(57)【要約】  液晶表示装置１００は、液晶層１と、液晶層１を間に保持する前面基板３および背面基板２と、液晶層１を挟んで配置され、液晶層１に電圧を印加する一対の電極４、８と、前面基板３の前面側および背面基板２の背面側にそれぞれ配置された円偏光板１５、１６と、液晶層１と前面基板３および背面基板２との間にそれぞれ形成された第１および第２配向膜１３、１２とを備え、液晶層１は、画素のそれぞれに、連続した壁１０と、壁１０によって分離された複数の小部屋１４と、それぞれが、複数の小部屋１４の何れか１つに形成された複数の液晶領域１１とを有する。複数の液晶領域１１は、液晶層１に平行な面内にディレクタ２０を有する第１および第２の液晶領域を有しており、第１および第２の液晶領域のディレクタ２０は互いに異なる方向を向いている。
2009069249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を備えた液晶表示装置であって、
液晶層と、
前記液晶層を間に保持する前面基板および背面基板と、
前記液晶層を挟んで配置され、前記液晶層に電圧を印加する一対の電極と、
前記前面基板の前面側および前記背面基板の背面側にそれぞれ配置された円偏光板と、
前記液晶層と前記前面基板および背面基板との間にそれぞれ形成された第１および第２配向膜と
を備え、
前記液晶層は、前記画素のそれぞれに、
連続した壁と、
前記壁によって分離された複数の小部屋と、
それぞれが、前記複数の小部屋の何れか１つに形成された複数の液晶領域と、
を有し、
前記複数の液晶領域は、前記液晶層に平行な面内にディレクタを有する第１および第２の液晶領域を有しており、前記第１および第２の液晶領域のディレクタは互いに異なる方向を向いている液晶表示装置。
【請求項２】
前記複数の小部屋のそれぞれと、前記第１および第２配向膜との間には、他の小部屋は存在しない請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記複数の小部屋のそれぞれと、前記第１および第２配向膜のうちその小部屋に最も近接する配向膜との間には、他の小部屋は存在しない請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記複数の液晶領域のそれぞれは、前記第１および第２配向膜のうちいずれか一方と接している請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１および第２配向膜には配向処理が施されていない請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１および第２配向膜の表面自由エネルギーは４４ｍＪ／ｍ2以上５０ｍＪ／ｍ2以下である請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶層は、各画素内に４以上の小部屋を有している請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記液晶層は、各画素内に８以上の小部屋を有している請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記液晶層の液晶材料の誘電異方性は正である請求項１から８のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記液晶領域はカイラル剤を含んでいない請求項１から９のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記複数の小部屋の前記液晶層の厚さ方向の平均長さは２μｍ以上６μｍ以下であり、前記複数の小部屋の前記液晶層に平行な面内の平均長さは２μｍ以上５０μｍ以下である請求項１から１０のいずれかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置の開発が著しく進み、その表示性能は格段に進歩している。しかし、液晶表示装置を用いる製品形態によってはさらなる表示性能の向上が求められている。特に、高輝度、高精細な表示を行うことができるだけでなく、従来よりも視野角特性に優れた液晶表示装置の実現が望まれている。【０００３】
一般に、液晶表示装置は、一対の基板とこれらの基板に挟まれた液晶層とを含んでいる。例えば、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いたアクティブマトリクス表示による装置では、一方の基板に、液晶層に電圧を印加するための画素電極と、画素毎に設けられたスイッチング素子としての薄膜トランジスタとが形成され、他方の基板には対向電極が設けられている。また、液晶層と接する各基板表面は、液晶分子の配向を規制するための配向膜で覆われている。【０００４】
このような液晶表示装置の視野角特性を改善する手法として、液晶層を保持する基板の一方または両方に液晶配向を規制する構造（以下、単に「配向規制構造」という）を設けて、一画素内に、液晶分子の配向の異なる複数のドメインを形成する構造（配向分割）が知られている。例えば、液晶分子を基板に垂直に配向させ、透明導電材料（例えばＩＴＯ；Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなる画素電極に設けられたスリットと対向基板に設けられた突起（リブ）とによって液晶分子の配向を規定する構造（ＭＶＡモード；Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）や、画素電極および対向電極に設けたスリットを用いて、斜め方向の電界（斜め電界）により液晶分子を傾かせる構造（ＰＶＡモード；Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ−ＩＴＯ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）などが提案されている。【０００５】
しかしながら、ＰＶＡモードやＭＶＡモードの液晶表示装置では、画素内にスリットやリブなどの複雑な配向制御構造を造りこむ必要があり、加工精度や光の透過率などの点から、視野角特性や表示の明るさの向上に限界がある。【０００６】
これに対し、複雑な配向制御構造を形成することなく、より単純な構造によって視野角特性を改善する手法も提案されている。例えば特許文献１は、液晶層に複数の液晶滴（液晶領域）を形成し、これを利用して視野角を拡大することを提案している。【０００７】
特許文献１には、液晶滴を樹脂中に分散させた液晶層を用いた高分子分散型液晶表示装置が開示されている（特許文献１の図６１）。液晶層を挟持する一対の基板の外側には、一対の直線偏光板がクロスニコルで配置され、各直線偏光板と液晶層との間にはλ／４板が設けられている。この液晶表示装置では、液晶層に電圧を印加しない状態では、液晶滴中の液晶分子は放射状に配向し（特許文献１の図６３）、白表示状態となる。液晶層に電圧が印加されると、各液晶滴中の液晶分子は基板面に対して垂直に配向し、黒表示状態となる。【０００８】
