JP2003161946A

JP2003161946A - 液晶表示装置製造方法及び液晶表示装置

Info

Publication number: JP2003161946A
Application number: JP2001361132A
Authority: JP
Inventors: Yasutoshi Tasaka; 泰俊田坂; Hideshi Yoshida; 秀史吉田; Hideo Senda; 秀雄千田
Original assignee: Fujitsu Display Technologies Corp
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2003-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】配向膜の理想的な配向分割を可能にする液晶
表示装置製造方法、及び配向膜の配向が安定していて良
好な表示を可能とする液晶表示装置の提供。【解決手段】基板５１上の配向膜５２に光学マスク５
３を通し紫外線を照射して配向膜５２の配向分割を行う
に際し、特定の入射角の紫外線５６を透過するように最
適化した金属−誘電体多層膜５５を遮光パターン面に設
けた光学マスク５３を使用するようにする。また、ポリ
アミック酸とポリイミドとの混合物から形成した配向膜
であって、該混合物全体に占めるポリイミドの混合割合
が５％以下、且つポリアミック酸中に含まれるジアミン
全体に対する垂直配向性を示すジアミンの割合が７０％
以下である配向膜を有する液晶表示装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示パネルを
用いた液晶表示装置、及び液晶表示装置の製造方法に関
する。より詳しく言えば、本発明の液晶表示装置は垂直
配向型の液晶パネルを用いるものであり、本発明の製造
方法は液晶分子を電圧無印加状態で配向膜表面に対し垂
直方向に配向させて液晶表示装置を製造するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、現在、ＣＲＴに置き換
わる勢いで発展を遂げている。液晶表示装置には、ＣＲ
Ｔに比較すると薄型化が可能などの利点がある反面、視
角が狭いという欠点もある。例えば、従来のＴＮ型表示
モードを用いたＴＦＴ液晶表示装置においては、その表
示が斜め方向ではコントラストが低下し、表示の明暗が
反転するといった問題が生じていた。

【０００３】そのため、視角改善を目的とした種々の検
討がなされてきた。その一つとして、液晶分子を配向膜
表面（基板表面）に対し、電圧無印加状態で垂直方向に
配向させる方法がある。この技術によれば、ＴＮ方式に
よるよりも高いコントラストを得ることができる。

【０００４】通常、垂直配向を用いる場合、配向膜に対
してプレチルト角を与える必要がある。液晶分子は、こ
のプレチルト角に応じて、基板表面に対しほぼ垂直方向
に配向される。プレチルト角は、一般に、基板に対する
法線方向から１〜５°程度傾斜している。

【０００５】実際に液晶パネルを構成する場合、配向膜
が形成された２枚の基板を間隔をあけて組み合わせるこ
とによりセルを構成するが、２枚の基板の配向膜に与え
られたプレチルト角の方向は、お互いに逆の方向になる
ようにする。このようにして、一つの画素内に複数の配
向規制方向を設けた配向分割を行うことにより、視角特
性を上げることができる。この配向方法はホメオトロピ
ック配向と呼ばれる。

【０００６】次に、セル中に負の誘電異方性を持つ液晶
を注入する。２枚の基板にそれぞれ設けられた電極に電
圧をかけると、液晶分子がプレチルト角に対応する一方
向に傾斜する。これにより、黒表示から白表示を実現す
る。

【０００７】配向膜にプレチルト角を与える方法として
は、次に挙げるような方法が知られている。一つは、配
向膜の表面に回転するラビング布を接触させ、擦ること
によるラビング法、もう一つは、配向膜表面に対し斜め
方向から紫外線を照射することによる光配向法である。
ラビング法は、これまで広く用いられてきた方法である
が、ラビング布と配向膜との接触による方法であるた
め、静電破壊や汚染の原因になりかねないといった問題
がある。光配向法は、そのような問題がなく、従ってラ
ビング法よりも有利であると言える。

【０００８】光配向法では、液晶として負の誘電率異方
性を有する液晶を用い、配向膜として垂直配向性を有す
る配向膜を用いる。図１（ａ）に示したように、基板１
上に設けた配向膜２に紫外線３を斜め方向から入射角θ
で照射する。配向膜２の表面には、その高分子材料の骨
格からアルキル側鎖５、５’が、図中に模式的に示した
ようにランダムな方向に向いて伸び出しており、それら
のうちの紫外線入射角θと異なる方向に伸び出している
アルキル側鎖５’は紫外線の作用で切断されて配向膜表
面から取り除かれ、紫外線照射方向と平行なもの５だけ
が配向膜２の表面に残る（図１（ｂ）参照）。次いで、
基板１をもう１枚の基板（図示せず）と間隔をあけて組
み合わせ、それらの間に液晶材料を注入すると、液晶分
子７は、アルキル側鎖５により規制される方向に配向さ
れる。

【０００９】特開平９−６８７９０号公報には、所定パ
ターンの遮光膜を備えた透明基板の表面あるいは裏面
に、入射角度により光の透過率が異なる層を設けた光学
マスクが記載されている。この透過率の角度依存性を有
する層は、屈折率の異なる複数の材料の積層膜として形
成され、それらの材料として、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＯ₂、Ｈ
ｆＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキ
サイド）が挙げられている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】１つの画素内に複数の
配向規制方向を設けた配向分割を、光配向法により実現
するためには、以下のような問題がある。光配向法で
は、紫外線を斜め方向から照射することにより、液晶分
子は、照射した紫外線の照射方向に向かって傾斜配向す
る。配向分割を行う場合、少なくとも２つの方向から紫
外線を照射する工程が必要となる。

