JPH0792467A

JPH0792467A - 液晶表示素子の製造方法

Info

Publication number: JPH0792467A
Application number: JP24105493A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Yamamoto; 恭弘山本; Masumi Okamoto; ますみ岡本; Takeshi Yamamoto; 武志山本; Hitoshi Hado; 仁羽藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-09-28
Filing date: 1993-09-28
Publication date: 1995-04-07

Abstract

(57)【要約】【目的】視角特性の良好な液晶表示素子を実現する。【構成】インクジェット装置等を用いて、滴状にした
異なる配向膜材料８、９を、基板上の所望の位置ごとに
選択的に被着させているので、その 2種類の配向膜材料
８、９の被着位置を極めて簡易かつ正確に制御すること
ができる。その結果、異なる複数の液晶配向膜８、９を
選択的に正確に形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子の製造方法
に係り、特に複数の異なる液晶配向領域を有して視角特
性を改善した液晶表示素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄型・軽量・低消費電力といった
特長を有する液晶表示素子は、日本語ワードプロセッサ
やデスクトップパーソナルコンピュータ等のＯＡ機器の
表示素子として盛んに用いられている。このような液晶
表示素子の中でも、ネマティック液晶と呼ばれる、液晶
分子の捩じれ配列による光変調特性を用いた液晶表示素
子が一般的に実用に供せられている。その表示方式とし
ては、旋光モードと複屈折モードとの 2つの方式に大別
することができる。

【０００３】旋光モードのＬＣＤは、例えば90°捩れ分
子配列のツイステッドネマティック（ＴＮ）型液晶表示
素子が従来から一般的に用いられており、これは原理的
には白黒表示で高コントラスト比が得られることから、
時計や電卓などに主に用いられてきた。このＴＮ型液晶
表示素子は、良好な階調表示性能を有し、応答速度が一
般に数10ｍｓ程度と比較的速いことから、走査電極と信
号電極が交差してマトリックス上に画素を形成するよう
な単純マトリックス型駆動方式をはじめとして、ＭＩＭ
素子あるいはＴＦＴ素子などを用いたアクティブマトリ
ックス駆動方式の液晶表示素子に用いられ、さらにカラ
ーフィルタと組み合わせてフルカラー表示を行なう液晶
テレビやＯＡ機器用ディスプレイデバイスなどに応用さ
れている。一方複屈折モードの表示方式の液晶表示素子
は、基板間（セルギャップ）で液晶分子が90°以上捩れ
た分子配列を有するスーパーツイステッドネマティック
（ＳＴＮ）型液晶を用いたもので、急俊な電気光学特性
を有していることから単純マトリックス型の液晶表示素
子においても時分割駆動によって良好なコントラスト特
性や階調再現性を実現することができる。

【０００４】しかしながら、このような従来の液晶表示
素子においては、画面に対する観測者の視角や左右ある
いは上下方向ごとにコントラスト特性や表示色が大きく
変化するという視角依存性を有している。そこでこのよ
うな液晶表示素子の視角依存性を改善るために従来種々
の技術が提案されている。その中の一つとして、近年提
案された、K.H.YANG（1991ＩＤＲＣ、 p68）の提案した
技術で、一画素内に液晶分子の起き上がる方向が180 °
異なる 2つの領域を設けた液晶表示素子を用いて視角依
存性を改善するというＴｗｏＤｏｍａｉｎＴＮ（Ｔ
ＤＴＮと称する）方式が知られている。またこのような
ＴＤＴＮをさらに進めて、一画素内にプレチルトの異な
る領域を、同一基板内で同一方向のラビング配向処理に
よって設けるというドメイン分割ＴＮ（Y.Koike,et.al
1992ＳＩＤ、ｐ798 ；このような技術をＤＤＴＮと称す
る）が知られている。

【０００５】これらの技術は、同一基板上の同一配向膜
面内で液晶分子の配向状態を変えた異なる領域を形成す
るために、基板上に配向膜材料層を成膜し、その一部分
を選択的にマスクで被覆して、マスクから露出した部分
の配向膜材料層の上にだけ選択的にラビング処理を行な
うというものである。またＤＤＴＮの場合は無機化合物
を材料とする配向膜を形成した後、その無機化合物配向
膜上に有機化合物の配向膜を形成し、これにフォトリソ
グラフィ法を用いて有機化合物配向膜を例えば一画素の
半分だけ残し、その上に一度のラビング処理を行なうこ
とで、有機化合物配向膜上と無機化合物配向膜上とでプ
レチルト角の異なった複数の領域を形成し、液晶分子の
配向状態を180 °変えるというものである。

