(57)【要約】【課題】  製造工程の簡素化を図れ、視野角が広い液晶配向用基板を提供する。【解決手段】  基板の表面に、電圧を印加する電極を設けると共に、液晶内の液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配向させる配向膜５を設けた液晶配向用基板であって、前記配向膜５の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させる傾斜配向規制領域６を形成した。また、この傾斜配向規制領域６は、前記配向膜５の残りを、電圧を印加したとき、液晶分子のダイレクタを軸対称に配向させる垂直配向規制領域として区画形成するように形成したことにより、前記課題を解決した。このとき、垂直配向規制領域５は、疎水性領域であり、傾斜配向規制領域６は、親水性領域であることが好ましい。【選択図】        図５  
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に、電圧を印加する電極を設けると共に液晶内の液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配向させる配向膜を設けた液晶配向用基板であって、
前記配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させると共に、前記配向膜の残りを、電圧を印加したとき、液晶分子のダイレクタを軸対称に配向させる垂直配向規制領域として区画形成する傾斜配向規制領域を形成したことを特徴とする液晶配向用基板。
【請求項２】
前記液晶が画素毎に少なくとも一つの画素領域を有し、該画素領域毎に対応して、前記垂直配向規制領域が１つ又は２つ以上形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶配向用基板。
【請求項３】
前記傾斜配向規制領域が、網目状、格子状、ハニカム状に形成され、前記垂直配向規制領域が、円形、又は正方形、正五角形、正六角形等の正多角形に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶配向用基板。
【請求項４】
前記軸対称配向が、同心円状傾斜配向又は渦巻状傾斜配向であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶配向用基板。
【請求項５】
前記垂直配向規制領域が、疎水性領域であり、前記傾斜配向規制領域が、親水性領域であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶配向用基板。
【請求項６】
基板の表面に、電圧を印加する電極を設けると共に液晶内の液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配向させる配向膜を設け、この配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させると共に、前記配向膜の残りを、電圧を印加したとき、液晶分子のダイレクタを軸対称に配向させる垂直配向規制領域として区画形成する傾斜配向規制領域を形成した液晶配向用基板の製造方法であって、
前記基板の表面上に親水化処理可能な配向膜を形成する工程、及び、前記配向膜の一部を親水化処理して傾斜配向規制領域を形成する工程を含むことを特徴とする液晶配向用基板の製造方法。
【請求項７】
前記親水化処理が、光触媒層を有するマスクを用いた露光処理により行われることを特徴とする請求項６に記載の液晶配向用基板の製造方法。
【請求項８】
第１の基板と、第２の基板と、これら基板間に設けられた液晶と、前記基板に設けられた一対の電極と、を有する垂直配向方式の液晶表示装置において、
前記第１の基板の対向面及び／又は前記第２の基板の対向面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配向させる配向膜を設け、該配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させると共に、前記配向膜の残りを、電圧を印加したとき、液晶分子のダイレクタを軸対称に配向させる垂直配向規制領域として区画形成する傾斜配向規制領域を形成したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
前記液晶が画素毎に少なくとも一つの画素領域を有し、該画素領域毎に対応して、前記垂直配向規制領域が１つ又は２つ以上形成されていることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記傾斜配向規制領域が、網目状、格子状、ハニカム状に形成され、前記垂直配向規制領域が、円形、又は正方形、正五角形、正六角形等の正多角形に形成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記軸対称配向が、同心円状傾斜配向又は渦巻状傾斜配向であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記垂直配向規制領域が、疎水性領域であり、前記傾斜配向規制領域が、親水性領域であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
第１の基板と、第２の基板と、これら基板間に設けられた液晶と、前記基板に設けられた一対の電極と、を有し、前記第１の基板の対向面及び／又は前記第２の基板の対向面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配向させる配向膜を設け、該配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させると共に、前記配向膜の残りを、電圧を印加したとき、液晶分子のダイレクタを軸対称に配向させる垂直配向規制領域として区画形成する傾斜配向規制領域を形成した垂直配向方式の液晶表示装置の製造方法であって、
