(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離間して配置されるガラス基板の間に形成されるセルと、該セルに保持される液晶分子とを含んで構成される液晶表示装置に使用され、前記ガラス基板の前記液晶分子に向いた側に配置される液晶配向膜であって、前記液晶配向膜は、照射方向の異なる荷電粒子線により多重照射されることで前記液晶分子に対する配向特性が付与され、前記多重照射は、第１のイオンビームと、第１のイオンビームとは異なる方向から異なる照射量によってなされる第２のイオンビームとを含み、第２のイオンビームの照射方向および照射量を選択することによって選択的に制御された配向角またはプレチルト角を含む液晶配向膜。
【請求項２】
前記液晶配向膜は、少なくともダイアモンド状炭素（ＤＬＣ）膜またはポリイミド膜を含んで構成される、請求項１に記載の液晶配向膜。
【請求項３】
前記液晶配向膜は、５°以下のプレチルト角を前記液晶分子に対して与える、請求項１または２のいずれか１項に記載の液晶配向膜。
【請求項４】
前記互いに離間して配置されるガラス基板にそれぞれ配置される液晶配向膜は、前記液晶分子がアンチ−パラレル配向を与えるように配置される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶配向膜。
【請求項５】
前記液晶表示装置は、インプレーン・スイッチング・モードで駆動される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶配向膜。
【請求項６】
互いに離間して配置されるガラス基板の間に形成されるセルと、該セルに保持される液晶分子とを含んで構成される液晶表示装置に使用され、前記ガラス基板の前記液晶分子に向いた側に配置される液晶配向膜の製造方法であって、
前記製造方法は、
前記ガラス基板上に液晶配向膜を堆積させるステップと、
前記液晶配向膜を照射方向の異なる荷電粒子線により多重照射するステップと
を含み、
前記多重照射するステップは、
前記第１のイオンビームにより前記液晶配向膜を配向処理するステップと、
前記第１のイオンビームにより配向処理された後の液晶配向膜を第２のイオンビームにより前記第１のイオンビームとは異なる方向から異なる照射量によって配向処理するステップとを含み、
前記第２のイオンビームにより配向処理するステップは、前記第２のイオンビームの照射を、前記第１のイオンビームとの照射方向から任意の角度ずれた方向から行い、前記液晶配向膜の前記液晶分子に対する配向角を選択的に変化させるステップと、前記第２のイオンビームの照射を、前記第１のイオンビームの照射方向の１８０°反対方向から行い、前記液晶配向膜の前記液晶分子に対するプレチルト角を選択的に低下させるステップとを含む
液晶配向膜の製造方法。
【請求項７】
第２のイオンビームによる配向処理により、前記液晶配向膜に対して５°以下のプレチルト角を生成する
請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記第２のイオンビームによる配向処理は、前記第２のイオンビームの照射量を、前記第１のイオンビームの１／５〜１／５０として行われる、
請求項６または７のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項９】
前記プレチルト角を選択的に低下させるステップを、前記第２のイオンビームの照射量を、前記第１のイオンビームの照射量の１／３０〜１／５０として施すステップを含む
請求項６または７のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１０】
互いに離間して配置されるガラス基板と、
前記ガラス基板の間に形成されるセルと、
前記セル内に保持される液晶分子と、
前記ガラス基板の前記液晶分子に向いた側に配置され、かつ異なった方向からの荷電粒子線により多重照射されて前記液晶分子に対する配向特性が付与された液晶配向膜と、
前記セルを透過する光線の透過性を制御するための光学部材と、
を含む液晶パネルであって、
前記多重照射は、第１のイオンビームと、第１のイオンビームとは異なる方向から異なる照射量によってなされる第２のイオンビームとを含み、第２のイオンビームの照射方向および照射量を選択することによって選択的に制御された配向角またはプレチルト角を含む液晶パネル。
【請求項１１】
前記液晶配向膜は、ダイアモンド状炭素（ＤＬＣ）膜またはポリイミド膜を含んで構成される、請求項１０に記載の液晶パネル。
【請求項１２】
前記液晶配向膜は、５°以下のプレチルト角を前記液晶分子に対して与える、請求項１０または１１のいずれか１項に記載の液晶パネル。
【請求項１３】
前記液晶パネルは、前記液晶分子がアンチ−パラレル配向されたインプレーン・スイッチング・モードで駆動される、
請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の液晶パネル。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の液晶パネルと、
前記セルを透過して光学的表示を与えるための光線を発生させるためのバックライト・ユニットと、
前記セルを透過する光線の透過性を制御するための光学部材と、
を含む液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示に関し、より詳細には、イオンビームといった荷電粒子線の多重照射により配向処理されたＤＬＣ、ポリイミドといった材料から形成される液晶用の配向膜、該配向膜の製造方法、該配向膜を使用する液晶パネル、および液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、コンピュータ、セルラ電話などの表示手段として近年広く使用されており、その特性の向上がますます要求されている。液晶表示装置は、通常、離間して配置された透明なガラス基板の間に液晶組成物を保持させた液晶パネルを含んで構成される。液晶組成物は、少なくとも液晶分子を含んで構成されており、ガラス基板の液晶組成物に向く側には、液晶分子を配向させるための機能が与えられた膜、いわゆる配向膜が形成されている。上述した配向膜は、液晶分子を均一に所定の方向に並べるために使用され、配向膜を与えるための液晶配向技術は、液晶表示装置の表示特性を決定する重要な技術となっている。
