JP5785867B2 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、液晶表示装置及びその製造方法に関する。

液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータなどのＯＡ機器やテレビなどの表示装置として各種分野で利用されている。近年では、液晶表示装置は、携帯電話などの携帯端末機器や、カーナビゲーション装置、ゲーム機などの表示装置としても利用されている。

近年では、Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ（ＦＦＳ）モードやＩｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ（ＩＰＳ）モードの液晶表示パネルが実用化されている。このようなＦＦＳモードやＩＰＳモードの液晶表示パネルは、画素電極及び共通電極を備えたアレイ基板と、対向基板との間に液晶層を保持した構成であり、液晶層の液晶分子を基板と平行な面内で回転させることでスイッチングを実現するものである。このような表示モードは、広視野角であるなどの利点を有している。

このようなＦＦＳモードやＩＰＳモードの構成においては、液晶分子の配向方向が所望の方向からずれることに起因した種々の表示不良を改善することが要望されている。

特開２００８−２３３３１２号公報

本実施形態の目的は、表示品位を改善することが可能な液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。

本実施形態によれば、
アクティブエリアの各画素に配置されたスイッチング素子と、複数の画素に亘って配置された共通電極と、前記共通電極の上に配置された絶縁膜と、前記スイッチング素子と電気的に接続されるとともに前記絶縁膜の上において各画素に配置され前記共通電極と向かい合うスリットが形成された画素電極と、前記画素電極を覆うとともに前記スリットの長軸に対して交差する方向に配向処理された第１配向膜と、を備えた第１基板と、前記第１配向膜と対向するとともに前記第１配向膜の配向処理方向と平行かつ逆向きに配向処理された第２配向膜を備えた第２基板と、前記第１基板の前記第１配向膜と前記第２基板の前記第２配向膜との間に保持された液晶分子を含む液晶層と、を備えた液晶表示パネルを製造し、前記アクティブエリアの全画素の前記画素電極と前記共通電極との間に電界を形成した状態を保持するエージング処理を行い、前記アクティブエリアの全画素の前記画素電極と前記共通電極との間に電界が形成されていない状態で前記液晶分子の初期配向方向を検出し、検出した初期配向方向と平行な方向または直交する方向に第１吸収軸を位置合わせした状態で前記第１基板の外面に第１偏光板に配置するとともに、第２吸収軸を前記第１吸収軸とクロスニコルの位置関係に位置合わせした状態で前記第２基板の外面に第２偏光板を配置する、ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法が提供される。

本実施形態によれば、
アクティブエリアの各画素に配置されたスイッチング素子と、複数の画素に亘って配置された共通電極と、前記共通電極の上に配置された絶縁膜と、前記スイッチング素子と電気的に接続されるとともに前記絶縁膜の上において各画素に配置され前記共通電極と向かい合うスリットが形成された画素電極と、前記画素電極を覆うとともに前記スリットの長軸に対して交差する方向に配向処理された第１配向膜と、を備えた第１基板と、前記第１配向膜と対向するとともに前記第１配向膜の配向処理方向と平行かつ逆向きに配向処理された第２配向膜を備えた第２基板と、前記第１基板の前記第１配向膜と前記第２基板の前記第２配向膜との間に保持され、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が形成されていない状態で前記第１配向膜及び前記第２配向膜の配向処理方向とは異なる方向に初期配向する液晶分子を含む液晶層と、前記第１基板の外面に配置され、第１吸収軸を有する第１偏光板と、前記第２基板の外面に配置され、前記第１吸収軸とクロスニコルの位置関係にある第２吸収軸を有する第２偏光板と、を備え、前記第１吸収軸及び前記第２吸収軸は、前記第１配向膜及び前記第２配向膜の配向処理方向に対してずれていることを特徴とする液晶表示装置が提供される。

図１は、本実施形態の液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの構成及び等価回路を概略的に示す図である。 図２は、図１に示したアレイ基板における画素の構造を対向基板の側から見た概略平面図である。 図３は、図１に示した液晶表示パネルの断面構造を概略的に示す図である。 図４は、Ｘ−Ｙ平面内における第１配向膜及び第２配向膜の配向処理方向と液晶分子の初期配向方向との関係を説明するための図である。 図５は、本実施形態の液晶表示装置の製造工程を概略的に説明するためのフローチャートである。 図６は、焼き付き現象を再現するための実験工程を説明するための図である。 図７は、焼き付き現象を再現するための実験の測定結果を示す図である。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本実施形態の液晶表示装置を構成する液晶表示パネルＬＰＮの構成及び等価回路を概略的に示す図である。

