(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラビング布が巻回されたラビングローラーと基板の表面とが所定間隔になるように当該基板を支持し、前記ラビング布が前記基板の表面を擦るように当該基板又は前記ラビングローラーを移動させることにより、当該基板の表面にラビング処理を施す、
液晶表示素子の製造方法において、
前記ラビングローラーの回転軸に対して毛先が斜め（角度θ１）に揃った前記ラビング布を用意し、前記ラビングローラーの回転軸に対して前記基板の表面を斜め（角度θ１）に支持し、前記ラビング布が前記基板の表面を擦るように当該基板又は前記ラビングローラーを移動させる第一のラビング処理と、
前記ラビングローラーの回転軸に対して毛先が斜め（角度−θ２）に揃った前記ラビング布を用意し、前記ラビングローラーの回転軸に対して前記基板の表面を斜め（角度−θ２）に支持し、前記ラビング布が前記基板の表面を擦るように当該基板又は前記ラビングローラーを移動させる第二のラビング処理と、
を備えたことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項２】
前記第一のラビング処理における前記移動の方向と前記第二のラビング処理における前記移動の方向とが同一である、
請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項３】
前記角度θ１と前記角度−θ２との絶対値が等しい、
請求項１又は２記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４】
前記第一のラビング処理及び前記第二のラビング処理をそれぞれ複数回施す、
請求項１、２又は３記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項５】
前記角度θ１と前記角度−θ２との絶対値が０．０５°以上かつ４５°以下である、
請求項１、２、３又は４記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項６】
ラビング布が巻回されたラビングローラーと、このラビングローラーと基板の表面とが所定間隔になるように当該基板を支持する基板支持手段と、前記ラビング布が前記基板の表面を擦るように前記基板支持手段又は前記ラビングローラーを移動させる移動手段と、
を備えた液晶表示素子の製造装置において、
前記ラビング布は、前記ラビングローラーの回転軸に対して毛先が斜めに揃っており、
前記基板支持手段は、前記ラビング布の毛先が前記基板の表面に触れるように前記ラビングローラーの回転軸に対して当該基板を斜めに支持する、
液晶表示素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、文字、図形等を表示する表示装置、入射光の透過量が変化する調光装置、光シャッター等に利用される液晶表示素子の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液晶表示素子では、電極を有する一対の基板間に、ガラスファイバー・ビーズや樹脂製ビーズを散布することにより、液晶を狭持する基板間間隔を制御している。しかし、ビーズ等の散布では、厳密な基板間間隔の制御や外圧に対する変形を抑制することが困難である。そこで、フォトリソグラフィー等の手法を用いて、柱状又は壁状のスペーサを基板上に形成することが行われている（例えば、特開平１０−１６１１２５号公報）。
【０００３】
図４は、柱状又は壁状のスペーサを有する液晶表示素子に対する、従来の製造方法（ラビング処理）を示す断面図である。以下、この図面に基づき説明する。
【０００４】
基板１２上に配向膜２０が設けられ、配向膜２０上に柱状又は壁状のスペーサ１６が設けられている。ラビングローラー５０のラビング布５２は、ラビングローラー５０の回転軸５０ａに対して毛先５２ａが平行に揃っている。
【０００５】