【０００３】
これまで、上述した液晶配向技術としては種々のものが提案されてきている。現在最も一般的な配向処理方法は、例えばポリイミド膜を配向膜として使用し、ポリイミド膜を一方向に布でラビング処理する方法である。上述したラビング法は簡便ではあるものの、物理的にポリイミド膜をこすることによりポリイミド膜に対して配向特性を付与するために、後述するような種々の不都合が指摘されている。
【０００４】
上述した不都合とは、具体的には、
（１）配向性の均一さを確保することが困難であること、
（２）ラビング処理時の筋跡が残りやすいこと、
（３）配向方向の制御およびプレチルト角の選択的な制御が可能ではなく、また広視野角を得るために用いられるマルチドメインを使用した液晶パネルには適さないこと、
（４）ガラス基板からの静電気による薄膜トランジスタ素子の破壊や、配向膜の破壊が生じ、歩留まりを低下させること、
（５）ラビング布からのダスト発生による表示不良が発生しがちであることなどを挙げることができる。
【０００５】
さらに、高視野角化を達成するためのインプレーン・スイッチング・モード（ＩＰＳモード）で駆動される液晶表示法においては、ラビングにより発現するプレチルト角による視野角依存性を抑制するために、従来では液晶分子に対してスプレー配向（パラレル配向）を与えるように配向膜を配置している。図１３には、ガラス基板８０、８２の間にパラレル配向された液晶分子８８の概略図を示す。
【０００６】
図１３に示すように、ＩＰＳモードで駆動される液晶パネルにおいては、従来の液晶配向技術により得られる配向膜８４、８６では、充分なアンカリング・エネルギーを与えるべく配向処理を行うと、配向角とプレチルト角とが同時に規定されてしまうことになり、配向角と、プレチルト角とを選択して制御することが困難である。このため、所定のアンカリング・エネルギーを与えるように配向処理が施される場合には、プレチルト角を可能な限り小さくしようとしてもプロセス条件などにより決定されるプレチルト角が常にガラス基板近傍において残ってしまうことになり、視野角依存性が生じてしまうという不都合がある。
【０００７】
このため、従来の配向膜では、液晶分子に対してパラレル配向を使用して光学特性のキャンセルを試みたとしても、基板近傍でのプレチルト角のため視野角特性が低下してしまうことが避けられないことになる。また、上述した視野角特性のために、従来の配向膜では、液晶分子のアンチ−パラレル配向を採用することができない、という制限もあった。
【０００８】
図１４には、従来の配向膜によるパラレル配向を使用したＩＰＳモードで駆動される液晶表示装置の視野角特性を、黒の等輝度線図として示した図である。図１４に示した従来の液晶表示装置における配向膜は、プレチルト角が５°とされ、それぞれの配向膜の配向方向は、図１３に示すようなパラレル配向となるように配置されている。図１４に示されるように、従来のＩＰＳモードで駆動される液晶表示装置の輝度特性は、表示側ガラス基板の偏光方向およびアレイが形成される側のガラス基板の偏光方向に対して不均一に分布しており、従来の配向膜を使用する場合には、パラレル配向を使用したとしても大きな視野角特性を生じさせる。
【０００９】
上述した種々の問題点を解決するため、ラビング法以外にも、特開２０００−２２７５９５号公報においては、紫外線硬化型のポリイミドを使用し、紫外線硬化型のポリイミドに対して偏光された紫外線を照射することで、安定、かつ一様に制御されたプレチルト角を得る方法が開示されている。
【００１０】
特開２０００−２２７５９５号公報において開示される配向処理技術は、非接触で配向処理を与えることができるため、静電気の発生や、ダストの発生を抑制することが可能であり、また配向角とプレチルト角とを選択して制御可能なこと、マルチドメイン構成を採用する液晶パネルに対しての適用性もあることなど、画素分割による高視野角へも適用することができるといえる。
【００１１】
しかしながら、偏光紫外線を使用した液晶配向技術は、表面における物理的性質を変化させずに、ポリイミド膜の表面近傍における光化学反応を使用して異方性を生じさせるので、液晶分子に対するアンカリング・エネルギーが低くならざるを得ず、バックライトに対する異方性の低下、それに伴う液晶パネルの信頼性の低下という不都合を生じさせることになる。また、製造上の観点からみても、偏光紫外線を大面積にわたり均一に照射することが必要となるので、照射装置の問題から大サイズの液晶パネルに対応できないといった不都合があることも知られている。
【００１２】
したがって、これまで液晶表示装置に使用される配向性御された配向膜を高い信頼性で製造することが可能な配向処理技術が望まれていた。また、高いアンカリング・エネルギーを与えつつ、高い信頼性で配向角およびプレチルト角を容易に選択的に制御することが可能な非接触配向処理技術が必要とされていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明は、配向性御され、高いアンカリング・エネルギーを与えつつ、配向角およびプレチルト角を選択して容易に制御することが可能な液晶配向膜、該液晶配向膜の製造方法、該液晶配向膜を含む液晶パネルおよび液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、配向膜としてダイアモンド状炭素（ＤＬＣ）膜またはポリイミド膜に対して荷電粒子線を照射することにより配向膜を形成させる際に、異なった照射量の荷電粒子線を使用して多重照射を行うことにより、配向角およびプレチルト角を容易に調節可能であることを見出すことによりなされたものである。
