JPH1096928A - 液晶に有用な粒子ビームを使用して表面上に整列パターンを形成するための方法 - Google Patents
液晶に有用な粒子ビームを使用して表面上に整列パターンを形成するための方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】液晶ディスプレイ・セル用の整列表面上にパタ
ーン化された整列方向を生成する方法を提供する。 【解決手段】セルは、それのポリイミド表面のような整
列表面上に第１整列方向を形成することによって形成さ
れる。第２整列方向が整列表面上に形成される。第１及
び第２整列方向は種々の処理シーケンスによって形成さ
れる。第１シーケンスの例は整列表面を研磨する第１ス
テップ、しかる後、電磁放射線に対する暴露及び粒子ビ
ームに対する暴露のグループから選択された処理に対し
て整列表面を選択的に暴露する（望ましくは、マスクを
使用して）第２ステップである。シーケンスのもう１つ
の例は、電磁放射線及び粒子ビームのグループから選択
された処理に対して整列表面を暴露する第１ステップ、
しかる後、他の粒子ビームに対して整列表面を選択的に
暴露する（望ましくは、マスクを通して）第２ステップ
である。
ーン化された整列方向を生成する方法を提供する。 【解決手段】セルは、それのポリイミド表面のような整
列表面上に第１整列方向を形成することによって形成さ
れる。第２整列方向が整列表面上に形成される。第１及
び第２整列方向は種々の処理シーケンスによって形成さ
れる。第１シーケンスの例は整列表面を研磨する第１ス
テップ、しかる後、電磁放射線に対する暴露及び粒子ビ
ームに対する暴露のグループから選択された処理に対し
て整列表面を選択的に暴露する（望ましくは、マスクを
使用して）第２ステップである。シーケンスのもう１つ
の例は、電磁放射線及び粒子ビームのグループから選択
された処理に対して整列表面を暴露する第１ステップ、
しかる後、他の粒子ビームに対して整列表面を選択的に
暴露する（望ましくは、マスクを通して）第２ステップ
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面が、望ましく
は、液晶ディスプレイ・セルを形成するために使用可能
な液晶材料のための整列層として作用するように、複数
の方向からの原子ビーム又はイオン・ビームのような粒
子ビームに対してマスクを通してその表面を暴露するこ
とによって、及びそれを研磨することと組み合わせて、
１つの整列パターンをその表面上に形成する方法に関す
るものである。
は、液晶ディスプレイ・セルを形成するために使用可能
な液晶材料のための整列層として作用するように、複数
の方向からの原子ビーム又はイオン・ビームのような粒
子ビームに対してマスクを通してその表面を暴露するこ
とによって、及びそれを研磨することと組み合わせて、
１つの整列パターンをその表面上に形成する方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】薄膜トランジスタ駆動の液晶ディスプレ
イ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）は、ノートブック・コンピュータ
及び携帯用テレビにおいて幅広く使用されている。ＴＦ
Ｔ−ＬＣＤの応用はデスク・コンピュータ及び大画面テ
レビに拡大しようとする傾向がある。液晶ディスプレイ
は低い電力消費、小さい重量、及び適度の良好な光学的
性能という利点を有する。しかし、それの視角は、特
に、垂直方向の表示領域ではＣＲＴよりもずっと悪い。
液晶ディスプレイの視角問題を解決するために、多くの
マルチ・ドメイン法が提案された。それらの中には、マ
スク消去２ドメイン法、フリンジ磁界２ドメイン法、二
重整列層２ドメイン法、及び紫外線処理２ドメイン法が
ある。これらの方法は、プロセスが複雑すぎるか或いは
イメージ・スティッキング（ｉｍａｇｅ ｓｔｉｃｋｉ
ｎｇ）のような別の問題を生じさせることがある。本発
明では、イオン・ビーム整列法に基づく新しいマルチ・
ドメイン法が開示される。
イ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）は、ノートブック・コンピュータ
及び携帯用テレビにおいて幅広く使用されている。ＴＦ
Ｔ−ＬＣＤの応用はデスク・コンピュータ及び大画面テ
レビに拡大しようとする傾向がある。液晶ディスプレイ
は低い電力消費、小さい重量、及び適度の良好な光学的
性能という利点を有する。しかし、それの視角は、特
に、垂直方向の表示領域ではＣＲＴよりもずっと悪い。
液晶ディスプレイの視角問題を解決するために、多くの
マルチ・ドメイン法が提案された。それらの中には、マ
スク消去２ドメイン法、フリンジ磁界２ドメイン法、二
重整列層２ドメイン法、及び紫外線処理２ドメイン法が
ある。これらの方法は、プロセスが複雑すぎるか或いは
イメージ・スティッキング（ｉｍａｇｅ ｓｔｉｃｋｉ
ｎｇ）のような別の問題を生じさせることがある。本発
明では、イオン・ビーム整列法に基づく新しいマルチ・
ドメイン法が開示される。
【０００３】整列した液晶はフラット・パネル・ディス
プレイ・テクノロジにおいて幅広く使用されている。そ
れらは、基板の表面上に異方性を引き起こすことによっ
て整列させられる。この表面は、通常、ガラス基板上に
被覆されたポリイミドのようなポリマである。表面に異
方性を生じさせる数多くの方法がある。即ち、それら
は、研磨（ｒｕｂｂｉｎｇ）、ポリマのストレッチン
グ、ラングミュア・ブロジェット膜、マイクロリソグラ
フィにより生じた格子構造、ＳｉＯx の傾斜析出、及び
ポリマ膜の偏光紫外線放射である。今の市場で入手可能
な整列液晶ディスプレイにおいて使用される普及した方
法は、ベルベット生地でもってポリイミド膜を研磨する
ことである。この方法は幾つかの欠点を持っている。欠
点には、研磨プロセス時を除けばクリーン・ルーム環境
であるといえるその研磨プロセス時にその生地が屑を残
すということ、静電気放電が、また、静電気放電の薄い
ポリイミド膜の下の電子回路に与える影響が懸念される
こと、巨視的プロセスである研磨は、通常百ミクロンの
桁であるピクセルの空間サイズで種々の方向に液晶を整
列させることには向かないということ、が含まれる。こ
の局所的整列は、ディスプレイの視角を大きく増大する
マルチ・ドメイン構造を得るには望ましい。現在の液晶
ディスプレイの制限された視角はこのテクノロジの制限
の１つである。本発明は液晶を整列させる新しい非接触
法を開示するものである。この方法は研磨技法によって
生じた問題を回避する。
プレイ・テクノロジにおいて幅広く使用されている。そ
れらは、基板の表面上に異方性を引き起こすことによっ
て整列させられる。この表面は、通常、ガラス基板上に
被覆されたポリイミドのようなポリマである。表面に異
方性を生じさせる数多くの方法がある。即ち、それら
は、研磨（ｒｕｂｂｉｎｇ）、ポリマのストレッチン
グ、ラングミュア・ブロジェット膜、マイクロリソグラ
フィにより生じた格子構造、ＳｉＯx の傾斜析出、及び
ポリマ膜の偏光紫外線放射である。今の市場で入手可能
な整列液晶ディスプレイにおいて使用される普及した方
法は、ベルベット生地でもってポリイミド膜を研磨する
ことである。この方法は幾つかの欠点を持っている。欠
点には、研磨プロセス時を除けばクリーン・ルーム環境
であるといえるその研磨プロセス時にその生地が屑を残
すということ、静電気放電が、また、静電気放電の薄い
ポリイミド膜の下の電子回路に与える影響が懸念される
こと、巨視的プロセスである研磨は、通常百ミクロンの
桁であるピクセルの空間サイズで種々の方向に液晶を整
列させることには向かないということ、が含まれる。こ
の局所的整列は、ディスプレイの視角を大きく増大する
マルチ・ドメイン構造を得るには望ましい。現在の液晶
ディスプレイの制限された視角はこのテクノロジの制限
の１つである。本発明は液晶を整列させる新しい非接触
法を開示するものである。この方法は研磨技法によって
生じた問題を回避する。
【０００４】次に、本発明に関連する参考文献を列記す
る。 １．S.Seo, H.Matsuda, J.Ishizawa, Y.Lamura 及び S.
