(57)【要約】【課題】表示品位を高く保った状態で、視野角の変化に伴うコントラストの変化の程度を低減し、視野角による表示状態の変化を抑制することができる液晶パネルを提供する。【解決手段】アクティブマトリクス基板３１における液晶層３２に接する面上に、複数の窪み部４２が設けられているとともに、対向基板３０における液晶層３２に接する面上に、複数の凸部４１が設けられる。窪み部４２は、その中心部が最も深く、周縁に近づくにつれて連続的に深さが浅くなっていく窪み形状であり、断面形状が折れ線部分のない曲線となっている。また、凸部４１は、その中心部が最も高く、周縁に近づくにつれて連続的に高さが低くなっていく凸形状であり、断面形状が折れ線部分のない曲線となっている。また、基板の面に垂直な方向から見て、窪み部４２の中心位置と凸部４１の中心位置とが一致している。【選択図】図１
2009109765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素電極、走査信号線、およびデータ信号線が形成されたアクティブマトリクス基板と、これに対向する対向基板と、上記アクティブマトリクス基板と上記対向基板との間に配された液晶層とを備え、垂直配向方式によって表示が行われる液晶パネルであって、
上記アクティブマトリクス基板および上記対向基板のうち、どちらか一方の基板における上記液晶層に接する面上に、複数の窪み部が設けられているとともに、上記アクティブマトリクス基板および上記対向基板のうち、他方の基板における上記液晶層に接する面上に、複数の凸部が設けられており、
上記窪み部が、該窪み部の中心部が最も深く、該窪み部の周縁に近づくにつれて連続的に深さが浅くなっていく窪み形状であり、該窪み部を上記基板の面に平行な方向から見た際の断面形状が、折れ線部分のない曲線となっており、
上記凸部が、該凸部の中心部が最も高く、該凸部の周縁に近づくにつれて連続的に高さが低くなっていく凸形状であり、該凸部を上記基板の面に平行な方向から見た際の断面形状が、折れ線部分のない曲線となっており、
上記基板の面に垂直な方向から見て、上記窪み部の中心位置と、上記凸部の中心位置とが一致していることを特徴とする液晶パネル。
【請求項２】
上記窪み部が、円弧の回転体形状である部分球面の内側面形状となっていることを特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
【請求項３】
上記凸部が、円弧の回転体形状である部分球面の外側面形状となっていることを特徴とする請求項１または２記載の液晶パネル。
【請求項４】
上記窪み部の平面形状と上記凸部の平面形状とが同じ大きさとなっているとともに、上記窪み部の断面形状と、上記凸部の断面形状とが同じとなっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶パネル。
【請求項５】
窪み部および凸部の断面形状において、中心から周縁部にいたるまでの各点における接線と上記基板面とのなす角度の平均値としての平均傾斜角が、２０°以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶パネル。
【請求項６】
上記窪み部が上記アクティブマトリクス基板に設けられるとともに、
上記窪み部が、上記アクティブマトリクス基板の面に垂直な方向から見て、上記データ信号線が形成されている領域上には形成されていないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶パネル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶パネルとそのドライバとを備えることを特徴とする液晶表示ユニット。
【請求項８】
請求項７記載の液晶表示ユニットと照明装置とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項８記載の液晶表示装置と、テレビジョン放送を受信するチューナ部とを備えることを特徴とするテレビジョン受像機。
【請求項１０】
画素電極、走査信号線、およびデータ信号線が形成されたアクティブマトリクス基板と、これに対向する対向基板と、上記アクティブマトリクス基板と上記対向基板との間に配された液晶層とを備え、垂直配向方式によって表示が行われる液晶パネルの製造方法であって、
上記アクティブマトリクス基板および上記対向基板のうち、どちらか一方の基板における上記液晶層に接する面上に、複数の窪み部を設けるステップと、
上記アクティブマトリクス基板および上記対向基板のうち、他方の基板における上記液晶層に接する面上に、複数の凸部が設けるステップとを有し、
上記窪み部が、該窪み部の中心部が最も深く、該窪み部の周縁に近づくにつれて連続的に深さが浅くなっていく窪み形状であり、該窪み部を上記基板の面に平行な方向から見た際の断面形状が、折れ線部分のない曲線となっており、
上記凸部が、該凸部の中心部が最も高く、該凸部の周縁に近づくにつれて連続的に高さが低くなっていく凸形状であり、該凸部を上記基板の面に平行な方向から見た際の断面形状が、折れ線部分のない曲線となっており、
上記基板の面に垂直な方向から見て、上記窪み部の中心位置と、上記凸部の中心位置とが一致していることを特徴とする液晶パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直配向方式によって表示が行われる液晶パネル、液晶表示ユニット、液晶表示装置、テレビジョン受像機、および、液晶パネルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、高精細、薄型、軽量および低消費電力等の優れた特長を有する平面表示装置である。近年、表示性能の向上、生産能力の向上および他の表示装置に対する価格競争力の向上に伴い、液晶表示装置の市場規模が急速に拡大している。このような液晶表示装置において、コントラスト比の増大および視野角特性の改善を図るための技術として、垂直配向方式（ＶＡ（Vertical Alignment）方式）の液晶表示装置が提案されている。
【０００３】
ＶＡ方式の液晶表示装置では、基板間に充填されている液晶は、電圧が印加されていない状態で基板面に対してほぼ垂直となるように配向する。この状態では、液晶表示装置に入射した光の偏光面は液晶層中でほぼ回転されない。一方、電圧が印加されると、液晶は電圧値に応じて基板面に対して垂直となる方向から角度がついた状態で配向する。この状態では、液晶表示装置に入射した光の偏光面は液晶層中で回転される。よって、液晶表示装置の光入射側および光出射側に配置される２枚の偏光板が、その偏光軸が互いにクロスニコルの関係となるように配置されることによって、電圧無印加時に黒表示、電圧印加時に白表示となるノーマリブラック表示が実現される。
【０００４】
図１３は、従来のＶＡ方式の液晶表示装置１００における１つの画素およびその周辺を拡大して示した（透視）平面図である。また、図１４（ａ）は、図１３におけるＡ−Ａ’線における断面図、図１４（ｂ）は、図１３におけるＢ−Ｂ’線における断面図を示している。液晶表示装置１００は、アクティブマトリクス基板１３１、対向基板１３０、および、液晶層１３２を備えている。
【０００５】
アクティブマトリクス基板１３１は、交差配置された複数の走査信号線１１６および複数のデータ信号線１１５が設けられており、走査信号線１１６およびデータ信号線１１５の各交点近傍には、ＴＦＴ１１２（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）が設けられている。また、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、アクティブマトリクス基板１３１の積層構造としては、透光性を有する基板１０１、走査信号線１１６、補助容量（保持容量）配線（ＣＳ配線）１１８、ゲート絶縁膜１０２、ａ−Ｓｉ層１０３、ｎ＋−Ｓｉ層１０６、ソース電極１１９、ドレイン電極１０８、ドレイン引き出し電極１０７、補助容量上部電極１２０、第１層間絶縁膜１０４、第２層間絶縁膜１０５、および画素電極１１７が積層されている。
【０００６】
対向基板１３０は、透光性を有する基板１２４上に、カラーフィルタ層１２３およびブラックマトリクス層１２５が設けられ、さらにその上層に対向電極１２２が形成された構成となっている。また、対向電極１２２の所定の位置には、液晶層の配向制御用のリベット１２１が設けられている。
【０００７】
ＴＦＴ１１２のゲート電極は、走査信号線１１６によって構成され、ＴＦＴ１１２のソース電極１１９は、データ信号線１１５に接続されている。また、ＴＦＴ１１２におけるドレイン電極１０８と画素電極１１７との間に配される絶縁膜には穴が開けられており、これによってドレイン電極１０８と画素電極１１７とを接続するコンタクトホール１１０が形成されている。画素電極１１７はＩＴＯ等によって構成される透明電極であり、アクティブマトリクス基板１３１下からの光（バックライト光）を透過させる。
