JP5913860B2

JP5913860B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP5913860B2
Application number: JP2011173081A
Authority: JP
Inventors: 岩本　宜久; 宜久岩本
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2011-08-08
Filing date: 2011-08-08
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2031-08-08
Also published as: JP2013037187A

Description

本発明は、垂直配向型の液晶表示装置における表示品質の改良技術に関する。

上下基板間に配置された液晶層内の液晶分子が電圧無印加時において各基板に対してほぼ垂直に配向する垂直配向型の液晶表示装置（液晶表示素子）は、正面観察時における液晶層のリタデーションがゼロまたはほぼゼロであるため、上下基板を挟んで配置される各偏光板をクロスニコル配置とした場合には偏光板自体による消光性能が発揮されることにより非常に良好な黒表示特性を実現することができる。そして、例えば、特許第４６１４２００号公報（特許文献１）に示されるように特定の表面自由エネルギーを有する垂直配向膜に対し特定のラビング条件にてラビング処理を施すことにより、電圧無印加時および電圧印加時におけるラビング筋などの配向欠陥が観察されず配向均一性に優れた垂直配向型の液晶表示装置を実現できる。

上記のような垂直配向型の液晶表示装置は、下基板に設けられた下側電極と上基板に設けられた上側電極によって液晶層に電圧を印加することで液晶層の配向状態が制御される。電圧印加方法としては、例えばマルチプレックス駆動法（単純マトリクス駆動法）が用いられる。しかし、特開２００８−２８１７５２号公報（特許文献２）に開示されるように基板表面を配向処理した垂直配向型液晶表示装置をマルチプレックス駆動した場合には、駆動時のフレーム周波数を低下することにより表示不均一性が発生する。したがって、表示均一性が得られるよう設定したプレティルト角や駆動波形によりフレーム周波数をある数値以上に設定する必要がある。

ところで、上記の特許文献２においては主にセグメント表示型液晶表示装置に関して検討した結果が示されていたが、セグメント表示部とドットマトリクス表示部を混在させた液晶表示装置については検討されていない。これについて発明者らが検討したところ、セグメント表示部とドットマトリクス表示部の両者に対して共通した駆動条件にて駆動する場合には、表示不均一性が発生するフレーム周波数がセグメント表示部とドットマトリクス表示部で異なるという現象が観察された。したがって、セグメント表示部に配向不均一性が発生しないようにするためには、セグメント表示部のみならずドットマトリクス表示部についてもフレーム周波数をより高くする必要が生じる。しかし、フレーム周波数を上昇させた場合には、ドットマトリクス表示部におけるクロストーク現象が顕著となることから表示ムラが生じ、表示品位の低下やコントラストの低下を招くという不都合が生じる。これに対して、セグメント表示部とドットマトリクス表示部で駆動条件を別々にするという方法も考えられるが、駆動手段の複雑化による高コスト化を招くため好ましくない。

特許第４６１４２００号公報特開２００８−２８１７５２号公報

本発明に係る具体的態様は、垂直配向型の液晶表示装置における表示均一性を向上させることを目的の１つとする。

本発明に係る一態様の液晶表示装置は、（ａ）対向配置された第１基板及び第２基板と、（ｂ）前記第１基板の一面側に設けられた第１電極及び第２電極と、（ｃ）前記第２基板の一面側に設けられた第３電極及び第４電極と、（ｄ）一軸配向処理されており、前記第１基板の一面側に設けられた第１垂直配向膜と、（ｅ）前記第２基板の一面側に設けられた第２垂直配向膜と、（ｆ）誘電率異方性が負の液晶材料からなり、前記第１基板と前記第２基板の相互間に設けられ、電圧無印加時においてプレティルト角を有する液晶層と、（ｇ）前記第１電極、前記第２電極、前記第３電極及び前記第４電極を介して前記液晶層にマルチプレックス駆動による駆動電圧を供給する駆動手段を含み、（ｈ）前記第１電極と前記第３電極は、互いに重畳した領域が規則的に配列された複数の画素部になったドットマトリクス表示部を構成し、（ｉ）前記第２電極と前記第４電極は、互いに重畳した領域が所定の文字又は図案の形状になったセグメント表示部を構成し、（ｊ）前記第１及び第２垂直配向膜の少なくとも一方は、前記ドットマトリクス表示部において前記液晶層に接する部位が前記セグメント表示部において前記液晶層と接する部位よりも相対的に高いプレティルト角を発現し、（ｋ）前記駆動手段は、同一のフレーム周波数により前記駆動電圧を前記液晶層に供給する、ことを特徴とする液晶表示装置である。

