(57)【要約】【課題】反射領域および透過領域における液晶の配向性を向上させ、表示品質を高めることができる液晶表示装置の製造方法を提供する。また、フォトスペーサを採用する場合においても、フォトスペーサに影響を与えることなく液晶の配向性を向上させることができる液晶表示装置の製造方法を提供する。【解決手段】画素内に反射領域および透過領域とが並列に配置された第１基板１０Ａにフォトスペーサ２２を形成した後に配向膜１１を塗布し、配向膜１１に対し配向膜１１に吸収される波長帯域の紫外光を照射して、配向膜１１の配向処理を行い、第１基板１０Ａに対し第２基板１０Ｂを所定の基板間隔をもって貼り合わせ、第１基板１０Ａおよび第２基板１０Ｂの間に液晶を注入し、配向制御力により液晶分子が配向された液晶層を形成する。【選択図】図１１
2005010411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１基板および第２基板のいずれかと液晶層との間に配向膜が形成され、画素内に反射領域および透過領域とが並列に配置された液晶表示装置の製造方法であって、
少なくとも前記第１基板および前記第２基板のいずれかに前記配向膜を形成する工程と、
前記配向膜に対し、前記配向膜に吸収されて配向制御力を与えるのに必要な反応を前記配向膜に起こさせる波長帯域の紫外光を照射して、前記配向膜の配向処理を行う工程と、
前記第１基板と前記第２基板を所定の基板間隔をもって貼り合わせる工程と、
前記第１基板と前記第２基板の間に液晶を注入し、前記配向制御力により液晶分子が配向された前記液晶層を形成する工程と
を有する液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１基板と前記第２基板を所定の基板間隔をもって貼り合わせる工程の前に、
少なくとも前記第１基板および前記第２基板のいずれかに、前記基板間隔を規定するスペーサ用層を形成する工程と、
前記スペーサ用層を加工してスペーサを形成する工程と
をさらに有する請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１基板と前記第２基板を所定の基板間隔をもって貼り合わせる工程の前に、前記第１基板と前記第２基板の少なくとも一方に、前記基板間隔を規定するスペーサを散布する工程をさらに有する
請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記配向膜の配向処理を行う工程において、前記配向膜の反応による副生成物の成長を促進する波長帯域の光を遮蔽した前記紫外光を照射する
請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記配向膜を形成する工程において、紫外線反応型樹脂を含む前記配向膜を形成する
請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記紫外光は、第１の紫外光と第２の紫外光を含み、
前記配向膜の配向処理を行う工程は、
前記第１の紫外光を前記配向膜に照射して、当該配向膜に前記液晶の配列方向への規制力を与える工程と、
前記第２の紫外光を前記配向膜に照射して、照射方向に応じて前記液晶のプレティルト角発現を与える工程と
を有する請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
少なくとも第１基板および第２基板のいずれかと液晶層との間に配向膜が形成された液晶表示装置の製造方法であって、
第１基板および第２基板のいずれかにスペーサ用層を形成する工程と、
前記スペーサ用層を加工してスペーサを形成する工程と、
少なくとも前記第１基板および前記第２基板のいずれかに前記配向膜を形成する工程と、
前記配向膜に対し、前記配向膜に吸収されて配向制御力を与えるのに必要な反応を前記配向膜に起こさせる波長帯域の紫外光を照射して、前記配向膜の配向処理を行う工程と、
前記第１基板と前記第２基板を所定の基板間隔をもって貼り合わせる工程と、
前記第１基板と前記第２基板の間に液晶を注入し、前記配向制御力により液晶分子が配向された前記液晶層を形成する工程と
を有する液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】
前記配向膜の配向処理を行う工程において、前記配向膜の反応による副生成物の成長を促進する波長帯域の光を遮蔽した前記紫外光を照射する
請求項７記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記配向膜を形成する工程において、紫外線反応型樹脂を含む前記配向膜を塗布する
請求項７記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記紫外光は、第１の紫外光と第２の紫外光を含み、
前記配向膜の配向処理を行う工程は、
前記第１の紫外光を前記配向膜に照射して、当該配向膜に前記液晶の配列方向への規制力を与える工程と、
前記第２の紫外光を前記配向膜に照射して、照射方向に応じて前記液晶のプレティルト角発現を与える工程と
