(57)【要約】【課題】  画素部を小さくすることなく、画素部の外側における液晶の配向を一方向に揃え、かつ、液晶の配向欠陥を防止した液晶表示素子を提供する。【解決手段】  互いに対向し、対向面側にそれぞれ電極および配向膜を備えたマスター基板２とスレーブ基板１とを有し、これらの基板にネマティック液晶が挟持された液晶表示素子において、マスター基板２の画素部および非画素部に設けられた第１の配向膜４界面のネマティック液晶分子のプレチルト角は、スレーブ基板１の非画素部に設けられた第２の配向膜５界面のネマティック液晶分子のプレチルト角と等しい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向し、対向面側にそれぞれ電極および配向膜を備えた第１の基板と第２の基板とを有し、これらの基板にネマティック液晶が挟持された液晶表示素子において、
第１の基板の画素部および非画素部に設けられた配向膜界面のネマティック液晶分子のプレチルト角は、第２の基板の非画素部に設けられた配向膜界面のネマティック液晶分子のプレチルト角と等しいことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
上記ネマティック液晶にはカイラル剤が注入されており、上記第２の基板の非画素部に設けられた配向膜界面のネマティック液晶分子のプレチルト角は、上記第２の基板の画素部に設けられた配向膜界面のネマティック液晶分子のプレチルト角よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
上記第２基板の非画素部における配向膜の材料、ならびに、第１の基板の画素部および非画素部における配向膜の材料は、無機材料である一方、第２基板の画素部の材料は、有機材料であ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。
【請求項４】
上記無機材料はＳｉＯである一方、上記有機材料はポリイミドであることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
上記第２の基板の非画素部における配向膜のプレチルト角、ならびに、上記第１の基板の画素部および非画素部の配向膜のプレチルト角は３°以上７°以下である一方、上記第２の基板の画素部における配向膜のプレチルト角は１°以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項６】
互いに対向し、対向面側にそれぞれ電極および配向膜を備えた第１の基板と第２の基板とを有し、これらの基板にネマティック液晶が挟持された液晶表示素子の製造方法において、
第１の基板の画素部および非画素部に設けられた配向膜界面のネマティック液晶分子のプレチルト角と、第２の基板の非画素部に設けられた配向膜の界面のネマティック液晶分子のプレチルト角とを等しくすることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項７】
上記ネマティック液晶にカイラル剤が注入し、上記第２の基板の非画素部に設けられた配向膜界面のネマティック液晶分子のプレチルト角を、上記第２の基板の画素部に設けられた配向膜界面のネマティック液晶分子のプレチルト角よりも大きくすることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子およびその製造方法に関し、特に、ネマティック液晶を用いた、双安定性の液晶表示素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、強誘電液晶や双安定液晶などの液晶を２枚の基板で狭持して作製された、液晶表示装置（液晶表示素子）が、パソコン、携帯電話などに用いられている。
【０００３】
この液晶表示素子に用いられている基板は、映像や文字を表示する画素部（画素エリア）と、それ以外の非画素部（非画素エリア）とから成っている。そして、画素部には、透明電極が設けられており、この透明電極によるパルス電界の印加により液晶を駆動させている、つまり、液晶の配向をコントロールしている。ところが、非画素部には、この透明電極は設けられていない。そのため、この非画素部において複数の配向の液晶が混成し、マダラ模様ができる、という問題がある。
【０００４】
これに対して、特許文献１には、強誘電液晶表示素子(FLCD)において、画素電極外側に新たな電極を設け、所定電圧を加えて画素電極周囲の液晶の配向を一方向に揃えることで画素周囲のマダラ模様をなくした、強誘電性液晶ディスプレイ装置が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、絵素部では上下基板のラビング条件が等しい一方、非絵素部では上下基板のラビング条件が大きく異なる液晶表示装置が記載されている。この液晶表示素子は、非絵素部での上下基板の配向の非対称性が大きくなり、液晶の配向を１つの配向に揃えることができる。
