JP2001209052A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラビング配向処理の不均一による問題を解消
するためにラビング配向処理の工程を削減しながらも、
表示精度の高い液晶表示装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 第１の基板側３６に配向膜３２を形成し
た後ラビング配向処理する工程と、第２の基板側３５に
スペーサパタン４３を形成する工程と、ラビング配向処
理しない配向膜３１を形成する工程と、螺旋ピッチｐが
ｐ＝（３６０／θ）×ｄ（但し、θは液晶分子のネジレ
角度を表す）の関係を満たすようにカイラル材を添加し
た液晶３０を注入する工程とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の厚さを有す
るスペーサパタンによってセル厚を形成する液晶表示装
置及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶の光学異方性を応用した液晶表示装
置として、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ）や二端子
素子などのアクティブ素子により液晶パネルを駆動させ
るアクティブマトリックス駆動方式と、対向する基板の
各々に有するストライプ状の透明電極が互いに直交する
ように配置され、透明電極の交差する領域の液晶分子を
アクティブ素子を用いずに駆動させる単純マトリックス
駆動方式とがある。前者のアクティブマトリックス駆動
方式では、対向する基板間で液晶分子が９０°ねじれた
ツイステッドネマチック（以下、ＴＮ）液晶パネルが多
く用いられ、後者の単純マトリックス駆動方式では、対
向する基板間で液晶分子が１８０°〜２７０°ねじれた
スーパーツイステッドネマチック（以下、ＳＴＮ）液晶
パネルが多く用いられる。

【０００３】各種液晶パネルでは、応答速度やコントラ
ストや視野角が液晶層の厚み（以下、「セル厚」又は
「ギャップ」という）に依存することが知られており、
特に、高いコントラストを得るためには、セル厚を高度
に制御しなければならない。例えば、アクティブマトリ
ックス駆動方式の液晶パネルでは、第１の基板と第２の
基板との間に液晶が封入されるが、スペーサによってセ
ル厚が決められる。液晶パネルの製造方法としては、対
向する両基板に各々配向膜を塗布した後、配向膜をラビ
ング配向処理して、一方の基板にはシール剤を塗布し、
第２の基板にはスペーサを散布した後、両基板を貼り合
わせることが一般的に行われる。液晶を両基板間に注入
する方法としては、両基板を貼り合わせた後液晶を注入
する方法と、液晶を滴下してから両基板を貼り合わせる
方法も使用される。なお、対向する基板としては、ガラ
ス基板が一般的に使用されているが、情報機器の携帯用
途への展開が進むにつれて、より軽量化を進めるため、
有機高分子材料（プラスチック）を基材とするディスプ
レイも実用化が進んできた。ただ、基板のプラスチック
化は、画質の均一性とは相反する要素が多い。

【０００４】スペーサの材質としては、ロッド状のグラ
スファイバや球状のプラスチック粒などが使用され、基
板の上方から前記スペーサ粒子を散布することによっ
て、基板上の任意の位置にスペーサを分散させる方法が
一般的である。しかし、このスペーサ散布方法では、以
下の原因によりスペーサ粒子散布の不均一やギャップ不
均一が発生していた。すなわち、静電気によりスペー
サ粒子が凝集すること、散布時に使用するスペーサ分
散液が基板上に落下するため、基板上のスペーサ粒子の
分散が不均一になること、スペーサ粒子の大きさにば
らつきがあること、基板表面はＴＦＴや電気回線等が
パターンニングされており、基板上に凹凸部があるた
め、同一の大きさのスペーサ粒子を使用しても散布位置
によってギャップが異なること等である。

【０００５】このような問題を解決するために、オフセ
ット印刷法等を利用して基板間のギャップを形成する液
晶パネルが提案されている。これは、従来のスペーサ分
散方法を使用するものとは異なり、スペーサ粒子を使用
することなく、基板上の所定の位置に所定の厚さを有す
るスペーサパタンを直接形成することにより両基板間の
ギャップを形成している。アクティブマトリックス駆動
方式の液晶パネルでは、一対の透明電極付き基板のうち
の一方の基板の透明電極表面に、スペーサパタンがセル
厚で形成されるとともにラビング配向処理が行われる配
向膜が形成される一方、スペーサパタンが形成されてい
ない側の第２の基板の基板側にも、配向膜が塗布される
とともにラビング配向処理される。また、両基板表面の
配向膜は両配向膜のラビング方向が９０度になるように
ラビング配向処理するため、封入されている液晶は配向
膜の配向規制力により界面においてラビング方向に配向
し、９０度のねじれを形成している。また、液晶は配向
膜の界面において一軸方向に配向することによりプレチ
ルト角も一定に発生している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スペー
サパタンを形成する方法では、電極にスペーサパタンを
形成した後にラビング配向処理するため、スペーサパタ
ンの段差の陰になる部分では十分なラビング配向処理が
できない問題があり、そのため、均一で欠陥のない液晶
分子の配向状態を得ることは困難であった。すなわち、
液晶分子は、ラビング方向に沿った配向を示すが、配向
膜がラビングされない部分では配向膜の液晶分子の配向
規制力が発揮されず、配向不良が生じる。配向が不充分
な領域では、複数の異なった配向の領域が存在すること
となり、それぞれの領域の境界では液晶分子の配向状態
が不連続なディスクリネーションが発生し、光ぬけとな
る。つまり、配向が充分な領域では、中間電圧下で全面
が同じ配向状態で暗くなるが、配向が不充分な領域で
は、部分的に光ぬけが生じたり、暗部と明部とが隣接し
て存在するような輝度ムラの状態が発生する。