すなわち、液晶表示装置は、アクティブマトリクスタイプの透過型の液晶表示パネルＬＰＮを備えている。液晶表示パネルＬＰＮは、第１基板であるアレイ基板ＡＲと、アレイ基板ＡＲに対向して配置された第２基板である対向基板ＣＴと、これらのアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に保持された液晶層ＬＱと、を備えている。このような液晶表示パネルＬＰＮは、画像を表示するアクティブエリアＡＣＴを備えている。このアクティブエリアＡＣＴは、ｍ×ｎ個のマトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている（但し、ｍ及びｎは正の整数である）。

アレイ基板ＡＲは、アクティブエリアＡＣＴにおいて、第１方向Ｘに沿ってそれぞれ延出したｎ本のゲート配線Ｇ（Ｇ１〜Ｇｎ）及びｎ本の容量線Ｃ（Ｃ１〜Ｃｎ）、第１方向Ｘに直交する第２方向Ｙに沿ってそれぞれ延出したｍ本のソース配線Ｓ（Ｓ１〜Ｓｍ）、各画素ＰＸにおいてゲート配線Ｇ及びソース配線Ｓと電気的に接続されたスイッチング素子ＳＷ、各画素ＰＸにおいてスイッチング素子ＳＷに各々電気的に接続された画素電極ＰＥ、画素電極ＰＥと向かい合う共通電極ＣＥなどを備えている。

各ゲート配線Ｇは、アクティブエリアＡＣＴの外側に引き出され、ゲートドライバＧＤに接続されている。各ソース配線Ｓは、アクティブエリアＡＣＴの外側に引き出され、ソースドライバＳＤに接続されている。各容量線Ｃは、アクティブエリアＡＣＴの外側に引き出され、補助容量電圧が供給される電圧印加部ＶＣＳと電気的に接続されている。共通電極ＣＥは、コモン電圧が供給される給電部ＶＳと電気的に接続されている。ゲートドライバＧＤ及びソースドライバＳＤは、例えばその少なくとも一部がアレイ基板ＡＲに形成され、駆動ＩＣチップ２と接続されている。図示した例では、液晶表示パネルＬＰＮを駆動するのに必要な信号源としての駆動ＩＣチップ２は、液晶表示パネルＬＰＮのアクティブエリアＡＣＴの外側において、アレイ基板ＡＲに実装されている。

また、図示した例の液晶表示パネルＬＰＮは、ＦＦＳモードあるいはＩＰＳモードに適用可能な構成であり、アレイ基板ＡＲが画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥを備えている。このような構成の液晶表示パネルＬＰＮでは、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥの間に形成される横電界（例えば、フリンジ電界のうちの基板の主面にほぼ平行な電界）を主に利用して液晶層ＬＱを構成する液晶分子をスイッチングする。

図２は、図１に示したアレイ基板ＡＲにおける画素ＰＸの構造を対向基板ＣＴの側から見た概略平面図である。なお、ここでは、説明に必要な主要部のみを図示しており、スイッチング素子などの図示を省略している。

ゲート配線Ｇは、第１方向Ｘに沿ってそれぞれ延出している。このようなゲート配線Ｇは、第２方向Ｙに沿って第１ピッチで配置されている。ソース配線Ｓは、第２方向Ｙに沿ってそれぞれ延出している。このようなソース配線Ｓは、第１方向Ｘに沿って第１ピッチよりも小さい第２ピッチで配置されている。ゲート配線Ｇとソース配線Ｓとで規定された画素ＰＸは、第１方向Ｘに沿った長さが第２方向Ｙに沿った長さよりも短い縦長の長方形状である。つまり、画素ＰＸの第２方向Ｙに沿った長さはゲート配線間の第１ピッチに相当し、画素ＰＸの第１方向Ｘに沿った長さはソース配線間の第２ピッチに相当する。

共通電極ＣＥは、第１方向Ｘに沿って延在している。すなわち、共通電極ＣＥは、各画素ＰＸに配置されるとともにソース配線Ｓの上方を跨いで、第１方向Ｘに隣接する複数の画素ＰＸに亘って共通に形成されている。また、図示しないが、共通電極ＣＥは、第２方向Ｙに隣接する複数の画素ＰＸにわたって共通に形成されていても良い。

各画素ＰＸに配置された画素電極ＰＥは、それぞれ共通電極ＣＥの上方に位置している。各画素電極ＰＥは、各画素ＰＸにおいて長方形状の画素形状に対応した島状に形成されている。図示した例では、画素電極ＰＥは、第１方向Ｘに沿った長さが第２方向Ｙに沿った長さよりも短い概略長方形状に形成されている。このような各画素電極ＰＥには、共通電極ＣＥと向かい合う複数のスリットＰＳＬが形成されている。図示した例では、スリットＰＳＬのそれぞれは、第２方向Ｙに沿って延出しており、第２方向Ｙと平行な長軸を有している。

