JP4275097B2 - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置およびその製造方法に関する。

液晶表示装置（ＬＣＤ）は、コンピューターやテレビなどの表示装置として広く利用されている。これまでは、水平配向型ＬＣＤが普及しており、水平配向型ＬＣＤは、正のネマティック液晶を用いたＴＮ（Twisted Nematic）モードやＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モードなどの液晶表示モードで動作する。

最近、視野角特性および表示のコントラストを向上させるために、ＶＡＮ（Vertical Aligned Nematic）モードを用いた垂直配向型ＬＣＤが実用化されてきている。垂直配向型ＬＣＤは、一対の電極間に設けられた垂直配向型液晶層を用いてノーマリーブラック（ＮＢ）モードで表示を行うＬＣＤである。

垂直配向型ＬＣＤにおける表示のコントラストを高めるためには、垂直配向型液晶層の配向をより均一かつ厳密に制御する必要がある。

液晶層の配向制御を行う方法の１つに、電圧を印加していない状態（電圧無印加時）の液晶層にプレチルトを与える方法がある。例えば、水平配向型の液晶表示装置であるＴＮ型液晶表示装置では、液晶の配向制御は、従来より、ラビング処理を施した水平配向膜を用いて液晶分子のプレチルト（プレチルト角、プレチルト方向）を制御することにより行われていた。このうちプレチルト角は、液晶層および配向膜の材料などによって決まり、プレチルト方向はラビング方向によって規定される。このような液晶表示装置では、電圧無印加時において、液晶層における配向膜表面の液晶分子（液晶ダイレクター）は基板に対して完全に平行ではなく、所定の方位（プレチルト方向）に１〜６°程度（プレチルト角）傾いている。そのため、液晶層に電圧が印加されると（電圧印加時）、液晶分子はプレチルト方向に起き上がろうとするので、均一で滑らかに光学応答を変化させることができる。

しかしながら、垂直配向型液晶表示装置の場合、配向制御に用いられる垂直配向膜に対してラビング処理を施しても、液晶層のプレチルト方向を安定に制御することができない。また、水平配向型液晶表示装置よりも高いコントラストを有するため、わずかな配向の不均一性が目視で確認でき、表示ムラが発生してしまう。

そこで、垂直配向型液晶表示装置において配向を制御するための種々の方法が検討されている。例えば、画素内に突起を設けたり（リブ法）、電極にスリットを設ける（斜め電界法）方法が提案されている。これらの方法では、配向膜にラビング処理を行うことなく、リブ構造あるいは斜め電界によって液晶の配向を規制できる。

リブ法や斜め電界法を利用すると、ラビング処理による方法よりも安定して配向制御できることに加えて、比較的容易に配向分割を行うことができるという利点がある（ＭＶＡモード；Multi Domain Vertical Alignment）。ＭＶＡモードでは、１画素内に配向方向（例えばプレチルト方向）が互いに異なる複数の領域（ドメイン）を混在させ、それらの領域の面積を平均化している。これによって、視角が変化したときの輝度やコントラストの急激な変化を抑えることができるので、視野角特性を大幅に改善できる。

最も単純に配向分割を行う方法として、図１に示すように１画素内を４分割する方法が開示されている（例えば特許文献１）。以下、図１に示す方法を例に、配向分割について説明する。

電圧無印加時において、４分割された各領域（ドメイン）では、図２（ａ）に示すように、各ドメインにおける液晶層の厚さ方向の中間にある液晶分子１２（以下、「中央分子」と呼ぶ）は、表面に垂直配向膜が形成された基板１１の表面に対して略垂直方向に配向している。１対の偏光板１１が、液晶層を挟んで、その透過軸が互いに直交するように配置されていると（クロスニコル）、光は液晶層を透過せず「暗」である。

次に、液晶層に電圧を印加すると図２（ｂ）に示すように、中央分子１２は、リブや斜め電界によって規制された方向に倒れる。その結果、液晶層の複屈折によって光が透過するようになる。ここで、図１に示すように、これらのドメインにおける中央分子１２の倒れる方向（矢印１３）がそれぞれ異なるように配向分割されていると、ドメイン１つ１つの視野角特性は良くないが、４つのドメインが面積的に平均されていれば、良好な視角特性が得られる。

なお、画素内にリブやスリットを設けることなく、上述したような配向分割を実現するためには、例えば、１画素内にプレチルト方向が互いに異なる複数のドメインを混在させることができる垂直配向膜を形成することが必要である。しかし、従来用いられているラビング処理を用いる方法によると、領域を分けて別の方向に複数回（例えば４回）ラビングする必要があり、また布でこするため分割の精度が悪いという問題があり、実用化は困難である。

しかしながら、リブ法や斜め電界法によると、画素内にリブやスリットを設けることから、開口率が低下し、表示が暗くなってしまうという問題がある。ここで、開口率とは、１画素において光が透過することのできる面積の１画素面積に占める割合をいう。さらに、基板や電極などの構造が複雑になるため、生産性が低下したり、製造プロセスの工程数の増加に伴って製造コストが増大するという欠点がある。

そこで、ラビング処理を用いずに、所定の表面形状を有する垂直配向膜を形成し、この垂直配向膜の表面形状を利用して垂直配向型液晶層のプレチルト方向を制御することが検討されている。垂直配向膜の表面に微細なピッチで周期的に配列された凹凸を形成する方法や、所定の表面形状を有する下地膜上に垂直配向膜を設けて垂直配向膜の表面形状を制御する方法が提案されている。

例えば、表面に斜方蒸着によりＳｉＯ膜が形成された基板に垂直配向膜を塗布する方法が提案されている（例えば非特許文献１）。斜方蒸着によって得られるＳｉＯ膜は、微細なカラム形状（単位構造）が配列された表面形状を有している。非特許文献１の方法では、ＳｉＯ膜の表面形状によってプレチルト方向を制御している。また、非特許文献１には、蒸着条件を変えることによってＳｉＯ膜の表面形状を調整すれば、プレチルト角を制御できることが記載されている。

また、特許文献２には、回折格子状の溝を持つガラス基板や、表面にＳｉＯを斜め蒸着した基板などを押圧型として用いて、垂直配向膜の表面に型押しする方法が提案されている。

非特許文献１および特許文献２などに提案された方法はいずれも、所定の表面形状を有する基板、押圧型などの構造体を作製し、その構造体の表面形状を反映した表面形状を有する垂直配向膜を形成するものである。しかしながら、そのような構造体を作製するために斜方蒸着を利用しているため、以下のような問題点を有している。

第１に、斜方蒸着によって、構造体の表面形状を高精度に制御することは困難である。この問題は、垂直配向膜表面に、例えば数μｍ以下の微細なピッチで単位構造を形成しようとするときに特に顕著である。第２に、構造体における各単位構造の形状（溝における傾斜面の角度や方向など）を任意に設定できない。斜方蒸着によるＳｉＯ膜の表面に形成される単位構造の形状は蒸着条件に依存するため、単位構造の形状の選択に制限がある。そのため、任意の方向や角度を有するプレチルトを得ることが難しく、表示装置の用途が限定される。第３に、視野角特性を改善するために配向分割を行う場合（ＭＶＡモード）、１画素内にプレチルト方向が互いに異なる複数の領域（ドメイン）を混在させることができる垂直配向膜を形成する必要があるが、斜め蒸着を用いてそのような垂直配向膜を形成するための構造体を製造しようとすると、製造プロセスが複雑になる。また、斜方蒸着を用いる方法は、基板面に対する入射角を所定の範囲内にするためには蒸着源と基板面との間にある程度以上の距離を確保する必要があるので、装置が大掛かりになり、大型の表示素子の製造に適用することはできない。

一方、非特許文献２は、基板表面に、干渉露光を利用して周期的な微細溝からなる凹凸を形成し、これにより、液晶を垂直配向させる方法を提案している。

しかしながら、非特許文献２には、垂直配向された液晶分子にプレチルトを生じさせることについて何ら記載されていない。また、非特許文献２に記載されている凹凸は、正弦波状の干渉縞を直交させることにより得られるので、各微細溝の形状や配列の選択には制限がある。さらに、直交する２方向（ｘ方向、ｙ方向）に同様の形状が形成されるので、ｘ方向における形状とｙ方向における形状とを別個に制御することは困難である。そのため、例えばＭＶＡモードの表示装置に適用しようとすると、製造プロセスが複雑になる。
特許第２９４７３５０号明細書 特開平３−１５０５３０号公報 Ｔ．ＵＣＨＩＤＡ，Ｍ．ＯＨＧＡＷＡＲＡ，Ｍ．ＷＡＤＡ，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，１９，ｐ．２１２７―ｐ．２１３６（１９８０）． 川合美充、入江功、嶋村徹、加賀城太一、岡田裕之、女川博義、「極微細周期形状による液晶配向制御性の検討」、２００２年液晶討論会、ｐ．１１１−１１２

上述してきたように、垂直配向型液晶層の配向制御を行うために、液晶層と接する表面に微細な凹凸を設ける方法は提案されているが、開口率を低下させたり、製造プロセスを複雑化させたりすることなく、液晶配向を任意かつ厳密に制御することは困難である。

本発明は、上記諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、液晶層と接する表面に形成された微小な凹凸を用いて、垂直配向型液晶層にプレチルトを生じさせることにより、液晶配向を高精度に制御することである。

本発明の液晶表示装置は、一対の基板と、前記一対の基板の間に設けられた垂直配向型液晶層と、前記垂直配向型液晶層に電圧を印加する電極とを備えた液晶表示装置であって、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板は、前記垂直配向型液晶層と接する表面に凹凸を有しており、前記凹凸が形成された表面は、第１方向に沿って第１周期で高さが変化し、前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記第１周期と異なる第２周期で高さが変化する領域を有し、前記第１周期は０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、前記第２周期は０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、前記垂直配向型液晶層は、電圧が印加されていない状態で、前記凹凸によるプレチルトを有している。

ある好ましい実施形態において、前記垂直配向型液晶層における厚さ方向の中間に位置する液晶分子は、電圧が印加されていない状態で、前記一対の基板の法線方向から傾斜して配向されている。

ある好ましい実施形態において、前記第１周期は、前記第２周期よりも小さい。

前記凹凸の高さは、前記第１周期の０．２倍以上であることが好ましい。より好ましくは、前記凹凸の高さは、前記第１周期の０．５倍以上である。

ある好ましい実施形態において、前記凹凸は２次元的に配列された複数の単位構造を含み、前記単位構造は、前記第１方向に非対称な断面を有する。

前記単位構造は、前記第１方向に略三角形の断面を有していてもよい。

前記単位構造は、前記第１方向に略四角形の断面を有していてもよい。

前記単位構造は、前記第１方向に略台形の断面を有していてもよい。

前記単位構造の前記略台形の断面において、一方の底角は９０°以上１８０°未満であってもよい。

前記単位構造は、前記第１方向に間隔を空けて配列されていてもよい。

ある好ましい実施形態において、前記凹凸は、前記第２方向に配列された複数の溝を有している。

各溝は、前記第１方向に沿って延びていてもよい。

各溝は、前記第２方向に、対称な略四角形の断面を有していてもよい。

ある好ましい実施形態において、前記各溝の幅は０．１μｍ以上１０μｍ以下である。

ある好ましい実施形態において、前記第１方向に配列された前記単位構造からなる列Ａと、前記列Ａを前記単位構造の平均周期未満の距離だけ前記第１方向に移動させた列Ｂとを有し、前記列Ａおよび前記列Ｂは前記第２方向に交互に配列されている。

本発明の他の液晶表示装置は、一対の基板と、前記一対の基板の間に設けられた垂直配向型液晶層と、前記垂直配向型液晶層に電圧を印加する電極とを備えた液晶表示装置であって、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板は、前記垂直配向型液晶層と接する表面に凹凸を有しており、前記凹凸が形成された表面は、第１方向に沿って第１周期で高さが変化し、前記第１方向と直交する第２方向に沿って、前記第１周期と同じまたは異なる第２周期で高さが変化する領域を有し、前記第１周期は０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、前記第２周期は０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、前記凹凸は、それぞれが、対称な略四角形の断面を有し、前記第２方向と異なる方向に沿って延びる複数の溝を有しており、前記垂直配向型液晶層は、電圧が印加されていない状態で、前記凹凸によるプレチルトを有している。

本発明のさらに他の液晶表示装置は、一対の基板と、前記一対の基板の間に設けられた垂直配向型液晶層と、前記垂直配向型液晶層に電圧を印加する電極とを備えた液晶表示装置であって、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板は、前記垂直配向型液晶層と接する表面に凹凸を有しており、前記凹凸は、第１方向に第１周期で配列された複数の単位構造からなる列Ａと、前記列Ａを前記単位構造の平均周期未満の距離だけ前記第１方向に移動させた列Ｂとを有し、前記列Ａおよび前記列Ｂは、前記第１方向と直交する第２方向に前記第１周期と同じまたは異なる第２周期で交互に配列されており、前記第１周期は０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、前記第２周期は０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、前記垂直配向型液晶層は、電圧が印加されていない状態で、前記凹凸によるプレチルトを有している。

本発明のさらに他の液晶表示装置は、一対の基板と、前記一対の基板の間に設けられた垂直配向型液晶層と、前記垂直配向型液晶層に電圧を印加する電極とを備えた液晶表示装置であって、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板は、前記垂直配向型液晶層と接する表面に凹凸を有しており、前記凹凸は、第１方向に０．１μｍ以上１０μｍ以下の周期で配列された複数の単位構造を含み、各単位構造は略柱状であり、前記複数の単位構造のうち最近接の単位構造によって包囲される底面は、それぞれ、基板法線方向に回転対称軸を有しておらず、前記垂直配向型液晶層は、電圧が印加されていない状態で、前記配向制御構造によるプレチルトを有している。

ある好ましい実施形態において、前記垂直配向型液晶層における厚さ方向の中間に位置する液晶分子は、電圧が印加されていない状態で、前記一対の基板の法線方向から傾斜して配向されている。

前記複数の単位構造の高さは０．１μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。

各単位構造は三角柱であってもよい。

各単位構造は五角柱であってもよい。

ある好ましい実施形態において、各単位構造は、前記基板の位置に応じて決められた形状を有する。

ある好ましい実施形態において、前記凹凸は、それぞれが互いに異なるプレチルト方向を生じさせる複数のサブ領域を構成している。

前記複数のサブ領域を有する前記凹凸は前記一対の基板の両方に設けられており、一方の基板における各サブ領域は、他方の基板における対応するサブ領域と１：１で対向していてもよい。

前記複数のサブ領域を有する前記凹凸は前記一対の基板の両方に設けられており、一方の基板における各サブ領域は、他方の基板における対応する複数のサブ領域と対向していてもよい。

前記複数のサブ領域を有する前記凹凸は前記一対の基板の一方にのみ設けられていてもよい。

ある好ましい実施形態において、マトリクス状に配列された複数の画素を有し、前記凹凸は、各画素に対応する領域に、一組の互いに異なるプレチルト方向を生じさせるサブ領域を有している。

ある好ましい実施形態において、マトリクス状に配列された複数の画素を有し、前記凹凸は、各画素に対応する領域に、複数組の互いに異なるプレチルト方向を生じさせるサブ領域を有し、前記サブ領域の組はピッチＧＰで配列されている。

各画素は、光を透過する略矩形の開口部を備えており、前記開口部は画素の列方向に沿う長辺と画素の行方向に沿う短辺とを有し、前記凹凸はストライプ状に分割されて前記複数のサブ領域を形成しており、各サブ領域は前記開口部の前記長辺および短辺と平行でない方向に延びていてもよい。

前記開口部における前記長辺の長さＨ_pは前記短辺の長さＷ_pの略整数倍であり、前記短辺の長さＷ_pは、前記サブ領域の組のピッチＧＰの略整数倍であり、前記サブ領域は、前記開口部の前記短辺と略４５°の角度をなす方向に延びていてもよい。

ある好ましい実施形態において、各サブ領域は、それぞれが互いに異なるプレチルト角を生じさせる複数の微細領域を有している。

ある好ましい実施形態において、前記凹凸は転写によって形成されている。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、表面に凹凸が形成された基板を用意する工程と、前記基板と他の基板とを対向させ、前記基板および前記他の基板との間に垂直配向型液晶層を設ける工程とを包含する。

ある好ましい実施形態において、前記表面に凹凸が形成された基板を用意する工程は、前記凹凸と対応する表面形状を有するマスターを用意する工程と、前記マスターの前記表面形状を前記基板の表面に転写する工程とを包含する。

本発明によれば、液晶層と接する表面に形成された微小な凹凸を用いて、垂直配向型液晶層の厚さ方向の中間に位置する液晶分子に略均一なプレチルトを生じさせることができる。そのため、液晶配向を高精度に制御できるので、コントラストの高い表示が得られる。また、液晶層の配向を面で制御できるので、応答特性を向上できる。さらに、凹凸の形状や配列を制御することにより配向分割を行うことができるので、視野特性を改善できる。

本発明では、液晶層と接する表面に微小な凹凸を設け、その凹凸によって液晶層を垂直配向させる。本明細書では、このような凹凸を「配向制御構造」とよぶこともある。

まず、液晶層と接する表面に設けられた凹凸による配向制御の概念を説明する。ここでは、図３（ａ）の斜視図および図３（ｂ）の断面図を参照しながら、表面に単位構造１６が配列された基板１５を用いて液晶分子１７を配向させる例を説明する。

単位構造１６は、傾斜方向の異なる２つの面（面Ａ、面Ｂ）から構成されており、略三角形の断面形状を有している。単位構造１６の表面には垂直配向膜（図示せず）が形成されている。垂直配向膜は、単位構造１６の表面形状を反映した表面を有している。この垂直配向膜と接するように液晶層を設けると、液晶層の液晶分子１７を、垂直配向膜の表面に垂直に配向させることができる。すなわち、単位構造１６の面Ｂ上の液晶分子は面Ｂに垂直に、面Ａ上の液晶分子は面Ａに垂直に配向させることができる。このように、液晶層と接する表面に凹凸を設けると、垂直配向型液晶層の液晶分子の傾斜方位および角度を制御することが可能になる。

