JP2005017546A - 液晶配向用基板、液晶配向用基板の製造方法、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】応答速度が速く視野角が広い液晶配向用基板を提供する。
【解決手段】基板の一方の表面に、液晶分子４のダイレクタを基板法線方向Ｙに沿って配列させる配向膜５を形成し、配向膜５の一部に、液晶分子４のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域６を形成したことにより、上記課題を解決した。このとき、配向膜５は、疎水性の膜であり、傾斜領域６は、配向膜から漸次親水性に変化していることが好ましい。
【選択図】 図２
【解決手段】基板の一方の表面に、液晶分子４のダイレクタを基板法線方向Ｙに沿って配列させる配向膜５を形成し、配向膜５の一部に、液晶分子４のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域６を形成したことにより、上記課題を解決した。このとき、配向膜５は、疎水性の膜であり、傾斜領域６は、配向膜から漸次親水性に変化していることが好ましい。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶配向用基板、液晶配向用基板の製造方法、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法に関し、さらに詳しくは、テレビジョン画像やコンピュータ画像などを表示する液晶表示装置において、応答速度が速く視野角が広い液晶配向用基板、液晶配向用基板の製造方法、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄型化や低電圧駆動が可能なので、各種の表示装置として広く使用されている。特に、各画素にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のアクティブスイッチ素子を組み込んだＴＮ型液晶表示装置は、ＣＲＴ並みの表示性能を発揮し、パーソナルコンピュータのディスプレイやテレビ等に用いられている。しかしながら、ＴＮ型液晶表示装置は、応答速度が遅く、視野角が狭いという欠点をもっている。そのＴＮ型液晶表示装置の欠点を解決するために現在まで種々の研究開発が行われているが、その一方で、液晶分子のダイレクタが基板法線方向に配列する垂直配向型の液晶表示装置についても研究開発されている。
【０００３】
垂直配向方式の液晶表示装置は、正面コントラストに優れ、さらに製造工程においてはラビング処理が不要になるという利点があり、種々の研究開発が盛んに行われている。この垂直配向方式の液晶表示装置においても、上述したＴＮ型液晶表示装置と同様に、視角特性の向上と応答速度の向上に対する要求がある。
【０００４】
こうした要求に対しては、一画素内で液晶分子の傾斜方向が複数になるように制御する技術、すなわちマルチドメイン化技術が提案されている。マルチドメイン化技術としては、図１０に示すように、配向膜９６の下地の任意の位置に突起状の構造物９７を配置することが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。このマルチドメイン技術によれば、電圧オフ時においては、液晶分子９４がその構造物９７の斜面にならってわずかに傾き、電圧オン時においては、わずかに傾いた液晶分子９４がその傾斜方向に沿って最初に傾き、その構造物９７以外の液晶分子９５もその液晶分子９４の影響を受けて順次同じ方向に傾斜する。すなわち、その構造物９７を起点として、液晶分子９４、９５の配向が制御されることとなる。
【０００５】
また、突起状の構造物を利用した液晶分子の配向制御としては、その構造物を二次元的に線状且つ矩形状に設けて４分割のドメイン構造とした例や、その構造物を一次元的に点状に設けて液晶分子が全方向に傾くドメイン構造とした例が知られている。
【０００６】
一方、構造物によらずに液晶分子の配向制御としては、例えば、基板上に水平配向領域と垂直配向領域とを交互に設ける方法（例えば、特許文献１参照。）、一定の方向に傾く薄膜構成分子を一画素内に区画形成する方法（例えば、特許文献２、３参照。）などが挙げられる。
【０００７】
【非特許文献１】
富士通ＦＩＮＤ、Ｖｏｌ．１９、Ｎｏ．５、２００１（図１〜図３）
【特許文献１】
特開平１０−２０６８３４号公報（図１、図５）
【特許文献２】
特開平１１−１６７１１４号公報（図５、図１２）
【特許文献３】
特開２００１−２８１６６９号公報（図４〜図７）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した突起状の構造物を利用した配向制御においては、構造物を形成するために複数の工程が必要となるので、液晶表示装置のコストが上昇してしまうという難点があった。さらに、そこで使用される液晶材料は、セルギャップ内で自発的にツイスト構造をとるので、カイラル剤を多く含有させなければならず、その結果、応答時間が長くなり易いという傾向があった。
【０００９】
また、上述した構造物によらない配向制御においては、微小な画素内に区画形成するので製造工程が複雑になると共に、応答時間が十分でないという課題があった。
【００１０】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであって、応答速度が速く視野角が広い液晶配向用基板及び液晶表示装置の提供、及びコスト低減に効果的な液晶配向用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法の提供を目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１の液晶配向用基板は、基板の一方の表面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる配向膜を形成し、該配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域を形成したことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、傾斜領域上の液晶分子は基板法線方向に対して傾斜しているため、電源オン時において、傾斜領域上の液晶分子が容易に傾斜することとなるので、その液晶分子を起点として他の液晶分子も一斉に傾斜することとなる。その結果、液晶の応答時間の短縮化を図ることができる。
【００１３】
また、傾斜領域は、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させるため、液晶の応答時間の短縮化を一層図ることができる。すなわち、電源オン時において、他の液晶分子を一斉に傾斜させ得るべく傾斜する液晶分子は、傾斜領域の傾斜角度が同じ（１つの）場合、配向膜との境目のもの、つまり、傾斜角度が異なる境界のものと考えられるため、傾斜角度が２以上であると、その分他の液晶分子を一斉に傾斜させ得るべく傾斜する液晶分子が増えるので、液晶の応答時間の短縮化を一層図ることができる。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１に記載の液晶配向用基板において、前記傾斜領域が、液晶分子のダイレクタを前記基板の表面に沿って配列させる第１領域と、該第１領域と前記配向膜との間に介設され、その配向膜から第１領域に沿って液晶分子のダイレクタの基板法線方向に対する傾斜を漸次大きくする第２領域とからなることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の液晶配向用基板において、配向膜は、疎水性の膜であり、前記傾斜領域は、前記配向膜から漸次親水性に変化していることを特徴とする。
【００１６】
これにより、傾斜領域の傾斜角度は、配向膜から離間するにつれて徐々に大きくなるため、隣接する液晶分子との間隔が狭いので、光漏れの心配もいらない。つまり、隣接する液晶分子の傾斜角度が大きいと、それだけ隣接する液晶分子との間隔が広くなるので、光漏れが起こることもあり得ると考えられるからである。
【００１７】
上記課題を解決するための請求項４の液晶配向用基板の製造方法は、基板の一方の表面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる配向膜を形成し、該配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域を形成した液晶配向用基板の製造方法であって、前記基板の一方の表面上に親水化処理可能な配向膜を形成する工程、及び、前記配向膜の一部を親水化処理して傾斜領域を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、親水化処理可能な疎水性の配向膜傾斜の一部を親水化処理することにより、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜させる傾斜領域を形成できるので、従来のような構造物や特殊な薄膜を形成しなくとも、極めて容易な工程により液晶の配向制御を可能にする傾斜領域を形成することができる。その結果、液晶配向用基板を効率的に製造することができ、コストダウンに寄与することができる。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項４に記載の液晶配向用基板の製造方法において、前記親水化処理が、光触媒層を有するマスクを用いて露光量を調整した露光処理により行われることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、光触媒層を有するマスクを用いて露光量を調整した露光処理により行われるので、露光時の光触媒の作用により疎水性の配向膜を極めて容易に傾斜領域に変化させることができると共に、露光処理するだけで極めて容易に配向制御可能な表面を形成することができる。
【００２１】
上記課題を解決するための請求項６の液晶表示装置は、第１の基板と第２の基板とこれら基板間に介設された液晶とを有する垂直配向方式の液晶表示装置において、第１の基板の対向面及び／又は第２の基板の対向面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる配向膜を形成し、該配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域を形成したことを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、傾斜領域上の液晶分子は基板法線方向に対して傾斜しているため、電源オン時において、傾斜領域上の液晶分子が容易に傾斜することとなるので、その液晶分子を起点として他の液晶分子も一斉に傾斜することとなる。その結果、液晶の応答時間の短縮化を図ることができる。
【００２３】
また、傾斜領域は、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させるため、液晶の応答時間の短縮化を一層図ることができる。すなわち、電源オン時において、他の液晶分子を一斉に傾斜させ得るべく傾斜する液晶分子は、傾斜領域の傾斜角度が同じ（１つの）場合、配向膜との境目のもの、つまり、傾斜角度が異なる境界のものと考えられるため、傾斜角度が２以上であると、その分他の液晶分子を一斉に傾斜させ得るべく傾斜する液晶分子が増えるので、液晶の応答時間の短縮化を一層図ることができる。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項６に記載の液晶表示装置において、前記傾斜領域が、液晶分子のダイレクタを前記基板の表面に沿って配列させる第１領域と、該第１領域と前記配向膜との間に介設され、その配向膜から第１領域に沿って液晶分子のダイレクタの基板法線方向に対する傾斜を漸次大きくする第２領域とからなることを特徴とする。