図３は、図１に示した液晶表示パネルＬＰＮの断面構造を概略的に示す図である。

すなわち、アレイ基板ＡＲは、ガラス基板などの光透過性を有する第１絶縁基板１０を用いて形成されている。このアレイ基板ＡＲは、第１絶縁基板１０の内面（すなわち対向基板ＣＴに対向する側）１０Ａにスイッチング素子ＳＷ、共通電極ＣＥ、画素電極ＰＥなどを備えている。

ここに示したスイッチング素子ＳＷは、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）である。このスイッチング素子ＳＷは、ポリシリコンやアモルファスシリコンによって形成された半導体層を備えている。なお、スイッチング素子ＳＷは、トップゲート型あるいはボトムゲート型のいずれであっても良い。このようなスイッチング素子ＳＷは、第１絶縁膜１１によって覆われている。

共通電極ＣＥは、第１絶縁膜１１の上に形成されている。このような共通電極ＣＥは、透明な導電材料、例えば、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などによって形成されている。この共通電極ＣＥは、第２絶縁膜１２によって覆われている。また、この第２絶縁膜１２は、第１絶縁膜１１の上にも配置されている。

画素電極ＰＥは、第２絶縁膜１２の上に形成され、共通電極ＣＥと向かい合っている。この画素電極ＰＥは、第１絶縁膜１１及び第２絶縁膜１２を貫通するコンタクトホールを介してスイッチング素子ＳＷに接続されている。また、この画素電極ＰＥには、第２絶縁膜１２を介して共通電極ＣＥと向かい合うスリットＰＳＬが形成されている。このような画素電極ＰＥは、透明な導電材料、例えば、ＩＴＯやＩＺＯなどによって形成されている。この画素電極ＰＥは、第１配向膜ＡＬ１によって覆われている。また、この第１配向膜ＡＬ１は、第２絶縁膜１２の上にも配置されている。このような第１配向膜ＡＬ１は、水平配向性を示す材料（例えば、ポリイミド）によって形成され、アレイ基板ＡＲの液晶層ＬＱに接する面に配置されている。

一方、対向基板ＣＴは、ガラス基板などの光透過性を有する第２絶縁基板３０を用いて形成されている。この対向基板ＣＴは、第２絶縁基板３０の内面（すなわちアレイ基板ＡＲに対向する側）３０Ａに、各画素ＰＸを区画するブラックマトリクス３１、カラーフィルタ３２、オーバーコート層３３などを備えている。

ブラックマトリクス３１は、第２絶縁基板３０の内面３０Ａにおいて、アレイ基板ＡＲに設けられたゲート配線Ｇやソース配線Ｓ、スイッチング素子ＳＷなどの配線部に対向するように形成されている。

カラーフィルタ３２は、第２絶縁基板３０の内面３０Ａに形成され、ブラックマトリクス３１の上にも延在している。このカラーフィルタ３２は、互いに異なる複数の色、例えば赤色、青色、緑色といった３原色にそれぞれ着色された樹脂材料によって形成されている。互いに異なる色のカラーフィルタ３２間の境界は、ブラックマトリクス３１上に位置している。

オーバーコート層３３は、カラーフィルタ３２を覆っている。このオーバーコート層３３は、ブラックマトリクス３１やカラーフィルタ３２の表面の凹凸を平坦化する。このようなオーバーコート層３３は、透明な樹脂材料によって形成されている。このオーバーコート層３３は、第２配向膜ＡＬ２によって覆われている。この第２配向膜ＡＬ２は、水平配向性を示す材料（例えば、ポリイミド）によって形成され、対向基板ＣＴの液晶層ＬＱに接する面に配置されている。

上述したようなアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２が向かい合うように配置されている。このとき、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴの間には、一方の基板に形成された柱状スペーサにより、所定のセルギャップが形成される。アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、セルギャップが形成された状態でシール材によって貼り合わせられている。液晶層ＬＱは、これらのアレイ基板ＡＲの第１配向膜ＡＬ１と対向基板ＣＴの第２配向膜ＡＬ２との間に形成されたセルギャップに封入された液晶分子ＬＭを含む液晶組成物によって構成されている。

このような構成の液晶表示パネルＬＰＮに対して、その背面側には、バックライトＢＬが配置されている。バックライトＢＬとしては、種々の形態が適用可能であり、また、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用したものや冷陰極管（ＣＣＦＬ）を利用したものなどのいずれでも適用可能であり、詳細な構造については説明を省略する。

