JP4664384B2 - 配向処理装置、配向処理方法、及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置に関する。特に、本発明は液晶表示装置の配向膜の配向処理技術に関する。

液晶表示装置は、間隔をあけて対向する一対の基板と、一方の基板に形成される電極及び配向膜と、他方の基板に形成される電極及び配向膜と、一対の基板の間に挟持される液晶とを備えている。一方の基板の電極は共通電極であり、他方の基板の電極は画素電極として形成される。画素電極はアクティブマトリクスとともに設けられることができる。また、いずれかの基板に、ブラックマトリクスやカラーフィルターが設けられる。

液晶表示装置を見ると、電圧のオン−オフによって、画素電極のある部分が明るくなったり、暗くなったりする。すなわち、画素電極が画素表示部分を規定する。ブラックマトリクスの開口部は画素電極と重なるように配置され、ブラックマトリクスの開口部の面積は画素電極の面積よりも小さく形成される。従って、ブラックマトリクスがある場合には、画素表示部分はブラックマトリクスの開口部によって規定される。いずれの場合にも、画素表示部分のまわりの部分は、非表示部分となる。

配向膜は水平配向膜と垂直配向膜に分類される。水平配向膜を使用すると、液晶分子が基板の表面とほぼ平行に配向し、電圧を印加すると、液晶分子が基板の表面に対して斜めにチルトする。垂直配向膜を使用すると、液晶分子が基板の表面とほぼ垂直に配向し、電圧を印加すると、液晶分子が基板の表面から斜めにチルトする。いずれの場合にも、配向膜にはラビング等の配向処理が施され、ＴＮ型液晶表示装置の場合には、液晶が一方の配向膜から他方の配向膜に向かってツイストする。また、ラビングにより、液晶分子は配向膜に対してプレチルト角度をもってプレチルトする。

ＴＮ型液晶表示装置では、液晶表示装置を組み立てた状態で見るときに、両配向膜には互いに所定角度（９０度）をなす方向にラビングが行われ、液晶が一方の配向膜から他方の配向膜に向かってツイストするようにする。ここで、ツイストを無視して液晶分子が一平面内で配向しているとした場合、一方の配向膜の近くに位置する液晶分子のプレチルト方向と、他方の配向膜の近くに位置する液晶分子のプレチルト方向とは同じであり、それによって中間に位置する液晶分子が両配向膜の近くに位置する液晶分子のプレチルト方向に従って配向する。

もし、一方の配向膜の近くに位置する液晶分子のプレチルト方向と、他方の配向膜の近くに位置する液晶分子のプレチルト方向とが逆であると、中間に位置する液晶分子はどっちの配向膜の近くに位置する液晶分子のプレチルト方向に従って配向してよいのか分からず、液晶分子が一定方向にチルトしない。この配向状態は、配向膜のプレチルト角が水平配向に近い場合にはスプレイ配向となり、配向膜のプレチルト角が高い場合、例えば３０°以上、あるいは垂直配向に近い場合にはベンド配向となる。

しかし、本願の出願人は、一方の配向膜の近くに位置する液晶分子のプレチルト方向と、他方の配向膜の近くに位置する液晶分子のプレチルト方向とが逆であっても、一方の配向膜の近くの液晶分子のプレチルト角度と、他方の配向膜の近くの液晶分子のプレチルト角度とに差があると、中間に位置する液晶分子はプレチルト角度の大きい（又は小さい）液晶分子のプレチルト方向に従って配向することを見い出し、このことを次に述べる配向分割に応用している。なお、水平配向膜を使用する場合には、中間に位置する液晶分子はプレチルト角度の大きい液晶分子のプレチルト方向に従って配向し、垂直配向膜を使用する場合には、中間に位置する液晶分子はプレチルト角度の小さい液晶分子のプレチルト方向に従って配向する。

液晶表示装置は、表示面を見る方向に従って、白っぽく見えたり、黒っぽく見えたりする、いわゆる視角特性の問題を含む。視角特性の問題を改善する提案として、配向分割の技術がある。配向分割とは、一つの画素を２つのドメインに分割し、一方のドメインでは両配向膜の間の中間に位置する液晶分子が一方の方向にチルトし、他方のドメインでは両配向膜の間の中間に位置する液晶分子が反対の方向にチルトするようにすることである。配向分割によって、白っぽく見える特性と黒っぽく見える特性が平均化され、表示面をどの方向から見ても良好な表示が得られる。ただし、配向分割を実施するためには、各ドメイン毎にラビングを行うことが必要であり、各配向膜についてマスクを使用して２回のラビングを行うことが必要である。

本願の出願人により出願された特許文献１は、種々の配向分割技術を開示している。特に有利なのは、各配向膜について１回のラビングを行うことにより、配向分割を行うことができるようにしたことである。この配向分割技術では、各配向膜について、ラビングを行い、そして、マスクを介して紫外線を照射する。それによって、紫外線が照射されなかった部分ではラビングの効果により液晶分子が第１のプレチルト角で配向することになり、紫外線が照射された部分では液晶分子のプレチルト角が大きく（又は小さく）なって第２のプレチルト角で配向することになる。一方の配向膜の第１のプレチルト角度を形成する部分と、他方の配向膜の第２のプレチルト角度を形成する部分とが、対向するように配置する。両配向膜のラビングは上記したベンド配向またはスプレイ配向となるが、両配向膜の近くの液晶分子のプレチルト角の差があるために、中間の液晶分子は特定のプレチルト角液晶分子のプレチルト方向に従って配向する。マスクの実体部分と開口部とは交互に現れるので、それに応じて液晶の配向方向も交互になる。

さらに、液晶表示装置は画素表示部分と非表示部分とを有するが、画素表示部分と非表示部分とは同時にラビングする。例外として、特許文献２は、表示部分のアンカリングエネルギーが画素表示部分のアンカリングエネルギーよりも大きくなるように配向処理を行うことを提案している。この公報によれば、一定の電圧印加では、画素表示部分の液晶分子が立ち上がりやすくなり、非表示部分の液晶分子が立ち上がり難くなって、非表示部分にかかるバスラインの電圧の影響を受けないようにしている。

さらに、ラビングの問題点もある。ラビングは配向膜をレーヨン等の布で擦ることであり、レーヨン等の布をクリーンルームに持ち込むことにより発塵が生じる。また、ラビングにより静電気が発生し、アクティブマトリクスのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が破壊される可能性がある。そこで、ラビング以外の、例えば紫外線照射による配向処理が求められている。

例えば特許文献３や、特許文献４及び特許文献５は、偏光した紫外線を使用して配向処理を行うことを開示している。この特許文献３はホモジニアス配向した液晶セルに偏光した紫外線を部分的に照射し、照射された部分の配向方向が元のホモジニアス配向方向と変化するようになっている。特許文献４及び特許文献５では、光配向可能なポリマー網状組織（ＰＰＮ）に垂直に偏光した紫外線を照射し、液晶分子の配向を実現することを開示している。しかし、この方法では、偏光した紫外線を使用しなければならないという問題がある。さらに、偏光した紫外線を得るための偏光子は、現在ではグランテイラー型の偏光子しかないが、グランテイラー型の偏光子は自然に産出する方解石を切り出して製造されたものであり、実際の使用には向いていない。従って、無偏光の紫外線を使用して配向処理を行うことができることが望まれる。
米国特許第５４７３４５５号 特開平８−１５２６３８号公報 米国特許第４９７４９４１号 特開平６−２８９３７４号公報 特開平８−０１５６８１号公報

対向する配向膜の画素表示部分の配向処理が異なっていると、液晶表示装置の使用中にある画素に電圧を印加しそして電圧を切ったときに、一方の配向膜の近傍に電荷が多く残り、電圧を切った状態においてもこの残留電荷により前に表示した映像が薄く焼きついた状態になる。特に、上記の紫外線を使用した配向分割においては、一方の配向膜には紫外線を照射した部分があり、これと対向する他方の配向膜の部分には紫外線を照射していないので、両配向膜の互いに対向する部分の配向処理に差があり、一方の配向膜の近傍に電荷が多く残る傾向がある。

本発明の目的は、対向する配向膜において一方の配向膜の近傍に電荷が多く残り、電圧を切った状態においても残留電荷により前に表示した映像が薄く焼きついた状態になるのを防止することができるようにした液晶表示装置を提供することである。本発明の他の目的は、配向分割した液晶表示装置において、対向する配向膜の配向処理を同等に且つ簡単に行うことができるようにした液晶表示装置を提供することである。

本発明の他の目的は、ラビングに代わる配向処理を行うことのできる液晶表示装置を提供することである。本発明の他の目的は、ラビング及びその他の配向処理を組み合わせて行うことのできる液晶表示装置を提供することである。

本発明による液晶表示装置は、間隔をあけて対向する一対の基板と、一方の基板に形成される電極及び配向膜と、他方の基板に形成される電極及び配向膜と、該一対の基板の間に挟持される液晶と、画素表示部分と該画素表示部分を少なくとも部分的に取り囲む非表示部分とを区画する手段とを備え、該配向膜は、該画素表示部分の液晶分子の配向を該非表示部分の液晶分子の配向により規制するように、配向処理されていることを特徴とするものである。

この構成において、画素表示部分と非表示部分とは配向処理を変えてある。画素表示部分では、対向する配向膜の配向処理が実質的に差がないようにし、よって一方の配向膜の近傍に電荷が多く残るのを防止する。非表示部分では、対向する配向膜の配向処理が実質的に差があっても、ここは表示には影響をしない。こうして、画素表示部分の液晶分子の配向を非表示部分の液晶分子の配向により規制すれば、画素表示部分では所望の表示を行うことができる。

この構成とともに、下記の構成を採用することができる。
該画素表示部分の配向処理は該非表示部分の配向処理とは異なっている。
該配向膜が一様な配向材料からなる。
該配向膜は、該画素表示部分においてはラビングされたのみであり、該非表示部分においてはラビング及び紫外線照射されている。
該画素表示部分が液晶分子の配向方向が互いに反対方向となる少なくとも２つのドメインを有する。
該配向膜が該非表示部分において少なくとも２つの材料層からなる。
該非表示部分のみにラビングがなされている。
該配向膜が該非表示部分において少なくとも２方向にラビングされている。

一方の基板の電極が画素電極であり、一方の基板にはブラックストライプ及び開口部を有するブラックマトリクスが設けられ、該画素表示部分は該ブラックマトリクスの開口部によって規定される。
さらに、本発明による液晶表示装置は、間隔をあけて対向する一対の基板と、一方の基板に形成される電極及び配向膜と、他方の基板に形成される電極及び配向膜と、該一対の基板の間に挟持される液晶とを備え、該配向膜は、垂直配向性を示す配向膜であり、且つ斜め方向から無偏光の紫外線を照射することによってプレチルト角度を伴った配向が実現されていることを特徴とする。

この構成においては、垂直配向膜であれば、ラビングをしなくても、無偏光の紫外線を斜めに照射することによってプレチルト角度を伴った配向を実現されることが分かった。
この構成とともに、下記の構成を採用することができる。
照射される紫外線が波長２８０ｎｍ以下の成分を含む。

紫外線の平行度が±１０度以内である。
さらに、本発明による液晶表示装置は、間隔をあけて対向する一対の基板と、一方の基板に形成される電極及び配向膜と、他方の基板に形成される電極及び配向膜と、該一対の基板の間に挟持される液晶とを備え、該配向膜は、ラビングが施してあり、且つ斜め方向から紫外線が照射されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、ラビングと紫外線照射とを組み合わせて、新しい配向処理を行うことができる。
この構成とともに、下記の構成を採用することができる。
該配向膜は、一様なラビングが施してあり、且つドメイン毎に異なった斜め方向から紫外線が照射されている。

照射される紫外線が波長２８０ｎｍ以下の成分を含む。
紫外線の平行度が±１０度以内である。
さらに、本発明は、間隔をあけて対向する一対の基板と、一方の基板に形成される電極及び配向膜と、他方の基板に形成される電極及び配向膜と、該一対の基板の間に挟持される液晶とを備え、該配向膜は紫外線を照射することにより該配向膜に隣接する液晶分子のプレチルト角度を伴った配向が実現されており、該基板が配向実現のために照射される紫外線の波長領域を吸収する材料からなることを特徴とする液晶表示装置を提供する。

