(57)【要約】      （修正有）【課題】表示均一性の向上した、球状スペーサーを用いた垂直配向型の液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置は、対向配置された第１基板１１及び第２基板１２と、第１基板と第２基板の間に設けられた球状の複数のスペーサー１８と、第１基板と第２基板の間に設けられた略垂直配向の液晶層１７を含み、複数のスペーサーは、各々の表面に配向処理が施されていないものであり、第１基板と第２基板の少なくとも一方には、液晶層の液晶分子に対して８８°以上８９．３°以下のプレティルト角を付与するように配向処理が施されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された第１基板及び第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板の間に設けられた球状の複数のスペーサーと、
前記第１基板と前記第２基板の間に設けられた略垂直配向の液晶層と、
を含み、
前記複数のスペーサーは、各々の表面に配向処理が施されていないものであり、
前記第１基板と前記第２基板の少なくとも一方には、前記液晶層の液晶分子に対して８８°以上８９．３°以下のプレティルト角を付与するように配向処理が施されている、
液晶表示装置。
【請求項２】
前記複数のスペーサーの各々に近接する前記液晶分子は、当該各スペーサーの表面に対して水平配向する、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記複数のスペーサーは、各々の粒径が２μｍ以上１０μｍ以下である、
請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記複数のスペーサーは、直径１ｍｍの領域に対して５０個以上３００個以下の密度で配置されている、
請求項１〜３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記複数のスペーサーは、合成樹脂からなる、
請求項１〜４の何れか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、垂直配向型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
対向配置された基板とそれらの基板間に設けられた垂直配向の液晶層を有する垂直配向型の液晶表示装置が知られている。この垂直配向型の液晶表示装置は、液晶層内のリタデーションがほぼゼロであることから、クロスニコル配置にした２つの偏光板を用いることで高コントラストなノーマリーブラック表示を実現できる。
【０００３】
このような垂直配向型の液晶表示装置は、誘電率異方性が負の液晶材料を用いて液晶層が形成されており、この液晶層に液晶材料の閾値電圧を超える電圧が印加されると液晶層内の液晶分子は基板面に対して傾斜するように配向する。ここで、電圧無印加時において液晶層の液晶分子が基板面に対して完全に垂直である場合は均一な配向状態が得られないため、多くの場合、電圧無印加時において液晶分子が基板面に対してわずかに傾斜するように配向処理が施される。具体的には、基板面上に垂直配向膜が形成され、その垂直配向膜に対して一軸配向処理が施されることで、垂直配向膜に接する液晶分子に対して９０°未満のプレティルト角が与えられる。垂直配向膜に対する一軸配向処理としては、例えば特開平９−２１１４６８号公報（特許文献１）に開示されるような光配向法や、特開２００５−２３４２５４号公報（特許文献２）に開示されるような特定の表面自由エネルギーを有する垂直配向膜に対してラビング処理を行う方法等がある。
【０００４】
近年では、液晶表示装置を構成する２つの基板間に一定の隙間を設ける方法として、予め基板上に樹脂製の柱状スペーサーを形成しておく方法が用いられる場合もある。しかし、モノクロ表示型の液晶表示装置などコスト削減の要請がより強い液晶表示装置においては、従来からの球状または円柱状のスペーサーが用いられる。これら球状等のスペーサーは、２つの基板の貼り合わせ前に、一方の基板面内に単位面積当たりの数量を適切に制御して均一に分散配置される。
【０００５】
