JPS60244928A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents
液晶表示装置およびその製造方法Info
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- JPS60244928A JPS60244928A JP59102159A JP10215984A JPS60244928A JP S60244928 A JPS60244928 A JP S60244928A JP 59102159 A JP59102159 A JP 59102159A JP 10215984 A JP10215984 A JP 10215984A JP S60244928 A JPS60244928 A JP S60244928A
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、文字あるいは画像表示用の液晶表示装置およ
びその製造方法に関し、特に配向膜の表面に新規な方法
で液晶の配向性能を付与した構造の液晶表示装置および
その製造方法に関するものである。
びその製造方法に関し、特に配向膜の表面に新規な方法
で液晶の配向性能を付与した構造の液晶表示装置および
その製造方法に関するものである。
従来例の構成とその問題点
液晶表示装置９基本構成は、一対の電極基板間に液晶を
充填したパネルに偏光板を組合せたもので、初期配向し
た液晶分子と電極に電圧を印加した状態で再配列した液
晶分子との複屈折性の差によシ濃淡を表示するものであ
る。液晶を初期配向させるには通常、液晶の接するパネ
ル内壁に配向処理と呼ばれる各種の処理が施される。
充填したパネルに偏光板を組合せたもので、初期配向し
た液晶分子と電極に電圧を印加した状態で再配列した液
晶分子との複屈折性の差によシ濃淡を表示するものであ
る。液晶を初期配向させるには通常、液晶の接するパネ
ル内壁に配向処理と呼ばれる各種の処理が施される。
配向処理の一例は、有機材料たとえばポリイミドを塗布
し硬化した膜にナイロン系またはビニル系の繊維を一定
方向にこすりつけるもので配向処理のラビング法と呼ば
れる。配向処理の他の一例は無機材料たとえばＳｉＯを
電極基板に対して斜方向から蒸着するもので、配向処理
の斜蒸着法と呼ばれる。
し硬化した膜にナイロン系またはビニル系の繊維を一定
方向にこすりつけるもので配向処理のラビング法と呼ば
れる。配向処理の他の一例は無機材料たとえばＳｉＯを
電極基板に対して斜方向から蒸着するもので、配向処理
の斜蒸着法と呼ばれる。
配向処理した配向膜表面で液晶分子が一定方向に配列す
る現象は、長鎖状の高分子である液晶分子の位置エネル
ギが、その方向に配タルだ場合−最も小さくなるためで
ある。ラビングによる配向膜が配向性能を有するメカニ
ズムについては、ラビングにより表面に物理的凹凸、い
わゆるヘアライン加工表面のようなスクラッチ状の凹凸
が生じるためであるとする説や、ラビング布の有機物質
が表面に方向性を持って付着するためであるとする説等
があり、いずれも定説に至っていない。
る現象は、長鎖状の高分子である液晶分子の位置エネル
ギが、その方向に配タルだ場合−最も小さくなるためで
ある。ラビングによる配向膜が配向性能を有するメカニ
ズムについては、ラビングにより表面に物理的凹凸、い
わゆるヘアライン加工表面のようなスクラッチ状の凹凸
が生じるためであるとする説や、ラビング布の有機物質
が表面に方向性を持って付着するためであるとする説等
があり、いずれも定説に至っていない。
このようなことから実用化されているラビング処理は、
有機配向膜の材質、硬化条件、ラビング布の材質、繊維
構造、こすりつけの押圧力、相対速度１回数等を組合せ
により実験し、経験的にその最適条件をめているのが実
状である。特にラビングの場合、機械的に配向膜表面を
こすることから、脱落したラビング布繊維やごみにより
配向膜表面に欠陥や異常スクラッチが生じやすいこと、
ラビング布の耐久性が十分でないために使用回数を重ね
