(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶を駆動するための能動素子と、前記能動素子により駆動電圧が印加される画素電極と、前記画素電極上に形成され、前記駆動電圧を印加しないときに液晶分子を膜面に垂直な方向に配向する第１の配向膜とを有する第１の基板と；前記画素電極と対向する共通電極と、前記共通電極上に形成され、前記駆動電圧を印加しないときに液晶分子を膜面に垂直方向に配向する第２の配向膜とを有する第２の基板と；前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された負の誘電率異方性をもつ液晶層とを有する液晶表示装置であって、
前記画素電極と前記第１の配向膜との間、及び／又は、前記共通電極と前記第２の配向膜との間に、前記駆動電圧を印加したときの液晶分子の傾斜方向を規制する突起を有し、
前記第１の配向膜及び／又は前記第２の配向膜は、前記突起が形成された領域の垂直配向規制力が、前記突起が形成されていない領域の垂直配向規制力よりも弱められている
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の液晶表示装置において、
前記第１の配向膜及び／又は前記第２の配向膜は、前記突起が形成された領域の膜厚を前記突起が形成されていない領域の膜厚よりも薄くすることにより、前記突起が形成された領域の垂直配向規制力が弱められている
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１記載の液晶表示装置において、
前記第１の配向膜及び／又は前記第２の配向膜は、前記突起が形成された領域に、前記配向膜が形成されていない微細な領域を散在することにより、前記突起が形成された領域の垂直配向規制力が弱められている
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
液晶を駆動するための能動素子と、前記能動素子により駆動電圧が印加される画素電極と、前記画素電極上に形成され、前記駆動電圧を印加しないときに液晶分子を膜面に垂直な方向に配向する配向膜とを有する基板であって、
前記画素電極と前記配向膜との間に、前記駆動電圧を印加したときの液晶分子の傾斜方向を規制する突起を有し、
前記配向膜は、前記突起が形成された領域の垂直配向規制力が、前記突起が形成されていない領域の垂直配向規制力よりも弱められている
ことを特徴とする液晶表示装置用基板。
【請求項５】
共通電極と、前記共通電極上に形成され、駆動電圧を印加しないときに液晶分子を膜面に垂直方向に配向する配向膜とを有する基板であって、
前記共通電極と前記配向膜との間に、前記駆動電圧を印加したときの液晶分子の傾斜方向を規制する突起を有し、
前記配向膜は、前記突起が形成された領域の垂直配向規制力が、前記突起が形成されていない領域の垂直配向規制力よりも弱められている
ことを特徴とする液晶表示装置用基板。
【請求項６】
表面に垂直配向処理を施した一対の基板間に負の誘電率異方性をもつ液晶層が封入された液晶表示装置の製造方法であって、
基板上に、液晶分子の傾斜方向を規制する突起を形成する工程と、
前記突起が形成された前記基板上に、前記突起が形成された領域の垂直配向規制力が、前記突起が形成されていない領域の垂直配向規制力よりも弱い配向膜を形成する工程と
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記配向膜を形成する工程では、前記突起上の配向膜の膜厚が前記突起が形成されていない領域の膜厚よりも薄い前記配向膜を形成することにより、前記突起が形成されていない領域の垂直配向規制力を弱める
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記配向膜を形成する工程では、前記突起上において前記配向膜が形成されていない微細な領域が散在する前記配向膜を形成することにより、前記突起が形成されていない領域の垂直配向規制力を弱める
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
請求項６記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記配向膜を形成する工程は、垂直配向規制力がほぼ均一な配向膜を形成する工程と、前記突起が形成された領域の前記配向膜に選択的に紫外線を照射することにより、前記突起が形成された領域の垂直配向規制力を弱める工程とを有する
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項６乃至９のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記配向膜を形成する工程の後に、前記配向膜の全体の垂直配向規制力を弱める処理を行う工程を更に有する
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記突起を形成する工程の後に、前記突起の表面張力を高める工程を更に有する