【０００６】
また、特許文献３には、表示領域（画素部）の最端部に配置される透明電極の外側に少なくとも１つのダミー電極を形成することにより、表示領域内の周縁部においても四方に透明電極が隣接し、表示領域の中心部と同様のパターンとした液晶装置が記載されている。これにより表示領域（画素部）の周縁部における透明電極パターンの形状効果に起因する特異的な液晶の挙動により生じる表示品質の悪化を防止することができる。この特許文献３に記載の液晶装置は、フレデリクス転移を経て双安定状態を有するカイラルネマティック液晶を用いた装置である。
【０００７】
また、特許文献４には、ＦＬＣＤにおいて上下基板の画素周辺配向膜のプレチルト角が画素内よりも大きい、液晶素子が開示されている。さらに、特許文献５には、電圧印加によって基板表面に沿って移動可能な液晶材料を用いた液晶表示素子で、上下基板の画素周辺配向膜のプレチルト角が画素内よりも大きく、画素周囲のさらに外側にランダム配向する領域を持つ、液晶素子が開示されている。
【特許文献１】特開昭６２−１０２２２７号公報（昭和６２年５月１２日  公開）
【特許文献２】特開平２−２２１９２８号公報（平成２年９月４日  公開）
【特許文献３】特開２００１−１６６３２２号公報（平成１３年６月２２日  公開）
【特許文献４】特開平７−１３１６７号公報（平成７年１月１７日  公開）
【特許文献５】特開平９−３２９７９０号公報（平成９年１２月２２日  公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の強誘電性液晶ディスプレイ装置では、画素周囲の液晶を特定の配向にスイッチさせる電極を設けているため、画素部が小さくなる。また、この電極のさらに外側では、液晶の配向を一方向に揃えることができない。
【０００９】
特許文献２に記載の強誘電性液晶表示装置では、上下基板の絵素部と非絵素部とのラビング条件を揃えているため、上下基板のアライメントズレが生じると、本来は同じラビング条件の配向膜にて挟持されるべき強誘電性液晶が異なるラビング条件の配向膜にて挟持される部分が発生する。このため、強誘電性液晶の配向欠陥を誘起することになる。また、強誘電液晶でないカイラルネマティック液晶などの双安定液晶を用いた場合でも、同様に配向欠陥を誘起する。さらに、マスクラビング法を用いて、配向膜表面にレジストを塗布しているため、配向膜とレジストとの相互作用による配向乱れを防げない。また、一枚の基板で２水準の配向処理を行うため、コストアップにつながる。
【００１０】
特許文献３に記載の液晶装置では、表示領域の外側にダミー電極を設けているため、このダミー電極を設けた分、画素部が小さくなる。また、ダミー電極のさらに外側では、Uniform配向とTwist配向とがマダラに存在することを防げない。特許文献４・５に記載の液晶素子は、上下基板のアライメントズレが生じると、本来は同じラビング条件の配向膜にて挟持されるべき強誘電性液晶が異なるラビング条件の配向膜にて挟持される部分が発生する。このため、強誘電性液晶の配向欠陥を誘起することになる。
【００１１】
さらに、上記の特許文献はいずれも、画素部の外側の液晶の配向がランダムに配向するため、表示素子形態としては見栄えの悪いランダム配向領域を隠す必要があり、コストアップにつながり、狭額縁化が不可能である。
【００１２】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、(i)画素部を小さくすることなく、(ii)画素部の外側における液晶の配向を一方向に揃え、かつ、(iii)液晶の配向欠陥を防止した液晶表示素子およびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の液晶表示素子は、上記課題を解決するために、互いに対向し、対向面側にそれぞれ電極および配向膜を備えた第１の基板と第２の基板とを有し、これらの基板にネマティック液晶が挟持された液晶表示素子において、第１の基板の画素部および非画素部に設けられた配向膜界面のネマティック液晶分子のプレチルト角は、第２の基板の非画素部に設けられた配向膜界面のネマティック液晶分子のプレチルト角と等しいことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の液晶表示素子の製造方法は、互いに対向し、対向面側にそれぞれ電極および配向膜を備えた第１の基板と第２の基板とを有し、これらの基板にネマティック液晶が挟持された液晶表示素子の製造方法において、第１の基板の画素部および非画素部に設けられた配向膜界面のネマティック液晶分子のプレチルト角と、第２の基板の非画素部に設けられた配向膜の界面のネマティック液晶分子のプレチルト角とを等しくすることを特徴としている。