【００１１】１つの画素内に２つの配向方向を得るため
には、紫外線照射は部分的に行う必要がある。そのた
め、所望の方向へ所望のパターンで紫外線を照射するた
めのマスクが必要となる。これにより、マスクの開口部
を透過した紫外線のみが、配向膜の所定の領域のみに斜
め方向から照射される。次に、先に紫外線が照射されな
かった部分に紫外線が照射されるようにマスクの位置を
調整し、先の照射方向と反対の斜め方向から紫外線の照
射を行う。これにより、一画素内に２方向の配向規制部
分を作製することができる。

【００１２】しかしこの場合、マスク開口部のスリット
幅と、マスクと配向膜との間隔が最適化されないと、１
回の露光ごとにマスクの位置合わせが必要となり、工数
が増加、スループットの面において不利となる。また、
位置合わせを行わなかった場合、２回の照射後には、紫
外線が２方向から照射されて重なってしまった部分が生
じたり、逆に全く照射されない部分が生じてしまい、露
光過剰の部分、あるいはプレチルト角の全く得られない
部分が生じ、表示品質や応答特性に影響を及ぼしてしま
う。

【００１３】また、それぞれの配向方向について１回ず
つの露光が必要となるため、（１）ランプが一つである
場合、紫外線照射方向を変更する光学手段を変えて２回
の紫外線照射を行うことが必要となり、工数の増加とな
る、（２）あらかじめ２つのランプを使用し、それぞれ
に１方向の指向性を持たせた場合、おのおののランプで
の紫外線照射は１回で済むが、ランプ１つに対してそれ
ぞれ光学系が必要になるため、装置としては複雑な構造
になってしまう、といった問題がある。このような問題
を解決する手段として、次のような方法が考えられる。

【００１４】光学マスクのスリットの幅を画素ピッチの
２分の１とする。また、光学マスクのスリットの幅を
ａ、この光学マスクのパターン面と基板上に設けられた
配向膜との間隔をｄ、配向膜上に入射される紫外線の角
度をθとすると、下式の関係を満たすようにする。ここ
で、式中のｎは、光学マスクのスリットが照射する対象
の画素が、光学マスクのスリットと位置を合わせた画素
からｎ個離れていることを表す。

【００１５】

【数１】

【００１６】この方法を用いた場合、マスクのスリット
を画素の中心部に位置合わせすると、スリットを透過し
た紫外線は、位置合わせを行った画素とはｎ個分隣の画
素を照射することになる。ところが、画素ピッチ２ａが
小さくなり、ｎ個隣接する画素に紫外線を照射するよう
な設定にした場合、光学マスクと照射対象基板の距離ｄ
が長くなる。実際、ランプ側の紫外線の平行度を完全に
することは非常に難しく、これにより照射しなければな
らないスリット幅ａよりも大きな幅で照射されてしま
う。このため、重複して紫外線が露光されてしまう領域
が増加してしまうため、片方のみに紫外線を照射する領
域が狭くなってしまい、満足な配向分割を実現すること
ができない。

【００１７】更に、別の問題も生じる。紫外線を照射対
象基板に照射する際、光学マスクを固定するマスクホル
ダへも紫外線が照射される。例えば、露光照度が１２Ｗ
／ｃｍ²と高い照度である場合、マスクホルダの温度は
７０℃以上の高温まで上昇する。これによりマスクホル
ダ自体が熱膨張を起こし、固定しているマスクの寸法自
体が伸長してしまう。これによって、（１）照射対象基
板自体の位置ズレ、（２）照射時の照射位置のズレ、な
どが発生してしまい、所望の部分に紫外線を照射するこ
とが極めて難しくなる。

【００１８】一方、紫外線により配向させたパネルにお
いて液晶注入後にパネルを観察してみると、液晶が注入
された道筋に沿うように配向が筋状に乱れていることが
あり（流動配向の発生）、この乱れにより表示品質が低
下してしまうという問題もある。

【００１９】これらの問題の解決を目指してなされた本
発明は、マスクと照射対象基板との間隔が開いても、画
素内における異方向からの重複露光領域の範囲を狭くす
ることができ、それにより理想的な配向分割を可能にす
る液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とす
る。また、配向膜の安定な配向を可能とし、それにより
良好な表示を可能とする液晶表示装置を提供することを
目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、その第１の側
面において、照射対象基板に照射される紫外光の平行度
を高めることより、マスクと照射対象基板との間隔が開
いても画素内における異方向からの重複露光領域の範囲
を狭くすることができるようにする。このために、光学
マスクの遮光パターン面（通常照射対象基板側に向けら
れる面であり、一般に透明基板と、パターン化した例え
ばクロムなどの遮光材料の膜とから構成される光学マス
クにおいて、パターン化した遮光材料膜を備えた方の
面）から、所望の波長（配向膜の光配向のためには、一
般に２５４ｎｍ付近が望ましい）の紫外光を、特定の出
射角で出射させるようにする。具体的には、光学マスク
の遮光材料膜面側に、金属−誘電体多層膜を設けるよう
にする。例えば、紫外線の入射角度を４５°とした場合
は、所定波長（例えば２５４ｎｍ）の光が多層膜により
４５°以外の角度で出射されないようにする。