る度に配向性能が変化したり、配向の不均一を生じる等
の欠点がある。さらに画像表示用の液晶表示装置で、多
数の画素子の一つ一つに対応したスイッチング用の薄膜
トランジスタが電極基板に構成されたものでは、基板表
面に凹凸の段差近傍で配向のむらを生じることがある。
有機配向膜の材質、硬化条件、ラビング布の材質、繊維
構造、こすりつけの押圧力、相対速度１回数等を組合せ
により実験し、経験的にその最適条件をめているのが実
状である。特にラビングの場合、機械的に配向膜表面を
こすることから、脱落したラビング布繊維やごみにより
配向膜表面に欠陥や異常スクラッチが生じやすいこと、
ラビング布の耐久性が十分でないために使用回数を重ね
る度に配向性能が変化したり、配向の不均一を生じる等
の欠点がある。さらに画像表示用の液晶表示装置で、多
数の画素子の一つ一つに対応したスイッチング用の薄膜
トランジスタが電極基板に構成されたものでは、基板表
面に凹凸の段差近傍で配向のむらを生じることがある。
さらにラビングによる帯電により、このような能動素子
を静電破壊させてしまうこともある。
を静電破壊させてしまうこともある。
斜蒸着による配向処理はラビングによる配向処理に比べ
てこのような諸々の欠陥は比較的少ないが、蒸着装置の
規模および基板の斜装置の制約から大きな電極基板を処
理しにくいこと、工数が大となること、最適条件範囲（
特に蒸着角度、蒸着速度、基板温度等）が比較的に狭く
、蒸着条件管理が必要なこと等の欠点がある。
てこのような諸々の欠陥は比較的少ないが、蒸着装置の
規模および基板の斜装置の制約から大きな電極基板を処
理しにくいこと、工数が大となること、最適条件範囲（
特に蒸着角度、蒸着速度、基板温度等）が比較的に狭く
、蒸着条件管理が必要なこと等の欠点がある。
発明の目的
本発明はこのような従来の配向膜に対してその欠点を解
決あるいは改善した新規な方法で配向処理した配向膜を
有する液晶表示装置およびその製造方法を目的とする。
決あるいは改善した新規な方法で配向処理した配向膜を
有する液晶表示装置およびその製造方法を目的とする。
発明の構成
上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は一対
の電極基板間に配向膜を介して充填し、。
の電極基板間に配向膜を介して充填し、。
配向膜が感光性シリコン含有レジストであり、配向膜の
表面のグレーティング状の凹凸をレーザ光の三光束干渉
縞による露光等によって形成され、かつ配向膜表面のグ
レーティング状の凹凸の断面を矩形に形成する構成とし
たことを特徴とするものである。
表面のグレーティング状の凹凸をレーザ光の三光束干渉
縞による露光等によって形成され、かつ配向膜表面のグ
レーティング状の凹凸の断面を矩形に形成する構成とし
たことを特徴とするものである。
さらに液晶表示装置において、液晶分子が配向膜のグレ
ーティング状の凹凸の溝の方向に平行に配列する構成と
したことを特徴とするものであり、かつ組立てた液晶表
示装置において、その表示に指向性をつけるのに有効で
ある。
ーティング状の凹凸の溝の方向に平行に配列する構成と
したことを特徴とするものであり、かつ組立てた液晶表
示装置において、その表示に指向性をつけるのに有効で
ある。
したがって、配向膜の表面にグレーティング状の凹凸を
有する液晶表示装置を製造するには、感光性シリコン含
有レジストよりなる配向膜を基板の電極面に塗布する工
程と、配向膜の表面にレーザ光の三光束干渉縞を照射す
ることにょす配向膜の表面にグレーティング状の凹凸を
形成する工程と、表面処理を行ない配向膜にＳ ｉＯ２
を形成する工程を構成とする。Ｓ ｚ に）２は液晶に
不溶であり、信頼性の高い配向膜である。配向膜の表面
処理は、加熱処理、プラズマｏ２照射、酸素ガスにょる
反一応性イオンエツチング等が有効、である。
有する液晶表示装置を製造するには、感光性シリコン含
有レジストよりなる配向膜を基板の電極面に塗布する工
程と、配向膜の表面にレーザ光の三光束干渉縞を照射す
