WO2013118779A1 - 液晶表示パネル - Google Patents

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国広 田代
英樹 藤本
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display panel.
  • the ⁇ characteristic is a gradation luminance characteristic. If the ⁇ characteristic has a viewing angle dependency, the ⁇ characteristic when observed from the front and the ⁇ characteristic when observed from an oblique direction are different from each other, so the gradation display state differs depending on the viewing direction (viewing angle). .
  • Patent Document 1 a method of dividing a pixel into a plurality of subpixels and applying different effective voltages to liquid crystal layers of the plurality of subpixels is known. ing. As described above, the method of dividing a pixel into a plurality of sub-pixels is generally called “pixel division”, and various circuit structures have been developed.
  • Patent Document 2 discloses a liquid crystal display panel in which a plurality of regions having different pretilt angles are formed in a liquid crystal layer within a pixel using Polymer Sustained Alignment Technology (hereinafter referred to as “PSA technology”). It is disclosed. PSA technology means that a small amount of polymerizable material (for example, photopolymerizable monomer) is mixed in the liquid crystal material, the liquid crystal cell is assembled, and then the polymerizable material is activated with a predetermined voltage applied to the liquid crystal layer.
  • PSA technology means that a small amount of polymerizable material (for example, photopolymerizable monomer) is mixed in the liquid crystal material, the liquid crystal cell is assembled, and then the polymerizable material is activated with a predetermined voltage applied to the liquid crystal layer.
  • pretilt azimuth and pretilt angle of the liquid crystal molecules are controlled by the polymer produced (hereinafter, “pretilt is applied to the liquid crystal molecules”). "It is sometimes given”).
  • pretilt is applied to the liquid crystal molecules.
  • the pretilt azimuth is defined by an azimuth angle in the substrate surface (for example, the counterclockwise direction is 0 with the 3 o'clock direction of the clock face being 0 °), and the pretilt angle is an angle from the substrate surface ( Corresponding to the elevation angle, the pretilt angle in the normal direction of the substrate surface is defined by 90.0 °).
  • the pretilt angle of each region of the liquid crystal layer is an average value of the pretilt angle of the liquid crystal molecules adjacent to the surface of the alignment film in each region and the pretilt angles of the other liquid crystal molecules.
  • the pretilt angle given to the liquid crystal molecules adjacent to the surface of the alignment film may be referred to as the pretilt angle of the alignment film (or alignment region).
  • Patent Document 2 describes the following two methods (1) and (2) as methods for forming a plurality of regions having different pretilt angles in a pixel.
  • a structure in which a voltage applied to a liquid crystal layer in a pixel can be varied for each of a plurality of regions is introduced, and a voltage different from each other is applied to a plurality of regions in a pixel.
  • the pretilt angle is varied for each of the plurality of regions.
  • Ultraviolet light for polymerization is simultaneously irradiated to the entire area of the pixel.
  • Patent Documents 3 to 5 are known as methods for imparting pretilt to liquid crystal molecules, that is, controlling the pretilt azimuth and pretilt angle. Unlike the PSA technique, the methods described in Patent Documents 3 to 5 do not mix a polymerizable material with a liquid crystal material, so that an unreacted polymerizable material does not remain in a liquid crystal layer of a liquid crystal display panel.
  • Patent Documents 3 to 5 disclose a method of imparting a pretilt to liquid crystal molecules with an alignment film material including a polymer material having a crosslinkable site (that is, a crosslinkable group).
  • an alignment film material including a polymer material having a crosslinkable site that is, a crosslinkable group.
  • the alignment film material is irradiated with ultraviolet rays to crosslink the crosslinkable portion.
  • an alignment film having a crosslinked structure is formed.
  • This alignment film acts to fix the alignment state of the liquid crystal molecules in the vicinity of the alignment film material when irradiated with ultraviolet rays due to the crosslinked structure. Therefore, even if the voltage applied to the liquid crystal layer is removed, the liquid crystal molecules adjacent to the alignment film maintain the alignment state regulated by the electric field. In this way, the alignment film imparts a pretilt to the liquid crystal molecules.
  • Patent Document 6 a counter electrode facing a pixel electrode is divided into a plurality of sub-counter electrodes, and different effective voltages are applied to the liquid crystal layer of each pixel to suppress a decrease in the aperture ratio of the display region and improve efficiency.
  • a liquid crystal display device that improves whitening is disclosed. The entire disclosure of Patent Document 6 is incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 When the pixel division technique described in Patent Document 1 is employed, for example, the pixel electrode is divided into a plurality of subpixel electrodes, and thus there is a problem that the pixel aperture ratio decreases as the number of divisions increases. The same problem occurs when the method (1) described in Patent Document 2 is adopted.
  • the main object of the present invention is to provide a liquid crystal display panel having a high pixel transmittance and a wide viewing angle.
  • a liquid crystal display panel includes a liquid crystal layer including liquid crystal molecules, a first substrate and a second substrate disposed so as to face each other with the liquid crystal layer interposed therebetween, and one of the first and second substrates.
  • a counter electrode formed on the first substrate, a first alignment film formed on the liquid crystal layer side of the first substrate, and a second alignment film formed on the liquid crystal layer side of the second substrate.
  • the liquid crystal layer has a low pre-tilt region and a high pre-tilt region in which the pretilt angles of the liquid crystal molecules are different from each other, and the counter electrode is electrically connected to each other.
  • a plurality of sub counter electrodes that are independent of each other, and the plurality of sub counter electrodes include a first sub counter electrode corresponding to the low pretilt region and a second sub counter electrode corresponding to the high pretilt region. Have.
  • the first alignment film includes a first low pretilt alignment region in contact with the low pretilt region and a first high pretilt alignment region in contact with the high pretilt region
  • the second alignment film includes: A second low pretilt alignment region in contact with the low pretilt region; and a second high pretilt alignment region in contact with the high pretilt region.
  • the liquid crystal display panel includes a first alignment sustaining layer formed on the liquid crystal layer side of the first alignment film, and a second alignment maintaining layer formed on the liquid crystal layer side of the second alignment film.
  • the first and second alignment sustaining layers are each composed of a photopolymer, and the first alignment maintaining layer includes a first low pretilt alignment region in contact with the low pretilt region, and the high pretilt region.
  • the second alignment maintaining layer has a second low pre-tilt alignment region in contact with the low pre-tilt region and a second high pre-tilt alignment region in contact with the high pre-tilt region.
  • the liquid crystal molecules have a pretilt angle defined by the first and second alignment maintaining layers.
  • At least one of the first and second alignment films has a cross-linked structure, dimer or isomer formed by a photoreaction.
  • the first low pretilt alignment region and the second low pretilt alignment region give a pretilt angle of 84.0 ° or more and less than 88.0 ° to the liquid crystal molecules in the low pretilt region
  • the high pretilt alignment region and the second high pretilt alignment region give a pretilt angle of 88.0 ° or more and less than 90.0 ° to the liquid crystal molecules in the high pretilt region.
  • the difference between the pretilt angle of the high pretilt region and the pretilt angle of the low pretilt region is 1.0 ° or more and 3.0 ° or less.
  • the area of the high pretilt region is larger than the area of the low pretilt region in the pixel.
  • the area of the high pretilt region is about twice the area of the low pretilt region.
  • the above-described liquid crystal display panel has a gap between the first sub-counter electrode and the second sub-counter electrode, and the gap is a non-transparent metal layer or the low level of the liquid crystal layer. It overlaps with the boundary region between the pretilt region and the high pretilt region.
  • a liquid crystal display panel having high pixel transmittance and a wide viewing angle is provided.
  • FIG. 24 is a schematic plan view of 24.
  • A) is a schematic plan view of the pixel electrode 14 of another one pixel, and (b) is a schematic plan view of the counter electrode 24 of another one pixel.
  • A) And (b) is a graph which shows the VT (voltage-transmittance) characteristic (front) of a liquid crystal display panel.
  • (A) And (b) is a graph which shows the (gamma) characteristic (front and diagonal) of various liquid crystal display panels. It is a graph which shows the relationship between a pretilt angle and a black luminance ratio. It is a graph which shows the relationship between a pretilt angle and contrast relative ratio. 6 is a graph showing ⁇ characteristics (L1 to L5) at various oblique viewing angles of various liquid crystal display panels, and ⁇ characteristics (L0) at a front viewing angle are also shown for reference.
  • FIG. 1A and 1B are schematic cross-sectional views of liquid crystal display panels 100A and 100B according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A shows a schematic cross-sectional structure for explaining a low pre-tilt region R1a and a high pre-tilt region R2a located in one pixel of the liquid crystal display panel 100A.
  • FIG. 1B shows a schematic cross-sectional structure for explaining the low pre-tilt region R1b and the high pre-tilt region R2b located in one pixel of the liquid crystal display panel 100B.
  • a retardation plate and a polarizing plate provided outside the substrate are omitted.
  • FIG. 2A (a) is a schematic plan view of the pixel electrode 14 of one pixel included in each of the liquid crystal display panels 100A and 100B
  • FIG. 2 (b) illustrates the one pixel included in each of the liquid crystal display panels 100A and 100B
  • 3 is a schematic plan view of a counter electrode 24.
  • FIG. FIG. 2B (a) is a schematic plan view of the pixel electrode 14 of another one pixel
  • FIG. 2 (b) is a schematic plan view of the counter electrode 24 of another one pixel.
  • a liquid crystal display panel 100A shown in FIG. 1A includes a first substrate (for example, a TFT substrate) 10A and a second substrate (for example, a TFT substrate) disposed to face a liquid crystal layer 30A including liquid crystal molecules 32 via the liquid crystal layer 30A.
  • a first substrate for example, a TFT substrate
  • a second substrate for example, a TFT substrate
  • a color filter substrate 20A
  • first alignment film 16a formed on the liquid crystal layer 30A side of the first substrate 10A
  • a second alignment film 26a formed on the liquid crystal layer 30A side of the second substrate 20A.
  • the second substrate 20A is typically disposed on the viewer side.
  • the first alignment film 16a and the second alignment film 26a are vertical alignment films.
  • the liquid crystal display panel 100A includes a first alignment sustaining layer 17a formed on the liquid crystal layer 30A side of the first alignment film 16a and a second alignment maintaining layer 27a formed on the liquid crystal layer 30A side of the second alignment film 26a.
  • the first alignment sustaining layer 17a and the second alignment maintaining layer 27a are each composed of a polymerized compound formed by a photoreaction.
  • the method described in patent document 4 and 5 can be used, for example. The entire disclosures of Patent Documents 4 and 5 are incorporated herein by reference.
  • the first substrate (TFT substrate here) 10A includes a transparent substrate (for example, a glass substrate) 12, a pixel electrode 14, TFTs and various wirings (not shown) (gate bus line, source bus line, auxiliary capacitance (CS) bus line). Etc.).
  • the first alignment film 16a covers the pixel electrode 14 and is formed so as to be in contact with the liquid crystal layer 30A.
  • the second substrate (here, color filter substrate) 20A includes a transparent substrate (for example, a glass substrate) 22, a counter electrode 24, a color filter layer (not shown) (for example, including R, G, and B color filters), It has a black matrix layer and the like.
  • the counter electrode 24 has a plurality of sub counter electrodes (for example, sub counter electrodes 24a and 24b) that are electrically independent from each other.
  • the liquid crystal layer 30A includes a low pretilt region R1a (pretilt angle is ⁇ 1 ) and a high pretilt region R2a (pretilt angle is ⁇ 2 ), which have different pretilt angles. And have.
