JPH09197406A - 液晶セルのプレチルト方向の制御方法 - Google Patents

液晶セルのプレチルト方向の制御方法

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JPH09197406A
JPH09197406A JP9002311A JP231197A JPH09197406A JP H09197406 A JPH09197406 A JP H09197406A JP 9002311 A JP9002311 A JP 9002311A JP 231197 A JP231197 A JP 231197A JP H09197406 A JPH09197406 A JP H09197406A
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基 赫 尹
Joung Won Woo
晶 源 禹
Yoo Jin Choi
有 鎭 崔
Mi Sook Nam
美 淑 南
Yuriy Reznikov
ユーリー・レズニコフ
Oleg Yaroshchuk
オレグ・ヤロシュチュク
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 所望のプレチルト角の方向及び大きさを形成
させる液晶セルのプレチルト方向の制御方法の提供。 【解決手段】 配向膜１５に紫外線を１次照射して、配
向膜１５の分子が、基板１６の水平な方向に対して多様
なプレチルト角方向になるように配列させ、さらに紫外
線を２次照射してプレチルト角の方向の中で一方向を選
択し、容易に液晶セルのプレチルト方向を制御する。配
向膜１５は、主にPVCN-Fやポリシロキサン物質を用いて
紫外線の照射エネルギーによってプレチルト角を決定す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶セルのプレチル
ト方向の制御方法に関するもので、特に配向膜に紫外線
を照射して光高分子化された配向膜を造り、所望のプレ
チルト方向を得ることのできる液晶セルのプレチルト方
向の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶デイスプレイ（LCD）から均一な明
るさと、高いコントラスト比を得るためには、液晶セル
に注入された液晶分子の一定の方向へ配列される配向が
必要になるが、このような液晶の配向として現在、主に
多く用いられている方法がラビング（rubbing）による
配向方法である。
【０００３】このラビングによる配向方法は、基板に配
向膜にポリイミド（polyimide）を塗布して、ラビング
によって上記配向膜の表面に規則的な微細溝（micro gr
ooves）を形成するものである。配向膜を形成させるポ
リイミドの微細溝と液晶分子との相互作用（intermolec
ular interacion）に依って、配向膜の全体にかけて液
晶分子等を規則的に配向する。しかしながら、ラビング
による配向方法は、ラビング処理によって生ずる配向膜
の微細溝が均一でない欠陥によって、位相歪曲（random
phase distortion）と光散乱（light scattering）の
発生によって液晶デイスプレイ性能を低下させる問題が
あった。また、ラビングに依って配向膜にごみや静電気
が生じて、収率が悪くなり基板の破損が生じることがあ
った。
【０００４】上記問題点を解決して最近提案されている
方法に紫外線を利用した光配向方法がある。図１は一般
的な光配向に用いられる紫外線照射装置及び復屈折率測
定装置を示す図であって、図面の符号１１は水銀ランプ
を示すものである。このランプ１１から生じる紫外線
（ultraviolet rays）がレンズ１２ａと偏光板１７ｃを
介して偏光された紫外線になり配向膜１５に照射され
る。レーザ１８から発生されるレーザビームはチョッパ
ー２３によって不連続的な光線になってから偏光板１７
ａによって偏光になり、この光線が光補償板２５を介し
て配向膜１５および偏光板１７ｂおよびレンズ１２ｂに
進み、ディジタルオシロスコープ（digitaloscilloscop
e）２０に入力されると、配向膜１５の異方性（anisotr
opy）に依って発生する復屈折率が測定される。光配向
方法の一つの例として小林（kobayashi）等が提案した
ものがある（SID95DIGEST、８７７ページ）。
【０００５】図２は小林等が提案した光配向法を示す図
であり、配向膜としてPVCN（Polyvinycinnamate）系高
分子が塗布された上記基板に、紫外線を２度照射するこ
とによって配向膜の表面のプレチルトを決定する。先
ず、図２（ａ）に示すように基板１６の上に塗布された
ＰＶＣＮ系の配向膜１５の表面に、線形偏光された紫外
線を基板１６に垂直に照射すると、配向膜は、光高分子
化（photopolymerization）（紫外線エネルギーにより
高分子間に発生する）するが、この時、偏光された紫外
線の偏光方向によって光高分子の結合方向が一定方向に
持つようになる。このような紫外線が照射された光高分
子の結合方向が液晶を配向するようになる。
【０００６】その後、最初に照射した紫外線の偏光方向
に垂直する偏光方向を持つ線形偏光された紫外線を、配
向膜１５の表面に対して、一定の角度の傾斜で照射す
る。この時、配向膜１５と紫外線の入射角度を変化さ
せ、配向膜１５の表面のプレチルト角を決定する。その
例として、２番目の紫外線の照射において、配向膜の表
面に紫外線が照射される角度を３０°、４５°、６０°
に変化する時、生じるプレチルト角は、それぞれ約０.
