JP2009282262A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示不良を改善した液晶表示装置の提供。
【解決手段】一対の基板と、前記一対の基板に挟まれた液晶層とを有し、
前記一対の基板の一方の対向面に第１配向膜を備え、
前記一対の基板の他方の対向面に第２配向膜を備え、
前記第１配向膜には、下層の第１構成物により前記液晶層に突出している第１凸部を備え、
前記第２配向膜には、前記第１凸部と対向し、下層の第２構成物により前記液晶層に突出している第２凸部を備え、
前記第１凸部が前記第２凸部よりも低く、凸部上面の面積が小さい液晶表示装置であって、
前記第１配向膜は、光分解型の配向膜材料で構成されており、
前記第１配向膜の前記第１凸部上の膜厚ｄ１と、前記第２配向膜の第２凸部上の膜厚ｄ２は、式１および式２を満たす。
０ｎｍ＜ｄ１＜３０ｎｍ …… 式１
ｄ２＜ｄ１ …… 式２
【選択図】図１

Description

本発明は液晶表示装置およびその製造方法に係り、特に、配向膜の改良を施した液晶表示装置およびその製造方法に関する。

液晶表示装置は、液晶分子の向きを電界で制御することにより光源からの透過光量を調節する表示装置である。

そのため、現在、多くのアクティブマトリクス表示装置で適用されているＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードは、安定した配向状態を作り出す必要があるため、液晶層を挟む一対の基板の少なくとも一方の対向面に配向膜を形成する。

特に、ＴＮモード、ＩＰＳモードにおいては、原理上、一対の基板の少なくとも一方の対向面に、一定の方向の配向制御能を付与する処理を行う必要がある。また、ＶＡモードにおいては、一対の基板の少なくとも一方の対向面に凸や筋を設けることで液晶分子の初期駆動を制御することも可能であるが、これらを形成する際にスループットを下げる原因となりかねないため、凸や筋を設けない場合には、配向膜に対して特定方向への配向制御能を付与することが必要となる。

このような配向膜の下地に凹凸を設ける場合がある。例えば、別部材としてビーズスペーサを散布する代わりに、一対の基板の一方の対向面にスペーサ（以下、柱状スペーサと称す）を設け、他方に該柱状スペーサと対向配置されたスペーサ台座を設ける構成を採用した液晶表示装置である。

このような構成の液晶表示装置に衝撃が加わった場合、スペーサとスペーサ台座とが接触する場合、スペーサ表面の配向膜が削れたり、はがれたりするので、輝点が生じ、表示不良になるという問題があった。

この問題を解決する技術が下記特許文献１に開示されている。

特許文献１によれば、上記課題は、スペーサの頂上面の配向膜の膜厚をそれ以外の部分より薄く（or膜厚をゼロ）することにより解決できるとしている。具体的には、配向膜材料を塗布した後、レベリング時間を延ばし、粘度に応じた時間レベリングを行うことで実現できるとしている。具体的には、「ガラス基板の画素電極を形成した面の全面に、ポリイミドを含む溶液をオフセット印刷により塗布し、６０秒間レベリングし、これを１００℃で乾燥させ、１８０℃で１時間焼成することにより、厚さ１０００オングストロームの配向膜を形成した後、ラビング処理を施した。」と記載されている。つまり、（Ａ）：「レベリングプロセス」によって、突起の上面に配置された配向膜材料を含む有機溶剤は突起の周囲の低い場所へ移動して平坦化するので、この時間を長くすることで、突起上の配向膜の「局所的な薄膜化」が実現できている。また、（Ｂ）：「焼成プロセス」によって、有機溶剤が気化するので、配向膜「全面の一定比率の薄膜化」がなされる。ラビング処理する配向膜は、これらの２つの薄膜化プロセスを経ることで配向膜全体の膜厚がほぼ決まる。
特開２０００−２６７１１４号公報 特開２００５−３５１９２４号公報

特許文献１の方法は、スペーサとなる突起が２〜３μｍもあるので、６０秒程度のレベリングで膜の平坦化が可能で、スペーサの上面には数ｎｍ程度の配向膜しか残らないように形成することができる。しかし、スペーサ台座として、スペーサよりも小さく、背を低くしたものを採用した場合、特許文献１の構造を採用しても、表示不良が生じた。

本発明に目的は、表示不良を改善した液晶表示装置を提供することである。

本発明者らは、上記表示不良のモードを解析した結果、表示不良は、柱状スペーサ上の配向膜だけが原因でなく、スペーサ台座上の配向膜も原因ではないかと考えた。

そこで、本発明者らは、上記従来技術のように、レベリング（平坦化）処理を施すことで薄膜化しようとした。しかし、柱状スペーサの対向面に配置されるスペーサ台座は通常０．５μｍ程度の高さしかないので、スペーサ台座上の配向膜はあまり薄くできなかった。粘度にもよるが、具体的には、スペーサ台座上の配向膜は、画素電極上の配向膜の６０〜８０％程度しか薄くならなかった。

これでは、スペーサ台座の上の配向膜が厚く、柱状スペーサとスペーサ台座とが接触することに起因する配向膜はがれによる表示不良が発生してしまう。

本発明者らは、次に、スペーサ台座の高さを高くする方法を検討した。スペーサ台座を低コストで形成するために、スペーサ台座を設けたアクティブマトリクス基板上の配線層やトランジスタのシリコン層だけで構成しようとした。プロセス数を増加させないようすると、１．０μｍを越えるようなスペーサ台座は困難であった。そもそも、そのような高いスペーサ台座は衝撃に弱く、スペーサ台座として好ましくない。

