(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
着色層および表示電極を有し、対向する基板との間で液晶を挟持する垂直配向型液晶表示装置用のカラーフィルタ基板であって、
前記液晶の配向方向を１８０°異なる２つの方向に分割規制する、前記表示電極上に誘電体材料を含んで形成される線状の第１の突起と、
前記表示電極上に誘電体材料を含んで形成され、前記液晶の配向方向を１８０°異なる２つの方向に分割規制すると共に前記対向する基板との間隔を規制する線状の第２の突起とを備えることを特徴とするカラーフィルタ基板。
【請求項２】
第１の基板及び第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板に挟持される液晶とを備える垂直配向型の液晶表示装置であって、
前記第１の基板は、着色層および表示電極を有するカラーフィルタ基板であり、前記液晶の配向方向を１８０°異なる２つの方向に分割規制する、前記表示電極上に誘電体材料を含んで形成される線状の第１の突起と、前記表示電極上に誘電体材料を含んで形成され、前記液晶の配向方向を１８０°異なる２つの方向に分割規制すると共に前記第２の基板との間隔を規制する線状の第２の突起とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）に関し、特にＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｅｄ）型ＬＣＤ（ＶＡモードＬＣＤ）で配向分割を実現する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＲＴの画像品質に匹敵するフラットパネルディスプレイの中で、現在もっとも広く使用されているのが液晶表示装置（ＬＣＤ）である。特に、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）方式のＬＣＤ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）は、パーソナルコンピュータ、ワープロ、ＯＡ機器などの民生用機器や携帯テレビジョン等の家電機器への応用により、市場の一層の拡大が期待されている。これに伴って、画像品質の一層の向上が要望されている。以下、ＴＦＴ−ＬＣＤを例として説明するが、本発明はＴＦＴ−ＬＣＤに限らず、単純マトリクス型のＬＣＤやプラズマアドレス型のＬＣＤにも適用可能であり、一般的にそれぞれに電極が形成された一対の基板間に液晶を挟持し、それぞれの基板の電極間に電圧を印加することで表示を行うＬＣＤに適用可能なものであって、ＴＦＴ−ＬＣＤに限定されるものではない。
【０００３】
現在、ＴＦＴ−ＬＣＤでもっとも広く使用されている方式はノーマリホワイトモードのＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）  型ＬＣＤである。図１はＴＮ型ＬＣＤのパネル構造と動作原理を説明する図である。図１に示すように、ガラス基板上に形成した透明電極１２と１３の上に配向膜を付け、上下基板で液晶分子の配向方向が９０°異なるようなラビング処理を行い、ＴＮ液晶を挟む。液晶の持つ性質から配向膜に接触した液晶は配向膜の配向方向に沿って並び、その液晶分子に沿って他の液晶分子が配向するため、図１の（１）に示すように、液晶分子の方向が９０°捩じれる形で配向する。電極１２と１３の両側に、配向膜の配向方向と平行に２枚の偏光板１１と１５を配置する。
【０００４】
このような構造のパネルに無偏光の光１０が入射すると、偏光板１１を通過した光は直線偏光となり液晶に入る。液晶分子は９０°捩じれて配向されているので、入射した光も９０°捩じれて通過するため、下の偏光板１５を通過できる。この状態が明状態である。
次に、図１の（２）に示すように、電極１２と１３に電圧を印加して液晶分子に電圧を印加すると、液晶分子が直立して捩がとれる。ただし、配向膜表面では配向規制力の方が強いため、液晶分子の配向方向は配向膜に沿ったままである。このような状態では、液晶分子は通過する光に対しては等方的であるため、液晶層に入射された直線偏光の偏光方向の回転は生じない。従って、上の偏光板１１を通過した直線偏光は下の偏光板１５を通過できず、暗状態になる。この後、再び電圧を印加しない状態にすると配向規制力により表示は明状態に戻る。
【０００５】
ＴＮ型ＴＦＴ−ＬＣＤの製造技術は近年において格段の進歩を遂げ、正面でのコントラスト・色再現性などはＣＲＴを凌駕するまでに至っている。しかし、ＴＮ−ＬＣＤには視野角が狭いという大きな欠点があり、そのために用途が限定されるという問題があった。図２はこの問題を説明する図であり、（１）が電圧を印加しない白表示の状態であり、（２）が中間の電圧を印加した中間調を表示する状態であり、（３）が所定の電圧を印加した黒を表示する状態である。図２の（１）に示すように、電圧を印加しない状態では液晶分子は同じ方向に、ごく僅かの傾斜角（１°〜５°程度）をもって配向している。実際には図１の（１）に示すように捩じれているが、ここでは便宜上図示のように示した。この状態ではどの方位でもほぼ白に見える。また、図２の（３）に示すように、電圧を印加した状態では、配向膜の近傍を除いた途中の液晶分子は垂直方向に配向されるため、入射した直線偏光は捩じれず黒に見える。この時、画面に斜めに入射する光は、垂直方向に配向された液晶分子を斜めに通過するため偏光方向がある程度捩じれ、完全な黒でなく中間調（グレイ）に見える。図２の（２）に示すように、（３）の状態より低い中間の電圧を印加した状態では、配向膜の近傍の液晶分子はやはり水平方向に配向されるが、セルの中間部では液晶分子が途中まで立ち上がる。そのため、液晶の複屈折性がいくぶん失われ、透過率が低下して中間調（グレイ）表示になる。しかし、これは液晶パネルに対して垂直に入射した光についてのみいえることで、斜めに入射した光、すなわち図の左と右の方向から見た場合で様子が異なる。図示のように、右下から左上に向かう光に対しては液晶分子は平行に配向されることになる。従って、液晶はほとんど複屈折効果を発揮しないため左側から見ると黒く見えることになる。これに対して、左下から右上に向かう光に対しては液晶分子は垂直に配向されるので、液晶は入射した光に対して大きな複屈折効果を発揮し、入射した光は捩じれるので、白に近い表示になる。このように、表示状態に視角依存が生じる点がＴＮ−ＬＣＤの最大の欠点である。
【０００６】
このような問題を解決するため、特公昭５３−４８４５２号公報、特公平１−１２０５２８号公報などにはＩＰＳ型と呼ばれる方式のＬＣＤが提案されている。図３は、ＩＰＳ型ＬＣＤを説明する図であり、（１）は電圧を印加しない時の側面図であり、（２）は電圧を印加しない時の上面図であり、（３）は電圧を印加した時の側面図であり、（４）は電圧を印加した時の上面図である。ＩＰＳ型では、図３に示すように、一方の基板１７にスリット状電極１８、１９を形成し、スリット電極間のギャップ部の液晶分子を横電界によって駆動させる。液晶１４として正の誘電異方性を有する材料を用い、電界を印加しない時には、液晶分子の長軸を電極１８、１９の長手方向に対してほぼ平行にホモジニアス配向させうように、配向膜をラビングする。ここに示した例では、電圧印加時における液晶分子の配向方向の変化方向（回転方向）を一定とするため、液晶分子をスリット電極の長手方向に対して１５°の方位にホモジニアス配向している。この状態でスリット電極間に電圧を印加すると、図３の（３）に示すように、スリット電極付近では誘電異方性を有する液晶分子がその長軸がスリット電極の長手方向に対して９０°になるように配向方向を変化させる。しかし、他方の基板１６には液晶分子をスリット電極の長手方向に対して１５°の方位に配向するように配向処理されているため、基板１６の近傍の液晶分子は長軸が電極１８、１９の長手方向に対してほぼ平行に配向されており、上の基板１６から下の基板１７に向かって液晶分子が捩じれて配向されることになる。このような液晶表示装置において、偏光板１１と１５を基板１６と１７の上下に透過軸を互いに直交させて配置し、一方の偏光板の透過軸を液晶分子長軸に平行とすることにより、電圧無印加時には黒表示、電圧印加時には白表示が実現できる。
【０００７】
上記のように、ＩＰＳ方式では、液晶分子を立ち上がらせず、横方向にスイッチングする点に特徴がある。ＴＮ方式のように、液晶分子を立たせると視角方向によって複屈折性が異なり不具合が生じる。横方向にスイッチングを行えば方向によって複屈折性はあまり変化しないため、非常に良好な視角特性が得られる。しかし、ＩＰＳ方式には別の問題点が存在する。まず、応答速度が非常に遅いという点である。応答速度が遅い理由は、通常のＴＮ方式が電極間ギャップ５μｍでスイッチングしているのに対して、ＩＰＳ方式は１０μｍ以上であるためと考えられる。電極間隙を狭めれば応答速度を高くすることができるが、方式上隣接する電極には逆極性の電界を加える必要があり、電極間隙を小さくするとショートを起こして表示欠陥となり易いので、電極間隙をあまり小さくすることはできない。また、電極間隙を小さくすると、表示部分における電極部分が占める面積比率が大きくなり、透過率を高くできないという問題も生じる。
【０００８】
このように、ＩＰＳ方式ではスイッチングが遅く、現状では動きの速い動画を表示すると、画像が流れるなどの不具合が発生する。そのため、実際のパネルでは、応答速度を改善するために図３の（２）及び（４）に示すように、電極に対して平行にラビングするのではなく、１５°程度ずらした方向にラビングしている。平行配向させる場合、単に配向膜を塗布しただけでは、液晶の分子が左右自在な方向に配列して液晶分子を所定の方向に配向させることができない。そこで、所定の方向に配向するように配向膜の表面を一定方向に擦り、液晶分子をその方向に配列させるラビング処理を行う。ＩＰＳ方式でラビング処理を行う場合、電極に平行にラビング処理すると、電極間中央付近の液晶分子は電圧を印加された場合に回転する方向が左か右か定まり難く、応答が遅れる。そこで、図３の（２）及び（４）に示すように、１５°程度ずらしてラビング処理を施すことで左右の均等性を崩している。しかし、このようにラビング処理の方向をずらしても、ＩＰＳ方式の応答速度はＴＮ方式の応答時間の２倍であり、非常に遅いという問題がある。しかも、このように１５°程度ずらしてラビング処理を施すことにより視角特性が左右均等にならない。また、ＩＰＳ方式においては、特定の視野角で階調反転が発生する。この問題を図４から図６を参照して説明する。
【０００９】
図４は、液晶表示装置（ここではＩＰＳ方式）の観察における座標系を定義する図である。図示のように、極角θ、方位角φが基板１６と１７、電極１８と１９、液晶分子１４に対して定義される。図５は、パネルの階調反転特性を示す図であり、白状態から黒状態までを８階調に区切って表示を行い、極角θならびに方位角φを変化させて輝度変化を調べた時に、階調反転の生じる領域を示している。図中、斜線及びクロス斜線で示す４つの部分に反転が生じる。図６は白反転と黒反転がそれぞれ生じる方位（φ＝７５°，１３５°）において、極角θに対する８階調表示の輝度変化の一例を示す図である。白反転は、輝度の高い側の階調段階、すなわち白輝度が極角θの増加に伴って低下することによって生じる。黒反転は、黒輝度が極角θの増加に従って上昇することで生じる。このように、ＩＰＳ方式では、４方位について階調反転が生じるという問題が発生する。更に、ＩＰＳ方式はＴＮ方式に比べて製造が難しいという問題がある。このように、ＩＰＳ方式は視角特性と引換えに透過率、応答速度、生産性など他の特性を犠牲にしているといえる。
【００１０】
以上説明したように、ＴＮ方式の視角特性の問題を解決するものとして提案されているＩＰＳ方式は、視角特性以外の特性の点で十分でないという問題があった。そこで、垂直配向膜を使用するＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  ａｌｉｇｎｅｄ）方式（ＶＡモード液晶）が提案されている。ＶＡ方式では、ＴＮ方式のような旋光モードではなく複屈折モードとなる。図７はＶＡ方式を説明する図である。ＶＡ方式は、負の誘電率異方性を有するネガ型液晶材料と垂直方向の配向膜を組み合わせた方式で、図７の（１）に示すように、電圧無印加時には液晶分子は垂直方向に配向し、黒表示になる。図７の（３）に示すように、所定の電圧を印加すると液晶分子は水平方向に配向し、白表示になる。ＶＡ方式は、ＴＮ方式に比べて表示のコントラストが高く、黒白レベル応答速度も速い。ＶＡ方式は、以上のような理由で新しい液晶表示装置の方式として注目されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＶＡ方式で中間調表示を行う場合には、表示状態の視角依存が生じるというＴＮ方式と同様の問題がある。ＶＡ方式で中間調を表示する場合には、白表示の時より小さな電圧を印加するが、その場合図７の（２）に示すように、液晶分子は斜めの方向に配向することになる。この場合、図示のように、右下から左上に向かう光に対しては液晶分子は平行に配向されることになる。従って、液晶はほとんど複屈折効果を発揮しないため左側から見ると黒く見えることになる。これに対して、左下から右上に向かう光に対しては液晶分子は垂直に配向されるので、液晶は入射した光に対して大きな複屈折効果を発揮し、白に近い表示になる。このように、表示状態の視角依存が生じるという問題があった。ＶＡ方式は、電圧無印加時も配向膜近傍の液晶分子がほぼ垂直なためＴＮ方式より格段にコントラストが高く、視角特性にも優れているが、視角特性という面ではＩＰＳ方式よりも劣る場合もあった。
【００１２】
ＴＮ方式において、画素内における液晶分子の配向方向を異なる複数の方向とすることにより、液晶表示装置（ＬＣＤ）の視角特性が改善されることが知られている。一般にＴＮ方式では、基板面に接する液晶分子の配向方向（プレチルト角）は配向膜に施すラビング処理の方向で規制される。ラビング処理は、レーヨンなどの布により配向膜の表面を一方向に擦る処理であり、液晶分子はすり跡の方向に沿って配向する。従って、画素内でラビング処理の方向を異ならせれば視角特性を改善できる。図８は、ラビング処理の方向を画素内で異ならせる方法を示す図である。図示のように、ガラス基板１６（電極などは省略している。）に配向膜２２を形成する。これに、回転するラビングロール２０１を接触させ、一方向にラビング処理を行う。次に配向膜２２の上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィで所定のパターンを露光して現像する。これにより、図示のようなパターン化されたレジストの層２０２が形成される。次に、上記とは逆の方向に回転するラビングロール２０１を接触させ、パターンの開いた部分のみ逆方向にラビング処理される。このようにして、画素内に異なる方向にラビング処理された複数の領域が形成され、液晶の配向方向が画素内で複数の方向になる。なお、ラビングロール２０１に対して、配向膜２２を回転させれば、任意の異なる方向にラビング処理することが可能である。
【００１３】
ラビング処理は広く使用されるが、上記のように配向膜の表面を擦って傷を付ける処理であり、ゴミが発生しやすいという問題がある。
また、ＴＮ方式では、液晶分子のプレチルト角を規制する別の方法として、電極上に凹凸パターンを設けることが知られている。電極の近くの液晶分子は、凹凸パターンの表面に沿って配向する。
【００１４】
ＶＡ方式においても、液晶分子の配向方向を画素内で複数の異なる方向に分割することにより、視角特性が改善されることが知られている。特開平６−３０１０３６号公報は、対向電極の画素電極の中央に向き合う部分に開口部を設けることにより、画素中央部に電界が傾斜した部分を生じさせ、液晶分子の配向方向を２方向又は４方向に分割するＶＡ方式の液晶表示装置を開示している。しかし、特開平６−３０１０３６号公報に開示された液晶表示装置では、応答速度が遅いという問題があり、特に電圧を印加していない状態から印加する状態に変化する時の応答速度が遅いということが分かった。これは、画素内に形成される配向方向が連続した領域の長さが、画素の長さの半分程度であるため、領域内のすべての液晶の配向が揃うまで時間を要するためと思われる。
【００１５】
また、特開平７−１９９１９３号公報は、電極上に方向の異なる傾斜面を設けることにより液晶の配向方向を画素内で複数の領域に分割するＶＡ方式の液晶表示装置を開示している。しかし、開示された構成では、傾斜面が画素全体に設けられているため、電圧を印加しない時には配向面に接触する液晶は全て傾斜面に沿って配向されるため、完全な黒表示を得ることができず、コントラストが低下するという問題が生じた。また、傾斜面が画素全体に設けられているため、傾斜面が緩く、液晶の配向方向を規定するには十分とはいえないことが分かった。傾斜面を急峻にするには構造物を厚くする必要があるが、誘電体の構造物を厚くすると装置の動作中に構造物に電荷が蓄積され、蓄積された電荷のために電極間に電圧を印加しても液晶分子の方向が変化しないという、いわゆる焼き付きと言われる現象が生じることが分かった。
【００１６】
このように、ＶＡ方式の液晶表示装置においては、視角特性を改善するための画素内での配向分割を実現する場合に、各種の問題があった。本発明の目的は、ＶＡ方式の液晶表示装置における視角特性を改善することであり、コントラスト、動作速度などは従来と同様に良好なままで、視角特性もＩＰＳ方式と同程度かそれ以上に良好なＶＡ方式の液晶表示装置を実現することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
図９は、本発明の原理を説明する図である。図９に示すように、本発明によれば、従来の垂直配向膜を使用し、液晶材料としてネガ型液晶を封入したＶＡ方式において、電圧を印加した時に、液晶が斜めに配向される配向方向が、１画素内において、複数の方向になるように規制するドメイン規制手段を設ける。ドメイン規制手段は２枚の基板の少なくとも一方に設ける。また、ドメイン規制手段として機能するものとしては各種あるが、少なくとも１つのドメイン規制手段は、斜面を有するものである。なお断面が長方形で基板に対して略垂直に立ち上がる面も斜面に含まれるものとする。図９では、ドメイン規制手段として、上側基板の電極１２を１画素内でスリットを有する電極とし、下側基板の電極１３の上には突起２０を設けている。
【００１８】
図９の（１）に示すように、電圧を印加しない状態では液晶分子は基板表面に対して垂直に配向する。中間の電圧を印加すると、図９の（２）に示すように、電極スリット部（電極エッジ部）で基板表面に対して斜めの電界が発生する。また、突起部２０の液晶分子は、電圧無印加の状態からわずかに傾斜する。この突起の傾斜面と斜め電界の影響で液晶分子の傾斜方向が決定され、突起２０とスリットの真ん中で液晶の配向方向が分割される。この時、例えば真下から真上に透過する光は液晶分子が多少傾斜しているため、若干の複屈折の影響を受け、透過が抑えられ、グレイの中間調表示が得られる。右下から左上に透過する光は液晶が左方向に傾斜した領域では透過しにくい、右方向に傾斜した領域では非常に透過し易い、平均するとグレイの中間調表示が得られる。左下から右上に透過する光も同様の原理でグレイ表示となり、全方位で均一な表示が得られる。更に、所定の電圧を印加すると液晶分子はほぼ水平になり、白表示が得られる。従って、黒、中間調、白の表示状態のすべての状態において、視角依存性の少ない良好な表示が得られる。
【００１９】
ここで、図１０は、電極上に設けた誘電体の突起による配向の生成を説明する図である。なお、本明細書での「誘電体」は、低誘電性の絶縁物である。図１０を参照しながら突起による配向について考察してみる。
電極１２と１３の上には、互い違いに突起が形成されており、その上に垂直配向膜２２が設けられている。使用している液晶はネガ型であるから、図１０の（１）に示すように、電圧無印加時には、垂直配向膜２２のため、液晶分子は基板表面に対して垂直に配向する。この場合、垂直配向膜にはラビング処理を施す必要はない。突起２０の部分の、液晶分子もその斜面に垂直に配向しようとするので、突起の部分の液晶分子は傾斜する。しかし、電圧無印加時には、突起の部分を除くほとんどの部分では、液晶分子は基板表面に対してほぼ垂直に配向するため、図９の（１）に示すように、良好な黒表示が得られる。
【００２０】
電圧印加時には、液晶層内の電極面に沿った等電位分布は図１０の（２）（ａ）に示すようになっており、突起のない部分では基板に平行（電界は基板に垂直）であるが、突起の近傍では傾斜する。電圧を印加すると、図７の（２）に示すように、液晶分子は電界の強度に応じて傾斜するが、電界は基板に垂直な向きであるため、ラビングによって傾斜方向を規定していない場合には、電界に対して傾斜する方位は３６０°のすべての方向があり得る。ここで、図１０の（１）のようにあらかじめ傾斜している液晶分子があると、その周囲の液晶分子もその方向に沿って傾斜するので、ラビング処理を施さなくとも突起の表面に接する液晶分子の方位で突起間隙部の液晶分子の傾斜する方向まで規定する事ができる。図１０の（２）に示すように、突起の部分では電界は突起の斜面に平行になる方向に傾いており（すなわち、等電位線は斜面に垂直となる方向であり）、電圧が印加されるとネガ型液晶分子は電界に垂直な方向に傾くが、この方向は突起のためにもともと傾斜している方向と一致しており、より安定方向に配向することになる。このように、突起が形成されるとその傾斜と突起近くの斜めの電界の両方の効果によって安定した配向が得られる。更に強い電圧が印加されると、液晶分子は基板にほぼ平行になる。
【００２１】
以上のように、突起は電圧を印加した時の液晶分子の配向する方位を決定するトリガの役割を果たしており、大きな面積の斜面、例えば画素全面に渡るようなものは必要ない。ただし、小さすぎても傾斜と電界の効果が得られなくなってしまう。従って、材料・形状に応じて幅を定める必要があるが、５μｍ幅では十分な効果が得られており、最低でも例えば５μｍ程度以上が必要であると考えられる。小さな斜面であれば、突起の高さ（厚さ）を小さくしても急峻な斜面を形成することができるので、液晶の配向方向を十分に規制できる。また、小さな斜面であれば、電圧無印加時には突起の部分を除くほとんどの部分では、液晶分子は基板表面に対して垂直に配向しており、ほぼ完全な黒表示になるので、コントラストを高くすることができる。更に、ドメイン規制手段として斜面を使用しているため、電圧を印加しない時でもドメイン規制手段に接する液晶はあらかじめ所定の方向を向いており、電圧を印加した時にはこの部分の液晶をトリガとして他の部分の液晶は直ちに方向を変化させるので、動作速度も良好である。
【００２２】
液晶の配向が斜めになる方向はドメイン規制手段により決定される。図１１は、ドメイン規制手段として突起を使用した場合の配向方向を示す図である。図１１の（１）は、２つの斜面を有する土手であり、土手を境に１８０度異なる２つの方向に配向される。図１１の（２）は四角錐であり、四角錐の頂点を境に９０どずつ異なる４つの方向に配向される。図１１の（３）は半球であり、液晶の配向は、基板に垂直な半球の軸を中心として、回転対称になる。図１１の（３）であれば、全視角に対して同じ表示状態になる。しかし、ドメインの数及び向きは多ければ多いほどよいというものではない。偏光板の偏光方向との関係で、斜めの液晶の配向が回転対称になる場合には、光の利用効率が低いという問題が生じる。これは、液晶が放射状に無段階にドメインを形成した場合、偏光板の透過軸及び吸収軸の方向の液晶はロスとなり軸に対して４５°方向の液晶がもっとも効率がよいためである。光の利用効率を高めるためには、液晶の配向が斜めになる方向が、主として４つ以下の方向であり、４つの方向の場合には液晶表示装置の表示面への投影成分が９０°ずつ異なる方向になるようにすることが望ましい。
【００２３】
図９では、ドメイン規制手段として、上側基板の電極１２を１画素内でスリットを有する電極とし、下側基板の電極１３の上には突起２０を設けているが、他の手段でも実現できる。図１２はドメイン規制手段を実現する例を示す図であり、（１）は電極形状のみで実現する例を示し、（２）は基板表面の形状を工夫する例を示し、（３）は電極形状と基板表面の形状を工夫する例を示す。この例のいずれでも図９に示す配向が得られるが、それぞれの構造は多少異なる。
【００２４】
図１２の（１）では、両側あるいは片側の基板のＩＴＯ電極１２、１３にスリットを設ける。基板表面には垂直配向処理を施し、ネガ型液晶を封入する。電圧を印加しない状態では、液晶分子は基板表面に対して垂直に配向するが、電圧を印加すると電極スリット部（電極エッジ部）で基板表面に対して斜めの方向の電界が発生する。この斜めの電界の影響で液晶分子の傾斜方向が決定され、図示のように左右方向に液晶の配向方向が分割される。この例では電極のエッジ部に生じる斜めの電界で液晶を左右方向に配向するので、斜め電界方式と呼ぶこととする。ただし、この方式は、前述のように、電極間に電圧を印加しない時には斜め電界が生じないので液晶の方向が規定されず、電圧無印加状態から電圧印加状態に変化する時の応答速度が低いという問題がある。
【００２５】
図１２の（２）では、両側の基板上に突起２０を設ける。（１）の場合と同様に、基板表面には垂直配向処理を施し、ネガ型液晶を封入する。電圧を印加しない状態では液晶分子は基本的には基板表面に対して垂直に配向するが、突起の傾斜面上では若干の傾斜を持って配向する。電圧を印加すると液晶分子はその傾斜方向に配向する。また、突起に絶縁物を用いると電界が遮断され（斜め電界と方式に近い状態：電極にスリットを設けたのと同じ）、更に安定な配向分割が得られる。この方式を両面突起方式と呼ぶこととする。
【００２６】
図１２の（３）は、（１）と（２）の方式を組み合わせた例で、説明は省略する。
以上ドメイン規制手段として突起とスリットの例を示したが、いろいろな変形例が可能である。例えば、図１２の（１）で、スリット部を窪ませ、その部分を傾斜面とすることも可能である。図１２の（２）で、突起を絶縁性の材料で作る代わりに、基板上に突起を設け、基板及び突起の上にＩＴＯ電極を形成するようにすることにより、突起を有する電極にすることでも配向を規制できる。また、突起の代わりに窪みとすることも可能である。更に、説明したドメイン規制手段を片側の基板のみに設けることも可能であり、両方の基板に設ける場合にはいずれの組み合わせを用いることも可能である。また、突起又は窪みは、傾斜面を有するようにすることが望ましいが、垂直な面でも効果がある。
【００２７】
突起の場合、黒表示をすると突起間隙部は黒表示でも突起部分では厳密には光が漏れる。このような部分的な表示の差は微視的であり肉眼では判別できないが、全体の表示はそれらの平均になり、黒表示の表示濃度が若干低下してコントラストを低下させる。従って、突起を可視光を通過させない材料で作ることにより、コントラストを更に向上させることができる。
【００２８】
ドメイン規制手段を片側又は両側の基板に形成する場合には、突起又は窪み又はスリットを、所定のピッチで一方向の格子状に形成することが可能である。この場合、各突起又は窪み又はスリットを所定のサイクルで屈曲した複数本の突起又は窪み又はスリットとすることにより、配向分割をより安定的に行うことが可能である。また、両側の基板に突起又は窪み又はスリットを配置する場合には、それらを半ピッチずれて配置するようにする事が好ましい。
【００２９】
ここで、特開平６−３０１０３６号公報に開示された液晶表示装置では、対向電極にのみ開口（スリット）を設けるので、ドメイン領域をあまり小さくできない。これに対して、本発明では、画素電極と対向電極の両方にスリットを設けるのでドメイン領域を任意の形状・大きさにすることができる。
上下二枚の基板の一方の側には突起又は窪みを２次元の格子状に形成し、他方の側には２次元の格子の中心に対向するように突起又は窪みを配置することも可能である。
【００３０】
いずれにしろ、上記の配向分割が１画素内で生じることが必要であり、突起又は窪み又はスリットのピッチは１画素のピッチより小さくする必要がある。
本発明を適用したＬＣＤの特性を調べた結果によれば、視角特性は非常に優れており、ＴＮ方式はもちろんのこと、ＩＰＳ方式と比較しても同等以上の視角特性が得られた。正面から見た時の特性も非常に優れており、コントラスト比４００以上（これはＴＮ方式の２倍以上である。）であった。透過率はＴＮ方式が３０％、ＩＰＳ方式が２０％で、本発明は２５％であり、ＴＮ方式には劣るものの、ＩＰＳ方式よりは優れていた。また、応答速度（応答時間）は他の方式より圧倒的に速かった。例えば、同等のパネルであれば、ＴＮ方式では、オン速度（オン時間）τｏｎ（０Ｖ→５Ｖ）が２３ｍｓ、オフ速度（オフ時間）τｏｆｆ（５Ｖ→０Ｖ）が２１ｍｓで、応答速度（τｏｎ＋τｏｆｆ）は４４ｍｓであり、ＩＰＳ方式では、オン速度τｏｎが４２ｍｓ、オフ速度τｏｆｆが２２ｍｓで、応答速度は６４ｍｓであったが、例えば、本発明の突起を用いた方式では、オン速度τｏｎが９ｍｓ、オフ速度τｏｆｆが６ｍｓで、応答速度は１５ｍｓで、ＴＮ方式の２．８倍、ＩＰＳ方式の４倍高速で、動画表示などにも何ら問題ない速度（応答性）であった。
【００３１】
更に、本発明の方式では、電圧無印加時に垂直配向、電圧印加時に突起又は窪み又は斜め電界が液晶の傾斜方向を決めるため、通常のＴＮ方式やＩＰＳ方式のようにラビング処理を行う必要がない。パネル製造工程においてラビング工程はもっともゴミの出やすい工程であり、ラビング後には必ず基板洗浄（水やＩＰＡなどで洗浄する。）が必要であるが、配向膜を損傷することがあり、配向不良の原因となっていた。これに対して、本発明ではラビング工程が必要ないので基板洗浄工程は必要ない。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１３は、本発明の第１実施例の液晶パネルの全体構成を示す図である。図１３に示すように、第１実施例の液晶パネルは、ＴＦＴ型のＬＣＤで、一方のガラス基板１６には対向（コモン）電極１２が形成されており、他方のガラス基板１７には平行に形成された複数本のスキャンバスライン３１、スキャンバスラインに垂直な方向に平行に形成された複数本のデータバスライン３２、スキャンバスラインとデータバスラインの交点に対応してマトリクス状に設けられたＴＦＴ３３及び画素（セル）電極１３が設けられており、各基板の表面は垂直配向処理が施されており、２枚の基板の間にはネガ型の液晶が封止されている。ガラス基板１６は、カラーフィルタが形成されるのでカラーフィルタ基板（ＣＦ基板）と呼ばれ、ガラス基板１７はＴＦＴ基板と呼ばれる。ＴＦＴ−ＬＣＤの詳しい説明については省略し、ここでは本発明の特徴である電極部分の形状について説明する。
【００３３】
図１４は、本発明の第１実施例のパネル構造を示す図であり、（１）は斜めから見た状態を模式的に示す図であり、（２）は側面図である。また、図１５は第１実施例における突起パターンの画素との関係を示す図であり、図１６は第１実施例の液晶パネルの表示領域外における突起パターンを示す図であり、図１７は第１実施例の液晶パネルの断面図である。
【００３４】
図１７に示すように、ＣＦ基板１６の液晶に面する側の表面には、ブラックマトリクス層３４、カラーフィルタ３９、コモン電極をなすＩＴＯ膜１２、及び等ピッチで平行な突起２０Ａが形成される。なお、この上に更に垂直配向膜が形成されるが、ここでは省略してある。ＴＦＴ基板１７の液晶に面する側の表面には、ゲートバスラインをなすゲート電極３１、ＣＳ電極（蓄積容量電極）３５、絶縁膜４３、４０、データバスラインをなす電極、画素電極をなすＩＴＯ膜１３、及び等ピッチで平行な突起２０Ｂが形成される。なお、ＴＦＴ基板でも更に垂直配向膜が形成されるが、ここでは省略してある。参照番号４１と４２は、それぞれＴＦＴのソースとドレインである。本実施例では、突起２０Ａと２０ＢはＴＦＴ平坦化材（ポジ型レジスト）で作成した。
【００３５】
図１４の（１）に示すように、突起パターン２０Ａと２０Ｂは、それぞれ１方向に延びる等ピッチで配置された平行なパターンであり、半ピッチずれて配置されている。従って、図１４（２）に示すような構造が実現され、図９で説明したように、２つの領域に配向分割される。
このような突起パターンの画素に対する関係は図１５に示される。図１５に示すように、一般にカラー表示の液晶表示装置では、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの画素で１つのカラー画素が形成される。カラー画素が上下同じピッチで配列されるように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素の横幅を縦幅の約１／３にしている。画素は画素電極の範囲であり、配列された画素電極の間には、横方向にゲートバスライン（突起２０Ｂの下に隠れている。）が、縦方向にデータバスライン３２が設けられており、ゲートバスライン３１とデータバスライン３２の交点付近にＴＦＴ３３が設けられ、各画素電極が接続される。各画素電極１３のゲートバスライン３１とデータバスライン３２とＴＦＴ３３の対向側には遮光のためのブラックマトリクス３４が設けられている。参照番号３５は、表示の安定のために設けられる補助容量を形成するためのＣＳ電極を示し、ＣＳ電極は遮光性があるために、画素電極１３のＣＳ電極の部分は画素として作用しない。従って、画素は上側の１３Ａと下側の１３Ｂの部分に分けられる。
