JP2739041B2 - 液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置の製造方
法及び液晶表示装置にかかり、特に、液晶を配向膜の形
成に特徴を有する液晶表示装置の製造方法及び液晶表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、所定間隔を隔てた一対
の透明な基板間に液晶が封入されて構成されている。す
なわち、液晶分子は、細長形状をしており、屈折率の異
方性を有している。従って、液晶に印加された電圧の方
向に沿うように整列される状態と、電圧が印加されない
状態との違いから、画素を形成することができる。この
基板には、液晶分子を配向させるために配向膜が形成さ
れている。この配向膜には、ポリイミドに代表される高
分子材料が用いられており、例えば、この高分子材料を
布等により摩擦し配向方向を付与する（所謂ラビング）
ことによって配向膜を形成する液晶表示装置がある。こ
の液晶表示装置では、液晶分子は１対の基板の各々の配
向膜のラビング方向に配向される。通常、１対の基板の
各々のラビング方向は交叉するように対向されるので、
液晶分子は一方の基板から他方の基板へ向かうに従って
螺旋状に位置する。

【０００３】ところで、黒レベルと白レベルの中間調を
表示させたとき、液晶分子は、電場と配向膜からの力の
バランスによって基板に対して斜めに配向する。このた
め、見る角度によって見掛けの液晶分子の基板に対する
角度が異なり、明るさが異なって見える。また、カラー
表示の場合には異なった色として見える。

【０００４】このため、最近の液晶表示装置では、広視
野角で高コントラストを得る等の視覚特性を改善するた
めに、１つの画素を複数に分割し、各分割された領域に
おいて電場による液晶の傾く面の方向を各々変化させる
マルチドメインと呼ばれる方法によって液晶表示装置を
形成することが提案されている。

【０００５】この方法には、所定形状のマスクを移動さ
せながらラビングするマスクラビングによる方法（K.Ta
katori et. al. , "A Complementary TN LCD with Wide
-Viewing Angle Grayscale", Japan Display '92,pp59
1）、複数の配向膜材料の塗布による方法（T.Kamada e
t. al. , "Wide Viewing Angle Full-Color TFT LCDs",
Japan Display '92,pp886）、紫外線等の照射により配
向膜の特性を変化させる方法（特開平５−２１００９９
号公報）等がある。マスクラビングによる方法と複数の
配向膜材料を塗布する方法は、工程及びプロセスが複雑
である。

【０００６】また、これらの方法は、配向膜を形成した
ときの液晶の傾き角度（所謂プレティルト角）を変化さ
せ対称な２つのプレティルト角を形成するのみで、配向
方向が単一であるため、視野角の改善は、所定の方向に
限定されることになる。

【０００７】これに対して、アモルファスツイストネマ
ティックという配向方向が全くランダムになってツイス
トだけするように配向し視野角の改善をしようとする配
向方法がある（Y.Kato,T.Sugiyama,K.Katoh,Y.Iimura,a
nd S.Kobayashi,"TN-LCDs Fabricated by Non-Rubbing
Showing Wide and Homogeneous Viewing Angular Chara
cteristics and Excellent Voltage Holding Ratio,SID
93 Digest,622(1993)，Y.Toko, T.Sugiyama,K.Katoh,
Y.Iimura,and S.Kobayashi,"Amorphous twistednematic
-loquid-crystal displays and fabricated by nonrubb
ing showing wide and uniform viewing-angle charact
erristics accompanying excellent voltage hoilding
ratios,J.Appl.phys.74,2071(1993)等）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような配向方向が全くランダムになってツイストだけす
るように配向する配向方法で形成された液晶表示装置
は、形成された配向方向が偏光板と特定の関係を有して
いないので、黒レベルが明るくなり（または、白レベル
が暗くなり）、コントラストが低下する。

【０００９】本発明は、上記事実を考慮して、コントラ
ストが低下することなく視野角が改善された液晶表示装
置の製造方法を及び液晶表示装置を得ることを目的とす
る。

【００１０】また、上記目的に加え、配向膜の形成方法
が改善された液晶表示装置を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置の
製造方法は、ポリイミドからなる高分子材料を第１の基
板に塗布して高分子膜を形成する工程と、前記高分子膜
が形成された第１の基板の少なくとも一部の予め定めた
所定範囲内に含まれる複数の画素について、各画素に対
応する領域の一部としての第１の部分領域に直線偏光さ
れた第１の偏光方向の電磁波を照射し、前記各画素に対
応する領域の一部としての第２の部分領域に前記第１の
偏光方向と交差する第２の偏光方向の電磁波を照射する
工程と、ポリイミドを第２の基板に塗布して高分子膜を
形成する工程と、前記高分子膜が形成された第２の基板
の少なくとも一部の予め定めた所定範囲内に含まれる複
数の画素について、各画素に対応する領域の一部として
の第１の部分領域へ直線偏光された第１の偏光方向の電
磁波を照射し、前記各画素に対応する領域の一部として
の第２の部分領域に前記第１の偏光方向と交差する第２
の偏光方向の電磁波を照射する工程と、前記高分子膜面
同士を対向させると共に、前記第１の基板と前記第２の
基板とを前記第１の基板の第１の部分領域と前記第２の
基板の第２の部分領域とが少なくとも一部重複するよう
に所定の間隔を隔てて張り合わせる工程と、前記第１の
基板と前記第２の基板との間に液晶を注入する工程とを
備えている。