  • the liquid crystal molecules 32 of the liquid crystal layer 30A are shown in the vicinity of the center in the thickness direction for the sake of convenience.
  • the pretilt angles ⁇ 1 and ⁇ 2 in FIG. It does not indicate the pretilt angle of the liquid crystal molecules, but represents the typical value of the pretilt angle of each region, that is, the average value of the pretilt angles of the liquid crystal molecules close to the alignment film surface and the other liquid crystal molecules. ing.
  • the sub counter electrode 24a is formed so as to correspond to the low pretilt region R1a
  • the sub counter electrode 24b is formed so as to correspond to the high pretilt region R2a.
  • the sub-opposite electrodes 24a and 24b that are electrically independent from each other are formed so as to correspond to the low pretilt region R1a and the high pretilt region R2a, respectively, when the low pretilt region R1a and the high pretilt region R2a are formed. Different voltages can be applied.
  • Pretilt angle theta b2 pretilt angle theta a2 and the second high-pretilt alignment region 27a2 of the first high-pretilt alignment region 17a2 is less than 90.0 °.
  • the pretilt angles ( ⁇ a1 , ⁇ b1 ) of the low pretilt alignment region are smaller than the pretilt angles ( ⁇ a2 , ⁇ b2 ) of the high pretilt alignment region.
  • Pretilt angle theta 1 of the liquid crystal molecules 32 in the low-pretilt region R1a includes a pre-tilt angle theta a1 of the first low pretilt alignment region 17a1 of the first alignment sustaining layer 17a, a second low-pretilt alignment region of the second alignment sustaining layer 27a 27a1 of determined by the pre-tilt angle ⁇ b1, ⁇ 1 is, ⁇ 1 ⁇ ⁇ a1, satisfy the relationship of ⁇ 1 ⁇ ⁇ b1.
  • the pretilt angle theta 2 of the liquid crystal molecules 32 of the high-pretilt region R2a includes a first pre-tilt angle theta a2 of high-pretilt alignment region 17a2 of the first alignment sustaining layer 17a, a second high pre-tilt of the second alignment sustaining layer 27a determined by the pre-tilt angle ⁇ b2 of the orientation area 27a2, ⁇ 2 is, ⁇ 2 ⁇ ⁇ a2, satisfy the relationship of ⁇ 2 ⁇ ⁇ b2.
  • the relationship of ⁇ a1 ⁇ a2 and ⁇ b1 ⁇ b2 is established, and as a result, ⁇ 1 ⁇ 2 is realized.
  • ⁇ a1 and ⁇ b1 may be equal to or different from each other
  • ⁇ a2 and ⁇ b2 may be equal to each other or different from each other.
  • the first low pretilt alignment region 17a1 and the second low-pretilt alignment region 27a1 is 84.0 ° or greater and less than 88.0 ° pretilt angle theta 1 to the low pre-tilt regions R1a
  • the first high pretilt alignment region 17a2 and the second high pretilt alignment region 27a2 provide the liquid crystal molecules 32 with a pretilt angle ⁇ 2 of 88.0 ° or more and less than 90.0 ° to the liquid crystal molecules 32 in the high pretilt region R2a. Is preferred.
  • the pretilt angle ⁇ 1 of the low pretilt region R1a is less than 84.0 °
  • the black luminance increases, and as a result, the contrast ratio decreases.
  • the pretilt angle ⁇ 2 of the high pretilt region R2a is 90.0 °
  • the pretilt of the liquid crystal molecules 32 is not stable, the orientation is disturbed, and the response speed (black to white) is slow.
  • a pre-tilt angle theta 1 of the low-pretilt region R1a of the liquid crystal layer 30A in the pixel a difference between the pretilt angle theta 2 of the high-pretilt region R2a is 1.0 ° or more Preferably there is. So as to satisfy these conditions, it is preferable to set the pretilt angle theta 2 of the pretilt angles theta 1 and the high pretilt region R2a low pretilt region R1a.
  • a liquid crystal display panel 100B shown in FIG. 1B includes a first substrate (for example, a TFT substrate) 10B and a second substrate (for example, a TFT substrate) disposed so as to face the liquid crystal layer 30B including the liquid crystal molecules 32 via the liquid crystal layer 30B.
  • a first substrate for example, a TFT substrate
  • a second substrate for example, a TFT substrate
  • a color filter substrate 20B for example, a color filter substrate 20B
  • the first alignment sustaining layer is not formed on the liquid crystal layer 30B side of the first alignment film 16b formed on the first substrate 10B, and on the liquid crystal layer 30B side of the second alignment film 26b formed on the second substrate 20B.
  • the liquid crystal display panel 100B is different from the liquid crystal display panel 100A in that the second alignment maintaining layer is not formed. Furthermore, the first alignment film 16b and the second alignment film 26b included in the liquid crystal display panel 100B each have a cross-linked structure, a dimer, or an isomer 35 formed by a photoreaction. It should be noted that at least one of the first alignment film 16b and the second alignment film 26b only needs to have a cross-linked structure, dimer or isomer 35 formed by photoreaction. Components having substantially the same structure and function as those of the liquid crystal display panel 100A are denoted by common reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the liquid crystal layer 30B includes a low pretilt region R1b (pretilt angle is ⁇ 1 ) and a high pretilt region R2b (pretilt angle is ⁇ 2 ), which have different pretilt angles. And have.
  • the first alignment layer 16b includes a first low-pretilt alignment region adjacent to the low pre-tilt regions R1b 16b1 (pretilt angle theta a1), a first high-pretilt alignment region adjacent to the high pre-tilt regions R2b 16b2 (pretilt angle theta a2)
  • the second alignment film 26b includes a second low pretilt alignment region 26b1 (pretilt angle ⁇ b1 ) in contact with the low pretilt region R1b and a second high pretilt alignment region in contact with the high pretilt region R2b. 26b2 (the pretilt angle is ⁇ b2 ).
  • Pretilt angle theta 1 of the liquid crystal molecules 32 of the low-pretilt region R1b includes a pre-tilt angle theta a1 of the first low pretilt alignment region 16b1 of the first alignment film 16b, the pre-tilt of the second low pretilt alignment region 26b1 of the second alignment film 26b determined by the angle ⁇ b1, ⁇ 1 is, ⁇ 1 ⁇ ⁇ a1, satisfy the relationship of ⁇ 1 ⁇ ⁇ b1.
  • the pretilt angle theta 2 of the liquid crystal molecules 32 of the high-pretilt region R2b includes a first pre-tilt angle theta a2 of high-pretilt alignment region 16b2 of the first alignment film 16b, the second high-pretilt alignment region of the second alignment film 26b determined by the pre-tilt angle ⁇ b2 of 26b2, ⁇ 2 is, ⁇ 2 ⁇ ⁇ a2, satisfy the relationship of ⁇ 2 ⁇ ⁇ b2.
  • the relationship of ⁇ a1 ⁇ a2 and ⁇ b1 ⁇ b2 is established, and as a result, ⁇ 1 ⁇ 2 is realized.
  • ⁇ a1 and ⁇ b1 may be equal to or different from each other
  • ⁇ a2 and ⁇ b2 may be equal to each other or different from each other.
  • the first low pre-tilt alignment region 16b1 and the second low pre-tilt alignment region 26b1 give a pre-tilt angle ⁇ 1 of 84.0 ° or more and less than 88.0 ° to the liquid crystal molecules 32 in the low pre-tilt region R1b.
  • 16b2 and second high-pretilt alignment region 26b2 is preferably to give 88.0 ° or 90.0 below ° pretilt angle theta 2 to the liquid crystal molecules 32 of the high-pretilt region R2b.
  • each of the liquid crystal display panels 100A and 100B has, for example, three subpixel electrodes and three sub counter electrodes in one pixel.
  • the pixel electrode 14 shown in FIG. 2A (a) has three subpixel electrodes 14S in one pixel.
  • the counter electrode 24 shown in FIG. 2A (b) has one sub counter electrode 24a and two sub counter electrodes 24b in one pixel.
  • the pixel electrodes in the liquid crystal display panels 100A and 100B may have the following sizes, for example.
  • Pixel electrode size 66 ⁇ m ⁇ 198 ⁇ m
  • Branch electrode line width L 3 ⁇ m
  • Slit width S 3 ⁇ m Size of subpixel electrode 14S: 66 ⁇ m ⁇ 62 ⁇ m Gap 14e between subpixel electrodes: 6 ⁇ m Gap 24e between sub-opposite electrodes: 6 ⁇ m
  • one low pretilt region (R1a or R1b) and two high pretilt regions (R2a or R2b) are formed in one pixel.
  • the sub counter electrode 24a is formed so as to correspond to the low pretilt region (R1a or R1b), and the two sub counter electrodes 24b are formed so as to correspond to the two high pretilt regions (R2a or R2b).
  • the low pretilt region (R1a or R1b) is formed between, for example, two high pretilt regions (R2a or R2b).
  • the subpixel electrode will be described with reference to FIG. 2A (a).
  • the azimuth angle of the 3 o'clock direction of the dial of the timepiece is 0 °, and the counterclockwise direction is positive.
  • the three subpixel electrodes 14S shown in FIG. 2A (a) are formed so as to face the sub counter electrodes (24a, 24b) and are electrically connected to each other. Further, each of the three sub-pixel electrodes 14S can form four liquid crystal domains having different orientation directions.
  • Each sub-pixel electrode 14S extends in the trunk portion 14a2 extending in the azimuth angle 0 ° -180 ° direction, the trunk portion 14a1 extending in the azimuth angle 90 ° -270 ° direction, and the azimuth angle 45 ° -225 ° direction (first direction). It has a plurality of branch portions 14b1 (first branch portions) and a plurality of branch portions 14b2 (second branch portions) extending in the azimuth angle 135 ° -315 ° direction (second direction).
  • the trunk portion 14a2 includes a trunk portion 14a2a extending in the azimuth angle 0 ° direction and a trunk portion 14a2b extending in the azimuth angle 180 ° direction from the intersection between the trunk portion 14a2 and the trunk portion 14a1 and located near the center of the subpixel electrode 14S. Includes a trunk portion 14a1a extending from the intersecting portion in the direction of azimuth angle 90 ° and a trunk portion 14a1b extending in the direction of azimuth angle 270 °.
  • the branch portion 14b1 includes a plurality of branch portions 14b1a extending from the trunk portion 14a1a or 14a2a in the azimuth angle 45 ° direction, and a plurality of branch portions 14b1b extending from the trunk portion 14a1b or 14a2b to the azimuth angle 225 ° direction. It includes a plurality of branches 14b2b extending in the direction of azimuth 135 ° from 14a1a or 14a2b, and a plurality of branches 14b2a extending in the direction of azimuth 315 ° from trunk 14a2a or 14a1b.
  • the sub counter electrodes 24a and 24b are electrically independent from each other and are formed with a gap 24e therebetween.
  • the two sub counter electrodes 24b are formed so as to correspond to the high pretilt region, and the sub counter electrode 24a positioned between the two sub counter electrodes 24b is formed so as to correspond to the low pretilt region.
  • the gap 24e overlaps a non-transparent metal layer (for example, a gate bus line, a source bus line, an auxiliary capacitance wiring, or the like) or a boundary region between the low pre-tilt region R1a and the high pre-tilt region R2a of the liquid crystal layers 30A and 30B. It is preferable. When the gap 24e is formed in this way, an effect of preventing a decrease in the aperture ratio can be obtained.
