(57)【要約】【課題】  表示特性及び応答特性に優れたマルチドメイン方式の液晶表示装置を低コストの下に製造することを容易にする液晶配向用基板を提供する。【解決手段】  マルチドメイン方式の液晶表示装置の表示用液晶パネルに使用される液晶配向用基板を構成している配向膜の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、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緩やかなジグザグ状の傾斜配向規制領域を形成することにより、上記課題を解決した。このとき、位相補償要素が１／４λ板であることが好ましく、ジグザグ状の傾斜配向規制領域が９０°よりも大きな角度で屈曲していることが好ましい。【選択図】    図１ 
2005062550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチドメイン方式の液晶表示装置の表示用液晶パネルに使用される液晶配向用基板であって、
基板と、該基板の片面に形成された電極と、当該電極を覆うと共に疎水性材料によって形成されて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と、前記基板のいずれか一方の面に配設された位相補償要素とを少なくとも備え、
前記配向膜の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、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緩やかなジグザグ状の傾斜配向規制領域が形成されていることを特徴とする液晶配向用基板。
【請求項２】
前記位相補償要素が１／４λ板であることを特徴とする請求項１に記載の液晶配向基板。
【請求項３】
前記位相補償要素に入射させる光を偏光する偏光要素をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶配向基板。
【請求項４】
前記位相補償要素が、基板と電極との間又は基板と偏光要素との間に配設されてい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】
前記配向膜の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、前記傾斜配向規制領域のジグザグ状の屈曲部が少なくとも１つ配置されてい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】
前記ジグザグ状の傾斜配向規制領域が、９０°よりも大きな角度で屈曲していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶配向用基板。
【請求項７】
前記傾斜配向規制領域が、所定の間隔を隔てて複数形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液晶配向用基板。
【請求項８】
前記配向膜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７のいずれか１項に記載の液晶配向用基板。
【請求項９】
マルチドメイン方式の液晶表示装置の表示用液晶パネルに使用される液晶配向用基板の製造方法であって、
片面に電極と該電極を覆う疎水性の有機膜とが少なくとも形成された基板を準備する工程と、
前記有機膜の表面に選択的に親水化処理を施して、該有機膜の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、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緩やかなジグザグ状の傾斜配向規制領域を形成する工程と、
前記基板のいずれか一方の面に位相補償要素を配設する工程と、
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１０】
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９に記載の液晶配向用基板の製造方法。
【請求項１１】
前記有機膜に光触媒を含有させることを特徴とする請求項９に記載の液晶配向用基板の製造方法。
【請求項１２】
マルチドメイン方式の液晶表示装置であって、
表示用液晶パネルを構成する２枚の液晶配向用基板のうちの一方又は両方が、基板と、該基板の片面に形成された電極と、当該電極を覆うと共に疎水性材料によって形成されて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と、前記基板のいずれか一方の面に配設された位相補償要素とを少なくとも備え、
前記配向膜の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、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緩やかなジグザグ状の傾斜配向規制領域が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１３】
前記位相補償要素が１／４λ板であることを特徴とする請求項１２に記載の液液晶表示装置。
【請求項１４】
前記位相補償要素に入射させる光を偏光する偏光要素をさらに備えることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記位相補償要素が、基板と電極との間又は基板と偏光要素との間に配設されていることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記配向膜の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、前記傾斜配向規制領域のジグザグ状の屈曲部が少なくとも１つ配置されていることを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記ジグザグ状の傾斜配向規制領域が、９０°よりも大きな角度で屈曲していることを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
前記傾斜配向規制領域が、所定の間隔を隔てて複数形成されていることを特徴とする請求項１２乃至１７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１９】
前記配向膜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１２乃至１８のいずれか１項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、液晶配向用基板及びその製造方法並びに液晶表示装置に関し、特に、マルチドメイン方式の液晶表示装置に好適な液晶配向用基板及びその製造方法、並びに前記の液晶配向用基板を用いた液晶表示装置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容易なフラットパネルディスプレイの１つであり、今日では、構造や動作モード等が異なる種々の液晶表示装置が開発されている。
【０００３】
代表的な液晶表示装置としては、ノーマリホワイトモードのＴＮ（ツイステッドネマティック）型液晶表示装置が広く知られている。ＴＮ型液晶表示装置の製造技術は格段の進歩を遂げており、アクティブマトリックス駆動タイプのＴＮ型液晶表示装置では、正面視したときのコントラストや色再現性等の点でＣＲＴ（ブラウン管）を凌駕するまでに至っている。しかしながら、ＴＮ型液晶表示装置には視野角が狭い（視角依存特性が大きい）という大きな欠点がある。
【０００４】
近年では、視角依存特性が小さい液晶表示装置として、ＩＰＳ（In-Plane-Switching）型液晶表示装置及びマルチドメイン方式の垂直配向型液晶表示装置が開発され、それぞれ、パーソナルコンピュータ用の表示装置や液晶テレビ等として実用化されている。
【０００５】
ただし、ＩＰＳ型液晶表示装置は応答速度の向上や高精細化を図り難く、また、光学的特性のセル厚依存性が高いことから生産性を高め難い。一方、垂直配向型液晶表示装置は、液晶分子の複屈折性を利用したノーマリーブラックモードの液晶表示装置であり、ＴＮ型液晶表示装置に比べて表示のコントラストを高くし易く、黒レベル応答速度も速くし易いといった利点を有していることから、今日ではＩＰＳ型液晶表示装置よりも注目されている。
【０００６】
ここで、マルチドメイン方式の液晶表示装置とは、周知のように、個々の画素領域に平面視上含まれている多数の液晶分子が少なくとも中間調表示時に配向分割するように、換言すれば、平面視上の配向方向が互いに異なる複数の領域に分かれるように構成された液晶表示装置のことである。
【０００７】
