JP4435092B2 - 液晶表示パネル - Google Patents

Description

本発明は、配向膜が略矩形の支持基材によって支持される対向電極上に配置され、配向膜のラビング方向が支持基材の一辺に平行である液晶表示パネルに関する。

液晶表示パネルは、パソコン、カーナビ、モニタＴＶ等において画像を表示するために広く用いられている。液晶表示パネルの液晶表示（ＬＣＤ）モードとしては、ネマティック液晶を利用したＴＮモード、ＳＴＮモードが一般的である。さらに、応答速度が早く視野角が広い、強誘電体液晶などを用いたＬＣＤモードも知られているが、機械的衝撃に対する耐性、温度特性などについて改善を要する。液晶分子がツイスト配向するようなＬＣＤモードに対して、ＯＣＢ（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ｂｅｎｄ）モードは、液晶分子がパラレル配向するＬＣＤモードであり、高速応答性に優れ広い視野角を有することから動画表示を行う映像機器用として注目されている。このため、ＯＣＢモードの液晶表示パネルの開発が活発に行われている。

ＯＣＢモードの液晶表示パネルは、他のモードの場合と同様に一対の電極基板であるアレイ基板および対向基板間に液晶層を挟持した構造を有する。これら対向基板およびアレイ基板には、配向膜がそれぞれＯＣＢ液晶分子の配向を制御するために設けられる。

図１５は、ＯＣＢモードの液晶表示パネルの製造工程で行われる対向基板ＣＴ側の配向膜ＡＬに対するラビング処理を示す。対向基板ＣＴにおいて、配向膜ＡＬは対向電極ＣＥ上に配置され、この対向電極ＣＥはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等からなり、略矩形状の支持基材ＧＬによって支持される。対向電極ＣＥの周縁は支持基材ＧＬの周縁よりも内側にあり、配向膜ＡＬの周縁は対向電極ＣＥの周縁よりも内側にある。ラビング処理では、ステージＳＧが図１５に示すようにステージＳＧに載置される対向基板ＣＴと一緒にＸ方向に移動する。ラビングローラＲＬはＸ方向に対して斜めに交差するように配置され、ラビングローラＲＬに巻き付けられたラビング布ＢＦと一緒に回転軸を中心にして回転する。対向基板ＣＴは、支持基材ＧＬの２長辺がラビングローラＲＬに平行し支持基材ＧＬの２短辺がラビングローラＲＬに直角になる向きでステージＳＧに載置される。ラビングローラＲＬは、対向基板ＣＴがラビングローラＲＬの下方を通過する間に配向膜ＡＬに対してラビングを行う。ここで、ラビング布ＢＦは配向膜ＡＬに接触した状態でラビングローラＲＬの回転軸に直角なＹ方向に配向膜ＡＬをラビングする。すなわち、配向膜ＡＬのラビング方向が支持基材ＧＬの短辺に平行となる。対向基板ＣＴおよびラビングローラＲＬを上述のように斜めにすると、ラビング布ＢＦの毛足を揃え、ラビング処理を均一化させる効果がある。もし、対向基板ＣＴの移動方向（Ｘ方向）に対してラビングローラＲＬのなす角度を垂直にすると、ラビング布ＢＦのパイルが両側に分かれるように変形して、谷間がラビング布ＢＦにできてしまう。配向膜ＡＬはこの谷間の部分では十分にラビングされない。そのためラビング処理に不均一が発生する。よってラビング処理を均一化するために、対向基板ＣＴの移動方向に対してラビングローラＲＬの角度を傾斜させている。このようなラビング処理はアレイ基板側の配向膜についても同様に行われる。

ところで、ラビング処理の均一性は、液晶表示パネルの表示品質に大きく影響する。ラビング処理が不均一であると、表示ムラが表示動作において発生する。例えばラビング方向に対する対向基板ＣＴの移動方向、対向基板ＣＴの移動速度、およびラビングローラＲＬの回転数は、このラビング処理の均一性を決定する要因である。

例えば特開平１０−１８６３６４号公報（特許文献１）および特開平１０−２６８３１１号公報（特許文献２）は、この表示ムラを解消する技術を開示する。特許文献１には、ラビングローラのラビング布のパイルの挙動に起因するラビング処理の不均一性を解消するために、パイルの並設方向、ラビング時のラビングローラの回転方向に対する基板上の電極の方向のなす角度などを制限することが記載されている。また、特許文献２には、ラビングローラの偏心に起因するラビングの不均一性を解消するために、ラビング時のラビングローラの回転速度と基板の移動速度の関係を調整することが記載されている。

しかしながら、特許文献１および特許文献２は、ラビング処理で生じるＯＣＢモード等に特有の問題について考慮していない。ＴＮモードやＳＴＮモードでは、低いプレチルト角しか必要とされない。これに対して、ＯＣＢモードでは、液晶分子をスプレイ配向からベンド配向に安定に転移させるため、高いプレチルト角が必要とされる。プレチルトが低いとベンド配向が不安定になるためである。