上記の液晶表示装置によれば、ドットマトリクス表示部におけるプレティルト角よりもセグメント表示部におけるプレティルト角が相対的に低くすることで、ドットマトリクス表示部に比べてセグメント表示部の表示均一性が得られるフレーム周波数を低くすることが可能となる。それにより、セグメント表示部における配向不均一性の発生を回避するためにフレーム周波数を高くする必要がなく、ドットマトリクス表示部においてクロストーク現象による表示品位の低下やコントラストの低下を招くという不都合を回避できる。したがって、駆動回路によりドットマトリクス表示部とセグメント表示部に対して同一のフレーム周波数で駆動信号を供給した場合にも、セグメント表示部とドットマトリクス表示部のいずれでも表示均一性を高めることが可能となる。

上記の液晶表示装置においては、前記駆動電圧を印加したときに外観観察による表示不均一が生じないフレーム周波数の下限値が、前記ドットマトリクス表示部と前記セグメント表示部で等しいか又は前記セグメント表示部が前記ドットマトリクス表示部より低いことが好ましい。

上記の液晶表示装置において、前記ドットマトリクス表示部及び前記セグメント表示部のいずれも対向して配置された低プレティルト配向膜と、当該低プレティルト配向膜に重ねて前記ドットマトリクス表示部に対向して配置された高プレティルト配向膜を有することが好ましい。また、前記第１及び第２垂直配向膜の少なくとも一方は、前記ドットマトリクス表示部に対向して配置された高プレティルト配向膜と、前記セグメント表示部に対向して配置された低プレティルト配向膜を有し、前記低プレティルト配向膜と前記高プレティルト配向膜とは、前記ドットマトリクス表示部と前記セグメント表示部の境界付近において相互の端部が前記高プレティルト配向膜を前記液晶層側にして重なっていることも好ましい。

上記した何れかの構成によれば、部位ごとに異なる大きさのプレティルト角を発現し得る垂直配向膜を従来と同様の作製方法により容易に形成することができる。

上記の液晶表示装置において、前記第１及び第２垂直配向膜の少なくとも一方は、前記ドットマトリクス表示部に対向して配置された高プレティルト配向膜と、前記セグメント表示部に対向して配置された低プレティルト配向膜を有し、前記低プレティルト配向膜と前記高プレティルト配向膜とは、前記ドットマトリクス表示部と前記セグメント表示部の境界付近において相互の端部同士が繋がっており、前記低プレティルト配向膜と前記高プレティルト配向膜とのプレティルト角の差が０．２°以上０．６４°以下であることも好ましい。さらに、低プレティルト配向膜は、前記第２電極と前記第４電極が重畳する領域のみに選択的に設けられていてもよい。

かかる構成によれば、同一材料からなる膜を形成した後、この膜を部分的に紫外線照射によって改質することにより、低プレティルト配向膜と高プレティルト配向膜が一体となった第１垂直配向膜を容易に形成することができる。

一実施形態の液晶表示装置を模式的に示す正面図である。液晶表示装置の断面構造の一例を示す部分断面図である。液晶表示装置の断面構造の一例を示す部分断面図である。液晶表示装置の断面構造の一例を示す部分断面図である。紫外線照射後にラビング処理を行って配向膜を形成した液晶表示装置における液晶層の平均プレティルト角の紫外線照射量依存性の測定例を示す図である。液晶表示装置の断面構造の一例を示す部分断面図である。駆動電圧対オン時透過率（Ｔ_ｏｎ）の測定結果を示す図である。

以下に、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。

図１は、一実施形態の液晶表示装置を模式的に示す正面図（平面図）である。図１に示す本実施形態の液晶表示装置は、上下基板間に配置された液晶層内の液晶分子が電圧無印加時において各基板に対してほぼ垂直に配向する垂直配向型の液晶表示装置であり、上下基板を挟んで配置される各偏光板をクロスニコル配置としたノーマリーブラックモードを採用している。本実施形態の液晶表示装置は、規則的に配列された複数の画素部を有するドットマトリクス型表示部１と、任意の文字や図案などを表示するための表示部を有するセグメント型表示部２と、上下基板の間の液晶層を封止するために上下基板の周縁に沿って設けられたシール材３と、外部から駆動信号を供給するための端子部４と、この端子部４と接続された駆動回路（駆動手段）５を備えている。この液晶表示装置は、例えば車載用の情報表示部として用いられる。

図２は、図１に示す液晶表示装置の断面構造の一例を示す部分断面図である。図２に示す部分断面図は上述した図１に示すII−II線に対応する断面構造を示したものである。図２に示す構成例の液晶表示装置は、対向配置された上側基板（第１基板）１１および下側基板（第２基板）１２と、両基板の間に配置された液晶層１７を基本構成として備える。

