(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板と、前記一対の基板の間に設けられた液晶層と、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の前記液晶層側に設けられた配向膜とを有する液晶表示装置であって、前記液晶層は、前記配向膜の表面の配向規制力によって配向が規制された液晶分子のプレチルト方向が第１方向である第１領域と、前記プレチルト方向が前記第１方向とは異なる第２方向である第２領域とを有し、
前記第１領域の前記液晶層は、電圧無印加時にスプレイ配向を呈し、電圧印加時にベンド配向を呈し、前記第１領域の前記液晶層のベンド配向を用いて表示を行ない、
前記液晶層は、所定の自発的なツイスト方向を有するカイラル剤を含み、電圧無印加時においては、前記第２領域のプレチルト方向によって、前記所定の自発的なツイスト方向と同一方向にスプレイ歪みのないツイスト配向を呈し、Ｖｃｒ以上の電圧印加時にベンド配向に連続的に繋がり得るＴＮ配向が、前記液晶層の前記第２領域の全領域にトラップされている、液晶表示装置。
【請求項２】
複数の画素を有し、前記複数の画素のそれぞれにおける前記液晶層が、前記第１領域および前記第２領域を含む請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１方向と前記第２方向とのなす角度Ψが３０°≦Ψ≦１５０°の範囲にある請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１方向と前記第２方向とのなす角度Ψが７０°≦Ψ≦１１０°の範囲にある請求項１から請求項３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第２領域は、前記第２方向と平行に伸びたストライプ形状を有する請求項１から請求項４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶層の厚さをｄとし、前記液晶層のナチュラルカイラルピッチをｐとした場合に、０＜ｄ／ｐ＜０．５０である請求項１から請求項５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶層の厚さをｄとし、前記液晶層のナチュラルカイラルピッチをｐとした場合に、０＜ｄ／ｐ≦０．１５である請求項１から請求項５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
それぞれの主面に電極を有する一対の基板を準備する工程と、
前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の前記電極上に、配向膜を形成する工程であって、前記配向膜は、液晶分子のプレチルト方向を第１方向に配向させる配向規制力を有する第１配向膜領域と、液晶分子のプレチルト方向を前記第１方向とは異なる第２方向に配向させる配向規制力を有する第２配向膜領域とを備える、配向膜を形成する工程と、
前記一対の基板の間に液晶層を設ける工程であって、前記液晶層は、前記配向膜の前記配向規制力によって配向が規制された液晶分子のプレチルト方向が前記第１方向である第１領域であって、電圧無印加時にスプレイ配向を呈し、電圧印加時にベンド配向を呈する第１領域と、前記配向膜の前記配向規制力によって配向が規制された液晶分子のプレチルト方向が前記第２方向であり、かつ、全領域にわたって、Ｖｃｒ以上の電圧印加時にベンド配向に連続的に繋がり得るＴＮ配向がトラップされた第２領域とを有する、前記液晶層を設ける工程とを包含し、
前記液晶層を設ける工程は、所定の自発的なツイスト方向を有するカイラル剤を含む液晶材料を供給する工程を含み、前記液晶層の前記第２領域は、電圧無印加時に、スプレイ歪みのないツイスト配向を呈しており、且つ、前記第２領域のプレチルト方向によって前記所定の自発的なツイスト方向と同一方向のツイスト配向を呈する、液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記液晶層を設ける工程は、前記第１領域の前記液晶層のほぼ全体をベンド配向させた後、前記ベンド配向からπツイスト配向を経て、スプレイ配向させる配向リフレッシュ工程を包含する、請求項８に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記配向リフレッシュ工程は、前記液晶層にスプレイ−ベンド臨界電圧の２倍以上の電圧を所定の時間印加することによって行われる、請求項８または請求項９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１方向と前記第２方向とのなす角度Ψが７０°≦Ψ≦１１０°の範囲にある、請求項９または請求項１０に記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関し、特に、動画像特性が要求される携帯情報機器、ノートブックＰＣ、デスクトップモニター、テレビ等に好適に用いられる液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ネマティック液晶を用いた液晶表示装置は時計や電卓等の数値セグメント  型表示装置として広く用いられてきた。さらに近年においては、省スペースかつ低消費電力という長所を活かしてノートブックＰＣやデスクトップモニター用ディスプレイとしても広く普及してきており、特にデスクトップモニターの市場では従来のＣＲＴモニターはＬＣＤモニターに置き換わりつつあると言っても過言ではない。そしてこの流れはＣＲＴで独占されていたテレビの市場にも及んでおり、ＣＲＴ−ＴＶをＬＣＤ−ＴＶで置き換えるべく各社の研究開発が盛んに行なわれている。
【０００３】
このＬＣＤ−ＴＶの普及に当たって最大の課題と言われているのが動画に対応し得る高速応答特性と見る角度に依存しない広視野角性能である。これらは液晶の電気光学特性に  関わる本質的問題であり、これまでも様々な提案がされてきたが、これといった解決策がまだ見つかっていないのが現状である。そのような中で高速応答特性と広視野角特性を両立し得るモードとして近年注目されているのがＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードである。
【０００４】
しかしながら、このＯＣＢモードは使用する初期にスプレイ配向からベンド配向に転移させた上で駆動させるという非常にやっかいな問題を抱えている。このスプレイ配向からベンド配向への転移に関してはこれまでに詳細に解析されているが、まだはっきりとしたメカニズムは解明されていない。
【０００５】
スプレイ配向とベンド（ツイスト）配向とは位相幾何学的（トポロジー的）に位相が異なるため、スプレイ配向からベンド配向に至るには必ず不連続な両方の領域を隔てるディスクリネーションラインの移動を通してのみ行なわれる。つまり、スプレイ配向領域内にベンド配向領域を発生させるにはあるエネルギー・バリアが存在する。セル内のスペーサ近傍やラビングの際にできたと思われる配向膜上の傷、何らかの原因で液晶の配向が乱れている場所等は比較的このエネルギー・バリアが低いと考えられ、スプレイ配向とベンド配向のＧｉｂｂｓの自由エネルギーが等しくなる臨界電圧（Ｖｃｒ）以上の電圧を印加した際にこのようなエネルギー・バリアの低い領域の近傍がきっかけ（核）となってベンド配向領域が発生し、成長していくと言われている。
【０００６】
しかし、このようなスペーサや配向膜上の傷、配向乱れ等によるベンド転移は確率的要素が大きく確実性に欠け、再現性も乏しい。全パネルの全画素を高速かつ確実にベンド転移させるには１画素内に最低１個、ベンド転移への核となる部分を予め形成しておくことが必須である。
【０００７】
例えば特開平１１−７０１８号公報には、画素内に部分的に高チルト角領域を設けることによって、初期からベンド配向している領域を形成するか、或いはベンドに非常に転移し易い領域を形成し、この領域をベンド配向転移核とする方法が開示されている。
【０００８】
しかしながら上記特開平１１−７０１８号公報に記載されているように、画素内に部分的に高チルト領域を設けるためには、水平配向膜形成後に部分的に垂直配向膜を形成するか、もしくは特殊な混合配向膜材料を用いた相分離を利用してチルト角の高い領域と低い領域とを形成しなければならず、使用できる配向膜材料の種類はかなり限定されてしまう。その他、ベンド転移核の形成にあたり、使用できる液晶材料、配向膜材料が限定されてしまうような方法であると、生産工程のプロセス上の観点から好ましくない。
【０００９】
また、例えば特開平９−９６７９０号公報には、カイラル剤添加液晶を用いて初期配向状態をπツイスト配向とする方法が開示されている。この手法では初期配向がπツイスト配向であるため、電圧を印加するだけでπツイスト配向は擬似的なベンド配向に連続的に変形し、スプレイ−ベンド転移の問題は回避できる。液晶表示装置の駆動電圧レンジでの高電圧側ではπツイスト配向は擬似的に一軸性配向のベンド配向とみなすことができ、高電圧側から低電圧側への緩和時間は純粋なベンド配向と同様にフローの効果が有効に働き、ＯＣＢモードと同等の数ｍｓｅｃという高速応答特性を得ることができる。
【００１０】
しかしながらこの場合、初期配向をπツイスト配向とするため、カイラル剤を多量に添加しなければならない。液晶セルのセル厚をｄ、カイラル剤添加液晶材のナチュラルカイラルピッチをｐとすると、これらの比ｄ／ｐはマージンを考慮すると０．５０程度添加しなければならない。この程度までカイラル剤を添加すると低電圧側での光学特性、特にクロスニコル下、４５°方位での透過率特性が著しく低下する。この場合、液晶パネルの正面方向の光学特性劣化のみならず、斜め方向の光学特性即ち視野角特性も劣化することは言うまでもない。
【００１１】
そこで本発明は上述した課題を解決するためのものであり、製造が容易で、また、液晶層のスプレイ−ベンド転移を高速かつ確実に実現することができる液晶表示装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、一対の基板と、一対の基板の間に設けられた液晶層と、一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の液晶層側に設けられた配向膜とを有する液晶表示装置であり、液晶層は、配向膜の表面の配向規制力によって配向が規制された液晶分子のプレチルト方向が第１方向である第１領域と、プレチルト方向が第１方向とは異なる第２方向である第２領域とを有し、第１領域の液晶層のベンド配向を用いて表示を行なうことを特徴とする。このような液晶表示装置によると、スプレイ−ベンド臨界電圧（Ｖｃｒ）以上の電圧を液晶層に印加した時に、液晶層の第２領域が、第１領域のスプレイ−ベンド転移の核となり、第１領域において、高速かつ確実なベンド転移が可能となる。
【００１３】
典型的には、第１領域の液晶層は、電圧無印加時にスプレイ配向を呈し、電圧印加時にベンド配向を呈する。
【００１４】
第２領域の液晶層はツイスト配向を呈することが好ましい。
【００１５】
第２領域の液晶層の全領域にわたって、Ｖｃｒ以上の電圧印加時にベンド配向に連続的に繋がり得るＴＮ配向がトラップされていることが好ましい。第２領域の液晶層の全領域にわたってＶｃｒ以上の電圧印加時にベンド配向に連続的に繋がり得るＴＮ配向がトラップされている場合、第２領域の液晶層の全領域が、第１領域の液晶層がスプレイ−ベンド転移するための転移核となるので、第１領域の液晶層がより高速かつ確実にベンド転移する。
【００１６】
液晶表示装置が複数の画素を有し、この複数の画素のそれぞれにおける液晶層が、第１領域及び第２領域を含むことが好ましい。複数の画素のそれぞれにおいて、液晶層が第１及び第２領域を含む場合、各画素の各第１領域において、より確実にベンド転移されるからである。
【００１７】
第１領域のプレチルト方向である第１方向と、第２領域のプレチルト方向である第２方向とのなす角度Ψが３０°≦Ψ≦１５０°の範囲にあれば、第２領域を非常に効果的なスプレイ−ベンド転移の核として作用させることができるので好ましい。
【００１８】
第１領域のプレチルト方向である第１方向と、第２領域のプレチルト方向である第２方向とのなす角度Ψが７０°≦Ψ≦１１０°の範囲にあれば、実駆動前に高電圧を印加させて前記第１領域を完全にベンド化させた後電圧を切った際に発現するπ（１８０°）ツイスト配向を、前記第２領域の全面に確実にトラップさせることが可能となり、ひいてはより高速かつ確実なベンド転移が実現される。
【００１９】
さらに、液晶層の配向を制御する配向膜の形成の容易さを考慮すると、液晶層の第２領域は、第２領域のプレチルト方向である第２方向と平行に伸びたストライプ形状を有することが好ましい。
【００２０】
液晶層はカイラル剤を含むことが好ましい。これにより、より高速に第１領域の液晶層でスプレイ−ベンド配向転移を実現させることができる。
【００２１】
さらに液晶層がカイラル剤を含有する場合、カイラル剤の添加量は、液晶層の厚さをｄとし、液晶層のナチュラルカイラルピッチをｐとした場合に、０＜ｄ／ｐ＜０．５０という関係式を満たすように設定されることが好ましい。この場合、スプレイ−ベンド臨界電圧（Ｖｃｒ）以上の電圧を印加した時のベンド配向の転移がより高速かつ確実なものとなると共に、液晶表示装置を実際に駆動させて白表示させた時に、透過率の低下を抑制することができる。
【００２２】
特に０＜ｄ／ｐ≦０．１５という関係式を満たすように設定されている場合、カイラル剤を添加していない液晶表示装置に比べて透過率の低下がほとんどなく、光学特性の劣化のない、高品位な液晶表示装置を実現することができる。
【００２３】
液晶層は、電圧無印加時に、第２領域の液晶層がスプレイ歪みのないツイスト配向（ユニフォームチルト状態）を呈するように選択された所定のカイラル剤を含んでいることが好ましい。これにより、第２領域の液晶層の全領域にわたって、Ｖｃｒ以上の電圧印加時にベンド配向に連続的に繋がり得るＴＮ配向をトラップすることができるので、第２領域の液晶層の全領域が、第１領域の液晶層がスプレイ−ベンド転移するための転移核となり、第１領域の液晶層において、より高速かつ確実なベンド転移が可能となる。
