JP5930634B2

JP5930634B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP5930634B2
Application number: JP2011204541A
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: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2031-09-20
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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。

ところで、上記のような垂直配向膜を用いてプレティルト角を略８９．９°に設定した垂直配向型の液晶表示装置を作製し、これを詳細に観察したところ、液晶層を囲んで上下基板間に設けられたシール材の近傍領域において明らかな光抜けを生じることが確認された。この不具合は、シール材の近傍領域において配向膜による配向規制力が阻害され、この領域において液晶層が配向不均一となり、配向欠陥が生じたことに起因するものと推測される。またこの不具合は、液晶層の形成に用いる液晶材料の屈折率異方性Δｎが大きくなるに従って顕著になる傾向、具体的には光抜けを生じる領域の幅（面積）が拡大する傾向が見られた。

特許第４６１４２００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シール材の近傍領域の光抜けを抑制することを目的の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電極と、（ｃ）前記第２基板の一面側に設けられた第２電極と、（ｄ）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た液晶層と、（ｇ）前記液晶層を囲んで前記第１基板と前記第２基板の相互間に設けられたシール材を含み、（ｈ）前記第１基板と前記第２基板の重なる領域内には、前記第１電極と前記第２電極が重なる部分を内包する有効表示領域と、前記シール材と重畳する領域と当該シール材の端部から前記有効表示領域に向かって少なくとも１ｍｍ以上の幅の領域からなる外周領域が設けられており、（ｉ）前記第１及び第２垂直配向膜の少なくとも一方は、前記外周領域において前記液晶層に接する部位が前記有効表示領域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、かつ前記外周領域と前記有効表示領域のいずれにおいても８８．５°以上９０°未満の前記プレティルト角を発現するものであり、（ｊ）有機垂直配向膜であって、共通条件のラビング処理により発現する前記プレティルト角が相対的に低い配向膜材料からなる膜を低プレティルト配向膜、当該プレティルト角が相対的に高い配向膜材料からなる膜を高プレティルト配向膜とすると、前記第１及び第２垂直配向膜の少なくとも一方は、前記有効表示領域及び前記外周領域に渡って配置された前記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外周領域に配置された前記高プレティルト配向膜を有する、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おいては、シール材による影響で液晶層の配向不均一を生じやすい外周領域におけるプレティルト角をより高くすることで、配向規制力を高め、この外周領域における光抜けを抑制することが可能となる。また、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。

本発明に係る他の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電極と、（ｃ）前記第２基板の一面側に設けられた第２電極と、（ｄ）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た液晶層と、（ｇ）前記液晶層を囲んで前記第１基板と前記第２基板の相互間に設けられたシール材を含み、（ｈ）前記第１基板と前記第２基板の重なる領域内には、前記第１電極と前記第２電極が重なる部分を内包する有効表示領域と、前記シール材と重畳する領域と当該シール材の端部から前記有効表示領域に向かって少なくとも１ｍｍ以上の幅の領域からなる外周領域が設けられており、（ｉ）前記第１及び第２垂直配向膜の少なくとも一方は、前記外周領域において前記液晶層に接する部位が前記有効表示領域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、かつ前記外周領域と前記有効表示領域のいずれにおいても８８．５°以上９０°未満の前記プレティルト角を発現するものであり、（ｊ）前記第１及び第２垂直配向膜の少なくとも一方は、前記有効表示領域を含んで前記外周領域の近傍まで配置された低プレティルト配向膜と、前記外周領域に配置された高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は、相互の端部が前記高プレティルト配向膜を上にして重なっている、液晶表示装置である。

上記の液晶表示装置においても、シール材による影響で液晶層の配向不均一を生じやすい外周領域におけるプレティルト角をより高くすることで、配向規制力を高め、この外周領域における光抜けを抑制することが可能となる。また、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。

