JPWO2008062682A1

JPWO2008062682A1 - 液晶表示パネル及び液晶表示パネルの製造方法

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Publication number: JPWO2008062682A1
Application number: JP2008520661A
Authority: JP
Inventors: 昌哉玉置
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2007-11-12
Publication date: 2010-03-04
Also published as: EP2053456A1; WO2008062682A1; CN101405647A; KR20090082101A; EP2053456A4; TW200837460A; TWI376555B; US20090002612A1

Abstract

本発明は、液晶表示パネル及び液晶表示装置の製造方法に関し、従来に比して生産性が高く、十分なアンカリング強度、画質を確保することができるようにする。本発明は、配向膜１３を作成する面の形状を、所定方向に延長する溝Ｍが直交する方向に繰り返し形成された溝形状として、配向膜１３に配向能を付与する。

Description

本発明は、液晶表示パネル及び液晶表示装置の製造方法に関し、例えばＴＮ（Twisted Nematic ）、ＥＣＢ（Electrically Controlled birefringence ）、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic ）、ＩＰＳ（In-Plane Switching）等の液晶モードに適用することができる。本発明は、配向膜の下面を溝形状として配向膜に配向能を付与することにより、従来に比して生産性が高く、十分なアンカリング強度、画質を確保することができるようにする。

従来、ＴＮ、ＥＣＢ、ＳＴＮ、ＩＰＳ等の各種液晶モードの液晶表示パネルでは、配向処理により液晶分子を一定方向に配向させており、この配向処理に種々の手法が提案されている。

ここでこの配向処理の１つであるラビング法は、最も頻繁に使用される方法であり、ポリイミド等からなる高分子膜による配向膜を透明電極上に形成した後、表面に布等を取り付けたローラーでこの配向膜を一定方向に擦ることにより、この配向膜に配向能を付与する。しかしながらラビング法では、ラビング屑等が付着して配向膜の表面を汚染する恐れがあり、また静電気の発生によりＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を破壊する恐れもある。

ラビング法に代わる配向処理方法であるいわゆるグレーティング法は、基板表面の配向膜を加工してグレーティング（溝）を形成し、このグレーティングによる弾性歪みを利用して液晶分子を配向させる。グレーティング法では、弾性自由エネルギーが最も安定になるグレーティングに沿って平行な方向に液晶分子が配向する。

このグレーティング法に関して、M.Nakamura et al. J.Appl.Phys, 52, 210(1981)には、配向膜を形成する感光性ポリマーに光を照射して一定の間隔で直線状にグレーティングを形成する方法が提案されている。また日本特開平１１−２１８７６３号公報には、基板上の光重合成モノマーに光を照射してグレーティング状の配向膜を形成する方法が提案されている。また日本特開２０００−１０５３８０号公報には、転写の手法を適用して基板表面に形成された樹脂塗布膜にグレーティングの凹凸形状を形成し、グレーティング状の配向膜を形成する方法が提案されている。

このグレーティング法では、グレーティングのピッチと高さとの調節によりアンカリングエネルギーを制御できることが知られている（Y. Ohta et al., J.J.Appl.Phys., 43, 4310(2004)）。

またグレーティング法では、ポリイミド等の配向膜材自体が有する配向規制力を利用してアンカリング強度を向上する方法も提案されている。すなわち日本特開平５−８８１７７号公報には、フォトリソグラフィー法により感光性ポリイミドをパターニングする方法が提案されており、また日本特開平８−１１４８０４号公報には、所定方向ではストライプ状であって、この所定方向と直交する方向では表面形状が鋸歯状である凹凸形状を第１配向膜の表面に形成し、この第１配向膜上に、この直交する方向に分子軸が揃った有機物を積層して配向膜を形成する方法が提案されている。また日本特開平３−２０９２２０号公報には、感光性ガラスをフォトエッチングして表面に凹凸形状を形成した後、配向材を塗布する方法が提案されている。

ところでグレーティング法によれば、ラビング法による配向膜表面の汚染、静電気の発生を防止することができる。

しかしながらグレーティング法により、単に、弾性歪み効果のみを利用して液晶分子を配向させる場合には、ラビング法と同等のアンカリング強度にするために、溝のピッチＰと高さＨとの比Ｔ（＝Ｈ／Ｐ）を十分に大きくする必要がある。具体的に、上述のY. Ohta et al., J.J.Appl.Phys., 43, 4310(2004)）によれば、ラビング処理を行った配向膜と同等の方位角アンカリング強度（約１×１０^-4〔Ｊ／ｍ² 〕を得るためには、溝のピッチＰと高さＨとの比Ｔを１以上とする必要がある。従って実用で想定されるグレーティングのピッチが１〔μｍ〕以上であることから、十分な方位角アンカリング強度を確保するためには、単に、弾性歪み効果のみを利用して液晶分子を配向させる場合には、グレーティングの深さを１〔μｍ〕以上とすることが必要になる。ここで液晶表示パネルでは、セルギャップが３〜４〔μｍ〕程度であることから、グレーティングの深さを１〔μｍ〕以上とすると、深さが１〔μｍ〕以上の周期的な凹凸がパネル面内に形成されることになり、リタデーションがパネル面内で変化することになり、コントラスト比を十分に確保することが困難になる。また生産性を考慮すると、グレーティングの深さを１〔μｍ〕未満として、十分なアンカリング強度を確保することが望まれる。

これによりグレーティング法により、単に、弾性歪み効果のみを利用して液晶分子を配向させる場合には、十分なアンカリング強度を確保する点で、実用上、未だ不十分な問題がある。

これに対して配向膜材自体が有する配向規制力を利用してアンカリング強度を向上する方法によれば、グレーティングの深さを１〔μｍ〕未満としても、十分なアンカリング強度を確保することが予測される。

しかしながら日本特開平５−８８１７７号公報に開示の手法では、配向膜に感光性を有する材料しか適用し得ず、これまで生産で安定的に使用してきた耐熱性、機械的強度、化学的安定性、電圧保持特性に優れた材料を使用できなくなる問題がある。また日本特開平８−１１４８０４号公報に開示の手法では、配向膜を積層構造とすることが必要なことから、製造工程が複雑になり、生産性が劣化する問題がある。また日本特開平３−２０９２２０号公報に開示の手法では、配向膜の高分子鎖の方向を揃える方法が明確でなく、これにより実用上未だ不十分な問題がある。
日本特開平１１−２１８７６３号公報日本特開２０００−１０５３８０号公報日本特開平５−８８１７７号公報日本特開平８−１１４８０４号公報日本特開平３−２０９２２０号公報 M.Nakamura et al. J.Appl.Phys, 52, 210(1981) Y. Ohta et al., J.J.Appl.Phys., 43, 4310(2004)

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、これらの問題点を一挙に解決し、従来に比して生産性が高く、十分なアンカリング強度、画質を確保することができる液晶表示パネル及び液晶表示パネルの製造方法を提供する。

上記の課題を解決するため請求項１の発明は、対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルに適用して、前記２つの基板の少なくとも１つの基板は、配向膜を作成する面の形状が、所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された溝形状となるように形成され、高分子膜で前記溝形状を被覆して、高分子鎖が前記直交する方向に揃った前記配向膜が形成される。

また請求項１８の発明は、対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルに適用して、前記２つの基板の少なくとも１つの基板は、配向膜を作成する面の形状が、所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された溝形状となるように形成され、前記溝形状を高分子膜で被覆して、前記直交する方向に前記液晶の分子を配向させる前記配向膜が形成される。

また請求項３４の発明は、対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルに適用して、前記２つの基板の少なくとも１つの基板は、絶縁基板上に、所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された面を高分子膜で被覆して、高分子鎖が前記直交する方向に揃った位相差板の配向膜と、前記位相差板の配向膜により決まる方向に配向した液晶による位相差板とが順次形成される。

また請求項３５の発明は、対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルに適用して、前記２つの基板の少なくとも１つの基板は、絶縁基板上に、所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された面を高分子膜で被覆した位相差板の配向膜と、前記直交する方向に分子が配向した液晶による位相差板とが順次形成される。

また請求項３６の発明は、対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルの製造方法に適用して、前記液晶表示パネルの製造方法は、前記２つの基板の少なくとも１つの基板において、配向膜を作成する面の形状が、所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された溝形状となるように前記１つの基板を加工する溝加工のステップと、前記溝形状を高分子膜で被覆して、高分子鎖が前記直交する方向に揃った前記配向膜を形成する配向膜作成のステップとを有するようにする。