【００３６】
画素１３Ａと１３Ｂ内では、それぞれ突起２０Ａが３本走り、突起２０Ｂが４本走り、突起２０Ｂが上側に、突起２０Ａが下側に位置する第１の領域と、突起２０Ａが上側に、突起２０Ｂが下側に位置する第２の領域がそれぞれ３個ずつ形成される。従って、画素１３Ａと１３Ｂを合わせた１つの画素では、第１と第２の領域がそれぞれ６個ずつ形成される。
【００３７】
図１６に示すように、液晶パネルの周辺部においては、一番端の画素の外側にも突起パターン２０Ａと２０Ｂが設けられ、また突起パターン２０Ａと２０Ｂは一番端の画素の外側にまで延びている。これは最外部の画素について、内部の画素と同じように配向分割が行われるようにするためである。
また、図１８は、第１実施例の液晶パネル１００における液晶の注入口の位置を示す図である。後述するように、液晶パネルの組み立て工程で、ＣＦ基板とＴＦＴ基板を貼り合わせた後、液晶を注入するが、ＶＡ型ＴＦＴ方式のＬＣＤはセル厚が狭く、液晶注入の時間が長くなるが、突起を設けるため一層液晶注入の時間が長くなる。液晶注入の時間をできるだけ短くするには、図１８の（１）に示すように、周期的に平行に配置された突起２０の配列方向の垂直な辺に、液晶の注入口１０２を設けることが望ましい。なお、参照番号１０１はシール線である。
【００３８】
また、液晶を注入している時に、他の部分に設けた排気口１０３からパネル内の気体を排気すると内部の圧力が低下して液晶の注入が容易になる。排気口１０３についても、図１８の（２）に示すように、注入口１０２の反対側の辺に設けることが望ましい。
第１実施例で、実際に試作したものを触針式膜厚計で測定した形状を図１９に示す。図示のように、基板の上に形成されたＩＴＯ電極１２と１３の間隔はスペーサ４５により３．５μｍになるように規制されている。突起２０Ａと２０Ｂは、高さが１．５μｍ、幅が５μｍで、上下の突起２０Ａと２０Ｂが１５μｍ離れて配置されている。従って、同じＩＴＯ電極上に形成される隣接する突起の間隔は３０μｍである。
【００３９】
第１実施例のパネルに中間の電圧を印加して顕微鏡で観察した結果では、非常に安定した配向が得られた。
更に、第１実施例のパネルでは応答速度が非常に改善した。図２０と図２１は、第２実施例のパネルにおいて、印加電圧と上下の突起の間隙をパラメータとして変化させた時の応答速度を示す図であり、図２０の（１）はオン速度（０→５Ｖ）を、（２）はオフ速度（５→０Ｖ）を、図２１はオン速度とオフ応答を加えたスイッチング速度を示す。図２０及び図２１に示すように、立ち下がり時間τｏｆｆは間隙にほとんど依存しないが、立ち上がり時間τｏｎは大きく変わる。間隙が小さくなればなるほど応答速度は速くなる。なお、このセルのセル厚は３．５μｍであったが、この間隙の実用的な長さはセル厚によって多少異なる。すなわち、セル厚さが薄い場合には広がり、セル厚が厚くなると狭くなる。間隔がセル厚の１００倍程度までであれば液晶が十分に配向することを実際に確認した。
【００４０】
いずれにしろ、第１実施例のパネルでは十分なスイッチング速度が得られた。例えば、突起の間隔を１５μｍ、セル厚３．５μｍの時の０−５Ｖの応答速度は、オン時間τｏｎが９ｍｓで、オフ時間τｏｆｆが６ｍｓで、スイッチング速度τは１５ｍｓであり、超高速スイッチングが可能である。
図２２から図２４は、第２実施例のパネルの視角特性を示す図である。図２２は視角によるコントラストの変化を２次元的に示しており、図２３と図２４は８階調の表示輝度の視角に対する変化を示しており、図２３の（１）は方位角９０°における変化を、（２）は方位角４５°における変化を、（３）は方位角０°における変化を、図２４の（１）は方位角−４５°における変化を、（２）は方位角−９０°における変化を示している。図２２においては、斜線の部分がコントラストが１０以下の領域を、２重斜線の部分がコントラスト５以下の領域を示す。図示のように、概ね良好な特性が得られたが、上下２分割であるため、第１実施例のように完全に左右上下均等な特性ではない。上下方向では左右方向に比べ多少コントラストの低下が大きい。左右方向では、上下方向に比べてコントラストの低下は少ないが、図２３の（３）に示すように、３０°付近で黒の階調反転が発生する。偏光板は吸収軸が４５°、１３５°となる組み合わせで張りつけるので、斜め方向の視角特性は非常によい。このままでもＴＮ方式よりは圧倒的に優れているが、ＩＰＳ方式よりは視角特性の面で若干劣っている。しかし、第１実施例のパネルに位相差フィルムを一枚配置することで、視角特性を一層改善してＩＰＳ方式以上とすることが可能である。図２５と図２６は、第１実施例のパネルに位相差フィルムを使用した場合の視角特性を示す図であり、それぞれ図２２と図２３に対応する図である。図示のように、視角によるコントラストの低下が劇的に改善され、左右方向の階調反転もなくなった。逆に上下方向で白の表示における階調反転が発生しているが、一般的に白の表示における反転は人間の目にはほとんど分からないため表示品質としてはあまり問題にならない。このように位相差フィルムを使用することにより視角特性、応答速度、製造の難易度のすべての面において、ＩＰＳ方式を上回る特性が得られた。
【００４１】
第１実施例の構成で、各種の変形を行ったり、上記した以外のパラメータを変化させて最適な条件について検討した。突起の場合、黒表示をすると突起部分で光が漏れる。図２７はこの突起部分での漏れ光の発生を説明する図である。図示のように、下側基板の電極１３で突起２０が設けられた部分に垂直に入射した光は、突起２０の斜面では液晶分子が図示のように斜めに配向されているため、光はある程度透過し中間調表示になる。これに対して突起の頂点部分では液晶分子は垂直方向に配向しており、頂点部分からは光が漏れない。これは上側基板の電極１２についても同様であり、黒表示の場合、突起部分では部分的に中間調表示と黒表示が行われることになる。このような部分的な表示の差は微視的であり肉眼では判別できないが、全体の表示は平均した表示強度になり、黒表示の表示濃度が若干低下してコントラストを低下させる。従って、突起を可視光を通過させない材料で作ることにより、コントラストを向上させることができる。第１実施例でも、突起も可視光を通過させない材料で作ることにより、コントラストを一層向上させることができる。
【００４２】
突起の間隙を変化させた時の応答速度の変化については図２０と図２１に示したが、突起の高さについても変化させて特性の変化を測定した。突起を形成するレジストの幅と間隙はそれぞれ７．５μｍと１５μｍ、セル厚は約３．５μｍとし、レジストの高さを、１．５３７μｍ、１．６００μｍ、２．３０９９μｍ、２．４４８６μｍとし、実験装置で透過率とコントラスト比を測定した。その結果を図２８と図２９に示す。また、この結果から、白状態（５Ｖ印加時）における透過率の突起（レジスト）の高さに対する変化を図３０に、黒状態（電圧無印加時）における透過率の突起（レジスト）の高さに対する変化を図３１に、コントラストの突起（レジスト）の高さに対する変化を図３２に示す。レジストが高くなるとそれに応じて白状態（電圧印加時）透過率も増加する。これは液晶を傾斜させるための補助的な役割を担う突起（レジスト）が大きいため、液晶分子がより確実に倒れるためであると思われる。黒状態（電圧無印加時）での透過率（漏れ光）もレジストの高さが増せば増すほど増加する。これは黒のレベルを落とす方向に作用するためあまり好ましくない。この漏れ光の原因を図２７で説明する。突起（レジスト）の真上、間隙部では液晶分子は基板表面に対して垂直である。この個所からは光漏れは発生しない。しかし、突起の傾斜部では液晶分子が若干の傾斜をもって配向している。突起が高くなればこの傾斜部の面積も増え、漏れ光が増加する。
【００４３】
従って、コントラスト（白輝度／黒輝度）はレジストが高くなるほど低下する傾向にある。しかし、もともとコントラストが高いため、セル厚と同じ高さまで増加したとしても良好な表示ができる。この場合、後述するように、突起（レジスト）にパネルスペーサの役割をさせることができる。
これらの結果に基づいて、高さが０．７μｍ、１．１μｍ、１．５μｍ、２．０μｍの突起を有するＴＦＴ基板とＣＦ基板を用いて１５型の液晶ディスプレイを試作した。上記の実験の結果における傾向が実際に製作した液晶パネルにも現れたが、実際の観察においては、どの条件で製作したパネルでもコントラストの低下は問題にならないレベルであり、良好な表示が得られた。これは、元々高コントラストなパネルであるため、多少コントラストが低下しても人間の目には判別できないたと思われる。また、液晶が配向する突起の高さの小さい側の限界を見極めるため、突起の高さが０．７μｍのパネルも製作したが、全く正常な表示が得られた。従って、突起（レジスト）は、０．７μｍ以下の薄い膜厚であっても十分に液晶分子を配向させることが可能である。
【００４４】
図３３は、第２実施例の突起パターンを示す図である。図１５に示したように、第１実施例では、突起は直線状であり、突起は画素の長い方の辺に垂直な方向に延びていた。第２実施例では、突起を画素９の短い方の辺に垂直な方向に延びるようにしている。第２実施例の他の部分は、第１実施例と同じである。
図２５５は、第２実施例の変形例を示す図であり、（１）は突起パターンを、（２）は突起配置の断面図を示す。この変形例では、ＣＦ基板１６側の電極１２の上に設けられる突起２０Ａを、画素９の中心を通り、画素９の短い方の辺に垂直な方向に延びるようにしている。ＴＦＴ基板１７側には突起は設けない。従って、各画素内において液晶は２つの方向に配向される。図２５５の（２）に示すように、画素の中央では突起２０Ａによってドメインが分割される。また、画素電極１３の周囲では画素電極のエッジがドメイン規制手段として働くので、安定した配向分割が行える。この変形例では、画素当り１本の突起が設けられるだけであり、突起２０Ａと画素電極１３のエッジとの距離が長いので、応答速度は第２実施例より低下するが、突起は基板の一方に設けられるだけであり、製造工程が簡単である。更に、画素内で突起の占める面積が小さいので、表示輝度を高くできる。
【００４５】
図２５６は、第２実施例の別の変形例の突起パターンを示す図である。ＣＦ基板１６側の電極１２の上に設けられる突起２０Ａを、画素９の中心に設ける。ＴＦＴ基板１７側には突起は設けられていない。突起２０Ａは、例えば、四角錐である。従って、各画素内において液晶は４つの方向に配向される。この変形例でも、図２５５の変形例と同様の効果が得られ、画素内で突起の占める面積は更に小さいので、表示輝度は一層向上する。
【００４６】
第１実施例及び第２実施例では、一方向に延びる直線の突起を多数平行に設けたが、この突起により生じる配向分割は主に２つの領域であり、液晶分子が配向した時の方位が２つの領域で１８０°異なることになる。これでは基板に垂直な配向する方位を含む面内の成分については図９に示したように中間調の視角特性が改善されるが、それと垂直な成分については、図７で示したような問題が生じる。そのため、配向分割は４方向であることが望ましい。
【００４７】
図３４は、第３実施例の突起パターンを示す図である。図３４に示すように、第３実施例では、一画素９内に、縦方向に延びる突起パターンと、横方向に延びる突起パターンを設ける。ここでは一画素の上半分には縦方向に延びる突起パターンを、下半分には横方向に延びる突起パターンを設けている。これであれば、縦方向に延びる突起パターンにより、横方向に１８０°異なる方位で２つの領域に配向分割され、横方向に延びる突起パターンにより、縦方向に１８０°異なる方位で２つの領域に配向分割されるので、一画素９内で４方向に配向分割されることになる。従って、液晶パネルとした場合には、上下方向と左右方向の両方向の視角特性が改善されることになる。なお、第３実施例では、突起パターン以外は、第１実施例と同じである。
【００４８】
図３５は、第３実施例の突起パターンを変形した例を示す図であり、一画素の左半分には縦方向に延びる突起パターンを、右半分には横方向に延びる突起パターンを設けている点が図３４の突起パターンと異なる。この場合も、図３４の突起パターンと同様に、一画素９内で４方向に配向分割されることになり、上下方向と左右方向の両方向の視角特性が改善されることになる。
【００４９】
第１から第３実施例では、配向分割を生じさせるドメイン規制手段として突起を使用したが、図３６に示すように、突起の頂上部においては液晶分子の配向は何ら規制されない。そのため、突起の頂上部においては、液晶の配向が制御されず、表示品質を低下させる。第４実施例は、このような問題を解決する例である。
【００５０】
図３７は、第４実施例の突起形状を示す図であり、他の部分は第１から第３実施例と同じである。第４実施例では、図３７の（１）に示すように、突起２０を一部にテーパを有する形状とする。テーパ部分の間隔は５０μｍ程度（あるいは５０μｍ以下）でよい。このような突起パターンを作成するためには、突起パターンをポジ形レジストで形成し、スライトエッチングで、突起及びテーパを形成する。これであれば、突起の頂上部においても配向が制御される。
【００５１】
また、第４実施例の変形例では、図３７の（２）に示すように、突起２０の上にテーパを有する突起４６を更に設ける。この場合も、テーパ部分の間隔は５０μｍ程度（あるいは５０μｍ以下）でよい。このような突起パターンを作成するためには、突起パターンをポジ形レジストで形成し、スライトエッチングで、突起２０を形成する。更に突起の半分程度の厚さのポジ形レジストを形成し、スライトエッチングで突起２０の上のテーパの付いた突起部分４６を残す。これでも同様に、突起の頂上部においても配向が制御される。
図３８は第５実施例におけるパネル構造を示す図であり、（１）は斜めから見た状態を模式的に示す図であり、（２）は側面図である。第５実施例は、図１２の（３）の構造に対応する例である。一方の基板の表面に形成した電極１２にはポジ型レジストで突起２０Ａを図示のように形成し、他方の基板の電極１３にはスリット２１を設けている。実際には、第５実施例は、第３実施例の画素電極１３に設けられた突起パターン２０Ｂをスリット２１としたものであり、画素電極１３は図３９に示すようなパターンを有する。
【００５２】
液晶表示装置の商業的な成功を決定する重要な要件にコストの問題がある。上記のように、ＶＡ方式の液晶表示装置にドメイン規制手段を設けることにより表示品質が向上するが、ドメイン規制手段を設ける分コストが高くなるという問題があり、低コストでドメイン規制手段を実現することが必要である。そこで、第５実施例では、能動素子を有するＴＦＴ基板１７側のドメイン規制手段を画素電極１３のスリットとし、対向するカラーフィルタ基板１６側のドメイン規制手段を突起とする。
【００５３】
電極上に突起を設ける場合、フォトレジストを塗布した後パターン露光して現像した後、エッチングする必要があり、そのための工程が増加してコストが増加すると共に、歩留りも低下するという問題がある。これに対して、画素電極１３はパターンニングして形成する必要があり、スリット２１を有する画素電極を形成しても工程が増加することはない。そのため、ＴＦＴ基板側では、突起よりスリットをドメイン規制手段とした方がコストが低い。一方、カラーフィルタ基板（ＣＦ基板）の対向電極は通常ベタ電極であり、対向電極にスリットを設ける場合には、上記のようなパターンニングしたフォトレジストを現像した後エッチングする工程が必要であるが、対向電極上に突起を形成する時には現像したフォトレジストがそのまま使用できるので、突起を形成する方がコストの増加が少ない。従って、第５実施例の液晶表示装置のように、ＴＦＴ基板側のドメイン規制手段を画素電極のスリットとし、カラーフィルタ基板側のドメイン規制手段を突起とすることにより、コストの増加を小さくできる。
【００５４】
画素電極にスリットを設けて複数の部分電極に分けた場合、各部分電極には同じ信号電圧を印加する必要があり、部分電極間を接続する電気的接続部分を設ける必要がある。この電気的接続部分を画素電極と同じ層に設けた場合には、後述するように、電気的接続部分では液晶の配向が乱れるので、視角特性が低下する上パネルの表示輝度や応答速度が低下するという問題が生じる。
【００５５】
そこで、第５実施例では、図３９に示すように、電気的接続部分をＢＭ３４で遮光することにより両方に突起を設けた場合と同等の輝度、応答速度を得ている。本実施例では、画素の中央部にＣＳ電極３５が設けられており、ＣＳ電極３５は遮光性であるため、画素が上下２つの部分に分割される。参照番号３４ＡはＢＭによる上側の開口を示し、３４ＢはＢＭによる下側の開口を示し、開口の内側が光を通過させる。
【００５６】
ゲートバスライン３１やデータバスライン３２などのバスラインは金属材料で作られるため遮光性を有する。安定した表示を行うためには、画素電極はバスラインと重ならないように形成する必要があり、画素電極とバスラインの間を遮光する必要がある。また、ＴＦＴ３３は、特に動作半導体としてアモルファスシリコンを用いている場合には、光の入射により素子特性が変化し、該動作が起きることがあるため、ＴＦＴの部分も遮光する必要がある。そのため、従来からこれらの部分を遮光するためのＢＭ３４が設けられており、本実施例では電気的接続部分が画素の周辺部に設けられるため、ＢＭ３４で遮光することができる。また、電気的接続部分を遮光するためのＢＭを新たに設ける必要はなく、従来のＢＭ又は若干ＢＭを広げるだけでよいため、開口率の低下も問題にならない程度である。
【００５７】
第５実施例のパネルは２分割方式であるため、各種の特性は基本的には第１実施例とまったく同じであり、視角特性もＴＮ方式に比べて大幅に改善された。更に、位相差フィルムを使用することで第１実施例のパネルと同じ視角特性になる。応答速度は片側にスリットによる斜め電界を使用しているため第１実施例より若干遅いが、それでもオン速度τｏｎが８ｍｓで、オフ速度τｏｆｆが９ｍｓで、スイッチング速度τは１７ｍｓでであり、従来方式に比べればはるかに高速である。製造プロセスは第１実施例に比べて簡単である。
【００５８】
ここで、参考として画素電極にスリットを設け、対向電極はベタ電極とした液晶表示装置を試作した時の結果について説明する。画素電極には、２方向のスリットが複数設けられ、画素内に４方向のドメイン領域が多数形成されるため、ほぼ３６０°全方位に配向した安定した配向が得られた。従って、視角特性は非常に良好であり、３６０°全方位で均等な画像が得られた。しかし、応答速度は改善されず、オン速度τｏｎが４２ｍｓで、オフ速度τｏｆｆが１５ｍｓで、それらを合計したスイッチング速度は５７ｍｓで、あまり改善されなかった。スリットの個数を減らせば、応答速度は更に低下する。これはスリットの個数を減らせばその分ドメイン領域が大きくなり、ドメイン領域内のすべての液晶分子が同じ方向に配向するまでに時間がかかるためと思われる。
【００５９】
従って、ドメイン規制手段としてスリットのみを使用する構成は、工程が簡略にできるという利点があり、静止画を主とする表示には問題ないが、ＩＰＳ方式同様、動画表示には十分とはいえない。
第５実施例では、電圧を印加した時に所々に配向が安定しない部分が存在していることが分かった。その理由を図４０と図４１を参照して説明する。図４０は、電気的接続部分における液晶の配向分布を説明する図であり、突起２０Ａとスリット２１が平行に設けられている部分では、上から見ると突起及びスリットの延びる方向に垂直な方向に液晶が配向するが、電気的接続部分では異なる方向に配向される液晶分子１４ａが存在し、配向異常が生じる。そのため、図４１に示すように、突起２０Ａと電極スリット２１との間隙部分では液晶分子は突起２０Ａ及びスリット２１に対して垂直方向（図の上下方向）に配向するが、突起の頂上及びスリットの中央付近では液晶分子は垂直方向でなく、水平方向に配向する。突起の傾斜及びスリットによる斜め電界は液晶を図中の上下方向に制御することはできるが、左右方向には制御できないため、突起の頂上及びスリットの中央付近では横方向にランダムなドメイン４７が発生することが顕微鏡による観察で確認された。突起の頂上のドメインは判別できないほど小さいので問題にならないが、このような配向異常が生じる部分では、輝度が低下する上、黒から白への変化時に白が一旦より明るくなって残像として見える場合がある。次の第６実施例では、この問題を解決する。
【００６０】
第６実施例のパネルは、第５実施例のパネルにおける突起２０Ａとセル電極１３のスリット２１の形状を変更したものである。図４２は、第６実施例における突起２０Ａとセル電極１３をパネルに垂直な方向から見た時の基本的な形状を示す図である。図示のように、突起２０Ａをジグザグに屈曲させており、それに応じてセル電極１３のスリット２１もジグザグに屈曲させている。これにより、図４３に示すように規則的に４分割されたドメインが生成される。従って、第５実施例で問題となった配向異常部を解消できる。
【００６１】
図４４は第６実施例の画素部の実際の様子を示す平面図であり、図４５は第６実施例の画素電極のパターンを示す図であり、図４６は図４４のＡ−Ｂで示す部分の断面図である。
図４４及び図４６に示すように、第６実施例のＬＣＤでは、一方のガラス基板１６には、遮光用のブラックマトリクス（ＢＭ）３４と色分解フィルタ（カラーフィルタ）３９が形成され、その上に一面にコモン電極１２が形成され、更に、ジグザグの突起列２０Ａが形成されている。他方のガラス基板１７には平行に形成された複数本のスキャンバスライン３１、スキャンバスラインに垂直な方向に平行に形成された複数本のデータバスライン３２、スキャンバスラインとデータバスラインの交点に対応してマトリクス状に設けられたＴＦＴ３３及び画素電極１３が設けられている。スキャンバスライン３１はＴＦＴ３３におけるゲート電極を形成し、データバスライン３２はＴＦＴ３３におけるドレイン電極４２に接続される。また、ソース電極４１は、データバスライン３２と同じ層であり、ドレイン電極４２と同時に形成される。スキャンバスライン３１とデータバスライン３２の層間には、ゲート絶縁膜、ａ−Ｓｉ活性層及びチャンネル保護膜が所定の部分に形成され、データバスライン３２の層上には絶縁膜が形成され、更に画素電極１３に相当するＩＴＯ膜が形成される。画素電極１３は、図４５に示すような１：３の長方形であり、辺に対して４５°傾いた方向に複数のスリット２１が設けられている。更に、各画素電極１３の電位を安定化するため、ＣＳ電極３５を設けて補助容量を形成する。ガラス基板１７はＴＦＴ基板と呼ばれる。
【００６２】
図示のように、ＣＦ基板の突起列２０ＡとＴＦＴ基板のスリット２１は、それぞれの配列ピッチの１／２だけずれて配置されており、基板の関係が逆であるが、図１２の（３）に示すような突起とスリットの位置関係が実現され、液晶の配向が４方向に分割される。前述のように、画素電極１３は、ＩＴＯ膜を成膜した後その上にフォトレジストを塗布して電極のパターンを露光して現像した後エッチングすることにより形成される。従って、スリットの部分を除くようにパターンニングすれば、従来と同じ工程でスリットを形成することができ、コストは増加しない。
【００６３】
第６実施例では、図４５に示すように、画素電極１３の周辺部１３１、１３２及び１３３の部分は電極を残して電気的接続部分としている。前述のように、電気的接続部分では液晶の配向が乱れるので、第６実施例では、図４５に示すように、電気的接続部分を画素電極１３の周辺部に設け、上側開口３４Ａと下側開口３４Ｂを有するＢＭを使用して、ＢＭとＣＳ電極３５で電気的接続部分を遮光することにより両方に突起を設けた場合と同等の輝度、応答速度を得ている。
【００６４】
図４７と図４８は第６実施例における視角特性を示す図である。このように、視角特性は非常に良好であり、配向異常部もほとんど認められなかった。また、応答速度はスイッチング速度τが１７．７ｍｓで、超高速スイッチングが可能である。
図４９は画素電極のパターンの変形例であり、図４９の（１）のような画素電極１３に対して、（２）のようなＢＭ３４を形成する。なお、画素電極のパターンは各種の変形例が考えられ、例えば、スリットの両側の周辺部に電気的接続部分を設けて、各部分電極間の抵抗を小さくするようにしてもよい。
【００６５】
なお、第５及び第６実施例において、ＣＦ基板１６の対向電極１２の上に設けた突起の替わりにスリットを設けて、両方のドメイン規制手段をスリットとすることも可能であるが、その場合には前述のように応答速度が低下する。
第６実施例では、電気的接続部分は部分電極と同じ層であったが、別の層に形成することもできる。第７実施例はそのような例である。
【００６６】
図５０は、第７実施例における画素電極のパターン及び構造を示す図である。第７実施例は、データバスライン３２形成時に同時に接続電極１３２を形成し、絶縁層１３５に分割された画素電極１３と接続電極１３４を接続するコンタクトホールを形成する以外は、第６実施例と同じである。なお、本実施例では、接続電極１３４をデータバスライン３２と同時に形成したが、ゲートバスライン３１あるいはＣＳ電極３５と同時に形成してもよい。なお、バスラインの形成とは別個に接続電極を形成してもよいが、この場合は接続電極形成用の工程を新たに設ける必要があり、その分新しい工程が増加することになる。工程の簡略化のためには、接続電極はバスラインやＣＳ電極の形成時に同時に形成することが望ましい。
【００６７】
第７実施例では、第６実施例に比べて、配向異常の原因となる接続電極を液晶層から遠ざけることができるので、配向異常を更に低減できる。なお、接続電極を遮光性の材料で形成すれば、その部分は遮光されるので、表示品質は更に向上する。
図５１は第８実施例の画素部の平面図であり、図５２は図５１のＡ−Ｂの部分の断面図である。第８実施例は、画素電極１３のスリット内に突起２０Ｃを形成した以外は、第６実施例と同じである。電極のスリットも電極の上に設けられた絶縁性の突起も液晶の配向領域を規定する。第８実施例のように、スリット２１内に突起２０Ｃを設けた場合、スリット２１と突起２０Ｃによる液晶の配向方向は一致しており、突起２０Ｃはスリット２１による配向の分割を補助し、より安定させるように働く。従って、第６実施例より配向が安定し、応答速度も向上する。図５２に示すように、突起２０Ｃは、ＣＳ電極３５、ゲートバスライン３１及びデータバスライン３２をそれぞれ形成する時に同時に形成された層を重ねることで実現される。
【００６８】
図５３と図５４は、第８実施例のＴＦＴ基板の製造方法を説明する図である。図５３の（１）に示すように、ガラス基板１７にゲート層の金属（メタル）膜３１１を成膜する。（２）でフォトリソグラフィ法で、ゲートバスライン３１、ＣＳ電極３５及び突起２０Ｃに相当する部分３１２を残す。（３）でゲート絶縁膜３１３、ａ−Ｓｉ活性層、チャンネル保護膜３１３を連続成膜する。（４）で背面露光などにより自己整合的にチャンネル保護膜６５及び突起２０Ｃに相当する部分３１４を残す。図５４の（５）でコンタクト層とソース・ドレイン層のメタル３２１を成膜する。（６）でフォトリソグラフィ法でソース電極４１、ドレイン電極４２などを形成する。この時、スリットの内側の突起２０Ｃに相当する位置にもメタル膜を残す。（７）でパッシベーション膜３３１を成膜する。（８）でソース電極３６と画素電極とのコンタクトホール３３２を形成する。（９）でＩＴＯ膜３４１を成膜する。（１０）でフォトリソグラフィ法で画素電極１３を形成する。この時、スリットを設ける。
【００６９】
以上のように、本実施例では、画素電極１３のスリット２１内に突起２０Ｃを形成しているが、従来に比べて工程の増加はなく、突起２０Ｃによって一層配向が安定するという効果が得られる。なお、本実施例では、画素電極のスリット内の突起を、ゲートバスライン層、チャンネル保護膜層及びソース・ドレイン層の３層を重ねて突起としたが、このうち１層で又は２層を組み合わせて突起を形成するようにしてもよい。
【００７０】
図５５は、第９実施例における突起２０Ａと２０Ｂをパネルに垂直な方向から見た時の形状を示す図であり、図５６は第９実施例の画素部の実際の平面図を示す図である。本発明の第９実施例のパネルは、第１実施例のパネルにおける突起２０Ａと２０Ｂの形状を、第６実施例のようにジグザグに屈曲させ、４分割の配向が得られるようにした。屈曲している部分の両側では突起面の方向が９０°ずつ異なっており、液晶分子は突起の表面に垂直な方向に配向するので、４分割の配向が得られる。具体的には、液晶層の厚さ（セル厚）が４．１μｍであり、ＣＦ基板の突起２０Ａは幅が１０μｍで高さが１．４μｍであり、ＴＦＴ基板の突起２０Ｂは幅が５μｍで高さが１．２μｍであり、突起２０Ａと２０Ｂの間隙（図で４５°傾いた方向の間隙）が２７．５μｍであり、画素寸法（画素配列ピッチ）が９９μｍ×２９７μｍの条件のパネルを製作した。その結果、応答速度は第１実施例と同じであり、視角特性は第６実施例の特性と同じで、上下左右均等な非常に良好な特性であった。突起の最適な幅、高さ、間隙は、それらが相互に深く関係すると共に、突起材料も関与し、更に配向膜材料、液晶材料、及びセル厚など等の条件によっても変ってくる。
【００７１】
第９実施例のパネルでは、液晶の傾斜方向を主として４つの方向に制御できる。図５５でＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄで示した部分がこの４つの方向に制御される領域を示すが、その１画素内の比率が均等ではない。これは突起パターンを連続したものにして、突起パターンが各画素で同じ位置に配置するため、突起パターンの繰り返しピッチを画素の配列ピッチに合わせているためである。実際には図４７と図４８に示す視角特性が得られており、視角特性には配向分割の領域の不均等性は現れていないが、あまり好ましい状態とはいえないそこで、図５５の突起パターンを基板全面に画素ピッチを無視して形成した。そのレジストの幅は７μｍ、レジスト間隙は１５μｍ、レジスト高さ１．１μｍ、セル厚３．５μｍとし、ＴＦＴ基板とＣＦ基板を用いて１５型の液晶ディスプレイを試作した。ゲートバスライン、データバスラインなどとの干渉パターンが若干見られたが、概ね良好な表示が得られた。レジストの幅を１５μｍレジスト間隙を３０μｍまで増加させたがほぼ同様の結果であった。従って、突起の幅、繰り返しピッチを画素ピッチより十分小さな値とすることで、画素寸法を無視して突起パターンを形成しても良好な表示が得られ、なお且つ設計の自由度が広がることになる。干渉パターンを完全になくすには突起又は窪みのパターンのくり返しピッチは画素ピッチの整数分の１又は整数倍に設定することで解決できる。同様に突起のサイクルも画素の周期を考慮した設計が必要であり画素ピッチの整数分の１又は整数倍が好ましい。
【００７２】
なお、第９実施例で、突起パターンを図５７に示すように連続しないものにすれば、１画素内で４つの方向に制御される領域の比率が均等にすることができる。しかし、これであっても製造上は特に問題はない。しかし、突起パターンが連続しないため、そのエッジ部分で液晶の配向方向が乱れるため、光漏れなどの表示品質の低下を生じる。このような点からも、図５５のように、突起パターンの繰り返しピッチを画素の配列ピッチに合わせて、連続した突起パターンにすることが望ましい。
【００７３】
第９実施例においては、ドメイン規制手段として電極１２、１３上にジグザグに屈曲した誘電体の突起を設け、これにより液晶の配向方向を規制している。前述のように、電極にスリットを設けると、そのエッジ部分に斜め電界が生じて突起と類似のドメイン規制手段として働く。画素電極のエッジについても同様に斜め電界を発生する。そのため、画素電極のエッジによる斜め電界もドメイン規制手段として考慮する必要がある。図５８は、この現象説明する図であり、ここでは垂直方向から若干傾いた傾斜垂直配向の場合を示している。図５８の（１）に示すように、電圧を印加しない時には、各液晶分子１４は、ほぼ垂直に配向している。電極１２と１３の間に電圧を印加すると、電極１３の周辺部を除く領域では電極１２と１３に垂直な方向に電界が発生し、液晶分子１４はこの電界に垂直な方向に傾く。一方の電極はコモン電極であるが、他方の電極は表示画素電極であり、表示画素毎に分離しているため、その周縁（エッジ）部では、図５８の（２）に示すように、電界８の方向が傾斜する。液晶分子１４は電界８の方向に垂直になる方向に傾斜するため、図示のように画素の中心部とエッジで液晶の傾斜方向が異なり、リバースチルトと呼ばれる現象を発生させる。このリバースチルトが発生すると、表示画素領域内にシュリーレン組織が形成され、表示品質が低下する。
【００７４】
このようなリバースチルトの発生は、第９実施例のように画素電極エッジに対して斜めの土手をジグザグに設ける場合も同様である。図５９は、第９実施例のジグザグに屈曲した突起パターンを設けた構成において、シュリーレン組織が観察された部分５１を示す図である。また、図６０は、シュリーレン組織が観察された部分５１の付近を拡大した図で、電圧印加時の液晶分子１４の傾斜方向が示されている。この例では、突起材料としてＴＦＴが形成される画素電極基板とコモン電極が形成される対向基板で、異なる材料で突起を形成し、その上に垂直配向膜を印刷してラビング処理せずに組み立てた。セル厚は３．５μｍとした。シュリーレン組織が観察された部分５１は、電圧印加時、斜め電界による配向規制力で倒された液晶分子の傾斜方向が、突起による配向規制方向と大きく異なる箇所である。これがコントラストを低下させ、応答速度を低下させ、表示品質を低下させる原因になる。