ラビング処理は次のように行う。まずラビングローラー５０の回転軸５０ａと基板１２の表面１２ａとが平行になるように基板１２を支持し、ラビング布５２が基板１２の表面１２ａを擦るように基板１２を移動させることにより、基板１２の表面１２ａにラビング処理を施す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
柱状又は壁状のスペーサを有する液晶表示素子では、液晶材料とスペーサとの接触面が多いため、スペーサ界面と液晶材料との相互作用が問題となる。例えば、配向膜によって制御しようとする液晶の配向方向とスペーサによる配向方向とが異なると、液晶のスイッチング不良や配向不良又は長期に及ぶ配向変化等を生じる。したがって、スペーサの材質やその配向性が極めて重要となる。
【０００７】
上記特開平１０−１６１１２５号公報では、隔壁を覆うように配向膜を設け、隔壁の頭頂部を露出させることによって、一対の基板を接着させており、隔壁の側面が配向膜で覆われている。また、隔壁形成の前後又は配向膜形成後に配向処理（ラビング）を行っている。しかし、図４に示す従来のラビング処理では、隔壁の側面部分に配向制御性又は配向性を持たすことは困難である。つまり、スペーサは、高開口率化・高精細化の流れを受け、画素間に高さ及び幅ともに数μｍ程度で形成される。このような小さな柱状又は壁状の構造物の側面を、従来のラビング処理によってラビングすることは困難である。
【０００８】
【発明の目的】
本発明の目的は、柱状又は壁状のスペーサを備えるとともに、配向欠陥がなく高コントラストで、長期間安定な配向を有する液晶表示素子の製造方法及び製造装置を提供することにある。
【０００９】
【問題を解決するための手段】
本発明に係る液晶表示素子は、電極を有する一対の基板の少なくとも一方に柱状又は壁状のスペーサが突設され、一対の基板間にスペーサとともに液晶材料が狭持され、一対の基板の液晶材料を挟持する面にそれぞれラビング処理が施されたものである。そして、スペーサの側面にも、ラビング処理が施されたことを特徴としている。この場合、基板の液晶材料を挟持する面及びスペーサの側面に配向膜が設けられ、これらの配向膜にラビング処理が施されたものとしてもよい。又は、基板の液晶材料を挟持する面に配向膜が設けられ、この配向膜の上にスペーサが設けられ、配向膜にラビング処理が施されるとともにスペーサの側面に直にラビング処理が施されたものとしてもよい。本発明に係る液晶表示素子によれば、柱状又は壁状のスペーサの側面にもラビング処理を行っているので、これらのスペーサにおける配向欠陥がなくなる。したがって、高コントラストかつ長期間安定な配向を実現できる。
【００１０】
柱状又は壁状のスペーサは、フォトレジスト材料等の光反応性モノマーを用いた通常のフォトリソグラフィーの手法や印刷によって形成することができる。また、前述したように、スペーサが配向膜上に形成されても、スペーサ形成後に配向膜を塗布しても構わない。なお、スペーサは、開口率の面から、基板上の電極以外の位置に形成されていることが望ましい。
【００１１】
本発明に係る製造方法は、本発明に係る液晶表示素子を製造する方法であり、ラビング布が巻回されたラビングローラーと基板の表面とが所定間隔になるように基板を支持し、ラビング布が基板の表面を擦るように基板又はラビングローラーを移動させることにより、基板の表面にラビング処理を施すものである。そして、ラビングローラーの回転軸に対して毛先が斜め（角度θ１）に揃ったラビング布を用意し、ラビングローラーの回転軸に対して基板の表面を斜め（角度θ１）に支持し、ラビング布が基板の表面を擦るように基板又はラビングローラーを移動させる第一のラビング処理と、ラビングローラーの回転軸に対して毛先が斜め（角度−θ２）に揃ったラビング布を用意し、ラビングローラーの回転軸に対して基板の表面を斜め（角度−θ２）に支持し、ラビング布が基板の表面を擦るように基板又はラビングローラーを移動させる第二のラビング処理とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る製造装置は、本発明に係る液晶表示素子を製造する装置であり、ラビング布が巻回されたラビングローラーと、このラビングローラーと基板の表面とが所定間隔になるように基板を支持する基板支持手段と、ラビング布が基板の表面を擦るように基板支持手段又はラビングローラーを移動させる移動手段とを備えたものである。そして、ラビング布は、ラビングローラーの回転軸に対して毛先が斜めに揃っている。基板支持手段は、ラビング布の毛先が基板の表面に触れるように、ラビングローラーの回転軸に対して基板を斜めに支持する。
