JP4777795B2

JP4777795B2 - 液晶表示素子

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Inventors: 徹塚本
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Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2011-09-21
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Also published as: JP2007225962A

Description

本発明は、液晶表示素子に関し、特に、垂直配向モードの液晶表示素子に関する。

液晶表示素子は、比較的単純な構造からなっており、また、構成部材の選択によって薄型化および軽量化が容易であり、さらに、低電圧での駆動も可能である。このため、近年では、コンピュータ、テレビ、ビデオカメラおよび車両のインストルメントパネルなどに盛んに利用されている。

例えば、透過型の液晶表示素子では、所定の方向に配向した数μｍ程度の極薄い液晶層と、この液晶層を挟持する透明な一対の薄い基板と、さらに、この基板を挟持して偏光子および検光子を構成する一対の偏光板とを有する。液晶層が設けられる側の基板面には、所定の形状にパターニングされた電極が形成されている。そして、この電極を介して液晶層に電圧を印加すると、液晶の配向が変化して、液晶表示素子を透過する光の量または波長が変わる。液晶表示素子では、これを利用して所望の表示を行っている。

このような液晶表示素子は、液晶層の初期配向状態並びに電圧印加時の動作状態および配向状態などによって、いくつかのモードに分類される。例えば、自動車などの車両のインストルメントパネルなどに用いられる液晶表示素子の１つに、垂直配向（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ；以下、ＶＡと称す。）モードがある。

ＶＡモード液晶表示素子は、一対の基板間に、初期配向状態が基板と概ね垂直（垂直配向）な負の誘電率異方性（Δε）を有する液晶層を挟持し、さらに、この基板を、通常はクロスニコルを構成するように配置した一対の偏光板で挟持することによって構成される。そして、基板面に形成された電極を介して液晶層に電圧を印加すると、液晶の配向が変化して、液晶層が電界に対して垂直、すなわち、液晶の配向方向が基板と平行になる。これにより、電圧を印加した部分と印加していない部分とで、液晶の屈折率異方性（Δｎ）と液晶層厚（ｄ）との積（Δｎ・ｄ）によって定まる光の透過特性、特に、色味に違いを生じさせることができる。

ところで、液晶表示素子においては、液晶が基板に対して概ね垂直に配向するように、また、電圧印加時の液晶の動作方向が均一となるように、液晶層を挟持するそれぞれの基板に対して配向処理が施されている。このとき、ＶＡモード液晶表示素子においては、液晶層における液晶の初期配向は、基板に対して完全に垂直ではなく若干斜めとなる。すなわち、液晶分子の長軸方向は、法線方向との間に極く小さな角度（プレチルト角）を持つ。そして、電圧を印加すると、プレチルト角が大きくなる方向に液晶が動作する結果、液晶は、概ね基板と平行に配向するようになる。

しかしながら、液晶が上記のように配向すると、液晶表示素子を見る方向によって液晶分子の傾斜角度が異なることとなる。このため、視角方向により、液晶表示素子の輝度やコントラストが変化してしまうという問題があった。

これに対して、透明基板の上に、絶縁膜、画素電極および配向膜が順に形成されたアクティブマトリクス基板について、画素電極に複数の開口部を設けることによって、液晶層に電圧を印加したときに開口部周辺の電気力線を基板に対して傾け、これによって、開口部周辺の液晶分子を開口部を中心として放射線状に倒れるように配向させる液晶表示素子が提案されている（特許文献１参照）。この液晶表示素子によれば、開口部周辺の液晶分子を軸対称状に配向させるので、広視野角の表示特性を実現できるとされる。

また、液晶層を挟持する一対の透明基板の各々にスリットを設け、これらのスリットが、表示領域内でスリットの長手方向と直交する方向に交互に配置された液晶表示素子も提案されている（特許文献２参照）。この液晶表示素子によれば、スリットのエッジ付近に生じる斜め電界によって、隣り合う液晶分子の倒れこむ方向を交互に逆転させ、何れの視角方向においても、最も視認状態のよい小領域が最も視認状態の悪い小領域によって補償されるようにするので、表示領域全体としての視角依存性を低減できるとされる。

さらに、一方の基板の電極にスリットを設け、他方の基板の電極に突起を設けた液晶表示素子も提案されている（特許文献３参照）。この液晶表示素子では、電圧を印加すると、スリット部では基板表面に対して斜めの電界が発生し、突起部では液晶分子が傾斜する。そして、スリット部と突起部の真ん中で液晶の配向方向が分割されるので、全方位で均一な中間調表示が得られるとされる。

