(57)【要約】【課題】信頼性及び配向特性に優れた分割配向方式を提供する。【解決手段】配向層は基板２の面内で配向方向の異なる２つの領域Ａ，Ｂを有する。領域Ａの配向層は、溝Ｍが平行に形成された主面を有する基層と、この主面を被覆する被膜とからなる。この被膜は、主面に対して電圧無印加の状態で液晶３の分子長軸を平行に配向する水平配向能を有し、各溝Ｍは所定の方向に沿って伸びており、且つ溝の直交方向に沿って与えられたピッチで繰り返し配列されており、以って液晶３の分子長軸が溝Ｍの直交方向に指向して水平配向する。領域Ｂの配向層は、領域Ａの配向層とは異なる方法で液晶分子を配向させる。例えば被膜をラビング配向法により処理して、液晶分子を配向させる。【選択図】図１
2009229815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隙を介して互いに接合した一対の基板と、該間隙に保持された液晶と、少なくとも片方の基板に形成され該液晶の分子を配向する配向層と、少なくとも一方の基板に形成され該液晶に電圧を印加するための電極とを備え、
前記配向層は基板面内で配向方向の異なる少なくとも２つの領域を有し、
第１の領域の配向層は、複数本の溝が平行に形成された主面を有する基層と、該溝の形成された主面を被覆する被膜とからなり、前記被膜は、主面に対して電圧無印加の状態で該液晶の分子の長手方向を示す分子長軸を平行に配向する水平配向能を有し、各溝は所定の方向に沿って伸びており、且つ該所定の方向と直交する直交方向に沿って与えられたピッチで繰り返し配列されており、以って液晶の分子長軸が該溝の該所定の方向と直交する直交方向に指向して水平配向し、
第２の領域の配向層は、該第１の領域の配向層とは異なる方法で液晶分子を配向させる液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１の領域の配向層は複数本の溝が形成された基層と、該溝を被覆する被膜とからなる一方、前記第２の領域の配向層は被膜のみからなり、且つ該被膜を所定の方法で配向処理したものである請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第２の領域の配向層は  該被膜をラビング配向法により処理して、液晶分子を配向させる請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第２の領域の配向層は  該被膜をイオンビーム配向法により処理して、液晶分子を配向させる請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第２の領域の配向層は  該被膜を光配向法により処理して、液晶分子を配向させる請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記基板は、複数の画素が形成されており、各画素は、外光を反射する反射表示部と、照明光を透過する透過表示部とに分かれており、前記反射表示部は前記第１の領域に配され、前記透過表示部は前記第２の領域に配されている請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一つに記載された液晶表示装置を備えた電子機器。
【請求項８】
所定の間隙を介して互いに接合した一対の基板と、該間隙に保持された液晶と、少なくとも片方の基板に形成され該液晶の分子を配向する配向層と、少なくとも一方の基板に形成され該液晶に電圧を印加するための電極とを備えてた液晶表示装置の配向方法であって、
前記配向層を基板面内で配向方向の異なる少なくとも２つの領域に分け、
第１の領域の配向層は、複数本の溝が平行に形成された主面を有する基層と、該溝の形成された主面を被覆する被膜とからなり、前記被膜は、主面に対して電圧無印加の状態で該液晶の分子の長手方向を示す分子長軸を平行に配向する水平配向能を有し、各溝は所定の方向に沿って伸びており、且つ該所定の方向と直交する直交方向に沿って与えられたピッチで繰り返し配列されており、以って液晶の分子長軸を該溝の該所定の方向と直交する直交方向に指向して水平配向させ、
第２の領域の配向層は、該第１の領域の配向層とは異なる方法で液晶分子を配向させる液晶表示装置の配向方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。詳しくは、液晶の配向技術に関する。より詳しくは、基板を領域分割し、領域ごとに液晶を配向制御する分割配向技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＴＮ、ＥＣＢ、ＳＴＮ、ＩＰＳ、ＦＦＳ等の各種液晶モードの液晶表示パネルでは、配向処理により液晶分子を一定方向に配向させている。この液晶配向について、画素内で異なる複数の領域に分割して配向する、いわゆる分割配向が可能になると、広視野角化や、段差なしの半透過型モード等が実現可能になるため、これまで種々の分割配向技術が提案されてきた。それらの一例として、マスクラビング法、光配向法等の従来技術が挙げられる。
