JPH10186365A

JPH10186365A - 液晶表示素子およびそれに使用する配向基板の製造方法

Info

Publication number: JPH10186365A
Application number: JP35034496A
Authority: JP
Inventors: Nobukazu Nagae; 伸和長江; Nobuaki Yamada; 信明山田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】製造工程を簡略化して迅速に製造することが
可能となる液晶表示素子、およびそれに使用する配向基
板の製造方法を提供する。【解決手段】一対の基板の少なくとも一方の基板が、
表示媒体側表面に垂直配向膜と水平配向膜とを、各画素
毎に該垂直配向膜を該水平配向膜が囲む状態に配し、か
つ、該垂直配向膜のセルギャップが他の部分でのセルギ
ャップよりも大となるように形成され、該表示媒体の各
画素部分が該垂直配向膜を軸位置として軸対称状に配向
した液晶分子を有する構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばパーソナル
コンピュータ、ワードプロセッサ、アミューズメント機
器、テレビジョン装置などの平面ディスプレイ部分を構
成する液晶表示素子、およびその液晶表示素子に使用す
る配向基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述した液晶表示素子としては、従来、
一対の基板の間に液晶層が挟まれた構成のものが知られ
ている。この構成の液晶表示素子においては、図１６
（ｂ）に示すように、両基板１０１ａ、１０１ｂの液晶
層１０３側表面に設けた電極１０２ａ、１０２ｂの間に
所定の電位を印加すると、その間の液晶層１０３の液晶
分子１０４が傾斜した中間調状態になる。この状態の液
晶表示素子を、方向の異なるＡ方向とＢ方向とから観察
すると、両方向で光の透過率が異なり、視角特性が悪い
ものとなる。

【０００３】そこで、視角特性を改善するために、図１
６（ａ）に示すように、一対の基板１０１ａ、１０１ｂ
の間に、高分子壁１０７で囲まれた液晶領域１０６を有
し、かつ、その液晶領域１０６が少なくとも２方向以上
の方向に配向した表示媒体１０５を設けて、広視角モー
ドとする必要がある。なお、図１６（ａ）においては、
図１６（ｂ）と同一部分には同一番号を付している。こ
の広視角モードの液晶表示素子においては、上述のよう
にして中間調状態にしても、液晶領域１０６における軸
対称部分の液晶分子１０６ａが逆方向に立ち上がった状
態となり、Ａ方向とＢ方向とで光の透過率が等しくな
り、視角特性が改善される。

【０００４】ところで、このような広視角モード液晶表
示素子の具体例としては、以下の通りである。

【０００５】その方法としては、液晶セル内に高分子壁
を有し、偏光板を要さず、しかも配向処理を不要とする
ものとして、液晶の複屈折を利用し、透明または白濁状
態を電気的にコントロールする方法が知られている。よ
り詳細には、この方法は、基本的には、液晶分子の常光
屈折率と高分子壁の屈折率とを一致させ、電圧を印加し
て液晶の配向が揃うときには透明状態を表示し、電圧無
印加時には液晶の配向の乱れによる光散乱状態を表示す
る方法である。提案されている方法としては、液晶材料
と、光硬化性または熱硬化性の樹脂とを混合した混合物
を液晶セル内に配し、その後、混合物に光または熱を付
与して樹脂を硬化させることにより、液晶を析出させて
樹脂からなる高分子壁中に液晶領域を形成させて液晶表
示素子を得る方法がある（特表昭６１−５０２１２８
号）。更に、この液晶表示素子を、互いに偏光軸が直交
する偏光板の間に設けた構成のものが提案されている
（特開平４−３３８９２３号、特開平４−２１２９２８
号）。

【０００６】他の方法として、非散乱型で偏光板を用い
て視角特性を改善する方法がある（特開平５−２７２４
２号）。この方法は、液晶材料と光硬化性樹脂との混合
物に光を照射して相分離させ、高分子壁中に液晶領域を
形成させる方法である。得られた液晶表示素子は、液晶
領域の配向状態が高分子壁により乱されたランダム状態
になり、電圧印加時に液晶領域内の個々の液晶ドメイン
で液晶分子の立ち上がる方向が異なるため、各方向から
見た見かけ上の透過率が、液晶の屈折率異方性（△ｎ）
とセルギャップ（ｄ）との積で表されるリタデーション
値が平均化されることにより等しくなり、中間調状態で
の視角特性が改善される。

