CN100397212C - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

提供弯曲取向的稳定性优异而且不易产生条纹状的显示不均匀的液晶显示装置。本发明的液晶显示装置，其特征在于，具备：背面基板(10)，其具有基板(100)、电极(130)、以及位于电极(130)上的部分包括将上升斜面和比其坡度陡的下降斜面或垂直面交替地相连而构成的第1波形表面并且第1波形表面的上升斜面所形成的周期结构的周期小于等于1μm的取向膜(140)；前面基板(20)，其具有基板(200)、电极(230)、以及位于电极(230)上的部分包括将上升斜面和比其坡度陡的下降斜面或垂直面与上述第1波形表面相同朝向地交替地相连而构成的第2波形表面并且第2波形表面的上升斜面所形成的周期结构的周期小于等于1μm的取向膜(240)；以及调光层(30)，其介于背面基板(10)与前面基板(20)之间并且包括在向电极(130)和(230)间施加电压时形成弯曲取向的液晶材料。

Description

液晶显示装置

技术领域

本发明涉及利用双折射的显示模式的液晶显示装置，具体是涉及使液晶材料形成弯曲取向的显示模式的液晶显示装置。

背景技术

在OCB(optically compensated bend)模式的液晶显示装置中，通过使液晶材料形成弯曲取向并在各取向膜附近使液晶分子的倾斜角改变，而改变调光层的延迟。OCB模式是能够实现优异的响应速度和视角特性的显示模式之一，近年来受到关注。

如上所述，在OCB模式中弯曲取向是必须的。但如以下说明，稳定地获得弯曲取向是困难的。

即，在电源接通前的初始状态，液晶材料形成展曲(スプレィ，splay)取向。因此，在起动显示装置时，需要进行用于从展曲取向到弯曲取向转移的处理。由于该转移过程容易受基板表面的形状或电场分布的影响，所以有时在调光层中会残留未转移区域。此外，本来展曲取向比弯曲取向稳定。因此，当不继续施加电压时，会发生从弯曲取向到展曲取向的转移。

为了解决该问题，在以下的专利文献1中记述了，使有源矩阵基板与对置基板的相对面相互倾斜。此外，在专利文献1中记述了，在有源矩阵基板与对置基板的相对面上设置具有V形剖面的沟以使与像素电极的中央对应的位置上的单元间隙(盒间隙)比与像素电极的两端对应的位置上的单元间隙宽。

当采用这样的结构时，能够稳定地得到弯曲取向。然而，本发明的发明者们发现，采用上述结构使弯曲取向稳定化的液晶显示装置，容易发生条纹状的显示不均匀。

专利文献1：特许第3459916号公报。

发明内容

本发明的目的在于提供弯曲取向的稳定性优异而且不易产生条纹状的显示不均匀的液晶显示装置。

根据本发明的一个方面，提供一种液晶显示装置，其特征在于，具备：

背面基板，其具有第1基板、配置在上述第1基板的一个主面上的第1电极、以及覆盖上述第1电极的位于上述第1电极上的部分包括将上升斜面和比其坡度陡的下降斜面或垂直面交替地相连而构成的第1波形表面并且第1波形表面的上述上升斜面所形成的周期结构的周期小于等于1μm的第1取向膜；前面基板，其具有与上述第1取向膜相对的第2基板、配置在上述第2基板的与上述第1取向膜的相对面上的第2电极、以及覆盖上述第2电极的位于上述第2电极上的部分包括将上升斜面和比其坡度陡的下降斜面或垂直面与上述第1波形表面相同朝向地交替地相连而构成的第2波形表面并且第2波形表面的上述上升斜面所形成的周期结构的周期小于等于1μm的第2取向膜；以及调光层，其介于上述背面基板与上述前面基板之间并且包括在向上述第1和第2电极间施加电压时形成弯曲取向的液晶材料。

按照本发明，则可以提供弯曲取向的稳定性优异而且不易产生条纹状的显示不均匀的液晶显示装置。

附图说明

图1是概要地表示本发明的第1方式的液晶显示装置的平面图。

图2是沿图1的液晶显示装置的II-II线的剖面图。

图3是沿图1的液晶显示装置的III-III线的剖面图。

图4是表示调光层的折射率与介电常数的关系的一例的曲线图。

图5是表示相对于图1～图3所示的液晶显示装置的电压的电容变化的一例的曲线图。

图6是表示调光层的厚度与其延迟的关系的例子的曲线图。

图7是表示调光层的厚度偏差与使差ΔR_ON充分小而得到的比值ε_AL/ε_H的最小值的关系的例子的曲线图。

图8是表示比值P/P_lim与取向膜的相对介电常数的关系的例子的曲线图。

图9是概要地表示在图1～图3的液晶显示装置能够采用的结构的例子的剖面图。

图10是概要地表示在图1～图3的液晶显示装置能够采用的结构的例子的剖面图。

图11是概要地表示在图1～图3的液晶显示装置能够采用的结构的例子的剖面图。

图12是概要地表示在图1～图3的液晶显示装置能够采用的结构的例子的剖面图。

图13是概要地表示在图1～图3的液晶显示装置能够采用的结构的例子的剖面图。

图14是概要地表示形成具有波形表面的取向膜所能够利用的复制(转印)部件的剖面图。

图15是概要地表示本发明的第2方式的液晶显示装置的平面图。

图16是沿图15的液晶显示装置的XVI-XVI线的剖面图。

图17是沿图15的液晶显示装置的XVII-XVII线的剖面图。

标号说明

1-液晶显示面板，10-背面基板，20-前面基板，30-调光层，40-光学补偿膜，50-偏振板，80-复制部件，100-透明基板，101-底涂层，102-半导体层，103-栅极绝缘膜，104-扫描线，105-栅极电极，106-参照布线，107-层间绝缘膜，108-信号线，109-源极电极，110-开关元件，111-钝化膜，120-滤色器，130-电极，140-取向膜，140a-有机绝缘层，140b-无机绝缘层，150-平坦化层，200-透明基板，220-滤色器，230-电极，240-取向膜，240a-有机绝缘层，240b-无机绝缘层，250-平坦化层，300-液晶分子。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的实施例。在各图中，对于发挥相同或类似的功能的构成要素标以相同的参照符号并省略重复的说明。

图1是概要地表示本发明的第1方式的液晶显示装置的平面图。图2是沿图1的液晶显示装置的II-II线的剖面图。图3是沿图1的液晶显示装置的III-III线的剖面图。另外，在图1中，省略了后述的滤色器。

该液晶显示装置是OCB模式的有源矩阵型液晶显示装置，包括液晶显示面板1和与其相对配置的背光源(未图示)。

如图2和图3所示，液晶显示面板1包括作为阵列基板的背面基板10和作为对置基板的前面基板20。框状的粘接剂层(未图示)介于背面基板10与前面基板20之间。由背面基板10、前面基板20和粘接剂层包围的空间用液晶材料充满，该液晶材料形成调光层30。在背面基板10和前面基板20的各外表面上依次配置了光学补偿膜40和偏振板50。

背面基板10包括例如玻璃基板等的透明基板100。

在透明基板100上形成有由例如SiN_X层和/或SiO₂层等的底涂层101。

在底涂层101上配置有形成了沟道和源极·漏极的多晶硅层等的半导体层102。

半导体层102和底涂层101被栅极绝缘膜103所覆盖。栅极绝缘膜103可以使用例如TEOS(tetraethoxyorthosilane)形成。

在栅极绝缘膜103上配置有图1和图3所示的扫描线104、图1和图2所示的栅极电极105、图1和图3所示的参照布线106。

扫描线104分别在第1方向上延伸并且排列在与该第1方向交叉的第2方向上。在图1中，扫描线104分别在作为横或行方向的X方向上延伸并且排列在作为纵或列方向的Y方向上。作为扫描线104的材料可以使用金属材料。例如，作为扫描线104的材料可以使用MoW。

如图1所示，栅极电极105作为扫描线104的一部分设置。此外，如图2所示，栅极电极105以栅极绝缘膜103介于中间与在半导体层2内形成的沟道相对。栅极电极105、栅极绝缘膜103和半导体层102，作为配置在扫描线104与后述的信号线108的交叉部附近的开关元件110构成薄膜晶体管。另外，虽然在此作为开关元件110例示了薄膜晶体管，但也可以使用二极管或MIM(Metal-Insulator-Metal)元件等其它元件。

参照布线106在X方向上延伸并且排列在与该X方向交叉的Y方向上。在本例中，以每条扫描线的方式配置了1条参照配置106。参照布线106例如可以利用与扫描线104相同的工序形成。

如图2和图3所示，栅极绝缘膜103、扫描线104、栅极电极105和参照布线106被层间绝缘膜107所覆盖。层间绝缘膜107可以使用例如SiO₂和/或SiN_X等。

如图1和图2所示，在层间绝缘膜107上配置了信号线108和源极电极109。

信号线108分别在上述第2方向上延伸并且排列在上述第1方向上。在图1中，信号线108分别在Y方向上延伸并且排列在X方向上。作为信号线108的材料可以使用金属材料。例如，信号线108能够采用Mo层、Al-Nd层和Mo层的3层结构。