本発明に係る他の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電極と、（ｃ）前記第２基板の一面側に設けられた第２電極と、（ｄ）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た液晶層と、（ｇ）前記液晶層を囲んで前記第１基板と前記第２基板の相互間に設けられたシール材とを含み、（ｈ）前記第１基板と前記第２基板の重なる領域内には、前記第１電極と前記第２電極が重なる部分を内包する有効表示領域と、前記シール材と重畳する領域と当該シール材の端部から前記有効表示領域に向かって少なくとも１ｍｍ以上の幅の領域からなる外周領域が設けられており、（ｉ）前記第１及び第２垂直配向膜の少なくとも一方は、前記外周領域において前記液晶層に接する部位が前記有効表示領域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、かつ前記外周領域と前記有効表示領域のいずれにおいても８８．５°以上９０°未満の前記プレティルト角を発現するものであり、（ｊ）前記第１及び第２垂直配向膜の少なくとも一方は、前記有効表示領域を含んで前記外周領域の近傍まで配置された低プレティルト配向膜と、前記外周領域に配置された高プレティルト配向膜を有し、（ｋ）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は、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は、前記高プレティルト配向膜と同一材料からなる膜を紫外線照射によって改質したものである、液晶表示装置である。

上記の液晶表示装置においても、シール材による影響で液晶層の配向不均一を生じやすい外周領域におけるプレティルト角をより高くすることで、配向規制力を高め、この外周領域における光抜けを抑制することが可能となる。また、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垂直配向膜を容易に形成することができる。

屈折率異方性の異なる各液晶材料を用いた垂直配向型の液晶表示装置のシール材近傍領域の配向組織観察像を示す図である。液晶層平均プレティルト角のラビング処理時の押し込み量への依存性を示す図である。液晶層平均プレティルト角のラビング処理時の押し込み量への依存性を示す図である。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。液晶材料Ｃを用いた液晶表示装置において液晶層平均プレティルト角の紫外線照射量依存性を示す図である。液晶材料Ｂを用いた液晶表示装置において紫外線照射領域と非照射領域を１つの液晶表示装置内に作製した時の液晶層平均プレティルト角の照射量依存性を示す図である。

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。

始めに、上記したシール材の近傍領域における光抜け現象とその原因に関する考察について説明する。ここでは、上記のように特定の表面自由エネルギーを有し、ラビング筋を生じずプレティルト角θpを８８．５°以上９０°未満で設定可能でアンチパラレル配向が可能な所定の垂直配向膜（以下、「垂直配向膜ａ」という）を用いて、プレティルト角を略８９．９°に設定し、液晶材料の屈折率異方性Δｎが異なる３種類の液晶材料をそれぞれ用いて液晶層を形成した垂直配向型の液晶表示装置について、それぞれ外観観察を行った。

図１は、屈折率異方性の異なる各液晶材料を用いた垂直配向型の液晶表示装置のシール材近傍領域の配向組織観察像を示す図である。なお、各液晶表示装置においては上下基板の双方の垂直配向膜ａはシール材に重なって配置されており、各垂直配向膜ａへのラビング処理の方向、上下基板の外側にそれぞれ配置される偏光板の吸収軸の方向は図示の通りである。また、図示の観察像の観察倍率は約２０倍である。図１（Ａ）はΔｎが約０．１の液晶材料Ａを用いた液晶表示装置の観察像、図１（Ｂ）はΔｎが約０．２１の液晶材料Ｂを用いた液晶表示装置の観察像、図１（Ｃ）はΔｎが約０．２５の液晶材料Ｃを用いた液晶表示装置の観察像である。図１（Ａ）に示すように、Δｎが相対的に小さい液晶材料Ａを用いた液晶表示装置ではシール材と液晶層の境界に光抜け輝線が観察されるが、外観（目視）では全く視認されない。これは上下基板の各垂直配向膜がシール材近傍まで配置されて配向規制力を発揮しているためであり、シール材近傍の光抜けはシール材側面の形状効果により生じたと考えられる。一方、図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示すように、Δｎが０．２以上と相対的に大きい液晶材料Ｂ、Ｃを用いた液晶表示装置では、Δｎが大きくなるほどシール材近傍の光抜けを生じる領域の幅が拡大する様子が観察された。図１（Ｃ）に示した液晶表示装置における光抜けの領域幅は略０．８ｍｍであった。これらは、シール材の近傍領域において配向不均一性が生じたことによる配向欠陥に起因していると考えられる。