【０００７】更には、液晶の配向状態を、上述した２方
向以上よりも好ましい軸対称状にすることが提案されて
いる。

【０００８】その方法としては、基板表面に結晶性高分
子からなる球晶構造を設けて、この球晶構造にて軸対称
にする方法が提案されている（特開平６−３０８４９６
号）。また、基板上に形成した配向膜にラビングなどの
配向処理を行わず、液晶分子をランダム方向に配向させ
る方法が提案されている（特開平６−１９４６５５
号）。しかし、これらの両方法により得られた液晶表示
素子は、画素内の液晶分子が異なった方向に向いている
ため、ディスクリネーションラインが画素内に発生し、
そのためにコントラストが低下するという欠点がある。

【０００９】そこで、画素内での上記ディスクリネーシ
ョンラインの発生を防止する方法として、以下の方法が
提案されている。

【００１０】一つの方法は、液晶セル内に液晶材料と高
分子材料との混合物を配置し、その混合物に光を照射し
て光重合させる際に、ホトマスクなどにより光量を制御
することにより、液晶分子を画素内で渦巻状などの軸対
称配向となし、液晶分子を電圧にて制御することによ
り、渦巻状などの軸対称配向を、ホメオトロピック状態
に変化するように動作させるようにした液晶表示素子が
提案されている（特開平７−１２０７２８号）。

【００１１】また、他の方法として、軸対称配向を配向
処理により作製する方法が提案されている（特開平６−
２６５９０２号、特開平６−３２４３３７号）。このう
ち、前者は概念的な方法である。一方、後者は軸対称状
の細溝を基板上に形成して、それを利用して軸対称状の
配向状態を実現する方法であり、液晶分子のプレチルト
を制御することが困難で、ディスクリネーションライン
を十分なレベルで防止することができず、また、軸対称
配向が不安定になるという欠点がある。

【００１２】更には、十分なレベルでディスクリネーシ
ョンラインの発生を防止することを可能とする方法が提
案されている（特開平６−３０１０１５号）。この方法
は、液晶セル内に配した表示媒体に対し、温度パターン
と電圧パターンとを組み合わせたパターンで温度制御を
行うと共に電圧印加を行い、画素内の液晶領域を軸対称
配向とする方法である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この提
案方法（特開平６−３０１０１５号）による場合は、製
造工程中に、所定の温度パターンで温度制御を行うと共
に、所定の電圧パターンで電圧印加を行う必要があり、
よって製造工程が複雑になり、迅速な製造が困難になる
という難点があった。

【００１４】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、製造工程を簡略化して迅
速に製造することが可能となる液晶表示素子、およびそ
れに使用する配向基板の製造方法を提供することを目的
とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、一対の基板の間に、液晶を含む表示媒体が、該液晶
を等方相から徐冷してネマチック相にする工程を少なく
とも含んで設けられている液晶表示素子において、該一
対の基板の少なくとも一方の基板が、該表示媒体側表面
に垂直配向領域と水平配向領域とを、各画素毎に該垂直
配向領域を該水平配向領域が囲む状態に配し、かつ、該
垂直配向領域のセルギャップが他の部分でのセルギャッ
プよりも大となるように形成され、該表示媒体の各画素
部分が該垂直配向領域を軸位置として軸対称状に配向し
た液晶分子を有する構成となっており、そのことにより
上記目的が達成される。

【００１６】本発明の液晶表示素子において、前記垂直
配向領域が、その少なくとも一部を前記水平配向領域よ
りも、該垂直配向領域を設けてある前記基板からの高さ
を低くして形成されている構成とすることができる。

【００１７】本発明の液晶表示素子において、前記垂直
配向領域の少なくとも一部が、すり鉢状の凹状に形成さ
れている構成とすることが好ましい。

【００１８】本発明の液晶表示素子において、前記垂直
配向領域が、その表面積を１０μｍ²以下にして形成さ
れている構成とすることが好ましい。

【００１９】本発明の配向基板の製造方法は、上述した
液晶表示素子に使用され、前記液晶分子を垂直配向領域
を軸位置として軸対称状に配向させる基板の製造方法で
あって、基板上の各画素毎に、垂直配向膜と水平配向膜
とを、該垂直配向膜を該水平配向膜が囲む状態に、か
つ、該垂直配向膜の表面を該水平配向膜の表面よりも低
くして形成し、そのことにより上記目的が達成される。

【００２０】本発明の配向基板の製造方法において、前
記基板に、少なくとも前記垂直配向膜の位置する部分が
すり鉢状の凹状に形成されているものを使用するように
してもよい。

【００２１】本発明の配向基板の製造方法は、上述した
液晶表示素子に使用され、前記液晶分子を垂直配向領域
を軸位置として軸対称状に配向させる基板の製造方法で
あって、基板上に、垂直配向膜と水平配向膜とを基板側
からこの順に形成し、該水平配向膜の一部を除去して、
該垂直配向膜の露出部を該水平配向膜が囲む状態に、か
つ、該垂直配向膜の露出部の表面を該水平配向膜の表面
よりも低くして形成し、そのことにより上記目的が達成
される。