【０００６】図４（ａ）はＴＤＴＮ方式の液晶表示素子
を形成する工程を示す図である。これはマスク４０１か
ら露出している配向膜材料層４０３の一部分に対して選
択的に一度のラビング処理によってラビング配向を施す
もので、例えば液晶分子の配列が 1画素内で180 °異な
った 2領域を形成するものである。あるいはマスク４０
１から露出した配向膜材料層４０３の一部分の上に選択
的にＳｉＯ_X等のマスク材料を成膜しこれをマスク４０
１として用いて、液晶分子配向の異なる 2領域を一画素
内で形成する。

【０００７】具体的には、マスクラビング法の場合、ま
ずガラス基板４０５上の配向膜材料層４０３ほぼ全面に
第１回目のラビング処理を行なう。次に、その上をフォ
トリソグラフィで 1画素の半分だけ被覆するようにパタ
ーニングしてレジスト膜を形成しマスク４０１とし、そ
のマスク４０１から露出した部分の配向膜材料層４０３
に第１回目のラビング方向とは180 °逆方向のラビング
処理を行なう。そして配向膜材料層４０３上を被覆して
いたレジスト膜からなるマスク４０１を剥離して、上記
のような180 °配向方向の異なる 2領域をそれぞれの画
素電極４０７上に形成する。あるいは隣り合う画素電極
４０７ごとに配向方向が異なるように形成する。

【０００８】ＳｉＯ_Xのマスク蒸着法は、メタルマスク
等を用いて異なるＳｉＯ_Xの蒸着を異なる領域ごとに 2
回以上に分けて行なう方法である。

【０００９】しかしながら、上記の方法では、まずマス
クラビングの場合はレジスト被覆により第１回目のラビ
ング処理の効果が大幅に低減してしまうという問題があ
る。一方マスク蒸着法の場合では、そのマスクを精度よ
く一画素ごとにアライメントすることが、画素のさらな
る微細化、多画素化が進む液晶表示素子にあってはます
ます困難であるという問題がある。

【００１０】図４（ｂ）は前記のY.Koike らの提案した
方法を示す図である。この手法は無機化合物配向膜５０
１を第一層目に形成し、第二層目には有機化合物配向膜
５０３を設けるというものである。このような有機化合
物配向膜５０３と無機化合物配向膜５０１とを選択的に
一つの基板４０５上に設けることによって、一つの基板
４０５上に異なる配向状態の 2領域を設けることができ
るはずである。

【００１１】しかしながら、本発明者らの実験によれ
ば、無機化合物配向膜５０１上では長期間にわたる液晶
表示素子の使用によって表面の配向能力が低下するとい
う問題、および比較的膜質の硬い無機化合物配向膜５０
１と柔らかい有機化合物配向膜５０３とに一度のラビン
グ処理で配向制御を施すために、これらの異なる膜質の
領域で液晶配向能に著しい差が生じてしまう。その結
果、これらの領域間で配向能の対称性が著しく損なわれ
てしまい、むしろ視角特性が大幅に低下するという問題
があることが確認された。

【００１２】また、印刷法を用いて、図５に示すように
2種類の有機配向膜６０１、６０３を互いに隣り合うよ
うにストライプ状に形成するという手法も案出される
が、本発明者らの実験によれば、実効的な 330μｍピッ
チ程度のストライプの正確な形成は困難であるという問
題があることが確認された。