ラビング処理で液晶分子の配向を調整する場合、配向状態が製造プロセスに依存してある程度分散（バラツキ）することは避けられない。ＯＣＢモードでは、プレチルトが高いため、製造プロセスの影響がＴＮモードやＳＴＮモードよりもはるかに大きなプレチルト角の違いとして現れる。このプレチルト角の大きな違いが、表示画面における表示ムラの主要な要因になる。もしプレチルト角の不均一性がＯＣＢモードにおいて大きいと、中間調表示電圧の変化が透過率を大きく変化させ、これが顕著な表示ムラとなる。よって、ＯＣＢモードのような高いプレチルトを要するモードでは、高い均一性を要求される。

発明者等はＯＣＢモードで顕著な表示ムラとなるプレチルト角のばらつきについて考察した。図１５に示すラビングローラＲＬのラビング布ＢＦがＹ方向に伸びる対向電極ＣＥの端部に接触すると、電極エッジでラビング布ＢＦのパイルがダメージを受ける。対向電極ＣＥはＩＴＯであることが一般的であり、ＩＴＯエッジは鋭角的な段差を持つため、この段差に平行にラビングすることで、ラビング布ＢＦの一部でパイルが損耗したり、切れたり、パイルの切片がラビング布ＢＦにおいてその周辺となる他の部分に付着したりする。このようにしてダメージを受けた領域は、対向基板ＣＴの移動およびラビングローラＲＬの回転に伴って螺旋状のダメージ痕跡となる。配向膜ＡＬがこのようなラビング布ＢＦでラビングされると、このダメージを受けた領域に対向する部分で十分にラビングされない。これにより、ラビング不足となる筋状欠陥ＤＦが一定間隔で配向膜ＡＬに形成される。上述のダメージ痕跡はラビング処理を繰り返す毎にずれを伴って累積するため無視することができない。図１５では、筋状欠陥ＤＦがラビングローラＲＬを通過した対向基板ＣＴの配向膜ＡＬにおいて略３角形の領域を構成している。この略３角形領域内では、ラビング状態が不均一になっているため、液晶層内に得られる液晶配向状態、すなわちプレチルト角にばらつきが生じる結果となる。筋状欠陥ＤＦは配向膜ＡＬを観察して確認できるものではないが、液晶表示パネルの組み立て完了後において画像表示を行った場合に表示ムラとして観測される。

また、ラビング布ＢＦのパイルが対向電極ＣＥの端部に隣接した配向膜ＡＬの端部を擦ると、配向膜ＡＬの一部がパーティクルとして剥がれて例えば図１６に示す位置ＰＴでラビング布ＢＦに入り込むことがある。この場合、パーティクルがラビング布ＢＦのダメージを増大させてしまう。また、このパーティクルはラビングローラＲＬが一回転する毎に対向する配向膜ＡＬの表面を傷つける。例えば、ラビングローラＲＬの回転軸が対向基板ＣＴの移動方向（Ｘ方向）に直角な方向に対して３０°の角度を成し、ラビングローラＲＬが０．１秒で１回転し、対向基板ＣＴが０．１秒で２ｍｍ移動すれば、図１６に示すように、傷による筋状欠陥ＤＦが１ｍｍピッチで配向膜ＡＬに生じる。

本発明の目的は、ラビング処理に伴う配向膜の筋状欠陥を抑制して、液晶配向の均一性を高めることが可能な液晶表示パネルを提供することにある。

本発明によれば、一対の電極基板間に液晶層を挟持した構造の液晶表示パネルであって、一対の電極基板の少なくとも一方に設けられる略矩形状の支持基材と、支持基材によって支持される下地層と、液晶層に隣接するように下地層の表面内に配置される配向膜とを備え、配向膜のラビング方向が支持基材の一辺に平行であり、下地層が配向膜のラビング方向に伸びる非直線的な周縁を有する液晶表示パネルが提供される。

この液晶表示パネルでは、下地層が配向膜のラビング方向に伸びる非直線的な周縁を有する。このため、配向膜のラビング処理で下地層の周縁がラビングローラの特定箇所に接触する持続時間が短いので、この特定箇所で生じるラビング布の損耗が緩和される。その結果、ラビング布の損耗に起因する配向膜の筋状欠陥の発生を抑制して、液晶配向の均一性が向上し、良好な表示品質を得ることができる。非直線的周縁は、例えば屈曲形状、鋸刃形状、屈曲形状と鋸刃形状との混合形状、または曲線を含む波型形状のようなジグザク形状でよい。また、屈曲形状がラビング方向に平行な軸に対して交互に逆向きの角度を成すように連続的に並べた複数の直線状部分縁からなる場合には、部分縁のピッチは１〜５ｍｍで、部分縁がラビング方向に平行な軸に対して成す角度の絶対値が１０°〜４５°の範囲に設定されることが好ましく、２５°〜３５°の範囲に設定されることがさらに好ましい。このような構成は、特に配向膜の辺がラビング方向と一致する場合に有効であり、配向膜の辺がラビング方向と一致するようなＯＣＢ液晶、強誘電液晶、反強誘電液晶表示パネルや、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶表示パネルに好適である。