【００２２】本発明の配向基板の製造方法において、前
記基板に、少なくとも前記垂直配向膜露出部の位置する
部分がすり鉢状の凹状に形成されているものを使用する
ようにしてもよい。

【００２３】本発明の基板の製造方法は、上述した液晶
表示素子に使用され、前記液晶分子を垂直配向領域を軸
位置として軸対称状に配向させる基板の製造方法であっ
て、少なくとも垂直配向膜形成部分がすり鉢状の凹状に
形成されている基板上に水平配向膜を形成し、該水平配
向膜の一部の表面を荒す処理を行い、該処理により得ら
れる垂直配向領域を、水平配向領域にて囲まれた状態
に、かつ、該水平配向領域の表面よりも低くして形成
し、そのことにより上記目的が達成される。

【００２４】本発明の配向基板の製造方法において、前
記処理に、紫外光、可視光、赤外光、レーザー光、電子
ビーム、イオンビームまたはＸ線を照射する手法を用い
ることができる。また、前記処理に、界面活性剤、酸溶
液、反応性ガスを用いることができる。

【００２５】以下に、本発明の作用について説明する。

【００２６】本発明にあっては、配向基板の表示媒体側
表面に設けた垂直配向領域と水平配向領域とを、各画素
毎に該垂直配向領域を該水平配向領域が囲む状態に配し
ているので、垂直配向領域に接する液晶分子は垂直配向
し、水平配向領域に接する液晶分子は水平配向するた
め、垂直配向領域の部分を軸位置として軸対称配向が得
られる。更に、該垂直配向領域のセルギャップが他の部
分でのセルギャップよりも大となっているので、液晶を
等方相から徐冷してネマチック相にする工程の際に、軸
位置がセルギャップ大の垂直配向領域になり易く、確実
に軸位置を制御して軸対称配向を得ることが可能とな
る。

【００２７】このとき、前記垂直配向領域の表面積を１
０μｍ²以下にして形成するのがよい。垂直配向領域の
表面積を１０μｍ²より大にすると、垂直配向領域内に
軸対称配向ドメインが複数箇所で析出する結果、配向が
崩れて軸対称配向が得られないからである。また、その
表面が平坦であれば、その表面積の規制された部分に軸
位置を存在させることができるが、液晶表示素子の全画
素の軸位置を揃えることができないので、垂直配向領域
の少なくとも一部を水平配向領域よりも基板からの高さ
を低くして形成するのがよい。このようにすると、低い
部分に軸位置を配置させ得、その低い部分を全画素で揃
えて設けることにより、全画素で軸位置の揃った軸対称
配向が得られる。その低い部分の形状としては、たとえ
ばすり鉢状が該当し、その最低点に軸が位置することと
なる。

【００２８】以上のような作用は、液晶と接する表面
が、垂直配向領域や水平配向領域となっておれば得られ
る。また、液晶と接する表面だけでなく、その下の部分
も同質となっている場合、つまり厚みのある垂直配向膜
や水平配向膜が設けられている場合にも、同様な作用が
得られる。

【００２９】このような軸対称配向を可能とする配向基
板は、基板上の各画素毎に、垂直配向膜と水平配向膜と
を、該垂直配向膜を該水平配向膜が囲む状態に、かつ、
該垂直配向膜の表面を該水平配向膜の表面よりも低くし
て形成すると得られる。このとき、前記基板に、少なく
とも前記垂直配向膜の位置する部分がすり鉢状の凹状に
形成されているものを使用するのがよい。

【００３０】また、上述した配向基板は、ベースとして
の基板上に、垂直配向膜と水平配向膜とを基板側からこ
の順に形成し、該水平配向膜の一部を除去して、該垂直
配向膜の露出部を該水平配向膜が囲む状態に、かつ、該
垂直配向膜の露出部の表面を該水平配向膜の表面よりも
低くして形成すると得られる。このとき、前記ベースと
しての基板に、少なくとも前記垂直配向膜露出部の位置
する部分がすり鉢状の凹状に形成されているものを使用
するのがよい。

【００３１】また、上述した配向基板は、少なくとも垂
直配向膜形成部分がすり鉢状の凹状に形成されている基
板上に水平配向膜を形成し、該水平配向膜の一部の表面
を荒す処理を行い、該処理により得られる垂直配向領域
を、水平配向領域にて囲まれた状態に、かつ、該水平配
向領域の表面よりも低くして形成すると得られる。前記
処理に、紫外光、可視光、赤外光、レーザー光、電子ビ
ーム、イオンビームまたはＸ線を照射する手法を用いる
か、または、界面活性剤、酸溶液、反応性ガスを用いる
ことにより、水平配向膜表面が荒れて垂直配向領域とな
る。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て具体的に説明する。