  • the director of the domain formed by the branches 14b2b faces the azimuth 315 ° direction
  • the director of the domain formed by the branches 14b1b faces the azimuth 45 ° and is formed by the branches 14b2a.
  • the domain director faces an azimuth angle of 135 °.
  • One polarization axis (transmission axis) of the two polarizing plates arranged in crossed Nicols is in the horizontal direction (0 ° -180 ° direction), and the other polarization axis is in the vertical direction (90 ° -270 ° direction).
  • the directors of the above four types of liquid crystal domains are oriented in the direction of dividing the orthogonal polarization axes into two equal parts. Thereby, a wide viewing angle can be realized.
  • the widths L of the branch portions 14b1 and 14b2 of each subpixel electrode 14S are the same, any two adjacent intervals (slit width) S of the branch portion 14b1, and any two adjacent intervals of the branch portion 14b2 (
  • the slit width (S) is the same.
  • the electrode line width L of the branch portions 14b1 and 14b2 is preferably 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, and the slit width S is also preferably 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • Two adjacent subpixel electrodes 14S are electrically connected by a connecting portion 14d extending from the trunk portion 14a1. Between the sub-pixel electrodes 14S, there is a gap 14e other than the connecting portion 14d.
  • the area of the high pretilt region (R2a or R2b) in one pixel is larger than the area of the low pretilt region (R1a or R1b). Larger is preferred.
  • the area of the high pretilt region (R2a or R2b) is preferably about twice the area of the low pretilt region (R1a or R1b).
  • an electrode pattern having a fishbone structure including a trunk portion 14a1 and a trunk portion 14a2 and a plurality of branch portions 14b1 and a plurality of branch portions 14b2 as shown in FIG. 2A (a) is used.
  • the structure is not limited to the fishbone structure as long as the pixel electrode can be divided into sub-pixel electrodes.
  • the pixel electrode 14 may have a solid structure in which a trunk portion or a branch portion is not formed on the sub-pixel electrode 14S. In this case, as shown in FIG.
  • the liquid crystal molecules in the pixel are aligned with the alignment control structure 24f (typically, provided on the sub counter electrode 14S so as to oppose the center of each sub pixel electrode 14S. , Rivets formed of photosensitive resin, or electrode-extracted regions), and are oriented radially.
  • the orientation control structure 24f typically, provided on the sub counter electrode 14S so as to oppose the center of each sub pixel electrode 14S.
  • Rivets formed of photosensitive resin, or electrode-extracted regions
  • a liquid crystal cell including a liquid crystal layer including a liquid crystal material (negative liquid crystal material manufactured by Merck) and 0.25 w% of a photopolymerizable monomer (acrylic monomer manufactured by Merck) between the first substrate 10A and the second substrate 20A is prepared. To do. On the first substrate (TFT substrate) 10A and the second substrate (color filter substrate) 20A, vertical alignment films (for example, corresponding to the vertical alignment films manufactured by JSR, alignment films 16a and 26a) are formed, respectively. A liquid crystal layer is formed in contact with the film.
  • a voltage of 2.5 V (AC, frequency: 60 Hz) is applied to the sub counter electrode 24b corresponding to the region to be the high pretilt region R2a, and 20 V is applied to the sub counter electrode 24a corresponding to the region to be the low pretilt region R1a.
  • a voltage of (AC, frequency: 60 Hz) is applied, a voltage of 10 V (DC) is applied to the terminal corresponding to the gate electrode of the TFT, and a voltage of 0 V is applied to the terminal corresponding to the source electrode and the terminal corresponding to the auxiliary capacitance electrode.
  • these processes are processes using the PSA technique (sometimes referred to as PSA processes).
  • the counter electrode does not have a plurality of sub-counter electrodes, or the PSA process is not performed by applying different voltages in one pixel, so the liquid crystal in one pixel after the PSA process is not performed.
  • the pretilt angle of the molecules 32 is uniform.
  • a plurality of sub counter electrodes (24a, 24b) are provided in one pixel, and PSA processing can be performed while applying at least two or more different voltages in one pixel. Therefore, liquid crystal molecules 32 having different pretilt angles can exist within one pixel.
  • the pretilt angle of the high pretilt region R2a after the PSA process is 89.5 °
  • the pretilt angle of the low pretilt region R1a is 87.0 °
  • the difference between the pretilt angles of each region in one pixel is 2. .5 °.
  • a liquid crystal cell including a liquid crystal layer including a liquid crystal material (a negative liquid crystal material manufactured by Merck) between the first substrate 10B and the second substrate 20B is prepared.
  • a photosensitive vertical alignment film for example, a photosensitive vertical alignment film manufactured by JSR, corresponding to the alignment films 16b and 26b
  • a liquid crystal layer is formed in contact with each photosensitive vertical alignment film.
  • a voltage of 2.5 V (alternating current, frequency: 60 Hz) is applied to the sub counter electrode 24b corresponding to the region to be the high pretilt region R2b, and 20 V is applied to the sub counter electrode 24a corresponding to the region to be the low pretilt region R1b.
  • a voltage of (AC, frequency: 60 Hz) is applied, a voltage of 10 V (DC) is applied to the terminal corresponding to the gate electrode of the TFT, and a voltage of 0 V is applied to the terminal corresponding to the source electrode and the terminal corresponding to the auxiliary capacitance electrode.
  • These treatments are treatments for imparting a pretilt to the liquid crystal molecules by the cross-linked structure, dimer or isomer 35 formed by the photoreaction of the photosensitive vertical alignment film.
  • the counter electrode does not have a plurality of sub-counter electrodes, or a process of applying pre-tilt to liquid crystal molecules by applying different voltages within one pixel is performed. Therefore, the pretilt angle of the liquid crystal molecules 32 in one pixel after processing is uniform.
  • liquid crystal molecules 32 having different pretilt angles can exist within one pixel.
  • the pre-tilt angle of the high pre-tilt region R2b after processing is 89.5 °
  • the pre-tilt angle of the low pre-tilt region R1b is 87.0 °
  • the difference in pre-tilt angle of each region in one pixel is 2. 5 °.
  • FIG. 3 (a) shows the VT (voltage-transmittance) characteristics (front) of the pretilt angle: 87.0 °.
  • FIG. 3B shows a VT (voltage-transmittance) characteristic (front) of a liquid crystal display panel divided into a high voltage application region and a low voltage application region.
  • the liquid crystal display panel of the comparative example has three sub counter electrodes in a pixel, two low voltage application regions corresponding to two high pretilt regions R2a, and one high voltage application corresponding to one low pretilt region R1a. And having a region. Further, the voltage applied to the liquid crystal layer in the low voltage application region is set to be approximately 0.7 times the voltage applied to the liquid crystal layer in the high voltage application region.
  • FIG. 4A shows the ⁇ characteristics (front and oblique) of the liquid crystal display panel of the example
  • FIG. 4B shows the ⁇ characteristics (front and oblique) of the liquid crystal display panel of the comparative example.
  • the oblique viewing angle is a direction inclined by 60 ° from the normal to the display surface in the direction of azimuth 0 ° (3 o'clock).
  • the threshold voltage (voltage at which the transmittance begins to increase) is shifted to the high voltage side, but the voltage at which the transmittance is saturated (transmittance in white display). ) Has hardly changed.
  • a pixel has a high pretilt region and a low pretilt region, and shows an intermediate VT characteristic according to the area ratio.
  • the threshold value is shifted to the high voltage side, and the voltage at which the transmittance is saturated (transmittance in white display) hardly changes.
  • the liquid crystal display panels 100A and 100B do not have to apply different voltages to the sub counter electrodes (sub counter electrode 24a and sub counter electrode 24b). Since it has the characteristic shown in 3 (a), high transmittance can be obtained without adopting a complicated display driving method.
  • Liquid crystal display in which the pixel is divided into a high pretilt region and a low pretilt region rather than a liquid crystal display panel in which all the pixels are in a high pretilt region or a low pretilt region.
  • the panel is smaller. This is because by forming regions having different pretilt angles in the pixel, regions having different VT characteristics are formed in the pixel, and a ⁇ shift at an oblique viewing angle is suppressed.
  • the VT characteristic shifts to the low voltage value side, so that the change in transmission intensity ( ⁇ shift) at an oblique viewing angle becomes large in the low gradation region.
  • the VT characteristic shifts to the high threshold side, so that the change in transmission intensity ( ⁇ shift) at an oblique viewing angle is small in the low gradation region.
  • the transmission intensity of the entire pixel is the sum of the transmission intensity of the low pretilt area and the transmission intensity of the high pretilt area multiplied by the respective occupation ratio (area ratio) in the pixel, but the area ratio in the pixel is Since the high pretilt region is larger, the change in transmission intensity ( ⁇ shift) at an oblique viewing angle of the entire pixel is relatively small.
  • the transmission intensity change ( ⁇ shift) at an oblique viewing angle is large, and the degree of ⁇ shift hardly changes with the pretilt angle.
  • the ⁇ characteristic is set with gradation based on transmission intensity (relative intensity), not voltage.
  • the gradation is set based on the transmission intensity (relative intensity), so that the voltage value corresponding to each gradation changes.
  • the ⁇ characteristic hardly changes, and as a result, the ⁇ shift hardly changes.
  • the change in transmission intensity ( ⁇ shift) at an oblique viewing angle is small in all gradation ranges.
  • the liquid crystal display panel of the comparative example has a small ⁇ shift in the entire gradation range at the expense of the transmittance in white display. If the backlight brightness can be increased accordingly, the reduction in transmittance can be compensated for, but this increases power consumption, making it unsuitable for mobile applications based on battery operation. .
  • the ⁇ shift can be reduced particularly in the low gradation range.
  • the ⁇ shift increases in the low gradation range (the transmission intensity increases at an oblique viewing angle), the luminance change increases. Therefore, the increase in ⁇ shift in the low gradation range is larger than the ⁇ shift in the high gradation range.
  • the impact on quality is great.
  • a mode with a high contrast ratio such as the VA (Vertical Alignment) mode
  • VA Very Alignment
  • the ⁇ shift in the low gradation region is large, the image becomes white and gives an impression that the contrast ratio is low, resulting in a reduction in commercial value. End up.
  • the ⁇ shift on the low gradation side which has a high improvement effect, is suppressed, and the transmittance is prevented from decreasing.
  • the pretilt angle of the high pretilt region R2a is set to 89.5 ° and the pretilt angle of the low pretilt region R1a is set to 87.0 °.
  • the pretilt angle in each region can be changed by changing the voltage applied to the light source or the exposure amount of ultraviolet rays.
  • Table 1 shows the relationship between the PSA processing conditions and the pretilt angle. In Table 1, there are some cases where the pretilt angle of the high pretilt region and the low pretilt region are the same. This calculates the relationship between the pretilt angle and the luminance (black luminance) at the time of black display or the contrast relative ratio.
  • the voltage applied to the sub counter electrode in each region is made common.
  • the pretilt angle tends to increase roughly in proportion to the voltage (AC) applied to the liquid crystal layer and the amount of UV exposure (UV light amount). In the case of full exposure, the pretilt angle can be set by arbitrarily setting the voltage applied to each region. The corner can be controlled.
  • the pretilt angle when the pre-tilt angle is applied to the liquid crystal layer by applying a voltage to the liquid crystal layer after injecting a liquid crystal material and applying a pretilt by ultraviolet irradiation, as in the liquid crystal display panel 100B, since there is a tendency to increase in proportion to the voltage applied to the layer and the amount of ultraviolet light exposure, the pretilt angle can be controlled by arbitrarily setting the voltage applied to each region in the case of full exposure.
