JP2005062543A - 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

Abstract

【課題】 製造工程の簡素化を図れ、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５を設け、この配向膜５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傾斜して配列させる傾斜配向規制領域６をジグザグ状に形成したことにより、前記課題を解決した。このとき、液晶が画素毎に少なくとも一つの画素領域を有し、この画素領域内に傾斜配向規制領域６のジグザグ状の屈曲部が少なくとも１つ配置されていることが好ましい。また配向膜５は、疎水性領域であり、傾斜配向規制領域６は、親水性領域であることが好ましい。
【選択図】 図２

Description

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、特にVA（Vertically Aligned）型に適した液晶配向用基板、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。

液晶表示装置（LCD）は、液晶の電気光学的変化を利用した表示素子であり、薄型軽量、低消費電力という特性から、近年、各種ディスプレイ用の表示装置として最も広く使用されている。なかでも正の誘電異方性を有するネマティック液晶を用い、相対向する一対の電極基板のそれぞれの界面で、液晶分子を基板に対して平行に配列したいわゆるホモジニアス配向をとらせ、且つ、液晶分子の配向方向が互いに直交するように両基板を組み合せた、ノーマリーホワイトモードのTN（Twisted Nematic）方式の液晶表示装置が代表的なものである。

TN方式の液晶表示装置は、応答速度が遅く、視野角が狭いので、現在までに種々の研究開発が行われている。その一方で、負の誘電異方性を有するネマティック液晶を用いて相対向する一対の電極基板のそれぞれの界面で、液晶分子を基板に対して垂直に配列したいわゆるホメオトロピク配向をとらせ、電圧を印加させた際の液晶の複屈折の変化を利用したノーマリーブラックモードのVA（Vertically Aligned）方式の液晶表示装置についても研究開発されている。

VA方式の液晶表示装置は、TN方式の液晶表示装置に比較して表示のコントラストが高く、黒表示に応答速度も速いことからも新しい液晶表示方式として注目されている。

このVA方式の液晶表示装置において中間調を表示する場合、白表示の時より小さな電圧を印加するが、その時、図８（ｂ）に示すように液晶分子９４は斜めの方向に配向することになる。この場合、図示するように液晶分子は右下から左上に向かう光に対しては液晶分子は平行に配向されるので、液晶はほとんど複屈折効果を発揮しないため左側から見ると黒く見える。これに対して左下から右上に向かう光に対しては液晶分子は垂直に配向されるので液晶は入射した光に対して大きな複屈折効果を発揮し、白に近い表示になる。このようにVA方式では表示状態の視角依存が生じるという問題があった。

こうした問題に対して種々の提案がなされており、例えば、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、電極上に方向の異なる傾斜面（突起、構造物）を配置することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このマルチドメイン技術によれば、図９に示すように、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始め、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２方向以上に制御されることとなる。

また、構造物によらずに液晶分子の配向制御としては、例えば、電極をスリット状にすることによって液晶の配向方向を画素内で複数の領域に分割する方法が提案されている（特許文献２参照。）。
特開平１１−２４２２２５号公報 特開平１１−２５８６０６号公報

しかしながら、前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製造工程が複雑になるので、歩留まりの低下やコストアップの問題が生じることがある。

また、上述した構造物によらない配向制御においては、微小な画素内にスリットを形成するので製造工程が複雑になるという課題があった。

本発明は、前述した問題を解決するためになされたものであって、製造工程の簡素化を図れ、視野角が広い液晶配向用基板、液晶表示装置、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。

前記課題を解決するための請求項１の液晶配向用基板は、基板の表面に、液晶の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設け、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傾斜して配列させる傾斜配向規制領域をジグザグ状に形成したことを特徴とする。

この発明によれば、配向膜の一部にジグザグ状の傾斜配向規制領域を形成したことにより、電源をオンしたとき（電圧を印加したとき）、傾斜配向規制領域上の液晶分子が配向膜上の液晶分子より先に傾斜する。このとき、傾斜配向規制領域上の液晶分子は、配向膜と傾斜配向規制領域との境界に沿って傾斜し、この傾斜配向規制領域上の液晶分子を起点として配向膜上の液晶分子が傾斜する。このため、傾斜配向規制領域がジグザグ状に形成されているので、少なくとも２方向に液晶を配向制御することが可能となる。従って、構造物等を形成することなく配向制御が可能であり、製造工程の簡素化を図れると共に広視野角特性を有することができる。