アレイ基板ＡＲの外面、すなわち第１絶縁基板１０の外面１０Ｂには、第１吸収軸を有する第１偏光板ＰＬ１が配置されている。また、対向基板ＣＴの外面、すなわち第２絶縁基板３０の外面３０Ｂには、第１吸収軸とクロスニコルの位置関係にある第２吸収軸を有する第２偏光板ＰＬ２が配置されている。なお、第１絶縁基板１０と第１偏光板ＰＬ１との間や、第２絶縁基板３０と第２偏光板ＰＬ２との間には、位相差板など他の光学素子が配置されても良い。

第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、図２に示したように、基板主面（あるいは、Ｘ−Ｙ平面）と平行な面内において、互いに平行な方位に配向処理（例えば、ラビング処理や光配向処理）されている。第１配向膜ＡＬ１は、スリットＰＳＬの長軸（図２に示した例では第２方向Ｙ）に対して４５°以下の鋭角に交差する方向に沿って配向処理されている。第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向Ｒ１は、例えば、スリットＰＳＬが延出した第２方向Ｙに対して５°〜１５°の角度をもって交差する方向である。図示した例では、配向処理方向Ｒ１は、スリットＰＳＬの長軸に対して時計回りに鋭角に交差する方向である。また、第２配向膜ＡＬ２は、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向Ｒ１と平行な方向に沿って配向処理されている。第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向Ｒ１と第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向Ｒ２とは互いに逆向きである。なお、図中には、Ｘ−Ｙ平面内において、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向Ｒ１及び第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向Ｒ２と平行な方向を配向軸ＲＸとして図示している。

本実施形態における液晶表示装置では、液晶表示パネルＬＰＮにおいて、液晶分子ＬＭは、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が形成されていない状態で、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向Ｒ１及び第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向Ｒ２とは異なる方向に初期配向している。液晶分子ＬＭの初期配向方向ＩＬＭは、配向処理方向Ｒ１及び配向処理方向Ｒ２に対して、時計回りに鋭角に交差する方向である。

このような液晶表示パネルＬＰＮに配置された第１偏光板ＰＬ１の第１吸収軸及び第２偏光板ＰＬ２の第２吸収軸は、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向Ｒ１及び第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向Ｒ２に対してずれている。あるいは、これらの第１吸収軸及び第２吸収軸のいずれか一方は液晶分子ＬＭの初期配向方向ＩＬＭと平行であり、他方は初期配向方向ＩＬＭに直交する。

以下に、上記構成の液晶表示装置における動作について説明する。

画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電位差を形成するような電圧が印加されていないＯＦＦ時においては、液晶層ＬＱに電圧が印加されていない状態であり、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が形成されていない。このため、液晶層ＬＱに含まれる液晶分子ＬＭは、図２に実線で示したように、Ｘ−Ｙ平面内において、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向Ｒ１及び第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向Ｒ２とは異なるＩＬＭ方向に初期配向する。

ＯＦＦ時には、バックライトＢＬからのバックライト光の一部は、第１偏光板ＰＬ１を透過し、液晶表示パネルＬＰＮに入射する。液晶表示パネルＬＰＮに入射した光は、第１偏光板ＰＬ１の第１吸収軸Ａ１と直交する直線偏光である。このような直線偏光の偏光状態は、ＯＦＦ時の液晶表示パネルＬＰＮを通過した際にほとんど変化しない。このため、液晶表示パネルＬＰＮを透過した直線偏光のほとんどが、第２偏光板ＰＬ２によって吸収される（黒表示）。

一方、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電位差を形成するような電圧が印加されたＯＮ時においては、液晶層ＬＱに電圧が印加された状態であり、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間にフリンジ電界が形成される。このため、液晶分子ＬＭは、図２に破線で示したように、Ｘ−Ｙ平面内において、初期配向方向ＩＬＭとは異なる方位に配向する。ポジ型の液晶材料においては、液晶分子ＬＭは、Ｘ−Ｙ平面内において、電界と略平行な方向（つまり、スリットＰＳＬの長軸と略直交する方向）に配向するように回転する。つまり、図示した例では、液晶分子ＬＭの初期配向方向ＩＬＭはスリットＰＳＬの長軸に対して時計回りに鋭角に交差する方向であるため、ＯＮ時においては、液晶分子ＬＭは、初期配向方向ＩＬＭからさらに時計回りに回転し、電界の大きさに応じた方向に配向する。

このようなＯＮ時には、第１偏光板ＰＬ１の第１吸収軸Ａ１と直交する直線偏光は、液晶表示パネルＬＰＮに入射し、その偏光状態は、液晶層ＬＱを通過する際に液晶分子ＬＭの配向状態に応じて変化する。このため、ＯＮ時においては、液晶層ＬＱを通過した少なくとも一部の光は、第２偏光板ＰＬ２を透過する（白表示）。

