特許 6858495 液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6858495

(24)【登録日】2021年3月26日

(45)【発行日】2021年4月14日

(54)【発明の名称】液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1337 20060101AFI20210405BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/1337 525

【請求項の数】12

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-105919(P2016-105919)

(22)【出願日】2016年5月27日

(65)【公開番号】特開2017-211566(P2017-211566A)

(43)【公開日】2017年11月30日

【審査請求日】2019年5月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】501426046

【氏名又は名称】エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100106183

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 弘司

(74)【代理人】

【識別番号】100114915

【弁理士】

【氏名又は名称】三村 治彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120363

【弁理士】

【氏名又は名称】久保田 智樹

(74)【代理人】

【識別番号】100125139

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 洋

(72)【発明者】

【氏名】前田 強

(72)【発明者】

【氏名】河村 丞治

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 治

【審査官】 磯崎 忠昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２８７１５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１０５０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８１１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１５２６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５９８６７３５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／１３３７

Ｇ０２Ｆ １／１３４３

Ｇ０２Ｆ １／１３６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液晶層を挟んで対向する第１ガラス基板および第２ガラス基板と、
前記液晶層の前記第１ガラス基板の側の液晶分子を配向させる第１配向膜と、
を備え、前記第１ガラス基板に設けた電極に電圧を印加して前記液晶層と平行な電界を生成することにより表示を制御する液晶表示装置であって、
前記第１配向膜の電極直上におけるアンカリングエネルギーが、前記第１配向膜の電極間におけるアンカリングエネルギーよりも小さい液晶表示装置。

【請求項2】

前記液晶層の前記第２ガラス基板の側の液晶分子を配向させる第２配向膜を更に備え、
前記第１配向膜の電極直上におけるアンカリングエネルギーが、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
請求項１に記載の液晶表示装置。

【請求項3】

前記第１配向膜の電極間におけるアンカリングエネルギーが、前記第２配向膜のアンカリングエネルギーと等しい
請求項２に記載の液晶表示装置。

【請求項4】

前記第１配向膜の電極直上におけるアンカリングエネルギーが、１０^−６（Ｊ／ｍ^２）以下である
請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

【請求項5】

前記電極は、前記第１ガラス基板の第１の配線層に設けられた複数の線状の画素電極と前記第１の配線層とは異なる第２の配線層に設けられた矩形状の共通電極とを含み、前記画素電極と前記共通電極との間に電圧を印加することにより表示を制御し、
前記第１配向膜の前記画素電極直上におけるアンカリングエネルギーが、前記第１配向膜の前記画素電極間におけるアンカリングエネルギーよりも小さい、
請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

【請求項6】

前記画素電極と前記共通電極とは、平面視において重なる領域を有する
請求項５に記載の液晶表示装置。

【請求項7】

前記電極は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯ、ＡＴＯのいずれかを主材料とする
請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

【請求項8】

液晶層を挟んで対向する第１ガラス基板および第２ガラス基板と、
前記液晶層の前記第１ガラス基板の側の液晶分子を配向させる第１配向膜と、
を備え、前記第１ガラス基板に設けた電極に電圧を印加して前記液晶層と平行な電界を生成することにより表示を制御する液晶表示装置の製造方法であって、
前記第１配向膜の電極直上におけるアンカリングエネルギーを、前記第１配向膜の電極間におけるアンカリングエネルギーよりも小さくする配向ステップ
を有する液晶表示装置の製造方法。

【請求項9】

前記配向ステップは、
前記第１ガラス基板にポリイミド膜を形成する第１のステップと、
前記ポリイミド膜をラビング処理する第２のステップと、
前記ポリイミド膜の電極直上の領域にＵＶ照射して、前記ポリイミド膜の電極直上におけるアンカリングエネルギーを、前記ポリイミド膜の電極間におけるアンカリングエネルギーよりも小さくする第３のステップと、
を有する請求項８に記載の液晶表示装置の製造方法。

【請求項10】

前記配向ステップは、
前記第１ガラス基板の電極直上の領域に、フォトリソグラフィ法を用いてポリマーブラシを形成する第１のステップと、
前記第１ガラス基板の電極直上を除く領域に、前記ポリマーブラシよりも大きいアンカリングエネルギーを有するポリイミド膜を形成する第２のステップと、
前記ポリマーブラシおよび前記ポリイミド膜をラビング処理する第３のステップと、
を有する請求項８に記載の液晶表示装置の製造方法。

