JPH1096931A - Liquid crystal oriented film and its production - Google Patents

Liquid crystal oriented film and its production

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JPH1096931A
JPH1096931A JP25196996A JP25196996A JPH1096931A JP H1096931 A JPH1096931 A JP H1096931A JP 25196996 A JP25196996 A JP 25196996A JP 25196996 A JP25196996 A JP 25196996A JP H1096931 A JPH1096931 A JP H1096931A
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JP
Japan
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liquid crystal
substrate
alignment film
film
pretilt angle
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JP25196996A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Hasegawa
励 長谷川
Sumio Ashida
純生 芦田
Yasushi Mori
寧 森
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal oriented film which imparts uniform and high pretilt angles to liquid crystal molecules and has high reliability and a process which provides this oriented film with a simple stage and easily increases the dielectric constant of the liquid qrystal oriented film. SOLUTION: The halogen element content of the molecules constituting the film surface of the liquid crystal oriented film 41 formed on a substrate 61 is higher than the halogen element content of the molecules constituting the part near the substrate boundary or the inside of the film with this liquid crystal oriented film and the process for producing the same. The surface of the liquid crystal oriented film is irradiated with the charges or neutral particle fluxes consisting of the halogen element as their constitute elements, by which the high pretilt angles are imparted to the liquid crystal molecules. The halogen element described above is fluorine.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に用い
られる液晶配向膜に関する。
The present invention relates to a liquid crystal alignment film used for a liquid crystal display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、各画素に薄膜トランジスタ素子を
有するアクティブマトリックス方式の液晶表示装置が高
性能なカラー表示装置として広く用いられている。この
方式では、信号線(あるいはゲート線)と画素電極の間
に生じる電界のために、リバース・チルト・ディスクリ
ネーシヨンと呼ばれる配向異常領域が発生する。この配
向異常領域を小さくするには、リバース・チルトが生じ
ないように液晶分子のプレチルト角を2度以上にする必
要がある。また、ワードプロセッサー等の表示装置とし
て広く用いられているスーパーツイスティッドネマティ
ック(STN)方式では、液晶分子を約240度ねじっ
ている。この約240度のねじれを安定に得るために
は、液晶配向膜は4度以上のプレチルト角を与えること
が必要である。また、ツイステイツドネマティック(T
N)方式では、プレチルト角をより高くすることによ
り、駆動電圧が低くなり、応答速度が速くなるという利
点がある。また、約10度以上のプレチルト角を表示画
面全体に安定して得ることができれば、OCB、HA
N、πセル、180度ツイストπセル、べンド配向セ
ル、スプレイ配向セル、等の新しい表示モードが実現で
きる。これらの理由で、液晶分子に高いプレチルト角を
与えることができる液晶配向膜の研究がなされている。
2. Description of the Related Art At present, an active matrix type liquid crystal display device having a thin film transistor element in each pixel is widely used as a high performance color display device. In this method, an electric field generated between a signal line (or gate line) and a pixel electrode causes an abnormal alignment region called reverse tilt discrimination. In order to reduce the abnormal alignment region, it is necessary to set the pretilt angle of the liquid crystal molecules to 2 degrees or more so that reverse tilt does not occur. In a super twisted nematic (STN) system widely used as a display device such as a word processor, liquid crystal molecules are twisted by about 240 degrees. In order to stably obtain the twist of about 240 degrees, it is necessary that the liquid crystal alignment film has a pretilt angle of 4 degrees or more. In addition, twisted state nematic (T
The N) method has the advantage that the drive voltage is reduced and the response speed is increased by increasing the pretilt angle. If a pretilt angle of about 10 degrees or more can be stably obtained over the entire display screen, OCB, HA
New display modes such as N, π cell, 180 degree twist π cell, bend alignment cell, and splay alignment cell can be realized. For these reasons, studies have been made on liquid crystal alignment films that can provide high pretilt angles to liquid crystal molecules.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】液晶分子に高いプレチ
ルト角を与える方法として、液晶配向膜に疎水性を有す
る官能基を導入する方法がある。疎水性を有する官能基
として、長鎖アルキル基、コレステリル基、CF3 など
のフッ素元素を有する官能基、ビフエニルなど液晶分子
に類似した骨格を有する官能基などある。疎水性の官能
基を導入する位置は、ポリアミック酸あるいは可溶性ポ
リイミドの側鎖、主鎖、あるいは末端基がある。液晶分
子のプレチルト角の発現メカニズムは、液晶配向膜の表
面張力の効果で説明できる。つまり、低表面張力の液晶
配向膜(疎水性の度合いが高い液晶配向膜)は液晶分子
との反発が大きくなるため、高いプレチルト角を示す。
したがって、液晶配向膜に疎水性を有する官能基を導入
すると、液晶分子のプレチルト角を増加することができ
る。
As a method of giving a high pretilt angle to liquid crystal molecules, there is a method of introducing a hydrophobic functional group into a liquid crystal alignment film. Examples of the hydrophobic functional group include a long-chain alkyl group, a cholesteryl group, a functional group having a fluorine element such as CF 3 , and a functional group having a skeleton similar to a liquid crystal molecule such as biphenyl. The position where the hydrophobic functional group is introduced is a side chain, a main chain, or a terminal group of polyamic acid or soluble polyimide. The mechanism of developing the pretilt angle of the liquid crystal molecules can be explained by the effect of the surface tension of the liquid crystal alignment film. In other words, a liquid crystal alignment film having a low surface tension (a liquid crystal alignment film having a high degree of hydrophobicity) exhibits a high pretilt angle because repulsion with liquid crystal molecules is large.
Therefore, by introducing a hydrophobic functional group into the liquid crystal alignment film, the pretilt angle of the liquid crystal molecules can be increased.

【0004】疎水性官能基の導入量にほぼ比例してプレ
チルト角は増加する。発明者らが鋭意研究した結果、プ
レチルト角を5度以上になるように疎水性官能基の導入
量を増加させると、液晶配向膜の溶液(ワニス)が疎水
性(親油性)になり、基板との塗れ性が悪くなることが
わかった。その結果、基板が液晶配向膜溶液をはじいて
均一に塗布(印刷)することができなかったり、塗布、
焼成後の液晶配向膜の膜厚にムラができたりする問題が
生じた。この膜厚ムラは、液晶表示装置の表示品位を著
しく劣化させた。
The pretilt angle increases almost in proportion to the amount of the hydrophobic functional group introduced. As a result of intensive studies by the inventors, when the amount of the hydrophobic functional group introduced is increased so that the pretilt angle becomes 5 degrees or more, the solution (varnish) of the liquid crystal alignment film becomes hydrophobic (lipophilic), and It was found that the wettability was worse. As a result, the substrate cannot be uniformly applied (printed) by repelling the liquid crystal alignment film solution,
There has been a problem that the thickness of the liquid crystal alignment film after firing becomes uneven. This unevenness in film thickness significantly deteriorated the display quality of the liquid crystal display device.

【0005】また、疎水性官能基を液晶配向膜の側鎖や
末端に導入するほうが、主鎖に導入するより合成は容易
であるが、以下のような問題があることがわかった。
Further, it has been found that introduction of a hydrophobic functional group into the side chain or terminal of the liquid crystal alignment film is easier to synthesize than introduction into the main chain, but has the following problems.

【0006】液晶配向膜は、液晶配向膜溶液を基板に塗
布し、ホットプレートやオーブン中で溶剤を揮発させる
ことによって得られる。基板と空気を比較すると空気の
ほうが疎水的なので、溶媒揮発中に、側鎖や末端基は空
気側に回転し、基板表面からほぼ垂直にのびる。この傾
向は、配向膜溶液の塗布後、溶剤が揮発するまでに時顕
著になる。ホットプレート上やオーブン中に温度分布が
あったり、基板上に風が吹いている場合、1枚の基板土
で溶剤の揮発速度にムラが生じる。温度が高かったり風
が当たる領域では他の領域より速く溶剤が揮発するた
め、他の領域より膜表面から垂直に延びる側鎖あるいは
末端基の量が少ない。そのため、この領域の液晶分子の
プレチルト角は低下する。プレチルト角が低下すると電
圧一透過率特性が変化するため、液晶表示装置において
表示ムラとなる。
The liquid crystal alignment film is obtained by applying a liquid crystal alignment film solution to a substrate and volatilizing a solvent in a hot plate or an oven. When air is more hydrophobic when the substrate and air are compared, the side chains and terminal groups rotate toward the air side during solvent evaporation, and extend almost perpendicularly from the substrate surface. This tendency becomes remarkable when the solvent evaporates after the application of the alignment film solution. When there is a temperature distribution on a hot plate or in an oven, or when air is blowing on a substrate, unevenness occurs in the evaporation rate of the solvent in one substrate soil. The solvent evaporates faster in the region where the temperature is high or where the wind is applied, so that the amount of side chains or terminal groups extending vertically from the film surface is smaller than in the other region. Therefore, the pretilt angle of the liquid crystal molecules in this region decreases. When the pretilt angle is reduced, the voltage-transmittance characteristic changes, resulting in display unevenness in the liquid crystal display device.

【0007】また、ラビングによって配向膜表面が延伸
されて配向膜分子の主鎖がラビング方向に配向すると
き、疎水性側鎖(末端基)もコンフオメーションが変化
する。ラビング前において、膜表面から疎水性側鎖(末
端)基がほほ垂直にのびている。ラビングを行うと、配
向膜分子の主鎖のコンフオメーション変化にともない、
膜表面から垂直にのびていた疎水性側鎖(末端)基が膜
の内側(基板側)に入り込む。その結果、プレチルト角
が低下する。これは、ラビングに対するプレチルト角の
マージンが狭いことを意味する。
Further, when the surface of the alignment film is stretched by rubbing and the main chains of the alignment film molecules are aligned in the rubbing direction, the conformation of the hydrophobic side chains (terminal groups) also changes. Before rubbing, a hydrophobic side chain (terminal) group extends almost vertically from the film surface. When rubbing is performed, with the conformational change of the main chain of the alignment film molecule,
The hydrophobic side chain (terminal) group extending vertically from the film surface enters the inside of the film (substrate side). As a result, the pretilt angle decreases. This means that the margin of the pretilt angle for rubbing is narrow.

【0008】上述したように、5度以上(特に8度以
上)といった高いプレチルト角を基板全面にわたつて均
一に得ることは従来の方法では難しい。
As described above, it is difficult to obtain a high pretilt angle such as 5 degrees or more (especially 8 degrees or more) uniformly over the entire surface of the substrate by the conventional method.

【0009】本発明はこれら問題点を解決し、基板全面
にわたって液晶分子に均一で高いプレチルト角を与え、
かつ信頼性の高い液晶配向膜を得るとともに、簡易な工
程で提供することを目的とする。また、液晶配向膜の誘
電率を簡易に増加させる方法を提供することを目的とす
る。また、画像にムラが無く、画像が焼き付きにくい、
高品位な液晶表示装置を提供することを目的とする。
The present invention solves these problems and provides liquid crystal molecules with a uniform and high pretilt angle over the entire surface of the substrate.
It is another object of the present invention to obtain a highly reliable liquid crystal alignment film and provide the film in a simple process. Another object of the present invention is to provide a method for easily increasing the dielectric constant of a liquid crystal alignment film. In addition, there is no unevenness in the image, the image is hardly burned,
It is an object to provide a high-quality liquid crystal display device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、基板上に形成された液晶配向膜において、
膜表面を構成する分子中のハロゲン元素含有率が、基板
界面近傍または膜内部を構成する分子中のハロゲン元素
含有率よりも大きいことを特徴とする液晶配向膜を提供
するものである。
To achieve the above object, the present invention provides a liquid crystal alignment film formed on a substrate,
It is an object of the present invention to provide a liquid crystal alignment film characterized in that the halogen element content in the molecules constituting the film surface is larger than the halogen element content in the molecules constituting the vicinity of the substrate interface or inside the film.

【0011】さらに、基板上に形成された配向膜におい
て、膜表面を構成する分子中のハロゲン元素含有率が2
%以上であり、基板界面近傍を構成する分子中のハロゲ
ン元素含有率が2%未満であることを特徴とする液晶配
向膜を得るものである。
Further, in the alignment film formed on the substrate, the halogen element content in the molecules constituting the film surface is 2%.
% Or more, and the content of a halogen element in molecules constituting the vicinity of the substrate interface is less than 2% to obtain a liquid crystal alignment film.

【0012】さらに液晶配向膜表面にハロゲン元素を構
成要素とする荷電粒子または中性粒子束を照射すること
により、液晶分子に高プレチルト角を付与したことを特
徴とする液晶配向膜の製造方法を得るものである。
Further, a method for producing a liquid crystal alignment film characterized by imparting a high pretilt angle to liquid crystal molecules by irradiating the surface of the liquid crystal alignment film with a charged particle or a neutral particle bundle containing a halogen element as a constituent element. What you get.

【0013】さらに前記ハロゲン元素がフッ素であるこ
とを特徴とする液晶配向膜および液晶配向膜の製造方法
を提供するものである。
Further, the present invention provides a liquid crystal alignment film and a method of manufacturing the liquid crystal alignment film, wherein the halogen element is fluorine.

【0014】この場合、上記荷電粒子または中性子粒子
のガス源としてNF3 、CF4 を使用するのが好まし
い。さらに、ラビング処理された液晶配向膜表面に荷電
粒子または中性子粒子を照射する配向膜の製造方法を提
供するものである。
In this case, it is preferable to use NF 3 or CF 4 as a gas source for the charged particles or neutron particles. Further, the present invention provides a method for producing an alignment film in which charged particles or neutron particles are irradiated to the rubbed liquid crystal alignment film surface.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明では、基板上に形成された
液晶配向膜にハロゲン元素を構成要素とする荷電粒子ま
たは中性粒子束を照射することで前記液晶配向膜表面を
疎水化した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, the surface of the liquid crystal alignment film is made hydrophobic by irradiating the liquid crystal alignment film formed on the substrate with a charged particle or a neutral particle bundle containing a halogen element.

【0016】ハロゲン元素とは、F、Cl、Brなどで
ある。荷電または中性粒子束には、イオンビームやプラ
ズマなどが含まれる。本発明では、荷電または中性粒子
束を照射することをプラズマ処理あるいはイオンビーム
照射と言っているが、それらに限定されるものではな
い。ハロゲン元素をXとすると荷電または中性粒子に
は、X+ イオン、X- イオン、励起X原子、Xを構成要
素とする励起分子、Xを構成要素とする陽イオン、Xを
構成要素とする陰イオンなどをが含まれる。
The halogen element is F, Cl, Br or the like. The charged or neutral particle flux includes an ion beam, plasma, and the like. In the present invention, irradiation with a charged or neutral particle flux is referred to as plasma treatment or ion beam irradiation, but is not limited thereto. Assuming that the halogen element is X, charged or neutral particles include X + ion, X ion, excited X atom, excited molecule having X as a constituent, cation having X as a constituent, and X as a constituent Anions and the like are included.