【００２１】すなわち、本願のこの第１の側面における
発明は、液晶を挟持する少なくとも一方が透明の１対の
基板を有し、各基板上に電極が設けられ、電極上に液晶
分子の配向方向を規制する配向膜が設けられた液晶表示
装置を製造する方法であり、光学マスクを通して紫外線
を照射することにより該配向膜に液晶分子の配向規制力
を与え、且つ該配向膜の紫外線照射を異なる方向から別
々に、選択的に行い、それにより配向膜の配向分割を行
うことを含む液晶表示装置の製造方法であって、遮光パ
ターン面に金属−誘電体多層膜が設けられた光学マスク
を使用し、該多層膜は、特定の入射角の紫外線を透過す
るように最適化されていることを特徴とする、液晶表示
装置の製造方法である。

【００２２】本発明は、第２の側面において、紫外線照
射時のマスクホルダの熱膨張を抑制して、照射対象基板
の所望の部分に紫外線を精度よく照射できるようにす
る。このために、マスクホルダの部分に紫外線が直接照
射されないように遮光するようにする。詳しく言えば、
紫外線が斜め方向から照射された場合でもマスクホルダ
に紫外線が当たらないようにし、且つマスクの照射領域
の部分には紫外線が必ず照射されるようにし、具体的に
は、光学マスクを固定するホルダ部分のみを遮光するよ
うにする。

【００２３】すなわち、本願のこの第２の側面における
発明は、液晶を挟持する少なくとも一方が透明の１対の
基板を有し、各基板上に電極が設けられ、電極上に液晶
分子の配向方向を規制する配向膜が設けられた液晶表示
装置を製造する方法であり、ホルダに固定された光学マ
スクを通して紫外線を照射することにより該配向膜に液
晶分子の配向規制力を与え、そして該配向膜の紫外線照
射を異なる方向から別々に、且つ選択的に行い、それに
より該配向膜の配向分割を行うことを含む液晶表示装置
の製造方法であって、光学マスクを固定するホルダとし
て、その紫外線被照射面を紫外線から遮光するようにし
たものを使用することを特徴とする、液晶表示装置の製
造方法である。

【００２４】本発明は、第３の側面において、液晶注入
後の表示パネルにおいて液晶が注入された道筋に沿う配
向の乱れのない安定した配向膜を備え、それにより良好
な表示を可能とする液晶表示装置を提供する。具体的に
いえば、本発明のこの側面の液晶表示装置は、液晶を挟
持する少なくとも一方が透明の１対の基板を有し、各基
板上に電極が設けられ、電極上に、紫外線の照射により
液晶分子の配向方向を規制する液晶分子の配向規制力を
与えられた配向膜が位置している液晶表示装置であっ
て、該配向膜がポリアミック酸とポリイミドとの混合物
から形成されており、該混合物全体に占める該ポリイミ
ドの混合割合が５％以下であり、且つ該ポリアミック酸
中に含まれるジアミン全体に対する垂直配向性を示すジ
アミンの割合が７０％以下であることを特徴とする液晶
表示装置である。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明では、液晶を挟持する１対
の基板を使用し、これらの基板は、少なくとも一方が透
明であればよい。また、基板上に設けられる電極は、そ
の基板が透明の場合、透明な電極として形成される。透
明でない基板上に透明な電極を設けることも、本発明の
範囲内である。各電極上には、液晶分子の配向方向を規
制する配向膜が形成されている。一方、液晶材料として
は、分子が垂直方向に配向するのに有利なように、負の
誘電率異方性を有するものを使用する。

【００２６】本発明の第１の側面である液晶表示装置の
製造方法においては、光学マスクを通して紫外線を照射
することにより配向膜に液晶分子の配向規制力を与え、
且つ該配向膜の紫外線照射を異なる方向から別々に、選
択的に行い、それにより配向膜の配向分割を行う。液晶
分子の配向規制力は、どちらか一方の配向膜のみに与え
てもよく、あるいは両方の配向膜に与えてもよい。

【００２７】ここで、図２（ａ）と図２（ｂ）を参照し
て、光学マスクを使って行う配向膜の露光の従来例を説
明する。これらの図に示したように、基板２１上に設け
た電極（図示せず）上に形成した配向膜２２に対し、ク
ロムなどで形成した遮光膜２４を備えた光学マスク２３
を通して、斜め方向から紫外線２６を照射する。図２
（ａ）は、露光対象の配向膜２２に対して最初にマスク
２３の位置合わせをした状態を示しており、この場合、
配向膜２２と遮光膜２４との間隔は、マスク２３のスリ
ット２５を通して照射される紫外線の幅ａの半分である
ａ／２になっている。スリット２５を通過して配向膜２
２に照射される紫外線は、完全に平行であれば幅ａのま
ま配向膜２２に到達するが、回折現象のため、実際には
ａより少し広い幅ａ₁の光として到達する。とは言え、
配向膜２２と遮光膜２４が近接しているのでａ≒ａ₁と
なるため、このときの露光領域は、本来露光されるべき
でない隣の露光領域と重複するには及ばず、重複したと
しても実質的な影響はない。