１５°、０.２６°、０.３０°になる。
【０００７】然しながら、小林が提案したプレチルトの
制御方法は、配向膜に偏光された紫外線を２度照射する
必要があるので、工程が複雑であるのみならず、この時
生じるプレチルト角の大きさも非常に小さいので、所望
のプレチルトを得られない問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題を勘
案したもので、配向膜に偏光された紫外線を照射してプ
レチルト角の大きさと、相互の対称された方向の二つの
プレチルト角の方向とを決定した後、さらに紫外線を照
射して対称された方向の二つのプレチルト角の方向の中
の一方向を選択して、所望のプレチルト角の方向及びプ
レチルト角を形成させる液晶セルのプレチルト方向の制
御方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による液晶セルのプレチルト方向の制御方法
は、配向膜が塗布された基板に紫外線を１次照射して、
プレチルト角が相互対称の方向に配列している２つのプ
レチルト角の方向とプレチルト角の大きさを決定する段
階と、さらに紫外線を２次照射して、２つの対称されて
いるプレチルト角の方向の中の一つを選ぶ段階に構成さ
れる。本発明の方法によって決定されるプレチルト角の
大きさは紫外線の照射エネルギーによって決定される。
そして、紫外線の１次照射方向は、基板と垂直、又は、
基板の法線に対して１０°〜６０°の角度で照射され、
紫外線の２次照射方向も基板と垂直又は基板の法線に対
して１０°〜６０°角度で照射される。基板に照射され
る紫外線は偏光された紫外線と非偏光された紫外線の中
の何れを用いてもよい。
【００１０】以下、本発明による液晶セルのプレチルト
方向の制御方法を添付した図面を参照して詳細に説明す
る。そして、従来の構成と同一な構成に対しては、同じ
符号を付けて説明することにする。
【００１１】本発明で用いる配向膜は、ポリシロキサン
物質やPVCN-Fとして、図３に示しているように、照射さ
れる紫外線の照射エネルギーが増加することによって、
形成されるプレチルト角はますます小さくなる。次の化
学構造式は上記ポリシロキサン物質とPVCN-Fの化学構造
式を示すもので、ポリシロキサン物質の一例として、ポ
リシロキサンシンナメートIとIIを示す。
【００１２】PVCN-F：
【００１３】
【化１】
【００１４】（式中、ｎは３００〜６０００である） ポリシロキサンシンナメートＩ：
【００１５】
【化２】
【００１６】（式中、ＺはOH、CH3またはこれらの混合
物から選ばれ、ｍは１０〜１００、ｌは１〜１１、Ｌは
０または１、Ｋは０または１、X、X1、X2およびYは、
H、F、Cl、CN、CF3、CnH2n+1、OCnH2n+1（ｎ＝１〜１
０）またはこれらの混合物を示す）
【００１７】ポリシロキサンシンナメートII：
【００１８】
【化３】
【００１９】（式中、ＺはＯＨ、ＣＨ3またはこれらの
混合物から選ばれ、ｍは１０〜１００、ｌは１〜１１、
Ｌは０または１、Ｋは０または１、X、X1、X2およびY
は、H、F、Cl、CN、CF3、CnH2n+1、OCnH2n+1（ｎ＝１〜
１０）またはこれらの混合物を示す）
【００２０】上記の物質で配向膜を形成する方法は、ポ
リシロキサン系物質やPVCN-Fと同様な高分子溶液を１，
２−ジクロロエタン（ＤＣＥ）とクロロベンゼン（CB）
＝１：１の混合溶剤に、２０ｇ／ｌの濃度で溶解され溶
液となし、この溶液を基板の中央に落とした後、２００
０rpmで２０秒の間、基板を回転させ配向膜を形成する
ことができる。この時、Linnik干渉法によって測定した
膜の厚さは、例えば約１０００Åであり、高分子溶液の
濃度やスピン塗布（spin coating）機械の回転速度を制
御して、その厚さを制御することができる。
【００２１】図４は、本発明の第１実施例によるプレチ
ルト方向の制御方法を示す図である。先ず、図４（ａ）