【００１３】
本発明に係る製造方法について、言葉を換えてもう一度説明する。本発明におけるラビング処理は、非スペーサ部及び柱状又は壁状のスペーサ側面を同時に行うことができる。この同時ラビング処理は、ラビング布の毛先がラビングローラーの回転軸方向に対して角度θ１で切り揃えられており、ラビング処理される基板がラビングローラーの回転軸に対して角度θ１傾けられてラビングされるラビング処理１と、ラビング布の毛先が角度θ１に対して逆方向の角度θ２で切り揃えられており、ラビング処理される基板が角度θ１の逆方向の角度θ２傾けられてラビングされるラビング処理２とを組み合わせて施すことにより実現できる。
【００１４】
ラビング処理１におけるラビング方向とラビング処理２におけるラビング方向とは、同一であることが望ましい。また、配向の均一性の点から、ラビング処理１における角度θ１とラビング処理２における角度θ２との絶対値が等しいことが好ましい。更に、ラビング処理１及びラビング処理２を複数回施すこともできる。この時、ラビング処理１及びラビング処理２を１セットとして繰り返しても、ラビング処理１を繰り返した後にラビング処理２を繰り返しても構わない。この時、ラビング処理１の回数とラビング処理２の回数とは等しいことが好ましい。ラビング処理１及びラビング処理２における角度θ１及び角度θ２の絶対値は、ラビング処理の均一性やラビング処理可能な基板の面積等の面から、０．０５°以上かつ４５°以下であることが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る液晶表示素子の実施形態を示す断面図であり、図１［１］は第一実施形態、図１［２］は第二実施形態である。以下、これらの図面に基づき説明する。
【００１６】
第一実施形態の液晶表示素子１０は、電極（図示せず）を有する一対の基板１２，１４の少なくとも一方（基板１２）に柱状又は壁状のスペーサ１６が突設され、基板１２，１４間にスペーサ１６とともに液晶材料１８が狭持され、基板１２，１４の液晶材料１８を挟持する面１２ａ，１４ａにそれぞれラビング処理が施されたものである。そして、スペーサ１６の側面１６ａにも、ラビング処理が施されたことを特徴としている。本実施形態では、基板１２，１４の液晶材料１８を挟持する面１２ａ，１４ａに配向膜２０，２２が設けられ、配向膜２０の上にスペーサ１６が設けられ、配向膜２０，２２にラビング処理が施されるとともにスペーサ１６の側面１６ａに直にラビング処理が施されている。
【００１７】
第二実施形態の液晶表示素子２４では、基板１２，１４の液晶材料１８を挟持する面１２ａ，１４ａ及びスペーサ１６の側面１６ａに配向膜２０’，２２’が設けられ、配向膜２０’，２２’にラビング処理が施されている。その他は、第一実施形態の液晶表示素子１０と同じである。
【００１８】
液晶表示素子１０，２４によれば、柱状又は壁状のスペーサ１６の側面にもラビング処理を行っているので、これらのスペーサ１６における配向欠陥がなくなる。したがって、高コントラストかつ長期間安定な配向を実現できる。
【００１９】
図２及び図３は本発明に係る製造方法の一実施形態を示し、図２［１］は第一のラビング処理を示す断面図、図２［２］は第二のラビング処理を示す断面図、図３は平面図である。ただし、図３ではスペーサ１６を他の部分よりも拡大して描いている。以下、これらの図面に基づき説明する。
【００２０】
本実施形態の製造方法は、本発明に係る液晶表示素子を製造する方法であり、ラビング布３０が巻回されたラビングローラー３２と基板１２の表面１２ｂとが所定間隔になるように基板１２を支持し、ラビング布３２が基板１２の表面１２ｂを擦るように基板１２又はラビングローラー３２を移動させることにより、基板１２の表面１２ｂにラビング処理を施すものである。