【００２４】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、それぞれの主面に電極を有する一対の基板を準備する工程と、一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の前記電極上に、配向膜を形成する工程であって、配向膜は、液晶分子のプレチルト方向を第１方向に配向させる配向規制力を有する第１配向膜領域と、液晶分子のプレチルト方向を前記第１方向とは異なる第２方向に配向させる配向規制力を有する第２配向膜領域とを備える、配向膜を形成する工程と、一対の基板の間に液晶層を設ける工程であって、液晶層は、配向膜の配向規制力によって配向が規制された液晶分子のプレチルト方向が第１方向である第１領域と、配向膜の配向規制力によって配向が規制された液晶分子のプレチルト方向が第２方向であり、かつ、全領域にわたって、Ｖｃｒ以上の電圧印加時にベンド配向に連続的に繋がり得るＴＮ配向がトラップされた第２領域とを有する、前記液晶層を設ける工程とを包含する。  この液晶表示装置の製造方法によると、第２領域の液晶層の全領域にわたって、Ｖｃｒ以上の電圧印加時にベンド配向に連続的に繋がり得るＴＮ配向がトラップされた液晶層を設ける工程を含むことにより、第１領域の液晶層をスプレイ−ベンド転移するためのより効果的な転移核を、第２領域の液晶層の全領域に形成できる。従って、高速かつ確実なベンド転移が可能な液晶表示装置を製造することができる。
【００２５】
上記液晶層を設ける工程は、所定のカイラル剤を含む液晶材料を用意する工程を含み、電圧無印加時に、第２領域の液晶層が、スプレイ歪みのないツイスト配向を呈していてもよい。
【００２６】
上記液晶層を設ける工程は、第１領域の液晶層のほぼ全体をベンド配向させた後、ベンド配向からπツイスト配向を経て、スプレイ配向させる配向リフレッシュ工程を包含してもよい。
【００２７】
上記配向リフレッシュ工程は、例えば、液晶層にＶｃｒの２倍以上の電圧を所定の時間印加することによって行われる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の液晶表示装置は、液晶分子のベンド配向を用いて表示を行い、好ましくは、高速応答特性および広視野角特性を両立し得るＯＣＢモードの液晶表示装置である。本発明の一実施形態の液晶表示装置４０は、図２（ａ）に示すように、一対の偏光板（偏光子）２および３と、これらの偏光板に挟まれた液晶素子３０と、一方の偏光板２と液晶素子３０との間に挟まれた光学位相差素子４と、液晶素子３０を駆動する駆動回路１６とを有する。液晶素子３０は、シール樹脂１４によって貼り合わされた一対の電極基板５および６と、これらの電極基板とシール樹脂１４とによって囲まれる空間内に液晶層２７とを有する。
【００２９】
電極基板５は、基板（透光性基板）２１と、基板２１の液晶層２７側表面に設けられた透明電極２２と、透明電極２２の液晶層２７側表面に設けられた配向膜２３とを有し、これと同様に、電極基板６は、基板２４と、基板２４の液晶層２７側表面に設けられた透明電極２５と、透明電極２５の液晶層２７側表面に設けられた配向膜２６とを有する。透明電極２２および２５は駆動回路１６に接続されており、透明電極２２および２５を介して、駆動回路１６から表示データに基づいた電圧が液晶層２７に印加される。なお、上記基板２１、２４は、例えばガラスからなり、透明電極２２、２５はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる。
【００３０】
なお、図２（ａ）の液晶素子３０は１画素内の領域を示しているので、透明電極２２、２５が基板の表面全面に形成されているが、実際には、透明電極２２、２５はいずれも、所定幅を有する複数の帯状の電極からなり、基板面に垂直な方向から見て互いに交差（ここでは直交）するように形成されている。透明電極２２と２５との各交差部が表示を行う画素に相当し、これらの画素は液晶表示装置の全面にマトリクス状に配置されている。
【００３１】
以下、図１を参照して、液晶表示装置４０に用いられる液晶素子３０を説明する。なお、以下では簡単のために、液晶素子３０の１画素について説明する。図１は、液晶素子３０の構成を模式的に示す図である。図１（ａ）は、液晶素子の配向膜２６の平面図であり、図１（ｂ）および（ｃ）は図１（ａ）のＲ−Ｒ’部に対応する液晶素子の断面図であり、図１（ｂ）は電圧無印加時を示し、図１（ｃ）は電圧印加時を示す。
【００３２】
本実施形態の液晶素子３０において、配向膜２３および２６に挟まれた液晶層２７は、第１液晶領域２７Ｆと、第２液晶領域２７Ｓとを有している。第１液晶領域２７Ｆは、電圧印無加時に図１（ｂ）に示すようにスプレイ配向を呈し、所定の電圧印加時に図１（ｃ）に示すようにベンド配向を呈する。この第１液晶領域２７Ｆのベンド配向を用いて、液晶表示装置４０の表示が行われる。液晶素子３０では、第１液晶領域２７Ｆをスプレイ配向―ベンド配向転移させて表示を行うので、第１液晶領域２７Ｆのプレチルト角θは電圧無印加時に０≦θ≦４５°である必要がある。ここで、プレチルト角とは、図１（ｄ）に示すように、基板の主面にＸ―Ｙ―Ｚ座標系を規定した場合に、配向膜表面の配向規制力によって配向が規制された液晶分子３２の長軸と、基板表面とのなす角度θをいう。なお、本実施形態の液晶素子３０では第１液晶領域２７Ｆをスプレイ配向とする必要あり、このためには、プレチルト角θは０≦θ＜４５°が必要である。これは、一般に、液晶分子のプレチルト角が４５°未満のときにはスプレイ配向の方がギブスの自由エネルギーが低く安定で、プレチルト角が４５°を超えるとベンド配向の方が安定だからである。
【００３３】
本実施形態の液晶素子３０は、一方の配向膜２６付近において、第１液晶領域２７Ｆの液晶分子のプレチルト方向（第１の方向）と、第２液晶領域２７Ｓの液晶分子のプレチルト方向（第２の方向）とが互いに異なることを特徴としている。なお、プレチルト方向とは、図１（ｄ）に示すように、基板の主面にＸ―Ｙ―Ｚ座標系を規定した場合に、配向膜表面の配向規制力によって配向が規制された液晶分子３２（配向膜と液晶層との界面近傍における液晶分子）の長軸がとる方位角方向（方位角Ψ）をいう。なお、液晶分子のプレチルト方向は配向膜の配向規制力によって規定されるので、配向膜の配向規制力の方向をも「プレチルト方向」という用語を用いて表すこともある。
【００３４】
上述したプレチルト方向およびプレチルト角は、液晶層２７に接して設けられた配向膜２３および２６によって規定される。本実施形態では、液晶分子３２のプレチルト方向は、配向膜２３および２６のラビングによって規定される。
【００３５】
以下に図１（ａ）を参照して、配向膜２３および２６のラビングを説明する。
【００３６】
下側基板２４側の配向膜２６には、第１方向（図１（ａ）の矢印１７方向）にラビングされた第１配向膜領域２６Ｆと、第１方向とは異なる第２方向（矢印１９方向）にラビングされた第２配向膜領域２６Ｓとが設けられている。第２方向は図１（ａ）に示すように、第１方向と角度Ψをなすように設定され、後の実施例１で説明するが、Ψは好ましくは３０°≦Ψ≦１５０°の範囲に設定される。第２配向膜領域２６Ｓは、第２配向膜領域２６Ｓのラビング方向（第２の方向１９）に伸びるストライプ形状を有している。
【００３７】
ラビング方向に伸びるストライプ形状の第２配向膜領域２６Ｓを採用すると、配向膜に第２配向膜領域２６Ｓを形成する際に使用するマスクのパターン形成が容易になり、また、第２配向膜領域２６Ｓを均一にラビングすることができるという効果が得られる。なお、本実施形態の第２配向膜領域２６Ｓの形状はこれに限定されず、後で図７を参照して説明するように様々な形状をとることが可能である。
【００３８】
また、１つの画素に１つの第２配向膜領域２６Ｓを形成する場合には、図１（ａ）のように、画素の対向する長辺を横切るように第２配向膜領域２６Ｓを形成し、さらに、第２配向膜領域２６Ｓを画素のほぼ中央部に形成して、この第２配向膜領域２６Ｓによって分断される２つの第１配向膜領域２６Ｆの面積がほぼ同程度になるようにすることが好ましい。これにより、液晶層のスプレイ−ベンド転移に必要な時間を最も短縮することができる。
【００３９】
さらに、スプレイ−ベンド配向転移核の効率的な形成と、表示面積の低下とを考慮すれば、１画素（例えば８０μｍ×２４０μｍ）に占める第２配向膜領域２６Ｓの幅ｗが５μｍ〜６０μｍの範囲にあることが好ましい。また、第２配向膜領域２６Ｓの面積は、１画素の面積を１とすると、１/４８〜１/４程度であることが好ましい。
【００４０】
このように、下側基板２４側の配向膜２６において、第１液晶領域２７Ｆに接する第１配向膜領域２６Ｆを第１方向にラビングし、第１配向膜領域２６Ｆ近傍での液晶分子のプレチルト方向を第１方向に規制する。また基板２４側の配向膜２６において、第２液晶領域２７Ｓに接する第２配向膜領域２６Ｓを第２方向にラビングし、第２配向膜領域２６近傍Ｓでの液晶分子のプレチルト方向を第２方向に規制する。
【００４１】
一方、上側基板２１側の配向膜２３は、そのほぼ全面が第１方向（矢印１８方向）にラビングされている。これにより、配向膜２３近傍の液晶分子のプレチルト方向を第１方向に規制される。配向膜２３のラビング方向と、配向膜２６の第１配向膜領域２６Ｆのラビング方向とは平行であるので、第１液晶領域２７Ｆでは両方の配向膜２および２６の近傍において、プレチルト方向が第１方向となり、第１液晶領域２７Ｆはスプレイ配向を呈する。
【００４２】
上述したように、配向膜２３および２６をラビングすることにより、電圧無印加時に、図１（ｂ）に示すように、基板２４側の配向膜２６近傍において、第１液晶領域２７Ｆの液晶分子のプレチルト方向と、第２液晶領域２７Ｓの液晶分子のプレチルト方向とを不連続にし、かつ、第１液晶領域２７Ｆの液晶分子をスプレイ配向させることができる。このような液晶層２７にスプレイ−ベンド臨界電圧（Ｖｃｒ）以上の電圧を印加すると、第２液晶領域２７Ｓが、第１液晶領域２７Ｆの液晶分子をスプレイ配向からベンド配向へ転移させる核（ベンド配向転移核）として作用し、図１（ｃ）に示すように、第１液晶領域２７Ｆで、高速かつ確実にスプレイ−ベンド転移が起こる。
【００４３】
次に、上述した配向膜２３および２６の形成方法を説明する。まず、上側基板２１の透明電極２２上および、下側基板２６の透明電極２５上に、例えばポリイミド膜を形成し、配向膜２３および２６のほぼ全面を第１の方向（矢印１７、１８方向）にラビングする。配向膜２６については、さらに、配向膜２６の第１配向膜領域２６Ｆをマスクし、第２配向膜領域２６Ｓを露出させて、第１の方向と角度Ψをなす第２の方向（矢印１９方向）にラビングする。これにより、配向膜２６には、第１の方向にラビングされた第１配向膜領域２６Ｆと、第１の方向と角度Ψをなす第２の方向にラビングされた第２配向膜領域２６Ｓとが形成される。以上のようにして配向膜２３、２６が形成される。
【００４４】
あるいは、本実施形態の配向膜２３および２６には、光配向膜を適用してもよい。以下に、光配向膜の形成方法の一例を説明する。上側基板２１の透明電極２２、および下側基板２６の透明電極２５上に、ポリビニルシンナメート（ＰＶＣｉ）膜を形成し、いずれも第１方向に全面ラビングする。下側基板２６上のポリビニルシンナメート（ＰＶＣｉ）膜については、上記のように全面ラビングした後、第２領域２６Ｓのみに深紫外（ｄｅｅｐＵＶ、波長２５４ｎｍ）光を照射する。以下、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）を参照しながら、第２領域２６Ｓの形成方法を説明する。図２（ｂ）は配向膜（ＰＶＣｉ膜）２６の平面図であり、図２（ｃ）および（ｄ）は、図２（ｂ）のＰＶＣｉ膜２６の２ｃ―２ｄにおける断面図である。また、図２（ｅ）は、図２（ｄ）での光の照射方向と、配向膜２６の高分子鎖との関係を模式的に示す図である。
【００４５】
まず、図２（ｂ）の第２領域２６Ｓに対して、図２（ｃ）に示すように正面方向からｓ波のｄｅｅｐＵＶ偏光を１Ｊ／ｃｍ2の光量で照射する。このｓ波のｄｅｅｐＵＶ偏光の照射により、ｓ波の振動方向に伸びる高分子鎖が切断される。次に、図２（ｄ）に示すように、ｐ波のｄｅｅｐＵＶ偏光を、斜め方向（例えば入射角８０°）から１Ｊ／ｃｍ2の光量で第２領域２６Ｓに照射する。このｐ波のｄｅｅｐＵＶ偏光の照射により、ｐ波のｄｅｅｐＵＶ偏光の振動方向に伸びる高分子鎖Ａ（図２（ｅ））が切断される。従って、ｐ波の振動方向に垂直に伸びる高分子鎖Ｂ（図２（ｅ））が切断されないまま残る。結果として、高分子鎖Ｂの伸びる方向に液晶分子３２のプレチルト方向が生じる。
【００４６】
以上のように、照射する偏光の方向などを適宜調整することにより、配向膜２６の第２領域のプレチルト方向を制御し、配向膜２３、２６が形成される。
【００４７】
本実施形態の液晶素子３０の液晶層２７の配向状態を確認するために、液晶層２７の偏光顕微鏡観察を行った。クロスニコル下で偏光子の方向とラビング方向とを一致させて観察すると、第１液晶領域２７Ｆは消光位で黒く見えた。これにより、第１液晶領域２７Ｆでは、液晶分子の方向と偏光子の方向とが一致しており、液晶分子がスプレイ配向を取っていることが確認された。
【００４８】
これに対して、第２液晶領域２７Ｓでは、消光位が存在せず、入射偏光が旋光していることが観察された。これにより、第２液晶領域２７Ｓでは、液晶分子がツイスト配向を取っていることが確認された。
【００４９】
なお、本実施形態では、電圧無印加時に、第１液晶領域２７Ｆがスプレイ配向を呈し、第２液晶領域２７Ｓがツイスト配向を呈する例を説明したが、本発明の液晶素子の配向状態はこれに限定されない。少なくとも一方の配向膜表面において、第１液晶領域と第２液晶領域とのプレチルト方向が互いに異なっていれば、第２液晶領域２７Ｓをベンド配向転移核として作用させることができ、同様の効果を得ることができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、下側基板２４側の配向膜２６の画素内にプレチルト方向が不連続な領域である第２配向膜領域２６Ｓを設けたが、第２配向膜領域２６Ｓの配置はこれに限定されない。例えば、この第２配向膜領域を、上側基板２１側の配向膜２３に設けてもよいし、上側基板２１の配向膜２３と下側基板２４の配向膜２６との両方に設けてもよい。また、第２配向膜領域を画素外に設けてもよい。