  • FIG. 5 shows the relationship between the pretilt angle and the black luminance ratio (black luminance when the pretilt angle is 90.0 ° is 1) obtained in Table 1, and the relationship between the pretilt angle and the contrast relative ratio.
  • the relationship is shown in FIG.
  • Each value shown in FIG. 5 and FIG. 6 is a value obtained by evaluating a sample with the same pretilt angle in one pixel. For example, like the liquid crystal display panel 100A, each value has a high pretilt region R1a and a high value in one pixel.
  • Pretilt region R2a, and each pretilt angle is 89.5 ° and 87.0 °, respectively, and the ratio of low pretilt region R1a and high pretilt region R2a is 1: 2,
  • Table 2 shows the relationship between the pretilt angle and the optical characteristic value. Table 2 also includes measurement results of a liquid crystal display panel having a low pretilt region R1a and a high pretilt region R2a in one pixel, such as the liquid crystal display panel 100A.
  • the average value of the pretilt angle in one pixel is 87.0 ° or more, and the ratio between the high pretilt region R2a and the low pretilt region R1a is 2:
  • the pretilt angle of the high pretilt region R2a is preferably 88.0 ° or more and less than 90.0 °
  • the pretilt angle of the low pretilt region R1a is preferably 84.0 ° or more and less than 88.0 °.
  • the reason why the pretilt angle of the high pretilt region R2a is less than 90.0 ° is that if it is 90.0 °, the orientation direction of the liquid crystal molecules 32 becomes unstable, the orientation becomes unstable, and roughness and response delay occur. This is because it may occur.
  • FIG. 7 is a graph showing ⁇ characteristics (L1 to L5) at oblique viewing angles of various liquid crystal display panels.
  • the ⁇ characteristics (L0) at front viewing angles are also shown.
  • the oblique viewing angle is a direction inclined by 60 ° from the normal of the display surface in the azimuth angle 0 ° direction.
  • L1 to L4 indicate ⁇ characteristics of a liquid crystal display panel having the same structure as the liquid crystal display panel 100A having a region having a different pretilt angle in one pixel, and L5 indicates a uniform pretilt angle (pretilt angle in one pixel). The ⁇ characteristic of a liquid crystal display panel having no difference is shown.
  • the pretilt angle difference increases, the degree of ⁇ shift decreases, and the effect is particularly great in the low gradation range.
  • the pretilt angle difference is preferably 3.0 ° or less.
  • the contrast ratio can be increased, but the improvement degree of the ⁇ shift is reduced, so that the pretilt angle difference is preferably 1.0 ° or more. If the pretilt angle difference is 3.0 ° or less, the reduction in contrast ratio can be suppressed to 20% or less, and if the pretilt angle difference is 1.0 ° or more, the degree of improvement in ⁇ shift can be experienced visually.
  • liquid crystal display panels 100A and 100B according to the embodiment of the present invention can be widely applied to a normally black mode vertical alignment type liquid crystal display device.
  • Embodiments of the present invention can be widely applied to liquid crystal display panels and manufacturing methods thereof. In particular, it can be widely applied to a normally black mode vertical alignment type liquid crystal display device.

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Abstract

　液晶表示パネル（１００Ａ）は、液晶層（３０Ａ）を介して対向するように配置された第１基板（１０Ａ）および第２基板（２０Ａ）と、第１および第２基板（１０Ａ、２０Ａ）の一方に形成された対向電極（２４）と、第１基板（１０Ａ）の液晶層（３０Ａ）側に形成された第１配向膜（１６ａ）と、第２基板（２０Ａ）の液晶層（３０Ａ）側に形成された第２配向膜（２６ａ）とを有する。画素内において、液晶層（３０Ａ）は、液晶分子（３２）のプレチルト角の大きさが互いに異なる低プレチルト領域（Ｒ１ａ）と高プレチルト領域（Ｒ２ａ）とを有し、対向電極（２４）は、互いに電気的に独立している複数の副対向電極を有し、複数の副対向電極は、低プレチルト領域（Ｒ１ａ）に対応する第１副対向電極（２４ａ）と、高プレチルト領域（Ｒ２ａ）に対応する第２副対向電極（２４ｂ）とを有する。

Description

液晶表示パネル
　本発明は、液晶表示パネルに関する。
　近年、液晶表示パネルのγ特性の視角依存性を低減する試みがなされている。γ特性とは、階調輝度特性である。γ特性に視角依存性があると、正面から観測したときのγ特性と、斜め方向から観測したときのγ特性とが互いに異なるので、階調表示状態が観察方向（視角）によって異なることになる。
　この問題を解決するために、例えば、特許文献１に記載されているように、画素を複数の副画素に分割し、複数の副画素の液晶層に互いに異なる実効電圧を印加する方法が知られている。このように、画素を複数の副画素に分割する方法は、一般に、「画素分割」と呼ばれており、種々の回路構造が開発されている。
　また、特許文献２には、Polymer Sustained Alignment Technology（以下、「ＰＳＡ技術」という）を用いて、画素内の液晶層に、プレチルト角の大きさが互いに異なる複数の領域を形成した液晶表示パネルが開示されている。ＰＳＡ技術とは、液晶材料中に少量の重合性材料（例えば光重合性モノマー）を混入しておき、液晶セルを組み立てた後、液晶層に所定の電圧を印加した状態で重合性材料に活性エネルギー線（典型的には紫外線であり、以下では紫外線を例示する。）を照射し、生成される重合体によって、液晶分子のプレチルト方位およびプレチルト角を制御する（以下、「液晶分子にプレチルトを付与する」ということがある。）技術である。重合体が生成されたときの液晶分子の配向状態が、電圧を取り去った後（電圧を印加しない状態）においても維持（記憶）される。ここで、プレチルト方位は、基板面内の方位角（例えば、時計の文字盤の３時方向を０°として反時計回りを正とする）によって規定され、プレチルト角は、基板面からの角（仰角に相当、基板面法線方向のプレチルト角は９０．０°）によって規定される。液晶層の各領域のプレチルト角は、各領域の配向膜の表面に近接する液晶分子のプレチルト角とそれ以外の液晶分子のプレチルト角の平均値になる。また、配向膜の表面に近接する液晶分子に与えるプレチルト角を、その配向膜（または配向領域）のプレチルト角ということがある。
　特許文献２には、画素内にプレチルト角の大きさが互いに異なる複数の領域を形成する方法として下記の２つの方法（１）および（２）が記載されている。
　（１）画素内の液晶層に印加される電圧を複数の領域ごとに異ならせることができる構造を導入し、画素内の複数の領域に互いに異なる電圧を印加した状態で、液晶層に含まれる重合性材料を重合させることによって、複数の領域ごとにプレチルト角を異ならせる。重合させるための紫外線は画素の全領域に同時に照射される。