なお、凹凸形状を用いて平行配向型の液晶層を配向させる技術は、従来からよく知られている。例えばJ.COGNARD, Mol.Cryst.Liq.Cryst.Suppl.１（1987）1などに記載されている。平行配向の場合、図６に示すように、Ａ面もＢ面も液晶分子の方位角方向を制御できるが、これらの傾斜面によって初期配向プレチルトを自由に変化させることはできない。従って、上述した凹凸形状による垂直配向型液晶層の配向制御とは全く概念の異なるものである。

凹凸による配向制御をＶＡNモードの液晶表示装置に適用しようとすると、次のような問題が生じる。

再び図３を参照する。単位構造１６の周期（ピッチ）Ｐを画素ピッチ（例えば１００μｍ）と同程度とし、表面形状のうち面Ａの部分を隠し、面Ｂの部分だけで画素部分を構成すれば、液晶分子１７を面Ｂのみによって配向させることができる。すなわち、液晶分子１７は面Ｂの法線方向に配向し、基板１５の法線に対して傾斜する。しかし、１画素の幅が１００μｍで厚さが３〜５μｍである一般の液晶表示素子の場合、液晶層を良好な配向制御するためには、液晶分子１７を基板法線から３°程度傾斜させる必要があり、上記サイズの単位構造１６でそのような傾斜角度を与えようとすると、単位構造１６の稜線部の高さが液晶層の厚さを超えてしまう。従って、単位構造１６をセル内部に形成することは物理的に不可能となる。

これに対し、単位構造１６の繰り返し周期Ｐを画素ピッチよりも短くすると、１画素内に複数の単位構造１６が構成されるが、面Ａおよび面Ｂによる方向の異なる配向が混在してしまう。面Ａを隠して、面Ｂのみによって配向させることも考えられるが、この場合には開口率が下がり表示が暗くなる。従って、面Ａおよび面Ｂの面積比を調整する必要がある。

しかしながら、面Ａおよび面Ｂの面積比を最適化し、液晶分子１７の配向を制御することができても、液晶層と接する表面に凹凸形状を設けているために、実質的なセル厚が変化してしまう。そのため、画素内部に明るさの分布ができてしまい、透過率が低下してしまう。実質的なセル厚が変化することを防止するためには、単位構造１６の繰り返し周期Ｐをさらに短く（例えば１０μｍ以下）する必要がある。

一方、繰り返し周期Ｐを１μｍ以下とすると、配向制御体１５は可視光に対して回折格子として機能するので、液晶表示装置に適用すると画素が着色してしまう。従って、良好な表示を実現するためには、周期Ｐは１μｍ以上であることが望ましい。

ところが、繰り返し周期Ｐが１μｍ〜１０μｍ程度の微細な単位構造１６を有する配向制御体１５を用いて液晶層を配向させると、面Ａおよび面Ｂによる配向が平均化されてしまい、液晶層内部に十分なプレチルトを与えることが難しいという問題が生じる。

単位構造１６が１０μｍの繰返し周期Ｐで配列された基板１５を用いて、液晶層における液晶分子の配向を調べた。そのシミュレーション結果を図４に示す。シミュレーションでは、液晶層の厚さを２０μｍとした。

図４からわかるように、液晶層と単位構造１６との界面に位置する液晶分子（以下、「界面液晶分子」とよぶ）１７ｓの配向は、単位構造１６の傾斜面Ａ、Ｂによって決定される。しかし、単位構造１６から離れた位置にある液晶分子は、傾斜面の影響を受け難くなり、液晶層の厚さ方向の中央に位置する液晶分子（以下「中央分子」とよぶ）１７ｃは、基板１５の法線方向からほとんど傾斜していない。

次いで、単位構造１６における面Ａと面Ｂとの面積比や単位構造１６の高さＨを変化させて同様のシミュレーションを行った。その結果を図５に示す。図５に示すグラフの横軸は、単位構造１６の繰り返し周期Ｐに対する面Ａの幅の割合Ａ／Ｐである。縦軸は、電圧無印加状態において、中央分子の長軸と基板表面との間の角度（チルト角）である。図５に示す結果から、単位構造１６における面Ａと面Ｂとの面積比や高さＨを変化させても、図４に示すシミュレーション結果と同様の傾向がみられ、中央分子は基板法線方向からほとんど傾斜していないことがわかる。

図４および図５に示すシミュレーション結果によると、単位構造１６によって液晶層の厚さ方向の中間に位置する液晶分子に十分なプレチルト（例えばチルト角：８７°あるいは９３°程度、すなわち液晶分子と基板法線との角度：約３°程度）を与えることができない。これは、以下のような理由によるものと考えられる。

ラビング処理を利用して配向制御を行う場合、液晶配向は液晶層と基板（配向膜）との界面で決定され、その配向は液晶層の厚さ方向に亘って維持される。これに対し、図４のように、液晶層と接する表面に設けた凹凸によって配向制御を行う場合、凹凸が微細なパターン（例えば１０μｍ以下）をから構成されていれば、液晶分子は、凹凸形状に応じて配向するものの、周囲の影響を受けながら配向分布の歪を最小にするように再配向する。よって、凹凸形状によって液晶分子１７ｓに与えられた局所的な変化（傾斜方向や傾斜角度）は、液晶層の厚さ方向に向かって次第に平均化されてしまう。

従って、単に単位構造１６を微細化するだけでは、凹凸による配向制御を液晶表示装置に適用できない。液晶表示装置に適用するためには、単位構造の平均周期Ｐを１０μｍ以下に抑えるとともに、液晶層の厚さ方向に亘って液晶配向を制御できるように単位構造１６の形状やサイズなどを最適化する必要がある。

本発明者らが検討を重ねた結果、液晶層の厚さ方向に亘って液晶配向を制御するためには、液晶層における垂直配向膜の表面近傍に、故意に一種のディスクリネーション（配向欠陥）を生じさせることが有効であると見出した。図７を参照しながらより詳しく説明する。図７は、表面に単位構造３１が配列された基板３０を用いて液晶層の配向制御を行う例であり、単位構造３１は平行四辺形の断面を有している。

図７（ａ）は、配向欠陥が生じていない場合の液晶分子の配向を示す図である。この図からわかるように、単位構造３１の表面近傍では、単位構造３１を構成する面Ｃ、面Ｄによって液晶分子３２ｃ、３２ｄの配向がそれぞれ規制されている。よって、面Ｃ上の液晶分子３２ｃと面Ｄ上の液晶分子３２ｄは、それぞれ異なる方向に傾斜している。これらの傾斜方向は、単位構造３１から離れるにつれて打ち消しあって平均化され、液晶層の厚さ方向の中央付近にある液晶分子３３は基板３０とほぼ垂直に配向している。

これに対し、図７（ｂ）に示すように、配向欠陥は、単位構造３１の形状や配列を最適化することによって発生させることができる。図７（ｂ）では、単位構造３１の基板表面に対して傾斜した側面（面Ｃ）によって配向規制された液晶分子の配向と、基板の表面（底面）によって配向規制された液晶分子の配向とが、液晶層の厚さ方向に連続性を保つことができず、面Ｃと基板表面とで挟まれた領域に配向欠陥が発生する。配向欠陥が生成し配向の連続性が破れるので、面Ｃの配向規制力は、面Ｃから離れた場所の液晶分子には伝達されない。その結果、面Ｃが液晶層の液晶分子の配向に及ぼす影響が小さくなり、面Ｄの配向規制力が優勢となる。この状態を液晶配向が「空間的に閉じ込められている」と表現することもある。

本発明では、図７（ｂ）に示すような配向欠陥を利用して、液晶層の厚さ方向の中央にある液晶分子３３の配向をほぼ均一に制御することができる。

上述してきたような凹凸（配向制御構造）は、液晶表示装置のＴＦＴ基板、カラーフィルター基板などの液晶層と接する表面に設けられる。本明細書では、表面に配向制御構造が設けられた基板（ＴＦＴ基板、カラーフィルター基板、ガラス基板などを含む）を総称して「配向制御体」とよぶ。

以下、図面を参照しながら、本発明における配向制御体の構造例を説明する。

図８（ａ）は、四角形状の断面を有する単位構造３１を備えた配向制御体２０の斜視図であり、図８（ｂ）は配向制御体２０のＥ−Ｅ’断面図である。

配向制御体２０の表面には、単位構造３１が２次元的に配列されている。単位構造３１は、Ｘ方向に非対称な断面を有している。また、配向制御体２０には複数の溝３５が形成されている。各溝３５は、Ｘ方向と直交しない方向に延びており、例えばＸ方向に延びている。

配向制御体２０では、図８（ｂ）の斜線部、すなわち隣接する単位構造の側壁および基板表面で囲まれた領域２１に配向欠陥を発生させることができる。領域２１に液晶配向を閉じ込めるためには、例えば隣接する単位構造のギャップを十分小さくするなど、表面形状を調整する必要がある。単位構造の具体的なサイズやピッチは後述する。なお、単位構造の断面形状は、非対称な形状であれば良く、例えば三角形であってもよい。

配向制御体２０における溝３５は、以下に説明するように、高電圧印加時に液晶分子が方位角方向に回転することを防止するために設けられている。

図２を参照しながら前述したように、ＶＡＮモードでは、電圧無印加時には液晶分子は垂直に配向するが（図２（ａ））、液晶層に電圧を印加すると、液晶分子は基板と平行に配向するようになる（図２（ｂ））。配向制御体２０に溝３５が形成されていない場合、電圧印加時に配向制御体２０の表面付近の液晶分子が基板に対して水平に近くなると、液晶分子は単位構造間のギャップの方向に並ぼうとする。これは、図６に示す液晶分子１７と同様の原理による。単位構造間のギャップの方向は、電圧無印加時の液晶分子の配向方向と直交している。従って、電圧を高くすると、液晶分子の動きは極角方向の動きから方位角方向の動きへと変化してしまう。そのため、明状態の電圧を高くできないので、良好な表示が得られない。

これに対し、図８（ａ）に示すように、配向制御体２０に溝３５を設けると、電圧印加時の液晶分子は溝３５に沿って並ぼうとするため、液晶分子が方位角方向に回転することを防止できる。

各単位構造３１は、Ｘ方向と基板表面とに垂直な平面に関して非対称である。そのため、配向制御体２０の表面は方位に関して非対称性を有する。すなわち、配向制御体２０の表面の高さは、Ｘ方向にも、Ｘ方向と直交するＹ方向にも周期的に変化しており、Ｘ方向における高さの変化の周期は、Ｙ方向における高さの変化の周期と異なっている。従って、配向制御体２０の表面を液晶層と接するように配置すると、各単位構造３１のＸ方向の非対称な断面形状によって、電圧無印加時の液晶層にプレチルトを与えることができるとともに、Ｙ方向の表面高さの変化（この場合、周期的な溝３５）によって、高電圧印加時の液晶分子の配向を規制することができる。

このように、配向制御体２０は、凹凸形状の断面形状だけでなく、奥行き方向の形状も最適化されているので、暗状態および明状態を通じて液晶配向を制御でき、その結果、高品位の表示が得られる。

図８（ａ）および図８（ｂ）に示した配向制御体２０は、図７（ａ）および図７（ｂ）を参照して説明したように、単位構造３１の基板表面に対して傾斜した面Ｃの配向規制力と基板表面の配向規制力とによって、液晶層の厚さ方向に連続性を破り、配向欠陥を形成する。これに代わって、液晶層面内の配向の連続性を破って配向欠陥を生成させることもできる。

図８（ｃ）および図８（ｄ）に示した配向制御体４０は、図９（ａ）および図９（ｂ）を参照して後述するように、単位構造４１の基板表面に略垂直な側面によって配向規制される液晶分子１７ｗの配向と、基板表面（底面）によって配向規制される液晶分子１７ｇの配向とは、液晶層面内で連続性を保つことができず、単位構造４１の側面に沿って配向欠陥が形成される。このような配向欠陥が生じた状態を、液晶配向は、側面によって実質的に囲まれ、かつ底面４２で規定される「平面内に閉じ込められている」と表現することもある。

平面内に配向欠陥を生じる配向制御体の構造の一例を以下に説明する。

図８（ｃ）は、本発明における配向制御体の他の構造例を示す斜視図である。図８（ｃ）に示す配向制御体４０は、複数の三角柱状の単位構造４１を備えている。単位構造４１の上面は、例えば二等辺三角形である。図８（ｄ）は、配向制御体４０の平面図である。これらの図からわかるように、隣接する単位構造４１の間のギャップ（凹部）は、二等辺三角形の底面４２を有している。

配向制御体４０を用いて液晶を配向させると、底面４２に液晶配向を閉じ込めることができる。この原理を図９を参照しながら以下に説明する。

図９（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、配向制御体４０と液晶層との界面における界面液晶分子の配向を示す平面図およびＣ−Ｃ’断面図である。図示するように、単位構造４１の上面近傍の液晶分子１７ｐは、単位構造４１の上面に垂直に並ぶ。また、単位構造４１のギャップ（凹部）の底面４２では、液晶分子１７ｂは、底面４２と平行で、かつ底面４２の二等辺三角形の底辺に略垂直に強制的に並べられる。単位構造４１のギャップ内の他の液晶分子１７ｇは、底面４２の液晶分子１７ｂの影響を受けて、液晶分子１７ｂと略同様の配向を有する。ただし、単位構造４１のそれぞれの側壁近傍に位置する液晶分子１７ｗは、単位構造４１の各側壁に垂直に配向する。

このように、液晶層と配向制御体４０との界面では、底面４２における液晶分子１７ｂの配向、および単位構造４１の上面における液晶分子１７ｐの配向の主に２つの配向が得られる。液晶層内部における液晶分子は、これらの２つの配向が平均化された方向に配向し、特定の方向に傾斜した垂直配向が得られる。言い換えると、液晶層内部の配向制御は、界面液晶分子に与える上記２つの配向を制御することによって行うことができる。

単位構造４１の上面の形状や底面４２の形状は、図８（ｃ）、（ｄ）に示す形状に限定されない。ただし、底面４２が正三角形や正方形、長方形などの基板法線方向に回転対称軸を有する形状であれば、底面近傍の界面液晶分子を特定の方向に配向させることができない。従って、底面４２は、基板法線方向に回転対称軸を有しないことが必要である。

図８（ｃ）および（ｄ）に示した配向制御体４０のように面内に配向欠陥を発生させる構造は、図８（ａ）および（ｂ）の配向制御体２０のように空間に配向欠陥を発生させる構造よりも容易に作製できる。空間に配向欠陥を発生させる構造では、配向制御体の表面には、液晶層の厚さ方向に変化する凹凸形状（例えば配向制御体２０の単位構造３１）が形成される必要がある。しかし、厚さ方向に変化する凹凸形状を従来の露光機で作製することは困難である。これに対し、面内に配向欠陥を発生させる構造では、凹凸形状は基板に対して垂直に形成されていてもよいので（例えば三角柱状の単位構造４１）、表示装置の製造に通常用いられるのステッパーをなどの露光機で作製できる。

上述した配向制御体２０、４０を用いると、例えば図１０（ａ）および（ｂ）に示すような構成を有する液晶表示装置が得られる。

図１０（ａ）に示す表示装置７００では、表面に導電膜４８５および垂直配向膜４８７をこの順で有する配向制御体４８３と、表面に電極４８１および垂直配向膜４８８が形成された基板４８０とが対向し、配向制御体４８３および基板４８０によって液晶層４９０が狭持されている。垂直配向膜４８７は、液晶層４９０と接するように形成されている。液晶層４９０は垂直配向型液晶層である。配向制御体４８３の表面は、例えば図８（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明したような凹凸形状を有しており、この凹凸形状によって液晶層４９０の液晶分子を配向させる。

液晶層４９０に電圧が印加されていない状態（ＯＦＦ状態）では、液晶層４９０に含まれる液晶分子（中央分子）は、配向制御体４８３の表面形状の影響を受けて、基板の法線方向から傾いている。導電膜４８５および電極４８１によって液晶層４９０に電圧が印加されると、液晶分子は、ＯＦＦ状態で傾いていた方向に倒れる。

基板４８０の代わりに、他の配向制御体を配向制御体４８３と対向するように配置して、液晶層４９０が２つの配向制御体によって狭持される構成にしてもよい。

図１０（ｂ）の表示装置７０１は、図１０（ａ）に示す表示装置７００と同様の構成を有している。ただし、表示装置７０１では、導電膜４８２は、基板と配向制御体４８４との間に形成されている。

配向制御体４８３における各単位構造は、その形状にかかわらず、フォトレジスト、アクリル樹脂やゴム、ＵＶ硬化樹脂、熱硬化樹脂、エポキシ樹脂などの有機物を用いて形成されていても良いし、無機物の金属（例えばＡｌ、Ｔａ、Ｃｕ等）、半導体（Ｓｉ、ＩＴＯ等）や絶縁体（ＳｉＯ₂、ＳｉＮ等）を用いて形成されていても良い。また、単位構造が、液晶を垂直配向させる性質（フッ素樹脂等）を有する材料を用いて形成されていれば、配向制御体４８３の表面に垂直配向膜４８８を塗布する必要がなく、生産プロセスが簡略化されるので好ましい。

表示装置７００、７０１によると、配向制御体４８３の表面に設けられた凹凸により、液晶層４９０の中央分子の配向を略均一に制御できるので、高コントラストな表示が得られる。また、配向制御体４８３、４８４における単位構造の形状や配列を制御することにより、液晶配向（液晶分子の基板法線からの傾斜方向や傾斜角度）を任意に設定できる。さらに、リブやスリットなどの従来の配向制御手段を備えた表示装置と比べて、リタデーションや開口率を向上できる。

表示装置７００、７０１は、好ましくはＭＶＡモードの液晶表示装置である。本発明をＭＶＡモードの液晶表示装置に適用する場合、配向制御体４８３の形状および／または位置に応じて凹凸形状を制御することにより自由かつ簡易に配向分割を実現できる。従って、従来のように複雑な配向制御手段（リブ、スリットなど）を形成することがないので、製造プロセスを簡略化できる。