従来から用いられている球状スペーサーは、例えば特開平５−３３３３４８号公報（特許文献３）に開示されるように、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジビニルベンゼン共重合体、ジビニルベンゼン−スチレン共重合体、ジビニルベンゼン−アクリルエステル共重合体、ジアリルフタレート、アリルイソシアヌレート重合体およびベンゾグアナミン重合体などの架橋性合成樹脂等で形成される。また、特開平５−２３２４７８号公報（特許文献４）には、水平配向型の液晶表示素子におけるスペーサー周りでの光抜け現象に関して、液晶分子を垂直配向させるような表面処理をスペーサー表面に施しておくことで光抜けを効果的に抑制できることが示されている。スペーサーへの表面処理としては、ポリイミドや有機シラン系化合物等からなるコーティング層を設けることが有効である。しかし、スペーサーに表面処理を施すには、従来のスペーサー製造工程に対してさらに表面処理工程を追加することが必要になることからリードタイム増加やコスト上昇の要因となる。
【０００６】
上記したようなプレティルト角を有する垂直配向型の液晶表示装置をマルチプレックス駆動した場合において良好な表示品位を実現するには、電気光学特性における急峻性を改善することが有効であり、そのためにはプレティルト角をできるだけ９０°に近づけることが必要となる。ところが、球状スペーサーを用いた液晶表示装置においてその電気光学特性の急峻性をより高めた場合には、液晶層内に電圧を印加して明表示にスイッチングした際に、外観観察すると表示均一性の低下（表示ムラ）が観察される場合がある。この表示均一性の低下については、用いるスペーサーの種類（コーティング層の違い等）との相関性は明らかとなっているが、プレティルト角の相関性は明らかではなく、そのため、スペーサーの種類の使い分けには明確な指針がない。
【０００７】
他方で、本願発明者は、上下基板の各電極面に複数の開口部を有する垂直配向型の液晶表示装置において、両基板間の隙間が３μｍ以下と比較的狭い場合に、液晶層内にカイラル材を添加した液晶材料を用いるとともに特定のマルチプレックス駆動条件にて動作させることにより外観観察時の表示ムラを抑制できることを特開２０１１−２２４８６号公報（特許文献５）にて開示している。しかし、この場合には液晶層にカイラル材を添加することにより電気光学特性における急峻性が低下するため、明表示時の透過率ならびにコントラストを低下させるという点で改良の余地がある。また、特定のマルチプレックス駆動条件とは、最適なコントラストが得られる最適バイアス駆動から外れた条件で駆動するものであることから表示性能が低下するという点でも改良の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２１１４６８号公報
【特許文献２】特開２００５−２３４２５４号公報
【特許文献３】特開平５−３３３３４８号公報
【特許文献４】特開平５−２３２４７８号公報
【特許文献５】特開２０１１−２２４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明に係る具体的態様は、球状スペーサーを用いた垂直配向型の液晶表示装置における表示均一性の向上を図ることを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る一態様の液晶表示装置は、（ａ）対向配置された第１基板及び第２基板と、（ｂ）前記第１基板と前記第２基板の間に設けられた球状の複数のスペーサーと、（ｃ）前記第１基板と前記第２基板の間に設けられた略垂直配向の液晶層を含み、（ｄ）前記複数のスペーサーは、各々の表面に配向処理が施されていないものであり、（ｅ）前記第１基板と前記第２基板の少なくとも一方には、前記液晶層の液晶分子に対して８８°以上８９．３°以下のプレティルト角を付与するように配向処理が施されている、液晶表示装置である。
【００１１】
上記構成によれば、球状スペーサーを用いた垂直配向型の液晶表示装置におけるスペーサー周辺での配向不良の発生を抑え、表示均一性の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
上記の液晶表示装置において、前記複数のスペーサーの各々に近接する前記液晶分子は、当該各スペーサーの表面に対して水平配向する。
【００１３】
上記の液晶表示装置において、前記複数のスペーサーは、各々の粒径が２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