【００１５】
本発明においては、配向膜に対して第１のイオンビームにより第１の配向処理を施し、その後に第１のイオンビームよりも低いイオン照射量の第２のイオンビームを使用して、さらに配向膜に対して第２の配向処理を施す。本発明においては、第１のイオンビームおよび第２のイオンビームの照射を使用し、第１のイオンビームと第２のイオンビームとの配向膜に対する相対角度を制御することで、配向角およびプレチルト角の選択的制御が可能となる。本発明により与えられる配向角およびプレチルト角の大きさは、第２のイオンビームの配向膜に対する照射量に応じて制御できる。
【００１６】
すなわち、本発明によれば、互いに離間して配置されるガラス基板の間に形成されるセルと、該セルに保持される液晶分子とを含んで構成される液晶表示装置に使用され、前記ガラス基板の前記液晶分子に向いた側に配置される液晶配向膜であって、前記液晶配向膜は、照射方向の異なる荷電粒子線により多重照射されることで前記液晶分子に対する配向特性が付与された液晶配向膜が提供される。
【００１７】
本発明の前記液晶配向膜は、少なくともダイアモンド状炭素（ＤＬＣ）膜またはポリイミド膜を含んで構成されることが好ましい。前記互いに離間して配置されるガラス基板にそれぞれ配置される液晶配向膜は、前記液晶分子がアンチ−パラレル配向を与えるように配置されることが好ましい。前記液晶表示装置は、インプレーン・スイッチング・モードで駆動されることが好ましい。
【００１８】
また、本発明によれば、互いに離間して配置されるガラス基板の間に形成されるセルと、該セルに保持される液晶分子とを含んで構成される液晶表示装置に使用され、前記ガラス基板の前記液晶分子に向いた側に配置される液晶配向膜の製造方法であって、
前記製造方法は、
前記ガラス基板上に液晶配向膜を堆積させるステップと、
前記液晶配向膜を照射方向の異なる荷電粒子線により多重照射するステップと
を含む液晶配向膜の製造方法が提供される。
【００１９】
本発明においては、前記液晶配向膜を荷電粒子線により多重照射するステップは、
第１のイオンビームにより前記液晶配向膜を配向処理するステップと、
前記第１のイオンビームにより配向処理された後の液晶配向膜を第２のイオンビームにより配向処理するステップとを含むことが好ましい。本発明においては、前記第２のイオンビームによる配向処理は、前記第２のイオンビームの照射量を、前記第１のイオンビームの１／５〜１／５０として行われることが好ましい。
【００２０】
本発明においては、前記第２のイオンビームにより、前記液晶配向膜の前記液晶分子に対する配向角を制御するステップを含むことが好ましい。本発明では、前記第２のイオンビームにより、前記液晶配向膜の前記液晶分子に対するプレチルト角を制御するステップを含むことができる。本発明においては、第２のイオンビームによる配向処理により、前記液晶配向膜に対して５°以下のプレチルト角を生成することが好ましい。
【００２１】
本発明においては、前記プレチルト角を制御するステップを、前記第２のイオンビームの照射量を、前記第１のイオンビームの照射量の１／３０〜１／５０として施すステップを含むことができる。
【００２２】
さらに、本発明においては、互いに離間して配置されるガラス基板と、
前記ガラス基板の間に形成されるセルと、
前記セル内に保持される液晶分子と、
前記ガラス基板の前記液晶分子に向いた側に配置され、かつ異なった方向からの荷電粒子線により多重照射されて前記液晶分子に対する配向特性が付与された液晶配向膜と、
前記セルを透過する光線の透過性を制御するための光学部材と、
を含む液晶パネルが提供される。
【００２３】
本発明の液晶パネルにおいては、前記液晶配向膜は、ダイアモンド状炭素（ＤＬＣ）膜またはポリイミド膜を含んで構成されることが好ましい。本発明においては、前記液晶配向膜は、５°以下のプレチルト角を前記液晶分子に対して与えることが好ましい。本発明においては、前記液晶パネルは、前記液晶分子がアンチ−パラレル配向されたインプレーン・スイッチング・モードで駆動されることが好ましい。
【００２４】
また、本発明によれば、上述した液晶パネルと、
前記セルを透過して光学的表示を与えるための光線を発生させるためのバックライト・ユニットと、
前記セルを透過する光線の透過性を制御するための光学部材と、
を含む液晶表示装置が提供される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明するが、本発明は、後述する実施の形態に限定されるものではない。図１には、縦電解モードで駆動される本発明の液晶表示装置１０の概略断面図を示す。図１（ａ）は、縦電界を加えることにより駆動される液晶表示装置の断面図であり、図１（ｂ）は、例えばＩＰＳといった横電界を加えることにより駆動される液晶表示装置の断面図である。まず縦電解モードで駆動される液晶表示装置について詳細に説明すると、図１（ａ）に示すように本発明の液晶表示装置１０は、対向して配置されたガラス基板１２ａ、１２ｂの間に液晶組成物１４が充填されている。ガラス基板１２ａ、１２ｂの両端部には、ガラス基板１２ａ、１２ｂの間に充填された液晶組成物１４が漏れ出さないように、シール材／封止材（以下、シール材と記す。）１６ａ、１６ｂが配設されていて、液晶セルを形成している。
【００２６】
ガラス基板１２ａ、１２ｂとしては、ソーダ石灰ガラスといったアルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノ・ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、サファイアガラスなどを含む無アルカリガラスなどを挙げることができるが、（１）透明であり、（２）均質で、サイズ依存性が無く、（３）耐熱性を有し、（４）化学的に安定であれば、いかなるものでも本発明において用いることができる。
