JPH0743716A

JPH0743716A - 液晶表示装置の製造方法

Info

Publication number: JPH0743716A
Application number: JP18581093A
Authority: JP
Inventors: Masato Oe; 昌人大江; Katsumi Kondo; 克己近藤; Takayuki Wakui; 陽行和久井; Susumu Sasaki; 享佐々木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-07-28
Filing date: 1993-07-28
Publication date: 1995-02-14

Abstract

(57)【要約】【目的】高コントラスト，視角特性が良好で多階調表示
が容易，明るい，低コストといった特徴を有するアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置を得る。【構成】ｎ×ｍ個のマトリクス状の画素を形成する電極
群，アクティブ素子からなる駆動手段と、電極群が液晶
組成物層に対して界面に平行な電界を印加する構造を付
設し、配向制御層として成膜分子が膜面内の特定方向に
一様に配向した薄膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、量産性が良好で低コス
トのアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のアクティブマトリクス型液晶表示
装置の製造方法は、液晶層を駆動する電極として２枚の
基板界面上に形成し相対向させた透明電極を用いてい
た。これは、液晶に印加する電界の方向を基板界面にほ
ぼ垂直な方向とすることで動作する、ツイステッドナマ
チック表示方式に代表される表示方式を採用しているこ
とによる。一方、液晶に印加する電界の方向を基板界面
にほぼ平行方向とする方式として、櫛歯電極対を用いた
方式が、例えば、特開平1−120528 号，特開昭56−9127
7 号公報により提案されている。この場合、電極は透明
である必要は無く、導電性が高く不透明な金属電極が用
いられる。しかし、この公知技術では、基板界面にほぼ
平行方向の電界を印加する電極群の形成後、ラビング処
理を必要としない配向制御膜とは組み合わされてはいな
い。液晶を配向させる方法の代表例としてポリイミド等
の有機高分子膜をラビング処理して配向制御能を持たせ
た有機配向膜（特開昭50−83051号，同51−65960号公
報）が知られ、かつ実用に供されてきた。更には、無機
質を基板に対して一定な方向に蒸着させる斜方蒸着法
（例えば、液晶エレクトロニクスの基盤と応用，佐々木
昭夫編）が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、ＩＴＯ
に代表される透明電極を形成する為にスパッタリング装
置等の真空系製造設備を使用する必要があり、設備コス
トが巨額になっていた。また、真空系製造設備の使用に
は真空炉内の汚染を除去する作業を伴い、そのため多大
な時間を要し、このことが製造コストを著しく引き上げ
ている。また、一般に透明電極はその表面に数十ｎｍ程
度の凹凸があり、薄膜トランジスタのような微細なアク
ティブ素子の加工を困難にしている。さらに、透明電極
の凸部はしばしば離脱し電極等の他の部分に混入し、点
状或いは線状の表示欠陥を引き起こし、歩留まりを著し
く低下させていた。これらのため、マーケットニーズに
対応した低価格の液晶表示装置を安定的に提供すること
が出来ずにいた。また、従来技術では、画質面でも多く
の課題を有していた。特に、視角方向を変化させた際の
輝度変化が著しく、中間調表示を困難にしていた。さら
に、アクティブ素子の凹凸構造の為にその周辺で配向不
良ドメインが発生し、その対策の為に大きな面積の遮光
膜を要し、光の利用効率も著しく低下させていた。

【０００４】本発明はこれらの課題を同時に解決するも
ので、その目的とするところは、第一に、透明電極がな
くとも高コントラストで、低価格の設備で高い歩留まり
で量産可能な低コストのアクティブマトリクス型液晶表
示装置の製造方法を提供することにある。第二に、視角
特性が良好で多階調表示が容易であるアクティブマトリ
クス型液晶表示装置の製造方法を提供することにある。
第三に、液晶配向に関するプロセス及び材料の裕度が大
きく、そのため開口率が高くでき、光透過率を引上げ
た、より明るいアクティブマトリクス型液晶表示装置の
製造方法を提供することにある。

【０００５】一方、ラビング処理は膜に静電気が発生し
たり、膜表面が汚染されたりすることがある。配向制御
膜に発生した静電気は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を
破壊したり、そのスイッチング特性を変化させてしまう
こともある。ラビング処理により、配向制御膜表面に汚
染が発生すると、素子のしきい値電圧の周波数依存性に
不均一化が起こる。更には、基板が大型化するにつれ
て、ラビング時の荷重を基板全体でコントロールするこ
とが困難となるため、大型基板ではラビングによるきず
が発生してしまうこともある。また、布で擦られた薄膜
からは、微小な削り屑が発生し、それは、液晶表示装置
が製造されるクリーンルーム内での大きな発塵源とな
り、他の製造工程の歩留まりを低下させる大きな要因に
なるという大きな問題点をも有していた。