さらに、表示装置７００、７０１は、リブやスリットを利用した表示装置と比べて、優れた応答特性を実現できるという利点もある。この利点について以下に説明する。

リブやスリットなどの従来のＭＶＡ型ＬＣＤで用いられる配向制御手段は、画素内の液晶層に対して局所的（一次元的）に配置される。そのため、２次元的な広がりを有する画素内において、配向制御手段近傍にある液晶分子は比較的速く応答するのに対し、配向制御手段の影響を受けにくい位置にある液晶分子の応答が遅くなる。この応答特性の分布が表示特性を低下させることがある。

リブ法では、リブの近傍に存在する液晶分子は、リブ形状の影響を受けて所定のプレチルト（プレチルト方向およびプレチルト角）を有する。一方、隣接するリブの中間に位置する液晶分子はリブ形状の影響を受けにくいので、そのプレチルト角は、リブの近傍に存在する液晶分子よりも小さくなる。このような液晶層に電圧を印加すると、プレチルト角の大きい液晶分子から順にプレチルト方向に倒れていくため、液晶層の応答速度が小さくなる。

同様に、斜め電界法においても、スリットの近傍に存在する液晶分子と隣接するスリットの中間に位置する液晶分子とでは、スリット近傍に存在する液晶分子の方が斜め電界の影響を大きく受ける。従って、電圧を印加すると、スリット近傍に存在する液晶分子から順に応答していく。そのため、液晶層の応答時間は長くなってしまう。

これに対し、上記表示装置７００、７０１では、画素部のほぼ全域に（２次元的に）均一に液晶層４９０の配向制御手段を形成できるので、液晶分子は液晶層４９０における位置にかかわらず高速で応答できる。従って、液晶層４９０の応答速度を従来よりも大幅に向上できる。

なお、双安定性液晶モードで動作するＺＢＤ（Ｚｅｎｉｔｈａｌ Ｂｉｓｔａｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ）でも、凹凸形状を利用して液晶配向を制御している。ＺＢＤにおける配向制御は、例えば特表２００２−５００３８３号公報、特表２００３−５１５７８８号公報などに記載されている。ＺＢＤでは、凹凸形状の配向膜によって決定される液晶配向状態（プレチルト）は２以上あり、これらの配向状態は異なる極性の電圧を印加することによりスイッチングされ得る。各配向状態は電圧無印加時でもそのまま保持される。これに対し、本発明では、配向制御体の凹凸形状によって決定される配向状態（プレチルト角、プレチルト方向）は、異なる極性の電圧（例えば−５Ｖ〜＋５Ｖの範囲内）を印加しても変化しない。すなわち、双安定性を示さない。なお、双安定性液晶モードの液晶表示装置では、一般的に、電圧印加に対して透過率のヒステリシスが発生するという問題があるが、本発明の液晶表示装置では、そのような透過率のヒステリシスが発生しないので、優れた中間調表示が得られる。

（実施形態１）
以下、図面を参照しながら、本発明による実施形態１の液晶表示装置の構成を説明する。

図１１（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本実施形態の液晶表示装置の構成を例示する断面模式図である。図１１（ａ）に示す液晶表示装置は、スペーサ（厚さ：５μm）６５を挟んで貼り合せられた一対の配向制御体５０と、その間に設けられた液晶層６６とを有している。配向制御体５０は、ガラス基板６１と、ガラス基板６１の上に形成された電極６２とを有し、電極６２の上には、配向制御構造が設けられている。配向制御構造は、配列された複数の単位構造５１を有している。単位構造５１は、例えば樹脂材料から形成されている。単位構造５１は非対称な四角形の断面を有している。また、配向制御構造には、単位構造５１の配列方向と直交する方向に沿って溝（図示せず）が形成されている。単位構造５１の表面には垂直配向膜６４が形成されている。垂直配向膜６４は液晶層６６と接している。

図１１（ｂ）に示す液晶表示装置は、配向制御体５０と、対向基板６１’と、その間に設けられた液晶層６６とを有している。配向制御体５０は、図１１（ａ）に示すサンプル素子の配向制御体５０と同様の構成を有している。対向基板６１’は、電極６２と、電極６２の表面に形成された垂直配向膜６４とを有している。対向基板６１’における垂直配向膜６４の表面は平坦である。

いずれの構成を有する液晶表示装置でも、単位構造５１の形状や配列を制御すれば、液晶層６６の液晶分子にプレチルトを生じさせることができる。ただし、図１１（ｂ）に示す液晶表示装置の中央分子（液晶層６６における厚さ方向の中央に位置する液晶分子）に生じるプレチルト角は、図１１（ａ）に示す液晶表示装置の中央分子に生じるプレチルト角の約１／２となる。

本実施形態の液晶表示装置に用いられる配向制御体５０は、四角形の断面を有する単位構造５１を有しているが、単位構造５１の断面形状は非対称であれば良く、三角形やその他の形状であってもよい。

図１２（ａ）は、本実施形態における配向制御体の他の構成を例示する斜視図である。図１２（ａ）に示す配向制御体７０は、複数の単位構造列７１ｃを有している。各単位構造列７１ｃは、Ｘ方向にピッチＰで配列された複数の単位構造７１を有している。各単位構造７１の断面は略三角形である。単位構造列７１ｃは、Ｙ方向に所定の間隔（溝７２）を空けてピッチＰＧで配列されている。溝７２はＸ方向に沿って延びている。ここでは、溝７２におけるＹ方向の長さを幅Ｇとする。

配向制御体７０を用いて液晶表示装置を構成すると、図８（ａ）を参照しながら説明したように、高電圧印加時の液晶分子は溝７２に沿って並ぼうとするため、液晶分子が方位角方向に回転することを防止できる。溝７２は、Ｙ方向に対称な断面形状（例えば矩形）を有することが好ましい。これにより、単位構造７１のＸ方向における非対称な断面形状によって決まるプレチルトに影響を与えることなく、高電圧印加時における液晶分子の回転を防止できる。

本実施形態における配向制御体７０は、図１２（ａ）に示す構成に限定されない。高電圧印加時に液晶分子が方位角方向に回転することを防止できるように、単位構造の断面形状のみでなく、その奥行き方向の形状も制御されていれば良い。例えば、図１２（ｂ）に示すように、単位構造列７３ｃと、Ｘ方向のピッチＰの１／２だけ単位構造列７３ｃをＸ方向に平行移動させた単位構造列７３ｃ’とをＹ方向に交互に配列させた構成を有していてもよい。

図１２（ａ）または（ｂ）に示す構成によると、配向制御体７０の表面は、Ｘ方向にピッチＰで高さが変化し、Ｙ方向にピッチＰＧで高さが変化する。Ｘ方向における高さの変化とＹ方向における高さの変化とは互いに異なっている。Ｘ方向のピッチＰとＹ方向のピッチＰＧは適宜選択でき、これらのピッチＰ、ＰＧが互いに等しくても構わない。Ｙ方向のピッチＰＧは、Ｘ方向のピッチＰほど小さくなくても、上記高電圧印加時における液晶分子の回転を防止する効果が得られる。例えば、Ｐ＝１μｍ、ＰＧ＝５μｍ、Ｇ＝１μｍとして配向制御体７０を形成し、これを用いて液晶層を配向させると、液晶層に高電圧を印加しても問題となる方位方向の変化は見られない。また、溝７２の幅Ｇは例えば０．５μｍ以上１０μｍ以下であれば、方位方向の変化をより効果的に抑制できる。

液晶層に生じるプレチルト方位やプレチルト角は、基本的に単位構造７１、７３のＸ方向の断面形状によって決まる。従って、単位構造７１、７３の断面形状は一定のまま、その奥行き方向の形状のみを変化させても、プレチルトに大きな変化は生じない。従って、後述する＜配向制御構造の各種パラメータの検討＞では、単位構造の断面形状を規定する各パラメータの検討を行っているが、その検討結果は、基本的に、溝７２のピッチや形状、あるいは溝７２の有無によって影響を受けない。ただし、図１１（ｂ）に示す構成を有する配向制御体を用いる場合、液晶層に生じるプレチルト角は、単位構造７１、７２の断面形状から決まるプレチルト角よりも小さくなる傾向にある。従って、所望のプレチルト角を得るためには、単位構造７１、７３の断面形状を調整しておく必要がある。

本実施形態における配向制御体は、例えば電子線描画装置を用いて形成できる。以下、一例として配向制御体７０の形成方法を説明する。

まず、基板の表面にフォトレジスト層（厚さ:例えば１μｍ）をスピンコートにより形成する。ここでは、基板として、表面に導電膜を形成したガラス基板を用いる。また、フォトレジストとしてＴＨＭＲ−ＩＰ３３００を用いる。

次いで、フォトレジスト層を微細なパターンに加工する。ここでは、図１２（ａ）に示すように配列された単位構造７１を形成する。より具体的には、電子線描画装置を用いて、フォトレジスト層を露光した後、フォトレジスト層の現像を行う。各単位構造７１における傾斜面（側壁）は、露光の際に、露光機のビーム強度を変化させることにより形成できる。

フォトレジスト層のパターニング後、基板の露出表面に垂直配向膜を塗布する。これにより、配向制御体７０が得られる。

本実施形態における配向制御体の形成方法は上記の方法に限定されず、例えば、ホログラム、２光束干渉露光などを用いてもよい。干渉露光を用いる場合には、干渉露光によってストライプ状の凹凸を形成した後、ストライプと直交する方向にピッチＰＧで溝７２を形成してもよい。溝７２は、例えばエッチングやレーザーアブレーションによって形成できる。

本実施形態の液晶表示装置は、例えば、上記方法で作製した配向制御体７０を用いて作製される。具体的には、図１１（ａ）に示す構成の液晶表示装置を作製する場合には、配向制御体７０を２枚形成して、厚さが５μｍのスペーサーを挟んで貼り合わせる。その後、これらの配向制御体７０の間に、Δεが負の液晶材料を注入する。液晶材料として、ＭＬＣ６６０９（ＭＥＲＣＫ製）を用いる。また、図１１（ｂ）に示す構成の液晶表示装置を作製する場合は、一方の配向制御体５０の代わりに、電極６２および垂直配向膜６４を形成した対向基板６１’を用いることにより、同様の方法で作製できる。

本実施形態では、配向制御体表面の凹凸形状によって液晶層の配向制御を行う。このとき、図７（ｂ）に示すように、液晶層の中央分子の配向を略均一に制御するためには、配向制御体の表面近傍の領域（空間）に配向欠陥を生じさせる必要がある。

以下、配向欠陥を生じさせることができる配向制御体の表面形状（配向制御構造）を具体的に検討した。その結果を説明する。

＜配向制御構造の各種パラメータの検討＞
まず、配向制御構造を規定する各種パラメーターを説明する。

図１３（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、配向制御体５０の斜視図および断面図である。配向制御体５０の表面には複数の単位構造５１が配列されている。単位構造５１の断面形状は略台形である。図１３（ｂ）の断面図において、単位構造５１のピッチを参照符号「Ｐ」、単位構造５１の高さを参照符号「Ｈ」、上面の幅を参照符号「Ｗ」、各側壁と基板表面との角度（底角）をそれぞれ参照符号「Ａ」および「Ｂ」、隣接する単位構造５１のギャップの幅を「Ｆ」で示す。単位構造５１のピッチＰは、前述したように１μｍ以上１０μｍ以下である。これらのパラメータＰ、Ｈ、Ｗ、Ａ、ＢおよびＦは、液晶層に与えようとするプレチルトに応じて、適宜選択される。

単位構造の断面形状における側壁の１つと基板表面との角度Ａは９０°以上であっても良く、この場合、上記の各パラメータは、図１３（ｃ）に示すように定義される。また、単位構造の断面形状は三角形であっても良く、その場合、上面の幅Ｗはゼロとなる。

本明細書では、液晶層に電圧を印加しない状態の、液晶分子（液晶ダイレクター）の傾斜方向の基板表面における方位を「プレチルト方向」とする。また、図１４（ａ）および（ｂ）に示すように、液晶分子の傾斜方向と基板表面とがなす角度を「チルト角θ」とする。さらに、図１４（ａ）に示すように、水平配向型液晶層において、液晶分子の傾斜方向と基板表面とがなす角度を「プレチルト角Ｐｈ」とする。一方、図１４（ｂ）に示すように、垂直配向型液晶層において、液晶分子の長軸の傾斜方向と基板法線とがなす角度を「プレチルト角Ｐｖ」とする。従って、プレチルト角Ｐｈはチルト角θと等しい（Ｐｈ＝θ）が、プレチルト角Ｐｖは（９０―θ）°となる。

次に、配向制御構造の上記パラメータを検討するために、図１１（ａ）に示すような構成を有するサンプル素子を作製したのでその作製方法を説明する。

まず、サンプル素子に用いる配向制御体５０を形成する。

透明基板の表面に、フォトレジスト層（厚さ：１μｍ）を例えばスピンコートで形成する。本実施形態では、フォトレジストとしてＴＨＭＲ−ＩＰ３３００を用いる。また、本実施形態では、透明基板として、表面に導電層（ＩＴＯ）６２が形成されたガラス基板６１を用いる。

次いで、フォトレジスト層を２光束干渉露光を用いてパターニングする。具体的には、図１５（ａ）に示すように、干渉露光装置において、Ａｌミラー６８の上に設けられたプリズム（プリズム角：φ）６９の上に基板６１を設置する。この基板６１を、波長が４０７ｎｍのＫｒレーザー光６７で露光する。図１５（ｂ）に示すように、入射角ｉで基板に入射した光は、基板を通過してプリズム内で屈折し、Ａｌミラーで反射した後に、再び基板表面から出射角γで出射する。これによって、フォトレジスト層に所望の強度分布を与えることができる。露光後、現像を行うことにより、基板６１の表面に、高さが１μｍ以下で、非対称な四角形状の断面を有する単位構造５１を形成できる。このパターニング方法によると、入射角ｉ、プリズム角φ、プリズムの屈折率などによって、単位構造５１のピッチ、傾斜面の角度などを自由に設定できるので有利である。

この後、単位構造５１が形成された基板６１の表面に、垂直配向膜６４を塗布により形成する。このようにして配向制御体５０が得られる。

上記方法により配向制御体５０を２つ形成し、これらの配向制御体５０をスペーサー６５を介して貼り合わせる。この後、これらの配向制御体５０の間に液晶材料を注入する。液晶材料として、Δεが負の液晶ＭＬＣ６６０９（ＭＥＲＣＫ製）を用いる。このようにして、図１１（ａ）に示す構成を有するサンプル素子が作製される。

（Ａ）単位構造のピッチＰの検討
まず、単位構造のピッチＰと液晶配向との関係を検討する。ここでは、単位構造５１の高さＨを０．５μｍ、一方の側壁と基板表面との角度Ｂを７５°、上面の幅Ｗを０、隣接する単位構造５１のギャップの幅Ｆを０とし、単位構造５１のピッチＰを表１のように変化させた６種類のサンプル素子Ｎｏ．１〜６を用いる。他方の側壁と基板表面との角度Ａは、ピッチＰに応じて変化する。

得られたサンプル素子Ｎｏ．１〜６の初期配向（電圧無印加時の配向）におけるチルト角θを測定した。その結果を表１に示す。

表１から明らかなように、単位構造５１のピッチＰが１０μｍ程度以下であれば、液晶層にプレチルトを発生させることができるが、十分なプレチルトを発生させるためには、ピッチＰを小さく（例えば１μｍ以下）する必要がある。これは、以下のような理由によるものと考えられる。

単位構造５１のピッチＰが大きいと、図７（ａ）に示すシミュレーション結果のように、液晶層の厚さ方向の中央部分では、配向制御体５０の表面における液晶配向が平均化されてしまうので、液晶分子は基板法線方向からほとんど傾斜しない。一方、ピッチＰが小さくなると図７（ｂ）に示すシミュレーション結果のように、隣接する単位構造５１の間に、液晶配向が閉じ込められた部分（配向欠陥）ができるので、液晶配向の平均化が抑えられる。その結果、液晶層の厚さ方向の中央部分でも、液晶分子は基板法線方向から傾いて配向する。

（Ｂ）単位構造の高さＨの検討
次に、単位構造の高さＨと液晶配向との関係を検討する。ここでは、単位構造５１のピッチＰを１μｍ、単位構造５１における一方の側壁と基板表面との角度Ｂを７５°、上面の幅Ｗを０、隣接する単位構造５１のギャップの幅Ｆを０とし、単位構造５１の高さＨを表２のように変化させたサンプル素子Ｎｏ．７〜１２を用いる。単位構造５１の他方の側壁と基板表面との角度Ａは、高さＨに応じて変化する。Ｗ＝０であるため、単位構造５１の断面形状は三角形である。

得られたサンプル素子Ｎｏ．７〜１２の液晶層に低い電圧（２〜３Ｖ）を印加したときの、液晶層の配向均一性を目視により評価した。その結果を表２に示す。なお、表２の配向均一性は、良好な配向を「○」、多少乱れた配向を「△」、乱れた配向を「×」の記号でそれぞれ表わす。

表２からわかるように、単位構造の高さＨが十分大きいと、凹凸構造に囲まれた領域に液晶配向を閉じ込めることができるので、液晶層の全体の中央分子に略均一なプレチルトを発生させることができる。従って、電圧印加時に、中央分子を所望の方向に傾かせることができる。

なお、単位構造５１のピッチＰおよび高さＨを変化させて電圧印加時の配向を調べると、Ｈ／Ｐが０．１以上でほぼ良好な配向が得られ、Ｈ／Ｐが０．５以上であればより均一に配向制御できることが確認できる。

（Ｃ）単位構造の上面の幅Ｗの検討
単位構造の上面の幅Ｗと液晶配向との関係を検討する。ここでは、単位構造５１のピッチＰを１μｍ、単位構造５１の高さＨを０．５μｍ、一方の側壁と基板表面との角度Ｂを７５°、隣接する単位構造５１のギャップの幅Ｆを０とし、単位構造５１の上面（頂点部）の幅Ｗを表３のように変化させた４種類のサンプル素子Ｎｏ．１３〜１６を用いる。他方の側壁と基板表面との角度Ａは幅Ｗに応じて変化する。なお、上面の幅Ｗは、干渉露光によりパターンングされるフォトレジスト層の厚さ、露光時間、および現像時間を制御することによって変化させる。

