(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１配向膜が成膜された第１基板に第１偏光された光を照射して配向膜の配向方向と第１プレチルト角を与える段階と、
第２配向膜が成膜された第２基板に第２偏光された光を照射して配向膜の配向方向と第２プレチルト角を与える段階と、
上記第１配向膜と上記第２配向膜の間に第１及び第２配向膜の配向方向と平行に液晶を注入する段階と
でなり、
上記第１及び第２偏光された光の照射は、上記第１及び第２配向膜の第１及び第２プレチルト角が４５°になるように照射エネルギーを制御する
ことを特徴とする光を用いたベンド配向された液晶セルの製造方法。
【請求項２】
上記第１配向膜と上記第２配向膜中少なくとも１つの配向膜がポリシロキサン（polysiloxane）物質を含有することを特徴とする請求項１記載の光を用いたベンド配向された液晶セルの製造方法。
【請求項３】
上記第１配向膜に光を照射する段階で光が第１配向膜に垂直に照射されると共に、上記第２配向膜に光を照射する段階で光が第２配向膜に垂直に照射されることを特徴とする請求項１記載の光を用いたベンド配向された液晶セルの製造方法。
【請求項４】
上記光が紫外線であることを特徴とする請求項１記載の光を用いたベンド配向された液晶セルの製造方法。
【請求項５】
上記第１及び第２プレチルト角が照射される第１及び第２光のエネルギーの大きさによって変化することを特徴とする請求項１記載の光を用いたベンド配向された液晶セルの製造方法。
【請求項６】
上記第１配向膜及び第２配向膜中少なくとも１つの配向膜がＰＶＣＮ−Ｆを含むことを特徴とする請求項１記載の光を用いたベンド配向された液晶セルの製造方法。
【請求項７】
上記第１配向膜の配向方向が上記第２配向膜の配向方向と同一なことを特徴とする請求項１記載の光を用いたベンド配向された液晶セルの製造方法。
【請求項８】
上記第１偏光された光が線形偏光された光であることを特徴とする請求項１記載の光を用いたベンド配向された液晶セルの製造方法。
【請求項９】
上記第１配向膜に光照射段階で複数のプレチルト角方向を形成して液晶の流れ効果によって上記複数のプレチルト角方向中から１つを選ぶことを特徴とする請求項１記載の光を用いたベンド配向された液晶セルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【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、特にラビング（rubbing）処理によるベンド（bend）配向された液晶セルよりもその製造が容易で、ツイストネマティック（ＴＮ）液晶セルよりも視野角の特性が優れた光を用いたベンド配向された液晶セルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在まで主に用いられている液晶表示装置（ＬＣＤ）は、ＴＮ液晶セルであって、このＴＮ液晶セルは、視野角によって階調表示（gray level）における透過度が変化するという特性を有するものであった。
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の関係を示すグラフ、同図（ｂ）は左右の視野角方向に沿う透過度を示すグラフ、同図（ｃ）は上下の視野角方向に沿う透過度を示すグラフである。
【０００３】
図４（ｂ）に示すように、左右の視野角においては透過度が対称的であり、図４（ｃ）に示すように、上下の視野角においては透過度は非対称的に分布されている。従って、上下の視野角方向においてはイメージ（image）の反転する範囲が生ずるために、視野角が狭くなってしまうという問題があった。
【０００４】
ＬＣＤの視野角が狭くなる問題を解決するために、昨今においては、図５及び図６に示すようなＴＮ液晶セルが提案されている。
図５は２ドメインツイストネマティック（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、各画素はプレチルト方向（pretileted direction)が互いに反対方向の液晶方向子（ＬＣ directiors）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（cell）に階調表示電圧を印加すると、ドメインの液晶方向子は互いに反対方向に傾くので、上下方向においての平均透過度が補償されることによって視野角が広くなり、その特性が向上することになる。なお、図５中、１は基板、２は配向膜を示す。
【０００５】