【００１５】
上記構成によれば、非画素部において、第１の基板と第２の基板との配向膜界面のネマティック液晶分子のプレチルト角が互いに等しい。そのため、これらの基板間に配されるネマティック液晶分子の配向が、常に一方向に揃う。つまり、非画素部において２つ以上の配向状態を有するネマティック液晶分子が存在することを防止することができる。
【００１６】
例えば、第１の基板と第２の基板とで、配向膜のラビング方向（ラビング処理を行う方向）が１８０度逆向きの場合には、ネマティック液晶分子の配向状態は、アンチパラレル配向、（Uniform配向、ホモジニアス配向）となる。一方、第１の基板と第２の基板とで、ラビング方向（ラビング処理を行う方向）が等しい場合には、ネマティック液晶分子の配向状態は、Twist配向となる。すなわち、非画素部では、Uniform配向またはTwist配向のいずれかの配向のみとなる。
【００１７】
従って、非画素部における液晶の配向が一方向に揃うため、この非画素部に液晶の配向を揃えるための電極を設ける必要もない。そのため、画素部を大きくすることができ、狭額縁化を図ることができる。
【００１８】
また、第１の基板は画素部と非画素部との配向膜の界面のネマティック液晶分子のプレチルト角が等しくなっているとともに、このプレチルト角は、第２の基板の非画素部の配向膜の界面のネマティック液晶分子のプレチルト角と等しくなっている。そのため、第１の基板と第２の基板とでアライメントズレが生じた場合にも、非画素部における第１の基板と第２の基板との配向膜の配向関係がかわらない。つまり、非画素部では、ラビング条件の異なる配向膜にて挟持されるネマティック液晶が生じることがない。従って、アライメントズレが生じた場合でもネマティック液晶の配向欠陥が生じることを防止することができる。
【００１９】
また、本発明の液晶表示素子では、上記ネマティック液晶にはカイラル剤が注入されており、上記第２の基板の非画素部に設けられた配向膜界面のネマティック液晶分子のプレチルト角は、上記第２の基板の画素部に設けられた配向膜界面のネマティック液晶分子のプレチルト角よりも大きいことが好ましい。
【００２０】
また、本発明の液晶表示素子の製造方法では、互いに対向し、対向面側にそれぞれ電極および配向膜を備えた第１の基板と第２の基板とを有し、これらの基板にネマティック液晶が挟持された液晶表示素子の製造方法において、第１の基板の画素部および非画素部に設けられた配向膜界面のネマティック液晶分子のプレチルト角と、第２の基板の非画素部に設けられた配向膜の界面のネマティック液晶分子のプレチルト角とを等しくすることが好ましい。
【００２１】
上記構成によれば、第２の基板の非画素部に設けられた配向膜界面のネマティック液晶分子のプレチルト角は、上記第２の基板の画素部に設けられた配向膜界面のネマティック液晶分子のプレチルト角よりも大きくなっている。それゆえ、画素部では、第１の基板に設けられた配向膜界面のネマティック液晶分子のプレチルト角は、第２の基板に設けられた配向膜界面のネマティック液晶分子のプレチルト角よりも大きくなっている。つまり、画素部では、互いに対向する基板間でプレチルト角が異なっている。
【００２２】
従って、電極によりパルス電界を印加する前の初期状態では、第１の基板と第２の基板間に狭持されたネマティック液晶分子の配向がTwist配向となる。この初期状態から、第２の基板側に配された液晶が垂直配向するが、第１の基板側に配された液晶が垂直配向しないパルス電界を電極によって印加すると、ネマティック液晶分子は、ほぼ垂直配向となる。
【００２３】
ここで、緩やかに電界を降下させると、ネマティック液晶分子は、アンチパラレル配向となる。逆に、急激に電界を降下させると、ネマティック液晶に注入したカイラル剤がネマティック液晶分子を捻ろうとする作用と、配向膜界面でラビング方向（プレチルト角の方向）に液晶が並ぼうとする作用とが働く。つまり、ネマティック液晶分子はTwist配向となる。そのため、画素部では、電極によってパルス電界を適切に印加することによって、Uniform配向と、Twist配向との切り替えが可能である。
【００２４】
また、本発明の液晶表示素子では、上記第２基板の非画素部における配向膜の材料、ならびに、第１の基板の画素部および非画素部における配向膜の材料は、無機材料である一方、第２基板の画素部の材料は、有機材料であることが好ましい。
