JP2773794B2 - Manufacturing method of liquid crystal display element - Google Patents
Manufacturing method of liquid crystal display elementInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子の製造方法
に関し、特にラビング処理がされない基板で液晶表示素
子を作成することができる新規な配向処理技術に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device, and more particularly to a novel alignment processing technique capable of forming a liquid crystal display device on a substrate which has not been subjected to rubbing.
【0002】[0002]
【従来の技術】液晶表示ディスプレイ等に使用される液
晶表示素子いわゆる液晶セルは、液晶の特定な分子配列
を電界等の外部からの作用によって別の異なる分子配列
に状態変化させて、その間の光学的特性の変化を視覚的
な変化として表示に利用している。液晶分子をある特定
の配列状態にするために液晶をはさむガラス基板の表面
には配向処理を行うのが普通である。2. Description of the Related Art A liquid crystal display element used in a liquid crystal display or the like, a so-called liquid crystal cell, changes the state of a specific molecular arrangement of liquid crystal into another different molecular arrangement by an external action such as an electric field and the like, and optically intervenes between them. The change of the characteristic is used for display as a visual change. Generally, an alignment treatment is performed on the surface of a glass substrate holding liquid crystal in order to arrange liquid crystal molecules in a specific alignment state.
【0003】従来のツイストネマチック(TN)型液晶
セルなどでは、配向処理として、液晶を挟むガラス基板
全体にポリイミド等の配向膜を形成し、配向膜上をラビ
ング布で一方向に擦るいわゆるラビング法が採用されて
いる。In a conventional twisted nematic (TN) type liquid crystal cell or the like, a so-called rubbing method is used in which an alignment film such as polyimide is formed on the entire glass substrate sandwiching the liquid crystal, and the alignment film is rubbed in one direction with a rubbing cloth. Has been adopted.
【0004】たとえば図9に示すように、綿布のような
ラビング布を表面に巻いたラビングローラ10を基板1
1上の配向膜11aに触れさせつつそれを矢印A方向に
回転させながら基板面上を移動すると配向膜面全体に均
一に矢印B方向に配向処理ができる。For example, as shown in FIG. 9, a rubbing roller 10 having a rubbing cloth such as cotton
When the alignment film 11a on the substrate 1 is moved on the substrate surface while rotating in the direction of arrow A while touching the alignment film 11a, alignment processing can be uniformly performed in the direction of arrow B on the entire surface of the alignment film.
【0005】TN型液晶セルでは図10に示すように液
晶セルの上下の基板12、13間で液晶分子14の基板
面内配向方向が互いに直交するようにラビング処理を行
う。基板に接している液晶分子14は基板の配向方向に
従って配向する。In the TN type liquid crystal cell, as shown in FIG. 10, rubbing treatment is performed so that the orientation directions of the liquid crystal molecules 14 between the substrates 12 and 13 above and below the liquid crystal cell are orthogonal to each other. The liquid crystal molecules 14 in contact with the substrate are aligned according to the alignment direction of the substrate.
【0006】液晶セルがネガ表示の場合にはセルを挟む
平行ニコル配置の偏光板15、16をその偏光軸が一方
のラビング方向と平行になるように配置し、またポジ表
示の場合には、直交ニコル配置の偏光板をその偏光軸が
隣接基板のラビング方向と平行になるように配置する。When the liquid crystal cell is a negative display, the polarizing plates 15 and 16 arranged in parallel Nicols sandwiching the cell are arranged so that the polarization axes thereof are parallel to one rubbing direction. A polarizing plate having a crossed Nicols arrangement is arranged such that its polarization axis is parallel to the rubbing direction of the adjacent substrate.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】アクティブ駆動方式を
採用する液晶セルで、TFT(薄膜トランジスタ)やM
IM(Metal Insulator Metal
Diode)などの駆動素子や配線が表面に形成された
基板をラビングする場合には、図9のように全面同時に
ラビングを施すと、それらの素子も同時にラビングされ
ることは避けられない。その場合、ラビングによる静電
気によって素子やその配線が破壊されたり特性が劣化す
るという可能性がある。また、ラビングは細かなダスト
を発生しやすい。これらのダストが基板面上に付着する
と、完全に除去することは容易ではない。SUMMARY OF THE INVENTION A liquid crystal cell adopting an active drive system, which includes a TFT (thin film transistor) and an M
IM (Metal Insulator Metal)
In the case of rubbing a substrate having a drive element such as a diode) or a wiring formed on the surface, if the entire surface is rubbed simultaneously as shown in FIG. 9, it is inevitable that those elements are also rubbed simultaneously. In such a case, there is a possibility that the element or its wiring is destroyed or its characteristics are deteriorated due to static electricity generated by rubbing. Rubbing tends to generate fine dust. If these dusts adhere to the substrate surface, it is not easy to completely remove them.
【0008】また従来のラビングで配向処理をした場
合、液晶分子の配向方向が一様なために、観測者から画
面を見たときの表示が見やすい角度(視察方向)が特定
の角度範囲に制限される視角特性が生じる。In addition, when the conventional rubbing process is performed, since the orientation direction of the liquid crystal molecules is uniform, the angle at which the display is easy to see (viewing direction) when an observer views the screen is limited to a specific angle range. Viewing angle characteristics are produced.
【0009】たとえば、従来のツイストネマチック型液
晶表示セル(TN−LCD)の視角特性を表す等コント
ラスト曲線を測定すると、コントラストの高い視角領域
は特定の角度領域に偏っている。したがって、このよう
な液晶セルはある方向からは見えやすく、別の方向から
は見えにくいといった視角依存性を持つことになる。For example, when an isocontrast curve representing a viewing angle characteristic of a conventional twisted nematic liquid crystal display cell (TN-LCD) is measured, a viewing angle region having high contrast is biased toward a specific angle region. Therefore, such a liquid crystal cell has a viewing angle dependency such that it is easy to see from one direction and hard to see from another direction.
【0010】このような視角依存性をもつ液晶セルを表
示装置として利用した場合には、表示画面に対してある
角度ではコントラストが極端に低下し、甚だしい場合に
は表示の明暗が反転してしまう。When a liquid crystal cell having such a viewing angle dependence is used as a display device, the contrast is extremely reduced at a certain angle with respect to the display screen, and in extreme cases, the contrast of the display is reversed. .
【0011】液晶セルが視角特性を持つ原因の一つは、
ラビングによって液晶分子にプレチルトが生じるからで
ある。液晶分子がプレチルトを持つ方向は、ラビングす
るベクトル方向に一致する。One of the causes of the liquid crystal cell having a viewing angle characteristic is as follows.
This is because rubbing causes pretilt in liquid crystal molecules. The direction in which the liquid crystal molecules have a pretilt coincides with the rubbing vector direction.
【0012】図9に示すラビング方法ではすべての液晶
分子が同一方向にプレチルト角を有した状態で配向す
る。液晶層に垂直に電圧を印加すると図10に示すよう
にすべての液晶分子14が同一方向に立ち上がる。従っ
て観測者17の見る方向(矢印で示す視角)によって液
晶分子の立ち具合が異なるために視角依存性が生ずる。In the rubbing method shown in FIG. 9, all the liquid crystal molecules are aligned with a pretilt angle in the same direction. When a voltage is applied vertically to the liquid crystal layer, all the liquid crystal molecules 14 rise in the same direction as shown in FIG. Therefore, the degree of standing of the liquid crystal molecules differs depending on the viewing direction of the observer 17 (viewing angle indicated by an arrow), and thus viewing angle dependency occurs.
【0013】視角依存性を少なくして視野角を拡大する
ために、分割配向を行うことが提案されている。たとえ
ば1画素を複数の小領域に分割して互いの小領域の配向
方向を逆にしたり異ならせることにより画素全体として
実質的に等方的な視角特性を得ようとする配向処理技術
である。In order to reduce the viewing angle dependency and increase the viewing angle, it has been proposed to perform a split orientation. For example, this is an alignment processing technique that divides one pixel into a plurality of small regions and reverses or changes the alignment direction of the small regions to obtain a substantially isotropic viewing angle characteristic as a whole pixel.
【0014】図11と図12に2分割配向の例を示す
(たとえば、Japan Display 1992年 591
頁参照)。図11は上下基板20、21の1画素領域で
プレチルト角の大きい配向膜22と小さい配向膜23と
を選択的に露出させた例である。全面に配向膜23を形
成した後、選択的に配向膜22を形成した場合を示した
が、配向膜22、23を逆の関係にしたり、それぞれを
パターニングしてもよい。FIGS. 11 and 12 show examples of the two-divided orientation (for example, Japan Display, 591, 1992).