【００３３】本発明の液晶表示素子は、一対の基板の間
に、液晶層のみからなる表示媒体が設けられており、少
なくとも一方の基板は、該表示媒体側表面に垂直配向領
域と水平配向領域とを有する配向基板となっている。こ
の垂直配向領域と水平配向領域とは、各画素において、
該垂直配向領域を該水平配向領域が囲む状態に配し、か
つ、該垂直配向領域を該水平配向領域よりも該当基板か
らの高さを低くして形成されている。

【００３４】このように構成された本発明の液晶表示素
子においては、該表示媒体の各画素部分が該垂直配向領
域を軸位置として軸対称状に配向した液晶分子を有する
構成となる。以下に、その理由を詳述する。

【００３５】特開平６−３０１０１５号に開示された液
晶表示素子（ＡＳＭ）は画素毎に液晶分子が軸対称配向
しており、非常に優れた広視野角特性を有している。し
かし、液晶分子を画素毎に均一に軸対称配向させるに
は、その液晶表示素子に複雑な温度パターンおよび電圧
パターンで温度付与と電圧印加とを行う必要がある。こ
のため、工業的製造において、製造時間および製造コス
トに悪影響を及ぼす。

【００３６】垂直配向膜上において、等方相からの析出
時点で、液晶分子は軸対称配向として析出する。しか
し、全体に垂直配向膜がある場合、徐冷する過程におい
て、多くの軸対称配向ドメインが析出し、それぞれが融
合しない。更に、常温まで冷却させると、全体が垂直配
向となり、表示が黒で固定されてしまう。

【００３７】そこで、軸対称配向を容易に得るために、
画素中心部に小さい垂直配向領域を、それ以外の画素領
域に水平配向領域を作製することで、図１｛（ａ）は正
面図、（ｂ）は平面図｝に示すように、画素中心部の垂
直配向領域における軸対称配向ドメインを中心として水
平配向領域にも連続的に放射状、または同心円状に配向
するため、電圧印加することなく、画素全体が軸対称配
向とすることが可能となる。

【００３８】更に、液晶等方相（アイソトロピック相）
からの徐冷により析出したネマチック相は、セルギャッ
プの大きいところに移動するため、画素中心部のセルギ
ャップを最大にすることで、析出したネマチック相を強
制的に画素中心部に析出させて、軸対称配向させること
で、更に軸位置の揃った均一な表示品位の優れた液晶表
示素子を得ることができるからである。

【００３９】また、垂直配向領域の平面形状は、円形、
楕円形、多角形などの角が鋭角ではない形状が好まし
い。その理由は、角が鋭角であると、配向に乱れが生じ
て軸対称配向を得るのが困難となるからである。また、
垂直配向領域の表面積は、１０μｍ²以下が好ましい。
その理由は、垂直配向領域の表面積を１０μｍ²より大
にすると、液晶等方相（アイソトロピック相）から徐冷
してネマチック相が析出する際に、垂直配向領域内に軸
対称配向ドメインが複数箇所で析出する結果、配向が崩
れて軸対称配向が得られないからである。

【００４０】次に、本発明の変形例を説明する。

【００４１】（水平配向領域（又は膜）および垂直配向
領域（又は膜）の形成方法）図２に示すように、基板の各画素毎に、垂直配向膜と
水平配向膜とを、垂直配向膜を水平配向膜が囲む状態
に、かつ、垂直配向膜の表面を水平配向膜の表面よりも
低くして形成する方法。

【００４２】図３に示すように、基板の上に、垂直配
向膜と水平配向膜とを基板側からこの順に形成し、水平
配向膜の一部を除去して、垂直配向膜の露出部を水平配
向膜が囲む状態に、かつ、垂直配向膜の露出部の表面を
水平配向膜の表面よりも低くして形成する方法。

【００４３】図４に示すように、少なくとも垂直配向
膜形成部分がすり鉢状の凹状に形成されている基板上に
水平配向膜を形成し、水平配向膜の一部の表面を荒す処
理を行い、この処理により得られる垂直配向領域を、水
平配向領域にて囲まれた状態に、かつ、水平配向領域の
表面よりも低くして形成する方法。