有機膜にラビング処理を施して配向膜を作製する場合には、有機膜表面のうちで画素に対応する領域それぞれに、ラビング方向が異なる複数の微細領域を形成することによって、マルチドメイン方式の液晶表示装置に適用可能な配向膜を得ることができる。しかしながら、この場合には複数のマスクが必要であり、更には、ラビング処理で生じた塵埃を除去するための洗浄工程が必要となる。
【０００８】
配向膜を作製するにあたってラビング処理が不要なマルチドメイン方式の垂直配向型液晶表示装置として、例えば特許文献１には、対向電極の所定箇所、すなわち画素電極の中央部と向き合う箇所に開口部を設け、これによって、液晶分子を２方向又は４方向に配向分割する液晶表示装置が記載されている。
【０００９】
また、特許文献２には、特定形状の構造物、すなわち、鋸歯状の連続した凹凸構造面を有し、その凹凸構造面が、画素中央部が高く画素端部に向かって低くなるような構造単位からなるか、若しくは、画素端部が高く画素中央部に向かって低くなるような構造単位からなる構造物を配向膜として設けた垂直配向型液晶表示装置が記載されている。この垂直配向型液晶表示装置では、上記構造物の存在によって傾斜方向が異なる複数の傾斜面が各画素領域中の配向膜全体に形成され、傾斜面上の液晶分子の配向方向が当該傾斜面の傾斜方向によって規制されることから、各画素領域において液晶分子が複数方向に配向分割される。
【００１０】
特許文献３には、１画素あたり複数の凸部又は凹部が形成された構造物（膜）を電極上に設け、その上にラビング処理が不要な垂直配向膜を形成した垂直配向型液晶表示装置が記載されている。この垂直配向型液晶表示装置でも、上記特許文献２に記載された垂直配向型液晶表示装置と同様に、構造物の存在によって、傾斜方向が異なる複数の傾斜面が各画素領域中の配向膜全体に形成され、傾斜面上の液晶分子の配向方向が当該傾斜面の傾斜方向によって規制されることから、各画素領域において液晶分子が複数方向に配向分割される。また、特許文献３には、上述の構造物を設けることに加えて、対向電極の所定箇所にスリットを設けて、前述した特許文献１に記載されている垂直配向型液晶表示装置と同様に電圧印加時に電界が傾斜した部分を生じさせてもよい旨も記載されている。
【特許文献１】特開平６−３０１０３６号公報
【特許文献２】特開平７−１９９１９３号公報
【特許文献３】特開平１１−２４２２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載されている垂直配向型液晶表示装置には、応答速度が比較的遅いという問題があり、特に、各液晶分子の配向が電圧を印加していない状態から印加した状態に変化するときの応答速度が遅いという問題がある。
【００１２】
特許文献２に記載されている垂直配向型液晶表示装置では、個々の画素に形成されている前述の傾斜面が当該画素の全体に亘っており、電圧を印加しないときには傾斜面上の液晶が全て当該傾斜面に沿って配向することから、完全な黒表示を得ることができずにコントラストが低下するという問題がある。
【００１３】
また、特許文献２に記載されている垂直配向型液晶表示装置において液晶分子の配向方向を十分に規制するためには、前述の傾斜面を急峻にすることが必要であり、そのためには前述した構造物を厚肉にすることが必要となることから、他の問題も生じる。すなわち、特許文献２では上記構造物の材料としてレジストが挙げられているが、レジストは誘電体であるため、誘電体製の構造物を厚肉にすると液晶表示装置の動作中に当該構造物中に電荷が蓄積され、その結果として、構造物に蓄積された電荷のために電極間に電圧を印加しても液晶分子の配向方向が変化しないという現象、いわゆる焼き付きといわれる現象が生じ易くなる。
【００１４】
更に、特許文献２に記載されている上述の構造物を形成するためには、レジスト塗布、プレベーク、露光、現像、ポストベークという工程を付加しなければならず、製造コストを上昇させる要因になる。
【００１５】
これら焼き付き現象の発生及び製造コストの上昇は、前述した構造物（膜）を使用する特許文献３記載の垂直配向型液晶表示装置においても問題となる。特許文献３には、前述の構造物に微細な孔を多数形成することによって焼き付き現象の発生を抑制し得ることが記載されているが、このような微細孔の形成は製造コストの更なる上昇をまねく。
【００１６】
本発明の第１の目的は、表示特性に優れたマルチドメイン方式の液晶表示装置を低コストの下に製造することを可能にする液晶配向用基板を提供することにある。
【００１７】
本発明の第２の目的は、表示特性に優れた液晶表示装置を低コストの下に製造することを可能にする液晶配向用基板の製造方法を提供することにある。
【００１８】
本発明の第３の目的は、表示特性に優れたものを低コストの下に製造すること可能なマルチドメイン方式の液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
基板界面の濡れ性（表面エネルギー）と液晶分子の配向状態については、式Δγ＝γS−γLで表される関係が見出されている（L.T．Creagh and A.R.Kmetz：SID1972, International Symposium． Digest, P.90（1972））。ここで、式中のγS は固体の臨界表面エネルギーを、γL は液体の表面自由エネルギーをそれぞれ表し、液晶分子はΔγ＞０のとき垂直配向となり、Δγ＜０のとき水平配向となる。したがって、例えばネガ型液晶は、配向膜表面が疎水性である場合には垂直配向し、親水性である場合には水平配向する。
【００２０】
本件発明者らは、この知見に基づいて、配向膜表面に疎水性領域と親水性領域とを形成することによってマルチドメイン方式の液晶表示装置を作製するという着想を得、本発明を完成するに至った。
【００２１】
上記第１の目的を達成する本発明の液晶配向用基板は、マルチドメイン方式の液晶表示装置の表示用液晶パネルに使用される液晶配向用基板であって、基板と、該基板の片面に形成された電極と、当該電極を覆うと共に疎水性材料によって形成されて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と、前記基板のいずれか一方の面に配設された位相補償要素とを少なくとも備え、前記配向膜の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、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緩やかなジグザグ状の傾斜配向規制領域が形成されていることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、配向膜の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に傾斜配向規制領域を形成したので、電源をオンしたとき（電圧を印加したとき）、傾斜配向規制領域上の液晶分子が配向膜上の液晶分子より先に傾斜する。このとき、傾斜配向規制領域上の液晶分子は、配向膜と傾斜配向規制領域との境界に沿って傾斜し、この傾斜配向規制領域上の液晶分子を起点として配向膜上の液晶分子が傾斜する。さらに、傾斜配向規制領域の形状が緩やかなジグザグ状に形成されているので、その傾斜配向規制領域上の液晶分子の配向変形が起こり易い状態となっている。そのため、電圧オン時における応答を速くすることができる。しかし、緩やかなジグザグ状に形成された傾斜配向規制領域での液晶分子の配向は、所定の配向方向への制御を乱し、透過率の減少を引き起こすことになるが、本発明では、位相補償要素を備えるので、その位相補償要素により、例えば凹凸状の構造物をＬＣＤ基板上に設置する等の手段を適用せずとも、ＴＮ並の透過率と応答性、および配向安定性を得ることが可能である。また、傾斜配向規制領域が形成された配向膜は、後述するように疎水性材料によって形成された有機膜の表面に親水化処理を施すことによって得ることができるので、低コストの下に比較的容易に製造することができる。また、配向膜を特段厚くする必要もないので、焼き付き現象の発生を容易に抑制することができる。
【００２３】
本発明の液晶配向基板において、（ａ）前記位相補償要素が１／４λ板であること、（ｂ）前記位相補償要素に入射させる光を偏光する偏光要素をさらに備えること、（ｃ）前記位相補償要素が基板と電極との間又は基板と偏光要素との間に配設されていること、（ｄ）前記配向膜の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、前記傾斜配向規制領域のジグザグ状の屈曲部が少なくとも１つ配置されていること、（ｅ）前記ジグザグ状の傾斜配向規制領域が、９０°よりも大きな角度で屈曲していること、（ｆ）前記傾斜配向規制領域が、所定の間隔を隔てて複数形成されていること、（ｇ）前記配向膜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、が好ましい。
【００２４】