【００２８】このことを、図３（ａ）を参照して説明す
る。液晶パネルを構成する一方の基板上には、画素電極
（図示せず）とともにデータバスライン３１とゲートバ
スライン３２が形成されており、紫外線は、本来はそれ
らに囲まれた幅ａの領域Ａ₁、Ａ₁’、……（これらの各
領域が液晶パネルの各画素に相当している）に照射され
るべきであるが、上述のとおり回折現象のためそれより
も広い幅ａ₁の領域に照射される（このときの照射領域
を右斜め下向きの斜線で示す）。次に、隣の領域Ａ₂、
Ａ₂’……の露光のために、マスク２３（図２（ａ））
をそのままにして反対の斜め方向から紫外線を照射（こ
のときの照射領域を左斜め下向きの斜線で示す）する
と、紫外線はやはり幅ａ₁の領域に照射されることにな
る。その結果、最初の照射領域Ａ₁、Ａ₁’、……と次の
照射領域Ａ₂、Ａ₂’……の間に、露光重複領域Ｄができ
ることになるが、この領域Ｄは両方の領域間のデータバ
スライン上に位置しているため、データバスライン３１
とゲートバスライン３２に隠されない有効画素領域（照
射領域Ａ₁、Ａ₁’、……、Ａ₂、Ａ₂’……に相当）の配
向膜が重複して露光するには至らない。もう一方の基板
には、データバスライン３１及びゲートバスライン３２
に対応する位置にブラックマトリクスが存在するので、
こちらの基板に関しても、配向膜の重複露光は実際上問
題にならない。

【００２９】図２（ｂ）は、露光対象の配向膜２２に対
してマスク２３の位置合わせをした画素列から１つ隣接
した画素列に紫外線照射するところを示しており、この
場合、配向膜２２と遮光膜２４との間隔は５ａ／２にな
っており、配向膜２２に照射される紫外線は、回折現象
のため、図２（ａ）の場合よりも更に広がった幅ａ₂の
光として配向膜２２に到達する。位置合わせをした画素
列から更に遠い画素列の露光時には、回折現象により広
がって配向膜２２に到達する照射紫外線の幅は更に広が
ることになる。

【００３０】こうして配向膜２２に到達する照射紫外線
の幅が更に広がってａ_nとなった場合を、図３（ａ）と
同様の平面図の図３（ｂ）に示す。この場合には、隣り
合う照射領域Ａ₁、Ａ₁’、……とＡ₂、Ａ₂’……の間に
できる露光重複領域Ｄ’の幅がデータバスライン３１の
幅を超えて有効画素領域の一部に及ぶことになり、この
部分において満足な配向が得られないことになる。

【００３１】本発明によれば、特定の入射角の紫外線を
透過するように最適化された金属−誘電体多層膜を遮光
パターン面に備えた光学マスクを使用して配向膜の配向
分割を行うことにより、露光重複領域が有効画素領域の
一部に及ぶのを回避することができる。一例を挙げる
と、波長２５４ｎｍ付近の紫外線を４５°の入射角で照
射して配向膜の配向分割をしようとする場合、金属−誘
電体多層膜の金属層材料としてアルミニウム（Ａｌ）
を、そして誘電体層材料としてＰｂＦ₂とＮａ₃ＡｌＦ₆
を使用し、屈折率の高い方の誘電体であるＰｂＦ₂（屈
折率ｎ_H＝２．０）をＨで表し、屈折率の低い方のＮａ₃
ＡｌＦ₆（屈折率ｎ_Ｌ＝１．３６）をＬで表して、次の
構造の多層膜を使用することができる。 H/L/H/L/H/L/H/1.76L/Al/1.76L/H/L/H/L/H/L/H

【００３２】ここで、各誘電体層Ｈ及びＬの厚さはとも
に光学膜厚であり、すなわち入射角をθとしたとき透過
波長２５４ｎｍの４分の１である６３．５ｎｍにｃｏｓ
θを乗じた６３．５×ｃｏｓθ（ｎｍ）の膜厚であり、
中央のＡｌ層の両隣のＬ層（Ｎａ₃ＡｌＦ₆層）はその
１．７６倍の膜厚である。中間のＡｌ層の膜厚ｄ（ｎ
ｍ）は、紫外線のマスクへの入射角度をθとすれば、次
式ｄ＝４０×ｃｏｓθ なる関係を満たすように選ばれ、すなわち入射角θ＝４
５°とすれば、ｄ＝２８ｎｍである。このように設計さ
れた金属−誘電体多層膜は、入射角４５°の光に対し、
図４に示したような透過スペクトルを持っており、波長
２５４ｎｍ付近に鋭いピークを持つ。

【００３３】そしてこのような多層膜を光学マスクの遮
光パターン面（一般にクロム膜面）側に設けることによ
り、２５４ｎｍの紫外線が、４５°の特定の方向からの
み出射することができるようになるため、隣接する画素
を照射する必要がある場合でも、照射対象基板に対して
平行度の高い紫外線を照射することができる。これによ
り、画素ピッチが狭く精細度が高い場合においても、良
好な配向分割パネルを作製することができる。

【００３４】これを、図５（ａ）及び（ｂ）を参照して
説明することにする。ここで使用する光学マスク５３
は、遮光膜５４に重ねて、例えば上述の多層構造の金属
−誘電体多層膜５５を備えており、このマスクを通し
て、基板５１上に設けた電極（図示せず）上に形成した
配向膜５２に斜め方向から紫外線５６を照射する。図５
（ａ）は、露光対象の配向膜５２に対して最初にマスク
５３の位置合わせをした状態を示しており、配向膜５２
と金属−誘電体多層膜５５との間隔は、マスク５３のス
リット５７を通して照射される紫外線の幅ａの半分のａ
／２になっている。スリット５７を通過して配向膜５２
に照射される紫外線は、平行度の高い状態で幅ａを保っ
たまま配向膜５２に到達する。この場合には、従来例の
説明で参照した図２（ａ）の場合とそれほどの差は生じ
ない（図２（ａ）ではａ≒ａ₁であるため）。