［図１］図１は、本発明の第１実施形態に係るＯＣＢモードの液晶表示パネルの断面構造を概略的に示す図である。
［図２］図２は、図１に示す対向基板の平面構造を示す図である。
［図３］図３は、図１に示す液晶分子が白表示用ベンド配向した状態を示す図である。
［図４］図４は、図１に示す液晶分子が黒表示用ベンド配向した状態を示す図である。
［図５］図５は、図２に示す対向電極の平面形状を示す図である。
［図６］図６は、図５に示す対向電極の平面形状の第１変形例を示す図である。
［図７］図７は、図１に示す対向電極の平面形状の第２変形例を示す図である。
［図８］図８は、図１に示す対向電極の平面形状の第３変形例を示す図である。
［図９］図９は、本発明の第２実施形態に係るＯＣＢモードの液晶表示パネルに組み込まれる対向基板の平面構造を示す図である。
［図１０］図１０は、本発明の第３実施形態に係るＯＣＢモードの液晶表示パネルに組み込まれる対向基板の平面構造を示す図である。
［図１１］図１１は、図９および図１０に示す配向膜の平面形状の第１変形例を示す図である。
［図１２］図１２は、図９および図１０に示す配向膜の平面形状の第２変形例を示す図である。
［図１３］図１３は、図９および図１０に示す配向膜の平面形状の第３変形例を示す図である。
［図１４］図１４は、図９および図１０に示す配向膜の平面形状の第４変形例を示す図である。
［図１５］図１５は、ＯＣＢモードの液晶表示パネルの製造工程で行われる対向基板側の配向膜のラビング処理を説明するための図である。
［図１６］図１６は、図１５に示すラビング処理で配向膜から剥がれたパーティクルにより生じる筋状欠陥を説明するための図である。

以下、本発明の第１実施形態に係るＯＣＢモードの液晶表示パネルについて添付図面を参照して説明する。

図１はこのＯＣＢモードの液晶表示パネル１１の断面構造を示し、図２は図１に示す対向基板ＣＴの平面構造を示す。液晶表示パネル１１は一対の電極基板であるアレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴ間に液晶層ＬＱを挟持した構造を有する。

アレイ基板ＡＲは、ガラス板等からなる略矩形あるいは方形の支持基材１２、この支持基材１２上に形成される複数の画素電極１３、およびこれら画素電極１３上に形成される配向膜１４を含む。対向基板ＣＴはガラス板等からなる略矩形あるいは方形の支持基材１５、この支持基材１５上に形成されるカラーフィルタ層１６、このカラーフィルタ層１６上に形成される対向電極１７、およびこの対向電極１７上に形成される配向膜１８を含む。液晶層ＬＱは対向基板１５とアレイ基板１２の間隙に液晶を充填することにより得られる。カラーフィルタ層１６は赤画素用の赤着色層１６Ｒ、緑画素用の緑着色層１６Ｇ、青画素用の青着色層１６Ｂ、およびブラックマトリクス用の黒着色（遮光）層１６ＢＭを含む。図１では、液晶分子１９がスプレイ配向した状態にある。また、液晶表示パネル１１はアレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴの外側に配置される一対の位相差板２０、これら位相差板２０の外側に配置される一対の偏光板２１、およびアレイ基板ＡＲ側の偏光板２１の外側に配置される光源用のバックライト２２を備える。

このＯＣＢモードの液晶表示パネル１１では、配向膜１４および１８が初期状態で液晶分子１９を図１に示すスプレイ配向させるように互いに平行な方向にラビング処理されている。この初期状態では、配向膜１４および１８表面付近の液晶分子１９がそれぞれ配向膜１４および１８の表面に対して５°以上、具体的には５°〜１２°という高いプレチルト角を有する。

液晶表示パネルは、ＯＣＢ液晶分子１９が上述の初期状態においてスプレイ配向の状態にあるため、電源投入に伴う初期化処理で比較的強い電界を画素電極１３および対向電極１７間に印加するによりこれらＯＣＢ液晶分子をスプレイ配向からベンド配向に転移させてから表示動作を行う。

図３は液晶分子１９が白表示用ベンド配向した状態を示し、図４は液晶分子１９が黒表示用ベンド配向した状態を示す。図３に示す白表示用ベンド配向状態は、比較的小さな電圧を画素電極１３および対向電極１７間に印加することにより得られる。図４に示す黒表示用ベンド配向状態は、比較的大きな電圧を画素電極１３および対向電極１７間に印加することにより得られる。

バックライト２２からの光に対する透過率は黒表示用ベンド配向状態で最小となり、白表示用ベンド配向状態で最大となる。従って、表示動作では、画素電極１３および対向電極１７間の電圧が液晶分子１９の配向を黒表示用ベンド配向状態および白表示用ベンド配向状態間で変化させるように制御され、これにより中間調に対応した透過率を得るようにしている。尚、液晶分子１９の配向はベンド配向状態でさらに捩れを含んでもよい。

