JP2007199239A - 液晶装置、その製造方法、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造を用いつつ視角特性を改善したＶＡモードの液晶装置を提供する。
【解決手段】本発明の液晶装置は、対向配置された一対の基板１０，２０間に、負の誘電率異方性を有する液晶からなる液晶層５０を挟持してなり、前記各基板１０，２０の前記液晶層５０側に、前記液晶を垂直方向に規制する配向膜１８，２８がそれぞれ設けられており、配向膜１８は、画像表示単位となる１つのサブ画素内において前記液晶に対する配向規制力の異なる複数の配向領域１８ａ、１８ｂを有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶装置、その製造方法、及び電子機器に関するものである。

現在、広視角特性を実現する１つの方法として、誘電異方性が負の液晶を基板に垂直に配向させ、電圧印加によってこれを基板面方向に配向させるＶＡ（Vertical Alignment）モードが知られている。この技術では、突起やスリット構造により形成した核を基準に上記液晶を４方向に配向させるＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）方式により広視角化を実現することができる（例えば特許文献１参照）。この方式によれば、全方位において従来の液晶モード（ＴＮモード等）に比べ格段の広視野角が実現できるが、斜め方向から観察した場合のγ特性が正面と大きく異なることが問題となっている。この問題の解決方法としては、１画素内に２つの駆動素子を設け、各駆動素子により印加電圧を異ならせた複数のドメインを画素内に形成することで視角特性を改善する方法がある（非特許文献１参照）。あるいは、１画素内に部分的に誘電体膜を形成し、誘電体膜の電圧降下を利用して印加電圧の異なるドメインを画素内に形成する方法がある（非特許文献２参照）。
特開２０００−４７２５１号公報 "The World's Largest(82-in.) TFT-LCD", Sang Soo Kim, 2005/SID DIGEST 66.1, p1842-1847 "Multi-Domain Vertically Aligned LCDs with Super-Wide Viewing Range for Glay-Scale Images", H.Yoshida et al., Asia display Digest 12-2

しかし、上記非特許文献１に記載の技術では、通常の２倍の駆動素子を実装する必要があるため、駆動が煩雑になり、画素設計も複雑なものとなる。また、非特許文献２に記載の技術では、電極上に部分的に誘電体膜を設けるため、セルギャップ制御や誘電体膜の材料選択に制約がある。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、簡素な構造を用いつつ視角特性を改善したＶＡモードの液晶装置、及びその製造方法を提供することを目的としている。

本発明の液晶装置は、対向配置された一対の基板間に、負の誘電率異方性を有する液晶からなる液晶層を挟持してなり、前記各基板の前記液晶層側に、前記液晶を垂直方向に規制する配向膜がそれぞれ設けられており、少なくとも一方の前記配向膜は、画像表示単位となる１画素領域内において前記液晶に対する配向規制力の異なる複数の配向領域を有していることを特徴とする。このように画像表示単位となる１画素領域内に複数の配向領域を設けた構成とすることで、前記画素領域内に、前記配向規制力の差異に基づいて電気光学特性の異なる複数の領域を形成することができる。これにより、正面視、斜視のいずれにおいても、配向状態の異なる液晶によって形成された画素表示となるため、正面視と斜視とでγ特性が異なるのを抑制することができ、優れた視角特性を得られるようになる。上記画素領域全体では、前記複数の領域の電気光学特性を平均化した電気光学特性が得られるようになる。

本発明の液晶装置は、前記液晶層を挟持して対向する一つの前記配向膜は、いずれも前記複数の配向領域を有していることを特徴とする。このような構成とすることで、上記電気光学特性の差異をより顕著なものとすることができ、正面視と斜視とでγ特性が異なるのを抑制する作用を高めることができる。

本発明の液晶装置は、前記液晶層を挟持して対向する前記配向領域は、互いに等しい前記配向規制力を有していることを特徴とする。このような構成とすることで、画素領域毎に液晶が異なる挙動を示すのを防止することができ、表示ムラの発生を防止することができる。

本発明の液晶装置は、前記配向膜は、前記配向領域毎に異なる材質の配向膜材料を用いて形成されていることを特徴とする。この構成によれば、簡便な工程で、容易に、配向規制力の異なる複数の配向領域を形成することができる。

本発明の液晶装置は、前記配向膜は、前記基板上を覆って形成された第１配向膜と、該第１配向膜上に部分的に形成された第２配向膜とを有していることを特徴とする。このような構成とすれば、より簡便な工程で配向膜を形成可能である。

本発明の液晶装置は、前記各基板上に前記液晶層を挟持して対向する一対の電極が設けられ、少なくとも一方の前記一対の電極には、選択電圧印加時に前記１画素領域内に複数の液晶領域を形成する配向制御手段が設けられており、前記配向領域は、１又は複数の前記液晶領域に対応して配置されていることを特徴とする。このような構成とすることで、液晶領域毎に選択電圧印加時の液晶分子の挙動が異なってしまうのを防止することができ、表示ムラの発生を防止することができる。

本発明の液晶装置は、前記基板上に、複数の島状部と該島状部同士を電気的に接続する連結部とを具備した画素電極が設けられており、前記複数の配向領域は、それぞれ前記島状部の平面領域に対応して配置されていることを特徴とする。このような構成とすることで、前記島状部に対応して形成される液晶領域毎に前記配向領域を配置することができ、表示ムラの発生しにくい構造とすることができる。