前記第１の基板の対向面及び／又は前記第２の基板の対向面上に、親水化処理可能な配向膜を形成する工程、及び、前記配向膜の一部を親水化処理して傾斜配向規制領域を形成する工程を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１４】
前記親水化処理が、光触媒層を有するマスクを用いた露光処理により行われることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶配向用基板、液晶配向用基板の製造方法、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法に関し、さらに詳しくは、テレビジョン画像やコンピュー  タ画像などを表示する液晶表示装置において、応答速度が速く視野角が広い液晶配向用基板、液晶配向用基板の製造方法、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型化や低電圧駆動が可能なので、各種の表示装置として広く使用されている。特に、各画素にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のアクティブスイッチ素子を組み込んだＴＮ型液晶表示装置は、ＣＲＴ並みの表示性能を発揮し、パーソナルコンピュータのディスプレイやテレビ等に用いられている。しかしながら、ＴＮ型液晶表示装置は、応答速度が遅く、視野角が狭いという欠点をもっている。そのＴＮ型液晶表示装置の欠点を解決するために現在まで種々の研究開発が行われているが、その一方で、液晶分子のダイレクタが基板法線方向に配向する垂直配向型の液晶表示装置についても研究開発されている。
【０００３】
垂直配向方式の液晶表示装置は、正面コントラストに優れ、さらに製造工程においてはラビング処理が不要になるという利点があり、種々の研究開発が盛んに行われている。この垂直配向方式の液晶表示装置においても、前述したＴＮ型液晶表示装置と同様に、視角特性の向上と応答速度の向上に対する要求がある。
【０００４】
こうした要求に対しては、一画素内で液晶分子の傾斜方向が複数になるように制御する技術、すなわちマルチドメイン化技術が提案されている。マルチドメイン化技術としては、図１４に示すように、一方の基板３０１と透明電極３０３との間に複数の凸部３０５（又は凹部）を所定形状に配置することが提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。このマルチドメイン技術によれば、電圧オフ時においては、液晶分子３０４が垂直配向膜の配向規制力によって、基板３０１，３０２間に垂直な方向に配向している。電圧オン時においては、液晶分子３０４が凸部３０５（又は凹部）の傾斜箇所の傾斜方向に沿って最初に傾き、その凸部３０５（又は凹部）の傾斜箇所以外の液晶分子３０４もその液晶分子３０４の影響を受けて傾斜し、軸対称状に液晶分子が配向する。すなわち、その凸部３０５（又は凹部）により、液晶分子３０４の軸対称配向が制御されることとなる。
【特許文献１】特開２０００−２８４２９０号公報
【特許文献２】特許３４０８１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前述した凸部（又は凹部）を利用した配向制御においては、液晶分子を軸対称状に配向するため、広視野角技術として有効なものであるが、凸部（又は凹部）を形成するために製造工程が複雑になるので、歩留まりの低下やコストアップの問題が生じることがある。
【０００６】
本発明は、前述した問題を解決するためになされたものであって、製造工程の簡素化を図れ、視野角が広い液晶配向用基板、液晶表示装置、液晶配向用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための請求項１の液晶配向用基板は、基板の表面に、電圧を印加する電極を設けると共に、液晶内の液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配向させる配向膜を設けた液晶配向用基板であって、前記配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させると共に、前記配向膜の残りを、電圧を印加したとき、液晶分子のダイレクタを軸対称に配向させる垂直配向規制領域として区画形成する傾斜配向規制領域を形成したことを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、配向膜の一部に傾斜配向規制領域を形成して、配向膜の残りを、電圧を印加したとき、液晶分子のダイレクタを軸対称に配向させる垂直配向規制領域として区画形成したので、構造物等を形成することなく配向制御が可能であり、製造工程の簡素化を図れると共に広視野角特性を有することができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の液晶配向用基板において、前記液晶が画素毎に少なくとも一つの画素領域を有し、該画素領域毎に対応して、前記垂直配向規制領域が１つ又は２つ以上形成されていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、視野角を確実に広くすることができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の液晶配向用基板において、前記傾斜配向規制領域が、網目状、格子状、ハニカム状に形成され、前記垂直配向規制領域が、円形、又は正方形、正五角形、正六角形等の正多角形に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶配向用基板において、前記軸対称配向が、同心円状傾斜配向又は渦巻状傾斜配向であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶配向用基板において、前記垂直配向規制領域が、疎水性領域であり、前記傾斜配向規制領域が、親水性領域であることを特徴とする。