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、前記液晶が画素毎に少なくとも一つの画素領域を有し、該画素領域内に前記傾斜配向規制領域のジグザグ状の屈曲部が少なくとも１つ配置されていることを特徴とする。

これにより、視野角を確実に広くすることができる。

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、前記傾斜配向規制領域が、所定の間隔を隔てて複数形成されていることを特徴とする。

これにより、少なくとも２方向に液晶を確実に配向制御することが可能となる。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶配向用基板において、前記配向膜が、疎水性領域であり、前記傾斜配向規制領域が、親水性領域であることを特徴とする。

前記課題を解決するための請求項５の液晶配向用基板の製造方法は、基板の表面に、液晶の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設け、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傾斜して配列させる傾斜配向規制領域をジグザグ状に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配向規制領域を形成する工程を含むことを特徴とする。

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配向規制領域を形成できるので、従来のような構造物等を形成しなくとも、極めて容易な工程により、電圧印加時、液晶分子のダイレクタを少なくとも２方向に配向させることができる。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、歩留まりの低下を防止することができると共に、コストダウンに寄与することができる。

請求項６の発明は、請求項５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た露光処理により行われることを特徴とする。

この発明によれば、光触媒層を有するマスクを用い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配向規制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。

前記課題を解決するための請求項７の液晶表示装置は、第１の基板と、第２の基板と、これら基板間に設けられた液晶と、を有する垂直配向方式の液晶表示装置において、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、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設け、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傾斜して配列させる傾斜配向規制領域をジグザグ状に形成したことを特徴とする。

この発明によれば、配向膜の一部にジグザグ状の傾斜配向規制領域を形成したことにより、電源をオンしたとき（電圧を印加したとき）、傾斜配向規制領域上の液晶分子が配向膜上の液晶分子より先に傾斜する。このとき、傾斜配向規制領域上の液晶分子は、配向膜と傾斜配向規制領域との境界に沿って傾斜し、この傾斜配向規制領域上の液晶分子を起点として配向膜上の液晶分子が傾斜する。このため、傾斜配向規制領域がジグザグ状に形成されているので、少なくとも２方向に液晶を配向制御することが可能となる。従って、構造物等を形成することなく配向制御が可能であり、製造工程の簡素化を図れると共に広視野角特性を有することができる。

請求項８の発明は、請求項７に記載の液晶表示装置において、前記液晶が画素毎に少なくとも一つの画素領域を有し、該画素領域内に前記傾斜配向規制領域のジグザグ状の屈曲部が少なくとも１つ配置されていることを特徴とする。

これにより、視野角を確実に広くすることができる。

請求項９の発明は、請求項７又は８に記載の液晶表示装置において、前記傾斜配向規制領域が、所定の間隔を隔てて複数形成されていることを特徴とする。

これにより、少なくとも２方向に液晶を確実に配向制御することが可能となる。

請求項１０の発明は、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、前記２枚の基板の前記液晶とは反対側に、互いに偏光軸が直交すると共に、これら偏光軸が前記傾斜配向規制領域の直線部に対してそれぞれ４５°に傾斜した位置上に位置されるように２枚の偏光板をそれぞれ設けたことを特徴とする。この発明により、液晶分子傾斜時の透過率を最大にすることができる。

請求項１１の発明は、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、前記配向膜が、疎水性領域であり、前記傾斜配向規制領域が、親水性領域であることを特徴とする。

前記課題を解決するための請求項１２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、これら基板間に設けられた液晶と、を有する垂直配向方式の液晶表示装置において、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、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設け、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傾斜して配列させる傾斜配向規制領域をジグザグ状に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配向規制領域を形成する工程を含むことを特徴とする。

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配向規制領域を形成できるので、従来のような構造物等を形成しなくとも、極めて容易な工程により、電圧印加時、液晶分子のダイレクタを少なくとも２方向に配向させることができる。その結果、液晶表示装置を効率的に製造することができ、歩留まりの低下を防止することができると共に、コストダウンに寄与することができる。

請求項１３の発明は、請求項１２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た露光処理により行われることを特徴とする。

この発明によれば、光触媒層を有するマスクを用い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配向規制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。

本発明の液晶配向用基板及び液晶表示装置によれば、配向膜の一部にジグザグ状の傾斜配向規制領域を形成したので、構造物等を形成することなく配向制御が可能であり、製造工程の簡素化を図れると共に広視野角特性を有することができる。