得られたサンプル素子Ｎｏ．１３〜１６の初期配向におけるチルト角θを測定した。その結果を表３に示す。

表３から、単位構造５１の上面の幅Ｗを大きくすると、チルト角が９０°に近づく、すなわちプレチルト角Ｐｖがゼロに近づくことがわかる。

（Ｄ）隣接する単位構造のギャップの幅Ｆの検討
隣接する単位構造のギャップの幅Ｆと液晶配向との関係を検討する。ここでは、単位構造５１の高さＨを０．５μｍ、一方の側壁と基板表面との角度Ｂを７５°、上面の幅Ｗを０とし、隣接する単位構造５１のギャップの幅Ｆを表４のように変化させた４種類のサンプル素子Ｎｏ．１７〜２０を用いる。他方の側壁と基板表面との角度Ａは、ギャップの幅Ｆに応じて変化する。

得られたサンプル素子Ｎｏ．１７〜２０の初期配向におけるチルト角θを測定した。その結果を表４に示す。

表４から、隣接する単位構造５１におけるギャップの幅Ｆを大きくすると、配向欠陥が生じやすくなり、プレチルト角Ｐｖが大きくなることがわかる。しかし、ギャップの幅Ｆが大きすぎる（例えば２μｍ以上）と、プレチルト角Ｐｖが０°になってしまう。これは、ギャップの幅Ｆが増大することによって、単位構造５１のピッチＰが増大し、液晶配向の平均化が起こるためと考えられる。すなわち、ギャップの幅Ｆを大きくすると、図７（ｂ）のシミュレーション結果に示すようなプレチルトが得られるが、ギャップの幅Ｆが２μｍ以上になると、図７（ａ）のシミュレーション結果のように、液晶配向が液晶層の厚さ方向に平均化され、液晶層内部でプレチルトが得られなくなるためと考えられる。

（Ｅ）単位構造の側壁の角度Ａの検討
単位構造の側壁の角度Ａと液晶配向との関係を検討する。ここでは、単位構造７１の高さＨを０．５μｍ、一方の側壁と基板表面との角度Ｂを６０°、上面の幅Ｗを０、隣接する単位構造７１のギャップの幅Ｆを０とし、単位構造７１の他方の側壁と基板表面との角度Ａを表５に示すように変化させた５種類のサンプル素子Ｎｏ．２１〜２５を用いる。単位構造７１のピッチPは角度Ａに応じて変化する。Ｗ＝０であるため、単位構造７１の断面形状は三角形である。

なお、ここで用いるサンプル素子Ｎｏ．２〜２０の配向制御構造は、上記（Ａ）〜（Ｄ）で用いたサンプル素子と異なり、電子線描画装置によって形成されている。

得られたサンプル素子Ｎｏ．２１〜２５の液晶層に低い電圧（２〜３Ｖ）を印加し、液晶層の配向均一性を目視により評価する。結果を表５に示す。なお、表５における「○」、「△」、「×」の記号は、上記表２におけるこれらの記号とそれぞれ同様である。

表５に示す結果から、一方の側壁の角度Ｂを６０°に固定する場合、他の側壁の角度Ａが大きいほど、良好な配向が得られることがわかる。角度Ａは、好ましくは４５°以上である。

上述してきたように、単位構造５１の形状や配列を最適化することにより、液晶層内部に所望のプレチルトを発生させることが可能となる。単位構造５１の形状（傾斜面の角度、面積など）やサイズ、配列ピッチなどを変えることによって、任意のプレチルト（プレチルト角、プレチルト方向）が安定して得られる。また、プレチルト方向は単位構造５１の側壁の傾斜角度などによって決まるので、基板表面における位置に応じて単位構造５１の形状を変化させれば、ＭＶＡモードなどの配向分割を容易に実現できることがわかる。

（実施形態２）
以下、図面を参照しながら、本発明による実施形態２の液晶表示装置を説明する。本実施形態の液晶表示装置は、図１１（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明した実施形態１の構成と同様の構成を有している。ただし、以下の点で異なっている。

実施形態１で用いた配向制御体は、非対称な断面形状を有する複数の単位構造を備えている。従って、実施形態１では、単位構造で構成された凹凸で、液晶配向をある領域（空間）に閉じ込めることにより配向欠陥を生じさせている。これに対し、本実施形態における配向制御体は、基板表面に垂直な側壁を有する複数の柱状単位構造を備えている。このような配向制御体を用いると、図８（ｃ）、（ｄ）および図９を参照しながら前述したように、単位構造間のギャップ（凹部）における基板表面に液晶配向を閉じ込めることにより配向欠陥を生じさせることができる。

本実施形態によると、配向制御体の表面形状を、通常の解像度（１μｍ以下）を有するステッパーなどの露光装置を用いて簡便に形成できるので有利である。

本実施形態では、液晶層に生じるプレチルト（プレチルト角、プレチルト方向）は、配向制御体の単位構造の形状に依存する。プレチルトを生じさせるためには、単位構造の形状および配列は以下の２つの条件を満足することが好ましい。

第１に、最近接の単位構造によって包囲される底面は、基板法線方向に回転対称軸を有していないことが必要がある。プレチルトには方向性があるので、上記底面が基板法線方向に回転対称軸を有していると（例えば円や正三角形）、プレチルト角の大きさは同じでも、正の方向に生じるプレチルトと負の方向に生じるプレチルトとが等価となる。すなわち、プレチルト方向の異なるプレチルト同士が打ち消し合って平均化され、結果的に液晶層内部の液晶分子のプレチルト角は全体として０°となってしまうからである。

柱状単位構造の上面の形状自体が、基板法線方向に回転対称軸を有してない形状（例えば二等辺三角形や台形など）であってもよい。この場合、単位構造を比較的単純に配列するだけで、上記条件を満足する底面が形成できるので有利である。

第２に、配向制御体の各単位構造の高さ（凹部の深さ）Ｈは、他の実施形態と同様に、単位構造のピッチＰの０．５倍程度以上であることが必要である。単位構造の高さＨがピッチＰの０．５倍程度よりも小さいと、図７（ａ）を参照しながら説明したような液晶配向の平均化が起こり、プレチルトが得られないおそれがあるからである。

上記２つの条件を満足する好適な配向制御体は、例えば図８（ｃ）および（ｄ）に示すような、三角柱を基本とする配向制御体４０である。あるいは、配向制御体は、図１６（ａ）〜（ｄ）に例示する構成を有していてもよい。図１６（ａ）に示す構成では、三角柱状の単位構造８２が、基板８１の表面に間隔を空けて配列されている。図１６（ｂ）に示す構成では、単位構造は、上面が台形である四角柱である。図１６（ｃ）に示す構成では、三角柱状の単位構造が、図８（ｃ）や図１６（ａ）に示す構成と異なるパターンで配列されている。また、図１６（ｄ）に示す構成では、単位構造は五角柱である。いずれの構成においても、各単位構造は線対称でなくてもよい。

上記いずれの構成であっても、単位構造の形状や配列を制御することにより、プレチルト角やプレチルト方向を自由に設定できる。単位構造の形状や配列は、次に説明するように露光時のマスク形状によって簡単に変化させることができる。従って、製造プロセスによってプレチルト角やプレチルト方向の選択が制約されないというメリットがある。

以下、本実施形態における配向制御体の形成方法を、図１６（ａ）に示す配向制御体８０を例に説明する。

まず、基板８１の表面にフォトレジスト層（厚さ：例えば０．８μｍ）をスピンコートにより形成する。基板８１として、表面に導電膜を形成したガラス基板を用てもよい。また、フォトレジストとして例えばＴＨＭＲ−ＩＰ３３００を用いる。

次いで、液晶表示装置の製造に通常用いられる露光装置を用いてフォトレジスト層の形状を加工し、図１６（ａ）に示すように配列された三角柱（単位構造）８２を形成する。より具体的には、フォトレジスト層表面のうち、単位構造８２の上面となる領域を覆うようにマスクを設け、このマスクを介してフォトレジスト層を露光する。この後、フォトレジスト層の現像を行う。

続いて、基板の露出表面に垂直配向膜を塗布する。これにより、配向制御体８０が得られる。

なお、露光工程で用いるマスクの形状を変えることにより、他の構成の配向制御体（例えば図１６（ｂ）〜（ｄ）に示す配向制御体）も上記方法と同様の方法で形成できる。

上述してきたように、本発明における配向制御体の表面形状は、２次元的な異方性を有している必要がある。具体的には、少なくとも、互いに直交するＸ、Ｙ方向における周期が異なっているか、または、それらの方向における位相が変化していることが好ましい。以下、本発明における配向制御体の異方性について、図１６（ａ）、（ｃ）を参照しながら説明する。

図１６（ａ）、（ｃ）に示すように、基板８１と平行で、単位構造間のギャップ（凹部）における配向欠陥によって発生するプレチルト方位と直交する方向をＸ方向、基板８１と平行で、Ｘ方向と直交する方向をＹ方向とする。

図１６（ａ）の構成では、Ｘ方向における配向制御体８０の断面をＹ方向にずらしていくと、断面形状は、Ｘ方向における単位構造８２の周期Ｔｘの１／２のピッチでＸ方向に沿ってずれていく。Ｙ方向における断面形状も同様に、Ｘ方向にずらすと変化する。すなわち、単位構造８２は、Ｘ、Ｙ方向における断面形状の位相が変化するように配列されている。この場合、Ｘ方向における単位構造８２の周期Ｔｘと、Ｙ方向における単位構造８２の周期Ｔｙとは同じであってもよいし、異なっていてもよい。図１６（ｂ）に示す構成も同様である。

一方、図１６（ｃ）の構成では、Ｘ方向における断面形状の位相は、Ｙ方向にずらしても変化しない。Ｙ方向における断面形状の位相も、Ｘ方向にずらしても変化しない。この場合には、Ｘ方向における単位構造８２の周期Ｔｘと、Ｙ方向における単位構造８２の周期Ｔｙとは互いに異なっていることが好ましい。図１６（ｄ）に示す構成も同様である。

（実施形態３）
以下、本発明による実施形態３の液晶表示装置を説明する。本実施形態の液晶表示装置は、図１１（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明した実施形態１の構成と同様の構成を有している。ただし、領域分割された配向制御体を用いたＭＶＡモードの液晶表示装置である点で異なっている。

前述したように、ＶＡＮモードにおける視野角を改善するためには、１つの画素に異なるプレチルト方向を混在させる（ＭＶＡモード）ことが好ましい。本発明によると、液晶層と接する表面の凹凸形状によってプレチルト方向を任意に設定できるため、比較的容易にＭＶＡモードを実現できる。

本実施形態における配向制御体の構成例を図１７及び図１８を参照しながら説明する。

配向制御体は、図１７（ａ）に示すように、例えば６０ｍｍ×６０ｍｍの配向制御領域９２を有する基板（石英基板など）上に形成される。配向制御領域９２には、３００μｍ×１００μｍの単位領域９０が２００個×６００個並べられている。配向制御領域９２は表示装置における表示領域に、単位領域９０は表示装置における画素にそれぞれ対応して設けられる。

各単位領域９０は、図１７（ｂ）に示すように、縦横ともに２分割された４つの「サブ」の領域９４を有している。サブ領域９４は、例えば画素分割されたサブ画素に対応づけられる。各サブ領域９４には複数の単位構造が配列されている。単位構造の形状は、例えば実施形態１、２における単位構造の形状と同じであってもよい。これらのサブ領域９４では、サブ領域毎に異なる方向のプレチルトを発生させるように単位構造が配列されている。

図１８（ａ）および（ｂ）を参照しながら、各サブ領域９４における単位構造の配列状態をより詳しく説明する。

図１８（ａ）に示す単位構造９６は、例えば図１２を参照しながら説明した実施形態１における単位構造と同様である。この図では、略三角形の断面を有しているが（Ｗ＝０）、四角形の断面を有していてもよい。各サブ領域９４における単位構造９６は、それぞれ、矢印の方向にプレチルトを生じさせるように配列されている。ここでは、隣接するサブ領域９４における単位構造の配列方向（図１２（ａ）のＸ方向）が９０°の角度をなすように設計されている。これによって、サブ領域毎に異なる方向のプレチルト実現することができる。

図１８（ｂ）に示す単位構造９６’は、例えば実施形態２における単位構造と同様である。この図では、単位構造９６’として三角柱を形成しているが、五角柱や他の形状であってもよい。この図でも、各サブ領域９４における単位構造９６’は、それぞれ矢印の方向にプレチルトを生じさせるように配列されている。

このように単位領域９０を４つのサブ領域９４に分割することにより、４分割の配向分割を行うことができる。配向制御体９０を用いて表示装置を構成する場合、配向制御体９０と対向する基板として、同様に領域分割された配向制御体を用いてもよいし、表面に垂直配向膜が塗布された平坦な対向基板を用いても良い。ただし、平坦な対向基板を用いる場合は、配向制御体９０によるプレチルト角が実質的に半分になるので、予め大きいプレチルト角を生じさせるように配向制御体９０の凹凸形状を設定しておく必要がある。

配向制御体９０は、マスク露光装置（ステッパー）でフォトレジスト層（厚さ：１μｍ程度以上）を凹凸形状に加工することによって形成できる。または、前述の実施形態と同様に、例えば干渉露光装置や電子線描装置を用いて、基板表面に形成されたフォトレジスト層（厚さ：１μｍ程度以下）を所望の凹凸形状に加工することによって形成してもよい。

本実施形態における配向制御体は、図１８（ａ）および（ｂ）に示す構成に限定されず、各単位構造の凹凸によって得られるプレチルト方向が、その単位構造の基板表面における位置に応じて予め決められていればよい。単位領域９２を、帯状のサブ領域に分割してもよい。単位領域９２の他の分割方法を図１９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に例示する。あるいは、各単位領域９２をサブ領域に分割せず、単位構造９６、９６’の配列方向を、単位領域９０における位置に応じて変化させることによって配向分割を行ってもよい。例えば、単位領域９０におけるプレチルト方向を連続的にかざぐるま状（continuous pinweel alignment）に変化させるように、単位構造９６、９６’が配列されていてもよい。また、単位領域９０のサイズやサブ領域の数、形状なども任意に設定できる。単位領域９０のサイズは、表示装置の画素のサイズに対応させることが好ましい。また、各単位構造９６、９６’のサイズやピッチも任意に設定できる。

（実施形態４）
以下、図面を参照しながら、本発明による実施形態４の配向制御体の形成方法を説明する。本実施形態では、転写によって配向制御体を形成する点で、前述の実施形態１〜３と異なっている。

実施形態１〜３では、配向制御体は、樹脂層（フォトレジスト層）を凹凸形状に加工することにより形成される。この方法によると、樹脂層は、高解像度に対応できる高い感光性が要求されるため、耐熱性や耐溶媒性が制限される。また、樹脂層の材料も自由に選択できないので、樹脂層の材料の誘電率や導電率、不純物濃度などの電気的特性が制限される。そのため、例えば、形状加工後の樹脂層表面に垂直配向膜を塗布する際に、樹脂層表面にダメージを与えないように、垂直配向膜の溶媒や焼成温度を選ばなければならないという、製造プロセス上の問題がある。また、樹脂層の表面には、高さが１μｍ程度の凹凸が液晶層の内部に向かって形成されるので、この凹凸によって電圧降下が起こったり、樹脂層から不純物が溶出するという問題がある。

本実施形態では、配向制御体に転写により凹凸形状を形成する。本明細書では、このような形成方法を「レプリカ法」と呼ぶ。

レプリカ法の概略を図２０を参照しながら説明する。まず。図２０（ａ）に示すように、表面に凹凸形状が形成された原盤１０１を作製する。一方、表面に樹脂（かたどり樹脂）１０３を塗布あるいは滴下した基板１０２を用意する。次いで、原盤１０１を基板１０２の表面に押し付けることにより、原盤１０１の表面形状をかたどり樹脂１０３に転写する。これにより、図２０（ｂ）に示すように、原盤１０１の凹凸形状に対応する形状を有する樹脂層１０３’を備えた配向制御体１０５を形成できる。

レプリカ法によると、樹脂層は高い感光性を有する必要はないので、樹脂層の材料の選択の自由度を大きくできる。その結果、高性能で信頼性に優れた表示装置が得られる。

以下、図面を参照しながら、本実施形態の配向制御体の形成方法をより具体的に説明する。

まず、図２１（ａ）に示すように、表面に凹凸形状を有する原盤１０１を作製する。原盤１０１は、基板上にフォトレジスト層を形成した後、２光束干渉露光装置、電子線描画装置またはステッパーのようなマスク露光機を用いて、フォトレジスト層をパターニングすることによって作製できる。フォトレジスト層のパターニング方法は、例えば実施形態１、２におけるフォトレジスト層のパターニング方法と同様である。または、Ａｌなどの材料からなる基板を機械的に削ったり、Ｓｉ基板などの単結晶基板をエッチングすることによって作製してもよい。原盤１０１は、光学的に透明である必要はなく、微細加工が可能な材料を用いて形成されていればよい。微細加工が可能な材料として、例えば高解像度のレジストを用いてもよい。

次に、図２１（ｂ）に示すように、透明基板１０２の表面にかたどり樹脂１０３を塗布した後、原盤１０１の凹凸形状がかたどり樹脂１０３と接するように、原盤１０１を透明基板１０２に貼付する。透明基板１０２として、例えばガラス基板、表面に導電膜（ＩＴＯ）を有するガラス基板などを用いることができる。かたどり樹脂１０３として、ここでは紫外線硬化樹脂を用いる。かたどり樹脂１０３は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などの他の樹脂材料であってもよい。

透明基板１０２と原盤１０１との上記貼付は、例えば図２２に示すような装置を用いて行うことができる。下部ステージ（石英ガラス製サンプルステージ）１０７に透明基板１０２を、上部ステージ（石英ガラス製サンプルステージ）１０９に原盤１０１をそれぞれ設置する。上部ステージ１０９を下降させることにより、原盤１０１および透明基板１０２をかたどり樹脂１０３を介して貼付する。