【0017】一例として、図1にプラズマ処理時間と配
向膜の表面エネルギーの関係を示す(反応ガス:NF3
(0.2Torr)、900cm2 の平行平板電極、電
極間距離:3.5cm、印加電圧:13.56MHz、
15W、配向膜材料:ポリイミド (日産化学SE−15
0)。処理時間の増加にともない表面エネルギーが減少
し、配向膜表面が疎水性になる。この傾向は反応ガスや
配向膜の材料、電極形状、印加電圧、等を変えても変わ
らなかった。
As an example, FIG. 1 shows the relationship between the plasma processing time and the surface energy of the alignment film (reaction gas: NF 3
(0.2 Torr), 900 cm 2 parallel plate electrode, distance between electrodes: 3.5 cm, applied voltage: 13.56 MHz,
15W, alignment film material: polyimide (Nissan Chemical SE-15
0). As the processing time increases, the surface energy decreases, and the surface of the alignment film becomes hydrophobic. This tendency did not change even when the reaction gas, the material of the alignment film, the electrode shape, the applied voltage, and the like were changed.

【0018】荷電粒子束または中性粒子束をつくるため
に用いるガスとして、NF3 、CF4 、C3 8 、Xe
2 、NHF2 、 NH2 F、NCl3 、NHCl2 、N
2Cl、CHF3 、CH2 2 、 CH3 F、CC
4 、CHCl3 、CH2 Cl2、CHCl3 …が挙げ
られる。
As a gas used to form a charged particle bundle or a neutral particle bundle, NF 3 , CF 4 , C 3 F 8 , Xe
F 2 , NHF 2 , NH 2 F, NCl 3 , NHCl 2 , N
H 2 Cl, CHF 3 , CH 2 F 2 , CH 3 F, CC
l 4, CHCl 3, CH 2 Cl 2, CHCl 3 ... and the like.

【0019】特に、フッ素元素を含む分子からなるガ
ス、NF3 、CF4 、XeF2 が好ましい。
In particular, NF 3 , CF 4 , and XeF 2, which are gases made of molecules containing elemental fluorine, are preferred.

【0020】プラズマなど荷電または中性粒子束中では
フッ素原子や塩素原子などのラジカルや励起した原子や
イオンが生成し、このラジカルが配向膜表面に衝突す
る。衝突により配向膜表面の配向膜分子中のC−C、C
−H、C−O−C、C=O、C−Nといった結合が切
れ、その後、このフッ素原子や塩素原子と再結台(C−
Fなど)が生じる。その結果、次のような高分子が生成
する。
In charged or neutral particle bundles such as plasma, radicals such as fluorine atoms and chlorine atoms and excited atoms and ions are generated, and these radicals collide with the alignment film surface. C, C, C in the alignment film molecules on the alignment film surface due to the collision
Bonds such as —H, C—O—C, C = O, and C—N are broken, and then re-bonded with the fluorine atom or chlorine atom (C-
F). As a result, the following polymer is generated.

【0021】[0021]

【化1】 Embedded image

【化2】 Embedded image

【化3】 このようにして導入されたフッ素原子や塩素分子の作用
により、配向膜表面が疎水化される。
Embedded image The surface of the alignment film is hydrophobized by the action of the fluorine atoms and chlorine molecules introduced as described above.

【0022】この導入されたハロゲン元素の含有率(組
成比)は、XPS(X線光電子分光) で評価することが
できる。XPSにおいて、検出角度を変化させると検出
される電子の深さを変えることができる。例えば、検出
角度5度で試料の表面から約9A(以下オングストロー
ムをAで表す)、検出角度45度で試料の表面から約7
0Aの元素組成を知ることができる。荷電または中性粒
子束の照射した配向膜をXPS分析して、検出された全
元素量を100%として各々の元素の組成比 (%) を求
める。検出角度1〜10度におけるハロゲン元素の組成
比が検出角度45〜90度におけるハロゲンの組成比よ
りも大きければ、膜表面を構成する分子中のハロゲン元
素含有率(組成比)が、基板界面近傍または膜内部を構
成する分子中のハロゲン元素含有率(組成比)よりも大
きいと言える。
The content (composition ratio) of the introduced halogen element can be evaluated by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). In XPS, the depth of the detected electrons can be changed by changing the detection angle. For example, at a detection angle of 5 degrees, about 9 A from the sample surface (hereinafter, Angstroms is represented by A), and at a detection angle of 45 degrees, about 7 A from the sample surface.
The elemental composition of 0A can be known. The alignment film irradiated with the charged or neutral particle flux is subjected to XPS analysis, and the composition ratio (%) of each element is determined with the detected total element amount being 100%. If the composition ratio of the halogen element at the detection angle of 1 to 10 degrees is larger than the composition ratio of the halogen at the detection angle of 45 to 90 degrees, the halogen element content (composition ratio) in the molecules constituting the film surface becomes closer to the substrate interface. Or it can be said that it is larger than the halogen element content (composition ratio) in the molecules constituting the inside of the film.

【0023】また、SIMS(二次イオン質量分析法)
によっても配向膜中のハロゲン元素の量を分析すること
ができる。配向膜をスパッタしながらSIMS測定すれ
ば、配向膜表面と配向膜内部(バルク)のハロゲン元素
量を評価することができる。
Further, SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry)
It is also possible to analyze the amount of the halogen element in the alignment film. By performing SIMS measurement while sputtering the alignment film, it is possible to evaluate the halogen element amount on the alignment film surface and inside the alignment film (bulk).

【0024】図2にプラズマ処理時間とプレチルト角の
関係を、図3にプラズマ処理したときの表面エネルギー
とプレチルト角の関係を示した。同図からわかるように
プラズマ処理時間を増加させるとプレチルト角が増加し
た。プラズマ処理で配向膜を疎水化したことにより、1
0度以上の高いプレチルト角を液晶分子に与えることが
できた。また、プラズマ処理条件(処理時間、パワー)
を変えることによって、任意のプレチルト角を得ること
ができた。
FIG. 2 shows the relationship between the plasma processing time and the pretilt angle, and FIG. 3 shows the relationship between the surface energy and the pretilt angle when performing the plasma processing. As can be seen from the figure, increasing the plasma processing time increased the pretilt angle. Hydrophobic orientation film by plasma treatment
A high pretilt angle of 0 degree or more could be given to the liquid crystal molecules. In addition, plasma processing conditions (processing time, power)
By changing the angle, an arbitrary pretilt angle could be obtained.

【0025】図4(a)のように荷電粒子または中性粒
子束の照射において、反応粒子は配向膜41表面に衝突
し、配向膜内部に拡散することはない。ゆえに、荷電ま
たは中性粒子束の照射によって疎水化される領域42
は、配向膜表面から高々150Aである。液晶配向膜の
膜厚を200A以上にすれば、荷電または中性粒子束の
照射しても基板43近傍の配向膜は疎水化されないの
で、基板との密着性は良好である(図4(a)参照)。
実際には膜表面を構成する分子中のハロゲン元素含有効
果は表面から見て膜厚の10%深さ以内の組成比できま
り、基板界面近傍を構成する分子中のハロゲン元素含有
効果は基板からみて膜厚の10%未満できまる。
As shown in FIG. 4A, when the charged particles or the neutral particles are irradiated, the reactive particles collide with the surface of the alignment film 41 and do not diffuse into the alignment film. Therefore, the area 42 that is hydrophobized by irradiation of the charged or neutral particle bundle
Is 150 A at most from the alignment film surface. If the thickness of the liquid crystal alignment film is 200 A or more, the alignment film in the vicinity of the substrate 43 is not hydrophobized even when the charged or neutral particle flux is irradiated, and thus the adhesion to the substrate is good (FIG. )reference).
Actually, the halogen element-containing effect in the molecules constituting the film surface is determined by the composition ratio within 10% of the film thickness when viewed from the surface, and the halogen element-containing effect in the molecules constituting the vicinity of the substrate interface is determined from the substrate. As a result, the thickness is less than 10% of the film thickness.

【0026】一方、図4(b)のように配向膜分子にハ
ロゲン原子等を結合させて配向膜材料44を疎水化する
と、基板43との界面付近45も疎水的になり、その結
果基板との密着性(濡れ性)が低下した。密着性が低下
すると、配向膜をラビングする際や、シール剤硬化など
で基板が加熱されるときに、配向膜が剥がれてしまう問
題が生じた。
On the other hand, when the alignment film material 44 is made hydrophobic by bonding a halogen atom or the like to the alignment film molecule as shown in FIG. 4B, the vicinity 45 of the interface with the substrate 43 also becomes hydrophobic. Adhesion (wetting property) of the polymer decreased. When the adhesion is reduced, there is a problem that the alignment film is peeled off when the alignment film is rubbed or when the substrate is heated by curing the sealing agent.

【0027】荷電または中性粒子束の照射は大規模集積
回路(LSI)や液晶表示素子のアモルフアスシリコン
形成で実績があることからもわかるように、大面積の基
板を均一に処理することができる。本発明においても、
500mm×600mm程度の大面積に渡って均一で高
いプレチルト角を得ることができた。
Irradiation of a charged or neutral particle flux can be performed uniformly on a large-area substrate, as can be seen from the results of forming amorphous silicon for large-scale integrated circuits (LSIs) and liquid crystal display elements. it can. In the present invention,
A uniform and high pretilt angle could be obtained over a large area of about 500 mm × 600 mm.

【0028】荷電または中性粒子束の照射により配向膜
分子とハロゲン原子は化学的に結合しているため、8年
以上本発明の配向膜を有する液晶表示装置使用しても、
プレチルトの値は変化せず、本発明により長期間安定し
て高いプレチルト角を与えることができることになる。
Since the molecules of the alignment film and the halogen atoms are chemically bonded by the irradiation of the charged or neutral particle bundle, even if the liquid crystal display device having the alignment film of the present invention has been used for 8 years or more,
The pretilt value does not change, and a high pretilt angle can be stably provided for a long time according to the present invention.

【0029】疎水性官能基を側鎖(末端)に導入した配
向膜では、ラビング強度を変えたときにプレチルト角が
図5の曲線Bのように変化する。この現象は図6に示す
ように以下のように説明される。ラビング処理前におい
て、膜表面の配向膜分子主鎖51から疎水性側鎖(末
端)基52がほほ垂直にのびている。ラビング処理を行
うと、配向膜分子主鎖51のコンフォメーション変化に
ともない、膜表面から垂直にのびていた疎水性側鎖(末
端)基52が膜の内側(基板側)に入り込む。その結
果、プレチルト角は低下する。
In the alignment film having a hydrophobic functional group introduced into a side chain (terminal), the pretilt angle changes as shown by a curve B in FIG. 5 when the rubbing strength is changed. This phenomenon is explained as shown in FIG. Before the rubbing treatment, the hydrophobic side chain (terminal) group 52 extends almost vertically from the alignment film molecule main chain 51 on the film surface. When the rubbing treatment is performed, the hydrophobic side chain (terminal) group 52 extending vertically from the film surface enters the inside (substrate side) of the film due to the conformational change of the alignment film molecule main chain 51. As a result, the pretilt angle decreases.

【0030】一方、本発明の配向膜では、ハロゲン原子
(イオン)は、主として配向膜分子の主鎖に結合する。
そのため、ラビング強度を変えても、配向膜表面の表面
エネルギー(ハロゲン元素含有量)は変化せず、したが
ってプレチルト角の変化はほとんど起こらない。図5の
曲線Aにこの関係を示す。その結果、液晶表示装置製造
において、ラビング装置の不具合等でラビング条件が変
化しても、プレチルト角が変化することなく、歩留まり
を向上することができた。
On the other hand, in the alignment film of the present invention, a halogen atom (ion) is mainly bonded to the main chain of the alignment film molecule.
Therefore, even if the rubbing strength is changed, the surface energy (halogen element content) of the alignment film surface does not change, and thus the pretilt angle hardly changes. This relationship is shown in curve A of FIG. As a result, in the production of the liquid crystal display device, even if the rubbing condition was changed due to a defect of the rubbing device, the yield could be improved without changing the pretilt angle.

【0031】また、荷電または中性粒子束の照射により
液晶配向膜表面を疎水化したため、配向膜が吸水しにく
くなった。配向膜材料にポリビニルアルコール等を用い
た場合、配向膜が水分を吸収してラビング効果が劣化し
たり、配向膜が溶解したりする問題がある。配向膜材料
にポリイミド等を用いた場合、ポリイミドが水分を吸収
して加水分解し、誘電率やプレチルト角が変化して、表
示品位を劣化させるという問題がある。本発明の配向膜
によれば、表面が疎水化されているため、吸水が生じに
くくなり、液晶配向膜の信頼性を向上することができ
た。
Further, since the surface of the liquid crystal alignment film was made hydrophobic by irradiation with the charged or neutral particle bundle, the alignment film became difficult to absorb water. When polyvinyl alcohol or the like is used as the alignment film material, there is a problem that the alignment film absorbs moisture and the rubbing effect is deteriorated, or the alignment film is dissolved. When polyimide or the like is used as the alignment film material, there is a problem that the polyimide absorbs moisture and hydrolyzes to change the dielectric constant and the pretilt angle, thereby deteriorating the display quality. According to the alignment film of the present invention, since the surface is made hydrophobic, water absorption is less likely to occur, and the reliability of the liquid crystal alignment film can be improved.

【0032】液晶表示装置に一定時間同じ画像を表示さ
せておくと、次の表示に変えたときに前の表示が薄く残
って見える”焼き付き”と呼ばれる不良がある。焼き付
きは、液晶配向膜に液晶中含まれるイオン性不純物が吸
着することによって起こる。本発明の液晶配向膜では配
向膜表面が疎水化されているため、イオン性不純物が配
向膜に吸着しにくくなり、焼き付き不良を防ぐことがで
きた。
If the same image is displayed on the liquid crystal display for a certain period of time, there is a defect called "burn-in" in which the previous display appears to remain thin when changed to the next display. Image sticking occurs when ionic impurities contained in the liquid crystal are adsorbed on the liquid crystal alignment film. In the liquid crystal alignment film of the present invention, since the surface of the alignment film is made hydrophobic, ionic impurities are less likely to be adsorbed on the alignment film, and the image sticking failure can be prevented.