Page). FIG. 11 shows an example in which an alignment film 22 having a large pretilt angle and an alignment film 23 having a small pretilt angle are selectively exposed in one pixel region of the upper and lower substrates 20 and 21. Although the case where the alignment film 22 is selectively formed after forming the alignment film 23 on the entire surface has been described, the alignment films 22 and 23 may be reversed or may be patterned.
【0015】図12は2分割した1画素領域で互いに異
なる方向にラビングを行ったものである。上基板20上
には全面に配向膜23を形成し、同一方向のラビングを
行なう。下基板21上には全面に配向膜22を形成し、
各画素を2分割して互いに逆方向のラビングを行なう。FIG. 12 shows a case where rubbing is performed in directions different from each other in one pixel area divided into two. An alignment film 23 is formed on the entire surface of the upper substrate 20, and rubbing is performed in the same direction. An alignment film 22 is formed on the entire surface of the lower substrate 21,
Each pixel is divided into two and rubbing is performed in opposite directions.
【0016】図11と図12で示すような分割配向処理
は、フォトレジストを用いたフォトリソグラフィ工程な
どにより分割小領域のパターニングを基板毎に行う必要
があるために、液晶セルの製造工程が増加し、コスト増
加の原因となっていた。In the division alignment treatment as shown in FIGS. 11 and 12, the patterning of the divided small regions needs to be performed for each substrate by a photolithography process using a photoresist or the like. And increased costs.
【0017】また、分割配向の場合には2分割よりも4
分割の方がより等方的な視角特性が得られるために良い
と考えられる。しかし、図11の方法では2分割が限界
である。さらに図12の方法では配向処理工程が通常の
倍となるために実際には実現が困難である。Also, in the case of the split orientation, it is more than 4 than in the case of 2 splits.
It is considered that the division is better because more isotropic viewing angle characteristics can be obtained. However, the method of FIG. 11 has a limit of two divisions. Furthermore, in the method of FIG. 12, the alignment process is twice as large as the normal process, so that it is actually difficult to realize.
【0018】本発明の目的は、液晶セルを構成する基板
の少なくとも一方に直接ラビング処理をすることを不要
として、ラビングの際の静電気による素子損傷や特性劣
化を避けることができる液晶表示素子の製造方法を提供
することである。An object of the present invention is to manufacture a liquid crystal display device which can avoid device damage and characteristic deterioration due to static electricity at the time of rubbing by making it unnecessary to directly perform rubbing treatment on at least one of the substrates constituting the liquid crystal cell. Is to provide a way.
【0019】本発明の他の目的は、製造工程を複雑にす
ることなく等方的な視角特性が得られる分割配向処理が
実現可能な液晶表示素子の製造方法を提供することであ
る。Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a liquid crystal display device capable of realizing a divided alignment process capable of obtaining an isotropic viewing angle characteristic without complicating the manufacturing process.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示素
子の製造方法は、配向処理を施した配向構造を表面に有
する母基板を用意する工程と、配向処理を施していない
子基板と前記母基板との間に1次液晶材料を挟み、前記
母基板の配向状態に対応した配向状態を前記母基板上に
接触する前記1次液晶材料から前記母基板と前記子基板
との間の前記1次液晶材料を介して前記子基板上に接触
する前記1次液晶材料に転写する転写工程とを有する。According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising the steps of: preparing a mother substrate having an alignment structure on its surface; A primary liquid crystal material is sandwiched between the substrate and an alignment state corresponding to the alignment state of the mother substrate on the mother substrate.
The mother substrate and the child substrate are contacted from the primary liquid crystal material.
Contacting the sub-substrate via the primary liquid crystal material between
And transferring to the primary liquid crystal material .
【0021】[0021]
【作用】原版となる母基板側にあらかじめ所望の配向処
理を施しておく。実際の液晶セルに使用する子基板と配
向処理をした母基板とを対向配置して、両基板間に1次
液晶材料を注入する。1次液晶は母基板の配向処理に従
って配向し子基板の界面にも液晶分子が配向するので、
子基板側に特に配向処理をしなくとも母基板の配向状態
に対応した配向状態が転写されることになる。一度転写
した配向状態は母基板と子基板とを分離しても子基板の
界面に吸着した液晶分子により保存(メモリ効果)され
る。従って、一つの母基板をあらかじめ作っておけば,
配向状態の転写によりラビング処理の不要な子基板が大
量に製作できる。一旦作製した子基板を次の母基板とし
て用いてもよい。A desired orientation treatment is previously performed on the mother substrate serving as an original. A sub-substrate used for an actual liquid crystal cell and a mother substrate subjected to alignment treatment are arranged to face each other, and a primary liquid crystal material is injected between the two substrates. The primary liquid crystal is aligned according to the alignment processing of the mother substrate, and the liquid crystal molecules are also aligned at the interface of the child substrate.
An alignment state corresponding to the alignment state of the mother substrate is transferred to the sub-substrate side without performing any particular alignment treatment. The orientation state once transferred is preserved (memory effect) by the liquid crystal molecules adsorbed on the interface of the child substrate even when the mother substrate and the child substrate are separated. Therefore, if one mother board is made in advance,
By transferring the orientation state, a large number of child substrates that do not require rubbing can be manufactured. The child substrate once manufactured may be used as the next mother substrate.
【0022】[0022]
【実施例】図1Aから図4Bを参照して本発明の実施例
による液晶表示素子の製造方法について説明する。な
お、本実施例では図1Cに示すような2分割配向の場合
を例にとって説明する。液晶表示装置LCDは行列状に
配置された多数の画素PXを含む。各画素PXは、たと
えば正方形等の矩形であり、配向方向が逆の2つのサブ
画素領域PXa、PXbからなる。1A to 4B, a method for manufacturing a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a case of two-divided orientation as shown in FIG. 1C will be described as an example. The liquid crystal display device LCD includes a number of pixels PX arranged in a matrix. Each pixel PX is a rectangle such as a square, for example, and includes two sub-pixel regions PXa and PXb whose orientation directions are opposite to each other.
【0023】図1A、1Bは、原版となるべき母基板を
製作する工程を示す。ガラス基板1の上に直接配向膜2
を形成する。さらに配向膜2の上に一方のサブ画素領域
PXaを覆い、他方のサブ画素領域PXbを露出するフ
ォトレジストパターン3を形成する。FIGS. 1A and 1B show a process of manufacturing a mother substrate to be an original. Direct alignment film 2 on glass substrate 1
To form Further, a photoresist pattern 3 covering one sub-pixel region PXa and exposing the other sub-pixel region PXb is formed on the alignment film 2.
【0024】配向膜2やフォトレジストパターン3の形
成は公知の方法で行える。たとえば、配向膜2は、ポリ
イミド、ポリアミド、ポリペプチドアルコール等の膜を
スピンコートや印刷法で形成できる。フォトレジストパ
ターン3は、一般的なフォトレジスト、たとえば東京応
化製OFPR800をスピンコートやロールコートで基
板上に塗布し、露光、現像により不要領域を除去して形
成できる。The formation of the alignment film 2 and the photoresist pattern 3 can be performed by a known method. For example, the alignment film 2 can be formed by spin coating or printing a film of polyimide, polyamide, polypeptide alcohol, or the like. The photoresist pattern 3 can be formed by applying a general photoresist, for example, OFPR800 manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. onto the substrate by spin coating or roll coating, and removing unnecessary regions by exposure and development.
【0025】まず、図1Aで示すように、ラビングロー
ラ4を矢印R1の方向(時計回り方向)に回転しながら
フォトレジスト膜3と配向膜2とが形成された基板1上
を擦り、ラビングローラ4と基板1を相対的に矢印T1
の方向に移動させ、配向膜2にラビング処理を行なう。First, as shown in FIG. 1A, the rubbing roller 4 is rubbed on the substrate 1 on which the photoresist film 3 and the alignment film 2 are formed while rotating the rubbing roller 4 in the direction of arrow R1 (clockwise). 4 and the substrate 1 with the arrow T1
To perform a rubbing process on the alignment film 2.
【0026】ラビングローラ4はローラの表面に綿布の
ようなラビング布を張りつけたものである。ラビングロ
ーラ4を使用するラビング処理は公知の方法が利用でき
る。図1Aのラビング工程では、フォトレジスト膜3で
覆われず、配向膜2の露出した領域のみが図の右から左
に向かう方向を配向方向としてラビングされる。The rubbing roller 4 has a rubbing cloth such as a cotton cloth adhered to the surface of the roller. A known method can be used for the rubbing process using the rubbing roller 4. In the rubbing step of FIG. 1A, only the exposed region of the alignment film 2 is covered with the photoresist film 3 and the rubbing is performed with the direction from right to left in the drawing as the alignment direction.
