JP2009271390A - 液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】横電界モードにおいて信号ＯＮ／ＯＦＦによる液晶分子の配向変化の応答緩和時間が短縮される液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置２は、第１電極３４及び第２電極４２が設けられた第１基板１０と、第１基板１０と対向する第２基板１２と、第１基板１０と第２基板１２との間に挟持され、第１電極３４と第２電極４２との間に生じる電界によって駆動される液晶層１６と、第１基板１０の液晶層１６側の面に設けられた第１配向膜６８と、第２基板１２の液晶層１６側の面に設けられた第２配向膜６０と、を有し、第１配向膜６８のアンカリングエネルギーは、第２配向膜６０のアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしている。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置及び電子機器に関するものである。

従来、液晶表示装置において、２つの対向基板上の配向膜は、製造工程を簡略化するため、同じ材料、同じ配向処理を施しているため、それぞれのアンカリングエネルギーは略同じであった。しかしながら例えば横電界モードの液晶表示装置の駆動原理を考えると、駆動ＯＮ時に面内に対向電極を有する基板上では液晶分子が最大約９０゜回転するのに対し、電極を有しない基板上では液晶分子はほとんど回転していないことから、例えば、対向基板上の配向膜のアンカリングエネルギーが素子基板上の配向膜のアンカリングエネルギーよりも小さい構成とすることにより、横電界モードの液晶表示装置の駆動を最適化している（例えば、特許文献１参照）。或いは、上下配向膜の液晶分子配向能力に差を与えることにより、縦電界モードの液晶表示装置の駆動を最適化している（例えば、特許文献２参照）。

又、横電界モードの液晶表示装置では、信号ＯＮ／ＯＦＦによる液晶分子の配向変化がアンカリングエネルギーに依存している。アンカリングエネルギーの低下（上昇）に伴い、信号ＯＮの応答緩和時間ｔ_ON（ｔ_OFF）は短縮し、信号ＯＦＦの応答緩和時間ｔ_OFF（ｔ_ON）は長くなる。式（１）は横電界モード液晶における信号ＯＮの応答緩和時間ｔ_ONを、式（２）は信号ＯＦＦの応答緩和時間ｔ_OFFを示している。
ｔ_ON＝γ１／（ε０×|Δε|×Ｅ²−π²×Ｋ２／ｄ²） …（１）
ｔ_OFF＝（γ１×ｄ²）／（π²×Ｋ２） …（２）
γ１：粘度、Δε：誘電率異方性、ｄ：セル厚、Ｋ２：弾性定数、Ｅ：電界強度、ε０：真空の誘電率。
セル厚ｄの拡大に伴い、バルクの液晶分子に対するアンカリングエネルギーの寄与は低下している。従って、信号ＯＮの応答緩和時間ｔ_ONは短縮され、信号ＯＦＦの応答緩和時間ｔ_OFFは長くなる。セル厚ｄの調整によって応答緩和時間（ｔ_ON＋ｔ_OFF）は短縮できる。

特開２００１−１０８９９５号公報 特開２００４−８６１１６号公報

しかしながら、セル厚の調整によって応答緩和時間（ｔ_ON＋ｔ_OFF）は短縮できるが、セル厚ｄの変化によって透過率やコントラストが低下してしまうおそれがある。又、特許文献１では信号ＯＦＦの応答緩和時間が低下してしまうおそれがある。更に、特許文献２では縦電界モードであり横電界モードの液晶表示装置に適合しない。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］第１電極及び第２電極が設けられた第１基板と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持され、前記第１電極と前記第２電極との間に生じる電界によって駆動される液晶層と、前記第１基板の前記液晶層側の面に設けられた第１配向膜と、前記第２基板の前記液晶層側の面に設けられた第２配向膜と、を有し、前記第１配向膜のアンカリングエネルギーは、前記第２配向膜のアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしていることを特徴とする液晶表示装置。

これによれば、横電界モードの液晶表示装置において、第１配向膜のアンカリングエネルギーが第２配向膜のアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしている。これにより、第１電極及び第２電極が設けられた第１基板側に近い液晶分子でも動きやすいように、第１配向膜のアンカリングエネルギーの最適化がはかられ、液晶層の透過率やコントラストを損なうことなく、信号ＯＮ／ＯＦＦによる液晶分子の配向変化の応答緩和時間が短縮される液晶表示装置を提供する。

［適用例２］上記液晶表示装置であって、前記第１配向膜の構成材料と、前記第２配向膜の構成材料とが異なることを特徴とする液晶表示装置。

これによれば、アンカリングエネルギーの最適化を配向膜を構成する材料を異ならせることで行える。しかもアンカリングエネルギーの制御を再現性よくできる。

［適用例３］上記液晶表示装置であって、前記第１配向膜の配向処理プロセスと、前記第２配向膜の配向処理プロセスとが異なることを特徴とする液晶表示装置。

これによれば、アンカリングエネルギーの最適化を配向膜の配向処理プロセスを異ならせることで行える。しかもアンカリングエネルギーの制御を再現性よくできる。

［適用例４］上記液晶表示装置であって、前記第１配向膜の前記液晶層側の面の表面粗さと、前記第２配向膜の前記液晶層側の面の表面粗さとが異なることを特徴とする液晶表示装置。