【００５１】
さらに、本実施形態では、上側基板２１と下側基板２４との両方にそれぞれ配向膜２３と２６とが設けられているが、少なくとも一方の基板に配向膜が設けられていれば本発明と同様の効果が得られ、いずれか一方の配向膜は適宜省略可能である。
【００５２】
また、本実施形態の液晶素子の液晶層２７に、カイラル剤を添加すると、液晶層２７の第２液晶領域２７Ｓを、より効果的にベンド配向転移核として作用させることができる。特に、後の実施例２で詳述するが、液晶層の厚さをｄとし、カイラル剤を添加した液晶層のナチュラルカイラルピッチをｐとした場合、比ｄ／ｐが、０＜ｄ／ｐ＜０．５０の範囲内に設定されるようにカイラル剤の添加量を決定すれば、液晶層２７の第２液晶領域２７Ｓを、極めて効果的なベンド配向転移核として作用させることができると共に、液晶表示装置を実際に駆動させて白表示させた時に、透過率の低下を抑制することができる。
【００５３】
さらに、より好ましくはカイラル剤の添加量を、０＜ｄ／ｐ≦０．１５の範囲内に設定しておくと、液晶表示装置を実際に駆動させて白表示させた時に、カイラル剤なしの液晶サンプルと比べて透過率の低下をほとんどないものとすることができる。
【００５４】
以下、本発明の実施例１および２を説明する。
【００５５】
（実施例１）
本実施例１の液晶表示装置は、図１および図２（ａ）を参照して説明した実施形態の液晶表示装置４０と同様の構造を有し、上記実施形態と同様の方法で作製される。ただし、本実施例１では、下側基板２４の配向膜２６の第２配向膜領域２６Ｓ（ラビング方向の不連続な領域）のラビング方向を様々に変化させて、複数の液晶表示装置を作製した。
【００５６】
具体的には、配向膜２６の第１のラビング方向（図１（ａ）の矢印１７、１８方向）と第２のラビング方向（矢印１９方向）とのなす角度Ψを３０°以上１５０°以下の範囲で変化させて、下記の表１に示される５つの液晶表示装置（サンプル＃１１〜＃１５）を作製した。なお図１（ａ）に示すように、第２配向膜領域２６Ｓは、第２配向膜領域２６Ｓのラビング方向に伸びたストライプ形状を有している。また下側基板２４側の配向膜２６の第１配向膜領域２６Ｆのラビング方向（矢印１７方向）と、上側基板２１側の配向膜２３のラビング方向（矢印１８方向）とは、互いに平行である。
【００５７】
さらに、比較のために、上記角度Ψが上述した３０°≦Ψ≦１５０°の範囲外にある３つの液晶表示装置（サンプル＃２０１〜＃２０３）、及び、第２配向膜領域２６Ｓのような領域を全く設けなかった液晶表示装置（サンプル＃２０４）も本実施例１のサンプルと同様に作製した。なお、サンプル＃２０１は、第１配向膜領域２６Ｆのラビング方向（矢印１７方向）と、上側基板２１側の配向膜２３のラビング方向（矢印１８方向）とが正反対方向である。
【００５８】
【表１】
0004040927.tif 000002
【００５９】
上記サンプル＃１１〜＃１５、及び、比較サンプル＃２０１〜＃２０４について、６Ｖ、１ｋＨｚの矩形波の電圧を印加した時の観察結果を表２に示す。また、電圧印加時の本実施例のサンプル＃１４および比較例のサンプル＃２０４の液晶層の観察結果をそれぞれ図３および図４に模式的に示す。
【００６０】
【表２】
0004040927.tif 000003
【００６１】
表２および図３より、本実施例のサンプル＃１１〜＃１５については、６Ｖ程度の電圧印加によって、第２液晶領域が、第１液晶領域を効果的にスプレイ配向−ベンド配向転移させる核として作用し、さらに、第１液晶領域で発生したベンド配向領域が拡大していることが分かる。特に本実施例のサンプル＃１２〜＃１４に関しては、図３に示されるように、第２液晶領域のほぼ全面からベンド配向の核が発生し、＃１１および＃１５と比べてより一層効果的に作用していることが分かる。
【００６２】
これに対して表２および図４に示すように、比較サンプル＃２０１および＃２０４については、ベンド配向転移核が全く発生していない。また、比較サンプル＃２０２および＃２０３については、第２液晶領域のごく一部からベンド配向転移核が発生するが、第１液晶領域において、ベンド配向を呈する領域が拡大しない。従って、比較サンプル＃２０１〜＃２０４についてはいずれも、第２液晶領域がベンド配向転移核として作用しているとは言えない。
【００６３】
図５は、第２液晶領域がベンド配向転移核として作用するメカニズムを模式的に示す図であり、（ａ）は電圧無印加時を示し、（ｂ）は電圧印加時を示す。図５（ａ）に示すように電圧無印加時では、配向膜２６付近において、第２液晶領域２７Ｓの液晶分子は、第２配向膜領域２６Ｓのラビング方向（第２方向）に沿って配向しており、この第２方向は、第１配向膜領域２６Ｆのラビング方向（第１方向）と異なる。また、第１液晶領域２７Ｆはスプレイ配向を呈し、第２液晶領域２７Ｓはツイスト配向を呈している。
【００６４】
このような液晶層２７にスプレイ−ベンド臨界電圧（Ｖｃｒ）以上の電圧を印加すると、まず、第２配向膜領域２６Ｓ近傍の第１液晶領域２７Ｆの液晶分子５２に、歪が最も集中する。従って、図５（ａ）に示すように、この歪が緩和するように、上記液晶分子５２が、第２配向膜領域２６Ｓ付近の第２液晶領域２７Ｓの液晶分子５４の配向方向に整合するように回転する。この液晶分子５２のトルクにより、第１液晶領域２７Ｆの液晶分子は、配向膜２６から配向膜２３の方向に向かって回転しようとする。この回転角は、第２配向膜領域２６Ｓのラビング方向と第１配向膜領域２６Ｆのラビング方向とのなす角Ψ（３０°≦Ψ≦１５０°）に依存する。このとき、印加電圧が臨界電圧Ｖｃｒ以上であるので、第１液晶領域２７Ｆの液晶分子は、スプレイ配向に戻るよりもベンド配向に転移した方がエネルギー的に安定となる。これより、図５（ｂ）に示すように、ベンド配向領域４２が効果的に発生し、ベンド配向領域がスプレイ配向領域４４内に拡大していく。
【００６５】
これに対して、比較例のサンプル２０１および２０４のように、第２液晶領域が全く存在しない場合、液晶層全体の液晶配向は図６に示すようにスプレイ配向のままで、ベンド配向転移核が形成されず、変化しない。また比較例のサンプル２０２および２０３のように、第１配向膜領域２６Ｆのラビング方向と、第２配向膜領域２６Ｓのラビング方向とが近くなると、第１液晶領域２７Ｆのプレチルト方向と、第２液晶領域２７Ｓのプレチルト方向とが近くなるので、スプレイ配向の歪集中部の液晶分子を、十分な角度回転させることができず、ベンド配向転移核としての作用は弱められる。
【００６６】
本実施例では、ストライプ状の第２配向膜領域２６Ｓを、下側基板２４側の配向膜２６のみに設けた液晶表示装置を説明したが、第２配向膜領域の配置はこれに限定されない。第２配向膜領域は、上側基板２１の配向膜２３と下側基板２６の配向膜２６との両方に設けられてもよい。
【００６７】
以下、図７を参照して、第２配向膜領域２３Ｓおよび２６Ｓの配置例を説明する。図７（Ａ）〜（Ｆ）は、様々な配向膜２３および２６の透過平面図を示す。矢印１８は上側基板２１に設けられた配向膜２３の第１配向膜領域のラビング方向を示し、矢印１７は下側基板２５に設けられた配向膜２６の第１配向膜領域のラビング方向を示す。これらの方向は、いずれも平行である。また、矢印４８は上側基板２１に設けられた配向膜２３の第２配向膜領域２３Ｓのラビング方向を示し、矢印４７は下側基板２５に設けられた配向膜２６の第２配向膜領域２６Ｓのラビング方向を示す。
【００６８】
図７（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に示す配向膜では、第２配向膜領域２３Ｓと第２配向膜領域２６Ｓとが画素を横断するストライプ形状を有している。また、図７（Ｄ）および（Ｅ）に示す配向膜では、第２配向膜領域２３Ｓと第２配向膜領域２６Ｓとは、複数のストライプが接続された形状を有している。なお、図７（Ａ）〜（Ｅ）の配向膜において、第２配向膜領域２３Ｓおよび第２配向膜領域２６Ｓのラビング方向は、ストライプの伸びる方向と平行である。
【００６９】
また、図７（Ｆ）では、第２配向膜領域２３Ｓと第２配向膜領域２６Ｓとは、ある曲率を持った形状を有している。図７（Ｆ）の場合、第２配向膜領域のある点での接線の傾きの方向と、第２配向膜領域のラビング方向とのなす角度Ψが上述した３０°≦Ψ≦１５０°の範囲内にあることが好ましい。図７を参照して第２配向膜領域２３Ｓおよび２６Ｓのとり得る形状の例を説明したが、どのような形状が最適であるかは、表示装置の画素サイズや画素の形状などに応じて、最短時間でベンド配向への転移が達成されるように適宜決定すればよい。
【００７０】
なお、図７（Ａ）〜（Ｆ）に示すように、第２配向膜領域２３Ｓおよび２６Ｓは、ｘ−ｙ平面内（図７のｘｙｚ座標参照）、すなわち、基板２１および２４の法線方向で重ならず、互いにずれていることが好ましい。第２液晶領域２７Ｓは、スプレイ配向よりもツイスト配向を呈する方が効率的なベンド配向転移核として作用させることができる。従って、上記のように第２配向膜領域２３Ｓと２６Ｓとが互いにずれていれば、第２液晶領域２７Ｓをツイスト配向させることができるので、好ましい。ずれ量の最適値は、液晶パネルの画素サイズ、および開口率等に依存して適宜決めることが好ましい。
【００７１】
（実施例２）
本実施例２では、液晶層に添加するカイラル剤の量を様々に変化させて、上述した実施形態と同様の液晶表示装置４０を実施形態と同様の方法で作製した。具体的には、液晶素子３０の液晶層の厚さｄとカイラル剤を添加した液晶層のナチュラルカイラルピッチｐとの比が下記の表３に示される４つの液晶表示装置（サンプル＃３１〜＃３４）を作製した。本実施例２のサンプルにおけるｄ／ｐの値は、０以上０．５０  未満の範囲内に設定してある。
【００７２】
本実施例２の液晶素子では、第２配向膜領域２６Ｓは、図９に示すように下側基板２４の配向膜２６のみに設けられている。また、配向膜２６において、第２配向膜領域２６Ｓのラビング方向１９と、第１配向膜領域２６Ｆのラビング方向１８とのなす角度Ψは１２０°に設定されており、第２配向膜領域２６Ｓはこのラビング方向１９と平行に伸びたストライプ形状であり、５０μｍの幅を有している。また、基板２１、２４および配向膜２３、２６のサイズは、縦２０ｍｍ×横１０ｍｍである。
【００７３】
さらに、比較のために、上記ｄ／ｐの値が上記範囲以外の２つの液晶表示装置（サンプル＃４０１および＃４０２）も、本実施例２のサンプルと同様の方法で作製した。
【００７４】
【表３】
0004040927.tif 000004
【００７５】
上記サンプル＃３１〜＃３４、及び、比較サンプル＃４０１および＃４０２について、６Ｖ、１ｋＨｚの矩形波の電圧を印加し、偏光顕微鏡観察を行った。偏光顕微鏡による観察は、偏光子をクロスニコルに配置し、ノーマリーホワイトの動作の下で行った。この観察結果を表４に示す。また、液晶層の全部をベンド転移させた後に、上記６Ｖ、１ｋＨｚの矩形波の印加電圧を切った（電圧０）場合の観察結果を表５に示す。なお、印加電圧０の下では、ベンド配向は瞬時（数１０ｍｓｅｃ）に１８０°ツイスト配向に変形する。
【００７６】
さらに図８に、上記電圧印加時と、印加電圧を切った時とにおける観察結果を模式的に示す。図８では実施例２を代表してサンプル＃３１および＃３３を、比較例のサンプルを代表してサンプル＃４０１について示した。図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は６Ｖ、１ｋＨｚの矩形波の電圧を印加した時の様子を示し、図８（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）は全面ベンド転移させた後にその印加電圧を切った時の様子を示す。図８（Ａ），（Ｄ）は本実施例のサンプル＃３１を示し、図８（Ｂ），（Ｅ）は本実施例のサンプル＃３３を示し、図８（Ｃ），（Ｆ）は比較サンプル＃４０１を示す。
【００７７】
さらに、本実施例のサンプル＃３１〜＃３４、及び、比較サンプル＃４０１および＃４０２について、６Ｖ、１ｋＨｚの矩形波の電圧を印加した瞬間から液晶層の全体がベンド配向に転移するまでにかかった時間を表６に示す。また、液晶層の全体をベンド転移させた後に、上記６Ｖ、１ｋＨｚの矩形波の電圧を切った時に、電圧を切った瞬間から液晶層全体がスプレイ配向に戻るまでにかかった時間を表７に示す。
【００７８】
【表４】
0004040927.tif 000005
【００７９】
【表５】
0004040927.tif 000006
【００８０】
【表６】
0004040927.tif 000007
【００８１】
【表７】
0004040927.tif 000008
【００８２】
表４および表６より、本実施例のサンプル＃３１〜＃３４については、６Ｖ程度の電圧印加によって第２液晶領域が核となって、第１液晶領域にベンド配向転移が効果的に進行していくが、ベンド配向領域の進行速度に違いがあることが分かる。具体的には、カイラル剤の添加量が増えると、すなわち、セル厚ｄと液晶層のカイラルピッチｐとの比ｄ／ｐが大きくなると、ベンド配向領域の拡大速度は速くなることが分かる。
【００８３】
これに対して比較サンプル＃４０１および＃４０２程度までカイラル剤を添加すると、電圧無印加の初期状態から、液晶分子が、配向膜２３から配向膜２６方向に向かって液晶分子の長軸方向が１８０°ねじれるという、１８０°ツイスト配向を呈してしまう。電圧無印加の初期状態から液晶層が１８０°ツイスト配向を呈する場合、電圧を印加すると、液晶層は１８０°ツイスト配向から連続的にベンド配向に変化し、ベンドへの転移は不要となる。しかし、このような液晶表示装置を実際に駆動すると、黒表示時には問題ないが、白表示時に数〜数十ｍｓｅｃという短時間のうちに、液晶層がベンド配向からツイスト配向に移行して、透過率が大幅に低下してしまうという問題がある。従って、ベンド転移を容易にするためにはカイラル剤の添加量は多い（ｄ／ｐは大きい）方が好ましいが、実駆動における白表示時の透過率（パネルの輝度）という観点から考えると、カイラル剤の添加量は少ない方が好ましい。
【００８４】
