(57)【要約】【課題】本発明は、パーソナル・コンピュータや各種計測機器等の表示部に用いられる液晶表示装置及びその製造方法及びそれに用いる製造装置に関し、良好な表示特性の得られる液晶表示装置及びその製造方法及びそれに用いる製造装置を提供することを目的とする。【解決手段】ＴＦＴ形成層２２がガラス基板６上に形成されたＴＦＴ基板２上に、配向膜形成材料を塗布し配向膜形成層２０’を形成する。次に、レーザ光をＴＦＴ基板２上の配向膜形成層２０’に照射する。配向膜形成層２０’の粒子が光トラップにより捕捉（保持）される。配向膜形成層２０’には、光の照射位置の移動方向に延びる複数の線状の凸部８０と凹部８１が形成される。次に、配向膜形成層２０’を焼成して硬化することにより、配向膜２０が形成される。【選択図】　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配向膜形成材料を基板上に塗布して配向膜形成層を形成し、
前記配向膜形成層の所定の照射位置にレーザ光を照射して、前記照射位置の前記配向膜形成層表面を光トラップにより隆起させ、
前記照射位置を前記配向膜形成層上で所定方向に移動させて、液晶分子を所定方向に配向させる線状の凸部を前記配向膜形成層表面に形成し、
前記配向膜形成層を硬化させて配向膜を形成すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記配向膜形成層の所定の照射位置にレーザ光を照射して、前記照射位置の前記配向膜形成層表面を光トラップにより隆起させ、セルギャップを保持する柱状スペーサを形成する工程をさらに有すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
配向膜形成層が表面に形成された基板が載置される照射ステージと、
前記配向膜形成層に照射されるレーザ光を射出する光源部と、
前記レーザ光を前記配向膜形成層の所定の照射位置に集光する集光部と、
前記照射位置を前記配向膜形成層に対して相対的に移動させる位置移動部と
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造装置。
【請求項４】
請求項３記載の液晶表示装置の製造装置において、
前記集光部は、前記レーザ光を複数に分割する機能をさらに有していること
を特徴とする液晶表示装置の製造装置。
【請求項５】
対向配置された一対の基板と、
前記基板間に封止された液晶と、
前記基板上に形成され、液晶分子を所定方向に配向させる配向膜と、
セルギャップを保持するために前記配向膜と同一の形成材料で形成された柱状スペーサと
を有することを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナル・コンピュータや各種計測機器等の表示部に用いられる液晶表示装置及びその製造方法及びそれに用いる製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、一対の基板と両基板間に封止された液晶とからなる。液晶層の電気光学的特性を制御するためには、液晶分子を特定の方向に配向させる必要がある。図１０は、従来の液晶表示装置の製造工程の一例を示している。図１０（ａ）に示すように、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）形成層１２２がガラス基板１０６上に形成されたＴＦＴ基板１０２上に、例えばポリイミド等の高分子樹脂を塗布して配向膜形成層１２０’を形成する。その後、配向膜形成層１２０’を焼成して硬化させる。同様に、図１０（ａ）では図示していないが、カラーフィルタ（ＣＦ；Ｃｏｌｏｒ　Ｆｉｌｔｅｒ）等１２３がガラス基板１０７上に形成された対向基板１０４上に配向膜形成層１２１’を形成し、焼成して硬化させる。
【０００３】
次に、両基板１０２、１０４上の配向膜形成層１２０’等の配向処理を行い、配向膜１２０、１２１を形成する。配向処理には、ラビング法と斜方蒸着法がある。例えばラビング法を用いた配向処理では、図１０（ｂ）に示すように、ナイロン系やビニル系の繊維等からなるラビング布１２４が巻き付けられたラビングローラ１２６を回転させ、配向膜形成層１２０’に対して所定の方向に擦り付ける。なお、斜方蒸着法を用いた配向処理では、例えば酸化シリコン（ＳｉＯｘ）等の無機材料を基板面に対して斜め方向から配向膜形成層１２０’表面に蒸着する。