在本例中，作为开关元件110使用薄膜晶体管，并且，如图2所示，通过设置在层间绝缘膜107上的贯通孔将信号线108与薄膜晶体管110的漏极连接。即，在本例中，信号线108兼作漏极。

如图1和图2所示，源极电极109的一端通过设置在层间绝缘膜107上的贯通孔与薄膜晶体管110的源极连接。此外，如图1和图3所示，源极电极109的另一端以层间绝缘膜107介于中间与参照布线106相对。即，在本例中，源极电极109、参照布线106和层间绝缘膜107构成电容器。源极电极109可以使用例如与信号线108相同的材料。

层间绝缘膜107、信号线108和源极电极109被绝缘基底层所覆盖。在此，虽然作为一例用纯化膜111和滤色器120构成绝缘膜基底膜，但也可以省略纯化膜111。

如图2和图3所示，纯化膜111将层间绝缘膜107、信号线108和源极电极109覆盖。纯化膜111可以使用例如SiN_X。

滤色器120包括吸收光谱相互不同的多个着色层，例如绿色着色层G、蓝色着色层B和红色着色层R。这些着色层G、B、R在本例中分别如图3所示的具有在Y方向上延伸的带状并且如图2所示地排列在X方向上而形成条纹图案。此外，在本例中，如图2所示，这些着色层G、B、R配置成它们之间的边界位于信号线108上。着色层G、B、R可以使用例如透明树脂与染料和/或颜料的混合物。另外，虽然在此将滤色器120设置在背面基板10上，但滤色器120也可以设置在前面基板20上。

如图1～图3所示，在滤色器120上，与薄膜晶体管110对应地排列了由例如ITO(indium tin oxide)等透明导体构成的像素电极130。如图1和图3所示，这些像素电极130通过设置在纯化膜111和滤色器120上的贯通孔与源极电极109连接。

像素电极130和滤色器120由取向膜140所覆盖。取向膜140的材料可以使用例如聚酰亚胺等树脂。

取向膜140的位于像素电极130上的部分包括将上升斜面与比其坡度陡的下降斜面或垂直面交替地相连而成的波形表面。在本例中，如图3所示，取向膜140的大致全体包括将上升斜面和垂直面在Y方向上交替地相连而成的波形表面。

对该取向膜140实施了摩擦等的取向处理。当作为取向处理进行摩擦处理时，将与上升斜面的排列方向大致相同的方向、在此将Y方向作为摩擦方向。

如图2和图3所示，前面基板20包括例如玻璃基板等透明基板200。基板200配置成与背面基板10的形成了取向膜140的面相对。

在基板200的与背面基板10的相对面上形成有共同电极230。共同电极230可以使用例如ITO等透明导体。

共同电极230由取向膜240所覆盖。取向膜240通过未图示的隔离垫与取向膜240中位于像素电极130上的部分隔离。取向膜240的材料可以使用例如聚酰亚胺等树脂。

取向膜240的位于共同电极230上的部分包括将上升斜面与比其坡度陡的下降斜面或垂直面在与取向膜140的波形表面相同的方向交替地相连而成的波形表面。在本例中，如图3所示，取向膜240的大致全体包括将上升斜面与垂直面在Y方向交替地相连而成的波形表面。

对该取向膜240实施了摩擦等取向处理。当作为取向处理进行摩擦处理时，将与上升斜面的排列方向大致相同的方向、在此将Y方向作为摩擦方向。

框状的粘接剂层(未图示)介于背面基板10与前面基板20之间。此外，在背面基板10与前面基板20之间的形成粘接剂层的框的内侧介在有未图示的粒状隔离垫。或者，在背面基板10和前面基板20中的至少一方的相对面上形成柱状隔离垫。这些隔离垫起着将由背面基板10、前面基板20和粘接剂层包围的空间的厚度保持一定的作用。

调光层30包括介电常数各向异性和折射率各向异性为正的液晶材料。该液晶材料，在将电压施加在像素电极130与共同电极230之间的期间，形成弯曲取向。通过将施加在像素电极130与共同电极230之间的电压的绝对值典型地在大于0的第1值和大于第1值的第2值之间切换，进行明显示与暗显示的切换。另外，在本实施例中，有时第1值也可以是0。以下，将把施加电压的绝对值作为第1值的状态称为OFF状态，将把施加电压的绝对值作为第2值的状态称为ON状态。

图3描述了在OFF形成弯曲取向的液晶分子300。在ON状态下，与OFF状态相比，取向膜140和240附近的液晶分子的倾斜角变大。

光学补偿膜40是例如二轴性膜。光学补偿膜40包括使例如折射率各向异性为负的一轴性化合物、例如盘状液晶化合物成为混合取向的光学各向异性层。

基板100上的光学补偿膜40所包含的一轴性化合物的光学轴，在例如基板100侧与位于背面基板10的附近的液晶分子300的ON状态的光学轴大致平行，在其相反侧，与位于背面基板10与前面基板20的中间的液晶分子300的ON状态的光学轴大致平行。此外，基板200上的光学补偿膜40所包含的一轴性化合物的光学轴，例如，在基板200侧与位于前面基板20的附近的液晶分子300的ON状态的光学轴大致平行，在其相反侧与位于背面基板10与前面基板20的中间的液晶分子300的ON状态的光学轴平行。这些光学补偿膜40的延迟之和与例如调光层30的ON状态的延迟大致相等。

偏振板50配置成例如它们的透过轴相互大致正交。此外，各偏振板50配置成例如其透过轴相对于X方向和Y方向成约45°的角度。

未图示的背光源配置成将液晶显示面板1的背面基板10照明。

另外，虽然在此说明了在液晶显示面板1中进行常白驱动时的结构，但液晶显示面板1也可以设计为进行常黑驱动。此外，虽然在此采用了补偿ON状态的结构，但也可以采用补偿OFF状态的结构。

本发明者对在现有技术的OCB模式的液晶显示装置中使弯曲取向稳定化时容易发生条纹状的显示不均匀的理由进行研究的结果，发现了以下的事实。

如上所述，在专利文献1中记述了使两基板的相对面的与各像素对应的部分倾斜的结构和以每个像素的方式在各基板的相对面上设置具有V形剖面的沟的结构。在这些结构中，在各相对面上设置的倾斜面的倾斜角与液晶分子相对于该倾斜面的预倾角之和与液晶分子的有效的预倾角相当。

并且，当设单元间隙的最大值为D_max，设像素间距为PP时，则前者结构的倾斜面的坡度、即在与倾斜面和基板面垂直的剖面上的与基板面垂直的方向的倾斜面的长度相对于与基板面平行的方向的倾斜面的长度之比，在这些结构对1像素形成1个时成为最大，该最大值为D_max/(2PP)。另一方面，后者的结构的倾斜面的坡度在与上述同样的情况下变为最大，该最大值为D_max/PP。在通常的OCB模式的液晶显示装置中，单元间隙和像素间距典型地分别约为10μm和100μm。例如，在后者的结构中，当将这些典型值分别作为单元间隙的最大值D_max和像素间距PP使用时，则上述坡度的最大值为0.1，当将其换算为倾斜角时，则略小于6°。

仅利用摩擦处理等通常的取向处理所能够实现的液晶分子的预倾角为10°左右。此外，为了使未施加电压状态的弯曲取向稳定化，需要至少45°左右的预倾角。因此，在上述倾斜角下，几乎无法得到使弯曲取向稳定化的效果。

为了得到使弯曲取向稳定化的效果而充分地增大上述倾斜角，必须显著地增大比值D_max/PP。由于像素间距PP由画面的尺寸或像素数决定，所以不可能任意变更。因此，要增大单元间隙的最大值D_max。即，必须增大单元间隙的最大值D_max与最小值D_min之差。

当单元间隙的偏差变大时，在OFF状态，在单元间隙小的位置和单元间隙大的位置上辉度差变大。因此，当在专利文献1所述的结构中增大单元间隙的最大值D_max时，在OFF状态，比较大的辉度变化沿倾斜面的排列方向以与例如像素间距PP相等的周期发生。

根据MTF(modulation transfer function：明暗条纹图案的空间频率与人所能识别的明暗条纹图案的最小对比度的关系)，人所能识别的明暗条纹图案的空间分辨能力为40cpd～50cpd(cycle per degree：视野1°内的条纹周期数)。如果设在两眼时焦的范围内近距离观察图像时的图像与眼睛的距离为10cm，则与上述分辨能力相当的条纹周期的最小值为30μm～40μm。上述辉度变化的周期、即像素间距PP为100μm，比作为人所能识别的条纹周期的最小值的30μm～40μm长。因此，当在专利文献1所述的结构中增大单元间隙的最大值D_max时，整体辉度将大幅度降低并且将看出条纹状的显示不均匀。

