JP4737913B2 - 液晶表示素子及び液晶表示素子の駆動方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速応答で広視野角の表示性能を持つ液晶表示素子、液晶表示素子用基板、液晶表示装置、液晶表示素子の製造方法、及び液晶表示素子の駆動方法に関し、特に、光学補償ベンドモードセル（Optically self-Compensated Birefringence mode cell）タイプのスプレイ−ベンド転移の容易なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチメディア技術の進展とともに、ますます画像情報の占める割合が多くなってきている。最近では液晶技術の発展により、高コントラストで広視野角の液晶ディスプレイが開発及び実用化され、ＣＲＴディスプレイと比肩するレベルにまでなってきた。
【０００３】
しかしながら、現行の液晶ディスプレイでは、応答速度が遅いことから動画表示において残像のため画像がぼやけるという問題を有しており、この点においてＣＲＴディスプレイに劣っている。
【０００４】
液晶ディスプレイにおける高速応答化の試みは過去から数多くなされてきている。高速応答の種々の液晶表示方式については、Wuらによりまとめられている（C.S. Wu and S.T. Wu, SPIE, 1665, 250 (1992)）が、動画像表示に必要な応答特性が期待出来る方式及び方法は限られている。
【０００５】
すなわち、現行のＮＴＳＣシステムにおいては１フレーム（１６．７ｍｓｅｃ）以内で液晶が追随する必要があるが、現行の液晶ディスプレイでは白黒二値間では充分速い応答性を示すものの、多階調表示を行った場合の階調間応答では100msec以上の遅い応答となってしまう。特に駆動電圧の低い領域での階調間応答は著しく遅い。
【０００６】
現在、動画表示に適した高速応答性を有する液晶ディスプレイとしては、ＯＣＢモード液晶表示素子、あるいは強誘電性液晶表示素子、反強誘電性液晶表示素子がその可能性を有している。
【０００７】
しかしながら、層構造を有する強誘電性液晶表示素子、及び反強誘電性液晶表示素子は耐衝撃性が弱い、使用温度範囲が狭い、特性の温度依存性が大きいなど実用的な意味での課題が多く、現実的にはネマティック液晶を用いるＯＣＢモード液晶表示素子が動画像表示に適した液晶表示素子として有望視されている。
【０００８】
このＯＣＢモード液晶表示素子は、１９８３年にJ.P.Bosによりその高速性が示された表示方式であり、その後、フィルム位相差板と組み合わせることにより広視野角及び高速応答性が両立するディスプレイであることが示され研究開発が活発化した。
【０００９】
このモ−ドの液晶表示素子は、図１４に示すように、透明電極２が形成されているガラス基板１と、透明電極７が形成されているガラス基板８と、基板１、８間に配置される液晶層４とを有する。電極２、７上には配向膜３、６が形成され、この配向膜３、６には、液晶分子を平行かつ同一方向に配向させるべく配向処理がなされている。また、基板１、８の外側には、偏光板１３、１６がクロスニコルに配設されており、この偏光板１３、１６と基板１、８との間には位相補償板１７、１８が介在している。
【００１０】
このような構造の液晶セルは、電圧印加によりセル中央部にベンド配向あるいはツイスト配向を含んだベンド配向を誘起させることと、低電圧駆動と視野角拡大のために位相補償板１７、１８を配設することを特徴とするものであり、性能的には中間調表示域においても高速応答が可能であると同時に広い視野角特性を有している。
【００１１】
なお、ＯＣＢモード液晶表示素子は、通常、液晶パネル内部の液晶がベンド配向を維持するような電圧で動作させるが、ある電圧以下になると、ベンド配向状態よりもスプレイ配向状態の方が安定になるため、スプレイ配向への転移が発生する。この転移は不可逆であり、一旦スプレイ配向が発生した画素は、その後、液晶表示素子上で表示欠陥（輝点）として残り、その正常表示動作を妨げる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＯＣＢモードでは、初期のスプレイ配向状態４aから電圧印加によりベンド配向状態４bに転移させる初期化処理が必要不可欠である。
【００１３】
しかしながら、数Ｖ程度の電圧印加では初期化処理に分単位の時間が必要であり、ＯＣＢモードの課題の一つになっている。そのため、数Ｖ程度の電圧印加により容易にベンド配向が形成される、転移速度の速い液晶表示素子が望まれている。
【００１４】
一方、ＯＣＢ型液晶表示モードのスプレイ配向からベンド配向への転移（以下、スプレイ−ベンド転移という）を高速化するための技術が特開平11-7018号公報に開示されている。その技術として、液晶にカイラル剤を添加した例、液晶パネル全面で均一に１８０度ツイストを形成した例、液晶パネル全面で均一に１０度ツイストを形成した例が示されている。しかし、これらの技術は、スプレイ−ベンド転移を高速化するには十分ではない。そして、このスプレイ−ベンド転移が確実に行われず、局所的にスプレイ配向の領域が残存すると、そこが輝点となって点欠陥のように見えるという問題があった。
【００１５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、スプレイ配向からベンド配向への転移が速くかつ確実な液晶表示素子及び液晶表示素子の駆動方法を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本件発明者は、上記スプレイ−ベンド転移の挙動を観察した。すると、ある特定の個所からベンド配向の核が発生し、これが成長していくことを見出した。さらに、本件発明者は、鋭意検討した結果、局所的にツイスト配向を形成することで、これを核としてベンド転移が発生することを見出した。
【００１８】
また、本発明に係る液晶表示素子は、一対の基板とこれら基板間に配置された液晶層とを有するＯＣＢモードの液晶表示素子であり、前記一対の基板にはともに略平行な配向処理がなされており、前記配向処理による液晶分子の配向方位とは異なる方位のツイスト配向を局所的に形成することで異配向方位領域を形成する手段を有したものである。
【０２１４】
また、本発明に係る液晶表示素子の駆動方法は、上記液晶表示素子の駆動方法であって、一方の前記基板上にソース線、ゲート線、及び画素電極が形成されるとともに他方の前記基板に対向電極が形成され、前記異配向方位領域を形成する期間に、前記ゲート線に特定符号のゲート電圧を印加し、前記ソース線に前記ゲート電圧と逆符号の電圧を、前記対向電極には前記ゲート電圧と同符号の電圧を印加する期間が存在するようにしたものである。
【０２１６】
また、本発明に係る液晶表示素子の駆動方法は上記液晶表示素子の駆動方法であって、一方の前記基板上にソース線、ゲート線、及び画素電極が形成されるとともに他方の前記基板に対向電極が形成され、前記異配向方位領域を形成する期間に、相隣合う前記ソース線に交互に異なる電圧を印加するようにしたものである。
【０２５５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
実施の形態１
本発明の実施の形態１は、配向方位が他の領域の配向方位と異なる領域（以下、異配向方位領域という）又はツイスト配向領域を有するパラレル配向型液晶表示素子を例示したものである。
[テストセル]
以下の実施例１〜３においては、テストセルとしての液晶表示素子を作製し、その作製したテストセルについて、スプレイ−ベンド転移時間を評価した。スプレイ−ベンド転移時間の評価には位相補償板は不要であるので、実施例１〜３のテストセルでは位相補償板を省略している。
（実施例１）
図１は本実施の形態の実施例１に係るテストセルの構成を模式的に示す断面図、図１５は図１のテストセルの下側基板の突起の配置を模式的に示す平面図である。図５は図１の基板のラビング方向を示す図である。
【０２５６】
図１、図１５に示すように、本実施例に係るテストセルＡは、一対の基板、すなわち上側基板101及び下側基板102がビーズ状のスペーサ５を介して対向配置され、上側基板101及び下側基板102の間に形成された空間にネマティック液晶からなる液晶層４が配置されている。
【０２５７】
上側基板101は、ガラス基板１の下面に透明電極２及び配向膜３が順に積層形成されて構成されている。また、下側基板102は、ガラス基板８の上面に三角柱形状の突起10が形成され、その突起10が形成されたガラス基板８の上面を覆うように、透明電極７及び配向膜６が順に積層形成されて構成されている。従って、下側基板102の上面には突起（立体障害）103が形成されている。
【０２５８】
図５に示すように、突起103はその横断面形状の三角形の頂点がラビング方向を向くように形成されている。これにより、実施の形態２で詳述するように突起103の周囲にツイスト配向領域が形成されている。
【０２５９】
なお、図１ではスペーサ５を２個のみ示しているが、実際には多数のスペーサ５が両基板101,102間に不規則な間隔で介在している。
【０２６０】
次に、このように構成されたテストセルの製造方法を図２〜図４を用いて説明する。図２及び図３は図１のテストセルの製造プロセスを示す断面図、図４はフォトマスクを示す平面図である。
【０２６１】
まず、図２(a)に示すように、ガラス基板８上に、ＪＳＲ株式会社製ＰＣ系レジスト材料を塗布して、厚さ０．５μｍのフォトレジスト薄膜20を形成する。次いで、そのフォトレジスト薄膜２０に、図４に示す三角形状のパターン開口部22を有するフォトマスク２１を通して平行光紫外線23を照射し、該フォトレジスト薄膜20を露光する。次いで、その露光されたフォトレジスト薄膜２０を現像してリンスし、その後９０℃でプリベークする。これにより、図３に示すように、ガラス基板８上に、フォトレジスト薄膜からなる、三角形の横断面形状を有する（図１５参照）柱状の突起１０が形成される。
【０２６２】
次いで、その突起10が形成されたガラス基板８上に、定法に従い、ＩＴＯ(indium tin oxide)を２０００オングストロームの厚みに成膜し、それにより透明電極７を形成する。次いで、その透明電極７が形成されたガラス基板８上に、日産化学工業製配向膜塗料ＳＥ−７４９２をスピンコート法にて塗布し、これを恒温槽中にて１８０℃で１時間加熱して硬化させ、それにより配向膜６を形成する。これにより、上面に突起103を有する下側基板102が完成する。
【０２６３】
また、上記突起10が形成されたガラス基板８と同様に、ガラス基板１上に透明電極２及び配向膜３を形成する。これにより上側基板101が完成する。
【０２６４】
次いで、上側基板101及び下側基板102に、レーヨン製ラビング布を用いて、図５に示す方向にラビング処理を施す。
【０２６５】
次いで、上側基板101と下側基板102とを、積水ファインケミカル（株）製スペーサ５及びストラクトボンド３５２Ａ（三井東圧化学（株）製シール樹脂の商品名）を用いて、基板間隔が６．５μｍとなるように貼り合わせ、それにより液晶セル９を作製する。ここで、上記ラビング処理は、この液晶セル９の配向膜界面における液晶プレチルト角が約５度となるように行われる。
【０２６６】
次いで、その液晶セル９に、液晶ＭＪ９６４３５（屈折率異方性Δn＝０．１３８）を真空注入法にて注入して封止する。これによりテストセルＡが完成する。
【０２６７】
次に、以上の製造方法により作製されたテストセルＡのスプレイ−ベンド転移時間の評価を説明する。
【０２６８】
まず、テストセルＡの上面及び下面に、各々の偏光軸が配向膜のラビング処理方向と４５度の角度をなし、かつ、互いの偏光軸方向が直交するように２枚の偏光板を貼り付け、その後、透明電極２，７間に７Ｖの矩形波電圧を印加してスプレイ配向からベンド配向への転移を観察したところ、約５秒で電極２，７の全領域がスプレイ配向からベンド領域へと転移した。
【０２６９】
つまり、テストセルＡは、突起103付近の領域では、液晶の配向方位が周囲の領域の液晶の配向方位とは異なっており、この領域においては液晶層４は若干のツイスト配向をしている。そして、電圧印加により、この領域は速やかにスプレイ−ベンド転移が進行し、この領域からベンド配向が周囲の領域に広がっていく。すなわち、確実かつ高速なスプレイ−ベンド転移が達成出来る。
【０２７０】
比較例として、突起103を有しない点を除いて同じ構成を有するテストセルＲを、テストセルＡと同様のプロセスで作製し、そのスプレイ−ベンド転移時間を測定した。この測定では、テストセルＲに７Ｖの矩形波電圧を印加した時の、電極の全領域がスプレイ配向からベンド領域へと転移するに要する時間は４２秒であった。従って、本発明の効果は明らかである。
【０２７１】
なお、本実施例においては、突起103を片方の基板102にのみ形成したが、両方の基板に形成してもよいことは言うまでもない。また、本実施例では突起103として、横断面形状が三角形のものを用いたが、ラビング処理により、液晶の配向方位が部分的に周囲の領域とは異なった領域が形成されれば他の形状を有する突起であってもよい。具体的には、その横断面形状が円形、楕円形、菱形、あるいは三角形である柱状体、山形状体、又は錐状体が好ましい。
（実施例２）
図６は本実施の形態の実施例２に係るテストセルの構成を模式的に示す断面図、図１６は図６のテストセルの下側基板の溝の配置を模式的に示す平面図である。
【０２７２】
図６、図１６に示すように、本実施例に係るテストセルＢは、実施例１とは異なり、下側基板102に溝104が形成されている。すなわち、下側基板102は、ガラス基板８の上面に溝30が形成され、その溝30が形成されたガラス基板８の上面を覆うように、透明電極７及び配向膜６が順に積層形成され、それによりその上面に溝104が形成されるようにして、構成されている。溝104は、ラビング方向（全体的な配向処理の方向）に対して３０度傾斜するように形成され、かつラビング方向に直角な方向に５００オングストロームのピッチで複数本（本実施例では２０本）列設されている。溝104は、液晶配向効果を有する溝（マイクログルーブ）となるような幅を有するように形成されている。つまり、溝104の幅は、液晶層４の液晶分子が該溝104にはまり込んでその方向に配向されるような幅、本実施例では約１００オングストロームの幅に形成されている。これにより、液晶層４の、溝104が列設された領域にツイスト配向領域が形成されている。これ以外の点は、実施例１と同様である。なお、図６では溝30及び溝104を誇張して描いている。
【０２７３】
次に、以上のように構成されたテストセルＢの製造方法を図６、図７、図１６を用いて説明する。図７はフォトマスクを示す平面図である。
【０２７４】
まず、ガラス基板８上に、実施例１と同様にして厚さ０．５μｍのフォトレジスト薄膜20を形成し、そのフォトレジスト薄膜20にフォトマスク21を用いて溝30を形成する。フォトマスク21には、図７に示すように、スリット状の開口部22が、基準方向に対して３０度傾斜するように形成され、かつ基準方向に直角な方向に５００オングストロームのピッチで２０本列設されている。開口部22の幅は、以降の工程を経て最終的に配向膜６上に形成される溝104が約１００オングストロームの幅を有するような幅に設定されている。また、基準方向は、フォトマスク21を用いて下側基板102上に形成される溝104がラビングされるべき方向である。
【０２７５】
以降、上面に溝30が形成されたガラス基板８上に、実施例１と同様にして、透明電極７及び配向膜６が形成され、上面に溝104が形成された下側基板102が完成される。上側基板101は実施例１と全く同様に作製される。
【０２７６】
そして、以上のように作製した上側基板101及び下側基板102を実施例１と同様にラビング処理する。下側基板102のラビング方向は図１６に示す方向である。この際、溝104は、深さが幅に比して深い（０．５μｍ）ためラビングされない。つまり、溝104は、上述のように、液晶層４の液晶分子がはまり込んで配向されるような狭い幅を有し、かつラビング処理時にラビングされないような深さを有することが要求される。上側基板101のラビング方向は、液晶セルに組立てた状態で下側基板102のラビング方向に平行となる方向である。
【０２７７】
その後、実施例１と同様にして、液晶セル９を作製し、その液晶セル９に液晶を封入してテストセルＢを完成する。配向膜界面での液晶プレチルト角は、実施例１と同様、約５度である。
【０２７８】
次に、以上の製造方法により作製されたテストセルＢのスプレイ−ベンド転移時間の評価を説明する。
【０２７９】
まず、テストセルＢの上面及び下面に、各々の偏光軸が配向膜のラビング処理方向と４５度の角度をなし、かつ、互いの偏光軸方向が直交するように２枚の偏光板を貼り付け、その後、透明電極２，７間に７Ｖの矩形波電圧を印加してスプレイ配向からベンド配向への転移を観察したところ、約７秒で電極２，７の全領域がスプレイ配向からベンド配向へと転移した。
【０２８０】
これは、テストセルＢは、溝104が列設された領域では、液晶の配向方位が周囲の領域の液晶の配向方位とは異なっており、この領域においては液晶層４はツイスト配向をしている。そのため、実施例１と同様に、電圧印加によって、そのツイスト配向領域において速やかにスプレイ−ベンド転移が進行し、その転移により生じたベンド配向が周囲の領域に広がっていくことにより、確実かつ高速なスプレイ−ベンド転移が達成されるものである。本実施例は、表示画素領域内に液晶配向効果を有する溝104を部分的に設け、それによってツイスト配向領域を部分的に形成することにより、確実かつ速やかなスプレイ−ベンド転移を促すものであり、その実用的価値は極めて大きい。
【０２８１】
なお、本実施例では、溝30,104をフォトリソグラフィー法により形成したが、これをスタンプ法（例えば、E.S. Lee et. al., "Control of Liquid Crystal Alignment Using Stamped-Morphology Method" , Jpn. J. Appl. Phys., Part 2, vol.32, pp.L1436-L1438, 1993.）等の他の方法により形成してもよいことは言うまでもない。
【０２８２】
また、本実施例では、溝104のラビング方向に対する傾斜角度を３０度としたが、この傾斜角度は９０度以下であればよく、６０度以上９０度以下とするのが好ましい。この理由については、実施の形態２で詳述する。また、複数の溝104は、ラビング方向に対する角度がそれぞれ異なっていてもよく、また、列状に限らず任意の態様に配置してもよく、さらに、不規則に配置してもよい。
（実施例３）
図８は本実施の形態の実施例３に係るテストセルの構成を模式的に示す断面図、図１７は図８のテストセルの下側基板の配向処理状態を模式的に示す平面図である。
【０２８３】
図８、図１７に示すように、本実施例に係るテストセルＣは、実施例１とは異なり、上側基板101及び下側基板102が光配向により配向処理されている。すなわち、上側基板101及び下側基板102は、それぞれ、ガラス基板１，８上に透明電極２，７及び配向膜３，６が順に積層形成されて構成されている。下側基板102は、図１７に示すように、その上面に碁盤の目状に多数の単位配向処理領域（異方向配向処理領域）51が形成され、その多数形成された単位配向処理領域51が、相隣り合うもの同士51A,51Bが９０度異なる配向方位を有するように配向処理されている。また、上側基板101は、下側基板102の各単位配向処理領域に対応する各単位配向処理領域が、その対応する下側基板101の各単位配向処理領域と同じ配向方位を有するようにそれぞれ配向処理されている。従って、各単位配向処理領域51上の液晶層４はパラレル配向をしており、ツイスト配向をしてはいない。なお、各単位配向処理領域における液晶４の中央部分の液晶分子の配向方位は多少のバラツキ（分布）を有していてもよい。また、配向膜３，６は光感応性を有する配向膜で構成され、光配向によって配向処理されている。これ以外の点は、実施例１と同様である。
【０２８４】
次に、以上のように構成されたテストセルＣの製造方法を図８、図９、図１０を用いて説明する。図９は図８のテストセルの製造プロセスを示す断面図、図１０はマスクを示す平面図である。