また請求項３７の発明は、対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルの製造方法に適用して、前記２つの基板は、絶縁基板上に、順次、電極、配向膜が形成され、前記液晶表示パネルの製造方法は、前記２つの基板の少なくとも１つの基板において、配向膜を作成する面の形状が、所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された溝形状となるように前記１つの基板を加工する溝加工のステップと、前記溝形状を高分子膜で被覆して、前記液晶の分子を前記直交する方向に配向させる前記配向膜を形成する配向膜作成のステップとを有するようにする。

また請求項３８の発明は、対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルの製造方法に適用して、前記２つの基板の少なくとも１つの基板は、透明基板上に、位相差板の配向膜、位相差板が順次設けられ、前記液晶表示パネルの製造方法は、前記配向膜を作成する面の形状が、所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された溝形状となるように、前記１つの基板を加工する溝加工のステップと、前記溝形状を高分子膜で被覆して、高分子鎖が前記直交する方向に揃った前記配向膜を形成する配向膜作成のステップと、前記配向膜の上に、液晶を配置する液晶配置のステップと、前記液晶を固化する固化のステップとを有するようにする。

また請求項３９の発明は、対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルの製造方法に適用して、前記２つの基板の少なくとも１つの基板は、透明基板上に、位相差板の配向膜、位相差板が順次設けられ、前記液晶表示パネルの製造方法は、前記配向膜を作成する面の形状が、所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された溝形状となるように、前記１つの基板を加工する溝加工のステップと、前記溝形状を高分子膜で被覆して、前記配向膜を形成する配向膜作成のステップと、前記配向膜の上に、前記直交する方向に分子が配向した液晶を配置する液晶配置のステップと、前記液晶を固化する固化のステップとを有するようにする。

また請求項４０の発明は、対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルに適用して、前記２つの基板の少なくとも１つの基板は、配向膜を作成する面の形状が、所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された溝形状となるように形成され、高分子膜で前記溝形状を被覆して、高分子鎖が前記所定の方向に揃った前記配向膜が形成される。

また請求項４１の発明は、対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルに適用して、前記２つの基板の少なくとも１つの基板は、配向膜を作成する面の形状が、所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された溝形状となるように形成され、前記溝形状を高分子膜で被覆して、前記所定の方向に前記液晶の分子を配向させる前記配向膜が形成される。

請求項１、請求項１８、請求項３６又は請求項３７の構成による、所定方向に延長する溝が直交する方向に繰り返し形成された溝形状を高分子膜で被覆して形成される配向膜は、作成時における熱処理の伸縮により、溝の延長方向と直交する方向に、高分子が揃って配向能を確保することになる。これにより請求項１、請求項１８、請求項３６又は請求項３７の構成によれば、簡易な工程により高い生産性を確保して配向膜を作成することができる。ここでこのようにして確保される配向能は、溝の深さを深くしなくても、十分なアンカリング強度により液晶分子を配向させることができ、従来技術の問題点を一挙に解決して、従来に比して生産性が高く、十分なアンカリング強度、画質を確保することができる。

また請求項３４、請求項３５、請求項３８又は請求項３９の構成による所定方向に延長する溝が直交する方向に繰り返し形成された面を高分子膜で被覆して形成される位相差板の配向膜は、作成時における熱処理の伸縮により、溝の延長方向と直交する方向に、高分子が揃って配向能を確保することになる。これにより請求項３４、請求項３５、請求項３８又は請求項３９の構成によれば、簡易な工程により高い生産性を確保して配向膜を作成することができる。またこの位相差板の配向膜を利用して位相差板を作成することができる。

また請求項４０又は請求項４１の構成による、所定方向に延長する溝が直交する方向に繰り返し形成された溝形状を高分子膜で被覆して形成される配向膜は、作成時における熱処理の伸縮により、所定方向に、高分子が揃って配向能を確保することになる。これにより請求項４０又は請求項４１の構成によれば、簡易な工程により高い生産性を確保して配向膜を作成することができる。ここでこのようにして確保される配向能は、溝の深さを深くしなくても、十分なアンカリング強度により液晶分子を配向させることができ、従来技術の問題点を一挙に解決して、従来に比して生産性が高く、十分なアンカリング強度、画質を確保することができる。

本発明によれば、従来に比して生産性が高く、十分なアンカリング強度、画質を確保することができる。

本発明の実施例１の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。図１の液晶表示パネルに適用されるＴＦＴアレー基板を示す斜視図である。ラビング処理による液晶表示パネルを観測した写真である。図１の液晶表示パネルを観測した写真である。図１の液晶表示パネルに電圧を印加した状態を示す断面図である。本発明の実施例２の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルのＴＦＴアレー基板を示す斜視図である。本発明の実施例３の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルのＴＦＴアレー基板を示す斜視図である。本発明の実施例４の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。図８の液晶表示パネルのＴＦＴアレー基板を示す斜視図である。図８の液晶表示パネルに電圧を印加した状態を示す断面図である。本発明の実施例５の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。図１１の液晶表示パネルに電圧を印加した状態を示す断面図である。本発明の実施例６の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。図１３の液晶表示パネルに電圧を印加した状態を示す断面図である。本発明の実施例７の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルの１画素の概略構成を示す平面図である。図１５をＡ−Ａ線で切り取って示す詳細な断面図である。本発明の実施例８の液晶表示装置に適用されるＴＦＴアレー基板の構成を示す斜視図である。本発明の実施例９の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。本発明の実施例１０の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。本発明の実施例１１の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。本発明の実施例１２の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。本発明の実施例１３の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す平面図である。図２２の液晶表示パネルの断面図である。図２２の液晶表示パネルに電圧を印加した状態を示す断面図である。本発明の実施例１４の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す平面図である。本発明の実施例１５の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。図２６の液晶表示パネルに電圧を印加した状態を示す断面図である。

符号の説明

１、４１、５１、６１、７１、１０１、１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１……液晶表示パネル、２、２２、３２、４２、７２、９２、１０２……ＴＦＴアレー基板、３、４３、７３、１０３、１１３、１２３、１３３……ＣＦ基板、４、１０……ガラス基板、５……カラーフィルタ、６、１１、１０５……絶縁膜、７、１２……電極、８、１３、１０６……配向膜、１５、５５、１０８……液晶分子、７４……反射表示部、７５……透過表示部、７６、７９、１０７……１／４波長板、７７、８０……１／２波長板、７８、８１……偏光板、１４４……突起、Ｍ……溝

以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。

（１）実施例の構成及び動作
図１は、本発明の実施例１の液晶表示装置に適用される液晶表示パネル１を部分的に拡大して示す断面図である。この実施例の液晶表示装置は、いわゆる透過型又は反射型であり、この図１において液晶表示パネル１の上側である表側面等に偏光板等が設けられる。また透過型ではこの図１において液晶表示パネル１の下側である背面側にバックライト装置が設けられ、反射型では、この図１において液晶表示パネル１の上側である表面側にフロントライト装置が設けられる。

この液晶表示パネル１は、ＴＦＴアレー基板２とＣＦ基板３とにより液晶を挟持する。ここでＣＦ基板３は、透明の絶縁基板であるガラス基板４上に、カラーフィルタ５、絶縁膜６、透明電極による電極７、配向膜８を順次形成して作成される。ここで電極７は、通常は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を全面に成膜して形成されるものの、画素毎に又はサブ画素毎に、パターニングしてもよい。また配向膜８は、水平配向を誘起する液晶配向材として可溶性ポリイミドとポリアミック酸の混合物を印刷法により塗布した後、２００度の温度で７５分間焼成することにより、ポリイミド薄膜を膜厚５０〔ｎｍ〕により形成し、その後、ラビング処理により配向能を付与して作成される。なおラビング処理の方向は、この図において矢印の方向であり、後述する溝Ｍの延長方向と直交する方向である。

これに対してＴＦＴアレー基板２は、図２に示すように、透明の絶縁基板であるガラス基板１０に、ＴＦＴ等を形成して絶縁膜１１を形成し、この絶縁膜１１上に、電極１２、配向膜１３を順次形成して作成される。

ＴＦＴアレー基板２は、配向膜１３を作成する面の形状が、所定方向に直線状に延長する溝がこの所定方向と直交する方向に繰り返し形成された溝形状となるように形成されて、この溝形状を高分子膜で被覆して配向膜１３が形成される。またこの実施例では、絶縁膜１１の表面形状がこの溝形状に形成されて、配向膜１３を作成する面が溝形状に形成される。