を有する請求項７記載の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、液晶表示装置の製造方法に関し、例えば、反射型表示と透過型表示とが併用される液晶表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄型で低消費電力であるという特徴を生かして、幅広い電子機器の表示装置として用いられている。例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション用の表示装置、携帯情報端末（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ  ：ＰＤＡ）、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の液晶表示装置を用いた電子機器がある。
【０００３】
このような液晶表示装置には、大きく分けてバックライトと呼ばれる内部光源からの光の透過と遮断とを液晶パネルで制御して表示を行う透過型の液晶表示装置と、太陽光等の外光を反射板等で反射して、この反射光の透過と遮断とを液晶パネルで制御して表示を行う反射型がある。
【０００４】
ところで、近年、透過型、反射型の表示装置の双方の問題点を解消して、屋内外を問わず表示可能な液晶表示装置として、透過型表示と反射型表示との両方を一つの液晶パネルで実現する反射透過併用型の液晶表示装置が提案されている（特許文献１参照）。この併用型の液晶表示装置では、周囲が明るい場合には周囲光の反射によって表示を行い、周囲が暗い場合には、バックライトの光によって表示を行う。
【０００５】
一方で、透過型、反射型、および併用型の液晶表示装置において、セルギャップのばらつきに起因するユニフォーミティ対策として、スペーサの散布方式に代わりフォトスペーサを設ける検討が進められている。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２９５５２７７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、併用型の液晶表示装置の製造過程における配向工程は、依然として布を巻き付けたドラムを回転させ基板表面を機械的に擦るラビング法にて実施されているため、画素内の透過領域と反射領域との間に生ずる段差により、凹部に繊維が入り込めず配向性を悪化させていた。
【０００８】
また、特に併用型の液晶表示装置においてはセルギャップのばらつきが顕著な表示むらとなることから、ギャップ精度を向上させるために、スペーサの散布方式に代わりフォトスペーサを設ける方法が検討されている。
【０００９】
しかしながら、フォトスペーサを採用した場合には、従来のラビング法ではフォトスペーサの倒れが生じやすく、またフォトスペーサ周辺部の微小領域に配向乱れが生じ、表示素子内にマイクロドメインによる欠陥が発生し著しく表示品質を低下させていた。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、反射領域および透過領域における液晶の配向性を向上させ、表示品質を高めることができる液晶表示装置の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、基板上でスペーサを加工して作製する場合においても、スペーサに影響を与えることなく液晶の配向性を向上させることができ、基板間隔の均一性および表示品質を高めることができる液晶表示装置の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置の製造方法は、少なくとも第１基板および第２基板のいずれかと液晶層との間に配向膜が形成され、画素内に反射領域および透過領域とが並列に配置された液晶表示装置の製造方法であって、少なくとも前記第１基板および前記第２基板のいずれかに配向膜を形成する工程と、前記配向膜に対し、前記配向膜に吸収されて配向制御力を与えるのに必要な反応を前記配向膜に起こさせる波長帯域の紫外光を照射して、前記配向膜の配向処理を行う工程と、前記第１基板と前記第２基板を所定の基板間隔をもって貼り合わせる工程と、前記第１基板と前記第２基板の間に液晶を注入し、前記配向制御力により液晶分子が配向された液晶層を形成する工程とを有する。
【００１２】
上記の本発明の液晶表示装置の製造方法では、少なくとも第１基板および第２基板のいずれかに配向膜を形成した後に、配向膜に対し紫外光を照射して、配向膜の配向処理を行っている。紫外光が照射されると、配向膜に有効に吸収されて必要な反応が配向膜に起こることにより、配向膜に配向制御力が与えられる。
従って、第１の基板あるいは第２の基板のいずれかにおいて、画素内の反射領域および透過領域間で段差があるような場合であっても、所定の紫外光の照射により全ての領域の配向膜の配向処理が有効に施される。その結果、反射領域および透過領域に存在する液晶分子は、上記の配向膜の配向制御力により有効に配向される。
【００１３】
上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置の製造方法は、少なくとも第１基板および第２基板のいずれかと液晶層との間に配向膜が形成された液晶表示装置の製造方法であって、第１基板および第２基板のいずれかにスペーサ用層を形成する工程と、前記スペーサ用層を加工してスペーサを形成する工程と、少なくとも前記第１基板および前記第２基板のいずれかに前記配向膜を形成する工程と、前記配向膜に対し、前記配向膜に吸収されて配向制御力を与えるのに必要な反応を前記配向膜に起こさせる波長帯域の紫外光を照射して、前記配向膜の配向処理を行う工程と、前記第１基板と前記第２基板を所定の基板間隔をもって貼り合わせる工程と、前記第１基板と前記第２基板の間に液晶を注入し、前記配向制御力により液晶分子が配向された前記液晶層を形成する工程とを有する。