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によれば、配向膜を露光することにより傾斜配向規制領域を形成できるので、従来のような構造物を形成しなくとも、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配向規制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、歩留まりの低下を防止することができると共にコストダウンに寄与することができる。

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。

（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、液晶分子の平均的配向方向を表す単位ベクトルのことである。

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。

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、メルク社製のＭＬＣ−６６０８、ＭＬＣ−２０３７、ＭＬＣ−２０３８、ＭＬＣ−２０３９等が挙げられる。

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がそれぞれ設けられてなるものである。

この配向膜５としては、例えば、側鎖の長い疎水性の膜（高分子膜）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、垂直配向膜形成用のポリイミド樹脂、又はアルコキシシラン系化合物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産化学製のＳＥ−１２１１等の市販の感光性樹脂を例示できる。

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。

第１の基板１及び第２の基板２の両方又は一方の配向膜５の一部には、液晶分子４のダイレクタを基板法線方向に対して傾斜して配列させる傾斜配向規制領域６がジグザグ状に形成されている。すなわち、配向膜５の一部にジグザグ状の傾斜配向規制領域６を形成すると共に、その傾斜配向規制領域６を形成しなかった配向膜（配向膜の残り）を垂直配向規制領域として区画形成した。このように、第１の基板１の配向膜５及び／又は第２の基板２の配向膜５に傾斜配向規制領域６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。

傾斜配向規制領域６は、液晶分子４のダイレクタを基板法線方向Ｙに対して傾斜して配列させるものである。

傾斜配向規制領域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られた親水性領域等である。

このように、傾斜配向規制領域６を形成することにより、傾斜配向規制領域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向されるため、電源オン時（基板１，２間に電圧が印加された時）に、傾斜配向規制領域６上の液晶分子４が垂直配向規制領域上の液晶分子４よりさきにさらに傾斜することとなる。また、傾斜配向規制領域６上の液晶分子４は、垂直配向規制領域の液晶分子と密接しているため、基板法線方向Ｙに対して傾斜せずに平行に配向していることもある。この場合、電源オン時（基板１，２間に電圧が印加された時）、傾斜配向規制領域６上の液晶分子４が垂直配向規制領域上の液晶分子４よりさきに傾斜することとなる。その結果、傾斜配向規制領域６上の液晶分子４を起点として垂直配向規制領域上の他の液晶分子４も一斉に傾斜する。

傾斜配向規制領域６は、ジグザグ状に形成されている。傾斜配向規制領域６のジグザグ形状は、特に限定されず、周期や屈曲角度が一定しない無秩序に屈曲するジグザグ形状でも、図２に示すように、所定の周期で屈曲角度が同じジグザグ形状でもよい。

傾斜配向規制領域６のジグザグ状の屈曲部の角度は、液晶分子４の種類や配向パターン、偏光板等に応じて任意に決められるが、例えば、９０°であり、ジグザグ状の直線部の方位は偏光軸に対して４５°になるように形成する。

傾斜配向規制領域６のジグザグ状の屈曲部間の幅（隣接する屈曲部の間隔）Ｗ３は、特に限定されないが、２００μｍ〜４００μｍであることが好ましく、特に好ましくは、２９０μｍ〜３１０μｍである。傾斜配向規制領域６のジグザグ状の屈曲部間の幅（隣接する屈曲部の間隔）Ｗ３が２００μｍ未満であると、配向力が乏しくなる傾向となり、他方、４００μｍを越えると広視野角特性が悪くなる傾向となるからである。

傾斜配向規制領域６のジグザグ状の屈曲の幅Ｗ４は、特に限定されないが、５０μｍ〜１５０μｍであることが好ましく、特に好ましくは、９０μｍ〜１１０μｍである。傾斜配向規制領域６のジグザグ状の屈曲の幅Ｗ４が５０μｍ未満であると、配向力が乏しくなる傾向となり、他方、１５０μｍを越えると広視野角特性が悪くなる傾向となるからである。

傾斜配向規制領域６は、所定の間隔を隔てて複数形成されていることが好ましい。すなわち、傾斜配向規制領域６と配向膜５とが交互にジクザグ状に配置されることが好ましい。傾斜配向規制領域６と配向膜５との境界は、傾斜配向規制領域６の長手方向と平行な直線状であって、隣接する境界と平行（ほぼ平行を含む）であることが好ましい。