上側基板１１は、例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。下側基板１２は、上側基板１１と同様に、例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。図示のように、上側基板１１と下側基板１２は、上側電極１３ａと下側電極１４ａが対向し、かつ上側電極１３ｂと下側電極１４ｂが対向するようにして、所定の間隙（例えば４μｍ程度）を設けて貼り合わされている。

上側電極１３ａ、１３ｂは、上側基板１１の一面側に設けられている。同様に、下側電極１４ａ、１４ｂは、下側基板１２の一面側に設けられている。上側電極１３ａ、１３ｂおよび下側電極１４ａ、１４ｂは、それぞれ例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。これらの上側電極１３ａ、１３ｂ、下側電極１４ａ、１４ｂを介して駆動回路５から液晶層１７に駆動電圧が供給される。

上側電極１３ａと下側電極１４ａは、互いが重なった領域がセグメント表示部２の所定の文字や図案を形作るように形成されている。上側電極１３ｂは、紙面の左右方向に対応する第１方向に延在するストライプ形状に形成されており、下側電極１４ｂは、上記の第１方向と直交する第２方向に延在するストライプ形状に形成されている。これらの上側電極１３ｂと下側電極１４ｂとが互いに交差した領域のそれぞれが画素部を形作り、全体としては規則的に配列された複数の画素部からなるドットマトリクス表示部１が構成される。

配向膜１５ａは、上側基板１１の一面側において上側電極１３ａ、１３ｂを覆うようにして設けられ、ドットマトリクス表示部１およびセグメント表示部２のいずれとも対向するように配置されている。配向膜１５ｂは、配向膜１５ａの上側に設けられ、セグメント表示部２とは対向せずにドットマトリクス表示部１と対向するように配置されている。また、配向膜１６は、下側基板１２の一面側に、下側電極１４を覆うようにして設けられ、ドットマトリクス表示部１およびセグメント表示部２のいずれとも対向するように配置されている。これらの配向膜１５ａ、１５ｂ、１６は、液晶層１７の配向状態を垂直配向に規制する垂直配向膜である。

ここで、配向膜１５ａと配向膜１５ｂの違いについて詳述する。本実施形態においては、配向膜１５ａと配向膜１５ｂは互いに異なる配向膜材料を用いて形成されている。以後、配向膜１５ａの配向膜材料を「タイプ１の配向膜材料」といい、配向膜１５ｂの配向膜材料を「タイプ２の配向膜材料」という。これらの相違点は、同一の条件でラビング処理等の一軸配向処理を施した場合に、タイプ１の配向膜材料からなる配向膜１５ａが液晶分子に与えるプレティルト角θａに比べて、タイプ２の配向膜材料からなる配向膜１５ｂが液晶分子に与えるプレティルト角θｂのほうが相対的に高い値を示すことである（すなわち、θａ＜θｂとなる）。つまり、配向膜１５ａが「低プレティルト配向膜」に相当し、配向膜１５ｂが「高プレティルト配向膜」に相当する。なお、配向膜１６については、例えばタイプ２の配向膜材料を用いて形成されており、かつラビング処理等の一軸配向処理は施されていない。

液晶層１７は、上側基板１１と下側基板１２の間に設けられている。本実施形態においては、誘電率異方性Δεが負の液晶材料を用いて液晶層１７が構成される。液晶層１７に図示された太線は、液晶層１７における液晶分子の配向方向を模式的に示したものである。本実施形態の液晶層１７は、電圧無印加時における液晶分子の配向方向が上側基板１１および下側基板１２の各基板面に対して略垂直となる垂直配向モードに設定されている。

上側偏光板１９は、上側基板１１の外側に配置されている。同様に、下側偏光板２１は、下側基板１２の外側に配置されている。上側偏光板１９と下側偏光板２１は、各々の吸収軸が互いに略直交するように配置されている。また、上側偏光板１９と下側偏光板２１の各吸収軸は、配向処理の方向に対応して定義される液晶層１７の層厚方向の略中央における液晶分子（液晶層中央分子）の配向方向に対して略４５°の角度をなす位置に設定される。なお、各偏光板と各基板との間には適宜Ｃプレート等の光学補償板が配置されてもよい。例えば本実施形態では、上側基板１１と上側偏光板１９の間、下側基板１２と下側偏光板２２の間のそれぞれに光学補償板２０、２２が配置されている。

次に、図２に示した断面構造を有する液晶表示装置の製造方法の一例を説明する。

まず、上側電極１３ａ、１３ｂを有する上側基板１１、下側電極１４ａ、１４ｂを有する下側基板１２をそれぞれ作製する。具体的には、片面が研磨処理され、その表面にＳｉＯ_２アンダーコートが施された後、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる透明電極が成膜された一対のガラス基板を用意する。これらのガラス基板の透明電極に対してフォトリソグラフィー工程及びエッチング工程を行うことにより所望の形状にパターニングする。なお、本例では省略しているが、必要に応じて、パターニングされた透明電極の一部表面上にＳｉＯ_２などによる絶縁層を形成してもよい。