在本实施例中，如图3所示，将取向膜140和240的表面采用将上升斜面和比其坡度陡的下降斜面或垂直面交替地相连而成的波形表面。此外，使形成上升斜面的周期结构的周期P远远比像素间距Pp短。因此，按照本实施例，即使充分增大预倾角，也能够防止看出条纹状的显示不均匀。即，不会产生条纹状的显示不均匀而能够提高弯曲取向的稳定性。下面，对此更详细地说明。

当形成上升斜面的周期结构的周期P例如小于等于1μm时，则明暗条纹图案的周期也小于等于1μm。该值远远比人所能识别的条纹周期的最小值短。因此，难以看出明暗条纹图案。

此外，当例如设周期P小于等于1μm并且设倾斜面的倾斜角为45°时，单元间隙的最大值D_max与最小值D_min之差变为小于等于2μm。当设单元间隙的最大值D_max为例如10μm时，则上述差D_max-D_min相对于最大值D_max之比变为小于等于0.2。另外，由于如果相对于倾斜面的液晶分子的预倾角很大，则能够进一步减小倾斜面的倾斜角，所以能够使比值(D_max-D_min)/D_max进一步减小。

当比值(D_max-D_min)/D_max小时，在OFF状态下，由单元间隙引起的辉度的偏差小。即，由于单元间隙的偏差引起的明暗条纹图案的对比度小。当该对比度小时，则难以看出明暗条纹图案。

这样，当缩短周期P时，明暗条纹图案的空间频率将增大并且明暗条纹图案的对比度将变小。因此，能够防止出现所能看出的条纹状的显示不均匀并且能够提高弯曲取向的稳定性。

在此，更详细地研究单元间隙与调光层的延迟的关系。

设针对垂直入射到调光层30上的光中的偏振面与X方向平行的光的调光层30的折射率为n_x，设针对偏振面与Y方向平行的光的调光层30的折射率为n_y。此外，设单元间隙为D。这样，调光层30的延迟R能够用等式：R＝(n_y-n_x)×D表示。

在图1～图3的液晶显示装置中，如上所述，单元间隙D并不恒定。此外，在该液晶显示装置中，在单元间隙D小的位置和大的位置的液晶取向略有不同，因此差n_y-n_x也不恒定。

即，在该液晶显示装置中，尽管单元间隙D或差n_y-n_x的偏差小，它们也有可能对延迟R造成影响。

但是，特别是在ON状态下，当单元间隙D大时，与单元间隙D小时相比，大致垂直地取向的液晶分子的比例较大。此外，当单元间隙D小时，与单元间隙D大时相比，大致水平地取向的液晶分子的比例较大。即，当单元间隙D大时则差n_y-n_x小，当单元间隙D小时则差n_y-n_x大。因此，能够减小单元间隙D和差n_y-n_x的偏差对延迟R的影响。

这样，虽然延迟R不易受到单元间隙D和差n_y-n_x的偏差的影响，在本实施例中，为了实现进一步良好的显示而采用以下结构。

周期P可以设为可见光的半波长、例如约0.3μm左右或小于该值。这样，在ON状态下，除了更不易看出条纹状的显示不均匀外，抑制光干涉引起的偏差的效果也很大。

当设周期P为例如大于等于0.04μm时。当周期P短时，设置在取向膜140和240的表面的波形表面的形状精度将降低，从而有时提高弯曲取向的稳定性的效果变得不充分。

当设上述上升斜面和下降斜面或垂直面在取向膜140和240的表面形成的凸部的高度为H时，相对于周期P的高度H的比H/P在例如0.3～1.7的范围内。当比值H/P小时，有时提高弯曲取向的稳定性的效果不充分。此外，当比值H/P大时，有时难以实现一定水准或一定水准以上的显示对比度比。

在ON状态的像素中，调光层30的延迟的最大值R_ON-max与最小值R_ON-min之差ΔR_ON可以是小于等于5nm。下面对此进行说明。

根据MTF，人所能识别的明暗条纹图案的最小对比度为250∶249～300∶299。该最小对比度相当于0.3％～0.4％的辉度的不同。

当设形成一对光学补偿膜40和介于它们之间的结构的叠层体的延迟为R_comp，设传播光波长为λ时，则该液晶显示装置的相对辉度与sin²(π×R_comp/λ)成比例。

当设计成波长λ位于绿色波长区域内，而ON状态的延迟R_comp为0时，ON状态的相对辉度的0.3％～0.4％的偏差与ON状态的延迟R_comp的约10nm的偏差相当。因此，如果差ΔR_ON小于等于5nm，就不会看出由其引起的辉度不均匀。

通过使单元间隙D对延迟R的影响与差n_y-n_x对延迟R的影响平衡，能够减小该差ΔR_ON。下面对此进行说明。

首先，说明调光层30的折射率与介电常数的关系。

图4是表示调光层的折射率与介电常数的关系的一例的曲线图。图中，横轴表示比值(n_y-n_x)/(n_e-n_o)，纵轴表示比值(ε_‖-ε_eff)/(ε_‖-ε_⊥)。另外，ε_eff表示调光层30在ON状态的有效的相对介电常数，其通过后面说明的电容测定来求出。ε_‖和ε_⊥分别表示液晶材料的分子长轴方向的相对介电常数ε_‖和液晶材料的分子短轴方向的相对介电常数。n_o和n_e分别表示液晶材料的寻常光折射率和液晶材料的非常光折射率。

图4所示的数据是使用相同的液晶材料将取向膜140和240的材质或形状进行各种变更而得到的。

ON状态的差n_y-n_x与调光层30在ON状态的有效的相对介电常数ε_eff大致成比例。具体而言，当设A为常数时，则差n_y-n_x、相对介电常数ε_eff、相对介电常数ε_‖、相对介电常数ε_⊥、折射率n_o、折射率n_e满足由下述等式(9)表示的关系。另外，常数A，在OCB模式的液晶显示装置使用的通常的液晶材料中为1.1±0.1，在图4的例中为1.1。

(式3)

$\frac{{\mathrm{\ϵ}}_{\left|\right|}-{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{eff}}}{{\mathrm{\ϵ}}_{\left|\right|}-{\mathrm{\ϵ}}_{\⊥}}=A\×\frac{n_y-n_x}{n_e-n_o}...\left(9\right)$

下面，说明上述的相对介电常数ε_eff的测定法。

图5是表示图1～图3所示的液晶显示装置的相对于电压的电容变化的一例的曲线图。图中，横轴表示施加在像素电极130与共同电极230之间的电压V_app的相对值，纵轴表示调光层30的电容C_LC的相对值。

如图5所示，液晶材料在高电压区域形成弯曲取向。ON状态与液晶材料形成弯曲取向的高压区域中施加了更高的电压的状态对应。因此，通过将这时的电容C、像素电极130的面积S、单元间隙D的平均值D_AV代入下述等式(10)，能够计算出调光层30在ON状态的有效的相对介电常数ε_eff。

(式4)

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{eff}}=\frac{C\×D_{\mathrm{AV}}}{{\mathrm{\ϵ}}_0\×S}...\left(10\right)$

另外，ε₀是真空的介电常数。此外，实际上单元间隙D的平均值D_AV可以认为是单元间隙的设计值。

接着，说明在ON状态施加在像素电极130与共同电极230之间的电压与施加在调光层30上的电压的关系。

在此，考虑图1所示的液晶显示装置的与X方向垂直的剖面、即图3的剖面。在该剖面中，设Y方向的坐标为y、坐标y的取向膜140的厚度为D_AL1(y)、坐标y的取向膜240的厚度为D_AL2(y)、坐标y的调光层30的厚度为D_LC(y)。此外，设取向膜140的相对介电常数为ε_AL1、取向膜240的相对介电常数为ε_AL2、坐标y的调光层30的相对介电常数为ε_LC(y)。进而，设像素电极130的X方向的尺寸为L_x、图3中的像素电极130的一端的坐标y为0、另一端的坐标y为L_y。

像素电极130、共同电极230和介于它们之间的层形成电容器。该电容器的电容C，通过考虑该电容器是在Y方向排列的多个平板电容器并联连接而成的电容器，进而考虑各平板电容器是将电介质层由取向膜140构成的平板电容器、电介质层由调光层30构成的平板电容器和电介质层由取向膜240构成的平板电容器串联连接而构成的电容器能够进行计算。

即，电容C能够通过将由下述等式(11)表示的dC(y)在从0到L_y的范围内进行积分而得到。其中，dC_AL1(y)、dC_LC(y)和dC_AL2(y)分别能够用下述等式(12)～(14)表示。

(式5)

$\mathrm{dC}\left(y\right)={[\frac{1}{{\mathrm{dC}}_{\mathrm{AL}1}\left(y\right)}+\frac{1}{{\mathrm{dC}}_{\mathrm{LC}}\left(y\right)}+\frac{1}{{\mathrm{dC}}_{\mathrm{AL}2}\left(y\right)}]}^{-1}...\left(11\right)$

${\mathrm{dC}}_{\mathrm{AL}1}\left(y\right)=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{AL}1}\×{\mathrm{\ϵ}}_0\×L_x}{D_{\mathrm{AL}1}\left(y\right)}\×\mathrm{dy}...\left(12\right)$