【００２５】
請求項８の発明は、請求項６又は７に記載の液晶表示装置において、配向膜は、疎水性の膜であり、前記傾斜領域は、前記配向膜から漸次親水性に変化していることを特徴とする。
【００２６】
これにより、傾斜領域の傾斜角度は、配向膜から離間するにつれて徐々に大きくなるため、隣接する液晶分子との間隔が狭いので、光漏れの心配もいらない。つまり、隣接する液晶分子の傾斜角度が大きいと、それだけ隣接する液晶分子との間隔が広くなるので、光漏れが起こることもあり得ると考えられるからである。
【００２７】
上記課題を解決するための請求項９の液晶表示装置の製造方法は、第１の基板と第２の基板とこれら基板間に介設された液晶とを有し、第１の基板の対向面及び／又は第２の基板の対向面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる配向膜を形成し、該配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域を形成した垂直配向方式の液晶表示装置の製造方法であって、前記第１の基板の対向面及び／又は前記第２の基板の対向面に上に親水化処理可能な配向膜を形成する工程、及び、前記配向膜の一部を親水化処理して傾斜領域を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、親水化処理可能な疎水性の配向膜の一部を親水化処理することにより、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜させる傾斜領域を形成できるので、従来のような構造物や特殊な薄膜を形成しなくとも、極めて容易な工程により液晶の配向制御を可能にする傾斜領域を形成することができる。その結果、液晶表示装置を効率的に製造することができ、コストダウンに寄与することができる。
【００２９】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記親水化処理が、光触媒層を有するマスクを用いて露光量を調整した露光処理により行われることを特徴とする。
【００３０】
この発明によれば、光触媒層を有するマスクを用いて露光量を調整した露光処理により行われるので、露光時の光触媒の作用により疎水性の配向膜を極めて容易に傾斜領域に変化させることができると共に、露光処理するだけで極めて容易に配向制御可能な表面を形成することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液晶配向用基板、液晶配向用基板の製造方法、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法について図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
（液晶配向用基板、液晶表示装置）
図１は、垂直配向方式の液晶表示装置において、基板間に電圧を与えたときの液晶分子のダイレクタの変化を示す模式図である。図１（ａ）は、電源オフ（Ｖ＝０）時において液晶分子４のダイレクタが基板法線方向Ｙに沿って配列している態様を示したものである。図１（ｂ）は、液晶分子４が傾き始める臨界電圧Ｖｃを与えたときの態様を示したものである。図１（ｃ）は、液晶分子４が十分に傾斜する飽和電圧Ｖｓａｔ を与えたときの態様を示したものである。なお、ダイレクタとは、液晶分子４の平均的配向方向を表す単位ベクトルのことである。
【００３３】
本発明の液晶表示装置は、図１に示すように、第１の基板１と、第２の基板２と、これら対向する基板１，２間に注入された液晶３とを有する垂直配向方式の液晶表示装置である。
【００３４】
液晶３は、垂直配向方式の液晶表示装置において現在一般的に使用されている負の誘電率異方性のものであれば特に限定されず、具体的には例えば、メルク製のＭＬＣ−６６０８、ＭＬＣ−２０３７、ＭＬＣ−２０３８、ＭＬＣ−２０３９等が挙げられる。
【００３５】
液晶表示装置は、図１に示すように、第１の基板１の液晶３側表面（対向面）及び第２の基板２の液晶３側表面（対向面）に電源オフ時に液晶分子４のダイレクタを基板法線方向Ｙに沿って配列させる配向膜５がそれぞれ形成されてなるものである。
【００３６】
この配向膜５としては、例えば疎水性の膜がよく、もともと疎水性であるが親水化処理をすることにより親水性とすることができる膜であることが好ましい。例えば、疎水膜形成用のフッ素系シリコーン樹脂、又は垂直配向膜形成用のポリイミド樹脂等により形成された膜等が挙げられる。疎水膜形成用のフッ素系シリコーン樹脂としては、例えば、東芝シリコーン製等の撥水膜形成用のフッ素系シリコーン樹脂等々の市販の感光性樹脂を例示できる。また、垂直配向膜形成用のポリイミド樹脂としては、垂直配向用のポリイミド樹脂である日本合成ゴム製のＪＡＬＳ−６８８等々の市販の感光性樹脂を例示できる。
【００３７】
配向膜５の厚さについては特に限定されないが、例えば１０ｎｍ〜１００ｎｍであることが好ましい。配向膜５は、配向膜形成用の材料を基板の全面にスピンコート等の塗布手段や各種の印刷手段で塗布されて形成される。
【００３８】
第１の基板１の配向膜５及び第２の基板２の配向膜５の両方又は一方には、液晶分子４のダイレクタを基板法線方向Ｙに対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域６が形成されている。このように、第１の基板１の液晶３側表面及び／又は第２の基板２の液晶３側表面に、配向膜５と傾斜領域６とを形成することにより、本発明の液晶配向用基板を構成することにもなる。
【００３９】
傾斜領域６は、液晶分子４のダイレクタを基板法線方向Ｙに対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させるものであり、その傾斜角度は、電源オン時において、液晶分子４のダイレクタが一定方向に傾斜するのを促進する角度である。
【００４０】
この傾斜角度は、電源オン時において、液晶分子４のダイレクタが一定方向に傾斜するのを促進することができるならば特に限定されないが、例えば、好ましくは３°以上である。
【００４１】
傾斜角度は、液晶分子４のダイレクタを一定方向に傾斜するのを一層容易にさせる観点から、５°以上であることが特に好ましい。傾斜領域６としては、例えば親水性の領域がよく、親水性であればその傾斜角度が７°以上となる。
【００４２】
傾斜領域６は、液晶分子４のダイレクタを基板法線方向Ｙに対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させることができるならばどのように構成してもよい。例えば、傾斜領域６は、傾斜領域６を２以上に分割し、各分割した分割領域ごとに傾斜角度を決めるようにしてもよく、この場合、傾斜角度が同じ領域が２以上あってもよい。
【００４３】
傾斜領域６は、好ましくは、配向膜５から離間する（配向膜５から傾斜領域６の内側にいく）に連れて液晶分子のダイレクタの基板法線方向に対する傾斜が漸次大きくなるように形成することがよい。
【００４４】
また、傾斜領域６は、液晶分子のダイレクタを基板の表面に沿って配列させる第１領域７と、この第１領域７と配向膜５との間に介設され、その配向膜５から第１領域７に沿って液晶分子のダイレクタの基板法線方向に対する傾斜を漸次大きくする第２領域８とからなることが好ましい。
【００４５】
具体的には例えば、配向膜５が疎水性の膜であるので、傾斜領域６を、配向膜５との境界（実際にはどこが境界か分からないが）から漸次疎水性から親水性へと変化させるように形成するようにしてもよい。このとき、傾斜領域６は、図２に示すように、光の透過を制限しない部分からなる親水性の第１領域（親水性領域）７と、疎水性から親水性へと漸次変化した第２領域（グラデーション領域８）とからなることが好ましい。
【００４６】
傾斜領域６の形成手段は、２以上の傾斜角度の領域が形成されるならばどのように形成してもよく、例えば、疎水性の配向膜５を親水化処理することによって得る場合に親水化処理する割合を変えることにより形成することができる。
【００４７】
具体的には例えば、疎水性の配向膜を露光することにより、露光された部分の側鎖のみがＯＨ基に置換されて親水性領域へとなる。このため、その露光量を調整することにより、親水性の割合が可変して、傾斜角度が可変した傾斜領域６を形成することができる。
【００４８】
露光量の調整は、どのように行ってもよく、例えば、マスクを用いて露光処理する場合、マスクの光の透過率を変えることにより行ってもよいし、光出射位置と基板との距離を変えてもよいし、また、光出射位置及び／又は基板をずらす（光の出射方向に対してほぼ直交する方向に移動させる）ようにしてもよい。
【００４９】
このように、配向膜５の一部に傾斜領域６を形成することにより、傾斜領域６上の液晶分子４は基板法線方向Ｙに対して傾斜して配列されるため、電源オン時（基板間に電圧が印加された時）に、傾斜領域６上の液晶分子４が容易に傾斜することとなる。その結果、傾斜領域６上の液晶分子４を起点として他の液晶分子４も一斉に傾斜するので、液晶の応答時間の短縮化を図れる。
【００５０】
また、傾斜領域６は、液晶分子４のダイレクタを基板法線方向Ｙに対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させるため、液晶３の応答時間の短縮化を一層図ることができる。すなわち、電源オン時において、他の液晶分子４を一斉に傾斜させ得るべく傾斜する液晶分子４は、傾斜領域の傾斜角度が同じ（１つの）場合、配向膜５との境目のもの、つまり、傾斜角度が異なる境界のものと考えられる。このため、傾斜角度が２以上であると、その分他の液晶分子４を一斉に傾斜させ得るべく傾斜する液晶分子４が増えるので、液晶３の応答時間の短縮化を一層図ることができる。
【００５１】
また、傾斜領域６が、図２に示するように、配向膜５から漸次親水性に変化して、傾斜領域６の傾斜角度が配向膜から離間するにつれて徐々に大きくなっていると、つまり、傾斜角度の領域の境目が明確でないグラデーション領域８であると、隣接する液晶分子４ａとの間隔が狭くなる。このように、液晶分子４が密に配列されるので、光漏れの心配もいらない。傾斜角度の領域の境目が明確であると、隣接する液晶分子の傾斜角度が大きく、それだけ隣接する液晶分子との間隔が広くなるので、光漏れが起こることもあり得ると考えられるからである。その結果、液晶を黒表示にしたときに光漏れが起こる心配がなく、光抜けのない、コントラストが低下しない。
【００５２】
傾斜領域６の形状は、電源オン時に、その傾斜領域６上にある液晶分子４を所定の方向に傾斜させる形状に設計されていることが好ましい。傾斜領域６がそのように設計されることにより、電源オン時の液晶分子４が所定の方向に傾き易くなるので、例えば、傾斜が起こり始める電圧（臨海電圧Ｖｃともいう。）を従来よりも小さい値にすることができたり、その傾斜領域６上の液晶分子４が傾き初めてから全体の液晶分子４が傾くまでの時間（応答時間ともいう。）が短くなるという効果がある。
【００５３】
傾斜領域６の形状としては、上記の効果を生じさせる形状であればよく特に限定されないが、例えば、図３（ａ）に示すように、液晶分子４が電源オン時に対向辺１３に向かって倒れるように傾斜する鋭角部１２を有する三角形１１又はその三角形１１を２つ以上組み合わせた複合形であることが好ましい。特に図３（ａ）のような三角形状の傾斜領域６が形成されている場合においては、液晶配向の応答時間が短縮されるという効果がある。その理由としては、電源オン時における鋭角部１２近傍の液晶分子４は、先ず、その鋭角部１２の対向辺１３に向かって倒れるように傾き始め、そして、傾斜領域６上の他の液晶分子４は、図３（ｂ）に示すように、最初に傾き始めた液晶分子４にならって一斉に傾き始める、すなわち一斉に一定の方向に傾斜するものと推察される。