ることにょす配向膜の表面にグレーティング状の凹凸を
形成する工程と、表面処理を行ない配向膜にＳ ｉＯ２
を形成する工程を構成とする。Ｓ ｚ に）２は液晶に
不溶であり、信頼性の高い配向膜である。配向膜の表面
処理は、加熱処理、プラズマｏ２照射、酸素ガスにょる
反一応性イオンエツチング等が有効、である。
実施例の説明
以下、本発明の一実施例について、図面に基づいて説明
する。
する。
第１図において、液晶表示装置は透明電極１とその上に
配向膜２が付いた前面ガラス板３と、ＴＰＴ素子（薄膜
トランジスタで構成され画素電極の印加電圧のスイッチ
ングに用いるトランジスタ素子）部４および画素部６と
その上に配向膜６が付いた液晶表示用基板７との間に、
周辺部には予め所定のスペーサが混合されたシール剤８
があり、シール剤に囲まれたパネル中に液晶９．多数の
スペーサ１０が存在している。そして偏光板１１゜１２
が前面ガラス板３と液晶表示用基板７の両面に貼り付け
られて、さらにたとえば光源となるエレクトロルミネセ
ント１３を液晶表示用基板７上の偏光板１２に貼りつけ
ることによシ構成される。
配向膜２が付いた前面ガラス板３と、ＴＰＴ素子（薄膜
トランジスタで構成され画素電極の印加電圧のスイッチ
ングに用いるトランジスタ素子）部４および画素部６と
その上に配向膜６が付いた液晶表示用基板７との間に、
周辺部には予め所定のスペーサが混合されたシール剤８
があり、シール剤に囲まれたパネル中に液晶９．多数の
スペーサ１０が存在している。そして偏光板１１゜１２
が前面ガラス板３と液晶表示用基板７の両面に貼り付け
られて、さらにたとえば光源となるエレクトロルミネセ
ント１３を液晶表示用基板７上の偏光板１２に貼りつけ
ることによシ構成される。
第２図は基板７側の構造を示すもので、ＧはＴＰＴ素子
のゲート電極、■は絶縁膜、Ａはアモルファスシリコン
よりなるチャンネル活性部、Ｍはソース、ドレイン電極
である。
のゲート電極、■は絶縁膜、Ａはアモルファスシリコン
よりなるチャンネル活性部、Ｍはソース、ドレイン電極
である。
液晶９を初期配向させるためには下側の電極基板の電極
面側およびもう一方の電極基板の電極面側に感光性樹脂
を塗布した後、レーザ光の三光束干渉縞をこれに照射し
てグレーティング状の凹凸を形成する。
面側およびもう一方の電極基板の電極面側に感光性樹脂
を塗布した後、レーザ光の三光束干渉縞をこれに照射し
てグレーティング状の凹凸を形成する。
第３図はレーザ光の三光束干渉縞の照射装置の原理図を
示しており、レーザー光源１４を出た光線は反射鏡１６
および１６を経て集光レンズ１７に入射し、ピンホール
１８を通過後コリメータレンズ１９を通ってエキスバン
ドされた平行光線となる。その後さらにこの平行光線は
反射鏡２ｏで反射された後ビームスプリッタ２１で二分
割され反射鏡２２および２３で反射されて電極基板２４
に塗布された感光性樹脂２６に入射する。二分割された
レーザ平行光の三光束はこの感光性樹脂２５付近の空間
で干渉を生じ感光性樹脂面にスリット状の干渉縞を生ぜ
しめる。第３図は三光束の光軸が感光性樹脂２５面の法
線方向に対して等角度で入射する場合を示しており、こ
の時の感光性樹脂２５面の光強度分布および現像後の感
光性樹脂面ａおよびｂに示している。
示しており、レーザー光源１４を出た光線は反射鏡１６
および１６を経て集光レンズ１７に入射し、ピンホール
１８を通過後コリメータレンズ１９を通ってエキスバン
ドされた平行光線となる。その後さらにこの平行光線は
反射鏡２ｏで反射された後ビームスプリッタ２１で二分
割され反射鏡２２および２３で反射されて電極基板２４
に塗布された感光性樹脂２６に入射する。二分割された
レーザ平行光の三光束はこの感光性樹脂２５付近の空間
で干渉を生じ感光性樹脂面にスリット状の干渉縞を生ぜ
しめる。第３図は三光束の光軸が感光性樹脂２５面の法
線方向に対して等角度で入射する場合を示しており、こ
の時の感光性樹脂２５面の光強度分布および現像後の感
光性樹脂面ａおよびｂに示している。
