JP2020201430A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】最適視野角方向を特定方向に調整できると共に、微輝点不良の発生を防止することが可能な液晶表示装置を提供する。【解決手段】複数の薄膜トランジスタが配設されたアレイ基板１１０と、アレイ基板１１０に対向配置された対向基板１２０と、アレイ基板１１０と対向基板１２０との間に挟持された液晶層１４０と、を有し、アレイ基板１１０および対向基板１２０と平行に発生させる電界により液晶を駆動する横電界方式の液晶パネル１００を備え、液晶パネル１００は、アレイ基板１１０側に設けた第１の配向膜１１２と、対向基板１２０側に設けた第２の配向膜１２２と、を有し、第１および第２の配向膜１１２、１２２は光配向性を有し、第１および第２の配向膜１１２、１２２の少なくとも一方は、ラビングローラの押し込み量を０．０１ｍｍから０．３０ｍｍの範囲としてラビングする弱いラビング処理が施された表面を有している。【選択図】図２

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特に、横電界方式の液晶パネルを有する液晶表示装置に関する。

近年、横電界方式の液晶表示装置において、視野角依存性が少なく、高い表示品質が得られ、さらに、ラビング仕様の配向膜における段差部分に発生する配向異常も生じないといった利点が多いことから、光配向仕様の配向膜が用いられる場合が多くなってきている。

一方、光配向仕様の配向膜については、非接触式配向処理であるため、表示の均一性は良いが、異物起因の微輝点および配向膜ハジキを起因とする微輝点については、比較的微小な大きさであっても微輝点不良として視認されることから、微輝点不良が発生しやすいという欠点がある。

一方、ラビング仕様の配向膜については、配向膜を直接、布でこすっているため、基板表面に配向膜がなくてもある程度の配向性が付与されるため、異物起因の微輝点および配向膜ハジキを起因とする微輝点について、比較的微小な大きさであれば、微輝点不良として視認されない。つまり、光配向仕様の配向膜と比べると、微輝点不良が発生し難いことになる。

また、車載用途の液晶表示装置では、最適視野角方向を液晶パネルの表示面に対して、若干上側にシフトさせたものが望まれている。横電界方式の液晶表示装置において、このような最適視野角方向を特定方向に調整するためには、表示画面に対して上下方向に液晶分子を配向させると共に、この液晶分子の初期配向となるプレチルト角について、比較的低めの適当な範囲に制御することが有効とされている。

しかしながら、ラビング仕様の配向膜では一定以上の配向規制力を得るためには、ある程度の強さのラビング処理を実施する必要があり、プレチルト角が比較的高くなってしまい、上述した比較的低めの範囲にプレチルト角を制御することが困難である。一方、光配向仕様の配向膜では、逆に、プレチルト角を０°以外とすること自体が困難である。つまり、ラビング仕様の配向膜と光配向仕様の配向膜の何れを用いた場合にも、上述したような若干上側にシフトさせた最適視野角特性を得ることは難しかった。

また、先にも述べたように、ラビング仕様の配向膜における段差部分において配向異常を生じ易いという欠点に対して、単純に光配向仕様の配向膜に置き換えるのではなく、例えば、特許文献１では、ラビング処理と光配向処理を併用し段差部分の配向異常を抑える方法が記載されている。この方法では、ラビング処理と光配向処理が併用されることから、光配向仕様の配向膜で得られる視野角依存性が少なく、高い表示品質が得られる特徴と、さらに、段差部分の配向異常を生じない特徴と、ラビング処理が行なわれることによる微輝点不良が発生し難い特徴を併せて得られる可能性がある。

特開平１１−３０５２５６号公報

ここで、特許文献１の構成においては、光配向処理をラビング処理による段差部分での配向異常を補う補助的な役割で組み合わせており、配向膜に対する配向規制力の付与については、基本的には、ラビング処理によって行なうことを想定しているため、比較的強いラビング処理が実施されるものである。従って、形成されるプレチルト角については、ラビング処理により得られるのと同等の比較的高いプレチルトが形成されることなる。つまり、一般的なラビング仕様の配向膜と光配向仕様の配向膜の場合と同様に、比較的低めの範囲にプレチルト角を制御し、若干上側にシフトさせた最適視野角特性を得ることは難しいことになる。

本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、最適視野角方向を特定方向に調整できると共に、微輝点不良の発生を防止することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る液晶表示装置は、複数の薄膜トランジスタが配設されたアレイ基板と、前記アレイ基板に対向配置された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層と、を有し、前記アレイ基板および前記対向基板と平行に発生させる電界により液晶を駆動する横電界方式の液晶パネルを備え、前記液晶パネルは、前記アレイ基板側に設けた第１の配向膜と、前記対向基板側に設けた第２の配向膜と、を有し、前記第１および第２の配向膜は光配向性を有し、前記第１および第２の配向膜の少なくとも一方は、ラビングローラの押し込み量を０．０１ｍｍから０．３０ｍｍの範囲としてラビングする弱いラビング処理が施された表面を有している。

本発明に係る液晶表示装置によれば、最適視野角方向を特定方向に設定できると共に、微輝点不良の発生も防止することができる。

本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置の液晶パネルの平面構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置の液晶パネルの断面構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置の液晶パネルの配向膜の構成を説明する部分断面図である。 本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置の液晶パネルにおける液晶分子のプレチルト状態を示す図である。 一般的な光配向仕様の配向膜に光配向処理のみを行った配向膜を用いた場合の液晶分子のプレチルト状態を示す図である。 一般的なラビング仕様の配向膜にアンチパラレルのラビング処理のみを行った配向膜を用いた場合の液晶分子のプレチルト状態を示す図である。 本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置の液晶パネルにおいてアンチパラレルのラビング処理を行わなかった場合の液晶分子のプレチルト状態を示す図である。 本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置の液晶パネルにおいて視野角方向を調整できる構成を説明する図である。 本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置の液晶パネルに施された光学設計を説明する図である。 本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置の液晶パネルに配向膜ハジキが発生した状態を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置の液晶パネルの配向膜の配向膜ハジキを説明する部分断面図である。 本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置の液晶パネルによる微輝点不良の発生の抑制効果を説明する図である。 本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置の液晶パネルによる微輝点不良の発生の抑制効果を説明する図である。 本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置の液晶パネルによる微輝点不良の発生の抑制効果を説明する図である。 本発明に係る実施の形態１の変形例１の液晶表示装置の液晶パネルの構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態１の変形例１の液晶表示装置の液晶パネルに施された光学設計を説明する図である。 本発明に係る実施の形態１の変形例２の液晶表示装置の液晶パネルの構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態１の変形例２の液晶表示装置の液晶パネルに施された光学設計を説明する図である。