【請求項11】

前記配向ステップは、
前記第１ガラス基板にポリイミド膜を形成する第１のステップと、
前記ポリイミド膜をラビング処理する第２のステップと、
前記ポリイミド膜の電極直上の領域にインクジェット法によって、選択的にポリマーブラシを形成する第３のステップと、
を有する請求項８に記載の液晶表示装置の製造方法。

【請求項12】

請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、前記第１配向膜の電極直上におけるアンカリングエネルギーが相対的に小さくなっていることを検証する方法であって、
前記液晶層の電極直上の領域において、前記第２ガラス基板の側の液晶分子を一定の角度βだけ回転させたときの前記第１ガラス基板の側の液晶分子の回転角度α１を測定する第１のステップと、
前記液晶層の電極間の領域において、前記第２ガラス基板の側の液晶分子を前記角度βだけ回転させたときの前記第１ガラス基板の側の液晶分子の回転角度α２を測定する第２のステップと、
前記回転角度α１と前記回転角度α２の差（＝α１−α２）が所定の閾値を超えている場合に、前記第１配向膜の電極直上におけるアンカリングエネルギーが相対的に小さくなっていると判定する判定ステップと、
を有する検証方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液晶パネル面と平行な電界を生成して表示を制御する液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

液晶パネルの表示方式として、ガラス基板に設けた電極に電圧を印加して液晶層と平行な電界を生成することにより表示を制御するＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式が知られている。ＩＰＳ方式では、液晶パネルの視野角方向によらず見かけの液晶分子の長さ(屈折率楕円体)がほぼ一定となるため視野角特性に優れる。

【0003】

しかしＩＰＳ方式では、電界を生成するための電極の直上における電界の横方向成分が小さいため、電極の直上の液晶分子の動作性が相対的に低くなり、電極の電圧ＯＮ時（白表示）における明るさが不足するという課題があった。

【0004】

このような課題を解決するため、例えば特許文献１では、液晶分子を配向させる配向膜のアンカリングエネルギー（Ａｎｃｈｏｒｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ）を小さくして液晶分子の配向規制力を弱くしている。これにより、電界の横方向成分が小さい場合でも電極形成基板上の液晶分子が回転するため、電極の直上においても十分な明るさを得ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−２７１３９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

液晶パネルの配向膜のアンカリングエネルギーは、電極の電圧ＯＦＦ時（黒表示）の液晶分子の配向方向を一定の方向に揃えるための復元力を提供している。しかし、特許文献１では、配向膜の全域でアンカリングエネルギーを一様に小さくしているため、電圧ＯＦＦ時の復元力が弱くなって液晶表示の応答性が低下してしまう。この結果、液晶表示の明るさは向上するものの、動画表示において残像が発生する等の課題があった。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る液晶表示装置は、液晶層を挟んで対向する第１ガラス基板および第２ガラス基板と、液晶層の第１ガラス基板の側の液晶分子を配向させる第１配向膜と、を備え、第１ガラス基板に設けた電極に電圧を印加して液晶層と平行な電界を生成することにより表示を制御する液晶表示装置であって、第１配向膜の電極直上におけるアンカリングエネルギーが、第１配向膜の電極間におけるアンカリングエネルギーよりも小さいことを特徴とする。

【0008】

また、本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、液晶層を挟んで対向する第１ガラス基板および第２ガラス基板と、液晶層の第１ガラス基板の側の液晶分子を配向させる第１配向膜と、を備え、第１ガラス基板に設けた電極に電圧を印加して液晶層と平行な電界を生成することにより表示を制御する液晶表示装置の製造方法であって、第１配向膜の電極直上におけるアンカリングエネルギーを、第１配向膜の電極間におけるアンカリングエネルギーよりも小さくするステップを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、液晶表示の応答性の低下を抑制しつつ液晶表示の明るさを向上させることが可能な液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す概略図である。

【図2】第１実施形態に係る液晶表示装置の光通過特性を示す図である。

【図3】第１実施形態に係る液晶表示装置の応答特性を示す図である。

【図4】第２実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す概略図である。

【図5】第２実施形態に係る液晶表示装置の光通過特性を示す図である。

【図6】第２実施形態に係る液晶表示装置の応答特性を示す図である。

【図7】第３実施形態に係る液晶表示装置の光通過特性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下で説明する図面において、同じ機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略又は簡潔にすることもある。

【0012】

（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係る液晶表示装置について図１〜図３を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す概略図である。図１に示す液晶表示装置は、液晶パネル１およびバックライトユニット２を備える。液晶パネル１とバックライトユニット２の間には、光拡散シートやプリズムシート等を配置してもよい。