次いで、上側基板１１および下側基板１２のそれぞれをアルカリ溶液等で洗浄した後、配向膜を形成する。上側基板１１については、まず、タイプ１の配向膜材料（相対的に低いプレティルト角を発現するもの）を上側基板１１のシール材３内側のほぼ全面に渡ってフレキソ印刷法またはインクジェット法によって塗布し、９０℃、５分間の条件で仮焼成する。その後、上側基板１１の一部、具体的にはドットマトリクス表示部１に相当する領域のみにタイプ２の配向膜材料（相対的に高いプレティルト角を発現するもの）をフレキソ印刷法またはインクジェット法によって塗布し、９０℃、５分間の条件で仮焼成する。その後、仮焼成されたタイプ１、２の各配向膜材料を１８０℃、３０分間の条件で焼成する。また、下側基板１２については、タイプ２の配向膜材料を下側基板のほぼ全体に渡ってフレキソ印刷法またはインクジェット法によって塗布し、９０℃、５分間の条件で仮焼成し、さらに１８０℃、３０分間の条件で焼成する。

次に、上側基板１１の配向膜１５ａ、１５ｂに対してのみラビング処理を行う。上側基板１１には２種類の配向膜１５ａ、１５ｂが形成されており、それらに対して共通条件で一括してラビング処理を行う。ラビング条件は、例えば総厚が略３．２ｍｍの綿製布にてローラー回転数１０００ｒｐｍ、押し込み量０．５ｍｍ、ラビング速度１５０ｍｍ／ｓとする。

なお、上側基板１１については、上記のような手順で配向膜１５ａ、１５ｂを形成した場合にはドットマトリクス表示部１とセグメント表示部２で明確なプレティルト角の違いを確認できるが、手順を逆にした場合にはプレティルト角の違いを確認できないことが分かった。具体的には、タイプ２の配向膜材料を上側基板のほぼ全体に渡ってフレキソ印刷法によって塗布して仮焼成し（９０℃、５分間）、その後、上側基板の一部（セグメント表示部に相当する領域）にタイプ１の配向膜材料をフレキソ印刷法によって塗布して仮焼成し（９０℃、５分間）、その後、仮焼成されたタイプ１、２の各配向膜材料を焼成する（１８０℃、３０分間）、という手順で配向膜を形成した場合には、セグメント表示部２とドットマトリクス表示部１で明確なプレティルト角の違いを確認できなかった。

次いで、一方の基板（例えば上側基板１１）に、例えばスクリーン印刷法によってシール材３を形成する。また、他方の基板（例えば下側基板１２）には、例えば４μｍ程度の粒径の球状プラスティックスペーサーを散布する。スペーサーの散布は、例えば乾式散布法によって行われる。

次いで、上側基板１１と下側基板１２を、これらの一面同士が対向するようにして貼り合わせ、一定の加圧状態にて焼成する。それによりシール材３が硬化し、上側基板１１と下側基板１２が固定される（空セルが完成する）。

次いで、真空注入法等の方法によって、上側基板１１と下側基板１２の間隙に液晶材料（誘電率異方性Δε＜０のもの）を注入し、当該注入に用いた注入口を封止した後に、焼成する（例えば１２０℃、６０分間）。これにより液晶層１７が形成される。

その後、上側基板１１の外側に上側偏光板１９および光学補償板２０を貼り合わせ、かつ下側基板１２の外側に下側偏光板２１および光学補償板２２を貼り合わせる。上側偏光板１９と下側偏光板２１のそれぞれは、例えば、液晶層１７の略中央における液晶分子の配向方向に対して略４５°の角度を有し、かつ互いの吸収軸がクロスニコル配置とされる。最後に、リードフレーム等を適宜に取り付けることにより液晶表示装置が完成する。

このような製造方法とすることで、配向膜１５ａと配向膜１５ｂの形成時におけるフレキソ印刷法等の位置合わせ精度がさほど高くなくても、完成した液晶表示装置にて外観上の不具合を発生させることのない配向膜を容易に形成することが可能となる。

次に、液晶表示装置の他の構成例について説明する。

図３は、図１に示す液晶表示装置の断面構造の一例を示す部分断面図である。図３に示す部分断面図は上述した図１に示すII−II線に対応する断面構造を示したものである。図３に示す構成例の液晶表示装置は、上記した図２に示した構成例の液晶表示装置とは上側基板１１に設けられた配向膜の構造が相違しており、その他の構造は共通している。以下、構造の共通するものについては同一符号を用いたうえで説明を省略し、構造の相違点について詳細に説明する。