本発明の液晶装置は、前記基板上に、複数の島状部と該島状部同士を電気的に接続する連結部とを具備した画素電極が設けられており、前記島状部の平面領域内に、複数の前記配向領域が配置されていることを特徴とする。このような構成とすることで、前記島状部によって形成される液晶領域毎に視角特性の向上を図ることができ、観察方向によらず優れた視角特性を得られる液晶装置とすることができる。

本発明の液晶装置は、前記１画素領域内に、透過表示領域と反射表示領域とが区画形成されており、前記透過表示領域又は前記反射表示領域に、異なる配向規制力を有する複数の前記配向領域が配置されていることを特徴とする。このような構成とすることで、透過表示及び／又は反射表示における視角特性の向上を実現した半透過反射型の液晶装置を得ることができる。

本発明の液晶装置は、前記透過表示領域に、異なる配向規制力を有する複数の前記配向領域が配置されていることを特徴とする。このような構成とすることで、半透過反射型液晶装置において特に重視される透過表示の視角特性を向上させることができ、安価に優れた表示品質の液晶装置を提供可能になる。

本発明の液晶装置の製造方法は、先に記載の液晶装置の製造方法であって、前記基板上に形成した配向膜に対して、マスクを介した選択的な光照射を施すことで、前記液晶に対する配向規制力の異なる複数の配向領域を区画形成することを特徴とする。

本発明の液晶装置の製造方法は、先に記載の液晶装置の製造方法であって、液滴吐出法を用いて、前記基板上に異なる種類の配向膜材料を選択的に配置し、配向規制力の異なる複数の配向領域を有する前記配向膜を形成することを特徴とする。

本発明の液晶装置の製造方法は、先に記載の液晶装置の製造方法であって、前記基板上に第１配向膜を形成する工程と、前記第１配向膜上に感光性の配向膜材料を塗布して塗膜を形成する工程と、前記塗膜を露光、現像処理して部分的に除去することで第２配向膜を形成する工程とを有することを特徴とする。

本発明の電子機器は、先に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、高コントラスト、広視野角の表示部を具備した電子機器を提供することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る液晶装置について図面を参照して説明する。
本実施形態の液晶装置は、基板面に対して垂直に配向させた誘電率異方性が負の液晶に対して電界を印加し、配向を制御することにより画像表示を行うＶＡＮ（Vertical Aligned Nematic）モードのアクティブマトリクス型液晶装置であって、パネル背面側に配設したバックライトから供給される光を用いて表示を行う透過型液晶装置である。そして、本実施形態の液晶装置は、基板上に設けられたカラーフィルタによるカラー表示が可能であり、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を出力する３個のサブ画素で１個の画素を構成するものとなっている。従って本明細書では、表示を構成する最小単位となる表示領域を「サブ画素」と称する。また、一組（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のサブ画素から構成される表示領域を「画素」と称する。
なお、各実施形態で参照する図面においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示している。

図１は、本実施形態の液晶装置を構成するマトリクス状に形成された複数のサブ画素の回路構成図である。図２は液晶装置１００の任意のサブ画素におけるＴＦＴアレイ基板の平面構成を示す図である。図３は図２のＤ−Ｄ'線に沿う液晶装置１００の部分断面構成図である。

図１に示すように、液晶装置１００の画像表示領域は、マトリクス状に配列形成された複数のサブ画素Ｓｐを有している。各サブ画素Ｓｐには、それぞれ画素電極９と画素電極９をスイッチング制御するためのＴＦＴ３０とが形成されており、画素駆動手段であるデータ線駆動回路１０１から延びるデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線駆動回路１０１は、画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎをデータ線６ａを介して各画素に供給する。前記画像信号Ｓ１〜Ｓｎはこの順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。ＴＦＴ３０のゲートには、画素駆動手段である走査線駆動回路１０２から延びる走査線３ａが電気的に接続されており、走査線駆動回路１０２から所定のタイミングで走査線３ａにパルス的に供給される走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが、この順に線順次でＴＦＴ３０のゲートに印加されるようになっている。画素電極９は、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されている。スイッチング素子であるＴＦＴ３０が走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが所定のタイミングで画素電極９に書き込まれるようになっている。

画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極９と液晶を介して対向する共通電極との間で一定期間保持される。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が接続されている。蓄積容量７０はＴＦＴ３０のドレインと容量線３ｂとの間に設けられている。

次に、図２及び図３を参照して液晶装置１００の詳細な構成について説明する。
液晶装置１００は、図３に示すようにＴＦＴアレイ基板（第１基板）１０と対向基板（第２基板）２０との間に液晶層５０を挟持した構成であり、液晶層５０は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向する領域の縁端に沿って設けられた図示略のシール材によって基板１０，２０間に封止されている。対向基板２０の背面側（図示下面側）には、導光板６１と反射板６２とを具備したバックライト（照明装置）９０が配設されている。

図２の平面構成図に示すように、液晶装置１００のサブ画素には、画素電極９と、画素スイッチング素子であるＴＦＴ３０とが設けられている。画素電極９の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って延びる複数の走査線３ａと、画素電極９の短手方向（Ｘ軸方向）に沿って延びるデータ線６ａとが形成されており、これらデータ線６ａ、走査線３ａは、その交差点の近傍において上記ＴＦＴ３０と電気的に接続されている。
また、図２では省略されているが、１つのサブ画素に対応して３原色のうち１色のカラーフィルタ（色材層）２２が形成されており、３色のカラーフィルタ２２を含む隣接して配列された３つのサブ画素が１つの画素を形成している。カラーフィルタ２２は、例えば、色毎に図示Ｘ軸方向に延びるストライプ状に形成され、その延在方向で各々複数のサブ画素に跨って形成されるとともに、図示左右方向にて周期的に配列されたものとなっている。