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に係り、特に、基板表面に設けた突起を利用して電圧印加時における液晶分子の傾斜方向を制御する垂直配向型の液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、アクティブマトリクスを用いた液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）としては、正の誘電率異方性をもつ液晶材料を基板面に水平に、且つ、対向する基板間で９０度ツイストするように配向させた、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶表示装置が広く用いられている。しかしながら、ＴＮモードの液晶表示装置は視角特性が悪いという大きな問題を有しており、視角特性を改善すべく種々の検討が行われている。
【０００３】
本願発明者等は、係る観点から鋭意検討を行い、ＴＮモードに替わる方式として、負の誘電率異方性をもつ液晶材料を垂直配向させ、且つ、基板表面に設けた突起により電圧印加時の液晶分子傾斜方向を規制するＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式の液晶表示装置を提案し、視角特性の大幅な改善に成功している（例えば、同一出願人による特願平９−３６１３８４号明細書を参照）。
【０００４】
上記ＭＶＡ方式の液晶表示装置は、図１６（ａ）に示すように、負の誘電率異方性をもつ液晶材料を垂直配向させるＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｅｄ）モードの液晶表示装置において、基板上に突起を設け、電圧印加時の液晶分子が斜めに配向される方向が、一画素内において複数の方向になるように規制し、視角特性の改善を図るものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＭＶＡ方式を用いた液晶表示装置では、表示画素領域内に突起を設けるため、その原理上どうしても開口率が低下し、ＴＮモードと比較すると明状態の透過率は低くなっていた。
すなわち、ＭＶＡ方式では突起を設けることにより突起形成領域の液晶分子に印加される電圧が低下するため、図１６（ｂ）に示すように、突起頂点部の液晶分子は傾斜せず、その結果、突起上のすべての液晶分子が傾斜しにくくなる。また、突起上の液晶分子が電圧印加時に傾斜する場合、その方向は突起と垂直方向、すなわち、間隙部の液晶分子の傾斜方向とほぼ一致する。そのため、液晶パネルを通過する光の透過率曲線は図１６（ｃ）に示すようになり、突起面積分だけ開口率が低下していた。
【０００６】
パネルの省電力化やノートパソコンへの搭載を考えた場合、ＭＶＡ方式の輝度改善は大きな課題であり、突起状及びエッジ部の透過率の低下を最低限に抑えるとともに、間隙部における液晶分子が電圧印加時に傾斜しやすいようにすることが望まれている。
本発明の目的は、ＭＶＡ方式の液晶表示装置における輝度を改善する液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、液晶を駆動するための能動素子と、前記能動素子により駆動電圧が印加される画素電極と、前記画素電極上に形成され、前記駆動電圧を印加しないときに液晶分子を膜面に垂直な方向に配向する第１の配向膜とを有する第１の基板と；前記画素電極と対向する共通電極と、前記共通電極上に形成され、前記駆動電圧を印加しないときに液晶分子を膜面に垂直方向に配向する第２の配向膜とを有する第２の基板と；前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された負の誘電率異方性をもつ液晶層とを有する液晶表示装置であって、前記画素電極と前記第１の配向膜との間、及び／又は、前記共通電極と前記第２の配向膜との間に、前記駆動電圧を印加したときの液晶分子の傾斜方向を規制する突起を有し、前記第１の配向膜及び／又は前記第２の配向膜は、前記突起が形成された領域の垂直配向規制力が、前記突起が形成されていない領域の垂直配向規制力よりも弱められていることを特徴とする液晶表示装置によって達成される。
【０００８】
また、上記の液晶表示装置において、前記第１の配向膜及び／又は前記第２の配向膜は、前記突起が形成された領域の膜厚を前記突起が形成されていない領域の膜厚よりも薄くすることにより、前記突起が形成された領域の垂直配向規制力が弱められているようにしてもよい。
また、上記の液晶表示装置において、前記第１の配向膜及び／又は前記第２の配向膜は、前記突起が形成された領域に、前記配向膜が形成されていない微細な領域を散在することにより、前記突起が形成された領域の垂直配向規制力が弱められているようにしてもよい。
【０００９】
また、上記目的は、液晶を駆動するための能動素子と、前記能動素子により駆動電圧が印加される画素電極と、前記画素電極上に形成され、前記駆動電圧を印加しないときに液晶分子を膜面に垂直な方向に配向する配向膜とを有する基板であって、前記画素電極と前記配向膜との間に、前記駆動電圧を印加したときの液晶分子の傾斜方向を規制する突起を有し、前記配向膜は、前記突起が形成された領域の垂直配向規制力が、前記突起が形成されていない領域の垂直配向規制力よりも弱められていることを特徴とする液晶表示装置用基板によっても達成される。