特許第３３６７９０２号明細書特開２００４−２５２２９８号公報特許第２９４７３５０号明細書

しかしながら、特許文献１〜３に記載の液晶表示素子では、電極に開口部やスリットを設けなければならず、フォトリソグラフィー法などを用いた電極のパターニングが必要となる。このため、工程数が増加することとなって、歩留まりの低下やコストアップなどを招くという問題があった。

また、キャラクター表示を行うことのできるパッシブマトリクス型の液晶表示素子では、電極構造が密なドットマトリクス構造ではなく、表示部の開口率が７０％以下であり、表示部内で電極の形成されていない部分の面積が大きい構造となっている。このため、特許文献１〜３に記載の電極構造を設計および製造することは困難であった。

ところで、上述したように、液晶表示素子の電極間電圧を上昇させて行くと、ある閾値電圧付近から液晶分子の長軸が傾き始める。そして、閾値電圧から飽和電圧までの領域では、印加電圧によって液晶層を透過する光の透過量が連続的に変化する。ここで、パッシブマトリクス型の液晶表示素子でデューティ駆動を行うためには、液晶分子の動作に急峻な閾値特性が必要とされる。この場合、プレチルト角を低くすると、急峻性が低下して電圧印加時に十分な透過率が得られなくなる。したがって、液晶表示素子の急峻性を向上させるには、プレチルト角を大きくする必要がある。

電極に突起部を設けた場合、液晶分子は突起部の斜面に対して垂直に配向しようとするので、液晶分子のプレチルト角は突起部の形状に依存することとなる。このため、特許文献３に記載の液晶表示素子の構造では、液晶分子のプレチルト角を大きくすることが難しく、デューティ駆動を行うのが困難になるという問題があった。

本発明は、こうした問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、広視野角であって、デューティ駆動を行うのに適した液晶表示素子を提供することにある。

また、本発明の目的は、従来法と比較して、容易に広視野角の液晶表示素子を製造することのできる方法を提供することにある。

本発明の他の目的および利点は以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明の第１の態様は、対向するそれぞれの表面に電極層が形成された一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持される液晶層とを備え、前記電極層を介した前記液晶層への電圧の印加により表示部で画像を表示する液晶表示素子において、
前記一対の基板の対向面には、垂直配向性であって所定の領域に配向処理が施された配向膜がそれぞれ設けられており、一方の配向膜の配向処理が施された領域と、他方の配向膜の配向処理が施された領域とは、互いに重なることなく一方向に交互に配置されていることを特徴とするものである。

本発明の第２の態様は、対向するそれぞれの表面に電極層が形成された一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持される液晶層とを備え、前記電極層を介した前記液晶層への電圧の印加により表示部で画像を表示する液晶表示素子において、
前記一対の基板の対向面には、垂直配向性の配向膜がそれぞれ設けられていて、一方の配向膜には一方向について配向方向が交互に逆となる配向処理が施されており、他方の配向膜には配向処理が施されていないことを特徴とするものである。

本発明の第１の態様および第２の態様において、前記液晶表示素子はパッシブマトリクス型の液晶表示素子とすることができる。

本発明の第３の態様は、対向するそれぞれの表面に電極層が形成された一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持される液晶層とを備え、前記電極層を介した前記液晶層への電圧の印加により表示部で画像を表示する液晶表示素子の製造方法において、
前記一対の基板の一方の基板に垂直配向性の第１の配向膜を形成する工程と、
前記一対の基板の他方の基板に垂直配向性の第２の配向膜を形成する工程と、
前記第１の配向膜に第１のラビング処理を行う工程と、
前記第２の配向膜に第２のラビング処理を行う工程とを有し、
前記第１のラビング処理および前記第２のラビング処理は、前記一対の基板が対向したときに、これらのラビング処理が行われた領域が互いに重なることなく一方向に交互に配置されるように行われることを特徴とするものである。

本発明の第４の態様は、対向するそれぞれの表面に電極層が形成された一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持される液晶層とを備え、前記電極層を介した前記液晶層への電圧の印加により表示部で画像を表示する液晶表示素子の製造方法において、
前記一対の基板の一方の基板に垂直配向性の第１の配向膜を形成する工程と、
前記一対の基板の他方の基板に垂直配向性の第２の配向膜を形成する工程と、
前記第１の配向膜に第１のラビング処理を行う工程と、
前記第１の配向膜に、前記第１のラビング処理とは配向方向が逆である第２のラビング処理を行う工程とを有し、
前記第１のラビング処理および前記第２のラビング処理は、これらのラビング処理が行われた領域が互いに重なることなく一方向に交互に配置されるように行われることを特徴とするものである。