【００２７】
上述したシール材１６ａ、１６ｂとしては、これまで知られたいかなる材料でも用いることができ、具体的には例えばエポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂などを挙げることができるが、本発明においてはこれ以外にも適切な特性を提供することができる限り、いかなる樹脂材料でも用いることができる。
【００２８】
図１（ａ）を参照してさらに本発明の液晶表示装置１０について説明すると、ガラス基板１２ａ、１２ｂの液晶組成物１４に向いた側には、透明電極１８ａ、１８ｂが形成されていて、液晶組成物１４に対して電界を引加することができる構成とされている。この透明電極１８ａ、１８ｂは、種々の材料から構成することができ、具体的には上述した材料としては、金属、ＩＴＯ、ＡＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３といった金属酸化物を挙げることができる。本発明においては、上述した導電性材料の中でも透明性、着色性といった点から、ＩＴＯを用いることが好ましい。また、これらの透明電極１８ａ、１８ｂは、適切に透明電極１８ａ、１８ｂを形成できる限り、蒸着、スパッタリング、例えばマグネトロン・スパッタリング、ＣＶＤといったいかなる方法でも形成することができる。
【００２９】
上述した透明電極１８ａ、１８ｂのさらに液晶組成物１４に向いた側には、液晶を配向を与えるための配向膜２０ａ、２０ｂが形成されている。これらの配向膜２０ａ、２０ｂは、本発明においては、不活性ガス雰囲気中で、例えばマグネトロン・スパッタリングにより形成されるダイアモンド状炭素（ＤＬＣ）膜とすることができる。また、本発明において使用することができる配向膜としては、可溶性ポリイミドを使用し、スピンコーティングといった適切な方法により成膜されるポリイミド膜を挙げることができる。以下、本発明においては、説明の都合上、ＤＬＣ膜を配向膜２０ａ、２０ｂとして使用するものとして説明する。
【００３０】
本発明において用いられる不活性ガスとは、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅといったいわゆる希ガス、およびこられのいかなる混合物を含むものである。また、本発明においては、必要に応じて上述した以外の化学的に不活性な窒素といったガスを添加して用いることができる。さらに、図１に示した本発明の液晶表示装置１０においては、スペーサ２２がガラス基板１２ａ、１２ｂの間に配置されていて、ガラス基板１２ａ、１２ｂの間の間隔を維持しているのが示されている。
【００３１】
図１（ａ）に示される液晶表示装置１０には、さらに図示しないＴＦＴといったスイッチング素子が形成されており、例えば本発明の液晶表示装置１０をアクティブ・マトリックス駆動することが可能とされている。図１（ａ）に示されるように、本発明の液晶表示装置１０は、これらの要素が対向した偏光板２４ａ、２４ｂの間に配置されて、バックライト・ユニット２６により与えられる光と、ガラス基板１２ａ、１２ｂに引加される電界により配向する液晶組成物１４に含まれる液晶分子とにより、表示素子として機能する構成とされている。また、図１（ａ）に示した本発明の液晶表示装置１０においては、カラー表示を行わせるために図示しないカラーフィルタを用いることもできる。
【００３２】
図１（ａ）に示した液晶表示装置において用いることができる液晶組成物１４としては、ツイスト・ネマチック型、スーパー・ツイスト・ネマチック型、コレステリック型などの液晶分子を含む液晶組成物１４を挙げることができる。本発明において使用することができる液晶組成物１４は、通常、液晶分子の他、種々のカイラル添加剤、染料などが添加され、所望する特性が与えられている。
【００３３】
図１（ｂ）には、本発明の液晶表示装置の他の実施の形態である、いわゆるＩＰＳモードで駆動される液晶表示装置の概略断面図を示す。図１（ｂ）に示した液晶表示装置は、透明電極１８ａ、１８ｂが互いに対向する櫛形電極とされ、この透明電極１８ａ、１８ｂが、一方のガラス基板１２ｂ上に形成されている。透明電極１８ａ、１８ｂの間に電圧を印加すると、電界ＥＬが透明電極１８ａの間において生成され、横向きの電界が液晶分子ＬＭに加えられる構成とされている。また、透明電極１８ａ、１８ｂは、配向膜２０ｂにより被覆されていて、配向膜２０ｂは、液晶分子ＬＭを拘束すると共に、透明電極１８ａ、１８ｂを絶縁する構成とされている。
【００３４】
上述した各構成要素は、図１（ｂ）に示すように偏光板２４ａ、２４ｂの間に配置されており、透明電極１８ａの間に発生する電界に応じて透過性を変化する構成とされている。透明電極１８ａ、１８ｂの間に電界が加えられると、電極１８ａ、１８ｂの間において横向きの電界ＥＬが生成される。電界ＥＬが加えられた液晶分子ＬＭは、図１（ｂ）に示すように配向を変化させ、バックライト・ユニット２６により照射される光線の透過性を制御する構成とされている。
【００３５】
また、図１（ｂ）に示した横電界モードで駆動される液晶表示装置においては、カイラル添加剤を添加しない液晶組成物１４を使用することができるし、必要に応じて液晶分子ＬＭの他にカイラル添加剤といった添加剤を添加した液晶組成物１４を使用することもできる。さらに、図１（ｂ）に示される各構成要素については、液晶組成物１４を除き、本質的には図１（ａ）において説明したと同様の材料を使用して構成することができる。
【００３６】
図２は、本発明の配向膜２０ａ、２０ｂとしてＤＬＣ膜を使用する場合に、ＤＬＣ膜を製造するために使用することができる製造装置の概略図である。図２に示されるように、本発明において配向膜として用いるＤＬＣ膜は、マグネトロン・スパッタリング法により形成することができる。図２に示すように、本発明の配向膜の製造にあたっては、容器３０内に配置された搬送ステージ３２上に保持されたガラス基板３４に、グラファイト・ターゲットなどを使用してＤＬＣ膜３６を堆積させる。