【００１０】
また、上記目的は、共通電極と、前記共通電極上に形成され、駆動電圧を印加しないときに液晶分子を膜面に垂直方向に配向する配向膜とを有する基板であって、前記共通電極と前記配向膜との間に、前記駆動電圧を印加したときの液晶分子の傾斜方向を規制する突起を有し、前記配向膜は、前記突起が形成された領域の垂直配向規制力が、前記突起が形成されていない領域の垂直配向規制力よりも弱められていることを特徴とする液晶表示装置用基板によっても達成される。
【００１１】
また、上記目的は、表面に垂直配向処理を施した一対の基板間に負の誘電率異方性をもつ液晶層が封入された液晶表示装置の製造方法であって、基板上に、液晶分子の傾斜方向を規制する突起を形成する工程と、前記突起が形成された前記基板上に、前記突起が形成された領域の垂直配向規制力が、前記突起が形成されていない領域の垂直配向規制力よりも弱い配向膜を形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法によっても達成される。
【００１２】
また、上記の液晶表示装置の製造方法において、前記配向膜を形成する工程では、前記突起上の配向膜の膜厚が前記突起が形成されていない領域の膜厚よりも薄い前記配向膜を形成することにより、前記突起が形成されていない領域の垂直配向規制力を弱めるようにしてもよい。
また、上記の液晶表示装置の製造方法において、前記配向膜を形成する工程では、前記突起上において前記配向膜が形成されていない微細な領域が散在する前記配向膜を形成することにより、前記突起が形成されていない領域の垂直配向規制力を弱めるようにしてもよい。
【００１３】
また、上記の液晶表示装置の製造方法において、前記配向膜を形成する工程は、垂直配向規制力がほぼ均一な配向膜を形成する工程と、前記突起が形成された領域の前記配向膜に選択的に紫外線を照射することにより、前記突起が形成された領域の垂直配向規制力を弱める工程とを有するようにしてもよい。
また、上記の液晶表示装置の製造方法において、前記配向膜を形成する工程の後に、前記配向膜の全体の垂直配向規制力を弱める処理を行う工程を更に有するようにしてもよい。
【００１４】
また、上記の液晶表示装置の製造方法において、前記突起を形成する工程の後に、前記突起の表面張力を高める工程を更に有するようにしてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態による液晶表示装置及びその製造方法について図１乃至図１３を用いて説明する。
はじめに、本実施形態による液晶表示装置の構造について図１乃至図５を用いて説明する。図１は本実施形態による液晶表示装置における画素部の平面図、図２は図１のＡ−Ａ′線断面図、図３は本発明の原理を説明する図、図４は本実施形態による液晶表示装置における液晶分子の傾斜の態様を示す図及び光透過率を示すグラフ、図５は突起上の配向規制力を間隙部の配向規制力よりも弱くした場合としない場合とにおける透過光の状態を示す図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、ガラス基板１０上には、補助容量を形成するためのＣＳ電極１２と、ＴＦＴのゲート電極を含むゲートバスライン１４が形成されている。ＣＳ電極１２及びゲートバスライン１４が形成されたガラス基板１０上には、ゲート絶縁膜１６が形成されている。ゲート絶縁膜１６上には、ＴＦＴのチャネル領域を構成する活性層１８が形成されている。活性層１８が形成されたゲート絶縁膜１６上には、活性層１８の一方の側に接続されたソース電極２０と、活性層１８の他方の側に接続されたドレイン電極を含むドレインバスライン２２とが形成されている。ソース電極２０及びドレインバスライン２２が形成されたゲート絶縁膜１６上には、絶縁膜２４が形成されている。絶縁膜２４上には、ソース電極２０に接続された画素電極２６が形成されている。絶縁膜２４上及び画素電極２６上には、ジグザグ状に屈曲して設けられた光透過性の材料よりなる突起２８が形成されている。画素電極２６、突起２８が形成された絶縁膜２４上には、液晶分子を垂直方向に配向する配向膜３０が形成されている。
【００１７】
一方、ガラス基板４０上には、ブラックマトリクス層４２が形成されている。ブラックマトリクス層４２が形成されたガラス基板４０上には、カラーフィルタを形成する着色（ＣＦ）樹脂層４６が形成されている。着色樹脂層４６上には、コモン電極４８が形成されている。コモン電極４８上には、基板１０上に形成された突起２８に対して半ピッチずらしてジグザグ状に屈曲して設けられた光透過性の材料よりなる突起５０が形成されている。突起５０が形成されたコモン電極上には、液晶分子を垂直方向に配向する配向膜５２が形成されている。
【００１８】
このように構成されたガラス基板１０（ＴＦＴ基板）及びガラス基板４０（ＣＦ基板）は、配向膜３０、５２が互いに向かい合うように対向して配置され、これら基板の間には誘電率異方性が負であるネガ型の液晶材料６０が封止される。こうして、本実施形態による液晶表示装置が構成されている。