【００３５】次に、図５（ｂ）に示したように、露光対
象の配向膜５２に対してマスク５３の位置合わせをした
画素列から１つ隣接した画素列に紫外線照射すると、金
属−誘電体多層膜５５により平行度の高い透過光が得ら
れるため、紫外線は幅ａを保ったまま配向膜５２に到達
することができる。このようにして、マスクの位置合わ
せをした画素列以外の画素列に紫外線照射する場合にお
いても、先に説明した図３（ａ）に示したような有効画
素領域の重複露光なしに配向分割した配向膜が得られ
る。

【００３６】光学マスクへの紫外線の入射角度θは、配
向膜に好適なプレチルト角を与えることができるように
選ばれ、一般には２０〜６０°の範囲内の角度が用いら
れる。

【００３７】本発明のもう一つの側面の液晶表示装置製
造方法では、光学マスクを固定するホルダとして、その
紫外線照射面を紫外線から遮光するようにしたものを使
用する。

【００３８】図６（ａ）の側面図と図６（ｂ）の上面図
に、本発明において使用する光学マスクのホルダ６１を
示す。このホルダ６１の紫外線被照射面６１ａは、部材
６２により、紫外線から遮光されるようにしてある。こ
の紫外線遮光部材６２は、照射紫外線を透過しない材料
（例えば、金属クロムなど）で製作すればよく、そして
紫外線照射により発生した熱をホルダ６１へ伝えないよ
う、好ましくはホルダ６１から間隔をあけて配置するよ
うにする。ホルダ６１の紫外線被照射面６１ａの反対側
の面は、通常のように、マスク６５を吸着作用等により
保持する。配向膜の配向分割時には、ホルダ６１に保持
したマスク６５の下方に、配向膜（図示せず）を設けた
基板６７を配置する。図中の６８は、基板６７を載置す
る定板を示している。

【００３９】本発明の第３の側面によれば、液晶表示装
置の配向膜として、ポリアミック酸とポリイミドとの混
合物から形成したものを使用し、この混合物全体に占め
るポリイミドの混合割合が５％以下、且つポリアミック
酸中に含まれるジアミン全体に対する垂直配向性を示す
ジアミンの割合が７０％以下であるようにする。

【００４０】一般に、ポリアミック酸は紫外線に対して
強く、逆にポリイミドは弱い。このことは図7に示され
ている。この図のグラフは、基板上にポリアミック酸
（ＰＡＡ）及びポリイミド（ＰＩ）をそれぞれ単独に塗
布して配向膜を形成したとき及びそれらを混合して塗布
して配向膜を形成したときに、紫外線の照射量と配向膜
のプレチルト角との関係を検討した結果である。ポリア
ミック酸（ＰＡＡ）は紫外線照射量が高くなってもプレ
チルト角がほとんど変わらないが、ポリイミド（ＰＩ）
は大きく低下する。この両者を混合する（ＰＡＡ＋Ｐ
Ｉ）と、紫外線照射を開始してからある時間までに、一
方のポリマー（ポリイミド）はほとんど液晶分子をラン
ダム水平配向させる状態に達するのに対して、他方のポ
リマー（ポリアミック酸）は液晶分子の配向状態をほと
んど元の状態に保つ。すなわち、ある時間経過後、ポリ
アミック酸とポリイミドの混合割合に対応したプレチル
ト角が紫外線照射量に依存することなく安定に維持され
ることになる。

【００４１】用いるポリアミック酸とポリイミドの種類
により、ポリイミドの添加量を多くする必要が出てくる
ときがある。しかし、あまりポリイミドの添加量が多い
と、紫外線に弱いポリイミドが配向膜表面に多く集まる
ことになり、紫外線を照射したときに分解するアルキル
鎖が多いことになる。そうすると、液晶を注入した場合
に紫外線照射時に分解した短いアルキル鎖が液晶注入時
の流れに負けてしまい、液晶の注入方向に沿った配向、
すなわち流動配向が観察されるようになる。すなわち、
液晶の注入方向と紫外線の照射方向が同一方向である
と、紫外線照射により配向した配向膜が液晶の注入によ
り押し戻される結果、液晶の配向に乱れが生じる。この
ことを避けるためには、ポリイミドの添加量を少なく抑
えることが必要となる。より具体的には、配向膜全体に
対するポリイミドの割合が５％以下であることが望まし
い。

【００４２】また、ポリアミック酸中のジアミン成分に
は垂直配向性を有するものとそうでないものの２種類が
含まれている。垂直配向性を有するジアミン成分の割合
が多くなると、ポリアミック酸は紫外線に対してより強
くなる。すなわち紫外線を照射した時のプレチルト角の
変化がより小さくなる。しかし、垂直配向性を有するジ
アミンはそうでないジアミンに比べて重合しにくいとい
う特性を有している。重合しにくくなると配向膜の分子
量が小さくなり、液晶を注入した時に配向膜の分子鎖が
動きやすくなり、流動配向の原因となる。よって、流動
配向を避けるためにはポリアミック酸中の垂直配向性を
有するジアミンの割合はあまり多くしないほうがよい。
より具体的には、ジアミン全体に対する垂直配向性ジア
ミンの割合は７０％以下であることが望ましい。

