(57)【要約】【課題】  静電気の発生がなく、かつ量産に適した配向処理技術を用いた液晶表示パネル及びその製造方法を提供する。【解決手段】  ＴＦＴ基板２１上に、光照射によって性質が変化する配向膜２４を形成する工程と、配向膜２４に光を照射して配向性を付与する工程と、ＴＦＴ基板２１を用いて液晶表示パネルを作成する工程とを有する。一方向に長い複数のパターンを各パターンの長手方向が相互にほぼ平行になるように配置した形状を有する領域に光を照射する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、光照射によって性質が変化する配向膜を形成する工程と、
前記配向膜に光を照射して配向性を付与する工程と、
前記透明基板を用いて液晶表示パネルを作成する工程とを有し、
一方向に長い複数のパターンを各パターンの長手方向が相互にほぼ平行になるように配置した形状を有する領域に光を照射することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
【請求項２】
前記透明基板は、ＴＦＴ基板であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネルの製造方法。
【請求項３】
一対の透明基板と、
前記一対の透明基板のうち、少なくとも一方の透明基板の対向面側に形成された配向膜と、
前記一対の透明基板の間に挟持された液晶層とを有する液晶表示パネルであって、
前記配向膜の表面が平坦であり、
光を照射した領域の液晶分子は、特定の方向に配向することを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項４】
前記配向膜は、一方向に長い複数のパターンを各パターンの長手方向が相互にほぼ平行になるように配置した形状を有していることを特徴とする請求項３記載の液晶表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネル及びその製造方法に関し、特に少なくとも一方の基板面側で基板面に平行もしくは平行に近い配向をした液晶表示パネル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶分子を配向させる方法として、ラビング法、斜め蒸着法、及び回折格子法が知られている。
【０００３】
ラビング法は、基板の液晶層側の面に形成した配向膜に、ナイロン系もしくはビニル系の繊維を巻き付けたロールを特定の方向に擦りつける（ラビングする）方法である。この方法によると、ラビング処理時に１００Ｖ〜１０ｋＶ程度の静電気が発生する。静電気のために、基板表面上に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のアクティブ素子が破壊される場合がある。
【０００４】
斜め蒸着法は、ＳｉＯ等の無機膜を斜め方向から基板に蒸着する方法である。この方法によると、静電気の発生による素子の破壊を招くことはない。しかし、量産には不向きである。
【０００５】
回折格子法は、基板の表面に微細なストライプ状の溝を形成し、この溝に沿って液晶分子を配向させる方法である。この方法では、フォトリソグラフィを用いて基板全面をパターニングする必要がある。
【特許文献１】特開平４−７５２０号公報
【特許文献２】特開平６−１８８８５号公報
【特許文献３】特開平５−１２７１６４号公報
【特許文献４】特開平１−２１０９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、ラビング法はＴＦＴ等のアクティブ素子が形成されている基板の配向処理には不向きである。また、斜め蒸着法及び回折格子法は、量産性の点で不利である。
【０００７】
本発明の目的は、静電気の発生がなく、かつ量産に適した配向処理技術を用いた液晶表示パネル及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の液晶表示パネルの製造方法は、上記課題を解決するために、透明基板上に、光照射によって性質が変化する配向膜を形成する工程と、前記配向膜に光を照射して配向性を付与する工程と、前記透明基板を用いて液晶表示パネルを作成する工程とを有し、一方向に長い複数のパターンを各パターンの長手方向が相互にほぼ平行になるように配置した形状を有する領域に光を照射することを特徴としている。
【０００９】
本発明の液晶表示パネルの製造方法では、前記透明基板は、ＴＦＴ基板であることが好ましい。
【００１０】