上記第２の目的を達成する本発明の液晶配向用基板は、マルチドメイン方式の液晶表示装置の表示用液晶パネルに使用される液晶配向用基板の製造方法であって、片面に電極と該電極を覆う疎水性の有機膜とが少なくとも形成された基板を準備する工程と、前記有機膜の表面に選択的に親水化処理を施して、該有機膜の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、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緩やかなジグザグ状の傾斜配向規制領域を形成する工程と、前記基板のいずれか一方の面に位相補償要素を配設する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、緩やかなジグザグ状に形成された傾斜配向規制領域での液晶分子の配向は、所定の配向方向への制御を乱し、透過率の減少を引き起こすことになるが、本発明では位相補償要素を備えるので、その位相補償要素により、例えば凹凸状の構造物をＬＣＤ基板上に設置する等の手段を適用せずとも、ＴＮ並の透過率と応答性、および配向安定性を有する液晶配向基板を、極めて容易な工程により製造できる。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。
【００２６】
本発明の液晶配向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、前記有機膜に光触媒を含有させること、が好ましい。
【００２７】
これらの発明によれば、露光光として比較的長波長の紫外光を用いることが可能になるので、露光光の光源装置として比較的安価なものを使用することができる。その結果として、液晶配向用基板の製造コストを抑えることが容易になる。
【００２８】
上記第３の目的を達成する本発明の液晶表示装置は、マルチドメイン方式の液晶表示装置であって、表示用液晶パネルを構成する２枚の液晶配向用基板のうちの一方又は両方が、基板と、該基板の片面に形成された電極と、当該電極を覆うと共に疎水性材料によって形成されて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と、前記基板のいずれか一方の面に配設された位相補償要素とを少なくとも備え、前記配向膜の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、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緩やかなジグザグ状の傾斜配向規制領域が形成されていることを特徴とする。
【００２９】
この発明の液晶表示装置は、表示用液晶パネルを構成する２枚の液晶配向用基板のうちの一方又は両方として前述した本発明の液晶配向用基板を用いたマルチドメイン方式の液晶表示装置である。したがって、本発明の液晶表示装置は、ＴＮ液晶表示装置並の透過率と応答性、および配向安定性を有する液晶表示装置を、極めて容易な工程により製造できると共に、表示特性に優れたものを低コストの下に製造することが可能なマルチドメイン方式の液晶表示装置である。
【００３０】
本発明の液晶表示装置において、(i)前記位相補償要素が１／４λ板であること、(ii)前記位相補償要素に入射させる光を偏光する偏光要素をさらに備えること、(iii)前記位相補償要素が基板と電極との間又は基板と偏光要素との間に配設されていること、(iv)前記配向膜の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、前記傾斜配向規制領域のジグザグ状の屈曲部が少なくとも１つ配置されていること、(v)前記ジグザグ状の傾斜配向規制領域が９０°よりも大きな角度で屈曲していること、(vi)前記傾斜配向規制領域が所定の間隔を隔てて複数形成されていること、（vii)前記配向膜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、が好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、本発明の液晶配向用基板によれば、緩やかなジグザグ状に形成された傾斜配向規制領域での液晶分子の配向は、所定の配向方向への制御を乱し、透過率の減少を引き起こすことになるが、本発明では位相補償要素を備えるので、その位相補償要素により、例えば凹凸状の構造物をＬＣＤ基板上に設置する等の手段を適用せずともＴＮ並の透過率と応答性および配向安定性を得ることが可能となる。また、傾斜配向規制領域が形成された配向膜は、後述するように疎水性材料によって形成された有機膜の表面に親水化処理を施すことによって得ることができるので、低コストの下に比較的容易に製造することができる。また、配向膜を特段厚くする必要もないので、焼き付き現象の発生を容易に抑制することができる。
【００３２】
本発明の液晶配向用基板の製造方法によれば、露光処理によって上記の親水性領域を形成することができるので、製造コストを抑え易くなる。
【００３３】
本発明の液晶表示装置によれば、表示用液晶パネルが上述した本発明の液晶配向用基板を用いて形成されるので、ＴＮ液晶表示装置並の透過率と応答性、および配向安定性を有する液晶表示装置を、極めて容易な工程により製造できると共に、表示特性に優れたものを低コストの下に製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
最初に、本発明の特徴についてさらに詳しく説明する。
【００３５】
本発明の液晶配向用基板では、配向膜の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、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緩やかなジグザグ状の傾斜配向規制領域が形成されている。図１は、２種類の角度からなるジグザグ状の傾斜配向規制領域を比較したものであり、各液晶配向基板上における液晶分子の配向状態を併せて示している。本発明において、「緩やかなジグザグ状」とは、図１に示すように、いわゆるジグザグ形状を構成する２辺の角度が概ね９０°を超える角度で組み合わされている態様のことである。
【００３６】
本発明の特徴は、緩やかなジグザグ状からなる傾斜配向規制領域が形成され、好ましくは９０°を超える角度からなるジグザグ形状の傾斜配向規制領域が形成されることにある。本発明をこのように構成した理由は、液晶分子が傾斜配向又は水平配向し易い傾斜配向規制領域の屈曲部において、異なる方向に配向しようとする際の配向変形にある程度の力が必要となるが、その屈曲部の角度が緩やかであるほど（即ち９０°を超えるほど、例えば１１０〜１５０°等）その配向変形に要する力が少なくてよく、その結果、液晶分子の傾斜配向又は水平配向が速やかに起こり易い状態となるからである。そのため、電圧オン時における応答を速くすることができる。
【００３７】
一方、緩やかなジグザグ状に形成された傾斜配向規制領域での液晶分子の配向は、所定の配向方向への制御を乱し、透過率の減少を引き起こすことになるが、本発明では、位相補償要素を備えるので、その位相補償要素により、例えば凹凸状の構造物をＬＣＤ基板上に設置する等の手段を適用せずとも、ＴＮ並の透過率と応答性、および配向安定性を得ることが可能である。
【００３８】
なお、本発明の液晶配向基板において、少なくとも１枚用いて空セルを作製し、その中にネガ型液晶を充填して縦電界型の表示用液晶表示パネルを製造した場合、上下の基板間に電圧が印加されていない状態下では、個々の画素領域における配向膜の疎水性領域上の液晶分子（表示用液晶パネルを平面視したときに疎水性領域と完全に重なる液晶分子を意味する。以下同じ。）は垂直配向しようとし、配向膜の傾斜配向規制領域である親水性領域上の液晶分子（表示用液晶パネルを平面視したときに親水性領域と完全に重なる液晶分子を意味する。以下同じ。）は傾斜配向又は水平配向しようとする。しかしながら、液晶は弾性体であり、局所的な配向歪みは内部エネルギーを増大させる要因となる。このため、局所的に配向歪みが生じた場合には、歪みを是正して安定を保とうとする。その結果として、上記の疎水性領域及び傾斜配向規制領域である親水性領域のいずれか一方が他方に比べて十分に小さければ、大きい方の領域の作用が支配的になって、液晶分子は略一様に配向する。すなわち、個々の画素領域において疎水性領域を親水性領域（傾斜配向規制領域のこと。以下同じ。）に比べて十分に大きくすることにより、電圧を印加しないときには液晶分子が略一様に垂直配向した、換言すれば黒表示が良好で表示のコントラストが高い垂直配向型表示用液晶パネルを得ることができる。
【００３９】
また、この表示用液晶パネルでは、傾斜配向規制領域上の液晶分子が傾斜配向又は水平配向し易い状態にあるので、上下の基板間に電圧が印加されたときには傾斜配向規制領域上の液晶分子が先ず傾斜配向する。そして、当該傾斜配向に伴う液晶の変形が疎水性領域上の液晶にも伝播するので、電圧印加と相俟って、全ての液晶分子を比較的短時間で、疎水性領域内の液晶分子のダイレクタを、「緩やかなジグザグ状の傾斜配向規制領域」に沿って傾斜配向させることが可能である。