【０００８】
また、ドレイン電極１０８がドレイン引き出し電極１０７を介して補助容量上部電極１２０に接続される。補助容量上部電極１２０は、補助容量配線１１８とともに補助容量を形成する。この補助容量は、ＴＦＴ１１２のオフ期間中における液晶層の自己放電を回避する等の機能を有する。
【０００９】
このアクティブマトリクス基板１３１においては、走査信号線１１６に送られる走査信号（ゲートＯＮ電圧）によってＴＦＴ１１２がＯＮ（ソース電極１１９とドレイン電極１０８とが導通状態）状態となり、この状態においてデータ信号線１１５に送られるデータ信号（信号電圧）が、ソース電極１１９、ドレイン電極１０８およびドレイン引き出し電極１０７を介して画素電極１１７に書き込まれる。
【特許文献１】特開2005-221588号公報（2005年8月18日公開）
【特許文献２】特開2002-202511公報（2002年7月19日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記した従来の構成の場合、電圧無印加時において、リベット１２１の近傍では、その形状に合わせた方向で液晶分子が配向するが、反対側の基板は平面となっているので、リベット１２１から離れた場所に存在する液晶分子は、基板面に垂直に配向していることになる。よって、基板面に垂直な方向から液晶表示装置１００を観察すると、液晶分子による複屈折作用はほとんど生じないので、光はほとんど透過しないことになる。また、基板面に垂直な方向から所定の角度傾いた方向から液晶表示装置１００を観察すると、液晶分子による複屈折作用がある程度生じることになり、光がある程度透過することになる。すなわち、この場合、液晶表示装置１００に対する観察方向（視野角）によって、電圧無印加時における黒レベルが大きく変化することになる。
【００１１】
また、電圧印加時においては、液晶分子の配向の向きは印加されている電圧に応じて決まることになるので、基板面に垂直な方向に対する液晶分子の配向の角度はほぼ均一となる。この場合、視野角の変化によって複屈折作用の程度が変わることになるので、視野角が変わると明るさが変化することになる。
【００１２】
すなわち、従来の構成の場合、正面コントラストは高いが、視野角が正面から傾いた場合にはコントラストが大きく低下することになる。よって、例えばデジタルカメラやビデオカメラの表示画面を液晶表示装置で構成する場合、視野角の変化に伴うコントラストの変化は小さい方が好ましいので、これに対応することができないという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、表示品位を高く保った状態で、視野角の変化に伴うコントラストの変化の程度を低減し、視野角による表示状態の変化を抑制することができる液晶パネル、液晶表示ユニット、液晶表示装置、テレビジョン受像機、および、液晶パネルの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る液晶パネルは、上記課題を解決するために、画素電極、走査信号線、およびデータ信号線が形成されたアクティブマトリクス基板と、これに対向する対向基板と、上記アクティブマトリクス基板と上記対向基板との間に配された液晶層とを備え、垂直配向方式によって表示が行われる液晶パネルであって、上記アクティブマトリクス基板および上記対向基板のうち、どちらか一方の基板における上記液晶層に接する面上に、複数の窪み部が設けられているとともに、上記アクティブマトリクス基板および上記対向基板のうち、他方の基板における上記液晶層に接する面上に、複数の凸部が設けられており、上記窪み部が、該窪み部の中心部が最も深く、該窪み部の周縁に近づくにつれて連続的に深さが浅くなっていく窪み形状であり、該窪み部を上記基板の面に平行な方向から見た際の断面形状が、折れ線部分のない曲線となっており、上記凸部が、該凸部の中心部が最も高く、該凸部の周縁に近づくにつれて連続的に高さが低くなっていく凸形状であり、該凸部を上記基板の面に平行な方向から見た際の断面形状が、折れ線部分のない曲線となっており、上記基板の面に垂直な方向から見て、上記窪み部の中心位置と、上記凸部の中心位置とが一致している構成である。
【００１５】
上記の構成では、垂直配向方式によって表示が行われるようになっている。この場合、電圧無印加時には、アクティブマトリクス基板の液晶層側の面および対向基板の液晶層側の面に対して垂直に配向することになる。ここで、窪み部および凸部の面に近い位置に存在する液晶分子は、窪み部および凸部の面の形状に合わせて、中心部では基板面に垂直に配向し、中心部から周縁に近づくにつれて徐々に配向方向が傾くことになる。また、窪み部と凸部とは互いに対向する位置に配置されているので、互いに対向する窪み部と凸部との間に存在する液晶分子は、窪み部および凸部の形状に合わせて、中心部では基板面に垂直に配向し、中心部から周縁に近づくにつれて徐々に配向方向が傾いた状態となる。
【００１６】
これに対して、例えば窪み部および凸部のどちらか一方のみが形成されている場合、形成されている窪み部または凸部の近傍では、その形状に合わせた方向で液晶分子が配向するが、反対側の基板は平面となっているので、形成されている窪み部または凸部から離れた場所に存在する液晶分子は、基板面に垂直に配向していることになる。
【００１７】
すなわち、上記本発明の構成によれば、電圧無印加時において、液晶分子の配向の向きを、基板面に垂直な方向に対して０°から所定の角度まで連続的に変化した状態とすることができる。
【００１８】
ここで、電圧無印加時において、液晶分子の配向の向きがほぼ均一に基板面に垂直となっている場合、液晶パネルに対する観察方向（視野角）によって、電圧無印加時における黒レベルが大きく変化することになる。一方、本発明の構成の場合、基板面に垂直な方向から液晶パネルを観察すると、基板面に垂直に配向している液晶分子からは複屈折作用は生じないが、基板面に垂直な方向から傾いている液晶分子からは複屈折作用が生じることになる。よって、光は若干透過することになる。また、基板面に垂直な方向から所定の角度傾いた方向から液晶パネルを観察すると、該視野角方向に垂直に配向している液晶分子からは複屈折作用は生じないが、該視野角方向から傾いている液晶分子からは複屈折作用が生じることになる。よって、この場合も光は若干透過することになる。すなわち、本発明の構成の場合、電圧無印加時における黒レベルの度合いは若干弱まるが、視野角の変化に伴う黒レベルの変化は抑えられることになる。
【００１９】
また、電圧印加時において、窪み部および凸部が形成されていない場合には、基板面に垂直な方向に対する液晶分子の配向の角度はほぼ均一となる。この場合、視野角の変化によって複屈折作用の程度が変わることになるので、視野角が変わると明るさが変化することになる。一方、本発明の構成の場合、窪み部および凸部の影響によって液晶層内に生じる電界も窪み部および凸部の形状に合わせて傾くことになる。よって、視野角が変化したとしても、複屈折作用の程度の変化は抑えられるので、視野角の変化に伴う明るさの変化は抑えられることになる。
【００２０】
また、本発明の構成では、窪み部および凸部を基板面に平行な方向から見た際の断面形状が折れ線部分のない曲線となっている。例えば、断面形状において折れ線部分が存在する場合、その折れ線部分における液晶分子の配向方向は任意となるので、配向が不安定となり、表示品位が乱れることが考えられる。これに対して、上記の本発明の構成の場合、窪み部および凸部の面の角度が、徐々に変化することになるので、液晶分子の配向安定性を高めることができる。よって、表示品位を高めることができる。
【００２１】
すなわち、本発明の構成によれば、表示品位を高く保った状態で、視野角の変化に伴うコントラストの変化の程度を低減し、視野角による表示状態の変化を抑制することができる。
【００２２】
また、本発明に係る液晶パネルは、上記の構成において、上記窪み部が、円弧の回転体形状である部分球面の内側面形状となっている構成としてもよい。
【００２３】
また、本発明に係る液晶パネルは、上記の構成において、上記凸部が、円弧の回転体形状である部分球面の外側面形状となっている構成としてもよい。
【００２４】
上記のような形状の窪み部または凸部は、例えば感光性を有する樹脂に対してハーフトーン露光（詳細は後述する）を行うことによって形成することが可能である。よって、窪み部または凸部の形成を、既存の液晶パネル製造プロセスによって実現することができるので、製造コストの増大を抑えることができる。
【００２５】
また、本発明に係る液晶パネルは、上記の構成において、上記窪み部の平面形状と上記凸部の平面形状とが同じ大きさとなっているとともに、上記窪み部の断面形状と、上記凸部の断面形状とが同じとなっている構成としてもよい。
【００２６】
