電極に基板面に直交する方向の強電極電界発生用突起を設ける等の手段をも併用する。

６）両基板間を一定に保持する球状ガラスやシリカに換えて、そのための突起物を形成し、該突起物に液晶分子を配列させる機能を持たせる等の手段をも併用する。

７）前記突起部の上部若しくは下部を前記強電極発生用突起に兼用する。

８）画素電極の形状は、正方形状でなく、長方形状や３角形状とする。

９）画素を液晶の配向の異なる領域に分割するのは２つではなく、３つや４つとしたりする。

１０）プレチルト角に大小を付けるのに、透明電極をＯ2 アッシャー等で表面状態を変え、該透明電極に配向膜を形成する等の手段を採用している。

（参考形態１３）

図２６は参考形態１３に係る液晶表示装置に用いられる液晶セルの構成外観図であり、図２７、および図２８は凸形状物作製を説明するための製造プロセスの一部である。

ガラス基板３０８上にＪＳＲ株式会社製ＰＣ系レジスト材料を塗布形成し厚さ１μｍのレジスト薄膜を形成する。次にレジスト薄膜３２０に、矩形状のパターンの開口部３２２を設けたフォトマスク３２１を通して、平行光紫外線３２３で照射露光する。平行光で露光された上記レジスト薄膜３２０を現像、リンスし、９０℃でプリベークして図２８に示すように断面が凸状の形状物３１０を形成する。

次に、前記基板上に、定法に従いＩＴＯ電極７を２０００Ａ製膜し、電極付ガラス基板３０８とした。その後、透明電極３０２を有するガラス基板３０１、および上記凸形状物の形成されたガラス基板３０８上に日産化学工業製配向膜塗料ＳＥ−７４９２をスピンコート法にて塗布し、恒温槽中１８０℃、１時間硬化させ配向膜３０３、３０６を形成する。その後、レーヨン製ラビング布を用いて図２９に示す方向にラビング処理を施し、積水ファインケミカル（株）製スペーサ５、およびストラクトボンド３５２Ａ（三井東圧化学（株）製シール樹脂の商品名）を用いて基板間隔が６．５μｍとなるように貼り合わせ、液晶セル３０９（液晶セルＡとする）を作成した。

この時、配向膜界面での液晶プレチルト角が約５度となるようにラビング処理を行った。

次に、液晶ＭＪ９６４３５（屈折率異方性Δn＝０．１３８）を真空注入法にて液晶セルＡに注入し、テストセルＡとした。

次に、テストセルＡに、その偏光軸が配向膜のラビング処理方向と４５度の角度をなし、かつ、お互いの偏光軸方向が直交するように偏光板を貼合し、７Ｖ矩形波を印加してスプレイ配向からベンド配向への転移を観察したところ、約５秒で全電極領域がスプレイ配向からベンド領域へと転移した。

凸形状物３１０の形成された領域では、液晶層厚が周囲の液晶層領域に比べて小さく実効的に電界強度が大きく、この部分よりベンド転移が確実に発生する。発生したベンド配向は速やかに他の領域に広がっていく。

即ち、確実かつ高速なスプレイ→ベンド転移が達成出来る。

凸形状物としては、その断面形状が本実施例の如く矩形状のほか、台形状、三角状、半円状でも良いことは言うまでもない。

比較例として、凸形状部３１０を有しない透明電極付きガラス基板を用いること以外、同様のプロセスで、スプレイ配向液晶セルＲを作製し、液晶ＭＪ９６４３５を封入してテストセルＲとした。このテストセルＲに７Ｖ矩形波を印加した時の、全電極領域がスプレイ配向からベンド領域へと転移するに要する時間は４２秒であり、本発明の効果は明らかである。

（参考形態１４）

図３０は参考形態１４に係る液晶表示装置に用いられる液晶セルの構成外観図であり、図３１はその平面図である。図３０は図３１の矢視Ｘ１−Ｘ１から見た断面図である。参考形態１４は、凸形状物３１０を、表示画素領域外に形成された透明電極３０７ａ上に設けたことを特徴とするものである。以下に、その作製手順を説明する。

透明電極３０２を有するガラス基板３０１、および凸形状物の形成されたガラス基板３０８上に日産化学工業製配向膜塗料ＳＥ−７４９２をスピンコート法にて塗布し、恒温槽中１８０℃、１時間硬化させ配向膜３０３，３０６，３０６ａを形成する。その後、レーヨン製ラビング布を用いて図２９に示す方向にラビング処理を施し、積水ファインケミカル（株）製スペーサ５、およびストラクトボンド３５２Ａ（三井東圧化学（株）製シール樹脂の商品名）を用いて基板間隔が６．５μｍとなるように貼り合わせ、液晶セル（液晶セルＢとする）を作成した。