${\mathrm{dC}}_{\mathrm{LC}}\left(y\right)=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{LC}}\left(y\right)\×{\mathrm{\ϵ}}_0{L}_x}{D_{\mathrm{LC}}\left(y\right)}\×\mathrm{dy}...\left(13\right)$

${\mathrm{dC}}_{\mathrm{AL}2}\left(y\right)=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{AL}2}\×{\mathrm{\ϵ}}_0\×L_x}{D_{\mathrm{AL}2}\left(y\right)}\×\mathrm{dy}...\left(14\right)$

通常，C_AL1(y)、C_LC(y)和C_AL2(y)之和是恒定的。此外，通常由于取向膜140和240使用相同的材料，所以相对介电常数ε_AL1与相对介电常数ε_AL2相等。因此，当设C_AL1(y)、C_LC(y)和C_AL2(y)之和为D_sum时，则上述等式(11)可以简化为下述等式(15)。另外，即使在取向膜140和240的材料或厚度有明显误差的情况下，也能够选择满足下述等式(15)的D_sum和ε_AL作为代表值。

(式6)

$\mathrm{dC}\left(y\right)={[\frac{D_{\mathrm{LC}}\left(y\right)}{{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{LC}}\left(y\right)}+\frac{D_{\mathrm{sum}}-D_{\mathrm{LC}}\left(y\right)}{{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{AL}}}]}^{-1}\×{\mathrm{\ϵ}}_0\×L_x\×\mathrm{dy}...\left(15\right)$

当设施加在像素电极130与共同电极230之间的电压为V_app时，在坐标y的位置施加在调光层30上的电压的大小V_LC(y)可以用下述等式(16)表示。因此，由等式(13)、(15)和(16)能够得到等式(17)所示的关系。

(式7)

$v_{\mathrm{LC}}\left(y\right)=\frac{\mathrm{dC}\left(y\right)}{{\mathrm{dC}}_{\mathrm{LC}}\left(y\right)}\×v_{\mathrm{app}}...\left(16\right)$

$v_{\mathrm{LC}}\left(y\right)=\frac{v_{\mathrm{app}}}{1+\frac{{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{LC}}\left(y\right)}{{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{AL}}}\×(\frac{D_{\mathrm{sum}}}{D_{\mathrm{LC}}\left(y\right)}-1)}...\left(17\right)$

由等式(17)可知，取向膜140和240的相对介电常数ε_AL与电压V_LC(y)为正的相关关系。此外，由图5所示的电压V_app与调光层30的电容C的关系可知，在与ON状态相当的电压范围内，随着电压V_LC(y)的上升，相对介电常数ε_LC(y)单调地增加而接近相对介电常数ε_‖。

因此，例如在取向膜140和240使用相对介电常数ε_AL大的材料时，与取向膜140和240使用相对介电常数ε_AL小的材料的情况相比，电压V_LC(y)变得更大，相对介电常数ε_LC(y)更接近于相对介电常数ε_‖。即，当取向膜140和240使周相对介电常数ε_AL大的材料时，与取向膜140和240使用相对介电常数ε_AL小的材料的情况相比，ON状态的延迟R_ON变得更小。

这样，取向膜140和240以及液晶材料的物理性质对ON状态的延迟R_ON有影响。下面，参照图6说明取向膜140和240的相对介电常数ε_AL和液晶材料的相对介电常数ε_‖对延迟R_ON的影响。

图6是表示调光层的厚度与其延迟的关系的一例的曲线图。图中，横轴表示相对于单元间隙的最大值D_max的、调光层30的厚度D_LC(y)与该最大值D_max之差D_LC(y)-D_max的比[D_LC(y)-D_max]/D_max。此外，纵轴表示单元间隙为最大值D_max的位置的调光层30在ON状态的延迟R_ON与单元间隙为最小值D_min的位置的调光层30在ON状态的延迟R_ON之差ΔR_ON′。

另外，图6的数据，在取向膜140和240上设置的上升斜面的倾斜角α为45°，是对于在取向膜140和240的附近液晶分子在上述上升斜面上平行地取向的液晶显示面板1而得到的数据。此外，差ΔR_ON′的绝对值与上述的差ΔR_ON相等。

如图6所示，当比值ε_AL/ε_‖为0.4时，差ΔR_ON′随着调光层30的厚度D_LC(y)的减小而增加。当比值ε_AL/ε_‖为1.4时，差ΔR_ON′随着调光层30的厚度D_LC(y)的减小而减小。当比值ε_AL/ε_‖为0.9时，差ΔR_ON′与调光层30的厚度D_LC(y)无关而保持恒定。

由此可知，通过适当地设定比值ε_AL/ε_‖，能够减小差ΔR_ON。此外，当最小值D_min大时，差ΔR_ON小。因此，为了使差ΔR_ON例如小于等于5nm，除了可以利用最小值D_min外，还可以利用比值ε_AL/ε_‖。

另外，由图6可知，相对于比值ε_AL/ε_‖为0.4时的厚度D_LC(y)的减小的差ΔR_ON′的增加率，比相对于比值ε_AL/ε_‖为1.4时的厚度D_LC(y)的减小的差ΔR_ON′的减小率大。由此可以预测，对于减小伴随厚度D_LC(y)的变化的差ΔR_ON′的变化而得到的比值ε_AL/ε_‖的范围，其最佳值(＝0.9)与最小值之差小于其最大值与最佳值之差。对此，实际地对取向膜140和240的材料和液晶材料进行各种改变而研究的结果，在比值ε_AL/ε_‖不超过1.0而比值ε_AL/ε_‖大于等于0.7时，能够减小伴随D_LC(y)的变化的差ΔR_ON′的变化。因此，通常不需要确定比值ε_AL/ε_‖的最大值，只要确定比值ε_AL/ε_‖的最小值就可以了。

下面，参照图7说明调光层30的厚度的偏差与充分地减小差ΔR_ON而得到的比值ε_AL/ε_‖的最小值的关系。

图7是表示调光层的厚度的偏差与充分地减小差ΔR_ON而得到的比值ε_AL/ε_‖的最小值的关系的例子的曲线图。图中，横轴表示相对于调光层30的厚度的最大值D_max的该最大值D_max与调光层30的厚度的最小值D_min之差D_max-D_min的比(D_max-D_min)/D_max。此外，纵轴表示将差ΔR_ON设为小于等于5nm的比值ε_AL/ε_‖的最小值(ε_AL/ε_‖)_min。

如图7所示，在比值(D_max-D_min)/D_max小于约0.1的范围内，最小值(ε_AL/ε_‖)_min大致与比值(D_max-D_min)/D_max成比例。此外，如图7所示，在比值(D_max-D_min)/D_max大于等于0.1的范围内，最小值(ε_AL/ε_‖)_min相对于比值(D_max-D_min)/D_max的增加率显著地减小。并且，在比值(D_max-D_min)/D_max小于等于0.4的范围内，最小值(ε_AL/ε_‖)_min小于等于0.5。

比值(D_max-D_min)/D_max为0.1的情况，例如，相当于ON状态的调光层30的延迟R_ON的最大值R_ON-max约为50nm并且该延迟R_ON的最大值R_ON-max与最小值R_ON-min之差ΔR_ON约为5nm的情况。

因此，只要相对介电常数ε_AL、相对介电常数ε_‖、最大值D_max、最小值D_min和最大值R_ON-max满足下述不等式(1)和(2)所示的关系，或者，满足下述不等式(3)和(4)的关系，就能够充分地减小差ΔR_ON。

(式8)

$\frac{D_{\max }-D_{\min }}{D_{\max }}<\frac{5}{R_{\mathrm{ON}-\max }}...\left(1\right)$

${\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{AL}}\&GreaterEqual;\frac{0.5}{\left(\frac{5}{R_{\mathrm{ON}-\max }}\right)}\&times;\frac{D_{\max }-D_{\min }}{D_{\max }}\&times;{\mathrm{\&epsiv;}}_{\left|\right|}...\left(2\right)$

$\frac{D_{\max }-D_{\min }}{D_{\max }}\&GreaterEqual;\frac{5}{R_{\mathrm{ON}-\max }}...\left(3\right)$

ε_AL≥0.5×ε_‖…(4)

调光层30的OFF状态的延迟R_OFF与ON状态的延迟R_ON之差R_OFF-R_ON的最大值与最小值之差Δ(R_OFF-R_ON)可以小于等于5nm。这样，除了在ON状态不易发生漏光外，在OFF状态还能够实现更高的辉度。

当设差R_OFF-R_ON用nm表示的最大值为(R_OFF-R_ON)_max时，取向膜140和240的每一者，也可以是其周期结构的周期P和由上升斜面的倾斜角α及上述最大值(R_OFF-R_ON)_max按照下述等式(5)得到的值P_lim满足下述不等式(6)所示的关系。或者，取向膜140和240的每一者，也可以是周期P和值P_lim满足下述不等式(7)所示的关系并且相对介电常数ε_AL、相对介电常数ε_‖、周期P和值P_lim满足下述不等式(8)所示的关系。