【0033】また、本発明のように、荷電または中性粒
子束の照射により液晶配向膜表面をハロゲン化すると、
配向膜の分極率が大きくなり、配向膜の誘電率を増加す
ることができた。その結果、配向膜の誘電率が増加する
と液晶のかかる実効電圧が増加するため、液晶表示装置
の駆動電圧を下げることができた。
As in the present invention, when the surface of the liquid crystal alignment film is halogenated by irradiation with a charged or neutral particle bundle,
The polarizability of the alignment film was increased, and the dielectric constant of the alignment film could be increased. As a result, when the dielectric constant of the alignment film increases, the effective voltage applied to the liquid crystal increases, so that the driving voltage of the liquid crystal display device can be reduced.

【0034】また、プラズマ中のフッ素(あるいは塩
素)原子ラジカルを配向膜を形成した基板の斜方から照
射したり、複数の長方形の開口部を有するマスクを用い
て照射することによって、ラビングなしで、液晶分子を
一方向に、一定のプレチルト角をもって配向させること
ができた。
Further, by irradiating fluorine (or chlorine) atom radicals in the plasma from obliquely to the substrate on which the alignment film is formed, or by using a mask having a plurality of rectangular openings, rubbing can be performed. In addition, the liquid crystal molecules could be aligned in one direction with a constant pretilt angle.

【0035】荷電または中性粒子束の照射を部分的に行
えば、デュアルドメインと呼ばれる広視野角化を施すこ
とができる。すなわち、第一の基板の荷電または中性粒
子束の照射を行った(高プレチルト角)領域と第二の基
板の荷電または中性粒子束の照射を行わない(低プレチ
ルト角)領域を、第二の基板の荷電または中性粒子束の
照射を行った(高プレチルト角)領域と第一の基板の荷
電または中性粒子束の照射を行わない(低プレチルト
角)領域を対向させて、液晶セルを形成する。これによ
り、液晶分子の電圧印加時の立ち上がり方向が異なる2
つの領域ができ、この部分が互いに視角を補償するた
め、広視野角な液晶表示装置を製造することができる。
By partially irradiating the charged or neutral particle flux, a wide viewing angle called a dual domain can be obtained. That is, the first substrate is irradiated with the charged or neutral particle flux (high pretilt angle) and the second substrate is not charged or irradiated with the neutral particle flux (low pretilt angle). The liquid crystal with the charged or neutral particle flux irradiated on the second substrate (high pretilt angle) and the charged or neutral particle flux non-irradiated (low pretilt angle) region on the first substrate are opposed to each other. Form cells. Thereby, the rising directions of the liquid crystal molecules when voltage is applied are different.
Since two regions are formed and these portions compensate for each other's viewing angles, a liquid crystal display device having a wide viewing angle can be manufactured.

【0036】プラズマの方式としては平行平板型、有磁
界型、電子サイクロトロン共鳴型が適用できる。プラズ
マを磁場で閉じこめることにより、疎水化の処理時間を
短縮することができる。反応ガスの圧力は0.05〜1
0Torrが好ましく、高周波(13.56MHz)電
力は1W〜300W(特に3〜100W)が好ましい。
As a plasma method, a parallel plate type, a magnetic field type, and an electron cyclotron resonance type can be applied. By confining the plasma with a magnetic field, the processing time for hydrophobization can be reduced. The pressure of the reaction gas is 0.05 to 1
0 Torr is preferable, and high frequency (13.56 MHz) power is preferably 1 W to 300 W (particularly 3 to 100 W).

【0037】本発明において、配向膜は、ポリイミド、
ポリアミド、BCB(ペンゾシクロブテンポリマー)、
ポリビニルアルコールなどの透明性有機薄膜が好まし
い。特に、以下のジアミン及び酸無水物から合成される
ポリアミック酸をイミド化することで得られるポリイミ
ド膜が好ましい。
In the present invention, the alignment film is made of polyimide,
Polyamide, BCB (Penzocyclobutene polymer),
A transparent organic thin film such as polyvinyl alcohol is preferred. In particular, a polyimide film obtained by imidizing a polyamic acid synthesized from the following diamine and acid anhydride is preferable.

【0038】酸無水物:ブタンテトラカルボン酸二無水
物や2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二
無水物などの脂肪族および脂環式テトラカルボン酸二無
水物、ピロメリット酸二無水物などの芳香族テトラカル
ポン酸二無水物。
Acid anhydrides: aliphatic and alicyclic tetracarboxylic dianhydrides such as butanetetracarboxylic dianhydride and 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic dianhydride, pyromellitic dianhydride, etc. Aromatic tetracarponic dianhydride.

【0039】ジアミン:p−フェニレンジアミン、4、
4′−ジアミノジフエニルメタンなどの脂肪族または脂
環族ジアミン。
Diamine: p-phenylenediamine, 4,
Aliphatic or alicyclic diamines such as 4'-diaminodiphenylmethane;

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施例1)図7を参照して本発明の第1の実施例を説
明する。
(Embodiment 1) A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0041】まず、図7(a)のように第一の基板61
上にMoTa合金からなるゲート金属62aをマグネト
ロンスバッタ法を用いて形成した。次にゲート酸化膜6
2bと窒化シリコンからなるゲート絶縁膜を形成した。
その上にa−Si膜62cと、窒化シリコンからなるチ
ャネル保護膜62dをCVD法によって形成した。
First, as shown in FIG.
A gate metal 62a made of a MoTa alloy was formed thereon by using a magnetron butter method. Next, the gate oxide film 6
A gate insulating film made of 2b and silicon nitride was formed.
An a-Si film 62c and a channel protection film 62d made of silicon nitride were formed thereon by a CVD method.

【0042】パターニング、エッチングによりa−Si
の島を形成した後、オーミック層を形成した。その後、
画素電極63を形成し、さらにMo/Alからなるソー
ス及びドレイン電極を形成した。このようにしてTFT
62が完成する。最後に厚さ2500オングストローム
の酸化シリコンの保護層(パッシベーション膜)64を
TFT上に形成した。
A-Si by patterning and etching
After the islands were formed, an ohmic layer was formed. afterwards,
A pixel electrode 63 was formed, and source and drain electrodes made of Mo / Al were formed. In this way, the TFT
62 is completed. Finally, a silicon oxide protective layer (passivation film) 64 having a thickness of 2500 angstroms was formed on the TFT.

【0043】感光性BCBワニスに赤の顔料を分散させ
て調製した溶液を第二の基板(図示しない)上に塗布
し、赤色のカラーフィルタを形成する部分に露光した。
その後、非露光部を現像液を用いてで除去し、赤色のカ
ラーフィルタを形成した。同様にして、青、緑のカラー
フイルタも第二の基板上に形成した。このカラーフィル
タを形成した第二の基板上にインジウムスズオキサイド
(ITO)の透明電極を基板全面に形成した。感光性B
CBを用いたカラーフィルタは耐薬品性・耐熱性に優れ
ている。
A solution prepared by dispersing a red pigment in a photosensitive BCB varnish was applied on a second substrate (not shown), and a portion for forming a red color filter was exposed.
Thereafter, the non-exposed portions were removed with a developer to form a red color filter. Similarly, blue and green color filters were formed on the second substrate. A transparent electrode of indium tin oxide (ITO) was formed on the entire surface of the substrate on which the color filter was formed. Photosensitivity B
Color filters using CB are excellent in chemical resistance and heat resistance.

【0044】図7(b)のように、TFT62を有する
第一の基板61(以下TFT62、画素電極63、保護
膜64を含めて基板61とする)並びに、カラーフィル
タを有する第二の基板の上に、配向膜41として可溶性
ポリイミド(日本合成ゴム社製AL−1051)を印刷
し、ホットプレートを用いて80℃で1分間、さらにN
2 オーブン中で180℃、30分間焼成して溶剤を揮発
させた。ポリイミドの厚さは500オングストロームで
あった。
As shown in FIG. 7B, a first substrate 61 having a TFT 62 (hereinafter referred to as a substrate 61 including a TFT 62, a pixel electrode 63, and a protective film 64) and a second substrate having a color filter are provided. A soluble polyimide (AL-1051 manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) was printed thereon as an alignment film 41, and was further heated at 80 ° C. for 1 minute using a hot plate.
The mixture was baked at 180 ° C. for 30 minutes in an oven to evaporate the solvent. The thickness of the polyimide was 500 angstroms.

【0045】図7(c)のようにポリイミド配向膜41
を形成した第一の基板61および第二の基板を一方向例
えば矢印方向にラビング処理した。ラビング布にはレー
ヨン製で毛先の直径が0.1〜10ミクロンのものを使
用した。ラビング条件はローラ回転数500rpm、基
板移動速度50mm/s、押し込み量0.5mmとし、
ラビング回数は1回である。この基板を中性の界面活性
剤を主成分とする水溶液で洗浄し、ラビング布から付着
した汚れ(ラビング布の毛など)を取り除いた。
As shown in FIG. 7C, a polyimide alignment film 41 is formed.
The first substrate 61 and the second substrate on which the pattern was formed were rubbed in one direction, for example, in the direction of the arrow. The rubbing cloth used was made of rayon and had a hair tip diameter of 0.1 to 10 microns. The rubbing conditions were as follows: roller rotation speed 500 rpm, substrate moving speed 50 mm / s, pushing amount 0.5 mm,
The number of rubbings is one. The substrate was washed with an aqueous solution containing a neutral surfactant as a main component to remove attached dirt (such as rubbing cloth hair) from the rubbing cloth.

【0046】図7(d)のようにラビング処理した第一
及び第二の基板を図8に示すようなプラズマチャンバー
70内に入れ、配向膜表面を疎水化処理した。詳しく言
えば、これらの基板を10-6Torrの真空に引いたチ
ャンバー内に入れ、NF3 ガスを導入して0.2Tor
rとし、電極面積900cm2 の平行平板電極71、7
2、電極間距離:3.5cm、印加電圧:13.56M
Hz、15Wで2分間プラズマ処理を行った(図7
(d)の矢印はイオン照射を模式的に示す)。
The first and second substrates rubbed as shown in FIG. 7D were placed in a plasma chamber 70 as shown in FIG. 8, and the surface of the alignment film was subjected to a hydrophobic treatment. More specifically, these substrates are placed in a chamber evacuated to 10 -6 Torr, and NF 3 gas is introduced thereinto for 0.2 Torr.
r, parallel plate electrodes 71, 7 having an electrode area of 900 cm 2
2. Distance between electrodes: 3.5cm, applied voltage: 13.56M
The plasma treatment was performed at 15 Hz for 2 minutes (FIG. 7).
Arrows in (d) schematically show ion irradiation).

【0047】なお、電場で加速されたイオンにより配向
膜がエッチングされないように、配向膜を形成した基板
を置く電極72を接地し、対向する電極71に高周波電
圧を与えた。この基板をN2 オーブン中で180℃、3
0分間焼成し、さらに中性の界面活性剤を主成分とする
水溶液で洗浄した。これにより、配向膜表面に物理吸着
したNF3 ガスを取り除いた。なお、図8中、符号73
は基板搬入口、符号74は搬出口を示す。
The electrode 72 on which the substrate on which the alignment film was formed was grounded, and a high-frequency voltage was applied to the opposite electrode 71 so that the alignment film was not etched by the ions accelerated by the electric field. This substrate was placed in an N 2 oven at 180 ° C., 3
It was baked for 0 minutes, and further washed with an aqueous solution mainly containing a neutral surfactant. Thus, the NF 3 gas physically adsorbed on the alignment film surface was removed. Note that in FIG.
Denotes a substrate carry-in port, and reference numeral 74 denotes a carry-out port.

【0048】次に、図7(e)に示すように第一の基板
61上に直径5μmスペーサ粒子65を散布し、第二の
基板66の周辺部に直径5μmのフアイバーを混ぜたエ
ポキシ系シール材67を塗布した。第一の基板61と第
二の基板66を対向させ、上下の基板の位置を正確に合
わせ、この対向した2枚の基板を加圧をしながら、オー
ブンに入れ、160℃で3時間加熱することにより、シ
ール材67を完全に硬化させ、第一の基板と第二の基板
を接着しセルを形成した。このセルにカイラルネマティ
ック液晶材料68を注入した後、注入口をエポキシ系接
着剤で硬化させた。これに駆動回路を実装して対角9イ
ンチのTN型液晶表示装置を作製した。
Next, as shown in FIG. 7E, an epoxy-based seal in which 5 μm diameter spacer particles 65 are scattered on the first substrate 61 and a 5 μm diameter fiber is mixed around the second substrate 66. Material 67 was applied. The first substrate 61 and the second substrate 66 are opposed to each other, the upper and lower substrates are accurately aligned, and the two opposed substrates are placed in an oven while being pressed, and heated at 160 ° C. for 3 hours. Thereby, the sealing material 67 was completely cured, and the first substrate and the second substrate were bonded to form a cell. After the chiral nematic liquid crystal material 68 was injected into this cell, the injection port was cured with an epoxy-based adhesive. A drive circuit was mounted thereon to produce a TN type liquid crystal display device having a diagonal of 9 inches.

【0049】この液晶表示装置のプレチルト角を測定し
たところ、基板全面に渡って20.0度±0.1という
均一なプレチルト角を得ることができた。その結果、電
極に電圧を印加したときに生じるエッジリバースが少な
く、ブラツクマトリックス部分に隠れて、コントラスト
200:1を得ることができた。このプレチルト角は温
度80℃、湿度90%という高温高湿下の500時間駆
動試験後でも変化することはなかった。
When the pretilt angle of this liquid crystal display device was measured, a uniform pretilt angle of 20.0 degrees ± 0.1 was obtained over the entire surface of the substrate. As a result, there was little edge reverse generated when a voltage was applied to the electrode, and a contrast of 200: 1 could be obtained hidden by the black matrix portion. This pretilt angle did not change even after a 500-hour driving test under a high temperature and high humidity condition of a temperature of 80 ° C. and a humidity of 90%.

【0050】配向膜41と基板61、66の密着性は良
好で、TFT素子62の形成された高さ1.5ミクロン
の凹凸部でも、ラビング時に配向膜が剥がれるというこ
とはなかった。
The adhesion between the alignment film 41 and the substrates 61 and 66 was good, and the alignment film was not peeled off during rubbing even in the 1.5 μm-high uneven portion where the TFT element 62 was formed.