【００５４】
その三角形１１を２つ以上組み合わせた複合形は、どのように構成してもよく、例えば、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように２つ以上の三角形１１を一定のパターンで配列しても、２つ以上の三角形１１をランダムに配列してもよい。図４（ａ）は、鋭角部１２を有する三角形１１からなる傾斜領域６を、その鋭角部１２が画素の中心を向くように放射状に配列させた形態である。また、図４（ｂ）は、鋭角部１２を有する三角形１１からなる傾斜領域６をその鋭角部１２が画素の中心方向と直交するように配置し、その三角形１１で円を描くように配列させた形態である。
【００５５】
このように２つ以上の三角形１１を配列して複合形を形成することにより、電源オン時におけるセルギャップ内の液晶分子４を多方向に傾斜させることができる。その結果、このように配向制御された液晶表示装置をどの方向から眺めても、視野角の広い均一な表示性能を得ることができる。
【００５６】
特に、本発明においては、単一画素内に図４に示す傾斜領域６が形成されているので、１画素単位で液晶分子配向を制御することができる。
【００５７】
図５は、両基板に異なる傾斜領域を形成した一例を示す平面図であり、図５（ａ）に示す形状に傾斜領域６を形成した第１の基板１と、図５（ｂ）に示す形状に傾斜領域６を形成した第２の基板２とでセルギャップを形成し、そこに液晶３を注入し、電源をオンにしたときの液晶分子４の配向形態を示している。図５の中央には、上下の基板１、２に形成された三角形１１が直交するように配置された態様Ａが記載され、その外側には、液晶分子４が第１の基板１の近傍から第２の基板２の近傍に向かうに従って徐々に旋回したツイスト状態を示す態様Ｂが記載されている。
【００５８】
以上のように、本発明の液晶表示装置及び液晶配向用基板は、電源オン時において、傾斜領域上の液晶分子を一定方向に容易に傾斜させることができるので、その液晶分子を起点として他の液晶分子を一斉に傾斜させることができ、液晶の応答時間の短縮化を図ることができる。また、セルギャップ内の液晶分子をツイスト構造に規制することができるので、液晶分子を多方向に傾斜させることができ、その結果、このように配向制御された液晶表示装置をどの方向から眺めても、視野角の広い均一な表示性能を得ることができる。さらに、液晶を黒表示にしたときに光漏れが起こり難くなるので、光抜けのない、コントラストが低下しないものとなる。
【００５９】
次に、上述した配向層が形成される基板について説明する。第１の基板１及び第２の基板２は、図９の液晶表示装置に示すように、カラーフィルター基板１０１とデバイス（ＴＦＴ）基板１０２の何れかを構成している。
【００６０】
カラーフィルター基板１０１は、基板１１２上にマトリクス状のカラーフィルター層１０７が形成された基板であり、さらに詳しくは、基板１１２の内側面に、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各画素領域を形成するカラーフィルター層１０７と、漏れ光を遮蔽するためにその画素領域の周縁部に形成されているブラックマトリクス層１０８とを有する基板である。カラーフィルター層１０７上には共通透明電極１０９が形成され、さらにその共通透明電極１０９上には液晶分子のダイレクタを基板法線方向に配列させる疎水性の配向膜（図示しない）が形成されている。なお、本発明を構成するカラーフィルター基板１０１は、現在一般的に使用されている構成を有するものであれば特に限定されず、前記以外の構成を備えているものであっても構わない。
【００６１】
一方、デバイス基板１０２は、基板１１２上にマトリクス状のＴＦＴ素子１０５が個々の画素領域として形成された基板であり、さらに詳しくは、基板１１２の内側面に、マトリックス状に配置された画素電極１０４、薄膜電界トランジスタ（ＴＦＴ）素子１０５及びライン電極１０６が形成され、さらにその画素電極１０４上には、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に配列させる疎水性の配向膜（図示しない）が形成されている。なお、本発明を構成するデバイス基板１０２は、現在一般的に使用されている構成を有するものであれば特に限定されず、前記以外の構成を備えているものであっても構わない。
【００６２】
なお、液晶表示装置において、基板１１２としては、ガラス基板又は透明プラスチック基板等が挙げられ、画素電極１０４及び透明電極１０９としては、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の透明電極が挙げられる。また、カラーフィルター基板１０１とデバイス基板１０２との間隔を所定の値にするためのスペーサが形成され、セルギャップを一定の値にしている。各基板の外側には、偏光板１１３が設けられ（図９参照）、デバイス基板側のさらに外側にはバックライトが設けられる。
【００６３】
（液晶配向用基板の製造方法、液晶表示装置の製造方法）
次に、液晶配向用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法について説明する。本発明の液晶配向用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法は、上述した構成からなる液晶配向用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法であって、その特徴は、▲１▼第１の基板（例えばカラーフィルター基板）及び第２の基板（例えばデバイス基板）のうち少なくとも一方の基板の対向面上に、親水化処理可能な疎水性の配向膜を形成する工程、▲２▼その配向膜の一部を親水化処理して、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域を形成する工程、を有することにある。なお、液晶表示装置を製造するためのその他の製造工程、例えば図９に示すようなカラーフィルター層、ブラックマトリクス層、透明電極層、ＴＨＴ素子等の形成工程については従来公知の方法と同様である。
【００６４】
上記▲１▼の工程において、親水化処理可能な疎水性の配向膜を形成するための樹脂としては、疎水膜形成用のフッ素系シリコーン樹脂、垂直配向膜形成用のポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、両基板の全面にスピンコート等の塗布手段や各種の印刷手段で塗布される。
【００６５】
上記▲２▼の工程において、配向膜の一部を傾斜領域にする手段は、図６に示すように、（ｉ）配向膜である疎水性被膜を光触媒層３４を有するマスク３０で露光することにより、露光された部分の側鎖のみが置換されて傾斜領域３６を形成する方法、図７に示すように、（ｉｉ）光触媒を含有する疎水性樹脂をコーティングして光触媒含有配向膜３７を形成した後、その配向膜３７を露光することにより、露光された部分の側鎖のみが置換されて傾斜領域３６を形成する方法、等を挙げることができる。
【００６６】
上記（ｉ）工程においては、疎水性の配向膜３１として、上述したフッ素系シリコーン被膜やポリイミド被膜を挙げることができる。光触媒層を有するマスクは、露光部分の周縁部の光の透過率が漸次増えるように処理したもの（露光部分の周縁部の光の透過を制限したもの）である。この光触媒層を有するマスクを利用した処理は、図６に示すように、先ず、マスクパターン３３が形成された基板３２上に光触媒層３４を形成したマスク３０と、疎水性の配向膜３１が形成された第１の基板又は／及び第２の基板とを準備し（図６（ａ））、その光触媒層３４を有するマスク３０と疎水性の配向膜３１とが所定の間隔となるように対向させ（図６（ｂ））、そこに露光光３５を照射することにより（図６（ｃ））、傾斜領域３６を形成する処理方法（親水化処理方法）である（図６（ｄ））。この傾斜領域３６は、光の透過を制限しない部分からなる親水性の第１領域（親水性領域）と、疎水性の配向膜３１と親水性領域との間であり、疎水性から親水性へと漸次変化した第２領域（グラデーション領域）とからなるものである。
【００６７】
この光触媒層３４は、バインダー中に光触媒である酸化チタンを含有させたものである。酸化チタンは、アナターゼ型のものが好ましく、また、バインダー中に２０〜４０重量％の割合で含有させることが好ましい。酸化チタンの平均粒径はおよそ５〜２０μｍであることが好ましい。酸化チタンの代わりに、ＺｎＯなどを光触媒として用いてもよい。こうした光触媒層３４に例えば３８０ｎｍ以下の露光光３５が照射されることにより、光触媒粒子内で光電気化学反応が起こり、露光された疎水性の配向膜３１の側鎖を−ＯＨ基に置換させることができる。その結果、疎水性の配向膜３１の一部を親水性領域３６に変化させることができる。
【００６８】
また、マスク３０と疎水性の配向膜３１との間隔は、光触媒反応により生じた活性酸素種等をその隙間に容易に発生させ、作用させることができる間隔であることが好ましく、およそ５〜２０μｍの間隔となるように配置することが好ましい。
【００６９】
上記（ｉｉ）工程においては、疎水性の配向膜３７として、上述した光触媒を含有するフッ素系シリコーン被膜やポリイミド被膜を挙げることができる。親水性領域の形成は、図７に示すように、先ず、基板３２上にマスクパターン３３が形成されたマスク４０と、光触媒を含有する疎水性の配向膜３７が形成された第１の基板又は第２の基板とを準備し（図７（ａ））、そのマスク４０と、光触媒を含有する疎水性の配向膜３７とが所定の間隔となるように対向させ（図７（ｂ））、そこに露光光３５を照射することにより（図７（ｃ））、傾斜領域３６を形成する方法（親水化処理方法）である（図７（ｄ））。この傾斜領域３６は、光の透過を制限しない部分からなる親水性の第１領域（親水性領域）と、疎水性の配向膜３１と親水性領域との間であり、疎水性から親水性へと漸次変化した第２領域（グラデーション領域）とからなるものである。
【００７０】
この疎水性の配向膜３７は、バインダー中に光触媒である酸化チタンを含有させたものである。酸化チタンは、上記同様、アナターゼ型のものが好ましく、また、バインダー中に２０〜４０重量％の割合で含有させることが好ましい。酸化チタンの平均粒径はおよそ５〜２０μｍであることが好ましい。酸化チタンの代わりに、ＺｎＯなどを光触媒として用いてもよい。こうした疎水性の配向膜３７に例えば３８０ｎｍ以下の露光光３５が照射されることにより、含有する光触媒粒子内で光電気化学反応が起こり、疎水性の配向膜の側鎖を−ＯＨ基に置換させることができる。その結果、疎水性の配向膜の一部を親水性領域に変化させることができる。また、マスク４０と疎水性の配向膜３７との間隔についても、上記（ｉ）の場合と同様である。なお、（ｉ）の工程と（ｉｉ）の工程とを比べると、（ｉ）の工程をより好ましく適用することができる。
【００７１】
図８は、疎水性の配向膜の一部が親水性領域（傾斜領域）に変化する表面反応の一例を示す説明図である。図８（ａ）は、疎水性の配向膜表面の側鎖に活性酸素種等がアタックし、その側差の結合を切断する様子を示しており、図８（ｂ）は、切断された部位に水酸基が結合して親水性に変化する様子を示している。
【００７２】
図８の表面反応を生じさせる処理に際しては、疎水性の配向膜と光触媒層を有するマスクとを、所定の間隔（例えば５〜２０μｍ）で配置することが好ましい。疎水性の配向膜と光触媒層を有するマスクとを所定の間隔に配置することにより、光触媒反応により生じた活性酸素種等をその隙間に容易に発生させることができる。活性酸素種等としては、光触媒粒子内での光電気化学反応に基づいて生じる活性酸素又は活性水酸基が挙げられ、それらの活性酸素種等が図８に示す側鎖（例えばアルキル側鎖）にアタックし、その側差の結合が切断される。側鎖が切断された部分には、その活性酸素種等が入れ替わって結合し、図８（ｂ）に示す親水性に変化する。従って、露光量を調整することにより、親水性の割合も調整することができる。