これによれば、アンカリングエネルギーの最適化を配向膜の液晶層側の面の表面粗さを異ならせることで行える。しかもアンカリングエネルギーの制御を再現性よくできる。

［適用例５］第１電極及び第２電極が設けられた第１基板と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持され、前記第１電極と前記第２電極との間に生じる電界によって駆動される液晶層と、反射表示を行う反射表示領域と透過表示を行う透過表示領域とを備える画素と、前記反射表示領域において前記第２基板の前記液晶層側に設けられ、前記反射表示領域における前記液晶層の厚さが前記透過表示領域における前記液晶層の厚さよりも薄くしている機能性樹脂膜と、前記第１基板の前記液晶層側の面に設けられ、前記反射表示領域及び前記透過表示領域を含む領域に形成された第１配向膜と、前記第２基板の前記液晶層側の面に設けられ、前記反射表示領域及び前記透過表示領域を含む領域に形成された第２配向膜と、を有し、前記第１配向膜の前記反射表示領域のアンカリングエネルギーは、前記第１配向膜の前記透過表示領域のアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしていることを特徴とする液晶表示装置。

これによれば、マルチギャップ構造を備えた半透過型横電界モードの液晶表示装置において、第１配向膜の反射表示領域のアンカリングエネルギーが第１配向膜の透過表示領域のアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしている。これにより、液晶層の薄い反射表示領域において、第１電極及び第２電極が設けられた第１基板側に近い液晶分子でも動きやすいように、第１配向膜のアンカリングエネルギーの最適化がはかられ、液晶層の透過率やコントラストを損なうことなく、セル厚の異なる反射表示領域及び透過表示領域の信号ＯＮ／ＯＦＦによる液晶分子の配向変化の応答緩和時間が短縮される液晶表示装置を提供する。

［適用例６］上記液晶表示装置であって、前記第１配向膜の前記反射表示領域の前記アンカリングエネルギーは、前記第２配向膜の前記反射表示領域のアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たし、前記第１配向膜の前記透過表示領域の前記アンカリングエネルギーは、前記第２配向膜の前記透過表示領域のアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしていることを特徴とする液晶表示装置。

これによれば、第１配向膜の反射表示領域のアンカリングエネルギーが第２配向膜の反射表示領域のアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たし、及び第１配向膜の透過表示領域のアンカリングエネルギーが第２配向膜の透過表示領域のアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしている。これにより、第１電極及び第２電極が設けられた第１基板側に近い液晶分子でも動きやすいように、反射表示領域における第１配向膜のアンカリングエネルギーの最適化、及び透過表示領域における第１配向膜のアンカリングエネルギーの最適化がそれぞれ独立してはかられ、液晶層の透過率やコントラストを損なうことなく、セル厚の異なる反射表示領域及び透過表示領域の信号ＯＮ／ＯＦＦによる液晶分子の配向変化の応答緩和時間が短縮される。

［適用例７］上記液晶表示装置であって、前記アンカリングエネルギーは、方位角アンカリングエネルギーであることを特徴とする液晶表示装置。

これによれば、方位角アンカリングエネルギーの寄与する横電界モードを最適化できる。

［適用例８］上記に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。

これによれば、上記液晶表示装置を搭載しているので、横電界モードにおいて信号ＯＮ／ＯＦＦによる液晶分子の配向変化の応答緩和時間が短縮された高速応答表示が可能な電子機器が提供できる。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。尚、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。更に本実施形態では、画像表示の最小単位を「サブ画素」と呼び、各色カラーフィルタを備えた複数のサブ画素の集合を「画素」と呼ぶこととする。又、アンカリングエネルギーとは、液晶分子がどの程度配向膜に束縛されているかを表す尺度であって、配向膜の液晶分子に対するアンカリングエネルギーを意味する。アンカリングエネルギーを説明するためのモデル図を図８に示す。電極付き基板２００上に配向膜２０２（Ｓはラビング配向処理方向）が形成されており、この配向膜２０２と液晶分子２０６との吸着強度を示すものである。アンカリングエネルギーには２種類あり、方位角方向のアンカリングエネルギー２０８と極角方向のアンカリングエネルギー２１０とに分けることができる。特に、方位角方向のアンカリングエネルギー２０８が弱いと基板面内で液晶分子の配向の秩序が低下し、均一な液晶分子配向を得ることができない。

（第１の実施形態）
先ず、本実施形態の液晶表示装置について、図１〜図４を参照して説明する。
図１は本実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す図である。同図（Ａ）は概略平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＩ−Ｉ'線で切った概略断面図である。

図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施形態の液晶表示装置２は、対向する一対の基板の一方の基板としての素子基板（第１基板）１０及び他方の基板としての対向基板（第２基板）１２を備えている。対向基板１２は、所定の位置で一回り大きいサイズの素子基板１０とシール材１４を介して接合されている。

シール材１４を介した素子基板１０と対向基板１２との隙間（ギャップ）に、正の誘電異方性を有する液晶が充填され液晶層１６を構成している。即ち、素子基板１０と対向基板１２とにより液晶層１６を挟持している。対向基板１２と素子基板１０との間隔は柱状のスペーサ１８（図３参照）によって保持されている。尚、液晶層１６は誘電率異法性が正負のいずれの液晶材料を用いてもよい。