また、表５および表７から分かるように、本実施例のサンプル＃３１〜＃３４は、電圧を切った時に、時間が経つに従ってスプレイ配向に戻るが、比較サンプル＃４０１および＃４０２は、１８０°ツイスト配向が保持されたままでスプレイ配向に戻らない。従って、液晶層がベンド配向からスプレイ配向に戻る時間を長くするには、カイラル剤の添加量が多い（ｄ／ｐが大きい）方が、好ましいことが分かる。
【００８５】
以上説明したように、電圧印加時（表４および表６）と、電圧を切ったとき（表５および表７）とにおける結果を比較考量することにより、カイラル剤の添加量の好適な範囲は、０≦ｄ／ｐ＜０．５０を満たす範囲であるという結論に至った。
【００８６】
（実施の形態２）
本発明の実施形態２の液晶表示装置は、Ｖｃｒ以上の電圧印加時にベンド配向に連続的に繋がり得るＴＮ配向が、第２液晶領域の全領域にわたってトラップされている。本明細書でＴＮ配向は、ツイスト角が３０°以上１５０°以下、より好ましくは、７０°以上１１０°以下の範囲にあるツイスト配向をいう。以下の説明では、ツイスト角が９０°の場合を例示する。
【００８７】
実施形態２の液晶表示装置は、上記第２液晶領域の全領域が、液晶表示装置の実駆動時（Ｖｃｒ以上の電圧印加時）に第１液晶領域がスプレイ−ベンド配向転移するための転移核となる。従って、実施形態１の液晶表示装置よりも、さらに確実かつ高速に、第１液晶領域のスプレイ―ベンド転移を実現できる。
【００８８】
上記第２液晶領域の形成には、例えば、第１液晶領域のほぼ全体をベンド配向させた後、ベンド配向からπツイスト配向を経て、スプレイ配向させる、配向リフレッシュ工程を用いることができる。この配向リフレッシュ工程は、例えば、液晶層にＶｃｒの２倍以上高い電圧を所定の時間印加することによって行われる。
【００８９】
あるいは、液晶材料に所定量のカイラル剤を添加することによっても、上記第２液晶領域を形成できる。
【００９０】
以下、図面を参照して、実施形態２の液晶表示装置を具体的に説明する。
【００９１】
［配向リフレッシュ処理］
まず、配向リフレッシュ工程を用いて、上記第２液晶領域を形成する場合を説明する。
【００９２】
実施形態２の液晶表示装置４０および、液晶表示装置４０が備える液晶素子３０の構造は、それぞれ、図２（ａ）に示した実施の形態１の液晶表示装置４０および、液晶表示装置４０が備える液晶素子３０の構造と同様であるので、その説明を省略する。なお、以下では、簡単のために液晶素子３０の１画素について説明する。
【００９３】
図１０は、実施形態２の液晶表示装置４０が備える液晶素子３０の１画素を、基板法線方向から見た時の平面図である。
【００９４】
図１０に示すように液晶素子３０は、液晶層２７が、第１液晶領域２７Ｆと第２液晶領域２７Ｓとを有している。第２液晶領域２７Ｓは、例えば、画素内の外縁部に存在し、かつ、画素を２分するように画素の中央付近を横断するストライプ形状を有している。これにより、周囲を第２液晶領域２７Ｓで包囲された２つの第１液晶領域２７Ｆが、１画素内に形成される。なお、第２液晶領域２７Ｓは、画素外に存在してもよい。
【００９５】
液晶層２７は、液晶層２７に接して設けられた配向膜２３および２６の表面の配向規制力によって配向が規制されている。図１０の場合、配向膜２３および２６は、例えばラビングによって、液晶分子のプレチルト方向およびプレチルト角を規定している。
【００９６】
下側基板２４の配向膜２６の第１配向膜領域２６Ｆのラビング方向（第１方向）１７は、配向膜２６付近の第１液晶領域２７Ｆのプレチルト方向と平行であり、配向膜２６の第２配向膜領域２６Ｓのラビング方向（第２方向）１９は、配向膜２６付近の第２液晶領域２７Ｓのプレチルト方向と平行である。図１０に示すように液晶素子３０では、下側基板２４の配向膜２６付近において、第１液晶領域２７Ｆのプレチルト方向と、第２液晶領域２７Ｓのプレチルト方向とは、互いに直交している。
【００９７】
上側基板の配向膜２３は、そのほぼ全面が、下側基板の配向膜２６の第１配向膜領域２６Ｆのラビング方向１７（第１方向）に対して平行にラビングされている。この上側基板の配向膜２３のラビング方向を、図１０では参照番号１８で示している。
【００９８】
第１液晶領域２７Ｆは電圧無印加時にスプレイ配向を呈し、第２液晶領域２７Ｓは電圧無印加時にＴＮ配向（９０°ツイスト配向）を呈する。スプレイ−ベンド臨界電圧（Ｖｃｒ）以上の電圧を印加すると、第１液晶領域２７Ｆはベンド配向を呈し、このベンド配向状態の第１液晶領域２７Ｆを用いて、液晶表示装置１７の表示が行なわれる。
【００９９】
実施形態１で説明したように、第２液晶領域２７Ｓは、スプレイ−ベンド臨界電圧（Ｖｃｒ）以上の電圧が印加された際に、第１液晶領域２７Ｆのスプレイ―ベンド転移の核となる。
【０１００】
以下、図１１、図１２、および図１３を参照して、配向リフレッシュ工程を詳細に説明する。図１１、図１２、および図１３はいずれも、液晶層２７の配向状態を示す図である。図１１および図１２は、液晶表示装置の実駆動前に行う配向リフレッシュ工程における液晶層の配向状態を示し、図１３は、配向リフレッシュ工程を行った後の実駆動時における液晶層の配向状態を示している。図１１、図１２、および図１３の各図において、ディスクリネーションラインを太線で示す。但し、画素の外延も同じ太線で示している。ここでは、液晶材料にカイラル剤を添加していない場合を例示するが、後述するように、カイラル剤の種類（旋回方向）および添加量を調整することによって、ディスクリネーションラインで包囲された領域のＴＮ配向を安定化できる。
【０１０１】
図１１および図１２に示す配向リフレッシュ工程は、液晶表示装置の実駆動前に最低一回施される。
【０１０２】
対向する電極基板５および６の間に液晶材料を注入すると、図１１（ａ）に示すように、液晶層２７は、第１液晶領域２７Ｆがスプレイ配向を呈し、第２液晶領域２７Ｓが９０°ツイスト配向（ＴＮ配向）を呈する。ＴＮ配向を呈する第２液晶領域２７Ｓには、複数のディスクリネーションラインが形成される。
【０１０３】
図１１（ａ）に示した液晶層２７に、高電圧を印加する。印加電圧は、Ｖｃｒの２倍以上高い電圧であることが好ましい。液晶材料のＶｃｒは実測で２．３Ｖであるため、本実施形態では例えば８Ｖとした。電圧が印加されると、図１１（ｂ）に示すように、第２液晶領域２７Ｓ内で、ディスクリネーションラインに包囲されたＴＮ配向領域が転移核となり、この転移核に近接する第１液晶領域２７Ｆが、ベンド配向に変形する。このベンド配向への変形に伴って、ディスクリネーションラインが、第１液晶領域２７Ｆ内部に移動する。
【０１０４】
以下、図１１（ｄ）、および図３６（ａ）、（ｂ）を参照して、図１１（ａ）および（ｂ）における液晶層の配向状態を詳細に説明する。図１１（ｄ）は、図１１（ａ）の破線で囲まれた領域１１Ａの部分拡大図である。
【０１０５】
図１１（ａ）に示す電圧無印加時では、第２液晶領域２７Ｓは全面がＴＮ配向を呈しているが、その中に２種類の異なる配向状態が存在している。一方は、図１１（ａ）および（ｄ）に▲１▼で示すように、ディスクリネーションラインで周囲が包囲された領域に存在する配向状態であり、他方は、▲１▼とディスクリネーションラインを介して隣接する、▲２▼で示す領域に存在する配向状態である。
【０１０６】
ＴＮ配向領域である第２液晶領域２７Ｓでは、両基板界面付近の液晶分子の配向方向は、図１１（ｄ）に示すラビング方向１８（上側基板２１のラビング方向）および１９（下側基板２４のラビング方向）によって規制されている。従って、第２液晶領域２７Ｓの液晶配向状態には、左回り９０°ツイストおよび右回り９０°ツイストが存在する。偏光顕微鏡観察の結果より、領域▲１▼は左回り９０°ツイスト配向であり、領域▲２▼は右回り９０°ツイスト配向であることを確認した。なお、図１１（ｄ）の領域▲１▼および領域▲２▼にそれぞれ、下側基板の配向膜２６近傍の液晶分子６８ａおよび上側基板の配向膜２３近傍の液晶分子６８ｂを模式的に示す。領域▲１▼では、上側基板から下側基板に向かって、液晶分子が左回りに９０°ツイストしている状態を示しており、領域▲２▼では、上側基板から下側基板に向かって、液晶分子が右回りに９０°ツイストしている状態を示している。
【０１０７】
上記では、領域▲１▼および▲２▼のツイストの方向の違いを説明したが、実際には、チルト角の違いも存在する。次に、図３６（ａ）および（ｂ）を参照して、チルト角を説明する。図３６（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、領域▲１▼および▲２▼の液晶分子の配向状態を模式的に示す図である。これらの図では、液晶分子のツイストをほどいて、チルト状態のみに注目して２次元平面上に示している。
【０１０８】
領域▲１▼の液晶分子は図３６（ａ）に示すように、上基板から下基板にかけてチルト方向が一様なチルト（ユニフォームチルト）状態にある。ユニフォームチルト状態とは、図３６（ａ）に示すように、片側基板（例えば上側基板）界面の液晶分子の頭５３ａがセル内部に向いているとすると、反対側基板（例えば下側基板）界面の液晶分子の頭５４ａが基板面に接触するような配向状態のことをいう。
【０１０９】
一方、領域▲２▼の液晶分子は図３６（ｂ）に示すように、液晶層の中央部にスプレイ歪みが集中したチルト（スプレイチルト）状態にある。スプレイチルト状態とは、図３６（ｂ）に示すように、片側基板（例えば上側基板）界面の液晶分子の頭５３ｂがセル内部に向いているとすると、反対側基板（例えば下側基板）界面の液晶分子の頭５４ｂもセル内部に向いているような配向状態をいう。つまり、液晶層の中央付近の液晶分子に、スプレイ歪みが集中しているような配向状態である。
【０１１０】
ユニフォームチルト状態にある液晶分子と、スプレイチルト状態にある液晶分子とを、連続的な変形（ベンド、ツイスト、スプレイ）によって同じものとすることは不可能である。従って領域▲１▼と▲２▼とは、明確なディスクリネーションで隔てられる。
【０１１１】
πツイスト配向やベンド配向は、捩れをほどいてチルト状態のみに着目すると、上述した領域▲１▼と同様のユニフォームチルト状態であり、これらは位相幾何学的（トポロジー的）に同類である。従って、領域▲１▼は、πツイストまたはベンド配向に連続的に（滑らかに）変形可能であるため、領域▲１▼は、ベンド転移核として作用する。これに対して、領域▲２▼は、スプレイチルト状態であり、これがπツイスト、またはベンドに変形するには、ディスクリネーション等の配向不連続点を形成する過程を経なければならない。従って、領域▲２▼は、ベンド転移核にはなり得ない。
【０１１２】
以上説明したように、図１１（ａ）では、第２液晶領域２７Ｓ内の一部に存在する領域▲１▼がベンド転移核として作用する。従って、電圧が印加されると、図１１（ｂ）に示したように、第２液晶領域２７Ｓ内の一部の領域▲１▼が転移核となり、第１液晶領域２７Ｆがベンド配向に変形していく。
【０１１３】
所定の時間が経過すると、図１１（ｃ）に示すように、第１液晶領域２７Ｆは完全にベンド配向に変形する。第１液晶領域２７Ｆが完全にベンド配向に変形した後、電圧印加を止める。
【０１１４】
電圧印加を止めた後、数十〜百数十ｍｓｅｃの時間を経ると、図１２（ａ）に示すように、第１液晶領域２７Ｆのほぼ全体が、πツイスト配向に変形する。
【０１１５】
この後さらに時間が経過すると、図１２（ｂ）に示すように、πツイスト配向を呈していた第１液晶領域２７Ｆの一部からスプレイ配向領域が発生する。このスプレイ配向領域は、ディスクリネーションを伴って、πツイスト配向を呈していた第１液晶領域２７Ｆ内に拡がり、πツイスト配向領域は、第１液晶領域２７Ｆ内で徐々に縮小していく。
【０１１６】
電圧印加をやめて十分な時間が経過すると、図１２（ｃ）に示すように、第１液晶領域２７Ｆ内を第２液晶領域２７Ｓに向かって移動するディスクリネーションラインが、第１液晶領域２７Ｆと第２液晶領域２７Ｓとの境界で停止する。第１液晶領域２７Ｆは、ほぼ全体がスプレイ配向を呈しており、第１液晶領域２７Ｆからπツイスト配向領域が消滅している。このとき、πツイスト配向は、第２液晶領域２７Ｓ内の全領域にわたって、電圧印加時（特にＶｃｒ以上の電圧印加時）にベンド配向へ連続的に繋がり得るＴＮ配向（９０°ツイスト配向）としてトラップされる。第２液晶領域２７Ｓの全領域は、図１１（ｄ）の領域▲１▼と同様に、ツイスト方向が左回り９０°であり、ユニフォームチルト状態（図３６（ａ））である。従って、第２液晶領域２７Ｓの全領域が、ベンド転移核となる。
【０１１７】
上記の説明で、「トラップ」とは、「閉じ込めて保持させる」ということを意味し、「πツイスト配向を、第２液晶領域２７Ｓ内の全領域にわたって、電圧印加時（特にＶｃｒ以上の電圧印加時）にベンド配向へ連続的に繋がり得るＴＮ配向（９０°ツイスト配向）としてトラップする」とは、πツイスト配向と連続的に（滑らかに）繋がり得るツイスト配向を、ＴＮ配向領域（第２液晶領域２７Ｓ）の全領域に、９０°ツイスト配向として閉じ込め、尚かつ、その位置に保持させることを意味する。また、上記の説明で、「連続的に繋がり得る」とは、ＴＮ配向領域が、πツイスト配向領域と、ディスクリネーションライン等の配向不連続点を介することなく接し得ることを示す。
【０１１８】
図１２（ｂ）に示したように、電圧ＯＦＦ状態において、第１液晶領域２７Ｆ（パラレルラビング領域、すなわち上側基板２１の配向膜２３のラビング方向と下側基板２４の配向膜２６のラビング方向とが平行である、）では、πツイスト配向よりもスプレイ配向の方がエネルギー的に安定であるため、πツイスト配向領域は、スプレイ配向領域の拡大に伴って縮小する。このとき、液晶層の中にＴＮ領域が存在していなければ、πツイスト配向（あるいはそれと連続的に繋がり得るツイスト配向）領域は、スプレイ配向領域の拡大に伴って縮小し、最終的に消滅する。しかし、本実施形態のように液晶層内にＴＮ配向領域（第２液晶領域２７Ｓ）を設けておくことで、図１２（ｃ）に示すように、πツイスト配向（あるいはそれと連続的に繋がり得るツイスト配向）が、このＴＮ配向領域に吸収される。これにより、このπツイスト配向は、最終的に消滅することなく、πツイスト配向に連続的に繋がり得る９０°ツイスト配向としてＴＮ配向領域２７Ｓに閉じ込められ、尚かつ、その位置に保持されることになる。
【０１１９】