【0051】本実施例の液晶表示装置は、液晶配向・電
圧保持率・コントラストは良好で、5000時間駆動後
も表示品位は良好であった。また、抵抗率が10-12 Ω
・cmという比較的不純物イオンの多く含まれる液晶材
料を使用しても、焼き付き不良は発生しなかった。
The liquid crystal display of this example had good liquid crystal alignment, voltage holding ratio, and contrast, and display quality was good even after driving for 5000 hours. Also, the resistivity is 10 −12 Ω
Even when a liquid crystal material containing a relatively large amount of impurity ions of cm was used, no burn-in failure occurred.

【0052】また、本実施例のプラズマ処理により配向
膜の比誘電率が3.0から3.8に増加し、液晶表示装
置の駆動電圧を低下させることができた。
Further, the relative dielectric constant of the alignment film was increased from 3.0 to 3.8 by the plasma treatment of this embodiment, and the driving voltage of the liquid crystal display device could be reduced.

【0053】本実施例の配向膜をAlの特性X線を用い
たXPSで分析した。検出器の角度を12度および90
度とし、試料の表面から各々約20Aおよび約100A
の元素組成比を求めた。
The alignment film of this example was analyzed by XPS using characteristic X-rays of Al. 12 ° and 90 ° detector angles
And from the surface of the sample about 20 A and about 100 A, respectively.
Was determined.

【0054】試料表面から深さ約20Aまでの平均的な
F元素の組成比は5%、試料表面から深さ約100Aま
での平均的なF元素の組成比は1%であった。つまり、
膜表面を構成する分子中のハロゲン元素含有率(組成
比)が、基板界面近傍または膜内部を構成する分子中の
ハロゲン元素含有率(組成比)よりも大きい。
The average composition ratio of the F element from the sample surface to a depth of about 20 A was 5%, and the average composition ratio of the F element from the sample surface to a depth of about 100 A was 1%. That is,
The halogen element content (composition ratio) in the molecules constituting the film surface is larger than the halogen element content (composition ratio) in the molecules constituting the vicinity of the substrate interface or inside the film.

【0055】本発明の効果を発揮するためには、Alの
特性X線を用いたXPS分析において検出器の角度を1
2度としたときに得られる試料表面のから深さ約20A
までの平均的なF元素の組成比は2%以上(好ましくは
4%以上30%以下)が好ましい。また、検出器の角度
を90度としたときに得られる試料表面のから深さ10
0Aまでの平均的なF元素の組成比は2%未満(好まし
くは1%以下)が好ましい。
In order to exhibit the effect of the present invention, in the XPS analysis using the characteristic X-ray of Al, the angle of the detector is set to 1
Approximately 20A deep from the sample surface obtained when set to 2 degrees
The average composition ratio of F element up to 2% is preferably 2% or more (preferably 4% or more and 30% or less). In addition, when the angle of the detector is 90 degrees, the depth from the sample surface is 10
The average composition ratio of the F element up to 0A is preferably less than 2% (preferably 1% or less).

【0056】5°以上の高プレチルト角を付与するため
には、配向膜の表面側のハロゲン含有率(組成比)は2
%以上好ましくは4%ないし50%になることが良く、
基板側のハロゲン含有量は2%未満好ましくは1%以下
にすることが好ましい。
In order to provide a high pretilt angle of 5 ° or more, the halogen content (composition ratio) on the surface side of the alignment film must be 2
% Or more, preferably 4% to 50%,
The halogen content on the substrate side is preferably less than 2%, preferably 1% or less.

【0057】(実施例2)プラズマ処理した後にラビン
グを施した点、プラズマ条件や配向膜材料を変更した点
などが実施例1とは異なる。
Example 2 Example 2 differs from Example 1 in that rubbing was performed after the plasma treatment and that the plasma conditions and the alignment film material were changed.

【0058】まず、第一の基板および第二の基板を第一
の実施例の第一の基板61、第二の基板66と同様のも
のを用意する。
First, a first substrate and a second substrate similar to the first substrate 61 and the second substrate 66 of the first embodiment are prepared.

【0059】TFT62を有する第一の基板61並び
に、カラーフィルタを有する第二の基板の上に、配向膜
41として可溶性ポリイミド(日本合成ゴム社製AL−
1051)を印刷し、ホットプレートを用いて80℃で
1分間、さらにN2 オーブン中で180℃、30分間焼
成して溶剤を揮発させた。ポリイミドの厚さは500オ
ングストロームであった。
On a first substrate 61 having a TFT 62 and a second substrate having a color filter, a soluble polyimide (AL-L manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.)
1051) was printed and baked at 80 ° C. for 1 minute using a hot plate at 180 ° C. for 30 minutes in a N 2 oven to evaporate the solvent. The thickness of the polyimide was 500 angstroms.

【0060】この第一及び第二の基板をプラズマチャン
バー内に入れ、配向膜表面を疎水化処理した。
The first and second substrates were placed in a plasma chamber, and the surface of the alignment film was subjected to a hydrophobic treatment.

【0061】詳しく言えば、これらの基板を10-6To
rrの真空に引いたチャンバー内に入れ、CF4 ガスを
導入して0.1Torrとし、電極900cm2 の平行
平板電極、電極間距離:3.5cm、印加電圧:13.
56MHz、10Wで1分間プラズマ処理を行った。
More specifically, these substrates are formed at 10 -6 To
rr was placed in a vacuum chamber, CF 4 gas was introduced to 0.1 Torr, a parallel plate electrode of 900 cm 2 electrode, the distance between the electrodes: 3.5 cm, and the applied voltage: 13.
Plasma treatment was performed at 56 MHz and 10 W for 1 minute.

【0062】このプラズマ処理した第一及び第二の基板
をラビング処理した。ラビング布にはレーヨン製で毛先
の直径が0.1〜10ミクロンのものを使用した。ラビ
ング条件はローラ回転数800rpm、基板移動速度5
0mm/s、押し込み量0.6mmとし、ラビング回数
は2回である。
The first and second substrates subjected to the plasma treatment were subjected to a rubbing treatment. The rubbing cloth used was made of rayon and had a hair tip diameter of 0.1 to 10 microns. The rubbing conditions were as follows: roller rotation speed 800 rpm, substrate moving speed 5
The rubbing frequency is 0 mm / s and the pushing amount is 0.6 mm.

【0063】次に、第一の基板上に直径5μmスペーサ
粒子を散布し、第二の基板の周辺部に直径5μmのファ
イバーを混ぜたエポキシ系シール材を塗布した。第一の
基板と第二の基板を対向させて上下の基板の位置を正確
に合わせ、この対向した2枚の基板を加圧をしながら、
オーブンに入れ、160℃で3時間加熱することによ
り、シール材を完全に硬化させ、第一の基板と第二の基
板を接着し、セルを形成した。このセルにカイラルネマ
テイツク液晶材料を注入した後、注入口をエポキシ系接
着剤で硬化させた。これに駆動回路を実装して、対角9
インチのTN型液晶表示装置を作製した。
Next, spacer particles of 5 μm in diameter were scattered on the first substrate, and an epoxy-based sealing material mixed with fibers of 5 μm in diameter was applied to the periphery of the second substrate. The first substrate and the second substrate are opposed to each other, and the positions of the upper and lower substrates are accurately adjusted.
The sealing material was completely cured by heating in an oven at 160 ° C. for 3 hours, and the first substrate and the second substrate were bonded to form a cell. After injecting a chiral nematic liquid crystal material into this cell, the inlet was cured with an epoxy-based adhesive. A drive circuit is mounted on this, and a diagonal 9
An inch TN liquid crystal display device was manufactured.

【0064】この液晶表示装置のプレチルト角を測定し
たところ、基板全面に渡って8.0度±0.1という均
一なプレチルト角を得ることができた。その結果、エッ
ジリバースがブラックマトリックス部分に隠れて、コン
トラスト250:1を得ることができた。このプレチル
ト角は温度80℃、湿度90%の高温高湿下の500時
間駆動試験後でも変化することはなかった。
When the pretilt angle of the liquid crystal display device was measured, a uniform pretilt angle of 8.0 degrees ± 0.1 was obtained over the entire surface of the substrate. As a result, the edge reverse was hidden by the black matrix portion, and a contrast of 250: 1 could be obtained. This pretilt angle did not change even after a 500-hour driving test under high temperature and high humidity at a temperature of 80 ° C. and a humidity of 90%.

【0065】配向膜と基板の密着性は良好で、TFT素
子の形成された高さ1.5ミクロンの凹凸部でも、ラビ
ング時に配向膜が剥がれるということはなかった。
The adhesion between the alignment film and the substrate was good, and the alignment film was not peeled off during rubbing even in the 1.5 μm-high uneven portion where the TFT element was formed.

【0066】本実施例の液晶表示装置は、液晶配向・電
圧保持率・コントラストは良好で、5000時間駆動後
も表示品位は良好であった。また、抵抗率が10-13 Ω
・cmという比較的不純物イオンの多く含まれる液晶材
料を使用しても、焼き付き不良は発生しなかった。
The liquid crystal display device of this example had good liquid crystal alignment, voltage holding ratio and contrast, and good display quality even after driving for 5000 hours. Also, the resistivity is 10 -13 Ω
Even when a liquid crystal material containing a relatively large amount of impurity ions of cm was used, no burn-in failure occurred.

【0067】また、本実施例のプラズマ処理により配向
膜の比誘電率が2.7から3.7に増加し、液晶表示装
置の駆動電圧を低下させることができた。
Further, the relative dielectric constant of the alignment film was increased from 2.7 to 3.7 by the plasma treatment of this example, and the driving voltage of the liquid crystal display device could be reduced.

【0068】本実施例のように、プラズマ処理後にラビ
ングしても、実施例1と同様な、良好な液晶表示装置を
形成することができた。
As in the present embodiment, even when rubbing was performed after the plasma treatment, a good liquid crystal display device similar to that of the first embodiment could be formed.

【0069】本実施例の配向膜をAlの特性X線を用い
たXPSで分析した。検出器の角度を12度および90
度とし、試料の表面から各々約20Aおよび約100A
の元素組成比を求めた。試料表面のから深さ20Aまで
の平均的なF元素の組成比は2%、試料表面のから深さ
100Aまでの平均的なF元素の組成比は1%であっ
た。つまり、膜表面を構成する分子中のハロゲン元素含
有率(組成比)が、基板界面近傍または膜内部を構成す
る分子中のハロゲン元素含有率(組成比)よりも大き
い。
The alignment film of this example was analyzed by XPS using characteristic X-rays of Al. 12 ° and 90 ° detector angles
And from the surface of the sample about 20 A and about 100 A, respectively.
Was determined. The average composition ratio of the F element from the sample surface to a depth of 20A was 2%, and the average composition ratio of the F element from the sample surface to a depth of 100A was 1%. That is, the halogen element content (composition ratio) in the molecules constituting the film surface is larger than the halogen element content (composition ratio) in the molecules constituting the vicinity of the substrate interface or inside the film.

【0070】(実施例3)本発明を反強誘電性液晶表示
装置に適用した点などが実施例1とは異なる。
Embodiment 3 Embodiment 3 differs from Embodiment 1 in that the present invention is applied to an antiferroelectric liquid crystal display device.

【0071】まず、第一の基板および第二の基板を第一
の実施例の第一の基板61、第二の基板66と同様のも
のを用意する。 TFTを有する第一の基板並びに、カ
ラーフィルタを有する第二の基板の上に、配向膜として
可溶性ポリイミド(日本合成ゴム杜製AL−1051)
を印刷し、ホットプレートを用いて80℃で1分間、さ
らにN2 オーブン中で180℃、30分間焼成して溶剤
を揮発させた。ポリイミドの厚さは500オングストロ
ームであった。
First, a first substrate and a second substrate similar to the first substrate 61 and the second substrate 66 of the first embodiment are prepared. On a first substrate having a TFT and a second substrate having a color filter, a soluble polyimide as an alignment film (AL-1051 manufactured by Nippon Synthetic Rubber Industries, Ltd.)
Was printed and baked at 80 ° C. for 1 minute using a hot plate at 180 ° C. for 30 minutes in a N 2 oven to evaporate the solvent. The thickness of the polyimide was 500 angstroms.

【0072】ポリイミド配向膜を形成した第一及び第二
の基板をラビング処理した。ラビング布にはナイロン製
で毛先の直径が0.1〜10ミクロンのものを使用し
た。ラビング条件はローラ回転数500rpm、基板移
動速度50mm/s、押し込み量0.5mmとし、ラビ
ング回数は3回である。
The first and second substrates having the polyimide alignment film formed thereon were subjected to a rubbing treatment. The rubbing cloth used was made of nylon and had a hair tip diameter of 0.1 to 10 microns. The rubbing conditions are as follows: the number of rotations of the roller is 500 rpm, the moving speed of the substrate is 50 mm / s, the pushing amount is 0.5 mm, and the number of rubbing is three.

【0073】ラビング処理した第一及び第二の基板をプ
ラズマチャンバー内に入れ、配向膜表面を疎水化処理し
た。詳しく言えば、これらの基板を10-6Torrの真
空に引いたチヤンバー内に入れ、NF3 ガスを導入して
2Torrとし、電極900cm2 の平行平板電極、電
極間距離:3.5cm、印加電圧:13.56MHz、
15Wで10分間プラズマ処理を行った。なお、疎水化
(ハロゲン化)が十分行われるように、配向膜形成基板
を置く電極に高周波電圧を与え、対向電極を接地した。
The rubbed first and second substrates were placed in a plasma chamber, and the surface of the alignment film was subjected to a hydrophobic treatment. Specifically, these substrates were placed in a chamber evacuated to 10 -6 Torr, and NF 3 gas was introduced to 2 Torr, a parallel plate electrode of 900 cm 2 electrode, a distance between the electrodes: 3.5 cm, and an applied voltage. : 13.56 MHz,
Plasma treatment was performed at 15 W for 10 minutes. Note that a high-frequency voltage was applied to the electrode on which the alignment film forming substrate was placed, and the counter electrode was grounded so that the hydrophobicity (halogenation) was sufficiently performed.

【0074】次に、第一の基板上に直径2μmスペーサ
粒子を散布し、第二の基板の周辺部に直径2μmのファ
イバーを混ぜたエポキシ系シール材を塗布した。第一の
基板と第二の基板を対向した。土下の基板の位置を正確
に台わせ、この対向した2枚の基板を加圧をしながら、
オーブンに入れ、160℃で3時間加熱することによ
り、シール材を完全に硬化させ、第一の基板と第二の基
板を接着し、セルを形成した。このセルに反強誘電性液
晶材料を注入した後、注入口をエポキシ系接着剤で硬化
させた。これに駆動回路を実装して、対角7.5インチ
のTN型液晶表示装置を作製した。
Next, 2 μm diameter spacer particles were scattered on the first substrate, and an epoxy sealing material mixed with 2 μm diameter fibers was applied to the periphery of the second substrate. The first substrate and the second substrate were opposed. While placing the substrate under the ground accurately, pressurizing the two opposing substrates,
The sealing material was completely cured by heating in an oven at 160 ° C. for 3 hours, and the first substrate and the second substrate were bonded to form a cell. After injecting the antiferroelectric liquid crystal material into this cell, the inlet was cured with an epoxy-based adhesive. A drive circuit was mounted thereon to produce a TN type liquid crystal display device having a diagonal of 7.5 inches.