【００１４】
前記課題を解決するための請求項６の液晶配向用基板の製造方法は、基板の表面に、電圧を印加する電極を設けると共に、液晶内の液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配向させる配向膜を設け、この配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させると共に、前記配向膜の残りを、電圧を印加したとき、液晶分子のダイレクタを軸対称に配向させる垂直配向規制領域として区画形成する傾斜配向規制領域を形成した液晶配向用基板の製造方法であって、前記基板の表面上に親水化処理可能な配向膜を形成する工程、及び、前記配向膜の一部を親水化処理して傾斜配向規制領域を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、親水化処理可能な疎水性の配向膜の一部を親水化処理することにより、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させる傾斜配向規制領域を形成すると共に、電圧を印加したとき、液晶分子のダイレクタを軸対称に配向させる配向規制領域を形成できるので、従来のような構造物等を形成しなくとも、極めて容易な工程により、電圧印加時、液晶分子のダイレクタを軸対称に配向させることができる。その結果、液晶配向用基板を効率的に製造することができ、歩留まりの低下を防止することができると共に、コストダウンに寄与することができる。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項６に記載の液晶配向用基板の製造方法において、前記親水化処理が、光触媒層を有するマスクを用いた露光処理により行われることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、光触媒層を有するマスクを用いた露光処理により行われるので、露光時の光触媒の作用により疎水性の配向膜を極めて容易に傾斜配向規制領域に変化させることができると共に、露光処理するだけで極めて容易に配向制御可能な表面を形成することができる。
【００１８】
前記課題を解決するための請求項８の液晶表示装置は、第１の基板と、第２の基板と、これら基板間に設けられた液晶と、前記基板に設けられた一対の電極と、を有する垂直配向方式の液晶表示装置において、前記第１の基板の対向面及び／又は前記第２の基板の対向面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配向させる配向膜を設け、該配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させると共に、前記配向膜の残りを、電圧を印加したとき、液晶分子のダイレクタを軸対称に配向させる垂直配向規制領域として区画形成する傾斜配向規制領域を形成したことを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、配向膜の一部に傾斜配向規制領域を形成して、配向膜の残りを、電圧を印加したとき、液晶分子のダイレクタを軸対称に配向させる垂直配向規制領域として区画形成したので、構造物等を形成することなく配向制御が可能であり、製造工程の簡素化を図れると共に広視野角特性を有することができる。
【００２０】
請求項９の発明は、請求項８に記載の液晶表示装置において、前記液晶が画素毎に少なくとも一つの画素領域を有し、該画素領域毎に対応して、前記垂直配向規制領域が１つ又は２つ以上形成されていることを特徴とする。
【００２１】
これにより、視野角を確実に広くすることができる。
【００２２】
請求項１０の発明は、請求項８又は９に記載の液晶表示装置において、前記傾斜配向規制領域が、網目状、格子状、ハニカム状に形成され、前記垂直配向規制領域が、円形、又は正方形、正五角形、正六角形等の正多角形に形成されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項１１の発明は、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、前記軸対称配向が、同心円状傾斜配向又は渦巻状傾斜配向であることを特徴とする。
【００２４】
請求項１２の発明は、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、前記垂直配向規制領域が、疎水性領域であり、前記傾斜配向規制領域が、親水性領域であることを特徴とする。
【００２５】
前記課題を解決するための請求項１３の液晶表示装置の製造方法は、第１の基板と、第２の基板と、これら基板間に設けられた液晶と、前記基板に設けられた一対の電極と、を有し、前記第１の基板の対向面及び／又は前記第２の基板の対向面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配向させる配向膜を設け、該配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させると共に、前記配向膜の残りを、電圧を印加したとき、液晶分子のダイレクタを軸対称に配向させる配向規制領域として区画形成する傾斜配向規制領域を形成した垂直配向方式の液晶表示装置の製造方法であって、前記第１の基板の対向面及び／又は前記第２の基板の対向面上に、親水化処理可能な配向膜を形成する工程、及び、前記配向膜の一部を親水化処理して傾斜配向規制領域を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、親水化処理可能な疎水性の配向膜の一部を親水化処理することにより、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜させる傾斜配向規制領域を形成すると共に、電圧を印加したとき、液晶分子のダイレクタを軸対称に配向させる配向規制領域を形成できるので、従来のような構造物等を形成しなくとも、極めて容易な工程により、電圧印加時、液晶分子のダイレクタを軸対称に配向させることができる。その結果、液晶表示装置を効率的に製造することができ、歩留まりの低下を防止することができると共に、コストダウンに寄与することができる。