(式9)

$P_{\lim }=\frac{D_{\max }}{2\&times;\tan \mathrm{\&alpha;}}\&times;\frac{5}{{(R_{\mathrm{OFF}}-R_{\mathrm{ON}})}_{\max }}...\left(5\right)$

P≤0.6×P_lim…(6)

P＞0.6×P_lim…(7)

${\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{AL}}\&GreaterEqual;[\frac{9}{4}\&times;(\frac{P}{P_{\lim }}-0.6)+0.1]\&times;{\mathrm{\&epsiv;}}_{\left|\right|}...\left(8\right)$

图8是表示比值P/P_lim与取向膜的相对介电常数的关系的例子的曲线图。图中，横轴表示周期P相对于值P_lim的比值P/P_lim。此外，纵轴表示使差ΔR_ON小于等于5nm而得到的相对介电常数ε_AL的最小值ε_AL-min。另外，图8所示的数据，是对于液晶材料的相对介电常数ε_‖约为19的液晶显示面板1而得到的。

如图8所示，在比值P/P_lim小于等于0.6的范围内，最小值ε_AL-min约小于等于2。通常，取向膜140和240不使用相对介电常数ε_AL小于等于2的材料。此外，如图8所示，在比值P/P_lim大于0.6的范围内，最小值ε_AL-min与比值P/P_lim大致成比例。

因此，只要周期P、倾斜角α和值P_lim满足上述不等式(6)所示的关系，或者周期P和值P_lim满足上述不等式(7)所示的关系并且相对介电常数ε_AL、周期P和值P_lim满足上述不等式(8)所示的关系，就能够充分地减小差ΔR_ON。

上述液晶显示装置能够采用各种各样的结构。

图9～图13是概要地表示图1～图3的液晶显示装置能够采用的结构的例子的剖面图。图9～图13放大表示图3的剖面，在各个图中省略了一部分构成要素。

在图9和图10的结构中，取向膜140和240的各自的表面分别是将上升斜面与垂直面在Y方向交替地相连而成的波形表面。各个上升斜面为平面，并且相对于基板100和200的主面以倾斜角α倾斜。此外，上升斜面和垂直面形成的凸部具有直角三角形的剖面形状。

在取向膜140上，上升斜面形成的周期结构的间距P与在取向膜240上，上升斜面形成的周期结构的间距P相等。此外，在取向膜140上，上升斜面和垂直面形成的凸部的高度H与在取向膜240上，上升斜面和垂直面形成的凸部的高度H相等。

在图9的结构中，取向膜140的凸部与取向膜240的凸部，Y方向的位置一致。与此相对，在图10的结构中，取向膜140的凸部与取向膜240的凸部，Y方向的位置偏离。因此，在图10的结构中，与图9的结构相比，单元间隙的最大值D_max与最小值D_min之差D_max-D_min更小。

在图11和图12的结构中，取向膜140和240的各自的表面是将上升斜面和比其坡度陡的下降斜面在Y方向交替地相连而成的波形表面。

上升斜面的Y方向的长度L_u比下降斜面的Y方向的长度L_d长，典型的是大于等于长度L_d的2倍。另外，通常长度L_u与长度L_d之和与周期P相等。

在图11和图12的结构中，各个上升斜面和下降斜面是曲面。在图11的结构中，上升斜面是大致凹面形状，在图12的结构中，上升斜面是凸面形状。这样，上升斜面不必是平面。

在图13的结构中，取向膜140和240具有与图9所示的相同的结构。但是，在图13的结构中，在取向膜140与像素电极130之间配置了平坦化层150，在取向膜240与像素电极230之间配置了平坦化层250。这些平坦化层150和250是透明的，例如是无机绝缘体层、有机绝缘体层或无机绝缘体层和有机绝缘体层的叠层体。当设置了平坦化层150和250时，能够容易地形成形状精度优异的取向膜140和240。

另外，在有源矩阵型液晶显示装置中，通常取向膜240的基底充分平坦。因此，例如也可以不设置平坦化层250而仅设置平坦化层150。此外，平坦化层150和250的至少一方可以具有滤色器、黑色矩阵、周边遮光层、光学补偿膜等的功能。

在图11～图13的结构中，取向膜140的凸部和取向膜240的凸部可以与图10所示的一样在Y方向的位置发生偏离。

此外，在图9～图13的结构中，虽然使取向膜140的剖面形状的镜像与取向膜240的剖面形状一致，但它们也可以不同。例如，可以将图9的取向膜140与图11或图12的取向膜240组合。或者，在取向膜140和取向膜240中，可以使高度H、周期P和长度L_u中的至少1个不同。

但是，当使取向膜140的剖面形状的镜像与取向膜240的剖面形状一致并且取向膜140和240使用相同的材料时，取向膜140附近的液晶取向与取向膜240附近的液晶取向的对称性变高。即，弯曲取向的对称性变高。因此，除了可以提高显示特性外，还不易发生烧灼的显示不良等。

从与基板100的主面垂直的方向(与X方向和Y方向垂直的方向)看的取向膜140和240的各凸部，典型的是直线的带状形状。从与基板100的主面垂直的方向看的取向膜140和240的各凸部也可以是弯曲的带状形状。

取向膜140的各凸部，可以在从取向膜140的一端到另一端之间连续，也可以不连续。同样，取向膜240的各凸部，可以在从取向膜240的一端到另一端之间连续，也可以不连续。例如，这些凸部可以在X方向上相邻的像素间断开。这时，凸部的Y方向的位置在X方向相邻的像素间可以偏离。

取向膜140和240可以具有由具有波形表面的有机绝缘层构成的单层结构。或者，取向膜140和240可以是具有波形表面的无机绝缘层和在其上形成的有机绝缘层的叠层体。后者的情况，如果有机绝缘层充分薄，则与无机绝缘层的波形表面对应地有机绝缘层的表面也成为波形。

在取向膜140和240上设置的上升斜面的排列方向和取向膜140及240的波面方向可以不是Y方向。例如，可以将这些方向采用X方向。

具有波形表面的取向膜140和240例如可以利用复制而形成。

图14是概要地表示形成具有波形表面的取向膜所能够利用的复制部件。如图14所示，在该印部件80的复制面上，与在取向膜140和240上设置的波形表面对应地设置了多个沟。各沟具有如下结构，在具有正圆锥状剖面的沟的底部设置了具有矩形剖面的沟。具有正圆锥状剖面的沟，具有与在取向膜140和240的表面设置的凸部对应的形状。此外，具有矩形剖面的沟在复制时起着空气从复制部件80与取向膜140或150之间排出的气体排出通路的作用。

当使用该复制部件80时，例如，可以利用以下的方法形成取向膜140和240。

首先，在平坦的基底上形成由例如聚酰亚胺等构成的树脂层。树脂层的形成，可以利用例如旋涂法。接着，将复制部件80的复制面压在该树脂层上，在该状态下对树脂层进行预烧结。然后，将复制部件80从树脂层上剥离，继续对树脂层进行真正的烧结。由此，得到具有波形表面的树脂层。进而，对于该树脂层沿其上升斜面的排列方向实施摩擦处理。这样，能够得到取向膜140和240。

其中，虽然摩擦处理在使树脂层的表面形成波形之后进行，但也可以在使树脂层的表面形成波形之前进行。当在使树脂层的表面形成波形之后进行摩擦处理时，可以得到限制液晶取向的能力强的取向膜140和240。此外，当在使树脂层的表面形成波形之前进行摩擦处理时，可以得到限制液晶取向的能力在面内的偏差小的取向膜140和240。

此外，当使用图14的复制部件80时，例如，能够利用以下的方法形成取向膜140和240。

首先，在大致平坦的基底上依次形成无机绝缘层和第1树脂层。接着，将复制部件80的复制面压到树脂层上，在该状态对树脂层进行预烧结。然后，将复制部件80从树脂层上剥离，继续对树脂层进行真正的烧结。由此，得到具有波形表面的树脂层。

接着，进行将具有该波形表面的树脂层作为蚀刻掩模使用的蚀刻、例如反应性离子蚀刻。由此，使其下的无机绝缘层的表面成为波形。

然后，在具有波形表面的无机绝缘层上形成由例如聚酰亚胺等构成的树脂层。该树脂层形成得充分薄而其表面与基底对应地成为波形。进而，对于该树脂层沿其上升斜面的排列方向进行摩擦处理。这样，能够得到取向膜140和240。

在图1～图3的液晶显示装置中，虽然使用了一对光学补偿膜40，但光学补偿膜也可以仅是1个。例如，也可以在背面基板10的外表面不配置光学补偿膜而仅在前面基板20的外表面配置光学补偿膜。这时，作为配置在前面基板20的外表面上的光学补偿膜，例如，使用能够单独发挥与一对光学补偿膜40发挥的相同的功能的光学补偿膜。