本発明の第１の態様によれば、一方の配向膜の配向処理が施された領域と、他方の配向膜の配向処理が施された領域とが、互いに重なることなく一方向に交互に配置されている。このため、液晶層に電圧を印加すると、第１のドメインと第２のドメインとで、液晶分子の配向方向が逆になる。したがって、各々の領域における視角依存性が補完されるので、広視野角の液晶表示素子とすることができる。また、電極に突起部を設けない構造であるので、プレチルト角を大きくするのが容易であり、ディーティ駆動を行うのに適した液晶表示素子とすることもできる。

本発明の第２の態様によれば、一方の配向膜には一方向について配向方向が交互に逆となる配向処理が施されているが、他方の配向膜には配向処理が施されていない。このため、液晶層に電圧を印加すると、第１のドメインと第２のドメインとで、液晶分子の配向方向が逆になる。したがって、各々の領域における視角依存性が補完されるので、広視野角の液晶表示素子とすることができる。また、電極に突起部を設けない構造であるので、プレチルト角を大きくするのが容易であり、ディーティ駆動を行うのに適した液晶表示素子とすることもできる。

本発明の第３の態様によれば、第１のラビング処理および第２のラビング処理が、一対の基板が対向したときに、これらのラビング処理が行われた領域が互いに重なることなく一方向に交互に配置されるように行われる。このため、液晶層に電圧を印加すると、第１のドメインと第２のドメインとで、液晶分子の配向方向が逆となり、各々の領域における視角依存性が補完される。したがって、広視野角の液晶表示素子を製造することができる。

本発明の第４の態様によれば、第１のラビング処理および第２のラビング処理は、これらのラビング処理が行われた領域が互いに重なることなく一方向に交互に配置されるように行われる。このため、液晶層に電圧を印加すると、第１のドメインと第２のドメインとで、液晶分子の配向方向が逆となり、各々の領域における視角依存性が補完される。したがって、広視野角の液晶表示素子を製造することができる。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態における液晶表示素子の部分断面図である。この図に示すように、液晶表示素子は、第１の基板１と、第１の基板１に対向する第２の基板２と、第１の基板１と第２の基板２に挟持され、負の誘電率異方性を有する液晶分子１１からなる液晶層３とを備えた液晶セル４を有する。ここで、第１の基板１はＴＦＴ基板とすることができ、第２の基板２はカラーフィルタ基板とすることができる。

また、液晶表示素子は、視認者側の偏光板５と、反視認者側の偏光板６とを有する。これらは、第１の基板１および第２の基板２における液晶層３との対向面とは反対側の面上に設けられ、液晶セル４を挟持して互いにクロスニコル配置される。尚、クロスニコル配置とは、一方の偏光板の吸収軸と他方の偏光板の吸収軸との交差角度が９０度±５度になるような配置を言う。

一方、液晶層３が設けられる側の第１の基板１の表面には、液晶層３に電圧を印加するための第１の電極層７と、液晶の初期配向方向を制御する第１の垂直配向膜８とがこの順に形成されている。また、液晶層３が設けられる側の第２の基板２の表面にも、液晶層３に電圧を印加するための第２の電極層９と、液晶の初期配向方向を制御する第２の垂直配向膜１０とがこの順に形成されている。尚、垂直配向膜とは、垂直配向性の配向膜を言う（以下、本明細書において同じ。）。

本実施の形態においては、第１の垂直配向膜８と第２の垂直配向膜１０に対して、所定の領域に配向処理が施されている。そして、第１の垂直配向膜８の配向処理が施された領域と、第２の垂直配向膜１０の配向処理が施された領域とは、互いに重なることなく一方向に交互に配置されていることを特徴とする。図１の例では、第１の垂直配向膜８の所定の領域に、図の右から左の方向に向かってラビング処理が行われている。一方、第２の垂直配向膜１０には、第１の垂直配向膜８でラビングした領域とは重ならない領域であって、このラビングした領域に隣接する領域に対して、図の右から左の方向に向かってラビング処理が行われている。

上記のようにすることによって、液晶層３に電圧が印加されていないときは、液晶分子１１は、ラビング処理が施されていない第１の垂直配向膜８および第２の垂直配向膜１０の表面に対して垂直に配向する。一方、ラビング処理が施された第１の垂直配向膜８および第２の垂直配向膜１０の表面に対しては、液晶分子１１は、法線方向からプレチルト角を持って配向する。本実施の形態においては、プレチルト角は１度以下であることが好ましい。

