JPH09127509A

JPH09127509A - 液晶表示素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09127509A
Application number: JP7285724A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hasegawa; 誠長谷川; Hitoshi Tomii; 井等富; Takeshi Yamamoto; 本武志山; Muneharu Akiyoshi; 吉宗治秋; Akiko Ueno; 埜亜希子上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-11-02
Filing date: 1995-11-02
Publication date: 1997-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】表示性能の低下を可及的に防止する。【解決手段】本発明による液晶表示素の製造方法は、
電極が形成された透明基板上の、厚い膜厚が必要な領域
には、濃度の濃い配向膜溶液をインクジェットノズルを
用いて所定量噴射塗布し、薄い膜厚が必要な領域には、
濃度の薄い配向膜溶液を前記インクジェットノズルを用
いて所定量噴射塗布する工程と、焼成することによって
配向膜を形成する工程と、を備えていることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示素子及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄型軽量、低消費電力という大き
な利点をもつ液晶表示素子は、日本語ワードプロセッサ
やデクストップパーソナルコンピュータ等のパーソナル
ＯＡ機器の表示装置として積極的に用いられている。液
晶表示素子（以下ＬＣＤともいう）のほとんどは、捩れ
ネマティック液晶を用いており、表示方式としては、こ
の中でも旋光モードと複屈折モードとの２つの方式に大
別できる。

【０００３】旋光モードのＬＣＤは、例えば９０度捩れ
た分子配列をもつツイステッドネマティック（ＴＮ）形
液晶であり、原理的に白黒表示で、高いコントラスト比
と良好な階調表示性を示す。また応答速度が速い（数十
ミリ秒）ことから、時計や電卓、単純マトリクス駆動
や、スイッチング素子を各画素毎に具備したアクティブ
マトリクス駆動で、また、カラーフィルタと組み合わせ
たフルカラーの表示の液晶テレビなど（ＴＦＴ（Thin F
ilm Transistor）−ＬＣＤやＭＩＭ（Metal Insulator
Metal)−ＬＣＤ）に応用されている。

【０００４】一方、複屈折モードの表示方式のＬＣＤ
は、一般に９０度以上捩れた分子配列をもつスーパーツ
イスト（ＳＴ）形液晶で、急唆な電気光学特性をもつた
め、各画素ごとにスイッチング素子（薄膜トランジスタ
やダイオード）がなくても単純なマトリクス状の電極構
造でも時分割駆動により容易に大容量表示が得られる。
これらの液晶表示素子の表示を均一に行うためには基板
表面全面に液晶分子を均一に配向させることが必要であ
る。

【０００５】液晶表示素子は、２枚の基板の電極の間に
液晶組成物を挟持し、２枚の基板の電極から液晶組成物
に電圧を印加し表示を行うものであり、電圧を印加した
時に均一な表示を行うためには、液晶分子にプレチルト
角（液晶分子の分子軸と配向膜表面とのなす角）を予め
与えることが必要である。このように、配向膜はプレチ
ルト角を与えることも重要な役割として担っている。

【０００６】従来、これらの液晶表示素子の配向膜の形
成は、電極等が形成された基板上に例えばポリイミド等
の有機高分子化合物からなる薄膜をオフセット印刷によ
り形成した後、布などで軽く摩擦すること（ラビング処
理）によって行うのが一般的である。

【０００７】オフセット印刷によって配向膜を形成する
方法は、図１６に示すように、まずアニロックスローラ
５２上にノズル５０を介して配向膜材料、例えばポリイ
ミドを滴下し、ドクターローラ５１をアニロックスロー
ラ５２に押付けることによって上記滴下されたポリイミ
ドの厚さが均一となるように伸ばす。そしてこの均一と
なるように伸ばされたポリイミド膜を、版胴５３上に設
けられた印刷版５４上に転写し、印刷版５４上に転写さ
れたポリイミド膜を基板６０の表面に更に転写し、配向
膜６２を形成する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】オフセット印刷によっ
て配向膜を形成する方法は、印刷版５４上に平坦化され
た配向膜材料の膜を基板表面に転写することにより配向
膜を形成するため、膜厚の均一性は良い。しかし、この
方法は印刷領域の所望の場所に所望の膜厚の配向膜を形
成することができず、このため着色層の厚みの不均一や
電極・配線等の段差がある場合にはセルギャップ不良が
発生するおそれがあり、良好な表示性能を得ることがで
きない場合があった。

【０００９】また、上記方法は、ドクターローラ５１と
アニロックスローラ５２に配向膜材料を塗布する必要が
あるため、配向膜材料の使用効率が低いという問題があ
った。

【００１０】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、表示性能の低下を可及的に防止できる液晶表
示素子及びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示素
子の製造方法の第１の態様は、電極が形成された透明基
板上の、厚い膜厚が必要な領域には、濃度の濃い配向膜
溶液をインクジェットノズルを用いて所定量噴射塗布
し、薄い膜厚が必要な領域には、濃度の薄い配向膜溶液
を前記インクジェットノズルを用いて所定量噴射塗布す
る工程と、焼成することによって配向膜を形成する工程
と、を備えていることを特徴とする。

【００１２】また、本発明による液晶表示素の製造方法
の第２の態様は、電極が形成された透明基板上の、厚い
膜厚が必要な領域には、インクジェットノズルを用いて
配向膜溶液を第１の所定量噴射塗布し、薄い膜厚が必要
な領域には、インクジェットノズルを用いて前記配向膜
溶液を前記第１の所定量より少ない第２の所定量噴射塗
布する工程と、焼成することによって配向膜を形成する
工程と、を備えていることを特徴とする。