ここで溝Ｍは、その断面形状が、溝Ｍの頂点を中心とした対称形状の略円弧形状に形成される。また溝Ｍは、ピッチＰが１〔μｍ〕、高さ（深さ）Ｈが２００〔ｎｍ〕により形成され、これによりピッチＰと高さＨとの比Ｔ（＝Ｈ／Ｐ）が１未満の０．２により形成される。

より具体的に、ＴＦＴアレー基板２において、絶縁膜１１は、ノボラック系、アクリル系等の有機物レジスト材料、若しくはＳｉ０₂ 、ＳｉＮ、又はＳｉ０₂ 、ＳｉＮを主成分とする無機系の材料で形成される。

ここで感光性の有機物レジスト材料で絶縁膜１１を形成する場合、ＴＦＴアレー基板２は、感光性の有機物レジスト材料をコートした後、プリベークし、その後、溝Ｍに対応するパターンを有するマスクを用いて紫外線等によりレジスト材料を露光する。また現像、ポストベークし、これによりフォトリソグラフィー法を適用して、絶縁膜１１の表面を溝形状に加工する。なおマスクを使用する代わりに、異なる２方向から照射される光束の干渉を利用して露光処理してもよい。またフォトリソグラフィー法に代えて、ナノインプリント法等の手法を適用してもよい。

また無機系材料で、絶縁膜１１を形成する場合、ＴＦＴアレー基板２は、真空蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等により、この無機系材料を所定膜厚で堆積させた後、フォトリソグラフィー法により、感光性有機物レジスト材料を溝状にパターニングし、その後、ウェットエッチング又はドライエッチングして、配向膜１３側面を溝形状とする。また絶縁膜１１は、一般に市販されている無機系材料と有機系材料との混合物で感光性を有する材料を使用して作成することもでき、この場合は、フォトリソグラフィー法によりパターニングした後、焼成等の過程を経ることで、有機物系の成分が雰囲気中に飛散し、主に無機物の成分から絶縁膜１１が形成される。

また電極１２は、透過型では、通常は、ＩＴＯ等の透明電極材料を全面に成膜した後、パターニングして形成される。なお反射型では、アルミニウム、銀等の金属材料を適用するようにしてもよい。

配向膜１３は、一般的に使用されているポリイミド系の材料を、オフセット印刷法によって塗布した後、２００度の温度で７５分間焼成して成膜される。配向膜１３は、この焼成の処理により、配向膜中の高分子鎖が溝Ｍの延長方向と直交する方向に揃い、配向能が付与される。なお配向膜１３の塗布法には、スピンコート法、ガンマブチルラクトン、アセトン等の溶媒で希釈した溶液の槽の中に漬けるディッピング法、スプレーにより噴霧する方法等、種々の手法を適用することができる。

ここで配向膜１３は、下層の表面形状を溝形状とした状態で、配向材の塗布、焼成を行う過程において、配向膜中の高分子鎖の方向が溝Ｍの延長方向に対して直交する方向に揃い、配向能が付与される。これは焼成時における温度上昇、温度降下の過程で、基板１０が膨張、収縮し、この膨張、収縮による応力が溝形状により配向膜１３の特定方向に作用する１軸延伸効果により、配向膜中の高分子鎖がこの直交する方向に揃うことが、要因の一つとして考えられる。

種々に検討した結果によれば、このような塗布後の焼成により一定の方向に分子軸が揃うためには、配向膜１３の下側面に、この一定方向と直交する方向に延長する溝Ｍが形成されていることが必要であり、単なる突起、凹凸では、各頂点から裾野に向かう方向に配向膜の分子軸が並び、特定方向に配向能を付与できないことが判った。

また溝Ｍについては、ピッチＰと高さＨとの比Ｔ（＝Ｈ／Ｐ）が１未満の場合であっても、十分に配向能を付与することができ、配向膜１３の下側面を溝形状に加工する観点からすると、ピッチＰと高さＨとの比Ｔを１未満として、さらに好ましくは、ピッチＰと高さＨとの比Ｔを０．５未満として、生産性を向上することができる。

液晶表示パネル１は、ＴＦＴアレー基板２、ＣＦ基板３をシール材で貼り合わせた後、これらＴＦＴアレー基板２、ＣＦ基板３間のギャップに、正の誘電率異方性を有するネマティック液晶が注入されて形成される。なおこの図１においては、液晶分子を符号１５で示し、θ、θ／２は、液晶分子１５のチルト角である。この場合、液晶を注入して液晶分子１５の配向方向を確認したところ、ＴＦＴアレー基板２側面では、溝Ｍの延長方向と直交する方向に液晶分子１５が配向しており、図１に示すように、溝Ｍの延長方向がラビング方向と直交するようにＴＦＴアレー基板２、ＣＦ基板３を貼り合わせた場合には、液晶分子１５がホモジニアス配向することが確認された。なお溝Ｍの延長方向がラビング方向と平行となるようにＴＦＴアレー基板２、ＣＦ基板３を貼り合わせた場合には、液晶分子１５がツイスティッドネマティック配向することが確認された。

すなわち図４は、図３との対比により、液晶表示パネル１の１画素（赤色、緑色、青色のサブ画素の１組）の偏光顕微鏡による観測結果を示す写真であり、偏光板をクロスニコル配置とし、その間に、ホモジニアス配向させた液晶表示パネル１を配置して観測した場合である。なお液晶表示パネル１は、光学軸が偏光子の吸収軸と平行になるように配置した。また図３は、ＴＦＴアレー基板２側の配向膜１３を省略してこの液晶表示パネル１と同一に構成した、単に弾性歪み効果のみを利用して液晶分子を配向させる従来のグレーティング法による液晶表示パネルの、図４と同一の条件による観測結果である。

この場合、液晶表示パネル１の光学軸が完全に揃っていれば、偏光子から入射した光に位相変化が生じないことになり、黒として観察されることになる。しかしながら、局所的に光学軸がずれていると、グレー或いは白の模様として観察されることになる。

この図３及び図４の観測結果によれば、図４の方が、より黒く観察されていることから、単に弾性歪み効果のみを利用して液晶分子を配向させる従来のグレーティング法による液晶表示パネルに比して、この実施例の液晶表示パネル１の方が、配向規制力が高いと判断することができる。

またこの実施例の液晶表示パネル１では、溝のピッチＰと高さＨとの比Ｔが、１以下の０．２であることから、この比が１以上必要である単に弾性歪み効果のみを利用して液晶分子を配向させる従来のグレーティング法に比して、格段的に溝Ｍの作成工程を簡略化して高い生産性を確保することができる。また種々の特性の優れた材料を適用して生産することができ、さらには簡易かつ確実に配向能を付与できることにより、グレーティング法において、配向膜材自体が有する配向規制力を利用する従来構成の種々の問題点も有効に回避することができる。

また図３及び図４の観察結果より、この実施例の液晶表示パネル１では、ＴＦＴアレー基板２側で溝Ｍの延長方向と直交する方向に液晶分子が配向しているのに対し、従来のグレーティング法による液晶表示パネルでは、ＴＦＴアレー基板２側で溝Ｍの延長方向と平行方向に液晶分子が配向しているのを確認することができた。これによりこの実施例の配向膜１３による液晶分子１５の配向が、弾性歪み効果を利用する従来のグレーティング法によるものとは異なることを確認することができた。

またホモジニアス配向している液晶セルのチルト角をクリスタルローテーション法によって測定したところ、約１．５度であった。ここでＴＦＴアレー基板２及びＣＦ基板３を共にラビング処理した場合の液晶セルのチルト角が約３度であることから、この実施例による液晶表示パネル１では、ＣＦ基板３の表面におけるチルト角θが３度であり、ＴＦＴアレー基板２の表面におけるチルト角が０度であると考えられる。

図５は、この液晶表示パネル１に電圧を印加した場合の模式図である。この液晶表示パネル１は、電圧を印加しても、ＴＦＴアレー基板２、ＣＦ基板３の界面近傍では、液晶分子の配向は変化せず、界面から離れるに従って徐々に液晶分子１５のチルト角が大きくなり、ＴＦＴアレー基板２及びＣＦ基板３間の中央部分で、チルト角が約９０度となって最大となる。