画素電極９は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜からなり、各サブ画素内にて２つの島状部９ａ、９ｂに略分割され、隣接する島状部９ａ、９ｂ間はそれらの中央部で連結された形状を有している。島状部９ａ、９ｂを連結している部分の画素電極についてもＩＴＯ等の透明導電膜からなるものであるから、この連結部位も表示に寄与する。それぞれの島状部９ａ、９ｂの略中央部には、液晶の配向を規制するための配向制御手段である誘電体突起１９１，１９２がそれぞれ配置されている。島状部９ａ、９ｂは、各角部に面取りが施された略八角形状であるが、各角部が丸められた曲線形状となっていてもよい。

図２に示す画素電極９のうち、図示左側の島状部９ａ、走査線３ａ、及びデータ線６ａの間に、ＴＦＴ３０が介挿されている。ＴＦＴ３０は、半導体層３５と、半導体層３５の下層側（基板本体１０Ａ側）に設けられたゲート電極３２と、半導体層３５の上層側に設けられたソース電極６ｂ及びドレイン電極３１とを備えている。本実施形態ではドレイン電極３１をソース電極６ｂと同等の幅の帯状の導電膜により形成しているが、かかるドレイン電極３１をさらに延設し、延設されたドレイン電極と平面的に重なる位置に容量線（又は容量線と接続された容量電極）を配置することで、当該サブ画素の蓄積容量を形成することができる。

ゲート電極３２は、走査線３ａの一部をデータ線６ａの延在方向に分岐して形成されており、その先端側で半導体層３５と図示略の絶縁膜を介して対向している。ソース電極６ｂは、データ線６ａの一部を走査線３ａの延在方向に分岐して形成されており、半導体層３５に乗り上げるように配置されてＴＦＴ３０と電気的に接続されている。ドレイン電極３１も同様に一部を半導体層３５に乗り上げるように配置されてＴＦＴ３０と電気的に接続されている。

そして、ドレイン電極３１の半導体層３５と反対側の端部に中央部に設けられた画素コンタクトホール４５を介して、ドレイン電極３１と島状部９ａ（画素電極９）とが電気的に接続されている。このような構成のもと、ＴＦＴ３０は、走査線３ａを介して入力されるゲート信号により所定期間だけオン状態とされることで、データ線６ａを介して供給される画像信号を、所定のタイミングで液晶に対して書き込めるようになっている。

一方、図３に示す断面構造を見ると、液晶装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置された対向基板２０とを備えており、これらの基板１０，２０間に挟持された液晶層５０は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶（屈折率異方性Δｎは例えば０．１）からなるものとされている。図３中、符号５１を付して示す略棒状の楕円体は、垂直配向された液晶分子を概念的に示すものである。

ＴＦＴアレイ基板１０は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体１０Ａを基体としてなり、基板本体１０Ａの内面側（液晶層側）にゲート電極３２（走査線３ａ）が形成されている。ゲート電極３２を覆って絶縁薄膜（ゲート絶縁膜）１１が形成されており、この絶縁薄膜１１上のゲート電極３２と対向する位置に、島状のアモルファスシリコン膜等からなる半導体層３５が形成されている。また、半導体層３５に一部乗り上げるようにして、ソース電極６ｂとドレイン電極３１とが絶縁薄膜１１上に形成されている。ソース電極６ｂと半導体層３５との間、及びドレイン電極３１と半導体層３５との間には、半導体層３５と電極とをオーミック接合するｎ＋シリコン層３５ｎが介挿されている。

ソース電極６ｂ、ドレイン電極３１を覆って第１層間絶縁膜１２が形成され、第１層間絶縁膜１２を覆って第２層間絶縁膜１３が形成されている。第１層間絶縁膜１２はＴＦＴ３０を構成する各導電膜を保護するシリコン窒化膜等からなる絶縁膜であり、第２層間絶縁膜１３はＴＦＴ３０等が形成された基板本体１０Ａの表面を平坦化する機能を兼ね備えた透明な樹脂材料等からなる絶縁膜である。第２層間絶縁膜１３上に、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる画素電極９が形成されている。画素電極９の一部は、第１層間絶縁膜１２と第２層間絶縁膜１３とを貫通してドレイン電極３１に達するコンタクトホール４５内に形成されており、かかる構造により画素電極９とドレイン電極３１とが電気的に接続されている。画素電極９を覆ってポリイミド等の垂直配向膜１８が形成されており、液晶分子５１の初期配向を基板面に対し垂直に配向させるようになっている。基板本体１０Ａの外面側には、位相差板１６と偏光板１４とが積層配置されている。

配向膜１８は、図２及び図３に示すように、サブ画素の平面領域内において、２つの配向領域１８ａ、１８ｂに区画されている。配向領域１８ａは、図２に符号Ａを付して示した矩形状の領域に設けられており、画素電極９の一方の島状部９ａに対応して配置されている。他方の配向領域１８ｂは、図２に符号Ｂを付して示した矩形状の領域に設けられており、島状部９ｂに対応して配置されている。本実施形態の場合、配向領域１８ａの液晶に対する配向規制力は他方の配向領域１８ｂよりも弱くなっており、例えば、異なる配向膜材料をパターン形成して配向領域１８ａと配向領域１８ｂとを形成することで上記機能を具備した配向膜１８を得ることができる。

