(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に塗布された配向膜をアニーリングすることにより熱エネルギーを印加する段階と、ここで前記配向膜はポリシロキサンシンナメートからなり、
前記配向膜に光を照射して配向膜の配向方向を制御する段階よりなり、ここで、前記配向膜に光を照射する段階は、非偏光された紫外線を基板に対して傾斜照射した後、偏光された紫外線を基板に対して垂直に照射する工程を含む
液晶セルのプレチルト制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の液晶セルのプレチルト制御方法において、上記配向膜のプレチルト角の大きさが印加される熱エネルギーの大きさによって変わることを特徴とする液晶セルのプレチルト制御方法。
【請求項３】
請求項１記載の液晶セルのプレチルト制御方法において、上記配向膜のプレチルト角の大きさが光の照射エネルギーによって変わることを特徴とする液晶セルのプレチルト制御方法。
【請求項４】
請求項１記載の液晶セルのプレチルト制御方法において、上記配向膜のプレチルト角の大きさが配向膜の厚さによって変わることを特徴とする液晶セルのプレチルト制御方法。
【請求項５】
請求項１記載の液晶セルのプレチルト制御方法において、上記配向膜に熱エネルギーを印加する段階が一定温度で一定時間のあいだ上記配向膜をアニーリングする段階を含むことを特徴とする液晶セルのプレチルト制御方法。
【請求項６】
基板に塗布された配向膜をアニーリングすることにより熱エネルギーを印加する段階と、
ここで前記配向膜はポリシロキサンシンナメートからなり、
前記配向膜に光を照射する段階と、ここで、前記配向膜に光を照射する段階は、非偏光された紫外線を基板に対して傾斜照射した後、偏光された紫外線を基板に対して垂直に照射する工程を含み
前記配向膜が塗布された基板間へ液晶を注入する段階からなる液晶セルのプレチルト制御方法。
【請求項７】
請求項６記載の液晶セルのプレチルト制御方法において、上記配向膜のプレチルト角の大きさが印加される熱エネルギーの大きさによって変わることを特徴とする液晶セルのプレチルト制御方法。
【請求項８】
請求項６記載の液晶セルのプレチルト制御方法において、上記配向膜のプレチルト角の大きさが光の照射エネルギーによって変わることを特徴とする液晶セルのプレチルト制御方法。
【請求項９】
請求項６記載の液晶セルのプレチルト制御方法において、上記配向膜のプレチルト角の大きさが配向膜の厚さによって変わることを特徴とする液晶セルのプレチルト制御方法。
【請求項１０】
請求項６記載の液晶セルのプレチルト制御方法において、上記配向膜に熱エネルギーを印加する段階が一定温度で一定時間のあいだ上記配向膜をアニーリングする段階を含むことを特徴とする液晶セルのプレチルト制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶セルに関するもので、特に光配向層を熱処理することによって所望の大きさのプレチルト角を得ることができる液晶セルのプレチルト制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置（ＬＣＤ）で均一な明るさと高いコントラスト比（ｃｏｎｔｒａｓｔ  ｒａｔｉｏ）を得るためには注入された液晶分子を一定の方向に配列させる配向が必要になるが、液晶を配向させるための方法に現在最も多く用いられているのがラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）による配向方法である。このラビングによる配向方法は、基板に配向膜として主にポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）を塗布してラビングを実行し、上記配向膜表面に規則的な徴細溝を形成させる。液晶分子は配向膜表面で弾性変形エネルギーが最小化されるように上記微細溝と平行に配列される。
【０００３】
然し乍ら、ラビングによる配向方法では配向膜表面に生成される微細溝の欠陥による位相歪曲と光散乱が発生するようになって液晶表示装置の性能を低下させる問題があった。且つ、ラビングによって配向膜に塵及び静電気が発生して収率が悪くなり基板が破損されることがあった。
【０００４】