　（２）フォトマスクを用いて選択された、画素の一部の領域にだけ紫外線を照射させ、画素の一部の領域にだけ重合体を生成させる工程を繰り返す。異なる領域に紫外線を照射する際に、液晶層に印加する電圧を異ならせる。方法（２）では、画素内に、液晶層に印加される電圧を複数の領域ごとに異ならせることができる構造は必要ない。
　近年、液晶分子にプレチルトを付与する、すなわち、プレチルト方位およびプレチルト角を制御する方法として、ＰＳＡ技術の他に、特許文献３～５に記載されている方法が知られている。特許文献３～５に記載の方法は、ＰＳＡ技術とは異なり、液晶材料に重合性材料を混合しないので、未反応の重合性材料が液晶表示パネルの液晶層に残存することがない。
　特許文献３～５には、架橋性部位（すなわち架橋性基）を有する高分子材料を含む配向膜材料によって、液晶分子にプレチルトを付与する方法が開示されている。架橋性部位を有する高分子材料を含む配向膜材料の膜を形成した基板間に設けた液晶層に電圧を印加した状態で、当該配向膜材料に紫外線を照射して、架橋性部位を架橋させることによって、架橋構造を有する配向膜を形成する。この配向膜は、架橋構造によって、紫外線が照射されたときに当該配向膜材料に近接していた液晶分子の配向状態を固定するように作用する。したがって、液晶層に印加していた電圧を取り去っても、配向膜に近接する液晶分子は電界によって規制されていた配向状態を維持する。このようにして、配向膜は液晶分子にプレチルトを付与する。
　特許文献６には、画素電極に対向する対向電極を複数の副対向電極に分割し、各画素の液晶層に互いに異なる実効電圧を印加させて、表示領域の開口率の低下を抑制するとともに効率的に白浮きを改善する液晶表示装置が開示されている。特許文献６の開示内容の全てを参考のために本明細書に援用する。
特開２００４－６２１４６号公報 特開２００４－２７９９０４号公報 米国特許出願公開第２００９／０３２５４５３号明細書 国際公開第２０１０／０８７２８０号 国際公開第２０１０／０８７２８１号 国際公開第２０１０／０４１４１８号
　特許文献１等に記載の画素分割技術を採用すると、例えば、画素電極を複数の副画素電極に分割するので、分割数が増えるほど画素開口率が低下するという問題がある。特許文献２に記載の上記方法（１）を採用する場合にも同じ問題がある。
　一方、特許文献２に記載の上記方法（２）では、液晶セルの状態でフォトマスクを用いて画素内の一部の領域にだけ選択的に光を照射する工程を２回以上行う必要がある。液晶セルの状態で光照射を行うので、いわゆるコンタクト露光法やプロキシミティ露光法のような高い精度を得ることができない。また、液晶セルが有する配線等の構造に起因する光の散乱や回折によって精度が低下する。この問題は、光照射を行うたびに発生する。
　さらに、特許文献６に記載の液晶表示装置を採用すると、開口率の低下を最小限に抑制できるが、γシフトを改善させるために対向電圧を異ならせると、その分透過率が低下する場合がある。
　本発明の主な目的は、画素の透過率が高く、広視野角を有する液晶表示パネルを提供することである。
　本発明の実施形態による液晶表示パネルは、液晶分子を含む液晶層と、前記液晶層を介して対向するように配置された第１基板および第２基板と、前記第１および第２基板の一方に形成された対向電極と、前記第１基板の前記液晶層側に形成された第１配向膜と、前記第２基板の前記液晶層側に形成された第２配向膜とを備え、画素を有する液晶表示パネルであって、前記画素内において、前記液晶層は、前記液晶分子のプレチルト角の大きさが互いに異なる低プレチルト領域と高プレチルト領域とを有し、前記対向電極は、互いに電気的に独立している複数の副対向電極を有し、前記複数の副対向電極は、前記低プレチルト領域に対応する第１副対向電極と、前記高プレチルト領域に対応する第２副対向電極とを有する。
　ある実施形態において、前記第１配向膜は、前記低プレチルト領域に接する第１低プレチルト配向領域と、前記高プレチルト領域に接する第１高プレチルト配向領域とを有し、前記第２配向膜は、前記低プレチルト領域に接する第２低プレチルト配向領域と、前記高プレチルト領域に接する第２高プレチルト配向領域とを有する。
　ある実施形態において、液晶表示パネルは、前記第１配向膜の前記液晶層側に形成された第１配向維持層と、前記第２配向膜の前記液晶層側に形成された第２配向維持層とをさらに備え、前記第１および第２配向維持層は、それぞれ光重合物から構成され、前記第１配向維持層は、前記低プレチルト領域に接する第１低プレチルト配向領域と、前記高プレチルト領域に接する第１高プレチルト配向領域とを有し、前記第２配向維持層は、前記低プレチルト領域に接する第２低プレチルト配向領域と、前記高プレチルト領域に接する第２高プレチルト配向領域とを有し、前記液晶分子は、前記第１および第２配向維持層によってプレチルト角が規定されている。
　ある実施形態において、前記第１および第２配向膜の少なくとも一方は、光反応によって形成された、架橋構造、二量体または異性体を有している。
　ある実施形態において、前記第１低プレチルト配向領域および前記第２低プレチルト配向領域は、８４．０°以上８８．０°未満のプレチルト角を前記低プレチルト領域の前記液晶分子に与え、前記第１高プレチルト配向領域および前記第２高プレチルト配向領域は、８８．０°以上９０．０°未満のプレチルト角を前記高プレチルト領域の前記液晶分子に与える。
　ある実施形態において、前記高プレチルト領域のプレチルト角と前記低プレチルト領域のプレチルト角との差は、１．０°以上３．０°以下である。
　ある実施形態では、前記画素内において、前記高プレチルト領域の面積は、前記低プレチルト領域の面積よりも大きい。
　ある実施形態では、前記画素内において、前記高プレチルト領域の面積は、前記低プレチルト領域の面積の約２倍である。
　ある実施形態において、上述の液晶表示パネルは、前記第１副対向電極と前記第２副対向電極との間に間隙を有し、前記間隙は、非透明金属層、または前記液晶層の前記低プレチルト領域と前記高プレチルト領域との間の境界領域と重なっている。
　本発明の実施形態によると、画素の透過率が高く、広視野角を有する液晶表示パネルが提供される。
（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態による液晶表示パネル１００Ａおよび１００Ｂの模式的な断面図である。 （ａ）は、液晶表示パネル１００Ａおよび１００Ｂのそれぞれが有する１画素の画素電極１４の模式的な平面図であり、（ｂ）は、液晶表示パネル１００Ａおよび１００Ｂのそれぞれが有する１画素の対向電極２４の模式的な平面図である。 （ａ）は、他の１画素の画素電極１４の模式的な平面図であり、（ｂ）は、他の１画素の対向電極２４の模式的な平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、液晶表示パネルのＶ－Ｔ（電圧－透過率）特性（正面）を示すグラフである。 （ａ）および（ｂ）は、種々の液晶表示パネルのγ特性（正面と斜め）を示すグラフである。 プレチルト角と黒輝度比との間の関係を示すグラフである。 プレチルト角とコントラスト相対比との間の関係を示すグラフである。 種々の液晶表示パネルの斜め視角におけるγ特性（Ｌ１～Ｌ５）を示すグラフであり、参考のために正面視角におけるγ特性（Ｌ０）を合わせて示している。
　以下に、図面を参照して、本発明の実施形態による液晶表示パネルおよびその製造方法を説明する。ここでは、負の誘電率異方性を有する液晶分子を用いるノーマリーブラックモードの垂直配向型液晶表示パネルを例示するが、本発明の実施形態はこれに限られない。
　図１（ａ）および（ｂ）に、本発明の実施形態による液晶表示パネル１００Ａおよび１００Ｂの模式的な断面図を示す。図１（ａ）は、液晶表示パネル１００Ａの１つの画素に位置する低プレチルト領域Ｒ１ａおよび高プレチルト領域Ｒ２ａを説明する模式的な断面構造を示している。図１（ｂ）は、液晶表示パネル１００Ｂの１つの画素に位置する低プレチルト領域Ｒ１ｂおよび高プレチルト領域Ｒ２ｂを説明する模式的な断面構造を示している。なお、図１および以下の図において、基板の外側に設けられる位相差板や偏光板は省略する。
　図２Ａ（ａ）は、液晶表示パネル１００Ａおよび１００Ｂのそれぞれが有する１画素の画素電極１４の模式的な平面図であり、（ｂ）は、液晶表示パネル１００Ａおよび１００Ｂのそれぞれが有する１画素の対向電極２４の模式的な平面図である。図２Ｂ（ａ）は、他の１画素の画素電極１４の模式的な平面図であり、（ｂ）は、他の１画素の対向電極２４の模式的な平面図である。
　図１（ａ）に示す液晶表示パネル１００Ａは、液晶分子３２を含む液晶層３０Ａと、液晶層３０Ａを介して対向するように配置された第１基板（例えばＴＦＴ基板）１０Ａおよび第２基板（例えばカラーフィルタ基板）２０Ａと、第１基板１０Ａの液晶層３０Ａ側に形成された第１配向膜１６ａと、第２基板２０Ａの液晶層３０Ａ側に形成された第２配向膜２６ａとを備える。第２基板２０Ａは、典型的には、観察者側に配置される。
　本実施形態において、第１配向膜１６ａおよび第２配向膜２６ａは、垂直配向膜である。さらに、液晶表示パネル１００Ａは、第１配向膜１６ａの液晶層３０Ａ側に形成された第１配向維持層１７ａと、第２配向膜２６ａの液晶層３０Ａ側に形成された第２配向維持層２７ａとを備える。第１配向維持層１７ａおよび第２配向維持層２７ａは、それぞれ光反応によって形成された重合化合物から構成されている。なお、本実施形態における第１配向維持層１７ａおよび第２配向維持層２７ａの詳細な形成方法は後述するが、例えば特許文献４および５に記載されている方法を用いることができる。特許文献４および５の開示内容の全てを参考のために本明細書に援用する。
　第１基板（ここではＴＦＴ基板）１０Ａは、透明基板（例えばガラス基板）１２と、画素電極１４と、不図示のＴＦＴや各種配線（ゲートバスライン、ソースバスライン、補助容量（ＣＳ）バスラインなど）を有している。第１配向膜１６ａは、画素電極１４を覆い、液晶層３０Ａに接するように形成されている。第２基板（ここではカラーフィルタ基板）２０Ａは、透明基板（例えばガラス基板）２２と、対向電極２４と、不図示のカラーフィルタ層（たとえば、Ｒ、Ｇ、およびＢのカラーフィルタを含む）やブラックマトリクス層などを有している。対向電極２４は、互いに電気的に独立している複数の副対向電極（例えば副対向電極２４ａおよび２４ｂ）を有する。
　液晶表示パネル１００Ａの画素内において、液晶層３０Ａは、液晶分子３２のプレチルト角の大きさが互いに異なる低プレチルト領域Ｒ１ａ（プレチルト角はΘ1）と、高プレチルト領域Ｒ２ａ（プレチルト角はΘ2）とを有している。図１（ａ）において、液晶層３０Ａの液晶分子３２を便宜的に厚さ方向の中心近傍に記載しているが、図１（ａ）中のプレチルト角Θ1、Θ2は、その部分の液晶分子のプレチルト角を示しているのではなく、各領域のプレチルト角の代表値、すなわち配向膜の表面に近接する液晶分子のプレチルト角とそれ以外の液晶分子のプレチルト角との平均値を示している。副対向電極２４ａは低プレチルト領域Ｒ１ａに対応するように形成されており、副対向電極２４ｂは高プレチルト領域Ｒ２ａに対応するように形成されている。詳細は後述するが、互いに電気的に独立している副対向電極２４ａおよび２４ｂを低プレチルト領域Ｒ１ａおよび高プレチルト領域Ｒ２ａにそれぞれ対応するように形成すると、低プレチルト領域Ｒ１ａおよび高プレチルト領域Ｒ２ａ形成時に、異なる電圧を印加することができる。