次に、液晶ＭＪ９６４３５（屈折率異方性Δn＝０．１３８）を真空注入法にて液晶セルＢに注入した。

次に、液晶セルＢに、その偏光軸が配向膜のラビング処理方向と４５度の角度をなし、かつ、お互いの偏光軸方向が直交するように偏光板を貼合し、７Ｖ矩形波を印加してスプレイ配向からベンド配向への転移を観察したところ、約７秒で全電極領域がスプレイ配向からベンド領域へと転移した。

本参考形態では、表示画素領域外に凸形状部を設け、表示画素領域外でベンド転移核発生をさせたものであるが、発生したベンド配向は表示画素領域外から表示画素領域内に速やかに広がっていくことが確認された。

表示画素領域とベンド核発生用電極領域との間には、電界の印加されない（電極部を有しない）領域が存在するが、微小領域でありさえすればこの領域を越えてベンド配向は展開する。

（参考形態１５）

図３２は参考形態１５に係る液晶表示装置に用いられる液晶セルの構成外観図であり、図２７、図２８、および図３３は凸形状物作製を説明するための製造プロセスの一部である。

ガラス基板３０８上にＪＳＲ株式会社製ＰＣ系レジスト材料を塗布形成し厚さ１μｍのレジスト薄膜を形成する。次にレジスト薄膜３２０に、矩形状のパターンの開口部３２２を設けたフォトマスク３２１を通して、平行光紫外線３２３で照射露光する。平行光で露光された上記レジスト薄膜２０を現像、リンスし、９０℃でプリベークして図２８に示すように断面が凸状の形状物３１０を形成する。

次に、上記レジスト薄膜材料のガラス転移点以上の１５０℃でポストベークして凸形状物３１０の肩をなだらかに順方向に傾斜させて、図３２に示すようにその断面形状を山形様に形成する工程で製造する。

次に、前記基板上に、定法に従いＩＴＯ電極を２０００Åの厚みで製膜し、電極付ガラス基板３０８とした。その後、透明電極３０２を有するガラス基板３０１、および上記凸形状物の形成されたガラス基板３０８上に日産化学工業製配向膜塗料ＳＥ−７４９２をスピンコート法にて塗布し、恒温槽中１８０℃、１時間硬化させ配向膜３０３、３０６を形成する。その後、レーヨン製ラビング布を用いて図２９に示す方向にラビング処理を施し、積水ファインケミカル（株）製スペーサ３０５、およびストラクトボンド３５２Ａ（三井東圧化学（株）製シール樹脂の商品名）を用いて基板間隔が６．５μｍとなるように貼り合わせ、液晶セル３０９（液晶セルＣとする）を作成した。

次に、液晶ＭＪ９６４３５（屈折率異方性Δn＝０．１３８）を真空注入法にて液晶セルＣに注入し、テストセルＣとした。

次に、テストセルＣに、その偏光軸が配向膜のラビング処理方向と４５度の角度をなし、かつ、お互いの偏光軸方向が直交するように偏光板を貼合し、７Ｖ矩形波を印加してスプレイ配向からベンド配向への転移を観察したところ、約７秒で全電極領域がスプレイ配向からベンド領域へと転移した。

本テストセルＣは、上記三角形状先端部に電界の集中が起こり、この部分よりベンド配向が発生する。また、三角形状物６０上部では、ラビング処理による擦り上げ部と擦り下げ部が存在するため、結果として液晶プレチルト角の符号が反対の領域が出来る。即ち前記凸形状部の近傍では液晶ダイレクタが基板面に水平になっており、このことも高速なスプレイ−ベンド転移に寄与しているものと思われる。

本実施例では画素領域内に電界集中部を設けたが、画素領域外に設けても同様な効果が認められた。また、本実施例では電界集中部位は基板片側に配設したのみであるが、基板両側に配設しても良いことは言うまでもない。

（参考形態１６）

図３４は参考形態１６に係る液晶表示装置に用いられる液晶セルの構成外観図であり、図３５は本参考形態で用いたガラス基板３０２の電極パターンを表している。

開口部３８０を有する透明電極３０２、及び開口部を有しない透明電極３０７を有する２枚のガラス基板３０１、３０８上に日産化学工業製配向膜塗料ＳＥ−７４９２をスピンコート法にて塗布し、恒温槽中１８０℃、１時間硬化させ配向膜３０３、３０６を形成する。その後、レーヨン製ラビング布を用いて図２９に示す方向にラビング処理を施し、積水ファインケミカル（株）製スペーサ３０５、およびストラクトボンド３５２Ａ（三井東圧化学（株）製シール樹脂の商品名）を用いて基板間隔が６．５μｍとなるように貼り合わせ、液晶セル３０９（液晶セルＤとする）を作成した。

次に、液晶ＭＪ９６４３５（屈折率異方性Δn＝０．１３８）を真空注入法にて液晶セルＤに注入し、テストセルＤとした。

次に、その偏光軸が配向膜のラビング処理方向と４５度の角度をなし、かつ、お互いの偏光軸方向が直交するように偏光板を貼合し、電圧を印加しながらスプレイ配向からベンド配向への転移を観察した。

