(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の基板間に所定のツイスト角を有する液晶を挟持してなる液晶装置において、
前記一対の基板には有機材料を含む配向膜が形成されてなり、前記一対の基板にはイオン照射によって配向処理が施されてなり、前記一対の基板のうち一方の基板に施した配向処理方向と他方の基板に施した配向処理方向とがなす角度は、前記液晶がねじれ配向する角度に対して大きく、その差（φ）が２°≦φ≦２０°であることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
対向する一対の基板間に所定のツイスト角を有する液晶を挟持してなる液晶装置において、
前記一対の基板には有機材料を含む配向膜が形成されてなり、前記一対の基板にはイオン照射によって配向処理が施されてなり、前記一対の基板のうち一方の基板に施した配向処理方向と他方の基板に施した配向処理方向とがなす角度は、前記液晶がねじれ配向する角度に対して大きく、その差（φ）が４°≦φ≦１０°であることを特徴とする液晶装置。
【請求項３】
対向する一対の基板間に所定のツイスト角を有する液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法において、
前記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板に有機膜を形成する工程、及び前記有機膜に対してイオンを照射する工程を有し、
前記イオンを照射する工程は、前記一対の基板を対向配置した時に、前記一対の基板のうち一方の基板に施した配向処理方向と他方の基板に施した配向処理方向とがなす角度が、前記液晶がねじれ配向する角度に対して大きく、その差（φ）が２°≦φ≦２０°の範囲となるように、前記液晶が配向する方向とは異なる方向から前記イオンを照射することを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項４】
対向する一対の基板間に所定のツイスト角を有する液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法において、
前記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板に有機膜を形成する工程、及び前記有機膜に対してイオンを照射する工程を有し、
前記イオンを照射する工程は、前記一対の基板を対向配置した時に、前記一対の基板のうち一方の基板に施した配向処理方向と他方の基板に施した配向処理方向とがなす角度が、前記液晶がねじれ配向する角度に対して大きく、その差（φ）が４°≦φ≦１０°の範囲となるように、前記液晶が配向する方向とは異なる方向から前記イオンを照射することを特徴とする液晶装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液晶装置の製造方法は、均一な液晶分子配向を得るために電極７０２付きガラス基板７０１上にポリイミドなどの有機膜７０３を形成して、ナイロン系やレーヨン系などの繊維７０５で一定方向に擦り付けるラビング法が用いられている。ラビング配向処理の模式図を図５に示す。図中の７０７の方向に基板７０１を移動しながら、回転している７０６ラビングローラー７０４上に巻き付けてある繊維（ラビング布）７０５で有機膜７０３を擦り付ける。このラビング法による配向処理は現在市販されているほぼすべての液晶装置で用いられている。ところが、ラビング法によって有機膜に配向処理を施すと、機械的な接触があるため発塵や静電気などの問題が生じる。発塵がおこると、ラビング処理後洗浄が必要となり、洗浄によって除去されなかったゴミについては液晶装置の特性を悪化させ、歩留まりを低下させる要因となる。また、静電気が発生すると、液晶の配向が乱れたり、アクティブマトリクス基板では基板上に存在するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子やＭＩＭ（金属−絶縁膜−金属）素子が壊れたりする。
【０００３】
そこで、特開平２−２２２９２７号公報、特開平３−８３０１７号公報、特開平４−６３３２３号公報では、ラビング法に代わる配向処理としてイオン照射法が提案されている。イオン照射法は基板上に形成された有機膜に斜め方向からＡｒなどのイオンを照射する配向処理法である。
【０００４】