【００１３】また、本発明による液晶表示素の製造方法
の第３の態様は、電極が形成された透明基板上の薄い膜
厚が必要な領域にはインクジェットノズルを用いて配向
膜溶液を所定量噴射塗布し、厚い膜厚が必要な領域には
インクジェットノズルを用いて前記配向膜溶液を重ね塗
布する工程と、焼成することにより配向膜を形成する工
程と、を備えていることを特徴とする。

【００１４】また、本発明による液晶表示素の製造方法
の第４の態様は、第１乃至第３のいずれかの態様の製造
方法において、前記透明基板上の赤い着色層上の前記電
極表面、青の着色層上の前記電極表面、及び緑の着色層
上の電極表面に形成される配向膜の膜厚が異なるように
することを特徴とする。

【００１５】また、本発明による液晶表示素の製造方法
の第５の態様は、第１乃至第３のいずれかの態様の製造
方法において、前記透明基板の配線部上には薄い配向膜
を形成し、前記透明基板の非配線部上には厚い配向膜を
形成することを特徴とする。

【００１６】また、本発明による液晶表示素の製造方法
の第６の態様は、第１乃至第３のいずれかの態様の製造
方法において、前記透明基板の表示画素部上には薄い配
向膜を形成し、前記透明基板の非画素部上には厚い配向
膜を形成することを特徴とする。

【００１７】また、本発明による液晶表示素の製造方法
の第７の態様は、第１乃至第３のいずれかの態様の製造
方法において、前記透明基板の表示画素部内の少なくと
も２つの領域で膜厚が異なるように配向膜を形成するこ
とを特徴とする。

【００１８】また、本発明による液晶表示素の製造方法
の第８の態様は、第１乃至第３のいずれかの態様の製造
方法において、前記透明基板上に配設されるスペーサ部
上に形成される配向膜の膜厚を、前記透明基板の表示画
素部上に形成される配向膜の膜厚より大となるようにす
ることを特徴する。

【００１９】また、本発明による液晶表示素は、透明基
板上に形成された表示画素部内の少なくとも２つの領域
で配向膜の膜厚が異なっているように構成したことを特
徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明による液晶表示素子の製造
方法の第１の実施の形態を図１乃至図４を参照して説明
する。この実施の形態の製造方法は、着色層の厚みの不
均一や電極・配線等による段差がある場合に透明基板
（一般にはガラス基板）からの高さがほぼ同一となるよ
うにインクジェットノズルを用いて配向膜を形成するも
のであり、その製造工程を図１に示す。

【００２１】まず、図１（ａ）に示すようにガラス基板
３上に、黒色樹脂からなる格子状の遮光層４を形成した
後、裏面露光法により赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の
３色の着色層５₁，５₂，５₃を形成する。このとき得
られた各着色層の厚みは赤の着色層５₁が１．４８μ
ｍ、青の着色層５₂の厚みが１．５０μｍ、緑の着色層
５₃が１．５２μｍであった。続いて、遮光層４や着色
層を含む表示領域全面に０．１μｍの厚さのＩＴＯ（In
dium Tin Oxide）からなる透明電極６を形成する（図１
（ａ）参照）。

【００２２】次に図２に示すインクジェットノズル４０
を用いて図１（ｂ）に示すように赤の着色層５₁、青の
着色層５₂、緑の着色層５₃上の各々の透明電極６表面
に所定量の配向膜溶液７ａ，７ｂ，７ｃを噴射、塗布
し、配向膜溶液の膜７ａ，７ｂ，７ｃを形成する（図１
（ｃ）参照）。ここで赤の着色層５₁、青の着色層
５₂、緑の着色層５₃上の透明電極６の表面に噴射塗布
される配向膜溶液７ａ，７ｂ，７ｃの濃度は各々、２．
３４重量％、１．８２重量％、１．３０重量％である。
そして噴射塗布の位置決めは、図２に示すようにカラー
フィルタ（着色層）及び透明電極が形成されたカラーフ
ィルタ基板２上に設けられたアライメントマーク４８
を、インクジェットノズル４０の横に設けられたアライ
メントマーク読取りカメラ４５によって読取り、この読
取った映像信号を画像処理し、この画像処理結果及びイ
ンクジェットノズルの現在位置と、基板２パターン情報
とに基づいて行う。

【００２３】次に配向膜溶液の膜が塗布されたガラス基
板３を１００℃で１５秒間乾燥させた後、１８０℃で３
０分間加熱（焼成）することにより上記膜中の溶媒を除
去し、配向膜９を完成する（図１（ｄ）参照）。このと
き赤の着色層５₁、青の着色層５₂、緑の着色層５₃上
の透明電極６の表面に形成された配向膜９の厚みは０．
０９μｍ、０．０７μｍ、０．０５μｍとなり、ガラス
基板３から配向膜９の表面までの高さはいずれも１．６
７μｍとなる。これにより配向膜９の平坦性は非常に良
好なものとなる。

【００２４】なお、所定量の配向膜溶液を噴射塗布した
後、乾燥加熱することにより得られる配向膜の膜厚は図
３に示すように配向膜溶液の濃度によって異なる。この
ため、配向膜溶液の濃度と形成される配向膜の膜厚との
関係を予め実験等により求めておき、この求めたデータ
に基づいて所望の膜厚の配向膜を得るようにする。

【００２５】以上説明したように、本実施の形態の製造
方法によれば、所望の位置に所望の膜厚の配向膜を形成
することが可能となり、表示性能の低下を可及的に防止
することができる。

【００２６】また、配向膜溶液の塗布にインクジェット
ノズルを用いたことにより配向膜材料の使用効率を可及
的に高くすることができる。

【００２７】次に上記第１の実施の形態の製造方法によ
って製造された液晶表示素子の構成断面図を図４に示
す。この液晶表示素子はカラーフィルタ基板２と、アレ
イ基板１２とを有し、次のように製造される。