【００２７】
請求項１４の発明は、請求項１３に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記親水化処理が、光触媒層を有するマスクを用いた露光処理により行われることを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、光触媒層を有するマスクを用いた露光処理により行われるので、露光時の光触媒の作用により疎水性の配向膜を極めて容易に傾斜配向規制領域に変化させることができると共に、露光処理するだけで極めて容易に配向制御可能な表面を形成することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、配向膜の一部に傾斜配向規制領域を形成して、配向膜の残りを、電圧を印加したとき、液晶分子のダイレクタを軸対称に配向させる垂直配向規制領域として区画形成したので、構造物等を形成することなく配向制御が可能であり、製造工程の簡素化を図れると共に広視野角特性を有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の液晶配向用基板、液晶配向用基板の製造方法、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法について図面を参照しつつ説明する。
【００３１】
（液晶配向用基板、液晶表示装置）
図１は、垂直配向方式の液晶表示装置において、基板間に電圧を与えたときの液晶分子のダイレクタの変化を示す模式図である。図１（ａ）は、電源オフ（Ｖ＝０）時において液晶分子のダイレクタが基板法線方向Ｙに沿って配向している態様を示したものである。図１（ｂ）は、液晶分子が傾き始めるしきい電圧Ｖｃを与えたときの態様を示したものである。図１（ｃ）は、液晶分子が十分に傾斜する飽和電圧Ｖsat を与えたときの態様を示したものである。なお、ダイレクタとは、液晶分子の平均的配向方向を表す単位ベクトルのことである。
【００３２】
本発明の液晶表示装置は、図１に示すように、第１の基板１と、第２の基板２と、これら対向する基板１，２間に設けられた液晶３と、を有する垂直配向方式の液晶表示装置である。
【００３３】
液晶３は、垂直配向方式の液晶表示装置において現在一般的に使用されている負の誘電率異方性のものであれば特に限定されず、具体的には例えば、メルク社製のＭＬＣ−６６０８、ＭＬＣ−２０３７、ＭＬＣ−２０３８、ＭＬＣ−２０３９等が挙げられる。
【００３４】
第１の基板１の液晶３側表面（対向面）及び第２の基板２の液晶３側表面（対向面）には、それぞれ電極（一対の電極）７，８が設けられている。電極７，８は、基板によって異なり、デバイス基板にあっては画素電極であり、カラーフィルター基板にあっては透明電極である。電極７，８の構成材料としては、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の透明電極が挙げられる。電極７，８の形成法については一般的な各種の方法を適用でき特に限定されないが、例えばスパッタ法により形成することができる。電極７，８の厚さは、約１００ｎｍ〜１５０ｎｍであることが好ましい。
【００３５】
第１の基板１の電極７及び第２の基板２の電極８上には、電源オフ時に液晶分子４のダイレクタを基板法線方向Ｙに沿って配向させる配向膜５がそれぞれ設けられている。
【００３６】
この配向膜５としては、例えば、図２に示すように、側鎖の長い疎水性の膜（高分子膜）がよく、もともと疎水性であるが親水化処理をすることにより親水性とすることができる膜であることが好ましい。例えば、疎水膜形成用のフッ素系シリコーン樹脂、垂直配向膜形成用のポリイミド樹脂、又はアルコキシシラン系化合物等により形成された膜等が挙げられる。疎水膜形成用のフッ素系シリコーン樹脂としては、例えば、東芝シリコーン製等の撥水膜形成用のフッ素系シリコーン樹脂等の市販の樹脂を例示できる。また、垂直配向膜形成用のポリイミド樹脂としては、垂直配向用のポリイミド樹脂である日産化学工業製のＳＥ−１２１１等の市販の樹脂を例示できる。
【００３７】
配向膜５の厚さについては特に限定されないが、例えば１０ｎｍ〜１００ｎｍであることが好ましい。配向膜５は、配向膜形成用の材料を基板の全面にスピンコート等の塗布手段や各種の印刷手段で塗布されて形成される。
【００３８】
第１の基板１及び第２の基板２の両方又は一方の配向膜５の一部には、図１に示すように、液晶分子４のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させると共に、配向膜５の残りを、電圧を印加したとき、液晶分子４のダイレクタを軸対称に配向させる垂直配向規制領域として区画形成する傾斜配向規制領域６が形成されている。すなわち、配向膜５の一部に傾斜配向規制領域６を形成すると共に、その傾斜配向規制領域６を形成しなかった配向膜（配向膜の残り）を垂直配向規制領域８として区画形成した。このように、第１の基板１の配向膜５及び／又は第２の基板２の配向膜５に傾斜配向規制領域６を形成することにより、本発明の液晶配向用基板を構成することにもなる。
【００３９】
傾斜配向規制領域６は、液晶分子４のダイレクタを基板法線方向Ｙに対して傾斜して配向させることができるものならばどのように構成してもよく、例えば疎水性の配向膜５を親水化処理することによって得られた図３に示すような側鎖を有する親水性領域等である。
【００４０】