【０００６】さらに、最も重要なことは次の問題であ
る。基板に対して平行な電界を理想的に印加させるに
は、基板上に電極の厚みを配向制御膜の厚みより厚くす
る必要がある。このとき、電極自体に対向基板間のスペ
ーサの役割を付与さることもできる。しかし、この場合
大きな厚みのある電極が障害となって、現在実用されて
いるラビング処理を施すことができないという問題があ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、上記
目的を達成するために本発明では以下の手段を用いる。
少なくとも一方が透明な一対の基板，前記基板間に誘電
異方性を有する液晶組成物層，ｎ×ｍ個のマトリクス状
の画素を形成する電極群，界面上の液晶分子を所定の方
向に配向制御する配向制御膜，基板間に一定のギャップ
を与えるスペーサを挾持してなる液晶パネル，前記液晶
の分子配向状態に応じて光学特性を変える偏光手段，所
定電圧波形を発生させる駆動ＬＳＩ及びそれぞれの画素
内に備えたアクティブ素子からなる駆動手段とを備えた
液晶表示装置の製造方法において、［手段１］前記電極
群（望ましくは金属性とする）の構造を前記配向制御層
及び前記液晶組成物層に対して主として前記界面に平行
電界を印加し得る所定構造とし、前記配向制御層とし
て、成膜分子が膜面内の特定方向に一様に配向した薄膜
を用いる。

【０００８】具体的には以下の手段を施す。

【０００９】［手段２］前記配向制御層を気液界面に展
開された成膜分子を一方向または対抗する二方向から圧
縮して前記成膜分子が膜面内の特定方向に配向した薄膜
を気液界面に形成せしめ、その後に前記薄膜を付着法も
しくは浸漬法を用いて基板上に移し取る。

【００１０】先ず始めに、電界方向に対する偏光板の偏
光透過軸のなす角φ_P，界面近傍での液晶分子長軸（光
学軸）方向のなす角φ_LC，一対の偏光板間に挿入した位
相差板の進相軸のなす角φ_Rの定義を示す（図２）。偏
光板及び液晶界面はそれぞれ上下に一対あるので必要に
応じてφ_P1，φ_P2，φ_LC1，φ_LC2と表記する。尚、図２
は後述する図１の正面図に対応する。

【００１１】図１（ａ)，(ｂ）は本発明の液晶パネル内
での液晶の動作を示す側断面を、図１（ｃ)，(ｄ）はそ
の正面図を表す。図１ではアクティブ素子を省略してあ
る。また、本発明ではストライプ状の電極を構成して複
数の画素を形成するが、ここでは一画素の部分を示し
た。電圧無印加時のセル側断面を図１（ａ）に、その時
の正面図を図１（ｃ）に示す。透明な一対の基板の内側
に線状の電極１，２が形成され、その上に配向制御膜４
が塗布及び配向処理されている。間には液晶組成物が挟
持されている。棒状の液晶分子５は、電界無印加時には
ストライプ状のＹ電極の長手方向に対して若干の角度、
即ち、４５度≦｜φ_LC｜＜９０度、をもつように配向さ
れている。上下界面上での液晶分子配向方向はここでは
平行、即ち、φ_LC1＝φ_LC2を例に説明する。また、液晶
組成物の誘電異方性は正を想定している。次に、電界７
を印加すると図１（ｂ)，(ｄ）に示したように電界方向
に液晶分子がその向きを変える。偏光板６を所定角度９
に配置することで電界印加によって光透過率を変えるこ
とが可能となる。このように、本発明によれば透明電極
がなくともコントラストを与える表示が可能となる。
尚、図１（ｂ）では基板表面と電界方向とのなす角が大
きく、平行ではないように見えるが、これは厚み方向を
拡大して表した結果で、実際には２０度以下である。以
後、本発明では、２０度以下のものを総称して横電界と
表現する。また、図１では電極１，２を上下基板に分け
て形成したが、一方の基板に備えてもなんら効果は変わ
るものではない。むしろ配線等のパターンが微細化する
場合や熱，外力等による種々の変形等を鑑みると、一方
の基板に備えたほうがより高精度なアライメントが可能
となり、望ましい。また、液晶組成物の誘率異方性は正
を想定したが、負であってもよい。その場合には初期配
向状態をストライプ状電極の長手方向に垂直な方向から
若干の角度｜φ_LC｜（即ち、０度＜｜φ_LC｜≦４５度）
を持つように配向させる。

【００１２】次に、図３は配向制御膜を製造するための
装置の一例の概要図である。図３（ａ）は平面図を、同
（ｂ）は側面図（断面図）を示す。バリア１２と１３を
それぞれ水槽の左端及び右端に寄せ、水面１６を広げ
る。この状態で水面１６に成膜分子を単分子膜状に展開
する。バリア１２と１３をそれぞれ右方及び左方にゆっ
くり移動させ水面１６に展開されている膜を圧縮する。
水面１６上に展開されている膜の表面圧が一定の値にな
った時点でバリアの移動を停止する。本発明で用いられ
る成膜物質からなる膜であれば、この状態において成膜
分子が膜内面である特定方向に一様に配向する。図３に
示したのは気液界面に展開している膜を二方向から圧縮
する方式であるが、通常のＬＢ膜装置で多く見られる一
方向からのみ圧縮する方式を用いても同様の結果が得ら
れる。