原盤１０１および透明基板１０２を貼付後、図２１（ｃ）に示すように、原盤１０１を貼付した基板１０２を、矢印の方向に加圧しながら一定時間保持する。この後、紫外線ランプ１０６を用いてかたどり樹脂１０３を紫外線で照射する。これにより、かたどり樹脂１０３が固化され、樹脂層１０３’となる。なお、基板１０２および原盤１０１が紫外線透過性を有している場合、紫外線は、基板１０２の表面および裏面の両側から照射されることが好ましい。紫外線を基板の両側から照射すると、硬化時間を短くできるだけでなく、基板１０２にＴＦＴや金属配線などが形成されていても、紫外線の影ができにくいという利点がある。

続いて、図２１（ｄ）に示すように、上部ステージ１０９を上昇させることにより、基板１０２から原盤１０１を引き離す。これにより、凹凸形状を有する樹脂層１０３’を備えた配向制御体１０５が得られる。

本実施形態の配向制御体の形成方法は、上記方法に限定されない。例えば、ローラー状の原盤を作製し、ローラー状の原盤の側面形状を樹脂層に転写させることもできる。転写には、例えば図２３に示す装置を用いる。具体的な転写方法の一例を以下に説明する。

まず、図２３に示す装置のステージ１０８に基板１０２を設置する。基板１０２の表面にはかたどり樹脂１０３を塗布する。かたどり樹脂１０３は、ここでは紫外線硬化性の樹脂である。次に、基板１０２の上に、ローラー状の原盤１１０を矢印１１１の方向に回転させながら押し付けつつ、ステージ１０８を矢印１１２の方向に移動させる。これにより、かたどり樹脂１０３のうち原盤１１０が押し付けられた部分に、紫外線照射用の間隙１１４を介して紫外線ランプ１１３からの紫外線を照射させることができる。このように、かたどり樹脂１０３を紫外線でライン状に照射することにより、かたどり樹脂１０３が連続的に固化し、凹凸形状を有する樹脂層１０３’が形成される。

図２１を参照しながら説明した形成方法によると、配向制御体１０５の基板１０２と略同じサイズの平板状の原盤１０１を作製する必要がある。そのため、一つの大型基板に複数のパネルを同時に作製する（多面取り）場合のように大面積の基板１０２を用いる場合には、原盤１０１の作製が困難となる。基板１０２よりも小さいサイズの原盤１０１を用いて複数回の転写を行うことも考えられるが、位置合わせが難しい。これに対し、上記のようにローラー状の原盤１１０を用いる方法によると、多面取りの場合でも、１つのパネルに対応する原盤１１０を作製すれば、基板１０２に対して連続して型押しできる。従って、原盤１１０の面積を小さくできる点で有利である。

また、ローラー状の原盤１１０を用いて、例えば熱可塑性樹脂（かたどり樹脂）１０３に転写を行ってもよい。具体的には、基板１０２と熱可塑性樹脂１０３とを加熱しておき、熱可塑性樹脂１０３に原盤１１０を押し付ける。その後、熱可塑性樹脂１０３を冷却して固化させる。熱可塑性樹脂１０３への転写は、加熱および冷却機構を付加すれば、図２３に示す装置を用いることができる。

かたどり樹脂１０３として粘度の高い樹脂を用いると、凹版印刷と同様の方法で、ローラー状の原盤１１０の側面形状を転写できる。転写には、例えば図２４に示すような装置を用いる。具体的な転写方法の一例を以下に説明する。

まず、ステージ１２３に基板１０２を設置する。次いで、容器１２０にかたどり樹脂１０３を入れる。かたどり樹脂１０３は、容器１２０の底面に設けられた隙間から連続的に吐出され、矢印１２４の方向に回転する塗布ローラー１２１の表面に塗布される。塗布ローラー１２１に塗布されたかたどり樹脂１０３は、矢印１２５の方向に回転する原盤１１０の表面に均一に塗布される。この後、かたどり樹脂１０３が塗布された原盤１１０は、ステージ１２３に設置された基板１０２に押し付けられる。ステージ１２３は原盤１１０の回転に同期して矢印１２６の方向に移動する。これにより、原盤１１０に塗布されたかたどり樹脂１０３は基板１０２に転写され、基板１０２にかたどり樹脂１０３からなる所望の微細形状が形成される。基板１０２に転写されたかたどり樹脂１０３は、紫外線照射または加熱によって固化され、樹脂層１０３’となる。

上述したいずれの方法でも、原盤は直接ガラス基板などの基板１０２に押し付けられることに加えて、複数回使用される。そのため、原盤に傷がつきやすい。傷がついた原盤を用いて更に転写を行うと、その傷が転写されるおそれがある。そこで、原盤の表面形状を、まずフィルムに転写し、続いてそのフィルムを原盤として用いてかたどり樹脂に転写することもできる。転写には、例えば図２５に示す装置を用いる。具体的な転写方法の一例を以下に説明する。

まず、基板１０２を、ステージ１２８の裏面に設置する。次に、熱で変形する材料から形成されているフィルム（厚さ：０．５μｍ以上）１２７を、原盤１１０および加圧ローラー１２９の間に供給して、フィルム１２７に微細な凹凸を形成する。フィルム１２７は、例えばＰＥＴである。次いで、容器１２０に入ったかたどり樹脂１０３を、凹凸が形成されたフィルム１２７の上に薄く塗布する。塗布されたかたどり樹脂１０３は、剥離ローラー１３０によって、ステージ１２８の裏面に設置された基板１０２に転写される。基板１０２に転写されたかたどり樹脂１０３は、紫外線照射または加熱によって固化され、樹脂層１０３’となる。

このように、フィルム１２７を介して原盤１１０の形状を転写させると、複数回の転写による原盤１１０へのダメージを防止できる。なお、かたどり樹脂１０３は、図２４を参照しながら説明したように、塗布ローラーを用いてフィルム１２７に塗布してもよい。また、必要に応じて、フィルム１２７に塗布されたかたどり樹脂１０３を、紫外線照射や加熱によってある程度固化させてから、基板１０２に転写してもよい。

（実施形態５）
以下、図面を参照しながら、本発明による実施形態５の液晶表示装置を説明する。本実施形態の液晶表示装置は、複数のサブ領域に分割された配向制御体を有するＭＶＡモードの表示装置である。

実施形態３で説明したように、配向制御体は、表示装置における画素に対応する複数の単位領域を有している。ＭＶＡモードを採用する場合、各単位領域は、複数のサブ領域に分割される。これらのサブ領域は、サブ画素にそれぞれ方向の異なるプレチルトを発生させる。

本実施形態における配向制御体の各単位領域は、以下に説明するような好適なパターンで複数のサブ領域に分割されている。ここで説明する配向制御体の分割パターンは、実施形態４における原盤、あるいは実施形態１〜３の配向制御体にも適用できる。

第１に、ＶＡＮモードでは図２（ｂ）を参照して説明したように、電圧印加時に液晶分子が倒れ、その複屈折により明状態が実現される。液晶セルを挟む一対の偏光板１０は吸収軸が９０°をなすように配置されているので、複屈折を効率よく利用するためには、液晶分子の倒れる方向（プレチルト方向）とそれぞれの偏光板１０の吸収軸とは、基板法線方向から見て４５°の角度をなすことが好ましい。

第２に、１つの単位領域におけるサブ領域の数（分割数）は２または４であり、それらのサブ領域の面積は、互いに等しいことが好ましい。なお、サブ領域の面積は画素単位で互いに等しければ良く、異なる画素におけるサブ領域の面積は互いに異なっていてもよい。

上記第１および第２の条件を満足するような単位領域の分割パターンは、例えば図１９（ａ）〜（ｃ）に示すように、単位領域を４つのサブ領域（Ｉ）〜（ＩＶ）に分割するパターンである。

上記分割パターンは、表示装置において、液晶層を挟んで対向する１対の基板のうちいずれか一方または両方に適用される。上記分割パターンの適用例を図２６（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。

図２６（ａ）〜（ｃ）は、表示装置における１つの画素と対応する液晶層１４２および一対の基板１４１、１４３を例示する図である。垂直配向型の液晶層１４２は、第１基板１４３および第２基板１４１の間に設けられている。一般的には、第１基板１４３はカラーフィルター基板であり、第２基板１４１はＴＦＴ基板であるが、いずれの基板にも同様の方法で凹凸を形成できるため、第２基板１４１がカラーフィルター基板、第１基板１４３がＴＦＴ基板であってもよい。第１基板１４３および第２基板１４１の液晶層と接する表面には、同じまたは異なる分割パターンを有する凹凸が形成される。または、いずれか一方の基板の表面にのみ、分割パターンを有する凹凸が形成されている。

図２６（ａ）に示す例では、第１基板１４３および第２基板１４１の表面に凹凸が形成されている。これらの基板１４３、１４１の単位領域は、それぞれ、図１９（ｂ）に示すパターンで分割されたサブ領域（Ｉ）〜（ＩＶ）、（Ｉ’）〜（ＩＶ’）を有している。従って、１つの画素は、対向するサブ領域（Ｉ）および（Ｉ’）、（ＩＩ）および（ＩＩ’）、（ＩＩＩ）および（ＩＩＩ’）、（ＩＶ）および（ＩＶ’）でそれぞれ規定される４つのサブ画素に分割される。このように、基板１４１、１４３に同じ分割パターンを適用すると、最も安定した配向が得られる。また、プレチルト角と凹凸形状との関係が明確であるため、凹凸形状の設計も容易である。

図２６（ｂ）に示す例では、第２基板１４１の表面にのみ、図１９（ｂ）に示すパターンで分割されたサブ領域（Ｉ）〜（ＩＶ）を有する凹凸を形成している。第１基板１４３の単位領域（Ｖ’）は平坦な表面を有しており、プレチルトを与えるような構造を有していない。従って、１つの画素は、サブ領域（Ｉ）〜（ＩＶ）のそれぞれと、単位領域（Ｖ’）とで規定される４つのサブ画素に分割される。この例では、一方の基板１４１のみに分割パターンを有する凹凸を形成し、他方の基板１４３に凹凸を形成しないので、作製プロセスを短縮できる。ただし、第２基板１４１の凹凸形状が、図２６（ａ）の第１および第２基板１４１、１４３における凹凸形状と同じであれば、液晶層１４２の中央分子のプレチルト角は、図２６（ａ）の液晶層１４２の中央分子のプレチルト角の半分である。

なお、図２６（ａ）、（ｂ）に示す例では、液晶層と接する基板表面に、図１９（ｂ）に示すパターンで分割された凹凸を形成しているが、代わりに図１９（ａ）、（ｃ）または他のパターンで分割された凹凸を形成してもよい。

図２６（ｃ）に示す例では、第１基板１４３および第２基板１４１の表面に凹凸が形成され、これらの基板１４３、１４１の単位領域はそれぞれ２つのサブ領域（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ’）、（ＩＶ’）に分割されている。ただし、第１基板１４３のサブ領域と第２基板１４１のサブ領域とは、液晶層１４２を挟んでサブ領域のピッチの１／２だけずれた位置に設けられている。従って、例えばサブ領域（ＩＩ）は、２つのサブ領域（ＩＩＩ’）および（ＩＶ’）と対向している。このような場合、１つの画素は、サブ領域（Ｉ）および（ＩＩＩ’）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ’）、（ＩＩ）および（ＩＶ’）、（Ｉ）および（ＩＶ’）でそれぞれ規定される４つのサブ画素に分割される。この例では、各サブ領域（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ’）、（ＩＶ’）の面積が図２６（ａ）におけるサブ領域の面積の２倍である。そのため、領域分割の解像度が比較的低い場合でも、この例における第１基板１４３および第２基板１４１を良好に作製できる。

図２６に示すいずれの例でも、配向分割を実現できるが、製造プロセスの観点からは、図２６（ｂ）に示すように、一方の基板のみに凹凸形状を設けることが好ましい。前述してきたように、微小な凹凸を形成するために、表示装置の製造プロセスが複雑になる場合が多いからである。

また、特に一辺が１ｍ以上の大型基板を用いて液晶パネルを作製する場合、液晶配向を制御する凹凸を形成するために、実施形態４で説明したように、原盤を作製して基板表面に転写するレプリカ法が好適に用いられる。しかし、原盤と基板との位置合わせは非常に難しく、高い精度の位置合わせの必要がない分割パターンが望まれる。

以下、原盤の表面形状を基板表面に転写する際に、原盤と基板とを高精度に位置合わせする必要のない分割パターンについて説明する。

ＭＶＡモードにおける単位領域の分割パターンは、上下左右いずれの方向に視角を倒しても輝度の変化が同じになるように、１つの画素を正確に同じ面積のサブ領域に分割する必要がある。しかし、サブ領域の面積さえ同じであれば、各サブ領域の位置や並ぶ順番は表示に影響しない。そこで、一つの単位領域に複数のサブ領域が含まれるように、サブ領域や単位領域のサイズを設定し、原盤に連続するサブ領域の組（サブ領域グループ）を形成することが有利である。このとき、各サブ領域の合計面積を略等しくすることが好ましい。これにより、高精度に位置合せを行うことなく、原盤の形状を基板に転写しても、基板におけるそれぞれの単位領域（画素）に含まれる各サブ領域の合計面積を略等しくすることが可能になる。

以下、サブ領域グループが配列された原盤を用いて製造された液晶表示装置の構成例を説明する。液晶表示装置は、行および列を有するマトリクス状に配置された複数の画素を有している。また、典型的には、行方向にゲートラインおよびＣＳライン、列方向にソースラインが設けられている。以下の例では、液晶表示装置のＴＦＴ基板が、上記原盤を用いて形成された配向制御構造（凹凸）を有している。

図２７（ａ）は、一般的なアクティブマトリクス型液晶表示装置の画素３つ分を拡大した平面図である。また、図２７（ｂ）は、図２７（ａ）の液晶表示装置における画素１つ分の斜視図である。ここでは、簡単のため、各画素の形状を、列方向に長い矩形とする。

図２７（ｂ）に示すように、各画素は、ＴＦＴ基板９１０、カラーフィルター基板９１１、およびそれらの基板９１０、９１１の間に設けられた液晶層９０８を有している。カラーフィルター基板９１１の液晶層側の表面には透明電極９０５が形成されている。一方、ＴＦＴ基板９１０の液晶層側には、画素毎に画素電極９０６とスイッチング素子（ＴＦＴ）９０３とが設けられている。スイッチング素子９０３は、ゲートライン９０１およびソースライン９０２と接続されている。また、各画素の中央を横切るようにＣＳライン９０４が設けられている。図２７（ａ）に示すように、このような画素における光が透過する領域は、参照符号「２０１」で示す開口部となる。従って、開口部２０１に位置する凹凸が液晶配向を制御する機能を最も有効に発揮する。この例では、開口部は、行方向に平行な短辺と列方向に平行な長辺とを有する矩形である。

まず、開口部２０１に、縦もしくは横方向のストライプ状に領域分割された凹凸を形成する例について説明する。この場合、原盤とＴＦＴ基板とを高精度に位置合わせすることなく転写工程を実行しても、１つの開口部２０１に複数のサブ領域グループが配置されるので、確実に配向分割を実現できる。ただし、以下のような欠点もある。

分割されたストライプ状のサブ領域の長手方向は、開口部２０１の短辺または長辺と平行になる。従って、開口部２０１の周縁と重なるサブ領域の有効面積（配向制御に寄与する面積）がＣＳライン９０４やゲートライン９０１によって小さくなる。その結果、各サブ領域の合計有効面積比がアンバランスになり易い。また、上記サブ領域における有効面積の減少量は、隣接する開口部との間隔Ｗｓによって変わる。そのため、面積比のアンバランスを低減するためには、隣接するサブ領域グループの境界と、開口部におけるサブ領域の長手方向と平行な辺とを、サブ領域の長手方向と直交する方向に厳密に位置合わせする必要がある。ストライプ状のサブ領域の幅を短くするとアンバランスの程度は小さくなるが、例えば１μｍ程度のピッチで凹凸を形成しようとすると、サブ領域の幅は１０μm程度以上は必要であり、無制限に幅を短くすることはできない。

次に、図２８に示す構成例について説明する。この例では、開口部２０１を斜めに横切るようにストライプ状に領域分割された配向制御構造を形成している。これにより、各サブ領域の合計有効面積比を大幅に改善できる。

より好ましくは、隣接する開口部の隙間によって低減されるサブ領域（Ｉ）〜（ＩＶ）の有効面積を略等しくする。これにより、開口部２０１における各サブ領域の合計有効面積を略等しくできる。そのような分割パターンの具体例を説明する。

図２８に示すように、開口部２０１の高さＨ_pが開口部の幅Ｗ_pの整数倍となるように画素を形成する（式（１））。
Ｈ_p＝ｎＷ_p （ｎは０を除く整数） （１）
サブ領域の長手方向と、開口部２０１の短辺との間の角度をαとし、原盤における１つのサブ領域グループのピッチをＧＰとする。角度αおよびピッチＧＰが下式（２）および（３）を満たすと、各サブ領域間の合計有効面積のアンバランスを改善できる。
ｔａｎα＝Ｗ_p／（Ｈ_p／ｎ） （２）
ＧＰ＝Ｗ_p／ｍ（ｍは０を除く整数） （３）
上式（２）より、角度αは４５°である。式（３）のｍを例えば１とする。このとき、下式（１’）および（３’）を満たすように、画素のサイズ（Ｈ_p、Ｗ_p）およびサブ画素グループのピッチＧＰを設定し、角度αが４５°となるように転写を行えば、原盤パターンと、凹凸が転写される基板との位置ずれに無関係に各サブ領域の合計面積を常に等しくすることができる。また、画素の中央部分を横切るＣＳライン９０４の位置や幅Ｗｃｓ、また隣接する画素の開口部との隙間Ｗｓの大きさに無関係に、サブ領域の有効面積比を等しくすることができる。
Ｈ_p＝ｎＷ_p （ｎは０を除く整数） （１’）
ＧＰ＝Ｗ_p （３’）

以下、本実施形態による表示装置の実施例を説明する。

＜実施例１＞
実施例１の表示装置は、図２６（ａ）に示すような領域分割された配向制御構造を有する第１および第２基板と、それらの基板に挟持された液晶層とを備えている。第１および第２基板表面の配向制御構造は、図２１（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明したレプリカ法により形成される。