【００７３】
以上のように、本発明の液晶配向用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法は、極めて容易な工程により配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域を形成することができるので、液晶配向用基板及び液晶表示装置を効率的に製造することができ、コストダウンに寄与することができる。
【００７４】
【実施例】
以下、実施例により、本発明をさらに詳しく説明する。
【００７５】
（実施例１）
＜カラーフィルター基板側の配向制御膜の形成工程＞
先ず、透明電極９としてＩＴＯが形成されたカラーフィルター基板１を準備し、その透明電極９上に、疎水性樹脂組成物（垂直配向用のポリイミド樹脂組成物、日本合成ゴム製、ＪＡＬＳ−６８８）をスピンコートし、厚さ６０ｎｍの垂直配向規制領域である疎水性の配向膜を形成した。
【００７６】
次に、その疎水性の配向膜上に、光触媒層３３を有すると共に露光部分の周縁部の光の透過率が制限されたマスク３０を、約２０μｍの間隔を保持するように配置し、その後波長２００〜３７０ｎｍの紫外線で露光処理した。露光された部分は、疎水性の配向膜から傾斜領域に変化した。傾斜領域は、光の透過を制限しない部分からなる親水性の第１領域（親水性領域）と、疎水性から親水性へと漸次変化した第２領域（グラデーション領域）とからなるものであった。
【００７７】
なお、マスク３０は、基板３２上にクロム薄膜からなる所定のマスクパターン３３が形成され、さらにそのマスクパターン３３上にアナターゼ型酸化チタン粒子を光触媒として含有する厚さ０．０５〜０．５μｍの光触媒層３４が形成されている。マスクパターンは、図４（ａ）に示すように、鋭角部１２を有する三角形１１からなる親水性領域６を、その鋭角部１２が画素の中心を向くように放射状に配列させた形態とした。形成した各三角形の大きさは、鋭角部の角度を１０〜３０°、鋭角部１２に対向する辺の長さを１０〜５０μｍの二等辺三角形とした。また、この光触媒層３４は、バインダー樹脂（シリコーン樹脂）中に酸化チタン粒子が約１０〜１００重量％含有されている。なお、酸化チタン１００重量％とは、酸化チタンのみで光触媒層３４を形成した場合である。
【００７８】
こうして、カラーフィルター基板の透明電極上の疎水性の配向膜の一部を、傾斜領域に変化させたカラーフィルター基板を形成した。
【００７９】
＜デバイス基板側の配向制御膜の形成工程＞
先ず、画素電極４としてＩＴＯが形成されたデバイス基板２を準備し、その画素電極４上に、疎水性樹脂組成物（垂直配向用のポリイミド樹脂組成物、日産化学製、ＳＥ−１２１１）をスピンコートし、厚さ６０〜１００μｍの疎水性の配向膜を形成した。
【００８０】
次に、その疎水性の配向膜上に、光触媒層３３を有すると共に露光部分の周縁部の光の透過率が制限されたマスク３０を、約１０〜２５μｍの間隔を保持するように配置し、その後波長２００〜３７０ｎｍの紫外線で露光処理した。露光された部分は、疎水性の配向膜から傾斜領域に変化した。傾斜領域は、光の透過を制限しない部分からなる親水性の第１領域（親水性領域）と、疎水性から親水性へと漸次変化した第２領域（グラデーション領域）とからなるものであった。
【００８１】
なお、マスク３０は、基板３２上にクロム薄膜からなる所定のマスクパターン３３が形成され、さらにそのマスクパターン３３上にアナターゼ型酸化チタン粒子を光触媒として含有する厚さ０．０５〜０．５μｍの光触媒層３４が形成されている。マスクパターンは、図４（ｂ）に示すように、鋭角部１２を有する三角形１１からなる親水性領域６をその鋭角部１２が画素の中心方向と直交するように配置し、その三角形１１で円を描くように配列させた形態とした。形成した各三角形の大きさは、鋭角部の角度を１０〜３０°、鋭角部１２に対向する辺の長さを１０〜５０μｍの二等辺三角形とした。なお、上述したカラーフィルター基板用のマスクとデバイス基板用のマスクとを重ね合わせて平面視したとき、それぞれのマスクに形成された三角形が９０°の角度で旋回するように、両マスクにマスクパターンを形成した。
【００８２】
また、光触媒層３４を構成する光触媒の種類や配合量は、上述のカラーフィルター基板用のマスクと同様な構成とした。
【００８３】
こうして、デバイス基板の画素電極上の疎水性の配向膜の一部を、傾斜領域に変化させたデバイス基板を形成した。
【００８４】
＜液晶表示装置＞
上記の方法により形成されたカラーフィルター基板とデバイス基板を一定距離で対向させ、その間に液晶を注入して液晶を形成した。この液晶表示装置は、カラーフィルター基板の対向面とデバイス基板の対向面とに、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に配列させる疎水性の配向膜と、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域とが形成されている。
【００８５】
この液晶表示装置は、液晶分子が約９０°の角度でシフトしているので、液晶に含有させるカイラル剤を従来タイプの液晶表示装置の場合よりも約２％低減することができた。この液晶表示装置を電源オンにしたとき、液晶の応答時間が、従来タイプの液晶表示装置の約２０ｍｓｅｃに比べ、約１５ｍｓｅｃであった。
【００８６】
（実施例２）
実施例１において、疎水性の配向膜を形成する樹脂組成物として、撥水性のフッ素系シリコーン樹脂（東芝シリコーン製、ＴＳＬ８２３３及びＴＳＬ８１１４）を用いて、疎水性の配向膜を形成した他は、実施例１と同様にして、実施例２の液晶表示装置を構成した。
【００８７】
＜液晶表示装置＞
実施例１と同様に液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置は、液晶分子が約９０°の角度でシフトしているので、液晶に含有させるカイラル剤を従来タイプの液晶表示装置の場合よりも約２％低減することができた。この液晶表示装置を電源オンにしたとき、液晶の応答時間が、従来タイプの液晶表示装置の約２０ｍｓｅｃに比べ、約１５ｍｓｅｃであった。
【００８８】
【発明の効果】
本発明の液晶配向用基板及び液晶表示装置によれば、第１の基板の対向面及び／又は第２の基板の対向面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる配向膜を形成し、この配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域を形成したので、電源オン時において、その傾斜領域上の液晶分子が一定方向に容易に傾き始める。そして、その液晶分子を起点として他の液晶分子も一斉に傾斜することとなり、液晶全体の応答時間の短縮化を図ることができる。
【００８９】
本発明の液晶配向用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法によれば、配向膜を露光することにより傾斜領域を形成できるので、従来のような構造物や特殊な薄膜を形成しなくとも、極めて容易な工程により液晶の配向制御を可能にする傾斜領域を形成することができる。その結果、液晶配向用基板及び液晶表示装置を効率的に製造することができ、コストダウンに寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】垂直配向方式の液晶表示装置において、基板間に電圧を与えたときの液晶分子のダイレクタの変化を示す模式図である。
【図２】本発明の配向膜及び傾斜領域における液晶分子のダイレクタの状態を示す模式図である。
【図３】傾斜領域の形状と、液晶分子の傾斜方向を説明する概略図である。
【図４】第１の基板に形成した傾斜領域の形状（ａ）及び第２の基板に形成した傾斜領域の形状（ｂ）の一例を示す平面図である。
【図５】両基板に異なる傾斜領域を形成した一例と、形成されたセルギャップ内での液晶分子の配向形態を示す平面図である。
【図６】光触媒を用いた傾斜領域の形成方法の一例を示す説明図である。
【図７】光触媒を用いた傾斜領域の形成方法の他の一例を示す説明図である。
【図８】疎水性の配向膜が親水性に変化する表面反応の一例を示す説明図である。
【図９】一般的な液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。
【図１０】従来のマルチドメイン化技術の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 第１の基板
２ 第２の基板
３ 液晶
４ 液晶分子
５ 配向膜
６ 傾斜領域
７ 親水性領域（第１領域）
８ グラデーション領域（第２領域）
１１ 三角形（傾斜領域）
１２ 鋭角部
１３ 鋭角部の対向辺
３０、４０ マスク
３１ 配向膜
３２ 基板
３３ マスクパターン
３４ 光触媒層
３５ 露光光
３６ 傾斜領域
３７ 光触媒を含有する配向膜
１０１ カラーフィルター基板
１０２ ＴＦＴ基板
１０３ 液晶
１０４ 画素電極
１０５ ＴＦＴ素子
１０６ ライン電極
１０７ カラーフィルター層
１０８ ブラックマトリクス層
１０９ 共通透明電極
１１２ 基板
１１３ 偏光板
Ｙ 基板法線方向
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶配向用基板、液晶配向用基板の製造方法、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法に関し、さらに詳しくは、テレビジョン画像やコンピュータ画像などを表示する液晶表示装置において、応答速度が速く視野角が広い液晶配向用基板、液晶配向用基板の製造方法、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄型化や低電圧駆動が可能なので、各種の表示装置として広く使用されている。特に、各画素にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のアクティブスイッチ素子を組み込んだＴＮ型液晶表示装置は、ＣＲＴ並みの表示性能を発揮し、パーソナルコンピュータのディスプレイやテレビ等に用いられている。しかしながら、ＴＮ型液晶表示装置は、応答速度が遅く、視野角が狭いという欠点をもっている。そのＴＮ型液晶表示装置の欠点を解決するために現在まで種々の研究開発が行われているが、その一方で、液晶分子のダイレクタが基板法線方向に配列する垂直配向型の液晶表示装置についても研究開発されている。
【０００３】
垂直配向方式の液晶表示装置は、正面コントラストに優れ、さらに製造工程においてはラビング処理が不要になるという利点があり、種々の研究開発が盛んに行われている。この垂直配向方式の液晶表示装置においても、上述したＴＮ型液晶表示装置と同様に、視角特性の向上と応答速度の向上に対する要求がある。
【０００４】
こうした要求に対しては、一画素内で液晶分子の傾斜方向が複数になるように制御する技術、すなわちマルチドメイン化技術が提案されている。マルチドメイン化技術としては、図１０に示すように、配向膜９６の下地の任意の位置に突起状の構造物９７を配置することが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。このマルチドメイン技術によれば、電圧オフ時においては、液晶分子９４がその構造物９７の斜面にならってわずかに傾き、電圧オン時においては、わずかに傾いた液晶分子９４がその傾斜方向に沿って最初に傾き、その構造物９７以外の液晶分子９５もその液晶分子９４の影響を受けて順次同じ方向に傾斜する。すなわち、その構造物９７を起点として、液晶分子９４、９５の配向が制御されることとなる。