虽然在图1～图3的液晶显示装置上设置了光学补偿膜40，但也可以省略光学补偿膜40。即，本实施例的液晶显示装置的显示模式可以是OCB模式，或者也可以是不使用光学补偿膜的π单元。此外，在该液晶显示装置中，虽然典型的是使用介电常数各向异性为正的液晶材料，但在ON状态和OFF状态两方都可以稳定地形成弯曲取向时，也可以使用介电常数各向异性为负的液晶材料。

虽然图1～图3表示有源矩阵型液晶显示装置，但液晶显示装置也能够采用例如单纯矩阵型的其它驱动型。

图15是概要地表示本发明的第2方式的液晶显示装置的平面图。图16是沿图15的液晶显示装置的XVI-XVI线的剖面图。图17是沿图15的液晶显示装置的XVII-XVII线的剖面图。在图15中，省略了后述的滤色器220。

该液晶显示装置是OCB模式的单纯矩阵型液晶显示装置，包括液晶显示面板1和与其相对配置的背光源(未图示)。

如图16和图17所示，液晶显示面板1包括背面基板10和前面基板20。框状的粘接剂层(未图示)介于背面基板10与前面基板20之间。由背面基板10、前面基板20和粘接剂层包围的空间由液晶材料充满，该液晶材料形成调光层30。在背面基板100的外表面上配置了偏振板50。在前面基板20的外表面上依次配置了光学补偿膜40和偏振板50。

在背面基板100上，在X方向延伸的带状的X电极130排列在Y方向上。X电极130由例如ITO等透明导体构成。

背面基板100和X电极130由平坦化层150所覆盖。在平坦化层150上，依次形成了无机绝缘层140b和有机绝缘层140a。有机绝缘层140a和无机绝缘层140b构成取向膜140。

无机绝缘层140b的表面上与X电极130和后述的Y电极230的交叉部对应的区域，包括将上升斜面和比其坡度陡的下降斜面或垂直面交替地相连而成的波形表面。无机绝缘层140b的波形表面使有机绝缘层140a产生波形表面。在本例中，如图16所示，有机绝缘层140a和无机绝缘层140b的大致全体包括将上升斜面和垂直面在X方向交替地相连而成的波形表面。对有机绝缘层140a在例如与上升斜面的排列方向大致相同的方向、这里是在X方向进行摩擦处理。

在基板200的与背面基板10的相对面上配置了滤色器220。滤色器220包括吸收光谱相互不同的多个着色层、例如绿色着色层G、蓝色着色层B和红色着色层R。在本例中，这些着色层G、B、R分别如图17所示的那样具有在Y方向上延伸的带状形状并且如图16所示排列在X方向上而形成条纹图案。着色层G、B、R可以使用例如透明树脂与染料和/或颜料的混合物。另外，虽然在此将滤色器220设置在前面基板20上，但滤色器220也可以设置在背面基板10上。

在滤色器220上，在Y方向延伸的带状的Y电极230排列在X方向上。相邻的Y电极230间的间隙位于滤色器220的着色层G、B、R间的边界。Y电极230由透明导体构成。

滤色器220和Y电极230由平坦化层250所覆盖。在平坦化层250上，依次形成了无机绝缘层240b和有机绝缘层240a。有机绝缘层240a和无机绝缘层240b构成取向膜240。

无机绝缘层240b的表面上与X电极130和后述的Y电极230的交叉部对应的区域，包括将上升斜面和比其坡度陡的下降斜面或垂直面交替地相连而成的波形表面。无机绝缘层240b的波形表面使有机绝缘层240a产生波形表面。在本例中，如图16所示，有机绝缘层240a和无机绝缘层240b的大致全体包括将上升斜面和垂直面在X方向交替地相连而成的波形表面。对有机绝缘层240a在例如与上升斜面的排列方向大致相同的方向、这里是在X方向进行摩擦处理。

框状的粘接剂层(未图示)介于背面基板10与前面基板20之间。此外，未图示的粒状隔离垫位于背面基板10与前面基板20之间的形成粘接剂层的框的内侧。另外，也可以使用柱状隔离垫而取代粒状隔离垫。

调光层30包括介电常数各向异性和折射率各向异性为正的液晶材料。该液晶材料，在将电压施加在X电极130与Y电极230之间的期间形成弯曲取向。

光学补偿膜40是例如二轴性膜。作为该光学补偿膜40，可以使用包括使折射率各向异性为负的一轴性化合物、例如盘状液晶化合物其光学轴在与Y方向垂直的面内变化地形成弯曲取向的光学各向异性层的光学补偿膜。

偏振板50配置成例如它们的透过轴相互大致正交。此外，各偏振板50配置成例如它们的透过轴相对于X方向和Y方向构成约45°的角度。

未图示的背光源配置成对液晶显示面板1的背面基板10进行照明。

在图15～图17的单纯矩阵型液晶显示装置中，也可以得到参照图1～图3的有源矩阵型液晶显示装置说明的相同的效果。因此，对液晶显示装置的驱动类型没有特别的限制。

实施例.

下面，说明本发明的实施例。

(实施例1)

在本实施例中，利用以下的方法制造图1～图3所示的OCB模式的液晶显示装置。另外，该液晶显示装置采用图13的结构，设取向膜140和240的周期P和倾斜角分别为约0.15μm和45°。此外，在本实施例中，在背面基板10的外表面没有配置光学补偿膜40，而仅在前面基板20的外表面配置了光学补偿膜40。

首先，在厚度0.5mm的玻璃基板100上形成从基底涂层101到像素电极130的结构。在该结构上，作为平坦化层150依次形成SiO₂层和丙烯酸树脂层。此外，在厚度0.5mm的玻璃基板200上形成了共同电极230。

接着，在平坦化层150和共同电极230的各自上，通过旋涂JSR株式会社制的光磁-AL3456(JSR株式会社製のォプトマ-AL3456)，形成厚度0.8μm的聚酰亚胺树脂层。另外，这些聚酰亚胺树脂层的相对介电常数ε_AL约为4.0。接着，使用图14的复制部件将聚酰亚胺树脂层的表面形成波形表面。

具体而言，首先，将复制部件80的复制面压到聚酰亚胺树脂层上，在该状态以80℃预烧结聚酰亚胺树脂层。另外，当设推压复制部件80前后的聚酰亚胺树脂的体积没有发生变化时，当聚酰亚胺树脂层的厚度为0.75μm时，取向膜140和150的厚度的最小值和最大值分别为0和0.15μm。其中，如上所述，通过使聚酰亚胺树脂层的厚度略大于0.8μm和0.75μm，防止了由于厚度的偏差引起的波形表面的形状精度降低。

接着，将复制部件80从聚酰亚胺树脂层上剥离。接着，以180℃对聚酰亚胺树脂层进行真正的烧结。

然后，对于各聚酰亚胺树脂层沿其上升斜面的排列方向进行摩擦处理。这样，得到取向膜140和240。

接着，将热固化性粘接剂按照将取向膜140包围的方式涂敷到背面基板10的主面上。在该粘接剂层形成的框上设置了用于作为液晶注入口利用的开口部。在使粘接剂临时干燥之后，将银糊涂敷到未图示的传输焊盘上。

接着，将直径8.0μm的粒状隔离垫散布到取向膜240上。虽然在此作为隔离垫散布了粒状隔离垫，但也可以使用感光性树脂形成柱状隔离垫。柱状隔离垫可以在波形结构复制之后形成，或者也可以在波形结构复制之前形成。在波形结构复制前形成柱状隔离垫时，作为复制部件80使用在其复制面与柱状隔离垫对应的位置上设置了凹部或孔的部件。

然后，将背面基板10和前面基板20按照使取向膜140和240相对并且它们的摩擦方向相等的方式粘合并对其进行加热。通过上述处理而得到空单元。

然后，利用浸泡法将液晶材料注入该空单元内。其中，作为液晶材料使用了Merck公司制的E7(メルク社製E7)(相对介电常数的最大值ε_‖约为19的介电常数各向异性为正的向列液晶化合物)。

接着，将紫外线固化树脂涂敷到液晶注入口上并对其照射紫外线。进而，将偏振板50粘贴到背面基板10的外表面上，并且，将光学补偿膜40和偏振板50依次粘贴到前面基板20的外表面上。

另外，在此所使用的光学补偿膜40，包括使盘状液晶化合物按照其光学轴在与X方向垂直的面内变化的方式成为弯曲取向的光学各向异性层。该光学补偿膜40的最大的主法线速度的方向与厚度方向平行，最小的主法线速度的方向与X方向平行，其余的主法线速度方向与Y方向平行。此外，对于在该光学补偿膜40的厚度方向传输的绿色波长区域内的波长λ的光的延迟为25nm，对于在Y方向传输的波长λ的光的延迟为5nm。

通过将这样得到的液晶显示面板1与未图示的背光源单元等组合，就完成了图1～图3所示的液晶显示装置。

对于该液晶显示装置，在点亮背光源并且未起动液晶显示面板1的状态对画面进行了观察。结果，画面未着色，是无彩色画面。这表明，在该液晶显示装置中，即使在起动之前液晶材料也不形成展曲取向而形成弯曲取向。