【００４０】
次に、位相補償要素を設けることによる透過率の向上効果について説明する。
【００４１】
液晶分子が偏光子の透過軸に平行又は検光子に平行なときは光が透過しないが、液晶分子が傾斜すると光は透過する。例えば、上述した液晶配向基板で液晶セルを構成して両電極に電圧を印加して偏光顕微鏡観察すると、液晶分子の傾斜が始まり、黒表示状態から徐々に光が透過するようになる。
【００４２】
本発明においては、配向膜上の疎水性領域と傾斜配向規制領域である親水性領域とが上述した構成となっているので、疎水性領域内の液晶分子は、電圧が印加されると、その傾斜配向規制領域の延びる方向に沿って液晶分子が傾斜配向しようとする。さらに強い電圧が加わると、液晶分子は水平配向に近づき例えば図１に示すように傾斜配向又は水平配向する。このとき、傾斜配向規制領域が９０°でジグザグ状に形成されている場合（図１(a)参照）は、液晶分子の配向が斜めになる方向がそれぞれ９０°ずつ異なる４つの方向になっているので、例えば、仮想座標軸に対し４５°、１３５°、２２５°、３１５°に配向方向が分割されると視角依存性を小さくできる。しかし、本発明においては、傾斜配向規制領域が緩やかなジグザグ形状で形成されているので、その折返し部分の角度が９０°を超える緩やかな角度になっている。そのため、上記のような配向方向の分割が行われない部分が生じ、結果として、透過率が低下するという問題が生じ易くなっている。
【００４３】
例えば、均等に配向分割された液晶分子において、基板上に投影した液晶分子のダイレクタの方位角（チルト角ともいう。）と透過率との関係としては、複屈折モードＬＣＤにおいて、そのチルト角は４５°が最適値であることが知られている。このことは下記数式からも明らかである。
【００４４】
【数１】
2005062550.tif 000003
【００４５】
ここで、θはチルト角（ポラライザ方向からの傾き角度）であり、Δｎ（デルタｎ）は［液晶分子軸と垂直方向の屈折率］から［液晶分子長軸方向の屈折率］を差し引いた（減算）値であり、λは波長であり、ｄは液晶層厚であり。Ｉ０は入射光量であり、Ｉは透過光量(a.u.)である。
【００４６】
このとき、偏光板の偏光方向との関係で、斜めの液晶の配向が４５°からずれる場合には、光の利用効率が低いという問題がある。例えば、偏光板の透過軸及び吸収軸の方向に平行なチルト角を示す液晶分子の配向領域では光が透過せずロスとなってしまう。そのため、光の利用効率を高く且つ視角を広くとるためには、液晶の配向が斜めになる方向が４つの方向で、各配向領域液晶表示装置の表示面への投影成分が９０°ずつ異なる方向になるようにすることが望ましく、４５°、１３５°、２２５°、３１５°に配向方向が分割されると視角依存性を小さくできる。
【００４７】
本発明は、傾斜配向規制領域が緩やかなジグザグ形状で形成された結果、上記のような配向方向の分割が行われない部分が生じない場合であっても、位相補償要素を基板に配設することにより、位相補償を行って透過率の減少を抑制できる。
【００４８】
この位相補償要素の作用について以下に説明する。図２は本発明で用いる偏光状態の簡略表記であり、図３は本発明の液晶配向基板で構成した液晶表示装置における円偏光モードの説明図である。
【００４９】
図２において、（ａ）は電界ベクトルのＸ成分と電界ベクトルのＹ成分と伝播方向とからなる座標形であり、（ｂ）は直線偏光を表し、（ｃ）は円偏光を表し、（ｄ）は（ｂ）における直線偏光の表記記号を示し、（ｅ）は（ｃ）における円偏光の表記記号を示している。なお、（ｅ）は、λ／４だけ位相が遅れた場合の表記である。
【００５０】
本発明の液晶表示装置は、図３に示すように、円偏光モードを有するので、透過率が液晶分子のダイレクタの方位角に依存しなくなる。
【００５１】
すなわち、図３（ａ）に示すダイレクタ方位角が０°の場合において、直線偏光１１４０は、位相補償素子１１２１を通過する過程で右回り円偏光１１４１に変換される。次に、液晶層通過の過程では、液晶分子のダイレクタの方向が遅相軸となり、入射光のｙ方向成分が半波長分だけ位相が遅れる。次に、出射界面では、左回り円偏光１１４２に変換される。そして、位相補償素子１１２９で再び直線偏光１１４３となり、偏光板１１３０を通過する。
【００５２】
また、図３（ｂ）に示すダイレクタ方位角が９０°の場合においては、液晶分子のダイレクタが図３（ａ）と９０°違うが、同様の透過状態を得ることができる。すなわち、直線偏光１１４０は、位相補償素子１１２１を通過する過程で右回り円偏光１１４４に変換される。次に、液晶層通過の過程では、液晶分子のダイレクタの方向が遅相軸となり、入射光のｙ方向成分が半波長分だけ位相が遅れる。次に、出射界面では、左回り円偏光１１４５に変換される。そして、位相補償素子１１２９で再び直線偏光１１４３となり、偏光板１１３０を通過する。
【００５３】
なお、図３の本発明に係る液晶表示装置は、図３を平面視した場合の下側から、偏光板１１２０、位相板１１２１、基板１１２２，透明電極１１２３、配向膜１１２４、液晶１１２５、配向膜１１２６、透明電極１１２７、基板１１２８，位相板１１２９、偏光板１１３０の順に配置されている。また、偏光状態の表記は、１１４０は直線偏光、１１４１は右円偏光、１１４２は左円偏光、１１４３は直線偏光、１１４４は右円偏光、１１４５は左円偏光を表している。
【００５４】
従って、本発明は、緩やかなジグザグ状の傾斜配向規制領域が形成されたことに基づく透過率減少に対しては、位相補償要素を配設することにより解決したことに特徴がある。こうした構成により、凹凸状の構造物をＬＣＤ基板上に設置せずとも、ＴＮ並の透過率と応答性、および配向安定性を得ることが可能である。
【００５５】
次に、本発明の液晶配向用基板、液晶配向用基板の製造方法、及び液晶表示装置について、図面を参照しつつ順次説明する。
【００５６】
１．液晶配向用基板及び配向膜
（第１形態）
図４（ａ）は、本発明に係る第１形態の液晶配向用基板における構成部材の平面配置を概略的に示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示したＩ−Ｉ線断面を概略的に示す。
【００５７】
図示の液晶配向用基板１０は、ネガ型液晶を用いたアクティブマトリックス駆動方式の垂直配向型液晶表示装置において表示用液晶パネルの表示面側の基板として用いられるものであり、当該液晶配向用基板１０は、透光性基板１、カラーフィルターアレイ３、遮光層（ブラックマトリクス）５、透明電極パターン７、、配向膜９、位相補償要素である位相板６及び偏光板８を有している。
【００５８】
透光性基板１の片面にカラーフィルターアレイ３と遮光層５とが形成され、これらを覆うようにして透明電極パターン７が、また、当該透明電極パターン７を覆うようにして配向膜９がそれぞれ形成されている。なお、図４（ａ）においては、カラーフィルターアレイ３及び遮光層５の配置を判り易くするために、透明電極パターン７及び配向膜９の図示を省略している。
【００５９】
透光性基板１は、例えばガラスや透明プラスチック等によって形成され、カラーフィルターアレイ３は、所望色のカラーフィルターを一定のパターンの下に多数配置することによって形成される。個々のカラーフィルターは、例えば染料又は顔料を含有若しくは分散させた樹脂（カラーレジン）によって形成することができる。
【００６０】
液晶配向用基板１０では、赤色のカラーレジンによって形成された赤色カラーフィルター３Ｒと、緑色のカラーレジンによって形成された緑色カラーフィルター３Ｇと、青色のカラーレジンによって形成された青色カラーフィルター３Ｂとをストライプ状に配置することによって、カラーフィルターアレイ３が形成されている。個々のカラーフィルター３Ｒ、３Ｇ、３Ｂが、それぞれ、１つの画素に対応する。１つの赤色カラーフィルター３Ｒと、その隣の緑色カラーフィルター３Ｇと、その隣の青色カラーフィルター３Ｂとが、１つの絵素を構成する。
【００６１】
遮光層５は、表示用液晶パネルにおける画素間からの光の漏れ（漏れ光）や、アクティブマトリックス駆動方式の表示用液晶パネルにおけるアクティブ素子の光劣化等を防止するために、カラーフィルターアレイ３を構成している各カラーフィルター３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの周囲に配置される。この遮光層５は、例えば、金属クロム薄膜やタングステン薄膜等、遮光性又は光吸収性を有する金属薄膜によって形成することができる。有機材料によって遮光層５を形成することも可能である。図示の遮光層５は、アクティブ素子の光劣化等を防止するための領域５ａを多数有している。
【００６２】
透明電極パターン７は、表示用液晶パネルにおいて縦電界を形成するための電極であり、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）等の透明電極材料によって形成される。図示の透明電極パターン７は、表示用液晶パネルにおいて共通電極（コモン電極）として使用されるものであり、その平面視上の形状は四角形である。