【０００５】
また、突起状の構造物を利用した液晶分子の配向制御としては、その構造物を二次元的に線状且つ矩形状に設けて４分割のドメイン構造とした例や、その構造物を一次元的に点状に設けて液晶分子が全方向に傾くドメイン構造とした例が知られている。
【０００６】
一方、構造物によらずに液晶分子の配向制御としては、例えば、基板上に水平配向領域と垂直配向領域とを交互に設ける方法（例えば、特許文献１参照。）、一定の方向に傾く薄膜構成分子を一画素内に区画形成する方法（例えば、特許文献２、３参照。）などが挙げられる。
【０００７】
【非特許文献１】
富士通ＦＩＮＤ、Ｖｏｌ．１９、Ｎｏ．５、２００１（図１〜図３）
【特許文献１】
特開平１０−２０６８３４号公報（図１、図５）
【特許文献２】
特開平１１−１６７１１４号公報（図５、図１２）
【特許文献３】
特開２００１−２８１６６９号公報（図４〜図７）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した突起状の構造物を利用した配向制御においては、構造物を形成するために複数の工程が必要となるので、液晶表示装置のコストが上昇してしまうという難点があった。さらに、そこで使用される液晶材料は、セルギャップ内で自発的にツイスト構造をとるので、カイラル剤を多く含有させなければならず、その結果、応答時間が長くなり易いという傾向があった。
【０００９】
また、上述した構造物によらない配向制御においては、微小な画素内に区画形成するので製造工程が複雑になると共に、応答時間が十分でないという課題があった。
【００１０】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであって、応答速度が速く視野角が広い液晶配向用基板及び液晶表示装置の提供、及びコスト低減に効果的な液晶配向用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法の提供を目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１の液晶配向用基板は、基板の一方の表面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる配向膜を形成し、該配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域を形成したことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、傾斜領域上の液晶分子は基板法線方向に対して傾斜しているため、電源オン時において、傾斜領域上の液晶分子が容易に傾斜することとなるので、その液晶分子を起点として他の液晶分子も一斉に傾斜することとなる。その結果、液晶の応答時間の短縮化を図ることができる。
【００１３】
また、傾斜領域は、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させるため、液晶の応答時間の短縮化を一層図ることができる。すなわち、電源オン時において、他の液晶分子を一斉に傾斜させ得るべく傾斜する液晶分子は、傾斜領域の傾斜角度が同じ（１つの）場合、配向膜との境目のもの、つまり、傾斜角度が異なる境界のものと考えられるため、傾斜角度が２以上であると、その分他の液晶分子を一斉に傾斜させ得るべく傾斜する液晶分子が増えるので、液晶の応答時間の短縮化を一層図ることができる。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１に記載の液晶配向用基板において、前記傾斜領域が、液晶分子のダイレクタを前記基板の表面に沿って配列させる第１領域と、該第１領域と前記配向膜との間に介設され、その配向膜から第１領域に沿って液晶分子のダイレクタの基板法線方向に対する傾斜を漸次大きくする第２領域とからなることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の液晶配向用基板において、配向膜は、疎水性の膜であり、前記傾斜領域は、前記配向膜から漸次親水性に変化していることを特徴とする。
【００１６】
これにより、傾斜領域の傾斜角度は、配向膜から離間するにつれて徐々に大きくなるため、隣接する液晶分子との間隔が狭いので、光漏れの心配もいらない。つまり、隣接する液晶分子の傾斜角度が大きいと、それだけ隣接する液晶分子との間隔が広くなるので、光漏れが起こることもあり得ると考えられるからである。
【００１７】
上記課題を解決するための請求項４の液晶配向用基板の製造方法は、基板の一方の表面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる配向膜を形成し、該配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域を形成した液晶配向用基板の製造方法であって、前記基板の一方の表面上に親水化処理可能な配向膜を形成する工程、及び、前記配向膜の一部を親水化処理して傾斜領域を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、親水化処理可能な疎水性の配向膜傾斜の一部を親水化処理することにより、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜させる傾斜領域を形成できるので、従来のような構造物や特殊な薄膜を形成しなくとも、極めて容易な工程により液晶の配向制御を可能にする傾斜領域を形成することができる。その結果、液晶配向用基板を効率的に製造することができ、コストダウンに寄与することができる。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項４に記載の液晶配向用基板の製造方法において、前記親水化処理が、光触媒層を有するマスクを用いて露光量を調整した露光処理により行われることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、光触媒層を有するマスクを用いて露光量を調整した露光処理により行われるので、露光時の光触媒の作用により疎水性の配向膜を極めて容易に傾斜領域に変化させることができると共に、露光処理するだけで極めて容易に配向制御可能な表面を形成することができる。
【００２１】
上記課題を解決するための請求項６の液晶表示装置は、第１の基板と第２の基板とこれら基板間に介設された液晶とを有する垂直配向方式の液晶表示装置において、第１の基板の対向面及び／又は第２の基板の対向面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる配向膜を形成し、該配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域を形成したことを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、傾斜領域上の液晶分子は基板法線方向に対して傾斜しているため、電源オン時において、傾斜領域上の液晶分子が容易に傾斜することとなるので、その液晶分子を起点として他の液晶分子も一斉に傾斜することとなる。その結果、液晶の応答時間の短縮化を図ることができる。
【００２３】
また、傾斜領域は、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させるため、液晶の応答時間の短縮化を一層図ることができる。すなわち、電源オン時において、他の液晶分子を一斉に傾斜させ得るべく傾斜する液晶分子は、傾斜領域の傾斜角度が同じ（１つの）場合、配向膜との境目のもの、つまり、傾斜角度が異なる境界のものと考えられるため、傾斜角度が２以上であると、その分他の液晶分子を一斉に傾斜させ得るべく傾斜する液晶分子が増えるので、液晶の応答時間の短縮化を一層図ることができる。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項６に記載の液晶表示装置において、前記傾斜領域が、液晶分子のダイレクタを前記基板の表面に沿って配列させる第１領域と、該第１領域と前記配向膜との間に介設され、その配向膜から第１領域に沿って液晶分子のダイレクタの基板法線方向に対する傾斜を漸次大きくする第２領域とからなることを特徴とする。
【００２５】
請求項８の発明は、請求項６又は７に記載の液晶表示装置において、配向膜は、疎水性の膜であり、前記傾斜領域は、前記配向膜から漸次親水性に変化していることを特徴とする。
【００２６】
これにより、傾斜領域の傾斜角度は、配向膜から離間するにつれて徐々に大きくなるため、隣接する液晶分子との間隔が狭いので、光漏れの心配もいらない。つまり、隣接する液晶分子の傾斜角度が大きいと、それだけ隣接する液晶分子との間隔が広くなるので、光漏れが起こることもあり得ると考えられるからである。
【００２７】
上記課題を解決するための請求項９の液晶表示装置の製造方法は、第１の基板と第２の基板とこれら基板間に介設された液晶とを有し、第１の基板の対向面及び／又は第２の基板の対向面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる配向膜を形成し、該配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域を形成した垂直配向方式の液晶表示装置の製造方法であって、前記第１の基板の対向面及び／又は前記第２の基板の対向面に上に親水化処理可能な配向膜を形成する工程、及び、前記配向膜の一部を親水化処理して傾斜領域を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、親水化処理可能な疎水性の配向膜の一部を親水化処理することにより、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜させる傾斜領域を形成できるので、従来のような構造物や特殊な薄膜を形成しなくとも、極めて容易な工程により液晶の配向制御を可能にする傾斜領域を形成することができる。その結果、液晶表示装置を効率的に製造することができ、コストダウンに寄与することができる。
【００２９】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記親水化処理が、光触媒層を有するマスクを用いて露光量を調整した露光処理により行われることを特徴とする。
【００３０】
この発明によれば、光触媒層を有するマスクを用いて露光量を調整した露光処理により行われるので、露光時の光触媒の作用により疎水性の配向膜を極めて容易に傾斜領域に変化させることができると共に、露光処理するだけで極めて容易に配向制御可能な表面を形成することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液晶配向用基板、液晶配向用基板の製造方法、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法について図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
（液晶配向用基板、液晶表示装置）
図１は、垂直配向方式の液晶表示装置において、基板間に電圧を与えたときの液晶分子のダイレクタの変化を示す模式図である。図１（ａ）は、電源オフ（Ｖ＝０）時において液晶分子４のダイレクタが基板法線方向Ｙに沿って配列している態様を示したものである。図１（ｂ）は、液晶分子４が傾き始める臨界電圧Ｖｃを与えたときの態様を示したものである。図１（ｃ）は、液晶分子４が十分に傾斜する飽和電圧Ｖｓａｔ を与えたときの態様を示したものである。なお、ダイレクタとは、液晶分子４の平均的配向方向を表す単位ベクトルのことである。