本発明の液晶表示パネルは、上記課題を解決するために、一対の透明基板と、前記一対の透明基板のうち、少なくとも一方の透明基板の対向面側に形成された配向膜と、前記一対の透明基板の間に挟持された液晶層とを有する液晶表示パネルであって、前記配向膜の表面が平坦であり、光を照射した領域の液晶分子は、特定の方向に配向することを特徴としている。
【００１１】
本発明の液晶表示パネルでは、前記配向膜は、一方向に長い複数のパターンを各パターンの長手方向が相互にほぼ平行になるように配置した形状を有していることが好ましい。
【００１２】
上記の発明によれば、光照射によって性質が変化する配向膜に光を照射することにより、配向膜に配向性を付与することができる。また、配向膜表面のうち、一方向に長い複数のパターンを各パターンの長手方向が相互にほぼ平行になるように配置した形状を有する領域に光を照射することにより、配向膜に配向性を付与することができる。これらの方法により配向性が付与される理由は、以下のように考察される。
【００１３】
光を照射することにより、配向膜の表面エネルギが部分的に変化する。表面エネルギが変化する領域の形状は、直線偏光の偏光方向もしくは光が照射された領域の形状に依存し、面内において方向性を有するものと考えられる。液晶分子は表面エネルギが変化した領域の影響を受けて特定の方向に配向すると考えられる。
【００１４】
光を照射する領域の形状を、その長手方向に関して幅が単調に変化する形状とすることにより、光を照射する領域の形状に、その長手方向に関する指向性を持たせることができる。光を照射された領域の形状が長手方向に関して指向性を有するため、長手方向に沿って配向した液晶分子にプレチルトを付与することができると期待される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、配向膜にラビング処理を施すことなく配向処理することができる。ＴＦＴが形成された基板の配向処理を行う場合には、静電気の発生によるＴＦＴの破壊等を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１〜図３を参照して、本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は、第１の実施の形態による液晶表示パネルの部分断面図を示す。液晶表示パネルは、基板１０、２０、及び液晶層３０から構成されている。
【００１７】
基板１０は、透明基板１１の表面上にカラーフィルタ１２、透明電極１３及び配向膜１４がこの順番に積層されて構成されている。カラーフィルタ１２には、赤色の光を透過させる領域Ｒ、緑色の光を透過させる領域Ｇ、及び青色の光を透過させる領域Ｂが画定されている。透明電極１３及び配向膜１４は、基板のほぼ全面に形成されている。配向膜１４にはラビング処理が施され、配向性及びプレチルト角αが付与されている。
【００１８】
基板２０は、ＴＦＴ基板２１と配向膜２４から構成されている。ＴＦＴ基板２１には、図には示さないＴＦＴ、画素電極、及び配線が形成されている。配向膜２４は、ＴＦＴ基板２１のほぼ全面に形成されている。配向膜２４には、後述する方法で配向性が付与されている。
【００１９】
図２は、配向膜に配向性を付与する方法を説明するための配向処理装置の概略図を示す。配向処理装置は、エキシマレーザ光源４２、ビームアッテネータ４１、及び偏光子４０を含んで構成されている。図中、偏光子４０の左方には配向膜４４が形成された基板４５が、配向膜側の面を偏光子４０に向けて配置されている。
【００２０】
エキシマレーザ光源４２は、発光波長２４８ｎｍのＫｒＦレーザ光源である。エキシマレーザ光源４２から放射されたレーザ光は光軸４３に沿って伝搬し、ビームアッテネータ４１に入射する。ビームアッテネータ４１はレーザ光のフルーエンスを調整する。
【００２１】
ビームアッテネータ４１を透過したレーザ光は、偏光子４０に入射角５６．５°で入射する。偏光子４０は、昭和オプトロニクス製のＰＬ２４８である。偏光子４０を透過したレーザ光は直線偏光光になる。直線偏光されたレーザ光が、配向膜４４の表面に照射される。
【００２２】
上記配向処理装置を用い、配向膜４４の表面におけるフルーエンスを２５、２０、１５、１０、及び５ｍＪ／ｃｍ2 とし、繰り返し周波数３Ｈｚで１０００ショットの照射を行った。用いた基板４５は、透明電極付きガラス基板である。配向膜４４は、基板４５表面上に可溶性ポリイミド系配向膜材料（ＪＳＲ社製のＪＡＬＳ２１４）を塗布し、焼成して形成されたものである。
【００２３】