【００７５】
また、第９実施例のジグザグに屈曲した突起パターンを設けた構成の液晶表示装置を駆動した場合、表示画素の一部において、表示が暗くなったり、動画やカーソル移動などのような表示においては少し前の表示が残って見える残像と呼ばれる現象が発生した。図６１は、第９実施例の液晶パネルにおいて、画素内で黒く見える領域を示す図である。この領域では電圧印加時の配向状態の変化が非常に遅いことが分かった。
【００７６】
図６２の（１）は図６１におけるＡ−Ａ’の断面図であり、図６２の（２）はＢ−Ｂ’の断面図である。図６１に示すように、Ａ−Ａ’の断面では、左側のエッジ付近に黒く見える領域があるが、右側のエッジ付近には黒く見える領域はない。これに対応して、図６２の（１）に示すように左側のエッジ付近では、斜め電界による配向規制力で倒された液晶分子の傾斜方向と突起による配向規制方向とが大きく異なるが、右側のエッジ付近では、斜め電界による配向規制力で倒された液晶分子の傾斜方向と突起による配向規制方向は比較的一致している。同様に、Ｂ−Ｂ’の断面では、右側のエッジ付近に黒く見える領域があるが、左側のエッジ付近には黒く見える領域はなく、これに対応して、図６２の（２）に示すように右側のエッジ付近では、斜め電界による配向規制力で倒された液晶分子の傾斜方向と突起による配向規制方向とが大きく異なるが、左側のエッジ付近では、斜め電界による配向規制力で倒された液晶分子の傾斜方向と突起による配向規制方向は比較的一致している。
【００７７】
以上のように、電圧印加時、表示画素電極のエッジの斜め電界による配向規制力で倒された液晶分子の傾斜方向が、突起による配向規制方向と大きく異なる箇所が、表示品質の劣化の原因であることが分かる。
また、突起パターンを設けた構成の液晶表示装置を駆動した場合、画素内でバスライン（ゲートバスライン、データバスライン）近傍において、表示品質の劣化が見られた。これは、バスライン近傍で好ましくない微少領域（ドメイン）が発生し、その発生に伴い液晶の配向が乱れ、応答速度が低下するためである。これにより、中間調における視角特性の低下や色特性の低下などの問題が発生している。
【００７８】
図６３は、第１０実施例のＬＣＤにおける突起の基本配置を示す図である。画素として作用するのはセル電極１３により規定される範囲であり、ここではこの部分を表示領域と呼び、それ以外の部分を表示領域外と呼ぶことにする。通常、表示領域外の部分にはバスラインやＴＦＴが設けられるが、金属材料で作られたバスラインは遮光性を有するが、ＴＦＴは光を透過させる。そのため、ＴＦＴ、及びセル電極とバスラインの間の部分にはブラックマトリクス（ＢＭ）と呼ばれる遮光部材を設ける。
【００７９】
第１０実施例では、ＣＦ基板１６の対向（コモン）電極１２上の表示領域外の部分に突起２０Ａを設け、画素電極１３のエッジにより生じる斜め電界による配向規制力とは異なる方向に配向規制力を生じるようにしている。図６３の（１）は電圧無印加時の状態を示し、垂直配向処理が行なわれているので、液晶分子１４は電極１２、１３及び突起２０Ａの表面にほぼ垂直に配向する。電圧を印加すると、図６３の（２）に示すように、液晶分子１４は電界８に垂直になる方向に配向する。表示領域外では画素電極１３がないため、画素電極１３のエッジ近傍から表示領域外にかけて、電界は斜めになる。この斜め電界のため、液晶分子１４は図５８の（２）に示すように表示領域内の配向と異なる方向に配向しようとするが、突起４２の配向規制力により図６３の（２）に示すように、表示領域内の配向と同じ方向に配向することになる。
【００８０】
図６４は、第１０実施例における突起パターンを示す図である。また、図６５は、図６４で円で囲んだ部分を拡大した図である。第１０実施例では、第９実施例において図６３の基本配置を実現するため、補助突起を設けている。ＶＡ方式で、ドメイン規制手段としてジグザグに屈曲した突起列を設ける方式に適用した実施例における突起列のパターンを示す図である。図５９と比較して明らかなように、シュリーレン組織が観察された部分の近くに、新たに補助突起５２を設けている。この補助突起５２は、対向電極１２の上に設けられる突起列２０Ａにつながっており、一体に形成される。補助突起５２を設けた部分では、図６３に示す関係が実現され、図６５に示すように画素電極のエッジ部分における液晶分子１４の配向が表示領域内の配向と一致するため、図５９で観察されたシュリーレン組織は観察されず、表示品質が向上した。なお、図２５８は、図６５における補助突起５２を画素電極１３のエッジに対向するように設けた例を示す。この場合もシュリーレン組織は観察されなかった。
【００８１】
なお、第１０実施例では、突起としてアクリル系透明樹脂を使用したが、黒色のものを使用することも可能であり、黒色のものを使用すれば突起部分での漏れ光が遮断できるのでコントラストが向上する。
図６３及び図６４では、表示領域外に領域外ドメイン規制手段として補助突起５２を設ける例を示したが、突起の代わりに窪み（溝）を設けることも可能である。ただし、窪みはＴＦＴ基板側に設けることが必要である。
【００８２】
領域外ドメイン規制手段は、適当な配向規制力を有するものであればどのようなものでもよい。例えば、配向膜に紫外線などの特定の波長を光を照射すると配向方向が変わることが知られており、これを利用して表示領域外の一部の配向方向を変化させることでも領域外ドメイン規制手段を実現できる。
図６６は、紫外線の照射による配向方向の変化を説明する図である。図６６の（１）に示すように、基板面に垂直配向膜を塗布し、そこに一方の方向からある角度、（２）では４５°の方向から無偏光の紫外線を照射すると、液晶分子１４の配向方向が垂直から紫外線の照射方向に倒れることが知られている。
【００８３】
図６７は、第１０実施例の変形例を示す図であり、図６４に示した領域外ドメイン規制手段として補助突起５２に対向するＴＦＴ基板側の配向膜の部分４３に矢印５４で示す方向から紫外線を照射した。これにより、部分５３は、セル電極１３のエッジにおける斜め電界の影響を相殺する方向に働く配向規制力を有するようになる。従って、図６４に示した第１０実施例と同様の効果が得られる。なお、図６７では、ＴＦＴ基板側にのみ紫外線を照射したが、ＣＦ基板１６側にのみ、又はＴＦＴ基板とＣＦ基板の両方に照射するようにしてもよい。なお、紫外線の照射方向は、照射条件による配向規制力の強度と、斜め電界による配向規制力とのバランスにより最適に設定する必要がある。
【００８４】
領域外ドメイン規制手段はセル電極のエッジで生じる斜め電界の表示領域内の液晶分子の配向への影響を低減し、表示領域内の液晶分子の配向を安定さるために設けるので、ＶＡ方式に限らず、他の方式にも適用可能である。
ここで、ドメイン規制手段として働く突起及び窪みの画素電極１３のエッジに対する望ましい配置について考察する。図６８は、画素電極のエッジとドメイン規制手段として働く突起の基本的な位置関係の例を示す図である。図６８の（１）に示すように、画素電極１３のエッジに突起２０Ｂが配置されるようにするか、図６８の（２）に示すように、画素電極１３のエッジに対向する対向電極１２の部分に突起２０Ａが配置されるようにするか、図６８の（３）に示すように、画素電極１３のエッジに対して、ＣＦ基板１６側の突起２０Ａは表示領域の内側に、ＴＦＴ基板１７側の突起２０Ｂは表示領域外に配置されるようにする。
【００８５】
図６８の（１）と（２）では、画素電極１３のエッジ又は対向する部分に突起が配置され、突起により液晶の配向方向に関係する領域がエッジで区切られる。そのため、表示領域外の斜め電界がどのようであっても、表示領域内の配向には何ら影響を及ぼさなくなる。従って、表示領域内では安定した配向が得られ、表示品質が改善される。
【００８６】
図６８の（３）の配置条件によれば、画素電極１３のエッジにおける斜め電界による配向規制力と突起による配向規制力の方向が一致するので、ドメインは発生せず安定した配向が得られる。
なお、斜め電界による配向規制力とドメイン規制手段による配向規制力の方向を一致させる条件は、突起の代わりに窪みを使用する場合にも実現可能である。図６９は、窪みで図６８の（３）に相当する配置条件を実現した場合のエッジと窪みの配置を示す図である。すなわち、画素電極１３のエッジに対して、ＴＦＴ基板１７側の窪み２３Ｂは表示領域の内側に、ＣＦ基板１６側の窪み２３Ａは表示領域外に配置されるようにする。
【００８７】
図７０は、第１実施例と同様にドメイン規制手段として直線状（ストライプ状）の突起列を設けたＬＣＤで、図６８の（３）の条件を実現した突起列の配列を示す図であり、（１）に上側から見た平面図を、（２）に断面図を示す。図７０の構成では、突起の高さは約２μｍ、突起の幅は７μｍ、突起と突起の間隙は４０μｍとし、２枚の基板を貼り合わせた後において、ＴＦＴ基板の突起とＣＦ基板の突起が交互に配置される構造とした。なお、図６８の（３）の条件が実現されるため、ＴＦＴ基板１７においては、突起が画素電極１３の間に配置されることになるが、画素電極１３の間にはゲートバスライン３１が設けられているため、画素電極１３の間に配置される突起はゲートバスライン３１上に位置することになる。
【００８８】
図７０のＬＣＤでは従来のような好ましくないドメインは観察されず、スイッチング速度の遅い部分もないため、残像などは観察されず、良好な表示品質が得られた。なお、図７０において、画素電極１３間に配置される突起２０Ｂを画素電極１３のエッジに配置すれば、図６８の（１）の条件が実現され、その配置で突起２０Ａと２０Ｂを逆の基板に配置すれば図６８の（２）の条件が実現される。エッジ上又はエッジに対向する位置に配置される突起は、ＴＦＴ基板１７側に配置しても、ＣＦ基板１６側に配置してもよいが、基板の貼り合わせのずれを考慮すると、ＴＦＴ基板１７側のセル電極１３のエッジに形成することが望ましい。
【００８９】
図７１は、別のパターン形状の突起で、図６８の（３）の条件を実現した第１１実施例のＬＣＤにおける突起列の配列を示す図であり、（１）に上側から見た平面図を、（２）に断面図を示す。図示のように、セル電極１３の間に碁盤の目のように突起の格子を配置し、更に、これと相似形の突起を各画素の内側に向かって順次形成した。このような突起パターンを使用すれば、各画素内において配向方向を４分割できる。ただし、各配向方向の割合を等しくすることはできない。この場合も、碁盤の目状の突起パターンは、セル電極１３間に設けられたゲートバスライン３１とデータバスライン３２の上に配置されることになる。
【００９０】
なお、図７１においても、セル電極１３間に配置される突起２０ＢをＴＦＴ基板１７のセル電極１３のエッジ又はＣＦ基板１６のエッジに対向する部分に形成すれば、図６８の（１）と（２）の条件が実現される。この場合も、突起はＴＦＴ基板１７側のセル電極１３のエッジに形成することが望ましい。
図７１では、長方形のセル電極に合わせて突起も長方形の格子状に形成した例を示したが、突起が長方形であるため各配向方向の割合を等しくすることはできない。そこで、第９実施例に示したようなジグザグに屈曲した突起列を使用することが考えられる。しかし、図５９及び図６１で説明したように、図６４のような突起を設けない限りセル電極１３のエッジ付近で好ましくないドメインが発生する。このため、図７２に示すように連続した突起でなく、各画素１３毎に独立した突起を使用することが考えられる。しかし、図７２に示す突起２０Ａと２０Ｂを形成した場合には、画素１３のＴで示した部分で配向異常が生じ、電界制御部（ＴＦＴ）３３からの距離が異なるため、応答速度が低下するという問題が生じる。長方形の画素に対してジグザグに屈曲した突起列で、図６８に示した突起のセル電極のエッジに対する配置条件を、すべてのエッジで満たすことは不可能である。第１２実施例ではこの問題が解決される。
【００９１】
図７３は、第１２実施例における画素電極１３、ゲートバスライン３１、データバスライン３２、ＴＦＴ３３、及び突起２０Ａと２０Ｂの形状を示す図である。図示のように、第１２実施例では、画素電極１３も突起２０Ａと２０Ｂのジグザグに屈曲した形状に合わせた形状とした。この形状であれば、配向異常は発生せず、電界制御部３３から画素電極１３の端までの距離が等しいため、応答速度も改善できる。なお、第１２実施例では、ゲートバスライン３１も画素電極１３の形状に合わせてジグザグに屈曲させる。
【００９２】
なお、ゲートバスライン３１上に配置される突起を画素電極１３のエッジ又はＣＦ基板１６のエッジに対向する部分に形成すれば、図６８の（１）と（２）の条件が実現される。この場合も、突起はＴＦＴ基板１７側の画素電極１３のエッジに形成することが望ましい。
但し、図６８の条件が実現されるのは、ゲートバスライン３１に平行なエッジのみで、データバスライン３２に平行なエッジについては満足しない。そのため、この部分については、斜め電界の影響を受けることになり、図５８から図６１で説明した問題が生じる。
【００９３】
図７４は、第１２実施例の変形例の画素電極１３、ゲートバスライン３１、データバスライン３２、ＴＦＴ３３、及び突起２０Ａと２０Ｂの形状を示す図である。図７３の第１２実施例では、ジグザグに屈曲したセル電極１３の形状に合わせてゲートバスライン３１もジグザグに屈曲した形状にしたが、セル電極１３の形状を図７４に示すようにすることで、ゲートバスライン３１は直線でデータバスライン３２がジグザグに屈曲した形状になるようにすることも可能である。なお、図７４では、突起２０Ａと２０Ｂは、画素毎に独立しておらず、複数の画素に渡って連続した突起である。セル電極１３の間の領域に上下方向に設けられているデータバスライン３２の上には突起２０Ｂが設けられ、図６８の（３）の条件が実現されている。図７４の配置においても、データバスライン３２上に配置される突起をセル電極１３のエッジ又はＣＦ基板１６のエッジに対向する部分に形成すれば、図６８の（１）と（２）の条件が実現される。この場合も、突起はＴＦＴ基板１７側のセル電極１３のエッジに形成することが望ましい。
【００９４】
なお、図７４の配置では、突起がゲートバスライン３１に平行なセル電極１３のエッジを横切っている。そのため、この部分については、斜め電界の影響を受けることになり、図５８から図６１で説明した問題が生じる。
図７５は、第１２実施例の別の変形例を示す図である。図７５に示した配置は、突起の屈曲が画素内で２回生じるようにしたものである。これにより、画素の形状は、図７４より長方形に近くなるため、表示が見やすくなる。
【００９５】
図７６は、第１３実施例のセル電極１３、ゲートバスライン３１、データバスライン３２、ＴＦＴ３３、及び突起２０Ａと２０Ｂの形状を示す図であり、図７７は図７６に示したＡ−Ａ’断面とＢ−Ｂ’断面である。ジグザグに屈曲した突起列を有する場合の、画素電極１３のエッジ部分の斜め電界による影響を低減するため、第１０実施例では表示領域外に領域外ドメイン規制手段を設け、第１２実施例では画素電極をジグザグに屈曲した形状にしたが、完全に影響をなくすことは難しい。そこで、第１３実施例では、図５９と図６１に示すような配向が乱され好ましくないドメインが生じる部分をブラックマトリクス（ＢＭ）３４で遮光して表示に影響しないようにする。
【００９６】
図７６に示したＡ−Ａ’の部分は斜め電界の影響を受けないので、従来と同様に図７７の（１）に示すようにＢＭ３４を狭くし、Ｂ−Ｂ’の部分は斜め電界の影響が大きいので従来に比べてＢＭ３４の幅を広くして表示されないようにする。これであれば表示品質が低下することはなく、残像やコントラストの低下は生じない。しかし、ＢＭ３４の面積は増大するため、開口率が減少して表示の明るさが低下する。しかし、ＢＭ３４の増加する面積があまり大きくなければ問題にはならない。
【００９７】
以上のように、第１０実施例から第１３実施例であれば、画素電極のエッジ部分での斜め電荷の影響が低減できるので、表示品質が向上する。
これまで説明した実施例では、ドメイン規制手段を設けることにより液晶の配向を分割しているが、ドメインの境界部分の配向を詳細に観察すると、ドメイン規制手段の部分でドメインが１８０°異なる方位に分割され、ドメイン間の境界部分（突起、窪み又はスリット上）には９０°方位が異なる微少ドメインが存在し、微少ドメインも含めた各ドメインの境界（突起であれば突起のエッジ近傍）には暗く見える領域が存在することが分かった。このような暗く見える領域は、開口率の低下を招き、表示が暗くなってしまいという問題があった。前述のように、ＴＦＴを用いた液晶表示装置では、開口率を低下させる要因となるＣＳ電極を設ける必要があり、他にもＴＦＴ部分や表示画素電極の周囲を遮光するブラックマトリクス（ＢＭ）を設けており、できるだけ開口率の低下を招かないようにする必要がある。
【００９８】
ＣＳ電極による補助容量（Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）が使用されることについては既に説明したが、ここで補助容量の作用と電極構造について簡単に説明する。図７８の（１）は、補助容量を有する液晶パネルにおける画素毎の回路を示す図である。図１７に示すように、ＣＳ電極３５はセル電極１３との間に誘電体層を介して容量素子を構成するようにセル電極１３と平行に形成される。ＣＳ電極３５はコモン電極１２と同じ電位に接続されるので、図７８の（１）に示すように、液晶による容量１と並列に補助容量２が形成される。液晶１への電圧の印加が行なわれた時には同様に補助容量２にも電圧の印加が行なわれ、液晶１に保持される電圧が補助容量２でも保持される。補助容量２は液晶１に比べてバスラインなどの電圧変化の影響を受けにくいので、残像やフリッカを抑制し、ＴＦＴオフ電流による表示不良の抑制などに効果がある。ＣＳ電極３５を形成する場合には、プロセスを簡略にするために、ＴＦＴ素子を構成するゲート（ゲートバスライン）、ソース（データバスライン）、あるいはドレイン（セル）電極と同一層に同一材料で形成することが望ましい。これらの電極は精度の関係から不透明な金属で形成されるため、ＣＳ電極３５も不透明である。上記のように、ＣＳ電極はセル電極１３と平行に形成されるため、ＣＳ電極の部分は表示画素としては使用できず、その分開口率が低下する。
【００９９】
液晶表示装置は低消費電力化が進められる一方表示輝度の向上が要求されている。そのため、開口率はできるだけ高いことが望ましい。一方、これまで説明したように表示品質の向上のため突起や電極にスリットが設けられるが、これらの部分の漏れ光が表示品質を低下させるため、突起には遮光材料を使用したり、スリットであればＢＭなどで遮光することが望ましい。しかし、これは開口率を低下させる要因になる。そのため、これらをできるだけ重ねることにより、開口率の低下をできるだけ防止することが望ましい。
【０１００】
図７８の（２）は、狭い幅の突起を多数配置する場合に考えられるＣＳ電極３５と突起２０Ａと２０Ｂの配置例である。ＣＳ電極３５の一部には突起２０Ａと２０Ｂが重なるように設けられているが、ＣＳ電極３５の方が幅が広いので、重ならない部分も存在する。
図７９は、第１４実施例における突起２０（２０Ａ，２０Ｂ）とＣＳ電極３５の配置を示す図であり、（１）が上面図を、（２）が断面図を示す。図示のように、ＣＳ電極３５は分割されて、突起２０Ａ，２０Ｂの下に設けられている。所定の容量の補助容量を実現するには、ＣＳ電極３５は所定の面積が必要である。図７９の５本に分割された各ＣＳ電極３５を合わせれば、図７８の（２）に示すＣＳ電極３５と同じ面積になる。しかも、図７９ではＣＳ電極３５と突起２０Ａ，２０Ｂはすべて重なっているため、開口率の低下は実質的にＣＳ電極による低下分のみである。従って、突起を設けても開口率は低下しないことになる。第１４実施例の配置は、ドメイン規制手段として突起を使用する構成であれば適用可能である。
【０１０１】
図８０は、第１４実施例の変形例における電極１２、１３のスリット２１とＣＳ電極３５の配置を示す図であり、（１）が上面図を、（２）が断面図を示す。スリット２１はドメイン規制手段として働くが、その部分は漏れ光を生じるので、遮光することが望ましい。ここでは第１４実施例と同様に、ＣＳ電極３５を分割してそれぞれをスリット２１の部分に配置して漏れ光を遮光している。なお、ＣＳ電極３５の合計の面積は同じなので、開口率の低下はない。
【０１０２】
図８１は、第１４実施例の変形例における電極１２、１３のスリット２１とＣＳ電極３５の配置を示す図であり、（１）が上面図を、（２）が断面図を示す。突起がジグザグに屈曲している以外は、図７９と同じである。
図８２は、第１４実施例の変形例における電極１２、１３のスリット２１とＣＳ電極３５の配置を示す図であり、（１）が上面図を、（２）が断面図を示す。この変形例は、突起２０Ａと２０Ｂの合計の面積の方が、ＣＳ電極３５の面積よりも大きい場合で、突起２０Ａと２０Ｂのエッジ部に対応してＣＳ電極３５を設け、突起の中央部にはＣＳ電極を設けない。これにより、突起の頂上付近に存在する９０°方位角の異なる微少ドメインを、表示に有効に活用でき、より明るい表示が得られる。
【０１０３】
ＣＳ電極３５を分割してドメイン規制手段の部分に配置する構成は、ドメイン規制手段として窪みを使用する構成にも適用可能である。
以上説明した第１４実施例では、ドメイン規制手段を使用した場合の開口率の低下を防止できる。
図８３は、第１５実施例の突起パターンを示す図である。第１５実施例では、上下の基板にそれぞれ直線状の突起２０Ａと２０Ｂを平行に配置し、基板の表面から見た時に、これらの突起２０Ａと２０Ｂが互いに直角に交差するように配置する。電極間に電圧を印加しない状態では、液晶分子１４は基板表面に対して垂直に配向するが、突起２０Ａと２０Ｂの斜面付近の液晶分子は斜面に垂直に配向する。従って、この状態で、突起２０Ａと２０Ｂの斜面付近の液晶分子は傾斜しており、しかも傾斜の方向が突起２０Ａの付近と突起２０Ｂの付近で９０度異なっている。電極間に電圧を印加すると、液晶分子は基板に平行になる方向に傾くが、突起２０Ａの付近と突起２０Ｂの付近で９０度異なる方向に規制されているため捩じれる（ツイストする）。第１５実施例におけるツイストした場合の画像の変化は、図２に示したＴＮ型と同じであり、電圧無印加時が図２の（３）に示す状態であり、電圧印加時が（１）に示す状態になる点だけが異なる。また、図８３に示すように、第１５実施例においては、突起２０Ａと２０Ｂで囲まれる範囲内に４つの異なるツイスト領域が形成される。従って、視角特性も良好である。なお、隣接する領域ではツイストの方向が異なる。
【０１０４】
図８４は、第１５実施例における応答速度が第１実施例における応答速度より速くなる理由を説明する図である。図８４の（１）は、電圧を印加しない状態を示し、液晶分子は基板に垂直に配向している。電圧を印加すると、第１５実施例のＬＣＤでは（２）に示すように、ツイストするように傾く。これに対して、第１実施例のＬＣＤでは（３）に示すように、突起に接している液晶分子をトリガとして他の部分の液晶分子が配向するが、上下の突起の中央付近の液晶は、規制されていないので配向を変化さる時にばたつき、ある程度時間が経過した後、（４）に示すように同じ方向に配向する。一般的に、突起を使用したＶＡ方式のＬＣＤに限らず、ＬＣＤはツイストしての変化は高速であり、第１５実施例の方が第１実施例より応答速度が高速になる。
【０１０５】
図８５は、第１５実施例のＬＣＤの視角特性を示す図である。視角特性は、第１実施例のＶＡ方式のＬＣＤと同様に非常に良好であり、ＴＮ方式よりはもちろん良好であり、ＩＰＳ方式と比較しても同等以上である。
図８６の（１）は、第１５実施例のＬＣＤで６４階調表示を行う場合の、１６階調目、３２階調目、４８階調目、６４階調目と黒（１階調目）との間の変化における応答速度を示す図である。参考として、ＴＮ方式の応答速度を図８６の（２）に、配向を分割しないモノドメインＶＡ方式の応答速度を図８７の（１）に、第１実施例の平行な突起を使用したマルチドメインＶＡ方式の応答速度を図８７の（２）に示す。例えば、全黒から全白への応答速度は、ＴＮ方式では５８ｍｓ、モノドメインＶＡ方式では１９ｍｓ、マルチドメインＶＡ方式では１９ｍｓであるのに対して、第１５実施例では１９ｍｓであり、他のＶＡ方式と同じレベルである。全白から全黒への応答速度は、ＴＮ方式では２１ｍｓ、モノドメインＶＡ方式では１２ｍｓ、マルチドメインＶＡ方式では１２ｍｓであるのに対して、第１５実施例では６ｍｓと他のＶＡ方式に比べても良好である。更に、全黒から１６階調目への応答速度は、ＴＮ方式では３０ｍｓ、モノドメインＶＡ方式では５０ｍｓ、マルチドメインＶＡ方式では１３０ｍｓであるのに対して、第１５実施例では２８ｍｓであり、ＴＮ方式と同じレベルであり、他のＶＡ方式よりはるかに良好である。１６階調目から全黒への応答速度は、ＴＮ方式では２１ｍｓ、モノドメインＶＡ方式では９ｍｓ、マルチドメインＶＡ方式では１８ｍｓであるのに対して、第１５実施例では４ｍｓであり、他のどの方式よりも良好であった。なお、ＩＰＳ方式については、他の方式に比べて応答速度は非常に遅く、全黒から全白への応答速度と全白から全黒への応答速度は７５ｍｓ、全黒から１６階調目への応答速度は２００ｍｓ、１６階調目から全黒への応答速度は７５ｍｓであった。
【０１０６】
このように、第１５実施例のＬＣＤは、視角特性及び応答速度とも非常に良好である。
図８８は、上記のようなツイスト型のＶＡ方式を実現する他の突起パターンを示す図である。図８８の（１）では、それぞれの基板に直角な２方向に延び、交差しないように断続して突起２０Ａと２０Ｂを設け、それぞれの突起が基板から見た時に交差するように２枚の基板を配置する。この例では、図８３とは異なる形で４つのツイスト領域が形成される。各ツイスト領域ではツイストの方向は同じであり、回転位置が９０度ずつずれている。また、図８８の（２）では、それぞれの基板に直角な２方向に延び、互いに交差する突起２０Ａと２０Ｂを設け、両方向にずらして配置する。この例では、ツイスト方向の異なる２つのツイスト領域が形成される。
【０１０７】
図８３及び図８８において、２枚の基板に設けられる突起２０Ａと２０Ｂは、直交するように交差する必要はない。図８９は、図８３の突起２０Ａと２０Ｂが９０度以外の角度で交差するように配置した例を示す。この場合もツイスト方向の異なる４つのツイスト領域が形成されるが、対向する２つの領域では、ツイスト量が異なることになる。
【０１０８】
更に、図８３、図８８及び図８９で示した突起２０Ａと２０Ｂの替わりにスリットを設けても同様の結果が得られた。
図８３の第１５実施例では、突起２０Ａと２０Ｂで囲まれる枠では、突起近傍に比べて中央部では配向を制御するものがなく、突起から遠いため配向が乱れやすくなる。このため、配向が安定するために時間がかかり、中央部の応答速度が遅くなることが予想される。隣り合う二辺となる突起の影響を強く受けるため、枠の角部分がもっとも応答が速い。この角の部分での配向の影響が中央部に伝わり、そこで他のツイスト領域の影響とぶつかり、領域が確定されて安定する。このように、電圧印加時にすべての液晶が同時に配向するわけではなく、ある部分が先に配向し、それが周囲に伝わっていくため、突起から離れた中央部では応答速度が遅くなる。また、例えば、図８３のように交差して作る枠が正方形となる場合には四隅から伝わるが、図８９のように交差して作る枠が平行四辺形の場合には、より突起の影響が強くなる鋭角部分から中央部に伝わっていって中央部で影響がぶつかり、更に鈍角部分の角に伝わっていく。このため、枠が正方形より平行四辺形である場合の方が、応答速度が遅くなる。このような問題を解決するため、図９０に示すように、枠の中央部に枠と相似な突起２０Ｄを設ける。例えば、突起２０Ａと２０Ｂは、幅を５μｍ、高さを１．５μｍ、突起の間隔を２５μｍとし、突起２０Ｄは底面が５μｍの正方形の四角錐としたとこと、良好な応答速度が得られた。
【０１０９】
図９１は、図８９の突起パターンの枠の中心に突起を設けた例である。これにより、図８３と同様な結果が得られた。
図８３、図８８及び図８９で示した突起２０Ａと２０Ｂが交差する構成では、突起２０Ａと２０Ｂの高さの和が基板の間隔、すなわち液晶層の厚さと等しくなるようにすれば、突起２０Ａと２０Ｂが交差する部分で液晶層の厚さを規定することができる。これにより、スペーサを使用する必要がなくなる。
【０１１０】
図９２は第１６実施例におけるパネル構造を示す図であり、（１）が側面図を、（２）が１個の格子に相当する部分の斜視図を示す。また、図９３は第１６実施例における突起パターンをパネルに垂直な方向から見た図である。図示のように、第１６実施例では、一方の基板の上に設けた電極１２の上には交差したマトリクス状に突起２０Ａを形成し、他方の基板の電極上には対向する格子の中心位置に相当する位置に四角錐状の突起２０Ｂを形成する。図９２の（２）に示す領域では、図１２の（２）に示す原理で配向が分割され、しかも上下左右均等に分割される。実際には電極間の距離（液晶層の厚さ）を３．５μｍに、突起２０Ａと２０Ｂの横方向の間隔を１０μｍに、突起の高さを５μｍで試作した結果では、視角特性は、図２２に示した第１実施例のものと同程度であった。
【０１１１】
図２５７は、第１６実施例の変形例を示す図であり、（１）は突起パターンを、（２）は断面図を示す。この変形例は、第１６実施例のマトリクス状の突起と四角錐状の突起の配置を逆にしたものである。すなわち、ＣＦ基板１６の電極１２上に配置する突起２０Ａを四角錐状とし、ＴＦＴ基板１７側の突起２０Ｂを交差した２次元のマトリクス状とする。突起２０Ａは画素９の中心に配置し、突起２０Ｂは画素配列と同じピッチとし、画素９の間のバスライン上に配置する。従って、各画素内において液晶は４つの方向に配向される。図２５７の（２）に示すように、画素の中央では突起２０Ａによってドメインが分割される。また、画素電極１３の外側には配置された突起２０Ｂは、図示のように画素の境界で配向を分割する。更に、この部分では画素電極のエッジがドメイン規制手段として働く。突起２０Ｂによる配向規制力と画素電極のエッジの配向規制力は一致するので、安定した配向分割が行える。この変形例では、突起２０Ａと突起２０Ｂ及び画素電極１３のエッジとの距離が長いので、応答速度は若干低下するが、画素内にあるのは突起２０Ａのみであるので、画素内で突起の占める面積が小さく、表示輝度を高くできる。更に、突起２０Ｂをバスラインの形成工程で形成すれば、工程が増加しないので、製造コストを低減できる。
【０１１２】
以上説明した第１実施例から第１６実施例では、液晶の配向を分割するドメイン規制手段として絶縁材料であるレジストで製作された突起を使用しており、これらの実施例では主として突起の斜面の形状を利用している。しかし、絶縁性の突起は電界遮蔽効果も非常に重要である。液晶の駆動は、一般的には交流波形で行われるが、液晶材料面での応答速度の改善に伴い、１フレーム内（直流が印加される）での影響、すなわち直流波形による影響についての十分に考慮する必要がある。従って、液晶の駆動波形には、交流特性と直流特性の２面があり、双方の必要条件が満足されなければならない。そこで、この液晶の駆動特性に電界を低減させるという所望の影響を与えるために配設される上記のレジストは、交流特性と直流特性の双方において所定の条件に設定される必要がある。具体的には、レジストは、交流特性としても直流特性としても電界を低減させるように設定される必要がある。
【０１１３】
まず、直流特性の観点から、比抵抗ρが、液晶層の抵抗に対して影響を及ぼす程度に高い必要がある。すなわち、液晶の比抵抗（例えば、ＴＦＴ駆動用の液晶は１０１２Ωｃｍ程度又はそれ以上の値）と同等以上の値に設定されるためには、１０１２Ωｃｍ以上の値が必要であり、１０１３Ωｃｍ以上であれば更に望ましい。次に、交流特性の観点から、レジストがその直下の液晶層の電界を低減させる作用を持つためには、その電気容量値（誘電率εと膜厚と断面積とで決まる値）が、そのレジスト下の液晶層の電気容量値に比べて約１０倍以下の値（インピーダンスとして約１／１０以上の値）であることが必要である。例えば、レジストは誘電率εが約３であるから、液晶層の誘電率ε（約１０）のほぼ１／３であり、膜厚が約０．１μｍの場合には液晶層の膜厚（例えば約３．５μｍ）のほぼ１／３５である。この場合、絶縁膜の容量値は、絶縁膜下の液晶層の容量値の約１０倍となる。すなわち、レジスト（絶縁膜）は、そのインピーダンスがその直下の液晶層のインピーダンスの約１／１０の値となるため、液晶層の電界分布に影響を与えることができる。
【０１１４】
従って、レジストの斜面による形状効果に加えて電界分布による影響が得られ、より安定した強固な配向が得られる。電圧が印加されると、液晶分子は傾斜するが、配向分割領域（レジスト上）の中は十分に低強度の電界であり、この中ではほぼ垂直に配向する液晶分子が安定に存在し、その両側に発生するドメインの障壁（分離壁）として作用する。そして更に高い電圧を印加すると、今度は分割領域（レジスト上）の中の液晶も傾斜し出す。しかし、今度は先程レジストの両脇に形成されたドメインがレジストにほぼ水平な方向へと傾斜する。（非常に強固な配向が得られる。）この状態を得るには、分割領域の絶縁層（レジスト）がその直下の液晶層の約１０倍以下の容量値を有する必要がある。すなわち、誘電率εが小さい材料がよく、膜厚は厚いものほどよい。誘電率εが約３で、０．１μｍ以上の膜厚の絶縁膜がよいことを示しているが、更に小さい誘電率εと更に厚い膜厚とを有する絶縁膜を用いれば一層好ましい作用・効果を得ることができる。第１実施例から第１６実施例では、誘電率εが３のノボラック系レジストで、膜厚１．５μｍの突起を設け、配向分割状況について観察したが、非常に安定した配向が得られた。ノボラック系のレジストはＴＦＴやＣＦの製造工程で広く使われているため適用に際しては大きなメリット（設備の増設が不用等）がある。