従って、基板にリブを形成したり、電極にスリットを設ける手法と比べて、簡便なプロセスで安価に製造でき、かつ、視野角特性の改善された液晶表示装置を得ることができる。
【特許文献１】特開２００２−３０３８６９号公報
【特許文献２】特開平７−１２０７２８号公報
【特許文献３】特開２０００−２０６５１５号公報
【特許文献４】特開平５−６１０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載された液晶表示装置では、液晶層に電圧が印加されていない時には、液晶滴内の液晶分子は、液晶滴のほぼ中心にあるディスクリネーション点を中心として放射状に配向する。液晶滴のディレクタは液晶層の厚さ方向に傾きを有し、その傾きは液晶滴の形状等に起因して液晶領域毎に異なるので、液晶層の面内の位置によってリタデーションにばらつきが生じるという問題がある。【００１０】
また、液晶層に電圧が印加されると、液晶滴内の液晶分子は液晶層面内に垂直（電界に平行）に配向しようとする。このとき、放射状配向をとっている液晶分子の一部は右回り、他の一部は左回りに回転する。従って、液晶滴内の配向は過渡的に乱れ、電圧に応じた安定な配向状態に到達するまでに時間がかかる。このように、液晶滴内の液晶分子の動きにまとまりがなく、無統制となるため、応答速度が低下してしまう。【００１１】
さらに、白表示時に、各液晶滴のほぼ中央のディスクリネーション点付近では光が透過しないので、表示の明るさが低下するという問題もある。【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液晶表示装置において、配向分割のための複雑な構造を形成することなく、高い応答特性を確保しつつ、視野角特性を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の液晶表示装置は、複数の画素を備えた液晶表示装置であって、液晶層と、前記液晶層を間に保持する前面基板および背面基板と、前記液晶層を挟んで配置され、前記液晶層に電圧を印加する一対の電極と、前記前面基板の前面側および前記背面基板の背面側にそれぞれ配置された円偏光板と、前記液晶層と前記前面基板および背面基板との間にそれぞれ形成された第１および第２配向膜とを備え、前記液晶層は、前記画素のそれぞれに、連続した壁と、前記壁によって分離された複数の小部屋と、それぞれが、前記複数の小部屋の何れか１つに形成された複数の液晶領域とを有し、前記複数の液晶領域は、前記液晶層に平行な面内にディレクタを有する第１および第２の液晶領域を有しており、前記第１および第２の液晶領域のディレクタは互いに異なる方向を向いている。【００１４】
ある好ましい実施形態において、前記複数の小部屋のそれぞれと、前記第１および第２配向膜との間には他の小部屋は存在しない。【００１５】
ある好ましい実施形態において、前記複数の小部屋のそれぞれと、前記第１および第２配向膜のうちその小部屋に最も近接する配向膜との間には他の小部屋は存在しない。【００１６】
好ましくは、前記複数の液晶領域のそれぞれは、前記第１および第２配向膜のうちいずれか一方と接している。【００１７】
好ましくは、前記第１および第２配向膜には配向処理が施されていない。【００１８】
前記第１および第２配向膜の表面自由エネルギーは４４ｍＪ／ｍ2以上５０ｍＪ／ｍ2以下であってもよい。【００１９】
前記液晶層は、各画素内に４以上の小部屋を有していることが好ましい。より好ましくは、前記液晶層は、各画素内に８以上の小部屋を有している。【００２０】
ある好ましい実施形態において、前記液晶層の液晶材料の誘電異方性は正である。【００２１】
ある好ましい実施形態において、前記液晶領域はカイラル剤を含んでいない。【００２２】
前記複数の小部屋の前記液晶層の厚さ方向の平均長さは２μｍ以上６μｍ以下であり、前記複数の小部屋の前記液晶層に平行な面内の平均長さは２μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の液晶表示装置では、一画素内に、液晶層と平行な面内にディレクタを有する少なくとも２つの液晶領域を備えており、これらの液晶領域のディレクタは互いに異なる方向を向いているので、視野角特性を向上できる。【００２４】
また、液晶領域のディレクタが面内に存在するので、液晶層面内のリタデーションのばらつきを低減できる。【００２５】
さらに、各液晶領域は液晶層に平行なディレクタを有するモノドメインと見なされる。そのため、この液晶層に電圧を印加すると、液晶領域内の液晶分子は、１つのディレクタとしてまとまって動いて、液晶層の厚さ方向に配向する。従って、液晶領域内の液晶分子が放射状に配向している場合と比べて、液晶領域内の配向状態をより高速に切り換えることが可能となり、液晶表示装置の応答特性を大幅に高めることができる。【００２６】
本発明によると、画素内にリブやスリットなど複雑な構造を形成することなく、より単純な構造で配向分割と同様の効果を得ることができ、視野角特性に優れた液晶表示装置を簡便なプロセスで安価に製造できるので有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）は、本発明による実施形態の液晶表示装置を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、単一の画素における液晶層を模式的に示す図であり、（ａ）に示す液晶表示装置のＩｂ−Ｉｂ’線に沿った断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本発明による実施形態の液晶表示装置の表示原理を説明するための模式図であり、（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、液晶層に電圧を印加しない時および電圧を印加した時における液晶領域内の液晶分子の配向を例示する断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、水平配向膜ＡおよびＢを用いたサンプル液晶セルＮｏ．１、Ｎｏ．２の液晶層の断面ＳＥＭ像を示す図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、液晶領域における液晶分子の配向状態の一例を示す模式的な平面図および断面図である。
【図５】（ａ）は、サンプル液晶セルＮｏ．５を、偏光顕微鏡を用いてクロスニコル状態で観察した顕微鏡像を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の状態から偏光板を４５°回転させた状態の顕微鏡像を示す図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、サンプル液晶セルＮｏ．５の断面ＳＥＭ像および平面ＳＥＭ像を示す図である。
【図７】サンプル液晶セルＮｏ．６を用いて、表示のコントラストの方位角依存性を測定した結果を示す図である。