に示しているポリシロキサン物質やPVCN-Fからなる配向
膜１５に、線形偏光された紫外線１９０を基板１６に対
して垂直に照射する。この紫外線の照射によって、配向
膜１５の表面には紫外線の偏光方向と垂直の方向にプレ
チルト角の方向が決定され、この方向の両方で相互対称
されている２つのプレチルト角（ψ１）が生じる。上記
のプレチルト角（ψ１）の大きさが図３に示している通
り紫外線の照射時間、即ち、配向膜に吸収される紫外線
のエネルギーによって制御されることができる。
【００２２】その後、図４（ｂ）に示したように、非線
形偏光された紫外線２００を基板１６の法線に対して１
０゜〜６０゜の角度（θ1）で照射する場合、紫外線の
１次照射によって選択されたプレチルト角の方向の中で
上記２次の紫外線の入射方向によってプレチルト角の方
向のみ選択され、結局、所望のプレチルトを得ることが
できる。また、配向膜１５に形成されるプレチルト角は
照射される紫外線のエネルギーによって異なる。そのと
き、非線形偏光された紫外線とは、線形偏光された紫外
線を除外したものであって、円形または楕円偏光された
紫外線および非偏光された紫外線を包含する。
【００２３】図５は、本発明の第２実施例によるプレチ
ルト制御方法を示す図である。まず、図５（ａ）に示し
ているポリシロキサン物質PVCN-Fからなる配向膜１５に
非線形偏光された紫外線２１０を基板１６の法線に対し
て１０゜〜６０゜の角度（θ2）で照射する。この紫外
線の照射によって、配向膜１５の表面には紫外線の入射
方向に複数のプレチルト角の方向が決定される。
【００２４】その後、図５（ｂ）に示したように線形偏
光された紫外線２２０を基板１６に対して垂直に照射す
る。紫外線の１次照射によって選択されたプレチルト角
の方向の中で上記２次の紫外線の偏光方向に垂直なプレ
チルト角の方向のみ選択され、結局、所望のプレチルト
を得ることができる。また、配向膜１５に形成されるプ
レチルト角は照射される紫外線のエネルギーによって異
なる。
【００２５】図６は、本発明の第３実施例によるプレチ
ルト方向の制御方法を示すものである。先ず、図６
（ａ）に示すようにポリシロキサン物質やPVCN-Fからな
る配向膜１５に、非偏光された紫外線２３０を基板１６
の法線に対して１０°〜６０°の角度（θ3）で照射し
た後、図６（ｂ）に示しているように、基板１６の法線
に対して、１０°〜６０°の角度（θ4）で線形偏光さ
れた紫外線２４０を照射する。
【００２６】紫外線の１次及び２次照射によって、配向
膜１５の分子は図５（ａ）と図５（ｂ）と似ている配列
をする。即ち、紫外線の１次照射によって配向膜１５の
大部分の分子が複数の一方のプレチルト角の方向とな
し、紫外線の２次照射によって上記の方向の中の一方向
のプレチルト角の方向に決定される。紫外線の２次照射
方向は１次照射によって形成されたプレチルト角の方向
と鋭角になる。そして、本実施例でも非偏光された紫外
線の代わりに非線形偏光された紫外線の中でどんな紫外
線でも使うことができる。
【００２７】図７は、本発明の第４実施例によるプレチ
ルト方向の制御方法を示す図である。先ず、図７（ａ）
に示すように線形偏光された紫外線２５０が基板１６の
法線に対して１０°〜６０°の角度（θ5）で照射さ
れ、図７（ａ）と同様に配向膜の分子が対称された２つ
のプレチルト角の方向になる。その後、図７（ｂ）で示
しているように非線形偏光された紫外線２６０、特に、
非偏光された紫外線を基板１６の法線に対して１０°〜
６０°の角度（θ6）に照射すると、配向膜のあらゆる
分子等が対称された二つの方向の中の一方向を選ぶよう
になる。本実施例でも紫外線の２次照射方向と対称され
た二つのプレチルト角の方向の中の一方向が鋭角にな
る。
【００２８】本発明は上記のようにポリシロキサン系物
質やPVCN-Fになっている配向膜１５に紫外線を照射して
プレチルト角の大きさと相互対称方向の二つのプレチル
ト方向を決定した後、又、紫外線を照射して一方向のプ