このように、液晶分子１１が異なる配向を示すことによって、液晶層３は、１画素内に、配向方向の異なる２つのドメインを有するようになる。すなわち、第１のドメインＤ_１では、液晶分子１１は、第１の基板１の表面に対して垂直に配向するが、第２の基板２の表面に対してはプレチルト角を持って配向する。一方、第２のドメインＤ_２では、液晶分子１１は、第１の基板１の表面に対してプレチルト角を持って配向するが、第２の基板２の表面に対しては垂直に配向する。

図２は、図１の液晶表示素子において、第１の電極層７と第２の電極層９を介して液晶層３に電圧を印加した状態を示す図である。液晶層３に電圧を印加すると、液晶分子１１は、プレチルト角が大きくなる方向に傾斜する。このため、第１のドメインＤ_１では、図２の左から右の方向に向かって液晶分子が傾斜する。一方、第２のドメインＤ_２では、図２の右から左の方向に向かって液晶分子が傾斜する。

このように、本実施の形態の液晶表示素子では、１画素を配向分割し、配向方向の異なる２つの領域（第１のドメインおよび第２のドメイン）を形成している。したがって、液晶層に電圧を印加すると、第１のドメインと第２のドメインとで、液晶分子の配向方向が逆になるので、各々の領域における視角依存性が補完されて、表示領域全体としての視角依存性を低減することができる。それ故、広視野角の液晶表示素子とすることができる。

また、本実施の形態の液晶表示素子は、電極に突起部を設けない構造であるので、プレチルト角を大きくするのが容易であり、ディーティ駆動を行うのに適した素子とすることもできる。

次に、本実施の形態における液晶表示素子の製造方法について述べる。

まず、第１の基板１および第２の基板２として、一対のガラス基板を準備する。次に、これらの基板の一方の面に、それぞれ、キャラクター表示などの所望の画像表示ができるようにパターニングされた第１の電極層７と第２の電極層９を設ける。第１の電極層７および第２の電極層９は、例えば、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）電極とすることができる。

次いで、第１の基板１の上に、第１の電極層７を被覆するようにして、第１の垂直配向膜８を設ける。同様に、第２の基板２の上にも、第２の電極層９を被覆するようにして、第２の垂直配向膜１０を設ける。例えば、ＪＳＲ株式会社製の配向膜材料（商品名：ＪＡＬＳ−２０２１）をフレキソ印刷法にて成膜し、基板を１８０℃で焼成することによって、厚さ６００Å程度の配向膜を形成することができる。

次に、第１の垂直配向膜８および第２の垂直配向膜１０に対して配向処理を行う。これにより、電界印加時の液晶の動作方向、すなわち、電圧印加時の液晶層の配向方向を定めることができる。

本実施の形態では、第１の垂直配向膜８と第２の垂直配向膜１０に対して、それぞれ所定の領域に配向処理を行う。但し、これらの配向処理は、第１の基板１と第２の基板２が対向したときに、配向処理が行われた領域が互いに重なることなく一方向に交互に配置されるように行われるものとする。

配向処理は、例えば、マスクラビング法、マスク光配向法またはマスク斜め蒸着法などとすることができる。本実施の形態においては、マスクラビング法を例にとって説明する。尚、この場合、メタルマスクなどのハードマスクをマスクとして使用する他に、フォトリソグラフィー法、フレキソ印刷法またはスクリーン印刷法などによってマスクを形成してもよい。但し、工程数の増加を防ぐ点からは、ハードマスクを用いることが好ましい。

図３および図４を用いて、本実施の形態における配向処理方法について説明する。尚、これらの図において、図１および図２と同じ符号を付した部分は同じものであるとする。

例えば、所定の開口部が設けられたステンレス製のメタルマスクをハードマスクとして用い、図３（ａ）に示すように、第１の垂直配向膜８の第２のドメインＤ_２に相当する部分にメタルマスク１２の開口部が対応するように位置合わせして固定する。これにより、第２のドメインＤ_２に相当する部分は、メタルマスク１２から露出した状態となるが、第１のドメインＤ_１に相当する部分は、メタルマスク１２によって被覆された状態となる。