この液晶表示パネル１１では、対向基板ＣＴ側の対向電極１７および配向膜１８が図２に示すような平面形状に形成される。対向電極１７および配向膜１８はそれぞれ配向膜１８のラビング方向ＲＤに伸びる非直線的な周縁１７ａ、１８ａを有する。これら周縁１７ａ、１８ａの各々はラビング方向ＲＤに平行な軸に沿ってジグザグ状に整形されている。図２では、対向電極１７の周縁１７ａおよび配向膜１８の周縁１８ａが円Ｃ１で囲われた部分について拡大して示されている。

図５は対向電極１７の平面形状を示す。対向電極１７の辺ａｂおよび辺ｃｄはラビング方向ＲＤに伸び、辺ａｄおよび辺ｂｃはラビング方向ＲＤに直角な方向に伸びている。従って、辺ａｂおよび辺ｃｄが図２に示す周縁１７ａに相当する。

対向電極１７の周縁１７ａはラビング方向ＲＤに対して非平行な複数の直線状部分縁５の集合体として屈曲形状を有する。これら複数の直線状部分縁５はラビング方向ＲＤに平行な軸ＲＤ’に対して互いに逆向きの角度を成すようにして連続的に並べられている。図５では、周縁１７ａが円Ｃ２で囲われた部分について拡大して示される。直線状部分縁５のピッチは１〜５ｍｍであり、直線状部分縁５がラビング方向ＲＤに平行な軸ＲＤ’に対して成す角度θの絶対値は１０°〜４５°の範囲に設定されることが好ましく、２５°〜３５°の範囲に設定されることがさらに好ましい。尚、図２に示す配向膜１８の周縁１８ａは図５に示す対向電極１７の平面形状と同じ形状で形成されている。

本実施形態の液晶表示パネル１１では、対向電極１７がラビング方向ＲＤに伸びる非直線的な周縁１７ａを有する。対向電極１７の周縁１７ａはラビング方向ＲＤに平行しないため、図１５で説明したラビングローラＲＬを用いたラビング処理でラビングローラＲＬの特定箇所に接触する時間を短縮して規則的なラビング布ＢＦの損耗を緩和することができる。電極エッジに平行にラビングすると、鋭角的な電極エッジでのラビング布ＢＦのパイルが局所的に損耗するため、電極エッジをジグザグ状にすることで、ラビング布ＢＦのあたりを弱くするとともに、たとえ損耗が発生したとしても、損耗幅を広くすることで均一化を図っている。また、配向膜１８が対向電極１７の周縁１７ａと同様にラビング方向ＲＤに伸びる非直線的な周縁１８ａを有する。この配向膜１８の周縁１８ａもラビング方向ＲＤに平行しないため、ラビングローラＲＬを用いたラビング処理で規則的なラビング布ＢＦのダメージを緩和することができる。ここでは、配向膜１８が一部剥離してラビング布ＢＦに付着し、その結果局所的なラビングＢＦの汚染が発生するダメージが発生する場合があるが、これによるダメージも緩和される。その結果、配向膜１８に生じる筋状欠陥が抑制され、配向の均一性を高めることができる。

実際に対向電極１７の周縁１７ａおよび配向膜１８の周縁１８ａをジグザグ状にして配向の均一性に関する改善効果を調べたところ、以下のような結果が得られた。すなわち、対向電極１７および配向膜１８の周縁がラビング方向ＲＤと平行である場合、配向膜１８に発生した筋状欠陥による配向不良率は７０％になった。この配向不良率は、対向電極１７の周縁１７ａのみをジグザグ状にすることにより５０％に改善された。さらに、配向膜１８の周縁１８ａも併せてジグザグ状にすることにより、配向不良率はほぼ０％に改善された。また、配向膜１８の周縁１８ａのみをジグザグ状にすると、配向不良率は５％に改善された。

尚、図５に示す対向電極１７の平面形状は例えば図６〜図８に示す平面形状に変形してもよい。さらに、これら図６〜図８に示す平面形状は図１に示す配向膜１８の平面形状に適用してもよい。

図６は対向電極１７の平面形状の第１変形例を示す。対向電極１７の周縁１７ａはラビング方向ＲＤに対して非平行な複数の鋸刃状部分縁６の集合体として鋸刃形状を有する。図６では、対向電極１７の周縁１７ａが円Ｃ３で囲われた部分について拡大して示されている。鋸刃状部分縁６がラビング方向ＲＤに平行な軸ＲＤ’に対して成す角度θの絶対値は１０°〜４５°の範囲に設定されることが好ましく、２５°〜３５°の範囲に設定されることがさらに好ましい。実用的な角度θを調べた結果としては、角度θ＝略３０°が最適であった。また、角度θは必ずしも全ての部分縁６について同一でなくともよい。

図７は、対向電極１７の平面形状の第２変形例を示す。対向電極１７の周縁１７ａはラビング方向ＲＤに対して非平行な複数の半円状部分縁７の集合体として波型形状を有する。これら複数の半円状部分縁７はラビング方向ＲＤに平行な軸ＲＤ’に対して同じ向きにして連続的に並べられている。図７では、対向電極１７の周縁１７ａが円Ｃ４で囲われた部分について拡大して示されている。