上記問題を解決するために提案された配向方法が図１に示すように紫外線を用いた光配向方法である（ＳｌＤ９５  ＤＩＧＥＳＴ．８７７頁，小林外）。上記方法によると、配向膜としてＰＶＣＮ（ｐｏ１ｙｖｉｎｙｃｉｎｎａｍａｔｅ）系高分子光配向膜を用いて上記配向膜に紫外線を垂直及び傾斜照射して配向膜表面のプレチルト方向を決定する。即ち、図１（ａ）に示したように、配向膜１０に偏光方向がｙ軸と平行な紫外線を垂直照射すると、高分子のｙ軸側鎖が離合反応（ｄｉｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）してｘ−ｚ平面の側鎖のみが残るようになる。この時、図１（ａ）の正面図及び側面図で点線の矢印は高分子の離合反応の方向を示し、実線の矢印は紫外線照射時残る側鎖の方向を示す。図に示すように、上記紫外線の垂直照射によってｘ−ｚ平面の光学常数は異方性を示すが、ｙ−ｚ平面の光学常数はｚ軸に方向づけられる。その後、図１（ｂ）に示すように、偏光方向がｘ−ｚ平面にある紫外線を基板に傾斜照射すれば、上記偏光方向と一致する方向の側鎖が離合反応して紫外線の入射方向と平行な側鎖のみが残るようになる。この残った側鎖が液晶分子と相互作用して液晶分子に配向方向が付与される。この時、配向膜と紫外線の照射角度を変化させて配向膜表面のプレチルト角を決定する。その例として、二度目の紫外線の照射で配向膜表面に紫外線が照射される角度を３０°、４５°、６０°で変化させる時、生成されるプレチルト角は約０．１５°、０．２６°、０．３０°である。
【０００５】
然し乍ら、小林が提案したプレチルト角制御方法は配向膜に紫外線を二度照射しなければならないので、工程が複雑であるとともに、プレチルト角の大きさも非常に小さくなって多様な大きさの所望のプレチルト角を得られないという問題があった。
【０００６】
本発明ではポリシロキサン物質（ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅ  ｂａｓｅｄ  ｍａｔｅｒｉａｌ）やＰＶＣＮ−Ｆ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｆｌｕｏｒｏｃｉｎｎａｍａｔｅ）を用いる。次の化学式は各々ポリシロキサン系物質とＰＶＣＮ‐Ｆを示すものであり、（化学式１）はＰＶＣＮ‐Ｆを示し、（化学式２）及び（化学式３）はポリシロキサン物質の例としてポリシロキサンシンナメートＩ（ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅ  ｃｉｎｎａｍａｔｅ  Ｉ）とポリシロキサンシンナメートＩＩを示す。
【０００７】
【化１】
0004129846.tif 000002
【０００８】
【化２】
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【０００９】
【化３】
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【００１０】
上記ポリシロキサン系物質やＰＶＣＮ‐Ｆからなる配向膜は、図１に示すように紫外線の照射エネルギーによってプレチルト角の大きさが０〜９０°に変わる性質を有する。従って、紫外線の照射エネルギー、即ち紫外線の照射時間を制御することによって、所望の大きさのプレチルト角を得られるようになる。
【００１１】
配向膜に形成されるプレチルト角の大きさは液晶表示装置の性能を左右する非常に重要な要素である。液晶分子が配向膜に形成されたプレチルト方向に沿って配向されるため、プレチルト角が大きな場合には液晶パネル（ｐａｎｅｌ）に印加される電圧に液晶分子が非常に敏感に反応して動画像の転換が早くなるが、小さい場合には反応速度が小さいので動画像の転換が遅くなって画面が切れる現象が発生する。さらに、プレチルト角が大きい場合には小さい駆動電圧によっても液晶分子が敏感であるので液晶表示装置の消費電力が節減される。
【００１２】
ポリシロキサン系やＰＶＣＮ‐Ｆのような物質を配向膜として使用する場合には図２に示すように、プレチルト角を０〜９０°で制御することができるが、△ｘ領域で紫外線の照射エネルギー、即ち紫外線の照射時間とプレチルト角との関係を示す特性曲線の傾きが余り大きいので、紫外線の照射時間によってプレチルト角の大きさが急激に変わる。従って、この領域でのプレチルト角を正確に制御することは殆ど不可能な実情であり、実質的には上記領域（△ｘ）を除外した領域（約３〜５°）のプレチルト角のみを制御できるだけである。
【００１３】
