JP3673045B2 - 光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法 - Google Patents
光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶セルの製造方法に関するもので、特に、視野角特性を向上させるために、各液晶セルの配向膜に光（紫外線）を照射して、各液晶セルが互いに異なる配向方向を有するようにした光を用いたツイストネマチック（ＴＮ：Twisted Nematic）液晶セルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置（liquid crystal display：以下、ＬＣＤと言う）として、最近主に使用している液晶セルは、ツイストネマチック液晶セルであり、この液晶セルは視野角によって各階調表示（gray level）においての透過度が異なる特性を有している。
図４は従来のツイストネマティック液晶セルの特性図を示すもので、同図（ａ）はＴＮ液晶セルの透過度と電圧との関係を示すグラフ、同図（ｂ）は左右方向の視野角と透過度との関係を示すグラフ、同図（ｃ）は上下方向の視野角と透過度との関係を示すグラフである。
【０００３】
特に、同図（ｂ）に示すように、左右方向の視野角において、透過度が対称的に分布されるが、同図（ｃ）に示すように、上下方向において、透過度が非対称的に分布されているので、上下方向の視野角においてはイメージが反転される範囲が発生して視野角が狭くなると言う問題があった。
【０００４】
近年、ＬＣＤの視野角が狭くなる問題を解決するために、２ドメインＴＮ（Two-Domain Twisted Nematic：ＴＤＴＮ）液晶セルと、配向分割されたＴＮ（Domain-Divided Twisted Nematic：ＤＤＴＮ）液晶セル及び４ドメインＴＮ(Four-Domain Twisted Nematic）液晶セルが提案されている。
【０００５】
図５は２ドメインＴＮ（ＴＤＴＮ）液晶セルの構造を示す模式図である。
図示されるように、各画素（pixel）は、プレチルト方向が互いに反対の方向 の２つの液晶方向子（ＬＣ directors）が配列された第１及び第２ドメインの２つのドメインから構成される。このセルに階調表示電圧を印加すると、２ドメインの液晶ディレクタが互いに反対方向に傾くようになり、上下方向の透過度が補償されるようになることによって、その結果、視野角が広くなるようになる。なお、図５中、１は基板、２は配向膜を示す。
【０００６】
上述した２ドメインＴＮ（ＴＤＴＮ）液晶セルは、配向膜２としてポリイミドが塗布された基板１にフォトレジスト（photoresist）で一方のドメインをブロッキング（blocking）してラビング（rubbing）を行った後、上記フォトレジストを除去し、その後、他方のドメインをブロッキングしてラビングを初めのとは反対方向にすることによって得ることができ、互いに反対方向のプレチルト角を有する液晶セルとなる。
【０００７】
図６は配向分割されたＴＮ（ＤＤＴＮ）液晶セルの構造を示す模式図である。図示されるように、基板１上の第１配向膜３及び第２配向膜４は各々異なるプレチルト角を有する物質によって構成され、各配向膜での平均配向角度が反対方向になるようにして、上記配向膜を上下基板１において、各々交互に外部に露出させて視野角特性の低下を補償するようにする。
【０００８】
このような配向分割されたＴＮ（ＤＤＴＮ）液晶セルは、２ドメインＴＮ（ＴＤＴＮ）液晶セルとは異なる配向膜に互いに異なるプレチルト角を形成する物質、例えば有機配向膜や無機配向膜等を用いてラビングを行うことによって得ることができ、互いに異なるプレチルト角を有する液晶セルとなる。
【０００９】
図７は逆方向ラビング工程を示す説明図である。
先ず、ポリイミド２２が塗布された基板２１をラビングしてから（図７（ａ）及び（ｂ）参照）、フォトレジスト２３のマスクを使用して、逆方向にラビングを行い（図７（ｃ）及び（ｄ）参照）、上記フォトレジスト２３を除去することによって二つのドメインが形成される（図７（ｅ）参照）。
【００１０】
また、図８は２重ＳｉＯｘ斜方蒸着に関する説明図である。
基板２１に一定の角度でＳｉＯｘを蒸着してから（図８（ａ）参照）、フォトレジスト２３のマスクを用いて、反対角度にＳｉＯｘを蒸着して（図８（ｂ）及び（ｃ）参照）、上記フォトレジスト２３を除去することによって、互いに異なるプレチルト角を有する二つのドメインが形成される（図８（ｄ）参照）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した方法によって製作された４ドメインＴＮ液晶セルも２ドメインＴＮ（ＴＤＴＮ）液晶セルや配向分割されたＴＮ（ＤＤＴＮ）液晶セルと同様に、製造工程はラビング工程とフォトリソ（photolithography）工程は必須条件であるので、その工程が複雑であり、上記ラビングによってゴミや静電気等が生じ、収率が減けしたり、液晶セルに損傷を与えるという問題点があった。
【００１２】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、光配向でマルチドメイン液晶セルを構成することによって、視野角特性をさらに向上させることができる光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法を提供することを目的とする。