図８は、対向電極１７の平面形状の第３変形例を示す。対向電極１７の周縁１７ａはラビング方向ＲＤに対して非平行な複数の半円状部分縁７の集合体として波型形状を有する。これら複数の半円状部分縁７はラビング方向ＲＤに平行な軸ＲＤ’に対して互いに逆向きにして連続的に並べられている。図８では、対向電極１７の周縁１７ａが円Ｃ５で囲われた部分について拡大して示されている。

尚、対向電極１７および配向膜１８の各々は、図５〜図８に示す平面形状だけでなく、ラビング方向ＲＤに伸びる正弦波形状や半楕円形状の周縁を有してもよい。また、ラビング方向ＲＤに伸びる屈曲形状と鋸刃形状との混合形状の周縁を有してもよい。

上述の周縁１７ａ，１８ａの振幅、すなわち軸ＲＤ’に直角な方向の幅は０．２ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上、さらに好ましくは０．８ｍｍ以上である。配向膜１８の膜厚は、２００ｎｍ未満、好ましくは１５０ｎｍ未満、さらに好ましくは１００ｎｍ未満とする。

さらに本実施形態の構成は、ＯＣＢモードの液晶表示パネル１１のように５°以上の高プレチルト角を有するＬＣＤモードに発生し易い表示ムラの低減に特に有効であるが、ラビング処理による他のＬＣＤモード、例えばＩＰＳ型液晶表示パネル、強誘電体型液晶表示パネルおよび反強誘電型液晶表示パネルの場合に適用しても、表示ムラを低減する効果を相応に得ることが可能である。ここで重要なのは、電極端部に平行にラビングするモードであること、平行ラビングを実施するモードであることである。

以下、本発明の第２実施形態に係るＯＣＢモードの液晶表示パネルついて添付図面を参照して説明する。この液晶表示パネルは対向基板構造を除いて第１実施形態と同様に構成される。このため、図９および以下の記載において、同様部分を同一参照符号で表し、その詳細な説明を省略あるいは簡略化する。

図９はこのＯＣＢモードの液晶表示パネル１１の対向基板ＣＴの平面構造を示す。図９では、円Ｃ６で囲われた部分が拡大して示されている。

この液晶表示パネル１１の対向基板ＣＴは、図１および図２を参照して第１実施形態で説明したようにガラス板等からなる略矩形あるいは方形の支持基材１５、この支持基材１５上に形成されるカラーフィルタ層１６、このカラーフィルタ層１６上に形成されるＩＴＯの対向電極１７、およびこの対向電極１７上に形成される配向膜１８を含む。カラーフィルタ層１６は赤画素用の赤着色層１６Ｒ、緑画素用の緑着色層１６Ｇ、青画素用の青着色層１６Ｂ、およびブラックマトリクス用の黒着色層１６ＢＭを含む。

この対向基板ＣＴでは、対向電極１７および配向膜１８が図９に示すような平面形状を有し、ステップ緩和層ＳＴが対向電極１７の上面および配向膜１８の上面間の高低差、すなわち配向膜１８の厚さによる段差を緩和するために設けられる。ステップ緩和層ＳＴは対向電極１７の周縁１７ａに沿って例えば所定幅で対向電極１７上に形成され、対向電極１７の周縁側部分を除いて配向膜１８により覆われる。すなわち、このステップ緩和層ＳＴの周縁は対向電極１７の周縁１７ａおよび配向膜１８の周縁１８ａ間に配置される。また、このステップ緩和層ＳＴの厚さは配向膜１８の厚さより薄く設定される。対向電極１７の周縁１７ａおよび配向膜１８の周縁１８ａ間の距離、ステップ緩和層ＳＴの周縁の位置、さらにステップ緩和層ＳＴの厚さは、図１５に示すラビングローラＲＬを用いたラビング処理で配向膜１８をラビングするラビング布ＢＦのパイルの素材、太さ、および長さに基づき、ラビング処理で生じるラビング布ＢＦの損耗を軽減しかつラビング布ＢＦのパイルから配向膜１８の周縁に加わって配向膜１８の剥離を発生させる圧力を分散させように設定される。

また、ステップ緩和層ＳＴは、配向膜１８との密着性の良好な材料により形成されている。すなわち、配向膜１８とステップ緩和層ＳＴの接合強度は、配向膜１８と対向電極１７の接合強度よりも大きい。従って、ラビング方向ＲＤに伸びる配向膜１８の周縁１８ａが対向電極１７上に配置される場合に比べて、ステップ緩和層ＳＴにより強固に保持される。その結果、配向膜１８のラビング処理において、配向膜１８がラビングローラＲＬによりステップ緩和層ＳＴから剥離されることが軽減される。尚、図９では、対向電極１７の周縁１７ａ、配向膜１８の周縁１８ａ、およびステップ緩和層ＳＴの周縁は、いずれも略矩形あるいは方形の支持基材１５の辺に平行しているが、パイル損耗の軽減を重視する場合には少なくともラビング方向ＲＤに伸びる周縁については第１実施形態と同様に非直線的にすることが好ましい。