このテストセルＤに、ガラス基板８側電極に２Ｖ、３０Ｈｚ、矩形波を、ガラス基板１側電極に７Ｖ、３０Ｈｚ、矩形波を印加した時の、全電極領域がスプレイ配向からベンド領域へと転移するに要する時間は５秒であり、極めて高速なベンド転移が実現された。

本実施例においては、二枚の電極間に挟持された液晶層に５Ｖ（＝７Ｖ−２Ｖ）の電界が印加されるが、電極開口部の液晶層には７Ｖ（＝７Ｖ−０Ｖ）の実効電界が印加されることになるため、ここよりベンド配向が発生する。

本実施例では開口部形状を矩形としたが、円形、三角形状など他の形状でも良いことは言うまでもない。

（参考形態１７）

図３６は参考形態１７に係る液晶表示装置に用いられる液晶セルの要部断面図であり、図３７はその一部の拡大図である。この液晶セルは、ガラス基板３０８上に画素スイッチング素子３８０、信号電極線３８１、ゲート信号線（図示せず）が形成されており、これらスイッチング素子３８０、信号電極線３８１及びゲート信号線を覆って平坦化膜３８２が形成されている。そして、平坦化膜３８２上に表示電極３０７が形成されており、この表示電極３０７とスイッチング素子３８０とは、平坦化膜３８２に開口したコンタクトホール３８３内を挿通する中継電極３８４を介して電気的に接続されている。中継電極３８４は、コンタクトホール３８３の上開口側の部分が、図３７に示すように凹部３８４ａとなっている。このような凹部３８４ａにより、表示電極３０７に開口が形成されることになり、この凹部３８４ａ付近で電界の集中を生じさせることが可能となる。よって、転移時間の短縮化を達成することができる。

（参考形態１８）

図３８は参考形態１８に係る液晶表示装置の構成外観図である。

参考形態１６で作成したテストセルＤに、主軸がハイブリット配列した負の屈折率異方性もつ光学媒体よりなる位相差板３１２、３１５、負の一軸性位相差板３１１、３１４、正の一軸性位相差板３１９、偏光板３１３、３１６を図３９に示される配置で貼合し、液晶表示装置を作成した。

この時の位相差板３１２、３１５、３１１、３１４、３１９のリターデーション値は波長５５０ｎｍの光に対して、それぞれ２６ｎｍ、２６ｎｍ、３５０ｎｍ、３５０ｎｍ、および１５０ｎｍであった。

図４０は２５℃における液晶表示装置の正面での電圧−透過率特性である。１０Ｖの矩形波電圧を１０秒印加しベンド配向を確認した後、電圧を降下させながら測定した。本液晶表示素子ではベンド配向からスプレイ配向への転移が２．１Ｖで起こるため、実効的には２．２Ｖ以上の電圧で表示を行う必要がある。

次に、白レベル電圧を２．２Ｖ、黒レベル電圧を７．２Ｖとした時のコントラスト比の視角依存性を測定したところ、上下１２６度、左右１６０度の範囲でコントラスト比１０：１以上が達成されており、基板配向膜面上に液晶ダイレクタ方位が周囲とは異なる部位を一部設けても、充分な広視野角特性が維持されることが確認された。また、目視観察においても、配向不良および表示品位不良は認められなかった。

また、３Ｖ〜５Ｖ間の応答時間を測定したところ、立ち上がり時間は５ミリ秒、立ち下がり時間は６ミリ秒であった。

以上より明らかなように、本発明液晶表示装置は、従来のＯＣＢモードの広視野角特性や応答特性を犠牲にすることなく、高速なスプレイ−ベンド配向転移を達成することが出来、その実用的な価値は極めて大きい。

（実施の形態１）

図４１は本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の要部断面図である。ベンド配向型セルとして動作させる液晶セルは、２枚の平行な基板４００，４０１間に液晶層４０２を封入した、いわゆるサンドイッチセルである。通常、一方の基板には透明電極が、他方の基板には薄膜トランジスタを備えた画素電極が、各々形成されている。

図４１（ａ）は、電場を印加しない初期状態の配向を示す模式図である。初期状態の配向は、液晶分子の分子軸が基板４００，４０１平面に対して若干の傾きを有しながらもほぼ平行に且つ実質的に一様に配向した状態、すなわちホモジニアス配向である。基板との界面に存在する液晶分子は、上下両基板４００，４０１において、互いに逆方向に傾斜している。すなわち、基板との界面に存在する液晶分子の配向角θ1およびθ2（すなわち、プレチルト角）は、互いに異符号となるように調整されている。なお、以下の説明において、配向角およびプレチルト角は、基板に平行な平面に対する液晶分子の分子軸の傾きを、基板に平行な平面を基準に反時計回りに正として表した角度である。

図４１（ａ）の状態の液晶層４０２に、基板平面に対して垂直方向にある値を超える強さの電場を印加すると、液晶の配向状態が変化し、図４１（ｂ）に示すような配向へと転移する。