【００１２】本発明の液晶表示装置は、ポリイミドから
なる高分子材料が塗布されて形成された高分子膜の各々
の画素に対応する領域の一部としての第１の部分領域に
直線偏光された第１の偏光方向の電磁波が照射され、前
記各々の画素に対応する領域の一部としての第２の部分
領域に前記第１の偏光方向と交差する第２の偏光方向の
電磁波が照射された第１の基板と、ポリイミドが塗布さ
れて形成された高分子膜の各々の画素に対応する領域の
一部としての第１の部分領域に直線偏光された第１の偏
光方向の電磁波が照射され、前記各々の画素に対応する
領域の一部としての第２の部分領域に前記第１の偏光方
向と交差する第２の偏光方向の電磁波が照射された第２
の基板とを有し、前記高分子膜同士が対向し、前記第１
の基板の第１の部分領域と前記第２の基板の第２の部分
領域とから１画素を形成するように前記第１の基板と前
記第２の基板が所定の間隔を隔てて張り合わされてお
り、さらに、前記第１の基板と前記第２の基板との間に
注入された液晶を備えている。

【００１３】

【作用】本発明によれば、ポリイミドからなる高分子材
料を第１の基板に塗布して高分子膜を形成する。高分子
膜が形成された第１の基板の少なくとも一部の予め定め
た所定範囲内に含まれる複数の画素について、各画素に
対応する領域の一部としての第１の部分領域に直線偏光
された第１の偏光方向の電磁波を照射し、前記各画素に
対応する領域の一部としての第２の部分領域に前記第１
の偏光方向と交差する第２の偏光方向の電磁波を照射す
る。直線偏光の電磁波は高分子配向膜に偏光方向の配向
を形成する。ポリイミドからなる高分子材料を第２の基
板に塗布して高分子膜を形成する。高分子膜が形成され
た第２の基板の少なくとも一部の予め定めた所定範囲内
に含まれる複数の画素について、各画素に対応する領域
の一部としての第１の部分領域へ直線偏光された第１の
偏光方向の電磁波を照射し、前記各画素に対応する領域
の一部としての第２の部分領域に前記第１の偏光方向と
交差する第２の偏光方向の電磁波を照射する。高分子膜
面同士を対向させると共に、前記第１の基板と前記第２
の基板とを第１の基板の第１の部分領域と第２の基板の
第２の部分領域とが少なくとも一部重複するように、所
定の間隔を隔てて張り合わせる。前記第１の基板と前記
第２の基板との間に液晶を注入する。よってコントラス
トが低下することなく視野角の良好な液晶表示装置の製
造方法が得られる。

【００１４】さらに本発明によれば、ポリイドからなる
高分子材料が塗布されて形成された高分子膜の各々の画
素に対応する領域の一部の一部としての第１の部分領域
に直線偏光された第１の偏光方向の電磁波が照射され、
前記各々の画素に対応する領域の一部としての第２の部
分領域に前記第１の偏光方向と交差する第２の偏光方向
の電磁波が照射された第１の基板を備える。さらに、ポ
リイミドからなる高分子材料が塗布されて形成された高
分子膜の各々の画素に対応する領域の一部としての第１
の部分領域に直線偏光された第１の偏光方向の電磁波が
照射され、前記各々の画素に対応する領域の一部として
の第２の部分領域に前記第１の偏光方向と交差する第２
の偏光方向の電磁波が照射された第２の基板を備える。
前記第１の基板と前記第２の基板は、高分子膜同士が対
向し前記第１の基板の第１の部分領域と前記第２の基板
の第２の部分領域とから１画素を形成するように張り合
わせられている。さらに第１の基板と第２の基板との間
に注入された液晶を備える。よって、コントラストが低
下することなく視野角の良好な液晶表示装置が得られ
る。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。本実施例は、マルチドメイン方法による
液晶表示装置を製造する液晶表示装置の製造装置に本発
明を適用したものである。また、本実施例では、所謂ア
クティブマトリクスタイプの液晶表示装置（例えば、対
角１０インチの横長の矩形形状。６４０×４８０画
素。）を用いて説明する。

【００１６】図１に示すように、液晶表示装置の製造装
置３０は、紫外線を射出する紫外線照射装置６０を備え
ており、紫外線照射装置６０の射出側には、偏光方向回
転装置３２が配設されている。