【0027】次に、図1Aのフォトレジスト膜3を除去
して、新たなフォトレジスト膜を塗布する。図1Bに示
すようにすでにラビングを行ったサブ画素領域PXbを
覆い、他のサブ画素領域PXaを露出するようにフォト
レジスト膜をパターニングしてフォトレジストパターン
3’を形成する。Next, the photoresist film 3 of FIG. 1A is removed, and a new photoresist film is applied. As shown in FIG. 1B, a photoresist film is patterned so as to cover the rubbed sub-pixel region PXb and expose the other sub-pixel region PXa, thereby forming a photoresist pattern 3 ′.
【0028】今度はラビングローラ4を矢印R2で示す
逆方向(反時計回り方向)に回転しながら基板1上を擦
り、基板1とラビングローラ4とを矢印T2で示す方向
に相対的に移動させ、配向膜2を擦って行く。図1Bの
ラビング工程では、フォトレジストパターン3’に覆わ
れず、配向膜2の露出した領域のみが図の左から右に向
かう方向を配向方向としてラビングされる。Next, the rubbing roller 4 is rubbed on the substrate 1 while rotating the rubbing roller 4 in the reverse direction (counterclockwise direction) indicated by the arrow R2, and the substrate 1 and the rubbing roller 4 are relatively moved in the direction indicated by the arrow T2. Rub the alignment film 2. In the rubbing step of FIG. 1B, only the exposed region of the alignment film 2 is covered with the photoresist pattern 3 ′, and the rubbing is performed with the direction from left to right in the drawing as the alignment direction.
【0029】配向膜2上のフォトレジストパターン3’
を除去すると、基板1上には図1Cに示すような配向方
向が互いに逆向きの2分割サブ画素領域PXa,PXb
に対応する配向処理した配向膜2ができる。これで原版
となる母基板ができる。Photoresist pattern 3 ′ on alignment film 2
Is removed, the substrate 1 is divided into two divided sub-pixel regions PXa and PXb whose orientation directions are opposite to each other as shown in FIG. 1C.
Thus, an alignment film 2 having been subjected to an alignment treatment corresponding to the above is formed. Thus, a mother substrate serving as an original is completed.
【0030】なお、母基板は、ガラス基板1上に配向膜
2を直接形成するので、一旦基板上に電極や能動素子等
を形成し、その上に配向膜を形成する場合と較べて製造
工程はより簡単である。また、平坦な表面が得られるの
で、一様なラビングを実現しやすい。Since the alignment film 2 is directly formed on the glass substrate 1 for the mother substrate, the manufacturing process is different from the case where electrodes and active elements are once formed on the substrate and the alignment film is formed thereon. Is easier. Further, since a flat surface is obtained, uniform rubbing can be easily realized.
【0031】なお、配向方向が互いに異なる2つのサブ
画素領域が配向処理の不要な領域で仕切られて互いに離
れて配置されるパターンの場合には、配向処理の不要な
領域をフォトレジストパターンで覆い、サブ画素領域毎
にラビングローラ4の回転方向を制御するだけで配向方
向を変化することも可能であろう。この場合は、フォト
レジストパターンの形成は1回で済むであろう。In the case of a pattern in which two sub-pixel regions having different alignment directions are separated from each other by regions that do not require an alignment process, the regions that do not require an alignment process are covered with a photoresist pattern. It is also possible to change the alignment direction only by controlling the rotation direction of the rubbing roller 4 for each sub-pixel region. In this case, the photoresist pattern may be formed only once.
【0032】また、ラビングローラ4によるラビング領
域の位置制御精度がかなり高ければ、フォトレジストパ
ターンは用いずに、ラビングローラ4の位置制御によっ
て、直接分割配向処理を行なうことも可能であろう。も
ちろん、ラビングローラ4以外の手段で配向膜2を擦っ
てラビング処理をしてもかまわない。If the accuracy of controlling the position of the rubbing area by the rubbing roller 4 is extremely high, it is possible to directly perform the split orientation process by controlling the position of the rubbing roller 4 without using a photoresist pattern. Of course, the rubbing treatment may be performed by rubbing the alignment film 2 by means other than the rubbing roller 4.
【0033】こうして作製した母基板は、子基板にパタ
ーンを転写するために用いられ、実際のLCDに組み合
わされるわけではない。したがって、母基板は原理的に
は何回でも使用することができる。そのため、液晶セル
作製コスト中の母基板作製コストを低減することができ
る。The mother substrate thus manufactured is used for transferring a pattern to a child substrate, and is not combined with an actual LCD. Therefore, the mother substrate can be used any number of times in principle. Therefore, the production cost of the mother substrate in the production cost of the liquid crystal cell can be reduced.
【0034】図1Dに示すような4分割配向等、2分割
配向に限らず、それ以上の多分割配向を行なったり、ラ
ビング以外のそれほど量産性に優れない方法(斜方蒸着
膜、ラングミュア・ブロジェット(LB膜)、光配向
膜、延伸高分子膜等)を用いて母基板の配向構造を作製
しても、実際の生産性にはほとんど影響を与えないよう
にすることもできる。The method is not limited to the two-segment alignment, such as the four-segment alignment as shown in FIG. Even when the alignment structure of the mother substrate is formed using a jet (LB film), a photo-alignment film, a stretched polymer film, or the like, it is possible to hardly affect the actual productivity.
【0035】次に、図2A−2Cを参照して母基板から
子基板に配向状態を転写する工程を説明する。図2Aで
示すように、図1A、1Bの工程で作成した母基板1と
転写したい子基板5とを対向配置させる。子基板5の上
には配向処理のしてない配向膜6が形成されている。配
向膜6は、たとえばポリイミド膜、ポリアミド膜、ポリ
ビニールアルコール膜やSiO2 膜、ITO(インジウ
ム−錫−酸化物)膜等で形成される。子基板5は、液晶
表示装置に用いられる基板であり、表示に必要な電極構
造等を有する。Next, a process of transferring the alignment state from the mother substrate to the child substrate will be described with reference to FIGS. 2A to 2C. As shown in FIG. 2A, the mother substrate 1 created in the steps of FIGS. 1A and 1B and the child substrate 5 to be transferred are arranged to face each other. An alignment film 6 that has not been subjected to an alignment process is formed on the secondary substrate 5. The alignment film 6 is formed of, for example, a polyimide film, a polyamide film, a polyvinyl alcohol film, a SiO 2 film, an ITO (indium-tin-oxide) film, or the like. The child substrate 5 is a substrate used for a liquid crystal display device, and has an electrode structure and the like necessary for display.
【0036】図2Cは、子基板の構成例を示す。ガラス
基板5a上に配線または電極W、画素電極P、薄膜トラ
ンジスタQが形成されている。配線WはトランジスタQ
を介して画素電極Pに接続される。たとえば、配線Wと
画素電極PはITOで形成し、薄膜トランジスタの電極
部はドープドポリシリコン、チャンネル部はポリシリコ
ン、ゲート絶縁膜はシリコン酸化膜で形成する。FIG. 2 C illustrates a configuration example of a daughter board. On the glass substrate 5a, wirings or electrodes W, pixel electrodes P, and thin film transistors Q are formed. The wiring W is a transistor Q
Is connected to the pixel electrode P via For example, the wiring W and the pixel electrode P are formed of ITO, the electrode portion of the thin film transistor is formed of doped polysilicon, the channel portion is formed of polysilicon, and the gate insulating film is formed of a silicon oxide film.
【0037】母基板1と子基板5間はシール材等で固定
封止する必要はない。この場合、両基板間のギャップ間
隔は特に制限はないが、きれいな転写を行うためには出
来るだけ狭く、かつ均一な間隔が望ましい。There is no need to fix and seal the space between the mother substrate 1 and the child substrate 5 with a sealing material or the like. In this case, the gap interval between the two substrates is not particularly limited, but is desirably as narrow and uniform as possible in order to perform a clean transfer.
【0038】そして、カイラル剤を含まないネマティッ
ク液晶材料7を加熱してアイソトロピック状態とし、対
向配置した母基板1と子基板5間に注入する。基板間へ
の液晶注入は、真空注入、毛細管注入等の方法によって
行なえる。また、一方の基板上に液晶をたらし、その上
に他方の基板を重ねてもよい。Then, the nematic liquid crystal material 7 containing no chiral agent is heated to be in an isotropic state, and is injected between the mother substrate 1 and the sub-substrate 5 which are arranged to face each other. The liquid crystal can be injected between the substrates by a method such as vacuum injection or capillary injection. Alternatively, liquid crystal may be provided on one substrate, and the other substrate may be overlaid thereon.