ここで、本実施形態による液晶表示装置は、液晶材料に接する面に設けられた配向膜３０、５２に主たる特徴がある。すなわち、図３に示すように、本実施形態による液晶表示装置は、突起２８（又は突起５０）が形成された領域の配向膜３０（又は配向膜５２）の垂直配向規制力が、他の領域の配向膜３０の垂直配向規制力よりも弱くなっていることに特徴がある。
【００１９】
このように突起２８、５０上の配向膜３０、５２の垂直配向規制力を弱めることにより、突起２８、５０の頂点部の液晶分子も電圧印加時に傾斜するようになり、突起上においても光が透過するようになる。したがって、画素部の開口率を向上することができる。
なお、突起部では、液晶分子は突起の走査方向、すなわち、間隙部と垂直方向に傾斜するため、突起のエッジ近傍では弾性的にスプレイ状態となりディスクリネーションラインのような細い光を透過しない領域が発生する（図４（ａ）参照）。しかしながら、突起形成領域の中央近傍では光が透過する領域が発生するため、図１６（ｃ）に示す従来の液晶表示装置の場合と比較すると、画素部全体では輝度特性を大幅に改善することができる（図４（ｂ）参照）。
【００２０】
図５（ａ）は突起上の配向規制力と間隙部の配向規制力とがほぼ等しい場合の透過光の状態を示す図、図５（ｂ）は突起上の配向規制力が間隙部の配向規制力よりも弱い場合の透過光の状態を示す図である。図示するように、突起上の配向規制力を弱めた図５（ｂ）では、突起が形成された領域においても光が透過しており、図５（ａ）と比較して輝度が向上していることが判る（後述の実施例１及び比較例１を参照）。
【００２１】
次に、本実施形態による液晶表示装置の製造方法について図６乃至図１３を用いて説明する。図６乃至図８は本実施形態による液晶表示装置の製造方法を示す工程断面図、図９は突起上の配向膜の膜厚を薄くした試料の断面形状を示すＴＥＭ像、図１０は突起上に配向膜が形成されていない微細な領域を形成した試料の断面形状を示すＴＥＭ像、図１１は突起の表面張力を変えた場合の透過光の状態を示す図、図１２はアッシング処理による表面張力の変化を示すグラフ、図１３は配向膜のプリベークの温度を変えた場合の光透過率の変化を示す図である。
【００２２】
まず、ガラス基板１０上に金属膜を堆積してパターニングし、ＣＳ電極１２及びゲート電極を含むゲートバスライン１４を形成する。
次いで、ＣＳ電極１２及びゲートバスライン１４が形成されたガラス基板１０上に、ゲート絶縁膜１６となる絶縁膜を形成する（図６（ａ））。
次いで、ゲート絶縁膜１６上にアモルファスシリコン層やポリシリコン層などの半導体層を堆積してパターニングし、半導体層よりなる活性層１８を形成する。
【００２３】
次いで、活性層１８が形成されたゲート絶縁膜１６上に金属膜を堆積してパターニングし、活性層１８の一方の側に接続されたソース電極２０と、活性層１８の他方の側に接続されたドレイン電極を含むドレインバスライン２２とを形成する（図６（ｂ））。
次いで、全面に絶縁膜を堆積してパターニングし、ソース電極上に開口部が形成された絶縁膜２４を形成する。
【００２４】
次いで、全面にＩＴＯ膜などの透明電極材料を堆積してパターニングし、開口部を介してソース電極２０に接続された画素電極２６を形成する（図６（ｃ））。
次いで、絶縁膜２４上及び画素電極２６上に、突起２８を形成する（図７（ａ））。突起２８としては、例えば通常のリソグラフィー技術を用いてパターニングしたレジスト膜を適用することができる。突起の材料として感光性樹脂を用いる場合、多少の色付きはあっても光を透過させるものを選択することができる。そのような材料を用い、突起上の液晶分子を傾斜しやすい状態にしておき、電圧印加時に光を透過させる方向へ傾斜させるようにすると、透過率のロスを最低限に抑えることができる。感光性樹脂の材料としては、例えば、シプレイ株式会社製のＬＣ−２００、Ｓ１８０１を適用することができる。なお、突起２８のパラメータ（突起形状、高さ、幅、間隙等）は、液晶表示装置の輝度に影響を与える重要なパラメータであり、これらパラメータは、レジスト材料や全体のデバイスパラメータ等に応じて適宜設定することが望ましい。
【００２５】
次いで、全面に、液晶分子を垂直方向に配向する配向膜３０を形成する。このような配向膜としては、例えば、ＪＳＲ株式会社製のＪＡＬＳ−２００８−Ｒ２、ＪＡＬＳ−６８４、ＪＡＬＳ−６８４−Ｒ３、ＪＡＬＳ−２０１６−Ｒ２等を用いることができる。なお、配向膜３０は、突起２８が形成された領域の垂直配向規制力を他の領域の垂直配向規制力よりも弱くなるように形成するが、これについては後述する。
【００２６】
こうして、ＴＦＴ基板を形成する（図７（ｂ））。
一方、カラーフィルタ（ＣＦ）を有するＣＦ基板の形成は、まず、ガラス基板４０上に、金属膜を堆積してパターニングし、遮光用のブラックマトリクス層４２を形成する。
次いで、ブラックマトリクス層４２が形成されたガラス基板４０上の所定の領域に、所定の色のＣＦ樹脂層４６を形成する（図８（ａ））。
【００２７】
次いで、ＣＦ樹脂層４６及びブラックマトリクス層４２が形成されたガラス基板４０上にＩＴＯ膜を堆積してパターニングし、コモン電極４８を形成する。