次に、上記した光抜けの原因を解析するために、図１の観察像を得た液晶表示装置と同様の垂直配向膜ａを用い、一方の基板のみにラビング処理を行い、液晶材料Ｂ、Ｃを用いて液晶層を形成した液晶表示装置について、液晶層平均プレティルト角のラビング処理時押し込み量依存性を求めた。この結果を図２に示す。なお、ここでいう「液晶層平均プレティルト角」とは液晶層の層厚方向における略中央の液晶分子のプレティルト角をいう。図２に示すように、液晶材料Ｂ、Ｃのいずれにおいてもラビング処理時の押し込み量が増加するに従ってプレティルト角が低下する傾向がみられるが、同じ押し込み量で比較するとΔｎの大きい液晶材料Ｃの方がプレティルト角がより大きく低下する傾向がみられる。なお、図示していないが、液晶材料Ａを用いた場合は液晶材料Ｂに比べてプレティルト角がより高く発現することを確認した。具体的には、押し込み量を０．６ｍｍに設定したときのプレティルト角が８９．６°程度であった。これらの結果からは、同じ条件でラビング処理を行った場合には、液晶材料のΔｎが大きいほどプレティルト角が発現しやすいと考えられることから、液晶材料のΔｎが大きくなるに従って垂直配向膜により液晶分子を垂直に配向させようとする配向規制力が低下する傾向にあるとも考えられる。すなわち、シール材の影響を受けやすいシール材近傍領域において液晶層のプレティルト角の発現状態にムラを生じ、液晶材料のΔｎが大きくなるに従って光抜けの領域幅が拡大したと考えられる。

このような光抜けへの対策としては、液晶材料のΔｎが大きくなったとしてもプレティルト角が発現しにくい垂直配向膜を用いることが有効と考えられる。そこで、上記した垂直配向膜ａよりもラビング処理によりプレティルト角が発現しにくい垂直配向膜（以下、「垂直配向膜ｂ」という）を用い、液晶材料Ｂ、Ｃを用いて液晶層を形成した液晶表示装置の液晶層平均プレティルト角の押し込み量依存性を調べた。なお、本検討においては上下基板の双方に対してラビング処理を行い、互いのラビング方向をアンチパラレルに配置した。この評価結果を図３に示す。図３に示すように、液晶材料によらず押し込み量が増加するに従ってプレティルト角は低下する傾向がみられ、液晶材料のΔｎが大きくなるに従ってその減少度合いが大きくなる傾向がみられる。しかし、上下基板のいずれにもラビング処理を行っているにもかかわらず図２で示した垂直配向膜ａの場合に比べプレティルト角は発現しにくいことが分かる。

ここで、垂直配向膜ｂを用いた場合にはプレティルト角が発現しにくいため、例えばプレティルト角が８９．５°以下となるような配向状態を実現するにはラビング時の押し込み量をより大きくする必要がある。しかし、押し込み量が大きすぎると液晶層への電圧印加時に外観上、ラビング筋が観察される傾向がみられる。垂直配向膜ｂでは、押し込み量を０．６ｍｍより大きくした場合にラビング筋が観察されやすくなる傾向がみられた。なお、垂直配向膜ｂが全面に塗布され、プレティルト角を略８９．９°に設定し、液晶材料Ｂ、Ｃを用いて液晶層を形成した液晶表示装置においてはいずれも図１（Ａ）と同様な配向組織が得られておりシール材近傍領域の光抜けが外観上でもほぼ観察されないことが確認できた。したがって、有効表示領域のプレティルト角を８９．９°〜８８．５°の範囲とすることが必要な場合には垂直配向膜ａを使用せざるを得ないが、シール材近傍領域では垂直配向膜ｂの特性を示していなければ光抜けを抑制できない。そこで、少なくとも液晶表示装置の有効表示領域には垂直配向膜ａを用い、それ以外のシール材直下領域およびシール材近傍領域では垂直配向膜ｂを用いることが好ましいといえる。以下、これらの知見に基づく液晶表示装置の一実施形態について詳述する。

図４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４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や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を含んだ有効表示領域１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２と、このシール材２の内側（有効表示領域１に近い側）に沿って環状に配置された外周領域３と、この外周領域３と有効表示領域１の間に配置された中間領域４と、外部から駆動信号を供給するための端子部５を備えている。外周領域３は、シール材２の直下領域の有効表示領域１に近い側の少なくとも一部を含み、シール材２より内側へ概ね１ｍｍ以上の幅に設定された領域である。