以下、実施例１の表示装置の作製方法をより詳細に説明する。

まず、複数の単位構造からなる凹凸を有する原盤を作製する。原盤の凹凸は、ガラス基板に塗布したレジストに対して、フォトマスクを用いて、サブ領域毎に４回の露光を行った後、現像することにより形成される。露光は、サブ領域毎に、露光方向をそれぞれ９０°ずつ変えて行う。各サブ領域における露光は、次に説明するように２段階で行ってもよい。例えば、２光束干渉露光装置を用いて露光し（第１の露光）、続いて、通常のマスク露光（第２の露光）を行う。第２の露光は、単位構造の配列方向と直交する方向に複数の溝を形成する目的で行われる。溝のピッチは比較的荒いのでマスク露光で作成できる。細かいピッチで溝を形成しようとする場合は、第２の露光として、２光束干渉露光装置を用いて、第１の露光の方向と異なる方向に干渉露光を行ってもよい。上記第１および第２の露光を行う代わりに、プリズムを備えていない干渉露光機を用いて、ガラス基板上のレジストを異なる２本のレーザーで同時に照射してもよい。この場合、それぞれのレーザーによる干渉縞を独立に制御できる。

得られた凹凸形状における単位構造は実施形態１と同様の形状を有している。単位構造のピッチＰは０．５μｍとし、隣接する単位構造のギャップの幅Ｗは０、各単位構造の高さＨは０．５μｍ、側壁の角度Ａ、Ｂは１０５°および７５°、上面の幅Ｆは０とする。また、溝は、単位構造の配列方向に直交する方向に５μｍのピッチＰＧで形成されており、溝の幅Ｇは１μｍである。なお、上記パラメータＰ、Ｗ、Ｈ、Ａ、Ｂ、Ｆ、ＰＧ、Ｇの値は大凡の値である。

次に、得られた原盤の表面形状を基板表面に転写する。転写は、図２２に示す装置を用いて行う。具体的には、紫外線硬化樹脂をスピンコートにより１μｍ塗布した基板に、原盤を３５Ｋｇ／ｃｍ²の圧力で押し付け、加圧したまま６０Ｓｅｃ放置する。放置後、紫外線硬化樹脂を紫外線で照射（０．７Ｊ／ｃｍ²）すると、紫外線硬化樹脂が固化し、表面に凹凸を有する樹脂層が形成される。この後、原盤と基板とを引き剥がす。

続いて、樹脂層の表面にスピンコートにより垂直配向膜を形成する。これにより、第１基板が得られる。同様の方法で、第２基板も作製する。

得られた第１および第２基板を、図２６（ａ）に示すように、それぞれ垂直配向膜が内側になるように対向させ、３μｍの隙間を空けて貼り合わせる。これらの基板の間にΔεが負の液晶（ＭＬＣ６６０９）を注入する。これにより、実施例１の表示装置が完成する。

実施例１の表示装置の液晶配向を調べると、液晶層に電圧を印加しない状態では、中央分子は基板法線方向から傾斜（プレチルト）して垂直配向することが確認できる。また、液晶層に電圧を印加すると、図１に示すように、液晶配向は、液晶分子の倒れる方向がそれぞれ異なる４つの領域に分割されることが確認できる。

なお、実施例１では、２光束干渉露光などを利用して原盤を作製したが、電子線描画装置やステッパーなどを用いて実施形態１、２の単位構造と同様の単位構造が形成された原盤を作製しても、実施例１と同様の効果が得られる。

＜実施例２＞
実施例２の表示装置は、表面に配向制御構造が形成された第１および第２基板と、それらの基板に挟持された液晶層とを備えている。配向制御構造は、図２８に示すように、各開口部に対して傾斜した方向（α＝４５°）に延びる複数のサブ領域グループに分割されている。各サブ領域グループは、４つのサブ領域（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、（ＩＶ）で構成されている。この表示装置における画素のサイズ（幅Ｗｐ、高さＨｐ）やサブ領域グループのピッチＧＰは、上式（１’）および（３’）を満足するように設定されている。すなわち、各画素の高さＨｐは幅Ｗｐの３倍（ｎ＝３）であり、かつサブ領域グループのピッチＧＰは画素の幅Ｗｐと等しい（ｍ＝１）。

第１および第２基板表面の凹凸は、図２１（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明したレプリカ法により形成される。

以下、実施例２の表示装置の作製方法をより詳細に説明する。

まず、複数の単位構造からなる凹凸形状を有する原盤を作製する。原盤の凹凸形状は、２光束干渉露光およびマスク露光を利用して、実施例１と同様の方法で形成される。本実施例では、図２８に示すように、サブ領域（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、（ＩＶ）からなるサブ領域グループ（ピッチＧＰ：１００μ）を繰り返し配列する。サブ領域内部の凹凸によるプレチルト方向は一定とし、隣接するサブ領域の凹凸によるプレチルト方向とは基板表面において９０°異なるように、各サブ領域における単位構造の向きを設定する。各サブ領域における単位構造は、実施形態１と同様の形状を有している。単位構造のピッチＰは０．５μｍとし、隣接する単位構造のギャップの幅Ｗは０、各単位構造の高さＨは０．５μｍ、側壁の角度Ａ、Ｂは１０５°および７５°、上面の幅Ｆは０とする。また、溝は、単位構造の配列方向に直交する方向に５μｍのピッチＰＧで形成されており、溝の幅Ｇは１μｍである。

一方、第２基板として図２３に示すＴＦＴ基板を用意する。ＴＦＴ基板における画素の幅Ｗ_Ｐは１００μm、画素の高さＨ_Ｐは３００μm、ＣＳラインの幅Ｗｃｓは２０μm、隣接する開口部の隙間の幅Ｗｓは３０μmとする。

次に、上記で作製した原盤の表面形状をＴＦＴ基板表面に転写する。転写は、図２２に示す装置を用いて行う。具体的には、紫外線硬化樹脂をスピンコートにより１μｍ塗布した基板に、原盤を３５Ｋｇ／ｃｍ²の圧力で押し付け、加圧したまま６０Ｓｅｃ放置する。放置後、紫外線硬化樹脂を紫外線で照射（０．７Ｊ／ｃｍ²）すると、紫外線樹脂が固化し、表面に凹凸を有する樹脂層が形成される。この後、原盤と基板とを引き剥がす。

続いて、樹脂層の表面にスピンコートにより垂直配向膜を形成する。これにより、配向制御構造が形成されたＴＦＴ基板が得られる。同様の方法で、対向基板（第１基板）も作製する。

得られた第１および第２基板を、それぞれ垂直配向膜が内側になるように対向させ、３μｍの隙間を空けて貼り合わせる。これらの基板の間にΔεが負の液晶（ＭＬＣ６６０９）を注入する。これにより、実施例２の表示装置が完成する。

実施例２の表示装置の液晶配向を調べると、液晶層に電圧を印加しない状態では、液晶は基板法線方向から傾斜（プレチルト）して垂直配向することが確認できる。また、液晶層に電圧を印加すると、液晶配向は、液晶分子の倒れる方向がそれぞれ異なる４つの領域に分割されることが確認できる。このとき、１つの画素における各サブ領域（Ｉ）〜（ＩＶ）の合計面積は互いに略等しいので、上下左右いずれの方向に視角を倒しても輝度の変化が同様になり、優れた視野角特性が得られる。

なお、実施例２では、２光束干渉露光などを利用して原盤を作製したが、電子線描画装置やステッパーなどを用いて実施形態１、２の単位構造と同様の単位構造が形成された原盤を作製しても、実施例２と同様の効果が得られる。

（実施形態６）
以下、図面を参照しながら、本発明による実施形態６の液晶表示装置を説明する。本実施形態の液晶表示装置は、複数のサブ領域に分割された配向制御体を有するＭＶＡモードの表示装置である。ただし、サブ領域をさらに複数の微細領域に分割する点で前述の他の実施形態の液晶表示装置と異なる。

実施形態５では、単位領域（画素に対応）をサブ領域に分割することにより、プレチルト方向の異なる配向分割が行われる。これに対し、本実施形態では、各サブ領域を、同一の方位（プレチルト方向）に異なる角度（プレチルト角）で傾斜するプレチルトを生じさせる複数の微細領域に分割する。従って、プレチルト方向のみでなく、プレチルト角も異なる複数の領域に配向分割を行うことができる。

サブ領域を上記のようにさらに分割する理由を以下に説明する。

図２９は、液晶層に電圧Ｖを印加したときの光の透過率Ｔｒを示すグラフである。図２９から明らかなように、プレチルト角を大きくすると、透過率Ｔｒは低電圧側に移動する。これは、同じ方位（プレチルト方向）に傾いていても、電圧印加による極角方向への傾きやすさが初期のプレチルト角によって異なるためである。

従って、ＭＶＡモードのサブ画素を更にプレチルト角の異なる複数の微細領域に分割することによって、電圧印加時に、液晶層は、液晶分子の傾く方位の異なる領域を有するだけでなく、同じ方位でもチルト角（起き上がり方向の角度）の異なる領域にさらに有することになる。これらの領域は平均化されるので、観察方向を変えたときの、明るさ、コントラストの変化を従来よりも緩やかにすることができる。このように高精度な配向分割を行うことにより、より高品位の表示を実現できる。

なお、従来より、１つの画素内に異なる配向方位を生じさせるための配向分割は種々検討されてきたが、本実施形態のように、液晶層の厚さ方向に中央に位置する液晶分子に異なるプレチルト角を生じさせるための配向分割は検討されていない。これは、より高い精度で配向処理を行う必要があり、そのような配向制御構造を形成することは困難であるためと考えられる。

本実施形態における配向制御体では、サブ領域は複数の微細領域に分割されており、微細領域毎に異なる形状の単位構造が配列されている。

図３０（ａ）および（ｂ）は、本実施形態におけるサブ領域の構成を例示する斜視図である。

図３０（ａ）に示すサブ領域２１０は、２つの微細領域２２０ａ、２２０ｂに分割されている。各微細領域２２０ａ、２２０ｂには、三角形の断面を有する単位構造２１２ａ、２１２ｂが略等しいピッチＰで配列されている。微細領域２２０ａ、２２０ｂによるプレチルト方向は同じである。微細領域２２０ａの単位構造２１２ａにおける側壁の角度２１３ａは、微細領域２２０ｂの単位構造２１２ｂにおける側壁の角度２１３ｂよりも小さい。そのため、微細領域２２０ａによるプレチルト角と微細領域２２０ｂによるプレチルト角は異なる。

図３０（ｂ）に示すサブ領域２４０は、２つの微細領域２３０ａ、２３０ｂに分割されている。各微細領域２３０ａ、２３０ｂには、三角柱状の単位構造２３１ａ、２３１ｂが略等しいピッチＰで配列されている。微細領域２３０ａの単位構造２３１ａにおける上面の二等辺三角形の高さは、微細領域２３０ｂの単位構造２３１ｂにおける上面の二等辺三角形の高さと異なっている。そのため、これらの微細領域２３０ａ、２３０ｂによるプレチルト方向は同じであるが、微細領域２３０ａによるプレチルト角と微細領域２３０ｂによるプレチルト角は異なる。

本実施形態における配向制御体は、上述したようなサブ領域から構成される。図３１（ａ）は、配向制御体における１つの単位領域の構成例を説明するための図である。

図３１（ａ）に示す単位領域２５０は、４つのサブ領域（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、（ＩＶ）に分割されている。各サブ領域は、例えば図３０（ａ）、（ｂ）に例示する構成を有している。すなわち、サブ領域（Ｉ）はそれぞれ２つ微細領域ＩａおよびＩｂに分割されている。他のサブ領域（ＩＩ）〜（ＩＶ）も同様に、それぞれ、ＩＩａおよびＩＩｂ、ＩＩＩａおよびＩＩＩｂ、ＩＶａおよびＩＶｂに分割されている。

図３１（ａ）に示す例では、１つのサブ領域に含まれる２つの微細領域の面積比は１：１であるが、微細領域の面積比は、視角特性から得られる最適の比率にすることが好ましく、１つのサブ領域に含まれる微細領域の面積を互いに等しくする必要はない。また、単位領域をサブ領域に分割するパターンや、サブ領域を微細領域に分割するパターンも、図３１（ａ）に示す例に限定されず、適宜選択できる。

本実施形態における配向制御体は、他の実施形態と同様の方法で形成できる。好ましくは、レプリカ法により形成される。

以下、本実施形態による液晶表示素子の実施例を説明する。

＜実施例３＞
実施例３の液晶表示素子は、第１および第２基板と、それらの基板に挟持された液晶層とを有している。第２基板（ＴＦＴ基板）の表面には、液晶配向を規制するための凹凸形状が設けられている。第１基板（カラーフィルター基板）の表面は平坦である。第２基板の表面の凹凸形状は、図３１（ａ）に示すように、単位領域毎に４つのサブ領域（Ｉ）〜（ＩＶ）に分割され、さらに各サブ領域は２つの微細領域ＩａおよびＩｂ、ＩＩａおよびＩＩｂ、ＩＩＩａおよびＩＩＩｂ、ＩＶａおよびＩＶｂに分割されている。サブ領域（Ｉ）〜（ＩＶ）の面積は互いに等しい。また、各サブ領域における微細領域の面積比Ｉａ：Ｉｂ、ＩＩａ：ＩＩｂ、ＩＩＩａ：ＩＩＩｂ、ＩＶａ：ＩＶｂはいずれも１：４である。

各サブ領域には、図３０（ａ）に示すように、三角形の断面を有する単位構造が配列されている。各単位構造のピッチＰは０．５μｍとし、隣接する単位構造のギャップの幅Ｗは０、上面の幅Ｆは０とする。また、微細領域Ｉａ、ＩＩａ、ＩＩＩａ、ＩＩＩａでは、各単位構造の高さＨおよび側壁の角度Ａ、Ｂは、基板と液晶層との界面における液晶分子のチルト角（起き上がり角）が８９°になるように設定されている。一方、微細領域Ｉｂ、ＩＩｂ、ＩＩＩｂ、ＩＩＩｂでは、各単位構造の高さＨおよび側壁の角度Ａ、Ｂは、基板と液晶層との界面における液晶分子のチルト角が８５°になるように設定されている。また、単位構造の配列方向と直交する方向に、ピッチＧＰが５μｍで溝が設けられている。溝の幅は１μｍである。

実施例３の液晶表示装置は以下のようにして作製され得る。

まず、表面に所定の凹凸構造が形成されたローラー状の原盤を作製し、この表面形状を基板表面に塗布された紫外線硬化樹脂に転写する。これにより、ＴＦＴ基板上に、原盤の凹凸構造と対応する構造を有する樹脂層が形成される。転写は、図２５に示す装置を用いて行う。この後、樹脂層の表面にスピンコートにより垂直配向膜を形成する。

樹脂層が形成されたＴＦＴ基板と、表面に垂直配向膜が形成されたカラーフィルター基板とを、それぞれ垂直配向膜が内側になるように対向させ、３μｍの隙間を空けて貼り合わせる。これらの基板の間にΔεが負の液晶（ＭＬＣ６６０９）を注入する。これにより、実施例３の表示装置が完成する。

各微細領域における光の透過率を調べたので、その結果を説明する。なお、偏光板の透過軸は垂直、水平方向とする。

微細領域Ｉａ〜ＩＶａ、Ｉｂ〜ＩＶｂにおける正面の透過率を図３１（ｂ）に、方位角４５°（右上方向に４５°）、視角６０°（基板法線方向から６０°）の角度から観察したときの透過率を図３１（ｃ）に示す。この結果から、本実施例のように高精度に配向分割すると、各微細領域による液晶配向が平均化されるので、観察方向による輝度の変化が抑制され、より優れた視野角特性が得られることがわかる。

（実施形態７）
以下、図面を参照しながら、本発明による実施形態７の液晶表示装置を説明する。

本実施形態の液晶表示装置は、対向する一対の基板と、その間に設けられた液晶層とを備えており、一対の基板のうち何れか一方あるいは両方は図３２（ａ）に示す配向制御体５０１を用いて形成されている。

配向制御体５０１は、基板５０２および、基板５０２の表面に配列された複数の単位構造５０３を有しており、液晶層５１０に含まれる液晶分子の配向を制御する配向制御手段として機能できる。なお、液晶層５１０は、ネガ型ネマティック液晶（Δε＜０）を用いた垂直配向型液晶層である。

配向制御体５０１の表面に形成された単位構造５０３は、それぞれ、壁部材５０５および傾斜部材５０７を有している。壁部材５０５は、２つの側面５０５ａ、５０５ｂと、それらの側面によって形成された稜線５０５ｒとを有している。傾斜部材５０７は、壁部材５０５の１つの側面５０５ａに接触するように形成されている。また、傾斜部材５０７は、基板５０２の表面に対して傾斜した傾斜面５０７ａを有している。壁部材５０５および傾斜部材５０７は、典型的にはそれぞれ異なる材料から形成されている。なお、図３２（ａ）に示す壁部材５０５は略三角形の断面形状を有しているが、壁部材５０５の断面形状は丸みを帯びていてもよいし、また四角形などの他の形状であってもよい。

図３２（ｂ）に、配向制御体５０１の平面図を例示する。配向制御体５０１は、稜線５０５ｒの方向（以下、「Ｙ方向」とする）に、所定の溝５０４を空けて配列された複数の比較的短い短冊状の単位構造５０３を有している。単位構造５０３は、Ｙ方向と直交する方向（Ｘ方向）に平行に配列されていてもよい。図３２（ｂ）では、Ｘ方向とＹ方向とは直交しているが、Ｘ方向はＹ方向と異なる方向であればよい。なお、本実施形態では、単位構造５０３は周期的に配列されている必要はない。

以下、液晶層５１０に含まれる液晶分子が、どのようにして単位構造５０３の傾斜面５０７ａによって配向制御されるかを、例を挙げて説明する。

液晶層１０に電圧を印加しない状態（以下、「ＯＦＦ状態」という）において、傾斜面５０７ａの表面における液晶分子の長軸は、配向制御体５０１の傾斜面５０７ａに対して略垂直方向に配向している。このため、液晶層５１０の液晶分子は、基板５０２の表面の法線方向から傾いている（プレチルト方向）。この液晶層５１０に対して、基板５０２と垂直方向に電圧を印加すると、それぞれの液晶分子はプレチルト方向に倒れようとする。印加される電圧が十分に高いと、液晶分子は基板５０２の表面と略平行になる。このとき、液晶分子の長軸は溝５０４の方向に沿う。

