JPH09197408A - 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Info
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Abstract
ることで、視野角の特性を向上させ、工程数を減させる
と共に、ラビングによる基板の破損を防止するための紫
外線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。 【解決手段】 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基板の間に液晶層を形成する段階とで構
成される。
Description
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 Nemati
c)液晶セルの製造方法に関する。
y: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。
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。
決するために、2ドメインTN(Two-Domain Twisted N
ematic: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。
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。
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。
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。
N)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。
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)。
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)。
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T
N(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。
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。
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基板の間に液晶層を形成する段階と
で構成されるものである。
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。
N−Fからなることを特徴とするものである。
180°、0°≦θ2≦90°にすることを特徴とする
ものである。
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。
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1配向方向を
与える段階と、上記第1基板と第2基板の間に液晶層を
形成する段階とで構成されるものである。
ロキサン物質を含むことを特徴とするものである。
N−Fを含むことを特徴とするものである。
≦θ1≦90°、270°≦θ2≦360°、90°≦θ
3≦180°、0°≦θ4≦90°にすることを特徴とす
るものである。
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。
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。
≦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。
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。
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。
≧90°、θ2≧0°、θ3≦180°、θ4≦90°に
することを特徴とするものである。
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。
入することを特徴とするものである。
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。
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(po
lyvinylcinnamate)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。
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。
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。
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。
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。
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°、1
80°≦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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
ネマチック液晶セルの構造を示す説明図である。
イストネマチック液晶セルの構造を示す説明図である。
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。
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。
造を示す説明図である。
の構造を示す説明図である。
る。
である。
膜、21 基板、22ポリイミド、23 フォトレジス
ト。
Claims (18)
- 【請求項1】 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基板の間に液晶層を形成する段階と
で構成される光を用いたツイストネマチック液晶セルの
製造方法。 - 【請求項2】 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。 - 【請求項3】 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。 - 【請求項4】 上記θ1、θ2を各々90°≦θ1≦18
0°、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。 - 【請求項5】 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。 - 【請求項6】 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1配向方向を与える段階と、 上記第1基板と第2基板の間に液晶層を形成する段階と
で構成される光を用いたツイストネマチック液晶セルの
製造方法。 - 【請求項7】 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。 - 【請求項8】 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。 - 【請求項9】 上記θ1、θ2、θ3、θ4を各々0°≦θ
1≦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。 - 【請求項10】 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。 - 【請求項11】 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。 - 【請求項12】 上記θ1、θ2、θ3、θ4を各々0°≦
θ1≦90°、270°≦θ2≦360°、180°≦θ
3≦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。 - 【請求項13】 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。 - 【請求項14】 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。 - 【請求項15】 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。 - 【請求項16】 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。 - 【請求項17】 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。 - 【請求項18】 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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