このイオン照射液晶分子配向処理法について簡単に説明する。図４は、イオン照射法を説明するための概略図である。図中には記載していないが、Ａｒイオン照射は真空装置中で行われる。イオン源６０１より供給されたＡｒイオンは加速電極６０２によって加速され有機膜６０４に照射される。ガラス基板６０６上には液晶駆動用電極６０５、ＴＦＴ素子などが形成されており、さらにその上に可溶性ポリイミドからなる有機膜６０４を印刷法によって塗布してある。そして、真空装置内でポリイミド膜に斜め方向６０３から加速電圧１００Ｖ、電流密度２０μＡ／ｃｍ２のＡｒイオンを照射する。このようなイオン照射法によって、均一な液晶分子配向が得られることが、前述した特許公報で示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のイオン照射による配向法はアンカリングエネルギーが低いという問題を有していた。アンカリングエネルギーとは、日本学術振興会情報科学用有機材料第１４２委員会液晶部会編「液晶辞典」（培風館）１８８ページ２５行目から１８９ページに記載されている表面束縛のエネルギーのことである。このアンカリングエネルギーが低いため、目的のツイスト角（例えば、９０°）を得るように液晶を挟持する上下基板に９０°方向が異なる配向処理を施して液晶パネルを組み立てたとしても、結果として、９０°より小さいツイスト配向しか得られなかった。さらに、アンカリングエネルギーが低いため、イオン照射液晶配向膜と直接接するシール剤や液晶注入時の流動配向の影響を非常に受けやすい。
【０００６】
そこで、本発明はイオン照射液晶分子配向膜の低アンカリングエネルギーによる種々の問題を解決し、所望の均一な液晶分子配向を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶装置は、対向する一対の基板間に所定のツイスト角を有する液晶を挟持してなる液晶装置において、前記一対の基板には有機材料を含む配向膜が形成されてなり、前記一対の基板にはイオン照射によって配向処理が施されてなり、前記一対に施した配向処理方向によって規定される角度は、前記液晶がねじれ配向する角度に対して大きく、その差（φ）が２°≦φ≦２０°であることを特徴とする。
【０００８】
このような構成とすることにより、イオン照射により配向処理を施した場合、液晶の配向方向が制御でき、所望のねじれ角に設定することができる。また、ラビングによる配向処理とは異なり、ゴミ等が混入することがない。したがって、ゴミが混入せず、品質の優れた液晶装置を得ることができる。
【０００９】
また、本発明の液晶装置は、対向する一対の基板間に所定のツイスト角を有する液晶を挟持してなる液晶装置において、前記一対の基板には有機材料を含む配向膜が形成されてなり、前記一対の基板にはイオン照射によって配向処理が施されてなり、前記一対の基板に施した配向処理方向によって規定される角度は、前記液晶がねじれ配向する角度に対して大きく、その差（φ）が４°≦φ≦１０°であることを特徴とする。
このように設定してイオンを照射することにより、所望の配向方向に液晶が配列し、且つねじれ角も適切な角度に設定することができる。
【００１４】
本発明の液晶装置の製造方法は、対向する一対の基板間に所定のツイスト角を有する液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法において、前記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板に有機膜を形成する工程、及び前記有機膜に対してイオンを照射する工程を有し、前記イオンを照射する工程は、前記一対の基板を対向配置した時に、前記一対の基板に施した配向処理方向によって規定される角度が、前記液晶がねじれ配向する角度に対して大きく、その差（φ）が２°≦φ≦２０°の範囲となるように、前記液晶が配向する方向とは異なる方向から前記イオンを照射することを特徴とする。
【００１５】
また本発明の液晶装置の製造方法は、対向する一対の基板間に所定のツイスト角を有する液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法において、前記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板に有機膜を形成する工程、及び前記有機膜に対してイオンを照射する工程を有し、前記イオンを照射する工程は、前記一対の基板を対向配置した時に、前記一対の基板に施した配向処理方向によって規定される角度が、前記液晶がねじれ配向する角度に対して大きく、その差（φ）が４°≦φ≦１０°の範囲となるように、前記液晶が配向する方向とは異なる方向から前記イオンを照射することを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、アンカリングエネルギーが低いイオン照射による液晶配向膜を適用した液晶装置で所望のツイスト角を得ることができる。本発明に用いるイオンは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒが有効である。