【0013】

液晶パネル１は、液晶層１１を挟んで対向する一対のガラス基板１２ａ、１２ｂを備える。ガラス基板１２ａ、１２ｂのうち、バックライトユニット２側のガラス基板１２ａには、複数の電極１０が設けられている。液晶表示装置の制御部（図示せず）は、ガラス基板１２ａの電極１０に電圧を印加して液晶層１１と平行な電界を生成し、液晶分子を回転させることにより液晶表示装置の表示を制御する。

【0014】

液晶パネル１には、ガラス基板１２ａ、１２ｂを挟み込むように、偏光板１４ａ、１４ｂが外側のそれぞれの面に設けられている。偏光板１４ａ、１４ｂの偏光軸の向きは、電極１０に電圧が印加されたときにバックライトユニット２から照明される光が通過または遮断されるよう設定されている。例えば図１に示す偏光板１４ａ、１４ｂの偏光軸の向きは互いに直交している。

【0015】

液晶パネル１のガラス基板１２ａ、１２ｂと液晶層１１との間には、それぞれ配向膜１３ａ、１３ｂが設けられている。また、液晶パネル１のガラス基板１２ｂと配向膜１３ｂとの間にはカラーフィルタ１５が設けられている。配向膜１３ａ、１３ｂは、電極１０の電圧ＯＦＦ時の液晶層１１の液晶分子の配向を揃える。また、カラーフィルタ１５は、バックライトユニット２から照明される光のうちＲ（赤）／Ｇ（緑）／Ｂ（青）の３原色の波長域の光を通過させる。

【0016】

バックライトユニット２は、エッジライト方式のバックライトであり、ＬＥＤ素子を有するＬＥＤ光源２２を導光板２１の端部に備えている。ＬＥＤ光源２２は、液晶パネル１を照明する光を、導光板２１を介して供給する。

【0017】

図１に示す本実施形態の液晶パネル１は、液晶層１１と平行な横電界を生成し、液晶分子を液晶層１１の面内で回転させて表示を制御するＩＰＳ方式の液晶表示装置である。しかし、前述のようにＩＰＳ方式では、電界を生成するための電極１０の直上における電界の横方向成分が小さく、電極１０の直上の液晶分子を十分に回転させることができないため、白表示における明るさが不足してしまう。

【0018】

そこで、本実施形態では、図１に示すように、配向膜１３ａの電極１０の直上のアンカリングエネルギーを小さくして配向規制力を弱くしている。これにより、電界の横方向成分が小さい場合でも電極１０の直上の液晶分子が回転するため、電極１０の直上においても十分な明るさを確保することができる。

【0019】

更に本実施形態では、配向膜１３ａの電極１０の直上以外の領域におけるアンカリングエネルギーは大きいままなので、電極１０の電圧ＯＦＦ時における液晶分子の復元力はほとんど低下せず、液晶表示の応答性の低下を抑制することができる。すなわち、液晶表示の明るさと応答性を両立することができる。以下、図１に示す本実施形態の液晶表示装置の製造方法についてより具体的に説明する。

【0020】

まず、対向する１対のガラス基板１２ａ、１２ｂの間に、誘電率異方性が正のネマティック液晶材料（誘電率異方性Δε＝１０、屈折率異方性Δｎ＝０．１００）を封入し、液晶層１１を形成した。ガラス基板１２ａ、１２ｂの厚さはそれぞれ０．５（ｍｍ）とし、液晶層１１の厚みは３．４（μｍ）とした。

【0021】

ガラス基板１２ｂと液晶層１１との間には、Ｒ（赤）／Ｇ（緑）／Ｂ（青）の３原色の波長域の光を通過させるカラーフィルタ１５を形成した。一方、ガラス基板１２ａと液晶層１１の間には、液晶層１１と平行な電界を生成するための線状の電極１０を形成した。電極１０の幅は３（μｍ）、電極１０の間隔は１０（μｍ）とした。

【0022】

ガラス基板１２ａと液晶層１１の間には配向膜１３ａを形成し、カラーフィルタ１５と液晶層１１の間には配向膜１３ｂを形成した。配向膜１３ａのアンカリングエネルギーは、電極１０の直上では１０^−７（Ｊ／ｍ^２）となるようにし、電極１０の直上を除く領域では１０^−２（Ｊ／ｍ^２）となるようにした。一方、配向膜１３ｂのアンカリングエネルギーは１０^−２（Ｊ／ｍ^２）とした。