【００６３】
位相板６と偏光板８は、上述したように、液晶分子のチルト角が均等に配向分割することによる透過率の減少を抑制するために設けられている。
【００６４】
配向膜９は、表示用液晶パネルにおいて液晶分子の配向方向を制御するためのものであり、その材料としては、例えば、疎水膜形成用のフッ素系シリコーン樹脂（例えば東芝シリコーン社製の撥水膜用フッ素系シリコーン樹脂の市販品）、垂直配向膜形成用のポリイミド樹脂（例えば日産化学社製のＳＥ−１２１１、ＳＥ−７５１１Ｌ）及びアルコキシシラン系化合物等、親水化処理が可能な疎水性材料が使用される。当該疎水性材料としては、特に、長い側鎖を有する疎水性の高分子材料が好ましい。また、配向膜９の膜厚は、概ね１０〜１０００ｎｍの範囲内で適宜選択可能であるが、焼き付き現象を抑制するうえからは薄いほうが好ましい。配向膜９にラビング処理を施す必要はない。
【００６５】
必要に応じて、平均粒径が５〜２０μｍ程度の酸化チタン（アナターゼ型）粒子や酸化亜鉛粒子等の光触媒を、配向膜９中に２０〜４０重量％の割合で含有させることができる。
【００６６】
本形態の液晶配向用基板１０の特徴は、配向膜の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、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が形成され、その傾斜配向規制領域が所定の幅で緩やかなジグザグ状に形成されていることにある。以下、この点について図５を参照しつつ詳述する。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。
【００６７】
図５は、上述した配向膜の表面に形成されている傾斜配向規制領域のうち、１つの絵素を構成しているカラーフィルター３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ及びその周囲の遮光層５それぞれの上方において、緩やかなジグザグ状の傾斜配向規制領域５２の形状を概略的に示している。
【００６８】
配向膜９としては、例えば、図６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。
【００６９】
配向膜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。
【００７０】
配向膜の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、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、緩やかなジグザグ状の傾斜配向規制領域５２が形成されている。すなわち、配向膜の一部に傾斜配向規制領域５２を形成すると共に、その傾斜配向規制領域５２を形成しなかった配向膜（配向膜の残り）を疎水性領域５２として形成した。
【００７１】
傾斜配向規制領域５２は、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を親水化処理することによって得られた図７に示すような側鎖を有する親水性領域等である。このとき、傾斜配向規制領域５２である親水性領域の臨界表面自由エネルギーは、概ね４０ｍＮ／ｍ以上である。
【００７２】
このように、傾斜配向規制領域５２を形成することにより、傾斜配向規制領域５２上の液晶分子は基板法線方向に対して傾斜して配向されるため、電源オン時（基板間に電圧が印加された時）に、傾斜配向規制領域５２上の液晶分子が疎水性領域５３上の液晶分子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５２上の液晶分子は、疎水性領域５３の液晶分子と密接しているため、基板法線方向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（基板間に電圧が印加された時）、傾斜配向規制領域上の液晶分子が疎水性領域上の液晶分子よりさきに傾斜することとなる。特に電源オン時においては、傾斜配向規制領域である親水性領域の上の液晶分子は速やかに傾斜して倒れる。その結果、傾斜配向規制領域上の液晶分子を起点として疎水性領域上の他の液晶分子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。
【００７３】
傾斜配向規制領域５２の形状は、電源オン時に、疎水性領域上の液晶分子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、所定の幅で長く延びる細長い形状である。
【００７４】
傾斜配向規制領域５２の形状としては、配向変形を小さくする緩やかなジグザグ状であれば特に各種の構成を適用でき、周期や屈曲角度が一定しない無秩序に屈曲するジグザグ形状でも、所定の周期で屈曲角度が同じジグザグ形状でもよい。例えば、図８に示すような矩形形状、図９に示すような台形形状、図１０に示すような屈曲部がなだらかな略曲線となっている形状等、各種のものが挙げられる。
【００７５】
傾斜配向規制領域５２のジグザグ状の屈曲部の角度θ（図８〜図１０を参照）は、液晶分子の種類や配向パターン、偏光板等に応じて任意に決められるが、例えば、９０°を超える緩やかな角度であることが望ましく、１１０°〜１５０°の範囲であることがより望ましい。
【００７６】
傾斜配向規制領域５２のジグザグ状の屈曲部間の長さ（隣接する屈曲部の間隔）Ｗ３は、通常、２００μｍ〜４００μｍであることが好ましく、特に好ましくは、２９０μｍ〜３１０μｍである。傾斜配向規制領域５２のジグザグ状の屈曲単位の長さＷ４は、通常、５０μｍ〜１５０μｍであることが好ましく、特に好ましくは、９０μｍ〜１１０μｍである。
【００７７】
傾斜配向規制領域５２は、所定の間隔を隔てて複数形成されていることが好ましい。すなわち、傾斜配向規制領域５２と配向膜９とが交互に配置されることが好ましい。傾斜配向規制領域５２と配向膜９との境界は、隣接する境界と平行（ほぼ平行を含む）な直線状であることが好ましい。
【００７８】
傾斜配向規制領域５２の幅Ｗ１は、通常、液晶分子の種類や配向パターン、偏光板等に応じて任意に決められるが、例えば、配向のし易さの観点から１０μｍ〜３０μｍであることが好ましい。傾斜配向規制領域５２の間隔（配向膜９の幅）Ｗ２は、通常、液晶分子の種類や配向パターン、偏光板等に応じて任意に決められるが、例えば、配向のし易さの観点から２０μｍ〜９０μｍであることが好ましい。このような範囲が好ましいのは、傾斜配向規制領域５２が狭すぎる場合には液晶分子の配向のし易さが乏しくなる傾向となり、広すぎる場合には液晶分子が基板に垂直に配向しなくなる傾向となるからである。
【００７９】
このように、傾斜配向規制領域５２を緩やかなジグザグ状に形成することにより、電源オン時において傾斜配向規制領域５２上の液晶分子が配向膜９上の液晶分子より先に傾斜する。このとき、傾斜配向規制領域５２上の液晶分子は、配向膜９と傾斜配向規制領域５２との境界に沿って傾斜し、この傾斜配向規制領域５２上の液晶分子を起点として配向膜９上の疎水性領域５３における液晶分子が傾斜するので、ジグザグを形成する２つの辺に沿った少なくとも２方向に配向制御されると考えられる（図１１を参照）。
【００８０】
傾斜配向規制領域５２は、例えば、画素毎に屈曲部が１つ又は２つ以上位置されるように位置決めされることが好ましい。特に好ましくは、傾斜配向規制領域５２によって配向膜９上の液晶分子を配向制御する２つの傾斜領域が１つの画素領域内でほぼ同じ割合になるように配置することが好ましい。
【００８１】
このように画素領域毎に対応して、傾斜配向規制領域５２の屈曲部が１つ又は２つ以上位置されることにより、電源オン時において各画素領域は液晶分子のダイレクタを少なくとも２方向に配向制御することになる。さらに、この配向状態は、互いに連続であるので、配向膜との間（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。
【００８２】
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、配向膜に緩やかなジグザグ状の傾斜配向規制領域５２を形成したので、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。
【００８３】
（第２形態）
図１２は、本発明に係る第２形態の液晶配向用基板の断面構造を概略的に示す。図示の液晶配向用基板２０は、透明電極パターン７上に配向膜９の他に複数の柱状スペーサー１２が形成され、これらの柱状スペーサー１２それぞれの表面が制御膜１５によって覆われているという点で、第１形態の液晶配向用基板１０と構造上異なる。
【００８４】