図５は、図４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５に示す部分断面図は上述した図４に示すV−V線に対応する断面構造を示したものである。図５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および下側基板１２は、それぞれ例えばガラス基板、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ている。配向膜１５ｂは、配向膜１５ａの上側に設けられ、少なくとも有効表示領域１とは重ならずに外周領域３と重なる位置に配置されている。また、配向膜１６は、下側基板１２の一面側に、下側電極１４ａ、１４ｂを覆うようにして設けられ、有効表示領域１、外周領域３、中間領域４のいずれとも重な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５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、具体的には外周領域３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外周領域３と有効表示領域１並びに中間領域４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１１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１１の有効表示領域１並びに中間領域４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２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２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。上記のような構成とすることで外周領域３においては配向膜１５ｂによりプレティルト角が決まるため、シール材と液晶層の境界に沿った光抜け輝線が生じるのみで図１（Ａ）と同様に外観では液晶層における光抜け輝線は確認されなくなる。なお、ここではシール材と液晶層の境界を含む任意の位置において０．８ｍｍ^２の領域を観察したときに液晶層に輝線が２本以上なければ光抜け輝線はないものと判断している。

次に、液晶表示装置の他の構成例について説明する。

図６は、図４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６に示す構成例の液晶表示装置は、上記した図５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、１３ｂ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の一面側であって外周領域３に相当する領域に設けられている。図示のように、配向膜１５ｃと配向膜１５ｄは、外周領域３と中間領域４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６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２内側において有効表示領域１および中間領域４に相当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。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の外周領域３に相当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。このとき、中間領域４と外周領域３の境界を中間領域４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、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６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６に示すように外周領域３と中間領域４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７は、図４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７に示す構成例の液晶表示装置は、上記した図５、図６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、１３ｂ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の一面側であって外周領域３に相当する領域に設けられている。図示のように、配向膜１５ｅと配向膜１５ｆは、外周領域３と中間領域４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７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５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、有効表示領域１および中間領域４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７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７に示すように外周領域３と中間領域４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、外周領域３と有効表示領域１並びに中間領域４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。

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。

図８は、液晶材料Ｃを用いた液晶表示装置において液晶層平均プレティルト角の紫外線照射量依存性を示す図である。この観察は配向膜に対してラビング処理前または処理後に照射したときの両方に関して検討した。図８に示すように、ラビング処理前に紫外線を照射した場合には、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みられるがラビング処理後に照射した場合は４０〜５０Ｊ／ｃｍ^２の間で急激にプレティルト角が変化する傾向が観察された。この傾向が液晶材料Ｂを用いた場合においても同様であったことから、紫外線照射はラビング処理前が好ましいといえる。

図９は、液晶材料Ｂを用いた液晶表示装置において紫外線照射領域と非照射領域を１つの液晶表示装置内に作製した時の液晶層平均プレティルト角の照射量依存性を示す図である。なお、紫外線照射はラビング処理前に行った。図９に示すように、非照射領域では紫外線照射量に依存せずプレティルト角はほぼ一定で略８９．９７°であるのに対して、紫外線照射領域では紫外線照射量が５０、６０、７０Ｊ／ｃｍ^２のそれぞれにおいてプレティルト角が８９．７６°、８９．３１°、８１．２１°と変化することが分かった。特に６０〜７０Ｊ／ｃｍ^２の間では急激にプレティルト角が変化するが、８８．５°程度のプレティルト角を実現するには略６５Ｊ／ｃｍ^２程度の紫外線照射が必要であった。各液晶表示装置の外観観察を行った結果、いずれにおいても外観からプレティルト角に違いが観察されることを認識することが可能であった。

このように本実施形態によれば、シール材による影響で液晶層の配向不均一を生じやすい外周領域におけるプレティルト角をより高くすることで、配向規制力を高め、この外周領域における光抜けを抑制す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。また、上記では一軸配向処理の一例としてラビング処理を挙げていたがこれに限定されず、例えば光配向処理などの一軸配向処理を用いることもできる。