【0023】

この際、配向膜１３ａのアンカリングエネルギーが、電極１０の直上で１０^−７（Ｊ／ｍ^２）と相対的に小さくなるように、以下の手順により配向膜１３ａを形成した。まず、ガラス基板１２ａに１０^−２（Ｊ／ｍ^２）のアンカリングエネルギーを有するポリイミド膜を形成した。そして、ポリイミド膜をラビング処理し、液晶層１１の液晶分子の配向方向が線状の電極１０の長手方向に対して約２０度で均一に配向するようにした。続いて、マスク露光により、電極１０の直上のポリイミド膜のみにＵＶ光を約１０００（ｍＪ／ｍ^２）照射して、電極１０の直上のアンカリングエネルギーを１０^−７（Ｊ／ｍ^２）と小さくした。

【0024】

その後、互いに吸収軸が直交する偏光板１４ａ、１４ｂを、ガラス基板１２ａ、１２ｂを挟み込むように配置した。この際、電圧ＯＦＦ時の液晶層１１の液晶分子の配向方向が、偏光板１４ａ、１４ｂのうちの一方の吸収軸と平行となり他方の吸収軸と直交するようにした。そして、導光板２１の端部に白色のＬＥＤ光源２２を備えるバックライトユニット２を、液晶パネル１の背面側に配置した。

【0025】

図２は、第１実施形態に係る液晶表示装置の光通過特性を示す図である。図２は、隣接する電極１０間に０〜１０（Ｖ）の電圧差を印加したときの液晶パネル１の光透過率（％）の実測値を示す。本実施形態における液晶パネル１の光通過特性Ｔ１は、配向膜１３ａの電極１０の直上のアンカリングエネルギーのみ相対的に小さくして測定した。一方、従来の光通過特性Ｔ２は、配向膜１３ａの全域でアンカリングエネルギーを１０^−２（Ｊ／ｍ^２）と大きく（強く）して測定した。また、図２には、配向膜１３ａの全域でアンカリングエネルギーを１０^−７（Ｊ／ｍ^２）と小さく（弱く）して測定した光通過特性Ｔ３を、比較例として示した。配向膜１３ｂのアンカリングエネルギーは、いずれの光通過特性Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の測定でも、全域で１０^−２（Ｊ／ｍ^２）と大きくした。

【0026】

図２に示すように、本実施形態の液晶パネル１の光通過特性Ｔ１は、従来の液晶パネルの光通過特性Ｔ２と比較して大きく向上した。これは、本実施形態の液晶パネル１では、電極１０の直上の配向膜１３ａのアンカリングエネルギーを小さくしたため、電極１０の直上の液晶分子が横電界に対して応答しやすくなったからである。

【0027】

配向膜１３ａのアンカリングエネルギーを全域で小さくした比較例の光通過特性Ｔ３は、本実施形態の光通過特性Ｔ１よりも更に向上した。これは、液晶層１１の配向膜１３ａ側の液晶分子が全域で応答しやすくなったためである。しかし前述のように、配向膜１３ａのアンカリングエネルギーを全域で一様に小さくすると、電極１０の電圧ＯＦＦ時の復元力が低下して液晶表示の応答性が低下してしまう。このような液晶表示の応答特性の測定結果について次に説明する。

【0028】

図３は、第１実施形態に係る液晶表示装置の応答特性を示す図である。図３は、電極１０の電圧を０（ｍｓ）においてＯＮとし、２００（ｍｓ）においてＯＦＦとしたときの液晶パネル１の光透過率（％）の時間変化の実測値を示す。図３では、電極１０の電圧ＯＮ後の定常状態における光透過率が１００（％）となるように光透過率が規格化されている。

【0029】

図３より、配向膜１３ａのアンカリングエネルギーを全域で小さくした従来の液晶パネルの応答特性Ｒ３は、電圧ＯＦＦ時における応答性が大きく低下してしまっている。一方、本実施形態の液晶パネル１の応答特性Ｒ２は、従来の液晶パネルの応答特性Ｒ１と比較しても、電圧ＯＦＦ時の応答性の低下が抑えられている。すなわち、本実施形態の液晶表示装置によれば、液晶表示の応答性の低下を抑制しつつ液晶表示の明るさを向上させることができる。

【0030】

以上のように、本実施形態の液晶表示装置では、第１配向膜（配向膜１３ａ）の電極直上におけるアンカリングエネルギーを、第１配向膜の電極間におけるアンカリングエネルギーよりも小さくしている。これにより、液晶表示の応答性の低下を抑制しつつ液晶表示の明るさを向上させることが可能な液晶表示装置を得ることができる。