【0039】液晶材料7の注入後、液晶材料7を相転移
温度以下(たとえば室温)まで徐々に冷却し、ネマティ
ック相に相転移させる。すると、図2Bで示すように、
母基板の界面上の液晶分子8aは母基板1の配向処理方
向に従って配向する。左右のサブ画素領域PXa、PX
bでは互いに逆のチルト角で配向する。配向は次第に液
晶層の全厚さに及ぶ。母基板1に対向する子基板5の配
向膜6の界面の液晶分子8も同様に配向する。これによ
って、母基板1の配向状態が子基板5に転写されたこと
になる。なお、母基板1を子基板5より低温になるよう
に保って徐冷してもよい。よりよい配向が得易い。After the injection of the liquid crystal material 7, the liquid crystal material 7 is gradually cooled to a temperature lower than the phase transition temperature (for example, room temperature) to cause a phase transition to a nematic phase. Then, as shown in FIG. 2B,
The liquid crystal molecules 8 a on the interface of the mother substrate are aligned according to the alignment processing direction of the mother substrate 1. Left and right sub-pixel areas PXa, PX
In b, they are oriented at opposite tilt angles. The alignment gradually covers the entire thickness of the liquid crystal layer. The liquid crystal molecules 8 at the interface of the alignment film 6 of the child substrate 5 facing the mother substrate 1 are similarly aligned. As a result, the orientation state of the mother substrate 1 has been transferred to the child substrate 5. The mother substrate 1 may be gradually cooled while being kept at a lower temperature than the child substrate 5. Better orientation is easily obtained.
【0040】この場合には、カイラル剤を含まない液晶
材料7を使用したために、液晶分子8は厚さ方向でねじ
れずに、母基板1の配向状態と実質的に同じ状態が子基
板5側に転写されることになる。但し、図2Bから明ら
かなようにチルト角は逆になる。子基板上に所望のチル
ト角が得られるように母基板を準備することが好まし
い。In this case, since the liquid crystal material 7 containing no chiral agent is used, the liquid crystal molecules 8 are not twisted in the thickness direction, and the alignment state of the mother substrate 1 is substantially the same as that of the mother substrate 1. Will be transcribed. However, the tilt angle is reversed as is apparent from FIG. 2B. It is preferable to prepare the motherboard so that a desired tilt angle is obtained on the daughterboard.
【0041】なお、一旦作製した子基板を2代目の母基
板とし、配向処理していない基板を2代目子基板として
配向状態をさらに転写してもよい。この場合は2代目母
基板とする基板は、母基板同様、電極や駆動素子を有さ
ないものでよい。2代目子基板ではチルト角は1代目母
基板と同等に戻る。The orientation state may be further transferred by using the prepared secondary substrate as a second-generation mother substrate and a substrate not subjected to the orientation treatment as a second-generation child substrate. In this case, the substrate serving as the second-generation mother substrate may not have electrodes and driving elements like the mother substrate. The tilt angle of the second-generation child substrate returns to the same level as that of the first-generation mother substrate.
【0042】カイラル剤を適量ネマチック液晶材料に添
加してアイソトロピック相で注入してもよい。添加量や
ギャップ間隔に応じたねじれ角が液晶分子に生じるので
母基板1の配向状態にそのねじれ角を加味した配向状態
が子基板5側に転写されることになる。An appropriate amount of a chiral agent may be added to a nematic liquid crystal material and injected in an isotropic phase. Since a twist angle corresponding to the addition amount and the gap interval is generated in the liquid crystal molecules, an alignment state in which the twist angle is added to the alignment state of the mother substrate 1 is transferred to the sub-substrate 5 side.
【0043】カイラル剤を含む液晶を用いる場合、転写
時のセル厚が均一でないと子基板上の液晶配向方向が場
所により異なってしまう。従って、カイラル剤を含む液
晶を用いる場合にはギャップ間隔を厳密に制御管理する
ことが好ましい。When a liquid crystal containing a chiral agent is used, if the cell thickness at the time of transfer is not uniform, the orientation of the liquid crystal on the sub-substrate will differ depending on the location. Therefore, when using a liquid crystal containing a chiral agent, it is preferable to strictly control and manage the gap interval.
【0044】界面の液晶分子は、一旦基板表面に吸着さ
れると容易には動かなくなる性質を有する。これを一般
にメモリ効果という。従って、こうして製作された子基
板5の界面付近の液晶は基板上の配向膜6に吸着され、
その初期配向状態は保存(メモリ効果)される。The liquid crystal molecules at the interface have a property that they are not easily moved once they are adsorbed on the substrate surface. This is generally called a memory effect. Therefore, the liquid crystal near the interface of the sub-substrate 5 thus manufactured is adsorbed by the alignment film 6 on the substrate, and
The initial orientation state is stored (memory effect).
【0045】図3Bに示すように、母基板1と子基板5
とを分離して余分な液晶材料7を取り除くと、基板上に
は液晶層が残る。子基板5上に残った液晶分子8は配向
膜に吸着されたまま図2Bで配向した状態を保つ。新た
な液晶材料を子基板5に接触させると、残った液晶分子
8は配向構造として働く。As shown in FIG. 3B, the mother board 1 and the
And the extra liquid crystal material 7 is removed to leave a liquid crystal layer on the substrate. The liquid crystal molecules 8 remaining on the daughter substrate 5 remain aligned in FIG. 2B while being adsorbed on the alignment film. When a new liquid crystal material is brought into contact with the sub-substrate 5, the remaining liquid crystal molecules 8 serve as an alignment structure.
【0046】しかし、この分離を液晶がネマチック状態
もしくは低温状態で行なうと転写した基板上の液晶配向
状態が乱れることがある。そこで、図3Aに示すよう
に、一旦液晶を高温状態、特にN−I点以上に加熱して
界面以外の液晶を等方相にしてから、図3Bの分離を行
なうと、転写基板上の液晶配向状態はほとんど乱れるこ
となく分離できることが分かった。However, if the liquid crystal is separated in a nematic state or a low temperature state, the state of alignment of the liquid crystal on the transferred substrate may be disturbed. Therefore, as shown in FIG. 3A, once the liquid crystal is heated to a high temperature state, particularly to the NI point or higher to make the liquid crystal other than the interface isotropic, and then the separation shown in FIG. It was found that the alignment state could be separated without any disturbance.
【0047】この原因は転写基板上の液晶配向のアンカ
リングエネルギ、特に方位角方向のアンカリングが弱い
ためと考えられ、分離時に基板を動かすときのバルクの
液晶の動きに影響され、転写基板上の配向が乱れるもの
と考えられる。高温になるに従い、液晶の粘度や弾性定
数は低下し、特にN−I点以上では液晶の弾性定数は急
激に小さくなる。このため、分離時にバルクの液晶が動
いても転写基板上の液晶配向には液晶を及ぼさなくなる
ものと考えられる。It is considered that this is because the anchoring energy of the liquid crystal alignment on the transfer substrate, particularly the anchoring in the azimuthal direction, is weak, and is influenced by the movement of the bulk liquid crystal when the substrate is moved at the time of separation. Is considered to be disturbed. As the temperature increases, the viscosity and elastic constant of the liquid crystal decrease, and particularly, the elastic constant of the liquid crystal sharply decreases above the NI point. For this reason, it is considered that even if the bulk liquid crystal moves during the separation, the liquid crystal does not affect the liquid crystal alignment on the transfer substrate.
【0048】また、図に示したように基板界面付近の液
晶分子は、バルクの液晶がアイソトロピック状態になる
温度に達しても基板に吸着した状態のまま(ネマチック
状態)であると考えられる。しかし、それよりさらに加
熱すると、やがて界面の液晶分子も熱振動により動き始
め、転写した配向状態が乱れてしまうことがある。その
ため、分離時の液晶はN−I点以上ある範囲内の温度範
囲とすることが好ましい。Also, as shown in the figure, it is considered that the liquid crystal molecules near the substrate interface remain adsorbed on the substrate (nematic state) even when the temperature at which the bulk liquid crystal reaches the isotropic state. However, when heating is further performed, the liquid crystal molecules at the interface may start to move due to thermal vibration, and the transferred alignment state may be disturbed. For this reason, it is preferable that the temperature of the liquid crystal at the time of separation be within a certain range of the NI point or higher.