さらに、本発明は、間隔をあけて対向する一対の基板と、一方の基板に形成される電極及び配向膜と、他方の基板に形成される電極及び配向膜と、該一対の基板の間に挟持される液晶とを備え、該少なくとも一方の基板の配向膜が、該配向膜が互いに平行に延びる複数のストライプ状の領域に区分され且つ一つの領域における液晶分子の配向方向がそれに隣接する領域における液晶分子の配向方向とは逆であり且つ配向方向がストライプに対して平行であるように配向処理されていることを特徴とする液晶表示装置を提供する。

さらに、本発明は、間隔をあけて対向する一対の基板と、一方の基板に形成される電極及び配向膜と、他方の基板に形成される電極及び配向膜と、該一対の基板の間に挟持される液晶と、複数の画素とを備え、各画素が異なった４つの配向領域を有し、該４つの配向領域が液晶分子が互いに９０度をなして４方向に向くように形成されていることを特徴とする液晶表示装置を提供する。

さらに、本発明は、間隔をあけて対向する一対の基板と、一方の基板に形成される電極及び配向膜と、他方の基板に形成される電極及び配向膜と、該一対の基板の間に挟持される液晶とを備え、該配向膜は紫外線の照射によってプレチルトをともなった配向処理が行われ且つ１画素がしきい値電圧の異なる少なくとも２つの領域をもつように形成されていることを特徴とする液晶表示装置を提供する。この構成によれば、紫外線の照射という比較的に簡単な手段により、ラビングを用いることなく（従って、ラビングによって配向膜２０、２４の表面に溝状のこすり跡が形成されることなく）液晶の配向を実現できるとともに、１画素にしきい値電圧の異なる複数の領域を形成することが可能になり、製造コストの増加なしに液晶表示装置の視角特性を改善することが可能になる。

さらに、本発明は、間隔をあけて対向する一対の基板と、一方の基板に形成される電極及び配向膜と、他方の基板に形成される電極及び配向膜と、該一対の基板の間に挟持される液晶とを備え、該配向膜は１画素が十字状に延びる境界線によって液晶の配向が異なった４つの領域をもつように形成され、該十字状に延びる境界線を覆う遮光膜が設けられることを特徴とする液晶表示装置を提供する。この構成によれば、４つの領域を区画する十字状に延びる境界線において過度に明るい部分が生じるのを防止することができる。

本発明によれば、対向する配向膜において一方の配向膜の近傍に電荷が多く残り、電圧を切った状態においてもこの残留電荷により前に表示した映像が薄く焼きついた状態になるのを防止することができる。また、ラビングの代わりに紫外線照射を用いて配向処理をすることができ、あるいはラビングと紫外線照射を組み合わせて配向処理をすることができる。

図１は本発明の第１実施例による液晶表示装置の一部を示す平面略図、図２は図１の液晶表示装置を示す断面図、図３は図２の一方の基板に形成されるアクティブマトリクスを示す図である。特に、図２（Ａ）は図１の線２Ａ−２Ａに沿った断面図、図２（Ｂ）は図１の線２Ｂ−２Ｂに沿った断面図、図３は線２Ｃ−２Ｃに沿った断面図である。

図２において、液晶表示装置１０は、間隔をあけて対向する一対の透明なガラス基板１２、１４ と、これらの基板１２、１４の間に挟持される液晶層１６とからなる。一方の基板（下基板という）１２には透明な画素電極１８及び透明な配向膜２０が形成され、他方の基板（上基板という）１４には透明な共通電極２２ 及び透明な配向膜２４が形成されている。

下基板１２の画素電極１８は図３に示すアクティブマトリクスとともに形成される。上基板１４にはさらにカラーフィルター２６及びブラックマトリクス２８が形成されている。偏光子２９Ａ、２９Ｂが下基板１２及び上基板１４の外側に配置される。

図３において、アクティブマトリクスは、ゲートバスライン３２、ドレインバスライン３０、及びＴＦＴ（薄膜トランジスタ）３４を含む。ＴＦＴ３４はゲートバスライン３２及びドレインバスライン３０に接続され、さらに画素電極１８に接続される。この液晶表示装置１０は配向分割が適用され、各画素電極１８は画素電極１８のほぼ中心を通る線３６によって２つのドメインＡ、Ｂに分割されている。

図２において、カラーフィルター２６はＲ、Ｇ、Ｂのカラー要素を含み、各画素電極１８はカラーフィルター２６のＲ、Ｇ、Ｂの各カラー要素と対応して配置される。ブラックマトリクス２８の開口部２８ａは画素電極１８と重なるように配置され、ブラックマトリクス２８の開口部２８ａの面積は画素電極１８の面積よりも小さく形成される。

さらに、画素電極１８の下方には、画素電極１８のほぼ中心を通って蓄積容量電極４０が設けられる。２７は絶縁層である。ブラックマトリクス２８、バスライン３０、３２、蓄積容量電極４０、及び画素電極１８は、これらの間に配置された絶縁層（図示せず）により電気的に分離されている。

ブラックマトリクス２８の開口部２８ａが画素表示部分Ｃを規定する。画素表示部分Ｃのまわりには、ブラックマトリクス２８のブラックストライプによって規定される非表示部分Ｄが存在する。蓄積容量電極４０は非表示部分Ｅとなる。図２においても、各画素電極１８について、画素電極１８の中心を通る線３６によって分割された２つのドメインＡ、Ｂが示される。線３６は蓄積容量電極４０の中心を通る。

図１は図３の一つの画素電極１８及びその周辺の領域を示す図であり、図２の要素も重ねて示されている。図１においては、図２のドメインＡのうち、画素表示部分Ｃと重なる部分がＣＡで示され、非表示部分Ｄと重なる部分がＤＡで示され、非表示部分Ｅと重なる部分がＥＡで示されている。同様に、図２のドメインＢのうち、画素表示部分Ｃと重なる部分がＣＢで示され、非表示部分Ｄと重なる部分がＤＢで示され、非表示部分Ｅと重なる部分がＥＢで示されている。

図１において、画素表示部分ＣＡ、ＣＢは白抜きで示され、非表示部分ＤＡ、ＥＡ、ＤＢ、ＥＢはハッチングで示されている。非表示部分ＤＡ、ＥＡのハッチングと非表示部分ＤＢ、ＥＢのハッチングとは逆にしてあり、これらの部分の配向処理が変えてあることを示している。つまり、画素表示部分Ｃ、非表示部分Ｄ、Ｅは、蓄積容量電極４０の中心線及びブラックマトリクス２８のブラックストライプの中心線によって２つのドメインＣＡ、ＤＡ、ＥＡ；ＣＢ、ＤＢ、ＥＢに分割されている。

図４及び図５は図１の配向処理の一例を示す図であり、図４は電圧不印加時の液晶の状態、図５は電圧印加時の液晶の状態を示す。これからの図において、配向膜２０、２４は示されているが、その他の画素電極やブラックマトリクス等は省略ないし簡略化して示される。図４及び図５は配向膜２０、２４が垂直配向膜の例であり、説明を簡単にするためにツイストは無視して全ての液晶分子１６Ａを同一平面内で示してある。

図４を参照して、一方のドメインＡについて説明する。下側の配向膜２０に近い液晶分子１６Ａは、非表示部分ＤＡ、ＥＡにおいては小さなプレチルト角度（例えば８５°）でプレチルトしており、画素表示部分ＣＡにおいては大きなプレチルト角度（例えば８９°）でプレチルトしている。これに対向する上側の配向膜２４に近い液晶分子１６Ａは、非表示部分ＤＡ、ＥＡ 及び画素表示部部分ＣＡにおいて一様に大きなプレチルト角度（例えば８９°）でプレチルトしている。

下側の配向膜２０に近い液晶分子１６Ａのプレチルト方向と上側の配向膜２４に近い液晶分子１６Ａのプレチルト方向は互いに逆であり、垂直配向膜を使用したこの例では下側の配向膜２０と上側の配向膜２４との間の液晶層１６は全体としてベンド配向する。画素表示部部分ＣＡにおいては、下側の配向膜２０に近い液晶分子１６Ａのプレチルト角度と上側の配向膜２４に近い液晶分子１６Ａのプレチルト角度とがほぼ同じであり、且つベンド配向しているので、このような配向状態の画素表示部部分ＣＡが単独に存在すると、電圧を印加した場合に上下の配向膜２０、２４の中間に位置する液晶分子１６Ａは下側の配向膜２０に近い液晶分子１６Ａのプレチルト角度に従ってチルトしてよいのかあるいは上側の配向膜２４に近い液晶分子１６Ａのプレチルト角度に従ってチルトしてよいのかが不定であり、所定の方向に変化することはない。なお、画素表示部部分ＣＡをこのような不安定な状態にするためには、画素表示部部分ＣＡをラビングなしにしておいてもよい。

これに対して、非表示部分ＤＡ、ＥＡにおいては、下側の配向膜２０に近い液晶分子１６Ａは小さなプレチルト角度でプレチルトしており、上側の配向膜２４に近い液晶分子１６Ａは大きなプレチルト角度でプレチルトしている。このように上下の配向膜２０、２４の近くの液晶分子１６Ａのプレチルト角度が異なっていると、ベンド配向していたとしても、電圧を印加した場合に上下の配向膜２０、２４の中間に位置する液晶分子１６Ａはプレチルト角度の小さい方の配向に従ってチルトすることが分かっている。

従って、図５に示されるように、非表示部分ＤＡ、ＥＡにおいては、電圧を印加すると、液晶分子１６Ａは下側の配向膜２０の配向処理に従って右上がりの方向にチルトしていくことになる。この状態は図６にさらに誇張して示されている。画素表示部部分ＣＡの液晶分子１６Ａは単独ではどちらに向かってチルトするのか分からないけれども、画素表示部部分ＣＡは非表示部分ＤＡ、ＥＡに取り囲まれているので、画素表示部部分ＣＡの液晶分子１６Ａは非表示部分ＤＡ、ＥＡの液晶分子１６Ａの配向により規制され、電圧の印加にともなって非表示部分ＤＡ、ＥＡの液晶分子１６Ａがチルトする方向にチルトすることになる。この状態は図７にさらに誇張して示されている。

ここで、重要なことは、画素表示部部分ＣＡにおいては、下側の配向膜２０及び上側の配向膜２４ともに同様の配向処理がされていることであり、それによって対称な交流電圧を印加した後で電圧を切ったときに、下側の配向膜２０の近くに残る電荷と上側の配向膜２４の近くに残る電荷とが差がなくなり、画像の焼きつきが生じるのを防止することができる。非表示部分ＤＡ、ＥＡにおいては、配向処理に差があるので、残留電荷に差ができるかもしれないが、この部分は非表示部分であるので画像形成には影響がない。

ドメインＢについても下側の配向膜２０と上側の配向膜２４の配向処理の関係を逆にすれば同様である。図４において、下側の配向膜２０に近い液晶分子１６Ａは、非表示部分ＤＢ、ＥＢ及び画素表示部部分ＣＢにおいて一様に大きなプレチルト角度（例えば８９°）でプレチルトしている。これに対向する上側の配向膜２４に近い液晶分子１６Ａは、非表示部分ＤＢ、ＥＢにおいては小さなプレチルト角度（例えば８５°）でプレチルトしており、画素表示部部分ＣＢにおいては大きなプレチルト角度（例えば８９°）でプレチルトしている。

この場合にも、下側の配向膜２０に近い液晶分子１６Ａのプレチルト方向と上側の配向膜２４に近い液晶分子１６Ａのプレチルト方向は互いに逆であり、下側の配向膜２０と上側の配向膜２４との間の液晶層１６は全体としてベンド配向することになる。

画素表示部部分ＣＢにおいては、下側の配向膜２０に近い液晶分子１６Ａのプレチルト角度と上側の配向膜２４に近い液晶分子１６Ａのプレチルト角度とがほぼ同じであり、且つベンド配向しているので、このような配向状態の画素表示部部分ＣＢが単独に存在するとすると、電圧を印加した場合に上下の配向膜２０、２４の中間に位置する液晶分子１６Ａは下側の配向膜２０に近い液晶分子１６Ａのプレチルト角度に従ってチルトしていけばよいのかあるいは上側の配向膜２４に近い液晶分子１６Ａのプレチルト角度に従ってチルトしていけばよいのかが不定であり、所定の方向に変化することはない。

これに対して、非表示部分ＤＢ、ＥＢにおいては、下側の配向膜２０に近い液晶分子１６Ａは大きなプレチルト角度でプレチルトしており、上側の配向膜２４に近い液晶分子１６Ａは小さなプレチルト角度でプレチルトしており、電圧を印加した場合に上下の配向膜２０、２４の中間に位置する液晶分子１６Ａはプレチルト角度の小さい方の配向に従ってチルトする。