【００１３】上述のような手順で気液界面に形成された
配向性膜は図４に示す付着法もしくは図５に示す浸漬法
を用いて、膜の配向性と秩序性を崩すことなく基板上に
移しとることができる。付着法（図４）では基板をほぼ
水平に保ったままゆっくりと降下させ、基板表面が液面
上の膜と接触したら、今度は基板をゆっくりと上昇させ
る。このとき、液面上の膜が基板に移しとられる。浸漬
法（図５）では、基板をほぼ水平に保ったままゆっくり
と降下させ、基板表面が液面上の膜と接触しても基板を
そのまま降下させ水相中に沈める。このとき、液面上の
膜が基板上に移しとられる。図４または図５の（ａ）
（ｂ）（ｃ）の操作を順次繰り返すことにより、液面上
に形成された配向性膜を任意の層数だけ基板上に累積さ
せることができる。気液界面に形成した配向性有機薄膜
では、通常、圧縮方向に成膜分子である鎖状高分子の主
鎖が配向し、かつ膜面全体にわたって配向が均一である
ので、基板を望む方向に設定して累積操作を行えば、基
板上の望む方向に主鎖の配向が揃った液晶配向制御膜を
形成することができる。なお、具体的高分子材料として
化１から化１５が望ましいが、本発明はこれらに限定さ
れるものではない。

【００１４】

【化１】

【００１５】

【化２】

【００１６】

【化３】

【００１７】

【化４】

【００１８】

【化５】

【００１９】

【化６】

【００２０】

【化７】

【００２１】

【化８】

【００２２】

【化９】

【００２３】

【化１０】

【００２４】

【化１１】

【００２５】

【化１２】

【００２６】

【化１３】

【００２７】

【化１４】

【００２８】

【化１５】

【００２９】［手段３］前記配向制御層表面に高強度の
紫外レーザを照射することで周期的な模様を形成させ
る。

【００３０】本発明は、高分子膜の改質したい部位に相
当するマスク（金属板製パターンなど）を通過させたレ
ーザビームを照射することで、希望する照射部分のみ
に、直接に周期的な模様を形成させることが可能であ
る。本方法は、紫外レーザによる非熱的な光化学反応に
より、高分子化合物が反応するので、照射部位以外の周
辺には何等の熱的損傷を伴わず、かつレーザにより切削
された断片は、高エネルギを有したフラグメントとし
て、周囲に高速に飛散していくので、それらの断片が周
囲に付着しておらず洗浄する必要もない極めて効果的な
処理である。模様の形状，大きさ、及び除去される高分
子の量、すなわち切削される深さは、照射するレーザの
波長，フルエンス，パルス数により制御できる。本発明
におけるレーザは、紫外レーザが適しており、特に好適
には、ＸｅＦ（３５１ｎｍ），ＸｅＣｌ（３０８ｎ
ｍ），ＫｒＦ(２４８ｎｍ），ＡｒＦ(１９３ｎｍ）或い
はＦ₂(１５７ｎｍ）エキシマレーザである。また、Ｎｄ
＋：ＹＡＧ，色素レーザ，Ｋｒイオンレーザ，Ａｒイオ
ンレーザ或いは銅蒸気レーザの基本発振波長光を非線形
光学素子などにより、紫外光領域のレーザに変換したも
のも有効である。レーザのフルエンスは、素材により異
なるが、約０.１ｍＪ／cm²／パルス以上の高輝度レーザ
が望ましい。

【００３１】［手段４］前記配向制御層が感光性を有す
る樹脂であり、一方向にそろった直線縞状で基板上に形
成させる。

【００３２】図６（ａ）に示すように、液晶表示装置で
使用される基板３（例えばガラス，プラスチック，有機
フィルム等）上に感光性樹脂２１を滴下する。一般的に
はポリアミド，ポリイミド等の樹脂が多いが、感光性を
有する樹脂であれば何でもよい。次に、基板を回転し、
図６（ｂ）のように感光性樹脂を基板上に均一になるよ
うに塗布する。こうした後、図６（ｃ）に示すように、
感光性樹脂に入射光２４をフォトマスク２２を通して照
射する。感光性樹脂が直線縞状に明暗部が露光されるよ
うに、フォトマスク２２にはマスキング部２３が直線縞
状に形成されている。その後、図６（ｄ）に示すよう
に、基板３を現像液２５中に漬ける。現像液２５中で感
光性樹脂２１の非感光部２７は感光しておらず樹脂の三
次元硬化が進んでいないので溶解する。しかし、感光性
樹脂の感光部２６は樹脂が三次元硬化するため、現像液
へは溶解しない。このようにして、図６（ｅ）に示され
るような基板３上に直線縞状の溝２８を持った配向制御
膜２９が形成される。最後に、基板３を適当な条件で加
熱し、感光性樹脂中に含まれる溶媒を除去し、完全なポ
リイミド樹脂とする。配向膜中の溝は、なるべく間隔が
狭くなるようにフォトマスクを設計した方が、後述する
液晶の配向性は向上する。また、現像時に、非感光部の
感光性樹脂が完全に溶解する前に、ハーフエッチングの
状態で現像から取り出して用いてもよい。

