(57)【要約】【課題】  視野角特性および応答特性の両面において優れ、高品位の表示が可能な液晶表示装置を得る。【解決手段】  一対の基板１、２の液晶層側に、ハードマスクを用いて所定の方向にマスクラビング処理が施された垂直配向膜６、７が設けられている。液晶層３は、電圧が印加されていない状態で一対の基板の主面にほぼ垂直に配向し、かつ、所定の閾値以上の電圧印加時には、配向膜６、７に施されたマスクラビング処理によって規定される配向制御方向に沿って液晶分子３が傾斜するドメインＤ１〜Ｄ４を有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を挟持した一対の基板部のうち少なくとも一方の基板部の該液晶層側に配向膜が設けられた液晶表示装置において、
該配向膜は、電圧無印加状態で該液晶層内の液晶分子をほぼ垂直またはほぼ水平に配向させる配向膜であって、該配向膜の各領域で配向制御方向が互いに異なるように、ハードマスクの少なくとも一部を該配向膜の表面に密着させてマスクラビング処理が施されている液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶層は、前記マスクラビング処理によって規定される配向制御方向に応じた複数のドメインを形成している請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記配向制御方向は１画素部内で互いに異なっている請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記複数のドメインは、１画素内で配向制御方向が互いに異なる二つから四つのいずれかのドメインを有している請求項２または３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記四つのドメインは一方向に隣接して順次形成されている請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記四つのドメインは田の字状に形成されている請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記複数のドメイン内の液晶層は、前記所定の閾値以上の電圧印加時に該液晶層の配向状態が平行配向である請求項２または４に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記複数のドメイン内の液晶層は、前記所定の閾値以上の電圧印加時に該液晶層の配向状態がツイスト配向である請求項２または４に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記複数のドメインの各外周縁部が非表示部内に配置されている請求項２〜８のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
一対の基板間の液晶層を配向変化させて表示を行う液晶表示装置の製造方法において、
該一対の基板のうち少なくとも一方の基板上に配向膜を形成する工程と、
開口部を有するハードマスクの少なくとも一部が該配向膜上に接するように該ハードマスクを配置して、該開口部を通して該配向膜上にマスクラビング処理を行うマスクラビング処理工程とを有する液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記ハードマスクの、前記配向膜上に接する側の非開口部面に衝撃緩衝手段が設けられている請求項１０に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１２】
一対の基板と、該一対の基板の間に設けられた液晶層と、該一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の該液晶層側に設けられるとともに一定の閾値以上の電圧印加時に該液晶層の液晶分子が傾斜する方向が互いに異なる複数のドメインを形成する配向膜とを備える液晶表示装置の製造方法であって、
該ドメインを形成するために、開口部を有するとともに非開口部に衝撃緩衝手段が設けられたハードマスクを該配向膜の表面に該衝撃緩衝手段が接するように積層して、該ハードマスクの開口部を通して該配向膜にマスクラビング処理を施す工程を有する液晶表示装置の製造方法。
【請求項１３】
前記配向膜が垂直配向膜および水平配向膜の少なくともいずれかである請求項１０〜１２のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１４】
前記マスクラビング処理後の前記一対の基板部を所定の間隔を開けて貼り合わせ、両基板部の間隙に液晶層を封入する工程を更に有する請求項１０または１２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１５】
前記マスクラビング処理は、前記配向膜に対して前記開口部が配置される位置を順次変えて複数回行う請求項１０または１２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１６】
前記マスクラビング処理は、前記ハードマスクの開口部の位置をずらして所定のラビング位置に該開口部を位置合わせして行う請求項１５に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１７】
前記マスクラビング処理は、異なる位置に開口部を有するハードマスクに取り替えて所定のラビング位置に該開口部を位置合わせして行う請求項１５に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１８】
前記開口部は、画素部または、該画素部を構成する複数のサブ画素部毎に配置されて前記マスクラビング処理が行われる請求項１０または１２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１９】
前記開口部の大きさは、画素サイズおよび画素ピッチに応じた大きさである請求項１０〜１８のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２０】
前記開口部は、実際のラビング処理領域が前記画素部またはサブ画素部のサイズになるように該サイズよりも面積が大きく設定されている請求項１８または１９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２１】
前記ハードマスクの厚みは、３０μｍ以上５０μｍ以下である請求項１０または１２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２２】
前記ハードマスクは、エッチング法により所定の開口部が形成されている請求項１０または１２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２３】
前記ハードマスクとして、エレクトロフォーミング法により作製されたメタルマスクを用いる請求項１０または１２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２４】
前記開口部の断面形状は９０°未満のテーパ角度を有する請求項１０，１２および２１〜２３のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２５】
前記開口部の断面形状は６０°以上７０°以下のテーパ角度を有する請求項２４に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２６】
前記衝撃緩衝手段は、前記非開口部の配向膜面側の一部に形成されている請求項１１または１２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２７】
前記衝撃緩衝手段は、液晶表示装置の画素内の非表示部に対応した前記配向膜表面上に接するように前記非開口部の該配向膜側に設けられている請求項２６に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２８】
前記衝撃緩衝手段は、前記非開口部の配向膜面側の全面に形成されている請求項１１または１２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２９】
前記開口部は、ラビング方向において、配向処理を行う前記ドメインに対して所定量だけ大きく設けられている請求項１０または１２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項３０】
前記所定量は、ラビング方向の上流側が、下流側よりも、前記ドメインに対して大きく設けられている請求項２９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項３１】
前記液晶層は電圧無印加状態で前記一対の基板の主面にほぼ垂直に配向する垂直配向型の液晶表示装置である請求項１０または１２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項３２】
前記液晶層は電圧無印加状態で前記一対の基板の主面にほぼ平行に配向する水平配向型の液晶表示装置である請求項１０または１２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項３３】
所定位置にラビング処理用の一または複数の開口部が設けられ、該開口部以外の非開口部の一部または全部に、実際のラビング処理領域上に接する面が設けられているハードマスク。
【請求項３４】
前記開口部は、前記実際のラビング処理領域が所定のサイズになるように該サイズよりも所定量だけ面積が大きく設定されている請求項３３に記載のハードマスク。
【請求項３５】
前記実際のラビング処理領域上に接する面の少なくとも一部に衝撃緩衝手段が設けられた請求項３３に記載のハードマスク。
【請求項３６】
前記衝撃緩衝手段はリブとして突出して設けられた請求項３５に記載のハードマスク。
【請求項３７】
前記衝撃緩衝手段は弾性体からなる請求項３５または３６に記載のハードマスク。
【請求項３８】
厚みが３０μｍ以上５０μｍ以下である請求項３３〜３７のいずれかに記載のハードマスク。
【請求項３９】
前記開口部の断面形状は６０°以上７０°以下のテーパ角度を有する請求項３３〜３８のいずれかに記載のハードマスク。
【請求項４０】
ラビング方向に対する前記開口部の両側端辺部に、前記リブと同じ突出方向で該リブよりも低いリブが更に突出して設けられた請求項３６に記載のハードマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチドメインモードの液晶表示装置およびその製造方法、これに用いるハードマスクに関し、特に、広視野角特性と高速応答特性を共に有する液晶表示装置およびその製造方法、これに用いるハードマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ネマティック液晶を用いた液晶表示装置は、時計や電卓などの数値セグメント型表示装置から始まり、その後、省スペースでかつ低消費電力という長所を活かしてノートブック型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）やデスクトップ型ＰＣのモニタ用ディスプレイ装置として広く普及している。特に、デスクトップ型ＰＣのモニタ用ディスプレイ装置の市場としては、従来の陰極線管（ＣＲＴ）モニタはＬＣＤモニタに置き換わりつつあるといっても過言ではない。このような技術の流れはＣＲＴで独占されているテレビジョンの市場にも及んでおり、ＣＲＴ−ＴＶをＬＣＤ−ＴＶに置き換えるべく、各社の研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
このようなＬＣＤ-ＴＶの普及に当たっては、動画に対応し得る高速応答特性と、観察者が画面を見る角度に依存しない広視野角特性が最大の課題とされている。これらは、液晶の電気光学特性に関わる本質的な課題であり、これまでも様々な提案がされてきている。しかしながら、高速応答特性と広視野角特性とを両立させることができる液晶表示モードは、現状では実現されていない。
【０００４】
例えば高速応答特性について、ネマティック液晶を用いた液晶表示モードの中では、特許文献１に開示されているＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードが最も優れている。このＯＣＢモードでは、液晶層に所定の電圧を印加することにより、配向膜付近の液晶分子が両基板で対称に傾斜して、ベンド配向が形成される。このようにベンド配向が形成されていることにより、液晶層に印加される駆動電圧の変化に対する液晶分子の変化が速くなり、例えば数ｍｓｅｃという高速応答特性が得られる。しかしながら、このＯＣＢモードは、正面コントラストや視野角、表示の均一性という点で課題が残っている。
【０００５】
これに対して、特許文献２に開示されている液晶表示装置では、液晶層に駆動電圧が印加されていない状態で液晶分子が基板表面に垂直に配向するため、黒表示状態で光漏れが発生しにくく、高コントラスト特性を有する。また、特許文献２では、液晶分子が倒れる方向が互いに１８０°異なる二つのドメイン間の境界領域に、液晶分子が倒れる方向が上記の二つのドメイン中の液晶分子が倒れる方向のいずれにも直交する微小ドメインを形成することによって、視野角特性および応答特性が向上するようにしている。
【０００６】
特許文献３には、マスクラビング処理などにより、液晶層を挟んで対向配置される一対の基板上の垂直配向膜にそれぞれ異なる方向の配向規制力を有する領域を設けることによって、電圧印加時に液晶層の厚さ方向中央付近に位置する液晶分子の配向方向が互いに異なる四つのドメインが形成された垂直配向ＶＡモードの液晶表示装置が開示されている。この特許文献３には、画素分割手法として、主として、垂直配向膜上へのフォトリソグラフィー法によるマスクラビング法、イオンビーム法および光照射法のどれでもよいと記載されている。このように液晶分子の配向方向が異なるドメインを形成することにより、視野角特性に優れ、高品位の表示が可能な液晶表示装置を得ることができると記載されている。
【０００７】
特許文献４には、絵素は、ツイスト配向する液晶層の厚さ方向の中央付近に位置する液晶分子の配向方向が互いに異なる四つのドメインが一方向に順に配置された４分割ドメインを有している。一方の基板上の配向領域の境界が他方の基板上の配向領域と上下位置で重なるように両基板を貼り合わせることによって、液晶分子の配向状態が異なる４分割ドメインＲＴＮモードを実現している。この特許文献４には、このように垂直配向と配向分割とを組み合わせることにより、視野角拡大、表示品位の向上およびコントラストの向上を図ることができると記載されている。
【０００８】