【０２８５】
まず、実施例１と同様に、ガラス基板８上に透明電極７を形成する。次いで、この透明電極７が形成されたガラス基板８上にポリビニルシンナメートの２ｗｔ．％溶液（モノクロロベンゼンとジクロロメタンの１：１混合溶液中に希釈）をスピンコート法にて塗布し、これを恒温槽中にて１００℃で１時間乾燥し、それにより光感応性を有する配向膜６を形成する。これにより、下側基板102が作製される。また、これと全く同様にして、上側基板101を作製する。
【０２８６】
次いで、下側基板102の配向膜６に偏光紫外線照射装置（図示せず）を用いて以下のように光配向処理を施す。以下の配向処理では、波長３６５ｎｍの偏光紫外線が１ｍＷ／ｃｍ²の照射光強度で照射される。すなわち、まず、下側基板102の配向膜６に、マスク２１を介して、図９に符号32で示す方向（紙面に平行な方向）に延在する偏波面を有する偏光紫外線を３０分間照射する（処理Ａ）。この時の偏光紫外線の照射角度θは９０度である。また、マスク21は、図１７に示す碁盤の目状の単位配向処理領域51において１つ置きに位置する単位配向処理領域51Aに対応する形状及び位置を有するように、開口部122が形成されている。
【０２８７】
次いで、マスク21を下側基板102の単位配向処理領域１つ分だけずらし、さらに偏波面を９０度回転させて、すなわち偏波面が図９の紙面に垂直な方向に延在するようにして、偏光紫外線を３０分間照射する（処理Ｂ）。この時の偏光紫外線の照射角度θは９０度である。
【０２８８】
次いで、偏光紫外線の照射角度θを４５度、照射時間を３分間に変えて、上記処理Ａ及び処理Ｂを行う（処理Ａ’、処理Ｂ’）。これにより、下側基板102の光配向処理が完了する。
【０２８９】
次いで、上側基板101に、下側基板102と同様に、上記処理Ａ、処理Ｂ、処理Ａ’、処理Ｂ’を施し、それにより上側基板101の光配向処理を完了する。
【０２９０】
次いで、実施例１と同様にして、液晶セル９を作製し、その液晶セル９に液晶を封入してテストセルＣを完成する。この時、配向膜界面での液晶プレチルト角は、本実施例では、上側基板101及び下側基板102に対する上記処理Ａ’及び処理Ｂ’の結果として約３度となった。
【０２９１】
次に、以上の製造方法により作製されたテストセルＣのスプレイ−ベンド転移時間の評価を説明する。
【０２９２】
まず、テストセルＣの上面及び下面に、各々の偏光軸が、互いに配向方位が９０度異なる２種類の単位配向領域の液晶分子の平均配向方位と４５度の角度をなし、かつ、互いの偏光軸方向が直交するように２枚の偏光板を貼り付け、その後、透明電極２，７間に７Ｖの矩形波電圧を印加してスプレイ配向からベンド配向への転移を観察したところ、約４秒で電極２，７の全領域がスプレイ配向からベンド配向へと転移した。
【０２９３】
これは、液晶層４の各単位配向処理領域51上の領域、すなわち異配向方位領域から転移核が発生し、それが成長してスプレイ−ベンド転移が進行するため、高速な転移が可能であり、かつ異配向方位領域が多数形成されているため、確実な転移が可能なものである。
【０２９４】
なお、本実施例では、単位配向処理領域を特に画素と対応させていないが、これを画素と対応させてもよい。
[液晶表示素子]
（実施例４）
図１１は本実施の形態の実施例４に係る液晶表示素子の構成を示す断面図、図１２は図１１の液晶表示素子の各光学素子の配置方向を示す平面図である。なお、図１１では下側基板102の突起103（図１参照）の記載を省略している。図１１に示すように、本実施例に係る液晶表示素子Ｄは、実施例１に係るテストセルＡの上面に、主軸がハイブリット配列した負の屈折率異方性もつ光学媒体よりなる位相差板（位相補償板）12、負の一軸性位相差板（位相補償板）11、正の一軸性位相差板（位相補償板）19、偏光板13が順に配設され、該テストセルＡの下面に、主軸がハイブリット配列した負の屈折率異方性もつ光学媒体よりなる位相差板（位相補償板）15、負の一軸性位相差板（位相補償板）14、偏光板16が順に配設されている。これら位相差板12,15,11,14,19、及び偏光板16は、テストセルＡのラビング方向に対して図１２に示す方向となるように配置されている。
【０２９５】
位相差板12,15,11,14,19のリターデーション値は、本実施例では、波長５５０ｎｍの光に対して、それぞれ、２６ｎｍ、２６ｎｍ、３５０ｎｍ、３５０ｎｍ、及び１５０ｎｍである。
【０２９６】
次に、以上のように構成された液晶表示素子Ｄの性能の評価を説明する。
【０２９７】
図１３は、２５℃における液晶表示素子Ｄの正面における電圧−透過率特性を示すグラフである。この電圧−透過率特性は、液晶表示素子Ｄに１０Ｖの矩形波電圧を１０秒印加してベンド配向に転移していることを確認した後、電圧を降下させながら透過率を測定することにより求めた。液晶表示素子Ｄではベンド配向からスプレイ配向への転移が２．１Ｖで起こるため、実効的には２．２Ｖ以上の電圧で表示を行う必要がある。一方、この電圧−透過率特性では７．２Ｖ近傍で透過率が極小となっている。そこで、白レベル電圧を２．２Ｖ、黒レベル電圧を７．２Ｖとし、この時のコントラスト比の視角依存性を測定した。その結果、上下１２６度、左右１６０度の範囲でコントラスト比１０：１以上が達成されており、基板配向膜面上に液晶ダイレクタの方向が周囲とは異なる部位を部分的に設けても、充分な広視野角特性が維持されることが確認された。また、目視観察においても、配向不良及び表示品位不良は認められなかった。
【０２９８】
また、印加電圧を３Ｖから５Ｖへ変化させた場合の応答時間を測定したところ、立ち上がり時間は５ミリ秒であり、印加電圧を５Ｖから３Ｖへ変化させた場合の応答時間を測定したところ、立ち下がり時間は６ミリ秒であった。
（実施例５）
本実施の形態の実施例５に係る液晶表示素子（図示せず）は、実施例４の液晶表示素子ＤにおいてテストセルＡに代えて実施例２に係るテストセルＢを用いたものである（図示せず）。このような構成としても、実施例４と同様の効果が得られる。
（実施例６）
本実施の形態の実施例６に係る液晶表示素子（図示せず）は、実施例４の液晶表示素子ＤにおいてテストセルＡに代えて実施例３に係るテストセルＣを用いたものである（図示せず）。但し、光学素子は図１８に示す方向に配置される。
【０２９９】
このような構成としても、実施例４と同様の効果が得られる。
【０３００】
以上より明らかなように、実施の形態１に係る液晶表示素子においては、従来のＯＣＢモードの広視野角特性や応答特性を犠牲にすることなく、高速なスプレイ−ベンド配向転移を達成することが出来、その実用的な価値は極めて大きい。
実施の形態２
本発明の実施の形態２は、ラビングによる配向処理制御用の突起（立体障害）の好ましい形態を例示したものである。
【０３０１】
図１９は本発明の実施の形態２に係る液晶表示素子の構成を示す平面図、図２０は図１９のＸＸ−ＸＸ矢視断面図である。
【０３０２】
図１９、図２０に示すように、本実施の形態の液晶表示素子Ｅは、アクティブマトリクスタイプのＯＣＢモードの液晶表示素子であり、ＴＦＴ基板（アレイ基板）202と該ＴＦＴ基板202に対向するように配置されたカラーフィルタ基板201との間に形成された空間にネマッティック液晶からなる液晶層４が配置されて構成されている。なお、図１９、図２０では位相差板、偏光板等の光学素子の記載を省略している。
【０３０３】
ＴＦＴ基板202はガラス基板８を有している。ガラス基板８の上面には、画素電極64が形成され、それを覆うように絶縁層68が形成されている。絶縁層68上にはゲート線61及びソース線62がマトリクス状に形成され、それらを覆うように絶縁層91が形成されている。ゲート線61及びソース線62は、それらで区画された画素63の領域内に画素電極64が位置するように形成されている。絶縁層91上には、ゲート線61の上方に位置するように補助容量電極65が形成され、該補助容量電極65が形成された絶縁層91の表面を覆うように絶縁層77が形成されている。そして、補助容量電極65の上方には、フォトレジストからなる複合柱スペーサ203’が形成されている。複合柱スペーサ203’は補助容量電極65毎、すなわち、画素63毎に形成され、３本の柱スペーサ203A’,203B’,203C’（図１９には203C’のみを示す）で構成されている。また、複合柱スペーサ203’は、絶縁層77が部分的に除去されて補助容量電極65上に直接形成されたものと、補助容量電極65上に絶縁層77を介して形成されたものとがソース線62の延在方向において２対１の比率で配置されている。そして、これら、複合柱スペーサ203、絶縁層77、補助容量電極65の表面を覆うように配向膜６が形成されている。符号203は表面に配向膜６が形成された複合柱スペーサ203’を、符号203A,203B,203Cは、表面に配向膜６が形成された各柱スペーサ203A’,203B’,203C’を表している。補助容量電極65上に絶縁層77を介して形成された複合柱スペーサ203の先端はカラーフィルタ基板201の下面に当接し、補助容量電極65上に直接形成された複合柱スペーサ203の先端は、カラーフィルタ基板201の下面との間に、絶縁層77の厚みに相当する隙間を有している。なお、図１９、図２０では複合柱スペーサ203を誇張して描いている。また複合柱スペーサ203については、後でさらに詳述する。また、符号66はＴＦＴ(Thin Film Transistor)を示す。
【０３０４】
カラーフィルタ基板201は、ガラス基板１の下面にブラックマトリクス67、カラーフィルタ76、対向電極79、配向膜３が順に積層形成されて構成されている。ブラックマトリクス67は、ゲート線61及びソース線62の上方に位置するように配置されている。カラーフィルタ基板201及び複合柱スペーサ203を含むＴＦＴ基板202は、周知のフォトリソグラフィー法により製造されるので、その説明を省略する。また、カラーフィルタ基板201及びＴＦＴ基板202から液晶表示素子への組立は実施の形態１の実施例１と同様である。
【０３０５】
次に、複合柱スペーサ203について図１９〜図２２を用いて詳しく説明する。図２１は複合柱スペーサ203の形態を示す平面図、図２２は図２１の複合柱スペーサによって形成された配向処理状態を示す概念図である。
【０３０６】
液晶表示素子Ｅは、２枚の基板201,201間に液晶４を封入している。ここで２枚の基板210,202には配向処理をラビングによって施したが、このラビング方向69は上側基板（カラーフィルタ基板）201及び下側基板（ＴＦＴ基板）202とも同じ方向とした。本発明は、片側の基板（本実施の形態では下側基板201）上にフォトレジストによって柱スペーサ（立体障害）を形成し、その柱スペーサの形態を特定のものにすることを特徴とする。一般に従来の液晶表示素子では、基板間に分散させた樹脂ビーズを基板間隔を保つスペーサとしていた。本発明ではこの樹脂ビーズの代わりにこのフォトレジストからなる柱スペーサをスペーサとして兼用している。なお、本実施の形態では、柱スペーサ203A,203B,203Cは電極（ここでは補助容量電極65）上に形成されているが、逆に柱スペーサ203A,203B,203Cの表面を電極が覆っていてもよい。但し、柱スペーサ203A,203B,203Cの表面を電極が覆っている場合には、相手方の基板（ここではカラーフィルタ基板201）の電極（ここでは対向電極79）の、該柱スペーサ203A,203B,203Cの先端に対応する部分を除去しておく必要がある。さもないと、両電極間でショートする可能性があるからである。
【０３０７】
本発明の柱スペーサの形態の一例として、本実施の形態では、図２１に示すように、各辺がラビング方向69に対して傾斜した菱形断面形状を有する柱状の柱スペーサ203A,203B,203Cを３個形成し、これを１組（以下、複合柱スペーサ203という）として、各画素63に規則的に形成した。ここで、本明細書において、複合柱スペーサとは、互いに近接して配置された複数の柱スペーサからなる柱スペーサ群をいう。
【０３０８】
複合柱スペーサ203は、その３個の柱スペーサ203A,203B,203Cが、いずれも、その菱形断面形状の短い方の対角線がラビング方向69に平行となるような向きに形成されている。ここで、柱スペーサ203A,203B,203Cの断面形状（平面形状）は異方性を有しているのが好ましい。また、本実施の形態の骨子がラビングの流れを制御することにあるので、上記断面形状はラビングが流れやすいことが重要である。そこで、これらの観点から、本実施の形態では、柱スペーサ203A,203B,203Cの断面形状として菱形を採用した。また、ラビング方向69とは、基板に対するラビング布の相対的移動方向、つまり、全体的な配向処理の方向をいう。３個の柱スペーサ203A,203B,203Cは、２個の柱スペーサ203A,203Bがラビング方向69に対して横方向に所定の間隔で並ぶように配置され、残りの１個の柱スペーサ203Cが前記２個の柱スペーサ203A,203Bの後方に位置しかつ該２個の柱スペーサ203A,203Bに対し同じ間隔を有するよう配置されている。そして、後側に位置する柱スペーサ（以下、後側柱スペーサという）203Cは、前側に位置する２個の柱スペーサ（以下、前側柱スペーサという）203A,203Bより大きい断面積を有している。
【０３０９】
この複合柱スペーサ203が形成された基板202をラビングすると、この複合柱スペーサ203の形態に従って配向処理方向、すなわち実際にラビングされた方向が局所的に制御される。この配向処理状態を図２２に示す。
【０３１０】
図２２において、符号69を付した矢印はラビング方向を示す。また、実線の矢印は実際のラビングの流れ、すなわち配向処理方向を示し、幅広の矢印81は局所的な配向処理方向を示している。特に重要なのは後側柱スペーサ203Cであり、これに当たったラビング布の繊維（図示せず）は左右にはじかれ、それによって、矢印81a,81bで示すように、左右の方向にラビングがなされる。そして、このように左右の方向になされたラビングの上にさらに通常方向（ラビング方向69）のラビングがなされることを防ぐために前側柱スペーサ203A,203Bが形成されている。これにより、図２２に示すように、複合柱スペーサ203の周辺部に、周囲の領域71の配向処理方向（全体的な配向処理方向）と異なる方向に配向処理された局所的な異方向配向処理領域70が形成される。一方、上側基板201には上記周囲の領域71と同じ方向に配向処理が施されている。従って、この下側基板202の異方向配向処理領域70の上方に位置する液晶層４はツイスト配向状態になる。そして、この液晶層４のツイスト配向状態になった領域（以下、ツイスト配向領域という）が核となってスプレイ−ベンド転移が進行する。このツイスト配向領域の中でも、特にスプレイ−ベンドベンド転移の核になる箇所は、図２２に×印で示した個所であり、ツイストが発生する領域であった。
【０３１１】
次に、複合柱スペーサ203の形態についての好ましい条件を説明する。前側柱スペーサ203A,203Bと後側柱スペーサ203Cとの距離が離れすぎると柱スペーサ203A,203BＡ，Ｂの有する遮蔽効果が少なくなる。この遮蔽効果を有効に発揮させるためには、柱スペーサ203C付近に発生する異方向ラビング領域を通常方向にラビングされないように遮蔽する必要がある。そこで、複合柱スペーサ203の高さと遮蔽距離との関係を求めたところ、本実施の形態の複合柱スペーサ203では、複合柱スペーサ203からの距離が複合柱スペーサ203の高さの５倍以下となる領域で遮蔽効果が見られた。３倍以下の領域では確実な遮蔽効果が得られた。一方、５倍以上離れると遮蔽効果はなくなった。また、複合柱スペーサ203の高さを半分にすると遮蔽距離も半分になったので、遮蔽距離は確かに複合柱スペーサ203の高さの関数である。
【０３１２】
また、前側に位置する２個の柱スペーサ203A,203B同士の間隔は、ラビング布の繊維径よりも広いことが必要である。本実施の形態では、１０μｍ以上とするのが好ましい。また前側柱スペーサ203A,203Bと後側柱スペーサ203Cとの間の領域には、前側柱スペーサ203A,203Bによるラビングの影が発生し、この影領域では実際にラビングされる方向が周囲の領域71とは異なっている。また、この影領域ではプレチルト角も変化していることが確認された。この影が柱スペーサ203Cに届くことが転移を効率的に行うために必要であった。本実施の形態では、この影が届く距離は複合柱スペーサ203の高さの５倍以下でかつ約２５μｍ以下であった。従って、前側柱スペーサ203A,203Bと後側柱スペーサ203Cとを離しすぎると転移が効率的に行われない。また、本実施の形態のように、前側柱スペーサ203A,203Bの断面積よりも後側柱スペーサ203Cの断面積が大きいと、この影による効果が大きい。これは、前側柱スペーサ203A,203Bの影が後側柱スペーサ203Cによって形成されたラビング（配向処理）と接触する可能性が大きくなるためである。
【０３１３】
また、各柱スペーサ203A,203B,203Cの菱形断面の短い方の対角線の長さが５μｍ以上であることが好ましい。この対角線の長さが短いと、柱スペーサが倒れやすいからである。なお、柱スペーサが任意の形状の断面を有する場合にはその最小径が５μｍ以上であるのが好ましい。ここで、本明細書において、柱スペーサ（立体障害）の径とは、柱スペーサの断面の中心点を挟む該断面外周上の２点間の距離をいう。
【０３１４】
また、スプレイ−ベンド転移の核を生じさせるためには、液晶層４にツイスト配向が発生していることが最低限必要とされる。そして、互いに異なる方向の配向状態が接している個所で転移が発生しやすく、特に本実施の形態ではツイスト方向が異なるツイスト配向領域が接している個所が核になりやすかった。この箇所は、上述したように、図２２において×印で示した箇所（正確には×印で示した箇所上の液晶）であり、この箇所では右回りツイストの領域と左回りツイストの領域とが接している。従って、柱スペーサは、このような互いに異なる方向の配向状態が接する個所が生じるような形態とするのが望ましく、さらに、互いにツイスト方向が反対である領域が接する箇所が形成されるようなものとするのがより望ましい。
【０３１５】
また、本実施の形態の柱スペーサ203A,203B,203Cや実施の形態１の実施例１の突起103(図１参照）を含む、基板上に形成された突起の付近が、転移の核となりやすかった。これは、ラビング時に、突起の後側ではラビングの影が生じ、その影によってラビング強度が弱い部分が形成される一方、プレチルト角はラビングの強度に依存する。そのため、突起の前側ではラビング強度が強くてプレチルト角が低く、後側ではラビング強度が弱くてプレチルト角が比較的高くなる。その結果、突起の手前と後とではプレチルト角が異なることとなり、デフェクトが発生しやすくなる。そして、このデフェクトが発生しているとそれが核になりやすいからであると考えられる。このデフェクトは、転移電圧を印加した際に、セルの厚み方向の中央部において、液晶分子が上方向又は下方向に向いたスプレイ状態と他の状態との境界をなすデフェクトである。
【０３１６】
また、この突起は、液晶層４の厚み（本明細書においてはセル厚と呼ぶ）の半分以上の高さを有すると転移核になりやすい。そして、この突起をより確実に転移核たらしめるには、該突起がセル厚と同等もしくはセル厚との差異が1μｍ以下の高さを有することが望ましい。
【０３１７】
また、本実施の形態では、図２１から判るように、ツイスト配向領域のツイスト角は約６０度となっている。ツイスト配向領域は、ツイスト角が４５°以上であれば転移核になりやすく、ツイスト角が６０°以上であればより効果的であった。さらに、ツイスト角が９０°のツイスト配向領域があれば、その領域からは５Ｖ程度の低い電圧でも転移する。これは、実施の形態８で詳述するが、この領域に右回りツイストと左回りツイストとが混在できるためである。従って、ツイスト配向領域のツイスト角は、４５度以上９０度以下とするのが好ましく、さらに６０度以上９０度以下とするのがより好ましい。また、本実施の形態においてツイスト配向領域は均一である必要はない。液晶の配向方位が分布を有して緩やかに変化している方が転移しやすい傾向があった。
【０３１８】
