JP4334166B2 - 液晶表示装置及び配向膜の露光装置及び配向膜の処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶の配向を制御するために配向膜に紫外線を照射しあるいは配向膜に土手構造物を設けたりした液晶表示装置に関する。また、本発明は液晶表示装置の配向膜の露光装置及び配向膜の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は一対の基板の間に液晶を挟持してなり、各基板の内面側には液晶に電界を印加するための電極及び液晶の配向を制御する配向膜が設けられる。配向膜は、液晶分子を所定の方向に配向させるために配向処理される。典型的には、配向膜はレーヨン等の繊維材料でラビングされ、液晶分子はラビング方向に配向するようになる。しかし、配向膜を繊維材料でラビングすると、繊維材料が飛び散り、液晶パネルが汚染される可能性がある。そこで、配向膜をラビングすることなく、液晶の配向を制御する技術が求められている。
【０００３】
例えば、特開平１１−２０２３３６号公報は、配向膜に紫外線を斜めから照射することによって液晶の配向を制御する技術を開示している。この公報に記載された発明では、配向膜を移動させながら、紫外線はスリットを有するマスクを介して斜め方向から配向膜に照射される。
【０００４】
特開平１１−３５２４８９号公報は、配向膜に土手構造物（突起状のパターン）を設けることによって液晶の配向を制御する技術を開示している。この場合、垂直配向膜が使用され、液晶分子は配向膜に対して垂直に配向する。土手構造物（突起状のパターン）がある位置では、液晶分子は土手構造物（突起状のパターン）の側面に対して垂直に配向し、概しては基板面に対して斜めに配向することになる。土手構造物（突起状のパターン）は両側に側面を有し、土手構造物（突起状のパターン）の一方の側面に対して垂直に配向する液晶分子の配向方向は、土手構造物（突起状のパターン）の反対側の側面に対して垂直に配向する液晶分子の配向方向とは逆になる。これによって、配向分割が達成される。
【０００５】
配向分割は、１画素内に液晶の配向が異なった複数の領域を設けることである。ラビングを例にとると、配向膜の１画素分の面積を２つの領域に分割し、第１の領域を一方の方向にラビングをし、第２の領域を反対の方向にラビングする。すると、第１の領域に接する液晶分子は一方の方向を向いてプレチルトし、第２の領域に接する液晶分子は反対の方向を向いてプレチルトする。配向分割をされた液晶表示装置では、視角特性が改善されることが知られている。
【０００６】
負の誘電率異方性を有する液晶、及び垂直配向性を有する配向膜を用いると、容易に配向分割を実現することができる。
【０００７】
垂直配向性を有する配向膜に紫外線を斜めから照射すると、紫外線の照射方向と垂直な平面内に存在する配向膜のアルキル側鎖が紫外線を吸収して切断され、紫外線の照射方向と平行な平面内に存在する配向膜のアルキル側鎖が紫外線を吸収することなく残り、この残ったアルキル側鎖に従って液晶分子が配向する。配向分割を行うためには、配向膜の一つの領域に紫外線を一方の斜め方向から照射し、配向膜の他の一つの領域に紫外線を反対の斜め方向から照射する。この場合、紫外線光源と配向膜との間にマスクを配置して前記一つの領域及び他の一つの領域に選択的に紫外線を照射する。
【０００８】
配向膜としては種々の材料が使用される。例えば、特開昭６４−００４７２０号公報は、ポリアミック酸とポリイミドとの混合物からなる配向膜を用いたＴＮ型液晶表示装置を開示している。ただし、この公報では、ポリアミック酸とポリイミドとの混合物はＴＮ型液晶セルを構成している。
【０００９】
さらに、垂直配向性を有する配向膜に紫外線を斜めから照射すると、液晶表示装置として使用するときに液晶が紫外線の照射方向と平行な方向に配向するようになる。一方、基板には配向膜とともに電極が設けられている。一方の基板はＴＦＴ基板であり、複数の画素電極及びバスラインを有する。他方の基板はカラーフィルタ基板であり、共通電極を有する。配向膜の配向処理は、液晶の配向方向がバスラインと平行になるように行われる。この場合、画素電極とバスラインとの間に横電界が作用し、画素電極とバスラインとの境界部分においては、液晶の配向が横電界により乱されるという問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
配向膜に紫外線を斜めから照射する場合、紫外線光源は配向膜に対して角度をつけて配置される。このような角度をつけた配置においては、紫外線光源と配向膜との間の距離（光路長）が配向膜の位置によって変化する。そのため、配向膜に照射される紫外線の強度が変動し、それによって実現されるプレチルト角が変動することがあり、安定した配向を得ることができず、ドメインが現れるなどして良好な表示ができなくなるという問題があった。
【００１１】
紫外線照射による配向制御技術において、配向分割を達成するためには、紫外線光源とマスクとを含む露光装置を使用する。マスクは紫外線光源と配向膜との間に配置され、よって紫外線が配向膜の部分に選択的に照射される。配向分割の第１の方法では、マスクの開口部の面積を小さくし、散乱性をもった紫外線がマスクの開口部を透過するようにする。しかし、この方法では、紫外線の利用効率が低く、紫外線の照射時間を長くしなければならないという問題があった。
【００１２】
配向分割の第２の方法では、マスクの開口部の面積を画素の半分を照射するのに適した大きさにし、紫外線光源をマスクに斜めに配置して紫外線を配向膜の各画素の半分を照射し、それから紫外線光源をマスクに逆向きに斜めに配置して紫外線を配向膜の各画素の残りの半分を照射する。しかし、この場合、画素が小さくなるに従って、マスクと配向膜との位置合わせが難しくなる。また、プロキシミティ露光ではマスクと配向膜との間に間隔を空けてマスクと配向膜との位置合わせを行う。しかし、画素が小さくなるに従って、マスクと配向膜との間の間隔を小さくする必要があるが、マスクと配向膜との間の間隔を許容値よりも小さくすることができない。
【００１３】
本発明の目的は、液晶の安定な配向を実現することができ、それによって良好な表示を得ることのできる液晶表示装置を提供することである。
【００１４】
本発明の目的は、紫外線の利用効率の高い、液晶の安定な配向を実現することができるようにした配向膜の露光装置を提供することである。
【００１５】
本発明の目的は、紫外線の照射により配向膜の配向処理を行う際に、マスクと配向膜との位置合わせを容易に行うことができるようにした配向膜の処理方法を提供することである。
【００１６】
本発明の目的は、液晶の配向が画素電極とバスラインとの境界部分において横電界により乱されるのを防止するようにした液晶表示装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明による液晶表示装置は、一対の基板と、該一対の基板の間に挟持される液晶と、該基板の内面側に設けられた配向膜とを備え、該配向膜は、垂直配向膜であって、紫外線照射により配向処理されたものであり、ジアミン成分を含むポリアミック酸と、該ポリアミック酸のジアミン成分とは異なるジアミン成分を含むポリイミドとの混合物からなり、該ポリイミドに含まれるジアミン成分が、垂直配向性に寄与するジアミン成分と垂直配向性に寄与しないジアミン成分とを含み、該ポリイミドに含まれるジアミン成分全体に対する該垂直配向性に寄与するジアミン成分の割合が３０％以上である。