【０００３】
又基板表面を加工して方向の異なるグレーティング（溝）領域を形成することで、分割配向を実現する方法がある。これは、弾性歪み効果を利用してグレーティングの平行方向に液晶分子を配向させる手法であり、例えば以下の特許文献に記載がある。
【特許文献１】特開平１１−２１８７６３号公報
【特許文献２】特開２０００−１０５３８０号公報
【特許文献３】特開平５−８８１７７号公報
【特許文献４】特開平８−１１４８０４号公報
【特許文献５】特開平３−２０９２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マスクラビング法の場合、ラビング処理を利用するため十分な配向規制力を得ることができるが、マスクをレジストパターニングで形成した場合、ポリイミド（ＰＩ）等の配向膜の上にレジストを塗布するため、信頼性の低下を生じてしまうという問題がある。これは、不純物イオンとして液晶中に溶出したレジスト残留成分による保持率の低下等に起因する。ラビング法に限らず光配向法等他の配向手法の場合でも、配向方向の制御にレジストのパターニングを利用する場合は、同様の問題が生じる可能性がある。
【０００５】
上記問題を解決する方法として、レジストマスクを用いることなく、基板表面を加工して方向の異なるグレーティング（溝）領域を形成することで、分割配向を実現する方法が挙げられる。これは、弾性歪み効果を利用してグレーティングの平行方向に液晶分子を配向させる手法であるが、ラビング法に比べて配向特性が悪いという問題点を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上述した従来の技術の課題に鑑み、信頼性及び配向特性に優れた分割配向方式の液晶表示装置を提供することを目的とする。かかる目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち本発明にかかる液晶表示装置は、所定の間隙を介して互いに接合した一対の基板と、該間隙に保持された液晶と、少なくとも片方の基板に形成され該液晶の分子を配向する配向層と、少なくとも一方の基板に形成され該液晶に電圧を印加するための電極とを備え、前記配向層は基板面内で配向方向の異なる少なくとも２つの領域を有し、第１の領域の配向層は、複数本の溝が平行に形成された主面を有する基層と、該溝の形成された主面を被覆する被膜とからなり、前記被膜は、主面に対して電圧無印加の状態で該液晶の分子の長手方向を示す分子長軸を平行に配向する水平配向能を有し、各溝は所定の方向に沿って伸びており、且つ該所定の方向と直交する直交方向に沿って与えられたピッチで繰り返し配列されており、以って液晶の分子長軸が該溝の該所定の方向と直交する直交方向に指向して水平配向し、第２の領域の配向層は、該第１の領域の配向層とは異なる方法で液晶分子を配向させることを特徴とする。
【０００７】
好ましくは、前記第１の領域の配向層は複数本の溝が形成された基層と、該溝を被覆する被膜とからなる一方、前記第２の領域の配向層は被膜のみからなり、且つ該被膜を所定の方法で配向処理したものである。例えば前記第２の領域の配向層は  該被膜をラビング配向法により処理して、液晶分子を配向させる。或いは前記第２の領域の配向層は  該被膜をイオンビーム配向法により処理して、液晶分子を配向させることもできる。或いは、前記第２の領域の配向層は  該被膜を光配向法により処理して、液晶分子を配向させることもできる。一態様では、前記基板は、複数の画素が形成されており、各画素は、外光を反射する反射表示部と、照明光を透過する透過表示部とに分かれており、前記反射表示部は前記第１の領域に配され、前記透過表示部は前記第２の領域に配されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、配向層が基板面内で配向方向の異なる２つの領域に分かれている。第１の領域は、液晶分子を配向させるための配向層が、二層構造になっている点に特徴がある。即ち配向層は下側の基層と上側の被膜とからなる。基層はその表面（主面）に複数本の溝（グレーティング）が形成されている。一方被膜は例えばポリイミド配向膜からなり、液晶の分子長軸を主面に対して平行に配向する水平配向能を有する。この様にストライプ状のグレーティングを形成した基層と水平配向能を有する被膜とを組み合わせることで、グレーティングの溝が延びる所定の方向と直交する直交方向に液晶の分子長軸を指向して整列させることができる。以下この配向状態を直交配向と呼ぶ場合がある。これに対し、従来の単純なグレーティング方式は溝の直線方向に沿って液晶の分子長軸を平行に整列させたものである。以下この配向状態を平行配向と呼ぶ場合がある。