配向膜１５ｃは、上側基板１１の一面側に上側電極１３ａを覆うようにして設けられている。また、配向膜１５ｄは、上側基板１１の一面側に、上側電極１３ｂを覆うようにして設けられている。図示のように、配向膜１５ｄはドットマトリクス表示部１と対向して配置され、配向膜１５ｃはセグメント表示部２と対向して配置されており、かつドットマトリクス表示部１とセグメント表示部２の境界付近においては両者が重なり合っている。詳細には、配向膜１５ｄは、その端部が配向膜１５ｃの端部を覆うようにして設けられている。これらの配向膜１５ｃと配向膜１５ｄは互いに異なる配向膜材料を用いて形成されている。具体的には、配向膜１５ｃは上記した「タイプ１の配向膜材料」を用いて形成されており、配向膜１５ｄは上記した「タイプ２の配向膜材料」を用いて形成されている。これらの相違点について再述すると、同一の条件でラビング処理等の配向処理を施した場合に、タイプ１の配向膜材料からなる配向膜１５ｃが液晶分子に与えるプレティルト角θｃに比べて、タイプ２の配向膜材料からなる配向膜１５ｄが液晶分子に与えるプレティルト角θｄのほうが相対的に高い値を示すことである（すなわち、θｃ＜θｄとなる）。つまり、配向膜１５ｃが「低プレティルト配向膜」に相当し、配向膜１５ｄが「高プレティルト配向膜」に相当する。

次に、図３に示した断面構造を有する液晶表示装置の製造方法の一例を説明する。なお、配向膜１５ｃ、１５ｄの形成工程以外は上記した図２に示した液晶表示装置の製造方法と共通するので、ここでは配向膜１５ｃ、１５ｄの形成工程のみ説明する。

上側基板１１および下側基板１２のそれぞれをアルカリ溶液等で洗浄した後、配向膜を形成する。まず、タイプ１の配向膜材料（相対的に低いプレティルト角を発現するもの）を上側基板１１のシール材３内側においてセグメント表示部２に対応する領域にフレキソ印刷法またはインクジェット法によって塗布する。このとき、セグメント表示部２とドットマトリクス表示部１の境界をドットマトリクス表示部１側に若干オーバーする程度に配向膜材料を塗布する。その後、塗布した配向膜材料を９０℃、５分間の条件で仮焼成する。次に、タイプ２の配向膜材料（相対的に高いプレティルト角を発現するもの）を上側基板１１のシール材３内側においてドットマトリクス表示部１に対応する領域にフレキソ印刷法またはインクジェット法によって塗布し、９０℃、５分間の条件で仮焼成する。その後、仮焼成されたタイプ１、２の各配向膜材料を１８０℃、３０分間の条件で焼成する。

次に、上側基板１１の配向膜１５ｃ、１５ｄに対してラビング処理を行う。上側基板１１には２種類の配向膜１５ｃ、１５ｄが形成されており、それらに対して共通条件で１回のラビング処理を行う。ラビング条件は、例えば総厚が略３．２ｍｍの綿製布にてローラー回転数１０００ｒｐｍ、押し込み量０．５ｍｍ、ラビング速度１５０ｍｍ／ｓとする。

その後、上記と同様の工程を経て、図３に示した断面構造の液晶表示装置が完成する。この液晶表示装置は、図３に示すようにドットマトリクス表示部１とセグメント表示部２の境界において配向膜１５ｃの端部の上に配向膜１５ｄの端部が重なる構造を有する。

このような製造方法とすることによっても、配向膜１５ｃと配向膜１５ｄの形成時におけるフレキソ印刷法等の位置合わせ精度がさほど高くなくても、完成した液晶表示装置にて外観上の不具合を発生させることのない配向膜を容易に形成することが可能となる。

図４は、図１に示す液晶表示装置の断面構造の一例を示す部分断面図である。図４に示す部分断面図は上述した図１に示すII−II線に対応する断面構造を示したものである。図４に示す構成例の液晶表示装置は、上記した図２、図３のそれぞれに示した構成例の液晶表示装置とは上側基板１１に設けられた配向膜の構造が相違しており、その他の構造は共通している。以下、構造の共通するものについては同一符号を用いたうえで説明を省略し、構造の相違点について詳細に説明する。