図４１（ｂ）に示す配向は、ベンド配向と呼ばれるものであり、両基板表面付近においては基板平面に対する液晶分子の分子軸の傾き、すなわち配向角の絶対値が小さく、液晶層４０２の中心部分においては液晶分子の配向角の絶対値が大きくなっている。また、液晶層全体に渡って、実質的にねじれ構造を有してない。

このような、ホモジニアス配向からベンド配向への転移を詳細に観察すると、まず、液晶層４０２の一部においてベンド配向の核が発生しており、この核が、ホモジニアス配向である他の領域を蚕食しながら次第に成長し、最終的には液晶層全体がベンド配向となる。換言すれば、液晶層のベンド配向への転移には、核の発生、すなわち微小領域でのホモジニアス配向からベンド配向への転移が必要である。

そこで、発明者らは、液晶分子配向の単位ベクトル（以下、「ディレクター」とする。）の運動方程式を解くことにより、微小領域でのベンド配向への転移について解析し、核が容易に発生し得る条件を見出した。以下に、その手法について説明する。

液晶の配向状態は、ディレクターによって記述される。なお、ディレクターｎは、［数１］で表される関数である。

ここで、ｋ11、ｋ22、ｋ33はFrankの弾性定数であり、各々、スプレイ、ツイスト、ベンドの弾性定数を表す。Δεは、液晶の分子軸方向の誘電率とそれに直交する方向の誘電率との差、すなわち誘電率異方性を表す。また、Ｅは、外部電場である。

［数２］において、第１項、第２項、第３項は、各々、液晶の広がり、捻じれ、曲がりによる弾性エネルギーを表わす。また、第４項は、外部電場と液晶との電気的相互作用による電気エネルギーを表す。電気エネルギーは、Δε＞０であればｎがＥと平行となるときに最小となり、Δε＜０であればｎがＥに直交するときに最小となる。従って、ある特定の強さを超える電場Ｅが印加されると、液晶分子は、Δε＞０であれば分子長軸が電場方向に平行になるように配向し、Δε＜０であれば分子長軸が電場方向に直交するように配向する。

初期状態の分子配向が外部電場による変形を受けたときの液晶の全自由エネルギーＦは、ｆの体積積分として表すことができる。

［数３］に示すように、全自由エネルギーＦは、ディレクターを表す未知関数ｎ(ｘ)を変数として定義される関数（すなわち、汎関数）である。外部電場印加下において出現する液晶の配向状態は、適当な境界条件のもとで、全自由エネルギーＦを最小とするｎ(ｘ)で記述される。すなわち、Ｆを最小とするｎ(ｘ)が決まれば、液晶の配向状態を予測することができる。更に、適当な境界条件のもとでＦを最小とするような、時間変化をも考慮したディレクターn(ｘ，ｔ) を決めることができれば、光学定数などのデバイスのあらゆる挙動を予測することができる。これは、物理的にいえば典型的な最小作用の原理であり、数学的にいえば境界値付きの変分極小問題である。

そこで、［数３］を原理的に解く。しかし、例えば、Eulerの方程式を用いるような解析的方法では、複雑な非線形方程式が現れるため、ディレクターｎ(ｘ)の関数形を簡単に決定することは困難である。

そこで、［数３］を容易に解くために、次のような方法を採用する。まず、積分空間を有限要素法と同様の手法により離散化する。すなわち、全積分空間をｎｐ個の要素に分割し、［数３］を各要素の積分の和として表わす。

ここで、部分積分空間ΔＶにおけるディレクターn(ｘ)に対して、以下のような近似を行う。ｎx 、ｎy、ｎzは、［数２］式に示すように本来ならばｘ、ｙ、ｚの関数であるが、ΔＶにおいては一定であると仮定する。また、ｄｎx,j／ｄｘ＝（ｎx,j+1−ｄｎx,j）／Δｘと近似する。なお、ｎx,jは、第ｊ番目の要素中におけるｎxであり、前述したようにΔＶにおいては一定ではあるが、未知数である。この部分積分空間ΔＶにおけるn(ｘ)の近似は粗いものであるが、これを積分空間の分割を細かくすることによってカバーし、近似を高めることができる。

上記近似によれば、［数４］において、ｎx,j、ｎy,j、ｎz,jは１つの要素中では定数であるため、積分自体は容易に計算できる。しかし、この段階でも、全自由エネルギーＦを表す式は、分割数に比例する多数の未知数ｎx,j、ｎy,j、ｎz,jの高次項および非線型項が存在し、依然として複雑である。但し、ｎx,0、ｎy,0、ｎz,0などの値は、境界条件として容易に与えることができる。

上記近似によれば、全自由エネルギーＦは、
という形に変換される。すなわち、全自由エネルギーＦは、未知関数ｎ(ｘ)を変数として定義される汎関数から、未知数ｎx,j、ｎy,j、ｎz,jの関数に変換される。未知数ｎx,j、ｎy,j、ｎz,jは、多次元のパラメーター空間内で、関数Ｆを最小とする値である。
で表される。但し、θは、基板に平行な平面に対する液晶分子の傾き、すなわち配向角である。また、θは、液晶分子の基板からの距離ｚのみに依存するものとする。図２は、このディレクターを示した模式図である。