【００４４】なお、上記において、垂直配向膜の表面
を水平配向膜の表面よりも低くする方法として、下地が
平坦な場合は単に両膜の厚みを調整すればよい。下地が
平坦であい場合は、表面が所望の高さ関係が得られるよ
うに両膜の厚みを調整する。また、においては、その
形成方法自体により、自ずと垂直配向膜の表面が水平配
向膜の表面よりも低くなる。更に、上記ととにおい
ては、両膜の高さは異なるものの、各膜の表面が平坦な
場合を含んでいるが、軸位置制御のためには、図５
（ａ）または（ｂ）に示すように、基板に、少なくとも
垂直配向膜または少なくとも垂直配向膜露出部の位置す
る部分がすり鉢状の凹状に形成されているものを使用す
るのがよい。その理由は、軸対称配向の軸位置は、すり
鉢状の凹部の最低点になり、各画素において凹部最低点
の位置を調整して設けておくことにより、各画素で軸対
称配向の軸位置を揃えることが可能となるからである。

【００４５】（すり鉢状の凹部の形成方法）すり鉢状の
凹部が逆円錐形の場合を例に挙げて説明する。

【００４６】図６に示すように、基板上に比較的軟質
な膜を形成し、その膜にまたは基板に直接に、円錐形の
凸部を有する型、たとえば金型を押し付けて凹部を形成
する方法。

【００４７】図７（ａ）に示すように直径の異なる円
形の孔を有する層を積層して、図７（ｂ）に示すように
断差部を平滑材により平滑化する方法。

【００４８】図８｛（ａ）は平面図、（ｂ）は断面
図｝に示すように、基板上に感光性を有する絶縁膜を形
成し、この絶縁膜に、光透過率に階調を有する円形パタ
ーンのホトマスクを使用して露光し、その後現像する方
法。

【００４９】なお、上記の場合、ホトマスクの階調
は、図８に示した例では段階的に光透過率が変化するよ
うにしているが、連続的に１００％から０％に光透過率
が変化するようにしてもよい。また、絶縁膜として用い
るレジストの種類によって光透過率を０％から１００％
に、または１００％から０％に変化させればよい。例え
ばポジレジストの場合は、凹部の最低部に対応する部分
を光透過率０％とし、その周囲を徐々に光透過率を２０
％から１００％に上昇させ、凹部の無い部分を光透過率
１００％となるようにすればよく、ネガレジストの場合
にはそれとは逆にすればよい。

【００５０】また、上記からの方法では、逆円錐形
のすり鉢状の凹部を形成する場合について説明している
が、すり鉢状の凹部の形状が逆楕円形や逆多角形の場合
には、それに応じた形の型や、孔またはパターンマスク
を使用すればよい。

【００５１】（すり鉢状の凹部と垂直配向領域（又は
膜）との位置関係）すり鉢状の凹部は、図４および図５
（ａ）、（ｂ）に示すように垂直配向領域（又は膜）の
少なくとも一部に、または全部に存在するようにしても
よい。または、垂直配向領域（又は膜）から水平配向領
域（又は膜）までの範囲に形成してもよく、更には、図
６に示すように水平配向領域（又は膜）の箇所に頂部を
有する、連続した山と谷とからなるようにして形成して
もよい。

【００５２】（水平配向膜表面を荒して垂直配向領域を
形成する処理）この処理には、紫外光、可視光、赤外
光、レーザー光、電子ビーム、イオンビームまたはＸ線
を照射する手法を用いても、または、界面活性剤、酸溶
液、反応性ガスを用いてもよい。このような処理が施さ
れた水平配向膜表面は、表面荒れを起こして垂直配向領
域となり、その表面処理を行う箇所を画素の中心部に規
制することにより、垂直配向領域が水平配向領域で囲ま
れた状態にすることが可能となる。

【００５３】（表示媒体）表示媒体は、図１６（ａ）に
示すように各画素部分が高分子壁で囲まれた液晶領域と
なった構成であっても、または、図１６（ｂ）に示すよ
うに高分子壁の無い液晶層のみからなる構成であっても
よい。なお、液晶材料としては、液晶はＴＮまたはＳＴ
Ｎ、またはＥＣＢ、ＯＣＢモードのものを使用すること
ができる。

【００５４】（駆動法）本発明の液晶表示素子は、単純
マトリクス駆動の他に、アモルファスシリコン（ａ−Ｓ
ｉ）を半導体層に備えたａ−Ｓｉ・ＴＦＴ（薄膜トラン
ジスタ）や、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）を半導体層に備
えたｐ−Ｓｉ・ＴＦＴ、またはＭＩＭ（ｍｅｔａｌ−ｉ
ｎｓｕｌａｔｏｒ−ｍｅｔａｌ）を使用したアクティブ
マトリクス駆動を用いて駆動することができ、特に限定
しない。本発明の液晶表示素子の特性に応じて上記駆動
法から選定すればよい。