配向膜１５ｅは、上側基板１１の一面側に、上側電極１３ａを覆うようにして設けられている。また、配向膜１５ｆは、上側基板１１の一面側に、上側電極１３ｂを覆うようにして設けられている。図示のように、配向膜１５ｆはドットマトリクス表示部１と対向して配置され、配向膜１５ｅはセグメント表示部２と対向して配置されており、かつドットマトリクス表示部１とセグメント表示部２の境界付近においては両者の端部同士が繋がっている。これらの配向膜１５ｅと配向膜１５ｆは同一の配向膜材料を用いて形成されている。具体的には、配向膜１５ｅ、１５ｆともに上記した「タイプ２の配向膜材料」を用いて形成され、同一条件でラビング処理が施されている。さらに、配向膜１５ｅについては、ラビング処理の前または後に紫外線照射による改質処理が施されている。この紫外線照射により、配向膜１５ｅが液晶分子に与えるプレティルト角θｅに比べて、配向膜１５ｆが液晶分子に与えるプレティルト角θｆのほうが相対的に高い値を示すようにしている（θｅ＜θｆ）。つまり、配向膜１５ｅが「低プレティルト配向膜」に相当し、配向膜１５ｆが「高プレティルト配向膜」に相当する。

次に、図４に示した断面構造を有する液晶表示装置の製造方法の一例を説明する。なお、配向膜１５ｅ、１５ｆの形成工程以外は上記した図２に示した液晶表示装置の製造方法と共通するので、ここでは配向膜１５ｅ、１５ｆの形成工程のみ説明する。

上側基板１１および下側基板１２のそれぞれをアルカリ溶液等で洗浄した後、配向膜を形成する。タイプ２の配向膜材料（相対的に高いプレティルト角を発現するもの）を上側基板１１のシール材３内側のほぼ全体に渡ってフレキソ印刷法またはインクジェット法によって塗布し、９０℃、５分間の条件で仮焼成し、さらに１８０℃、３０分間の条件で焼成する。次に、焼成後の配向膜材料に対し、セグメント表示部２に対応する領域のみに光が照射されるようにマスクを施して紫外線を照射する。紫外線の照射は、例えば光源に高圧水銀ランプを有する紫外線露光機を用いて行う。紫外線の照射条件は、例えば波長３６５ｎｍ、照度を略７０ｍＷ／ｃｍ^２とする。これにより、紫外線の照射された領域に配向膜１５ｅが形成され、それ以外の領域に配向膜１５ｆが形成される。

次に、上側基板１１の配向膜１５ｅ、１５ｆに対してラビング処理を行う。上側基板１１には２種類の配向膜１５ｅ、１５ｆが形成されており、それらに対して共通条件で１回のラビング処理を行う。ラビング条件は、例えば総厚が略３．２ｍｍの綿製布にてローラー回転数１０００ｒｐｍ、押し込み量０．５ｍｍ、ラビング速度１５０ｍｍ／ｓとする。なお、このラビング処理は上記した紫外線照射の前に行ってもよいが、以下の理由により紫外線照射の後に行うことがより好ましい。すなわち、ラビング処理前に紫外線照射を行った場合には紫外線の照射量が増加するにしたがって徐々にプレティルト角が低下する傾向が見られるが、ラビング処理後の紫外線照射を行った場合には４０〜５０Ｊ／ｃｍ^２間で急激にプレティルト角が変化する傾向が見られる。このことから、配向膜１５ｅによるプレティルト角の制御性という点では紫外線照射後にラビング処理を行うことが好適である。

その後、上記と同様の工程を経て、図４に示した断面構造の液晶表示装置が完成する。この液晶表示装置は、図４に示すようにドットマトリクス表示部１とセグメント表示部２の境界において配向膜１５ｅと配向膜１５ｆの端部同士が連続的に繋がった構造を有する。

ここで、紫外線の照射量とプレティルト角の関係について説明する。上記のように紫外線照射後にラビング処理を行って配向膜１５ｅ、１５ｆを形成した液晶表示装置における液晶層の平均プレティルト角の紫外線照射量依存性の測定例を図５に示す。この測定例においては、紫外線（ＵＶ）を照射していない領域、すなわち配向膜１５ｆの設けられた領域ではプレティルト角はほぼ一定で８９．９７°前後であるのに対して、紫外線を照射した領域、すなわち配向膜１５ｅの設けられた領域では、照射量が５０、６０、７０Ｊ／ｃｍ^２と増加するのにしたがってプレティルト角が８９．７６°、８９．３２°、８１．２１°と変化し、特に照射量が６０〜７０Ｊ／ｃｍ^２の間にて急激にプレティルト角が変化していた。そして、８８．５°程度のプレティルト角を実現するには略６５Ｊ／ｃｍ^２程度の紫外線照射量が必要であることが分かった。いずれのプレティルト角の液晶表示装置においてもプレティルト角の違いによる外観上の違いが視認できる。

このような製造方法によれば、紫外線照射を比較的高精度に行うことができることから、ドットマトリクス表示部１、セグメント表示部２のそれぞれに対応した２種類の配向膜１５ｅ、１５ｆを容易に形成することができる。なお、紫外線照射を高精度に行うことができるので、例えば図６に示す構成例の液晶表示装置のように、セグメント表示部２における上側電極１３ａと下側電極１４ａの重畳する領域のみに選択的に低プレティルト配向膜である配向膜１５ｅ’を形成することもできる。