［数６］を［数４］に代入し、ｎｐ個の要素に分割して離散化を行い、各要素について、Ｆを最小化するようなθjを求める。すなわち、各要素について、
なる方程式を満足するθjを求める。なお、ｄはＬ／ｎｐであり、Ｌは基板間距離である。

しかし、［数７］のような複雑な非線型方程式を、ｎｐ個連立させて解くのは容易ではない。そこで、以下のような回路類推を行うことにより、［数７］を解く。ディレクターの運動方程式は、
で表される。なお、ηは、液晶の粘性率である。[数８]について、以下のような回路類推を行う。

[数８]は、
に変換される。[数１０]に対応する回路は、図３に示すように、ｎｐ個のＣＲ回路で構成されている。 [数１０]の第二項は、ＣＲ回路を流れる電流を表す。なお、Ｒjは放電緩和のための抵抗であって、ＣＲ回路を流れる電流（ｉ）を、ｉ＝∂Ｆ（Ｖj）／∂Ｖjとして規定する電圧制御抵抗である。

電流ｉ（＝∂Ｆ／∂Ｖj）は、特定のＶjでゼロに収束する。すなわち、Ｖjは、回路シミュレーターでＣＲ回路を流れる電流がゼロとなるときの電圧を求めれば、自動的に求めることができる。

このように、ディレクターの運動方程式を等価回路に置き換えることにより、液晶の配向現象を表現する非線型連立方程式を回路シミュレーター上で解析し、外部電場Ｅと配向状態（配向角θj）との関係を求めることができる。

上記手法においては、配向現象を表現する非線型連立方程式を、電気回路的な類推によって回路に置き換えて回路シミュレーター上で解析するため、プログラム中には等価回路が設定されるだけで、方程式自身を解くための計算プロセスは含まれない。よって、プログラムの単純化および縮小を実現することができる。

更に、上記手法に基づいて、外部電場Ｅの増加に伴う配向角θjの変化を計算すれば、配向角θjが突然変化するときの外部電場Ｅとして、液晶転移の臨界電場Ｅｃを求めることができる。

図４４は、上記手法に基づく計算結果の一例であり、外部電場Ｅを時間とともに増加させたときの、θjの時間変化を表す。なお、図４の結果は、境界条件をθ0＝＋０．１rad、θnp-1＝−０．１radとして固定し、ｋ11＝６×１０^-7dyn、ｋ33＝１２×１０^-7dyn、Δε＝１０として計算した結果である。図４に示すように、電場印加初期においては、配向角θjがいずれも比較的小さく、液晶の配向状態がホモジニアス配向であることがわかる。しかし、一定時間経過後、すなわち外部電場Ｅが一定値を超えると（Ｅ＞Ｅｃ）、配向角θjが突然変化して転移が生じる。転移後の配向角θjは、両基板近傍から液晶層の中心部に向かってその絶対値が大きくなっており、転移後の液晶の配向状態がベンド配向であることがわかる。

臨界電場Ｅｃが小さいほど、液晶の配向状態をホモジニアス配向からベンド配向へと速やかに転移させることができる。そこで、上記手法に基づいて、液晶の配向を決める条件を種々変化させて、各条件下での臨界電場Ｅｃを計算した。その結果、臨界電場Ｅｃは、特に、液晶の弾性定数（スプレイ弾性定数）、プレチルト角の非対称性に影響されることが見出された。

図４５は、スプレイ弾性定数ｋ11と臨界電場Ｅｃとの関係を求めた結果を示したものである。なお、図４５は、境界条件をθ0＝＋０．１rad、θnp-1＝−０．１radとし、ｋ33＝１２×１０^-7dyn、Δε＝１０として計算した結果である。図４５に示すように、スプレイ弾性定数ｋ11が大きいほど、臨界電場Ｅｃが増大する。特に、ｋ11＞１０×１０^-7dynの範囲では、ｋ11の増大に伴って、Ｅｃが急激に増大する。

従って、速やかな液晶転移を実現するためには、スプレイ弾性定数ｋ11を、１０×１０^-7dyn未満、好ましくは、８×１０^-7dyn以下とすることが有効である。また、スプレイ弾性定数ｋ11の下限については、特に限定するものではないが、６×１０^-7dyn以上とすることが好ましい。ｋ11＜６×１０^-7dynの液晶材料を合成または調製することは、通常、困難であるからである。

上記のようなスプレイ弾性定数ｋ11を有する液晶材料としては、特に限定するものではないが、例えば、ピリミジン系液晶、ジオキサン系液晶、ビフェニル系液晶などを挙げることができる。