【図８】本発明による実施形態の他の表示装置の模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１            液晶層
２            背面基板
３            前面基板
４            画素電極
５            薄膜トランジスタ
６            カラーフィルター
７            平坦化膜
８            対向電極
１０          壁
１１          液晶領域
１２、１３    配向膜
１４、１４Ｌ、１４Ｕ      小部屋
１５、１６    円偏光板
２０          ディレクタ
２２          液晶分子
２４、２６    光
３２、３３    ガラス基板
３６          極
１００        液晶表示装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図１および図２を参照しながら、本発明によるある好ましい実施形態の液晶表示装置を説明する。【００３０】
図１（ａ）は、本発明による実施形態の液晶表示装置を模式的に示す断面図である。図１（ｂ）は、液晶層に電圧を印加しない時（電圧無印加時）の、単一の画素における液晶層の構成を説明するための模式図であり、基板と平行な断面を示している。図２（ａ）および（ｂ）は、液晶層に電圧を印加しない時（電圧無印加時）および電圧を印加した時（電圧印加時）における液晶領域内の液晶分子の配向を例示する模式的な断面図である。【００３１】
まず、図１（ａ）を参照する。液晶表示装置１００は、前面基板３と、前面基板３に対向するように配置された背面基板２と、これらの基板２、３の間に設けられた液晶層１と、前面基板３の前面側および背面基板２の背面側にそれぞれ配置された円偏光板１５、１６とを備えている。円偏光板１５、１６は、図示しないが、直線偏光板およびλ／４板の積層構造を有しており、その直線偏光板における吸収軸が互いに直交する（クロスニコル）ように配置されている。液晶層１は、白表示時に液晶層１を通過する光が略半波長のリタデーションを受けるように構成されている。すなわち、液晶層１のリタデーション（液晶層１の複屈折率Δｎと厚さｄとの積Δｎ・ｄ）は０．２９〜０．３８μｍに設定されている。【００３２】
背面基板２の液晶層側の表面には、複数のスイッチング素子（ここでは薄膜トランジスタ）５と、複数の透明な画素電極４と、配向膜１２とがこの順に形成されている。本実施形態における配向膜１２は水平配向膜であり、液晶層１の背面側の表面と接している。複数の画素電極４は、互いに離間して配置され、画像表示の一単位となる画素を規定している。本実施形態では、これらの画素電極４はマトリクス状に配列され、それぞれ、対応する薄膜トランジスタ５のソース電極（図示せず）と電気的に接続されている。【００３３】
一方、前面基板３の液晶層側の表面には、画素電極４と対応するように配置されたＲ（赤色）、Ｇ（緑色）およびＢ（青色）などのカラーフィルター６と、カラーフィルター６を被覆して平坦化するための平坦化膜７と、透明な対向電極８と、配向膜１３とがこの順に形成されており、配向膜１３は液晶層１の前面側の表面と接している。本実施形態における配向膜１３も、配向膜１２と同様に水平配向膜である。【００３４】
液晶層１は、壁１０によって複数の小部屋１４に分割されている。各小部屋１４の中には液晶領域１１が形成されている。壁１０は、例えば高分子から形成されている。なお、図１（ａ）では、壁１０および配向膜１２、１３が小部屋１４となる空間を包囲しているが、壁１０のみが小部屋１４となる空間を包囲していてもよい。【００３５】
また、図１（ｂ）からわかるように、各画素内において、少なくとも２つの小部屋１４が配置されており、壁１０は連続している。これらの小部屋１４内の液晶領域１１は、液晶層１と平行な面内にディレクタ２０を有している。また、液晶領域１１のディレクタ２０は、それぞれ、面内でランダムな方向を向いている。なお、本実施形態では、面内にディレクタ２０を有し、かつ、その方向が互いに異なる少なくとも２つの液晶領域１１が１つの画素内に配置されていればよい。【００３６】
次いで、図２（ａ）を参照しながら、各液晶領域１１の液晶分子の配向状態の一例を詳しく説明する。図示するように、電圧無印加時には、液晶領域１１内の液晶分子２２の一部は配向膜１２、１３の影響を受けて平行に配向する。また、液晶領域１１内の液晶分子２２の他の一部は、壁１０の影響を受けて傾斜する。しかしながら、液晶領域１１内の液晶分子２２の配向は連続であり、液晶領域１１内の液晶分子２２は、１つのディレクタ２０で配向方向が表わされるモノドメインを形成している。【００３７】
このように、本実施形態では、画素領域に含まれる複数の液晶領域１１のディレクタ２０は、面内でランダムに配向している。従って、従来の配向分割構造と同様に視野角特性を向上させることができる。また、液晶層面内でリタデーションを略均一にできるので、リタデーションのばらつきに起因する表示ムラを抑制できる。さらに、各液晶領域１１内の液晶分子はモノドメインとして振舞うので、例えば特許文献１などに記載された放射状の配向を有する液晶滴を利用する場合と比べて、電圧印加時の応答特性を大幅に改善できる。さらに、液晶領域１１の内部に光の透過を妨げるディスクリネーションが存在しないため、透過率を高く保つことが可能である。その上、前述したＭＶＡモードやＰＶＡモードの表示装置のように、画素内にリブやスリットなどの複雑な配向制御構造を形成することなく配向分割を行うことができるので、製造プロセスや製造コストの面から有利である。【００３８】
ここで、図２（ａ）および（ｂ）を参照しながら、液晶表示装置１００の表示原理を説明する。【００３９】
図２（ａ）に示すように、電圧無印加時には、液晶領域１１のディレクタ２０は基板２、３に平行に配向している。背面基板２の背面側から光２４を入射させると、光２４は、まず、直線偏光板およびλ／４板からなる円偏光板１６を通過して右円偏光または左円偏光２４ａになり、液晶層に入射する。液晶層では、ディレクタ２０が基板２、３に平行に向いているので、円偏光２４ａに位相差パイが与えられて、逆向きの円偏光２４ｂとなる。前述したように、円偏光板１５、１６の直線偏光板は、吸収軸が互いに直交するように配置されているため、円偏光２４ｂは円偏光板１５を透過し、直線偏光となって観察者側に出射する。従って、白表示状態が得られる。【００４０】
一方、図２（ｂ）に示すように、液晶層１に所定値以上の電圧を印加すると、液晶領域１１のディレクタ２０は基板２、３に垂直に配向する。このとき、背面基板２の背面側から光２６を入射させると、光２６は、円偏光板１６を通過して右円偏光または左円偏光２６ａになり、液晶層を通過する。液晶層では、ディレクタ２０が基板２、３に垂直に向いているので、円偏光２６ａには位相差が与えられず、円偏光２６ａのまま液晶層を出射する。円偏光２６ａは円偏光板１５を透過できないので、光２６は観察者側に出射せず、黒表示状態となる。【００４１】
