JP3989238B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関し、特に液晶分子のベンド配向を用いて表示を行う液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクティブマトリックス型の液晶表示素子は近年、コントラスト、明るさおよび視野角特性などの表示性能が飛躍的に向上し、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）と肩を並べるまでになりつつある。現在広く用いられている液晶表示モードはＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードであり、その応答時間はおよそ数１０ｍｓｅｃのオーダーである。この応答速度はＣＲＴと比べて遅く、スポーツなどの動きの激しい動画を表示した場合に画像のボケが生じる。この動画ボケの原因については、石黒、栗田らによって詳細に研究されている（石黒秀一、栗田泰市郎ＩＤＹ９６−９３，ＢＣＳ９６−２３，ＢＦＯ９６−５０、「８倍速ＣＲＴによるホールド発光型ディスプレイの動画質に関する検討」）。
【０００３】
上記文献によると、液晶表示装置の動画質が劣るのは、液晶の応答時間がフレームレートに対して遅いこと及び、表示形態がホールド型表示であることが原因である。ホールド型をインパルス型表示にするためには、例えばバックライトを点滅させることや、液晶の表示に画面消去の時間を組み込むことにより可能である。一方、液晶の応答時間については、主に２つの方法が提案されている。
【０００４】
一つは強誘電性液晶を用いたＳＳＦＬＣ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モードであり、１９８０年にＣｌａｒｋとＬａｇｅｒｗａｌｌにより提案されたが、中間調表示方法が複雑になることやスメクチック液晶の配向安定性に問題があること等より、一度はキヤノン社により製品化されたが、現在は中断している。
【０００５】
他方は、１９８３年にＪ．Ｐ．Ｂｏｓらにより考案されたネマチック液晶を用いたパイセルである。これは、スプレイ配向した液晶に電圧を印加してベンド配向に転移させ、ベンド配向状態での電圧印加の強弱によるリタデーション変化を表示に用いるものである。このような表示モードによると、液晶層の表面の液晶分子のみが外場により動くこと及び、配向が緩和する過程で生じるバックフローが応答を速める方向に働くことにより、数ｍｓｅｃの高速応答が可能とされている。
【０００６】
上記パイセルでは、電圧無印加状態において、エネルギー的にベンド配向よりもスプレイ配向の方が安定である。そのため、スプレイ配向からベンド配向へ転移させる方法について幾つか提案されている。
【０００７】
例えば開平９−１８５０３７号公報には、動作開始時に強い電圧を印加し、これによってエネルギー障壁を超えさせてベンド配向に転移させる方法が開示されている。また、特開平１１−７０１８号公報には、画素電極または対向電極の少なくとも一方の表面に高プレチルト領域を形成し、この高プレチルト領域を核として、電圧印加時にディスクリネーションの広がりを伴いながら液晶層をベンド配向に転移させる方法が開示されている。
【０００８】
また、特開平９‐９６７９０号公報には、ネマチック液晶にキラル剤をｄ／ｐ＞０．２５（ｄは液晶セルのセル厚、ｐはキラル剤を混合した時の液晶の捩れピッチ）になるように添加すると、液晶層は電圧無印加状態において１８０度捩れた配向を呈し、この捩れ配向を呈した液晶層に電圧を印加すると、ディスクリネーションが生成すること無しに、捩れ配向からベンド配向にスムーズに転移することが開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
液晶層のスプレイ配向からベンド配向への転移については、主として上述した３つの方法が提案されているが、従来の方法では、スプレイ配向からベンド配向への転移を十分に速やかに行わせることが難しく、また、表示面の全面に亘って確実に転移させることが難しかった。
【００１０】
また、本発明者らは１８０度ツイスト配向領域を核として利用する構成を検討したが、１８０度ツイスト配向領域を安定にかつ確実に形成することが困難で、一部の領域は１８０度ツイスト配向をとらないでスプレイ配向となることがあった。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、スプレイ配向からベンド配向、またはベンド配向からスプレイ配向への転移を速やかにかつ確実に起こすことのできる液晶表示装置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、第１の基板と、前記第１の基板に対向するように配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ液晶層とを有する。前記液晶層は、印加される電圧に応じてスプレイ配向からベンド配向または、ベンド配向からスプレイ配向に転移するスプレイ配向領域と、前記スプレイ配向領域を転移させるための核となる転移核領域とを有し、前記転移核領域は、第１方向に沿って形成された複数の第１転移核領域と、前記第１方向とは異なる第２方向に沿って形成された複数の第２転移核領域とを有し、前記スプレイ配向領域は、前記第２方向に第１の幅を有する複数の第１スプレイ配向領域、および、前記第２方向に前記第１の幅よりも狭い第２の幅を有する複数の第２スプレイ配向領域を有し、前記複数の第１スプレイ配向領域は、前記複数の第２スプレイ配向領域の１つを介して連続する２つの第１スプレイ配向領域を含む。
【００１３】
前記液晶層はキラル剤を含み、前記転移核領域は、電圧無印加時に１８０度ツイスト配向を呈するツイスト配向領域であり、前記複数の第１転移核領域は、電圧無印加時に１８０度ツイスト配向を呈する複数の第１ツイスト配向領域であり、前記複数の第２転移核領域は、電圧無印加時に１８０度ツイスト配向を呈する複数の第２ツイスト配向領域であってもよい。
【００１４】
前記液晶材料の自発ピッチをｐとし、前記ツイスト配向領域の前記液晶層の厚さをｄ１とし、前記スプレイ配向領域の前記液晶層の厚さをｄ２とした場合に、前記ツイスト配向領域のｄ１／ｐが前記スプレイ配向領域のｄ２／ｐよりも大きくてもよい。
【００１５】
前記ｄ１は前記ｄ２よりも大きくてもよい。
【００１６】
前記第１の基板は、前記第１方向に延びる複数のゲート配線と、前記第１方向と交差する前記第２方向に延びる複数のソース配線と、前記複数のゲート配線と前記複数のソース配線との各交差点近傍に設けられた複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子のそれぞれを介して、前記複数のゲート配線のそれぞれと前記複数のソース配線のそれぞれと電気的に接続された複数の画素電極とを有し、前記複数の第１ツイスト配向領域の少なくとも１つは、前記複数のゲート配線の少なくとも１つの上に形成され、前記複数の第２ツイスト配向領域の少なくとも１つは、前記複数のソース配線の少なくとも１つの上に形成され、前記複数の第１スプレイ配向領域の少なくとも１つは、前記複数の画素電極の少なくとも１つの上に形成されていることが好ましい。
【００１７】
前記第１の基板は、それぞれが隣接する前記複数のゲート配線のそれぞれの間に設けられた複数の共通配線をさらに有し、前記複数の第１ツイスト配向領域の少なくとも１つは前記複数の共通配線の少なくとも１つの上に形成されていることが好ましい。
【００１８】
前記複数の第２ツイスト配向領域の少なくとも１つは、前記複数の第１ツイスト配向領域の少なくとも１つと連続して形成されていることが好ましい。
【００１９】
前記複数の第２ツイスト配向領域のうち、前記第１方向に隣接する２つの第２ツイスト配向領域の間隔は１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方は、それぞれが上段面と下段面と前記上段面と前記下段面とを結ぶ側面とを有する複数の段差を有し、前記複数の段差の前記上段面上に前記スプレイ配向領域が形成され、かつ、前記複数の段差の前記下段面上に前記ツイスト配向領域が形成されていてもよい。
【００２１】
この場合、前記複数の段差は第１の段差と第２の段差とを有し、前記第１の段差の前記側面は、前記下段面とのなす角が９０度超であり、前記第２の段差の前記側面は、前記下段面とのなす角が９０度未満であることが好ましい。
【００２２】
また、前記第１の段差の前記側面は、前記第１の方向に沿って形成されていることが好ましい。
【００２３】
また、前記第２の段差の前記側面は、前記第２の方向に沿って形成されていることが好ましい。
【００２４】
前記液晶層の液晶分子のプレチルト方向は、前記第１方向に平行であってもよい。
【００２５】
本発明の他の局面の液晶表示装置は、第１の基板と、前記第１の基板に対向するように配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、かつ、キラル剤を含む液晶層とを有する。前記液晶層は、電圧無印加時に１８０度ツイスト配向を呈するツイスト配向領域と、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て表示に使用されるスプレイ配向領域とを有する。前記第１の基板および前記第２の基板のうちの少なくとも一方は前記液晶層側に、上段面と下段面と前記上段面と前記下段面とを結ぶ側面とを有する段差を複数有し、前記複数の段差の前記上段面上に前記スプレイ配向領域が形成され、かつ、前記複数の段差の前記下段面上に前記ツイスト配向領域が形成され、前記複数の段差は第１の段差と第２の段差とを有し、前記第１の段差の前記側面は、前記下段面とのなす角が９０度超であり、前記第２の段差の前記側面は、前記下段面とのなす角が９０度未満である。
【００２６】
次に、段差の形成方法を説明する。本発明の段差の形成方法は、それぞれが、上段面と、下段面と、前記上段面と前記下段面とを結ぶ側面とを有し、前記下段面に対する前記側面のなす角が９０度未満の逆段差と、前記下段面に対する前記側面のなす角が９０度を越える正段差とを同時に形成する方法である。この方法は、反射率が他の領域よりも高い高反射率領域を主面に有する基板を準備する工程と、前記主面に感光性樹脂層を形成する工程と、所定のパターンを有する遮光部および透光部を含むマスクを介して前記感光性樹脂層を露光する工程であって、前記高反射率領域からの反射光を使用して、前記逆段差または前記正段差を形成する工程とを包含する。
【００２７】
前記高反射率領域は、前記基板の前記主面に形成されたゲート配線、またはソース配線、または共通配線であることが好ましい。
【００２８】
また、前記感光性樹脂層がネガ型材料で形成され、前記露光工程において、前記遮光部のエッジが前記高反射率領域内に位置するように、前記遮光部が前記高反射率領域上に配置され、前記反射光を使用して前記逆段差が形成されてもよい。
【００２９】
前記感光性樹脂層がポジ型材料で形成され、前記露光工程において、前記開口部のエッジが前記高反射率領域内に位置するように、前記開口部が前記高反射率領域上に配置され、前記反射光を使用して前記正段差が形成されてもよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
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（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）モードの液晶表示装置である。まず、図１を参照しながら本発明の液晶表示装置の表示原理を説明する。
【００３１】
互いに対向する一対の第１の基板４および第２の基板６の間に、誘電異方性が正のネマチック液晶材料（Ｎｐ材料）およびキラル剤を含む液晶層８が配置されている。両基板４，６の液晶層側表面の配向規制方向Ｒ１、Ｒ２は互いに平行である。配向規制力は典型的には配向膜（不図示）によって付与される。基板表面の配向規制力によって液晶分子１２の配向方向（プレチルト方向）が規制される。この液晶分子と基板表面とのなす角度θをプレチルト角という。上述のように配向規制された液晶層８はプレチルト角が４５度以下のとき、スプレイ配向（図１の（ａ）参照）を呈する。本発明の液晶表示装置はベンド配向（図１の（ｄ）参照）の液晶層を利用して表示を行う。ベンド配向を得るためにスプレイ配向からベンド配向に転移させる。以下、この転移について説明する。
【００３２】
まず、スプレイ配向を呈する液晶層に電圧を印加すると、液晶の配向に変化が生じる。具体的には、電圧印加後まず、２種類の変形したスプレイ配向が形成される。このスプレイ配向のうちの一方は、液晶層８の中央よりも第１基板４側に存在する液晶分子１２ｂが時計回りに回転して形成されるスプレイ配向（Ｈｕｐと略す。図１（ｂ））であり、もう一方は、液晶層８の中央よりも第２基板６側に存在する液晶分子１２ｃが反時計回りに回転して形成されるスプレイ配向（Ｈｄｏｗｎと略す。図１（ｃ））である。
【００３３】
この後、更に電界の影響により、図１（ｂ）のＨｕｐ配向にある液晶層は、液晶層８の中央よりも第２基板６側に存在する液晶分子が反時計回りに回転し、図１（ｄ）のベンド配向に転移する。また、図１（ｃ）のＨｄｏｗｎ配向にある液晶層は、液晶層８の中央よりも第１基板４側に存在する液晶分子が時計回りに回転し、図１（ｄ）のベンド配向に転移する。このＨｕｐまたはＨｄｏｗｎ配向からベンド配向への転移過程において、ＨｕｐまたはＨｄｏｗｎ配向とベンド配向との間に配向強度１／２の転傾（ディスクリネーション）が生成し、この転傾が移動しながらベンド配向領域が拡大する。
【００３４】
一方、ベンド配向に転移した後で電圧を除去した場合、液晶分子は、直接スプレイ配向に戻らずに、図１（ｅ）に示すように１８０°ねじれたツイスト配向を呈する。このようなベンド配向から１８０°ツイスト配向への転移は、転傾を伴わず連続的に変化する。一方、１８０°ツイスト配向からスプレイ配向へは転傾を生成し、徐々に転移していく。
【００３５】
ここで図１（ｂ）のＨｕｐまたは図１（ｃ）のＨｄｏｗｎから、図１（ｄ）のベンド配向に転移する場合の液晶分子の動きを考えると、歪みの蓄積した界面付近の分子が回転によりベンド配向になることが幾何学的に解る。また、図１（ｅ）の１８０°ツイスト配向に電界が印加された場合も、図１（ｄ）のようなベンド配向に転移する。ただし、この１８０°ツイスト配向からベンド配向への移行は、ねじれを伴いながら進行することにおいて図１（ａ）〜（ｃ）のツイスト−ベンド配向転移と異なる。
【００３６】
図１（ｂ）のＨｕｐまたは図１（ｃ）のＨｄｏｗｎからベンド配向に移行するには、液晶分子が紙面に垂直な軸を中心とする回転が必要であり、この回転には大きなエネルギーが必要である。一方、図１（ｅ）の１８０°ツイスト配向からベンド配向への移行は、液晶分子が基板４、６に垂直な方向を軸としてねじれながら、基板４、６に垂直な方向に徐々に液晶分子が立つことで生じる。従って１８０°ツイスト配向からベンド配向への移行はスムーズに生じる。
【００３７】
また、一般にベンド配向領域と接触して存在するスプレイ配向領域は、電圧印加に伴って接触領域が拡大するようにベンド配向に転移する様子が観察される。従ってベンド配向領域自体が転移をスムーズに生じさせる要因になっていると考えられる。以上の理由により、１８０°ツイスト配向を転移の為の核（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ ｓｉｔｅ）として用いることで転移がスムーズに起こると推察される。
【００３８】
本発明者らは、場所によって液晶層の厚さを異ならせた液晶セルを形成し、この液晶セルにカイラルドーパントを混合したＮｐ液晶材料を注入して、その配向状態を調べた。この結果、厚い液晶層は１８０°ツイスト配向を呈し、薄い液晶層はスプレイ配向を呈することが観察された。また、スプレイ配向領域と１８０°ツイスト配向領域との間に強度１／２の転傾が形成されるのが観察された。
【００３９】
上述したような液晶セルに電圧を徐々に印加すると、まず、１８０°ツイスト配向を呈している厚い液晶層がベンド配向に転移する。続いて、スプレイ配向を呈している薄い液晶層がＨｕｐ、またはＨｄｏｗｎのスプレイ配向に移行する。
【００４０】
続いて、１８０°ツイスト配向領域とＨｕｐ、またはＨｄｏｗｎのスプレイ配向領域との間に存在している転傾がスプレイ配向領域内に動き始め、Ｈｕｐ、またはＨｄｏｗｎのスプレイ配向領域をベンド配向に転移させていく。このようにしてスプレイ配向領域内にベンド配向領域が拡がる。
【００４１】
以上説明したように１８０°ツイスト配向領域は、スプレイ配向領域がベンド配向に転移するための核となり、液晶層のスプレイ−ベンド配向がスムーズに達成される。本発明の液晶表示装置は上述したように、１８０°ツイスト配向領域をベンド転移開始の核として利用し、ベンド配向を利用して表示を行う。次に、本発明の液晶表示装置の構成を説明する。
