JP4312487B2 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２枚の基板間に液晶を封入した液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に２枚の基板の間に重合可能な成分を添加した液晶を封入した後、その重合可能な成分を重合して液晶分子の配向方向を規定する液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な液晶表示装置は、２枚の基板の間に液晶を封入した構造を有している。一方の基板には薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、「ＴＦＴ」という）及び画素電極等が形成されており、他方の基板にはコモン電極及びカラーフィルタ等が形成されている。以下、ＴＦＴ及び画素電極が形成された基板をＴＦＴ基板と呼び、ＴＦＴ基板に対向して配置される基板を対向基板と呼ぶ。
【０００３】
従来から、視野角特性及びコントラスト特性が優れた液晶表示装置として、ＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment ）型液晶表示装置が知られている（例えば、特許第２９４７３５０号公報等）。図１は従来のＭＶＡ型液晶表示装置の一例を示す模式断面図である。
【０００４】
ＭＶＡ型液晶表示装置は、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０との間に誘電率異方性が負の液晶３０を封入した構造を有している。そして、ＴＦＴ基板１０の下及び対向基板２０の上にはそれぞれ偏光板（図示せず）が偏光軸を相互に直交させて配置されている。
【０００５】
ＴＦＴ基板１０は、ガラス基板１１と、ガラス基板１１の液晶３０側の面（図１では上面）上に形成された画素電極１２と、画素電極１２の表面を覆う垂直配向膜１３とにより形成されている。画素電極１２はＩＴＯ（Indium-Tin Oxide：インジウム酸化スズ）等の透明導電体により形成されており、垂直配向膜１３はポリイミド又はポリアミック酸等により構成されている。
【０００６】
一方、対向基板２０は、ガラス基板２１と、ガラス基板２１の液晶３０側の面（図１では下面）上に形成されたコモン電極２２と、コモン電極２２の上に形成されたドメイン規制用突起２３と、コモン電極２２及び突起２３の表面を覆う垂直配向膜２４とにより構成されている。コモン電極２２はＩＴＯ等の透明導電体により形成されており、垂直配向膜２４はポリイミド又はポリアミック酸等により形成されている。また、ドメイン規制用突起２３は、例えばフォトレジストにより形成されている。
【０００７】
図２（ａ），（ｂ）は、ＭＶＡ型液晶表示装置の動作を示す模式図である。図２（ａ）に示すように、画素電極１２とコモン電極２２との間に電圧が印加されていない状態では、液晶分子３０ａは配向膜１３，２４の表面に対しほぼ垂直に配向する。この状態では、ＴＦＴ基板１０の下の偏光板を透過して液晶層に進入した光は液晶層をそのまま通過し、対向基板２０の上の偏光板により遮断される。すなわち、この場合は暗表示となる。
【０００８】
一方、図２（ｂ）に示すように、画素電極１２とコモン電極２２との間に十分な電圧を印加すると、液晶分子３０ａは電界に対してほぼ垂直な方向に配向する。この状態ではＴＦＴ基板１０の下の偏光板を透過して液晶層に進入した光は液晶分子の誘電率異方性により複屈折されるため、対向基板２０の上の偏光板を透過するようになる。すなわち、この場合は明表示となる。このようにして、画素電極１２とコモン電極２２との間の電圧を画素毎に制御することにより、液晶表示装置に所望の画像を表示することができる。
【０００９】
なお、ＭＶＡ型液晶表示装置では、画素電極１２とコモン電極２２との間に電圧を印加したときに、図２（ｂ）のように突起２３の両側で液晶分子の倒れる方向が異なり、いわゆる配向分割（マルチドメイン）が達成される。これにより、基板面に対し斜め方向の光の漏れが著しく低減され、良好な視野角特性及びコントラスト特性を得ることができる。
【００１０】
また、上記の例ではドメイン規制手段として突起２３を形成した場合について説明したが、画素電極及びコモン電極のいずれか一方又は両方にスリットを設けてドメイン規制手段とすることもある。通常のＭＶＡ型液晶表示装置では、ＴＦＴ基板及び対向基板のうちのいずれか一方の基板の電極にスリットを設け、他方の基板に突起を設けている。突起又はスリットに替わりに窪みを設けてドメイン規制手段とすることもある。
【００１１】
なお、特開平７−８４２４４号公報及び特開平１１−３４３４８６号公報には、液晶中に添加した光反応性モノマーを重合して液晶のドメインを規制する部材を形成した液晶表示装置の製造方法が記載されている。しかし、特開平１１−３４３４８６号公報に記載された方法では、従来と同様に垂直配向膜を形成する工程が必要である。また、特開平７−８４２４４号公報に記載された方法では、ドメインの境界となる部分を任意の位置に配置することができない。
【００１２】
【特許文献１】
特許第２９４７３５０号公報
【特許文献２】
特開平７−８４２４４号公報
【特許文献３】
特開平１１−３４３４８６号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＶＡ型液晶表示装置では、電圧印加時に液晶分子の倒れる方向が突起又は電極のスリット等により決まるので、配向膜１３，２４に配向処理を施す必要はない。しかし、ＴＦＴ基板及び対向基板の表面に配向膜１３，２４を形成することは必要である。
【００１４】
配向膜は、一般的に、基板表面にポリイミド又はポリアミック酸を印刷した後、２００℃程度の温度で焼成することにより形成される。近年の液晶表示装置の大型化に伴って、配向膜の形成に大型の印刷機や焼成炉が必要となり、更に印刷版の交換にも多大な費用が発生するので、これらが製造コストの上昇の原因となっている。
【００１５】
このような問題点を解消すべく、本願出願人は、配向膜を塗布する工程を省略可能な液晶表示装置の製造方法を提案している（特願２００２−４０７２１号等）。この方法では、例えば一対の基板間に垂直配向性を示す基を有する重合可能なモノマーと光重合開始剤とを混合した液晶を封入する。その後、紫外線を照射するとモノマーが重合されるとともに基板表面に吸着して、配向制御層が形成される。この配向制御層は基板面に対しほぼ垂直な方向に液晶分子を配向させる規制力を有する。しかしながら、単にモノマーを重合して配向制御層を形成しただけでは電圧印加時に液晶分子の倒れる方向が決まらないため、ランダムな配向（シュリーレン配向）となってしまう。
【００１６】
また、従来のＭＶＡ型液晶表示装置では、ＴＮ（Twisted Nematic ）型液晶表示装置に比べてコントラスト特性が良好であるものの、図２（ａ）に示すように、電圧が印加されていないときに突起２３の近傍では液晶分子が基板面に対し斜め方向に配向するため、この部分で光の漏れが発生し、コントラスト特性を低下させる原因となっている。
【００１７】
更に、従来のＭＶＡ型液晶表示装置では、突起やスリットの上方が配向分割の境界となって暗線が発生し、白表示時の透過率の低下の原因となっている。突起やスリットの間隔を十分広くすれば透過率を向上することができるが、突起やスリットから離れた部分では電極間に電圧を印加してから液晶分子の配向が安定するまでに長時間かかるようになり、応答速度が著しく低下する。
【００１８】
このような問題点を解消すべく、ＴＦＴ基板と対向基板との間にモノマー又はオリゴマー等の重合可能な成分を添加した液晶を封入し、電極間に電圧を印加して液晶分子の配向方向を安定させた後に紫外線を照射し、重合可能な成分を重合させることで液晶分子のプレチルト角及び電圧印加時の傾斜方向を規定する液晶表示装置が提案されている。このような液晶表示装置では、電極間の液晶分子が電圧の印加と同時に重合可能な成分の重合によって予め決められた方向に倒れるので、応答特性が向上する。
【００１９】
しかしながら、本願発明者等は、上述した従来の液晶表示装置には以下に示す問題点があると考えている。
【００２０】
すなわち、液晶中に添加した重合可能な成分を利用して液晶分子のプレチルト角を規定する液晶表示装置では、ＴＦＴ基板又は対向基板に設けられた電極と外部駆動回路とを電気的に接続した後に、画素電極とコモン電極との間に電圧を印加しながら紫外線を照射するので、工程が煩雑であり量産性が悪い。また、ＴＦＴを駆動させた状態で紫外線を照射すると、ＴＦＴの特性が紫外線により変化して正常な電圧が画素電極に印加されないことがある。そして、その状態で重合可能な成分を重合すると、重合による配向規定の状態が画素毎に異なって、液晶セルのＴ−Ｖ（透過率−電圧）特性にばらつきが発生する。これにより、表示むら等の表示欠陥を招く。
【００２１】
以上から、本発明の目的は、ドメイン規制用突起と配向制御層とを有し、従来に比べて製造工程をより一層簡略化できる液晶表示装置及びその製造方法を提供することである。
【００２２】
本発明の他の目的は、従来に比べてコントラスト特性がより一層良好な液晶表示装置及びその製造方法を提供することである。
【００２３】
本発明の更に他の目的は、量産性に優れ、画素毎のＴ−Ｖ特性のばらつきがない液晶表示装置の製造方法を提供することである。
【００２４】
上記した課題は、相互に対向して配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板の間に封入された液晶と、前記第１の基板の前記液晶側の面上に形成された第１の電極と、前記第２の基板の前記液晶側の面上に形成された第２の電極と、前記第１及び第２の電極の表面を覆い、電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層と、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方の表面上に形成されて、電圧印加時の液晶分子の倒れる方向を決める突起とを有し、前記配向制御層及び前記突起がいずれも前記液晶に添加された重合可能な成分を重合して形成され、かつ、電圧無印加時における前記突起近傍の液晶分子の配向方向が基板面に対してほぼ垂直であることを特徴とする液晶表示装置により解決する。
【００２５】
また、上記した課題は、第１及び第２の基板の間に光により重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方の基板の突起形成領域にその他の領域よりも高いエネルギー密度で光を照射することにより前記液晶中の重合可能な成分を重合して、前記第１及び第２の基板の表面に電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層を形成するとともに、前記液晶側に突出した突起を該突起形成領域に形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法により解決する。
更に、上記した課題は、第１及び第２の基板の少なくとも一方の基板の突起形成領域の表面エネルギーをその他の領域の表面エネルギーよりも高くする処理を施す工程と、前記第１及び第２の基板の間に光により重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、光を照射することにより前記液晶中の重合可能な成分を重合して、前記第１及び第２の基板の表面に電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層を形成するとともに、前記液晶側に突出した突起を前記突起形成領域に形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法により解決する。
【００２６】
本発明においては、配向制御層だけでなく、ドメイン規制用突起も重合可能な成分（モノマー又はオリゴマー）を重合することにより形成する。例えば、液晶中に添加したモノマーを重合する際に、突起形成領域にそれ以外の領域よりも高エネルギーの紫外線を照射する。これにより、突起形成領域でモノマーが優先的に重合して突起が形成され、他の部分には膜厚が小さい配向制御層が形成される。このとき、突起の形成初期段階では液晶分子は基板面に対し垂直に配向している。この配向状態を保持したまま突起が成長するので、突起が完成した後も突起の近傍の液晶分子は、電圧無印加の状態で基板面に対しほぼ垂直となる。これにより、従来のＭＶＡ型液晶表示装置に比べて光の漏れがより一層抑制され、コントラスト特性が向上する。
【００２７】
なお、本発明に関連する第１発明として、相互に対向して配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板の間に封入された液晶と、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方に設けられて電圧印加時における液晶分子の倒れる方向を決める傾倒制御部と、前記第１及び第２の基板の前記液晶側の面に形成され、電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層とを有し、前記配向制御層が前記液晶に添加された重合可能な成分を重合して形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置がある。
【００２８】
また、第１発明の他の形態として、第１及び第２の基板の少なくとも一方に突起又は窪みを形成する工程と、前記突起又は窪みが形成された面を内側にして前記第１及び第２の基板を相互に対向させて配置し、両者の間に重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、前記液晶中の重合可能な成分を重合して前記第１及び第２の基板、並びに前記突起又は窪みの表面に電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層を形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法がある。
【００２９】
この第１発明においては、第１及び第２の基板のうちの少なくとも一方に、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向を決める突起又は窪み等の傾倒制御部を設ける。
【００３０】
単に液晶に添加した重合可能な成分を重合させて配向制御層を形成しただけでは、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向が決まらず、液晶中には配向方向が同一の液晶分子の集合からなる複数の小さなドメインが形成される。隣接するドメインの配向方向は同じでないため、ドメインの境界部には配向異常による暗線が発生する。しかも、暗線の発生個所は一定でない。これが、表示品質の低下の原因となっている。
【００３１】
しかし、第１発明では、第１及び第２の基板の少なくとも一方に傾倒制御部を設けているので、この傾倒制御部により電圧印加時に液晶分子が倒れる方向が決定される。これにより、良好な表示特性が得られる。
【００３２】
傾倒制御部は、上記した突起又は窪みに限定されるものではなく、例えば配向制御層の下地にラビング処理を施して傾倒制御部としてもよい。また、基板の表面に、表面エネルギーを部分的に変化させる処理を施して傾倒制御部としてもよい。これらの処理を施した場合、下地に施した処理が配向制御層に影響して、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向を制御することができる。
【００３３】
また、本発明に関連する第２発明として、表面に配向膜が形成された一対の基板を前記配向膜を内側にして対向配置し、両者の間に重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、電圧を印加しない状態で紫外線を照射し前記重合可能な成分を重合する工程とを有し、前記重合可能な成分の組成、添加量及び重合条件を制御することで基板表面の液晶分子に対するアンカリングエネルギーを制御することを特徴とする液晶表示装置の製造方法がある。
【００３４】
この第２発明においては、電極間に電圧を印加していない状態で液晶中に添加した重合可能な成分を重合する。この重合により、液晶分子を垂直方向に配向させる規制力（アンカリングエネルギー）が強くなる。
【００３５】
突起やスリットの近傍の液晶分子は、電圧の印加とほぼ同時に突起又はスリットにより決まる所定の方向に配向する。これらの液晶分子の配向方向がその周囲の液晶分子に影響を与えて、周囲の液晶分子の配向方向が決定する。このようにして、液晶分子の配向方向が伝播されて、突起又はスリットから離れた位置の液晶分子の配向方向が決定する。
【００３６】
液晶中に重合可能な成分を添加していないＭＶＡ型液晶表示装置では、突起やスリットから離れた位置の液晶分子は、電圧の印加とほぼ同時にランダムな方向に配向し、突起又はスリットの近傍の液晶分子の配向方向が伝播されると、その配向方向に向きを変える。しかし、一旦配向した液晶分子の配向方向を変えるためには時間がかかり、液晶中に重合可能な成分を添加していない液晶表示装置の応答特性が悪い原因となっている。
【００３７】
第２発明のように、液晶分子の垂直方向の配向規制力を強くすると、突起又はスリットの近傍の液晶分子の配向方向が伝播されるまで液晶分子が垂直に配向しており、配向方向が伝播された後に液晶分子が所定の方向に配向するので、液晶中に重合可能な成分を添加していない液晶表示装置に比べて応答時間が短縮される。また、第２発明では、電極間に電圧を印加しない状態で重合可能な成分を重合するので、Ｔ−Ｖ特性のばらつきが回避される。
【００３８】
すなわち、従来の液晶中に重合可能な成分を添加し、電圧を印加して重合するタイプの液晶表示装置は、液晶分子のプレチルト角と電圧印加時の傾斜方向とを制御するものであるのに対し、第２発明は、電圧無印加で重合することでアンカリング強度を制御するものであり、垂直配向型液晶表示装置及び水平配向型液晶表示装置のいずれにも適用できる。また、第２発明は、ラビング処理を施す液晶表示装置に適用することも可能である。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００４０】
（第１の実施の形態）
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置（ＭＶＡ型液晶表示装置）を示す平面図、図４は図３のＩ−Ｉ線による断面図である。
【００４１】
本実施の形態のＭＶＡ型液晶表示装置は、図４に示すように、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０との間に誘電率異方性が負の液晶１３０を封入した構造を有している。ＴＦＴ基板１１０の下及び対向基板１２０の上にはそれぞれ偏光板（図示せず）が偏光軸を直交させて配置されている。