【００３３】［手段５］前記配向制御層が液晶ポリマで
あり、基板の一端に液晶ポリマの配向の核となる処理層
を設け、液晶ポリマが塗布された基板を該液晶ポリマの
等方性液体温度からある一定の温度勾配をもって冷却す
ることにより該配向制御層を形成させる。

【００３４】図７に示すように、先ず、前もってガラス
基板３に液晶ポリマの希薄溶液を、例えばスピンコート
法，ロールコート法，オフセット印刷法，スクリーン印
刷法、或いはディップコート法で塗布し溶媒を除去させ
ることにより液晶ポリマの薄膜３２を得る。そして、液
晶ポリマの薄膜３２を塗布形成した基板３を、最高温度
がその液晶高分子の液晶−等方性液体転移温度より数度
高めになるように、かつ最低温度がガラス転移温度以下
となるようにセットした温度勾配型ホットプレート３０
上に設置し、ゆっくりと一定方向に引っ張ることにより
配向させる。

【００３５】［手段６］前記配向制御層が液晶ポリマで
あり、該液晶ポリマを液晶状態にして平行磁場に晒し主
鎖を配向させ、このあと所定の処理により、この配向状
態を大部分固化させる。

【００３６】基板表面全体に、または一様に部分的に広
がった液晶ポリマフィルムが液晶状態にあるときに、こ
のものを平行磁場に晒し、ポリマの分子の主鎖をこの磁
場に平行または直交にするように配向させ、この状態を
ある程度固定されるようにこのフィルムを固化させる。

【００３７】

【作用】手段１のように、基板にほぼ平行電界を印加す
るので液晶分子の長軸は基板と常にほぼ平行であり、立
ち上がることがなく、従って視角方向を変えたときの明
るさの変化が小さいので、視角依存性が殆んどなく、視
角特性が大幅に向上する。更に手段１〜手段６のように
ラビングを行わずに液晶を配向させる技術と組み合わせ
ることにより、電極の厚みを配向制御層の厚みより厚く
することができる。そして、電極に対向基板とのスペー
サとしての機能を付与させることができる。この時の特
筆すべき効果は、基板に完全に水平な電界が印加される
ことである。この結果、ますます視角特性は向上する。
さらに、明るさ及びコントラストも向上する。また、ラ
ビングしないことにより、静電気による電極やアクティ
ブ素子の破壊がなく、配向膜表面のきずも発生しない。

【００３８】

【実施例】本発明を実施例により具体的に説明する。

【００３９】〔実施例１〕基板は厚みが１.１mm で表面
を研磨したガラス基板を２枚用いる。これらの基板間に
誘電率異方性Δεが正でその値が４.５であり、複屈折
Δｎが０.０７２（５８９ｎｍ，２０℃）のネマチック
液晶組成物を挟む。基板表面には、次の手順で得た配向
制御膜を形成した。すなわち、化１６で表されるポリジ
アセチレン誘導体(以下、ｐ−３ＢＣＭＵと略記する）
の０.５ｇ／ｌクロロホルム溶液を調整し、その溶液を
ＬＢ膜作製装置内の純水表面に数滴滴下した。

【００４０】

【化１６】

【００４１】クロロホルムが蒸発するのを待って、図３
に示すような方法で対向する二方向からバリア１４，１
５をゆっくり動かし、水面１６上に展開しているｐ−３
BCMU膜を圧縮した（圧縮速度１００cm²／min）。このよ
うにして水面上に形成されたｐ−３ＢＣＭＵの配向性有
機薄膜１９は、図３に示す水平付着法または図４に示す
水平浸漬法により容易に移し取った。ｐ−３ＢＣＭＵ膜
は、基板２０に移し取られた後も配向性を保持している
ことがわかった。この操作を３０回繰返し約８００Åの
配向制御膜が得られた。一方、上下界面上の延伸方向は
互いにほぼ平行で、かつ印加電界方向とのなす角度を８
５度（φ_LC1＝φ_LC2＝８５°）とした。ギャップｄは球
形のポリマビーズを基板間に分散して挾持し、液晶封入
状態で４.５μｍとした。よってΔｎ・ｄは０.３２４μ
ｍである。２枚の偏光板〔日東電工社製Ｇ１２２０Ｄ
Ｕ〕でパネルを挾み、一方の偏光板の偏光透過軸をラビ
ング方向にほぼ平行、即ちφ_P1＝８５°とし、他方をそ
れに直交、即ちφ_P2＝−５°とした。これにより、ノー
マリクローズ特性を得た。