上記の液晶表示装置において、前記複数のスペーサーは、直径１ｍｍの領域に対して５０個以上３００個以下の密度で配置されていることも好ましい。
【００１５】
上記の液晶表示装置において、前記複数のスペーサーは、合成樹脂からなることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、一実施形態の液晶表示装置の基本構造を示す断面図である。
【図２】図２は、液晶表示装置のプレティルト角の押し込み量依存性の測定結果を示す図である。
【図３】図３は、液晶表示装置の外観観察評価の結果を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は、プレティルト角を８９．９６°とした場合の配向組織を示す図である。図４（Ｂ）は、プレティルト角を８９．６２°とした場合の配向組織を示す図である。図４（Ｃ）は、プレティルト角を８９．５２°とした場合の配向組織を示す図である。図４（Ｄ）は、プレティルト角を８９．１１°とした場合の配向組織を示す図である。
【図５】図５（Ａ）は、液晶材料の注入によって液晶層が形成される過程を模式的に示す図である。図５（Ｂ）は、液晶材料の注入が進みスペーサー近傍にも液晶材料が充填された直後の液晶層の様子を模式的に示す図である。
【図６】図６（Ａ）は、液晶層のプレティルト角が比較的低い場合における電圧印加時の液晶層の配向状態の変化を模式的に示す図である。図６（Ｂ）は、液晶層のプレティルト角が高い場合における電圧印加時の液晶層の配向状態の変化を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、一実施形態の液晶表示装置の基本構造を示す断面図である。この液晶表示装置は、対向配置された第１基板１１および第２基板１２と、第１基板１１に設けられた第１電極１３と、第２基板１２に設けられた第２電極１４と、第１基板１１と第２基板１２の間に配置された液晶層１７を基本構成として備える。例えば、本実施形態の液晶表示装置は、電極同士の重なり合う領域が表示したい文字や図案を形作るように構成され、基本的に予め定めた文字等のみを表示可能であり、概ね、有効表示領域内における面積比で５０％以下程度の領域が文字等の表示に寄与するものであるセグメント表示型の液晶表示装置である。なお、液晶表示装置は、複数の画素がマトリクス状に配列されたドットマトリクス表示型であってもよいし、セグメント表示型とドットマトリクス型が混合したものであってもよい。
【００１８】
第１基板１１および第２基板１２は、それぞれ例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。図示のように、第１基板１１と第２基板１２の間には多数のスペーサー１８が均一に分散配置されており、それらスペーサー１８によって両基板の間隙が所望の大きさ（例えば数μｍ程度）に保たれている。
【００１９】
第１電極１３は、第１基板１１の一面側に設けられている。同様に、第２電極１４は、第２基板１２の一面側に設けられている。第１電極１３および第２電極１４は、それぞれ例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。
【００２０】
第１配向膜１５は、第１基板１１の一面側に第１電極１３を覆うようにして設けられている。第２配向膜１６は、第２基板１２の一面側に第２電極１４を覆うようにして設けられている。これらの第１配向膜１５、第２配向膜１６としては、液晶層１７の配向状態を垂直配向に規制する垂直配向膜が用いられている。各配向膜１５、１６にはラビング処理等の一軸配向処理が施されている。各配向膜１５、１６への配向処理の方向は、例えば互い違い（アンチパラレル）となるように設定される。
【００２１】
液晶層１７は、第１基板１１と第２基板１２の間に設けられている。本実施形態においては、誘電率異方性Δεが負でありカイラル材を含まない液晶材料を用いて液晶層１７が構成される。本実施形態の液晶層１７は、電圧無印加時における液晶分子の配向方向が一方向に傾斜した状態となり、プレティルト角θｐが第１基板１１および第２基板１２の各基板面に対して概ね、８８°以上９０°未満の範囲内（略垂直配向）となるように設定されている。そして、第１電極１３と第２電極１４の間に電圧を印加した際には、液晶層１７の液晶分子は配向処理によって規制された方向へ配向する。