【００１７】本実施例では、図２（Ａ）に示すように、
紫外線照射装置６０として、紫外波長域を発振波長域と
する円偏光のレーザービームを射出する紫外線レーザー
装置６２を用いている。また、偏光方向回転装置３２
は、光路Ｓ中に偏光素子として１／２波長板６３を備え
ており、この１／２波長板６３を回転するための装置で
ある。この１／２波長板６３は、制御装置５０からの入
力信号に応じて回転駆動される偏光方向回転装置３２の
駆動によって回転される。従って、偏光方向回転装置３
２から射出される紫外線は、所定方向の直線偏光された
レーザービームであると共に、偏光方向を変更できるよ
うになっている。なお、紫外線照射装置６０として、直
線偏光のレーザービームを射出する紫外線レーザー装置
を用いた場合には、偏光方向回転装置３２は、１／２波
長板６３を設けることなく、紫外線レーザー装置本体を
回転すればよい。

【００１８】また、図２（Ｂ）に示すように、紫外線照
射装置６０としては、紫外波長域を含む電磁波が照射さ
れる水銀ランプ等の紫外線光源６２Ａを用いることがで
きる。この紫外線光源６３Ａを用いた場合には、偏光方
向回転装置３２は、光路Ｓ中に偏光素子としてウオラス
トンプリズム等の直線偏光素子６２Ａを備え、直線偏光
素子６３Ａを回転可能にする。この直線偏光素子６３Ａ
によって偏光方向回転装置３２から射出される紫外線
は、所定方向の直線偏光されると共に、直線偏光素子６
３Ａの回転によって射出される紫外線の偏光方向を変更
できる。なお、紫外線照射装置６０として水銀ランプ等
の紫外線光源６２Ａを用いた場合には、紫外線光源６２
Ａは通常発散光源であるため、コリメータレンズ６２Ｂ
を含んで構成し、コリメートされた紫外線を射出するよ
うにすることが好ましい。

【００１９】図１に示すように、上記の偏光方向回転装
置３２の射出側には、入射された紫外線を集光する集光
レンズ３４、及び入射された紫外線を通過又は透過する
か遮断するかに切り替えるシャッタ３６が順に配設され
ている。

【００２０】なお、シャッタ３６は、メカニカルシャッ
タを用いることができる。また、紫外線の透過率が変更
可能な光学素子（フォトクロミック素子やエレクトロク
ロミック素子等）を用いて、紫外線の透過量を変更する
ようにしてもよい。また、シャッタ３６は、ミラーによ
る反射によって紫外線を通過または遮断に切り替えても
よい。また、これらを組み合わせて入射された紫外線を
通過又は透過するか遮断するかに切り替えるようにして
もよい。

【００２１】集光レンズ３４により集光された紫外線の
集光位置付近には、後述するように紫外線の照射によっ
て配向するための基板（カラーフィルタ基板１２または
ＴＦＴ基板１４）が位置しており、この基板は移動ステ
ージ３８に着脱可能に固定されている。また、移動ステ
ージ３８は、所定方向（図１の矢印Ａ方向）に移動する
１軸移動ステージ３８Ａ、及び１軸移動ステージ３８Ａ
と直交する方向（図１の矢印Ｂ方向）に移動する１軸移
動ステージ３８Ｂが組み合わされた直交２軸ステージで
構成されている。なお、この直交２軸ステージは、直交
して交わることに限定されず、２軸が交差したステージ
でもよい。

【００２２】上記の偏光方向回転装置３２、シャッタ３
６、及び移動ステージ３８の各１軸ステージ３８Ａ、３
８Ｂには、制御装置５０が接続されている。詳細には、
制御装置５０は、各々マイクロコンピュータを含んで構
成されている、配向方向制御装置５２、回転駆動制御装
置５４、ステージ駆動制御装置５６、及びシャッタ駆動
制御装置５８から構成されている。この配向方向制御装
置５２は、回転駆動制御装置５４、ステージ駆動制御装
置５６、及びシャッタ駆動制御装置５８に接続されてお
り、各々の制御装置とデータ及びコマンドを授受可能に
なっている。回転駆動制御装置５４は、偏光方向回転装
置３２に接続されている。ステージ駆動制御装置５６
は、移動ステージ３８に接続されている。シャッタ駆動
制御装置５８は、シャッタ３６に接続されている。

【００２３】ここで、本実施例にかかる、液晶表示装置
１０の概略構造を説明する。図３に断面で示すように、
本実施例の液晶表示装置１０は、カラーフィルタ基板１
２とＴＦＴ基板１４との間にネマティック型の液晶１６
が注入されている。カラーフィルタ基板１２には、ガラ
ス基板１３の内面に図示しないカラーフィルタが形成さ
れ、カラーフィルタの上にはＩＴＯ膜等の複数の共通電
極１８が形成され、共通電極１８の上にはポリイミドの
配向膜２０が形成されている。