【００４２】ソース電極１及びドレイン電極３５の構造
としては図８（ａ）に示すように、いずれもストライプ
状のコモン電極２と平行で、ゲート電極３３と交差する
ような構造とし、一方の基板上の薄膜トランジスタ（図
８（ａ)，(ｂ））上に形成され、他方の基板上には図８
（ａ）で点線で示したような構造のコモン電極２を形成
し、相対向する基板状のソース電極１，コモン電極２間
で電界がかかり、かつその方向７が基板界面にほぼ平行
となるようにした。両基板上の電極はいずれもアルミニ
ウムからなるが、電気抵抗の低い金属性のものであれば
特に材料の制約はなく、クロム，銅等でもよい。画素数
は４０(×３)×３０（即ち、ｎ＝１２０，ｍ＝３０であ
る。）で、画素ピッチは横方向（即ち、コモン電極間）
は８０μｍ，縦方向（即ちゲート電極間）は２４０μｍ
である。コモン電極の幅は１２μｍで隣接するコモン電
極の間隙の６８μｍよりも狭くし、高い開口率を確保し
た。また薄膜トランジスタを有する基板に相対向する基
板上にストライプ状のＲ，Ｇ，Ｂ３色のカラーフィルタ
４０を備えた。カラーフィルタ４０の上には表面を平坦
化する透明樹脂３７を積層した。透明樹脂の材料として
はエポキシ樹脂を用いた。更に、この透明樹脂上ポリイ
ミド系の配向制御膜を塗布した。パネルには駆動ＬＳＩ
が接続されている。

【００４３】本実施例では透明電極が無いため、製造プ
ロセスが簡単化できかつ歩留まりも向上し、著しくコス
トが低減できる。特に、透明電極を形成するための真空
炉を有する極めて高価な設備が不要になり、製造設備投
資額の大幅低減とそれによる低コスト化が可能となる。
本実施例における画素への印加電圧実効値と明るさの関
係を示す電気光学特性を図９（ａ）に示す。コントラス
ト比は７Ｖ駆動時に１５０以上となり、視角を左右，上
下に変えた場合のカーブの差は従来方式（比較例１に示
す）に比べて極めて小さく、視角を変化させても表示特
性はほとんど変化しなかった。また、液晶配向性も良好
で、配向不良ドメインは発生しなかった。更に、ラビン
グ処理ではしばしば見受けられたきずは全く発生しなか
った。〔比較例〕従来方式であるツイステッドネマチック（Ｔ
Ｎ）型を比較例とする。実施例１に比べ透明電極がある
ため、構造が複雑かつ製造工程が長い。ネマチック液晶
組成物としては、実施例１と同一の誘電異方性Δεが正
でその値が４.５で、屈折率異方性Δｎが０.０７２(５
８９ｎｍ，２０℃)のものを用い、ギャップは７.３μ
ｍ、ツイスト角は９０度とした。よってΔｎ・ｄは０.
５２６μｍである。

【００４４】また、配向制御層は以下のようにして形成
した。すなわち、４，４′−ジアミノジフェニルエーテ
ル化合物とピロメリット酸二無水物をＮ−メチル−２−
ピロリドン中でポリアミド酸ワニスを得た。このポリア
ミド酸ワニスをガラス基板上にスピンナ塗布後、３００
℃で焼成し、厚さ約８００Åのポリイミド薄膜を形成し
た。次に、レーヨン布でラビング処理した。

【００４５】電気光学特性を図９（ｂ）に示す。視角方
向で激しくカーブが変化した。また、薄膜トランジスタ
の隣接部の断差構造のある付近で、周辺部とは液晶分子
の配向方向が異なる配向不良ドメインが生じた。また、
ラビング処理によるきずが数多く発生した。

【００４６】〔実施例２〕本実施例の構成は下記の要件
を除けば、実施例１と同一である。

【００４７】図１０にセルの側断面を示す。実施例１で
両基板上それぞれに配置していた電極群を全て一方の基
板上に形成した。ドレイン電極３５，ソース電極１，コ
モン電極２はいずれもクロムで、同時に成膜及びエッチ
ングをして形成した。対向基板上には一切導電性の物質
は存在しない。従って、本実施例の構成では仮に製造工
程中に導電性の異物が混入したとしても、上下電極間タ
ッチの可能性がなく、上下電極間タッチの不良率がゼロ
に抑制される。

【００４８】一般にフォトマスクのアライメント精度は
対向する２枚のガラス基板間のアライメント精度に比べ
て著しく高い。本実施例は４種の電極群のいずれをも一
方の基板上に形成することから、ソース電極１，コモン
電極２間のアライメントがフォトマスクのみで行われる
ため、実施例１の場合に比べて両電極間のアライメント
ずれが小さく抑制される。従って、本実施例は実施例１
に比べて、より高精細なパターンに向いている。