また、本発明による他の液晶表示装置は、一対の基板と、該一対の基板の間に挟持される液晶と、該基板の内面側に設けられた配向膜とを備え、該配向膜は、垂直配向膜であって、紫外線照射により配向処理されたものであり、ジアミン成分を含むポリアミック酸と、該ポリアミック酸のジアミン成分とは異なるジアミン成分を含むポリイミドとの混合物からなり、該ポリアミック酸に含まれるジアミン成分及び該ポリイミドに含まれるジアミン成分のそれぞれが、垂直配向性に寄与するジアミン成分と垂直配向性に寄与しないジアミン成分とを含む。
【００１８】
この構成において、ポリアミック酸は紫外線の照射量が変化しても実現されるプレチルト角はほとんど変わらず、ポリイミドは紫外線の照射量が変化すると実現されるプレチルト角が大きく変化する。この両者を混合すると、紫外線の照射を開始してある時間に達すると、紫外線照射量に依存することなく、ポリイミドとポリアミック酸の混合割合に対応したプレチルト角が安定に実現されることになる。ただし、ポリアミック酸及びポリイミドに用いられるジアミン成分が同一のものであると、ポリアミック酸とポリイミドが均一に混ざりやすくなり、ポリイミドの配向状態を変化させる効果が少なくなるため、ポリアミック酸の性質に近くなってしまう。このため、ポリアミック酸に用いられるジアミン成分とポリイミドに用いられるジアミン成分とは異なる方がよい。
【００１９】
本発明による配向膜の露光装置は、紫外線光源と、紫外線光源から放射された紫外線を通過させるスリット及び紫外線光源とは反対側に反射面を有する反射板と、反射板のスリットから出射した紫外線を通過させる開口部及び反射板側に反射面を有するフォトマスクとを備えたことを特徴とする。
【００２０】
上記露光装置によれば、紫外線の利用効率が高く、液晶の安定な配向を実現することができる。
【００２１】
本発明による配向膜の処理方法は、複数の画素領域が規定されている配向膜に紫外線を照射して配向膜の配向処理を行う配向膜の形成方法において、フォトマスクを配向膜の上方に配置し、フォトマスクの第１の開口部の中心部が配向膜の第１の画素領域の中心部に整列するようにフォトマスクを配向膜に対して位置合わせし、紫外線光源をフォトマスクの上方に配置し、紫外線光源、フォトマスク及び配向膜は、フォトマスクの前記第１の開口部を通過した紫外線が配向膜の前記第１の画素領域からｎ個（ｎは０以上の整数）離れた画素領域を照射するように配置されており、そして、フォトマスクの開口部の幅をａ（μｍ）、フォトマスクと配向膜との間の間隔をｄ（μｍ）、配向膜に入射する紫外線の角度をθ（ｒａｄ）、画素領域のピッチをｇ（μｍ）とするとき、紫外線光源、フォトマスク、及び配向膜は次の関係を満足するように配置され、
（ｇ／２−２０）≦ａ≦（ｇ／２＋２０） （１）
【００２２】
【数４】

そして、紫外線光源から紫外線を照射して配向膜に配向処理を行うことを特徴とする。
【００２３】
上記処理方法によれば、マスクと配向膜との位置合わせを容易に行って、紫外線の照射により配向膜の配向処理を行うことができる。
【００２４】
本発明による液晶表示装置は、第１及び第２の対向する基板と、該第１及び第２の基板の間に挟持される液晶と、該第１の基板の内面側に設けられた複数の画素電極、バスライン及び配向膜と、該第２の基板の内面側に設けられた共通電極及び配向膜とを備え、該第１及び第２の基板の少なくとも一方の配向膜には液晶を所定の方向に配向させる処理が施されており、該第２の基板の配向膜には該第１の基板のバスラインに対応する位置に厚さ０．１〜０．１５μｍの土手構造が設けられていることを特徴とする。
【００２５】
この構成においては、土手構造が液晶の配向が画素電極とバスラインとの境界部分において横電界により乱されるのを防止する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施例の液晶表示装置を示す図である。液晶表示装置１０は、一対の透明な基板１２，１４と、一対の基板１２，１４の間に挟持される液晶１６と、基板１２，１４の内面側に設けられる配向膜１８，２０とを備える。電極２２，２４がそれぞれ配向膜１８，２０の下に設けられる。一方の電極はＴＦＴを含むアクティブマトリクスとともに設けられる。液晶１６は負の誘電率異方性をもつ液晶であり、配向膜１８，２０は垂直配向膜である。従って、図１に示すように、液晶１６は基板１２，１４に対してほぼ垂直に且つプレチルトをもって配向する。
【００２７】
この実施例では、配向膜１８，２０はジアミン成分を含むポリイミドを含む材料で形成される。好ましくは、配向膜１８，２０は、ジアミン成分を含むポリアミック酸と、ジアミン成分を含むポリイミドとの混合物で作られ、ポリアミック酸のジアミン成分とポリイミドのジアミン成分とは互いに異なっている。そして、ポリイミドのジアミン成分については、実質的に垂直配向性に寄与しないジアミン成分と実質的に垂直配向性に寄与するジアミン成分とを含み、ジアミン成分全体に対する該実質的に垂直配向性に寄与するジアミン成分の割合が３０％以上である。
【００２８】
図２は配向膜１８（２０）に紫外線を照射する例を示す図である。配向膜１８（２０）の実質的に垂直配向性に寄与するジアミン成分は誇大化して示したアルキル側鎖１８ａ，１８ｂを有するものとする。アルキル側鎖１８ａ，１８ｂは配向膜１８（２０）の表面に対して種々の向きで突出している。アルキル側鎖１８ａは紫外線の入射方向に対してほぼ平行な平面内に存在し、アルキル側鎖１８ｂは紫外線の入射方向に対してほぼ垂直な平面内に存在している。配向膜１８（２０）に無偏光又は偏光した紫外線を斜めから照射すると、紫外線の照射方向に対してほぼ垂直な平面内に存在しているアルキル側鎖１８ｂは紫外線を吸収して切断され、紫外線の入射方向に対してほぼ平行な平面内に存在しているアルキル側鎖１８ａは紫外線を吸収せず、切断されない。従って、アルキル側鎖１８ａは切断されずに残る。
【００２９】
図３は図２の配向膜１８（２０）を使用するときに液晶分子が配向する例を示す図である。このようにして処理された配向膜１８，２０を含む液晶表示装置を図１に示すように組み立て、液晶１６を挿入すると、液晶１６の分子は切断されずに残ったアルキル側鎖１８ａに従ってプレチルトするようになる。従って、液晶１６の分子は、配向膜１８，２０の垂直配向性により基板１２，１４に対してほぼ垂直に配向するが、アルキル側鎖１８ａに従って所定のプレチルト角だけプレチルトする。
【００３０】
図４は図１の液晶表示装置の変形例を示す図である。図４においては、液晶１６は基板１２，１４に対してほぼ垂直に且つプレチルトをもって配向している。しかし、一部の領域の液晶１６の分子１６ａは他の一部の領域の液晶１６の分子１６ｂとは異なった方向に配向（プレチルト）している。１画素内に異なった配向をもつ複数の領域があると（配向分割）、液晶表示装置の視角特性が改善されることが知られている。