【００２８】まず、カラーフィルタ基板２は、ガラス基
板３上に黒色樹脂からなる格子状の遮光層４を１．５μ
ｍの厚さで形成した後、裏面露光法を用いて赤、青、緑
の着色層５₁，５₂，５₃を形成する。このとき得られ
た各着色層５₁，５₂，５₃の厚みは、赤の着色層５₁
が１．４８μｍ、青の着色層５₂が１．５０μｍ、緑の
着色層５₃が１．５２μｍである。

【００２９】続いて遮光層４や着色層５₁，５₂，５₃
を含む表示領域全面にＩＴＯからなる厚さが０．１μｍ
の透明電極６を形成する。

【００３０】次に上記第１の実施の形態で説明した製法
により、焼成後の膜厚が、赤、青、緑の各着色層５₁，
５₂，５₃上の電極６の表面上で各々０．０９μｍ、
０．０７μｍ、０．０５μｍでかつ、遮光層４上の電極
６の表面で０．０７μｍとなるように配向膜溶液をイン
クジェットノズルを用いて噴射塗布し、配向膜溶液の膜
を形成する。使用した配向膜材料はＡＬ−１５１（商品
名）であり、赤、青、緑の各着色層５₁，５₂，５₃上
及び遮光層４上の透明電極６の表面に噴射塗布した配向
膜溶液の濃度は各々、２．３４重量％、１．８２重量
％、１．３０重量％、及び１．８２重量％である。

【００３１】続いて上記配向膜溶液の膜を１００℃で１
５秒間乾燥させた後、１８０℃で３０分間加熱し、配向
膜溶液中の溶媒（例えばγブチルラクトン）を除去する
ことにより配向膜９を形成し、カラーフィルタ基板２を
完成する。これにより、カラーフィルタ基板２における
ガラス基板３から配向膜９の表面までの厚みはいずれも
１．６７μｍとなり、配向膜６の表面の平坦性は非常に
良好なものとなる。

【００３２】一方、アレイ基板１２は、まずガラス基板
１３上に、ＩＴＯからなる表示電極１５と、この表示電
極１５を駆動するための素子及び配線１４等とを形成し
た後、焼成後の膜厚が０．０７μｍとなるようにインク
ジェットノズルを用いて１．８２重量％の配向膜溶液を
噴射塗布し、配向膜溶液の膜を形成する。続いて焼成を
行って、溶媒を除去し、配向膜１６を形成することによ
りアレイ基板１２を完成する。

【００３３】続いてカラーフィルタ基板２上の配向膜９
とアレイ基板１２上の配向膜１６にラビング処理を行っ
た後、液晶分子が９０度捩れるように上記配向膜同士を
内側にしてスペーサ２１を介して基板２及び基板１２を
対向配置する。そしてシール剤２２により基板の周囲を
シールし、液晶組成物２３を封入し、液晶表示素子を完
成する。なお、液晶組成物としてはＺＬＩ−１１３２
（商品名）を用いた。

【００３４】このようにして形成された液晶表示素子に
ついてセルギャップを調べたところ、セルギャップは着
色層５₁，５₂，５₃の厚みの不均一に起因する影響を
受けておらず、非常に均一なセルギャップであることが
確認された。また、液晶の配向を調べたところ、９０度
捩れた均一な配向が実現されていることが確認された。
更に、この液晶表示素子を駆動してその表示性能を検証
したところ、液晶配向膜の膜厚の不均一に起因する表示
不良のない良好な表示が得られた。なお、プレチルト角
を測定したところ、配向膜全面に亘り約１度で均一であ
るとともに、液晶配向膜材料の使用効率は８０％以上で
あった。

【００３５】次に本発明による液晶表示素子の製造方法
の第２の実施の形態を図５及び図６を参照して説明す
る。この実施の形態の製造方法は図１に示す第１の実施
の形態の製造方法において、インクジェットノズルを用
いて塗布される配向膜溶液は同一の濃度のものを用い、
インクジェットノズルからの噴射量を変えて行うもので
ある。すなわち、図５（ａ）に示すように、ガラス基板
３上に遮光層４、着色層５₁，５₂，５₃、及び透明電
極６を第１の実施の形態の製造方法の場合と同様に形成
する。続いてインクジェットノズル４０を用いて、赤
（Ｒ）の着色層５₁上の電極６の表面には液滴径の大き
な配向膜溶液８ａを噴射塗布し、青（Ｂ）の着色層５₂
上の電極６の表面には赤の着色層５₁の場合よりも小さ
な液滴径の配向膜溶液８ｂを噴射塗布し、緑（Ｇ）の着
色層５₃上の電極６の表面には青の着色層５₂の場合よ
りも小さな液滴径の配向膜溶液８ｃを噴射塗布する。こ
うすることにより、各着色層５₁，５₂，５₃上に塗布
された配向膜溶液の量は異なることになる（図５（ｃ）
参照）。

【００３６】このように噴射量が異なるようにするイン
クジェットノズル４０の一具体例を図６を参照して説明
する。このインクジェットノズル４０は図６（ａ）に示
す小部屋型のノズルが複数個一列に配列された構造を有
しており、その外観は図２に示すようになっている。図
６（ａ）に示すノズルはシリンダ４０ａと、ピストンと
を有し、このピストンはピストンヘッド４０ｂ、圧縮棒
４０ｃ、及びピストンヘッド４０ｂに取付けられた図示
しないバネからなっている。今、図６（ａ）に示すノズ
ルに噴射指令信号が与えられると、電磁力等によって圧
縮棒４０ｃに下向きの力が印加され、上記バネの力に抗
して圧縮棒４０ｃが下向きに押される。するとこの圧縮
棒に連結されたピストンヘッド４０ｂも下向きに押さ
れ、容器４０ａ内の配向膜溶液８はシリンダ４０ａの底
に開けられた穴から噴射される。なお配向膜溶液はシリ
ンダ４０ａの側面に開けられた穴（図示せず）から制御
弁（図示せず）を介してシリンダ４０ａに流入する。