【００４２】
まず図２を参照しながら、本発明の第１の局面の液晶表示装置２を説明する。図２（ａ）は液晶表示装置２の部分平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の２ｂ―２ｂ‘の断面図である。図２（ａ）は簡単のために第２の基板６を省略して示す。
【００４３】
液晶表示装置２は、図２（ｂ）に示すように、第１の基板４と、この第１の基板４に対向するように配置された第２の基板６と、第１の基板４と第２の基板６との間に設けられ、かつ、キラル剤を含む液晶層８とを有する。液晶層８には、液晶層の厚さの異なる複数の領域、例えば液晶層の厚さがｄ１の領域（Ｔ領域）と、ｄ２（＜ｄ１）の領域（Ｓ領域）とが設けられている。
【００４４】
液晶材料に混合するキラル剤の量は、Ｓ領域においてＮｐ材料の自発ピッチｐとＳ領域の液晶層の厚さｄ２とがｄ２／ｐ＜０．２５の関係を満足し、かつ、Ｔ領域においてＮｐ材料の自発ピッチｐとＴ領域の液晶層の厚さｄ１とが０．２５≦ｄ１／ｐ≦０．７５の関係を満足するように設定されている。これにより、Ｔ領域は電圧無印加時に１８０度ツイスト配向を呈し、Ｓ領域は電圧無印加時にスプレイ配向を呈する。また、Ｓ領域は電圧印加時にはベンド配向を呈し、液晶表示装置２の表示に使用される。なお、Ｓ領域はｄ２／ｐは０．１２５以下であることがより好ましく、０．１以下であることがさらに好ましい。Ｓ領域によりｄ２／ｐの小さい材料を使用すれば、表示領域の輝度の低下を防止することができる。
【００４５】
以下、液晶層の厚さがｄ１のＴ領域をツイスト配向領域と称し、液晶層の厚さがｄ２のＳ領域をスプレイ配向領域と称する。
【００４６】
ツイスト配向領域Ｔは基板面内において、図２（ａ）に示すように、第１方向に沿って形成された複数の第１ツイスト配向領域Ｔ１と、第１方向とは異なる第２方向に沿って形成された複数の第２ツイスト配向領域Ｔ２とを有する。一方、スプレイ配向領域Ｓは、複数の第１スプレイ配向領域Ｓ１および第２スプレイ配向領域Ｓ２を有する。複数の第１スプレイ配向領域Ｓ１は第２方向に第１の幅Ｗ１を有しており、複数の第２スプレイ配向領域Ｓ２は第２方向に第１の幅Ｗ１よりも狭い第２の幅Ｗ２を有する。複数の第１スプレイ配向領域の中には、少なくとも、第２スプレイ配向領域Ｓ２を介して連続する２つの第１スプレイ配向領域Ｓ１が含まれる。
【００４７】
上述した本発明の第１の局面の液晶表示装置２では、液晶層８の厚さ調節することによって、ツイスト配向領域Ｔと、スプレイ配向領域Ｓとが形成されている。電圧印加時にまずツイスト配向領域Ｔがベンド配向に転移し、これが核となってスプレイ配向領域Ｓがベンド配向に転移する。従って、スプレイ配向領域Ｓにおけるスプレイ配向からベンド配向への転移が起こり易くなる。以下、ツイスト配向領域Ｔを転移核と称する場合がある。
【００４８】
さらに液晶表示装置２では、転移核となるツイスト配向領域Ｔは、第１方向に沿って形成された第１ツイスト配向領域Ｔ１に加えて、第２方向に沿って形成された第２ツイスト配向領域Ｔ２を有する。これにより、スプレイ配向領域Ｓにおけるスプレイ配向からベンド配向への転移をさらに速やかに且つ確実に行うことが可能となる。この理由を図３を用いて説明する。
【００４９】
図３（ａ）および（ｂ）は、液晶層の配向の転移を説明する模式図である。図３（ａ）に示した液晶層には、スプレイ配向領域Ｓと第１ツイスト配向領域Ｔ１および第２ツイスト配向領域Ｔ２を有している。比較例のために、図３（ｂ）にスプレイ配向領域Ｓと第１ツイスト配向領域Ｔ１とだけを有する液晶層を示す。
【００５０】
図３（ａ）のように液晶層が第１ツイスト配向領域Ｔ１および第２ツイスト配向領域Ｔ２を有する場合、第１ツイスト配向領域Ｔ１および第２ツイスト配向領域Ｔ２を核として、スプレイ−ベンド配向転移された領域がスプレイ領域Ｓ内で第１方向および第２方向に拡がっていく。これに対して図３（ｂ）のように液晶層が第１ツイスト配向領域Ｔ１のみを有する場合、第１方向にしかスプレイ−ベンド配向転移された領域が拡がらない。このように、液晶層が第１ツイスト配向領域Ｔ１に加えて第２ツイスト配向領域Ｔ２を有する場合、スプレイ−ベンド配向転移領域をスプレイ配向領域Ｓ内により速やかに且つより確実に拡げていくことができる。
【００５１】
さらに、図２（ａ）に示した液晶表示装置２では、２つの第１スプレイ配向領域Ｓ１は第２スプレイ配向領域Ｓ２を介して連続している。すなわち、スプレイ配向領域Ｓを第２ツイスト配向領域Ｔ２で分離するのではなく、第２方向に隣接する２つの第２ツイスト配向領域Ｔ２の間に間隙を設けている。これにより、スプレイ配向領域Ｓで、スプレイ−ベンド配向転移がより確実に起こる。以下、図４および図５を参照してその理由を説明する。
【００５２】
例えば図４（ａ）に示す液晶層は、複数の第１スプレイ配向領域Ｓ１および複数の第２スプレイ配向領域Ｓ２を有し、隣接する第１スプレイ配向領域Ｓ１は第２スプレイ配向領域Ｓ２を介して連続して形成されている。すなわち、第２スプレイ配向領域Ｓ２は、隣接する第１スプレイ配向領域Ｓ１を互いに連結している。一方、比較例の図５に示す液晶層は、第２スプレイ配向領域Ｓ２を有さず、複数の第１スプレイ配向領域Ｓ１がそれぞれ独立している。すなわち、スプレイ配向領域Ｓ１を第２ツイスト配向領域Ｔ２で分離している。
【００５３】
図４（ａ）および図５に模式的に示した液晶層と同様の構成を有するサンプルを作製し、それぞれの液晶層に電圧を印加して、スプレイ−ベンド配向転移を観察した。
【００５４】
図４（ａ）の液晶層では、何らか理由によっていずれかの第１スプレイ配向領域Ｓ１でスプレイ−ベンド配向転移が起こらなかった場合でも、図４（ｂ）に示すように、転移が生じた他の第１スプレイ配向領域Ｓ１から、ベンド配向を呈する領域が第２スプレイ配向領域Ｓ２を介して徐々に拡大していくことが確認された。さらに、一定時間経過後、全ての液晶層がベンド配向に転移することが確認された。
【００５５】
これに対して、図５の液晶層では、いずれかの第１スプレイ配向領域Ｓ１でスプレイ−ベンド配向転移が起こらなかった場合、この転移が起こらなかった第１スプレイ配向領域Ｓ１はベンド配向に転移することがなく、表示領域の全体に亘って液晶層をベンド配向に転移させることができなかった。
【００５６】
以上説明したように、２つの第１スプレイ配向領域Ｓ１を第２スプレイ配向領域Ｓ２を介して連続させて形成することにより、スプレイ配向領域Ｓにおいて、スプレイ−ベンド配向転移がより確実に起こることがわかった。
【００５７】
なお、液晶表示装置２における液晶分子のプレチルト方向（図１のＲ１およびＲ２）は、第１方向を水平方向（観察者が表示面を見る場合）とし、第１方向と平行であることが好ましい。ＴＦＴ型液晶表示装置の場合、典型的には、ゲート配線の延びる方向が水平方向となる。このような構成とすることによって、よりツイスト配向を安定に保つことができ、スプレイ−ベンド配向転移がより確実に生じる。液晶分子のプレチルト方向は、例えば基板の液晶層側に設ける配向膜のラビング方向によって制御することが可能である。
【００５８】
次に図６、図７、および図８を参照しながら、本発明の第２の局面の液晶表示装置３を説明する。図６は液晶表示装置３の部分断面図であり、図７および図８は液晶表示装置３が有する段差部の断面図である。
【００５９】
液晶表示装置３は第１の基板４および第２の基板６の少なくとも一方の液晶層側に複数の段差２０を有している。段差２０は、上段面１５と、下段面１４と、これらの面を結ぶ側面２１Ｆ、２１Ｓとを有する。段差２０は、下段面１４上の液晶層の厚さがｄ１であり、上段面１５上の液晶層の厚さがｄ２となるように形成されている。すなわち、段差２０の上段面１５上にスプレイ配向領域Ｓが形成され、段差２０の下段面１４上にツイスト配向領域Ｔが形成されている。
【００６０】
段差２０には、図７に示す第１の段差２０Ｆと図８に示す第２の段差２０Ｓとが含まれており、第１の段差２０Ｆの形状と第２の段差２０Ｆの形状とは互いに異なる。すなわち、図７に示した第１の段差２０Ｆは、下段面１４と側面２１Ｆとのなす角αは９０°超（鈍角）であり、このような段差を正段差と称する。一方、図８に示した第２の段差２０Ｓは、下段面１４と側面２１Ｓとのなす角が９０°未満（鋭角）であり、このような段差を逆段差と称する。
【００６１】
電圧無印加状態においては、図７または図８に示すように、段差２０の上段面１５上にスプレイ配向領域Ｓが形成され、下段面１４上にツイスト配向領域Ｔが形成されており、スプレイ配向領域Ｓとツイスト配向領域Ｔとの間には境界９が形成されている。図７に示すように正段差２０Ｆの場合、境界９は例えば側面２１Ｆの高さのほぼ中央部分に形成される。一方、図８に示すように逆段差２０Ｓである場合、境界９は例えば側面２１Ｓのエッジ部に形成される。なお、境界９の位置は、温度、段差の高さ、または液晶層の厚さ等の各条件に応じて変化する。なお、電圧を印加するとツイスト配向領域Ｔの液晶層はベンド配向に転移し、ツイスト配向領域Ｔはベンド配向領域となるので、境界９はディスクリネーションラインとなる。以下では、境界９をディスクリネーションライン９と称することもある。
【００６２】
図７に示すように正段差２０Ｆが形成されている場合、液晶層に電圧を印加すると、ディスクリネーションライン９は、正段差２０Ｆの側面２１Ｆを上るように図７の矢印方向に移動する。すなわち、ツイスト配向領域Ｔがツイスト配向から直ちにベンド配向に転移し、ベンド配向を呈する領域がスプレイ配向領域Ｓ内に広がっていく。
【００６３】
これに対して、図８に示すように逆段差２０Ｓが形成されている場合、液晶層に電圧を印加すると、ディスクリネーションライン９は逆段差２０Ｓのエッジ部分にとどまり、ディスクリネーションライン９を挟んで両側に存在するツイスト配向領域Ｔおよびスプレイ配向領域Ｓの配向状態がそのまま保持される。すなわち、ツイスト配向領域Ｔがベンド配向に転移しても、スプレイ配向領域Ｓはスプレイ配向を維持する。
【００６４】
図９（ａ）〜（ｃ）は、正段差形状の側面２１Ｆおよび逆段差形状の側面２１Ｓの両方を有する段差２０が一方の基板に形成された液晶表示装置の部分平面図であり、液晶層の配向状態を模式的に示す。図９（ａ）に示すように液晶層に電圧が印加されていないときは、液晶層８の厚さの小さい領域に（段差２０の上段面）にスプレイ配向領域Ｓが形成され、液晶層８の厚さの大きい領域（段差２０の下段面）にツイスト配向領域Ｔが形成される。ツイスト配向領域Ｔとスプレイ配向領域Ｓとはディスクリネーションライン９で対峙し、これらの配向状態は平衡状態にある。なお図９（ａ）では簡単のために、実際には面積を有する段差２０の側面２１Ｆ、２１Ｓを線で示す。また、ディスクリネーションライン９はこの線に一致すると仮定して図示する。
【００６５】
このような液晶層に電圧を印加するとまず、図９（ｂ）に示すようにツイスト配向領域Ｔがツイスト配向から速やかにベンド配向に転移し、ベンド配向を呈する領域がスプレイ配向領域Ｓ内に広がっていく。正段差形状の側面２１Ｆ付近では、ディスクリネーションライン９が比較的容易に動き、ベンド配向を呈する領域が速やかに拡がっていく。一方、逆段差形状の側面２１Ｓ付近では、ディスクリネーションライン９が動きにくく、このディスクリネーションライン９を境界としてベンド配向領域と、スプレイ配向領域とが保持されたままである。さらに、電圧印加から時間が経過すると、図９（ｃ）に示すように、ベンド配向領域は、逆段差形状の側面２１Ｓ付近を除いて拡大していく。
【００６６】
以上説明したように、段差の形状を制御することによって、下段面１４上に形成されたツイスト配向領域Ｔを核として形成されるベンド配向領域が、段差２０を超えて上段面１５上に形成されたスプレイ配向領域Ｓに広がりやすいか否かが制御される。言い換えると、スプレイ配向領域Ｓにおいてスプレイ−ベンド配向転移を速やかに起こすか、あるいは、スプレイ配向を保持させるかを制御することができる。
【００６７】
なお上述した第１の局面の液晶表示装置２、および、第２の局面の液晶表示装置３ではいずれも、スプレイ配向領域Ｓのスプレイ−ベンド配向転移核として、１８０度ツイスト配向領域Ｔを用いたが、本発明の液晶表示装置はこれに限定されない。例えば特許第３１８３６３３号公報に開示されているように、液晶層内に部分的に高プレチルト角領域を形成し、これをスプレイ−ベンド配向転移核として用いてもよい。
【００６８】
また、上述した第１の局面の液晶表示装置２、および、第２の局面の液晶表示装置３ではいずれも、液晶層８の厚さを部分的に変化させて、液晶層８の厚さのより小さい領域にツイスト配向領域Ｔを形成したが、本発明の液晶表示装置はこれに限定されない。これに代えて液晶層８の自発ピッチｐを場所によって変化させても良い。例えば、特開２００１−２６４８２０号公報に開示されているように、液晶層にキラルプレポリマーを混合し、選択的照射プロセスを用いて所定の領域に存在するキラルプレポリマーを重合させることにより、所定の領域のｐをを小さくし、ツイスト配向領域Ｔを形成することができる。
【００６９】
また本明細書では、誘電異方性が正のネマチック液晶材料を液晶層に用いた液晶表示装置の実施例について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。本発明は、米国特許第４５６６７５８号に開示されているような誘電異方性が負のネマチック液晶材料を液晶層に用いた表面モード（ＳＢＤモード）ネマチック液晶表示装置にも適用可能である。ただし、応答速度、実用性および材料技術を考慮すると、誘電異方性が正である液晶材料を液晶層に使用することが好ましい。
【００７０】
以下、実施例を説明する。
（実施例）
図１０、図１１および図１２は実施例の液晶表示装置１００を説明する図であり、図１０は液晶表示装置１００の平面図、図１１は図１０の１１Ａ―１１Ａ‘に対応する液晶表示装置１００の断面図、図１２は液晶表示装置１００の３画素領域についての拡大平面図である。なお、図１０は液晶表示装置１００の第２の基板６を省略して示し、図１２は液晶表示装置１００の第２の基板６および液晶層８を省略して示す。
【００７１】
図１１に示すように液晶表示装置１００は、対向する第１の基板４および第２の基板６と、これらの基板４および６の間に設けられた液晶層８とを有する。液晶層８は、Nｐ液晶材料にキラル剤が混合された材料で形成されている。
【００７２】
第１の基板４の液晶層側表面には、図１０および図１２に示すように、行方向に平行に配列された複数のゲート配線２２と、列方向に平行に配列された複数のソース配線２６とが設けられ、マトリクスが構成されている。さらに、このゲート配線２２とソース配線２６との各交差部にはスイッチング素子（例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ））２５が形成されており、スイッチング素子２５は透明導電材料からなる画素電極１６に接続されている。さらに第１の基板４は蓄積容量を形成するための複数の共通配線２４を有し、それぞれの共通配線２４は、隣接するゲート配線２２のそれぞれの間に、ゲート配線２２に平行に配列されている。
【００７３】
一方、第２の基板６の液晶層側表面には、図１１に示すように対向電極１８がほぼ全面に形成されており、画素電極１６と対向電極１８との間に印加された電圧により、液晶層８が駆動される。なお、第２の基板６には、スイッチング素子２５、ゲート配線２２およびソース配線２６に対応するように遮光層（ブラックマトリクス）４０が設けられている。遮光層４０は第２の基板６に設けられるが、簡単のために図１０および図１２に示す。
【００７４】
液晶表示装置１００において、図１１に示すように第１の基板４の液晶層側には、複数の段差２０が設けられている。段差２０は例えば厚さが１〜１０ミクロン程度の樹脂層１２０と樹脂層１２０に形成された溝によって形成される。この樹脂層１２０により、樹脂層１２０の直上（段差２０の上段面）に厚さがｄ２の液晶領域が形成され、この液晶領域がスプレイ配向領域Ｓになる。また、樹脂層１２０の形成されていない領域（溝の底面、段差２０の下段面）に厚さがｄ１（＞ｄ２）の液晶領域が形成され、この液晶領域がツイスト配向領域Ｔになる。なお、樹脂層１２０を完全に除去せずに、樹脂層１２０に凹部を形成し、凹部の底面を段差２０の下断面として利用してもよい。
【００７５】
液晶層８に電圧を印加すると、ツイスト配向領域Ｔが、電圧印加時にまずツイスト配向からベンド配向に転移する。続いて、ベンド配向を呈したツイスト配向領域Ｔが核となって、スプレイ配向領域Ｓ内にベンド配向を呈する領域が速やかに拡がり、スプレイ配向領域がベンド配向に転移する。このようなスプレイ配向領域Ｓの転移核であるツイスト配向領域Ｔは、表示領域外に設けることが好ましい。これは、スプレイ配向領域Ｓのベンド配向とツイスト配向領域Ｔのベンド配向とでは電圧印加に対する光学応答が異なるため、ツイスト配向領域を遮光部に設けることにより、表示の均一性を向上できるからである。