【００１７】
上記構成によれば、ポリイミドなどの有機膜を用いたイオン照射による液晶配向膜を適用した液晶装置で所望のツイスト角を得ることができる。特に、４°≦φ≦１０°が好ましい範囲である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
（実施例１）
図１は本発明に係る液晶装置の製造方法を説明するための概略図である。図中の１０１が目的とする上基板近傍の液晶分子の配向方向であり、１０２が目的とする下基板近傍の液晶分子の配向方向である。１０５は目的とする液晶の９０°ツイスト角度を示している。図６に示したような従来のラビング配向処理法では目的とする液晶分子配向方向１０１、１０２と同じ方向に配向処理を施すのが普通である。しかし、イオン照射法はアンカリングエネルギーがラビング配向処理に比べると極端に低いため、ラビング配向処理と同様に目的とする液晶分子配向方向と同じ方向に配向処理を施すと、目的とするツイスト角度より低いツイスト角度が得られてしまう。これは、イオン照射配向膜面上の液晶分子を配向処理方向に規制する力が弱いために、ツイストによる弾性エネルギーを緩和する方向へ僅かに液晶分子がスライドしてしまうために生じる現象である。実際のツイスト角度を偏光顕微鏡で調べたところ８４°であった。そこで、イオン照射法による液晶分子配向処理方向を図中の１０３、１０４のようにした。上基板のイオン照射による配向処理方向１０３と下基板のイオン照射による配向処理方向１０４のなす角度１０６を９６°とした。このような配向処理を施した液晶パネルのツイスト角を偏光顕微鏡で調べたところ、約９０°であった。この液晶パネルを適用した液晶装置は、高いコントラストと均一な明るさを示し、高画質な表示をであった。
【００２６】
（実施例２）
５×１０−３Ｔｏｒｒの真空装置中でＡｒイオンをポリイミド有機膜付きガラス基板に照射した。このときのイオン源の加速電圧は１００Ｖ、電流密度は２０μＡ／ｃｍ２であった。これと同様なイオン照射による配向処理を施したもう一方の基板と組み合わせ、ヒータープレート上で８０℃に加熱しながら、液晶材料（等方相−液晶相相転移温度７２℃）を等方相で真空中注入した。このように、液晶材料を等方相−液晶相相転移温度以上でイオン照射を施した基板間に注入することで、液晶注入時における流動配向の影響を抑えることができ、均一な液晶分子配向を得ることができた。
【００２７】
（実施例３）
５×１０−３Ｔｏｒｒの真空装置中でＡｒイオンをポリイミド有機膜付きガラス基板に照射した。このときのイオン源の加速電圧は１００Ｖ、電流密度は２０μＡ／ｃｍ２であった。これと同様なイオン照射による配向処理を施したもう一方の基板と組み合わせ、室温で液晶材料（等方相−液晶相相転移温度７２℃）を真空中注入した。液晶注入口封止後、この液晶パネルを恒温槽内で１００℃で１時間、加熱処理を行なった。このように、液晶材料を等方相−液晶相相転移温度以上で加熱処理をすることで、液晶注入時における流動配向を消すことができ、均一な液晶分子配向を得ることができた。
【００２８】
（実施例４）
図２は本発明に係る液晶装置の製造方法を説明するための液晶パネル概略図であり、図３は図２に示した液晶パネルの断面概略図である。２０１、３０１が上側ガラス基板であり、２０２、３０２が下側ガラス基板である。２０３及び３０３が両基板を貼り合わせているシール剤である。２枚のガラス基板３０１、３０２間に液晶材料３０４が挟持されており、上基板３０１上にはカラーフィルタ層３０５、オーバーコート層３０６、画素電極３０７、イオン照射液晶配向膜３０８が順次形成されている。一方、下基板３０２上には画素電極３１０、イオン照射液晶配向膜３０９が順次形成されており、イオン照射液晶配向膜３０９は上基板３０１上のイオン照射液晶配向膜３０８とともに基板間の液晶３０４を配向させる役目を果たしている。シール剤２０３、３０３には無溶剤型のカチオン重合エポキシ接着剤（例えば、長瀬チバ株式会社  商品名：ＸＮＲ５６１３）を用いた。このシール剤を用いると、シール剤から溶剤などの不純物がしみ出ることがないので、液晶配向に悪影響を及ぼすことがなく、１０００時間高温多湿（９０℃、９０％）信頼性試験を行なっても液晶配向が乱れることがなかった。