【００３７】
この際のＤＬＣ膜の膜厚は、例えば０．１ｎｍ〜５ｎｍの範囲とすることができる。その後、ガラス基板３４は、搬送ステージ３２により、図示しない配向処理部へと移動される。配向処理部には、イオンビームといった荷電粒子線を発生させるための手段、例えばイオンガンが配置されており、堆積されたＤＬＣ膜３６に対して荷電粒子線を照射することによりＤＬＣ膜３６に対して配向処理を行うことができる構成とされている。
【００３８】
図３は、上述した配向処理部において施される本発明の荷電粒子線による配向処理のプロセスを示した概略図である。本発明において使用することができる荷電粒子線としては、膜表面に対して適切なエネルギーで衝突でき、表面の物理的・化学的状態を変化させることができる限り、電子線、イオンビームといったこれまで知られたいかなる荷電粒子線でも用いることができる。しかしながら、本発明においては、処理性、取扱性、液晶表示装置１０の各電気要素に対する影響といった点から、荷電粒子線としてはアルゴンイオンを含む、イオンビームを用いることが好ましい。
【００３９】
さらに図３に基づいて本発明を説明すると、図３（ａ）が、第１のイオンビームによる第１の配向処理を示した図であり、図３（ｂ）が第２のイオンビームによる第２の配向処理を示した図である。本発明においてはまず、図３（ａ）に示すように、第１のイオンビームによりガラス基板３４上に堆積されたＤＬＣ膜３６に対して配向処理を施す。この際の処理は、図３（ａ）に示されるように、符号Ｐで示された端部が搬送ステージの矢線Ｘで示される搬送方向に向いた状態で行われる。イオンガン３８は、第１のイオンビームを発生させており、第１のイオンビームによる配向処理は、イオンガン３８を、ＤＬＣ膜３６に対して適切な配向性を付与することができるような角度で設置し、ＤＬＣ膜３６と共にガラス基板３４を搬送ステージ３２により矢線Ｘで示される方向へと搬送させつつ施される。
【００４０】
本発明における配向処理においては、第１のイオンビームによる第１の配向処理の後、図３（ｂ）に示すように、ＤＬＣ膜３６に対して第２のイオンビームを使用した第２の配向処理を行う。この第２の配向処理は、ガラス基板３４の搬送方向を、例えば、搬送ステージ３２上でガラス基板３４を回転させ、図３（ｂ）の符号Ｐが、搬送ステージの搬送方向とは反対となるように変化させてイオンガン４０と、ＤＬＣ膜３６との相対的な処理方向を変える。その後、イオンガン４０により発生される第２のイオンビームによりＤＬＣ膜３６に対する第２の配向処理を加えることにより行われる。
【００４１】
本発明においては、第１のイオンビームにより加えられる第１の配向処理のＤＬＣ膜３６に対する相対的な方向と、第２のイオンビームにより加えられる第２の配向処理のＤＬＣ膜３６に対する相対的な方向とが異なる限り、上述したように、搬送ステージを回転させることが必要とされるわけではない。
【００４２】
例えば、本発明の別の実施の形態においては、第１の配向処理と第２の配向処理とを施す際に、イオンガン３８と、イオンガン４０とのガラス基板３４の搬送方向に対する相対的な配置を予め変化させておき、ガラス基板３４の回転を行わせることなく、搬送ステージの一方向への移動に応じて、第１の配向処理と、第２の配向処理とが加えられる構成とすることができる。また本発明においては、特定の実施の形態としてイオンビームによる処理を２段階で行うものとして説明するが、必要とされる配向特性を得ることができる限り、本発明においては２段階以上の配向処理を施すことも可能である。
【００４３】
さらに、本発明の別の実施の形態においては、装置的に許容される限りイオンガンを複数用いるのではなく、単一のイオンガンを用いて、多重処理を行うことも可能である。例えば、第１のイオンビームによる配向処理を行った後、イオンガンのＤＬＣ膜３６に対する相対的な位置を変化させた後、ＤＬＣ膜３６に対して第２のイオンビームを同一のイオンガンから照射させてイオンビームの多重照射を行うことができる。さらに本発明においては、上述した実施の形態の他にも、ＤＬＣ膜３６に対する相対的な処理方向を変化させることができる限り、いかなる手法または構成を用いることができる。
【００４４】
本発明においてイオンビームの照射量は、イオンビームの電流値、イオンガンの角度、搬送ステージの速度などを制御することにより変化させることができる。特に第２のイオンビームによる第２の配向処理の条件を選択することで、配向膜２０ａ、２０ｂの配向角およびプレチルト角を選択して制御することが可能となる。上述した要素のうち、イオンガンの角度を変化させるのは、配向制御の点からは制御範囲が限られるため大きく配向特性を変化させることには不向きであり、搬送ステージの速度を変化させ、ガラス基板３４を回転させてイオンビームとの相対的な角度を変化させることによるイオンビームの照射方向の変化を用いることが、より広い範囲で配向角およびプレチルト角を変化させるには適切である。
【００４５】
本発明において搬送ステージの速度を速めることにより配向角またはプレチルト角を制御する場合には、イオンビームによるＤＬＣ膜３６への照射量が相対的に小さくなる。このため、搬送ステージの速度を単に速めるのみでは配向力、すなわちアンカリング・エネルギーが小さくなる傾向となり、配向処理プロセスには好ましくない影響を与えがちである。このため、本発明においては、搬送ステージの速度およびガラス基板３４の回転、イオンビームの電流値を制御して、比較的大きな照射角度を使用しつつ、第２のイオンビームによる第２の配向処理で配向特性を付与することが好ましい。
【００４６】