【0031】

また、電極直上における液晶分子が応答しやすくなるので、電極間に印加する電界をより小さくすることができ、液晶表示装置の消費電力を低減することができる。なお、第１配向膜（配向膜１３ａ）の電極直上におけるアンカリングエネルギーは、第２配向膜（配向膜１３ｂ）のアンカリングエネルギーに対しても小さいことが望ましいが、必ずしもこのような構成に限定されるものではない。

【0032】

アンカリングエネルギーを小さくする配向膜１３ａの領域は若干の位置ずれは問題なく、ガラス基板１２ａに形成された電極１０の直上の液晶分子の配向規制力が相対的に弱くなっていればよい。また、以上の説明では、複数の電極１０を同じ配線層に形成したが、これに限定されるものではない。例えば第２実施形態に示すように、ＳｉＮｘやＳｉＯｘ等により互いに絶縁された異なる配線層に、それぞれ画素電極と共通電極を別々に形成してもよい。

【0033】

また、本実施形態では、電極１０の主材料として、８５％の高い光透過率Ｔを有するＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）を採用したが、これに限定されるものではない。電極１０は高い光透過率を有する導体膜であればよい。ＩＺＯの代わりに、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ、Ｔ＝８８％）、ＡＺＯ（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｄｏｐｅｄ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ、Ｔ＝９２％）を用いることが可能である。あるいは、ＧＺＯ（ｇａｌｌｉｕｍ ｄｏｐｅｄ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ、Ｔ＝９２％）、ＡＴＯ（ａｎｔｉｍｏｎｙ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ、Ｔ＝８７％）等を用いてもよい。

【0034】

また、以上の説明では、電極１０の直上のみアンカリングエネルギーを相対的に小さくするために、配向膜１３ａの電極１０の直上にＵＶ照射したが、これに限定されるものではない。例えば第２実施形態に示すように、配向膜１３ａの電極１０の直上の領域に、フォトリソグラフィ法を用いて、アンカリングエネルギーが小さいポリマーブラシを形成してもよい。または、配向膜１３ａの電極１０の直上の領域に、インクジェット法を用いて、アンカリングエネルギーが小さいポリマーブラシを選択的に形成してもよい。

【0035】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る液晶表示装置について図４〜図６を用いて説明する。図４は、第２実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す概略図である。図４に示す液晶表示装置は、図１に示す第１実施形態の液晶表示装置と比較して、主に電極１０の構造が異なっている。その他の構成については第１実施形態と基本的に同じである。但し、液晶パネル１がＩＰＳ方式であればその他の構成等に関わらず本発明の効果が得られることを示すために、液晶層１１の材料や厚みを変えている。以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。

【0036】

第１本実施形態では、図１に示すようにガラス基板１２ａと液晶層１１の間の配線層に線状の電極１０を複数形成した。一方、本実施形態では、図４に示すように、ガラス基板１２ａと液晶層１１の間の第１の配線層には線状の画素電極１０ａのみを複数形成し、第１の配線層と異なる第２の配線層に矩形状の共通電極１０ｂを形成した。そして、画素電極１０ａと共通電極１０ｂとの間に電圧を印加して表示を制御した。これにより、本実施形態では、図４に示すように、画素電極１０ａに近づくほど共通電極１０ｂまでの距離が短くなり電界が強くなるので、画素電極１０ａ付近の液晶分子の動作性をより向上させることができる。以下、図４に示す本実施形態の液晶表示装置の製造方法についてより具体的に説明する。

【0037】

まず、対向する１対のガラス基板１２ａ、１２ｂの間に、誘電率異方性が負のネマティック液晶材料（誘電率異方性Δε＝−３、屈折率異方性Δｎ＝０．１００）を封入し、液晶層１１を形成した。ガラス基板１２ａ、１２ｂの厚さはそれぞれ０．５（ｍｍ）とし、液晶層１１の厚みは４．０（μｍ）とした。誘電率異方性が負のネマティック液晶材料は種類が少ないため液晶材料の選択の自由度は減少するものの、誘電率異方性が負のネマティック液晶材料を用いることで、液晶分子の電界に対する液晶の動作性を向上させることができる。