この電圧印加時のリタデーションを回転検光子法によって測定し、ＴＦＴアレー基板２、ＣＦ基板３を共にラビング処理した液晶セルのリタデーションと比較した。ここでアンカリング強度が弱い場合には、電圧の印加により、ＴＦＴアレー基板２側界面における液晶分子のチルト角が変化することから、ＴＦＴアレー基板２、ＣＦ基板３を共にラビング処理した液晶セルに比してリタデーションが小さくなる。しかしながら測定した結果によれば、電圧印加時、この実施例の液晶表示パネル１は、ＴＦＴアレー基板２、ＣＦ基板３を共にラビング処理した液晶セルとほぼ同等のリタデーションが測定され、これによりＴＦＴアレー基板２側の配向膜１３により、十分なアンカリング強度を確保していることを確認することができた。

なおこの図１の例では、ＴＦＴアレー基板２の配向膜１３及びＣＦ基板３の配向膜８にそれぞれ溝形状及びラビング処理により配向能を付与する場合について述べたが、本実施例はこれに限らず、これとは逆に、ＴＦＴアレー基板２の配向膜１３及びＣＦ基板３の配向膜８をそれぞれラビング処理及び溝形状により配向能を付与してもよく、またＴＦＴアレー基板２及びＣＦ基板３の配向膜８、１３の双方に溝形状により配向能を付与してもよい。またこの図１の例では、ネマティック液晶を適用する場合について述べたが、スメクティック、コレステリック等、種々の液晶を広く適用することができる。

（２）実施例の効果
以上の構成によれば、液晶を挟持して対向する２つの基板２、３の少なくとも１つの基板２において、配向膜１３を作成する面の形状を、所定方向に延長する溝Ｍがこの所定方向と直交する方向に繰り返し形成された溝形状とし、この溝形状を高分子膜で被覆して配向膜１３を形成することにより、従来に比して生産性が高く、十分なアンカリング強度、画質を確保することができる。

すなわちこの１つの基板において、高分子鎖がこの直交する方向に揃うように配向膜１３を形成することにより、単に弾性歪み効果を利用する従来のグレーティング法に比して、溝の深さを浅くして十分なアンカリング強度を確保することができ、生産性を向上することができる。

また溝による１軸延伸効果により、高分子鎖がこの直交する方向に揃うように形成することにより、簡易に配向能を付与することができる。

また溝の深さを溝のピッチで割り算した値が１未満であることにより、高い生産性を確保することができる。

またこの１つの基板表面で、この直交する方向に液晶の分子が配向するように設定することにより、ネマティック液晶、スメクティック、コレステリック等、種々の液晶を広く適用することができる。

またガラス基板１０及び電極１２間に形成された絶縁膜１１の表面形状を溝形状として、配向膜１３を作成する面の形状を溝形状とすることにより、絶縁膜１１を加工する種々の手法を広く適用して、従来に比して生産性が高く、十分なアンカリング強度、画質を確保することができる。

図６は、図２との対比により本発明の実施例２に適用される液晶表示パネルのＴＦＴアレー基板を示す斜視図である。このＴＦＴアレー基板２２は、絶縁膜１１の表面形状に代えて、電極１２の表面形状が溝形状に形成されて、配向膜１３を作成する面の形状が溝形状に形成される。この実施例の液晶表示パネルは、この溝形状の加工に関する点が異なる点を除いて、実施例１の液晶表示パネル１と同一に形成される。

すなわちこの実施例に係るＴＦＴアレー基板２２は、実施例１について上述したと同様にしてガラス基板１０上に一定の膜厚により絶縁膜１１が形成される。また続いて、ＩＴＯ、アルミニウム、銀等を成膜した後、フォトリソグラフィー法により感光性レジストを溝状にパターニングし、ウェットエッチング処理又はドライエッチング処理して電極１２に溝形状が形成される。なお実施例１について上述したと同様に、図６に示す構成をＣＦ基板側に適用してもよい。

この実施例のように、絶縁膜の表面形状に代えて、電極１２の表面形状を溝形状として、配向膜を作成する面の形状を溝形状にしても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図７は、図２との対比により本発明の実施例３の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルのＴＦＴアレー基板を示す斜視図である。このＴＦＴアレー基板３２は、絶縁膜１１の表面形状に代えて、絶縁基板であるガラス基板１０の表面形状が直接、溝形状とされて、配向膜１３を作成する面の形状が溝形状に形成される。この実施例の液晶表示パネルは、この溝形状の加工に関する点が異なる点を除いて、実施例１の液晶表示パネル１と同一に形成される。なおこの図７の例では、絶縁膜が省略されているものの、必要に応じて絶縁膜を設けるようにしてもよい。

すなわちＴＦＴアレー基板３２は、ガラス基板１０の表側面において、フォトリソグラフィー法により感光性レジストを溝状にパターニングした後、ウェットエッチング処理又はドライエッチング処理し、ガラス基板１０の表側面が溝形状に加工される。その後、電極１２、配向膜１３が順次作成される。なお実施例１について上述したと同様に、図７に示す構成をＣＦ基板側に適用してもよい。

この実施例のように、絶縁膜の表面形状に代えて、絶縁基板の表面形状を溝形状として、配向膜を作成する面の形状を溝形状にしても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図８は、図１との対比により本発明の実施例４の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。この実施例の液晶表示パネル４１は、ＴＦＴアレー基板４２に形成される溝Ｍの断面形状が異なる点、及びＣＦ基板４３側にもＴＦＴアレー基板４２と同様の溝形状が形成される点を除いて、実施例１〜３の液晶表示パネルと同一に構成される。なおこの図８、後述する図９及び図１０では、理解を容易とするために、実施例１と同様に、絶縁膜６、１１の表面形状を溝形状とする図を示す。

すなわち図９に示すように、ＴＦＴアレー基板４２においては、溝Ｍを横切る方向の断面形状が、溝Ｍの頂点を中心として非対称形状に形成され、これにより液晶表示パネル４１は、ＴＦＴアレー基板４２の表面における液晶分子１５のチルト角θを、この非対称形状で決まる角度に制御する。

すなわちこの実施例において、ＴＦＴアレー基板４２は、断面形状が鋸歯形状となるように溝Ｍが形成され、これにより１対の斜面Ｍ１及びＭ２による断面三角形形状の突条が順次所定ピッチで繰り返されるように、溝形状が形成される。これによりＴＦＴアレー基板４２は、ガラス基板１０の表面と平行な面Ｈに対するこの１対の斜面Ｍ１及びＭ２の成す角度θ１、θ２が異なる角度に設定されて、液晶分子１５のチルト角が制御される。なお溝の断面形状は、この図９に示すように、断面形状を鋸歯形状とする場合に限らず、例えば溝Ｍの頂点を一方の側に偏らせて非対称形状とする場合等、要は、非対称形状に溝を形成して液晶分子１５のチルト角を種々に制御することができる。

より具体的に、この実施例において、溝Ｍは、ピッチＰが１〔μｍ〕、高さＨが２００〔ｎｍ〕に形成され、角度θ１が３度に設定される。また実施例１と同様に、ポリイミド系の材料を塗布した後、２００度の温度で７５分間焼成して５０〔ｎｍ〕により配向膜１３を成膜した。またＣＦ基板４３についても、ＴＦＴアレー基板４２と同一に溝形状を形成した後、配向膜８を形成した。

この実施例の液晶表示パネル４１は、ＴＦＴアレー基板４２、ＣＦ基板４３をシール材で貼り合わせた後、これらＴＦＴアレー基板４２、ＣＦ基板４３間のギャップに、正の誘電率異方性を有するネマティック液晶が注入されて形成される。

ここで実施例１について上述したと同様にして液晶分子１５の配向方向を確認したところ、溝Ｍの延長する方向と直交する方向に配向していることを確認することができた。また図８に示すように、ＴＦＴアレー基板４２における鋸歯形状の連続する方向と、ＣＦ基板４３における鋸歯形状の連続する方向とが逆向きになるように、ＴＦＴアレー基板４２、ＣＦ基板４３を貼り合わせた場合、ホモジニアス配向となり、ＴＦＴアレー基板４２における鋸歯形状の連続する方向と、ＣＦ基板４３における鋸歯形状の連続する方向とが同じ向きになるように、ＴＦＴアレー基板４２、ＣＦ基板４３を貼り合わせた場合、π配向することが確認された。