このように、傾斜配向規制領域６を形成することにより、傾斜配向規制領域６上の液晶分子４は基板法線方向Ｙに対して傾斜して配向されるため、電源オン時（基板１，２間に電圧が印加された時）に、傾斜配向規制領域６上の液晶分子４が垂直配向規制領域８上の液晶分子４よりさきにさらに傾斜することとなる。また、傾斜配向規制領域６上の液晶分子４は、垂直配向規制領域８の液晶分子と密接しているため、基板法線方向Ｙに対して傾斜せずに平行に配向していることもある。この場合、電源オン時（基板１，２間に電圧が印加された時）、傾斜配向規制領域６上の液晶分子４が垂直配向規制領域８上の液晶分子４よりさきに傾斜することとなる。特に傾斜配向規制領域６が親水性領域であると、電源オン時においては親水性領域上の液晶分子４は速やかに傾斜して倒れる。その結果、傾斜配向規制領域６上の液晶分子４を起点として垂直配向規制領域（配向膜）５上の他の液晶分子４も一斉に傾斜するので、液晶の応答時間の短縮化を図れる。
【００４１】
傾斜配向規制領域６の形状は、電源オン時に、垂直配向規制領域５上の液晶分子４のダイレクタを軸対称に配向させ得る形状であり、例えば、垂直配向規制領域５を囲繞する（垂直配向規制領域５を複数に区画形成する）形状である。すなわち、各垂直配向規制領域５は、その周囲が傾斜配向規制領域６によって囲まれてそれぞれ形成されている。
【００４２】
本発明における軸対称配向とは、垂直配向規制領域５のほぼ中心を軸に対称に液晶分子４のダイレクタを配向させるもので、例えば、図４に示すように、渦巻状傾斜配向又は同心円状傾斜配向等である。
【００４３】
傾斜配向規制領域６の形状としては、具体的には例えば、図５に示すように網目状、図６に示すように格子状、図７に示すようにハニカム状等が挙げられる。垂直配向規制領域５の形状としては、具体的には例えば、図５に示すように円形（ほぼ円形を含む）、又は図６に示すように正方形（ほぼ正方形を含む）、正五角形（ほぼ正五角形を含む）、図７に示すように正六角形（ほぼ正六角形を含む）等の正多角形等が挙げられる。
【００４４】
垂直配向規制領域５を傾斜配向規制領域６で囲むと、電源オン時において傾斜配向規制領域６上の液晶分子４が垂直配向規制領域５上の液晶分子４より先に傾斜するとき、傾斜配向規制領域６上の液晶分子４は、垂直配向規制領域５と傾斜配向規制領域６との境界に沿って傾斜する。これにより、傾斜配向規制領域６上の液晶分子４を起点として垂直配向規制領域（配向膜）５上の他の液晶分子４が垂直配向規制領域（配向膜）５の周囲から軸中心に向って傾斜するので、渦巻状傾斜配向又は同心円状傾斜配向等のように軸対称に配向制御されると考えられる（図８参照）。
【００４５】
垂直配向規制領域５の大きさ及び位置は、液晶分子４のダイレクタを軸対称に配向させ得ることができるならば特に限定されないが、規則的に配向されたものがよく、例えば、液晶３が画素毎に少なくとも一つの画素領域を有し、該画素領域毎に対応して、垂直配向規制領域５が１つ又は２つ以上形成される寸法及び位置であることが好ましい。なお、「画素」は、一般に、表示を行う最小単位として定義される。本発明において画素領域とは、「画素」に対応する液晶表示装置の一部の領域をいう。
【００４６】
具体的には例えば、１つの画素領域毎に、１つの垂直配向規制領域５を対応させて配置することが好ましく、この場合、垂直配向規制領域５は、画素領域とほぼ同じ大きさ又はその領域を含む大きさに形成することが好ましい。また、１つの画素領域に、２つ以上の垂直配向規制領域５を対応させて配置するようにしてもよく、この場合、画素領域を例えば２つ、３つ又は４つ等に分割し、この分割した領域毎に１つの垂直配向規制領域５をそれぞれ対応させて配置することが好ましい。
【００４７】
具体的には例えば、１画素領域が１００×３００μｍである場合には、この１画素領域を１００×１００μｍの３つに分割し、各分割した領域に約１００×１００μｍの正方形の垂直配向規制領域５を対応させて配置することが好ましい。
【００４８】
垂直配向規制領域間５の寸法（間隔)Ｗ１は、特に限定されないが、光漏れ等の観点から１０〜３０μｍが好ましく、特に好ましくは、１０〜２０μｍである。
【００４９】
垂直配向規制領域５の幅Ｗ２は、特に限定されないが、７０〜９０μｍが好ましく、特に好ましくは、８０〜９０μｍである。
【００５０】
このように画素領域毎に対応して、垂直配向規制領域５が１つ又は２つ以上形成されることにより、電源オン時において各画素領域は液晶分子４のダイレクタを軸対称に配向させる軸対称配向が１つ又は２つ以上呈することになる。その結果、このように配向制御された液晶表示装置をどの方向から眺めても、視野角の広い均一な表示性能を得ることができる。また、単一画素内に垂直配向規制領域５がそれぞれ独立して形成されているので、１画素単位で液晶分子配向を制御することができる。
【００５１】
以上のように、この液晶表示装置は、液晶分子４のダイレクタを基板法線方向Ｙに対して傾斜して配向させる傾斜配向規制領域６を形成したので、電源オン時において、傾斜配向規制領域６上の液晶分子４が垂直配向規制領域５上の液晶分子より先に容易に傾斜して、その液晶分子４を起点として他の液晶分子４を一斉に傾斜させることができ、液晶３の応答時間の短縮化を図ることができる。また、垂直配向規制領域５内の液晶分子４が軸対称に配向、例えば同心円状又は渦巻状に傾斜して配向した複数の液晶ドメインを形成する。その結果、このように配向制御された液晶表示装置をどの方向から眺めても、視野角の広い均一な表示性能を得ることができる。さらに、この配向状態は、互いに連続であるので、垂直配向規制領域５の間（境界）にディスクリネーションが形成されることがなく、表示品位の低下が起こらない。
【００５２】
したがって、本発明の液晶表示装置及び液晶配向用基板は、配向膜５の一部に傾斜配向規制領域６を形成して、配向膜５の残りを、電圧を印加したとき、液晶分子４のダイレクタを軸対称に配向させる垂直配向規制領域として区画形成したので、構造物等を形成することなく配向制御が可能であり、製造工程の簡素化を図れると共に広視野角特性を有することができる。
【００５３】
次に、前述した配向膜が形成される基板について説明する。第１の基板１及び第２の基板２は、図１３の液晶表示装置に示すように、カラーフィルター基板１０１とデバイス（ＴＦＴ）基板１０２の何れかを構成している。