＜実施の形態１＞
以下では、一例として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）をスイッチング素子に用いて駆動される横電界方式の液晶パネルであって、特に、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式を用いた液晶パネルについて説明を行う。

＜液晶パネルの全体構成＞
本発明に係る液晶表示装置を構成する液晶パネルの全体構成について、図１および図２を用いて説明する。図１は実施の形態１の液晶パネル１００の平面構成を示す平面図であり、図２は図１におけるＡ−Ｂ線での断面図である。また、図３には配向膜の構成を説明するための部分断面を示す。なお、図は模式的なものであり、示された構成要素の正確な大きさなどを反映するものではない。また、表示画素の繰り返し部分の省略および膜構成の一部簡略化を行っている。また、図中、既出の図において説明したものと同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。これは、他の図においても同様とする。

図１および図２に示される液晶パネル１００は、ＴＦＴがマトリクス状に配列されてＴＦＴアレイを構成するＴＦＴアレイ基板（以下、アレイ基板）１１０と、アレイ基板１１０に対向して配置され、画像を表示する表示面となる表示領域２００を有するカラーフィルタ基板（以下、対向基板）１２０と、表示領域２００に対応する領域を囲むように配置され、対向基板１２０とアレイ基板１１０との間に間隙を設け、当該間隙を密封するシール材１３０とを備えている。また、シール材１３０により囲まれ、アレイ基板１１０と対向基板１２０との間の表示領域２００に対応する領域には液晶層１４０が封止されている。

シール材１３０は、表示領域２００に対応する領域外側に設けられる額縁領域１９０に配置される。また、アレイ基板１１０および対向基板１２０の外形は何れも矩形となっており、アレイ基板１１０の外形の方が、対向基板１２０の外形よりも大きく、平面視において突出している。すなわち、アレイ基板１１０の端縁部のうち、後に説明する信号端子１１８Ｘおよび１１８Ｙが設けられる図中の下側の辺および右側の辺において、アレイ基板１１０の外形端が対向基板１２０の外形端より突出した突出部を有して重ね合わせて配置されている。

なお、額縁領域１９０とは、液晶パネル１００のアレイ基板１１０上、対向基板１２０上、または両基板で規定される領域において、表示領域２００の外側に位置し、表示領域２００を取り囲む額縁状の領域、すなわち図１ので破線で囲まれた表示領域２００以外の全ての領域のことを意味している。

また、アレイ基板１１０と対向基板１２０との間には、間隙を一定距離に保持する複数の柱状スペーサ（図示省略）が表示領域２００内に配置されている。換言すると、この柱状スペーサは基板間の距離を一定範囲に保持することになる。また、本実施の形態１においては、異なる２種類の形態の柱状スペーサを混在して配置したデュアルスペーサ構造を用いている。このデュアルスペーサ構造では、第１の形態の柱状スペーサについては、例えば、相対的に高さの高いスペーサ、あるいは、各基板面に対して垂直方向での長さが相対的に長いスペーサとすることで、通常時より各基板面に対して接し、基板間を保持するスペーサ（メインスペーサと呼称）として機能する。一方、第２の形態の柱状スペーサについては、相対的に高さの低いスペーサ、あるいは、各基板面に対して垂直方向での長さが相対的に短いスペーサとすることで、通常時は一方の基板とは接しないが、外力などにより基板間の距離が狭まった際にのみ一方の基板とも接して、基板間を保持するスペーサ（サブスペーサと呼称）として機能する。

互いに対向して配置される一対の基板であるアレイ基板１１０および対向基板１２０は、それぞれ透明絶縁性基板であるガラス基板１１１およびガラス基板１２１上に各構成が配置される。

すなわち、対向基板１２０は、例えば０．３ｍｍ程度の厚みに設定されたガラス基板１２１の一方の主面の少なくとも表示領域２００に対応する領域において、液晶を配向させる配向膜１２２（第２の配向膜）と、配向膜１２２の下部に設けられるカラーフィルタ１２３、ここでは、３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に対応する色材層が配列して設けられている。また、よびカラーフィルタ１２３間を遮光する遮光層１２４を有している。なお、遮光層１２４は、表示領域２００の外側に設けられる額縁領域１９０に対応する領域を遮光するようにも設けられている。遮光層１２４は、ブラックマトリクス（ＢＭ）１２４と呼称する場合もある。また、配向膜１２２よりも下層に設けられ、カラーフィルタ１２３とＢＭ１２４の表面を覆い、カラーフィルタ１２３とＢＭ１２４との表面段差を平坦化することで対向基板１２０の表面を平坦化する透明樹脂膜のオーバーコート層（ＯＣ層）１２５を有している。

対向基板１２０上に形成される配向膜１２２については、本実施の形態１においては、光配向膜材料に対して光配向処理が行われることにより配向規制力を有した光配向膜が用いられ、特に、上層側と下層側で互いに異なる組成、性質などを有した相分離系の光配向膜を用いるものとする。この配向膜１２２については、特に特徴的な構成の１つであることから、後に、構成および製造方法などについて詳細説明を行うものとする。

また、先に説明した柱状スペーサについては、アレイ基板１１０と対向基板１２０との間に設けられるが、メインスペーサもサブスペーサも対向基板１２０側のＯＣ層１２５の表面に固定して設けられる。