なお、図示しないが、液晶層に所定値未満の電圧を印加すると、液晶領域のディレクタが液晶層の厚さ方向に対して傾斜する方向を向く。このとき、液晶層は、液晶層を通過する円偏光に対し、０より大きく、かつ、π未満の位相差を与えるので、中間調表示を行うことができる。中間調表示状態における各液晶領域のディレクタにおける面内成分は、白表示状態のディレクタに依存し、液晶領域ごとにそれぞれ異なる方向に向くために、配向分割の効果が得られる。【００４２】
なお、特開平７−１２０７２８号にも、複数の液晶領域を有する液晶層を用いた表示装置が記載されている。しかしながら、この表示装置では、電圧無印加時の液晶領域内の液晶分子の配向は放射状または同心円配向であり、面内にディレクタを有していないため、本実施形態のように面内のディレクタを利用して配向分割の効果を得ることはできない。また、各液晶領域は放射状または同心円配向を有するので、その略中央にディスクリネーションが存在し、透過率が低くなるという問題もある。さらに、液晶分子の動きが鈍く、高い応答特性を実現することも困難である。【００４３】
特開２０００−２０６５１５号には、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶表示装置において、前面基板をなくして表示装置の軽量化を図る目的で、複数の液晶領域が配置された液晶層を用いることが提案されている。しかしながら、これらの液晶領域のディレクタは配向膜によって規定される所定の方向を向いており、本実施形態のように、ディレクタの異なる液晶領域を一画素内に設けて配向分割の効果を得るものではなく、従って、高い視野角特性を実現することは難しい。【００４４】
さらに、特開平５−６１０２５号にも、複数の液晶滴（液晶領域）を利用した液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置では、それぞれ異なる液晶および二色性色素（青、緑、赤、黒）を含む４種類の液晶滴を用いて、コントラストの高いマルチカラー表示を行うことを目的としている。従って、特開平５−６１０２５号は、本実施形態のようにディレクタの異なる液晶領域を利用して配向分割を行うものではない。また、この液晶表示装置は、図２を参照しながら前述した表示原理を利用しておらず、円偏光板も使用していない。【００４５】
本実施形態において、各小部屋１４内の液晶領域１１のディレクタ２０は、配向膜１２、１３による規制力や小部屋１４の構造の影響を受ける。各液晶領域１１のディレクタ２０が面内でランダムな方向を向くように構成するためには、配向膜１２、１３はラビング処理などの配向処理が施されていないことが好ましい。配向膜１２、１３にラビング処理などが施されていなければ、画素内の複数の液晶領域１１が全て特定の一方向（ラビング方向など）に配向しないので、配向方向はランダムとなる。これにより、一画素内に配向方向の異なる液晶領域１１をより確実に形成できるので、視野角特性を向上できる。【００４６】
また、配向膜１２、１３によって液晶領域１１の配向状態をより確実に規制するためには、一画素内に形成された液晶領域１１のうち少なくとも２つの液晶領域１１が、配向膜１２、１３の一方または両方と接していることが好ましい。これにより、これらの液晶領域１１内の液晶分子をより確実に基板に略平行な方向に配向させることができる。なお、本明細書において、「液晶領域１１が配向膜１２、１３と接する」とは、液晶領域１１内の一部の液晶分子が配向膜１２、１３と直接接する場合の他、液晶領域１１と配向膜１２、１３との間に液晶分子および高分子などを含有する極めて薄い膜（例えば１０ｎｍ以下）を介在していても、液晶領域１１の液晶分子が配向膜１２、１３の影響を受ける場合も含むものとする。【００４７】
小部屋１４は、液晶層１の厚さ方向に１層または２層で配列されていることが好ましい。小部屋１４が液晶層１の厚さ方向に３層以上で配列されていると、最上層と最下層との間に位置する液晶領域は配向膜１２、１３の影響を受けないので、その液晶領域は面内にディレクタを有するモノドメインとしてみなされなくなる。液晶層１がこのような液晶領域を多く含んでいると、配向分割の効果が十分得られなかったり、応答速度の改善効果が低下するおそれがある。また、液晶層面内のリタデーションのばらつきを十分に低減できないおそれもある。さらに、リタデーションのわりに液晶層１が厚くなり、駆動電圧が高くなってしまう可能性もある。これに対し、小部屋１４が液晶層１の厚さ方向に２層以下で配列されていれば、一画素内の略全ての液晶領域１１を配向膜１２、１３に接するように形成することが可能になり、本発明による応答速度の改善効果をより高めることができる。また、液晶層面内のリタデーションを略均一にできるので表示ムラをより効果的に抑制できる。さらに、液晶層１の厚さを小さく抑えることができるので、駆動電圧をより低くできる。【００４８】
なお、小部屋１４が液晶層１の厚さ方向に１層で配列されている（以下、「１層構造」）とは、複数の小部屋１４のそれぞれと、配向膜１２、１３との間には、他の小部屋が存在しないことをいう。また、小部屋１４が液晶層１の厚さ方向に２層で配列されている（以下、「２層構造」）とは、複数の小部屋１４のそれぞれと、配向膜１２、１３のうちその小部屋１４に最も近接する配向膜との間に他の小部屋が存在しないことをいう。【００４９】
後で詳しく説明するように、液晶領域１１が配向膜１２、１３と接するように小部屋１４を形成するためには、配向膜１２、１３の表面自由エネルギーを最適化することが好ましい。これは、本願発明者らが種々の検討を重ねた結果、得られた知見である。表面自由エネルギーの好適な範囲は、液晶層１の材料によって変わるが、例えば４４ｍＪ／ｍ2以上５０ｍＪ／ｍ2以下である。【００５０】
本実施形態では、一つの画素内に配置される小部屋１４の数（すなわち液晶領域１１の数）は２以上であればよいが、好ましくは４以上である。小部屋１４の数が４以上であれば、一つの画素を配向方向の異なる４以上の領域に分割できるので、視野角特性を効果的に改善できる。より好ましくは、一つの画素内に配置される小部屋１４の数が８以上である。一方、小部屋１４の数が多すぎると、各小部屋１４が小さくなり、配向膜１２、１３と接しない液晶領域１１が生じやすくなる。また、小部屋１４の壁１０と液晶分子との相互作用によって液晶分子の動きが鈍くなり、応答速度が遅くなるおそれもある。例えば、画素サイズを８０×２２０μｍ、小部屋１４の幅の平均値（後述する平均幅ＷAVE）を５μｍ以上とすると、一画素内の小部屋１４の数の上限は約７００個となる。【００５１】
液晶層１の厚さ方向における小部屋１４の長さＨの平均値（以下、単に「平均高さＨAVE」という）は、液晶層１の厚さの１／３以上であることが好ましく、より好ましくは１／２以上である。小部屋１４の平均高さＨAVEが液晶層１の厚さの１／３未満になると、液晶層１の厚さ方向における中央部に、配向膜１２、１３の影響を受けない液晶領域１１が形成されやすくなる。このような液晶領域１１では、液晶分子が液晶層１の厚さ方向に沿って配向し、面内にディレクタ２０が存在しなくなるため、電圧無印加時の液晶分子の配向を制御することが困難となるからである。【００５２】
