JP2773794B2

JP2773794B2 - 液晶表示素子の製造方法

Info

Publication number: JP2773794B2
Application number: JP1952495A
Authority: JP
Inventors: 康夫都甲; 百英張; 貴杉山; 潔安藤
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1994-02-17
Filing date: 1995-02-07
Publication date: 1998-07-09
Anticipated expiration: 2013-07-09
Also published as: JPH07281187A

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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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（ＭｅｔａｌＩｎｓｕｌａｔｏｒＭｅｔａｌ
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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００１４】図１１と図１２に２分割配向の例を示す
（たとえば、ＪａｐａｎＤｉｓｐｌａｙ 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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

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 1/1337

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】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液晶表示素子の製造方法。
【請求項２】さらに、前記母基板と前記子基板とを分
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。
【請求項３】前記転写工程において、前記１次液晶材
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。
【請求項４】さらに、前記１次液晶材料を予め加熱し
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。
【請求項５】前記転写工程において、前記１次液晶材
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。
【請求項６】前記セルを作製する工程において、前記
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。
【請求項７】前記母基板の配向構造は、実質的に半永
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
１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項８】前記母基板の配向構造は、複数の異なる
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。
【請求項９】前記母基板の配向処理はラビング法によ
り行われる請求項８記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１０】前記転写工程で注入する前記１次液晶
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。
【請求項１１】前記分離工程は、液晶をアイソトロピ
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。
【請求項１２】前記転写工程において、前記１次液晶
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。
【請求項１３】前記エネルギが熱である請求項１２記
載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１４】前記転写工程において、前記１次液晶
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。
【請求項１５】前記セルを作製する工程において、前
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。
【請求項１６】前記母基板の配向構造は、実質的に半
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。
【請求項１７】前記母基板の配向処理はラビング法に
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。
【請求項１８】前記セルを作製する工程において、前
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。
【請求項１９】前記他の基板は、前記子基板の配向構
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。
【請求項２０】前記セルを作製する工程は、前記２次
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。
【請求項２１】前記母基板は、電極を有さない請求項
１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項２２】前記母基板は、ガラス基板上に直接配
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。
【請求項２３】前記配向膜は、ポリイミド、ポリアミ
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。