【００５４】
カラーフィルター基板１０１は、基板１１２上にマトリクス状（格子状）のカラーフィルター層１０７が形成された基板であり、さらに詳しくは、基板１１２の内側面に、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各画素領域を形成するカラーフィルター層１０７と、漏れ光を遮蔽するためにその画素領域の周縁部に形成されているブラックマトリクス層１０８とを有する基板である。カラーフィルター層１０７上には共通透明電極１０９が形成され、さらにその共通透明電極１０９上には液晶分子のダイレクタを基板法線方向に配向させる疎水性の配向膜（図示しない）が形成されている。なお、本発明を構成するカラーフィルター基板１０１は、現在一般的に使用されている構成を有するものであれば特に限定されず、前記以外の構成を備えているものであっても構わない。
【００５５】
一方、デバイス基板１０２は、基板１１２上にマトリクス状のＴＦＴ素子１０５が個々の画素領域として形成された基板であり、さらに詳しくは、基板１１２の内側面に、マトリックス状に配置された画素電極（透明電極）１０４、薄膜電界トランジスタ（ＴＦＴ）素子１０５及びライン電極１０６が形成され、さらにその画素電極１０４上には、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に配向させる疎水性の配向膜（図示しない）が形成されている。なお、本発明を構成するデバイス基板１０２は、現在一般的に使用されている構成を有するものであれば特に限定されず、前記以外の構成を備えているものであっても構わない。
【００５６】
なお、液晶表示装置において、基板１１２としては、ガラス基板又は透明プラスチック基板等が挙げられる。また、カラーフィルター基板１０１とデバイス基板１０２との間隔を所定の値にするためのスペーサが形成され、セルギャップを一定の値にしている。各基板の外側には、偏光板１１３が設けられ、デバイス基板側のさらに外側にはバックライトが設けられる。
【００５７】
（液晶配向用基板の製造方法、液晶表示装置の製造方法）
次に、液晶配向用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法について説明する。本発明の液晶配向用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法は、前述した構成からなる液晶配向用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法であって、その特徴は、（ｉ）第１の基板（例えばカラーフィルター基板）及び第２の基板（例えばデバイス基板）のうち少なくとも一方の基板の対向面上に、親水化処理可能な疎水性の配向膜を形成する工程、（ｉｉ）その配向膜の一部を親水化処理して、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させると共に、配向膜の残りを、電圧を印加したとき、液晶分子のダイレクタを軸対称に配向させる垂直配向規制領域として区画形成する傾斜配向規制領域を形成する工程、を有することにある。なお、液晶表示装置を製造するためのその他の製造工程、例えば図１３に示すようなカラーフィルター層、ブラックマトリクス層、透明電極層、ＴＨＴ素子等の形成工程については従来公知の方法と同様である。
【００５８】
前記（ｉ）の工程において、親水化処理可能な疎水性の配向膜を形成するための樹脂としては、疎水膜形成用のフッ素系シリコーン樹脂、垂直配向膜形成用のポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、両基板の全面にスピンコート等の塗布手段や各種の印刷手段で塗布される。
【００５９】
前記（ｉｉ）の工程において、配向膜の一部を傾斜配向規制領域にする手段は、（１）配向膜である疎水性被膜を光触媒層を有するマスクで露光することにより、露光された部分の側鎖のみが置換されて傾斜配向規制領域を形成する方法（図９参照）、（２）光触媒を含有する疎水性樹脂をコーティングして光触媒含有配向膜を形成した後、その配向膜を露光することにより、露光された部分の側鎖のみが置換されて傾斜配向規制領域を形成する方法（図１０参照）、（３）配向膜である疎水性被膜をマスクでエキシマランプ光源を用いて露光することにより、露光された部分の側鎖のみが置換されて傾斜配向規制領域を形成する方法（図１１参照）、等を挙げることができる。
【００６０】
前記（１）工程においては、疎水性の配向膜として、前述したフッ素系シリコーン被膜やポリイミド被膜を挙げることができる。光触媒層を有するマスクを利用した処理は、先ず、図９に示すように、マスクパターン３３が形成された基板３２上に光触媒層３４を形成したマスク３０と、疎水性の配向膜３１が形成された第１の基板及び第２の基板を準備する（図９（ａ））。その光触媒層３４を有するマスク３０と疎水性の配向膜３１とを所定の間隔を隔てて対向させ（図９（ｂ））、マスク３０を介して配向膜３１に露光光（例えばＵＶ光）３５を照射することにより（図９（ｃ））、親水性領域（傾斜配向規制領域）３６を形成する処理方法（親水化処理方法）である（図９（ｄ））。マスクパターン３３は、例えば、垂直配向規制領域が円形（ほぼ円形を含む）、又は正方形（ほぼ正方形を含む）、正五角形（ほぼ正五角形を含む）、正六角形（ほぼ正六角形を含む）等の正多角形に形成されるような網目状、格子状、ハニカム状等に形成することが好ましい。
【００６１】
光触媒層３４は、バインダー中に光触媒である酸化チタンを含有させたものである。酸化チタンは、アナターゼ型のものが好ましく、また、バインダー中に２０〜４０重量％の割合で含有させることが好ましい。酸化チタンの平均粒径はおよそ５〜２０μｍであることが好ましい。酸化チタンの代わりに、ＺｎＯなどを光触媒として用いてもよい。こうした光触媒層３４に例えば３８０ｎｍ以下の露光光が照射されることにより、光触媒粒子内で光電気化学反応が起こり、露光された疎水性の配向膜３１の側鎖を−ＯＨ基に置換させることができる。その結果、配向膜３１を親水性領域３６に変化させることができる。