Kobayashi による SID Digest 1993, p.953 における記
事。 ２．P.G.deGennes 及び J.Prost により引用された O.K
ehmann (1906) 及び P.Chatelain (1943) による "The
Physics of Liquid Crystals" Clarendon Press,Oxford
(1993), p.109,161 における記事。 ３．H.Aoyama, Y.Yamazaki, M.Matsuura, H.Mada 及び
S.Kobayashi による Mol. Cryst. Liq. Cryst. 72,127
(1981) おける記事。 ４．I.Ikeno, A.Oshaki, M.Nitto, N.Ozaki, Y.Yokoyam
a, K.Kakaya 及び S.Kobayasi による Jpn. J. Appl. P
hys., 27, L475 (1988) における記事。 ５．M.Nakamura 及び M.Ura による J. Appl. Phys., 5
2, 210 (1981) における記事。 ６．J.Ienuing による Appl. Phys. Lett., 21, 173 (1
982) における記事。 ７．M.Schadt, K.Suhmitt, V.Kozinkov 及び V.Chiqvin
ov による Jpn. J. Appl. Phys., 31, 2155 (1992) に
おける記事。 ８．S.Kobayashi 及び Y.Limura による SPIE, 2175, 1
23 (1994) における記事。 ９．Shimada 他による米国特許第５,０３０,３２２号
（July 1991）。 １０．日本国特許第３２１７８２３号（August 1991). １１．S.Tamura, Y.Koike 及び H.Yoshida による 日本
国特許第１０６６２４号。 １２．Shui-Chih A. Lien 及び Richard A.John による
米国特許第５,３０９,２６４号。 １３．Y.Koide, T.Kamada, K.Okamoto, M.Ohashi, I.To
mita 及び M.Okabe による SID 92 Dig., p.798 (1992)
における記事。 １４．A.Lien, R.A.John, M.Angelopoulos, K.W.Lee,
H.Takano, K.Tajima 及びA.Takenaka による Appl. Phy
s. Lett. 67, 3108 (1995) における記事。
る。 １．S.Seo, H.Matsuda, J.Ishizawa, Y.Lamura 及び S.
Kobayashi による SID Digest 1993, p.953 における記
事。 ２．P.G.deGennes 及び J.Prost により引用された O.K
ehmann (1906) 及び P.Chatelain (1943) による "The
Physics of Liquid Crystals" Clarendon Press,Oxford
(1993), p.109,161 における記事。 ３．H.Aoyama, Y.Yamazaki, M.Matsuura, H.Mada 及び
S.Kobayashi による Mol. Cryst. Liq. Cryst. 72,127
(1981) おける記事。 ４．I.Ikeno, A.Oshaki, M.Nitto, N.Ozaki, Y.Yokoyam
a, K.Kakaya 及び S.Kobayasi による Jpn. J. Appl. P
hys., 27, L475 (1988) における記事。 ５．M.Nakamura 及び M.Ura による J. Appl. Phys., 5
2, 210 (1981) における記事。 ６．J.Ienuing による Appl. Phys. Lett., 21, 173 (1
982) における記事。 ７．M.Schadt, K.Suhmitt, V.Kozinkov 及び V.Chiqvin
ov による Jpn. J. Appl. Phys., 31, 2155 (1992) に
おける記事。 ８．S.Kobayashi 及び Y.Limura による SPIE, 2175, 1
23 (1994) における記事。 ９．Shimada 他による米国特許第５,０３０,３２２号
（July 1991）。 １０．日本国特許第３２１７８２３号（August 1991). １１．S.Tamura, Y.Koike 及び H.Yoshida による 日本
国特許第１０６６２４号。 １２．Shui-Chih A. Lien 及び Richard A.John による
米国特許第５,３０９,２６４号。 １３．Y.Koide, T.Kamada, K.Okamoto, M.Ohashi, I.To
mita 及び M.Okabe による SID 92 Dig., p.798 (1992)
における記事。 １４．A.Lien, R.A.John, M.Angelopoulos, K.W.Lee,
H.Takano, K.Tajima 及びA.Takenaka による Appl. Phy
s. Lett. 67, 3108 (1995) における記事。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、液晶
分子が整列する表面に対して１つのパターンを持つとい
う特徴を与える改良された方法を提供することにある。
分子が整列する表面に対して１つのパターンを持つとい
う特徴を与える改良された方法を提供することにある。
【０００６】本発明のもう１つの目的は、原子ビーム又
はイオンビームのような粒子ビームを使用してそのよう
なパターン化の特徴を提供することにある。
はイオンビームのような粒子ビームを使用してそのよう
なパターン化の特徴を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの特徴は、
粒子ビームを整列面に当てることによって、複数の方向
からマスクを通して、或いは、望ましくは、液晶ディス
プレイ・セルのための電磁放射線に対する露出部の研磨
と組み合わせて、１つのパターン化された整列方向をそ
の整列面上に生成する方法である。この方法では、整列
面に関する液晶分子のプレチルト角を調節するために、
粒子ビームが、調節可能なエネルギで、整列面に関して
調節可能な角度で、及び調節可能な時間に、その表面に
当てられる。
粒子ビームを整列面に当てることによって、複数の方向
からマスクを通して、或いは、望ましくは、液晶ディス
プレイ・セルのための電磁放射線に対する露出部の研磨
と組み合わせて、１つのパターン化された整列方向をそ
の整列面上に生成する方法である。この方法では、整列
面に関する液晶分子のプレチルト角を調節するために、
粒子ビームが、調節可能なエネルギで、整列面に関して
調節可能な角度で、及び調節可能な時間に、その表面に
当てられる。
【０００８】
【発明の実施の形態】ポリイミド膜の表面を衝撃するた
めに、アルゴン・イオンの低エネルギ・ビームが使用さ
れる。そのアルゴン・ビームがその表面に対する垂直以
外の角度のものである時、そのビームは方向の整列を生
じさせる。原子ビームが誘起した整列が他の技法のもの
よりも優れているという利点は次の点である。即ち、 （１）それが非接触整列である。 （２）低エネルギ・ビームが、例えば紫外線放射の下
で、結合破壊によって生じたラジカルの数が最小となる
ように表面層だけが影響されることを保証する。これ
は、液晶セルに電圧が印加された時の電荷増大を回避す
る。 （３）大きな領域の一様な且つ平行なビームが容易に得
られる。ＳｉＯx の傾斜析出による問題、及び （４）原子ビームが電子機器製造分野では周知であり、
クリーン・ルーム環境に適合する。 （５）原子ビームが自立的な薄いポリマ膜の両面を整列
させるために使用可能である。
めに、アルゴン・イオンの低エネルギ・ビームが使用さ
れる。そのアルゴン・ビームがその表面に対する垂直以
外の角度のものである時、そのビームは方向の整列を生
じさせる。原子ビームが誘起した整列が他の技法のもの
よりも優れているという利点は次の点である。即ち、 （１）それが非接触整列である。 （２）低エネルギ・ビームが、例えば紫外線放射の下
で、結合破壊によって生じたラジカルの数が最小となる
ように表面層だけが影響されることを保証する。これ
は、液晶セルに電圧が印加された時の電荷増大を回避す
る。 （３）大きな領域の一様な且つ平行なビームが容易に得