上記の構成によれば、窪み部と凸部とが対向して配置されている領域において、液晶層の厚みをほぼ一定にすることができる。さらに言えば、窪み部と凸部とが対向して配置されている領域と、それ以外の領域との間でも、液晶層の厚みをほぼ一定にすることができる。このように、液晶層の厚みが場所によらずほぼ一定であれば、液晶層を光が通過する際の光路長がほぼ一定となり、表示品位を高めることができる。
【００２７】
また、本発明に係る液晶パネルは、上記の構成において、窪み部および凸部の断面形状において、中心から周縁部にいたるまでの各点における接線と上記基板面とのなす角度の平均値としての平均傾斜角が、２０°以下である構成としてもよい。
【００２８】
上記の構成が好ましい理由は次のとおりである。すなわち、後述するシミュレーション結果より、平均傾斜角が２０°を越えると、視野角０°のときのコントラスト（正面コントラスト）が、視野角が０°以外のときのコントラスト（斜めからのコントラスト）よりも低くなるからである。また、後述するシミュレーション結果より、平均傾斜角が２０°以内であれば、一般的に使用頻度の高い０°〜３０°程度の視野角の範囲において、コントラスト低下率が−１０％以下に抑えられるからである。ここで、コントラスト低下率とは、（ある視野角でのコントラスト−正面コントラスト）×１００／正面コントラストで求められる値である。
【００２９】
また、本発明に係る液晶パネルは、上記の構成において、上記窪み部が上記アクティブマトリクス基板に設けられるとともに、上記窪み部が、上記アクティブマトリクス基板の面に垂直な方向から見て、上記データ信号線が形成されている領域上には形成されていない構成としてもよい。
【００３０】
上記の構成によれば、データ信号線が形成されている領域上に窪み部が形成されることによって、画素電極とデータ信号線との距離が短くなり、画素電極とデータ信号線との間で生じる寄生容量が増加してしまうことを防止することができる。
【００３１】
また、本発明に係る液晶表示ユニットは、上記液晶パネルとドライバとを備える構成とすることができる。
【００３２】
また、本発明に係る液晶表示装置は、上記液晶表示ユニットと照明装置とを備える構成とすることができる。
【００３３】
また、本発明に係るテレビジョン受像機は、上記液晶表示装置と、テレビジョン放送を受信するチューナ部とを備える構成とすることができる。
【００３４】
また、本発明に係る液晶パネルの製造方法は、画素電極、走査信号線、およびデータ信号線が形成されたアクティブマトリクス基板と、これに対向する対向基板と、上記アクティブマトリクス基板と上記対向基板との間に配された液晶層とを備え、垂直配向方式によって表示が行われる液晶パネルの製造方法であって、上記アクティブマトリクス基板および上記対向基板のうち、どちらか一方の基板における上記液晶層に接する面上に、複数の窪み部を設けるステップと、上記アクティブマトリクス基板および上記対向基板のうち、他方の基板における上記液晶層に接する面上に、複数の凸部が設けるステップとを有し、上記窪み部が、該窪み部の中心部が最も深く、該窪み部の周縁に近づくにつれて連続的に深さが浅くなっていく窪み形状であり、該窪み部を上記基板の面に平行な方向から見た際の断面形状が、折れ線部分のない曲線となっており、上記凸部が、該凸部の中心部が最も高く、該凸部の周縁に近づくにつれて連続的に高さが低くなっていく凸形状であり、該凸部を上記基板の面に平行な方向から見た際の断面形状が、折れ線部分のない曲線となっており、上記基板の面に垂直な方向から見て、上記窪み部の中心位置と、上記凸部の中心位置とが一致している方法である。
【００３５】
上記の方法によれば、上記したように、表示品位を高く保った状態で、視野角の変化に伴うコントラストの変化の程度を低減し、視野角による表示状態の変化を抑制することができる液晶パネルを提供することができる。
【発明の効果】
【００３６】
以上のように、本発明に係る液晶パネルは、上記アクティブマトリクス基板および上記対向基板のうち、どちらか一方の基板における上記液晶層に接する面上に、複数の窪み部が設けられているとともに、上記アクティブマトリクス基板および上記対向基板のうち、他方の基板における上記液晶層に接する面上に、複数の凸部が設けられており、上記窪み部が、該窪み部の中心部が最も深く、該窪み部の周縁に近づくにつれて連続的に深さが浅くなっていく窪み形状であり、該窪み部を上記基板の面に平行な方向から見た際の断面形状が、折れ線部分のない曲線となっており、上記凸部が、該凸部の中心部が最も高く、該凸部の周縁に近づくにつれて連続的に高さが低くなっていく凸形状であり、該凸部を上記基板の面に平行な方向から見た際の断面形状が、折れ線部分のない曲線となっており、上記基板の面に垂直な方向から見て、上記窪み部の中心位置と、上記凸部の中心位置とが一致している構成である。これにより、表示品位を高く保った状態で、視野角の変化に伴うコントラストの変化の程度を低減し、視野角による表示状態の変化を抑制することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３８】
（液晶パネルの第１の構成例）
図２は、本実施形態に係る第１の構成例としての液晶パネル５０における１つの画素およびその周辺を拡大して示した（透視）平面図である。また、図１（ａ）は、図２におけるＡ−Ａ’線における断面図、図１（ｂ）は、図２におけるＢ−Ｂ’線における断面図を示している。液晶パネル５０は、アクティブマトリクス基板３１、対向基板３０、および、液晶層３２を備えている。アクティブマトリクス基板３１と対向基板３０とは互いに対向して配置されるとともに、アクティブマトリクス基板３１と対向基板３０との間隙に液晶が封入されることによって液晶層３２が形成される。
【００３９】
本実施形態では、液晶層３２が負の誘電異方性を有するネマティック液晶材料を含む垂直配向型液晶層であることを想定している。すなわち、アクティブマトリクス基板３１の液晶層３２側の面、および、対向基板３０の液晶層３２側の面には、液晶を基板面に対して垂直に配向させる配向膜が設けられている。以上の構成により、本実施形態における液晶表示装置は、ＶＡ方式の液晶表示装置として機能することになる。すなわち、液晶層３２における液晶は、電圧が印加されていない状態で基板面に対してほぼ垂直となるように配向する。この状態では、液晶パネル５０に入射した光の偏光面は液晶層３２中でほぼ回転されない。一方、電圧が印加されると、液晶は電圧値に応じて基板面に対して垂直となる方向から角度がついた状態で配向する。この状態では、液晶パネル部に入射した光の偏光面は液晶層３２中で回転される。よって、液晶パネル５０の光入射側および光出射側に配置される２枚の偏光板が、その偏光軸が互いにクロスニコルの関係となるように配置されることによって、電圧無印加時に黒表示、電圧印加時に白表示となるノーマリブラック表示が実現される。
【００４０】
アクティブマトリクス基板３１は、互いに平行となるように配置された複数のデータ信号線１５…、該データ信号線１５…に直交する方向で互いに平行となるように配置された複数の走査信号線１６…、および、同じくデータ信号線１５…に直交する方向で互いに平行となるように配置された複数の補助（保持）容量配線（ＣＳ配線）１８…を備えている。同図に示す例では、データ信号線１５…は列方向（上下方向）に延伸するように形成され、走査信号線１６…および補助容量配線１８…は行方向（左右方向）に延伸するように形成される。
【００４１】
また、１つの画素は、隣り合う２本のデータ信号線１５・１５と、隣り合う２本の走査信号線１６・１６とで囲われた領域（画素領域）によって構成され、この画素領域内に、画素電極１７が形成されている。また、画素領域内の中心近傍を通過するように、補助容量配線１８が設けられる。すなわち、走査信号線１６、補助容量配線１８、および走査信号線１６がこの順で互いに平行となるように配置され、この組み合わせが列方向に順次繰り返されている。
【００４２】
走査信号線１６およびデータ信号線１５の各交点近傍には、ＴＦＴ１２（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）が設けられている。また、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、アクティブマトリクス基板３１は、透光性を有する絶縁性基板１上に、まず、走査信号線１６および補助容量配線１８が形成され、その上層にゲート絶縁膜２が形成されている。走査信号線１６が形成されている領域において、ゲート絶縁膜２の上層には、ａ−Ｓｉ層３およびｎ＋−Ｓｉ層６が形成され、さらにその上層にソース電極１９およびドレイン電極８が形成される。これにより、ＴＦＴ１２が形成される。ソース電極１９はデータ信号線１５と電気的に接続された状態で積層され、ドレイン電極８はドレイン引き出し配線７と電気的に接続された状態で積層される。
【００４３】