傾斜配向規制領域６の幅Ｗ１は、特に限定されず液晶分子４の種類や配向パターン、偏光板等に応じて任意に決められるが、例えば、配向力の観点から１０μｍ〜３０μｍであることが好ましい。傾斜配向規制領域６の間隔（配向膜５の幅）Ｗ２は、特に限定されず液晶分子４の種類や配向パターン、偏光板等に応じて任意に決められるが、例えば、配向力の観点から２０μｍ〜９０μｍであることが好ましい。このような範囲が好ましいのは、傾斜配向規制領域６が狭すぎる場合には液晶分子４の配向力が乏しくなる傾向となり、他方広すぎる場合には液晶分子４が基板に垂直に配向しなくなる傾向となるからである。

このように、傾斜配向規制領域６をジグザグ状に形成することにより、電源オン時において傾斜配向規制領域６上の液晶分子４が配向膜５上の液晶分子４より先に傾斜する。このとき、傾斜配向規制領域６上の液晶分子４は、配向膜５と傾斜配向規制領域６との境界に沿って傾斜し、この傾斜配向規制領域６上の液晶分子４を起点として配向膜５上の液晶分子４が傾斜するので、ジグザグを形成する２つの辺に沿った少なくとも２方向に配向制御されると考えられる（図３参照）。すなわち、傾斜配向規制領域６がジグザグ状に形成されているため、配向膜５上の液晶分子４は傾斜方向がほぼ９０°異なる２つの傾斜領域Ａ，Ｂに分かれることになる。

傾斜配向規制領域６は、例えば、液晶３が画素毎に少なくとも一つの画素領域を有し、該画素領域毎に対応して屈曲部が１つ又は２つ以上位置されるように位置決めされることが好ましい。特に好ましくは、傾斜配向規制領域６によって配向膜５上の液晶分子４を配向制御する２つの傾斜領域Ａ，Ｂが１つの画素領域内でほぼ同じ割合になるように配置することが好ましい。なお、「画素」は、一般に、表示を行う最小単位として定義される。本発明において画素領域とは、「画素」に対応する液晶表示装置の一部の領域をいう。

このように画素領域毎に対応して、傾斜配向規制領域６の屈曲部が１つ又は２つ以上位置されることにより、電源オン時において各画素領域は液晶分子４のダイレクタを少なくとも２方向に配向制御することになる。その結果、このように配向制御された液晶表示装置は、視野角が広くなる。さらに、この配向状態は、互いに連続であるので、配向膜５の間（境界）にディスクリネーションが形成されることがなく、表示品位の低下が起こらない。

したがって、本発明の液晶表示装置及び液晶配向用基板は、配向膜５の一部にジグザグ状の傾斜配向規制領域６を形成したので、構造物等を形成することなく配向制御が可能であり、製造工程の簡素化を図れると共に広視野角特性を有することができる。

次に、上述した配向膜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７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。

カラーフィルター基板１０１は、基板１１２上にマトリクス状（格子状）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。

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（透明電極）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。

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、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。

２枚の偏光板１１３は、図２に示すように、互いに偏光軸が直交すると共に、これら偏光軸が前記傾斜配向規制領域９の直線部に対してそれぞれ４５°に傾斜した位置上に位置されるようにそれぞれ設けることが好ましい。これにより、液晶分子が傾斜したときの透過率を最大にすることができる。

（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、（ｉ）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、（ｉｉ）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傾斜して配列させるジグザグ状の傾斜配向規制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７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。

前記（ｉ）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。

前記（ｉｉ）の工程において、配向膜の一部を傾斜配向規制領域にする手段は、（１）配向膜である疎水性被膜を光触媒層を有するマスク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配向規制領域を形成する方法（図４参照）、（２）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を形成した後、そ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置換されて傾斜配向規制領域を形成する方法（図５参照）、等を挙げることができる。

前記（１）工程においては、疎水性の配向膜として、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を利用した処理は、図４に示すように、先ず、ジグザグ状のマスクパターン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の基板及び第２の基板とを準備する（図４（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とを所定の間隔を隔てて対向させ（図４（ｂ））、マスク３０を介して配向膜３１に露光光（例えばＵＶ光）３５を照射することにより（図４（ｃ））、親水性領域（傾斜配向規制領域）３６を形成する処理方法（親水化処理方法）である（図４（ｄ））。

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、配向膜３１を親水性領域３６に変化させることができる。

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て作用させ、配向膜３１を親水性領域３６に変化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であることが好ましい。