【００４３】ポリイミドにも垂直配向性を有するジアミ
ンとそうでないジアミンが含まれているが、上記のよう
にポリイミドの混合割合が５％以下という少ない条件で
あれば、重合したときの配向膜の分子量はポリアミック
酸で決まってくるので、ポリイミドの垂直配向性ジアミ
ンの割合は多くてもかまわない。

【００４４】紫外線を照射することで配向膜にプレチル
ト角を与える際には、配向性が向上するように、通常は
偏光した紫外線が使用されるが、本発明により、ポリア
ミック酸とポリイミドとの混合物から形成した配向膜で
あって、混合物全体に占めるポリイミドの混合割合が５
％以下、且つポリアミック酸中に含まれるジアミン全体
に対する垂直配向性を示すジアミンの割合が７０％以下
である配向膜を使用する場合には、無偏光の紫外線によ
っても十分な配向性が得られる。これは、配向膜材料の
ポリアミック酸中に含まれる垂直配向性を示すジアミン
が特定の割合に定められていることによるものと思われ
る。

【００４５】

【実施例】次に、実施例により本発明を更に説明するこ
とにする。言うまでもなく、本発明はこれらの実施例に
いささかも限定されるものではない。

【００４６】〔実施例１〕データバスライン方向に伸び
た画素ピッチ（画素の長手方向）の幅が２００μｍ、ゲ
ートバスライン方向に伸びた画素ピッチの幅が７０μｍ
となるように、幅５μｍのデータバスラインとゲートバ
スラインを形成し、それらから３μｍずつ離れた位置に
ＩＴＯから形成した画素電極を備え、そして各画素に薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子を設けたＴＦＴ基板を用
意する。対向基板として、幅１１μｍのブラックマトリ
クスを、画素と同じ２００×７０μｍピッチで設け、そ
して透明の対向電極を全面に設けたものを用意する。Ｔ
ＦＴ基板と対向基板の各電極上には、配向膜が形成され
ている。

【００４７】一方、４５°の入射角で照射される波長２
５４ｎｍの紫外線を選択的に透過する光学マスクとし
て、ゲートバスライン方向に伸びたスリットを備えたも
のを用意する。スリット幅は、長手方向の画素ピッチ幅
の半分の１００μｍであり、それそれが２００μｍピッ
チで配列してある。この光学マスクには、スリットが設
けられているクロム膜面側に、金属−誘電体多層膜が設
けられている。この金属−誘電体多層膜は、高屈折率で
あってＨで表されるＰｂＦ₂層と、低屈折率でありＬで
表されるＮａ₃ＡｌＦ₆層と、Ａｌで表されるアルミニウ
ム層を、次の構造の多層膜となるように積層したもので
ある。 H/L/H/L/H/L/H/1.76L/Al/1.76L/H/L/H/L/H/L/H

【００４８】各誘電体層Ｈ及びＬの厚さはともに光学膜
厚であり、すなわち入射角θ＝４５°のとき、Ｈは透過
波長２５４ｎｍの４分の１にｃｏｓ４５°を乗じて得ら
れる４５ｎｍの膜厚であり、中央のＡｌ層の両隣のＬ層
（Ｎａ₃ＡｌＦ₆層）はその１．７６倍の膜厚であり、そ
してＡｌ層の膜厚は２８ｎｍである。

【００４９】次に、光学マスクとＴＦＴ基板の位置合わ
せを行う。マスクのスリットの中心部を、ＴＦＴ基板側
に設けられた画素電極の中心部に合わせる。そして、マ
スク表面とＴＦＴ基板の配向膜表面との間隔を５０μｍ
に設定する。続いて、光学マスクに、配向膜表面に対し
４５°の角度で、第１回目の紫外線を照射する。この場
合、光学マスクのスリットを透過した紫外線は、位置合
わせを行った直下の画素電極の中心部から半分の領域
（１００μｍ幅）を、配向膜表面に対し４５°の角度で
照射する。

【００５０】次に、光学マスクとＴＦＴ基板との位置合
わせを行わずに、光学マスクに対し、配向膜表面に対し
４５°の角度で、第１回目とは逆の方向から、第２回目
の紫外線照射を行う。ここでは、光学マスクのスリット
を透過した紫外線は、位置合わせを行った直下の画素電
極のうちの第１回目の紫外線照射では照射されなかった
部分である、中心部から半分の領域（１００μｍ幅）
を、配向膜表面に対し第１回目とは逆の方向から４５°
の角度で照射する。こうして、ＴＦＴ基板側の配向膜
を、所定のプレチルト角を付与して配向分割する。

【００５１】対向基板側の配向膜も同様の紫外線照射を
行って配向分割するか、または紫外線の照射を行わずに
垂直配向のままとし、対向基板とＴＦＴ基板を間隙をあ
けて貼り合わせてセルを作製する。貼り合わせの際に
は、対向基板側のブラックマトリクスの端の部分と、Ｔ
ＦＴ基板側の画素電極の端の部分の位置を合わせるよう
にする。また、対向基板側の配向膜に紫外線照射する場
合には、対向基板側のプレチルト方向とＴＦＴ基板側の
プレチルト方向は、貼りあわせた際にお互いに反対の方
向になるようにする。