ステップ緩和層ＳＴは、一例としてＳｉＮｘ膜で構成される。このＳｉＮｘ膜はＣＶＤ法を用いて形成することが可能である。配向膜１８の厚さが例えば約８０ｎｍである場合には、ステップ緩和層ＳＴの幅を１．５ｍｍとし、ステップ緩和層ＳＴの厚さを３０〜５０ｎｍ程度に設定することがパイル損耗の軽減および圧力の分散の観点から好ましい。圧力の分散を重視する場合には、ステップ緩和層ＳＴの厚さを例えば１００ｎｍ程度にしてもよい。

また、ステップ緩和層ＳＴは、カラーフィルタ層１６の材料、あるいはカラーフィルタ層１６と一体化される柱状スペーサ等の材料で形成してもよい。

本実施形態の液晶表示パネル１１では、ステップ緩和層ＳＴの周縁が対向電極１７の周縁１７ａおよび配向膜１８の周縁１８ａ間に配置されるため、配向膜１８の厚さによる段差が緩和され、ラビング布ＢＦのパイル損耗を軽減し、かつパイルから配向膜１８の周縁１８ａに加わる圧力を分散させることができる。従って、パイル損耗および配向膜１８の剥離に起因する配向膜１８の筋状欠陥の発生を抑制して、液晶配向の均一性が向上し、良好な表示品質を得ることができる。さらに、ステップ緩和層ＳＴの材料を適切に選定することにより、配向膜１８をより強固に保持することが可能となる。

次に、本発明の第３実施形態に係るＯＣＢモードの液晶表示パネルについて添付図面を参照して説明する。この液晶表示パネルは対向基板構造を除いて第１実施形態と同様に構成される。このため、図１０および以下の記載において、同様部分を同一参照符号で表し、その詳細な説明を省略あるいは簡略化する。

図１０はこのＯＣＢモードの液晶表示パネル１１の対向基板ＣＴの平面構造を示す。図１０では、円Ｃ７で囲われた部分が拡大して示されている。

この液晶表示パネル１１の対向基板ＣＴは、図１および図２を参照して第１実施形態で説明したようにガラス板等からなる略矩形あるいは方形の支持基材１５、この支持基材１５上に形成されるカラーフィルタ層１６、このカラーフィルタ層１６上に形成されるＩＴＯの対向電極１７、およびこの対向電極１７上に形成される配向膜１８を含む。カラーフィルタ層１６は赤画素用の赤着色層１６Ｒ、緑画素用の緑着色層１６Ｇ、青画素用の青着色層１６Ｂ、およびブラックマトリクス用の黒着色層１６ＢＭを含む。

この対向基板ＣＴでは、対向電極１７および配向膜１８が図１０に示すような平面形状を有し、対向電極１７がこの対向電極１７の下地となるカラーフィルタ層１６の黒着色層１６ＢＭよりも内側に後退するように配置され、配向膜１８がこの対向電極１７上だけてなく黒着色層１６ＢＭ上に形成される。ここで、黒着色層１６ＢＭは支持基材１５の上面および配向膜１８の上面間の高低差、すなわち配向膜１８の厚さによる段差を緩和するステップ緩和層として機能する。黒着色層１６ＢＭの周縁１６ＢＭａは支持基材１５の周縁に沿って例えば所定幅で支持基材１５上に形成され、支持基材１５の周縁側部分を除いて配向膜１８により覆われる。すなわち、この黒着色層１６ＢＭの周縁１６ＢＭａは支持基材１５の周縁および配向膜１８の周縁１８ａ間に配置される。また、黒着色層１６ＢＭの厚さは配向膜１８の厚さより薄く設定される。支持基材１５の周縁および配向膜１８の周縁１８ａ間の距離、黒着色層１６ＢＭの周縁１６ＢＭａの位置、さらに黒着色層１６ＢＭの厚さは、図１５に示すラビングローラＲＬを用いたラビング処理で配向膜１８をラビングするラビング布ＢＦのパイルの素材、太さ、および長さに基づき、ラビング布ＢＦのパイル損耗を軽減しかつ配向膜１８の周縁に加わって配向膜１８の剥離を発生させる圧力を分散させように設定される。

また、黒着色層１６ＢＭは、配向膜１８との密着性の良好な材料により形成されている。すなわち、配向膜１８と黒着色層１６ＢＭの接合強度は、配向膜１８と対向電極１７の接合強度よりも大きい。従って、ラビング方向ＲＤに伸びる配向膜１８の周縁１８ａが対向電極１７上に配置される場合に比べて、黒着色層１６ＢＭにより強固に保持される。その結果、配向膜１８のラビング処理において、配向膜１８がラビングローラＲＬによりステップ緩和層ＳＴから剥離されることが軽減される。尚、図１０では、配向膜１８の周縁１８ａおよび黒着色層１６ＢＭの周縁１６ＢＭａは、いずれも略矩形あるいは方形の支持基材１５の辺に平行しているが、パイル損耗の軽減を重視する場合には少なくともラビング方向ＲＤに伸びる周縁については第１実施形態と同様に非直線的にすることが好ましい。