一方、液晶層１の面内における小部屋１４の最大幅Ｗの平均値（以下、単に「平均幅ＷAVE」という）は、画素幅の１／２以下であることが好ましく、より好ましくは１／３以下であり、これにより、一画素内により確実に４以上の小部屋１４を配置できる。一方、平均幅ＷAVEが小さすぎると、液晶領域１１が配向膜１２、１３に接し難くなり、また、小部屋１４の壁１０と液晶分子との相互作用によって液晶分子の動きが鈍くなってしまう。例えば、画素サイズを８０×２２０μｍとし、小部屋１４の平均幅ＷAVEを５μｍ以上とすると、平均幅ＷAVEは画素幅の１／４４以上となる。【００５３】
好ましくは、小部屋１４の平均高さＨAVEは例えば２μｍ以上６μｍ以下の範囲内で適宜選択され、かつ、平均幅ＷAVEは例えば２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内で適宜選択される。この理由を以下に説明する。【００５４】
小部屋１４内の液晶領域１１が大きくなりすぎると、液晶領域１１に、液晶分子配向が不連続となるディスクリネーションが発生しやすくなる。ディスクリネーションが発生すると、白表示時でも、液晶領域１１に光が透過しない領域が生じるため、白表示の明るさが低下する要因となるおそれがある。また、液晶領域１１のディスクリネーション近傍では液晶分子の駆動が鈍くなるので、応答速度が低下するおそれもある。よって、液晶領域１１の大きさは、ディスクリネーションが発生しない程度に抑制されていることが好ましく、例えば小部屋１４の平均長さＨAVEを６μｍ以下、かつ、小部屋１４の平均幅ＷAVEを５０μｍ以下に抑えることにより、小部屋１４内の液晶領域１１におけるディスクリネーションの発生を効果的に抑制できる。【００５５】
さらに、小部屋１４の平均幅ＷAVEが５０μｍより大きくなると、一画素内に含まれる小部屋１４の数、すなわち液晶領域１１の数が少なくなり、画素によって方位依存性が発生してムラ表示を引き起こすおそれがあるが、平均幅ＷAVEが５０μｍ以下であれば、そのようなムラ表示が生じることを抑制できる。【００５６】
一方、小部屋１４の平均高さＨAVEや平均幅ＷAVEが２μｍ未満であれば、小部屋１４の壁１０と液晶領域１１の液晶分子との相互作用の影響が顕著になるため、液晶分子の駆動が鈍くなる。また、配向膜１２、１３と接しない液晶領域１１の数が多くなりやすく、視野角特性や応答速度を十分に改善できない可能性がある。従って、小部屋１４の平均高さＨAVEおよび平均幅ＷAVEは何れも２μｍ以上であることが好ましい。【００５７】
液晶層１の材料は特に限定されないが、液晶層の液晶材料の誘電異方性は正であることが好ましい。液晶材料の誘電率異方性が負である場合、液晶分子は電圧をオンにした時に基板に平行になるよう倒れなければいけないが、倒れる方向を規制することができず、液晶滴内の分子は一様配向から乱れやすく、液晶領域内にディスクリネーションが発生したり、液晶分子の動きを妨げるおそれがあるからである。また、図２を参照しながら上述した表示原理を利用するためには、液晶層はカイラル剤を含んでいないことが好ましい。【００５８】
本実施形態における液晶層１は、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ；Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）と同様の材料を用いて形成できる。例えばネマチック液晶材料（すなわち低分子液晶組成物）および光硬化性樹脂（モノマーおよび／またはオリゴマー）の混合物を相溶させて透明基板間に配置した後、光硬化性樹脂を重合することによって得られる。光硬化性樹脂の種類は特に限定されないが、好ましくは紫外線硬化性樹脂を用いる。紫外線硬化性樹脂を用いると、重合を行う際に上記混合物を加熱する必要がないので、他の部材への熱による悪影響を防止できる。モノマー、オリゴマーは単官能でも多官能でもよい。【００５９】
本実施形態では、液晶性を示す紫外線硬化性樹脂と液晶組成物との混合物（液晶混合物）を、紫外線等の活性光線の照射により光硬化させることによって液晶層１を形成する。液晶混合物としては、例えば、紫外線硬化性材料と液晶とを２０：８０の重量比で混合し、少量の光開始剤を添加することによって得られた、常温でネマチック液晶相を示す液晶混合物を用いることができる。【００６０】
上記の液晶混合物は、例えば真空注入法または滴下注入（ＯＤＦ：Ｏｎｅ  Ｄｒｏｐ  Ｆｉｌｌ）法によって一対の基板の間に保持された後、紫外線で照射される。これによって、紫外線硬化性プレポリマーが重合して高分子となり液晶と相分離し、高分子からなる壁と、その壁によって分離された複数の液晶領域とを有する液晶層が形成される。【００６１】
なお、ＰＤＬＣを用いた液晶表示装置（高分子分散型液晶表示装置）では偏光板や配向膜を使用しない。ＰＤＬＣは、液晶層に対する電圧の印加により散乱状態と光透過状態との間で光学特性を切り換えることができるので、ＰＤＬＣを用いると、偏光板および配向膜を使用せずに表示を行うことができるからである。これに対し、本実施形態は、ＰＤＬＣと同様の材料を用いるが、配向膜および円偏光板も使用し、これによって、新規な配向分割のモードを実現するものである。また、高分子分散型液晶表示装置で用いるＰＤＬＣは、液晶滴の径を小さく抑えて散乱強度を高めるために比較的大きい複屈折率Δｎを有しているが、本実施形態における液晶層は、リタデーション（Δｎ・ｄ）を所望の値（例えば０．２９〜０．３８μｍ）に制御するために、ＰＤＬＣよりも小さい複屈折率Δｎを有する。例えば、液晶層の厚さｄが４μｍのとき、Δｎの好適な範囲は０．０７以上０．１以下となる。【００６２】
＜液晶表示装置の製造方法＞
本実施形態における液晶表示装置は、例えば以下のような方法で製造できる。ここでは、真空注入法を用いて液晶層を形成する方法を例に説明する。【００６３】
まず、薄膜トランジスタおよび画素電極が形成されたガラス基板（背面基板）、および、カラーフィルターや対向電極が形成されたガラス基板（前面基板）の表面に、それぞれ、スピンコート法またはインクジェット法を用いて配向膜を均一に塗布し、所定の温度で焼成を行う。配向膜にはラビング処理を施さない。また、配向膜として、後述する方法で測定した表面自由エネルギーが４７ｍＪ／ｍ2の水平配向膜を用いる。【００６４】
次いで、光硬化性のモノマー、光重合開始剤、ポジ型液晶を均一に混ぜ合わせて液晶混合物を作製する。混ぜ合わせる際の温度は、液晶混合物がネマチック相に転移する温度Ｔni以上の温度とする。また、液晶の組成比は８０〜８５％である。得られた混合物を、転移温度Ｔni以上の温度で保持する。【００６５】
続いて、前面基板と背面基板とをそれぞれ配向膜を内側にして対向させ、一定のギャップを確保するためのスペーサを介して貼り合わせる。【００６６】
これらの基板を転移温度Ｔni以上で保持し、その間隙に、上記の転移温度Ｔni以上の温度で保持された液晶混合物を充填する（真空注入法）。この後、転移温度Ｔni以上の温度において、混合物に光（紫外線）を照射して、混合物内のモノマーから高分子を形成すると同時に、高分子と液晶とを相分離させる。これにより、前面基板と背面基板との間に液晶層が形成される。【００６７】