本実施形態における配向制御体５０１が十分な液晶配向制御性を有するためには、単位構造５０３の平均ピッチは０．１μｍ以上であることが好ましい。一方、液晶の配向方向を配向制御体５０１の表面全体で制御するためには、単位構造５０３の平均ピッチは１０μｍ以下であることが好ましい。

本実施形態において、「単位構造の（平均）ピッチ」とは、隣接する壁部材における、傾斜部材と接する側の側面の頂点間の基板表面内における距離をいう。例えば、図３３（ａ）に示す単位構造のピッチは、隣接する壁部材５０５における傾斜部材５０７と接する側の側面５０５ａの最も高い点５０５ｐ間の基板表面内における距離Ｐ_Xである。同様に、壁部材が略長方形の断面を有する場合、単位構造のピッチは、図３３（ｂ）に示すように、隣接する壁部材５０６における側面５０６ａの最も高い点５０６ｐ間の基板表面内における距離Ｐ_Xである。

稜線５０５ｒの方向における単位構造５０３のピッチＰ_Yは、例えば０．１μｍ以上１０μｍ以下である。また、それぞれの溝の幅は、例えば１０ｎｍ以上で、単位構造５０３のＸ方向におけるピッチＰ_X以下である。

本実施形態では、単位構造５０３の高さ（ここでは壁部材５０５の高さ）は１０ｎｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。高さが１０ｎｍ以上であれば、配向制御体５０１の表面形状はより確実に液晶分子の配向を規制できる。一方、高さが１０μｍ以下であれば、単位構造５０３によって液晶層５１０の実質的な厚さが変化することによる弊害を抑制できる。

単位構造５０３の傾斜面５０７ａと基板５０２の表面との間の角度は、例えば０°より大きく４５°以下の範囲で適宜選択できる。例えば、傾斜面５０７ａと基板５０２の表面との間の角度を１０°以上４５°以下とすると、配向制御体５０１における傾斜面５０７ａの近傍では、液晶分子は基板５０２の法線方向から１０°以上４５°以下傾いて配向させることができる。

ここで、図３３（ｃ）および（ｄ）を用いて、「単位構造の傾斜面と基板表面との間の角度（以下、単に「傾斜面の角度」ということもある）」について説明する。本実施形態の傾斜部材５０７の傾斜面５０７ａは、例えば図３３（ｃ）および（ｄ）に示すように、その作製方法などに起因して平面にならない場合がある。このような場合、図３３（ｃ）および（ｄ）に示すように、単位構造の稜線５０５ｒと直交する断面図において、壁部材５０５における傾斜部材５０７と接する側の側面５０５ａの最も高い点５０５ｐと、傾斜部材５０７の傾斜面５０７ａおよび基板表面の接する点５０７ｃとを結ぶ直線５０７Ａを引く。この直線５０７Ａと基板表面とのなす角度ａ１を「傾斜面の角度」とする。

単位構造５０３の壁部材５０５の側面のうち、傾斜部材５０７と接触していない方の側面５０５ｂと、基板５０２の表面との間の角度は、上述した傾斜面５０７ａと基板５０２の表面との間の角度ａ１よりも大きいことが好ましい。壁部材５０５の側面５０５ｂと基板５０２の表面との間の角度は、典型的には４５°より大きく１８０°未満である。なお、「壁部材５０５の側面５０５ｂと基板５０２の表面との間の角度」は、図３３（ｅ）に示すように、壁部材５０５の側面５０５ｂの最も高い点５０５ｐ’と、側面５０５ｂおよび基板表面が接する点５０５ｃとを結ぶ直線５０５Ｂを引き、その直線５０５Ｂと基板表面とのなす角度ａ２をいう。

配向制御体５０１の表面と液晶層との界面にある液晶分子は、配向制御体５０１の表面の法線方向に沿って配向している。すなわち、傾斜面上の液晶分子は、傾斜面５０７ａの法線方向に沿って配向するプレチルト（第１プレチルト）、壁部材の側面上の液晶分子は壁部材の側面５０５ｂの法線方向に沿って配向するプレチルト（第２プレチルト）をそれぞれ有する。本実施形態では、各単位構造５０３は非対称な断面を有し、傾斜面７ａの付与するプレチルトが壁部材の側面５ｂの付与するプレチルトよりも支配的である。そのため、液晶層の厚さ方向の中間付近の液晶分子は、傾斜面５０７ａによる第１プレチルトの影響をより大きく受けて、例えば、第１プレチルトと同じプレチルト方向を有し、かつ第１プレチルトよりも小さいプレチルト角を有する。なお、液晶層の厚さ方向の中間付近にある液晶分子のプレチルトは、配向制御体５０１の表面形状だけではなく、液晶層５１０の上面と接する対向基板の表面の形状によっても影響される。

図３２（ａ）に示す配向制御体５０１における単位構造５０３の露出表面は液晶層５１０と接触しているが、これらは接触していなくてもよい。例えば、配向制御体５０１と液晶層５１０との間に、垂直配向膜、液晶層５１０に電圧を印加するための電極として機能できる導電膜、または導電膜と配向膜とをこの順で積層した積層膜が設けられていてもよい。配向制御体５０１と液晶層５１０との間に設けられる膜は、単位構造５０３の形状を反映した表面形状を有するように十分薄い（例えば厚さが１μｍ以下）ことが望ましい。上記膜が十分に薄いと、配向制御体５０１の表面形状によって液晶層５１０の配向を制御できるからである。

以下、図面を参照しながら、配向制御体５０１の作製方法の一例を説明する。

図３４（ａ）〜（ｅ）は、熱変形（熱だれ）を生じる材料を用いて配向制御体５０１を作製する方法を示す断面工程図である。

まず、図３４（ａ）に示すように、基板５２０に壁部材形成層（厚さ：例えば３００ｎｍ）５２２を形成する。基板５２０および壁部材形成層５２２の材料は特に限定されないが、本実施形態では、基板５２０として石英基板を用い、壁部材形成層５２２として窒化シリコン膜を用いる。

次いで、図３４（ｂ）に示すように、壁部材形成層５２２の上に、例えばネガレジストを用いて複数の微細な島状部を有するレジストパターン５２４を形成する。レジストパターン５２４の微細な島状部のＸ方向におけるピッチは、形成しようとする壁部材のピッチ、すなわち単位構造のピッチＰ_Xに応じて選択される。本実施形態では、レジストパターン５２４のＸ方向における平均ピッチを１．６μｍとする。また、Ｘ方向と直交するＹ方向に、平均で０．８μｍの間隔を空けて複数の微細な島状部を配置する。Ｙ方向におけるレジストパターン５２４の平均ピッチは３．２μｍとする。

この後、図３４（ｃ）に示すように、レジストパターン５２４をマスクとして壁部材形成用層５２２をエッチングする。例えば、壁部材形成層（窒化シリコン膜）５２２に対し、バッファードフッ化水素酸を用いて、６０秒間のウェットエッチングを行った後、よく水洗する。このエッチングにより、壁部材形成用層５２２の厚さと対応する高さを有する壁部材５２６が形成される。図３４（ｃ）では、壁部材５２６の断面は、基板５２０と接する底辺を有する略三角形状であるが、壁部材５２６の断面形状は図３４（ｃ）に示す形状に限定されない。壁部材５２６の断面は、基板５２０と接する下辺を有する台形状であってもよい。あるいは、壁部材形成層５２２に対して異方性エッチングを行うことにより、略長方形状の断面を有する壁部材５２６を形成してもよい。

続いて、アセトンなどを用いてレジストパターン５２４を除去した後、基板５２０の上に、複数の傾斜部材形成層５２８を形成する（図３４（ｄ））。傾斜部材形成層５２８は、例えばポジレジストを用いたレジストパターンの微細な島状部である。レジストパターン５２８の微細な島状部のそれぞれは、対応する壁部材５２６の一方の側面５２６ａに接触するように形成される。本実施形態では、図３４（ｂ）におけるレジストパターン５２４を形成する際に用いるフォトマスク（レチクル）のパターンとは０．４μｍずれたパターンを有するフォトマスクを使用して、レジストパターン５２８を形成する。従って、隣接するレジストパターン５２８の微細な島状部のＸ方向における平均ピッチは１．６μｍ、隣接するレジストパターン５２８の微細な島状部の間隔は平均で０．８μｍとなる。

この後、図３４（ｅ）に示すように、レジストパターン５２８を加熱することにより、レジストパターン５２８を変形させて傾斜部材５３０を形成する。傾斜部材５３０の形成は、例えば基板５２０をホットオーブン内（温度：１３５度）で１０分間加熱することによって行うことができる。オーブン内の温度は、壁部材５２６や基板５２０が変形せず、かつレジストパターン５２８を熱変形（熱だれ）させることができる温度であればよく、壁部材５２６およびレジストパターン５２８の材料によって適宜選択される。

これにより、壁部材５２６と傾斜部材５３０とから構成された複数の単位構造５３２を有する配向制御体６００が作製できる。得られた配向制御体６００における単位構造５３２の平均ピッチは１．６μｍ、傾斜部材５３０の傾斜面５３０ａと基板５０２との間の角度は１２°である。また、本実施形態における単位構造５３２の断面は、図４（ｅ）に示すように略三角形であり、その三角形の頂角（壁部材の露出側面５２６ｂと傾斜部材５３０の傾斜面５３０ａとの間の角度）は１１２°である。

上記方法では、熱だれによって傾斜部材形成層（レジストパターン）５２８を変形させるが、代わりに、露光によって傾斜部材形成層を変形させることもできる。

以下、図３５（ａ）〜（ｅ）を参照しながら、本実施形態における配向制御体の他の作製方法を説明する。この方法では、壁部材の壁を利用した斜め露光を用いて傾斜部材形成層を変形させることにより、傾斜部材を形成している。

まず、図３５（ａ）に示すように、基板５４０の上に、例えば転写などによって複数の壁部材５４２を形成する。本実施形態では、樹脂ブラック（カラーモザイクＣＫ−２０００；富士ハントエレクトロニクステクノロジー社製）を用いて壁部材５４２を形成する。

次いで、図３５（ｂ）に示すように、隣接する壁部材５４２のそれぞれの間に、基板５４０の表面のうち壁部材５４２が形成されていない表面を覆うように、傾斜部材形成層５４４を形成する。図３５（ｂ）では、傾斜部材形成層５４４の厚さは壁部材５４２の高さと同じであるが、これらは異なっていてもよい。傾斜部材形成層５４４は、例えばネガレジスト（ＯＭＲ８５；東京応化社製）からなる層である。

この後、図３５（ｃ）に示すように、傾斜部材形成層（ネガレジスト層）５４４を斜めから露光する。露光する方向は、傾斜面を形成しようとする方向に応じて選択できる。これにより、ネガレジスト層５４４のうち壁部材５４２の影とならない部分のみが露光される。

このとき、図３５（ｃ）に示すように、基板５４０の表面のうち、この工程によって露光しようとする領域以外の領域をマスクで覆ってもよい。その場合、図３５（ｃ）の工程に続いて、基板５４０の表面のうち図３５（ｃ）に示す工程で露光された領域をマスクで覆い、マスクで覆われていない領域のネガレジスト層５４４を、図３５（ｃ）の露光方向とは異なる方向から露光してもよい（図３５（ｄ））。このようにして、所望の表面形状に応じて、露光方向を変えて複数回（３回以上でもよい）の斜め露光を行うことができる。なお、光透過性の基板５４０を用い、図３５（ｃ）および（ｄ）に示す斜め露光を、基板５４０の裏面から行ってもよい。

露光後、ネガレジスト層５４４の現像を行うと、図３５（ｅ）に示すように、ネガレジスト層５４４のうち露光された部分のみが除去され、露光されなかった部分から、傾斜面５４６ａを有する傾斜部材５４６が形成される。これにより、壁部材５４２および傾斜部材５４６からなる複数の単位構造５４８が形成された配向制御体６０１が得られる。なお、図３５（ｃ）および（ｄ）に示すように、露光方向を変えて複数回の斜め露光を行った場合には、単位構造５４８は、それぞれの露光方向に応じて異なる法線方向を有する傾斜面を有する。

図３４および図３５を参照しながら説明した方法では、傾斜部材形成層を変形させて傾斜部材を形成したが、そのような変形工程を行わずに傾斜部材を形成することもできる。

以下、図３６（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、本実施形態における配向制御体のさらに他の作製方法を説明する。この方法では、壁部材をダムとして用いて、インクジェット法によって基板に溶液を付与することにより傾斜部材を形成する。従って、図３４や図３５に示す上記方法のように、傾斜部材形成層の変形工程を行う必要がない。

まず、図３６（ａ）に示すように、転写などにより基板５５０の上に、複数の壁部材５５２を形成する。壁部材５５２は、例えばポジレジスト（ＯＦＰＲ８００、東京応化社製）から形成される。なお、壁部材５５２の材料は、比較的小さい表面張力を有する材料であればよく、感光性を有する必要はない。

次いで、図３６（ｂ）に示すように、壁部材５５２が形成された基板５５０に対して斜め露光を行うと、壁部材５５２の一方の側面５５２ａのみが露光される。これにより、壁部材５５２の側面５５２ａのみに親水性が付与され、壁部材５５２の他方の側面５５２ｂは撥水性を保つ。

このとき、図３６（ｂ）に示すように、基板５５０の表面のうち、この工程で露光しようとする領域以外の領域をマスクで覆ってもよい。その場合、図３６（ｂ）の工程に続いて、基板５５０の表面のうち図３６（ｂ）に示す工程で露光された領域をマスクで覆い、マスクで覆われていない領域の壁部材５５２を、図３６（ｂ）の露光方向とは異なる方向から露光してもよい（図３６（ｃ））。このようにして、露光方向を変えて複数回（３回以上でもよい）の斜め露光を行うことによって、各壁部材５５２の任意の側面に親水性を付与できる。なお、図３６（ｂ）および（ｃ）に示す斜め露光は、基板５５０の裏面から行ってもよい。

この後、図３６（ｄ）に示すように、基板５５０の表面に対して、例えばインクジェット法により傾斜部材形成用の溶液を付与する。このとき、溶液は、壁部材５５２における撥水性の側面５５２ｂにはじかれて、壁部材５５２の親水性の側面５５２ａおよび基板５５０の表面と接触するように付与される。次に、付与された溶液を乾燥させることにより、傾斜面５５４ａを有する傾斜部材５５４が形成される。なお、傾斜部材形成用の溶液は特に限定されないが、例えばポリビニルアルコールなどの親水性（水分散系）のインクを用いることができる。

なお、図３６（ｄ）の工程において、傾斜部材形成用の溶液として疎水性（有機溶媒系）のインクを用いてもよい。その場合、壁部材５５２の側面５５２ａに親油性を付与しておく必要がある。このように、傾斜部材形成用の溶液に対する濡れ性を高めるために、壁部材５５２の側面５５２ａに親水性や親油性を付与することを、「親液性を付与する」、「親液性を高める」等と表現することにする。

上記方法により、壁部材５５２および傾斜部材５５４からなる複数の単位構造５５６が形成された配向制御体６０２が得られる。なお、図３６（ｂ）および（ｃ）に示すように、露光方向を変えて複数回の斜め露光を行った場合には、単位構造５５６は、それぞれの露光方向に応じて異なる法線方向を有する傾斜面５５６ａを有する。

図３４〜図３６を参照しながら例示した方法によると、液晶層と接触する面全体で液晶層の初期配向を制御できる配向制御体６００、６０１および６０２を簡便に作製できる。このような配向制御体６００、６０１および６０２を用いると、液晶層の配向をより均一に制御できるので有利である。また、上記方法によると、配向制御体における単位構造の平均ピッチＰ_Xを小さく（例えば数μｍ以下）しても、傾斜面と基板の表面との間の角度や壁部材の高さなどを任意かつ精確に設定できる。また、傾斜面と基板の表面との間の角度を、壁部材のピッチや高さなどによって簡単に調整できるので、従来の方法では困難であったハイプレチルトが実現可能となる。

なお、転写（レプリカ法）によっても図３２（ａ）に示す配向制御体５０１を形成することができる。以下、転写による配向制御体の形成方法について説明する。

まず、例えば図３４〜図３６を参照しながら説明した方法と同様の方法により、表面に複数の単位構造を有する原盤を作製する。

次に、この原盤をマスターとして用いて、原盤の表面形状を樹脂材料からなる層（樹脂層）などに転写することにより、配向制御体５０１を形成する。樹脂層は、例えばガラス基板上などに配置されていてもよい。樹脂層の材料は特に限定されないが、公知の配向膜の材料と同じ材料を用いることができる。また、上記原盤を転写して得られた転写物をマスターとして用いて更なる転写を行うことにより、配向制御体５０１を形成してもよい。

（実施形態８）
以下、図面を参照しながら、本発明による液晶表示装置の実施形態８を説明する。

本実施形態の液晶表示装置は、実施形態７の液晶表示装置と同様の構成を有している。ただし、本実施形態における配向制御体では、単位構造５０３の傾斜面５０７ａの法線方向は、基板５０２の表面における位置に応じて異なる方位に傾斜している。なお、傾斜面５０７ａが平面でない場合、「傾斜面５０７ａの法線方向」は、図３３（ｃ）および（ｄ）における直線５０７Ａと直交する方向をいう。

以下、本実施形態における配向制御体のより詳細な構造を説明する。本実施形態における配向制御体は、図１７（ａ）を参照しながら説明したように、２００個×６００個の単位領域（３００μｍ×１００μｍ）を有している。

図３７（ａ）に示すように、それぞれの単位領域５７４は、図３７（ａ）に示すように、縦横ともに２分割された４つのサブ領域５８０に分割されている。図３７（ｂ）に、図３７（ａ）のＡ―Ａ’およびＢ−Ｂ’断面図を示す。図示するように、各サブ領域５８０には複数の単位構造５７６が配列されている。それぞれのサブ領域５８０では、単位構造５７６の傾斜面５７６ａは略同一の法線方向を有している。また、各サブ領域における傾斜面５７６ａは、そのサブ領域を含む単位領域５７４の中心に対して外を向くように形成されている。