【００４２】
ＴＦＴ基板１１０は、図３及び図４に示すように、ガラス基板１１１と、このガラス基板１１１の上側に形成されたブラックマトリクス（図示せず）、カラーフィルタ１１９、ゲートバスライン１１２ａ、補助容量バスライン１１２ｂ、データバスライン１１３ａ、補助容量電極１１３ｂ、ＴＦＴ１１４及び画素電極１１７により構成される。
【００４３】
図３に示すように、ゲートバスライン１１２ａは水平方向に延在し、データバスライン１１３ａは垂直方向に延在している。ゲートバスライン１１２ａ及びデータバスライン１１３ａは、両者の間に存在するゲート絶縁膜（図示せず）により電気的に分離されている。これらのゲートバスライン１１２ａ及びデータバスライン１１３ａにより区画される領域がそれぞれ画素（サブピクセル）である。１つの画素には赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のいずれか一色のカラーフィルタ１１９が配置され、相互に隣接する赤色、緑色及び青色の３つの画素により１つのピクセルを構成する。
【００４４】
補助容量バスライン１１２ｂはゲートバスライン１１２ａと同じ配線層に、画素の中央部を横断するように形成されている。
【００４５】
各画素には、それぞれＴＦＴ１１４、画素電極１１７及び補助容量電極１１３ｂが形成されている。ＴＦＴ１１４はゲートバスライン１１２ａとデータバスライン１１３ａとが交差する部分の近傍に配置されており、そのソース電極がコンタクトホールを介して画素電極１１７と電気的に接続され、ドレイン電極がデータバスライン１１３ａと電気的に接続されている。
【００４６】
補助容量電極１１３ｂはデータバスライン１１３ａと同じ配線層に形成されており、補助容量バスライン１１２ｂの上に絶縁膜を挟んで配置されている。補助容量電極１１３ｂも、コンタクトホールを介して画素電極１１７に電気的に接続されている。
【００４７】
画素電極１１７はＩＴＯ等の透明導電体からなり、図４に示すように、ゲートバスライン１１２ａ、データバスライン１１３ａ、補助容量電極１１３ｂ及びＴＦＴ１１４を被覆する絶縁膜１１６の上に形成されている。この画素電極１１７には、ドメイン規制用のスリット１１７ａが設けられている。これらのスリット１１７ａは、図３に示すように、ゲートバスライン１１２ａ及び補助容量バスライン１１２ｂの上で屈曲するジグザグ状の線に沿って設けられている。画素電極１１７の表面は、液晶１３０中に添加された反応性モノマーを反応させて高分子化することにより形成された配向制御層１１８により覆われている。
【００４８】
一方、対向基板１２０は、図４に示すように、ガラス基板１２１と、ガラス基板１２１の下側に形成されたコモン電極１２３により構成される。また、コモン電極１２３の下にはドメイン規制用の突起１２４が形成されている。この突起１２４は、図３に一点鎖線で示すように、画素電極１１７のスリット１１７ａの列の間に配置されている。
【００４９】
コモン電極１２３の表面は配向制御層１２５により覆われている。突起１２４及び配向制御層１２５は、いずれも液晶１３０に添加された反応性モノマーを重合することにより形成されている。
【００５０】
以下、本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。最初に、ＴＦＴ基板１２０の形成方法について説明する。
【００５１】
まず、厚さが例えば０．７ｍｍのガラス基板（日本電気硝子（株）製ＯＡ−２等）１１１を用意する。そして、ガラス基板１１１の上にＣｒ等の金属膜を形成し、この金属膜をパターニングしてブラックマトリクスを形成する。その後、ガラス基板１２１の上にカラーフィルタ１１９を形成する。このとき、各画素毎に赤色、緑色及び青色のうちのいずれか１色のカラーフィルタ１１９が配置されるようにする。
【００５２】
そして、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition ）法により、ガラス基板１１１上に第１の金属膜を形成し、フォトリソグラフィ法により第１の金属膜をパターニングしてゲートバスライン１１２ａ及び補助容量バスライン１１２ｂを形成する。次に、ガラス基板１１１の上側全面にゲート絶縁膜を形成し、その上にＴＦＴ１１４の動作層となる第１のシリコン膜とチャネル保護膜となるＳｉＮ膜とを順次形成する。その後、フォトリソグラフィ法によりＳｉＮ膜をパターニングして、ゲートバスライン１１２ａの上方の所定の領域にＴＦＴ１１４のチャネルを保護するチャネル保護膜を形成する。
【００５３】
次に、ガラス基板１１１の上側全面に、オーミックコンタクト層となる不純物が高濃度に導入された第２のシリコン膜を形成し、続けて第２のシリコン膜の上に第２の金属膜を形成する。そして、フォトリソグラフィ法により第２の金属膜、第２のシリコン膜及び第１のシリコン膜をパターニングして、ＴＦＴ１１４の動作層となるシリコン膜の形状を確定するとともに、データバスライン１１３ａ、補助容量電極１１３ｂ、ＴＦＴ１１４のソース電極及びドレイン電極を形成する。
【００５４】
次いで、ガラス基板１１１の上側全面に絶縁膜１１６を形成し、この絶縁膜１１６の所定の位置に、補助容量電極１１３ｂ及びＴＦＴ１１４のソース電極に到達するコンタクトホールをそれぞれ形成する。その後、ガラス基板１１１の上側全面にＩＴＯ等の透明導電体からなる膜を形成する。そして、この透明導電体の膜をパターニングすることにより、コンタクトホールを介して補助容量電極１１３ｂ及びＴＦＴ１１４のソース電極に電気的に接続された画素電極１１７を形成する。このとき同時に、画素電極１１７にドメイン規制用スリット１１７ａを形成する。このようにして、ＴＦＴ基板１１０が完成する。
【００５５】
以下、対向基板１２０の製造方法について説明する。まず、厚さが例えば０．７ｍｍのガラス基板１２１を用意する。そして、このガラス基板１２１の上に、ＩＴＯ等の透明導電体によりコモン電極１２４を形成する。このようにして、対向基板１２０が完成する。
【００５６】
次に、真空注入法又は滴下注入法により、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０との間に、液晶配向能を有する光反応性モノマーを添加した誘電率異方性が負の液晶１３０を封入する。このとき、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０との間には例えば直径が４μｍの樹脂製スペーサを配置して、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０との間隔（セルギャップ）を一定に保つ。
【００５７】
液晶配向能を有する反応性モノマーとしては、アルキル側鎖やフッ素基を有する光反応性アクリレート又はメタクリレートを使用することができる。液晶配向能を有する反応性モノマーの添加量は数ｗｔ％（例えば２ｗｔ％）とする。また、液晶１３０中には、更に光重合開始剤や垂直配向能を有しないモノマーを添加してもよい。以下、ＴＦＴ基板と対向基板とを接合してなる構造物をパネルと呼ぶ。
【００５８】
以下、図５，図６を参照して突起１２４及び配向制御層１１８，１２５の形成工程を説明する。なお、図５，図６では絶縁膜１１６及びカラーフィルタ１１９等の図示を省略している。
【００５９】
図５（ａ）に示すように、反応性モノマーを添加した液晶１３０をパネル１００内に封入した後、例えば幅が１０μｍ、ピッチが２５μｍのストライプ状のパターンの光透過部が設けられたフィルタ（マスク）１３５を使用して、パネル１００に紫外線（ＵＶ）を例えば５００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー密度で照射する。これにより、紫外線が照射された部分のモノマーが優先的に重合して成長し、図５（ｂ）に示すように突起１２４が形成される。
【００６０】
このとき、図６の模式図に示すように、突起１２４の成長初期段階では液晶分子１３０ａは基板面に対しほぼ垂直方向に配向しており、この配向状態を保ったまま突起１２４が成長していく。従って、突起１２４の完成後も突起１２４の近傍の液晶分子１３０ａは基板面に対しほぼ垂直方向に配向する。
【００６１】
その後、パネル１００の全面に１回目の照射よりも弱いエネルギーで紫外線を照射する。これにより、液晶１３０中のモノマーが重合して、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面全体に配向制御層１１８，１２５が薄く形成される。
【００６２】
なお、モノマーによっては紫外線照射をしなくても時間とともに重合して配向制御層を形成するものがあるので、２回目の紫外線照射は必須の工程ではない。また、フィルタ１３５に替えて、突起形成部に対応する部分が透光性であり、それ以外の部分が半透光性であるフィルタを使用し、突起１２４と配向制御層１１８，１２５とを同時に形成してもよい。
【００６３】
本実施の形態においては、上述の如く、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０間に反応性モノマーを添加した液晶１３０を封入した後、紫外線を選択的に照射して所定の領域に突起１２４を形成するので、フォトレジストを使用して突起を形成する従来方法に比べて製造工程が簡略化されるという効果を有する。また、突起１２４の近傍の液晶分子１３０ａは、電圧が印加されていない状態のときに基板面に対しほぼ垂直な方向に配向しているので、光の漏れを著しく低減することができる。これにより、コントラスト特性がより一層向上するという効果を奏する。
【００６４】
なお、本実施の形態のＭＶＡ型液晶表示装置では、液晶１３０と突起１２４との誘電率の差を利用して配向分割（マルチドメイン）を達成する。すなわち、電圧を印加していないときには突起１２４の近傍の液晶分子は基板面に対しほぼ垂直に配向しているが、画素電極１１８とコモン電極１２３との間に電圧を印加すると、液晶１３０と突起１２４との誘電率が異なるため、突起１２４の表面近傍に電界の歪みが生じて、電界の方向が基板面に対し斜めになる。突起１２４の断面はその中心線に対しほぼ対称形であるので、突起１３０の両側で液晶分子の倒れる方向が異なり、配向分割（マルチドメイン）が達成される。その結果、本実施の形態の液晶表示装置は、従来のＭＶＡ型液晶表示装置と同様の良好な視野角特性が得られる。
【００６５】
（第２の実施の形態）
図７（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図である。
【００６６】
まず、第１の実施の形態と同様に、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０を形成する。そして、図７（ａ）に示すように、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０（図７（ａ）では対向基板のみ図示）の突起形成部に、紫外線を高エネルギー密度で照射する。本実施の形態では、突起形成部に、中心波長が２５４ｎｍの紫外線を５０００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー密度で照射するものとする。これにより、紫外線が照射された領域の表面エネルギー（表面張力）が、他の領域の表面エネルギーよりも高くなる。
【００６７】
次に、図７（ｂ）に示すように、第１の実施の形態と同様に、スペーサを挟んでＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０を配置し、両者の間に反応性モノマーを添加した誘電率異方性が負の液晶１３０を封入してパネル１００を形成する。その後、パネル１００の全面に、例えば中心波長が３６５ｎｍの紫外線を５００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー密度で照射する。
【００６８】
これにより、図７（ｃ）に示すように、液晶１３０中のモノマーがＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面に堆積し、紫外線により重合して配向制御層１１８，１２５が形成される。この場合に、表面エネルギーが高い領域では他の領域よりもモノマーの堆積量が多く、その結果、配向制御層１１８，１２５と同時に突起１２４が形成される。本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
なお、上記の例では紫外線を高エネルギー密度で照射して基板の突起形成領域の表面エネルギーを他の領域の表面エネルギーよりも高くしたが、他の方法により突起形成領域の表面エネルギーを変化させてもよい。例えば、プラズマに暴露したり酸などの薬液に接触させる等の方法により、突起形成部の表面エネルギーを他の領域よりも高くすることができる。
【００７０】
（第３の実施の形態）
図８（ａ），（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式断面図である。
【００７１】
本実施の形態においては、図８（ａ）に示すように、突起形成部に選択的に樹脂製のスペーサ１３６を配置する。例えば、基板（ＴＦＴ基板１１０又は対向基板１２０）の下に突起形成部のパターン形状の電極を配置し、この電極に電圧を印加しながら基板の上にスペーサを散布すると、静電気により電極部分にのみスペーサ１３６を配置することができる。
【００７２】
また、インクにスペーサ１３６を添加し、このインクをインクジェット方式のプリンタのヘッドから基板（ＴＦＴ基板又は対向基板）の表面に吐出させることにより、スペーサ１３６を所定の部分に配置してもよい。更に、基板上に接着剤を所定のパターンで塗布し、スペーサ１３６を散布した後に接着剤で固定されていない部分のスペーサを除去してもよい。
【００７３】
このようにしてスペーサ１３６を突起形成部に配置した後、第１の実施の形態と同様に、反応性モノマーを添加した液晶１３０をＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０との間に封入して、パネル１００とする。そして、例えば中心波長が３６５ｎｍの紫外線を５００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー密度でパネル全体に照射する。そうすると、反応性モノマーは樹脂製のスペーサの表面に付着しやすい性質があるので、図８（ｂ）に示すように、スペーサ１３６を核としてモノマーが重合し、突起１３７が形成される。また、紫外線照射により、画素電極１１７及びコモン電極１２３の表面上に薄い配向制御層１１８，１２５が形成される。本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
（第４の実施の形態）
図９（ａ），（ｂ）及び図１０は、本発明の第４の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式断面図である。
【００７５】
本実施の形態においては、スペーサを挟んでＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０を配置し、これらの基板１１０，１２０間に反応性モノマーを添加した誘電率異方性が負の液晶１３０を充填する。そして、図９（ａ）又は図９（ｂ）に示すように、一方の基板から他方の基板に接触するまで突起１４０を成長させる。
【００７６】
例えば、滴下注入法によりＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０との間に液晶１３０を封入する場合、図１０に示すように表示領域を囲むループ状の領域に、一方の基板から他方の基板に接触する突起１４０を形成すると、液晶１３０を突起１４０の内側に封入することができる。これにより、シール剤を塗布する工程及びシール剤を硬化する工程を省略することができ、製造工程を簡略化することができる。
【００７７】
（第５の実施の形態）
図１１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第５の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図である。なお、図１１（ａ）〜（ｃ）においては、説明を簡単にするために、ＴＦＴ基板及び対向基板の主要部のみを図示している。実際のＴＦＴ基板及び対向基板の構造は、第１の実施の形態で説明したものと基本的に同じである。
【００７８】
まず、図１１（ａ）に示すように、第１の実施の形態と同様にしてＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０を形成する。本実施の形態においても、液晶に添加したモノマーにより配向制御層を形成するので、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面には電極（画素電極１１７又はコモン電極１２３）が露出している。また、本実施の形態においては、図１１（ａ）に示すように、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０にそれどれドメイン規制用突起２１１，２２１を形成している。これらの突起２１１，２２１は、例えばフォトレジストを使用し、選択露光及び現像処理を施すことにより形成する。
【００７９】
次に、図１１（ｂ）に示すように、スペーサを挟んでＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０を相互に対向させて配置し、両者の間に反応性モノマー（紫外線硬化型樹脂）及び重合開始剤を添加した誘電率異方性が負の液晶１３０を封入してパネル２００とする。液晶の封入方法としては真空注入法及び滴下注入法があるが、どちらの方法を採用してもよい。
【００８０】
液晶１３０中には、基板に対する濡れ性が高い（すなわち、垂直配向制御性が低い）樹脂と、基板に対する濡れ性が低い（すなわち、垂直配向制御性が高い）樹脂との少なくとも２種類の樹脂を添加する。図１２は、基板に対する濡れ性が高い樹脂と濡れ性が低い樹脂の例を示す化学式である。この図１２において樹脂１は基板に対する濡れ性が低いものであり、Ａの部分に垂直配向性を示す基を有している。また、樹脂２は基板に対する濡れ性が高いものであり、Ｂに示す部分に垂直配向性を示す基を有していない。これらの樹脂は、アクリレート又はメタクリレート等の光官能基を含んでいる。
【００８１】
このようにしてパネル２００内に反応性モノマーを添加した液晶１３０を封入した後、水銀灯を用いてパネル全体に紫外線を照射する。この場合、ガラス基板を通して液晶に光が照射されるので、短波長の紫外線はガラス基板によりカットされる。従って、重合開始剤は、ガラス基板を透過する光に反応するものを用いることが必要である。具体的には、吸収端が３００ｎｍよりも長波長側にある重合開始剤を使用する。