【０００９】
従来のグレーティング方式は液晶の分子長軸を溝の直線方向と平行に整列させるため、溝のアスペクト比を大きく取る必要があり、表示品質や生産性の上で大きな障害となっていた。これに対し、本発明はグレーティングと水平配向能を有する被膜を組み合わせることで、液晶の分子長軸を溝の直線方向ではなく直交方向に整列させている。この直交配向は基層のグレーティングと高分子被膜の水平配向能とを組み合わせた複合効果もしくは相乗効果により得られるもので、従来はまったく知られていなかったものである。従来の溝に沿った平行整列はグレーティングのみに依存しているため、溝のアスペクト比を大きく取る必要があった。これに対し本発明の直交配向はグレーティングと高分子被膜の複合効果で得られるため、溝のアスペクト比自体は従来の単純なグレーティング法に比較して大きく取る必要が無く、生産性や表示品質の上で優れている。
【００１０】
第１の領域に施されるグレーティングと高分子被膜の水平配向能を組み合わせた直交配向は、グレーティングの配列間隔即ちピッチが小さいほど配向特性が向上することが明らかになっている。高分子からなる配向層を塗布したグレーティングの場合、グレーティングのピッチを十分に小さくする事ができれば、十分な配向特性が得られる。しかし、実際の量産プロセスでは、必ずしも必要十分な微細形状が得られない場合もあり、そういう場合には十分な配向特性が得られにくいことがある。そこで、第２の領域の配向層は、第１の領域の配向層とは異なる方法で液晶分子を配向させる様にしている。例えば、第２の領域の配向層は被膜をラビング配向法により処理して、液晶分子を配向させる。このラビング配向法は、充分開発が進んでおり、信頼性が高く安定した配向性能が得られる。
【００１１】
例えば、画素内に透過表示部と反射表示部をそれぞれ有する半透過型液晶表示装置の場合、反射表示部よりも、透過表示部のほうがはるかに画質面で高い性能を要求されている。そのため、透過表示部の配向特性をより一層向上させることが可能な本発明の分割配向方式は、半透過型液晶表示装置の生産の展開に好適である。ただし本発明は、半透過型液晶表示装置に限られるものではなく、様々な応用例に適用できる。例えば、画素に加えて光センサが集積形成された液晶表示装置では、画素の部分と光センサが形成される部分とで、液晶の透過率を別々に制御したい場合がある。このときにも本発明に係る分割配向が適用できる。光センサは例えばペンや指を使った入力操作に用いられる。或いは画素の輝度制御に用いられる。
【００１２】
本発明の分割配向方式は、第１の領域の配向層は複数本の溝が形成された基層と、溝を被覆する被膜とからなる一方、第２の領域の配向層は被膜のみからなり、且つ被膜をラビング法などで配向処理したものである。第１の領域と第２の領域で被膜を共通にできるため、非常に量産性に優れている。その際、第２の領域に施されるラビング処理等の配向処理の条件を適切に設定することで、第１の領域固有の直交配向がラビング等によりダメージを受けないようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。図１は本発明にかかる液晶表示装置の要部を示す模式的な一部斜視図である。本発明にかかる液晶表示装置は、所定の間隙を介して互いに接合した一対の基板１，２と、間隙に保持された液晶３と、少なくとも片方の基板２に形成され液晶３の分子を配向する配向層と、少なくとも一方の基板に形成され液晶３に電圧を印加するための電極とを備えている。この配向層は基板２の面内で配向方向の異なる少なくとも２つの領域Ａ，Ｂを有する。
【００１４】