シール材１４の外側は、周辺回路領域であり、素子基板１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路２０及び外部回路と接続するための複数の実装端子２２とが設けられている。又、素子基板１０のＸ軸方向において対向する他の二辺に沿って、それぞれ走査線駆動回路２４が設けられている。素子基板１０の残る一辺に沿って、２つの走査線駆動回路２４を接続する複数の配線２６が設けられている。

シール材１４の内側には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にマトリクス状に配列した複数の画素を有している。１つの画素は３色のカラーフィルタ２８ｒ（赤）、２８ｇ（緑）、２８ｂ（青）に対応した３つのサブ画素から構成されている。３色のカラーフィルタ２８ｒ，２８ｇ，２８ｂは、同色のカラーフィルタがＹ軸方向に連続するように対向基板１２側に形成されている。又、素子基板１０側にはサブ画素ＳＧ（図２参照）毎に、これを駆動制御するスイッチング素子としての複数のＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子３０が設けられている。即ち、液晶表示装置２はストライプ方式のカラーフィルタ２８を備え、カラー表示を可能としたアクティブ型の表示装置である。

本実施形態では、実際に表示に寄与する複数の画素の領域を表示領域Ｅとし、シール材１４と表示領域Ｅとの間に、見切り領域３２が設けられている。見切り領域３２には遮光性材料からなる遮光膜が設けられており、液晶表示装置２を電子機器に取付ける際に、表示領域Ｅの位置を規定する目安となっている。

このような液晶表示装置２はＬＥＤ等を光源とした照明装置により照明される。より詳細な液晶表示装置２の構造については後述する。

図２は本実施形態に係る液晶表示装置の等価回路を示す図である。液晶表示装置２の表示領域Ｅ（図１参照）には、図２に示すように、複数のサブ画素領域が平面視マトリクス状に配列されている。各々のサブ画素ＳＧ領域に対応して、画素電極（第１電極）３４と、画素電極３４をスイッチング制御するＴＦＴ素子３０とが設けられている。表示領域Ｅには又、複数のデータ線３６と走査線３８とが格子状に延びて形成されている。即ち、サブ画素ＳＧ領域は、データ線３６及び走査線３８によって囲まれた領域に対応している。

ＴＦＴ素子３０のソースにデータ線３６が電気的に接続されており、ゲートには走査線３８が電気的に接続されている。ＴＦＴ素子３０のドレインは画素電極３４と電気的に接続されている。データ線３６はデータ線駆動回路２０に接続されており、データ線駆動回路２０から供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各サブ画素ＳＧ領域に供給する。走査線３８は走査線駆動回路２４に接続されており、走査線駆動回路２４から供給される走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを各サブ画素ＳＧ領域に供給する。データ線駆動回路２０からデータ線３６に供給される画像信号Ｓ１〜Ｓｎは、この順に線順次で供給してもよく、互いに隣接する複数のデータ線３６同士に対してグループ毎に供給してもよい。走査線駆動回路２４は、走査線３８に対して、走査信号Ｇ１〜Ｇｍを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。

液晶表示装置２は、スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０が走査信号Ｇ１〜Ｇｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線３６から供給される画像信号Ｓ１〜Ｓｎが所定のタイミングで画素電極３４に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極３４を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１〜Ｓｎは、画素電極３４と液晶層１６を介して対向配置された後述する共通電極（第２電極）４２（図３参照）との間で一定期間保持される。液晶層１６は、画素電極３４と共通電極４２との間に生じる横電界によって駆動される。共通配線３９は、サブ画素ＳＧ毎に配置された各共通電極４２（図３参照）を行毎に電気的に接続した配線である。

図３は本実施形態に係る画素の構造の概略平面を示す図である。尚、図３では図面を見易くするために画素電極より上層の図示を省略している。液晶表示装置２は複数の画素（画素領域）を有する。液晶表示装置２の１つの画素は、３色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のカラーフィルタ２８ｒ，２８ｇ，２８ｂに対応する３つのサブ画素ＳＧにより構成されている。各サブ画素ＳＧには、図３に示すように、複数のスリット（隙間）４０が略梯子状に形成された矩形の画素電極３４が設けられている。画素電極３４の外周を取り囲むようにして、走査線３８と複数のデータ線３６とが配置されている。走査線３８とデータ線３６との交差部近傍にＴＦＴ素子３０が形成されており、ＴＦＴ素子３０はデータ線３６及び画素電極３４と電気的に接続されている。又、画素電極３４と平面視で略重なる位置に矩形状の共通電極４２が形成されている。

画素電極３４はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の光透過性を有する導電材料からなる導電膜である。１つのサブ画素ＳＧの画素電極３４に複数本のスリット４０が形成されている。各スリット４０は、データ線３６と交差する方向（図中斜め方向）に延びて、Ｙ軸方向において等間隔に配列するように形成されている。各スリット４０は略同一の幅に形成され、互いに平行である。これにより、画素電極３４は、複数本の帯状電極部３４ａを有することになる。スリット４０が一定の幅を有して等間隔で配列していることから、帯状電極部３４ａも一定の幅を有して等間隔で配列している。
共通電極４２は、ＩＴＯ等の光透過性を有する導電材料からなる平面視矩形状である。