【００３１】
図５は図４の配向膜１８（２０）に紫外線を照射する例を示す図である。一部の領域の液晶１６の分子１６ａを配向させるためには、紫外線ＵＶ１が一方の斜め方向から照射される。他の一部の領域の液晶１６の分子１６ｂを配向させるためには、紫外線ＵＶ２が前記のものとは反対の斜め方向から照射される。紫外線ＵＶ１，ＵＶ２が照射されるときに、マスク２６が使用される。
【００３２】
上記したように、紫外線を斜めから照射すると、紫外線放射源と配向膜１８（２０）との間の光路長が位置によって変化し、照射される紫外線の強度が位置によって異なって、プレチルト角が異なるようになり、安定した配向を得ることができないという問題がある。そこで、本発明では、配向膜１８（２０）の材料を上記したように構成することによってそのような問題点を改善する。
【００３３】
図６はポリアミック酸及びポリイミドをそれぞれ単独で配向膜としたときの紫外線の照射量とプレチルト角との関係を示す図である。曲線Ａ，Ｂ，Ｃは垂直配向性に寄与するジアミン成分の含有量が異なるポリアミック酸Ａ，Ｂ，Ｃについての紫外線の照射量とプレチルト角との関係を示す図である。便宜のために、樹脂の種類とそれに対応する曲線とを同じ記号で示す。ポリアミック酸単独で配向膜としたときには、ジアミン成分の含有量が異なっても、実現されるプレチルト角はほとんど変化しない。
【００３４】
曲線Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉは垂直配向性に寄与するジアミン成分の含有量が異なるポリイミドＤ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉについての紫外線の照射量とプレチルト角との関係を示す図である。便宜のために、樹脂の種類とそれに対応する曲線とを同じ記号で示す。ポリイミドＤ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉの垂直配向性に寄与するジアミン成分の割合は、２０，４０，５０，６０，９０，１００％である。ポリイミド単独で配向膜としたときには、紫外線照射により実現されるプレチルト角は大きく変化する。しかし、ポリイミド単独で配向膜としたときには、紫外線の照射量が変化すると実現されるプレチルト角がかなり大きく変化する。
【００３５】
図７はポリアミック酸とポリイミドとを混合して配向膜としたときの紫外線の照射量とプレチルト角との関係を示す図である。曲線ＤＡ，ＥＡ，ＣＡ，ＧＢ，ＨＡ，ＩＡは、上記したポリアミック酸Ａ，Ｂ，Ｃと、上記したポリイミドＤ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉとをそれぞれ混合して作成した配向膜の場合を示す。垂直配向性に寄与するジアミン成分の含有量が少ない（２０％）ポリイミドを含む混合物を示す曲線ＤＡにおいては、紫外線の照射量が変化すると、実現されるプレチルト角が大きく変化する。垂直配向性に寄与するジアミン成分の含有量が多い（９０、又は１００％）ポリイミドを含む混合物に関する曲線ＩＡにおいては、紫外線の照射量が多くなっても、実現されるプレチルト角の変化は比較的に小さい。垂直配向性に寄与するジアミン成分の含有量が適切な（３０％以上）ポリイミドを含む混合物に関する曲線ＥＡ，ＦＣ，ＧＢ，ＨＡにおいては、紫外線の照射量が変化するにもかかわらず、実現されるプレチルト角の変化が非常に小さい。
【００３６】
要するに、ポリアミック酸は紫外線の照射量が多くても実現されるプレチルト角の変化はかなり小さく、ポリイミドは紫外線の照射量が多くなるにつれてプレチルト角が比較的に大きく変化する。この両者を混合すると、ポリイミドの特性とポリアミック酸の特性とが平均化され、紫外線の照射の開始からある時間経過後には、それからの紫外線照射量に依存することなく、ポリイミドとポリアミック酸の混合割合に対応したプレチルト角が安定に維持されることになる。すなわち、紫外線の照射量２０００mJから３０００mJの範囲では、曲線ＥＡ，ＦＣ，ＧＧ，ＨＡにおいては紫外線の照射量が変化してもプレチルト角はほとんど変化しない。従って、実際に照射される紫外線の量が変動しても、実現されるプレチルト角はほとんど一定になる。
【００３７】
ただし、ポリアミック酸に用いられるジアミン成分とポリイミドに用いられるジアミン成分が同一のものであると、ポリアミック酸とポリイミドが均一に混ざりやすくなり、ポリイミドの配向状態を変化させる効果が少なくなるため、ポリアミック酸の性質に近くなってしまう。このため、ポリアミック酸に用いられるジアミン成分とポリイミドに用いられるジアミン成分とは異なる方がよい。
【００３８】
また、ジアミンには垂直配向性を発現するものとそうでないものとがある。ポリイミドに用いられる垂直配向性を発現するジアミンがあまり少ないと、紫外線を照射したときのプレチルト変化が大きくなりすぎるので、ポリアミック酸と混合したときにプレチルトの制御が難しくなる。このために、ジアミン成分全体に対する垂直配向性を有するジアミン成分の割合が３０％以上であるのがよい。より好ましくは、垂直配向性を有するジアミン成分の割合が４０％以上で９０％以下であるのがよい。
【００３９】
図８は２種類の樹脂を単独で基板に塗布したときの配向膜及び混合したときの配向膜の紫外線の照射量と表面エネルギーの関係を示す図である。曲線Ｂは上記のポリアミック酸Ｂと同様のポリアミック酸Ｂに関するものであり、曲線Ｇは上記のポリイミドＧと同様のポリイミドＧに関するものである。曲線ＧＢはポリアミック酸ＢとポリイミドＧとを混合したものに関するものである。図６，７に示したプレチルト角のときと同様に、紫外線の照射により表面エネルギーがほとんど変わらない樹脂と大きく変わる樹脂とを混合することで、ある照射量で表面エネルギーがほとんど変わらない安定した領域が現れる。これにより、安定したプレチルトを得ることができる。
【００４０】
表面エネルギーが異なっていれば、ジアミン成分が異なるときの理由と同じで、樹脂を混合させたときにある程度の不均一性を生じるため都合がよい。従って、基板１２，１４上に形成される配向膜１８，２０の表面エネルギーの値が２mN／ｍ以上異なる樹脂の混合物であることが好ましい。
【００４１】
紫外線に対する表面エネルギーの変化量が異なる樹脂を混合することは、ポリアミック酸とポリイミドとを混合したときのようにプレチルト角が異なる樹脂を混合することに相当する。従って、基板１２，１４上に形成される配向膜１８，２０が紫外線に対する表面エネルギーの変化量が異なる少なくとも２種類の樹脂を混合してなることが好ましい。
【００４２】