第１の領域Ａの配向層は、複数本の溝Ｍが平行に形成された主面を有する基層と、溝Ｍの形成された主面を被覆する被膜とからなる。この被膜は、主面に対して電圧無印加の状態で液晶３の分子の長手方向を示す分子長軸を平行に配向する水平配向能を有する。各溝Ｍは所定の方向に沿って伸びており、且つ所定の方向と直交する直交方向に沿って与えられたピッチで繰り返し配列されており、以って液晶３の分子長軸が溝Ｍの所定の方向と直交する直交方向に指向して水平配向する。このように、第１の領域Ａは、液晶分子を配向させるための配向層が、二層構造になっている点に特徴がある。即ち配向層は下側の基層と上側の被膜とからなる。基層はその表面（主面）に複数本の溝Ｍ（グレーティング）が形成されている。一方被膜は例えばポリイミド配向膜からなり、液晶３の分子長軸を主面に対して平行に配向する水平配向能を有する。この様にストライプ状のグレーティングを形成した基層と水平配向能を有する被膜とを組み合わせることで、グレーティングの溝Ｍが延びる所定の方向と直交する直交方向に液晶３の分子長軸を指向して整列させることができる。グレーティングと水平配向能を有する被膜を組み合わせることで、液晶３の分子長軸を溝の直線方向ではなく直交方向に整列させている。この直交配向は基層のグレーティングと高分子被膜の水平配向能とを組み合わせた複合効果もしくは相乗効果により得られるもので、従来はまったく知られていなかったものである。従来の溝に沿った平行整列はグレーティングのみに依存しているため、溝のアスペクト比を大きく取る必要があった。本発明の直交配向はグレーティングと高分子被膜の複合効果で得られるため、溝のアスペクト比自体は従来の単純なグレーティング法に比較して大きく取る必要が無く、生産性や表示品質の上で優れている。
【００１５】
これに対し、第２の領域Ｂの配向層は、第１の領域Ａの配向層とは異なる方法で液晶分子を配向させる。具体的には、第１の領域Ａの配向層が複数本の溝Ｍが形成された基層とこれを被覆する被膜とからなる一方、第２の領域Ｂの配向層は被膜のみからなり、且つこの被膜を所定の方法で配向処理したものである。例えば、第２の領域Ｂの配向層は、被膜をラビング配向法により処理して、液晶分子を配向させる。第１の領域Ａに施されるグレーティングと高分子被膜の水平配向能を組み合わせた直交配向は、グレーティングの配列間隔即ちピッチが小さいほど配向特性が向上する。高分子からなる配向層を塗布したグレーティングの場合、グレーティングのピッチを十分に小さくする事ができれば、十分な配向特性が得られる。しかし実際の量産プロセスでは、必ずしも必要十分な微細形状が得られないこともあり、そういう場合には十分な配向特性が得られにくいことがある。そこで、第２の領域Ｂの配向層は、第１の領域Ａの配向層とは異なる方法で液晶分子を配向させる様にしている。本実施形態のように、第２の領域Ｂの配向層は被膜をラビング配向法により処理して、液晶分子を配向させる。このラビング配向法は、充分開発が進んでおり、信頼性が高く安定した配向性能が得られる。
【００１６】
本発明の分割配向方式は、第１の領域Ａの配向層が複数本の溝Ｍが形成された基層と、溝を被覆する被膜とからなる一方、第２の領域Ｂの配向層は被膜のみからなり、且つ被膜をラビング法などで配向処理したものである。第１の領域Ａと第２の領域Ｂで被膜を共通にできるため、非常に量産性に優れている。その際、第２の領域Ｂに施されるラビング処理等の配向処理の条件を適切に設定することで、第１の領域Ａに固有の直交配向がラビング等によりダメージを受けないようにできる。
【００１７】
基板２は複数の画素に区分されている。図１は、一画素分のみを表している。画素は、外光を反射する反射表示部と、照明光を透過する透過表示部とに分かれている。反射表示部は第１の領域Ａに配され、透過表示部は第２の領域Ｂに配されている。このように画素内に透過表示部と反射表示部をそれぞれ有する半透過型液晶表示装置の場合、反射表示部よりも、透過表示部のほうがはるかに画質面で高い性能を要求される。そのため、透過表示部の配向特性をより一層向上させることが可能な本発明の分割配向方式は、半透過型液晶表示装置の生産の展開に好適である。
【００１８】
本実施形態では、下側の基板２は配向方向の異なる２つの領域Ａ，Ｂに分割されている。共に配向膜塗布されているところは共通で、一方の領域Ａの下地には溝Ｍが形成されているが、他方の領域Ｂでは下地に溝は形成されていない。溝Ｍが形成されている領域Ａでは、グレーティングそのものがポリイミド等配向膜中の高分子鎖を配向させる作用により液晶配向機能が発現する現象を利用して、液晶分子の配向を行っている。溝が形成されていない領域Ｂに関しては、グレーティング配向以外の手段により液晶分子の配向を行っている。上側の対向基板１は、透過表示部、反射表示部共に配向方向は共通となっている。
【００１９】
本実施形態では、グレーティング配向法とラビング配向法を組み合わせている。図１の構成において、ＴＦＴアレー基板２上にポリイミド配向膜を塗布後、ラビング処理を施すことにより、透過表示部の液晶分子の配向方向を制御している。この時、透過表示部、反射表示部共に一律にラビング処理が施されてしまうが、ラビング処理条件の調整により、グレーティングにより配向制御が施されている反射表示部の本来の配向方向を保ったまま、それとは異なる方向に透過表示部の配向制御を行うことが可能となる。