【００１３】また、脱水閉環系ポリイミドおよび可溶性
ポリイミドを膜材料として用いて、これをフォトリソグ
ラフィ法でストライプ状に形成して前記の図５に示すよ
うな2種類の有機配向膜６０１、６０３を形成するとい
う手法も案出されるが、本発明者らの実験によれば、実
効的な 330μｍピッチ程度のストライプの正確な形成が
困難であるという問題があることが確認された。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題を解決するために成されたもので、その目的は、配向
状態の異なる複数の領域を簡易な手法によって形成する
ことができ、さらに液晶分子の配向能の制御の自由度が
高く、かつ得られた配向膜の信頼性および耐久性の高い
液晶表示素子の製造方法を提供することにある。そして
その結果、視角特性の良好な液晶表示素子を実現するこ
とにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子の
製造方法は、基板上に電極をそれぞれ有する第１の基板
および第２の基板それぞれの上に、前記電極を覆うよう
に液晶配向膜を形成する工程と、前記第１の基板および
第２の基板を前記電極どうしが対向して画素を形成する
ように間隙を有して対向配置し、基板の周囲を封止して
該間隙に液晶組成物を注入して挟持させる工程とを有す
る液晶表示素子の製造方法において、前記第１の基板お
よび第２の基板の少なくとも一方の基板に対して、異な
る複数の種類の液晶配向膜材料をそれぞれ細孔から滴状
に出射させて前記基板上へ選択的に被着させ、液晶配向
状態の異なる複数の領域を有する液晶配向膜を形成する
工程を具備することを特徴としている。

【００１６】あるいは、上記の液晶配向膜材料をインク
ジェット装置から出射することを特徴としている。

【００１７】なお、上記のインクジェット装置等から出
射される滴状態の配向膜材料の材質や、出射速度、滴の
径、滴の粘性率等の、本発明の目的を達成するための好
適値としては、製造する液晶表示素子の画素のサイズ
や、形成したい配向膜の配向能などの諸条件によって異
なるものの、インクジェット装置等により出射されて基
板上に被着されたときに飛散や拡散がなく、その配向膜
材料の滴の被着位置が正確に制御できるようにあらかじ
め設定しておくことが望ましいことは言うまでもない。

【００１８】

【作用】インクジェット装置等を用いて、滴状にした異
なる配向膜材料を、基板上の所望の位置ごとに選択的に
被着させているので、その 2種類の配向膜材料の被着位
置を極めて簡易かつ正確に制御することができる。その
結果、異なる複数の液晶配向膜を選択的に正確に形成す
ることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明に係る液晶表示素子の製造方法
の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００２０】（実施例１）図１（ａ）は、本発明に係る
製造方法により製造される液晶表示素子の構造を示す断
面図、図１（ｂ）はその平面図である。

【００２１】ＩＴＯ（酸化インジウム錫）の透明電極か
らなる共通対向電極１がガラス基板２の上に形成された
対向基板３と、ＩＴＯからなる画素電極４およびＴＦＴ
素子（図示省略）がガラス基板５上に形成されたＴＦＴ
基板６とを用意する。画素電極４は前記のＴＦＴ素子に
接続されており、この画素電極４は画素サイズ 110×32
0μｍのＩＴＯ透明電極から形成された電極である。

【００２２】対向基板３上には、液晶配向膜７としてプ
レチルト角が4 °のポリイミド（日本合成ゴム社製）を
印刷法で85ｎｍの厚さに均一に塗布して形成した。

【００２３】ＴＦＴ基板６上には、第１の液晶配向膜８
としてプレチルト角が1 °のポリイミド（日本合成ゴム
社製）を走査可能なインクジェット装置を用いて各画素
電極４により形成される画素領域をそれぞれ 2分するよ
うにストライプ状に 330μｍ幅で塗布し形成した後に、
さらに第２の液晶配向膜９としてプレチルト角が7 °の
ポリイミド（日本合成ゴム社製）をストライプ状に前記
の第１の液晶配向膜８を形成していない残りの領域に同
様にストライプ状に 330μｍ幅で塗布した。このよう
に、液晶配向特性の異なる 2つの種類の第１の液晶配向
膜８および第２の液晶配向膜９を正確に交互にストライ
プ状に配置することにより、一画素あたりを 2分して、
これら 2つの領域ごとで異なる配向能を実現することが
できた。

【００２４】そして対向基板３およびＴＦＴ基板６上の
それぞれの配向膜７、８、９にセルギャップ間で液晶分
子が90°捩れてスプレイ配列されるように一度のラビン
グ配向処理を行なって、互いの配向膜が形成された面が
対向するように、周囲を封止材（図示省略）で封止して
間隙を有して対向配置して組み合わせ、その基板間隙
（セルギャップ）に液晶組成物（ＺＬＩ−1132、E.Merc
k 社製）を注入して液晶層として挟持させて、本発明に
係る液晶表示素子を作製した。