【０００７】このラビングむらの問題を解決するため
に、スペーサパタンの段差の側面壁に一定の傾きを設け
る方法が提案されている（特開平６−２７３７３５号公
報参照）。この傾きによってスペーサパタンの段差の陰
になる部分にもラビング配向処理が行うことができる
が、この方法では、スペーサパタンの側面壁に傾きを設
けるための工程が必要であり、かつ、その角度は所定の
角度以下であることを必要とするため、高い精度の制御
を必要とする。また、スペーサパタンの両側壁に一定の
傾きを設けることは、スペーサパタンの基板に接する面
積が小さくなり、基板間のギャップの確保が十分でなく
なるおそれが生じ得る。

【０００８】なお、ラビングにより配向処理すると、摩
擦による静電気が発生し、配向膜に絶縁破壊が起きた
り、その部分の配向不良によって表示不良の原因となる
場合がある。また、ラビング配向処理すると、液晶分の
配向方向が一様なために、画面を見たときの表示が見や
すい角度が特定の角度範囲に制限されるという、いわゆ
る視野角依存性を持つことが知られている。

【０００９】そこで、本発明の第１の目的は、スペーサ
パタンによって基板間のセル厚を形成する液晶表示装置
において、ラビング配向処理の不均一による表示ムラを
解消し、液晶表示の均一性を向上させる液晶表示装置を
提供することを目的とする。また、本発明の第２の目的
は、ラビング配向処理の不均一による問題を解消するた
めにラビング配向処理の工程を削減しながらも、表示精
度の高い液晶表示装置の製造方法を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
液晶表示装置は、対向する第１の基板と第２の基板との
間に液晶が狭持されると共にスペーサパタンによって両
基板間のセル厚を形成する液晶表示装置において、第１
の基板側に、ラビング配向処理した配向膜が形成され、
第２の基板側に、スペーサパタンがセル厚ｄで形成され
るとともに、配向膜がラビング配向処理しないで形成さ
れ、液晶は、螺旋ピッチｐがｐ＝（３６０／θ）×ｄ
（但し、θは液晶分子のネジレ角度を表す）の関係を満
たすようにカイラル材が添加されいることを特徴とす
る。

【００１１】本発明によれば、液晶は螺旋ピッチｐがｐ
＝（３６０／θ）×ｄの関係を満たすようにカイラル材
が添加されることで、第２の基板の配向膜の配向規制力
によらずとも液晶分子の適切なねじれが形成される。ま
た、スペーサパタンが形成されていない第１の基板側に
はラビング配向処理した配向膜が形成されており、その
配向膜の界面において液晶分子を一軸方向に配向させる
ことができる。一方、スペーサパターンが形成される第
２の基板表面にはラビング配向処理しない配向膜が形成
されるため、第２の基板側ではスペーサパターンの厚さ
の不均一によるラビングむらの問題が生じることがな
い。

【００１２】他方、請求項２記載の液晶表示装置の製造
方法は、対向する第１の基板と第２の基板との間に液晶
が狭持されると共にスペーサパタンによって両基板間の
セル厚を形成する液晶表示装置の製造方法において、第
１の基板側に配向膜を形成した後ラビング配向処理する
工程と、第２の基板側にスペーサパタンを形成する工程
と、ラビング配向処理しない配向膜を形成する工程と、
螺旋ピッチｐがｐ＝（３６０／θ）×ｄ（但し、θは液
晶分子のネジレ角度を表す）の関係を満たすようにカイ
ラル材を添加した液晶を注入する工程とを備えることを
特徴とする。

【００１３】この方法によれば、スペーサパタンが形成
される第２の基板側では、スペーサパタンに配向膜を形
成するが、配向膜をラビング配向処理しないため、第２
の基板側ではラビング配向処理が不要になる。したがっ
て、ラビング配向処理の不均一の問題が発生することが
なくなる。一方、スペーサパタンが形成されない第１の
基板では、ラビング配向処理した配向膜が形成されるた
めに、配向膜の界面において液晶分子を一軸方向に配向
させることができる。また、螺旋ピッチｐがｐ＝（３６
０／θ）×ｄ（但し、θは液晶分子のネジレ角度を表
す）の関係を満たすようにカイラル材を添加した液晶を
注入するために、第２の基板側の配向膜をラビング配向
処理しなくとも液晶分子の適切なネジレが形成される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して詳細に述べる。

【００１５】（第１の実施の形態の液晶表示装置の構
成）本実施の形態の液晶表示装置は、ＴＦＴ方式のアク
ティブマトリックス駆動方式の液晶表示装置に本発明を
適用したもので、図１乃至図３に示すように、第１の基
板３６には、マトリックス状に配置されるＴＦＴ４２、
画素電極３４、配向膜３２が形成される一方、第２の基
板３５には、対向電極３１上にスペーサパタン４３が形
成されている。第１の基板３６と第２の基板３５とは、
その間に液晶３０を狭持し、その両外側に偏光板３７，
３８を配している。