プレチルト角の非対称性は、上下基板間でのプレチルト角の絶対値の差（Δθ）で表すことができる。また、前述したように、プレチルト角θ0およびθnp-1は互いに異符号とされるため、プレチルト角の絶対値の差（Δθ）は、Δθ＝｜θ0＋θnp-1｜で表すことができる。

図４６（ａ）は、上下基板間でのプレチルト角の絶対値の差（Δθ）と臨界電場Ｅｃとの関係を求めた結果を示すものである。図６のａは、ｋ11＝６×１０^-7dyn、ｋ33＝１２×１０^-7dyn、Δε＝１０として計算した結果である。図４６（ａ）に示すように、プレチルト角の差Δθが大きいほど、臨界電場Ｅｃが低下する。特に、Δθ≧０．０００２radの範囲では、Δθの増大に伴って、Ｅｃが急激に低下する。

従って、速やかな液晶転移を実現するためには、プレチルト角の差Δθを、０．０００２rad以上、好ましくは０．０３５rad以上とすることが有効である。また、プレチルト角の差Δθの上限については、特に限定するものではないが、通常、１．５７rad未満、好ましくは０．７８５rad以下とする。

なお、プレチルト角θ0およびθnp-1は、その絶対値が、通常、０radを超え且つ１．５７rad未満、好ましくは０．０１７rad以上０．７８５rad以下となるように調整される。プレチルト角の調整は、基板表面に、斜方蒸着法およびラングミュア−ブロジェット（ＬＢ）法などの方法により、適当な液晶配向膜を形成することによって制御することができる。液晶配向膜としては、特に限定するものではないが、例えば、ポリイミド樹脂、ポリビニルアルコール、ポリスチレン樹脂、ポリシンナメート樹脂、カルコン系樹脂、ポリペプチド樹脂および高分子液晶などを挙げることができる。また、液晶配向膜の材料選択のほか、斜方蒸着法を採用する場合は蒸着方向の基板表面に対する傾きを調製することによって、ＬＢ法を採用する場合は基板の引き上げ速度などの条件を調整することによって、プレチルト角を制御することができる。

また、臨界電場Ｅｃは、液晶層内の電場の不均一性に影響される。液晶層に発生する電場の歪みが、液晶分子の配向状態の安定性に影響するからである。なお、電場の不均一性は、液晶層に実質的に均一に印加される主電場Ｅ0と、不均一に印加される副電場Ｅ1との比（Ｅ1／Ｅ0）で表すことができる。なお、Ｅ1は、印加される副電場の最大値とする。

図４７は、上記手法に基づいて、Ｅ1／Ｅ0の値を種々変化させて、各条件下での臨界電場Ｅｃを計算した計算結果の一例である。なお、図７の結果は、境界条件をθ0＝＋０．２６rad、θnp-1＝−０．２５radとして固定し、ｋ11＝６×１０^-7dyn、ｋ33＝１２×１０^-7dyn、Δε＝１０として計算した結果である。図４７に示すように、Ｅ1／Ｅ0が大きいほど、すなわち電場の不均一性が大きいほど、臨界電場Ｅｃが増大し、Ｅ1／Ｅ0＝１付近ではＥｃは無限小となる。これは、液晶層の電場に歪みが存在すると、電場が一様である場合に比べてホモジニアス配向が不安定となり、その結果、ベンド配向への転移が速やかに発現するからであると考えられる。

従って、速やかな液晶転移を実現するためには、液晶層に、実質的に均一な主電場Ｅ0とともに、空間的に不均一な電場Ｅ1を印加することが有効である。特に、０．０１＜Ｅ1／Ｅ0＜１とすることが有効である。Ｅ1／Ｅ0≦０．０１の範囲では、不均一電場印加による液晶転移を促進する効果を十分に得ることは困難であり、Ｅ1／Ｅ0≧１の範囲では、印加電圧が大きくなり過ぎるため実際の使用に適当でないという問題があるからである。更には、０．５≦Ｅ1／Ｅ0≦１とすることが好ましい。

不均一電場Ｅ1は、薄膜トランジスタのソース電極（またはゲート電極）と透明電極との間に印加した電圧を利用することにより、液晶層に対して基板に垂直な方向に印加することができる。また、不均一電場Ｅ1は、周波数１００ｋＨｚ以下の交流電場とすることが好ましく、更には、振幅を時間的に減衰させることが好ましい。

臨界電場Ｅｃを低下させる条件である、スプレイ弾性定数（ｋ11）、プレチルト角の非対称性（Δθ）および電場の不均一性（Ｅ1／Ｅ0）という３条件のうち、２条件ないし３条件を組み合わせて満足させることが好ましい。これらの条件を組み合わせることにより、各条件を１つのみ満足させる場合に比べ、更に確実に臨界電場Ｅｃをより確実に低下させることができるからである。