【０００４】
次に、図１０（ｃ）に示すように、ＴＦＴ基板１０２の周囲にシール剤１３０を塗布し、セルギャップを保持するためにプラスチックボールやファイバ等のスペーサ１２８を基板１０２上に均一に散布する。次に、図１０（ｄ）に示すように、両基板１０２、１０４を貼り合わせる。その後、両基板１０２、１０４に液晶を注入して封止し、液晶表示装置が完成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ラビング法を用いた配向処理では、ラビング布１２４を配向膜形成層１２０’等に物理的に擦り付けるため、ラビング布１２４から発生した繊維クズが配向膜１２０、１２１に付着し、液晶が汚染されてしまうという問題が生じる。また、ラビング布１２４に異物が付着していると、配向膜１２０、１２１の表面にスクラッチ（ラビングすじ）が形成されてしまうという問題が生じる。さらに、ＴＦＴ基板１０２では、ラビング布１２４との摩擦により発生した静電気によって、ＴＦＴ素子が破壊されてしまうという問題が生じる。また、ラビング布１２４は耐久性が低いため、使用回数が増加すると配向膜１２０、１２１に付与される液晶分子の配向特性が劣化し、液晶分子の配向が製品毎に不均一になってしまうという問題が生じる。
【０００６】
一方、斜方蒸着法を用いた配向処理では上記の問題は生じないものの、工程処理能力が低く、実用的でないという問題が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、良好な表示特性の得られる液晶表示装置及びその製造方法及びそれに用いる製造装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、配向膜形成材料を基板上に塗布して配向膜形成層を形成し、前記配向膜形成層の所定の照射位置にレーザ光を照射して、前記照射位置の前記配向膜形成層表面を光トラップにより隆起させ、前記照射位置を前記配向膜形成層上で所定方向に移動させて、液晶分子を所定方向に配向させる線状の凸部を前記配向膜形成層表面に形成し、前記配向膜形成層を硬化させて配向膜を形成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達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置及びその製造方法及びそれに用いる製造装置について図１乃至図９を用いて説明する。図１は、本実施の形態による液晶表示装置の製造装置の構成を示している。図１に示すように、本実施の形態による液晶表示装置の製造装置である配向処理装置１は、配向膜形成層が表面に塗布形成されたＴＦＴ基板２が載置される照射ステージ３２と、配向膜形成層にレーザ光を照射する光源部３６と、光源部３６からのレーザ光を配向膜形成層の所定の照射位置に集光する集光部４４と、照射位置を配向膜形成層に対して相対的に移動させる位置移動部とを有している。
【００１０】
光源部３６は、例えば近赤外の波長を有するレーザ光を射出する発光部と、発光部からの光を平行光に変換するコリメータレンズとで構成されている。光源部３６から射出したレーザ光は、反射鏡３８、３９、４０でそれぞれ反射されて集光部４４に入射するようになっている。
【００１１】
集光部４４は、光ファイバグレーティングにより形成され、入射したレーザ光を複数に分割して射出する機能をさらに有している。図２は、集光部４４の概略構成を示す斜視図である。図２に示すように、集光部４４は、複数の光ファイバ６０が互いに並列して配設された第１の光ファイバ並設体６２と、複数の光ファイバ６１が互いに並列して配設された第２の光ファイバ並設体６３とが重ね合わされて形成されている。光ファイバ６０と光ファイバ６１とは、互いの延伸方向が交差するように配置されている。また、光ファイバ６０、６１の延伸方向は、照射ステージ３２に対してほぼ平行になっている。図２の上方から集光部４４に入射した光（図では矢印で示す）は、それぞれ光ファイバ６０、６１の並列方向に複数に分割されるとともに集光されて下方に射出するようになっている。これにより、照射ステージ３２上に載置されるＴＦＴ基板２表面には、マトリクス状に配置された複数の光スポットが形成される。