また、本実施の形態では、柱スペーサ203A,203b,203Cの側面を垂直な面としているが、これを、テーパを有する、すなわち上部が内方に傾斜する面とすると、よりスプレイ−ベンド転移の確実性を高めることができる。
【０３１９】
また、本実施の形態では、ＴＦＴ66を有するＴＦＴ基板202を用いている。本発明の特徴的構成であるツイスト配向領域では、黒表示の際に光が漏れてくるためこの領域を遮光することが高コントラストを得るために重要である。一般に、画素電極の周囲にはブラックマトリクスが形成されているため、このブラックマトリクスによって遮光される領域内にツイスト配向領域を形成すれば、開口率を低下させることなく本発明を実現することができる。ただし、スプレイ−ベンド転移を発生させるためには、その転移の核を形成しようとする領域に電圧を印加する必要がある。そこで、本実施の形態では、ブラックマトリクスの67の下方に位置する補助容量電極65上に複合柱スペーサ203形成することで、開口率を低下させることなくスプレイ−ベンド転移核形成領域を確保するようにしている。
【０３２０】
また、本実施の形態では、複合柱スペーサ203を各画素６３に１つづつ形成している。これは画素毎に転移を確実に行い、それにより画素単位の点欠陥が発生するのを防止するためである。ところが、そのために一般に柱スペーサを形成する場合よりもスペーサ密度が高くなっている。液晶層４は低温で体積収縮するので、このようにスペーサ密度が高いと基板201,202が液晶層４の収縮に追随できず、そのため、液晶表示素子Ｅを低温に長時間放置すると気泡が発生する恐れがある。そこで、本実施の形態では、複合柱スペーサ203を、ソース線62の延在方向において３つ単位で区分し、各区分に属する３つの複合柱スペーサ203が形成される個所の高さを調整した。すなわち、中央の１つを高い箇所に、他の２つを低い箇所に形成し、中央の１つのみが相手方の基板（カラーフィルタ基板）201に当接するようにした。これにより、スペーサとして機能する複合柱スペーサ203を中央の1つに限定し、事実上のスペーサ密度を約３分の１に低減している。それにより、低温における気泡の発生を防止している。
【０３２１】
また、本実施の形態では、複合柱スペーサ203が形成される箇所の高さ調整を、補助容量電極65上に絶縁層77を形成するか否かにより行っているが、これをＴＦＴ基板202の表面に本来的に存在する凹凸を利用して行ってもよい。また、図２３に示すように、この凹凸を、ガラス基板８上にフォトレジスト層20を形成してそれを部分的に除去することにより、意図的に形成してもよい。なお、図２３では、ＴＦＴ基板側の画素電極等からなる配線層、カラーフィルタ基板側のカラーフィルタ等からなる層及び配向膜を省略して描いている。
【０３２２】
また、補助容量電極65上には、通常、絶縁層77が形成されるのであるが、本実施の形態では、高さ調整のために絶縁層77が除去された部分が存在する。このように、絶縁層77が除去されると、絶縁層77における電圧ロスがなくなり、液晶層４に電圧が印加されやすくなる。なお、複合柱スペーサ203の高さ調整を他の方法で行い、全ての補助容量電極65において複合柱スペーサ203が形成される部分の絶縁層77を除去するようにしてもよい。そのようにすると、より一層、絶縁層77による電圧ロスを低減することができる。
【０３２３】
次に、以上のように構成された液晶表示素子Ｅの動作を図１９〜図２６を用いて説明する。
【０３２４】
図１９〜図２２において、液晶表示素子Ｅに転移電圧が印加されると、各画素63の補助容量電極65上の複合柱スペーサ203の周囲に形成された液晶層４のツイスト配向領域に転移核が発生し、この転移核から周囲の領域にベンド配向が進行して行く。そのため、スプレイ−ベンド転移が容易に行われる。その結果、スプレイ−ベンド転移を低い電圧で行うことができる。また、転移核が各画素63において形成されるので、画素63毎に転移が確実に行われ、画素単位の点欠陥の発生が防止される。
【０３２５】
ここで、スプレイ−ベンド転移が容易に行われる理由を理論的に考察する。スプレイ配向からベンド配向へ転移するには、エネルギ障壁が存在するので、このエネルギ障壁を超えるための転移電圧が必要とされる。また、スプレイ−ベンド転移には転移核が必要である。
【０３２６】
図２４(b)に示すように、ツイスト配向した液晶分子４”に隣接した液晶分子４’を考える。液晶分子４”のツイスト角は６０度であるとする。液晶分子４’は電圧が印加されない状態では、図２４(a)に示すようにスプレイ配向している。一方、液晶分子４’は、電圧が印加されるとその電圧によって変形しようとする。この場合、液晶分子４’はツイスト配向した液晶分子４”に隣接しているため、セル厚方向84の変形だけではなくツイストするようにも変形しようとする。さらに、この場合、液晶分子４’は、ある電圧（約２．１Ｖ）まではツイスト変形よりセル厚方向84の変形の方が容易であるが、当該電圧以上になるとセル厚方向84の変形よりツイスト変形の方が容易になる。従って、当該電圧以上の電圧が印加されると液晶分子４’は、図２４(d)に示すようにツイストする。このとき、液晶分子４’は電圧を印加しないときの回転方向と逆方向に３００度ツイストする。このツイストしつつある液晶分子４’、例えば１８０度ツイストした液晶分子４’を断面方向から見ると、図２４(c)に示すようにベンド配向に似ている。それ故、このツイストした状態からベンド配向へは容易に転移すると考えられる。
【０３２７】
ここで、液晶分子４’がセル厚方向84の変形よりツイスト変形の方が容易になる電圧は、スプレイ配向からベンド配向へ直接転移するための電圧より低い。そのため、液晶分子４’は低い電圧でスプレイ−ベンド転移する。そして、この転移した液晶分子４’が核となってスプレイ−ベンド転移が進行するため、スプレイ−ベンド転移が容易に行われるのであると考えられる。
【０３２８】
次に、上記効果を具体的に説明する。図２５は液晶表示素子Ｅを転移させるために用いた転移電圧の波形を示す図である。液晶表示素子Ｅに、図２５に示す、１５Ｖの電圧値及び０．５秒のパルス幅を有する１パルスの方形波電圧を印加したところ、液晶表示素子Ｅはスプレイ配向からベンド配向に転移した。本件発明者の検討では、従来、２５Ｖ程度の転移電圧が必要であった。従って、従来に比べると、液晶表示素子Ｅは、著しく低い電圧でかつ極短時間で転移させることが可能であることが判る。また、図２５の波形の電圧を複数回かけてもよい。また、この波形の電圧を用いると、−１０℃の温度でも確実に転移させることができた。
【０３２９】
図２６は転移電圧に対する転移核発生率の変化を示す図である。図２６では、転移電圧を変化させた場合の画素における転移核の発生率の変化を、−１０℃、０℃、２５℃（室温）、５０℃の各温度について示している。図２６によれば、温度に拘わらず、転移電圧が約１０Ｖ以上で転移核発生率が１００％となっている。従って、液晶表示素子Ｅは、転移電圧が約１０Ｖであれば、画素毎に転移が確実に行われ、画素単位の点欠陥の発生を防止することが可能であることが判る。また、４Ｖで転移核が発生するため、時間さえかければ４Ｖの転移電圧で転移させることが可能であることが判る。
【０３３０】
次に、本実施の形態に係る液晶表示装置の変形例を説明する。
【０３３１】
上記構成では、複合柱スペーサを図２１に示す形態を有するものとしたが、複合柱スペーサの形態は、これに限らず、図２７に示すようなものであってもよい。図２７は複合柱スペーサの変形例を示す平面図である。図２７(a)、(b)の複合柱スペーサ203は単独の柱スペーサからなり、該柱スペーサはラビング方向69に垂直な辺を有する断面形状を有している。柱スペーサ203のラビング方向に垂直な辺204付近では実際にラビングされる方向（配向処理方向）が左右に分かれるため、この辺204の付近に転移の核が発生し、それにより転移が高速に発生する。図２７(c)の複合柱スペーサ203は、各柱スペーサが同一の菱形断面形状を有している点でのみ、図２２の複合柱スペーサと異なっているものである。図２７(d)の複合柱スペーサ203は、三角形の断面形状を有する柱スペーサからなっている。本実施の形態の柱スペーサは、基本的に、配向処理方向を制御するように、ラビング方向69に対し斜め方向又は横方向に傾斜を有する断面形状を有していればよい。図２７(e)の複合柱スペーサ203は、図２７(c)の複合柱スペーサが横方向に連続して繰り返されるように構成されたものである。このような構成とすると、ラビングが左右からぶつかる領域205が数多く形成されるため、当該領域205に左回りツイストの領域と右回りツイストの領域とが接する箇所が有効に形成され、それにより転移核が発生しやすくなる。図２７(f)の複合柱スペーサ203は、菱形断面形状を有する４個の柱スペーサが、ラビング方向69に平行な対角線を有する仮想の菱形の各頂点に位置するように配置されたものである。また、図２１、図２７(a)〜図２７(f)においてラビング方向を逆にしてもよい。
【０３３２】
また、上記構成では、複合柱スペーサ203を補助容量電極65上に形成したが、図２８に示すように、複合柱スペーサ203を画素電極64上に形成してもよい。
【０３３３】
また、上記構成では、複合柱スペーサ203を、ＴＦＴ基板202上にその凹凸を利用して形成したが、図２９に示すように、複合柱スペーサ203を、カラーフィルタ基板201に、カラーフィルタ76の段差を利用して形成してもよい。カラーフィルタ76の段差は、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれのカラーフィルタを形成する際に、ブラックマトリクス67上で各カラーフィルタ層を重ね合わせたり重ね合わせないようにしたりすることにより形成することができる。
【０３３４】
また、上記構成では、ＴＦＴ基板202の、複合柱スペーサ203が形成される箇所を低くすることによって、複合柱スペーサ203を相手方の基板201に当接しないようにしているが、図３０に示すように、カラーフィルタ基板201内面の、複合柱スペーサ203の先端に対向する部分に凹部86を形成することによって、該複合柱スペーサ203がカラーフィルタ基板201に当接しないようにしてもよい。凹部86は、フォトリソグラフィー法を用いて、ガラス基板１上にフォトレジスト層20を形成してそれに凹部72を設け、それらの上に対向電極２、配向膜３を順に形成することにより、形成することができる。なお、本図では複合柱スペーサ203が画素電極64上に形成される場合を示しているが、複合柱スペーサ203が補助容量電極65上に形成される場合にも、同様に凹部86を形成することができるのはいうまでもない。また、複合柱スペーサ203がカラーフィルタ基板201に形成される場合には、ＴＦＴ基板202内面の、複合柱スペーサ203の先端に対向する部分に凹部を形成することによって、該複合柱スペーサ203がＴＦＴ基板202に当接しないようにすることができる。この場合の凹部も上記と同様に形成することができる。
【０３３５】
また、上記構成では液晶表示素子Ｅを、アクティブマトリクスタイプのもので構成したが、本実施の形態の本質は、基板にラビング制御用の複合柱スペーサを設けることにあるので、基本的に基板の種類は問わない。よって、パッシブマトリクスタイプ等、他のタイプのものにも本発明を同様に適用することができる。
実施の形態３
本発明の実施の形態３は、柱スペーサを有する液晶表示素子において、柱スペーサを、相手方の基板に接触していないものを含むように構成したものである。
【０３３６】
実施の形態２では、複合柱スペーサ203が、相手型の基板に接触していないものを含むように構成されているが、このように相手方の基板に接触していない柱スペーサを形成することは、転移核を形成する場合に限られるものではない。つまり、この構成は、本発明のように多数の転移核を形成する場合に必須の構成ではあるが、通常の、数画素に１個づつ柱スペーサを形成する場合にも有効である。一般に、スペーサビーズを基板間にばらまく場合には、スペーサビーズの粒径分布が存在するため、基板の弾性的な変形が有効に行われる。しかし、一般に、柱スペーサを形成した場合には、その高さは均一になってしまう。そのため、低温気泡が発生しやすい。そこで、柱スペーサ自体の高さは一定にしながらも、基板に凹凸をつけ、基板の凹凸によって柱スペーサの実効的な高さの分布を形成すると、室温近傍で基板に接触している柱スペーサの個数が低減され、この低温気泡の問題を解決することができる。本実施の形態の本質は、室温近傍で相手方の基板に接触していない柱スペーサが存在するということである。
実施の形態４
本発明の実施の形態４は、実施の形態２と異なり、複合柱スペーサ203を一部の画素にのみ設けたものである。図３１において、符号73は、ブラックマトリクス、カラーフィルタ、対向電極等からなる層を示し、符号75は、ソース線、ゲート線、画素電極、補助容量電極、絶縁層等からなる配線層を示す。ＴＦＴ基板202では、上記配線層75の表面を覆うようにアクリル系レジスト等の樹脂材料からなる平坦化層74が形成され、該平坦化層74上に複合柱スペーサ203（図には１個のみ示している）が形成されている。複合柱スペーサ203は一部の画素63にのみ設けられている。その他の点は実施の形態２と同様である。複合柱スペーサ203を一部の画素にのみ設けると、複合柱スペーサ203の周囲で発生したスプレイ−ベンド転移が画素63間に亘って成長する必要があるが、そのためには、基板201,202の表面が平坦であることが必要である。しかし、通常のアレイ基板（ここではＴＦＴ基板）202では、場合によっては配線層75に最大１μｍ程度の凹凸75aが存在する。そこで、本実施の形態では、平坦化層74を形成してその樹脂材料により配線層75表面の凹凸75aを相殺し、それによりアレイ基板202内面の凹凸を低減したものである。これにより、スプレイ−ベンド転移が画素間に亘って容易に成長した。
実施の形態５
本発明の実施の形態５は、光配向によって、局所的に、周囲の領域の配向処理方向と異なる方向に配向処理された領域を形成したものである。本発明の本質は、ツイスト配向領域を形成することにあるので、基本的に配向処理の方法は問わない。よって、光配向によってツイスト配向領域を形成しても、本発明の効果を得ることができる。例えば、図２２に示されるような配向処理を光配向によって施すことにより、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。但し、光配向処理を施す方の基板は、配向膜を光配向膜で構成する必要がある。その他の点は実施の形態２と同様にすればよい。
実施の形態６
本発明の実施の形態６は、実施の形態２に係る液晶表示素子を用いて液晶表示装置を構成したものである。
【０３３７】
図３２に示すように、本実施の形態に係る液晶表示装置301は、実施の形態２に係る液晶表示素子Ｅと、液晶表示素子Ｅを駆動するソースドライバ305及びゲートドライバ304と、ソースドライバ305に基準電圧を供給する基準電源回路303と、映像信号307を入力されてこれをソースドライバ305に出力するとともに、基準電源回路303、ゲートドライバ304、及びソースドライバ305を制御するコントローラ302とを含んで構成されている。従って、転移専用の電源を備えてはいない。
【０３３８】
次に、以上のように構成された液晶表示装置301の転移動作を説明する。実施の形態２で述べたように、液晶表示素子Ｅは、４Ｖ以上の転移電圧を印加すれば転移する。但し、転移時間は転移電圧に依存する。一方、本実施の形態に係る液晶表示装置301の駆動電圧は最大６Ｖである。よって、この駆動電圧が印加されれれば液晶表示装置Ｅは転移する筈である。そこで、実際に、液晶表示装置301をオンさせると、液晶表示装置Ｅは上記駆動電圧が印加されているだけであるが転移した。また、液晶表示装置Ｅは、液晶表示装置301のオン後は通常の映像信号が流れつづけるが、それだけで１０秒後にはほぼ転移が終了した。つまり、本実施の形態に係る液晶表示装置301は、図２５に示すような特殊な波形や駆動電圧より高い電圧値を有する転移用の電圧を印加せずとも、通常の駆動波形と６Ｖの最大電圧値とを有する駆動電圧を印加しつづけることにより液晶表示素子Ｅを転移させることができる。そのため、転移専用の電源を備える必要がなく、コストを大きく低減することができる。
【０３３９】
なお、上記構成では液晶表示素子は、４Ｖで転移するもので構成されているが、液晶表示装置における液晶表示素子の駆動電圧は最大１０Ｖ程度であるので、液晶表示素子は、１０Ｖ以下で転移するものであればよい。
実施の形態７
本発明の実施の形態７は、液晶表示装置が転移専用の電源を備えたものである。すなわち、図３３に示すように、本実施の形態に係る液晶表示装置308は、実施の形態６とは異なり、液晶表示装置として実施の形態４に係る液晶表示素子Ｆを備えている。液晶表示素子Ｆのカラーフィルタ基板及びＴＦＴ基板に一対の転移電圧印加用電極310が配設され、該一対の転移電圧印加用電極310の一方の電極上に、図３１に示す複合柱スペーサ203が形成されている。また、該一対の転移電圧印加用電極310は、転移電圧印加回路306に接続され、該転移電圧印加回路306はコントローラ302によって制御されている。その他の点は、実施の形態６と同様である。
【０３４０】
以上のように構成された液晶表示装置308では、映像の表示に先立ち、コントローラ302の制御により一対の電極310に所定の転移電圧が印加され、それにより、液晶表示素子Ｆが転移する。その際、液晶表示素子Ｆは、局所的にツイスト配向領域が形成されているため、従来より低い電圧でかつ短時間に転移する。
実施の形態８
上記実施の形態２では、ラビング方向を局所的に制御することによってスプレイ−べンド転移を確実化することができた。本発明の実施の形態８は、この転移過程をより詳細に検討し、その結果、転移核の生成を確実化したものである。
【０３４１】
図３４は液晶表示素子における液晶の安定条件を示す概念図であり、(a)は基本的な液晶の安定条件を示す図、(b)はパラレル配向及びツイスト配向における液晶の安定条件を示す図である。また、図３５は、局所的にツイスト配向領域が形成された液晶表示素子におけるスプレイ−ベンド転移の過程を模式的に示す概念図であり、(a)は互いに逆方向の２つのツイスト配向領域が相接する場合を示す図、(b)は一方のツイスト角が９０度である場合を示す図、(c)は一方のツイスト角が９０度以上である場合を示す図、(d)は互いに同方向の２つのツイスト配向領域が相接する場合を示す図である。
【０３４２】
図３４(a)に示すように、基本的に液晶は、基板に対する傾斜角度が変化しない通常配列状態を好み、またツイスト変形が少ない状態を好む。
【０３４３】
しかし、この２つの条件が相反する状態がパラレル配向状態に代表されるものである。また、ツイスト角が９０度以下の配向においても、液晶の安定条件は、基本的にはパラレル配向状態と同じである。図３４(b)に示すように、電圧を印加していない状態では、パラレル配向状態では、ツイスト角が０度のスプレイ配向がエネルギ的に安定である。しかし、約２Ｖ以上の電圧を印加すると、エネルギ的には、ツイスト角が１８０度の通常配列が安定になる。電圧印加によって１８０度ツイストが安定な状態になるとこの状態からすぐにべンド配向に連続的に転移することは確認された。従って、この１８０度ツイスト状態を過渡的に形成することが必要である。しかしながら、電圧印加によって１８０度ツイスト状態がエネルギ的に安定になっても、実際には容易に１８０度ツイストには変化しない。これは構造変化が大きいため、この転移のための核が必要となるからである。本発明のポイントは、この転移核をいかに確実に形成するかにある。なお、ツイスト角が９０度以下のスプレイツイスト配向においても、約２Ｖ以上の電圧を印加したときにエネルギ的に安定になるツイスト角が１８０度−θ（θはツイスト角）である他は、基本的にパラレル配向と同様である。
【０３４４】
図３５(a)は、実施の形態２で示したような、複合柱スペーサを形成した場合を示す図である。このときには、以下の過程を経て転移が発生する。
【０３４５】