特許文献５には、水平配向膜を用いたマルチドメインＴＮモードの液晶表示装置の製造方法であって、一対の基板の少なくとも一方に少なくとも１回のラビング処理が施され、ラビング処理はストライプ状のマスク部（非開口部）と開口部を有する板、例えばステンレスマスクを両側からテンションをかけた状態で設置し、結果的に基板上方に若干浮いた開口部からのラビング布によるラビング処理を行うことが記載されている。
【特許文献１】特開平１１−７０１８号公報
【特許文献２】特開平１０−３０１１１３号公報
【特許文献３】特開平１１−３５２４８６号公報
【特許文献４】特開２００２−２７７８７７号公報
【特許文献５】特開平７−２３９４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、本発明者らが検討を行ったところ、上記特許文献２に開示されている従来の液晶表示装置には、電圧のオン／オフによってドメイン間にディスクリネーションラインが発生するという問題がある。その結果、特に、表示面を斜め方向から観察した際に、全ての方位角方向において表示がざらついて観察されるという問題がある。さらに、ディスクリネーションラインの発生程度がひどい場合、表示品位が視野角に依存するという問題も発生する。
【００１０】
上記特許文献２〜４の従来の液晶表示装置では、広視野角特性を得るために画素分割（ドメイン形成）を行っているが、そのための配向処理は、主として、垂直配向膜上にフォトリソグラフィー工程によりレジスト膜をパターン形成してマスクラビング処理を施す方法により行われている。
【００１１】
しかしながら、フォトリソグラフィー工程によりパターン形成されたレジスト膜をマスクとして用いるラビング方法では、レジストの現像・剥離などのようなケミカルな処理（ラビング処理したい場所だけエッチングなどにより取り除く処理）を繰り返す必要であり、これによって配向膜面へのダメージが生じて、配向規制力が良好に制御できない。本発明者らが詳細な検討を行ったところ、配向膜がフォトレジストで保護されていた部分とそうでない部分とでは、配向膜と液晶層との界面の状態が異なり、チルト角やアンカリング特性が異なることが判明した。その結果、分割された各ドメイン間での応答特性の違いや電圧−透過率特性の違いに繋がって、応答特性が予想された程、向上していないことが明らかになった。特に、低温度領域、例えば０℃付近において応答が著しく遅くなり、液晶テレビジョンとして用いるためには適していないことが分かった。
【００１２】
また、配向処理を施す方法として、例えばある特定の波長や偏向方向の紫外光に反応するような官能基を有する光配向膜材料を用いて、光照射を行う方法も考えられる。しかしながら、光配向膜はその信頼性や保持率特性が低いという問題がある。
【００１３】
上記特許文献３には、メタルハードマスクを用いたマスクラビングプロセスも記載され、また、上記特許文献４には、必要な領域をマスクで覆ってマスクラビング処理を行うことも記載されているが、フォトリソグラフィー工程によりパターン形成されたレジスト膜をマスクとして用いる方法が主として用いられており、本発明のように、ハードマスクのみを用いてラビング処理を行って応答特性や信頼性を向上させることについては何等考慮されていないのが現状である。
【００１４】
さらに、上記特許文献５では、ラビング布のステンレスマスクによる損傷を抑制するために、基板上に、ステンレスマスクの両端部を張力印加機構（例えばズプリング）によって引っ張ってテンションをかけ、結果としてステンレスマスクが配向膜面から若干浮いた状態で、ステンレスマスクの開口部を通して配向膜面にラビング処理を行うので、特に、ステンレスマスクの開口部のラビング方向に対する幅方向両側において実際の開口部幅よりも太い幅のラビング処理領域になってしまい、ラビング処理領域に寸法精度が出ないという問題がある。
【００１５】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、ラビング処理領域のラビング方向に対する両側寸法精度を良好にラビング処理でき、視野角特性および応答特性の両面において優れ、高品位の表示が可能で信頼性が高い液晶表示装置およびその製造方法、これに用いるハードマスクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の液晶表示装置は、液晶層を挟持した一対の基板部のうち少なくとも一方の基板部の該液晶層側に配向膜が設けられた液晶表示装置において、該配向膜は、電圧無印加状態で該液晶層内の液晶分子をほぼ垂直またはほぼ水平に配向させる配向膜であって、該配向膜の各領域で配向制御方向が互いに異なるように、ハードマスクの少なくとも一部を該配向膜の表面に密着させてマスクラビング処理が施されており、そのことにより上記目的が達成される。
【００１７】
また、好ましくは、本発明の液晶表示装置における液晶層は、前記マスクラビング処理によって規定される配向制御方向に応じた複数のドメインを形成している。
【００１８】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置における配向制御方向は１画素部内で互いに異なっている。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置における複数のドメインは、１画素内で配向制御方向が互いに異なる二つから四つのいずれかのドメインを有している。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置における四つのドメインは一方向に順次隣接して形成されている。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置における四つのドメインは平面視田の字状に形成されている。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置における複数のドメイン内の液晶層は、前記所定の閾値以上の電圧印加時に該液晶層の配向状態が平行配向である。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置における複数のドメイン内の液晶層は、前記所定の閾値以上の電圧印加時に該液晶層の配向状態がツイスト配向である。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置における複数のドメインの各外周縁部が非表示部内に配置されている。
【００２５】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、一対の基板間の液晶層を配向変化させて表示を行う液晶表示装置の製造方法において、該一対の基板のうち少なくとも一方の基板上に配向膜を形成する工程と、開口部を有するハードマスクの少なくとも一部が該配向膜上に接するように該ハードマスクを配置して、該開口部を通して該配向膜上にマスクラビング処理を行うマスクラビング処理工程とを有しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００２６】
また、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法におけるハードマスクの前記配向膜上に接する側の非開口部面に衝撃緩衝手段が設けられている。
【００２７】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、一対の基板と、該一対の基板の間に設けられた液晶層と、該一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の該液晶層側に設けられるとともに一定の閾値以上の電圧印加時に該液晶層の液晶分子が傾斜する方向が互いに異なる複数のドメインを形成する配向膜とを備える液晶表示装置の製造方法であって、該ドメインを形成するために、開口部を有するとともに非開口部に衝撃緩衝手段が設けられたハードマスクを該配向膜の表面に該衝撃緩衝手段が接するように積層して、該ハードマスクの開口部を通して該配向膜にマスクラビング処理を施す工程を有しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００２８】
また、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における配向膜が垂直配向膜および水平配向膜の少なくともいずれかである。
【００２９】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法におけるマスクラビング処理後の前記一対の基板部を所定の間隔を開けて貼り合わせ、両基板部の間隙に液晶層を封入する工程を更に有する。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法におけるマスクラビング処理は、前記配向膜に対して前記開口部が配置される位置を順次変えて複数回行う。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法におけるマスクラビング処理は、前記ハードマスクの開口部の位置をずらして所定のラビング位置に該開口部を位置合わせして行う。
【００３２】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法におけるマスクラビング処理は、異なる位置に開口部を有するハードマスクに取り替えて所定のラビング位置に該開口部を位置合わせして行う。
【００３３】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における開口部は、画素部または、該画素部を構成する複数のサブ画素部毎に配置されて前記マスクラビング処理が行われる。
【００３４】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における開口部の大きさは、画素サイズおよび画素ピッチに応じた大きさである。
【００３５】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における開口部は、実際のラビング処理領域が前記画素部またはサブ画素部のサイズになるように該サイズよりも面積が大きく設定されている。
【００３６】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法におけるハードマスクの厚みは、３０μｍ以上５０μｍ以下である。
【００３７】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法におけるハードマスクは、エッチング法により所定の開口部が形成されている。
【００３８】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法におけるハードマスクとして、エレクトロフォーミング法により作製されたメタルマスクを用いる。
【００３９】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における開口部の断面形状は上に開く９０°未満のテーパ角度を有する。
【００４０】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における開口部の断面形状は上に開く６０°以上７０°以下のテーパ角度を有する。
【００４１】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における衝撃緩衝手段は、前記非開口部の配向膜面側の一部に形成されている。
【００４２】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における衝撃緩衝手段は、液晶表示装置の画素内の非表示部に対応した前記配向膜表面上に接するように前記非開口部の該配向膜側に設けられている。
【００４３】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における衝撃緩衝手段は、前記非開口部の配向膜面側の全面に形成されている。
【００４４】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における開口部は、ラビング方向において、配向処理を行う前記ドメインに対して所定量だけ大きく設けられている。
【００４５】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における所定量は、ラビング方向の上流側が、下流側よりも、前記ドメインに対して大きく設けられている。
【００４６】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における液晶層は電圧無印加状態で前記一対の基板の主面にほぼ垂直に配向する垂直配向型の液晶表示装置である。
【００４７】
さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における液晶層は電圧無印加状態で前記一対の基板の主面にほぼ平行に配向する水平配向型の液晶表示装置である。
【００４８】
本発明のハードマスクは、所定位置にラビング処理用の一または複数の開口部が設けられ、該開口部以外の非開口部の一部または全部に、実際のラビング処理領域上に接する面が設けられており、そのことにより上記目的が達成される。
【００４９】
また、好ましくは、本発明のハードマスクにおける開口部は、前記実際のラビング処理領域が所定のサイズになるように該サイズよりも所定量だけ面積が大きく設定されている。
【００５０】
さらに、好ましくは、本発明のハードマスクにおいて、実際のラビング処理領域上に接する面の少なくとも一部に衝撃緩衝手段が設けられている。
【００５１】
さらに、好ましくは、本発明のハードマスクにおける衝撃緩衝手段はリブとして突出して設けられている。
【００５２】
さらに、好ましくは、本発明のハードマスクにおける衝撃緩衝手段は弾性体からなる。また、好ましくは、本発明のハードマスクにおける衝撃緩衝手段は圧力吸収用の弾性体からなる。
【００５３】
さらに、好ましくは、本発明のハードマスクの厚みが３０μｍ以上５０μｍ以下である。
【００５４】
さらに、好ましくは、本発明のハードマスクにおける開口部の断面形状は６０°以上７０°以下のテーパ角度を有する。
【００５５】
さらに、好ましくは、本発明のハードマスクにおいて、ラビング方向に対する前記開口部の両側端辺部に、前記リブと同じ突出方向で該リブよりも低いリブが更に突出して設けられている。
【００５６】
上記構成により、以下、本発明の作用について説明する。
【００５７】
本発明にあっては、配向膜上に、所定の開口部を有するハードマスクを配置して、所定の方向にマスクラビング処理を行うことにより、所望の領域に直接、かつ、メカニカルにラビング処理することが可能となる。これにより、マスクラビング処理により規定される配向制御方向に沿って液晶分子が安定的に傾斜するドメインが形成され、応答速度も非常に速くすることができる。
【００５８】