以上説明した配向リフレッシュ処理を行った後、表示を行うためにＶｃｒ以上の電圧を印加すると、配向リフレッシュ処理を行わずにＶｃｒ以上の電圧を印加した場合に比べて、第２液晶領域２７Ｓがより効果的な転移核となり、第１液晶領域２７Ｆがより高速かつ確実にスプレイ−ベンド転移する。以下、図１３（ａ）〜（ｃ）を参照して、表示を行うためにＶｃｒ以上の電圧を印加した後の液晶層２７の配向状態の変化を説明する。
【０１２０】
上述した配向リフレッシュ処理を施した液晶層（図１３（ａ））２７にＶｃｒ以上の電圧を印加すると、図１３（ｂ）に示すように、ＴＮ配向を呈している第２液晶領域２７Ｓの全領域が転移核となって、第１液晶領域２７Ｆがスプレイ−ベンド転移する。このスプレイ−ベンド転移は、第２液晶領域２７Ｓの全領域が転移核となるので、配向リフレッシュ処理を行わないで実駆動用の電圧を印加した場合に比べて、高速かつ、確実に起こる。このスプレイ−ベンド転移に伴って、第１液晶領域２７Ｆと第２液晶領域２７Ｓとの境界に存在していたディスクリネーションラインが、第１液晶領域２７Ｆ内部に向かって移動する。電圧印加から所定の時間が経過すると、図１３（ｃ）に示すように、第１液晶領域２７Ｆのほぼ全体が、ベンド配向に転移する。
【０１２１】
上記説明で、第２液晶領域２７Ｓが 、図１１（ｂ）ではベンド配向、図１２（ｂ）ではπツイスト配向を呈すると説明したが、ベンド配向とπツイスト配向とは基本的に同じ配向状態であり、印加電圧の大きさに応じて、名称を変えている。すなわち、印加電圧が０Ｖ〜Ｖｃｒ未満のときはπツイスト配向と称し、印加電圧がＶｃｒ以上のときはベンド配向と称する。従って、第２液晶領域２７ＳにトラップされているＴＮ配向は、電圧無印加時（電圧ＯＦＦ時）には、「πツイスト配向と連続的に繋がる」という表現になり、Ｖｃｒ以上の電圧印加時には、「ベンド配向と連続的に繋がる」という表現になる。
【０１２２】
以下、図１０を参照して、配向膜２３及び２６のラビングを説明する。
【０１２３】
下側基板２４側の配向膜２６には、第１方向（図１０の矢印１７方向）にラビングされた第１配向膜領域２６Ｆと、第１方向とは異なる第２方向（矢印１９方向）にラビングされた第２配向膜領域２６Ｓとが設けられている。第２方向は図１０に示すように、第１方向と角度９０°程度をなすように設定されている。
【０１２４】
第２配向膜領域２６Ｓは、第２配向膜領域２６Ｆの周囲全体を包囲するように形成されていることが好ましい。例えば第２配向膜領域２６Ｓは、図１０に示すように、１画素に、面積のほぼ等しい２つの分離した第２配向膜領域２６Ｆを形成し、かつ、この２つの第２配向膜領域２６Ｆを包囲するように設けられる。第２配向膜領域２６Ｓが図１０に示す形状である場合、例えば第２配向膜領域２６Ｓが図１に示す形状である場合比べて、第１配向膜領域をベンド化するのに要する時間をさらに短縮することができる。
【０１２５】
また、例えばプロセス上、第１配向膜領域２６Ｆを第２配向膜領域２６Ｓで囲むように形成することが困難な場合は、第２配向膜領域２６Ｆの一方の辺に沿って、第２配向膜領域２６Ｓを形成してもよい。例えば図１４（ａ）に示すように、第２配向膜領域２６Ｓはストライプ形状を有し、画素の２つの短辺付近と、画素の中央付近との３箇所に設けられる。
【０１２６】
あるいは第２配向膜領域２６Ｓをポイント状に設けても良い。図１４（ｂ）に示すように、第２配向膜領域２６Ｓは例えば、正方形状を有し、画素の中央付近と、画素の２つの短辺のそれぞれの中央付近との３箇所に設けられる。各配向膜領域が図１４に示す形状を有している場合でも、第１配向膜領域をベンド化するのに要する時間を短縮することができる。なお、第２配向膜領域２６Ｓの形状等は、上述したものに限定されるものではなく、パネルの設計に合わせて適時決定される。
【０１２７】
実施形態１で説明したように、１画素（例えば８０μｍ×２４０μｍ）に占める第２配向膜領域２６Ｓの幅ｗは、５μｍ〜６０μｍの範囲にあることが好ましい。また、第２配向膜領域２６Ｓの面積は、１画素の面積を１とすると、１／４８〜１／４程度であることが好ましい。第２配向膜領域２６Ｓのサイズが上記範囲にある場合、配向リフレッシュ処理によって、第２液晶領域２７Ｓの全面に１８０°ツイスト配向を９０°ツイスト配向として効率的にトラップさせることができるので、第２液晶領域２７Ｓを効果的な転移核として作用させることができる。
【０１２８】
次に、配向膜２３及び２６の作製方法を説明する。なお、以下の説明では、第１配向膜領域２６Ｆおよび第２配向膜領域２６Ｓが、図１０に示したように配置された配向膜に限らず、各配向膜領域が様々な形状を有する配向膜の作製方法を説明する。なお本実施形態２の配向膜は、実施形態１で説明した方法によっても作製可能であり、実施形態１の配向膜は、以下に説明する方法によっても作製可能である。
【０１２９】
まず、上側基板２１の透明電極２２上に配向膜２３を形成し、下側基板２４の透明電極２５上に配向膜２６を形成する。配向膜２３および２６には、例えばポリイミド膜を用いる。この配向膜２３及び２６のほぼ全面を、第１の方向（矢印１８および１７の方向）にラビングする。
【０１３０】
配向膜２６にはさらに、マスクを用いたラビング処理を施す。以下、図１５（ａ）〜（ｃ）を参照して、配向膜２６のラビング処理を説明する。なお、なお、１５（ａ）〜（ｃ）に示すマスク６５は、一部の開口部のみを図示している。開口部の１つが１画素に対応していてもよいし、複数の開口部が１画素に対応していてもよい。
【０１３１】
まず、配向膜２６の上に、物理的なスリット（空間）の空いたプラスチック製のマスク６５を載せる。この物理的なマスクは、プラスチック製に限定されるものではなく、金属製であっても、ガラス基板であってもよい。またスリットの形状等は、所望とする第２配向膜領域２６Ｓの形状等に対応して適宜決定される。所望とする第２配向膜領域２６Ｓの形状に対応して、スリットは、図１５（ａ）に示すような平行な複数のストライプ状、図１５（ｂ）に示すようなマトリクス状に配置されたポイント状、あるいは図１５（ｃ）に示すようなマトリクス状に配置された四角形状であってもよい。図示する以外にも、様々な形状の微細なスリットを有するマスクを使用することができる。マスクの厚さは例えば、約５０μｍである。
【０１３２】
配向膜２６の上にプラスチック製マスク２４を載せて固定したうえで、スリット部分に対応する配向膜の領域を露出させて、第１の方向と角度９０°をなす第２の方向（矢印１９方向）にラビングする。これにより、配向膜２６に、第１の方向にラビングされた第１配向膜領域２６Ｆと、第１の方向と角度９０°をなす第２の方向にラビングされた第２配向膜領域２６Ｓとが形成される。
【０１３３】
以上のようにして配向膜２３、２６が形成される。
【０１３４】
配向膜２６は例えば、以下に説明する方法によっても形成可能である。なお、図１５（ｄ）に示す配向膜２６は、１画素に対応していてもよいし、複数の画素に対応していてもよい。
【０１３５】
配向膜２６のほぼ全面を第１の方向（矢印１７方向）にラビングした後、さらに図１５（ｄ）に示すように、微細な周期性の凹凸形状を有するステンレス製のローラー５５を用いて、配向膜２６の所定の領域を選択的に矢印１９の方向（第２方向）にラビングする。
【０１３６】
ローラーの材質は、ステンレス製に限らず、プラスチック製やその他の材質であってもよい。図１５（ｄ）に示すステンレス製ローラー５５は、微細な複数の凹凸を有するように加工されている。例えば、凸部の幅ｗは１０μｍ、凸部同士の間隔Δは１００μｍであり、凸部のそれ以外の部分に対する高さｈは３００μｍである。なお、凸部の幅ｗ、凸部同士の間隔Δ、凸部の高さｈは、上記の値に限られず、実際に作製する液晶表示装置の画素設計、所望の第２配向膜領域の２６Ｓの形状、生産プロセス上の良品率、または歩留まり等に応じて適時決められる。
【０１３７】
ステンレス製ローラー５５の凸部が配向膜２６上に丁度接触するところから、凸部が配向膜２６に約５０μｍ程度押し込まれる位置にローラー５５の回転軸を固定する。このローラー５５を毎分５００回転（５００ｒｐｍ）の回転数で回転させながら、ローラー５５の下で、１．０ｃｍ／ｓの移動速度で配向膜２６を通過させる。このような処理を施すと、配向膜２６上にステンレス製ローラー５５の凸部が押し込まれた領域が選択的に矢印１９の方向に削られて（ラビングされて）、第２配向膜領域２６Ｓが形成される。
【０１３８】
また、ステンレス製ローラー５５の隣接する凸部の間隙部分が通過した領域は、凸部の配向膜表面への押し込み量が５０μｍで凸部の高さｈが３００μｍであるため、ローラーが接触せず、先に施しておいた矢印１７の方向のラビングが保持され、この部分が画像表示に用いる第１配向膜領域２６Ｆとなる。
【０１３９】
以上のようにして配向膜２６が形成される。
【０１４０】
あるいは、本実施形態の配向膜２６を、半導体工程で用いられるフォトリソグラフィープロセスを適用して作製してもよい。以下、フォトリソグラフィープロセスを用いたマスクラビングの一例を、図１６を参照して説明する。なお、図１６に示すフォトマスク６０は、一部の開口部のみを図示している。開口部の１つが１画素に対応していてもよいし、複数の開口部が１画素に対応していてもよい。
【０１４１】
図１６（ａ）に示すように配向膜２６のほぼ全面を第１の方向（矢印１７方向）にラビングした後、図１６（ｂ）に示すように、配向膜２６の上にポジ型のフォトレジスト２９を塗布する。プリベークした後、図１６（ｃ）に示すように、フォトマスク６０を介してＵＶ照射し、現像液に浸す。その後、ポストベークを行い、レジスト６１を定着させる。
【０１４２】
上記工程によって、図１６（ｄ）に示すように、最終的に第２配向膜領域２６Ｓとなる所定の領域を選択的に露出させて、第１の方向と角度９０°をなす第２の方向（矢印１９方向）にラビングし、レジスト６１を剥離する。以上により、配向膜２６に、第１の方向にラビングされた第１配向膜領域２６Ｆと、第１の方向と角度９０°をなす第２の方向にラビングされた第２配向膜領域２６Ｓとが形成される。以上のようにして配向膜２６が形成される。
【０１４３】
配向膜２３及び２６は、光配向膜であってもよい。以下に光配向膜の形成方法の一例を図１７〜図２０を参照して説明する。なお、図１７に示すフォトマスク６２は一部の開口部のみを図示している。開口部１つが１画素に対応していてもよいし、複数の開口部が１画素に対応していてもよい。
【０１４４】
まず、上側基板２１の透明電極２２、および下側基板２４の透明電極２５上のそれぞれに、ポリビニルシンナメート（ＰＶＣｉ）からなる配向膜２３、および２６を形成する。続いて、配向膜２３については、全面に、非偏光ＵＶを照射する。一方、配向膜２６については図１７に示すように、最終的に第１配向膜領域となる領域が選択的に光照射されるように、フォトマスク６２を介して非偏光のＵＶを照射する。
【０１４５】
フォトマスク６２としては、図１７に示すように、マトリクス状に複数の正方形の開口部が設けられたものを用いたが、開口部の形状などは、所望とする第２配向膜領域２６Ｓの形状などによって適宜決定される。ＵＶ照射量は、例えば２５４ｎｍの波長において６０Ｊ／ｃｍ2とした。
【０１４６】
上記のように光照射を行った後、配向膜２３及び２６の全面にラビング処理を施す。
【０１４７】
得られた配向膜２３及び２６を用いて液晶表示素子を作製すると、第１液晶領域２７Ｆは、ラビング方向に沿って一軸配向し、第２液晶領域２７Ｓは、ＴＮ配向（９０°ツイスト配向）する。また、第１液晶領域２７Ｆの配向膜２６付近のプレチルト方向と、第２液晶領域２７Ｓの配向膜２６付近のプレチルト方向とは、ほぼ９０°をなす。
【０１４８】
以下、図１８〜図２０を参照しながら、各液晶領域２７Ｆ、２７Ｓが上記のように配向する理由を説明する。
【０１４９】
図１８および図１９（ａ）に示すように、ポリビニルシンナメート（ＰＶＣｉ）膜は、主鎖部とそれに直交する側鎖部からなる。これに偏光ＵＶを照射した場合、図１８に示すように、側鎖部と偏光方向が一致した方向で選択的に光二量化反応が進むことが知られている。その結果、液晶分子は、偏光ＵＶ方向と直交する方向、即ち、主鎖と平行な方向に配向する。
【０１５０】
一方、非偏光ＵＶを照射すると、図１９（ｂ）の左図に示すように、全方位で光二量化反応が進行する。この全方位で光二量化反応が進行した配向膜にラビング処理を施すと、図１９（ｃ）の左図に示すように、ＰＶＣｉの主鎖がラビング方向に整列するので、結果として、液晶分子がラビング方向に配向することとなる。
【０１５１】
これに対して、図１９（ｂ）の右図に示すように配向膜にＵＶを照射しないでラビング処理を施すと、図１９（ｃ）の右図に示すように、ＰＶＣｉの主鎖はラビング方向に整列するが、側鎖は未反応であり、結果として液晶分子はラビング方向と直交する方向に配向することになる。
【０１５２】
以上を考慮して、図１７を参照して説明した方法を用いて配向膜２６を光照射し、図２０に示すように、第１配向膜領域２６Ｆと第２配向膜領域２６Ｓとを有する配向膜２６を形成する。以上のようにして光配向膜２３、２６が形成される。
【０１５３】
以上説明したように、様々な方法を用いて配向膜２３、２６が形成可能である。
【０１５４】
本実施形態の液晶素子の液晶層２７に、カイラル剤を添加すると、第２液晶領域２７Ｓを、より確実に電圧印加時にベンド配向への配向転移核として作用させることができる。
【０１５５】
カイラル剤の添加量は例えば実施例１で説明したように、また、後述する実施例３で説明するように、液晶層の厚さをｄとし、カイラル剤を添加した液晶層のナチュラルカイラルピッチをｐとした場合、これらの比ｄ／ｐが、０≦ｄ／ｐ＜０．５０の範囲内に設定されることが好ましい。
【０１５６】
カイラル剤の添加量を上記の範囲内に少なく抑えているため、液晶表示装置を実際に駆動させて白表示させた時に、透過率の低下や視野角特性の非対称性を抑制することができる。
【０１５７】
より好ましくはカイラル剤の添加量を、０＜ｄ／ｐ≦０．１５の範囲内に設定しておくと、液晶表示装置を実際に駆動させて白表示させた時に、カイラル剤なしの液晶サンプルと比べて透過率の低下をほとんどないものとすることができる。つまり本実施形態によれば、従来の手法では解決し得なかったベンド転移の確実化と光学特性の維持という相容れない２条件を満足することができる。
【０１５８】