液晶分子が配向膜表面のグレーティング状の凹凸の溝に
対して平行配列する模型図を第５図に示す。また、グレ
ーティングのピンチは液晶の配向度合を上げる上でより
小さいことが望ましいが、実験的に試作した０、３μｍ
ピンチ、１００人程０のグレーティングで良好な配向を
示した。レーザ光源としてはＨｅ −Ｃｄレーザ波長λ
＝４４１６人を用いたが、より短波長の紫外レーザを用
いたり。
対して平行配列する模型図を第５図に示す。また、グレ
ーティングのピンチは液晶の配向度合を上げる上でより
小さいことが望ましいが、実験的に試作した０、３μｍ
ピンチ、１００人程０のグレーティングで良好な配向を
示した。レーザ光源としてはＨｅ −Ｃｄレーザ波長λ
＝４４１６人を用いたが、より短波長の紫外レーザを用
いたり。
三光束の入射角度条件を変えることによシ小ピッチ化で
きる。
きる。
感光性樹脂よりなる配向膜としては液晶表示装置のラビ
ング配向膜として広く使われているポリイミドあるいは
ポリビニルアルコールと同様に良好な配向を示し、良好
なグレーティング状の凹凸を形成し、かつ液晶に不溶な
ＳｉＯ２を形成し得る感光性シリコン含有レジストを使
用する。
ング配向膜として広く使われているポリイミドあるいは
ポリビニルアルコールと同様に良好な配向を示し、良好
なグレーティング状の凹凸を形成し、かつ液晶に不溶な
ＳｉＯ２を形成し得る感光性シリコン含有レジストを使
用する。
ここで配向膜表面の加工工程について説明する。
まず基板上の透明電極面に膜厚が１８００Ａ程度の感光
性シリコン含有レジストを塗布し、灰に感光性シリコン
含有レジスト表面に三光束干渉縞によるグレーティング
を形成し、感光性シリコン含有レジストを酸化すること
により断面形状が矩形状である溝を感光性シリコン含有
レジストに形成する。
性シリコン含有レジストを塗布し、灰に感光性シリコン
含有レジスト表面に三光束干渉縞によるグレーティング
を形成し、感光性シリコン含有レジストを酸化すること
により断面形状が矩形状である溝を感光性シリコン含有
レジストに形成する。
感光性シリコン含有レジストの表面を酸化させる処理は
、加熱処理、プラズマ０２照射、酸素ガスによる反応性
イオンエツチング等が有効である。
、加熱処理、プラズマ０２照射、酸素ガスによる反応性
イオンエツチング等が有効である。
ここでエツチング時間を変化させて酸素ガスによる反応
性イオンエツチングを行なった試料の深さ方向の組成プ
ロファイルの測定結果を第６図に示す。酸素ガスによる
反応性イオンエツチングにより表面が３１０２化される
ことがわかった。
性イオンエツチングを行なった試料の深さ方向の組成プ
ロファイルの測定結果を第６図に示す。酸素ガスによる
反応性イオンエツチングにより表面が３１０２化される
ことがわかった。
また液晶表示装置のコントラスト比と配向膜表面の凹凸
のピッチの関係を第７図に示す。配向膜表面の凹凸のピ
ッチが細かくなると本発明の配向処理を施した液晶表示
装置のコントラスト比に対して優位になる傾向が認めら
れた。２８は本発明による配向処理を施された液晶表示
装置のコントラスト曲線、２９はラビングによる配向処
理を施された液晶表示装置のコントラスト曲線である。
のピッチの関係を第７図に示す。配向膜表面の凹凸のピ
ッチが細かくなると本発明の配向処理を施した液晶表示
装置のコントラスト比に対して優位になる傾向が認めら
れた。２８は本発明による配向処理を施された液晶表示
装置のコントラスト曲線、２９はラビングによる配向処
理を施された液晶表示装置のコントラスト曲線である。
したがってコントラストの点で本発明の配向処理の性能
がラビング等の従来の方法に比較して著しい効果を有す
ることがわかった。
がラビング等の従来の方法に比較して著しい効果を有す
ることがわかった。
発明の効果
以上のように本発明によれば次の効果を得ることができ
る。
る。
（１）従来機械的な表面のこすりによっていた場合に問
題であった表面の各種欠陥、異常スクラッチが生じない
。
題であった表面の各種欠陥、異常スクラッチが生じない