また、対向基板１２０のガラス基板１２１の他方の主面、すなわち、カラーフィルタ１２３、ＢＭ１２４などが設けられる主面と反対側の主面には、接地接続される静電気防止用の透明導電層１２６を備えている。この静電気防止用の透明導電層１２６は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などの透明導電膜によってガラス基板１２１の少なくとも表示領域２００を覆うことで設けられ、いわゆる「裏面ＩＴＯ」とも呼称され、横電界駆動方式の液晶パネルにおいて静電気による帯電および外部電界による表示不良の防止に有効である。

次に、アレイ基板１１０の構成について説明する。アレイ基板１１０は、例えば、０．３ｍｍ程度の厚みに設定されたガラス基板１１１の一方の主面の少なくとも表示領域２００に対応する領域において、液晶を配向させる配向膜１１２（第１の配向膜）と、配向膜１１２の下部において設けられ、アレイ基板１１０または対向基板１２０の主面と平行な方向の電界を発生して液晶を駆動する１対の画素電極１１３および対向電極１１４と、画素電極１１３に電圧を印加するＴＦＴ１１５と、ＴＦＴ１１５を覆う絶縁膜１１６を有している。また、図１に示されるように、ＴＦＴ１１５に信号を供給する複数の走査信号線（以下、ゲート配線）１１７ｇおよび映像信号線（以下、ソース配線）１１７ｓを有している。なお、配向膜１１２については、対向基板１２０に設けられる配向膜１２２と同様に、光配向膜材料に対して光配向処理が行われることにより配向規制力を有した光配向膜が用いられる。

また、ＴＦＴ１１５は、トランジスタの能動層となる半導体層と、半導体層に重なって設けられるゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極などを有している。なお、各電極の図示は省略する。なお、ゲート電極はゲート配線１１７ｇ（図１）の一部として設けられる場合もある。

また、図１に示されるように、マトリクス状に配設される複数のＴＦＴ１１５は、それぞれソース電極を介してソース配線１１７ｓに接続され、ドレイン電極を介して画素電極１１３に電気的に接続されている。なお、図１では、ＴＦＴ１１５と画素電極１１３との間を結線し、接続関係のみを概念的に示している。また、ゲート配線１１７ｇ、ソース配線１１７ｓおよびＴＦＴ１１５を構成するゲート電極、ソース電極およびドレイン電極については、遮光層となる金属膜で構成される。

また、液晶を駆動する電圧を印加する１対の電極である画素電極１１３と対向電極１１４については、本実施の形態１においては、断面図において模式的に示しているが、一方の電極である画素電極１１３が平板形状の透明導電膜パターンで構成され、他方の電極である対向電極１１４は、画素電極１１３と重なる領域に複数並列して設けられたスリット状の開口部を有したスリット電極の透明導電膜パターンで構成されている。

また、平面図である図１において模式的に示されるように、対向電極１１４に設けられるスリット状の開口部の延在方向は、図中における縦方向（Ｙ方向）、すなわち、表示領域２００における上下方向である構成となっている。

また、対向電極１１４は、少なくともスリット電極の形成領域において、画素電極１１３上に絶縁膜１１６を介して重なって配置される。また、対向電極１１４を構成する透明導電膜パターンは、ＴＦＴ１１５と重なる領域に開口部が設けられた構成としても良い。

また、画素電極１１３および対向電極１１４の構成および配置は上記に限定れるものではなく、画素電極１１３および対向電極１１４のそれぞれの形状および配置を逆とし、画素電極１１３を櫛歯形状または複数のスリット状の開口部が並列形成されたパターンとして対向電極１１４より上層に配置し、対向電極１１４を平板形状として画素電極１１３より下層に配置し、ＴＦＴ１１５は、櫛歯形状または複数のスリット状の開口部を有する画素電極１１３に電気的に接続して電圧を印加する構成としても構わない。

画素電極１１３および対向電極１１４の両者について、横電界駆動方式の電極として一般的であった櫛歯形状の櫛歯電極としても良い。櫛歯電極とする場合には、スリット電極の延在方向と同様に、櫛歯電極の延在方向は、図中における縦方向（Ｙ方向）、すなわち、表示領域２００における上下方向とする構成を採る。

画素電極１１３および対向電極１１４の具体的な平面パターン形状の図示および説明は省略するが、公知のＦＦＳ方式を用いた液晶パネルに用いられる画素電極と対向電極の平面パターン形状を採用すれば良い。

また、アレイ基板１１０上の絶縁膜１１６については、図中では、ＴＦＴ１１５を構成する半導体層、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極などを互いに絶縁する各絶縁膜、およびＴＦＴ１１５を被う絶縁膜、または画素電極１１３と対向電極１１４との間に形成される絶縁膜などについて一体化した絶縁膜として簡略化して示しているが、実際には、各電極などの間において、単層の透明絶縁膜、または複数層の透明絶縁膜の積層膜により構成される。

次に、アレイ基板１１０の額縁領域１９０に設けられる構成について説明する。図１に示すように、アレイ基板１１０上における額縁領域１９０の対向基板１２０の外形端よりも突出する突出部においては、対向基板１２０の配置される側の主面には、ＴＦＴ１１５に供給される信号を外部から受け入れる信号端子１１８Ｘおよび１１８Ｙを備えている。なお、図２の断面図においては、アレイ基板１１０の一端のみに信号端子１１８Ｙが設けられた状態を図示しているが、隣接する辺に設けられる突出部には信号端子１１８Ｘが設けられている。

また、図１においてＹ方向と平行な辺に設けられる信号端子１１８Ｙがゲート配線１１７ｇに走査信号を供給し、Ｘ方向と平行方向の辺に設けられる信号端子１１８Ｘがソース配線１１７ｓに映像信号を供給する。なお、信号端子１１８Ｘおよび１１８Ｙは、詳細には複数の信号に対応して電気的に分離された複数の矩形の電極パッドが基板端部に沿って配列された構成となっている。

また、この信号端子１１８Ｘおよび１１８Ｙのそれぞれの電極パッドに対しては、接続配線となるＦＦＣ（Flexible Flat Cable）１３１を介して駆動ＩＣを制御する制御信号などを発生する制御ＩＣ（Integrated Circuit）チップなどを装備した制御基板１３２Ｘおよび制御基板１３２Ｙが接続されている。