対向基板２０は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体２０Ａを基体としてなる。基板本体２０Ａの内面側には、カラーフィルタ２２が設けられている。先に記載のように、カラーフィルタ２２はサブ画素の長手方向（図２Ｘ軸方向）に延びるストライプ状であり、各カラーフィルタ２２の延在方向で隣接するサブ画素の境界領域には、金属膜や黒色樹脂等からなる遮光層（ブラックマトリクス）２２ＢＭが配置されている。

カラーフィルタ２２上には、対向電極２１が形成されている。対向電極２１は平面ベタ状のＩＴＯ等からなる透明導電膜であり、対向電極２１上の画素電極９と対向する位置に、液晶層５０側に突出する誘電体突起１９１，１９２が設けられている。誘電体突起１９１，１９２の断面形状は略三角形で図示しているが、実際にはなだらかな曲面形状で形成される。画素電極９の２つの島状部９ａ、９ｂの各々に対応して、その中央部に対向する位置にそれぞれ１つずつ誘電体突起１９１，１９２が配置されている。

誘電体突起１９１，１９２は、樹脂等の誘電体材料からなり、マスクを用いたフォトリソグラフィ等によって形成することができる。例えば、ノボラック系のポジ型フォトレジストを用いて高さ１．２μｍ、直径１２μｍの誘電体突起１９１，１９２を一括に形成することができる。また、誘電体突起１９１，１９２の断面形状に関しては、レジストを現像後に２２０℃程度でポストベークすれば、先端形状を鈍らせてなだらかな突起形状を得ることができる。対向電極２１及び誘電体突起１９１，１９２を覆ってポリイミド等の垂直配向膜２８が形成されており、液晶分子５１の初期配向を基板面に対し垂直に配向させるようになっている。

本実施形態の場合、対向基板２０側の配向膜２８についても配向領域２８ａと配向領域２８ｂとに区画された構成となっており、配向領域２８ａは、ＴＦＴアレイ基板１０側の配向膜１８における配向領域１８ａと平面的に重なる領域（図２の領域Ａ）に形成されており、他方の配向領域２８ｂは前記配向領域１８ｂと平面的に重なる領域（図２の領域Ｂ）に形成されている。そして、配向領域２８ａと配向領域２８ｂとは、互いに異なる配向規制力を具備した配向膜となっており、配向領域２８ａにおける配向規制力は配向領域２８ｂにおける配向規制力よりも弱くなっている。この配向膜２８も、異なる配向膜材料を用いてそれぞれ配向領域２８ａ、２８ｂをパターン形成することで作製することができる。

基板本体２０Ａの外面側には、位相差板２６と偏光板２４とが積層配置されている。上記偏光板１４，２４は、特定方向に振動する直線偏光のみを透過させる機能を有する。また位相差板１６，２６には、可視光の波長に対して略１／４波長の位相差を持つλ／４板が採用されている。偏光板１４，２４の透過軸と位相差板１６，２６の遅相軸とは約４５°の角度を成して配置され、偏光板１４と位相差板１６、及び偏光板２４と位相差板２６とは、協働してそれぞれ円偏光板として機能する。この円偏光板により、直線偏光を円偏光に変換して液晶層５０に入射させる一方、液晶層５０から射出される円偏光を直線偏光に変換して出力し得るようになっている。また、偏光板１４の透過軸と偏光板２４の透過軸とは直交して配置され、位相差板１６の遅相軸は位相差板２６の遅相軸と直交して配置されている。なお、偏光板と位相差板の構成としては、「偏光板＋λ／４板の構成の円偏光板」が一般的だが、「偏光板＋λ／２板＋λ／４板の構成の円偏光板（広帯域円偏光板）」を用いることで、黒表示をより無彩色にすることもできる。

このように構成した液晶装置１００では、負の誘電率異方性を備えた液晶を基板面に対して垂直に配向させ、電圧の印加によって液晶を基板面方向に配向させて光変調を行うので、黒表示での光漏れが少なく、高コントラストの表示を得ることができる。そして、サブ画素の平面領域内に、配向規制力の異なる配向領域１８ａ及び配向領域１８ｂと、配向領域２８ａ及び配向領域２８ｂとが設けられていることで、画素電極９と対向電極２１との間に電圧を印加したときの液晶の配向状態を前記配向領域１８ａ、１８ｂ間で異ならせることができる。図４は、配向膜の配向規制力を異ならせた場合の液晶装置の電気光学特性を示すグラフであり、図４に点線で示すＴ−Ｖ曲線は、相対的に弱い配向規制力を有する配向膜（配向領域１８ａ、２８ａ）が形成された領域Ａにおける電気光学特性を示しており、実線で示すＴ−Ｖ曲線は、相対的に強い配向規制力を有する配向膜（配向領域１８ｂ、２８ｂ）が形成された領域Ｂにおける電気光学特性を示している。