【００１６】第１の基板３６は、横２５３ｍｍ、縦１９
０ｍｍのサイズであり、図２の平面図に示すように、第
１の基板３６上には、ＴＦＴ４２と、ＴＦＴ４２のソー
ス、ドレイン、ゲートの各電極配線（図示せず）や画素
電極３４が配されている。画素電極３４は、インジウム
・錫酸化物（以下、ＩＴＯ）薄膜を用いた透明電極であ
り、画素電極３４での電界のスイッチングを各画素毎に
形成したＴＦＴ４２で制御する。画素のピッチは、行方
向３００ミクロンで６００本、列方向１００ミクロンで
２４００本であり、画素間スペースは縦・横ともに１５
ミクロンである。

【００１７】配向膜３２は、ポリイミド材料で、日本合
成ゴム株式会社製オプトマーＡＬ１２５４を使用してい
る。２００°Ｃで１時間加熱乾燥した後の厚さは５０ｎ
ｍであり、通常の回転ラビング方法により配向処理が施
されている。配向膜３２をラビング配向処理することに
よって、配向膜３２の界面において液晶分子を一軸方向
に配向させることができる。また、液晶分子を一軸方向
に配向させることにより配向膜３２においてプレチルト
角を一定方向に発現させることができる。

【００１８】一方、第２の基板３５は、横２４８ｍｍ×
縦１８７ｍｍのサイズであり、第２の基板３５の全面に
はパターン化していないＩＴＯ３３が形成されている。
ＩＴＯ３３上には、厚さ５．１μｍの黒色感光性ポリイ
ミド材料によるスペーサパタン４３が形成され、画素電
極３４側の第１の基板３６と第２基板３５との間に挟持
されることによって両基板３５，３６間のギャップ（セ
ル厚ｄ）を形成している。なお、第１の基板３６と第２
の基板３５は、ガラスが使用されている。

【００１９】スペーサパタン４３は、図２に示すように
画素電極３４に相当する部分以外の全部分において厚さ
５．１μｍに形成されている。このように画素電極３４
に相当する部分のみを開口するように、画素電極３４に
相当する部分以外の部分にスペーサパタン４３を枡状に
形成するのは、スペーサパタン４３によって照射される
光が遮られることによる輝度むら等の発生を防ぐためで
ある。ラビング配向処理しないため、従来のスペーサパ
ターンをそのまま使用し成形すれば、基板上の凹凸部を
考慮してスペーサの位置を正確に制御できるとともに、
スペーサの高さを一定に制御できる。

【００２０】スペーサパタン４３の材料としては、黒色
感光性ポリイミドが使用されている。画素電極以外で生
じる光り抜けを防止するブラックマトリックスの効果を
も発揮する点で黒色材料を使用することが好ましい。ス
ペーサによる光漏れや光の遮断がなく、このため液晶パ
ネルとしてのコントラストや透過率の向上が図られるか
らである。このようなスペーサパタン４３としては、ポ
リイミドとポリウレタンとを混合した材料を使用しても
良い。ただし、スペーサパタン４３としては、液晶３０
や配向膜との反応性がないものであり、両基板間のセル
厚ｄを形成できるものであっても良い。

【００２１】スペーサパタン４３は、画素電極３４に相
当する部分以外の全部分に形成する必要はなく、画素電
極３４に相当する部分以外であれば一部にのみ形成して
も良い。ただし、画素電極３４に相当する部分以外の一
部にのみ形成するよりも、画素電極３４以外の全部分に
形成することが好ましい。両基板３５，３６のギャップ
をより確実に形成することができるためであり、また、
スペーサパタン４３に黒色樹脂素材を使用することによ
り、画素電極３４以外の部分の光抜けをより広い範囲で
防止することができるためである。

【００２２】スペーサパタン４３が形成された第２の基
板３５の表面には、配向膜３１が形成されている。配向
膜３１は、その厚さが２０ｎｍであり、ウレタン樹脂Ｍ
Ｓ−５５１０（ガラス転移温度Ｔｇ＝６３°Ｃ、三菱重
工業製）を１０重量％混合したオプトマーＡＬ１２５４
の希釈液（固形分濃度２％）を塗布することにより形成
されている。配向膜３１にはラビングなどの配向処理が
施されていない。これは、スペーサパタン４３の厚さに
よるラビングむらの問題を解消するためである。なお、
ラビング配向処理を行なうと、静電気が発生し配向膜に
絶縁破壊が起きたりするが、本発明によれば、ラビング
配向処理が不要なためこのような問題は発生しない。