図１０は、この液晶表示パネル４１に電圧を印加した場合の模式図である。この液晶表示パネル４１は、電圧を印加しても、ＴＦＴアレー基板４２、ＣＦ基板４３の界面近傍では、液晶分子の配向は変化せず、界面から離れるに従って徐々に液晶分子１５のチルト角が大きくなり、ＴＦＴアレー基板４２及びＣＦ基板４３間の中央部分で、チルト角が約９０度となって最大となる。液晶表示パネル４１は、この状態でＴＦＴアレー基板、ＣＦ基板を共にラビング処理した液晶セルとほぼ同等のリタデーションが測定され、これにより十分なアンカリング強度を確保していることを確認することができた。

以上の構成によれば、溝を横切る方向の断面形状を、溝の頂点を中心として非対称形状に形成することにより、液晶分子のチルト角を種々に制御することができる。

図１１は、図１との対比により本発明の実施例５の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。この実施例の液晶表示パネル５１は、正の誘電率異方性を有するネマティック液晶に代えて、負の誘電率異方性を有するネマティック液晶がＴＦＴアレー基板２及びＣＦ基板３間に注入される点、ホメオトロピック配向を誘起する配向膜を使用する点を除いて、実施例１〜３の液晶表示パネル１と同一に構成される。なおこの図１１、後述する図１２では、理解を容易とするために、実施例１と同様に、絶縁膜１１の表面形状を溝形状とする図を示す。

この場合、液晶分子５５が、液晶表示パネル５１の厚み方向に配向して、ホメオトオロピック配向していることが確認された。

ここで図１２は、この液晶表示パネル５１に電圧を印加した場合の模式図である。この液晶表示パネル５１は、電圧を印加しても、ＴＦＴアレー基板２、ＣＦ基板３の界面近傍では、液晶分子５５の配向は変化せず、界面から離れるに従って徐々に液晶分子５５のチルト角が小さくなり、ＴＦＴアレー基板２及びＣＦ基板３間の中央部分で、チルト角が約０度となって最小となる。このチルト角が約０度となる液晶分子５５の配向方向が、溝の延長方向と直交する方向であり、チルトの方向がラビング方向によって決まることを確認することができた。

この実施例によれば、負の誘電率異方性を有するネマティック液晶を適用するようにしても、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。

図１３及び図１４は、図８及び図１０との対比により本発明の実施例６の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。この実施例の液晶表示パネル６１は、正の誘電率異方性を有するネマティック液晶に代えて、負の誘電率異方性を有するネマティック液晶がＴＦＴアレー基板４２及びＣＦ基板４３間に注入される点、ホメオトロピック配向を誘起する配向膜を使用する点を除いて、実施例４の液晶表示パネル４１と同一に構成される。なおこの図１３及び図１４では、理解を容易とするために、図８と同様に、絶縁膜６、１１の表面形状を溝形状とする図を示す。

この場合も、実施例５と同様に、液晶分子５５が、液晶表示パネル６１の厚み方向に配向して、ホメオトオロピック配向していることが確認された。またＴＦＴアレー基板４２、ＣＦ基板４３の界面近傍では、溝形状で決まる方向のチルト角で、ガラス基板４、１０の表面に対して垂直方向に配向していることが確認された。

また電圧を印加しても、ＴＦＴアレー基板４２、ＣＦ基板４３の界面近傍では、液晶分子５５の配向は変化せず、界面から離れるに従って徐々に液晶分子５５のチルト角が小さくなり、ＴＦＴアレー基板４２及びＣＦ基板４３間の中央部分で、チルト角が約０度となって最小となる。このチルト角が約０度となる液晶分子５５の配向方向は、溝の延長方向と直交する方向であることを確認することができた。

この実施例によれば、負の誘電率異方性を有するネマティック液晶を適用するようにしても、上述の実施例４と同様の効果を得ることができる。

図１５は、本発明の実施例７の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルの１画素の概略構成を示す平面図であり、図１６は、この液晶表示パネル７１をＡ−Ａ線で切り取って示す詳細な断面図である。なおこの図１５は、ＣＦ基板７３に形成された溝Ｍを液晶分子１５と共に示す図である。

この液晶表示パネル７１は、いわゆる半透過型であり、１つの画素中に反射表示部７４と透過表示部７５とが設けられ、ＴＦＴアレー基板７２の下面に、１／４波長板７６、１／２波長板７７、偏光板７８が順次設けられる。またＣＦ基板７３の上面に、１／４波長板７９、１／２波長板８０、偏光板８１が順次設けられる。

ここでＴＦＴアレー基板７２は、ガラス基板１０に、順次、絶縁膜１１、電極１２、配向膜１３を形成した後、ラビング処理して配向膜１３に配向能が付与される。また反射表示部７４では、入射光を散乱させるように、絶縁膜１１に凹凸形状が形成されて、電極１２、配向膜１３の表側面が凹凸形状に形成される。

またＣＦ基板７３は、ガラス基板４に、カラーフィルタ５、絶縁膜６、電極７、配向膜８が順次形成され、実施例１〜４について上述したＴＦＴアレー基板と同様に、配向膜８を形成する面の形状を溝形状とすることにより、配向膜８に配向能が付与される。

ここでこの液晶表示パネル７１において、反射表示部７４、透過表示部７５は、同一の軸角度、リタデーションの光学設計がなされ、ＴＦＴアレー基板７２及びＣＦ基板７３間のギャップが同一間隔に設定される。また透過表示部７５では、ＣＦ基板７３に形成された溝Ｍの延長方向が、ＴＦＴアレー基板７２におけるラビング方向と一致するように設定されるのに対し、反射表示部７４では、ＣＦ基板７３に形成された溝Ｍの延長方向がＴＦＴアレー基板７２におけるラビング方向に対して斜めに傾いた方向となるように設定される。

これによりこの液晶表示パネル７１は、反射表示部７４及び透過表示部７５で、ＴＦＴアレー基板７２及びＣＦ基板７３間のギャップに段差を設けることなく、１つの画素内で異なる配向を簡易に確保することができる。なおこの実施例では、透過表示部７５はホモジニアス配向とし、反射表示部７４は５０度ツイスト配向とした。なお反射表示部７４のツイスト角度は、５０度に限らず、４０度〜７０度の範囲で、半透過型液晶表示パネル７１を構成することができる。従ってこの実施例では、透過表示部７５における溝Ｍの延長方向に対して、反射表示部７４における溝Ｍの延長方向が５０度の角度となるように設定されているものの、この角度は、４０度〜７０度の範囲で、実用に供することができる。

すなわち半透過型の液晶表示パネルにおいて、透過表示部では、背面から入射した光が単に液晶を透過して出射されるのに対し、反射表示部では、入射光が液晶を往復するようになる。これにより透過表示部と反射表示部とで出射光に同一の位相差を与えるためには、透過表示部に比して、反射表示部のギャップを１／２の間隔に設定することが必要になり、透過表示部と反射表示部とで、ＴＦＴアレー基板及び又はＣＦ基板の液晶側面に段差を設けることが必要になる。

しかしながらこのように段差を設ける場合には、工程が煩雑になり、生産性が低下する。また段差により光漏れが発生し、コントラストが低下する問題もある。なお、光漏れについては、透過表示部の反射表示部側境界を金属電極で被覆して遮光する方法もあるが、この場合、表示に供しない無効な領域が発生することにより、高精細化の障害となる。

しかしながらこの実施例によれば、このような段差を設けなくてよいことにより、簡易な工程で、高反射率、高開口率の液晶表示パネルを構成することができる。

なおこの実施例では、ＣＦ基板７３側において、溝形状により配向膜に配向能を付与する場合について述べたが、これに代えてＴＦＴアレー基板７２側において、溝形状により配向膜に配向能を付与するようにしてもよく、またＣＦ基板７３及びＴＦＴアレー基板７２の双方において、溝形状により配向膜に配向能を付与するようにしてもよい。またＣＦ基板７３及びＴＦＴアレー基板７２の双方において、溝形状により配向膜に配向能を付与する場合には、ＣＦ基板７３及びＴＦＴアレー基板７２の双方で、又は１方で、透過表示部における溝の延長方向に対して反射表示部における溝の延長方向を傾けるようにすることができる。

またこのようにＣＦ基板７３及び又はＴＦＴアレー基板７２において、溝形状により配向膜に配向能を付与する場合には、実施例４について上述したように、溝の断面形状を非対称形状としてチルト角を制御するようにしてもよい。