次に、本実施形態における液晶分子ＬＭの初期配向方向ＩＬＭについて説明する。

図４は、Ｘ−Ｙ平面内における配向処理方向Ｒ１及び配向処理方向Ｒ２と、液晶分子ＬＭの初期配向方向ＩＬＭとの関係を説明するための図である。なお、ここでは、Ｘ−Ｙ平面内において、配向処理方向Ｒ１及び配向処理方向Ｒ２と平行な方向を配向軸ＲＸとして図示している。

上記の通り、本実施形態においては、画素電極ＰＥに形成されるスリットＰＳＬは、第２方向Ｙに平行な長軸ＬＸを有している。このような形状のスリットＰＳＬに対して、配向軸ＲＸは、鋭角θ１に交差する方向に設定され、図示したように、例えば、長軸ＬＸに対して時計回り（図中の右回り）に鋭角に交差する方向に設定されている。このため、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が形成されていないＯＦＦ状態では、一般的には、液晶分子ＬＭは、配向軸ＲＸと平行な方向に配向する。

しかしながら、長時間にわたり、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が形成されたＯＮ状態が続くと、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が形成されないＯＦＦ状態に戻しても、液晶分子ＬＭが配向軸ＲＸと平行な方向に完全に復帰しない場合がある。つまり、長時間にわたって同一パターンを連続して表示した後に、このパターンを消去してもそれまでに表示していたパターンが完全に消えずに残ってしまう現象、いわゆる焼き付き現象を生じる場合がある。

発明者が鋭意検討したところによると、ＯＦＦ状態においてスリットＰＳＬの長軸ＬＸに対して時計回りに鋭角θ１に交差する配向軸ＲＸと平行な方向に配向していた液晶分子ＬＭは、通常、ＯＮ状態に移行した際にさらに時計回りに鋭角θ２だけ回転し、再びＯＦＦ状態に戻すと反時計回りに鋭角θ２だけ回転してＯＦＦ状態と同じ位置に復帰する挙動を呈する。しかしながら、焼き付き現象を生じた状態の液晶分子ＬＭは、ＯＮ状態に移行した際に時計回りに鋭角θ２だけ回転し、再びＯＦＦ状態に戻しても反時計回りに鋭角θ２より小さい鋭角θ３だけしか回転せず、ＯＦＦ状態と同じ位置に復帰しないで安定化してしまうことを見出した。

配向軸ＲＸと平行な方向を基準にして、第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２を配置した場合（例えば、第１偏光板ＰＬ１の第１吸収軸が配向軸ＲＸと平行または直交となるように配置し、第２偏光板ＰＬ２の第２吸収軸が第１吸収軸とクロスニコルの位置関係となるように配置した場合）、上記のような現象に起因して、液晶分子ＬＭがＯＦＦ状態で配向軸ＲＸとは異なる方向に安定化してしまうと、光漏れが生じてしまう。したがって、本来表示すべき階調に対応する電圧を液晶層ＬＱに印加しても、当該階調よりも高い輝度で表示されてしまう。

上記の焼き付き現象を生じた液晶分子ＬＭがＯＦＦ状態において安定化する位置は、種々の条件で大きくずれることはなく、発明者がある程度の時間にわたって液晶層ＬＱに電圧を印加した後のＯＦＦ状態で液晶分子ＬＭの安定化する位置を確認したところ、配向軸ＲＸから時計回りに数度ずれた位置で飽和し、それ以上はほとんどずれないことがわかった。

このため、本実施形態においては、第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２を液晶表示パネルＬＰＮに貼り付ける前に、あらかじめ液晶層ＬＱに長時間にわたって電圧を印加するエージング処理を行い、ＯＦＦ状態に戻したときに安定化した液晶分子ＬＭの配向方向を初期配向方向ＩＬＭと定義することにした。そして、本実施形態においては、第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２は、この初期配向方向ＩＬＭを基準にして配置されている。具体的には、第１偏光板ＰＬ１はその第１吸収軸Ａ１が初期配向方向ＩＬＭと平行または直交となるように配置され、第２偏光板ＰＬ２はその第２吸収軸Ａ２が第１吸収軸とクロスニコルの位置関係となるように配置されている。図４に示した例では、第１吸収軸Ａ１は初期配向方向ＩＬＭに対して直交する方向に設定され、第２吸収軸Ａ２は初期配向方向ＩＬＭと平行な方向に設定されている。これにより、焼き付き現象の発生を抑制することができ、表示品位を改善することが可能となる。