次に、適当なラビング布が巻かれたラビングローラを用意する。そして、図３（ｂ）に示すように、メタルマスク１２越しに第１の垂直配向膜８の上で、ラビングローラ１３を時計回りに回転させるとともに、第１の基板１を図の右から左の方向に移動させる。これにより、第１の垂直配向膜８に対して、第２のドメインＤ_２に相当する部分にのみラビング処理を行い、第１のドメインＤ_１に相当する部分にはラビング処理を行わないようにすることができる。尚、第１の基板１の移動速度、ラビングローラ１３の回転数およびラビングローラ１３の押込量などは適宜設定することができる。

同様に、第２の垂直配向膜１０に対してもラビング処理を行う。すなわち、図４（ａ）に示すように、第２の垂直配向膜１０の第１のドメインＤ_１に相当する部分にメタルマスク１４の開口部が対応するように位置合わせして固定する。これにより、第１のドメインＤ_１に相当する部分は、メタルマスク１４から露出した状態となるが、第２のドメインＤ_２に相当する部分は、メタルマスク１４によって被覆された状態となる。

次に、図４（ｂ）に示すように、メタルマスク１４越しに第２の垂直配向膜１０の上で、ラビングローラ１３を反時計回りに回転させるとともに、第２の基板２を図の左から右の方向に移動させる。これにより、第２の垂直配向膜１０に対して、第１のドメインＤ_１に相当する部分にのみラビング処理を行い、第２のドメインＤ_２に相当する部分にはラビング処理を行わないようにすることができる。

次に、第１の基板１と第２の基板２を貼り合わせて液晶セルを組み立てる。この際、第１の垂直配向膜８が形成された側と、第２の垂直配向膜１０が形成された側とが、それぞれ内側を向くようにして重ね合わせる。すると、第１の垂直配向膜８のラビング処理が行われた部分と、第２の垂直配向膜１０のラビング処理が行われた部分とは、互いに重なることなく一方向に交互に配置された状態で対向することとなる。尚、第１の基板１と第２の基板２の間に樹脂などのスペーサ（図示せず）を挟むことによって、基板間の距離（ｄ）を一定に保つことができる。

次に、第１の基板１と第２の基板２の間に、負の誘電率異方性を有する液晶分子１１を注入して封止する。例えば、ｄ＝４μｍとして、屈折率異方性（Δｎ）が０．０８７５である液晶分子を用いると、液晶表示素子のリタデーション（Δｎ・ｄ）は３５０ｎｍとなる。

次に、偏光板５，６の設置を行う。具体的には、液晶セル１を挟持して、偏光板５，６がクロスニコル配置となるように貼り付ける。このとき、偏光板５または偏光板６の吸収軸と、電界印加時の液晶分子の動作方向、すなわち、電圧印加時の液晶分子の配向方向とが４５度の角度をなすように貼り付けることができる。

尚、詳細は図示されないが、本実施の形態における液晶表示素子は、ダイナミック駆動を利用したドットマトリクス表示とすることができる。また、この場合、液晶表示素子は、パッシブマトリクス構造とすることができる。すなわち、画像表示を構成する各画素部分にＴＦＴ等のスイッチング素子を設けず、電極層を用いたパッシブ駆動によって目的の画像が表示されるものとすることができる。

また、本実施の形態における液晶表示素子は、セグメント表示とすることもできる。

さらに、本実施の形態における液晶表示素子は、パッシブマトリクス構造のドットマトリクス表示と、セグメント表示の双方からなるものとすることもできる。

図５および図６は、本実施の形態の液晶表示素子を駆動して得られる光学特性の視野角依存性を示したものである。また、比較例として、ドメインが１つのみである従来の液晶表示素子の視野角依存性を図７および図８に示している。

図５および図７は等コントラスト曲線であり、実線で囲まれた部分がコントラスト１００以上の領域に対応している。評価は、シンテック株式会社製のシミュレーションソフト（ＬＣＤＭＡＳＴＥＲＶｅｒ．６．１４）を用いて行った。

図６および図８は、電圧印加時の透過率、すなわち、ＯＮ透過率の視野角依存性を示す図であり、実線で囲まれた部分が透過率１０％以上の領域に対応している。評価は、シンテック株式会社製のシミュレーションソフト（ＬＣＤＭＡＳＴＥＲＶｅｒ．６．１４）を用いて行った。