【００２４】一方、ＴＦＴ基板１４には、ガラス基板１
５の内面に複数の画素電極２２及び図示しない周知のＴ
ＦＴ素子が形成され、画素電極２２の上にはポリイミド
の配向膜２４が形成されている。

【００２５】図３に示すように、この液晶表示装置１０
では、ＴＦＴ基板１４側から光を透過させ、観察者Ｈは
カラーフィルタ基板１２側から表示を見るようになって
いる。なお、以下の図中、矢印Ｌ方向は観察者Ｈが正位
置で液晶表示装置１０を見た際の左方向、矢印Ｒ方向は
同じく観察者Ｈが正位置で液晶表示装置１０を見た際の
右方向を示し、矢印Ｄ方向は観察者Ｈが正位置で液晶表
示装置１０を見た際の下方向、矢印Ｕ方向は同じく観察
者Ｈが正位置で液晶表示装置１０を見た際の上方向を示
すものとする。

【００２６】ここで、高分子膜への直線偏光紫外線照射
による液晶の配向は、次のような機構によると考えられ
る。

【００２７】ａ １紫外線照射によって架橋が生じる場
合には、偏光方向と平行な方向に高分子の架橋が生じ、
この方向の分子長が長くなる。分子長が長くなると、液
晶の配向力強くなるため、偏光方向と平行に液晶が配向
する。

【００２８】ｂ ２紫外線照射によって分子鎖の切断ま
たはベンゼン環の破壊が生じる場合には、偏光方向と平
行な方向の分子鎖の方が紫外線の吸収が大きいため、こ
の方向の分子鎖が切断またはベンゼン環が破壊される。
分子鎖が短いまたはベンゼン環の数が少ないと、液晶の
配向力が弱くなるため、偏光方向と垂直に液晶が配向す
る。

【００２９】以上のような機構によって配向が誘起され
るため、基板に対する液晶の傾きプレティルト角は、誘
起されずに０°となる。このため、電場をかけたときに
液晶分子が傾く方向は不定となり、確率的に右回転（図
１１（Ａ）参照）または左回転になる（１１（Ｂ）参
照）。

【００３０】ところが、現実の液晶セルでは、上下基板
は完全に平行ではなく、また、場所によっても異なった
微小角度を有している。また、画素間の横電界も多種類
の方向を向いており、液晶分子の回転方向は、略１／２
づつの確率で右回転または左回転となると考えられる。
同一偏光方向の紫外線を照射した領域であっても場所に
よって、右回転または左回転となる。このため、液晶分
子の見掛け上の回転角は、平均化され、視角特性が改善
される。先に示したアモルファスツイストネマティック
でも同様で、回転方向は制御しておらず、ランダムにな
っているため、視角特性が改善される（図１１（Ｃ）参
照）。

【００３１】本発明では、直線偏光された紫外線を用い
て配向方向の制御を付与することによって、アモルファ
スツイストネマティック法の視角特性改善に加えてコン
トラストを改善することができる。

【００３２】この方法では、直線偏光の偏光方向に平行
（架橋型）または垂直（分解型）な方向に液晶が配向
し、この方向での右回転、左回転が平均化されるため、
液晶の配向方向での視角特性が改善される。このため、
同一画素内で照射の紫外線の直線偏光の方向を変化さ
せ、多種類に渡る配向方向のマルチドメインを実現すれ
ば、全ての視角で同等の画質を得ることができる。

【００３３】しかし、偏光板に対しても多種類に渡る方
向を有することとなるので、コントラストが減少する。
このため、視角特性の改善とコントラストの維持は、相
対するようになり、要求に応じて画素内のドメインの数
を変更する必要がある。コントラストを重視する場合に
は、１画素を２つに分割し、左右上下の視角特性のみを
改善し、より広視野角を要求される場合には、２つ以上
に分割し、左右上下斜めの視角特性を改善すればよい。

【００３４】図５には、１画素を２分割したときに照射
する紫外線の偏光方向を示した。すなわち、１画素内の
上部配向膜２０Ａに所定方向の偏光方向で紫外線を照射
すると共に、所定の偏光方向と直交する偏光方向の紫外
線を下部配向膜２０Ｂに照射する。このような偏光を照
射したとき、架橋型高分子では、図４の上部配向膜２０
Ａ及び下部配向膜２０Ｂ内に実線で示すような液晶の配
向が生じ、電場をかけると、プレティルト角は０°であ
るので、１画素内の上部配向膜２０Ａ、下部配向膜２０
Ｂ、の各々の領域内で液晶分子が左回転または右回転で
傾き、上下、左右方向の視角特性を改善できる。

【００３５】次に、本実施例の液晶表示装置の製造装置
３０の作動を説明する。すなわち、液晶表示装置１０を
構成する各基板（１２、１４）に紫外線を照射すること
によって、１つの画素内で配向方向が変化されたマルチ
ドメイン液晶セルを形成する過程を説明する。