上記のように、ポリシロキサン物質やＰＶＣＮ‐Ｆからなる光配向膜に形成されたプレチルト角の大きさより少し大きいだけの、所望の大きさのプレチルト角を得られない問題があった。さらに、紫外線の照射エネルギーによってプレチルト角の大きさが急激に変わるので所望のプレチルト角を正確に制御することができない問題があった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題を解決するためのもので、光配向膜に吸収される熱エネルギーを制御することによって所望の大きさのプレチルト角を得ることができる液晶セルのプレチルト制御方法を提供するものである。
【００１５】
本発明の他の目的は一定以上のプレチルト角を形成することによって、画質が向上され消費電力を節減することができる液晶セルのプレチルト制御方法に関するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明による液晶セルのプレチルト方向制御方法は、基板に光配向物質を塗布して光配向膜を形成する段階と、上記光配向膜に紫外線を照射する段階で構成される。
【００１７】
ポリシロキサン系物質やＰＶＣＮ‐Ｆからなる配向膜をアニーリングする間吸収される熱エネルギーによってプレチルト角の大きさが変わる。紫外線の照射エネルギーが一定の場合、一定なアニーリング時間ではアニーリング温度が高くなるにつれてプレチルト角の大きさが小さくなる。紫外線照射エネルギーを変化させてプレチルト角を決定する時には配向膜に吸収される熱エネルギーが小さい程照射エネルギーの変化によるプレチルト角の傾きが小さいので、広い領域のプレチルト角が容易に決定される。
【００１８】
且つ、一定のアニーリング温度及び紫外線照射時間に対して配向膜の厚さが大きい程プレチルト角の大きさが大きくなる。
【００１９】
配向膜にプレチルトを決定するためには、配向膜をアニーリングした後偏光された紫外線を照射して偏光方向と垂直の配向方向を決定した後、さらに偏光された紫外線や非偏光された紫外線を照射して一方の配向方向を選ぶ。且つ、紫外線を１回照射してから液晶を注入して液晶の流れ効果によってプレチルトを決定することができ、偏光された紫外線を１回傾斜照射してプレチルトを決定することもできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態による液晶セルのプレチルト方向制御方法について詳細に説明する。  先ず、基板に形成されたポリシロキサン物質やＰＶＣＮ−Ｆからなる光配向膜に一定時間のあいだ熱を加えて上記配向膜をアニーリングした後、基板に偏光された紫外線を垂直照射してプレチルト角の大きさを決定する。図２は、この紫外線の照射によって配向膜に形成されるプレチルト角の大きさを示すグラフである。
【００２１】
図３は、紫外線の照射エネルギー（Ｅｕｖ）とプレチルト角（θｐ）の関係を変化させるために必要な紫外線の照射エネルギー（Ｅｕｖ）を示す。図に示すように、配向膜のアニーリング時間が長くなるにつれて一定大きさのプレチルト角（θｐ）を変化させるための紫外線の領域が小さくなるので（△ａｘ＜△ｂｘ＜△ｃｘ）、紫外線の照射時間を制御することによって従来に比べて大きさがずっと大きい（上記範囲内の）プレチルト角（θｐ）を得ることがだけではなく、プレチルト角（θｐ）の大きさを正確に制御することができる。
【００２２】
図４は、紫外線照射エネルギー（Ｅｕｖ）が一定である時のアニーリング時間（Ｈ）とプレチルトの関係を示すグラフを示す。各曲線はアニーリング温度が約１５０℃、２００℃、２５０℃である時の特性曲線である。勿論、この曲線は配向膜をアニーリングした後、紫外線を照射してプレチルト角の大きさを測定した後完成されるものである。図４に示すように、特定のエネルギー照射に対して一定のアニーリング温度ではアニーリング時間が長くなるにつれてプレチルト角（θｐ）が小さくなり、一定のアニーリング時間ではアニーリング温度が高くなる程プレチルト角（θｐ）の大きさが小さくなる。従って、配向膜に形成されたプレチルト角（θｐ）は配向膜に吸収される熱エネルギーが大きくなるはど小さくなることを知ることができる。
【００２３】