尚、図５〜図８において、円の中心は液晶表示素子の法線方向を、半径は法線方向から８０度までの傾き角を、数字は方位角をそれぞれ示している。

図５〜図８の例では、基板間の距離ｄは４．５μｍ、液晶の屈折率異方性（Δｎ）は０．０９、液晶表示素子のリタデーション（Δｎ・ｄ）は４０５ｎｍとした。また、水平方向を基準（０度）として、視認者側の偏光板の吸収軸の方向を１３５度とし、反視認者側の偏光板の吸収軸の方向を４５度とした。さらに、視認者側の偏光板と液晶セルの間に広視角フィルムを１枚設けた。この広視角フィルムは、屈折率異方性を有し、互いに直交するｘ軸、ｙ軸および液晶セルの厚み方向であるｚ軸の方向の主屈折率をｎ_ｘ、ｎ_ｙおよびｎ_ｚとすると、Ｒ_ｔｈ＝（（ｎ_ｘ＋ｎ_ｙ）／２−ｎ_ｚ）×（液晶層の厚み）＝３４０ｎｍであった。尚、液晶表示素子は、１/４デューティ（Ｄｕｔｙ）および１/３バイアス（Ｂｉａｓ）の条件で駆動するものとした。

図５〜図８より、本実施の形態の液晶表示素子によれば、いずれの方向においても良好な視野角特性が得られることが分かる。

実施の形態２．
実施の形態１では、第１の垂直配向膜と第２の垂直配向膜に対して、互いに重なることなく一方向に交互に配置される領域に配向処理を行った。これに対して、本実施の形態では、一方の垂直配向膜に対してのみ配向処理を行い、他方の垂直配向膜に対しては配向処理を行わないことを特徴とする。この場合にも、１画素内に配向方向の異なる２つのドメインを有する液晶層とすることができる。

図９は、本実施の形態における液晶表示素子の部分断面図である。この図に示すように、液晶表示素子は、第１の基板２１と、第１の基板２１に対向する第２の基板２２と、第１の基板２１と第２の基板２２に挟持され、負の誘電率異方性を有する液晶分子３１からなる液晶層２３とを備えた液晶セル２４を有する。ここで、第１の基板２１はＴＦＴ基板とすることができ、第２の基板２２はカラーフィルタ基板とすることができる。

また、液晶表示素子は、視認者側の偏光板２５と、反視認者側の偏光板２６とを有する。これらは、第１の基板２１および第２の基板２２における液晶層２３との対向面とは反対側の面上に設けられ、液晶セル２４を挟持して互いにクロスニコル配置される。尚、クロスニコル配置とは、一方の偏光板の吸収軸と他方の偏光板の吸収軸との交差角度が９０度±５度になるような配置を言う。

一方、液晶層２３が設けられる側の第１の基板２１の表面には、液晶層２３に電圧を印加するための第１の電極層２７と、液晶の初期配向方向を制御する第１の垂直配向膜２８とがこの順に形成されている。また、液晶層２３が設けられる側の第２の基板２２の表面にも、液晶層２３に電圧を印加するための第２の電極層２９と、液晶の初期配向方向を制御する第２の垂直配向膜３０とがこの順に形成されている。

本実施の形態では、第２の垂直配向膜３０に対して、一方向について配向方向が交互に逆となる配向処理が施されている。一方、第１の垂直配向膜２８に対しては配向処理が施されていない。図９の例では、第２の垂直配向膜３０において、図の右から左の方向に向かって第１のラビング処理が行われた領域と、図の左から右の方向に向かって第２のラビング処理が行われた領域とが交互に現れている。

上記のようにすることによって、液晶層２３に電圧が印加されていないときは、液晶分子３１は、ラビング処理が施されていない第１の垂直配向膜２８の表面に対して垂直に配向する。一方、ラビング処理が施された第２の垂直配向膜３０の表面に対しては、液晶分子３１は、法線方向からプレチルト角を持って配向する。このとき、液晶分子３１には、図９の左から右の方向に向かって傾斜するものと、図２の右から左の方向に向かって傾斜するものとが存在する。これにより、液晶層２３は、１画素内に、配向方向の異なる２つのドメインを有するようになる。尚、本実施の形態においては、プレチルト角は１度以下であることが好ましい。

このように、液晶分子３１が異なる配向を示すことによって、液晶層２３は、１画素内に、配向方向の異なる２つのドメインを有するようになる。すなわち、第１のドメインＤ_１では、液晶分子３１は、第２の基板２２の表面に対し、左から右の方向に向かって傾斜して配向する。一方、第２のドメインＤ_２では、液晶分子３１は、第２の基板２２の表面に対し、右から左の方向に向かって傾斜して配向する。尚、何れのドメインにおいても、液晶分子３１は、第１の基板２１の表面に対して垂直に配向する。