【００３６】先ず、表面に配向膜が形成された基板（カ
ラーフィルタ基板１２またはＴＦＴ基板１４）を用意す
る。本実施例では、この配向膜を形成するための高分子
材料として、可溶性ポリイミド（日本合成ゴム、オプト
マーＡＬ１２５６）を用いている。なお、以下の説明を
簡単にするため、用いる基板としてＴＦＴ基板１４を例
にして説明する。

【００３７】なお、配向膜を形成するための高分子材料
として、本実施例では、可溶性ポリイミドを用いたが、
本発明はポリイミドに限定されるものではなく、ポリビ
ニルアルコール等を用いてもよい。

【００３８】また、本発明では、紫外線照射によって高
分子材料の塗布により形成された高分子膜の分子鎖の形
成状態を変更することによって、液晶の配向を変化させ
るので、用いる高分子材料は、紫外線照射により架橋さ
れるもの、紫外線照射により切断されるものの何れでも
よい。

【００３９】この配向膜が形成されたＴＦＴ基板１４を
移動ステージ３８にセットして、図示しない製造装置３
０のスタートスイッチを押圧すると、配向方向制御装置
５２において図６のマルチドメイン液晶セル形成処理ル
ーチンが実行され、ステップ１００へ進む。

【００４０】ステップ１００では、ドメイン分割数、及
び分割方法が設定される。ドメインとは、同一の配向方
向を提供する領域をいい、この場合、ＴＦＴ基板１４上
を目視したときに略同一方向から認知可能なＴＦＴ基板
１４上の領域をいう。このドメイン分割数は、ＴＦＴ基
板１４上を分割したときの分割数を表している。従っ
て、本実施例では、ＴＦＴ基板１４により１画面を形成
することを想定し、画素に対応する領域の液晶セル毎に
少なくとも２方向に配向を変化させるため、全画素の２
倍の値（６４０×４８０×２）をドメイン分割数として
いる。また、分割方法とは、ＴＦＴ基板１４上を分割す
るときの分割した領域の形状による方法であり、本実施
例では、１画素を上下に分断する分割方法を設定する。

【００４１】このステップ１００の設定は、予め定めた
値を読み取るようにしてもよく、オペレータによって指
定するようにしてもよい。このドメイン分割数、及び分
割方法の設定が変更可能であることによって、ＴＦＴ基
板１４上、すなわち、画素におけるドメインの大きさ及
び分割方法を自由に設定することができる。

【００４２】本実施例では、集光される紫外線のスポッ
ト径はＴＦＴ基板１４上の１画素の上部領域（または下
部領域）に対応する大きさとなるように予め設定されて
いる。従って、１画素の上部領域（または下部領域）よ
り大きな領域へ照射する場合には、その領域に応じて連
続的に照射すればよい。なお、このステップ１００の設
定値に応じて、倍率の異なる集光レンズに切り替える倍
率切替装置やズームレンズ等の倍率変更装置を、集光レ
ンズに関係させて設け、ドメインの大きさを変更するよ
うにしてもよい。

【００４３】また、上記のステップ１００では、ＴＦＴ
基板１４への紫外線照射量（時間）も設定する。すなわ
ち、ＴＦＴ基板１４へ塗布された高分子材料は、その高
分子材料の架橋または切断の量を予め定めた所定量にす
るためには、その組成によって紫外線の照射量が異なっ
ている。このため、本実施例のステップ１００では、こ
れから以下のようにして照射する紫外線の照射量を、塗
布された高分子材料の種類に応じて設定している。

【００４４】次に、ステップ１０２では、設定されたド
メイン分割数、及び分割方法に応じて、ＴＦＴ基板１４
上の１つの画素の位置及び配向方向（偏光方向）を演算
する。すなわち、ＴＦＴ基板１４により１画面を形成し
たときに、ＴＦＴ基板１４上の所定領域が同一の偏光方
向とならないように、例えば、隣接するドメインに対し
て偏光方向を４５°や９０°づつ回転させることや直交
する２方向の偏光方向を交互に設定することによって１
つの画素の位置及び配向方向を演算する。

【００４５】なお、この設定は、ＴＦＴ基板１４上の各
々の画素の位置と配向方向との関係を予め設定してお
き、この設定を読み取るようにしてもよく、ＴＦＴ基板
１４上に照射される偏光方向のパターンや順序をＴＦＴ
基板１４全体として予め定めておき、このパターンや順
序に従って画素の位置及び配向方向を求めてもよい。

【００４６】次のステップ１０４では、ＴＦＴ基板１４
上の設定された全ての画素について、以下に説明する電
磁波としての紫外線照射がなされたか否かを判断し、全
ての画素に紫外線照射されたときに本ルーチンを終了す
る。