【００２２】
第１偏光板２１は、第１基板１１の外側に配置されている。同様に、第２偏光板２２は、第２基板１２の外側に配置されている。第１偏光板２１と第２偏光板２２は、例えば、各々の吸収軸が互いに略直交するように配置されている。また、各偏光板と各基板との間には適宜Ｃプレート等の光学補償板が配置されてもよい。例えば本実施形態では、第１基板１１と第１偏光板２１の間、第２基板１２と第２偏光板２２の間のそれぞれに光学補償板２３、２４が配置されている。
【００２３】
＜実施例＞
一方の面が研磨加工され、ＳｉＯ２膜がアンダーコートされた後、スパッタ法によりＩＴＯ（インジウム錫酸化物）膜が約４００Å形成された２つのガラス基板をアルカリ薬液等によりウェット洗浄し、低圧ＵＶランプによりドライ洗浄した。次いで、各ガラス基板のＩＴＯ膜上にフォトレジストをロールコーターにより塗布し、そのフォトレジストを１１０℃で約１０分間仮焼成した後、所望の図柄や文字等が表示できるように設計されたフォトマスクを用いてフォトレジスト上にそのパターンを高圧水銀ランプ光の露光によって転写した。次にＫＯＨの０．７ｗｔ％水溶液によってフォトレジストの現像を行い、第２塩化鉄と塩酸の重量比２：１の混合薬液によるＩＴＯ膜のエッチングを行い、ＮａＯＨの２．９ｗｔ％水溶液によるフォトレジスト剥離を行った。以上により、ＩＴＯ膜を所望形状パターニングしてなる電極（第１電極、第２電極）を有する２つの基板（第１基板、第２基板）が得られた。
【００２４】
次に、各基板に対してアルカリ薬液などによるウェット洗浄を行った後に乾燥させ、その後大気圧プラズマ洗浄装置にてドライ洗浄した。次に、各基板に対して、フレキソ印刷機を用いて、垂直配向膜をフレキソ版のパターンに応じた位置のみに塗布し、それらの垂直配向膜を９０℃で加熱したクリーンオーブン内で約１５分間仮焼成した後、１８０℃で３０分間焼成した。
【００２５】
なお、配向膜塗布前に、必要に応じて各基板の一方または両方の電極上に絶縁膜を形成してもよい。その場合は、例えばスパッタ法によってＳｉＯ２膜を形成するか、もしくは、有機シラン系絶縁膜をフレキソ印刷で塗布し、その塗布膜に高圧水銀ランプ光を照射した後に２７０℃で３０分間焼成することによって絶縁膜を形成すればよい。
【００２６】
次に、各基板の垂直配向膜に対して、一方位にラビング処理を行った。このラビング処理は、総厚約３．２ｍｍ、材質が綿のラビング布をアルミニウム製の１２０ｍｍφのラビングローラーに貼り付けたローラーを用いて行った。このときのラビング速度は７５ｍｍ／ｓ、回転数は１０００ｒｐｍとした。また、ラビング時の押し込み量についてはいくつかの設定値を用いた（詳細は後述）。ここで「押し込み量」とは、ラビング布の毛先と基板面間が接触した位置を基準（ゼロ）として、ラビングローラーを基板面に押し込んだ量をいう。この押し込み量を制御することと、ラビング処理を各基板のうち一方のみに施すか、または両基板に施すかを選択することにより、配向膜表面（すなわち液晶層との界面）および液晶層の層厚方向の中央におけるプレティルト角を制御することができる。一般に、ラビング処理により均一な配向制御を行える範囲はプレティルト角９０°未満８８°以上の範囲内である。
【００２７】
次に、いずれか一方の基板の面上にシール材を形成した。ここでは、ロット状のガラスファイバースペーサーが約２ｗｔ％添加された熱焼成硬化型シール材をディスペンサー装置により基板面上の所望の位置に塗布し、この塗布したシール材をクリーンオーブン内で９０℃、５分間仮焼成した。
【００２８】
次に、他方の基板の面上に多数の球状のスペーサーを散布した。具体的には、乾式微粒子散布法により基板表面にスペーサーを均質に散布した後、クリーンオーブンにおいて１２０℃、１０分間の基板焼成を行った。ここでは、以下の３種類のスペーサーを選択的に用いた。
（１）合成樹脂微粒子により構成されており、配向膜を表面にコーティングする等の表面処理が一切施されていない「スペーサー１」
（２）合成樹脂微粒子により構成されており、粒子表面において液晶分子が垂直配向するように表面処理が施されている「スペーサー２」
（３）上記「スペーサー２」とは製造メーカが異なるが、合成樹脂微粒子により構成されており、粒子表面において液晶分子が垂直配向するように表面処理が施されている「スペーサー３」
【００２９】