【００８２】
この紫外線の照射により、図１１（ｃ）に示すように、液晶１３０中のモノマーがＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面で重合してＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面に配向制御層２１２，２２２が形成される。そして、注入直後にはほぼ水平配向又はランダム配向であった液晶分子が、図１１（ｃ）に示すように、ほぼ垂直方向に配向する。
【００８３】
本実施の形態においては、上述したように、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０に突起２１１，２２１を形成しておく。そして、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０との間に反応性モノマーを添加した液晶１３０を封入し、紫外線を照射してＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面に配向制御層２１２，２２２を形成する。これにより、突起２１１，２２１の近傍の液晶分子は突起２１１，２２１の面に垂直な方向に配向し、それ以外の領域の液晶分子は基板面に対しほぼ垂直方向に配向する。従って、電圧無印加時における光の漏れが少ない。また、電圧印加時には、突起２１１，２２１の両側で液晶分子の倒れる方向が異なり、配向分割（マルチドメイン）が達成される。これにより、コントラスト特性及び視野角特性が良好な液晶表示装置が得られる。
【００８４】
上述した方法により液晶表示装置を試作し、その表示特性を測定した。その結果、コントラスト比は３００：１以上であり、応答速度（黒→白→黒）は３０ｍｓ（ミリ秒）、透過率は５％であった。また、視野角も上下方向及び左右方向でいずれも１７０°以上あり、印刷により配向膜を形成した従来のＭＶＡ型液晶表示装置と同様の性能が得られた。
【００８５】
なお、上記実施の形態では、突起によりドメインを規制する場合について説明したが、突起の替わりに窪みを設けてドメインを規制することも可能である。
【００８６】
また、上述の実施の形態では、発明をより明確にするためにポリイミドやポリアミック酸を全く用いない場合について説明したが、ポリイミド又はポリアミック酸を紫外線硬化型樹脂に混ぜて使用したり、紫外線硬化樹脂の一部としてポリイミドやポリアミック酸を用いてもよい。
【００８７】
（第６の実施の形態）
図１３は本発明の第６の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図である。
【００８８】
まず、図１３（ａ）に示すように、第１の実施の形態と同様にしてＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０を形成する（図１３（ａ）ではＴＦＴ基板１１０のみ図示）。本実施の形態においても、液晶に添加した紫外線硬化型樹脂により配向制御層を形成するので、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面には電極（画素電極１１７又はコモン電極１２３）が露出している。但し、これらの電極をＳｉＮ又はその他の絶縁膜で被覆してもよい。また、本実施の形態では、第５の実施の形態と異なり突起は形成しない。
【００８９】
その後、図１３（ｂ）に示すように、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面にラビング処理を施す。ラビング処理は、例えば布製のローラ２０４によりＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面を一方向に擦ることにより行う。
【００９０】
次いで、図１３（ｃ）に示すように、スペーサを挟んでＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０を相互に対向させて配置し、両者の間に光反応性モノマー（紫外線硬化型樹脂）を添加した液晶１３０を封入する。その後、紫外線を照射して、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面に配向制御層２１２，２２２を形成する。
【００９１】
図１４（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態の方法により試作した液晶表示装置の配向状態を調べた結果を示す図である。図１４（ａ）は電極間に電圧を印加していないときの状態、図１４（ｂ）は電極間に２Ｖの電圧を印加したときの状態、図１４（ｃ）は電極間に３Ｖの電圧を印加したときの状態を示す。これらの図に示すように、電圧に応じて透過率が均一に変化しており、液晶分子の配向方向がラビング方向に制御されていることを確認することができた。なお、図１４（ｂ）中のすじ状の線はラビングが強すぎた部分に発生したものと推測される。この種の表示異常は適度なラビング条件を設定することにより回避することが可能と考えられる。
【００９２】
本実施の形態では、ラビング面が液晶と直接接触しないため、ラビングによる汚染物質が液晶１３０中に混入して液晶１３０を汚染してしまうことがなく、液晶表示装置の信頼性が向上する。
【００９３】
配向膜を印刷により形成する従来の方法では、下地をラビング処理しても、印刷の際にラビングにより生じた微小な凹凸が配向膜により埋まってしまうため、液晶分子をラビング方向に配向させることはできない。しかしながら、本実施の形態のように液晶１３０に添加した樹脂を重合して配向制御層を形成する場合、下地にラビング処理を施しておけば、液晶分子をラビング方向に配向させることができる。
【００９４】
（第７の実施の形態）
図１５，図１６は本発明の第７の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図である。
【００９５】
まず、第１の実施の形態と同様に、ＴＦＴ基板及び対向基板を形成する。そして、ＴＦＴ基板及び対向基板少なくとも一方の基板（本実施の形態ではＴＦＴ基板）の上に、ＳｉＮ又はその他の絶縁物からなる絶縁膜を例えば０．３μｍ以下の厚さに形成する。そして、この絶縁膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして、図１５に黒塗りで示すような微細なストライプ状のパターン（凹凸パターン）を形成する。その後、スペーサを挟んでＴＦＴ基板１１０及び対向基板を相互に対向させて配置し、両者の間に光反応性モノマー（紫外線硬化型樹脂）を添加した誘電率異方性が負の液晶を充填する。その後、第１の実施の形態と同様に、紫外線を照射して、ＴＦＴ基板及び対向基板の表面でモノマーを重合し、配向制御層を形成する。
【００９６】
本実施の形態においても、ＴＦＴ基板に設けられた微細な凹凸により、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向を制御することができる。
【００９７】
図１６（ａ）に、本実施の形態により試作した液晶表示装置（実施例）の電圧印加時における光の透過状態を示す。また、図１６（ｂ）に、比較例として上記実施の形態と同様の凹凸パターンを形成した後、その上に配向膜を印刷により形成した液晶表示装置の電圧印加時における光の透過状態を示す。図１６（ａ）からわかるように、実施例の液晶表示装置では凹凸パターンにより液晶の配向が制御されている。一方、図１６（ｂ）からわかるように、比較例の液晶表示装置の場合、凹凸パターンの厚さが０．３μｍ以下では微細な凹凸が配向膜によって埋まってしまうため、電圧印加時に液晶分子が配向する方向を制御することができず、光を透過しない領域がランダムに発生している。
【００９８】
なお、凹凸パターンを図１７（ａ），（ｂ）、図１８のように変更した場合も、良好な表示特性を得ることができた。図１５、図１７（ａ）のパターンでは１８０°の配向方位の変形を伴うドメインが形成され、図１７（ｂ）、図１８のパターンでは９０°の配向方位の変形を伴うドメインが形成されるが、いずれのパターンでも常に安定した配向制御が可能であった。また、パターンの先端が先細り（テーパー状）になっている場合（図１５，図１７（ｂ））、及び先細りになっていない場合（図１７（ａ），図１８）のどちらにおいても、プレチルトの付与は可能であった。
【００９９】
（第８の実施の形態）
以下、本発明の第８の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、１つの画素領域を多数の微小な領域に分割し、各微小領域毎に界面の表面エネルギーを変化させて、配向制御層を形成する。
【０１００】
すなわち、第１の実施の形態と同様にしてＴＦＴ基板及び対向基板を形成する。その後、ＴＦＴ基板及び対向基板の少なくとも一方の基板（本実施の形態ではＴＦＴ基板）の上にフォトレジストを塗布してレジスト膜を形成し、１２０℃の温度でベークする。
【０１０１】
次に、図１９に黒塗りで示すようなマスクを使用してレジスト膜の表面に紫外線を照射する。これにより、紫外線が照射された領域ではその他の領域に比べて表面エネルギーが高くなる。
【０１０２】
図２０（ａ）は、横軸に紫外線照射エネルギー密度をとり、縦軸に表面エネルギーをとって、フォトレジスト膜の表面にＵＶを照射したときの両者の関係を示す図である。この図２０（ａ）に示すように、フォトレジスト膜の表面に紫外線を照射することにより、表面エネルギーを高くすることができる。なお、図２０（ｂ）に垂直配向膜の表面に紫外線を照射したときのＵＶ照射エネルギー密度と表面エネルギーとの関係を示す。
【０１０３】
このようにしてレジスト膜に紫外線を照射した後、スペーサを挟んでＴＦＴ基板及び対向基板を接合し、両者の間に光反応性モノマーを添加した誘電率異方性が負の液晶を封入してパネルとする。そして、パネルの全面に紫外線を照射してモノマーをＴＦＴ基板及び対向基板の表面で重合させ、配向制御層を形成する。この場合に、表面エネルギーが低い領域は、表面エネルギーが高い領域に比べて垂直配向性が弱くなる。すなわち、電圧印加時には、液晶分子が紫外線照射時のマスクのパターンに平行な方向に倒れるようになる。
【０１０４】
図２１は、本実施の形態により試作した液晶表示装置の画素点灯時の状態を示す図である。この図２１に示すように、本実施の形態においても、第７の実施の形態と同様の表示特性を得ることができた。
【０１０５】
なお、本実施の形態ではレジストに紫外線を照射して表面エネルギーを変化させる場合について説明したが、他の方法により表面エネルギーを変化させてもよい。例えば、ＩＴＯの有無によって微小領域の表面エネルギーを変化させることが可能である。
【０１０６】
（第９の実施の形態）
以下、本発明の第９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。
【０１０７】
前述したように、従来のＭＶＡ型液晶表示装置では、突起やスリットの上方が配向分割の境界となって暗線が発生し、白表示時の透過率の低下の原因となっている。突起やスリットの間隔を十分広くすれば透過率を向上することができるが、突起やスリットから離れた部分では電極間に電圧を印加してから液晶分子の配向が安定するまでに長時間かかるようになり、応答速度が著しく低下する。
【０１０８】
図２２は、液晶に重合可能な成分を添加していないＭＶＡ型液晶表示装置の画素点灯時の過渡応答性を調べた結果を示す図である。この液晶表示装置は、図２３に示すような形状のスリットが設けられた画素電極３１７を有している。
【０１０９】
この液晶表示装置は、最終的に図２４に示すように良好な点灯状態となるが、図２２に示すように、定常状態になるまで長時間を要している。これは、画素電極のスリットのエッジ近傍の液晶分子は電圧印加とほぼ同時にスリットにより決まる方向に配向するものの、スリットのエッジから離れた部分の液晶分子の配向が安定するまでに時間がかかるためと考えることができる。
【０１１０】
このような問題点を解消すべく、ＴＦＴ基板と対向基板との間にモノマー又はオリゴマー等の重合可能な成分を添加した液晶を封入し、電極間に電圧を印加して液晶分子の配向方向を安定させた後に紫外線を照射し、重合可能な成分を重合して液晶分子のプレチルト角や傾斜方向を規定した液晶表示装置が提案されている。このような液晶中に添加した重合可能な成分を利用して液晶分子のプレチルト角や傾斜方向を規定する液晶表示装置では、電極間の液晶分子が電圧の印加と同時に重合可能な成分の重合によって予め決められた方向に倒れるので、応答特性が向上する。
【０１１１】
しかしながら、このような液晶表示装置では、ＴＦＴ基板又は対向基板に設けられた電極と外部駆動回路とを電気的に接続した後に、画素電極とコモン電極との間に電圧を印加しながら紫外線を照射するので、工程が煩雑であり量産性が悪い。また、ＴＦＴを駆動させた状態で紫外線を照射すると、ＴＦＴの特性が紫外線により変化して正常な電圧が画素電極に印加されないことがある。そして、その状態で重合可能な成分を重合すると、重合による配向規定の状態が画素毎に異なって、液晶セルのＴ−Ｖ（透過率−電圧）特性にばらつきが発生し、表示むら等の表示欠陥を招く。
【０１１２】
そこで、本実施の形態では、電極間に電圧を印加していない状態で液晶中に添加した重合可能な成分を重合する。従って、液晶分子を垂直方向に配向させる規制力が強くなる。
【０１１３】
突起やスリットの近傍の液晶分子は、電圧の印加とほぼ同時に突起又はスリットにより決まる所定の方向に配向する。これらの液晶分子の配向がその周囲の液晶分子に影響を与えて、周囲の液晶分子の配向方向が決定する。このようにして、液晶分子の配向方向が伝播されて、突起又はスリットから離れた位置の液晶分子の配向方向を決定する。
【０１１４】
液晶中に重合可能な成分を添加していないＭＶＡ型液晶表示装置では、突起やスリットから離れた位置の液晶分子は、電圧の印加とほぼ同時にランダムな方向に配向し、突起又はスリットの近傍の液晶分子の配向方向が伝播されると、その配向方向に向きを変える。一旦配向した液晶分子の配向方向を変えるためには時間がかかり、液晶中に重合可能な成分を添加していないＭＶＡ型液晶表示装置の応答特性が悪い原因となっている。
【０１１５】
本実施の形態では、液晶分子の垂直方向の配向規制力を強くする。これにより、突起又はスリットの近傍の液晶分子の配向方向が伝播されるまで液晶分子が垂直に配向しており、配向方向が伝播された後に液晶分子が所定の方向に配向するので、液晶中に重合可能な成分を添加していない液晶表示装置に比べて応答時間が短縮される。
【０１１６】
図２５（ａ），（ｂ）は本実施の形態の液晶表示装置の製造方法を工程順に示す模式図である。
【０１１７】
まず、図２５（ａ）に示すように、第１の実施の形態と同様にして画素電極３１１及びＴＦＴ等を有するＴＦＴ基板３１０と、コモン電極３２１を有する対向基板３２０とを形成する。但し、本実施の形態では、ＴＦＴ基板３１０及び対向基板３２０の液晶側の面に突起３１２，３２２及び垂直配向膜３１３，３２３を形成する。例えば、突起３１２，３２２はフォトレジストを使用して選択露光及び現像処理することにより形成し、垂直配向膜３１３，３２３はポリイミドを塗布することにより形成する。
【０１１８】
次に、図２５（ｂ）に示すように、スペーサを挟んでＴＦＴ基板３１０及び対向基板３２０を相互に対向させて配置し、両者の間に重合可能な成分を添加した誘電率異方性が負の液晶３３０を封入してパネル３００とする。この場合に、後述するように、所望のＴ−Ｖ特性及びしきい値に応じて、重合可能な成分の組成、混合比及び添加量を設定する。
【０１１９】
次いで、電極間に電圧を印加しない状態でパネル３００に紫外線を照射し、重合可能な成分を重合する。これにより、液晶分子は、電圧無印加時に配向膜３１３，３２３の表面に対し垂直に配向するようになる。このようにして、本実施の形態の形態の液晶表示装置が完成する。
【０１２０】
図２６は、横軸に印加電圧（Ｖ）、縦軸に透過率（Ｔ）をとって、重合可能な成分として２官能モノマーを０．５ｗｔ％、１ｗｔ％及び３ｗｔ％添加したときの液晶表示装置のＴ−Ｖ特性を示す図である。また、図２７は、横軸に印加電圧（Ｖ）、縦軸に透過率（Ｔ）をとって、重合可能な成分として単官能モノマーを１ｗｔ％及び２ｗｔ％添加したときの液晶表示装置のＴ−Ｖ特性を示す図である。これらの図２６，図２７には、比較のために、従来のＭＶＡ型液晶表示装置（Ｒｅｆ．）のＴ−Ｖ特性も示している。
【０１２１】
これらの図２６，図２７に示すように、液晶３３０に重合可能な成分として多官能モノマーを大量に添加すると、配向膜３１３，３２３の上に２次元又は３次元的に重合が進むことで液晶分子に対する束縛が強くなり、しきい値電圧も大きく変化する。一方、重合可能な成分として単官能モノマーを使用すると、大量に添加しても１次元的に重合が進むだけであるので、液晶分子に対する束縛が弱く、しきい値電圧は殆ど変化せずにＴ−Ｖ特性が変化する。従って、重合可能な成分の組成、添加量及び重合条件（紫外線照射量等）を制御することによりアンカリングエネルギー、すなわち垂直配向能を大きく変化させることができ、その結果の液晶表示装置（液晶セル）Ｔ−Ｖ特性及びしきい値を制御することができる。
【０１２２】
なお、上記の例では紫外線により重合するモノマーを使用する場合について説明したが、紫外線による重合するオリゴマー、又は熱により重合するモノマー若しくはオリゴマーを使用してもよい。また、例えばＲ画素、Ｇ画素及びＢ画素毎に紫外線照射エネルギーを変化させて、画素毎にＴ−Ｖ特性及びしきい値を最適化してもよい。更に、１画素内に重合度（アンカリングエネルギー）が異なる複数の領域を設けて、Ｔ−Ｖ特性及びしきい値を最適化してもよい。
【０１２３】
図２８は、本実施の形態の液晶表示装置（実施例）を実際に製造し、その非点灯状態から点灯状態への過渡応答性を調べた結果を示す図である。また、図２９は液晶中に重合可能な成分を添加していないＭＶＡ型液晶表示装置（比較例）の非点灯状態から点灯状態への過渡応答性を調べた結果を示す図である。更に、図３０は液晶中に重合可能な成分を添加し、電極間に電圧を印加した状態で紫外線を照射したＭＶＡ型液晶表示装置（従来例）の非点灯状態から点灯状態への過渡応答性を調べた結果を示す図である。
【０１２４】
これらの図２８〜図３０に示すように、本実施の形態の液晶表示装置の非点灯状態から点灯状態への応答速度は、従来例のＭＶＡ型液晶表示装置よりも遅いものの、液晶中に重合可能な成分を添加していない比較例の液晶表示装置に比べれば十分に向上している。
【０１２５】