【0038】

ガラス基板１２ｂと液晶層１１との間には、Ｒ（赤）／Ｇ（緑）／Ｂ（青）の３原色の波長域の光を通過させるカラーフィルタ１５を形成した。一方、ガラス基板１２ａと液晶層１１の間の第１の配線層には、線状の画素電極１０ａを形成した。そして、第１の配線層とは異なる第２の配線層に矩形状の共通電極１０ｂを形成した。画素電極１０ａの幅は２（μｍ）、画素電極１０ａの間隔は４（μｍ）とした。第１の配線層と第２の配線層の間には、３０００（Å）厚のＳｉＮｘ膜からなる絶縁層１６を形成した。画素電極１０ａと共通電極１０ｂとは、図４に示すように、ガラス基板１２ａの面に垂直な方向からの平面視において重なる領域が存在するようにした。

【0039】

ガラス基板１２ａと液晶層１１の間には配向膜１３ａを形成し、カラーフィルタ１５と液晶層１１の間には配向膜１３ｂを形成した。配向膜１３ａのアンカリングエネルギーは、画素電極１０ａの直上では１０^−６（Ｊ／ｍ^２）となるようにし、画素電極１０ａの直上を除く領域では１０^３（Ｊ／ｍ^２）となるようにした。一方、配向膜１３ｂのアンカリングエネルギーは１０^３（Ｊ／ｍ^２）とした。

【0040】

この際、配向膜１３ａのアンカリングエネルギーが、画素電極１０ａの直上で１０^−６（Ｊ／ｍ^２）と相対的に小さくなるように、以下の手順により配向膜１３ａを形成した。まず、ガラス基板１２ａの画素電極１０ａの直上の領域に、フォトリソグラフィ法等を用いて、アンカリングエネルギーが小さいポリマーブラシを形成した。次に、ガラス基板１２ａの画素電極１０ａの直上を除く領域に、ポリマーブラシよりもアンカリングエネルギーが大きいポリイミド膜を形成した。このとき、画素電極１０ａの直上のポリマーブラシ上にポリイミド膜が積層しないよう、ポリマーブラシがはじく溶剤（例えばＮ−メチル−２−ピロリドン）を用いた。その後、配向膜１３ａの全域をラビング処理し、液晶層１１の液晶分子の配向方向が線状の画素電極１０ａの長手方向に対して約８３度で均一に配向するようにした。

【0041】

その後、互いに吸収軸が直交する偏光板１４ａ、１４ｂを、ガラス基板１２ａ、１２ｂを挟み込むように配置した。この際、電圧ＯＦＦ時の液晶層１１の液晶分子の配向方向が、偏光板１４ａ、１４ｂのうちの一方の吸収軸と平行となり他方の吸収軸と直交するようにした。そして、導光板２１の端部に白色のＬＥＤ光源２２を備えるバックライトユニット２を、液晶パネル１の背面側に配置した。

【0042】

図５は、第２実施形態に係る液晶表示装置の光通過特性を示す図である。また、図６は、第２実施形態に係る液晶表示装置の応答特性を示す図である。図５および図６に示す本実施形態の液晶表示装置における測定は、図２および図３に示す第１実施形態の液晶表示装置における測定と同じ方法および同じ条件で行った。以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。

【0043】

図５および図６に示すように、本実施形態では、全ての光通過特性Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、および全ての応答特性Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が、図２および図３に示す第１実施形態のときよりも向上していることが分かる。これは、本実施形態では電極１０の構造を改善することにより、画素電極１０ａ付近の液晶分子の動作性及び応答性が向上したためである。また、光通過特性Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれの間の関係、および応答特性Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のそれぞれの間の関係は、第１実施形態と同じであることが分かる。すなわち、本実施形態の液晶表示装置によれば、液晶表示の応答性の低下を抑制しつつ液晶表示の明るさを向上させることができる。このように、本実施形態の液晶表示装置によれば、液晶パネル１がＩＰＳ方式であればその他の構成等に関わらず第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0044】

以上のように、本実施形態の液晶表示装置では、第１ガラス基板の第１の配線層に設けられた線状の画素電極と、第１の配線層とは異なる第２の配線層に設けられた矩形状の共通電極との間に電圧を印加して表示を制御している。これにより、液晶表示の応答性の低下を抑制しつつ液晶表示の明るさを更に向上させることが可能な液晶表示装置を得ることができる。