【００３７】そして上述の噴射指令信号がオフすると、
ピストンヘッド４０ｂに取付けられた上記バネの力によ
りピストンヘッド及び圧縮棒４０ｃが上向きに押され、
元の位置に戻る構造となっている。

【００３８】図６（ａ）に示す構造のノズルにおいて、
圧縮棒４０ｃに印加する電磁力を加減することにより図
６（ｂ）に示すように圧縮棒４０ｃのストロークを調節
することが可能となり、これにより噴射量を制御するこ
とができる。なお、噴射位置の位置決めは第１の実施の
形態の製造方法と同様にして行う。

【００３９】図５（ｃ）に示すように噴射塗布量が異な
るように形成された配向膜溶液の膜８を焼成することに
より配向膜９が形成される。そしてガラス基板３から配
向膜９の表面までの高さはいたるところほぼ同一とな
り、配向膜９の表面の平坦性は良好なものとなる。

【００４０】以上説明したように本実施の形態の製造方
法は所望の場所に所望の膜厚の配向膜を形成することが
可能となり、表示性能の低下を可及的に防止することが
できる。

【００４１】なお、上記第２の実施の形態の製造方法に
おいては、同一濃度の配向膜溶液の噴射量を調節するこ
とによって配向膜の膜厚を制御したが、同一濃度の同一
噴射量の配向膜溶液を重ね塗布することによって配向膜
の膜厚を制御しても良い。

【００４２】次に本発明による液晶表示素子の製造方法
の第３の実施の形態を図７を参照して説明する。図７は
第３の実施の形態の製造方法によって製造された液晶表
示素子の断面図である。この液晶表示素子はカラーフィ
ルタを有しない単純マトリクス型の液晶表示素子であっ
て、次のように形成される。

【００４３】まずフォトリソグラフィ技術を用い透明基
板３上に短冊状のＩＴＯからなる厚さが０．１μｍの走
査電極６を形成する。続いて第１の実施の形態で述べた
製法を用いて表示領域全面に、焼成後の配向膜７の膜厚
が０．０７μｍとなるように配向膜溶液、例えば配向膜
材料がＳＥ−１５０（商品名）の２．５０重量％溶液を
塗布し、電極６と電極６との間の非画素部には濃度が
２．１７重量％の配向膜溶液の塗布を２回行って焼成後
の配向膜７の膜厚が０．１７μｍとなるようにする。

【００４４】また同様にガラス基板１３上に短冊状のＩ
ＴＯからなる厚さが０．１μｍの信号電極１５を形成す
る。続いて表示領域全面に、焼成後の配向膜１６の膜厚
が０．０７μｍとなるように濃度が２．５０重量％の配
向膜溶液を塗布し、電極１５と電極１６との間の非画素
部には濃度が２．１７重量％の配向膜溶液の塗布を２回
行って焼成後の配向膜１６の膜厚が０．１７μｍとなる
ようにする。

【００４５】そして配向膜溶液の膜が形成された基板
３，１３を焼成し、配向膜溶液の溶媒を除去した後、ラ
ビング処理を行う。続いて液晶分子同士が２７０度捩れ
かつ走査電極６と信号電極１５とが直交するように配向
膜７と配向膜１６とを内側にしてスペーサ２１を介して
基板３，１３を対向配置する。そしてシール剤２２によ
り基板３及び基板１３の周囲をシールし、液晶組成物２
３を封入して液晶表示素子を完成する。なお使用した液
晶組成物は捩れ成分Ｓ−８１１（商品名）が１重量％添
加されたＺＬＩ−２２９３（商品名）である。

【００４６】このようにして製造された液晶表示素子に
ついて、セルギャップを調べたところ、ガラス基板３ま
たはガラス基板１３から配向膜７または配向膜１６の表
面までの厚みは、いたるところ０．１７μｍとなるた
め、電極６，１５の段差に起因する影響を受けておら
ず、非常に均一なセルギャップであることが確認され
た。また、液晶の配向を調べたところ、２７０度捩れた
均一な配向が実現されていることが確認された。更に、
この液晶表示素子を駆動してその表示性能を検証したと
ころ良好な表示が得られた。なお、プレチルト角を測定
したところ、配向膜全面に亘り約４度で均一であった。
また、上記製造方法の配向膜材料の使用効率は８０％以
上であった。

【００４７】次に本発明による液晶表示素子の製造方法
の第４の実施の形態を図８を参照して説明する。図８は
この第４の実施の形態の製造方法によって製造された液
晶表示素子の断面図である。この液晶表示素子はアクテ
ィブマトリクス型の液晶表示素子であってカラーフィル
タ基板２と、アレイ基板１２とを有しており、次のよう
に形成される。

【００４８】まずカラーフィルタ基板２はガラス基板３
上、厚さが０．２０μｍのＣｒ（クロム）の薄膜からな
る格子状の遮光層４を形成した後、裏面露光法を用いて
赤、青、緑の着色層５₁，５₂，５₃を形成する。この
とき得られた各着色層５₁，５₂，５₃の厚みは、赤の
着色層５₁が１．４８μｍ、青の着色層５₂が１．５０
μｍ、緑の着色層５₃が１．５２μｍであった。