また、この発明の他の目的は、光を用いて配向膜にプレチルト各を与えることによって、ラビングによって発生する液晶セルの損傷を防止し、工程数を減少することのできる光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明による光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法は、第１配向膜が塗布された第１基板に第１偏光された紫外線を照射して基準線に対してθ１の角を有する第１配向方向を与える段階と、第２配向膜が塗布された第２基板に偏光された紫外線を照射して基準線に対してθ２の角を有する配向方向を与える段階と、上記第１基板と第２基板の間の特定方向に液晶を注入して、前記液晶の注入方向から生じる上記第１配向膜における第１プレチルト角方向と上記第２配向膜における第２プレチルト角方向を決める段階とで構成され、前記第１及び第２プレチルト角方向は前記第１及び第２配向方向に沿ってそれぞれ配向されたものである。
【００１４】
また、上記第１及び第２配向膜は、ポリシロキサン（polysiloxane）系物質からなることを特徴とするものである。
【００１５】
また、上記第１及び第２配向膜は、ＰＶＣＮ−Ｆからなることを特徴とするものである。
【００１６】
また、上記θ1、θ2を各々９０°≦θ1≦１８０°、０°≦θ2≦９０°にすることを特徴とするものである。
【００１７】
また、上記液晶層形成段階で上記基板が第１側とこれに対向した第２側を有して上記第１側から第２側に向かうように液晶を注入する段階を含むことを特徴とするものである。
【００１８】
また、他の発明に係る光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法は、第１配向膜が塗布された第１基板の第１ドメインに第１偏光された紫外線を照射して基準線に対してθ１の角を有する第１配向方向を与える段階と、第２配向膜が塗布された第２基板の第１ドメインに第２偏光された紫外線を照射して基準線に対してθ２の角を有する第２配向方向を与える段階と、第１配向膜が塗布された第１基板の第２ドメインに第３偏光された紫外線を照射して基準線に対してθ３の角を有する第３配向方向を与える段階と、第２配向膜が塗布された第２基板の第２ドメインに第４偏光された紫外線を照射して基準線に対してθ４の角を有する第４配向方向を与える段階と、上記第１基板と第２基板の間の特定方向に液晶を注入して、前記液晶の注入方向から生じる前記第１配向膜の第１ドメインにおける第１プレチルト角方向と、前記第２配向膜の第２ドメインにおける第２プレチルト角方向と、前記第１配向膜の第２ドメインにおける第３プレチルト角方向と、前記第２配向膜の第２ドメインにおける第４プレチルト角方向とを決める段階とで構成され、前記第１、第２、第３及び第４プレチルト角方向は、前記第１、第２、第３及び第２配向方向に沿ってそれぞれ配向されたものである。
【００１９】
また、上記第１及び第２配向膜は、ポリシロキサン物質を含むことを特徴とするものである。
【００２０】
また、上記第１及び第２配向膜は、ＰＶＣＮ−Ｆを含むことを特徴とするものである。
【００２１】
また、上記θ1、θ2、θ3、θ4を各々０°≦θ1≦９０°、２７０°≦θ2≦３６０°、９０°≦θ3≦１８０°、０°≦θ4≦９０°にすることを特徴とするものである。
【００２２】
また、上記第１ドメインの上下板のアンカリングエネルギーと第２ドメインの上下板のアンカリングエネルギーを各々異なるようにすることを特徴とするものである。
【００２３】
また、上記液晶層形成段階で上記基板が第１側これに対向した第２側を有して上記第１側から第２側に液晶を向かうように注入する段階を含むことを特徴とするものである。
【００２４】
また、上記θ1、θ2、θ3、θ4を各々０°≦θ1≦９０°、２７０°≦θ2≦３６０°、１８０°≦θ3≦２７０°、９０°≦θ4≦１８０°にすることを特徴とするものである。
【００２５】
また、上記第１ドメインの上下板のアンカリングエネルギーと、第２ドメインの上下板のアンカリングエネルギーを各々異なるようにすることを特徴とするものである。
【００２６】
また、上記液晶層形成段階で上記基板が第１側これに対向した第２側を有して上記第１側から第２側に向かうように液晶を注入する段階を含むすることを特徴とするものである。
【００２７】
また、上記θ1、θ2、θ3、θ4を各々θ1≧９０°、θ2≧０°、θ3≦１８０°、θ4≦９０°にすることを特徴とするものである。
【００２８】
また、上記第１、第２、第３及び第４偏光された紫外線の強さを調節して上記第１基板と第２基板の第１ドメイン及び第２ドメインのプレチルト角の大きさを制御することを特徴とするものである。
【００２９】
また、液晶を上記上下基板の下部側から注入することを特徴とするものである。
【００３０】
さらに、上記液晶層形成段階で上記基板が第１側とこれに対向した第２側を有して上記第１側から第２側に向かうように液晶を注入する段階を含むことを特徴とするものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