例えば、図４６（ｂ）は、実質的に均一な外部電場Ｅ0とともに、不均一な電場Ｅ1を印加すること以外は、図４６（ａ）と同条件で計算した結果である。なお、図４６（ｂ）は、Ｅ1／Ｅ0＝０．０３とした場合の結果である。図４６（ａ）および（ｂ）の比較からわかるように、プレチルト角の非対称性および電場の不均一性の２条件を組み合わせて満足させることにより、臨界電場Ｅｃをより低下させ、更に速やかな液晶転移を実現することができる。

本発明は、迅速にスプレイ配向からベンド配向への配向の転移を行うことができる液晶表示装置が得られる。

ベンド配向型のＯＣＢセルを備えた液晶表示装置の一部分を示す斜視図である。スプレイ配向からベンド配向へ転移する様子を説明する液晶セルの断面図である。本発明の参考形態１に係る液晶表示装置の駆動法による画素単位の構成概念図である。本発明の参考形態１で使用した配向転移用電圧波形図である。本発明の参考形態１におけるバイアス電圧と転移時間の関係図である。本発明の参考形態２に係る液晶表示装置の駆動法による画素単位の構成概念図である。本発明の参考形態２で使用した配向転移用電圧波形図である。本発明の参考形態２におけるバイアス電圧と転移時間の関係図である。本発明の参考形態３に係る液晶表示装置の駆動法による画素単位の構成概念図である。本発明の参考形態３で使用した配向転移用電圧波形図である。本発明の参考形態３におけるバイアス電圧と転移時間の関係図である。本発明の参考形態４に係る液晶表示装置の駆動法による画素単位の構成概念図である。本発明の参考形態４に係る液晶表示装置の通常駆動電圧波形図である。本発明の参考形態４で使用した配向転移用電圧波形図である。本発明の参考形態５で使用した配向転移用電圧波形図である。本発明の参考形態７に係る液晶表示装置の概略断面図である。本発明の参考形態７に係る液晶表示装置の概略平面図である。本発明の参考形態７に係る液晶表示装置の製造方法を示す図である。本発明の参考形態８に係る液晶表示装置を示す図であり、図１９（ａ）は液晶表示装置の概略断面図、図１９（ｂ）は液晶表示装置の概略平面図である。本発明の参考形態９に係る液晶表示装置の構成を概念的に示した図であり、図２０（ａ）は液晶表示装置の概略平面図、図２０（ｂ）は液晶表示装置の概略断面図である。本発明の参考形態９に係る液晶表示装置の構成を概念的に示した図である。本発明の参考形態９に係る液晶表示装置の他の例を示す図である。本発明の参考形態１０に係る液晶表示装置の構成を概念的に示した図であり、図２３（ａ）は液晶表示装置の概略平面図、図２３（ｂ）は液晶表示装置の概略断面図、図２３（ｃ）は他の例の液晶表示装置の概略断面図、図２３（ｄ）は他の例の液晶表示装置の概略断面図である。本発明の参考形態１１に係る液晶表示装置の構成を概念的に示した図であり、図２４（ａ）は液晶表示装置の概略平面図、図２４（ｂ）は電界の歪みを示す概略図である。本発明の参考形態１２に係る液晶表示装置の構成を概念的に示した図であり、図２５（ａ）は液晶表示装置の概略断面図、図２５（ｂ）は概略平面図である。本発明の参考形態１３に係る液晶表示装置の断面構成を概念的に示す図である。本発明に係わる液晶表示装置の参考形態１３，１４のガラス基板上に形成された凸形状物の製造プロセスを説明するための図である。本発明に係わる図２７に続く凸形状物の製造プロセスを説明するための図である。本発明の参考形態１３に用いた基板のラビング方向を示す図である。本発明に係わる参考形態１４の構成外観図である。本発明に係わる参考形態１４の平面図である。本発明の参考形態１５に係る液晶表示装置に備えられる液晶セルの構成外観図である。本発明の参考形態１５に係る液晶セルの凸形状物の製造プロセスを説明するための図である。本発明の参考形態１６に係る液晶表示装置に備えられる液晶セルの断面構成を概念的に示す図である。本発明の参考形態１６に係る液晶セルに用いた透明電極のパターンを概念的に示す図である。本発明の参考形態１７に係る液晶表示装置に備えられる液晶セルの要部断面図である。図３６の一部の拡大図である。本発明の参考形態１８に係る液晶表示装置に備えられる液晶セルの要部断面図である。本発明の参考形態１８に係る液晶表示装置に備えられる液晶セルでの光学素子の配置を説明するための図である。本発明の参考形態１８に係る液晶表示装置に備えられる液晶セルの電圧−透過率特性を示す図である。本発明の実施の形態１に係るものであり、図４１（ａ）はモジニアス配向を示す模式図（ａ）であり、図４１（ｂ）はベンド配向を示す模式図（ｂ）である。液晶層のディレクターを示す図である。ＣＲ等価回路を示す図である。時間とともに増加する外部電場下での液晶の配向角（θj）の時間変化を示す図である。スプレイ弾性定数（ｋ11）と臨界電場（Ｅｃ）との関係を示す図である。プレチルト角の絶対値の差（Δθ）と臨界電場（Ｅｃ）との関係を示す図である。電場の不均一性（Ｅ1／Ｅ0）と臨界電場（Ｅｃ）との関係を示す図である。従来例の断面図である。