従って、図５に示されるように、非表示部分ＤＢ、ＥＢにおいては、電圧を印加すると、液晶分子１６Ａは右下がりの方向にチルトすることになる。画素表示部部分ＣＢの液晶分子１６Ａは単独ではどちらに向かって倒れるか分からないけれども、画素表示部部分ＣＢは非表示部分ＤＢ、ＥＢに取り囲まれているので、画素表示部部分ＣＢの液晶分子１６Ａは非表示部分ＤＢ、ＥＢの液晶分子１６Ａの配向により規制され、非表示部分ＤＢ、ＥＢの液晶分子１６Ａのチルト方向と同じようにチルトする。

ここでも、画素表示部部分ＣＢにおいては、下側の配向膜２０及び上側の配向膜２４ともに同様の配向処理をされており、それによって電圧を印加した後で電圧を切ったときに、下側の配向膜２０の近くに残る電荷と上側の配向膜２４の近くに残る電荷とが差がなくなり、画像の焼きつきが生じるのを防止することができる。非表示部分ＤＢ、ＥＢにおいては、配向処理に差があるので、残留電荷に差ができるかもしれないが、この部分は非表示部分であるので画像形成には影響がない。

そして、ドメインＡとドメインＢとを比べると、ドメインＡの液晶分子１６Ａは全体として右上がりにチルトし、ドメインＢの液晶分子１６Ａは全体として右下がりにチルトする。これによって配向分割の効果が得られる。図８及び図９は配向分割の効果を示す図である。図８において、ドメインＡにおいては上下の配向膜２０、２４の中間に位置する液晶分子１６Ａが右上がりにチルトし、ドメインＢにおいては上下の配向膜２０、２４の中間に位置する液晶分子１６Ａが右下がりにチルトする。このことは、水平配向膜を使用する場合も、垂直配向膜を使用する場合も同様である。水平配向膜を使用すると垂直配向膜を使用する場合とで異なるのは、垂直配向膜の場合にプレチルト角が小さいというのは、水平配向膜の場合にプレチルト角が大きいというのと同等であること、垂直配向膜の場合には誘電率の異方性が負の液晶が好適であり、水平配向膜の場合には誘電率の異方性が正の液晶が好適であるということである。

図９（Ａ），（Ｂ）は、図８のドメインＢを矢印Ｕ、Ｎ、Ｌの方向から見たときの視角特性を示す図である。図９（Ａ）は水平配向膜を使用した場合、図９（Ｂ）は垂直配向膜を使用した場合を示す。例えば（Ａ）において、ドメインＢを矢印Ｎの方向から見ると、曲線Ｎで示されるように電圧を上げると透過率が比例的に低下し、良好な表示を得ることができる。ドメインＢを矢印Ｕの方向から見ると、曲線Ｕで示されるように電圧を上げると透過率が急激に低下し、表示は黒っぽく見える。ドメインＢを矢印Ｌの方向から見ると、曲線Ｌで示されるように電圧を上げても透過率はあまり低下せず、表示は白っぽく見える。このように、ＴＮ型液晶表示装置では液晶分子１６Ａの傾斜の方向に従って視角特性（見る方向で表示の品質）が変化する。

ドメインＡの液晶分子１６Ａの傾斜の方向はドメインＢの液晶分子１６Ｂの傾斜の方向とは逆であるので、ドメインＡの視角特性はドメインＢの視角特性と逆になる。つまり、ドメインＡを矢印Ｕの方向から見るときの特性は、ドメインＢを矢印Ｌの方向から見るときの特性と同じである。従って、ドメインＡとドメインＢを同時に矢印Ｕの方向から見るときの特性は、図９（Ａ）の曲線Ｕと曲線Ｌとの平均値である曲線Ｉの特性となる。曲線Ｉの特性は曲線Ｎの特性に近づき、どの方向から見ても比較的に良好な表示を得ることができる。このことは、図９（Ｂ）の場合も同様である。

従って、配向分割を行うためには、ドメインＡの中間に位置する液晶分子１６Ａの傾斜の方向がドメインＢの中間に位置する液晶分子１６Ａの傾斜の方向とは逆になるようにすればよい。そして、図１の構成においては、画素表示領域ＣＡの液晶分子１６Ａの傾斜の方向がドメインＡの液晶分子１６Ａの傾斜の方向と同じになるように非表示領域ＤＡ、ＥＡの配向処理を行えばよく、その配向処理の手段は限定されるものではない。同様に、画素表示領域ＣＢの液晶分子１６Ａの傾斜の方向がドメインＢの液晶分子１６Ａの傾斜の方向と同じになるように非表示領域ＤＢ、ＥＢの配向処理を行えばよく、その配向処理の手段は限定されるものではない。

図１０及び図１１は配向分割を行うための基本的な配向処理の例を示す図である。この例は水平配向膜を使用している。下側の配向膜２０については、ドメインＡではＲｉａの方向にラビングを行い、ドメインＢではＲｉｂの方向にラビングを行う。上側の配向膜２４については、ドメインＡではＲｏａの方向にラビングを行い、ドメインＢではＲｏｂの方向にラビングを行う。ラビング方向ＲｉａとラビングＲｉｂとは互いに逆方向であり、ラビング方向ＲｏａとラビングＲｏｂとは互いに逆方向である。従って、このようなラビングを行うためには、マスクを使用してそれぞれの配向膜２０、２４について２回ずつラビングを行う必要がある。

こうすれば、ドメインＡについては、液晶は、下側の配向膜２０のラビング方向Ｒｉａから上側の配向膜２４のラビング方向Ｒｏａに向かってツイストし、下側の配向膜２０と上側の配向膜２４の中間に位置する液晶分子１６Ａは図１０に示されるように例えば右上がりにチルトすることになる。そして、ドメインＢについても、液晶は、下側の配向膜２０のラビング方向Ｒｉｂから上側の配向膜２４のラビング方向Ｒｏｂに向かってツイストし、下側の配向膜２０と上側の配向膜２４の中間に位置する液晶分子１６Ａは図１０に示されるように例えば左上がりに配向することになる。

このような配向処理を、図１の非表示領域ＤＡ、ＥＡ、ＤＢ、ＥＢについて行うことができる。画素表示領域ＣＡ、ＣＢについてはベンド配向又はスプレー配向するようにする。極端な場合、画素表示領域ＣＡ、ＣＢでは液晶はどのように変化するか分からないようにしてよいのであるから、画素表示領域ＣＡ、ＣＢについてはラビング等の配向処理をしなくてもよい。特に垂直配向の場合にこの傾向が顕著である。

図１２及び図１３は配向分割を行うための配向処理の他の例を示す図である。図１３においては、下側の配向膜２０については、ドメインＡ、ＢともにＲｉの方向にラビングを行い、上側の配向膜２４については、ドメインＡ、ＢともにＲｏの方向にラビングを行う。そして、図１２に示されるように、下側の配向膜２０の配向処理は、下側の配向膜２０に近い液晶分子１６Ａが、ドメインＢにおいては大きなプレチルト角度αでプレチルトしており、ドメインＡにおいては小さなプレチルト角度βでプレチルトするようになされている。また、上側の配向膜２４の配向処理は、上側の配向膜２４に近い液晶分子１６Ａが、ドメインＡにおいては大きなプレチルト角度αでプレチルトしており、ドメインＢにおいては小さなプレチルト角度βでプレチルトするようになされている。

よって、対向する配向膜２０、２４の各ドメインＡ、Ｂでは一方の配向膜の近くに大きなプレチルト角度αができ、且つ他方の配向膜の近くに小さなプレチルト角度βができることになる。この場合には、対向する配向膜２０、２４の中間の液晶分子１６Ａは大きなプレチルト角度αの液晶分子１６Ａに従ってチルトすることになる。従って、ドメインＡでは、中間の液晶分子１６Ａは上側の配向膜２４の近くの液晶分子１６Ａのチルトと同じ方向にチルトし、ドメインＢでは、中間の液晶分子１６Ａは下側の配向膜２０の近くの液晶分子１６Ａのチルトと同じ方向にチルトする。従って、ドメインＡとドメインＢでは、中間の液晶分子１６Ａは反対方向にチルトし、配向分割が達成される。

図４及び図５の配向処理は図１２及び図１３の配向分割の処理に準じたものである。違いは、水平配向膜を使用するか、垂直配向膜を使用するかだけである。このような配向処理を、図１の非表示領域ＤＡ、ＥＡ、ＤＢ、ＥＢについて行い、画素表示領域ＣＡ、ＣＢ についてはベンド配向又はスプレー配向するようにする。

図１４は、図１２の異なったプレチルト角α、βを実現する手段の一例を示す図である。この例では、配向膜２０は２層の配向膜層２０Ａ、２０Ｂで形成され、配向膜２４は２層の配向膜層２４Ａ、２４Ｂで形成されている。上層側の配向膜層２０Ｂ、２４ＢはドメインＡ、Ｂの大きさに応じてパターニングされ、その開口部から下層側の配向膜層２０Ａ、２４Ａが露出している。ドメインＡにおいて、配向膜層２０Ａと配向膜層２４Ｂとが対向し、ドメインＢにおいて、配向膜層２０Ｂと配向膜層２４Ａとが対向している。

配向膜層２０Ｂ、２４Ｂは一定のラビングを行うと液晶分子１６Ａがプレチルト角度αで配向するような材料で作られ、配向膜層２０Ａ、２４Ａは前記と同様のラビングを行うと液晶分子１６Ａがプレチルト角度βで配向するような材料で作られている。すなわち、配向材料の違いにより異なったプレチルト角α、βを実現する。従って、図１４の構成の配向膜２０、２４に図１３のラビングを行うと図１２の配向が得られる。

図１５は、図１２の異なったプレチルト角α、βを実現する手段の他の例を示す図である。この例では、配向膜２０、２４は一様な配向膜層で形成されているが、上記したプレチルト角度の変化をつけるために紫外線照射が行われる。すなわち、（Ａ）において、配向膜２０（２４）の全面にラビングロール５０でラビングを行い、（Ｂ）において、紫外線（ＵＶ）を照射する。このとき、開口部５２ａを有するマスク５２を使用する。（Ｃ）に示されるように、ラビングした配向膜２０（２４）に部分的に紫外線を照射すると、紫外線を照射した配向膜２０（２４）の部分において液晶分子１６Ａのプレチルト角αが実現され、紫外線を照射されなかった配向膜２０（２４）の部分において液晶分子１６Ａのプレチルト角βが実現される。垂直配向膜の場合、水平配向膜の場合ともに、プレチルト角αがプレチルト角βよりも小さくなる。

図１６は本発明の第２の実施例を示す図である。図２の例と同様に、液晶表示装置１０は、間隔をあけて対向する一対の透明なガラス基板１２、１４と、これらの基板１２、１４の間に挟持される液晶層１６とからなる。一方の基板１２には透明な画素電極１８及び透明な配向膜２０が形成され、他方の基板１４には透明な共通電極２２及び透明な配向膜２４が形成されている。上基板１４にはさらにカラーフィルター２６が形成され、下基板１２にはブラックマトリクス２８が形成されている。カラーフィルター２６はＲ、Ｇ、Ｂのカラー要素を含む。また、蓄積容量電極４０が設けられる。この配向膜はラビングなしでプレチルト角度を伴った配向が実現されている。

図１７はこの配向膜２０（２４）のための配向処理装置６０を示している。配向処理装置６０は、無偏光の紫外線を照射する光源６２と、ミラー６４と、配向膜２０（２４）が設けられた基板１２（１４）を支持するホルダー６６とからなる。ホルダー６６は光軸に対して４５度の角度で基板１２（１４）を支持する。すなわち、光源６２からの平行な紫外線が配向膜２０（２４）に対して４５度の角度で入射するようになっている。

光源６２は放物面リフレクタ６２ａを含んで無偏光の紫外線をほぼ平行に照射する。光源６２の好ましいスペクトル分布が図２１に示されている。このスペクトル分布は波長２５０ｎｍ付近にピークをもっている。照射される紫外線が波長２８０ｎｍ以下の成分を含むのが好ましい。配向処理装置６０で処理された配向膜２０（２４）は、垂直配向性を示す配向膜であり、且つ斜め方向から無偏光の紫外線を照射することによってプレチルト角度を伴った配向が実現される。