【0075】この液晶表示装置のプレチルト角を測定し
たところ、基板全面に渡って5.0度±0.1という均
一なプレチルト角を得ることができた。その結果、エッ
ジリバースがブラックマトリックス部分に隠れて、コン
トラスト100:1を得ることができた。このプレチル
ト角は温度80℃、湿度90%の高温高湿下の500時
間駆動試験後でも変化することはなかった。
When the pretilt angle of this liquid crystal display device was measured, a uniform pretilt angle of 5.0 degrees ± 0.1 was obtained over the entire surface of the substrate. As a result, the edge reverse was hidden by the black matrix portion, and a contrast of 100: 1 was obtained. This pretilt angle did not change even after a 500-hour driving test under high temperature and high humidity at a temperature of 80 ° C. and a humidity of 90%.

【0076】配向膜と基板の密着性は良好で、TFT素
子の形成された高さ0.5ミクロンの凹凸部でも、ラビ
ング時に配向膜が剥がれるということはなかった。
The adhesion between the alignment film and the substrate was good, and the alignment film was not peeled off during rubbing even in the uneven portion having a height of 0.5 μm on which the TFT element was formed.

【0077】本実施例の液晶表示装置は、液晶配向・電
圧保持率・コントラストは良好で、5000時間駆動後
も表示品位は良好であった。また、抵抗率が10 -12Ω
・cmという比較的不純物イオンの多く含まれる液晶材
料を使用しても、焼き付き不良は発生しなかった。
The liquid crystal display of this example had good liquid crystal alignment, voltage holding ratio and contrast, and good display quality even after driving for 5000 hours. Also, the resistivity is 10 −12 Ω
Even when a liquid crystal material containing a relatively large amount of impurity ions of cm was used, no burn-in failure occurred.

【0078】反強誘電液晶のような自発分極を有する液
晶材料の場合、液晶材料の比誘電率が約150と極めて
高い。その結果、配向膜部分での電圧降下が大きい。本
実施例では、プラズマ処理により配向膜の比誘電率が
3.0から6.8に増加したため、液晶表示装置の駆動
電圧を著しく低下させることができた。
In the case of a liquid crystal material having spontaneous polarization such as an antiferroelectric liquid crystal, the relative permittivity of the liquid crystal material is as high as about 150. As a result, the voltage drop at the alignment film portion is large. In this example, the relative dielectric constant of the alignment film was increased from 3.0 to 6.8 by the plasma treatment, so that the driving voltage of the liquid crystal display device could be significantly reduced.

【0079】本実施例の配向膜をAlの特性X線を用い
たXPSで分析した。検出器の角度を5度および90度
とし、試料の表面から各々約20Aおよび約100Aの
元素組成比を求めた。試料表面のから深さ20Aまでの
平均的なF元素の組成比は7%、試料表面のから深さ1
00Aまでの平均的なF元素の組成比は1%であった。
つまり、膜表面を構成する分子中のハロゲン元素含有率
(組成比)が、基板界面近傍または膜内部を構成する分
子中のハロゲン元素含有率(組成比)よりも大きい。
The alignment film of this example was analyzed by XPS using characteristic X-rays of Al. The angles of the detector were set to 5 degrees and 90 degrees, and the element composition ratios of about 20 A and about 100 A were obtained from the surface of the sample, respectively. The average composition ratio of the F element from the sample surface to the depth of 20A is 7%, and the depth from the sample surface is 1
The average composition ratio of the F element up to 00A was 1%.
That is, the halogen element content (composition ratio) in the molecules constituting the film surface is larger than the halogen element content (composition ratio) in the molecules constituting the vicinity of the substrate interface or inside the film.

【0080】(実施例4)図9を参照して本発明の第4
の実施例を説明する。ラビング処理を行わずに液晶分子
を配向させた点などが実施例1とは異なる。
(Embodiment 4) Referring to FIG.
An example will be described. This embodiment is different from the first embodiment in that liquid crystal molecules are aligned without performing a rubbing process.

【0081】図9(a)に示すように、第一の基板は第
1の実施例で説明した基板61と同様の構成をもち、ま
ず基板面上にMoTa合金からなるゲート金属をマグネ
トロンスバッタ法を用いて形成した。次にゲート酸化膜
と窒化シリコンからなるゲート絶縁膜を形成した。その
上にa−Si膜と、窒化シリコンからなるチャネル保護
膜をCVD法によって形成した。
As shown in FIG. 9A, the first substrate has the same structure as the substrate 61 described in the first embodiment. First, a gate metal made of an MoTa alloy is provided on the substrate surface by magnetron sputtering. It was formed using a method. Next, a gate insulating film made of a gate oxide film and silicon nitride was formed. An a-Si film and a channel protective film made of silicon nitride were formed thereon by a CVD method.

【0082】エッチングによりa−Siの島を形成した
後、オーミック層を形成した。その後、画素電極を形成
し、さらにMo/Alからなるソース及びドレイン電極
を形成した。このようにしてTFTが完成する。最後に
厚さ2500オングストロームの酸化シリコンの保護層
(パッシベーション膜)をTFT上に形成した。
After forming a-Si islands by etching, an ohmic layer was formed. Thereafter, a pixel electrode was formed, and a source / drain electrode made of Mo / Al was further formed. Thus, the TFT is completed. Finally, a 2500-Å-thick silicon oxide protective layer (passivation film) was formed on the TFT.

【0083】感光性BCBワニスに赤の顔料を分散させ
て調製した溶液を第二の基板上に塗布し、赤色のカラー
フィルタを形成する部分に露光した。その後、非露光部
を現像液を用いてで除去し、赤色のカラーフィルタを形
成した。同様にして、青、緑のカラーフィルタも第二の
基板上に形成した。このカラーフィルタを形成した第二
の基板上にインジウムスズオキサイド(ITO)の透明
電極を基板全面に形成した。感光性BCBを用いたカラ
ーフイルタは耐薬品性・耐熱性に優れている。
A solution prepared by dispersing a red pigment in a photosensitive BCB varnish was applied on a second substrate, and a portion for forming a red color filter was exposed. Thereafter, the non-exposed portions were removed with a developer to form a red color filter. Similarly, blue and green color filters were formed on the second substrate. A transparent electrode of indium tin oxide (ITO) was formed on the entire surface of the substrate on which the color filter was formed. Color filters using photosensitive BCB are excellent in chemical resistance and heat resistance.

【0084】TFTを有する第一の基板並びに、カラー
フィルタを有する第二の基板の上に、配向膜41として
可溶性ポリイミド (日本台成ゴム社製AL−1051)
を印刷し、ホットプレートを用いて80゜Cで1分間、
さらにN2オーブン中で180℃、30分間焼成して溶
剤を揮発させた。ポリイミドの厚さは500オングスト
ロームであった。
On a first substrate having a TFT and a second substrate having a color filter, a soluble polyimide (AL-1051 manufactured by Nippon Taisei Rubber Co., Ltd.) was used as an alignment film 41.
And print it on a hot plate at 80 ° C for 1 minute.
Further, it was baked at 180 ° C. for 30 minutes in an N 2 oven to evaporate the solvent. The thickness of the polyimide was 500 angstroms.

【0085】この第一及び第二の基板をプラズマチャン
バー内に入れ、以下の疎水化処理を行った。図9(b)
に示すように、土記液晶配向膜41の斜め方向(θ)か
らビーム源80よりF+ 、F- 、F* (フツ素ラジカ
ル)を含んだイオンビームを5分間照射した。本実施例
ではθを60度としたが、θは10〜70度であること
が好ましい。上記イオンビームは、NF3 プラズマ(N
3 ガス圧力0.2Torr)から生じたF+ やF-
電場を用いてビーム状に絞ることで得られた。
The first and second substrates were placed in a plasma chamber and subjected to the following hydrophobic treatment. FIG. 9B
As shown in FIG. 5, an ion beam containing F + , F , and F * (fluorine radical) was irradiated from a beam source 80 for 5 minutes from an oblique direction (θ) of the soil liquid crystal alignment film 41. In the present embodiment, θ is set to 60 degrees, but θ is preferably 10 to 70 degrees. The ion beam is formed of NF 3 plasma (N
It was obtained by narrowing F + or F generated from F 3 gas pressure (0.2 Torr) into a beam using an electric field.

【0086】イオンビーム照射を行う前には(図9
(a)参照)、ポリイミド配向膜41の表面の分子骨格
(高分子主鎖)81はジグザグ構造をとっている。イオ
ンビームを斜め方向から照射すると、図9(b)の右側
に示したように、配向膜分子鎖のうちイオンビームの照
射方向と垂直な部分82に選択的にフッ素化が起こる。
Before performing ion beam irradiation (FIG. 9)
(See (a)), the molecular skeleton (polymer main chain) 81 on the surface of the polyimide alignment film 41 has a zigzag structure. When the ion beam is irradiated from an oblique direction, as shown on the right side of FIG. 9B, fluorination occurs selectively in a portion 82 of the molecular chain of the alignment film perpendicular to the irradiation direction of the ion beam.

【0087】イオンビームの照射方向と平行な部分83
にはフッ素化はほとんど起こらない。その結果図9
(C)に示したように、(A)の液晶分子のプレチルト
角(基板面と液晶分子の主軸の角度)より、(B)の液
晶分子のプレチルト角が高くなる。バルクの液晶分子
(C)は、プレチルト角の高い(B)の影響を受け、
(B)と同じ方向にプレチルト角をもつ。このようにし
て、(ロ)から(イ)の方向にラビングしたときと同等
の液晶分子配向を、イオンビーム照射によって得ること
ができる。
A portion 83 parallel to the ion beam irradiation direction
Hardly undergoes fluorination. As a result, FIG.
As shown in (C), the pretilt angle of the liquid crystal molecules in (B) is higher than the pretilt angle (the angle between the substrate surface and the main axis of the liquid crystal molecules) in (A). Bulk liquid crystal molecules (C) are affected by the high pretilt angle (B),
It has a pretilt angle in the same direction as (B). In this way, it is possible to obtain the same liquid crystal molecular alignment as that obtained by rubbing in the directions (b) to (b) by ion beam irradiation.

【0088】次に、第一の基板上に直径5μmスペーサ
粒子を散布し、第二の基板の周辺部に直径5μmのフア
イバーを混ぜたエポキシ系シール材を塗布した。第一の
基板と第二の基板を対向した。上下の基板の位置を正確
に台わせ、この対向した2枚の基板を加圧をしながら、
オーブンに入れ、160゜Cで3時間加熱することによ
り、シール材16を完全に硬化させ、第一の基板と第二
の基板を接着し、セルを形成した。このセルにカイラル
ネマティック液晶材料を注入した後、注入口をエポキシ
系接着剤で硬化させた。これに駆動回路を実装して、対
角9インチのTN型液晶表示装置を作製した。
Next, spacer particles of 5 μm in diameter were scattered on the first substrate, and an epoxy-based sealing material mixed with a fiber of 5 μm in diameter was applied to the periphery of the second substrate. The first substrate and the second substrate were opposed. Position the upper and lower substrates accurately, and pressurize the two opposing substrates,
The sealing material 16 was completely cured by heating in an oven at 160 ° C. for 3 hours, and the first substrate and the second substrate were bonded to form a cell. After injecting the chiral nematic liquid crystal material into this cell, the inlet was cured with an epoxy-based adhesive. A drive circuit was mounted thereon to produce a TN liquid crystal display device having a diagonal of 9 inches.

【0089】この液晶表示装置のプレチルト角を測定し
たところ、基板全面に渡って8.0度±0.1という均
一なプレチルト角を得ることができた。その結果、エッ
ジリバースがブラックマトリックス部分に隠れて、コン
トラスト100:1を得ることができた。このプレチル
ト角は温度80℃、湿度90%の高温高湿下の500時
間駆動試験後でも変化することはなかった。
When the pretilt angle of the liquid crystal display device was measured, a uniform pretilt angle of 8.0 degrees ± 0.1 was obtained over the entire surface of the substrate. As a result, the edge reverse was hidden by the black matrix portion, and a contrast of 100: 1 was obtained. This pretilt angle did not change even after a 500-hour driving test under high temperature and high humidity at a temperature of 80 ° C. and a humidity of 90%.

【0090】配向膜と基板の密着性は良好で、TFT素
子の形成された高さ1.5ミクロンの凹凸部でも、ラビ
ング時に配向膜が剥がれるということはなかった。
The adhesion between the alignment film and the substrate was good, and the alignment film was not peeled off during rubbing even in the 1.5 μm-height irregularities where the TFT elements were formed.

【0091】本実施例の液晶表示装置は、液晶配向・電
圧保持率・コントラストは良好で、5000時間駆動後
も表示品位は良好であった。また、抵抗率が10-12 Ω
・cmという比較的不純物イオンの多く含まれる液晶材
料を使用しても、焼き付き不良は発生しなかった。
The liquid crystal display device of this example had good liquid crystal alignment, voltage holding ratio, and contrast, and had good display quality even after driving for 5000 hours. Also, the resistivity is 10 −12 Ω
Even when a liquid crystal material containing a relatively large amount of impurity ions of cm was used, no burn-in failure occurred.

【0092】また、本実施例のように、斜方からイオン
ビーム照射することによりラビング処理なしで、液晶分
子の均一配向を得ることができた。
Further, as in the present embodiment, the uniform alignment of the liquid crystal molecules could be obtained without rubbing by irradiating the ion beam obliquely.

【0093】本実施例の配向膜をAlの特性X線を用い
たXPSで分析した。検出器の角度を12度および90
度とし、試料の表面から各々約20Aおよび約100A
の元素組成比を求めた。
The alignment film of this example was analyzed by XPS using characteristic X-rays of Al. 12 ° and 90 ° detector angles
And from the surface of the sample about 20 A and about 100 A, respectively.
Was determined.