【００２３】配向膜３１，３２には、ポリウレタンが一
成分として含まれている。これは、流動配向による表示
ムラを解消する目的で、液晶分子を配向方向に再配列さ
せるためである。つまり、配向膜３１は、ラビングされ
ていないため、配向膜３１，３２の間に液晶を注入する
と、配向膜表面では注入時の液晶の流動方向に液晶分子
が配向してしまう。これを流動配向と呼び、表示ムラの
原因となっている。この表示ムラを解決するためには、
流動配向した液晶分子を一軸方向に再配向させる必要が
ある。しかし、一旦配向した液晶分子は、液晶と配向膜
の界面において配向膜分子に強く捕捉されている。そこ
で、一旦配向膜に強く補足された液晶分子を解放する必
要があるが、これには配向膜分子と液晶分子の両者の熱
運動を活発にすることが効果的である。配向分子の熱運
動が活発になるのはポリウレタンのガラス転移温度以上
であり、液晶分子の熱運動が活発になるのは液晶のネマ
チック−アイソトロピック転移温度以上である。したが
って、ポリウレタンを一成分として含む配向膜を使用
し、両基板を張り合わせた後に液晶パネルをポリウレタ
ンのガラス転移温度以上且つ液晶のネマチック−アイソ
トロピック転移温度以上に一定時間加熱すると、液晶と
配向膜の界面における液晶分子及び配向膜分子の分子運
動が盛んになり、吸着されていた液晶分子の動きが活発
となる。その後、温度を下げていくと、ラビングした一
致方向の配向膜面で規制された配向方向に液晶が固定さ
れた状態で、液晶分子の再配列が起こり、全面にわたっ
て均一な配向となる。また、この処理によって、液晶分
子のプレチルト角が変化し、基板面内での平均的なプレ
チルト角に揃うようになる。特に、第２の基板３６側で
は、配向膜３１がラビング配向処理されておらず、配向
膜３１の界面において配向方向に乱れが生じやすいこと
でプレチルト角が変動しやすいため、この処理が有効と
なる（特開平９−２４４０３０号参照）。したがって、
本実施の形態の配向膜３１、３２にはポリウレタンが一
成分として含まれている。

【００２４】前記両基板３５，３６は、シール材料５１
によって張り合わせられており、両基板間３５，３６に
は液晶３０が封入されている。シール材料５１は、５．
１μｍの直径のガラスビーズを１重量部混合した紫外線
硬化性樹脂を材料とし、第２の基板３５の周辺部に横２
４６ｍｍ、縦１８５ｍｍの長方形状にディスペンサーを
用いて塗布されている。また、両基板３５，３６には、
一方方向に振動する光のみを通過させ、表示画面に光を
照射する偏光板３７，３８が設置されている。

【００２５】液晶３０は、正の屈折率異方性（△ｎ）を
もち、△ｎ値は０．９８である。また、液晶分子のねじ
れ角θは９０度であり、液晶の螺旋ピッチが２０μｍ
（ｐ＝（３６０／θ）×ｄ）になるようにカイラル液晶
を混合した混合液晶組成物３０が使用されている。すな
わち、液晶３０は、螺旋ピッチｐがｐ＝（３６０／θ）
×ｄの関係を満たすようにカイラル材が添加されてい
る。本実施の形態における混合液晶組成物３０はＢＤＨ
社のＣＢ−１５を液晶に０．３３重量％添加している。
このように処理した液晶分子は、配向膜３１の液晶配向
規制力に頼ることなく、自然に適正なねじれを形成す
る。具体的には、カイラル液晶を混合していない液晶を
使用する場合は、液晶分子が適正なねじれを形成するた
めに、両配向膜を所定の方向にラビングする必要がある
が、本発明ではカイラル液晶を混合した混合液晶組成物
を使用しているため、第１の基板３６側の配向膜３１が
ラビング配向処理していなくても適正なねじれを形成す
る。

【００２６】ここで、第１の基板３６側に、スペーサパ
タン４３を形成するとともにラビング配向処理しない配
向膜３１を形成する一方、第２の基板３５側に、ラビン
グ配向処理した配向膜３２が形成されるようにしても良
い。この場合は、画素電極３４、ＴＦＴ４２を形成した
第１の基板３６上において、画素電極３４以外の部分に
形成する。このように形成すると、第２の基板３６側に
ＴＦＴ４２や電極ライン等が形成されているために、こ
れらを静電気による影響から避けることができるととも
に、いわゆる視野角依存性の改善も図られる。

【００２７】（第１の実施の形態の液晶表示装置の製造
方法）次に、第１の実施の形態の液晶表示装置の製造方
法について説明する。

【００２８】図２の平面図に示すように、第２の基板３
６上にＴＦＴ４２と電極配線及び画素電極３４を形成し
た後、画素電極３４の表面に配向膜３２を乾燥後の厚さ
が５０ｎｍになるように印刷塗布し、２００°Ｃで１時
間加熱乾燥させる。配向膜３２の配向材料は、ポリイミ
ド材料で、日本合成ゴム株式会社製オプトマーＡＬ１２
５４である。配向膜３２には乾燥後に一般的な回転ラビ
ング方法により配向処理を施せば足りる。

【００２９】一方、第２の基板３５には、全面にパター
ン化していないＩＴＯベタ電極３３を形成し、その上に
スペーサパタン４４を黒色感光性ポリイミド４３が厚さ
５．１μｍになるように形成する。スペーサパタン４３
は、黒色樹脂層をパターン化したもので、図２の画素電
極３４に相当する部分のみが開口したマスクを用いて紫
外線を照射した後、現像し、未硬化の感光性ポリイミド
を除去することにより画素電極３４に相当する部分以外
に枡状に形成する。スペーサパタン４３は、前記形状に
限らず、両基板３５、３６のギャップを形成でき、かつ
画素電極３４を隠すことによって照射光を遮ることのな
い形状であれば良い。したがって、従来の特開平６−２
７３７３５号公報のように、ラビングむらを防止するた
めに、スペーサパタン４３の側面壁に一定の傾きを設け
るための工程は必要ない。