液晶分子ＬＭの初期配向方向ＩＬＭ（あるいは、第１吸収軸または第２吸収軸）と、配向軸ＲＸ（あるいは、配向処理方向Ｒ１及び配向処理方向Ｒ２）とのなす角度Θは、例えば、１°〜５°である。

なお、本実施形態におけるエージング処理後にＯＦＦ状態で安定化する液晶分子ＬＭの配向方向は、スリットＰＳＬの長軸ＬＸに対する配向軸ＲＸに依存している。すなわち、上記の例では、配向軸ＲＸは、長軸ＬＸに対して時計回りに鋭角に交差する方向であったため、ＯＮ状態で液晶分子ＬＭは時計回りに回転し、結果として、配向軸ＲＸよりも時計回りに数度ずれた位置で液晶分子ＬＭの配向方向が安定化したものである。配向軸ＲＸが長軸ＬＸに対して反時計回りに鋭角に交差する方向である場合には、ＯＮ状態で液晶分子ＬＭは反時計回りに回転し、結果として、配向軸ＲＸよりも反時計回りに数度ずれた位置で液晶分子ＬＭの配向方向が安定化する。つまり、配向軸ＲＸが長軸ＬＸに対して反時計回りに鋭角に交差する設定では、初期配向方向ＩＬＭは、配向軸ＲＸに対して反時計回りに鋭角に交差する方向となる。

次に、本実施形態の液晶表示装置の製造方法について説明する。

図５は、本実施形態の液晶表示装置の製造工程を概略的に説明するためのフローチャートである。

まず、上記構成の液晶表示パネルＬＰＮを製造する（ＳＴ１）。すなわち、第１絶縁基板１０の内面１０Ａに、スイッチング素子ＳＷ、第１絶縁膜１１、共通電極ＣＥ、第２絶縁膜１２と、画素電極ＰＥ、画素電極ＰＥのスリットＰＳＬの長軸ＬＸに対して交差する方向に配向処理された第１配向膜ＡＬ１を備えたアレイ基板ＡＲを用意する。また、一方で、第２絶縁基板３０の内面３０Ａに、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向と平行かつ逆向きに配向処理された第２配向膜ＡＬ２を備えた対向基板ＣＴを用意する。そして、これらのアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に液晶層ＬＱを封入し、液晶表示パネルＬＰＮが完成する。

続いて、製造した液晶表示パネルＬＰＮのエージング処理を行う（ＳＴ２）。すなわち、アクティブエリアＡＣＴの全画素ＰＸの画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界を形成した状態（つまり、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥに対して、例えば、白表示の際と同等の電圧を印加する状態）を保持する。このため、アクティブエリアＡＣＴの全面に亘って、白画面を表示したＯＮ状態と同等の状態となる。本実施形態では、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界を形成した状態を保持する時間は１時間以上に設定しており、ここでは、交流矩形波３０Ｈｚで２時間にわたって液晶層ＬＱに電圧を印加し続けた。

続いて、エージング処理を行った液晶表示パネルＬＰＮにおいて、液晶分子ＬＭの初期配向方向ＩＬＭを検出する（ＳＴ３）。すなわち、アクティブエリアＡＣＴの全画素ＰＸの画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が形成されていない状態に戻した液晶表示パネルＬＰＮの背面の照明装置を点灯し、液晶表示パネルＬＰＮをその前面側から偏光顕微鏡で観察し、液晶表示パネルＬＰＮを透過する光が消光する位置を検出する。ここで検出した消光位置が液晶分子ＬＭの初期配向方向ＩＬＭに相当する。

続いて、液晶表示パネルＬＰＮに第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２を配置する（ＳＴ４）。すなわち、第１偏光板ＰＬ１は、検出した初期配向方向ＩＬＭと平行な方向または直交する方向に第１吸収軸Ａ１を位置合わせした状態でアレイ基板ＡＲの外面１０Ｂに配置される。また、第２偏光板ＰＬ２は、第２吸収軸Ａ２を第１吸収軸Ａ１とクロスニコルの位置関係に位置合わせした状態で対向基板ＣＴの外面３０Ｂに配置される。

このようにして、液晶表示装置が製造される。

次に、本実施形態の構成の液晶表示装置において、焼き付き現象の有無について確認した。

ここでは、図６に示すような焼き付き現象を再現するための実験を行った。

まず、図中の（ａ）で示すように、液晶表示パネルＬＰＮに対して中間調（階調値Ｌ１２７）を表示するような電圧を印加し、アクティブエリアＡＣＴの全面に中間調画面を表示する。つまり、アクティブエリアＡＣＴの全画素ＰＸの画素電極ＰＥに対して中間調に対応する電圧が印加され、全画素ＰＸにおいて画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が形成される。このような中間調画面が表示された状態で、輝度計によりアクティブエリアＡＣＴ内の定点ＰＰでの中間調の輝度を測定し、この輝度を初期輝度Ｂ０とする。なお、輝度の測定は、トプコン社製ＢＭ５Ａを用いて行った。