以上の説明では、第２液晶領域２７Ｓのプレチルト方向１９と、第１液晶領域２７Ｆのプレチルト方向１７とのなす角Ψがほぼ９０°であるとしていたが、角Ψは９０°に限られない。Ψが、７０°≦Ψ≦１１０°の範囲にあれば、実駆動前に配向リフレッシュ処理を施すことにより、第２液晶領域の全面に発生したπツイスト配向を、ＴＮ配向として効率的にトラップさせることが可能となる。
【０１５９】
次に、本実施形態のように配向リフレッシュ処理を施すことによって、ベンド転移が容易になる理由を、ギブスのフリーエネルギーを用いて説明する。始めに、配向リフレッシュ処理を施した際の液晶分子の配向変化（図１３および図１４に対応）を説明する。
【０１６０】
ここで計算に用いたセルパラメーターは、セル厚ｄが６μｍ、液晶材のカイラルピッチｐが４０μｍである。また、図２１に示すように、１画素内に第１液晶領域２７Ｆ及び第２液晶領域２７Ｓが配置され、配向膜２６側における第１液晶領域２７Ｆのプレチルト方向（第１方向１７）と第２液晶領域２７Ｓのプレチルト方向（第２方向１９）とが、互いに直交している場合を考える。また、液晶層には、左回りカイラル剤のコレステリルノナノエート（ＣＮ）が添加されているとする。
【０１６１】
配向リフレッシュ処理によって、第１または第２液晶領域内に発生する液晶配向は、左回りπツイスト、左回りπ／２ツイスト、スプレイの３状態である。この３つの配向状態における電圧無印加時のギブスのフリーエネルギーを理論計算した結果を次の表８に示す。
【０１６２】
【表８】
0004040927.tif 000009
【０１６３】
図２２に、リフレッシュ処理によって液晶層２７に発現する各配向状態を模式的に示す。時刻Ｔ＝ｔ1はリフレッシュ処理のための高電圧印加を止めて、暫く時間が経過した後を示し、時刻Ｔ＝ｔ2は、ｔ1よりもさらに時間が経過して、スプレイ配向とπツイスト配向とを隔てるディスクリネーションラインが、第１液晶領域２７Ｆと第２液晶領域２７Ｓとの間の境界線に到達した時刻を示す。
【０１６４】
表８のギブスフリーエネルギー計算値を用いて、時刻Ｔ＝ｔ1およびｔ2での各配向状態のエネルギーの大小関係を模式的に示したのが図２３である。図２３の縦軸は、ギブスフリーエネルギーの計算値を示し、横軸は、図２２に示すように、液晶層２７にＸ軸をとった場合における、第１液晶領域と第２液晶領域との境界線からの距離（単位：任意）を示す。
【０１６５】
時刻Ｔ＝ｔ1のとき、第１液晶領域（ｘ＞０）２７Ｆ内には、画素周囲から発生した、よりエネルギーの低いスプレイ配向領域が形成されている。図２３に示すように、このスプレイ配向領域の拡大により、エネルギーのより高い左πツイスト配向領域が縮小していく。すなわち、スプレイ配向領域が、エネルギーのより高い左πツイスト配向領域を侵食する。以下、ある配向状態（Ａ）の領域に、他の配向状態（Ｂ）の領域が形成され、その他の配向状態（Ｂ）の領域が拡大するに伴って、配向状態（Ａ）の領域が徐々に縮小していく状態を「侵食」と称する場合がある。スプレイ配向と左πツイスト配向とは、連続的に繋がり得ないので、図２３に示すように両配向領域の間にはエネルギーギャップが存在し、両配向領域の境界は、ディスクリネーションラインとして区別される。
【０１６６】
スプレイ配向と左πツイスト配向とを隔てるディスクリネーションラインは、第１液晶領域と第２液晶領域との境界線（ｘ＝０）に向かって移動し、時刻Ｔ＝ｔ2のときに、第１液晶領域と第２液晶領域との境界線上で止まる。これは図２３に示すように、第２液晶領域（ｘ≦０）の配向状態である左π／２ツイスト配向の方が、スプレイ配向よりもエネルギー的に安定（エネルギーが低い）であるため、スプレイ配向が、よりエネルギーが低い第２液晶領域内に入りこめないからと言える。
【０１６７】
以上により、配向リフレッシュ処理により、左πツイスト配向に連続的に繋がる左π／２ツイスト配向を、第２液晶領域内（ｘ≦０）に完全にトラップできることがエネルギー計算上でも示された。
【０１６８】
次に、上記配向リフレッシュ処理によって、第１液晶領域２７Ｆを完全にベンド配向に変形した後、スプレイ−ベンド臨界電圧（Ｖｃｒ）以上の電圧を印加した際に、第２液晶領域内にトラップされていたＴＮ配向から、ベンド配向が第１液晶領域内に成長することの説明を行なう。実験に用いた液晶材料のＶｃｒは実測で２．３Ｖであったため、例えば３Ｖ印加時のエネルギー状態を計算する。
【０１６９】
ここで第１液晶領域または第２液晶領域内に発生し得る液晶配向は、ベンド、左π／２ツイスト、およびスプレイの３状態である。これらの３状態のギブスフリーエネルギーを理論計算で見積もると、次の表９のようになる。印加電圧は３Ｖとした。
【０１７０】
【表９】
0004040927.tif 000010
【０１７１】
３Ｖの電圧を印加して所定の時間経過後の液晶層２７の配向状態を図２４に模式的に示す。表９の計算結果を用いて、このときの各配向状態の大小関係を図２５に示す。図２５の縦軸はギブスフリーエネルギーの計算値を示し、横軸は、図２４に示すように液晶層にｘ軸を取った場合における、第１液晶領域２７Ｆと第２液晶領域２７Ｓとの境界線からの距離（単位：任意）を示す。
【０１７２】
左π／２ツイスト配向とベンド配向とは連続的に繋がり、３Ｖ印加時に、第１液晶領域（ｘ＞０）において、左π／２ツイストから連続的に繋がるベンドが第１液晶領域内のよりエネルギーの高いスプレイ配向を侵食する。ベンドとスプレイとは連続的に繋がらないので、両者間はエネルギーギャップが存在し、ディスクリネーションラインで隔てられる。
【０１７３】
以上、スプレイ−ベンド臨界電圧（Ｖｃｒ）以上の電圧を印加すると、第２液晶領域内にトラップされていたＴＮ配向から、第１液晶領域のスプレイ配向領域内にスムーズにベンドが成長できることがエネルギー計算上でも矛盾なく説明されることが示された。
【０１７４】
以下、本発明の実施例３〜５を詳細に説明する。
【０１７５】
（実施例３）
以上までの説明では、主として、第２液晶領域２７Ｓのプレチルト方向１９と第１液晶領域２７Ｆのプレチルト方向１７とのなす角Ψがほぼ９０°であるとして話を進めてきたが、必ずしもこの角度でなくともよい。なす角Ψとスプレイ−ベンド転移のし方との相関を調べるべく、本実施例３では、下側基板２４の配向膜２６の第２配向膜領域２６Ｓのラビング方向を様々に変化させて複数の液晶表示装置を作製した。
【０１７６】
具体的には、第２液晶領域２７Ｓのプレチルト方向１９と第１液晶領域２７Ｆのプレチルト方向１７とのなす角Ψを３０°以上１５０°以下の範囲で変化させて、下記の表１０に示される５つの液晶表示装置（サンプル＃１１〜＃１５）を作製した。尚、図２６に示したように、第２液晶領域２７Ｓは、第２液晶領域２７Ｓのラビング方向に伸びたストライプ形状を有している。また、下側基板２４側の配向膜２６の第１配向膜領域２６Ｆのラビング方向（矢印１７方向）と上側基板２１側の配向膜２３のラビング方向（矢印１８方向）とは互いに平行である。
【０１７７】
さらに、比較のために、上記角度Ψが上述した３０°≦Ψ≦１５０°の範囲外にある３つの液晶表示装置（サンプル＃２０１〜＃２０３）、及び、第２配向膜領域２６Ｓのような領域を全く設けなかった液晶表示装置（サンプル＃２０４）も本実施例３のサンプルと同様に作製した。尚、サンプル＃２０１は、第１配向膜領域２６Ｆのラビング方向（矢印１９方向）と、第２配向膜領域２６Ｓのラビング方向とは正反対方向である。
【０１７８】
【表１０】
0004040927.tif 000011
【０１７９】
上記サンプル＃１１〜＃１５、及び、比較サンプル＃２０１〜＃２０４について、６Ｖ、１ｋＨｚの矩形波の電圧を印加した時の観察結果を表１１に示す。また、電圧印加時の本実施例のサンプル＃１４及び比較例のサンプル＃２０４の液晶層の観察結果をそれぞれ図２７及び図２８に模式的に示す。
【０１８０】
【表１１】
0004040927.tif 000012
【０１８１】
表１１及び図２７より、本実施例のサンプル＃１１〜＃１５については、６Ｖ程度の電圧印加によって、第２液晶領域２７Ｓが、第１液晶領域２７Ｆを効果的にスプレイ−ベンド配向転移させる核として作用し、さらに、第１液晶領域２７Ｆで発生したベンド配向領域が拡大していることが分かる。
【０１８２】
これに対して、比較例のサンプル＃２０１及び＃２０４の場合、液晶層全体の液晶配向は図２８に示すようにスプレイ配向のままで、ベンド配向転移核が形成されず、変化しない。また比較例のサンプル＃２０２及び＃２０３のように、第１配向膜領域２６Ｆのラビング方向と第２配向膜領域２６Ｓのラビング方向とが近くなると、第１液晶領域２７Ｆのプレチルト方向と、第２液晶領域２７Ｓのプレチルト方向とが近くなるのでスプレイ配向の歪集中部の液晶分子を充分な角度回転させることができず、ベンド配向転移核としての作用は弱められる。
【０１８３】
次に、上記サンプル＃１１〜＃１５、及び、比較サンプル＃２０１〜＃２０４に、配向リフレッシュ処理を施した結果を説明する。この配向リフレッシュ処理は実施形態２で説明したように、各サンプルの基板間に液晶材料を注入した後、実駆動前に、所定の時間、高電圧を印加することによって行われる。
【０１８４】
高電圧印加をやめた後の目視観察結果について、表１２にまとめた。また、高電圧印加をやめて所定の時間経過後の観察結果を模式的に図２９に示す。
【０１８５】
【表１２】
0004040927.tif 000013
【０１８６】
表１２、図２９より分かるように第２液晶領域２７Ｓと第１液晶領域１７Ｆのプレチルト方向のなす角Ψが７０°≦Ψ≦１１０°の範囲内にある本実施例のサンプル（＃１２〜＃１４）では、配向リフレッシュ処理を施すと、発生したπツイスト配向を第２領域の全面にＴＮ配向としてトラップさせ、かつ、そこに保持することが可能となる。従ってΨのより最適な角度範囲は７０°≦Ψ≦１１０°であり、この範囲内に設定しておけば、スプレイ−ベンド臨界電圧（Ｖｃｒ）以上の電圧を印加するだけで、第２液晶領域内に予めトラップされていたＴＮ配向からスムーズにベンド配向が成長し、より一層高速かつ確実なベンド転移が実現することが分かった。
【０１８７】
（実施例４）
本実施例４では、液晶層に添加するカイラル剤の量を様々に変化させて、上述した実施形態２と同様の液晶表示装置４０（図１０および図２（ａ））を実施形態２と同様の方法で作製した。具体的には、液晶素子３０の液晶層の厚さｄとカイラル剤を添加した液晶層のナチュラルカイラルピッチｐとの比ｄ／ｐが下記の表１３に示される８つの液晶表示装置（サンプル＃２１〜＃２８）を作製した。本実施例４のサンプルにおけるｄ／ｐの値は０以上０．５０未満の範囲内に設定してある。
【０１８８】
【表１３】
0004040927.tif 000014
【０１８９】
本実施例４の液晶素子では、下側基板２４の配向膜２６に図１０に示すように、第１配向膜領域２６Ｆおよび第２配向膜領域２６Ｓが形成されている。また、配向膜２６において、第２配向膜領域２６Ｓのラビング方向と第１配向膜領域のラビング方向とのなす角度Ψは９０°に設定されている。第２配向膜領域２６Ｓはこのラビング方向１９と平行に伸びたストライプ形状であり、５０μｍの幅を有している。また、基板２１、２４及び配向膜２３、２６のサイズは縦２０ｍｍ×横１０ｍｍである。
【０１９０】
さらに比較のために、上記ｄ／ｐの値が上記範囲以外の２つの液晶表示装置（サンプル＃３０１及び＃３０２）も本実施例４のサンプルと同様の方法で作製した。本実施例４のサンプル、比較サンプルともに液晶素子のセル厚ｄは６μｍとした。
【０１９１】
上記サンプル＃２１〜＃２８、及び、比較サンプル＃３０１及び＃３０２について、６Ｖ、１ｋＨｚの矩形波の電圧を印加し、偏光顕微鏡観察を行なった。偏光顕微鏡のよる観察は、偏光子をクロスニコルに配置し、ノーマリーホワイトの動作の下で行なった。この観察結果を表１４に示す。
【０１９２】
【表１４】
0004040927.tif 000015
【０１９３】
さらに、本実施例のサンプル＃２１〜＃２８、及び、比較サンプル＃３０１、＃３０２について６Ｖ、１ｋＨｚの矩形波の電圧を印加した瞬間から液晶層の全体がベンド配向に転移するまでにかかった時間を表１５に示す。
【０１９４】
【表１５】
0004040927.tif 000016
【０１９５】
表１４及び表１５より、本実施例のサンプル＃２１〜＃２８については、６Ｖ程度の電圧印加によって第２液晶領域２７Ｓが核となって、第１液晶領域２７Ｆにベンド配向転移が効果的に進行していくが、ベンド配向領域の進行速度に違いがあることが分かる。具体的には、カイラル剤の添加量が増えると、即ち、セル厚ｄと液晶層のカイラルピッチｐとの比ｄ／ｐが大きくなると、ベンド配向領域の拡大速度は速くなることが分かる。
【０１９６】
これに対して比較サンプル＃３０１及び＃３０２程度までカイラル剤を添加してしまうと電圧無印加の初期状態から、液晶分子が配向膜２６から配向膜２３方向に向かって液晶分子の長軸方向が１８０°捩れるという、πツイスト配向を呈してしまう。電圧無印加の初期状態から液晶層がπツイスト配向を呈する場合、電圧を印加すると液晶層はπツイスト配向から連続的にベンド配向に変形し、ベンドへの転移は不要となる。しかし、このような液晶表示装置を実際に駆動すると、黒表示時には問題ないが、白表示時に数〜数十ｍｓｅｃという短時間のうちに液晶層がベンド配向からツイスト配向に移行して透過率が大幅に低下してしまうという問題がある。従って、ベンド転移を容易にするためにはカイラル剤の添加量は多い（ｄ／ｐは大きい）方が好ましいが、実駆動における白表示時の透過率（パネル輝度）という観点から考えるとカイラル剤の添加量は少ない方が好ましい。
【０１９７】
次に、上記サンプルに、配向リフレッシュ処理を施した結果を説明する。この配向リフレッシュ処理は実施形態２で説明したように、各サンプルの基板間に液晶材料を注入した後、実駆動前に、所定の時間、高電圧を印加することによって行われる。高電圧印加後、充分時間が経過した後（１ヶ月程度）の第１及び第２液晶領域の液晶配向状態を、偏光顕微鏡を用いて観察した。液晶配向状態の目視観察結果を表１６に示す。また、観察結果の代表図面を図３０に示す。
【０１９８】
なお、偏光顕微鏡による観察は、偏光子をクロスニコルとし、第１液晶領域２７Ｆのパラレルラビング方向と偏光子の軸とを合致させた消光位にて行なった。尚、第２液晶領域２７ＳであるＴＮ部位の液晶分子のツイスト方向が右回りか左回りかは、偏光顕微鏡の検光子を固定した時に偏光子のみを時計回り或いは反時計回りに回転させて、その時の色変化で判断した。