【0045】

なお、本実施形態では、画素電極１０ａおよび共通電極１０ｂの主材料として８８％の高い光透過率Ｔを有するＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）を採用したが、これに限定されるものではない。画素電極１０ａおよび共通電極１０ｂは高い光透過率を有する導体膜であればよい。ＩＴＯの代わりに、例えばＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ Ｔ＝８５％）、ＡＺＯ（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｄｏｐｅｄ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ、Ｔ＝９２％）を用いることが可能である。あるいは、ＧＺＯ（ｇａｌｌｉｕｍ ｄｏｐｅｄ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ、Ｔ＝９２％）、ＡＴＯ（ａｎｔｉｍｏｎｙ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ、Ｔ＝８７％）等を用いてもよい。また、アンカリングエネルギーを小さくする配向膜１３ａの領域は若干の位置ずれは問題なく、ガラス基板１２ａに形成された画素電極１０ａの直上の液晶分子の配向規制力が相対的に弱くなっていればよい。

【0046】

また、以上の説明では、画素電極１０ａの直上のみアンカリングエネルギーを相対的に小さくするために、配向膜１３ａの画素電極１０ａの直上の領域にフォトリソグラフィ法を用いてポリマーブラシを形成したが、これに限定されるものではない。例えば第１実施形態に示したように、配向膜１３ａの画素電極１０ａの直上におけるアンカリングエネルギーを、ＵＶ照射により小さくしてもよい。または、配向膜１３ａの画素電極１０ａの直上の領域に、インクジェット法を用いて、アンカリングエネルギーが小さいポリマーブラシを形成してもよい。

【0047】

（第３実施形態）
本実施形態では、液晶パネル１の光通過特性に対する電極直上のアンカリングエネルギーの大きさの影響について検討する。本実施形態の液晶表示装置の構成は、図４に示す第２実施形態の構成と基本的に同じである。但し、液晶パネル１がＩＰＳ方式であればその他の構成等に関わらず本発明の効果が得られることを示すために、液晶層１１の材料や厚みを変えている。以下、第２実施形態と異なる部分について説明する。

【0048】

まず、対向する１対のガラス基板１２ａ、１２ｂの間に、誘電率異方性が正のネマティック液晶材料（誘電率異方性Δε＝１０、屈折率異方性Δｎ＝０．１００）を封入し、液晶層１１を形成した。ガラス基板１２ａ、１２ｂの厚さはそれぞれ０．５（ｍｍ）とし、液晶層１１の厚みは４．４（μｍ）とした。

【0049】

ガラス基板１２ｂと液晶層１１との間には、Ｒ（赤）／Ｇ（緑）／Ｂ（青）の３原色の波長域の光を通過させるカラーフィルタ１５を形成した。一方、ガラス基板１２ａと液晶層１１の間の第１の配線層には、線状の画素電極１０ａを複数形成した。そして、第１の配線層とは異なる第２の配線層に矩形状の共通電極１０ｂを形成した。画素電極１０ａの幅は２（μｍ）、画素電極１０ａの間隔は４（μｍ）とした。第１の配線層と第２の配線層の間には、３０００（Å）厚のＳｉＮｘ膜からなる絶縁層１６を形成した。画素電極１０ａと共通電極１０ｂとは、図４に示すように、ガラス基板１２ａの面に垂直な方向からの平面視において重なる領域が存在するようにした。

【0050】

ガラス基板１２ａと液晶層１１の間には配向膜１３ａを形成し、カラーフィルタ１５と液晶層１１の間には配向膜１３ｂを形成した。配向膜１３ａのアンカリングエネルギーは、画素電極１０ａの直上では１０^−８〜１０^−１（Ｊ／ｍ^２）となるようにし、画素電極１０ａの直上を除く領域では１０^３（Ｊ／ｍ^２）となるようにした。一方、配向膜１３ｂのアンカリングエネルギーは１０^３（Ｊ／ｍ^２）とした。

【0051】

この際、配向膜１３ａのアンカリングエネルギーが、画素電極１０ａの直上で１０^−６（Ｊ／ｍ^２）と相対的に小さくなるように、以下の手順により配向膜１３ａを形成した。まず、配向膜１３ａの画素電極１０ａの直上の領域に、フォトリソグラフィ法等を用いて、アンカリングエネルギーが小さいポリマーブラシを形成した。次に、配向膜１３ａの画素電極１０ａの直上を除く領域に、ポリマーブラシよりもアンカリングエネルギーが大きいポリイミド膜を形成した。このとき、画素電極１０ａの直上のポリマーブラシ上にポリイミド膜が積層しないよう、ポリマーブラシがはじく溶剤（例えばＮ−メチル−２−ピロリドン）を用いた。その後、配向膜１３ａの全域をラビング処理し、液晶層１１の液晶分子の配向方向が線状の画素電極１０ａの長手方向に対して約７度で均一に配向するようにした。