本発明者らは、次に、配向膜材料を含む有機溶液の量を少なくして、全体として薄い配向膜を形成することを考えた。しかし、この方法では、レベリングに時間がかかったり、画素電極上の配向膜にムラが生じ、画素電極上の配向膜の膜厚を十分に確保できない場合が生じていた。

このように、従来のアプローチには製造上の制約があったのである。

ところで、上記特許文献２にあるように、本発明者らは、ＩＰＳ型の液晶表示装置の配向膜に、光配向膜を用いることを検討してきた。特に、本発明者らは、光分解型の配向膜材料の研究を通じて、光分解型の配向膜材料を含む揮発性有機溶液を印刷、焼成した配向膜を用い、配向膜に２００℃程度の高温環境下で偏光紫外光を照射すると、配向膜が光分解した瞬間に気化して、配向膜の膜厚が薄くなるのではないかと考えた。

そこで、我々は、一対の基板の一方に柱状スペーサ、他方にスペーサ台座を設けた液晶表示装置の配向膜として、光分解型の光配向膜を用い、直線偏光の光を配向膜に付与することで配向制御能を付与した液晶表示装置を製作してみた。

具体的には、配向膜材料としてシクロブタンテトラカルボン酸−ジアミンフェニルエーテル骨格の配向膜材料を用いた有機溶剤をスペーサ台座より上層に印刷し、レベリングのために放置した後（Ａ：「レベリングプロセス」）、乾燥、仮焼成させた（Ｂ：「焼成プロセス」）。この仮焼成の後配向膜の膜厚を測定した。その後、配向制御能を付与するために偏光光を照射しながら、２００℃程度の高温環境で分解物を昇華させ（Ｃ：「配向付与プロセス」）、再度配向膜の膜厚を測定した。その結果、焼成前後で配向膜は薄膜化することがわかった。

つまり、光分解型の光配向膜の膜厚、特に柱状スペーサよりも小さく、背の低いスペーサ台座を用い、スペーサ台座の局所的な膜厚を薄く制御する場合、ラビングする配向膜のように、「局所的に薄膜化」される（Ａ）「レベリングプロセス」と、「時間当たり比率ａで薄膜化」される（Ｂ）「焼成プロセス」だけでなく、「時間当たり一定量ｂで薄膜化」される（Ｃ）「配向付与プロセス」の条件も制御する必要であることがわかったのである。

具体的には、上記（Ａ）「レベリングプロセス」において、スペーサ台座上の配向膜として、従来の技術で記載されているように、カラーフィルタ基板側の柱状スペーサ上の配向膜と同じ粘度の有機溶剤を用いて、配向膜を形成してみたが、十分な薄膜化がなされなかった。これは、スペーサ台座は柱状スペーサよりも低いので、柱状スペーサ上の配向膜用有機溶剤の粘度調整では、粘度が高すぎて十分にレベリングしない場合があるからである。そこで、本発明者らは、印刷される配向膜材料を含む揮発性有機溶液の粘度範囲を新たに求めた。その結果、光分解型の配向膜材料を含む粘度３５Pa・s以下の揮発性有機溶剤を用いる必要があることがわかった。

従来技術では、（Ａ）「レベリングプロセス」及び（Ｂ）「焼成プロセス」において、有機溶液が柱状スペーサ上用に粘度調整された場合、スペーサ台座上の配向膜膜厚／画素電極上の配向膜膜厚＝６０ｎｍ／１２０ｎｍ程度だったが、有機溶液がスペーサ台座上用に粘度調整された場合、３０ｎｍ／１２０ｎｍ程度にまで薄膜化できた。

さらに、本発明者らが見出した（Ｃ）「配向付与プロセス」でさらに、全体が一定量薄膜化されるので、スペーサ台座上の配向膜膜厚／画素電極上の配向膜膜厚＝１０〜１５ｎｍ／１００ｎｍ程度まで薄膜化が実現できた。

このように、本発明は、「柱状スペーサ上の配向膜」でなく、「スペーサ台座上の配向膜」で生じる「配向膜はがれ」に起因した表示不良」という新規な課題を、「局所的に薄膜化」される（Ａ）「レベリングプロセス」と、「時間当たり一定比率ａで薄膜化」される（Ｂ）「焼成プロセス」だけでなく、新規な「時間当たり一定量ｂで薄膜化」される（Ｃ）「配向付与プロセス」の条件を制御するという、新規な手段で実現しようとするものである。

そして、その結果として、スペーサ台座（柱状スペーサより上面の面積が小さく、背の低い構成物）上の光分解型の光配向膜膜厚ｄ１が次の式１を満たすような液晶表示装置が初めて実現できるようになった。

０ｎｍ＜ｄ１≦３０ｎｍ ・・・式１
このように、スペーサ台座上に設けた薄い配向膜は、はがれたり、削れたりしにくい。これは、配向膜中に下地基板との密着性を向上させるため添加されているカップリング剤によるものと考えられる。つまり、配向膜／下地層の界面では，カップリング剤により下地と化学的に結合し、下地近くの配向膜は密着性が高く，下地から離れるにつれて，カップリング剤の影響が小さくなっていき密着性が低下していると考えられる。このため，配向膜を薄く形成すればするほど，配向膜の密着性はカップリング剤の影響をより大きく受けるようになり密着性が高まり，柱状スペーサ接触部の配向膜のこすれ耐性が高くなっていると考えられる。