【００７６】
液晶表示装置１００において、ツイスト配向領域Ｔは図１０に示すように、行方向に沿って設けられた複数の第１ツイスト配向領域４２、４４と、列方向に沿って設けられた複数の第２ツイスト配向領域５４，５６、５８、６０とを有している。第１ツイスト配向領域４２は各ゲート配線２２上に形成されており、第１ツイスト配向領域４４は各共通配線２４上に形成されている。なお、図１０で例えば参照符号「４２,（２２）」とは、第１ツイスト配向領域４２の下部にゲート配線２２が存在することを示す。
【００７７】
複数の第１ツイスト配向領域４２、４４のそれぞれには、列方向に上下に第２ツイスト配向領域が連続して形成されている。すなわち、ゲート配線２２上の第１ツイスト配向領域４２の上方向には第２ツイスト配向領域５４が連続して形成され、かつ、下方向には第２ツイスト配向領域５６が連続して形成されている。第２ツイスト配向領域５４、５６は１画素ごとに各ソース配線２６上に設けられており、隣接間隔（ピッチＰ２）は、行方向の画素ピッチに等しい。第１ツイスト配向領域４２の上方向に連続して形成された第２ツイスト配向領域５４は、ソース配線２６に形成された領域５０に加えてスイッチング素子の上に形成された領域５２を有する。遮光領域となるスイッチング素子上の領域５２にまで第２ツイスト配向領域５４を形成することにより、表示領域を減少させることなしに、より広いツイスト配向領域を確保することができる。さらに、共通配線２４上に形成された第１ツイスト配向領域４４にも、上記と同様のピッチＰ２で、列方向に上下に第２ツイスト配向領域５８、６０が連続して形成されている。以上のように第１ツイスト配向領域および第２ツイスト配向領域が形成されることにより、各２分の１画素ごとに、その周囲がほぼツイスト配向領域によって取り囲まれている。
【００７８】
一方、スプレイ配向領域Ｓは、上記に説明した第１および第２ツイスト配向領域以外の液晶領域に形成される。スプレイ配向領域Ｓは、図１０に示すように列方向に第１の幅Ｗ１を有する第１スプレイ配向領域３６と、列方向に第２の幅Ｗ２（＜Ｗ１）を有する第２スプレイ配向領域３７とを有している。第１ツイスト配向領域４４を挟んで列方向に隣接する２つの第１スプレイ配向領域３６は、１画素に対応する。さらに、行方向に隣接する第１スプレイ配向領域３６は、第２スプレイ配向領域３７を介して互いに連続して形成されている。
【００７９】
なお、液晶表示装置１００における配向膜（不図示）のラビング方向は、ゲート配線２２の延びる方向を水平方向（観察者が表示面を見る場合）とし、このゲート配線２２の延びる方向（行方向）と平行であることが好ましい。これにより、液晶分子のプレチルト方向が行方向と平行になるので、よりツイスト配向を安定に保つことができ、スプレイ−ベンド配向転移がより確実に生じる。
【００８０】
また、例示したように、第１スプレイ配向領域３６を表示領域に形成し、第２スプレイ配向領域３７をツイスト配向領域Ｔと同様に非表示領域に形成することが好ましい。第２スプレイ配向領域３７をツイスト配向領域Ｔとせず、第１スプレイ配向領域３６を連結するように形成することによって、第１スプレイ配向領域３６をより確実にベンド配向に転移させることができる。ただし、第２スプレイ配向領域３７の幅がＷ２が広くなり過ぎると、第２ツイスト配向領域を設ける効果が得られなくなり、第２スプレイ配向領域の幅Ｗ２が狭くなりすぎると、第２スプレイ配向領域３９を設ける効果、すなわち、第１スプレイ配向領域３６を連結する効果が得られなくなる。従って、第２スプレイ配向領域３７の幅Ｗ２と第１スプレイ配向領域３６の幅Ｗ１とは、０．２Ｗ１≦Ｗ２≦０．８Ｗ１の関係を満足することが好ましい。
【００８１】
第１スプレイ配向領域３６が第２スプレイ配向領域３７を介して互いに連続しているので図４および図５を参照して説明したように、いずれかの第１スプレイ配向領域３６でスプレイ−ベンド配向転移が起こらなかった場合でも、ベンド配向への転移が生じた他の第１スプレイ配向領域３６から第２スプレイ配向領域３７を介して上記配向転移の生じなかった第１スプレイ配向領域３６内に転移領域を拡大していく。また図１０に示す液晶表示装置では、各第２スプレイ配向領域３７が行方向に平行に形成されており、第２スプレイ配向領域３７の行方向の隣接間隔が小さいので、この第２スプレイ配向領域３７を介して第１スプレイ配向領域３６に効率的にベンド配向領域を拡げていくことができる。
【００８２】
第２ツイスト配向領域５４、５６、５８および６０は、第１ツイスト配向領域４２、４４に連続して形成されている。これにより、第１ツイスト配向領域と第２ツイスト配向領域とが分離されている場合に比べて、第１ツイスト配向領域４２、４４および第２ツイスト配向領域５４、５６、５８および６０がより信頼性の高い転移核となる。以下に図１３（ａ）〜（ｄ）を参照しながらこの理由を説明する。
【００８３】
基板４上の段差を構成する樹脂層１２０は、厚さが１〜１０ミクロン程度の無機膜または有機膜によって形成される。１８０°ツイスト配向とスプレイ配向との間のエネルギー差はさほど大きくないので、樹脂層１２０の厚さにばらつきが生じたり、セルギャップにばらつきが生じると、液晶層内の位置によって、設計通りに１８０°ツイスト配向領域Ｔが形成されないことがある。
【００８４】
例えば、液晶層の厚さがｄ２の中に、液晶層の厚さがｄ１（＞ｄ２）の領域をストライプ状に形成することにより、スプレイ配向領域Ｓおよびツイスト配向領域Ｔを形成する。ツイスト配向領域Ｔの縦横比が大きい場合、本来ツイスト配向とスプレイ配向とが共存可能なエネルギー状態にあっても、図１３（ａ）のようにツイスト配向領域Ｔの両端部がツイスト配向からスプレイ配向へ戻る（転移する）場合がある。なお、図１３（ａ）のツイスト配向領域Ｔは、幅が約２０μｍ、長さが１６００μｍ程度である。
【００８５】
ツイスト配向領域Ｔ内にスプレイ配向を呈する領域が形成されると、図１３（ｂ）に示すようにツイスト配向領域Ｔ内でツイスト配向を呈する領域の面積が徐々に減少し、最終的にツイスト配向領域Ｔの全領域がスプレイ配向を呈してしまい、転移核となるツイスト配向領域Ｔを形成できないという問題がある。上述の説明において、「ツイスト配向領域Ｔの縦横比が大きい」とはツイスト配向領域Ｔの縦横比が８０：１を越える場合であり、この場合、ツイスト配向とスプレイ配向との共存が困難になることが観察結果より得られている。また、縦横比にかかわらず、ツイスト配向領域Ｔの幅が約１０μｍ以下であれば、ツイスト配向とスプレイ配向との共存が困難になることも観察結果より得られている。
【００８６】
本発明者らは上記のような問題を解決するために、図１３（ｃ）に示すようにツイスト配向領域Ｔを、第１方向にストライプ状に延びた第１ツイスト配向領域Ｔ１と、第１ツイスト配向領域Ｔ１に連続し、かつ、第１方向に交差（好ましくは直交）する第２方向に延びた第２ツイスト配向領域Ｔ２とにより形成した。この結果、図１３（ｃ）に示すように、第１ツイスト配向領域Ｔ１の両端部でツイスト配向からスプレイ配向への転移が始まった場合でも、その転移は図１３（ｄ）に示すように第１ツイスト配向領域Ｔ１と第２ツイスト配向領域Ｔ２との交差部で停止することが観察された。
【００８７】
従って液晶表示装置１００では、第１ツイスト配向領域４２，４４が第２ツイスト配向領域５４、５６、５８、６０と連続して形成され、さらに、この第２ツイスト配向領域５４、５６、５８、６０は第１ツイスト配向領域４２、４４と直交しているので、これらのツイスト配向領域がより信頼性の高い転移核となることが分かる。
【００８８】
さらに、第２ツイスト配向領域Ｔ２の好ましい隣接間隔について検討を行った。隣接する第２ツイスト配向領域Ｔ２の間隔（Ｐ２、図１３（ｃ）参照）を変化させて、第１および第２ツイスト配向領域Ｔ１，Ｔ２内で、ツイスト配向とスプレイ配向との共存状態を観察した。この結果を表１に示す。
【００８９】
【表１】
【００９０】
表１に示すように、第２ツイスト配向領域Ｔ２のピッチＰ２が２００μｍ以下の場合、ツイスト配向領域Ｔにおいて、ツイスト配向とスプレイ配向とが安定して共存することが分かった。また、第２ツイスト配向領域Ｔ２のピッチＰ２が４００〜１０００μｍの場合、ツイスト配向領域Ｔにおいて、ツイスト配向とスプレイ配向との共存が保たれにくくなるが、第２ツイスト配向領域Ｔ２の存在により、スプレイ配向への転移がある程度抑制されていることが分かった。ピッチＰ２が１０００μｍを超えると、ツイスト配向とスプレイ配向とは共存できず、第１ツイスト配向領域Ｔ１および第２ツイスト配向領域Ｔ２の全てがスプレイ配向状態に転移した。
【００９１】
実施例の液晶表示装置１００では画素ピッチが約１００μｍであるので、表１の結果を考慮すると、第２ツイスト配向領域Ｔ２を画素ピッチの２倍以下の間隔で形成することが好ましいことがわかる。液晶表示装置１００では図１０に示すように、第２ツイスト配向領域のピッチＰ２が画素ピッチに等しい約１００μｍであるので、第１および第２ツイスト配向領域においてスプレイ配向への転移を効果的に停止させることができる。従って第１ツイスト配向領域４２、４４および第２ツイスト配向領域５４、５６、５８、６０がより信頼性の高い転移核となる。
【００９２】
本実施例の液晶表示装置１００の構成は上述した図１０および図１１に示したものに限定されない。例えば図１４から図１９に示す構成の液晶表示装置によっても同様の効果を得ることができる。
【００９３】
図１４の液晶表示装置では、第２ツイスト配向領域５４、５６が３画素ごとに、第１ツイスト配向領域４２に連続して形成されている。第２ツイスト配向領域５４は、第１ツイスト配向領域４２に対して列方向に上向きに形成されており、第２ツイスト配向領域５６は、第１ツイスト配向領域４２に対して列方向に下向きに形成されている。第２ツイスト配向領域５４と第２ツイスト配向領域５６とは同一のソース配線２６上に形成されている。さらに、共通配線２４上に形成された第１ツイスト配向領域４４にも、第１ツイスト配向領域４２と同様に、３画素ごとに第２ツイスト配向領域５８、６０が連続して形成されている。スプレイ配向領域は、第１および第２ツイスト配向領域４２、４４、５４、５６、５８，６０によってほぼ囲まれた第１スプレイ配向領域３６と、同一のソース配線上に形成されかつ、列方向に対向する第２ツイスト配向領域の間に形成された第２スプレイ配向領域３７とを有している。第１スプレイ配向領域３６は、行方向に３画素と列方向に半画素の領域からなる。
【００９４】
図１４のようなツイスト配向領域の構成は、例えば、カラー液晶表示装置に好適に用いられる。カラー液晶表示装置の遮光層では、Ｒ・Ｇ・Ｂのセット間の遮光層の行方向の幅を、Ｒ・Ｇ・Ｂのセット内の画素間の遮光層の幅よりも大きくすることができる。従って、例えば、１つの第１スプレイ配向領域３６内で隣接する３画素をそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ画素とし、隣接するＲ画素とＢ画素との間に第２ツイスト配向領域５４、５６、５８、６０を形成すれば、この第２ツイスト配向領域をより広くすることができる。
【００９５】
図１５の液晶表示装置では、第１ツイスト配向領域４２に連続して形成された第２ツイスト配向領域の行方向の隣接間隔が、第１ツイスト配向領域４２の列方向に上向きと下向きとで異なる。第１ツイスト配向領域４２に上向きに連続する第２ツイスト配向領域６２，６８は、１画素ごとに形成されている。すなわち、ＴＦＴ上の表示に利用できない領域に第２ツイスト配向領域を形成している。一方、下向きに連続する第２ツイスト配向領域７４は、２画素ごとに形成されている。また、行方向に隣接する第２ツイスト配向領域６２と第２ツイスト配向領域６８とは、ソース配線２６の延びる方向の長さが異なる。さらに、共通配線２４上の第１ツイスト配向領域４４には、列方向の上向きおよび下向きに交互に第２ツイスト配向領域７６および７８が形成されている。第２ツイスト配向領域７６および７８の列方向の長さは、各第２スプレイ配向領域３７の幅Ｗ２が同程度になるように設定されている。
【００９６】
図１６の液晶表示装置では、第１ツイスト配向領域４２に連続して形成された第２ツイスト配向領域６２、６８、８０、８１および第１ツイスト配向領域４４に連続して形成された第２ツイスト配向領域８２、８４、８６、８８は、いずれも１画素ごとに形成されている。
【００９７】
図１４から図１６に示した液晶表示装置では、図１０と同様にソース配線上に加えて、スイッチング素子上にも第２ツイスト配向領域を形成しているので、遮光層領域により広い面積の第２ツイスト配向領域を拡げることができる。また、図１４から図１６に示した液晶表示装置は、第１ツイスト配向領域に第２ツイスト配向領域が連続して形成された構成を有するが、図１７から図１９に示すように第１ツイスト配向領域と第２ツイスト配向領域とが分離するように形成しても良い。
【００９８】
図１７の液晶表示装置では、第１ツイスト配向領域４２は各ゲート配線２２上に１画素毎に分離形成されている。また、共通配線２４上の第１ツイスト配向領域４４も第１ツイスト配向領域４２と同様に１画素毎に分離形成されている。これに対して、第２ツイスト配向領域９０は、列方向の画素ピッチに等しくなるように各ソース配線２６上に形成されている。
【００９９】
図１８の液晶表示装置では、第１ツイスト配向領域４２は各ゲート配線２２上に１画素毎に分離形成されているのに対して、第１ツイスト配向領域４４は共通配線２４上に連続形成されている。第２ツイスト配向領域９２は、列方向に隣接する２つの共通配線の間で行方向に延びて形成されている。
【０１００】
図１９の液晶表示装置では、第２ツイスト配向領域９４が画素ピッチの半分ごとに分離されていることにおいて図１８の構成と異なる。
【０１０１】
図１０および図１４から図１９に示した構成では、全ての第１スプレイ配向領域が、列方向または行方向に隣接する他の第１スプレイ配向領域と、第２スプレイ配向領域を介して連続している。このような場合、図４および図５を参照して説明したように、スプレイ配向領域Ｓにおいて、スプレイ配向からベンド配向への転移が生じずにスプレイ配向を呈したまま孤立してしまう液晶領域が形成されるのを非常に効果的に防止することができる。
【０１０２】
しかしながら、第１スプレイ配向領域の全てについて、隣接する第１スプレイ配向領域と連続させなくてもよい。例えば、図２０に示す液晶表示装置１０７のように、異なるクラスタ領域の間では、第１スプレイ配向領域Ｓ１が互いに連続しないような複数のクラスタ領域１１４を有する構成にしても良い。以下、液晶表示装置１０７を説明する。
【０１０３】
図２０に示すように、液晶表示装置１０７は複数のクラスタ領域１１４を有し、それぞれのクラスタ領域１１４は、第２のスプレイ配向領域Ｓ２と、この第２のスプレイ配向領域Ｓ２を介して互いに連続する２以上の第１のスプレイ配向領域Ｓ１と、この第１および第２のスプレイ配向領域Ｓ１、Ｓ２の周囲に形成された第１および第２のツイスト領域Ｔ１、Ｔ２とを有している。また、１つのクラスタ領域の第２のスプレイ配向領域Ｓ２は、他のクラスタ領域の第２のスプレイ配向領域Ｓ２と連続せず、分離している。
【０１０４】
図２０に示すように、１つのクラスタ領域１１４内で複数の第１のスプレイ配向領域Ｓ１を連続させれば、１つのクラスタ領域１１４内のいずれかの第１のスプレイ配向領域Ｓ１でスプレイ配向からベンド配向への転移が生じれば、スプレイ配向領域にベンド配向を呈する領域が拡がっていく。従って液晶表示装置１０７においても、スプレイ配向が保持される第１のスプレイ配向領域Ｓ１が孤立してしまうのを防止することができる。
【０１０５】
なお、図２０では１つのクラスタ領域に、行方向に隣接する４つの第１のスプレイ配向領域Ｓ１が含まれる例を示すが、クラスタ領域の形状や１つのクラスタ領域に含まれる第１のスプレイ配向領域Ｓ１の数はこれに限定されない。
【０１０６】
次に、本実施例の液晶表示装置１００の段差２０について説明する。基板４に設けられる段差２０の形状は、その段差２０の形成場所に応じて変化させてもよい。以下、図７、図８、図１０および図１２を参照して説明する。
【０１０７】
一般に液晶表示装置を駆動する際に、ゲート配線２２にはソース配線２６に比べて高い電圧が印加される。例えばゲート配線２２には−１２Ｖ〜＋１２Ｖの範囲、または−２０Ｖ〜＋２０Ｖの範囲の電圧が印加されるのに対して、ソース配線２６には５Ｖ程度の電圧が印加される。従って、ゲート配線２２上に形成された第１ツイスト配向領域４２には、ソース配線２６上に形成された第１および第２ツイスト配向領域５４、５６、５８、６０に比べて高い電界が印加されるので、ツイスト配向からベンド配向に転移し易い。従って、ゲート配線２２上に形成された第１ツイスト配向領域４２を転移核として利用するのが効果的である。また、ゲート配線２２に平行に配列する共通配線２４にもソース配線２６に印加される電圧と同等の電圧が印加されるので、共通配線２４上に形成された第１ツイスト配向領域５８、６０も、ツイスト配向からベンド配向への転移が生じ易い。そこで、第２ツイスト配向領域Ｔ２はソース配線２６上に形成することが好ましい。第１ツイスト配向領域を転移核として有効に利用し、第２ツイスト配向領域による第１ツイスト配向領域のツイスト配向の安定性の向上（スプレイ配向への転移の抑制）のために効果的な段差形状を説明する。