この発明に係る液晶セルの製造方法は、配向膜に光を照射して一定のプレチルト角を与える段階と、上記配向膜の間に液晶を注入する段階とから構成される。紫外線を用いた光配向に対して小林等が提案した従来の光配向法（ＳＩＤ ９５ ＤＩＧＥＳＴ ８７７ページ）によれば、配向物質としてＰＶＣＮ（polyvinylcinnamate）系の高分子を基板に塗布して紫外線を２回照射することによって、配向膜のプレチルト方向を決定したいた。すなわち、初期の紫外線照射によって、配向膜の配向方向を決定し、２度目の紫外線を３０°、４５°、６０°に傾けた基板に照射することによってプレチルト角を決定した。
しかし、上記のような小林の方法では、プレチルト角が０.１〜０.３°程度しか形成されないので、所望のプレチルト角を得ることができなかった。
【００３２】
従って、この発明では、配向物質として、ポリシロキサン（polysiloxane）物質やＰＶＣＮ−Ｆ（polyvinylfluorocinnamate）を使用する。この物質は、紫外線が照射されて、形成されるプレチルト角が照射される紫外線のエネルギーによって変化されて４５°以上の大きい角度のプレチルト角も得ることができる。
【００３３】
図１は線形偏光された紫外線が照射されて形成されたこの発明に係るＴＮ液晶セルを示す説明図であり、光配向物質が塗布された上下基板に線形偏光された紫外線を各々照射して配向方向を与え、液晶を注入して、一定の大きさのプレチルト角の方向を選択する。
上記図面において、実線は上板の配向方向を、点線は下板の配向方向を示し、基板の水平線に対して上板の配向方向はθ1、下板の配向方向はθ2の角度になる。この時、θ1とθ2の差は約９０°程度である。
図１（ａ）においての上板の配向方向（θ1）は９０°≦θ1≦１８０°であり、下板の配向方向（θ2）は０°≦θ2≦９０°で、図１（ｂ）においては、０°＜θ1≦９０°であり、−９０°＜θ2≦０°である。
【００３４】
上記配向方向を有する上板と下板との間にＳ−８１１のように左側の方向に回転する左旋性ドーパント（dopant）を添加した液晶を、図示矢印方向に沿って、上板と下板の間に注入してプレチルト角の方向を選択する。
図１（ａ）に示す場合の液晶セルでは、液晶の注入によってプレチルト方向の大部分が一定になるが、ごく一部分のプレチルト方向は不規則になっている。
よって、上記液晶セルに電場を印加するかまたは熱処理を施すことによって、一定構造のＴＮ液晶セルが形成されるようになる。
【００３５】
さらに、図１（ｂ）に示すように液晶の注入によってのみプレチルト角の方向を決める場合においては、下板のプレチルト方向は一定になるが、下板のアンカリングエネルギー（anchoring energy）よりも大きい上板のアンカリングエネルギーと液晶に適当に混合されたドーパントのツイスト力によって下板のプレチルト角の方向が一定になるようになる。
【００３６】
図２（ａ）は光を用いた２ドメインＴＮ液晶セルの製造方法に対する第１実施の形態を示す図であり、０°≦θ1≦９０°、２７０°≦θ2≦３６０°、１８０°≦θ3≦２７０°、９０°≦θ4≦１８０°にする。そして、第１ドメインの上板と下板の配向膜のアンカリングエネルギーを第１ドメインの下板のアンカリングエネルギーと、第２ドメインの上板のアンカリングエネルギーよりも大きくして図２の方向の同様に液晶を注入する。なお、図で矢印の上の点は主視野角方向を示すものである。
【００３７】
図２（ｂ）は２ドメインＴＮ液晶セルに対する第２実施の形態であって、第１ドメインの上板の配向方向θ1を０°≦θ1≦９０°、下板の配向方向θ2を２７０°≦θ2≦３６０°にして、第２ドメインでの上板の配向方向θ3を９０°≦θ3≦１８０°、下板の配向方向θ4を０°≦θ4≦９０°にする。また、第１ドメインと第２ドメインの上板の配向膜のアンカリングエネルギーを下板のアンカリングエネルギーよりも大きくして基板の下部から液晶を注入する。
【００３８】
前記２ドメインＴＮ液晶セルの製造方法に対する実施の形態において、第１実施の形態での第１ドメインと第２ドメインの上板の配向方向及び下板の配向方向は平行になっているが、第１ドメインの上板及び第２ドメインの下板のアンカリングエネルギーと第１ドメインの下板及び第２ドメインの上板のアンカリングエネルギーの大きさは異なるものとなっているので、液晶の注入時に、上記アンカリングエネルギーの差によって液晶分子の配向方向は逆方向になる。
【００３９】
そして、第２実施の形態においては、上板（θ1、θ3）及び下板の配向方向（θ2、θ4）が互いに反対方向になっているので、第１ドメインと第２ドメインの上板のアンカリングエネルギーは互いに同じであり、また、下板のアンカリングエネルギーが互いに同一であっても第１ドメインと第２ドメインの液晶分子は互いに反対方向に配向することになる。
【００４０】
図３はこの発明による配向分割された液晶セルの製造方法を示す説明図である。
光配向物質が塗布された基板全体の第２ドメインをマスクでブロッキングした後、線形偏光された紫外線を照射して、第１ドメインに配向方向を与えて、上記マスクを取り除く。その後、同一方法で第１ドメインにマスクでブロッキングしてから、線形偏光された紫外線を照射して第２ドメインに配向方向を与え、上記マスクを取り除く、この時、偏光された紫外線の照射強度を制御して配向膜に形成されたプレチルト角の大きさを制御することができる。そこで、ドメイン毎プレチルト角の大きさが異なるドメイン分割された配向層を得られるようになった。
【００４１】