られる。ＳｉＯx の傾斜析出による問題、及び （４）原子ビームが電子機器製造分野では周知であり、
クリーン・ルーム環境に適合する。 （５）原子ビームが自立的な薄いポリマ膜の両面を整列
させるために使用可能である。
【０００９】しかし、それらの多くの利点にも関わら
ず、エネルギを持った粒子の中性ビームはポリイミドの
損傷も生じさせ、その結果、ディスプレイを動作させる
ために電圧が印加される時、液晶における有害な時間依
存の応答を行う結合破壊を生じる。このため、低エネル
ギのビーム、実際には、文献に述べられている数百ボル
トではなく２５ボルト以上を含むエネルギのビームを使
用することが非常に望ましい。これらの低エネルギ・ビ
ームは、如何なる測定可能な破壊もなく整列を生じさせ
るように十分に表面層を変性する。この結論を支持する
実験データを後で示すことにする。
ず、エネルギを持った粒子の中性ビームはポリイミドの
損傷も生じさせ、その結果、ディスプレイを動作させる
ために電圧が印加される時、液晶における有害な時間依
存の応答を行う結合破壊を生じる。このため、低エネル
ギのビーム、実際には、文献に述べられている数百ボル
トではなく２５ボルト以上を含むエネルギのビームを使
用することが非常に望ましい。これらの低エネルギ・ビ
ームは、如何なる測定可能な破壊もなく整列を生じさせ
るように十分に表面層を変性する。この結論を支持する
実験データを後で示すことにする。
【００１０】本発明のために使用されるイオン・ビーム
・システムの概略図が図１に示される。イオン源は商業
的に入手可能であり、このイオン源における加速電圧は
７５Ｖから５００Ｖまで変更可能である。電流密度又は
１平方センチメートル当たりのイオン数は、約１００−
５００μＡ/ｃｍ2 であり、それは調べられた変数の１
つであった。原子ビームによって衝撃された基板は、酸
化インジウム錫及びポリイミド膜が析出されているガラ
スから作られた。ポリイミド膜によって被覆された薄膜
トランジスタを含む基板も調べられた。自立型であるマ
イラ膜も調べられた。これらは単に例示的なものであ
り、限定的なものではない。これらの基板は、図１に示
された入力原子ビームに対して種々の角度で設置され
た。プラズマ源としてアルゴン・ガスが使用された。イ
オン・ビーム装置及びそれの動作は半導体産業では周知
である。
・システムの概略図が図１に示される。イオン源は商業
的に入手可能であり、このイオン源における加速電圧は
７５Ｖから５００Ｖまで変更可能である。電流密度又は
１平方センチメートル当たりのイオン数は、約１００−
５００μＡ/ｃｍ2 であり、それは調べられた変数の１
つであった。原子ビームによって衝撃された基板は、酸
化インジウム錫及びポリイミド膜が析出されているガラ
スから作られた。ポリイミド膜によって被覆された薄膜
トランジスタを含む基板も調べられた。自立型であるマ
イラ膜も調べられた。これらは単に例示的なものであ
り、限定的なものではない。これらの基板は、図１に示
された入力原子ビームに対して種々の角度で設置され
た。プラズマ源としてアルゴン・ガスが使用された。イ
オン・ビーム装置及びそれの動作は半導体産業では周知
である。
【００１１】図１はイオン源の物理的及び電気的構成の
概略図を示す。動作の原理は、イオン源が３つの領域よ
りなることを認識することによって最もよく理解され
る。イオンは放電プラズマ領域（１２）において発生さ
れ、抽出領域（６）を通して加速され、ビーム・プラズ
マ領域（４４）を通して移動する。
概略図を示す。動作の原理は、イオン源が３つの領域よ
りなることを認識することによって最もよく理解され
る。イオンは放電プラズマ領域（１２）において発生さ
れ、抽出領域（６）を通して加速され、ビーム・プラズ
マ領域（４４）を通して移動する。
【００１２】イオンは、中性ガス原子の電子的衝撃によ
って放電プラズマ領域（１２）において発生される。電
子は熱フィラメント陰極（８）によって放出され、そし
て陰極（８）と陽極（１４）との間の電位差Ｖｄ（２
０）によって加速される。この電圧は、一般には、アル
ゴン・イオン化電圧１５.８eＶよりも数倍高い約４０Ｖ
であり、グロー放電を設定するために使用される。その
放電が開始する前には、源本体（２）は陽極（１４）の
電位にある。しかし、放電が開始した後は、接続抵抗
（２２）は、源本体（２）及びスクリーン格子（４）が
陰極電位に浮上して陽極へ放電電流を与えることを可能
にする。放電プラズマ領域（１２）は陰極（８）、陽極
（１４）、チャンバ壁（１６、１８、３６、及び３２）
及びスクリーン格子（４）の間に設定される。
って放電プラズマ領域（１２）において発生される。電
子は熱フィラメント陰極（８）によって放出され、そし
て陰極（８）と陽極（１４）との間の電位差Ｖｄ（２
０）によって加速される。この電圧は、一般には、アル
ゴン・イオン化電圧１５.８eＶよりも数倍高い約４０Ｖ
であり、グロー放電を設定するために使用される。その
放電が開始する前には、源本体（２）は陽極（１４）の
電位にある。しかし、放電が開始した後は、接続抵抗
（２２）は、源本体（２）及びスクリーン格子（４）が
陰極電位に浮上して陽極へ放電電流を与えることを可能
にする。放電プラズマ領域（１２）は陰極（８）、陽極
（１４）、チャンバ壁（１６、１８、３６、及び３２）
及びスクリーン格子（４）の間に設定される。
【００１３】イオン・ビームを放電プラズマ領域から抽
出するために、陽極電圧Ｖanode が接地電位よりも上の
正電圧に上げられる。その陽極電位の上昇はプラズマ電
位を同じ値近くまで増加させる。従って、放電プラズマ
から出て接地されたターゲット（２４）の表面を打つ如
何なるイオンも、陽極電位によって決定されたエネルギ
に達する。加速格子（６）は負電位に保持され、イオン
は加速格子を打つことなくその加速格子における開口
（３４）を通過してコリメートされたビーム（３８）を
形成し、最終的には、接地電位（３０）に保持されたタ
ーゲット（２４）を打つ。
出するために、陽極電圧Ｖanode が接地電位よりも上の
正電圧に上げられる。その陽極電位の上昇はプラズマ電
位を同じ値近くまで増加させる。従って、放電プラズマ
から出て接地されたターゲット（２４）の表面を打つ如
何なるイオンも、陽極電位によって決定されたエネルギ
に達する。加速格子（６）は負電位に保持され、イオン
は加速格子を打つことなくその加速格子における開口
（３４）を通過してコリメートされたビーム（３８）を
形成し、最終的には、接地電位（３０）に保持されたタ
ーゲット（２４）を打つ。
【００１４】利用された基板は絶縁性であるので、イオ
ン・ビームが基板を打つ時、電子流を正のイオンの入力
フラックスに交わらせるために利用可能な電流路は存在
せず、その絶縁性の表面は正に帯電するであろう。この
帯電を除くために、ビームのすべての領域又は正に帯電
した基板に電子を十分に供給する熱フィラメント又は中
性化器（４２）がビーム・プラズマ領域（４４）に設置
される。
ン・ビームが基板を打つ時、電子流を正のイオンの入力
フラックスに交わらせるために利用可能な電流路は存在
せず、その絶縁性の表面は正に帯電するであろう。この
帯電を除くために、ビームのすべての領域又は正に帯電
した基板に電子を十分に供給する熱フィラメント又は中
性化器（４２）がビーム・プラズマ領域（４４）に設置
される。
【００１５】１対のガラス・プレートが、イオン・ビー
ムに対する露出の後、５ミクロン・スペーサとともにア
センブルされる。それらの２つのプレートの間のスペー
スは空にされ、実質的には、ネマティック液晶によって
満たされる。その液晶は、生地による研磨が整列させる
のとほとんど同じ様に原子ビームにより整列させられる
ことがわかった。
ムに対する露出の後、５ミクロン・スペーサとともにア
センブルされる。それらの２つのプレートの間のスペー
スは空にされ、実質的には、ネマティック液晶によって
満たされる。その液晶は、生地による研磨が整列させる
のとほとんど同じ様に原子ビームにより整列させられる
ことがわかった。
【００１６】その整列は強固であったし、又、傾斜角と
呼ばれるディスプレイ・テクノロジの分野にかなり関連
した基準値がビームの角度、時間、及びエネルギの関数
として決定された。アクティブなマトリクス液晶に対し
ては、プレチルト角を数度よりは大きくすることが望ま
しい。液晶ディスプレイの動作及び傾斜角は１９９４年
２月２０日に出願され且つ本発明の譲受人に譲渡された
米国特許出願０８/１９４２３９号に開示されている。
図８は、図７の基板５４を概略的に示すものであり、基
板５４は、その基板５４の表面６２に関して角度６０を
形成する５８として概略的に示された液晶分子と共に本