図９は２種類の樹脂を単独で基板に塗布したときの配向膜及び混合したときの配向膜の紫外線の照射量と電圧保持率を示す図である。曲線Ｃは上記のポリアミック酸Ｃと同様のポリアミック酸Ｃに関するものであり、曲線Ｆは上記のポリイミドＦと同様のポリイミドＦに関するものである。曲線ＦＣはポリイミドＦとポリアミック酸Ｃとを混合したものに関するものである。曲線Ｃの配向膜は紫外線により電圧保持率が低下し、曲線Ｆの配向膜は紫外線により電圧保持率が上昇する。この両者を混合する（曲線ＦＣ）と、結果的に電圧保持率の低下が抑えられるので、紫外線が照射されても良好な電圧保持率を得ることができる。
【００４３】
従って、基板１２，１４上に形成される配向膜１８，２０が紫外線に対する電圧保持率の変化量が異なる少なくとも２種類の樹脂を混合してなることが好ましい。
【００４４】
次に具体的な例について説明する。
【００４５】
（例１）
ポリアミック酸ＡとポリイミドＨ（垂直配向性に寄与するジアミン成分の含有量が９０％）との混合物から配向膜１８，２０を作った。混合比率は、ポリアミック酸Ａ：ポリイミドＨ＝４９：１とした。この混合物を含む配向膜材料をスピナーで塗布し、ベークして、基板１２，１４上に配向膜１８，２０を形成した。この配向膜１８，２０に４５°の斜め方向から紫外線を照射した。なお、紫外線の照射量を変化させて幾つかのサンプルを作成した。一方の基板に熱硬化性シール材を塗布し、他方の基板に４μｍのスペーサを散布して、両基板を貼り合わせた。真空パック後熱硬化を行い、空セルを作成した。この空セルに負の誘電率異方性を有する液晶を真空中にて注入し、液晶表示パネルを作成した。このようにして作成した液晶表示パネルのプレチルト角を測定したところ、図７の曲線ＨＡに示すように、紫外線の照射量３Ｊでプレチルト角は最低となり、プレチルト角の変化はこの最低値の前後でかなり小さい。これによって、安定したプレチルト角を得ることができた。
【００４６】
（例２）
図８に示されるような表面エネルギーの変化をもつポリアミック酸ＢとポリイミドＧ（垂直配向性に寄与するジアミン成分の含有量が６０％）との混合物から配向膜１８，２０を作った。混合比率は、ポリアミック酸Ｂ：ポリイミドＧ＝４：１とした。この混合物を含む配向膜材料を用いて例１と同様にして液晶表示パネルを作成した。このようにして作成した液晶表示パネルのプレチルト角を測定したところ、図７の曲線ＧＢに示すように、紫外線の照射量３Ｊでプレチルト角は最低となり、プレチルト角の変化はこの最低値の前後でかなり小さい。これによって、安定したプレチルト角を得ることができた。また、図８に示したように、表面エネルギーもほとんど変化しなかった。
【００４７】
（例３）
図９に示されるような表面エネルギーの変化をもつポリアミック酸ＣとポリイミドＦ（垂直配向性に寄与するジアミン成分の含有量が５０％）との混合物から配向膜１８，２０を作った。混合比率は、ポリアミック酸Ｃ：ポリイミドＦ＝３：１とした。この混合物を含む配向膜材料を用いて例１と同様にして液晶表示パネルを作成した。このようにして作成した液晶表示パネルのプレチルト角を測定したところ、図７の曲線ＦＣに示すように、紫外線の照射量２Ｊから３Ｊでプレチルト角は８８°程度となり、プレチルト角の変化はほとんどない。これによって、安定したプレチルト角を得ることができた。また、図９に示したように、電圧保持率の変化も小さく、良好な電圧保持率を得ることができた。
【００４８】
（比較例）
ポリアミック酸ＡとポリイミドＤ（垂直配向性に寄与するジアミン成分の含有量が２０％）との混合物から配向膜１８，２０を作った。混合比率は、ポリアミック酸Ｃ：ポリイミドＦ＝４９：１とした。この混合物を含む配向膜材料を用いて例１と同様にして液晶表示パネルを作成した。このようにして作成した液晶表示パネルのプレチルト角を測定したところ、図７の曲線ＤＡに示すように、紫外線の照射量が増加するにつれて、プレチルト角は急激に低下し、安定したプレチルト角を得ることができなかった。
【００４９】
図１０は本発明の第２実施例による配向膜の露光装置を示す図である。配向膜の露光装置３０は、例えば図４に示された液晶表示装置１０の配向膜１８（２０）に配向処理を行うものである。露光装置３０は、紫外線光源３２と、紫外線を通過させるスリット３４ａを有する反射板３４と、反射板３４のスリット３４ａを通過した紫外線ａを直接に及び反射板３４のスリット３４ａを通過した後で反板３４の紫外線光源３２とは反対側の表面で反射した紫外線を通過させる開口部３６ａを有するフォトマスク３６とを備えたものである。
【００５０】
反射板３４のスリット３４ａ及びフォトマスク３６の開口部３６ａは図１０の紙面に垂直な方向にストライプ状に延びる。反射板３４のスリット３４ａの幅は例えば約５mmである。フォトマスク３６の開口部３６ａの幅は例えば約２０μｍであり、開口部３６ａは２２０μｍピッチで設けられている。反射板３４とフォトマスク３６間の間隔は１cm、フォトマスク３６と配向膜１８（２０）間の間隔は１００μｍである。
【００５１】
実施例においては、反射板３４は透明な散乱板３８に取り付けられている。従来の露光装置で使用されるマスクはクロム等で作られているが、クロム等は反射率が低い。本発明の反射板３４及びフォトマスク３６は、紫外線の波長領域において高い反射率を有する材料からなる。例えば、反射板３４とフォトマスク３６とがアルミニウム、又はフッ素化合物によりコーティングされたアルミニウムで形成されている。あるいは、反射板３４及びフォトマスク３６は、誘電体多層膜で形成されている。
【００５２】
紫外線光源３２は主として２２０nmから２６０nmまでの範囲の紫外線を放射する。この波長の範囲の紫外線は紫外線照射により配向膜のアルキル側鎖を切断するのに適しており、良好な配向膜の配向処理を行うことができる。また、この波長の範囲の紫外線は室内光とは区別できるため、扱い易い。アルミニウムは２２０nmから２６０nmまでの範囲の紫外線に対する反射率は９０パーセント程度であるため，紫外線に対する反射率の高い材料として適している。
【００５３】
アルミニウムは使用しているうちに表面が酸化され、その酸化物はアルミニウムを保護するが、紫外線の反射率が低下する原因となる。そこで、表面をフッ素化合物でコーティングされたアルミニウムを用いることで、紫外線の反射率が低下するのを防止し、反射率を増加させることができる。このようなフッ素化合物としては、例えばフッ化マグネシウムやフッ化カルシウムがある。また、誘電体多層膜としては、ＳｉＯ₂ ／ＭｇＦ₂ や、ＬａＦ₃ ／ＭｇＦ₂ がある。誘電体多層膜は屈折率の異なる２つの物質を１／４波長の厚さで交互に数十層形成したものであり、その反射率は９５％程度である。
【００５４】
反射板３４のフォトマスク３６側の表面、及びフォトマスク３６の反射板３４側の表面は反射面となる。紫外線光源３２は散乱光を出射する。従って、実線の矢印で示されるように、紫外線光源３２から放射された紫外線は反射板３４のスリット３４ａを通り、そして、フォトマスク３６の開口部３６ａを通って、配向膜１８（２０）を照射する。さらに、破線の矢印で示されるように、紫外線光源３２から放射された紫外線は反射板３４のスリット３４ａを通り、フォトマスク３６で反射し且つ反射板３４で反射してフォトマスク３６の開口部３６ａを通って、配向膜１８（２０）を照射する。
【００５５】