【００２０】
ここで、ラビング処理条件とは、図２（ａ）のラビングローラーの押込み量、回転速度、ステージ移動速度、等を指す。その中の一例として押込み量の寄与について以下に説明する。一般的に、ラビングによる液晶分子の配向作用の発現は、ラビング布の接触という機械的作用により、ポリイミド配向膜中の高分子鎖が一軸延伸することに基づくことが知られている。従って、ラビングローラーの押込み量の調整次第で、ポリイミド高分子鎖の一軸延伸作用が制御されることになり、それに伴う液晶配向特性が制御されることになる。一般的に、押込み量が小さいと、液晶配向特性の低下、具体的には、オーダーパラメーター、アンカリングエネルギーが低い状態しか実現できないのに対して、押込み量を大きくすれば液晶配向特性は向上する。しかし、押込み量がある程度以上になると、液晶配向特性が飽和することと、配向膜表面に与える損耗の増加等が生じるため、量産ではそれらのバランスをとった適切な条件となるように押込み量が設定されている。
【００２１】
上記のように、透過表示部に関してはラビングの押込み量に比例して液晶配向特性が向上する一方で、もともとグレーティングによりラビング方向とは異なる方向に配向制御が施されている反射表示部に関しては、押込み量が増えると逆に配向特性は低下し、最終的にはラビング方向に液晶分子が配向してしまう。即ち、透過表示部と反射表示部の分割配向が維持できなくなってしまうという問題が生じる。しかし、反射表示部には溝形状が形成されているために、平坦な透過表示部と比較すると、凸凹形状によりラビング布による配向膜表面への力のかかり方が均等にならないために、より大きい押込み量に設定しないと、ラビング方向への液晶配向作用が生じないことが確認されている。従って、コントラスト（ＣＲ）で代表している液晶配向特性と押込み量の関係を示す図２（ｂ）の結果より、適切な押込み量を設定することにより、透過、反射両表示部の配向特性を維持したまま分割配向を実現することが可能である。
【００２２】
図２（ｂ）のグラフは、押込み量と表示コントラストとの関係を表しており、グレーティング配向した領域Ａ（反射表示部）とラビング配向した領域Ｂ（透過表示部）の特性を比較できるように表している。領域Ｂでは、ローラーの押込み量に比例して表示コントラストが高くなっている。即ちラビング配向は、一般にローラー押込み量に比例して、液晶の配向特性が良くなっていく。逆に、領域Ａでは、ローラーの押込み量に比例して表示コントラストが低くなっている。即ちグレーティング配向は、本来不要なラビングローラーの押込み量に比例して、液晶の配向特性が悪くなっていく。図２（ｂ）のグラフから明らかなように、領域Ａと領域Ｂとの間でバランスの取れたラビングローラーの押込み量の範囲がある。この範囲でラビング処理を施すことにより、両領域Ａ，Ｂで共に充分な表示コントラストを実現できる。
【００２３】
図３に、ラビング押込み量と配向特性との関係について実験を行った結果を示す。図３は、一つの画素をホモジニアス配向とツイスト配向になるように分割配向を行ったセルを偏光顕微鏡で観察した結果で、観察を容易にするために、２つの異なる配向領域は共に透過表示部とした。ここで、対向基板側は、ホモジニアス配向領域、ツイスト配向領域共に十分な配向特性が得られる条件においてラビング配向処理を施しており、対向基板界面では両領域ともに液晶分子は同一方向に配向している。それに対して、ＴＦＴアレー基板側は、ツイスト配向領域に形成されている溝がホモジニアス配向領域には形成されておらず、配向膜塗布後に施されるラビングの押込み量を変化させた時の配向状態の変化が図３のように観察されている。ここで、ホモジニアス配向領域は純粋にラビング処理のみにより液晶が配向し、ツイスト配向領域はグレーティング配向に対してラビング配向処理を重畳させた状態で液晶分子が配向している。
【００２４】
図３に示したサンプルは、偏光板をクロスニコル条件にした時に、ホモジニアス配向領域は、液晶分子の配向方向が偏光板に直交又は平行となるように配置しているため、配向状態が良好の時は、均一で締まった黒として観察される。一方、ツイスト配向領域は、配向状態が良好の時は、均一で締まった白として観察されるように配置されている。まず、押込み量が小さい図３（ａ）のサンプルを見ると、ホモジニアス配向領域は黒が均一に締まっていないが、これは押込み量が不足しているために十分な液晶配向特性が得られていないことが分かる。
【００２５】
次に、押込み量を増加させた図３（ｂ）のサンプルでは、ホモジニアス配向領域は均一な黒、ツイスト配向領域は均一な白として観察されており、各々の領域で十分な配向特性が得られていることが示されている。