【００１４】
上記の本発明の液晶表示装置の製造方法では、いずれかにスペーサ層が形成された第１基板あるいは第２基板に配向膜を塗布した後に、配向膜に対し紫外光を照射して、配向膜の配向処理を行っている。所定の紫外光が照射されると、配向膜に有効に吸収されて必要な反応が配向膜に起こることにより、配向膜に配向制御力が与えられる。
従って、配向処理を行う第１基板あるいは第２基板のいずれかに、スペーサ層が形成されていても、スペーサ層の倒れを生じさせることなく、スペーサ層の近傍を含めた全ての領域の配向膜の配向処理が有効に施される。その結果、基板間に介在する液晶分子は、上記の配向膜の配向制御力により有効に配向される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の液晶表示装置の製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
本実施形態では、画素内に透過領域と反射領域とを有する併用型の液晶表示装置あるいはフォトスペーサを採用する液晶表示装置の製造において、液晶の配向を規制する配向膜への配向処理を紫外光を照射して行うものである。液晶表示装置の製造プロセスの説明に移る前に、まず、本実施形態で用いる光配向処理の方法および装置の一例について詳細に説明する。
【００１７】
図１（ａ）は、本実施形態に係る液晶表示装置の製造に適用される光配向処理を実現する照射ユニットの一例の概略構成図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）を側面から見た構成図である。図２は、照射ユニットの光源の発光原理およびプロセスを説明するための図である。
【００１８】
図１に示す照射ユニット１は、大別して光源２と光学系３とを有する。
光源２は、例えばマイクロ波を発生するマグネトロン４と、マイクロ波により励起される水銀等の発光成分が充填された円筒形状のバルブ５と、光出射側とは反対側においてバルブ５を包囲する半円筒形状の反射鏡６とを有する。また、図２に示すように、イグナイター７が設置されている。
【００１９】
バルブ５内には、水銀およびその他の発光成分が充填されており、後述するように配向膜の材料の吸収特性に合わせた波長帯域の光を発光するように発光成分が調整される。
【００２０】
マグネトロン４は、バルブ５に充填された水銀等の発光成分を励起するマイクロ波を発生する。マグネトロン４により発生されるマイクロ波の周波数は、例えば２．４５ＭＨｚである。
【００２１】
反射鏡６は、バルブ５から発せられた光を反射して、照射される光を均一化かつ平行化させる。イグナイター７は、始動用に設置されており、バルブ５内の発光成分に光子（フォトン）を照射することにより、紫外光の立ち上がりを促進する。
【００２２】
図２に示すように、光源２の発光プロセスとしては、まず、マグネトロン４から例えば２．４５ＭＨｚのマイクロ波が発生され、イグナイター７より光子が照射される。発生したマイクロ波ＭＷは、反射鏡６内へ到達し、バルブ５に充填された水銀等の発光成分に吸収されて、水銀等の発光成分が励起され、紫外線を発光する。このとき、イグナイター７から照射されたフォトンも発光成分に吸収されて紫外光の立ち上がりを促進することにより、均一な紫外線が発光されることとなる。
【００２３】
上記の光源は、電極を用いない無電極放電型ランプである。この光源を備えた照射ユニット１は、例えば６ｋＷ程度の高いパワーを有し、電極を用いないため寿命が３０００時間以上と非常に長い利点がある。さらに、寿命到達まで出射される光の強度減衰がなく、照射均一性が良好である。また、後述するように、連結による大型化が可能である。
【００２４】
図３は、照射ユニット１の光学系３の概略構成図である。
図３に示すように、光学系３は、バルブ５により発光され反射鏡６により反射された光（偏光）を所定のビーム形状に成形するアパーチャ１２と、２７０ｎｍ以下の波長領域の光をカットするカットフィルタ１３と、紫外光ＬのＳ偏光のみを反射させるブリュースターミラー１４と、光を遮蔽して照射領域を規定する遮蔽板１５，１６とを有する。
【００２５】
カットフィルタ１３は、上記したように２７０ｎｍ以下の波長領域の光を遮蔽する。これは、紫外線配向処理に用いられる後述する紫外線反応型のポリイミド等の有機高分子化合物は、短波長領域の光を照射すると配向制御力を与えるのに必要な反応以外の反応をも起こさせて副生成物を増加させ、信頼性や光学的特性に影響が出る恐れがあるからである。光学的な特性に影響が出ると、表示パネルとしての透過率や色度に影響を及ぼしてしまう。
【００２６】
ブリュースターミラー１４は、光源２からの入射光に対してブリュースター角（偏光角）だけ傾斜させて設置され、光源２からの入射光Ｌを反射してＳ偏光からなる反射光を出射する。
【００２７】
遮蔽板１５は、光源２からの入射光Ｌのうち、ブリュースターミラー１４により反射されずに基板１０へ向けて照射される第２照射領域ＬＡ２を規定する。この第２照射領域ＬＡ２における紫外光は、光源２からの光と同じ、すなわちＳ偏光成分とＰ偏光成分とを有する光となる。
【００２８】
遮蔽板１６は、ブリュースターミラー１４により反射されたＳ偏光が照射される第１照射領域ＬＡ１を規定し、かつ、ブリュースターミラー１４により反射されずに基板１０へ向けて照射される第２照射領域ＬＡ２を規定する。