ただ、全面に渡って、極端に配向膜の厚さを薄くすると，部分的に配向膜がないいわゆるピンホールが発生して無配向部が生じて輝点などの表示不具合がおきるようになるため，スペーサ台座を配置しないＢＭ開口部における膜厚は柱状スペーサ接触部の配向膜厚よりも厚くしたほうが良い。

なお、スペーサ台座は、ＴＦＴ素子の上に配置させずに、専用のパターンを形成した方が好ましい。既存の部分の物理的損傷や特性劣化が発生する可能性が少ないからである。また、専用パターンとしては、ＴＦＴ素子を構成する半導体層、ゲート電極層、ソース電極層などの層構造を用いて配置した場合、ホトリソ工程を追加することなく形成できるので、生産性が高い。

本発明の構成は、たとえば、以下のようなものとすることができる。

（１）本発明の液晶表示装置の製造方法は、たとえば、一対の基板と、前記一対の基板に挟まれた液晶層とを有し、
前記一対の基板の一方の対向面に第１配向膜を備え、
前記一対の基板の他方の対向面に第２配向膜を備え、
前記第１配向膜には、下層の第１構成物により前記液晶層に突出している第１凸部を備え、
前記第２配向膜には、下層の第２構成物により前記液晶層に突出し、前記第１凸部と対向している第２凸部を備え、
前記第１凸部が前記第２凸部よりも低く、第１凸部上面の面積が第２凸部上面の面積よりも小さい液晶表示装置の製造方法であって、
前記第１配向膜として、粘度３５ｍＰａ・ｓ以下の光分解型のポリアミド酸を含む揮発性有機溶剤を焼成して光分解型のポリアミド膜を形成する第１ステップと、
前記ポリイミド膜に紫外光を含む偏光光を照射しながら、焼成する第２ステップとを有することを特徴とする。

（２）本発明の液晶表示装置の製造方法は、たとえば、（１）の構成において、前記第２の配向膜は、粘度３５ｍＰａ・ｓ以下の光分解型のポリアミド酸を含む揮発性有機溶剤を焼成して光分解型のポリイミド膜を形成する第３ステップと、
前記ポリイミド膜に紫外光を含む偏光光を照射しながら、焼成する第４ステップとを有することを特徴とする。

（３）本発明の液晶表示装置の製造方法は、たとえば、（１）の構成において、前記一対の基板の一方は、前記第１配向膜との間に、薄膜トランジスタを備え、
前記第１構成物は、前記薄膜トランジスタを構成する、半導体層、ゲート酸化膜、ゲート電極、層間絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極の少なくともいずれかを含んでいることを特徴とする。

（４）本発明の液晶表示装置の製造方法は、たとえば、（３）の構成において、前記ソース電極及びドレイン電極の一方に接続された画素電極を備え、
前記一方の基板は、対向電極を備えていることを特徴とする。

（５）本発明の液晶表示装置の製造方法は、たとえば、（１）の構成において、前記第１凸部は、錐台であることを特徴とする。

（６）本発明の液晶表示装置は、たとえば、一対の基板と、前記一対の基板に挟まれた液晶層とを有し、
前記一対の基板の一方の対向面に第１配向膜を備え、
前記一対の基板の他方の対向面に第２配向膜を備え、
前記第１配向膜には、下層の第１構成物により前記液晶層に突出している第１凸部を備え、
前記第２配向膜には、前記第１凸部と対向し、下層の第２構成物により前記液晶層に突出している第２凸部を備え、
前記第１凸部が前記第２凸部よりも低く、凸部上面の面積が小さい液晶表示装置であって、
前記第１配向膜は、光分解型の配向膜材料で構成されており、
前記第１配向膜の前記第１凸部上の膜厚ｄ１と、前記第２配向膜の第２凸部上の膜厚ｄ２は、式１および式２を満たすことを特徴とする。

０ｎｍ＜ｄ１＜３０ｎｍ …… 式１
ｄ２＜ｄ１ …… 式２
（７）本発明の液晶表示装置は、たとえば、（６）の構成において、前記第２の配向膜は、光分解型の配向膜材料で構成されていることを特徴とする。

（８）本発明の液晶表示装置は、たとえば、（６）の構成において、前記一対の基板の一方は、前記第１配向膜との間に、薄膜トランジスタを備え、
前記第１構成物は、前記薄膜トランジスタを構成する、半導体層、ゲート酸化膜、ゲート電極、層間絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極の少なくともいずれかを含んでいることを特徴とする。

（９）本発明の液晶表示装置は、たとえば、（８）の構成において、前記ソース電極及びドレイン電極の一方に接続された画素電極を備え、
前記一方の基板は、対向電極を備えていることを特徴とする。

（１０）本発明の液晶表示装置は、たとえば、（６）の構成において、前記第１凸部は、錐台であることを特徴とする。

なお、上記した構成はあくまで一例であり、本発明は、技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。また、上記した構成以外の本発明の構成の例は、本願明細書全体の記載または図面から明らかにされる。

上述のように構成した液晶表示装置およびその製造方法によれば、表示不良を改善することができる。本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。

本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。なお、各図および各実施例において、同一または類似の構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。

〈実施態様１〉
（構成）
図１は、本発明の液晶表示装置（パネル）の断面を示し、柱状スペーサとスペーサ台座が形成されている個所およびその周辺を示した図となっている。図１は、実施例１〜４に相当する液晶表示装置の構成を示している。