図１０は、図９の液層表示素子において、第１の電極層２７と第２の電極層２９を介して液晶層２３に電圧を印加した状態を示す図である。液晶層２３に電圧を印加すると、液晶分子３１は、プレチルト角が大きくなる方向に傾斜する。このため、第１のドメインＤ_１では、図１０の左から右の方向に向かって液晶分子３１が傾斜する。一方、第２のドメインＤ_２では、図１０の右から左の方向に向かって液晶分子３１が傾斜する。

このように、実施の形態１と同様に、本実施の形態の液晶表示素子でも、１画素を配向分割し、配向方向の異なる２つの領域（第１のドメインおよび第２のドメイン）を形成している。したがって、液晶層に電圧を印加すると、第１のドメインと第２のドメインとで、液晶分子の配向方向が逆になるので、各々の領域における視角依存性が補完されて、表示領域全体としての視角依存性を低減することができる。それ故、広視野角の液晶表示素子とすることができる。

まず、第１の基板２１および第２の基板２２として、一対のガラス基板を準備する。次に、これらの基板の一方の面に、それぞれ、キャラクター表示などの所望の画像表示ができるようにパターニングされた第１の電極層２７と第２の電極層２９を設ける。第１の電極層２７および第２の電極層２９は、例えば、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）電極とすることができる。

次いで、第１の基板２１の上に、第１の電極層２７を被覆するようにして、第１の垂直配向膜２８を設ける。同様に、第２の基板２２の上にも、第２の電極層２９を被覆するようにして、第２の垂直配向膜３０を設ける。例えば、ＪＳＲ株式会社製の配向膜材料（商品名：ＪＡＬＳ−２０２１）をフレキソ印刷法にて成膜し、基板を１８０℃で焼成することによって、厚さ６００Å程度の配向膜を形成することができる。

次に、第２の垂直配向膜３０に対して配向処理を行う。これにより、電界印加時の液晶の動作方向、すなわち、電圧印加時の液晶層の配向方向を定めることができる。

本実施の形態では、第２の垂直配向膜３０に対して配向処理を２回行う。これらの配向処理は、配向処理が行われた領域が互いに重なることなく一方向に交互に配置されるように行われる。

図１１および図１２を用いて、本実施の形態における配向処理方法について説明する。尚、これらの図において、図９および図１０と同じ符号を付した部分は同じものであるとする。

例えば、所定の開口部が設けられたステンレス製のメタルマスクをハードマスクとして用い、図１１（ａ）に示すように、第２の垂直配向膜３０の第１のドメインＤ_１に相当する部分にメタルマスク３２の開口部が対応するように位置合わせして固定する。これにより、第１のドメインＤ_１に相当する部分は、メタルマスク３２から露出した状態となるが、第２のドメインＤ_２に相当する部分は、メタルマスク３２によって被覆された状態となる。

次に、適当なラビング布が巻かれたラビングローラを用意する。そして、図１１（ｂ）に示すように、メタルマスク３２越しに第２の垂直配向膜３０の上で、ラビングローラ３３を反時計回りに回転させるとともに、第２の基板２２を図の左から右の方向に移動させる。これにより、第２の垂直配向膜３０に対して、第１のドメインＤ_１に相当する部分にのみ第１のラビング処理を行い、第２のドメインＤ_２に相当する部分には第１のラビング処理を行わないようにすることができる。尚、第２の基板２２の移動速度、ラビングローラ３３の回転数およびラビングローラ３３の押込量などは適宜設定することができる。

次に、メタルマスク３２を図１１（ａ）で横方向にずらし、図１２（ａ）に示すように、第２の垂直配向膜３０の第２のドメインＤ_２に相当する部分にメタルマスク３２の開口部が対応するように位置合わせして固定する。これにより、第２のドメインＤ_２に相当する部分は、メタルマスク３２から露出した状態となるが、第１のドメインＤ_１に相当する部分は、メタルマスク３２によって被覆された状態となる。

次いで、図１２（ｂ）に示すように、メタルマスク３２越しに第２の垂直配向膜３０の上で、ラビングローラ３３を時計回りに回転させるとともに、第２の基板２２を図の右から左の方向に移動させる。これにより、第２の垂直配向膜３０に対して、第２のドメインＤ_２に相当する部分にのみ第２のラビング処理を行い、第１のドメインＤ_１に相当する部分には第２のラビング処理を行わないようにすることができる。このように、本実施の形態においては、第２の垂直配向膜３０に対して、ラビング処理が２回行われることになる。