【００２９】
上記の照射ユニット１により紫外線配向処理が行われる基板１０上には、後述する紫外線反応型の配向膜１１が塗布されている。配向膜１１が塗布された基板１０は、図中矢印方向に所定の速度で移動するステージ８に搭載されて、照射ユニット１により形成される第１照射領域ＬＡ１および第２照射領域ＬＡ２を通過することとなる。ステージ８の表面は、反射防止加工が行われていることが好ましい。
【００３０】
配向膜１１が塗布された基板１０が、Ｓ偏光成分のみからなる第１照射領域ＬＡ１に曝されることにより、例えば、偏光方向に垂直な液晶の配列方向となるような配向制御力が配向膜１１に与えられる。
【００３１】
次に、配向膜１１が塗布された基板１０が、Ｓ偏光成分およびＰ偏光成分をもつ第２照射領域ＬＡ２に曝されることにより、配向膜１１への光の入射方向に沿った、液晶分子のプレティルト角が配向膜１１に与えられる。
【００３２】
以上のように、上記の光配向処理では、基板等を回転させることなく、一定の方向に基板を搬送させて、第１の照射領域ＬＡ１および第２の照射領域ＬＡ２に通過させるのみで、液晶の配列およびプレティルト角の発現を含めた配向を制御することができる。
【００３３】
本実施形態に係る液晶表示装置の製造に適用される照射ユニットは、小型の液晶パネルから大型の液晶パネルの全てに制限なく対応可能である。図４および図５は、これらを説明するための図である。
【００３４】
図４（ａ）では、光源２および光学系３をもつ１つの照射ユニット１の照射領域ＬＡに入る範囲の寸法の基板１０に対し光配向処理を行う状態を示している。この場合には、１つの照射ユニット１により基板１０の全領域に対して光配向処理を行うことが可能である。
【００３５】
図４（ｂ）には、一つの照射ユニット１の照射領域ＬＡを越える中型から大型の基板１０を照射する状態を示している。この場合、複数の照射ユニット１を多連化する。具体的には、基板１０の一辺の長さに相当するだけ照射ユニット１を並べる。これにより、大きな基板１０を搭載したステージを所定の速度で移動させて（図４の矢印方向）大きな基板１０をスキャニングさせることにより、大きな基板１０の全領域に対して光配向処理を行うことができる。
【００３６】
また、本実施形態に係る液晶表示装置の製造に適用される照射ユニットでは、工程処理能力を向上させることも可能である。図５（ａ）および図５（ｂ）は、これらを説明するための図である。
【００３７】
図５（ａ）に示すように、基板１０の一辺が照射領域ＬＡ内に入るように、基板１０の一辺に沿って５つの照射ユニット１を連結させている状態を想定する。この場合では、配向膜を十分反応させるために必要なエネルギー（積算光量）に応じて、基板１０を図中矢印方向に所定の速度Ｕ１で移動させる必要がある。
【００３８】
これに対し、図５（ｂ）に示すように、５つの連結した照射ユニット１を基板１０の進行方向に３段配置することにより、３回基板１０を照射することになるため、ステージによる基板１０の送り速度Ｕ２を上記速度Ｕ１の３倍にすることが可能となり、基板１０への光配向処理のスループットを向上させることができる。なお、図５（ｂ）では、３段の例について示しているが、何段でも配置可能である。
【００３９】
上記の照射ユニット１により光配向処理される配向膜の構造の一例を図６（ａ）に示し、図６（ａ）に示す配向膜のＵＶ吸収スペクトルを図６（ｂ）に示す。
【００４０】
図６（ａ）に示す配向膜は、紫外線反応（分解）型ポリイミドであり、脂環式部分と芳香族部分を含む半芳香族ポリイミドである。図６（ｂ）に示すように、この紫外線反応型ポリイミドは、３００ｎｍ以下の波長領域の光の吸光度が高いことがわかる。すなわち、この配向膜を十分に反応させるためには、３００ｎｍ以下の波長領域の光の強度が高い光源を用いると有利である。
【００４１】
図７は、本実施形態に係る液晶表示装置の製造において適用される無電極放電型の照射ユニットにより照射される光のスペクトル分布である。図７では、本実施形態に使用する光のスペクトル分布ＳＰ１（図中、実線で示す）の他に、比較例として水銀ランプのスペクトル分布ＳＰ２（図中、破線で示す）を示している。
【００４２】
図７に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置の製造における光配向処理に使用する光では、２５０〜２６０ｎｍ、２６０〜２７０ｎｍ、２８０〜２９０ｎｍ、２９０〜３００ｎｍ、３００〜３０５ｎｍ、３１０〜３１５ｎｍ、３６０〜３７０ｎｍに特徴的ピークを有している。そして、２５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の波長領域の発光総出力（図７のスペクトルを積分した値）が、３００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の波長領域の発光総出力に対し１．６であった。
【００４３】
これに対し、比較例の水銀ランプでは、２５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の波長領域の発光総出力が、３００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の波長領域の発光総出力に対し０．６であった。すなわち、本実施形態に用いる光配向用の光は、２５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の波長領域の発光総出力が、３００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の波長領域の発光総出力を越えている。