【００４９】続いて遮光層４や着色層５₁，５₂，５₃
を含む表示領域全面にＩＴＯからなる厚さが０．１μｍ
の透明電極６を形成する。次いで第１の実施の形態で述
べた製法を用いて、焼成後の配向膜の膜厚が赤、青、緑
の各着色層５₁，５₂，５₃上の電極６の表面上で、各
々０．０９μｍ、０．０７μｍ、０．０５μｍとなるよ
うに配向膜溶液をインクジェットノズルを用いて噴射塗
布し、遮光層４上の電極６の表面上で焼成後の配向膜の
膜厚が１．３７μｍとなるようにインクジェットノズル
を用いて重ね塗布する。使用した配向膜材料はＡＬ−３
０４６（商品名）であり、赤、青、緑の各着色層５₁，
５₂，５₃上の透明電極６の表面に噴射塗布した配向膜
溶液の濃度は各々、２．３４重量％、１．３０重量％、
１．８２重量％である。また、遮光層４上の透明電極６
の表面に噴射塗布した配向膜溶液の濃度は２．３７重量
％であり、重ね塗布回数は１５回であった。

【００５０】続いて基板３を焼成することにより溶媒を
除去し、配向膜９を形成し、カラーフィルタ基板２を完
成する。これによりカラーフィルタ基板２におけるガラ
ス基板３から配向膜９の表面までの厚みはいずれも１．
６７μｍとなり、カラーフィルタ基板上の配向膜９の表
面の平坦性は非常に良好となった。

【００５１】一方、アレイ基板１２は、まずガラス基板
１３上にＩＴＯからなる表示電極１５と、この表示電極
１５を駆動するための素子及び配線１４等とを形成した
後、焼成後の配向膜１６の膜厚が０．０７μｍとなるよ
うに濃度が１．８２重量％の配向膜溶液をインクジェッ
トノズルを用いて噴射塗布し、配向膜溶液の膜を形成す
る。続いて焼成を行って溶媒を除去し、配向膜１６を形
成することによりアレイ基板１２を完成する。

【００５２】次いでカラーフィルタ基板２上の配向膜９
と、アレイ基板１２上の配向膜１６にラビング処理を行
った後、液晶分子が９０度捩れるように上記配向膜同士
を内側にしてスペーサ２１を介して基板２及び基板１２
を対向配置する。そしてシール剤２２により基板の周囲
をシールし、液晶組成物２３を封入し、液晶表示素子を
完成する。なお、液晶組成物２３としてはＺＬＩ−１１
３２（商品名）を用いた。

【００５３】このように形成された液晶表示素子につい
てセルギャップを調べたところ、セルギャップは着色層
の厚みの不均一による影響を受けておらず、非常に均一
なセルギャップであることが確認された。また、液晶の
配向を調べたところ９０度捩れた均一な配向が実現され
ていることが確認された。更に液晶表示素子を駆動して
その表示性能を検証したところ、表示不良のない良好な
表示が得られた。なお、プレチルト角を測定したとこ
ろ、配向膜７，１６の全面に亘り約１度で均一であっ
た。

【００５４】次に本発明による液晶表示素子の製造方法
の第５の実施の形態を図９乃至図１２を参照して説明す
る。この実施の形態の製造方法によって製造される液晶
表示素子は、液晶セル内での液晶分子の配列状態がスプ
レイ型デュアルドメイン構造となるものであってカラー
フィルタ基板２とアレイ基板１２とを備えており、次の
ように形成される。

【００５５】まずカラーフィルタ基板２はガラス基板３
上に黒色樹脂からなる厚さが１．５０μｍの格子状の遮
光層４を形成した後、裏面露光法を用いて赤、青、緑の
着色層５₁，５₂，５₃を形成する。このとき得られた
各着色層の厚みは赤の着色層５₁が１．４８μｍ、青の
着色層５₂が１．５０μｍ、緑の着色層５₃が１．５２
μｍである。

【００５６】続いて遮光層４や着色層５₁，５₂，５₃
を含む表示領域全面にＩＴＯからなる０．１μｍの透明
電極６を形成する。次いで、赤、青、緑の着色層５₁，
５₂，５₃及び遮光層４上の透明電極６の表面に、焼成
後の配向膜の膜厚が０．０２μｍとなるように、配向膜
溶液、例えば配向膜材料がＡＬ−３０４６（商品名）で
ある濃度が０．５２重量％の溶液をインクジェットノズ
ルを用いて噴射塗布する。更に焼成後の膜厚が０．０７
μｍとなるように、濃度が１．８２重量％の配向膜溶液
を、図９（ｂ）に示す表示画素部の半分を覆うようにイ
ンクジェットノズルを用いて選択的に塗布する。

【００５７】続いて基板３を焼成することにより、配向
膜９を形成する。このとき上記表示画素部の半分上の配
向膜９ｂの厚さは０．０９μｍであり、残りの半分上の
配向膜９ａの厚さは０．０２μｍとなる（図９（ｃ）参
照）。

【００５８】一方、アレイ基板１２はまずガラス基板１
３上に表示電極１５と、駆動素子及び配線１４等とを形
成する（図９（ａ）参照）。なお駆動素子はＴＦＴ３３
からなっており配線は信号線３１、ゲート線３２及び補
助容量線３６からなっている（図９（ｂ）参照）。そし
て、カラーフィルタ基板の場合と同様にして、焼成後の
膜厚が０．０２μｍと０．０９μｍとなるように配向膜
溶液を塗布する。なお、図９（ｃ）に示すようにアレイ
基板１２上の配向膜の膜厚が０．０２μｍである領域１
６ａにはカラーフィルタ基板２の配向膜の膜厚が０．０
９μｍである領域９ｂが対応し、アレイ基板１２上の配
向膜の膜厚が０．０９μｍである領域１６ｂにはカラー
フィルタ基板２の配向膜の膜厚が０．０２μｍである領
域９ａが対応するように配向膜溶液の塗布を行う。続い
て基板１３を焼成し、配向膜１６を形成することにより
アレイ基板１２を完成する。