図１において、いわゆる電極基板と対向基板が液晶層ＬＣを挟んで対向配置されている。

前記電極基板はたとえば次のようにして構成されている。まず、基板ＳＵＢ１があり、該基板ＳＵＢ１の液晶層ＬＣ側の面に、ゲート電極ＧＴと対向電極ＣＴが形成されている。ゲート電極ＧＴは後述する薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極となるもので、図示されていないゲート信号線によって走査信号が供給されるようになっている。対向電極ＣＴは、後述する画素電極ＰＸとで前記液晶層ＬＣに電界を生じせしめる電極で、画素のほぼ全域に形成されたたとえばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる面状の電極となっている。

前記基板ＳＵＢ１の面には、前記ゲート電極ＧＴおよび対向電極ＣＴをも被って、絶縁膜ＧＩが形成されている。このゲート絶縁膜ＧＩは、薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域においてゲート絶縁膜として機能する。

前記ゲート絶縁膜ＧＩ上であって前記ゲート電極ＧＴに重畳するようにして半導体層ＡＳが形成され、該半導体層ＡＳの上面にドレイン電極ＳＤ、およびソース電極ＳＤが形成されることによって薄膜トランジスタＴＦＴが構成されている。前記ドレイン電極ＳＤおよびソース電極ＳＤのうち一方の電極は図示されていないドレイン信号線によって映像信号が供給されるようになっている。また、前記ドレイン電極ＳＤおよびソース電極ＳＤのうち他方の電極は薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域外にまで延在され、後述の画素電極ＰＸと電気的に接続されるようになっている。

そして、前記薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域外の領域（たとえばゲート信号線に重畳する領域）に、半導体層ＳＣと金属層ＭＬとの積層体が形成されている。前記半導体層ＳＣは前記半導体層ＡＳの形成の際に同時に、前記金属層ＭＬは前記ドレイン電極ＳＤおよびソース電極ＳＤの形成の際に同時に形成されるようになっている。この半導体層ＳＣと金属層ＭＬとの積層体は後述の保護膜ＰＡＳとともにスペーサ台座ＳＳを構成するようになっている。

基板ＳＵＢ１の表面には、前記薄膜トランジスタＴＦＴおよび半導体層ＳＣと金属層ＭＬとの積層体をも被って保護膜ＰＡＳが形成されている。この保護膜ＰＡＳは前記薄膜トランジスタＴＦＴの液晶との直接の接触を回避するために設けられ、たとえば無機絶縁膜から構成されている。この保護膜ＰＡＳの前記半導体層ＳＣと金属層ＭＬの積層体が形成された個所において、その周囲よりも突出された凸部が形成され、この凸部をスペーサ台座ＳＳとして機能させるようになっている。

前記保護膜ＰＡＳの上面であって、前記対向電極ＣＴと重畳する領域に、複数の並設された線状電極からなる画素電極ＰＸが形成されている。この画素電極ＰＸはたとえばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜から構成されている。なお、この画素電極ＰＸは図示されていない個所において保護膜ＰＡＳに形成されたスルーホールを通して前記薄膜トランジスタＴＦＴの前記ドレイン電極ＳＤおよびソース電極ＳＤのうち他方の電極に電気的に接続されるようになっている。

そして、基板ＳＵＢ１の液晶ＬＣ側の表面には、前記画素電極ＰＸをも被って光分解型の材料からなる配向膜ＯＲＩ１が形成されている。この配向膜ＯＲＩ１は、前記スペーサ台座ＳＳの頂上面において、それ以外の領域（たとえば画素電極ＰＸ上）の配向膜ＯＲＩ１の膜厚ａより薄い（もしくは厚膜０）膜厚ｂで形成されている。そして、前記スペーサ台座ＳＳの頂上面における配向膜ＯＲＩ１の膜厚ｂは、３０ｎｍ以下の値に設定されている。ここで、前記配向膜ＯＲＩ１のたとえば画素電極ＰＸ上の膜厚ａはたとえば１１０ｎｍとなっている。前記配向膜ＯＲＩ１の製造方法については後に詳述する。

一方、前記対向基板はたとえば次のようにして構成されている。まず、基板ＳＵＢ２があり、該基板ＳＵＢ１の液晶ＬＣ側の面に、ブラックマトリックスＢＭおよびカラーフィルタＦＩＬが形成されている。前記ブラックマトリックスＢＭは隣接する画素領域の間に形成され、カラーフィルタＦＩＬは各画素領域を被うようにして形成されている。

ブラックマトリックスＢＭおよびカラーフィルタＦＩＬの上面には、たとえば樹脂膜からなるオーバーコート膜ＯＣが形成されている。このオーバーコート膜ＯＣはこの実施例においてなくてもよい。

前記オーバーコート膜ＯＣの上面であって、前記スペーサ台座ＳＳに対向する個所に柱状スペーサＰＳが形成されている。この柱状スペーサＰＳは、前記スペーサ台座ＳＳよりも高さが高く、面積が大きく形成されている。前記柱状スペーサＰＳは、前記オーバーコート膜ＯＣの上面に塗布した樹脂膜を選択的にエッチングすることによって形成され、その頂上面は平坦となっている。

そして、基板ＳＵＢ２の液晶ＬＣ側の表面には、配向膜ＯＲＩ２が形成されている。この配向膜ＯＲＩ２は、前記柱状スペーサＰＳの頂上面において、それ以外の領域（たとえばブラックマトリックスＢＭ上）の配向膜ＯＲＩ２の膜厚ｃより薄い（もしくは厚膜０）膜厚で形成されている。柱状スペーサの頂上面において配向膜ＯＲＩ２の膜厚を薄くするには、たとえば、配向膜材料を塗布した後、レベリング時間を延ばし、粘度に応じた時間レベリングを行うことで実現できる。