本発明において使用するイオンビームの多重照射は、第１のイオンビームおよび第２のイオンビームの照射量を同一として行うことも可能ではあるが、第１のイオンビームの照射量と第２のイオンビームの照射量とを異ならせて多重処理して、配向処理することが好ましい。本発明においては、イオンビームの照射量とは、単位時間あたりにＤＬＣ膜３６に照射されるイオンの数に比例する量を意味する。したがって、本発明においては上述したイオンの数は、具体的には例えば（１）イオンガンのグリッド電圧を調節する、（２）イオン発生量を増加させる、（３）加速電圧を調節する、（４）イオンビームに対する搬送ステージの速度を調節するなどにより変化させることができる。上述した方法のうち、イオンガンにおけるイオン発生量を増加させること、およびグリッド電圧を調節することで、大きくイオンビームの照射量を調節することができる。
【００４７】
本発明におけるイオンビームの照射量Ｅｘは、種々の観点から決定することができるが、例えばイオンガンにおいて、イオンを発生させるためのイオン発生電流の電流値Ｉｇと、イオンガンのグリッド電圧Ｖｇと、搬送ステージの速度Ｖｓｔとを使用して、イオンガンの安定な動作状態の下では下記近似式（１）により得られる値を、照射量Ｅｘとして使用することができる。
【００４８】
【数１】
0003738990.tif 000002
（上式中、Ｃは定数である。）
【００４９】
本発明においては、第２のイオンビームの照射量Ｉ２を第１のイオンビームの照射量Ｉ１以下に設定して配向処理を施すことが、第１のイオンビームにより与えられた配向を第２のイオンビームにより調節するという観点から好ましく、さらには、本発明においては第２のイオンビームの照射量Ｉ２と、第１のイオンビームの照射量Ｉ１との比Ｉ２／Ｉ１を、配向角を制御する場合には、１／５〜１／５０の範囲とすることができ、またプレチルト角を制御する場合には、比Ｉ２／Ｉ１を、１／３０〜１／５０の範囲とすることが好ましいことが見出された。
【００５０】
図４は、本発明の配向制御による液晶分子の配向変化を示した模式図である。ＤＬＣ膜３６には、第１のイオンビームにより方向Ａから第１の配向処理が施される。液晶分子４２は、第１のイオンビームにより処理された直後は、第１のイオンビームにより表面が改質されたＤＬＣ膜３６に対して、第１のイオンビームの照射方向に沿って配向することになる。その後本発明にしたがい、ＤＬＣ膜３６が１５°角度がずれた矢線Ｂの方向から照射される第２のイオンビームにより処理されると、ＤＬＣ膜３６の表面には、矢線Ｂの方向からの第２のイオンビームによる改質が与えられる。
【００５１】
この第２のイオンビームによる配向処理は、第１のイオンビームにより与えられた特性を、第２のイオンビームの照射量に応じて、第２のイオンビームの特性に近づいて行くように変化させることとなり、第２のイオンビームの照射量に応じて配向方向が変化することになる。図４には、第２のイオンビーム照射により配向角の変化した状態での配向方向を、液晶分子４４により示している。
【００５２】
図５は、本発明によりプレチルト角を制御する場合の概念図である。図５においては、矢線Ｃの方向に沿って照射された第１のイオンビームは、第１の配向処理をＤＬＣ膜３６に与え、液晶分子は、プレチルト角に沿って配向し、これが図５において符号４８で示されている。図５に示した実施の形態においては、本発明にしたがって、その後第２のイオンビームを、第１のイオンビームとは、１８０°反対の矢線Ｄで示される方向から照射して、第２の配向処理を与えている。図５に示されるように、ＤＬＣ膜３６の表面状態は第２のイオンビームの照射により改質され、本発明においては、１８０°反対方向から加えられる第２の配向処理により液晶分子５０のプレチルト角を選択的に低下させることが可能であることが見出された。
【００５３】
本発明においてプレチルト角を制御する際には、目的とする液晶表示装置の特性において適宜プレチルト角を設定することができる。特にＩＰＳモードで駆動される液晶表示装置を構成する場合には、本発明により０°〜５°の範囲でプレチルト角度を設定することが、後述するように広い適用性を付与する目的から好ましい。図５においては、プレチルト角の低下した状態での液晶分子を符号５０で示している。
【００５４】
図４および図５に示されるように、本発明によれば、第１のイオンビームと第２のイオンビームの照射方向および照射量に応じて、配向角およびプレチルト角を選択して制御することができることがわかる。すなわち、第２のイオンビームの照射方向を選択することにより、第２の配向処理により配向角を選択的に変化させることができる。また、本発明では、図５に示すように、第２の配向処理を１８０°反対方向から加えることにより、所定の配向角を保持させたまま、プレチルト角のみを低下させることが可能となる。これらの配向角およびプレチルト角の選択制御は、単に配向膜に対する第２のイオンビームの方向および照射量を選択することにより行うことができ、本発明によれば、容易に配向特性を制御することができることがわかる。
【００５５】
図６は、本発明によるイオンビームの多重照射により形成されたＤＬＣ膜３６を含むガラス基板３４を使用して、ＩＰＳパネルを構成する場合の液晶分子の配向を示した図である。図６に示されるように、本発明により形成されたＤＬＣ膜３６を使用する場合には、基板近傍における液晶分子５２のプレチルト角を約０°とすることができる。このため、本発明の液晶パネルにおいては、パラレル配向の他にもアンチ−パラレル配向を採用することが可能となり、視野角依存性のない、面内輝度のばらつきの少ない良好な特性を有するＩＰＳパネルを提供することができる。なお、アンチ−パラレル配向とは、液晶分子の配向方向が、アレイが形成される側と、表示側（ＣＦ側）とにおいて互いに反対方向となる配向を意味する。
【００５６】