発明の方法によって形成された整列ディレクトリ５６を
有する。角度６０はプレチルト角である。図２には、プ
レチルト角６０が基板５４に関する入射ビーム５２の角
度５０の関数として示される。これは２つの加速電圧に
関して示される。４５度においてプレチルトの値の最大
が存在する。図３には、一定のビーム電流時の露出時間
に関するプレチルト角の値の変動が示される。最後に、
図４には、プレチルト角が加速電圧に従ってどのように
変化するかが示される。
呼ばれるディスプレイ・テクノロジの分野にかなり関連
した基準値がビームの角度、時間、及びエネルギの関数
として決定された。アクティブなマトリクス液晶に対し
ては、プレチルト角を数度よりは大きくすることが望ま
しい。液晶ディスプレイの動作及び傾斜角は１９９４年
２月２０日に出願され且つ本発明の譲受人に譲渡された
米国特許出願０８/１９４２３９号に開示されている。
図８は、図７の基板５４を概略的に示すものであり、基
板５４は、その基板５４の表面６２に関して角度６０を
形成する５８として概略的に示された液晶分子と共に本
発明の方法によって形成された整列ディレクトリ５６を
有する。角度６０はプレチルト角である。図２には、プ
レチルト角６０が基板５４に関する入射ビーム５２の角
度５０の関数として示される。これは２つの加速電圧に
関して示される。４５度においてプレチルトの値の最大
が存在する。図３には、一定のビーム電流時の露出時間
に関するプレチルト角の値の変動が示される。最後に、
図４には、プレチルト角が加速電圧に従ってどのように
変化するかが示される。
【００１７】プレチルト角がディスプレイ・テクノロジ
の要求を満足すること及び電圧及び電流のような原子ビ
ーム・パラメータによるそれの変動が制御可能であるこ
とはこれらの測定から明らかである。次に、イオン・ビ
ーム加速電圧の、或電圧の下でのディスプレイ装置の時
間応答性に対する影響が調べられた。この極めて重要な
テストでは、ポリイミド又は液晶セルにおける漂遊電荷
がサーチされた。後者は一定に、即ち、イオン・ビーム
処理パラメータに関係なく保たれるので、観察されたす
べての時間依存の影響がポリイミドにおける電荷移動と
関連している。７５Ｖイオン・ビーム整列手順の後に実
行されたテストの結果は電荷加速の形跡を全く示さず、
一方、２００Ｖからの結果はそれを示した。これは図５
及び図６に示される。
の要求を満足すること及び電圧及び電流のような原子ビ
ーム・パラメータによるそれの変動が制御可能であるこ
とはこれらの測定から明らかである。次に、イオン・ビ
ーム加速電圧の、或電圧の下でのディスプレイ装置の時
間応答性に対する影響が調べられた。この極めて重要な
テストでは、ポリイミド又は液晶セルにおける漂遊電荷
がサーチされた。後者は一定に、即ち、イオン・ビーム
処理パラメータに関係なく保たれるので、観察されたす
べての時間依存の影響がポリイミドにおける電荷移動と
関連している。７５Ｖイオン・ビーム整列手順の後に実
行されたテストの結果は電荷加速の形跡を全く示さず、
一方、２００Ｖからの結果はそれを示した。これは図５
及び図６に示される。
【００１８】これらの測定は、加速電圧が低く保持され
るならば、その原子ビーム整列技法が液晶ディスプレイ
を整列させるために使用可能であることを明らかに示し
ている。ポリイミド及びアルゴン・イオンに対しては、
これは２００Ｖよりも低い。
るならば、その原子ビーム整列技法が液晶ディスプレイ
を整列させるために使用可能であることを明らかに示し
ている。ポリイミド及びアルゴン・イオンに対しては、
これは２００Ｖよりも低い。
【００１９】粒子ビーム整列を使用する本発明によるマ
ルチ・ドメイン・テクノロジは３つのグループに分類さ
れる。第１のグループは純粋の粒子ビーム整列方法であ
る。第２のグループは粒子ビーム処理及び紫外線処理の
結合である。第３のグループは研磨処理及び粒子ビーム
処理の結合である。
ルチ・ドメイン・テクノロジは３つのグループに分類さ
れる。第１のグループは純粋の粒子ビーム整列方法であ
る。第２のグループは粒子ビーム処理及び紫外線処理の
結合である。第３のグループは研磨処理及び粒子ビーム
処理の結合である。
【００２０】第１のグループの実施例が図９乃至図１４
に示される。先ず、基板がポリイミド（ＰＩ）のような
整列材料によって被覆される。そこで、それらはイオン
・ビーム衝撃でもって処理される。図９は２ドメインＴ
Ｎ（ねじれネマティック）の単一ピクセル構造を示す。
ボックス７０は下部基板におけるピクセル境界を表す。
上述のように、粒子は、その基板との角度を直角にする
方向からその基板を衝撃する。矢印７４及び１１０は粒
子源から基板を狙うイオン・ビーム衝撃の方向によって
形成される粒子衝撃ベクトルの、下部基板面への投射を
表す。適当なエネルギ及び時間の粒子ビームの衝撃の結
果、液晶に対する良好な整列及び適当なプレチルトを生
じる。イオン・ビーム衝撃ベクトルの投射方向が研磨方
向に対して反対である場合、液晶のプレチルトの方向は
イオン・ビーム処理に対して及び機械的研磨に対して同
じである。図９において、ピクセルは境界１０８によっ
て分離された２つのドメイン７６及び７８に分けられ
る。下部基板上の各ドメインにおける粒子衝撃の方向は
異なる。これは、図１０及び図１１に示されるように、
マスクを使用して得ることができる。図１０において、
基板７８は、その基板７８の表面８４のうち粒子ビーム
に対して露出された領域８２を有するパターン化したマ
スク８０、望ましくは、レジスト・マスクを配置され
る。なお、粒子ビーム８６は、領域８８では、マスク８
０によってブロックされる。同様に、図１１は基板９４
の表面９２に隣接して配置された機械的マスク９０を示
す。粒子ビーム９６は表面９２の領域９８を露出する
が、マスク９０の領域１００によってブロックされるの
で、表面９２の領域１０２は露出されない。
に示される。先ず、基板がポリイミド（ＰＩ）のような
整列材料によって被覆される。そこで、それらはイオン
・ビーム衝撃でもって処理される。図９は２ドメインＴ
Ｎ（ねじれネマティック）の単一ピクセル構造を示す。
ボックス７０は下部基板におけるピクセル境界を表す。
上述のように、粒子は、その基板との角度を直角にする
方向からその基板を衝撃する。矢印７４及び１１０は粒
子源から基板を狙うイオン・ビーム衝撃の方向によって
形成される粒子衝撃ベクトルの、下部基板面への投射を
表す。適当なエネルギ及び時間の粒子ビームの衝撃の結
果、液晶に対する良好な整列及び適当なプレチルトを生
じる。イオン・ビーム衝撃ベクトルの投射方向が研磨方
向に対して反対である場合、液晶のプレチルトの方向は
イオン・ビーム処理に対して及び機械的研磨に対して同
じである。図９において、ピクセルは境界１０８によっ
て分離された２つのドメイン７６及び７８に分けられ
る。下部基板上の各ドメインにおける粒子衝撃の方向は
異なる。これは、図１０及び図１１に示されるように、
マスクを使用して得ることができる。図１０において、
基板７８は、その基板７８の表面８４のうち粒子ビーム
に対して露出された領域８２を有するパターン化したマ
スク８０、望ましくは、レジスト・マスクを配置され
る。なお、粒子ビーム８６は、領域８８では、マスク８
０によってブロックされる。同様に、図１１は基板９４
の表面９２に隣接して配置された機械的マスク９０を示
す。粒子ビーム９６は表面９２の領域９８を露出する
が、マスク９０の領域１００によってブロックされるの
で、表面９２の領域１０２は露出されない。
【００２１】２つの方向７４及び１１０は図１０及び図
１１の方法によって形成可能である。ピクセルの１つの
領域が衝撃される時、他の領域は機械的マスク或いはフ
ォトレジスト・マスクによって覆われる。しかし、マス
クが使用されなくとも、第２の衝撃の方向が第１の衝撃
の方向を上書きするので、第１の衝撃は、マスクによっ
て或いはマスクなしで行うことが可能である。ボックス
１０４は上部基板上のピクセル境界を表す。ボックス７
１は上部基板上のドメイン境界を表す。矢印１１２及び
１１４は上部基板１０６の面上への粒子ビーム衝撃ベク
トルの投射を表す。又、上部基板１０６上の各ドメイン
におけるイオン衝撃１１２及び１１４の方向は異なり、
境界１１６によって分離される。下部基板及び上部基板
の両方におけるこれらのイオン・ビーム処理によって、
そのパネルが左キラリティ液晶でもって満たされた後、
２ドメインＴＮパネルが形成されるであろう。右キラリ
ティ液晶が使用される場合、イオン・ビーム衝撃方向は
それに従って変更されなければならない。
１１の方法によって形成可能である。ピクセルの１つの