【0049】転写する子基板に形成する表面膜と転写に
用いる液晶(1次液晶)には熱等に対し、結合力の強い
材料を用いることが望ましい。たとえば、ポリイミド表
面膜としてSE−510(日産化学製)、液晶としてS
R−9152(チッソ製、N−I点108℃)を用い
た。これらの材料の場合、160℃以上に加熱したとき
転写子基板上の配向の乱れが生じる。したがって、10
8〜160℃の範囲で分離工程を行なうことが望まし
い。It is desirable to use a material having a strong bonding force against heat and the like for the surface film formed on the child substrate to be transferred and the liquid crystal (primary liquid crystal) used for the transfer. For example, SE-510 (manufactured by Nissan Chemical Industries) as a polyimide surface film and S
R-9152 (manufactured by Chisso, NI point 108 ° C.) was used. In the case of these materials, the orientation on the transfer element substrate is disturbed when heated to 160 ° C. or higher. Therefore, 10
It is desirable to perform the separation step in the range of 8 to 160 ° C.
【0050】こうして得られた子基板5を2枚、図4A
で示すように所定間隔で対向配置してセルを製作する。
配向膜6はラビングされていないが、吸着した液晶分子
が配向構造を形成している。次にそれら2枚の子基板間
に液晶材料9を注入すると図4Bで示すようにプレチル
ト角が異なる2分割配向ができる。The two sub-substrates 5 thus obtained are shown in FIG.
As shown by, a cell is manufactured by arranging the cells at predetermined intervals.
Although the alignment film 6 is not rubbed, the adsorbed liquid crystal molecules form an alignment structure. Next, when a liquid crystal material 9 is injected between the two sub-substrates, two-divided alignments having different pretilt angles can be performed as shown in FIG. 4B.
【0051】図4Bの液晶セルはチルト角が液晶層内で
変化している。これは、鏡面対称な配向方向を有する2
枚の基板を組合わせたためである。2種類の母基板を作
り、それぞれから転写した転写基板を用いれば、チルト
角が液晶層の厚さ方向で一定な液晶セルを形成すること
ができる。In the liquid crystal cell of FIG. 4B, the tilt angle changes in the liquid crystal layer. This is because of the 2
This is because a plurality of substrates are combined. If two types of mother substrates are formed and transfer substrates transferred from each are used, a liquid crystal cell having a constant tilt angle in the thickness direction of the liquid crystal layer can be formed.
【0052】また、図1Cに示すように母基板の配向構
造が周期的な繰り返しパターンであり、かつ画素内のサ
ブ画素領域が面内で線対称な場合、1サブ画素領域分ず
らして2種類の転写基板を作成することによっても同様
の効果を達成できる。Further, as shown in FIG. 1C, when the orientation structure of the mother substrate is a periodic repetitive pattern and the sub-pixel region in the pixel is line-symmetric in the plane, two types are shifted by one sub-pixel region. The same effect can be achieved by preparing the transfer substrate of (1).
【0053】図5A、5Bはこのような転写基板を用い
た液晶セルの組み立て工程を示す。図5Aに示すよう
に、転写基板5aと別の転写基板5bと重ね合わせ、液
晶(2次液晶)を望ましくはアイソトロピック相で注入
する。FIGS. 5A and 5B show a process of assembling a liquid crystal cell using such a transfer substrate. As shown in FIG. 5A, a transfer substrate 5a and another transfer substrate 5b are overlapped, and a liquid crystal (secondary liquid crystal) is injected preferably in an isotropic phase.
【0054】基板5a上の液晶の配向構造8aと他の基
板6b上の液晶の配向構造8bとは互に並進の関係にあ
る。等方相の液晶層9がこれらの配向構造8a、8b間
のギャップを満たす。配向構造8a、8b内の液晶分子
は配向膜6a、6bに吸着しているので、N−I点以上
でも所定の温度範囲内では自由な運動を行なわず、配向
状態を保つ。The liquid crystal alignment structure 8a on the substrate 5a and the liquid crystal alignment structure 8b on the other substrate 6b have a translational relationship with each other. The isotropic phase liquid crystal layer 9 fills the gap between these alignment structures 8a and 8b. Since the liquid crystal molecules in the alignment structures 8a and 8b are adsorbed on the alignment films 6a and 6b, the liquid crystal molecules do not freely move within the predetermined temperature range even at the NI point or higher, and maintain the alignment state.
【0055】図5Bに示すように、液晶セルを徐冷する
と、液晶層9がネマチック相となって配向構造8a、8
bに従って配向し、所定の液晶配向状態を有するLCD
を作製することができる。As shown in FIG. 5B, when the liquid crystal cell is gradually cooled, the liquid crystal layer 9 becomes a nematic phase and the alignment structures 8a, 8b are formed.
LCD aligned according to (b) and having a predetermined liquid crystal alignment state
Can be produced.
【0056】なお、液晶はネマチック相で注入してもか
まわないが転写された配向はアンカリングエネルギが充
分強くないため欠陥が生じることがある。この点から
は、上述のようにアイソトロピック相で注入することが
好ましい。The liquid crystal may be injected in a nematic phase, but the transferred orientation may have defects due to insufficient anchoring energy. From this point, it is preferable to perform the injection in the isotropic phase as described above.
【0057】この例では、カイラル剤を添加していない
ネマチック液晶を注入し、均一な配向のアンチパラレル
セルを作製することができた。ねじれネマチックセル
(TNまたはSTN−LCD)を作製するときは対向基
板の配向方向を所定の向きに合わせ、適量のカイラル剤
を添加すればよい。また、1次液晶と2次液晶とは同一
のものでも別のものでもかまわない。In this example, a nematic liquid crystal to which no chiral agent was added was injected, and an anti-parallel cell having a uniform orientation could be manufactured. When manufacturing a twisted nematic cell (TN or STN-LCD), the orientation direction of the opposing substrate may be adjusted to a predetermined direction, and an appropriate amount of a chiral agent may be added. In addition, the primary liquid crystal and the secondary liquid crystal may be the same or different.
【0058】液晶セルを構成する一対の基板の内、一方
の基板のみを母基板の配向状態を転写した子基板で構成
してもよい。その場合には図4Bの他方の基板は配向膜
に配向処理を行ってない基板としても、配向膜を持たな
い基板としてよい。あるいは、図4Bの一方の基板のみ
を母基板の配向状態を転写した子基板で構成し、他方の
基板を通常のラビング処理を行った基板で構成してもよ
い。その場合には、子基板にTFTなどの能動素子や幅
狭の電極を形成し、ラビングを行なう基板はこれら静電
気に弱い構造を有さない基板とすることが好ましい。Of the pair of substrates constituting the liquid crystal cell, only one of the substrates may be constituted by a child substrate to which the orientation state of the mother substrate is transferred. In that case, the other substrate in FIG. 4B may be a substrate on which an alignment process is not performed on the alignment film or a substrate without an alignment film. Alternatively, only one of the substrates in FIG. 4B may be configured by a child substrate on which the orientation state of the mother substrate is transferred, and the other substrate may be configured by a substrate that has been subjected to a normal rubbing process. In such a case, it is preferable that an active element such as a TFT or a narrow electrode is formed on the daughter substrate, and the substrate for rubbing does not have a structure that is susceptible to static electricity.
【0059】図6A、6Bは、他の実施例による液晶表
示装置の製造方法を示す。図6Aに示すように、前述の
実施例同様に作製した配向構造8aを有する転写基板5
aと、全く配向処理を行なっていない基板5cとを対向
させ、液晶セルを形成する。この液晶セル内に、2次液
晶としての液晶をアイソトロピック相で注入し、基板間
の液晶層9を形成する。FIGS. 6A and 6B show a method of manufacturing a liquid crystal display according to another embodiment. As shown in FIG. 6A, a transfer substrate 5 having an alignment structure 8a manufactured in the same manner as in the above embodiment.
The liquid crystal cell is formed with the substrate a facing the substrate 5c that has not been subjected to any alignment treatment. A liquid crystal as a secondary liquid crystal is injected into this liquid crystal cell in an isotropic phase to form a liquid crystal layer 9 between the substrates.
【0060】図6Bに示すように、液晶セルを徐冷する
と、液晶層9は基板5a上の配向構造8aに従って配向
し、その配向状態は他の基板5c上の配向膜6c界面に
まで及ぶ。このようにして、配向した液晶層を有する液
晶セルを作成することができる。As shown in FIG. 6B, when the liquid crystal cell is gradually cooled, the liquid crystal layer 9 is aligned according to the alignment structure 8a on the substrate 5a, and the alignment state extends to the interface of the alignment film 6c on another substrate 5c. Thus, a liquid crystal cell having an aligned liquid crystal layer can be produced.