レチルト角の方向を決定するようになるので、プレチル
ト方向の制御が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な光配向に用いられる紫外線照射装置及
び復屈折率測定装置を示す図である。
【図２】従来の光配向においてのプレチルト方向制御方
法を示す図である。
【図３】本発明に従う紫外線の照射エネルギ−とプレチ
ルト角の関係を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例に従う液晶セルのプレチル
ト角の方向の制御方法を示す図である。
【図５】本発明の第２実施例に従う液晶セルのプレチル
ト角の方向の制御方法を示す図である。
【図６】本発明の第３実施例に従う液晶セルのプレチル
ト角の方向の制御方法を示す図である。
【図７】本発明の第４実施例に従う液晶セルのプレチル
ト角の方向の制御方法を示す図である。
【符号の説明】
１１ ランプ １５ 配向膜 １６ 基板 １７ａ，１７ｂ，１７ｃ 偏光板 １８ レーザ ２０ ディジタルオシロスコープ ２３ チョッパー（chopper） ２５ 光補償板
フロントページの続き (72)発明者 尹 基 赫 大韓民国ソウル特別市江北區水諭６洞極東 アパート105−1001 (72)発明者 禹 晶 源 大韓民国ソウル特別市中浪區墨１洞109− １ (72)発明者 崔 有 鎭 大韓民国京畿道安養市好溪３洞666−３ (72)発明者 南 美 淑 大韓民国京畿道安養市東安區冠養洞ハンガ ラム三星アパート201−1802 (72)発明者 ユーリー・レズニコフ ウクライナ国、252004 キエフ、テレシチ ェンキヴスカ・ストリート ３、アパート メント ２ (72)発明者 オレグ・ヤロシュチュク ウクライナ国、キエフ、クスタナイスカ・ ストリート 11、アパートメント 95

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板の表面に塗布された配向膜に非線形
    偏光された紫外線を１次照射して、配向膜の分子が、上
    記基板の水平な方向に対して多様なプレチルト角の方向
    になるように配列させるようにする紫外線の１次照射段
    階と、 線形偏光された紫外線を上記の配向膜に照射して上記の
    プレチルト角の方向の中で一方向を選択する紫外線の２
    次照射段階と、を有する液晶セルのプレチルト方向の制
    御方法。
  2. 【請求項２】 上記プレチルト角の大きさが、上記の紫
    外線の１次照射時間によって決定されることを特徴とす
    る請求項１に記載の液晶セルのプレチルト方向の制御方
    法。
  3. 【請求項３】 上記のプレチルト角の大きさが一定なも
    のを特徴とする請求項１に記載の液晶セルのプレチルト
    方向の制御方法。
  4. 【請求項４】 上記の配向膜がポリシロキサン系の物質
    であることを特徴とする請求項１に記載の液晶セルのプ
    レチルト方向の制御方法。
  5. 【請求項５】 上記の配向膜がポリビニルフルオロシン
    ナメート（PVCN-F）であることを特徴とする請求項１に
    記載の液晶セルのプレチルト方向の制御方法。
  6. 【請求項６】 上記の紫外線の１次照射段階で紫外線
    が、上記基板の法線に対して一定の角度で配向膜に照射
    される段階を含み、上記の紫外線の２次照射段階で紫外
    線が上記の基板に対して９０°で配向膜に照射される段
    階を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶セルの
    プレチルト方向の制御方法。
  7. 【請求項７】 上記一定の角度が０°〜６０°であるこ
    とを特徴とする請求項６に記載の液晶セルのプレチルト
    方向の制御方法。
  8. 【請求項８】 上記の紫外線の１次照射段階で紫外線