図３５(a)に示すように、右回りツイスト状態（ツイスト角=−６０度）の領域403と左回りツイスト状態（ツイスト角=７５度）の領域402が形成され、それらが互いに接触している揚合を考える。符号401はパラレル配向領域を示し、白色矢印はラビング方向を、有色矢印は液晶分子の方向をそれぞれ示す。電圧が印加されると、例えば初期に右回りツイストであった領域403は左回りツイストでツイスト角が大きい状態が安定になる。ところが、核がないとこの状態に転移できない。しかしながら、右回りツイストであった領域403は、当初から左回りツイストの領域402が接していればその領域402が核になって左回りツイストに転移し、通常配列ツイスト404が発生する。このため、右回りツイスト領域403と左回りツイスト領域402との間にはデフェクトが観察され、それがどちらかの領域の方向に移動することが観察された。
【０３４６】
さらに、外側のパラレル配向領域401と、ツイスト角の大きな通常配列ツイスト404が接してくるため、この通常配列ツイスト404が核になって外側のパラレル配向領域401にべンド転移405が発生した。
【０３４７】
このように、右回りのツイスト領域403と左回りのツイスト領域402とが接していると、そこを核にして転移が発生することが見出された。また、このツイスト角は９０度以下であれば転移電圧を低くすることができた。例えば、ツイスト角が９０度の場合は、転移電圧は５Ｖであり、６０度の場合は８Ｖであった。但し、図３５(d)に示すように、同じ回転方向のスプレイツイストを２種類形成しても転移核形成への寄与は少なかった。
【０３４８】
さらに、ツイスト角を大きくして検討した。図３５(b)に示すように、相接する２つのツイスト領域402,406のうちの一方の領域406のツイスト角が９０度の場合は、その領域406に相反する方向の２つのツイスト状態が初期より混在しており、電圧を印加すると片方の通常配列ツイスト404が成長し、これが外側のパラレル配向領域401と接触すると、その接触箇所を核にべンド転移405が発生した。
【０３４９】
また、図３５(c)に示すように、相接する２つのツイスト領域402,407のうちの一方の領域407のツイスト角が９０度以上(ここでは１０５度）の場合は、初期より通常配列ツイスト404が安定であり、これを核にしてべンド転移405が発生した。従って、結果的に、９０度又は９０度以上のツイスト角の領域を形成する場合には、２種類のツイスト領域を形成する必要はなかった。ただし、転移に要する電圧は、ツイスト角が９０度の場合に５Ｖ、１０５度の場合に７Ｖと大きくなる。
【０３５０】
次に、上記のようなツイスト配向領域の形成方法を説明する。図３５(a)に示すように、パラレル配向領域中に相接する右回りツイスト領域と左回りツイスト領域とを局所的に形成することは、実施の形態２で述べたように、基板上に複合柱スペーサを形成してラビングを施すことにより実現することができる。
【０３５１】
一方、図３５(b)、図３５(c)に示すように、パラレル配向領域中にツイスト角が９０度以上のツイスト配向領域を形成することは、これまでの実施の形態で述べたような１回の配向処理で実現することは不可能であった。そこで、本件発明者は、柱スペーサを形成した基板に２回のラビングを施すことによりこれを実現した。これを図３６を用いて具体的に説明する。
【０３５２】
図３６は本実施の形態に係る液晶表示素子の一方の基板の配向処理を模式的に示す平面図であって、(a)は１回目のラビングを施した後の状態を示す図、(b)は２回目のラビングを施した後の状態を示す図である。図３６(a)に示すように、柱スペーサ502が形成された基板501を、基準方向、つまり液晶を挟む一対の基板の全体的な配向処理方向（図２１の符号69で示す方向）に対し９０度以上（ここでは左回りに約１３５度）傾斜した方向69’に１回目のラビングを施し、その後、図３６(b)に示すように、上記基準方向69”に２回目のラビングを施した。すると、柱スペーサ502の影領域503では、２回目のラビングがなされないため、１回目のラビングによる配向処理が残存した。これにより、パラレル配向領域540中にツイスト角が９０度以上のツイスト配向領域503を形成することができた。
【０３５３】
また、このようなツイスト角が９０度以上のツイスト配向領域を形成するのに、液晶に若干のカイラル剤を添加することも有効であった。つまり、一般にカイラル剤を添加しないとツイスト角が９０度以上のツイスト配向領域を形成することは困難である。これは、複数回のラビング処理を行なっても同じである。しかし、前述したようにツイスト角が９０度以上のツイスト配向領域を形成するとそれが転移核になる。そこで、カイラル剤を添加すると特定の回転方向の配向状態が安定になる。例えば、右回りのカイラル剤を添加すると右回りのツイスト配向領域が安定になり、たとえツイスト角が９０度以上のツイスト配向領域でも安定に存在することができる。このようにカイラル剤はツイスト角が９０度以上のツイスト配向領域を形成する場合に有効であった。
【０３５４】
以上の方法で配向処理された基板を用いて、実施の形態２で述べたような液晶表示素子を作成すると、スプレイ配向からベンド配向への転移核が確実に生成されるため、スプレイ−ベンド転移がより容易な液晶表示素子を得ることができる。
実施の形態９
本発明の実施の形態９は、配向膜にキズを形成することにより、相接する異種の異配向方位領域を形成したものである。
【０３５５】
図３７は、本実施の形態に係る液晶表示素子の一方の基板の配向処理を模式的に示す平面図である。
【０３５６】
図３７において、本実施の形態に係る液晶表示素子の一方の基板501は、表層部に配向膜（図示せず）が形成され、該配向膜の表面に、ラビング方向69に湾曲するようにキズ504が形成されている。このキズ504は、本実施の形態では、基板501の表面に針を立てて図示するような形状に引っかくことにより形成した。もちろん、このキズ504を形成する方法はこれに限るものではなく、例えば、レーザを基板504の表面にパルス的に照射して配向膜を除去することによりキズ504を形成してもよい。
【０３５７】
このような構成とすると、他方の基板にパラレル配向処理を施すことにより、基板501のキズ504上に位置する液晶分子は、図中の矢印で示されるような方向に配向する。つまり、キズ504中には、その中央部を境に左回りツイストの領域506と右回りツイストの領域505とが形成されている。このように左回りツイストの領域506と右回りツイストの領域505とを互いに接するように形成すると、実施の形態８で述べたように転移核を確実に生成することができる。本実施の形態では、左回りツイストの領域506と右回りツイストの領域505との境界部より転移が発生し、より容易にスプレイ−ベンド転移を行うことができた。
【０３５８】
なお、ここで、キズとは配向膜が部分的に欠落している状態を指す。このキズを形成するために、フォトレジストを用いてエッチングで除去してもよい。また特定の溶媒に溶解する液と非溶解性の液とを混合しエマルジョン化して硬化し、その後、一方を前記溶媒で除去してもよい。
実施の形態１０
本発明の実施の形態１０は、局所的な配向処理を光配向で行うことにより、ツイスト角が９０度以上のツイスト配向領域を形成したものである。
【０３５９】
図３８は本実施の形態に係る液晶表示素子の一方の基板の配向処理を模式的に示す平面図である。
【０３６０】
図３８において、本実施の形態に係る液晶表示素子の一方の基板501は、表層部に光感応基を有する配向膜（図示せず）が形成され、該配向膜の表面に、全体的なパラレル配向領域541の中に、ツイスト角が９０度以上の円形のツイスト配向領域508が点在するように、配向処理が施されている。ツイスト配向領域508のツイスト角は、本実施の形態では左回りに約１３５度である。円形のツイスト配向領域508は、基板501上のブラックマトリクスに対応する部分に形成した。
【０３６１】
この配向処理は、以下のように行った。まず、基板501の表層部に光感応基を有する配向膜を形成し、その後、該配向膜の全面に、配向方向が基準方向（実施の形態８図３６の説明参照）507となるよう、偏光紫外線を照射して配向処理を施した。次いで、この偏光紫外線による配向処理を行った基板501の表面上のブラックマトリクスに対応する部分の、複数の円形の領域508に、偏光レーザを照射した。この偏光レーザの照射は、配向方向509が、基準方向507に対し、左回りに約１３５度傾斜するように行った。これにより、ツイスト角が９０度以上の局所的なツイスト配向領域508を形成した。なお、このツイスト配向領域508は、パルスレーザを走査させながら照射することにより形成してもよい。また、ツイスト配向領域508に対応する開口を有するマスクで基板501の表面を覆い、そのマスクの上から偏光紫外線を照射することにより形成してもよい。
【０３６２】
このような構成とすると、他方の基板にパラレル配向処理を施すことにより、液晶表示素子は、ツイスト角が９０度以上のツイスト配向領域を有することとなるので、実施の形態８で述べたように転移核を確実に生成することができ、その結果、より容易にスプレイ−ベンド転移を行うことができる。
実施の形態１１
本発明の実施の形態１１は、転移の核の望ましい密度を示したものである。
【０３６３】
すなわち、本発明の本質は、転移の核を形成することにある。但し、基板上に凹凸があると、転移がこの凹凸で停止する場合が往々にしてある。そこで、転移核をより多く形成することが転移を確実化するために重要である。埋想としては、転移の核を各画素に形成することが望ましい。
【０３６４】
ここで、実用性を考慮すると、この転移核（正確には、転移核となる異配向方位領域を形成するための立体障害）が柱スペーサを兼用するのが望ましいが、その一方、各画素に柱スペーサからなる転移核を形成すると、柱スペーサが過剰になるという問題があった。この問題は、基板に設けた凹凸を利用して相手方基板に当接する柱スペーサを減少させることにより解決した。これについては実施の形態２で述べた。従って、この方法によれば、特に問題を生じることなく転移核を各画素に形成し、それにより理想的な転移核の密度を実現することができる。
【０３６５】
しかしながら、もし転移核が少なくて済むのであれば、製造コストを低減することができるので、それに越したことはない。そこで、さらに検討を重ねた結果、転移核の密度に関して以下のことが判明した。
【０３６６】
すなわち、第１に、本発明の効果を得るためには、各画素に転移核を形成する必要はないが、１００画素に１以上の密度で転移核を形成することが望ましい。
【０３６７】
第２に、１０画素に１以上の密度で転移核を形成すると、ほぼ確実にパネル全体を転移させることができる。
【０３６８】
第３に、本実施の形態を含めこれまでの実施の形態では、転移核を基板上に周期的に形成したが、必ずしも周期的に形成する必要はない。むしろ、転移核を基板上に周期的に形成すると、フォトリソグラフィー法を用いてパネルを作成する際に転移核形成用パターンがずれた場合、完成した液晶表示素子の表示動作の際に画像がモアレのように見える場合があるという問題が生じた。しかし、転移核を基板上にランダムに形成してこの転移核形成用パターンをランダムにすることにより、この問題を解決することができた。
【０３６９】
本実施の形態に係る液晶表示素子は、上記第１〜第３の条件を満たすように構成してなるものである。
実施の形態１２
実施の形態１１で述べたように、画素間の転移の成長が基板上の凹凸で停止する場合があるが、本発明の実施の形態１２は、この画素間の転移の成長を阻害しない又は促進するために、転移核をソース線上に形成したものである。
【０３７０】
図３９は本実施の形態に係る液晶表示素子のアクティブマトリクス基板の構成を模式的に示す平面図である。
【０３７１】
図３９において、本実施の形態では、アクティブマトリクス基板202に、複数（ここでは３つ）の立体障害510が、ソース線62を跨ぐようにソース線62の延在方向に所定間隔で列設されている。各立体障害510は、平面視において、両端がソース線62を挟む２つの画素電極64に掛かるように形成されている。また、各立体障害510は、アクティブマトリクス基板202上に立設された矩形の板状の突起で構成されている。本実施の形態ではラビング方向69は図示するようにソース線62の延在方向であり、各立体障害510は、ラビングの影が連続して発生するように近接して配置されかつラビングが流れやすいようにラビング方向69に対し斜めに配置されている。これ以外の点は、実施の形態４と同様である。
【０３７２】
このように構成された液晶表示素子では、立体障害510によって、デフェクト、特に２種類のスプレイ配向状態間のデフェクト（一方の基板近傍にスプレイ配向中心を有する領域と他方の基板近傍にスプレイ配向中心を有する領域の境界）がトラップされ、そこを起点にして転移の画素間への成長が促進されることが確認された。本実施の形態に係る発明で根幹になるのはデフェクトを保持する機構である。
【０３７３】
なお、実施の形態４で詳述したように、転移の画素間の成長を促進する手段として、基板上の凹凸を低減することも有効である。転移の画素間の成長を阻害しているものは基板の凹凸であるから、これを樹脂層による平坦化層によって低減させることでさらに転移の画素間の成長を促進させることができる。
実施の形態１３
本発明の実施の形態１３は、ラビングを制御するための立体障害を、柱スペーサを用いずに、アレイ基板におけるアレイ構造の段差を用いて形成するようにしたものである。
【０３７４】
本実施の形態においては、アレイ基板のアレイを形成する過程において、最大２μｍの段差を形成することができた。そして、そのアレイ基板に配向処理を施す際に、この最大２μｍの段差を利用してラビングを制御することにより転移核（異配向方位領域）を形成することができた。
【０３７５】
このように作成したアレイ基板を用いた液晶表示素子では、柱スペーサを用いた場合に比べると、スプレイ配向からベンド配向へ転移する確率は低下した。しかし、本発明の転移核を有する液晶表示素子を得るのに、アレイ基板の製造にー般に用いるアレイプロセスの変更だけで済むため、転移核を容易に形成できるメリットがある。また、本実施の形態に係る配向処理方法を、実施の形態８で述べた、異なる配向方向に２度ラビングする配向処理方法と組み合わせることにより、ベンド転移を確実化する効果を一層高めることができた。
実施の形態１４
本発明の実施の形態１４は、異配向方位領域を形成するために柱スペーサ（立体障害）を撥水性にしたものである。
【０３７６】
図４０は本実施の形態に係る液晶表示素子の基板の配向処理の状態を模式的に示す平面図である。
【０３７７】
図４０において、基板202上には、複合柱スペーサ203が形成され、その各柱スペーサ203A,203B,203Cは撥水性の材料からなっている。ここで、一般に、柱スペーサ203A,203B,203Cの周辺、特に、そのラビング方向69において奥側に位置する部分は、ラビングされ難い。そこで、柱スペーサ203A,203B,203Cを撥水性にすると、該柱スペーサ203A,203B,203Cの周辺に位置する液晶分子は、図示するように、該柱スペーサ203A,203B,203Cの側面に対し垂直な方向511に配向する傾向を有する。これにより、柱スペーサ203A,203B,203Cの周辺に、右回りツイスト領域と左回りツイスト領域とが相接するように形成されるので、その接触箇所がべンド転移の核として作用する。従って、このように配向処理された基板202を用いた本実施の形態に係る液晶表示素子は、転移核が確実に生成され、より一層ベンド転移を確実化することができる。
【０３７８】
なお、基板202上に柱スペーサ203A,203B,203Cを形成する際には、まず、撥水性材料からなる柱スペーサ203A,203B,203Cを形成し、次いで、それらが形成された基板表面を覆うように配向膜を塗布する。すると、柱スペーサ203A,203B,203Cの表面に塗布された配向膜ははじかれ、該柱スペーサ203A,203B,203Cは撥水性の表面が露出する。これにより、基板202上に撥水性の表面を有する柱スペーサ203A,203B,203Cを形成することができる。
【０３７９】
また、本実施の形態で重要なのは、基板上にラビング処理がされていない、又はラビング処理が非常に弱い領域を形成することと、その領域に位置する液晶分子を所定の方向に配向させる他の配向手段を有することである。本実施の形態では、この他の配向手段は柱スペーサの撥水性である。
実施の形態１５
本発明の実施の形態１５は、基板の表示域の周辺部に形成した柱スペーサも基板間隔を保持するスペーサとして機能するようにしたものである。
【０３８０】
本発明は転移核を生成してベンド転移を確実化するものであり、実施の形態２では、その転移核として柱スペーサを用い、その柱スペーサを補助容量電極上に形成した。ところで、アクティブマトリクスタイプの液晶表示素子では、ＴＦＴ基板の補助容量が形成される部分は、該ＴＦＴ基板側の画素部分に比べアレイ構造物によって１μｍ程度高くなっている。また、力ラーフィルタ基板の補助容量が形成される部分もブラックマトリクスが形成されているため、これも該カラーフィルタ基板の画素部分より高くなっている。このため、補助容量が形成される部分に形成した柱スペーサは、両方の基板に接触するため基板間隔を保持するスペーサとして機能する。しかし、パネルの表示域の外側の領域に形成された柱スペーサは、当該領域にアクティブマトリクスの段差が形成されていないため、基板間隔を保持するスペーサとして機能せず、そのため、パネルの表示域の外側でセル厚が薄くなるという問題があった。
【０３８１】
この間題の解決策として、アクティブマトリクスの段差に相当する段差を補償するために、ＴＦＴ基板の表示域の外側に形成するシール樹脂層の内部に所定サイズのガラスファイバー等からなるスペーサを混入させることも考えられる。しかし、そのようにすると、そのスペーサによって信号配線が傷つく可能性がある。
【０３８２】
そこで、本実施の形態では、この問題を解決すべく以下のような構成としている。
【０３８３】
図４１は本実施の形態に係る液晶表示素子の構成を模式的に示す断面図である。図４１において図２０と同一符号は同一又は相当する部分を示す。また、図４１では、カラーフィルタ基板201、ＴＦＴ基板202ともに、図示する要素以外の要素を省略し、簡略化して描いてある。
【０３８４】
図４１に示すように、本実施の形態に係る液晶表示素子Ｇでは、ＴＦＴ板基板202の表示域542と該表示域542の周辺部に柱スペーサ203が形成され、表示域542の周辺部に位置する柱スペーサ203’は表示域542の周辺部に形成されたダミーパターン512上に形成されている。ダミーパターン512の高さは、表示域542内の柱スペーサ203が形成されている箇所543と同じ高さとなっている。なお、符号543で示される箇所は、柱スペーサ203が形成される箇所を模式的に示したもので、その高さはアクティブマトリクスの段差に相当している。また、ダミーパターン512は、本実施の形態ではフォトレジストで構成したが、配線材料や絶縁膜で構成してもよい。
【０３８５】
このような構成とすると、ＴＦＴ基板202の表示域542の周辺部に形成された柱スペーサ203’も、表示域542内に形成された柱スペーサと同じ高さを有するので、基板201,202の間隔を保持するスペーサとして機能する。
【０３８６】
なお、ＴＦＴ基板202の表示域542の周辺部に形成される柱スペーサ203’及びダミーパターン512のいずれか又は双方をカラーフィルタ基板201に設けてもよい。また、実施の形態２で示したように、表示域542の周辺部のダミーパターン512にも高低をつけ、柱スペーサの数が過剰になるのを防止してもよい。また、
表示域542の周辺部の柱スペーサ203’の密度を表示域542内の柱スペーサの密度より下げてもよい。
実施の形態１６
本発明の実施の形態１６は、横方向（基板に平行な方向）の電界（以下、横電界という）を印加することにより、異配向方位領域を形成するようにしたものである。
【０３８７】
図４２は本実施の形態に係る液晶表示素子の構成を模式的に示す図であって、(a)は断面図、(b)は平面図である。また、図４３は、図４２の液晶表示素子に印加される駆動電圧の波形を示すグラフである。図４２、図４３において図２０と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【０３８８】
実施の形態２では、ラビングの方向を制御して異配向方位領域を形成したが、本実施の形態では、実施の形態２とは異なり、電界によって異配向方位領域を形成する。この異配向方位領域を形成する期間は転位電圧が印加されている期間だけでよい。