【００４４】
すなわち、本実施形態のように、２５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の波長領域の発光総出力が、３００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の波長領域の発光総出力を越えていれば、それだけ紫外線反応型ポリイミド等の配向膜の反応に寄与する波長領域のエネルギーが大きくなり、全体的な照射エネルギーを減少させることができる。照射エネルギーは、時間に依存することから、照射エネルギーを減少できることは、スループットを向上させることに繋がる。
【００４５】
上記の光配向処理を用いる本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法は、画素内に透過領域と反射領域とを有する併用型の液晶表示装置に適用可能である。その他、フォトスペーサを採用する液晶表示装置であれば、反射型あるいは透過型の液晶表示装置、あるいは反射型と透過型を合わせもつ併用型（半透過型）の液晶表示装置の製造にも適用可能である。
【００４６】
図８は、本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法により製造されるスペーサ散布方式による併用型液晶表示装置の概略構成図である。
図８に示す液晶表示装置は、外部から取り入れた周囲光により表示を行う反射領域Ａｒ１と内部光源からの光により表示を行う透過領域Ａｒ２とを有する。
【００４７】
図８に示すように、ガラス等からなる透明絶縁基板４１に、走査信号線となるゲート電極４２が形成され、ゲート電極４２を被覆するゲート絶縁膜を介して低温ポリシリコンからなる半導体層４３が形成されている。半導体層４３を被覆して酸化シリコン等からなる層間絶縁膜４４が形成され、層間絶縁膜４４を埋め込んで半導体層４３に接続されたソース・ドレイン電極４５が形成されている。このように、ゲート電極４５が半導体層４３に対して下層にあるボトムゲート型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）Ｔｒが透明絶縁基板４１に形成されている。
【００４８】
反射領域Ａｒ１において、薄膜トランジスタＴｒを被覆して、凹凸形状を有する散乱層４６および平坦化層４７が順に形成されている。透過領域Ａｒ２においては、透明絶縁基板４１上の薄膜トランジスタを構成する層と、散乱層４６および平坦化層４７が除去されており、反射領域Ａｒ１との間で大きな段差が形成されている。
【００４９】
反射領域Ａｒ１における平坦化層４７上および透過領域Ａｒ２における透明絶縁基板４１上には、ＩＴＯ等からなる透明電極４８が形成されている。透明電極４８は、散乱層４６および平坦化層４７に形成されたコンタクトホールを介して、薄膜トランジスタＴｒの一方のソース・ドレイン電極４５に接続されている。
【００５０】
反射領域Ａｒ１における透明電極４８上には、散乱層４６の凹凸形状を反映した表面形状をもつ反射電極４９が形成されている。反射電極４９は、例えば銀等の高反射率材料からなる。反射電極４９の表面に、凹凸が形成されることにより、外光を拡散して反射する構成となっている。これによって、反射光の指向性を緩和して、広い角度範囲で画面を観察することができる。透過領域Ａｒ２において、反射電極４９は除去されており、透明電極４８が観察される。
【００５１】
上記した薄膜トランジスタＴｒ、透明電極４８および反射電極４９が形成された第１基板１０Ａと、カラーフィルタが形成された第２基板１０Ｂとの間に、液晶が充填されて液晶層２０が保持されている。第１基板１０Ａは、いわゆるＴＦＴ基板と称されるものであり、第２基板１０Ｂはカラーフィルタ基板と称されるものである。
【００５２】
基板１０Ａ，１０Ｂの間には、セルギャップ（基板間隔）を一定に制御すべく、球状のスペーサ２１が介在している。セルギャップは、液晶の光学上の数値であるリタデーションを決める重要なファクターであり、光透過率、コントラスト比、応答速度等の表示特性に影響を与えるため、スペーサ２１の役割は重要である。スペーサ２１は、例えばシリカまたはポリスチレンからなる。
【００５３】
第２基板１０Ｂは、図示は省略したが、ガラス等からなる透明絶縁基板と、透明絶縁基板上に形成された、各色に着色された樹脂層であるカラーフィルタと、カラーフィルタ上に形成された、ＩＴＯ等の透明電極からなる対向電極とを有する。必要に応じて、反射領域Ａｒ１と透過領域Ａｒ２とでは、カラーフィルタを構成する樹脂層の材料を変えてもよい。
【００５４】
上記の第１基板１０Ａと液晶層２０との間、および第２基板１０Ｂと液晶層２０との間には、液晶の配列およびプレティルト角を規制する配向膜１１が介在している。配向膜１１が形成された第１基板１０Ａおよび第２基板１０Ｂは、図３から図５で説明した、光配向処理が施された基板１０に相当する。
【００５５】
併用型液晶表示装置では、液晶層２０を挟む一対の基板１０Ａ，１０Ｂの外側に、１／４波長板３４，３５が設けられており、そのさらに外側に偏光板３１，３２が設けられている。ＴＦＴが形成された第１基板１０Ａ側において、偏光板３１の外側には、バックライト３３が設けられる。