【００２６】
さらに、押込み量を増加させた図３（ｃ）、（ｄ）のサンプルでは、ツイスト配向領域において、ホモジニアス配向領域と接している箇所から、やがては全体的に黒っぽく変化している様子が観察されている。これは、押込み量の増加により、グレーティングによる本来の液晶配向方向が変化し、ラビング方向に液晶分子が配向し始めていることを示している。
【００２７】
以上のように、本発明の構成では、押込み量は小さすぎても強すぎても十分ではなく、図３（ｂ）に示すような適切な条件を選択することで、ラビングによる配向と、グレーティングによる配向を共存させた形の分割配向を実現することができる。なお、図３ではラビング条件の一つとして、押込み量に関する影響についてのみ説明しているが、回転数、送りスピード、等々のその他のパラメーターの影響に関しても、同様のことが言える。なお以上の実施例では、液晶セルの片側基板は完全なラビング配向、もう一方の基板はグレーティング配向とラビング配向を併用させた構成について説明してきたが、両方の基板でグレーティング配向とラビング配向を併用させた構成にしても構わない。
【００２８】
図４は、本発明に係る液晶表示装置の他の実施形態を示す模式的な部分斜視図である。理解を容易にするため図１に示した先の実施形態と同様の表記を採用している。本実施形態は、上述のグレーティング配向法と組み合わせる配向法として選択したラビング配向法に代わって、イオンビーム配向を選択した構成である。イオンビーム配向法は、ポリイミド、ダイヤモンドライクカーボン等の有機物薄膜に対して、Ａｒ、Ｎ２等の荷電粒子を照射して膜中の分子結合を切断する等の作用により、イオンビーム照射方向に対して液晶分子を配向させる手段として広く知られている。また、配向膜として選択する材料、イオンビーム入射角度θの組み合わせにより、チルト角度を制御できることも知られている。
【００２９】
ここで、基板２に対して低角度θで照射することで所望のチルト角が得られる構成にすれば、溝Ｍによる凸凹が形成されている領域Ａは入射イオンビームの影になる箇所が生じるために、凸凹が形成されていない領域Ｂと比較すると、イオンビームによる配向作用が不十分になる。このことを利用して、上述のラビング配向との組み合わせのように、グレーティング配向法とイオンビーム配向法を組み合わせた分割配向を実現することができる。先の実施例の構成で、ラビング押込み量を変化させることで最適条件が存在したように、本構成でもイオンビーム配向の条件、代表例としてイオンビーム束密度、加速電圧、照射時間、等々を変化させることで最適な条件が存在し得る。
【００３０】
図５は、本発明に係る液晶表示装置の別の実施形態を示す模式的な部分斜視図である。理解を容易にするため図１に示した先の実施形態と同様の表記を採用している。本実施形態は、上述のグレーティング配向法と組み合わせる配向法として選択したラビング配向法に代わって、光配向を選択した構成である。光配向法は、ポリイミド、ポリビニルシンナメート等の有機物薄膜に対して、偏光させたＵＶ光を照射して膜中の分子結合を切断、又は重合させる等の作用により、液晶分子を配向させる手段として広く知られている。また、配向膜として選択する材料、ＵＶ入射角度θの組み合わせにより、チルト角度を制御できることも知られている。
【００３１】
ここで、基板２に対して低角度θで照射することで所望のチルト角が得られる構成にすれば、溝Ｍによる凸凹が形成されている領域Ａは入射ＵＶ光の影になる箇所が生じるために、凸凹が形成されていない領域Ｂと比較すると、ＵＶ光による配向作用が不十分になる。このことを利用して、上述のラビング配向との組み合わせのように、グレーティング配向法と光配向法を組み合わせた分割配向を実現することができる。先の実施例の構成で、ラビング押込み量を変化させることで最適条件が存在したように、本構成でも光配向の条件、代表例としてＵＶ照射量、照射時間、等々を変化させることで最適な条件が存在し得る。このように、グレーティングを利用した分割配向による液晶表示装置において、部分的にラビング配向法、その他の配向手法によって高い配向規制力を実現することが可能になり、且つ、マスクラビング法のように、ポリイミド配向膜上にパターニング用のレジストを塗布する必要がないので、信頼性が低下することが無いという利点を有する。
【００３２】