次いで、コモン電極４８上に、基板１０上に形成した突起２８と同様の形成方法により、突起５０を形成する。突起５０は、例えば図１に示すように突起２８に対して半ピッチずらしてジグザグ状に屈曲したパターンとする（図８（ｂ））。
【００２８】
次いで、突起５０が形成されたコモン電極４８上に、基板１０上に形成した配向膜３０と同様の形成方法により、突起５０が形成された領域の垂直配向規制力が他の領域の垂直配向規制力よりも弱い配向膜５２を形成する。
こうして、ＣＦ基板を形成する（図８（ｃ））。
この後、液晶材料を封止した状態でＴＦＴ基板とＣＦ基板とを貼り合わせ、液晶表示装置を完成する。
【００２９】
ここで、本実施形態による液晶表示装置の製造方法は、突起２８、５０上の配向膜３０、５２の垂直配向規制力を選択的に弱めるための処理を行うことに主たる特徴がある。配向膜３０、５２の垂直配向規制力を選択的に弱める方法としては、例えば以下に示す３つの方法が考えられる。
第１の方法は、突起２８、５０上の配向膜３０、５２の厚さを突起間隙部よりも薄くする方法である。配向膜は、その膜厚が数ｎｍ程度若しくはそれ以下であっても垂直配向性を示すが、このときの垂直配向規制力は膜厚が厚い場合と比較して弱くなるという特徴を有している。したがって、このように配向膜３０、５２を形成することにより、突起２８、５０上の配向膜３０、５２の垂直規制力を選択的に弱めることができる。
【００３０】
一般に、突起のある基板上に膜形成を行う場合、突起部では突起の形成されていない領域と比較して膜厚が薄くなる。このような物理的な性質を利用することにより、突起２８、５０上の配向膜３０、５２の膜厚を選択的に薄くすることができる。例えばスピンコート法により配向膜３０、５２を形成する場合、突起の形状と回転数とを適宜制御することにより、突起２８、５０上の配向膜３０、５２の厚さを制御することができる。突起２８、５０上の配向膜３０、５２は、突起の頂部において約０．５〜１ｎｍ程度の厚さにすることが望ましい。
【００３１】
図９は、シプレイ株式会社製のレジストＳ１８０１を用いて突起を形成後、ＪＳＲ株式会社製のＪＡＬＳ−６８４をスピナー回転数１５００ｒｐｍとして回転塗布することにより配向膜を形成した試料における突起部の形状を示す断面ＴＥＭ像である。図９に示されるように、幅約８μｍ、高さ約１．４５μｍの突起上に形成された配向膜の膜厚は、突起の頂部において約１ｎｍであり、突起間隙部の膜厚である約０．３μｍに対してきわめて薄くすることができた。
【００３２】
第２の方法は、突起２８、５０上に配向膜３０、５２が形成されていない微細な領域を形成する方法である。配向膜３０、５２が形成されていない領域では液晶分子は配向膜の垂直配向規制力を受けないので、このように配向膜３０、５２を形成することにより、突起２８、５０上の配向膜３０、５２の垂直規制力を選択的に弱めることができる。なお、配向膜のない領域は基本的には水平配向となるが、その領域が微細で且つ周辺が垂直配向であれば、液晶は連続体であるため配向膜のない領域も垂直配向となる。したがって、配向膜のない領域が十分に微細であれば配向膜３０、５２を形成しない領域を形成することに不都合はない。
【００３３】
例えば、突起２８、５０を形成した後にアッシングを行って突起２８、５０表面を荒らし、その後に配向膜３０、５２の形成を行い、突起２８、５０の窪み内部にのみ配向膜３０、５２が残るようにすれば、このような状態を形成することができる。
図１０は、シプレイ株式会社製のレジストＳ１８０１を用いて突起を形成し、次いでプラズマアッシングを１０秒間行って突起の表面を荒らし、次いでＪＳＲ株式会社製のＪＡＬＳ−６８４をスピナー回転数２０００ｒｐｍとして回転塗布することにより配向膜を形成した試料における突起部の形状を示す断面ＴＥＭ像である。図示するように、突起の頂部には細かい窪みが多数形成されており、その窪み内には配向膜が埋め込まれている。
【００３４】
第３の方法は、配向膜３０、５２に処理を施すことにより所定の領域の垂直配向規制力を弱める方法である。
一般に、配向膜材料に紫外線を照射すると、垂直配向成分のアルキル鎖を断ち切ることができ、これにより垂直配向規制力の弱い状態を実現することができる。したがって、突起２８、５０の形成領域上の配向膜３０、５２に選択的に紫外線照射を行うことにより、垂直配向規制力が弱い領域を選択的に形成することができる。選択的に紫外線を照射するためには、例えば、金属マスクやレジスト材により突起形成領域以外の領域を覆った状態で紫外線照射を行えばよい。
【００３５】
配向膜材料を構成する有機物の状態を変化させるには、短波長のエネルギーの高い紫外線を照射することにより効率を上げることが有効である。例えば、２５０ｎｍ付近の波長帯にピークをもつ光源、例えばショートアーク型のキセノン水銀ランプを利用することができる。
なお、突起２８、５０部の表面張力が小さいと配向膜３０、５２の焼成時に突起２８、５０上の配向膜３０、５２がエッジ部に寄せられ、突起２８、５０上にほとんど残らず、電圧無印加時に既に水平配向してしまうことがある。これによって起こる光漏れはコントラストの低下及び表示むらの原因となる。これを防ぐためには、突起の表面張力を高める処理を行うことが望ましく、例えば、突起２８、５０を形成した後にアッシング処理を行うプロセスにより達成することができる。