【００５６】
次に、上記構成の液晶表示装置の製造方法について説明する。
まず、図９（ａ）に示すように、図８の薄膜トランジスタＴｒ、透明電極４８、反射電極４９が形成された第１基板１０Ａ、およびカラーフィルタが形成された第２基板１０Ｂに対し、例えば図６に示した紫外線反応型ポリイミドからなる配向膜１１を塗布する。
【００５７】
次に、図９（ｂ）に示すように、第１基板１０Ａおよび第２基板１０Ｂのそれぞれに法線方向から所定の入射角で偏光紫外線を照射する。この光配向処理において使用する出射光の発光スペクトル分布は、図７のスペクトルＳＰ１に示した通りである。なお、カットフィルタにより、２７０ｎｍ以下の発光スペクトルを遮蔽して照射することが好ましい。
【００５８】
次に、図９（ｃ）に示すように、光配向処理を行った２つの基板１０Ａ，１０Ｂの少なくとも一方に、基板洗浄を行わずに、所定のセルギャップとなるような寸法をもつスペーサを散布する。スペーサの塗布方法としては、主として、アルコール等の低沸点有機溶媒に、超音波等でスペーサを分散させておき、このスペーサ分散液を噴霧した後に乾燥して有機溶媒を飛ばす湿式法と、気流によって分散させる乾式法があるが、いずれも採用可能である。
【００５９】
次に、図９（ｄ）に示すように、スペーサ２１の寸法により定まるセルギャップをもって双方の基板１０Ａ，１０Ｂを貼り合わせた後、液晶を封入することにより、光配向処理がなされた配向膜１１により液晶分子が配向されることとなる。以降の工程としては、１／４波長板３４，３５および偏光板３１，３２を貼り合わせることにより図８に示す液晶表示装置が製造される。
なお、光配向処理以降の製造工程は、従来の液晶パネルの製造方法と同様である。
【００６０】
図１０は、本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法により製造されるフォトスペーサを採用した併用型液晶表示装置の概略構成図である。
【００６１】
図１０に示すように、図８に示すスペーサ散布方式によって設けられたスペーサ２１と異なり、フォトスペーサ２２は柱状構造となっている。フォトスペーサ２２は、セルギャップ（基板間隔）を一定に制御すべく、基板１０Ａ，１０Ｂ間に介在している。フォトスペーサ２２は、例えばアクリル樹脂からなるが、特に材料に限定されるものではない。
【００６２】
図８および図９を参照して説明したスペーサ散布方式では、スペーサ２１が均一に基板に散布されない場合もあり、これによりセルギャップに不均一が生じる場合がある。これに対し、フォトスペーサ２２では、後述するようにリソグラフィ技術によるパターニングにより所望の位置にフォトスペーサ２２を配置することができることから、セルギャップの均一性が向上する。
【００６３】
次に、上記構成の液晶表示装置の製造方法について説明する。
まず、図１１（ａ）に示すように、図１０の薄膜トランジスタＴｒ、透明電極４８、反射電極４９が形成された第１基板１０Ａに、例えばアクリル樹脂を塗布して、フォトスペーサ用層２２ａを形成する。
【００６４】
次に、フォトスペーサ用層２２ａ上にレジストを塗布し、リソグラフィ技術によりレジストをパターニングし、当該レジストをマスクとしてフォトスペーサ用層２２ａをエッチングすることにより、図１１（ｂ）に示すように、例えば各画素毎に配置されたフォトスペーサ２２を形成する。その後、レジストを除去する。
【００６５】
次に、図１１（ｃ）に示すように、フォトスペーサ２２を形成した第１基板１０Ａに、例えば図６に示した紫外線反応型ポリイミドからなる配向膜１１を塗布する。続いて、第１基板１０Ａに法線方向から所定の入射角で偏光紫外線を照射する。この光配向処理において使用する出射光の発光スペクトル分布は、図７のスペクトルＳＰ１に示した通りである。なお、カットフィルタにより、２７０ｎｍ以下の発光スペクトルを遮蔽して照射することが好ましい。
同様に、カラーフィルタが形成された第２基板１０Ｂに、紫外線反応型の配向膜を塗布し、偏光紫外線を照射して光配向処理を行う。
【００６６】
次に、図１１（ｄ）に示すように、フォトスペーサ２２の寸法により定まるセルギャップをもって双方の基板１０Ａ，１０Ｂを貼り合わせた後、液晶を封入することにより、配向膜１１により液晶分子が配向されることとなる。以降の工程としては、光配向処理がなされた１／４波長板３４，３５および偏光板３１，３２を貼り合わせることにより図１０に示す液晶表示装置が製造される。
なお、光配向処理以降の製造工程は、従来の液晶パネルの製造方法と同様である。
【００６７】
以下に、一例としての製造条件を用いて、スペーサ散布方式あるいはフォトスペーサ付設の併用型低温ポリシリコン液晶パネルを製造した場合における効果について、比較例を参照して説明する。
【００６８】
（実施例１）
図８に示す構造を有し、対角９．７ｃｍ、１５万画素の併用型低温ポリシリコンＬＣＤを製造するにあたり、３５０×３２０ｍｍの第１基板１０Ａおよび３５０×３２０ｍｍの第２基板１０Ｂに対し、図６に示した紫外線反応型ポリイミドからなる配向膜１１を塗布した後、８０℃、３０分で仮乾燥した後、２２０℃、６０分で焼成を行った。引き続き、図１から図３で示した方法により、第１基板１０Ａおよび第２基板１０Ｂ上に法線方向から４５°の入射角で０．８Ｊ／ｃｍ２  （第１の照射領域ＬＡ１と第２の照射流域ＬＡ２を含む照射領域ＬＡのエネルギー密度）の偏光紫外線を照射した。各基板の配向方位を図１２に示すが、入射角はこれに限定されるものではない。