【００５９】次にカラーフィルタ基板２上の配向膜９
と、アレイ基板１２上の配向膜１６にラビング処理を行
った後、液晶分子が９０度捩れるように上記配向膜同士
を内側にしてスペーサ２１を介して基板２，１２を対向
配置する。そしてシール剤２２により基板の周囲をシー
ルし、液晶組成物２３を封入し、液晶表示素子を完成す
る。なお、液晶組成物としては、ＺＬＩ−１１３２（商
品名）を用いた。

【００６０】このようにして形成された液晶表示素子に
ついてセルギャップを調べたところ、セルギャップは着
色層の厚みの不均一に起因する影響を受けておらず、非
常に均一なセルギャップであることが確認された。また
液晶の配向を調べたところ９０度捩じれた均一な配向が
実現されていることが確認された。更にこの液晶表示素
子を駆動してその表示性能を調べたところ、良好な表示
が得られることが確認された。

【００６１】一般にＴＮ（Twisted Nematic ）配列でス
プレイ構成とすると電圧印加時の液晶層中（基板近傍を
除く）の液晶分子の立上がり方向は、大きなプレチルト
角を有する基板表面の液晶分子の立上り方向によって決
定される。例えば、今電圧無印加時において、液晶分子
２４の配列が図１０（ａ）に示すようであるとし、かつ
下側の基板のプレチルト角θ₁が上側の基板のプレチル
ト角θ₂よりも大きいとする。このとき、電圧を印加す
ると、図１０（ｂ）に示すように液晶層中の液晶分子２
４は下側の基板表面の液晶分子の立上がり方向と同じ方
向となるように立ち上がる。

【００６２】第５の本実施の形態の製造方法によって製
造された液晶表示素子の画素領域内のプレチルト角を計
測すると、配向膜の膜厚が０．０２μｍの領域では約２
度であり、膜厚が０．０９μｍの領域では約４度であっ
た。そして本実施の形態の製造方法によって製造された
液晶表示素子においては、カラーフィルタ基板２の１画
素内の配向膜９の膜厚の厚い領域にはアレイ基板１２の
配向膜１６の膜厚の薄い領域が対向し、カラーフィルタ
基板２の１画素内配向膜９の膜厚の薄い領域にはアレイ
基板１２の配向膜１６の膜厚の厚い領域が対向している
ため、電圧印加時には、図１１に示すように１画素内に
液晶分子２４の立上がる方向が異なる２つの領域、すな
わちデュアルドメイン領域が形成されることになる。こ
のため、本実施の形態の製造方法によって製造された液
晶表示素子の視野角は、第１の実施の形態の製造方法に
よって製造された図４に示す液晶表示素子に比べて広
い。

【００６３】また、膜厚の薄い配向膜９ａと厚い配向膜
９ｂとが同一の材料で形成されているため、焼き付き不
良は観察されなかった。なお、図１２（ａ），（ｂ）に
示すように、配向膜を形成するまでは第５の実施の形態
の製造方法と同様にして形成し、配向膜材料ＡＬ−１０
５１を用いてカラーフィルタ基板およびアレイ基板上の
画素領域上に薄い膜厚の配向膜９および１６を各々形成
した後、配向膜材料ＡＬ−３０４６を用いて厚い膜厚の
配向膜１０，１７を各々形成して液晶表示素子を形成し
た場合も、スプレイン型デュアルドメイン構造となって
視野角が広いことが確認されたが、配向膜が同一種でな
いため、異種配向膜に特有の焼き付き不良が観察され
た。なお、このときプレチルト角を測定したところ薄い
膜厚の配向膜９，１６上では約１度、厚い膜厚の配向膜
１０，１７上では約３．５度であった。

【００６４】次に本発明による液晶表示素子の製造方法
の第６の実施の形態を図１３および図１４を参照して説
明する。この実施の形態の製造方法によって製造される
液晶表示素子は、円柱型のスペーサ２１を使用した液晶
表示素子であって、カラーフィルタ基板２とアレイ基板
１２とを備えており（図１４参照）、次のようにして形
成される。

【００６５】まずカラーフィルタ基板２は、図１３に示
すようにガラス基板３上に黒色樹脂からなる厚さが１．
５０μｍの格子状の遮光層４を形成した後、裏面露光法
を用いて赤、青、緑の着色層５₁，５₂，５₃を形成す
る。このとき得られた各着色層の厚みは赤の着色層５₁
が１．４８μｍ、青の着色層５₂が１．５０μｍ、緑の
着色層５₃が１．５２μｍである。

【００６６】次いで、透明な紫外線硬化型アクリル樹脂
レジストを用いて、黒色の遮光層４上に高さが４μｍ、
直径が１０μｍの円柱状のスペーサをフォトリソグラフ
ィー法によって形成する（図１３参照）。続いて、遮光
層４や、着色層５₁，５₂，５₃を含む表示領域全面に
ＩＴＯからなる０．１μｍの透明電極６を形成する。