このように、非点灯状態から点灯状態への応答特性のみを見れば従来例のＭＶＡ型液晶表示装置が最もよいが、前述したように、従来例のＭＶＡ型液晶表示装置では紫外線を照射する際に電極間に電圧を印加する必要があり、量産性が悪いという欠点がある。また、ＴＦＴを駆動しながら紫外線を照射して重合するので、Ｔ−Ｖ特性にばらつきが発生するという欠点もある。
【０１２６】
一方、本実施の形態では、電極間に電圧を印加しない状態で紫外線を照射するので、量産性が優れているとともに、Ｔ−Ｖ特性のばらつきが回避される。また、従来例のＭＶＡ型液晶表示装置ほどではないものの、非点灯状態から点灯状態への応答特性も良好である。
【０１２７】
従来例の液晶中に添加した重合可能な成分を重合させたＭＶＡ型液晶表示装置が非点灯状態から点灯状態への応答速度が速い理由は、重合可能な成分を重合させたことにより電圧無印加時における液晶分子が一定の方向にチルト（傾斜）しているためである。しかし、この重合により点灯状態から非点灯状態に変化するときの速度が遅くなり、正面コントラスト比も劣化するおそれがある。一方、本実施の形態の液晶表示装置では、重合により液晶分子を垂直に配向させようとするアンカリングエネルギーが高くなるので、点灯状態から非点灯状態に変化するときの速度が早く、かつ、正面コントラスト比がより一層向上するという効果を奏する。
【０１２８】
（付記１）相互に対向して配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板の間に封入された液晶と、前記第１の基板の前記液晶側の面上に形成された第１の電極と、前記第２の基板の前記液晶側の面上に形成された第２の電極と、前記第１及び第２の電極の表面を覆い、電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層と、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方の表面上に形成されて、電圧印加時の液晶分子の倒れる方向を決める突起とを有し、前記配向制御層及び前記突起がいずれも前記液晶に添加された重合可能な成分を重合して形成されたことを特徴とする液晶表示装置。
【０１２９】
（付記２）前記突起の近傍の液晶分子の配向方向が基板面に対しほぼ垂直であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【０１３０】
（付記３）前記第１及び第２の基板のうちの少なくとも一方が透明であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【０１３１】
（付記４）前記突起のうちの少なくとも一部が、前記第１及び第２の基板の両方に接触していることを特徴とする付記１に記載の液晶表示装置。
【０１３２】
（付記５）第１及び第２の基板の間に重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、前記液晶中の重合可能な成分を重合して、前記第１及び第２の基板の表面に電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層を形成するとともに、前記液晶側に突出した突起を形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【０１３３】
（付記６）前記重合可能な成分が、光により重合するものであることを特徴とする付記５に記載の液晶表示装置の製造方法。
【０１３４】
（付記７）前記第１及び第２の基板の間の前記液晶を封入した後、突起形成領域にその他の領域よりも高いエネルギー密度で光を照射することにより前記突起を形成することを特徴とする付記６に記載の液晶表示装置の製造方法。
【０１３５】
（付記８）前記第１及び第２の基板の少なくとも一方の基板の突起形成領域の表面エネルギーを他の領域の表面エネルギーよりも高くする処理を施した後に、前記第１及び第２の基板の間に前記液晶を封入することを特徴とする付記５に記載の液晶表示装置の製造方法。
【０１３６】
（付記９）前記第１及び第２の基板の間の突起形成部に選択的にスペーサを配置し、該スペーサを核として前記突起を形成することを特徴とする付記５に記載の液晶表示装置の製造方法。
【０１３７】
（付記１０）前記突起のうちの少なくとも一部を、前記第１の基板及び前記第２の基板のうちのいずれか一方の基板から他方の基板に接触するまで成長させることを特徴とする付記５に記載の液晶表示装置の製造方法。
【０１３８】
（付記１１）相互に対向して配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板の間に封入された液晶と、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方に設けられて電圧印加時における液晶分子の倒れる方向を決める傾倒制御部と、前記第１及び第２の基板の前記液晶側の面に形成され、電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層とを有し、前記配向制御層が前記液晶に添加された重合可能な成分を重合して形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置。
【０１３９】
（付記１２）前記傾倒制御部が、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方に設けられた突起又は窪みであることを特徴とする付記１１に記載の液晶表示装置。
【０１４０】
（付記１３）前記傾倒制御部が、前記配向制御層の下地にラビング処理を施した部分であることを特徴とする付記１１に記載の液晶表示装置。
【０１４１】
（付記１４）前記傾倒制御部が、前記配向制御層の下地の表面エネルギーを変化させて形成されたことを特徴とする付記１１に記載の液晶表示装置。
【０１４２】
（付記１５）第１及び第２の基板の少なくとも一方に突起又は窪みを形成する工程と、前記突起又は窪みが形成された面を内側にして前記第１及び第２の基板を相互に対向させて配置し、両者の間に重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、前記液晶中の重合可能な成分を重合して前記第１及び第２の基板、並びに前記突起又は窪みの表面に電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層を形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【０１４３】
（付記１６）第１及び第２の基板のうちの少なくとも一方の基板の表面にラビング処理を施す工程と、前記ラビング処理を施した面を内側にして前記第１及び第２の基板を相互に対向させて配置し、両者の間に重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、前記液晶中の重合可能な成分を重合して前記第１及び第２の基板の表面に電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層を形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【０１４４】
（付記１７）第１及び第２の基板のうちの少なくとも一方の基板の表面の表面エネルギーを部分的に変化させる工程と、前記第１及び第２の基板の間に重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、前記液晶中の重合可能な成分を重合して前記第１及び第２の基板の表面に電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層を形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【０１４５】
（付記１８）前記基板の表面の表面エネルギーを部分的に変化させる工程では、マスクを介して前記基板の表面に光を選択的に照射することを特徴とする付記１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
【０１４６】
（付記１９）表面に配向膜が形成された一対の基板を前記配向膜を内側にして対向配置し、両者の間に重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、電圧を印加しない状態で紫外線を照射し前記重合可能な成分を重合する工程とを有し、前記重合可能な成分の組成、添加量及び重合条件を制御することで基板表面の液晶分子に対するアンカリングエネルギーを制御することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【０１４７】
（付記２０）前記アンカリングエネルギーを画素毎に制御することを特徴とする付記１９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【０１４８】
（付記２１）１画素内に、アンカリングエネルギーが異なる複数の領域を形成することを特徴とする付記１９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【０１４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、配向制御層だけでなく、ドメイン規制用突起も重合可能な成分を重合することにより形成する。例えば、液晶中に添加したモノマーを高分子化する際に、突起形成領域にそれ以外の領域よりも高エネルギーの紫外線を照射する。これにより、突起形成領域でモノマーが優先的に高分子化して突起が形成され、他の部分には膜厚が小さい配向制御層が形成される。このとき、突起の形成初期段階では液晶分子は基板面に対し垂直に配向している。この配向状態を保持したまま突起が成長するので、突起が完成した後も突起の近傍の液晶分子は、電圧無印加の状態で基板面に対しほぼ垂直となる。これにより、従来のＭＶＡ型液晶表示装置に比べて光の漏れがより一層抑制され、コントラスト特性が向上する。
【０１５０】
また、本願発明に関連する第１発明によれば、第１及び第２の基板のうちの少なくとも一方に、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向を決める突起又は窪み等の傾倒制御部を設ける。
【０１５１】
単に液晶に添加した反応性モノマーにより配向制御層を形成しただけでは、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向が決まらず、液晶中には配向方向が同一の液晶分子の集合からなる複数の小さなドメインが形成される。隣接するドメインの配向方向は同じでないため、ドメインの境界部には配向異常による暗線が発生する。しかも、暗線の発生個所は一定でない。これにより、表示品質が低下する。
【０１５２】
しかし、第１発明では、第１及び第２の基板の少なくとも一方に傾倒制御部を設けているので、この傾倒制御部により電圧印加時に液晶分子が倒れる方向が決定される。これにより、良好な表示特性が得られる。
【０１５３】
本願発明に関連する第２発明では、電極間に電圧を印加していない状態で液晶中に添加した重合可能な成分を重合する。従って、液晶分子を垂直方向に配向させる規制力（アンカリングエネルギー）が強くなる。
【０１５４】
突起やスリットの近傍の液晶分子は、電圧の印加とほぼ同時に突起又はスリットにより決まる所定の方向に配向する。これらの液晶分子の配向方向がその周囲の液晶分子に影響を与えて、周囲の液晶分子の配向方向が決定する。このようにして、液晶分子の配向方向が伝播されて、突起又はスリットから離れた位置の液晶分子の配向方向が決定する。
【０１５５】
液晶に重合可能な成分を添加しないＭＶＡ型液晶表示装置では、突起やスリットから離れた位置の液晶分子は、電圧の印加とほぼ同時にランダムな方向に配向し、突起又はスリットの近傍の液晶分子の配向方向が伝播されると、その配向方向に向きを変える。しかし、一旦配向した液晶分子の配向方向を変えるためには時間がかかり、液晶に重合可能な成分を添加しないＭＶＡ型液晶表示装置の応答特性が悪い原因となっている。
【０１５６】
第２発明のように、液晶分子の垂直方向の配向規制力を強くすると、突起又はスリットの近傍の液晶分子の配向方向が伝播されるまで液晶分子が垂直に配向しており、配向方向が伝播された後に液晶分子が所定の方向に配向するので、液晶に重合成分を添加しない液晶表示装置に比べて応答時間が短縮される。また、重合可能な成分の組成、添加量及び重合条件を制御することにより、液晶セルのＴ−Ｖ特性及びしきい値を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来のＭＶＡ型液晶表示装置の一例を示す模式断面図である。
【図２】図２（ａ），（ｂ）は、ＭＶＡ型液晶表示装置の動作を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置（ＭＶＡ型液晶表示装置）を示す平面図である。
【図４】図４は、図３のＩ−Ｉ線による断面図である。
【図５】図５は、突起及び配向制御層の形成工程を示す図（その１）である。
【図６】図６は、突起及び配向制御層の形成工程を示す図（その２）である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図である。
【図８】図８（ａ），（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式断面図である。
【図９】図９（ａ），（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式断面図（その１）である。
【図１０】図１０は、本発明の第４の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式断面図（その２）である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第５の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図である。
【図１２】図１２は、基板に対する濡れ性が高い樹脂と濡れ性が低い樹脂の例を示す化学式である。
【図１３】図１３は、本発明の第６の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図である。
【図１４】図１４（ａ）〜（ｃ）は、第６の実施の形態の方法により試作した液晶表示装置の配向状態を調べた結果を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の第７の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図（その１）である。
【図１６】図１６は、本発明の第７の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図（その２）である。
【図１７】図１７は、第７の実施の形態における凹凸パターンの変更例を示す図である。
【図１８】図１８は、第７の実施の形態における凹凸パターンの他の変更例を示す図である。
【図１９】図１９は、本発明の第８の実施の形態の液晶表示装置の製造方法において使用するマスクの形状を示す模式図である。
【図２０】図２０（ａ）は、フォトレジスト膜の表面に紫外線を照射したときの紫外線照射エネルギー密度と表面エネルギーとの関係を示す図、図２０（ｂ）は垂直配向膜の表面に紫外線を照射したときの紫外線照射エネルギー密度と表面エネルギーとの関係を示す図である。
【図２１】図２１は、第８の実施の形態により試作した液晶表示装置の画素点灯時の状態を示す図である。
【図２２】図２２は、液晶に重合可能な成分を添加しないＭＶＡ型液晶表示装置の画素点灯時の過渡応答性を調べた結果を示す図である。
【図２３】図２３は、同じくその液晶表示装置の画素電極に設けられたスリットの形状を示す模式図である。
【図２４】図２４は、同じくその液晶表示装置の最終的な点灯状態を示す図である。
【図２５】図２５（ａ），（ｂ）は、本発明の第９の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を工程順に示す模式図である。
【図２６】図２６は、重合可能な成分として２官能モノマーを０．５ｗｔ％、１ｗｔ％及び３ｗｔ％添加したときの液晶表示装置のＴ−Ｖ特性を示す図である。
【図２７】図２７は、重合可能な成分として単官能モノマーを１ｗｔ％及び２ｗｔ％添加したときの液晶表示装置のＴ−Ｖ特性を示す図である。
【図２８】図２８は、第９の実施の形態の液晶表示装置（実施例）の非点灯状態から点灯状態への過渡応答性を調べた結果を示す図である。
【図２９】図２９は、液晶に重合可能な成分を添加しないＭＶＡ型液晶表示装置（比較例）の非点灯状態から点灯状態への過渡応答性を調べた結果を示す図である。
【図３０】図３０は、電極間に電圧を印加した状態で紫外線を照射して重合可能な成分を重合させたＭＶＡ型液晶表示装置（従来例）の非点灯状態から点灯状態への過渡応答性を調べた結果を示す図である。
【符号の説明】
１０，１１０，３１０…ＴＦＴ基板、
１１，２１，１１１…ガラス基板、
１２，１１７，３１１…画素電極、
１３，２４，３１３，３２３…垂直配向膜、
２０，１２０，３２０…対向基板、
２２，１２３．３２１…コモン電極、
２３，１２４，１４０，２１１，２２１，３１２，３２２…突起
３０，１３０，３３０…液晶、
１００，２００，３００…パネル、
１１２ａ…ゲートバスライン
１１２ｂ…補助容量バスライン、
１１３ａ…データバスライン、
１１３ｂ…補助容量電極、
１１４…ＴＦＴ、
１１６…絶縁膜、
１１８，１２５，２１２，２２２…配向制御層、
１１９…カラーフィルタ、
１３６…スペーサ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、２枚の基板間に液晶を封入した液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に２枚の基板の間に重合可能な成分を添加した液晶を封入した後、その重合可能な成分を重合して液晶分子の配向方向を規定する液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な液晶表示装置は、２枚の基板の間に液晶を封入した構造を有している。一方の基板には薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、「ＴＦＴ」という）及び画素電極等が形成されており、他方の基板にはコモン電極及びカラーフィルタ等が形成されている。以下、ＴＦＴ及び画素電極が形成された基板をＴＦＴ基板と呼び、ＴＦＴ基板に対向して配置される基板を対向基板と呼ぶ。
【０００３】