制御基板１３２Ｘおよび１３２Ｙからの制御信号は、それぞれ信号端子１１８Ｘおよび１１８Ｙを介して、突出部に取り付けられた駆動ＩＣチップ１３３Ｘおよび駆動ＩＣチップ１３３Ｙに入力され、駆動ＩＣチップ１３３Ｘおよび１３３Ｙより出力される出力信号が表示領域２００から引き出された複数の信号引き出し配線（図示省略）を介して、表示領域２００内のＴＦＴ１１５に供給される。

また、図２に示されるように、アレイ基板１１０の液晶層１４０とは反対側となる外側表面には偏光板１４１（第１の偏光板）が設けられている。また、対向基板１２０の液晶層１４０とは反対側となる外側表面に設けられた透明導電層１２６の上には偏光板１４２（第２の偏光板）が設けられている。これらの偏光板１４１および１４２は、それぞれアレイ基板１１０および対向基板１２０の少なくとも表示領域２００を覆うように配置され、粘着層（図示省略）を介して貼り付けられて固定されている。なお、偏光板１４１および１４２は、単層構造として図示しているが、ＴＡＣ（tri acetyl cellulose）層などの保護層、偏光層（偏光フィルム層）などを貼り合わせた積層構造を有している。

また、対向基板１２０の主面に形成される透明導電層１２６は接地接続される。詳細な接続構造の図示による説明は省略するが、例えば、アレイ基板１１０の突出部に、アースパッドを設け、透明導電層１２６とアースパッドとの間を導電ペーストまたは導電テープを介して接続することができる。なお、導電ペーストとしては、一般的な銀ペーストを使用することができ、導電テープとしてはＡｌ（アルミニウム）箔またはＣｕ（銅）箔などの金属箔の母材に導電粘着剤を塗布したものを使用することができ、一般的な市販の導電テープを利用することができる。

また、液晶パネル１００の表示領域２００とは反対側のアレイ基板１１０に対向して光源となるバックライトユニット（図示省略）が配置されており、液晶パネル１００とバックライトユニットとの間には光の偏光状態および指向性などを制御する光学シート（図示省略）が配置されている。

さらに、液晶パネル１００は、上記のバックライトユニットおよび光学シートなどの部材と共に、対向基板１２０の表示領域２００を含む表示領域の部分が開口部となった筐体（図示省略）の中に収納され、液晶表示装置１０（図２）を構成する。

この液晶表示装置１０は次のように動作する。例えば、制御基板１３２Ｘおよび１３２Ｙから電気信号が入力されると、画素電極１１３および対向電極１１４に駆動電圧が加わり、駆動電圧に合わせて液晶層１４０における液晶分子の方向が変わる。そして、液晶パネル１００の背面側に配置されるバックライトの発する光がアレイ基板１１０、液晶層１４０および対向基板１２０を介して観察者側に透過または遮断されることにより、液晶パネル１００の表示領域２００に映像などが表示される。

＜配向膜の構成＞
次に、配向膜の構成について、対向基板１２０の主面に形成される配向膜１２２の厚み方向の構造について、図３を参照しつつ詳細に説明する。配向膜１２２は、対向基板１２０上に形成される第１の層１２２Ｌ１と、第１の層１２２Ｌ１上に形成される第２の層１２２Ｌ２とを含んでいる。すなわち、配向膜１２２は、その厚み方向において、相対的に下層側に配置される第１の層１２２Ｌ１と、第１の層１２２Ｌ１よりも上層側に配置される第２の層１２２Ｌ２とで構成される。下層側に配置される第１の層１２２Ｌ１は、導電性の高い配向材料で構成され、上層側に配置される第２の層１２２Ｌ２は、光配向性を有した配向材料で構成される。

配向膜１２２の具体的な製法については説明を省略するが、互いに異なる２種類の前駆体の混合材料を転写塗布した後に加熱し、相分離して形成される相分離系の配向膜である。その構造的な特徴となる配向膜１２２の構成を表すイメージとして、下層側に位置する第１の層１２２Ｌ１を構成する配向剤（第１の配向剤）と、上層側に位置する第２の層１２２Ｌ２を構成する配向剤（第２の配向剤）とが、境界部ではある程度混在して分布し、上層側と下層側で明確に２層に分離されてない状態を示している。

相分離されることで得られる構成については、２種類の混合材料の特性、下層側に形成する材料と下地層との馴染み具合、形成プロセスの詳細条件などより、多少、異なった状態の２層構造が得られる。典型的には、濃度分布で言えば、配向膜１２２における下層側では、第１の層１２２Ｌ１を構成する配向剤、つまり、第１の層１２２Ｌ１に主として含まれる配向剤の濃度が高く、下層から上層に向けて徐々に低濃度となる濃度勾配が形成される。一方、配向膜１２２における上層側では、第２の層１２２Ｌ２を構成する配向剤、つまり、第２の層１２２Ｌ２に主として含まれる配向剤の濃度が高く、上層から下層に向けて徐々に低濃度となる濃度勾配が形成される。

また、対向基板１２０上の配向膜１２２の表面に対しては、弱いラビング処理が施されており、当該ラビング処理の後に、さらに、光配向性を有した配向材料を配向させるための処理である所定の偏光光を照射する光配向処理が行われている。光配向処理を行うことで、均一性の良い表示ができる。

弱いラビング処理の程度としては、例えば、ラビング処理のラビングローラの押し込み量を０．０１〜０．３０ｍｍの範囲に調整することが望ましい。この範囲に調整されることで、液晶分子に１°未満の微小な角度のプレチルト角を付けることができる。

また、図示による説明は省略するが、アレイ基板１１０上の配向膜１１２においても、配向膜１２２と同様の相分離系の配向膜となっており、配向膜１２２と同様の弱いラビング処理と光配向処理が行われている。なお、対向基板１２０上の配向膜１２２の表面に行われるラビング処理と、アレイ基板１１０上の配向膜１１２の表面に行われるラビング処理については、弱いラビング処理が行われる点では共通しているが、対向基板１２０側とアレイ基板１１０側とで配向方向が１８０度異なった関係となるアンチパラレルの配向処理が施されている。