【００３０】次いで、第２の基板３５側に、ウレタン樹
脂ＭＳ−５５１０（Ｔｇ＝６３°Ｃ、三菱重工業製）を
１０重量％混合したオプトマーＡＬ１２５４の希釈液
（固形分濃度２％）を塗布し、２０ｎｍ厚の配向膜３１
を形成するが、この配向膜３１にはラビング配向処理な
どの配向処理を施していない。ラビング配向処理を施さ
ないことにより、従来のラビングむらによる問題は発生
せず、なおかつ、ラビング配向処理の工程を削減するこ
とができる。次いで、貼り合わせ後にシール幅が０．５
ｍｍになるように量を調整したシール材料５１を第１の
基板３６の周辺部に塗布した。

【００３１】次に、液晶分子のねじれ角θは９０度であ
り、液晶の螺旋ピッチが２０ミクロン（ｐ＝（３６０／
θ）×ｄ）の関係を満たすようにカイラル液晶を混合
し、混合液晶組成物３０を製造した（但し、θは液晶分
子のネジレ角度を表す）。本実施の形態ではＢＤＨ社の
ＣＢ−１５を液晶に０．３３重量％添加して混合液晶組
成物３０を製造している。なお、液晶分子は正の屈折率
異方性（△ｎ）をもち、△ｎ値は０．９８である。その
後、第２の基板３６上に必要量の混合液晶組成物３０を
滴下し、前記処理を施した両基板３５，３６を減圧（１
００パスカル）下で貼り合わせた。本実施例では、画素
電極３４に相当する部分以外の全部分にスペーサパタン
４３を形成したため、スペーサパタン４３が各画素電極
３４を隔絶するように枡状に形成されている（図２）。
したがって、例えば両基板を張り合わせた後に液晶注入
口から液晶を注入する方法によると、スペーサパタン４
３によって液晶注入口と隔絶されている画素部分には液
晶３０が注入できない。各画素部分にむらなく液晶３０
を封入するには、本実施の形態のように液晶３０を第２
の基板３６上に滴下した後、両基板を張り合わせる必要
がある。この方法によれば、スペーサパタン４３は各画
素を隔絶するように枡状に形成されているが、液晶３０
を滴下した後に両基板を張り合わせることによって、各
画素上に液晶３０を隙間なく広げることができる。ま
た、真空注入法のように液晶注入口の近傍でのむらの問
題もない。次いで、液晶３０が基板３５，３６間に充填
された後、周囲を紫外線硬化樹脂で封じた。

【００３２】ただし、本発明は前記液晶封入方法に限る
のではなく、液晶３０を両基板間にむらなく封入できる
方法であれば良く、したがって、スペーサパタン４３を
一部に形成する場合のようにスペーサパタン４３により
隔絶される部分がない場合には、一般的な液晶注入口を
残して基板３５，３６を貼り合わせた後、液晶３０を注
入する工程（真空注入法等）を行っても良い。

【００３３】前記工程によって製造された液晶パネル全
体を１２０°Ｃで１２時間、加熱放置した。加熱放置す
ることによって、混合液晶組成物３０の液晶分子の配向
が良好になるためである。ここで、配向膜がポリウレタ
ンを少なくとも一成分として含むポリイミド樹脂とし、
液晶を両基板に保持する工程の後、パネルをポリウレタ
ンのガラス転移温度（Ｔｇ）以上且つ、液晶のネマチッ
ク−アイソトロピック転移温度以上に加熱する。これ
は、液晶分子を配向方向に再配列させるためである。ラ
ビングしていない配向膜の間に液晶を注入すると、配向
膜表面では注入時の液晶の流動方向に液晶分子が配向し
てしまう（「流動配向」）。この表示ムラを解決するた
めには、流動配向した液晶分子を一軸方向に再配向させ
る必要があるが、一旦配向した液晶分子は、液晶と配向
膜の界面において配向膜分子に強く捕捉されている。一
旦配向膜に強く補足された液晶分子を解放するには、配
向膜分子と液晶分子の両者の熱運動を活発にすることが
効果的である。配向分子の熱運動が活発になるのはポリ
ウレタンのガラス転移温度以上であり、液晶分子の熱運
動が活発になるのは液晶のネマチック−アイソトロピッ
ク転移温度以上である。したがって、ポリウレタンを一
成分として含む配向膜を使用し、両基板を張り合わせた
後に液晶パネルをポリウレタンのガラス転移温度以上且
つ液晶のネマチック−アイソトロピック転移温度以上に
一定時間加熱すると、液晶と配向膜の界面における液晶
分子及び配向膜分子の分子運動が盛んになり、吸着され
ていた液晶分子の動きが活発となる。その後、温度を下
げていくと、ラビングした一致方向の配向膜面で規制さ
れた配向方向に液晶が固定された状態で、液晶分子の再
配列が起こり、全面にわたって均一な配向となる。ま
た、この処理によって、液晶分子のプレチルト角が変化
し、基板面内での平均的なプレチルト角に揃うようにな
る（特開平９−２４４０３０号参照）。