【０１９９】
【表１６】
0004040927.tif 000017
【０２００】
表１６および図３０から分かるように、配向リフレッシュ処理により、本実施例４のサンプル＃２１ではほぼ全面に、本実施例４のサンプル＃２２〜＃２８では全面に、電圧印加時にベンド配向へ連続的に繋がり得る左回りＴＮ配向を第２液晶領域２７Ｓ内にトラップさせることが可能となる。このようにして第２液晶領域２７Ｓ内にトラップされた左回りＴＮ配向は、スプレイ−ベンド臨界電圧（Ｖｃｒ）以上の電圧が印加されると、図３１に示すように、ディスクリネーションラインの移動を伴ってスムーズに第１液晶領域２７Ｆ内のスプレイ配向領域に侵食して、高速かつ確実なベンド転移が実現する。
【０２０１】
これに対して比較サンプル＃３０１及び＃３０２程度までカイラル剤を添加してしまうと、配向リフレッシュ処理後に第１液晶領域２７Ｆはπツイスト配向を呈したままで、スプレイ配向に戻らないことが分かる。液晶層がπツイスト配向を呈する場合、電圧を印加すると液晶層はπツイスト配向から連続的にベンド配向に変形し、ベンドへの転移は不要となる。しかし、このような液晶表示装置を実際に駆動すると、黒表示時には問題ないが、白表示時に数〜数十ｍｓｅｃという短時間のうちに液晶層がベンド配向からツイスト配向に移行して透過率が大幅に低下してしまうという問題がある。従って、ベンド転移を容易にするためにはカイラル剤の添加量は多い（ｄ／ｐは大きい）方が好ましいが、実駆動における白表示時の透過率（パネル輝度）という観点から考えるとカイラル剤の添加量は少ない方が好ましい。
【０２０２】
従って、第２液晶領域のスプレイ−ベンド転移の配向転移核としての有効性、及び、リフレッシュ処理後にベンド配向へ連続的に繋がり得るＴＮ配向の第２液晶領域へのトラップ性と、透過率の劣化を勘案し第１液晶領域は初期状態で少なくともスプレイ配向でなければならないという要請から、セル厚ｄとナチュラルカイラルピッチｐとの比ｄ／ｐは０≦ｄ／ｐ＜０．５０の範囲が好ましいといえる。
【０２０３】
上述のように、ベンド転移の容易性のみを追求している限りでは、カイラル剤添加量は多ければ多い方が望ましいが、カイラル剤を添加しすぎると光学特性、即ち、白表示時の低電圧側での透過率の低下や視野角特性の劣化、視野角特性の非対称性が発現して特性が悪くなる。そこで次に、本実施例４のサンプル＃２１〜＃２８及び比較サンプル＃３０１、＃３０２の電圧−透過率特性を測定した。測定系は図３２に示したような系で行った。
【０２０４】
偏光顕微鏡をクロスニコルにし、第１液晶領域のラビング方向が偏光子および検光子の透過軸と４５°をなすように、液晶表示素子を偏光顕微鏡に配置した。第２液晶領域は、ブラックマトリクスで遮光した。まずＶｃｒ以上の電圧を印加して、画像表示に用いる第１液晶領域を完全にベンド化する。本測定では例えば６Ｖの電圧印加時における第１液晶領域の透過率を黒表示と定め、６Ｖ印加時の液晶素子の第１液晶領域の残留リターデーションを補償するために、液晶層の遅相軸と直交する方位に遅相軸が配置されるように位相差板を挿入して、合計のリターデーションをゼロ、即ち、黒表示を得た。
【０２０５】
この黒表示の６Ｖから電圧を低下させた場合の電圧−透過率特性をフォトマルチプライヤーで検出し、グラフ化したものが図３３である。図３３より、カイラル剤の添加量によってｄ／ｐを異ならせた本実施例４のサンプル＃２１〜＃２８のうち、特に＃２２〜＃２６は、カイラル剤を添加していない液晶サンプル＃２１と比べて、透過率の低下がほとんどなく、光学特性が維持されていることが分かる。尚、本実施例の液晶材料のスプレイ−ベンド臨界電圧Ｖｃｒは２．３Ｖであるため、駆動電圧マージンを考慮して、実駆動における駆動電圧レンジは２．５Ｖから６．０Ｖの間とし、６．０Ｖで黒表示、２．５Ｖで白表示させるものとする。
【０２０６】
本実施例４のサンプルと比較例のサンプルの透過率比較を行なったものを図３４に改めて示す。透過率の比較は、白表示電圧２．５Ｖにおけるカイラル剤なしのサンプル＃２１の透過率を１００として、他のサンプルの透過率を規格化することによって行なった。図３４から明らかであるように、本実施例４のサンプル＃２１〜＃２８のうち、特に＃２２〜＃２６は、ノンカイラルのサンプル＃２１と比較して、透過率の低下が数％以内に抑えられており、光学特性が維持されていることが分かる。
【０２０７】
以上より、より最適なｄ／ｐの範囲は、０＜ｄ／ｐ≦０．１５であり、液晶材料に対するカイラル剤の添加量が上記関係式を満たすように設定されている場合、カイラル剤の添加による液晶表示素子の光学特性の低下はわずかであり、実用上問題ない。
【０２０８】
以上の説明では、配向リフレッシュ処理を用いて、第２液晶領域の全領域にわたって、Ｖｃｒ以上の電圧印加時にベンド配向に連続的に繋がり得る９０°ツイスト配向をトラップしたが、液晶材料に添加するカイラル剤の種類（旋回方向）および添加量を調整することによって、配向リフレッシュ処理を行うことなしに、上記第２液晶領域を形成することができる。以下、カイラル剤の添加によって上記第２液晶領域を形成する方法を説明する。
【０２０９】
［カイラル剤の添加］
図１０に示す液晶表示素子３０において、左回り用のカイラル剤を所定量添加することによって、配向リフレッシュ処理を行わなくても、第２液晶領域２７Ｓの全領域にわたって液晶分子のツイスト方向を図３６（ａ）に示すようなユニフォームチルト状態（スプレイひずみのないツイスト配向）とすることができる。配向リフレッシュ処理を行なうことなく、液晶材料にカイラル剤を添加して上記ユニフォームチルト状態を得るには、ｄ／ｐが０．０７以上であるようにカイラル剤の添加量を設定することが好ましい。実施例４で説明したように、カイラル剤の添加量が多くなると光学特性が低下するので、光学特性を重視する場合には、カイラル剤の添加量は、ｄ／ｐが０．５未満、より好ましくは０．１５以下であるように設定することが好ましい。
【０２１０】
上述したように、所定の旋回方向のカイラル剤を液晶材料に添加することによって、配向リフレッシュ処理を行うことなしに、液晶層の配向状態を図１２（ｃ）に示したように、Ｖｃｒ以上の電圧印加時にベンド配向に連続的に繋がり得る９０°ツイスト配向が、第２液晶領域２７Ｓの全領域にトラップされた液晶層を形成することができる。従って、第２液晶領域２７Ｓの全領域が転移核となって、第１液晶領域のスプレイ−ベンド配向転移がより確実かつ、高速に実現する。この液晶層にさらに配向リフレッシュ処理を施してもよい。
【０２１１】
（実施例５）
本実施例５では、所定の旋回方向のカイラル剤を液晶層に添加することによって、Ｖｃｒ以上の電圧印加時にベンド配向に連続的に繋がり得る９０°ツイスト配向が第２液晶領域の全領域にわたってトラップされた液晶層を有する液晶表示装置を作製した。
【０２１２】
図３５（ａ）に示すように、液晶層２７が、２つの分離した第１液晶領域２７Ｆと、この２つの第１液晶領域２７Ｆの周囲を包囲する第２液晶領域２７Ｓとを有する実施例５の液晶表示装置（サンプル＃３１）を作製した。下側基板の配向膜２６は、第１配向膜領域２６Ｆが第１の方向１７にラビングされており、第２配向膜領域２６Ｓは第１の方向１７にほぼ直交する第２の方向１９ａにラビングされている。上側基板の配向膜２３は、ほぼ全面が上記第１方向１７に平行な方向１８にラビングされている。第１液晶領域２７Ｆおよび第２液晶領域２７Ｓの配向状態は、配向膜２３および２６のラビング方向によって規定されている。１画素のサイズは８０μｍ×２４０μｍであり、第２液晶領域２７Ｓの幅ｗは１０μｍである。液晶層２７には、左回りカイラル剤であるコレステリルノナノエート（ＣＮ）を添加した。添加量は、液晶分子のピッチｐが４０μｍになるように調整した。
【０２１３】
サンプル＃３１は、配向膜２６付近において、第２液晶領域２７Ｓのプレチルト方向が左から右方向（図３５（ａ）の矢印１９ａの方向）であり、かつ、添加したカイラル剤が左回り（矢印６４ａの方向）である。従って、第２液晶領域２７ＳのＴＮ配向は、ツイスト状態が左回りツイストであり、チルト状態が図３６（ａ）に示すようなユニフォームチルト状態である。
【０２１４】
さらに、比較のための液晶表示装置を作製した。比較例の液晶表示装置（サンプル＃４０１）は、配向膜２６の第２配向膜領域２６Ｓのラビング方向１９ｂが、サンプル＃３１の第２配向膜領域２６Ｓのラビング方向１９ａと逆向きである点で、サンプル＃３１と異なる。比較例の液晶表示装置＃４０１は、配向膜２６付近において、第２液晶領域２７Ｓのプレチルト方向が右から左方向（図３５（ｂ）の矢印１９ｂの方向）であり、かつ、添加したカイラル剤が左回り（矢印６４ａの方向）である。従って、第２液晶領域２７ＳのＴＮ配向は、ツイスト状態が左回りツイストであり、チルト状態が図３６（ｂ）に示すようなスプレイチルト状態である。
【０２１５】
ここで、液晶層の配向状態を示す表現の定義を、表１７に示す。表１７では、各配向状態を呈する液晶層の領域の発生場所（第１液晶領域か第２液晶領域か）、ツイスト角度（何度捩れているか）、ツイスト方向（上基板から下基板に向かって右回りに捩れているか左回りに捩れているか）、および、チルト状態（ユニフォームチルトかスプレイチルトか）を示す。
【０２１６】
【表１７】
0004040927.tif 000018
【０２１７】
サンプル＃３１およびサンプル＃４０１に液晶材料を等方相で注入し、常温に戻した後の液晶層の配向状態を、クロスニコル下で偏光顕微鏡を用いて観察した。液晶注入後、電圧印加前の観察結果を図３７に示す。図３７（ａ）および（ｂ）は、本実施例５サンプル＃３１の観察結果であり、図３７（ｃ）および（ｄ）は、比較サンプル＃４０１の観察結果である。図３７では、ディスクリネーションラインを太線で示す。但し、画素の外延も同じ太線で示している。
【０２１８】
本実施例５のサンプル＃３１では、液晶材料を注入するだけで、図３７（ａ）に示すように第２液晶領域２７Ｓ内の全面に、電圧印加時にベンド配向へ連続的に繋がり得る、左回りのユニフォームチルト状態を伴ったＴＮ配向が、トラップされる。この左回りのユニフォームチルト状態を伴ったＴＮ配向を呈する液晶領域を、参照番号ＬＵ−９０で示している。
【０２１９】
液晶層にスプレイ−ベンド臨界電圧Ｖｃｒ以上の電圧を印加すると、図３７（ｂ）に示すように、第１液晶領域２７Ｆと第２液晶領域２７Ｓとの境界に形成されていたディスクリネーションラインＤが、第１液晶領域２７Ｆに向かってスムーズに移動するのに伴い、第１液晶領域２７Ｆでベンド配向領域Ｂが拡大し、第１液晶領域２７Ｆのスプレイ配向領域Ｓは縮小し、第１液晶領域２７Ｆでスムーズにスプレイ−ベンド転移が実現する。
【０２２０】
一方、比較サンプル＃４０１の場合は、液晶材料を注入すると、図３７（ｃ）に示すように第２液晶領域２７Ｓが、左回りのスプレイチルト状態を伴ったＴＮ配向を呈する。この左回りのスプレイチルト状態を伴ったＴＮ配向を呈する液晶領域を、参照番号ＬＳ−９０で示している。第２液晶領域２７Ｓが左回りのスプレイチルト状態を伴ったＴＮ配向になるのは、第２液晶領域２７Ｓの下側基板のラビング方向が、図３５（ｂ）に示す矢印１９ｂの方向に規定されており、下側基板の界面付近の液晶分子のプレチルト方向が、このラビング方向に拘束されるためである。この左回りのスプレイチルト状態のＴＮ配向はスプレイ配向と位相幾何学的（トポロジー的）に同類であるため、第２液晶領域２７Ｓに形成されている左回りのＴＮ配向を呈する液晶領域ＬＳ−９０と、第１液晶領域２７Ｆに形成されているスプレイ配向領域Ｓとの境界には、明確なディスクリネーションラインが観察されない。しかし、この左回りのスプレイチルト状態のＴＮ配向は、電圧印加時にベンド配向に連続的に繋がらない。
【０２２１】
その証拠に、スプレイ−ベンド臨界電圧Ｖｃｒ以上の電圧を印加すると、図３７（ｄ）に示すように、まず、第２液晶領域２７Ｓ内に、ディスクリネーションラインＤで囲まれた、右回りのユニフォームチルト状態を伴ったＴＮ配向領域ＲＵ−９０が発生する。続いて、この右回りのユニフォームチルト状態を伴ったＴＮ配向領域ＲＵ−９０を転移核として、ディスクリネーションラインＤの移動を伴って、第１液晶領域２７Ｆ内にベンド配向領域Ｂが拡大していく。これに伴い、第１液晶領域２７Ｆのスプレイ配向領域Ｓが侵食される。
【０２２２】
従って、比較サンプル＃４０１では、電圧印加後、まず、第２液晶領域２７Ｓ内にユニフォームチルト状態のＴＮ配向領域ＲＵ−９０が発生し、これを転移核として、第１液晶領域２７Ｆ内にベンド配向領域Ｂが拡大していくという二重のプロセスが必要となる。この第２液晶領域２７Ｓ内の転移核発生プロセスは、従来のスペーサや、突起、または配向膜表面の傷等からの転移核発生プロセスと同様に、確実性がなく、再現性もない。つまり、比較サンプル＃４０１では、高速、かつ確実なスプレイ−ベンド転移が実現されにくい。
【０２２３】
以上説明したように、実施例５の液晶表示装置は、電圧無印加状態で第２液晶領域２７Ｓの液晶分子のツイスト方向がユニフォームチルト状態（スプレイひずみのないツイスト配向）となるように、液晶材料に添加するカイラル剤の種類（旋回方向）およびラビング方向が設定されている。従って、Ｖｃｒ以上の電圧印加時にベンド配向に連続的に繋がり得るＴＮ配向が、第２液晶領域２７Ｓの全面にトラップされる。結果として、Ｖｃｒ以上の電圧印加時に、第１液晶領域２７Ｓのスプレイ−ベンド転移がより確実かつ高速に実現する。
【０２２４】
本実施例５の液晶表示装置に配向リフレッシュ処理を施すと、さらに第２液晶領域２７Ｓのスプレイ−ベンド転移がより確実かつ高速に実現する。以下、図３８を参照して、本実施例５の液晶表示装置に配向リフレッシュ処理を行った場合の液晶層の配向状態の変化を、比較例の液晶表示装置に配向リフレッシュ処理を行った場合の液晶層の配向状態の変化と対比しながら、説明する。図３８は、配向リフレッシュ処理工程の液晶配向状態を、クロスニコル下で偏光顕微鏡観察した結果を示す。図３８（ａ）〜（ｄ）は、本実施例５のサンプル＃３１の液晶配向状態の時系列変化を示し、図３８（ｅ）〜（ｈ）は、比較サンプル＃４０１の液晶配向状態の時系列変化を示す。図３８では、ディスクリネーションラインを太線で示す。但し、画素の外延も同じ太線で示している。
【０２２５】