【0061】なお、本実施例において液晶をネマチック
相で注入すると、流動配向欠陥が生じやすい。上述のよ
うにアイソトロピック相で液晶を注入することが好まし
い。また、ネマチック液晶を注入する場合を説明した
が、カイラルネマチック液晶を注入することもできる。
適量のカイラル剤をネマチック液晶に添加し、液晶セル
内に注入後、徐冷すれば、カイラル剤の添加量に従って
液晶層はツイストを示し、ツイステドネマチック(T
N)またはスーパツイステドネマチック(STN)液晶
表示セルを作成することができる。In this embodiment, when the liquid crystal is injected in a nematic phase, a flow alignment defect tends to occur. As described above, it is preferable to inject a liquid crystal in an isotropic phase. Although the case where a nematic liquid crystal is injected has been described, a chiral nematic liquid crystal can also be injected.
When an appropriate amount of a chiral agent is added to a nematic liquid crystal and injected into a liquid crystal cell and then slowly cooled, the liquid crystal layer shows a twist according to the amount of the chiral agent added, and a twisted nematic (T
N) or super twisted nematic (STN) liquid crystal display cells can be made.
【0062】このとき、配向構造を有さない基板5c側
には液晶分子の方向を決める力が全くないため、液晶中
に添加するカイラル剤のピッチと基板間隔によって基板
5cの上の配向方向が決められる。たとえば、90°ツ
イストのTN−LCDを作成したい場合には、セル厚d
とカイラルピッチpの関係がd/p≒1/4になるよう
に調整する。At this time, since there is no force for determining the direction of the liquid crystal molecules on the side of the substrate 5c having no alignment structure, the alignment direction on the substrate 5c depends on the pitch of the chiral agent added to the liquid crystal and the distance between the substrates. I can decide. For example, when a TN-LCD with a 90 ° twist is to be produced, the cell thickness d
And chiral pitch p are adjusted so that d / p ≒ 1/4.
【0063】カイラルネマチック液晶を用いる場合に
は、1次液晶と2次液晶とを同一材料とするほうが好ま
しい。配向構造を構成する液晶層の厚さがツイスト角度
に影響しなくなる。したがって、d/pのコントロール
が容易になる。ただし、1次液晶と2次液晶を必ずしも
同一材料で作る必要はない。When a chiral nematic liquid crystal is used, it is preferable that the primary liquid crystal and the secondary liquid crystal are made of the same material. The thickness of the liquid crystal layer constituting the alignment structure does not affect the twist angle. Therefore, control of d / p becomes easy. However, the primary liquid crystal and the secondary liquid crystal need not necessarily be made of the same material.
【0064】転写に使用する母基板1には電極や能動素
子を形成する必要はない。母基板は一度製作しておけ
ば、配向構造を維持できる限り半永久的に使用できる。
1枚の母基板1のみを用いて、子基板5への転写が実質
的に何度でも可能である。したがって、フォトリソグラ
フィ等を用い、1画素内に複数の配向領域を有するよう
な母基板を作製しても、コスト的な負担は軽くできる。It is not necessary to form electrodes and active elements on the mother substrate 1 used for transfer. Once the mother substrate is manufactured, it can be used semi-permanently as long as the alignment structure can be maintained.
By using only one mother substrate 1, transfer to the sub-substrate 5 can be performed substantially any number of times. Therefore, even if a mother substrate having a plurality of alignment regions in one pixel is manufactured using photolithography or the like, the cost burden can be reduced.
【0065】上記の実施例においては、転写工程におい
ては液晶材料7をアイソトロピック相で注入したが、ネ
マティック相(液晶相)で液晶材料7を注入することも
できる。その場合には流動パターンを除去するため熱処
理などによる再配向処理を行なうことが好ましい。In the above embodiment, the liquid crystal material 7 is injected in an isotropic phase in the transfer step, but the liquid crystal material 7 can be injected in a nematic phase (liquid crystal phase). In that case, it is preferable to perform a reorientation treatment by heat treatment or the like in order to remove the flow pattern.
【0066】図7Aは、ラビング等により配向構造を形
成した配向膜2を有する母基板1と、配向膜6を有する
が配向構造を有さない子基板5とを対向して液晶セルを
構成し、カイラル剤を含まないネマチック液晶、もしく
は適量のカイラル剤を添加したネマチック液晶7をネマ
チック相で注入した状態を示す。FIG. 7A shows a liquid crystal cell in which a mother substrate 1 having an alignment film 2 having an alignment structure formed by rubbing or the like and a child substrate 5 having an alignment film 6 but not having an alignment structure are opposed to each other. And a nematic liquid crystal 7 containing no chiral agent or a nematic liquid crystal 7 to which an appropriate amount of chiral agent is added is injected in a nematic phase.
【0067】ネマチック相の液晶を注入するため、注入
時の液晶の流れがそのまま流動配向Fとなって残る。こ
の流動配向は、配向膜6と液晶分子との間のメモリ効果
によって容易には消えない。Since the liquid crystal of the nematic phase is injected, the flow of the liquid crystal at the time of injection remains as the flow alignment F as it is. This flow orientation does not disappear easily due to the memory effect between the orientation film 6 and the liquid crystal molecules.
【0068】しかしながら、配向膜6界面の液晶分子に
その結合力よりも高い熱等のエネルギを与えると、配向
膜6界面上の液晶分子がある程度自由に動けるようにな
る。なお、液晶分子に与えるエネルギは熱に限る必要は
なく、光、超音波等であっても液晶分子に充分な運動エ
ネルギを与えることのできるものであればよい。However, when energy such as heat higher than the bonding force is applied to the liquid crystal molecules at the interface of the alignment film 6, the liquid crystal molecules on the interface of the alignment film 6 can move to some extent. Note that the energy applied to the liquid crystal molecules is not limited to heat, but may be light, ultrasonic waves, or the like as long as sufficient energy can be applied to the liquid crystal molecules.
【0069】前述の実施例で説明した材料(SE−51
0、SR−9152)の場合、160℃以上の加熱によ
り液晶分子を再配向することができる。図7Bは、この
ように液晶層を加熱し、液晶分子を再配向させた状態を
示す。この状態では流動配向は消滅している。The material (SE-51) described in the above embodiment is used.
0, SR-9152), the liquid crystal molecules can be realigned by heating at 160 ° C. or higher. FIG. 7B shows a state in which the liquid crystal layer is heated and the liquid crystal molecules are realigned. In this state, the flow orientation has disappeared.
【0070】その後、液晶セルを徐冷すると、図2Bに
示すように液晶層7が基板1上の配向構造に従って配向
し、基板5上の界面にも液晶分子が配向した配向構造が
得られる。その後は前述の実施例同様の工程を行なえば
よい。Thereafter, when the liquid crystal cell is gradually cooled, the liquid crystal layer 7 is aligned according to the alignment structure on the substrate 1 as shown in FIG. 2B, and an alignment structure in which liquid crystal molecules are aligned at the interface on the substrate 5 is obtained. Thereafter, steps similar to those of the above-described embodiment may be performed.
【0071】なお、母基板から子基板を作成する際にネ
マチック相で注入し、その後メモリ効果を消滅させる場
合を説明したが、液晶表示装置を作成する際に同様の方
法を行なうこともできる。Although the description has been given of the case where the sub-substrate is formed from the mother substrate by injection in the nematic phase and then the memory effect is extinguished, a similar method can be performed when the liquid crystal display device is formed.
【0072】図8Aは、前述の実施例同様の方法によっ
て作成した配向構造8aを転写した基板5aと、全く配
向構造を有さない基板5cとを対向し、液晶セルを形成
し、その間にネマチック液晶またはカイラル剤を添加し
たネマチック液晶9をネマチック相で注入した状態を示
す。ネマチック相の液晶を注入したため、液晶セル内に
は流動配向が生じている。FIG. 8A shows a substrate 5a to which an alignment structure 8a formed by the same method as in the above-described embodiment is transferred and a substrate 5c having no alignment structure, and a liquid crystal cell is formed. This shows a state in which a nematic liquid crystal 9 to which a liquid crystal or a chiral agent is added is injected in a nematic phase. Due to the injection of the nematic phase liquid crystal, flow alignment has occurred in the liquid crystal cell.