【００３６】
図１１は突起の表面張力と光透過率の関係を示す図である。図１１（ａ）はシプレイ株式会社製のレジストＬＣ−２００を用いて高さ１．５μｍ突起を形成し、次いでＪＳＲ株式会社製のＪＡＬＳ−６８４をスピナー回転数２０００ｒｐｍとして回転塗布することにより配向膜を形成した試料における電圧印加時の透過光の様子を示す図、図１１（ｂ）はシプレイ株式会社製のレジストＬＣ−２００を用いて高さ１．５μｍの突起を形成し、次いでプラズマアッシングを１０秒間行って突起の表面張力を向上し、次いでＪＳＲ株式会社製のＪＡＬＳ−６８４をスピナー回転数２０００ｒｐｍとして回転塗布することにより配向膜を形成した試料における電圧印加時の透過光の様子を示す図である。なお、図１１（ａ）に示す試料は突起の表面張力は約４６ｍＮ／ｍであり、図１１（ｂ）に示す試料は突起の表面張力は６５ｍＮ／ｍであった。
【００３７】
図示するように、表面張力を向上していない図１１（ａ）の試料では突起間隙の一部において光の透過率が劣っている領域が存在しており配向膜の配向性に乱れがあることが判るが、表面張力を向上した図１１（ｂ）の試料ではこのような現象はみられなかった。また、電圧無印加時の光透過率についても同様の観察をした結果、表面張力を向上していない試料では突起上に配向膜がほとんど残っておらず突起部において光が透過していたが、表面張力を向上した試料ではこのような現象はみられなかった。
【００３８】
なお、本願発明者が検討した突起材料の範囲では、アッシング処理を行わない状態の表面張力は５０ｍＮ／ｍより低かった。また、表面張力を改善する効果は少しのアッシング処理によっても得られると考えられる。したがって、突起の表面張力が５０ｍＮ／ｍ以上になるように表面処理を行うことにより、上記効果を得ることができると考えられる。
【００３９】
図１２はアッシング処理による表面張力（表面エネルギー）の変化を示すグラフである。図中、「Ｓ１８０８」とあるのは突起材料としてシプレイ株式会社製のレジストＳ１８０８を用いた場合を、「ＬＣ−２００」とあるのはシプレイ株式会社製のレジストＬＣ−２００を用いた場合を示している。図示するように、５０ｍＮ／ｍ以上の表面張力を得るためには約１０秒程度のアッシングを行えばよいことがわかる（後述の実施例２及び比較例２を参照）。
【００４０】
また、紫外線照射、特に、エキシマＵＶを照射することにより、突起２８、５０の高さを低くすることなく表面張力を向上することができる。
また、配向膜３０、５２を形成した後のプリベーク時の温度を低く設定し、溶媒をゆっくりと飛ばすようにすれば、上記のような突起２８、５０の処理を行わずとも突起２８、５０上に配向膜３０、５２を残存させることができる。
【００４１】
図１３はプリベークの温度と光透過率の関係を示す図である。図１３（ａ）はプリベークを８０℃で行った場合、図１３（ｂ）はプリベークを３０℃で行った場合である。図示するように、プリベークを８０℃で行った試料では突起部において光が透過しており突起上の配向膜がほとんど残っていないが、プリベークを３０℃で行った試料ではこのような領域は存在せず突起部にも配向膜が十分残存していることが判る（後述の実施例３及び比較例３を参照）。このように、配向膜３０、５２形成後のプリベークの温度は、８０℃よりも低い温度、望ましくは５０℃以下に設定すればよい。
【００４２】
ＭＶＡ方式をはじめとする表面構造を用いて表示領域全面の配向を制御する液晶表示装置では、特に、配向膜面の液晶分子に与えるアンカリングエネルギーが液晶表示装置の輝度に大きく関与する。ＭＶＡ方式においても、間隙部の垂直配向規制力が強すぎると、まず、配向膜と液晶との界面近傍に位置する液晶分子が垂直のまま傾斜しにくくなり、それに伴いバルクの液晶分子も傾斜しにくくなる。そのため、透過率が飽和し始める電圧が高くなり、ひいては実駆動上の輝度及びコントラストの低下をもたらすことにもなる。
【００４３】
これを改善するためには、配向膜全体の配向規制力を一段階下げることが望ましい。
配向膜全体の配向規制力を弱める処理としては、上述の紫外線照射による方法や、純水洗浄を適用することができる。ラビング後洗浄のような純水洗浄を行えば、洗浄処理と同時に工程中に付着した異物を取り除くことができるので、製品の歩留まりを改善する上でもきわめて有効である（後述の実施例４を参照）。
【００４４】
紫外線照射により配向規制力を弱めるには、前述のように、短波長のエネルギーの高い紫外線を照射することが有効である。例えば、２５０ｎｍ付近の波長帯にピークをもつ光源、例えばショートアーク型のキセノン水銀ランプを利用することができる。なお、紫外線照射処理や純水洗浄処理の詳細な条件は、配向膜材料や必要とする垂直配向規制力などに応じて適宜調整することが望ましい。
【００４５】
このように、本実施形態によれば、ＭＶＡ方式の液晶表示装置において、突起が形成された領域上の配向膜の垂直配向規制力を、突起間隙部の垂直配向規制力に対して選択的に弱めることにより、突起上の液晶分子が電圧印加時に傾斜しやすくなるので、突起形成領域における透過光を増加することができる。すなわち、ＭＶＡ方式の液晶表示装置における輝度を改善することができる。