液晶層に複数のドメインを設けて、各ドメイン内で閾値以上の駆動電圧印加時における配向状態を平行配向またはツイスト配向とすることによって、各ドメイン間での光学応答性を全く同一にすることが可能となる。
【００５９】
例えば１画素内で電圧印加時における液晶分子の傾斜方向を複数、例えば四つに分割することにより、視野角特性が方位角方向に依存せず、非常に広い視野角特性が得られる。
【００６０】
液晶層のドメインの外周縁部は、ハードマスクを用いてラビング処理を施した際に、特にマスク開口部のラビング方向でラビング布の毛先の着地点にばらつきが生じるため、配向状態があまりきれいに揃っていない。このドメインの外周部を、ブラックマトリクスなどで覆われた非表示部内に配置することによって、表示部内を均一で良好な配向状態にすることが可能となる。また、ハードマスクと配向膜とは密着しているので、マスク開口部のラビング方向に対する両側では精度よくラビング処理を行うことが可能となる。
【００６１】
マスクラビング処理に用いられるハードマスクは、所望の画素サイズおよび画素ピッチに応じた開口部を有するように設計することによって、画素部内で自在に複数のドメインを形成してマルチドメイン化することが可能となる。
【００６２】
ハードマスクの硬度とハンドリングの観点から、エッチング法またはエレクトロフォーミング法により所定の開口部が形成されたメタルマスクを用いてマスクラビング処理を行うことが好ましい。マスクラビング処理は、ハードマスクの開口部を画素部またはサブ画素部に配置して行い、このようなマスクラビング処理を配置位置およびラビング方向を変えて複数回行うことによって複数のドメインを形成することが可能となる。
【００６３】
ハードマスクは、ハードマスクの硬度とハンドリング、およびラビング領域の精度の観点から、ある程度の厚みが必要であり、本発明者らの検討によれば、３０μm以上５０μm以下の厚みであることが好ましい。
【００６４】
この程度の厚みのハードマスクを用いてマスクラビング処理を行うと、マスク開口部の面積と実際の配向膜においてラビングされる領域の面積とは一般に一致せず、マスク開口部よりも小さくなる。これにより、マスクの厚みに応じてラビングされない領域（ラビング影）が発生することが判明した。よって、このようにラビングされる領域の面積がマスク開口部よりも小さくなり、ラビングされない領域分（ラビング影）を予め考慮に入れて、ハードマスクの開口部のサイズを画素サイズまたはサブ画素サイズよりも大きめに設定しておくことが好ましい。これにより、液晶層のドメイン部を確実に画素部内またはサブ画素部内の表示部に配置することが可能となる。
【００６５】
ハードマスクは、開口部の断面形状が切り立って（９０°）おらず、９０°未満のテーパー角度を有するものを用いてマスクラビング処理を行うことが好ましい。このような開口部を有するメタルマスクを用いてマスクラビング処理を行うことによって、マスクラビング時にラビング布の毛先が配向膜面に着地する地点のばらつきが抑えられ、より高精度のラビング処理を実現することができる。特に、テーパ角度が６０°以上７０°以下であるハードマスクを用いてマスクラビング処理を行うことが好ましい。この角度範囲内にテーパ角度を設定することにより、ラビング影の長さ自体を減らすことができると共に、開口部のサイズばらつき自体も少なく、端面のぎざぎざも少ない（開口部の直線性が高い）ハードマスクを用いてラビング処理を行うことが可能となる。
【００６６】
次に、ハードマスクの非開口部（マスク部）に衝撃緩衝手段（以下、単に緩衝手段という）を設ける場合について説明する。この場合、ラビング処理を施した際に、ラビング布と接触するハードマスクの非開口部が、基板面に対して、圧力をかけるが、この圧力を緩衝手段によって緩衝することができ、この非開口部に覆われた配向膜面がダメージを受けることを防ぐことが可能となる。
【００６７】
非開口部の一部に緩衝手段を形成する場合には、緩衝手段を、液晶表示装置の画素内の非表示部に設けることにより、緩衝手段を介して配向膜が一定のダメージを受けた場合であっても、このダメージを受けた部位が非表示部に位置するため、良好な表示を維持できるという利点を有する。
【００６８】
また、本発明の液晶表示装置の製造方法にあっては、開口部を、ラビング方向において、配向処理を行うドメインに対して大きく設けることが好ましい。つまり、開口部を介してラビング処理を施す際に、開口部の端面付近においてはマスクの厚みのために的確にラビング処理がなされない箇所が生じるため、開口部をドメインより大きく設けることにより、ドメイン全体に的確なラビング処理を施すことができる。
【００６９】
さらに、この場合には、前記開口部を、ラビング方向の上流側が、下流側よりも、ドメインに対して大きく設けることが好ましい。つまり、ラビング処理に際して、上流側の付近がより幅広くラビング処理されない領域が存在し、このため、上記構成を採用することにより、より的確なラビング処理を施すことができる。
【００７０】
また、本発明において、広視野角液晶表示モード全般に適用可能であって、特にある閾値以上の電圧印加時の前記液晶層の液晶分子が傾斜する方向が互いに異なる複数のドメインから成り立つモード（マルチドメイン液晶表示モード）に有効である。例えば、水平配向膜を用いた、マルチドメインＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、マルチドメインＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、マルチドメインＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、マルチドメインＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、マルチドメインＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、マルチドメインＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、マルチドメインＡＦＬＣ（Ａｎｔｉ  Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード等や、垂直配向膜を用いたマルチドメインＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｅｄ）モード等や、一方の基板に水平配向膜を他方の基板に垂直配向膜を用いたマルチドメインＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード等、マルチドメイン液晶表示モード全般に適用することができる。
【発明の効果】
【００７１】
本発明によれば、垂直配向液晶表示モードにおいて、画素部を複数に分割するために必要な配向制御プロセスを、紫外線照射やフォトリソグラフィー法のような信頼性に不安のあるプロセスを用いることなく、簡便でメカニカルなハードマスクの少なくとも一部を配向膜上に密着させてマスクラビングプロセスにより実現するため、ラビング処理領域のラビング方向に対する両側寸法精度を良好にラビング処理でき、従来の垂直配向液晶表示モードよりも、特に、低温度領域での高速応答特性と視野角特性とに優れた液晶表示装置を得ることができて、高品位の表示が可能で信頼性が高い液晶表示装置を得ることができる。
【００７２】
また、ハードマスクの非開口部（マスク部）に衝撃緩衝手段を設けたため、ラビング処理を施した際に、ラビング布がハードマスクを蹴り上げてハードマスクから配向膜面に圧力（応力）が伝わるが、この圧力（応力）を衝撃緩衝手段によって緩衝させることができて、このハードマスクの非開口部に覆われた配向膜面が配向規制力的にダメージを受けることを防ぐことができる。これによって、視野角特性と応答特性の両面においていっそう優れ、より高品位の表示が可能な液晶表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７３】
以下に、本発明の液晶表示装置の実施形態１〜８について、図面を参照しながら説明する。なお、本願明細書では、説明を簡単にするために、表示の最小単位である「絵素部」に対応する液晶セルの領域も、「画素部」ということにする。また、１画素内で複数に分割された領域が存在する場合、それらをサブ画素部ということにする。画素部は、例えばアクティブマトリクス型液晶表示装置（例えばスイッチング素子としてＴＦＴを用いた液晶表示装置）においては画素電極とそれに対向する対向電極とによって規定される。また、単純マトリクス型液晶表示装置においては、ストライプ状の列電極（信号電極）と行電極（走査電極）との交差部によって規定される。
【００７４】
（実施形態１）
図１は、本実施形態１の液晶表示装置における１画素分の要部構成例を模式的に示す断面図である。なお、図１では、液晶表示装置において電圧無印加時の状態の一例を示している。
【００７５】
図１に示すように、液晶表示装置１０１は、対向する一対の基板である第１基板１（例えばＴＦＴ基板）および第２基板２（例えばカラーフィルター基板）と、第１基板１と第２基板２の間に設けられた垂直配向型の液晶層３とを有している。
【００７６】
第１基板１の液晶層３側の表面部には、液晶層３に駆動電圧を印加するための透明電極４と、その上の垂直配向膜６とが設けられている。また同様に、第２基板２の液晶層３側の表面部にも、液晶層３に駆動電圧を印加するための透明電極５と、その上の垂直配向膜７とが設けられている。
【００７７】
垂直配向型の液晶層３は、例えば誘電率異方性が負のネマティック液晶材料からなり、第１基板１上の液晶層３側表面に設けられた垂直配向膜６と第２基板２上の液晶層３側表面に設けられた垂直配向膜７とによって挟持されている。
【００７８】
液晶層３内の液晶分子３ａは、駆動電圧が印加されていないとき（電圧無印加時）には垂直配向膜６，７の表面に対して垂直に配向している。実際には、液晶分子３ａは、このとき、垂直配向膜６，７の表面に対して１°弱から数度程度の若干の傾き角（チルト角）をもって傾斜配向している。液晶層３の層面に垂直な方向に駆動電圧が印加されると、この予め設定されていたチルト角によって、ある閾値以上の電圧印加時に一定の方向に液晶分子３ａが傾斜する。充分な駆動電圧が印加されたときには、液晶層３の液晶分子３ａは第１基板１および第２基板２にほぼ平行に配向する。このときに液晶分子３ａが傾斜する方向は、第１基板１上に設けられた垂直配向膜６および第２基板２上に設けられた垂直配向膜７の表面の配向制御方向（図中の矢印）によって規定されている。
【００７９】
本実施形態１の液晶表示装置１０１において、この垂直配向膜６，７の表面の配向制御方向は、画素サイズおよび画素ピッチに応じて設計された開口部を有するハードマスクを用いて所望の部分のみマスクラビング処理を施すことによって規定されている。
【００８０】
なお、ここで言うハードマスクとは、フォトリソグラフィー工程で用いられるようなガラスマスク（例えばガラス基板上にＣｒなどの金属膜がパターニングされたもの）とは異なり、例えば、数十μｍ程度の厚さを有する金属板、プラスティック板、ガラス板などからなり、マスクラビング処理を行いたい領域に実際に穴（開口部）が開いているようなものを言う。材質の制限は特にないが、膨張係数が低く、かつ、硬度が高いものを用いることが好ましい。例えば、金属板マスク（メタルマスク）を用いる場合、ステンレス（ＳＵＳ４３０やＳＵＳ３０４）、インバー材、４２アロイ、ニッケル・コバルト合金などの材質が好ましい。
【００８１】
これらのハードマスクは、材質により製法が異なるが、例えば金属板上にレジストを塗布して開口部に相当する部位のみＵＶ露光し、現像・エッチングを行って金属板に開口部を形成するエッチング方式と、適当な基材の上に厚み分のレジストを開口部となる位置にパターニングした状態で、開口部以外のマスク部となる位置に金属を設けるというアディティブ方式との２種類の方法で作製されたものが多い。
【００８２】
本実施形態１の液晶表示装置１０１において、液晶層３は、１画素部内に、ハードマスクを用いたマスクラビング処理により配向制御方向が互いに異なる複数のドメイン（図１では例えば四つのドメイン）を設けている。
【００８３】
図１では、この四つのドメインがそれぞれＤ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４で表されている。ドメインＤ１において、第１基板１は図１の紙面手前から奥の方向に向かってラビング処理が行われ、第２基板２は図１の紙面奥から手前の方向に向かってラビング処理が行われている。また、ドメインＤ２において、第１基板１は図１の左から右の方向に向かってラビング処理が行われ、第２基板２は図１の右から左の方向に向かってラビング処理が行われている。また、ドメインＤ３において、第１基板１は図１の右から左の方向に向かってラビング処理が行われ、第２基板２は図１の左から右の方向に向かってラビング処理が行われている。また、ドメインＤ４において、第１基板１は図１の紙面奥から手前の方向に向かってラビング処理が行われ、第２基板２は図１の紙面手前から奥の方向に向かってラビング処理が行われている。
【００８４】
このようにハードマスクを用いたマスクラビング処理を行うことによって、液晶層３を、液晶分子３ａの電圧無印加時におけるチルト角の方向が配向制御方向（ラビング方向）に沿って制御され、互いに異なる複数（図１では四つ）のドメインに分割することが可能となる。
【００８５】
図１では、ドメインＤ１において、液晶分子３ａが第１基板１および第２基板２のラビング方向に沿って図１の紙面手前から奥の方向に向かって傾斜している。また、ドメインＤ２において、液晶分子３ａが第１基板１および第２基板２のラビング方向に沿って図１の左から右の方向に向かって傾斜している。また、ドメインＤ３において、液晶分子３ａが第１基板１および第２基板２のラビング方向に沿って図１の右から左の方向に向かって傾斜している。また、ドメインＤ４において、液晶分子３ａが第１基板１および第２基板２のラビング方向に沿って図１の紙面奥から手前の方向に向かって傾斜している。これにより、ある閾値以上の電圧を印加したときに、各ドメイン内で液晶分子３ａが傾斜する方向が互いに異なり、広視野角の液晶表示装置とするためのマルチドメイン化が可能となる。
【００８６】
図２は、図１の液晶表示装置１０１において、閾値以上の充分高い駆動電圧が印加されたときの液晶層３内の液晶分子３ａの配向状態の一例を模式的に表した断面図である。
【００８７】
図２において、液晶分子３ａは、駆動電圧印加時、ドメインＤ１〜Ｄ４内でそれぞれ異なった一定方向に傾斜しており、第１基板１および第２基板２に対して、ほぼ平行に配向している。これによってマルチドメイン化が実現され、広視野角で高品位の液晶表示装置が得られる。
【００８８】