【００６２】
また、マスク３０と疎水性の配向膜３１との間隔は、光触媒反応により生じた活性酸素種等をその隙間に容易に発生させて作用させ、配向膜３１を親水性領域３６に変化させることができる間隔であることが好ましく、およそ５〜２０μｍであることが好ましい。
【００６３】
前記（２）工程においては、疎水性の配向膜として、前述した光触媒を含有するフッ素系シリコーン被膜やポリイミド被膜を挙げることができる。非疎水領域である親水性領域の形成は、図１０に示すように、先ず、基板３２上にマスクパターン３３が形成されたマスク４０と、光触媒を含有する疎水性の配向膜３７が形成された第１の基板及び第の基板２を準備する（図１０（ａ））。そのマスク４０と、光触媒を含有する疎水性の配向膜３７とを所定の間隔を隔てて対向させ（図１０（ｂ））、マスク４０を介して配向膜３６に露光光（例えばＵＶ光）３５を照射することにより（図１０（ｃ））、親水性領域（傾斜配向規制領域）３６を形成する方法（親水化処理方法）である（図１０（ｄ））。マスクパターン３３は、例えば、垂直配向規制領域が円形（ほぼ円形を含む）、又は正方形（ほぼ正方形を含む）、正五角形（ほぼ正五角形を含む）、正六角形（ほぼ正六角形を含む）等の正多角形に形成されるような網目状、格子状、ハニカム状等に形成することが好ましい。
【００６４】
疎水性の配向膜３７は、バインダー中に光触媒である酸化チタンを含有させたものである。酸化チタンは、前記同様、アナターゼ型のものが好ましく、また、バインダー中に２０〜４０重量％の割合で含有させることが好ましい。酸化チタンの平均粒径はおよそ５〜２０μｍであることが好ましい。酸化チタンの代わりに、ＺｎＯなどを光触媒として用いてもよい。こうした疎水性の配向膜３７に例えば３８０ｎｍ以下の露光光３５が照射されることにより、含有する光触媒粒子内で光電気化学反応が起こり、配向膜３７の側鎖を−ＯＨ基に置換させることができる。その結果、配向膜３７の一部を親水性領域３６に変化させることができる。また、マスク４０と配向膜３７との間隔についても、前記(１)の場合と同様である。なお、(１)の工程と(２)の工程とを比べると、(１)の工程をより好ましく適用することができる。
【００６５】
前記（３）工程においては、疎水性の配向膜として、前述したフッ素系シリコーン被膜やポリイミド被膜を挙げることができる。マスクを利用した親水化処理は、図１１に示すように、先ず、基板３２上にマスクパターン３３が形成されたマスク４０と、疎水性の配向膜５０が形成された第１の基板及び第の基板２を準備する（図１１（ａ））。そのマスク４０と疎水性の配向膜５０とを所定の間隔を隔てて対向させ（図１１（ｂ））、マスク４０を介して配向膜５０にエキシマランプ光源を用いたＵＶ光５２を照射することにより（図１１（ｃ））、親水性領域（傾斜配向規制領域）５１を形成する方法（親水化処理方法）である。マスクパターン３３は、例えば、垂直配向規制領域が円形（ほぼ円形を含む）、又は正方形（ほぼ正方形を含む）、正五角形（ほぼ正五角形を含む）、正六角形（ほぼ正六角形を含む）等の正多角形に形成されるような網目状、格子状、ハニカム状等に形成することが好ましい。ＵＶ光５２は、例えば２００ｎｍ以下のものが好ましく、このＵＶ光５２はの照射により、光電気化学反応が起こり、配向膜５０の側鎖を−ＯＨ基に置換させることができる。その結果、配向膜５０の一部を親水性領域５１に変化させることができる。また、マスク４０と配向膜５０との間隔についても、前記(１)及び（２）の場合と同様である。なお、(１)〜（３）の工程を比べると、(１)又は（３）の工程をより好ましく適用することができる。
【００６６】
図１２は、疎水性の配向膜の一部が親水性領域（傾斜配向規制領域）に変化する表面反応の一例を示す説明図である。図１２（ａ）は、疎水性の配向膜表面の側鎖に活性酸素種等がアタックし、その側差の結合を切断する様子を示しており、図１２（ｂ）は、切断された部位に水酸基が結合して親水性に変化する様子を示している。
【００６７】
図１２の表面反応を生じさせる処理に際しては、疎水性の配向膜と光触媒層を有するマスクとを、所定の間隔（例えば５〜２０μｍ）で配置することが好ましい。疎水性の配向膜と光触媒層を有するマスクとを所定の間隔に配置することにより、光触媒反応により生じた活性酸素種等をその隙間に容易に発生させることができる。活性酸素種等としては、光触媒粒子内での光電気化学反応に基づいて生じる活性酸素又は活性水酸基が挙げられ、それらの活性酸素種等が図１２（ａ）に示す側鎖（例えばアルキル側鎖）にアタックし、その側鎖の結合が切断される。側鎖が切断された部分には、その活性酸素種等が入れ替わって結合し、図１２（ｂ）に示す親水性に変化する。
【００６８】
以上のように、本発明の液晶配向用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法は、極めて容易な工程により配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配向させる傾斜配向規制領域を形成することができるので、液晶配向用基板及び液晶表示装置を効率的に製造することができ、歩留まりの低下を防止することができると共に、コストダウンに寄与することができる。
【実施例】
【００６９】
以下、実施例により、本発明をさらに詳しく説明する。
【００７０】
（実施例１）
＜液晶配向用基板＞
先ず、透明電極としてＩＴＯが形成されたガラス基板を２枚準備し、その透明電極上に、疎水性樹脂組成物（フッ素系シリコーン樹脂（東芝シリコーン製、ＴＳＬ８２３３及びＴＳＬ８１１４）をスピンコートし、１５０℃で１０分間乾燥させ、厚さ６０ｎｍの疎水性の配向膜をそれぞれ形成した。
【００７１】
次に、その疎水性の配向膜上に、光触媒層を有すると共にマスクパターンを有するマスクを、約２０μｍの間隔を保持するように配置し、その後波長２００〜３７０ｎｍの紫外線でマスクを介して配向膜を露光処理した。露光された部分は、疎水性の配向膜から傾斜配向規制領域に変化し、ハニカム状の傾斜配向規制領域と、多数の正六角形の垂直配向規制領域とが形成された。