この後、前面基板および背面基板を挟むように、前面基板の前面側および背面基板の背面側にそれぞれ円偏光板を設ける。これらの円偏光板は、その直線偏光部分が互いにクロスニコルになるように配置される。このようにして、液晶表示装置を得る。【００６８】
上記の方法では、液晶層を形成する際に真空注入法を用いているが、代わりにＯＤＦ法を用いてもよい。その場合の液晶層の形成方法を以下に説明する。【００６９】
まず、真空注入法を用いる場合と同様の方法で、配向膜の形成および液晶混合物の作製を行う。【００７０】
次いで、転移温度Ｔni以上で保持された背面基板または前面基板の配向膜上に、転移温度Ｔni以上の温度で保持された所定量の液晶混合物を滴下する。この後、混合物を滴下された基板に対して、他方の基板をスペーサを介して対向させて貼り合わせる。【００７１】
続いて、転移温度Ｔni以上の温度で基板間の液晶混合物に光（紫外線）を照射することによって、混合物内のモノマーから高分子を形成すると同時に、高分子と液晶とを相分離させて液晶層を得る。【００７２】
上述したような方法で液晶表示装置を製造する場合、液晶領域のサイズや形状、配置などの液晶層の構造は、配向膜の種類や液晶層の形成条件によって制御できる。以下に詳しく説明するように、液晶領域の大きさは、液晶混合物に対する光の照射条件によって調整でき、また、液晶層における液晶領域の配置は、配向膜の種類によって調整することが可能である。【００７３】
＜液晶領域の大きさと液晶混合物に対する光の照射条件との関係＞
本実施形態では、高い応答速度を確保しつつ、配向分割によって視野角特性を効果的に改善するためには、小部屋の大きさ（すなわち液晶領域の大きさ）を所定の範囲に制御する必要がある。上述した液晶混合物を用いて液晶層を形成する場合には、液晶領域の大きさは、液晶混合物に対する光の照射条件によって調整することができる。本願発明者らは、光の照射条件と液晶領域の大きさとの関係を検討したので、その方法および結果を以下に説明する。【００７４】
まず、２枚のガラス基板の表面にＩＴＯ膜および配向膜をこの順に形成し、これらのガラス基板の間に、真空注入法で液晶混合物を注入する。配向膜の形成方法や液晶混合物の材料・混合比などは、前述した方法と同様とする。次いで、ガラス基板間の液晶混合物に対して光を照射し、重合相分離させて液晶層を形成する。照射強度は、２ｍＷ／ｃｍ2〜１４０ｍＷ／ｃｍ2の範囲内から選択する。このようにして、照射強度の異なる複数の液晶セル（「サンプル液晶セル」とする）を作製する。【００７５】
なお、サンプル液晶セルを作製する際の照射光として、３５０ｎｍ以下の波長をカットするフィルターなどを通過した光を利用する。波長が３５０ｎｍ以下の光が照射されると、液晶混合物内の液晶が分解してしまう等の不具合が発生するからである。【００７６】
また、光の照射時間は、液晶混合物に含まれるモノマーが重合するために十分な時間とする。ここでは、液晶領域の液晶材料のＴniが、原料として液晶混合物に含まれる液晶のＴni’の９９％以上となる程度を目安として照射時間を設定する。例えば、照射強度が５０ｍＷ／ｃｍ2のときの照射時間は５０ｓｅｃである。【００７７】
この後、各サンプル液晶セルにおける小部屋の大きさをＳＥＭ観察によって求める。具体的には、サンプル液晶セルを切断して小部屋内の液晶を有機溶剤で洗い流す。次いで、このサンプル液晶セルから前面基板を剥がし、スパッタ法で導電膜を薄く形成した後、液晶層内の小部屋を上方から観察する。ここでは、一画素内に位置する複数個（例えば１００個）の小部屋の最大幅を計測し、その平均値（平均幅）ＷAVEを求める。【００７８】
得られたＳＥＭ観察結果を、まず、分解前の各サンプル液晶セルを光学顕微鏡で観察した結果と比較した。その結果、ＳＥＭで観察された小部屋の形状や配置は、分解前の各サンプル液晶セルにおける液晶領域の形状や配置と一致していることを確認した。従って、ＳＥＭ観察によって求めた小部屋の平均幅ＷAVEは、小部屋内に形成される液晶領域の平均幅と等しくなると考えられる。【００７９】
ＳＥＭ観察によって得られた小部屋の平均幅ＷAVE（すなわち液晶領域の平均幅）と液晶混合物に照射する光の強度との関係を表１に示す。表１に示す結果から、光の照射強度が小さいと液晶領域は大きくなり、照射強度が大きいほど液晶領域が小さくなることがわかり、照射強度によって液晶領域の大きさを制御できることが確認された。また、液晶領域の平均幅を２μｍ以上５０μｍ以下に制御するためには、照射強度を２ｍＷ／ｃｍ2以上５０ｍＷ／ｃｍ2以下の範囲内で設定すればよいことがわかった。なお、照射強度の数値範囲は、使用する液晶混合物の材料や混合比によって変わる。【００８０】
ここでは、液晶領域の平均幅を求めたが、液晶領域の平均高さも、液晶層の厚さ（例えば４μｍ）以下の範囲内では、液晶領域の平均幅と同じように照射条件によって制御することができる。ただし、液晶領域が大きく、例えば液晶層の厚さ方向に亘って液晶領域が形成されると（１層構造）、液晶領域の平均高さは液晶層の厚さによって決まるため、照射条件にかかわらず一定となる。【００８１】
【表１】
2009069249.tif 000003
【００８２】
＜液晶領域の配置と配向膜の表面自由エネルギーとの関係＞
液晶領域１１の液晶配向をより確実に制御するためには、小部屋１４は液晶層１の厚さ方向に２層以下となるように配置され、略全ての小部屋１４内の液晶領域１１の配向が配向膜１２、１３によって規制されることが好ましい。本願発明者らは、液晶領域１１の配置を制御するための液晶セルの作製条件について種々の検討を行った結果、配向膜１２、１３の特性（表面自由エネルギー）を制御することが重要であるという知見を得た。以下に、液晶セルの作製条件の検討方法および結果を詳しく説明する。【００８３】
ここでは、表面自由エネルギーの異なる４種類の水平配向膜Ａ〜Ｄを用いる。このうち水平配向膜Ａ（ＡＬ１Ｔ１０４８：ＪＳＲ社製商品名）はＴＦＴを用いた液晶表示装置に一般的に使用される配向膜であり、水平配向膜Ａは水平配向膜Ｂよりも高い電圧保持率を有する。水平配向膜Ｂ（Ｐｌｘ１４００：日立化成デュポンマイクロシステムズ社製商品名）は市販されている水平配向標準セルに用いられている水平配向膜である。水平配向膜Ｃ（ＡＬ１Ｌ５０９：ＪＳＲ社製商品名）およびＤは、それぞれ、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、および、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードの液晶表示装置に一般的に使用される配向膜である。【００８４】