符号の説明

２０，２１基板
２２，２３電極
２４，２５配向膜
２６液晶層
３０，４０，５０，７１，７２配向転移用駆動回路
３１液晶表示駆動回路
１０１・１０２偏光板
１０３位相補償板
１０４液晶セル
１０５対向基板
１０６アレー基板
１０７共通電極
１０８画素電極
１０９・１１０配向膜
１１１スイッチング素子
１１２液晶層
１１３信号電極線
１１４・１１４’ ゲート電極線
１２０ｂ−スプレイ配向
１２１ｔ−スプレイ配向
１２３ディスクリネーション線
１２４ベンド配向
Ａ２・Ｂ２・Ｃ２・Ｄ２プレチルト角
２０１ａアレー基板
２０１ｂ対向基板
２０２ａ画素電極
２２１ａ画素電極の凹部
２２２ａ画素電極の凸部
２２３ａ画素電極の非嵌合型凸部
２２４ａ画素電極の非嵌合型凸部
２０２ｂ共通電極
２０３ａ配向膜
２０３ａｍ配向膜
２０３ａｈ配向膜
２０３ｂ配向膜
２０３ｂｍ配向膜
２０３ｂｈ配向膜
２０４ａ偏光板
２０４ｂ偏光板
２０５位相補償板
２０６信号電極線
２６１信号電極線の凸部
２６２信号電極線の凹部
２６３信号電極線の非嵌合型凸部
２０７ゲート電極線
２７１ゲート電極線の凸部
２７２ゲート電極線の凹部
２７３ゲート電極線の非嵌合型凸部
２０８スイッチングトランジスタ（素子）
２０９横電界印加用線
２９１横電界印加用線の凸部
２０９ａ横電界印加用線
２９１ａ横電界印加用線の凸部
２１０液晶層
２９８液晶層
２９９液晶層
２１１液晶分子
２１２透明絶縁膜
２２５電極欠陥部
２２６ディスクリネーション線
２２７ｂｂ−スプレイ配向
２２７ｔｔ−スプレイ配向
３０１，３０８ガラス基板
３０２，３０７透明電極
３０３，３０６配向膜
３０４液晶層
３０４ａ電圧無印加時の液晶配向（スプレイ配向）
３０４ｂ電圧印加時の液晶配向（ベンド配向）
３０５スペーサ
３０９テストセル
３１０凸形状物
３１１，３１４負の一軸性フィルム位相板
３１２，３１５主軸がハイブリッド配列した負の屈折率異方性を有する光学媒体よりなる位相差板
３１３，３１６偏光板
３１７，３１８位相補償板
３１９正の一軸性フィルム位相板
３２０レジスト薄膜
３２１フォトマスク
３２２フォトマスク開口部
３２３平行紫外線
３６０三角形状物
３８０電極開口部

Claims

互いに対向する第１の基板と第２の基板との間に保持された液晶に電場を印加し、前記液晶の配向をベンド配向に転移させる方法であって、前記液晶のスプレイ弾性定数ｋ11を、１０×１０^-7ｄｙｎ≧ｋ11≧６×１０^-7ｄｙｎの範囲とし、且つ、前記第１の基板に対する前記液晶のプレチルト角の絶対値をθ1とし、前記第２の基板に対する前記液晶のプレチルト角の絶対値をθ２とした時、１．５７ｒａｄ＞｜θ1−θ2｜≧０．０００２ｒａｄなる関係を満たすことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
互いに対向する第１の基板と第２の基板との間に保持された液晶に電場を印加し、前記液晶の配向をベンド配向に転移させる方法であって、前記液晶のスプレイ弾性定数ｋ11を、１０×１０^-7ｄｙｎ≧ｋ11≧６×１０^-7ｄｙｎの範囲とし、且つ、前記電場が、空間的に均一に印加される主電場に、空間的に不均一に印加される副電場を重畳させた電場であり、前記主電場をＥ0とし、前記副電場の最大値をＥ1としたとき、１．０＞Ｅ1／Ｅ0＞１／１００なる関係を満たすことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
前記第１の基板に対する前記液晶のプレチルト角の絶対値をθ1とし、前記第２の基板に対する前記液晶のプレチルト角の絶対値をθ２とした時、１．５７ｒａｄ＞｜θ1−θ2｜≧０．０００２ｒａｄなる関係を満たすことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
前記副電場が、前記第１の基板の表面に形成された薄膜トランジスタのソース電極あるいはゲート電極と、前記第２の基板の表面に形成された透明電極との間に印加される電場である請求項２に記載の液晶表示装置の駆動方法。
前記副電場が、時間の経過に伴って減衰振動させた交流電場である請求項２に記載の液晶表示装置の駆動方法。