図３（ａ）は図１および図２の１画素部の４ドメインにおける液晶分子の配向状態を模式的に示す平面図、図３（ｂ）は（ａ）のドメインＤ２にラビング処理を行うためのハードマスクの平面図である。なお、図１および図２と図３（ａ）との関係は、図３（ａ）の平面図に示す１画素部を矢印Ｌの方向から見た断面図が図１および図２になっている。また、下側の第１基板１の垂直配向膜６のラビング方向を点線で示し、上側の第２基板２の垂直配向膜７のラビング方向を実線で示している。尚、これら図面はハードマスクラビングプロセスを用いた本願の概念を示しており、画素、ハードマスクの開口部の大きさ及び厚さなどの詳細な大きさは、後述する。
【００８９】
図４（ａ）〜図４（ｆ）は、本実施形態１の液晶表示装置１０１において、四つのドメインＤ１〜Ｄ４を作製するための製造方法の一例を示す断面図である。なお、図４では、説明を簡略化するために、第１基板１の作製プロセスのみを示しているが、第２基板２についても第１基板１の場合と全く同様のプロセスにより作製することができる。
【００９０】
まず、図４（ａ）に示すように、第１基板１の透明電極４上に垂直配向膜として、例えばＪＳＲ社製のポリイミド系垂直配向膜ＪＡＬＳ−６８２をスピンコート法により膜厚５００オングストロームに形成して配向膜層６を形成する。
【００９１】
次に、図４（ｂ）に示すように、ハードマスク８として、例えば厚み５０μｍのステンレス（ＳＵＳ４３０）からなり、例えば１００μｍ（ｘ方向）×２００μｍ（ｙ方向）の開口部８ａが例えばｘ方向に３００μｍ、ｙ方向に３００μｍの間隔で設けられているメタルマスクを用いてマスクラビング処理を施す。図４（ｂ）において、ｘ方向は紙面上で右方向、ｙ方向は紙面手前から奥の方向としている。図４（ｂ）に示すように、ドメインＤ２に相当する位置にメタルマスク８の開口部８ａを位置合わせして固定する。その上からラビング布９として、例えば吉川化工社製のレーヨン布ＹＡ−１９Ｒが巻かれたラビングローラー１０を用いて、所定の方向（図４（ｂ）では右方向）にマスクラビング処理を施す。ラビング条件は、例えば第１基板１の移動速度ｖを５０ｍｍ／ｓｅｃ、ローラー１０の半径Ｒを７．５ｃｍ、ローラー１０の回転数ｒを５００ｒｐｍ、毛足押込量ｄを０．４ｍｍとする。このようにして、まず、ドメインＤ２に相当する部分のみ、所定の方向（右方向）に配向制御処理が行われる。それ以外の部分は、メタルマスク８の非開口部（マスク部）に覆われているので、配向制御処理は行われない。
【００９２】
さらに、図４（ｃ）に示すように、メタルマスク８を１００μｍだけ右方向にずらし、ドメインＤ３に相当する位置にメタルマスク８の開口部８ａを位置合わせして、同様な手順により左方向にマスクラビング処理を施す。これにより、ドメインＤ３に相当する部分のみ、所定の方向（左方向）に配向制御処理が行われる。
【００９３】
さらに、図４（ｄ）に示すように、ドメインＤ１に相当する位置にメタルマスク８の開口部８ａを位置合わせして、同様な手順により紙面手前から奥の方向にマスクラビング処理を施す。これにより、ドメインＤ１に相当する部分のみ、所定の方向（紙面手前から奥の方向）に配向制御処理が行われる。
【００９４】
さらに、図４（ｅ）に示すように、ドメインＤ４に相当する位置にメタルマスク８の開口部８ａを位置合わせして、同様な手順により紙面奥から手前の方向にマスクラビング処理を施す。これにより、ドメインＤ４に相当する部分のみ、所定の方向（紙面奥から手前の方向）に配向制御処理が行われる。
【００９５】
このようなマスクラビングプロセスを経て、図４（ｆ）に示すように、第１基板１上の垂直配向膜６は四つの配向制御方向に分割される。
【００９６】
第１基板１と対向配置される第２基板２についても、全く同様なプロセスで四つの配向制御方向に分割し、所定のセルギャップ、例えば３．５μｍのセルギャップになるように、両基板にスペーサビーズを散布して貼り合わせる。
【００９７】
次に、誘電率異方性が負のネマティック液晶材料、例えばメルク社製のｎ型液晶材料ＭＪ００１０２５（Δｎ＝０．０９１６、Δε＝−２．４、Ｔｎｉ＝８０℃）を６０℃の雰囲気下で第１基板１と第２基板２間に注入して封止する。
【００９８】
さらに、液晶層３が注入された液晶表示装置を、再配向処理工程として、約１２０℃に設定されたオーブンの中に約１０分間保持させた後、１０℃／時間の降温速度で、常温（２５℃）まで徐冷する。
【００９９】
このようにして作製された本実施形態１の液晶表示装置１０１において、液晶層３は、電圧無印加時に図１に示すような四つのドメインに分割されて配向していることが確認された。なお、ドメイン内におけるチルト角を、クリスタルローテーション法にて測定したところ、いずれのドメインも８８．５°であった。
【０１００】
このようにして作製された液晶表示装置１０１に対して、ある閾値以上の駆動電圧を印加したところ、図２に示すように、各ドメイン内で、マスクラビング処理により規定される配向制御方向に沿って液晶分子３ａが傾斜配向し、充分高い駆動電圧、例えば７Ｖを印加した際には、液晶分子３ａが第１基板１および第２基板２にほぼ平行に配向していることが確認された。また、各ドメインにおける液晶分子３ａの傾斜方向は互いに９０°だけ方位が異なっており、広視野角特性が実現されていることが確認された。
【０１０１】
ところで、上記図１に示す液晶表示装置１０１では、配向制御方向が異なる四つのドメインを形成するためには、図４（ａ）〜図４（ｆ）に示すように、第１基板１および第２基板２に対してそれぞれ４回、両基板で合計８回のマスクラビング処理が必要となる。
【０１０２】
ここで、本実施形態１の高速応答特性について説明する。マスクラビング処理によって予め配向処理が施されており、配向膜界面付近の液晶分子は基板面に対して均一に始めから若干傾いて配向している。基板面と配向方向とのなす角度（チルト角）でいうと、８８．５°である。この８８．５°のチルト角は、正面方向の光学特性にはほとんど寄与しないが、電圧印加時に液晶分子を均一に傾斜させるためには充分な角度である。本実施形態１の液晶表示装置１０１では、各ドメイン領域内は全面ラビング処理が施されており、電圧を印加した瞬間に、ドメイン内の全面にわたって液晶分子の傾斜方向が均一に定まり、均一に配向変化する。その結果、光学的な応答波形も図７（ａ）および図７（ｂ）の本実施形態３の液晶表示装置２０１及び２０２と同様に素早く立ち上がる波形となっている。このことは、以下の実施形態３，４の説明で図７（ｃ）の比較例を用いて詳細に後述する。
【０１０３】
なお、本実施形態１では、マスクラビング処理として、ハードマスクとしてのメタルマスク８の開口部８ａの位置を順次ずらして所定のあるべき目標ラビング位置に開口部８ａを順次位置合わせして行うように構成したが、これに限らず、異なる位置に開口部８ａを有するメタルマスク８に順次取り替えて所定のあるべき目標ラビング位置に開口部８ａを順次位置合わせして行ってもよい。
【０１０４】
また、本実施形態１では、配向膜として、電圧無印加状態で液晶層３内の液晶分子３ａをほぼ垂直に配向させる垂直配向膜６，７であって、垂直配向膜６，７の各領域（ここでは４ドメイン）で配向制御方向が互いに異なるように、ハードマスクとしてのメタルマスク８を用いてその開口部８ａからマスクラビング処理を施したが、垂直配向膜６，７の代わりにそれぞれ水平配向膜を用いて水平配向マスクラビング処理を行ってもよく、この場合にも、本実施形態１と同じく、視野角特性および応答特性の両面において優れ、高品位の表示が可能で信頼性が高い液晶表示装置を得ることができる本発明の効果を奏する。水平配向膜の場合には、垂直配向膜の場合とは逆で、電圧無印加時における１画素分の断面図が図２であり、所定の電圧印加時（駆動時）における１画素分の断面図が図１である。この水平配向膜の使用材料としては、ＪＳＲ社製のポリイミド系水平配向膜ＡＬ３０４６を用い、これをスピンコート法により膜厚５００Åに形成する。また、セル厚は４．５μｍ、液晶層３の液晶材料としてはメルク社製のｐ型（ポジ型）液晶材料ＺＬＩ−４７９２（Δｎ＝０．０９８８，Δε＝５．２ ）を用いる。このときのチルト角は５度である。上記以外の条件は垂直配向膜６，７を使用した場合と同じである。
【０１０５】
また、本実施形態１は、垂直配向膜を用いた垂直配向型や水平配向膜を用いた水平配向型の液晶表示装置に限らず、これらを組み合わせたハイブリッド型の液晶表示装置にも適用可能であり、その他、強誘電性・反強誘電性液晶表示モードであっても、マルチドメイン液晶表示モードであれば如何なるモードの液晶表示装置にも適用可能である。
【０１０６】
さらに、本発明の液晶表示装置は、図１および図２に示すような本実施形態１の構成に限らず、マスクラビング処理回数を減らすために、後述する図５に示す液晶表示装置１０２のような構成とすることも可能である。これを実施形態２として、以下に詳細に説明する。
【０１０７】
（実施形態２）
上記実施形態１では、本発明を、４ドメイン内の液晶層３の配向状態が所定の閾値以上の電圧印加時に基板面にほぼ平行な平行配向、または基板面にほぼ垂直な垂直配向に適用した場合について説明したが、本実施形態２では、本発明を、４ドメイン内の液晶層３の配向状態が所定の閾値以上の電圧印加時にツイスト配向に適用した場合について説明する。この場合に、マスクラビング処理回数を減らすことができる。
【０１０８】
図５（ａ）は本実施形態２の液晶表示装置について、電圧無印加時における１画素分の構成を模式的に示す断面図であり、図５（ｂ）は本実施形態２の液晶表示装置について、電圧印加時における１画素分の構成を模式的に示すために基板法線方向から見たときの平面図である。
【０１０９】
図５（ａ）において、液晶表示装置１０２では、第１基板１は、ドメインＤ１およびＤ２において図１の左から右の方向に向かってラビング処理が行われ、ドメインＤ３およびＤ４において図１の右から左の方向に向かってラビング処理が行われている。
【０１１０】
また、第２基板２では、ドメインＤ１およびＤ４において図１の紙面奥から手前の方向に向かってラビング処理が行われ、ドメインＤ２およびＤ３において図１の紙面手前から奥の方向に向かってラビング処理が行われている。
【０１１１】
この場合、第１基板１および第２基板２の垂直配向膜６および７上に施されるマスクラビング処理は、ハードマスクを用いて片側基板当たり２回、両基板で合計４回でよい。
【０１１２】
このように、ハードマスクを用いたマスクラビング処理を行うことによって、液晶層３を、液晶分子３ａの電圧無印加時におけるチルト角の方向が配向制御方向（ラビング方向）に沿って制御され、互いに異なる複数（図５では四つ）のドメインに分割することが可能となる。
【０１１３】
図５（ａ）では、ドメインＤ１において、第１基板１側では液晶分子３ａが第１基板１のラビング方向に沿って図５（ａ）の左から右の方向に向かって傾斜しており、第２基板２側では第２基板２のラビング方向に沿って図５（ａ）の紙面手前から奥の方向に向かって傾斜している。また、ドメインＤ２において、第１基板１側では液晶分子３ａが第１基板１のラビング方向に沿って図５（ａ）の左から右の方向に向かって傾斜しており、第２基板２側では第２基板２のラビング方向に沿って図５（ａ）の紙面奥から手前の方向に向かって傾斜している。また、ドメインＤ３において、第１基板１側では液晶分子３ａが第１基板１のラビング方向に沿って図５（ａ）の右から左の方向に向かって傾斜しており、第２基板２側では第２基板２のラビング方向に沿って図５（ａ）の紙面奥から手前の方向に向かって傾斜している。また、ドメインＤ４において、第１基板１側では液晶分子３ａが第１基板１のラビング方向に沿って図５（ａ）の右から左の方向に向かって傾斜しており、第２基板２側では第２基板２のラビング方向に沿って図５（ａ）の紙面手前から奥の方向に向かって傾斜している。
【０１１４】
これにより、電圧無印加時、各ドメイン内で液晶分子３ａが傾斜する方向が互いに異なり、広視野角の液晶表示装置とするためのマルチドメイン化が可能となる。
【０１１５】
図５（ｂ）は、例えば図５（ａ）に示す液晶表示装置１０２において、液晶層３に７Ｖを印加したときの液晶分子３ａの配向状態を、基板法線方向から見たときの模式図である。
【０１１６】
図５（ｂ）に示すように、液晶層３の中層付近の液晶分子３ａは、各ドメイン内で、互いに９０°だけ方位が異なる方向に傾斜配向（ツイスト配向）してマルチドメイン化が実現されている。これによってマルチドメイン化が実現され、広視野角で高品位の液晶表示装置が得られる。
【０１１７】
図１に示す実施形態１の液晶表示装置１０１および図５に示す実施形態２の液晶表示装置１０２において、液晶層３の配向状態の違いは、充分高い電圧印加時（例えば７Ｖ印加時）に、図２では液晶分子３ａが平行配向となり、図５では液晶分子３ａが第１基板１および第２基板２の界面付近に捩れが集中したツイスト配向となっていることである。しかしながら、本発明者らが詳細に視野角特性を評価したところ、両者間には特に優位差が見られないことが判明し、実質的に両者の視野角特性に違いがないことが分かった。
【０１１８】
また、本発明者らは、上記ハードマスク８としてステンレス製メタルマスク１１を用いて、その開口部／非開口部と、マスクラビングされて実際に配向制御方向が配向膜表面に施された領域との関係を詳細に調べた。これを図６（ａ）〜図６（ｃ）に示している。
【０１１９】
まず、メタルマスク１１について説明する。
【０１２０】
図６（ａ）は、本実施形態２で用いたメタルマスク１１を法線方向から見た平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図である。このメタルマスク１１においては、１００μｍ×２００μｍの開口部１１ａがｘ方向３００μｍ、ｙ方向１００μｍの間隔で設けられている。
【０１２１】
メタルマスク１１の断面を詳細に調べたところ、開口部１１ａの断面形状は切り立っておらず、所定の角度（テーパ角度）αで傾斜していることが分かった。この角度αは、例えば約６４°であった。また、メタルマスク１１の開口部において、平面視四隅の角度は直角ではなく、丸みを帯びていることが分かった。これは、エッチング方式で作製されたメタルマスクに特有のものであり、図６（ａ）に示すコーナＲ（四隅の丸み部を円に外挿したときの半径）は、このマスクでは約３０μｍ程度であった。
【０１２２】
次に、液晶層３内でマスクラビングによって実効的に配向制御方向が規定されている領域のサイズ（図６（ｃ）の領域１２）と、メタルマスク１１の開口部１１ａのサイズとの関係を詳細に調べるべく、１ドメイン分のみメタルマスク１１を用いてマスクラビング処理を施した。
【０１２３】
なお、本発明の液晶表示装置１０１，１０２においては、垂直配向膜によりｎ型の液晶材料が挟まれている。しかしながら、本発明者らが詳細な解析を行い、垂直配向膜にマスクラビング処理を施してから７Ｖ程度の電圧を印加してマスクラビング領域を調べたところ、そのマスクラビングされた領域のサイズは、水平配向膜にマスクラビング処理を施した場合と全く同一であることが分かった。水平配向膜を用いた方が、垂直配向膜を用いた場合と比べて、液晶層に電圧を印加する手間が省けるため、本実施形態２において、マスクラビングされた領域のサイズのみを問題にする場合は、水平配向膜を用いて実験を行っている。以下では、マスクラビングされた領域のサイズのみに着目しているため、水平配向膜を用いて実験を行った。