上記したスペーサー散布工程で得られた各基板に対して、基板表面より約１５ｃｍ離れた位置から窒素ブローを０．６ｋｇｆ／ｃｍ２の条件で行った。このとき、スペーサー１は窒素ブロー前後における単位面積当たりのスペーサー数に大きな差がみられ、スペーサー２，３においてはその差が軽微であった。したがって、スペーサー２，３においては、１２０℃にて焼成することによりスペーサーの表面にコーティングされている層の一部が溶解し、それによりスペーサーが基板表面に固着していると考えられる。一方、スペーサー１は、スペーサーの表面にコーティングされた層が存在しないため基板表面に固着していないことが分かる。なお、スペーサーの散布量としては１ｍｍ径あたり５０〜３００個程度（５０〜３００個／ｍｍφ）が好ましい。また、スペーサーの粒径としては２μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。
【００３０】
次に、各基板をそれぞれの電極が形成された面同士が向かい合うようにして位置合わせした後、両基板を均一な圧力でプレスすることで両基板間の隙間をスペーサー径相当に接近させた状態で１５０°、１時間以上の焼成を行った。それにより、両基板間のシール材が硬化し、両基板間が所望の隙間をもって貼り合わされた。
【００３１】
次に、カイラル材が添加されておらず誘電率異方性が負であり、屈折率異方性が約０．０８であるネマティック液晶材料を真空注入法によって両基板間に注入した。その後、注入口に紫外線硬化性樹脂を塗布し、この紫外線硬化性樹脂を注入口よりわずかに内側へ浸透させたのち、高圧水銀ランプ光にて照射することで硬化させた。それにより注入口が封止された。
【００３２】
この注入口が封止された両基板に対してクリーンオーブンにて１２０℃で約６０分間のアニール処理を行った。その後、各基板端部（外部取出し端子）の面取り研磨を行った後、中性洗剤等で洗浄し、乾燥後、両基板の各外側面に偏光板を貼り合わせることにより液晶表示装置が完成した。外部取出し端子にはクリップピンなどを取り付け外部の駆動装置に接続することで、液晶層へ駆動電圧を供給できるようにした。
【００３３】
図２は、液晶表示装置のプレティルト角の押し込み量依存性の測定結果を示す図である。図２において、ひし形のプロットは両側基板にラビング処理を施した場合の測定結果であり、四角形のプロットは一方の基板のみにラビング処理を施した場合の測定結果である。また、一方の基板のみにラビング処理を施した液晶表示装置におけるプレティルト角とは液晶層内の平均的なプレティルト角を表す。両基板にラビング処理を施した液晶表示装置におけるプレティルト角とは、上記した液晶層内の平均的なプレティルト角に加えて、液晶層と垂直配向膜の界面のプレティルト角も同じ値として表す。なお、プレティルト角の測定はクリスタルローテーション法によって行われた。図示のように、押し込み量０．４ｍｍ以上の条件においてプレティルト角がほぼ線型的に変化していることが分かる。また、一方の基板のみにラビング処理を施した場合のほうがプレティルト角が大きいことが分かる。
【００３４】
図３は、液晶表示装置の外観観察評価の結果を示す図である。ここでは、上記したスペーサー１，２，３をそれぞれ用い、かつラビング処理時における押し込み量を種々に設定して作製した各液晶表示装置について、外部取出し電極端子に１／４デューティ、１／３バイアスの最適バイアス駆動条件の駆動波形を出力できる駆動装置を接続し、駆動電圧５Ｖ時にて液晶表示素子の全表示部を明表示にしたときの各液晶表示装置の外観を目視によって観察した。なお、各液晶表示装置として、特定の図形や文字を含むセグメント表示パターンを略２０ｍｍ角の有効表示領域内に備えるセグメント表示型と、１画素のサイズが０．４５ｍｍ角、画素間距離が０．０３ｍｍの矩形状画素が２０ｍｍ角の有効表示領域内にマトリクス状に配置されたドットマトリクス表示型の２種類を用意した。また、スペーサー１，２は基板面内に略２００個／ｍｍφ、スペーサー３は略１００個／ｍｍφの散布密度にて散布した。いずれのスペーサーを用いた液晶表示装置も面内平均液晶層厚（セル厚）は３．７５μｍ〜３．８５μｍであった。
【００３５】