【００３４】 したがって、本発明によれば、スペーサ
パタン４３が形成されている基板側の配向膜においてラ
ビング配向処理の工程を不要とするため、ラビング配向
処理の工程を削減しつつ、表示精度を上げることができ
る。また、従来例の特開平６−２７３７３５号公報のよ
うに、ラビング配向処理を均一に行うためにスペーサパ
タン４３の台形状の段差部分（側壁）を所定角度に成形
する必要もないため、単純な工程でラビングむらの問題
を解決することができる。

【００３５】 （実施例１） 前記ＴＮ液晶表示素子を
使用して以下の実験を行った。図３に示すように、ＴＮ
液晶表示素子にドライバーＬＳＩ５２を取り付け、ＴＦ
Ｔ−ＴＮ液晶表示モジュールを完成させた後、前記ＴＦ
Ｔ−ＴＮ液晶表示モジュールに６０Ｈｚの矩形波の電気
信号を与えて、第２の基板３６側から拡散光で照明し、
各画素を表示させて特性を測定した。その結果、基板面
に垂直な方向から測定したコントラスト値は最大１０
０：１であった。ここでのコントラスト値とは、同一の
画面での白の領域の輝度と黒の領域の輝度との比率であ
り、配向が完全であるほど黒の状態の輝度が低くなる。
すなわち、遮光性が高くなる。そして、中間調表示の電
圧をかけた状態で表示領域を観測したところ全面にわた
って均一な表示状態を示しており、スペーサパタン４３
の周辺にもラビングむらに起因するような輝度ムラは発
生しなかった。

【００３６】（比較例１）比較例１はラビング配向処理
を必要とする従来の液晶表示装置である。図4に模式的
に示すように、配向膜３２のラビング方向に対し９０度
になるように配向膜３１をラビング配向処理されてい
る。また、液晶材料は、ラビング配向処理された配向膜
の液晶分子規制力によって配向する液晶組成物３０であ
る。ただし、一般的に行われているように、液晶分子の
ねじれの方向を一定にするために、少量（約Ｐ＝１６ｄ
となる量）のカイラル剤を添加している。本比較例では
液晶に対し約０．１重量％添加している。その他の点は
実施例１と同様である。このＴＦＴ−ＴＮ液晶表示モジ
ュールに電気信号を与えて、第２の基板側から拡散光で
照明し、全画素を中間調表示させたところ、部分的に輝
度ムラのある表示となった。表示部のうち暗い領域を顕
微鏡で反射観測したところ、スペーサパタン４３が形成
されている側の配向膜３１には、スペーサパタン４３の
周辺にラビングされていない部分が多く存在していた。
ラビングされていない部分では液晶分子が一軸方向に配
向しておらず、プレチルト角も一定方向に発現していな
かった。

【００３７】実施例１と比較例１を比較検討する。比較
例１では、スペーサパタン４３の周辺に発生するラビン
グむらを原因として輝度むらが発生した。この原因とし
ては、カイラル材を混合していない通常の液晶組成物３
０を使用したことにもある。しかし、実施例１では、ス
ペーサパタン４３を形成した基板表面の配向膜はラビン
グが不要であるため、スペーサパタン４３の厚さを原因
とする輝度むらは発生せず、良好な表示精度が得られ
た。

【００３８】（第２の実施の形態の液晶表示装置の構
成）本実施の形態は、図４及び図５に示すように、第１
の実施の形態と同様の大きさの第１の基板と第２基板６
３，６１を用いるが、第１の基板と第２の基板６３，６
１は材質がポリエーテルスルホンである。第２の基板６
１の表面には透明列電極６２が配されている。透明列電
極６２は幅０．３１５ｍｍであり、透明列電極６２、６
２間のピッチは０．３３ｍｍである。一方、第１の基板
６３表面には、透明行電極６４が配されている。透明行
電極６４は幅０．１０ｍｍ、ピッチ０．１１ｍｍであ
る。

【００３９】両基板６１、６３の間には、第１の実施の
形態と同一のネマチック液晶材料６５が挟持されてい
る。また、第２の基板６１上には厚さ６０ｎｍのポリイ
ミド型低温加熱性配向膜６６が形成されている。配向膜
６６は、印刷塗布後、１４０°Ｃで２時間加熱処理する
ことによって硬化させた後、ローラーに巻き付けたラビ
ング用のレイヨン布によってラビング配向処理されてい
る。配向膜６６をラビング配向処理することによって、
配向膜６６の界面において液晶分子を一軸方向に配向さ
せることができる。なお、配向膜６６にはスペーサパタ
ン８０が形成されていないため、スペーサパタン８０の
厚さによるラビングむらの問題は発生しない。

【００４０】一方、図５に示すように、第１の基板６３
上には、透明列電極６２と透明行電極６４とが交差する
領域を取り囲むように、高さ５．１ミクロン、幅２０ミ
クロンの土手状のスペーサパタン８０が形成されてい
る。スペーサパタン８０は、材料がアクリル系ネガ型黒
色レジストであるが、第１の実施の形態と同様に前記材
料に限定されない。また、黒色材料を使用すること、透
明列電極６２と透明行電極６４とが交差する領域以外の
全域に形成することが好ましい点、及び第２の基板６１
上に形成可能である点も、第１の実施の形態と同様であ
る。