まず、４種類の水平配向膜の表面自由エネルギーを測定する。測定では、協和界面科学株式会社製の固液界面解析装置（ＤｒｏｐＭａｓｔｅｒ５００）を用い、液滴法によりプローブ液体の平均接触角を求める。プローブ液体として、水、エチレングリコール、ジヨードメタンを用いる。これらのプローブ液体の表面自由エネルギーは、それぞれ、７２．８ｍＪ／ｍ2、４７．７ｍＪ／ｍ2、５０．８ｍＪ／ｍ2である。具体的には、各水平配向膜表面に上記プローブ液体を約３０μｌ滴下して接触角を測定する。１０回測定した接触角の平均値を算出して、各プローブ液体についての「平均接触角」を得る。この後、付属ソフトウェアーであるＦＡＭＡＳ表面自由エネルギー解析アドインソフトウェアーを用いてＫｉｔａｚａｋｉ−Ｈａｔａ法で解析を行うことにより、その水平配向膜の表面自由エネルギーを得る。【００８５】
この結果、水平配向膜Ｂでは、水、エチレングリコール、ジヨードメタンの液滴の接触角はそれぞれ、７６．６°、４５．５°、２６．６°であった。得られた接触角度を用いて解析を行った結果、この配向膜の表面自由エネルギーは４７±２．２ｍＪ／ｍ2となった。同様にして、水平配向膜Ａ、ＣおよびＤの表面自由エネルギーを求めたところ、それぞれ、４１ｍＪ／ｍ2、５４ｍＪ／ｍ2、６５ｍＪ／ｍ2であった。【００８６】
次いで、上記水平配向膜Ａ〜Ｄを用いて、それぞれ、サンプル液晶セルを作製する。ここでは、２枚のガラス基板の表面に配向膜を形成し、これらのガラス基板の間に、真空注入法で液晶混合物を注入する。配向膜の形成方法や液晶混合物の材料・混合比などは、前述した方法と同様とする。この後、ガラス基板間の液晶混合物に対して、５０ｍＷ／ｃｍ2の強度で光（紫外線）を照射し、重合相分離させて液晶層を形成する。このようにして、水平配向膜Ａ〜Ｄを用いたサンプル液晶セルＮｏ．１〜Ｎｏ．４を得る。【００８７】
得られた各サンプル液晶セルＮｏ．１〜Ｎｏ．４を切断して小部屋内の液晶を有機溶剤で洗い流した後、スパッタ法で観察しようとする断面に導電膜を薄く蒸着し、断面ＳＥＭ観察を行う。さらに、サンプル液晶セルの一方のガラス基板を剥がして、液晶層の上方から平面ＳＥＭ観察を行う。この断面および平面ＳＥＭ観察により、高分子の壁によって規定された小部屋の配列状態を観察することができる。【００８８】
上記の平面ＳＥＭ観察の結果を、まず、分解前の各サンプル液晶セルを光学顕微鏡で観察した結果と比較した。その結果、平面ＳＥＭ観察された小部屋の形状や配置は、分解前の各サンプル液晶セルにおける液晶領域の形状や配置と一致していることを確認した。従って、断面ＳＥＭ観察による液晶層の厚さ方向の小部屋の配列状態は、液晶層の厚さ方向の液晶領域の配列状態と一致するものと考えられる。【００８９】
断面ＳＥＭによる小部屋の観察結果を説明する。図３（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、水平配向膜ＡおよびＢを用いたサンプル液晶セルＮｏ．１およびＮｏ．２の断面ＳＥＭ像を示す図である。【００９０】
サンプル液晶セルＮｏ．１およびＮｏ．２では、ガラス基板３２、３３の間に液晶層１が形成されており、液晶層１は、高分子からなる壁１０によって形成された複数の小部屋１４を有している。【００９１】
サンプル液晶セルＮｏ．１では、図３（ａ）に示すように、液晶層１の厚さ方向に３以上の小部屋１４が配置されている部分が見られた。そのため、液晶層１に形成された複数の小部屋１４のうち一部の小部屋１４は配向膜１２、１３に接しているが、液晶層１の厚さ方向の中央には、配向膜１２、１３の何れにも接していない小部屋１４が存在していた。これらの小部屋１４内に形成される液晶領域では、液晶分子は配向膜１２、１３の規制をほとんど受けずに略垂直に配向する可能性が高いと考えられる。【００９２】
また、サンプル液晶セルＮｏ．３およびＮｏ．４の液晶層でも、サンプル液晶セルＮｏ．１と同様に、液晶層の厚さ方向に３以上の小部屋が形成されており、液晶層の中央に配向膜に接していない小部屋が存在することが観察された。【００９３】
これに対し、サンプル液晶セルＮｏ．２では、図３（ｂ）に示すように、小部屋１４は液晶層１の厚さ方向において２層で配列され、下層の小部屋１４Ｌは配向膜１２と接しており、上層の小部屋１４Ｕは配向膜１３と接していた。従って、配向膜１２、１３と接していない小部屋１４が見られなかった。このことから、配向膜１２、１３の規制を受けずに液晶分子が垂直に配向してしまう液晶領域がほとんど形成されないと考えられ、他のサンプル液晶セルＮｏ．１、Ｎｏ．３およびＮｏ．４よりも高い応答特性が得られることが確認された。【００９４】
サンプル液晶セルＮｏ．１〜Ｎｏ．４の配向膜Ａ〜Ｄの表面自由エネルギーの測定結果および小部屋の配列状態を表２に示す。【００９５】
【表２】
2009069249.tif 000004
【００９６】
表２に示す結果から、配向膜の表面自由エネルギーを例えば４４ｍＪ／ｍ2以上５０ｍＪ／ｍ2以下（Ｋｉｔａｚａｋｉ−Ｈａｔａ法で解析）に設定することにより、より確実に液晶領域を２層以下で配列することができることがわかった。これにより、液晶層全体に存在する液晶領域のうち、液晶層の中央に位置し、何れの配向膜の規制も受けない液晶領域の割合を低減できるので、液晶層の面内におけるリタデーションのばらつきを低減でき、表示ムラを抑制できる。【００９７】
なお、サンプル液晶セルＮｏ．１およびＮｏ．２のサンプル液晶セルの一方のガラス基板を剥がして、液晶層の上方から平面ＳＥＭ観察を行うと、サンプル液晶セルＮｏ．１では、高分子が凝集している領域が多く観察された。これに対し、サンプル液晶セルＮｏ．２では、高分子と液晶領域とは略均一に分離していた。よって、サンプル液晶セルＮｏ．２では、高分子の凝集によるムラ表示が抑制されて、より高い表示特性が得られることがわかった。【００９８】
＜液晶領域内の液晶分子の配向状態１＞
図４（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、液晶領域における液晶分子の配向状態の一例を示す模式的な平面図および断面図であり、図４（ａ）は一画素内に配置された複数の液晶領域の配向状態を示し、図４（ｂ）は、単一の液晶領域の配向状態を示している。【００９９】
図４（ａ）に示すように、ソースおよびゲート配線４２、４４によって包囲された画素４０には、複数の液晶領域１１が配置されている。また、図４（ｂ）に示すように、各液晶領域１１は配向膜１２、１３と接しており、液晶領域１１のディレクタは基板表面に平行に配向している。このとき、液晶領域１１内の各液晶分子２２は、その液晶領域１１にディスクリネーションが生じないように、基板表面に平行な面内で略一様に配向しようとする。その結果、図示する例では、液晶領域１１内の液晶分子２２は、液晶領域１１の両端を「極」３６として、一方の極３６から他方の極３６に向かう線に沿って配向している。従って、液晶領域１１の配向ベクトル（ディレクタ）２０は、両端の極間を結ぶ線に平行となる。【０１００】
ここで、配向膜１２、１３はラビング処理などの配向処理が施されていないため、液晶領域１１の面内のディレクタ２０は、互いに揃っておらず、ランダムな方向を向く。微視的に見ると、各液晶領域１１は、それぞれ、ディレクタ２０に起因する視野角の方位依存性を有するが、一画素で見ると、ランダムなディレクタ２０を有する複数の液晶領域１１が存在するので、視野角特性の方位依存性が平均化される。【０１０１】