。
（２）配向の巨視的、微視的むらの少なく均質な配向品
質が得られる。
質が得られる。
（３）表示品質の優れた液晶表示装置が得られる。
（４）従来の斜蒸着による配向処理に比べて真空装置を
用いたプロセスが必要とされない。
用いたプロセスが必要とされない。
（５）比較的安定に大量の処理を行なうことができる。
第１図は本発明の一実施例における液晶表示装置の断面
図、第２図は同装置のＴＰＴ素子部および画素部の断面
図、第３図は本発明に用いるレーザ光の三光束干渉縞の
照射装置の原理図、第４図は配向膜表面の光強度分布お
よび配向膜のグレーティング状の凹凸を示す説明図、第
５図はグレーティング状の凹凸を形成した配向膜表面の
模式図、第６図は酸素ガスによる反応性イオンエツチン
グ前後の組成プロファイル図、第７図は液晶表示装置の
コントラスト比と配向膜表面の凹凸のピンチの関係図で
ある。 １・・・・・・透明電極、２・・・・・・配向膜、３・
・・・・・前面ガラス板、４・・・・・・ＴＦＴ素子部
、６・・・・・・画素部、６・・・・・・配向膜、７・
・・・・・液晶表示用基板、８・・・・・・シール剤、
９・・・・・・液晶、１ｏ・・・・・・スペーサ、１１
・・・・・・偏光板（前面ガラス上面）、１２・・・・
・・偏光板（液晶表示用基板上面）、１３・・・・・・
エレクトロルミネセント、１４・・・・・・レーザ光源
、１６・・・・・・反射鏡、１６・・・・・・反射鏡、
１７・・・・・・集光レンズ、１８・・・・・・ピンホ
ール、１９・・・・・・コリメータレンズ、２０・・・
・・・反射鏡、２１・・・・・・ビーム・スプリッタ、
２２・・・・・・反射鏡、２３・・・・・・反射鏡、２
４・・・・・・電極基板、２５・・・・・・配向膜、２
６・・・・・・グレーティング状の凹凸、２７・・・・
・・液晶分子、２８・・・・・・本発明による配向処理
を施された液晶表示装置のコントラスト曲線、２９・・
・・・・ラビングによる配向処理を施された液晶表示装
置のコントラスト曲線。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第３
図 第４図 ４ ＼ ？６ ６図
図、第２図は同装置のＴＰＴ素子部および画素部の断面
図、第３図は本発明に用いるレーザ光の三光束干渉縞の
照射装置の原理図、第４図は配向膜表面の光強度分布お
よび配向膜のグレーティング状の凹凸を示す説明図、第
５図はグレーティング状の凹凸を形成した配向膜表面の
模式図、第６図は酸素ガスによる反応性イオンエツチン
グ前後の組成プロファイル図、第７図は液晶表示装置の
コントラスト比と配向膜表面の凹凸のピンチの関係図で
ある。 １・・・・・・透明電極、２・・・・・・配向膜、３・
・・・・・前面ガラス板、４・・・・・・ＴＦＴ素子部
、６・・・・・・画素部、６・・・・・・配向膜、７・
・・・・・液晶表示用基板、８・・・・・・シール剤、
９・・・・・・液晶、１ｏ・・・・・・スペーサ、１１
・・・・・・偏光板（前面ガラス上面）、１２・・・・
・・偏光板（液晶表示用基板上面）、１３・・・・・・
エレクトロルミネセント、１４・・・・・・レーザ光源
、１６・・・・・・反射鏡、１６・・・・・・反射鏡、
１７・・・・・・集光レンズ、１８・・・・・・ピンホ
ール、１９・・・・・・コリメータレンズ、２０・・・
・・・反射鏡、２１・・・・・・ビーム・スプリッタ、
２２・・・・・・反射鏡、２３・・・・・・反射鏡、２
４・・・・・・電極基板、２５・・・・・・配向膜、２
６・・・・・・グレーティング状の凹凸、２７・・・・
・・液晶分子、２８・・・・・・本発明による配向処理
を施された液晶表示装置のコントラスト曲線、２９・・
・・・・ラビングによる配向処理を施された液晶表示装
置のコントラスト曲線。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第３
図 第４図 ４ ＼ ？６ ６図
Claims (5)
- （１）一対の電極基板と、配向膜と、液晶とを備え、前
記配向膜が感光性シリコン含有レジストであり、前記配