【００６７】次に焼成後の配向膜の膜厚が赤、青、緑の
各着色層５₁，５₂，５₃上の電極６の表面上で各々、
０．０９μｍ、０．０７μｍ、０．０５μｍとなるよう
に、配向膜溶液をインクジェットノズルを用いて噴射塗
布し、また、遮光層４（円柱状のスペーサ２１上も含
む）の電極６の表面上で焼成後の配向膜の膜厚が０．０
７μｍとなるようにインクジェットノズルを用いて噴射
塗布する。なお、使用した配向膜材料はＡＬ−１０５１
であり、赤、青、緑の各着色層５₁，５₂，５₃上の透
明電極６の表面に噴射塗布した配向膜溶液の濃度は各
々、２．３４重量％、１．３０重量％、１．８２重量％
である。また、遮光層４上の透明電極６の表面に噴射塗
布した配向膜溶液の濃度は１．８２重量％であった。

【００６８】続いて円柱状のスペーサ２１上には、下地
の配向膜上に焼成後の膜厚が更に０．０７μｍ増すよう
に、インクジェットノズルを用いて１．８２重量％の上
記配向膜溶液の重ね塗布を行う。

【００６９】その後、基板３を焼成することにより溶媒
を除去し、配向膜９，９ａを形成し、カラーフィルタ基
板２を完成する。これによりカラーフィルタ基板２にお
けるガラス基板３から配向膜９（円柱状スペーサ２１上
の配向膜９ａを除く）の表面までの厚みは１．６７μｍ
となってカラーフィルタ基板２上の配向膜９の表面にお
ける平坦性は非常に良好となった。なお、円柱状スペー
サ２１の上面から配向膜９ａの表面までの膜厚は０．２
４μｍとなる。

【００７０】一方、アレイ基板１２は図４に示す液晶表
示素子のアレイ基板１２と同様にして形成する。

【００７１】次いでカラーフィルタ基板２上の配向膜９
と、アレイ基板１２上の配向膜１６にラビング処理を行
った後、液晶分子が９０度捩じれるように上記配向膜同
士を内側にしてスペーサ２１を介して基板２及び基板１
２を配向配置する。そしてシール剤２２により基板の周
囲をシールし、液晶組成物２３封入し、液晶表示素子を
完成する。なお、液晶組成物２３としてはＺＬＩ−１１
３２（商品名）を用いた。

【００７２】このように形成された液晶表示素子につい
てセルギャップを調べたところ、セルギャップは着色層
の厚みの不均一による影響を受けておらず、非常に均一
なセルギャップであることが確認された。また、液晶の
配向を調べたところ９０度捩じれた均一な配向が実現さ
れていることが確認された。更にこの液晶表示素子を駆
動してその表示性能を検証したところ、膜厚の不均一に
起因する表示不良や、スペーサ柱２１とアレイ基板１２
上の配線との短絡、すなわちコモン電極と信号線とのシ
ョート、コモン電極とゲート線とのショート、コモン電
極と補助容量線とのショート等に起因する表示不良のな
い良好な表示が得られた。なお、上記液晶表示素子のプ
レチルト角を測定したところ、配向膜全面に亘り、約１
度で均一であった。

【００７３】次に本発明による液晶表示素子の製造方法
の第７の実施の形態を図１５を参照して説明する。この
実施の形態の製造方法によって製造される液晶表示素子
は、円柱型のスペーサを使用した液晶表示素子であって
カラーフィルタ基板２とアレイ基板１２とを備えてお
り、次のように形成される。

【００７４】カラーフィルタ基板２は図１４に示す液晶
表示素子のカラーフィルタ基板２において円柱状スペー
サ２１上の配向膜を重ね塗布する以外は同様にして形成
する。なお、円柱状スペーサ２１上には膜厚が０．１μ
ｍのＩＴＯ電極と膜厚が０．０７μｍの配向膜９ｂが形
成されている。一方アレイ基板１２はまずガラス基板１
３上にＩＴＯからなる表示電極１５と、駆動素子及び配
線等１４とを形成する。続いて焼成後の膜厚が０．０７
μｍとなるようにインクジェットノズルを用いて１．８
２重量％の配向膜溶液を噴射塗布する。更にカラーフィ
ルタ基板２の円柱状スペーサ２１が接触することになる
アレイ基板１２上の位置に、焼成後に高さが０．０７μ
ｍで直径１５μｍの円柱となるように１．８２重量％の
上記配向膜溶液をインクジェットノズルを用いて重ね塗
布する。続いて基板１３を焼成し、配向膜１６を形成す
ることによりアレイ基板１２を完成する。

【００７５】次にカラーフィルタ基板２上の配向膜９
と、アレイ基板１２上の配向膜１６にラビング処理を行
った後、液晶分子が９０度捩じれるように上記配向膜同
士を内側にしてスペーサ２１を介して基板２及び基板１
２を対向配置する。そしてシール剤２２により基板の周
囲をシールし、液晶組成物２３を封入し、液晶表示素子
を完成する。なお、液晶組成物としては、ＺＬＩ−１１
３２（商品名）を用いた。

【００７６】このように形成された液晶表示素子につい
てセルギャップを調べたところ、セルギャップは着色層
の厚みの不均一による影響を受けておらず、非常に均一
なセルギャップであることが確認された。また、液晶の
配向を調べたところ９０度捩じれた均一な配向が実現さ
れていることが確認された。更にこの液晶表示素子を駆
動してその表示性能を検証したところ、膜厚の不均一に
起因する表示不良や、スペーサ柱２１とアレイ基板１２
上の配線との短絡、すなわちコモン電極と信号線とのシ
ョート、コモン電極とゲート線とのショート、コモン電
極と補助容量線とのショート等に起因する表示不良のな
い良好な表示が得られた。なお、上記液晶表示素子のプ
レチルト角を測定したところ、配向膜全面に亘り、約１
度で均一であった。