【０３８９】
図４２(a)、(b)に示すように、本実施の形態に係る液晶表示素子では、ＴＦＴ基板202の画素電極64及びゲート線61の相隣合う縁部が、互いに噛み合うようなジグザグ形状544にそれぞれ形成されている。上記画素電極64及びゲート線61の相隣合う縁部はラビング方向69に対し直角な方向に延びるように形成され、かつ交互に反対方向に傾斜するように延びて上記ジグザグ形状544を形成する２種類の傾斜直線544a,544bは、本実施の形態では、ラビング方向69に対し±約４５度の角度をなすように形成されている。また、上記ジグザグ形状544のピッチＰは、本実施の形態では、１００μｍとした。このピッチＰは、３０μｍ以上であれば後述する効果を奏し、また、画素電極64のピッチよりも小さいことが望ましい。また、上記画素電極64及びゲート線61の相隣合う縁部同士の間隔は、本実施の形態では、１０μｍとした。この間隔は、小さい方が横電界が強くなり、効果的であるが、エッチングが困難になる。この間隔は、４μｍ以上であれば後述する効果を奏するが、２０μｍ以下とするのが望ましい。
【０３９０】
そして、ゲート線61と画素電極64との間に所定の電圧が印加され、それにより横方向の電界513が発生する。これ以外の点は、実施の形態２と同様である。
【０３９１】
次に、この所定の電圧について図４２及び図４３を用いて説明する。図４２、図４３において、ゲート線61には通常の駆動波形の電圧（ゲート電圧）516が印加される。このゲート電圧516は、＋数Ｖのハイレベルの期間と−２０Ｖのローレベルの期間とを有する矩形波からなり、該ローレベルの期間が画素のＯＦＦ期間であるので、ゲート線61にはほとんどの期間に亘って−２０Ｖが印加される。また、画素電極64の電位（画素電圧）514、すなわちソース線の電位は、＋３Ｖに保持される。さらに、転移電圧は主に対向電圧515を振ることで得ることとし、対向電圧515の波形を、＋３Ｖのハイレベルの期間と−２５ｖのローレベルの期間とを有する周波数０．５Ｈｚの矩形波とした。これにより、ゲート電圧516がローレベルである期間に画素電極64とゲート線６１との間に２３Ｖの電圧が印加され、横電界513が発生する。この横電界513の方向は、画素電極64からゲート線61に向かう方向である。また、対向電圧515がローレベルである期間に、対向電極と画素電極64との間に２８Ｖ、対向電極とゲート線61との間に５Ｖの転移電圧がそれぞれ印加され、この転移電圧と上記横電界513とは、対向電圧515及びゲート電圧516が共にローレベルである期間545に同時に印加される。
【０３９２】
次に、以上のように構成された液晶表示素子の動作を説明する。図４２、図４３において、液晶表示素子がオンされ、ゲート電圧516がローレベルになると、画素電極64とゲート線61との間に横電界513が発生し、その横電界513が存在する部分に位置する液晶分子の配向方位が該横電界513の方向に変化する。ここで、横電界513は、画素電極64及びゲート線61の相隣合う縁部のジグザグ形状544の２種類の傾斜直線544a,544bに直交する方向に発生する。よって、上記画素電極64及びゲート線61の相隣合う縁部同士の間隙部に、ラビング方向69に対し右回り及び左回りに約４５度傾斜した横電界の領域が形成され、その横電界に応じてラビング方向69に対し右回り及び左回りに約４５度ツイストした２種類のツイスト配向領域が交互にかつ相接するように形成される。次いで、対向電圧515がローレベルになると、対向電極と画素電極64との間に２８Ｖ、対向電極とゲート線61との間に５Ｖの転移電圧がそれぞれ印加され、それにより、上記２種類のツイスト配向領域の接触部に転移核が生成され、その転移核が成長してベンド転移が行われる。よって、より一層確実にベンド転移を行うことができる。ここで、上記２種類のツイスト配向領域の接触部は、上記ジグザグ形状544の各頂点部分であり、該頂点付近から実際に転移が発生した。
【０３９３】
本実施の形態の本質は、画素電極とゲート電極との間に発生させる横電界によって、相接する右回りツイスト配向領域及び左回りツイスト配向領域を形成することにある。
【０３９４】
なお、上記左右のツイスト配向領域のツイスト角度は、上記ジグザグ形状544の各傾斜直線544a,544bのラビング方向69に対する角度、あるいは上記ジグザグ形状544の延在方向とラビング方向69との相対角度を選択することにより、所望の角度に設定することができる。
実施の形態１７
図４４は本発明の実施の形態１７に係る液晶表示素子の構成を模式的に示す平面図である。また、図４５は、図４４の液晶表示素子に印加される駆動電圧の波形を示すグラフである。図４４、図４５において図４２、図４３と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【０３９５】
実施の形態１６では、ゲート線と画素電極との間に横電界を発生させたが、本実施の形態は、実施の形態１６と異なり、ソース線と画素電極との間に横電界を発生させるものである。
【０３９６】
図４４に示すように、本実施の形態に係る液晶表示素子では、ＴＦＴ基板202の画素電極64及びソース線62の相隣合う縁部が、互いに噛み合うようなジグザグ形状544にそれぞれ形成されている。この場合、ソース線62は対向する２つの縁部の各々に隣合う画素電極64’,64”の縁部とそれぞれジグザグ形状544で噛み合うように形成されている。この双方のジグザグ形状544,544は、本実施の形態では同一である。上記画素電極64及びソース線62の相隣合う縁部はラビング方向69に対し平行な方向に延びるように形成され、かつ交互に反対方向に傾斜するように延びて上記ジグザグ形状544を形成する２種類の傾斜直線544a,544bは、本実施の形態では、ラビング方向69に対し、それぞれ、約１３５度、及び約４５度の角度をなすように形成されている。その他の点は実施の形態１６と同様である。
【０３９７】
次に、駆動電圧について図４４及び図４５を用いて説明する。図４４、図４５において、互いに隣接するソース線、換言すれば、あるソース線62を挟む２つの画素電極64’,64”に、互いに逆極性（逆符号）の電圧が印加される。つまり、一方の画素電極64’には、＋７Ｖのハイレベルの期間と−８Ｖのローレベルの期間とを有する所定周波数の矩形波からなる電圧（画素電圧514’）が印加され、他方の画素電極64”には該画素電圧514’と逆位相の矩形波からなる電圧（画素電圧514”）が印加される。そして、実施の形態１６と同様、転移電圧は対向電圧515を振ることで得ることとし、対向電圧515の波形を、正電圧のハイレベルの期間と負電圧のローレベルの期間とを有する周波数０．５Ｈｚの矩形波とした。
これにより、
図示するソース線62と、図示されない、該ソース線62に隣接するソース線に接続された画素電極64”との間に１５Ｖの電圧が印加され、横電界513が発生する。この横電界513の方向は、ソース線62から画素電極64”に向かう方向である。また、対向電圧515がローレベルである期間に、対向電極と画素電極64との間に所定の転移電圧が印加される。
【０３９８】
このように構成された液晶表示素子では、液晶表示素子がオンされ、画素電圧514”がローレベルになると、画素電極64”とソース線62との間に横電界513が発生し、その横電界513が存在する部分に位置する液晶分子の配向方位が該横電界513の方向に変化する。これにより、実施の形態１６で述べたように、画素電極64”及びソース線62の相隣合う縁部同士の間隙部に、2種類のツイスト配向領域が交互にかつ相接するように形成される。但し、本実施の形態では、この２種類のツイスト配向領域は、右回りに、それぞれ、約４５度、及び約１３５度のツイスト角を有している。次いで、対向電圧515がローレベルになると、対向電極と画素電極64との間に所定の転移電圧が印加され、それにより、上記２種類のツイスト配向領域の接触部に転移核が生成され、その転移核が成長してベンド転移が行われる。よって、より一層確実にベンド転移を行うことができる。
【０３９９】
本実施の形態では、ツイスト角は上記の通り、約４５度及び約１３５度であるが、このツイスト角が、４５度以上であると転移が有効に発生し、６０度以上であれるとさらに効果的であった。
【０４００】
また、本実施の形態では、対向電圧の振幅で転移電圧を付与したが、対向電圧を一定にして、ソース電位の振幅で転移電圧を付与してもよい。
【０４０１】
また、実施の形態１６、１７ではジグザグ形状を直線で形成したが、これを曲線で形成してもよい。
実施の形態１８
本発明の実施の形態１８は、ラビング処理におけるバイアス角度を最適化することにより異配向方位領域を形成するものである。
【０４０２】
図４６は本実施の形態に係る液晶表示素子の製造方法を示す模式図、図４７は本実施の形態に係る液晶表示素子の基板の配向処理の状態を示す平面図である。
【０４０３】
図４６において、ラビング用のローラ517には表面にラビング布（バフ布、図示せず）が巻かれている。一方、基板202の表面には配向膜（図示せず）が形成され図４７に示す複合柱スペーサ203が形成されている。ラビング処理を行うには、まず、ローラ517を回転させ、次いで、基板202をローラ517に接触させながら該ローラ517の下方を通過させる。なお、ローラ517の回転方向は矢印518で示す方向である。これにより、基板202の配向膜はローラ517のラビング布によりラビングされる。この時、基板202のローラに対する移動速度はローラ517の周速に比べて無視し得る程小さいので、基板202のラビング方向69は、ローラ517の回転方向、すなわち、該ローラ517の回転軸に直角な方向になる。このラビング方向69と基板202のローラ517に対する移動方向591とのなす角度がバイアス角度Θである。本実施の形態ではこのバイアス角度Θを小さくした。また、ローラ517のラビング布の繊維を、実施の形態２の図２２のラビングを行う場合に比べて剛直なものとした。
【０４０４】
この条件の下でラビングを行うと、図４７に示すように、複合柱スペーサ203を構成する各柱スペーサ203A,203b,203Cのラビングの影部分519に、ラビング方向69から見て、右方向にラビングされる領域519a,519cと左方向にラビングされる領域519b,519dとができた。これは、柱スペーサ203A,203B,203Cをラビング布の繊維が乗り越える際、あるいは乗り越えた繊維が基板202に着地する際に横方向にずれるため、ラビング方向69に対して横方向の成分が発生し、該ラビング方向69に対し斜め方向にラビングされるのであると考えられる。これにより、相接する右回りツイスト配向領域519a,519cと左回りツイスト配向領域519b,519dとが形成され、それらの接触個所520から転移が発生した。その結果、ベンド転移をより一層確実化することができた。
【０４０５】
なお、バイアス角度Θが大きい場合には、右方向にラビングされる領域と左方向にラビングされる領域とのバランスが崩れてしまう。従って、バイアス角度Θは小さい方が好ましいが、バイアス角度が３０度以下であれば、転移発生に関して良好な結果が得られた。
【０４０６】
また、本実施の形態におけるラビング処理結果は実施の形態２におけるラビング処理結果と異なっているが、本実施の形態は、ラビング布が柱スペーサを乗り越えるモードが支配的な場合である。そして、ラビング布の繊維が比較的剛直な場合にこのモードになる。一方、実施の形態２は、ラビング布が柱スペーサ間を流れるモードが支配的な場合である。そして、ラビング布の繊維が比較的柔軟な場合にこのモードになる。
実施の形態１９
実施の形態２では補助容量電極上に柱スペーサを形成した。しかし、補助容量電極と画素電極との間には電極が存在しない隙間があり、そのため、ベンド転移の進行が阻害されることがあった。そこで本発明実施の形態１９では、以下の構成としている。
【０４０７】
図４８は本実施の形態に係る液晶表示素子の構成を模式的に示す平面図、図４９は図４８のXXXXIX−XXXXIX矢視断面図である。図４８、図４９において図１９、図２０と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【０４０８】
図４８，図４９に示すように、本実施の形態に係る液晶表示素子Ｈは、実施の形態２と異なり、補助容量電極65上に絶縁層77を介して画素電極64がオーバーラップしている。これ以外の点は実施の形態２と同様である。
【０４０９】
このような構成とすることにより、複合柱スペーサ203の周囲で発生したベンド転移に電界が途切れなく作用し、ベンド転移が良好に進行するようになった。
【０４１０】
また、本実施の形態に示すように、画素電極64が最上層に位置する構造とすると、補助容量電極65に画素電極65をオーバラップさせることが比較的容易である。
【０４１１】
さらに、上記ベンド転移の進行を促進するために、実施の形態４で述べたような平坦化処理を行っても良い。
実施の形態２０
本発明の実施の形態２０は、無電圧下で第１の配向状態になるとともに表示電圧下で第２の配向状態になり、該第１、第２の配向状態間にエネルギ障壁が存在する液晶を用いた液晶表示素子において、該第２の配向状態との間に存在するエネルギ障壁が上記第１、第２の配向状態間のエネルギ障壁より小さい第３の配向状態を液晶中に部分的に保存し、その保存された部分的な第３の配向状態を該液晶の全面的な第２の配向状態への転移の核として利用するものである。
【０４１２】
図５０は本実施の形態に係る液晶表示素子の構成を模式的に示す平面図、図５１は図５０のXXXXXI−XXXXXI矢視断面図である。図５０、図５１において図１９、図２０と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【０４１３】
図５０、図５１に示すように、本実施の形態に係る液晶表示素子Ｉは、実施の形態２のラビング制御用の立体障害203（図１９参照）に代えて、液晶層４の過渡的配向状態保存用の不完全囲繞体601を有している。この不完全囲繞体601は、本実施の形態ではＴＦＴ基板202に平行な面内にて周回するようにＴＦＴ基板202上に形成され、かつ、実施の形態２と同様、柱スペーサを兼用している。また、画素電極64は、絶縁層77を介して、補助容量電極65上にオーバラップしている。これ以外の点は、実施の形態２と同様である。ここで、本明細書において、不完全囲繞体とは、例えば、図５２に示すように、全体として、ある面内にて周回するように三次元領域603を囲繞し、かつ一部に、該三次元領域603を囲繞していない欠落部602を有する立体構造物601をいう。
【０４１４】
次に、上記不完全囲繞体601について詳しく説明する。本実施の形態に係る液晶表示素子Ｉは、２枚の基板201,202間に液晶４を挟持し、その各基板201,202には透明電極64,79が形成されている。一方の基板202には、ＴＦＴ66、及び補助容量電極65が形成されたアクティブマトリクス基板が、もう一方の基板201には画素63間にブラツクマトリクス67が形成された基板が用いられている。そして、このようなアクティブマトリクス素子の構造を通じて、液晶層４に電圧が印加される。
【０４１５】
本実施の形態においては、液晶表示素子Ｉに図５３に示すようなステツプ状の波形の転移電圧を印加して、図５４(a)に示すスプレイ配向４aから図５４(b)に示すべンド配向４bへ転移させた。
【０４１６】
従来の液晶表示素子では、スプレイ配向からべンド配向への転移には多くの時間、例えば、数秒から数十秒の時間を要した。また、図５３に示す波形の転移電圧を印加した後にも、スプレイ配向が残存し、画像の表示も不均一であった。
【０４１７】
本件発明者は、この転移時問を短縮しかつ確実化するために、鋭意、検討を進めた結果、以下の現象を見出した。
【０４１８】
すなわち、一旦、べンド配向に転移した後に印加電圧を瞬時にゼロＶにすると、ベンド配向は図５５に示すような１８０度ツイスト配向４cに一旦なることが判明した。この１８０度ツイスト配向４cは不安定であり、通常、数秒から数十秒後には液晶層全体がスプレイ配向に戻る。従来の液晶表示装置では、この１８０度ツイスト配向４cは残らず全て消滅した。
【０４１９】
このように、１８０度ツイスト配向が全て消失した後、すなわち、液晶パネル全面がスプレイ配向の状態で、再び図５３のような転移電圧波形をかけてスプレイ配向からべンド配向へ転移させると、スプレイ配向からべンド配向への転移には一回目と同程度の時間を要した。但し、この１８０度ツイスト配向状態が残留している期間に、再度、転移電圧を印加すると、このスプレイ配向（１８０度ツイスト配向）領域は直ちにべンド配向に転移し、その転移時問も極めて短く、またその転移電圧も極めて低い特徴があつた。
【０４２０】
そこで、本件発明者は、スプレイ配向（第１の配向状態）からベンド配向（第２の配向状態：表示配向状態）への過渡的配向状態である、この１８０度ツイスト配向状態を第３の配向状態として保存することができれば、極めて短時間でかつ極めて低電圧でベンド配向へ転移可能な液晶表示素子が得られると考え、液晶層４にその過渡的配向状態を保存する構造を構築することを思いついた。そして、そのような過渡的配向状態を保存する構造の１つとして、基板上に不完全囲繞体601を設けることを考えた。
【０４２１】
以下、この過渡的配向状態保存用の不完全囲繞体の実施例を説明する。
（実施例７）
図５２は本実施の形態の実施例７に係る液晶素子の下側基板の構成を示す斜視図である。図５２に示すように、本実施例に係る液晶表示素子では、下側基板202上に間隙602を有する入り江状の不完全囲繞体601が形成されている。不完全囲繞体601は、ここでは、Ｃ字状の断面を有する柱状体に形成されている。従って、基板202上の液晶層には、不完全囲繞体601によって概ね囲まれた柱状の領域（以下、過渡的配向保存領域という）603が形成され、該過渡的配向保存領域603は不完全囲繞体601の高さ方向全長に亘る切欠部（欠落部）602によって液晶層の他の領域に繋がっている。この不完全囲繞体601は、フォトリソグラフィー工法により形成することができる。
【０４２２】
次に、このように構成された液晶表示素子の転移動作を図５０〜図５３を用いて説明する。
【０４２３】
まず、液晶表示素子Ｉに、図５３に示すような波形の転移電圧を印加してスプレイ配向からべンド配向へ転移させた。次いで、その印加電圧を瞬時にゼロＶにした。すると、液晶層４のほとんどの領域ではべンド配向は１８０度ツイスト配向を経由してスプレイ配向へ転移した。しかしながら、不完全囲繞体601の過渡的配向保存領域（入り江）603内では、１８０度ツイスト配向が消滅することなく残留した。次いで、その状態で、再び、図５３に示す転移電圧波形を印加してスプレイ配向からべンド配向へ転移させた。すると、液晶表示素子Ｉのスプレイ配向からべンド配向への転移時間は一回目よりも格段に高速になり、画像の表示も均一であった。
【０４２４】
このとき、スプレイ配向からべンド配向への転移はこの１８０度ツイスト配向部分603から発生していることが顕微鏡観察で確認された。このように、ある配向を核に表示用配向（ここではベンド配向）が広がって行く、その核となる箇所を本件明細書では配向転移核と呼ぶ。この場合においては、１８０度ツイスト配向部分が配向転移核である。なお、この配向転移核は、不完全囲繞体601の過渡的配向保存領域603内に形成される。
【０４２５】
次いで、この１８０度ツイスト配向を保持した液晶表示素子Ｉを加熱して液晶層４を等方相にし、その後、再び徐冷した。すると、この１８０度ツイスト配向は消失した。
【０４２６】
次いで、その液晶表示素子Ｉに、図５３に示す電圧Ｖｔ以上の転移電圧を印加した。すると、液晶パネル全体がべンド転移する時問は一回目と同程度になった。これは、加熱により液晶層４を等方相にしたことによって液晶表示素子Ｉ内の１８０度ツイスト配向が消滅したためである。
【０４２７】
次に、以上の現象を理論的に考察する。スプレイ配向からべンド配向への転移にはエネルギ障壁が存在するが、１８０度ツイスト配向からべンド配向への転移にはエネルギ障壁がなく、転移は連続的に変化するため、電圧を印加するとスプレイ配向よりもスムーズにべンド配向になるものと思われる。
【０４２８】