【0073】液晶分子にエネルギを与え、メモリ効果を
消滅させれば流動配向を消滅させることができる。しか
し、メモリ効果により配向構造8aを形成した配向膜6
a上の配向状態も消えてしまう恐れがある。したがっ
て、基板5a上の転写した配向構造は乱されず、基板5
c上の流動配向を再配向させる条件で再配向処理を行な
う必要がある。The flow orientation can be eliminated by applying energy to the liquid crystal molecules to eliminate the memory effect. However, the alignment film 6 having the alignment structure 8a formed by the memory effect is used.
The alignment state on a may also disappear. Therefore, the transferred alignment structure on the substrate 5a is not disturbed, and
It is necessary to perform the re-orientation process under the conditions for re-orienting the flow orientation on c.
【0074】具体的には、それぞれの基板上の配向膜を
変えることにより、この処理を行なうことができる。子
基板5aに上述の表面膜(SE−510)を用いた場
合、孫基板5cの表面膜6cとしては液晶材料(SR−
9152)に対し、160℃未満で再配向する膜を用い
ればよい。Specifically, this process can be performed by changing the alignment film on each substrate. When the above-described surface film (SE-510) is used for the sub-substrate 5a, a liquid crystal material (SR-510) is used as the surface film 6c of the grandchild substrate 5c.
9152), a film that reorients at less than 160 ° C. may be used.
【0075】一般に、再配向温度は表面膜の表面エネル
ギ(極性)が小さくなると低くなる。子基板5aの表面
膜(SE−510)の表面エネルギ(52dyn/c
m)より表面エネルギが小さい表面膜、たとえば表面エ
ネルギ(48dyn/cm)のポリイミドSE−150
(日産化学製)を用いる。In general, the reorientation temperature decreases as the surface energy (polarity) of the surface film decreases. Energy (52 dyn / c) of the surface film (SE-510) of the secondary substrate 5a
m) a surface film having a lower surface energy than, for example, polyimide SE-150 having a surface energy (48 dyn / cm).
(Nissan Chemical).
【0076】この表面膜材料は、液晶材料SR−915
2に対し、140℃以上で再配向する。したがって、2
次再配向処理の温度を140℃以上160℃未満にし、
その後徐冷すれば子基板5a上の配向を損なうことな
く、基板5c上の流動配向を消去することができる。The surface film material is a liquid crystal material SR-915.
For 2, reorientation occurs at 140 ° C. or higher. Therefore, 2
The temperature of the next reorientation treatment is 140 ° C. or more and less than 160 ° C.,
Thereafter, if the temperature is gradually cooled, the flow orientation on the substrate 5c can be eliminated without impairing the orientation on the daughter substrate 5a.
【0077】さらに、ガラス転移点や極性の低い材料を
用いれば、2次再配向処理温度範囲はもっと広くでき
る。極性が23dyn/cmのポリイミドを用いた場
合、110℃以下で再配向できることが判った。Further, if a material having a low glass transition point or low polarity is used, the temperature range of the secondary reorientation treatment can be further widened. It was found that when polyimide having a polarity of 23 dyn / cm was used, reorientation could be performed at 110 ° C. or lower.
【0078】また、転写工程で注入した液晶材料7を母
基板1を子基板5から引き離した後もそのまま使用して
液晶セルを製作してもよい。さらには、子基板5を対向
させる方向や位置を変えたり、注入する液晶にカイラル
剤を添加したりすることによりTN型液晶セルやSTN
型液晶セルなど異なる種類の液晶表示素子が製造でき
る。Further, the liquid crystal material 7 injected in the transfer step may be used as it is even after the mother substrate 1 is separated from the child substrate 5 to manufacture a liquid crystal cell. Further, by changing the direction or position of the sub-substrate 5 to face, or adding a chiral agent to the injected liquid crystal, the TN-type liquid crystal cell or STN
Different types of liquid crystal display elements such as a liquid crystal cell can be manufactured.
【0079】基板上に、ポリイミド膜等の配向膜を形成
してラビングにより配向構造を形成する場合を説明した
が、配向構造は他の方法で形成してもよい。たとえば、
配向膜を設けずにラビングをしたり、光偏光記憶膜に選
択的に偏光を照射して配向構造を作ってもよい。配向構
造は、液晶分子を吸着させ易く、吸着させた状態を保つ
メモリ性が高い性質を有し、初期に異方性を持たないこ
とが望ましい。配向膜の形成は、ポリイミド、ポリアミ
ド、ポリビニールアルコール、SiO2 、ITO等の膜
をスピンコート、印刷、スパッタリング等で形成するこ
とができる。ただし、配向膜は必ずしも必要でない。た
とえば、ガラス基板表面をそのまま配向構造に用いるこ
ともできる。The case where an alignment film such as a polyimide film is formed on a substrate and an alignment structure is formed by rubbing has been described. However, the alignment structure may be formed by another method. For example,
Rubbing may be performed without providing an alignment film, or an optical polarization storage film may be selectively irradiated with polarized light to form an alignment structure. It is desirable that the alignment structure has a property that the liquid crystal molecules can be easily adsorbed, has a high memory property to maintain the adsorbed state, and has no initial anisotropy. The alignment film can be formed by spin coating, printing, sputtering, or the like on a film of polyimide, polyamide, polyvinyl alcohol, SiO 2 , ITO, or the like. However, the alignment film is not always necessary. For example, the glass substrate surface can be used as it is for the alignment structure.
【0080】上記実施例は複数分割配向の例であった
が、通常の基板全体の均一配向の場合にも適用できるこ
とは言うまでもないし、図1Dに示す4分割やそれ以外
の分割配向でも母基板1の配向パターンを変えることに
よって子基板に配向構造を転写することが可能である。Although the above embodiment is an example of the multi-divided orientation, it is needless to say that the present invention can be applied to the case of the normal uniform orientation of the entire substrate. It is possible to transfer the alignment structure to the sub-substrate by changing the alignment pattern.
【0081】以上説明した実施例の構成、材料等はあく
までも例示であって、本発明はこれに限るものではな
く、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能であること
は当業者にとって自明であろう。The configurations, materials, and the like of the above-described embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to these. It is obvious to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made. Would.
【0082】[0082]
【発明の効果】本発明によれば、基本的にセルを構成す
る基板にラビング処理のような配向処理を行なうことは
不要となるか、あるいはTFTやMIMなどの駆動能動
素子を形成した基板にラビングをすることが不要とな
る。従って、ラビング工程での静電気による素子破壊や
特性劣化の問題が低減する。According to the present invention, it is basically unnecessary to perform an alignment process such as a rubbing process on a substrate constituting a cell, or a substrate on which a driving active element such as a TFT or MIM is formed. Rubbing becomes unnecessary. Therefore, the problem of element destruction and characteristic deterioration due to static electricity in the rubbing step is reduced.
【0083】さらに、母基板は一旦作成しておけば、半
永久的に原版として用いることができる。分割配向の場
合には、母基板だけフトリソグラフィなどの工程で配向
処理をしておけば、転写する子基板は転写以外の配向処
理が不要であるので子基板を大量に製作する場合には量
産効果が向上し、コストを低減することができる。Further, once the mother substrate is prepared, it can be used semi-permanently as an original. In the case of split orientation, if only the mother substrate is subjected to an alignment treatment by a process such as lithography, the child substrate to be transferred does not need to be subjected to an alignment process other than transfer. The effect is improved, and the cost can be reduced.
【0084】また、2分割配向よりも視角特性が優れた
4分割配向も可能となる。Further, it is possible to perform a quadruple orientation which is more excellent in viewing angle characteristics than the two-division orientation.
【図1】本発明の実施例による2分割配向の母基板を製
作する工程を説明するための断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing a two-divided mother substrate according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例による2分割配向の母基板から
子基板への配向状態の転写工程を説明するための液晶セ
ルの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a liquid crystal cell for explaining a process of transferring an alignment state from a mother substrate having two divisional alignments to a sub-substrate according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例による転写された子基板の配向
構造を概略的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating an orientation structure of a transferred child substrate according to an embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施例による液晶表示セルの組立工程
を説明する断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a process of assembling the liquid crystal display cell according to the embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施例による液晶表示セルの組立工程
を説明する断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a process of assembling the liquid crystal display cell according to the embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施例による液晶表示セルの組立工程
を説明する断面図である。FIG. 6 is a sectional view illustrating a process of assembling the liquid crystal display cell according to the embodiment of the present invention.
【図7】本発明の実施例による液晶表示セルの組立工程
を説明する断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a process of assembling a liquid crystal display cell according to an embodiment of the present invention.
【図8】本発明の実施例による液晶表示セルの組立工程
を説明する断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a process of assembling a liquid crystal display cell according to an embodiment of the present invention.