【００５２】貼り合わせを行ったセル中に、負の誘電異
方性を持つ液晶を注入し、液晶パネルを作製する。

【００５３】紫外線照射した配向膜には、マスクのクロ
ム膜面上に金属−誘電体多層膜が存在することにより平
行度の高い紫外線が照射されているため、露光重複領域
はなく、確実な配向分割が実現できる。また、マスクを
保持するホルダに対して直接紫外線が当たらないように
遮光するようにすれば、ホルダの熱上昇に伴う紫外線照
射精度は更に向上する。

【００５４】〔実施例２〕配向膜材料として、ポリアミ
ック酸ＰＡＡ−ＡとポリイミドＰＩ−Ａとの混合物を用
いた。ここで、ポリアミック酸ＰＡＡ−Ａに含まれるジ
アミン成分のうち、垂直配向性を有するジアミンはジア
ミン全体の１５％である。また、ＰＡＡ−Ａ：ＰＩ−Ａ
＝９９：１（すなわちＰＩ−Ａの割合が１％）とした。

【００５５】２枚の基板に上記混合物をスピナーでそれ
ぞれ塗布した後、１８０℃で１時間ベークして配向膜を
形成した。次に、片側基板のみに４５°方向から無偏光
の紫外線を照射した。一方の基板（紫外線を照射した方
でもそうでなくてもよい）に熱硬化性シール剤を塗布
し、もう一方の基板に４μｍのスペーサを散布して両基
板を貼りあわせた。真空パック後、熱硬化を行い、空セ
ルを作製した。この空セルにおいては、それへの液晶の
注入方向が配向膜への紫外線照射方向（すなわち液晶配
向方向）と同一になるようにした。この空セルに負の誘
電率異方性を有する液晶を真空中にて注入して液晶表示
パネルを作製した。

【００５６】続いて、液晶の注入方向が配向膜への紫外
線照射方向（液晶配向方向）と逆方向になるようにした
ことを除いて、同様の空セルを作製し、それに負の誘電
率異方性を有する液晶を真空中にて注入して液晶表示パ
ネルを作製した。

【００５７】このようにして作製した２つの液晶表示パ
ネルの表示を見たところ、紫外線の照射方向（すなわち
液晶の配向方向）と液晶の注入方向とが同一方向のもの
でも逆方向のものでも液晶の配向には異常が見られず、
良好な配向が得られた。

【００５８】〔実施例３〕配向膜材料として、ポリアミ
ック酸ＰＡＡ−ＢとポリイミドＰＩ−Ｂとの混合物を用
いた。ここで、ポリアミック酸ＰＡＡ−Ｂに含まれるジ
アミン成分のうち、垂直配向性を有するジアミンはジア
ミン全体の５０％である。また、ＰＡＡ−Ｂ：ＰＩ−Ｂ
＝９５：５（すなわちＰＩ−Ｂの割合が５％）とした。

【００５９】実施例２と同様にして、紫外線の照射方向
と液晶の注入方向とが同一方向及び逆方向となるパネル
を作製した。このようにして作製した液晶表示パネルの
表示を見たところ、紫外線の照射方向（すなわち液晶の
配向方向）と液晶の注入方向とが同一方向の場合にはわ
ずかに、とは言え実用上問題となるほどではない流動配
向が見られた。紫外線照射方向（液晶の配向方向）と液
晶注入方向とが逆方向の場合には、液晶の配向には全く
異常が見られず、良好な配向が得られた。

【００６０】〔実施例４〕配向膜材料として、ポリアミ
ック酸ＰＡＡ−ＣとポリイミドＰＩ−Ｃとの混合物を用
いた。ここで、ポリアミック酸ＰＡＡ−Ｃに含まれるジ
アミン成分のうち、垂直配向性を有するジアミンはジア
ミン全体の７０％である。また、ＰＡＡ−Ｃ：ＰＩ−Ｃ
＝９７：３（すなわちＰＩ−Ｃの割合が３％）とした。

【００６１】実施例２と同様にして、紫外線の照射方向
と液晶の注入方向とが同一方向及び逆方向となるパネル
を作製した。このようにして作製した液晶表示パネルの
表示を見たところ、紫外線の照射方向（すなわち液晶の
配向方向）と液晶の注入方向とが同一方向の場合にはわ
ずかに、とは言え実用上問題となるほどではない流動配
向が見られた。紫外線照射方向（液晶の配向方向）と液
晶注入方向とが逆方向の場合には、液晶の配向には全く
異常が見られず、良好な配向が得られた。

【００６２】〔比較例〕配向膜材料として、ポリアミッ
ク酸ＰＡＡ−ＤとポリイミドＰＩ−Ｄとの混合物を用い
た。ここで、ポリアミック酸ＰＡＡ−Ｄに含まれるジア
ミン成分のうち、垂直配向性を有するジアミンはジアミ
ン全体の１００％である。また、ＰＡＡ−Ｄ：ＰＩ−Ｄ
＝９：１（すなわちＰＩ−Ｄの割合が１０％）とした。

【００６３】実施例２と同様にして、紫外線の照射方向
と液晶の注入方向とが同一方向及び逆方向となるパネル
を作製した。このようにして作製した液晶表示パネルの
表示を見たところ、紫外線の照射方向（すなわち液晶の
配向方向）と液晶の注入方向とが同一方向の場合にも逆
方向の場合にも流動配向が見られ、同一方向の場合の流
動配向が特に甚だしかった。