【００２５】
また、本発明の液晶表示素子では、上記無機材料はＳｉＯである一方、上記有機材料はポリイミドであることが好ましい。
【００２６】
また、本発明の液晶表示素子では、上記第２の基板の非画素部における配向膜のプレチルト角、ならびに、上記第１の基板の画素部および非画素部の配向膜のプレチルト角は３°以上７°以下である一方、上記第２の基板の画素部における配向膜のプレチルト角は１°以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明の液晶表示素子および液晶表示素子の製造方法は、第１の基板の画素部および非画素部に設けられた配向膜の界面のネマティック液晶分子のプレチルト角は、第２の基板の非画素部に設けられた配向膜の界面のネマティック液晶分子のプレチルト角と等しくなっている。
【００２８】
従って、画素部を小さくすることなく、画素部の外側における液晶の配向を一方向に揃え、かつ、液晶の配向欠陥を防止した液晶表示素子およびその製造方法を提供することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３０】
本実施の形態の液晶表示素子は、ネマティック液晶を用いた、双安定性を有する液晶表示素子である。図２（ａ）は、本実施の形態の液晶表示素子を示す、正面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００３１】
液晶表示素子は、これらの図に示すように、スレーブ基板（第２の基板）１と、このスレーブ基板１に対向するマスター基板（第１の基板）２と、シール３と、第１の配向膜４と、第２の配向膜５と、第３の配向膜６と、スペーサ７とを有しており、内部にはネマティック液晶（液晶）が封止されている。また、この液晶には、セル厚（セルギャップ；スレーブ基板１とマスター基板２との基板間の距離）の１／４となるピッチを得るように、カイラル剤が添加されていることが望ましい。また、液晶表示素子は、図示しない透明電極（電極）を有している。この透明電極は、電圧を印加して、液晶を駆動させることにより、液晶分子の配向を変える役割を有している。
【００３２】
スレーブ基板１およびマスター基板２は、液晶表示素子の他の部材を両側から挟持している。シール３は、主に、液晶を液晶表示素子の内部に閉じ込める役割を有しており、スレーブ基板１およびマスター基板２における対向面側の周縁部に配されている。第１の配向膜４、第２の配向膜５、および第３の配向膜６は、液晶分子の配向を決定する、すなわち、これらの配向膜界面における液晶分子のプレチルト角を決定する役割を有している。
【００３３】
第１の配向膜４は、上記シール３を避けてマスター基板２上の画素エリア（画素部；表示エリア；画素領域；表示領域）および非画素エリア（非画素部；非画素領域）に積層されている。それゆえ、マスター基板２側に配される液晶分子は、第１の配向膜４にて配向される。なお、第１の配向膜４は、シール３を避けて形成されているが、必ずしもこの構成に限らず、マスター基板２の上に第１の配向膜４を設けて、その上にシール３を設けてもよい。
【００３４】
第２の配向膜５は、スレーブ基板１上の画素部に積層されている。一方、第３の配向膜６は、スレーブ基板１の非画素部に積層されている。それゆえ、スレーブ基板１側の界面に配される液晶分子は、画素部では第２の配向膜５にて配向される一方、非画素部では第３の配向膜６にて配向される。
【００３５】
特に、本実施の形態の液晶表示素子では、第１の配向膜４の界面の液晶分子のプレチルト角と第３の配向膜６の界面の液晶分子のプレチルト角とが等しくなっている。なお、このようにプレチルト角が等しくなれば、第１の配向膜４と第３の配向膜６とで互いに異なる材料を用いてもよい。非画素部に配された液晶分子のプレチルト角は、スレーブ基板１側とマスター基板２側とで等しくなっている。
【００３６】
具体的には、第１の配向膜４および第３の配向膜６の界面の液晶分子のプレチルト角は、ともに約３°〜７°となっていることが好ましい。より好ましい第１の配向膜４および第３の配向膜６の界面の液晶分子のプレチルト角は約５°である。このようなプレチルト角を実現するために、第１の配向膜４および第３の配向膜６は、例えばポリイミドからなるSTN用配向膜材料が好ましい。
【００３７】
図３は、本実施の形態の液晶表示素子の非画素部における、マスター基板側とスレーブ基板側におけるラビング方向、および、液晶分子の配向状態を示す、模式図である。
【００３８】