前記（２）工程においては、疎水性の配向膜として、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。非疎水領域である親水性領域の形成は、図５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の基板及び第の基板２を準備する（図５（ａ））。そのマスク４０と、光触媒を含有する疎水性の配向膜３７とを所定の間隔を隔てて対向させ（図５（ｂ））、マスク４０を介して配向膜３６に露光光（例えばＵＶ光）３５を照射することにより（図５（ｃ））、親水性領域（傾斜配向規制領域）３６を形成する方法（親水化処理方法）である（図５（ｄ））。

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、前記同様、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、配向膜３７の側鎖を−ＯＨ基に置換させることができる。その結果、配向膜３７の一部を親水性領域３６に変化させることができる。また、マスク４０と配向膜３７との間隔についても、前記(１)の場合と同様である。なお、(１)の工程と(２)の工程とを比べると、(１)の工程をより好ましく適用することができる。

図６は、疎水性の配向膜の一部が親水性領域（傾斜配向規制領域）に変化する表面反応の一例を示す説明図である。図６（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６（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。

図６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６（ａ）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６（ｂ）に示す親水性に変化する。

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傾斜して配列させる傾斜配向規制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、歩留まりの低下を防止することができると共に、コストダウンに寄与することができる。

以下、実施例により、本発明をさらに詳しく説明する。

（実施例１）
＜液晶配向用基板＞
先ず、透明電極としてＩＴＯが形成されたガラス基板（例えば、無アルカリガラス（ＮＡ３５（ＮＨテクノガラス製）、ＯＡ１０（日本電気硝子製）を２枚準備し、その透明電極上に、疎水性樹脂組成物（フッ素系シリコーン樹脂（東芝シリコーン製、ＴＳＬ８２３３及びＴＳＬ８１１４）を１０００ｒｐｍで５秒間スピンコートし、１５０℃で１０分間乾燥させ、厚さ６０ｎｍの疎水性の配向膜をそれぞれ設けた。

次に、その疎水性の配向膜上に、光触媒層を有すると共にジグザグ状のマスクパターンを有するフォトマスクを密着させ、その後、フォトマスク側から波長２００〜３７０ｎｍの紫外線でマスクを介して配向膜を露光処理した。露光された部分は、疎水性の配向膜から傾斜配向規制領域に変化し、ジグザグ状であると共にストライプ状の配向膜と傾斜配向規制領域とが形成された。

なお、フォトマスクは、石英ガラス基板上にクロム薄膜からなるジグザグ状のマスクパターンが形成され、そのマスクパターン上にシラン系化合物（東芝シリコーン製、ＴＳＬ８１１４）を７５０ｒｐｍで５秒間スピンコーティングし、１５０℃で１０分間乾燥させた。この上に、さらにそのマスクパターン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の光触媒層を３５０ｒｐｍで５秒間スピンコーティングし、１５０℃で１０分間乾燥させて作成した光触媒含有層付フォトマスク（パターン付与基板）である。

マスクパターンは、幅Ｗ２が７５μｍの配向膜と幅Ｗ１が２５μｍの傾斜配向規制領域とをストライプ状に配置するものを用いた。また、この光触媒層は、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を形成した場合である。

こうして、ガラス基板の透明電極上の疎水性の配向膜の一部を、傾斜配向規制領域に変化させた液晶配向用基板を２枚形成した。

＜液晶表示装置＞
前記の方法により形成した２枚の液晶配向用基板を一定距離で対向させ、これら基板間の外周を熱硬化性樹脂を用いて塗布して、基板を貼り合わせた。なお、基板間の間隔を制御するため、シール剤（三井化学製、ＸＮ−５Ａ）にスペーサー（積水ファインケミカル製、ＳＰシリーズ）を０．４重量％含ませたものを用いて、セルギャップを４．０μｍに制御して基板をプレスしながら加熱して、シール剤を硬化させて基板を貼り合わせ、液晶セルを作成した。

この作成した液晶セル中に真空注入法によって液晶材料を注入して液晶を形成した。液晶材料としては、メルク社製ＭＬＣ−６６０８（Δε＜０）（カイラル剤無）を使用した。この液晶材料は、負の誘電率異方性を有し、電圧印加時、液晶分子のダイレクタが電界方向と垂直になる性質がある。