また実施例５、６について上述したように、正の誘電率異方性を有する液晶に代えて、負の誘電率異方性を有する液晶を適用するようにしてもよい。

また１つの画素を構成するサブ画素毎に、透過表示部及び又は反射表示部で溝Ｍの傾きを変化させて、サブ画素毎に、光学特性を最適化するようにしてもよい。なおこのようにサブ画素毎に、光学特性を最適化する構成にあっては、半透過型液晶表示パネルに限らず、透過型液晶表示パネル、反射型液晶表示パネルに適用することもできる。すなわち例えばＣＦ基板及びＴＦＴアレー基板間のギャップを緑色に対して最適化した場合、青色ではギャップの間隔が大きすぎ、赤色ではギャップの間隔が短かすぎることになる。従ってこの場合、緑色のサブ画素に対して青色及び赤色のサブ画素でそれぞれ溝の延長方向を傾けることにより、サブ画素毎に、光学特性を最適化することができる。

以上の構成によれば、１つの画素を透過表示部と反射表示部とで形成し、透過表示部における溝の延長方向に対して、反射表示部における溝の延長方向を傾けることにより、簡易な工程で、高画質の半透過型液晶表示パネルを得ることができる。

図１７は、図２との対比により本発明の実施例８の液晶表示装置に適用されるＴＦＴアレー基板９２の構成を示す斜視図である。このＴＦＴアレー基板９２は、一定のピッチＰによる溝Ｍが一定本数以上連続しないようにして、溝Ｍが形成される。より具体的に、ＴＦＴアレー基板９２は、連続する溝ＭにおいてピッチＰがランダムに変化するように設定される。これによりＴＦＴアレー基板９２は、連続する溝Ｍが回折格子として機能しないように設定される。この実施例の液晶表示パネルは、このＴＦＴアレー基板９２におけるピッチＰの設定が異なる点を除いて、上述の各実施例と同一に構成される。

すなわち一定のピッチＰにより溝Ｍを形成した場合には、この周期的な溝Ｍが回折格子として機能するようになり、虹色の干渉縞が見て取られ、画質が著しく劣化する。透過型液晶表示パネルの場合、配向膜が屈折率ほぼ１．５の液晶と接していることから、空気中に溝Ｍが剥き出しになっている場合程では無いものの、ＩＴＯ等の透明電極の屈折率がほぼ２であることから、虹色の干渉縞が発生する。また反射型液晶表示パネルでは、虹色の干渉縞が著しくなる。

しかしながらこの実施例のように、ピッチＰをランダムに変化させて、一定のピッチＰによる溝Ｍが一定本数以上連続しないように設定すれば、このような虹色の干渉縞の発生を防止して画質の劣化を防止することができる。

なおこの実施例では、ＴＦＴアレー基板側に溝形状を形成して配向能を付与する場合について述べたが、この虹色の干渉縞の防止方法は、上述の各実施例、さらには以下に説明する各実施例の何れにも適用することができる。

この実施例では、一定のピッチによる溝が一定本数以上連続しないように、ピッチを可変したことにより、虹色の干渉縞の発生を防止して画質の劣化を防止することができる。

図１８は、図１６との対比により本発明の実施例９の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。この実施例の液晶表示パネル１０１において、上述の実施例と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は適宜省略する。この液晶表示パネル１０１は、透過型であり、ＴＦＴアレー基板１０２の下面に、１／４波長板７６、１／２波長板７７、偏光板７８が順次設けられる。これに対してＣＦ基板１０３の上面には、１／２波長板８０、偏光板８１が順次設けられ、ＣＦ基板１０３のガラス基板４に１／４波長板が形成される。

ここでＣＦ基板１０３は、ガラス基板４上に絶縁膜１０５、配向膜１０６が順次形成される。ＣＦ基板１０３は、この配向膜１０６を形成する面が、上述の実施例１〜３について上述したと同様にして溝形状に形成され、この溝形状を覆うように所定膜厚で高分子材料が塗布される。またその後、加熱、冷却の工程を経、配向膜１０６が形成される。

その後、ＣＦ基板１０３は、位相差板用のネマティック液晶材料が塗布され、このネマティック液晶材料を構成する液晶分子１０８が配向膜１０６により、配向膜１０６に形成された溝Ｍの延長方向と直交する方向に配向することになる。ＣＦ基板１０３は、この状態で紫外線が照射されて液晶材料が固化され、ガラス基板４にＡプレートの１／４波長板１０７が形成される。ＣＦ基板１０３は、その後、カラーフィルタ５、絶縁膜６、電極７、配向膜８が順次形成され、ラビング法により配向膜８に配向能が付与される。

これに対してＴＦＴアレー基板１０２は、順次、ガラス基板１０に絶縁膜１１、電極１２、配向膜１３が形成された後、ラビング法により配向膜１３に配向能が付与される。

なおこのように絶縁膜１０５の表面形状を溝形状に加工する代わりに、実施例３について上述したように、ガラス基板４の表面形状を溝形状に加工するようにしてもよい。

この実施例によれば、溝形状により液晶分子を配向させて、液晶を挟持する絶縁基板に位相差板である１／４波長板を作成することにより、全体の厚みを薄くすることができる。実際上、この実施例では、１／４波長板１０７の厚みを数〔μｍ〕以下とすることができ、全体の厚みを従来に比して格段的に低減することができる。またフォトリソグラフィーの手法を適用して溝形状を精度良く形成できることにより、１つの画素内で溝の延長方向を変化させて、各色のサブ画素毎に、さらには１つの画素内で、光学特性を最適化することができる。

図１９は、図１６及び図１８との対比により本発明の実施例１０の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。この実施例の液晶表示パネル１１１において、上述の実施例と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は適宜省略する。この液晶表示パネル１１１は、半透過型であり、反射表示部７４と透過表示部７５とにより１つの画素が形成される。またＴＦＴアレー基板７２は、図１６の液晶表示パネル７１と同一に構成され、１／４波長板７６、１／２波長板７７、偏光板７８が順次設けられる。

これに対してＣＦ基板１１３は、上面に、１／２波長板８０、偏光板８１が順次設けられる。ＣＦ基板１１３は、液晶表示パネル１０１のＣＦ基板１０３と同様にして、ガラス基板４に、絶縁膜１０５、配向膜１０６、１／４波長板１０７、カラーフィルタ５が形成される。その後、ＣＦ基板１１３は、絶縁膜６が堆積された後、例えばフォトリソグラフィーの手法を適用して透過表示部７５側が選択的に除去され、これにより透過表示部７５と反射表示部７４とに段差が形成される。またその後、電極７、配向膜８が順次形成された後、ラビング法により配向膜８に配向能が付与される。なおこの透過表示部と反射表示部の段差は、対向ＣＦ基板に限らず、ＴＦＴアレー基板側に設けてもよく、双方に設けてもよい。

この実施例によれば、ＣＦ基板の液晶側面に段差を設けて半透過型の液晶表示パネルを構成する場合でも、溝形状により液晶分子を配向させて、液晶を挟持する絶縁基板に位相差板である１／４波長板を作成することにより、実施例９と同様の効果を得ることができる。

図２０は、図１６〜図１９との対比により本発明の実施例１１の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。この実施例の液晶表示パネル１２１において、上述の実施例と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は適宜省略する。この液晶表示パネル１２１は、透過型であり、ＴＦＴアレー基板１０２は、図１８の液晶表示パネル１０１と同一に構成され、１／４波長板７６、１／２波長板７７、偏光板７８が順次設けられる。

これに対してＣＦ基板１２３は、液晶表示パネル１０１のＣＦ基板１０３と同様にして、ガラス基板４に、絶縁膜１０５、配向膜１０６、１／４波長板１０７、カラーフィルタ５が形成される。その後、ＣＦ基板１２３は、絶縁膜６が堆積された後、この絶縁膜６の表面形状が溝形状に加工され、電極７、配向膜８が形成され、これにより溝形状により配向膜８に配向能が付与される。

この実施例によれば、溝形状により液晶を配向させる場合でも、溝形状により液晶分子を配向させて、液晶を挟持する絶縁基板に位相差板である１／４波長板を作成することにより、実施例９と同様の効果を得ることができる。

図２１は、図１６〜図１９との対比により本発明の実施例１２の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。この実施例の液晶表示パネル１３１において、上述の実施例と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は適宜省略する。この液晶表示パネル１３１は、半透過型であり、１つの画素が反射表示部７４と透過表示部７５とにより形成される。またＴＦＴアレー基板７２は、図１６の液晶表示パネル７１と同一に構成され、１／４波長板７６、１／２波長板７７、偏光板７８が順次設けられる。