非画素部における配向膜は、液晶分子の配向が、アンチパラレル方向（ホモジニアス方向）をとるように配向処理されている。すなわち、マスター基板２側とスレーブ基板１側とのラビング方向は、図３（ａ）に示すように、１８０°逆向きとなっている。これにより、液晶分子は、図３（ａ）に示すように、Uniform配向となる。
【００３９】
しかしながら、これに限られず、非画素部における配向膜は、パラレル方向をとるように配向処理されていてもよい。すなわち、マスター基板２側とスレーブ基板１側とのラビング方向は、図３（ｂ）に示すように、同じ向きとなっていてもよい。この場合には、同図に示すように、液晶分子の方向がかち合う。そのため、図３（ｃ）に示すように、液晶分子は、Twist配向となる。
【００４０】
さらに、第１の配向膜４の界面の液晶分子のプレチルト角および第３の配向膜６の界面の液晶分子のプレチルト角は、第２の配向膜５の界面の液晶分子のプレチルト角よりも大きいことが望ましい。本実施の形態では、例えば、第２の配向膜５のプレチルト角は０°〜１°となっていることが好ましい。このようなプレチルト角を実現するためには、第２の配向膜５は、例えばＳｉＯなどの無機材料から成ることが好ましい。なお、上記のスペーサ７は、セルギャップを均一にするためには配されている。
【００４１】
次に、本発明の最重要部分である、液晶表示素子の非画素部における配向状態についてさらに詳細に説明する。
【００４２】
上記の通り、本実施の形態の液晶表示素子は、非画素部では、マスター基板２とスレーブ基板１とに、液晶分子のプレチルト角が互いに等しくなるような配向膜が配されている。さらに、非画素部においてマスター基板２に配された第１の配向膜４およびスレーブ基板１に配された第３の配向膜６は、ラビング方向が１８０°逆向きとなるアンチパラレル、または、ラビング方向が等しくなるパラレルとなるように配向処理されている。
【００４３】
図１（ａ）は、ラビング方向がアンチパラレルであり、電極にてパルス電界を印加する前の液晶表示素子を示す、平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図である。なお、図１（ａ）の基板間には、液晶分子の配向様式が線分にて示されている。
【００４４】
非画素部における配向膜のラビング方向をアンチパラレルとした場合、図１（ａ）に示すように、非画素部では、液晶分子は、常にホモジニアス配向（０°Uniform配向）となる。一方、ラビング方向をパラレルとした場合には、非画素部では、液晶分子は、常にTwist配向となる（図３（ｃ）参照）。すなわち、非画素部に配された液晶分子は、常にUniform配向またはTwist配向のいずれか一方の配向をとり、Uniform配向とTwist配向との混成することがない。そのため、非画素部において、Uniform配向とTwist配向との混成によるムラが生じることがない。すなわち、非画素部においてマダラ模様となることを防止することができる。従って、非画素部において、配向を揃えるための電極を設ける必要もなく、画素部を大きくして、狭額縁化を図ることができる。
【００４５】
また、マスター基板２は、画素部および非画素部においてともに同じ配向処理が施されているので、スレーブ基板１とマスター基板２とにアライメントズレが生じても、スレーブ基板１の非画素部に設けられた第３の配向膜６と、スレーブ基板１に対向するマスター基板２に設けられた第１の配向膜４との関係は変わらない。そのため、配向欠陥が起こることがない。
【００４６】
なお、スレーブ基板１とマスター基板２とに偏光板（不図示）を設け、この偏光板と液晶パネルの配向軸とが４５°の角度をなすように液晶パネル（液晶表示素子）を配置すると、Uniform配向とTwist配向とで液晶の色調が異なる。また、偏光板が平行の場合にUniform配向となる場合と、偏光板が直交の場合に、Twist配向となる場合には、黒の見栄えが異なる（表１参照）。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
なお、図７（ａ）は、従来の液晶表示素子の平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＥ−Ｅ’断面図である。
【００４９】
こられの図を用いて、液晶表示素子の非画素部における、従来との差異点について簡単に説明する。従来は、非画素部において、マスター基板側の配向膜界面におけるプレチルト角と、スレーブ基板側の配向膜界面におけるプレチルト角とを等しくするという工夫がされていなかった。そのため、図７（ｂ）に示すように、非画素部においてUniform配向とTwist配向とが混成していた。
【００５０】
次に、画素部の配向状態について説明する。なお、以下に説明する画素部の配向状態は、必ずしも必須の構成ではない。