その後、図中の（ｂ）で示すように、液晶表示パネルＬＰＮに対してチェッカーパターンを表示するような電圧を印加し、アクティブエリアＡＣＴの全面に亘ってチェッカーパターンを表示した状態を３０分間保持する。つまり、アクティブエリアＡＣＴの第１領域ＡＡ１の画素ＰＸについては画素電極ＰＥに対して電圧を印加せず、黒表示を行う一方で、アクティブエリアＡＣＴの第１領域ＡＡ１に隣接する第２領域ＡＡ２の画素ＰＸについては画素電極ＰＥに対して白（階調値Ｌ２５５）に対応する電圧が印加され、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が形成される。

その後、図中の（ｃ）で示すように、再び、液晶表示パネルＬＰＮに対して中間調（階調値Ｌ１２７）を表示するような電圧を印加し、アクティブエリアＡＣＴの全面に中間調画面を表示した状態で、輝度計によりアクティブエリアＡＣＴ内の定点ＰＰでの中間調の輝度を測定し、測定した輝度と初期輝度Ｂ０との比によって輝度変動率（％）を算出する。なお、輝度を測定するアクティブエリア内の定点ＰＰは、チェッカーパターンを表示した際に白を表示する第２領域ＡＡ２内に設定され、初期輝度を測定した位置と同じ位置である。

その後、３０分間チェッカーパターンを表示した後に中間調表示に戻し定点ＰＰでの輝度を測定して輝度変動率を算出することを繰り返し行い、１２０分後には、中間調を表示し続け、定期的に輝度を測定して輝度変動率を算出した。

この実験には、本実施形態の構成（つまり、第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２を貼り付ける前にエージング処理を行って液晶分子ＬＭの初期配向方向ＩＬＭに合わせて第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２を配置した構成）を適用した液晶表示装置を用意し、また、比較例としてエージング処理を行わずに配向軸ＲＸに合わせて第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２を配置した構成を適用した液晶表示装置を用意した。また、本実施形態及び比較例のそれぞれの液晶表示装置については、配向膜材料Ａを使用したものと、配向膜材料Ｂを使用したものと２種類を用意した。

図７は、焼き付き現象を再現するための実験の測定結果を示す図である。

図中の横軸は経過時間（ｍｉｎ）を示し、図中の縦軸は輝度変動率（％）を示している。

配向膜材料Ａ及び配向膜材料Ｂを使用した本実施形態によれば、測定開始から１２０分が経過するまでの間、輝度変動率が上昇するが、１２０分以降、中間調を表示し続けている間に輝度変動率が低下し、輝度変動率が１００％、つまり、初期輝度Ｂ０に戻ることが確認された。

このような本実施形態によれば、アクティブエリアＡＣＴにおいて、白と黒のチェッカーパターンを連続的に表示した後に、アクティブエリアＡＣＴの全面に中間調画面を表示した際に、チェッカーパターンの黒を表示した第１領域ＡＡ１では初期輝度Ｂ０となる一方で、チェッカーパターンの白を表示した第２領域ＡＡ２においても初期輝度Ｂ０に復帰するため、第１領域ＡＡ１と第２領域ＡＡ２とで略同一の輝度となり、焼き付き現象を抑制できることが確認された。

一方、配向膜材料Ａ及び配向膜材料Ｂを使用した比較例によれば、測定開始から１２０分が経過するまでの間、輝度変動率が上昇し、１２０分以降、中間調を表示し続けている間に輝度変動率は低下するものの、輝度変動率が１００％には戻らなかった。このような比較例によれば、アクティブエリアＡＣＴにおいて、白と黒のチェッカーパターンを連続的に表示した後に、アクティブエリアＡＣＴの全面に中間調画面を表示した際に、チェッカーパターンの黒を表示した第１領域ＡＡ１では初期輝度Ｂ０となる一方で、チェッカーパターンの白を表示した第２領域ＡＡ２においては初期輝度Ｂ０よりも高い輝度となるため、第１領域ＡＡ１と第２領域ＡＡ２とでの輝度差によってチェッカーパターンが視認される焼き付き現象が発生した。

以上説明したように、本実施形態によれば、表示品位を改善することが可能な液晶表示装置及びその製造方法を提供することができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上記の実施形態においては、画素電極ＰＥのスリットＰＳＬは第２方向Ｙに平行な長軸を有するように形成したが、第１方向Ｘに平行な長軸を有するように形成しても良いし、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに交差する方向に平行な長軸を有するように形成しても良いし、くの字形に屈曲した形状に形成しても良い。