ブラックマトリクス用の黒着色層１６ＢＭは、遮光性樹脂材料、例えば、アクリル系樹脂とカーボンからなることが密着性の観点から望ましい。もし、黒着色層１６ＢＭがＣｒからなるとすれば、上述の構成において露出する黒着色層１６ＢＭの端面が腐食することになる。

本実施形態の液晶表示パネル１１では、黒着色層１６ＢＭの周縁１６ＢＭａが支持基材１５の周縁および配向膜１８の周縁１８ａ間に配置されるため、配向膜１８の厚さによる段差が緩和され、ラビング布ＢＦのパイル損耗を軽減し、かつパイルから配向膜１８の周縁１８ａに加わる圧力を分散させることができる。従って、パイル損耗および配向膜１８の剥離に起因する配向膜１８の筋状欠陥の発生を抑制して、液晶配向の均一性が向上し、良好な表示品質を得ることができる。さらに、黒着色層１６ＢＭの材料を適切に選定することにより、配向膜１８をより強固に保持することが可能となる。

尚、第２および第３実施形態でも、上述したように第１実施形態と同様に少なくともラビング方向ＲＤに伸びる配向膜１８の周縁１８ａについては第１実施形態と同様に非直線的にすることが好ましい。

図９および図１０に示す配向膜１８の平面形状は例えば図１１〜図１４に示す平面形状に変形してもよい。さらに、これら図１１〜図１４に示す平面形状の辺ａｂ，辺ｃｄについては図９に示す対向電極１７においてラビング方向ＲＤに伸びる周縁１７ａおよびステップ緩和層ＳＴにおいてラビング方向ＲＤに伸びる周縁に適用してもよく、さらに図１０に示す黒着色層１６ＢＭにおいてラビング方向ＲＤに伸びる周縁１６ＢＭａに適用してもよい。

図１１は配向膜１８の平面形状の第１変形例を示す。配向膜１８の辺ａｂおよび辺ｃｄはラビング方向ＲＤに伸び、辺ａｄおよび辺ｂｃはラビング方向ＲＤに直角な方向に伸びている。従って、辺ａｂおよび辺ｃｄが図９または図１０に示す周縁１８ａに相当する。

配向膜１８の周縁１８ａはラビング方向ＲＤに対して非平行な複数の直線状部分縁７の集合体として屈曲形状を有する。これら複数の直線状部分縁７はラビング方向ＲＤに平行な軸ＲＤ’に対して互いに逆向きの角度を成すようにして連続的に並べられている。図１１では、周縁１８ａが円Ｃ８で囲われた部分について拡大して示される。直線状部分縁７のピッチは１〜５ｍｍであり、直線状部分縁７がラビング方向ＲＤに平行な軸ＲＤ’に対して成す角度θの絶対値は５°〜７５°の範囲に設定されることが好ましく、１０°〜６０°の範囲に設定されることがさらに好ましく、１５°〜４５°の範囲に設定されることがさらに好ましい。実用的な角度θを調べた結果としては、角度θ＝略３０°が最適であった。また、角度θは必ずしも全ての部分縁７について同一でなくともよい。

図１２は配向膜１８の平面形状の第２変形例を示す。配向膜１８の周縁１８ａはラビング方向ＲＤに対して非平行な複数の鋸刃状部分縁８の集合体として鋸刃形状を有する。図１２では、配向膜１８の周縁１８ａが円Ｃ９で囲われた部分について拡大して示されている。鋸刃状部分縁８がラビング方向ＲＤに平行な軸ＲＤ’に対して成す角度θの絶対値は、図１１に示す第１変形例と同様に５°〜７５°の範囲に設定されることが好ましく、１０°〜６０°の範囲に設定されることがさらに好ましく、１５°〜４５°の範囲に設定されることがさらに好ましい。実用的な角度θを調べた結果としては、角度θ＝略３０°が最適であった。また、角度θは必ずしも全ての部分縁８について同一でなくともよい。

図１３は、配向膜１８の平面形状の第３変形例を示す。配向膜１８の周縁１８ａはラビング方向ＲＤに対して非平行な複数の半円状部分縁９の集合体として波型形状を有する。これら複数の半円状部分縁９はラビング方向ＲＤに平行な軸ＲＤ’に対して同じ向きにして連続的に並べられている。図１３では、配向膜１８の周縁１８ａが円Ｃ１０で囲われた部分について拡大して示されている。

図１４は、配向膜１８の平面形状の第３変形例を示す。配向膜１８の周縁１８ａはラビング方向ＲＤに対して非平行な複数の半円状部分縁１０の集合体として波型形状を有する。これら複数の半円状部分縁１０はラビング方向ＲＤに平行な軸ＲＤ’に対して互いに逆向きにして連続的に並べられている。図１４では、配向膜１８の周縁１８ａが円Ｃ１１で囲われた部分について拡大して示されている。

尚、配向膜１８、対向電極１７、ステップ緩和層ＳＴ、および黒着色層１６ＢＭの各々は、図９〜図１４に示す平面形状だけでなく、ラビング方向ＲＤに伸びる正弦波形状や半楕円形状の周縁を有してもよい。また、ラビング方向ＲＤに伸びる屈曲形状と鋸刃形状との混合形状の周縁を有してもよい。