【００５５】（基板材料）ベースとなる基板材料として
は、透明固体であるガラス、高分子からなるプラスチッ
クフィルムなどが利用できる。プラスチックフィルム製
の基板としては、可視光を吸収しない材料が好ましく、
例えばＰＥＴ、アクリル系ポリマー、スチレン、ポリカ
ーボネートなどを使用できる。

【００５６】更には、これら２種の基板を組み合わせた
異種基板を使用することもでき、また、同種異種を問わ
ず基板厚みの異なったものを２枚組み合わせて使用する
こともできる。

【００５７】また、プラスチックフィルム製の基板の場
合、基板自身に偏光能を持たせることにより、偏光板を
一体化した液晶表示素子を作製することをできる。

【００５８】以下に、本発明の実施形態を、より詳細に
説明する。但し、本発明はこれに限定されるものではな
い。

【００５９】（実施形態１）本実施形態は、垂直配向膜
を部分的に形成する場合である。

【００６０】一方の基板として、図９（ａ）に示すよう
に、例えば厚みが１．１ｍｍのガラス基板の上に、ＩＴ
Ｏ（酸化インジウムおよび酸化スズとの混合物）からな
る厚みが５００オングストロームの透明電極が形成され
たものを用いる。

【００６１】この基板の上に、図９（ｂ）に示すよう
に、感光性レジストを塗布し、図１０に示すようなホト
マスクを用いて紫外光を照射してスペーサを基板上に形
成する。

【００６２】次に、この基板上に、更に、同レジストを
塗布し、基板をレジストの軟化温度以上である１４０℃
の雰囲気となったオーブン中に放置し、その後、取り出
して基板上のレジストに、図９（ｃ）に示すように円錐
形の凸部を有する型を押し当てて、図９（ｄ）に示すよ
うにすり鉢状の凹部を有するレジストを形成する。

【００６３】次に、そのレジストの上に、たとえばＪＡ
ＬＳ−２０４（日本合成ゴム社製）からなる垂直配向膜
を形成した後、更にその上に感光性ポリイミドからなる
水平配向膜を形成した。

【００６４】次に、図１１に示すホトマスクを使用して
紫外光を照射し、現像することにより水平配向膜の一部
を除去して、図１２に示す断面、つまりすり鉢状の凹部
の最低部に中心を持つ円形の露出部を形成する。この露
出部は、水平配向膜が露出した部分である。露出部の周
囲は、水平配向膜にて囲まれている。

【００６５】このようにして作製した配向基板に、スペ
ーサとしてのガラスファイバー（径：４．５μｍ）を混
合した熱硬化型シール剤（ストラクトボンド：ＸＮ−２
１Ｓ）を印刷し、対向基板であるＩＴＯ付きガラス基板
に対して貼り合わせた。これにより液晶セルが得られ
る。なお、熱硬化型シール剤の印刷は、対向基板側に行
ってもよい。

【００６６】次に、上記液晶セルの内部に、セルギャッ
プ内で９０゜ねじれるようにカイラル剤を添加した液晶
材料を注入した。

【００６７】次に、この液晶セルを液晶材料がアイソト
ロピック相となる温度まで加熱し、その後、０．３℃／
ｍｉｎ．の冷却速度で室温まで徐冷した。

【００６８】このようにして得られた液晶表示素子を、
偏光顕微鏡で観察したところ、画素毎に、図１３に示す
ようにモノドメイン状態で、かつ、液晶分子が軸対称状
に配向していた。また、配向の中心は逆円錐形状の中心
に固定されていたため、目視において画面全体で全くざ
らつきが観察されなかった。

【００６９】また、液晶表示素子に電圧を印加しなが
ら、偏光顕微鏡で観察したところ、何圧印加時において
も、ディスクリネーションラインが発生せず、全体に黒
くなっていることが観察された。

【００７０】図１４は、液晶表示素子の電気光学特性を
示す。この図示例は、液晶表示素子を挟んで偏光軸を互
いに平行にした２枚の偏光板を設け、その偏光板をブラ
ンク（透過率１００％）として測定した場合である。ま
た、図１５は、図１６（ｂ）を用いて説明した、従来当
初のＴＮ液晶を用いた液晶表示素子を同様にして測定し
た結果である。

【００７１】これら図１４および図１５から、本発明の
液晶表示素子は、従来当初のＴＮ型液晶表示素子で見ら
れるような光透過率の反転現象は見られず、電圧飽和時
の広視角方向での透過率の増加も見られない。更に、中
間調においてもざらつきは観察されなかった。

【００７２】作製された液晶表示素子を挟んで、互いに
直交する２枚の偏光板を貼り合わせて液晶表示装置を作
製した。

【００７３】なお、本実施形態では、一方の基板側にの
み垂直配向膜と水平配向膜とを所望の状態に設けている
が、本発明はこれに限らず、両方の基板に設けるように
してもよい。