図３において、「○」は表示均一性が良好なレベル、「▽」は表示均一性が許容できるレベル、「△」は表示均一性が多少低いレベル、「×」は表示均一性が低いレベル、をそれぞれ示している。スペーサー１を用いた液晶表示装置においては、表示タイプ（セグメント表示型／ドットマトリクス表示型）によらず、プレティルト角が最も９０°に近い８９．９６°の条件では表示均一性が低い状態であった。また、プレティルト角８９．５２°および８９．６２°の条件（一方の基板のみにラビング処理）では表示タイプにより表示均一性が異なっており、セグメント表示型の場合は多少の表示均一性の低下がみられ、ドットマトリクス表示型の場合は許容レベルの表示均一性が得られることが分かった。さらに、プレティルト角８９．１１°の条件では表示タイプによらずいずれも良好な表示均一性が得られていることが確認できた。
【００３６】
上記した条件以外のプレティルト角の条件を設定した液晶表示装置についても同様にして外観観察した結果、プレティルト角が８９．３°以下であれば表示タイプに依存せず良好な表示均一性が確認できた。また、ドットマトリクス表示型の場合は８９．６５°以下であれば許容レベルの表示均一性が得られることが確認できた。セグメント表示型とドットマトリクス表示型での違いは、１つの表示部の面積の差と、周期的に画素間スペースを配置しているかどうかの差によるものと考えられる。
【００３７】
他方で、スペーサー１では良好な表示均一性が得られなかったプレティルト角の条件（８９．９６°、８９．６２°および８９．５２°）であっても、スペーサー２，３を用いた液晶表示装置の場合にはすべての条件で良好な結果が得られることが分かった。詳細には、スペーサー２，３を用いた液晶表示装置では、少なくともプレティルト角が８９．３°より大きい条件では良好な表示が実現できることが確認できた。
【００３８】
次に、スペーサー１を用い、プレティルト角を種々の条件に設定した液晶表示装置の明表示時における表示部の配向組織を顕微鏡にて観察した結果を説明する。図４（Ａ）は、プレティルト角を８９．９６°とした場合の配向組織を示す図である。黒点状に観察されている部分にスペーサーが配置されているが、一部のスペーサーの周りの少々離れた領域にリング状の暗領域が観察される。この暗領域では液晶層の配向均一性が損なわれており、外観上の表示均一性を阻害している要因であることが分かる。
【００３９】
図４（Ｂ）は、プレティルト角を８９．６２°とした場合の配向組織を示す図である。上記したプレティルト角８９．９６°の場合に比べて暗領域の発生が少なく、暗領域はスペーサーに対して比較的近接する位置にリング状に発生していることが観察される。スペーサー周りでの暗領域の発生が少ないことから、表示均一性はプレティルト角８９．９６°の場合に比べて大幅に改善されるが、外観観察上ではわずかに表示ムラが認識される。
【００４０】
図４（Ｃ）は、プレティルト角を８９．５２°とした場合の配向組織を示す図である。なお、この液晶表示装置は一方基板のみラビング処理が施されたものである。プレティルト角８９．６２°の場合に比べてスペーサー周りに発現する暗領域の広がりが抑えられ、より狭い範囲でのみ暗領域が発生している様子が観察される。しかし、外観観察上はごくわずかに表示均一性の低下が観察される。
【００４１】
図４（Ｄ）は、プレティルト角を８９．１１°とした場合の配向組織を示す図である。すべてのスペーサーにおいて、それらの周りには暗領域が観察されないことが分かる。このような配向組織を実現できれば外観観察上均一な表示状態が獲得できる。
【００４２】
以上の観察結果より、プレティルト角を有する垂直配向の液晶層を有し、スペーサーに表面処理が施されておらず（すなわちコーティング層がなく）、１２０℃以上の基板焼成後においてもスペーサーの基板への固着が認められない球状のスペーサーを用いた液晶表示装置においては、表示部が明表示状態であるときの表示均一性を実現するには液晶層のプレティルト角を８９．３°以下とすることが有効であるといえる。一方、プレティルト角を有する垂直配向の液晶層を有し、スペーサーの表面に液晶分子を垂直配向させるような表面処理が施されており（すなわちコーティング層を有しており）、１２０℃以上の基板焼成を行うことによってスペーサーが基板面に固着する球状のスペーサーを用いた液晶表示装置においては、表示部が明表示状態であるときの表示均一性を実現するには液晶層のプレティルト角を８９．３°より大きく９０°未満とすることが有効であるといえる。
【００４３】