【０１１５】
また、他のレジストや平担化材に比べても高い信頼性が得られ問題は全くない事を確認した。
また、このような絶縁膜を両側の基板に用いることにより、更に好ましい作用・効果を得ることができる。
なお、絶縁膜としては、上記のノボラック系レジスト以外にもアクリル系のレジスト（ε＝３．２）でも効果を確認したが、同様の結果が得られた。
【０１１６】
第１から第１６実施例では、電極にスリット部を設けるか、電極上に絶縁体の突起を形成して液晶分子の配向を分割するようにしたが、他の形にすることも可能であり、以下それらの例のいくつかを示す。
図９４は第１７実施例のパネル構造を示す図であり、（１）は斜視図であり、（２）は側面図である。図示のように、第１７実施例では、ガラス基板１６と１７の上に一方向に平行に延びる突起５０を形成し、その上に電極１２と１３を形成する。突起５０は半ピッチずれて配置されている。従って、電極１２と１３は一部が突き出た形状になる。電極の上には垂直配向処理が行われる。このような形状の電極を使用した場合、電極間に電圧を印加すると、電界は垂直方向になるが、配向の方向は突起部を境として２方向に分かれる。従って、視角特性は従来よりは改善される。しかし、突起が絶縁物である場合とは電界分布が異なり、形状のみの効果によって配向を分割する事となる。そのため、配向の安定性は絶縁体の突起に比べやや劣る。しかし、上記のように電極上に設ける突起は低誘電率の絶縁材料を使用する必要があるという制約があり、使用できる材料に制約がある。更に、そのような材料で突起を形成するには各種の条件を満たす必要があり、工程の簡略化の上で問題があった。これに対して、第１７実施例のパネル構造であれば、このような制約がないという利点がある。
【０１１７】
図９５は、第１８実施例のパネル構造を示す図である。この実施例は、ドメイン規制手段として、ＩＴＯ電極１２と１３の上に設けた絶縁層５１に溝を設けたもので、溝の形状は、第２実施例から第９実施例で示した突起や電極スリットの形状が適用できる。この場合は、上記の斜め電界による効果は突起の場合と同様に配向を安定させる方向に作用する。
【０１１８】
図９６は、第１９実施例のパネル構造を示す図である。図示のように、この実施例では、ガラス基板１６、１７の上にそれぞれ電極１２、１３が形成されており、その上に導電体材料で幅１０μｍで深さ１．５μｍの溝２３Ａ、２３Ｂを有する層６２を形成し、その上に垂直配向膜２２を形成した。なお、液晶層の厚さは３．５μｍであり、カラーフィルタ層３９や、バスライン、ＴＦＴなどの図示は省略してある。窪みの部分で液晶の配向が分割されていることが観察された。すなわち、窪みもドメイン規制手段として作用することを確認した。
【０１１９】
第１９実施例のパネル構造では、突起の場合と同様に、基板に窪み２３Ａ、２３Ｂを所定の同じピッチ４０μｍで配置し、上と下の窪み２３Ａ、２３Ｂが半ピッチずれるように配置しているので、隣接する上下の窪みの間に同じ配向になる領域が形成される。
図９７は、第２０実施例のパネル構造を示す図である。第２０実施例では、ガラス基板１６、１７の上にそれぞれカラーフィルタ（ＣＦ）樹脂を使用して幅１０μｍで深さ１．５μｍの溝２３Ａ、２３Ｂを有する層６２を形成し、その上に電極１２、１３を形成し、更に垂直配向膜を形成した。すなわち、電極１２、１３の一部が窪んでいる。そして、突起２３Ａ、２３Ｂは所定の同じピッチ４０μｍで配置され、上と下の窪み２３Ａ、２３Ｂが半ピッチずれるように配置されている。この場合も、第１９実施例と同様の結果が得られた。なお、第２０実施例では、窪みを有する構造物が電極の下に設けられるので、材料に関する制約が少なく、ＣＦ樹脂など他の部分で使用する材料が使用できる。
【０１２０】
突起とスリットの場合には、その部分で液晶分子が逆方向に広がるように配向が分割されるが、窪みの場合にはその部分で液晶分子が向き合うように配向が分割される。すなわち、窪みの配向分割の作用は突起とスリットのそれと逆の関係にある。従って、ドメイン規制手段として窪みと突起又はスリットを組み合わせて使用する場合にはこれまでの実施例と望ましい配置が異なる。ドメイン規制手段として窪みを使用する場合の配置について説明する。
【０１２１】
図９８は、窪みとスリットを組み合わせた場合の望ましい配置例の１つを示す図である。図示のように、図９７に示した第２０実施例の窪み２３Ａと２３Ｂに対向する位置にスリット２１Ａと２１Ｂを配置する。対向する窪みとスリットによる液晶の配向分割の方向は同じであるので、より配向が安定する。例えば、第２０実施例の条件で窪みを形成し、スリットの幅を１５μｍとし、窪みとスリットの中心の間隔を２０μｍとした場合、スイッチング時間は、０−５Ｖの駆動条件では２５ｍｓで、０−３Ｖの駆動条件では４０ｍｓであった。これに対して、スリットのみを使用した場合には、それぞれ５０ｍｓと８０ｍｓであった。
【０１２２】
図９９は、図９８のパネル構造において、一方の基板（この場合は基板１６）側の窪み２０Ａとスリット２１Ａを除いたもので、隣接する窪み２０Ｂとスリット２１Ｂの間に同じ配向方向の領域が形成される。
なお、図９８と図９９のパネル構造において、スリットの替わりに同じ位置に突起を設けても同様の特性が得られ、応答速度は更に改善される。
【０１２３】
図１００は、一方の基板１７の電極１３に窪み２３Ｂが設けられており、対向する基板１６に突起２０Ａとスリット２１Ａを窪み２３Ｂに対向する位置に交互に配置する。この場合、隣接する窪み２３Ｂと突起２０Ａの組と窪み２３Ｂとスリット２１Ａの組では配向の方向が異なるので、窪みの中央付近に配向の領域の境界が生成される。
【０１２４】
図１０１は第２１実施例のパネル構造を示す図である。第２１実施例は、第１９実施例の電極に窪みを設ける構成を単純マトリクス型のＬＣＤに適用した実施例である。この場合も、電極１２、１３の表面の一部が窪んでおり、窪みの部分を境として配向の方向が分割される。
上記のように、窪みの配向分割の作用は突起とスリットのそれと逆の関係にある。この関係を利用して、組み立て誤差があっても配向分割の割合を変えないようにすることができる。まず、第２１実施例のパネル構造における組み立て誤差について説明する。
【０１２５】
図１０２は、ドメイン規制手段として両方の基板に突起を設けた場合のパネル断面である。これまで説明したように、コモン電極１２上に設けられた突起２０Ａと、セル電極１３上に設けられた突起２０Ｂにより配向が規制される領域が規定される。図１０２の（１）では、突起２０Ｂの右側の傾斜面と突起２０Ａの左側の傾斜面で規定される領域をＡ、突起２０Ｂの左側の傾斜面と突起２０Ａの右側の傾斜面で規定される領域をＢとしている。
【０１２６】
ここで、図１０２の（２）に示すように、組み立て誤差により、ＣＦ基板１６がＴＦＴ基板１７に対して左側にずれたとすると、領域Ａが減少し、領域Ｂが増加する。従って、領域Ａと領域Ｂの比率は１対１でなくなり、配向分割される液晶分子の割合が等しくなくなるので、視角特性が劣化する。
図１０３は、第２２実施例のパネル断面を示す図である。第２２実施例では、図１０３の（１）に示すように、ＴＦＴ基板１７に窪み２２Ｂと突起２０Ｂを設け、次にＣＦ基板１６に窪み２０Ａと突起２２Ａを設け、これを繰り返す。図１０３の（２）に示すように、組み立て時にＣＦ基板１６がＴＦＴ基板１７に対してずれた場合、突起２０Ｂと突起２０Ａで規定される領域Ａ’  は減少するが、窪み２２Ｂと窪み２２Ａで規定される領域Ａ’’が減少分だけ増加するので、領域Ａは変化しない。領域Ｂは、突起２０Ｂと窪み２２Ｂ及び突起２０Ａと窪み２２Ａで規定されるが、この間隔は変化しないので領域Ｂは一定である。従って、領域Ａと領域Ｂの比率は一定であり、視角特性は良好なまま維持される。
【０１２７】
図１０４は、第２３実施例のパネル断面を示す図である。第２３実施例では、図示のように、ＣＦ基板１６に突起２２Ａと窪み２０Ａを交互に設け、これを繰り返す。領域Ａは突起２０Ａの左側の傾斜面と窪み２２Ａの右側の傾斜面で規定され、領域Ｂは突起２０Ａの右側の傾斜面と窪み２２Ａの左側の傾斜面で規定される。従って、一方の基板に設けた突起と窪みだけで配向の領域が規定されるので、組み立ての精度は影響しない。
【０１２８】
これまでに説明した実施例は、全方向にわたって大きな視野角が得られるようにすることを目的とした実施例である。しかし、液晶パネルの用途によっては、かならずしも視野角が大きい必要がない場合や、特定の方位で大きな視野角が得られればよい場合がある。これまで説明したドメイン規制手段による配向分割の技術を使用することにより、このような用途に適したＬＣＤを実現することができる。次に、このような特殊用途のＬＣＤに本発明の技術を適用した実施例を説明する。
【０１２９】
図１０５は、第２４実施例のパネル構造を示す図であり、（１）が上面図を、（２）が（１）のＹ−Ｙ’の断面図を示す。図示のように、基板１６と１７にはそれぞれ直線状の突起２０Ａと２０Ｂが同じピッチで設けられており、突起２０Ａと２０Ｂは対向する位置から少しずらして配置されている。言い換えれば、図１０２に示した構造で、Ｂの領域を非常に狭くしてほとんどＡの領域にしたものである。
【０１３０】
第２４実施例のパネルは、例えば、投射型ＬＣＤに使用されるものである。投射型ＬＣＤは、視角特性は狭くてもよく、応答速度が速く、高コントラストで高輝度であることが要求される。第２４実施例のパネルは、配向方向が実質的に一方向である（モノドメイン）であるため、視角特性は従来のＶＡ方式と同じであり、良好とはいえない。しかし、突起２０Ａと２０Ｂが設けられているため、これまで説明した実施例のＬＣＤと同様に、応答速度は従来のものに比べて非常に改善される。また、コントラストについては、他のＶＡ方式と同様のレベルのものが得られるので、従来のＴＮ方式やＩＰＳ方式と比べて良好である。図２７で説明したように、突起２０Ａと２０Ｂの部分は、配向が乱れて漏れ光が透過するので、コントラストを高くするには、突起２０Ａと２０Ｂの部分を遮光することが望ましい。一方、輝度については、画素電極１３の開口率を高くすることが望ましい。そこで、図１０５に示すように、突起２０Ａと２０Ｂは画素電極１３のエッジ部に設けられている。これにより、突起２０Ａと２０Ｂが開口率を低下させることなく、高輝度になる。
【０１３１】
応答速度の点からは、突起２０Ａと２０Ｂの間隔を狭くすることが望ましいが、そのためには画素電極１３の範囲に突起２０Ａと２０Ｂを配置する必要がある。画素電極１３の範囲に突起２０Ａと２０Ｂを設けるとその部分を遮光する必要があり、その分開口率が低下する。このように、応答速度、コントラスト及び輝度はトレードオフの関係にあり、使用目的などに応じて適宜設定する必要がある。
【０１３２】
図１０６は、第２４実施例のモノドメインを形成する技術を利用して、３方向の視角特性が良好なＬＣＤパネルを実現する構造を示す図である。この構造では、１つの画素内に、同じ割合の２つの横方向の配向の領域と、１つの縦方向の配向の領域を形成するように、突起２０Ａと２０Ｂを設ける。同じ割合の２つの横方向の配向の領域は、図１０２に示すように、突起２０Ａと２０Ｂを半ピッチずらして配置することで形成され、１つの縦方向の配向の領域は、図１０５に示すように、突起２０Ａと２０Ｂを近接して配置することにより形成される。これにより、左右及び下側の視角特性は良好であるが、上側の視角特性は他の方向より劣るパネルが実現される。
【０１３３】
第２４実施例のようなＬＣＤは、例えば、電車のドア上に設けられる表示装置など、高い位置に設けられ、多数の人が下から見上げるように配置される表示装置に使用される。
図８７に示したように、配向分割を行わないＶＡ方式のＬＣＤ及び突起などで配向分割を行うＶＡ方式のＬＣＤは、黒から白又は白から黒への応答速度はＴＮ方式などに比べて良好であるが、中間調間での応答速度は十分とはいえない。第２５実施例では、このような点を改善する。
【０１３４】
図１０７は、第２５実施例におけるパネル構造を示す図であり、（１）はパネル面から見た突起の形状を示し、（２）は断面図である。図示のように、１つの画素内で、突起２０Ｂの位置を変えて突起２０Ａとの間隔が異なる部分を設ける。従って、２方向に配向されるドメインの割合は等しくでき、視角特性は対称である。図示のような構造にすることにより、中間調間での応答速度が改善したように見える。この原理を図１０８から図１１１を参照して説明する。
【０１３５】
図１０８は、突起間隔による応答速度及び透過率の変化を測定するために製作したパネルの構造を示す図である。突起２０Ａと２０Ｂの高さは１．５μｍで、幅は１０μｍで、液晶層の厚さは３．５μｍである。突起の一方の間隙ｄ１を２０μｍとし、他方の間隙ｄ２を変化させ、電極間に印加する電圧を中間調に相当する０Ｖと３Ｖの間で変化させた時の、間隙ｄ１の領域とｄ２の領域の応答速度と透過率を測定した。
【０１３６】
図１０９は、上記のようにして測定した応答速度の結果を示すグラフである。このグラフは、図２０に示した対象部分を抜き出したものに相当する。図から明らかなように、間隙ｄ２が狭くなるに従って応答時間が低下することが分かる。
図１１０の（１）は、間隙ｄ２をパラメータとして印加電圧を変化させた時の透過率の変化を示す。図１１０の（２）は、間隙ｄ２をパラメータとした電圧を０Ｖから３Ｖに変化させた時の透過率の変化を示す。図１１０から、突起の間隙ｄ２を小さくすることにより、中間調の応答速度が大幅に改善されることが分かる。しかし、突起の間隙ｄ２を小さくすることにより、最大透過率が低下する。
図１１１の（１）は、各ｄ２での透過率の時間変化を正規化して示したグラフであり、（２）は液晶の配向変化を説明する図である。図１１１の（１）に示すように、透過率が最大透過率の９０％に達するまでの時間をオン応答時間とし、ｄ２が１０μｍの時のオン応答時間をＴｏｎ１、ｄ２が２０μｍの時のオン応答時間をＴｏｎ２、ｄ２が３０μｍの時のオン応答時間をＴｏｎ３とすると、Ｔｏｎ１＜Ｔｏｎ２＜Ｔｏｎ３の順である。このような差を生じるのは、図１１１の（２）に示すように、電圧無印加時には突起の近傍の液晶のみが突起の斜面に垂直に配向しており、突起から離れた液晶は電極に垂直に配向している。電圧を印加すると液晶は傾くが、どちらの方向に傾くかは電極に垂直な軸に対して３６０度の方向を取りえる。突起の近傍の液晶は電圧無印加時に配向しており、これをトリガとして突起の間の液晶がそれに沿うように配向する。このようにして同じ方向に配向するドメインが形成される。従って、突起に近いほど高速に配向する。
【０１３７】
前述のように、現状のＶＡ方式のＬＣＤで、黒と白の間の応答時間は十分に短く、応答速度が問題になるのは中間調での応答時間である。図１０７に示すような構造の場合、間隙ｄ２’’の狭い領域での透過率が短時間に変化し、間隙ｄ２’の広い領域での透過率がゆっくり変化する。間隙ｄ２’’の領域は間隙ｄ２’の領域より狭く、透過率に寄与する割合は小さいが、人間の目は対数的な特性を有するので、間隙ｄ２’’の狭い領域での透過率が少し変化しても比較的大きな変化として捕らえる。従って、間隙ｄ２’’の狭い領域での透過率が短時間に変化すれば全体として急激に変化したように感じる。
【０１３８】
以上のように、第２５実施例のパネルであれば、透過率を低下させずに、中間調間での応答速度が改善したように見える。
図１１２は、第２６実施例のパネル構造を示す図である。図示のように、第２６実施例においては、基板１６、１７に突起２０Ａと２０Ｂを等ピッチで設け、その上に電極１２と１３を形成するが、突起２０Ａと２０Ｂの一方の斜面には電極を形成しないようにし、更に垂直配向膜を形成する。そして、突起２０Ａと２０Ｂの電極の形成されている斜面と電極が形成されていない斜面同士が隣接するように配置する。電極が形成されていない斜面間の領域では、液晶はこの斜面に垂直に配向し、これにより配向方向が決定される。なお、液晶層における電界は図中で破線で示すようになっており、液晶は電界に沿って配向するので、電極が形成されていない斜面付近での電界による配向方向は、斜面による配向方向と一致する。
【０１３９】
一方、電極の形成されている斜面の間では、斜面付近の液晶は斜面に対して垂直に配向しているが、この領域における電界の配向方向は斜面による配向方向と異なる。そのため、この領域の液晶は、電圧を印加すると斜面付近を除いて電界に沿って配向する。これにより、２つの領域における配向方向は等しくなり、モノドメイン配向が得られる。
【０１４０】
第２６実施例のパネルに負の屈折率異方性を有し、リタデーションが液晶パネルのリタデーションと同じ位相差フィルムを重ねた時のコントラストに関する視角特性を図１１３に示す。広い視野角にわたって高いコントラストが得られた。なお、このパネルを投射型プロジェクタに組み込んだ時には、コントラスト比３００以上となった。なお、通常のＴＮ方式のＬＣＤを投射型プロジェクタに組み込んだ時に得られるコントラスト比は１００程度であり、大幅に改善されたことが分かる。
【０１４１】
第１実施例などのドメイン規制手段として突起を設けたパネルを駆動した場合、ゲートバスライン、データバスラインの近傍において、表示品質の劣化が見られた。これはバスライン近傍で好ましくない微少ドメイン領域が発生し、その発生に伴って液晶の配向が乱れ、応答速度が低下するためということが分かった。このような乱れが発生すると、更に視角特性や色特性が低下する。次に説明する第２７実施例では、そのような問題を解決する。
【０１４２】
図１１４は、第１実施例に示された直線の突起を繰り返すパターンの例を示す図である。この突起パターンは、一定の幅で一定の高さの突起が所定のピッチで繰り返されていた。従って、図１１４で、突起の幅ｌと間隙ｍはそれぞれ一定の値ｌ１  とｍ１  である。なお、突起の幅については一方の基板に形成される突起と他方の基板に形成される突起で異なる例が示されているが、基板毎に形成される突起については幅ｌは一定である。また、突起の高さｈについても一定であった。
【０１４３】
図１１５は、使用した液晶の光学異方性の波長分散特性を示す図である。図示のように、短波長ほどリタデーションΔｎが大きくなることが分かる。従って、青（Ｂ）画素、緑（Ｇ）画素、赤（Ｒ）画素の順でリタデーションΔｎが大きくなり、色によって液晶層を通過する間のリタデーションΔｎに差が生じる。この差はできるだけ小さいことが望ましい。
【０１４４】
図１１６は、本発明の第２７実施例の突起パターンを示す図である。第２７実施例では、青（Ｂ）画素１３Ｂ、緑（Ｇ）画素１３Ｇ、赤（Ｒ）画素１３Ｒの各画素で、突起の幅ｌは同じであるが、突起の間隙ｍを異なる値にしている。具体的にはｍを、Ｂ画素１３Ｂではｍ１  に、Ｇ画素１３Ｇではｍ２  に、Ｒ画素１３Ｒではｍ３  にしており、ｍ１  ＞ｍ２  ＞ｍ３  である。
【０１４５】
突起の間隙ｍが小さいほど液晶分子が受ける電界ベクトルの影響が強くなり、駆動に伴う電界ベクトルの問題を抑制することができる。図１１７は、印加電圧と透過率の関係を突起の間隙を変化させて測定した結果を示す図であり、間隙ｍが大きくなればそれだけ開口率が増すため透過率も向上する。液晶の光学異方性の波長分散特性は図１１５の通りであるから、図１１６のように各色画素毎に突起の間隙ｍを変えることにより、色によって液晶層を通過する間のリタデーションΔｎの差を小さくできることになり、色特性を改善できる。
【０１４６】
図１１８は、本発明の第２８実施例の突起パターンを示す図である。第２８実施例では、青（Ｂ）画素１３Ｂ、緑（Ｇ）画素１３Ｇ、赤（Ｒ）画素１３Ｒの各画素で、突起の間隙ｍは同じであるが、突起の幅ｌを異なる値にしている。効果は、第２７実施例と同じである。
図１１９は、本発明の第２９実施例の突起パターンを示す図である。第２９実施例では、各画素内において、突起の間隙ｍを、上側と下側のゲートバスラインに近い領域では小さな値ｍ１  にし、中央の領域では大きな値ｍ２  にしている。ゲートバスラインやデータバスラインなどのバスライン近傍においては、駆動に伴う電界ベクトルにより、液晶分子が表示に適さない状態に倒れるドメインが発生する場合があり、これが表示品質を低下させていた。第２９実施例では、ゲートバスラインに近い領域では突起の間隙を狭くしてゲートバスラインが発生する電界ベクトルの影響を受けにくくしている。これにより、好ましくないドメインの発生が抑制され、表示品質が向上する。なお、突起の間隙を狭くするとその分開口率が低下して暗くなるため、開口率の点からは突起の間隙は広いほうがよい。第２９実施例のような突起パターンにすることにより、開口率の低下を最小限にしてゲートバスラインが発生する電界ベクトルの影響を低減できる。
【０１４７】
図１２０は、図１１９の第２９実施例の突起パターンを実際に実現した場合の画素構造を示す図である。
図１２１は、本発明の第３０実施例の突起列を示す図である。図示のように、第３０実施例では、突起の高さを徐々に変化させている。
図１２２は突起の高さを変化させた時の印加電圧と透過率の関係の変化を、図１２３は突起の高さを変化させた時の印加電圧とコントラスト比の関係の変化を、図１２４は突起の高さに対する白状態の透過率の変化を、図１２５は突起の高さに対する黒状態の透過率の変化を示す図である。これらの図は、突起を形成するレジストの幅と間隙をそれぞれ７．５μｍと１５μｍ、セル厚は約３．５μｍとし、レジストの高さを、１．５３７μｍ、１．６００μｍ、２．３０９９μｍ、２．４４８６μｍとし、実験装置で透過率とコントラスト比を測定した結果である。
【０１４８】
この結果から、レジストが高くなるとそれに応じて白状態（５Ｖ印加時）透過率も増加する。これは液晶を傾斜させるための補助的な役割を担う突起が大きいため、液晶分子がより確実に倒れるためであると思われる。黒状態（電圧無印加時）での透過率（漏れ光）も突起の高さが増せば増すほど増加する。これは黒のレベルを落とす方向に作用するためあまり好ましくない。従って、コントラスト（白輝度／黒輝度）は突起が高くなるほど低下するので、突起の材料としては遮光材料を使用し、突起の高さはあまり高くしないことが望ましい。
【０１４９】
いずれにしろ、突起の高さを変化させることにより、液晶の配向状態を変えることができるので、各カラー画素毎に突起の高さを変化させて色特性を調整したり、バスラインとの距離に応じて適当な突起の高さを設定することによりより良好な表示が可能になる。例えば、Ｒ画素では突起の高さを高くし、Ｇ画素、Ｂ画素の順で突起の高さを小さくしたり、１画素内において、バスラインの近傍では突起の高さを高く、中央部では突起の高さを低くする。
【０１５０】
なお、突起の高さをセル厚と同じ高さまで増加したとしても一応画面表示は問題なくできることを確認した。従って、突起の高さを、図１２６の（１）に示すようにセル厚と同じ、又は図１２６の（２）に示すように、２枚の基板の対向する位置に突起を設け、それらの高さの和がセル厚と同じになるようにすることで、突起にパネルスペーサの役割をさせることができる。
【０１５１】
図１２７は、第３１実施例の突起パターンを示す図である。ここでは図１２７の（１）に示すように、突起の側面の傾斜を、側面が基板（電極）とのなす角θで規定する。この角度をテーパ角と呼ぶこととする。第３１実施例では、突起２０のテーパ角θが図１２７の（２）に示すようにいくつかの値を取りえるとする。一般に、テーパ角θが大きいほど、液晶の倒れ込む配向状態は良好になる。従って、テーパ角θを変化させることにより、液晶の配向状態を変えることができるので、各カラー画素毎にテーパ角θを変化させて色特性を調整したり、バスラインとの距離に応じて適当なテーパ角θを設定することによりより良好な表示が可能になる。例えば、Ｒ画素ではテーパ角θを大きく、Ｇ画素、Ｂ画素の順でテーパ角θを小さくしたり、１画素内において、バスラインの近傍ではテーパ角θを大きく、中央部ではテーパ角θを小さくする。
【０１５２】
以上説明したように、突起の間隙、幅、高さ、テーパ角などを変化させることにより、突起の配向規制力が変化するので、カラー画素毎に又は１画素内でこれらの条件を異ならせて部分的に突起の配向規制力に差を付けて、液晶の視角特性・応答速度を理想的な状態に近づけることが可能となる。
図１１５に示すように、液晶のリタデーションは波長に依存する。そこで、この特性に着目して白表示の輝度を向上させると共に、全カラー画素について高い応答速度を実現した液晶パネルの実施例を説明する。
【０１５３】
まず、ＶＡ方式の波長依存性について簡単に説明する。図１２８は、負の誘電異方性を有する液晶（ｎ型液晶）を用いた垂直配向（ＶＡ）方式の液晶表示パネルでツイスト角を持たせた場合の、液晶層のツイスト角の電圧印加による変化を示す図である。電圧無印加時には、一方の基板表面では９０度の方向に配向しており、他方の基板表面では０度の方向に配向しており、９０度ツイストしている。この状態で電圧を印加すると、基板表面近傍の液晶分子のみが基板表面のアンカリングエネルギに付随してツイストするが、それ以外の層ではほとんどツイストが起きない。そのため、実質的には旋光（ＴＮ）モードとはならず、複屈折モードとなる。図１２９は、ＴＮモードと複屈折モードにおけるリタデーションΔｎｄの変化に対する相対輝度（透過率）の変化を示す図である。図示のように、複屈折モードはＴＮモードに比べて液晶のΔｎｄに対して、より急峻な透過率特性を示す。前述のように、ｎ型液晶を用いた垂直配向液晶では、偏光板をクロスニコルにして、電圧無印加時に黒表示、電圧印加時に白表示としている。
【０１５４】
図１３０は、各波長（Ｒ：６７０ｎｍ，Ｇ：５５０ｎｍ，Ｂ：４５０ｎｍ）におけるΔｎｄの変化に対する透過率の変化を示す図である。この図から、白表示における輝度が最大となるΔｎｄ、すなわち５５０ｎｍの波長に対して透過率が最大のΔｎｄに液晶層の厚さを設定すると、４５０ｎｍに対する透過率が低くなり過ぎるため、輝度最大から求まる厚さより薄めに液晶層の厚さを設定し、白表示における色付きを押さえてきた。そのために白表示における輝度がＴＮモードに比べて暗く、ＴＮモードの液晶表示パネルと同等の白輝度を得るためにはバックライト輝度を明るくする必要がある。しかし、バックライト輝度を明るくするには照明の消費電力を大きくする必要があり、パネルの適用範囲が限定されることになる。また、白輝度重視で液晶層の厚さを厚くした場合には、ＴＮモードに比べて４５０ｎｍに対する透過率が低くなり過ぎるため、白表示においてパネルが黄色付いてしまうという問題があった。
【０１５５】
一方、視野範囲を広げるために位相差フィルムを付加することが行われているが、液晶層の厚さが厚くなると、極角（左右）方向の色変化が大きくなり、位相差フィルムのリタデーション値が同じでも色差がより大きくなるという問題があった。
そこで、第３２実施例では、各カラー画素の液晶層の厚さを、駆動電圧印加時に透過率が最大となるように個別に設定する。しかし、液晶層の厚さが異なると、応答速度に差が生じ、動作表示を行った場合に色調を正しく表示できなくなる。そこで、液晶層の厚さを各カラー画素毎に異なる値に設定する場合には、液晶の応答速度を均一にする手段が必要になる。
【０１５６】
図１３１は、液晶層を上記の３種の波長で最大の透過率が得られるように液晶層のΔｎｄを設定した場合の、突起又はスリットの間隙に対する液晶応答速度の変化を示す図である。液晶応答速度は液晶層の厚さが厚くなるに従って低下する。突起を使用して配向を制御するＶＡ方式のＬＣＤパネルにおいては、液晶応答速度は、突起の誘電率、突起形状、突起の間隙などによって変化するが、誘電率、突起の形状、高さが一定であれば、突起の間隙が狭くなるほど応答速度は速くなる。図１３１で、例えば、液晶の応答速度を２５ｍｓとするには、突起又はスリットの間隙を、Ｒ画素では２０μｍに、Ｇ画素では２５μｍに、Ｂ画素では３０μｍに設定する必要があることが分かる。
【０１５７】
また、図１３２は、突起又はスリットの間隙に対する開口率の変化を示す図である。図１３１から、突起又はスリットの間隙を、Ｒ画素では２０μｍに、Ｇ画素では２５μｍに、Ｂ画素では３０μｍに設定した場合、それぞれ開口率は８０％、８３．３％、８５．７％になり、開口率に差が生じる。
以上の点を考慮して、第３２実施例では、各カラー画素の液晶層の厚さを、駆動電圧印加時に透過率が最大となるように個別に設定すると共に、突起の間隙を調整して各カラー画素での応答速度を一致させ、更に開口率が一致するように各カラー画素の面積を変えた。
【０１５８】
図１３３は、第３２実施例のパネル構造を示す図である。図示のように、両方の基板１６、１７に、Ｒ画素部分はなく、Ｇ画素部分は０．５５μｍの厚さで、Ｂ画素部分の厚さが１．０５μｍの構造物７１を設けた。この厚さは、ｎ型液晶を用いたＶＡ方式の複屈折モードについてシュミレーションにより最適条件を算出した。更に、突起２０Ａの高さをＲ画素で２．４５μｍに、Ｇ画素で１．９μｍに、Ｂ画素で１．４μｍにした。更に、突起の間隙をＲ画素で２０μｍに、Ｇ画素で２５μｍに、Ｂ画素で３０μｍにした。更に、Ｂ画素：Ｇ画素：Ｒ画素の面積比を１：１．０３：１．０７とした。すなわち画素面積をＲ画素＞Ｇ画素＞Ｂ画素の順とした。
【０１５９】
構造物７１は、アクリル系樹脂を使用し、レジストをＢ画素で１．４μの厚さになるように塗布した上でフォトリソグラフィで幅５μｍの突起とした。その上で、垂直配向膜を塗布し、３．６μｍのスペーサを散布してシールを形成して貼り合わせ、シールを硬化後液晶の注入を行った。このようにして、液晶層の厚さが、Ｒ画では５．７μｍに、Ｇ画素では４．６μｍに、Ｂ画では３．６μｍになる。
【０１６０】
図１３４は、ＣＦ基板１６に突起を形成し、ＴＦＴ基板１７の画素電極１３にスリット２１を形成した第３２実施例の変形例のパネル構造を示す図である。この変形例では、ＣＦ基板１６に、Ｒ画素部分はなく、Ｇ画素部分は１．１μｍの厚さで、Ｂ画素部分の厚さが２．１μｍのアクリル系樹脂の構造物７１を設けた。その上にレジストをＢ画素で１．４μの厚さになるように塗布した上でフォトリソグラフィで幅５μｍの突起とした。これにより、突起の高さは、Ｒ画素で３．５μｍに、Ｇ画素で２．５μｍに、Ｂ画素で１．４μｍになる。突起２０Ａとスリットの間隙は、Ｒ画素で２０μｍに、Ｇ画素で２５μｍに、Ｂ画素で３０μｍにした。Ｂ画素：Ｇ画素：Ｒ画素の面積比を１：１．０３：１．０７とした。
【０１６１】
以上のようにして製作した第３２実施例及びその変形例のパネルをＧ画素の液晶層のΔｎｄに合わせた２軸の位相差フィルム（厚み方向のリタデーション値３２０ｎｍ）を付加し、パネル透過率、視野角、極角方向（０度−８０度）での色差を測定した。その結果を図２５２に示す。なお、図２５２では、第３２実施例を実施例Ａで、変形例を実施例Ｂで示し、液晶層の厚さを変えた従来例における測定結果を参考値として示す。
【０１６２】
図２５２から分かるように、従来例１で示すように透過率を上げるために液晶層の厚さを厚くすると、正面での透過率（輝度）は高くできるが、極角方向で光路長が長くなるため、各波長の透過率は大きく変動し、色差が大きくなる。これに対して、第３２実施例及びその変形例のパネルでは、液晶の応答速度を均一化するため突起又はスリットの間隙幅をＲ画素とＧ画素で狭くしており、開口率が低い分透過率は従来例２より低下している。しかし、それぞれの液晶層の厚さを駆動電圧印加時（白表示）において透過率最大になるように設定しているため、極角方向での色差は小さくなっている。
【０１６３】
第３２実施例及びその変形例のパネルであれば、広い視野角範囲でパネルを色付かせることなく、白輝度をＴＮモードなみに明るくできる。また、液晶層の厚みに応じて液晶応答速度を均一化しているため、動画表示を行った場合でも色再現性のよい表示が得られる。
次に、突起の作り形について説明する。
【０１６４】
ＣＦ基板１６及びＴＦＴ基板１７の電極１２、１３上に突起を形成する場合には、ＩＴＯ膜で電極を形成した後、レジストを塗布してフォトリソグラフィでパターンニングすることが考えられる。この方法であれば、周知の技術で作れるので、ここでは説明を省略する。
上記のような方法で突起を作る場合、突起パターンを形成するための工程を別に設ける必要が生じる。従来の工程をそのまま利用してＴＦＴ基板に突起が形成できれば工程の増加が防げる。絶縁性の突起を形成する場合には、従来の工程で使用する絶縁層を更にパターニングして突起パターンを残すことが考えられ、導電性の突起を形成する場合には、従来の工程で使用する導電層を更にパターニングして突起パターンを残すことが考えられる。
【０１６５】
図１３５は、第３３実施例のＴＦＴ基板の構造を示す図である。第３３実施例では、従来の工程で使用する絶縁層を利用して絶縁性の突起を形成するための構造である。この構造では、まずＩＴＯ電極１３を形成し、その上に絶縁層を形成し、ＩＴＯ電極１３の部分は除去する。この時、突起６８の部分は残す。更にゲート電極３１を形成し、更に絶縁層を形成し、必要な部分以外は除去するが、この時突起の厚さが必要であれば、突起６８の部分は残す。後は従来と同様にデータバスラインとＴＦＴを形成する。図では、参照番号４１がドレイン電極（データバスライン）で、６５がチャンネル保護膜で、６６が素子を分離するための配線層で、６７がトランジスタの動作層である。ＩＴＯ電極１３とソース電極はホールにより接続される。
