JPH0792468A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

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
有機溶剤を液晶配向膜７上の所望の位置ごとに選択的に
被着させて、その部分の液晶配向膜の配向能を他の部分
とは選択的に変化させて 2つの配向領域８、９を形成す
る。しかもその有機溶剤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ので、異なる配向能を有する
配向領域８、９を正確に選択的に作り分けることができ
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、特に視野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Ｔｗｏ Ｄｏｍａｉｎ ＴＮ（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のほぼ全面
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４０
３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】上記課題を解決するため
に、本発明の液晶表示素子の製造方法は、表面にそれぞ
れ電極を有する第１の基板および第２の基板の電極を覆
うように液晶配向膜を形成する工程と、前記電極が間隙
を有して対向するように前記第１の基板および前記第２
の基板を間隙を有して対向配置し、周囲を封止して、前
記間隙に液晶組成物を注入・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
び前記第２の基板の表面に前記液晶配向膜を成膜し、該
液晶配向膜それぞれにラビング処理を施した後、細孔か
ら有機溶剤を滴状に出射させて、該有機溶剤を前記液晶
配向膜上に選択的に塗布した後、該液晶配向膜の表面を
乾燥させる工程を具備することを特徴としている。

【００１６】あるいは、本発明の液晶表示素子の製造方
法は、上記の製造方法において、インクジェット装置を
用いて前記有機溶剤を前記液晶配向膜に選択的に塗布す
ることにより 1つの液晶配向膜表面内で液晶配向状態の
異なる複数の領域を設けることを特徴としている。

【００１７】なお、上記の有機溶剤としては、例えばイ
ソプロピルアルコールあるいはアセトン等の溶剤を好適
に用いることができる。また、そのような有機溶剤を出
射する装置としては、具体的には例えばインクジェット
装置を好適に用いることができる。このとき、用いる有
機溶剤の種類によっても異なるが、有機溶剤を出射させ
て液晶配向膜上に被着させたときに、有機溶剤が不必要
な領域にまで飛散あるいは拡散することのないように、
有機溶剤を出射する際の滴の大きさおよび出射速度等を
適宜設定しておくことは言うまでもない。

【００１８】また、上記の液晶配向膜の材料としては、
具体的には例えば一般的に用いられるようなポリイミド
を好適に用いることができる。あるいはその他にも、従
来から一般的に用いられているような有機配向膜を好適
に用いることができる。あるいは、有機溶剤によって表
面が適度に変質を受けるような材質の膜を一般に用いる
ことができる。

【００１９】

【作用】例えば、ポリイミドのような材料からなる液晶
配向膜上に、イソプロピルアルコールやアセトンのよう
な有機溶剤を塗布すると、その塗布した部分の液晶配向
膜のプレチルト角は小さくなる。そこで、この現象を利
用して、一種類の材料からなる液晶配向膜上に複数種類
のプレチルト角を誘起させる配向領域を形成するため
に、前記の有機溶剤を、液晶配向膜上に選択的に塗布す
る。このとき、例えば 1画素を 2分割しその一方の領域
に選択的に前記の有機溶剤を塗布するためには、有機溶
剤を滴状にして出射させ被着させることを繰り返すこと
によって、正確な位置に有機溶剤を塗布して行くことが
できる。特に、このような有機溶剤の出射を行なう装置
として、本発明者らはインクジェット装置を用いること
が好適であることを見出だした。インクジェット装置を
用いて、液晶配向膜上の所望の位置にストライプ状に選
択的に有機溶剤を塗布する。こうして液晶配向膜の所望
の部分に正確に有機溶剤を塗布することによって、液晶
配向膜にレジストの塗布やその露光、現像、エッチング
等の煩雑な工程を通すことなく、直接にプレチルト角を
所望の位置ごとに異ならせるための表面処理を施すこと
ができる。

【００２０】このようにして、本発明によれば、簡易な
手段によって極めて正確に、同一材料からなる液晶配向
膜上に異なるプレチルト角を有する複数の配向領域を形
成することができる。

【００２１】

【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。

【００２２】（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。

【００２３】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 110μｍ
× 320μｍの透明導電膜から形成された電極である。