【００４９】電気光学特性を測定したところ、実施例１
と同様に、視角を左右，上下に変えた場合のカーブの差
が極めて小さく、表示特性はほとんど変化しなという結
果を得た。また、液晶配向性も良好で、配向不良ドメイ
ンは発生しなかった。更に、ラビング処理ではしばしば
見受けられたきずは全く発生しなかった。

【００５０】〔実施例３〕本実施例の構成は下記の要件
を除けば、実施例２と同一である。

【００５１】配向制御膜は以下のようにして得た。すな
わち、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル化合物と
ピロメリット酸二無水物をＮ−メチル−２−ピロリドン
中でポリアミド酸ワニスを得た。このポリアミド酸ワニ
スをガラス基板上にスピンナ塗布後、３００℃で焼成
し、厚さ約８００Åのポリイミド薄膜を形成した。次
に、上記方法で調製されたポリイミド薄膜上に、実施例
１と全く同様のやり方でｐ−３ＢＣＭＵ単分子膜を５層
累積してポリイミドとｐ−３ＢＣＭＵの複合膜を形成し
た。

【００５２】このようにして作製された液晶表示装置に
は、配向むらは見られず均一な液晶配向が実現されてい
ることがわかった。更に、実施例１或いは２に比べ単分
子膜を積層する工程が大幅に短縮できる。また、本実施
例での電気光学特性は実施例２とほとんど同じであっ
た。液晶配向性も良好で、配向不良ドメインは発生しな
かった。更に、ラビング処理ではしばしば見受けられた
きずは全く発生しなかった。

【００５３】〔実施例４〕本実施例の構成は下記の要件
を除けば、実施例２と同一である。

【００５４】配向制御膜は以下のようにして得た。すな
わち、芳香族ポリエーテルスルホンの約１０００Åの薄
膜をスピンナ法により形成した。次に、この薄膜の平滑
な面に４５°の方向からＸｅＣｌエキシマレーザをエネ
ルギ密度７５０ｍＪ／cm²で３０ショット照射させ、表
面に間隔１→ｍの周期的な模様を形成した。

【００５５】このようにして作製された液晶表示装置に
は、配向むらは見られず均一な液晶配向が実現されてい
ることがわかった。また、本実施例での電気光学特性は
実施例２とほとんど同じであった。液晶配向性も良好
で、配向不良ドメインは発生しなかった。更に、ラビン
グ処理ではしばしば見受けられたきずは全く発生しなか
った。

【００５６】〔実施例５〕本実施例の構成は下記の要件
を除けば、実施例４と同一である。

【００５７】図１１にセルの側断面を示す。実施例２で
一方の基板上に配置していた電極群の厚みを配向制御層
より厚くし、電極群が対向基板とのスペーサを兼ねるよ
うに電極の厚みを設定した。電極の厚みが配向制御層の
厚みより厚いと電極群が障害となってラビング処理でき
ないが、本実施例ではレーザスキャンによって配向処理
を達成できた。電極群の厚みを厚くすることによって、
液晶層に完全に基板に水平な電界を印加できた。

【００５８】このようにして作製された液晶表示装置に
は、配向むらは見られず均一な液晶配向が実現されてい
ることがわかった。更に、ほぼ完全に基板に対して水平
に電界が印加されたので、実施例４に比べて明るさが約
２％，電圧保持率も約２％向上した。また、ラビング処
理ではしばしば見受けられたきずは全く発生しなかっ
た。

【００５９】〔実施例６〕本実施例の構成は下記の要件
を除けば、実施例５と同一である。

【００６０】薄膜トランジスタを保護する保護膜３８
（図１０）をエポキシ樹脂にし、ラビング処理をした。

【００６１】本実施例で得られた液晶表示装置における
電気光学特性を測定したところ、実施例２と同様に視角
を左右，上下に変えた場合のカーブの差が極めて小さ
く、表示特性はほとんど変化しないという結果を得た。
また、実施例５と同様に、傾き角が０.５度と小さいに
もかかわらず液晶配向性も良好で、配向不良ドメインは
発生しなかった。また、ラビング処理ではしばしば見受
けられたきずは全く発生しなかった。

【００６２】〔実施例７〕実施例６で保護膜に用いたエ
ポキシ樹脂をポリイミドに変えた。

【００６３】本実施例で得られた液晶表示装置における
電気光学特性を測定したところ、実施例２と同様に視角
を左右，上下に変えた場合のカーブの差が極めて小さ
く、表示特性はほとんど変化しないという結果を得た。
また、実施例６に比べ、傾き角は２.０度と若干上昇し
た。液晶配向性は良好で、配向不良ドメインは発生しな
かった。また、ラビング処理ではしばしば見受けられた
きずは全く発生しなかった。