このように、反射板３４のスリット３４ａから出射した紫外線が直接に、及び反射板３４のスリット３４ａから出射してフォトマスク３６及び反射板３４で反射した紫外線が、フォトマスク３６の開口部３６ａを通って、配向膜１８（２０）を照射する。従って、反射板３４がない場合と比べて、フォトマスク３６の開口部３６ａを通る紫外線の量が増加し、紫外線の利用効率の高い、液晶の安定な配向を実現することができる配向膜１８（２０）を得ることができるようになる。そして、散乱板３８が設けられていると、散乱板３８の内部を透過してきた紫外線が反射板３４のスリット３４ａから出射するようになり、紫外線の利用効率がさらに向上する。
【００５６】
紫外線光源３２は散乱光を出射し、フォトマスク３６の開口部３６ａを通った紫外線は主として配向膜１８（２０）を斜めに照射する。一方の方向から斜めに進む紫外線（ＵＶ１）は、配向膜１８（２０）の一部の領域に当たる。反対の方向から斜めに進む紫外線（ＵＶ１）は、配向膜１８（２０）の他の一部の領域に当たる。このようにして、紫外線を配向膜１８（２０）に斜めに照射することによる配向膜１８（２０）の配向処理の作用については図２及び図３を参照して説明した通りである。一方の方向から斜めに進む紫外線（ＵＶ１）及び反対の方向から斜めに進む紫外線（ＵＶ１）により、配向分割を達成する作用は図４及び図５を参照して説明した通りである。本実施例では、１回の配向処理により、配向分割を達成することができる。
【００５７】
図１１はフォトマスク３６の詳細を示す図である。フォトマスク３６は透明な基材３６ｂに紫外線反射率の高い材料層（アルミニウム）３６ｃと紫外線を吸収する材料層（酸化チタン）３６ｄとを二層構造で形成したものである。開口部３６ａは紫外線反射率の高い材料層３６ｃに形成される。紫外線反射率の高い材料層３６ｃは反射板３４のスリット３４ａから出射した紫外線を反射させ、さらに反射板３４で反射した紫外線を開口部３６ａを通過させるものである。紫外線を吸収する材料層３６ｄは照射されるべき配向膜１８（２０）側に位置し、配向膜１８（２０）で反射した紫外線を吸収する。こうして、配向膜１８（２０）で反射した紫外線がフォトマスク３６で反射して迷光として配向膜１８（２０）に入射するのを防止している。
【００５８】
図１０及び図１１の露光装置３０で作成された配向膜（ＪＳＲ製）１８，２０を有する基板１２，１４の一方に熱硬化性シール材（三井化学製）を塗布し、他方の基板に４μｍのスペーサ（積水ファインケミカル製）を散布して、両基板を貼り合わせた。真空パックして１３５℃のオーブンに９０分間放置して空セルを作成した。この空セルに負の誘電率異方性を有する垂直配向膜（メルク製）１６を挿入して、液晶表示パネルを製造した。
【００５９】
図１２は図１０の配向膜の露光装置の変形例を示す図である。図１１の例と同様に、配向膜の露光装置３０は、紫外線光源３２と、紫外線を通過させるスリット３４ａを有する反射板３４と、反射板３４のスリット３４ａから出射した紫外線及び反射板３４の紫外線光源３２とは反対側の表面で反射した紫外線を通過させる開口部３６ａを有するフォトマスク３６とを備えたものである。反射板３４は透明な散乱板３８に取り付けられている。
【００６０】
図１２においては、紫外線光源３２が平行な紫外線を放射し、そして、紫外線光源３２と反射板３４との間に凸レンズからなる集光手段４０が設けられている。集光手段４０は紫外線光源３２から出た紫外線を反射板３４のスリット３４ａで集光させ、集光された紫外線が反射板３４のスリット３４ａを通過する。また、散乱板３８を透過した光も反射板３４のスリット３４ａを通過する。反射板３４のスリット３４ａの幅は例えば約５mmである。フォトマスク３６の開口部３６ａの幅は例えば約２０μｍであり、開口部３６ａは２２０μｍピッチで設けられている。集光手段４０と反射板３４との間の間隔は２cm、反射板３４とフォトマスク３６間の間隔は１cm、フォトマスク３６と配向膜１８（２０）間の間隔は１００μｍである。前例と同様にして液晶表示パネルを作成した。
【００６１】
図１３は本発明の第３実施例による配向膜の露光方法の１回目の露光ステップを示す図である。図１４は図１３の後の２回目の露光ステップを示す図である。基板１４は図１に示された液晶表示装置１０の基板１４と同様のＴＦＴ基板である。基板１４は画素電極２４及び配向膜２０を有する。
【００６２】
各画素電極２４はゲートバスライン４２及びデータバスラインによって囲まれている。図１３及び図１４はゲートバスライン４２とクロスする断面図であり、画素電極２４はデータバスラインと平行に長く延びる形状を有し、ゲートバスライン４２及びデータバスラインは２００μｍ×７０μｍの画素領域を形成する。ゲートバスライン４２及びデータバスラインは幅５μｍであり、画素電極２４から３μｍ離れて形成されている。対向基板１２はブラックマトリクス及び共通電極２２及び配向膜１８を有する。ブラックマトリクスは２００μｍ×７０μｍの画素領域を形成する。画素ピッチｇは２つのゲートバスライン４２によって定められる。対向基板１２の場合にも、同様にして画素ピッチｇが定められる。
【００６３】
露光装置４４は、平行な紫外線を出射する紫外線光源４６と、フォトマスク４８とを備えている。フォトマスク４８は透明な板（例えば石英）の表面に遮光部材（例えば金属クロム）４８ａを設けたものであり、遮光部材４８ａは開口部４８ｂを形成している。フォトマスク４８の開口部４８ｂの大きさはａ（μｍ）である。
【００６４】
フォトマスク４８は配向膜２０の上方に配置され、フォトマスク４８（の遮光部材４８ａの表面）と配向膜２０との間の間隔はｄ（μｍ）である。フォトマスク４８は、フォトマスク４８の１つの開口部４８ｂの中心部が配向膜２０の１つの画素領域の中心部（２つのゲートバスライン４２間の中心）に整列するように、配向膜２０に対して位置合わせされる。
【００６５】
紫外線光源４６はフォトマスク４８の上方に斜めに配置される。紫外線光源４６はフォトマスク４８及び配向膜２０に入射する紫外線の角度がθ（ｒａｄ）となるように配置される。紫外線光源４６は、図１３に示されるように最初フォトマスク４８の上方に斜めに角度θで配置され、１回目の露光を行い、それから図１４に示されるように最初の配置の紫外線光源４６に対して対称に斜めに角度θで配置され、１回目の露光を行う。
【００６６】
開口部４８ｂの大きさａ（μｍ）は画素ピッチｇ（μｍ）のほぼ半分であるのが望ましい。例えば、開口部４８ｂの大きさａは１００μｍであり、画素ピッチｇは２００μｍである。こうすれば、図１３に示されるようにフォトマスク４８を配向膜２０に位置決めして１回目の露光を行い、配向膜２０の各画素領域の半分を紫外線で照射することができ、それからフォトマスク４８と配向膜２０との関係を維持した状態で（再度位置決めすることなしに）図１４に示されるように２回目の露光を行い、配向膜２０の各画素領域の残りの半分を紫外線で照射することができる。つまり、面倒なフォトマスク４８と配向膜２０との位置決め作業を１回だけにして、異なった角度から２回の露光を行うことができる。
【００６７】