【００４７】ステップ１０４で否定判断され、未照射の
画素がある場合には、ステップ１０６において、上記ス
テップ１０２において演算した画素の位置を表す位置デ
ータをステージ駆動制御装置５６へ出力する。これによ
って、ステージ駆動制御装置５６は、入力された位置デ
ータに対応するＴＦＴ基板１４の位置へ集光スポットが
位置するように移動ステージ３８を制御する。この移動
ステージ３８の移動によって、紫外線の集光スポットが
ステップ１０２において演算された目標となる画素のド
メインへ移動される。

【００４８】次のステップ１１０では、上記ステップ１
０２において演算した配向方向を表す方向データを回転
駆動制御装置５４へ出力する。これによって、回転駆動
制御装置５４は、ＴＦＴ基板１４に照射される紫外線の
偏光方向が入力された方向データに対応する偏光方向と
なるように偏光方向回転装置３２を制御する。この偏光
方向回転装置の回転によって、ＴＦＴ基板１４に照射さ
れる紫外線の集光スポットの偏光方向がステップ１０６
で位置決めされたドメインへステップ１０２において設
定された偏光方向の紫外線として照射可能となる。

【００４９】次のステップ１１４では、上記ステップ１
０２において設定されたＴＦＴ基板１４への紫外線照射
量に対応する照射時間データをシャッタ駆動制御装置５
８へ出力する。これによって、シャッタ３６が作動さ
れ、設定された照射量の紫外線がＴＦＴ基板１４へ照射
される。

【００５０】従って、ＴＦＴ基板１４上の１つの画素に
ついて、紫外線の集光スポットが目標となる画素のドメ
インへ位置決めされ、紫外線の集光スポットの偏光方向
が設定された偏光方向の紫外線が、配向膜の種類に応じ
た照射量でＴＦＴ基板１４へ照射される。

【００５１】図７には、ＴＦＴ基板１４上の一部の領域
についての上記の処理の流れをイメージ的に示した。集
光レンズ３４によって集光される光束４８の集光スポッ
ト４４は、移動ステージ３８の一方の１軸ステージ３８
Ａの移動による主走査方向（図７の矢印Ｒ，Ｌ方向）に
移動すると共に、他方の１軸ステージ３８Ｂの移動によ
る副走査方向（図７の矢印Ｕ，Ｄ方向）に移動する。こ
の移動に際しては、上述のように、位置決めされた目標
となる画素の各ドメインに対して、設定された偏光方向
で、配向膜の種類に応じた照射量での紫外線が照射され
る。図７の例では、１画素に含まれる主走査方向に隣接
するドメイン毎に偏光方向が４５°づつ回転している。

【００５２】上記の処理をＴＦＴ基板１４上の設定され
た全ての画素について行い、同一の処理を行ったカラー
フィルタ基板を張り合わせることによって、配向方向が
画素内で異なる方向となる液晶表示装置１０が形成され
ることになる。

【００５３】次に、上記で説明した各画素内で配向方向
が変化されたマルチドメイン液晶セルを含んだ液晶表示
装置１０の製造方法を、図８の製造工程を示すフローチ
ャートと共に説明する。

【００５４】液晶表示装置１０の製造が開始されると、
工程Ｓ１において、カラーフィルタ基板１２及びＴＦＴ
基板１４に配向膜を形成する。

【００５５】先ず、ＴＦＴ基板１４の図示しないアクテ
ィブ素子の形成されている側にポリイミド溶液を約６０
０オングストローム塗布する。このポリイミド溶液の塗
布は、印刷あるいはスピンコートによって行うことがで
きる。このＴＦＴ基板１４に塗布されたポリイミド溶液
を、赤外線照射や図示しない乾燥装置（例えば、ホット
プレート）等により、乾燥する。これによって、ＴＦＴ
基板１４上にポリイミドの配向膜２４が形成される。こ
のようにして、略均一に塗布されたポリイミドによる配
向膜２４を得ることができる。

【００５６】次に、カラーフィルタ基板１２において
も、先のＴＦＴ基板１４と同様にして配向膜２０を形成
する。

【００５７】上記のようにして配向膜２０、２４が形成
されると、次の工程Ｓ２において、紫外線照射処理を、
液晶表示装置の製造装置３０において上記で説明したよ
うに行う（図６参照）。この紫外線照射処理は、ラビン
グ処理に相当する。但し、上記で説明したように、プレ
ティルト角は０°である。

【００５８】上部配向膜２０Ａと下部配向膜２０Ｂに照
射する紫外線の偏光方向は略９０°で交差しているの
で、同一画素内に配向方向が９０°異なる性質を有する
配向膜２０を得ることができる。また、この配向膜２０
を誘起するプレティルト角は、０°であるため、この配
向膜によって配向した液晶１６に電場をかけると同一配
向方向の領域内で左回転、右回転の２種類に傾く方向が
異なる液晶分子回転が生じることになる。