配向膜２０（２４）は塗布焼成された状態で垂直配向性を示す配向膜であり、構造の一例が下記に示される。

図１８は配向処理の原理を示す図であり、図１９は図１８を簡単化した図である。上記化学式１に示された配向膜２０（２４）は垂直配向性を実現するアルキル基Ｒを有する。アルキル基Ｒが図１８に数字７０で示されている。アルキル基７０は配向膜２０（２４）の表面にランダムに突出していると考えられる。

紫外線６８は配向膜２０（２４）に対してＸの方位から斜めに照射され、液晶のプレチルト方向（方位線）は紫外線６８の入射方位と平行な方位になる。無偏光の紫外線６８はＰ波とＳ波の偏光を含むが、Ｓ波は配向の方向性に寄与しない。つまり、Ｓ波はＸ方向に対しては全く作用を行わず、Ｙ方向には作用するがその作用はＹ軸のプラス方向とマイナス方向で作用の大きさが同じであるので、配向の方向性に寄与しない。

Ｐ波は紫外線６８の入射方向と平行な平面においてアルキル基７０を含んだ部分に作用し、配向の方向性を左右する。図１９は紫外線６８の入射方向と平行な平面、すなわちＰ波の振動面と平行な平面に沿ってとった図１８の一部である。図１９において、アルキル基７０を紫外線６８のＰ波の振動方向に関して互いに逆方向に傾いた２つに分けて考えことができる。アルキル基７０のうちの成分ａはＰ波の振動方向に対して垂直に近くなるように傾いているものであり、アルキル基７０のうちの成分ｂはＰ波の振動方向に対して水平に近くなるように傾いている。一般に、紫外線によりアルキル基自体が壊されるとは考えにくい。アルキル基を支えている部分あるいはアルキル基を傾けている部分が紫外線で壊されると考えると分り易い。Ｐ波の振動方向に対して垂直に近くなるようにアルキル基を傾けさせている部分ａ（成分ａに対応）と、Ｐ波の振動方向に対して平行に近くなるようにアルキル基を傾けさせている部分ｂ（成分ｂに対応）とは、紫外線により壊される比率が異なる。アルキル基を傾けさせている部分ｂはエネルギーを受け易く、紫外線のエネルギーにより壊され易い。従って、紫外線の照射により、成分ｂは減少し、成分ａは壊されずに残る。従って、配向膜２０（２４）を液晶表示装置１０で使用すると、液晶分子は配向膜２０（２４）のアルキル基７０のうちの成分ａの傾きに従ってプレチルトするようになる。

図２０は図１９の変形例を示す図である。図１９においては、アルキル基７０の成分ａ、ｂはそれぞれ一様に紫外線照射の作用を受けると仮定したが、図２０はアルキル基７０の成分ａ、ｂのうちのそれぞれ一部ａａ、ｂｂが特に強く紫外線照射の作用を受ける場合である。これらの部分ａａ、ｂｂはそれぞれアルキル基７０の成分ａ、ｂの大部分に対して反対に屈曲している。

従って、部分ａａは紫外線のエネルギーにより壊されやすいが、部分ｂｂは紫外線のエネルギーにより壊されにくい。従って、部分ｂｂをもった成分ｂが残り、配向膜２０（２４）を液晶表示装置１０で使用すると、液晶分子は配向膜２０（２４）のアルキル基７０のうちの成分ｂの傾きに従ってプレチルトするようになる。図１９の場合、及び図２０の場合、いずれの場合にも、液晶分子は一定のプレチルト角度をもって配向するようになる。従って、垂直配向膜であれば、ラビングをしなくても、無偏光の紫外線を斜めに照射することによってプレチルト角度を伴った配向を実現できる。

ただし、図１９及び図２０において、ａ成分及びｂ成分のどちらが壊され易いか紫外線照射前に断定することが難しいことがある。しかし、紫外線を斜めに照射すれば、ａ成分及びｂ成分の一方が壊され、他方が残り、それによって液晶分子はラビングなしでプレチルト角度を伴って配向するようになる。例として、次の条件で配向処理を行った。垂直配向膜２０（２４）の材料として、日産化学社から市販されている例えばＲＮ７２２、ＲＮ７８３、ＲＮ７８４、あるいは日本合成ゴム社のＪＡＬＳ−２０４を用いた。まず配向膜の材料をスピンコートにより基板１２（１４）に２０００ｒｐｍで塗布した。このときの配向膜の膜厚は約８０ｎｍである。これを１８０℃で２時間焼成した。次に、図１７の配向処理装置６０を用いて配向膜に紫外線を照射した。このとき、光源６２としてウシオ電機製のディープＵＶ照射装置を用いた。この光源６２では紫外線発光部位の大きさは約５ｍｍであり、リフレクタ６２ａによりほぼ平行な紫外線を得た。紫外線を１分から３０分の範囲で照射して幾つかのサンプルを作り、液晶表示装置として組み立てた。１０秒以上の照射を行ったサンプルを含む液晶表示装置で液晶分子のプレチルトが発現し、プレチルト角度が垂直方向の９０度から８８度まで低下した。

図２１に示されるスペクトル分布は２５０ｎｍ付近の波長成分を含んでおり、この成分が有効であった。このように、光源としては、ショートアーク型のランプを用い、２５０ｎｍ付近の紫外線を主に用い、紫外線の平行度はリフレクタにより±１０度以下、好ましくは±３度以下にする。図２１に示されるスペクトル分布をもった光源光をそのまま使用した試験と、この光源光のうちの３００ｎｍ以上の波長成分をカットした紫外線を照射した試験を行い、結果を比較したが、同様のプレチルト発現性が確認された。この結果から、垂直配向膜２０（２４）にプレチルトを発現させるためには、２８０ｎｍ以下の紫外線を照射するのが有効であることが分かった。

このように、本実施例では、無偏光の紫外線を使用して、垂直配向膜２０（２４）にプレチルト発現性を付与することができた。実際に有効なのは、無偏光の紫外線のうちのＰ波だけであるといえるが、それでも無偏光の紫外線を使用できることのメリットは大きい。従来は水平配向膜に偏光した紫外線を照射することによりプレチルト発現性を付与する提案があるが、この場合には無偏光の紫外線を使用してはプレチルト発現性を得ることはできなかった。そのために、偏光した紫外線を得るための偏光子が必要になり、そのような偏光子は、現在ではグランテイラー型の偏光子しかないが、グランテイラー型の偏光子は自然に産出する方解石を切り出して製造されたものであり、実際の使用には向いていない。従って、無偏光の紫外線を使用して配向処理を行うことができることは、紫外線照射のために偏光子を使用する必要性がなくなり、きわめて好ましい。

本実施例においては、無偏光の紫外線は垂直配向膜２０（２４）の全面に一様に照射される。従って、配向分割を行うためには、図２２に示されるように、分割されたドメインＡ、Ｂ毎に、反対方向から紫外線６８Ａ、６８Ｂを照射するようにする。こうすれば、図２３に示されるように、中間に位置する液晶分子が反対方向にチルトする２つのドメインＡ、Ｂが得られる。なお、この場合は、２つのドメインＡ、Ｂで液晶分子のプレチルト角度の差はない。

図２４はドメインＡ、Ｂ毎に、反対方向から紫外線６８Ａ、６８Ｂを同時に照射する例を示している。この場合には、開口部７４Ａを有するマスク７４を使用する。一つの開口部７４Ａから反対方向の紫外線６８Ａ、６８Ｂが入るが、反対方向の紫外線６８Ａ、６８Ｂが２つのドメインＡ、Ｂにちょうど振り分けられる条件は次の通りである。マスク７４の開口部７４Ａのピッチ（１画素のピッチ）をＰとし、マスク７４と配向膜２０（２４）との間隔をＱとし、紫外線６８Ａ、６８Ｂの入射角をθとするとき、Ｑ＝（Ｐ／４）sin θとする。

図２５に示されるように、この原理を応用すると、４つの方向から紫外線を同時に照射することにより、４つの異なったドメインＡａ、Ａｂ、Ｂａ、Ｂｂ を形成することもできる。図２６は本発明の第３実施例の配向処理を示す図である。ここに示される配向膜２０（２４）は、図１６に示される液晶表示装置で使用されることができる。（Ａ）において、配向膜２０の全面にラビングロール５０でラビングを行い、（Ｂ）に示されるように液晶分子１６Ａは一定のプレチルトを示すようにする。それから、（Ｃ）において、対向する方向から無偏光の紫外線６８Ａ、６８Ｂを照射する。すると、（Ｄ）に示されるように、ドメインＡ及びドメインＢにおいては、実現されるプレチルト角度は、ラビングによるプレチルト角度と紫外線照射によるプレチルト角度との和になる。従って、２つのドメインＡ、Ｂで液晶分子のプレチルト角度の差ができる。

紫外線の照射は前の例のようにして行うことができる。光源としては、ショートアーク型のランプを用い、２８０ｎｍ以下、好ましくは２５０ｎｍ付近の紫外線を主に用い、紫外線の平行度はリフレクタにより±１０度以下、好ましくは±３度以下にする。また、配向膜としては垂直配向性を示すポリイミドを用いることができる。

図２７に示されるように、もう１つの配向膜２４についても同様にラビング及び紫外線照射を行う。２つの配向膜２０、２４のラビング方向は例えば図１３に示したものとする。それから、この配向膜２０、２４を使用して液晶表示装置を組み立てると、図２８に示されるように、中間に位置する液晶分子が反対方向にチルトする２つのドメインＡ、Ｂが得られ、配向分割が達成される。そして、この場合には、配向膜２０、２４はそれぞれ全面にラビング及び紫外線照射されているので、図１５を参照して説明したマスク５２を使用して部分的に紫外線を照射する場合のように対向する配向膜２０、２４で配向処理の差はないことになる。従って、図２６から図２８に従った配向処理の場合には、図１のように画素表示部分及び非表示部分に区分して処理する必要はない。

図１６から図２４に従った配向処理においては、ラビングを行っていない。ラビングを行わずに、紫外線照射により発現される液晶分子のプレチルト角度が小さい場合には、この例のようにラビングと紫外線照射とを組み合わせると、図１６から図２４の例の効果を維持しつつ、十分なプレチルト角度を得ることができる。

図２９は図１６の液晶表示装置のガラス基板１２、１４の特徴を示す図である。図２９に示されるように、ガラス基板１２、１４は配向実現のために照射される紫外線を吸収する材料からなることを特徴とする。図２９は配向膜２０（２４）に紫外線を照射する場合を示している。紫外線６８は、配向膜２０（２４）を設けたガラス基板１２（１４）を試料台７６上に支持した状態で照射する。この場合、ガラス基板１２（１４）が紫外線６８を吸収するので、配向膜２０（２４）に照射された紫外線６８は配向膜２０（２４）を透過した後ガラス基板１２（１４）で吸収される。

図３０はガラス基板１２（１４）が紫外線６８を吸収しない材料からなる場合に配向膜２０、２４ に紫外線６８を照射する場合を示している。紫外線６８は、配向膜２０（２４）を設けたガラス基板１２（１ ４）を試料台７６上に支持した状態で照射する。この場合、配向膜２０（２４）に照射された紫外線６８は配向膜２０（２４）を透過した後ガラス基板１２（１４）を透過し、試料台７６の表面で反射して、ガラス基板１２（１４）及び配向膜２０（２４）を透過する。

この場合、配向膜２０（２４）に入射してくる紫外線６８のＰ波の振動方向は図３０において左上と右下を結ぶ方向であるのに対して、試料台７６の表面で反射して配向膜２０（２４）を透過する紫外線６８のＰ波の振動方向は図３０において左下と右上を結ぶ方向となってしまう。つまり、配向膜２０（２４）は（マスクなしに）互いに逆の斜め方向から照射されたのと同じになる。

図１８から図２０を参照して説明したように、斜めに入射する紫外線６８のＰ波がアルキル基７０ の互いに逆方向に傾いたａ成分及びｂ成分の一方を壊すことにより、配向を実現する。図３０に示すような反射光があると、例えば、入射紫外線６８のＰ波がａ成分を壊すとすると、反射紫外線６８のＰ波がｂ成分を壊してしまい、結局全てのアルキル基７０が壊されてしまい、斜めに立っているアルキル基７０が残らないので、配向作用が得られなくなり、あるいは配向が乱れたものとなってしまうという問題が生じる。