【００５１】
画素部では、マスター基板２側に設けられた第１の配向膜４のプレチルト角は３°以上７°以下である一方、スレーブ基板１側に設けられた第２の配向膜５のプレチルト角は０°以上１°以下である。そのため、画素部に配されている液晶分子は、パルス電界によって、Uniform配向とTwist配向との両方の配向を取りうる。
【００５２】
液晶表示素子に、スレーブ基板１側の液晶は垂直配向するが、マスター基板２側の液晶分子は垂直配向しないパルス電界を印加する。この印加により、マスター基板２側の界面を除き、液晶は、ほぼ垂直配向となる。次に、緩やかに電界を降下させると、垂直配向した液晶分子は、アンチパラレル配向（Uniform配向）となる。
【００５３】
一方、パルス電圧印加後、急激に電界を降下させる（つまり電界を０にする）と、垂直配向状態の液晶分子に対して、添加されたカイラル剤が捻る作用と、配向膜の界面でラビング方向にが並ぼうとする作用とが働く。結果として、画素部における液晶分子は、図１（ａ）に示すように、スレーブ基板１とマスター基板２との間で１８０°ねじれたTwist配向となる。
【００５４】
換言すれば、画素部では、スレーブ基板１側に設けられた第２の配向膜５のアンカリングエネルギーは、マスター基板２側に設けられた第１の配向膜４のアンカリングエネルギーよりも小さい。この構成によって、以下のような現象が生じる。
【００５５】
スレーブ基板１側に設けられた第２の配向膜５の界面の液晶の方が弱い電圧で液晶が電圧方向に並ぼうとする。よって、垂直配向した液晶分子は、電圧をオフにすることによって、配向膜のアンカリングエネルギーと液晶分子内部のカイラル剤の捻る力が釣り合いながら、Uniform配向またはTwist配向になろうとする。垂直配向した液晶分子に対して、電圧をゆっくり下げると、電圧で並んだ液晶分子が、ゆっくりと配向方向に戻ろうとするためUniform配向となる。これに対して、急激に電圧を下げる（遮断する）と、液晶分子内部のカイラル剤のねじれ力がマスター基板２側から伝わり、Twist配向となる。
【００５６】
このようなパルス電界を、適切に切り替えて印加することによって、図４（ｂ）に示すように、画素部において、Uniform配向とTwist配向とが混成した配向状態を作製することができる。図４（ａ）は、パルス電界を適切に切り替えた状態を示す、液晶表示素子の平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＤ−Ｄ’断面図である。
【００５７】
また、本実施の形態の液晶表示素子によれば、画素をマトリクス形状にする必要はなく、例えば時計、電卓、ＩＣカードの様な日文字、およびキャラクターアイコン表示にも用いることができる。
【実施例１】
【００５８】
液晶表示素子の一実施例について説明する。厚みが０．７ｍｍのガラス基板の表面に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明電極ＩＴＯを形成し、通常の液晶表示素子工程にしたがって透明電極ＩＴＯを形成する。この透明電極としてのＩＴＯの厚みは、１３０ｎｍ〜１４０ｎｍ程度が好ましい。このようにして、マスター基板２と、スレーブ基板１との２つの基板を作製する。
【００５９】
このマスター基板２に、第１の配向膜４を作製する方法について説明する。マスター基板２の基板表面の画素部（表示エリア）に日産化学製液晶配向膜ＳＥ３５１０（配向膜ＳＥ３５１０）を厚さ５０ｎｍで形成する。この形成方法としては、一般的なフレクソ印刷法を用いてもよいし、スピンコート法、またはインクジェット法を用いてもかまわない。なお、本実施例では、一般的なフレクソ印刷を用いている。配向膜ＳＥ３５１０をマスター基板２に印刷後、２５０℃で６０分の焼成を行う。その後、マスター基板２に対して、レーヨン製ラビング布吉川化工ＹＡ−１８−Ｒを用い、毛あたり０．５ｍｍでラビングすることで配向処理（ラビング処理）する。このラビング処理により、配向膜ＳＥ３５１０は、この配向膜ＳＥ３５１０の界面に配される液晶分子のプレチルト角が、約５度となるようにされる。この作製方法は、一般的なＳＴＮ液晶表示素子の形成法に準じている。
【００６０】
次に、上記のスレーブ基板１に、第２の配向膜５および第３の配向膜６を作製する方法について説明する。図５（ａ）は、スレーブ基板１を示す、平面図である。
【００６１】
このスレーブ基板１の表面に、図５（ｂ）に示すように、スレーブ基板１の法線方向（同図中、ｚ軸方向）と＋ｘ方向に６０度の角度を成す方向からＳｉＯを厚みが１０ｎｍになるように斜方蒸着する（初期蒸着）。なお、同図に蒸着方向を矢印にて示している。
【００６２】