【００７７】なお、第６および第７の実施の形態の製造
方法においては、円柱状スペーサ２１の上面とアレイ基
板１２の平坦な配向膜１６の表面との間に０．１４μｍ
の膜厚配向膜が重ね塗布することによって形成されてい
るが、重ね塗布を行わないで膜厚が０．０７μｍの配向
膜を形成した液晶表示素子を製作し、この液晶表示素子
を駆動してその表示性能を確認したところ、スペーサ柱
２１とアレイ基板１２上の配線線との短絡に起因する表
示不良が観察され、良好な表示品位が得られなかった。

【００７８】なお、上述の実施の形態の製造方法におい
ては、赤、青、緑の各着色層５₁，５₂，５₃上の電極
６の表面上に形成される配向膜の膜厚は、赤、青、緑の
順で薄くなるように形成したが、本発明はこれに限定さ
れるものではない。

【００７９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、所望
の位置に所望の膜厚の配向膜を形成することが可能とな
るので、表示性能の低下を可及的に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示素子の製造方法の第１の
実施の形態の製造工程断面図。

【図２】本発明の製造方法において用いられるインクジ
ェットノズルと基板との位置合せを説明する図。

【図３】インクジェットノズルから噴射される配向膜溶
液の濃度と、焼成後の配向膜の厚さの関係を示すグラ
フ。

【図４】第１の実施の形態の製造方法によって製造され
る液晶表示素子の構成断面図。

【図５】本発明による液晶表示素子の製造方法の第２の
実施の形態の製造工程断面図。

【図６】第２の実施の形態の製造方法に用いられるイン
クジェットノズルの構造を説明する説明図。

【図７】本発明の製造方法の第３の実施の形態によって
製造される液晶表示素子の構成断面図。

【図８】本発明の製造方法の第４の実施の形態によって
製造される液晶表示素子の構成断面図。

【図９】本発明の製造方法の第５の実施の形態によって
製造される液晶表示素子の構成断面図。

【図１０】プレチルト角の影響による液晶分子の配列を
説明する説明図。

【図１１】デュアルドメイン構造を説明する説明図。

【図１２】２種類の配向膜材料によって形成された配向
膜を有するデュアルドメイン構造の液晶表示素子の構成
図。

【図１３】本発明の製造方法の第６の実施の形態によっ
て製造される液晶表示素子のカラーフィルタ基板の構成
断面図。

【図１４】第６の実施の形態の製造方法によって製造さ
れる液晶表示素子の構成断面図。

【図１５】本発明の製造方法の第７の実施の形態によっ
て製造される液晶表示素子の構成断面図。

【図１６】オフセット印刷方式による配向膜の形成を説
明する説明図。

【符号の説明】

２カラーフィルタ基板３透明基板４遮光層５_ｉ（ｉ＝１，２，３）着色層６透明電極７ａ，７ｂ，７ｃ配向膜溶液８ａ，８ｂ，８ｃ配向膜溶液９配向膜９ａ，９ｂ配向膜１０配向膜１２アレイ基板１３透明基板１４配線１５表示電極１６配向膜１６ａ，１６ｂ配向膜１７配向膜２１スペーサ２２シール剤２３液晶組成物２４液晶分子３１信号線３２ゲート線３３ＴＦＴ３６補助容量線４０インクジェットノズル４０ａシリンダ４０ｂピストンヘッド４０ｃ圧縮棒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者秋吉宗治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 (72)発明者上埜亜希子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】電極が形成された透明基板上の、厚い膜厚
が必要な領域には、濃度の濃い配向膜溶液をインクジェ
ットノズルを用いて所定量噴射塗布し、薄い膜厚が必要
な領域には、濃度の薄い配向膜溶液を前記インクジェッ
トノズルを用いて所定量噴射塗布する工程と、焼成することによって配向膜を形成する工程と、を備えていることを特徴とする液晶表示素子の製造方
法。
【請求項２】電極が形成された透明基板上の、厚い膜厚
が必要な領域には、インクジェットノズルを用いて配向
膜溶液を第１の所定量噴射塗布し、薄い膜厚が必要な領
域には、インクジェットノズルを用いて前記配向膜溶液
を前記第１の所定量より少ない第２の所定量噴射塗布す
る工程と、焼成することによって配向膜を形成する工程と、を備えていることを特徴とする液晶表示素子の製造方
法。
【請求項３】電極が形成された透明基板上の薄い膜厚が
必要な領域にはインクジェットノズルを用いて配向膜溶
液を所定量噴射塗布し、厚い膜厚が必要な領域にはイン
クジェットノズルを用いて前記配向膜溶液を重ね塗布す
る工程と、焼成することにより配向膜を形成する工程と、を備えていることを特徴とする液晶表示素子の製造方
法。
【請求項４】前記透明基板上の赤い着色層上の前記電極
表面、青の着色層上の前記電極表面、及び緑の着色層上
の電極表面に形成される配向膜の膜厚が異なるようにす
ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の
液晶表示素子の製造方法。
【請求項５】前記透明基板の配線部上には薄い配向膜を
形成し、前記透明基板の非配線部上には厚い配向膜を形
成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項６】前記透明基板の表示画素部上には薄い配向
膜を形成し、前記透明基板の非画素部上には厚い配向膜
を形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項７】前記透明基板の表示画素部内の少なくとも
２つの領域で膜厚が異なるように配向膜を形成すること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表
示素子の製造方法。
【請求項８】前記透明基板上に配設されるスペーサ部上
に形成される配向膜の膜厚を、前記透明基板の表示画素
部上に形成される配向膜の膜厚より大となるようにする
ことを特徴する請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶
表示素子の製造方法。
【請求項９】透明基板上に形成された表示画素部内の少
なくとも２つの領域で配向膜の膜厚が異なっているよう
に構成したことを特徴とする液晶表示素子。