図６はドメイン分割されたＴＮ（Domain-Divided TN）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の第１配向膜３及び第２配向膜４を互いに異なるプレチルト角を有する物質、例えば有機配向膜や無機配向膜で構成することによって、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へ露出されることで、各ドメインの平均プレチルト方向が反対になるようにして視野角特性の低下を補償するようにする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなＴＤＴＮ液晶セルやＤＤＴＮ液晶セルの製造法は配向膜（例えば、ポリイミド（polyimide））の成膜された基板を１次ラビングして、フォトリソ工程（photolithography）によってフォトリジスト（photoresist）を成膜した状態において始めに処理された１次ラビングの方向とは反対方向にさらに２次ラビング処理をしてから、上記フォトリジストを除去する工程を繰り返しなければならないので、製造工程が複雑で、その製造費用が上昇するという問題点があった。
【０００７】
一般的に、ＴＮ液晶セルの視野角特性が悪いのは、液晶の非等方的な光学特性に因るものである。そこで、近年、ＴＮ液晶の非等方性を補償するためにベンド配向された液晶セルが提案されている。
図７はベンド配向された液晶セル（bend alignment liquid crystal cell）の構造を示す展開図である。
図示するように、互いに垂直の偏光軸方向を有する２つの偏光板７の間には、ベンド配向された液晶セル５及び該液晶セル５の複屈折率を除去して光学的に補償するための一軸性の光補償板６が挿入される。
上記ベンド配向された液晶セル５の分子は、図示するように、配向膜付近では上記配向膜と鋭角（小さな角度）をなしているが、両配向膜の中央ではほぼ９０°をなし、基板に近寄るほど配向膜との角度が漸次減少するようになる対称構造になっているので、上記視野角方向における視野角特性は向上する。
【０００８】
上記のようなベンド配向された液晶セルは、配向膜をラビング処理して予めプレチルト方向を与えてから、液晶をプレチルト方向に沿って適切に調節し、注入することによって得られる。その後、上記ベンド配向された液晶セルに電界を加えれば、液晶分子等が電界に沿って動くので、有効屈折率が変化して透過率も変化するようになる。
【０００９】
図８はベンド配向された液晶セル５の特性図を示すものである。
同図（ａ）は上記ベンド配向された液晶セル５の電圧と透過率との関係を示し、Ｔ0 は透過率が０、Ｔ50は透過率が５０、Ｔ100 は透過率が１００であることを各々示している。また、同図（ｂ）はベンド配向された液晶セルの左右の視野角方向における視野角と透過率との関係を示し、さらに、同図（ｃ）は上下の視野角方向に沿う視野角と透過率との関係を示す。
【００１０】
ここで、ＴＮ液晶セルの透過率を示す図４（ｂ）とベンド配向された液晶セルの透過率を示す図８（ｂ）を比べると、ベンド配向された液晶セルの透過率の方がＴＮ液晶セルに比べて、左右の視野角の方向に沿ってさらに対称的であることがわかる。さらに、図４（ｃ）に示すＴＮ液晶セルがＴ50おいて上下の視野角の方向に沿ってイメージ（image）が反転する反面、図８（ｃ）に示すベンド配向された液晶セルでは透過率がＴ0，Ｔ50，Ｔ100において常に対称的に分布されるので、イメージの反転は生じない。従って、上記ベンド配向された液晶セル５を用いたＬＣＤでは、左右及び上下の視野角方向での視野角特性はＴＮ液晶セルの場合よりも遥かに向上する。
【００１１】
しかし、上記のように構成された液晶セル５においても、液晶セルをベンド配向させるためには、プレチルト方向を与えるために、液晶の注入前に配向膜をラビング処理をしなければならないので、ラビング処理によって配向膜にごみや電荷が生じるという問題が依然として残ることになる。特に、電荷の発生は配向膜を破壊する主な原因の一つとなる。
【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、光を配向膜に照射して視野角特性が優れかつ製造が容易なベンド配向された液晶セルの製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光を用いたベンド配向された液晶セルの製造方法は、第１配向膜が成膜された第１基板に第１偏光された光を照射して配向膜の配向方向と第１プレチルト角を与える段階と、第２配向膜が成膜された第２基板に第２偏光された光を照射して配向膜の配向方向と第２プレチルト角を与える段階と、上記第１配向膜と上記第２配向膜の間に第１及び第２配向膜の配向方向と平行に液晶を注入する段階とでなり、上記第１及び第２偏光された光の照射は、上記第１及び第２配向膜の第１及び第２プレチルト角が４５°になるように照射エネルギーを制御するものである。