【０１２４】
第１基板１および第２基板２に、例えばＪＳＲ社製の水平配向膜ＡＬ３０４６を塗布する。第１基板１にのみメタルマスク１１を密着させて固定し、図６（ａ）に示す＋ｘ方向にマスクラビング処理を施した。また、第２基板２に対しては、図６（ａ）に示す＋ｙ方向に、メタルマスク１１を用いずに全面ラビング処理を施した。この両基板１，２を貼り合わせ、その間に液晶材料を注入した。
【０１２５】
偏光子および検光子をクロスニコルに配置してから、偏光子の偏光軸がマスクラビング方向である＋ｘ方向に一致するように、液晶セルを偏光子および検光子間に固定して、顕微鏡観察を行った。これにより、マスクラビング処理が実際に施されて、液晶層３における液晶分子３ａの配向制御方向が規定された領域のみ、液晶層３の液晶分子３ａが約９０°のツイスト配向（ＴＮ配向）となり、光が透過するため、配向制御方向が規定された領域を測定することができる。
【０１２６】
図６（ｃ）に、上記液晶セルの配向膜６，７上にメタルマスク１１を密着して載せてラビング処理した状態を基板法線方向から観察したときの模式図を示す。
【０１２７】
図６（ｃ）において、領域１２は、マスクラビング処理によって液晶層３における液晶分子３ａの配向制御方向が規定された領域を示している。また、黒太線部分は、メタルマスク１１の開口部１１ａの端部１１ｂ，１１ｃを示している。
【０１２８】
図６（ｃ）に示すように、一般に、メタルマスク１１の開口部１１ａのサイズよりも、実際にマスクラビングされた領域１２はラビング方向前後に小さくなる。さらに詳細に説明すると、マスクラビング方向と平行な方向（図６（ｃ）では上下辺がラビング方向に対する両側）のメタルマスク端部１１ｃと、実際にマスクラビングされるマスクラビング領域１２の端部とはほぼ重なるが、マスクラビング方向と垂直な方向（図５（ｃ）では縦方向の左右辺）のメタルマスク端部１１ｂと実際にマスクラビングされる領域１２の端部とは重ならない。
【０１２９】
これは、メタルマスク１１が有限の厚み（例えば５０μｍ）を有しているためであり、マスクラビングされない領域（以下、ラビング影領域という）が発生する。以下では、マスクラビングを行う際に、ラビング方向手前側にできる影をラビング上流影１２ａ（または上流影）と言い、ラビング方向奥側にできる影をラビング下流影１２ｂ（または下流影）と言う。
【０１３０】
図６（ｃ）では、上流影１２ａの長さをａ、下流影１２ｂの長さをｂで示している。なお、メタルマスク１１の開口部１１ａにはコーナＲがあるため、マスク開口部１１ａの四隅近辺ではマスクラビング領域も直線的ではなく、丸みを帯びるが、これはラビング影の測長では考慮しないことにする。
【０１３１】
ラビング上流部は、下流部と比べて、ラビング布の毛が開口部１１ａに入り込んだと思われる着地点にばらつきが大きくなり、実際にはマスクラビング領域１２の端部は直線ではなく、ぎざぎざになっている。これに対して、ラビング下流部は、ラビング布の毛が開口部１１ａから出て行く部分であり、上流部に比べると、直線性が高くて端面のぎざぎざが少ない。ここで、マスクラビング領域１２の測定（長さ）および定量化を行うべく、ラビングポイント数およびセル数を増やして、ギザギザの中点部を詳細に測定したところ、上流影の長さａ＝４０±５μｍ、下流影の長さｂ＝２．５±２．５μｍという結果が得られた。
【０１３２】
以上のように、メタルマスク開口部１１ａとマスクラビング領域１２とは一致せず、ラビング方向に対して、マスクラビング領域１２の長さは、メタルマスク開口部１１ａの長さよりもメタルマスクの厚みに依存した分だけ小さくなる。したがって、実際に液晶表示装置を作製する際には、各画素内のドメインサイズ（画素またはサブ画素）よりも面積が大きいハードマスクを用いて位置合わせを行った上で、マスクラビング処理を施すことが必要である。
【０１３３】
また、マスクラビング領域１２の端部、特に、マスクラビング方向に垂直な方向の端部は、ラビング布の着地点および離脱点のばらつきがあるため、所定の幅を有するぎざぎざな端部となる。実際に液晶表示装置を作製する際には、このようなぎざぎざな端部が見えると表示品位を低下させるため、ブラックマトリクスやソース線、ゲート線、補助容量線などで覆われる非表示部内にドメインの外周部が配置されるようにして、表示に影響を与えないようにすることが必要である。この点を次の実施形態３，４にて詳細に説明する。
【０１３４】
（実施形態３，４）
本実施形態３，４では、マスクラビング領域１２のラビング方向前後に発生するぎざぎざな端部を表示上隠すために、ブラックマトリクスや各種配線などでそのぎざぎざな端部上方を覆う場合について説明する。
【０１３５】
図７（ａ）は、本実施形態３の液晶表示装置の１画素分の要部構成を示す断面図であり、図７（ｂ）は、本実施形態４の液晶表示装置の１画素分の要部構成を示す断面図である。
【０１３６】
図７（ａ）および図７（ｂ）において、矢印の方向はメタルマスクを用いて処理を施したマスクラビング方向である。本実施形態３の液晶表示装置２０１は２５μｍ×１００μｍのドメインＤ１〜Ｄ４が設けられ、本実施形態３の液晶表示装置２０２はそれぞれ５０μｍ×１００μｍのドメインＤ１およびＤ２が設けられている。
【０１３７】
各垂直配向膜塗布後のマスクラビングプロセスは、図４（ａ）〜図４（ｆ）を用いて説明したように行われる。図７（ａ）の液晶表示装置２０１において、上記図１の実施形態１の液晶表示装置１０１と同様に、ドメインＤ１では、第１の基板１に図７（ａ）の紙面手前から奥の方向に向かってラビング処理が行われ、第２の基板２に図７（ａ）の紙面奥から手前の方向に向かってラビング処理が行われている。また、ドメインＤ２では、第１の基板１に図７（ａ）の左から右の方向に向かってラビング処理が行われ、第２の基板２に図７（ａ）の右から左の方向に向かってラビング処理が行われている。また、ドメインＤ３では、第１の基板１に図７（ａ）の右から左の方向に向かってラビング処理が行われ、第２の基板２に図７（ａ）の左から右の方向に向かってラビング処理が行われている。また、ドメインＤ４では、第１の基板１に図７（ａ）の紙面奥から手前の方向に向かってラビング処理が行われ、第２の基板２に図７（ａ）の紙面手前から奥の方向に向かってラビング処理が行われている。
【０１３８】
これにより、ドメインＤ１において、液晶分子３ａが第１基板１および第２基板２のラビング方向に沿って図７（ａ）の紙面手前から奥の方向に向かって傾斜している。また、ドメインＤ２において、液晶分子３ａが第１基板１および第２基板２のラビング方向に沿って図７（ａ）の左から右の方向に向かって傾斜している。また、ドメインＤ３において、液晶分子３ａが第１基板１および第２基板２のラビング方向に沿って図７（ａ）の右から左の方向に向かって傾斜している。また、ドメインＤ４において、液晶分子３ａが第１基板１および第２基板２のラビング方向に沿って図７（ａ）の紙面奥から手前の方向に向かって傾斜している。また、ある閾値以上の電圧を印加したとき、各ドメイン内で液晶分子３ａが傾斜する方向が互いに異なり、広視野角の液晶表示装置とするためのマルチドメイン化が可能となる。
【０１３９】
一方、図７（ｂ）において、本実施形態４の液晶表示装置２０２において、ドメインＤ１では、第１の基板１に図７（ｂ）の左から右の方向に向かってラビング処理が行われ、第２の基板２に図７（ｂ）の右から左の方向に向かってラビング処理が行われている。また、ドメインＤ２では、第１の基板１に図７（ｂ）の右から左の方向に向かってラビング処理が行われ、第２の基板２に図７（ｂ）の左から右の方向に向かってラビング処理が行われている。
【０１４０】
これにより、ドメインＤ１において、液晶分子３ａが第１基板１および第２基板２のラビング方向に沿って図７（ｂ）の左から右の方向に向かって傾斜している。また、ドメインＤ２において、液晶分子３ａが第１基板１および第２基板２のラビング方向に沿って図７（ｂ）の右から左の方向に向かって傾斜している。これにより、ある閾値以上の電圧を印加したときに、各ドメイン内で液晶分子３ａが傾斜する方向が互いに異なり、広視野角の液晶表示装置とするためのマルチドメイン化が可能となる。
【０１４１】
液晶セル（セル厚３．５μｍ）に、上述したｎ型液晶材料（例えばメルク社製のｎ型液晶材料ＭＪ００１０２５）を注入した後、チルト角をクリスタルローテーション法で測定したところ、液晶表示装置２０１，２０２のいずれのドメインも、８８．５°であった。
【０１４２】
電圧無印加時には、各ドメイン内で、液晶分子３ａは、第１基板１および第２基板２のマスクラビング処理によって規定された配向制御方向に沿って傾斜しており、各ドメインは、互いに傾斜方向（配向制御方向）が異なっている。
【０１４３】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示す液晶表示装置２０１，２０２において、第２基板２には、各ドメイン境界部が中心ラインとなるように、幅１０μｍの樹脂ＢＭからなる帯状の遮光部２１が設けられている。上述したように、メタルマスクを用いてマスクラビング処理を施した際に、ラビング上流部および下流部でのラビング布の着地点ばらつきは、最大で平均着地点から±５μｍであるため、１０μｍ幅の遮光部２１を設けることによって、この着地点ばらつきが生じる部分（ドメインの外周部）を非表示部内に設けて、表示特性に影響を与えないようにすることができる。なお、この遮光部は、第１基板１側に設けてもよい。
【０１４４】
上記実施形態１においてその高速応答特性について説明したが、ここでは、本実施形態３，４の高速応答特性について図７（ｃ）の比較例を用いて更に詳細に説明する。
【０１４５】
図７（ｃ）は、比較例の液晶表示装置の１画素分の構成を示す断面図である。
【０１４６】
図７（ｃ）に示すように、比較例の液晶表示装置３０１の配向膜には、上記配向膜６および７のラビング処理のような配向処理は施されていない。第１基板１側には画素部の外周部にテーパを有する突起３１が設けられ、第２基板２側の電極５には画素部の中央部にスリット３２が設けられている。この突起３１およびスリット３２によって、各ドメインＤ１およびＤ２内の外周部において液晶分子３ａが傾斜しており、これによって、電圧印加時の各ドメイン内における液晶分子３ａの傾斜方向が規定されている。この液晶表示装置３０１は、従来の垂直配向液晶表示モードであるＭｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔモード（ＭＶＡモード）と事実上等価のものである。
【０１４７】
この比較例の液晶表示装置３０１において、突起３１は、高さ約１．５μｍ、底辺の長さ約１０μｍの三角形状になるように、感光性樹脂をパターニングして作製した。また、スリット３２の幅は、１０μｍとした。セル厚は、本実施例の液晶表示装置２０１，２０２と同様に、３．５μｍとした。
【０１４８】
本実施形態３，４の液晶表示装置２０１，２０２と、比較例の液晶表示装置３０１とについて、動的な応答波形（応答特性）の測定を行った。
【０１４９】
まず、偏光顕微鏡下で偏光子および検光子をクロスニコルに設置し、その間に液晶表示装置を、マスクラビング方向がこれらの偏光軸と４５°の角度をなすように固定した。黒表示電圧を１．５Ｖ、白表示電圧を６．２Ｖとして、１ｋＨｚの矩形波を液晶表示装置２０１，２０２および３０１に印加して、黒表示電圧から白表示電圧への応答出力波形をフォトマル（フォトマルチプライヤー；光電子倍増管）で検出した。また、その際、液晶表示装置の温度をメトラー（ＭＥＴＴＬＥＲ  ＦＰ９０）で制御し、４０℃および５℃の２点について、応答波形の測定を行った。４０℃での測定結果を図８（ａ）に、５℃での測定結果を図８（ｂ）に示している。図８（ａ）および図８（ｂ）において、白い三角が液晶表示装置２０１、白い四角が液晶表示装置２０２、黒い丸が液晶表示装置３０１を示している。図８（ａ）および図８（ｂ）では、時間Ｔ＝０において黒表示電圧が印加されている。
【０１５０】
図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、本実施形態３，４の液晶表示装置２０１，２０２は、いずれの温度においても、応答波形が素早く立ち上がっているのに対して、比較例の液晶表示装置３０１では、一旦立ち上がった後に、透過率が減少し、再び立ち上がるという二重応答性を示している。この二重応答性は、４０℃よりも５℃の低温度領域で顕著である。このような二重応答性があると、目視上は、応答速度の数値以上に表示のぼけが観察され、表示品位が著しく低下する。特に、人間の顔を表示した静止画像を横方向にスクロールさせた場合、比較例の液晶表示装置３０１では、映像が尾を引いて正常に表示されない。これに対して、本実施形態３，４の液晶表示装置２０１，２０２では、映像の尾引きがほとんど見られず、低温度雰囲気下において、表示をスクロールさせても人間の顔をはっきりと認識することができた。
【０１５１】
この理由としては、以下のようなことが考えられる。
【０１５２】
本実施形態３，４の液晶表示装置２０１，２０２は、マスクラビング処理によって予め配向処理が施されており、配向膜界面付近の液晶分子は基板面に対して垂直（９０°）ではなく、若干傾いて配向している。基板面と配向方向とのなす角度（チルト角）でいうと、８８．５°である。この８８．５°のチルト角は、正面方向の光学特性にはほとんど寄与しないが、電圧印加時に液晶分子を均一に傾斜させるためには充分な角度である。本実施形態３，４の液晶表示装置２０１，２０２では、各ドメイン領域内は全面ラビング処理が施されており、電圧を印加した瞬間に、ドメイン内の全面にわたって液晶分子の傾斜方向が定まり、均一に配向変化する。その結果、光学的な応答波形も図８（ａ）および図８（ｂ）のように素早い立ち上がり波形となっている。
【０１５３】
一方、比較例の液晶表示装置３０１は、配向膜面にラビング処理のような配向処理が施されておらず、液晶分子のチルト角は界面に対して垂直である。但し、突起３１上では突起の形状によって液晶分子が傾斜しており、また、電極スリット３２下では電圧印加時に電界が斜め方向に働くために液晶分子の傾斜方向が規定される。よって、比較例の液晶表示装置３０１では、電圧が印加された瞬間に、まず、突起３１およびスリット３２が設けられた部分の液晶分子が高速に応答し、その後、ドミノ倒し的にその間のドメイン内の液晶分子が両側から影響を受けて配向していくこととなる。その結果、比較例の液晶表示装置３０１では、電圧印加直後に一旦明るくなった後、暗くなり、再び明るくなるという二重の光学応答が生じていると考えられる。
【０１５４】
なお、比較例の液晶表示装置３０１においては、突起３１の高さ、幅、突起同士の間隔、および電極スリット３２の幅、スリット３２同士の間隔などを変えて最適化を図ることによって、二重応答特性をある程度、改善することができる。しかしながら、配向処理をしていない領域が存在する以上、二重応答性が完全に無くなることはなく、改善しようとすると、確実に開口率が犠牲となって、透過率や輝度が低下する。