図１５は図１３及び図１４の露光方法によって処理された配向膜２０を有する基板１４を示す図である。一部の領域の液晶１６の分子１６ａと、他の一部の領域の液晶１６の分子１６ｂとは、反対方向に配向する。このようにして、配向分割した液晶表示装置を容易に製造することができる。
【００６８】
図１６は図１３及び図１４の配向膜の処理方法の変形例を示す図である。図１６において、露光装置４４は、平行な紫外線を出射する紫外線光源４６と、フォトマスク４８とを備えている。画素ピッチはｇ（μｍ）であり、開口部４８ｂの大きさはａ（μｍ）である。フォトマスク４８は配向膜２０の上方に配置され、フォトマスク４８と配向膜２０との間の間隔はｄ（μｍ）である。紫外線光源４６はフォトマスク４８の上方に斜めに配置される。紫外線光源４６はフォトマスク４８及び配向膜２０に入射する紫外線の角度がθ（ｒａｄ）となるように配置される。
【００６９】
フォトマスク４８は配向膜２０の上方に配置され、フォトマスク４８と配向膜２０との間の間隔はｄ（μｍ）である。フォトマスク４８は、フォトマスク４８の１つの開口部４８ｂの中心部が配向膜２０の１つの画素領域の中心部（２つのゲートバスライン４２間の中心）に整列するように、配向膜２０に対して位置合わせされる。図１６の紫外線光源４６は、最初フォトマスク４８の上方に斜めに角度θで配置され、１回目の露光を行い、それから最初の配置の紫外線光源４６に対して対称に斜めに角度θで配置され、２回目の露光を行う。こうして、図１３及び図１４の配向膜の処理方法と同様に、図１６の配向膜の処理方法は、面倒なフォトマスク４８と配向膜２０との位置決め作業を１回だけにして、異なった角度から２回の露光を行うことができる。
【００７０】
第３実施例の基本的な特徴においては、紫外線光源４６、フォトマスク４８及び配向膜２０は、フォトマスク４８の１つの開口部４８ｂを通過した紫外線が該１つの開口部４８ｂと整列した（該１つの開口部４８ｂの直下にある）配向膜２０の画素領域からｎ個（ｎは０以上の整数）離れた画素領域を照射するように配置されている。
【００７１】
図１６においては、フォトマスク４８の１つの開口部４８ｂを通過した紫外線が該１つの開口部４８ｂと整列した（該１つの開口部４８ｂの直下にある）配向膜２０の画素領域から１個離れた（隣の）画素領域を照射するように配置されている。なお、図１３及び図１４の例はｎが０の場合に相当する。
【００７２】
そして、紫外線光源４６、フォトマスク４８、及び配向膜２０は次の関係を満足するように配置される。
【００７３】
（ｇ／２−２０）≦ａ≦（ｇ／２＋２０） （１）
【００７４】
【数５】

このように、位置決めを行った後で、紫外線光源４６から紫外線を照射して配向膜２０に配向処理を行う。
【００７５】
また、フォトマスク４８と配向膜２０との間の間隔ｄ（μｍ）は次の関係を満足する。
【００７６】
【数６】

また、配向膜２０に入射する紫外線の角度θ（ｒａｄ）は次の関係を満足する。
【００７７】
【数７】

図１７は１つの画素領域を２回の露光により配向分割した液晶表示装置の非露光領域の幅と配向状態を示す図である。図１８は１つの画素領域を２回の露光により配向分割した液晶表示装置の重複露光領域の幅と配向状態を示す図である。非露光領域及び重複露光領域は図１９及び図２０を参照して説明される。１回目及び２回目に露光される領域がそれぞれ１画素領域の中心線の両側に丁度分布するならば、非露光領域及び重複露光領域は生じない。しかし、実際にはそのように理想的にはいかない。非露光領域及び重複露光領域が小さいならば、配向状態に影響を与えないが、非露光領域及び重複露光領域が大きいと、配向状態に影響を与える。
【００７８】
図１７は非露光領域の幅が２０μｍ以下であれば、良好な配向状態を維持することができることを示している。図１８は重複露光領域の幅が２０μｍ以下であれば、良好な配向状態を維持することができることを示している。上記関係式（１）、（２）は図１７及び図１８に示される検討結果に基づいている。
【００７９】
図１９はフォトマスク４８の開口部４８ｂの大きさａ（μｍ）を変えた場合の１画素領域の露光状態を示す図である。５０は１画素領域を示し、５０Ａは１回目の露光により露光された領域を示し、５０Ｂは１回目の露光により露光された領域を示す。矢印はプレチルトの方向である。図１９（Ａ）は開口部４８ｂの大きさａ（μｍ）が、１回目及び２回目の露光により露光される領域５０Ａ，５０Ｂがそれぞれ１画素領域の中心線の両側に丁度分布するように設定された場合である。この場合、非露光領域及び重複露光領域がない。
【００８０】
図１９（Ｂ）は開口部４８ｂの大きさａ（μｍ）が、図１９（Ａ）の場合よりも小さく設定された場合である。この場合、露光領域５０Ａ，５０Ｂがともに狭くなるので、非露光領域５０Ｃが発生する。図１９（Ｃ）は開口部４８ｂの大きさａ（μｍ）が、図１９（Ａ）の場合よりも大きく設定された場合である。この場合、露光領域５０Ａ，５０Ｂがともに広くなるので、重複露光領域５０Ｄが発生する。
【００８１】
図２０はフォトマスク４８と配向膜２０との間の間隔ｄ（μｍ）を変えた場合の１画素領域の露光状態を示す図である。図２０（Ａ）は間隔ｄが、１回目及び２回目の露光により露光される領域５０Ａ，５０Ｂがそれぞれ１画素領域の中心線の両側に丁度分布するように設定された場合である。この場合、非露光領域及び重複露光領域がない。
【００８２】
図２０（Ｂ）は間隔ｄが、図２０（Ａ）の場合よりも小さく設定された場合である。この場合、露光領域５０Ａ，５０Ｂが外側にずれるので、画素中心部に非露光領域５０Ｃが発生し、画素端部に重複露光領域５０Ｄが発生する。図２０（Ｃ）は間隔ｄが、（Ａ）の場合よりも大きく設定された場合である。この場合、露光領域５０Ａ，５０Ｂが中心側にずれるので、画素中心部に重複露光領域５０Ｄが発生し、画素端部に非露光領域５０Ｃが発生する。
【００８３】
図２１は画素ピッチｇ（μｍ）を変えた場合の問題点を説明する図である。プロキシミティ露光ではフォトマスク４８と配向膜２０との間に間隔ｄを空けてフォトマスク４８と配向膜２０との位置合わせを行う。しかし、画素が小さくなるに従って、フォトマスク４８と配向膜２０との間の間隔ｄを小さくする必要があるが、間隔ｄを許容値よりも小さくすることができない。
【００８４】
図２１（Ａ）は画素ピッチｇが十分に大きく、フォトマスク４８と配向膜２０との間の間隔ｄが許容範囲内にある場合を示す図である。図２１（Ｂ）は画素ピッチｇが小さくなって、間隔ｄが許容範囲内よりも小さい値をとることが必要になった場合を示す図である。しかし、実際には、間隔ｄが許容範囲内よりも小さい値をとることができないので、一回の位置合わせで、２回の露光を行うことができるようにするためには、間隔ｄを許容範囲内の値にして、配向膜２０に入射する紫外線の角度θを変える場合がある。しかし、配向膜２０に入射する紫外線の角度θを変えると、紫外線の照射による配向処理能力が低下するので好ましくない。
【００８５】