図４に示すように、配向規制力の異なる配向膜が形成された領域Ａ，Ｂでは、各々異なる電気光学特性を呈し、配向規制力の弱い配向領域１８ａ、２８ａに対応する領域Ａの方が、電圧印加に対する透過率の立ち上がりが早く、またその傾きも大きくなっている。そして、本実施形態の液晶装置１００は、このように異なる電気光学特性を呈する領域Ａ，Ｂを１つのサブ画素内に備えているので、サブ画素全体では、領域Ａ，Ｂを平均した電気光学特性を呈することとなり、ＶＡＮモードの液晶装置で問題となる正面視と斜視でのγ特性の相違を緩和し、視角特性を向上させることができる。さらに、本発明では、サブ画素内に配向規制力の異なる配向領域を形成するという簡便な方法によって上記視角特性を向上させる効果を得ているため、サブ画素内に複数の駆動素子を設けた場合における製造工程や駆動方法の複雑化の問題や、サブ画素内に部分的に誘電体膜を形成した場合におけるセルギャップ制御の困難性の問題が生じることもない。

なお、本実施形態では、配向膜１８，２８の双方が複数の配向領域を備えている構成としているが、少なくとも一方の配向膜について複数の配向領域に区画されている構成であれば、上述した作用効果を得ることが可能である。

また、上記実施形態では、配向領域１８ａ、１８ｂ、及び配向領域２８ａ、２８ｂの形成方法として、異なる配向膜材料を用いた配向膜をパターン形成する方法を挙げたが、そのパターニング方法としては、フォトリソグラフィ法を用いて配向膜をパターニングする方法のほか、液滴吐出法を用いた配向膜の形成方法を適用することもできる。フォトリソグラフィ法を用いてパターニングする場合、例えば、第１の配向膜材料を用いて平面ベタ状の第１配向膜を形成した後、第１配向膜上に感光性配向膜材料を塗布して第２配向膜を形成し、かかる第２配向膜を部分的に露光することで第１配向膜上に第２配向膜をパターン形成する方法が採用できる。これにより例えば第１配向膜の形成領域が配向領域１８ａとされ、第２配向膜の形成領域が配向領域１８ｂとされた配向膜１８を得ることができる。

一方、液滴吐出ヘッドから吐出した液滴を基板上に配置する液滴吐出法によれば、任意の液体材料を基板上の任意の位置に選択的に配置することができるので、異なる配向膜材料を用いた配向膜の形成を極めて容易に行うことができ、またフォトリソグラフィ法に比して材料の使用効率が飛躍的に高くなり、経済的でもある。

また、配向膜１８，２８の形成に際して、他の形成方法を採用してもよいのは勿論である。例えば、配向膜を形成した後、この配向膜に対してマスクを介した選択的な光照射を行う方法によって配向膜の配向規制力を部分的に異ならせ、サブ画素内に配向規制力の異なる配向領域を形成することができる。また配向膜１８，２８は、ポリイミド等の有機配向膜材料に限らず、シリコン酸化物等の無機配向膜材料を用いて形成してもよい。無機配向膜材料を用いる場合には、異なる配向膜材料を用いて配向領域１８ａ、１８ｂをそれぞれ形成する方法のほか、配向規制力を高めるために無機配向膜に施される表面処理を、サブ画素内で部分的に施すことで配向領域１８ａ、１８ｂを形成してもよい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、本実施形態の液晶装置２００の任意の１サブ画素におけるＴＦＴアレイ基板の平面構成図であり、先の第１実施形態における図２に相当する図面である。図６は、図５のＦ−Ｆ’線に沿う液晶装置２００の断面構成図であり、第１実施形態における図３に相当する図面である。

本実施形態の液晶装置２００は、第１実施形態に係る液晶装置１００とは異なる構成の配向膜を具備した点に特徴を有しており、その他の構成は先の液晶装置１００と同様のＶＡＮモードの透過型液晶装置である。従って以下では、特に配向膜の構成について詳細に説明し、その他の構成についての説明は適宜省略する。また図５及び図６において、図１から図３と共通の構成要素には同一の符号を付している。

図５に示すように、本実施形態の液晶装置２００では、画素電極９を覆って形成された配向膜１８が、１サブ画素の平面領域内において、８つの配向領域に分割されたものとなっている。具体的には、相対的に弱い配向規制力を有する配向領域１８ａと相対的に強い配向規制力を有する配向領域１８ｂとを、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関して交互に配列した構成である。また、画素電極９の２つの島状部９ａ、９ｂのそれぞれに対応して４つの配向領域が配置されており、４つの配向領域１８ａ、１８ｂが近接する角部は、島状部９ａのほぼ中央に配置されており、島状部９ａ上を４分割するようにして配向規制力の弱い領域Ａと配向規制力の強い領域Ｂとが配置されている。島状部９ｂの形成領域についても同様に、その中心を軸とする回転方向に配向領域１８ａと配向領域１８ｂとが交互に配置されている。

図６に示す断面構造をみると、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された複数の配向領域１８ａ、１８ｂを有する配向膜１８と液晶層５０を挟んで対向する対向基板２０の表面に、複数の配向領域２８ａ、２８ｂを有する配向膜２８が形成されている。配向膜２８を構成する複数の配向領域２８ａ、２８ｂは、配向膜１８の配向領域１８ａ、１８ｂにそれぞれ対応して設けられており、相対的に弱い配向規制力を有する配向領域２８ａが、前記配向領域１８ａと平面的に重なる領域に配置され、相対的に強い配向規制力を有する配向領域２８ｂが、前記配向領域１８ｂと平面的に重なる領域に配置されている。