なお、このような構成において、上述した各部材の材料とその膜厚を、図２において表に示している。図２の上側の表は、前記対向基板における部材を示し、基板ＳＵＢ２側から液晶層ＬＣ側へ、順次、ブラックマトリックスＢＭ（表中、ＢＭで示す）、カラーフィルタＦＩＬ（表中、色画素層で示す）、オーバーコート膜ＯＣ（表中、オーバーコートで示す）、柱状スペーサ（表中、柱状スペーサで示す）、および配向膜ＯＲＩ２（表中、配向膜（膜厚ｃ）で示す）を示している。なお、配向膜ＯＲＩ２の膜厚は、図１において膜厚ｃの箇所における膜厚を示すが、この値は別記（図３参照）としている。図２の下側の表は、前記電極基板における部材を示し、液晶層ＬＣ側から基板ＳＵＢ１側へ、順次、配向膜ＯＲＩ１（表中、配向膜（膜厚ａ）で示す）、画素電極ＰＸ（表中、画素電極で示す）、保護膜ＰＡＳ（表中、保護膜で示す）、ソース電極およびドレイン電極（表中、ソース・ドレインで示す）、半導体装置ＡＳ（表中、ａ−Ｓｉで示す）、絶縁膜ＧＩ（表中、ゲート絶縁膜で示す）、ゲート電極（表中、ゲートで示す）、対向電極（表中、コモンＩＴＯで示す）を示している。なお、配向膜ＯＲＩ１の膜厚は、図１において膜厚ａの箇所における膜厚を示すが、この値は別記（図３参照）としている。

（製造方法）
次に、前記配向膜ＯＲＩ１、および配向膜ＯＲＩ２のそれぞれの製造方法の一実施例を示す。以下の説明にあっては配向膜ＯＲＩ１の製造方法について示すが、配向膜ＯＲＩ２の場合にあっても同様である。

まず、電極基板の保護膜ＰＡＳ上に前記スペース台座ＳＳをも被って配向膜材料をたとえば印刷機で印刷する。配向膜材料は、たとえばシクロブタンテトラカルボン酸−ジアミルフェニルエーテル骨格の材料からなる。ここで、前記配向膜材料の溶液濃度および溶液粘度は、複数の実施例ごとに異ならしめて行い、図３の表に示すように、それぞれ、７ｗｔ％、３０ｍＰａ・ｓ（実施例１）、７ｗｔ％、２５ｍＰａ・ｓ（実施例２）、８ｗｔ％、２０ｍＰａ・ｓ（実施例３）、７ｗｔ％、３５ｍＰａ・ｓ（実施例４）とした。ここで、いずれの実施例においても、溶液粘度は３５ｍＰａ・ｓより小さくなっている。

そして、ホットプレート上において、８０℃で３分間加熱した後、２２０℃で６０分焼成した。この場合、図１中、膜厚ａ、膜厚ｂ、および膜厚cにおける配向膜材料の膜厚を、図３の表（光照射前の項）において、上記実施例１ないし実施例４ごとに示している。

その後、２００℃の前記ホットプレート上において、低圧水銀ランプ（２３０〜３３０ｎｍ積算照度５ｍＷ／ｃｍ２）による光（紫外線を含む偏光光）照射を１０００秒行った（積算照射量は５Ｊ／ｃｍ２）。この場合、図１中、膜厚ａ、膜厚ｂ、および膜厚cにおける配向膜材料の膜厚を、図３の表（光照射後の項）において、上記実施例１ないし実施例４ごとに示している。この表から明らかとなるように、スペーサ台座ＳＳの頂上面における配向膜ＯＲＩ１の膜厚は、実施例１において１３ｎｍ、実施例２において１０ｎｍ、実施例３において８ｎｍ、実施例４において３０ｎｍとなるように、いずれも、３０ｎｍ以下の値に形成することができる。これに対して、スペーサ台座ＳＳの頂上面を除く他の領域（画素電極ＰＸ上の領域）における配向膜ＯＲＩ１の膜厚は、実施例１において１１０ｎｍ、実施例２において１００ｎｍ、実施例３において１１０ｎｍ、実施例４において１２０ｎｍとなっている。

また、対向基板側の配向膜ＯＲＩ２は、図１中、膜厚ｃに示す箇所において、前記実施例１において１１０ｎｍ、実施例２において１００ｎｍ、実施例３において１１０ｎｍ、実施例４において１２０ｎｍとなり、前記柱状スペーサＰＳの頂上面において、図３には示していないが、ほぼ０に近い値となる。

なお、図３においては、比較のため、比較例１〜３をも併せ記載している。配向膜材料の溶液濃度および溶液粘度を、それぞれ、６ｗｔ％、５０ｍＰａ・ｓ（比較例１）、５ｗｔ％、４５ｍＰａ・ｓ（比較例２）、６ｗｔ％、４０ｍＰａ・ｓ（比較例３）とした場合（溶液粘度が３５ｍＰａ・ｓよりも大きい）であって、光照射前の配向膜の膜厚、光照射後の配向膜の膜厚を上記実施例と対応づけて示している。この場合、スペーサ台座ＳＳの頂上面における配向膜ＯＲＩ１の膜厚は３０ｎｍより大きくなってしまうことが判明する。

〈実施態様２〉
（構成）
図４は、実施例５〜８に相当する液晶表示装置の構成を示し、図１に対応した図となっている。

図１の場合と比較して異なる構成は、まず、柱状スペーサＰＳは電極基板側に形成され、スペーサ台座ＳＳは対向電極側に形成されている点にある。そして、スペーサ台座ＳＳはオーバーコート膜ＯＣの上面にたとえば樹脂層で形成されたものとなっている。