このような場合には、図１６を参照して説明したように、フォトマスク４８の１つの開口部４８ｂを通過した紫外線が該１つの開口部４８ｂと整列した（該１つの開口部４８ｂの直下にある）配向膜２０の画素領域からｎ個（ｎは０以上の整数）離れた画素領域を照射するように構成するとよい。こうすれば、間隔ｄを許容範囲内の値にして、且つ配向膜２０に入射する紫外線の角度θを適切な値に設定することができる。第３実施例はこの利点を奏することができる。
【００８６】
図２２は本発明の第４実施例の液晶表示装置を示す図である。液晶表示装置１０は、一対の透明な基板１２，１４と、一対の基板１２，１４の間に挟持される液晶１６と、基板１２，１４の内面側に設けられる配向膜１８，２０とを備える。電極２２，２４がそれぞれ配向膜１８，２０の下に設けられる。一方の基板１２はカラーフィルタ基板であり、電極２２は共通電極である。他方の基板１４はＴＦＴ基板であり、電極２４はＴＦＴを含むアクティブマトリクスとともに設けられる複数の画素電極からなる。
【００８７】
図２４は図２２のカラーフィルタ基板１２の内面を示す平面図である。カラーフィルタ基板１２はブラックマトリクス５４を有する。図２５はカラーフィルタ基板１２の土手構造が付加的に示されたＴＦＴ基板１４の内面を示す平面図である。画素電極２４はゲートバスライン４２及びデータバスライン５２によって囲まれている。図２２ではデータバスライン５２が見えている。
【００８８】
液晶１６は負の誘電率異方性をもつ液晶であり、配向膜１８，２０は垂直配向膜である。配向膜１８，２０は液晶分子１６ｃが図２２の紙面に対して垂直な方向に配向するように配向処理されている。図２４及び図２５では、液晶の配向方向（プレチルト方向）が矢印で示されている。配向処理はあらゆる手段により行われることができる。例えば、配向処理はラビング又はこれまで説明した紫外線照射により行われることができる。
【００８９】
図２３は図２２のカラーフィルタ基板１２の一部を示す拡大図である。図２２及び図２３において、カラーフィルタ基板１２の配向膜１８にはＴＦＴ基板１４のデータバスライン５２に対応する位置に土手構造５６が設けられている。誘電体の膜５８が共通電極２２上に所定の形状に形成され、土手構造５６は配向膜１８が誘電体の膜５８を覆う凸部として形成されている。誘電体の膜５８は非常に薄い。例えば、誘電体の膜５８をレジストパターンで形成する場合、形成されたレジストパターンをオゾンアッシングするなどしてレジストパターンを薄くする。また、レジストを希釈剤で薄めておいてスピンコートし、希釈剤を飛ばすことによってレジストパターンを薄くする。本発明においては、土手構造５６の厚さｔは０．１〜０．１５μｍの範囲内にする。
【００９０】
図２２から図２５に示されるように、土手構造５６はデータバスライン５２の直上に位置し、データバスライン５２と平行に延びる。土手構造５６の幅はデータバスライン５２の幅よりも広い。従って、土手構造５６はデータバスライン５２を覆うだけでなく、画素電極２４の端部とオーバーラップしている。土手構造５６と画素電極２４とのオーバーラップ量はＯで示され、土手構造５６のブラックマトリクス５４からのはみ出し量はＰで示されている。
【００９１】
図２６は液晶の配向が画素電極とバスラインとの境界部分において横電界により乱されるのを説明するための液晶表示装置の例を示す図である。配向膜１８，２０は図２６では省略されている。液晶分子１６ｃは図２６の紙面に対して垂直な方向に配向するようになっている。ところが、画素電極２４とデータバスライン５２との境界部分に位置する液晶分子１６ｄは、画素電極２４とデータバスライン５２との間の横電界の作用を受け、破線の矢印で示されるように図２６の紙面に対して平行な方向に（画素電極２４の端部から中心部へ向かう方向に）傾斜しようとする。このため、液晶の配向が画素電極２４とデータバスライン５２との境界部分において乱され、ハッチングで示されるように、ディスクリネーションが生じる。例えば、この部分では、白表示をするときに透過率が低下し、輝度が低下する。
【００９２】
図２７は液晶の配向が乱されるのを防止する基本的な例を示す図である。かなりの厚さを有する土手構造６０がデータバスライン５２の直上にデータバスライン５２と平行に設けられる。土手構造６０の近傍の液晶分子１６ｄは土手構造６０の表面に対して垂直に配向しようとする。土手構造６０の近傍の液晶分子１６ｄの配向方向は、画素電極２４とデータバスライン５２との境界部分に位置して横電界の作用を受ける液晶分子１６ｄの配向方向と逆になり、両者は相殺しあって図２７の紙面に対して平行な方向に（画素電極２４の端部から中心部へ向かう方向に）傾斜しようとするのが防止される。従って、ディスクリネーションの発生を抑えることができる。
【００９３】
しかし、土手構造６０はカラーフィルタ基板１２に設けられているので、カラーフィルタ基板１２とＴＦＴ基板１４との貼り合わせ時の位置あわせずれを考慮する必要がある。また、土手構造６０と画素電極２４の端部とのオーバーラップ量が問題となる。オーバーラップ量が小さいと、土手構造６０の配向規制力が小さくなり、横電界に起因するディスクリネーションの発生を抑えることができない。オーバーラップ量が大きいと、土手構造６０の配向規制力が大きくなり、逆に土手構造６０に起因するディスクリネーションが発生する。
【００９４】
土手構造６０と画素電極２４の端部とのオーバーラップ量とディスクリネーションとの関係について考察した結果、最もディスクリネーションが軽減される場合の土手構造６０と画素電極２４の端部とのオーバーラップ量は土手構造６０の厚さｔにより変化することが分かった。土手構造６０の厚さｔが大きくなるほど、ディスクリネーションが軽減される場合のオーバーラップ量は小さくなり、逆に、土手構造６０の厚さｔが小さくなるほど、ディスクリネーションが軽減される場合のオーバーラップ量は大きくなる。
【００９５】
ディスクリネーションが位置合わせずれに基づいて発生するのを小さくするため、土手構造６０の厚さをできるだけ薄くすることが望ましい。本発明においては、土手構造５６の厚さｔは０．１μｍ以上、０．１５μｍ以下の範囲内にする。この場合、ディスクリネーションが軽減される場合の土手構造５６と画素電極２４の端部とのオーバーラップ量は２μｍ以上、８μｍ以下の範囲内にあるのが好ましい。
【００９６】
実施例においては、ゲートバスライン４２方向の画素ピッチが８０μｍ、データバスライン５２の幅が５μｍ、画素電極２４とデータバスライン５２との間の間隔が３μｍ、画素電極２４の幅が６９μｍである。また、ブラックマトリクス５４の幅が１１μｍ、ブラックマトリクス５４のピッチが８０μｍである。土手構造５６の厚さは０．１２μｍ、土手構造５６の幅は２１μｍである。従って、土手構造５６と画素電極２４とのオーバーラップ量Ｏは５μｍであり、土手構造５６のブラックマトリクス５４からのはみ出し量Ｐは５μｍである。
【００９７】
カラーフィルタ基板１２とＴＦＴ基板１４との貼り合わせは、ブラックマトリクス５４の端部と画素電極２４の端部とが整列するように行った。また、カラーフィルタ基板１２の配向膜１８のプレチルト方向とＴＦＴ基板１４の配向膜２０のプレチルト方向とが互いに逆になるようにして貼り合わせた。カラーフィルタ基板１２とＴＦＴ基板１４との貼り合わせる際、位置合わせマージンを±３μｍ程度考慮する必要がある。土手構造５６と画素電極２４とのオーバーラップ量Ｏが５μｍであれば、位置ずれが生じた場合にもオーバーラップ量Ｏは２μｍ〜８μｍの範囲内に納まることになる。オーバーラップ量Ｏがこの範囲内にあれば、ディスクリネーションの発生を抑えることができる。