【０１０８】
図７および図８を参照して上述したように、図７のような正段差を設けた場合、ディスクリネーションライン９が側面２１Ｆを速やかに上段面の方向に上るので、ベンド配向を呈する領域をスプレイ配向領域Ｓ内に拡げていくことができる。これに対して図８のように逆段差を設けた場合、ディスクリネーションライン９がとどまり、ディスクリネーションライン９を挟んで両側に存在するツイスト配向領域Ｔおよびスプレイ配向領域Ｓの配向状態がそのまま保持される。
【０１０９】
従って正段差の側面をゲート配線２２および共通配線２４に沿って延びるように形成して第１ツイスト配向領域４２、４４を形成することにより、この第１ツイスト配向領域がより効果的な転移核となり、これにより、スプレイ配向領域内にベンド配向領域を速やかに拡げていくことができる。さらに、逆段差の側面をソース配線２６に沿って延びるように形成して第２ツイスト配向領域５４、５６、５８、６０を形成することにより、図１３を参照して説明した理由から、電圧無印加時に第１のツイスト配向領域がツイスト配向からスプレイ配向に転移するのを抑制することができる。
【０１１０】
以上のように、段差の形成場所に応じて段差２０を正段差または逆段差にすることにより、速やかなベンド配向領域の拡大と、ベンド配向の転移核となるツイスト配向領域の安定的実現とが可能となり、液晶表示装置１００の配向状態の安定化、および表示品位向上などを図ることが可能となる。
【０１１１】
次に、正段差および逆段差の好ましい形成方法を説明する。段差の形成には一般に、レジスト若しくはこれと同様の感光性樹脂や、金属、絶縁物等を用いた成膜プロセスが用いられる。正段差を形成する方法としては、代表例として▲１▼熱処理で作製する方法、▲２▼エッチングによって作製する方法、▲３▼フォトリソグラフィプロセスによって形成する方法がある。一方、逆段差の形成は一般に困難である。
【０１１２】
以下、図２１および図２２を参照して、正段差および逆段差を容易かつ、同時に形成する方法として、フォトリソグラフィプロセスを使用した方法を説明する。図２１はネガ型材料から形成された感光性樹脂層を使用した場合の製造方法を説明する図であり、（ａ）および（ｂ）は逆段差の形成工程、（ｃ）および（ｄ）は正段差の形成工程を説明する図である。また、図２２はポジ型材料から形成された感光性樹脂層を使用した場合の製造方法を説明する図であり、（ａ）および（ｂ）は正段差の形成工程、（ｃ）および（ｄ）は逆段差の形成工程を説明する図である。なお、下記の説明では簡単のために、正段差と逆段差との形成工程を個別に説明するが、これらは同時に形成可能である。
【０１１３】
最初に図２１（ａ）および（ｂ）を参照しながら、ネガ型材料から形成された感光性樹脂層を用いて逆段差を形成する方法を説明する。まず、図２１（ａ）に示すように、反射率が他の領域よりも高い高反射率領域１２１を主面に有する基板４を準備する。この高反射率領域１２１には、金属材料から形成されるゲート配線２２、ソース配線２６、または共通配線２４を利用することが好ましい。上述したようにソース配線２６に沿って逆段差形状の側面を形成することが好ましいので、高反射率領域１２１はソース配線２６であることが好ましい。
【０１１４】
次に、基板４の主面にネガ型感光性樹脂層１２２を形成する。さらに、所定のパターンを有する遮光部１２３および透光部１２４を含むマスク１２５を介して光１２６を照射し、感光性樹脂層１２２を露光する。このとき、遮光部１２３のエッジ１２３Ｅが高反射率領域１２１の内部に位置するように、遮光部１２３を高反射率領域１２１上に配置する。これにより、マスク１２５を介して照射された光１２６が高反射率領域１２１で反射し、この反射光１２６Ｒを使用して図２１（ｂ）に示すように逆段差２０Ｓ（α＜９０°）が形成される。
【０１１５】
なお、通常の露光機から出射される光は平行度が約３°以下であるが、上述した感光性樹脂層１２２を露光する際の照射光１２６は、平行度が５〜１０°程度であることが好ましい。平行度が上記のように低ければ、図２２（ａ）に示すように、マスク１２３のエッジから入射した光が高反射率領域１２１で反射し、この反射光（一次反射光）をマスクの内側に存在する感光性樹脂層１２２の露光にも寄与させることができるからである。
【０１１６】
次に、図２１（ｃ）および（ｄ）を参照しながらネガ型材料から形成された感光性樹脂層を用いて正段差を形成する方法を説明する。
【０１１７】
正段差２０Ｆの形成には上述した逆段差２０Ｓと異なり、露光の際に反射光を用いる必要がないので、基板４に高反射率領域１２１を形成する必要はない。ただし、上述したようにゲート配線２２および共通配線２４に沿って正段差形状の側面を形成することが好ましいので、ここでは基板４の主面にゲート配線２２および共通配線２４のような高反射率領域１２１が形成されている場合について説明する。
【０１１８】
まず、上述したような基板４を準備し、この基板４の主面にネガ型感光性樹脂層１２２を形成する。さらに、所定のパターンを有する遮光部１２３および透光部（開口部）１２４を含むマスク１２５を介して光１２６を照射し、感光性樹脂層１２２を露光する。このとき、遮光部１２３のエッジ１２３Ｅが高反射率領域１２１の外部に位置するように、遮光部１２３を高反射率領域１２１上に配置する。これにより、マスク１２５を介して照射された光１２６が高反射率領域１２１で反射されず、照射光１２６のみを使用して図２１（ｄ）に示すように正段差２０Ｆ（α＞９０°）が形成される。
【０１１９】
なお正段差２０Ｆを形成する場合も、上述した逆段差２０Ｓの場合と同様に、平行度が５〜１０°程度の平行光を用いて感光性樹脂層１２２を露光することが好ましい。平行度が上記のように低ければ、図２２（ｃ）に示すように、マスク１２３のエッジから入射した光をマスクの内側に存在する感光性樹脂層１２２の露光にも寄与させることができるからである。
【０１２０】
次に、ポジ型材料から形成された感光性樹脂層１３２を用いて正段差および逆段差を形成する方法を説明する。ポジ型材料から形成された感光性樹脂層１３２を用いる場合は、ネガ型材料から形成された感光性樹脂層１２３を用いる場合とは反対に、高反射率領域１２１からの反射光１２６Ｒを用いて正段差２０Ｆが形成される。まず、図２２（ａ）および（ｂ）を参照しながらポジ型材料から形成された感光性樹脂層１３２を用いて正段差２０Ｆを形成する方法を説明する。
【０１２１】
まず図２２（ａ）に示すように、反射率が他の領域よりも高い高反射率領域１２１を主面に有する基板４を準備する。ネガ型材料から形成された感光性樹脂層を用いて正段差を形成する方法で説明したように、この高反射率領域１２１にはゲート配線２２または共通配線２４を利用することが好ましい。次に、基板４の主面にポジ型感光性樹脂層１３２を形成する。さらに、所定のパターンを有する遮光部１２３および透光部１２４を含むマスク１２５を介して光１２６を照射し、感光性樹脂層１３２を露光する。このとき、透光部１２４のエッジ１２４Ｅが高反射率領域１２１の内部に位置するように、透光部１２４を高反射率領域１２１上に配置する。これにより、マスク１２５を介して照射された光１２６が高反射率領域１２１で反射し、この反射光１２６Ｒを使用して図２２（ｂ）に示すように正段差２０Ｆ（α＞９０°）が形成される。
【０１２２】
次に、図２２（ｃ）および（ｄ）を参照しながらポジ型材料から形成された感光性樹脂層１３２を用いて逆段差２０Ｓを形成する方法を説明する。この場合露光の際に反射光を用いる必要がないので、基板４に高反射率領域１２１を形成する必要はない。ただし、上述したようにソース配線２６に沿って逆段差形状の側面を形成することが好ましいので、ここでは基板４の主面にソース配線２６のような高反射率領域１２１が形成されている場合について説明する。
【０１２３】
まず、上述したような基板４を準備し、この基板４の主面にポジ型感光性樹脂層１３２を形成する。さらに、所定のパターンを有する遮光部１２３および透光部１２４を含むマスク１２５を介して光１２６を照射し、感光性樹脂層１３２を露光する。このとき、透光部１２４のエッジ１２４Ｅが高反射率領域１２１の外部に位置するように、透光部１２４を高反射率領域１２１上に配置する。これにより、マスク１２５を介して照射された光１２６が高反射率領域１２１で反射されず、照射光１２６のみを使用して図２２（ｄ）に示すように逆段差２０Ｓ（α＜９０°）が形成される。
【０１２４】
なお図２２のようにポジ型感光性樹脂層１３２を用いた場合も、ネガ型感光性樹脂層１２２を用いた場合と同様に、感光性樹脂層１３２を露光する際の照射光１２６は、平行度が５〜１０°程度であることが好ましい。
上記のような段差形成方法によると、一般に作製困難であるとされる逆段差を、正段差と同時にかつ容易に形成することができる。
【０１２５】
なお、以上の説明では転移核となるツイスト配向領域Ｔを遮光領域に形成し、表示領域として使用しない構成について説明したが、本発明の液晶表示装置はこれに限定されない。ツイスト配向領域Ｔとスプレイ配向領域Ｓとのを表示領域に使用しても良い。例えば、液晶層の厚さのより厚い（ｄ１）ツイスト配向領域Ｔを透過領域に利用し、かつ、液晶層の厚さのより薄い（ｄ２＜ｄ１）スプレイ配向領域Ｓを反射領域に利用した透過・反射両用型液晶表示装置であれば、ツイスト配向領域Ｔおよびスプレイ配向領域Ｓのいずれも表示に使用することができる。
【０１２６】
【発明の効果】
上述したように本発明によると、スプレイ配向からベンド配向、またはベンド配向からスプレイ配向への転移を速やかにかつ確実に起こすことが可能な液晶表示装置を提供することができた。本発明は、コンピュータ用のモニターや薄型テレビに用いられる液晶表示素子に好適に利用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の表示原理を説明する模式図である。
【図２】（ａ）は本発明の一局面の液晶表示装置の部分平面図であり、（ｂ）は（ａ）の２ｂ―２ｂ‘の断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、液晶層の配向の転移を説明する模式図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は本発明のスプレイ−ベンド配向を説明する模式図である。
【図５】比較例のスプレイ−ベンド配向を説明する模式図である。
【図６】本発明の他の局面の液晶表示装置の部分断面図である。
【図７】図６の液晶表示装置が有する段差部の断面図である。
【図８】図６の液晶表示装置が有する段差部の断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、正段差および逆段差を有する液晶表示装置の部分平面図であり、液晶層の配向状態を模式的に示す図である。
【図１０】 実施例の液晶表示装置の平面図である。
【図１１】図１０の１１Ａ―１１Ａ‘に対応する液晶表示装置の断面図である。
【図１２】実施例の液晶表示装置の３画素領域についての拡大平面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は液晶層の配向状態を説明する模式図である。
【図１４】実施例の改変例の液晶表示装置の平面図である。
【図１５】実施例の改変例の液晶表示装置の平面図である。
【図１６】実施例の改変例の液晶表示装置の平面図である。
【図１７】実施例の改変例の液晶表示装置の平面図である。
【図１８】実施例の改変例の液晶表示装置の平面図である。
【図１９】実施例の改変例の液晶表示装置の平面図である。
【図２０】実施例の改変例の液晶表示装置の平面図である。
【図２１】ネガ型材料の感光性樹脂層を使用した場合の段差の製造方法を説明する図であり、（ａ）および（ｂ）は逆段差の形成工程、（ｃ）および（ｄ）は正段差の形成工程を説明する図である。
【図２２】ポジ型材料の感光性樹脂層を使用した場合の段差の製造方法を説明する図であり、（ａ）および（ｂ）は正段差の形成工程、（ｃ）および（ｄ）は逆段差の形成工程を説明する図である。
【符号の説明】
２ 液晶表示装置
３ 液晶表示装置
４ 第１の基板
６ 第２の基板
８ 液晶層
９ ディスクリネーションライン
１２ 液晶分子
１４ 下段面
１５ 上段面
１６ 画素電極
１８ 対向電極
２０ 段差
２０Ｆ 第１段差
２０Ｓ 第２段差
２１Ｆ 第１段差の側面
２１Ｓ 第２段差の側面
２２ ゲート配線
２４ 共通配線
２５ スイッチング素子
２６ ソース配線
３６ 第１スプレイ配向領域
３７ 第２スプレイ配向領域
４０ 遮光層
４２ 第１ツイスト配向領域
４４ 第１ツイスト配向領域
５０ 第２ツイスト配向領域
５２ 第２ツイスト配向領域
５４ 第２ツイスト配向領域
５６ 第２ツイスト配向領域
５８ 第２ツイスト配向領域
６０ 第２ツイスト配向領域
６８ 第２ツイスト配向領域
７６ 第２ツイスト配向領域
７８ 第２ツイスト配向領域
８０ 第２ツイスト配向領域
８２ 第２ツイスト配向領域
８４ 第２ツイスト配向領域
１００ 液晶表示装置
１０７ 液晶表示装置
１１４ クラスタ領域
１２０ 樹脂層
１２１ 高反射率領域
１２２ ネガ型感光性樹脂層
１２３ 遮光部
１２３Ｅ 遮光部のエッジ
１２４ 透光部
１２４Ｅ 透光部のエッジ
１２６ 光
１２６Ｒ 反射光
１３２ ポジ型感光性樹脂層
Ｔ ツイスト配向領域
Ｔ１ 第１ツイスト配向領域
Ｔ２ 第２ツイスト配向領域
Ｓ スプレイ配向領域
Ｓ１ 第１スプレイ配向領域
Ｓ２ 第２スプレイ配向領域
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関し、特に液晶分子のベンド配向を用いて表示を行う液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクティブマトリックス型の液晶表示素子は近年、コントラスト、明るさおよび視野角特性などの表示性能が飛躍的に向上し、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）と肩を並べるまでになりつつある。現在広く用いられている液晶表示モードはＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードであり、その応答時間はおよそ数１０ｍｓｅｃのオーダーである。この応答速度はＣＲＴと比べて遅く、スポーツなどの動きの激しい動画を表示した場合に画像のボケが生じる。この動画ボケの原因については、石黒、栗田らによって詳細に研究されている（石黒秀一、栗田泰市郎ＩＤＹ９６−９３，ＢＣＳ９６−２３，ＢＦＯ９６−５０、「８倍速ＣＲＴによるホールド発光型ディスプレイの動画質に関する検討」）。
【０００３】
上記文献によると、液晶表示装置の動画質が劣るのは、液晶の応答時間がフレームレートに対して遅いこと及び、表示形態がホールド型表示であることが原因である。ホールド型をインパルス型表示にするためには、例えばバックライトを点滅させることや、液晶の表示に画面消去の時間を組み込むことにより可能である。一方、液晶の応答時間については、主に２つの方法が提案されている。
【０００４】
一つは強誘電性液晶を用いたＳＳＦＬＣ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モードであり、１９８０年にＣｌａｒｋとＬａｇｅｒｗａｌｌにより提案されたが、中間調表示方法が複雑になることやスメクチック液晶の配向安定性に問題があること等より、一度はキヤノン社により製品化されたが、現在は中断している。
【０００５】
他方は、１９８３年にＪ．Ｐ．Ｂｏｓらにより考案されたネマチック液晶を用いたパイセルである。これは、スプレイ配向した液晶に電圧を印加してベンド配向に転移させ、ベンド配向状態での電圧印加の強弱によるリタデーション変化を表示に用いるものである。このような表示モードによると、液晶層の表面の液晶分子のみが外場により動くこと及び、配向が緩和する過程で生じるバックフローが応答を速める方向に働くことにより、数ｍｓｅｃの高速応答が可能とされている。
【０００６】
上記パイセルでは、電圧無印加状態において、エネルギー的にベンド配向よりもスプレイ配向の方が安定である。そのため、スプレイ配向からベンド配向へ転移させる方法について幾つか提案されている。
【０００７】