上記構成を具備した液晶装置２００によれば、サブ画素内に略放射状の液晶領域を形成する各島状部９ａ、９ｂのそれぞれに複数の配向領域１８ａ、１８ｂが配置されるので、各液晶領域毎に視角特性の改善効果を得られることとなり、より優れた視角特性を備える液晶装置を実現することができる。
なお、本実施形態の液晶装置２００においても、配向膜１８，２８の形成方法としては、先の第１実施形態と同様の形成方法を用いることができ、配向膜１８，２８の材質についても、有機物、無機物の双方を用いることができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図７及び図８を参照して説明する。図７は、本実施形態の液晶装置３００の任意の１サブ画素におけるＴＦＴアレイ基板の平面構成図であり、先の第１実施形態における図２に相当する図面である。図８は、図７のＧ−Ｇ’線に沿う液晶装置３００の断面構成図であり、第１実施形態における図３に相当する図面である。

本実施形態の液晶装置３００は、先の第１実施形態に係る液晶装置１００について、電極構造と配向膜の構成とを変更したものである。従って以下では、電極構造と配向膜の構成について詳細に説明し、その他の構成についての説明は適宜省略する。また図７及び図８において、図１から図３と共通の構成要素には同一の符号を付している。

液晶装置３００の１サブ画素には、図７に示すように、平面視矩形状の透明導電膜からなる画素電極９と、画素電極９と電気的に接続されたＴＦＴ３０とが設けられている。また、画素電極９の長手方向（Ｘ軸方向）に沿ってデータ線６ａが延びており、短手方向（Ｙ軸方向）に沿って走査線３ａが延びている。そして、これらデータ線６ａ、走査線３ａの交差点の近傍に上記ＴＦＴ３０が形成され、データ線６ａ及び走査線３ａと電気的に接続されている。

画素電極９には、垂直配向液晶の配向制御手段を成す複数のスリット状の開口部９ｃ、９ｄが形成されており、これらのうち２本の開口部９ｃは図示右上がりに延びており、他の２本の開口部９ｄは図示右下がりに延びて形成されている。また、サブ画素内には、開口部９ｃ又は開口部９ｄと平行に延びる凸条を成す複数の誘電体突起２１ａ、２１ｂが対向基板２０側に設けられている。２本の誘電体突起２１ａは開口部９ｃと平行に延びており、隣接する２本の開口部９ｃ、９ｃの間に配置されている。一方、他の２本の誘電体突起２１ｂは開口部９ｄと平行に延びており、隣接する２本の開口部９ｄ、９ｄの間に配置されている。Ｘ軸方向に関してサブ画素の中央部に配置された誘電体突起２１ａと誘電体突起２１ｂとは、サブ画素の中央で接続されている。

図８に示す断面構造をみると、基板本体１０Ａの液晶層５０側に、開口部９ｃ、９ｄを備えた画素電極９が形成されており、かかる画素電極９を覆って配向膜１８が形成されている。一方、基板本体２０Ａの液晶層５０側には、カラーフィルタ２２と、対向電極２１とが形成され、対向電極２１上に誘電体突起２１ａ、２１ｂが形成されており、誘電体突起２１ａ、２１ｂ及び対向電極２１を覆うようにして配向膜２８が形成されている。

画素電極９を覆う配向膜１８は、図７に示すように、１つのサブ画素の平面領域内に液晶に対する配向規制力の異なる複数の配向領域１８ａ、１８ｂを有している。先の実施形態と同様、配向領域１８ａは、相対的に弱い配向規制力を有する領域Ａを形成し、配向領域１８ｂは相対的に強い配向規制力を有する領域Ｂを形成するものとなっている。配向領域１８ａ、１８ｂは、サブ画素内に設けられた配向制御手段たる誘電体突起２１ａ、２１ｂに沿った位置に境界を有している。２本の誘電体突起２１ａ、２１ａと、２本の誘電体突起２１ｂ、２１ｂとに囲まれたサブ画素中央部の逆Ｖ形の領域に前記配向領域１８ａが形成され、この配向領域１８ａの周囲の三角形状の領域に前記配向領域１８ｂが形成されている。

上記構成を具備した液晶装置３００によれば、サブ画素内に設けられた複数の配向制御手段（開口部９ｃ、９ｄ及び誘電体突起２１ａ、２１ｂ）によって制御される液晶領域に応じて前記配向領域１８ａ、１８ｂが配置されているので、各液晶領域毎に視角特性の改善効果を得られることとなり、優れた視角特性を備える液晶装置を実現することができる。このように、本発明は、液晶装置の電極構造に関わらず適用でき、優れた視角特性の改善効果を得られるものである。

なお、本実施形態の液晶装置３００における配向領域１８ａ、１８ｂの配置は一例に過ぎず、他の配置形態を採用してもよいのは勿論である。例えば、２本の開口部９ｃ、９ｃに挟まれた領域、及び２本の開口部９ｄ、９ｄ囲まれた領域に配向領域１８ａを配置し、サブ画素の残る平面領域に配向領域１８ｂを配置してもよい。あるいは、画素電極９の図示左側半分、右側半分の平面領域にそれぞれ配向領域１８ａ、１８ｂを配置してもよく、図示上下方向で画素電極を二分するようにして配向領域１８ａ、１８ｂを配置してもよい。