【０１６６】
図１３６は、第３３実施例で製作した突起パターンの例であり、（１）が２つの配向分割領域を形成するための直線状の平行な突起であり、（２）が４つの配向分割領域を形成するためのジグザグな突起である。図において、参照番号６８で示す部分が突起に相当し、６９が画素部分に相当する。
図１３７は、第３４実施例のパネル構造を示す図である。第３４実施例では、従来の工程で使用する導電層を利用して導電性の突起を形成するための構造である。この構造では、まずＴＦＴを遮光するためのＴＦＴ遮光メタル層７０が形成され、その上に絶縁層が形成され、更にＩＴＯ電極１３が形成される。更に絶縁層が形成され、データバスライン及びＴＦＴのソース４１、ドレイン４２が形成され、その上に絶縁層７２が形成される。そして、ゲート電極３１の層が形成され、ゲート電極の部分を除いてこの層を除去するが、その時に、突起の部分２０Ｂを残す。
【０１６７】
図１３８は、第３４実施例で製作した突起パターンの例であり、（１）が２つの配向分割領域を形成するための直線状の平行な突起であり、（２）が４つの配向分割領域を形成するためのジグザグな突起である。図において、参照番号２０Ｂで示す部分が突起に相当する。参照番号３５は、ＣＳ電極である。ＣＳ電極３５は、ブラックマトリクスとして作用するように、画素電極のエッジに沿って延びているが、突起２０Ｂとは分離されている。これは、ＣＳ電極３５は画素電極（ＩＴＯ電極）１３に対してある電圧になるが、突起２０Ｂにこの電圧が印加されると液晶の配向に悪影響を及ぼすおそれが有るためである。
【０１６８】
図１３９は、第３５実施例のパネルのＴＦＴ基板を製作する工程を示す図である。（１）に示すように、ガラス基板１７上にゲート電極３１をパターンニングする。次に、ＳｉＮｘ層４０、アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）層７２、ＳｉＮｘ層６５を順に形成する。更に、（２）に示すように、ＳｉＮｘ層６５をチャンネル保護膜の部分のみを残してα−Ｓｉ層７２までエッチングする。更に、ｎ＋  α−Ｓｉ層と、データバスライン、ソース４１、ドレイン４２に相当するＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ層を形成し、パターンニングにてデータバスライン、ソース４１、ドレイン４２に相当する部分のみを残すようにエッチングする。（４）のように、最終保護膜４３に相当するＳｉＮｘ層を形成後、絶縁に必要な部分及び突起に相当する部分４３Ｂ、４０Ｂを残してガラス基板１７の表面までエッチングする。この時、同時にソース電極４１と画素電極とのコンタクトホールも形成する。この際、ソース電極４１がエッチングストッパになる。更に、ＩＴＯ電極層を形成してパターンニングし、画素電極１３を形成する。従って、突起の高さはＳｉＮｘ層４０と最終保護膜４３の和となる。
【０１６９】
図１４０は、第３５実施例のパネルの変形例の構造を示す図であり、最終保護膜４３に相当するＳｉＮｘ層をエッチングする時に、ＳｉＮｘ層４０の上面までエッチングする。従って、突起の高さは最終保護膜４３の厚さである。
図１４１は、第３６実施例のパネルのＴＦＴ基板を製作する工程を示す図である。（１）に示すように、ガラス基板１７上にゲート電極３１をパターンニングする。次に、ＩＴＯ電極層を形成してパターンニングし、画素電極１３を形成する。（２）に示すように、ＳｉＮｘ層４０、アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）層７２、ＳｉＮｘ層６５を順に形成する。更に、ＳｉＮｘ層６５をチャンネル保護膜の部分のみを残してα−Ｓｉ層７２までエッチングする。更に、ｎ＋  α−Ｓｉ層７３を形成する。（３）に示すように、必要な部分及び突起に相当する部分４０Ｂを残して画素電極１３の表面までエッチングする。（４）に示すように、データバスライン、ソース４１、ドレイン４２に相当するＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ層を形成し、データバスライン、ソース４１、ドレイン４２に相当する部分のみを残すようにパターンニングする。そして、データバスライン、ソース４１、ドレイン４２をマスクとしてｎ＋  α−Ｓｉ層７３とα−Ｓｉ層７２をエッチングする。（５）のように、最終保護膜４３に相当するＳｉＮｘ層を形成後、絶縁に必要な部分及び突起に相当する部分４３Ｂ、４０Ｂを残して画素電極１３の表面までエッチングする。
【０１７０】
以上、ＴＦＴ基板１７側の突起２０Ｂの製作に関する実施例について説明したが、ＴＦＴ基板１７の構造などに応じて各種の変形例がある。いずれにしろ、ＴＦＴ基板１７の他の部分のプロセスと共用して突起を製作することにより、製造コストを低減できる。
すでに説明したように、電極上に設けられた誘電体の突起は、斜面による配向規制の方向と突起部分での電界による配向規制の方向が一致するので、安定した配向が得られるという利点がある。しかし、突起は電極上に設けられた誘電体であり、その上に配向膜が形成されるため、一対の電極間では液晶セル内が非対称構造となり、電圧の印加に伴って電荷が溜まりやすい。そのため、残留ＤＣ電圧が高くなり、いわゆる「焼き付き」と呼ばれる現象が発生するという問題があった。
【０１７１】
図１４２は、電極上の誘電体の厚さと残留ＤＣ電圧の大きさの関係を示す図であり、（１）がその関係を示すグラフであり、（２）が誘電体の厚さｄに相当する部分と、「焼き付き」の起きる場所を示している。垂直配向膜２２も誘電体であり、図１４２の（２）に示すように、突起の高さと垂直配向膜２２の和が誘電体の厚さｄに相当する。図１４２の（１）に示すように、ｄの増加に伴って残留ＤＣ電圧が増加する。従って、図１４２の（２）に示す突起２０の部分で焼き付きが発生しやすい。これは、図９５の第１８実施例のように、電極上に誘電体で窪みを形成する場合も同じである。次に説明する第３７実施例では、このような問題が発生しないようにする。
【０１７２】
図１４３は、第３７実施例の突起構造を示す図であり、（１）は突起２０の斜視図であり、（２）は断面図である。図示のように、突起２０は７μｍの幅を有し、上面の幅が５μｍ程度で、高さが１〜１．５μｍ程度である。この上面に多数の微細な穴が設けられている。この微細な穴は、直径が２μｍ以下である。
図１４４は、上記の微細な穴を有する突起（ＣＦ基板側）の作り形を示す図である。（１）のように、ＩＴＯ膜の対向電極１２が形成されたガラス基板を洗浄する。（２）のように、その上に感光樹脂（レジスト）を塗布し、ベークしてレジスト層３５１を形成する。（３）のように、突起以外の部分及び穴の部分を透過するマスクパターン３５２を密着させて露光する。これを現像して（４）に示すような突起２０が得られた。更にベークすると、突起２０が収縮して、（５）に示すように側面が斜面になる。
【０１７３】
上記のようにして突起に微細な穴を形成したものと、形成していない基板を組み立て、フリッカ消去法により残留ＤＣ電圧を測定したところ（ＤＣ：３Ｖ，ＡＣ：２．５Ｖ、温度５０°Ｃ、ＤＣ印加時間１０分）、微細な穴を形成した場合には０．０９Ｖであり、微細な穴を形成していない場合には０．２５Ｖであった。このように残留ＤＣ電圧が低減されるので、焼き付きが起きにくくなる。
【０１７４】
液晶分子は突起などの斜面に垂直に配向し、電界に垂直に配向する。しかし、突起の間隔が、上記の微細な穴の程度に小さくなると微細部分の斜面に対しては配向しなくなることが分かった。従って、突起の上面の部分では両側の斜面による配向の影響を受け、それに従って配向する。
図１４５は、第３８実施例の突起構造を示す図である。第３８実施例では、ＴＦＴ基板側の７．５μｍ幅の突起２０Ｂの下に、幅３μｍの厚みの薄い溝を設けた。更に、突起２０Ｂの下に、クロム性の遮光層３４を設けている。このような突起２０Ｂは、第３７実施例と同様の方法で製作できる。第３８実施例の突起構造で残留ＤＣ電圧を測定した結果は、０．１０Ｖであり、第３７実施例と同程度の結果が得られた。
【０１７５】
第３８実施例の突起構造では、図示のように、電圧無印加時に溝の部分で液晶分子が基板に垂直な方向に配向せず、垂直配向性が劣化することがあるが、遮光膜３４が設けられているので、この部分の配向異常による漏れ光は遮光されるので、コントラストが低下することはない。
次に、レジストで作った突起の断面形状について調べた。通常、レジストはパターニング直後には図１４６の（１）に示す様な断面形状をしている。しかし、本発明の方式の場合、断面形状として多少なだらかな傾斜をもった蒲鉾（シリンダ）形の断面の方がより安定した配向が得られる。ここでは、パターニング直後の基板を２００°Ｃで焼成し、レジストの断面形状を図１４６の（２）に示すような形状に変化させた。図１４７は、パターニングしたレジストを焼成する温度を変化させた時のレジストの断面形状の変化を示す図である。焼成温度を１５０°Ｃ以上に上げても断面形状のそれ以上の変化は小さかった。
【０１７６】
レジストを２００°Ｃで焼成したのは、レジストの断面形状を変化させる以外に別の重要な理由がある。その理由は、試作に使用したレジストは通常の焼成処理（１３５℃４０分）を行っただけでは配向膜の溶剤と反応して溶けてしまう。本実施例では配向膜形成前にあらかじめ十分に高い温度でレジストを焼成しておき、配向膜と反応するのを防止した。
【０１７７】
なお、第１実施例など、これまで説明した突起を作成する例では、レジストを２００°Ｃで焼成してレジストの断面形状を蒲鉾状にしており、これまで説明したデータも蒲鉾状の断面形状の突起パターンによるものである。
上記の例では、焼成温度でレジストの断面形状を蒲鉾（シリンダ）形としたが、レジストの線幅によっては自然と蒲鉾形になる。図１４８は、レジストの線幅と断面形状の関係を示す図である。線幅が５μｍ程度では、自然と望ましい蒲鉾形になっている。これから、線幅７μｍ程度以下であれば、自然蒲鉾形の断面形状のレジストが得られるものと思われる。現状の装置では線幅５μｍが現実的であるが露光装置の性能によりサブミクロンの線幅であっても原理的に同様の配向が得られると考えられる。
【０１７８】
突起をＪＳＲ社製ＴＦＴ平坦化剤ＨＲＣ−１３５などのポジ型フォトレジストを使用して生成すると、その表面は垂直配向膜の材料との濡れ性が不十分で、塗布された垂直配向膜の材料をはじいてしまい、突起の表面に垂直配向膜が形成されないという問題が発生した。図１４９は、ドメイン規制手段として突起を用いた場合におけるパネルの断面図であり、突起部の様子を示す図である。図１４９の（１）に示すように、基板１６、１７の上にはカラーフィルタやバスラインなどが形成され、更にＩＴＯ電極１２、１３が形成される。その上に突起２０Ａと２０Ｂが形成され、突起２０Ａと２０Ｂを含めたＩＴＯ電極１２、１３上に垂直配向膜２２の材料を塗布する。しかし、突起２０Ａと２０Ｂのフォトレジストの表面は垂直配向膜の材料との濡れ性が不十分で、図８の（２）に示すように、塗布された垂直配向膜の材料をはじいてしまい、突起２０Ａと２０Ｂの表面に垂直配向膜２２が形成されないという問題が発生していた。第３９実施例では、このような問題を解決する。
【０１７９】
第３９実施例では、垂直配向膜の材料が突起の表面に付きやすくするように突起の表面を処理する。垂直配向膜の材料が突起の表面に付きやすくする処理としては、突起の表面に微細な凹凸を形成して配向膜の材料の塗布性を向上させるか、突起の表面の垂直配向膜の材料との濡れ性を高めることが考えられる。突起の表面に微細な凹凸を形成すると、特に凹の部分に配向膜の材料液が溜まることにより、突起表面の配向膜の材料のはじきが低減される。凹凸の形成方法としては、化学的処理と物理的処理があり、化学的処理としては灰化処理が有効である。
【０１８０】
図１５０は、第３９実施例における突起の製作方法の一例を説明する図であり、灰化処理を使用する例である。図１５０の（１）に示すように、電極（この場合は画素電極１３であるが、対向電極１２でもよい。）１３上に上記のフォトレジストを用いて突起２０を形成する。例えば、突起２０は、幅１０μｍ、高さ１．５μｍのストライプ状である。これをアニール処理して断面を蒲鉾状にする。この基板を公知のプラズマアッシャーで突起表面を灰化処理する。このようなプラズマアッシング処理により、図１５０の（２）に示すような微細な窪みが突起表面に形成される。こうして得られた基板を洗浄、乾燥させ、印刷機を用いて垂直配向材を塗布する。この時、突起上に形成された凹凸の効果により、配向材のはじきは起こらず、図１５０の（３）のように突起の全面に垂直配向膜が形成される。その後、通常のマルチドメインＶＡ方式と同様のプロセスで工程を進める。こうして得られた液晶表示装置は、配向膜のはじきによる表示不良のない、良好な表示特性を有する。
【０１８１】
灰化処理としては、他にオゾンアッシング処理があり、これもプラズマアッシング処理と同様の効果が得られた。
物理的に凹凸を形成する方法としては、突起のアニール処理後、基板洗浄機をを用いて、基板をブラシ洗浄する。これにより、突起上にスジ状の凹凸が形成される。物理的に凹凸を形成する方法としては、他に図１５１の（１）に示すように表面に繊維２１１を有するラビングローラ２１０でラビングしたり、（２）に示すように凹凸のあるローラ２１３を突起２０が形成された基板に押しつけ、ローラ２１３の凹凸を転写する方法がある。
【０１８２】
図１５２は、突起表面の垂直配向膜の材料との濡れ性を高める処理として紫外線を照射する処理を説明する図である。これまで説明したように、基板上にフォトレジストで図１５０と同様の突起２０を形成する。この基板にエキシマＵＶ照射装置を用いて、酸素濃度２０％以上の環境で１０００ｍＪ／ｃｍ２  の照射量で、主波長１７２ｎｍの紫外線を照射する。これにより、基板及び突起上の垂直配向膜の材料に対する濡れ性が向上する。こうして得られた基板を洗浄、乾燥させ、印刷機を用いて垂直配向材を塗布する。この時、紫外線による濡れ性改善効果により、配向材のはじきは起こらず、突起の全面に垂直配向膜が形成される。その後、通常のマルチドメインＶＡ方式と同様のプロセスで工程を進める。こうして得られた液晶表示装置は、配向膜のはじきによる表示不良のない、良好な表示特性を有する。
図１５３は、フォトレジストで形成した突起に照射する紫外線の条件を変化させた時の垂直配向膜の材料のはじき率の変化を示すグラフである。図１５３の（１）は、波長及び照射量とはじき率との関係を示すグラフである。紫外線の波長は２００ｎｍ以下の時が有効であり、それ以上の波長の場合には改善効果が極めて小さい。また、紫外線の波長が２００ｎｍ以下の時には、１０００ｍＪ／ｃｍ２  の照射量ではじきは発生しなくなった。図１５３の（２）は、波長が２００ｎｍ以下の紫外線を１０００ｍＪ／ｃｍ２  照射する時の酸素濃度とはじき率との関係を示すグラフである。酸素濃度が低い環境では、十分な量のオゾンが発生しないため、改善効果が小さいと思われる。従って、波長が２００ｎｍ以下の紫外線を酸素濃度２０％以上の環境で、１０００ｍＪ／ｃｍ２  以上照射することが望ましい。
【０１８３】
波長が２００ｎｍ以下の紫外線を発生させる装置としては、上記のエキシマＵＶ照射装置の他に、低圧水銀ランプがあり、これを使用してもよい。
また、上記の処理では、紫外線の照射後に基板洗浄及び乾燥を行ったが、基板洗浄及び乾燥後に紫外線の照射を行うようにしてもよい。この場合、配向膜印刷直前に紫外線の照射が行われるので、照射後の放置および洗浄による濡れ性の改善効果の低減を防止できる。
【０１８４】
また、配向膜の塗布前に、シランカップリング剤、配向膜溶剤などを塗布した後配向膜を形成すれば、突起上のはじきが大幅に改善される。具体的には、基板をベーク（アニール）処理して突起の形状を図１４６のような蒲鉾型にする。この基板を洗浄後、スピナーを使用してヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）を塗布する。これに印刷機を使用して垂直配向材を塗布する。これにより、突起の表面に垂直配向膜が良好に形成された。なお、ＨＭＤＳの替わりにＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を塗布するようにしてもよい。更に、垂直配向膜の印刷を密閉されたＮＭＰ雰囲気内で行うようにしても、突起の表面に垂直配向膜を良好に形成できる。なお、垂直配向膜の形成前に塗布する溶剤としては、この他にも各種あり、例えば、垂直配向膜の溶剤であるγ−ブチロラクトン、ブチルセロソルブなどが使用できる。
【０１８５】
図１５４は、第３９実施例における突起の製作方法の一例を説明する図であり、微粒子を分散させた材料で突起を形成する例（ＣＦ基板側の例）である。（１）のように、粒径が０．５μｍ以下のアルミナの微粒子３５７を５〜２０％混入させたポジ型感光性樹脂（レジスト）３５５を、電極１２上に塗布する。（２）のように、これに突起部分を遮光するホトマスク３５６を使用して露光し、現像する。更にベークすると、（３）のような突起２０Ａが得られる。この突起２０Ａの表面にはアルミナの微粒子３５７が突き出たり、アルミナの微粒子３５７が欠落した穴が形成さており、表面に微細な凹凸が形成される。従って、垂直配向膜を塗布する時の濡れ性が向上する。
【０１８６】
上記の例で突起の表面の凹凸を多くするには、レジストに混入するアルミナの微粒子の割合を増加させる必要があるが、アルミナの微粒子の割合が２０％を越えると、レジストの感光性が低下し、露光によってパターンニングできなくなる。図１５５は、突起の表面の凹凸を多くする必要がある場合の突起の製作方法を示す図である。
【０１８７】
図１５５の（１）のように、粒径が０．５μｍ以下のアルミナの微粒子３５７を大きな割合で混入した非感光性樹脂を電極１２上に塗布する。更に、（２）のように、その表面にレジストを塗布して、突起部分を遮光するホトマスク３５８を使用して露光し、現像する。これによりホトマスク３５８に対応する部分にのみレジストが残るので、エッチングすると突起部分以外の非感光性樹脂が除かれる。更にベークすると、（３）のような突起２０Ａが得られる。この突起２０Ａの表面には同様に凹凸が形成されるが、混入したアルミナの微粒子３５７の割合が大きいので、多数の凹凸が形成され、図１５４の例より垂直配向膜を塗布する場合の濡れ性が一層向上する。
【０１８８】
図１５６は、微粒子により突起の表面に凹凸を形成する別の製作方法を示す図である。この例では、電極１２の表面にレジスト３６０を塗布した後、アルミナの微粒子３６１を散布してレジスト３６０の表面に付着させ、その後プリベークする。後は、従来と同様に、突起をパターンニングすれば、（２）のような突起２０Ａが得られる。これを洗浄すれば、突起２０Ａの表面には、アルミナの微粒子３６１が存在したり、アルミナの微粒子３６１が抜け落ちた穴が存在するので、凹凸が形成される。
【０１８９】
図１５７は、第３９実施例における突起の製作方法の一例を説明する図であり、突起材料を発泡させて表面に凹凸を形成する例である。突起２０を形成するレジストは、例えば、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）などの溶剤の溶かした上でスピナーなどで塗布される。その上で６０°Ｃでプリベーク（プリキュア）される。この状態では、レジスト中には大量の溶剤が残っている。これをマスク露光及び現像してパターンニングする。
【０１９０】
従来は、図１５８で破線で示すように、クリーンオーブン内で１０分かけてゆっくり２００°Ｃまで上昇させ、その状態に７５分間以上保持した後、１０分かけてゆっくり常温に戻していた。これに対して、この実施例では２００°Ｃのホットプレート上に載置して１０分間加熱する。この時、基板の温度が２００°Ｃまで上昇するのに約１分を要する。その後、１０分間放冷して常温に戻す。このように、急加熱すると、図１５７の（１）のようにレジスト内の溶剤が突沸して内部に泡３６２が生じる。この泡３６２は、図１５７の（２）のように、突起２０の表面から外部に上記が放出される。この時に突起の表面に発泡痕３６３が形成され、凹凸を生じる。
【０１９１】
なお、溶剤に溶かしたレジストを塗布前に攪拌してレジスト中に気泡を導入すると、レジストを急加熱した時により発泡しやすくなる。また、窒素ガスや炭酸ガスなどを導入しながら攪拌してもよい。これによりガスの気泡がレジスト中に導入されると共に、一部のガスは溶剤中に溶解するので、加熱時の発泡性が増す。また、レジストに１２０〜２００°Ｃ程度で脱水する結晶水やゲスト溶剤を放出する包接化合物を混合してもよい。これにより、加熱時に結晶水から水が放出されて水蒸気となったり、ゲスト溶剤が放出されるので、より発泡しやすくなる。また、レジスト中に溶剤又はガスを吸着したシリカゲルを混入してもよい。これにより、加熱時にシリカゲルから吸着している溶剤又はガスが放出されるので、より発泡しやすくなる。なお、混入する固形材料は、突起の高さや幅以下の大きさであることが必要であり、そのような大きさになるように粉砕しておく。
【０１９２】
第３７実施例では突起に微細な穴を設け、第３８実施例では突起に溝を設けたが、そのような構造にすることによっても突起の表面に垂直配向膜が形成し易やなる。図１５９は、第３８実施例のような溝を有する突起を作る別の方法を示す図である。
図１５９の（１）に示すように、マイクロレンズの作成に使用されるフォトレジストを使用して、突起３６５と３６６を近接して形成する。このフォトレジストは、光の照射強度、焼成（ベーク）温度、組成などによりパターンニングされた形状を変えることが可能であり、適切な焼成条件を設定することにより、突起が崩れて（２）に示すようになる。これに垂直配向膜２２を塗布すれば、（３）に示すように、突起２０の中央部が窪んでいるので垂直配向膜２２が良好に形成される。突起３６５と２６６は、上記の材料を１．５μｍの厚さに塗布した後、幅３μｍ、突起の間隔１μｍになるようにパターンニングした。そして、１８０°Ｃで１０分から３０分ベークした。これにより、２つの突起が融合して図１５９の（２）のようになった。ベークの時間を制御することにより、所望の形状が得られた。突起３６５と２６６は、高さが０．５μｍから５μｍ、幅が２μｍから１０μｍで、間隔が０．５μｍから５μｍの範囲であれば２つの突起が融合するようであるが、突起の高さを５μｍ以上とすると、セル厚（液晶層の厚さ）に影響し、液晶を注入する上で妨げになる。また、突起の幅を２μｍ以下とすると、突起の配向規制力が低下してしまう。更に、突起の間隔を５μｍ以上とすると、２つの突起を融合させるのが難しく、０．５μｍ以下にすると中央に窪みができない。
【０１９３】
以上、第３９実施例における突起の配向膜の材料に対する濡れ性の改善処理について説明したが、突起はどのようなパターンでもよく、断面形状も蒲鉾型である必要はない。更に、突起を形成する材料もフォトレジストに限らず、所望の形状に突起を形成できるものであればよい。ただし、後のプロセスで化学的あるいは物理的に凹凸を形成することを考慮すると、材質として柔らかく剥がれにくくアッシング可能なものが適切である。この条件に適合する材料としては、フォトレジスト、ブラックマトリクス樹脂、カラーフィルタ樹脂、オーバーコート樹脂、ポリイミドなどの樹脂材料が適切である。また、このような有機材料であれば、アッシングやＵＶ照射などにより、表面の改質（処理）が可能である。
【０１９４】
以上説明したように、第３９実施例では、突起表面の配向膜の材料に対する濡れ性が改善されるため、突起表面に配向膜が形成されないという故障を防止でき、表示品質が向上すると共に、歩留りが向上する。
従来、各画素の間の部分を通過する漏れ光によるコントラストの低下を防止するため、各画素の周辺部にいわゆるブラックマトリクスを設けることが行われている。図１６０は、ブラックマトリクスを設けた従来例のパネル構造を示す図である。図示のように、カラーフィルタ（ＣＦ）基板１６の上にはＲＧＢ画素に対応してＲ（レッド）フィルタ３９Ｒ、Ｇ（グリーン）フィルタ３９Ｇ、Ｂ（ブルー）フィルタ３９Ｂが形成され、その上にＩＴＯ電極１２が形成される。更に、各ＲＧＢ画素の境界部分にブラックマトリクス３４が形成される。ＴＦＴ基板１７には、ＩＴＯ電極１３と共にデータバスライン、ゲートバスライン、あるいはＴＦＴ素子３３が形成される。２枚の基板１６と１７の間には、液晶層３が設けられる。
【０１９５】
図１６１は、本発明の第４０実施例のパネル構造を示す図であり、図１６２は第４０実施例の画素における突起パターンを示す図である。図示のように、Ｒフィルタ３９Ｒ、Ｇフィルタ３９Ｇ、及びＢフィルタ３９ＢがＣＦ基板１６上に形成されている。図１６１では図示していないが、図１６２に示すように、第１実施例の液晶パネルで設けた配向制御用の突起２０ＡがＣＦ基板１６に形成されている。この突起２０Ａは遮光性の材料で作られている。各画素の周辺部には突起７７が設けられており、この突起７７も遮光性材料で作られており、ブラックマトリクスとして機能する。従って、従来例のように、ブラックマトリクス３４を形成する必要はない。このブラックマトリクスとして機能する突起７７は、突起２０Ａと同時に形成することが可能であり、そのような製作方法を使用すれば、ＣＦ基板１６の作成時のブラックマトリクス作成工程を省くことができる。なお、参照番号７８は、各画素のＴＦＴの部分で、突起７７はこの部分も遮光するように設けられる。
【０１９６】
なお、図１６１では、ＣＦ基板側１６に突起２０Ａと７７を設けているが、突起７７又は突起２０Ａと７７の両方をＴＦＴ基板１７側に設けてもよい。これにより、ＣＦ基板側１６とＴＦＴ基板１７の貼り合わせのズレを考慮する必要がなくなり、パネルの開口率と貼り合わせ工程の歩留りを飛躍的に向上させることができる。ＣＦ基板１６側にブラックマトリクスを設けた場合、ＴＦＴ基板１７のＩＴＯ電極１３と、ＣＦ基板１６の開口部（ブラックマトリクスのない部分）を全く同じに設計すると、パネル製造工程で貼り合わせズレが発生した場合に、ズレた箇所が光漏れを起こし正常な表示が得られない。通常、どんな高精度な貼り合わせ装置を使用しても、合わせ誤差は±５μｍ程度存在する。そのため、その分のマージンを考慮してブラックマトリクスの開口を小さめに設計してこのような問題が生じないようにしている。すなわち、ＴＦＴ基板１７側のＩＴＯ電極１３より、５〜１０μｍ程度内側までブラックマトリクスが覆うようにしている。ＴＦＴ基板１７側に突起７７を設けると、貼り合わせズレによる影響を受けないため開口率を最大限に高くすることができる。この効果は、パネルの画素が小さくなればなるほど、すなわち、解像度が上がれば上がるほど、大きくなる。例えば、本実施例では、画素のＩＴＯ電極の寸法が横８０μｍ、縦２４０μｍの基板を用いたが、従来方式であれば、５μｍずつのマージンをとるため、横７０μｍ、縦２３０μｍの開口になり、画素の開口面積は１６１００μｍ２  になる。これに対して、本実施例では、画素の開口面積は１９２００μｍ２  であり、開口率は従来方式の約１．２倍に改善される。もし、このパネルの２倍の解像度のディスプレイとすれば、電極の寸法は横４０μｍ、縦１２０μｍであり、従来方式であれば画素の開口面積は３３００μｍ２  になり、本実施例であれば画素の開口面積は４８００μｍ２  になり、約１．５倍に改善されることになる。このように、解像度が上がれば上がるほど有効である。
【０１９７】
図１６３は、第４１実施例のブラックマトリクス（ＢＭ）のパターンを示す図である。前述のように、ドメイン規制手段の部分では漏れ光が生じる。上記のように、突起の頂上付近に存在する９０°方位角の異なる微少ドメインを利用することも考えられるが、突起の頂上付近で安定な配向が得られない時には漏れ光が生じる。そのため、コントラストなどを向上するためにはドメイン規制手段の部分を遮光することが望ましい。突起の部分を遮光するには、突起を遮光材料で形成することが考えられるが、第４１実施例は、ドメイン規制手段の部分をブラックマトリクス（ＢＭ）で遮光する。
【０１９８】
前述のように、ＴＦＴ及びセル電極とバスラインとの境界部分の漏れ光を遮光するためＢＭ３４が使用されるが、第４１実施例ではこのＢＭをドメイン規制手段の部分にも設ける。これにより、ドメイン規制手段の部分での漏れ光が遮光でき、コントラストが向上する。
図１６４は、第４１実施例のパネルの断面図である。図示のように、突起２０Ａと２０Ｂ、ＴＦＴ３３、及びバスライン（ここではゲートバスライン３１のみが示されている。）とセル電極１３との隙間に対応してＢＭ３４が設けられている。
【０１９９】
図１６５は、第４２実施例の画素パターンである。従来から、表示画素をほぼ正方形とし、隣接する列の表示画素を、表示画素の配列ピッチの１／２ずれて配列するデルタ配列が知られている。カラー液晶表示装置の場合には、相互に隣接する３個の画素１３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒで１組のカラー画素群を形成する。各画素は正方形に近い形であるため、１対３の長方形の場合に比べて、突起の間隙をあまり小さくしなくても、各方位に配向分割される液晶分子の割合を等しくするのが容易になる。この場合、データバスラインは、画素の周縁に沿ってジグザグに延びるようにする。このように、基板の全面に連続した突起又は窪みの列を形成して配向分割する場合には、デルタ配列が非常に効果的である。
【０２００】
次に説明する第４３実施例は、配向制御用の突起又は第４０実施例のブラックマトリクスとして機能する突起７７をスペーサとして利用する実施例である。図１８にも示したように、２枚の基板間の距離（セル厚）を所定値にするため、スペーサが使用される。図１６６は、従来例におけるパネル構造を示す図であり、画素の境界部分にスペーサ４５が配置され、セル厚を規定する。スペーサ４５は、例えば、所定の直径を有する球である。
【０２０１】
図１６７は第４３実施例のパネル構造を示す図であり、（１）が第４３実施例のパネル構造を、（２）はその変形例を示す。図１６７の（１）に示すように、第４３実施例のパネルでは、画素の周辺部に設けられる突起７９をセル厚まで厚くし、突起７９によりセル厚を規定する。なお、この図では、突起７９はＴＦＴ基板１７側に形成しているが、ＣＦ基板１６側に形成してもよい。このように構成することにより、スペーサを設ける必要がなくなる。なお、この突起７９の部分には液晶が存在しないため、垂直配向型のような場合は、突起部分（セル保持部分）は印加電圧に関係なく、常に黒表示となる。従って、ブラックマトリクスは必要なく、突起７９は遮光性を有する材料で形成する必要はなく、透明な材料で作っても良い。
【０２０２】
図１６７の（１）に示した第４３実施例では、突起７９でセル厚を規定していたが、突起の形成精度でセル厚の精度が左右され、スペーサを使用した場合に比べ精度が落ちる。第１６実施例の形で実際にパネルを製作した結果、セル厚のバラツキは±０．１μｍ以内に制御でき、このレベルであれば現状では特に問題にならないが、厳密なセル厚の制御が必要な場合には向かない。図１６７の（２）に示す変形例はこのような問題を解決するための構造である。図１６７の（２）の変形例では、突起８０を形成する樹脂の中にスペーサ４５を混ぜて塗布し、それをパターニングして突起を形成する。この変形例では、スペーサが不要であるという第４３実施例の利点は失われるが、突起パターンの形成精度に左右されずにセル厚を規定できるという利点がある。実際に図１６７の（２）の形でパネルを製作した結果、セル厚は±０．０５μｍの精度にすることができた。また、スペーサを必要とすることには変わりないが、樹脂にスペーサを混入させて突起の樹脂と同時にスペーサをセル上に配置するため、あらためてパネル化工程でスペーサを散布する必要がなく、プロセスは増加しない。
【０２０３】
図１６８も第４３実施例の変形例を示す図であり、（１）は図１６７の（１）の第４３実施例における突起７９を、遮光性の材料で作った突起８１としたもので、（２）は図１６７の（２）の突起８０を、遮光性の材料で作った突起８２としたものである。前述のように、図１６７の（１）と（２）において、突起７９又は８０を透明材料で形成してもこれらの突起はブラックマトリクスの機能を十分に果たすが、これを遮光材料で形成した方が、より完璧な遮光性が得られる。
【０２０４】
図１６９も第４３実施例の変形例を示す図であり、突起８３をＣＦ基板１６に、突起８４をＴＦＴ基板１７にそれぞれ形成し、それらを接触させることでセル厚を規定している。効果については第４３実施例及びその変形例と同じである。第４３実施例及びその変形例では、画素の周辺部に設ける突起でセル厚を規定しているが、配向制御用の突起、例えば、図１６２の突起２０Ａでセル厚を規定することも可能である。
【０２０５】