例えば開平９−１８５０３７号公報には、動作開始時に強い電圧を印加し、これによってエネルギー障壁を超えさせてベンド配向に転移させる方法が開示されている。また、特開平１１−７０１８号公報には、画素電極または対向電極の少なくとも一方の表面に高プレチルト領域を形成し、この高プレチルト領域を核として、電圧印加時にディスクリネーションの広がりを伴いながら液晶層をベンド配向に転移させる方法が開示されている。
【０００８】
また、特開平９‐９６７９０号公報には、ネマチック液晶にキラル剤をｄ／ｐ＞０．２５（ｄは液晶セルのセル厚、ｐはキラル剤を混合した時の液晶の捩れピッチ）になるように添加すると、液晶層は電圧無印加状態において１８０度捩れた配向を呈し、この捩れ配向を呈した液晶層に電圧を印加すると、ディスクリネーションが生成すること無しに、捩れ配向からベンド配向にスムーズに転移することが開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
液晶層のスプレイ配向からベンド配向への転移については、主として上述した３つの方法が提案されているが、従来の方法では、スプレイ配向からベンド配向への転移を十分に速やかに行わせることが難しく、また、表示面の全面に亘って確実に転移させることが難しかった。
【００１０】
また、本発明者らは１８０度ツイスト配向領域を核として利用する構成を検討したが、１８０度ツイスト配向領域を安定にかつ確実に形成することが困難で、一部の領域は１８０度ツイスト配向をとらないでスプレイ配向となることがあった。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、スプレイ配向からベンド配向、またはベンド配向からスプレイ配向への転移を速やかにかつ確実に起こすことのできる液晶表示装置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、第１の基板と、前記第１の基板に対向するように配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ液晶層とを有する。前記液晶層は、印加される電圧に応じてスプレイ配向からベンド配向または、ベンド配向からスプレイ配向に転移するスプレイ配向領域と、前記スプレイ配向領域を転移させるための核となる転移核領域とを有し、前記転移核領域は、第１方向に沿って形成された複数の第１転移核領域と、前記第１方向とは異なる第２方向に沿って形成された複数の第２転移核領域とを有し、前記スプレイ配向領域は、前記第２方向に第１の幅を有する複数の第１スプレイ配向領域、および、前記第２方向に前記第１の幅よりも狭い第２の幅を有する複数の第２スプレイ配向領域を有し、前記複数の第１スプレイ配向領域は、前記複数の第２スプレイ配向領域の１つを介して連続する２つの第１スプレイ配向領域を含む。
【００１３】
前記液晶層はキラル剤を含み、前記転移核領域は、電圧無印加時に１８０度ツイスト配向を呈するツイスト配向領域であり、前記複数の第１転移核領域は、電圧無印加時に１８０度ツイスト配向を呈する複数の第１ツイスト配向領域であり、前記複数の第２転移核領域は、電圧無印加時に１８０度ツイスト配向を呈する複数の第２ツイスト配向領域であってもよい。
【００１４】
前記液晶材料の自発ピッチをｐとし、前記ツイスト配向領域の前記液晶層の厚さをｄ１とし、前記スプレイ配向領域の前記液晶層の厚さをｄ２とした場合に、前記ツイスト配向領域のｄ１／ｐが前記スプレイ配向領域のｄ２／ｐよりも大きくてもよい。
【００１５】
前記ｄ１は前記ｄ２よりも大きくてもよい。
【００１６】
前記第１の基板は、前記第１方向に延びる複数のゲート配線と、前記第１方向と交差する前記第２方向に延びる複数のソース配線と、前記複数のゲート配線と前記複数のソース配線との各交差点近傍に設けられた複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子のそれぞれを介して、前記複数のゲート配線のそれぞれと前記複数のソース配線のそれぞれと電気的に接続された複数の画素電極とを有し、前記複数の第１ツイスト配向領域の少なくとも１つは、前記複数のゲート配線の少なくとも１つの上に形成され、前記複数の第２ツイスト配向領域の少なくとも１つは、前記複数のソース配線の少なくとも１つの上に形成され、前記複数の第１スプレイ配向領域の少なくとも１つは、前記複数の画素電極の少なくとも１つの上に形成されていることが好ましい。
【００１７】
前記第１の基板は、それぞれが隣接する前記複数のゲート配線のそれぞれの間に設けられた複数の共通配線をさらに有し、前記複数の第１ツイスト配向領域の少なくとも１つは前記複数の共通配線の少なくとも１つの上に形成されていることが好ましい。
【００１８】
前記複数の第２ツイスト配向領域の少なくとも１つは、前記複数の第１ツイスト配向領域の少なくとも１つと連続して形成されていることが好ましい。
【００１９】
前記複数の第２ツイスト配向領域のうち、前記第１方向に隣接する２つの第２ツイスト配向領域の間隔は１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方は、それぞれが上段面と下段面と前記上段面と前記下段面とを結ぶ側面とを有する複数の段差を有し、前記複数の段差の前記上段面上に前記スプレイ配向領域が形成され、かつ、前記複数の段差の前記下段面上に前記ツイスト配向領域が形成されていてもよい。
【００２１】
この場合、前記複数の段差は第１の段差と第２の段差とを有し、前記第１の段差の前記側面は、前記下段面とのなす角が９０度超であり、前記第２の段差の前記側面は、前記下段面とのなす角が９０度未満であることが好ましい。
【００２２】
また、前記第１の段差の前記側面は、前記第１の方向に沿って形成されていることが好ましい。
【００２３】
また、前記第２の段差の前記側面は、前記第２の方向に沿って形成されていることが好ましい。
【００２４】
前記液晶層の液晶分子のプレチルト方向は、前記第１方向に平行であってもよい。
【００２５】
本発明の他の局面の液晶表示装置は、第１の基板と、前記第１の基板に対向するように配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、かつ、キラル剤を含む液晶層とを有する。前記液晶層は、電圧無印加時に１８０度ツイスト配向を呈するツイスト配向領域と、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て表示に使用されるスプレイ配向領域とを有する。前記第１の基板および前記第２の基板のうちの少なくとも一方は前記液晶層側に、上段面と下段面と前記上段面と前記下段面とを結ぶ側面とを有する段差を複数有し、前記複数の段差の前記上段面上に前記スプレイ配向領域が形成され、かつ、前記複数の段差の前記下段面上に前記ツイスト配向領域が形成され、前記複数の段差は第１の段差と第２の段差とを有し、前記第１の段差の前記側面は、前記下段面とのなす角が９０度超であり、前記第２の段差の前記側面は、前記下段面とのなす角が９０度未満である。
【００２６】
次に、段差の形成方法を説明する。本発明の段差の形成方法は、それぞれが、上段面と、下段面と、前記上段面と前記下段面とを結ぶ側面とを有し、前記下段面に対する前記側面のなす角が９０度未満の逆段差と、前記下段面に対する前記側面のなす角が９０度を越える正段差とを同時に形成する方法である。この方法は、反射率が他の領域よりも高い高反射率領域を主面に有する基板を準備する工程と、前記主面に感光性樹脂層を形成する工程と、所定のパターンを有する遮光部および透光部を含むマスクを介して前記感光性樹脂層を露光する工程であって、前記高反射率領域からの反射光を使用して、前記逆段差または前記正段差を形成する工程とを包含する。
【００２７】
前記高反射率領域は、前記基板の前記主面に形成されたゲート配線、またはソース配線、または共通配線であることが好ましい。
【００２８】
また、前記感光性樹脂層がネガ型材料で形成され、前記露光工程において、前記遮光部のエッジが前記高反射率領域内に位置するように、前記遮光部が前記高反射率領域上に配置され、前記反射光を使用して前記逆段差が形成されてもよい。
【００２９】
前記感光性樹脂層がポジ型材料で形成され、前記露光工程において、前記開口部のエッジが前記高反射率領域内に位置するように、前記開口部が前記高反射率領域上に配置され、前記反射光を使用して前記正段差が形成されてもよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
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（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）モードの液晶表示装置である。まず、図１を参照しながら本発明の液晶表示装置の表示原理を説明する。
【００３１】
互いに対向する一対の第１の基板４および第２の基板６の間に、誘電異方性が正のネマチック液晶材料（Ｎｐ材料）およびキラル剤を含む液晶層８が配置されている。両基板４，６の液晶層側表面の配向規制方向Ｒ１、Ｒ２は互いに平行である。配向規制力は典型的には配向膜（不図示）によって付与される。基板表面の配向規制力によって液晶分子１２の配向方向（プレチルト方向）が規制される。この液晶分子と基板表面とのなす角度θをプレチルト角という。上述のように配向規制された液晶層８はプレチルト角が４５度以下のとき、スプレイ配向（図１の（ａ）参照）を呈する。本発明の液晶表示装置はベンド配向（図１の（ｄ）参照）の液晶層を利用して表示を行う。ベンド配向を得るためにスプレイ配向からベンド配向に転移させる。以下、この転移について説明する。
【００３２】
まず、スプレイ配向を呈する液晶層に電圧を印加すると、液晶の配向に変化が生じる。具体的には、電圧印加後まず、２種類の変形したスプレイ配向が形成される。このスプレイ配向のうちの一方は、液晶層８の中央よりも第１基板４側に存在する液晶分子１２ｂが時計回りに回転して形成されるスプレイ配向（Ｈｕｐと略す。図１（ｂ））であり、もう一方は、液晶層８の中央よりも第２基板６側に存在する液晶分子１２ｃが反時計回りに回転して形成されるスプレイ配向（Ｈｄｏｗｎと略す。図１（ｃ））である。
【００３３】
この後、更に電界の影響により、図１（ｂ）のＨｕｐ配向にある液晶層は、液晶層８の中央よりも第２基板６側に存在する液晶分子が反時計回りに回転し、図１（ｄ）のベンド配向に転移する。また、図１（ｃ）のＨｄｏｗｎ配向にある液晶層は、液晶層８の中央よりも第１基板４側に存在する液晶分子が時計回りに回転し、図１（ｄ）のベンド配向に転移する。このＨｕｐまたはＨｄｏｗｎ配向からベンド配向への転移過程において、ＨｕｐまたはＨｄｏｗｎ配向とベンド配向との間に配向強度１／２の転傾（ディスクリネーション）が生成し、この転傾が移動しながらベンド配向領域が拡大する。
【００３４】
一方、ベンド配向に転移した後で電圧を除去した場合、液晶分子は、直接スプレイ配向に戻らずに、図１（ｅ）に示すように１８０°ねじれたツイスト配向を呈する。このようなベンド配向から１８０°ツイスト配向への転移は、転傾を伴わず連続的に変化する。一方、１８０°ツイスト配向からスプレイ配向へは転傾を生成し、徐々に転移していく。
【００３５】
ここで図１（ｂ）のＨｕｐまたは図１（ｃ）のＨｄｏｗｎから、図１（ｄ）のベンド配向に転移する場合の液晶分子の動きを考えると、歪みの蓄積した界面付近の分子が回転によりベンド配向になることが幾何学的に解る。また、図１（ｅ）の１８０°ツイスト配向に電界が印加された場合も、図１（ｄ）のようなベンド配向に転移する。ただし、この１８０°ツイスト配向からベンド配向への移行は、ねじれを伴いながら進行することにおいて図１（ａ）〜（ｃ）のツイスト−ベンド配向転移と異なる。
【００３６】
図１（ｂ）のＨｕｐまたは図１（ｃ）のＨｄｏｗｎからベンド配向に移行するには、液晶分子が紙面に垂直な軸を中心とする回転が必要であり、この回転には大きなエネルギーが必要である。一方、図１（ｅ）の１８０°ツイスト配向からベンド配向への移行は、液晶分子が基板４、６に垂直な方向を軸としてねじれながら、基板４、６に垂直な方向に徐々に液晶分子が立つことで生じる。従って１８０°ツイスト配向からベンド配向への移行はスムーズに生じる。
【００３７】
また、一般にベンド配向領域と接触して存在するスプレイ配向領域は、電圧印加に伴って接触領域が拡大するようにベンド配向に転移する様子が観察される。従ってベンド配向領域自体が転移をスムーズに生じさせる要因になっていると考えられる。以上の理由により、１８０°ツイスト配向を転移の為の核（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ ｓｉｔｅ）として用いることで転移がスムーズに起こると推察される。
【００３８】
本発明者らは、場所によって液晶層の厚さを異ならせた液晶セルを形成し、この液晶セルにカイラルドーパントを混合したＮｐ液晶材料を注入して、その配向状態を調べた。この結果、厚い液晶層は１８０°ツイスト配向を呈し、薄い液晶層はスプレイ配向を呈することが観察された。また、スプレイ配向領域と１８０°ツイスト配向領域との間に強度１／２の転傾が形成されるのが観察された。
【００３９】
上述したような液晶セルに電圧を徐々に印加すると、まず、１８０°ツイスト配向を呈している厚い液晶層がベンド配向に転移する。続いて、スプレイ配向を呈している薄い液晶層がＨｕｐ、またはＨｄｏｗｎのスプレイ配向に移行する。
【００４０】
続いて、１８０°ツイスト配向領域とＨｕｐ、またはＨｄｏｗｎのスプレイ配向領域との間に存在している転傾がスプレイ配向領域内に動き始め、Ｈｕｐ、またはＨｄｏｗｎのスプレイ配向領域をベンド配向に転移させていく。このようにしてスプレイ配向領域内にベンド配向領域が拡がる。
【００４１】
以上説明したように１８０°ツイスト配向領域は、スプレイ配向領域がベンド配向に転移するための核となり、液晶層のスプレイ−ベンド配向がスムーズに達成される。本発明の液晶表示装置は上述したように、１８０°ツイスト配向領域をベンド転移開始の核として利用し、ベンド配向を利用して表示を行う。次に、本発明の液晶表示装置の構成を説明する。
【００４２】
まず図２を参照しながら、本発明の第１の局面の液晶表示装置２を説明する。図２（ａ）は液晶表示装置２の部分平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の２ｂ―２ｂ‘の断面図である。図２（ａ）は簡単のために第２の基板６を省略して示す。
【００４３】
液晶表示装置２は、図２（ｂ）に示すように、第１の基板４と、この第１の基板４に対向するように配置された第２の基板６と、第１の基板４と第２の基板６との間に設けられ、かつ、キラル剤を含む液晶層８とを有する。液晶層８には、液晶層の厚さの異なる複数の領域、例えば液晶層の厚さがｄ１の領域（Ｔ領域）と、ｄ２（＜ｄ１）の領域（Ｓ領域）とが設けられている。
【００４４】
液晶材料に混合するキラル剤の量は、Ｓ領域においてＮｐ材料の自発ピッチｐとＳ領域の液晶層の厚さｄ２とがｄ２／ｐ＜０．２５の関係を満足し、かつ、Ｔ領域においてＮｐ材料の自発ピッチｐとＴ領域の液晶層の厚さｄ１とが０．２５≦ｄ１／ｐ≦０．７５の関係を満足するように設定されている。これにより、Ｔ領域は電圧無印加時に１８０度ツイスト配向を呈し、Ｓ領域は電圧無印加時にスプレイ配向を呈する。また、Ｓ領域は電圧印加時にはベンド配向を呈し、液晶表示装置２の表示に使用される。なお、Ｓ領域はｄ２／ｐは０．１２５以下であることがより好ましく、０．１以下であることがさらに好ましい。Ｓ領域によりｄ２／ｐの小さい材料を使用すれば、表示領域の輝度の低下を防止することができる。
【００４５】
以下、液晶層の厚さがｄ１のＴ領域をツイスト配向領域と称し、液晶層の厚さがｄ２のＳ領域をスプレイ配向領域と称する。
【００４６】
ツイスト配向領域Ｔは基板面内において、図２（ａ）に示すように、第１方向に沿って形成された複数の第１ツイスト配向領域Ｔ１と、第１方向とは異なる第２方向に沿って形成された複数の第２ツイスト配向領域Ｔ２とを有する。一方、スプレイ配向領域Ｓは、複数の第１スプレイ配向領域Ｓ１および第２スプレイ配向領域Ｓ２を有する。複数の第１スプレイ配向領域Ｓ１は第２方向に第１の幅Ｗ１を有しており、複数の第２スプレイ配向領域Ｓ２は第２方向に第１の幅Ｗ１よりも狭い第２の幅Ｗ２を有する。複数の第１スプレイ配向領域の中には、少なくとも、第２スプレイ配向領域Ｓ２を介して連続する２つの第１スプレイ配向領域Ｓ１が含まれる。
【００４７】
上述した本発明の第１の局面の液晶表示装置２では、液晶層８の厚さ調節することによって、ツイスト配向領域Ｔと、スプレイ配向領域Ｓとが形成されている。電圧印加時にまずツイスト配向領域Ｔがベンド配向に転移し、これが核となってスプレイ配向領域Ｓがベンド配向に転移する。従って、スプレイ配向領域Ｓにおけるスプレイ配向からベンド配向への転移が起こり易くなる。以下、ツイスト配向領域Ｔを転移核と称する場合がある。