また、配向膜１８の形成方法としては、先の第１実施形態と同様の形成方法を用いることができ、配向膜１８の材質についても、有機物、無機物の双方を用いることができる。
また、対向基板２０側の配向膜２８についても、複数の配向領域に区画されている構成とすることができ、この場合には、先の実施形態と同様、ＴＦＴアレイ基板１０側の配向膜１８の各配向領域１８ａ、１８ｂに対応して複数の配向領域が配置されている構成とすることが好ましい。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。図９は、本実施形態の液晶装置４００の任意の１サブ画素におけるＴＦＴアレイ基板の平面構成図であり、先の第１実施形態における図２に相当する図面である。図１０は、図７のＨ−Ｈ’線に沿う液晶装置３００の断面構成図であり、第１実施形態における図３に相当する図面である。

本実施形態の液晶装置４００は、１つのサブ画素内に部分的に反射層を形成してなるＶＡＮモードの半透過反射型液晶装置である。なお、以下では、先の実施形態と異なる構成について詳細に説明し、その他の構成についての説明は適宜省略する。また図９及び図１０において、図１から図３と共通の構成要素には同一の符号を付している。

図９に示すサブ画素に設けられた画素電極９は、ＩＴＯ等の透明導電膜からなり、３つの島状部９１〜９３に略分割され、隣接する島状部９１，９２間、及び島状部９２，９３間はそれらの中央部で連結された形状を有している。３つの島状部９１〜９３のうち図示右端に配置された島状部９３と平面的に重なるようにして反射層９３Ｒが配置されている。反射層９３Ｒは、例えばＡｌ（アルミニウム）やＡｇ（銀）等の光反射性の金属膜からなるものであり、この反射層２９と平面的に重なって配置された島状部９３の形成された領域が当該サブ画素の反射表示領域を形成している。また実際には、反射層９３Ｒの表面には凹凸形状が付与されており、この凹凸によって反射光が散乱されることで、視認性の良い表示が得られるようになっている。
また、他の島状部９１，９２の形成された領域が当該サブ画素の透過表示領域となっており、従って本実施形態の液晶装置４００では、表示可能な領域の１／３弱の面積領域が反射表示に寄与し、残りの２／３強の面積領域が透過表示に寄与する構造である。

なお、島状部９１〜９３を連結している部分の画素電極についてもＩＴＯ等の透明導電膜からなるものであるから、この連結部位も透過表示に寄与する。それぞれの島状部９１〜９３の略中央部には、液晶の配向を規制するための配向規制手段である誘電体突起１９１〜１９３が配置されている。

図１０に示す液晶装置の断面構造をみると、ＴＦＴアレイ基板１０を構成する基板本体１０Ａの液晶層５０側に、ＴＦＴ３０が形成された回路層を構成する絶縁膜１１〜１３が積層されており、最上部の第２層間絶縁膜１３上に反射層９３Ｒが形成されている。反射層９３Ｒの形成領域に対応して液晶層厚調整層２５が形成されており、この液晶層厚調整層２５上と第２層間絶縁膜１３上とに跨って画素電極９が形成されている。そして、画素電極９を覆うようにして配向膜１８が形成されている。

サブ画素内に部分的に形成された液晶層厚調整層２５により、液晶層５０の層厚が反射表示領域と透過表示領域とで異ならされており、各サブ画素についていわゆるマルチギャップ構造を実現するものとなっている。液晶層厚調整層２５は、アクリル樹脂等の有機膜を用いて形成されており、例えば膜厚が２μｍ±１μｍ程度に形成されている。液晶層厚調整層２５が存在しない部分の液晶層５０の厚さは２μｍ〜６μｍ程度であり、反射表示領域における液晶層５０の厚さは透過表示領域における液晶層５０の厚さの約半分である。本実施形態の液晶装置４００は、かかる構成により明るく高コントラストの表示が得られるようになっている。
なお、反射表示領域と透過表示領域との境界付近には、液晶層厚調整層２５の層厚が連続的に変化しているテーパ状の段差部が形成されているが、この段差部は、島状部９２，９３間を連結している線状の電極膜（連結部）と一部平面的に重なっている。

対向基板２０を構成する基板本体２０Ａ上には、カラーフィルタ２２、対向電極２１が積層されており、対向電極２１上に誘電体突起１９１〜１９３が設けられている。これら誘電体突起１９１〜１９３と対向電極２１とを覆って配向膜２８が形成されている。

画素電極９を覆う配向膜１８は、図９に示すように、１つのサブ画素の平面領域内に液晶に対する配向規制力の異なる複数の配向領域１８ａ、１８ｂを有している。先の実施形態と同様、配向領域１８ａは、相対的に弱い配向規制力を有する領域Ａを形成し、配向領域１８ｂは相対的に強い配向規制力を有する領域Ｂを形成するものとなっている。配向領域１８ａは、透過表示領域を構成する２つの島状部９１，９２のうち、一方の島状部９１に対応する領域に形成されており、配向領域１８ｂは透過表示領域を構成する他方の島状部９２と反射表示領域を構成する島状部９３とに対応する領域に形成されている。すなわち本実施形態では、サブ画素の透過表示領域に複数の配向領域１８ａ、１８ｂが配置され、反射表示領域には単一の配向領域１８ｂのみが配置されたものとなっている。

上記構成を具備した液晶装置４００によれば、サブ画素（透過表示領域）内に複数の配向領域１８ａ、１８ｂが配置されているので、先の実施形態と同様に、透過表示における視角特性の改善効果を得られることとなり、優れた視角特性を備える液晶装置を実現することができる。
なお、本実施形態では反射表示領域に単一の配向領域１８ｂを配置した構成について説明したが、反射表示領域についても複数の配向領域を配置してもよいのは勿論であり、かかる構成を採用することで反射表示における視角特性を向上させることができる。