【００３３】
本発明の液晶表示装置は、図１に示すように、第１の基板１と、第２の基板２と、これら対向する基板１，２間に注入された液晶３とを有する垂直配向方式の液晶表示装置である。
【００３４】
液晶３は、垂直配向方式の液晶表示装置において現在一般的に使用されている負の誘電率異方性のものであれば特に限定されず、具体的には例えば、メルク製のＭＬＣ−６６０８、ＭＬＣ−２０３７、ＭＬＣ−２０３８、ＭＬＣ−２０３９等が挙げられる。
【００３５】
液晶表示装置は、図１に示すように、第１の基板１の液晶３側表面（対向面）及び第２の基板２の液晶３側表面（対向面）に電源オフ時に液晶分子４のダイレクタを基板法線方向Ｙに沿って配列させる配向膜５がそれぞれ形成されてなるものである。
【００３６】
この配向膜５としては、例えば疎水性の膜がよく、もともと疎水性であるが親水化処理をすることにより親水性とすることができる膜であることが好ましい。例えば、疎水膜形成用のフッ素系シリコーン樹脂、又は垂直配向膜形成用のポリイミド樹脂等により形成された膜等が挙げられる。疎水膜形成用のフッ素系シリコーン樹脂としては、例えば、東芝シリコーン製等の撥水膜形成用のフッ素系シリコーン樹脂等々の市販の感光性樹脂を例示できる。また、垂直配向膜形成用のポリイミド樹脂としては、垂直配向用のポリイミド樹脂である日本合成ゴム製のＪＡＬＳ−６８８等々の市販の感光性樹脂を例示できる。
【００３７】
配向膜５の厚さについては特に限定されないが、例えば１０ｎｍ〜１００ｎｍであることが好ましい。配向膜５は、配向膜形成用の材料を基板の全面にスピンコート等の塗布手段や各種の印刷手段で塗布されて形成される。
【００３８】
第１の基板１の配向膜５及び第２の基板２の配向膜５の両方又は一方には、液晶分子４のダイレクタを基板法線方向Ｙに対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域６が形成されている。このように、第１の基板１の液晶３側表面及び／又は第２の基板２の液晶３側表面に、配向膜５と傾斜領域６とを形成することにより、本発明の液晶配向用基板を構成することにもなる。
【００３９】
傾斜領域６は、液晶分子４のダイレクタを基板法線方向Ｙに対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させるものであり、その傾斜角度は、電源オン時において、液晶分子４のダイレクタが一定方向に傾斜するのを促進する角度である。
【００４０】
この傾斜角度は、電源オン時において、液晶分子４のダイレクタが一定方向に傾斜するのを促進することができるならば特に限定されないが、例えば、好ましくは３°以上である。
【００４１】
傾斜角度は、液晶分子４のダイレクタを一定方向に傾斜するのを一層容易にさせる観点から、５°以上であることが特に好ましい。傾斜領域６としては、例えば親水性の領域がよく、親水性であればその傾斜角度が７°以上となる。
【００４２】
傾斜領域６は、液晶分子４のダイレクタを基板法線方向Ｙに対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させることができるならばどのように構成してもよい。例えば、傾斜領域６は、傾斜領域６を２以上に分割し、各分割した分割領域ごとに傾斜角度を決めるようにしてもよく、この場合、傾斜角度が同じ領域が２以上あってもよい。
【００４３】
傾斜領域６は、好ましくは、配向膜５から離間する（配向膜５から傾斜領域６の内側にいく）に連れて液晶分子のダイレクタの基板法線方向に対する傾斜が漸次大きくなるように形成することがよい。
【００４４】
また、傾斜領域６は、液晶分子のダイレクタを基板の表面に沿って配列させる第１領域７と、この第１領域７と配向膜５との間に介設され、その配向膜５から第１領域７に沿って液晶分子のダイレクタの基板法線方向に対する傾斜を漸次大きくする第２領域８とからなることが好ましい。
【００４５】
具体的には例えば、配向膜５が疎水性の膜であるので、傾斜領域６を、配向膜５との境界（実際にはどこが境界か分からないが）から漸次疎水性から親水性へと変化させるように形成するようにしてもよい。このとき、傾斜領域６は、図２に示すように、光の透過を制限しない部分からなる親水性の第１領域（親水性領域）７と、疎水性から親水性へと漸次変化した第２領域（グラデーション領域８）とからなることが好ましい。
【００４６】
傾斜領域６の形成手段は、２以上の傾斜角度の領域が形成されるならばどのように形成してもよく、例えば、疎水性の配向膜５を親水化処理することによって得る場合に親水化処理する割合を変えることにより形成することができる。
【００４７】
具体的には例えば、疎水性の配向膜を露光することにより、露光された部分の側鎖のみがＯＨ基に置換されて親水性領域へとなる。このため、その露光量を調整することにより、親水性の割合が可変して、傾斜角度が可変した傾斜領域６を形成することができる。
【００４８】
露光量の調整は、どのように行ってもよく、例えば、マスクを用いて露光処理する場合、マスクの光の透過率を変えることにより行ってもよいし、光出射位置と基板との距離を変えてもよいし、また、光出射位置及び／又は基板をずらす（光の出射方向に対してほぼ直交する方向に移動させる）ようにしてもよい。
【００４９】
このように、配向膜５の一部に傾斜領域６を形成することにより、傾斜領域６上の液晶分子４は基板法線方向Ｙに対して傾斜して配列されるため、電源オン時（基板間に電圧が印加された時）に、傾斜領域６上の液晶分子４が容易に傾斜することとなる。その結果、傾斜領域６上の液晶分子４を起点として他の液晶分子４も一斉に傾斜するので、液晶の応答時間の短縮化を図れる。
【００５０】
また、傾斜領域６は、液晶分子４のダイレクタを基板法線方向Ｙに対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させるため、液晶３の応答時間の短縮化を一層図ることができる。すなわち、電源オン時において、他の液晶分子４を一斉に傾斜させ得るべく傾斜する液晶分子４は、傾斜領域の傾斜角度が同じ（１つの）場合、配向膜５との境目のもの、つまり、傾斜角度が異なる境界のものと考えられる。このため、傾斜角度が２以上であると、その分他の液晶分子４を一斉に傾斜させ得るべく傾斜する液晶分子４が増えるので、液晶３の応答時間の短縮化を一層図ることができる。
【００５１】
また、傾斜領域６が、図２に示するように、配向膜５から漸次親水性に変化して、傾斜領域６の傾斜角度が配向膜から離間するにつれて徐々に大きくなっていると、つまり、傾斜角度の領域の境目が明確でないグラデーション領域８であると、隣接する液晶分子４ａとの間隔が狭くなる。このように、液晶分子４が密に配列されるので、光漏れの心配もいらない。傾斜角度の領域の境目が明確であると、隣接する液晶分子の傾斜角度が大きく、それだけ隣接する液晶分子との間隔が広くなるので、光漏れが起こることもあり得ると考えられるからである。その結果、液晶を黒表示にしたときに光漏れが起こる心配がなく、光抜けのない、コントラストが低下しない。
【００５２】
傾斜領域６の形状は、電源オン時に、その傾斜領域６上にある液晶分子４を所定の方向に傾斜させる形状に設計されていることが好ましい。傾斜領域６がそのように設計されることにより、電源オン時の液晶分子４が所定の方向に傾き易くなるので、例えば、傾斜が起こり始める電圧（臨海電圧Ｖｃともいう。）を従来よりも小さい値にすることができたり、その傾斜領域６上の液晶分子４が傾き初めてから全体の液晶分子４が傾くまでの時間（応答時間ともいう。）が短くなるという効果がある。
【００５３】
傾斜領域６の形状としては、上記の効果を生じさせる形状であればよく特に限定されないが、例えば、図３（ａ）に示すように、液晶分子４が電源オン時に対向辺１３に向かって倒れるように傾斜する鋭角部１２を有する三角形１１又はその三角形１１を２つ以上組み合わせた複合形であることが好ましい。特に図３（ａ）のような三角形状の傾斜領域６が形成されている場合においては、液晶配向の応答時間が短縮されるという効果がある。その理由としては、電源オン時における鋭角部１２近傍の液晶分子４は、先ず、その鋭角部１２の対向辺１３に向かって倒れるように傾き始め、そして、傾斜領域６上の他の液晶分子４は、図３（ｂ）に示すように、最初に傾き始めた液晶分子４にならって一斉に傾き始める、すなわち一斉に一定の方向に傾斜するものと推察される。
【００５４】
その三角形１１を２つ以上組み合わせた複合形は、どのように構成してもよく、例えば、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように２つ以上の三角形１１を一定のパターンで配列しても、２つ以上の三角形１１をランダムに配列してもよい。図４（ａ）は、鋭角部１２を有する三角形１１からなる傾斜領域６を、その鋭角部１２が画素の中心を向くように放射状に配列させた形態である。また、図４（ｂ）は、鋭角部１２を有する三角形１１からなる傾斜領域６をその鋭角部１２が画素の中心方向と直交するように配置し、その三角形１１で円を描くように配列させた形態である。
【００５５】
このように２つ以上の三角形１１を配列して複合形を形成することにより、電源オン時におけるセルギャップ内の液晶分子４を多方向に傾斜させることができる。その結果、このように配向制御された液晶表示装置をどの方向から眺めても、視野角の広い均一な表示性能を得ることができる。
【００５６】
特に、本発明においては、単一画素内に図４に示す傾斜領域６が形成されているので、１画素単位で液晶分子配向を制御することができる。
【００５７】
図５は、両基板に異なる傾斜領域を形成した一例を示す平面図であり、図５（ａ）に示す形状に傾斜領域６を形成した第１の基板１と、図５（ｂ）に示す形状に傾斜領域６を形成した第２の基板２とでセルギャップを形成し、そこに液晶３を注入し、電源をオンにしたときの液晶分子４の配向形態を示している。図５の中央には、上下の基板１、２に形成された三角形１１が直交するように配置された態様Ａが記載され、その外側には、液晶分子４が第１の基板１の近傍から第２の基板２の近傍に向かうに従って徐々に旋回したツイスト状態を示す態様Ｂが記載されている。
【００５８】
以上のように、本発明の液晶表示装置及び液晶配向用基板は、電源オン時において、傾斜領域上の液晶分子を一定方向に容易に傾斜させることができるので、その液晶分子を起点として他の液晶分子を一斉に傾斜させることができ、液晶の応答時間の短縮化を図ることができる。また、セルギャップ内の液晶分子をツイスト構造に規制することができるので、液晶分子を多方向に傾斜させることができ、その結果、このように配向制御された液晶表示装置をどの方向から眺めても、視野角の広い均一な表示性能を得ることができる。さらに、液晶を黒表示にしたときに光漏れが起こり難くなるので、光抜けのない、コントラストが低下しないものとなる。
【００５９】
次に、上述した配向層が形成される基板について説明する。第１の基板１及び第２の基板２は、図９の液晶表示装置に示すように、カラーフィルター基板１０１とデバイス（ＴＦＴ）基板１０２の何れかを構成している。
【００６０】
カラーフィルター基板１０１は、基板１１２上にマトリクス状のカラーフィルター層１０７が形成された基板であり、さらに詳しくは、基板１１２の内側面に、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各画素領域を形成するカラーフィルター層１０７と、漏れ光を遮蔽するためにその画素領域の周縁部に形成されているブラックマトリクス層１０８とを有する基板である。カラーフィルター層１０７上には共通透明電極１０９が形成され、さらにその共通透明電極１０９上には液晶分子のダイレクタを基板法線方向に配列させる疎水性の配向膜（図示しない）が形成されている。なお、本発明を構成するカラーフィルター基板１０１は、現在一般的に使用されている構成を有するものであれば特に限定されず、前記以外の構成を備えているものであっても構わない。