図６に、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードにおいて本発明を適用した場合の断面図を示す。本液晶表示装置は、所定の間隙を介して互いに接合した一対の基板１，２と、この間隙に保持された液晶３と、両基板１、２に形成され液晶３の分子を配向する配向層と、一方の基板２に形成され液晶３に電圧を印加するための電極２７とを備えている。基板２は、複数の画素に区分されており、図６は一画素分の断面構造を表している。画素は、外光を反射する反射表示部Ａと、基板２の背面にある光源からの照明光を透過する透過表示部Ｂとに分かれている。
【００３３】
第１の基板１の下には、順にカラーフィルタ１１、平坦化層１２、段差１３及び第１の配向膜１４が形成されている。段差１３は、反射表示部Ａと透過表示部Ｂとで、液晶３の厚みをそれぞれ最適化するために配されている。又配向膜１４は例えばラビング処理に適したポリイミドフィルムである。
【００３４】
第２の基板２の上には、順に第１の絶縁膜（下地膜）２１、第２の絶縁膜２２、金属膜２３、第３の絶縁膜２４、共通配線２５、第４の絶縁膜２６、画素電極２７及び第２の配向膜２８が形成されている。なお、金属膜２３は反射表示部Ａのみに形成されており、下地の絶縁膜２２の凹凸の上に配されて拡散反射板２０を構成している。又画素電極２７はスリット状若しくはストライプ状にパターニングされており、共通配線２５との間でフリンジフィールドを発生する。液晶３はこのフリンジフィールドに応答して、配向状態が変化する。また配向膜２８は例えばポリイミドフィルムからなる。
【００３５】
反射表示部Ａでは、共通配線２５下の絶縁膜２４上にフォトリソグラフィー法によりグレーティング形状を形成しており、その上に共通配線２５、絶縁膜２６、画素電極２７と積層しても、下地に形成された形状の影響を受けて最表面も溝形状を呈している。スリット状にパターニングされた画素電極２７上には、オフセット印刷、スピンコート法、等の方法によりポリイミド配向膜２８が塗布される。ここで反射表示部Ａでは、グレーティング形状によるポリイミド配向膜２８の高分子鎖の配向作用により液晶３に対する配向性が発現する。
【００３６】
これに対し透過表示部Ｂは、このままでは液晶３に対する配向性が発現しない。ラビング配向法やイオンビーム配向法を適用することで、液晶３を配向制御できる。なお対向基板１側は、透過表示部Ｂと反射表示部Ａ共通の配向方法により同じ方向に液晶分子３が配向するように処理されている。具体的には、ラビング、イオンビーム配向法、又は上述のグレーティング配向法により均一な配向処理が施されている。このように配向処理することで、反射表示部Ａの液晶３はツイスト配向し、透過表示部Ｂの液晶３はホモジニアス配向する。
【００３７】
以下参考のため、グレーティング配向の原理について簡潔に説明する。図７は本発明にかかるグレーティング配向基板の要部を示す模式的な一部斜視図である。図７は配向層が形成された片方の基板を模式的に表している。なお電極は図を見易くするため図示を省略している。配向層は、複数本の溝Ｍが平行に形成された主面を有する基層と、溝Ｍの形成された主面を被覆する被膜とからなる。但し、複数本の溝Ｍは幾何学的に厳密に平行である必要は無く、本発明の作用効果を奏する範囲で概ね若しくは実質的に平行であればよい。この被膜は高分子フィルムからなる。図示の例では、有機高分子被膜を構成する高分子鎖は溝Ｍに沿って整列している。但しこれは高分子鎖の状態を模式的に表したものであり、本発明は必ずしもこの様な高分子鎖配列に限定されるものではない。この被膜は、電圧無印加の状態で液晶の分子の長手方向を示す分子長軸を主面に対して平行に配向する水平配向能を有する。また主面は、複数本の溝Ｍが形成された基層の表面を表しており、基板面と平行な仮想面である。
【００３８】
各溝Ｍは与えられた直線方向に沿って伸びており、且つ直線方向と直交する直交方向に沿って与えられたピッチで繰り返し配列されている。この直交方向に沿った基層の断面は、各溝Ｍの底に対応した凹部と、隣り合う溝Ｍの境に対応した凸部とが、交互に繰り返し現れる凹凸構造となっている。
【００３９】
本発明の特徴事項として、液晶分子の長軸が溝の直線方向と直交する直交方向に指向して水平配向をしている。従来のグレーティングを利用した配向では、液晶分子が溝Ｍの直線方向と平行に指向した平行配向となっている。本発明はグレーティングを水平配向膜で被覆することにより、従来の平行配向とは異なる直交配向を実現している。この直交配向は、グレーティング基層と水平配向膜との相乗効果により得られたものであり、従来に比べアスペクト比を大きくとる必要が無い。溝Ｍの配列ピッチに対する溝の深さの比率を表すアスペクト比は、本発明に従って１未満に押さえることができる。
【００４０】