【００１４】
また、上記第１配向膜と上記第２配向膜中少なくとも１つの配向膜がポリシロキサン（polysiloxane）物質を含有することを特徴とするものである。
【００１５】
また、上記第１配向膜に光を照射する段階で光が第１配向膜に垂直に照射されると共に、上記第２配向膜に光を照射する段階で光が第２配向膜に垂直に照射されることを特徴とするものである。
【００１６】
また、上記光が紫外線であることを特徴とするものである。
【００１７】
また、上記第１及び第２プレチルト角が照射される第１及び第２光のエネルギーの大きさによって変化することを特徴とするものである。
【００１９】
また、上記第１配向膜及び第２配向膜中少なくとも１つの配向膜がＰＶＣＮ−Ｆを含むことを特徴とするものである。
【００２０】
また、上記第１配向膜の配向方向が上記第２配向膜の配向方向と同一なことを特徴とするものである。
【００２１】
また、上記第１偏光された光が線形偏光された光であることを特徴とするものである。
【００２３】
さらに、上記第１配向膜に光照射段階で複数のプレチルト角方向を形成して液晶の流れ効果によって上記複数のプレチルト角方向中から１つを選ぶことを特徴とするものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
この発明に係るベンド配向された液晶セルの製造方法は、液晶セルの視野角特性を向上させるばかりでなく、ラビング処理過程において発生するごみや静電気によって生じる配向膜の破壊等を防止するもので、ガラス基板上に成膜された配向膜に偏光板を用いて線形偏光された光を照射することで、プレチルト方向を決める段階と、プレチルト方向が決められた上記基板の間に液晶を注入させる段階とから構成される。
【００２５】
一般に、光を用いた光配向膜は、主にＰＶＣＮ（polyvinylcinnamate）系の高分子で構成されているので、線形偏光された光が照射されることによって、高分子間の重合によって光高分子化された配向膜が得られる。そして、この光に反応する高分子の配列方向は照射される光の偏光方向と垂直をなす。この光高分子の配列方向によって配向膜のプレチルト方向が決められ、上記光配向膜に形成されるプレチルト角は照射する光の入射方向または照射エネルギーの大きさによって変化することになる。言い変えれば、配向膜に照射される光の偏光方向と、照射エネルギーの大きさによって、配向膜のプレチルト方向とプレチルト角の大きさが決まる。
【００２６】
図１はこの発明に係る光を用いたベンド配向された液晶セルを製造するための光照射装置を示す構成図である。
図示する装置は、配向膜１１が成膜（塗布）されたガラス基板１上に光を照射するためのランプ８と、レンズ９と、このレンズ９を介して上記ランプ８から照射された光を線形偏光させて上記配向膜１１に照射する偏光板１０とから構成される。
【００２７】
上記ランプ８は主に水銀（Ｈｇ）ランプを使用し、この水銀ランプ８から出る光がレンズ９を介して偏光板１０によって線形偏光されてガラス基板１の上に形成された配向膜１１に垂直に照射される。
すなわち、まず、ガラス基板１上に配向膜１１を成膜した後、図１に示す光照射装置で上記配向膜１１に光として紫外線を照射する。ここで、ガラス基板１に成膜される配向膜１１は、ポリシロキサン（polysiloxane）物質やＰＶＣＮ−Ｆ（polyvinylfluorocinnamate）を含有している。
【００２８】
配向膜１１に与えられるプレチルト角は、照射される光エネルギーの大きさによって制御されるので、４５°以上の大きなプレチルト角も容易に製造することができる。
一般的に、配向膜１１が成膜された基板１に光が照射されると、配向膜１１には、図２に示すように、両方で対称な二つのプレチルト角（θ）が縮退（degeneracy）されて形成され、基板間に液晶が注入される時に両方のプレチルト方向中の一つの方向だけ選択することになる。
【００２９】
上記ポリシロキサン（polysiloxane）物質の一例であるポリシロキサンシンナメート（polysiloxane cinnamate）とＰＶＣＮ−Ｆは次のような化学構造式を有する。
【００３０】
【化１】
0003673042.tif 000002