【００４８】
さらに液晶表示装置２では、転移核となるツイスト配向領域Ｔは、第１方向に沿って形成された第１ツイスト配向領域Ｔ１に加えて、第２方向に沿って形成された第２ツイスト配向領域Ｔ２を有する。これにより、スプレイ配向領域Ｓにおけるスプレイ配向からベンド配向への転移をさらに速やかに且つ確実に行うことが可能となる。この理由を図３を用いて説明する。
【００４９】
図３（ａ）および（ｂ）は、液晶層の配向の転移を説明する模式図である。図３（ａ）に示した液晶層には、スプレイ配向領域Ｓと第１ツイスト配向領域Ｔ１および第２ツイスト配向領域Ｔ２を有している。比較例のために、図３（ｂ）にスプレイ配向領域Ｓと第１ツイスト配向領域Ｔ１とだけを有する液晶層を示す。
【００５０】
図３（ａ）のように液晶層が第１ツイスト配向領域Ｔ１および第２ツイスト配向領域Ｔ２を有する場合、第１ツイスト配向領域Ｔ１および第２ツイスト配向領域Ｔ２を核として、スプレイ−ベンド配向転移された領域がスプレイ領域Ｓ内で第１方向および第２方向に拡がっていく。これに対して図３（ｂ）のように液晶層が第１ツイスト配向領域Ｔ１のみを有する場合、第１方向にしかスプレイ−ベンド配向転移された領域が拡がらない。このように、液晶層が第１ツイスト配向領域Ｔ１に加えて第２ツイスト配向領域Ｔ２を有する場合、スプレイ−ベンド配向転移領域をスプレイ配向領域Ｓ内により速やかに且つより確実に拡げていくことができる。
【００５１】
さらに、図２（ａ）に示した液晶表示装置２では、２つの第１スプレイ配向領域Ｓ１は第２スプレイ配向領域Ｓ２を介して連続している。すなわち、スプレイ配向領域Ｓを第２ツイスト配向領域Ｔ２で分離するのではなく、第２方向に隣接する２つの第２ツイスト配向領域Ｔ２の間に間隙を設けている。これにより、スプレイ配向領域Ｓで、スプレイ−ベンド配向転移がより確実に起こる。以下、図４および図５を参照してその理由を説明する。
【００５２】
例えば図４（ａ）に示す液晶層は、複数の第１スプレイ配向領域Ｓ１および複数の第２スプレイ配向領域Ｓ２を有し、隣接する第１スプレイ配向領域Ｓ１は第２スプレイ配向領域Ｓ２を介して連続して形成されている。すなわち、第２スプレイ配向領域Ｓ２は、隣接する第１スプレイ配向領域Ｓ１を互いに連結している。一方、比較例の図５に示す液晶層は、第２スプレイ配向領域Ｓ２を有さず、複数の第１スプレイ配向領域Ｓ１がそれぞれ独立している。すなわち、スプレイ配向領域Ｓ１を第２ツイスト配向領域Ｔ２で分離している。
【００５３】
図４（ａ）および図５に模式的に示した液晶層と同様の構成を有するサンプルを作製し、それぞれの液晶層に電圧を印加して、スプレイ−ベンド配向転移を観察した。
【００５４】
図４（ａ）の液晶層では、何らか理由によっていずれかの第１スプレイ配向領域Ｓ１でスプレイ−ベンド配向転移が起こらなかった場合でも、図４（ｂ）に示すように、転移が生じた他の第１スプレイ配向領域Ｓ１から、ベンド配向を呈する領域が第２スプレイ配向領域Ｓ２を介して徐々に拡大していくことが確認された。さらに、一定時間経過後、全ての液晶層がベンド配向に転移することが確認された。
【００５５】
これに対して、図５の液晶層では、いずれかの第１スプレイ配向領域Ｓ１でスプレイ−ベンド配向転移が起こらなかった場合、この転移が起こらなかった第１スプレイ配向領域Ｓ１はベンド配向に転移することがなく、表示領域の全体に亘って液晶層をベンド配向に転移させることができなかった。
【００５６】
以上説明したように、２つの第１スプレイ配向領域Ｓ１を第２スプレイ配向領域Ｓ２を介して連続させて形成することにより、スプレイ配向領域Ｓにおいて、スプレイ−ベンド配向転移がより確実に起こることがわかった。
【００５７】
なお、液晶表示装置２における液晶分子のプレチルト方向（図１のＲ１およびＲ２）は、第１方向を水平方向（観察者が表示面を見る場合）とし、第１方向と平行であることが好ましい。ＴＦＴ型液晶表示装置の場合、典型的には、ゲート配線の延びる方向が水平方向となる。このような構成とすることによって、よりツイスト配向を安定に保つことができ、スプレイ−ベンド配向転移がより確実に生じる。液晶分子のプレチルト方向は、例えば基板の液晶層側に設ける配向膜のラビング方向によって制御することが可能である。
【００５８】
次に図６、図７、および図８を参照しながら、本発明の第２の局面の液晶表示装置３を説明する。図６は液晶表示装置３の部分断面図であり、図７および図８は液晶表示装置３が有する段差部の断面図である。
【００５９】
液晶表示装置３は第１の基板４および第２の基板６の少なくとも一方の液晶層側に複数の段差２０を有している。段差２０は、上段面１５と、下段面１４と、これらの面を結ぶ側面２１Ｆ、２１Ｓとを有する。段差２０は、下段面１４上の液晶層の厚さがｄ１であり、上段面１５上の液晶層の厚さがｄ２となるように形成されている。すなわち、段差２０の上段面１５上にスプレイ配向領域Ｓが形成され、段差２０の下段面１４上にツイスト配向領域Ｔが形成されている。
【００６０】
段差２０には、図７に示す第１の段差２０Ｆと図８に示す第２の段差２０Ｓとが含まれており、第１の段差２０Ｆの形状と第２の段差２０Ｆの形状とは互いに異なる。すなわち、図７に示した第１の段差２０Ｆは、下段面１４と側面２１Ｆとのなす角αは９０°超（鈍角）であり、このような段差を正段差と称する。一方、図８に示した第２の段差２０Ｓは、下段面１４と側面２１Ｓとのなす角が９０°未満（鋭角）であり、このような段差を逆段差と称する。
【００６１】
電圧無印加状態においては、図７または図８に示すように、段差２０の上段面１５上にスプレイ配向領域Ｓが形成され、下段面１４上にツイスト配向領域Ｔが形成されており、スプレイ配向領域Ｓとツイスト配向領域Ｔとの間には境界９が形成されている。図７に示すように正段差２０Ｆの場合、境界９は例えば側面２１Ｆの高さのほぼ中央部分に形成される。一方、図８に示すように逆段差２０Ｓである場合、境界９は例えば側面２１Ｓのエッジ部に形成される。なお、境界９の位置は、温度、段差の高さ、または液晶層の厚さ等の各条件に応じて変化する。なお、電圧を印加するとツイスト配向領域Ｔの液晶層はベンド配向に転移し、ツイスト配向領域Ｔはベンド配向領域となるので、境界９はディスクリネーションラインとなる。以下では、境界９をディスクリネーションライン９と称することもある。
【００６２】
図７に示すように正段差２０Ｆが形成されている場合、液晶層に電圧を印加すると、ディスクリネーションライン９は、正段差２０Ｆの側面２１Ｆを上るように図７の矢印方向に移動する。すなわち、ツイスト配向領域Ｔがツイスト配向から直ちにベンド配向に転移し、ベンド配向を呈する領域がスプレイ配向領域Ｓ内に広がっていく。
【００６３】
これに対して、図８に示すように逆段差２０Ｓが形成されている場合、液晶層に電圧を印加すると、ディスクリネーションライン９は逆段差２０Ｓのエッジ部分にとどまり、ディスクリネーションライン９を挟んで両側に存在するツイスト配向領域Ｔおよびスプレイ配向領域Ｓの配向状態がそのまま保持される。すなわち、ツイスト配向領域Ｔがベンド配向に転移しても、スプレイ配向領域Ｓはスプレイ配向を維持する。
【００６４】
図９（ａ）〜（ｃ）は、正段差形状の側面２１Ｆおよび逆段差形状の側面２１Ｓの両方を有する段差２０が一方の基板に形成された液晶表示装置の部分平面図であり、液晶層の配向状態を模式的に示す。図９（ａ）に示すように液晶層に電圧が印加されていないときは、液晶層８の厚さの小さい領域に（段差２０の上段面）にスプレイ配向領域Ｓが形成され、液晶層８の厚さの大きい領域（段差２０の下段面）にツイスト配向領域Ｔが形成される。ツイスト配向領域Ｔとスプレイ配向領域Ｓとはディスクリネーションライン９で対峙し、これらの配向状態は平衡状態にある。なお図９（ａ）では簡単のために、実際には面積を有する段差２０の側面２１Ｆ、２１Ｓを線で示す。また、ディスクリネーションライン９はこの線に一致すると仮定して図示する。
【００６５】
このような液晶層に電圧を印加するとまず、図９（ｂ）に示すようにツイスト配向領域Ｔがツイスト配向から速やかにベンド配向に転移し、ベンド配向を呈する領域がスプレイ配向領域Ｓ内に広がっていく。正段差形状の側面２１Ｆ付近では、ディスクリネーションライン９が比較的容易に動き、ベンド配向を呈する領域が速やかに拡がっていく。一方、逆段差形状の側面２１Ｓ付近では、ディスクリネーションライン９が動きにくく、このディスクリネーションライン９を境界としてベンド配向領域と、スプレイ配向領域とが保持されたままである。さらに、電圧印加から時間が経過すると、図９（ｃ）に示すように、ベンド配向領域は、逆段差形状の側面２１Ｓ付近を除いて拡大していく。
【００６６】
以上説明したように、段差の形状を制御することによって、下段面１４上に形成されたツイスト配向領域Ｔを核として形成されるベンド配向領域が、段差２０を超えて上段面１５上に形成されたスプレイ配向領域Ｓに広がりやすいか否かが制御される。言い換えると、スプレイ配向領域Ｓにおいてスプレイ−ベンド配向転移を速やかに起こすか、あるいは、スプレイ配向を保持させるかを制御することができる。
【００６７】
なお上述した第１の局面の液晶表示装置２、および、第２の局面の液晶表示装置３ではいずれも、スプレイ配向領域Ｓのスプレイ−ベンド配向転移核として、１８０度ツイスト配向領域Ｔを用いたが、本発明の液晶表示装置はこれに限定されない。例えば特許第３１８３６３３号公報に開示されているように、液晶層内に部分的に高プレチルト角領域を形成し、これをスプレイ−ベンド配向転移核として用いてもよい。
【００６８】
また、上述した第１の局面の液晶表示装置２、および、第２の局面の液晶表示装置３ではいずれも、液晶層８の厚さを部分的に変化させて、液晶層８の厚さのより小さい領域にツイスト配向領域Ｔを形成したが、本発明の液晶表示装置はこれに限定されない。これに代えて液晶層８の自発ピッチｐを場所によって変化させても良い。例えば、特開２００１−２６４８２０号公報に開示されているように、液晶層にキラルプレポリマーを混合し、選択的照射プロセスを用いて所定の領域に存在するキラルプレポリマーを重合させることにより、所定の領域のｐをを小さくし、ツイスト配向領域Ｔを形成することができる。
【００６９】
また本明細書では、誘電異方性が正のネマチック液晶材料を液晶層に用いた液晶表示装置の実施例について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。本発明は、米国特許第４５６６７５８号に開示されているような誘電異方性が負のネマチック液晶材料を液晶層に用いた表面モード（ＳＢＤモード）ネマチック液晶表示装置にも適用可能である。ただし、応答速度、実用性および材料技術を考慮すると、誘電異方性が正である液晶材料を液晶層に使用することが好ましい。
【００７０】
以下、実施例を説明する。
（実施例）
図１０、図１１および図１２は実施例の液晶表示装置１００を説明する図であり、図１０は液晶表示装置１００の平面図、図１１は図１０の１１Ａ―１１Ａ‘に対応する液晶表示装置１００の断面図、図１２は液晶表示装置１００の３画素領域についての拡大平面図である。なお、図１０は液晶表示装置１００の第２の基板６を省略して示し、図１２は液晶表示装置１００の第２の基板６および液晶層８を省略して示す。
【００７１】
図１１に示すように液晶表示装置１００は、対向する第１の基板４および第２の基板６と、これらの基板４および６の間に設けられた液晶層８とを有する。液晶層８は、Nｐ液晶材料にキラル剤が混合された材料で形成されている。
【００７２】
第１の基板４の液晶層側表面には、図１０および図１２に示すように、行方向に平行に配列された複数のゲート配線２２と、列方向に平行に配列された複数のソース配線２６とが設けられ、マトリクスが構成されている。さらに、このゲート配線２２とソース配線２６との各交差部にはスイッチング素子（例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ））２５が形成されており、スイッチング素子２５は透明導電材料からなる画素電極１６に接続されている。さらに第１の基板４は蓄積容量を形成するための複数の共通配線２４を有し、それぞれの共通配線２４は、隣接するゲート配線２２のそれぞれの間に、ゲート配線２２に平行に配列されている。
【００７３】
一方、第２の基板６の液晶層側表面には、図１１に示すように対向電極１８がほぼ全面に形成されており、画素電極１６と対向電極１８との間に印加された電圧により、液晶層８が駆動される。なお、第２の基板６には、スイッチング素子２５、ゲート配線２２およびソース配線２６に対応するように遮光層（ブラックマトリクス）４０が設けられている。遮光層４０は第２の基板６に設けられるが、簡単のために図１０および図１２に示す。
【００７４】
液晶表示装置１００において、図１１に示すように第１の基板４の液晶層側には、複数の段差２０が設けられている。段差２０は例えば厚さが１〜１０ミクロン程度の樹脂層１２０と樹脂層１２０に形成された溝によって形成される。この樹脂層１２０により、樹脂層１２０の直上（段差２０の上段面）に厚さがｄ２の液晶領域が形成され、この液晶領域がスプレイ配向領域Ｓになる。また、樹脂層１２０の形成されていない領域（溝の底面、段差２０の下段面）に厚さがｄ１（＞ｄ２）の液晶領域が形成され、この液晶領域がツイスト配向領域Ｔになる。なお、樹脂層１２０を完全に除去せずに、樹脂層１２０に凹部を形成し、凹部の底面を段差２０の下断面として利用してもよい。
【００７５】
液晶層８に電圧を印加すると、ツイスト配向領域Ｔが、電圧印加時にまずツイスト配向からベンド配向に転移する。続いて、ベンド配向を呈したツイスト配向領域Ｔが核となって、スプレイ配向領域Ｓ内にベンド配向を呈する領域が速やかに拡がり、スプレイ配向領域がベンド配向に転移する。このようなスプレイ配向領域Ｓの転移核であるツイスト配向領域Ｔは、表示領域外に設けることが好ましい。これは、スプレイ配向領域Ｓのベンド配向とツイスト配向領域Ｔのベンド配向とでは電圧印加に対する光学応答が異なるため、ツイスト配向領域を遮光部に設けることにより、表示の均一性を向上できるからである。
【００７６】
液晶表示装置１００において、ツイスト配向領域Ｔは図１０に示すように、行方向に沿って設けられた複数の第１ツイスト配向領域４２、４４と、列方向に沿って設けられた複数の第２ツイスト配向領域５４，５６、５８、６０とを有している。第１ツイスト配向領域４２は各ゲート配線２２上に形成されており、第１ツイスト配向領域４４は各共通配線２４上に形成されている。なお、図１０で例えば参照符号「４２,（２２）」とは、第１ツイスト配向領域４２の下部にゲート配線２２が存在することを示す。
【００７７】
複数の第１ツイスト配向領域４２、４４のそれぞれには、列方向に上下に第２ツイスト配向領域が連続して形成されている。すなわち、ゲート配線２２上の第１ツイスト配向領域４２の上方向には第２ツイスト配向領域５４が連続して形成され、かつ、下方向には第２ツイスト配向領域５６が連続して形成されている。第２ツイスト配向領域５４、５６は１画素ごとに各ソース配線２６上に設けられており、隣接間隔（ピッチＰ２）は、行方向の画素ピッチに等しい。第１ツイスト配向領域４２の上方向に連続して形成された第２ツイスト配向領域５４は、ソース配線２６に形成された領域５０に加えてスイッチング素子の上に形成された領域５２を有する。遮光領域となるスイッチング素子上の領域５２にまで第２ツイスト配向領域５４を形成することにより、表示領域を減少させることなしに、より広いツイスト配向領域を確保することができる。さらに、共通配線２４上に形成された第１ツイスト配向領域４４にも、上記と同様のピッチＰ２で、列方向に上下に第２ツイスト配向領域５８、６０が連続して形成されている。以上のように第１ツイスト配向領域および第２ツイスト配向領域が形成されることにより、各２分の１画素ごとに、その周囲がほぼツイスト配向領域によって取り囲まれている。
【００７８】
一方、スプレイ配向領域Ｓは、上記に説明した第１および第２ツイスト配向領域以外の液晶領域に形成される。スプレイ配向領域Ｓは、図１０に示すように列方向に第１の幅Ｗ１を有する第１スプレイ配向領域３６と、列方向に第２の幅Ｗ２（＜Ｗ１）を有する第２スプレイ配向領域３７とを有している。第１ツイスト配向領域４４を挟んで列方向に隣接する２つの第１スプレイ配向領域３６は、１画素に対応する。さらに、行方向に隣接する第１スプレイ配向領域３６は、第２スプレイ配向領域３７を介して互いに連続して形成されている。
【００７９】
なお、液晶表示装置１００における配向膜（不図示）のラビング方向は、ゲート配線２２の延びる方向を水平方向（観察者が表示面を見る場合）とし、このゲート配線２２の延びる方向（行方向）と平行であることが好ましい。これにより、液晶分子のプレチルト方向が行方向と平行になるので、よりツイスト配向を安定に保つことができ、スプレイ−ベンド配向転移がより確実に生じる。
【００８０】