次に、ドットマトリクス表示部１とセグメント表示部２でプレティルト角を相違させることによる効果についての検証結果を説明する。

ここでは、上記した紫外線を利用する方法によりドットマトリクス表示部１とセグメント表示部２のそれぞれに異なる配向膜を設けた液晶表示装置（図５参照）を実際に作製した。紫外線の照射はラビング処理前に行い、その照射量は４０、５０、６０、７０Ｊ／ｃｍ^２とした。また、ラビング条件は、総厚が略３．２ｍｍの綿製布にてローラー回転数１０００ｒｐｍ、押し込み量０．５ｍｍ、ラビング速度１５０ｍｍ／ｓとした。セル厚（液晶層厚）は略４μｍとした。その他の製造条件についても上記で例示した通りとした。

このように紫外線の照射量を変えて作製した各液晶表示装置を１／１２８デューティ、１／１２バイアス、フレーム周波数２５０Ｈｚのフレーム反転波形にてマルチプレックス駆動したときの駆動電圧とオン時透過率（Ｔｏｎ）の関係を測定した。なお、ドットマトリクス表示部の１つの画素部のサイズは略０．４３ｍｍ×０．４３ｍｍ、画素間距離は０．０３ｍｍであり、画素間は内面ブラックマスクにより遮光されており、測定スポットは略２ｍｍ径とした。一方、セグメント表示部では測定スポットを略２ｍｍ径と設定できる有効表示領域を選択して測定した。すなわち、元々セグメント表示部のほうがドットマトリクス表示部に比べ１画素内の開口率が高く電気光学特性がより急峻であることからプレティルト角がドットマトリクス表示部に比べ低くなったとしてもドットマトリクス表示部と同等な急峻性は確保しやすく、コントラストの低下を引き起こしにくいと考えられる。

図７は、駆動電圧対オン時透過率（Ｔ_ｏｎ）の測定結果を示す図である。詳細には、図７（Ａ）は紫外線照射量を５０Ｊ／ｃｍ^２とした場合、図７（Ｂ）は紫外線照射量を６０Ｊ／ｃｍ^２とした場合、図７（Ｃ）は紫外線照射量を７０Ｊ／ｃｍ^２とした場合の測定結果を示している。図７（Ａ）に示すように、紫外線照射量が５０Ｊ／ｃｍ^２の条件ではドットマトリクス表示部（図中「ｄｏｔ」と表記）、セグメント表示部（図中「ｓｅｇ」と表記）において閾値のシフトはほとんど観察されず、最大コントラストが得られる駆動電圧の差は０．１Ｖとほとんど差が観察されなかった。一方、紫外線照射量が増加するにしたがってセグメント表示部の閾値のシフトが顕著になる傾向が見られ、紫外線照射量が６０Ｊ／ｃｍ^２の条件では最大コントラスト時の駆動電圧の差が０．７Ｖとなった。また、紫外線照射量が７０Ｊ／ｃｍ^２の条件では最大コントラスト時の駆動電圧の差が２Ｖ以上となり、さらにセグメント表示部の最大コントラストが大幅に低下する現象が観察された。なお、セグメント表示部の最大コントラストは、紫外線照射量が６０Ｊ／ｃｍ^２程度までならばほぼ変化がないことを確認できた。

次に、上記のように作製した各液晶表示装置を１／１２８デューティ、１／１２バイアスにてマルチプレックス駆動し、ドットマトリクス表示部およびセグメント表示部を全点灯させた状態でフレーム周波数を変化させたときの表示均一性を室温にて外観評価した結果を説明する。なお、比較例として、セグメント表示部に対応する領域に対する紫外線照射を行わず、ドットマトリクス表示部と同等なプレティルト角である８９．９６°に設定した液晶表示装置も作製し、評価した。この比較例の液晶表示装置の場合には、フレーム周波数を低下させると略１５０Ｈｚ程度でセグメント表示部に表示不均一な領域が発生し、さらにフレーム周波数を低下させると略１００Ｈｚでドットマトリクス表示部においても表示不均一な領域が発生した。

紫外線照射量を４０Ｊ／ｃｍ^２とした液晶表示装置では、セグメント表示部において表示不均一な領域が発生するフレーム周波数は略１２０Ｈｚに低下したが、比較例においてドットマトリクス表示部に表示不均一な領域が発生するフレーム周波数よりは高い周波数であった。これに対して、紫外線照射量を５０Ｊ／ｃｍ^２とした液晶表示装置では、セグメント表示部において表示不均一な領域が発生するフレーム周波数は略９０Ｈｚとなり、比較例においてドットマトリクス表示部に表示不均一な領域が発生するフレーム周波数よりも低いフレーム周波数まで表示均一性を保持できることが分かった。さらに、紫外線照射量を６０Ｊ／ｃｍ^２とした液晶表示装置では、セグメント表示部において表示不均一な領域が発生するフレーム周波数を略８０Ｈｚ程度にまで低下させることができた。