液晶配向用基板２０における他の構成は液晶配向用基板１０の構成と同様であるので、図１２に示した部材のうちで図４（ｂ）に示した部材と機能上共通するものには図４（ｂ）で用いた参照符号と同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
【００８５】
液晶配向用基板２０に設けられている柱状スペーサー１２の各々は、例えば感光性樹脂等の有機材料によって形成されたものであり、平面視したときに遮光層５と重なるようにして配置されている。これらのスペーサー１２は、液晶配向用基板１２と他の液晶配向用基板とを用いて表示用液晶セルを作製したときに、セルギャップを一定に保つ役割を果たす。柱状スペーサー１２の総数は、表示用液晶セル全体に亘ってセルギャップを一定に保つことができる範囲内で適宜選定可能であり、隣り合うカラーフィルター同士の間に必ず設けなければならないというものではない。
【００８６】
制御膜１５は、液晶分子をスペーサー１２の表面に沿って配列させるための膜であり、例えば親水性材料によって形成される。
【００８７】
このような構成を有する液晶配向用基板２０は、ネガ型液晶を用いたアクティブマトリックス駆動方式の垂直配向型液晶表示装置において表示用液晶パネルの表示面側の基板として用いられるものである。そして、当該液晶配向用基板１２は、既に説明した配向膜９と位相補償要素である位相板６とを備えていることから、第１形態の液晶配向用基板１０と同様の技術的効果を奏する。
【００８８】
（第３形態）
図１３（ａ）は、本発明に係る第３形態の液晶配向用基板における構成部材の平面配置を概略的に示し、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示したVI−VI線断面を概略的に示す。
【００８９】
図示の液晶配向用基板５０は、ネガ型液晶を用いたアクティブマトリックス駆動方式の垂直配向型液晶表示装置において表示用液晶パネルの背面側基板として用いられるものであり、当該液晶配向用基板５０は、透光性基板３１、透明電極パターン３３、走査線３５、信号線３７、スイッチング回路部３９、及び配向膜４３を有している。
【００９０】
透光性基板３１の片面に透明電極パターン３３、走査線３５、信号線３７、及びスイッチング回路部３９が形成され、これらを覆うようにして保護膜（パッシベーション膜）４１が、また、当該保護膜４１を覆うようにして配向膜４３がそれぞれ形成されている。走査線３５と信号線３７とは、層間絶縁膜３２によって電気的に分離されている。透明電極パターン３３は、層間絶縁膜３２上に形成されている。なお、図１３（ａ）においては、透明電極パターン３３、走査線３５、信号線３７及びスイッチング回路部３９の配置を判り易くするために、層間絶縁膜３２、保護膜４１及び配向膜４３の図示を省略している。
【００９１】
透光性基板３１は、例えばガラスや石英等によって形成され、層間絶縁膜３２は、例えばシリコン酸化物等の電気絶縁性物質によって形成される。
【００９２】
透明電極パターン３３は、マトリックス状に配置された多数の画素電極３３ａによって構成されており、個々の画素電極３３ａの平面視上の形状は、例えば四角形や五角形等の多角形である。図示の画素電極３３ａは、それぞれ、長方形を呈している。
【００９３】
走査線３５は、マトリックス状に配置された多数の画素電極３３ａの１つの列に１本ずつ対応するようにして配置されて前記列の長手方向に延び、信号線３７は、マトリックス状に配置された多数の画素電極３３ａの１つの行に１本ずつ対応するようにして配置されて前記行の長手方向に延びている。これらの走査線３５及び信号線３７は、例えばタンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）等の金属によって形成される。なお、各走査線３５は、透光性基板３１の表面上に形成され、層間絶縁膜３２によって覆われている。
【００９４】
スイッチング回路部３９は、１つの画素電極３３ａに１つずつ対応して配置されており、当該スイッチング回路部３９が対応している画素電極３３ａ並びに当該画素電極３３ａに対応している走査線３５及び信号線３７と電気的に接続されている。そして、走査線３５から信号の供給を受けて、信号線３７と画素電極３３ａとの導通を制御する。各スイッチング回路部３９は、例えば１個のアクティブ素子を用いて構成される。前記アクティブ素子としては、例えば薄膜トランジスタ等の３端子型素子やＭＩＭ（Metal Insulator Metal）ダイオード等の２端子型素子が用いられる。
【００９５】
保護膜４１は、例えばシリコン窒化物等によって形成されて、その下の部材を保護する。
【００９６】
配向膜４３は、疎水性材料によって形成された膜の表面に、第１形態の液晶配向用基板１０での配向膜９と同様に形成したものである。配向膜４３の材料としては、前述した配向膜９の材料と同じものが例示される。
【００９７】
上述した構成を有する液晶配向用基板５０は、上記の配向膜４３と位相補償要素である位相板６とを備えていることから、第１形態の液晶配向用基板１０と同様の技術的効果を奏する。
【００９８】
（他の形態）
本発明の液晶配向用基板は、配向膜とその配向膜に対応した位相補償要素（例えば位相板）と偏光要素（例えば偏光板）との組合せに最大の特徴を有するものであり、それ以外の構成は、例えば、表示用液晶パネルの表示面側基板として用いるか背面側基板として用いるかに応じて、あるいは、得ようとする液晶表示装置の駆動方式や表示形態（白黒表示、モノカラー表示、マルチカラー表示及びフルカラー表示のいずれであるか）等に応じて、適宜変更可能である。
【００９９】
また、配向膜における親水性領域の配置パターンも、得ようとする液晶表示装置における１画素あたりのドメイン数や、画素の平面視上の形状等に応じて適宜選定可能である。
【０１００】
上述したように、本発明の配向膜には液晶分子の配向変形の力が小さくなるように、例えばその屈曲部の角度を大きくした（例えば９０°を超えた角度であって好ましくは１１０〜１５０°程度）ので、偏光板の偏光方向との関係で、液晶分子の傾斜配向の方位が偏光板の透過軸及び吸収軸それぞれの方位と重なって光の利用効率が低くなるという問題が生じる。
【０１０１】
本発明は、こうした問題に対し、図２及び図３において説明したように、基板の何れかの面に位相補償要素を設けている。この位相補償要素は、基板と電極の間に設けてもよいし、電極が設けられている面とは反対側の面に設けられていてもよい。好ましくは、λ／４の位相差板であり、その位相差板が基板と偏光板との間に設けられていることが好ましい。
【０１０２】
２．液晶配向用基板の製造方法
本発明の液晶配向用基板の製造方法は、マルチドメイン方式の液晶表示装置の表示用液晶パネルに使用される液晶配向用基板、特に、上述した本発明の液晶配向用基板を製造するための方法として好適なものであり、次の３つの工程を含んでいる。
【０１０３】
１つは、片面に透明電極パターンと該透明電極パターンを覆う疎水性の有機膜とが少なくとも形成された透光性基板を準備する工程（以下、「準備工程」という。）であり、他の１つは、有機膜の表面に選択的に親水化処理を施して、その有機膜の表面のうちで画素に対応する個々の領域内に、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緩やかなジグザグ状の傾斜配向規制領域を形成する工程（以下、「親水化処理工程」という。）であり、さらに他の一つは、基板のいずれか一方の面に位相補償要素を配設する工程（以下、「位相補償要素配設工程」いう。）である。以下、これらの工程を順次説明する。
【０１０４】
（準備工程）
この工程で準備する透光性基板は、上記の有機膜が仮に所望の配向膜であったならば、表示用液晶パネルにおける１対の透光性基板の一方としてそのまま用いることができる構造のものである。
【０１０５】
当該透光性基板の構造をどのようなものにするかは、例えば、表示用液晶パネルの表示面側基板として用いるか背面側基板として用いるかに応じて、あるいは、得ようとする液晶表示装置の駆動方式や表示形態（白黒表示、モノカラー表示、マルチカラー表示及びフルカラー表示のいずれであるか）等に応じて、適宜選定可能であり、その製造方法は特に限定されるものではない。
【０１０６】
ただし、上記の有機膜は、表面を親水化処理することが可能なものでなければならず、当該有機膜の材料としては、前述した本発明の液晶配向用基板に係る第１形態の液晶配向用基板１０（図４（ａ）及び図４（ｂ）参照）での配向膜９の材料と同じものが例示される。また、その膜厚は、配向膜９の膜厚と同じ基準の下に選定される。当該有機膜は、スピンコート等の塗布手段や各種の印刷手段によって形成することができる。
【０１０７】
上述の透光性基板は、自ら作製してもよいし、市販品があるならそれを購入してもよい。
【０１０８】
（親水化処理工程）
上述した有機膜の表面に選択的に親水化処理を施す方法としては、例えば次の３つの方法を挙げることができる。
【０１０９】
＜方法Ｉ＞