【００６４】〔実施例８〕本実施例の構成は下記の要件
を除けば、実施例２と同一である。

【００６５】配向制御層は以下のようにして得た。すな
わち、感光性樹脂であるポリイミド系樹脂（ＰＩ−４０
０：宇部興産製）をスピンナ法により基板３上に塗布
し、約８００Åの薄膜を得た。次に、図６に示すように
入射光２４をフォトマスク２２を通して照射した。フォ
トマスクにはマスキング部２３が直線縞状に形成されて
おり、感光性樹脂に直線縞状に明暗部が露光されるよう
になっている。そして、露光された基板を現像液２５に
漬けた。このとき、非感光部２７は感光しておらず溶解
した。感光部２６は樹脂が三次元硬化したため溶解しな
かった。こうした後、溶媒を除去するため、２３０℃で
３０分ほど加熱した。

【００６６】このようにして作製された液晶表示装置に
は、配向むらは見られず均一な液晶配向が実現されてい
ることがわかった。また、本実施例での電気光学特性は
実施例２とほとんど同じであった。更に、ラビング処理
ではしばしば見受けられたきずは全く発生しなかった。

【００６７】〔実施例９〕本実施例の構成は下記の要件
を除けば、実施例８と同一である。

【００６８】実施例５のように一方の基板上に配置して
いた電極群の厚みを配向制御層より厚くし、電極群が対
向基板とのスペーサを兼ねるように電極の厚みを設定し
た。このようにして作製された液晶表示装置には、配向
むらは見られず均一な液晶配向が実現されていることが
わかった。更に、ほぼ完全に基板に対して水平に電界が
印加されたので、実施例８に比べて明るさが約２％，電
圧保持率も約２％向上した。また、ラビング処理ではし
ばしば見受けられたきずは全く発生しなかった。

【００６９】〔実施例１０〕本実施例の構成は下記の要
件を除けば、実施例２と同一である。

【００７０】配向制御層は以下のようにして得た。すな
わち、化１７に示す液晶高分子を用いた。

【００７１】

【化１７】

【００７２】この高分子は１４７〜１７７℃でネマチッ
ク液晶相を示す。ディップ法で基板に塗布した後、２０
０℃で１時間乾燥した。その後、この基板を最高温度１
９０℃，最低温度が１００℃に設定された温度勾配型ホ
ットプレート上で基板を一定方向にスライドさせた。ス
ライド速度は、１cm／min でホットプレートの長さは５
０cmであった。

【００７３】このようにして作製された液晶表示装置に
は、配向むらは見られず均一な液晶配向が実現されてい
ることがわかった。また、本実施例での電気光学特性は
実施例２とほとんど同じであった。更に、ラビング処理
ではしばしば見受けられたきずは全く発生しなかった。

【００７４】〔実施例１１〕本実施例の構成は下記の要
件を除けば、実施例１０と同一である。

【００７５】実施例５のように一方の基板上に配置して
いた電極群の厚みを配向制御層より厚くし、電極群が対
向基板とのスペーサを兼ねるように電極の厚みを設定し
た。このようにして作製された液晶表示装置には、配向
むらは見られず均一な液晶配向が実現されていることが
わかった。更に、ほぼ完全に基板に対して水平に電界が
印加されたので、実施例１０に比べて明るさが約２％，
電圧保持率も約２％向上した。また、ラビング処理では
しばしば見受けられたきずは全く発生しなかった。

【００７６】〔実施例１２〕本実施例の構成は下記の要
件を除けば、実施例２と同一である。

【００７７】配向制御層は以下のようにして得た。すな
わち、先ず液晶高分子エコノールＥ６０００（住友化学
製）を約３８０℃で加熱，溶解させた。このとき、この
溶解物はネマチック液晶になっていた。この溶解物をデ
ィップ法またはスピンコート法で基板に約８００Å塗布
した。次に、この基板を医療用のＮＭＲ−ＣＴ装置の平
行磁場中に磁場が液晶分子を配向させる方向に一致する
ように設置し、約２０Ｋガウスの磁場に晒し続けた。こ
のまま、基板をヒータで約３８０℃で約１０分ほど保
ち、その後冷却した。

【００７８】このようにして作製された液晶表示装置に
は、配向むらは見られず均一な液晶配向が実現されてい
ることがわかった。また、本実施例での電気光学特性は
実施例２とほとんど同じであった。更に、ラビング処理
ではしばしば見受けられたきずは全く発生しなかった。

【００７９】〔実施例１３〕本実施例の構成は下記の要
件を除けば、実施例１２と同一である。

【００８０】実施例５のように一方の基板上に配置して
いた電極群の厚みを配向制御層より厚くし、電極群が対
向基板とのスペーサを兼ねるように電極の厚みを設定し
た。このようにして作製された液晶表示装置には、配向
むらは見られず均一な液晶配向が実現されていることが
わかった。更に、ほぼ完全に基板に対して水平に電界が
印加されたので、実施例１２に比べて明るさが約２％，
電圧保持率も約２％向上した。また、ラビング処理では
しばしば見受けられたきずは全く発生しなかった。