【００４１】スペーサパタン８０が形成された第１の基
板６３の表面には、配向膜６７が形成されている。配向
膜６７は厚さが２０ｎｍであり、ウレタン樹脂ＭＳ−５
５１０（ガラス転移温度Ｔｇ＝６３°Ｃ、三菱重工業
製）を１０重量％混合したポリイミド型低温加熱性配向
膜の希釈液（固形分濃度２％）を塗布することにより形
成されている。また、配向膜６７にはラビング配向処理
などの配向処理が施されていない。このため本発明によ
れば、実施例１と同様にスペーサパタン８０の厚さによ
るラビングむらの問題を解消することができる。なお、
本発明は、前記配向膜の材料に限らず、材料を問わず適
用可能である点、また、製造工程において、プレチルト
角を揃えることを目的として加熱処理する工程を含む場
合は、配向膜６７，６６にはポリウレタンを一成分とし
て含むことが必要である点は、第１の実施の形態と同様
である。両基板６１，６３は張り合わせられ、両基板間
には液晶が挟持されている点、及び両基板６１，６３に
は偏光板７０、７２が配されている点は第１の実施の形
態と同様である。

【００４２】（実施例２）上記ＴＮ液晶表示素子を使用
して以下の実験を行った。実施例１と同様に、ＴＮ液晶
表示素子にドライバーＬＳＩ５２を取り付け、ＴＮ液晶
表示モジュールを完成した後、前記液晶表示モジュール
に６０Ｈｚの矩形波の電気信号を与えて、第２の基板６
１の側から拡散光で照明し、各画素を表示させて特性を
測定した。その結果、全面にわたって均一な表示状態を
示しており、スペーサパタン８０の周辺にもラビングむ
らに起因するような輝度ムラは発生しなかった。したが
って、本発明は、基板６１，６３が有機高分子材料であ
っても適用可能であることがわかる。

【００４３】（第３の実施の形態）本実施の形態は、単
純マトリックス駆動方式のスーパーツイステッドネマチ
ック（ＳＴＮ）液晶パネルに本発明を適用した場合を示
す。本実施の形態の構成は、図６及び図７に示すよう
に、相位差板７０，７１を有する点、液晶混合組成物６
５以外は第１及び第２の実施の形態と同様である。ま
た、第１及び第２の基板６３，６１は、ガラス基板であ
り、それらの厚さ０．５ｍｍのものを使用した。なお、
両基板６３，６１は、透明電極６４、６２が配されてい
る。

【００４４】第１の基板６１の表面には、配向膜６７が
形成されている。配向膜６７の材料はポリイミド配向膜
（チッソ株式会社製ＰＳＩ−２１０４）６６であり、２
００°Ｃで２時間処理し、硬化した後の厚さは６０μｍ
である。表面にはローラーに巻き付けたラビング用のレ
イヨン布によってラビング配向処理されている。第１の
基板６１側の配向膜６７をラビング配向処理することに
よって、配向膜６７の界面において液晶分子を一軸方向
に配向させることができる。なおかつ、液晶分子を一軸
方向に配向させることにより配向膜６７においてプレチ
ルト角を一定方向に発現させることができる。しかし、
配向膜６７にはスペーサパタン８０が形成されていない
ため、スペーサパタン８０の厚さを原因とするラビング
むらの問題は発生しない。

【００４５】一方、第２の基板７２の表面には、透明列
電極６２と透明行電極６４とが交差する領域を取り囲む
ように、高さ７ミクロン、幅２０ミクロンの土手状のス
ペーサパタン８０が形成されている。スペーサパタン８
０の材料及び形成方法は、第２の実施の形態と同様であ
る。スペーサパタン８０が形成された第１の基板６３の
表面には、第２の実施の形態と同様に、ラビング配向処
理が施されていない配向膜６７が形成されている。した
がって、スペーサパタン８０の厚さによるラビングむら
の問題を解消することができる。なお、本発明は、製造
工程において、プレチルト角を揃えることを目的として
加熱処理する工程を含む場合は、配向膜６７，６６には
ポリウレタンを一成分として含むことが必要である点
は、第１の実施の形態と同様である。

【００４６】液晶６５は、正の屈折率異方性（△ｎ）を
もち、△ｎ値は０．１２２である。また、液晶分子のね
じれ角θは２４０度であり、液晶の螺旋ピッチが１０．
５μｍ（ｐ＝（３６０／θ）×ｄ）になるようにカイラ
ル液晶を混合した混合液晶組成物６５である。本実施の
形態における混合液晶組成物６５はＢＤＨ社のＣＢ−１
５を液晶に約０．６３重量％添加してある。なお、ＳＴ
Ｎ素子の均一性の向上の観点と製造上の容易さから厚い
方が望ましく、５〜７μｍが一般的なセル厚ｄとなって
いる。前記処理を施した液晶分子は、第１及び第２の実
施の形態と同様に、配向膜の液晶配向規制力に頼ること
なく、自然に適正なねじれを形成する。両基板６１，６
３には、第２の実施の形態と同様の偏光板が張り合わせ
られており、さらに、偏光板には単純マトリックス液晶
パネルの光学補償用として位相差板６９，７１が張り合
わせられている。