更に、第４０実施例、第４３実施例及び第４３実施例の変形例では、画素の全周辺部にわたって突起を形成したが、突起を画素の周辺部の一部にのみ形成することも可能である。例えば、第４０実施例、第４３実施例及び第４３実施例の変形例の突起７７、７９〜８４を、遮光性の材料で、各画素のＴＦＴ部分、すなわち、図１６２の参照番号７８で示す部分にのみ形成する。前述のように、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｅｄ）  方式のようにＩＴＯ電極に電圧が加わっていない時に黒を表示するいわゆるノーマリブラックモードのパネルでは、ブラックマトリクスを省略しても漏れ光はほとんど問題にならないので、ＴＦＴの部分のみを遮光性の樹脂で覆い、画素周辺部のドレインバス、ゲートバス上には設けないようにすれば、前述の通り、遮光部が減ればそれだけ開口率が向上し、有利である。
【０２０６】
第４３実施例では、ブラックマトリクスにスペーサの機能を持たせたが、ブラックマトリクスや突起にスペーサの機能をもたせない場合には、従来と同様に、垂直配向膜を形成した一方の基板にセル厚に等しい直径を有する球状のスペーサを散布した後、他方の基板を貼り合わせることになる。しかし、電極上に突起を形成すると、散布したスペーサの一部は突起上に位置することになる。スペーサの直径を突起のない場合のセル厚に等しくすると、突起上にのるスペーサのためセル厚が所望の値より大きくなる。更に、一旦組み立てたパネルに外部から力が加わり、スペーサが突起上に移動すと、その部分のみがセル厚が大きくなり、表示むらなどの問題が生じる。次に説明する第４４実施例では、突起の厚みを考慮してあらかじめスペーサの直径を減らすことにより、このような問題が生じないようにする。
【０２０７】
図１７０は、第４４実施例のパネル構造を示す図であり、（１）が組み立て前のＴＦＴ基板１７を、（２）が組み立て前のＣＦ基板１６を、（３）が組み立てた状態を示す。図１７０の（１）及び（２）に示されているように、ＣＦ基板１６の電極１２の上には突起２０Ａが形成され、更に垂直配向膜２２が形成されており、ＴＦＴ基板１７の電極１３の上には突起２０Ｂが形成され、更に垂直配向膜２２が形成されている。突起２０Ａと２０Ｂは、同じ高さ１μｍで、パネル面から見た時に相互に交差することはないように組み立てられる。セル厚は４μｍで、プラスチック製のスペーサ８５の直径はセル厚から突起の高さを減じた３μｍである。図１７０の（１）に示すように、ＴＦＴ基板１７にスペーサ８５を１５０〜３００個／ｍｍ２  で散布する。ＣＦ基板１６に接着製樹脂によりシールを形成し、ＴＦＴ基板１７にに貼り合わせる。（３）に示すように、スペーサ８５はある確率で突起２０Ｂの上又は２０Ａの下に位置する。この確率は、突起２０Ａと２０Ｂの部分の面積の全体に対する割合である。（３）の状態であれば、突起２０Ｂの上又は２０Ａの下に位置するスペーサと突起の厚みでセル厚が規制される。突起２０Ａと２０Ｂ以外の部分にあるスペーサ４５はセル厚に影響しない浮遊スペーサとなる。突起２０Ａと２０Ｂでセル厚が規制されるため、セル厚が所望の値より大きくなることはほとんどない。また、パネルの使用中に突起の部分以外のスペーサが突起の部分に移動しても、セル厚が厚くなることはなく、突起部分にあったスペーサが突起以外の部分に移動しても浮遊スペーサになるだけである。
【０２０８】
図１７１は、スペーサの散布密度とセル厚の関係を示す図である。スペーサの散布密度を１００〜５００個／ｍｍ２  とすれば、セル厚は４μｍ±０．５μｍの範囲となる。
次に、パネルに外部から力を加えた場合に発生するセル厚のむらとスペーサの散布密度の実験結果を図１７２に示す。この結果から、散布密度が１５０個／ｍｍ２  以下では、加力に対してむらが発生しやすく、３００個／ｍｍ２  以上では、引っ張りに対してむらが発生しやすい。従って、散布密度は１５０〜３００個／ｍｍ２  が最適である。
【０２０９】
液晶表示パネルの製造工程で、イオン性不純物を取り込んだり、液晶中に含まれているイオン及び配向膜や突起形成材料、シール材などから溶出してくるイオンが液晶パネル中に混入してくることがある。イオンが液晶パネル中に混入すると、パネルの比抵抗が低下するためにパネルに印加される実効的な電圧が低下することになり、表示むらが発生する原因となる。また、イオンの混入は、パネルに表示の焼き付きを発生する原因ともなり、更には電圧保持率の低下にもつながる。このようにイオンがパネルに混入することにより液晶パネルの表示品質や信頼性が低下してしまう。
【０２１０】
そのため、これまでの実施例で説明したドメイン規制手段として使用する電極上に形成された誘電体の突起にイオン吸着能力を設けることが望ましい。イオン吸着能力を持たせるには、２つの方法がある。１つは紫外線を照射することであり、他方はイオン吸着能力を有する材料を突起の材料に添加することである。
紫外線を照射すると、突起形成材料の表面エネルギが上昇するので、イオン吸着能力が高められる。表面エネルギγは、表面エネルギの極性項γｐと表面エネルギの分散項γｄの和で表される。極性項はクーロン静電力によるもので、分散項はファンデルワールス力のうちの分散力に基づくものである。紫外線を照射すると、結合エネルギの低い部位の結合の切断が起き、切断された箇所と空気中の酸素とが結合する。それにより、表面の分極率が増大し、極性項が大きくなり、表面エネルギが増大する。分極の度合いが増すと、イオンは表面に吸着されやすくなる。すなわち、紫外線を照射することにより、突起表面がイオン吸着能力を有するようになる。紫外線を照射する際には、突起にだけ選択的に照射することが好ましいが、基板表面の結合よりも突起形成材料の結合の方が切れやすいので、パネル全面に紫外線を照射しても突起だけがイオン吸着能力を有するようになる。紫外線を照射した後、垂直配向膜を形成する。
【０２１１】
イオン吸着能力を有する材料としては、イオン交換樹脂、キレート剤、シランカップリング剤、シリカゲル、アルミナ、ゼオライトなどが知られている。このうち、イオン交換樹脂はイオンを交換するもので、不純物として最初から存在していたイオンを補足するが、その代わりに別のイオンを放出するため、突起形成材料に添加するには適さない。キレート形成能力を有する材料の中には、代わりのイオンを放出することなしにイオンを補足する能力を有する材料が存在するので、このような材料を使用することが望ましい。このような材料としては、図１７３に化学式を示すようなクラウンエーテルや、図１７４に化学式を示すようなクリプタンドがある。更に、アルミナやゼオライトなどの無機材料もイオンを放出することなしにイオンを補足する能力を有する。従って、これらの材料を使用する。なお、１つのイオン吸着材料だけでは吸着されるイオンの種類に限りがあるので、異なるイオンを吸着する材料を組み合わせて使用するとよい。
【０２１２】
ポジ型レジストで、幅７．５μｍ、高さが１．５μ、突起間の間隙が１５μｍの突起列を形成し、上記の各種のイオン吸着能力を持たせる処理を行い、製作したパネルで初期のイオン密度及び２００時間使用した後のイオン密度（単位ｐｃ）を測定した結果を図２５３に示す。図２５３において、例Ｃでは１５００ｍＪの紫外線を照射し、例Ｄではクラウンエーテルを０．５重量パーセント添加し、例Ｅではゼオライトを添加し、例Ｆではクラウンエーテルとゼオライトを添加した。なお、参考のためにイオン吸着能力を持たせる処理を行わない場合を比較例として示す。使用時には、０．１Ｈｚの１０Ｖの三角波を印加し、測定時の温度は５０°Ｃである。この結果から、イオン吸着能力処理の有無にかかわらずイオン密度の初期値はほぼ同じレベルである。しかし、２００時間後のイオン密度は、処理を行わない時には大幅に増加しているが、処理を行えば増加が少ないことが分かる。
【０２１３】
また、紫外線を照射したものと何ら処理を行わないものを実際に５００時間ランニング試験したところ、処理を行わない場合には焼き付きが発生したが、紫外線を照射したものでは焼き付きは発生しなかった。
第４０実施例では、ブラックマトリクスでＣＦ基板１６の側の突起パターンを形成する構成を開示しているが、これについてより詳しく説明する。
【０２１４】
前述のように、従来の工程を利用してＣＦ基板１６に突起パターンを形成できれば、新たな工程を追加しないので、突起パターンの形成のためのコスト増加を最小限に抑えられる。第４５実施例は、従来の工程を利用してＣＦ基板１６に突起パターンを形成する実施例である。
図１７５は、第４５実施例のＣＦ基板の構造を示す図である。図１７５の（１）に示すように、第４５実施例では、ＣＦ基板１６の上にカラーフィルタ樹脂（ＣＦ樹脂）３９Ｒと３９Ｇ（他に３９Ｂ）を画素毎に形成する。そして、その上に、ブラックマトリクス、ＣＦ樹脂、その他平坦化樹脂などの適当な材料で、所定の位置に突起ターン５０Ａを形成し、その上にＩＴＯ（透明電極）１２を形成する。ブラックマトリクスの材料は特に限定しないが、突起を形成するためにある程度の厚さが必要であり、それを考慮すると樹脂を使用することが望ましい。
【０２１５】
図１７５の（２）は、第４５実施例のＣＦ基板の変形例を示す図であり、ＣＦ基板１６の上に、ブラックマトリクス、ＣＦ樹脂、その他平坦化樹脂などの適当な材料で、所定の位置に突起ターン５０Ｂを形成する。その後、ＣＦ樹脂３９Ｒと３９Ｇを形成すれば、突起の部分はＣＦ樹脂が重なるので厚くなりそのまま突起となる。これにＩＴＯ（透明電極）１２を形成する。
【０２１６】
第４５実施例の構造であれば、ＣＦ基板のいずれの位置にも突起が形成可能である。
図１７６は、第４６実施例のパネル構造を示す図である。第４６実施例では、ＣＦ基板１６の画素の周辺部、すなわち、ＣＦ樹脂３９Ｒ、３９Ｇ、３９Ｂやブラックマトリクス３４の継ぎ目の部分に突起５０を形成し、ＴＦＴ基板１７にはこの継ぎ目の中間に突起２０Ｂを形成する。従って、ＣＦ基板１６で各画素の継ぎ目の対向する一組の辺上に連続した突起、すなわち、直線状の突起パターンを形成する場合には、ＴＦＴ基板の画素の中心付近にこの突起パターンに平行する直線状の突起パターンを形成する。また、ＣＦ基板１６で各画素の継ぎ目のすべての辺上に連続した突起を形成する場合は、図８０と図８１に示すようなパターンになるので、ＴＦＴ基板１７には、画素の中心付近に四角錐状の突起を形成する。
【０２１７】
第４６実施例のパネル構造であれば、その構造は色々な態様が可能である。以下、第４６実施例のＣＦ基板の構造の例を説明する。
図１７７から図１８２は、第４６実施例のＣＦ基板の構造例を示す図である。図１７７の（１）では、ＣＦ樹脂３９Ｒと３９Ｇの間にブラックマトリクス（ＢＭ）３４を設けるもので、ＢＭ３４をＣＦ樹脂より厚く形成し、その上にＩＴＯ電極１２を形成する。ＢＭ３４の部分が突起となる。この場合も、ＢＭ３４は樹脂などで形成することが望ましい。
【０２１８】
図１７７の（２）では、ＣＦ基板１２の上に金属などで薄いＢＭ３４を形成し、その上にＣＦ樹脂３９Ｒ、３９Ｇでカラーフィルタを形成した後、更にＣＦ樹脂３９Ｒで突起７０を形成し、更にＩＴＯ電極１２を形成する。
図１７８の（１）では、ＣＦ基板１２の上に金属などで薄いＢＭ３４を形成し、その上にＣＦ樹脂３９Ｒ、３９Ｇでカラーフィルタを形成した後、ＢＭ３４及びＣＦ樹脂以外の樹脂、例えば平坦化材に使用される樹脂で突起７１を形成し、更にＩＴＯ電極１２を形成する。この場合、図１７７の（１）と同様に、平坦化材をＣＦ樹脂より厚く形成する。
【０２１９】
図１７８の（２）では、ＣＦ基板１２の上に突起の厚さ分のＢＭ３４を樹脂などで形成し、ＢＭ３４に重なるようにＣＦ樹脂３９Ｒ、３９Ｇでカラーフィルタを形成した後、更にＩＴＯ電極１２を形成する。ＢＭ３４に重なるＣＦ樹脂の部分が突起になる。
図１７９の（１）では、ＣＦ基板１２の上に金属などで薄いＢＭ３４を形成し、その上にＣＦ樹脂３９Ｒを形成した後、ＣＦ樹脂３９Ｒに重なるようにＣＦ樹脂３９Ｇを形成し、更にＩＴＯ電極１２を形成する。ＣＦ樹脂が重なる部分が突起になる。突起の部分にはＢＭ３４があり、光を通過させないので、いずれのカラーフィルター樹脂が上でもよい。この構造であれば、カラーフィルタを形成する工程で突起が形成できるため、工程は増加しない。
【０２２０】
図１７９の（２）では、図１７７の（１）で、平坦化材７１とＣＦ樹脂３９Ｒ、３９Ｇの一部が重なるように形成する。平坦化材７１とＣＦ樹脂の重なる部分が突起になる。これにより、平坦化材７１を突起の高さ分まで薄くできる。
以上の構造は、突起の上にＩＴＯ電極を形成し、電極に突起がある構造であるが、次にＩＴＯ電極の上に絶縁材料で突起を形成する例を説明する。
【０２２１】
図１８０では、ＣＦ基板１６にＣＦ樹脂３９Ｒ、３９Ｇでカラーフィルタを形成した後、更にＩＴＯ電極１２を形成し、その上にＢＭ３４で突起を形成する。この場合も工程は増加しない。
図１８１の（１）では、ＣＦ基板１６に薄いＢＭ３４を形成した後、ＩＴＯ電極１２を形成し、その上にＣＦ樹脂３９Ｒ、３９Ｇでカラーフィルタを形成する。その際、ＣＦ樹脂３９Ｒ、３９Ｇを重ねて突起とする。この場合も工程は増加しない。
【０２２２】
図１８１の（２）では、ＣＦ基板１６に薄いＢＭ３４を形成した後、ＣＦ樹脂３９Ｒ、３９Ｇでカラーフィルタを形成し、更にＩＴＯ電極１２を形成し、その上に平坦化材で突起５０Ｅを形成する。
図１８２の（１）では、ＣＦ基板１６にＩＴＯ電極１２を形成した後、その上にＣＦ樹脂３９Ｒ、３９Ｇでカラーフィルタを形成し、ＢＭ３４で突起を形成する。
【０２２３】
図１８２の（２）では、ＣＦ基板１６に薄いＢＭ３４を形成した後、その上にＣＦ樹脂３９Ｒ、３９Ｇでカラーフィルタを形成し、平坦化材５０Ｆ表面を平坦にする。その上にＩＴＯ電極１２を形成し、更にＢＭ３４を形成し、突起とする。
図１８３と図１８４は、第４７実施例におけるカラーフィルタ（ＣＦ）基板の製造工程を説明する図である。このＣＦ基板は、ドメイン規制手段として突起を有するものである。
【０２２４】
図１８３の（１）に示すように、ガラス基板１６を用意する。次に、（２）に示すように、ガラス基板１６上に、ネガ型のＣＦのブルー用フィルタ用樹脂（Ｂ樹脂：富士ハント製ＣＢ−７００１  ）３９Ｂ’を１．３μｍ塗布する。（３）に示すように、図示のようなフォトマスク３７０を使用したフォトリソグラフィ法により、ブルー（Ｂ）画素部、ＢＭ部及び突起２０Ａの部分にＢ樹脂を形成する。次に、（４）に示すように、レッド用フィルタ用樹脂（Ｒ樹脂：富士ハント製ＣＲ−７００１  ）３９Ｒ’を塗布し、フォトマスク３７１を使用したフォトリソグラフィ法によりレッド（Ｒ）画素部、ＢＭ部及び突起２０Ａの部分にＲ樹脂を形成する。更に、（５）に示すように、グリーン用フィルタ用樹脂（Ｇ樹脂：富士ハント製ＣＧ−７００１  ）３９Ｇ’を塗布し、フォトマスク３７２を使用したフォトリソグラフィ法によりグリーン（Ｇ）画素部、ＢＭ部及び突起２０Ａの部分にＧ樹脂を形成する。以上の工程により、Ｂ、Ｇ、Ｒの各画素部には対応するカラーフィルタ（ＣＦ）樹脂が一層だけ、ＢＭ部及び突起２０ＡにはＢ、Ｇ及びＲの樹脂が３層重なって形成される。Ｂ、Ｇ及びＲの樹脂が３層重なった部分は、ほとんど光を透過しない黒部分になる。
次に、透明平坦化樹脂（日立化成製：ＨＰ−１００９）をスピンコーターで約１．５μｍ塗布し、２３０°Ｃのオーブンで１時間ポストベーキングした後、ＩＴＯ膜をマスクスパッタにより成膜する。次に、（６）に示すように、黒色ポジ型レジスト（東京応化製：ＣＦＰＲ−ＢＫＰ）をスピンコーターで約１．０〜１．５μｍ塗布後、プリベークし、ガラス基板１６の背面からＣＦ樹脂を通して、３６５ｎｍの波長を含む紫外線を１０００ｍＪ／ｃｍ２  露光する。Ｂ、Ｇ及びＲの樹脂が３層重なった部分は、紫外線の透過率が他の部分にくらべて低いので、露光の閾値に達しない。そしてアルカリ現像液で現像すると、露光されなかったＢＭ部３４及び突起２０Ａが形成されるので、２３０°Ｃのオーブンで１時間ポストベーキングする。更に、垂直配向膜２２を形成して、ＣＦ基板が完成する。
【０２２５】
図１８５は、上記のようにして製作したＣＦ基板１６とＴＦＴ基板１７を貼り合わせて完成した液晶パネルの断面図である。ＴＦＴ基板１７には、ドメイン規制手段として、画素電極１３にスリット２１が設けられており、その上には垂直配向膜２２が形成されている。参照番号４０は、ゲート保護膜やチャンネル保護膜である。なお、遮光が必要な部分には、ＢＭ３４とＢ、Ｇ及びＲの３層の樹脂が重なっており、遮光性は良好である。また、ＣＦ基板１６の突起２０ＡとＴＦＴ基板１７のスリット２１が液晶の配向を分割し、良好な視角特性及び高い動作速度が得られる。
【０２２６】
以上説明したように、第４７実施例では、ＣＦ基板のドメイン規制手段である突起２０Ａ及びＢＭ３４を形成する場合に、パターン露光を行う必要がなく、背面露光によりパターンニングできるため、突起２０Ａ及びＢＭ３４の形成工程が簡単になり、コストが低減され、歩留りが向上する。
なお、第４７実施例では、ＣＦの形成に顔料分散法を用いているが、染色法や、ポリイミドなどに顔料を分散させている非感光性レジストをエッチングで形成する場合にも同様に適用可能である。また、第４７実施例では、突起２０Ａ及びＢＭ３４の部分にＣＦ樹脂を３層重ねたが、背面露光時の照射光の波長と照射エネルギを適当に選択すれば、２層でも可能である。
【０２２７】
第４７実施例では、ＣＦ基板にＢＭと共にドメイン規制手段である突起をパターンニングなしに形成したが、突起を形成せずにＢＭのみを形成する場合にも当然適用可能である。第４８実施例は、第４７実施例と同様の方法で突起は形成せずにＢＭを形成する実施例である。
図１８６は、第４８実施例におけるＣＦ基板の製造工程を説明する図であり、図１８７は第４８実施例のパネル構造を示す図である。
【０２２８】
第４８実施例は、突起に対応する部分にＣＦ樹脂を重ねずにＢＭに対応する部分にのみＣＦ樹脂を重ねてＢＭ突起３８１を形成する。次に、平坦化はせずに、図１８６の（１）に示すように、ＩＴＯ膜１２を成膜し、上記の黒色ポジ型レジスト３８０を所定の厚さ、例えば約２．０μｍ〜２．５μｍ塗布する。その上で背面露光して現像することにより、図１８６の（２）のような、ＢＭ突起３８１の上にＢＭレジスト３８０を重ねたパネルが得られる。ＢＭ突起３８１とＢＭレジスト３８０の両方でＢＭをなす。
【０２２９】
このようなＣＦ基板とＴＦＴ基板を貼り合わせて図１８７の（１）に示すようなパネルを製作する。図１８７の（２）は、（１）の点線の円部分の拡大図であり、ＢＭレジスト３８０はＴＦＴ基板１７に接触しており、ＢＭ突起３８１とＢＭレジスト３８０の両方で基板間の距離を規定している。すなわち、ＢＭ突起３８１とＢＭレジスト３８０がスペーサの役割を果たしている。
【０２３０】
以上説明したように、第４８実施例では、ＢＭをパターンニングする必要がなく工程が簡単になる上、ＢＭがスペーサの役割を果たすためスペーサを設ける必要がない。なお、第４８実施例では、ポジ型レジストを使用して背面露光によりパターンニングせずにＢＭを形成したが、フォトリソグラフィ法でパターンニングするのであれば、ネガ型、ポジ型両方のレジストを使用してもよい。又、当然、黒色でなくてもドメイン規制手段である突起や、スペーサの働きをするので、第４７実施例でも有効である。
【０２３１】
次に、第４８実施例でＣＦ樹脂を重ねた突起３８１をそのままＢＭとして利用する例を説明する。
図１８８は、第４８実施例におけるＣＦ基板の製造工程を説明する図であり、図１８９は第４８実施例のパネル構造を示す図である。
図１８８の（１）に示すように、ＢＭの部分にＣＦ樹脂を３層重ねて光をほとんど透過しない突起３８１を形成する。次に、（２）に示すように、上記の透明平坦化樹脂をスピンコーターで約１．５μｍ塗布し、２３０°Ｃで１時間ポストベークした後、ＩＴＯ膜１２を形成する。更に、（３）に示すように、ポジ型レジスト（シプレイファーイースト社製：ＳＣ−１８１１）を約１．０〜１．５μｍ塗布し、プリベーク後フォトリソグラフィ法により突起２０Ａを形成する。Ｂ、Ｇ及びＲのＣＦ樹脂を３層重ねた突起３８１は、光をほとんど透過しないのでＢＭとして作用する。このようにして完成したＣＦ基板１６をＴＦＴ基板１６とスペーサ４５を介して貼り合わせることにより、図１８９のようなパネルが完成する。
【０２３２】
第４７実施例から、第４９実施例では、ＣＦ樹脂を重ねてＢＭを形成する例を説明したが、ネガ型液晶を挟持するＶＡ方式の液晶表示装置は、ノーマリブラックであり、電圧が印加されない非画素部はほとんど光を透過しない。そのため、非画素部を遮光するＢＭは、ノーマリホワイトの場合には問題になるような光透過率のものでも使用できる。すなわち、ＢＭはある程度低い光透過率であればよいといえる。第５０実施例は、このような点に着目してＣＦ基板の製造を簡単にする実施例であり、１つのＣＦ樹脂、具体的にはＢ樹脂をＢＭとして使用する。これでも表示品質としては問題を生じない。
【０２３３】
図１９０は、第５０実施例におけるＣＦ基板の製造工程を説明する図であり、図１９１は第５０実施例のパネル構造を示す図である。
図１９０に示すように、ガラス基板１６上に、Ｒ、Ｇ（富士ハント社製：ＣＲ−７００１，ＣＧ−７００１）  の２色のＣＦ樹脂を形成後、ネガ型Ｂ感光性樹脂（富士ハント社製：ＣＢ−７００１）  をスピンコーターもしくはロールコーターにより塗布しプリベークする。その後、ガラス基板１６の背面より、３６５ｎｍの波長を含む紫外線を３００ｍＪ／ｃｍ２  露光し、アルカリ現像液（富士ハント社製：ＣＤ）で現像し、２３０°Ｃのオーブンで１時間ポストベークする。その後、ＩＴＯ膜を成膜し、更に垂直配向膜を形成する。すなわち、Ｒ、ＧのＣＦ樹脂が形成されている部分以外にはＢ樹脂が形成されることになる。従って、ＢＭを形成して遮光する必要のある部分にはＲ、ＧのＣＦ樹脂を形成しないようにしておけば、遮光する必要のある部分にはＢ樹脂が形成される。
【０２３４】
図１９１の（１）に示すように、遮光する必要のあるバスライン３１、３２の部分や、ＴＦＴの部分にＢＭとしてＢ樹脂３９Ｂが形成される。なお、図１９１の（２）は、（１）の点線の円部分を拡大した図であり、図示のように、矢印で示すＣＦ側遮光部（Ｂ樹脂）３８２の幅を、ＴＦＴ基板１７のバスライン３１、３２の幅に２枚の基板を貼り合わせる時マージン▲１▼を加えた幅にすることにより、高開口率を得ることもできる。
【０２３５】
第５０実施例では、一般に感光波長のｇ、ｈ、ｉ線の透過率が、Ｂ樹脂＞Ｒ樹脂＞Ｇ樹脂であるためＢ樹脂を最後に形成したが、露光感度の高い（露光量の少なくてよい）ＣＦ樹脂、感光波長透過率の高いＣＦ樹脂を最後に形成すると既に形成した樹脂上に最終形成色の樹脂残りが発生しにくく効果的である。
更に、一色目に露光装置の位置アライメントマークの識別し易い色（透過光では一般にＢ＞Ｒ＞Ｇ）樹脂を用い、画素パターンと共にアライメントマークを形成することも有効である。
【０２３６】
図１９２は、第５１実施例のＣＦ基板の構造を示す図である。従来の液晶表示装置では、ガラス基板１６の上に金属膜のＢＭ３４を形成し、その上にＣＦ樹脂を形成し、その上に更にＩＴＯ膜を形成していた。これに対して、第５１実施例では、ＩＴＯ膜の上にＢＭを形成する。
第５１実施例においては、これまで説明した実施例のように、ガラス基板１６上にＣＦ樹脂３９をパターンニングして形成する。必要に応じ透明平坦化材を塗布してもよい。次に、透明なＩＴＯ膜１２を成膜し、その上の図示の部分に遮光膜３８３を形成する。例えば、ＩＴＯ膜１２をマスクを介して０．１μｍ程度スパッタし、その上に遮光膜層としてＣｒを０．１μｍ程度成膜する。更に、遮光膜層の上にレジストを厚さ１．５μｍ程度スピンコート法などの塗布方法で均一に塗布し、遮光膜のパターンの露光、現像、エッチング、剥離を行い、遮光膜３８３を形成する。遮光膜３８３はＣｒで導電性であり、ＩＴＯ膜１２との接触面積も大きいため、基板全体におけるＩＴＯ膜１２の抵抗を低くするという効果がある。なお、ＩＴＯ膜１２や遮光膜３８３の形成は、どのような方法で行ってもよい。例えば、従来方法であれば、ＩＴＯ膜１２の成膜後、アニールして基板洗浄を行いＣｒ膜を成膜するが、第５１実施例では、ＩＴＯ膜１２とＣｒ膜の成膜を一装置内で連続して行うことが可能になり、洗浄工程が削減できるので、工程が簡略化できる。従って、成膜装置を削減でき、装置も小型にできる。
【０２３７】
図１９３は、第５１実施例のＣＦ基板の変形例を示す図である。図１９３の（１）では、３つのＣＦ樹脂を形成した後、ＣＦ樹脂の境界部の溝に別の樹脂３８４を形成した上で、ＩＴＯ膜１２と遮光膜３８３を形成している。図１９３の（２）では、図１９０で説明した第５０実施例と同様に、２つのＣＦ樹脂３９Ｒと３９Ｇを形成した後、Ｂ樹脂を１．５μｍ程度塗布し、背面露光し、現像して平坦な表面を形成した。その上にＩＴＯ膜１２と遮光膜３８３を形成する。これであれば、ＣＦ層の表面が平坦であるため、ＩＴＯ膜の断線がなくなり、更に基板全体におけるＩＴＯ膜１２の抵抗を低くできる。
【０２３８】
なお、遮光膜３８３の下の樹脂３８４又は３９Ｂとして、反射率の低い着色樹脂を使用すれば、遮光部の反射率が低くなり、液晶表示装置の外光の反射をより低反射にすることが可能である。更に、遮光膜３８３の下の樹脂３８４又は３９Ｂとして、透過率の低い着色樹脂を使用すれば、遮光部の透過率が低くなり、液晶表示装置を高コントラスト化することが可能である。
【０２３９】
また、図１９３の（２）の構造であれば、ＣＦ樹脂３４Ｂを形成する時にパターンニングする必要がないため、その分高価なパターンニング可能な露光装置を使用する必要がなくなり、設備投資を少なくでき、コストも低減できる。
図１９４は、第５１実施例の変形例を示す図であり、遮光膜上に塗布するレジストにあらかじめ液晶層の厚さを制御するスペーサを混入することにより、レジストのパターンニング後、任意の形状に形成した遮光膜上にスペーサ４５が形成される。これにより、スペーサの散布工程が不要になる。
【０２４０】
図１９５は、第５１実施例の変形例のＣＦ基板を示す図である。この実施例では、第５１実施例において、ＩＴＯ膜１２にＣｒを成膜し、その上にレジストを塗布した後、遮光膜３８３をパターンニングして露光する時に、ドメイン規制手段として働く突起の部分も一緒にパターンニングする。そして、現像及びエッチングを行った後、レジストを剥離せずそのまま残す。これにより、ＣＦ基板１６にはドメイン規制手段として働く絶縁性の突起３８７が形成される。このようなＣＦ基板を使用して、図１９６のような構造のパネルが実現される。
【０２４１】
第４７実施例などで説明したように、ＣＦ基板１６では、ＣＦ層を形成した後、アクリル樹脂などの平坦化剤を塗布して表面を平坦にした後ＩＴＯ膜の電極１２を形成していた。しかし、工程の簡略化のためにこの工程を省略する場合がある。このような平坦化のための層を有しないものをトップコート無しのＣＦ基板と呼んでいる。トップコート無しで電極１２を形成すると、次のような問題を生じる。各ＣＦの間の部分に窪みが生じるので、ＩＴＯ膜をスパッタリングした場合、スパッタの方向に異方性があるため、各ＣＦの平坦な部分にはＩＴＯ膜が密に付くのに対して、各ＣＦの間の窪みの部分には、ＩＴＯ膜が素に付いてしまう。このため、窪みの部分に付いたＩＴＯ膜には平坦な部分のＩＴＯ膜より大きな隙間があいていることになる。
【０２４２】
このため、ＣＦ基板上に垂直配向膜を塗布あるいは印刷する場合、塗布／印刷後からプリキュア（ベーク）を行うまでの間に配向膜に含まれている溶剤が、溝の部分からＣＦ層に入り込む。入り込んだ溶剤はプリベークを行っても内部に残り、組み立てた後に出てきて配向膜表面にクレータなどを生じさせる。クレータが生じると、表示むらが発生する。第５１実施例のように、各ＣＦ間の溝にクロムなどの遮光層を設ければ、これにより配向膜の溶剤のＣＦ層への入り込みは防止できるようになる。次に説明する第５２実施例では、配向膜の溶剤のＣＦ層への入り込みを防止するために各ＣＦ間の溝に設けた樹脂を突起として利用する。
【０２４３】
図２５４は、第５１実施例の変形例のＣＦ基板の製作方法を示す図である。（１）は、トップコート無しのＣＦ基板であり、ＲＧＢの各ＣＦ層が形成され、境界部分の下には遮光膜３４が形成されており、上には電極用のＩＴＯ膜１２が形成されている。（２）のように、ポジフォトレジスト３８９を塗布する。（３）のように、ガラス基板の側から紫外線を照射し、現像すると、（４）のように遮光膜３４の部分に突起３９０が形成される。突起３９０は、垂直配向膜の塗布時には溶剤のＣＦ層への浸入を防止する。更に、組み立てられた後は、画素の境界に設けられたＣＦ基板側の突起２０Ａとして機能する。
【０２４４】
以上、本発明の液晶表示装置のパネル構造について説明したが、このようなパネルに適した応用例を説明する。
図１９７は、本発明の液晶表示装置を使用した製品の例であり、図１９８はこの製品の構成を示す図である。図１９８に示すように、液晶パネル１００には表示面１１１があり、これまで説明したように視角特性が良好で正面からだけでなく、大きな角度傾いた方向からも表示される画像を、高いコントラストで階調反転を生じることなしに良好な品質で見ることができる。液晶パネル１００の後ろには、光源１１４と、光源１１４からの照明光を液晶パネル１１０を一様に照明する光にするためのライトボックス１１３が設けられている。
【０２４５】
図１９７に示すように、この製品では、表示スクリーン１１０の部分が回転可能になっており、用途に応じて横型のディスプレイとしても、縦型のディスプレイとしても使用できる。このために、４５度以上傾けたことを検出するスイッチが設けられており、このスイッチの状態を検出して横型のディスプレイとして表示を行うか、縦型のディスプレイとして表示を行うかを切り換えるようになっている。このような切り換えを行うためには、画像表示用のフレームメモリからの表示データの読出を９０度異なる方向から行う機構等が必要であるが、このための技術は広く知られているので、ここでは説明を省略する。
【０２４６】
本発明の液晶表示装置をこのような製品に適用した場合の利点について説明する。従来の液晶表示装置では視野角は狭いため、大きな表示画面にすると周辺部に対する視野角が大きくなり周辺部が見にくいといった問題が生じていた。しかし、本発明を適用した液晶表示装置は大きな視角でも高いコントラストの表示が階調が反転することなく見えるためこのような問題が生じない。図１９７のような製品では表示画面の長い方の周辺部に対して視野角が大きくなる。そのため、このような製品には液晶表示装置は使用できなかったが、本発明の液晶表示装置であれば視野角が大きいため、十分に適用可能である。
【０２４７】
これまで説明した実施例では、配向を主として４つの９０°ずつ方位の異なる領域と主として２つの９０度ずつ方位の異なる領域に分割する装置を示したが、これらを本発明に適用した場合について考察する。配向を９０°ずつ方位の異なる４つの領域に分割した場合には、ほぼ全方向について良好な視角特性が得られるので、配向の方向をいずれに設定しても特に問題は生じない。例えば、図４６に示す突起パターンを画面に対して図１９９の（１）に示すように配置した場合、表示が良好に見える視角は、左右方向と上下方向共に８０°以上であるため、回転して突起パターンが図の右のようになっても特に問題は生じない。
【０２４８】
これに対して、配向を１８０°方位の異なる２つの領域に分割した場合には、配向分割した方向の視角特性は改善されるが、それに９０°異なる方向はあまり視角特性が改善されない。そのため、左右方向と上下方向にほぼ等しい視角特性が必要な場合には、図１９９の（２）に示すように、突起パターンを画面に斜めの方向に走らせることが望ましい。
【０２４９】
次に、本発明の液晶表示装置の製造工程について簡単に説明する。一般に、液晶パネルの製造工程は、図２００に示すように、基板の洗浄工程５０１、ゲート電極形成工程５０２、動作層連続膜形成工程５０３、素子分離工程５０４、保護膜形成工程５０５、画素電極形成工程５０６、及び組み立て工程５０８の順で行われるが、絶縁性の突起を形成するのであれば画素電極形成工程５０６の後で、突起形成工程５０７を設ける。
【０２５０】
図２０１に示すように、突起形成工程は、レジスト塗布工程５１１と、塗布したレジストを焼成するプリベーク工程５１２と、突起の部分を残すように露光する突起パターン露光工程５１３と、突起以外の部分を除去する現像工程５１４と、残った突起を焼成するポストベーク工程２１５で構成される。第１実施例で説明したように、この後の工程で行われる配向膜形成工程でレジストが配向膜と反応する可能性が有り、ポストベーク工程５１５では、それを考慮して、ある程度高温で焼成を行う事が望ましい。その場合、突起の断面が蒲鉾状に傾斜すれば配向の安定性も増す。
【０２５１】
ドメイン規制手段として窪みを形成する場合にもほぼ同じ工程で行われるが、電極にスリットを形成する場合には、図２００の画素電極形成工程５０６で、画素電極にスリットを設けるようなパターンを形成すればよいので、突起形成工程５０７は必要なくなる。
図２０１に示したのは、突起パターンを感光性レジストで形成する場合の例であるが、突起パターンを印刷で形成することもできる。図２０２は、凸版印刷で突起パターンを形成する方法を示す図である。図２０２に示すように、突起パターンをＡＰＲ樹脂製のフレキシブルな凸版６０４に形成し、これを版胴と呼ばれる大きなロール６０３の表面に固定する。版胴はアニックスロール６０５、ドクタロール６０６及び印刷ステージ６０２と連動して回転する。突起形成用ポリイミド樹脂溶液がディスペンサ６０７でアニックスロール６０５上に滴下されると、ドクタロール６０６により引き伸ばされてアニックスロール６０５上に均一に展開され、展開された樹脂溶液は凸版６０４に転写され、凸版６０４の凸部に転写された溶液が印刷ステージ６０２上の基板６０９に転写される。この後、焼成などの処理を行う。他にも微小なパターンを印刷で形成する方法が各種実用化されており、それらを使用して突起パターンを形成できれば、低コストで突起パターンを形成できる。