図３７（ｃ）を参照しながら、各サブ領域における単位構造５７６の配列状態をより詳しく説明する。単位構造５７６は、その稜線と直交する方向に１．６μｍの平均ピッチＰ_Xで配列されている。また、単位構造５７６は、その稜線の方向に、０．８μｍの溝を空けて、３．２μｍの平均ピッチＰ_Yで配列されている。

本実施形態における配向制御体では、各単位構造の傾斜面の法線方向は、その単位構造の基板表面における位置に応じて予め決められた方位に傾斜している。従って、液晶層のプレチルト方向を所定の領域ごとに制御する、いわゆる配向分割が可能になる。そのため、液晶表示装置の視野角特性を改善できる。

なお、本実施形態における配向制御体の構造は、図３７に示す構造に限定されない。例えば、単位領域５７４のサイズやサブ領域の数、形状なども任意に設定できる。本実施形態の配向制御構造を表示装置に適用する場合には、単位領域５７４のサイズは、適用しようとする表示装置の画素のサイズに対応させることが好ましい。また、各単位構造５７６のサイズやピッチも任意に設定できる。さらに、配向制御体は、表面に配向膜および／または導電膜を有していてもよい。この場合、配向膜と接するように液晶層を配置するとよい。

次に、本実施形態における配向分割可能な配向制御体を作製する方法を例示する。

まず、熱変形を生じる材料を用いて配向制御体を作製する方法について説明する。

図３４（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明した方法と同様の方法で、基板５２０の上に壁部材５２６を形成する。ただし、図３４（ｂ）に示すレジストパターン５２４は、図３７（ａ）に示す単位構造の配置に応じて形成される。

次いで、図３４（ｄ）に示すように、フォトマスクを用いてレジストパターン５２８を形成する。このとき、それぞれのサブ領域において、壁部材５２６の側面のうち、傾斜面を形成しようとする側の側面５２６ａと接するようなパターンを形成する。本実施形態では、図３７（ａ）に示す単位領域の右上のサブ領域では、壁部材５２６を形成するためのレジストパターン５２４から右上に０．４μｍずれたパターンが形成され、同様に、左上のサブ領域では左上に、右下のサブ領域では右下に、左下のサブ領域では左下に、それぞれ０．４μｍずれたパターンが形成されるようなフォトマスクを使用する。

この後の工程は、図３４（ｅ）を参照しながら説明した工程と同様である。

上記方法により、基板表面における位置に応じて、傾斜面の向きが異なる単位構造を容易に形成できる。

また、本実施形態の配向制御体は、図３５を参照しながら説明した方法と同様に、傾斜部材形成層の露光による変形を利用する方法で作製してもよい。

まず、図３５（ａ）に示す壁部材５４２の形成工程において、図３７（ａ）に示す単位構造の配置に応じて基板５４０の上に壁部材５４２を形成する。続いて、図３５（ｃ）および（ｄ）に示すネガレジスト層５４４の斜め露光工程において、まず、各単位領域における右上のサブ領域以外の領域を覆うマスクを用いて、第１の斜め露光を行う。同様にして、右下、左下および左上のサブ領域以外の領域を覆うマスクをそれぞれ用いて、第２、第３および第４の斜め露光を行う。第１〜第４の斜め露光の露光方向はそれぞれ異なる。この後、ネガレジスト層５４４を現像する（図３５（ｅ））と、サブ領域ごとに傾斜面の向きが異なる配向制御体を形成できる。

さらに、本実施形態の配向制御体は、図３６を参照しながら説明したインクジェット法を用いる方法と同様の方法でも作製できる。

まず、図３６（ａ）に示す壁部材５５２の形成工程において、図３７（ａ）に示す単位構造の配置に応じて基板５５０の上に壁部材５５２を形成する。

続いて、図３６（ｂ）および（ｃ）に示す壁部材５５２の斜め露光工程において、まず、各単位領域における右上のサブ領域以外の領域を覆うマスクを用いて、第１の斜め露光を行う。同様にして、右下、左下および左上のサブ領域以外の領域を覆うマスクをそれぞれ用いて、第２、第３および第４の斜め露光を行う。第１〜第４の斜め露光の露光方向はそれぞれ異なる。この後、基板５５０に対して、インクジェット法などにより傾斜部材形成用の溶液を付与した後、付与した溶液を乾燥させる（図３６（ｄ））。これにより、サブ領域ごとに傾斜面の向きが異なる配向制御体を形成できる。

上述したような方法によると、単位構造のピッチ、高さおよび傾斜面の角度などが任意かつ精確に制御され、かつ配向分割が可能な配向制御体を容易に作製できる。

なお、本実施形態における配向制御体は転写物であってもよい。そのような転写物は、実施形態７で説明した転写によって配向制御体を形成する方法と同様の方法で形成され得る。さらに、図３４〜図３６を参照しながら説明した方法で、例えば右上のサブ領域と対応するマスターを作製し、このマスターの表面形状を、向きを変えて異なる領域に４回転写することにより、サブ領域ごとに傾斜面の法線方向が異なる配向制御体を形成することもできる。

本発明によると、液晶層と接する表面に形成された凹凸により、垂直配向型液晶層における厚さ方向の中間に位置する液晶分子に略均一なプレチルトを発生させることができるので、液晶配向を高精度で制御できる。従って、明るくコントラストの高い液晶表示装置を提供できる。また、液晶層と接する表面に２次元的に配列された単位構造の形状、サイズ、配列などを最適化することにより、プレチルト角やプレチルト方向を自由に設定できる。

さらに、液晶層の配向を面（２次元的）で制御できることから、線（１次元的）に配向規制力を与えるリブ法や斜め電界法を利用した従来の表示装置よりも高い応答特性を実現できる。

また、基板表面における位置に応じて異なる形状の単位構造を形成すると、１つの画素をプレチルト方向の異なる複数の領域に配向分割できる。その上、１つの画素における同一のプレチルト方向を有する領域をさらにプレチルト角の異なる複数の領域に分割することも可能になる。そのため、視野角特性に優れた液晶表示装置を提供できる。

本発明における配向制御構造（凹凸）は、従来の配向制御手段よりも簡易なプロセスで精密に形成できるので有利である。

本発明は、各種の垂直配向型液晶表示装置に適用できる。特に、ＭＶＡモードの液晶表示装置に好適に適用される。

配向分割を説明するための図である。 （ａ）および（ｂ）は、ＶＡＮモードを説明するための図である。 （ａ）および（ｂ）は、凹凸形状による配向制御の概念を説明するための図である。 液晶配向のシミュレーション結果を示す図である。 シミュレーションで得られた単位構造の形状とチルト角との関係を示すグラフである。 （ａ）および（ｂ）は、平行配向型液晶層の配向制御を説明するための図である。 （ａ）は配向欠陥を生じさせない場合、（ｂ）は配向欠陥を生じさせた場合における液晶配向のシミュレーション結果を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、配向制御体の構造例を示す斜視図および断面図であり、（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、配向制御体の他の構造例を示す斜視図および平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、図８（ｃ）および（ｄ）に示す配向制御体表面における液晶分子の配向を示す平面図および断面図である。 （ａ）および（ｂ）は本発明による液晶表示装置の構成を例示する断面模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、実施形態１の液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明による実施形態１における配向制御体の構成を例示する斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態１における配向制御構造のパラメータを説明するための図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明におけるチルト角およびプレチルトの定義を説明するための図である。 ２光束干渉露光を用いてパターニングする方法を説明する図である。 （ａ）から（ｄ）は、それぞれ、本発明による実施形態２における配向制御体の構成を例示する斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、配向制御体における単位領域およびサブ領域を説明する図である。 （ａ）および（ｂ）は本発明の実施形態３におけるサブ領域の構成を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、単位領域をサブ領域に分割する方法を例示する図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態４におけるレプリカ法の概要を説明するための図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態４における配向制御体の形成方法を説明するための工程断面図である。 本発明の実施形態４における転写工程で用いる装置の概略図である。 本発明の実施形態４における転写工程で用いる他の装置の概略図である。 本発明の実施形態４における転写工程で用いるさらに他の装置の概略図である。 本発明の実施形態４における転写工程で用いるさらに他の装置の概略図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、単位領域の分割パターンの適用例を示す図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、アクティブマトリクス型液晶表示装置の画素の構成を示す平面図および斜視図である。 本発明による実施形態５の液晶表示装置の画素の構成例を示す平面図である。 液晶層に電圧Ｖを印加したときの光の透過率Ｔｒを示すグラフである。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明による実施形態６におけるサブ領域の構成を例示する斜視図である。 （ａ）は、本発明による実施形態６における単位領域の構成例を示す図であり、（ｂ）および（ｃ）は、（ａ）の単位領域に含まれる各微細領域の透過率の測定結果を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明による実施形態７における配向制御体の構成を説明するための断面図および平面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明による実施形態７における単位構造のピッチ、および傾斜面または側面の角度を説明するための図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態７における配向制御体を作製する方法を説明するための断面模式図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態７における配向制御体を作製する他の方法を説明するための断面模式図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態７における配向制御体を作製するさらに他の方法を説明するための断面模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態８における配向制御体の構成を説明するための図である。

符号の説明

２０、４０ 配向制御体
２１ 配向欠陥が生じる領域
３１、４１ 単位構造
４２ 底面（配向欠陥が生じる領域）
３５ 溝
４８０ 基板
４８１ 電極
４８２、４８５ 導電膜
４８３、４８４ 配向制御体
４８７、４８８ 垂直配向膜
４９０ 液晶層
７００、７０１ 液晶表示装置
５０１、６００、６０１、６０２ 配向制御体
５０２ 基板
５０３ 単位構造
５０５ 壁部材
５０５ａ、５０５ｂ 壁部材の側面
５０５ｒ 壁部材の稜線
５０７ 傾斜部材
５０７ａ 傾斜面
５１０ 液晶層

Claims (36)

1. 一対の基板と、前記一対の基板の間に設けられた垂直配向型液晶層と、前記垂直配向型液晶層に電圧を印加する電極とを備えた液晶表示装置であって、
   前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板は、前記垂直配向型液晶層と接する表面に凹凸を有しており、
   前記凹凸が形成された表面は、第１方向に沿って第１周期で高さが変化し、前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記第１周期と異なる第２周期で高さが変化する領域を有し、
   前記第１周期は０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、前記第２周期は０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、
   前記垂直配向型液晶層は、電圧が印加されていない状態で、前記凹凸によるプレチルトを有し、
   電圧が印加されていない状態において、前記第１方向に沿った前記第１周期の高さの変化によって液晶分子の極角方向を制御し、前記第２方向に沿った前記第２周期の高さの変化によって、液晶分子の方位角方向を前記第１方向と平行になるように制御する液晶表示装置。
2. 前記垂直配向型液晶層における厚さ方向の中間に位置する液晶分子は、電圧が印加されていない状態で、前記一対の基板の法線方向から傾斜して配向されている請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１周期は、前記第２周期よりも小さい請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記凹凸の高さは、前記第１周期の０．２倍以上である請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 前記凹凸の高さは、前記第１周期の０．５倍以上である請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 前記凹凸は２次元的に配列された複数の単位構造を含み、前記単位構造は、前記第１方向に非対称な断面を有する請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装置。
7. 前記単位構造は、前記第１方向に略三角形の断面を有する請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記単位構造は、前記第１方向に略四角形の断面を有する請求項６に記載の液晶表示装置。
9. 前記単位構造は、前記第１方向に略台形の断面を有する請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記単位構造の前記略台形の断面において、一方の底角は９０°以上１８０°未満である請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記単位構造は、前記第１方向に間隔を空けて配列されている請求項６から１０のいずれかに記載の液晶表示装置。
12. 前記凹凸は、前記第２方向に配列された複数の溝を有している請求項１から１１のいずれかに記載の液晶表示装置。
13. 各溝は、前記第１方向に沿って延びている、請求項１２に記載の液晶表示装置。
14. 各溝は、前記第２方向に、対称な略四角形の断面を有する請求項１２または１３に記載の液晶表示装置。
15. 前記各溝の幅は０．１μｍ以上１０μｍ以下である請求項１４に記載の液晶表示装置。
16. 前記第１方向に配列された前記単位構造からなる列Ａと、前記列Ａを前記単位構造の平均周期未満の距離だけ前記第１方向に移動させた列Ｂとを有し、
    前記列Ａおよび前記列Ｂは前記第２方向に交互に配列されている請求項６から１１のいずれかに記載の液晶表示装置。
17. 一対の基板と、前記一対の基板の間に設けられた垂直配向型液晶層と、前記垂直配向型液晶層に電圧を印加する電極とを備えた液晶表示装置であって、
    前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板は、前記垂直配向型液晶層と接する表面に凹凸を有しており、
    前記凹凸が形成された表面は、第１方向に沿って第１周期で高さが変化し、前記第１方向と直交する第２方向に沿って、前記第１周期と同じまたは異なる第２周期で高さが変化する領域を有し、
    前記第１周期は０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、前記第２周期は０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、
    前記凹凸は、それぞれが、対称な略四角形の断面を有し、前記第２方向と異なる方向に沿って延びる複数の溝を有しており、
    前記垂直配向型液晶層は、電圧が印加されていない状態で、前記凹凸によるプレチルトを有している液晶表示装置。
18. 一対の基板と、前記一対の基板の間に設けられた垂直配向型液晶層と、前記垂直配向型液晶層に電圧を印加する電極とを備えた液晶表示装置であって、
    前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板は、前記垂直配向型液晶層と接する表面に凹凸を有しており、
    前記凹凸は、第１方向に第１周期で配列された複数の単位構造からなる列Ａと、前記列Ａを前記単位構造の平均周期未満の距離だけ前記第１方向に移動させた列Ｂとを有し、前記列Ａおよび前記列Ｂは、前記第１方向と直交する第２方向に前記第１周期と同じまたは異なる第２周期で交互に配列されており、
    前記第１周期は０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、前記第２周期は０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、
    前記垂直配向型液晶層は、電圧が印加されていない状態で、前記凹凸によるプレチルトを有している液晶表示装置。
19. 一対の基板と、前記一対の基板の間に設けられた垂直配向型液晶層と、前記垂直配向型液晶層に電圧を印加する電極とを備えた液晶表示装置であって、
    前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板は、前記垂直配向型液晶層と接する表面に凹凸を有しており、
    前記凹凸は、第１方向に０．１μｍ以上１０μｍ以下の周期で配列された複数の単位構造を含み、各単位構造は略柱状であり、
    前記略柱状の単位構造の側面は、前記基板の前記表面に対して略垂直であり、
    前記複数の単位構造のうち最近接の単位構造によって包囲される底面は、それぞれ、前記基板の前記表面と平行であり、かつ、基板法線方向に回転対称軸を有しておらず、
    前記垂直配向型液晶層は、電圧が印加されていない状態で、前記凹凸によるプレチルトを有している液晶表示装置。
20. 前記垂直配向型液晶層における厚さ方向の中間に位置する液晶分子は、電圧が印加されていない状態で、前記一対の基板の法線方向から傾斜して配向されている請求項１９に記載の液晶表示装置。
21. 前記複数の単位構造の高さは０．１μｍ以上３μｍ以下である請求項１９または２０に記載の液晶表示装置。
22. 各単位構造は三角柱である請求項１９から２１のいずれかに記載の液晶表示装置。
23. 各単位構造は五角柱である請求項１９から２１のいずれかに記載の液晶表示装置。
24. 各単位構造は、前記基板上の位置に応じて決められた形状を有する請求項１から２３のいずれかに記載の液晶表示装置。
25. 前記凹凸は、それぞれが互いに異なるプレチルト方向を生じさせる複数のサブ領域を構成している請求項１から２４のいずれかに記載の液晶表示装置。
26. 前記複数のサブ領域を有する前記凹凸は前記一対の基板の両方に設けられており、一方の基板における各サブ領域は、他方の基板における対応するサブ領域と１：１で対向している請求項２５に記載の液晶表示装置。
27. 前記複数のサブ領域を有する前記凹凸は前記一対の基板の両方に設けられており、一方の基板における各サブ領域は、他方の基板における対応する複数のサブ領域と対向している請求項２５に記載の液晶表示装置。
28. 前記複数のサブ領域を有する前記凹凸は前記一対の基板の一方にのみ設けられている請求項２５に記載の液晶表示装置。
29. マトリクス状に配列された複数の画素を有し、
    前記凹凸は、各画素に対応する領域に、一組の互いに異なるプレチルト方向を生じさせるサブ領域を有している請求項２４から２８のいずれかに記載の液晶表示装置。
30. マトリクス状に配列された複数の画素を有し、
    前記凹凸は、各画素に対応する領域に、複数組の互いに異なるプレチルト方向を生じさせるサブ領域を有し、前記サブ領域の組はピッチＧＰで配列されている請求項２４から２８のいずれかに記載の液晶表示装置。
31. 各画素は、光を透過する略矩形の開口部を備えており、前記開口部は画素の列方向に沿う長辺と画素の行方向に沿う短辺とを有し、
    前記凹凸はストライプ状に分割されて前記複数のサブ領域を形成しており、各サブ領域は前記開口部の前記長辺および短辺と平行でない方向に延びている、請求項３０に記載の液晶表示装置。
32. 前記開口部における前記長辺の長さＨ_pは前記短辺の長さＷ_pの略整数倍であり、
    前記短辺の長さＷ_pは、前記サブ領域の組のピッチＧＰの略整数倍であり、
    前記サブ領域は、前記開口部の前記短辺と略４５°の角度をなす方向に延びている、請求項３１に記載の液晶表示装置。
33. 各サブ領域は、それぞれが互いに異なるプレチルト角を生じさせる複数の微細領域を有している請求項２４から３２のいずれかに記載の液晶表示装置。
34. 前記凹凸は転写によって形成されている請求項１から３３のいずれかに記載の液晶表示装置。
35. 表面に凹凸が形成された基板を用意する工程と、
    前記基板と他の基板とを対向させ、前記基板および前記他の基板との間に垂直配向型液晶層を設ける工程と
    を包含する請求項１から３４のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
36. 前記表面に凹凸が形成された基板を用意する工程は、
    前記凹凸と対応する表面形状を有するマスターを用意する工程と、
    前記マスターの前記表面形状を前記基板の表面に転写する工程と
    を包含する請求項３５に記載の製造方法。

Images