上記条件でレーザ光を照射した基板４５を用いてツイストネマチック（ＴＮ）型液晶パネルを作製し、屈折率を測定して液晶層の配向性を評価した。なお、レーザ光を照射した基板に対向する基板の配向膜はラビング処理されているものであり、プレチルト角は５°である。フルーエンスが１０ｍＪ及び５ｍＪのときに、良好な配向が得られていることがわかった。
【００２４】
直線偏光したレーザ光の照射によって配向膜に配向性を付与することができる理由は、以下のように考察される。図３は、直線偏光したレーザ光を照射して配向処理した基板及び配向膜の部分斜視図である。基板４５の表面上に配向膜４４が形成されている。配向膜４４に直線偏光したレーザ光を照射すると、配向膜４４の表面が改質され、部分的に表面エネルギの異なる領域４６が形成されると考えられる。表面エネルギの異なる領域４６の形状は、照射するレーザ光の偏光方向に依存し、図３に示すように、偏光方向に平行な方向に長くなるものと考えられる。
【００２５】
液晶分子は表面エネルギの異なる領域４６の影響を受けて、その長軸が領域４６の長手方向に沿うように配向するものと考えられる。すなわち、液晶分子は、照射光の偏光方向に平行な方向に配向する。
【００２６】
図１において、ＴＦＴ基板２１側の配向膜２４に、ラビング処理を施すことなく配向処理することができるため、静電気等によるＴＦＴの破壊を防止できる。また、ＴＦＴ基板２１と反対側の配向膜１４にラビング処理を施すことにより、配向性及びプレチルトを付与することができる。配向膜１４側の基板１０には、ＴＦＴ等のアクティブ素子は形成されていないため、ラビング処理による静電気の悪影響はない。
【００２７】
このように、ＴＦＴ基板側の配向膜にラビング処理を施すことなく、プレチルトを有する液晶表示パネルを作製することができる。なお、図１では、液晶分子がホモジニアス配列した場合を示したが、基板面に平行もしくは平行に近い配向をした他の配列の場合にも適用可能である。例えば、ツイストネマチック配列にも適用できるであろう。
【００２８】
上記第１の実施の形態では、波長２４８ｎｍのレーザ光を照射する場合を説明したが、他の波長のレーザ光でもよい。好ましくは、波長３００ｎｍ以下のレーザ光を照射する。レーザ光のフルーエンスは、配向膜のアブレーション閾値の１／２以下であることが好ましい。また、可溶性ポリイミド系の配向膜材料を用いた場合を説明したが、光照射によって表面が改質されるものであれば、他の配向膜材料を用いてもよい。
【００２９】
また、上記第１の実施の形態はＴＦＴ基板側の配向膜の配向処理を行う際に特に有効であるが、ＴＦＴ等のアクティブ素子が形成されていない基板上に形成された配向膜の配向処理にも適用可能である。例えば、単純マトリクス方式の液晶表示パネルの配向処理にも適用できるであろう。
【００３０】
次に、図４及び図５を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図４は、第２の実施の形態による配向処理方法を説明するための図である。透明基板５０の表面上に配向膜５１が形成されている。配向膜５１の材料は、上記第１の実施の形態で使用したものと同様のものである。配向膜５１の上に間隙を挟んでフォトマスク５４を平行配置する。フォトマスク５４は、ガラス基板５２とマスクパターン５３から構成されている。マスクパターン５３は、１μｍピッチの縞状パターンである。
【００３１】
フォトマスク５４を介して配向膜５１の表面に、ＫｒＦエキシマレーザ光を照射する。レーザ光のフルーエンスは１０ｍＪ／ｃｍ2 であり、繰り返し周波数３Ｈｚで２０００ショットの照射を行った。本実施の形態で用いたレーザ光は直線偏光光ではなく種々の偏光を含んだものである。
【００３２】
図４に示す方法でレーザ光を照射した基板を用いて、第１の実施の形態の場合と同様のＴＮ型液晶パネルを作製した。この液晶パネルの屈折率を測定して液晶層の配向性を評価した結果、良好な配向性を確認することができた。
【００３３】
上記第２の実施の形態では、ＫｒＦエキシマレーザ光を照射する場合を説明したが、低圧水銀灯からの紫外光を照射してもよい。ただし、低圧水銀灯からの紫外光は発散光であるため、フォトマスクと配向膜表面とを密着させることが好ましい。フォトマスクと配向膜表面とを密着させ、照射強度１０ｍＷ／ｃｍ2 、照射時間１〜５分の照射を行った。この結果、照射時間が２〜３分のときに良好な配向性が得られることがわかった。
【００３４】
図４に示す配向処理方法で配向性を付与できる理由は、以下のように考察される。縞状のフォトマスクを通してレーザ光もしくは紫外光を照射するため、配向膜表面の縞状の領域が改質される。この縞状の領域の表面エネルギは他の領域の表面エネルギと異なると考えられる。このため、第１の実施の形態の場合と同様に液晶分子が配向すると考えられる。