通常、スプレイ配向からべンド配向に転移するためには、所定波形の比較的大きな電圧を印加することでこのエネルギ障壁を越える必要がある。しかし、ツイスト配向状態を局所的に形成すると、エネルギ的な障壁がなく、容易にべンド配向状態に転移することができる。
【０４２９】
このツイスト配向領域は、電圧を印加しない状態でも比較的安定であり、本実施例では２４時間以上保持された。これによって、べンド転移が高速に行われる効果は２４時間以上保持された。このツイスト配向は、不完全囲繞体601の切欠部602の問隔が狭いほど保持される効果は大きく、該切欠部602の間隔をセル厚と同程度あるいはそれ以下まで狭くすると、１ケ月以上もこのツイスト配向が保持された。
【０４３０】
不完全囲繞体の形状は、配向転移核領域の周辺を取り囲みながら、該配向転核領域が外部の領域とつながっていることが必要である。具体的には、ツイスト配向を保持するためには、そのツイスト配向領域の平面視における少なくとも３方向を囲む必要があり、配向転移核領域からベンド配向が液晶パネル全体に広がるためには、配向転移核領域とその周りの領域が繋がっている必要がある。
【０４３１】
不完全囲繞体の高さは、以下の検討結果から明らかなように、可能な限り高くすることが望ましい。つまり、不完全囲繞体の高さを高くする程、１８０度ツイスト配向が残留する確率は大きくなった。そして、不完全囲繞体の高さをセル厚の半分以上にすると上記確率は５％程度になった。また、不完全囲繞体の高さをセル厚と同程度にすると、１８０度ツイスト配向が残留する効果が最も大きくなり、１８０度ツイスト配向が残留する確率は１０％以上になつた。
【０４３２】
配向転移核領域（過渡的配向保存領域603）の大きさは、広すぎるとツイスト配向が残留しなかった。この配向転移核領域の径が２５μｍ以上であると１８０度ツイスト配向はほとんど残留しなかった。この配向転移核領域を小さくしていくと１８０度ツイスト配向が残留する確率が高くなり、その径が５μｍ程度で、１８０度ツイスト配向が残留する確率が１０％程度と最も高くなった。これは、配向転移核領域をセル厚と同程度にすると、上下基板の影響よりも不完全囲繞体の囲繞壁の影響が大きくなるため、１８０度ツイスト配向が残留しやすくなるからである。
【０４３３】
但し、配向転移核領域を狭くしすぎると、「配向転移核領域にラビングを施せない」、あるいは「配向転移核領域を形成するプロセスが困難になる」などの問題が生じた。ここで、配向転移核領域、すなわち過渡的配向保存領域603は、理想的にラビングが施された場合にはパラレル配向となる。しかし、その領域603がラビングされずにパラレル配向とならなくても、１８０度ツイスト残留効果には何ら悪影響を与えない。但し、パラレル配向にならないと、当該領域603が画像表示時に輝点となる点で問題となる。
【０４３４】
また、不完全囲繞体601の外周面を傾斜させることで、発明の効果が更に大きくなった。図５６にその構成例を示す。この構成例では、不完全囲繞体601の上部の大きさ（径）を２０μｍとし、下部の大きさ（径）を上部よりも１μｍないし２０μｍ大きくし、それにより、外周面601aがセル厚方向において傾斜を持つようにした。このような構成すると、１８０度ツイスト配向が残留する効果がさらに格別なものになった。
【０４３５】
また、この不完全囲繞体601の外周面に対し液晶を平行に配向させるような材料で該不完全囲繞体601を製作すると、１８０度ツイスト配向が残留する効果は不完全囲繞体601の外周面に対し液晶が垂直に配向した場合の５倍以上となった。ここで、不完全囲繞体601の外周面に対し液晶を平行に配向させる材料としては、例えば、親水性材料を用いることができる。
【０４３６】
また、図５０、図５１、図５５を参照して、配向転移核領域に電圧が印加されなくては１８０度ツイスト配向からべンド配向に転移させることができない。従って、図５５に示すような１８０度ツイスト配向を残留させる不完全囲繞体601は、電圧を印加することができる表示画素63内や補助容量電極65上、ソース線62上などに形成される。特に、これを、画素電極64や、補助容量電極65の上に形成すると、ベンド転移が良好であった。また、通常は、補助容量電極上に絶縁膜が形成されているが、図５１に示すように、これを除去してもよい。このようにすると、補助容量電極65に印加した電圧をより効率的に液晶層４に印加することができる。
【０４３７】
また、不完全囲繞体601も立体構造物であるために、その周辺部は正常にラビングされずべンド配向が乱れるという間題がある。これは、配向転移核となるツイスト配向領域603、すなわち不完全囲繞体601を、ブラックマトリクスで遮蔽される補助容量電極65上やソース線62上に形成することにより解決することができた。本実施の形態では、不完全囲繞体601を補助容量電極65上に形成している。
【０４３８】
また、表示画素63内に不完全囲繞体601を形成する場合は、電圧を印加する面積を大きくとれるというメリツトがあるが、液晶４の配向が乱れた部分を表示しないように隠す必要がある。また不完全囲繞体601自体も透明では光を透過してしまうため、該不完全囲繞体601を黒くする必要がある。
【０４３９】
以上の点を考慮すると、補助容量電極65上に不完全囲繞体601を形成することが、電圧を印加できる点、それを表示させないようにブラックマトリクスで隠せることの点から良好であつた。
（実施例８）
図５７は本実施の形態の実施例８に係る液晶表示素子の下側基板の構成を示す斜視図である。図５７に示すように、本実施例では、下側基板202上に、略Ｕ字状の断面を有する柱状体からなる不完全囲繞体601が形成されている。ラビングは、略Ｕ字形状の開口部602から奥に向かうように行った。このような構成とすると、過渡的配向保存領域603がラビングされやすいため、べンド配向が乱れにくいという効果を有する。しかし、略Ｕ字形状の不完全囲繞体6o1は、実施例７の入り江形状の不完全囲繞体に比べて、その欠落部602が大きいため、１８０度ツイスト配向が残留する効果が低いというデメリットがある。
（実施例９）
図５８は本実施の形態の実施例９に係る液晶表示素子の下側基板の構成を示す斜視図である。図５８に示すように、本実施例では、不完全囲繞体601は、平面視において仮想の矩形の各辺上に互いに隙間602を有して位置するよう、下側基板202上に立設された４つの矩形の板状体611a,611b,611c,611dで構成されている。この場合、４つの矩形の板状体611a,611b,611c,611dで囲まれた領域603が過渡的配向保存領域を構成し、該過渡的配向保存領域603に１８０度ツイスト配向が残留する。また、４つの矩形の板状体611a,611b,611c,611d同士の隙間602が不完全囲繞体601の欠落部を構成し、この隙間602を通ってべンド転移が進行する。このような構成とすると、１８０度ツイスト配向の残留効果、及びベンドへの転移効果が大きい。但し、この不完全囲繞体601からなる柱スペーサをフオトレジストを用いて形成する際に、高い解像度が要求されるというデメリットがある。
（実施例１０）
図５９は本実施の形態の実施例１０に係る液晶表示素子の下側基板の構成を示す図であり、(a)はビーズスペーサを一部が開放された環状に凝集させた構成例を示す平面図、(b)はビーズスペーサを互いの間に隙間を有してほぼ環状に並ぶように凝集させた構成例を示す平面図、(c)はビーズスペーサを環状に閉じるように凝集させた構成例を示す平面図である。
【０４４０】
まず、ビーズスペーサを、一部が開放された環状に凝集させた構成例について説明する。
【０４４１】
図５９(a)に示すように、本構成例では、不完全囲繞体601は、平面視においてＵ字状に互い近接して凝集した複数（本構成例では５つ）のビーズスペーサ612で構成されている。上記凝集した複数のビーススペーサ612は、基板の間隔を保持するスペーサを構成しているので、上側及び下側の双方の基板に接している。この場合、複数のビーズスペーサ612で囲まれた領域603が不完全囲繞体601の過渡的配向保存領域を構成し、該過渡的配向保存領域603に１８０度ツイスト配向が残留する。また、ビーズスペーサ612の存在しない部分602が不完全囲繞体601の欠落部を構成し、該欠落部602を通ってベンド配向が進行する。
【０４４２】
このビーズスペーサ612は、その散布時間を長くすることにより凝集させることができる。
【０４４３】
このような構成とすると、ビーズスペーサ612の凝集を制御するのが困難であることから製造するのが容易ではないが、１８０度ツイスト配向が残留する効果が格別なものとなる。
【０４４４】
なお、本構成例では５つのビーズスペーサ612をＵ字状に凝集させたが、凝集させるビーズスペーサ612の数は３つ以上であればよい。
【０４４５】
次に、図５９(b)に示すように、ビーズスペーサ612の凝集した形状は、互いの間に隙間602を有してほぼ環状に並ぶようなものであってもよい。
【０４４６】
また、ビーズスペーサ612の凝集した形状は、図５９(c)に示すように、環状に閉じているようなものであってもよい。図５９(c)において、不完全囲繞体601は、例えば、３つのビーズスペーサ612を互い接するように凝集させて構成されている。この場合、３つのビーズスペーサ612の中央部に形成される隙間603が不完全囲繞体612の過渡的配向保存領域を構成し、隣接するビーズ612間に形成される谷間602が不完全囲繞体の欠落部を構成する。
【０４４７】
そして、図５９(b)、図５９(c)のいずれの構成例においても、図５９(a)の構成例と同様の効果が得られる。
（実施例１１）
図６０は本実施の形態の実施例１１に係る液晶表示素子の下側基板の構成を示す図であり、(a)は欠落部として貫通孔を有する不完全囲繞体を設けた構成例を示す斜視図、(b)は欠落部として上方に開放された切欠部を有する不完全囲繞体を設けた構成例を示す斜視図、(c)は欠落部として下方に開放された切欠部を有する不完全囲繞体を設けた構成例を示す斜視図である。
【０４４８】
図６０(a)において、不完全囲繞体601は、周壁に貫通孔602を有する円筒体で構成されている。この場合、円筒体601の内部空間603が不完全囲繞体601の過渡的配向保存領域を構成し、貫通孔602が不完全囲繞体601の欠落部を構成する。
【０４４９】
また、図６０(b)において、不完全囲繞体601は、周壁に上方に開放された切欠部602を有する円筒体で構成されている。この場合、切欠部602が不完全囲繞体601の欠落部を構成する。
【０４５０】
また、図６０(c)において、不完全囲繞体601は、周壁に下方に開放された切欠部602を有する円筒体で構成されている。この場合、切欠部602が不完全囲繞体601の欠落部を構成する。
【０４５１】
そして、上記図６０(a)、図６０(b)、及び図６０(c)のいずれの構成例においても、１８０度ツイスト配向残留効果、及びそれによるベンド転移容易化効果を奏する。しかし、これらの中では、図６０(a)の構成例が、最も上記効果が顕著であり、最も望ましい構成例である。また、いずれの構成例における不完全囲繞体601も、プロセスが若干複雑化するものの、フォトリソグラフィー工法により形成することができる。
実施の形態２１
実施の形態２０では、第３の配向状態、すなわち、ベンド配向からスプレイ配向への過渡的配向状態である１８０度ツイスト配向を、液晶中に部分的に残留させ、該ツイスト配向からべンド配向へ転移する際にエネルギ障壁が少ないことを利用したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、この部分的に残留させる配向状態が第２の配向状態たるべンド配向であつてもよい。
【０４５２】
べンド配向は、図５４(ｂ)に示すように、セル厚方向における中央部の液晶分子の配向が垂直配向である。よって、配向転移核の配向をべンド配向にし、それによってベンド転移を高速に行うこともできる。
【０４５３】
べンド配向を部分的に保存するために、本発明の実施の形態２１では、基板間隔を保持するスペーサを特定の材料で構成し、かつ電圧を印加しながら液晶パネルを冷却する手法を用いた。
【０４５４】
まず、液晶パネルを等方相になるまで加熱し、該液晶パネルに比較的大きな電圧、すなわち液晶層がベンド配向するに十分な電圧を印加したまま徐冷した。ここで、柱スペーサ又はビーズスペーサからなるスペーサは、該スペーサの側面に平行に液晶分子を配向させるような材料で構成した。このような材料として、親水性の材料を用いることができる。
【０４５５】
次いで、印加した電圧を切ったが、その状態でもスペーサの側面付近にべンド配向又は垂直に並んだ配向状態が残留した。次いで、液晶パネルに所定の電圧を印加した。すると、上記残留したべンド配向又は垂直に並んだ配向の箇所を配向転移核として、ベンド配向が高速に液晶パネル全体に広がつていった。
【０４５６】
よって、本実施の形態によれば、ベンド転移を、一層、高速に行うことができる。
実施の形態２２
本発明は、部分的な第３の配向状態あるいは第２の配向状態といった、ベンド配向に容易に変化する領域を、立体構造物の周辺に形成するだけではない。本発明の実施の形態２２は、液晶層中にベンド配向やツイスト配向を保存する構造として、ポリマーネットワークを用いるものである。
【０４５７】
本実施の形態では、製造工程において、基板間に液晶を挟持する際に、あらかじめ液晶に液晶モノマーを添加して液晶表示素子を作製した。次いで、その液晶表示素子において、液晶層に転移電圧を印加してベンド配向に転移させた。次いで、その状態で液晶パネルに紫外線を照射した。すると、液晶中の液晶モノマーが重合し、高分子の網目構造が該液晶中に形成された。
【０４５８】
このように液晶中に網目構造が形成された液晶パネルでは、印加した転移電圧を切つても液晶中にツイスト配向状態で固定される箇所が部分的に存在し、電圧が印加されない状態でもツイスト配向が残留した。
【０４５９】
この液晶パネルに、再度、転移電圧を印加したところ、その残留したツイスト配向の箇所からベンド配向が発生し、そのベンド配向が液晶パネル全体に広がった。この構成例では、液晶モノマーの添加濃度は３％とした。
【０４６０】
次に、他の構成例として、液晶モノマーの添加濃度を１０％にして液晶表示素子を同様に作成した。すると、印加した転移電圧を切った状態において液晶層中にべンド配向状態で固定される箇所が存在し、電圧が印加されない状態でもべンド配向が残留した。その後、再度、転移電圧を印加したところ、このべンド配向の箇所から液晶パネル全体にべンド配向が広がり、均一な画像の表示が得られた。
【０４６１】
上記実施の形態２０〜２２に係る発明はＯＣＢ型液晶表示素子に限るものではない。これらの発明は、無電圧下で第１の配向状態になるとともに表示電圧下で第２の配向状態になり、その第１、第２の配向状態間にエネルギ障壁が存在するため、表示の際にそのエネルギ障壁を越すに足る電圧を印加して液晶を第２の配向状態に転移させる液晶表示素子における共通の課題を解決したものである。従って、ー般的に液晶の転移を行うモードであれば、これらの発明を上記と同様に適用することができる。
実施の形態２３
本発明の実施の形態２３は、横電界によって異配向方位領域を形成したものであって、特に、異配向方位領域のツイスト角の絶対値を４５度以上かつ１３５度以下としたものである。
（実施例１２）
図６１は本実施の形態の実施例１２に係る液晶表示素子の構成を模式的に示す画素単位の断面図、図６２は同じく平面図である。ここで、図６１、図６２において、符号Ｕ、Ｄは、それぞれ、液晶表示装置の上視角方向、下視角方向を示す。
【０４６２】
図６１、図６２に示すように、本実施例に係る液晶表示素子は、図示されない偏光板間に配置され、光学補償用の位相補償板703が少なくともその一方の側に配置されたアクティブマトリクス型の液晶表示素子である。この液晶表示素子は、図示されない電圧印加手段を有している。そして、この液晶表示素子は、カラーフィルタ基板701とアレイ基板（ＴＦＴ基板）702とが、互いに対向するように配置されている。カラーフィルタ基板701は、ガラス基板１の内面に対向電極７９が形成され、該対向電極79上に配向膜３が形成されて構成されている。なお、カラーフィルタ基板701には、図示されないカラーフィルタ及びブラックマトリクスも形成されている。一方、アレイ基板702は、ガラス基板８の内面に、平面視において、ゲート線61及びソース線62がマトリクス状に形成され、該ゲート線61及びソース線62で区画された画素63内に位置するように画素電極64が形成され、該画素電極64、ゲート線61及びソース線62に接続されるようにＴＦＴ等からなるスイッチング素子66が形成され、さらに、それらが形成されたガラス基板８の内表面を覆うように配向膜６が形成されて構成されている。対向電極７９及び画素電極６４はＩＴＯで構成され、配向膜３、６はポリイミド系の樹脂で構成されている。
【０４６３】
そして、対向する一対の配向膜３、６の間には、ビーズスペ−サ（図示せず）及び液晶層４が配置されている。ビーズスペ−サの直径は約５μｍである。液晶層４は、正の誘電率異方性のネマティック液晶材料で構成されている。
【０４６４】
また、対向する一対の配向膜３、６は、各々の表面上の液晶分子のプレチルト角が互いに正負逆符号で数度の値を有し、かつ互いに略平行になるよう、配向処理されている。この配向処理は、例えばラビング等によって、図示するように下視角方向Ｄから上視角方向Ｕへ向う方向704になされている。
【０４６５】
これにより、液晶層４は、無電圧状態で、液晶分子がセル厚方向において斜めに広がったスプレイ配向状態４aを形成する。そして、液晶層４を、画素63内のこのスプレイ配向状態４aから、液晶分子が対向する基板701,702間でベンドさせられたベンド配向(図５４参照）に、表示素子の全ての画素内で転移させることによって表示が可能となる。このように、上下の視角方向に配向処理してスプレイ配向４aから完全なベンド配向へ転移させた液晶表示素子では、左右の視角方向に極めて広い視角特性が得られ、表示素子として見やすいものになる。
【０４６６】
そして、アレイ基板702において、ゲート線61の一方の縁部に、画素63内に突出するように矩形のゲート側横電界電極部61aが形成され、画素電極64の上記ゲート線61に対向する縁部に、上記ゲート側横電界電極部61aを受け入れるように、矩形に凹んだ画素側横電界電極部64aが形成されている。ゲート線61は、Ａｌ等の金属材料で構成され、該ゲート側横電界電極部61aは、ゲート線61と同じ金属材料又はＩＴＯで構成されている。
【０４６７】
図６２に示すように、配向処理方向704は、ソース線62に平行に設定されている。また、ゲート側横電界電極部61aは、長さ５０μｍ、幅１０μｍの長方形に形成され、かつソース線62に平行に延びるように形成されている。また、画素側横電界電極部64aは、長さ６５μｍ、幅１８μｍの長方形に形成され、かつソース線62に平行に延びるように形成されている。従って、ゲート側横電界電極部61aと画素側横電界電極部64aとの間隙Ｌは、略４μｍとなっている。また、この間隙Ｌに発生する、基板に平行な電界（以下、本実施の形態において横電界という）Ｅの方向は、配向処理方向704に対し略９０度の交差角θ_Eを有する方向となっている。
【０４６８】
次に、以上のように構成された液晶表示素子の動作を説明する。液晶表示素子は、通常の液晶表示動作においては、ゲート線61に、該ゲート線61が時間的に順次走査されてオンオフするように、十数Ｖの短時間パルス電圧が印加される。また、画素電極64には、映像交流信号電圧が印加される。一方、転移動作においては、まず、ゲート線61、ひいてはゲート側横電界電極部61aに、少なくとも十数Ｖの直流電圧又は長時間パルス電圧が印加され、かつ画素電極64の電圧が略０Ｖとされる。これにより、間隙Ｌに直流又は長時間パルスの強い横電界Ｅが発生する。そして、この強い横電界Ｅによって、図６１に符号711で示すように、液晶層４の、該間隙Ｌ上に位置する部分のスプレイ配向の下部を構成する液晶分子が横方向に捩られて横電界Ｅの方向に向き、配向処理方向704に対し略９０度の交差角θ_Eを有するものとなる。すなわち、液晶層４の、間隙Ｌ上に位置する部分は、略９０度のツイスト角を有する異配向方位領域となる。次いで、対向電極79と画素電極64との間に数Ｖ〜１５Ｖ程度の高い電圧が印加される。これにより、液晶層４の液晶分子に縦電界が印加され、スプレイ配向４aの液晶分子が立ち上げられる。この際、間隙Ｌ上に位置する液晶層４は、符号711で示すようにスプレイ配向した液晶分子が捩れながら立ち上がることになる。このため、液晶層４の、ゲート側横電界電極部61a及び画素側横電界電極部64a上に位置する部分から転移核712が発生しやすくなる。そして、実際、その転移核712が発生し、その発生した転移核712は、ベンド配向へと発展し、かつそのベンド配向が強い縦電界により急速に拡大して画素63全体をベンド配向へと導いた。その結果、１秒以内の短時間で転移が終了した。また、この方法によれば、０℃以下の低温雰囲気においても略１秒以内で液晶表示素子全体の転移を終了させることができた。