上下基板に照射される線形偏光された紫外線の偏光方向を制御して、第１ドメインの上板の配向方向が基板の水平線に対しての角度がθ1にし、下板の配向方向をθ2にして、第２ドメインの上板の配向方向をθ3に、第２ドメインの下板の配向方向をθ4にする。各ドメインの上板の配向方向（θ1、θ3）を９０°≦θ1、θ3≦１８０°、下板の配向方向（θ2、θ4）を０°≦θ2、θ4≦９０°にした後、液晶を基板の下部から注入したものである。
【００４２】
この液晶セルで上板の配向方向（θ1、θ3）と下板の配向方向（θ2、θ4）が同じであるが、ドメイン毎異なる大きさのプレチルト角が形成されている。その後、液晶が上記液晶セルが注入されれば、プレチルト角の方向は液晶分子の流れによって選択される。それにより、第１ドメインと第２ドメインの主視野角方向が互いに反対になって視野角が補償されることになる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、配向膜に線形偏光された紫外線を照射することによって、互いに異なる配向方向を有する複数のドメインを待つ液晶セルを製作するので、視野角特性が著しく向上すると共に、その工程数が省かれ、製造コストの減少と、ラビングによる基板の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る光配向で形成されたツイストネマチック液晶セルの構造を示す説明図である。
【図２】 この発明の光配向で形成された２ドメインツイストネマチック液晶セルの構造を示す説明図である。
【図３】 この発明の光配向で形成されたドメイン分割されたツイストネマチック液晶セルの構造を示す説明図である。
【図４】 従来のツイストネマチック液晶セルの特性を示す図であって、（ａ）は電圧と透過度との関係を示すグラフ、（ｂ）は左右の視野方向による透過図を示すグラフ、（ｃ）は、上下の視野方向による透過図を示すグラフである。
【図５】 ２ドメインツイストネマチック液晶セルの構造を示す説明図である。
【図６】 配向分割されたツイストネマチック液晶セルの構造を示す説明図である。
【図７】 逆方向ラビング工程を説明する工程図である。
【図８】 二重ＳｉＯｘ斜方蒸着工程を説明する工程図である。
【符号の説明】
１ 基板、２ 配向膜、３ 第１配向膜、４ 第２配向膜、２１ 基板、２２
ポリイミド、２３ フォトレジスト。
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶セルの製造方法に関するもので、特に、視野角特性を向上させるために、各液晶セルの配向膜に光（紫外線）を照射して、各液晶セルが互いに異なる配向方向を有するようにした光を用いたツイストネマチック（ＴＮ：Twisted Nematic）液晶セルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置（liquid crystal display：以下、ＬＣＤと言う）として、最近主に使用している液晶セルは、ツイストネマチック液晶セルであり、この液晶セルは視野角によって各階調表示（gray level）においての透過度が異なる特性を有している。
図４は従来のツイストネマティック液晶セルの特性図を示すもので、同図（ａ）はＴＮ液晶セルの透過度と電圧との関係を示すグラフ、同図（ｂ）は左右方向の視野角と透過度との関係を示すグラフ、同図（ｃ）は上下方向の視野角と透過度との関係を示すグラフである。
【０００３】
特に、同図（ｂ）に示すように、左右方向の視野角において、透過度が対称的に分布されるが、同図（ｃ）に示すように、上下方向において、透過度が非対称的に分布されているので、上下方向の視野角においてはイメージが反転される範囲が発生して視野角が狭くなると言う問題があった。
【０００４】
近年、ＬＣＤの視野角が狭くなる問題を解決するために、２ドメインＴＮ（Two-Domain Twisted Nematic：ＴＤＴＮ）液晶セルと、配向分割されたＴＮ（Domain-Divided Twisted Nematic：ＤＤＴＮ）液晶セル及び４ドメインＴＮ(Four-Domain Twisted Nematic）液晶セルが提案されている。
【０００５】
図５は２ドメインＴＮ（ＴＤＴＮ）液晶セルの構造を示す模式図である。
図示されるように、各画素（pixel）は、プレチルト方向が互いに反対の方向 の２つの液晶方向子（ＬＣ directors）が配列された第１及び第２ドメインの２つのドメインから構成される。このセルに階調表示電圧を印加すると、２ドメインの液晶ディレクタが互いに反対方向に傾くようになり、上下方向の透過度が補償されるようになることによって、その結果、視野角が広くなるようになる。なお、図５中、１は基板、２は配向膜を示す。
【０００６】
上述した２ドメインＴＮ（ＴＤＴＮ）液晶セルは、配向膜２としてポリイミドが塗布された基板１にフォトレジスト（photoresist）で一方のドメインをブロッキング（blocking）してラビング（rubbing）を行った後、上記フォトレジストを除去し、その後、他方のドメインをブロッキングしてラビングを初めのとは反対方向にすることによって得ることができ、互いに反対方向のプレチルト角を有する液晶セルとなる。
【０００７】
図６は配向分割されたＴＮ（ＤＤＴＮ）液晶セルの構造を示す模式図である。図示されるように、基板１上の第１配向膜３及び第２配向膜４は各々異なるプレチルト角を有する物質によって構成され、各配向膜での平均配向角度が反対方向になるようにして、上記配向膜を上下基板１において、各々交互に外部に露出させて視野角特性の低下を補償するようにする。