この場合にあっても、配向膜ＯＲＩ２は、前記スペーサ台座ＳＳの頂上面において、それ以外の領域（たとえばブラックマトリックスＢＭ上）の配向膜ＯＲＩ２の膜厚ｃより薄い（もしくは厚膜０）膜厚ｂで形成されている。そして、前記スペーサ台座ＳＳの頂上面における配向膜ＯＲＩ２の膜厚ｂは、３０ｎｍ以下の値に設定されている。ここで、前記配向膜ＯＲＩ２のたとえばブラックマトリックスＢＭ上の膜厚ｃはたとえば１１０ｎｍとなっている。

なお、このような構成において、上述した各部材の材料とその膜厚を、図５において表に示している。図５の上側の表は、前記対向基板における部材を示し、基板ＳＵＢ２側から液晶層ＬＣ側へ、順次、ブラックマトリックスＢＭ（表中、ＢＭで示す）、カラーフィルタＦＩＬ（表中、色画素層で示す）、オーバーコート膜ＯＣ（表中、オーバーコートで示す）、スペーサ台座（表中、台座で示す）、および配向膜ＯＲＩ２（表中、配向膜（膜厚ｃ）で示す）を示している。なお、配向膜ＯＲＩ２の膜厚は、図４において膜厚ｃの箇所における膜厚を示すが、この値は別記（図６参照）としている。図５の下側の表は、前記電極基板における部材を示し、液晶層ＬＣ側から基板ＳＵＢ１側へ、順次、配向膜ＯＲＩ１（表中、配向膜（膜厚ａ）で示す）、柱状スペーサＰＳ（表中、柱状スペーサで示す）、画素電極ＰＸ（表中、画素電極で示す）、保護膜ＰＡＳ（表中、保護膜で示す）、ソース電極およびドレイン電極（表中、ソース・ドレインで示す）、半導体装置ＡＳ（表中、ａ−Ｓｉで示す）、絶縁膜ＧＩ（表中、ゲート絶縁膜で示す）、ゲート電極（表中、ゲートで示す）、対向電極ＣＴ（表中、コモンＩＴＯで示す）を示している。なお、配向膜ＯＲＩ１の膜厚は、図１において膜厚ａの箇所における膜厚を示すが、この値は別記（図６参照）としている。

（製造方法）
前記配向膜ＯＲＩ１、および配向膜ＯＲＩ２のそれぞれの製造方法は、実施態様１に示したとほぼ同様である。

配向膜材料の溶液濃度および溶液粘度は、複数の実施例ごとに異ならしめて行い、図６の表に示すように、それぞれ、７ｗｔ％、３０ｍＰａ・ｓ（実施例５）、７ｗｔ％、２５ｍＰａ・ｓ（実施例６）、８ｗｔ％、２５ｍＰａ・ｓ（実施例７）、７ｗｔ％、３５ｍＰａ・ｓ（実施例８）とした。ここで、いずれの実施例において、溶液粘度は３５ｍＰａ・ｓより小さくなっている。

この場合、図４中、膜厚ａ、膜厚ｂ、および膜厚cにおける配向膜材料の膜厚を、図６の表（光照射後の項）において、上記実施例５ないし実施例８ごとに示している。この表から明らかとなるように、スペーサ台座ＳＳの頂上面における配向膜ＯＲＩ１の膜厚は、実施例５において１３ｎｍ、実施例６において１０ｎｍ、実施例７において８ｎｍ、実施例８において３０ｎｍとなるように、いずれも、３０ｎｍ以下の値に形成することができる。これに対して、スペーサ台座ＳＳの頂上面を除く他の領域（ブラックマトリックスＢＭ上の領域）における配向膜ＯＲＩ２の膜厚ｃは、実施例５において１１０ｎｍ、実施例６において１００ｎｍ、実施例７において１１０ｎｍ、実施例８において１２０ｎｍとなっている。

また、画素基板側の配向膜ＯＲＩ１は、図４中、膜厚ａに示す箇所において、前記実施例５において１１０ｎｍ、実施例６において１００ｎｍ、実施７において１１０ｎｍ、実施例８において１２０ｎｍとなり、前記柱状スペーサＰＳの頂上面において、図６には示していないが、ほぼ０に近い値となる。

なお、図６においては、比較のため、比較例４〜６をも併せ記載している。配向膜材料の溶液濃度および溶液粘度を、それぞれ、６ｗｔ％、５０ｍＰａ・ｓ（比較例１）、５ｗｔ％、４５ｍＰａ・ｓ（比較例２）、６ｗｔ％、４０ｍＰａ・ｓ（比較例３）とした場合であって、光照射前の配向膜の膜厚、光照射後の配向膜の膜厚を上記実施例と対応づけて示している。この場合、スペーサ台座ＳＳの頂上面における配向膜ＯＲＩ１の膜厚は３０ｎｍより大きくなってしまうことが判明する。

〈実施態様３〉
（構成）
図７は、実施例９〜１１に相当する液晶表示装置の構成を示し、図１に対応した図となっている。

図１の場合と比較して異なる構成は、図１に示したスペーサ台座ＳＳを特別に設けることはなく、前記薄膜トランジスタＴＦＴの形成個所をスペーサ台座として機能させている。前記薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極ＳＤおよびソース電極ＳＤが、その周辺の部分よりも高くなる凸部として形成されることから、この部分をスペーサ台座ＳＳとして兼用できるからである。