【０４６９】
これに対し、従来の液晶表示素子において、スプレイ配向した液晶分子を捩らせることなく単純に立ち上がらせた場合には、本実施例の方法より更に高い電圧１５〜２５Ｖを対向電極79と画素電極64との間に印加することが必要であり、かつ、転移核が必ずしも常に発生するわけではないので、本実施例の方法より長い、数秒から数分の転移時間が必要であり、転移が遅くなる。従って、本実施例に係る発明が従来例に比べて優れた効果を有することは明らかである。
【０４７０】
なお、本実施例では、ゲート側横電界電極部61a及び画素側横電界電極部64aを一対のみ設けたが、複数対設けると更に良好な結果が得られる。
（実施例１３）
図６３は本実施の形態の実施例１３に係る液晶表示素子の構成を模式的に示す画素単位の平面図である。
【０４７１】
本実施例では、実施例１２と異なり、配向処理方向704を、平面視においてソース線62に対し傾斜させることにより、横電界Ｅの配向処理方向704に対する交差角θ_Eが９０度より少し小なものとなっている。これ以外の点は実施例１２と同様である。このような構成とすると、交差角θ_Eが４５度≦θ_E≦１３５度の範囲でも転移核712が発生する効果が得られ、交差角θ_Eが８０度≦θ_E≦１００度の範囲では更に良好な転移が得られる。
【０４７２】
なお、横電界Ｅの配向処理方向704に対する交差角θ_Eは、ゲート側横電界電極部61a及び画素側横電界電極部64aの延在方向をソース線62に対し傾斜させることにより変えてもよい。
（実施例１４）
図６４は本実施の形態の実施例１４に係る液晶表示素子の構成を模式的に示す画素単位の平面図である。
【０４７３】
本実施例では、実施例１２と異なり、ゲート線61の一方の縁部に、矩形に凹んだゲート側横電界電極部61bが形成され、画素電極64の該ゲート61に対向する縁部に、該ゲート側横電界電極部61b内に突出するように矩形の画素側横電界電極部64bが形成されている。これ以外の点は実施例１２と同様である。このような構成としても実施例１２と同様の効果が得られる。
【０４７４】
なお、本実施例では、横電界Ｅの配向処理方向704に対する交差角θ_Eを９０度としたが、該交差角θ_Eは、４５度≦θ_E≦１３５度であればよく、８０度≦θ_E≦１００度とするのが望ましい。そして、交差角θ_E＝９０度とするのが最も望ましい。
【０４７５】
また、ゲート側横電界電極部61bと画素側横電界電極部64bとの間隙Ｌは、本実施例では４μｍとしたが、３μｍ≦Ｌ≦１５μｍの範囲内であれば、プロセス及び印加電圧の観点から実用することができる。
（実施例１５）
本実施の形態の実施例１５を図６１及び図６２を用いて説明する。本実施例は、転移動作時におけるゲート側横電界電極部61aの電圧を実施例１２より更に高くして横電界Ｅをより強くすることにより、液晶層４の、下部に位置する液晶分子のみならずセル厚方向における中央部に位置する液晶分子までをも、配向処理方向704に対し横方向に捩らせるとともに、その後、対向電極79と画素電極間に高電圧を印加してその縦電界により液晶分子を無理なく立ち上がらせて液晶層４をベンド転移させるものである。このような構成とすると、画素63内に、より確実に転移核712が発生し、そのため、ベンド配向への転移が極めてスムーズに進展して、転移がより速く終了する。
【０４７６】
なお、上記実施例１２〜１５ではゲート側及び画素側の横電界電極部の形状を長方形としたが、これはどのような形状でもよく、例えば、四角形、半円形、三角形等としてもよい。
実施の形態２４
本発明の実施の形態２４は、立体障害を用いて特定条件下で基板にラビングを施すことにより、互いに逆回りの２つのツイスト配向を相接するように形成したものである。また、本実施の形態は、立体障害に撥水性を持たせることを特徴とする実施の形態１４及び立体障害によるラビングの影部分に互いに逆回りの２つのツイスト配向を相接するように形成することを特徴とする実施の形態１８を、さらに詳細に検討したものである。
【０４７７】
最初に、本実施の形態に係る発明の原理を説明する。本件発明者は、従来の構成の単純セルにある程度高い電圧を印加して、スプレイ配向をべンド配向に転移させた。すると、スプレイ配向からべンド配向への転移には多くの時問、例えば数秒から数十秒の時間を要した。また、上記転移電圧を印加した後にもスプレイ配向が残存した。
【０４７８】
本件発明者は、この転移時間を短縮し、かつ転移を確実化するために、検討を進めた。まず、従来の構成の液晶セルを製作するにあたり、片方の基板に、局所的にラビング方向とは異なる方向に液晶が配向するように処理を行った。このようにしてセルを製作すると、ラビング方向とは異なる方向に液晶が配向するように処理を行った部分は、ツイスト配向となる。このセルに、上記と同様な電圧を印加して転移の様子を観察した。すると、常に、上記ツイスト配向部分から転移することがわかった。また、転移する電圧は、捩れ角７５度程度で約７Ｖ、捩れ角９０度程度で約５Ｖ、捩れ角１２０度で約３Ｖであり、ツイスト配向の捩れ角が大きいほど転移する電圧が低く、転移の確実性も高かった。
【０４７９】
次に、捩れ角が異なるツイスト配向領域を複数設けたセルを製作した。このセルに上記と同様な電圧を印加し、詳細に転移の様子を観察したところ、以下の現象を見出した。
【０４８０】
常に転移が発生する箇所は、互いに逆方向に捩れたツイスト配向同士が接する境界のディスクリネーンョンライン(disclination line)付近であり、従来の液晶素子に比べ、転移電圧も低く、転移の確実性も格段に向上した。例えば、互いに逆方向に捩れた６０度のツイスト配向と７５度のツイスト配向とが接する場合は、転移電圧は約３Ｖであった。
【０４８１】
このべンド転移の原理は実施の形態８に詳述した通りである。従って、ここではその説明を省略するが、要するに、従来の構成のままでは、転移電圧は１ＯＶ〜３０Ｖ程度であり、また未転移の箇所が残存することとなるが、上記ベンド転移の原理を導入すると、転移電圧を格段に低くでき、かつ転移の確実性も非常に高い液晶表示素子が実現できる。つまり、互いに逆方向に捩れたツイスト配向同士を相接するように、パラレル配向領域内に局所的に存在させることが重要である。
【０４８２】
しかし、従来の配向処理工程を液晶表示素子の作製にそのまま適用しただけでは、パラレル配向領域内に、互いに逆方向に捩れたツイスト配向同士を相接するように局所的に存在させることは不可能である。そこで、本件発明者は、微小な立体障害を基板上に配設し、ラビングを工夫することによりこれを実現した。
（実施例１６）
図６５は本実施の形態の実施例１６に係る液晶表示素子の基本構造を示す断面図である。図６５に示すように、本実施例に係る液晶表示素子Ｊは、上側基板801と下側基板802とが対向配置され、その上側基板801と下側基板802との間に液晶層４が配置されている。上側基板801は、ガラス基板１の内面に透明電極２及び配向膜３が順次積層されて構成されている。また、下側基板802は、ガラス基板８の内面に透明電極７及び配向膜６が順次積層されるとともに、透明電極７上に立体障害803が立設されて構成されている。立体障害803は、先端が上側基板801に当接するように形成されており、その表面には配向膜が形成されていない。立体障害803は、本実施例では、菱形の横断面形状を有し、先端部が基部より細くなるよう傾斜した側面を有する柱状に形成されている。また、立体障害803は、本実施例では、フォトレジストで構成されている。また、立体障害803は後述するように撥水性を有しているので、製造工程において配向剤がはじかれ、そのため表面に配向膜を有しないものとなっている。
【０４８３】
次に、上記液晶表示素子Ｊの製作工程におけるラビング処理を詳しく説明する。
【０４８４】
図６６は、図６５の液晶表示素子の下側基板の配向処理を模式的に示す平面図である。
【０４８５】
図６５、図６６に示すように、立体障害803は、ラビング方向69に対し、その菱形の断面の対角線が略平行になるように下側基板802上に形成されている。そして、下側基板802に、符号69で示す方向にラビングを施した。すると、以下の知見が得られた。すなわち、下側基板802上の立体障害803の周辺部に、該立体障害803によるラビングのこすり下げ部分（以下、ラビングの影部分という。実施の形態１８参照）804が形成される。そして、このラビングの影部分804において、立体障害803に近い部分に無ラビング領域805が形成され、それ以外の立体障害803から少し離れた部分に、通常のラビング方向69とは異なった方向にラビングされた異方向ラビング領域806が形成される。
【０４８６】
これは、本実施の形態では、ラビング布（図示せず）が立体障害803を乗り越えるので、基板802面にラビング布が接触しない領域が生じてそれが無ラビング領域805となり、また、ラビング布がはじかれることにより通常のラビング方向69とは異なった方向にラビングされる領域を生じてそれが異方向ラビング領域806となるためである。
【０４８７】
そして、上側基板801には、通常のラビング方向69にラビングを施した。
【０４８８】
このように配向処理された液晶表示素子Ｊでは、図６６に示すように、異方向ラビング領域806において、液晶層４は、その配向処理方向に従ってラビング方向69に対し角度を持って配向し、無ラビング領域805において、液晶層４は立体障害803の撥水性又は親水性に応じた方向に配向する。そして、液晶表示素子Ｊのこれら以外の領域において、液晶層４はパラレル配向をする。つまり、異方向ラビング領域806内に、ラビング方向69に対し互いに逆方向に捩れたツイスト配向同士が相接するように形成され、それらツイスト配向がパラレル配向領域内に局所的に存在している。そのため、従来の構成の単純セルに比べて、ベンド転移する部分が格段に増加し、その結果、転移電圧が低くなるとともに、転移の確実性も格段に向上した。また、ラビング方向69に対し互いに逆方向に捩れたツイスト配向同士が相接する箇所を、ラビングにより効果的に形成することができた。
【０４８９】
ここで、ラビングの影部分804のラビング方向69における長さは、ラビング布の押し込み量Ｄｐ（図６７参照）によって変化する。例えば、押し込み量Ｄｐ＝０．３ｍｍとしたとき、この領域804の上記長さはおよそ１５〜３０μｍ程度、Ｄｐ＝０．７ｍｍとしたとき、上記長さは１０〜２０μｍ程度であった。すなわち、ラビングする際に、押し込み量Ｄｐを変化させることによりラビングの影部分804の上記長さを制御することができる。
【０４９０】
また、本実施例では、立体障害803の側面は、基部から先端に向かうに連れて内方に傾斜するように形成されているが、このように、立体障害803の側面を傾斜させると、立体障害803に撥水性が現れることが見出された。立体障害803の撥水性は、その側面の傾斜角が大きくなる程、強くなる。そして、立体障害803は、その側面が３０度程度の傾斜角である場合から撥水性が現れはじめ、９０度付近の傾斜角である場合まで撥水性を示した。この立体障害803は、先端部より基部を小さくしてもよい。そのようにしても撥水性が得られる。この立体障害803の撥水性の効果については、実施例１９で詳しく説明する。
【０４９１】
なお、上記では液晶表示素子Ｊが基本的構成を有する場合を説明したが、本実施例では、立体障害及びその周辺部に電圧が印加されればよいので、アクティブマトリクスタイプその他の液晶表示素子にも、本実施例を上記と同様に適用することができる。
（実施例１７）
図６８は本実施の形態の実施例１７に係る液晶表示素子の下側基板の配向処理を模式的に示す平面図である。
【０４９２】
図６８を参照して、実施例１６では、ラビング方向69と基板802のラビング用ローラに対する移動方向591とのなす角度、すなわちバイアス角度（実施の形態１８参照）Θを略ゼロ度としたが、本実施例では、このバイアス角度Θを変化させ、立体障害803によるラビングの影部分804における配向処理を詳細に観察した。その結果、バイアス角度Θをある角度以上にすると、図示するように、異方向ラビング領域806における配向処理を、ラビング方向69から見て左右非対称（以下、単に左右非対称という）にすることが可能なことが見出された。具体的には、バイアス角度Θをゼロ度から増大させていくと、約１５度ぐらいのバイアス角度Θから左右非対称性が顕著になり始め、３０度から４５度程度のバイアス角度Θで左右非対称性が非常に大きくなった。このように、異方向ラビング領域806における配向処理の左右非対称性を大きくすると、実施例２０で詳しく述べるように、複数の立体障害を、各々のラビングの影部分804が互いに重なり合うように配設することにより、互いに逆方向に捩れた２つのツイスト配向を安定に形成することができる。
（実施例１８）
図６９は本実施の形態の実施例１８に係る液晶表示素子の製造方法に用いるラビング用ローラの構成を示す模式図である。
【０４９３】
図６９に示すように、本実施例においては、ラビング用ローラ517は、ラビング布のバフ毛（繊維）812が、ローラの回転軸方向に傾くよう、地布面811に植毛されている。このようなバフ毛812は、基板に対し角度を持って接触することになるため、立体障害による影部分の配向処理の左右非対称性が大きなる。
【０４９４】
よって、本実施例によれば、立体障害による影部分の配向処理の左右非対称性を大きくすることができる。
【０４９５】
また、その回転軸方向に傾くようにラビング布のバフ毛812が地布面811に植毛されたローラを用い、かつ基板の送り方向にバイアス角度を持たせるようにしてラビングすることにより、異方向ラビング領域の配向処理の左右非対称性を非常に大きくすることができた。
（実施例１９）
図７０は、本実施の形態の実施例１９に係る液晶表示装置の下側基板の無ラビング領域における液晶の配向を模式的に示す平面図である。
【０４９６】
図７０において、本実施例では、実施例１６と異なり、下側基板802上に形成された立体障害803が撥水性の材料で構成されている。これ以外の点は実施例１６と同様である。
【０４９７】
このような構成とすると、立体障害803周辺の無ラビング領域805内において、液晶をラビング方向69（図６６参照）とは異なった方向808に配向させることができる。これは、立体障害803の撥水性によって液晶が立体障害803の側面に垂直に配向するためである。
【０４９８】
ここで、実施例１６で述べた、立体障害803の側面を傾斜させることにより現れる撥水性によっても、本実施例における撥水性の効果と同様の効果が得られる。そして、本実施例においても、立体障害803は側面が実施例１６と同様に傾斜している。このように、撥水性材料で構成された立体障害803の側面を、基部から先端に向かうに連れて内方に傾斜するよう形成すると、非常に強い撥水性を示すことが判明した。
【０４９９】
以上に述べたように、立体障害803に撥水性を持たせるとともにその周辺部に無ラビング領域805を形成すると、該無ラビング領域805において液晶が立体障害803の側面に垂直に配向し、それにより、平面視において放射状の配向が得られるため、互いに逆方向に捩れかつ相接する２つのツイスト配向を、効果的に、パラレル配向領域内に形成することができる。
（実施例２０）
図７１は、本実施の形態の実施例２０に係る液晶表示素子の液晶の配向状態を模式的に示す平面図である。
【０５００】
図７１に示すように、本実施例では、実施例１６と異なり、下側基板802上に、複数（図では２つ）の立体障害803が、各々のラビングの影部分804が互いに重なり合うように配設され、下側基板802にその送り方向519にバイアス角度Θを持たせるようにしてラビングが施され、かつ各々の立体障害803が撥水性の材料で構成されている。
【０５０１】
このような構成とすると、複数の立体障害803の異方向ラビング領域806が互いに重なり合い、かつバイアス角度Θを有するラビングにより各異方向ラビング領域806の配向に左右非対称性が付与されるため、立体障害803が単独に配設された場合に比べて、互いに逆方向に捩れた２つのツイスト配向を、さらに安定して形成することができた。ここで、立体障害803同士の距離が１０〜３０μｍの場合に、互いに逆方向に捩れた２つのツイスト配向を安定して形成する効果が非常に高かった。さらに、本実施例では、各立体障害803が撥水性を有するので、それによって、さらに上記効果が増大する。このため、本実施例に係る液晶表示素子に転移電圧を印加したところ、従来の単純セルに比べて転移が発生する箇所が格段に増加し、液晶パネル全体が転移する電圧が格段に低くなり、かつ転移に要する時問が大きく短縮された。
（実施例２１）
上記実施例１６〜２０では立体障害の断面形状を菱形としたが、本実施の形態の実施例２１では、これを他の形状としたものである（図示せず）。例えば、立体障害の断面形状を円形や四角形とすることができる。立体障害の断面形状をこのような形状とすると、菱形形状とする場合より互いに逆方向に捩れた２つのツイスト配向を形成する効果は小さくなるが、立体障害の形成が容易になるというメリツトがある。
（実施例２２）
上記実施例１６及び実施例１９では立体障害を撥水性としたが、本実施の形態の実施例２２では、立体障害を親水性としたものである（図示せず）。その他の点は実施例１６と同様である。このような構成とすると、立体障害の周辺の液晶が該立体障害の側面に平行に配向する。しかし、液晶の配向方向が変化するのは、立体障害の周辺の無ラビング領域内だけであるから、実施例１６と同様に、異方向ラビング領域に、互いに逆方向に捩れた２つのツイスト配向を効果的に形成することができる。そして、本実施例によれば、親水性の材料は配向剤をはじきにくいので、立体障害の表面に配向膜が形成されるため、立体障害の周囲に形成されるパラレル配向領域の配向を余り乱さないというメリットがある。
（実施例２３）
本実施の形態の実施例２３は、立体障害を、基板間隔を保持する柱スペーサで構成したものである（図示せず）。立体障害を柱スペーサで構成すると、立体障害を別途設ける必要がないため、液晶表示素子を容易に作製することができる。また、柱スペーサの材料には、撥水性を強く示すもの、親水性を示すもの等様々なものがあるため、立体障害周辺部の液晶の配向を制御することが比較的容易となる。
（実施例２４）
本実施の形態の実施例２４は、液晶表示素子をアクティブマトリクスタイプのものとし、アレイ基板のアレイ構造の段差を立体障害として利用したものである。本実施例では、アレイ基板のアレイを形成する過程において、最大２μｍの段差を形成することができた。この段差を利用してラビングを制御することにより、転移核となる異方向ラビング領域（実施例１６参照）を形成することができた。本実施例では、柱スペーサを立体障害として利用する場合に比べると、転移核が発生する確率は低下したが、アレイ基板の作製にー般に採用しているアレイプロセスの変更だけで済むため、立体障害を容易に形成できるメリツトがある。
（実施例２５）
実施例１６、１９では立体障害の表面を撥水性として垂直配向性に、実施例２２では親水性として水平配向性にした。本実施の形態の実施例２５は、立体障害としての柱スペーサの周辺に配向膜のテーパを形成することで配向方位を制御したものである。
【０５０２】
図７２は本実施例に係る液晶表示素子の下側基板の液晶の配向を模式的に示す概念図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のXXXXXXXIIb−XXXXXXXIIb矢視断面図である。
【０５０３】