【００６９】
光配向処理において、図４（ｂ）で示したように、無電極型の照射ユニット１を３連結して用いた。このときの出射光の発光スペクトル分布は、図７のスペクトルＳＰ１に示した通りである。なお、カットフィルタにより、２７０ｎｍ以下の発光スペクトルを遮蔽して照射した。配向膜塗布基板に照射した偏光紫外線のエネルギーは、０．８Ｊ／ｃｍ２  、偏光度は約３：１とした。基板１０Ａ，１０Ｂに照射される紫外線強度は、測定の結果９５±１０ｍＷ／ｃｍ２  であった。
【００７０】
光配向処理を行った双方の基板は、基板洗浄を行わず、２．５μｍのセルギャップとなるようにスペーサ２１を散布し貼り合わせた後、液晶を封入し熱処理を施し製造した。
なお、光配向処理以降の製造工程は、従来の液晶パネルの製造方法と同様である。
【００７１】
図１３に、上記の実施例およびこれに続く比較例により製造された液晶パネルの配向性およびコントラスト評価の結果を示す。
図１３に示すように、上記の実施例１により作製した液晶パネルには、配向欠陥は一切見られず良好な表示品質であることが確認された。また、また、電気光学特性においても、図１３に示す通り、コントラスト比が透過部８７、反射部２１と良好な値が得られた。
【００７２】
（実施例２）
図１０に示す構造を有し、対角９．７ｃｍ、１５万画素のフォトスペーサ付設の併用型低温ポリシリコンＬＣＤを製造するにあたり、第１基板１０Ａおよび第２基板１０Ｂに対し、実施例１と同様の配向膜１１および偏光紫外線により光配向処理を行い、液晶パネルを製造した。但し、セルギャップは、２．０μｍ、配向方位は、図１２に示すようにした。なお、配向方位は、これに限定されるものではない。
【００７３】
このようにして作製した液晶パネルの配向性能は、図１３に示すように、実施例１で示した結果と同様、マイクロドメイン等の欠陥は一切見られず良好な表示性能が得られた。また、電気光学特性を測定した結果、図１３に示すように、コントラスト比が透過部９２、反射部１７と良好な値が得られた。
【００７４】
（比較例１）
実施例１と同様の基板を使用し、従来のメカニカルラビングにより配向膜に配向処理を施して、液晶パネルを作製した。このようにして作製された併用型の液晶パネルは、図１３に示すように、配向秩序度が低下し、コントラスト比が透過部６２、反射部１５とコントラスト低下を招いた。また、画素の凹部にあたる透過領域Ａｒ２では、ラビング時繊維が到達しきれず、マイクロドメインの発生が見られた。
【００７５】
（比較例２）
実施例２で示した基板に対し各画素毎にフォトスペーサを施し、比較例１と同様に従来のラビング法により配向膜に配向処理を施して、液晶パネルを作製した。このようにして作製された併用型の液晶パネルを評価したところ、スペーサ倒れによる部分的なギャップむら不良やフォトスペーサ周辺の配向不良により表示品質を著しく劣化させていた。また、電気光学特性においても配向の劣化を反映し、図１３に示すように、コントラスト比が透過部４５、反射部１２と特性の低下が示された。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態によれば、機械的に擦るラビング処理では対応が困難である、微細高精細液晶パネルの作製に伴う微細領域の高精度な配向処理が可能となる。その一つに、図８で示すような併用型の液晶表示装置における配向処理がある。図８に示す併用型の液晶表示装置では、反射領域Ａｒ１と透過領域Ａｒ２とでは、基板に凹凸があり、ラビング処理では、特に凹部となる透過領域Ａｒ２に塗布された配向膜１１を機械的に擦ることが困難となる。これに対し、光配向処理の実現により、このような微細な凹部にも紫外線を照射することにより配向処理を行うことが可能となる。この結果、液晶の配向制御力を向上させることができ、液晶パネルの表示性能を向上させることができる。
【００７７】
また、フォトスペーサを採用する液晶表示装置の製造において、ラビング法では既に形成したフォトスペーサの倒れによるセルギャップの不均一化や、フォトスペーサの近傍の配向膜を擦ることができないことによる配向性の低下が生じる。これに対し、紫外線を照射して配向を行う方式を採用することにより、フォトスペーサの倒れや、配向不良といった問題もなく、セルギャップの高度な均一性および高い配向性を実現することができる。この結果、表示品質を向上させることができる。
【００７８】
また、紫外線反応型の配向膜への光配向処理において、配向膜に吸収されて、配向制御力を与えるのに必要な反応を前記配向膜に起こさせる波長帯域の光を照射している。一例としては、２５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の波長領域の発光総出力が、３００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の波長領域の発光総出力を越える紫外線を用いている。これにより、配向膜の反応に寄与する波長領域のエネルギーが大きくなり、全体的な照射エネルギーを減少させることができる。照射エネルギーは、時間に依存することから、照射エネルギーを減少できることは、スループットを向上させることに繋がる。
【００７９】
紫外線反応型のポリイミド等の有機高分子化合物は、短波長領域の光を照射するとダメージが発生して、光学的特性に影響が出る恐れがあるが、２７０ｎｍ以下の波長領域の光を遮蔽して配向膜に照射することにより、これを防止でき、表示パネルとしての透過率や色度に影響を与えることもない。