補助容量配線１８が形成されている領域において、ゲート絶縁膜２の上層には、補助容量上部電極２０が形成される。この補助容量上部電極２０と補助容量配線１８との間で補助容量が形成される。この補助容量は、ＴＦＴ１２のオフ期間中における液晶層３２の自己放電を回避する等の機能を有する。
【００４４】
そして、データ信号線１５、ＴＦＴ１２、ドレイン引き出し配線７、および補助容量上部電極２０の上層に、第１層間絶縁膜４および第２層間絶縁膜５が形成され、第２層間絶縁膜５上に画素電極１７が形成される。また、ＴＦＴ１２におけるドレイン電極８と画素電極１７との間に配される第１層間絶縁膜４および第２層間絶縁膜５には穴が開けられており、これによってドレイン電極８と画素電極１７とを接続するコンタクトホール１０が形成されている。画素電極１７はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等によって構成される透明電極であり、アクティブマトリクス基板３１の下からの光（バックライト光）を透過させる。なお、図示はしていないが、画素電極１７は配向膜に覆われている。
【００４５】
対向基板３０は、透光性を有する絶縁性基板２４上に、カラーフィルタ層２３およびブラックマトリクス層２５が設けられ、さらにその上層に対向電極２２が形成された構成となっている。
【００４６】
以上のような構成において、本実施形態における液晶パネル５０では、アクティブマトリクス基板３１における液晶層３２に接する面（以降、液晶層側の面と称する）上に複数の窪み部４２…が設けられているとともに、対向基板３０における液晶層側の面上に複数の凸部４１…が設けられている。以下、この窪み部４２および凸部４１について詳細に説明する。
【００４７】
窪み部４２は、アクティブマトリクス基板３１の面に垂直な方向から見た平面形状が円形状であり、円形状の中心部が最も深く、円形状の周縁に近づくにつれて連続的に深さが浅くなっていく窪み形状となっている。また、窪み部４２をアクティブマトリクス基板３１の面に平行な方向から見た際の断面形状が、折れ線部分のない曲線となっている。図１（ａ）および図１（ｂ）に示す例では、窪み部４２は、円弧の回転体形状である部分球面の内側面にほぼ近い形状となっている。
【００４８】
上記のような形状の窪み部４２が、アクティブマトリクス基板３１の液晶層側の面に複数形成されている。ここで、窪み部４２は、アクティブマトリクス基板３１の面に垂直な方向から見て、データ信号線１５が形成されている領域上には形成されていないことが好ましい。これは、データ信号線１５が形成されている領域上に窪み部４２が形成されることによって、画素電極１７とデータ信号線１５との距離が短くなり、画素電極１７とデータ信号線１５との間で生じる寄生容量が増加してしまうことを防止することを目的としている。
【００４９】
凸部４１は、対向基板３０の面に垂直な方向から見た平面形状が円形状であり、円形状の中心部が最も高く、円形状の周縁に近づくにつれて連続的に高さが低くなっていく凸形状となっている。また、凸部４１を対向基板３０の面に平行な方向から見た際の断面形状が、折れ線部分のない曲線となっている。図１（ａ）および図１（ｂ）に示す例では、凸部４１は、円弧の回転体形状である部分球面の外側面にほぼ近い形状となっている。
【００５０】
また、アクティブマトリクス基板３１または対向基板３０の面に垂直な方向から見て、窪み部４２の中心位置と、凸部４１の中心位置とが一致している。すなわち、窪み部４２と凸部４１とが液晶層３２を介して対向して配置されている。このように互いに対向して配置されている窪み部４２および凸部４１の組み合わせが複数設けられていることになる。
【００５１】
また、窪み部４２の平面形状としての円形状と、凸部４１の平面形状としての円形状とは、その大きさがほぼ同じとなっているとともに、窪み部４２の最大深さおよび断面形状と、凸部４１の最大高さおよび断面形状とがほぼ同じとなっている。これにより、窪み部４２と凸部４１とが対向して配置されている領域において、液晶層３２の厚みをほぼ一定にすることができる。さらに言えば、窪み部４２と凸部４１とが対向して配置されている領域と、それ以外の領域との間でも、液晶層３２の厚みをほぼ一定にすることができる。このように、液晶層３２の厚みが場所によらずほぼ一定であれば、液晶層３２を光が通過する際の光路長がほぼ一定となり、表示品位を高めることができる。
【００５２】
また、複数の窪み部４２…および凸部４１…は、平面形状における円形状の外延部同士が接するように隣接して設けられることが好ましい。これにより、アクティブマトリクス基板３１および対向基板３０の液晶層側の面の多くの部分を窪み部４２…および凸部４１…で埋めることが可能となり、後述する窪み部４２および凸部４１を設けることによる効果を高めることができる。また、隣り合う複数の窪み部４２同士および凸部４１同士が所定の間隔をおいて配置されている場合でも、この所定の間隔を小さくすることによって、アクティブマトリクス基板３１および対向基板３０の液晶層側の面の多くの部分を窪み部４２…および凸部４１…で埋めることが可能である。さらに、隣り合う複数の窪み部４２および凸部４１同士の外延部が重なっているような配置であってもよい。
【００５３】
（液晶の駆動状態）
ここで、本実施形態における液晶の駆動状態について説明する。まず、液晶層３２に対して電圧が印加されていない状態について説明する。電圧無印加時には、アクティブマトリクス基板３１の液晶層側の面および対向基板３０の液晶層側の面に設けられている配向膜の作用によって、液晶分子は各面に対して垂直に配向する。
【００５４】
ここで、窪み部４２および凸部４１近傍の液晶分子も、窪み部４２および凸部４１による面に垂直に配向しようとする。すなわち、窪み部４２の面に近い位置に存在する液晶分子は、窪み部４２の面の形状に合わせて、窪み部４２の中心部では基板面に垂直に配向し、中心部から周縁に近づくにつれて徐々に配向方向が傾くことになる。なお、ここで言う基板面とは、アクティブマトリクス基板３１または対向基板３０における平坦な部分の面に対応するものとする。
【００５５】
同様に、凸部４１の面に近い位置に存在する液晶分子は、凸部４１の面の形状に合わせて、凸部４１の中心部では基板面に垂直に配向し、中心部から周縁に近づくにつれて徐々に配向方向が傾くことになる。
【００５６】
また、上記のように、窪み部４２と凸部４１とは互いに対向する位置に配置されているとともに、その断面形状もほぼ同一となっている。したがって、互いに対向する窪み部４２と凸部４１との間に存在する液晶分子は、窪み部４２および凸部４１の形状に合わせて、中心部では基板面に垂直に配向し、中心部から周縁に近づくにつれて徐々に配向方向が傾いた状態となる。
【００５７】
これに対して、例えば窪み部４２および凸部４１のどちらか一方のみが形成されている場合、形成されている窪み部４２または凸部４１の近傍では、その形状に合わせた方向で液晶分子が配向するが、反対側の基板は平面となっているので、形成されている窪み部４２または凸部４１から離れた場所に存在する液晶分子は、基板面に垂直に配向していることになる。
【００５８】
すなわち、本実施形態の構成によれば、電圧無印加時において、液晶分子の配向の向きを、基板面に垂直な方向に対して０°から所定の角度まで連続的に変化した状態とすることができる。
【００５９】
ここで、電圧無印加時において、液晶分子の配向の向きがほぼ均一に基板面に垂直となっている場合、基板面に垂直な方向から液晶パネル５０を観察すると、液晶分子による複屈折作用はほとんど生じないので、光はほとんど透過しないことになる。また、基板面に垂直な方向から所定の角度傾いた方向から液晶パネル５０を観察すると、液晶分子による複屈折作用がある程度生じることになり、光がある程度透過することになる。すなわち、この場合、液晶パネル５０に対する観察方向（視野角）によって、電圧無印加時における黒レベルが大きく変化することになる。
【００６０】
一方、本実施形態の構成の場合、基板面に垂直な方向から液晶パネル５０を観察すると、基板面に垂直に配向している液晶分子からは複屈折作用は生じないが、基板面に垂直な方向から傾いている液晶分子からは複屈折作用が生じることになる。よって、光は若干透過することになる。また、基板面に垂直な方向から所定の角度傾いた方向から液晶パネル５０を観察すると、該視野角方向に垂直に配向している液晶分子からは複屈折作用は生じないが、該視野角方向から傾いている液晶分子からは複屈折作用が生じることになる。よって、この場合も光は若干透過することになる。すなわち、本実施形態の構成の場合、電圧無印加時における黒レベルの度合いは若干弱まるが、視野角の変化に伴う黒レベルの変化は抑えられることになる。
【００６１】
次に、液晶層３２に対して電圧が印加された状態について説明する。電圧印加時には、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。
【００６２】