【０００８】
このような配向分割されたＴＮ（ＤＤＴＮ）液晶セルは、２ドメインＴＮ（ＴＤＴＮ）液晶セルとは異なる配向膜に互いに異なるプレチルト角を形成する物質、例えば有機配向膜や無機配向膜等を用いてラビングを行うことによって得ることができ、互いに異なるプレチルト角を有する液晶セルとなる。
【０００９】
図７は逆方向ラビング工程を示す説明図である。
先ず、ポリイミド２２が塗布された基板２１をラビングしてから（図７（ａ）及び（ｂ）参照）、フォトレジスト２３のマスクを使用して、逆方向にラビングを行い（図７（ｃ）及び（ｄ）参照）、上記フォトレジスト２３を除去することによって二つのドメインが形成される（図７（ｅ）参照）。
【００１０】
また、図８は２重ＳｉＯｘ斜方蒸着に関する説明図である。
基板２１に一定の角度でＳｉＯｘを蒸着してから（図８（ａ）参照）、フォトレジスト２３のマスクを用いて、反対角度にＳｉＯｘを蒸着して（図８（ｂ）及び（ｃ）参照）、上記フォトレジスト２３を除去することによって、互いに異なるプレチルト角を有する二つのドメインが形成される（図８（ｄ）参照）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した方法によって製作された４ドメインＴＮ液晶セルも２ドメインＴＮ（ＴＤＴＮ）液晶セルや配向分割されたＴＮ（ＤＤＴＮ）液晶セルと同様に、製造工程はラビング工程とフォトリソ（photolithography）工程は必須条件であるので、その工程が複雑であり、上記ラビングによってゴミや静電気等が生じ、収率が減けしたり、液晶セルに損傷を与えるという問題点があった。
【００１２】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、光配向でマルチドメイン液晶セルを構成することによって、視野角特性をさらに向上させることができる光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法を提供することを目的とする。
また、この発明の他の目的は、光を用いて配向膜にプレチルト各を与えることによって、ラビングによって発生する液晶セルの損傷を防止し、工程数を減少することのできる光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明による光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法は、第１配向膜が塗布された第１基板に第１偏光された紫外線を照射して基準線に対してθ１の角を有する第１配向方向を与える段階と、第２配向膜が塗布された第２基板に偏光された紫外線を照射して基準線に対してθ２の角を有する配向方向を与える段階と、上記第１基板と第２基板の間の特定方向に液晶を注入して、前記液晶の注入方向から生じる上記第１配向膜における第１プレチルト角方向と上記第２配向膜における第２プレチルト角方向を決める段階とで構成され、前記第１及び第２プレチルト角方向は前記第１及び第２配向方向に沿ってそれぞれ配向されたものである。
【００１４】
また、上記第１及び第２配向膜は、ポリシロキサン（polysiloxane）系物質からなることを特徴とするものである。
【００１５】
また、上記第１及び第２配向膜は、ＰＶＣＮ−Ｆからなることを特徴とするものである。
【００１６】
また、上記θ1、θ2を各々９０°≦θ1≦１８０°、０°≦θ2≦９０°にすることを特徴とするものである。
【００１７】
また、上記液晶層形成段階で上記基板が第１側とこれに対向した第２側を有して上記第１側から第２側に向かうように液晶を注入する段階を含むことを特徴とするものである。
【００１８】
また、他の発明に係る光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法は、第１配向膜が塗布された第１基板の第１ドメインに第１偏光された紫外線を照射して基準線に対してθ１の角を有する第１配向方向を与える段階と、第２配向膜が塗布された第２基板の第１ドメインに第２偏光された紫外線を照射して基準線に対してθ２の角を有する第２配向方向を与える段階と、第１配向膜が塗布された第１基板の第２ドメインに第３偏光された紫外線を照射して基準線に対してθ３の角を有する第３配向方向を与える段階と、第２配向膜が塗布された第２基板の第２ドメインに第４偏光された紫外線を照射して基準線に対してθ４の角を有する第４配向方向を与える段階と、上記第１基板と第２基板の間の特定方向に液晶を注入して、前記液晶の注入方向から生じる前記第１配向膜の第１ドメインにおける第１プレチルト角方向と、前記第２配向膜の第２ドメインにおける第２プレチルト角方向と、前記第１配向膜の第２ドメインにおける第３プレチルト角方向と、前記第２配向膜の第２ドメインにおける第４プレチルト角方向とを決める段階とで構成され、前記第１、第２、第３及び第４プレチルト角方向は、前記第１、第２、第３及び第２配向方向に沿ってそれぞれ配向されたものである。
【００１９】
また、上記第１及び第２配向膜は、ポリシロキサン物質を含むことを特徴とするものである。
【００２０】
また、上記第１及び第２配向膜は、ＰＶＣＮ−Ｆを含むことを特徴とするものである。
【００２１】
また、上記θ1、θ2、θ3、θ4を各々０°≦θ1≦９０°、２７０°≦θ2≦３６０°、９０°≦θ3≦１８０°、０°≦θ4≦９０°にすることを特徴とするものである。