【００７２】
なお、マスクは、石英ガラス基板上にクロム薄膜からなる所定のマスクパターンが形成され、さらにそのマスクパターン上にアナターゼ型酸化チタン粒子を光触媒として含有する厚さ０．０５〜０．５μｍの光触媒層が形成されている。マスクパターン２４は、垂直配向規制領域が対角線が約１５３μｍの正六角形であり、垂直配向規制領域の間隔（傾斜配向規制領域の線幅）が２５μｍとなるようなハニカム状に形成した。また、この光触媒層は、バインダー樹脂（シリコーン樹脂）中に酸化チタン粒子が約１０〜１００重量％含有されている。なお、酸化チタン１００重量％とは、酸化チタンのみで光触媒層を形成した場合である。
【００７３】
こうして、ガラス基板の透明電極上の疎水性の配向膜の一部を、傾斜配向規制領域に変化させた液晶配向用基板を２枚形成した。
【００７４】
＜液晶表示装置＞
前記の方法により形成した２枚の液晶配向用基板を一定距離で対向させ、これら基板間の外周を熱硬化性樹脂を用いて塗布して、基板を貼り合わせた。なお、基板間の間隔を制御するため、シール剤（三井化学製、ＸＮ−５Ａ）にスペーサー（積水ファインケミカル製、ＳＰシリーズ）を０．４重量％含ませたものを用いて、加熱圧着によりセルギャップを４．５μｍに制御して基板を貼り合わせ、液晶セルを作成した。
【００７５】
この作成した液晶セル中に真空注入法によって液晶材料を注入して液晶を形成した。液晶材料としては、メルク社製ＭＬＣ−６６０８（Δε＜０）を使用した。この液晶材料は、負の誘電率異方性を有し、電圧印加時、液晶分子のダイレクタが電界方向と直交する性質がある。
【００７６】
このようにして得られた液晶表示装置に±１０Ｖの電圧を印加して、偏光板を用いて、４つの偏光軸（０、９０°、−４５°、４５°）に関して液晶分子の配向状態を調べた。その結果を図８に示した。なお、液晶中に４ｗｔ％の色素を添加した。
【００７７】
図８に示めしたように、液晶分子が軸対称（渦巻き状）に配向していることが分った。
【００７８】
（実施例２）
実施例１において、マスクパターンとして、格子状のパターンにより傾斜配向規制領域（正方形状の垂直配向規制領域）を形成した他は、実施例１と同様にして、液晶表示装置を作成した。この液晶表示装置は、電源オン時、親水性領域から疎水性領域へと液晶分子のダイレクタが傾斜して、疎水性領域上の液晶分子が軸対称（渦巻き状）に配向した。
【００７９】
（実施例３）
実施例１において、マスクパターンとして、網目状のパターンにより傾斜配向規制領域（円形の垂直配向規制領域）を形成した他は、実施例１と同様にして、液晶表示装置を作成した。この液晶表示装置は、電源オン時、親水性領域から疎水性領域へと液晶分子のダイレクタが傾斜して、疎水性領域上の液晶分子が軸対称（同心円状）に配向した。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】垂直配向方式の液晶表示装置において、基板間に電圧を与えたときの液晶分子のダイレクタの変化を示す模式図である。
【図２】本発明の疎水性の配向膜の一例を示す図である。
【図３】本発明の親水性の傾斜配向規制領域の一例を示す図である。
【図４】本発明の軸対称配向の例を示す図であり、その（ａ）は渦巻状傾斜配向を示す図、その（ｂ）は同心円状傾斜配向を示す図である。
【図５】本発明の傾斜配向規制領域及び垂直配向規制領域の一例を示す図である。
【図６】本発明の傾斜配向規制領域及び垂直配向規制領域の他の例を示す図である。
【図７】本発明の傾斜配向規制領域及び垂直配向規制領域の他の例を示す図である。
【図８】本発明の液晶表示装置を偏光板の角度を変えて電子顕微鏡で観察した状態を示す図である。
【図９】光触媒を用いた傾斜配向規制領域の形成方法の一例を示す説明図である。
【図１０】光触媒を用いた傾斜配向規制領域の形成方法の他の一例を示す説明図である。
【図１１】光触媒を用いた傾斜配向規制領域の形成方法の他の一例を示す説明図である。
【図１２】疎水性の配向膜が親水性に変化する表面反応の一例を示す説明図である。
【図１３】一般的な液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。
【図１４】従来のマルチドメイン化技術の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  第１の基板
２  第２の基板
３  液晶
４  液晶分子
５  配向膜（垂直配向規制領域）
６  傾斜配向規制領域
７  電極
８  電極
３０、４０  マスク
３１  配向膜
３２  基板
３３  マスクパターン
３４  光触媒層
３５  露光光
３６  傾斜配向規制領域
３７  光触媒を含有する配向膜
５０  配向膜
５１  傾斜配向規制領域
１０１  カラーフィルター基板
１０２  ＴＦＴ基板
１０３  液晶
１０４  画素電極
１０５  ＴＦＴ素子
１０６  ライン電極
１０７  カラーフィルター層
１０８  ブラックマトリクス層
１０９  共通透明電極
１１２  基板
１１３  偏光板
Ｙ  基板法線方向
【図１】
2005062544.tif 000003
【図２】
2005062544.tif 000004
【図３】
2005062544.tif 000005
【図４】
2005062544.tif 000006
【図５】
2005062544.tif 000007
【図６】
2005062544.tif 000008
【図７】
2005062544.tif 000009
【図８】
2005062544.tif 000010
【図９】
2005062544.tif 000011
【図１０】
2005062544.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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