向膜の表面にグレーティング状の凹凸を有することを特
徴とした液晶表示装置。 - （２）一対の電極基板間に配向膜を介して液晶を充填し
てなる液晶表示装置を製造するに際し、感光性シリコン
含有レジストよりなる配向膜を塗布する工程と、前記配
向膜の表面にレーザ光の三光束干渉縞を照射することに
より配向膜の表面にブレ。 −ティング状の凹凸を形成する工程と、表面処理を行な
い前記配向膜にＳ ｓ ０２を形成する工程を特徴とし
た液晶表示装置の製造方法。 - （３）表面処理を行ない前記配向膜にＳ ｉＯ２を形成
する工程が加熱処理によりＳ ｚ Ｏ２を形成する工程
であることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の液
晶表示装置の製造方法。 - （４）表面処理を行ない前記配向膜にＳ ｉＯ２を形成
する工程がプラズマ０２照射によりＳ ｉＯ２を形成す
る工程であることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
載の液晶表示装置の製造方法。 - （５）表面処理を行ない前記配向膜にＳ ｉＯ２を形成
する工程が酸素ガスによる反応性イオンエツチングによ
りＳｉｏ２を形成する工程であることを特徴とする特許
請求の範囲第２項記載の液晶表示装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59102159A JPS60244928A (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | 液晶表示装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59102159A JPS60244928A (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | 液晶表示装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60244928A true JPS60244928A (ja) | 1985-12-04 |
Family
ID=14319944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59102159A Pending JPS60244928A (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | 液晶表示装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60244928A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10459294B2 (en) * | 2014-03-19 | 2019-10-29 | Nankai University | Method for orientation of liquid crystals in micro/nano region on basis of laser direct writing and system thereof |
-
1984
- 1984-05-21 JP JP59102159A patent/JPS60244928A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10459294B2 (en) * | 2014-03-19 | 2019-10-29 | Nankai University | Method for orientation of liquid crystals in micro/nano region on basis of laser direct writing and system thereof |
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