そこで、図２９に示されるように、ガラス基板１２（１４）が紫外線６８を吸収しないようにして、入射紫外線６８が配向膜２０（２４）に作用した後、ガラス基板１２（１４）で吸収されて、ガラス基板の下側の試料台７６での反射やあるいはガラス基板１２（１４）と空気との界面での反射がなくなるようにする。従って、図３０を参照して説明したように反射紫外線が配向膜２０（２４）に作用しないようにすることによって、紫外線の照射による配向の改質を確実に行うことができるようになる。

図３１は使用された紫外線（光源光）とガラス基板の特徴を示す図であり、基板なしの場合の紫外線の強度が黒い棒グラフで示され、基板ありの（基板を透過した）場合の紫外線の強度が白い棒グラフで示される。黒い棒グラフが示すように、使用された光源は、特に２５０ｎｍ付近及び３００ｎｍ付近の波長領域で最も強い紫外線を照射する。そして、ガラス基板１２（１４）は、これらの低波長領域の紫外線をよく吸収するものを用いた。基板ありの場合の白い棒グラフが示すように、ガラス基板１２（１４）を通過した光においてはこの３００ｎｍ付近以下の紫外線がカットされている。２５０ｎｍ付近のピークもなくなる。これにより、図２９に示すような紫外線の通過状況が確認された。

配向膜２０（２４）としては、日産化学社から市販されている例えばＲＮ−７２２、ＲＮ−７８３、ＲＮ−７８４を用いた。まず配向膜２０（２４）をスピンコートによりガラス基板１２（１４）上に２０００ｒｐｍで塗布した。このときの配向膜２０（２４）の厚さは約８０ｎｍである。これを１８０℃で２時間焼成した。次に紫外線として、ウシオ電気製のディープＵＶ照射装置を用いて紫外線を照射した。この紫外線照射装置では紫外線発光部位の大きさは約５ｍｍであり、これを用いて光学系を組むことによりほぼ平行な紫外線ビームを得た。この紫外線ビームのスペクトルが図３１の黒い棒グラフで示されたものである。

ガラス基板１２（１４）としては旭ガラス製のＯＡ２ガラス基板を用いた。これはホウケイ酸ガラスあるいは無アルカリガラスと呼ばれるガラス基板の一種であり、これに類した基板は図３１に示す特性と同等の紫外線透過特性を示す。ここで、紫外線のエネルギーとしては、短波長のエネルギーが高く、配向膜２０（２４）を改質する効果も２５０ｎｍの光の方が強い。このため、できれば光源として２５０ｎｍ付近の光を含む光源が望ましい。ただし、２５０ｎｍ付近の光を含まない光源を使用する場合でも、配向膜を改質する効果のある波長領域の紫外線があり、その場合には、ガラス基板はそのような波長領域の光を吸収するようにすれば、所定の目的を果たせる。

紫外線を発生する光源としては、例えば高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、キセノンランプ等があるが、これに対応してその配向膜改善に効果的な光を吸収するようなガラス基板を用いればよい。例えば、２５０ｎｍ付近の光を効果的に用いるような場合には、ガラス基板としてソーダライムガラスを用いることでそのような効果を得ることができる。

光源とガラス基板の組み合わせの例としては、高圧水銀ランプとソーダライムガラス、キセノンランプとソーダライムガラス又はホウケイ酸ガラス又は無アルカリガラスの組み合わせが好ましい。なお、基板１２（１４）をプラスチックで作る場合には、基板の材料はポリカーボネート、ポリエチレン、ポリスチレンの中から選択されるのが好ましい。

図３２から図３４は本発明の他の実施例を示す図である。この実施例は、図１６から図２５に示した実施例のように紫外線を斜めに配向膜２０（２４）に照射することによって、複数の異なった配向を実現する特徴の改善である。図３２は配向膜２０（２４）に配向処理を行うところを示している。図３３はこうして配向処理した配向膜２０（２４）を液晶表示装置（図１６）として組付けたときに配向膜２０（２４）に対して液晶分子が配向しているところを示している。

図３４は図３２の配向膜処理で使用するマスクを示している。なお、液晶１６は誘電率の異方性が負のものを使用し、配向膜２０（２４）は垂直配向性のポリイミドを使用した。

図３２及び図３３においては、配向膜２０（２４）はストライプ状に区分された複数の領域７８Ａ、７８Ｂを含む。領域７８Ａは連続的に連なる複数の単位領域Ｐを含み、領域７８Ｂは連続的に連なる複数の単位領域Ｑを含む。互いに直交するＸ軸とＹ軸を参照すると、領域７８Ａ、７８ＢはＸ軸と平行に長く延びる。紫外線６８ＡはＸ軸と平行な方向から配向膜２０（２４）の領域７８Ａに斜めに照射される。その結果、領域７８Ａの液晶分子１６Ａは図３３において上方に傾斜してプレチルトするようになる。一方、反対方向の紫外線６８ＢはＸ軸と平行な方向から配向膜２０（２４）の領域７８Ｂに斜めに照射される。その結果、領域７８Ｂの液晶分子１６Ｂは図３３において下方に傾斜してプレチルトするようになる。ただし、上記したように、領域７８Ａの液晶分子１６Ａが図３３において下方に傾斜してプレチルトし、領域７８Ｂの液晶分子１６Ｂが図３３において上方に傾斜してプレチルトすることもある。

図３４において、マスク８０は合成石英の板８０Ａにクロム８０Ｂを蒸着してなるものであり、クロム８０Ｂの部分が遮光部となり、クロム８０Ｂとクロム８０Ｂとの間の部分が開口部となる。クロム８０ＢはＸ軸方向に延びる。マスク８０のクロム８０Ｂの幅及び開口部の幅は領域７８Ａ、７８Ｂの幅と一致する。従って、図３２の紫外線照射においては、このマスク８０を使用し、領域７８Ａの上にマスク８０の開口部をおいて紫外線６８Ａを照射し、それからマスク８０を１ピッチ分横にずらして、領域７８Ｂの上にマスク８０の開口部をおいて紫外線６８Ｂを照射する。

ここで、紫外線６８Ａ、６８Ｂを照射する方法としては、紫外線を照射するランプを２つ用意しておいて紫外線を上記の２方向から照射する方法と、ランプは１つで、マスクと基板とを一体の状態で１８０度回転させて紫外線を照射する方法とがある。図３７は２つのランプ８２Ａ、８２Ｂを用いる例を示す。１回目の紫外線照射に第１のランプ８２Ａを用い、２回目の反対方位からの紫外線照射に際して第２のランプ８２Ｂを用いる。この場合、１回目の紫外線照射と２回目の紫外線照射の間にマスク８０を領域７８Ａ、７８Ｂのストライプの方向と垂直な方向（矢印の方向）で、且つ、ストライプの幅と同じ距離ずらす。

図３８は１つのランプ８２を用いる例を示す。この場合には、１回目の紫外線照射の後、基板１２ （１４）あるいは基板とマスク（２０（２４）の両方を（矢印のように）１８０度回転させて、紫外線が１回目に照射されなかった領域に２回目の紫外線照射を行う。この場合、基板１２（１４）とマスク８０の両方を１８０度回転させて、マスクの基板に対する相対位置をずらして２回目の紫外線照射を行う。もちろん、基板とマスクの相対位置をずらし、紫外線の光源の位置を１８０度回転させた後、紫外線を照射することも可能である。

図３５はマスク８０のＹ軸方向に沿って紫外線６８を照射する場合を示している。この場合、紫外線６８はマスク８０のクロム（遮光部）８０Ｂと直交する方向に進み、マスク８０と配向膜２０（２４）の間隔がｄ′だけずれると、配向膜２０（２４）での露光位置が横にｄ″だけずれることになる。これに対して、図３２及び図３４に示されるようにマスク８０のＹ軸方向に沿って紫外線６８を照射する場合には、マスク８０と配向膜２０（２４）の間隔がｄ′だけずれていても、配向膜２０（２４）での露光位置は横にずれない。

図２４の例においては、１個のマスク７４を使用して、互いに反対方向から紫外線を斜めに照射し、複数の異なった配向を実現した。しかし、このような方法では、マスク７４と配向膜２０（２４）との間の距離が仮に１０μｍずれたとすると、配向膜２０（２４）上の露光位置が横に１０μｍずれてしまう可能性がある。さらに、ガラス基板１２（１４）が大きくなると、ガラス基板１２（１４）あるいはマスク７４の自重によるたわみが生じ、このたわみがマスク７４と配向膜２０（２４）との間の距離がずれたのと同様な問題を生じる。例えば４００×５００ｍｍで厚さが２０ｍｍのクロムのマスクは中央で１０μｍ程度撓むことが分かっている。従って、図３２から図３４を参照して説明したようにすれば、このような問題点を解決できる。

図３６は紫外線６８Ａ、６８Ｂの照射角度と実現されるプレチルト角度との関係を示す図である。この照射角度は配向膜２０（２４）に対して鉛直な方向からとった角度である。紫外線６８Ａ、６８Ｂが配向膜２０（２４）に対して４５度の斜め方向から照射されると、８８度のプレチルト角度を安定的に実現することができる。図３２は紫外線６８Ａ、６８Ｂが配向膜２０（２４）に対して４５度の斜め方向から照射されることを示している。

紫外線の照射角度が４５度からずれると、配向の安定性が低下する。このため、例えば８８度のプレチルト角度を実現したい場合であっても、８８度のプレチルト角度を実現できない場合がある。安定的に所望のプレチルト角度を実現するためには、照射角度は２０度から７０度の範囲にあるのが好ましく、さらに３０度から６０度の範囲にあるのがより好ましい。配向の安定性、配向の均一性は４５度のときに最も良好であった。

図３９は配向膜２０、２４の領域７８Ａ、７８Ｂのストライプの方向が互いに垂直となるように一対の基板１２、１４を張り合わせた場合を示す。このときには、図４０に示すように４種類のドメイン（配向領域）Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍができる。図４０では、実線の釘が紙面手前の液晶分子を、破線の釘が紙面向こうの液晶分子を示す。こうして、回転の起点が二種類、回転方向が２種類の合計４種類の液晶の配向が実現され、各ドメインＪ、Ｋ、Ｌ、Ｍのねじれ角はそれぞれ９０度である。

電圧無印加時には液晶分子は８８度のプレチルト角度でほぼ基板面に垂直に立っているが、電圧を印加すると液晶分子は回転しつつ寝てくる。その回転の中心の方位角が互いに９０度ずつ異なる。すなわち、ドメインＪでは液晶は左ねじれにねじれ（図では右ねじれのように見えるが液晶パネルの分野ではこのように定義されている）ていて、起点は図の下方向、ドメインＬでは液晶は右ねじれにねじれていて、起点は図の上方向である。

電圧が印加されたときに両基板間の中間に位置する液晶分子が傾く方向は、ドメインＪでは矢印ａで示されるように左下方向、ドメインＫでは矢印ｂで示されるように右下方向、ドメインＬでは矢印ｃで示されるように左上方向、ドメインＭでは矢印ｄで示されるように右上方向である。各画素は４つのドメインＪ、Ｋ、Ｌ、Ｍを含む。視角特性が４つのドメインＪ、Ｋ、Ｌ、Ｍで異なり、異なった視角特性が混ぜ合わされるため、全体で良好な視角特性が得られる。

図４１は配向膜２０、２４の領域７８Ａ、７８Ｂのストライプの方向が互いに平行となるように一対の基板１２、１４を張り合わせた場合を示す。このときには、液晶の傾きの方向が上下の基板の対向する部分で互いに同一方向になっている。上基板の領域７８Ａが下基板の７８Ｂと対向するように張り合わせることで、液晶の傾きの方向が上下の基板の対向する部分で互いに逆方向になる。後者の場合、電圧を印加した場合に液晶がその領域内で均一に一方向（＋Ｘ方向）に傾く。ストライプの他の領域では液晶はやはり一方向に傾くがその方位方向は−Ｘ方位方向である。このように配向を２種類に分けることができる。

ここで、図４２に示されるように、配向を２種類に分けるのみの場合には、マスク８０を通しての紫外線の照射を一方の基板の配向膜２４にのみ行い、反対側の基板の配向膜２０には全く紫外線を照射しない構成も採用可能である。この場合には、配向安定性は多少劣るものの紫外線の照射の回数を抑えることが可能となる。

さらに、実施例を説明する。配向膜として、アルキル側鎖を有する垂直配向型のものを用いた。この配向膜をスピンコート法によって塗布し、１８０℃ で焼成した。ストライプ状のマスク８０を用意し、ストライプの方位方向から斜めに傾けて紫外線を照射した。紫外線としては、水銀キセノンランプのショートアーク型を用い、ほぼ互いに平行な方向の揃った紫外線を照射した。