図７は、上述したプレチルト角と、表示特性との関係を、本発明により製造されるＩＰＳパネルの中間調における輝度特性をシミュレーションすることにより示した図である。中間調（Ｉ５０）における輝度は、理想的にはプレチルト角の有無にかかわらずに一定であることが、良好な表示特性を与えるためには好ましい。これを示すため、図７には、アレイ側のガラス基板のプレチルト角をφ、表示側（ＣＦ側）のガラス基板のプレチルト角をθとして、中間調（Ｉ５０）の輝度比（Ｉ５０（θ、φ）／Ｉ５０（０、０））がプロットされている。上述したように良好な表示特性を与えるためには、中間調における輝度比は、変動しない、すなわち１付近であることが好ましい。本発明により製造される配向膜によれば、図７の破線で示されるように、輝度比をほぼ０．９５〜１．０５の範囲とするアンチ−パラレル構成を与えることが可能であることが示される。
【００５７】
図８は、本発明の配向膜を使用した液晶表示装置の分解斜視図を示す。
図８に示す本発明の実施の形態の透過型液晶表示装置５８は、透過型液晶表示装置５８の有効画面を画成するための表示用ウインドウ６０を画成する上部フレーム６２と、バックライト・ユニット６４と、上部フレーム６２とバックライト・ユニット６４との間に配置された液晶表示パネル６６と、スペーサ６８と、拡散シート７０と、プリズム・シート７２といった光学特性制御部材を含んで構成されている。
【００５８】
バックライト・ユニット６４は、下側ケース７４上に載置されていて、上部フレーム６２と一体として保持されることで、透過型液晶表示装置５８を構成している。図８に示した液晶パネルは、本発明により形成された配向膜を含んだガラス基板の間に液晶組成物が保持されて形成されている。配向膜は、プレチルト角が低くされた、アンチ−パラレル型の配向処理が施され、上述したＩＰＳパネルとして構成されている。本発明により形成されたＩＰＳパネルは、視野角特性が改善され、きわめて良好な表示特性を与えることが可能とされている。
【実施例】
以下、本発明を実施例をもってより詳細に説明するが、本発明は、後述する実施例にも限定されるものではない。
【００５９】
（実施例１）
ガラス基板上に下記条件の下でマグネトロン・スパッタリング法によりＤＬＣ膜を堆積させた。
ターゲット：              焼結炭素ターゲット
キャリア  ：              Ａｒ、圧力１Ｐａ
放電出力：                １ｋＷ
マグネット間隔：          ６ｃｍ
磁石／基板間隔：          ５ｃｍ
磁石の磁束密度：          ０．０２５０Ｔ
【００６０】
堆積したＤＬＣ膜に対してイオンガンからアルゴンイオンを含む第１のイオンビームを照射して第１の配向処理を行った。また、第２の配向処理は、第２のイオンビームを第１のイオンビームに対して１５°傾けて照射して行った。第２のイオンビームの照射量は、第１のイオンビームの照射量の１／８とした。また、実施例１においては、第２のイオンビームの照射の際の搬送ステージの搬送速度を０ｍｍ／ｓ、２０ｍｍ／ｓ、６０ｍｍ／ｓ、１２０ｍｍ／ｓの範囲で変化させ、搬送ステージの速度の配向角への影響を検討した。
【００６１】
液晶分子の配向角を、偏向子を使用して測定した結果を図９に示す。図９には、第１のイオンビームの照射角度を０°（基準値）とし、横軸に搬送ステージの速度（ｍｍ／ｓ）、縦軸に配向角（°）をとって示している。第２のイオンビームは、第１のイオンビームに対して１５°傾けて照射されているので、図９においては、搬送ステージを固定したまま第２のイオンビームを照射し続けることで、第２のイオンビームの与える配向角（１５°）となっているのが示される。
【００６２】
図９に示されるように、第２のイオンビームの照射に際して搬送ステージの速度を大きくすることにより、第２のイオンビームの照射量が減少し、この結果配向処理における第２のイオンビームの影響が小さくなって行き、配向角が第１のイオンビームで与えられる基準方向（０°）へと近づいているのが示される。すなわち、図９によれば、第２のイオンビームの照射量が多くなればなるほど、第１のイオンビームにより与えられた配向特性が失われ、第２のイオンビームによる配向特性に近づくことが示されている。図９に示されるように、本発明により、異なった方向からの第１のイオンビームの照射により、配向角を容易に制御することが可能であることがわかる。
【００６３】
（実施例２〜４）
実施例１の通りに堆積させたＤＬＣ膜に対して、第２のイオンビームの照射量を変化させて配向処理を施し、プレチルト角の制御について検討を加えた。また、実施例２〜４においては、第２のイオンビーム照射に際して、搬送ステージの搬送方向を１８０°変化させ、かつ搬送ステージの速度の影響を検討するために、搬送速度を、５０ｍｍ／ｓ、８０ｍｍ／ｓ、１００ｍｍ／ｓ、１３０ｍｍ／ｓ、１５０ｍｍ／ｓの範囲で変化させて第２の配向処理を行った。実施例２〜４で使用した第２のイオンビームの条件および搬送ステージの速度を表１に示す。
【００６４】
表１中、ビームドーズ量（Ｉｂ）は、ファラデーカップを使用して計測されたアルゴンイオンビームの電流値である。得られた結果を、図１０および図１１に示す。実施例２〜実施例４では、第１のイオンビームは、アルゴンイオンビームを使用し、照射角度３５°、加速エネルギー２００ｅＶ、イオン発生電流３５０ｍＡ、グリッド電圧７００Ｖ、搬送ステージ速度２０ｍｍ／ｓ、ビームドーズ量１６４μＡで一定とした。
【００６５】
【表１】
0003738990.tif 000003
【００６６】
図１０は、本発明により生成されるプレチルト角を、搬送ステージの速度に対してプロットした図である。図１０に示されるように、本発明により生成されるプレチルト角は、実施例２〜実施例４で示されるように第２のイオンビームの強度が高くなるにつれ、同一の搬送ステージ速度においても低下する、すなわち、１８０°方向からの第２のイオンビームの影響により、プレチルト角を小さくすることができることが示される。また、搬送ステージの速度が遅くなればなるほど、同様に第２のイオンビームの影響が強く反映されることが示されている。
【００６７】