ＴＦＴ素子３０は、走査線３８上に部分的に形成された島状のアモルファスシリコン膜からなる半導体層４４と、データ線３６を分岐して半導体層４４上に延出されたソース電極４６と、半導体層４４上から画素電極３４の形成領域に延びる矩形状のドレイン電極４８とを備えている。走査線３８は、半導体層４４と対向する位置でＴＦＴ素子３０のゲート電極として機能する。ドレイン電極４８と画素電極３４とは、両者が平面的に重なる位置に形成されたコンタクトホール５０を介して電気的に接続されている。
スペーサ１８は、柱状で対向基板１２と素子基板１０との間隔を保持している。

図４を参照して、液晶表示装置２の構造を更に詳しく説明する。図４は本実施形態に係る液晶表示装置の構造の概略断面を示す図である。詳しくは、図４は図３のIV−IV'線で切った断面図である。

図４に示すように、液晶表示装置２は、画素電極３４を有する素子基板１０と、カラーフィルタ２８を有する対向基板１２とにより、液晶層１６を挟持している。液晶表示装置２は、液晶層１６を挟持して対向する素子基板１０及び対向基板１２と、素子基板１０の外側（液晶層１６と反対側）に配置された偏光板５２と、対向基板１２の外側（液晶層１６と反対側）に配置された導電層５４、位相差層５６、及び偏光板５８と、対向基板１２の内側（液晶層１６側）に配置されたカラーフィルタ２８及び第２配向膜６０と、偏光板５２の外側に設けられて素子基板１０の外面側から照明光を照射する照明装置（図示せず）とを備えて構成されている。

素子基板１０及び対向基板１２としては光透過性を有し、真空プロセスに使用できるものであれば特に限定されるものではなく、その屈折率は通常１．４５〜１．６５の範囲である。かかる光透過性を有する基板としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等のプラスチックからなる合成樹脂基板やガラス板等が挙げられる。

素子基板１０上には、走査線３８が形成されている。この走査線３８を覆って、シリコン酸化物膜等からなる絶縁薄膜６２が形成されている。絶縁薄膜６２上には、島状の半導体層４４と、半導体層４４と一部が重なるようにドレイン電極４８が形成されている。これらの半導体層４４及びドレイン電極４８を覆って、シリコン酸化物膜や樹脂膜からなる第１層間絶縁膜６４が形成されている。第１層間絶縁膜６４上には共通電極４２が形成され、この共通電極４２を覆って、シリコン酸化物膜や樹脂膜からなる第２層間絶縁膜６６が形成されている。第２層間絶縁膜６６上には画素電極３４が形成され、第２層間絶縁膜６６及び第１層間絶縁膜６４を貫通してドレイン電極４８に達するコンタクトホール５０を介して、画素電極３４とドレイン電極４８とが電気的に接続されている。

画素電極３４を覆って、ポリイミド等からなる第１配向膜６８が形成されている。第１配向膜６８は、ラビング処理等の配向処理を施されて液晶分子を所定方向に配向させるようになっている。第１配向膜６８による配向規制方向Ｓ（図３参照）は、本実施形態では、データ線３６の延在方向と平行であり、画素電極３４のスリット４０の延在方向とは交差する方向である。

対向基板１２上には、液晶層１６側に向かってカラーフィルタ２８（２８ｂ，２８ｇ，２８ｒ）と、第２配向膜６０とが順に形成されている。

カラーフィルタ２８は、例えば各色の着色材料を含む感光性樹脂材料を対向基板１２に塗布して、これをフォトリソグラフィ法により露光・現像することにより形成することができる。塗布方法としてはスピンコートやスリットコート等の方法を用いることができる。

カラーフィルタ２８を覆って、ポリイミド等からなる第２配向膜６０が形成されている。第２配向膜６０は、ラビング処理等の配向処理を施されて液晶分子を所定方向に配向させるようになっている。第２配向膜６０による配向規制方向Ｓ（図３参照）は、本実施形態では、データ線３６の延在方向と平行であり、画素電極３４のスリット４０の延在方向とは交差する方向である。

第１配向膜６８のアンカリングエネルギーは、第２配向膜６０のアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしている。アンカリングエネルギーは、方位角アンカリングエネルギーである。これによれば、方位角アンカリングエネルギーの寄与する横電界モードを最適化できる。

第１配向膜６８の構成材料と第２配向膜６０の構成材料とは異なっている。これによれば、アンカリングエネルギーの最適化を配向膜を形成する材料を異ならせることで行える。しかもアンカリングエネルギーの制御を再現性よくできる。配向膜としては、ポリマー配向膜、無機配向膜、及び界面活性剤等が用いられる。無機配向膜は、ポリマー配向膜に比べてアンカリングエネルギーを小さく設けることができる。第１配向膜６８のアンカリングエネルギーが第２配向膜６０のアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たすように、例えば、第１配向膜６８は無機配向膜、第２配向膜６０はポリマー配向膜を用いる。

尚、配向膜としてポリマー配向膜を用いる場合には、その形成方法として従来公知の種々の方法を採用できる。具体的には、例えば感光性基を有するポリマーの前駆体を含む配向膜材料を、基板表面に塗布した後、それを乾燥・焼成することによりポリマー配向膜を形成することができる。無機配向膜としては、ＳｉＯ、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂等の無機化合物、ＭｇＦ等の無機塩等からなるものが知られており、例えばＳｉＯ₂の場合には、基板面に対して３０°以上の適当な角度でＳｉＯ₂を斜方蒸着することにより、プレチルトを持った垂直配向膜を得ることができる。このような無機配向膜は、一般に短波長の可視光及び紫外線による光劣化速度が遅く、耐光性に優れる一方で、配向の経時安定性及び熱安定性に欠けることが知られている。