【００８０】
また、Ｓ偏光からなり、液晶の配列方向への制御力を配向膜に与える第１の照射領域ＬＡ１と、Ｓ偏光およびＰ偏光を含み、液晶のプレティルト角への制御力を配向膜に与える第２の照射領域ＬＡ２とを有する照射領域ＬＡに、配向膜１１が形成された基板１０を通過させるのみで、液晶の配列およびプレティルト角発現レベルを含めた配向を制御することができる。従って、光配向処理のスループットを向上させることができる。
【００８１】
さらに、ラビング処理を行わない光配向処理が実現できることから、ラビング処理における問題が解消される。例えば、ラビング法における布の取り付け、布の損傷による交換等の管理が不要となる。また、ラビング処理を経た後の、基板表面に付着した繊維ダストの除去のための洗浄工程が不要となる。さらに、ラビング法により生じる配向膜表面の傷、膜剥がれ等の欠陥およびＴＦＴ素子の静電破壊を防止できる。
【００８２】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
また、本実施形態で説明した、紫外線反応型ポリイミドの化学構造は一例であり、３５０ｎｍ以下の波長帯域に高い吸光度をもっていれば、その他の化学構造をもつ紫外線反応型樹脂を配向膜として採用することも可能である。
さらに、光配向処理に用いる光として、２５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の発光総出力が３００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の発光総出力よりも大きい光を照射するための照射ユニットの例について説明したが、このような光を照射できるものであれば、種々の変更が可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、反射領域および透過領域における液晶の配向性を向上させ、表示品質を高めた液晶表示装置を製造することができる。
また、基板上でスペーサを加工して作製する場合においても、スペーサに影響を与えることなく液晶の配向性を向上させることができ、基板間隔の均一性および表示品質を高めた液晶表示装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本実施形態に係る液晶表示装置の製造における光配向処理を実現する照射ユニットの一例の概略構成図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）を側面から見た構成図である。
【図２】照射ユニットの光源の発光原理を説明するための図である。
【図３】照射ユニットの光学系の概略構成図である。
【図４】図４（ａ）は１つの照射ユニットによる基板の光配向処理を、図４（ｂ）は多連化した照射ユニットによる基板の光配向処理を説明するための図である。
【図５】多段化した照射ユニットによる基板の光配向処理を説明するための図である。
【図６】図６（ａ）は本実施形態における光配向処理に用いる配向膜の化学構造の一例であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示す配向膜のＵＶ吸収スペクトルである。
【図７】本実施形態で使用した無電極放電型の照射ユニットにより照射される光のスペクトル分布である。
【図８】本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法により製造される併用型液晶表示装置の概略構成図である。
【図９】併用型の液晶表示装置の製造における工程断面図である。
【図１０】本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法により製造される、フォトスペーサを備えた併用型液晶表示装置の概略構成図である。
【図１１】フォトスペーサを備えた併用型の液晶表示装置の製造における工程断面図である。
【図１２】実施例における配向膜の配向方位の一例を示す図である。
【図１３】実施例により製造された液晶パネルおよび比較例により製造された液晶パネルの配向性およびコントラスト評価の結果を示す図である。
【符号の説明】
１…照射ユニット、２…光源、３…光学系、４…マグネトロン、５…バルブ、６…反射鏡、７…イグナイター、８…ステージ、１０…基板、１０Ａ…第１基板、１０Ｂ…第２基板、１１…配向膜、１２…アパーチャ、１３…カットフィルタ、１４…ブリュースターミラー、１５，１６…遮蔽板、２０…液晶層、２１…スペーサ、２２…フォトスペーサ、３１，３２…偏光板、３３…バックライト、３４，３５…１／４波長板、４１…透明絶縁基板、４２…ゲート電極、４３…半導体層、４４…層間絶縁膜、４５…ソース・ドレイン電極、４６…散乱層、４７…平坦化層、４８…透明電極、４９…反射電極、ＭＷ…マイクロ波、Ｌ…光、ＬＡ…照射領域、ＬＡ１…第１の照射領域、ＬＡ２…第２の照射領域。
【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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【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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