次に、図５（ｃ）に示すように、スレーブ基板１の法線方向と＋ｙ方向に８５度の角度を成す方向からＳｉＯを厚みが１ｎｍになるように連続蒸着する（第２蒸着）。なお、同図に蒸着方向を矢印にて示している。
【００６３】
これにより、スレーブ基板１上に、第２の配向膜５を作製することができる。
【００６４】
このスレーブ基板１上に配された第２の配向膜５のプレチルト角は、＋ｙ軸と１°以下の角度（プレチルト角が１°以下）を成している。そのため、このスレーブ基板１上に配された液晶分子の配向は、＋ｙ軸方向を向く。
【００６５】
次に、スレーブ基板１の画素部以外（非画素部）に対して、一般的なフレクソ印刷法を用いて配向膜ＳＥ３５１０を厚さ５０ｎｍで塗布し、２５０℃で焼成して形成する。そして、コットン製ラビング布吉川化工ＹＡ−２５ＣＬを用い、毛当り０．５ｍｍでラビング法にて配向処理を行う。この配向膜ＳＥ３５１０が第３の配向膜６となり、この第３の配向膜の界面に配された液晶分子のプレチルト角が、約５度となる。
【００６６】
これにより、図６（ａ）（ｂ）に示すように、第２の配向膜５および第３の配向膜を形成したスレーブ基板１を作製することができる。
【００６７】
このスレーブ基板１では、画素部の配向膜（第２の配向膜５）と非画素部の配向膜（第３の配向膜６）とこれらの配向膜に配される液晶分子のプレチルト角が互いに異なっている。
【００６８】
次に、配向膜が形成された、マスター基板２とスレーブ基板１とをセル厚２μｍとなるように貼り合せる。セル厚調整用のスペーサ７としては、宇部日東化成ハイプレシカＵＦＮ３Ｎを用いた。マスター基板２とスレーブ基板１との貼り合わせは、三井化学製シール剤ＸＮ２１（シール３）を用いた。
【００６９】
マスター基板２とスレーブ基板１とを貼り合わせた後、メルク製液晶５ＣＢにカイラル剤Ｓ８１１をピッチが８μｍとなるように調製した液晶を注入する。これにより液晶パネル（液晶表示素子）を得ることができる。
【００７０】
このようにして得た液晶表示素子の液晶の配向を画素部と非画素部とに分けて説明する。
【００７１】
画素部では、マスター基板２の第１の配向膜４の界面に設けられた液晶分子のプレチルト角が約５度である一方、スレーブ基板１の第２の配向膜５の界面に設けられた液晶分子のプレチルト角が１度以下である。そのため、画素部では、パルス電界を印加していない状態において、液晶分子の配向が、Twist配向となる。
【００７２】
一方、非画素部では、マスター基板２の第１の配向膜４の界面に設けられた液晶分子のプレチルト角が約５度である一方、スレーブ基板１の第３の配向膜６の界面に設けられた液晶分子のプレチルト角も同じく約５度である。そのため、非画素部では、液晶分子の配向が、常に、ホモジニアス配向となる。ここで、非画素部における液晶分子の配向が常に一定の配向となるのは、非画素部には、電極が設けられていないゆえ、電圧が印加されないためである。
【００７３】
この液晶パネルを図示しない直交偏光板で挟持すると、透過光が画素部では黒となり、非画素部では白となる。つまり、パルス電界を印加しない初期状態において、液晶分子は、画素部では、均一にTwist配向になっている一方、非画素部では、均一にホモジニアス配向となっている。ここで、スレーブ基板１とマスター基板２とにパルス電界を印加して、緩やかに電界を降下させると、画素部において液晶分子は、Uniform配向となる。
【実施例２】
【００７４】
本実施例では、説明の便宜上、上記実施例１と異なる点を説明する。
【００７５】
実施例１では、スレーブ基板１の画素部における第２の配向膜５の形成は、初期蒸着および第２蒸着にて行っていた。これに対して、本実施例では、東燃化学製のポリシラザンを用いて、１５０℃で焼成する。その後、スレーブ基板１の非画素部とマスター基板２とに日産化学ＳＥ３５１０を塗布し、２５０℃で焼成する。その後、マスター基板２にはレーヨン製ラビング布吉川化工ＹＡ−１８−Ｒを用いる一方、スレーブ基板１にはコットン製ラビング布吉川化工ＹＡ−２５−ＣＬを用いて、毛あたり０．５ｍｍでラビングする。このとき、スレーブ基板１の画素部のプレチルト角は０．５度となる。
【実施例３】
【００７６】
本実施例では、実施例２における東燃化学製のポリシラザンの代わりに、日産化学製ハードコート剤ＡＴ−２０１を用いた。その他は、実施例２と同様である。
【実施例４】
【００７７】
本実施例では、実施例２における東燃化学製のポリシラザンの代わりに、東京応化製ＭＯＦ  Ｔｌ−Ｓｉを用いた。その他は、実施例２と同様である。
【実施例５】
【００７８】
実施例１において、スレーブ基板１とマスター基板２とに施すラビングをパラレルにする。これにより、パルス電界を印加する前の初期状態の配向は、画素部も非画素部もTwist配向となる。