なお、本実施形態における液晶領域１１内の液晶分子の配向状態は、面内にディレクタ２０を有するように配向していればよく、図示するような２つの極３６を有するバイポーラ（ｂｉｐｏｌａｒ）配向に限定されない。さらに、面内にディレクタ２０を有する液晶領域１１が一画素内に２つ以上あればよい。一画素内の略全ての液晶領域１１が面内にディレククタ２０を有し、かつ、液晶領域１１の内部にディスクリネーションを含まないことが望ましいが、そのような液晶領域１１以外の液晶領域が画素内に含まれていてもよい。例えば画素内の一部の液晶領域が放射状の配向を有していたり、液晶領域内部にディスクリネーションを有していてもかまわない。【０１０２】
＜液晶領域内の液晶分子の配向状態２＞
１層構造の液晶層を有するサンプル液晶セルを作製して、液晶領域の配向状態を調べたので、その方法および結果を説明する。【０１０３】
まず、１層構造のサンプル液晶セル（「サンプル液晶セルＮｏ．５」とする）を、上述したサンプル液晶セルと同様の方法で作製する。ただし、配向膜として、表面自由エネルギーが４７ｍＪ／ｍ2の水平配向膜Ｂを使用する。また、液晶層の形成には真空注入法を用い、液晶混合物に対する光の照射強度を２０ｍＷ／ｃｍ2とする。このようにして得られたサンプル液晶セルＮｏ．５では、各液晶領域は図３（ｂ）に示す液晶領域よりも大きくなり、前面基板および背面基板の配向膜と接するように配置される（液晶領域の高さ≒液晶層の厚さ）。【０１０４】
次いで、サンプル液晶セルＮｏ．５の液晶層における液晶領域の配向状態を調べるために、偏光顕微鏡を用いてサンプル液晶セルＮｏ．５を基板の法線方向から観察する。【０１０５】
図５（ａ）は、透過偏光顕微鏡を用いてクロスニコル状態でサンプル液晶セルＮｏ．５を観察した顕微鏡像を示す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の状態から偏光板を４５°回転させた状態の顕微鏡像を示す図である。図示する直線Ａ、Ｐは、それぞれ、偏光顕微鏡の偏光板および検光板の透過軸の方向を示している。【０１０６】
この結果、液晶滴内にディスクリネーションラインが観察されなかったことから、各液晶領域では液晶分子が略一様に配向しており、モノドメインとなっていることがわかった。また、各液晶領域の幅は約５〜１５μｍであった。【０１０７】
さらに、図５（ａ）では、一部の液晶領域は光を透過しないため黒く見えるが、偏光板を回転させると、これらの液晶領域は光を透過して白く見える。同様に、図５（ｂ）でも一部の液晶領域が黒く見えるが、これらの液晶領域は偏光板の回転により白く見える。このことから、液晶領域の面内の配向方向（ディレクタ）は液晶領域毎に異なることがわかった。さらに、図５（ａ）および（ｂ）では、何れも、黒く見える領域と白く見える領域とが略ランダムに配置されていることから、異なるディレクタを有する液晶領域が液晶層にランダムに配置されており、視野角を拡大できることが確認された。【０１０８】
続いて、サンプル液晶セルＮｏ．５を切断し、有機溶剤で液晶領域内の液晶を洗い流した後に、スパッタ法で断面に導電膜を蒸着して、断面ＳＥＭ観察を行った。次いで、サンプル液晶セルＮｏ．５から一方のガラス基板を剥がして、液晶層を上方から観察した（平面ＳＥＭ観察）。【０１０９】
図６（ａ）および（ｂ）は、サンプル液晶セルＮｏ．５の断面ＳＥＭ像および平面ＳＥＭ像を示す図である。簡単のため、図３に示すサンプル液晶セルと同様の構成要素には同じ参照符号を付して説明を省略する。【０１１０】
図６（ａ）から、高分子の壁１０によって形成される小部屋１４が液晶層１の厚さ方向に１層で配列されており、各小部屋１４は上側および下側の配向膜１２、１３に接していることがわかった。従って、各小部屋１４内に形成される液晶領域内の液晶分子は、配向膜１２、１３によってより確実に規制されて、基板に平行に配向するため、視野角特性をより効果的に改善できることが確認された。また、高分子からなる壁１０は基板に略垂直に形成されていることがわかった。一方、図６（ｂ）から、高分子からなる壁１０が連続しており、壁１０の厚さが略均一であることがわかった。【０１１１】
次に、１層構造の液晶層を有するサンプル液晶セルを作製して、本実施形態における表示のコントラストの方位角依存性を測定したので、その結果を図７に示す。【０１１２】
まず、１層構造のサンプル液晶セル（「サンプル液晶セルＮｏ．６」とする）を、上述したサンプル液晶セルと同様の方法で作製する。ただし、配向膜として、表面自由エネルギーが４７ｍＪ／ｍ2の水平配向膜Ｂを使用する。また、液晶層の形成には真空注入法を用い、液晶混合物に対する光の照射強度を２０ｍＷ／ｃｍ2とする。【０１１３】
作製したサンプル液晶セルＮｏ．６の液晶層は、図５および図６に示すサンプル液晶セルＮｏ．５の液晶層と同様の構造を有している。表示のコントラストは、電圧印加時（黒表示）の透過光強度に対する電圧無印加時（白表示）の透過光強度の比を算出することによって求めた。この結果から、コントラストは方位角にほとんど依存しないことがわかった。従って、特別な配向分割手段を用いなくても、方位角依存性の少ない液晶表示装置を実現できることが確認できた。【０１１４】
このように、本実施形態によると、視角の方位依存性を大幅に低減することが可能となり、ＭＶＡモードやＰＶＡモードの表示装置と同様の配向分割効果が得られる。なお、図７では、液晶領域が液晶層の厚さ方向に１層で配列された（１層構造）液晶層の方位角依存性を示しているが、同様に、液晶領域が２層で配列された（２層構造）液晶層でも方位角依存性を大幅に低減することができる。なお、１層構造の液晶層では、２層構造の液晶層よりも表示のコントラストを高くできるので有利である。【０１１５】
なお、上記の実施例では、液晶層内の小部屋の構造を制御するために、所定の表面エネルギーを有する配向膜を選択したが、配向膜の表面を単分子吸着膜などを用いて改質することにより、配向膜の表面エネルギーを制御してもよい。また、配向膜の表面エネルギーの好適な範囲は、液晶の表面エネルギーと同程度（例えば差が２０％以下）であればよく、上述した配向膜Ｂの表面エネルギーの値に限定されない。【０１１６】
また、本実施形態の表示装置の構成は、図１に示す構成に限定されない。前面および背面基板としてプラスチック基板を用いてもよいし、曲面基板を用いてもよい。あるいは、図８に示すようなフレキシブル基板５２、５３を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明によると、視野角特性および応答特性に優れた液晶表示装置を提供できる。また、そのような液晶表示装置を簡便な製造プロセスで安価に製造できる。【０１１８】
本発明は、種々の液晶表示装置や液晶表示装置を用いた各種電気機器に適用できる。特に、水平配向型液晶を用いた透過型あるいは反射型液晶表示装置に好適に用いられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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