【００６１】
一方、デバイス基板１０２は、基板１１２上にマトリクス状のＴＦＴ素子１０５が個々の画素領域として形成された基板であり、さらに詳しくは、基板１１２の内側面に、マトリックス状に配置された画素電極１０４、薄膜電界トランジスタ（ＴＦＴ）素子１０５及びライン電極１０６が形成され、さらにその画素電極１０４上には、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に配列させる疎水性の配向膜（図示しない）が形成されている。なお、本発明を構成するデバイス基板１０２は、現在一般的に使用されている構成を有するものであれば特に限定されず、前記以外の構成を備えているものであっても構わない。
【００６２】
なお、液晶表示装置において、基板１１２としては、ガラス基板又は透明プラスチック基板等が挙げられ、画素電極１０４及び透明電極１０９としては、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の透明電極が挙げられる。また、カラーフィルター基板１０１とデバイス基板１０２との間隔を所定の値にするためのスペーサが形成され、セルギャップを一定の値にしている。各基板の外側には、偏光板１１３が設けられ（図９参照）、デバイス基板側のさらに外側にはバックライトが設けられる。
【００６３】
（液晶配向用基板の製造方法、液晶表示装置の製造方法）
次に、液晶配向用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法について説明する。本発明の液晶配向用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法は、上述した構成からなる液晶配向用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法であって、その特徴は、▲１▼第１の基板（例えばカラーフィルター基板）及び第２の基板（例えばデバイス基板）のうち少なくとも一方の基板の対向面上に、親水化処理可能な疎水性の配向膜を形成する工程、▲２▼その配向膜の一部を親水化処理して、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域を形成する工程、を有することにある。なお、液晶表示装置を製造するためのその他の製造工程、例えば図９に示すようなカラーフィルター層、ブラックマトリクス層、透明電極層、ＴＨＴ素子等の形成工程については従来公知の方法と同様である。
【００６４】
上記▲１▼の工程において、親水化処理可能な疎水性の配向膜を形成するための樹脂としては、疎水膜形成用のフッ素系シリコーン樹脂、垂直配向膜形成用のポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、両基板の全面にスピンコート等の塗布手段や各種の印刷手段で塗布される。
【００６５】
上記▲２▼の工程において、配向膜の一部を傾斜領域にする手段は、図６に示すように、（ｉ）配向膜である疎水性被膜を光触媒層３４を有するマスク３０で露光することにより、露光された部分の側鎖のみが置換されて傾斜領域３６を形成する方法、図７に示すように、（ｉｉ）光触媒を含有する疎水性樹脂をコーティングして光触媒含有配向膜３７を形成した後、その配向膜３７を露光することにより、露光された部分の側鎖のみが置換されて傾斜領域３６を形成する方法、等を挙げることができる。
【００６６】
上記（ｉ）工程においては、疎水性の配向膜３１として、上述したフッ素系シリコーン被膜やポリイミド被膜を挙げることができる。光触媒層を有するマスクは、露光部分の周縁部の光の透過率が漸次増えるように処理したもの（露光部分の周縁部の光の透過を制限したもの）である。この光触媒層を有するマスクを利用した処理は、図６に示すように、先ず、マスクパターン３３が形成された基板３２上に光触媒層３４を形成したマスク３０と、疎水性の配向膜３１が形成された第１の基板又は／及び第２の基板とを準備し（図６（ａ））、その光触媒層３４を有するマスク３０と疎水性の配向膜３１とが所定の間隔となるように対向させ（図６（ｂ））、そこに露光光３５を照射することにより（図６（ｃ））、傾斜領域３６を形成する処理方法（親水化処理方法）である（図６（ｄ））。この傾斜領域３６は、光の透過を制限しない部分からなる親水性の第１領域（親水性領域）と、疎水性の配向膜３１と親水性領域との間であり、疎水性から親水性へと漸次変化した第２領域（グラデーション領域）とからなるものである。
【００６７】
この光触媒層３４は、バインダー中に光触媒である酸化チタンを含有させたものである。酸化チタンは、アナターゼ型のものが好ましく、また、バインダー中に２０〜４０重量％の割合で含有させることが好ましい。酸化チタンの平均粒径はおよそ５〜２０μｍであることが好ましい。酸化チタンの代わりに、ＺｎＯなどを光触媒として用いてもよい。こうした光触媒層３４に例えば３８０ｎｍ以下の露光光３５が照射されることにより、光触媒粒子内で光電気化学反応が起こり、露光された疎水性の配向膜３１の側鎖を−ＯＨ基に置換させることができる。その結果、疎水性の配向膜３１の一部を親水性領域３６に変化させることができる。
【００６８】
また、マスク３０と疎水性の配向膜３１との間隔は、光触媒反応により生じた活性酸素種等をその隙間に容易に発生させ、作用させることができる間隔であることが好ましく、およそ５〜２０μｍの間隔となるように配置することが好ましい。
【００６９】
上記（ｉｉ）工程においては、疎水性の配向膜３７として、上述した光触媒を含有するフッ素系シリコーン被膜やポリイミド被膜を挙げることができる。親水性領域の形成は、図７に示すように、先ず、基板３２上にマスクパターン３３が形成されたマスク４０と、光触媒を含有する疎水性の配向膜３７が形成された第１の基板又は第２の基板とを準備し（図７（ａ））、そのマスク４０と、光触媒を含有する疎水性の配向膜３７とが所定の間隔となるように対向させ（図７（ｂ））、そこに露光光３５を照射することにより（図７（ｃ））、傾斜領域３６を形成する方法（親水化処理方法）である（図７（ｄ））。この傾斜領域３６は、光の透過を制限しない部分からなる親水性の第１領域（親水性領域）と、疎水性の配向膜３１と親水性領域との間であり、疎水性から親水性へと漸次変化した第２領域（グラデーション領域）とからなるものである。
【００７０】
この疎水性の配向膜３７は、バインダー中に光触媒である酸化チタンを含有させたものである。酸化チタンは、上記同様、アナターゼ型のものが好ましく、また、バインダー中に２０〜４０重量％の割合で含有させることが好ましい。酸化チタンの平均粒径はおよそ５〜２０μｍであることが好ましい。酸化チタンの代わりに、ＺｎＯなどを光触媒として用いてもよい。こうした疎水性の配向膜３７に例えば３８０ｎｍ以下の露光光３５が照射されることにより、含有する光触媒粒子内で光電気化学反応が起こり、疎水性の配向膜の側鎖を−ＯＨ基に置換させることができる。その結果、疎水性の配向膜の一部を親水性領域に変化させることができる。また、マスク４０と疎水性の配向膜３７との間隔についても、上記（ｉ）の場合と同様である。なお、（ｉ）の工程と（ｉｉ）の工程とを比べると、（ｉ）の工程をより好ましく適用することができる。
【００７１】
図８は、疎水性の配向膜の一部が親水性領域（傾斜領域）に変化する表面反応の一例を示す説明図である。図８（ａ）は、疎水性の配向膜表面の側鎖に活性酸素種等がアタックし、その側差の結合を切断する様子を示しており、図８（ｂ）は、切断された部位に水酸基が結合して親水性に変化する様子を示している。
【００７２】
図８の表面反応を生じさせる処理に際しては、疎水性の配向膜と光触媒層を有するマスクとを、所定の間隔（例えば５〜２０μｍ）で配置することが好ましい。疎水性の配向膜と光触媒層を有するマスクとを所定の間隔に配置することにより、光触媒反応により生じた活性酸素種等をその隙間に容易に発生させることができる。活性酸素種等としては、光触媒粒子内での光電気化学反応に基づいて生じる活性酸素又は活性水酸基が挙げられ、それらの活性酸素種等が図８に示す側鎖（例えばアルキル側鎖）にアタックし、その側差の結合が切断される。側鎖が切断された部分には、その活性酸素種等が入れ替わって結合し、図８（ｂ）に示す親水性に変化する。従って、露光量を調整することにより、親水性の割合も調整することができる。
【００７３】
以上のように、本発明の液晶配向用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法は、極めて容易な工程により配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域を形成することができるので、液晶配向用基板及び液晶表示装置を効率的に製造することができ、コストダウンに寄与することができる。
【００７４】
【実施例】
以下、実施例により、本発明をさらに詳しく説明する。
【００７５】
（実施例１）
＜カラーフィルター基板側の配向制御膜の形成工程＞
先ず、透明電極９としてＩＴＯが形成されたカラーフィルター基板１を準備し、その透明電極９上に、疎水性樹脂組成物（垂直配向用のポリイミド樹脂組成物、日本合成ゴム製、ＪＡＬＳ−６８８）をスピンコートし、厚さ６０ｎｍの垂直配向規制領域である疎水性の配向膜を形成した。
【００７６】
次に、その疎水性の配向膜上に、光触媒層３３を有すると共に露光部分の周縁部の光の透過率が制限されたマスク３０を、約２０μｍの間隔を保持するように配置し、その後波長２００〜３７０ｎｍの紫外線で露光処理した。露光された部分は、疎水性の配向膜から傾斜領域に変化した。傾斜領域は、光の透過を制限しない部分からなる親水性の第１領域（親水性領域）と、疎水性から親水性へと漸次変化した第２領域（グラデーション領域）とからなるものであった。
【００７７】
なお、マスク３０は、基板３２上にクロム薄膜からなる所定のマスクパターン３３が形成され、さらにそのマスクパターン３３上にアナターゼ型酸化チタン粒子を光触媒として含有する厚さ０．０５〜０．５μｍの光触媒層３４が形成されている。マスクパターンは、図４（ａ）に示すように、鋭角部１２を有する三角形１１からなる親水性領域６を、その鋭角部１２が画素の中心を向くように放射状に配列させた形態とした。形成した各三角形の大きさは、鋭角部の角度を１０〜３０°、鋭角部１２に対向する辺の長さを１０〜５０μｍの二等辺三角形とした。また、この光触媒層３４は、バインダー樹脂（シリコーン樹脂）中に酸化チタン粒子が約１０〜１００重量％含有されている。なお、酸化チタン１００重量％とは、酸化チタンのみで光触媒層３４を形成した場合である。
【００７８】
こうして、カラーフィルター基板の透明電極上の疎水性の配向膜の一部を、傾斜領域に変化させたカラーフィルター基板を形成した。
【００７９】
＜デバイス基板側の配向制御膜の形成工程＞
先ず、画素電極４としてＩＴＯが形成されたデバイス基板２を準備し、その画素電極４上に、疎水性樹脂組成物（垂直配向用のポリイミド樹脂組成物、日産化学製、ＳＥ−１２１１）をスピンコートし、厚さ６０〜１００μｍの疎水性の配向膜を形成した。
【００８０】
次に、その疎水性の配向膜上に、光触媒層３３を有すると共に露光部分の周縁部の光の透過率が制限されたマスク３０を、約１０〜２５μｍの間隔を保持するように配置し、その後波長２００〜３７０ｎｍの紫外線で露光処理した。露光された部分は、疎水性の配向膜から傾斜領域に変化した。傾斜領域は、光の透過を制限しない部分からなる親水性の第１領域（親水性領域）と、疎水性から親水性へと漸次変化した第２領域（グラデーション領域）とからなるものであった。