【０１５５】
また、各ドメイン内の全面にわたってチルト角を付与したり、配向処理を施す方法としては、例えば、ある特定の波長および偏光方向の紫外光に反応する官能基を有する光配向膜材料を用いた光配向法や、通常の配向膜材料にフォトレジストなどの感光性樹脂を塗布してフォトリソグラフィープロセスによりパターニングしたマスクを作製してマスクラビングを行う方法なども考えられる。
【０１５６】
しかしながら、光配向膜は、信頼性や保持率特性が悪く、これまで多くの検討がなされているものの、量産ベースでは報告されていない。また、フォトリソグラフィープロセスによる作製されたマスクを用いたマスクラビング方法は、レジストの現像・剥離工程のようなケミカルな処理が不可欠であり、配向膜面へのダメージが生じる。本発明者らも、フォトリソグラフィープロセスにより作製されたマスクを用いたマスクラビング処理について、鋭意検討を行ったが、各ドメイン内で同一、かつ、所望のチルト角を得ることが困難であり、結果として、所望の高速応答性を得ることができなかった。
【０１５７】
以上のことから、本発明者らは、画素サイズおよび画素ピッチに応じて開口部を有するメタルマスクのようなハードマスクを用いたマスクラビング処理によって、各ドメイン内に予め、直接配向処理を施しておくことが、マルチドメイン垂直配向液晶表示モードの二重応答特性を解決するために最良の方法であるという結論に至った。
【０１５８】
なお、図７（ａ）では１画素部が幅方向に四つに分割され、図６（ｂ）では１画素部が幅方向に二つに分割されているが、図７（ｂ）は、さらに紙面手前から奥の方向に２つに分割されていてもよいし、２つに分割されていなくてもよい。
【０１５９】
次に、２分割ドメインをさらに紙面手前から奥の方向に２つに分割した平面視で所謂「田の字状」の４分割ドメインでツイスト配向の場合を次の実施形態５に示している。
【０１６０】
（実施形態５）
本実施形態５では、所謂「田の字状」の４分割ドメインで、４分割ドメイン内の液晶層３の配向状態が所定の閾値以上の電圧印加時にツイスト配向する場合について説明する。
【０１６１】
図９は、本実施形態５の液晶表示装置について、電圧印加時における１画素分の田の字状構成を模式的に示すために基板法線方向から見たときの平面図である。なお、図９の説明では、図５の場合と同様の機能を有する部材には同一の部材番号を付して行う。また、点線矢印は下側基板（第１基板１）のラビング方向を示し、実線矢印は上側基板（第２基板２）のラビング方向を示している。液晶分子３ａは、電圧印加時のセル内中層における液晶分子の配向方向を示している。
【０１６２】
図９において、液晶表示装置１０３では、第１基板１は、ドメインＤ１およびＤ２において図９の上から下の方向に向かってラビング処理が行われ、ドメインＤ３およびＤ４において図９の下から上の方向に向かってラビング処理が行われている。
【０１６３】
また、第２基板２では、ドメインＤ１およびＤ３において図９の左から右の方向に向かってラビング処理が行われ、ドメインＤ２およびＤ３において図９の右から左の方向に向かってラビング処理が行われている。
【０１６４】
この場合、第１基板１および第２基板２の垂直配向膜６および７上に施されるマスクラビング処理は、ハードマスクを用いて片側基板当たり２回、両基板で合計４回でよい。この場合、ハードマスクには、ストライプ状の開口部およびマスク部が交互に設けられている。
【０１６５】
このようなハードマスクを用いたマスクラビング処理を行うことによって、第１基板１および第２基板２の垂直配向膜６および７それぞれに対して、液晶層３を、液晶分子３ａの電圧無印加時におけるチルト角の方向が配向制御方向（ラビング方向）に沿って均一に制御され、互いに逆方向のストライプ状の２つ交互に並んだ配向領域を得ることができる。このようなマスクラビング処理が施された第１基板１と第２基板２とを、直配向膜６および７のラビング方向が直交するように配置して、その交差部分を１つのドメインとして、図９に示すように１画素部当たり四つのドメインに「田の字」状に分割することが可能となる。これにより、電圧無印加時、各４分割ドメイン内で液晶分子３ａが傾斜する方向が互いに異なり、広視野角の液晶表示装置とするためのマルチドメイン化が可能となる。
【０１６６】
図９は、液晶層３に７Ｖを印加したときの中層付近の液晶分子３ａの配向状態を、基板法線方向から見たときの模式図である。液晶分子３ａは、各ドメイン内で、互いに９０°だけ方位が異なる方向に傾斜配向（ツイスト配向）してマルチドメイン化が実現されている。これによってマルチドメイン化が実現され、広視野角で高品位の液晶表示装置が得られる。
【０１６７】
ここで、上記構成の液晶表示装置１０３の製造方法について説明する。
【０１６８】
第１基板１および第２基板２に、例えばＪＳＲ社製の垂直配向膜JALS−６８２を塗布する。第１基板１にのみメタルマスクを密着させて固定し、所定方向に、ストライプ状の開口部を通してマスクラビング処理を施し、さらにメタルマスクを１ピッチだけずらせて所定方向とは逆方向に、ストライプ状の開口部を通してマスクラビング処理を施した。また同様に、第２基板２に対して、第１基板１のラビング方向とは９０度異なる方向にメタルマスクを用いて全面ラビング処理を施した。この両基板１，２を貼り合わせ、その間に液晶材料を注入した。
【０１６９】
偏光子および検光子をクロスニコルに配置してから、偏光子の偏光軸がマスクラビング方向である＋ｘ方向に一致するように、液晶セルを偏光子および検光子間に固定して、顕微鏡観察を行った。これにより、マスクラビング処理が実際に施されて、液晶層３における液晶分子３ａの配向制御方向が規定された領域のみ、液晶層３の液晶分子３ａが約９０°のツイスト配向（ＴＮ配向）となり、光が透過するため、配向制御方向が規定された領域を測定することができる。
【０１７０】
したがって、本実施形態５では、所定方向に、メタルマスクのストライプ状の開口部を通してマスクラビング処理を施し、さらにメタルマスクを１ピッチ分だけずらせて所定方向とは逆方向に、ストライプ状の開口部を通してマスクラビング処理を施すので、ストライプ状の開口部領域とラビング処理領域とが精度よく一致し、ストライプ方向およびストライプ幅方向共に、メタルマスクのアライメント（位置合わせ）は容易であり、精度よくマスクラビング処理を行うことができる。
【０１７１】
（実施形態６）
本実施形態６としてマスク形状について検討を行った。
【０１７２】
図１０は、本実施形態６で用いるメタルマスクを説明するための図であって、（ａ）はメタルマスク面の法線方向から見たときの平面図であり、（ｂ）はメタルマスクのＡ−Ａ’線断面図である。
【０１７３】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）において、角度αは開口部４１ａのテーパ角を示し、本実施形態６のメタルマスク４１では６２．８°であった。開口部４１ａの設計値は１００μｍ×２００μｍであり、ｘ方向の開口部間隔は３００μｍ、ｙ方向の開口部間隔は１００μｍである。
【０１７４】
また、参考例として、テーパ角αがそれぞれ４８．６°および８７．５°であることを除いては、メタルマスク４１と基本的に同じ設計値（厚さなど）のメタルマスク５１，５２を作製した。
【０１７５】
メタルマスク４１とメタルマスク５１，５２の材質としてはＳＵＳ４３０を用い、厚みは５０μｍとした。また、メタルマスク４１とメタルマスク５１，５２の開口部は、エッチング法により作製した。
【０１７６】
本実施形態６のメタルマスク４１および参考例のメタルマスク５１，５２（下記の表１参照）において、実際の開口部サイズを調べるために、任意に選択した１０個のサンプルについて、ｘ方向の長さΔｘとｙ方向の長さΔｙとを測定し、開口部内でのばらつきを調べた。その結果を下記表１に示す。この表１においては、ΔｘおよびΔｙについてそれぞれ、平均値、最大値および最小値を示している。
【０１７７】
【表１】
2005316363.tif 000003
【０１７８】
上記表１から分かるように、本実施形態５のメタルマスク４１と参考例のメタルマスク５２は、最大値と最小値との差が５μｍ以内であり、非常に精度よく作製できていると言える。これに対して、参考例のメタルマスク５１は、最大値と最小値との差が１０μｍ以上であり、液晶表示装置の非表示部に配置される外周部のマージンが極めて小さいか、または、面積の大きい遮光部を設ける必要があり、実用上好ましくない。メタルマスク５１は、テーパ角度が４８．６°と小さく、この程度までテーパ角度を小さく抑えるためには、エッチング方式でメタルマスク５１を作製する際に、片側から深く掘り、反対側からは非常に浅く掘るという、非常に微妙で条件設定が困難なプロセスを行う必要があるため、開口部の長さのばらつきが大きくなるという問題が生じることが分かった。したがって、液晶層のドメイン分割を高精度に行うためには、メタルマスク５１のテーパ角度は６０°以上であることが好ましいことが分かった。なお、片側と反対側との掘る深さの違いによりテーパ角度を制御できる。
【０１７９】
次に、これら３種類のメタルマスク４１とメタルマスク５１，５２を用いて、ラビング影の長さのばらつきを調べた。上述したように、メタルマスク４１とメタルマスク５１，５２は有限の厚み（数十μｍ）を有しているので、マスクラビング処理を行う際には、マスクラビング方向において、メタルマスク４１とメタルマスク５１，５２に比べてマスクラビングされる領域のサイズが小さくなる。
【０１８０】
ラビング方向（左から右）に対して、最初にラビング布が着地する側の影（上流影ａ）と最後にラビング布が離脱する側の影（下流影ｂ）とを測定した。その結果を図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示す。図１１（ａ）および図１１（ｂ）には、上流影ａと下流影ｂとの平均値、最大値および最小値を測定した結果をそれぞれ黒い丸で示している。また、図１１（ａ）および図１１（ｂ）には、同じ材質と設計値で、厚みが４０μｍおよび３０μｍのメタルマスクを用いた場合の結果についてもそれぞれ、白い三角および黒い四角で示している。
【０１８１】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）から、テーパ角度が小さい方が、上流影ａおよび下流影ｂの長さ自体を短くすることができ、設計上好ましいことが分かる。また、メタルマスク４１とメタルマスク５１，５２の厚さが薄い方が、上流影ａおよび下流影ｂの長さ自体を短くすることができ、設計上好ましいことが分かる。
【０１８２】
しかしながら、メタルマスク４１とメタルマスク５１，５２の厚みについては、薄くなるとペラペラなシート状となり、ハンドリングや強度の面で好ましくない。本発明者らが詳細な実験を行ったところ、メタルマスクの厚みは、３０μｍ以上５０μｍ以下の範囲がハンドリングおよびラビング領域の精度の観点から好ましいことが分かった。
【０１８３】
また、テーパ角度が７０°以下になると、下流部の影ｂが数μｍ以内となり、設計上、非常に好ましい。これにより、下流部の影をほとんど無いものとしてマスクを設計することができるからである。しかしながら、テーパ角度が６０°より小さくなると、影の長さの平均値は減るが、メタルマスクの開口部自体の精度が悪化して上述したようにマスク開口部の直線性が悪くなってばらつきが大きくなり、開口部の長さの最大値と最小値とで１５μｍ程度の開きができ、ドメイン分割の制御が困難になる。以上のことから、メタルマスクのテーパ角度は６０°以上７０°以下がラビング領域の精度の観点から最適な範囲であることが分かった。
【０１８４】
なお、上記実施実施形態５では、主としてエッチング方式で所定の開口部を形成したメタルマスクについて説明したが、本発明者らは、エレクトロフォーミング方式によって所定の開口部を形成したメタルマスクについても検討を行った。
【０１８５】
エレクトロフォーミングとは、所謂電柱方式のことであり、基材の上にレジストを所望の幅および高さに予めパターニングして、ニッケル・コバルト合金などをメッキにより作製する方法である。この方法によれば、エッチング方式のようなテーパ角度を設けることは困難であり、テーパ角度は約９０°とほとんど切り立ったような断面形状となるが、開口部のサイズ精度を向上させることが可能となる。したがって、液晶表示装置のＴＦＴ基板やＣＦ（カラーフィルタ）基板などのレイアウトによっては、エレクトロフォーミング方式で作製したメタルマスクを用いてマスクラビングを行った方が適している場合もあることを本発明者らは確認した。
【０１８６】
（実施形態７）
本実施形態７では、ハードマスクの非開口部に密着する配向膜面が配向力制御的にダメージを受けることを防ぐために、ハードマスクの非開口部（マスク部）の配向膜面側に衝撃緩衝手段を設けた場合について説明する。
【０１８７】
図１２は、本実施形態７の液晶表示装置の一つの画素部を模式的に示す要部断面図であって、（ａ）は、本実施形態７の液晶表示装置の電圧無印加時の状態の一例を示し、（ｂ）は、本実施形態７の同液晶表示装置に閾値以上の充分高い電圧を印加した際の液晶層の液晶分子の配向状態の一例を示した図である。なお、図１および図２と同様の機能を有する部材には同様の符号を付している。
【０１８８】
図１２に示すように、本実施形態７の液晶表示装置１０４は、上記実施形態１の場合と同様であるが、第１基板（例えばＴＦＴ基板）１と、第２基板（例えばカラーフィルター基板（ＣＦ基板））２と、第１基板１と第２基板２との間に設けられた垂直配向型の液晶層3とを有している。第１基板１と第２基板2とには液晶層３に電圧を印加するための透明電極４，５が設けられている。
【０１８９】
垂直配向型の液晶層３は、一般的には、誘電率異方性が負のネマティック液晶材料から構成されている。この液晶層３は、第１基板１上の透明電極４の液晶層３側に設けられた垂直配向膜６Ａと、第２基板２上の透明電極５の液晶層３側に設けられた垂直配向膜７Ａとに挟まれた構成となっている。この垂直配向型の液晶層３の液晶分子３ａは、電圧が印加されていない時には垂直配向膜６Ａ，７Ａの表面に対してほぼ垂直である（実際は１°弱から数度程度の若干の傾き角をもって傾斜配向している）。この液晶層３の層面に垂直な方向に電圧を印加すると、この予め設定されていたチルト角によって、ある閾値以上の電圧印加時に一定の方向に液晶分子３ａが傾斜する。充分電圧を印加した時には、液晶層3の液晶分子３ａは第１基板１及び第２基板２にほぼ平行に配向する。このときに液晶分子３ａが傾斜する方向は、第１基板１上に設けられた垂直配向膜６Ａと第２基板２上に設けられた垂直配向膜７Ａ表面の配向制御方向（図中の矢印）によって規定される。
【０１９０】