第１配向膜６８の配向処理プロセスと第２配向膜６０の配向処理プロセスとは異なっている。これによれば、アンカリングエネルギーの最適化を配向膜の配向処理プロセスを異ならせることで行える。しかもアンカリングエネルギーの制御を再現性よくできる。配向処理プロセスとしては、ラビング法、ＳｉＯ斜方蒸着法、界面活性剤法、光配向法、及びイオンビーム法等が用いられる。尚ラビング法では、ラビング布やラビング強度等の条件によってアンカリングエネルギーは変化する。

例えば一対の配向膜のうち素子基板１０の第１配向膜６８には弱い配向能力を与える。もう一方の対向基板１２の第２配向膜６０には強いアンカリング力を与える。この弱い配向能力は光配向法で与えることができる。光配向処理により１×１０−５Ｊ／ｍ２〜１×１０−６Ｊ／ｍ２程度にアンカリング力を低く抑えることができる。そして、もう一方の強い配向能力は、ラビング法、イオンビーム法又はＳｉＯ斜方蒸着法等無機物の斜方蒸着により実現できる。そのとき１×１０−３Ｊ／ｍ２〜１×１０−４Ｊ／ｍ２程度の強いアンカリング力を与えることができる。

第１配向膜６８の液晶層１６側の面の表面粗さと第２配向膜６０の液晶層１６側の面の表面粗さとは異なっている。これによれば、アンカリングエネルギーの最適化を第１及び第２配向膜６８，６０の液晶層１６側の面の表面粗さを異ならせることで行える。しかもアンカリングエネルギーの制御を再現性よくできる。表面粗さが大きくなるのに伴い、アンカリングエネルギーは低下する。表面処理プロセスとしては、大気圧プラズマ等のドライプロセス、ラビング法、イオンビーム法、及び干渉露光グレーティング等が用いられる。

素子基板１０及び／又は対向基板１２と液晶層１６との界面、即ち第１及び第２配向膜６８，６０を荒らす方法を以下に説明する。尚、本実施形態において、第１配向膜６８及び／又は第２配向膜６０の表面を荒らす方法として、以下の（１）〜（４）の方法を主として利用する。しかし上記基板表面を荒らす方法は下記（１）〜（４）の方法に特に限定されるものではなく、その他あらゆる公知の基板表面を荒らす方法が本実施形態の液晶表示装置２の基板表面を荒らす方法に含まれ得る。

（１）（ＩＣＰ装置（Inductive Coupled Plasma）：誘導結合型プラズマ）
放電質に巻かれたコイルやスパイラル状の電極から高周波を供給して高密度プラズマを発生させ、放電質から離れたところに置かれた基板にイオンやラジカルを輸送してエッチングを行う。
（２）（ＰＥ装置（Plasma Ethcer））
平行平板の高周波プラズマ装置にＡｒ等の不活性ガスを導入し、高周波グロー放電を発生させ、陰極降下部で加速されたイオンにより、高周波電極上に置かれた基板をエッチングする。
（３）上記（１）、（２）の表面処理は、プラズマＣＶＤ、逆スパッタ法を用いても可能である。
（４）従来の配向プロセスに使用しているラビング法やイオンビーム法等公知の方法を利用して表面を荒らす。

例えば、対向基板１２の第２配向膜６０の表面、及び／又は素子基板１０の第１配向膜６８の表面を、直接上記（１）〜（３）の方法で荒らす。この方法は、素子基板１０表面及び対向基板１２表面の双方の第１及び第２配向膜６８，６０について共通である。

ところで、第１及び第２配向膜６８，６０の材料がＰＩのようなポリマーの場合とＤＬＣのような無機膜の場合では、下地の表面粗さから受ける影響が異なる。特にＰＩのようなポリマー膜は印刷やスピンコーター等のウエットプロセスで塗布されるため下地の凹凸をカバーし、更に膜厚が厚くなれば、仕上がるポリマー膜及びその上に塗布される第１及び第２配向膜６８，６０の表面は平坦化されることが予想される。

一方、ＤＬＣのような無機膜はあまり厚くすると下地との密着性やバルク破壊の問題があるため、１０〜２０ｎｍ以上の膜厚を積むことはできない。従って厚いＰＩの第１及び第２配向膜６８，６０の表面を直接上記（１）〜（４）の方法で荒らすことは可能であるが、薄いＤＬＣの第１及び第２配向膜６８，６０を直接上記方法で荒らすのは第１及び第２配向膜６８，６０を破壊する恐れがあり、あまり好ましくない。そこで、対向基板１２及び／又は素子基板１０の表面の第１及び第２配向膜６８，６０を直接上記（１）〜（４）の方法で荒らす本実施例においては、第１及び第２配向膜６８，６０としてＰＩを採用する。

上記（１）〜（３）の方法は圧力を下げ、投入電力を増すことによりイオン衝撃効果の強い物理的エッチングを生じさせるプロセスである。又、（４）のラビング法は回転ローラに巻きつけたバフ布で膜表面を直接物理的に荒らす方法である。これらの公知の方法を用いて直接ＰＩの第１及び第２配向膜６８，６０表面をエッチングすることにより、大きな表面粗さをもつＰＩの第１及び第２配向膜６８，６０を実現することができる。