【００８１】
なお、マスク３０は、基板３２上にクロム薄膜からなる所定のマスクパターン３３が形成され、さらにそのマスクパターン３３上にアナターゼ型酸化チタン粒子を光触媒として含有する厚さ０．０５〜０．５μｍの光触媒層３４が形成されている。マスクパターンは、図４（ｂ）に示すように、鋭角部１２を有する三角形１１からなる親水性領域６をその鋭角部１２が画素の中心方向と直交するように配置し、その三角形１１で円を描くように配列させた形態とした。形成した各三角形の大きさは、鋭角部の角度を１０〜３０°、鋭角部１２に対向する辺の長さを１０〜５０μｍの二等辺三角形とした。なお、上述したカラーフィルター基板用のマスクとデバイス基板用のマスクとを重ね合わせて平面視したとき、それぞれのマスクに形成された三角形が９０°の角度で旋回するように、両マスクにマスクパターンを形成した。
【００８２】
また、光触媒層３４を構成する光触媒の種類や配合量は、上述のカラーフィルター基板用のマスクと同様な構成とした。
【００８３】
こうして、デバイス基板の画素電極上の疎水性の配向膜の一部を、傾斜領域に変化させたデバイス基板を形成した。
【００８４】
＜液晶表示装置＞
上記の方法により形成されたカラーフィルター基板とデバイス基板を一定距離で対向させ、その間に液晶を注入して液晶を形成した。この液晶表示装置は、カラーフィルター基板の対向面とデバイス基板の対向面とに、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に配列させる疎水性の配向膜と、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域とが形成されている。
【００８５】
この液晶表示装置は、液晶分子が約９０°の角度でシフトしているので、液晶に含有させるカイラル剤を従来タイプの液晶表示装置の場合よりも約２％低減することができた。この液晶表示装置を電源オンにしたとき、液晶の応答時間が、従来タイプの液晶表示装置の約２０ｍｓｅｃに比べ、約１５ｍｓｅｃであった。
【００８６】
（実施例２）
実施例１において、疎水性の配向膜を形成する樹脂組成物として、撥水性のフッ素系シリコーン樹脂（東芝シリコーン製、ＴＳＬ８２３３及びＴＳＬ８１１４）を用いて、疎水性の配向膜を形成した他は、実施例１と同様にして、実施例２の液晶表示装置を構成した。
【００８７】
＜液晶表示装置＞
実施例１と同様に液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置は、液晶分子が約９０°の角度でシフトしているので、液晶に含有させるカイラル剤を従来タイプの液晶表示装置の場合よりも約２％低減することができた。この液晶表示装置を電源オンにしたとき、液晶の応答時間が、従来タイプの液晶表示装置の約２０ｍｓｅｃに比べ、約１５ｍｓｅｃであった。
【００８８】
【発明の効果】
本発明の液晶配向用基板及び液晶表示装置によれば、第１の基板の対向面及び／又は第２の基板の対向面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる配向膜を形成し、この配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域を形成したので、電源オン時において、その傾斜領域上の液晶分子が一定方向に容易に傾き始める。そして、その液晶分子を起点として他の液晶分子も一斉に傾斜することとなり、液晶全体の応答時間の短縮化を図ることができる。
【００８９】
本発明の液晶配向用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法によれば、配向膜を露光することにより傾斜領域を形成できるので、従来のような構造物や特殊な薄膜を形成しなくとも、極めて容易な工程により液晶の配向制御を可能にする傾斜領域を形成することができる。その結果、液晶配向用基板及び液晶表示装置を効率的に製造することができ、コストダウンに寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】垂直配向方式の液晶表示装置において、基板間に電圧を与えたときの液晶分子のダイレクタの変化を示す模式図である。
【図２】本発明の配向膜及び傾斜領域における液晶分子のダイレクタの状態を示す模式図である。
【図３】傾斜領域の形状と、液晶分子の傾斜方向を説明する概略図である。
【図４】第１の基板に形成した傾斜領域の形状（ａ）及び第２の基板に形成した傾斜領域の形状（ｂ）の一例を示す平面図である。
【図５】両基板に異なる傾斜領域を形成した一例と、形成されたセルギャップ内での液晶分子の配向形態を示す平面図である。
【図６】光触媒を用いた傾斜領域の形成方法の一例を示す説明図である。
【図７】光触媒を用いた傾斜領域の形成方法の他の一例を示す説明図である。
【図８】疎水性の配向膜が親水性に変化する表面反応の一例を示す説明図である。
【図９】一般的な液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。
【図１０】従来のマルチドメイン化技術の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 第１の基板
２ 第２の基板
３ 液晶
４ 液晶分子
５ 配向膜
６ 傾斜領域
７ 親水性領域（第１領域）
８ グラデーション領域（第２領域）
１１ 三角形（傾斜領域）
１２ 鋭角部
１３ 鋭角部の対向辺
３０、４０ マスク
３１ 配向膜
３２ 基板
３３ マスクパターン
３４ 光触媒層
３５ 露光光
３６ 傾斜領域
３７ 光触媒を含有する配向膜
１０１ カラーフィルター基板
１０２ ＴＦＴ基板
１０３ 液晶
１０４ 画素電極
１０５ ＴＦＴ素子
１０６ ライン電極
１０７ カラーフィルター層
１０８ ブラックマトリクス層
１０９ 共通透明電極
１１２ 基板
１１３ 偏光板
Ｙ 基板法線方向
Claims (10)
- 基板の一方の表面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる配向膜を形成し、該配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域を形成したことを特徴とする液晶配向用基板。
- 前記傾斜領域が、液晶分子のダイレクタを前記基板の表面に沿って配列させる第１領域と、該第１領域と前記配向膜との間に介設され、その配向膜から第１領域に沿って液晶分子のダイレクタの基板法線方向に対する傾斜を漸次大きくする第２領域とからなることを特徴とする請求項１に記載の液晶配向用基板。
- 前記配向膜は、疎水性の膜であり、前記傾斜領域は、前記配向膜から漸次親水性に変化していることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶配向用基板。
- 基板の一方の表面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる配向膜を形成し、該配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域を形成した液晶配向用基板の製造方法であって、
前記基板の一方の表面上に親水化処理可能な配向膜を形成する工程、及び、前記配向膜の一部を親水化処理して傾斜領域を形成する工程を含むことを特徴とする液晶配向用基板の製造方法。 - 前記親水化処理が、光触媒層を有するマスクを用いて露光量を調整した露光処理により行われることを特徴とする請求項４に記載の液晶配向用基板の製造方法。
- 第１の基板と第２の基板とこれら基板間に介設された液晶とを有する垂直配向方式の液晶表示装置において、
第１の基板の対向面及び／又は第２の基板の対向面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる配向膜を形成し、該配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域を形成したことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記傾斜領域が、液晶分子のダイレクタを前記基板の表面に沿って配列させる第１領域と、該第１領域と前記配向膜との間に介設され、その配向膜から第１領域に沿って液晶分子のダイレクタの基板法線方向に対する傾斜を漸次大きくする第２領域とからなることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
- 前記配向膜は、疎水性の膜であり、前記傾斜領域は、前記配向膜から漸次親水性に変化していることを特徴とする請求項６又は７に記載の液晶表示装置。
- 第１の基板と第２の基板とこれら基板間に介設された液晶とを有し、第１の基板の対向面及び／又は第２の基板の対向面に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる配向膜を形成し、該配向膜の一部に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に対して２以上の傾斜角度に傾斜して配列させる傾斜領域を形成した垂直配向方式の液晶表示装置の製造方法であって、
前記第１の基板の対向面及び／又は前記第２の基板の対向面に上に親水化処理可能な配向膜を形成する工程、及び、前記配向膜の一部を親水化処理して傾斜領域を形成する工程を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 前記親水化処理が、光触媒層を有するマスクを用いて露光量を調整した露光処理により行われることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置の製造方法。
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| JP2003180417A JP2005017546A (ja) | 2003-06-25 | 2003-06-25 | 液晶配向用基板、液晶配向用基板の製造方法、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP (1) | JP2005017546A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012032779A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | Samsung Electronics Co Ltd | 複数のドメインを有する単位画素が形成される液晶表示パネル及びこれを製造する光学マスク |
-
2003
- 2003-06-25 JP JP2003180417A patent/JP2005017546A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012032779A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | Samsung Electronics Co Ltd | 複数のドメインを有する単位画素が形成される液晶表示パネル及びこれを製造する光学マスク |
| US9494816B2 (en) | 2010-07-30 | 2016-11-15 | Samsung Display Co., Ltd. | Liquid crystal display panel with multi-domain unit pixels and an optical mask for manufacturing the same |
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