本実施形態の液晶表示装置１０４では、この垂直配向膜表面の配向制御方向は、画素サイズ、画素ピッチに応じて設計された開口部を有するハードマスクを用いて所望の部分のみマスクラビング処理を施すことによって得られている。本実施形態７におけるハードマスクは、フォトリソグラフィー工程で用いられるようなガラスマスク（例えばガラス基板上にCr等の金属をパターニングしたもの）とは異なり、マスクラビング処理を行いたい領域だけ実際に穴が開いている開口部を有するような、例えば、数十μm程度の厚さをもつ金属板、プラスティック板、ガラス板等を採用している。マスクの材質の制限は特にないが、できるだけ低膨張係数を有し、かつ、硬度の高いものが好ましい。金属板マスク、即ち、メタルマスクを用いる場合の材質は、例えばステンレス（ＳＵＳ４３０やＳＵＳ３０４）、インバー材、４２アロイ、ニッケル・コバルト合金等が挙げられる。これらメタルマスクの製法としては、材質により製法が異なるが、例えばメタル板上にレジストを塗布して開口部に相当する部位のみマスクＵＶ露光して現像・エッチングするというエッチング方式タイプのものと、適当な基材の上に板厚分にレジストをパターニングしておいてからメタルをメッキするというアディティブ方式の二種類の方法で作製されたものが多い。
【０１９１】
本実施形態７の液晶表示装置１０４は、液晶層３が一画素内においてハードマスクを用いたマスクラビング方向が互いに異なる複数のドメイン（図示例では例えば四つのドメイン）を有している。なお、図１２では、図１および図２の場合と同様に、この４つのドメインをそれぞれD１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で表示している。このようにハードマスクを用いたマスクラビング処理によって、液晶層3を複数の（図１２では四つの）ドメインに設定しておくことで、液晶分子３aの電圧無印加時のチルト角の方向が互いに異なる複数のドメインに分割することが可能となり、ある閾値以上の電圧を印加した際に各ドメイン内で液晶分子３aが傾斜する方向が互いに異なる、広視野角液晶表示装置に必須のマルチドメイン化が可能となる。
【０１９２】
閾値以上の電圧を印加した際に、液晶分子３ａは、図１２（ｂ）に示すように、各ドメイン内ではそれぞれ異なった一定方向に傾斜して、第１基板１及び第２基板２に対し、ほぼ平行に配向している。これによってマルチドメイン化が実現され、広視野角で高品位の液晶表示装置が得られる。
【０１９３】
次に、上記のような本実施形態７の液晶表示装置の製造方法について、図４（ａ）〜図４（ｆ）および図１３を参酌しつつ説明する。なお、ここでは、図４（ａ）〜図４（ｆ）は、本実施形態７の液晶表示装置１０４における四つのドメインD１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の作製方法の一例として説明する。また、図１３は、本実施形態７において用いられるマスクを説明するための説明図である。なお、ここでは、簡略化のため、第１基板１のみの作製プロセスを示すが、第２基板２に関しても全く同様のプロセスによって作成することができる。
【０１９４】
ここで、本実施形態７の液晶表示装置１０４が上記実施形態１の液晶表示装置１０１と異なるのは、衝撃緩衝手段（または応力緩衝手段）を設けたハードマスク８Ａを用いてラビング処理する垂直配向膜６Ａ，７Ａを、衝撃緩衝手段を設けないハードマスク８を用いてラビング処理する上記実施形態１の垂直配向膜６，７と区別している点である。
【０１９５】
まず、図４（ａ）に示すように、第１基板１の透明電極４上に垂直配向膜６Ａを形成する。この配向膜６は、たとえば、ＪＳＲ社製のポリイミド系垂直配向膜ＪＡＬＳ−６８２をスピンコート法で膜厚５００Åに形成することにより形成することが可能である。
【０１９６】
次に、上記で述べたようなハードマスク８Ａを前記配向膜６Ａ表面に載置して、ラビング処理を行った。前記ハードマスク８Ａとしては、たとえばステンレス（ＳＵＳ４３０）製のメタルマスクで板厚５０μm、開口部の大きさが１００μm（ｘ方向）×２００μm（ｙ方向）のものを用いてマスクラビングを施した。なお、図１３（ｂ）において、ｘ方向は紙面上で右方向、ｙ方向は紙面手前から奥の方向である。
【０１９７】
ここで、前記マスク８Ａとしては、図１３に示すように、非開口部に配向膜側に衝撃緩衝（または応力緩衝）を目的とした衝撃緩衝手段（または応力緩衝手段）としてのリブ（またはリブ部；突起物）８１（図４においては図示省略）が設けられているものを使用した。このリブ８１は、マスク８Ａの非開口部に更にレジストを塗布してフォトリソグラフィープロセスにてレジストをパターニングすることによって得られたものである。本実施形態７のメタルマスクのリブ８１は、図１３（ａ）に示すように、ラビング方向において隣接する開口部同士の間の非開口部に、ラビング方向に垂直方向に沿って複数形成している。また、リブ８１の幅は３０μmであり、高さは１０μmとしている。ここで、該リブ８１の高さが１０μm以上になるとトータルとしてのマスク厚が増してラビング影の長さが増えるという悪影響を考慮し、１０μm程度としている。
【０１９８】
また、このハードマスク８Ａの開口部は、ラビング方向に対して、各画素内のドメインサイズより大きく設けられている。特に、この開口部は、ラビング方向の上流側が、その下流側よりも大きくなるように設けられている。また、ラビング垂直方向の開口部端面は、画素の非表示部に位置するように配置される。
【０１９９】
上記ラビング処理は、まず、図４（ｂ）に示すように、ドメイン２（D２）に相当する位置にメタルマスク８Ａの開口部が来るように位置合わせをして固定する。その上からラビング布９として例えば吉川化工社製のレーヨン布ＹＡ−１９Ｒを巻いてあるラビングローラー１０を用いて所定の方向（図では右方向）にマスクラビングを施している。ラビング条件としては、第１基板１の移動速度ｖを５０ｍｍ／ｓｅｃ、ローラ１０の回転数ｒを５００ｒｐｍ、毛足押込量ｄを０．４ｍｍとした。なお、ローラ１０の半径Ｒは７．５ｃｍである。
【０２００】
このようにして、まず、ドメイン２（Ｄ２）に相当する部分のみ所定の方向に配向制御処理がなされる。それ以外の部分は、メタルマスク８Ａの非開口部に覆われているので配向制御処理はされない。次に、図４（ｃ）に示したようにメタルマスク８Ａを１００μmだけ右方向にずらして、メタルマスク開口部がドメイン３（Ｄ３）に相当する位置に来るようにして今度は左方向にマスクラビングを施す。同様な手順で今度は、図４（ｄ）に示したようにドメイン１（Ｄ１）にメタルマスク開口部を固定して紙面上で手前から奥の方向にマスクラビングする。その後、図４（ｅ）に示したようにドメイン４（Ｄ４）にメタルマスク開口部を固定して紙面上で奥から手前の方向にマスクラビングする。このようなプロセスを経て最終的に図４（ｆ）に示した通り、第１基板１上の垂直配向膜６Ａは四つの配向制御方向を有する各領域に分割される。
【０２０１】
第１基板１の対向側である第２基板２も全く同様なプロセスで四つの配向制御方向に分割した上で両基板１，２を所定のセルギャップ、例えば３．５μmのギャップになるようスペーサビーズを散布して貼り合わせをし、その後に誘電率異方性が負のネマティック液晶材料（例えば、メルク社製のｎ型液晶材料ＭＪ００１０２５（Δｎ＝０．０９１６、Δε＝−２．４、Ｔｎｉ＝８０℃）を６０℃の雰囲気下で注入して封止する。この後、再配向処理工程として、約１２０℃に設定したオーブンの中に約１０分間保持した後、１０℃／時間の降温速度で、常温（２５℃）まで徐冷する。
【０２０２】
このようにして作製した液晶表示装置１０４の液晶層３は、電圧無印加時には図１２（ａ）に示すように四つのドメインに分割されて配向していることが確認された。なお、ドメイン内におけるチルト角をクリスタルローテーション法にて測定したところ、いずれのドメインも８８．５°であった。このようにして作製した液晶表示装置１０４にある閾値以上の電圧を印加したところ、図１２（ｂ）に示すように、各ドメイン内にマスクラビング処理して施しておいた配向制御方向に沿って液晶分子３ａが傾斜配向し、充分高い電圧（ここでは７Ｖ）印加した際には、液晶分子３ａは第１基板１及び第２基板２にほぼ平行に配向していることが確認され、各ドメインにおける液晶分子３ａの傾斜方向が互いに９０°だけ方位が異なっており、広視野角特性が実現されていることが確認された。
【０２０３】
なお、本実施形態７で述べた液晶表示装置１０４の四つの配向制御方向を施すには、図４（ａ）〜図４（ｆ）に示した通り、第１基板１で４回、両基板で合計８回のマスクラビング処理が必要となる。しかるに、四つの配向制御方向を施す場合にあっても、既述の図１２の構成のものに限定されるものではなく、マスクラビング処理回数を減らすべく、図５のような構成にすることも可能である。この図５に示すものにあっては、基板の四つのドメインのうち、隣接する二つのドメイン同士のラビング方向を同一としている。一対の基板１，２のうち一方の基板のラビング方向が変わる箇所（ドメインの境目）と、他方の基板のラビング方向の変わる箇所とを半ピッチ（一ドメイン分）ずらしているものである。この場合、第１基板１及び第２基板の垂直配向膜６Ａ，７Ａ上に施すスクラビング処理は片側基板当たり２回、両基板で合計４回で済むことになる。この場合にもある閾値以上の電圧印加時には４つのドメインに分割配向させることが可能である。図５（ｂ）は例えば７Ｖ印加時の液晶分子３ａの配向状態を基板法線方向から見たときの模式図である。この場合も液晶層３の中層付近の液晶分子３ａは４つの互いに９０°だけ方位の異なる方向に傾斜配向してマルチドメイン化が実現されている。本実施形態７（図１２（ｂ））と、この図５（ｂ）に示す配向状態の違いは、充分高い電圧印加時（ここでは７Ｖ印加時）に、前者は液晶分子３ａが平行配向を、後者は液晶分子３ａが第１基板１及び第２基板２の界面付近に捩れが集中したツイスト配向を呈していることである。しかし、本発明者らが詳細に視野角特性を評価したところ、両者間には特に有意差が見られないことが判明し、実質的に両者の視野角特性に違いがないことが分かった。
【０２０４】
前述したように、メタルマスク開口部とマスクラビング領域とは一致せず、ラビング方向に対して、マスクラビング領域の長さはメタルマスク開口部の長さよりメタルマスクの板厚に依存した分だけ小さくなる。したがって、実際に本実施形態７の液晶表示装置１０４を作製する際には各画素内のドメインサイズより面積の大きいハードマスク８Ａを用いて位置合わせを行った上でマスクラビング処理を施すことにより、的確な表示が可能となった。
【０２０５】
また、マスクラビング領域の端面、特に、マスクラビング方向においてはラビング布の着地点、離脱点バラつきのため、ある幅を持ったギザギザ端面となる。したがって、実際に本実施形態７の液晶表示装置１０４を作製する際には、このギザギザは表示品位を落とすため、ブラックマトリクスやソース、ゲート線、補助容量線等の非表示部内に来るように設置することにより、表示に影響しないようにすることができた。
【０２０６】
次に、本実施形態７に係る液晶表示装置１０４の製造方法について、さらに具体的な実施例を比較例と対照しつつ挙げて説明する。
【０２０７】
本実施形態７では、まず、開口部と非開口部を有するメタルマスク８Ａを用いてマスクラビングを施した際に、メタルマスク８Ａの非開口部で覆われていた配向膜面上に圧力（何らかのモーメント）がかかってその部分がダメージを受けていることを排除すべく、メタルマスク８Ａとして、図１３に示すように、メタルマスク８Ａの配向膜面側に、衝撃緩衝を目的としたリブ（突起物）８１を形成したものを使用した。一方、比較例では、メタルマスク８Ｂとして、上記のようなリブ（突起物）を有さないもの（図１４参照）を使用した。
【０２０８】
図１５のプロセスフローに従って１ドメイン分だけマスクラビングを施した。図１５では、本実施形態７のメタルマスク８Ａを用いた際のプロセスフローを示しているが、比較例のメタルマスク８Ｂを用いた場合もリブ８１が存在しないことを除いては全く同じである。なお、本実施形態７で使用したメタルマスク８Ａと比較例のメタルマスク８Ｂはアディティブ法にて作製されたものである。したがって、エッチング法で作製したメタルマスクと異なり、既述のような開口部端面にはテーパ角度がほとんど付かず、切り立っている。また、開口部の四隅に既述のような丸み（コーナーＲ）もほとんど存在しない。
【０２０９】
また、本実施形態７のメタルマスク８Ａのリブ部８１は、アディティブ法にて作製されたメタルマスク８Ａの非開口部に更にレジストを塗布してフォトリソグラフィープロセスにてレジストをパターニングすることによって得られたものである。リブ８１の幅は３０μmであり、高さは１０μmのものとした。リブ８１の高さが１０μm以上になるとトータルとしてのマスク厚が増してラビング影の長さが増えるという悪影響を考慮し、１０μm程度としている。
【０２１０】
本実施形態７のメタルマスク８Ａのリブ８１の長手方向は、図６（ａ）に示したような位置に設置して、図６（ｂ）に示したように長手方向がマスクラビング方向に対して垂直になるようにした。本実施形態７のメタルマスク８Ａと比較例のメタルマスク８Ｂとをそれぞれ用い、垂直配向膜ＪＡＬＳ−６８２を塗布した配向膜面をマスクラビングした２つの基板を用意し、対向側はいずれも垂直配向膜ＪＡＬＳ−６８２を塗布した配向膜面を全面ラビングしたものを用意してそれぞれを貼り合わせた２つの液晶セル１６，１７を作製した。液晶セル１６は本実施形態７のメタルマスク８Ａを用いてマスクラビングした液晶セルであり、液晶セル１７は比較例のメタルマスク８Ｂを用いてマスクラビングした液晶セルである。これら液晶セル１６，１７はともに対向側基板のラビング方向（＋ｙ方向）はマスクラビング方向（＋ｘ方向）と直交するようにした。図１６及び図１７において、実線矢印はマスクラビングした側の基板上のマスクラビング方向を示し、点線矢印はこれと対向側基板上のベタのラビング方向を示している。
【０２１１】
この２つの液晶セルにｎ型液晶材料ＭＪ００１０２５（Δn＝０．０９１６，Δε＝−
２．４，Ｔｎｉ＝８０℃）を６０℃の雰囲気下で注入して封止した。この後、再配向処理工程として、約１２０℃に設定したオーブンの中に約１０分間保持した後、１０℃／時間の降温速度で、常温（２５℃）まで徐冷した。偏光顕微鏡クロスニコル下に液晶セル１６，１７を一方の基板のラビング方向が偏光顕微鏡の偏光子の偏光軸方向と一致し、他方の基板のラビング方向が検光子方向と一致するようにして固定し、３０Ｈｚの矩形波を６．２Ｖの実効値電圧になるように印加したところ、マスクラビングされた領域のみＴＮ配向となって光が透過してくる様子が観察された。マスクラビングされていない領域は黒いままであった。この状態においては、本実施形態７のメタルマスク８Ａを用いて作製した液晶セル１６も比較例のメタルマスク８Ｂを用いて作製した液晶セル１７も目視上、配向状態に違いは見られなかった。
【０２１２】