【００２２】
また、上記第１ドメインの上下板のアンカリングエネルギーと第２ドメインの上下板のアンカリングエネルギーを各々異なるようにすることを特徴とするものである。
【００２３】
また、上記液晶層形成段階で上記基板が第１側これに対向した第２側を有して上記第１側から第２側に液晶を向かうように注入する段階を含むことを特徴とするものである。
【００２４】
また、上記θ1、θ2、θ3、θ4を各々０°≦θ1≦９０°、２７０°≦θ2≦３６０°、１８０°≦θ3≦２７０°、９０°≦θ4≦１８０°にすることを特徴とするものである。
【００２５】
また、上記第１ドメインの上下板のアンカリングエネルギーと、第２ドメインの上下板のアンカリングエネルギーを各々異なるようにすることを特徴とするものである。
【００２６】
また、上記液晶層形成段階で上記基板が第１側これに対向した第２側を有して上記第１側から第２側に向かうように液晶を注入する段階を含むすることを特徴とするものである。
【００２７】
また、上記θ1、θ2、θ3、θ4を各々θ1≧９０°、θ2≧０°、θ3≦１８０°、θ4≦９０°にすることを特徴とするものである。
【００２８】
また、上記第１、第２、第３及び第４偏光された紫外線の強さを調節して上記第１基板と第２基板の第１ドメイン及び第２ドメインのプレチルト角の大きさを制御することを特徴とするものである。
【００２９】
また、液晶を上記上下基板の下部側から注入することを特徴とするものである。
【００３０】
さらに、上記液晶層形成段階で上記基板が第１側とこれに対向した第２側を有して上記第１側から第２側に向かうように液晶を注入する段階を含むことを特徴とするものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
この発明に係る液晶セルの製造方法は、配向膜に光を照射して一定のプレチルト角を与える段階と、上記配向膜の間に液晶を注入する段階とから構成される。紫外線を用いた光配向に対して小林等が提案した従来の光配向法（ＳＩＤ ９５ ＤＩＧＥＳＴ ８７７ページ）によれば、配向物質としてＰＶＣＮ（polyvinylcinnamate）系の高分子を基板に塗布して紫外線を２回照射することによって、配向膜のプレチルト方向を決定したいた。すなわち、初期の紫外線照射によって、配向膜の配向方向を決定し、２度目の紫外線を３０°、４５°、６０°に傾けた基板に照射することによってプレチルト角を決定した。
しかし、上記のような小林の方法では、プレチルト角が０.１〜０.３°程度しか形成されないので、所望のプレチルト角を得ることができなかった。
【００３２】
従って、この発明では、配向物質として、ポリシロキサン（polysiloxane）物質やＰＶＣＮ−Ｆ（polyvinylfluorocinnamate）を使用する。この物質は、紫外線が照射されて、形成されるプレチルト角が照射される紫外線のエネルギーによって変化されて４５°以上の大きい角度のプレチルト角も得ることができる。
【００３３】
図１は線形偏光された紫外線が照射されて形成されたこの発明に係るＴＮ液晶セルを示す説明図であり、光配向物質が塗布された上下基板に線形偏光された紫外線を各々照射して配向方向を与え、液晶を注入して、一定の大きさのプレチルト角の方向を選択する。
上記図面において、実線は上板の配向方向を、点線は下板の配向方向を示し、基板の水平線に対して上板の配向方向はθ1、下板の配向方向はθ2の角度になる。この時、θ1とθ2の差は約９０°程度である。
図１（ａ）においての上板の配向方向（θ1）は９０°≦θ1≦１８０°であり、下板の配向方向（θ2）は０°≦θ2≦９０°で、図１（ｂ）においては、０°＜θ1≦９０°であり、−９０°＜θ2≦０°である。
【００３４】
上記配向方向を有する上板と下板との間にＳ−８１１のように左側の方向に回転する左旋性ドーパント（dopant）を添加した液晶を、図示矢印方向に沿って、上板と下板の間に注入してプレチルト角の方向を選択する。
図１（ａ）に示す場合の液晶セルでは、液晶の注入によってプレチルト方向の大部分が一定になるが、ごく一部分のプレチルト方向は不規則になっている。
よって、上記液晶セルに電場を印加するかまたは熱処理を施すことによって、一定構造のＴＮ液晶セルが形成されるようになる。
【００３５】
さらに、図１（ｂ）に示すように液晶の注入によってのみプレチルト角の方向を決める場合においては、下板のプレチルト方向は一定になるが、下板のアンカリングエネルギー（anchoring energy）よりも大きい上板のアンカリングエネルギーと液晶に適当に混合されたドーパントのツイスト力によって下板のプレチルト角の方向が一定になるようになる。
【００３６】
図２（ａ）は光を用いた２ドメインＴＮ液晶セルの製造方法に対する第１実施の形態を示す図であり、０°≦θ1≦９０°、２７０°≦θ2≦３６０°、１８０°≦θ3≦２７０°、９０°≦θ4≦１８０°にする。そして、第１ドメインの上板と下板の配向膜のアンカリングエネルギーを第１ドメインの下板のアンカリングエネルギーと、第２ドメインの上板のアンカリングエネルギーよりも大きくして図２の方向の同様に液晶を注入する。なお、図で矢印の上の点は主視野角方向を示すものである。
【００３７】