【００９８】
図２８は土手構造５６の厚さが０．１５μｍの場合の土手構造５６と画素電極２４とのオーバーラップＯと輝度比との関係を示す図である。輝度比は画素電極２４の中心部を１とした場合の画素電極２４の端部の輝度を示す。オーバーラップＯが２〜８μｍの範囲内であれば、輝度低下は２０％以内である。また、オーバーラップＯが２〜８μｍの範囲外になっても、輝度低下は小さい。
【００９９】
図２９は土手構造５６の厚さが０．３１μｍの場合の土手構造５６と画素電極２４とのオーバーラップＯと輝度比との関係を示す図である。オーバーラップＯが３μｍを中心とする小さな範囲内であれば、輝度低下は２０％以内である。オーバーラップＯがこの範囲外になると、急激に輝度が低下する。
【０１００】
図３０は土手構造５６の厚さが１．７５μｍの場合の土手構造５６と画素電極２４とのオーバーラップＯと輝度比との関係を示す図である。オーバーラップＯが−１μｍ〜＋３μｍの範囲内であれば、輝度低下は２０％以内である。オーバーラップＯがこの範囲外になると、急激に輝度が低下する。なお、オーバーラップＯが−１μｍとは、土手構造５６と画素電極２４との間が空いていることを示す。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液晶の安定な配向を実現することができ、それによって良好な表示を得ることのできる液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の液晶表示装置を示す図である。
【図２】図１の配向膜に紫外線を照射する例を示す図である。
【図３】図２の配向膜を使用するときに液晶分子が配向する例を示す図である。
【図４】図１の液晶表示装置の変形例を示す図である。
【図５】図４の配向膜に紫外線を照射する例を示す図である。
【図６】ポリアミック酸及びポリイミドをそれぞれ単独で配向膜としたときの紫外線の照射量とプレチルト角との関係を示す図である。
【図７】ポリアミック酸とポリイミドとを混合して配向膜としたときの紫外線の照射量とプレチルト角との関係を示す図である。
【図８】２種類の樹脂を単独で基板に塗布したときの配向膜及び混合したときの配向膜の紫外線の照射量と表面エネルギーの関係を示す図である。
【図９】２種類の樹脂を単独で基板に塗布したときの配向膜及び混合したときの配向膜の紫外線の照射量と電圧保持率を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施例による配向膜の露光装置を示す図である。
【図１１】図１０のフォトマスクの詳細を示す図である。
【図１２】図１０の配向膜の露光装置の変形例を示す図である。
【図１３】本発明の第３実施例による配向膜の露光方法の１回目の露光ステップを示す図である。
【図１４】図１３の１回目の露光ステップの後の２回目の露光ステップを示す図である。
【図１５】図１３及び図１４の露光方法によって処理された配向膜を有する基板を示す図である。
【図１６】図１３及び図１４の配向膜の処理方法の変形例を示す図である。
【図１７】１つの画素領域を２回の露光により配向分割した液晶表示装置の非露光領域の幅と配向状態を示す図である。
【図１８】１つの画素領域を２回の露光により配向分割した液晶表示装置の重複露光領域の幅と配向状態を示す図である。
【図１９】フォトマスクの開口部の大きさを変えた場合の１画素領域の露光状態を示す図である。
【図２０】フォトマスクと配向膜との間の間隔を変えた場合の１画素領域の露光状態を示す図である。
【図２１】画素ピッチを変えた場合の問題点を説明する図である。
【図２２】本発明の第４実施例の液晶表示装置を示す図である。
【図２３】図２２のカラーフィルタ基板の一部を示す拡大図である。
【図２４】図２２のカラーフィルタ基板を示す平面図である。
【図２５】カラーフィルタ基板の土手構造が付加的に示されたＴＦＴ基板を示す平面図である。
【図２６】液晶の配向が画素電極とバスラインとの境界部分において横電界により乱されるのを説明するための液晶表示装置の例を示す図である。
【図２７】液晶の配向が乱されるのを防止する基本的な例を示す図である。
【図２８】土手構造と画素電極とのオーバーラップと輝度比との関係を示す図である。
【図２９】土手構造と画素電極とのオーバーラップと輝度比との関係を示す図である。
【図３０】土手構造と画素電極とのオーバーラップと輝度比との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０…液晶表示装置
１２，１４…基板
１６…液晶
１８，２０…配向膜
２２，２４…電極
２６…マスク
３０…露光装置
３２…紫外線光源
３４…反射板
３６…フォトマスク
３８…散乱板
４０…集光手段
４２…ゲートバスライン
４４…露光装置
４６…紫外線光源
４８…フォトマスク
５０…画素領域
５２…データバスライン
５４…ブラックマトリクス
５６…土手構造
５８…誘電体の膜
６０…土手構造

Claims (4)

1. 一対の基板と、該一対の基板の間に挟持される液晶と、該基板の内面側に設けられた配向膜とを備え、
   該配向膜は、垂直配向膜であって、紫外線照射により配向処理されたものであり、ジアミン成分を含むポリアミック酸と、該ポリアミック酸のジアミン成分とは異なるジアミン成分を含むポリイミドとの混合物からなり、
   該ポリイミドに含まれるジアミン成分が、垂直配向性に寄与するジアミン成分と垂直配向性に寄与しないジアミン成分とを含み、
   該ポリイミドに含まれるジアミン成分全体に対する該垂直配向性に寄与するジアミン成分の割合が３０％以上であることを特徴とする液晶表示装置。
2. 一対の基板と、該一対の基板の間に挟持される液晶と、該基板の内面側に設けられた配向膜とを備え、
   該配向膜は、垂直配向膜であって、紫外線照射により配向処理されたものであり、ジアミン成分を含むポリアミック酸と、該ポリアミック酸のジアミン成分とは異なるジアミン成分を含むポリイミドとの混合物からなり、
   該ポリアミック酸に含まれるジアミン成分及び該ポリイミドに含まれるジアミン成分のそれぞれが、垂直配向性に寄与するジアミン成分と垂直配向性に寄与しないジアミン成分とを含むことを特徴とする液晶表示装置。
3. 該ポリイミドに含まれるジアミン成分全体に対する該垂直配向性に寄与するジアミン成分の割合が３０％以上であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 該垂直配向性に寄与するジアミン成分は、該配向膜の該液晶の側に突出したアルキル側鎖を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。

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