また、上記した実施形態においては、シール材２と重なる領域の有効表示領域１に近い側の少なくとも一部を含んでシール材３の際から１ｍｍ以上の幅をもった領域である外周領域３をプレティルト角が高い領域、有効表示領域１と中間領域４を低いプレティルト角の領域と定義したが、この限りではない。例えば、セグメント表示部であれば、上側電極と下側電極が重なる領域のみを選択的にプレティルト角が低い領域とし、それ以外の領域プレティルト角が高い領域とすることも可能である。さらに、紫外線照射によりプレティルト角が異なる領域を形成する場合であれば、ドットマトリクス表示部の非表示部や表示部の一部の領域を紫外線照射しない領域にすることも高精度に設定可能と考えられる。

１：有効表示領域
２：シール材
３：外周領域
４：中間領域
５：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、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電極と、
前記第２基板の一面側に設けられた第２電極と、
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た液晶層と、
前記液晶層を囲んで前記第１基板と前記第２基板の相互間に設けられたシール材と、
を含み、
前記第１基板と前記第２基板の重なる領域内には、前記第１電極と前記第２電極が重なる部分を内包する有効表示領域と、前記シール材と重畳する領域と当該シール材の端部から前記有効表示領域に向かって少なくとも１ｍｍ以上の幅の領域からなる外周領域が設けられており、
前記第１及び第２垂直配向膜の少なくとも一方は、前記外周領域において前記液晶層に接する部位が前記有効表示領域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、かつ前記外周領域と前記有効表示領域のいずれにおいても８８．５°以上９０°未満の前記プレティルト角を発現するものであり、
有機垂直配向膜であって、共通条件のラビング処理により発現する前記プレティルト角が相対的に低い配向膜材料からなる膜を低プレティルト配向膜、当該プレティルト角が相対的に高い配向膜材料からなる膜を高プレティルト配向膜とすると、前記第１及び第２垂直配向膜の少なくとも一方は、前記有効表示領域及び前記外周領域に渡って配置された前記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外周領域に配置された前記高プレティルト配向膜を有する、
液晶表示装置。
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電極と、
前記第２基板の一面側に設けられた第２電極と、
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た液晶層と、
前記液晶層を囲んで前記第１基板と前記第２基板の相互間に設けられたシール材と、
を含み、
前記第１基板と前記第２基板の重なる領域内には、前記第１電極と前記第２電極が重なる部分を内包する有効表示領域と、前記シール材と重畳する領域と当該シール材の端部から前記有効表示領域に向かって少なくとも１ｍｍ以上の幅の領域からなる外周領域が設けられており、
前記第１及び第２垂直配向膜の少なくとも一方は、前記外周領域において前記液晶層に接する部位が前記有効表示領域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、かつ前記外周領域と前記有効表示領域のいずれにおいても８８．５°以上９０°未満の前記プレティルト角を発現するものであり、
前記第１及び第２垂直配向膜の少なくとも一方は、前記有効表示領域を含んで前記外周領域の近傍まで配置された低プレティルト配向膜と、前記外周領域に配置された高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は、相互の端部が前記高プレティルト配向膜を上にして重なっている、液晶表示装置。
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電極と、
前記第２基板の一面側に設けられた第２電極と、
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た液晶層と、
前記液晶層を囲んで前記第１基板と前記第２基板の相互間に設けられたシール材と、
を含み、
前記第１基板と前記第２基板の重なる領域内には、前記第１電極と前記第２電極が重なる部分を内包する有効表示領域と、前記シール材と重畳する領域と当該シール材の端部から前記有効表示領域に向かって少なくとも１ｍｍ以上の幅の領域からなる外周領域が設けられており、
前記第１及び第２垂直配向膜の少なくとも一方は、前記外周領域において前記液晶層に接する部位が前記有効表示領域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、かつ前記外周領域と前記有効表示領域のいずれにおいても８８．５°以上９０°未満の前記プレティルト角を発現するものであり、
前記第１及び第２垂直配向膜の少なくとも一方は、前記有効表示領域を含んで前記外周領域の近傍まで配置された低プレティルト配向膜と、前記外周領域に配置された高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は、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は、前記高プレティルト配向膜と同一材料からなる膜を紫外線照射によって改質したものである、液晶表示装置。