この場合においても、配向膜ＯＲＩ１は、薄膜トランジスタＴＦＴの上面において、それ以外の領域（たとえば画素電極ＰＸ上）の配向膜ＯＲＩ１の膜厚ａより薄い（もしくは厚膜０）膜厚ｂで形成されている。そして、前記薄膜トランジスタＴＦＴの上面における配向膜ＯＲＩ１の膜厚ｂは、３０ｎｍ以下の値に設定されている。ここで、前記配向膜ＯＲＩ１のたとえば画素電極ＰＸ上の膜厚ａはたとえば１１０ｎｍとなっている。

このような構成において、各部材の材料とその膜厚は実施態様１の場合と同様で、従って、図２の表で示したと同様になっている。

（製造方法）
前記配向膜ＯＲＩ１、および配向膜ＯＲＩ２のそれぞれの製造方法は、実施態様１に示したとほぼ同様である。

配向膜材料の溶液濃度および溶液粘度は、複数の実施例ごとに異ならしめて行い、図８の表に示すように、それぞれ、７ｗｔ％、３０ｍＰａ・ｓ（実施例９）、７ｗｔ％、２５ｍＰａ・ｓ（実施例１０）、８ｗｔ％、２５ｍＰａ・ｓ（実施例１１）とした。ここで、いずれの実施例において、溶液粘度は３５ｍＰａ・ｓより小さくなっている。

この場合、図７中、膜厚ａ、膜厚ｂ、および膜厚cにおける配向膜材料の膜厚を、図８の表（光照射後の項）において、上記実施例９ないし実施例１１ごとに示している。この表から明らかとなるように、薄膜トランジスタＴＦＴの上面における配向膜ＯＲＩ１の膜厚は、実施例９において２１ｎｍ、実施例１０において１８ｎｍ、実施例１１において１４ｎｍとなるように、いずれにおいても、３０ｎｍ以下の値に形成することができる。これに対して、薄膜トランジスタＴＦＴの上面を除く他の領域（画素電極ＰＸ上の領域）における配向膜ＯＲＩ１の膜厚は、実施例９において１１０ｎｍ、実施例１０において１００ｎｍ、実施例１１において１１０ｎｍとなっている。

また、対向基板側の配向膜ＯＲＩ２は、図７中、膜厚ｃに示す箇所において、前記実施例９において１１０ｎｍ、実施例１０において１００ｎｍ、実施例１１において１１０ｎｍとなり、前記柱状スペーサＰＳの頂上面において、図８には示していないが、ほぼ０に近い値となる。

なお、図８においては、比較のため、比較例７〜９をも併せ記載している。配向膜材料の溶液濃度および溶液粘度を、それぞれ、６ｗｔ％、５０ｍＰａ・ｓ（比較例７）、５ｗｔ％、４５ｍＰａ・ｓ（比較例８）、６ｗｔ％、４０ｍＰａ・ｓ（比較例９）とした場合であって、光照射前の配向膜の膜厚、光照射後の配向膜の膜厚を上記実施例と対応づけて示している。この場合、スペーサ台座ＳＳの頂上面における配向膜ＯＲＩ１の膜厚は３０ｎｍより大きくなってしまうことが判明する。

〈比較例１０〉
図９は、柱状スペーサＰＳと対向する箇所にスペーサ台座（または前記薄膜トランジスタＴＦＴのようにスペーサ台座に替わるもの）を設けていない構成を示す図で、上記各実施例の効果を量的に把握しやすいようにするための比較例である。

図９は、図１と対応した図で、対向基板側の柱状スペーサＰＳは、電極基板においてゲート信号線ＧＬとドレイン信号線ＤＬとの交差部において対向する構成となっている。

この場合、配向膜ＯＲＩ１の製造方法は、実施態様１に示したと同様であり、配向膜材料の溶液濃度および溶液粘度は、図１０に示すように、たとえば、７ｗｔ％、３０ｍＰａ・ｓとした。また、図１０において、図９の膜厚ａ、膜厚ｂ、および膜厚cにおける配向膜材料の膜厚を、光照射前と光照射後の場合で、それぞれ示している。この場合、光照射後における前記柱状スペーサＰＳと対向する配向膜ＯＲＩ１の膜厚ｂは１００ｎｍとなり、３０ｎｍを大幅に上回ることになる。

すなわち、前記柱状スペーサＰＳと対向する電極基板の液晶層ＬＣ側の表面は、ゲート信号線ＧＬの膜厚である３００ｎｍしかなく、また、前記柱状スペーサＰＳの頂上面よりも広い面積にわたって該頂上面に当接するので、配向膜ＯＲＩ１の膜厚ｂは光照射後においても１００ｎｍと大幅に厚くなってしまう。

〈発明の効果〉
上述した各実施態様において示した実施例１〜４、比較例１〜３、実施例５〜８、比較例４〜６、実施例９〜１１、比較例７〜１０について、図１１に、それぞれ、輝点発生耐圧レベルを検査した結果を表に示している。

図１１には、各実施例、および各比較例において、柱状スペーサＰＳと対向する配向膜の光照射後の膜厚ｂに対する輝点発生耐圧レベルをそれぞれ示している。

ここで、前記起点発生耐圧レベルは、０〜６の７段階とし、図１２に示すように、液晶表示装置完成時の輝点発生の有無、液晶表示装置分解時の表面配向膜けずれの有無、振動試験（３Ｇ）後の輝点発生の有無、振動試験（３Ｇ）後の表面配向膜けずれの有無、振動試験（５Ｇ）後の輝点発生の有無、振動試験（５Ｇ）後の表面配向膜けずれの有無に基づいて評価したものである。なお、配向膜けずれは、たとえ試験直後の観察時には見えなくとも経時変化によってたとえば遮光部（ブラックマトリックス等）に隠れていたけずれ部室が表示エリアにでてくる可能性があるので、このようなけずれも評価の対象としている。