配向被膜は、例えばイミド化率が５０％以上のポリイミド材料で作成している。図８は、ポリイミド配向膜の一般的な作成方法を示す。ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸は、酸無水物とジアミンとの反応で得られる。ポリイミド配向膜を得るため方法として、溶媒に溶かしたポリアミック酸を基板に塗布、２５０〜３００℃に加熱（ベーク）して、基板上で直接、熱的にイミド化する方法（Ａ）と、溶液中で化学的にイミド化した可溶性ポリイミドを溶媒に溶かしたものを塗布、加熱する方法（Ｂ）の２種類が知られている。ポリアミック酸、可溶性ポリイミドの何れを出発材料として使用するかにより得られる特性が変わってくるので、目的、用途に応じて使い分けがなされている。また、両者の利点を兼ね備えた方法として、ポリアミック酸と可溶性ポリイミドを混合した溶液を使用して、それぞれの原料に基づく２層を形成するハイブリッドタイプのものも知られている。
【００４１】
以上説明した本発明における液晶表示装置は、フラットパネル形状を有し、様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピューター、携帯電話、ビデオカメラなど、電子機器に入力された、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器のディスプレイに適用することが可能である。以下この様な表示装置が適用された電子機器の例を示す。図９は本発明が適用されたデジタルカメラであり、上が正面図で下が背面図である。このデジタルカメラは、撮像レンズ、フラッシュ用の発光部５５、表示部５６、コントロールスイッチ、メニュースイッチ、シャッター５９等を含み、本発明の表示装置をその表示部５６に用いることにより作製される。
【００４２】
図１０は本発明が適用されたノート型パーソナルコンピュータであり、本体６０には文字等を入力するとき操作されるキーボード６１を含み、本体カバーには画像を表示する表示部６２を含み、本発明の表示装置をその表示部６２に用いることにより作製される。
【００４３】
図１１は本発明が適用された携帯端末装置であり、左が開いた状態を表し、右が閉じた状態を表している。この携帯端末装置は、上側筐体７３、下側筐体７４、連結部（ここではヒンジ部）７５、ディスプレイ７６、サブディスプレイ７７、ピクチャーライト７８、カメラ７９等を含み、本発明の表示装置をそのディスプレイ７６やサブディスプレイ７７に用いることにより作製される。
【００４４】
図１２は本発明が適用されたビデオカメラであり、本体部８０、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ８４、撮影時のスタート／ストップスイッチ８５、モニター８６等を含み、本発明の表示装置をそのモニター８６に用いることにより作製される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明にかかる液晶表示装置の実施形態を示す模式図である。
【図２】ラビング配向の処理条件を説明する模式図である。
【図３】本発明にかかる液晶表示装置のサンプルの顕微鏡写真図である。
【図４】本発明にかかる液晶表示装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図５】本発明にかかる液晶表示装置の別の実施形態を示す模式図である。
【図６】本発明にかかる液晶表示装置の実施例を示す模式的な断面図である。
【図７】本発明にかかるグレーティング配向の原理を示す模式図である。
【図８】ポリイミド配向膜の成膜方法を示す模式図である。
【図９】本発明にかかる液晶表示装置を備えたデジタルスチルカメラを示す斜視図である。
【図１０】本発明にかかる液晶表示装置を備えたノート型パーソナルコンピューターを示す斜視図である。
【図１１】本発明にかかる液晶表示装置を備えた携帯端末装置を示す模式図である。
【図１２】本発明にかかる液晶表示装置を備えたビデオカメラを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・基板、２・・・基板、３・・・液晶、１４・・・配向膜、２７・・・画素電極、２８・・・配向膜、Ａ・・・第１の領域（反射表示部）、Ｂ・・・第２の領域（透過表示部）、Ｍ・・・溝
【図１】
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【図２】
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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３】
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