上述した配向膜が用いられた結果を図４に模式的に示す。図４は、対向基板１２０上の配向膜１２２およびアレイ基板１１０上の配向膜１１２により得られる液晶分子のプレチルト状態を示しており、図示されるように、液晶分子ＬＣは、１°未満程度の微小な角度のプレチルト角を有して、初期配向されている。なお、このプレチルト角の程度は、弱いラビング処理の強度、具体的には、ラビング処理のラビングローラの押し込み量を調整することにより、多少、変動するが、先に説明したように、ラビング処理のラビングローラの押し込み量を０．０１〜０．３０ｍｍの範囲で選択することで、プレチルト角を０．２°〜０．８°の範囲に制御することができる。

なお、比較例として、図５において、一般的な光配向仕様の配向膜を用い、配向処理として光配向処理のみを行った配向膜１２Ａおよび１１Ａにより得られる液晶分子ＬＣのプレチルト状態を示し、図６において、一般的なラビング仕様の配向膜を用い、配向処理として、アンチパラレルのラビング処理のみを行った配向膜１２Ｂおよび１１Ｂにより得られる液晶分子ＬＣのプレチルト状態を示す。図５の場合には、図示されるように、プレチルト角をつけること自体が困難であり、図６の場合には、図示されるように、比較的高角度のプレチルト状態が形成されて一定以上の配向規制力が得られることとなり、微小なプレチルト角となるように制御することが困難な状態となる。

本実施の形態１の液晶パネル１００においては、以上説明した構成の配向膜１１２および１２２を設けることで、液晶分子に１°未満の微小な角度のプレチルト角を再現性良く形成することができる。

なお、図４を用いた説明では、対向基板１２０上の配向膜１２２とアレイ基板１１０上の配向膜１１２の両者に対して、弱いラビング処理を施したものとしたが、一方の基板の配向膜に対するラビング処理を省略することもできる。この場合の結果について図７に示す。

図７においては、対向基板１２０上の配向膜１２２に対してのみ弱いラビング処理を行い、アレイ基板１１０上の配向膜１１２に対しては、弱いラビング処理の実施を省略し、光配向処理のみを行った場合の液晶分子ＬＣのプレチルト状態を示している。図７に示されるように、アレイ基板１１０近傍ではプレチルトが形成されず、対向基板１２０近傍では微小な角度のプレチルト角が形成される。この場合においても、液晶分子に１°未満程度の微小な角度のプレチルト角を再現性よく形成することができたと言える。

以上説明したように、本実施の形態１の液晶パネル１００においては、微小な角度のプレチルト角が光配向膜を用いて形成できるが、さらに、この微小な角度のプレチルト角を活用して、表示領域２００に対する視野角の最適方向、すなわち、コントラストが最大となる方向を調整できる構成を採っている。

以下、視野角方向を調整できる構成について図８および図９を用いて具体的に説明する。図８および図９においては、観察者ＶＷから見た最適視野角方向を矢印で示しており、液晶パネル１００の表示領域２００に対して、若干上方側、すなわち＋Ｚ方向より少し＋Ｙ方向側から見た場合にコントラストが最大となる方向、つまり、最適視野角方向が設定される。このような視野角特性が得られるように、対向基板１２０上の配向膜１２２とアレイ基板１１０上の配向膜１１２の両者に対して、図８および図９に矢印で示すようにラビング方向ＲＤが互いに反対のアンチパラレルの弱いラビング処理がされている。

また、図９に示すように、対向基板１２０上の配向膜１２２に対しては、観察者ＶＷから見た最適視野角方向とは反対方向となる＋Ｙ方向にラビング方向ＲＤが設定され、アレイ基板１１０上の配向膜１１２に対しては、最適視野角方向と同じ側となる−Ｙ方向にラビング方向ＲＤが設定されている。

また、図８および図９に示されるように、液晶分子ＬＣは、水平方向（Ｙ軸方向）においてはラビング方向ＲＤに平行に配向され、垂直方向（Ｚ軸方向）においては、対向基板１２０側においては、＋Ｙ方向に向かうにつれて基板面から離れる方向の角度θのプレチルトが形成され、アレイ基板１１０側においては、−Ｙ方向に向かうにつれて基板面から離れる方向の角度θのプレチルトが形成される。

また、図９においては偏光板１４１および１４２の光学軸の配置関係が示されており、対向基板１２０側の偏光板１４２の吸収軸は、０度方向、すなわち、Ｘ軸方向に平行な方向に設定され、アレイ基板１１０側の偏光板１４１の吸収軸は、９０度方向、すなわち、Ｙ軸方向に平行な方向に設定されている。また、液晶分子の配向方向と偏光板の光学軸との配置関係としては、バックライト光ＢＬの入射側となる偏光板１４１の吸収軸は液晶分子ＬＣの配向方向（Ｙ軸方向）と平行な方向に設定され、表示領域２００側となる偏光板１４２の吸収軸は液晶分子ＬＣの配向方向と垂直な方向に設定されている。

以上説明した光学設計を導入することで、実施の形態１の液晶表示装置１０においては、微小な角度のプレチルト角を活用して、表示領域２００に対して若干上方側、すなわち＋Ｚ方向より、少し＋Ｙ方向側から見た場合にコントラストが最大となる方向、つまり、最適視野角方向が設定される。この表示領域２００に対して若干上方側から見た場合に最適化される視野角については、特に、車載用途の液晶表示装置において、好適なものとなる。

＜その他の効果＞
以上説明した実施の形態１においては、光配向仕様の配向膜材料に対して、弱いラビング処理と、光配向処理を行って得られる配向膜を用いることで、微小な角度のプレチルト角を形成でき、視野角調整に利用できることを説明したが、一般的な光配向膜において問題点となる微小な異物、微小な配向膜ハジキを起因とする微輝点不良の発生を抑える効果も得られる。

以下においては、実施の形態１のその他の効果として、配向膜ハジキにより発生する微輝点不良への耐性が向上する効果にいて説明する。

図１０は、配向膜ハジキ１２２ａが発生している液晶パネル１００ａを有する液晶表示装置１０ａを示す断面図であり、図１１は配向膜を説明するための部分断面である。なお、図１０においては液晶パネル１００ａのみを示しており、バックライトユニット、光学シートおよび筐体などは図示を省略している。