各実施例の測定結果からは、プレティルト角の差が０．２°以上０．６４°以下とすれば、最大コントラストの低下を招くことなく、ドットマトリクス表示部に比べてセグメント表示部の表示均一性が得られるフレーム周波数を低くすることが可能であるといえる。

このため、セグメント表示部における配向不均一性の発生を回避するためにフレーム周波数を高くする必要がなく、ドットマトリクス表示部においてクロストーク現象による表示品位の低下やコントラストの低下を招くという不都合を回避できる。したがって、駆動回路によりドットマトリクス表示部とセグメント表示部に対して同一のフレーム周波数で駆動信号を供給した場合にも、セグメント表示部とドットマトリクス表示部のいずれでも表示均一性を高めることが可能となる。

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記においては上側基板の配向膜にのみ配向処理（ラビング処理）を行っていたが、さらに下側基板の配向膜に対して配向処理を行ってもよい。また、下側基板の配向膜についても、低プレティルト配向膜と高プレティルト角を設けてもよい。

１：ドットマトリクス表示部
２：セグメント表示部
３：シール材
４：端子部
１１：上側基板
１２：下側基板
１３ａ、１３ｂ：上側電極
１４ａ、１４ｂ：下側電極
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｅ’、１５ｆ、１６：配向膜
１７：液晶層
１９：上側偏光板
２０、２２：光学補償板（視角補償板）
２１：下側偏光板

Claims

対向配置された第１基板及び第２基板と、
前記第１基板の一面側に設けられた第１電極及び第２電極と、
前記第２基板の一面側に設けられた第３電極及び第４電極と、
一軸配向処理されており、前記第１基板の一面側に設けられた第１垂直配向膜と、
前記第２基板の一面側に設けられた第２垂直配向膜と、
誘電率異方性が負の液晶材料からなり、前記第１基板と前記第２基板の相互間に設けられ、電圧無印加時においてプレティルト角を有する液晶層と、
前記第１電極、前記第２電極、前記第３電極及び前記第４電極を介して前記液晶層にマルチプレックス駆動による駆動電圧を供給する駆動手段、
を含み、
前記第１電極と前記第３電極は、互いに重畳した領域が規則的に配列された複数の画素部になったドットマトリクス表示部を構成し、
前記第２電極と前記第４電極は、互いに重畳した領域が所定の文字又は図案の形状になったセグメント表示部を構成し、
前記第１及び第２垂直配向膜の少なくとも一方は、前記ドットマトリクス表示部において前記液晶層に接する部位が前記セグメント表示部において前記液晶層と接する部位よりも相対的に高いプレティルト角を発現し、
前記駆動手段は、同一のフレーム周波数により前記駆動電圧を前記液晶層に供給する、
液晶表示装置。
前記駆動電圧を印加したときに外観観察による表示不均一が生じないフレーム周波数の下限値が、前記ドットマトリクス表示部と前記セグメント表示部で等しいか又は前記セグメント表示部が前記ドットマトリクス表示部より低い、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記第１及び第２垂直配向膜の少なくとも一方は、前記ドットマトリクス表示部及び前記セグメント表示部のいずれも対向して配置された低プレティルト配向膜と、当該低プレティルト配向膜に重ねて前記ドットマトリクス表示部に対向して配置された高プレティルト配向膜を有する、請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
前記第１及び第２垂直配向膜の少なくとも一方は、前記ドットマトリクス表示部に対向して配置された高プレティルト配向膜と、前記セグメント表示部に対向して配置された低プレティルト配向膜を有し、
前記低プレティルト配向膜と前記高プレティルト配向膜とは、前記ドットマトリクス表示部と前記セグメント表示部の境界付近において相互の端部が前記高プレティルト配向膜を前記液晶層側にして重なっている、請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
前記第１及び第２垂直配向膜の少なくとも一方は、前記ドットマトリクス表示部に対向して配置された高プレティルト配向膜と、前記セグメント表示部に対向して配置された低プレティルト配向膜を有し、
前記低プレティルト配向膜と前記高プレティルト配向膜とは、前記ドットマトリクス表示部と前記セグメント表示部の境界付近において相互の端部同士が繋がっており、
前記低プレティルト配向膜と前記高プレティルト配向膜との前記プレティルト角の差が０．２°以上０．６４°以下である、請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
前記低プレティルト配向膜は、前記第２電極と前記第４電極が重畳する領域のみに選択的に設けられている、請求項５に記載の液晶表示装置。