図７２(a)、(b)において、下側基板802上には複合柱スペーサを構成する３つ柱スペーサ803が形成されている。下側基板802の表面には配向膜824が形成されているが、各柱スペーサ803の表面には配向膜824が形成されていない。そして、配向膜824は、各柱スペーサ803の周辺で、柱スペーサから離れるに連れて膜厚が薄くなるようなテーパ824aが付されている。この下側基板802は、実施の形態２の図２２と同様のラビング処理が施されている。
【０５０４】
このような構成とした結果、図７２(a)に示すように、各柱スペーサ803の周辺821では液晶分子821aは該柱スペーサ803の側面に対して平行に配向する特性を示した。しかし、その外側の領域822では、液晶分子822aは、テーパの方向に従って配向し、さらにその外側の領域823では、液晶分子823aは、ラビング処理の方向に従って配向した。
【０５０５】
本実施例においては、このように配向膜824にテーパ824aを付すことにより、実施例１９で示したような柱スペーサ803から放射状に延びる配向を実現することができた。これにより、液晶をスプレイ配向からベンド配向への転移させる際に、転移の核が形成された。
【０５０６】
上記テーパ構造は、配向膜を用いて形成するものに限るものではない。例えば、テーパが形成されるように樹脂をコーティングしてもよく、また、フォトレジストでテーパを形成してもよい。但し、配向膜を用いてテーパを形成することがもっとも簡便であった。
【０５０７】
テーパ構造の傾斜角は０．２度以上であればよく、マージンはかなり広い。
【０５０８】
なお、本実施例では、柱スペーサ803の周辺の傾斜構造は、直線的に傾斜しているが、曲線的であってもよい。
（実施例２６）
本実施の形態の実施例２６は、異配向方位領域を垂直配向領域としたものである。
【０５０９】
ベンド配向はパネルのセル厚方向における中央部で液晶が立っている構造であるため、片側の基板にでも液晶が立っている又はプレチルトが高い状態を形成すると転移が良好に発生した。
【０５１０】
本実施例では、ラビングを遮蔽する立体障害として柱スペーサを用い、この柱スペーサが形成された基板をラビングすることでラビング遮蔽領域を形成し、このラビング遮蔽領域を垂直配向となるようにした。
【０５１１】
すなわち、まず、柱スペーサの形成された基板に、配向膜として垂直配向性の強い膜を塗布し、硬化する。この基板にラビング処理を施すと、柱スペーサの背後の部分にラビングがなされないラビングの影領域が発生する。この現象は、図３６(ｂ)に示したものとほぼ同じである。但し、このラビングの影領域が垂直配向（基板面に垂直な配向）になる点が、図３６(b)の場合と異なっている点であり、本実施例の特徴である。そして、液晶をスプレイ配向からベンド配向へ転移させる際に、この垂直配向領域を核に転移が発生した。
【０５１２】
この垂直配向領域は厳密に垂直である必要はない。この垂直配向領域は、プレチルトが２０度以上の部分があればよく、望ましくはプレチルトが４０度以上であるのがよい。プレチルトが４０度以上であれば、電源を切断した後でもこの垂直配向領域はベンド配向を保持した。
【０５１３】
また、本垂直配向領域は両側の基板に形成しても、片側の基板に形成してもよい。
【０５１４】
【発明の効果】
本発明は以上に説明したような形態で実施され、速くかつ確実にスプレイ配向からベンド配向へ転移することができるという効果を奏する。そのため、その実用的価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の実施例１に係るテストセルの構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図１のテストセルの製造プロセスを示す断面図である。
【図３】図１のテストセルの製造プロセスを示す断面図である。
【図４】フォトマスクを示す平面図である。
【図５】図１の基板のラビング方向を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１の実施例２に係るテストセルの構成を模式的に示す断面図である。
【図７】フォトマスクを示す平面図である。
【図８】本発明の実施の形態１の実施例３に係るテストセルの構成を模式的に示す断面図である。
【図９】図８のテストセルの製造プロセスを示す断面図である。
【図１０】マスクを示す平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１の実施例４に係る液晶表示素子の構成を示す断面図である。
【図１２】図１１の液晶表示素子の各光学素子の配置方向を示す平面図である。
【図１３】図１１の液晶表示素子の正面における電圧−透過率特性を示すグラフである。
【図１４】従来のＯＣＢモード型液晶表示素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図１５】図１のテストセルの下側基板の突起の配置を模式的に示す平面図である。
【図１６】図６のテストセルの下側基板の溝の配置を模式的に示す平面図である。
【図１７】図８のテストセルの下側基板の配向処理状態を模式的に示す平面図である。
【図１８】本発明の実施の形態１の実施例６に係る液晶表示素子の各光学素子の配置方向を示す平面図である。
【図１９】本発明の実施の形態２に係る液晶表示素子の構成を示す平面図である。
【図２０】図１９のＸＸ−ＸＸ矢視断面図である。
【図２１】図１９の複合柱スペーサの形態を示す平面図である。
【図２２】図２１の複合柱スペーサによって形成された配向処理状態を示す概念図である。
【図２３】ＴＦＴ基板上に形成された、複合柱スペーサを形成するための凹凸を模式的に示す断面図である。
【図２４】ツイスト配向した液晶分子に隣接する液晶分子の挙動を模式的に示す図であり、(a)は電圧を印加しない場合の状態を示す断面図、(b)は電圧を印加しない場合の状態を示す平面図、(c)は所定の電圧を印加した場合の状態を示す断面図、(d)は電圧を印加した場合の状態を示す平面図である。
【図２５】図１９の液晶表示素子を転移させるために用いた転移電圧の波形を示す図である。
【図２６】転移電圧に対する転移核発生率の変化を示す図である。
【図２７】複合柱スペーサの変形例を示す平面図である。
【図２８】複合柱スペーサを画素電極上に形成した変形例を模式的に示す平面図である。
【図２９】複合柱スペーサをカラーフィルタ基板にカラーフィルタの段差を利用して形成した変形例を示す断面図である。
【図３０】カラーフィルタ基板に、複合柱スペーサが当接しないようにするための凹部を形成した変形例を示す断面図である。
【図３１】本発明の実施の形態４に係る液晶表示素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図３２】本発明の実施の形態６に係る液晶表示装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図３３】本発明の実施の形態７に係る液晶表示装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図３４】液晶表示素子における液晶の安定条件を示す概念図であり、(a)は基本的な液晶の安定条件を示す図、(b)はパラレル配向及びツイスト配向における液晶の安定条件を示す図である。
【図３５】局所的にツイスト配向領域が形成された液晶表示素子におけるスプレイ−ベンド転移の過程を模式的に示す概念図であり、(a)は互いに逆方向の２つのツイスト配向領域が相接する場合を示す図、(b)は一方のツイスト角が９０度である場合を示す図、(c)は一方のツイスト角が９０度以上である場合を示す図、(d)は互いに同方向の２つのツイスト配向領域が相接する場合を示す図である。
【図３６】本発明の実施の形態８に係る液晶表示素子の一方の基板の配向処理を模式的に示す平面図であって、(a)は１回目のラビングを施した後の状態を示す図、(b)は２回目のラビングを施した後の状態を示す図である。
【図３７】本発明の実施の形態９に係る液晶表示素子の一方の基板の配向処理を模式的に示す平面図である。
【図３８】本発明の実施の形態１０に係る液晶表示素子の一方の基板の配向処理を模式的に示す平面図である。
【図３９】本発明の実施の形態１２に係る液晶表示素子のアクティブマトリクス基板の構成を模式的に示す平面図である。
【図４０】本発明の実施の形態１４に係る液晶表示素子の基板の配向処理の状態を模式的に示す平面図である。
【図４１】本発明の実施の形態１５に係る液晶表示素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図４２】本発明の実施の形態１６に係る液晶表示素子の構成を模式的に示す図であって、(a)は断面図、(b)は平面図である。
【図４３】図４２の液晶表示素子に印加される駆動電圧の波形を示すグラフである。
【図４４】本発明の実施の形態１７に係る液晶表示素子の構成を模式的に示す図であって、(a)は断面図、(b)は平面図である。
【図４５】図４４の液晶表示素子に印加される駆動電圧の波形を示すグラフである。
【図４６】本発明の実施の形態１８に係る液晶表示素子の製造方法を示す模式図である。
【図４７】本発明の実施の形態１８に係る液晶表示素子の基板の配向処理の状態を示す平面図である。
【図４８】本発明の実施の形態１９に係る液晶表示素子の構成を模式的に示す平面図である。
【図４９】図４８のXXXXIX−XXXXIX矢視断面図である。
【図５０】本発明の実施の形態２０に係る液晶表示素子の構成を模式的に示す平面図である。
【図５１】図５０のXXXXXI−XXXXXI矢視断面図である。
【図５２】本発明の実施の形態２０の実施例７に係る液晶素子の下側基板の構成を示す斜視図である。
【図５３】図５０の液晶表示素子に印加される転移電圧の波形を示す図である。
【図５４】液晶のスプレイ配向からベンド配向への転移を説明するための図であり、(a)はスプレイ配向を示す液晶表示素子の断面図、(b)はベンド配向を示す液晶表示素子の断面図である。
【図５５】液晶の１８０度ツイスト配向を示す液晶表示素子の断面図である。
【図５６】不完全囲繞体の外周面を傾斜させた構成例を示す下側基板の斜視図である。
【図５７】本発明の実施の形態２０の実施例８に係る液晶表示素子の下側基板の構成を示す斜視図である。
【図５８】本発明の実施の形態２０の実施例９に係る液晶表示素子の下側基板の構成を示す斜視図である。
【図５９】本発明の実施の形態２０の実施例１０に係る液晶表示素子の下側基板の構成を示す図であり、(a)はビーズスペーサを一部が開放された環状に凝集させた構成例を示す平面図、(b)はビーズスペーサを互いの間に隙間を有してほぼ環状に並ぶように凝集させた構成例を示す平面図、(c)はビーズスペーサを環状に閉じるように凝集させた構成例を示す平面図である。
【図６０】本発明の実施の形態２０の実施例１１に係る液晶表示素子の下側基板の構成を示す図であり、(a)は欠落部として貫通孔を有する不完全囲繞体を設けた構成例を示す斜視図、(b)は欠落部として上方に開放された切欠部を有する不完全囲繞体を設けた構成例を示す斜視図、(c)は欠落部として下方に開放された切欠部を有する不完全囲繞体を設けた構成例を示す斜視図である。
【図６１】本発明の実施の形態２３の実施例１２に係る液晶表示素子の構成を模式的に示す画素単位の断面図である。
【図６２】本発明の実施の形態２３の実施例１２に係る液晶表示素子の構成を模式的に示す画素単位の平面図である。
【図６３】本発明の実施の形態２３の実施例１３に係る液晶表示素子の構成を模式的に示す画素単位の平面図である。
【図６４】本発明の実施の形態２３の実施例１４に係る液晶表示素子の構成を模式的に示す画素単位の平面図である。
【図６５】本発明の実施の形態２４の実施例１６に係る液晶表示素子の基本構造を示す断面図である
【図６６】図６５の液晶表示素子の下側基板の配向処理を模式的に示す平面図である。
【図６７】ラビング布の押し込み量を説明するための模式図である。
【図６８】本発明の実施の形態２４の実施例１７に係る液晶表示素子の下側基板の配向処理を模式的に示す平面図である。
【図６９】本発明の実施の形態２４の実施例１８に係る液晶表示素子の製造方法に用いるラビング用ローラの構成を示す模式図である。
【図７０】本発明の実施の形態２４の実施例１９に係る液晶表示装置の下側基板の無ラビング領域における液晶の配向を模式的に示す平面図である。
【図７１】本発明の実施の形態２４の実施例２０に係る液晶表示素子の液晶の配向状態を模式的に示す平面図である。
【図７２】本発明の実施の形態２４の実施例に係る液晶表示素子の下側基板の液晶の配向を模式的に示す概念図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のXXXXXXXIIb−XXXXXXXIIb矢視断面図である。
【符号の説明】
１，８ ガラス基板
２，７ 透明電極
３，６ 配向膜
４ 液晶層
４’ ツイスト配向した液晶分子に隣接する液晶分子
４” ツイスト配向した液晶分子
４ａ スプレイ配向の液晶分子
４ｂ ベンド配向の液晶分子
５ スペーサ
９ 液晶セル
10 突起
11,14 負の一軸性フィルム位相板
12,15 主軸がハイブリッド配列した負の屈折率異方性を有する光学媒体よりなる位相差板
13,16 偏光板
17,18 位相補償板
19 正の一軸性フィルム位相板
20 フォトレジスト薄膜
21 フォトマスク
22 フォトマスク開口部
23 平行紫外線
30 溝
31 紫外線照射方向
32 紫外線の偏波面の延在方向
51 単位配向処理領域
61 ゲート線
62 ソース線
63 画素
64 画素電極
65 補助容量電極
66 スイッチ素子
67 ブラックマトリクス
68,77 絶縁層
69 ラビング方向
70 異方向配向処理領域
71 周囲の領域
72,86 凹部
73 カラーフィルタ等を含む層
74 平坦化層
75 配線層
76 カラーフィルタ
79 対向電極
80,81 矢印
84 セル厚方向
101 上側基板
102 下側基板
103 突起
104 溝
121 マスク
122 マスクの開口部
201 カラーフィルタ基板
202 ＴＦＴ基板
203 複合柱スペーサ
203A,203B,203C 柱スペーサ
204 辺
205 ラビングが左右からぶつかる領域
301,308 液晶表示装置
302 コントローラ
303 基準電源回路
304 ゲートドライバ
305 ソースドライバ
306 転移電圧印加回路
307 映像信号
310 転移電圧印加用電極
401 パラレル配向領域
402 左回りツイスト領域
403 右回りツイスト領域
404 通常配列ツイスト
405 ベンド転移
406 ツイスト角が９０度の領域
407 ツイスト角が９０度以上の領域
408 左回りツイスト領域
501 基板
502 柱スペーサ
503 影領域
504 キズ
505 右回りツイストの領域
506 左回りツイストの領域
507 基準方向
508 ツイスト配向領域
509 ツイスト配向領域の配向方向
510 立体障害
511 柱スペーサの周辺に位置する液晶分子の配向方向
512 ダミーパターン
513 横電界
514 画素電圧
515 対向電圧
516 ゲート電圧
517 ラビング用ローラ
518 ローラの回転方向
519 ラビングの影部分
518a,519c 右方向にラビングされる領域
518b,519d 左方向にラビングされる領域
520 接触箇所
540 パラレル配向領域
541 全体的なパラレル配向領域
542 表示域
543 柱スペーサが形成される箇所
544 ジグザグ形状
544a,544b 傾斜直線
545 対向電圧及びゲート電圧がローレベルである期間
591 基板の移動方向
601 不完全囲繞体
601a 外周面
602 欠落部
603 過渡的配向保存領域
611a,611b,611c,611d 板状体
612 ビーズスペーサ
701 カラーフィルタ基板
702 アレイ基板
703 位相補償板
704 配向処理方向
711 横電界によるツイスト配向
712 転移核
801 上側基板
802 下側基板
803 立体障害
804 ラビングの影部分
805 無ラビング領域
806 異方向ラビング領域
811 地布面
812 バフ毛
821 柱スペーサの周辺
821a,822a,8223a 液晶分子
822 柱スペーサの周辺の外側の領域
823 柱スペーサの周辺のさらなる外側の領域
824 配向膜
Ａ〜Ｃ テストセル（液晶表示素子）
Ｄ〜Ｊ 液晶表示素子
Ｄｐ 押し込み量
Ｐ ジグザグ形状のピッチ
θ 照射角度
Θ バイアス角度

Claims (17)

1. 一対の基板とこれら基板間に配置された液晶層とを有するＯＣＢモードの液晶表示素子であり、前記一対の基板にはともに略平行な配向処理がなされており、前記配向処理による液晶分子の配向方位とは異なる方位のツイスト配向を局所的に形成することで異配向方位領域を形成する手段を有したことを特徴とする液晶表示素子。
2. 前記異配向方位領域を形成する手段が、横方向電界を印加する手段であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
3. 前記横方向電界に、ラビング方向に対して右向き成分を有する右傾斜領域と左向き成分を有する左傾斜領域とを少なくとも有する請求項２記載の液晶表示素子。
4. 前記右傾斜領域と左傾斜領域とが接する領域を有することを特徴とする請求項３記載の液晶表示素子。
5. 前記右傾斜領域と左傾斜領域とが接する領域が転移核として作用することを特徴とする請求項４記載の液晶表示素子。
6. 前記異配向方位領域を形成する期間が、転移電圧を印加している期間であることを特徴とする請求項２記載の液晶表示素子。
7. 前記横方向電界がゲート線と画素電極との間の横方向電界であることを持徴とする請求項２記載の液晶表示素子。
8. 前記横方向電界がソース線と画素電極との間の横方向電界であることを特徴とする請求項２記載の液晶表示素子。
9. 前記横方向電界を発生させるための部材間の際間がジグザグ構造を有していることを特徴とする請求項２記載の液晶表示素子。
10. 前記ジグザグ構造の屈折点間の部分を構成する直線の傾斜角度が、ラビング方向に対し４５度以上傾斜していることを特徴とする請求項９記載の液晶表示素子。
11. 前記ジグザグ構造のピッチが画素のピッチ以下であることを特徴とする請求項９記載の液晶表示素子。
12. 前記配向処理がラビング処理であるとともに、前記異配向方位領域を形成する手段が立体障害であって、前記立体障害のラビングの影部分に、ラビング方向から見て右方向にラビングされた領域と左方向にラビングされた領域とが形成されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
13. 前記異配向方位領域が転移核となるとともに、前記転移核から画素電極までの間において、転移電圧が連続して印加されることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
14. 前記異配向方位領域を補助容量電極上に形成するとともに、前記補助容量電極と画素電極とがオーバーラップしている構造であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
15. 請求項２記載の液晶表示素子の駆動方法であって、一方の前記基板上にソース線、ゲート線、及び画素電極が形成されるとともに他方の前記基板に対向電極が形成され、前記異配向方位領域を形成する期間に、前記ゲート線に特定符号のゲート電圧を印加し、前記ソース線に前記ゲート電圧と逆符号の電圧を、前記対向電極には前記ゲート電圧と同符号の電圧を印加する期間が存在することを特徴とする液晶表示素子の駆動方法。
16. 前記異配向方位領域を形成する期間に前記ゲート線には通常駆動用の走査波形を有する電圧を印加することを特徴とする請求項１５記載の液晶表示素子の駆動方法。
17. 請求項２記載の液晶表示素子の駆動方法であって、一方の前記基板上にソース線、ゲート線、及び画素電極が形成されるとともに他方の前記基板に対向電極が形成され、前記異配向方位領域を形成する期間に、相隣合う前記ソース線に交互に異なる電圧を印加することを持徴とする液晶表示素子の駆動方法。

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