【００２５】このような第１の実施例の液晶表示素子を
駆動してテストパターンを表示させ、その表示品位を目
視にて検証したところ、視野角特性が画面の上下、およ
び左右方向で均一でコントラスト比の高い良好な画像表
示が実現できることが確認された。このときの画面の等
コントラスト曲線を図３に示す。

【００２６】（実施例２）上記の第１の実施例におい
て、ＴＦＴ基板６上に形成する配向膜８、９の形成位置
を下記のように変更した。

【００２７】すなわち、図２に示すように、画素電極４
で形成される隣り合う一画素領域ごとに交互に第１の液
晶配向膜８と第２の液晶配向膜９とをストライプ状に配
列するように、上記と同様のインクジェット装置を用い
て形成した。そしてその他の構造は第１の実施例とほぼ
同様のものとなるように製造した。このような第２の実
施例の液晶表示素子を駆動してテストパターンを表示さ
せ、その表示品位を目視にて検証したところ、視野角特
性が良好でコントラスト比の高い良好な画像表示を実現
できることが確認された。

【００２８】上記の第１の液晶配向膜８の材料として用
いたポリイミドとしては比較的プレチルト角の高いSE−
7211（日産化学製）を用いた。また第２の液晶配向膜９
の材料としては比較的低いプレチルト角を有するポリイ
ミドとしてSE−7310（日産化学製）を用いた。またこれ
らのポリイミドは、インクジェット装置から出射するイ
ンクとして用いたとき、その粘度は水の粘性率とほぼ同
程度であった。

【００２９】そしてこのとき用いたインクジェット装置
としては、ポリイミドの塗布状態が半画素ピッチの1.65
μｍ、膜厚が概ね 8μｍとなるように、ノズル径および
出射速度を調整した。この調整は、形成すべきポリイミ
ド膜の膜厚や塗布ピッチに対応して適宜に変更すること
が望ましいことは言うまでもない。また滴を出射する際
の位置決めの方法としては、例えばアクチュエータでノ
ズルを基板上で移動して行なってもよく、あるいはノズ
ルを固定してＸ−Ｙステージに基板を固定し、Ｘ−Ｙス
テージをＸ方向およびＹ方向に移動させてもよい。その
ような方法でノズルと基板との相対的な位置関係を正確
に制御することができればよい。

【００３０】なお、上記の第１の液晶配向膜８および第
２の液晶配向膜９のプレチルト角については、上記実施
例の角度の他にも種々変更が可能である。

【００３１】また、上記の実施例ではインクジェット装
置を 2機用いて、 1機ごとに異なる配向膜材料を出射さ
せたが、この他にも、 1機のインクジェット装置を使い
分けて 2種類の配向膜材料を順次に出射して上記と同様
の配向膜を形成することも可能である。

【００３２】また、上記のインクジェット装置のノズル
から配向膜材料をインクとして滴状に出射する際に、ノ
ズルからの出射直後に配向膜材料の滴の飛散が生じる場
合には、そのような飛散を遮蔽するために、不要な方向
へと飛散する滴を遮蔽するとともに必要な方向（つまり
基板上の所望の位置）へと向かう滴は通過させるように
フィルタ孔が穿設された飛散遮蔽マスク（スクリーン）
を、インクジェット装置のノズルの出射孔の前面に配置
すればよい。

【００３３】また、上記実施例はＴＦＴを用いたいわゆ
るアクティブマトリックス型の液晶表示素子に本発明の
技術を適用した場合について説明したが、本発明はこれ
のみには限定しない。この他にもＭＩＭを用いたアクテ
ィブマトリックス型液晶表示素子、あるいは単純マトリ
ックス型の液晶表示素子においても、好適に用いること
ができる。

【００３４】また、液晶組成物としては、ＴＮあるいは
ＳＴＮ以外にも、ＧＨ（ＧＵＥＳＴ−ＨＯＳＴ）モード
の液晶表示素子に対しても好適に用いることができる。

【００３５】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、本発明に係る液晶表示素子の製造の際に用いる材料
等の変更が種々可能であることは言うまでもない。