領域が衝撃される時、他の領域は機械的マスク或いはフ
ォトレジスト・マスクによって覆われる。しかし、マス
クが使用されなくとも、第２の衝撃の方向が第１の衝撃
の方向を上書きするので、第１の衝撃は、マスクによっ
て或いはマスクなしで行うことが可能である。ボックス
１０４は上部基板上のピクセル境界を表す。ボックス７
１は上部基板上のドメイン境界を表す。矢印１１２及び
１１４は上部基板１０６の面上への粒子ビーム衝撃ベク
トルの投射を表す。又、上部基板１０６上の各ドメイン
におけるイオン衝撃１１２及び１１４の方向は異なり、
境界１１６によって分離される。下部基板及び上部基板
の両方におけるこれらのイオン・ビーム処理によって、
そのパネルが左キラリティ液晶でもって満たされた後、
２ドメインＴＮパネルが形成されるであろう。右キラリ
ティ液晶が使用される場合、イオン・ビーム衝撃方向は
それに従って変更されなければならない。
【００２２】図１２乃至図１５は４ドメインＴＮに対す
る単一ピクセル構造を示す。ボックス及び矢印に対する
約束事は図９におけるものと同じである。図１２乃至図
１５ではピクセルが４つのドメインに分けられ、図９で
はピクセルが２つのドメインに分けられることを除い
て、基本的概念は図９のそれと同じである。図１２及び
図１３では、左キラリティＬＣが使用される。従って、
各ドメインが異なる方向に傾いており、４つのドメイン
すべてが左ねじれである。図１４及び図１５では、非キ
ラリティＬＣが使用される。各ドメインに対する整列方
向の配列のために、２つのドメイン（１２２、１２４）
が左ねじれであり、他の２つのドメイン（１２０、１２
６）が右ねじれである。図１２及び図１３では、各基板
は４つのイオン・ビーム処理を必要とする。図１４及び
図１５では、各基板は２つのイオン・ビーム処理しか必
要ない。
る単一ピクセル構造を示す。ボックス及び矢印に対する
約束事は図９におけるものと同じである。図１２乃至図
１５ではピクセルが４つのドメインに分けられ、図９で
はピクセルが２つのドメインに分けられることを除い
て、基本的概念は図９のそれと同じである。図１２及び
図１３では、左キラリティＬＣが使用される。従って、
各ドメインが異なる方向に傾いており、４つのドメイン
すべてが左ねじれである。図１４及び図１５では、非キ
ラリティＬＣが使用される。各ドメインに対する整列方
向の配列のために、２つのドメイン（１２２、１２４）
が左ねじれであり、他の２つのドメイン（１２０、１２
６）が右ねじれである。図１２及び図１３では、各基板
は４つのイオン・ビーム処理を必要とする。図１４及び
図１５では、各基板は２つのイオン・ビーム処理しか必
要ない。
【００２３】第２のグループの１つの実施例が（説明の
ために左ねじれを使用して）図１６に示される。線及び
矢印に対する約束事は図９におけるものと同じである。
先ず、基板がＰＩのような整列材料でもって被覆され
る。しかる後、それらは、ＵＶと記された領域が紫外線
で露光され、ＮＵＶと記された領域が紫外線で露光され
ないようにフォトマスクを用いて紫外線で露光される。
そこで、それらはイオン・ビーム衝撃でもって処理され
る。矢印は、前と同じ約束事を使用してイオン衝撃の方
向を表す。基板全体が単一方向におけるイオン・ビーム
によって衝撃される。イオン・ビーム処理のためには、
マスクは必要ない。それは、紫外線で露光される領域
が、紫外線を処理されない領域とは異なるプレチルト角
を有するためである。従って、紫外線処理とイオン・ビ
ーム処理とを結合して、２ドメインＴＮが形成されるで
あろう。
ために左ねじれを使用して）図１６に示される。線及び
矢印に対する約束事は図９におけるものと同じである。
先ず、基板がＰＩのような整列材料でもって被覆され
る。しかる後、それらは、ＵＶと記された領域が紫外線
で露光され、ＮＵＶと記された領域が紫外線で露光され
ないようにフォトマスクを用いて紫外線で露光される。
そこで、それらはイオン・ビーム衝撃でもって処理され
る。矢印は、前と同じ約束事を使用してイオン衝撃の方
向を表す。基板全体が単一方向におけるイオン・ビーム
によって衝撃される。イオン・ビーム処理のためには、
マスクは必要ない。それは、紫外線で露光される領域
が、紫外線を処理されない領域とは異なるプレチルト角
を有するためである。従って、紫外線処理とイオン・ビ
ーム処理とを結合して、２ドメインＴＮが形成されるで
あろう。
【００２４】第３のグループの実施例は、各基板に対す
るイオン・ビーム衝撃ベクトルの投射の方向とは反対の
研磨方向を使用する研磨処理でもって第１イオン・ビー
ム衝撃を置換することによって達成可能である。１つの
例として、図９に対応した第３のグループのための実施
例が図１７に示される。全体的にＰＩ被覆された基板
が、先ず、研磨と記された方向における研磨処理にさら
される。しかる後、その基板は、機械的マスク或いはフ
ォトレジスト・マスクを使用して、イオンと記された方
向におけるイオン・ビーム衝撃でもって処理される。研
磨処理によって生じたプレチルト方向は、粒子ビーム処
理の方向によって上書きされるであろう。研磨処理及び
イオン・ビーム処理の結合によって、２ドメインＴＮが
形成されるであろう。同じ原理によって、４ドメイン構
造の図１２乃至図１５を純粋の粒子ビーム処理から研磨
処理及び粒子ビーム処理の結合に変換することは容易で
ある。
るイオン・ビーム衝撃ベクトルの投射の方向とは反対の
研磨方向を使用する研磨処理でもって第１イオン・ビー
ム衝撃を置換することによって達成可能である。１つの
例として、図９に対応した第３のグループのための実施
例が図１７に示される。全体的にＰＩ被覆された基板
が、先ず、研磨と記された方向における研磨処理にさら
される。しかる後、その基板は、機械的マスク或いはフ
ォトレジスト・マスクを使用して、イオンと記された方
向におけるイオン・ビーム衝撃でもって処理される。研
磨処理によって生じたプレチルト方向は、粒子ビーム処
理の方向によって上書きされるであろう。研磨処理及び
イオン・ビーム処理の結合によって、２ドメインＴＮが
形成されるであろう。同じ原理によって、４ドメイン構
造の図１２乃至図１５を純粋の粒子ビーム処理から研磨
処理及び粒子ビーム処理の結合に変換することは容易で
ある。
【００２５】マイラ・オブジェクトが液晶を整列させる
ためにも使用可能であることがわかった。２ミクロンの
薄いマイラ・シートが矩形フレームにまたがって伸張さ
れ、マイラの両面が２００Ｖビームに対して露出され
た。しかる後、このマイラ・シートは２つのポリイミド
被覆されたガラス板の間に挟持され、本願に対応した米
国特許出願と同じ日に米国で出願された「パララックス
のないスタックされた液晶ディスプレイ・セル "STACKE
D PARALLAX-FREE LIQUID CRYSTAL DISPLAY CELL"」と題
した A. Lowe 氏による米国特許出願第０８/６４４,５
５６号において教示されているような紙葉状のディスプ
レイを形成する。
ためにも使用可能であることがわかった。２ミクロンの
薄いマイラ・シートが矩形フレームにまたがって伸張さ
れ、マイラの両面が２００Ｖビームに対して露出され
た。しかる後、このマイラ・シートは２つのポリイミド
被覆されたガラス板の間に挟持され、本願に対応した米
国特許出願と同じ日に米国で出願された「パララックス
のないスタックされた液晶ディスプレイ・セル "STACKE
D PARALLAX-FREE LIQUID CRYSTAL DISPLAY CELL"」と題
した A. Lowe 氏による米国特許出願第０８/６４４,５
５６号において教示されているような紙葉状のディスプ
レイを形成する。
【００２６】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【００２７】（１）液晶ディスプレイ・セルのための整
列表面上にパターン化された整列方向を生成するための
方法にして、前記整列表面上に第１整列方向を形成する
ステップと、前記整列表面上に第２整列方向を形成する
ステップと、を含み、前記第１及び第２整列方向は第１
シーケンス及び第２シーケンスより成るグループから選
択された一連の処理によって形成され、前記第１シーケ
ンスは前記整列表面を研磨する第１ステップ及び、しか
る後、電磁放射線に対する暴露及び粒子ビームに対する
暴露より成るグループから選択された処理に対して前記
整列表面を選択的に暴露する第２ステップを含み、前記
第２シーケンスは電磁放射線及び粒子ビームより成るグ
ループから選択された処理に対して前記整列表面を暴露
する第１ステップ及び、しかる後、前記整列表面を他の
粒子ビームに対して選択的に暴露する第２ステップを含