【００４７】（実施例３）前記ＳＴＮ液晶表示素子４を
使用して以下の実験を行った。実施例１と同様に、ＳＴ
Ｎ液晶表示素子にドライバーＬＳＩ５２を取り付け、Ｐ
Ｍ（単純マトリックス）−ＳＴＮ液晶表示モジュールを
完成した後、前記ＰＭ−ＳＴＮ液晶表示モジュールに６
０Ｈｚの矩形波の電気信号を与えて、第２の基板６３の
側から拡散光で照明し、各画素を表示させて特性を測定
した。その結果、全面にわたって均一な表示状態を示し
ており、スペーサパタン８０の周辺にもラビングむらに
起因するような輝度ムラは発生しなかった。したがっ
て、本発明はＳＴＮ液晶表示素子にも適用可能であるこ
とがわかる。

【００４８】以上、各実施の形態では、アクティブマト
リックス駆動方式の液晶パネルと単純マトリックス駆動
方式ＳＴＮ液晶パネルに適用したもので説明したが、本
発明はいわゆるダイオード方式（ＭＩＭ）の液晶パネル
等にも適用可能である。

【００４９】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置は、スペーサパタ
ーンを使用するために、液晶パネルの基板上の凹凸部を
考慮してスペーサの位置を正確に制御できるとともに、
スペーサの高さを一定に制御できる。また、スペーサパ
ターンが形成される第２の基板表面にはラビング配向処
理しない配向膜が形成されるため、第２の基板側ではラ
ビングむらの問題が生じることがない。したがって、従
来の一対の透明電極付き基板の両方にラビング配向処理
が施される配向膜が使用されるものとは異なり、スペー
サパタンの厚さにより生じるラビング配向処理の不均一
の問題（ラビングむら）が発生することがなく、表示精
度の高い液晶表示装置を得ることができる。また、従来
公報のように、側壁に所定の角度を設けたスペーサパタ
ンを使用する必要がないため、基板を支える部分が狭く
なることがなく、基板間のギャップを確実に形成でき
る。

【００５０】他方、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、スペーサパタンが形成されている基板側の配向膜に
おいてラビング配向処理工程を不要とするため、スペー
サパタンの厚さにより生じるラビング配向処理の不均一
の問題が発生することがなく、表示精度の高い液晶表示
装置を得ることができる。また、従来公報のように、側
壁に所定の角度を設けたスペーサパタンを使用する必要
がないため、簡単な工程で表示精度の高い液晶表示装置
を得ることができる。

【００５１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置の概
略断面図である。

【図２】上記第１の実施の形態のスペーサパタンの形成
状態を示す平面図である。

【図３】上記第１の実施の形態の液晶表示モジュールの
平面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態における液晶表示装
置の概略斜視図である。

【図５】上記第２の実施の形態における液晶表示装置の
断面図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態における液晶表示装
置の概略斜視図である。

【図７】上記第３の実施の形態における液晶表示装置の
断面図である。

【符号の説明】

３０，６５ 液晶（混合液晶組成物） ３１ 配向膜（第２の基板側） ３２ 配向膜（第１の基板側） ３３ 共通電極（第２の基板側） ３４ 画素電極（第１の基板側） ３５，６１ 第２の基板 ３６，６３ 第１の基板 ３７，３８ 偏光板 ４２ トランジスタ部（ＴＦＴ） ４３，８０ スペーサパタン（黒色樹脂相層） ５１，６８ シール材料 ５２ ドライバーＬＳＩ ６２ 列電極 ６４ 行電極 ６６，６７ 配向膜 ６９，７１ 位相差板 ７０，７２ 偏光板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する第１の基板と第２の基板との間
   に液晶が狭持されると共にスペーサパタンによって両基
   板間のセル厚を形成する液晶表示装置において、 第１の基板側に、ラビング配向処理した配向膜が形成さ
   れ、 第２の基板側に、スペーサパタンがセル厚ｄで形成され
   るとともに、配向膜がラビング配向処理しないで形成さ
   れ、 液晶は、螺旋ピッチｐがｐ＝（３６０／θ）×ｄ（但
   し、θは液晶分子のネジレ角度を表す）の関係を満たす
   ようにカイラル材が添加されいることを特徴とする液晶
   表示装置。
2. 【請求項２】 対向する第１の基板と第２の基板との間
   に液晶が狭持されると共にスペーサパタンによって両基
   板間のセル厚を形成する液晶表示装置の製造方法におい
   て、 第１の基板側に配向膜を形成した後ラビング配向処理す
   る工程と、第２の基板側にスペーサパタンを形成する工
   程と、ラビング配向処理しない配向膜を形成する工程
   と、螺旋ピッチｐがｐ＝（３６０／θ）×ｄ（但し、θ
   は液晶分子のネジレ角度を表す）の関係を満たすように
   カイラル材を添加した液晶を注入する工程とを備えるこ
   とを特徴とする液晶パネルの製造方法。