その後、荒れたＰＩの第１及び第２配向膜６８，６０の表面を、非接触であるＩＢ法を使用することで大きな表面粗さを保持しつつ緻密に配向処理することが可能である。このようにしてＰＩの第１及び第２配向膜６８，６０の表面の表面粗さを上記好適な範囲で調節することができ、当該第１及び第２配向膜６８，６０に接触する液晶層１６の低プレチルト角を実現することができる。

尚、第１及び第２配向膜６８，６０の形成には、上記の材料、配向処理プロセス、及び表面処理プロセスを組み合わせてもよい。

以上、本実施形態の液晶表示装置２は、共通電極４２上に絶縁膜を介して櫛歯状の画素電極３４を形成してスイッチングを行う、所謂ＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式と呼ばれるもので、第１配向膜６８のアンカリングエネルギーが第２配向膜６０のアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしている構造である。

（実施例）
液晶層１６には誘電率異方性が正の液晶材料を用いる。第１配向膜６８のアンカリングエネルギーは、第２配向膜６０のアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしている。共通電極４２と画素電極３４との間に交流電圧を印加し、表示駆動する。尚、アンカリングエネルギーは、外場印加法、強電場法、静電容量法、反射偏光解析（分光エリプソメトリ）、及びトルクバランス法等の測定方法で測定可能である。又、上下基板のアンカリングエネルギーの異なる液晶表示装置を測定する場合、アンカリングエネルギーが既知の基板と上下基板を各々組んで測定する必要がある。

本実施形態では、ＦＦＳ方式において第１配向膜６８のアンカリングエネルギーが第２配向膜６０のアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしている。これにより、画素電極３４及び共通電極４２が設けられた素子基板１０側に近い液晶分子でも動きやすいように、第１配向膜６８のアンカリングエネルギーの最適化がはかられ、液晶層１６の透過率やコントラストを損なうことなく、信号ＯＮ／ＯＦＦによる液晶分子の配向変化の応答緩和時間が短縮された高速応答表示が可能である。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図面を参照して説明する。
図５は本実施形態に係る画素の構造の概略平面を示す図である。尚、図５では図面を見易くするために画素電極より上層の図示（機能性樹脂膜を除く）を省略している。図６は本実施形態に係る液晶表示装置の構造の概略断面を示す図である。詳しくは、図６は図５のVI−VI'線で切った断面図である。尚、本実施形態の液晶表示装置４は、第１の実施形態に係る液晶表示装置２と同様、ＴＦＴアクティブマトリクス方式の液晶表示装置であり、その特徴とするところは、半透過型である。従って本実施形態の液晶表示装置４の基本構成は上記実施形態の液晶表示装置２と同様であるから、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略若しくは簡略する。

本実施形態の液晶表示装置４は、図５に示すように、画素毎に反射表示を行う反射表示領域Ｒと透過表示を行う透過表示領域Ｔとを有する。

図６に示すように、素子基板１０の第１層間絶縁膜６４の上面（液晶層１６側）には、反射表示領域Ｒに対応する領域に光散乱付与機能を有する光散乱付与手段７０が付加されている。第１層間絶縁膜６４の光散乱付与手段７０上には、アルミニウムや銀等の光反射性を有する金属材料からなる平面視略矩形状の反射膜７２が形成されている。光散乱付与機能を有する光散乱付与手段７０上に形成された反射膜７２は、光散乱機能を備えている。第１層間絶縁膜６４及び反射膜７２上には共通電極４２が形成され、この共通電極４２を覆って、シリコン酸化物膜や樹脂膜からなる第２層間絶縁膜６６が形成されている。第１層間絶縁膜６４の光散乱付与手段７０及び反射膜７２の形成領域がサブ画素ＳＧ（図５参照）の反射表示領域Ｒを構成しており、その他の領域が透過表示領域Ｔを構成している。第２層間絶縁膜６６上には画素電極３４が形成され、画素電極３４を覆って、ポリイミド等からなる第１配向膜６８が形成されている。第１配向膜６８は、反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔを含んでいる。第１配向膜６８の反射表示領域Ｒのアンカリングエネルギーは、第１配向膜６８の透過表示領域Ｔのアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしている。

対向基板１２上には、液晶層１６側に向かってカラーフィルタ２８（２８ｂ，２８ｇ，２８ｒ）と、機能性樹脂膜７４と、第２配向膜６０とが順に形成されている。対向基板１２のカラーフィルタ２８上（液晶層１６側）には、反射表示領域Ｒに対応する領域に液晶層１６の層厚を調整するための機能性樹脂膜７４が選択的に形成されている。従って、透過表示領域Ｔのセル厚に対して反射表示領域Ｒのセル厚が薄くなっている。このように反射表示を行う液晶表示装置４では、光学設計上、反射黒表示を行う際に反射膜７２に到達する外光がすべての可視波長で略円偏光である必要がある。反射膜７２に到達した外光が楕円偏光であると黒表示に色づきが生じ、高コントラストな反射表示を得ることが困難になるからである。そこで本実施形態では、カラーフィルタ２８上の反射膜７２に対応する領域に選択的に機能性樹脂膜７４を形成し、反射表示領域Ｒにおけるセル厚が透過表示領域Ｔに比して薄くなるように構成している。液晶表示装置４は、マルチギャップ構造を備えたＦＦＳ方式の半透過型液晶表示装置である。