これに対してＣＦ基板１３３は、液晶表示パネル１０１のＣＦ基板１０３と同様にして、ガラス基板４に、絶縁膜１０５、配向膜１０６、１／４波長板１０７、カラーフィルタ５が形成される。その後、ＣＦ基板１３３は、絶縁膜６が堆積された後、この絶縁膜６の表面形状が溝形状に加工され、電極７、配向膜８が形成され、これにより溝形状により配向膜８に配向能が付与される。ＣＦ基板１３３は、図１６について上述した液晶表示パネル７１と同様に、反射表示部７４と透過表示部７５とで、ギャップが等しくなるように形成され、さらに配向膜８の下面に形成される溝Ｍの延長方向が異なる方向となるように設定される。

この実施例によれば、半透過型液晶表示パネルにおいて、溝の傾きを変化させて一様なギャップで透過表示部及び反射表示部を設ける場合でも、溝形状により液晶分子を配向させて、液晶を挟持する絶縁基板に位相差板である１／４波長板を作成することにより、実施例９と同様の効果を得ることができる。

図２２は、図１５との対比により本発明の実施例１３の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す平面図であり、図２３は、この液晶表示パネル１４１をＡ−Ａ線で切り取って示す詳細な断面図である。また図２４は、図２３との対比により、電極に電圧を印加した状態を示す断面図である。この実施例の液晶表示パネル１４１において、上述の実施例と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は適宜省略する。

この液晶表示パネル１４１において、ＣＦ基板の配向膜８及びＴＦＴアレー基板の配向膜１３は、溝形状により配向能が付与される。なお溝形状の作成にあっては、実施例１〜３の何れを適用するようにしてよい。

液晶表示パネル１４１は、これらＣＦ基板及びＴＦＴアレー基板において、１つの画素の中央から上下方向では、水平方向に延長するように溝Ｍが形成され、また１つの画素の中央から左右方向では、垂直方向に延長するように溝Ｍが形成され、これにより画素の中央を中心とした四角形形状に溝Ｍが形成される。これにより液晶表示パネル１４１は、画素中央を基準にした各方向に対称形状に溝Ｍが形成され、画素の中央を向くように、１つの画素の中央から上下方向では、上下方向に液晶分子１５が配向し、１つの画素の中央から左右方向では、水平方向に液晶分子１５が配向するように設定される。

また液晶表示パネル１４１は、ＴＦＴアレー基板において、１つの画素の中央に、ＣＦ基板に向けて突出するように四角錐形状の突起１４４が形成される。これによりこの液晶表示パネル１４１が、１の画素の中央から周辺に向かうに従ってチルト角が小さくなるように設定される。これにより液晶表示パネル１４１において、同一の極角から液晶セルに対して入射された光の位相は、方位角が異なってもほぼ等しくなるように設定され、液晶表示パネル１４１は、視野角が拡大するように構成される。

この実施例によれば、１つの画素内で、溝の延長する方向を変更することにより、所望の視野角を確保することができる。

すなわち１つの画素の中央を基準にして各方向に対称形状に溝Ｍを形成することにより、視野角を拡大することができる。なお１つの画素を複数のサブピクセルに分割し、各々の中心を基準にして溝を対称形状に形成してもよい。

図２５は、図２２との対比により本発明の実施例１４の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す平面図である。この液晶表示パネル１５１は、同心円状に溝Ｍが形成される点を除いて、実施例１３の液晶表示パネル１４１と同一に構成される。またこれにより１つの画素の中央には、四角錐形状の突起に代えて、円錐形状の突起が設けられる。

この実施例によれば、同心円状に溝を形成しても、実施例１３と同様の効果を得ることができる。

図２６及び図２７は、図２３及び図２４との対比により本発明の実施例１５の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す平面図である。この液晶表示パネル１６１は、四角錐形状、円錐形状の突起が省略され、実施例４について上述した断面形状により溝Ｍが形成される点を除いて、上述の実施例１３又は１４と同様に構成される。

この実施例によれば、溝形状を非対称形状としてチルト角を制御するようにしても、実施例１３、１４と同様の効果を得ることができる。

なお上述の実施例８では、溝のピッチをランダムに変化させて虹色の干渉縞を防止する場合について述べたが、本発明はこれに代えて、又はこれに加えて、溝の延長方向で溝幅を変化させて虹色の干渉縞を防止するようにしてもよい。

また上述の実施例９〜１２では、１／４波長板をＣＦ基板に作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、１／２波長板、偏向板、その他の各種位相差板等をＣＦ基板に作成する場合にも広く適用することができる。またＴＦＴアレー基板側に位相差板を作成ようにしてもよい。

また上述の実施例９〜１２では、ネマティック液晶材料を用いてＡプレートの位相差板を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ハイブリッド配向の液晶材料を用いていわゆるＯプレートの位相差板を作成するようにしてもよく、スメクティック、コレステリック、ディスコティック液晶等、種々の液晶材料を広く適用することができる。また垂直配向を誘起させる配向膜を成膜し、液晶分子をホメオトロピック配向させることにより、いわゆるＣプレートの位相差板を形成してもよい。

また上述の実施例１０〜１２では、１つの画素内では一様に溝を形成して位相差板を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実施例９について上述したと同様に、１つの画素内で溝の延長方向を変化させて、各色のサブ画素毎に、さらには１つの画素内で、光学特性を最適化するようにしてもよい。

また上述の実施例１０〜１２では、絶縁基板の液晶側に位相差板を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これとは逆側に位相差板を作成するようにしてもよい。

また上述の実施例１３〜１５では、１つの画素内で、溝の延長方向を変更する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、１つのサブ画素内で溝の延長方向を変更するようにしてもよい。

また上述の実施例では、適宜、実施例１〜４の手法を選択的に適用して配向膜を形成する面の形状を溝形状とする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、各実施例で説明した構成を損なわない範囲で、各実施例で説明した手法に代えて、実施例１〜４の他の手法を適用してもよい。

また上述の実施例では、絶縁基板としてガラス板を用いる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばプラスチック等、種々の絶縁基板を広く適用することができる。

また上述の実施例では、所定方向に延長する溝がこれと直交する方向に繰り返し形成された面の上に配向膜を被覆し、配向膜の高分子鎖が溝と直交する方向に揃う場合について述べたが、溝の延長する方向に高分子鎖が揃う配向膜を適用してもよい。

また上述の実施例では、所定方向に延長する溝がこれと直交する方向に繰り返し形成された面の上に配向膜を被覆し、液晶分子が溝と直交する方向に揃う場合について述べたが、溝の延長する方向に液晶分子が揃う配向膜を適用してもよい。