また、上記ポリシロキサン物質かＰＶＣＮ‐Ｆからなる配向膜は図５に示したように、配向膜の厚さが大きくなるほどプレチルト角θｐの大きさが大きくなる。図面で横軸は紫外線の照射エネルギーＥｕｖを示し縦軸はプレチルト角θＰを示す。特性曲線ａ，ｂはそれぞれ一定時間アニーリングされたとき厚さが４０Å及び８８０Åである配向膜の特性曲線を示す。図面に示したように、膜厚さが大きくなることによって生成されるプレチルト角θｐの大きさが大きくなるのみならず、一定の大きさのプレチルト角θｐを変化させるための紫外線の領域が大きくなるので、配向膜の厚さを増加させることによってプレチルト角θｐの大きさを正確に制御することができるようになる。
【００２４】
上記したように一定時間、一定温度でアニーリングされて熱エネルギーを吸収した配向膜に偏光された紫外線を垂直に照射して配向膜の法線に対して互いに対称された二つのプレチルト方向とプレチルト角θｐの大きさを決定した後、さらに非偏光された紫外線を基板に傾斜照射して上記プレチルト方向中に一つの方向を選択することによって液晶セルのプレチルトを制御する。この際、一番目の紫外線の照射によって生成された二つのプレチルト方向中で二番目の紫外線の進行方向とほぼ平行したプレチルト方向が決定される。
【００２５】
また、上記のように配向膜を塗布し非偏光された紫外線を基板に対して傾斜照射した後、さらに偏光された紫外線を基板に垂直に照射してプレチルトを制御することもでき、アーニリングされた配向膜に非偏光された紫外線を基板に傾斜照射した後、さらに偏光された紫外線を基板に傾斜照射してプレチルト方向を制御することもできる。この際、偏光された紫外線と非偏光された紫外線の順序を変えて非偏光された紫外線を傾斜照射した後、さらに偏光された紫外線を傾斜照射して液晶セルのプレチルト方向を制御することも勿論できる。
【００２６】
上記したように、紫外線を二回照射してプレチルトを制御する方法以外に基板間への液晶注入による液晶の流れ効果（ｆｌｏｗｉｎｇ  ｅｆｆｅｃｔ）を利用した方法もある。先ず、上記方法等と同様に配向膜を一定温度でアニーリングした後、偏光された紫外線を基板に対して垂直に照射して基板の法線に対して互いに対称された二つのプレチルト方向を決定する。その後、基板間へ液晶を注入すると、液晶の流れによって対称された二つのプレチルト方向中、液晶の流れ方向側のプレチルト方向が選択される。この際にも、配向膜には熱エネルギー及び紫外線の照射エネルギーによってプレチルト角θｐの大きさが決定される。
【００２７】
また、偏光された紫外線を基板に一回傾斜照射して配向方向を決定することもできる。即ち、図６に示したように、偏光された紫外線を配向膜１０に傾斜照射すると、紫外線の偏光方向と平行した重合体の側鎖が二合反応（図６で□で表示）して紫外線の照射方向とほぼ平行した側鎖（図６で□で表示）のみが残るようになる。従って、液晶分子が上記重合体に残っている側鎖と反応して液晶分子が紫外線の照射方向と平行するように配向される。この際、θは配向膜の表面に対する側鎖の角度であって、この角度が液晶が基板間へ注入されたとき液晶分子と配向膜間のチルト（ｔｉｌｔ）角になる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、上記のように配向膜に吸収される熱エネルギーを制御してプレチルト角の大きさを制御することによって、光配向時所望する大きさのプレチルト角を正確に決定することができるので画質が向上する。また上記熱エネルギー及び配向膜の厚さによってプレチルト角の大きさを大きくすることができるので、液晶の駆動時消費電力を大幅に節減することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光配向方法を示す図。
【図２】従来の液晶セルでの紫外線照射エネルギーとプレチルト角の関係を示すグラフ。
【図３】本発明の実施の形態における液晶セルでの紫外線照射エネルギーとプレチルト角の関係を示すグラフ。
【図４】本発明の実施の形態における液晶セルでのアニーリング時間とプレチルト角の関係を示すグラフ。
【図５】本発明の実施の形態における液晶セルの配向膜の厚さ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。
【図６】本発明の実施の形態による光配向方法を示す図。
【符号の説明】
Ｅｕｖ    紫外線の照射エネルギー
θｐ      プレチルト角
Ｅｕｖ    Ｅｕｖとθｐの関係を変化させるために必要な紫外線の照射エネルギー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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