本実施の形態においては、第１のラビング処理と第２のラビング処理は、いずれを先に行ってもよい。また、第１の垂直配向膜２８に対してラビング処理を２回行い、第２の垂直配向膜３０に対してはラビング処理を行わないこととしてもよい。

次に、第１の基板２１と第２の基板２２を貼り合わせて液晶セルを組み立てる。この際、第１の垂直配向膜２８が形成された側と、第２の垂直配向膜３０が形成された側とが、それぞれ内側を向くようにして重ね合わせる。第１の基板２１と第２の基板２２の間に樹脂などのスペーサ（図示せず）を挟むことによって、基板間の距離（ｄ）を一定に保つことができる。

次に、第１の基板２１と第２の基板２２の間に、負の誘電率異方性を有する液晶分子３１を注入して封止する。例えば、ｄ＝４μｍとして、屈折率異方性（Δｎ）が０．０８７５である液晶分子を用いると、液晶表示素子のリタデーション（Δｎ・ｄ）は３５０ｎｍとなる。

次に、偏光板２５，２６の設置を行う。具体的には、液晶セル２４を挟持して、偏光板２５，２６がクロスニコル配置となるように貼り付ける。このとき、偏光板２５または偏光板２６の吸収軸と、電界印加時の液晶分子の動作方向、すなわち、電圧印加時の液晶分子の配向方向とが４５度の角度をなすように貼り付けることができる。

本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、いずれの方向においても良好な視野角特性を有する液晶表示素子を得ることができる。

尚、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。

実施の形態１で、電圧無印加時の液晶表示素子の部分断面図である。実施の形態１で、電圧印加時の液晶表示素子の部分断面図である。（ａ）および（ｂ）は、実施の形態１の液晶表示素子の製造方法を説明する図である。（ａ）および（ｂ）は、実施の形態１の液晶表示素子の製造方法を説明する図である。実施の形態１の液晶表示素子について、コントラストの視野角依存性を示す図である。実施の形態１の液晶表示素子について、ＯＮ透過率の視野角依存性を示す図である。図５の比較例である。図６の比較例である。実施の形態２で、電圧無印加時の液晶表示素子の部分断面図である。実施の形態２で、電圧印加時の液晶表示素子の部分断面図である。（ａ）および（ｂ）は、実施の形態２の液晶表示素子の製造方法を説明する図である。（ａ）および（ｂ）は、実施の形態２の液晶表示素子の製造方法を説明する図である。

符号の説明

１，２１第１の基板
２，２２第２の基板
３，２３液晶層
４，２４液晶セル
５，６，２５，２６偏光板
７，２７第１の電極層
８，２８第１の配向膜
９，２９第２の電極層
１０，３０第２の配向膜
１１，３１液晶分子
１２，１４，３２メタルマスク
１３，３３ラビングローラ

Claims

対向するそれぞれの表面に電極層が形成された一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持される負の誘電異方性を有する液晶層とを備え、前記電極層を介した前記液晶層への電圧の印加により液晶が配向変更し前記基板に平行になり、表示部で画像を表示する液晶表示素子において、
前記一対の基板の対向面には、垂直配向性であって所定の領域に配向処理が施された配向膜がそれぞれ設けられており、一方の配向膜の配向処理が施された領域と、他方の配向膜の配向処理が施された領域とは、互いに重なることなく一方向に交互に配置されており、
前記一方の配向膜の配向処理が施された領域に位置する他方の配向膜は配向処理が施されておらず、前記他方の配向膜の配向処理が施された領域に位置する一方の配向膜は配向処理が施されていないことを特徴とする液晶表示素子。
対向するそれぞれの表面に電極層が形成された一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持される負の誘電異方性を有する液晶層とを備え、前記電極層を介した前記液晶層への電圧の印加により液晶が配向変更し前記基板に平行になり、表示部で画像を表示する液晶表示素子において、
前記一対の基板の対向面には、垂直配向性の配向膜がそれぞれ設けられていて、一方の配向膜には一方向について配向方向が交互に逆となる配向処理が施されており、他方の配向膜には配向処理が施されていないことを特徴とする液晶表示素子。
前記液晶表示素子はパッシブマトリクス型の液晶表示素子である請求項１または２に記載の液晶表示素子。
前記一方の配向膜の配向処理が施された領域における液晶分子は前記一方の配向膜が設けられた基板の表面の法線方向から１度以下のプレチルト角を有して配向し、配向処理が施されていない配向膜の領域における液晶分子は他方の基板の表面に対して垂直に配向していることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子。