【００２１】
そして、ラビングローラー３２の回転軸３２ｂに対して毛先３０ａが斜め（角度θ１）に揃ったラビング布３０を用意し、ラビングローラー３２の回転軸３２ｂに対して基板１２の表面１２ｂを斜め（角度θ１）に支持し、ラビング布３０が基板１２の表面１２ｂを擦るように基板１２を移動させる第一のラビング処理と、ラビングローラー３２の回転軸３２ｂに対して毛先３０ａが斜め（角度−θ２）に揃ったラビング布３０を用意し、ラビングローラー３２の回転軸３２ｂに対して基板１２の表面１２ｂを斜め（角度−θ２）に支持し、ラビング布３０が基板１２の表面１２ｂを擦るように基板１２を移動させる第二のラビング処理とを備えている。
【００２２】
また、第一のラビング処理における基板１２の移動の方向１２１と第二のラビング処理における基板１２の移動の方向１２２とは、同一である。角度θ１と角度−θ２との絶対値は等しい。ここで、図面において、角度の正は反時計回り、角度の負は時計回りとする。第一のラビング処理及び第二のラビング処理は、それぞれ複数回施してもよい。
【００２３】
なお、基板１２の代りに、ラビングローラー３２を移動させてもよく、又は基板１２及びラビングローラー３２の両方を移動させてもよい。第一のラビング処理及び第二のラビング処理において、それぞれ別々のラビングローラー３２を用いてもよいし、同じラビングローラー３２を左右反転させて用いてもよい。
【００２４】
次に、図２及び図３を用いて、本発明に係る製造装置の一実施形態を説明する。
【００２５】
本実施形態の製造装置は、ラビング布３０が巻回されたラビングローラー３２と、ラビングローラー３２と基板１２の表面１２ｂとが所定間隔になるように基板１２を支持する基板支持手段（図示せず）と、ラビング布３０が基板１２の表面１２ｂを擦るように基板支持手段又はラビングローラー３２を移動させる移動手段（図示せず）とを備えたものである。ラビング布３０は、ラビングローラー３２の回転軸３２ｂに対して毛先３２ａが斜めに揃っている。基板支持手段は、ラビング布３０の毛先３０ａが基板１２の表面１２ｂに触れるように、ラビングローラー３２の回転軸３２ｂに対して基板１２を斜めに支持する。例えば、基板支持手段は把持具付きのテーブルであり、移動手段はこのテーブルを直線的に動かすモータ及びギヤ等である。
【００２６】
次に、本発明の実施形態を更に具体化した実施例について説明する。
【００２７】
（実施例１）
一対の電極を有する透明基板の一方に、フォトリソグラフィーによって、高さ２μｍの壁状スペーサを形成する。このスペーサ付基板ともう一方の基板とにスピンコートによって、ポリイミド配向膜を塗布する。ラビング布の毛先をθ１＝１°に切り揃え、基板設置ステージをラビング布の毛先を切り揃えた方向と同方向にθ１＝１°傾けたラビング装置にスペーサ付基板を設置し、ラビング（ラビング処理１）を２回行う（図２［１］参照）。その後、ラビング処理１におけるラビング布の毛先角度及び基板の傾きに対して逆方向にθ２＝１°傾け（図２［２］参照）、ラビング処理１と同方向にラビング（ラビング処理２）を２回行う。もう一方の基板に対して、通常のラビング処理をスペーサ付基板のラビング方向と同方向となるように２回行う。その後、両方の基板を貼り合わせ、液晶表示素子を作成する。続いて、作成した液晶表示素子に強誘電性液晶材料を真空注入する。この液晶表示素子を液晶材料の等方相温度まで加熱し、それから１℃／ｍｉｎで室温まで徐冷したところ、壁状スペーサ周辺にも光漏れのない均一な配向を得ることができた。
【００２８】
（実施例２）
一対の電極を有する透明基板にポリイミド配向膜を塗布する。一方の基板のポリイミド配向膜上に、フォトリソグラフィーによって高さ２μｍの壁状スペーサを形成する。この基板に対して、実施例１と同様に、ラビング布の毛先角度及び基板の傾きを３°とし、ラビング処理１及びラビング処理２を２回ずつ行う。もう一方の基板に対して、通常のラビング処理をスペーサ付基板のラビング方向と同方向となるように２回行う。その後、実施例１と同様に液晶表示素子を組立て、強誘電性液晶材料を注入する。この液晶表示素子を液晶材料の等方相温度まで加熱し、それから１℃／ｍｉｎで室温まで徐冷したところ、壁状スペーサ周辺にも光漏れのない均一な配向を得ることができた。