図１０に示す液晶パネル１００ａは、基本的には図１および図２を用いて説明した液晶パネル１００と同様であり、配向膜１２２および１１２は、光配向仕様の配向膜材料に対して、弱いラビング処理と、光配向処理を行って得られる配向膜である。

一方、液晶パネル１００ａにおいては、図１０および図１１に示されるように、配向膜１２２おいて配向膜ハジキ１２２ａが発生している。配向膜ハジキとは、基板上に配向材料を塗布した際に、何らかの理由で配向材料が部分的に弾かれて、配向材料が塗布されない部分が生じる現象であり、局所的に配向膜の一部が無くなった部分を指す。図１１に示す例では、第１の層１２２Ｌ１よりも上層側に配置される第２の層１２２Ｌ２が無くなって、第１の層１２２Ｌ１のみが残った状態であるが、第１の層１２２Ｌ１も無くなって、下層のＯＣ層１２５が露出する場合もある。

第２の層１２２Ｌ２は、光配向性を有した配向材料で構成されることから、配向膜ハジキ１２２ａの領域では、光配向処理が行われても配向状態が形成されないことになる。

ただし、配向膜１２２の形成に際しては、第１の層１２２Ｌ１および第２の層１２２Ｌ２を形成した後、配向膜１２２の表層に対して、弱いラビング処理が施されるので、配向膜１２２の形成時に配向膜ハジキ１２２ａの領域が発生したとしても、配向膜ハジキ１２２ａの領域に残存する第１の層１２２Ｌ１の表面に対しては、ラビング処理による配向状態が形成されることとなり、微輝点不良の発生を抑える効果が得られる。

以下、弱いラビング処理と光配向処理が併用される配向膜による微輝点不良の発生の抑制効果について、比較例を用いて説明を行う。図１２、図１３および図１４は、配向膜ハジキの大きさの程度を大（Ｌ）、中（Ｍ）、小（Ｓ）の３段階とした場合に、微輝点不良として視認されるかどうかを視覚的に示した模式図である。なお、大（Ｌ）、中（Ｍ）、小（Ｓ）の大きさの一例としては、大（Ｌ）が１００μｍ程度、中（Ｍ）が５０μｍ程度、小（Ｓ）が１０μｍ程度であるが、図中の配向膜ハジキの大きさの比率はこれを正確に表すものではない。

図１２は、一般的なラビング仕様の配向膜に対してラビング処理のみが行われた配向膜の例を示し、図１３は、一般的な光配向仕様の配向膜に対して光配向処理のみが行われた配向膜の例を示し、図１４は、光配向仕様の配向膜に対して、弱いラビング処理と光配向処理が併用された配向膜の例を示している。

図１２に示されるように、ラビング仕様の配向膜を用いてラビング処理のみが行われた場合には、小（Ｓ）および中（Ｍ）の大きさの配向膜ハジキでは微輝点不良として視認されない。一方、図１３に示されるように、光配向仕様の配向膜を用いて光配向処理のみが行われた場合には、小（Ｓ）の大きさの配向膜ハジキでは微輝点不良として視認されないが、中（Ｍ）以上の配向膜ハジキでは微輝点不良として視認されてしまう。つまり、光配向仕様の配向膜の場合には、ラビング仕様の配向膜に比べて、配向膜ハジキにより発生する微輝点不良への耐性が低いことが判る。

一方、実施の形態１において用いられる光配向仕様の配向膜に対して、弱いラビング処理と光配向処理が併用された配向膜の場合には、図１４に示されるように、光配向仕様の配向膜を用いるにも関わらず、ラビング仕様の配向膜を用いた場合と同様に、小（Ｓ）および中（Ｍ）の大きさの配向膜ハジキでは微輝点不良として視認されない。つまり、ラビング仕様の配向膜を用いた場合と同等程度まで、配向膜ハジキにより発生する微輝点不良への耐性が向上されていることになる。

この理由は、先に説明したように、配向膜ハジキ１２２ａが発生する領域に残存する第１の層１２２Ｌ１に対して、ラビング処理による配向状態が形成されているためである。

なお、配向膜ハジキにより発生する微輝点不良への耐性の向上については、配向膜ハジキ１２２ａにより配向膜１２２が殆ど残存しない場合にも、ある程度は得られることから、配向膜１２２の下層に設けられるＯＣ層１２５の表層にラビンク処理が施されたことにより、僅かながらも配向状態が形成されるためと考えられる。

なお、上記においては、対向基板１２０上の配向膜１２２に配向膜ハジキ１２２ａが発生している場合について説明を行ったが、アレイ基板１１０上の配向膜１１２についても、光配向仕様の配向膜に対して、弱いラビング処理と光配向処理が併用されるので、配向膜１１２に配向膜ハジキを発生した場合にも同様の効果が得られることは言うまでもない。

以上説明したように、液晶表示装置１０ａにおいては、対向基板１２０上の配向膜１２２およびアレイ基板１１０上の配向膜１１２の少なくとも一方について、光配向仕様の配向膜に対して、比較的弱いラビング処理と光配向処理が併用されていることから、配向膜ハジキが発生した領域でも、弱いラビング処理による配向状態を備えた領域となり、結果として、配向膜ハジキにより発生する微輝点不良への耐性が向上されることになる。

なお、上記では、配向膜ハジキを起因とする微輝点不良についての説明を行ったが、微小な異物を起因とする微輝点不良も、微小な異物が発生した領域において光配向膜の一部が無くなったことに起因して生じている。このため、液晶表示装置１０ａにおいては、配向膜ハジキを起因とする微輝点不良と同様に、微輝点不良への耐性が向上する効果を得ることができる。

また、液晶表示装置１０ａにおいては、対向基板１２０上の配向膜１２２およびアレイ基板１１０上の配向膜１１２の少なくとも一方について、光配向仕様の配向膜に対して、弱いラビング処理と光配向処理が併用されることから、ラビング処理によって、配向キズおよび配向不良を発生しにくい。また、配向キズおよび配向不良が発生したとしても、軽度な配向キズや配向不良であれば、ラビング処理に続いて行われる光配向処理によって、配向規制力が付与されて、配向キズおよび配向不良として、表示領域２００では視認されない。すなわち、一般的なラビング処理に伴うような不具合は殆ど生じないと言った効果も得られる。