接着，在点亮背光源的状态下将电压施加在像素电极130与共同电极230之间，逐渐地增加其绝对值。结果，辉度相对于施加电压的绝对值增加而单调地减小，在施加电压的绝对值为10V时变为最低。在此期间，不会看到条纹状的显示不均匀而能够进行辉度的面内均匀性优异的显示。此外，不论施加电压的大小，色和辉度的视野角依赖性非常小。另外，当设OFF状态的施加电压为0V而ON状态的施加电压的绝对值为10V时的对比度约为500∶1。

(实施例2)

除了在取向膜140和240的各自中将周期P设为约0.25μm以外，利用与实施例1中说明的相同的方法制造图1～图3所示的液晶显示装置。

在本实施例中，单元间隙的最大值D_max和最小值D_min分别为约8.0μm和约7.5μm。此外，利用偏振分析装置分析调光层30在ON状态的延迟的最大值R_ON-max的结果，约为26nm。即，最大值D_max、最小值D_min和最大值R_ON-max满足上述不等式(1)所示的关系。此外，由于液晶材料的相对介电常数的最大值ε_‖约为19，取向膜140和240的相对介电常数ε_AL约为4.0，所以最大值D_max、最小值D_min、最大值R_ON-max、最大值ε_‖和相对介电常数ε_AL满足上述等式(2)所示的关系。

对于液晶显示装置，在点亮背光源并且未起动液晶显示面板1的状态下对画面进行了观察。结果，画面未着色，是无彩色画面。这表明，在该液晶显示装置中，即使在起动前液晶材料也没有形成展曲取向而形成了弯曲取向。

接着，在点亮背光源的状态下，将电压施加在像素电极130与共同电极230之间，逐渐地增加其绝对值。结果，辉度相对于施加电压的绝对值的增加而单调地减小，在施加电压的绝对值为10V时变为最低。在此期间，不会看到条纹状的显示不均匀而能够进行辉度的面内均匀性优异的显示。此外，不论施加电压的大小，色和辉度的视野角依赖性非常小。当设OFF状态的施加电压为0V而ON状态的施加电压的绝对值为10V时的对比度约为400∶1。

(实施例3)

在本实施例中，利用以下的方法制造图15～图17所示的OCB模式的液晶显示装置。另外，在该液晶显示装置中，将取向膜140和240的周期P和倾斜角α分别设为约0.90μm和30°。

首先，在厚度0.5mm的玻璃基板100上形成由ITO构成的X电极130。在该结构上形成由SiO₂构成的平坦化层150。

此外，在厚度0.5mm的玻璃基板200上依次形成由滤色器220和ITO构成的Y电极230。在该结构上形成由SiO₂构成的平坦化层250。

接着，在平坦化层150和250上形成由TaO_x构成的厚度0.6μm的无机绝缘层。这些无机绝缘层，通过利用将Ta₂O₅作为溅射靶使用的RF溅射进行成膜，并将其在200℃下进行1小时的退火而获得。在形成这些无机绝缘层的同时，在电介质测定用区域上也形成了无机绝缘层，并对其电容进行了测定。结果，这些无机绝缘层的相对介电常数约为16。

接着，在各无机绝缘层上，旋涂作为抗蚀剂材料的东京应化工业株式会社制的OFPR-800(東京応化工業株式会社製OFPR-800)，形成厚度0.5μm的抗蚀剂膜。将图14所示的复制部件80的复制面推压接触到这些抗蚀剂膜上，在该状态下以80℃预烧结抗蚀剂膜。接着，将复制部件80从抗蚀剂膜上剥离，接着以140℃对抗蚀剂膜进行真正的烧结。

然后，对这些抗蚀剂膜和其下面的无机绝缘层进行使用Ar和O₂的反应性离子蚀刻。在抗蚀剂膜薄的位置上，与抗蚀剂膜厚的位置相比，无机绝缘层被反应性气体作用的时间更长。因此，在无机绝缘层的表面形成与抗蚀剂膜的厚度对应的凹凸结构。当抗蚀剂膜完全被除去而停止反应性离子蚀刻时，获得了具有将倾斜角约30°的上升斜面和垂直面交替地相连的上升斜面的周期约为0.9μm的波形表面的无机绝缘层140b和240b。

接着，在无机绝缘层140b和240b的各自上，通过旋涂JSR株式会社制的光磁-AL3456(JSR株式会社製のォプトマ-AL3456)，形成厚度0.05μm的聚酰亚胺树脂层。各聚酰亚胺层的表面是与其基底的波形表面对应的波形。接着，对于各聚酰亚胺树脂层沿其上升斜面的排列方向进行摩擦处理。这样，得到了有机绝缘层140a和240a。

这些取向膜140和240的大部分都分别由无机绝缘层140b和240b构成。因此，可以将取向膜140和240的相对介电常数ε_AL视为与无机绝缘层140b和240b的相对介电常数相等。

接着，在背面基板10的主面上按照将取向膜140包围的方式涂敷热固化性粘接剂。在该粘接剂层形成的框上设置了作为液晶注入口利用的开口部。

接着，在取向膜240上散布直径为8.0μm的粒状隔离垫。然后，将背面基板10和前面基板20按照使取向膜140和240相对并且它们的摩擦方向相等的方式粘合并对其进行加热。这样，得到了空单元。

接着，利用浸泡法将液晶材料注入该空单元内。在此，作为液晶材料使用了Merck公司制的E7(メルク社製E7)(相对介电常数的最大值ε_‖约为19的介电常数各向异性为正的向列液晶化合物)。

接着，将紫外线固化树脂涂敷到液晶注入口上，并对其照射紫外线。进而，将偏振板50粘贴到背面基板10的外表面上，并且，将光学补偿膜40和偏振板50依次粘贴到前面基板200的外表面上。

另外，在此所使用的光学补偿膜40，包括使盘状液晶化合物按照其光学轴在与Y方向垂直的面内变化的方式成为弯曲取向的光学各向异性层。该光学补偿膜40的最大的主法线速度的方向与厚度方向平行，最小的主法线速度的方向与X方向平行，其余的主法线速度方向与Y方向平行。此外，对于在该光学补偿膜40的厚度方向传输的绿色波长区域内的波长λ的光的延迟为35nm，对于在Y方向传输的波长λ的光的延迟为5nm。

通过将这样得到的液晶显示面板1与未图示的背光源单元等组合，就完成了图15～图17所示的液晶显示装置。

在本实施例中，单元间隙的最大值D_max和最小值D_min分别为约8.0μm和约7.0μm。此外，利用偏振分析装置分析了调光层30的ON状态的延迟的最大值R_ON-max的结果，约为41nm。即，最大值D_max、最小值D_min和最大值R_ON-max满足上述不等式(3)所示的关系。此外，由于液晶材料的相对介电常数的最大值ε_‖约为19，取向膜140和240的相对介电常数ε_AL约为16，所以最大值D_max、最小值D_min、最大值R_ON-max、最大值ε_‖和相对介电常数ε_AL满足上述等式(4)所示的关系。

对于该液晶显示装置，在点亮背光源并且未起动液晶显示面板1的状态下对画面进行了观察。结果，画面着了色。这表明，在该液晶显示装置中，在起动前液晶材料形成了展曲取向。

接着，在将背光源点亮的状态下，将电压施加在X电极130和Y电极230之间，使其绝对值逐渐地增加。结果，在将施加电压的绝对值提高到0.5V的时刻画面从着色状态变化为无彩色状态。这表明，在该液晶显示装置中，通过将绝对值大于等于0.5V的电压施加在像素电极130和共同电极230之间，液晶材料形成了弯曲取向。

当使施加电压的绝对值进一步增加时，辉度相对于施加电压的绝对值的增加而单调地减小，在施加电压的绝对值为10V时变为最低。当施加电压的绝对值比较小时，使用高倍率的显微镜观察可以看到若干辉度不均匀，但用肉眼观察看不到显示不均匀。此外，当施加电压的绝对值比较大时，即使使用高倍率的显微镜观察也看不到辉度不均匀。进而，不论施加电压的大小，色和辉度的视野角依赖性非常小。另外，当设OFF状态的施加电压为0V而ON状态的施加电压的绝对值为10V时的对比度约为400∶1。

(实施例4)

除了在取向膜140和240的各自中设周期P约为0.04μm并且设倾斜角α约为30°、单元间隙的最大值D_max为5μm以外，利用与实施例1中说明的相同的方法制造了图1～图3所示的液晶显示装置。

对于该液晶显示装置，在点亮背光源并且未起动液晶显示面板1的状态下对画面进行了观察。结果，画面着了色。这表明，在该液晶显示装置中，在起动前液晶材料形成了展曲取向。

接着，在将背光源点亮的状态下，将电压施加在像素电极130和共同电极230之间，使其绝对值逐渐地增加。结果，在将施加电压的绝对值提高到0.5V的时刻，画面从着色状态变化为无彩色状态。这表明，在该液晶显示装置中，通过将绝对值大于等于0.5V的电压施加在像素电极130和共同电极230之间，液晶材料形成了弯曲取向。