機能性樹脂膜７４は、反射表示領域Ｒに対応してカラーフィルタ２８上に選択的に形成されている。機能性樹脂膜７４は、機能性樹脂膜７４を透過する光に対して略１／２波長（λ／２）の位相差（リタデーション）を付与するものであり、一対の基板により液晶層１６を狭持したセルの内面側に設けられた所謂内面位相差層である。かかる機能性樹脂膜７４は公知の方法を用いて形成すればよい。例えば、高分子液晶の溶液や液晶性モノマーの溶液を、カラーフィルタ２８上に塗布し、所定方向に配向させた状態で固化する方法により形成することができる。そして、反射表示領域Ｒに対応するように選択的に成形する方法としては、必要な部分をマスキングして不要な部分をエッチングして取り除く方法が挙げられる。

或いは、光重合性液晶化合物をカラーフィルタ２８上に塗布し、不要な部分をマスキングして必要な部分の配向を維持した状態で硬化させる。そして、有機溶剤等の現像液を用いて未硬化部分（不要な部分）を取り除く方法が挙げられる。このような方法では、エッチング工程又は現像工程において、機能性樹脂膜７４の端部が鉛直に形成されず、膜減りして傾斜し易い。

機能性樹脂膜７４を透過する光に対して付与する位相差の値は、その構成材料である液晶性高分子の種類や、機能性樹脂膜７４の層厚によって調整することができる。

機能性樹脂膜７４及びカラーフィルタ２８を覆って、ポリイミド等からなる第２配向膜６０が形成されている。第２配向膜６０は、反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔを含んでいる。

第１配向膜６８の反射表示領域Ｒのアンカリングエネルギーは、第２配向膜６０の反射表示領域Ｒのアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしている。又、第１配向膜６８の透過表示領域Ｔのアンカリングエネルギーは、第２配向膜６０の透過表示領域Ｔのアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしている。

以上、本実施形態の液晶表示装置４は、サブ画素ＳＧ毎に透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとを有し、反射表示領域Ｒに対応してセル内に機能性樹脂膜７４が設けられ、第１配向膜６８の反射表示領域Ｒのアンカリングエネルギーは、第１配向膜６８の透過表示領域Ｔのアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たし、又、第１配向膜６８の反射表示領域Ｒのアンカリングエネルギーは、第２配向膜６０の反射表示領域Ｒのアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たし、更に、第１配向膜６８の透過表示領域Ｔのアンカリングエネルギーは、第２配向膜６０の透過表示領域Ｔのアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしている構造である。

（実施例）
半透過型ＦＦＳ方式の液晶表示装置４において、素子基板１０の第１配向膜６８の反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔの配向を制御する。アンカリングエネルギーは偏光紫外光の光量や照射時間に依存することより、光重合性高分子に偏光紫外光を照射し、第１配向膜６８の反射表示領域Ｒのアンカリングエネルギーが第１配向膜６８の透過表示領域Ｔのアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしているように、素子基板１０の第１配向膜６８の反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔの配向を制御する（光配向法）。

又、同様に、第１配向膜６８の反射表示領域Ｒのアンカリングエネルギーが第２配向膜６０の反射表示領域Ｒのアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしているように、素子基板１０の第１配向膜６８の反射表示領域Ｒと対向基板１２の第２配向膜６０の反射表示領域Ｒの配向を制御する。

更に、同様に、第１配向膜６８の透過表示領域Ｔのアンカリングエネルギーが第２配向膜６０の透過表示領域Ｔのアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしているように、素子基板１０の第１配向膜６８の透過表示領域Ｔと対向基板１２の第２配向膜６０の透過表示領域Ｔの配向を制御する。

本実施形態では、マルチギャップ構造を備えた半透過型ＦＦＳ方式の液晶表示装置４において、第１配向膜６８の反射表示領域Ｒのアンカリングエネルギーが第１配向膜６８の透過表示領域Ｔのアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしている。これにより、液晶層１６の薄い反射表示領域Ｒにおいて、画素電極３４及び共通電極４２が設けられた素子基板１０側に近い液晶分子でも動きやすいように、第１配向膜６８のアンカリングエネルギーの最適化がはかられ、液晶層１６の透過率やコントラストを損なうことなく、セル厚の異なる反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの透過表示及び反射表示で、信号ＯＮ／ＯＦＦによる液晶分子の配向変化の応答緩和時間が短縮された高速応答表示が可能である。

又、第１配向膜６８の反射表示領域Ｒのアンカリングエネルギーが第２配向膜６０の反射表示領域Ｒのアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たし、更に、第１配向膜６８の透過表示領域Ｔのアンカリングエネルギーが第２配向膜６０の透過表示領域Ｔのアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしている。これにより、画素電極３４及び共通電極４２が設けられた素子基板１０側に近い液晶分子でも動きやすいように、反射表示領域Ｒにおける第１配向膜６８のアンカリングエネルギーの最適化、及び透過表示領域Ｔにおける第１配向膜６８のアンカリングエネルギーの最適化がはかられ、液晶層１６の透過率やコントラストを損なうことなく、セル厚の異なる反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔとの透過表示及び反射表示で、信号ＯＮ／ＯＦＦによる液晶分子の配向変化の応答緩和時間が短縮された高速応答表示が可能である。