【００７４】（実施形態２）本実施形態は、紫外光によ
り表面を荒す処理を行う場合である。

【００７５】まず、実施形態１と同様にして、逆円錐形
のすり鉢状の凹部を有する基板を作製した。その後、図
１１に示すホトマスクを用いて、すり鉢状の凹部の中心
部にのみ紫外光（波長：３６５ｎｍ）を１０Ｊ／ｃｍ²
の強度で照射して、その光照射部分の表面を荒す処理を
行った。

【００７６】このようにして作製した配向基板に対して
対向配設される、もう一方の基板を、次のようにして作
製した。ＩＴＯからなる電極を有するガラス基板の周縁
のシール部上に、直径４．５μｍのガラスファイバーを
スペーサとして混入した熱硬化型シール剤（ストラクト
ボンド：ＸＮ−２１Ｓ）を印刷した。このもう一方の基
板は、表面を荒す処理を施した配向基板よりも先に作製
してもよい。

【００７７】次に、両基板を、共に電極を内側に配して
対向配設し、液晶セルを作製した。

【００７８】次に、この液晶セルの内部に、実施形態１
と同様な液晶材料を注入し、一旦、液晶材料をアイソト
ロピック相となる温度まで加熱し、その後、０．６℃／
ｍｉｎ．の冷却速度で室温まで徐冷した。

【００７９】このようにして作製された液晶表示素子を
偏光顕微鏡で観察したところ、画素毎に均一な軸対称配
向が得られているのが観察された。また、その液晶表示
素子に電圧を印加しつつ、偏光顕微鏡で観察したとこ
ろ、実施形態１と同様に良好な電気光学特性が得られ
た。

【００８０】次に、その液晶表示素子を挟んで、相互に
偏光軸が直交する２枚の偏光板を、貼り合わせて液晶表
示装置を作製した。

【００８１】（実施形態３）本実施形態は、溶液により
表面を荒す処理を行う場合である。

【００８２】実施形態１と同様にして、逆円錐形のすり
鉢状の凹部を有する基板を作製し、その上に水平配向膜
としてポリイミドを塗布した。

【００８３】次に、ポジ型感光性レジストを塗布し、図
１１に示すホトマスクを用いて、画素中心部を除いて前
記レジストが存在するパターンを形成した。

【００８４】次に、この基板の表面を、０．２％ＮａＯ
Ｈ水溶液に接触させ、レジストで保護されていない部
分、つまりポリイミドからなる水平配向膜の画素中心部
の表面を荒した。

【００８５】次に、前記ポジ型感光性レジストを剥離さ
せて、画素中心部に垂直配向領域を有し、その垂直配向
領域の周囲が水平配向領域で囲まれた配向基板を得た。

【００８６】次に、この配向基板と、前述の実施形態と
同様にして作製したもう一方の基板とを貼り合わせて、
液晶セルを作製した。

【００８７】次に、この液晶セルの内部に、実施形態１
と同様な液晶材料を注入し、一旦、液晶材料をアイソト
ロピック相となる温度まで加熱し、その後、０．５℃／
ｍｉｎ．の冷却速度で室温まで徐冷した。

【００８８】このようにして作製された液晶表示素子を
偏光顕微鏡で観察したところ、画素毎に均一な軸対称配
向が得られているのが観察された。また、その液晶表示
素子に電圧を印加しつつ、偏光顕微鏡で観察したとこ
ろ、実施形態１と同様に良好な電気光学特性が得られ
た。

【００８９】次に、その液晶表示素子を挟んで、相互に
偏光軸が直交する２枚の偏光板を、貼り合わせて液晶表
示装置を作製した。

【００９０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明による場合
には、液晶材料を等方相から徐冷してネマチック相を析
出させる際に、従来必要としていた電圧のパターン制御
を不要にできるので、製造工程を簡略化して迅速に液晶
表示素子を製造することが可能となり、また、それを実
現化できる配向基板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における液晶分子の配向原理を説明する
図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。

【図２】本発明において用いる水平配向領域（又は膜）
および垂直配向領域（又は膜）の形成方法の一例を示す
断面図である。

【図３】本発明において用いる水平配向領域（又は膜）
および垂直配向領域（又は膜）の形成方法の他の例を示
す断面図である。

【図４】本発明において用いる水平配向領域（又は膜）
および垂直配向領域（又は膜）の形成方法の更に他の例
を示す断面図である。

【図５】本発明におけるすり鉢状の凹部と垂直配向膜と
の位置関係を示す断面図であり、（ａ）は図２の場合に
相当し、（ｂ）は図３の場合に相当する図である。

【図６】本発明におけるすり鉢状の凹部の形成方法の一
例を示す断面図である。

【図７】本発明におけるすり鉢状の凹部の形成方法の他
の例を示す工程図（断面図）である。

【図８】本発明におけるすり鉢状の凹部の形成方法の更
に他の例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断
面図である。