従来から、視野角特性及びコントラスト特性が優れた液晶表示装置として、ＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment ）型液晶表示装置が知られている（例えば、特許第２９４７３５０号公報等）。図１は従来のＭＶＡ型液晶表示装置の一例を示す模式断面図である。
【０００４】
ＭＶＡ型液晶表示装置は、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０との間に誘電率異方性が負の液晶３０を封入した構造を有している。そして、ＴＦＴ基板１０の下及び対向基板２０の上にはそれぞれ偏光板（図示せず）が偏光軸を相互に直交させて配置されている。
【０００５】
ＴＦＴ基板１０は、ガラス基板１１と、ガラス基板１１の液晶３０側の面（図１では上面）上に形成された画素電極１２と、画素電極１２の表面を覆う垂直配向膜１３とにより形成されている。画素電極１２はＩＴＯ（Indium-Tin Oxide：インジウム酸化スズ）等の透明導電体により形成されており、垂直配向膜１３はポリイミド又はポリアミック酸等により構成されている。
【０００６】
一方、対向基板２０は、ガラス基板２１と、ガラス基板２１の液晶３０側の面（図１では下面）上に形成されたコモン電極２２と、コモン電極２２の上に形成されたドメイン規制用突起２３と、コモン電極２２及び突起２３の表面を覆う垂直配向膜２４とにより構成されている。コモン電極２２はＩＴＯ等の透明導電体により形成されており、垂直配向膜２４はポリイミド又はポリアミック酸等により形成されている。また、ドメイン規制用突起２３は、例えばフォトレジストにより形成されている。
【０００７】
図２（ａ），（ｂ）は、ＭＶＡ型液晶表示装置の動作を示す模式図である。図２（ａ）に示すように、画素電極１２とコモン電極２２との間に電圧が印加されていない状態では、液晶分子３０ａは配向膜１３，２４の表面に対しほぼ垂直に配向する。この状態では、ＴＦＴ基板１０の下の偏光板を透過して液晶層に進入した光は液晶層をそのまま通過し、対向基板２０の上の偏光板により遮断される。すなわち、この場合は暗表示となる。
【０００８】
一方、図２（ｂ）に示すように、画素電極１２とコモン電極２２との間に十分な電圧を印加すると、液晶分子３０ａは電界に対してほぼ垂直な方向に配向する。この状態ではＴＦＴ基板１０の下の偏光板を透過して液晶層に進入した光は液晶分子の誘電率異方性により複屈折されるため、対向基板２０の上の偏光板を透過するようになる。すなわち、この場合は明表示となる。このようにして、画素電極１２とコモン電極２２との間の電圧を画素毎に制御することにより、液晶表示装置に所望の画像を表示することができる。
【０００９】
なお、ＭＶＡ型液晶表示装置では、画素電極１２とコモン電極２２との間に電圧を印加したときに、図２（ｂ）のように突起２３の両側で液晶分子の倒れる方向が異なり、いわゆる配向分割（マルチドメイン）が達成される。これにより、基板面に対し斜め方向の光の漏れが著しく低減され、良好な視野角特性及びコントラスト特性を得ることができる。
【００１０】
また、上記の例ではドメイン規制手段として突起２３を形成した場合について説明したが、画素電極及びコモン電極のいずれか一方又は両方にスリットを設けてドメイン規制手段とすることもある。通常のＭＶＡ型液晶表示装置では、ＴＦＴ基板及び対向基板のうちのいずれか一方の基板の電極にスリットを設け、他方の基板に突起を設けている。突起又はスリットに替わりに窪みを設けてドメイン規制手段とすることもある。
【００１１】
なお、特開平７−８４２４４号公報及び特開平１１−３４３４８６号公報には、液晶中に添加した光反応性モノマーを重合して液晶のドメインを規制する部材を形成した液晶表示装置の製造方法が記載されている。しかし、特開平１１−３４３４８６号公報に記載された方法では、従来と同様に垂直配向膜を形成する工程が必要である。また、特開平７−８４２４４号公報に記載された方法では、ドメインの境界となる部分を任意の位置に配置することができない。
【００１２】
【特許文献１】
特許第２９４７３５０号公報
【特許文献２】
特開平７−８４２４４号公報
【特許文献３】
特開平１１−３４３４８６号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＶＡ型液晶表示装置では、電圧印加時に液晶分子の倒れる方向が突起又は電極のスリット等により決まるので、配向膜１３，２４に配向処理を施す必要はない。しかし、ＴＦＴ基板及び対向基板の表面に配向膜１３，２４を形成することは必要である。
【００１４】
配向膜は、一般的に、基板表面にポリイミド又はポリアミック酸を印刷した後、２００℃程度の温度で焼成することにより形成される。近年の液晶表示装置の大型化に伴って、配向膜の形成に大型の印刷機や焼成炉が必要となり、更に印刷版の交換にも多大な費用が発生するので、これらが製造コストの上昇の原因となっている。
【００１５】
このような問題点を解消すべく、本願出願人は、配向膜を塗布する工程を省略可能な液晶表示装置の製造方法を提案している（特願２００２−４０７２１号等）。この方法では、例えば一対の基板間に垂直配向性を示す基を有する重合可能なモノマーと光重合開始剤とを混合した液晶を封入する。その後、紫外線を照射するとモノマーが重合されるとともに基板表面に吸着して、配向制御層が形成される。この配向制御層は基板面に対しほぼ垂直な方向に液晶分子を配向させる規制力を有する。しかしながら、単にモノマーを重合して配向制御層を形成しただけでは電圧印加時に液晶分子の倒れる方向が決まらないため、ランダムな配向（シュリーレン配向）となってしまう。
【００１６】
また、従来のＭＶＡ型液晶表示装置では、ＴＮ（Twisted Nematic ）型液晶表示装置に比べてコントラスト特性が良好であるものの、図２（ａ）に示すように、電圧が印加されていないときに突起２３の近傍では液晶分子が基板面に対し斜め方向に配向するため、この部分で光の漏れが発生し、コントラスト特性を低下させる原因となっている。
【００１７】
更に、従来のＭＶＡ型液晶表示装置では、突起やスリットの上方が配向分割の境界となって暗線が発生し、白表示時の透過率の低下の原因となっている。突起やスリットの間隔を十分広くすれば透過率を向上することができるが、突起やスリットから離れた部分では電極間に電圧を印加してから液晶分子の配向が安定するまでに長時間かかるようになり、応答速度が著しく低下する。
【００１８】
このような問題点を解消すべく、ＴＦＴ基板と対向基板との間にモノマー又はオリゴマー等の重合可能な成分を添加した液晶を封入し、電極間に電圧を印加して液晶分子の配向方向を安定させた後に紫外線を照射し、重合可能な成分を重合させることで液晶分子のプレチルト角及び電圧印加時の傾斜方向を規定する液晶表示装置が提案されている。このような液晶表示装置では、電極間の液晶分子が電圧の印加と同時に重合可能な成分の重合によって予め決められた方向に倒れるので、応答特性が向上する。
【００１９】
しかしながら、本願発明者等は、上述した従来の液晶表示装置には以下に示す問題点があると考えている。
【００２０】
すなわち、液晶中に添加した重合可能な成分を利用して液晶分子のプレチルト角を規定する液晶表示装置では、ＴＦＴ基板又は対向基板に設けられた電極と外部駆動回路とを電気的に接続した後に、画素電極とコモン電極との間に電圧を印加しながら紫外線を照射するので、工程が煩雑であり量産性が悪い。また、ＴＦＴを駆動させた状態で紫外線を照射すると、ＴＦＴの特性が紫外線により変化して正常な電圧が画素電極に印加されないことがある。そして、その状態で重合可能な成分を重合すると、重合による配向規定の状態が画素毎に異なって、液晶セルのＴ−Ｖ（透過率−電圧）特性にばらつきが発生する。これにより、表示むら等の表示欠陥を招く。
【００２１】
以上から、本発明の目的は、ドメイン規制用突起と配向制御層とを有し、従来に比べて製造工程をより一層簡略化できる液晶表示装置及びその製造方法を提供することである。
【００２２】
本発明の他の目的は、従来に比べてコントラスト特性がより一層良好な液晶表示装置及びその製造方法を提供することである。
【００２３】
本発明の更に他の目的は、量産性に優れ、画素毎のＴ−Ｖ特性のばらつきがない液晶表示装置の製造方法を提供することである。
【００２４】
上記した課題は、相互に対向して配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板の間に封入された液晶と、前記第１の基板の前記液晶側の面上に形成された第１の電極と、前記第２の基板の前記液晶側の面上に形成された第２の電極と、前記第１及び第２の電極の表面を覆い、電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層と、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方の表面上に形成されて、電圧印加時の液晶分子の倒れる方向を決める突起とを有し、前記配向制御層及び前記突起がいずれも前記液晶に添加された重合可能な成分を重合して形成され、かつ、電圧無印加時における前記突起近傍の液晶分子の配向方向が基板面に対してほぼ垂直であることを特徴とする液晶表示装置により解決する。
【００２５】
また、上記した課題は、第１及び第２の基板の間に光により重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方の基板の突起形成領域にその他の領域よりも高いエネルギー密度で光を照射することにより前記液晶中の重合可能な成分を重合して、前記第１及び第２の基板の表面に電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層を形成するとともに、前記液晶側に突出した突起を該突起形成領域に形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法により解決する。
更に、上記した課題は、第１及び第２の基板の少なくとも一方の基板の突起形成領域の表面エネルギーをその他の領域の表面エネルギーよりも高くする処理を施す工程と、前記第１及び第２の基板の間に光により重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、光を照射することにより前記液晶中の重合可能な成分を重合して、前記第１及び第２の基板の表面に電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層を形成するとともに、前記液晶側に突出した突起を前記突起形成領域に形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法により解決する。
【００２６】
本発明においては、配向制御層だけでなく、ドメイン規制用突起も重合可能な成分（モノマー又はオリゴマー）を重合することにより形成する。例えば、液晶中に添加したモノマーを重合する際に、突起形成領域にそれ以外の領域よりも高エネルギーの紫外線を照射する。これにより、突起形成領域でモノマーが優先的に重合して突起が形成され、他の部分には膜厚が小さい配向制御層が形成される。このとき、突起の形成初期段階では液晶分子は基板面に対し垂直に配向している。この配向状態を保持したまま突起が成長するので、突起が完成した後も突起の近傍の液晶分子は、電圧無印加の状態で基板面に対しほぼ垂直となる。これにより、従来のＭＶＡ型液晶表示装置に比べて光の漏れがより一層抑制され、コントラスト特性が向上する。
【００２７】
なお、本発明に関連する第１発明として、相互に対向して配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板の間に封入された液晶と、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方に設けられて電圧印加時における液晶分子の倒れる方向を決める傾倒制御部と、前記第１及び第２の基板の前記液晶側の面に形成され、電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層とを有し、前記配向制御層が前記液晶に添加された重合可能な成分を重合して形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置がある。
【００２８】
また、第１発明の他の形態として、第１及び第２の基板の少なくとも一方に突起又は窪みを形成する工程と、前記突起又は窪みが形成された面を内側にして前記第１及び第２の基板を相互に対向させて配置し、両者の間に重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、前記液晶中の重合可能な成分を重合して前記第１及び第２の基板、並びに前記突起又は窪みの表面に電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層を形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法がある。
【００２９】
この第１発明においては、第１及び第２の基板のうちの少なくとも一方に、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向を決める突起又は窪み等の傾倒制御部を設ける。
【００３０】
単に液晶に添加した重合可能な成分を重合させて配向制御層を形成しただけでは、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向が決まらず、液晶中には配向方向が同一の液晶分子の集合からなる複数の小さなドメインが形成される。隣接するドメインの配向方向は同じでないため、ドメインの境界部には配向異常による暗線が発生する。しかも、暗線の発生個所は一定でない。これが、表示品質の低下の原因となっている。
【００３１】
しかし、第１発明では、第１及び第２の基板の少なくとも一方に傾倒制御部を設けているので、この傾倒制御部により電圧印加時に液晶分子が倒れる方向が決定される。これにより、良好な表示特性が得られる。
【００３２】
傾倒制御部は、上記した突起又は窪みに限定されるものではなく、例えば配向制御層の下地にラビング処理を施して傾倒制御部としてもよい。また、基板の表面に、表面エネルギーを部分的に変化させる処理を施して傾倒制御部としてもよい。これらの処理を施した場合、下地に施した処理が配向制御層に影響して、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向を制御することができる。
【００３３】
また、本発明に関連する第２発明として、表面に配向膜が形成された一対の基板を前記配向膜を内側にして対向配置し、両者の間に重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、電圧を印加しない状態で紫外線を照射し前記重合可能な成分を重合する工程とを有し、前記重合可能な成分の組成、添加量及び重合条件を制御することで基板表面の液晶分子に対するアンカリングエネルギーを制御することを特徴とする液晶表示装置の製造方法がある。
【００３４】
この第２発明においては、電極間に電圧を印加していない状態で液晶中に添加した重合可能な成分を重合する。この重合により、液晶分子を垂直方向に配向させる規制力（アンカリングエネルギー）が強くなる。
【００３５】
突起やスリットの近傍の液晶分子は、電圧の印加とほぼ同時に突起又はスリットにより決まる所定の方向に配向する。これらの液晶分子の配向方向がその周囲の液晶分子に影響を与えて、周囲の液晶分子の配向方向が決定する。このようにして、液晶分子の配向方向が伝播されて、突起又はスリットから離れた位置の液晶分子の配向方向が決定する。
【００３６】
液晶中に重合可能な成分を添加していないＭＶＡ型液晶表示装置では、突起やスリットから離れた位置の液晶分子は、電圧の印加とほぼ同時にランダムな方向に配向し、突起又はスリットの近傍の液晶分子の配向方向が伝播されると、その配向方向に向きを変える。しかし、一旦配向した液晶分子の配向方向を変えるためには時間がかかり、液晶中に重合可能な成分を添加していない液晶表示装置の応答特性が悪い原因となっている。
【００３７】
第２発明のように、液晶分子の垂直方向の配向規制力を強くすると、突起又はスリットの近傍の液晶分子の配向方向が伝播されるまで液晶分子が垂直に配向しており、配向方向が伝播された後に液晶分子が所定の方向に配向するので、液晶中に重合可能な成分を添加していない液晶表示装置に比べて応答時間が短縮される。また、第２発明では、電極間に電圧を印加しない状態で重合可能な成分を重合するので、Ｔ−Ｖ特性のばらつきが回避される。
【００３８】
すなわち、従来の液晶中に重合可能な成分を添加し、電圧を印加して重合するタイプの液晶表示装置は、液晶分子のプレチルト角と電圧印加時の傾斜方向とを制御するものであるのに対し、第２発明は、電圧無印加で重合することでアンカリング強度を制御するものであり、垂直配向型液晶表示装置及び水平配向型液晶表示装置のいずれにも適用できる。また、第２発明は、ラビング処理を施す液晶表示装置に適用することも可能である。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００４０】
（第１の実施の形態）
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置（ＭＶＡ型液晶表示装置）を示す平面図、図４は図３のＩ−Ｉ線による断面図である。
【００４１】
本実施の形態のＭＶＡ型液晶表示装置は、図４に示すように、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０との間に誘電率異方性が負の液晶１３０を封入した構造を有している。ＴＦＴ基板１１０の下及び対向基板１２０の上にはそれぞれ偏光板（図示せず）が偏光軸を直交させて配置されている。
【００４２】
ＴＦＴ基板１１０は、図３及び図４に示すように、ガラス基板１１１と、このガラス基板１１１の上側に形成されたブラックマトリクス（図示せず）、カラーフィルタ１１９、ゲートバスライン１１２ａ、補助容量バスライン１１２ｂ、データバスライン１１３ａ、補助容量電極１１３ｂ、ＴＦＴ１１４及び画素電極１１７により構成される。
【００４３】
図３に示すように、ゲートバスライン１１２ａは水平方向に延在し、データバスライン１１３ａは垂直方向に延在している。ゲートバスライン１１２ａ及びデータバスライン１１３ａは、両者の間に存在するゲート絶縁膜（図示せず）により電気的に分離されている。これらのゲートバスライン１１２ａ及びデータバスライン１１３ａにより区画される領域がそれぞれ画素（サブピクセル）である。１つの画素には赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のいずれか一色のカラーフィルタ１１９が配置され、相互に隣接する赤色、緑色及び青色の３つの画素により１つのピクセルを構成する。