このようにして得られた液晶表示装置に±６Ｖの電圧（矩形波周波数：６０Ｈｚ）を印可して、色素（紫）２重量％を含有させて偏光板を用いて、３つの偏光軸（（ａ）ジグザグ状の傾斜配向規制領域を形成する一方の辺に沿った軸、（ｂ）ジグザグ状の傾斜配向規制領域を形成する他方の辺に沿った軸、（ｃ）ジグザグ状の傾斜配向規制領域を形成する２つの辺のいずれとも沿わない（平行でない）軸）に関して液晶分子の配向状態を調べた。その結果を図３に示した。

図３に示めしたように、ジグザグ状の傾斜配向規制領域を形成する辺に偏光板の偏光軸を平行にすると、（ａ）及び（ｂ）に示すように色がつき、液晶分子が２方向に配向していることが分った。なお、（ｃ）の場合には着色は見られなかった。

（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、疎水膜形成
用樹脂であるポリイミド樹脂組成物（日産化学製、ＳＥ−１２１１）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の液晶表示装置を作成した。この液晶表示装置は、電源オン時、親水性領域と疎水性領域との境界に沿って液晶分子のダイレクタが傾斜して、疎水性領域上の液晶分子が２方向に配向した。電源オンにしたとき、親水性領域から疎水性領域へと液晶分子のダイレクタが傾斜して、疎水性領域上の液晶分子が２分割に配向した。

（実施例３）
実施例１において、マスクパターンとして、無秩序に屈曲させたジグザグパターンとした他は、実施例１と同様にして液晶表示装置を作成した。この液晶表示装置は、電源オン時、親水性領域と疎水性領域との境界に沿って液晶分子のダイレクタが傾斜して、疎水性領域上の液晶分子が２方向に配向した。電源オンにしたとき、親水性領域から疎水性領域へと液晶分子のダイレクタが傾斜して、疎水性領域上の液晶分子が２分割に配向した。

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。 本発明の配向膜及び傾斜配向規制領域の一例を示す図である。 本発明の液晶表示装置を偏光板の角度を変えて電子顕微鏡で観察した状態を示す図である。 光触媒を用いた傾斜配向規制領域の形成方法の一例を示す説明図である。 光触媒を用いた傾斜配向規制領域の形成方法の他の一例を示す説明図である。 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。 一般的な液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。 垂直配向方式の液晶表示装置を説明するための図である。 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 傾斜配向規制領域
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 傾斜配向規制領域
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 (13)

1. 基板の表面に、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設け、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傾斜して配列させる傾斜配向規制領域をジグザグ状に形成したことを特徴とする液晶配向用基板。
2. 前記液晶が画素毎に少なくとも一つの画素領域を有し、該画素領域内に前記傾斜配向規制領域のジグザグ状の屈曲部が少なくとも１つ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶配向用基板。
3. 前記傾斜配向規制領域が、所定の間隔を隔てて複数形成され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。
4. 前記配向膜が、疎水性領域であり、前記傾斜配向規制領域が、親水性領域であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶配向用基板。
5. 基板の表面に、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設け、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傾斜して配列させる傾斜配向規制領域をジグザグ状に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配向規制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。
6. 前記親水化処理が、光触媒層を有するマスクを用いた露光処理により行われることを特徴とする請求項５に記載の液晶配向用基板の製造方法。
7. 第１の基板と、第２の基板と、これら基板間に設けられた液晶と、を有する垂直配向方式の液晶表示装置において、
   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、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設け、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傾斜して配列させる傾斜配向規制領域をジグザグ状に形成したことを特徴とする液晶表示装置。
8. 前記液晶が画素毎に少なくとも一つの画素領域を有し、該画素領域内に前記傾斜配向規制領域のジグザグ状の屈曲部が少なくとも１つ配置されていることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記傾斜配向規制領域が、所定の間隔を隔てて複数形成されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の液晶表示装置。
10. 前記２枚の基板の前記液晶とは反対側に、互いに偏光軸が直交すると共に、これら偏光軸が前記傾斜配向規制領域の直線部に対してそれぞれ４５°に傾斜した位置上に位置されるように２枚の偏光板をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
11. 前記配向膜が、疎水性領域であり、前記傾斜配向規制領域が、親水性領域であることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
12. 第１の基板と、第２の基板と、これら基板間に設けられた液晶と、を有する垂直配向方式の液晶表示装置において、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、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設け、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傾斜して配列させる傾斜配向規制領域をジグザグ状に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配向規制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。
13. 前記親水化処理が、光触媒層を有するマスクを用いた露光処理により行われることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置の製造方法。

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