【００１２】
また、配向処理装置１は、配向処理対象のＴＦＴ基板２の載置位置を認識するために用いられるカメラ５０及び画像処理装置４８と、カメラ５０で撮影された画像を表示する表示装置（図示せず）とを有している。画像処理装置４８は、制御装置５２に接続されている。
【００１３】
照射ステージ３２には、位置移動部の操作アーム３４が取り付けられている。
操作アーム３４は、照射ステージ３２の位置を制御する位置制御装置５４に接続されている。位置制御装置５４は制御装置５２に接続され、制御装置５２からの制御信号に基づいて操作アーム３４へ所定の信号を出力するようになっている。
照射ステージ３２は、操作アーム３４により、載置面に平行なＸ−Ｙ方向及び載置面に垂直なＺ方向に移動可能になっている。
【００１４】
また、図示していないが、配向処理装置１は、照射ステージ３２の位置決めに用いるレーザ測長装置を有している。なお、配向処理装置１は、洗浄、配向膜印刷、配向処理及び焼成の各工程を連続的に処理できるようになっている。
【００１５】
次に、本実施の形態による液晶表示装置の製造方法について図３乃至図７を用いて説明する。図３は、本実施の形態による液晶表示装置の製造工程の一部を示す工程断面図である。図４は、本実施の形態による液晶表示装置の製造工程の一部を示すフローチャートである。まず、図３（ａ）に示すように、ＴＦＴ形成層２２等がガラス基板６上に形成されたＴＦＴ基板２上に、例えばポリイミド等の高分子樹脂（配向膜形成材料）を凸版印刷又はスピンナ等を用いて塗布し、配向膜形成層２０’を形成する。同様に、図３（ａ）では図示していないが、ＣＦ等２３がガラス基板７上に形成された対向基板４上に配向膜形成層を形成する（図４のステップＳ１）。
【００１６】
次に、図３（ｂ）に示すように、配向処理装置１を用いて配向膜形成層２０’の配向処理を行う。まず、照射ステージ３２上にＴＦＴ基板２を載置する。次に、光源部３６からレーザ光を照射する。光源部３６から照射されたレーザ光は、反射鏡３８、３９、４０でそれぞれ反射され、集光部４４に入射する。集光部４４に入射したレーザ光は、複数に分割されつつ集光されてＴＦＴ基板２上の配向膜形成層２０’に照射される。配向膜形成層２０’表面には、マトリクス状に配置された複数の光スポットが形成される。これにより、光スポット近傍の配向膜形成層２０’の粒子が光トラップ（光ピンセット）により捕捉（保持）される（図４のステップＳ２）。
【００１７】
図５は、光トラップにより粒子が捕捉された状態を示す模式図である。図５に示すように、集光部４４で集光された光は、粒子７０より図の上方で焦点を結んでいる。光線ａは、粒子７０に入射する際に屈折し、粒子７０から射出する際にさらに屈折する。これにより光線ａ上を進行する光の運動量が変化し、粒子７０には運動量を保存するように力Ｆａが生じる。同様に、光線ｂは、粒子７０に入射する際に屈折し、粒子７０から射出する際にさらに屈折する。これにより光線ｂ上を進行する光の運動量が変化し、粒子７０には力Ｆｂが生じる。粒子７０に入射する全ての光について同様の力が生じるため、粒子７０には重心から光の焦点方向に向かう力Ｆが生じる。すなわち、焦点が配向膜形成層２０’の上方に形成され、粒子７０に対して下向きに作用する重力等の力より大きい力Ｆが生じるようにすれば、光の照射位置の配向膜形成層２０’表面は上方に引っ張られて隆起する。これにより、配向膜形成層２０’表面には、マトリクス状に配列した高さ３〜４μｍ程度の複数の凸部が形成される。粒子７０は、大きいほど捕捉され易い。一方、粒子７０が大きくなると質量が増加し、粒子７０に作用する重力は大きくなる。このため、粒子７０は半径１〜１０μｍ程度が適している。レーザ照射条件としては、例えばレーザ光のパワー値として、約０．５〜５０ｍＪ／ｐｕｌｓｅ程度が適切である。ただし、粒子７０の大きさにより最大約２００ｍＪ／ｐｕｌｓｅ程度のパワー値が必要になる場合もある。
【００１８】
次に、照射ステージ３２をＸ−Ｙ方向に移動させ、光の照射位置をＴＦＴ基板２に対して相対的に移動させる（図４のステップＳ３）。図６は、照射位置をＴＦＴ基板２上で移動させた状態を示している。図６に示すように、照射位置が直線状に移動するに伴い、ＴＦＴ基板２上には直線状の凸部８０が形成される。なお、本例では照射ステージ３２を移動させているが、光源部３６側を移動させるようにしてもよい。