次に、６．２Ｖの電圧を印加したり、切ったりして動的な配向状態の観察も行った。すると、液晶セル１６においてメタルマスク８Ａの非開口部１８Ａに覆われていた部分１８Ａ’と液晶セル１７においてメタルマスク８Ｂの非開口部１９Ａに覆われていた部分１９Ａ’とに明確な違いが見られた。図１８及び図１９にその時の目視観察結果としてイメージ図を示した。液晶セル１６では非開口部１８Ａに覆われていた部分１８Ａ’も非開口部１８Ｂに覆われていた部分１８Ｂ’も電圧を切った瞬間にディスクリネーションラインがランダムに走ってから暗くなるのに対し、比較例の液晶セル１７では非開口部１９Ｂに覆われていた部分１９Ｂ’は同じように電圧を切った瞬間にディスクリネーションラインがランダムに走ってから暗くなるが、非開口部１９Ａに覆われていた部分１９Ａ’は電圧を切った瞬間に一旦、均一に明るくなってから暗くなることが判明した。つまり、比較例の液晶セル１７では、非開口部１９Ａに覆われていた部分１９Ａ’にもマスクラビングした際にある方向性が付与されていることが分かる。このことから、液晶セル１７では、非開口部１９Ａにリブのような突起物がないため、マスクラビング時にメタルマスク８Ｂが配向膜面上に密着していてその上からラビング処理で擦られるのでその際に何らかの圧力（モーメント）が配向膜上に転写されていることが考えられる。もう少し詳しく述べると、ラビング布の毛（パイル）がメタルマスク８Ｂの開口部１９Ｃでは配向膜面に直接触れて擦った直後、非開口部１９Ａがくるためその上に乗り上げることとなる。乗り上げる際に配向膜面をメタルマスク８Ｂの非開口部ごと蹴り上げることによってその下の配向膜面が何らかのダメージを受けることになると推察される。この時の圧力（モーメント）が動的な液晶分子の振る舞いに影響して、メタルマスク８Ｂの非開口部下の部分１９Ａ’は瞬間的に液晶分子の緩和方向が規制されて均一な配向変化をするものと思われる。
【０２１３】
なお、メタルマスク８Ａの非開口部１８Ｂの下にあった部分１８Ｂ’と、メタルマスク８Ｂの非開口部１９Ｂの下にあった部分１９Ｂ’に関しては何れの液晶セル１６，１７も同じランダムな緩和配向変化をしており違いはない。この理由は非開口部１８Ｂ，１９Ｂの下の部分は開口部が存在せず、ラビング時に一貫してマスクの非開口部に覆われている部分であって一旦ラビング布(パイル)が入ってから出る際に蹴り上げる箇所が存在しないので配向膜面にダメージが与えられず、ランダムな緩和配向変化をするためと考えられる。ランダムな緩和配向変化をするということはマスクラビングによってダメージを受けていないことを意味しており、本実施形態７のメタルマスク８Ａを用いて作製した液晶セル１６は、メタルマスク８Ａの配向膜面側に設置されたリブ８１によって効果的に非開口部への圧力(モーメント)が排除できていると言える。メタルマスクを用いたマスクラビングプロセスにおいては所望の部分（メタルマスクの開口部の部分）のみ液晶分子の配向規制方向を付与し、それ以外の部分（メタルマスクの非開口部の部分）には極力、圧力（ダメージ）を付与しないようにすることが必須である。もしも比較例のメタルマスク８Ｂを用いて作製した液晶セル１７のように、メタルマスクの非開口部の部分に圧力（モーメント）がかかっていると、次に、この非開口部の部分にメタルマスク８Ｂの開口部をずらして異なる方向にマスクラビングを施す際に所望の配向規制力を与えることができない。つまり、先に与えられていた圧力（モーメント）を完全に消去することができず、結果としてマルチドメイン化した時にすべてのドメイン内で全く同一のチルト角が得られたとしても、動的な緩和配向変化が異なってしまう。そのため思った程の高速応答特性が得られなかったり、動的な広視野角特性が実現できなかったりすることが本発明者らの詳細な検討によって明らかになった。よって、メタルマスク８Ａを用いたマスクラビングプロセスにおいては、メタルマスク８Ａの非開口部には部分的にリブ（突起物）８１を設けてマスクラビング時に非開口部にかかる圧力（モーメント）を完全に消去しておくことにより、的確な表示をなし得る液晶表示装置を製作することができる。
【０２１４】
なお、実際のＴＦＴパネルに本発明のメタルマスクラビングプロセスを適用する際には、メタルマスクの開口部、非開口部、及びそのピッチ等といったマスクの仕様をＴＦＴ基板、ＣＦ基板の仕様に合わせて設計しておくことは言うまでもないが、それにあたって可能であればマスクの非開口部下に設置するリブの位置はＴＦＴ基板の例えばソースライン上、ゲートライン上、補助容量ライン上、コンタクトホール上、ＴＦＴ素子上、或いはＣＦ基板であればブラックマトリクス上に乗るようにして固定して、その上からマスクラビングを施すことが好ましい。リブで非開口部下のリブ以外の部分は圧力(モーメント)が排除できるが、場合によってはもしくはリブの形状と大きさによっては、リブが接した配向膜面がダメージを受けて緩和配向過程に影響する場合があるからである。このため、リブの部分はこのようにＴＦＴ基板、ＣＦ基板上の表示に寄与しない非表示部に接するように予めメタルマスクを設計しておくことが好ましい。
【０２１５】
以上、主にハードマスク８Ａ（メタルマスク）の非開口部の配向膜側に部分的に衝撃緩衝用のリブを有するマスクを用いてマスクラビングを行う方法について説明してきたが、リブの材質（圧力を吸収するようなゴムなどの弾性材など）によっては非開口部の全面にリブ（衝撃緩衝層）を設けても同様の効果が得られることを見出した。その一例を図２０に示している。全面リブ８２としては、例えば感光性ポリイミド溶液中にメタルマスク８Ｃをディップコートすることで得られる。厚みとしてはサブミクロン〜数ミクロンである。このようなポリイミド薄膜もマスクラビングした際に衝撃緩衝層として作用し、先に述べたような非開口部下の配向膜面へのモーメント(圧力)排除効果を発揮することが判明した。
【０２１６】
さらに、本実施形態７で用いるハードマスク８Ａでは図１３のように開口部断面が切り立ったものについて説明すたが、これに限らず、図６で説明したような開口部がテーパ状に形成した方がよい。つまり、衝撃緩衝手段を含めた厚みが３０μｍ以上５０μｍ以下でテーパ角度が６０°以上７０°以下のメタルマスク８Ａの一部またはメタルマスク８Ｃの全部を配向膜に密着させてその開口部を通して配向膜表面にラビング処理するため、ラビング領域の精度が良好になる。
【０２１７】
（実施形態８）
上記実施形態７では、そのメタルマスク８Ａ（図１３参照）のように衝撃緩衝用のリブ８１をメタルマスク８Ａの配向膜側の一部に設けて、下駄状に配向膜面からマスク面を１０μｍ程度浮かせた状態で開口部を通してラビング処理したが、本実施形態８では、図２１に示すように、メタルマスク８Ｄにおいて、ラビング方向１５に対して開口部８ｄの両側端辺部８３にリブ８１と同一方向でこれよりも短い寸法精度向上用のリブを突出（高さ５〜９μｍ程度）して設けてもよい。この場合には、ラビング処理時に、ラビング領域の幅方向寸法精度向上用のリブによってラビング布が開口部両側の浮いた部分からはみ出さないので、ラビング方向に対して直交するラビング領域幅方向の寸法精度がより良好なものとなる。
【０２１８】
以上により、上記実施形態１〜８によれば、一対の基板１，２の液晶層３側にそれぞれ、ハードマスクを用いて所定の方向にマスクラビング処理が施された例えば垂直配向膜６、７が設けられている（水平配向膜でもよい）。液晶層３は、駆動電圧が印加されていない状態で一対の基板１，２の主面にほぼ垂直（水平配向膜の場合はほぼ水平）に配向し、かつ、所定の閾値以上の電圧印加時には、配向膜６、７に施されたマスクラビング処理によって規定される配向制御方向に沿って液晶分子３が傾斜するドメインＤ１〜Ｄ４を有している。これによって、視野角特性および応答特性の両面において優れ、高品位の表示が可能な液晶表示装置を得ることができる。しかも、厚みが３０μｍ以上５０μｍ以下でテーパ角度が６０°以上７０°以下のメタルマスクの少なくとも一部を配向膜に密着させてその開口部を通して配向膜表面にラビング処理するため、ラビング領域の精度が良好になる。さらに、ハードマスク８Ａの非開口部の配向膜側に衝撃緩衝手段８１を設ければ、ラビング布がハードマスクを蹴り上げてハードマスクから配向膜面に伝わる圧力（応力）を衝撃緩衝手段によって緩衝させることができて、このハードマスクの非開口部に覆われた配向膜面が配向力制御的にダメージを受けることを防ぐことができる。これによって、視野角特性および応答特性の両面においていっそう優れ、より高品位の表示が可能な液晶表示装置を得ることができる。
【０２１９】
なお、上記実施形態１〜８では、特に、説明しなかったが、上記従来技術の特許文献３、４に対するその他の優位性としては、本発明によるＬＣＤの方がチルト角の安定性が増す、押圧に対して強い（パネルを上から指で押した時に液晶の配向が乱れるが、元の配向状態に戻るまでの時間が短い）、アンカリング強度が増すため高い配向規制力が実現できる。
【０２２０】
以上のように、本発明の好ましい基本構成および実施形態１〜８を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この基本構成および実施形態１〜８に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい基本構成および実施形態１〜８の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０２２１】
本発明は、広視野角特性と高速応答特性を有する液晶表示装置およびその製造方法の分野において、垂直配向液晶表示モードにおいて必須である分割配向プロセスを、紫外線照射やフォトリソグラフィーのような信頼性に不安のあるプロセスを用いることなく、簡便でメカニカルなハードマスクのマスクラビング法で実現することができると共に、従来の垂直配向液晶表示モードと比べて、特に低温度領域での高速応答特性に優れる液晶表示装置を実現することができる。このような優れた特徴を有する本発明の液晶表示装置は、ノートブック型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）やデスクトップ型ＰＣのモニタ用ディスプレイ装置、ＬＣＤ−ＴＶなどに幅広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２２２】
【図１】本実施形態１の液晶表示装置における１画素分の要部構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図１の液晶表示装置について、電圧印加時における１画素分の要部構成を模式的に示す断面図である。
【図３】（ａ）は図１および図２の１画素部の４ドメインにおける液晶分子の配向状態を模式的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）のドメインＤ２にラビング処理を行うためのハードマスクの平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は、図１の液晶表示装置において、ハードマスクを用いて四つの配向ドメインを形成するためのマスクラビングプロセスを説明するための断面図である。
【図５】（ａ）は本実施形態２の液晶表示装置について、電圧無印加時における１画素分の構成を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は本実施形態２の液晶表示装置について、電圧印加時における１画素分の構成を模式的に示すために基板法線方向から見たときの平面図である。
【図６】（ａ）は本実施形態２の液晶表示装置の製造に用いられるハードマスクを説明するための平面図、（ｂ）はそのＡＡ’線断面図、（ｃ）はそのハードマスクを用いてマスクラビング処理を行ったときの様子を説明するための平面図である。
【図７】（ａ）は本実施形態例３の液晶表示装置の要部構成を模式的に示す断面図、（ｂ）は本実施形態例４の液晶表示装置の要部構成を模式的に示す断面図、（ｃ）は比較例の液晶表示装置の要部構成を模式的に示す断面図である。
【図８】（ａ）は本実施形態３，４および比較例の液晶表示装置について、４０℃における光学応答波形の測定結果を示すグラフであり、（ｂ）は５℃における光学応答波形の測定結果を示すグラフである。
【図９】本実施形態５の液晶表示装置について、電圧印加時における１画素分の田の字状構成を模式的に示すために基板法線方向から見たときの平面図である。
【図１０】（ａ）は本実施形態６として、本発明の液晶表示装置の製造に用いられるハードマスクの構成を説明するための平面図、（ｂ）はそのＡＡ’断面図である。
【図１１】（ａ）は本実施形態６のハードマスクを用いてマスクラビング処理を行った際に生じるラビング上流影の測定結果を示すグラフであり、（ｂ）はその下流影の測定結果を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施形態７による液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図であり、（ａ）は、液晶表示装置の電圧無印加時の状態、（ｂ）は、同液晶表示装置に閾値以上の充分高い電圧を印加した状態を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態７において用いられるハードマスクを説明するための説明図である。
【図１４】比較例の製造方法において使用するハードマスクの説明図であり、（ａ）はその概略的断面図、（ｂ）はその概略的平面図である。
【図１５】本発明の実施形態７及び比較例のマスクラビングプロセスを説明するための図である。
【図１６】本発明の実施形態７の液晶セルを説明するための図である。
【図１７】比較例の液晶セルを説明するための図である。
【図１８】本発明の実施形態７の液晶セルにおいて動的な応答配向状態を説明するための模式図である。
【図１９】比較例の液晶セルにおいて動的な応答配向状態を説明するための模式図である。
【図２０】本発明の実施形態７におけるハードマスクの他の例を説明するための要部断面図である。
【図２１】本発明の実施形態８におけるハードマスクの一例を説明するための要部平面図である。
【符号の説明】
【０２２３】
１  第１基板
２  第２基板
３  液晶層
３ａ  液晶分子
４，５  透明電極
６，６Ａ，７，７Ａ  配向膜
８，８Ａ，８Ｃ，８Ｄ  ハードマスク（メタルマスク）
８ａ，８ｄ  開口部
８１  リブ
８２  全面リブ(衝撃緩衝層)
８３  開口部両側端辺部
９  ラビング布
１０  ラビングローラ
１１，４１  メタルマスク
１１ａ，４１ａ  マスク開口部
１１ｂ，１１ｃ  マスク開口部の端部
１２  マスクラビング領域
１２ａ  ラビング上流影
１２ｂ  ラビング下流影
１５  マスクラビング方向
１６、１７  液晶セル
１８Ａ、１８Ｂ  メタルマスク非開口部
１９Ａ、１９Ｂ  メタルマスク非開口部
１９Ｃ  メタルマスク開口部
１８Ａ'、１８Ｂ'  液晶セルでメタルマスク非開口部下にあった部分
１９Ａ'、１９Ｂ'  液晶セルでメタルマスク非開口部下にあった部分
２１  遮光部
１０１，１０２，１０３，１０４，２０１，２０２  液晶表示装置
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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