ＬＰＮ…液晶表示パネル ＡＲ…アレイ基板 ＣＴ…対向基板
ＰＥ…画素電極 ＰＳＬ…スリット
ＣＥ…共通電極
ＬＱ…液晶層 ＬＭ…液晶分子
ＡＬ１…第１配向膜 ＡＬ２…第２配向膜
ＰＬ１…第１偏光板 Ａ１…第１吸収軸
ＰＬ２…第２偏光板 Ａ２…第２吸収軸

Claims (7)

1. アクティブエリアの各画素に配置されたスイッチング素子と、複数の画素に亘って配置された共通電極と、前記共通電極の上に配置された絶縁膜と、前記スイッチング素子と電気的に接続されるとともに前記絶縁膜の上において各画素に配置され前記共通電極と向かい合うスリットが形成された画素電極と、前記画素電極を覆うとともに前記スリットの長軸に対して交差する方向に配向処理された第１配向膜と、を備えた第１基板と、前記第１配向膜と対向するとともに前記第１配向膜の配向処理方向と平行かつ逆向きに配向処理された第２配向膜を備えた第２基板と、前記第１基板の前記第１配向膜と前記第２基板の前記第２配向膜との間に保持された液晶分子を含む液晶層と、を備え、前記液晶分子は前記画素電極と前記共通電極との間に電界が形成された際に第１回転方向に回転する液晶表示パネルを製造し、
   前記アクティブエリアの全画素の前記画素電極と前記共通電極との間に電界を形成した状態を保持するエージング処理を行い、
   前記アクティブエリアの全画素の前記画素電極と前記共通電極との間に電界が形成されていない状態で前記液晶分子の初期配向方向を検出し、
   検出した初期配向方向と平行な方向または直交する方向に第１吸収軸を位置合わせした状態で前記第１基板の外面に第１偏光板に配置するとともに、第２吸収軸を前記第１吸収軸とクロスニコルの位置関係に位置合わせした状態で前記第２基板の外面に第２偏光板を配置し、
   前記画素電極と前記共通電極との間に電界が形成されていない状態での前記初期配向方向は、配向処理方向に対して第１回転方向にずれている、ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 前記液晶分子の初期配向方向の検出は、偏光顕微鏡により前記液晶表示パネルを透過する光が消光する位置を検出することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
3. 前記画素電極と前記共通電極との間に電界を形成した状態を保持する時間は１時間以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置の製造方法。
4. アクティブエリアの各画素に配置されたスイッチング素子と、複数の画素に亘って配置された共通電極と、前記共通電極の上に配置された絶縁膜と、前記スイッチング素子と電気的に接続されるとともに前記絶縁膜の上において各画素に配置され前記共通電極と向かい合うスリットが形成された画素電極と、前記画素電極を覆うとともに前記スリットの長軸に対して交差する方向に配向処理された第１配向膜と、を備えた第１基板と、
   前記第１配向膜と対向するとともに前記第１配向膜の配向処理方向と平行かつ逆向きに配向処理された第２配向膜を備えた第２基板と、
   前記第１基板の前記第１配向膜と前記第２基板の前記第２配向膜との間に保持された液晶分子を含み、前記液晶分子は前記画素電極と前記共通電極との間に電界が形成された際に第１回転方向に回転し、且つ前記画素電極と前記共通電極との間に電界が形成されていない状態で前記第１配向膜及び前記第２配向膜の配向処理方向に対して第１回転方向にずれた方向に初期配向する液晶層と、
   前記第１基板の外面に配置され、第１吸収軸を有する第１偏光板と、
   前記第２基板の外面に配置され、前記第１吸収軸とクロスニコルの位置関係にある第２吸収軸を有する第２偏光板と、を備え、
   前記第１偏光板は前記第１吸収軸が前記初期配向方向と平行または直交となるように配置され、前記第２偏光板は前記第２吸収軸が前記第１吸収軸とクロスニコルの位置関係になるように配置されたことを特徴とする液晶表示装置。
5. 前記アクティブエリアにおいて、白と黒のチェッカーパターンを連続的に表示した後に、前記アクティブエリアの全面に中間調を表示した際に、チェッカーパターンの白を表示した領域とチェッカーパターンの黒を表示した領域とで略同一の輝度となることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１吸収軸または前記第２吸収軸は、前記液晶分子の初期配向方向と平行であることを特徴とする請求項４または５に記載の液晶表示装置。
7. 前記液晶分子の初期配向方向と、前記第１配向膜及び前記第２配向膜の配向処理方向とのなす角度は、１°〜５°であることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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