    が、上記基板の法線に対して第１角度として配向膜に照
    射される段階を含み、紫外線の２次照射段階で紫外線が
    上記の基板の法線に対して、第２角度で照射される段階
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶セルのプ
    レチルト方向の制御方法。
  9. 【請求項９】 上記２次照射の偏光された紫外線の入射
    方向が、上記プレチルト角の方向と鋭角になるのを特徴
    とする請求項８に記載の液晶セルのプレチルト方向の制
    御方法。
  10. 【請求項１０】 上記第１及び第２角度が各々０°〜６
    ０°であることを特徴とする請求項８に記載の液晶セル
    のプレチルト方向の制御方法。
  11. 【請求項１１】 基板の表面に塗布された配向膜に線形
    偏光された紫外線を１次照射して、配向膜の分子が上記
    基板の水平の方向に対して第１及び第２プレチルト角の
    方向に配列するようにする紫外線の１次照射段階と、 非線形偏光された紫外線を上記配向膜に照射して、上記
    第１及び第２プレチルト角の方向の中で、一方向を選ぶ
    ことになる紫外線の２次照射段階と、を有する液晶セル
    のプレチルト方向の制御方法。
  12. 【請求項１２】 上記プレチルト角の大きさが上記の紫
    外線の１次照射時間によって決定されることを特徴とす
    る請求項１１に記載の液晶セルのプレチルト方向の制御
    方法。
  13. 【請求項１３】 上記第１及び第２プレチルト角の大き
    さが同一であり、上記基板に対して水平の方向に対し
    て、相互反対方向であることを特徴とする請求項１１に
    記載の液晶セルのプレチルト方向の制御方法。
  14. 【請求項１４】 上記配向膜がポリシロキサン系物質で
    あることを特徴とする請求項１１に記載の液晶セルのプ
    レチルト方向の制御方法。
  15. 【請求項１５】 上記配向膜がポリビニルフルオロシン
    ナメート（PVCN-F）であることを特徴とする請求項１１
    に記載の液晶セルのプレチルト方向の制御方法。
  16. 【請求項１６】 上記の紫外線の１次照射段階で、紫外
    線が上記基板に対して９０°に配向膜に照射される段階
    を含み、上記紫外線の２次照射段階で、上記紫外線が基
    板の法線に対して、一定の角度で配向膜に照射される段
    階を含むことを特徴とする請求項１１に記載の液晶セル
    のプレチルト方向の制御方法。
  17. 【請求項１７】 上記２次の非線形偏光の紫外線の入射
    方向が上記第１及び第２プレチルト角方向の一つと鋭角
    になることを特徴とする請求項１６に記載の液晶セルの
    プレチルト方向の制御方法。
  18. 【請求項１８】 上記一定の角度が０°〜６０°である
    ことを特徴とする請求項１６に記載の液晶セルのプレチ
    ルト方向の制御方法。
  19. 【請求項１９】 上記の紫外線の１次照射段階で、紫外
    線が上記基板の法線に対して第１角度で配向膜に照射さ
    れる段階を含み、紫外線の２次照射段階で紫外線が上記
    基板の法線に対して、第２角度で照射される段階を含む
    ことを特徴とする請求項１１に記載の液晶セルのプレチ
    ルト方向の制御方法。
  20. 【請求項２０】 上記２次照射の非線形偏光された紫外
    線の入射方向が、上記第１及び第２プレチルト角の方向
    の中の一つと鋭角になることを特徴とする請求項１９に
    記載の液晶セルのプレチルト方向の制御方法。
  21. 【請求項２１】 上記第１及び第２角度が上記基板の法
    線に対して、各々０°〜６０°であることを特徴とする
    請求項１９に記載の液晶セルのプレチルト方向の制御方
    法。
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