図１１には、本発明により生成されたプレチルト角を、搬送ステージの速度の逆数に対してプロットした図を示す。図１１において、ステージ搬送速度の逆数が０の場合とは、現実的には搬送ステージの搬送速度が無限大、すなわち第２のイオンビームの影響がない場合に、第１の配向処理により与えられるプレチルト角（約７．５°）に対応する。
【００６８】
図１１に示されるように、本発明によれば、第２のイオンビームの照射量および照射角度に関連して、プレチルト角を、配向角とは独立して制御できることがわかる。さらには、図１１に示されるように、本発明において第２のイオンビームの照射量または搬送ステージの速度を調節することにより、配向性を維持させたまま、プレチルト角を０°とすることが可能であることも示されている。このことは、本発明により製造される配向膜は、特にＩＰＳパネルにおける視野角依存性を改善することが可能であることを示すものといえる。
【００６９】
（実施例５）
本発明によりプレチルト角を０°として製造した配向膜を使用して、図１に示されるＩＰＳパネルを製造し、その表示特性について、クロスニコル下での黒の輝度について検討を加えた。また、図１２においては、輝度の分布を、輝度（ｃｄ／ｍ２）等高線として、輝度特性を示している。最も表示特性が良好であると考えられるアンチ−パラレル配向について得られた結果を、図１２に示す。図１２は、縦の破線が、ＴＦＴアレイが形成された側のガラス基板の偏光軸に対応する方向であり、横の破線が透過側のガラス基板の偏光軸に対応する方向である。
【００７０】
図１２に示されるように、本発明の配向膜を使用して製造されたＩＰＳパネルの輝度特性は、図１４に示される従来の配向膜を使用したＩＰＳパネルに比較して、きわめて等方的な分布を示していることがわかる。このことは、本発明の配向膜を使用した液晶表示装置は、視野角特性の少ない、良好な表示特性を与えることができることを示すものである。
【００７１】
（実施例６）
実施例１と同様にしてガラス基板上に配向膜を形成させ、実施例１と同等にして第１のイオンビームにより配向処理を与えた。このようにして得られた配向膜にフォトレジストを塗布し、パターニングして配向膜をパターン状に露出させた。パターン状に露出した配向膜に対して第２のイオンビームを実施例１と同様にして施し、露出した部分の配向膜の配向角を変化させた。その後、レジストをストリッピングして配向膜全面を露出させ、マルチドメイン表示に使用可能な配向膜を形成した。
【００７２】
上述した配向膜を含むガラス基板を使用してマルチドメイン方式の液晶表示装置を製造し、表示特性を評価したところ、良好な表示特性を得ることができた。
【００７３】
（実施例７）
実施例７として配向膜としてポリイミドをガラス基板上にスピンコーティングして焼成させた後、実施例１と同様にしてポリイミド膜に対して配向処理を行ったところ、良好な配向特性を得ることができた。
【００７４】
これまで説明したように、本発明によれば、配向性御され、高い信頼性で製造することが可能であり、高いアンカリング・エネルギーを与えつつ、高い信頼性で配向方向およびプレチルト角を容易に制御することが可能な配向膜、該配向膜の製造方法、該配向膜を含む液晶パネルおよび液晶表示装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の液晶表示装置の概略断面図。
【図２】  本発明によるＤＬＣ膜を製造するための製造装置を示した図。
【図３】  本発明の配向処理プロセスを示した概念図。
【図４】  本発明により配向角が制御される液晶分子を示した概略図。
【図５】  本発明によりプレチルト角が制御される液晶分子を示した概略図。
【図６】  本発明によるプレチルト角０°とされたアンチ−パラレル配向の液晶分子の配向を示した図。
【図７】  本発明により得られるＩＰＳパネルの中間調の表示特性のシミュレーション。
【図８】  本発明の液晶表示装置の分解斜視図。
【図９】  本発明による配向角を、搬送ステージの速度に対してプロットした図。
【図１０】  本発明によるプレチルト角を、搬送ステージの速度に対してプロットした図。
【図１１】  本発明によるプレチルト角を、搬送ステージの速度の逆数に対してプロットした図。
【図１２】  本発明によるＩＰＳパネルの表示特性を示した図。
【図１３】  従来のパラレル配向の液晶分子の配向を示した図。
【図１４】  従来の配向膜を使用したパラレル配向のＩＰＳパネルの表示特性を示した図。
【符号の説明】
１０…液晶表示装置
１２ａ、１２ｂ…ガラス基板
１４…液晶組成物
１６ａ、１６ｂ…シール材
１８ａ、１８ｂ…透明電極
２０ａ、２０ｂ…配向膜
２２…スペーサ
２４ａ、２４ｂ…偏光板
２６…バックライト・ユニット
３０…容器
３２…搬送ステージ
３４…ガラス基板
３６…ＤＬＣ膜
３８…イオンガン
４０…イオンガン
４２、４４、４６、４８、５０、５２…液晶分子
５８…透過型液晶表示装置
６０…表示用ウインドウ
６２…上部フレーム
６４…バックライト・ユニット
６６…液晶パネル
６８…スペーサ
７０…拡散シート
７２…プリズム・シート
ＬＭ…液晶分子
ＥＬ…横方向に生成される電界
【図１】
0003738990.tif 000004
【図２】
0003738990.tif 000005
【図３】
0003738990.tif 000006
【図４】
0003738990.tif 000007
【図５】
0003738990.tif 000008
【図６】
0003738990.tif 000009
【図７】
0003738990.tif 000010
【図８】
0003738990.tif 000011
【図９】
0003738990.tif 000012
【図１０】
0003738990.tif 000013
【図１１】
0003738990.tif 000014
【図１２】
0003738990.tif 000015
【図１３】
0003738990.tif 000016
【図１４】
0003738990.tif 000017