【0052】

その後、互いに吸収軸が直交する偏光板１４ａ、１４ｂを、ガラス基板１２ａ、１２ｂを挟み込むように配置した。この際、電圧ＯＦＦ時の液晶層１１の液晶分子の配向方向が、偏光板１４ａ、１４ｂのうちの一方の吸収軸と平行となり他方の吸収軸と直交するようにした。そして、導光板２１の端部に白色のＬＥＤ光源２２を備えるバックライトユニット２を、液晶パネル１の背面側に配置した。

【0053】

図７は、第３実施形態に係る液晶表示装置の光通過特性を示す図である。図７は、画素電極１０ａと共通電極１０ｂとの間に０〜１０（Ｖ）の電圧差を印加したときの液晶パネル１の光透過率（％）の実測値を示す。図７では、配向膜１３ａの画素電極１０ａの直上におけるアンカリングエネルギーが１０^−８、１０^−７、１０^−６、１０^−５、１０^−４、１０^−３、１０^−２、または１０^−１（Ｊ／ｍ^２）である場合の液晶パネル１の光通過特性を測定した。

【0054】

図７に示すように、画素電極１０ａの直上の配向膜１３ａのアンカリングエネルギーを１０^−３（Ｊ／ｍ^２）以上としたときの本実施形態の液晶表示装置による光通過特性は、アンカリングエネルギーを全域で大きくした従来の光通過特性と概ね同じであった。次に、画素電極１０ａの直上の配向膜１３ａのアンカリングエネルギーを１０^−４以下にすると、アンカリングエネルギーを小さくするに従って光透過率は向上した。しかし、画素電極１０ａの直上の配向膜１３ａのアンカリングエネルギーを１０^−６（Ｊ／ｍ^２）以下に小さくしても、光透過率はそれ以上向上しなかった。

【0055】

以上のように、本実施形態の液晶表示装置によれば、第１配向膜の電極直上におけるアンカリングエネルギーを１０^−６（Ｊ／ｍ^２）以下とすることで、液晶表示の明るさを大きく向上させることができる。また、アンカリングエネルギーを１０^−６（Ｊ／ｍ^２）以下にとすることで、光通過特性に対するアンカリングエネルギーのバラつきによる変化の影響を抑えることができるので、表示ムラが起こりにくく製造マージンが広い液晶表示装置を得ることができる。

【0056】

（その他の実施形態）
上述の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

【0057】

上述の実施形態の構成では、配向膜１３ａの電極直上におけるアンカリングエネルギーが相対的に小さくなっているので、電極直上の液晶分子は回転し易くなっている。このため、例えば、液晶層１１の電極直上の領域において、第２ガラス基板（ガラス基板１２ｂ）の側の液晶分子を一定の角度βだけ回転させると、第１ガラス基板（ガラス基板１２ａ）の側の液晶分子もそれに合わせて回転する。一方、液晶層１１の電極間の領域においては、ガラス基板１２ｂの側の液晶分子を一定の角度βだけ回転させても、ガラス基板１２ａの側の液晶分子はほとんど回転しない。このため、本発明の技術的特徴である配向膜１３ａの電極直上におけるアンカリングエネルギーが相対的に小さくなっている構成は、例えば次のような検証方法を用いて容易に検証することができる。

【0058】

第１のステップ：
液晶層１１の電極直上の領域において、ガラス基板１２ｂの側の液晶分子を一定の角度βだけ回転させたときのガラス基板１２ａの側の液晶分子の回転角度α１を測定する。
第２のステップ：
液晶層１１の電極間の領域において、ガラス基板１２ｂの側の液晶分子を一定の角度βだけ回転させたときのガラス基板１２ａの側の液晶分子の回転角度α２を測定する。
第３のステップ：
回転角度α１と回転角度α２の差（＝α１−α２）が所定の閾値を超えている場合に、配向膜１３ａの電極直上におけるアンカリングエネルギーが相対的に小さくなっていると判定する。

【0059】

このように、本発明の技術的特徴は検証が容易であるため、例えば製造後の検査等において液晶表示装置が上述の実施形態の構成を有しているかの検査工程を簡素化することが可能である。

【符号の説明】

【0060】

１ ：液晶パネル
２ ：バックライトユニット
１０ ：電極
１０ａ ：画素電極
１０ｂ ：共通電極
１１ ：液晶層
１２ａ、１２ｂ ：ガラス基板
１３ａ、１３ｂ ：配向膜
１４ａ、１４ｂ ：偏光板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】