【００１９】
図７は、上記の配向処理が行われた配向膜形成層２０’の構成を示す部分拡大図である。図３（ｂ）及び図７に示すように、配向膜形成層２０’には、光の照射位置の移動方向に延びる複数の線状の凸部８０と凹部８１が形成される。次に、配向膜形成層２０’を焼成して硬化することにより、配向膜２０が形成される（図４のステップＳ４）。レーザ光の出力を調整し、又は照射ステージ３２をＺ方向に移動させることにより、線状の凸部８０の高さや幅を調整できる。また、光ファイバ６０、６１の太さや配置間隔等を調整することにより、線状の凸部８０を所望の幅及び間隔で形成できる。次に、図３（ｃ）に示すように、ＴＦＴ基板２の表面にスペーサ２８を散布する。また、ＴＦＴ基板２の周囲にシール剤３０を塗布する。シール剤３０は、スクリーン印刷方式又はディスペンサ方式により塗布される。次に、図３（ｄ）に示すように、両基板２、４を貼り合せる。その後、両基板２、４間に液晶を注入して封止し、液晶表示装置が完成する。
【００２０】
本実施の形態によれば、光トラップを利用し、非接触で配向膜２０表面に凹凸を形成しているため、従来のラビング法で発生していた繊維くずによる配向膜不良を防止できるとともに、静電気によるＴＦＴ素子の破壊を防止できる。さらに、基板面内に多様な凹凸パターンを容易に形成することができるため、視野角の向上等にも効果がある。
【００２１】
次に、本実施の形態による液晶表示装置及びその製造方法の変形例について図８及び図９を用いて説明する。図８は、本変形例による液晶表示装置の構成を示している。図８に示すように、本変形例によるＴＦＴ基板２は、配向膜と同一の形成材料により形成された柱状スペーサ８２を有している。同様に、対向基板４は、配向膜と同一の形成材料により形成された柱状スペーサ８３を有している。
両基板２、４に形成された柱状スペーサ８２、８３により、セルギャップが保持されている。
【００２２】
次に、本変形例による液晶表示装置の製造方法について説明する。図９は、本変形例による液晶表示装置の製造工程の一部を示す工程断面図である。まず、図９（ａ）に示すように、ＴＦＴ形成層２２がガラス基板６上に形成されたＴＦＴ基板２上に、例えばポリイミド等の高分子樹脂を凸版印刷又はスピンナ等を用いて塗布し、配向膜形成層２０’を形成する。同様に、図９（ａ）では図示していないが、ＣＦ等２３がガラス基板７上に形成された対向基板４上に配向膜形成層２１’を形成する。
【００２３】
次に、配向処理装置１を用いて配向膜形成層２０’の配向処理を行う。続いて、図９（ｂ）に示すように、配向処理装置１のレーザ光の照射出力やＺ方向への移動距離を調整することにより、配向膜形成層２０’を例えば５〜７μｍ程度隆起させ、柱状スペーサ８２を形成する。なお、光トラップが発生するレーザ光をあらかじめパターニングされたフォトマスクを介して配向膜形成層２０’に照射し、一括して凸部を形成してもよい。その後、配向膜形成層２０’を焼成して硬化させ、配向膜２０を形成する。次に、図９（ｃ）に示すように、ＴＦＴ基板２の周囲にシール剤３０を塗布する。その後、両基板２、４を貼り合せ、両基板２、４間に液晶を注入して封止し、液晶表示装置が完成する。
【００２４】
本変形例によれば、上記実施の形態と同様の効果が得られるとともに、スペーサ及びスペーサ散布工程が不要となるため、液晶表示装置のセルギャップ不良が減少し、製造コストが低減する。
【００２５】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、単純マトリクス型の液晶表示装置にも適用できる。
【００２６】
また、上記実施の形態では、透過型の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、反射型や半透過型等の他の液晶表示装置にも適用できる。
【００２７】
以上説明した実施の形態による液晶表示装置及びその製造方法及びそれに用いる製造装置は、以下のようにまとめられる。
（付記１）
配向膜形成材料を基板上に塗布して配向膜形成層を形成し、
前記配向膜形成層の所定の照射位置にレーザ光を照射して、前記照射位置の前記配向膜形成層表面を光トラップにより隆起させ、