【００８１】

【発明の効果】本発明によれば、透明電極がなく、低価
格の設備で高い歩留まりで量産可能な低価格のアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置が得られる。また、視角特
性が良好で多階調表示が容易であるアクティブマトリク
ス型液晶表示装置も得られる。そして、配向制御層の形
成にはラビング処理不要のため、形成過程で静電気を発
生することがなく、従って基板状の電極やアクティブ素
子が破壊されることがない。また、ラビング処理に伴う
表面汚染がないので、それによる表示むらが発生するこ
ともない。さらに、ラビング処理不要のため、電極群の
厚みを配向制御層より暑くでき、その電極群に対向基板
とのスペーサの機能も付与できる。そのため、液晶層に
は基板に対してほぼ完全に水平な電界が印加させること
ができ、光透過率を引上げた、より明るいアクティブマ
トリクス型液晶表示装置も得られる。ギャップの均一度
も向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の製造方法で作製した液
晶表示装置において液晶の動作を示す説明図。

【図２】電界方向に対する界面上の分子長軸配向方向，
偏光板偏光軸，位相板進相軸のなす角を示す説明図。

【図３】本発明の液晶表示装置の製造方法の一例であ
り、配向制御膜を製造するための装置の説明図。

【図４】付着法を用いて気液界面から基板上へ有機薄膜
を移し取る手順を示す工程図。

【図５】浸漬法を用いて気液界面から基板上へ有機薄膜
を移し取る手順を示す工程図。

【図６】本発明の液晶表示装置の製造方法の一例であ
り、配向制御膜を感光性樹脂を用いて製造する手順を示
す工程図。

【図７】本発明の液晶表示装置の製造方法の一例であ
り、配向制御膜として液晶ポリマを用い、温度勾配をも
って冷却することで配向性を付与する方法を示す説明
図。

【図８】本発明の製造方法で得られた薄膜トランジスタ
の一例を示す図。

【図９】本発明及び比較例で得られた液晶表示装置の電
気光学特性図。

【図１０】薄膜トランジスタにおいてソース電極，コモ
ン電極，ゲート電極，ドレイン電極をいずれも一方の基
板上に配置した本発明の一実施例を示す断面図。

【図１１】本発明の製造方法において電極群を配向制御
層より厚くし、かつスペーサの機能を付与させた液晶表
示装置の一例を示した断面図。

【符号の説明】

１…ソース電極、２…コモン電極、３３…ゲート電極、
３５…ドレイン電極、３６…ゲート絶縁膜、３７…平坦
化膜、３８…保護膜、３９…アモルファスシリコン、４
０…カラーフィルタ、４１…遮光膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木享茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方が透明な一対の基板，前記
基板間に誘電異方性を有する液晶組成物層，液晶を配向
させるための配向制御層，基板上の電極，偏光手段，駆
動電圧波形を発生させる駆動ＬＳＩ及びそれぞれの画素
内に備えたアクティブ素子からなる駆動手段とを備えた
液晶表示装置の製造方法において、前記電極が前記配向制御層及び前記液晶組成物層に対し
て主として前記界面に平行な電界を印加する構造を有
し、前記配向制御層として、成膜分子が膜面内の特定方
向に一様に配向した薄膜を用いたことを特徴とする液晶
表示装置の製造方法。
【請求項２】請求項１において、前記配向制御層が、気
液界面に展開された成膜分子を一方向または対抗する二
方向から圧縮して前記成膜分子が膜面内の特定方向に配
向した薄膜を気液界面に形成せしめ、その後、前記薄膜
を付着法もしくは浸漬法を用いて基板上に移し取る方法
によって得られる液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】請求項２の方法を二回繰り返してなる多層
膜を配向制御層として用いた液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】請求項３において、前記配向制御層の下地
膜としてポリマ薄膜を用いた液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】請求項２において、前記配向制御層を構成
する鎖状高分子の少なくとも一種類が、化１から化１５
で表される化合物から選ばれる液晶表示装置の製造方
法。
【請求項６】請求項１において、前記配向制御層表面に
高強度の紫外レーザを照射することで周期的な模様を形
成させた液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】請求項６において、前記配向制御層が芳香
族ポリエーテルスルホン，芳香族ポリイミドまたは芳香
族ポリエステルである液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】請求項１において、前記配向制御層が感光
性を有する樹脂であり、一方向にそろった直線縞状で基
板上に形成された液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】請求項１において、前記配向制御層が液晶
ポリマであり、前記液晶ポリマが塗布された基板を前記
液晶ポリマの等方性液体温度からある一定の温度勾配を
もって冷却することにより形成された液晶表示装置の製
造方法。
【請求項１０】請求項１において、前記配向制御層が液
晶ポリマであり、前記液晶ポリマを液晶状態にして平行
磁場に晒し主鎖を配向させ、このあと所定の処理によ
り、この配向状態を大部分固化させる液晶表示装置の製
造方法。