図２（ｂ）は２ドメインＴＮ液晶セルに対する第２実施の形態であって、第１ドメインの上板の配向方向θ1を０°≦θ1≦９０°、下板の配向方向θ2を２７０°≦θ2≦３６０°にして、第２ドメインでの上板の配向方向θ3を９０°≦θ3≦１８０°、下板の配向方向θ4を０°≦θ4≦９０°にする。また、第１ドメインと第２ドメインの上板の配向膜のアンカリングエネルギーを下板のアンカリングエネルギーよりも大きくして基板の下部から液晶を注入する。
【００３８】
前記２ドメインＴＮ液晶セルの製造方法に対する実施の形態において、第１実施の形態での第１ドメインと第２ドメインの上板の配向方向及び下板の配向方向は平行になっているが、第１ドメインの上板及び第２ドメインの下板のアンカリングエネルギーと第１ドメインの下板及び第２ドメインの上板のアンカリングエネルギーの大きさは異なるものとなっているので、液晶の注入時に、上記アンカリングエネルギーの差によって液晶分子の配向方向は逆方向になる。
【００３９】
そして、第２実施の形態においては、上板（θ1、θ3）及び下板の配向方向（θ2、θ4）が互いに反対方向になっているので、第１ドメインと第２ドメインの上板のアンカリングエネルギーは互いに同じであり、また、下板のアンカリングエネルギーが互いに同一であっても第１ドメインと第２ドメインの液晶分子は互いに反対方向に配向することになる。
【００４０】
図３はこの発明による配向分割された液晶セルの製造方法を示す説明図である。
光配向物質が塗布された基板全体の第２ドメインをマスクでブロッキングした後、線形偏光された紫外線を照射して、第１ドメインに配向方向を与えて、上記マスクを取り除く。その後、同一方法で第１ドメインにマスクでブロッキングしてから、線形偏光された紫外線を照射して第２ドメインに配向方向を与え、上記マスクを取り除く、この時、偏光された紫外線の照射強度を制御して配向膜に形成されたプレチルト角の大きさを制御することができる。そこで、ドメイン毎プレチルト角の大きさが異なるドメイン分割された配向層を得られるようになった。
【００４１】
上下基板に照射される線形偏光された紫外線の偏光方向を制御して、第１ドメインの上板の配向方向が基板の水平線に対しての角度がθ1にし、下板の配向方向をθ2にして、第２ドメインの上板の配向方向をθ3に、第２ドメインの下板の配向方向をθ4にする。各ドメインの上板の配向方向（θ1、θ3）を９０°≦θ1、θ3≦１８０°、下板の配向方向（θ2、θ4）を０°≦θ2、θ4≦９０°にした後、液晶を基板の下部から注入したものである。
【００４２】
この液晶セルで上板の配向方向（θ1、θ3）と下板の配向方向（θ2、θ4）が同じであるが、ドメイン毎異なる大きさのプレチルト角が形成されている。その後、液晶が上記液晶セルが注入されれば、プレチルト角の方向は液晶分子の流れによって選択される。それにより、第１ドメインと第２ドメインの主視野角方向が互いに反対になって視野角が補償されることになる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、配向膜に線形偏光された紫外線を照射することによって、互いに異なる配向方向を有する複数のドメインを待つ液晶セルを製作するので、視野角特性が著しく向上すると共に、その工程数が省かれ、製造コストの減少と、ラビングによる基板の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る光配向で形成されたツイストネマチック液晶セルの構造を示す説明図である。
【図２】 この発明の光配向で形成された２ドメインツイストネマチック液晶セルの構造を示す説明図である。
【図３】 この発明の光配向で形成されたドメイン分割されたツイストネマチック液晶セルの構造を示す説明図である。
【図４】 従来のツイストネマチック液晶セルの特性を示す図であって、（ａ）は電圧と透過度との関係を示すグラフ、（ｂ）は左右の視野方向による透過図を示すグラフ、（ｃ）は、上下の視野方向による透過図を示すグラフである。
【図５】 ２ドメインツイストネマチック液晶セルの構造を示す説明図である。
【図６】 配向分割されたツイストネマチック液晶セルの構造を示す説明図である。
【図７】 逆方向ラビング工程を説明する工程図である。
【図８】 二重ＳｉＯｘ斜方蒸着工程を説明する工程図である。
【符号の説明】
１ 基板、２ 配向膜、３ 第１配向膜、４ 第２配向膜、２１ 基板、２２
ポリイミド、２３ フォトレジスト。
Claims (18)
- 第１配向膜が塗布された第１基板に第１偏光された紫外線を照射して基準線に対してθ１の角を有する第１配向方向を与える段階と、
第２配向膜が塗布された第２基板に偏光された紫外線を照射して基準線に対してθ２の角を有する第２配向方向を与える段階と、
上記第１基板と第２基板の間の特定方向に液晶を注入して、前記液晶の注入方向から生じる上記第１配向膜における第１プレチルト角方向と上記第２配向膜における第２プレチルト角方向を決める段階と
で構成され、前記第１及び第２プレチルト角方向は前記第１及び第２配向方向に沿ってそれぞれ配向された、光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法。 - 上記第１及び第２配向膜は、ポリシロキサン（polysiloxane）系物質からなることを特徴とする請求項１記載の光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法。
- 上記第１及び第２配向膜は、ＰＶＣＮ−Ｆからなることを特徴とする請求項１記載の光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法。