【００４６】
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、ＴＦＴ−ＬＣＤを例にとって本発明を説明したが、ＴＦＴ−ＬＣＤに限らず種々の液晶表示装置に適用することが可能である。すなわち、本発明は液晶分子の傾斜方向を規制する突起を設けた場合の不具合を改善すべく配向膜の垂直配向規制力に分布を持たせることを特徴とするものであり、このような突起を有する液晶表示装置であれば、例えば、単純マトリクス型のＬＣＤにおいても同様に適用することができる。
【００４７】
また、上記実施形態では、突起をジグザグ状に配置することにより、液晶分子の傾斜方向を４方向に規制したが、突起の配置パターンは上記実施形態に限定されるものではない。例えば、突起をストライプ状に配置し、液晶分子の傾斜方向を２方向に規制するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板の両方に突起を有する液晶表示装置に本発明を適用したが、必ずしも両方の基板に突起が形成されている必要はなく、一方の基板のみに突起が形成されている液晶表示装置であっても同様に適用することができる。
【００４８】
【実施例】
［実施例１］
突起材料としてシプレイ株式会社製のレジストＬＣ−２００を用い、突起高さ１．５μｍ、突起幅７．５μｍ、突起間隙１５μｍの突起を形成した。次いで、配向膜材料としてＪＳＲ株式会社製のＪＡＬＳ−２００８−Ｒ２を用い、突起上に微細な配向膜のない領域を設けて垂直配向規制力を弱めた配向膜を形成した。こうして、４分割ＭＶＡ評価セルを作成した。なお、セル厚は３．５μｍとした。
【００４９】
このように作成した評価セルについて配向状態を観察したところ、電圧無印加時には全体的に光漏れはなかった。また、５Ｖ印加時の配向状態では突起上の液晶分子は突起の走査方向に傾斜しており、画素全体において高い透過光量を得ることができた（図５（ｂ）参照）。
［比較例１］
実施例１と同様の突起材料及び配向膜材料を用い、突起部全体が配向膜で覆われた垂直配向規制力を均一とした評価セルを作成した。
【００５０】
このように作成した評価セルについて配向状態を観察したところ、電圧無印加時には実施例１の評価セルと同様に全体的に光漏れはみられなかった。しかしながら、５Ｖ印加時の配向状態においても突起上の液晶分子は垂直配向のままであり、突起形成領域において透過光が減少していた（図５（ａ）参照）。
［実施例２］
突起材料としてシプレイ株式会社製のレジストＬＣ−２００を用い、突起高さ１．５μｍ、突起幅７．５μｍ、突起間隙１５μｍの突起を形成した。次いで、アッシング処理を行い、突起の表面エネルギーを６０ｍＮ／ｍまで向上した。次いで、配向膜材料にＪＳＲ株式会社製のＪＡＬＳ−６８４を用い、突起を覆う配向膜を形成した。こうして、４分割ＭＶＡ評価セルを作成した。なお、セル厚は３．５μｍとした。
【００５１】
このように作成した評価セルについて配向状態を観察したところ、突起上配向は電圧無印加時に垂直配向、電圧印加時に突起の走査方向に傾斜する理想的な配向状態であった。
ＪＡＬＳ−６８４よりも垂直配向規制力の弱い材料ＪＡＬＳ−２０１６−Ｒ２についても表面エネルギーを６５ｍＮ／ｍまで上げたところ同様の配向状態を得ることができた。また、突起の材料にシプレイ株式会社製のＳ１８０１を代わりに用いた場合においてもほとんど同じ結果が得られた。
【００５２】
［比較例２］
実施例２の評価セルを、突起のパターニング後の処理（アッシング処理）を行わずに形成した。
この結果、電圧無印加時に既に突起上の液晶分子は水平配向しており、光漏れが生じていた。なお、このときのレジスト膜面の表面エネルギーを測定したところ、およそ４５ｍＮ／ｍであった。
【００５３】
また、スピンコートによる成膜に代えてＪＡＬＳ−６８４−Ｒ３を用いた印刷により配向膜を形成した場合にも同様の結果であった。
［実施例３］
突起材料としてシプレイ株式会社製のレジストＬＣ−２００を用い、突起高さ１．５μｍ、突起幅７．５μｍ、突起間隙１５μｍの突起を形成した。次いで、配向膜材料としてＪＡＬＳ−６８４を塗布し、３０℃のプリベークをホットプレート上で行い。配向膜を形成した。この配向膜の推奨焼成温度は８０℃である。また、間隙部の配向膜膜厚は４５ｎｍであった。こうして、４分割ＭＶＡ評価セルを作成した。なお、セル厚は３．５μｍとした。
【００５４】
このように作成した評価セルについて配向状態を観察したところ、電圧無印加時に突起上の液晶分子は垂直配向を維持しており、全体的に光漏れは生じていなかった。また、電圧印加時には突起の走査方向に傾斜する理想の配向状態であり、画素全体において高い透過光量を得ることができた（図１３（ｂ）参照）。
また、配向膜膜厚を１０〜２０ｎｍ程度厚く塗布した場合には５０℃の焼成温度であっても同様の配向状態を実現することができた。
【００５５】
［比較例３］
実施例３の評価セルを、配向膜のプリベーク温度を８０℃として作成した。