【００３６】

【発明の効果】以上、詳細な説明で明示したように、本
発明によれば、配向状態の異なる複数の領域を簡易な手
法によって形成することができ、さらに液晶分子の配向
能の制御の自由度が高く、かつ得られた配向膜の信頼性
および耐久性の高い液晶表示素子の製造方法を提供する
ことができる。そしてそのような製造方法によって、視
角特性の良好な液晶表示素子を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の製造方法によって製造される液
晶表示素子を示す図である。

【図２】第２の実施例の製造方法によって製造される液
晶表示素子を示す図である。

【図３】第１の実施例の製造方法によって製造された液
晶表示素子の表示画面の等コントラスト曲線を示す図で
ある。

【図４】従来のＴＤＴＮ方式およびＤＤＴＮ方式の液晶
表示素子のマスク法による製造方法を示す図である。

【図５】従来のＴＤＴＮ方式およびＤＤＴＮ方式の液晶
表示素子の印刷法による製造方法を示す図である。

【符号の説明】

１…共通対向電極、２…ガラス基板、３…対向基板、４
…画素電極、５…ガラス基板、６…ＴＦＴ基板、７…対
向基板側の液晶配向膜、８…第１の液晶配向膜、９…第
２の液晶配向膜

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１２月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】また、脱水閉環系ポリイミドおよび可溶性
ポリイミドを膜材料として用いて、これをフォトリソグ
ラフィ法でストライプ状に形成して前記の図５に示すよ
うな２種類の有機配向膜６０１、６０３を形成するとい
う手法も案出されるが、本発明者らの実験によれば、実
効的な３３０μｍピッチ程度のストライプの正確な形成
が困難であるという問題があることが確認された。ま
た、フォトリソグラフィ法でポリイミドのストライプパ
ターンを形成する場合、使用するフォトレジストや現像
液や剥離液等により配向膜がダメージを受けて信頼性が
著しく低下するという問題があった。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】すなわち、図２に示すように、画素電極４
の半画素領域ごとに交互に第１の液晶配向膜８と第２の
液晶配向膜９とをストライプ状に配列するように、上記
と同様のインクジェット装置を用いて形成した。そして
その他の構造は第１の実施例とほぼ同様のものとなるよ
うに製造した。このような第２の実施例の液晶表示素子
を駆動してテストパターンを表示させ、その表示品位を
目視にて検証したところ、視野角特性が良好でコントラ
スト比の高い良好な画像表示を実現できることが確認さ
れた。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】そしてこのとき用いたインクジェット装置
としては、ポリイミドの塗布状態が半画素ピッチの１．
６５μｍ、膜厚が概ね８５ｎｍとなるように、ノズル径
および出射速度を調整した。この調整は、形成すべきポ
リイミド膜の膜厚や塗布ピッチに対応して適宜に変更す
ることが望ましいことは言うまでもない。また滴を出射
する際の位置決めの方法としては、例えばアクチュエー
タでノズルを基板上で移動して行なってもよく、あるい
はノズルを固定してＸ−Ｙステージに基板を固定し、Ｘ
−ＹステージをＸ方向およびＹ方向に移動させてもよ
い。そのような方法でノズルと基板との相対的な位置関
係を正確に制御することができればよい。

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者羽藤仁神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に電極をそれぞれ有する第１の基
板および第２の基板それぞれの上に、前記電極を覆うよ
うに液晶配向膜を形成する工程と、前記第１の基板およ
び第２の基板を前記電極どうしが対向して画素を形成す
るように間隙を有して対向配置し、基板の周囲を封止し
て該間隙に液晶組成物を注入して挟持させる工程とを有
する液晶表示素子の製造方法において、前記第１の基板および第２の基板の少なくとも一方の基
板に対して、異なる複数の種類の液晶配向膜材料をそれ
ぞれ細孔から滴状に出射させて前記基板上へ選択的に被
着させ、液晶配向状態の異なる複数の領域を有する液晶
配向膜を形成する工程を具備することを特徴とする液晶
表示素子の製造方法。
【請求項２】請求項１記載の液晶表示素子の製造方法
において、前記液晶配向膜材料をインクジェット装置を用いて出射
することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。