ここで、窪み部４２および凸部４１の影響によって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という液晶分子の特性がある。また、窪み部４２および凸部４１の影響によって、液晶層３２内に生じる電界も傾くことになる。
【００６３】
以上のように、窪み部４２および凸部４１が形成されていると、その傾斜による配向効果と、窪み部４２および凸部４１近傍の斜めの電界との両方の効果によって、液晶が意図する方向に安定して配向した状態を作り出すことができる。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。
【００６４】
ここで、電圧印加時においては、液晶分子の配向の向きは印加されている電圧に応じて決まることになる。よって、窪み部４２および凸部４１が形成されていない場合には、基板面に垂直な方向に対する液晶分子の配向の角度はほぼ均一となる。この場合、視野角の変化によって複屈折作用の程度が変わることになるので、視野角が変わると明るさが変化することになる。
【００６５】
一方、本実施形態の構成の場合、窪み部４２および凸部４１の影響によって液晶層３２内に生じる電界も窪み部４２および凸部４１の形状に合わせて傾くことになる。よって、視野角が変化したとしても、複屈折作用の程度の変化は抑えられるので、視野角の変化に伴う明るさの変化は抑えられることになる。
【００６６】
なお、上記の例では、窪み部４２および凸部４１を基板面に平行な方向から見た際の断面形状が折れ線部分のない曲線となっている。例えば、断面形状において折れ線部分が存在する場合、その折れ線部分における液晶分子の配向方向は任意となるので、配向が不安定となり、表示品位が乱れることが考えられる。これに対して、上記の本実施形態の構成の場合、窪み部４２および凸部４１の面の角度が、徐々に変化することになるので、液晶分子の配向安定性を高めることができる。
【００６７】
また、上記の例では、窪み部４２および凸部４１は、部分球面の内側面および外側面にそれぞれ近い形状となっているが、これに限定されるものではない。例えば、窪み部４２および凸部４１の周縁部において、基板面に平行な方向から見た際の断面形状が、基板面との境界部分で折れ線部分がなく曲線になっている形状であってもよい。この場合、窪み部４２および凸部４１における基板面との境界部分での液晶分子の配向安定性をより高めることができる。
【００６８】
また、上記の例では、窪み部４２および凸部４１の平面形状を円形状としていたが、これに限定されるものではない。例えば、窪み部４２および凸部４１の平面形状を多角形の形状としてもよい。この場合でも、基板面に平行な方向から見た際の断面形状が、基板面との境界部分で折れ線部分がなく曲線になっている形状とすることによって、配向安定性を確保することができる。また、多角形の形状において、角部分を丸めた形状とすることによって、配向安定性をさらに向上させることができる。また、例えば窪み部４２および凸部４１の平面形状を正六角形またはその角部分を丸めた形状とすれば、図２に示す円形状と置き換えることによって、基板面における窪み部４２および凸部４１の面積割合を高めることができる。
【００６９】
（シミュレーション結果）
次に、本実施形態の構成による視野角特性のシミュレーション結果について図５（ａ）〜図５（ｄ）を参照しながら以下に説明する。これらの図は、各階調における視野角（°）の変化に対するコントラストの変化を示したグラフである。各図において、視野角０°の縦軸よりも左側に、アクティブマトリクス基板３１および対向基板３０に窪み部４２および凸部４１が設けられていないフラットな構成（比較例）の場合のシミュレーション結果を示しており、視野角０°の縦軸よりも右側に、アクティブマトリクス基板３１および対向基板３０に窪み部４２および凸部４１が設けられた構成（実施例）の場合のシミュレーション結果を示している。
【００７０】
図５（ａ）は、窪み部４２および凸部４１の平均傾斜角が１５°の場合を示しており、図５（ｂ）は、平均傾斜角が１８°の場合を示しており、図５（ｃ）は、平均傾斜角が２０°の場合を示しており、図５（ｄ）は、平均傾斜角が２３°の場合を示している。ここで、窪み部４２および凸部４１の平均傾斜角とは、窪み部４２および凸部４１の断面形状において、中心から周縁部にいたるまでの各点における接線と基板面とのなす角度の平均値を示している。また、プロットされている階調は、各図の右側に示されているように、２５６階調のうちの、０、４、８、１６、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、および２５５の１２個となっている。
【００７１】
これらのシミュレーション結果に示すように、比較例に比べて実施例の方が視野角０°におけるコントラストは低くなっている。これは、前記したように、電圧無印加時における黒レベルの度合いが弱まった結果であると考えられる。しかしながら、視野角の変化に伴うコントラストの変化の程度は、比較例よりも実施例の方が小さいことがわかる。すなわち、実施例によれば、視野角が変化した場合の明るさの変化が小さいことになり、視野角による表示状態の変化を抑制することができる。
【００７２】
ここで、窪み部４２および凸部４１の平均傾斜角は２０°以下であることが好ましい。これは、次の２つの理由によるものである。第１の理由は、上記のシミュレーション結果より、平均傾斜角が２０°を越えると、視野角０°のときのコントラスト（正面コントラスト）が、視野角が０°以外のときのコントラスト（斜めからのコントラスト）よりも低くなるからである。
【００７３】
第２の理由は、上記のシミュレーション結果より、平均傾斜角が２０°以内であれば、一般的に使用頻度の高い０°〜３０°程度の視野角の範囲において、コントラスト低下率が−１０％以下に抑えられるからである。ここで、コントラスト低下率とは、（ある視野角でのコントラスト−正面コントラスト）×１００／正面コントラストで求められる値である。
【００７４】
（液晶パネルの製造方法）
次に、上記した液晶パネル５０の製造方法について説明する。まず、アクティブマトリクス基板３１の製造手順について図３（ａ）〜図３（ｅ）を参照しながら説明する。
【００７５】
図３（ａ）に示すように、絶縁性基板１に対して、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉからなる金属積層膜をスパッタリング法によって成膜する。本実施形態では、最下層のＴｉを７００ｎｍ程度、その上層のＡｌを２５０ｎｍ程度、さらにその上層のＴｉを７００ｎｍ程度成膜する。その後、フォトリソグラフィ法により走査信号線１６および補助容量配線１８のパターンを形成する。
【００７６】
次に、図３（ｂ）に示すように、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなる絶縁膜をプラズマＣＶＤ（chemical vapor deposit）法によって３００ｎｍ程度の厚みで成膜する。これにより、ゲート絶縁膜２が形成される。また、窒化シリコン層の形成に引き続いて、プラズマＣＶＤ法によって、ａ−Ｓｉ層３を１５０ｎｍ程度の厚みで成膜し、さらに引き続いてｎ＋−Ｓｉ層６を５０ｎｍ程度の厚みで成膜する。その後、フォトリソグラフィ法によって、ａ−Ｓｉ層３およびｎ＋−Ｓｉ層６を、ＴＦＴ１２が形成される部分のみの島状のパターンとなるようにエッチングする。なお、この時点では、ＴＦＴ１２のチャネル部は形成されていない。
【００７７】
次に、図３（ｃ）に示すように、Ｍｏ／Ａｌ／ＭｏＮからなる金属積層膜をスパッタリング法によって成膜する。本実施形態では、最下層のＭｏを１００ｎｍ程度、その上層のＡｌを２００ｎｍ程度、さらにその上層のＭｏＮを１００ｎｍ程度成膜する。その後、フォトリソグラフィ法、および、燐酸−塩酸−硝酸系のエッチャントを用いた湿式エッチング法によってこれらの金属積層膜をエッチングし、ソース電極１９、およびドレイン電極８のパターンを形成する。続いて、ＳＦ６を含むガスを用いたドライエッチング法によって、ａ−Ｓｉ層３およびｎ＋−Ｓｉ層６のチャネル部を形成する。以上の方法により、各画素毎にスイッチング素子であるＴＦＴ１２が形成される。
【００７８】
次に、図３（ｄ）に示すように、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなる絶縁膜をプラズマＣＶＤ法によって２５０〜５００ｎｍ程度の厚みで成膜する。これにより、第１層間絶縁膜４が形成される。続いて、感光性を有する低誘電率樹脂をスピン法等によって５０００ｎｍ程度の厚みで塗布する。これにより、第２層間絶縁膜５が形成される。
【００７９】
その後、第１のマスクを用いてコンタクトホール１０の開口部を形成するための露光処理を行う。続いて液晶分子の配向に傾斜を持たせるための窪み部４２を形成するために所望のマスクを用いたハーフトーン露光処理を行う。
【００８０】