紫外線照射の中心波長は２５０ｎｍ付近が好ましい。このように紫外線を用いて配向させた場合には、配向膜表面を擦るラビング法とは異なり、配向膜の表面に筋状の溝などが形成されることがないという特徴がある。ここで、マスク８０を用いて異なった配向を実現させ、配向の異なった複数の領域を各画素の中に設ける。ここで、この配向の異なった領域の数としては、その領域の配向の種類が２種類あるいは４種類であったとしても、複数であればどのような数であってもよいことは言うまでもない。例えば各領域のピッチを画素のピッチに比べて十分に小さくすれば、位置合わせずれを気にする必要もない。

このマスクを通して図３７の右方向から紫外線を照射した。紫外線の照射角度としては４５度方向が最適であった。３０度あるいは６０度においても配向したが、配向安定性、配向の均一性は４５度のときに最も良好であった。次に、このマスクの位置をマスクのストライプの方位方向と垂直な方向にストライプのピッチの半分、すなわちストライプの幅だけずらした。つまり、同一のマスクを使用した。そして、一回目の紫外線照射とは逆の方位方向から紫外線を斜めに照射した。

図４３は図３９及び図４０の配向処理をされた領域７８Ａ、７８Ｂを有する配向膜２０、２２と基板１２、１４に形成された画素との関係を示す図である。上記したように、図３９及び図４０は、各画素が異なった４つのドメイン（配向領域）Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍを有し、該４つの配向領域が液晶分子が互いに９０度をなして４方向ａ、ｂ、ｃ、ｄに向くように形成されていることを示している。

図４３は図３９及び図４０の構成をさらに有利にしようとするものである。ここでは、各画素は、図１から図３の表示部分Ｃと非表示部分Ｄの半分（ブラックマトリクスを隣接する２つの画素電極１８の間の中心で分ける）とを含むものとする。つまり、基板１２、１４の表面を単純に縦横斜めの線で区画したものとする。従って、各画素が概ね長方形の形をしていて、領域７８Ａ、７８Ｂを形成するストライプの方向がこの長方形の辺に対して４５度の角度をなしている。
各画素を４つのドメインＪ、Ｋ、Ｌ、Ｍに分割する場合、図４５に示すように、典型的には画素の大きさに沿って画素の形と相似な形の１／４の大きさの領域で分割することが考えられる。これは一つの本発明の実施例でもある。しかし、この場合には、図４６に示すように、配向膜２０、２４に紫外線を照射するときに露光位置がずれたときに、４つの領域の内の一部がバスラインあるいはブラックマトリクスに隠されてしまって画素に占める割合が低下してしまい、他の部分が比較的に大きくなり、視角特性が悪化する問題が生じる可能性がある。このため、紫外線を斜め照射する場合にはプロキシミティ露光を採用するけれどもマスクとワークとの位置合わせをより正確に行う必要がある。この場合、装置として大がかりなものとなる。あるいは、位置合わせに時間がかかり、スループットに影響する等の問題が生じる可能性がある。

図４３の構成はこの問題を解決するものであり、紫外線を照射するためのマスク８０のストライプパターンを画素の配列に対して斜めになるようにした。傾斜角度及びストライプの幅（一方の領域７８Ａ、７８Ｂの幅）は、１画素内に８個以上のドメインＪ、Ｋ、Ｌ、Ｍが少なくとも部分的に入るように選定する。このため、配向膜２０、２４に紫外線を照射するときに露光位置がずれたとしても、各ドメインＪ、Ｋ、Ｌ、Ｍが常に一様な割合で存在し、視角特性が悪化することがない。

好ましくは、ストライプの方向（領域７８Ａ、７８Ｂの延びる方向）が画素の長方形の辺に対して４５度の角度をなすようにする。そして、ストライプの幅がＷであり、長方形状の画素の短い側のピッチをｐとすると、Ｗ＝（√２）／３×ｐとする。

実施例においては、ＴＦＴ型液晶パネルを適用した。ＲＧＢの３つの画素が１つの表示単位を構成する。画素のピッチはＲＧＢのセットにおいて３００μｍ、ＲＧＢ各画素のサイズは１００μｍ×３００μｍであった。まず、各基板１２、１４に及び対向ＣＦ配向膜として垂直配向型のポリイミドを塗布した。これにマスク８０を通してほぼ方向の揃った紫外線をまずＴＦＴ基板１２に照射した。ここでストライプ状のマスク８０を使用したが、マスク８０のストライプの幅は１００μｍ×√２÷３≒４７．１４μｍとした。このストライプが画素の方向に対して４５度の方向となるように注意してマスクを設計し、紫外線を斜め４５度傾き角から、ストライプに平行な方位方向から照射した。

次にこのマスク８０をストライプに対して垂直な方向にストライプの幅だけずらし、紫外線を斜め４５度傾き角から、ストライプに平行な方位方向で且つ先に紫外線を照射した方位とは逆の方位方向から照射した。これにより、まず図３３に示すような配向を得た。次に同様にしてカラーフィルター基板１４に対しても紫外線を照射したが、ここにおいては、紫外線を照射する方位方向として、カラーフィルタ基板１４とＴＦＴ基板１２を張り合わせたときに図３９に示すような位置関係になるように、（組み立てた状態で見て）ストライプの方向を先のＴＦＴ基板１２に対する紫外線の照射方向とは９０度の方位から照射した。

こうして得られた配向を有する一対の基板１２、１４を張り合わせた。こうして図４３の構成が得られた。各画素は４種類のドメインＪ、Ｋ、Ｌ、Ｍを含み、且つ各画素内に約２０個のドメインＪ、Ｋ、Ｌ、Ｍ があった。一連のドメイン（Ｍ、Ｋ、Ｊ、Ｌ）が１画素内に完全な形で存在し、他のドメインＪ′、Ｍ′が左側のデータバスライン上に位置し、他のドメインＬ′、Ｋ′が右側のデータバスライン上に位置している。

図４４は図４３の状態から位置ずれした例を示す。露光位置がずれたとしても、各領域の画素中に占める割合をほとんど不変にすることが可能になる。例えば、下方に位置する丸つきのドメインＪの面積は、図４３において大きく、図４４において小さくなっている。これに対して、上方に位置する丸つきのドメインＪの面積は、図４３において小さく、図４４において大きくなっている。これにより、光配向用にマスクをワークに対してあわせるのに際して角度を４５度にしてありさえすれば、その位置関係を気にする必要はなくなる。どの領域の損失も同程度となるのはストライプの幅を（√ ２）／３×ｐとした場合である。従って、位置ずれが生じても、結果的に影響は小さくなっている。

マスクと基板の相互位置関係に関係なく紫外線を照射可能であるため、位置合わせに要する時間が不要であり、装置が簡素化され、スループットが向上する。例えば、図４５の構成では、位置合わせに１５から３０秒かかる。そして、４種類の領域の視角特性がそれぞれ異なり、且つ相補的であるため、良好な視角特性が得られる。

図４７から図５９は本発明のさらに他の実施例を示す図である。図４７（Ａ）は図３２と同様に紫外線を斜めに照射することによって配向膜２０に配向処理を行うところを示している。この例では、平行光である紫外線６８が配向膜２０の全面に配向膜２０に対して斜めの４５度の方向から照射される。配向膜２０は図３２の場合と同様にストライプ状に区分された複数の領域７８Ａ、７８Ｂを含むように示されているが、図４７（Ａ）の時点においては紫外線６８は単一の方向に配向膜２０に照射されるので、配向膜２０はまだ複数の領域７８Ａ、７８Ｂに区分されていない。複数の領域７８Ａ、７８Ｂは後でこのように区分されるものであり、図４７（Ａ）においては説明の都合で便宜的に区分して示されている。

図４８（Ａ）はこうして配向処理した配向膜２０を液晶表示装置として組付けたときに配向膜２０ に対して液晶分子が配向しているところを示している。この場合にも、複数の領域７８Ａ、７８Ｂは便宜的に示されている。配向膜２０（の領域７８Ａ、７８Ｂ）に隣接する液晶分子１６Ａ、１６Ｂは配向膜２０に対してほぼ一定のプレチルト角度でプレチルトするようになる。なお、液晶１６は誘電率の異方性が負のものを使用し、配向膜２０（２４）は垂直配向性のポリイミドを使用した。

図４７（Ｂ）は図４７（Ａ）の工程の後で配向膜２０にさらに配向処理を行うところを示している。ここでは、例えば図３４に示したものと同様のマスク８０を使用し、マスク８０を通して配向膜２０に紫外線６８を斜めから照射する。マスク８０は透過部分８０Ａと不透過部分８０Ｂとを有する。配向膜２０の領域７８Ａは紫外線６８がマスク８０の透過部分８０Ａを通って配向膜２０に当たった部分であり、領域７８Ｂは紫外線６８がマスク８０の不透過部分８０Ｂで遮断されて配向膜２０に当たらなかった配向膜２０の部分である。

図４８（Ｂ）はこうして配向処理した配向膜２０を液晶表示装置として組付けたときに配向膜２０に対して液晶分子が配向しているところを示している。垂直配向膜２０に対して紫外線を照射することにより液晶の配向を実現する場合、照射される紫外線の量が多いほど、垂直配向機能の破壊エネルギーが大きくなって、配向膜２０に対するプレチルト角度は小さくなる。配向膜２０の領域７８Ａには紫外線が２回照射され、領域７ ８Ｂには紫外線が１回照射されただけであるので、領域７８Ａの方が領域７８Ｂよりも紫外線の照射量が多い。

従って、配向膜２０の領域７８Ａに隣接する液晶分子１６Ａのプレチルト角度は、配向膜２０の領域７８Ｂに隣接する液晶分子１６Ｂのプレチルト角度よりも小さくなる。その結果、電圧を印加すると、領域７８Ａに隣接する液晶分子１６Ａは領域７８Ｂに隣接する液晶分子１６Ｂよりも概ね垂直な位置から概ね水平な位置へ変化しやすく、領域７８Ａにおいて液晶を駆動するためのしきい値電圧は、領域７８Ｂにおいて液晶を駆動するためのしきい値電圧よりも低くなる。

図４９（Ａ）、（Ｂ）はもう一方の配向膜２４について配向膜２０と同様に配向処理を行うことを示している。図４９（Ａ）においては、平行光である紫外線６８が配向膜２４の全面に配向膜２４に対して斜めの４５度の方向から照射される。図４７（Ａ）においては紫外線６８は複数の領域７８Ａ、７８Ｂを形成するストライプに対して平行な方向（Ｘ方向）に沿って照射されたのに対して、図４９（Ａ）においては紫外線６８は複数の領域７８Ａ、７８Ｂを形成するストライプに対して垂直な方向（Ｙ方向）に沿って照射される。

従って、図５０（Ａ）に示されるように、配向膜２４（の領域７８Ａ、７８Ｂ）に隣接する液晶分子１６Ａ、１６Ｂは配向膜２４に対してＹ軸方向にほぼ一定のプレチルト角度でプレチルトするようになる。図４９（Ｂ）においては、マスク８０を通して配向膜２４ に紫外線６８を斜めから照射する。この場合にも、図５０（Ｂ）に示されるように、配向膜２４の領域７８Ａに隣接する液晶分子１６Ａのプレチルト角度は、配向膜２４の領域７８Ｂに隣接する液晶分子１６Ｂのプレチルト角度よりも小さくなる。その結果、電圧を印加すると、領域７８Ａに隣接する液晶分子１６Ａは領域７８Ｂに隣接する液晶分子１６Ｂよりも概ね垂直な位置から概ね水平な位置へ変化しやすい。

図４８（Ｂ）の配向膜２０に対する液晶分子のプレチルト方向はＸ方向であり、図５０（Ｂ）の配向膜２４に対する液晶分子のプレチルト方向はＹ方向である。従って、図４８（Ｂ）の配向膜２０と図５０（Ｂ）の配向膜２４とをそのまま重ね合わせると、液晶が９０度ツイストするようになる。ここでは図４９でＹ方向に倒れると規定したが勿論Ｘ方向の場合にも同様の議論が成り立つ。

図５１はこのようにして形成した液晶表示装置１０を示す図である。一方の配向膜２０（２４）では領域７８Ａ、７８Ｂ毎に紫外線の照射量が異なっており、そして、一方の配向膜２０の領域７８Ａ（又は７８Ｂ）への紫外線の照射量は他方の配向膜２４の対応する領域７８Ａ（又は７８Ｂ）への紫外線の照射量と実質的に同じである。