【図9】従来の技術によるラビング処理の工程を示す斜
視図である。FIG. 9 is a perspective view showing a rubbing process according to a conventional technique.
【図10】従来の技術により作成された液晶表示素子の
断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device manufactured by a conventional technique.
【図11】従来の技術により作成された2分割配向の液
晶表示素子の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a two-divided liquid crystal display device manufactured by a conventional technique.
【図12】従来の技術により作成された2分割配向の液
晶表示素子の断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of a two-divided liquid crystal display device prepared by a conventional technique.
1 母基板 2 配向膜 3,3’ フォトレジスト 4 ラビングローラ 5 子基板 6 配向膜 7 液晶材料 8 液晶分子 9 液晶材料 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mother board 2 Alignment film 3, 3 'photoresist 4 Rubbing roller 5 Substrate 6 Alignment film 7 Liquid crystal material 8 Liquid crystal molecule 9 Liquid crystal material
フロントページの続き (72)発明者 安藤 潔 神奈川県横浜市青葉区荏田西1−3−1 スタンレー電気株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/1337Continuation of the front page (72) Inventor Kiyoshi Ando 1-3-1 Edanishi, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Stanley Electric Co., Ltd. (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G02F 1/1337
Claims (23)
る母基板を用意する工程と、 配向処理を施していない子基板と前記母基板との間に1
次液晶材料を挟み、前記母基板の配向状態に対応した配
向状態を前記母基板上に接触する前記1次液晶材料から
前記母基板と前記子基板との間の前記1次液晶材料を介
して前記子基板上に接触する前記1次液晶材料に転写す
る転写工程とを有する液晶表示素子の製造方法。A step of preparing a mother substrate having an alignment structure subjected to an alignment treatment on the surface thereof;
An orientation state corresponding to the orientation state of the mother substrate is sandwiched between the primary liquid crystal materials contacting the mother substrate with the secondary liquid crystal material interposed therebetween.
The primary liquid crystal material is interposed between the mother substrate and the child substrate.
Method of manufacturing a liquid crystal display device and a transfer step of transferring to the primary liquid crystal material in contact with the child on the substrate by.
離する分離工程と、 一対の基板であって、少なくとも一方が前記配向状態が
転写された前記子基板である一対の基板を対向配置して
該一対の基板間に2次液晶材料を注入してセルを作製す
る工程とを有する請求項1記載の液晶表示素子の製造方
法。A separating step of separating the mother substrate and the sub-substrate; and a pair of substrates, at least one of which is the sub-substrate to which the orientation state has been transferred, is disposed facing each other. And manufacturing a cell by injecting a secondary liquid crystal material between the pair of substrates.
料をアイソトロピック相で母基板と子基板との間に配置
し、その後に前記1次液晶材料を液晶相に相転移させて
配向させる請求項1記載の液晶表示素子の製造方法。3. In the transferring step, the primary liquid crystal material is disposed between a mother substrate and a child substrate in an isotropic phase, and thereafter, the primary liquid crystal material undergoes a phase transition to a liquid crystal phase and is aligned. Item 2. A method for producing a liquid crystal display element according to Item 1.
てアイソトロピック相とする工程を含み、その後前記転
写工程において前記アイソトロピック相の1次液晶材料
を対向配置した母基板と子基板間に注入し、相転移温度
以下に徐冷して配向する請求項3記載の液晶表示素子の
製造方法。4. The method according to claim 1, further comprising the step of heating the primary liquid crystal material in advance to form an isotropic phase, and thereafter, in the transferring step, a step between the mother substrate and the child substrate in which the isotropic phase primary liquid crystal material is arranged to face the substrate. 4. The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 3, wherein the alignment is performed by gradually cooling the mixture to a temperature lower than a phase transition temperature.
料はカイラル剤を含まない請求項1記載の液晶表示素子
の製造方法。5. The method according to claim 1, wherein, in the transferring step, the primary liquid crystal material does not contain a chiral agent.
2次液晶材料はカイラル剤を含む請求項2記載の液晶表
示素子の製造方法。6. The method according to claim 2, wherein in the step of manufacturing the cell, the secondary liquid crystal material contains a chiral agent.
久的に保存されるように配向処理が施されている請求項
1記載の液晶表示素子の製造方法。7. The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the alignment structure of the mother substrate is subjected to an alignment treatment so as to be substantially semi-permanently preserved.
配向方向の領域を有する請求項7記載の液晶表示素子の
製造方法。8. The method according to claim 7, wherein the alignment structure of the mother substrate has a plurality of regions having different alignment directions.
り行われる請求項8記載の液晶表示素子の製造方法。9. The method according to claim 8, wherein the alignment treatment of the mother substrate is performed by a rubbing method.
材料と、前記セルを作製する工程で注入する2次液晶材
料とは同じ材料を用いる請求項2記載の液晶表示素子の
製造方法。10. The method according to claim 2, wherein the primary liquid crystal material injected in the transfer step and the secondary liquid crystal material injected in the step of manufacturing the cell use the same material.
ック相に保って行なう請求項2記載の液晶表示素子の製
造方法。11. The method according to claim 2, wherein the separating step is performed while maintaining the liquid crystal in an isotropic phase.
材料を液晶相にて対向配置した母基板と子基板との間に
注入し、注入後に液晶材料にエネルギを与えて基板と液
晶分子との間のメモリ効果を消滅させ、その後液晶相に
相転移させて配向させる請求項1記載の液晶表示素子の
製造方法。12. In the transferring step, the primary liquid crystal material is injected into a liquid crystal phase between a mother substrate and a child substrate which are arranged to face each other. 2. The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the memory effect during the period is eliminated, and thereafter, the phase is changed to a liquid crystal phase to be oriented.
載の液晶表示素子の製造方法。13. The method according to claim 12, wherein the energy is heat.
材料はカイラル剤を含まない請求項11記載の液晶表示
素子の製造方法。14. The method according to claim 11, wherein, in the transferring step, the primary liquid crystal material does not contain a chiral agent.
記2次液晶材料はカイラル剤を含む請求項11記載の液
晶表示素子の製造方法。15. The method according to claim 11, wherein in the step of manufacturing the cell, the secondary liquid crystal material contains a chiral agent.
永久的に保存されるように配向処理が施されている請求
項11記載の液晶表示素子の製造方法。16. The method according to claim 11, wherein the alignment structure of the mother substrate is subjected to an alignment treatment so as to be substantially semi-permanently preserved.
より行われることを特徴とする請求項11記載の液晶表
示素子の製造方法。17. The method according to claim 11, wherein the alignment treatment of the mother substrate is performed by a rubbing method.
記一対の基板が配向状態が転写された前記子基板と配向
処理を施していない他の基板である請求項2記載の液晶
表示素子の製造方法。18. The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 2, wherein, in the step of manufacturing the cell, the pair of substrates is the other substrate on which the alignment state has been transferred and the other substrate which has not been subjected to alignment processing. .
造に較べ、より低いエネルギで界面における液晶分子の
自由運動を可能とする表面を有する請求項18記載の液
晶表示素子の製造方法。19. The method according to claim 18, wherein the other substrate has a surface that allows free movement of liquid crystal molecules at an interface with lower energy than the orientation structure of the child substrate.
液晶材料を液晶相で一対の基板間に注入し、注入後に子
基板のメモリ効果を失わずかつ前記他の基板上のメモリ
効果を消滅させるエネルギを液晶に与え、その後徐冷す
ることを含む請求項19記載の液晶表示素子の製造方
法。20. The step of manufacturing the cell, wherein the secondary liquid crystal material is injected between a pair of substrates in a liquid crystal phase, and after the injection, the memory effect of the sub-substrate is not lost and the memory effect on the other substrate is reduced. 20. The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 19, comprising applying energy to the liquid crystal to extinguish the liquid crystal, and then gradually cooling the liquid crystal.
1記載の液晶表示素子の製造方法。21. The method according to claim 1, wherein the mother substrate has no electrodes.
向膜を形成したものである請求項21記載の液晶表示素
子の製造方法。22. The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 21, wherein the mother substrate is formed by forming an alignment film directly on a glass substrate.
ドまたはポリペプチドアルコールの膜であり、配向処理
は配向膜をラビングすることである請求項22記載の液
晶表示素子の製造方法。23. The method according to claim 22, wherein the alignment film is a film of polyimide, polyamide or polypeptide alcohol, and the alignment treatment is rubbing of the alignment film.
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1995
- 1995-02-07 JP JP1952495A patent/JP2773794B2/en not_active Expired - Lifetime
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