【図９】実施形態１において、すり鉢状の凹部を形成す
る工程を示す断面図である。

【図１０】実施形態１においてスペーサを形成する際に
用いたホトマスクを示す正面図である。

【図１１】実施形態１、２および３においてすり鉢状の
凹部を形成する際に用いたホトマスクを示す正面図であ
る。

【図１２】実施形態１において作製された配向基板の断
面状態を示す断面図である。

【図１３】実施形態１、２および３において作製された
液晶表示素子を偏光顕微鏡で観察した結果を示す模式図
（平面図）である。

【図１４】実施形態１、２および３において作製された
液晶表示素子の電気光学特性を示す図である。

【図１５】従来当初のＴＮ型液晶表示素子の電気光学特
性を示す図である。

【図１６】従来の液晶表示素子の構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０１ａ、１０１ｂ基板１０２ａ、１０２ｂ電極１０３液晶層１０４液晶分子１０５表示媒体１０６液晶領域１０７高分子壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板の間に、液晶を含む表示媒体
が、該液晶を等方相から徐冷してネマチック相にする工
程を少なくとも含んで設けられている液晶表示素子にお
いて、該一対の基板の少なくとも一方の基板が、該表示媒体側
表面に垂直配向領域と水平配向領域とを、各画素毎に該
垂直配向領域を該水平配向領域が囲む状態に配し、か
つ、該垂直配向領域のセルギャップが他の部分でのセル
ギャップよりも大となるように形成され、該表示媒体の
各画素部分が該垂直配向領域を軸位置として軸対称状に
配向した液晶分子を有する構成となっている液晶表示素
子。
【請求項２】前記垂直配向領域が、その少なくとも一
部を前記水平配向領域よりも、該垂直配向領域を設けて
ある前記基板からの高さを低くして形成されている請求
項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】前記垂直配向領域の少なくとも一部が、
すり鉢状の凹状に形成されている請求項２に記載の液晶
表示素子。
【請求項４】前記垂直配向領域が、その表面積を１０
μｍ²以下にして形成されている請求項１〜３のいずれ
か一つに記載の液晶表示素子。
【請求項５】請求項１または４に記載の液晶表示素子
に使用され、前記液晶分子を垂直配向領域を軸位置とし
て軸対称状に配向させる配向基板の製造方法であって、基板上の各画素毎に、垂直配向膜と水平配向膜とを、該
垂直配向膜を該水平配向膜が囲む状態に、かつ、該垂直
配向膜の表面を該水平配向膜の表面よりも低くして形成
する配向基板の製造方法。
【請求項６】前記基板に、少なくとも前記垂直配向膜
の位置する部分がすり鉢状の凹状に形成されているもの
を使用する請求項５に記載の配向基板の製造方法。
【請求項７】請求項１または４に記載の液晶表示素子
に使用され、前記液晶分子を垂直配向領域を軸位置とし
て軸対称状に配向させる配向基板の製造方法であって、基板上に、垂直配向膜と水平配向膜とを基板側からこの
順に形成し、該水平配向膜の一部を除去して、該垂直配
向膜の露出部を該水平配向膜が囲む状態に、かつ、該垂
直配向膜の露出部の表面を該水平配向膜の表面よりも低
くして形成する配向基板の製造方法。
【請求項８】前記基板に、少なくとも前記垂直配向膜
露出部の位置する部分がすり鉢状の凹状に形成されてい
るものを使用する請求項７に記載の配向基板の製造方
法。
【請求項９】請求項１または４に記載の液晶表示素子
に使用され、前記液晶分子を垂直配向領域を軸位置とし
て軸対称状に配向させる配向基板の製造方法であって、少なくとも垂直配向膜形成部分がすり鉢状の凹状に形成
されている基板上に水平配向膜を形成し、該水平配向膜
の一部の表面を荒す処理を行い、該処理により得られる
垂直配向領域を、水平配向領域にて囲まれた状態に、か
つ、該水平配向領域の表面よりも低くして形成する配向
基板の製造方法。
【請求項１０】前記処理に、紫外光、可視光、赤外
光、レーザー光、電子ビーム、イオンビームまたはＸ線
を照射する手法を用いる請求項９に記載の配向基板の製
造方法。
【請求項１１】前記処理に、界面活性剤、酸溶液、反
応性ガスを用いる請求項９に記載の配向基板の製造方
法。