具体的には、上記ハーフトーン露光処理では、円形の開口部パターンが複数形成されたフォトマスクを用いたハーフトーン露光が行われる。例えば、窪み部４２の平均傾斜角が２０°となるようにするためには、直径１０μｍ（１００００ｎｍ）の円形の開口部を有するマスクを用いて、上記コンタクトホール１０を形成する時の露光量の２５％の露光量で露光を行う。続く現像処理、および、２２０℃で１時間程度のベーク処理を行うことにより、直径が約１００００ｎｍ、最大窪み深さが約１８００ｎｍ、かつ上記のような傾斜を持った窪み部４２を形成することができる。
【００８１】
次に、図３（ｅ）に示すように、第２層間絶縁膜５をＣＦ４／Ｏ２系のガスを用いたドライエッチング法によりエッチングする。続いて、ＩＴＯからなる透明導電膜を１００ｎｍ程度スパッタリング法により成膜し、フォトリソグラフィ法により、画素電極１７を所定のパターンにエッチングする。以上により、アクティブマトリクス基板３１が作製される。
【００８２】
次に、対向基板３０の製造手順について図４（ａ）〜図４（ｂ）を参照しながら説明する。まず図４（ａ）に示すように、絶縁性基板２４上にシランカップリング剤を塗布する。このシランカップリング剤は、絶縁性基板２４と、その上層に形成されるカラーフィルタ層２３およびブラックマトリクス層２５との密着性を向上させるためのものである。その後、約２００℃でベーク処理を行う。
【００８３】
続いて、ＵＶ硬化性および熱硬化性の両特性を有し、かつ遮光性を有する樹脂フィルム（膜厚：略１６００ｎｍ）を１００℃前後に昇温しながら絶縁性基板２４にラミネートすることによって積層する。その後、フォトマスクを用いて、樹脂フィルム側（表側）から波長３６５ｎｍの光を含むＵＶ光を照射し、樹脂を現像する。続いて、２２０℃で略１時間のベーク処理を行うことにより、ブラックマトリクス層２５のパターンを形成する。
【００８４】
同様に、ＵＶ硬化性および熱硬化性の両特性を有し、かつ、赤、緑、または青色成分の光の透過性を有する樹脂フィルム（膜厚：略１６００ｎｍ）を用いて、上記と同様の手法によりカラーフィルタ層２３のパターンを形成する。
【００８５】
次に、図４（ｂ）に示すように、ブラックマトリクス層２５、およびカラーフィルタ層２３上にシランカップリング剤を塗布し、約２００℃でベーク処理を行う。その後、ネガ型の透明感光性樹脂フィルム（膜厚：略１８００ｎｍ）を１００℃前後に昇温しながら、ブラックマトリクス層２５、およびカラーフィルタ層２３上にラミネートすることによって積層する。
【００８６】
続いて、直径８μｍ（８０００ｎｍ）の円形の開口部が複数形成されたフォトマスクを用いて露光を行い、現像処理、および、２２０℃で１時間のベーク処理を行うことにより、直径が約１００００ｎｍ、最大高さが約１８００ｎｍ、かつ上記のような傾斜を持った凸部４１を形成する。この時、各凸部４１は、対向基板３０とアクティブマトリクス基板３１とが対向して配置されて液晶パネル５０を形成している状態において、アクティブマトリクス基板３１に形成されている窪み部４２と相対する位置となるように形成される。
【００８７】
次に、図４（ｃ）に示すように、ＩＴＯからなる透明導電膜を１００ｎｍ程度スパッタリング法により成膜することによって対向電極２２を形成する。以上により、対向基板３０が作製される。
【００８８】
以上のようにして作製されたアクティブマトリクス基板３１および対向基板３０を用いることにより、液晶パネル５０が作製される。なお、配向膜の形成、シール材の形成等、通常の液晶パネルの作製に関する内容については説明を省略する。
【００８９】
（凸部４１の別の構成例）
上記では、凸部４１を、ブラックマトリクス層２５、およびカラーフィルタ層２３上に積層したネガ型の透明感光性樹脂フィルムによって構成している例を示したが、カラーフィルタ層２３を構成する樹脂フィルムと同じ材料によって凸部４１を構成するようにしてもよい。図９は、この場合の対向基板３０の構成を示している。
【００９０】
この構成の場合、凸部４１とカラーフィルタ層２３とが同じ材料で構成されることになるので、両者の密着性を高めることができる。また、凸部４１もカラーフィルタ機能を有することになるので、色再現範囲を広くすることができる。
【００９１】
また、図９に示す構成の製造方法としては、次の２つの方法がある。第１の方法は、前記した製造方法において、カラーフィルタ層２３上に、ネガ型の感光性樹脂フィルムを積層する代わりに、カラーフィルタ層２３と同じ材料のフィルムを積層する方法である。第２の方法としては、カラーフィルタ層２３と同じ材料のインクを用いて、インクジェット法などの印刷、あるいは、型押しなどの手法によってカラーフィルタ層２３上に凸部４１を形成する方法である。第２の方法の場合、フォト工程が１工程削減されるので、製造コストを低減することができる。
【００９２】
（液晶パネルの第２の構成例）
次に、液晶パネル５０の別の構成例について説明する。この第２の構成例の液晶パネル５０における１つの画素およびその周辺を拡大して示した（透視）平面図は、前記した図２と同様となる。一方、断面構成は異なり、図６（ａ）は、図２におけるＡ−Ａ’線における断面図、図６（ｂ）は、図２におけるＢ−Ｂ’線における断面図を示している。なお、この第２の構成例については、第１の構成例と相違する構成についてのみ以下では説明し、第１の構成例と同様の構成については同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００９３】
本構成例における液晶パネル５０では、アクティブマトリクス基板３１における液晶層側の面上に複数の凸部４４…が設けられているとともに、対向基板３０における液晶層側の面上に複数の窪み部４３…が設けられている。以下、この凸部４４および窪み部４３について詳細に説明する。
【００９４】
凸部４４は、アクティブマトリクス基板３１の面に垂直な方向から見た平面形状が円形状であり、円形状の中心部が最も高く、円形状の周縁に近づくにつれて連続的に高さが低くなっていく凸形状となっている。また、凸部４４をアクティブマトリクス基板３１の面に平行な方向から見た際の断面形状が、折れ線部分のない曲線となっている。図６（ａ）および図６（ｂ）に示す例では、凸部４４は、円弧の回転体形状である部分球面の外側面にほぼ近い形状となっている。上記のような形状の凸部４４が、アクティブマトリクス基板３１の液晶層側の面に複数形成されている。
【００９５】
窪み部４３は、対向基板３０の面に垂直な方向から見た平面形状が円形状であり、円形状の中心部が最も深く、円形状の周縁に近づくにつれて連続的に深さが浅くなっていく窪み形状となっている。また、窪み部４３を対向基板３０の面に平行な方向から見た際の断面形状が、折れ線部分のない曲線となっている。図６（ａ）および図６（ｂ）に示す例では、窪み部４３は、円弧の回転体形状である部分球面の内側面にほぼ近い形状となっている。
【００９６】
また、アクティブマトリクス基板３１または対向基板３０の面に垂直な方向から見て、窪み部４３の中心位置と、凸部４４の中心位置とが一致している。すなわち、窪み部４３と凸部４４とが液晶層３２を介して対向して配置されている。このように互いに対向して配置されている窪み部４３および凸部４４の組み合わせが複数設けられていることになる。
【００９７】
また、窪み部４３の平面形状としての円形状と、凸部４４の平面形状としての円形状とは、その大きさがほぼ同じとなっているとともに、窪み部４３の最大深さおよび断面形状と、凸部４４の最大高さおよび断面形状とがほぼ同じとなっている。これにより、窪み部４３と凸部４４とが対向して配置されている領域において、液晶層３２の厚みをほぼ一定にすることができる。さらに言えば、窪み部４３と凸部４４とが対向して配置されている領域と、それ以外の領域との間でも、液晶層３２の厚みをほぼ一定にすることができる。このように、液晶層３２の厚みが場所によらずほぼ一定であれば、液晶層３２を光が通過する際の光路長がほぼ一定となり、表示品位を高めることができる。
【００９８】
また、複数の窪み部４３…および凸部４４…は、平面形状における円形状の外延部同士が接するように隣接して設けられることが好ましい。これにより、アクティブマトリクス基板３１および対向基板３０の液晶層側の面の多くの部分を窪み部４３…および凸部４４…で埋めることが可能となり、前記した窪み部４３および凸部４４を設けることによる効果を高めることができる。また、隣り合う複数の窪み部４３同士およびおよび凸部４４同士が所定の間隔をおいて配置されている場合でも、この所定の間隔を小さくすることによって、アクティブマトリクス基板３１および対向基板３０の液晶層側の面の多くの部分を窪み部４３…および凸部４４…で埋めることが可能である。さらに、隣り合う複数の窪み部４３および凸部４４同士の外延部が重なっているような配置であってもよい。
【００９９】
（液晶の駆動状態）