（電子機器）
図７は、本実施形態に係る電子機器の一例を示す斜視図である。図７に示す携帯型電話機１００は、上記実施形態の液晶表示装置を小サイズの表示部１０２として備え、複数の操作ボタン１０４、受話口１０６、及び送話口１０８を備えて構成されている。従って、照明装置からの透過光を利用した透過表示と、外光等の入射光を利用した反射表示とにより、表示された情報を確認することが可能である。即ち、ＦＦＳ方式において信号ＯＮ／ＯＦＦによる液晶分子の配向変化の応答緩和時間が短縮される。又、応答緩和時間が短縮される携帯型電話機１００を実現している。

上記実施形態に係る液晶表示装置は、上記携帯型電話機１００に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型或いはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器、フィールドシーケンシャル（ＦＳ）表示方式を用いた３Ｄ液晶表示装置、２画面液晶表示装置、プロジェクションテレビ向けライトバルブ等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、透過表示及び反射表示で応答緩和時間が短縮された高速応答表示が可能である。

第１実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す図。 第１実施形態に係る液晶表示装置の等価回路を示す図。 第１実施形態に係る画素の構造の概略平面を示す図。 第１実施形態に係る液晶表示装置の構造の概略断面を示す図。 第２実施形態に係る画素の構造の概略平面を示す図。 第２実施形態に係る液晶表示装置の構造の概略断面を示す図。 本実施形態に係る電子機器の一例を示す斜視図。 液晶表示装置におけるアンカリングを説明するための図。

符号の説明

２，４…液晶表示装置 １０…素子基板（第１基板） １２…対向基板（第２基板） １４…シール材 １６…液晶層 １８…スペーサ ２０…データ線駆動回路 ２２…実装端子 ２４…走査線駆動回路 ２６…配線 ２８…カラーフィルタ ３０…ＴＦＴ素子 ３２…見切り領域 ３４…画素電極（第１電極） ３４ａ…帯状電極部 ３６…データ線 ３８…走査線 ３９…共通配線 ４０…スリット ４２…共通電極（第２電極） ４４…半導体層 ４６…ソース電極 ４８…ドレイン電極 ５０…コンタクトホール ５２…偏光板 ５４…導電層 ５６…位相差層 ５８…偏光板 ６０…第２配向膜 ６２…絶縁薄膜 ６４…第１層間絶縁膜 ６６…第２層間絶縁膜 ６８…第１配向膜 ７０…光散乱付与手段 ７２…反射膜 ７４…機能性樹脂膜 １００…携帯型電話機 １０２…表示部 １０４…操作ボタン １０６…受話口 １０８…送話口 ２００…電極付き基板 ２０２…配向膜 ２０６…液晶分子 ２０８…方位角方向のアンカリングエネルギー ２１０…極角方向のアンカリングエネルギー。

Claims (8)

1. 第１電極及び第２電極が設けられた第１基板と、
   前記第１基板と対向する第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に挟持され、前記第１電極と前記第２電極との間に生じる電界によって駆動される液晶層と、
   前記第１基板の前記液晶層側の面に設けられた第１配向膜と、
   前記第２基板の前記液晶層側の面に設けられた第２配向膜と、
   を有し、
   前記第１配向膜のアンカリングエネルギーは、前記第２配向膜のアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
   前記第１配向膜の構成材料と、前記第２配向膜の構成材料とが異なることを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１又は２に記載の液晶表示装置において、
   前記第１配向膜の配向処理プロセスと、前記第２配向膜の配向処理プロセスとが異なることを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
   前記第１配向膜の前記液晶層側の面の表面粗さと、前記第２配向膜の前記液晶層側の面の表面粗さとが異なることを特徴とする液晶表示装置。
5. 第１電極及び第２電極が設けられた第１基板と、
   前記第１基板と対向する第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に挟持され、前記第１電極と前記第２電極との間に生じる電界によって駆動される液晶層と、
   反射表示を行う反射表示領域と透過表示を行う透過表示領域とを備える画素と、
   前記反射表示領域において前記第２基板の前記液晶層側に設けられ、前記反射表示領域における前記液晶層の厚さが前記透過表示領域における前記液晶層の厚さよりも薄くしている機能性樹脂膜と、
   前記第１基板の前記液晶層側の面に設けられ、前記反射表示領域及び前記透過表示領域を含む領域に形成された第１配向膜と、
   前記第２基板の前記液晶層側の面に設けられ、前記反射表示領域及び前記透過表示領域を含む領域に形成された第２配向膜と、
   を有し、
   前記第１配向膜の前記反射表示領域のアンカリングエネルギーは、前記第１配向膜の前記透過表示領域のアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしていることを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項５に記載の液晶表示装置において、
   前記第１配向膜の前記反射表示領域の前記アンカリングエネルギーは、前記第２配向膜の前記反射表示領域のアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たし、
   前記第１配向膜の前記透過表示領域の前記アンカリングエネルギーは、前記第２配向膜の前記透過表示領域のアンカリングエネルギーよりも小さい関係を満たしていることを特徴とする液晶表示装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
   前記アンカリングエネルギーは、方位角アンカリングエネルギーであることを特徴とする液晶表示装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。

Images