対向電極１７の周縁１７ａ，配向膜１８の周縁１８ａ、ステップ緩和層ＳＴの周縁、および黒着色層１６ＢＭの周縁１６ＢＭａの振幅、すなわち軸ＲＤ’に直角な方向の幅は０．２ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上、さらに好ましくは０．８ｍｍ以上である。配向膜１８の膜厚は、２００ｎｍ未満、好ましくは１５０ｎｍ未満、さらに好ましくは１００ｎｍ未満とする。

さらに第２および第３実施形態の構成は、ＯＣＢモードの液晶表示パネル１１のように５°以上の高プレチルト角を有するＬＣＤモードに発生し易い表示ムラの低減に特に有効であるが、ラビング処理による他のＬＣＤモード、例えばＩＰＳ型液晶表示パネル、強誘電体型液晶表示パネルおよび反強誘電型液晶表示パネルの場合に適用しても、表示ムラを低減する効果を相応に得ることが可能である。

本発明は、ラビング処理に伴う配向膜の筋状欠陥を抑制して、液晶配向の均一性を高めることが可能としたものであり、各種の液晶表示パネルの製造に好適である。

Claims (20)

1. 一対の電極基板間に液晶層を挟持した構造の液晶表示パネルであって、前記一対の電極基板の少なくとも一方に設けられる略矩形状の支持基材と、前記支持基材によって支持される下地層と、前記液晶層に隣接するように前記下地層の表面内に配置される配向膜とを備え、前記配向膜のラビング方向が前記支持基材の一辺に平行であり、前記下地層が前記配向膜から露出すると共に前記配向膜のラビング方向に伸びる非直線的な周縁を有する液晶表示パネル。
2. 前記下地層は前記配向膜の下地として形成される電極層からなるを含み、前記非直線的な周縁が前記電極層に設けられる請求項１に記載の液晶表示パネル。
3. 前記配向膜が前記配向膜のラビング方向に伸びる非直線的な周縁を有する請求項２に記載の液晶表示パネル。
4. 前記非直線的な周縁は前記ラビング方向に対して非平行な複数の部分縁の集合体からなる請求項２または３に記載の液晶表示パネル。
5. 前記部分縁の集合体は屈曲形状、鋸刃形状、屈曲形状と鋸刃形状との混合形状、および波型形状のいずれかを構成する請求項４に記載の液晶表示パネル。
6. 前記複数の部分縁が１〜５ｍｍの範囲のピッチで連続的に並べられる請求項５に記載の液晶表示パネル。
7. 前記複数の部分縁は前記ラビング方向に平行な軸に対して１０°〜４５°の範囲の角度を成す請求項６に記載の液晶表示パネル。
8. 前記複数の部分縁は前記ラビング方向に平行な軸に対して２５°〜３５°の範囲の角度を成す請求項７に記載の液晶表示パネル。
9. 前記液晶層は前記配向膜によって５°以上のプレチルトに設定される液晶分子を含む請求項７に記載の液晶表示パネル。
10. 前記液晶分子はＯＣＢモードの配向に制御される請求項９に記載の液晶表示パネル。
11. 前記下地層は前記配向膜の下地として形成される電極層および前記配向膜の下地として前記電極上に形成されるステップ緩和層を含み、前記ステップ緩和層は前記配向膜よりも薄く、少なくとも前記ラビング方向に伸びる前記配向膜の周縁からせり出すように配置される請求項１に記載の液晶表示パネル。
12. 前記電極層はＩＴＯ(Indium Tin Oxide)からなり、前記ステップ緩和層は前記配向膜に対する接合強度が前記電極層の材料よりも大きな材料からなる請求項１１に記載の液晶表示パネル。
13. 前記ステップ緩和層はＳｉＮｘからなる請求項１２に記載の液晶表示パネル。
14. 前記ステップ緩和層は前記電極層の下地として形成されるカラーフィルタ層の材料からなる請求項１２に記載の液晶表示パネル。
15. 前記ステップ緩和層は前記電極層の下地として形成されるカラーフィルタ層と一体化される柱状スペーサの材料からなる請求項１２に記載の液晶表示パネル。
16. 前記下地層は前記配向膜の下地として形成される電極層と、前記配向膜および前記電極層の下地として形成されるステップ緩和層とを含み、前記ステップ緩和層は前記配向膜よりも薄く、少なくとも前記ラビング方向に伸びる前記配向膜の周縁からせり出すように配置される請求項１に記載の液晶表示パネル。
17. 前記ステップ緩和層は前記電極層の下地として形成されるカラーフィルタ層の一部であるブラックマトリクス用着色層からなる請求項１６に記載の液晶表示パネル。
18. 前記ブラックマトリクス用着色層は遮光性樹脂からなる請求項１７に記載の液晶表示パネル。
19. 前記配向膜のラビング方向は他方の電極基板に配置される配向膜のラビング方向に平行である請求項１１または１６に記載の液晶表示パネル。
20. 前記配向膜のラビング方向に伸びる周縁は非直線的である請求項１１または１６に記載の液晶表示パネル。

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