【００５９】紫外線照射処理が終了すると、次の工程Ｓ
３では、配向膜２０と配向膜２４とを向かい会わせ、直
線偏光の紫外線照射（ラビング処理）がなされたカラー
フィルタ基板１２とＴＦＴ基板１４とを所定のセルギャ
ップを設けて対向配置する。このときの各々の基板の間
隔は、液晶が配向する範囲であればよく、通常、数ミク
ロンから１０数ミクロンのセルギャップでよい。本実施
例では、１２ミクロンのポリエチレンフィルムをスペー
サとして挟み込んでいる。また、各々の基板を向かい会
わせるときには、９０°回転したツイスト配向を得るた
めに、図９に示すように、重ね合わされたときの画素に
相当する液晶セル内に照射された偏光方向が略直交する
ようにする。

【００６０】次の工程Ｓ５では、周囲を封止して所定の
カイラル剤を添加した液晶１６を両基板間に液晶相のま
ま毛細管現象を利用して注入し、次の工程Ｓ５で、カラ
ーフィルタ基板１２とＴＦＴ基板１４の外表面に、各々
表示用の偏光板（図示せず）を交差ニコルとなるように
貼り付けて、液晶表示装置１０を完成させる。

【００６１】このようにして得られた液晶表示装置１０
を駆動すれば、非常に広い視野角で均一な画質を得るこ
とができる。

【００６２】以上説明したように、本実施例では、基板
へ照射する紫外線の偏光方向を画素内で変更することに
よって各々の配向方向を変化させることができるので、
簡単に基板上で部分的に多種類にわたる方向へ液晶が配
向するマルチドメインを実現することはできる。また、
本実施例では、紫外線の照射によりマルチドメインを実
現するために、通常用いているマスクやレジスト膜を必
要とせず、偏光方向を連続的に変化させることができ
る。このため、配向方向の変化の種類を増加させた場合
であっても、製造工程が複雑になることがない。

【００６３】また、上述のように配向方向の変化の種類
は、偏光方向回転装置３２の回転によって容易に増加さ
せることができる。このため、液晶表示装置が要求する
視野角を得るために画素内で配向方向を容易に設定する
ことができ、視角依存性を大幅に改善することができ
る。

【００６４】さらに、基板を形成するときに、配向方向
を自由に設定制御できるので、表示用の偏光板を与付け
たときを想定した配向方向を設定でき、表示用の偏光板
と一定の角度関係を維持することができる。このため、
得られる液晶表示装置のコントラストが低下することが
ない。

【００６５】さらにまた、従来の擦る等のラビング処理
に対して、本実施例では、非接触の紫外線照射のみによ
ってラビング処理に相当する処理をすることができるの
で、基板及び配向膜に接触しない。このため、傷、静電
気及び塵の発生することがない。

【００６６】また、本実施例では、紫外線照射によって
高分子材料の塗布により形成された高分子膜の分子鎖の
形成状態を変更することが可能であればよいので、配向
膜として多種類にわたる高分子材料を用いることがで
き、この高分子材料の組成や組み合わせによって配向の
特性自体を制御することが可能である。

【００６７】なお、上記実施例では、直交する座標系を
移動する移動ステージ３８の移動によって基板上の集光
スポット位置を変更する場合を説明したが本発明はこれ
に限定されるものではなく、照射する紫外線側を移動さ
せるようにしてもよく、これらの組み合わせでもよい。
照射する紫外線側を移動させるためには、主走査方向に
高速に走査するポリゴン等の主走査装置を備えると共に
主走査方向と直交する方向に低速に走査するガルバノミ
ラー等の副走査を備え、これらの走査装置を介して基板
へ紫外線を照射するようにすればよい。

【００６８】また、これらの組み合わせとしては、図１
０に示すように、所定位置にＴＦＴ基板１４が取付けら
れた１軸移動ステージ４０と、１軸移動ステージ４０の
上方に位置するガルバノミラー４２を備えればよい。こ
のガルバノミラー４２の回転軸４２Ａは１軸移動ステー
ジの移動方向と平行とされており、ガルバノミラー４２
の回転軸４２Ａ回りの揺動によって主走査、１軸移動ス
テージ４０のステップ移動により副走査が行われ、レー
ザービーム４８の２次元走査が可能となる。このガルバ
ノミラー４２には紫外線照射装置６０からの紫外線がシ
ャッタ３６、偏光方向回転手段３２及び集光レンズ３４
を介して到達する。

【００６９】次に、直線偏光した紫外線の照射によって
変成されるポリイミドの配向膜について詳細に説明す
る。本発明者等は、種々の測定実験から、配向膜を形成
するために用いたポリイミドへ直線偏光した紫外線を照
射することによって、特異な変成を生起させることを得
た。