【００３１】
したがって、図２及び図３に示すように、プレチルト方向が決定された配向膜１１の間に配向方向と平行な方向の基板の左側方向から液晶を注入すると、液晶の流れによって液晶分子１２は縮退された２つのプレチルト方向中、液晶が流れる方向側のプレチルト方向を選択する。また、配向膜１１のプレチルト角が４５°以上になれば、電界を印加しなくてもベンド（bend）配向は可能であるので、照射される光のエネルギーを制御して配向膜１１のプレチルト角が４５°以上になるようにした後、液晶を注入すれば、液晶の流れによって液晶分子１２は上下基板１、１間で互いに対称に分布して、図３に示すようなベンド（bend）配向をすることになる。従って、上下又は左右の視野角の方向において透過率が非対称的に分布されることが解決されたので、図８に示す従来のベンド配向された液晶セルと同様に、一般的なＴＮ液晶セルに比べて視野角特性が大きく向上する。
【００３２】
この発明に係る光を用いたベンド配向された液晶セルの製造方法は後述する態様にしたがって実施できる。
１）  第１配向膜が成膜された第１基板に第１偏光された光を照射して配向方向と第１プレチルト角とを与える段階と、第２配向膜が成膜された第２基板に第２偏光された光を照射して第２プレチルト角を与える段階と、上記第１配向膜と第２配向膜の間に液晶を注入する段階とで構成される。
【００３３】
２）  上記第１配向膜と第２配向膜中少なくとも１つの配向膜がポリシロキサン（polysiloxane）物質を含有する。
３）  上記第１配向膜に光を照射する段階で光が第１配向膜に垂直に照射されて、上記第２配向膜に光を照射する段階で光が第２配向膜に垂直に照射される。
４）  上記光が紫外線である。
５）  上記第１及び第２プレチルト角は、照射される第１及び第２光のエネルギーの大きさによって変化する。
【００３４】
６）  上記液晶の注入段階で第１及び第２配向膜の配向方向と平行に第１基板及び第２基板間に液晶が注入される。
７）  上記第１配向膜及び第２配向膜中少なくとも１つの配向膜がＰＶＣＮ−Ｆを含む。
８）  上記第１配向膜の配向方向が上記第２配向膜の配向方向と同一である。
９）  上記第１偏光された光が線形偏光される光である。
【００３５】
１０）  上記第１及び第２配向膜に光照射する段階で第１及び第２偏光された光の照射エネルギーが第１及び第２プレチルト角を４５°になるように調整される段階をさらに含む。
１１）  上記第１配向膜に光照射段階で複数のプレチルト角方向を形成して液晶の流れ効果によって上記複数のプレチルト角方向中から１つを選ぶ。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係るベンド配向された液晶セルの製造方法は、配向膜が成膜された基板に光を照射することによってベンド配向された液晶セルを製造することになるので、液晶セルの視野角特性が大いに向上するばかりでなく、ラビング処理過程において発生するごみや静電気によって生じる配向膜の破壊等を防止することができると共に工程数も省くことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の光を用いた配向膜の形成装置を示す説明図である。
【図２】  紫外線の照射によって形成された配向膜のプレチルト（pretilt）角を示す説明図である。
【図３】  この発明により製造された液晶セルのベンド（bend）構造を示す模式図である。
【図４】  従来のツイストネマティック液晶セルの特性図である。
【図５】  ２ドメイン（domain）ツイストネマティック液晶セル（twisted nematic liquid crystal cell）の構造を示す模式図である。
【図６】  配向分割されたツイストネマティック液晶セルの構造を示す模式図である。
【図７】  従来のベンド配向された液晶セルの構造を示す展開図である。
【図８】  図７に伴うベンド配向された液晶セルの特性図である。
【符号の説明】
１  基板、８  ランプ、１０  偏光板、１１  配向膜、１２  液晶分子。
【図１】
0003673042.tif 000003
【図２】
0003673042.tif 000004
【図３】
0003673042.tif 000005
【図４】
0003673042.tif 000006
【図５】
0003673042.tif 000007
【図６】
0003673042.tif 000008
【図７】
0003673042.tif 000009
【図８】
0003673042.tif 000010