【００６４】以上のように、ポリアミック酸に含まれる
ジアミン成分のうち、垂直配向性を有するジアミンがジ
アミン全体の７０％を超え、ポリイミドの割合が５％を
超えると、紫外線の照射方向と液晶の注入方向とが同一
方向のときにも逆方向のときにも流動配向が出始める。
すなわち紫外線により配向した配向膜の鎖が液晶の注入
により動いてしまい、そのために流動配向が出てきてし
まう。しかし、本発明の条件であれば紫外線の照射方向
と液晶の注入方向とが同一であっても、実用上問題とな
るほどの流動配向は観察されなかった。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、マスクと基板の間隔が
開いても、照射対象である基板への照射紫外光の平行度
が高くなるため、画素内における重複露光領域の範囲を
狭くすることができ、理想的な配向分割を行うことがで
きる。また、液晶注入時に発生する流動配向のない、良
好な液晶配向の液晶表示パネルの利用が可能になり、品
質向上に対する寄与が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】紫外線照射による液晶配向の原理を説明する図
である。

【図２】紫外線による配向膜露光の従来例を説明する図
である。

【図３】紫外線による配向膜露光の従来例における配向
膜の露光重複を説明する図である。

【図４】本発明による金属−誘電体多層膜の透過スペク
トルを示す図である。

【図５】本発明における紫外線での配向膜露光を説明す
る図である。

【図６】本発明による遮光部材を併用した光学マスクを
説明する図である。

【図７】ポリアミック酸単独、ポリイミド単独、及びそ
れらの混合物から形成した配向膜における紫外線照射量
に対するプレチルト角の変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１…基板２…配向膜３…紫外線５、５’…アルキル側鎖７…液晶分子２１、５１…基板２２、５２…配向膜２３、５３…光学マスク２４、５４…遮光膜２５、５７…スリット２６、５６…紫外線３１…データバスライン３２…ゲートバスライン５５…金属−誘電体多層膜６１…ホルダ６１ａ…ホルダの紫外線被照射面６２…紫外線遮光部材６５…マスク６７…基板

フロントページの続き (72)発明者吉田秀史神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者千田秀雄神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内Ｆターム(参考） 2H090 HA14 HB08Y HB13Y HC11 HC13 MA01 MB12 MB14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶を挟持する少なくとも一方が透明の
１対の基板を有し、各基板上に液晶分子の配向方向を規
制する配向膜が設けられた液晶表示装置を製造する方法
であり、光学マスクを通して紫外線を照射することによ
り該配向膜に液晶分子の配向規制力を与え、且つ該配向
膜の紫外線照射を異なる方向から、選択的に行い、それ
により配向膜の配向分割を行うことを含む液晶表示装置
の製造方法であって、遮光パターン面に金属−誘電体多
層膜が設けられた光学マスクを使用し、該多層膜は、特
定の入射角の紫外線を透過するように最適化されている
ことを特徴とする液晶表示装置製造方法。
【請求項２】前記金属−誘電体多層膜を構成する金属
がアルミニウムであり、誘電体がＰｂＦ₂とＮａ₃ＡｌＦ
₆である、請求項１記載の液晶表示装置製造方法。
【請求項３】前記金属−誘電体多層膜が中間のアルミ
ニウム層とその両側の誘電体層からなり、各誘電体層に
おいて前記ＰｂＦ₂とＮａ₃ＡｌＦ₆が交互に積層されて
いる、請求項２記載の液晶表示装置製造方法。
【請求項４】前記中間のアルミニウム層の膜厚ｄ（ｎ
ｍ）が、紫外線の入射角度をθとした場合に、ｄ＝４０×ｃｏｓθ なる関係を満足する、請求項３記載の液晶表示装置製造
方法。
【請求項５】紫外線を４５°の入射角で前記光学マス
クに照射し、前記金属−誘電体多層膜として、アルミニ
ウム層をＡｌ、光学膜厚のＰｂＦ₂層をＨ、光学膜厚の
Ｎａ₃ＡｌＦ₆層をＬで表して、 H/L/H/L/H/L/H/1.76L/Al/1.76L/H/L/H/L/H/L/H の構造の多層膜を使用する、請求項４記載の液晶表示装
置製造方法。
【請求項６】紫外線を前記光学マスクに対し２０〜６
０°の入射角で照射する、請求項１記載の液晶表示装置
製造方法。
【請求項７】液晶を挟持する少なくとも一方が透明の
１対の基板を有し、各基板上に液晶分子の配向方向を規
制する配向膜が設けられた液晶表示装置を製造する方法
であり、ホルダに固定された光学マスクを通して紫外線
を照射することにより該配向膜に液晶分子の配向規制力
を与え、そして該配向膜の紫外線照射を異なる方向か
ら、選択的に行い、それにより該配向膜の配向分割を行
うことを含む液晶表示装置の製造方法であって、光学マ
スクを固定するホルダとして、その紫外線被照射面を紫
外線から遮光するようにしたものを使用することを特徴
とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】液晶を挟持する少なくとも一方が透明の
１対の基板を有し、各基板上に、紫外線の照射により液
晶分子の配向方向を規制する液晶分子の配向規制力を与
えられた配向膜が位置している液晶表示装置であって、
該配向膜がポリアミック酸とポリイミドとの混合物から
形成されており、該混合物全体に占める該ポリイミドの
混合割合が５％以下であり、且つ該ポリアミック酸中に
含まれるジアミン全体に対する垂直配向性を示すジアミ
ンの割合が７０％以下であることを特徴とする液晶表示
装置。
【請求項９】前記液晶が負の誘電率異方性を有する、
請求項８記載の液晶表示装置。