【００７９】
以下に、本実施例に対する比較例を示す。なお、この比較例は本発明の技術思想に含まれないことはいうまでもない。
〔比較例１〕
上記の実施例２においてスレーブ基板１側の画素部の配向膜（第２の配向膜５）として日産化学製水平配向膜ＳＥ１４１０を用いた場合、スレーブ基板１側において液晶分子の配向が１８０°Twist配向の状態を保持する。そのため、パルス電界の印加による、ホモジニアス配向（Uniform配向）とTwist配向との切り替えが不可能となり、画素部における双安定性を発現することができなかった。
〔比較例２〕
上記の実施例２においてマスター基板２側の配向膜（第１の配向膜４）として日産化学製水平配向膜ＳＥ１４１０を用いたこと以外は同じ構成で液晶表示パネル（液晶表示素子）の作成を行った。しかしながら、パルス電界の印加による、ホモジニアス配向（Uniform配向）とTwist配向との切り替えが不可能となり、画素部における双安定性を発現することができなかった。
〔比較例３〕
上記の実施例２においてマスター基板２側の画素部における配向膜（第２の配向膜５）としてマスター基板２側の非画素部における配向膜（第３の配向膜６）と同一の日産化学製ＳＥ３５１０を用いた。この場合、画素部におけるスレーブ基板１側の液晶分子の配向が１８０°Twist配向を保持する。そのため、パルス電界の印加による、ホモジニアス配向（Uniform配向）とTwist配向との切り替えが不可能となり、画素部における双安定性を発現することができなかった。
〔比較例４〕
上記の実施例２においてスレーブ基板１側の画素部に配向膜（第２の配向膜５）を形成せず、透明電極ＩＴＯをむきだしで配向処理を行った。しかしながら、画素部がミクロにTwist配向とホモジニアス配向とを生じている、灰色の液晶表示素子となった。
【００８０】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の液晶表示素子は、パソコン、携帯電話などに特に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】（ａ）はラビング方向がアンチパラレルであり、パルス電界を印加する前の液晶表示素子を示す、平面図であり、（ｂ）は図１（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図である。なお、図１（ａ）の基板間の線分は液晶分子の配向様式を示すものである。
【図２】（ａ）は液晶表示素子を示す正面図であり、（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】（ａ）はマスター基板側とスレーブ基板側とのラビング方向が１８０°逆向きになっている非画素部を示す断面図であり、（ｂ）はマスター基板側とスレーブ基板側とのラビング方向が同じ向きになっている非画素部を示す断面図であり、（ｃ）は図３（ｂ）から配向状態が変化した非画素部を示す断面図である。
【図４】（ａ）はパルス電界を適切に切り替えた状態を示す液晶表示素子の平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ’断面図である。
【図５】（ａ）はスレーブ基板を示す平面図であり、（ｂ）は初期蒸着の様子を示すスレーブ基板の側面図であり、（ｃ）は第２蒸着の様子を示すスレーブ基板の側面図である。
【図６】（ａ）は配向膜を形成したスレーブ基板を示す平面図であり、（ｂ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。
【図７】（ａ）は従来の液晶表示素子を示す平面図であり、（ｂ）は図７（ａ）のＥ−Ｅ’断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１    スレーブ基板（第２の基板）
２    マスター基板（第１の基板）
４    第１の配向膜（第１の基板の画素部および非画素部に設けられた配向膜）
５    第２の配向膜（第２の基板の画素部に設けられた配向膜）
６    第３の配向膜（第２の基板の非画素部に設けられた配向膜）
【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図１】
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【図４】
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【図７】
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