前記照射位置を前記配向膜形成層上で所定方向に移動させて、液晶分子を所定方向に配向させる線状の凸部を前記配向膜形成層表面に形成し、
前記配向膜形成層を硬化させて配向膜を形成すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【００２８】
（付記２）
付記１記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記配向膜形成層の所定の照射位置にレーザ光を照射して、前記照射位置の前記配向膜形成層表面を光トラップにより隆起させ、セルギャップを保持する柱状スペーサを形成する工程をさらに有すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【００２９】
（付記３）
配向膜形成層が表面に形成された基板が載置される照射ステージと、
前記配向膜形成層に照射されるレーザ光を射出する光源部と、
前記レーザ光を前記配向膜形成層の所定の照射位置に集光する集光部と、
前記照射位置を前記配向膜形成層に対して相対的に移動させる位置移動部と
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造装置。
【００３０】
（付記４）
付記３記載の液晶表示装置の製造装置において、
前記集光部は、前記レーザ光を複数に分割する機能をさらに有していること
を特徴とする液晶表示装置の製造装置。
【００３１】
（付記５）
付記４記載の液晶表示装置の製造装置において、
前記集光部は、複数の第１の光ファイバが互いに並列して配設された第１の光ファイバ並設体と、複数の第２の光ファイバが前記第１の光ファイバに対して交差して互いに並列して配設された第２の光ファイバ並設体とを有していること
を特徴とする液晶表示装置の製造装置。
【００３２】
（付記６）
対向配置された一対の基板と、
前記基板間に封止された液晶と、
前記基板上に形成され、液晶分子を所定方向に配向させる配向膜と、
セルギャップを保持するために前記配向膜と同一の形成材料で形成された柱状スペーサと
を有することを特徴とする液晶表示装置。
【００３３】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、良好な表示特性の得られる液晶表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造装置の集光部の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】光トラップにより粒子が捕捉された状態を示す模式図である
【図６】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造装置を用いて基板上に線状の凸部が形成される状態を示す図である。
【図７】配向膜形成層の構成を示す部分拡大図である。
【図８】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の構成の変形例を示す図である。
【図９】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造方法の変形例を示す図である。
【図１０】従来の液晶表示装置の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
１　配向処理装置
２　ＴＦＴ基板
４　対向基板
６、７　ガラス基板
２０、２１　配向膜形成層
２２　ＴＦＴ形成層
２３　ＣＦ等
３２　照射ステージ
３４　操作アーム
３６　光源部
３８、３９、４０　反射鏡
４４　集光部
４８　画像処理装置
５０　カメラ
５２　制御装置
５４　位置制御装置
５８　筐体
６０、６１　光ファイバ
６２、６３　光ファイバ並設体
７０　粒子
８０　凸部
８１　凹部
８２　柱状スペーサ
【図１】
2004061691.tif 000003
【図２】
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【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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