むことを特徴とする方法。 （２）前記第１シーケンスの前記第２ステップの前に及
び前記第２シーケンスの前記第２ステップの前に、前記
整列表面を選択的に暴露するための手段を与えるために
前記第１シーケンスの第２ステップ及び前記第２シーケ
ンスの第２ステップにおいてマスクが使用されることを
特徴とする上記（１）に記載の方法。 （３）前記マスクは前記整列表面上に配置されたパター
ン化されたレジスト及び機械的マスクより成るグループ
から選択されることを特徴とする上記（２）に記載の方
法。 （４）前記方法は前記液晶ディスプレイのピクセル内に
複数のドメインを形成し、前記ドメインの各々は前記整
列方向の異なる配向を有することを特徴とする上記
（１）に記載の方法。 （５）相互に対面して且つ間隔をあけて配置され、液晶
材料でもって満たされるスペースを形成する第１整列表
面及び第２整列表面が存在することを特徴とする上記
（１）に記載の方法。 （６）前記第１整列表面及び第２整列表面の各々は複数
のピクセル形成領域を有し、前記ピクセル形成領域の各
々は複数のドメインを有し、該ドメインの各々はマルチ
・ドメイン・ピクセルを形成する異なる整列方向を有す
ることを特徴とする上記（５）に記載の方法。 （７）前記電磁放射線は紫外線であることを特徴とする
上記（１）に記載の方法。 （８）前記粒子ビームはイオン・ビーム、中性原子ビー
ム、電子ビーム、分子ビーム、及び素粒子ビームより成
るグループから選択されることを特徴とする上記（１）
に記載の方法。 （９）表面のうちの電磁放射線に暴露される暴露部分及
び前記表面のうちの前記放射に暴露されない非暴露部分
が存在するように前記表面を前記電磁放射線に対して選
択的に暴露するステップと、前記暴露部分及び前記非暴
露部分を粒子ビームに対して暴露するステップと、を含
む方法。 （１０）前記粒子ビームは、前記粒子ビームの入射角、
前記粒子ビームのエネルギ、前記粒子ビームに対する前
記整列表面の暴露時間より成るグループから選択された
パラメータを制御することによって制御されることを特
徴とする上記（１）に記載の方法。 （１１）前記表面は整列表面であることを特徴とする上
記（９）に記載の方法。 （１２）前記整列表面はポリマであることを特徴とする
上記（１０）に記載の方法。 （１３）前記整列表面はポリイミドであることを特徴と
する上記（１１）に記載の方法。 （１４）表面を研磨し、しかる後、前記表面を粒子ビー
ムに対して選択的に暴露するステップを含む方法。 （１５）前記表面は整列表面であることを特徴とする上
記（１４）に記載の方法。 （１６）前記整列表面はポリマであることを特徴とする
上記（１５）に記載の方法。 （１７）表面の第１部分を第１粒子ビームに対して暴露
し、前記表面の第２部分を第２粒子ビームに対して暴露
するステップを含む方法。 （１８）前記粒子ビーム及び前記他の粒子ビームは前記
第１粒子ビーム及び前記第２粒子ビームであり、前記整
列表面に関して液晶分子のプレチルト角を調節するため
に、調節可能なエネルギで、前記整列表面に関して調節
可能な角度で、及び調節可能な時間で前記表面に向けら
れることを特徴とする上記（１）に記載の方法。 （１９）前記粒子ビームは、前記整列を生じさせるには
十分であるが前記整列基板における欠陥を生じさせるに
は不十分である前記表面からの距離においてのみ前記粒
子ビームを相互作用させるために、前記調節可能なエネ
ルギの値、前記調節可能な角度の値、及び前記調節可能
な時間の値を有することを特徴とする上記（１８）に記
載の方法。 （２０）前記欠陥は前記整列基板に記憶された電荷を識
別することを特徴とする上記（１９）に記載の方法。 （２１）前記エネルギを印加するための電圧は１０ボル
トよりも大きいことを特徴とする上記（１８）に記載の
方法。 （２２）前記電圧は約７５ボルトから約５００ボルトま
でであることを特徴とする上記（２１）に記載の方法。 （２３）前記角度は約０゜から約９０゜までであること
を特徴とする上記（１８）に記載の方法。 （２４）前記時間は１０秒よりも遥かに大きいことを特
徴とする上記（１８）に記載の方法。 （２５）液晶ディスプレイ・セルのための整列表面上に
パターン化された整列方向を生成するための方法にし
て、前記整列表面上に第１整列方向を形成するステップ
と、前記整列表面上に第２整列方向を形成するステップ
と、を含み、前記第１及び第２整列方向は第１シーケン
ス及び第２シーケンスより成るグループから選択された
一連の処理によって形成され、前記第１シーケンスは前
記整列表面を研磨する第１ステップ及び、しかる後、電
磁放射線に対する暴露及び粒子ビームに対する暴露より
成るグループから選択された処理に対して前記整列表面
を選択的に暴露する第２ステップを含み、前記第２シー
ケンスは電磁放射線及び粒子ビームより成るグループか
ら選択された処理に対して前記整列表面を暴露する第１
ステップ及び、しかる後、前記整列表面を他の粒子ビー
ムに対して選択的に暴露する第２ステップを含み、前記
第１シーケンスの前記第２ステップの前に及び前記第２
シーケンスの前記第２ステップの前に、前記整列表面を
選択的に暴露するための手段を与えるために前記第１シ
ーケンスの第２ステップ及び前記第２シーケンスの第２
ステップにおいてマスクが使用され、前記マスクは前記
整列表面上に配置されたパターン化されたレジスト及び
機械的マスクより成り、前記方法は前記液晶ディスプレ
イのピクセル内に複数のドメインを形成し、前記ドメイ
ンの各々は前記整列方向の異なる配向を有し、相互に対
面して且つ間隔をあけて配置され、液晶材料でもって満
たされるスペースを形成する第１整列表面及び第２整列
表面が存在し、前記第１整列表面及び第２整列表面の各
々は複数のピクセル形成領域を有し、前記ピクセル形成
領域の各々は複数のドメインを有し、該ドメインの各々
はマルチ・ドメイン・ピクセルを形成する異なる整列方
向を有し、前記粒子ビームはイオン・ビーム、中性原子
ビーム、電子ビーム、分子ビーム、及び素粒子ビームよ
り成るグループから選択され、前記粒子ビームは、前記
粒子ビームの入射角、前記粒子ビームのエネルギ、前記
粒子ビームに対する前記整列表面の暴露時間より成るグ
ループから選択されたパラメータを制御することによっ
て制御されることを特徴とする方法。
列表面上にパターン化された整列方向を生成するための
方法にして、前記整列表面上に第１整列方向を形成する
ステップと、前記整列表面上に第２整列方向を形成する
ステップと、を含み、前記第１及び第２整列方向は第１
シーケンス及び第２シーケンスより成るグループから選
択された一連の処理によって形成され、前記第１シーケ
ンスは前記整列表面を研磨する第１ステップ及び、しか
る後、電磁放射線に対する暴露及び粒子ビームに対する
暴露より成るグループから選択された処理に対して前記
整列表面を選択的に暴露する第２ステップを含み、前記
第２シーケンスは電磁放射線及び粒子ビームより成るグ
ループから選択された処理に対して前記整列表面を暴露
する第１ステップ及び、しかる後、前記整列表面を他の
粒子ビームに対して選択的に暴露する第２ステップを含
むことを特徴とする方法。 （２）前記第１シーケンスの前記第２ステップの前に及
び前記第２シーケンスの前記第２ステップの前に、前記
整列表面を選択的に暴露するための手段を与えるために
前記第１シーケンスの第２ステップ及び前記第２シーケ
ンスの第２ステップにおいてマスクが使用されることを
特徴とする上記（１）に記載の方法。 （３）前記マスクは前記整列表面上に配置されたパター
ン化されたレジスト及び機械的マスクより成るグループ
から選択されることを特徴とする上記（２）に記載の方
法。 （４）前記方法は前記液晶ディスプレイのピクセル内に
複数のドメインを形成し、前記ドメインの各々は前記整
列方向の異なる配向を有することを特徴とする上記
（１）に記載の方法。 （５）相互に対面して且つ間隔をあけて配置され、液晶
材料でもって満たされるスペースを形成する第１整列表
面及び第２整列表面が存在することを特徴とする上記
（１）に記載の方法。 （６）前記第１整列表面及び第２整列表面の各々は複数
のピクセル形成領域を有し、前記ピクセル形成領域の各
々は複数のドメインを有し、該ドメインの各々はマルチ
・ドメイン・ピクセルを形成する異なる整列方向を有す
ることを特徴とする上記（５）に記載の方法。 （７）前記電磁放射線は紫外線であることを特徴とする
上記（１）に記載の方法。 （８）前記粒子ビームはイオン・ビーム、中性原子ビー
ム、電子ビーム、分子ビーム、及び素粒子ビームより成
るグループから選択されることを特徴とする上記（１）
に記載の方法。 （９）表面のうちの電磁放射線に暴露される暴露部分及