【００３５】
照射光の照射時間が好適な時間よりも短い場合は、配向膜表面の改質が十分に行われないため、良好な配向性を得られないものと考えられる。逆に、照射時間が好適な時間よりも長い場合は、縞状パターンの分解能が低下するため、良好な配向性を得られないものと考えられる。
【００３６】
第２の実施の形態では、縞状パターンのピッチを１μｍとしたが、必ずしも１μｍである必要はない。液晶分子の大きさから、ピッチは３μｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
図４では、直線状パターンがある方向に周期的に配列した形状を有するマスクパターンの場合を説明したが、必ずしも周期的に配列する必要はない。例えば、一方向に長い形状を有するパターンを各形状の長手方向が相互に平行になるように乱雑に配置したマスクパターン形状としてもよい。
【００３８】
次に、図５を参照して、第２の実施の形態の変形例を説明する。図５（Ａ）は、第２の実施の形態で使用したフォトマスクのマスクパターンの平面図を示す。図に示すように、ｙ軸方向に延在する直線状のパターンがピッチ１μｍでｘ軸方向に配列している。直線状パターンは、ｙ軸方向に関して指向性を有さないため、ｙ軸に平行に配向する液晶分子をチルトさせる作用はないと考えられる。これに対し、直線状パターンに指向性を持たせると、液晶分子をチルトさせる作用が働くと期待される。
【００３９】
図５（Ｂ）に示すように、ｙ軸の負の方向を向いた二等辺三角形がｙ軸に平行に連なった形状のマスクパターンとすると、各マスクパターンがｙ軸方向に関して指向性を有することになる。図５（Ｂ）では、各マスクパターンの二等辺三角形のｙ軸上の位置が揃っている場合を示したが、図５（Ｃ）に示すように、ｙ軸上の位置を揃えなくてもよい。また、二等辺三角形をｙ軸に平行に連ねなくても、各二等辺三角形の長手方向が一定の方向を向いていれば、図５（Ｄ）に示すように乱雑に配置してもよい。
【００４０】
図５（Ｂ）〜（Ｄ）では、指向性を有する形状として二等辺三角形を例に説明したが、その他の形状でもよい。マスクパターンの長手方向に関して、幅が単調に変化する形状を連ねた形状としてもよい。
【００４１】
上記実施の形態では、一方向に長い形状を有する複数の領域を基板全面においてほぼ平行に配置し、これらの領域に光照射する場合を示したが、微視的領域において平行配置し、巨視的領域においては、長手方向が乱雑な方向を向くようにしてもよい。このような配置とすることにより、マルチドメイン構造の液晶表示パネルを容易に作製することができる。
【００４２】
以上、実施の形態に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】液晶表示パネルの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による配向処理を行うための配向処理装置の概略図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による方法で配向処理を行った配向膜の表面エネルギ状態を説明するための基板の斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による配向処理方法を説明するための基板及びフォトマスクの断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態で使用するフォトマスクのマスクパターンの平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０、２０  基板
１１        ガラス基板
１２        カラーフィルタ
１３        透明電極
１４、２４  配向膜
２１        ＴＦＴ基板
３０        液晶層
４０        偏光子
４１        ビームアッテネータ
４２        エキシマレーザ光源
４３        光軸
４４        配向膜
４５        基板
４６        表面エネルギの異なる領域
５０        透明基板
５１        配向膜
５２        ガラス基板
５３        マスクパターン
５４        フォトマスク
【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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