図１３は、図１１に示した表をグラフに示したものである。横軸には配向膜厚（ｎｍ）を、縦軸には輝点発生耐圧レベルをとっている。許容範囲は、振動試験（３Ｇ）で表面配向膜けずれが発生しなければ充分とし、輝点発生耐圧レベルが２までを合格とした。この場合、柱状スペーサＰＳと対向する配向膜の光照射後の膜厚ｂは３０ｎｍ以下であることが好ましいことが判る。

本発明の液晶表示装置の実施態様１を示す要部断面図である。 図１に示す液晶表示装置の構成部材とその膜厚を示した表である。 図１に示す液晶表示装置における配向膜の製造とそれにより得られる膜厚を示す表である。 本発明の液晶表示装置の実施態様２を示す要部断面図である。 図４に示す液晶表示装置の構成部材とその膜厚を示した表である。 図４に示す液晶表示装置における配向膜の製造とそれにより得られる膜厚を示す表である。 本発明の液晶表示装置の実施態様３を示す要部断面図である 図７に示す液晶表示装置における配向膜の製造とそれにより得られる膜厚を示す表である。 比較例とする液晶表示装置の例を示す要部断面図である。 図９に示す液晶表示装置における配向膜の製造とそれにより得られる膜厚を示す表である。 上記の各実施例における輝点発生耐圧レベルを示す表である。 前記輝点発生耐圧レベルを定める基準内容を示した表である。 図１１に示す表をグラフに示した図である。

符号の説明

ＳＵＢ１、ＳＵＢ２……基板、ＧＴ……ゲート電極、ＣＴ……対向電極、ＧＩ……絶縁膜、ＡＳ、ＳＣ……半導体層、ＳＤ……ソース電極、ドレイン電極、ＰＡＳ……保護膜、ＭＬ……金属膜、ＳＳ……スペーサ台座、ＯＲＩ１、ＯＲＩ２……配向膜、ＢＭ……ブラックマトリックス、ＦＩＬ……カラーフィルタ、ＰＳ……柱状スペーサ。

Claims (10)

1. 一対の基板と、前記一対の基板に挟まれた液晶層とを有し、
   前記一対の基板の一方の対向面に第１配向膜を備え、
   前記一対の基板の他方の対向面に第２配向膜を備え、
   前記第１配向膜には、下層の第１構成物により前記液晶層に突出している第１凸部を備え、
   前記第２配向膜には、下層の第２構成物により前記液晶層に突出し、前記第１凸部と対向している第２凸部を備え、
   前記第１凸部が前記第２凸部よりも低く、第１凸部上面の面積が第２凸部上面の面積よりも小さい液晶表示装置の製造方法であって、
   前記第１配向膜として、粘度３５ｍＰａ・ｓ以下の光分解型のポリアミド酸を含む揮発性有機溶剤を焼成して光分解型のポリアミド膜を形成する第１ステップと、
   前記ポリイミド膜に紫外光を含む偏光光を照射しながら、焼成する第２ステップとを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 請求項１において、
   前記第２の配向膜は、粘度３５ｍＰａ・ｓ以下の光分解型のポリアミド酸を含む揮発性有機溶剤を焼成して光分解型のポリイミド膜を形成する第３ステップと、
   前記ポリイミド膜に紫外光を含む偏光光を照射しながら、焼成する第４ステップとを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
3. 請求項１において、
   前記一対の基板の一方は、前記第１配向膜との間に、薄膜トランジスタを備え、
   前記第１構成物は、前記薄膜トランジスタを構成する、半導体層、ゲート酸化膜、ゲート電極、層間絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極の少なくともいずれかを含んでいることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
4. 請求項３において、
   前記ソース電極及びドレイン電極の一方に接続された画素電極を備え、
   前記一方の基板は、対向電極を備えていることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
5. 請求項１において、
   前記第１凸部は、錐台であることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
6. 一対の基板と、前記一対の基板に挟まれた液晶層とを有し、
   前記一対の基板の一方の対向面に第１配向膜を備え、
   前記一対の基板の他方の対向面に第２配向膜を備え、
   前記第１配向膜には、下層の第１構成物により前記液晶層に突出している第１凸部を備え、
   前記第２配向膜には、前記第１凸部と対向し、下層の第２構成物により前記液晶層に突出している第２凸部を備え、
   前記第１凸部が前記第２凸部よりも低く、凸部上面の面積が小さい液晶表示装置であって、
   前記第１配向膜は、光分解型の配向膜材料で構成されており、
   前記第１配向膜の前記第１凸部上の膜厚ｄ１と、前記第２配向膜の第２凸部上の膜厚ｄ２は、式１および式２を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
   ０ｎｍ＜ｄ１＜３０ｎｍ …… 式１
   ｄ２＜ｄ１ …… 式２
7. 請求項６において、
   前記第２の配向膜は、光分解型の配向膜材料で構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
8. 請求項６において、
   前記一対の基板の一方は、前記第１配向膜との間に、薄膜トランジスタを備え、
   前記第１構成物は、前記薄膜トランジスタを構成する、半導体層、ゲート酸化膜、ゲート電極、層間絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極の少なくともいずれかを含んでいることを特徴とする液晶表示装置。
9. 請求項８において、
   前記ソース電極及びドレイン電極の一方に接続された画素電極を備え、
   前記一方の基板は、対向電極を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
10. 請求項６において、
    前記第１凸部は、錐台であることを特徴とする液晶表示装置。

Images