【００４４】
補助容量バスライン１１２ｂはゲートバスライン１１２ａと同じ配線層に、画素の中央部を横断するように形成されている。
【００４５】
各画素には、それぞれＴＦＴ１１４、画素電極１１７及び補助容量電極１１３ｂが形成されている。ＴＦＴ１１４はゲートバスライン１１２ａとデータバスライン１１３ａとが交差する部分の近傍に配置されており、そのソース電極がコンタクトホールを介して画素電極１１７と電気的に接続され、ドレイン電極がデータバスライン１１３ａと電気的に接続されている。
【００４６】
補助容量電極１１３ｂはデータバスライン１１３ａと同じ配線層に形成されており、補助容量バスライン１１２ｂの上に絶縁膜を挟んで配置されている。補助容量電極１１３ｂも、コンタクトホールを介して画素電極１１７に電気的に接続されている。
【００４７】
画素電極１１７はＩＴＯ等の透明導電体からなり、図４に示すように、ゲートバスライン１１２ａ、データバスライン１１３ａ、補助容量電極１１３ｂ及びＴＦＴ１１４を被覆する絶縁膜１１６の上に形成されている。この画素電極１１７には、ドメイン規制用のスリット１１７ａが設けられている。これらのスリット１１７ａは、図３に示すように、ゲートバスライン１１２ａ及び補助容量バスライン１１２ｂの上で屈曲するジグザグ状の線に沿って設けられている。画素電極１１７の表面は、液晶１３０中に添加された反応性モノマーを反応させて高分子化することにより形成された配向制御層１１８により覆われている。
【００４８】
一方、対向基板１２０は、図４に示すように、ガラス基板１２１と、ガラス基板１２１の下側に形成されたコモン電極１２３により構成される。また、コモン電極１２３の下にはドメイン規制用の突起１２４が形成されている。この突起１２４は、図３に一点鎖線で示すように、画素電極１１７のスリット１１７ａの列の間に配置されている。
【００４９】
コモン電極１２３の表面は配向制御層１２５により覆われている。突起１２４及び配向制御層１２５は、いずれも液晶１３０に添加された反応性モノマーを重合することにより形成されている。
【００５０】
以下、本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。最初に、ＴＦＴ基板１２０の形成方法について説明する。
【００５１】
まず、厚さが例えば０．７ｍｍのガラス基板（日本電気硝子（株）製ＯＡ−２等）１１１を用意する。そして、ガラス基板１１１の上にＣｒ等の金属膜を形成し、この金属膜をパターニングしてブラックマトリクスを形成する。その後、ガラス基板１２１の上にカラーフィルタ１１９を形成する。このとき、各画素毎に赤色、緑色及び青色のうちのいずれか１色のカラーフィルタ１１９が配置されるようにする。
【００５２】
そして、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition ）法により、ガラス基板１１１上に第１の金属膜を形成し、フォトリソグラフィ法により第１の金属膜をパターニングしてゲートバスライン１１２ａ及び補助容量バスライン１１２ｂを形成する。次に、ガラス基板１１１の上側全面にゲート絶縁膜を形成し、その上にＴＦＴ１１４の動作層となる第１のシリコン膜とチャネル保護膜となるＳｉＮ膜とを順次形成する。その後、フォトリソグラフィ法によりＳｉＮ膜をパターニングして、ゲートバスライン１１２ａの上方の所定の領域にＴＦＴ１１４のチャネルを保護するチャネル保護膜を形成する。
【００５３】
次に、ガラス基板１１１の上側全面に、オーミックコンタクト層となる不純物が高濃度に導入された第２のシリコン膜を形成し、続けて第２のシリコン膜の上に第２の金属膜を形成する。そして、フォトリソグラフィ法により第２の金属膜、第２のシリコン膜及び第１のシリコン膜をパターニングして、ＴＦＴ１１４の動作層となるシリコン膜の形状を確定するとともに、データバスライン１１３ａ、補助容量電極１１３ｂ、ＴＦＴ１１４のソース電極及びドレイン電極を形成する。
【００５４】
次いで、ガラス基板１１１の上側全面に絶縁膜１１６を形成し、この絶縁膜１１６の所定の位置に、補助容量電極１１３ｂ及びＴＦＴ１１４のソース電極に到達するコンタクトホールをそれぞれ形成する。その後、ガラス基板１１１の上側全面にＩＴＯ等の透明導電体からなる膜を形成する。そして、この透明導電体の膜をパターニングすることにより、コンタクトホールを介して補助容量電極１１３ｂ及びＴＦＴ１１４のソース電極に電気的に接続された画素電極１１７を形成する。このとき同時に、画素電極１１７にドメイン規制用スリット１１７ａを形成する。このようにして、ＴＦＴ基板１１０が完成する。
【００５５】
以下、対向基板１２０の製造方法について説明する。まず、厚さが例えば０．７ｍｍのガラス基板１２１を用意する。そして、このガラス基板１２１の上に、ＩＴＯ等の透明導電体によりコモン電極１２４を形成する。このようにして、対向基板１２０が完成する。
【００５６】
次に、真空注入法又は滴下注入法により、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０との間に、液晶配向能を有する光反応性モノマーを添加した誘電率異方性が負の液晶１３０を封入する。このとき、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０との間には例えば直径が４μｍの樹脂製スペーサを配置して、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０との間隔（セルギャップ）を一定に保つ。
【００５７】
液晶配向能を有する反応性モノマーとしては、アルキル側鎖やフッ素基を有する光反応性アクリレート又はメタクリレートを使用することができる。液晶配向能を有する反応性モノマーの添加量は数ｗｔ％（例えば２ｗｔ％）とする。また、液晶１３０中には、更に光重合開始剤や垂直配向能を有しないモノマーを添加してもよい。以下、ＴＦＴ基板と対向基板とを接合してなる構造物をパネルと呼ぶ。
【００５８】
以下、図５，図６を参照して突起１２４及び配向制御層１１８，１２５の形成工程を説明する。なお、図５，図６では絶縁膜１１６及びカラーフィルタ１１９等の図示を省略している。
【００５９】
図５（ａ）に示すように、反応性モノマーを添加した液晶１３０をパネル１００内に封入した後、例えば幅が１０μｍ、ピッチが２５μｍのストライプ状のパターンの光透過部が設けられたフィルタ（マスク）１３５を使用して、パネル１００に紫外線（ＵＶ）を例えば５００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー密度で照射する。これにより、紫外線が照射された部分のモノマーが優先的に重合して成長し、図５（ｂ）に示すように突起１２４が形成される。
【００６０】
このとき、図６の模式図に示すように、突起１２４の成長初期段階では液晶分子１３０ａは基板面に対しほぼ垂直方向に配向しており、この配向状態を保ったまま突起１２４が成長していく。従って、突起１２４の完成後も突起１２４の近傍の液晶分子１３０ａは基板面に対しほぼ垂直方向に配向する。
【００６１】
その後、パネル１００の全面に１回目の照射よりも弱いエネルギーで紫外線を照射する。これにより、液晶１３０中のモノマーが重合して、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面全体に配向制御層１１８，１２５が薄く形成される。
【００６２】
なお、モノマーによっては紫外線照射をしなくても時間とともに重合して配向制御層を形成するものがあるので、２回目の紫外線照射は必須の工程ではない。また、フィルタ１３５に替えて、突起形成部に対応する部分が透光性であり、それ以外の部分が半透光性であるフィルタを使用し、突起１２４と配向制御層１１８，１２５とを同時に形成してもよい。
【００６３】
本実施の形態においては、上述の如く、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０間に反応性モノマーを添加した液晶１３０を封入した後、紫外線を選択的に照射して所定の領域に突起１２４を形成するので、フォトレジストを使用して突起を形成する従来方法に比べて製造工程が簡略化されるという効果を有する。また、突起１２４の近傍の液晶分子１３０ａは、電圧が印加されていない状態のときに基板面に対しほぼ垂直な方向に配向しているので、光の漏れを著しく低減することができる。これにより、コントラスト特性がより一層向上するという効果を奏する。
【００６４】
なお、本実施の形態のＭＶＡ型液晶表示装置では、液晶１３０と突起１２４との誘電率の差を利用して配向分割（マルチドメイン）を達成する。すなわち、電圧を印加していないときには突起１２４の近傍の液晶分子は基板面に対しほぼ垂直に配向しているが、画素電極１１８とコモン電極１２３との間に電圧を印加すると、液晶１３０と突起１２４との誘電率が異なるため、突起１２４の表面近傍に電界の歪みが生じて、電界の方向が基板面に対し斜めになる。突起１２４の断面はその中心線に対しほぼ対称形であるので、突起１３０の両側で液晶分子の倒れる方向が異なり、配向分割（マルチドメイン）が達成される。その結果、本実施の形態の液晶表示装置は、従来のＭＶＡ型液晶表示装置と同様の良好な視野角特性が得られる。
【００６５】
（第２の実施の形態）
図７（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図である。
【００６６】
まず、第１の実施の形態と同様に、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０を形成する。そして、図７（ａ）に示すように、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０（図７（ａ）では対向基板のみ図示）の突起形成部に、紫外線を高エネルギー密度で照射する。本実施の形態では、突起形成部に、中心波長が２５４ｎｍの紫外線を５０００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー密度で照射するものとする。これにより、紫外線が照射された領域の表面エネルギー（表面張力）が、他の領域の表面エネルギーよりも高くなる。
【００６７】
次に、図７（ｂ）に示すように、第１の実施の形態と同様に、スペーサを挟んでＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０を配置し、両者の間に反応性モノマーを添加した誘電率異方性が負の液晶１３０を封入してパネル１００を形成する。その後、パネル１００の全面に、例えば中心波長が３６５ｎｍの紫外線を５００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー密度で照射する。
【００６８】
これにより、図７（ｃ）に示すように、液晶１３０中のモノマーがＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面に堆積し、紫外線により重合して配向制御層１１８，１２５が形成される。この場合に、表面エネルギーが高い領域では他の領域よりもモノマーの堆積量が多く、その結果、配向制御層１１８，１２５と同時に突起１２４が形成される。本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
なお、上記の例では紫外線を高エネルギー密度で照射して基板の突起形成領域の表面エネルギーを他の領域の表面エネルギーよりも高くしたが、他の方法により突起形成領域の表面エネルギーを変化させてもよい。例えば、プラズマに暴露したり酸などの薬液に接触させる等の方法により、突起形成部の表面エネルギーを他の領域よりも高くすることができる。
【００７０】
（第３の実施の形態）
図８（ａ），（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式断面図である。
【００７１】
本実施の形態においては、図８（ａ）に示すように、突起形成部に選択的に樹脂製のスペーサ１３６を配置する。例えば、基板（ＴＦＴ基板１１０又は対向基板１２０）の下に突起形成部のパターン形状の電極を配置し、この電極に電圧を印加しながら基板の上にスペーサを散布すると、静電気により電極部分にのみスペーサ１３６を配置することができる。
【００７２】
また、インクにスペーサ１３６を添加し、このインクをインクジェット方式のプリンタのヘッドから基板（ＴＦＴ基板又は対向基板）の表面に吐出させることにより、スペーサ１３６を所定の部分に配置してもよい。更に、基板上に接着剤を所定のパターンで塗布し、スペーサ１３６を散布した後に接着剤で固定されていない部分のスペーサを除去してもよい。
【００７３】
このようにしてスペーサ１３６を突起形成部に配置した後、第１の実施の形態と同様に、反応性モノマーを添加した液晶１３０をＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０との間に封入して、パネル１００とする。そして、例えば中心波長が３６５ｎｍの紫外線を５００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー密度でパネル全体に照射する。そうすると、反応性モノマーは樹脂製のスペーサの表面に付着しやすい性質があるので、図８（ｂ）に示すように、スペーサ１３６を核としてモノマーが重合し、突起１３７が形成される。また、紫外線照射により、画素電極１１７及びコモン電極１２３の表面上に薄い配向制御層１１８，１２５が形成される。本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
（第４の実施の形態）
図９（ａ），（ｂ）及び図１０は、本発明の第４の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式断面図である。
【００７５】
本実施の形態においては、スペーサを挟んでＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０を配置し、これらの基板１１０，１２０間に反応性モノマーを添加した誘電率異方性が負の液晶１３０を充填する。そして、図９（ａ）又は図９（ｂ）に示すように、一方の基板から他方の基板に接触するまで突起１４０を成長させる。
【００７６】
例えば、滴下注入法によりＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０との間に液晶１３０を封入する場合、図１０に示すように表示領域を囲むループ状の領域に、一方の基板から他方の基板に接触する突起１４０を形成すると、液晶１３０を突起１４０の内側に封入することができる。これにより、シール剤を塗布する工程及びシール剤を硬化する工程を省略することができ、製造工程を簡略化することができる。
【００７７】
（第５の実施の形態）
図１１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第５の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図である。なお、図１１（ａ）〜（ｃ）においては、説明を簡単にするために、ＴＦＴ基板及び対向基板の主要部のみを図示している。実際のＴＦＴ基板及び対向基板の構造は、第１の実施の形態で説明したものと基本的に同じである。
【００７８】
まず、図１１（ａ）に示すように、第１の実施の形態と同様にしてＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０を形成する。本実施の形態においても、液晶に添加したモノマーにより配向制御層を形成するので、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面には電極（画素電極１１７又はコモン電極１２３）が露出している。また、本実施の形態においては、図１１（ａ）に示すように、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０にそれどれドメイン規制用突起２１１，２２１を形成している。これらの突起２１１，２２１は、例えばフォトレジストを使用し、選択露光及び現像処理を施すことにより形成する。
【００７９】
次に、図１１（ｂ）に示すように、スペーサを挟んでＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０を相互に対向させて配置し、両者の間に反応性モノマー（紫外線硬化型樹脂）及び重合開始剤を添加した誘電率異方性が負の液晶１３０を封入してパネル２００とする。液晶の封入方法としては真空注入法及び滴下注入法があるが、どちらの方法を採用してもよい。
【００８０】
液晶１３０中には、基板に対する濡れ性が高い（すなわち、垂直配向制御性が低い）樹脂と、基板に対する濡れ性が低い（すなわち、垂直配向制御性が高い）樹脂との少なくとも２種類の樹脂を添加する。図１２は、基板に対する濡れ性が高い樹脂と濡れ性が低い樹脂の例を示す化学式である。この図１２において樹脂１は基板に対する濡れ性が低いものであり、Ａの部分に垂直配向性を示す基を有している。また、樹脂２は基板に対する濡れ性が高いものであり、Ｂに示す部分に垂直配向性を示す基を有していない。これらの樹脂は、アクリレート又はメタクリレート等の光官能基を含んでいる。
【００８１】
このようにしてパネル２００内に反応性モノマーを添加した液晶１３０を封入した後、水銀灯を用いてパネル全体に紫外線を照射する。この場合、ガラス基板を通して液晶に光が照射されるので、短波長の紫外線はガラス基板によりカットされる。従って、重合開始剤は、ガラス基板を透過する光に反応するものを用いることが必要である。具体的には、吸収端が３００ｎｍよりも長波長側にある重合開始剤を使用する。
【００８２】
この紫外線の照射により、図１１（ｃ）に示すように、液晶１３０中のモノマーがＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面で重合してＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面に配向制御層２１２，２２２が形成される。そして、注入直後にはほぼ水平配向又はランダム配向であった液晶分子が、図１１（ｃ）に示すように、ほぼ垂直方向に配向する。
【００８３】