当使施加电压的绝对值进一步增加时，辉度相对于施加电压的绝对值的增加而单调地减小，在施加电压的绝对值为10V时变为最低。在此期间，不会看到条纹状的显示不均匀而能够进行辉度面内的均匀性优异的显示。此外，不论电压的大小，色和辉度的视野角依赖性非常小。另外，当设OFF状态的施加电压为0.5V而ON状态的施加电压的绝对值为10V时的对比度约为500∶1。

另外，对于该液晶显示装置，利用偏振分析装置分析了OFF状态的调光层30的延迟R_OFF和ON状态的调光层30的延迟R_ON，分别约为296nm和27nm。在液晶显示装置中，由于倾斜角α约为30°，单元间隙的最大值D_max为5μm，所以根据上述等式(5)计算出的值P_lim约为0.08μm。如上所述，由于周期P约为0.04μm，所以周期P和值P_lim满足上述不等式(6)所示的关系。

(实施例5)

除了在取向膜140和240的各自中设周期P约为0.05μm并且设倾斜角α约为30°、单元间隙的最大值D_max为5μm以外，利用与实施例1中说明的相同的方法制造了图1～图3所示的液晶显示装置。

对于该液晶显示装置，在点亮背光源并且未起动液晶显示面板1的状态对画面进行了观察。结果，画面着了色。这表明，在该液晶显示装置中，在起动前液晶材料形成了展曲取向。

接着，在将背光源点亮的状态下，将电压施加在像素电极130和共同电极230之间，使其绝对值逐渐地增加。结果，在将施加电压的绝对值提高到0.5V的时刻，画面从着色状态变化为无彩色状态。这表明，在该液晶显示装置中，通过将绝对值大于等于0.5V的电压施加在像素电极130和共同电极230之间，液晶材料形成了弯曲取向。

当使施加电压的绝对值进一步增加时，辉度相对于施加电压的绝对值的增加而单调地减小，在施加电压的绝对值为10V时变为最低。在此期间，不会看到条纹状的显示不均匀而能够进行辉度面内的均匀性优异的显示。此外，不论电压的大小，色和辉度的视野角依赖性非常小。另外，当设OFF状态的施加电压为0.5V而ON状态的施加电压的绝对值为10V时的对比度约为500∶1。

另外，对于该液晶显示装置，利用偏振分析装置分析了OFF状态的调光层30的延迟R_OFF和ON状态的调光层30的延迟R_ON，分别约为296nm和27nm。在该液晶显示装置中，由于倾斜角α约为30°，单元间隙的最大值D_max为5μm，所以根据上述等式(5)计算出的值P_lim约为0.08μm。如上所述，由于周期P约为0.05μm，所以周期P和值P_lim满足上述不等式(7)所示的关系。此外，由于取向膜140和240的相对介电常数ε_AL约为4.0，液晶材料的相对介电常数的最大值ε_‖约为19，所以相对介电常数ε_AL、相对介电常数ε_‖、周期P和值P_lim满足上述不等式(8)所示的关系。

(比较例)

在本例中，除了在取向膜140和240的各自中设周期P约为80μm并且设倾斜角α约为3°以外，利用与实施例1中说明的相同的方法制造了液晶显示装置。另外，在本例中，之所以使倾斜角α远远比实施例1小，是由于当与实施例1一样将倾斜角α设为45°时，取向膜140和240的凸部彼此将相互接触，从而无法与实施例1一样将单元间隙的最大值D_max采用8μm。

对于该液晶显示装置，在点亮背光源并且未起动液晶显示面板1的状态对画面进行了观察。结果，画面着了色。这表明，在该液晶显示装置中，在起动前液晶材料形成了展曲取向。

接着，在将背光源点亮的状态下，将电压施加在像素电极130和共同电极230之间，使其绝对值逐渐地增加。结果，在施加了绝对值比较大的电压数秒之后，画面从着色状态变化为无彩色状态。这表明，在该液晶显示装置中，不易发生从展曲取向到弯曲取向的转移。此外，在该状态下，可以看到条纹状的显示不均匀，从而无法进行良好的显示。

Claims (5)

1.一种液晶显示装置，其特征在于，具备：

背面基板，其具有第1基板、配置在上述第1基板的一个主面上的第1电极、以及覆盖上述第1电极的、位于上述第1电极上的部分包括将上升斜面和比其坡度陡的下降斜面或垂直面交替地相连而构成的第1波形表面并且第1波形表面的上述上升斜面所形成的周期结构的周期小于等于1μm的第1取向膜；

前面基板，其具有与上述第1取向膜相对的第2基板、配置在上述第2基板的与上述第1取向膜的相对面上的第2电极、以及覆盖上述第2电极的、位于上述第2电极上的部分包括将上升斜面和比其坡度陡的下降斜面或垂直面与上述第1波形表面相同朝向地交替地相连而构成的第2波形表面并且第2波形表面的上述上升斜面所形成的周期结构的周期小于等于1μm的第2取向膜；以及

调光层，其介于上述背面基板与上述前面基板之间并且包括在向上述第1和第2电极间施加电压时形成弯曲取向的液晶材料。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：

上述液晶显示装置构成为，当施加在上述第1和第2电极间的电压的绝对值为第1值时进行明显示，而当上述绝对值是比上述第1值大的第2值时进行暗显示；

当进行上述暗显示时，上述调光层中的被夹在上述第1和第2电极间的区域的延迟的最大值与最小值之差ΔR_ON小于等于5nm。

3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：

上述液晶显示装置构成为，当施加在上述第1和第2电极间的电压的绝对值为第1值时进行明显示，而当上述绝对值是比上述第1值大的第2值时进行暗显示；

当分别设上述调光层中的被夹在上述第1和第2电极间的区域中的单元间隙的最大值和最小值为D_max和D_min、设上述液晶材料所得到的相对介电常数的最大值为ε_‖、设进行上述暗显示时的上述调光层中被夹在上述第1和第2电极间的区域的用nm表示的延迟的最大值为R_ON-max、设上述第1和第2取向膜的相对介电常数为ε_AL时，对于上述第1和第2取向膜中的每一个，上述最大值D_max、最小值D_min、上述相对介电常数ε_‖、以及上述相对介电常数ε_AL，满足下述不等式(1)和(2)所示的关系或者满足下述不等式(3)和(4)所示的关系

$\frac{D_{\max }-D_{\min }}{D_{\max }}<\frac{5}{R_{\mathrm{ON}-\max }}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(1\right)$

${\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{AL}}\&GreaterEqual;\frac{0.5}{\left(\frac{5}{R_{\mathrm{ON}-\max }}\right)}\&times;\frac{D_{\max }-D_{\min }}{D_{\max }}\&times;{\mathrm{\&epsiv;}}_{\left|\right|}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(2\right)$

$\frac{D_{\max }-D_{\min }}{D_{\max }}\&GreaterEqual;\frac{5}{R_{\mathrm{ON}-\max }}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(3\right)$

ε_AL≥0.5×ε_‖…(4)。

4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：

上述液晶显示装置构成为，当施加在上述第1和第2电极间的电压的绝对值为第1值时进行明显示，而当上述绝对值是比上述第1值大的第2值时进行暗显示；

上述调光层中被夹在上述第1和第2电极间的区域的、进行上述明显示时的延迟R_OFF与进行上述暗显示时的延迟R_ON之差R_OFF-R_ON的最大值和最小值的差Δ(R_OFF-R_ON)小于等于5nm。

5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：

上述液晶显示装置构成为，当施加在上述第1和第2电极间的电压的绝对值为第1值时进行明显示，而当上述绝对值是比上述第1值大的第2值时进行暗显示；

当设上述调光层中被夹在上述第1和第2电极间的区域中的单元间隙的最大值为D_max、设上述液晶材料所得到的相对介电常数的最大值为ε_‖、设上述调光层中被夹在上述第1和第2电极间的区域的进行上述明显示时的延迟R_OFF与进行上述暗显示时的延迟R_ON之差R_OFF-R_ON的用nm表示的最大值为(R_OFF-R_ON)_max时，对于上述第1和第2取向膜中的每一个，其上述周期结构的周期P、与根据其上述上升斜面的倾斜角α和上述最大值(R_OFF-R_ON)_max按照下述等式(5)得到的值P_lim满足下述不等式(6)所示的关系，或者上述周期P和上述值P_lim满足下述不等式(7)所示的关系并且其相对介电常数ε_AL、上述最大值ε_‖、上述周期P、以及上述值P_lim满足下述不等式(8)所示的关系

$P_{\lim }=\frac{D_{\max }}{2\&times;\tan \mathrm{\&alpha;}}\&times;\frac{5}{{(R_{\mathrm{OFF}}-R_{\mathrm{ON}})}_{\max }}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(5\right)$

P≤0.6×P_lim…(6)

P＞0.6×P_lim…(7)

${\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{AL}}\&GreaterEqual;[\frac{9}{4}\&times;(\frac{P}{P_{\lim }}-0.6)+0.1]\&times;{\mathrm{\&epsiv;}}_{\left|\right|}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(8\right).$

Images