【0094】試料表面のから深さ12Aまでの平均的な
F元素の組成比は2.5%、試料表面のから深さ100
Aまでの平均的なF元素の組成比は1%であった。つま
り、膜表面を構成する分子中のハロゲン元素含有率(組
成比)が、基板界面近傍または膜内部を構成する分子中
のハロゲン元素含有率(組成比)よりも大きい。
The average composition ratio of the F element from the sample surface to the depth 12A is 2.5%,
The average composition ratio of the F element up to A was 1%. That is, the halogen element content (composition ratio) in the molecules constituting the film surface is larger than the halogen element content (composition ratio) in the molecules constituting the vicinity of the substrate interface or inside the film.

【0095】(実施例5)図10を参照して本発明の第
5の実施例を説明する。グルブ状配向膜を使用し、ラビ
ング処理を行わずに液晶分子を配向させた点などが実施
例1とは異なる。
(Embodiment 5) A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment is different from the first embodiment in that a grub-like alignment film is used and liquid crystal molecules are aligned without performing a rubbing process.

【0096】まず、第1の実施例と同様にしてアクティ
ブマトリックス基板61を得る。すなわち第一の基板上
にMoTa合金からなるゲート金属をマグネトロンスパ
ッタ法を用いて形成した。次にゲート酸化膜と窒化シリ
コンからなるゲート絶縁膜を形成した。その上にa−S
i膜と、窒化シリコンからなるチャネル保護膜をCVD
法によって形成した。
First, an active matrix substrate 61 is obtained in the same manner as in the first embodiment. That is, a gate metal made of a MoTa alloy was formed on the first substrate by using a magnetron sputtering method. Next, a gate insulating film made of a gate oxide film and silicon nitride was formed. A-S on it
CVD of i-film and channel protective film made of silicon nitride
Formed by the method.

【0097】エツチングによりa−Siの島を形成した
後、オーミック層を形成した。その後、画素電極を形成
し、さらにMo/Alからなるソース及びドレイン電極
を形成した。このようにしてTFTが完成する。最後に
厚さ2500オングストロームの酸化シリコンの保護層
(パッシベーシヨン膜ともいう)をTFT上に形成し
た。
After an island of a-Si was formed by etching, an ohmic layer was formed. Thereafter, a pixel electrode was formed, and a source / drain electrode made of Mo / Al was further formed. Thus, the TFT is completed. Finally, a silicon oxide protective layer (also called a passivation film) having a thickness of 2500 angstroms was formed on the TFT.

【0098】さらに、第1の実施例の第二の基板と同様
に、感光性BCBワニスに赤の顔料を分散させて調製し
た溶液を第二の基板土に塗布し、赤色のカラーフィルタ
を形成する部分に露光した。その後、非露光部を現像液
を用いてで除去し、赤色のカラーフィルタを形成した。
同様にして、青、緑のカラーフィルタも第二の基板上に
形成した。このカラーフィルタを形成した第二の基板上
にインジウムスズオキサイド(ITO)の透明電極を基
板全面に形成した。感光性BCBを用いたカラーフィル
タは耐薬品性・耐熱性に優れている。
Further, similarly to the second substrate of the first embodiment, a solution prepared by dispersing a red pigment in a photosensitive BCB varnish is applied to the soil of the second substrate to form a red color filter. The exposed part was exposed. Thereafter, the non-exposed portions were removed with a developer to form a red color filter.
Similarly, blue and green color filters were formed on the second substrate. A transparent electrode of indium tin oxide (ITO) was formed on the entire surface of the substrate on which the color filter was formed. A color filter using photosensitive BCB is excellent in chemical resistance and heat resistance.

【0099】TFTを有する第一の基板並びに、カラー
フィルタを有する第二の基板の上に、感光性BCBワニ
スを塗布、プリベーク (80℃) 1分間)、露光 (36
5nm) 250mJ/cm2 )、現像(キシレンで3
分)、ポストベーク(200゜C、30分)し、凸部1
ミクロンでスペース1ミクロンのグルブ状配向膜84を
形成した。
On a first substrate having a TFT and a second substrate having a color filter, a photosensitive BCB varnish is applied, pre-baked (80 ° C. for 1 minute), and exposed (36
5 m) 250 mJ / cm 2 ), development (3 xylene)
Minutes), post-baking (200 ° C, 30 minutes), and convex part 1
A grub-like alignment film 84 having a micron space of 1 micron was formed.

【0100】この第一及び第二の基板をプラズマチャン
バー内に入れ、以下の疎水化処理を行った。
The first and second substrates were placed in a plasma chamber and subjected to the following hydrophobic treatment.

【0101】図10(a)、(b)、(c)に示すよう
に、グルブに沿う方向から上記液晶配向膜の斜め方向
(θ) からイオンビーム源80よりF+ 、F- 、F
* (フッ素ラジカル)を含んだイオンビームを5分間照
射した。本実施例ではθを30度としたが、θは10〜
70度であることが好ましい。上記イオンビームは、C
4プラズマ(CF4 ガス圧力0.4Torr)から生
じたF+ やF- を電場を用いてビーム上に絞ることで得
られた。実施例4での説明と同様の原理によって、
(ニ)から(ハ)の方向にラビングしたときと同等の液
晶分子配向を、イオンビーム照射によって得ることがで
きた。
As shown in FIGS. 10 (a), 10 (b) and 10 (c), the oblique direction of the liquid crystal alignment film from the direction along the groove.
From (θ), F + , F , F
* Irradiated with an ion beam containing (fluorine radical) for 5 minutes. In the present embodiment, θ is set to 30 degrees, but θ is set to 10 degrees.
Preferably it is 70 degrees. The ion beam is C
It was obtained by focusing F + and F generated from F 4 plasma (CF 4 gas pressure 0.4 Torr) on a beam using an electric field. According to the same principle as described in the fourth embodiment,
The same liquid crystal molecule alignment as that obtained when rubbing was performed in the directions from (d) to (c) could be obtained by ion beam irradiation.

【0102】次に、第一の基板上に直径5μmスペーサ
粒子を散布し、第二の基板の周辺部に直径5μmのフア
イバーを混ぜたエポキシ系シール材を塗布した。第一の
基板と第二の基板を対向した。上下の基板の位置を正確
に台わせ、この対向した2枚の基板を加圧をしながら、
オーブンに入れ、160℃で3時間加熱することによ
り、シール材を完全に硬化させ、第一の基板と第二の基
板を接着し、セルを形成した。このセルにカイラルネマ
ティック液晶材料を注入した後、注入口をエポキシ系接
着剤で硬化させた。これに駆動回路を実装して、対角9
インチのTN型液晶表示装置を作製した。
Next, spacer particles of 5 μm in diameter were scattered on the first substrate, and an epoxy sealing material mixed with a fiber of 5 μm in diameter was applied to the periphery of the second substrate. The first substrate and the second substrate were opposed. Position the upper and lower substrates accurately, and pressurize the two opposing substrates,
The sealing material was completely cured by heating in an oven at 160 ° C. for 3 hours, and the first substrate and the second substrate were bonded to form a cell. After injecting the chiral nematic liquid crystal material into this cell, the inlet was cured with an epoxy-based adhesive. A drive circuit is mounted on this, and a diagonal 9
An inch TN liquid crystal display device was manufactured.

【0103】この液晶表示装置のプレチルト角を測定し
たところ、基板全面に渡って8.0度±0.1という均
一なプレチルト角を得ることができた。その結果、エッ
ジリバースがブラツクマトリックス部分に隠れて、コン
トラスト100:1を得ることができた。このプレチル
ト角は温度80℃、湿度90%の高温高湿下の500時
間駆動試験後でも変化することはなかった。
When the pretilt angle of the liquid crystal display device was measured, a uniform pretilt angle of 8.0 degrees ± 0.1 was obtained over the entire surface of the substrate. As a result, the edge reverse was hidden by the black matrix portion, and a contrast of 100: 1 was obtained. This pretilt angle did not change even after a 500-hour driving test under high temperature and high humidity at a temperature of 80 ° C. and a humidity of 90%.

【0104】配向膜と基板の密着性は良好で、TFT素
子の形成された高さ1.5ミクロンの凹凸部でも、ラビ
ング時に配向膜が剥がれるということはなかった。
The adhesion between the alignment film and the substrate was good, and the alignment film was not peeled off during rubbing even in the 1.5 μm-height irregularities where the TFT elements were formed.

【0105】本実施例の液晶表示装置は、液晶配向・電
圧保持率・コントラストは良好で、5000時間駆動後
も表示品位は良好であった。また、抵抗率が10-12 Ω
・cmという比較的不純物イオンの多く含まれる液晶材
料を使用しても、焼き付き不良は発生しなかった。
The liquid crystal display of this example had good liquid crystal alignment, voltage holding ratio, and contrast, and display quality was good even after driving for 5000 hours. Also, the resistivity is 10 −12 Ω
Even when a liquid crystal material containing a relatively large amount of impurity ions of cm was used, no burn-in failure occurred.

【0106】また、本実施例のように、グルブ状配向膜
に斜方からイオンビーム照射することによりラビング処
理なしで、液晶分子の均一配向を得ることができた。グ
ルブ配向膜の材料としては、感光性BCB、感光性ポリ
イミド、感光性アクリル樹脂が好ましい。
Further, as in the present embodiment, by uniformly irradiating the grub-like alignment film with an ion beam, uniform alignment of liquid crystal molecules could be obtained without rubbing treatment. As the material of the grub alignment film, photosensitive BCB, photosensitive polyimide, and photosensitive acrylic resin are preferable.

【0107】(実施例6)図11を参照して本発明の第
6の実施例を説明する。領域毎にプラズマ条件を変える
ことにより、広視野角な液晶表示装置を実現した点など
が第1の実施例とは異なる。
(Embodiment 6) A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The difference from the first embodiment is that a liquid crystal display device having a wide viewing angle is realized by changing the plasma conditions for each region.

【0108】まず、第一の基板61、第二の基板66と
もに第一の実施例と同様のTFT構造、カラーフィルタ
ー構造を有するものを用意した。
First, both the first substrate 61 and the second substrate 66 having the same TFT structure and color filter structure as in the first embodiment were prepared.

【0109】TFTを有する第一の基板61並びに、カ
ラーフィルタを有する第二の基板66の上に、配向膜4
1として可溶性ポリイミド (日本台成ゴム社製AL−1
051) を印刷し、ホットプレートを用いて80℃で1
分間、さらにN2 オーブン中で180℃、30分間焼成
して溶剤を揮発させた。ポリイミドの厚さは500オン
グストロームであった。
On the first substrate 61 having a TFT and the second substrate 66 having a color filter, an alignment film 4 is formed.
Soluble polyimide (AL-1 made by Nippon Taisei Rubber Co., Ltd.)
051) at 80 ° C. using a hot plate.
The mixture was baked at 180 ° C. for 30 minutes in an N 2 oven for 30 minutes to evaporate the solvent. The thickness of the polyimide was 500 angstroms.

【0110】ポリイミド配向膜を形成した第一及び第二
の基板をラビング処理した。ラビング布にはレーヨン製
で毛先の直径が0.1〜10ミクロンのものを使用し
た。ラビング条件はローラ回転数500rpm、基板移
動速度50mm/s、押し込み量0.5mmとし、ラビ
ング回数は1回である。
The first and second substrates having the polyimide alignment film formed thereon were rubbed. The rubbing cloth used was made of rayon and had a hair tip diameter of 0.1 to 10 microns. The rubbing conditions were as follows: the number of rotations of the roller was 500 rpm, the substrate moving speed was 50 mm / s, the pushing amount was 0.5 mm, and the number of rubbing was one.

【0111】ラビング処理した第一及び第二の基板6
1、66をプラズマチャンバー内に入れ、配向膜表面を
部分的に疎水化処理した。詳しく言えば、これらの基板
上に、市松模様状に40ミクロン角の開口部を有するス
テンレスマスク91をのせ、10-6Torrの真空に引
いたチャンバー内に入れ、NF3 ガスを導入して0.2
Torrとし、電極900cm2 の平行平板電極、電極
間距離:3.5cm、印加電圧:13.56MHz、1
5Wで1分間プラズマ処理を行った(図11(b))。
これにより、マスク開口部にあたる画素の1/2の領域
(TFT基板側は信号線94、ゲート線92、Cs線9
3で囲まれる領域)95が市松模様状に疎水化された
(図9(c))。
Rubbed first and second substrates 6
Sample Nos. 1 and 66 were placed in a plasma chamber, and the surface of the alignment film was partially hydrophobized. More specifically, a stainless mask 91 having an opening of 40 μm square in a checkered pattern is placed on these substrates, and placed in a chamber evacuated to 10 −6 Torr, and NF 3 gas is introduced. .2
Torr, parallel plate electrode of 900 cm 2 electrode, distance between electrodes: 3.5 cm, applied voltage: 13.56 MHz, 1
Plasma treatment was performed at 5 W for 1 minute (FIG. 11B).
As a result, a half area of the pixel corresponding to the mask opening (the signal line 94, the gate line 92, the Cs line 9 on the TFT substrate side)
The area 95 surrounded by 3 is hydrophobicized in a checkered pattern (FIG. 9C).

【0112】次に、第一の基板上に直径5μmスペーサ
粒子を散布し、第二の基板の周辺部に直径5μmのフア
イバーを混ぜたエポキシ系シール材を塗布した。第一の
基板の疎水化された領域と第二の基板の非疎水化領域
を、また第一の基板の非疎水化領域と第二の基板の疎水
化された領域を対向した。上下の基板の位置を正確に合
わせ、この対向した2枚の基板を加圧をしながら、オー
ブンに入れ、160℃で3時間加熱することにより、シ
ール材を完全に硬化させ、第一の基板と第二の基板を接
着し、セルを形成した。このセルにカイラルネマティッ
ク液晶材料(カイラル材のねじれ方向は、液晶分子がス
プレイ配向となる方向)を注入した後、注入口をエポキ
シ系接着剤で硬化させた。これに駆動回路を実装して、
対角9インチのTN型液晶表示装置を作製した。
Next, spacer particles of 5 μm in diameter were sprayed on the first substrate, and an epoxy sealing material mixed with a fiber of 5 μm in diameter was applied to the periphery of the second substrate. The hydrophobic region of the first substrate and the non-hydrophobic region of the second substrate were opposed, and the non-hydrophobic region of the first substrate and the hydrophobic region of the second substrate were opposed to each other. The position of the upper and lower substrates is accurately adjusted, and the two substrates facing each other are placed in an oven while being pressurized, and heated at 160 ° C. for 3 hours to completely cure the sealing material. And the second substrate were bonded to form a cell. After injecting a chiral nematic liquid crystal material (the twist direction of the chiral material is a direction in which liquid crystal molecules are in a splay alignment) into the cell, the inlet was cured with an epoxy-based adhesive. Mount a drive circuit on this,
A TN liquid crystal display device having a diagonal of 9 inches was manufactured.