上記の有機膜が光触媒を含有していないものである場合には、図１４（ａ）に示すように、透光性基板１００と、透光性基板１００の片面に形成されたマスクパターン１０２と、マスクパターン１０２を覆う光触媒層１０４とを有するフォトマスク（紫外線マスク）１１０を用い、光触媒層１０４と上記の有機膜１４０との間隔を概ね５〜２０μｍに保ちつつ、波長３８０ｎｍ以下の紫外光ＵＶ１によって有機膜１４０を露光する。
【０１１０】
＜方法II＞
上記の有機膜が光触媒を含有しているものである場合には、図１４（ｂ）に示すように、透光性基板１２０と、透光性基板１２０の片面に形成されたマスクパターン１２２とを有するフォトマスク（紫外線マスク）１３０を用い、当該フォトマスク１３０と上記光触媒を含有している有機膜１４５との間隔を概ね５〜２０μｍに保ちつつ、波長３８０ｎｍ以下の紫外光ＵＶ１によって有機膜１４５を露光する。
【０１１１】
＜方法III＞
図１４（ｃ）に示すように、上記のフォトマスク１３０と同じ構造のフォトマスク（紫外線マスク）１３５を用い、当該フォトマスク１３５と上記の有機膜１４０との間隔を概ね５〜２０μｍに保ちつつ、波長２００ｎｍ以下の紫外光ＵＶ２によって有機膜１４０を露光する。
【０１１２】
これらの方法Ｉ〜方法III のいずれにおいても、マスクパターン１０２、１２２としては、有機膜１４０、１４５の表面に形成しようとする親水性領域の形状及び配置パターンに対応して複数の開口部が形成されているものを用いる。
【０１１３】
例えば、図５に示した配置パターンで複数の親水性領域９ａが形成されている配向膜９を得ようとする場合には、図１５に示すフォトマスク１５０のように、親水性領域９ａと形状及び大きさ（線幅Ｗ１、ピッチＬ１）が同じである開口部１５２が、親水性領域９ａの配置パターンと同じパターンの下に形成されているマスクパターンを用いる。マスクパターン１０２、１２２は、例えばクロム薄膜を所定形状にパターニングすることによって作製することができる。
【０１１４】
なお、方法Ｉで使用される光触媒層１０４としては、例えば、平均粒径が５〜２０μｍ程度の酸化チタン（アナターゼ型）粒子や酸化亜鉛粒子等の光触媒をバインダー樹脂（例えばシリコーン樹脂）中に２０〜４０重量％の割合で含有させたものが用いられる。光触媒層１０４の膜厚は、概ね０．０５〜０．５μｍの範囲内とすることが好ましい。
【０１１５】
いずれの方法によっても、有機膜１４０、１４５の表面のうちで露光された領域が酸化還元されて、当該領域が親水性領域に変化する。前記の酸化還元は、次のメカニズムで起こると考えられる。なお、メカニズムについての以下の説明は、露光対象物が有機膜１４０であり、かつ、この有機膜１４０がシリコーン系樹脂である場合を例にとり、行う。
【０１１６】
有機膜１４０の表面が紫外光ＵＶ１によって選択的に露光されると、フォトマスク１１０と有機膜１４０との間に活性酸素種等（活性酸素Ｏ２−や活性水酸基−ＯＨ）が生じ、この活性酸素種等が、図１６（ａ）に示すように、有機膜１４０の表面の側鎖（例えばアルキル側鎖）にアタックして当該側鎖の結合を切断する。そして、図１６（ｂ）に示すように、側鎖が切断された部分に活性酸素種等が入れ替わって結合し、ここが親水性領域に変化する。
【０１１７】
方法Ｉ及び方法IIでは、光触媒の存在によって、長波長の紫外光の照射によっても活性酸素種等を生じさせることができる。
【０１１８】
親水化処理工程での露光条件は、光触媒の有無や疎水性有機膜の材質等に応じて、臨界表面自由エネルギーが概ね４０ｍＮ／ｍ以上の親水性領域が得られるにように選定することが好ましい。
【０１１９】
（位相補償要素配設工程）
位相補償要素としては、通常、位相差板が挙げられ、基板の液晶側とは反対側の面に設ける。具体的には基板と偏光板との間に配設する。位相補償要素は、基板の液晶側の面に設けてもよく、その場合には、電極と基板との間に設ける。
【０１２０】
位相補償要素としては、基板とは別部材である位相差板が通常使用するが、基板のいずれか一方の面が位相補償要素を有すような基板を採用することもできる。
【０１２１】
位相補償要素は液晶配向基板の製造工程中に設けてもよく、その場合には、位相補償要素を有する液晶配向基板を用いて液晶表示装置が製造される。一方、位相補償要素を液晶配向基板の製造工程中に設けず、２枚の液晶配向基板を用いて液晶表示装置を製造する際に、液晶表示装置を構成する基板の外表面に設けてもよい。
【０１２２】
以上説明した準備工程、親水化処理工程及び位相補償要素配設工程を含む方法により、目的とする液晶配向用基板を得ることができる。
【０１２３】
３．液晶表示装置
（第１形態）
図１７は、本発明に係る第１形態の液晶表示装置の断面構造を概略的に示す部分断面図である。図示の液晶表示装置３００は、表示用液晶パネル２００と、この表示用液晶パネル２００の背面側に設置されたバックライト部２５０とを備えたマルチドメイン方式の垂直配向型液晶表示装置である。
【０１２４】
表示用液晶パネル２００は、図４等で既に説明した液晶配向用基板１０を表示面側基板とし、図１３等を用いて既に説明した液晶配向用基板５０を背面側基板とする液晶パネルである。図１７に示した部材のうちで既に説明したものについては、図４（ｂ）又は図１３で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【０１２５】
液晶配向用基板１０と液晶配向用基板５０とは、互いに間隔をあけた状態でシール材（熱硬化性樹脂）２０５によって貼り合わされている。これらの液晶配向用基板１０、５０同士の間隔（セルギャップ）は、液晶配向用基板５０の配向膜４３上に予め散布された球状スペーサー２１０によって一定に保たれており、両者の間の空隙には負の誘電率異方性を有する液晶（ネガ型液晶；例えばメルク社製のＭＬＣ−６６０８、ＭＬＣ−２０３７、ＭＬＣ−２０３８等）２１０が充填されている。
【０１２６】
また、液晶配向用基板１０の外側面上には、板状又はフィルム状の第１の偏光素子が設けられ、液晶配向用基板５０の外側面上には、板状又はフィルム状の第２の偏光素子が設けられている。これらの偏光素子２２０、２２５は、互いに直交ニコルの関係にある。その偏光素子２２０，２２５と基板１、１との間には、位相補償要素である位相板２２４，２２４が配設されている。
【０１２７】
上述した構成を有する本形態の液晶表示装置３００は、既に説明した本発明の液晶配向用基板１０、５０を用いて作製された表示用液晶パネル２００を備えているので、表示特性及び応答特性に優れたものを低コストの下に製造することが容易な液晶表示装置である。
【０１２８】
液晶配向用基板１０の配向膜９における親水性領域の配置パターンと液晶配向用基板５０の配向膜４３における親水性領域の配置パターンとは、平面視上、一致させることができる。
【０１２９】
（第２形態）
図１８は、本発明に係る第２形態の液晶表示装置の断面構造を概略的に示す部分断面図である。図示の液晶表示装置５００は、表示用液晶パネル４００と、この表示用液晶パネル２００の背面側に設置されたバックライト部２５０とを備えたマルチドメイン方式の垂直配向型液晶表示装置である。
【０１３０】
表示用液晶パネル４００は、表示面側の液晶配向用基板として、図１２を用いて既に説明した液晶配向用基板２０が用いられているという点で、第１形態の液晶表示装置３００と異なる。他の構成は液晶表示装置３００と同様であるので、図１８に示した部材のうちで既に説明したものについては、図１２は図１７で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【０１３１】
このような構成を有する液晶表示装置５００は、上述した液晶表示装置３００と同様に、表示特性及び応答特性に優れたものを低コストの下に製造することが容易な液晶表示装置である。
【０１３２】
（他の形態）
本発明の液晶表示装置は、表示用液晶パネルを構成する２枚の液晶配向用基板のうちの少なくとも一方が、前述した本発明の液晶配向用基板であればよい。他の構成は、液晶表示装置の駆動方式や表示形態（白黒表示、モノカラー表示、マルチカラー表示及びフルカラー表示のいずれであるか）等に応じて、適宜変更可能である。
【実施例】
【０１３３】
以下、本発明の実施例について説明する。
【０１３４】
（実施例１）
＜液晶配向用基板の製造＞
先ず、片面にカラーフィルタアレイ、遮光層及び透明電極パターンが形成された透明基板を準備する。この透明ガラス基板に形成されているカラーフィルタアレイ、遮光層及び透明電極パターンの形状は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示した液晶配向用基板１０におけるカラーフィルタアレイ３、遮光層５及び透明電極パターン７の形状と同様である。
【０１３５】
次に、上記の透明電極パターン上にフッ素系シリコーン樹脂（東芝シリコーン社製のＴＳＬ８２３３とＴＳＬ８１１４との混合物）をスピンコートし、１５０℃で１０分間乾燥して、厚さ６０ｎｍの疎水性有機膜を形成する。
【０１３６】