また、例示したように、第１スプレイ配向領域３６を表示領域に形成し、第２スプレイ配向領域３７をツイスト配向領域Ｔと同様に非表示領域に形成することが好ましい。第２スプレイ配向領域３７をツイスト配向領域Ｔとせず、第１スプレイ配向領域３６を連結するように形成することによって、第１スプレイ配向領域３６をより確実にベンド配向に転移させることができる。ただし、第２スプレイ配向領域３７の幅がＷ２が広くなり過ぎると、第２ツイスト配向領域を設ける効果が得られなくなり、第２スプレイ配向領域の幅Ｗ２が狭くなりすぎると、第２スプレイ配向領域３９を設ける効果、すなわち、第１スプレイ配向領域３６を連結する効果が得られなくなる。従って、第２スプレイ配向領域３７の幅Ｗ２と第１スプレイ配向領域３６の幅Ｗ１とは、０．２Ｗ１≦Ｗ２≦０．８Ｗ１の関係を満足することが好ましい。
【００８１】
第１スプレイ配向領域３６が第２スプレイ配向領域３７を介して互いに連続しているので図４および図５を参照して説明したように、いずれかの第１スプレイ配向領域３６でスプレイ−ベンド配向転移が起こらなかった場合でも、ベンド配向への転移が生じた他の第１スプレイ配向領域３６から第２スプレイ配向領域３７を介して上記配向転移の生じなかった第１スプレイ配向領域３６内に転移領域を拡大していく。また図１０に示す液晶表示装置では、各第２スプレイ配向領域３７が行方向に平行に形成されており、第２スプレイ配向領域３７の行方向の隣接間隔が小さいので、この第２スプレイ配向領域３７を介して第１スプレイ配向領域３６に効率的にベンド配向領域を拡げていくことができる。
【００８２】
第２ツイスト配向領域５４、５６、５８および６０は、第１ツイスト配向領域４２、４４に連続して形成されている。これにより、第１ツイスト配向領域と第２ツイスト配向領域とが分離されている場合に比べて、第１ツイスト配向領域４２、４４および第２ツイスト配向領域５４、５６、５８および６０がより信頼性の高い転移核となる。以下に図１３（ａ）〜（ｄ）を参照しながらこの理由を説明する。
【００８３】
基板４上の段差を構成する樹脂層１２０は、厚さが１〜１０ミクロン程度の無機膜または有機膜によって形成される。１８０°ツイスト配向とスプレイ配向との間のエネルギー差はさほど大きくないので、樹脂層１２０の厚さにばらつきが生じたり、セルギャップにばらつきが生じると、液晶層内の位置によって、設計通りに１８０°ツイスト配向領域Ｔが形成されないことがある。
【００８４】
例えば、液晶層の厚さがｄ２の中に、液晶層の厚さがｄ１（＞ｄ２）の領域をストライプ状に形成することにより、スプレイ配向領域Ｓおよびツイスト配向領域Ｔを形成する。ツイスト配向領域Ｔの縦横比が大きい場合、本来ツイスト配向とスプレイ配向とが共存可能なエネルギー状態にあっても、図１３（ａ）のようにツイスト配向領域Ｔの両端部がツイスト配向からスプレイ配向へ戻る（転移する）場合がある。なお、図１３（ａ）のツイスト配向領域Ｔは、幅が約２０μｍ、長さが１６００μｍ程度である。
【００８５】
ツイスト配向領域Ｔ内にスプレイ配向を呈する領域が形成されると、図１３（ｂ）に示すようにツイスト配向領域Ｔ内でツイスト配向を呈する領域の面積が徐々に減少し、最終的にツイスト配向領域Ｔの全領域がスプレイ配向を呈してしまい、転移核となるツイスト配向領域Ｔを形成できないという問題がある。上述の説明において、「ツイスト配向領域Ｔの縦横比が大きい」とはツイスト配向領域Ｔの縦横比が８０：１を越える場合であり、この場合、ツイスト配向とスプレイ配向との共存が困難になることが観察結果より得られている。また、縦横比にかかわらず、ツイスト配向領域Ｔの幅が約１０μｍ以下であれば、ツイスト配向とスプレイ配向との共存が困難になることも観察結果より得られている。
【００８６】
本発明者らは上記のような問題を解決するために、図１３（ｃ）に示すようにツイスト配向領域Ｔを、第１方向にストライプ状に延びた第１ツイスト配向領域Ｔ１と、第１ツイスト配向領域Ｔ１に連続し、かつ、第１方向に交差（好ましくは直交）する第２方向に延びた第２ツイスト配向領域Ｔ２とにより形成した。この結果、図１３（ｃ）に示すように、第１ツイスト配向領域Ｔ１の両端部でツイスト配向からスプレイ配向への転移が始まった場合でも、その転移は図１３（ｄ）に示すように第１ツイスト配向領域Ｔ１と第２ツイスト配向領域Ｔ２との交差部で停止することが観察された。
【００８７】
従って液晶表示装置１００では、第１ツイスト配向領域４２，４４が第２ツイスト配向領域５４、５６、５８、６０と連続して形成され、さらに、この第２ツイスト配向領域５４、５６、５８、６０は第１ツイスト配向領域４２、４４と直交しているので、これらのツイスト配向領域がより信頼性の高い転移核となることが分かる。
【００８８】
さらに、第２ツイスト配向領域Ｔ２の好ましい隣接間隔について検討を行った。隣接する第２ツイスト配向領域Ｔ２の間隔（Ｐ２、図１３（ｃ）参照）を変化させて、第１および第２ツイスト配向領域Ｔ１，Ｔ２内で、ツイスト配向とスプレイ配向との共存状態を観察した。この結果を表１に示す。
【００８９】
【表１】
表１に示すように、第２ツイスト配向領域Ｔ２のピッチＰ２が２００μｍ以下の場合、ツイスト配向領域Ｔにおいて、ツイスト配向とスプレイ配向とが安定して共存することが分かった。また、第２ツイスト配向領域Ｔ２のピッチＰ２が４００〜１０００μｍの場合、ツイスト配向領域Ｔにおいて、ツイスト配向とスプレイ配向との共存が保たれにくくなるが、第２ツイスト配向領域Ｔ２の存在により、スプレイ配向への転移がある程度抑制されていることが分かった。ピッチＰ２が１０００μｍを超えると、ツイスト配向とスプレイ配向とは共存できず、第１ツイスト配向領域Ｔ１および第２ツイスト配向領域Ｔ２の全てがスプレイ配向状態に転移した。
【００９１】
実施例の液晶表示装置１００では画素ピッチが約１００μｍであるので、表１の結果を考慮すると、第２ツイスト配向領域Ｔ２を画素ピッチの２倍以下の間隔で形成することが好ましいことがわかる。液晶表示装置１００では図１０に示すように、第２ツイスト配向領域のピッチＰ２が画素ピッチに等しい約１００μｍであるので、第１および第２ツイスト配向領域においてスプレイ配向への転移を効果的に停止させることができる。従って第１ツイスト配向領域４２、４４および第２ツイスト配向領域５４、５６、５８、６０がより信頼性の高い転移核となる。
【００９２】
本実施例の液晶表示装置１００の構成は上述した図１０および図１１に示したものに限定されない。例えば図１４から図１９に示す構成の液晶表示装置によっても同様の効果を得ることができる。
【００９３】
図１４の液晶表示装置では、第２ツイスト配向領域５４、５６が３画素ごとに、第１ツイスト配向領域４２に連続して形成されている。第２ツイスト配向領域５４は、第１ツイスト配向領域４２に対して列方向に上向きに形成されており、第２ツイスト配向領域５６は、第１ツイスト配向領域４２に対して列方向に下向きに形成されている。第２ツイスト配向領域５４と第２ツイスト配向領域５６とは同一のソース配線２６上に形成されている。さらに、共通配線２４上に形成された第１ツイスト配向領域４４にも、第１ツイスト配向領域４２と同様に、３画素ごとに第２ツイスト配向領域５８、６０が連続して形成されている。スプレイ配向領域は、第１および第２ツイスト配向領域４２、４４、５４、５６、５８，６０によってほぼ囲まれた第１スプレイ配向領域３６と、同一のソース配線上に形成されかつ、列方向に対向する第２ツイスト配向領域の間に形成された第２スプレイ配向領域３７とを有している。第１スプレイ配向領域３６は、行方向に３画素と列方向に半画素の領域からなる。
【００９４】
図１４のようなツイスト配向領域の構成は、例えば、カラー液晶表示装置に好適に用いられる。カラー液晶表示装置の遮光層では、Ｒ・Ｇ・Ｂのセット間の遮光層の行方向の幅を、Ｒ・Ｇ・Ｂのセット内の画素間の遮光層の幅よりも大きくすることができる。従って、例えば、１つの第１スプレイ配向領域３６内で隣接する３画素をそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ画素とし、隣接するＲ画素とＢ画素との間に第２ツイスト配向領域５４、５６、５８、６０を形成すれば、この第２ツイスト配向領域をより広くすることができる。
【００９５】
図１５の液晶表示装置では、第１ツイスト配向領域４２に連続して形成された第２ツイスト配向領域の行方向の隣接間隔が、第１ツイスト配向領域４２の列方向に上向きと下向きとで異なる。第１ツイスト配向領域４２に上向きに連続する第２ツイスト配向領域６２，６８は、１画素ごとに形成されている。すなわち、ＴＦＴ上の表示に利用できない領域に第２ツイスト配向領域を形成している。一方、下向きに連続する第２ツイスト配向領域７４は、２画素ごとに形成されている。また、行方向に隣接する第２ツイスト配向領域６２と第２ツイスト配向領域６８とは、ソース配線２６の延びる方向の長さが異なる。さらに、共通配線２４上の第１ツイスト配向領域４４には、列方向の上向きおよび下向きに交互に第２ツイスト配向領域７６および７８が形成されている。第２ツイスト配向領域７６および７８の列方向の長さは、各第２スプレイ配向領域３７の幅Ｗ２が同程度になるように設定されている。
【００９６】
図１６の液晶表示装置では、第１ツイスト配向領域４２に連続して形成された第２ツイスト配向領域６２、６８、８０、８１および第１ツイスト配向領域４４に連続して形成された第２ツイスト配向領域８２、８４、８６、８８は、いずれも１画素ごとに形成されている。
【００９７】
図１４から図１６に示した液晶表示装置では、図１０と同様にソース配線上に加えて、スイッチング素子上にも第２ツイスト配向領域を形成しているので、遮光層領域により広い面積の第２ツイスト配向領域を拡げることができる。また、図１４から図１６に示した液晶表示装置は、第１ツイスト配向領域に第２ツイスト配向領域が連続して形成された構成を有するが、図１７から図１９に示すように第１ツイスト配向領域と第２ツイスト配向領域とが分離するように形成しても良い。
【００９８】
図１７の液晶表示装置では、第１ツイスト配向領域４２は各ゲート配線２２上に１画素毎に分離形成されている。また、共通配線２４上の第１ツイスト配向領域４４も第１ツイスト配向領域４２と同様に１画素毎に分離形成されている。これに対して、第２ツイスト配向領域９０は、列方向の画素ピッチに等しくなるように各ソース配線２６上に形成されている。
【００９９】
図１８の液晶表示装置では、第１ツイスト配向領域４２は各ゲート配線２２上に１画素毎に分離形成されているのに対して、第１ツイスト配向領域４４は共通配線２４上に連続形成されている。第２ツイスト配向領域９２は、列方向に隣接する２つの共通配線の間で行方向に延びて形成されている。
【０１００】
図１９の液晶表示装置では、第２ツイスト配向領域９４が画素ピッチの半分ごとに分離されていることにおいて図１８の構成と異なる。
【０１０１】
図１０および図１４から図１９に示した構成では、全ての第１スプレイ配向領域が、列方向または行方向に隣接する他の第１スプレイ配向領域と、第２スプレイ配向領域を介して連続している。このような場合、図４および図５を参照して説明したように、スプレイ配向領域Ｓにおいて、スプレイ配向からベンド配向への転移が生じずにスプレイ配向を呈したまま孤立してしまう液晶領域が形成されるのを非常に効果的に防止することができる。
【０１０２】
しかしながら、第１スプレイ配向領域の全てについて、隣接する第１スプレイ配向領域と連続させなくてもよい。例えば、図２０に示す液晶表示装置１０７のように、異なるクラスタ領域の間では、第１スプレイ配向領域Ｓ１が互いに連続しないような複数のクラスタ領域１１４を有する構成にしても良い。以下、液晶表示装置１０７を説明する。
【０１０３】
図２０に示すように、液晶表示装置１０７は複数のクラスタ領域１１４を有し、それぞれのクラスタ領域１１４は、第２のスプレイ配向領域Ｓ２と、この第２のスプレイ配向領域Ｓ２を介して互いに連続する２以上の第１のスプレイ配向領域Ｓ１と、この第１および第２のスプレイ配向領域Ｓ１、Ｓ２の周囲に形成された第１および第２のツイスト領域Ｔ１、Ｔ２とを有している。また、１つのクラスタ領域の第２のスプレイ配向領域Ｓ２は、他のクラスタ領域の第２のスプレイ配向領域Ｓ２と連続せず、分離している。
【０１０４】
図２０に示すように、１つのクラスタ領域１１４内で複数の第１のスプレイ配向領域Ｓ１を連続させれば、１つのクラスタ領域１１４内のいずれかの第１のスプレイ配向領域Ｓ１でスプレイ配向からベンド配向への転移が生じれば、スプレイ配向領域にベンド配向を呈する領域が拡がっていく。従って液晶表示装置１０７においても、スプレイ配向が保持される第１のスプレイ配向領域Ｓ１が孤立してしまうのを防止することができる。
【０１０５】
なお、図２０では１つのクラスタ領域に、行方向に隣接する４つの第１のスプレイ配向領域Ｓ１が含まれる例を示すが、クラスタ領域の形状や１つのクラスタ領域に含まれる第１のスプレイ配向領域Ｓ１の数はこれに限定されない。
【０１０６】
次に、本実施例の液晶表示装置１００の段差２０について説明する。基板４に設けられる段差２０の形状は、その段差２０の形成場所に応じて変化させてもよい。以下、図７、図８、図１０および図１２を参照して説明する。
【０１０７】
一般に液晶表示装置を駆動する際に、ゲート配線２２にはソース配線２６に比べて高い電圧が印加される。例えばゲート配線２２には−１２Ｖ〜＋１２Ｖの範囲、または−２０Ｖ〜＋２０Ｖの範囲の電圧が印加されるのに対して、ソース配線２６には５Ｖ程度の電圧が印加される。従って、ゲート配線２２上に形成された第１ツイスト配向領域４２には、ソース配線２６上に形成された第１および第２ツイスト配向領域５４、５６、５８、６０に比べて高い電界が印加されるので、ツイスト配向からベンド配向に転移し易い。従って、ゲート配線２２上に形成された第１ツイスト配向領域４２を転移核として利用するのが効果的である。また、ゲート配線２２に平行に配列する共通配線２４にもソース配線２６に印加される電圧と同等の電圧が印加されるので、共通配線２４上に形成された第１ツイスト配向領域５８、６０も、ツイスト配向からベンド配向への転移が生じ易い。そこで、第２ツイスト配向領域Ｔ２はソース配線２６上に形成することが好ましい。第１ツイスト配向領域を転移核として有効に利用し、第２ツイスト配向領域による第１ツイスト配向領域のツイスト配向の安定性の向上（スプレイ配向への転移の抑制）のために効果的な段差形状を説明する。
【０１０８】
図７および図８を参照して上述したように、図７のような正段差を設けた場合、ディスクリネーションライン９が側面２１Ｆを速やかに上段面の方向に上るので、ベンド配向を呈する領域をスプレイ配向領域Ｓ内に拡げていくことができる。これに対して図８のように逆段差を設けた場合、ディスクリネーションライン９がとどまり、ディスクリネーションライン９を挟んで両側に存在するツイスト配向領域Ｔおよびスプレイ配向領域Ｓの配向状態がそのまま保持される。
【０１０９】
従って正段差の側面をゲート配線２２および共通配線２４に沿って延びるように形成して第１ツイスト配向領域４２、４４を形成することにより、この第１ツイスト配向領域がより効果的な転移核となり、これにより、スプレイ配向領域内にベンド配向領域を速やかに拡げていくことができる。さらに、逆段差の側面をソース配線２６に沿って延びるように形成して第２ツイスト配向領域５４、５６、５８、６０を形成することにより、図１３を参照して説明した理由から、電圧無印加時に第１のツイスト配向領域がツイスト配向からスプレイ配向に転移するのを抑制することができる。
【０１１０】
以上のように、段差の形成場所に応じて段差２０を正段差または逆段差にすることにより、速やかなベンド配向領域の拡大と、ベンド配向の転移核となるツイスト配向領域の安定的実現とが可能となり、液晶表示装置１００の配向状態の安定化、および表示品位向上などを図ることが可能となる。
【０１１１】
次に、正段差および逆段差の好ましい形成方法を説明する。段差の形成には一般に、レジスト若しくはこれと同様の感光性樹脂や、金属、絶縁物等を用いた成膜プロセスが用いられる。正段差を形成する方法としては、代表例として▲１▼熱処理で作製する方法、▲２▼エッチングによって作製する方法、▲３▼フォトリソグラフィプロセスによって形成する方法がある。一方、逆段差の形成は一般に困難である。
【０１１２】
以下、図２１および図２２を参照して、正段差および逆段差を容易かつ、同時に形成する方法として、フォトリソグラフィプロセスを使用した方法を説明する。図２１はネガ型材料から形成された感光性樹脂層を使用した場合の製造方法を説明する図であり、（ａ）および（ｂ）は逆段差の形成工程、（ｃ）および（ｄ）は正段差の形成工程を説明する図である。また、図２２はポジ型材料から形成された感光性樹脂層を使用した場合の製造方法を説明する図であり、（ａ）および（ｂ）は正段差の形成工程、（ｃ）および（ｄ）は逆段差の形成工程を説明する図である。なお、下記の説明では簡単のために、正段差と逆段差との形成工程を個別に説明するが、これらは同時に形成可能である。