【００２９】
（比較例１）
実施例１と同様に、壁状スペーサ及びポリイミド配向膜を一対の電極を有する透明基板上に形成する。両方の基板に対して、通常のラビング処理を同方向となるように２回ずつ行う。その後、実施例１と同様に液晶表示素子を組立て、強誘電性液晶材料を注入する。この液晶表示素子を液晶材料の等方相温度まで加熱し、それから１℃／ｍｉｎで室温まで徐冷した。この液晶表示素子では、壁状スペーサ周辺に光漏れが生じていた。
【００３０】
なお、上記実施例１、２では、強誘電性液晶材料を用いているが、ネマチック液晶材料を用いた液晶表示素子等にも用いることができる。
【００３１】
本発明の液晶表示素子は、両方の基板が透明である光透過型のみならず、いずれか一方の基板が不透明な光反射型にも適用できる。液晶表示素子の構成としては、従来の技術が適用できる。電極としてはインジウム−スズ−オキサイド（ＩＴＯ）等が利用できるが、ポリピロール等の有機導電性薄膜も利用できる。また、使用する基板自身が導電性を有している場合は、基板を電極としても利用することもできる。光反射型の光反射材料又は光吸収材料が導電性を有している場合には、これらを電極としても利用することができる。電極は調光層と密着した状態で設置される。配向膜としては、ポリイミドが溶剤に溶け込んでいる可溶性タイプのポリイミド、焼成してポリイミド化する焼成タイプのポリイミド、又はポリアミド系合成樹脂等が利用できる。本発明に用いられる基板の材質は、ガラス、プラスチック、金属等である。また、カラーフィルターを有する基板を用いたり、顔料や色素等を基板中に分散させることによって、カラー化することができる。本発明の液晶表示素子は、薄層トランジスタ（ＴＦＴ）素子、メタル−インシュレーター−メタル（ＭＩＭ）素子などの能動素子と組み合わせて用いることも可能であり、用途に応じて単純マトリックスで駆動させることもできる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に係る液晶表示素子によれば、柱状又は壁状のスペーサの側面にもラビング処理を行っているので、これらのスペーサにおける光漏れや配向欠陥がなくなる。したがって、高コントラストかつ長期間安定な配向を実現できる。
【００３３】
本発明に係る製造方法及び製造装置によれば、ラビングローラーの回転軸に対して毛先が斜めに揃ったラビング布を用意し、ラビングローラーの回転軸に対して基板の表面を斜めに支持し、ラビング布が基板の表面を擦るように基板又はラビングローラーを移動させるので、柱状又は壁状のスペーサの側面にもラビング処理を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示素子の実施形態を示す断面図であり、図１［１］は第一実施形態、図１［２］は第二実施形態である。
【図２】本発明に係る製造方法の一実施形態を示し、図２［１］は第一のラビング処理を示す断面図、図２［２］は第二のラビング処理を示す断面図である。
【図３】本発明に係る製造方法の一実施形態を示す平面図である。
【図４】従来の製造方法（ラビング処理）を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，２４  液晶表示素子
１２，１４  基板
１２ａ，１４ａ  基板の液晶材料を挟持する面
１６  スペーサ
１６ａ  スペーサの側面
１８  液晶材料
２０，２０’，２２，２２’  配向膜
３０  ラビング布
３０ａ  ラビング布の毛先
３２  ラビングローラー
３２ｂ  ラビングローラーの回転軸
【図１】
0004604326.tif 000002
【図２】
0004604326.tif 000003
【図３】
0004604326.tif 000004
【図４】
0004604326.tif 000005