従って、領域７８Ａにおいては、配向膜２０に隣接する液晶分子のプレチルト角度はδであり、且つ配向膜２４に隣接する液晶分子のプレチルト角度もδであり、両者は等しくなる。同様に、領域７８Ｂにおいては、配向膜２０に隣接する液晶分子のプレチルト角度はγであり、且つ配向膜２４に隣接する液晶分子のプレチルト角度もγであり、両者は等しくなる。従って、対向する配向膜２０、２４のそれぞれの領域７８Ａ、７８ Ｂにおいて液晶の挙動の対称性が維持される。

図５４は図４７から図５１の液晶表示装置１０の印加電圧と透過率との関係を示す図である。曲線７９Ａは領域７８Ａの印加電圧と透過率との関係を示す図であり、曲線７９Ｂは領域７８Ｂの印加電圧と透過率との関係を示す図である。曲線７９Ａ及び曲線７９Ｂの各々はこぶＰ、Ｐ′を有し、液晶表示装置が領域７８Ａ又は７８Ｂの単独の特徴をもったもので構成されていると、表示を斜め方向から見た場合にこぶＰ、Ｐ′の部分において表示が白黒反転する問題がある。

この実施例では、２つの領域７８Ａ、７８ Ｂが１画素を形成するように構成されている。１画素がしきい値電圧の異なる少なくとも２つの領域７８Ａ、７８Ｂを含むようにすることにより、表示の白黒反転の問題を解消することができる。すなわち、紫外線の照射量の多い領域７８Ａでは、プレチルト角δが小さく、液晶分子は配向膜２０、２４に向かって倒れやすくなり、しきい値電圧が低くなる。これに対して、紫外線の照射量の少ない領域７８Ｂでは、プレチルト角γが大きく、液晶分子は配向膜２０、２４に対してほぼ垂直に配向しているために配向膜２０、２４に向かって倒れにくくなり、しきい値電圧が高い。

液晶表示装置１０に電圧を印加すると、印加電圧が領域７８Ａにおいて中間調表示に対応するあるしきい値電圧を越え、液晶表示装置１０の領域７８Ａを斜めから観察した場合、表示が白黒反転する。ところが、印加電圧がもう一方の領域７８Ｂのその中間調表示に対応するしきい値電圧に達していないために、領域７８Ｂにおいては表示は反転しない。本発明では、２つの領域７８Ａ、７８Ｂが１画素を形成しているため、これらの異なったしきい値電圧の特徴をもった表示が混ぜ合わされ、画素全体としては表示が反転する傾向が軽減される。図５４の曲線７９Ｃが合成した一画素の印加電圧と透過率との関係を示し、曲線７９Ａ、７９Ｂと比べてＴ−Ｖ特性の折れ曲がりが軽減されている。

このように、１つの画素をしきい値電圧の異なった２つの領域に分割する技術は従来からある。例えば、図５５は従来のしきい値分割を示す図である。図５５においては、一方の領域に誘電体９０を設けて電圧がその領域にかかりにくくして、液晶自体のしきい値電圧を高くして、しきい値電圧の異なる２つの領域を実現している。しかし、このような構成の場合には、誘電体９０を設ける工程が増加し、工程が複雑になって、歩留りの低下や単価の増加を招いてしまう。また、誘電体９０の設置により、必要印加電圧が高くなる。

本実施例によれば、紫外線の照射という比較的に簡単な手段により、ラビングを用いることなく（従って、ラビングによって配向膜２０、２４の表面に溝状のこすり跡が形成されることなく）液晶の配向を実現できるとともに、１画素にしきい値電圧の異なる複数の領域を形成することが可能になり、製造コストの増加なしに液晶表示装置の視角特性を改善することが可能になる。

好ましくは、図５１に示すように、且つ上記したように、１画素内の２つの領域７８Ａ、７８Ｂの各々においては、一方の配向膜のある領域への紫外線の照射量は他方の配向膜の対応する領域への紫外線の照射量と実質的に同じであり、従って、領域７８Ａにおいては、配向膜２０、２４に隣接する液晶分子のプレチルト角度はともにγであり、領域７８Ｂにおいては配向膜２０、２４に隣接する液晶分子のプレチルト角度はδともにであるようにする。

しかし、図５２は配向処理の変化例を示す図である。図５２においては、領域７８Ｂにおいては、配向膜２０に隣接する液晶分子のプレチルト角度はγであり、且つ配向膜２４に隣接する液晶分子のプレチルト角度は９０度（実質的にプレチルトなし）である。この場合、電圧を印加すると、液晶分子は全体として配向膜２０に隣接する液晶分子のプレチルトに従って基板面に対して倒れるようになる。もう一方の領域７８Ａにおいては、配向膜２０、２４に隣接する液晶分子のプレチルト角度はともにδである。この場合、配向膜２０は図４７に示したように配向処理されるが、配向膜２４はマスク８０を使用して１回だけ配向処理される。

図５３は配向処理の他の例を示す図である。図５３においては、領域７８Ａにおいては、配向膜２０、２４に隣接する液晶分子のプレチルト角度はそれぞれγ、δであり、もう一方の領域７８においては、配向膜２０、２４に隣接する液晶分子のプレチルト角度はそれぞれδ、γである。そして配向膜２４上及び２０上ではそれぞれチルトする方向は一定である。このような構成では領域７８Ａと７８Ｂでは電圧の印加により液晶分子の傾く方位が逆となり、良好な視角特性が実現される。

図５６は配向処理の他の例を示す図である。この配向処理は図４７に示す手順とは逆の手順で実施される。すなわち、図５６（Ａ）に示されるように、マスク８０を用いて、配向膜２０の領域７８Ａ、７８Ｂ に照射量を変えて紫外線の照射を行う。それから、図５６（Ｂ）に示されるように、マスク８０を用いずに配向膜２０の全面に単一の方向から紫外線の照射を行う。そして、配向膜２４についても図４９に示す手順とは逆の手順で配向処理を実施する。このような配向処理の結果、図５１に示したものと同じ液晶表示装置を得ることができる。

図５７は配向処理の他の例を示す図である。この配向処理は図４７に示す手順と類似の手順で実施される。すなわち、図５７（Ａ）に示されるように、マスク８０を用いずに配向膜２０の全面に単一の方向から紫外線の照射を行う。そして、それから、図５７（Ｂ）に示されるように、マスク８０を用いて、配向膜２０の領域７８Ａ、７８Ｂに照射量を変えて紫外線の照射を行う。図５７（Ａ）における紫外線の照射角度と、図５７（Ｂ）における紫外線の照射角度とは、等しくない。

図５７（Ａ）においては、紫外線は配向膜２０に対して４５度の角度で照射され、図５７（Ｂ）においては、紫外線は配向膜２０に対して９０度の角度で照射される。紫外線を配向膜２０に対して４５度の角度で照射するのは、配向膜２０がプレチルトをともなった配向を備える上で必要である。そして、このようにしてプレチルトをともなった配向が備えられていれば、その後では必ずしも配向膜２０に対して４５度の角度で紫外線を照射する必要はなく、紫外線の照射エネルギーを変えることによってプレチルト特性を変えるものであればよい。配向膜２４についても同様である。さらに、図５７で（Ａ）の次に（Ｂ）のプロセスを行うものであったが（Ｂ）の次に（Ａ）のプロセスを行うことも有効である。

なお、上記の例においてはマスク８０は透過部分８０Ａと不透過部分８０Ｂとを有するものであったが、不透過部分８０Ｂはほぼ完全に紫外線を遮断するものだけでなく、紫外線をある程度遮断し且つある程度透過するものであってもよい。また、透過部分８０Ａと不透過部分８０Ｂとは完全に区分されている必要はなく、透過特性が連続的に変化するものであってもよい。上記の例においては紫外線の照射は２回だけ行われていたが、紫外線を数回行うこともできる。

図５８は、マスク８０を用いて配向膜２０（２４）に紫外線を照射する他の例を示す図である。マスク８０は透過部分８０Ａと不透過部分８０Ｂとを有する。図４７、図４９、図５６及び図５７においてはマスク８０は配向膜２０（２４）とは平行に配向膜２０（２４）に近接して配置されていたが、図５８においてはマスク８０は配向膜２０（２４）とは平行に配置されていない。例えば、マスク８０は配向膜２０（２４）に対して４５度の角度で配置されている。

しきい値電圧の異なる領域７８Ａ、７８Ｂ を設けるためには、紫外線照射量の異なる領域を設ければよいわけだが、紫外線照射量は連続的に変化していたとしても、問題がない。液晶分子は領域７８Ａ、７８Ｂ では同一方向に倒れるので、紫外線照射量はむしろ連続的に変化していた方がよい場合もある。このことから、紫外線照射量はマスク８０によって完全に不連続になっている必要がない。従って、図５８に示されるように、マスク８０は配向膜２０（２４）とは離して、配向膜２０（２４）に対して角度をつけて配置することができる。この場合には、既存の紫外線照射装置に対して紫外線を照射する基板を単純に斜めに設置するだけでよい。

図５８においては、紫外線６８はマスク８０の透過部分８０Ａを透過し、不透過部分８０Ｂで遮断される。紫外線６８は平行光として供給されるが、完全な平行光ではない。紫外線６８はマスク８０に対して斜めに入射する光成分６８Ｃを含み、この光成分６８Ｃは透過部分８０Ａを透過して、不透過部分８０Ｂの下方へ向かい、不透過部分８０Ｂによって覆われるべき配向膜２０（２４）の部分に入射する。

図５９は配向膜２０（２４）に紫外線を照射する他の例を示す図である。この場合には、マスク８０は省略されているが、１回目の紫外線照射及び２回目の紫外線照射ともにマスク８０が使用され、そして、１回目及び２回目の紫外線照射の各々の紫外線照射量が配向膜２０、２４の領域７８Ａ、７８Ｂで変えられている。例えば、配向膜２０の領域７８Ａは３．０（任意単位）で紫外線が照射され、配向膜２０の領域７８Ｂは１．５で紫外線が照射される。一方、配向膜２４の領域７８Ａは２．０で紫外線が照射され、配向膜２４の領域７８Ｂは１．０で紫外線が照射される。

配向膜２０、２４を図５９で示すように重ね合わせたとすれば、対向する配向膜２０、２４の紫外線照射量の和が、２．５（１＋１．５）、３．５（２＋ １．５）、４（１＋３）、５（２＋３）のとなる４つの領域ができる。このように、４種類のしきい値特性を実現することができ、電圧の異なる領域が重なりあうことになって表示の反転が抑えられる。

図６０から図６６は本発明のさらに他の実施例を示す図である。図６０は液晶表示装置１０の１画素の部分を示し、図６１は液晶表示装置１０の１画素の部分の液晶の配向を示す図である。図６１の液晶の配向は図４０に示した液晶の配向と同じであり、１画素は４つの領域Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍを含む。４つの領域Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍは１画素内を十字状に延びる境界線によって区分されたものである。

図６０に示されるように、液晶表示装置１０は、上記実施例と同様に一対の基板の間に挟持された液晶を含み、各基板は電極と配向膜とを備える。配向膜は、紫外線の照射によってプレチルトをともなった配向処理が行われている。液晶表示装置１０は、画素電極１８と、ドレインバスライン３０と、ゲートバスライン３ ２と、ＴＦＴ３４とを含むアクティブマトリクスの構造のものである。液晶表示装置１０はさらに蓄積容量電極４０を含む。

蓄積容量電極４０は画素電極２８のほぼ中心を通って水平及び垂直に十字状に延びる。つまり、蓄積容量電極４０は、それ自身の本来の機能を達成するとともに、４つの領域Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍを区画する十字状に延びる境界線を覆う遮光膜として形成される。蓄積容量電極４０はクロムで形成されており、光を透過しない。

図６２は、蓄積容量電極４０のない場合の４分割垂直配向型液晶表示装置の電圧印加時間と透過率との関係を示す図である。４分割垂直配向型液晶表示装置により、広い視野角を実現することができる。このような風車の羽根のような配向においては、電圧オフの状態から高い電圧を印加して白表示を行うときに、４つの領域Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍを区画する十字状に延びる境界線において、点Ｈに示すように一度輝度がかなり上がり、その後に輝度が下がって安定する現象が観察された。これは、電圧が印加された瞬間には十字状の境界線において液晶分子の挙動は安定せず、輝度が極端に上がり、その後液晶分子相互の横方向での相互作用が働き始め、最終的に安定した値に落ちつくためと考えられる。