次いで、前述した方法Ｉによって上記疎水性有機膜の表面に選択的に親水化処理を施して、当該表面に、前述した第１形態の液晶配向用基板１０の配向膜９に形成されている親水性領域９ａの配置パターンと同じパターンで親水性領域を形成する。個々の親水性領域は、平面視上、図１４に示す親水領域を形成するための幅Ｗ１を２０μｍとし、屈曲部までの長さＬ１を６０ｍｍとし、屈曲部の角度を１３０°とする。
【０１３７】
親水化処理を行うにあたっては、平均粒径５〜２０μｍの酸化チタン（アナターゼ型）粒子が２０〜４０重量％の割合で分散されたシリコーン樹脂を用いて光触媒層を形成し、その厚さ（マスクパターンの開口部での厚さ）は０．０５〜０．５μｍとする。また、フォトマスクと上記疎水性有機膜との間隔を約２０μｍに保ちつつ、１０ｍＷ／ｃｍ２ の紫外光（波長２００〜３７０ｎｍ）を６０〜１８０秒間照射する。
【０１３８】
このようにして上記疎水性有機膜の表面に選択的に親水化処理を施すと共に、電極側（液晶側）とは反対の基板面に位相板６と偏光板８を貼り付けることにより、前述した第１形態の液晶配向用基板１０と同様の構成の液晶配向用基板（以下、「第１の液晶配向用基板」という。）を得る。なお、位相板６と偏光板８は、第１の液晶配向用基板と第２の液晶配向基板とを張り合わせた後の両者の外表面にそれぞれ貼り付けて配設することもできる。
【０１３９】
＜液晶表示装置の製造＞
先ず、上記第１の液晶配向用基板とは別に、アクティブマトリックス駆動方式の表示用液晶パネルにおける背面側基板（アクティブ素子が形成されている基板）として用いることができる液晶配向用基板（以下、「第２の液晶配向用基板」という。）を用意する。
【０１４０】
当該第２の液晶配向用基板は、上記第１の液晶配向用基板と共に垂直配向型表示用液晶パネルを構成することができるものであり、第２の液晶配向用基板の配向膜に親水性領域は形成されていない。配向膜に親水性領域が形成されていない点を除けば、第２の液晶配向用基板は図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示した液晶配向用基板５０と同様の構成を有している。
【０１４１】
次に、第２の液晶配向用基板の配向膜上に、スペーサードライ散布装置（株式会社アイエヌジー社製のＳＤＩ−１２）を用いて、積水ファインケミカル社製の球状スペーサー（同社のＳＰシリーズ）を２０〜５０個／ｍｍ２の密度となるように散布する。
【０１４２】
次いで、第２の液晶配向用基板の縁部（配向膜上）に三井化学製のシール材（ＸＮ−５Ａ）をシールディスペンサ装置により塗布し、当該第２の液晶配向用基板と上述の第１の液晶配向用基板とを、配向膜が内側となるようにして貼り合わせる。
【０１４３】
貼り合わせた２枚の液晶配向用基板にプレス冶具を用いて２０ｋＰａ前後の圧力をかけて、当該２枚の液晶配向用基板同士を密着させ、この状態で、温度１８０℃、時間６０分、冷却放置時間約３０分の条件の下に熱処理して、基板間のギャップが約４．５μｍの空セルを得る。
【０１４４】
この空セルに真空注入装置を用いてメルク社製のネガ型液晶（ＭＬＣ−６６０８）を注入し、注入口を封止して、表示用液晶パネルを得る。
【０１４５】
この後、第２の液晶配向用基板の背面側にバックライト部を設置して、マルチドメイン方式の垂直配向型液晶表示装置を得る。この液晶表示装置は、第２の液晶配向用基板の配向膜に親水性領域が形成されていない以外は、図１７に示した液晶表示装置３００と同様の構成を有する。
【０１４６】
この液晶表示装置では、黒表示、中間調表示及び白表示のいずれもが良好な画像表示を行うことができる。また、視野角は全方位に亘って十分に広く、かつ、均質である。
【０１４７】
（実施例２）
＜液晶配向用基板の製造＞
先ず、実施例１での第１の液晶配向用基板の製造と同じ要領で、前述した第１形態の液晶配向用基板１０と同様の構成の液晶配向用基板（以下、「第３の液晶配向用基板」という。）を得る。
【０１４８】
また、実施例１での第２の液晶配向用基板と同様の構成を有し、配向膜がフッ素系シリコーン樹脂（東芝シリコーン社製のＴＳＬ８２３３とＴＳＬ８１１４との混合物）によって形成されている液晶配向用基板を用意する。そして、この液晶配向基板の配向膜に、実施例１で第１の液晶配向用基板を得る際に疎水性有機膜に施した親水化処理と同様の条件の下に親水化処理を施して、前述した第３形態の液晶配向用基板５０と同様の構成の液晶配向用基板（以下、「第４の液晶配向用基板」という。）を得る。
【０１４９】
＜液晶表示装置の製造＞
表示用液晶パネルを構成する液晶配向用基板として、上記第３の液晶配向用基板と上記第４の液晶配向用基板とを用いる以外は実施例１と同様にして、マルチドメイン方式の垂直配向型液晶表示装置を得る。この液晶表示装置は、図１７に示した液晶表示装置３００と同様の構成を有する。
【０１５０】
この液晶表示装置では、黒表示、中間調表示及び白表示のいずれもが良好な画像表示を行うことができる。また、視野角は全方位に亘って十分に広く、かつ、均質である。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】２種類の角度からなるジグザグ状の傾斜配向規制領域を比較した図である。
【図２】本発明で用いる偏光状態の簡略表記である。
【図３】本発明で用いる円偏光モードである。
【図４】（ａ）は本発明に係る第１形態の液晶配向用基板における構成部材の平面配置の概略図であり、（ｂ）は（ａ）に示したＩ−Ｉ線断面の概略図である。
【図５】本発明の液晶配向基板に形成された配向膜の形状を示す平面図である。
【図６】本発明の疎水性の配向膜表面の一例を示す図である。
【図７】本発明の親水性の配向膜表面の一例を示す図である。
【図８】本発明の傾斜配向規制領域の一例を示す図である。
【図９】本発明の傾斜配向規制領域の他の例を示す図である。
【図１０】本発明の傾斜配向規制領域の他の例を示す図である。
【図１１】電圧が印加された際における本発明の液晶配向基板上の液晶分子の様子を示す説明図である。
【図１２】本発明に係る第２形態の液晶配向用基板を概略的に示す断面図である。
【図１３】（ａ）は本発明に係る第３形態の液晶配向用基板における構成部材の平面配置を示す概略図であり、（ｂ）は（ａ）に示したVI−VI線断面の概略図である。
【図１４】（ａ）は本発明の液晶配向用基板の製造方法によって液晶配向用基板を製造する際に行われる露光処理の一例を概略的に示す断面図であり、（ｂ）は前記露光処理の他の例を概略的に示す断面図であり、（ｃ）は前記露光処理の更に他の例を概略的に示す断面図である。
【図１５】基板の露光マスクパターンの平面図である。
【図１６】（ａ）は本発明の液晶配向用基板の製造方法によって液晶配向用基板を製造する際に行われる露光処理時に活性酸素種が有機膜表面の側鎖を切断する様子を示す模式図であり、（ｂ）は前記露光処理によって有機膜表面が選択的に親水性領域に変化した様子を示す模式図である。
【図１７】本発明に係る第１形態の液晶表示装置を概略的に示す部分断面図である。
【図１８】本発明に係る第２形態の液晶表示装置を概略的に示す部分断面図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１  透明基板
６  位相板
７  透明電極パターン
８  偏光板
９  配向膜
９ａ  親水性領域
１０  液晶配向用基板
２０  液晶配向用基板
３１  透明基板
３３  透明電極パターン
４３  配向膜
４３ａ  親水性領域
５０  液晶配向用基板
５２  傾斜配向規制領域
５３  垂直配向規制領域
６０  親水性領域
７０  親水性領域
８０  親水性領域
１０４  光触媒層
１１０  フォトマスク
１３０  フォトマスク
１３５  フォトマスク
１４０  有機膜
２００  表示用液晶パネル
３００  液晶表示装置
４００  表示用液晶パネル
５００  液晶表示装置
【図１】
2005062550.tif 000004
【図２】
2005062550.tif 000005
【図３】
2005062550.tif 000006
【図４】
2005062550.tif 000007
【図５】
2005062550.tif 000008
【図６】
2005062550.tif 000009
【図７】
2005062550.tif 000010
【図８】
2005062550.tif 000011
【図９】
2005062550.tif 000012
【図１０】
2005062550.tif 000013
【図１１】
2005062550.tif 000014
【図１２】
2005062550.tif 000015
【図１３】
2005062550.tif 000016
【図１４】
2005062550.tif 000017
【図１５】
2005062550.tif 000018
【図１６】
2005062550.tif 000019
【図１７】
2005062550.tif 000020
【図１８】
2005062550.tif 000021