　第１配向維持層１７ａは、低プレチルト領域Ｒ１ａに接する第１低プレチルト配向領域１７ａ１（プレチルト角はΘa1）と、高プレチルト領域Ｒ２ａに接する第１高プレチルト配向領域１７ａ２（プレチルト角はΘa2）とを有する。第２配向維持層２７ａは、低プレチルト領域Ｒ１ａに接する第２低プレチルト配向領域２７ａ１（プレチルト角はΘb1）と、高プレチルト領域Ｒ２ａに接する第２高プレチルト配向領域２７ａ２（プレチルト角はΘb2）とを有する。第１高プレチルト配向領域１７ａ２のプレチルト角Θa2および第２高プレチルト配向領域２７ａ２のプレチルト角Θb2は９０．０°未満である。低プレチルト配向領域のプレチルト角（Θa1、Θb1）は、高プレチルト配向領域のプレチルト角（Θa2、Θb2）よりも小さい。
　低プレチルト領域Ｒ１ａの液晶分子３２のプレチルト角Θ1は、第１配向維持層１７ａの第１低プレチルト配向領域１７ａ１のプレチルト角Θa1と、第２配向維持層２７ａの第２低プレチルト配向領域２７ａ１のプレチルト角Θb1とによって決まり、Θ1は、Θ1≧Θa1、Θ1≧Θb1の関係を満たす。同様に、高プレチルト領域Ｒ２ａの液晶分子３２のプレチルト角Θ2は、第１配向維持層１７ａの第１高プレチルト配向領域１７ａ２のプレチルト角Θa2と、第２配向維持層２７ａの第２高プレチルト配向領域２７ａ２のプレチルト角Θb2とによって決まり、Θ2は、Θ2≧Θa2、Θ2≧Θb2の関係を満たす。ここでは、Θa1＜Θa2かつ、Θb1＜Θb2の関係が成立しており、その結果、Θ1＜Θ2が実現されている。なお、Θa1とΘb1とは互いに等しくてもよいし異なってもよく、また、Θa2とΘb2とは互いに等しくてもよいし、異なってもよい。
　後に実施例を例示して説明するように、第１低プレチルト配向領域１７ａ１および第２低プレチルト配向領域２７ａ１は、８４．０°以上８８．０°未満のプレチルト角Θ1を低プレチルト領域Ｒ１ａの液晶分子３２に与え、第１高プレチルト配向領域１７ａ２および第２高プレチルト配向領域２７ａ２は、８８．０°以上９０．０°未満のプレチルト角Θ2を高プレチルト領域Ｒ２ａの液晶分子３２に与えることが好ましい。ノーマリーブラックモードの垂直配向型液晶表示パネルにおいて、低プレチルト領域Ｒ１ａのプレチルト角Θ1が８４．０°未満になると、黒輝度が上昇する結果、コントラスト比が低下する。また、高プレチルト領域Ｒ２ａのプレチルト角Θ2が９０．０°になると、液晶分子３２のプレチルトが安定せず、配向が乱れて応答速度（黒から白）が遅くなる。また、γ特性を改善する効果を得るためには、画素内の液晶層３０Ａの低プレチルト領域Ｒ１ａのプレチルト角Θ1と、高プレチルト領域Ｒ２ａのプレチルト角Θ2との差が１．０°以上あることが好ましい。これらの条件を満足するように、低プレチルト領域Ｒ１ａのプレチルト角Θ1および高プレチルト領域Ｒ２ａのプレチルト角Θ2を設定することが好ましい。
　図１（ｂ）に示す液晶表示パネル１００Ｂは、液晶分子３２を含む液晶層３０Ｂと、液晶層３０Ｂを介して対向するように配置された第１基板（例えばＴＦＴ基板）１０Ｂおよび第２基板（例えばカラーフィルタ基板）２０Ｂと、第１基板１０Ｂの液晶層３０Ｂ側に形成された第１配向膜１６ｂと、第２基板２０Ｂの液晶層３０Ｂ側に形成された第２配向膜２６ｂとを備える。第１基板１０Ｂに形成された第１配向膜１６ｂの液晶層３０Ｂ側に第１配向維持層が形成されておらず、第２基板２０Ｂに形成された第２配向膜２６ｂの液晶層３０Ｂ側に第２配向維持層が形成されていない点で、液晶表示パネル１００Ｂは液晶表示パネル１００Ａと異なっている。さらに、液晶表示パネル１００Ｂが有する第１配向膜１６ｂおよび第２配向膜２６ｂは、それぞれ光反応によって形成された、架橋構造、二量体または異性体３５を有している。なお、第１配向膜１６ｂおよび第２配向膜２６ｂの少なくとも一方が、光反応によって形成された、架橋構造、二量体または異性体３５を有していればよい。液晶表示パネル１００Ａの構成要素と実質的に同じ構造および機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、説明を省略する。
　液晶表示パネル１００Ｂの画素内において、液晶層３０Ｂは、液晶分子３２のプレチルト角の大きさが互いに異なる低プレチルト領域Ｒ１ｂ（プレチルト角はΘ1）と、高プレチルト領域Ｒ２ｂ（プレチルト角はΘ2）とを有している。第１配向膜１６ｂは、低プレチルト領域Ｒ１ｂに接する第１低プレチルト配向領域１６ｂ１（プレチルトは角Θa1）と、高プレチルト領域Ｒ２ｂに接する第１高プレチルト配向領域１６ｂ２（プレチルトは角Θa2）とを有する。第２配向膜２６ｂは、第１配向膜１６ｂと同様に、低プレチルト領域Ｒ１ｂに接する第２低プレチルト配向領域２６ｂ１（プレチルト角はΘb1）と、高プレチルト領域Ｒ２ｂに接する第２高プレチルト配向領域２６ｂ２（プレチルト角はΘb2）とを有する。
　低プレチルト領域Ｒ１ｂの液晶分子３２のプレチルト角Θ1は、第１配向膜１６ｂの第１低プレチルト配向領域１６ｂ１のプレチルト角Θa1と、第２配向膜２６ｂの第２低プレチルト配向領域２６ｂ１のプレチルト角Θb1とによって決まり、Θ1は、Θ1≧Θa1、Θ1≧Θb1の関係を満たす。同様に、高プレチルト領域Ｒ２ｂの液晶分子３２のプレチルト角Θ2は、第１配向膜１６ｂの第１高プレチルト配向領域１６ｂ２のプレチルト角Θa2と、第２配向膜２６ｂの第２高プレチルト配向領域２６ｂ２のプレチルト角Θb2とによって決まり、Θ2は、Θ2≧Θa2、Θ2≧Θb2の関係を満たす。ここでは、Θa1＜Θa2かつ、Θb1＜Θb2の関係が成立しており、その結果、Θ1＜Θ2が実現されている。なお、Θa1とΘb1とは互いに等しくてもよいし異なってもよく、また、Θa2とΘb2とは互いに等しくてもよいし、異なってもよい。
　第１低プレチルト配向領域１６ｂ１および第２低プレチルト配向領域２６ｂ１は、８４．０°以上８８．０°未満のプレチルト角Θ1を低プレチルト領域Ｒ１ｂの液晶分子３２に与え、第１高プレチルト配向領域１６ｂ２および第２高プレチルト配向領域２６ｂ２は、８８．０°以上９０．０°未満のプレチルト角Θ2を高プレチルト領域Ｒ２ｂの液晶分子３２に与えることが好ましい。
　本実施形態の液晶表示パネル１００Ａおよび１００Ｂにおいて、例えば、低プレチルト領域Ｒ１ａまたはＲ１ｂの液晶分子３２のプレチルト角は８７．０°（Θa1＝Θb1＝８７．０°）であり、高プレチルト領域Ｒ２ａまたはＲ２ｂの液晶分子３２のプレチルト角は８９．５°（Θa2＝Θb2＝８９．５°）であり、その差は２．５°である。
　図２Ａ（ａ）および（ｂ）に示すように、液晶表示パネル１００Ａおよび１００Ｂのそれぞれは、例えば、１画素内に３つの副画素電極および３つの副対向電極を有する。図２Ａ（ａ）に示す画素電極１４は、１画素内に３つの副画素電極１４Ｓを有している。図２Ａ（ｂ）に示す対向電極２４は、１画素内に１つの副対向電極２４ａと２つの副対向電極２４ｂとを有している。液晶表示パネル１００Ａおよび１００Ｂにおける画素電極は例えば以下のサイズであり得る。
　画素電極の大きさ：６６μｍ×１９８μｍ
　枝部の電極ライン幅Ｌ：３μｍ
　スリット幅Ｓ：３μｍ
　副画素電極１４Ｓの大きさ：６６μｍ×６２μｍ
　副画素電極間の間隙１４ｅ：６μｍ
　副対向電極間の間隙２４ｅ：６μｍ
　例えば、１画素内に１つの低プレチルト領域（Ｒ１ａまたはＲ１ｂ）と２つの高プレチルト領域（Ｒ２ａまたはＲ２ｂ）とが形成される。低プレチルト領域（Ｒ１ａまたはＲ１ｂ）に対応するように副対向電極２４ａが形成され、２つの高プレチルト領域（Ｒ２ａまたはＲ２ｂ）に対応するように２つの副対向電極２４ｂが形成される。また、液晶表示パネル１００Ａまたは１００Ｂの法線方向から見たとき、低プレチルト領域（Ｒ１ａまたはＲ１ｂ）は、例えば、２つの高プレチルト領域（Ｒ２ａまたはＲ２ｂ）の間に形成される。
　副画素電極について、図２Ａ（ａ）を参照しながら説明する。図２Ａ（ａ）において、時計の文字盤の３時方向の方位角を０°として反時計回りを正とする。
　図２Ａ（ａ）に示した３つの副画素電極１４Ｓは、副対向電極（２４ａ、２４ｂ）に対向するように形成され、互いに電気的に接続されている。さらに、３つの副画素電極１４Ｓはそれぞれ、配向方位が互いに異なる４つの液晶ドメインを形成することができる。
　各副画素電極１４Ｓは、方位角０°－１８０°方向に延びる幹部１４ａ２と、方位角９０°－２７０°方向に延びる幹部１４ａ１と、方位角４５°－２２５°方向（第１方向）に延びる複数の枝部１４ｂ１（第１枝部）と、方位角１３５°－３１５°方向（第２方向）に延びる複数の枝部１４ｂ２（第２枝部）とを有している。
　幹部１４ａ２は、副画素電極１４Ｓの中央付近に位置する、幹部１４ａ２と幹部１４ａ１との交差部から方位角０°方向に延びる幹部１４ａ２ａ、および方位角１８０°方向に延びる幹部１４ａ２ｂを含み、幹部１４ａ１は、交差部から方位角９０°方向に延びる幹部１４ａ１ａ、および方位角２７０°方向に延びる幹部１４ａ１ｂを含んでいる。
　枝部１４ｂ１は、幹部１４ａ１ａまたは１４ａ２ａから方位角４５°方向に延びる複数の枝部１４ｂ１ａ、および幹部１４ａ１ｂまたは１４ａ２ｂから方位角２２５°方向に延びる複数の枝部１４ｂ１ｂを含み、枝部１４ｂ２は、幹部１４ａ１ａまたは１４ａ２ｂから方位角１３５°方向に延びる複数の枝部１４ｂ２ｂ、および幹部１４ａ２ａまたは１４ａ１ｂから方位角３１５°方向に延びる複数の枝部１４ｂ２ａを含んでいる。
　各副対向電極２４ａおよび２４ｂは、互いに電気的に独立しており、間隙２４ｅを隔てて形成されている。２つの副対向電極２４ｂは高プレチルト領域に対応するように形成され、２つの副対向電極２４ｂの間に位置する副対向電極２４ａは低プレチルト領域に対応するように形成されている。間隙２４ｅは、非透明金属層（例えば、ゲートバスライン、ソースバスライン、補助容量配線など）または液晶層３０Ａ、３０Ｂの低プレチルト領域Ｒ１ａと高プレチルト領域Ｒ２ａとの間の境界領域と重なっていることが好ましい。このように間隙２４ｅを形成すると、開口率の低下を防ぐという効果が得られる。
　画素電極１４と液晶層を間に介して対向するように配置される対向電極２４との間に電圧を印加すると、液晶層に形成される電界によって、ディレクターの方位が互いに異なる４種類の液晶ドメインが形成される。このとき、各液晶ドメインのディレクターの方位は、枝部１４ｂ１ａ、１４ｂ１ｂ、１４ｂ２ａおよび１４ｂ２ｂのいずれかに平行である。ＴＦＴ基板を下側に配置し、対向基板を観察者側に配置したとき、枝部１４ｂ１ａによって形成されるドメインのディレクターは、方位角２２５°方向を向く。同様に、枝部１４ｂ２ｂによって形成されるドメインのディレクターは、方位角３１５°方向を向き、枝部１４ｂ１ｂによって形成されるドメインのディレクターは、方位角４５°方向を向き、枝部１４ｂ２ａによって形成されるドメインのディレクターは、方位角１３５°方向を向く。クロスニコルに配置された２枚の偏光板の一方の偏光軸（透過軸）は、水平方向（０°－１８０°方向）で、他方の偏光軸は垂直方向（９０°－２７０°方向）であり、上記の４種類の液晶ドメインのディレクターは、直交する偏光軸を２等分する方位を向いている。これによって、広視野角を実現することができる。
　なお、各副画素電極１４Ｓの枝部１４ｂ１および１４ｂ２の幅Ｌは同じであり、枝部１４ｂ１の任意の隣り合う２つの間隔（スリット幅）Ｓおよび枝部１４ｂ２の任意の隣り合う２つの間隔（スリット幅）Ｓは同じである。枝部１４ｂ１および１４ｂ２の電極ライン幅Ｌは１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましく、スリット幅Ｓも１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。