【００２９】
この他、紫外線硬化型などの無溶剤型シール剤も有効であった。一方、溶剤混入タイプのシール剤を用いると、イオン照射基板組み立て時に溶剤がイオン照射配向膜上ににじみ出てきて、溶剤がにじみ出た部分の液晶配向が乱れる。特に、この部分のプレティルト角、非抵抗が顕著に悪化した。
【００３０】
（実施例５）
５×１０−３Ｔｏｒｒの真空装置中でＡｒイオンをポリイミド有機膜付きガラス基板に照射した。このときのイオン源の加速電圧は１００Ｖ、電流密度は２０μＡ／ｃｍ２であった。これと同様なイオン照射による配向処理を施したもう一方の基板とイオン照射方向が９０°異なるように組み合わせ、空セルを構成した。図４は本発明に係る液晶装置の製造方法を説明するための概略図である。図４は液晶パネル４０４の正面概略図である。図中４０１が上基板の有機膜に施したイオン照射方向であり、４０２が下基板の有機膜に施したイオン照射方向である。４０７は上下基板間で液晶が９０°ねじれている様子を示す矢印であり、４０３は上下基板間中央部の液晶分子を模式的に表したものである。
【００３１】
空セルに図４中の４０５または４０６の方向から液晶材料を真空中で注入した。このように、液晶材料を上下基板間中央部の液晶分子４０３の分子長軸方向から行なうことによって、液晶注入時における流動配向の影響を抑えることができ、均一な液晶分子配向を得ることができた。
【００３２】
（実施例６）
５×１０−３Ｔｏｒｒの真空装置中でＡｒイオンをポリイミド有機膜付きガラス基板に照射した。このときのイオン源の加速電圧は１００Ｖ、電流密度は２０μＡ／ｃｍ２であった。これと同様なイオン照射による配向処理を施したもう一方の基板とイオン照射方向が２４０°異なるように組み合わせ、空セルを構成した。図５は本発明に係る液晶装置の製造方法を説明するための概略図である。図５は液晶パネル５０４の正面概略図である。図中５０１が上基板の有機膜に施したイオン照射方向であり、５０２が下基板の有機膜に施したイオン照射方向である。５０７は上下基板間で液晶が２４０°ねじれている様子を示す矢印であり、５０３は上下基板間中央部の液晶分子を模式的に表したものである。
【００３３】
空セルに図５中の５０５または５０６の方向から液晶材料を真空中で注入した。このように、液晶材料を上下基板間中央部の液晶分子５０３の分子長軸方向から行なうことによって、液晶注入時における流動配向の影響を抑えることができ、均一な液晶分子配向を得ることができた。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によれば、イオン照射液晶分子配向膜の低アンカリングエネルギーによる種々の問題（所望のツイスト角よりも実際のツイスト角が低下する問題、液晶注入時に生じる流動配向の問題、シール剤のイオン照射液晶配向膜に及ぼす悪影響など）を解決し、均一な液晶分子配向を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶装置の製造方法を説明するための概略図。
【図２】本発明に係る液晶装置の製造方法を説明するための液晶パネル概略図。
【図３】本発明に係る液晶装置の製造方法を説明するためのパネル断面図。
【図４】イオン照射による配向処理の模式図。
【図５】従来のラビング配向処理の模式図。
【符号の説明】
１０１・・・目的とする上基板近傍の液晶分子の配向方向
１０２・・・目的とする下基板近傍の液晶分子の配向方向
１０３・・・上基板における実際のイオン照射による配向処理方向
１０４・・・下基板における実際のイオン照射による配向処理方向
１０５・・・目的とするツイスト角
１０６・・・上下基板のイオン照射配向処理のなす角度
２０１、３０１・・・上基板
２０２、３０２・・・下基板
２０３、３０３・・・シール剤
３０４・・・液晶材料
３０５・・・カラーフィルタ層
３０６・・・オーバーコート層
３０７、３１０・・・画素電極
３０８、３０９・・・イオン照射液晶配向膜
６０１・・・イオン源
６０２・・・加速電極
６０３・・・イオン照射方向
６０４、７０３・・・有機膜
６０５、７０２・・・電極
６０６、７０１・・・基板
７０４・・・ラビングローラー
７０５・・・ラビング布
７０６・・・ラビングローラーの回転方向
７０７・・・基板の移動方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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