水平方向にのみ延びる蓄積容量電極４０を有する従来の液晶表示装置の場合には、十字状に光る部分のうちの水平部分はそのような蓄積容量電極４０で隠れるために問題ないが、十字状に光る部分のうちの垂直部分は従来の液晶表示装置では問題であった。本発明においては、蓄積容量電極４０が十字状に延びる境界線を覆う遮光膜として形成されているので、そのような極端に光る部分をなくすことができた。図６３は十字状に延びる蓄積容量電極４０のある場合の４分割垂直配向型液晶表示装置の電圧印加時間と透過率との関係を示す図である。図６２のように透過率が極端に上がるのが解消されているのが分かる。補助容量電極４０を垂直方向に延ばす場合には、補助容量電極４０の水平に延びる部分を細くしてその分を垂直方向に設けるものである。これにより開口率を損なうことなく、極端な輝度のある部分を解消することができる。ただし、補助容量電極の抵抗を考慮する必要がある。

図６４は４つの領域Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍを区画する十字状に延びる境界線を覆う遮光膜の一部を水平方向に延びる蓄積容量電極４０で形成するとともに、同遮光膜の他の一部をブラックマトリクス２８と一体の部材２８Ｘで形成する例を示す図である。これによっても、透過率が極端に上がるのを解消することができる。図６５は４つの領域Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍを区画する十字状に延びる境界線において過度に明るい部分が生じるのを防止するための他の例を示す図である。図６５の特徴を適用する液晶表示装置は、配向膜２０、２４は１画素が十字状に延びる境界線によって液晶の配向が異なった４つの領域をもつように形成され（図６１、図６２参照）、クロスニコルで配置された偏光子２９Ａ、２９Ｂ（図２）を含むものである。

図６５は、偏光子２９Ａ、２９Ｂは設定方向を前記境界線の延びる垂直方向１００及び水平方向１ ０２に対して５度から２０度の範囲でずらしてあることを示している。つまり、偏光子２９Ａ、２９Ｂの透過軸は範囲Ｉ内にある。さらに、図６５は、偏光子２９Ａ、２９Ｂは設定方向を前記境界線の延びる垂直方向１００及び水平方向１０２に対して斜め４５度の方向１０４、１０６に対して５度から２０度の範囲でずらしてあることを示している。つまり、偏光子２９Ａ、２９Ｂの透過軸は範囲Ｊ内にある。これに対して、偏光子２９Ａ、２９Ｂは垂直方向１００及び水平方向１０２、又は斜め４５度の方向１０４、１０６に設置するのが一般的である。

図６６は偏光子２９Ａ、２９Ｂをずらして配置した場合の時間と透過率との関係を示す図である。曲線Ｒは偏光子２９Ａ、２９Ｂの透過軸を垂直及び水平に配置した場合の特性を示し、これは図６２の特性と一致する。曲線Ｓは偏光子２９Ａ、２９Ｂの透過軸を垂直及び水平に対して２０度ずらした場合の特性を示し、曲線Ｔは偏光子２９Ａ、２９Ｂの透過軸を垂直及び水平に対して１０度ずらした場合の特性を示する。

曲線Ｓ、Ｔと曲線Ｒとの比較から、曲線Ｓ、Ｔによれば曲線Ｒの極端に明るくなる点Ｈを解消できることが分かる。試験の結果、上記した範囲内で偏光子２９Ａ、２９Ｂの透過軸をずらして配置することにより、好ましい結果が得られた。５度から２０度ずらす構成でも効果はあるが、１０度から１５度がより望ましい。

図６７はさらに他の実施例を示す図である。液晶表示装置１０は一対の基板１２、１４の間に液晶１６とともにスペーサ１１０を含む。スペーサ１１０ は一対の基板１２、１４の間のギャップを一定に維持する小さな球状のものである。本実施例においては、スペーサ１１０の表面に垂直配向処理が施されている。垂直配向処理としては、スペーサ１１０の表面にシランカップリング剤あるいは垂直配向膜材料を塗布するとよい。

図６８に示されるように、スペーサ１１０の表面に垂直配向処理が施されていないと、スペーサ１１０のまわりの液晶分子はスペーサ１１０の表面に沿って配向（水平配向）する性質がある。垂直配向膜２０、２４に紫外線を照射することによりプレチルトを伴った垂直配向を実現した液晶表示装置１０においては、スペーサ１１０のまわりに水平配向性があると、スペーサ１１０のまわりの液晶分子がその水平配向規制力によって規制され、所望の垂直方向に配向するのが妨げられる。従って、表示が暗くなるという問題点がある。

これに対して、スペーサ１１０の表面に垂直配向処理が施されていると、スペーサ１１０のまわりの液晶分子がそのような水平配向規制力を受けず、且つ垂直配向規制力は比較的に弱いので、所望の垂直方向に配向することができ、粗類表示を得ることができる。この特徴は、垂直配向膜２０、２４に紫外線を照射することによりプレチルトを伴った垂直配向を実現した液晶表示装置１０の全ての実施例に適用することができる。

以上説明したように、本発明によれば、対向する配向膜において一方の配向膜の近傍に電荷が多く残り、電圧を切った状態においてもこの残留電荷により前に表示した映像が薄く焼きついた状態になるのを防止することができる。また、ラビングの代わりに紫外線照射を用いて配向処理をすることができ、あるいはラビングと紫外線照射を組み合わせて配向処理をすることができる。

本発明の第１実施例による液晶表示装置の一部を示す平面略図である。 図１の液晶表示装置を示す断面図である。 図２の一方の基板に形成されるアクティブマトリクスを示す図である。 図１の配向膜の配向処理の一例を説明するための液晶表示装置の断面図である。 図４の液晶表示装置の電圧印加時の断面図である。 図５の一方のドメインにおける液晶分子の挙動の第１段階を示す図である。 図５の液晶分子の挙動の第２段階を示す図である。 配向分割を説明するための液晶表示装置の断面図である。 図８の配向分割により達成される視角特性を示す図である。 配向分割の基本例を示す図である。 図１０の配向分割を得るための配向処理を示す図である。 配向分割の他の例を示す図である。 図１２の配向分割を得るための配向処理を示す図である。 図１２の配向分割を実現する一例を示す図である。 図１２の配向分割を実現する他の例を示す図である。 本発明の第２実施例を示す図である。 図１６の配向膜の配向処理装置を示す図である。 図１６の配向膜の配向処理の原理を示す図である。 図１８を簡単化した図である。 図１８の変形例を示す図である。 図１８の装置で使用される紫外線のスペクトラム分布を示す図である。 ２つのドメインに配向処理をすることを示す図である。 図２２の配向処理により達成された配向分割を示す図である。 図２２及び図２３の配向処理を行うマスクを示す図である。 図２２の変形例を示す図である。 本発明の第３実施例を示す図である。 第３実施例の配向処理を示す図である。 第３実施例の配向処理により処理された配向膜に対する液晶分子を示す図である。 図１６の液晶表示装置のガラス基板の特徴を示す図である。 図２９の特徴を説明するための比較図である。 使用する光源の透過光強度を基板なしの場合と基板ありの場合とで示す図である。 本発明の第４実施例を示す図である。 図３２で配向処理した配向膜に対して液晶分子が配向しているところを示す図である。 図３２の配向膜処理で使用するマスクを示す図である。 マスクと紫外線照射方向の関係によって問題点が生じることを説明する図である。 紫外線の照射角度と実現されるプレチルト角度との関係を示す図である。 ２つのランプを用いて紫外線照射を行う例を示す図である。 １つのランプを用いて紫外線照射を行う例を示す図である。 図３２の紫外線照射で得た２つの配向膜をストライプが互いに直交するように配置した例を示す図である。 図３９の配置により得られる４つの配向を示す図である。 図３２の紫外線照射で得た２つの配向膜をストライプが互いに平行に配置した例を示す図である。 一方の配向膜にのみ紫外線照射を行った例を示す図である。 図３９及び図４０の配向処理をされた領域を有する配向膜と画素との関係を示す図である。 図４３の配向膜が画素に対してずれた場合を示す図である。 図３９及び図４０の配向処理をされた領域を有する配向膜と画素との他の関係を示す図である。 図４３の配向膜が画素に対してずれた場合を示す図である。 本発明の第５実施例を示す図である。 図４７に示された従って配向処理された配向膜を使用する場合に達成される液晶の配向を示す図である。 図４７に示された配向膜と対向する配向膜の配向処理を示す図である。 図４８に示された従って配向処理された配向膜を使用する場合に達成される液晶の配向を示す図である。 図４７及び図４９の配向処理をした配向膜を含む液晶表示装置における液晶の配向を示す図である。 図５１の配向処理の変化例を示す図である。 図５１の配向処理の他の例を示す図である。 図４７から図５１の液晶表示装置の印加電圧と透過率との関係を示す図である。 しきい値分割の従来例を示す図である。 配向処理の変化例を示す図である。 配向処理の変化例を示す図である。 マスクを用いて配向膜に紫外線を照射する他の例を示す図である。 配向処理の変化例を示す図である。 本発明の第６実施例を示す図である。 図６０の液晶表示装置の１画素の部分の液晶の配向を示す図である。 蓄積容量電極のない場合の４分割垂直配向型液晶表示装置の電圧印加時間と透過率との関係を示す図である。 図６０の液晶表示装置の電圧印加時間と透過率との関係を示す図である。 遮光膜の他の例を示す図である。 図６２で示した問題点を解決するための他の例を示す図である。 図６５の特徴を採用した液晶表示装置の電圧印加時間と透過率との関係を示す図である。 垂直配向処理を施したスペーサを含む液晶表示装置の例を示す図である。 垂直配向処理を施さないスペーサを示す図である。

符号の説明

１０…液晶表示装置
１２、１４…基板
１６…液晶層
１８…画素電極
２０…配向膜
２２…共通電極
２４…配向膜
２８…ブラックマトリクス
４０…蓄積容量電極
６８…紫外線
８０…マスク

Claims (6)

1. 基板を支持するホルダーと、
   紫外線を前記基板に対して斜めに照射する光源と、を備え、
   ストライプ状の開口部を有するマスクを前記光源と前記ホルダーとの間に配置した状態で第１及び第２の紫外線照射を行い、
   前記第１の紫外線照射においては、前記基板に対して、前記マスクの前記ストライプ状の開口部の長手方向と同じ方位から紫外線照射を行い、
   前記第２の紫外線照射においては、前記基板に対して、前記第１の紫外線照射におけるマスクの位置とは相対的に異なる位置にマスクを配置して、前記第１の紫外線照射とは１８０°異なる方位から紫外線照射を行う、配向処理装置。
2. 前記第１の紫外線照射と前記第２の紫外線照射との間に、前記基板を１８０°回転させる、請求項１に記載の配向処理装置。
3. 基板に対して斜めから第１の紫外線照射を行って、前記基板の配向膜に液晶を所定の方位に配向させる配向処理を行う工程と、
   前記基板に対して斜め方向、且つ、前記第１の紫外線照射とは１８０°異なる方位から第２の紫外線照射を行って、前記配向膜に液晶を前記所定の方位とは異なる方位に配向させる配向処理を行う工程と、を含み、
   前記第１の紫外線照射及び前記第２の紫外線照射において、ストライプ状に形成された遮光部及び開口部を有するマスクを介して、前記ストライプ状の開口部の長手方向と平行な方位から紫外線が照射し、
   前記第２の紫外線照射においては、基板に対して、前記第１の紫外線照射におけるマスクの位置とは相対的に異なる位置にマスクを配置して紫外線を照射する、配向処理方法。
4. 前記第１の紫外線照射と前記第２の紫外線照射との間に、前記基板を１８０°回転させる工程を含む、請求項３に記載の配向処理方法。
5. 前記基板は、垂直配向膜を有する基板であり、
   前記第１の紫外線照射によって、前記配向膜に、前記ストライプ状の開口部の長手方向と平行な第１方位に沿って、前記基板の面に対して斜めに液晶を配向させる処理がなされ、
   前記第２の紫外線照射によって、前記配向膜に、前記第１方位とは１８０°異なる第２方位に沿って、前記基板の面に対して斜めの方向に液晶を配向させる処理がなされる、請求項４に記載の配向処理方法。
6. 請求項５に記載の配向処理方法を施した第１基板と第２基板を、前記第１基板の前記第１方位と前記第２基板の前記第１方位とが互いに直交するように貼り合せる液晶表示装置の製造方法。

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