　隣接する２つの副画素電極１４Ｓは、幹部１４ａ１から延びる連結部１４ｄにより電気的に接続されている。各副画素電極１４Ｓ間は、連結部１４ｄ以外は間隙１４ｅを有している。
　さらに、図２Ａ（ｂ）に示した副画素電極２４ａおよび２４ｂから分かるように、１画素内で、高プレチルト領域（Ｒ２ａまたはＲ２ｂ）の面積は、低プレチルト領域（Ｒ１ａまたはＲ１ｂ）の面積よりも大きいことが好ましい。例えば、高プレチルト領域（Ｒ２ａまたはＲ２ｂ）の面積は、低プレチルト領域（Ｒ１ａまたはＲ１ｂ）の面積の約２倍であることが好ましい。このような関係を満たすと、γ特性の視角依存性をより低減する効果が得られる。
　ここでは画素電極の構造の一例として、図２Ａ（ａ）に示すような幹部１４ａ１および幹部１４ａ２と、複数の枝部１４ｂ１および複数の枝部１４ｂ２から構成されるフィッシュボーン構造の電極パターンを用いているが、画素電極を副画素電極に分割できる構造であればフィッシュボーン構造に限定されるものではない。例えば、図２Ｂ（ａ）に示すように、画素電極１４は、副画素電極１４Ｓに幹部や枝部の形成されないベタ構造であり得る。この場合、画素内の液晶分子は、図２Ｂ（ｂ）に示すような、各副画素電極１４Ｓの中心に対向するように副対向電極１４Ｓ上に設けられる配向制御構造体２４ｆ（典型的には、感光性樹脂で形成されたリベット、または電極抜き領域）を中心に、放射状に配向する。言い換えると、配向制御構造体２４ｆを中心に無限分割構造、すなわち、ディレクターの配向方位が異なるドメインが無限に存在し、そのディレクターの配向方位は配向制御構造体２４ｆを中心に連続的に変化している（「Continuous Pin-Wheel Alignment」と呼ばれることがある）。また、液晶層に電圧を印加したときには、電界の作用によって、副画素電極１４Ｓ間の間隙１４ｅの近傍に形成される斜め電界の影響を受けて、配向制御構造体２４ｆを中心にした無限分割構造になっている。
　再び、図１（ａ）にもどる。
　図１（ａ）に示した液晶表示パネル１００Ａの製造方法を説明する。
　第１基板１０Ａおよび第２基板２０Ａの間に液晶材料（メルク社製ネガ型液晶材料）と光重合性モノマー（メルク社製アクリルモノマー）０．２５ｗ％とを含む液晶層を備える液晶セルを用意する。第１基板（ＴＦＴ基板）１０Ａおよび第２基板（カラーフィルター基板）２０Ａ上にはそれぞれ垂直配向膜（例えばＪＳＲ社製垂直配向膜、配向膜１６ａおよび２６ａに対応）が形成され、それぞれの垂直配向膜に接するように液晶層が形成される。
　次に、高プレチルト領域Ｒ２ａとなる領域に対応する副対向電極２４ｂに２．５Ｖ（交流、周波数：６０Ｈｚ）の電圧を印加し、低プレチルト領域Ｒ１ａとなる領域に対応する副対向電極２４ａに２０Ｖ（交流、周波数：６０Ｈｚ）の電圧を印加し、ＴＦＴのゲート電極に対応する端子に１０Ｖ（直流）の電圧を印加し、ソース電極に対応する端子および補助容量電極に対応する端子に０Ｖの電圧を印加しながら、波長３６５ｎｍにおける露光量が５Ｊ／ｃｍ2である条件で、第１基板１０Ａ側から液晶セルの全面に紫外線を照射した。
　これらの処理は、ＰＳＡ技術を用いた処理（ＰＳＡ処理という場合がある）である。従来のＰＳＡ技術では、対向電極が複数の副対向電極を有していない、または１画素内で互いに異なる電圧を印加させてＰＳＡ処理を行うことはないので、ＰＳＡ処理後の１画素内の液晶分子３２のプレチルト角は一様である。
　一方、本発明の実施形態では、１画素内に複数の副対向電極（２４ａ、２４ｂ）を有し、１画素内で少なくとも２以上の互いに異なる電圧を印加させながらＰＳＡ処理を行えるようにしているので、１画素内で互いに異なるプレチルト角を有する液晶分子３２が存在できる。例えば、ＰＳＡ処理後の高プレチルト領域Ｒ２ａのプレチルト角は８９．５°であり、低プレチルト領域Ｒ１ａのプレチルト角は８７．０°であり、１画素内での各領域のプレチルト角の差は２．５°である。
　再び、図１（ｂ）にもどる。
　図１（ｂ）に示した液晶表示パネル１００Ｂの製造方法を説明する。
　第１基板１０Ｂおよび第２基板２０Ｂの間に液晶材料（メルク社製ネガ型液晶材料）を含む液晶層を備える液晶セルを用意する。第１基板（ＴＦＴ基板）１０Ｂおよび第２基板（カラーフィルター基板）２０Ｂ上にはそれぞれ感光性垂直配向膜（例えばＪＳＲ社製感光性垂直配向膜、配向膜１６ｂおよび２６ｂに対応）が形成され、それぞれの感光性垂直配向膜に接するように液晶層が形成される。
　次に、高プレチルト領域Ｒ２ｂとなる領域に対応する副対向電極２４ｂに２．５Ｖ（交流、周波数：６０Ｈｚ）の電圧を印加し、低プレチルト領域Ｒ１ｂとなる領域に対応する副対向電極２４ａに２０Ｖ（交流、周波数：６０Ｈｚ）の電圧を印加し、ＴＦＴのゲート電極に対応する端子に１０Ｖ（直流）の電圧を印加し、ソース電極に対応する端子および補助容量電極に対応する端子に０Ｖの電圧を印加しながら、波長３６５ｎｍにおける露光量が５Ｊ／ｃｍ2である条件で、第１基板１０Ｂ側から液晶セルの全面に紫外線を照射した。
　これらの処理は、感光性垂直配向膜の光反応によって形成された、架橋構造、二量体または異性体３５によって、液晶分子にプレチルトを付与する処理である。従来の感光性垂直配向膜を用いた技術では、対向電極が複数の副対向電極を有していない、または１画素内で互いに異なる電圧を印加させて液晶分子にプレチルトを付与する処理を行うことはないので、処理後の１画素内の液晶分子３２のプレチルト角は一様である。
　一方、本発明の実施形態では、１画素内に複数の副対向電極（２４ａ、２４ｂ）を有し、１画素内で少なくとも２以上の互いに異なる電圧を印加させながら液晶分子にプレチルトを付与する処理を行えるようにしているので、１画素内で互いに異なるプレチルト角を有する液晶分子３２が存在できる。例えば、処理後の高プレチルト領域Ｒ２ｂのプレチルト角は８９．５°であり、低プレチルト領域Ｒ１ｂのプレチルト角は８７．０°であり、１画素内での各領域のプレチルト角の差は２．５°である。
　図１（ｂ）および図２Ａに示した方法で画素内に「高プレチルト＋低プレチルト」の領域を形成した液晶表示パネル（プレチルト角Θ1／プレチルト角Θ2：８９．５°／８７．０°）と、副対向電極２４ａおよび副対向電極２４ｂに均一に２．５Ｖ（交流、周波数：６０Ｈｚ）の電圧を印加し、画素全体に「高プレチルト」の領域を形成した液晶表示パネル（プレチルト角：８９．５°）、および副対向電極２４ａおよび副対向電極２４ｂに均一に２０Ｖ（交流、周波数：６０Ｈｚ）の電圧を印加し、画素全体に「低プレチルト」の領域を形成した液晶表示パネル（プレチルト角：８７．０°）のＶ－Ｔ（電圧－透過率）特性（正面）を図３（ａ）に示す。
　また、比較例として、副対向電極２４ａおよび副対向電極２４ｂに均一に１０Ｖ（交流、周波数：６０Ｈｚ）の電圧を印加することにより、画素内の液晶層のプレチルト角を、画素内に「高プレチルト＋低プレチルト」の領域を形成した場合の平均値近傍（８８．７°）とし、表示時に副対向電極２４ａに印加する電圧と副対向電極２４ｂに印加する電圧とを異ならせて１画素内を高電圧印加領域と低電圧印加領域に分割した液晶表示パネルのＶ－Ｔ（電圧－透過率）特性（正面）を図３（ｂ）に示す。比較例の液晶表示パネルは画素内に３つの副対向電極を有し、２つの高プレチルト領域Ｒ２ａに対応する２つの低電圧印加領域と、１つの低プレチルト領域Ｒ１ａに対応する１つの高電圧印加領域とを有する。また、低電圧印加領域において液晶層に印加される電圧が高電圧印加領域において液晶層に印加される電圧の約０．７倍となるようにしている。
　また、実施例の液晶表示パネルのγ特性（正面と斜め）を図４（ａ）に、比較例の液晶表示パネルのγ特性（正面と斜め）を図４（ｂ）に示す。なお、斜め視角は方位角０°（３時）方向に、表示面法線から６０°傾斜させた方向である。
　図３（ａ）からわかるように、プレチルト角を大きくすることによって、閾値電圧（透過率が上昇し始める電圧）は高電圧側にシフトするが、透過率が飽和する電圧（白表示における透過率）は殆ど変化していない。画素内に高プレチルト領域と低プレチルト領域とを有する場合も同様であり、面積比率に応じて中間的なＶ－Ｔ特性を示す。このとき、閾値が高電圧側にシフトするだけで、透過率が飽和する電圧（白表示における透過率）は殆ど変化していない。
　また、図３（ｂ）からわかるように、低電圧印加領域に常に高電圧印加領域の約０．７倍の電圧が印加されるようにすると、低電圧印加領域における閾値電圧だけでなく、透過率が飽和する電圧も同様に高電圧側にシフトしてしまう。そのため、駆動電圧を上げない限り、白表示における透過率が低下してしまう。画素内に低電圧印加領域と高電圧印加領域とを有する場合も同様であり、比較例の液晶表示パネルでは、面積比率に応じて中間的なＶ－Ｔ特性を示すが、閾値だけでなく、透過率が飽和する電圧も同様に高電圧側にシフトしてしまう。そのため、白表示における透過率が低下してしまう。
　液晶表示パネル１００Ａおよび１００Ｂは、特許文献６に開示されているような液晶表示装置とは異なり、各副対向電極（副対向電極２４ａおよび副対向電極２４ｂ）に互いに異なる電圧を印加しなくとも図３（ａ）に示す特性を有するので、複雑な表示駆動方式を採ることなく、高い透過率が得られる。
　図４（ａ）からわかるように、γ特性については、特に低階調域において斜め視角におけるγ特性のずれ（正面のγ特性、例えばγ＝２．２の特性からの高透過強度側へのシフト、「γシフト」ということがある。）が、画素内を全て高プレチルト領域、または低プレチルト領域にした液晶表示パネルよりも、画素内を高プレチルト領域と低プレチルト領域とに分割した液晶表示パネルの方が小さくなっている。これは、画素内にプレチルト角の大きさが異なる領域を形成することにより、画素内にＶ－Ｔ特性の異なる領域が形成され、斜め視角におけるγシフトが抑制されるためである。低プレチルト領域はＶ－Ｔ特性が低電圧値側にシフトするので、低階調域では斜め視角における透過強度の変化（γシフト）が大きくなる。これに対し、高プレチルト領域はＶ－Ｔ特性が高閾値側にシフトするので、低階調域では斜め視角における透過強度の変化（γシフト）が小さくなる。画素全体の透過強度は、低プレチルト領域の透過強度と高プレチルト領域の透過強度とに、画素内におけるそれぞれの占有率（面積比率）を掛け合わせたものの和になるが、画素内の面積比率は高プレチルト領域の方が大きいため、画素全体の斜め視角における透過強度の変化（γシフト）は相対的に小さくなる。
　画素内を全て高プレチルト領域、または低プレチルト領域にした液晶表示パネルでは、斜め視角における透過強度の変化（γシフト）が大きく、γシフトの程度は、プレチルト角によって殆ど変化していない。これはγ特性が電圧ではなく、透過強度（相対強度）を基準にした階調で設定されているからである。つまり、画素全体のプレチルト角を変化させてＶ－Ｔ特性をシフトさせても、透過強度（相対強度）を基準に階調が設定されるので、各階調に対応する電圧値は変化しても、γ特性はほとんど変化せず、その結果γシフトも殆ど変化しない。
　一方、図４（ｂ）からわかるように、比較例の液晶表示パネルのγ特性は、全階調域で斜め視角における透過強度の変化（γシフト）が小さくなる。但し、比較例の液晶表示パネルは白表示における透過率を犠牲にして（低下させて）全階調域でγシフトを小さくしていることを忘れてはならない。バックライトの輝度をその分高くすることが出来れば透過率の低下を補うことが出来るが、それによって消費電力が増加してしまうため、バッテリー駆動を前提としたモバイル用途には不向きとなってしまう。