ここで、第２の構成例における液晶の駆動状態について説明する。まず、液晶層３２に対して電圧が印加されていない状態について説明する。電圧無印加時には、アクティブマトリクス基板３１の液晶層側の面および対向基板３０の液晶層側の面に設けられている配向膜の作用によって、液晶分子は各面に対して垂直に配向する。
【０１００】
ここで、窪み部４３および凸部４４近傍の液晶分子も、窪み部４３および凸部４４による面に垂直に配向しようとする。すなわち、窪み部４３の面に近い位置に存在する液晶分子は、窪み部４３の面の形状に合わせて、窪み部４３の中心部では基板面に垂直に配向し、中心部から周縁に近づくにつれて徐々に配向方向が傾くことになる。
【０１０１】
同様に、凸部４４の面に近い位置に存在する液晶分子は、凸部４４の面の形状に合わせて、凸部４４の中心部では基板面に垂直に配向し、中心部から周縁に近づくにつれて徐々に配向方向が傾くことになる。
【０１０２】
また、上記のように、窪み部４３と凸部４４とは互いに対向する位置に配置されているとともに、その断面形状もほぼ同一となっている。したがって、互いに対向する窪み部４３と凸部４４との間に存在する液晶分子は、窪み部４３および凸部４４の形状に合わせて、中心部では基板面に垂直に配向し、中心部から周縁に近づくにつれて徐々に配向方向が傾いた状態となる。
【０１０３】
これに対して、例えば窪み部４３および凸部４４のどちらか一方のみが形成されている場合、形成されている窪み部４３または凸部４４の近傍では、その形状に合わせた方向で液晶分子が配向するが、反対側の基板は平面となっているので、形成されている窪み部４３または凸部４４から離れた場所に存在する液晶分子は、基板面に垂直に配向していることになる。
【０１０４】
すなわち、本実施形態の構成によれば、電圧無印加時において、液晶分子の配向の向きを、基板面に垂直な方向に対して０°から所定の角度まで連続的に変化した状態とすることができる。
【０１０５】
ここで、電圧無印加時において、液晶分子の配向の向きがほぼ均一に基板面に垂直となっている場合、第１の構成例において説明したように、液晶パネル５０に対する観察方向（視野角）によって、電圧無印加時における黒レベルが大きく変化することになる。一方、第２の構成例の場合、第１の構成例と同様に、電圧無印加時における黒レベルの度合いは若干弱まるが、視野角の変化に伴う黒レベルの変化は抑えられることになる。
【０１０６】
次に、液晶層３２に対して電圧が印加された状態について説明する。上記のように、窪み部４３および凸部４４が形成されていると、その傾斜による配向効果と、窪み部４３および凸部４４近傍の斜めの電界との両方の効果によって、液晶が意図する方向に安定して配向した状態を作り出すことができる。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。
【０１０７】
ここで、窪み部４３および凸部４４が形成されていない場合には、第１の構成例において説明したように、視野角が変わると明るさが変化することになる。一方、第２の構成例の場合、窪み部４３および凸部４４の影響によって液晶層３２内に生じる電界も窪み部４３および凸部４４の形状に合わせて傾くことになる。よって、視野角が変化したとしても、複屈折作用の程度の変化は抑えられるので、視野角の変化に伴う明るさの変化は抑えられることになる。
【０１０８】
なお、上記の例では、窪み部４３および凸部４４を基板面に平行な方向から見た際の断面形状が折れ線部分のない曲線となっている。例えば、断面形状において折れ線部分が存在する場合、その折れ線部分における液晶分子の配向方向は任意となるので、配向が不安定となり、表示品位が乱れることが考えられる。これに対して、上記の本実施形態の構成の場合、窪み部４３および凸部４４の面の角度が、徐々に変化することになるので、液晶分子の配向安定性を高めることができる。
【０１０９】
また、上記の例では、窪み部４３および凸部４４は、部分球面の内側面および外側面にそれぞれ近い形状となっているが、これに限定されるものではない。例えば、窪み部４３および凸部４４の周縁部において、基板面に平行な方向から見た際の断面形状が、基板面との境界部分で折れ線部分がなく曲線になっている形状であってもよい。この場合、窪み部４３および凸部４４における基板面との境界部分での液晶分子の配向安定性をより高めることができる。
【０１１０】
また、上記の例では、窪み部４３および凸部４４の平面形状を円形状としていたが、これに限定されるものではない。例えば、窪み部４３および凸部４４の平面形状を多角形の形状としてもよい。この場合でも、基板面に平行な方向から見た際の断面形状が、基板面との境界部分で折れ線部分がなく曲線になっている形状とすることによって、配向安定性を確保することができる。また、多角形の形状において、角部分を丸めた形状とすることによって、配向安定性をさらに向上させることができる。また、例えば窪み部４３および凸部４４の平面形状を正六角形またはその角部分を丸めた形状とすれば、図２に示す円形状と置き換えることによって、基板面における窪み部４３および凸部４４の面積割合を高めることができる。
【０１１１】
（平均傾斜角の範囲）
次に、第２の構成例における窪み部４３および凸部４４の平均傾斜角の範囲について説明する。第２の構成例は、第１の構成例との構成上の相違としては、窪み部と凸部との上下関係が逆になっている点であるので、視野角特性のシミュレーション結果は図５（ａ）〜図５（ｄ）に示したものと同様となる。よって、第２の構成例によれば、視野角が変化した場合の明るさの変化が小さいことになり、視野角による表示状態の変化を抑制することができる。また、第１の構成例と同様の理由により、窪み部４３および凸部４４の平均傾斜角は２０°以下であることが好ましいことになる。
【０１１２】
（液晶パネルの製造方法）
次に、第２の構成例における液晶パネル５０の製造方法について説明する。まず、アクティブマトリクス基板３１の製造手順について図７（ａ）〜図３（ｃ）を参照しながら説明する。
【０１１３】
図７（ａ）は、第１の構成例において図３（ａ）〜図３（ｃ）までの処理が行われた後の状態を示している。すなわち、第１の構成例における図３（ａ）〜図３（ｃ）までの処理は、第２の構成例においても同様に行われることになる。よって、これらの処理については説明を省略する。
【０１１４】
図７（ａ）に示すように、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなる絶縁膜をプラズマＣＶＤ法によって２５０〜５００ｎｍ程度の厚みで成膜する。これにより、第１層間絶縁膜４が形成される。続いて、感光性を有する低誘電率樹脂をスピン法等によって５０００ｎｍ程度の厚みで塗布する。これにより、第２層間絶縁膜５が形成される。その後、第１のマスクを用いてコンタクトホール１０の開口部を形成するための露光処理を行う。
【０１１５】
次に、図７（ｂ）に示すように、ネガ型の透明感光性樹脂フィルム（膜厚：略１８００ｎｍ）を１００℃前後に昇温しながら、第２層間絶縁膜５上にラミネートすることによって積層する。続いて、直径８μｍ（８０００ｎｍ）の円形の開口部が複数形成されたフォトマスクを用いて露光を行い、現像処理、および、２２０℃で１時間のベーク処理を行うことにより、直径が約１００００ｎｍ、最大高さが約１８００ｎｍ、かつ上記のような傾斜を持った凸部４４を形成する。この時、各凸部４４は、対向基板３０とアクティブマトリクス基板３１とが対向して配置されて液晶パネル５０を形成している状態において、対向基板３０に形成されている窪み部４３と相対する位置となるように形成される。
【０１１６】
次に、図７（ｃ）に示すように、ＩＴＯからなる透明導電膜を１００ｎｍ程度スパッタリング法により成膜し、フォトリソグラフィ法により、画素電極１７を所定のパターンにエッチングする。以上により、アクティブマトリクス基板３１が作製される。
【０１１７】
次に、対向基板３０の製造手順について図８（ａ）〜図８（ｂ）を参照しながら説明する。図８（ａ）は、第１の構成例において図４（ａ）の処理が行われた後の状態を示している。すなわち、第１の構成例における図４（ａ）の処理は、第２の構成例においても同様に行われることになる。よって、これらの処理については説明を省略する。
【０１１８】
図８（ａ）に示すように、ブラックマトリクス層２５、およびカラーフィルタ層２３上にシランカップリング剤を塗布し、約２００℃でベーク処理を行う。その後、ポジ型の透明感光性樹脂フィルム（膜厚：略２５００ｎｍ）を１００℃前後に昇温しながら、ブラックマトリクス層２５、およびカラーフィルタ層２３上にラミネートすることによって積層する。
【０１１９】
その後、窪み部４３を形成するために所望のマスクを用いたハーフトーン露光処理を行う。具体的には、直径１０μｍ（１００００ｎｍ）の円形の開口部が複数形成されたフォトマスクを用いて露光を行い、最大高さが約１８００ｎｍとなるように露光を行う。続いて、現像処理、および、２２０℃で１時間のベーク処理を行うことにより、直径が約１００００ｎｍ、最大高さが約１８００ｎｍ、かつ上記のような傾斜を持った窪み部４３を形成する。この時、各窪み部４３は、対向基板３０とアクティブマトリクス基板３１とが対向して配置されて液晶パネル５０を形成している状態において、アクティブマトリクス基板３１に形成されている窪み部４３と相対する位置となるように形成される。