び前記表面のうちの前記放射に暴露されない非暴露部分
が存在するように前記表面を前記電磁放射線に対して選
択的に暴露するステップと、前記暴露部分及び前記非暴
露部分を粒子ビームに対して暴露するステップと、を含
む方法。 （１０）前記粒子ビームは、前記粒子ビームの入射角、
前記粒子ビームのエネルギ、前記粒子ビームに対する前
記整列表面の暴露時間より成るグループから選択された
パラメータを制御することによって制御されることを特
徴とする上記（１）に記載の方法。 （１１）前記表面は整列表面であることを特徴とする上
記（９）に記載の方法。 （１２）前記整列表面はポリマであることを特徴とする
上記（１０）に記載の方法。 （１３）前記整列表面はポリイミドであることを特徴と
する上記（１１）に記載の方法。 （１４）表面を研磨し、しかる後、前記表面を粒子ビー
ムに対して選択的に暴露するステップを含む方法。 （１５）前記表面は整列表面であることを特徴とする上
記（１４）に記載の方法。 （１６）前記整列表面はポリマであることを特徴とする
上記（１５）に記載の方法。 （１７）表面の第１部分を第１粒子ビームに対して暴露
し、前記表面の第２部分を第２粒子ビームに対して暴露
するステップを含む方法。 （１８）前記粒子ビーム及び前記他の粒子ビームは前記
第１粒子ビーム及び前記第２粒子ビームであり、前記整
列表面に関して液晶分子のプレチルト角を調節するため
に、調節可能なエネルギで、前記整列表面に関して調節
可能な角度で、及び調節可能な時間で前記表面に向けら
れることを特徴とする上記（１）に記載の方法。 （１９）前記粒子ビームは、前記整列を生じさせるには
十分であるが前記整列基板における欠陥を生じさせるに
は不十分である前記表面からの距離においてのみ前記粒
子ビームを相互作用させるために、前記調節可能なエネ
ルギの値、前記調節可能な角度の値、及び前記調節可能
な時間の値を有することを特徴とする上記（１８）に記
載の方法。 （２０）前記欠陥は前記整列基板に記憶された電荷を識
別することを特徴とする上記（１９）に記載の方法。 （２１）前記エネルギを印加するための電圧は１０ボル
トよりも大きいことを特徴とする上記（１８）に記載の
方法。 （２２）前記電圧は約７５ボルトから約５００ボルトま
でであることを特徴とする上記（２１）に記載の方法。 （２３）前記角度は約０゜から約９０゜までであること
を特徴とする上記（１８）に記載の方法。 （２４）前記時間は１０秒よりも遥かに大きいことを特
徴とする上記（１８）に記載の方法。 （２５）液晶ディスプレイ・セルのための整列表面上に
パターン化された整列方向を生成するための方法にし
て、前記整列表面上に第１整列方向を形成するステップ
と、前記整列表面上に第２整列方向を形成するステップ
と、を含み、前記第１及び第２整列方向は第１シーケン
ス及び第２シーケンスより成るグループから選択された
一連の処理によって形成され、前記第１シーケンスは前
記整列表面を研磨する第１ステップ及び、しかる後、電
磁放射線に対する暴露及び粒子ビームに対する暴露より
成るグループから選択された処理に対して前記整列表面
を選択的に暴露する第２ステップを含み、前記第２シー
ケンスは電磁放射線及び粒子ビームより成るグループか
ら選択された処理に対して前記整列表面を暴露する第１
ステップ及び、しかる後、前記整列表面を他の粒子ビー
ムに対して選択的に暴露する第２ステップを含み、前記
第１シーケンスの前記第２ステップの前に及び前記第２
シーケンスの前記第２ステップの前に、前記整列表面を
選択的に暴露するための手段を与えるために前記第１シ
ーケンスの第２ステップ及び前記第２シーケンスの第２
ステップにおいてマスクが使用され、前記マスクは前記
整列表面上に配置されたパターン化されたレジスト及び
機械的マスクより成り、前記方法は前記液晶ディスプレ
イのピクセル内に複数のドメインを形成し、前記ドメイ
ンの各々は前記整列方向の異なる配向を有し、相互に対
面して且つ間隔をあけて配置され、液晶材料でもって満
たされるスペースを形成する第１整列表面及び第２整列
表面が存在し、前記第１整列表面及び第２整列表面の各
々は複数のピクセル形成領域を有し、前記ピクセル形成
領域の各々は複数のドメインを有し、該ドメインの各々
はマルチ・ドメイン・ピクセルを形成する異なる整列方
向を有し、前記粒子ビームはイオン・ビーム、中性原子
ビーム、電子ビーム、分子ビーム、及び素粒子ビームよ
り成るグループから選択され、前記粒子ビームは、前記
粒子ビームの入射角、前記粒子ビームのエネルギ、前記
粒子ビームに対する前記整列表面の暴露時間より成るグ
ループから選択されたパラメータを制御することによっ
て制御されることを特徴とする方法。
【００２８】
【発明の効果】本発明によって、液晶分子が整列する表
面に対して１つのパターンを持つという特徴を与える方
法が提供され、しかも、原子ビーム或いはイオン・ビー
ムのような粒子ビームを使用してそのようなパターン化
の特徴が与えられる。
面に対して１つのパターンを持つという特徴を与える方
法が提供され、しかも、原子ビーム或いはイオン・ビー
ムのような粒子ビームを使用してそのようなパターン化
の特徴が与えられる。
【図１】本発明のために使用されるイオン・ビーム・シ
ステムの概略図である。
ステムの概略図である。
【図２】図７に示されたような入射ビームの入射角の関
数としてのプレチルト角のプロットである。
数としてのプレチルト角のプロットである。
【図３】入射ビームへの露出の時間に関するプレチルト
角のプロットである。
角のプロットである。
【図４】加速電圧に関するプレチルト角のプロットであ
る。
る。
【図５】液晶セルにおいて使用される本発明に従って露
出された基板の輝度対時間を示す。
出された基板の輝度対時間を示す。
【図６】液晶セルにおいて使用される本発明に従って露
出された基板の輝度対時間を示す。
出された基板の輝度対時間を示す。
【図７】露出されている基板の表面に入射する本発明に
よるビームを概略的に示す。
よるビームを概略的に示す。
【図８】液晶分子のプレチルト角を概略的に示す。
【図９】２ドメインＴＮディスプレイ・セルの単一のピ
クセル構造を示す。
クセル構造を示す。
【図１０】露出領域のパターンを形成するためのリセッ
ト・マスクの使用を概略的に示す。
ト・マスクの使用を概略的に示す。
【図１１】露出領域のパターンを形成するための機械的
マスクの使用を概略的に示す。
マスクの使用を概略的に示す。
【図１２】左キラリティを持った４つのドメインを有す
る単一のピクセル構造を概略的に示す。
る単一のピクセル構造を概略的に示す。
【図１３】左キラリティを持ち且つ図１２から９０゜の
回転を持った４つのドメインを有する単一のピクセル構
造を概略的に示す。
回転を持った４つのドメインを有する単一のピクセル構
造を概略的に示す。
【図１４】キラリティを持たない４つのドメインを有す
る単一のピクセル構造を概略的に示す。
る単一のピクセル構造を概略的に示す。
【図１５】キラリティを持たない４つのドメインを有す
る単一のピクセル構造を概略的に示す。
る単一のピクセル構造を概略的に示す。
【図１６】紫外線及び粒子ビームへの露出によって形成
された２つのドメインを有する単一のピクセルを概略的
に示す。
された２つのドメインを有する単一のピクセルを概略的
に示す。
【図１７】研磨及び粒子ビーム衝撃への露出によって形
成された２つのドメインを有する単一のピクセルを概略
的に示す。
成された２つのドメインを有する単一のピクセルを概略
的に示す。
４ スクリーン格子 ６ 抽出領域 ８ 熱フィラメント陰極 １２ 放電プラズマ領域 １４ 陽極 ２４ ターゲット ３８ ビーム ４４ ビーム・プラズマ領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ・アンドリュ・レーシ アメリカ合衆国ニューヨーク州、マホパッ ク、マウンテン・ビュー・ドライブ 44 (72)発明者 シュイ−チイ・アラン・リエン アメリカ合衆国ニューヨーク州、ブライア クリフ・マノア、ピア・ポンド・レーン 19
Claims (25)
- 【請求項１】液晶ディスプレイ・セルのための整列表面
上にパターン化された整列方向を生成するための方法に
して、 前記整列表面上に第１整列方向を形成するステップと、 前記整列表面上に第２整列方向を形成するステップと、 を含み、 前記第１及び第２整列方向は第１シーケンス及び第２シ
ーケンスより成るグループから選択された一連の処理に
よって形成され、 前記第１シーケンスは前記整列表面を研磨する第１ステ
ップ及び、しかる後、電磁放射線に対する暴露及び粒子