本実施の形態においては、上述したように、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０に突起２１１，２２１を形成しておく。そして、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１２０との間に反応性モノマーを添加した液晶１３０を封入し、紫外線を照射してＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面に配向制御層２１２，２２２を形成する。これにより、突起２１１，２２１の近傍の液晶分子は突起２１１，２２１の面に垂直な方向に配向し、それ以外の領域の液晶分子は基板面に対しほぼ垂直方向に配向する。従って、電圧無印加時における光の漏れが少ない。また、電圧印加時には、突起２１１，２２１の両側で液晶分子の倒れる方向が異なり、配向分割（マルチドメイン）が達成される。これにより、コントラスト特性及び視野角特性が良好な液晶表示装置が得られる。
【００８４】
上述した方法により液晶表示装置を試作し、その表示特性を測定した。その結果、コントラスト比は３００：１以上であり、応答速度（黒→白→黒）は３０ｍｓ（ミリ秒）、透過率は５％であった。また、視野角も上下方向及び左右方向でいずれも１７０°以上あり、印刷により配向膜を形成した従来のＭＶＡ型液晶表示装置と同様の性能が得られた。
【００８５】
なお、上記実施の形態では、突起によりドメインを規制する場合について説明したが、突起の替わりに窪みを設けてドメインを規制することも可能である。
【００８６】
また、上述の実施の形態では、発明をより明確にするためにポリイミドやポリアミック酸を全く用いない場合について説明したが、ポリイミド又はポリアミック酸を紫外線硬化型樹脂に混ぜて使用したり、紫外線硬化樹脂の一部としてポリイミドやポリアミック酸を用いてもよい。
【００８７】
（第６の実施の形態）
図１３は本発明の第６の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図である。
【００８８】
まず、図１３（ａ）に示すように、第１の実施の形態と同様にしてＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０を形成する（図１３（ａ）ではＴＦＴ基板１１０のみ図示）。本実施の形態においても、液晶に添加した紫外線硬化型樹脂により配向制御層を形成するので、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面には電極（画素電極１１７又はコモン電極１２３）が露出している。但し、これらの電極をＳｉＮ又はその他の絶縁膜で被覆してもよい。また、本実施の形態では、第５の実施の形態と異なり突起は形成しない。
【００８９】
その後、図１３（ｂ）に示すように、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面にラビング処理を施す。ラビング処理は、例えば布製のローラ２０４によりＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面を一方向に擦ることにより行う。
【００９０】
次いで、図１３（ｃ）に示すように、スペーサを挟んでＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０を相互に対向させて配置し、両者の間に光反応性モノマー（紫外線硬化型樹脂）を添加した液晶１３０を封入する。その後、紫外線を照射して、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１２０の表面に配向制御層２１２，２２２を形成する。
【００９１】
図１４（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態の方法により試作した液晶表示装置の配向状態を調べた結果を示す図である。図１４（ａ）は電極間に電圧を印加していないときの状態、図１４（ｂ）は電極間に２Ｖの電圧を印加したときの状態、図１４（ｃ）は電極間に３Ｖの電圧を印加したときの状態を示す。これらの図に示すように、電圧に応じて透過率が均一に変化しており、液晶分子の配向方向がラビング方向に制御されていることを確認することができた。なお、図１４（ｂ）中のすじ状の線はラビングが強すぎた部分に発生したものと推測される。この種の表示異常は適度なラビング条件を設定することにより回避することが可能と考えられる。
【００９２】
本実施の形態では、ラビング面が液晶と直接接触しないため、ラビングによる汚染物質が液晶１３０中に混入して液晶１３０を汚染してしまうことがなく、液晶表示装置の信頼性が向上する。
【００９３】
配向膜を印刷により形成する従来の方法では、下地をラビング処理しても、印刷の際にラビングにより生じた微小な凹凸が配向膜により埋まってしまうため、液晶分子をラビング方向に配向させることはできない。しかしながら、本実施の形態のように液晶１３０に添加した樹脂を重合して配向制御層を形成する場合、下地にラビング処理を施しておけば、液晶分子をラビング方向に配向させることができる。
【００９４】
（第７の実施の形態）
図１５，図１６は本発明の第７の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図である。
【００９５】
まず、第１の実施の形態と同様に、ＴＦＴ基板及び対向基板を形成する。そして、ＴＦＴ基板及び対向基板少なくとも一方の基板（本実施の形態ではＴＦＴ基板）の上に、ＳｉＮ又はその他の絶縁物からなる絶縁膜を例えば０．３μｍ以下の厚さに形成する。そして、この絶縁膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして、図１５に黒塗りで示すような微細なストライプ状のパターン（凹凸パターン）を形成する。その後、スペーサを挟んでＴＦＴ基板１１０及び対向基板を相互に対向させて配置し、両者の間に光反応性モノマー（紫外線硬化型樹脂）を添加した誘電率異方性が負の液晶を充填する。その後、第１の実施の形態と同様に、紫外線を照射して、ＴＦＴ基板及び対向基板の表面でモノマーを重合し、配向制御層を形成する。
【００９６】
本実施の形態においても、ＴＦＴ基板に設けられた微細な凹凸により、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向を制御することができる。
【００９７】
図１６（ａ）に、本実施の形態により試作した液晶表示装置（実施例）の電圧印加時における光の透過状態を示す。また、図１６（ｂ）に、比較例として上記実施の形態と同様の凹凸パターンを形成した後、その上に配向膜を印刷により形成した液晶表示装置の電圧印加時における光の透過状態を示す。図１６（ａ）からわかるように、実施例の液晶表示装置では凹凸パターンにより液晶の配向が制御されている。一方、図１６（ｂ）からわかるように、比較例の液晶表示装置の場合、凹凸パターンの厚さが０．３μｍ以下では微細な凹凸が配向膜によって埋まってしまうため、電圧印加時に液晶分子が配向する方向を制御することができず、光を透過しない領域がランダムに発生している。
【００９８】
なお、凹凸パターンを図１７（ａ），（ｂ）、図１８のように変更した場合も、良好な表示特性を得ることができた。図１５、図１７（ａ）のパターンでは１８０°の配向方位の変形を伴うドメインが形成され、図１７（ｂ）、図１８のパターンでは９０°の配向方位の変形を伴うドメインが形成されるが、いずれのパターンでも常に安定した配向制御が可能であった。また、パターンの先端が先細り（テーパー状）になっている場合（図１５，図１７（ｂ））、及び先細りになっていない場合（図１７（ａ），図１８）のどちらにおいても、プレチルトの付与は可能であった。
【００９９】
（第８の実施の形態）
以下、本発明の第８の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、１つの画素領域を多数の微小な領域に分割し、各微小領域毎に界面の表面エネルギーを変化させて、配向制御層を形成する。
【０１００】
すなわち、第１の実施の形態と同様にしてＴＦＴ基板及び対向基板を形成する。その後、ＴＦＴ基板及び対向基板の少なくとも一方の基板（本実施の形態ではＴＦＴ基板）の上にフォトレジストを塗布してレジスト膜を形成し、１２０℃の温度でベークする。
【０１０１】
次に、図１９に黒塗りで示すようなマスクを使用してレジスト膜の表面に紫外線を照射する。これにより、紫外線が照射された領域ではその他の領域に比べて表面エネルギーが高くなる。
【０１０２】
図２０（ａ）は、横軸に紫外線照射エネルギー密度をとり、縦軸に表面エネルギーをとって、フォトレジスト膜の表面にＵＶを照射したときの両者の関係を示す図である。この図２０（ａ）に示すように、フォトレジスト膜の表面に紫外線を照射することにより、表面エネルギーを高くすることができる。なお、図２０（ｂ）に垂直配向膜の表面に紫外線を照射したときのＵＶ照射エネルギー密度と表面エネルギーとの関係を示す。
【０１０３】
このようにしてレジスト膜に紫外線を照射した後、スペーサを挟んでＴＦＴ基板及び対向基板を接合し、両者の間に光反応性モノマーを添加した誘電率異方性が負の液晶を封入してパネルとする。そして、パネルの全面に紫外線を照射してモノマーをＴＦＴ基板及び対向基板の表面で重合させ、配向制御層を形成する。この場合に、表面エネルギーが低い領域は、表面エネルギーが高い領域に比べて垂直配向性が弱くなる。すなわち、電圧印加時には、液晶分子が紫外線照射時のマスクのパターンに平行な方向に倒れるようになる。
【０１０４】
図２１は、本実施の形態により試作した液晶表示装置の画素点灯時の状態を示す図である。この図２１に示すように、本実施の形態においても、第７の実施の形態と同様の表示特性を得ることができた。
【０１０５】
なお、本実施の形態ではレジストに紫外線を照射して表面エネルギーを変化させる場合について説明したが、他の方法により表面エネルギーを変化させてもよい。例えば、ＩＴＯの有無によって微小領域の表面エネルギーを変化させることが可能である。
【０１０６】
（第９の実施の形態）
以下、本発明の第９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。
【０１０７】
前述したように、従来のＭＶＡ型液晶表示装置では、突起やスリットの上方が配向分割の境界となって暗線が発生し、白表示時の透過率の低下の原因となっている。突起やスリットの間隔を十分広くすれば透過率を向上することができるが、突起やスリットから離れた部分では電極間に電圧を印加してから液晶分子の配向が安定するまでに長時間かかるようになり、応答速度が著しく低下する。
【０１０８】
図２２は、液晶に重合可能な成分を添加していないＭＶＡ型液晶表示装置の画素点灯時の過渡応答性を調べた結果を示す図である。この液晶表示装置は、図２３に示すような形状のスリットが設けられた画素電極３１７を有している。
【０１０９】
この液晶表示装置は、最終的に図２４に示すように良好な点灯状態となるが、図２２に示すように、定常状態になるまで長時間を要している。これは、画素電極のスリットのエッジ近傍の液晶分子は電圧印加とほぼ同時にスリットにより決まる方向に配向するものの、スリットのエッジから離れた部分の液晶分子の配向が安定するまでに時間がかかるためと考えることができる。
【０１１０】
このような問題点を解消すべく、ＴＦＴ基板と対向基板との間にモノマー又はオリゴマー等の重合可能な成分を添加した液晶を封入し、電極間に電圧を印加して液晶分子の配向方向を安定させた後に紫外線を照射し、重合可能な成分を重合して液晶分子のプレチルト角や傾斜方向を規定した液晶表示装置が提案されている。このような液晶中に添加した重合可能な成分を利用して液晶分子のプレチルト角や傾斜方向を規定する液晶表示装置では、電極間の液晶分子が電圧の印加と同時に重合可能な成分の重合によって予め決められた方向に倒れるので、応答特性が向上する。
【０１１１】
しかしながら、このような液晶表示装置では、ＴＦＴ基板又は対向基板に設けられた電極と外部駆動回路とを電気的に接続した後に、画素電極とコモン電極との間に電圧を印加しながら紫外線を照射するので、工程が煩雑であり量産性が悪い。また、ＴＦＴを駆動させた状態で紫外線を照射すると、ＴＦＴの特性が紫外線により変化して正常な電圧が画素電極に印加されないことがある。そして、その状態で重合可能な成分を重合すると、重合による配向規定の状態が画素毎に異なって、液晶セルのＴ−Ｖ（透過率−電圧）特性にばらつきが発生し、表示むら等の表示欠陥を招く。
【０１１２】
そこで、本実施の形態では、電極間に電圧を印加していない状態で液晶中に添加した重合可能な成分を重合する。従って、液晶分子を垂直方向に配向させる規制力が強くなる。
【０１１３】
突起やスリットの近傍の液晶分子は、電圧の印加とほぼ同時に突起又はスリットにより決まる所定の方向に配向する。これらの液晶分子の配向がその周囲の液晶分子に影響を与えて、周囲の液晶分子の配向方向が決定する。このようにして、液晶分子の配向方向が伝播されて、突起又はスリットから離れた位置の液晶分子の配向方向を決定する。
【０１１４】
液晶中に重合可能な成分を添加していないＭＶＡ型液晶表示装置では、突起やスリットから離れた位置の液晶分子は、電圧の印加とほぼ同時にランダムな方向に配向し、突起又はスリットの近傍の液晶分子の配向方向が伝播されると、その配向方向に向きを変える。一旦配向した液晶分子の配向方向を変えるためには時間がかかり、液晶中に重合可能な成分を添加していないＭＶＡ型液晶表示装置の応答特性が悪い原因となっている。
【０１１５】
本実施の形態では、液晶分子の垂直方向の配向規制力を強くする。これにより、突起又はスリットの近傍の液晶分子の配向方向が伝播されるまで液晶分子が垂直に配向しており、配向方向が伝播された後に液晶分子が所定の方向に配向するので、液晶中に重合可能な成分を添加していない液晶表示装置に比べて応答時間が短縮される。
【０１１６】
図２５（ａ），（ｂ）は本実施の形態の液晶表示装置の製造方法を工程順に示す模式図である。
【０１１７】
まず、図２５（ａ）に示すように、第１の実施の形態と同様にして画素電極３１１及びＴＦＴ等を有するＴＦＴ基板３１０と、コモン電極３２１を有する対向基板３２０とを形成する。但し、本実施の形態では、ＴＦＴ基板３１０及び対向基板３２０の液晶側の面に突起３１２，３２２及び垂直配向膜３１３，３２３を形成する。例えば、突起３１２，３２２はフォトレジストを使用して選択露光及び現像処理することにより形成し、垂直配向膜３１３，３２３はポリイミドを塗布することにより形成する。
【０１１８】
次に、図２５（ｂ）に示すように、スペーサを挟んでＴＦＴ基板３１０及び対向基板３２０を相互に対向させて配置し、両者の間に重合可能な成分を添加した誘電率異方性が負の液晶３３０を封入してパネル３００とする。この場合に、後述するように、所望のＴ−Ｖ特性及びしきい値に応じて、重合可能な成分の組成、混合比及び添加量を設定する。
【０１１９】
次いで、電極間に電圧を印加しない状態でパネル３００に紫外線を照射し、重合可能な成分を重合する。これにより、液晶分子は、電圧無印加時に配向膜３１３，３２３の表面に対し垂直に配向するようになる。このようにして、本実施の形態の形態の液晶表示装置が完成する。
【０１２０】
図２６は、横軸に印加電圧（Ｖ）、縦軸に透過率（Ｔ）をとって、重合可能な成分として２官能モノマーを０．５ｗｔ％、１ｗｔ％及び３ｗｔ％添加したときの液晶表示装置のＴ−Ｖ特性を示す図である。また、図２７は、横軸に印加電圧（Ｖ）、縦軸に透過率（Ｔ）をとって、重合可能な成分として単官能モノマーを１ｗｔ％及び２ｗｔ％添加したときの液晶表示装置のＴ−Ｖ特性を示す図である。これらの図２６，図２７には、比較のために、従来のＭＶＡ型液晶表示装置（Ｒｅｆ．）のＴ−Ｖ特性も示している。
【０１２１】
これらの図２６，図２７に示すように、液晶３３０に重合可能な成分として多官能モノマーを大量に添加すると、配向膜３１３，３２３の上に２次元又は３次元的に重合が進むことで液晶分子に対する束縛が強くなり、しきい値電圧も大きく変化する。一方、重合可能な成分として単官能モノマーを使用すると、大量に添加しても１次元的に重合が進むだけであるので、液晶分子に対する束縛が弱く、しきい値電圧は殆ど変化せずにＴ−Ｖ特性が変化する。従って、重合可能な成分の組成、添加量及び重合条件（紫外線照射量等）を制御することによりアンカリングエネルギー、すなわち垂直配向能を大きく変化させることができ、その結果の液晶表示装置（液晶セル）Ｔ−Ｖ特性及びしきい値を制御することができる。
【０１２２】
なお、上記の例では紫外線により重合するモノマーを使用する場合について説明したが、紫外線による重合するオリゴマー、又は熱により重合するモノマー若しくはオリゴマーを使用してもよい。また、例えばＲ画素、Ｇ画素及びＢ画素毎に紫外線照射エネルギーを変化させて、画素毎にＴ−Ｖ特性及びしきい値を最適化してもよい。更に、１画素内に重合度（アンカリングエネルギー）が異なる複数の領域を設けて、Ｔ−Ｖ特性及びしきい値を最適化してもよい。
【０１２３】
図２８は、本実施の形態の液晶表示装置（実施例）を実際に製造し、その非点灯状態から点灯状態への過渡応答性を調べた結果を示す図である。また、図２９は液晶中に重合可能な成分を添加していないＭＶＡ型液晶表示装置（比較例）の非点灯状態から点灯状態への過渡応答性を調べた結果を示す図である。更に、図３０は液晶中に重合可能な成分を添加し、電極間に電圧を印加した状態で紫外線を照射したＭＶＡ型液晶表示装置（従来例）の非点灯状態から点灯状態への過渡応答性を調べた結果を示す図である。
【０１２４】
これらの図２８〜図３０に示すように、本実施の形態の液晶表示装置の非点灯状態から点灯状態への応答速度は、従来例のＭＶＡ型液晶表示装置よりも遅いものの、液晶中に重合可能な成分を添加していない比較例の液晶表示装置に比べれば十分に向上している。
【０１２５】
このように、非点灯状態から点灯状態への応答特性のみを見れば従来例のＭＶＡ型液晶表示装置が最もよいが、前述したように、従来例のＭＶＡ型液晶表示装置では紫外線を照射する際に電極間に電圧を印加する必要があり、量産性が悪いという欠点がある。また、ＴＦＴを駆動しながら紫外線を照射して重合するので、Ｔ−Ｖ特性にばらつきが発生するという欠点もある。
【０１２６】
一方、本実施の形態では、電極間に電圧を印加しない状態で紫外線を照射するので、量産性が優れているとともに、Ｔ−Ｖ特性のばらつきが回避される。また、従来例のＭＶＡ型液晶表示装置ほどではないものの、非点灯状態から点灯状態への応答特性も良好である。
【０１２７】
従来例の液晶中に添加した重合可能な成分を重合させたＭＶＡ型液晶表示装置が非点灯状態から点灯状態への応答速度が速い理由は、重合可能な成分を重合させたことにより電圧無印加時における液晶分子が一定の方向にチルト（傾斜）しているためである。しかし、この重合により点灯状態から非点灯状態に変化するときの速度が遅くなり、正面コントラスト比も劣化するおそれがある。一方、本実施の形態の液晶表示装置では、重合により液晶分子を垂直に配向させようとするアンカリングエネルギーが高くなるので、点灯状態から非点灯状態に変化するときの速度が早く、かつ、正面コントラスト比がより一層向上するという効果を奏する。