【００２４】対向基板３上には、液晶配向膜７（ａ）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。

【００２５】一方、ＴＦＴ基板６上にも、同様のポリイ
ミドを印刷法により85ｎｍの膜厚に均一に形成して液晶
配向膜７（ｂ）を形成した。

【００２６】そして上記の対向基板３とＴＦＴ基板６と
の間で液晶分子が90°捩れたスプレイ配列になるような
方向に液晶配向膜７（ａ）、（ｂ）の上にラビング配向
処理を行なった。

【００２７】そしてインクジェット装置を用いて、ＴＦ
Ｔ基板６上の液晶配向膜７（ａ）、（ｂ）のそれぞれの
画素電極４の領域上を 2分するように、選択的にイソプ
ロピルアルコール（有機溶剤）を 330μｍ幅のストライ
プ状に走査させながら隣り合うライン間で 330μｍの間
隔を置いて塗布して配向領域８とし、塗布せずに残した
前記の 330μｍの間隔の部分を配向領域８とは異なる配
向能を有する配向領域９とした。

【００２８】このときイソプロピルアルコールは滴状に
インクジェット装置から出射させたが、そのイソプロピ
ルアルコールの滴の大きさは 110μｍであり、出射速度
は1200滴／ｓとした。このような滴状に出射させること
により、イソプロピルアルコールが液晶配向膜上に被着
したときに飛散あるいは拡散することもなく、正確な位
置に塗布することができた。

【００２９】そしてその表面を乾燥させた。このように
して、イソプロピルアルコールが被着した配向領域８の
配向能は、プレチルト角に変化が生じ、その角度は 1.2
度となった。またイソプロピルアルコールを被着させな
かったストライプ状の配向領域９では前記のポリイミド
のプレチルト角である4 °のままに保たれている。これ
を図２に示す。

【００３０】このようにして、異なる配向能を有する 2
つの配向領域８、９が一画素ごとに作り込まれた液晶配
向膜７（ａ）、（ｂ）をＴＦＴ基板３、対向基板６に形
成し、各液晶配向膜７（ａ）、（ｂ）どうしを内側にし
て対向配置させ両基板の周囲にスペーサを介して間隙を
有して組み合わせて、いわゆる空セル状態の液晶セルを
形成した。

【００３１】そしてこの液晶セルに注入口（図示省略）
から液晶組成物としてＥ．Ｍｅｒｃｋ社製のＺＬＩ−11
32液晶を注入して液晶層１０として挟持させ、本発明に
係る液晶表示素子を作製した。

【００３２】このようにして、本発明に係る製造方法に
よって液晶分子１１のプレチルト角の異なる（すなわち
視角特性の異なる） 2つの配向領域８、９を一つの画面
内に有する液晶表示素子を作製することができた。

【００３３】このような本発明に係る液晶表示素子を駆
動して表示を行ない、その表示品位を目視にて検証した
ところ、視角特性が飛躍的に改善され、高コントラスト
で良好な表示を実現できることが確認された。

【００３４】なお、図３に示すように、隣り合う一画素
領域（画素電極４）ごとに交互に第１の配向領域と第２
の配向領域とを正確にストライプ状に配列することもで
きる。 また、液晶組成物としては、ＴＮあるいはＳＴ
Ｎ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配向領域を簡易
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】本発明に係る液晶表示素子の断面図である。

【図２】本発明に係る液晶表示素子の平面図である。

【図３】本発明の液晶表示素子の構造の概要および配向
状態を示す図である。

【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
（ａ）、（ｂ）…液晶配向膜、８…第２の配向領域 ９…第１の配向領域、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面にそれぞれ電極を有する第１の基板
   および第２の基板の電極を覆うように液晶配向膜を形成
   する工程と、前記電極が間隙を有して対向するように前
   記第１の基板および前記第２の基板を間隙を有して対向
   配置し、周囲を封止して、前記間隙に液晶組成物を注入
   し液晶層と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の基板および前記第２の基板の表面に前記液晶
   配向膜を成膜し、該液晶配向膜それぞれにラビング処理
   を施す工程と、 細孔から有機溶剤を滴状に出射させて、該有機溶剤を前
   記液晶配向膜上に選択的に塗布する工程と、 前記液晶配向膜の表面を乾燥させる工程とを具備するこ
   とを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
2. 【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、 インクジェット装置を用いて前記有機溶剤を前記液晶配
   向膜に選択的に塗布することにより 1つの液晶配向膜表
   面内で液晶配向状態の異なる複数の領域を設けることを
   特徴とする液晶表示素子の製造方法。