　実施例の液晶表示パネルでは特に低階調域でγシフトを小さく出来る。低階調域でγシフトが大きくなる（斜め視角で透過強度が大きくなる）と輝度変化が大きくなるので、低階調域におけるγシフトの増大は、高階調域でγシフトが大きくなるより表示品位に与える影響が大きい。特に、ＶＡ（Vertical Alignment）モードのようなコントラスト比の高いモードにおいては、低階調域のγシフトが大きいと白浮きしてコントラスト比が低いような印象を与えてしまい、商品価値が低下してしまう。本発明の実施形態による液晶表示パネル１００Ａおよび１００Ｂでは、改善効果の高い低階調側におけるγシフトを抑え、透過率が低下するのを防いでいる。
　上述の液晶表示装置１００Ａでは、高プレチルト領域Ｒ２ａのプレチルト角を８９．５°にし、低プレチルト領域Ｒ１ａのプレチルト角８７．０°に設定したが、以下に示すように、ＰＳＡ処理時に副対向電極に印加する電圧や紫外線の露光量を変えることにより各領域のプレチルト角を変化させることができる。表１にＰＳＡ処理条件とプレチルト角との間の関係を示す。なお、表１で高プレチルト領域と低プレチルト領域のプレチルト角が同じであるものもあるが、これはプレチルト角と黒表示時の輝度（黒輝度）、またはコントラスト相対比との間の関係を求めるために行ったものであり、各領域の副対向電極に印加する電圧を共通にしている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　プレチルト角は液晶層に印加する電圧（交流）と紫外線露光量（ＵＶ光量）に概ね比例して増加する傾向があり、全面露光の場合は各領域に印加する電圧を任意に設定することでプレチルト角を制御できる。
　また、液晶表示パネル１００Ｂのように、配向膜中に感光基を含有させ、液晶材料を注入後に液晶層に電圧を印加して紫外線照射によりプレチルトを付与する場合においても同様に、プレチルト角は液晶層に印加する電圧と紫外線露光量に比例して増加する傾向があるので、全面露光の場合は各領域に印加する電圧を任意に設定することでプレチルト角を制御できる。
　表１で得られた、プレチルト角と黒輝度比（プレチルト角９０．０°のときの黒輝度を１とする）との間の関係を図５に示し、プレチルト角とコントラスト相対比との間の関係を図６に示す。図５および図６に示した各値は、１画素内のプレチルト角を同じにしたサンプルを評価した値であるが、例えば液晶表示パネル１００Ａのように、１画素内で低プレチルト領域Ｒ１ａと高プレチルト領域Ｒ２ａとを有し、各プレチルト角がそれぞれ８９．５°および８７．０°であって、低プレチルト領域Ｒ１ａと高プレチルト領域Ｒ２ａの割合が１：２であるときは、１画素全体のプレチルト角の平均値は８８．７°（（８９．５°×２＋８７．０°）／３＝８８．７°）となる。
　図５および図６から、プレチルト角が８７．０°以上であれば黒輝度比の上昇やコントラスト相対比の低下も小さく抑えられるが、プレチルト角が８６．０°以下になると黒輝度比の上昇とコントラスト相対比の低下が急激に大きくなる。
　表２にプレチルト角と光学特性値との間の関係を示す。表２には、液晶表示パネル１００Ａのような、１画素内に低プレチルト領域Ｒ１ａと高プレチルト領域Ｒ２ａとを有する液晶表示パネルの測定結果も含まれる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２から、１画素内のプレチルト角の平均値が８７．０°以上であれば黒輝度比の上昇およびコントラスト相対比の低下を２０％以下に抑えられるが、１画素内のプレチルト角の平均値が８６．０°以下になると黒輝度比の上昇およびコントラスト相対比の低下が急激に大きくなることがわかる。
　つまり、コントラスト相対比の低下を抑えるためには、１画素内のプレチルト角の平均値を８７．０°以上に設定することが好ましく、高プレチルト領域Ｒ２ａと低プレチルト領域Ｒ１ａとの比が２：１の場合、高プレチルト領域Ｒ２ａのプレチルト角は８８．０°以上９０．０°未満が好ましく、低プレチルト領域Ｒ１ａのプレチルト角は８４．０°以上８８．０°未満が好ましい。ここで、高プレチルト領域Ｒ２ａのプレチルト角を９０．０°未満としているのは、９０．０°とすると液晶分子３２の配向方位が定まらなくなって、配向が不安定になり、ざらつきや応答遅延が生じる場合があるからである。
　次に、図７を参照して、γ特性を改善する効果を説明する。図７は、種々の液晶表示パネルの斜め視角におけるγ特性（Ｌ１～Ｌ５）を示すグラフであり、参考のために正面視角におけるγ特性（Ｌ０）をあわせて示している。ここで、斜め視角とは、方位角０°方向に、表示面法線から６０°傾斜させた方向である。なお、正面視角におけるγ特性を示す曲線Ｌ０はγ＝２．２の曲線である。Ｌ１～Ｌ４は、１画素内でプレチルト角の大きさが異なる領域を有する液晶表示パネル１００Ａと同じ構造を有する液晶表示パネルのγ特性を示し、Ｌ５は、１画素内均一のプレチルト角（プレチルト角差なし）を有する液晶表示パネルのγ特性を示す。
　　Ｌ１：Θ1＝８７．０°、Θ2＝９０．０°、Θ2－Θ1＝３．０
　　Ｌ２：Θ1＝８７．０°、Θ2＝８９．５°、Θ2－Θ1＝２．５
　　Ｌ３：Θ1＝８７．０°、Θ2＝８９．０°、Θ2－Θ1＝２．０
　　Ｌ４：Θ1＝８８．０°、Θ2＝８９．０°、Θ2－Θ1＝１．０
　　Ｌ５：Θ1＝８８．０°、Θ2＝８８．０°、Θ2－Θ1＝０．０
　図７から分かるように、低プレチルト領域Ｒ１ａのプレチルト角Θ1の絶対値および高プレチルト領域Ｒ２ａのプレチルト角Θ2の絶対値を変化させても、プレチルト角Θ1およびΘ2の差が１．０°以上３．０°以下の範囲にあればγシフトの度合いは小さい。
　この図から、プレチルト角差が大きくなるほどγシフトの度合いは小さくなっており、特に低階調域でその効果が大きいことがわかる。ただし、プレチルト角差を大きくしすぎると、コントラスト比が低下するので、プレチルト角差は３．０°以下が好ましい。また、プレチルト角差を小さくしすぎると、コントラスト比を高くできるが、γシフトの改善度合いが小さくなるので、プレチルト角差は１．０°以上が好ましい。プレチルト角差が３．０°以下であればコントラスト比の低下が２０％以下に抑えられ、プレチルト角差が１．０°以上であればγシフトの改善度合いを視覚として体感することができる。
　このように、本発明の実施形態による液晶表示パネル１００Ａおよび１００Ｂは、ノーマリーブラックモードの垂直配向型液晶表示装置に広く適用することができる。
　本発明の実施形態は、液晶表示パネルおよびその製造方法に広く適用できる。特に、ノーマリーブラックモードの垂直配向型液晶表示装置に広く適用することができる。
　１０Ａ、１０Ｂ　第１基板（ＴＦＴ基板）
　１２、２２　基板
　１４　画素電極
　２０Ａ、２０Ｂ　第２基板（カラーフィルタ基板）
　３０Ａ、３０Ｂ　液晶層
　３２　液晶分子
　３５　架橋構造、二量体または異性体
　１６ａ、１６ｂ　第１配向膜
　１７ａ　第１配向維持層
　１６ｂ１、２６ｂ１、１７ａ１、２７ａ１　低プレチルト配向領域
　１６ｂ２、２６ｂ２、１７ａ２、２７ａ２　高プレチルト配向領域
　２４ａ、２４ｂ　副対向電極
　２６ａ、２６ｂ　第２配向膜
　２７ａ　第２配向維持層
　１００Ａ、１００Ｂ　液晶表示パネル
　Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ　低プレチルト領域
　Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ　高プレチルト領域

Claims (9)

  1. 　液晶分子を含む液晶層と、
    　前記液晶層を介して対向するように配置された第１基板および第２基板と、
    　前記第１および第２基板の一方に形成された対向電極と、
    　前記第１基板の前記液晶層側に形成された第１配向膜と、
    　前記第２基板の前記液晶層側に形成された第２配向膜と
    を備え、画素を有する液晶表示パネルであって、
    　前記画素内において、
    　前記液晶層は、前記液晶分子のプレチルト角の大きさが互いに異なる低プレチルト領域と高プレチルト領域とを有し、
    　前記対向電極は、互いに電気的に独立している複数の副対向電極を有し、
    　前記複数の副対向電極は、前記低プレチルト領域に対応する第１副対向電極と、前記高プレチルト領域に対応する第２副対向電極とを有する、液晶表示パネル。
  2. 　前記第１配向膜は、前記低プレチルト領域に接する第１低プレチルト配向領域と、前記高プレチルト領域に接する第１高プレチルト配向領域とを有し、
    　前記第２配向膜は、前記低プレチルト領域に接する第２低プレチルト配向領域と、前記高プレチルト領域に接する第２高プレチルト配向領域とを有する、請求項１に記載の液晶表示パネル。
  3. 　前記第１配向膜の前記液晶層側に形成された第１配向維持層と、
    　前記第２配向膜の前記液晶層側に形成された第２配向維持層と
    をさらに備え、
    　前記第１および第２配向維持層は、それぞれ光重合物から構成され、
    　前記第１配向維持層は、前記低プレチルト領域に接する第１低プレチルト配向領域と、前記高プレチルト領域に接する第１高プレチルト配向領域とを有し、
    　前記第２配向維持層は、前記低プレチルト領域に接する第２低プレチルト配向領域と、前記高プレチルト領域に接する第２高プレチルト配向領域とを有し、
    　前記液晶分子は、前記第１および第２配向維持層によってプレチルト角が規定されている、請求項１に記載の液晶表示パネル。
  4. 　前記第１および第２配向膜の少なくとも一方は、光反応によって形成された、架橋構造、二量体または異性体を有している、請求項１または２に記載の液晶表示パネル。
  5. 　前記第１低プレチルト配向領域および前記第２低プレチルト配向領域は、８４．０°以上８８．０°未満のプレチルト角を前記低プレチルト領域の前記液晶分子に与え、
    　前記第１高プレチルト配向領域および前記第２高プレチルト配向領域は、８８．０°以上９０．０°未満のプレチルト角を前記高プレチルト領域の前記液晶分子に与える、請求項２から４のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  6. 　前記低プレチルト領域のプレチルト角は、前記高プレチルト領域のプレチルト角より１．０°以上３．０°以下小さい、請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  7. 　前記画素内において、前記高プレチルト領域の面積は、前記低プレチルト領域の面積よりも大きい、請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  8. 　前記画素内において、前記高プレチルト領域の面積は、前記低プレチルト領域の面積の約２倍である、請求項７に記載の液晶表示パネル。
  9. 　前記第１副対向電極と前記第２副対向電極との間に間隙を有し、
    　前記間隙は、非透明金属層、または前記液晶層の前記低プレチルト領域と前記高プレチルト領域との間の境界領域と重なっている、請求項１から８のいずれかに記載の液晶表示パネル。
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