【０１２８】
（付記１）相互に対向して配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板の間に封入された液晶と、前記第１の基板の前記液晶側の面上に形成された第１の電極と、前記第２の基板の前記液晶側の面上に形成された第２の電極と、前記第１及び第２の電極の表面を覆い、電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層と、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方の表面上に形成されて、電圧印加時の液晶分子の倒れる方向を決める突起とを有し、前記配向制御層及び前記突起がいずれも前記液晶に添加された重合可能な成分を重合して形成されたことを特徴とする液晶表示装置。
【０１２９】
（付記２）前記突起の近傍の液晶分子の配向方向が基板面に対しほぼ垂直であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【０１３０】
（付記３）前記第１及び第２の基板のうちの少なくとも一方が透明であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【０１３１】
（付記４）前記突起のうちの少なくとも一部が、前記第１及び第２の基板の両方に接触していることを特徴とする付記１に記載の液晶表示装置。
【０１３２】
（付記５）第１及び第２の基板の間に重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、前記液晶中の重合可能な成分を重合して、前記第１及び第２の基板の表面に電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層を形成するとともに、前記液晶側に突出した突起を形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【０１３３】
（付記６）前記重合可能な成分が、光により重合するものであることを特徴とする付記５に記載の液晶表示装置の製造方法。
【０１３４】
（付記７）前記第１及び第２の基板の間の前記液晶を封入した後、突起形成領域にその他の領域よりも高いエネルギー密度で光を照射することにより前記突起を形成することを特徴とする付記６に記載の液晶表示装置の製造方法。
【０１３５】
（付記８）前記第１及び第２の基板の少なくとも一方の基板の突起形成領域の表面エネルギーを他の領域の表面エネルギーよりも高くする処理を施した後に、前記第１及び第２の基板の間に前記液晶を封入することを特徴とする付記５に記載の液晶表示装置の製造方法。
【０１３６】
（付記９）前記第１及び第２の基板の間の突起形成部に選択的にスペーサを配置し、該スペーサを核として前記突起を形成することを特徴とする付記５に記載の液晶表示装置の製造方法。
【０１３７】
（付記１０）前記突起のうちの少なくとも一部を、前記第１の基板及び前記第２の基板のうちのいずれか一方の基板から他方の基板に接触するまで成長させることを特徴とする付記５に記載の液晶表示装置の製造方法。
【０１３８】
（付記１１）相互に対向して配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板の間に封入された液晶と、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方に設けられて電圧印加時における液晶分子の倒れる方向を決める傾倒制御部と、前記第１及び第２の基板の前記液晶側の面に形成され、電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層とを有し、前記配向制御層が前記液晶に添加された重合可能な成分を重合して形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置。
【０１３９】
（付記１２）前記傾倒制御部が、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方に設けられた突起又は窪みであることを特徴とする付記１１に記載の液晶表示装置。
【０１４０】
（付記１３）前記傾倒制御部が、前記配向制御層の下地にラビング処理を施した部分であることを特徴とする付記１１に記載の液晶表示装置。
【０１４１】
（付記１４）前記傾倒制御部が、前記配向制御層の下地の表面エネルギーを変化させて形成されたことを特徴とする付記１１に記載の液晶表示装置。
【０１４２】
（付記１５）第１及び第２の基板の少なくとも一方に突起又は窪みを形成する工程と、前記突起又は窪みが形成された面を内側にして前記第１及び第２の基板を相互に対向させて配置し、両者の間に重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、前記液晶中の重合可能な成分を重合して前記第１及び第２の基板、並びに前記突起又は窪みの表面に電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層を形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【０１４３】
（付記１６）第１及び第２の基板のうちの少なくとも一方の基板の表面にラビング処理を施す工程と、前記ラビング処理を施した面を内側にして前記第１及び第２の基板を相互に対向させて配置し、両者の間に重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、前記液晶中の重合可能な成分を重合して前記第１及び第２の基板の表面に電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層を形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【０１４４】
（付記１７）第１及び第２の基板のうちの少なくとも一方の基板の表面の表面エネルギーを部分的に変化させる工程と、前記第１及び第２の基板の間に重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、前記液晶中の重合可能な成分を重合して前記第１及び第２の基板の表面に電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層を形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【０１４５】
（付記１８）前記基板の表面の表面エネルギーを部分的に変化させる工程では、マスクを介して前記基板の表面に光を選択的に照射することを特徴とする付記１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
【０１４６】
（付記１９）表面に配向膜が形成された一対の基板を前記配向膜を内側にして対向配置し、両者の間に重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、電圧を印加しない状態で紫外線を照射し前記重合可能な成分を重合する工程とを有し、前記重合可能な成分の組成、添加量及び重合条件を制御することで基板表面の液晶分子に対するアンカリングエネルギーを制御することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【０１４７】
（付記２０）前記アンカリングエネルギーを画素毎に制御することを特徴とする付記１９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【０１４８】
（付記２１）１画素内に、アンカリングエネルギーが異なる複数の領域を形成することを特徴とする付記１９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【０１４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、配向制御層だけでなく、ドメイン規制用突起も重合可能な成分を重合することにより形成する。例えば、液晶中に添加したモノマーを高分子化する際に、突起形成領域にそれ以外の領域よりも高エネルギーの紫外線を照射する。これにより、突起形成領域でモノマーが優先的に高分子化して突起が形成され、他の部分には膜厚が小さい配向制御層が形成される。このとき、突起の形成初期段階では液晶分子は基板面に対し垂直に配向している。この配向状態を保持したまま突起が成長するので、突起が完成した後も突起の近傍の液晶分子は、電圧無印加の状態で基板面に対しほぼ垂直となる。これにより、従来のＭＶＡ型液晶表示装置に比べて光の漏れがより一層抑制され、コントラスト特性が向上する。
【０１５０】
また、本願発明に関連する第１発明によれば、第１及び第２の基板のうちの少なくとも一方に、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向を決める突起又は窪み等の傾倒制御部を設ける。
【０１５１】
単に液晶に添加した反応性モノマーにより配向制御層を形成しただけでは、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向が決まらず、液晶中には配向方向が同一の液晶分子の集合からなる複数の小さなドメインが形成される。隣接するドメインの配向方向は同じでないため、ドメインの境界部には配向異常による暗線が発生する。しかも、暗線の発生個所は一定でない。これにより、表示品質が低下する。
【０１５２】
しかし、第１発明では、第１及び第２の基板の少なくとも一方に傾倒制御部を設けているので、この傾倒制御部により電圧印加時に液晶分子が倒れる方向が決定される。これにより、良好な表示特性が得られる。
【０１５３】
本願発明に関連する第２発明では、電極間に電圧を印加していない状態で液晶中に添加した重合可能な成分を重合する。従って、液晶分子を垂直方向に配向させる規制力（アンカリングエネルギー）が強くなる。
【０１５４】
突起やスリットの近傍の液晶分子は、電圧の印加とほぼ同時に突起又はスリットにより決まる所定の方向に配向する。これらの液晶分子の配向方向がその周囲の液晶分子に影響を与えて、周囲の液晶分子の配向方向が決定する。このようにして、液晶分子の配向方向が伝播されて、突起又はスリットから離れた位置の液晶分子の配向方向が決定する。
【０１５５】
液晶に重合可能な成分を添加しないＭＶＡ型液晶表示装置では、突起やスリットから離れた位置の液晶分子は、電圧の印加とほぼ同時にランダムな方向に配向し、突起又はスリットの近傍の液晶分子の配向方向が伝播されると、その配向方向に向きを変える。しかし、一旦配向した液晶分子の配向方向を変えるためには時間がかかり、液晶に重合可能な成分を添加しないＭＶＡ型液晶表示装置の応答特性が悪い原因となっている。
【０１５６】
第２発明のように、液晶分子の垂直方向の配向規制力を強くすると、突起又はスリットの近傍の液晶分子の配向方向が伝播されるまで液晶分子が垂直に配向しており、配向方向が伝播された後に液晶分子が所定の方向に配向するので、液晶に重合成分を添加しない液晶表示装置に比べて応答時間が短縮される。また、重合可能な成分の組成、添加量及び重合条件を制御することにより、液晶セルのＴ−Ｖ特性及びしきい値を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来のＭＶＡ型液晶表示装置の一例を示す模式断面図である。
【図２】図２（ａ），（ｂ）は、ＭＶＡ型液晶表示装置の動作を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置（ＭＶＡ型液晶表示装置）を示す平面図である。
【図４】図４は、図３のＩ−Ｉ線による断面図である。
【図５】図５は、突起及び配向制御層の形成工程を示す図（その１）である。
【図６】図６は、突起及び配向制御層の形成工程を示す図（その２）である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図である。
【図８】図８（ａ），（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式断面図である。
【図９】図９（ａ），（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式断面図（その１）である。
【図１０】図１０は、本発明の第４の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式断面図（その２）である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第５の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図である。
【図１２】図１２は、基板に対する濡れ性が高い樹脂と濡れ性が低い樹脂の例を示す化学式である。
【図１３】図１３は、本発明の第６の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図である。
【図１４】図１４（ａ）〜（ｃ）は、第６の実施の形態の方法により試作した液晶表示装置の配向状態を調べた結果を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の第７の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図（その１）である。
【図１６】図１６は、本発明の第７の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図（その２）である。
【図１７】図１７は、第７の実施の形態における凹凸パターンの変更例を示す図である。
【図１８】図１８は、第７の実施の形態における凹凸パターンの他の変更例を示す図である。
【図１９】図１９は、本発明の第８の実施の形態の液晶表示装置の製造方法において使用するマスクの形状を示す模式図である。
【図２０】図２０（ａ）は、フォトレジスト膜の表面に紫外線を照射したときの紫外線照射エネルギー密度と表面エネルギーとの関係を示す図、図２０（ｂ）は垂直配向膜の表面に紫外線を照射したときの紫外線照射エネルギー密度と表面エネルギーとの関係を示す図である。
【図２１】図２１は、第８の実施の形態により試作した液晶表示装置の画素点灯時の状態を示す図である。
【図２２】図２２は、液晶に重合可能な成分を添加しないＭＶＡ型液晶表示装置の画素点灯時の過渡応答性を調べた結果を示す図である。
【図２３】図２３は、同じくその液晶表示装置の画素電極に設けられたスリットの形状を示す模式図である。
【図２４】図２４は、同じくその液晶表示装置の最終的な点灯状態を示す図である。
【図２５】図２５（ａ），（ｂ）は、本発明の第９の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を工程順に示す模式図である。
【図２６】図２６は、重合可能な成分として２官能モノマーを０．５ｗｔ％、１ｗｔ％及び３ｗｔ％添加したときの液晶表示装置のＴ−Ｖ特性を示す図である。
【図２７】図２７は、重合可能な成分として単官能モノマーを１ｗｔ％及び２ｗｔ％添加したときの液晶表示装置のＴ−Ｖ特性を示す図である。
【図２８】図２８は、第９の実施の形態の液晶表示装置（実施例）の非点灯状態から点灯状態への過渡応答性を調べた結果を示す図である。
【図２９】図２９は、液晶に重合可能な成分を添加しないＭＶＡ型液晶表示装置（比較例）の非点灯状態から点灯状態への過渡応答性を調べた結果を示す図である。
【図３０】図３０は、電極間に電圧を印加した状態で紫外線を照射して重合可能な成分を重合させたＭＶＡ型液晶表示装置（従来例）の非点灯状態から点灯状態への過渡応答性を調べた結果を示す図である。
【符号の説明】
１０，１１０，３１０…ＴＦＴ基板、
１１，２１，１１１…ガラス基板、
１２，１１７，３１１…画素電極、
１３，２４，３１３，３２３…垂直配向膜、
２０，１２０，３２０…対向基板、
２２，１２３．３２１…コモン電極、
２３，１２４，１４０，２１１，２２１，３１２，３２２…突起
３０，１３０，３３０…液晶、
１００，２００，３００…パネル、
１１２ａ…ゲートバスライン
１１２ｂ…補助容量バスライン、
１１３ａ…データバスライン、
１１３ｂ…補助容量電極、
１１４…ＴＦＴ、
１１６…絶縁膜、
１１８，１２５，２１２，２２２…配向制御層、
１１９…カラーフィルタ、
１３６…スペーサ。
Claims (3)
- 相互に対向して配置された第１及び第２の基板と、
前記第１及び第２の基板の間に封入された液晶と、
前記第１の基板の前記液晶側の面上に形成された第１の電極と、
前記第２の基板の前記液晶側の面上に形成された第２の電極と、
前記第１及び第２の電極の表面を覆い、電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層と、
前記第１及び第２の基板の少なくとも一方の表面上に形成されて、電圧印加時の液晶分子の倒れる方向を決める突起とを有し、
前記配向制御層及び前記突起がいずれも前記液晶に添加された重合可能な成分を重合して形成され、かつ、電圧無印加時における前記突起近傍の液晶分子の配向方向が基板面に対してほぼ垂直であることを特徴とする液晶表示装置。 - 第１及び第２の基板の間に光により重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、
前記第１及び第２の基板の少なくとも一方の基板の突起形成領域にその他の領域よりも高いエネルギー密度で光を照射することにより前記液晶中の重合可能な成分を重合して、前記第１及び第２の基板の表面に電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層を形成するとともに、前記液晶側に突出した突起を該突起形成領域に形成する工程と
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 第１及び第２の基板の少なくとも一方の基板の突起形成領域の表面エネルギーをその他の領域の表面エネルギーよりも高くする処理を施す工程と、
前記第１及び第２の基板の間に光により重合可能な成分を添加した液晶を封入する工程と、
光を照射することにより前記液晶中の重合可能な成分を重合して、前記第１及び第２の基板の表面に電圧無印加時の液晶分子の配向方向を基板面に対しほぼ垂直に制御する配向制御層を形成するとともに、前記液晶側に突出した突起を前記突起形成領域に形成する工程と
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
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