以上、本発明に係る液晶装置の実施の形態について詳細に説明したが、本発明の技術分野は、上記各実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、画素スイッチング素子としてアモルファスシリコンＴＦＴを設けた場合について説明したが、スイッチング素子としてＴＦＤ（Thin Film Diode）を設けた構成であってもよく、低温ポリシリコンＴＦＴを設けた構成であってもよい。また、第１、第２実施形態では、２つの島状部９ａ、９ｂに分割された画素電極９を備えた液晶装置について説明したが、３つ以上の島状部に分割された画素電極を具備した構成であってもよい。また、第４実施形態では、マルチギャップ方式を採用した半透過反射型液晶装置について説明したが、サブ画素内で一定の液晶層厚を有する半透過反射型液晶装置であってもよい。また、各実施形態において、配向制御手段として設けられた誘電体突起は、電極に設けたスリット状の開口部で代替することができ、逆にスリット状の開口部は誘電体突起で代替することができる。

（電子機器）
図１１は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。この図に示す携帯電話１３００は、本発明の液晶表示装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。上記各実施の形態の表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、高輝度、高コントラスト、広視角の表示が可能である。

第１実施形態に係る液晶装置の回路構成図。 １サブ画素におけるＴＦＴアレイ基板の平面構成図。 図２のＤ−Ｄ’線に沿う断面構成図。 配向規制力の異なる領域の電気光学特性の差異を示すグラフ。 第２実施形態に係る液晶装置の１サブ画素を示す図。 図５のＦ−Ｆ’線に沿う断面構成図。 第３実施形態に係る液晶装置の１サブ画素を示す図。 図７のＧ−Ｇ’線に沿う断面構成図。 第４実施形態に係る液晶装置の１サブ画素を示す図。 図９のＨ−Ｈ’線に沿う断面構成図。 電子機器の一例を示す斜視構成図。

符号の説明

１００，２００，３００，４００ 液晶装置、９ 画素電極、９ａ，９ｂ，９１〜９３ 島状部、９ｃ，９ｄ 開口部、１８，２８ 配向膜、１８ａ，１８ｂ，２８ａ，２８ｂ 配向領域、１０ ＴＦＴアレイ基板（第１基板）、２０ 対向基板（第２基板）、２１ａ，２１ｂ，１９１〜１９３ 誘電体突起、３０ ＴＦＴ（スイッチング素子）、５０ 液晶層、５１ 液晶分子

Claims (14)

1. 対向配置された一対の基板間に、負の誘電率異方性を有する液晶からなる液晶層を挟持してなり、前記各基板の前記液晶層側に、前記液晶を垂直方向に規制する配向膜がそれぞれ設けられており、
   少なくとも一方の前記配向膜は、画像表示単位となる１画素領域内において前記液晶に対する配向規制力の異なる複数の配向領域を有していることを特徴とする液晶装置。
2. 前記液晶層を挟持して対向する一つの前記配向膜は、いずれも前記複数の配向領域を有していることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記液晶層を挟持して対向する前記配向領域は、互いに等しい前記配向規制力を有していることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置。
4. 前記配向膜は、前記配向領域毎に異なる材質の配向膜材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶装置。
5. 前記配向膜は、前記基板上を覆って形成された第１配向膜と、該第１配向膜上に部分的に形成された第２配向膜とを有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶装置。
6. 前記各基板上に前記液晶層を挟持して対向する一対の電極が設けられ、少なくとも一方の前記一対の電極には、選択電圧印加時に前記１画素領域内に複数の液晶領域を形成する配向制御手段が設けられており、
   前記配向領域は、１又は複数の前記液晶領域に対応して配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶装置。
7. 前記基板上に、複数の島状部と該島状部同士を電気的に接続する連結部とを具備した画素電極が設けられており、
   前記複数の配向領域は、それぞれ前記島状部の平面領域に対応して配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶装置。
8. 前記基板上に、複数の島状部と該島状部同士を電気的に接続する連結部とを具備した画素電極が設けられており、
   前記島状部の平面領域内に、複数の前記配向領域が配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶装置。
9. 前記１画素領域内に、透過表示領域と反射表示領域とが区画形成されており、
   前記透過表示領域又は前記反射表示領域に、異なる配向規制力を有する複数の前記配向領域が配置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の液晶装置。
10. 前記透過表示領域に、異なる配向規制力を有する複数の前記配向領域が配置されていることを特徴とする請求項９に記載の液晶装置。
11. 請求項１に記載の液晶装置の製造方法であって、
    前記基板上に形成した配向膜に対して、マスクを介した選択的な光照射を施すことで、前記液晶に対する配向規制力の異なる複数の配向領域を区画形成することを特徴とする液晶装置の製造方法。
12. 請求項４に記載の液晶装置の製造方法であって、
    液滴吐出法を用いて、前記基板上に異なる種類の配向膜材料を選択的に配置し、配向規制力の異なる複数の配向領域を有する前記配向膜を形成することを特徴とする液晶装置の製造方法。
13. 請求項５に記載の液晶装置の製造方法であって、
    前記基板上に第１配向膜を形成する工程と、
    前記第１配向膜上に感光性の配向膜材料を塗布して塗膜を形成する工程と、
    前記塗膜を露光、現像処理して部分的に除去することで第２配向膜を形成する工程と
    を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
14. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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