このように作成した評価セルについて配向状態を観察したところ、電圧無印加時において突起上の液晶分子はすでに水平配向しており、突起形成領域において光漏れが生じていた（図１３（ａ）参照）。
【００５６】
［実施例４］
突起材料としてシプレイ株式会社製のレジストＬＣ−２００を用い、突起高さ１．５μｍ、突起幅７．５μｍ、突起間隙１５μｍの突起を形成した。次いで、配向膜材料として粘性の高いＪＡＬＳ−６８４−Ｒ３を用い、突起部もある程度の厚みで配向膜により覆われるようにした。次いで、純水による超音波洗浄を２０分間行った。こうして、４分割ＭＶＡ評価セルを作成した。また、比較のため洗浄処理を行わない評価セルも作成した。なお、セル厚は３．５μｍとした。
【００５７】
このようにして作成した評価セルについて表示画素平均の透過光強度を測定した結果、洗浄処理を行うことにより、電圧５Ｖの印加時で約２２％の向上がみられた（図１４）。また、１５μｍのスポット系で間隙部中央及び突起部を分離して電圧５Ｖ印加時の透過光強度を波長スペクトル値にて測定した結果、洗浄処理を行うことにより、間隙部（図１５（ａ））も突起上（図１５（ｂ））も傾斜しやすくなったことが確認された。また、紫外線照射によっても同様の効果が得られた。
【００５８】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、液晶を駆動するための能動素子と、能動素子により駆動電圧が印加される画素電極と、画素電極上に形成され、駆動電圧を印加しないときに液晶分子を膜面に垂直な方向に配向する第１の配向膜とを有する第１の基板と；画素電極と対をなす共通電極と、共通電極上に形成され、駆動電圧を印加しないときに液晶分子を膜面に垂直方向に配向する第２の配向膜とを有する第２の基板と；第１の基板と第２の基板との間に封入された負の誘電率異方性をもつ液晶とを有する液晶表示装置であって、画素電極と第１の配向膜との間、及び／又は、共通電極と第２の配向膜との間に、駆動電圧を印加したときの液晶分子の傾斜方向を規制する突起を有し、第１の配向膜及び／又は第２の配向膜は、突起が形成された領域の垂直配向規制力が、突起が形成されていない領域の垂直配向規制力よりも弱められている液晶表示装置を構成するので、突起上の液晶分子を駆動電圧印加時に傾斜しやすくすることができる。これにより、突起形成領域における透過光を増加することができるので、すなわち、ＭＶＡ方式の液晶表示装置における輝度を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による液晶表示装置の構造を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態による液晶表示装置の構造を示す概略断面図である。
【図３】本発明による液晶表示装置及びその製造方法の原理を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態による液晶表示装置における液晶分子の傾斜の態様を示す図及び光透過率を示すグラフである。
【図５】突起上の垂直配向規制力を突起間隙部の垂直配向規制力よりも弱くした場合としない場合とにおける透過光の状態を示す写真を模写した図である。
【図６】本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図７】本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図８】本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図９】突起上の配向膜の膜厚を薄くした試料の断面形状を示すＴＥＭ像を模写した図である。
【図１０】配向膜が形成されていない微細な領域を突起上に形成した試料の断面形状を示すＴＥＭ像を模写した図である。
【図１１】突起の表面張力を変えた場合の透過光の状態を示す写真を模写した図である。
【図１２】アッシング処理による突起の表面張力の変化を示すグラフである。
【図１３】配向膜のプリベーク温度を変えた場合の透過光の状態を示す写真を模写した図である。
【図１４】洗浄を行った場合と行わない場合とにおける画素全体の光透過率の変化を示すグラフである。
【図１５】洗浄を行った場合と行わない場合とにおける突起間隙部及び突起部の光透過率の変化を示すグラフである。
【図１６】従来の液晶表示装置の構造及び動作を説明する図である。
【符号の説明】
１０…ガラス基板
１２…ＣＳ電極
１４…ゲートバスライン
１６…ゲート絶縁膜
１８…活性層
２０…ソース電極
２２…ドレインバスライン
２４…絶縁膜
２６…画素電極
２８…突起
３０…配向膜
４０…ガラス基板
４２…ブラックマトリクス層
４６…ＣＦ樹脂層
４８…コモン電極
５０…突起
５２…配向膜
６０…液晶材料
６２…液晶分子
【図１】
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【図２】
0003583627.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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