まず、両サンプルに、２Ｖｃｒ以上の電圧を印加する。電圧印加により、サンプル＃３１は、図３８（ａ）に示すように、第１液晶領域２７Ｆがベンド配向領域Ｂとなり、第２液晶領域２７Ｓが左回りユニフォームＴＮ配向領域ＬＵ−９０となる。比較サンプル＃４０１は、図３８（ｅ）に示すように、第１液晶領域２７Ｆがベンド配向領域Ｂとなり、第２液晶領域２７Ｓが右回りユニフォームＴＮ配向領域ＲＵ−９０となる。
【０２２６】
電圧印加をやめると、図３８（ｂ）および（ｆ）に示すようにサンプル＃３１および＃４０１はいずれも、その直後（十数ｍｓｅｃ後）に、第１液晶領域２７Ｆ内のベンド配向が、左回りのπツイスト配向に変形し、第１液晶領域２７Ｆの全面が左回りのπツイスト配向領域Ｌ−πになる。なお、上記のように、ベンド配向から左回りのπツイスト配向に変形するのは、両サンプルに、左回りカイラル剤コレステリルノナノエート（ＣＮ）を添加した液晶材料を用いているためである。
【０２２７】
この後、左回りのπツイスト配向領域Ｌ−πである第１液晶領域２７Ｆが、より安定なスプレイ配向に転移していく。この転移過程は、サンプル＃３１とサンプル＃４０１とでは、第１液晶領域２７Ｆ内でスプレイ配向領域Ｓの拡がり方（左回りのπツイスト配向領域Ｌ−πの侵食のされ方）が大きく異なる。
【０２２８】
本実施例５のサンプル＃３１では、図３８（ｃ）に示すように、例えば第１液晶領域２７Ｆの中央付近のスペーサ等の周囲からスプレイ配向領域Ｓが発生し、第１液晶領域２７Ｆにおいて、スプレイ配向領域Ｓが左回りπツイスト配向領域Ｌ−πを侵食していく。これに伴い、左回りπツイスト配向領域Ｌ−πは縮小し、第２液晶領域２７Ｓの方向に後退していく。
【０２２９】
電圧印加をやめて所定の時間が経過すると図３８（ｄ）に示すように、ディスクリネーションラインＤが、第１液晶領域２７Ｆと第２液晶領域２７Ｓとの境界に到達して静止し、第１液晶領域２７Ｆの全面がスプレイ領域Ｓとなる。このとき、第２液晶領域２７Ｓ内の全面に、電圧印加時にベンド配向へ連続的に繋がり得る左回りＴＮ配向がトラップされている。
【０２３０】
ディスクリネーションラインＤが第１液晶領域２７Ｆと第２液晶領域２７Ｓとの境界で静止し、第２液晶領域２７Ｓの全領域に、Ｖｃｒ以上の電圧印加時にベンド配向に連続的に繋がり得るＴＮ配向がトラップされた状態が維持されており、その結果、Ｖｃｒ以上の電圧を印加すると、第２液晶領域２７Ｓ内の全領域にわたってベンド配向転移核が形成されているので、ベンド配向領域が第１液晶領域２７Ｆのスプレイ配向領域内に拡がっていく。これに伴って、第１液晶領域２７Ｆ内でスプレイ配向領域が縮小していく。最終的に、第１液晶領域２７Ｆの全領域がベンド配向領域Ｂになる。
【０２３１】
上述したように本実施例５のサンプル＃３１では、Ｖｃｒ以上の電圧を印加するだけで、第２液晶領域２７Ｓ内にトラップされていたＴＮ配向からベンド配向が容易に拡がる。結果として、第１液晶領域２７Ｆで、高速かつ確実なベンド転移が実現する。
【０２３２】
一方、比較サンプル＃４０１では、配向リフレッシュ処理のための電圧が印加された後、図３８（ｇ）に示すように、第１液晶領域２７Ｆの四隅付近から、より安定なスプレイ配向領域Ｓが発生する。このスプレイ配向領域Ｓは、第１液晶領域２７Ｆの中央付近に向かって、左回りπツイスト配向領域Ｌ−πを侵食していく。このとき、左回りπツイスト配向領域Ｌ−πは侵食されるのみであり、第２液晶領域２７ＳにＴＮ配向がトラップされることはない。
【０２３３】
なお、高電圧印加時に、液晶材料に添加したカイラル剤が左回りであるにもかかわらず、図３８（ｇ）に示すように第２液晶領域２７Ｓが右回りＴＮ配向を取るのは、高電圧を印加すると、スプレイ歪みが大きくなり、不安定となるため、スプレイ歪のない右回りＴＮ配向を取るためである。従って高電圧ＯＦＦ直後には、右回りのユニフォームチルト状態のＴＮ配向を呈していた第２液晶領域２７Ｓは、時間の経過と共に、左回りカイラル剤の効果が支配的となり、より安定な左回りのスプレイチルト状態のＴＮ配向に変形する。従って、第２液晶領域内に、電圧印加時にベンド配向へ連続的に繋がり得るＴＮ配向がトラップされることはない。
【０２３４】
以上より、結論として、液晶層のカイラル剤の自発的なツイスト方向（左回り或いは右回り）と第２液晶領域の界面での液晶分子のプレチルト方向とをマッチングさせて、第２液晶領域で、カイラル剤の自発的ツイスト方向に液晶分子が旋回する、スプレイ歪のないユニフォームチルト状態を伴ったＴＮ配向が許容されるように設定しておくと、液晶材料を注入しただけで、第２液晶領域の全面に、電圧印加時にベンド配向へ連続的に繋がり得るＴＮ配向をトラップさせることが可能となる。また、配向リフレッシュ処理を施せば、より確実に、第２液晶領域の全面に、電圧印加時にベンド配向へ連続的に繋がり得るＴＮ配向をトラップさせることが可能となる。
【０２３５】
上記のように第２液晶領域にＴＮ配向をトラップできれば、スプレイ−ベンド臨界電圧Ｖｃｒ以上の電圧を印加するだけで、第１液晶領域内にスムーズにベンド配向領域が拡がり、高速かつ確実なベンド転移が実現する。
【０２３６】
【発明の効果】
上述したように本発明の液晶表示装置は、液晶層が、配向膜の表面の配向規制力によって配向が規制された液晶分子のプレチルト方向が第１方向である第１液晶領域と、プレチルト方向が第１方向とは異なる第２方向である第２液晶領域とを有し、第１領域の液晶層のベンド配向を用いて表示を行なうことを特徴とし、これにより、スプレイ−ベンド臨界電圧（Ｖｃｒ）以上の電圧を液晶層に印加した時に、液晶層の第２領域が、第１領域のスプレイ−ベンド転移の核となり、第１領域において、高速かつ確実なベンド転移が可能となる。
【０２３７】
また、第１液晶領域内に発生したπツイスト配向を、第２液晶領域の全領域にＴＮ配向としてトラップさせることにより、より一層高速かつ確実なベンド転移を実現できる。
【０２３８】
さらに、本発明の液晶表示装置は、カイラル添加量を少なく抑えることができるので、Ｖｃｒ付近の低電圧側において、カイラル剤による旋光性の発現による透過率の低下等の光学特性の低下を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶素子の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は、液晶素子に用いられる配向膜の平面図であり、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、電圧無印加時および電圧印加時の液晶素子の断面図であり、（ｄ）はプレチルト方向およびプレチルト角を示す図である。
【図２】（ａ）は本発明の一実施形態である液晶表示装置の断面図であり、（ｂ）は配向膜の平面図であり、（ｃ）および（ｄ）は（ｂ）の配向膜の断面図であり、（ｅ）は（ｄ）の光の照射方向と配向膜の高分子鎖との関係を模式的に示す図である。
【図３】実施例１の液晶素子の液晶層を基板法線方向から見た時の観察結果を模式的に示す図である。
【図４】比較例の液晶素子の液晶層を基板法線方向から見た時の観察結果を模式的に示す図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）実施例１の液晶素子におけるベンド配向への転移のメカニズムを説明するための液晶素子の断面図である。
【図６】比較例の液晶素子の断面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｆ）は、実施例１の液晶素子に適用可能な配向膜を説明するための図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）および（Ｅ）は、実施例２の液晶素子の液晶層の観察結果を模式的に示す図であり、（Ｃ）および（Ｆ）は、比較例の液晶素子の液晶層の観察結果を模式的に示す図である。
【図９】実施例２の液晶素子の配向膜の平面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る液晶素子の１画素の構成を基板法線方向から見た時の模式図である。
【図１１】（ａ）は本発明の一実施形態である液晶素子の液晶材料を注入した後の電圧印加前の液晶配向状態を模式的に示した図であり、（ｂ）は同素子の高電圧印加直後の液晶配向状態を模式的に示した図であり、（ｃ）は同素子の高電圧印加後の最終的な液晶配向状態を模式的に示した図であり、（ｄ）は（ａ）の破線で囲まれた領域１１Ａの部分拡大図である。
【図１２】（ａ）は本発明の一実施形態である液晶素子の高電圧印加を止めた直後の液晶配向状態を模式的に示した図であり、（ｂ）は同素子の電圧ＯＦＦして暫く後の液晶配向状態を模式的に示した図であり、（ｃ）は同素子の電圧印加を止めた後の最終的な液晶配向状態を模式的に示した図である。
【図１３】（ａ）は本発明の一実施形態である液晶素子に、一旦高電圧を印加するというリフレッシュ処理を施した後、電圧印加前の液晶配向状態を模式的に示した図であり、（ｂ）は同素子の高電圧印加直後の液晶配向状態を模式的に示した図であり、（ｃ）は同素子の高電圧印加後の最終的な液晶配向状態を模式的に示した図である。
【図１４】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る液晶素子の１画素の構成を基板法線方向から見た時の模式図である。
【図１５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る液晶素子における下側基板の配向膜上に第２液晶領域を作製する手法の例を示す図である。
【図１６】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る液晶素子における下側基板の配向膜上に第２液晶領域を作製する手法の一例を示す図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係る液晶素子における下側基板の配向膜上に第２液晶領域を作製する手法の一例を示す図である。
【図１８】光配向膜ポリビニルシンナメート（ＰＶＣｉ）の分子構造と光二量化反応過程を説明するための図である。
【図１９】本発明の一実施形態に係る液晶素子における下側基板の配向膜上に第２液晶領域を作製する手法として光配向膜ポリビニルシンナメート（ＰＶＣｉ）を用いる際のプロセスを説明するための図である。
【図２０】本発明の一実施形態に係る液晶素子における下側基板の配向膜上に第２液晶領域を作製する手法の一例を示す図である。
【図２１】本発明の一実施形態に係る液晶素子の構成を基板法線方向から見た時の模式図である。
【図２２】本発明の一実施形態に係る液晶素子においてリフレッシュ処理後の配向状態の様子を説明するための図である。
【図２３】本発明の一実施形態に係る液晶素子においてリフレッシュ処理後に発現する各種液晶配向状態のギブスフリーエネルギーの大小関係を説明するための図である。
【図２４】本発明の一実施形態に係る液晶素子において３Ｖの電圧を印加した直後の配向状態の様子を説明するための図である。
【図２５】本発明の一実施形態に係る液晶素子において３Ｖの電圧を印加した直後に発現する各種液晶配向状態のギブスフリーエネルギーの大小関係を説明するための図である。
【図２６】実施例５の液晶素子の構成を基板法線方向から見た時の模式図である。
【図２７】実施例５の液晶素子の液晶層を基板法線方向から見た時の観察結果を模式的に示す図である。
【図２８】比較例の液晶素子の液晶層を基板法線方向から見た時の観察結果を模式的に示す図である。
【図２９】（ａ）〜（ｅ）は、実施例５の液晶素子の液晶層を基板法線方向から見た時の観察結果を模式的に示す図である。
【図３０】（ａ）および（ｂ）は実施例４の液晶素子の液晶層を基板法線方向から見た時の観察結果を模式的に示す図であり、（ｃ）は比較例の液晶素子の液晶層を基板法線方向から見た時の観察結果を模式的に示す図である。
【図３１】実施例４の液晶素子の液晶層を基板法線方向から見た時の観察結果を模式的に示す図である。
【図３２】実施例４及び比較例の液晶素子の電圧−透過率特性を測定するための測定系を示した図である。
【図３３】実施例４及び比較例の液晶素子の電圧−透過率特性の測定結果を示したグラフである。
【図３４】実施例４及び比較例の液晶素子において白表示電圧印加時の透過率をノンカイラルサンプルに対する比で表わした図である。
【図３５】（ａ）は実施例５の液晶素子の構成を基板法線方向から見た時の模式図であり、（ｂ）は比較例の液晶素子の構成を基板法線方向から見た時の模式図である。
【図３６】（ａ）はユニフォームチルト配向状態を説明するための図であり、（ｂ）はスプレイチルト配向状態を説明するための図である。
【図３７】（ａ）は実施例５の液晶素子の液晶材料を注入した後の電圧印加前に液晶配向状態を示した模式図であり、（ｂ）は実施例５の液晶素子の電圧印加した直後の液晶配向状態を示した模式図である。（ｃ）は比較例の液晶素子の液晶材料を注入した後の電圧印加前に液晶配向状態を示した模式図であり、（ｄ）は比較例の液晶素子の電圧印加した直後の液晶配向状態を示した模式図である。
【図３８】（ａ）〜（ｄ）は実施例５の液晶素子をリフレッシュ処理してから電圧をＯＦＦした際の液晶配向状態の時系列変化を示した模式図であり、（ｅ）〜（ｈ）は比較例の液晶素子をリフレッシュ処理してから電圧をＯＦＦした際の液晶配向状態の時系列変化を示した模式図である。
【符号の説明】
２  偏光板
３  偏光板
４  光学位相差素子
５  電極基板
６  電極基板
１４  シール樹脂
１６  駆動回路
１７  第１方向
１８  第１方向
１９  第２方向
２１  基板
２２  透明電極
２３  配向膜
２４  基板
２５  透明電極
２６  配向膜
２６Ｆ  第１配向膜領域
２６Ｓ  第２配向膜領域
２７  液晶層
３０  液晶素子
４０  液晶表示装置
５５  凹凸形状を有するステンレス製ローラー
５９  ポジ型フォトレジスト
６０  フォトマスク
６１  定着したフォトレジスト
６２  フォトマスク
６５  物理的マスク
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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