本発明は、例えばＴＮ、ＥＣＢ、ＳＴＮ、ＩＰＳ等の液晶モードの液晶表示パネルに適用することができる。

Claims

対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルにおいて、
前記２つの基板の少なくとも１つの基板は、
配向膜を作成する面の形状が、所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された溝形状となるように形成され、
高分子膜で前記溝形状を被覆して、高分子鎖が前記直交する方向に揃った前記配向膜が形成された
ことを特徴とする液晶表示パネル。
前記１つの基板の配向膜は、
前記溝による１軸延伸効果により、高分子鎖が前記直交する方向に揃うように形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
前記溝の深さを前記溝のピッチで割り算した値が、１未満である
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
前記液晶の分子が、
前記直交する方向に配向した
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
前記１つの基板は、
前記配向膜の前記液晶側とは逆側に設けられた絶縁膜の表面形状が前記溝形状に形成されて、前記配向膜を作成する面の形状が前記溝形状に形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
前記１つの基板は、
前記配向膜の前記液晶側とは逆側に設けられた電極の表面形状が前記溝形状に形成されて、前記配向膜を作成する面の形状が前記溝形状に形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
前記１つの基板は、
前記配向膜の前記液晶側とは逆側に設けられた絶縁基板の表面形状が前記溝形状に形成されて、前記配向膜を作成する面の形状が前記溝形状に形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
前記溝は、
前記溝を横切る方向の断面形状が、溝の頂点を中心として対称形状に形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
前記溝は、
前記溝を横切る方向の断面形状が、溝の頂点を中心として非対称形状に形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
前記溝形状は、
前記溝を横切る方向の断面形状が鋸歯形状であり、
前記絶縁基板の表面と平行な面に対して、前記鋸歯形状を形成する隣接する１対の面の角度が異なるように設定されて、前記１つの基板表面における液晶分子のチルト角が設定された
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
前記液晶が、正の誘電率異方性を有するネマティック液晶であり、
前記２つの基板に設けられた電極への電圧の印加により、前記２つの基板の表面では、前記液晶の分子が前記基板の表面と平行な方向に配向したまま、前記２つの基板の中央部分で、前記基板の表面に対して垂直な方向に前記液晶の分子が配向する
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
前記液晶が、負の誘電率異方性を有するネマティック液晶であり、
前記２つの基板に設けられた電極への電圧の印加により、前記２つの基板の表面では、前記液晶の分子が前記基板の表面と垂直な方向に配向したまま、前記２つの基板の中央部分で、前記基板の表面に対して平行な方向であって、かつ前記直交する方向に前記液晶の分子が配向する
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
１つの画素が透過表示部と反射表示部とで形成され、
前記透過表示部における前記溝の延長方向に対して、前記反射表示部における前記溝の延長方向が傾くように設定された
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
前記溝が一定のピッチにより一定本数以上連続しないように、連続する溝でピッチが変化して前記溝が形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
前記２つの基板の少なくとも１つの基板は、
所定方向に延長する溝が該所定方向と直交する方向に繰り返し形成された面を高分子膜で被覆した位相差板の配向膜と、
前記位相差板の配向膜により決まる方向に配向した液晶による位相差板とが順次形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
１つの画素内又はサブ画素内で、前記溝の延長する方向が変更するように設定された
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
１つの画素又はサブ画素の中央を基準にして各方向に対称形状に前記溝が形成された
ことを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示パネル。
対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルにおいて、
前記２つの基板の少なくとも１つの基板は、
配向膜を作成する面の形状が、所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された溝形状となるように形成され、
前記溝形状を高分子膜で被覆して、前記直交する方向に前記液晶の分子を配向させる前記配向膜が形成された
ことを特徴とする液晶表示パネル。
前記１つの基板の配向膜は、
前記溝による１軸延伸効果により、高分子鎖が前記直交する方向に揃うように形成された
ことを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示パネル。
前記溝の深さを前記溝のピッチで割り算した値が、１未満である
ことを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示パネル。
前記１つの基板は、
前記配向膜の前記液晶側とは逆側に設けられた絶縁膜の表面形状が前記溝形状に形成されて、前記配向膜を作成する面の形状が前記溝形状に形成された
ことを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示パネル。
前記１つの基板は、
前記配向膜の前記液晶側とは逆側に設けられた電極の表面形状が前記溝形状に形成されて、前記配向膜を作成する面の形状が前記溝形状に形成された
ことを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示パネル。
前記１つの基板は、
前記配向膜の前記液晶側とは逆側に設けられた絶縁基板の表面形状が前記溝形状に形成されて、前記配向膜を作成する面の形状が前記溝形状に形成された
ことを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示パネル。
前記溝は、
前記溝を横切る方向の断面形状が、溝の頂点を中心として対称形状に形成された
ことを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示パネル。
前記溝は、
前記溝を横切る方向の断面形状が、溝の頂点を中心として非対称形状に形成された
ことを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示パネル。
前記溝形状は、
前記溝を横切る方向の断面形状が鋸歯形状であり、
前記絶縁基板の表面と平行な面に対して、前記鋸歯形状を形成する隣接する１対の面の角度が異なるように設定されて、前記１つの基板表面における液晶分子のチルト角が設定された
ことを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示パネル。
前記液晶が、正の誘電率異方性を有するネマティック液晶であり、
前記２つの基板に設けられた電極への電圧の印加により、前記２つの基板の表面では、前記液晶の分子が前記基板の表面と平行な方向に配向したまま、前記２つの基板の中央部分で、前記基板の表面に対して垂直な方向に前記液晶の分子が配向する
ことを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示パネル。
前記液晶が、負の誘電率異方性を有するネマティック液晶であり、
前記２つの基板に設けられた電極への電圧の印加により、前記２つの基板の表面では、前記液晶の分子が前記基板の表面と垂直な方向に配向したまま、前記２つの基板の中央部分で、前記基板の表面に対して平行な方向であって、かつ前記直交する方向に前記液晶の分子が配向する
ことを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示パネル。
１つの画素が透過表示部と反射表示部とで形成され、
前記透過表示部における前記溝の延長方向に対して、前記反射表示部における前記溝の延長方向が傾くように設定された
ことを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示パネル。
前記溝が一定のピッチにより一定本数以上連続しないように、連続する溝でピッチが変化して前記溝が形成された
ことを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示パネル。
前記２つの基板の少なくとも１つの基板は、
前記絶縁基板上に、
所定方向に延長する溝が該所定方向と直交する方向に繰り返し形成された面を高分子膜で被覆した位相差板の配向膜と、
前記位相差板の配向膜により決まる方向に配向した液晶による位相差板とが順次形成された
ことを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示パネル。
１つの画素内又はサブ画素内で、前記溝の延長する方向が変更するように設定された
ことを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示パネル。
１つの画素又はサブ画素の中央を基準にして各方向に対称形状に前記溝が形成された
ことを特徴とする請求項３２に記載の液晶表示パネル。
対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルにおいて、
前記２つの基板の少なくとも１つの基板は、
絶縁基板上に、
所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された面を高分子膜で被覆して、高分子鎖が前記直交する方向に揃った位相差板の配向膜と、
前記位相差板の配向膜により決まる方向に配向した液晶による位相差板とが順次形成された
ことを特徴とする液晶表示パネル。
対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルにおいて、
前記２つの基板の少なくとも１つの基板は、
絶縁基板上に、
所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された面を高分子膜で被覆した位相差板の配向膜と、
前記直交する方向に分子が配向した液晶による位相差板とが順次形成された
ことを特徴とする液晶表示パネル。
対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルの製造方法において、
前記液晶表示パネルの製造方法は、
前記２つの基板の少なくとも１つの基板において、配向膜を作成する面の形状が、所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された溝形状となるように前記１つの基板を加工する溝加工のステップと、
前記溝形状を高分子膜で被覆して、高分子鎖が前記直交する方向に揃った前記配向膜を形成する配向膜作成のステップとを有する
ことを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルの製造方法において、
前記液晶表示パネルの製造方法は、
前記２つの基板の少なくとも１つの基板において、配向膜を作成する面の形状が、所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された溝形状となるように前記１つの基板を加工する溝加工のステップと、
前記溝形状を高分子膜で被覆して、前記液晶の分子を前記直交する方向に配向させる前記配向膜を形成する配向膜作成のステップとを有する
ことを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルの製造方法において、
前記２つの基板の少なくとも１つの基板は、
透明基板上に、位相差板の配向膜、位相差板が順次設けられ、
前記液晶表示パネルの製造方法は、
前記配向膜を作成する面の形状が、所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された溝形状となるように、前記１つの基板を加工する溝加工のステップと、
前記溝形状を高分子膜で被覆して、高分子鎖が前記直交する方向に揃った前記位相差板の配向膜を形成する配向膜作成のステップと、
前記位相差板の配向膜の上に、液晶を配置する液晶配置のステップと、
前記液晶を固化する固化のステップとを有する
ことを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルの製造方法において、
前記２つの基板の少なくとも１つの基板は、
透明基板上に、配向膜、位相差板が順次設けられ、
前記液晶表示パネルの製造方法は、
前記配向膜を作成する面の形状が、所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された溝形状となるように、前記１つの基板を加工する溝加工のステップと、
前記溝形状を高分子膜で被覆して、前記位相差板の配向膜を形成する配向膜作成のステップと、
前記位相差板の配向膜の上に、前記直交する方向に分子が配向した液晶を配置する液晶配置のステップと、
前記液晶を固化する固化のステップとを有する
ことを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルにおいて、
前記２つの基板の少なくとも１つの基板は、
配向膜を作成する面の形状が、所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された溝形状となるように形成され、
高分子膜で前記溝形状を被覆して、高分子鎖が前記所定の方向に揃った前記配向膜が形成された
ことを特徴とする液晶表示パネル。
対向する２つの基板間に液晶を保持する液晶表示パネルにおいて、
前記２つの基板の少なくとも１つの基板は、
配向膜を作成する面の形状が、所定方向に延長する溝が前記所定方向と直交する方向に繰り返し形成された溝形状となるように形成され、
前記溝形状を高分子膜で被覆して、前記所定の方向に前記液晶の分子を配向させる前記配向膜が形成された
ことを特徴とする液晶表示パネル。