- 上記θ1、θ2を各々９０°≦θ1≦１８０°、０°≦θ2≦９０°にすることを特徴とする請求項１記載の光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法。
- 上記液晶層形成段階で上記基板が第１側とこれに対向した第２側を有して上記第１側から第２側に向かうように液晶を注入する段階を含むことを特徴とする請求項１記載の光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法。
- 第１配向膜が塗布された第１基板の第１ドメインに第１偏光された紫外線を照射して基準線に対してθ１の角を有する第１配向方向を与える段階と、
第２配向膜が塗布された第２基板の第１ドメインに第２偏光された紫外線を照射して基準線に対してθ２の角を有する第２配向方向を与える段階と、
第１配向膜が塗布された第１基板の第２ドメインに第３偏光された紫外線を照射して基準線に対してθ３の角を有する第３配向方向を与える段階と、
第２配向膜が塗布された第２基板の第２ドメインに第４偏光された紫外線を照射して基準線に対してθ４の角を有する第４配向方向を与える段階と、
上記第１基板と第２基板の間の特定方向に液晶を注入して、前記液晶の注入方向から生じる前記第１配向膜の第１ドメインにおける第１プレチルト角方向と、前記第２配向膜の第２ドメインにおける第２プレチルト角方向と、前記第１配向膜の第２ドメインにおける第３プレチルト角方向と、前記第２配向膜の第２ドメインにおける第４プレチルト角方向とを決める段階と
で構成され、前記第１、第２、第３及び第４プレチルト角方向は、前記第１、第２、第３及び第２配向方向に沿ってそれぞれ配向された、光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法。 - 上記第１及び第２配向膜は、ポリシロキサン物質を含むことを特徴とする請求項６記載の光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法。
- 上記第１及び第２配向膜は、ＰＶＣＮ−Ｆを含むことを特徴とする請求項６記載の光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法。
- 上記θ1、θ2、θ3、θ4を各々０°≦θ1≦９０°、２７０°≦θ2≦３６０°、９０°≦θ3≦１８０°、０°≦θ4≦９０°にすることを特徴とする請求項６記載の光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法。
- 上記第１ドメインの上下板のアンカリングエネルギーと第２ドメインの上下板のアンカリングエネルギーを各々異なるようにすることを特徴とする請求項９記載の光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法。
- 上記液晶層形成段階で上記基板が第１側これに対向した第２側を有して上記第１側から第２側に液晶を向かうように注入する段階を含むことを特徴とする請求項９記載の光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法。
- 上記θ1、θ2、θ3、θ4を各々０°≦θ1≦９０°、２７０°≦θ2≦３６０°、１８０°≦θ3≦２７０°、９０°≦θ4≦１８０°にすることを特徴とする請求項６記載の光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法。
- 上記第１ドメインの上下板のアンカリングエネルギーと、第２ドメインの上下板のアンカリングエネルギーを各々異なるようにすることを特徴とする請求項１２記載の光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法。
- 上記液晶層形成段階で上記基板が第１側これに対向した第２側を有して上記第１側から第２側に向かうように液晶を注入する段階を含むすることを特徴とする請求項１２記載の光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法。
- 上記θ1、θ2、θ3、θ4を各々θ1≧９０°、θ2≧０°、θ3≦１８０°、θ4≦９０°にすることを特徴とする請求項６記載の光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法。
- 上記第１、第２、第３及び第４偏光された紫外線の強さを調節して上記第１基板と第２基板の第１ドメイン及び第２ドメインのプレチルト角の大きさを制御することを特徴とする請求項１５記載の光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法。
- 液晶を上記上下基板の下部側から注入することを特徴とする請求項１５記載の光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法。
- 上記液晶層形成段階で上記基板が第１側とこれに対向した第２側を有して上記第１側から第２側に向かうように液晶を注入する段階を含むことを特徴とする請求項１５記載の光を用いたツイストネマチック液晶セルの製造方法。
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