【０１２０】
次に、図８（ｂ）に示すように、ＩＴＯからなる透明導電膜を１００ｎｍ程度スパッタリング法により成膜することによって対向電極２２を形成する。以上により、対向基板３０が作製される。
【０１２１】
以上のようにして作製されたアクティブマトリクス基板３１および対向基板３０を用いることにより、液晶パネル５０が作製される。なお、配向膜の形成、シール材の形成等、通常の液晶パネルの作製に関する内容については説明を省略する。
【０１２２】
（テレビジョン受像機の構成）
次に、本発明に係る液晶表示装置をテレビジョン受像機に使用した例について説明する。図１０は、このテレビジョン受像機用の表示装置８００の構成を示すブロック図である。この表示装置８００は、Ｙ／Ｃ分離回路８０と、ビデオクロマ回路８１と、Ａ／Ｄコンバータ８２と、液晶コントローラ８３と、液晶パネル８４と、バックライト駆動回路８５と、バックライト８６と、マイコン（マイクロコンピュータ）８７と、階調回路８８とを備えている。なお、上記液晶パネル８４は、本発明に係る液晶表示装置に対応するものであり、アクティブマトリクス基板３１および対向基板３０を備える液晶パネル５０からなる表示部と、その表示部を駆動するためのソースドライバおよびゲートドライバを含んでいる。
【０１２３】
上記構成の表示装置８００では、まず、テレビジョン信号としての複合カラー映像信号Ｓｃｖが外部からＹ／Ｃ分離回路８０に入力され、そこで輝度信号と色信号に分離される。これらの輝度信号と色信号は、ビデオクロマ回路８１にて光の３原色に対応するアナログＲＧＢ信号に変換され、さらに、このアナログＲＧＢ信号はＡ／Ｄコンバータ８２により、デジタルＲＧＢ信号に変換される。このデジタルＲＧＢ信号は液晶コントローラ８３に入力される。また、Ｙ／Ｃ分離回路８０では、外部から入力された複合カラー映像信号Ｓｃｖから水平および垂直同期信号も取り出され、これらの同期信号もマイコン８７を介して液晶コントローラ８３に入力される。
【０１２４】
液晶コントローラ８３は、Ａ／Ｄコンバータ８２からのデジタルＲＧＢ信号（前記したデジタルビデオ信号Ｄｖに相当）に基づきドライバ用データ信号を出力する。また、液晶コントローラ８３は、液晶パネル８４内のソースドライバおよびゲートドライバを上記実施形態と同様に動作させるためのタイミング制御信号を、上記同期信号に基づいて生成し、それらのタイミング制御信号をソースドライバおよびゲートドライバに与える。また、階調回路８８では、カラー表示の３原色Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの階調電圧が生成され、それらの階調電圧も液晶パネル８４に供給される。
【０１２５】
液晶パネル８４では、これらのドライバ用データ信号、タイミング制御信号および階調電圧に基づき内部のソースドライバやゲートドライバ等により駆動用信号（データ信号、走査信号等）が生成され、それらの駆動用信号に基づき内部の表示部にカラー画像が表示される。なお、この液晶パネル８４によって画像を表示するには、液晶パネル８４の後方から光を照射する必要がある。この表示装置８００では、マイコン８７の制御の下にバックライト駆動回路８５がバックライト８６を駆動することにより、液晶パネル８４の裏面に光が照射される。
【０１２６】
上記の処理を含め、システム全体の制御はマイコン８７が行う。なお、外部から入力される映像信号（複合カラー映像信号）としては、テレビジョン放送に基づく映像信号のみならず、カメラにより撮像された映像信号や、インターネット回線を介して供給される映像信号等も使用可能であり、この表示装置８００では、様々な映像信号に基づいた画像表示が可能である。
【０１２７】
上記構成の表示装置８００でテレビジョン放送に基づく画像を表示する場合には、図１１に示すように、当該表示装置８００にチューナ部９０が接続される。このチューナ部９０は、アンテナ（不図示）で受信した受信波（高周波信号）の中から受信すべきチャンネルの信号を抜き出して中間周波信号に変換し、この中間周波数信号を検波することによってテレビジョン信号としての複合カラー映像信号Ｓｃｖを取り出す。この複合カラー映像信号Ｓｃｖは、既述のように表示装置８００に入力され、この複合カラー映像信号Ｓｃｖに基づく画像が当該表示装置８００によって表示される。
【０１２８】
図１２は、上記構成の表示装置をテレビジョン受像機とするときの機械的構成の一例を示す分解斜視図である。図１２に示した例では、テレビジョン受像機は、その構成要素として、上記表示装置８００の他に第１筐体８０１および第２筐体８０６を有しており、表示装置８００を第１筐体８０１と第２筐体８０６とで包み込むようにして挟持した構成となっている。第１筐体８０１には、表示装置８００で表示される画像を透過させる開口部８０１ａが形成されている。また、第２筐体８０６は、表示装置８００の背面側を覆うものであり、当該表示装置８００を操作するための操作用回路８０５が設けられると共に、下方に支持用部材８０８が取り付けられている。
【０１２９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明に係る液晶表示装置は、例えばパーソナルコンピュータのモニターやテレビジョン受像機など、各種の表示装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る液晶パネルの概略構成を示す断面図である。
【図２】上記液晶パネルの概略構成を示す平面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、アクティブマトリクス基板の製造手順を示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、対向基板の製造手順を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、視野角特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、第２の構成例における液晶パネルの概略構成を示す断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、第２の構成例におけるアクティブマトリクス基板の製造手順を示す断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｂ）は、第２の構成例における対向基板の製造手順を示す断面図である。
【図９】凸部の別の構成例を含む対向基板の概略構成を示す断面図である。
【図１０】テレビジョン受像機用の表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】チューナ部と表示装置との接続関係を示すブロック図である。
【図１２】表示装置をテレビジョン受像機とするときの機械的構成の一例を示す分解斜視図である。
【図１３】従来のＶＡ方式の液晶表示装置における１つの画素およびその周辺を拡大して示した（透視）平面図である。
【図１４】（ａ）は、図１３におけるＡ−Ａ’線における断面図、（ｂ）は、図１３におけるＢ−Ｂ’線における断面図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１  絶縁性基板
２  ゲート絶縁膜
４  第１層間絶縁膜
５  第２層間絶縁膜
７  ドレイン引き出し配線
８  ドレイン電極
１０  コンタクトホール
１２  ＴＦＴ
１５  データ信号線
１６  走査信号線
１７  画素電極
１８  補助容量配線
１９  ソース電極
２０  補助容量上部電極
２２  対向電極
２３  カラーフィルタ層
２４  絶縁性基板
２５  ブラックマトリクス層
３０  対向基板
３１  アクティブマトリクス基板
３２  液晶層
４１  凸部
４２  窪み部
４３  窪み部
４４  凸部
５０  液晶パネル
８０  Ｙ／Ｃ分離回路
８１  ビデオクロマ回路
８２  Ａ／Ｄコンバータ
８３  液晶コントローラ
８４  液晶パネル
８５  バックライト駆動回路
８６  バックライト
８７  マイコン
８８  階調回路
９０  チューナ部
【図１】
2009109765.tif 000003
【図２】
2009109765.tif 000004
【図３】
2009109765.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2009109765.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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