【００７０】なお、前記実施例では、ポリイミドを用い
たが、本発明はこれに限定されず、ＰＶＡ（ポリビニル
アルコール）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレー
ト）、ナイロン、セルロール、テフロン等のポリイミド
以外のポリマーを用いてもよく、複数種類のポリイミド
を混合して使用することや、ポリマーを組み合わせて使
用してもよい。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
転可能な直線偏光の電磁波を基板の高分子材料の各画素
を構成する部分領域毎に照射し、各部分領域を電磁波の
偏光方向に応じて配向できるので、コントラストを低下
させず視覚角が向上した液晶表示装置及びその製造方法
が提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる液晶表示装置の製造装
置の概略構成を示すブロック図である。

【図２】液晶表示装置の製造装置に用いた紫外線の照射
系の概略構成を示すブロック図であり、（Ａ）は紫外線
レーザー装置を用いた場合を示し、（Ｂ）は紫外線光源
を用いた場合を示している。

【図３】液晶表示装置を示す断面図である。

【図４】液晶表示装置の画素部分の拡大断面図である。

【図５】液晶表示装置のカラーフィルタ基板側から見た
一部平面図である。

【図６】本実施例の液晶表示装置の製造装置の処理の流
れを示すフローチャートである。

【図７】レーザービームの走査を説明するための基板の
斜視図である。

【図８】本実施例にかかる液晶表示装置を製造するとき
の製造工程の流れを示すフローチャートである。

【図９】本実施例の液晶表示装置のツイスト配向の場合
の偏光方向を示す斜視図である。

【図１０】実施例にかかる液晶表示装置の製造装置の概
略構成の他例を示すブロック図である。

【図１１】液晶表示装置において液晶分子が傾くことを
説明するための説明図であり、（Ａ）は液晶分子が右回
転に傾くことを示し、（Ｂ）は液晶分子が左回転に傾く
ことを示し、（Ｃ）は液晶分子の見掛け上の回転角が平
均化され状態を示している。

【符号の説明】

１０ 液晶表示装置 ２８ 画素 ３０ 液晶表示装置の製造装置 ３２ 偏光方向回転装置 ３４ 集光レンズ ３６ シャッタ ３８ 移動ステージ ５０ 制御装置 ６０ 紫外線照射装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平 洋一 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本 アイ・ビー・エム株式会社 東京基礎研 究所内 (56)参考文献 特開 平７−72484（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−309321（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−194665（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−232473（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリイミドを第１の基板に塗布して高分
   子膜を形成する工程と、 前記高分子膜が形成された第１の基板の少なくとも一部
   の予め定めた所定範囲内に含まれる複数の画素につい
   て、各画素に対応する領域の一部としての第１の部分領
   域に直線偏光された第１の偏光方向の電磁波を照射し、
   前記各画素に対応する領域の一部としての第２の部分領
   域に前記第１の偏光方向と交差する第２の偏光方向の電
   磁波を照射する工程と、 ポリイミドを第２の基板に塗布して高分子膜を形成する
   工程と、 前記高分子膜が形成された第２の基板の少なくとも一部
   の予め定めた所定範囲内に含まれる複数の画素につい
   て、各画素に対応する領域の一部としての第１の部分領
   域へ直線偏光された第１の偏光方向の電磁波を照射し、
   前記各画素に対応する領域の一部としての第２の部分領
   域に前記第１の偏光方向と交差する第２の偏光方向の電
   磁波を照射する工程と、 前記高分子膜面同士を対向させると共に、前記第１の基
   板と前記第２の基板とを前記第１の基板の第１の部分領
   域と前記第２の基板の第２の部分領域とが少なくとも一
   部重複するように所定の間隔を隔てて張り合わせる工程
   と、 前記第１の基板と前記第２の基板との間に液晶を注入す
   る工程と、 を含む液晶表示装置の製造方法。
2. 【請求項２】 ポリイミドが塗布されて形成された高分
   子膜の各々の画素に対応する領域の一部としての第１の
   部分領域に直線偏光された第１の偏光方向の電磁波が照
   射され、前記各々の画素に対応する領域の一部としての
   第２の部分領域に前記第１の偏光方向と交差する第２の
   偏光方向の電磁波が照射された第１の基板と、 ポリイミドが塗布されて形成された高分子膜の各々の画
   素に対応する領域の一部としての第１の部分領域に直線
   偏光された第１の偏光方向の電磁波が照射され、前記各
   々の画素に対応する領域の一部としての第２の部分領域
   に前記第１の偏光方向と交差する第２の偏光方向の電磁
   波が照射された第２の基板とを有し、 前記高分子膜同士が対向し、前記第１の基板の第１の部
   分領域と前記第２の基 板の第２の部分領域とから１画素
   を形成するように前記第１の基板と前記第２の基板が所
   定の間隔を隔てて張り合わされており、 さらに、 前記第１の基板と前記第２の基板との間に注入された液
   晶を、 を含んで構成された液晶表示装置。