【０２５２】
次に、上下基板を貼り合わせた後の、液晶パネルへの液晶の注入処理を説明する。図１８で説明したように、液晶パネルの組み立て工程で、ＣＦ基板とＴＦＴ基板を貼り合わせた後、液晶を注入するが、ＶＡ型ＴＦＴ方式のＬＣＤはセル厚が狭く、液晶注入の時間が長くなるが、突起を設けるため液晶注入の時間が長く、液晶注入の時間をできるだけ短くすることが望まれている。
【０２５３】
図２０３は、液晶インジェクション注入装置の構成を示す図である。この装置の詳しい説明は省略するが、液晶パネル１００の液晶注入口に注入コネクタ６１５を接続し、液晶脱泡加圧タンク６１４から液晶を供給する。それと同時に、液晶の排気口に排気コネクタ６１８を接続し、排気用の真空ポンプ６２０で液晶パネル１００内を減圧して液晶が注入され易くする。排気口から排出される液晶は、液晶トラップ６１９で気体と分離される。
【０２５４】
第１実施例では、図１８に示すように、突起２０は直線状で、パネル１００の長辺に平行な方向に走っていた。そのため、液晶の注入口１０２は、突起２０に垂直なパネルの短辺に設け、排気口１０３は注入口１０２が設けられるのと反対側の短辺に設けた。同様に、図２０４の（１）及び（２）に示すように、突起２０が直線状で、パネル１００の短辺に平行な方向に走っている場合には、液晶の注入口１０２は、突起２０に垂直なパネルの長辺に設け、排気口１０３は注入口１０２が設けられるのと反対側の長辺に設けることが望ましい。また、図２０５に示すように、突起２０がジグザグである場合も、液晶の注入口１０２は、突起２０の延びる方向に垂直なパネルの辺に設け、図２０６に示すように、排気口１０３は注入口１０２が設けられるのと反対側の辺に設けることが望ましい。
【０２５５】
ここで、液晶の注入時に気泡が混入することがあり、気泡が混入すると表示不良を起こす。ネガ型の液晶と垂直配向膜を使用した場合には、電圧無印加時に黒表示になるが、液晶に気泡が混入してもその部分は黒表示になるため、そのままでは気泡の混入を発見できない。そのため、電極に電圧を印加して白表示にし、黒表示の部分がないことで、気泡が混入していないことを確認していた。しかし、液晶の注入口付近には電極がないためこの部分に気泡が混入していても発見することができなかった。この部分に気泡があると、いずれ拡散して表示品質を低下させる恐れがあるため、注入口付近の気泡も発見する必要がある。そこで、本発明の液晶表示装置では、図２０７に示すように、表示領域１２１とブラックマトリクス３４の外側の注入口１０１付近にも電極１２０を設け、この部分でも気泡の混入を検出できるようにしている。
【０２５６】
これまで説明したように、突起及び窪み、スリットなどのドメイン規制手段を用いるＶＡ方式の液晶表示装置は、ラビング処理を行う必要がないので、生産工程における汚染が大幅に低減される。従って、洗浄工程の一部を省略できるという利点がある。しかし、使用するネガ型（ｎ型）液晶は、通常使用されるポジ型に比べて有機物に対する耐汚染性が弱く、特にポリウレタン系樹脂や皮膚に対しては弱く、表示不良を引き起こすという問題が生じている。表示不良は、汚染された液晶の比抵抗が低下することが原因と思われる。
【０２５７】
そこで、まずどのような大きさのポリウレタン系樹脂や皮膚であれば表示不良になるかを調べた。図２０８は、ＶＡ方式の液晶パネルである。２枚の基板１６と１７に垂直配向膜を形成した後、一方の基板に大きさが１０μｍ程度のポリウレタン系樹脂をいくつかのせ、一方にスペーサ４５、他方にシール材１０１を形成して貼り合わせ、液晶を注入してパネルを製作した。その結果、ポリウレタン系樹脂７００は、熱及びセル厚（セルギャップ）形成により、面積を広げ１５μｍ角に広がり、ポリウレタン系樹脂７００を中心として０．５〜２ｍｍの範囲で液晶汚染による表示不良が認められた。
【０２５８】
ポリウレタン系樹脂７００の大きさを変化させて、液晶の汚染領域の大きさを調べた結果を図２０９に示す。パネル上で０．３ｍｍ角以内の表示以上であれば問題ないとすれば、ポリウレタン系樹脂の大きさは５μｍ角以下にする必要がある。これは皮膚についても同じであった。
上記のように、ポリウレタン系樹脂や皮膚は液晶の比抵抗を低下させ、それが原因で表示不良を発生する。ポリウレタン系樹脂の混入量と比抵抗の低下の関係を調べた。図２１０は、ゲートがオンの状態を想定して、図２１１に示す液晶画素の等価回路の周波数依存性の計算結果を示す図である。グラフは、液晶画素の等価回路において、抵抗が９．１×１０９  、９．１×１０１０、９．１×１０１１、９．１×１０１２Ωの場合の周波数に対する実効電圧の変化を示す。これから、液晶の抵抗値の低下が実効電圧の低下を生じることが分かる。実際の表示に関係する１〜６０Ｈｚの周波数範囲では、３桁以上の比抵抗の低下で表示の異常が発生することが分かる。
【０２５９】
図２１１と図２１２は、液晶画素が電荷を保持している状態を想定して、抵抗が９．１×１０１０、９．１×１０１１、９．１×１０１２Ωの場合に、一旦蓄積した電荷をどれだけの時間で放電するかを示す図である。なお、参考として、配向膜だけが存在する場合の例を示す。配向膜は抵抗が大きく、時定数が大きいので、放電現象にはほとんど寄与しない。図２１２は、図２１１の０．２ｍｓ以下の部分を拡大して示す。これから、液晶抵抗が２桁以上低いと、６０Ｈｚで黒しみが現れ始めることが分かる。
【０２６０】
以上のことから、ポリウレタン系樹脂や皮膚により抵抗が２〜３桁低下すると問題になることが分かる。
次に、フェニルウレタンを液晶に入れた後、超音波を１０秒かけ、その後放置して上澄み液の比抵抗を測定した。この結果から、ポリウレタン系樹脂の混入量がモル比で１／１０００程度で比抵抗が桁程度低下することが分かった。
【０２６１】
以上のことから、ポリウレタン系樹脂や皮膚の混入量をモル比で１／１０００以下にすれば、表示むらは問題を生じないレベルであることが分かった。
ポリウレタン系樹脂や皮膚の混入量を上記のようなレベル以下にするには、液晶パネルを製造するクリーンルーム内のポリウレタン系樹脂や皮膚の浮遊レベルを上記のレベルに対応したクリーン度にする必要がある。更に、組み立て工程の前に純水で基板表面を洗浄する工程を設ける。
【０２６２】
以上、ドメイン規制手段で液晶の配向を分割するＶＡ方式の液晶表示パネルの実施例について説明した。すでに説明したように、視角特性を向上させる方法として、位相差フィルムを使用することが知られている。次に、図５５に示したような１画素内で液晶の配向方向を等しい割合で４分割するＶＡ方式の液晶表示パネルに適した位相差フィルムの特性と配置の実施例を説明する。
【０２６３】
図２１３は、ＶＡ方式の液晶パネルの基本構成を示す図である。図２１３に示すように、２枚の基板の上に形成した電極１２と１３の間に液晶を挟持することにより、液晶パネルが実現され、両側には吸収軸が互いに直交する２枚の偏光板１１と１５を配置する。ここで使用される液晶パネルは、垂直配向膜を形成し、負の誘電率異方性を有する液晶を使用し、図示のように上基板１２と下基板１３のラビングの方向を１８０°異ならせ、偏光板１１と１５の吸収軸に対して４５°をなすようにしたＶＡ方式の液晶表示パネルである。この装置において、パネルを斜め８０°までのあらゆる方位から見た時の等コントラスト曲線を図２１４に、８階調駆動時に階調反転を生じる視角領域を図２１５に示す。これらの結果から０°、９０°、１８０°、２７０°の方位におけるコントラストが低く、かなり広い視角範囲において階調反転が生じることが分かる。
【０２６４】
図２１６に示すように、図５５に示すような突起パターンが形成された２枚の液晶基板９１と９２で構成される液晶パネルを使用した液晶表示装置における等コントラスト曲線を図２１７に、８階調駆動時に階調反転を生じる視角領域を図２１８に示す。これでは、従来のＶＡ方式に比べて、階調反転については改善されているがまだ不十分であり、コントラストについてはあまり改善していないといえる。
【０２６５】
本出願人は、特願平８−４１９２６号、それを優先権の基礎とする特願平９−２９４５５号及び特願平８−２５９８７２号で、ラビングにより配向分割されるＶＡ方式の液晶表示装置において、位相差フィルムを設けることにより視角特性が改善させることを開示している。しかし、突起、窪み、画素電極のスリットで配向分割する場合については、何ら言及していない。
【０２６６】
以下、突起、窪み、電極に設けたスリットにより各画素内で配向分割するようにしたＶＡ方式の液晶表示装置における視角特性を、位相差フィルムを設けることにより更に改善する場合の条件を説明する。
まず、本発明において使用する位相差フィルムについて、図２１９を参照して説明する。図２１９に示すように、フィルム面内方向の屈折率をｎｘ  、ｎｙ  、厚さ方向の屈折率をｎｚ  とした時、本発明において使用する位相差フィルムでは、ｎｘ  ，ｎｙ  ≧ｎｚ  （但し、ｎｘ  ＝ｎｙ  ＝ｎｚ  は除く）の関係が成り立つ。
【０２６７】
ここで、ｎｘ  ＞ｎｙ  ＝ｎｚ  の関係が成り立つ位相差フィルムを、本明細書ではフィルム面内に光学的に正の一軸性を有する位相差フィルムといい、以降、このフィルムを単に正の一軸性フィルムと呼ぶ。屈折率ｎｘ  、ｎｙ  のうち大きい方の方向を遅相軸と呼ぶ。この場合にはｎｘ  ＞ｎｙ  であるからｘ方向を遅相軸と呼ぶ。位相差フィルムの厚さをｄとすると、この正の一軸性フィルムを通過することにより、面内方向にＲｓ＝（ｎｘ  −ｎｙ  ）ｄのリタデーションを生じる。以降、正の一軸性フィルムのリタデーションといった場合には、面内方向（正面）のリタデーションを指すものとする。
【０２６８】
また、ｎｘ  ＝ｎｙ  ＞ｎｚ  の関係が成り立つ位相差フィルムを、本明細書ではフィルム面の法線方向に光学的に負の一軸性を有する位相差フィルムといい、以降、このフィルムを単に負の一軸性フィルムと呼ぶ。位相差フィルムの厚さをｄとすると、この負の一軸性フィルムを通過することにより、厚さ方向にＲｄ＝（（ｎｘ  ＋ｎｙ  ）／２−ｎｚ  ）ｄのリタデーションを生じる。以降、負の一軸性フィルムのリタデーションといった場合には、厚さ方向のリタデーションを指すものとする。
【０２６９】
更に、ｎｘ  ＞ｎｙ  ＞ｎｚ  の関係が成り立つ位相差フィルムを、本明細書では２軸性を有する位相差フィルムといい、以降、このフィルムを単に２軸性フィルムと呼ぶ。この場合には、ｎｘ  ＞ｎｙ  であるからｘ方向を遅相軸と呼ぶ。位相差フィルムの厚さをｄとすると、フィルム面内方向のリタデーションは（ｎｘ  −ｎｙ  ）ｄ（但し、ｎｘ  ＞ｎｙ  の時）、フィルムの厚さ方向のリタデーションは（（ｎｘ  ＋ｎｙ  ）／２−ｎｚ  ）ｄである。
【０２７０】
図２２０は、本発明の第５２実施例の液晶表示装置の構成を示す図である。
基板９１と９２の一方のＣＦ基板の液晶に面する側には、カラーフィルタや共通電極（ベタ電極）が形成され、他方のＴＦＴ基板の液晶に面する側には、ＴＦＴ素子やバスラインや画素電極が形成されている。
基板９１と９２の液晶に面する側には、垂直配向材料を転写印刷により塗布し、１８０°Ｃで焼成することにより垂直配向膜が形成されている。垂直配向膜の上に、ポジ型感光製保護材料をスピンコートにより塗布し、プリべーク、露光、ポストベークにより、図５５に示した突起パターンが形成されている。
【０２７１】
基板９１と９２とは、直径３．５μｍのスペーサを介して貼り合わされ、負の誘電率異性を有する液晶材料を封入し、液晶パネルとしている。
図２２０に示すように、第５２実施例の液晶表示装置は、第１の偏光板１１と、第１の正の一軸性フィルム９４と、液晶パネルを構成する２枚の基板９１と９２と、第２の正の一軸性フィルム９４と、第２の偏光板１５とがこの順番に配置されている。なお、第１の正の一軸性フィルム９４の遅相軸は第１の偏光板１１の吸収軸と直交し、第２の正の一軸性フィルム９４の遅相軸は第２の偏光板１５の吸収軸と直交するように配置されている。
【０２７２】
第５２実施例において、第１及び第２の正の一軸性フィルム９４のリタデーションＲ０  とＲ１  をそれぞれ１１０ｎｍとした場合の、等コントラスト曲線を図２２１に、８階調駆動時に階調反転が生じる視角領域を図２２２に示す。図２１７及び図２１８と比較して明らかなように、高いコントラストが得られる範囲が大幅に広がり、階調反転は全範囲で生じなくなり、視角特性が大幅に改善された。
【０２７３】
ここで、図２２０の構成で、第１及び第２の正の一軸性フィルム９４のリタデーションＲ０  とＲ１  をさまざまに変化させて視角特性を調べた。調べる方法は、Ｒ０  とＲ１  を変化させ、パネルの右上（４５°方位）、左上（１３５°方位）、左下（２２５°方位）、右下（３１５°）において、コントラストが１０になる角度を求め、Ｒ０  とＲ１  の座標上でその角度が同一値になるＲ０  とＲ１  の点を線で結んだ等高線グラフを図２２３に示す。なお、パネルの右上、左上、左下、右下の等高線グラフは同一であった。これは、図５５に示す突起パターンを使用したため、配向分割による４つの領域が等しいためであると思われる。
【０２７４】
図２１７において、４５°、１３５°、２２５°、３１５°の方位で、コントラストが１０になる角度は３９°であり、図２２３において、コントラストが１０になる角度が３９°以上となるＲ０  とＲ１  の組合せでは、位相差フィルムを使用した効果があるといえる。図２２３において、コントラストが１０になる角度が３９°以上となるのは、Ｒ０  とＲ１  で以下の条件が満たされる時である。
【０２７５】
Ｒ１  ≦４５０ｎｍ−Ｒ０  、Ｒ０  −２５０ｎｍ≦Ｒ１  ≦Ｒ０  ＋２５０ｎｍ、
０≦Ｒ０  及び０≦Ｒ１
また、液晶セルのリタデーションΔｎ・ｄを実用的な範囲で変化させ、更にツイスト角を０°〜９０°の範囲で変化させ、同様にＲ０  とＲ１  の最適条件を求めた結果、上記の条件と変わらないことが確認された。
【０２７６】
図２２４は、本発明の第５３実施例の液晶表示装置の構成を示す図である。
第５２実施例と異なるのは、２枚の第１と第２の正の一軸性フィルム９４が第１の偏光板１１と液晶パネルの間に配置され、２枚の正の一軸性フィルム９４は遅相軸が互いに直交し、第１の偏光板１１に隣接する第２の正の一軸性フィルムの遅相軸は第１の偏光板１１の吸収軸に直交するように配置されている点である。
【０２７７】
第５３実施例において、第１及び第２の正の一軸性フィルム９４の位相差Ｒ０  とＲ１  をそれぞれ１１０ｎｍと２７０ｎｍとした場合の、等コントラスト曲線を図２２５に、８階調駆動時に階調反転が生じる視角領域を図２２６に示す。図２１７及び図２１８と比較して明らかなように、高いコントラストが得られる範囲が大幅に広がり、階調反転の生じる範囲も大幅に縮小され、視角特性が大幅に改善された。
【０２７８】
第５２実施例と同様に、図２２４の構成で、第１及び第２の正の一軸性フィルム９４のリタデーションＲ０  とＲ１  をさまざまに変化させて視角特性を調べた結果を図２２７に示す。図２２７で示された特性は、図２２３と同じであり、コントラストが１０になる角度をＲ０  とＲ１  の座標上で等高線グラフとしたものである。これから、コントラストが１０になる角度が３９°以上となるのは、Ｒ０  とＲ１  で以下の条件が満たされる時である。
【０２７９】
２Ｒ０  −１７０ｎｍ≦Ｒ１  ≦２Ｒ０  ＋２８０ｎｍ、
Ｒ１  ≦−Ｒ０  ／２＋８００ｎｍ、０≦Ｒ０  及び０≦Ｒ１
また、第５３実施例でも液晶セルのリタデーションΔｎ・ｄを実用的な範囲で変化させ、更にツイスト角を０°〜９０°の範囲で変化させても、上記の条件と変わらないことを確認した。
【０２８０】
図２２８は、本発明の第５４実施例の液晶表示装置の構成を示す図である。
第５２実施例と異なるのは、液晶パネルと第１の偏光板１１の間に第１の負の一軸性フィルム９５を、液晶パネルと第２の偏光板１５の間に第２の負の一軸性フィルム９５を配置する点である。
【０２８１】
第５４実施例において、第５２実施例と同様に、図２２８の構成で、第１及び第２の負の一軸性フィルム９５の厚さ方向のリタデーションＲ０  とＲ１  をさまざまに変化させて視角特性を調べた結果を図２２９に示す。図２２９で示された特性は、図２２３と同じであり、コントラストが１０になる角度をＲ０  とＲ１  の座標上で等高線グラフとしたものである。これから、コントラストが１０になる角度が３９°以上となるのは、Ｒ０  とＲ１  で以下の条件が満たされる時である。
【０２８２】
Ｒ０  ＋Ｒ１  ≦５００ｎｍ
ここで、第５４実施例でも、液晶セルのリタデーションΔｎ・ｄを実用的な範囲で変化させ、Δｎ・ｄと最適条件の上限との関係を調べた。その結果を図２３０に示す。これより、液晶セルのΔｎ・ｄをＲＬＣとすると、各位相差フィルムのリタデーションの和の最適条件は、１．７×ＲＬＣ＋５０ｎｍ以下である。
【０２８３】
また、この条件はコントラストに関する特性であるが、同様に階調反転についても最適条件を検討した。コントラストの場合と同様に、図２２８の構成で、第１及び第２の負の一軸性フィルム９５の厚さ方向のリタデーションＲ０  とＲ１  をさまざまに変化させて、階調反転を生じる角度を求め、Ｒ０  とＲ１  の座標上で等高線グラフとしたのが図２３１である。図２１８で階調反転を生じる角度は５２°である。図２３１において階調反転が生じる角度が５２°以上となるＲ０  とＲ１  の条件では、階調反転に関して位相差フィルムの効果があるといえる。図２３１において、階調反転が生じる角度が５２°以上となるのは、Ｒ０  とＲ１  について次の条件が満たされる時である。
【０２８４】
Ｒ０  ＋Ｒ１  ≦３４５ｎｍ
次に、液晶セルのリタデーションΔｎ・ｄを実用的な範囲で変化させ、Δｎ・ｄと最適条件の上限との関係を調べた。その結果を図２３２に示す。これより、最適条件の上限は、液晶セルのΔｎ・ｄによらずにほぼ一定であり、各位相差フィルムのリタデーションの和の最適条件は３５０ｎｍ以下である。
【０２８５】
コントラストが１０となる角度は５０°以上であることが望ましく、階調反転や実用的な液晶セルのΔｎ・ｄについても考慮すると、各位相差フィルムのリタデーションの和は、３０ｎｍ以上２７０ｎｍ以下であることが望ましい。
また、ツイスト角を、０°から９０°の範囲で変化させて同様に調べた結果、最適条件に変わりがないことが分かった。
【０２８６】
第５５実施例は、図２２８の第５４実施例の液晶表示装置の構成において、第１及び第２の負の一軸性フィルム９５の一方を除いたものである。
第５５実施例において、１枚の負の一軸性フィルム９５のリタデーションを２００ｎｍとした場合の、等コントラスト曲線を図２３３に、８階調駆動時に階調反転が生じる視角領域を図２３４に示す。図２１７及び図２１８と比較して明らかなように、高いコントラストが得られる範囲が大幅に広がり、階調反転の生じる範囲も大幅に縮小され、視角特性が大幅に改善された。また、コントラストが１０になる最適条件及び階調反転についての最適条件を検討したが、第５４実施例の負の１軸性フィルムのリタデーションの和に相当するリタデーションを有する１枚の負の１軸性フィルムを使用すればよいことが分かった。
【０２８７】
第５６実施例から第５８実施例は、正の１軸性フィルムと負の１軸性フィルムを組み合わせて使用する実施例であり、配置の方法を各種の変形例があるが、第５６実施例から第５８実施例に示す構成が効果があることが分かった。
図２３５は、本発明の第５６実施例の液晶表示装置の構成を示す図である。
第５２実施例と異なるのは、液晶パネルと第１の偏光板１１の間に配置される第１の正の１軸性フィルム９４の代わりに負の１軸性フィルム９５を使用する点である。
【０２８８】
第５６実施例において、正の一軸性フィルム９４のフィルム面内方向のリタデーションＲ０  を１５０ｎｍ、負の一軸性フィルム９５の厚さ方向のリタデーションＲ１  を１５０ｎｍとした場合の、等コントラスト曲線を図２３６に、８階調駆動時に階調反転が生じる視角領域を図２３７に示す。図２１７及び図２１８と比較して明らかなように、高いコントラストが得られる範囲が大幅に広がり、階調反転の生じる範囲も大幅に縮小され、視角特性が大幅に改善された。
【０２８９】
第５６実施例でも、コントラストについて最適条件を検討した。コントラストに関する最適条件を図２３８に示す。図２３８に示された内容は、図２２３と同じである。
図２３９は、本発明の第５７実施例の液晶表示装置の構成を示す図である。
第５２実施例と異なるのは、液晶パネルと第１の偏光板１１の間に、正の１軸性フィルム９４を配置し、この正の１軸性フィルム９４と第１の偏光板１１の間にに負の１軸性フィルム９５を配置した点である。正の一軸性フィルム９４の遅相軸は第１の偏光板１１の吸収軸に直交するように配置される。
【０２９０】
第５７実施例において、正の一軸性フィルム９４のフィルム面内方向のリタデーションＲ０  を５０ｎｍ、負の一軸性フィルム９５の厚さ方向のリタデーションＲ１  を２００ｎｍとした場合の、等コントラスト曲線を図２４０に、８階調駆動時に階調反転が生じる視角領域を図２４１に示す。図２１７及び図２１８と比較して明らかなように、高いコントラストが得られる範囲が大幅に広がり、階調反転の生じる範囲も大幅に縮小され、視角特性が大幅に改善された。
【０２９１】
第５７実施例でも、コントラストについて最適条件を検討した。コントラストに関する最適条件を図２４２に示す。図２４２に示された内容は、図２２３と同じである。
図２４３は、本発明の第５８実施例の液晶表示装置の構成を示す図である。
第５２実施例と異なるのは、液晶パネルと第１の偏光板１１の間に、負の１軸性フィルム９５を配置し、この負の１軸性フィルム９５と第１の偏光板１１の間にに正の１軸性フィルム９４を配置した点である。正の一軸性フィルム９４の遅相軸は第１の偏光板１１の吸収軸に直交するように配置される。
【０２９２】
第５８実施例において、正の一軸性フィルム９４のフィルム面内方向のリタデーションＲ１  を１５０ｎｍ、負の一軸性フィルム９５の厚さ方向のリタデーションＲ０  を１５０ｎｍとした場合の、等コントラスト曲線を図２４４に、８階調駆動時に階調反転が生じる視角領域を図２４５に示す。図２１７及び図２１８と比較して明らかなように、高いコントラストが得られる範囲が大幅に広がり、階調反転の生じる範囲も大幅に縮小され、視角特性が大幅に改善された。
【０２９３】
第５８実施例でも、コントラストについて最適条件を検討した。コントラストに関する最適条件を図２４６に示す。図２４６に示された内容は、図２２３と同じである。
図２４７は、本発明の第５９実施例の液晶表示装置の構成を示す図である。
第５２実施例と異なるのは、液晶パネルと第１の偏光板１１の間に、面内方向の屈折率をｎｘ  、ｎｙ  、厚さ方向の屈折率をｎｚ  とした時に、ｎｘ  、ｎｙ  ≧ｎｚ  の関係を有する位相差フィルム９６を配置し、液晶パネルと第２の偏光板１５の間の正の１軸性フィルム９４が除かれている点である。位相差フィルム９６のｘ軸は第１の偏光板１１の吸収軸に直交するように配置される。
【０２９４】
第５９実施例において、位相差フィルム９６のｘ軸を遅相軸、すなわちｎｘ  ＞ｎｙ  とし、フィルム面内方向のリタデーションＲｘｚを５５ｎｍ、厚さ方向のリタデーションＲＹＺを１９０ｎｍとした場合の、等コントラスト曲線を図２４８に、８階調駆動時に階調反転が生じる視角領域を図２４９に示す。図２１７及び図２１８と比較して明らかなように、高いコントラストが得られる範囲が大幅に広がり、階調反転の生じる範囲も大幅に縮小され、視角特性が大幅に改善された。
【０２９５】
ここで、ＲＸＺ＝（ｎｘ  −ｎｚ  ）ｄ、ＲＹＺ＝（ｎｙ  −ｎｚ  ）ｄと定義する。第５９実施例でもコントラストについてＲＸＺとＲＹＺをさまざまに変化させて最適条件を検討した。コントラストに関する最適条件を図２５０に示す。図２５０に示された内容は、Ｒ０  とＲ１  がそれぞれＲＸＺとＲＹＺに対応する以外が同じである。これらの結果から、コントラストが１０になる角度が３９°以上となるのは、ＲＸＺとＲＹＺについて以下の条件が満たされる時である。
【０２９６】
ＲＸＺ−２５０ｎｍ≦ＲＹＺ≦ＲＸＺ＋１５０ｎｍ、ＲＹＺ≦−ＲＸＺ＋１０００ｎｍ、
０≦ＲＹＺ、０≦ＲＸＺ
位相差フィルム９６の面内方向のリタデーションをＲ０  、厚さ方向のリタデーションをＲ１  とすると、
Ｒ０  ＝（ｎｘ  −ｎｙ  ）ｄ＝ＲＸＺ−ＲＹＺ    …（ｎｘ  ≧ｎｙ  のとき）
Ｒ０  ＝（ｎｙ  −ｎｘ  ）ｄ＝ＲＹＺ−ＲＸＺ    …（ｎｙ  ≧ｎｘ  のとき）
Ｒ１  ＝（（ｎｘ  ＋ｎｙ  ）／２−ｎｚ  ）ｄ＝（ＲＸＺ＋ＲＹＺ）／２
の関係が成り立つため、ＲＸＺ、ＲＹＺに関する最適条件は以下のように書き換えられる。
【０２９７】
Ｒ０  ≦２５０ｎｍ、Ｒ１  ≦５００ｎｍ
すなわち、面内方向のリタデーションが２５０ｎｍ以下、厚さ方向のリタデーションが５００ｎｍ以下で、２軸性位相差フィルムの遅相軸が隣接する偏光板の吸収軸と直交するように配置することが望ましい。
液晶セルのリタデーションΔｎ・ｄを実用的な範囲で変化させ、Δｎ・ｄと最適条件の上限との関係を調べた結果、面内方向のリタデーションの最適条件は、液晶セルのΔｎ・ｄによらずに常に２５０ｎｍ以下であることが分かった。一方、厚さ方向の位相差の最適条件は液晶セルのΔｎ・ｄに依存する。液晶セルのΔｎ・ｄと厚さ方向のリタデーションの最適範囲の上限との関係を調べた結果を図２５１に示す。これより、厚さ方向のリタデーションの最適条件は、液晶セルのΔｎ・ｄをＲＬＣとすると、１．７×ＲＬＣ＋５０ｎｍ以下である。
【０２９８】
なお、図２４７の構成で、液晶パネルの一方の側又は両側の第１の偏光板１１又は第２の偏光板１５との間の少なくとも一方に位相差フィルム９６を複数枚配置した構成について同様に最適条件を調べた。その結果、各位相差フィルム９６の面内方向のリタデーションがそれぞれ２５０ｎｍ以下で、且つ各位相差フィルム９６の厚さ方向のリタデーションの和が１．７×ＲＬＣ＋５０ｎｍ以下である場合が最適条件であることが分かった。
【０２９９】
また、ツイスト角を０°〜９０°の範囲で変化させて同様に最適条件を調べたが、それぞれの最適条件は変わらなかった。
フィルム９６としては、正の一軸性フィルム（ｎｘ  ＞ｎｙ  ＝ｎｚ  ）、負の一軸性フィルム（ｎｘ  ＝ｎｙ  ＞ｎｚ  ）、二軸性フィルム（ｎｘ  ＞ｎｙ  ＞ｎｚ  ）が考えられ、そのいずれかを単独あるいはそれぞれを組み合せて用いる場合が可能である。
【０３００】
以上、液晶パネルを構成する２枚の基板の液晶に面する側に突起列を設けて画素内で配向分割する場合の最適な位相差フィルムの条件について説明したが、窪みや画素電極のスリットで配向分割する場合も同様の条件で視角特性を改善できる。
また、本明細書における偏光板は理想的な偏光板として記述してある。従って、実際の偏光板の構成で用いられている、偏光子を保護するフィルム（ＴＡＣフィルム）が有するリタデーション（厚さ方向の位相差が通常約５０ｎｍ）は本発明の位相差フィルムが有するリタデーションと合成して扱うべきことは自明である。
【０３０１】
すなわち、ＴＡＣフィルムに本発明での条件を具備させることによって、見かけ上は位相差フィルムの配設をなくすこともありうるが、この場合にはＴＡＣフィルムが本発明の追加すべき位相差フィルムと同等に作用することは言うまでもない。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明には他にも各種の変形が可能であり、特に突起パターンや形状などは、適用する液晶表示装置に応じて各種の変形例があり得る。
【０３０２】
以上、本発明をＴＦＴ型液晶表示装置に適用した実施例を説明したが、本発明はこれ以外の液晶表示装置にも適用可能である。例えば、ＴＦＴでなく、反射型として使用されるＭＯＳ−ＦＥＴ方式のＬＣＤや、能動素子としてＭＩＭ素子などのダイオードを使用した方式にも適用可能であり、ＴＦＴ方式でもアモルファスシリコンを使用するものとポリシリコンを使用する両方に適用可能である。また、透過型のＬＣＤだけでなく、反射型やプラズマアドレッシングのＬＣＤにも適用可能である。
【０３０３】
【発明の効果】
従来のＴＮ型ＬＣＤは視角範囲が狭く、視角特性を改良したＩＰＳ型ＬＣＤは応答速度が十分でなく動画表示には使用できないなどの問題点があったが、本発明を適用すればこれらの問題を解決し、ＩＰＳ型ＬＣＤの視角特性を有すると共にＴＮ型ＬＣＤを凌ぐ応答速度のＬＣＤが実現できる。しかも、それぞれの基板に突起又は窪みを設けるだけで実現できるため、製造面でも容易に実現できる。しかも、従来のＴＮ型やＩＰＳ型で必要であったラビング工程と、ラビング後洗浄工程が不要になる。これらの工程は配向不良を生じる原因となっていたので、歩留りや製品の信頼性を高めるという効果もある。
【０３０４】
更に、説明したような条件で位相差フィルムを使用することにより、視角特性を大幅に改善することができる。特に、最適な条件では、広い視野角で高いコントラストになり、階調反転も生じなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＴＮ型ＬＣＤのパネル構造と動作原理を説明する図である。
【図２】ＴＮ型ＬＣＤの視野角による画像の変化を説明する図である。
【図３】ＩＰＳ型ＬＣＤを説明する図である。
【図４】ＩＰＳ型ＬＣＤを例とした観察における座標計の定義を示す図である。
【図５】ＩＰＳ型ＬＣＤにおける階調反転領域を示す図である。
【図６】ＩＰＳ型ＬＣＤにおける階調の変化と階調反転を示す図である。
【図７】ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  ａｌｉｇｎｅｄ）方式とその問題点を説明する図である。
【図８】ラビング処理の説明図である。
【図９】本発明の原理を説明する図である。
【図１０】突起による配向の生成を説明する図である。
【図１１】突起の形状例を示す図である。
【図１２】本発明の液晶配向を実現する方式を示す図である。
【図１３】第１実施例の液晶パネルの全体構成を示す図である。
【図１４】第１実施例のパネル構造を示す図である。
【図１５】第１実施例の突起パターンを示す図である。
【図１６】第１実施例における周辺部の突起パターンを示す図である。
【図１７】第１実施例におけるパネル断面図である。
【図１８】第１実施例のパネルの液晶注入口の配置を示す図である。
【図１９】第１実施例の突起形状の実測値を示す図である。
【図２０】第１実施例での応答速度を示す図である。
【図２１】第１実施例での応答速度を示す図である。
【図２２】第１実施例での視角特性を示す図である。
【図２３】第１実施例での視角特性を示す図である。
【図２４】第１実施例での視角特性を示す図である。
【図２５】第１実施例で位相差フィルムを使用した場合の視角特性を示す図である。
【図２６】第１実施例で位相差フィルムを使用した場合の視角特性を示す図である。
【図２７】突起部分での漏れ光の発生を説明する図である。
【図２８】第１実施例で突起の高さを変化させた時の透過率の変化を示す図である。
【図２９】第１実施例で突起の高さを変化させた時のコントラストの変化を示す図である。
【図３０】第１実施例での突起の高さと白状態の透過率の関係を示す図である。
【図３１】第１実施例での突起の高さと黒状態の透過率の関係を示す図である。
【図３２】第１実施例での突起の高さとコントラスト比の関係を示す図である。
【図３３】第２実施例の突起パターンを示す図である。
【図３４】第３実施例の突起パターンを示す図である。
【図３５】第３実施例の突起パターンの他の例を示す図である。
【図３６】突起上での液晶分子の配向を示す図である。
【図３７】第４実施例の突起形状を示す図である。
【図３８】第５実施例のパネル構造を示す図である。
【図３９】第５実施例の画素電極パターンを示す図である。
【図４０】スリット接続部における配向分布の例を示す図である。
【図４１】第５実施例での突起とスリット部におけるドメインの発生を示す図である。
【図４２】第６実施例での突起と電極のスリットの形状を示す図である。
【図４３】第６実施例での突起とスリット部におけるドメインの発生を示す図である。
【図４４】第６実施例の液晶表示装置における画素部の平面図を示す図である。
【図４５】第６実施例の画素電極パターンを示す図である。
【図４６】第６実施例の画素部の断面図である。
【図４７】第６実施例での視角特性を示す図である。
【図４８】第６実施例での視角特性を示す図である。
【図４９】第６実施例の画素電極パターンの変形例を示す図である。
【図５０】本発明の第７実施例の画素電極パターンと構造を示す図である。
【図５１】本発明の第８実施例の液晶表示装置における画素部の平面図を示す図である。
【図５２】第８実施例の画素部の断面図である。
【図５３】第８実施例におけるＴＦＴ基板の製作方法を説明する図である。
【図５４】第８実施例におけるＴＦＴ基板の製作方法を説明する図である。
【図５５】本発明の第９実施例の突起パターンを示す図である。
【図５６】第９実施例の画素部の平面図である。
【図５７】第９実施例の突起パターンの変形例を示す図である。
【図５８】電極エッジでの斜め電界の影響を示す図である。
【図５９】ジグザグに屈曲させた突起を用いる場合の問題を示す図である。
【図６０】ジグザグに屈曲させた突起を用いる場合における電極エッジ部の配向を示す図である。