＜変形例＞
続いて、実施の形態１の変形例として、視野角方向を調整する構成として、液晶パネル１００の主面に配置される偏光板１４１および１４２などの光学フィルムに加えて、位相差板を追加した構成におけるプレチルト角の設定と、各光学フィルムの光学軸の配置関係について説明を行う。

＜変形例１＞
図１５および図１６は、実施の形態１の変形例１の液晶表示装置１０Ａとして、対向基板１２０側の偏光板１４２とガラス基板１２１との間に、単層構造の２軸位相差板１５０を配置した構成を示している。なお、ここで用いる２軸位相差板１５０は、例えば、厚み方向となるＺ軸方向に光学補償板が延伸された単層構造であり、日東電工社製のＮＡＺフィルムなどを用いることができる。

図１５において、観察者ＶＷから見た最適視野角方向を矢印で示しており、液晶パネル１００の表示領域２００に対して、若干上方側、すなわち＋Ｚ方向より少し＋Ｙ方向側から見た場合にコントラストが最大となる方向、つまり、最適視野角方向が設定される。このような視野角特性が得られるように、変形例１においては、実施の形態１において図８および図９を用いて説明したプレチルト角の位置関係とは反対の位置関係となる。

すなわち、図１５および図１６に示されるように、対向基板１２０上の配向膜１２２とアレイ基板１１０上の配向膜１１２の両者に対して、アンチパラレルの弱いラビング処理がされることは、実施の形態１の配向膜と共通するが、対向基板１２０上の配向膜１２２に対しては、観察者ＶＷから見た最適視野角方向と同じ側となる−Ｙ方向にラビング方向ＲＤが設定され、アレイ基板１１０上の配向膜１１２に対しては、最適視野角方向とは反対方向となる＋Ｙ方向にラビング方向ＲＤが設定されている。

また、図１５および図１６に示されるように、液晶分子ＬＣは、水平方向（Ｙ軸方向）においてはラビング方向ＲＤに平行に配向され、垂直方向（Ｚ軸方向）においては、対向基板１２０側においては、−Ｙ方向に向かうにつれて基板面から離れる方向の角度θのプレチルトが形成され、アレイ基板１１０側においては、＋Ｙ方向に向かうにつれて基板面から離れる方向の角度θのプレチルトが形成される。

また、図１６においては偏光板１４１および１４２と２軸位相差板１５０の光学軸の配置関係が示されており、対向基板１２０側の偏光板１４２の吸収軸は、０度方向、すなわち、Ｘ軸方向に平行な方向に設定され、アレイ基板１１０側の偏光板１４１の吸収軸は、９０度方向、すなわち、Ｙ軸方向に平行な方向に設定されている。

また、２軸位相差板１５０の遅相軸は、９０度方向、すなわち、Ｙ軸方向に平行な方向に設定されている。また、液晶分子の配向方向と偏光板の光学軸との配置関係としては、バックライト光ＢＬの入射側となる偏光板１４１の吸収軸は液晶分子ＬＣの配向方向（Ｙ軸方向）と平行な方向に設定され、表示領域２００側となる偏光板１４２の吸収軸は液晶分子ＬＣの配向方向と垂直な方向に設定されている。また、２軸位相差板１５０の遅相軸は、液晶分子ＬＣの配向方向（Ｙ軸方向）と平行な方向に設定されることになる。

以上説明した光学設計を導入することで、変形例１の液晶表示装置１０Ａにおいても、実施の形態１の液晶表示装置１０と同様に、微小な角度のプレチルト角を活用して、表示領域２００に対して若干上方側、すなわち＋Ｚ方向より、少し＋Ｙ方向側から見た場合にコントラストが最大となる方向、つまり、最適視野角方向が設定される。この表示領域２００に対して若干上方側から見た場合に最適化される視野角については、特に、車載用途の液晶表示装置において、好適なものとなる。また、２軸位相差板１５０を追加したことで、斜め方向から見た場合において、コントラストがさらに大きくなる。

＜変形例２＞
図１７および図１８は、実施の形態１の変形例２の液晶表示装置１０Ａとして、対向基板１２０側の偏光板１４２とガラス基板１２１との間に、積層構造の２軸位相差板１６０を配置した構成を示している。なお、ここで用いる２軸位相差板１６０は、例えば、正の屈折率異方性の位相差層１６１（第１の位相差層）と負の屈折率異方性の位相差層１６２（第２の位相差層）が表示面側から順に積層された積層構造であり、日東電工社製の１軸延伸の２層積層タイプの位相差フィルムであるＮＳＰＺフィルムなどを用いることができる。なお、ＮＳＰＺフィルムについては、例えば、特開２０１６−１９１００号公報に開示された公知のフィルムである。

図１７において、観察者ＶＷから見た最適視野角方向を矢印で示しており、液晶パネル１００の表示領域２００に対して、若干上方側、すなわち＋Ｚ方向より少し＋Ｙ方向側から見た場合にコントラストが最大となる方向、つまり、最適視野角方向が設定される。このような視野角特性が得られるように、変形例２においては、実施の形態１において図８および図９を用いて説明したプレチルト角の位置関係と同じ位置関係となる。

すなわち、図１７および図１８に示されるように、対向基板１２０上の配向膜１２２とアレイ基板１１０上の配向膜１１２の両者に対して、アンチパラレルの弱いラビング処理がされることは、実施の形態１の配向膜と共通するが、さらに、対向基板１２０上の配向膜１２２に対しては、観察者ＶＷから見た最適視野角方向とは反対方向となる＋Ｙ方向にラビング方向ＲＤが設定され、アレイ基板１１０上の配向膜１１２に対しては、最適視野角方向と同じ側となる−Ｙ方向にラビング方向ＲＤが設定されている。