【0113】この液晶表示装置のプレチルト角を測定し
たところ、疎水化された配向膜上では6.0度±0.
1、非疎水化の配向膜上で1.0度±0.1という均一
なプレチルト角を得ることができた。エッジリバースは
ブラックマトリックス部分に隠れて、コントラスト10
0:1を得ることができた。このプレチルト角は温度8
0℃、湿度90%の高温高湿の500時間駆動試験後で
も変化することはなかった。
When the pretilt angle of this liquid crystal display device was measured, it was found that the degree of the pretilt angle was 6.0 degrees ± 0.
1. A uniform pretilt angle of 1.0 degree ± 0.1 was obtained on the non-hydrophobic alignment film. Edge reverse is hidden by the black matrix part, and contrast 10
0: 1 could be obtained. The pretilt angle is 8
There was no change even after a 500-hour driving test at a high temperature and a high humidity of 0 ° C. and a humidity of 90%.

【0114】本実施例では、疎水化された領域と非疎水
化領域(各々高プレチルト角領域と低プレチルト角)を
対向し、電圧印加時の液晶分子の立ち上がり方向が18
0度異なる2領域を形成した。これにより、簡易な工程
で、階調反転のない広視野角なセルを作製することがで
きた。広視野角となるのは、この2領域が互いに視角を
補償するためである。
In this embodiment, the hydrophobic region and the non-hydrophobic region (the high pretilt angle region and the low pretilt angle, respectively) face each other, and the rising direction of the liquid crystal molecules when voltage is applied is 18
Two regions differing by 0 degrees were formed. As a result, a cell having a wide viewing angle without gradation inversion could be manufactured by a simple process. The reason why the wide viewing angle is obtained is that these two regions mutually compensate the viewing angle.

【0115】配向膜と基板の密着性は良好で、TFT素
子の形成された高さ1.5ミクロンの凹凸部でも、ラビ
ング時に配向膜が剥がれるということはなかった。
The adhesion between the alignment film and the substrate was good, and the alignment film was not peeled off during rubbing even in the 1.5 μm-height irregularities where the TFT elements were formed.

【0116】本実施例の液晶表示装置は、液晶配向・電
圧保持率・コントラストは良好で、5000時間駆動後
も表示品位は良好であった。また、抵抗率が10-12 Ω
・cmという比較的不純物イオンの多く含まれる液晶材
料を使用しても、焼き付き不良は発生しなかった。
The liquid crystal display of this example had good liquid crystal alignment, voltage holding ratio, and contrast, and had good display quality even after driving for 5000 hours. Also, the resistivity is 10 −12 Ω
Even when a liquid crystal material containing a relatively large amount of impurity ions of cm was used, no burn-in failure occurred.

【0117】また、本実施例のプラズマ処理により配向
膜の比誘電率が3.0から3.8に増加し、液晶表示装
置の駆動電圧を低下させることができた。
In addition, the relative dielectric constant of the alignment film was increased from 3.0 to 3.8 by the plasma treatment of the present example, and the driving voltage of the liquid crystal display device could be reduced.

【0118】(実施例7)液晶分子のプレチルト角を著
しく増加させ、高速応答を実現した点が実施例1とは異
なる。
(Embodiment 7) This embodiment is different from the embodiment 1 in that the pretilt angle of liquid crystal molecules is remarkably increased to realize a high-speed response.

【0119】まず、第一の基板、第二の基板ともに第一
の実施例と同様のTFT構造、カラーフィルター構造を
有するものを用意した。
First, both the first substrate and the second substrate having the same TFT structure and color filter structure as in the first embodiment were prepared.

【0120】TFTを有する第一の基板並びに、カラー
フィルタを有する第二の基板の上に、配向膜としてBC
B溶液 (ダウケミカル社製) を印刷し、ホットプレート
を用いて80℃で1分間、さらにN2 オーブン中で20
0℃、30分間焼成してポリマー化させた。BCBポリ
マーの厚さは500オングストロームであった。
On a first substrate having a TFT and a second substrate having a color filter, BC
B solution (manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) was printed, and was heated at 80 ° C. for 1 minute using a hot plate, and further placed in an N 2 oven for 20 minutes.
It was baked at 0 ° C. for 30 minutes to polymerize. The thickness of the BCB polymer was 500 Å.

【0121】BCBポリマー配向膜を形成した第一及び
第二の基板をラビング処理した。ラビング布にはレーヨ
ン製で毛先の直径が0.1〜10ミクロンのものを使用
した。ラビング条件はローラ回転数500rpm、基板
移動速度50mm/s、押し込み量0.5mmとし、ラ
ビング回数は1回である。
The first and second substrates having the BCB polymer alignment film formed thereon were subjected to a rubbing treatment. The rubbing cloth used was made of rayon and had a hair tip diameter of 0.1 to 10 microns. The rubbing conditions were as follows: the number of rotations of the roller was 500 rpm, the substrate moving speed was 50 mm / s, the pushing amount was 0.5 mm, and the number of rubbing was one.

【0122】ラビング処理した第一及び第二の基板をプ
ラズマチャンバー内に入れ、配向膜表面を疎水化処理し
た。詳しく言えば、これらの基板を10-6Torrの真
空に引いたチヤンバー内に入れ、NF3 ガスを導入して
0.2Torrとし、電極900cm2 の平行平板電
極、電極間距離:3.5cm、印加電圧:13.56M
Hz、15Wで3分間プラズマ処理を行った。
The rubbed first and second substrates were placed in a plasma chamber, and the surface of the alignment film was subjected to a hydrophobic treatment. Specifically, these substrates are placed in a chamber evacuated to 10 -6 Torr, and NF 3 gas is introduced to 0.2 Torr, a parallel plate electrode of 900 cm 2 electrode, the distance between the electrodes: 3.5 cm, Applied voltage: 13.56M
Plasma treatment was performed at 15 Hz for 3 minutes.

【0123】次に、第一の基板上に直径5μmスペーサ
粒子を散布し、第二の基板の周辺部に直径5μmのフア
イバーを混ぜたエポキシ系シール材を塗布した。第一の
基板と第二の基板を対向した。上下の基板の位置を正確
に合わせ、この対向した2枚の基板を加圧をしながら、
オーブンに入れ、160℃で3時間加熱することによ
り、シール材を完全に硬化させ、第一の基板と第二の基
板を接着し、セルを形成した。このセルにカイラルネマ
テイツク液晶材料を注入した後、注入口をエポキシ系接
着剤で硬化させた。これに駆動回路を実装して、対角9
インチのTN型液晶表示装置を作製した。
Next, spacer particles of 5 μm in diameter were sprayed on the first substrate, and an epoxy sealing material mixed with a fiber of 5 μm in diameter was applied to the periphery of the second substrate. The first substrate and the second substrate were opposed. While accurately aligning the upper and lower substrates, pressurizing the two opposing substrates,
The sealing material was completely cured by heating in an oven at 160 ° C. for 3 hours, and the first substrate and the second substrate were bonded to form a cell. After injecting a chiral nematic liquid crystal material into this cell, the inlet was cured with an epoxy-based adhesive. A drive circuit is mounted on this, and a diagonal 9
An inch TN liquid crystal display device was manufactured.

【0124】この液晶表示装置のプレチルト角を測定し
たところ、基板全面に渡って40.0度±0.1という
均一なプレチルト角を得ることができた。その結果、液
晶分子配列がオフ状態からオン状態に変わるのに要する
時間が0.5ms、オン状態からオフ状態に変わるのに
要する時間が0.8msとなり、高速応答を実現するこ
とができた。また、エッジリバ一スがブラックマトリッ
クス部分に隠れて、コントラスト200:1を得ること
ができた。
When the pretilt angle of this liquid crystal display device was measured, a uniform pretilt angle of 40.0 degrees ± 0.1 was obtained over the entire surface of the substrate. As a result, the time required for the liquid crystal molecule arrangement to change from the off state to the on state was 0.5 ms, and the time required for the liquid crystal molecule arrangement to change from the on state to the off state was 0.8 ms, and a high-speed response was realized. Further, the edge reverse was hidden by the black matrix portion, so that a contrast of 200: 1 could be obtained.

【0125】このプレチルト角は温度80℃、湿度90
%の高温高湿の500時間駆動試験後でも変化すること
はなかった。
This pre-tilt angle is a temperature of 80 ° C. and a humidity of 90
% Did not change even after a 500-hour driving test at high temperature and high humidity.

【0126】配向膜と基板の密着性は良好で、TFT素
子の形成された高さ1.5ミクロンの凹凸部でも、ラビ
ング時に配向膜が剥がれるということはなかった。
The adhesion between the alignment film and the substrate was good, and the alignment film did not peel off during rubbing even in the 1.5 μm-height irregularities where the TFT elements were formed.

【0127】本実施例の液晶表示装置は、液晶配向・電
圧保持率・コントラストは良好で、5000時間駆動後
も表示品位は良好であった。また、抵抗率が10-12 Ω
・cmという比較的不純物イオンの多く含まれる液晶材
料を使用しても、焼き付き不良は発生しなかった。
The liquid crystal display device of this example had good liquid crystal alignment, voltage holding ratio, and contrast, and display quality was good even after driving for 5000 hours. Also, the resistivity is 10 −12 Ω
Even when a liquid crystal material containing a relatively large amount of impurity ions of cm was used, no burn-in failure occurred.

【0128】また、本実施例のプラズマ処理により配向
膜の比誘電率が3.0から3.8に増加し、液晶表示装
置の駆動電圧を低下させることができた。
Further, the relative dielectric constant of the alignment film was increased from 3.0 to 3.8 by the plasma treatment of this example, and the driving voltage of the liquid crystal display device could be reduced.

【0129】本実施例の配向膜をAlの特性X線を用い
たXPSで分析した。検出器の角度を12度および90
度とし、試料の表面から各々約20Aおよび約100A
の元素組成比を求めた。試料表面のから深さ20Aまで
の平均的なF元素の組成比は20%、試料表面のから深
さ100Aまでの平均的なF元素の組成比は1.5%で
あった。つまり、膜表面を構成する分子中のハロゲン元
素含有率(組成比)が、基板界面近傍または膜内部を構
成する分子中のハロゲン元素含有率(組成比)よりも大
きい。
The alignment film of this example was analyzed by XPS using characteristic X-rays of Al. 12 ° and 90 ° detector angles
And from the surface of the sample about 20 A and about 100 A, respectively.
Was determined. The average composition ratio of the F element from the sample surface to a depth of 20A was 20%, and the average composition ratio of the F element from the sample surface to a depth of 100A was 1.5%. That is, the halogen element content (composition ratio) in the molecules constituting the film surface is larger than the halogen element content (composition ratio) in the molecules constituting the vicinity of the substrate interface or inside the film.

【0130】(実施例8)プラズマ処理した後にラビン
グを施した点、プラズマの反応ガスや配向膜材料を変更
した点などが実施例1とは異なる。
(Embodiment 8) The present embodiment is different from the embodiment 1 in that rubbing is performed after the plasma treatment and the reaction gas of the plasma and the material of the alignment film are changed.

【0131】まず、第一の基板、第二の基板ともに第一
の実施例と同様のTFT構造、カラーフィルター構造を
有するものを用意した。
First, both the first substrate and the second substrate having the same TFT structure and color filter structure as in the first embodiment were prepared.

【0132】TFTを有する第一の基板並びに、カラー
フィルタを有する第二の基板の上に、配向膜としてBC
B溶液 (ダウケミカル社製) を印刷し、ホットプレート
を用いて80℃で1分間、さらにN2 オーブン中で25
0℃、30分間焼成して高分子化させた。BCBポリマ
ー膜の厚さは500オングストロームであつた。
On a first substrate having a TFT and a second substrate having a color filter, BC
B solution (manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) was printed, and the solution was heated at 80 ° C. for 1 minute using a hot plate, and further placed in an N 2 oven for 25 minutes.
It was baked at 0 ° C. for 30 minutes to polymerize. The thickness of the BCB polymer film was 500 Å.

【0133】この第一及び第二の基板をプラズマチャン
バー内に入れ、配向膜表面を疎水化処理した。
The first and second substrates were placed in a plasma chamber, and the surface of the alignment film was subjected to a hydrophobic treatment.

【0134】詳しく言えば、これらの基板を10-6To
rrの真空に引いたチヤンバー内に入れ、CCl4 ガス
を導入して0.1Torrとし、電極900cm2 の平
行平板電極、電極間距離:3.5cm、印加電圧:1
3.56MHz、10Wで1分間プラズマ処理を行っ
た。
More specifically, these substrates are set to 10 -6 To
rr was placed in a chamber evacuated to rr, and CCl 4 gas was introduced to 0.1 Torr, a parallel plate electrode having an electrode of 900 cm 2, a distance between the electrodes: 3.5 cm, and an applied voltage: 1
Plasma treatment was performed at 3.56 MHz and 10 W for 1 minute.

【0135】このプラズマ処理した第一及び第二の基板
をラビング処理した。ラビング布にはレーヨン製で毛先
の直径が0.1〜10ミクロンのものを使用した。ラビ
ング条件はローラ回転数800rpm、基板移動速度5
0mm/s、押し込み量0.6mmとし、ラビング回数
は2回である。
The plasma-treated first and second substrates were rubbed. The rubbing cloth used was made of rayon and had a hair tip diameter of 0.1 to 10 microns. The rubbing conditions were as follows: roller rotation speed 800 rpm, substrate moving speed 5
The rubbing frequency is 0 mm / s and the pushing amount is 0.6 mm.

【0136】次に、第一の基板上に直径5μmスペーサ
粒子を散布し、第二の基板の周辺部に直径5μmのフア
イバーを混ぜたエポキシ系シール材を塗布した。第一の
基板と第二の基板を対向した。上下の基板の位置を正確
に合わせ、この対向した2枚の基板を加圧をしながら、
オーブンに入れ、160℃で3時間加熱することによ
り、シール材を完全に硬化させ、第一の基板と第二の基
板を接着し、セルを形成した。このセルにカイラルネマ
ティック液晶材料を注入した後、注入口をエポキシ系接
着剤で硬化させた。これに駆動回路を実装して、対角9
インチのTN型液晶表示装置を作製した。
Next, spacer particles of 5 μm in diameter were scattered on the first substrate, and an epoxy sealing material mixed with a fiber of 5 μm in diameter was applied to the periphery of the second substrate. The first substrate and the second substrate were opposed. While accurately aligning the upper and lower substrates, pressurizing the two opposing substrates,
The sealing material was completely cured by heating in an oven at 160 ° C. for 3 hours, and the first substrate and the second substrate were bonded to form a cell. After injecting the chiral nematic liquid crystal material into this cell, the inlet was cured with an epoxy-based adhesive. A drive circuit is mounted on this, and a diagonal 9
An inch TN liquid crystal display device was manufactured.