【図６１】ジグザグに屈曲させた突起を用いる場合において応答速度の低下する部分を示す図である。
【図６２】ジグザグに屈曲させた突起を用いる場合において応答速度の低下する部分をの断面である。
【図６３】本発明の第１０実施例の基本構成を示す図である。
【図６４】第１０実施例における突起列パターンを示す図である。
【図６５】第１０実施例における特徴部分の詳細図である。
【図６６】紫外線の照射による配向方向の変化を説明する図である。
【図６７】第１０実施例の変形例を示す図である。
【図６８】望ましいエッジと突起の関係を示す図である。
【図６９】望ましいエッジと窪みの関係を示す図である。
【図７０】直線状の突起の望ましい配列を示す図である。
【図７１】本発明の第１１実施例における突起パターンを示す図である。
【図７２】画素毎に不連続の突起を設けた例を示す図である。
【図７３】本発明の第１２実施例における突起パターンを示す図である。
【図７４】第１２実施例の変形例を示す図である。
【図７５】第１２実施例の変形例を示す図である。
【図７６】本発明の第１３実施例における突起パターンを示す図である。
【図７７】第３実施例の断面図である。
【図７８】補助容量の作用と電極構造を示す図である。
【図７９】本発明の第１４実施例の突起パターンとＣＳ電極を示す図である。
【図８０】第１４実施例の変形例を示す図である。
【図８１】第１４実施例の変形例を示す図である。
【図８２】第１４実施例の変形例を示す図である。
【図８３】本発明の第１５実施例の突起パターンを示す図である。
【図８４】第１５実施例における液晶の配向変化を説明する図である。
【図８５】第１５実施例での視角特性を示す図である。
【図８６】第１５実施例での中間調の応答速度及び比較のためのＴＮ方式の中間調応答速度を示す図である。
【図８７】他のＶＡ方式の中間調の応答速度を示す図である。
【図８８】第１５実施例の突起パターンの変形例を示す図である。
【図８９】第１５実施例の突起パターンの変形例を示す図である。
【図９０】第１５実施例の突起パターンの変形例を示す図である。
【図９１】第１５実施例の突起パターンの変形例を示す図である。
【図９２】本発明の第１６実施例の突起構造を示す図である。
【図９３】第１６実施例の突起パターンを示す図である。
【図９４】本発明の第１７実施例のパネル構造を示す図である。
【図９５】本発明の第１８実施例のパネル構造を示す図である。
【図９６】本発明の第１９実施例のパネル構造を示す図である。
【図９７】本発明の第２０実施例のパネル構造を示す図である。
【図９８】第２０実施例の変形例のパネル構造を示す図である。
【図９９】第２０実施例の変形例のパネル構造を示す図である。
【図１００】第２０実施例の変形例のパネル構造を示す図である。
【図１０１】本発明の第２１実施例のパネル構造を示す図である。
【図１０２】突起を有するパネル断面図と組み立てによる配向分割への影響を示す図である。
【図１０３】本発明の第２２実施例のパネル構造を示す図である。
【図１０４】本発明の第２３実施例のパネル構造を示す図である。
【図１０５】本発明の第２４実施例のパネル構造を示す図である。
【図１０６】第２４実施例の構造を応用した突起パターンを示す図である。
【図１０７】本発明の第２５実施例のパネル構造を示す図である。
【図１０８】突起間隙と応答速度の関係を測定するパネルの構造を示す図である。
【図１０９】突起間隙と応答速度の関係を示す図である。
【図１１０】突起間隙と透過率の関係を示す図である。
【図１１１】第２５実施例の動作原理の説明図である。
【図１１２】本発明の第２６実施例のパネル構造を示す図である。
【図１１３】第２６実施例のパネルの視角特性を示す図である。
【図１１４】通常の突起パターンを示す図である。
【図１１５】液晶の光学異方性の波長分散を示す図である。
【図１１６】本発明の第２７実施例の突起パターンを示す図である。
【図１１７】印加電圧と透過率の関係の突起間隙による差を示す図である。
【図１１８】本発明の第２８実施例の突起パターンを示す図である。
【図１１９】本発明の第２９実施例の突起パターンを示す図である。
【図１２０】第２９実施例の画素構造を示す図である。
【図１２１】本発明の第３０実施例の突起形状を示す図である。
【図１２２】突起の高さを変化させた時の透過率の変化を示す図である。
【図１２３】突起の高さを変化させた時のコントラストの変化を示す図である。
【図１２４】突起の高さと白状態の透過率の関係を示す図である。
【図１２５】突起の高さと黒状態の透過率の関係を示す図である。
【図１２６】第３０実施例の変形例を示す図である。
【図１２７】本発明の第３１実施例の突起形状を示す図である。
【図１２８】ＶＡ方式の液晶パネルのツイスト角と液晶層の厚さの関係を示す図である。
【図１２９】ＶＡ方式の液晶パネルの白表示の相対輝度と液晶のリタデーションΔｎｄの関係を示す図である。
【図１３０】ＶＡ方式の液晶パネルの角波長透過率と液晶のリタデーションΔｎｄの関係を示す図である。
【図１３１】配向分割ＶＡ方式の液晶パネルの間隙と応答速度の関係を示す図である。
【図１３２】配向分割ＶＡ方式の液晶パネルの間隙と開口率の関係を示す図である。
【図１３３】本発明の第３２実施例のパネル構造を示す図である。
【図１３４】第３２実施例の変形例のパネル構造を示す図である。
【図１３５】本発明の第３３実施例のＴＦＴ基板の構造を示す図である。
【図１３６】第３３実施例の突起パターンを示す図である。
【図１３７】本発明の第３４実施例のパネル構造を示す図である。
【図１３８】第３４実施例の突起パターンを示す図である。
【図１３９】本発明の第３５実施例のＴＦＴ基板の製作方法を示す図である。
【図１４０】第３５実施例の変形例のＴＦＴ基板の構造を示す図である。
【図１４１】本発明の第３６実施例のＴＦＴ基板の製作方法を示す図である。
【図１４２】電極上の誘電体による問題を説明する図である。
【図１４３】本発明の第３７実施例の突起構造を示す図である。
【図１４４】第３７実施例の突起の製作方法を示す図である。
【図１４５】本発明の第３８実施例の突起構造を示す図である。
【図１４６】焼成による突起形状の変化を示す図である。
【図１４７】焼成温度によるレジストの断面形状の変化を示す図である。
【図１４８】線幅とレジストの断面形状の関係を示す図である。
【図１４９】突起部の様子と配向膜の塗布における問題を示す図である。
【図１５０】本発明の第３９実施例の突起製作方法の一例と製作された突起を示す図である。
【図１５１】第３９実施例の突起製作方法の他の例を示す図である。
【図１５２】第３９実施例の突起製作方法の他の例を示す図である。
【図１５３】レジストの紫外線露光による改質を示すグラフである。
【図１５４】第３９実施例の突起製作方法の他の例を示す図である。
【図１５５】第３９実施例の突起製作方法の他の例を示す図である。
【図１５６】第３９実施例の突起製作方法の他の例を示す図である。
【図１５７】第３９実施例の突起製作方法の他の例を示す図である。
【図１５８】図１５７の方法の温度変化条件を示す図である。
【図１５９】第３９実施例の突起製作方法の他の例を示す図である。
【図１６０】ブラックマトリクスを有する従来例のパネル構造を示す図である。
【図１６１】本発明の第４０実施例のパネル構造を示す図である。
【図１６２】第４０実施例の突起パターンを示す図である。
【図１６３】本発明の第４１実施例の遮光パターン（ブラックマトリクス）を示す図である。
【図１６４】第４１実施例の断面図である。
【図１６５】本発明の第４２実施例の画素と突起パターンを示す図である。
【図１６６】スペーサを設けた従来のパネル構造を示す図である。
【図１６７】本発明の第４３実施例とその変形例のパネル構造を示す図である。
【図１６８】第４３実施例の変形例のパネル構造を示す図である。
【図１６９】第４３実施例の変形例のパネル構造を示す図である。
【図１７０】本発明の第４４実施例の液晶パネルの製作方法を示す図である。
【図１７１】第４４実施例におけるスペーサの散布密度とセルギャップの関係を示す図である。
【図１７２】第４４実施例の液晶パネルにおけるスペーサの散布密度と力を加えた時のむらの発生の関係を示す図である。
【図１７３】突起にイオン吸着能力を持たせるための添加材料の化学式を示す図である。
【図１７４】突起にイオン吸着能力を持たせるための添加材料の化学式を示す図である。
【図１７５】本発明の第４５実施例のＣＦ基板の構造を示す図である。
【図１７６】本発明の第４６実施例のパネル構造を示す図である。
【図１７７】第４６実施例の変形例のＣＦ基板の構造を示す図である。
【図１７８】第４６実施例の変形例のＣＦ基板の他の構造例を示す図である。
【図１７９】第４６実施例の変形例のＣＦ基板の他の構造例を示す図である。
【図１８０】第４６実施例の変形例のＣＦ基板の他の構造例を示す図である。
【図１８１】第４６実施例の変形例のＣＦ基板の他の構造例を示す図である。
【図１８２】第４６実施例の変形例のＣＦ基板の他の構造例を示す図である。
【図１８３】本発明の第４７実施例のＣＦ基板の突起・ＢＭ形成方法を示す図である。
【図１８４】第４７実施例のＣＦ基板の突起・ＢＭ形成方法を示す図である。
【図１８５】第４７実施例のパネル構造を示す図である。
【図１８６】本発明の第４８実施例のＣＦ基板のＢＭ製作方法を示す図である。
【図１８７】第４８実施例のパネル構造を示す図である。
【図１８８】本発明の第４９実施例のＣＦ基板の製作方法を示す図である。
【図１８９】第４９実施例のパネル構造を示す図である。
【図１９０】本発明の第５０実施例のＣＦ基板の製作方法を示す図である。
【図１９１】第５０実施例のパネル構造を示す図である。
【図１９２】本発明の第５１実施例のＣＦ基板の構造を示す図である。
【図１９３】第５１実施例の変形例を示す図である。
【図１９４】第５１実施例の変形例を示す図である。
【図１９５】第５１実施例の変形例を示す図である。
【図１９６】第５１実施例の変形例を示す図である。
【図１９７】本発明の液晶パネルを応用した表示装置を示す図である。
【図１９８】本発明の液晶パネルの応用例における表示装置の構成を示す図である。
【図１９９】本発明の液晶パネルの応用例における突起パターンの回転を示す図である。
【図２００】本発明の液晶パネルの製造工程を示すフローチャートである。
【図２０１】本発明の液晶パネルの突起形成工程を示すフローチャートである。
【図２０２】印刷により突起を形成するための装置の構成を示す図である。
【図２０３】液晶注入装置の構成を示す図である。
【図２０４】本発明の液晶パネルでの突起に対する注入口の配置例を示す図である。
【図２０５】本発明の液晶パネルでの突起に対する注入口の配置例を示す図である。
【図２０６】本発明の液晶パネルでの突起に対する注入口の配置例を示す図である。
【図２０７】本発明の液晶パネルでの注入口付近の電極構造を示す図である。
【図２０８】本発明の液晶パネルでポリウレタン系樹脂が混入した場合の表示異常の発生を示す図である。
【図２０９】ポリウレタン系樹脂の大きさと液晶汚染領域の大きさの関係を示す図である。
【図２１０】比抵抗の差による周波数に対する実効電圧の低下を示すシミュレーション結果を示す図である。
【図２１１】比抵抗の差による電荷の放電時間のシミュレーション結果を示す図である。
【図２１２】比抵抗の差による電荷の放電時間のシミュレーション結果を示す図である。
【図２１３】ＶＡ方式の液晶表示装置の構成を示す図である。
【図２１４】ＶＡ方式の液晶表示装置におけるコントラストの視角特性を示す図である。
【図２１５】ＶＡ方式の液晶表示装置において階調反転が生じる視角領域を示す図である。
【図２１６】ドメイン規制手段を有する新しいＶＡ方式パネルを使用した表示装置の構成を示す図である。
【図２１７】新しいＶＡ方式の液晶表示装置におけるコントラストの視角特性を示す図である。
【図２１８】新しいＶＡ方式の液晶表示装置における階調反転の視角特性を示す図である。
【図２１９】位相差フィルムの特性を説明する図である。
【図２２０】本発明の第５２実施例の液晶表示装置の構成を示す図である。
【図２２１】第５２実施例の液晶表示装置におけるコントラストの視角特性を示す図である。
【図２２２】第５２実施例の液晶表示装置における階調反転の視角特性を示す図である。
【図２２３】第５２実施例の液晶表示装置における斜めから見たコントラストが所定値になる角度の位相差量に対する変化を示す図である。
【図２２４】本発明の第５３実施例の液晶表示装置の構成を示す図である。
【図２２５】第５３実施例の液晶表示装置におけるコントラストの視角特性を示す図である。
【図２２６】第５３実施例の液晶表示装置における階調反転の視角特性を示す図である。
【図２２７】第５３実施例の液晶表示装置における斜めから見たコントラストが所定値になる角度の位相差量に対する変化を示す図である。
【図２２８】本発明の第５４実施例の液晶表示装置の構成を示す図である。
【図２２９】第５４実施例の液晶表示装置における斜めから見たコントラストが所定値になる角度の位相差量に対する変化を示す図である。
【図２３０】第５４実施例の液晶表示装置におけるコントラストに関する最適条件の液晶のリタデーション量に対する変化を示す図である。
【図２３１】第５４実施例の液晶表示装置において階調反転を生じない限界角の位相差量に対する変化を示す図である。
【図２３２】第５４実施例の液晶表示装置における階調反転に関する最適条件の液晶のリタデーション量に対する変化を示す図である。
【図２３３】本発明の第５５実施例の液晶表示装置におけるコントラストの視角特性を示す図である。
【図２３４】第５５実施例の液晶表示装置における階調反転の視角特性を示す図である。
【図２３５】本発明の第５６実施例の液晶表示装置の構成を示す図である。
【図２３６】第５６実施例の液晶表示装置におけるコントラストの視角特性を示す図である。
【図２３７】第５６実施例の液晶表示装置における階調反転の視角特性を示す図である。
【図２３８】第５６実施例の液晶表示装置におけるコントラストに関する最適条件の液晶のリタデーション量に対する変化を示す図である。
【図２３９】本発明の第５７実施例の液晶表示装置の構成を示す図である。
【図２４０】第５７実施例の液晶表示装置におけるコントラストの視角特性を示す図である。
【図２４１】第５７実施例の液晶表示装置における階調反転の視角特性を示す図である。
【図２４２】第５７実施例の液晶表示装置におけるコントラストに関する最適条件の液晶のリタデーション量に対する変化を示す図である。
【図２４３】本発明の第５８実施例の液晶表示装置の構成を示す図である。
【図２４４】第５８実施例の液晶表示装置におけるコントラストの視角特性を示す図である。
【図２４５】第５８実施例の液晶表示装置における階調反転の視角特性を示す図である。
【図２４６】第５８実施例の液晶表示装置におけるコントラストに関する最適条件の液晶のリタデーション量に対する変化を示す図である。
【図２４７】本発明の第５９実施例の液晶表示装置の構成を示す図である。
【図２４８】第５９実施例の液晶表示装置におけるコントラストの視角特性を示す図である。
【図２４９】第５９実施例の液晶表示装置における階調反転の視角特性を示す図である。
【図２５０】第５９実施例の液晶表示装置におけるコントラストに関する最適条件の液晶のリタデーション量に対する変化を示す図である。
【図２５１】第５９実施例の液晶表示装置におけるコントラストに関する最適条件の液晶のリタデーション量に対する変化を示す図である。
【図２５２】本発明の第３２実施例の液晶パネルの特性の測定結果を示す図である。
【図２５３】突起にイオン吸着能力を持たせる処理を行った時のイオン密度の変化を示す図である。
【図２５４】本発明の第５１実施例の変形例の液晶パネルの製作方法を示す図である。
【図２５５】第２実施例の変形例の突起パターンと断面構造を示す図である。
【図２５６】第２実施例の変形例の突起パターンを示す図である。
【図２５７】第１６実施例の変形例の突起パターンと断面構造を示す図である。
【図２５８】第１０実施例の変形例における補助突起の配置を示す図である。
【符号の説明】
９…画素
１１、１５…偏光板
１２…ＣＦ側電極
１３…画素電極
１４…液晶分子
１６、１７…ガラス基板
１８、１９…電極
２０、２０Ａ、２０Ｂ…ドメイン規制手段（突起）
２１…ドメイン規制手段（スリット）
２２…垂直配向膜
２３…ドメイン規制手段（窪み）
３１…ゲートバス
３２…アドレスバス
３３…ＴＦＴ
３４…遮光膜
３５…ＣＳ電極
４１…ソース
４２…ドレイン
４５…スペーサ
【図１】
0003556160.tif 000002
【図２】
0003556160.tif 000003
【図３】
0003556160.tif 000004
【図４】
0003556160.tif 000005
【図５】
0003556160.tif 000006
【図６】
0003556160.tif 000007
【図７】
0003556160.tif 000008
【図８】
0003556160.tif 000009
【図９】
0003556160.tif 000010
【図１０】
0003556160.tif 000011
【図１１】
0003556160.tif 000012
【図１２】
0003556160.tif 000013
【図１３】
0003556160.tif 000014
【図１４】
0003556160.tif 000015
【図１５】
0003556160.tif 000016
【図１６】
0003556160.tif 000017
【図１７】
0003556160.tif 000018
【図１８】
0003556160.tif 000019
【図１９】
0003556160.tif 000020
【図２０】
0003556160.tif 000021
【図２１】
0003556160.tif 000022
【図２２】
0003556160.tif 000023
【図２３】
0003556160.tif 000024
【図２４】
0003556160.tif 000025
【図２５】
0003556160.tif 000026
【図２６】
0003556160.tif 000027
【図２７】
0003556160.tif 000028
【図２８】
0003556160.tif 000029
【図２９】
0003556160.tif 000030
【図３０】
0003556160.tif 000031
【図３１】
0003556160.tif 000032
【図３２】
0003556160.tif 000033
【図３３】
0003556160.tif 000034
【図３４】
0003556160.tif 000035
【図３５】
0003556160.tif 000036
【図３６】
0003556160.tif 000037
【図３７】
0003556160.tif 000038
【図３８】
0003556160.tif 000039
【図３９】
0003556160.tif 000040
【図４０】
0003556160.tif 000041
【図４１】
0003556160.tif 000042
【図４２】
0003556160.tif 000043
【図４３】
0003556160.tif 000044
【図４４】
0003556160.tif 000045
【図４５】
0003556160.tif 000046
【図４６】
0003556160.tif 000047
【図４７】
0003556160.tif 000048
【図４８】
0003556160.tif 000049
【図４９】
0003556160.tif 000050
【図５０】
0003556160.tif 000051
【図５１】
0003556160.tif 000052
【図５２】
0003556160.tif 000053
【図５３】
0003556160.tif 000054
【図５４】
0003556160.tif 000055
【図５５】
0003556160.tif 000056
【図５６】
0003556160.tif 000057
【図５７】
0003556160.tif 000058
【図５８】
0003556160.tif 000059
【図５９】
0003556160.tif 000060
【図６０】
0003556160.tif 000061
【図６１】
0003556160.tif 000062
【図６２】
0003556160.tif 000063
【図６３】
0003556160.tif 000064
【図６４】
0003556160.tif 000065
【図６５】
0003556160.tif 000066
【図６６】
0003556160.tif 000067
【図６７】
0003556160.tif 000068
【図６８】
0003556160.tif 000069
【図６９】
0003556160.tif 000070
【図７０】
0003556160.tif 000071
【図７１】
0003556160.tif 000072
【図７２】
0003556160.tif 000073
【図７３】
0003556160.tif 000074
【図７４】
0003556160.tif 000075
【図７５】
0003556160.tif 000076
【図７６】
0003556160.tif 000077
【図７７】
0003556160.tif 000078
【図７８】
0003556160.tif 000079
【図７９】
0003556160.tif 000080
【図８０】
0003556160.tif 000081
【図８１】
0003556160.tif 000082
【図８２】
0003556160.tif 000083
【図８３】
0003556160.tif 000084
【図８４】
0003556160.tif 000085
【図８５】
0003556160.tif 000086
【図８６】
0003556160.tif 000087
【図８７】
0003556160.tif 000088
【図８８】
0003556160.tif 000089
【図８９】
0003556160.tif 000090
【図９０】
0003556160.tif 000091
【図９１】
0003556160.tif 000092
【図９２】
0003556160.tif 000093
【図９３】
0003556160.tif 000094
【図９４】
0003556160.tif 000095
【図９５】
0003556160.tif 000096
【図９６】
0003556160.tif 000097
【図９７】
0003556160.tif 000098
【図９８】
0003556160.tif 000099
【図９９】
0003556160.tif 000100
【図１００】
0003556160.tif 000101
【図１０１】
0003556160.tif 000102
【図１０２】
0003556160.tif 000103
【図１０３】
0003556160.tif 000104
【図１０４】
0003556160.tif 000105
【図１０５】
0003556160.tif 000106
【図１０６】
0003556160.tif 000107
【図１０７】
0003556160.tif 000108
【図１０８】
0003556160.tif 000109
【図１０９】
0003556160.tif 000110
【図１１０】
0003556160.tif 000111
【図１１１】
0003556160.tif 000112
【図１１２】
0003556160.tif 000113
【図１１３】
0003556160.tif 000114
【図１１４】
0003556160.tif 000115
【図１１５】
0003556160.tif 000116
【図１１６】
0003556160.tif 000117
【図１１７】
0003556160.tif 000118
【図１１８】
0003556160.tif 000119
【図１１９】
0003556160.tif 000120
【図１２０】
0003556160.tif 000121
【図１２１】
0003556160.tif 000122
【図１２２】
0003556160.tif 000123
【図１２３】
0003556160.tif 000124
【図１２４】
0003556160.tif 000125
【図１２５】
0003556160.tif 000126
【図１２６】
0003556160.tif 000127
【図１２７】
0003556160.tif 000128
【図１２８】
0003556160.tif 000129
【図１２９】
0003556160.tif 000130
【図１３０】
0003556160.tif 000131
【図１３１】
0003556160.tif 000132
【図１３２】
0003556160.tif 000133
【図１３３】
0003556160.tif 000134
【図１３４】
0003556160.tif 000135
【図１３５】
0003556160.tif 000136
【図１３６】
0003556160.tif 000137
【図１３７】
0003556160.tif 000138
【図１３８】
0003556160.tif 000139
【図１３９】
0003556160.tif 000140
【図１４０】
0003556160.tif 000141
【図１４１】
0003556160.tif 000142
【図１４２】
0003556160.tif 000143
【図１４３】
0003556160.tif 000144
【図１４４】
0003556160.tif 000145
【図１４５】
0003556160.tif 000146
【図１４６】
0003556160.tif 000147
【図１４７】
0003556160.tif 000148
【図１４８】
0003556160.tif 000149
【図１４９】
0003556160.tif 000150
【図１５０】
0003556160.tif 000151
【図１５１】
0003556160.tif 000152
【図１５２】
0003556160.tif 000153
【図１５３】
0003556160.tif 000154
【図１５４】
0003556160.tif 000155
【図１５５】
0003556160.tif 000156
【図１５６】
0003556160.tif 000157
【図１５７】
0003556160.tif 000158
【図１５８】
0003556160.tif 000159
【図１５９】
0003556160.tif 000160
【図１６０】
0003556160.tif 000161
【図１６１】
0003556160.tif 000162
【図１６２】
0003556160.tif 000163
【図１６３】
0003556160.tif 000164
【図１６４】
0003556160.tif 000165
【図１６５】
0003556160.tif 000166
【図１６６】
0003556160.tif 000167
【図１６７】
0003556160.tif 000168
【図１６８】
0003556160.tif 000169
【図１６９】
0003556160.tif 000170
【図１７０】
0003556160.tif 000171
【図１７１】
0003556160.tif 000172
【図１７２】
0003556160.tif 000173
【図１７３】
0003556160.tif 000174
【図１７４】
0003556160.tif 000175
【図１７５】
0003556160.tif 000176
【図１７６】
0003556160.tif 000177
【図１７７】
0003556160.tif 000178
【図１７８】
0003556160.tif 000179
【図１７９】
0003556160.tif 000180
【図１８０】
0003556160.tif 000181
【図１８１】
0003556160.tif 000182
【図１８２】
0003556160.tif 000183
【図１８３】
0003556160.tif 000184
【図１８４】
0003556160.tif 000185
【図１８５】
0003556160.tif 000186
【図１８６】
0003556160.tif 000187
【図１８７】
0003556160.tif 000188
【図１８８】
0003556160.tif 000189
【図１８９】
0003556160.tif 000190
【図１９０】
0003556160.tif 000191
【図１９１】
0003556160.tif 000192
【図１９２】
0003556160.tif 000193
【図１９３】
0003556160.tif 000194
【図１９４】
0003556160.tif 000195
【図１９５】
0003556160.tif 000196
【図１９６】
0003556160.tif 000197
【図１９７】
0003556160.tif 000198
【図１９８】
0003556160.tif 000199
【図１９９】
0003556160.tif 000200
【図２００】
0003556160.tif 000201
【図２０１】
0003556160.tif 000202
【図２０２】
0003556160.tif 000203
【図２０３】
0003556160.tif 000204
【図２０４】
0003556160.tif 000205
【図２０５】
0003556160.tif 000206
【図２０６】
0003556160.tif 000207
【図２０７】
0003556160.tif 000208
【図２０８】
0003556160.tif 000209
【図２０９】
0003556160.tif 000210
【図２１０】
0003556160.tif 000211
【図２１１】
0003556160.tif 000212
【図２１２】
0003556160.tif 000213
【図２１３】
0003556160.tif 000214
【図２１４】
0003556160.tif 000215
【図２１５】
0003556160.tif 000216
【図２１６】
0003556160.tif 000217
【図２１７】
0003556160.tif 000218
【図２１８】
0003556160.tif 000219
【図２１９】
0003556160.tif 000220
【図２２０】
0003556160.tif 000221
【図２２１】
0003556160.tif 000222
【図２２２】
0003556160.tif 000223
【図２２３】
0003556160.tif 000224
【図２２４】
0003556160.tif 000225
【図２２５】
0003556160.tif 000226
【図２２６】
0003556160.tif 000227
【図２２７】
0003556160.tif 000228
【図２２８】
0003556160.tif 000229
【図２２９】
0003556160.tif 000230
【図２３０】
0003556160.tif 000231
【図２３１】
0003556160.tif 000232
【図２３２】
0003556160.tif 000233
【図２３３】
0003556160.tif 000234
【図２３４】
0003556160.tif 000235
【図２３５】
0003556160.tif 000236
【図２３６】
0003556160.tif 000237
【図２３７】
0003556160.tif 000238
【図２３８】
0003556160.tif 000239
【図２３９】
0003556160.tif 000240
【図２４０】
0003556160.tif 000241
【図２４１】
0003556160.tif 000242
【図２４２】
0003556160.tif 000243
【図２４３】
0003556160.tif 000244
【図２４４】
0003556160.tif 000245
【図２４５】
0003556160.tif 000246
【図２４６】
0003556160.tif 000247
【図２４７】
0003556160.tif 000248
【図２４８】
0003556160.tif 000249
【図２４９】
0003556160.tif 000250
【図２５０】
0003556160.tif 000251
【図２５１】
0003556160.tif 000252
【図２５２】
0003556160.tif 000253
【図２５３】
0003556160.tif 000254
【図２５４】
0003556160.tif 000255
【図２５５】
0003556160.tif 000256
【図２５６】
0003556160.tif 000257
【図２５７】
0003556160.tif 000258
【図２５８】
0003556160.tif 000259