また、図１７および図１８に示されるように、液晶分子ＬＣは、水平方向（Ｙ軸方向）においてはラビング方向ＲＤに平行に配向され、垂直方向（Ｚ軸方向）においては、対向基板１２０側においては、＋Ｙ方向に向かうにつれて基板面から離れる方向の角度θのプレチルトが形成され、アレイ基板１１０側においては、−Ｙ方向に向かうにつれて基板面から離れる方向の角度θのプレチルトが形成される。

また、図１８においては偏光板１４１および１４２と２軸位相差板１６０の光学軸の配置関係が示されており、対向基板１２０側の偏光板１４２の吸収軸は、０度方向、すなわち、Ｘ軸方向に平行な方向に設定され、アレイ基板１１０側の偏光板１４１の吸収軸は、９０度方向、すなわち、Ｙ軸方向に平行な方向に設定されている。

また、２軸位相差板１６０の遅相軸は、位相差層１６１および位相差層１６２共に９０度方向、すなわち、Ｙ軸方向に平行な方向に設定されている。また、液晶分子の配向方向と偏光板の光学軸との配置関係としては、バックライト光ＢＬの入射側となる偏光板１４１の吸収軸は液晶分子ＬＣの配向方向（Ｙ軸方向）と平行な方向に設定され、表示領域２００側となる偏光板１４２の吸収軸は液晶分子ＬＣの配向方向と垂直な方向に設定されている。また、２軸位相差板１６０の遅相軸は、液晶分子ＬＣの配向方向（Ｙ軸方向）と平行な方向に設定されることになる。

以上説明した光学設計を導入することで、変形例２の液晶表示装置１０Ｂにおいても、実施の形態１の液晶表示装置１０と同様に、微小な角度のプレチルト角を活用して、表示領域２００に対して若干上方側、すなわち＋Ｚ方向より、少し＋Ｙ方向側から見た場合にコントラストが最大となる方向、つまり、最適視野角方向が設定される。この表示領域２００に対して若干上方側から見た場合に最適化される視野角については、特に、車載用途の液晶表示装置において、好適なものとなる。また、２軸位相差板１６０を追加したことで、斜め方向から見た場合において、コントラストがさらに大きくなる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１００ 液晶パネル、１１０ アレイ基板、１１２，１２２ 配向膜、１２０ 対向基板、１２２Ｌ１ 第１の層、１２２Ｌ２ 第２の層、１４０ 液晶層、１４１，１４２ 偏光板、１５０，１６０ ２軸位相差板、１６１，１６２ 位相差層。

Claims (9)

1. 複数の薄膜トランジスタが配設されたアレイ基板と、
   前記アレイ基板に対向配置された対向基板と、
   前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層と、を有し、
   前記アレイ基板および前記対向基板と平行に発生させる電界により液晶を駆動する横電界方式の液晶パネルを備え、
   前記液晶パネルは、
   前記アレイ基板側に設けた第１の配向膜と、
   前記対向基板側に設けた第２の配向膜と、を有し、
   前記第１および第２の配向膜は光配向性を有し、
   前記第１および第２の配向膜の少なくとも一方は、
   ラビングローラの押し込み量を０．０１ｍｍから０．３０ｍｍの範囲としてラビングする弱いラビング処理が施された表面を有する、液晶表示装置。
2. 前記第１および前記第２の配向膜は、
   ラビング方向が１８０度異なった関係となる前記弱いラビング処理が施される、請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記第１および第２の配向膜は、
   基板側となる下層側の第１の層と、上層側の第２の層とを含んだ相分離系の配向膜であって、
   前記第２の層は、光配向性を有した配向膜材料で構成される、請求項１記載の液晶表示装置。
4. 前記アレイ基板の外側に配置された第１の偏光板と、
   前記対向基板の外側に配置された第２の偏光板と、をさらに備え、
   前記第１の配向膜は、
   前記液晶パネルの表示面のコントラストが最大となる方向である最適視野角方向と同じ方向にラビング方向が設定され、
   前記第２の配向膜は、
   前記最適視野角方向とは反対方向にラビング方向が設定される、請求項２記載の液晶表示装置。
5. 前記アレイ基板の外側に配置された第１の偏光板と、
   前記対向基板の外側に配置された２軸位相差板と、
   前記２軸位相差板の外側に配置された第２の偏光板と、をさらに備え、
   前記２軸位相差板は、
   厚み方向に延伸された光学補償板を有した単層構造を有し、
   前記第２の配向膜は、
   前記液晶パネルの表示面のコントラストが最大となる方向である最適視野角方向と同じ方向にラビング方向が設定され、
   前記第１の配向膜は、
   前記最適視野角方向とは反対方向にラビング方向が設定される、請求項２記載の液晶表示装置。
6. 前記アレイ基板の外側に配置された第１の偏光板と、
   前記対向基板の外側に配置された２軸位相差板と、
   前記２軸位相差板の外側に配置された第２の偏光板と、をさらに備え、
   前記２軸位相差板は、
   正の屈折率異方性の第１の位相差層と負の屈折率異方性の第２の位相差層が前記第２の偏光板側から順に積層された積層構造を有し、
   前記第１の配向膜は、
   前記液晶パネルの表示面のコントラストが最大となる方向である最適視野角方向と同じ方向にラビング方向が設定され、
   前記第２の配向膜は、
   前記最適視野角方向とは反対方向にラビング方向が設定される、請求項２記載の液晶表示装置。
7. 前記第１の層は、
   前記第１の層に主として含まれる第１の配向剤の濃度が下層から上層に向けて低濃度となる濃度勾配を有し、
   前記第２の層は、
   前記第２の層に主として含まれる第２の配向剤の濃度が上層から下層に向けて低濃度となる濃度勾配を有する、請求項３記載の液晶表示装置。
8. 請求項３記載の液晶表示装置の製造方法であって、
   前記弱いラビング処理は、
   前記第１および第２の層を形成した後に施される、液晶表示装置の製造方法。
9. 前記第１および第２の配向膜の少なくとも一方に前記弱いラビング処理を施した後、
   前記第１および第２の配向膜の前記第２の層に光配向処理を施す、請求項８記載の液晶表示装置の製造方法。

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