【０１１３】
最初に図２１（ａ）および（ｂ）を参照しながら、ネガ型材料から形成された感光性樹脂層を用いて逆段差を形成する方法を説明する。まず、図２１（ａ）に示すように、反射率が他の領域よりも高い高反射率領域１２１を主面に有する基板４を準備する。この高反射率領域１２１には、金属材料から形成されるゲート配線２２、ソース配線２６、または共通配線２４を利用することが好ましい。上述したようにソース配線２６に沿って逆段差形状の側面を形成することが好ましいので、高反射率領域１２１はソース配線２６であることが好ましい。
【０１１４】
次に、基板４の主面にネガ型感光性樹脂層１２２を形成する。さらに、所定のパターンを有する遮光部１２３および透光部１２４を含むマスク１２５を介して光１２６を照射し、感光性樹脂層１２２を露光する。このとき、遮光部１２３のエッジ１２３Ｅが高反射率領域１２１の内部に位置するように、遮光部１２３を高反射率領域１２１上に配置する。これにより、マスク１２５を介して照射された光１２６が高反射率領域１２１で反射し、この反射光１２６Ｒを使用して図２１（ｂ）に示すように逆段差２０Ｓ（α＜９０°）が形成される。
【０１１５】
なお、通常の露光機から出射される光は平行度が約３°以下であるが、上述した感光性樹脂層１２２を露光する際の照射光１２６は、平行度が５〜１０°程度であることが好ましい。平行度が上記のように低ければ、図２２（ａ）に示すように、マスク１２３のエッジから入射した光が高反射率領域１２１で反射し、この反射光（一次反射光）をマスクの内側に存在する感光性樹脂層１２２の露光にも寄与させることができるからである。
【０１１６】
次に、図２１（ｃ）および（ｄ）を参照しながらネガ型材料から形成された感光性樹脂層を用いて正段差を形成する方法を説明する。
【０１１７】
正段差２０Ｆの形成には上述した逆段差２０Ｓと異なり、露光の際に反射光を用いる必要がないので、基板４に高反射率領域１２１を形成する必要はない。ただし、上述したようにゲート配線２２および共通配線２４に沿って正段差形状の側面を形成することが好ましいので、ここでは基板４の主面にゲート配線２２および共通配線２４のような高反射率領域１２１が形成されている場合について説明する。
【０１１８】
まず、上述したような基板４を準備し、この基板４の主面にネガ型感光性樹脂層１２２を形成する。さらに、所定のパターンを有する遮光部１２３および透光部（開口部）１２４を含むマスク１２５を介して光１２６を照射し、感光性樹脂層１２２を露光する。このとき、遮光部１２３のエッジ１２３Ｅが高反射率領域１２１の外部に位置するように、遮光部１２３を高反射率領域１２１上に配置する。これにより、マスク１２５を介して照射された光１２６が高反射率領域１２１で反射されず、照射光１２６のみを使用して図２１（ｄ）に示すように正段差２０Ｆ（α＞９０°）が形成される。
【０１１９】
なお正段差２０Ｆを形成する場合も、上述した逆段差２０Ｓの場合と同様に、平行度が５〜１０°程度の平行光を用いて感光性樹脂層１２２を露光することが好ましい。平行度が上記のように低ければ、図２２（ｃ）に示すように、マスク１２３のエッジから入射した光をマスクの内側に存在する感光性樹脂層１２２の露光にも寄与させることができるからである。
【０１２０】
次に、ポジ型材料から形成された感光性樹脂層１３２を用いて正段差および逆段差を形成する方法を説明する。ポジ型材料から形成された感光性樹脂層１３２を用いる場合は、ネガ型材料から形成された感光性樹脂層１２３を用いる場合とは反対に、高反射率領域１２１からの反射光１２６Ｒを用いて正段差２０Ｆが形成される。まず、図２２（ａ）および（ｂ）を参照しながらポジ型材料から形成された感光性樹脂層１３２を用いて正段差２０Ｆを形成する方法を説明する。
【０１２１】
まず図２２（ａ）に示すように、反射率が他の領域よりも高い高反射率領域１２１を主面に有する基板４を準備する。ネガ型材料から形成された感光性樹脂層を用いて正段差を形成する方法で説明したように、この高反射率領域１２１にはゲート配線２２または共通配線２４を利用することが好ましい。次に、基板４の主面にポジ型感光性樹脂層１３２を形成する。さらに、所定のパターンを有する遮光部１２３および透光部１２４を含むマスク１２５を介して光１２６を照射し、感光性樹脂層１３２を露光する。このとき、透光部１２４のエッジ１２４Ｅが高反射率領域１２１の内部に位置するように、透光部１２４を高反射率領域１２１上に配置する。これにより、マスク１２５を介して照射された光１２６が高反射率領域１２１で反射し、この反射光１２６Ｒを使用して図２２（ｂ）に示すように正段差２０Ｆ（α＞９０°）が形成される。
【０１２２】
次に、図２２（ｃ）および（ｄ）を参照しながらポジ型材料から形成された感光性樹脂層１３２を用いて逆段差２０Ｓを形成する方法を説明する。この場合露光の際に反射光を用いる必要がないので、基板４に高反射率領域１２１を形成する必要はない。ただし、上述したようにソース配線２６に沿って逆段差形状の側面を形成することが好ましいので、ここでは基板４の主面にソース配線２６のような高反射率領域１２１が形成されている場合について説明する。
【０１２３】
まず、上述したような基板４を準備し、この基板４の主面にポジ型感光性樹脂層１３２を形成する。さらに、所定のパターンを有する遮光部１２３および透光部１２４を含むマスク１２５を介して光１２６を照射し、感光性樹脂層１３２を露光する。このとき、透光部１２４のエッジ１２４Ｅが高反射率領域１２１の外部に位置するように、透光部１２４を高反射率領域１２１上に配置する。これにより、マスク１２５を介して照射された光１２６が高反射率領域１２１で反射されず、照射光１２６のみを使用して図２２（ｄ）に示すように逆段差２０Ｓ（α＜９０°）が形成される。
【０１２４】
なお図２２のようにポジ型感光性樹脂層１３２を用いた場合も、ネガ型感光性樹脂層１２２を用いた場合と同様に、感光性樹脂層１３２を露光する際の照射光１２６は、平行度が５〜１０°程度であることが好ましい。
上記のような段差形成方法によると、一般に作製困難であるとされる逆段差を、正段差と同時にかつ容易に形成することができる。
【０１２５】
なお、以上の説明では転移核となるツイスト配向領域Ｔを遮光領域に形成し、表示領域として使用しない構成について説明したが、本発明の液晶表示装置はこれに限定されない。ツイスト配向領域Ｔとスプレイ配向領域Ｓとのを表示領域に使用しても良い。例えば、液晶層の厚さのより厚い（ｄ１）ツイスト配向領域Ｔを透過領域に利用し、かつ、液晶層の厚さのより薄い（ｄ２＜ｄ１）スプレイ配向領域Ｓを反射領域に利用した透過・反射両用型液晶表示装置であれば、ツイスト配向領域Ｔおよびスプレイ配向領域Ｓのいずれも表示に使用することができる。
【０１２６】
【発明の効果】
上述したように本発明によると、スプレイ配向からベンド配向、またはベンド配向からスプレイ配向への転移を速やかにかつ確実に起こすことが可能な液晶表示装置を提供することができた。本発明は、コンピュータ用のモニターや薄型テレビに用いられる液晶表示素子に好適に利用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の表示原理を説明する模式図である。
【図２】（ａ）は本発明の一局面の液晶表示装置の部分平面図であり、（ｂ）は（ａ）の２ｂ―２ｂ‘の断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、液晶層の配向の転移を説明する模式図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は本発明のスプレイ−ベンド配向を説明する模式図である。
【図５】比較例のスプレイ−ベンド配向を説明する模式図である。
【図６】本発明の他の局面の液晶表示装置の部分断面図である。
【図７】図６の液晶表示装置が有する段差部の断面図である。
【図８】図６の液晶表示装置が有する段差部の断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、正段差および逆段差を有する液晶表示装置の部分平面図であり、液晶層の配向状態を模式的に示す図である。
【図１０】 実施例の液晶表示装置の平面図である。
【図１１】図１０の１１Ａ―１１Ａ‘に対応する液晶表示装置の断面図である。
【図１２】実施例の液晶表示装置の３画素領域についての拡大平面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は液晶層の配向状態を説明する模式図である。
【図１４】実施例の改変例の液晶表示装置の平面図である。
【図１５】実施例の改変例の液晶表示装置の平面図である。
【図１６】実施例の改変例の液晶表示装置の平面図である。
【図１７】実施例の改変例の液晶表示装置の平面図である。
【図１８】実施例の改変例の液晶表示装置の平面図である。
【図１９】実施例の改変例の液晶表示装置の平面図である。
【図２０】実施例の改変例の液晶表示装置の平面図である。
【図２１】ネガ型材料の感光性樹脂層を使用した場合の段差の製造方法を説明する図であり、（ａ）および（ｂ）は逆段差の形成工程、（ｃ）および（ｄ）は正段差の形成工程を説明する図である。
【図２２】ポジ型材料の感光性樹脂層を使用した場合の段差の製造方法を説明する図であり、（ａ）および（ｂ）は正段差の形成工程、（ｃ）および（ｄ）は逆段差の形成工程を説明する図である。
【符号の説明】
２ 液晶表示装置
３ 液晶表示装置
４ 第１の基板
６ 第２の基板
８ 液晶層
９ ディスクリネーションライン
１２ 液晶分子
１４ 下段面
１５ 上段面
１６ 画素電極
１８ 対向電極
２０ 段差
２０Ｆ 第１段差
２０Ｓ 第２段差
２１Ｆ 第１段差の側面
２１Ｓ 第２段差の側面
２２ ゲート配線
２４ 共通配線
２５ スイッチング素子
２６ ソース配線
３６ 第１スプレイ配向領域
３７ 第２スプレイ配向領域
４０ 遮光層
４２ 第１ツイスト配向領域
４４ 第１ツイスト配向領域
５０ 第２ツイスト配向領域
５２ 第２ツイスト配向領域
５４ 第２ツイスト配向領域
５６ 第２ツイスト配向領域
５８ 第２ツイスト配向領域
６０ 第２ツイスト配向領域
６８ 第２ツイスト配向領域
７６ 第２ツイスト配向領域
７８ 第２ツイスト配向領域
８０ 第２ツイスト配向領域
８２ 第２ツイスト配向領域
８４ 第２ツイスト配向領域
１００ 液晶表示装置
１０７ 液晶表示装置
１１４ クラスタ領域
１２０ 樹脂層
１２１ 高反射率領域
１２２ ネガ型感光性樹脂層
１２３ 遮光部
１２３Ｅ 遮光部のエッジ
１２４ 透光部
１２４Ｅ 透光部のエッジ
１２６ 光
１２６Ｒ 反射光
１３２ ポジ型感光性樹脂層
Ｔ ツイスト配向領域
Ｔ１ 第１ツイスト配向領域
Ｔ２ 第２ツイスト配向領域
Ｓ スプレイ配向領域
Ｓ１ 第１スプレイ配向領域
Ｓ２ 第２スプレイ配向領域
Claims (14)
- 第１の基板と、前記第１の基板に対向するように配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ液晶層とを有する液晶表示装置であって、
前記液晶層は、印加される電圧に応じて、スプレイ配向からベンド配向または、ベンド配向からスプレイ配向に転移するスプレイ配向領域と、前記スプレイ配向領域を転移させるための核となる転移核領域とを有し、
前記転移核領域は、第１方向に沿って形成された複数の第１転移核領域と、前記第１方向とは異なる第２方向に沿って形成された複数の第２転移核領域とを有し、
前記スプレイ配向領域は、前記第２方向に第１の幅を有する複数の第１スプレイ配向領域、および、前記第２方向に前記第１の幅よりも狭い第２の幅を有する複数の第２スプレイ配向領域を有し、
前記複数の第１スプレイ配向領域は、前記複数の第２スプレイ配向領域の１つを介して連続する２つの第１スプレイ配向領域を含む液晶表示装置。 - 前記液晶層はキラル剤を含み、前記転移核領域は、電圧無印加時に１８０度ツイスト配向を呈するツイスト配向領域であり、前記複数の第１転移核領域は、電圧無印加時に１８０度ツイスト配向を呈する複数の第１ツイスト配向領域であり、前記複数の第２転移核領域は、電圧無印加時に１８０度ツイスト配向を呈する複数の第２ツイスト配向領域である請求項１に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶材料の自発ピッチをｐとし、前記ツイスト配向領域の前記液晶層の厚さをｄ１とし、前記スプレイ配向領域の前記液晶層の厚さをｄ２とした場合に、前記ツイスト配向領域のｄ１／ｐが前記スプレイ配向領域のｄ２／ｐよりも大きい請求項２に記載の液晶表示装置。
- 前記ｄ１は前記ｄ２よりも大きい請求項３に記載の液晶表示装置。
- 前記第１の基板は、前記第１方向に延びる複数のゲート配線と、前記第１方向と交差する前記第２方向に延びる複数のソース配線と、前記複数のゲート配線と前記複数のソース配線との各交差点近傍に設けられた複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子のそれぞれを介して、前記複数のゲート配線のそれぞれと前記複数のソース配線のそれぞれと電気的に接続された複数の画素電極とを有し、
前記複数の第１ツイスト配向領域の少なくとも１つは、前記複数のゲート配線の少なくとも１つの上に形成され、
前記複数の第２ツイスト配向領域の少なくとも１つは、前記複数のソース配線の少なくとも１つの上に形成され、
前記複数の第１スプレイ配向領域の少なくとも１つは、前記複数の画素電極の少なくとも１つの上に形成されている請求項２から４のいずれかに記載の液晶表示装置。 - 前記第１の基板は、それぞれが隣接する前記複数のゲート配線のそれぞれの間に設けられた複数の共通配線をさらに有し、
前記複数の第１ツイスト配向領域の少なくとも１つは前記複数の共通配線の少なくとも１つの上に形成されている請求項５に記載の液晶表示装置。 - 前記複数の第２ツイスト配向領域の少なくとも１つは、前記複数の第１ツイスト配向領域の少なくとも１つと連続して形成されている請求項２から６のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記複数の第２ツイスト配向領域のうち、前記第１方向に隣接する２つの第２ツイスト配向領域の間隔は１ｍｍ以下である請求項７に記載の液晶表示装置。
- 前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方は、それぞれが上段面と下段面と前記上段面と前記下段面とを結ぶ側面とを有する複数の段差を有し、前記複数の段差の前記上段面上に前記スプレイ配向領域が形成され、かつ、前記複数の段差の前記下段面上に前記ツイスト配向領域が形成されている請求項４から８のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記複数の段差は第１の段差と第２の段差とを有し、前記第１の段差の前記側面は、前記下段面とのなす角が９０度超であり、前記第２の段差の前記側面は、前記下段面とのなす角が９０度未満である請求項９に記載の液晶表示装置。
- 前記第１の段差の前記側面は、前記第１の方向に沿って形成されている請求項１０に記載の液晶表示装置。
- 前記第２の段差の前記側面は、前記第２の方向に沿って形成されている請求項１０または１１に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶層の液晶分子のプレチルト方向は、前記第１方向に平行である請求項１から１２のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
- 第１の基板と、前記第１の基板に対向するように配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、かつ、キラル剤を含む液晶層とを有する液晶表示装置であって、
前記液晶層は、電圧無印加時に１８０度ツイスト配向を呈するツイスト配向領域と、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て表示に使用されるスプレイ配向領域とを有し、
前記第１の基板および前記第２の基板のうちの少なくとも一方は前記液晶層側に、上段面と下段面と前記上段面と前記下段面とを結ぶ側面とを有する段差を複数有し、前記複数の段差の前記上段面上に前記スプレイ配向領域が形成され、かつ、前記複数の段差の前記下段面上に前記ツイスト配向領域が形成され、
前記複数の段差は第１の段差と第２の段差とを有し、前記第１の段差の前記側面は、前記下段面とのなす角が９０度超であり、前記第２の段差の前記側面は、前記下段面とのなす角が９０度未満である液晶表示装置。
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