次に、上記のようなプレティルト角の条件が得られる理論的根拠について図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図６（Ａ）、図６（Ｂ）を参照しながら説明する。なお、各図では、第１基板１１とその一面に接するスペーサー１８が部分的に拡大して示されている。各図において、第１基板１１の第１電極１３上に設けられた第１配向膜１５に施された配向処理の方向３０は図中左から右へ向かう方向であり、液晶材料の注入方向３１も図中左から右へ向かう方向であるものとする。また、各図において短い棒状の線は液晶分子を模式的に示している。
【００４４】
図５（Ａ）は、液晶材料の注入によって液晶層が形成される過程を模式的に示す図である。図５（Ａ）に示すように、液晶材料の注入によって液晶層１７が形成される過程においては、スペーサー１８の近傍以外では、主に第１配向膜１５（および図示しない第２配向膜１６）と液晶材料との相互作用によって配向状態が決定されることから、液晶層１７は図示のように９０°未満の比較的高いプレティルト角を有して一様に配向すると考えられる。
【００４５】
図５（Ｂ）は、液晶材料の注入が進みスペーサー近傍にも液晶材料が充填された直後の液晶層の様子を模式的に示す図である。図５（Ｂ）に示すように、液晶材料の注入が進みスペーサー１８近傍にも液晶材料が充填された直後においては、液晶層１７の大部分では各配向膜との相互作用によって決定される配向状態を示すが、スペーサー１８の界面近傍においては液晶分子がスペーサー１８表面に沿ってほぼ平行に配向すると考えられる。これは、特段の表面処理（配向処理等）が施されていないスペーサー１８では、その表面に沿って水平に液晶分子が配向するほうが液晶層１７の弾性自由エネルギーが低いと考えられるからである。
【００４６】
図６（Ａ）は、液晶層のプレティルト角が比較的低い場合における電圧印加時の液晶層の配向状態の変化を模式的に示す図である。図６（Ａ）に示すように、液晶層１７のプレティルト角が比較的低い場合には、液晶層１７に電圧が印加されたときの配向状態の変化はスペーサー１８の近傍まで一様に及び、スペーサー１８近傍においてのみ配向状態が不均一になると考えられる。すなわち、配向状態の不均一な領域はごく僅かであることから、外観上の表示均一性が保たれると考えられる。
【００４７】
図６（Ｂ）は、液晶層のプレティルト角が高い場合における電圧印加時の液晶層の配向状態の変化を模式的に示す図である。図６（Ｂ）に示すように、液晶層１７のプレティルト角が高い（９０°により近い）場合には、各配向膜による液晶分子への配向規制力が低くなることから、スペーサー１８の周囲ではスペーサー１８表面による影響を受けて液晶分子がスペーサー１８表面に水平に配向する領域が増加すると考えられる。このため、液晶層１７に電圧が印加されたときの配向状態の変化がスペーサー１８の周囲までは及びにくく、電圧印加してもなお、スペーサー１８の表面にほぼ水平に液晶分子が配向したままとなり液晶分子が基板面に対して傾斜しない領域が発生する。このような領域を第１基板１１側から平面視するとスペーサー１８を取り囲む環状の領域となる。この領域が外観上は図４（Ａ）で示したような暗領域の原因となり、表示均一性を低下させる原因になると考えられる。
【００４８】
以上のことから、表面処理の施されていないスペーサー、換言すれば液晶分子が表面と水平に配向する傾向を有するスペーサーを用いる垂直配向型の液晶表示装置においては、プレティルト角が９０°に近づくと表示均一性が損なわれることになるため、ある程度低いプレティルト角であることが必要であると考えられる。そして、その具体的な値としては、上記した実施例の液晶表示装置を用いた検討により、８８°以上８９．３°以下とすることが望ましいといえる。
【００４９】
なお、本発明は上述した実施形態等の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１１：第１基板
１２：第２基板
１３：第１電極
１４：第２電極
１５：第１配向膜
１６：第２配向膜
１７：液晶層
１８：スペーサー
２１：第１偏光板
２２：第２偏光板
２３、２４：光学補償板
３０：配向処理の方向
３１：液晶材料の注入方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図４】
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