ビームに対する暴露より成るグループから選択された処
理に対して前記整列表面を選択的に暴露する第２ステッ
プを含み、 前記第２シーケンスは電磁放射線及び粒子ビームより成
るグループから選択された処理に対して前記整列表面を
暴露する第１ステップ及び、しかる後、前記整列表面を
他の粒子ビームに対して選択的に暴露する第２ステップ
を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２】前記第１シーケンスの前記第２ステップの
前に及び前記第２シーケンスの前記第２ステップの前
に、前記整列表面を選択的に暴露するための手段を与え
るために前記第１シーケンスの第２ステップ及び前記第
２シーケンスの第２ステップにおいてマスクが使用され
ることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】前記マスクは前記整列表面上に配置された
パターン化されたレジスト及び機械的マスクより成るグ
ループから選択されることを特徴とする請求項２に記載
の方法。 - 【請求項４】前記方法は前記液晶ディスプレイのピクセ
ル内に複数のドメインを形成し、前記ドメインの各々は
前記整列方向の異なる配向を有することを特徴とする請
求項１に記載の方法。 - 【請求項５】相互に対面して且つ間隔をあけて配置さ
れ、液晶材料でもって満たされるスペースを形成する第
１整列表面及び第２整列表面が存在することを特徴とす
る請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】前記第１整列表面及び第２整列表面の各々
は複数のピクセル形成領域を有し、前記ピクセル形成領
域の各々は複数のドメインを有し、該ドメインの各々は
マルチ・ドメイン・ピクセルを形成する異なる整列方向
を有することを特徴とする請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】前記電磁放射線は紫外線であることを特徴
とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】前記粒子ビームはイオン・ビーム、中性原
子ビーム、電子ビーム、分子ビーム、及び素粒子ビーム
より成るグループから選択されることを特徴とする請求
項１に記載の方法。 - 【請求項９】表面のうちの電磁放射線に暴露される暴露
部分及び前記表面のうちの前記放射に暴露されない非暴
露部分が存在するように前記表面を前記電磁放射線に対
して選択的に暴露するステップと、 前記暴露部分及び前記非暴露部分を粒子ビームに対して
暴露するステップと、 を含む方法。 - 【請求項１０】前記粒子ビームは、前記粒子ビームの入
射角、前記粒子ビームのエネルギ、前記粒子ビームに対
する前記整列表面の暴露時間より成るグループから選択
されたパラメータを制御することによって制御されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１１】前記表面は整列表面であることを特徴と
する請求項９に記載の方法。 - 【請求項１２】前記整列表面はポリマであることを特徴
とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１３】前記整列表面はポリイミドであることを
特徴とする請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１４】表面を研磨し、しかる後、前記表面を粒
子ビームに対して選択的に暴露するステップを含む方
法。 - 【請求項１５】前記表面は整列表面であることを特徴と
する請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１６】前記整列表面はポリマであることを特徴
とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】表面の第１部分を第１粒子ビームに対し
て暴露し、前記表面の第２部分を第２粒子ビームに対し
て暴露するステップを含む方法。 - 【請求項１８】前記粒子ビーム及び前記他の粒子ビーム
は前記第１粒子ビーム及び前記第２粒子ビームであり、
前記整列表面に関して液晶分子のプレチルト角を調節す
るために、調節可能なエネルギで、前記整列表面に関し
て調節可能な角度で、及び調節可能な時間で前記表面に
向けられることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１９】前記粒子ビームは、前記整列を生じさせ
るには十分であるが前記整列基板における欠陥を生じさ
せるには不十分である前記表面からの距離においてのみ
前記粒子ビームを相互作用させるために、前記調節可能
なエネルギの値、前記調節可能な角度の値、及び前記調
節可能な時間の値を有することを特徴とする請求項１８
に記載の方法。 - 【請求項２０】前記欠陥は前記整列基板に記憶された電
荷を識別することを特徴とする請求項１９に記載の方
法。 - 【請求項２１】前記エネルギを印加するための電圧は１
０ボルトよりも大きいことを特徴とする請求項１８に記
載の方法。 - 【請求項２２】前記電圧は約７５ボルトから約５００ボ
ルトまでであることを特徴とする請求項２１に記載の方
法。 - 【請求項２３】前記角度は約０゜から約９０゜までであ
ることを特徴とする請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２４】前記時間は１０秒よりも遥かに大きいこ
とを特徴とする請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２５】液晶ディスプレイ・セルのための整列表
面上にパターン化された整列方向を生成するための方法
にして、 前記整列表面上に第１整列方向を形成するステップと、 前記整列表面上に第２整列方向を形成するステップと、 を含み、 前記第１及び第２整列方向は第１シーケンス及び第２シ
ーケンスより成るグループから選択された一連の処理に
よって形成され、 前記第１シーケンスは前記整列表面を研磨する第１ステ
ップ及び、しかる後、電磁放射線に対する暴露及び粒子
ビームに対する暴露より成るグループから選択された処
理に対して前記整列表面を選択的に暴露する第２ステッ
プを含み、 前記第２シーケンスは電磁放射線及び粒子ビームより成
るグループから選択された処理に対して前記整列表面を
暴露する第１ステップ及び、しかる後、前記整列表面を
他の粒子ビームに対して選択的に暴露する第２ステップ
を含み、 前記第１シーケンスの前記第２ステップの前に及び前記
第２シーケンスの前記第２ステップの前に、前記整列表
面を選択的に暴露するための手段を与えるために前記第
１シーケンスの第２ステップ及び前記第２シーケンスの
第２ステップにおいてマスクが使用され、 前記マスクは前記整列表面上に配置されたパターン化さ
れたレジスト及び機械的マスクより成り、 前記方法は前記液晶ディスプレイのピクセル内に複数の
ドメインを形成し、前記ドメインの各々は前記整列方向
の異なる配向を有し、 相互に対面して且つ間隔をあけて配置され、液晶材料で
もって満たされるスペースを形成する第１整列表面及び
第２整列表面が存在し、 前記第１整列表面及び第２整列表面の各々は複数のピク
セル形成領域を有し、前記ピクセル形成領域の各々は複
数のドメインを有し、該ドメインの各々はマルチ・ドメ
イン・ピクセルを形成する異なる整列方向を有し、 前記粒子ビームはイオン・ビーム、中性原子ビーム、電
子ビーム、分子ビーム、及び素粒子ビームより成るグル
ープから選択され、 前記粒子ビームは、前記粒子ビームの入射角、前記粒子
ビームのエネルギ、前記粒子ビームに対する前記整列表
面の暴露時間より成るグループから選択されたパラメー
タを制御することによって制御されることを特徴とする
方法。
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|---|---|---|---|
| US08/644,788 US6124914A (en) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | Method an apparatus for forming an alignment pattern on a surface using a particle beam useful for a liquid crystal |
| US08/644788 | 1996-05-10 |
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