【0137】この液晶表示装置のプレチルト角を測定し
たところ、基板全面に渡って10.0度±0.1という
均一なプレチルト角を得ることができた。その結果、エ
ッジリバースがブラツクマトリックス部分に隠れて、コ
ントラスト250:1を得ることができた。このプレチ
ルト角は温度80℃、湿度90%の高温高湿下の500
時間駆動試験後でも変化することはなかった。
When the pretilt angle of the liquid crystal display device was measured, a uniform pretilt angle of 10.0 degrees ± 0.1 was obtained over the entire surface of the substrate. As a result, the edge reverse was hidden by the black matrix portion, and a contrast of 250: 1 could be obtained. This pretilt angle is 500 ° C under high temperature and high humidity of 80 ° C and 90% humidity.
There was no change even after the time drive test.

【0138】配向膜と基板の密着性は良好で、TFT素
子の形成された高さ1.5ミクロンの凹凸部でも、ラビ
ング時に配向膜が剥がれるということはなかった。
The adhesion between the alignment film and the substrate was good, and the alignment film did not peel off during rubbing even in the 1.5 μm-height irregularities where the TFT elements were formed.

【0139】本実施例の液晶表示装置は、液晶配向・電
圧保持率・コントラストは良好で、5000時間駆動後
も表示品位は良好であった。また、抵抗率が10-13 Ω
・cmという比較的不純物イオンの多く含まれる液晶材
料を使用しても、焼き付き不良は発生しなかつた。
The liquid crystal display of this example had good liquid crystal alignment, voltage holding ratio, and contrast, and had good display quality even after driving for 5000 hours. Also, the resistivity is 10 -13 Ω
Even when a liquid crystal material containing a relatively large amount of impurity ions of cm was used, no image sticking occurred.

【0140】また、本実施例のプラズマ処理により配向
膜の比誘電率が2.7から3.7に増加し、液晶表示装
置の駆動電圧を低下させることができた。
Further, the relative dielectric constant of the alignment film was increased from 2.7 to 3.7 by the plasma treatment of this example, and the driving voltage of the liquid crystal display device could be reduced.

【0141】本実施例のように、プラズマ処理後にラビ
ングしても、第1の実施例と同様な、良好な液晶表示装
置を形成することができた。
Even in the case of rubbing after the plasma treatment as in the present embodiment, a good liquid crystal display device similar to the first embodiment could be formed.

【0142】本実施例の配向膜をAlの特性X線を用い
たXPSで分析した。検出器の角度を12度および90
度とし、試料の表面から各々約20Aおよび約100A
の元素組成比を求めた。
The alignment film of this example was analyzed by XPS using characteristic X-rays of Al. 12 ° and 90 ° detector angles
And from the surface of the sample about 20 A and about 100 A, respectively.
Was determined.

【0143】試料表面のから深さ20Aまでの平均的な
Cl元素の組成比は2%、試料表面のから深さ100A
までの平均的なCl元素の組成比は1%であった。つま
り、膜表面を構成する分子中のハロゲン元素含有率(組
成比)が、基板界面近傍または膜内部を構成する分子中
のハロゲン元素含有率(組成比)よりも大きい。
The average composition ratio of the Cl element from the surface of the sample to a depth of 20 A is 2%, and the depth is 100 A from the surface of the sample.
The average composition ratio of Cl element up to 1% was 1%. That is, the halogen element content (composition ratio) in the molecules constituting the film surface is larger than the halogen element content (composition ratio) in the molecules constituting the vicinity of the substrate interface or inside the film.

【0144】本発明の効果を発揮するためには、試料表
面のから深さ20Aまでの平均的なCl元素の組成比は
2%以上(好ましくは4%以上50%以下)、試料表面
から深さ100Aまでの平均的なCl元素の組成比は2
%未満(好ましくは1%以下)であった。
In order to exhibit the effect of the present invention, the average composition ratio of Cl element from the surface of the sample to the depth of 20 A is 2% or more (preferably 4% or more and 50% or less). The average composition ratio of Cl element up to 100 A is 2
% (Preferably 1% or less).

【0145】これら実施例は本発明の理解を容易にする
目的で記載されたものであり、本発明を限定するもので
はない。薄膜ダイオード素子(TFD)を有する液晶表
示装置、反射型液晶表示装置、投射型液晶表示装置にも
適用することができる。その他本発明の主旨を逸脱する
ことなく種々変形することが可能である。
These examples are described for the purpose of facilitating the understanding of the present invention, and do not limit the present invention. The present invention can be applied to a liquid crystal display device having a thin film diode element (TFD), a reflection type liquid crystal display device, and a projection type liquid crystal display device. In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

【0146】[0146]

【発明の効果】基板上に形成された液晶配向膜の表面領
域を疎水化したことにより、10度以上といった高いプ
レチルト角を液晶分子に与えることができる。荷電また
は中性粒子束の照射条件(処理時間、パワー)を変える
ことによって、任意のプレチルト角を得ることができ
る。
The liquid crystal molecules can be given a high pretilt angle of 10 degrees or more by making the surface region of the liquid crystal alignment film formed on the substrate hydrophobic. An arbitrary pretilt angle can be obtained by changing the irradiation conditions (processing time, power) of the charged or neutral particle flux.

【0147】荷電または中性粒子束の照射により配向膜
表面を選択的に疎水化できる。このとき、基板界面近傍
の配向膜は疎水化されないので、基板との密着性は良好
である。
The surface of the alignment film can be selectively hydrophobized by irradiation with a charged or neutral particle bundle. At this time, since the alignment film near the substrate interface is not hydrophobized, the adhesion to the substrate is good.

【0148】荷電または中性粒子束の照射は大規模集積
回路(LSI)や液晶表示素子のアモルフアスシリコン
形成で実績があり、大面積の基板を均一に処理すること
ができる。そのため、大面積の基板上で均一で高いプレ
チルト角を得ることができる。
Irradiation of charged or neutral particle flux has been used in the formation of amorphous silicon for large-scale integrated circuits (LSIs) and liquid crystal display elements, and can uniformly treat large-area substrates. Therefore, a uniform and high pretilt angle can be obtained on a large-area substrate.

【0149】荷電または中性粒子束の照射により配向膜
分子とハロゲン原子は強固に結合するため、長期間(1
0年以上)安定して、高いプレチルト角を与えることが
できる。
Since the alignment film molecules and the halogen atoms are strongly bonded by the irradiation of the charged or neutral particle flux, the (1)
Higher pretilt angle can be stably provided.

【0150】ラビング条件を変えても配向膜表面のハロ
ゲン元素の組成比がほとんど変化しないため、ラビング
条件が変動してもプレチルト角の値はほとんど変化しな
い。
Since the composition ratio of the halogen element on the surface of the alignment film hardly changes even if the rubbing conditions are changed, the value of the pretilt angle hardly changes even if the rubbing conditions are changed.

【0151】荷電または中性粒子束の照射により液晶配
向膜表面を疎水化したため、配向膜が吸水しにくくな
り、配向膜の加水分解が起こりにくくなったため、液晶
配向膜の長期信頼性が増大する。
Since the surface of the liquid crystal alignment film is rendered hydrophobic by irradiation with a charged or neutral particle bundle, it becomes difficult for the alignment film to absorb water, and hydrolysis of the alignment film hardly occurs, thereby increasing the long-term reliability of the liquid crystal alignment film. .

【0152】荷電または中性粒子束の照射により液晶配
向膜表面を疎水化したため、イオン性不純物が配向膜に
吸着しにくくなり、焼き付き不良を防ぐことができる。
Since the surface of the liquid crystal alignment film has been rendered hydrophobic by irradiation with the charged or neutral particle bundle, ionic impurities are less likely to be adsorbed on the alignment film, and defective image sticking can be prevented.

【0153】荷電または中性粒子束の照射により液晶配
向膜表面をハロゲン化したため、配向膜の分極率が大き
くなり、配向膜の誘電率を増加することができる。
Since the surface of the liquid crystal alignment film is halogenated by irradiation with a charged or neutral particle bundle, the polarizability of the alignment film is increased, and the dielectric constant of the alignment film can be increased.

【0154】荷電または中性粒子束の照射を基板の斜方
から行うことによって、ラビングせずに液晶分子を配向
させ、かつプレチルト角を制御することができる。
By irradiating the charged or neutral particle bundle from the oblique direction of the substrate, the liquid crystal molecules can be aligned without rubbing, and the pretilt angle can be controlled.

【0155】荷電または中性粒子束の照射を部分的に行
い、第一の基板のプレチルト角の高い領域と第二の基板
のプレチルト角の低い領域を、第二の基板のプレチルト
角の高い領域と第一の基板のプレチルト角の低い領域を
対向させることで、広視野角な液晶表示装置を製造する
ことができる。
The irradiation of the charged or neutral particle flux is partially performed, and the region of the first substrate having a high pretilt angle and the region of the second substrate having a low pretilt angle are changed to the region of the second substrate having a high pretilt angle. The liquid crystal display device having a wide viewing angle can be manufactured by facing the region of the first substrate with the low pretilt angle.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】プラズマ処理時間と表面エネルギーの関係を説
明する図。
FIG. 1 is a diagram illustrating a relationship between a plasma processing time and a surface energy.

【図2】プラズマ処理時間とプレチルト角の関係を説明
する図。
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a plasma processing time and a pretilt angle.

【図3】プレチルト角と表面エネルギーの関係を説明す
る図。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a pretilt angle and a surface energy.

【図4】(a)(b)は基板と配向膜の密着性を説明す
る略図。
FIGS. 4A and 4B are schematic diagrams illustrating the adhesion between a substrate and an alignment film.

【図5】ラビング条件とプレチルト角の関係を説明する
図。
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a rubbing condition and a pretilt angle.

【図6】ラビング処理と配向膜分子側鎖の変形の関係を
示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between rubbing treatment and deformation of alignment film molecule side chains.

【図7】本発明の実施例1に係わる液晶表示素子を説明
する図。
FIG. 7 is a diagram for explaining a liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本実施例に用いるプラズマ装置の概略図。FIG. 8 is a schematic diagram of a plasma device used in the present embodiment.

【図9】本発明の実施例4に係わる液晶表示素子を説明
する図で、(a)は粒子照射前の基板の側面図と配向膜
表面の配向膜分子鎖を示す略図、(b)は粒子照射の状
態の基板の側面図と配向膜表面の配向膜分子鎖を示す略
図、(c)は配向膜上の液晶分子の配向を示す略図。
9A and 9B are diagrams illustrating a liquid crystal display element according to Example 4 of the present invention, wherein FIG. 9A is a side view of a substrate before particle irradiation and a schematic view showing alignment film molecular chains on the alignment film surface, and FIG. FIG. 2 is a schematic view showing a side view of a substrate and a molecular chain of an alignment film on a surface of an alignment film in a state of particle irradiation, and FIG.

【図10】本発明の実施例5に係わる液晶表示素子を説
明する図で、(a)は斜視図、(b)は正面図、(c)
は側面図。
10A and 10B are diagrams illustrating a liquid crystal display element according to a fifth embodiment of the present invention, wherein FIG. 10A is a perspective view, FIG. 10B is a front view, and FIG.
Is a side view.

【図11】(a)、(b)、(c)は本発明の実施例6
に係わる液晶表示素子を説明する図で、(a)はマスク
の平面図、(b)は断面図、(c)は平面図。
11 (a), (b), and (c) show Example 6 of the present invention.
FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating a liquid crystal display device according to the first embodiment, in which FIG. 3A is a plan view of a mask, FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

41…配向膜、 62…TFT、 63…画素電極、 64…保護膜、 65…スペーサ、 66…第二の基板、 66…対向電極、 67…シール材、 68…液晶材料、 70…プラズマチャンバー、 80…ビーム源、 41: alignment film, 62: TFT, 63: pixel electrode, 64: protective film, 65: spacer, 66: second substrate, 66: counter electrode, 67: sealing material, 68: liquid crystal material, 70: plasma chamber, 80 ... beam source,

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された液晶配向膜におい
て、膜表面を構成する分子中のハロゲン元素含有率(組
成比)が、基板界面近傍または膜内部を構成する分子中
のハロゲン元素含有率(組成比)よりも大きいことを特
徴とする液晶配向膜。
In a liquid crystal alignment film formed on a substrate, the halogen element content (composition ratio) in molecules constituting the film surface is determined by the halogen element content in molecules constituting the vicinity of the substrate interface or inside the film. (Liquid composition ratio).
【請求項2】 基板上に形成された配向膜において、膜
表面を構成する分子中のハロゲン元素含有率が2%以上
であり、基板界面近傍を構成する分子中のハロゲン元素
含有率が2%未満であることを特徴とする液晶配向膜。
2. An alignment film formed on a substrate, wherein a halogen element content in molecules constituting the film surface is 2% or more, and a halogen element content in molecules constituting the vicinity of the substrate interface is 2%. Liquid crystal alignment film, wherein
【請求項3】 前記ハロゲン元素がフッ素であることを
特徴とする請求項1または請求項2に記載の液晶配向
膜。
3. The liquid crystal alignment film according to claim 1, wherein the halogen element is fluorine.
【請求項4】 液晶配向膜表面にハロゲン元素を構成要
素とする荷電粒子または中性粒子束を照射することによ
り、液晶分子に高プレチルト角を付与したことを特徴と
する液晶配向膜の製造方法。
4. A method for producing a liquid crystal alignment film, characterized by imparting a high pretilt angle to liquid crystal molecules by irradiating the surface of the liquid crystal alignment film with a charged particle or a neutral particle bundle containing a halogen element as a constituent element. .
【請求項5】 前記荷電粒子または中性粒子束のガス源
としてNF3 またはCF4 を用いることを特徴とする請
求項4の液晶配向膜の製造方法。
5. The method for producing a liquid crystal alignment film according to claim 4 , wherein NF 3 or CF 4 is used as a gas source for said charged particle or neutral particle bundle.
【請求項6】 前記荷電粒子または中性粒子束の照射を
ラビング処理された前記液晶配向膜表面に施したことを
特徴とする請求項4の液晶配向膜の製造方法。
6. The method for producing a liquid crystal alignment film according to claim 4, wherein the irradiation of the charged particles or the neutral particle bundle is performed on the rubbed surface of the liquid crystal alignment film.
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