(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶セルの一つの配向膜に第１偏光された光を照射して第１配向方向を決める段階と、
上記液晶セルに液晶を注入する段階と、
上記液晶を注入した後に、上記第１配向方向が決められた配向膜に第２偏光された光を照射して第１配向方向とは異なる第２配向方向を決める段階と
でなる液晶セルの配向方向の制御方法。
【請求項２】
液晶セルの第１配向膜に第１偏光された光を照射して第１配向方向を決める段階と、
上記液晶セルの第２配向膜に第２偏光された光を照射して第２配向方向を決める段階と、
上記第１及び第２配向方向を決めた後に、上記液晶セルに液晶を注入する段階と、
上記液晶を注入した後に、上記第１または第２配向膜中少なくとも一つの配向膜に第３偏光された紫外線を照射して第１または第２配向膜中少なくとも一つの配向方向を変更する段階と
でなる液晶セルの配向方向の制御方法。
【請求項３】
液晶セルの第１配向膜に第１偏光された光を照射して上記第１配向膜に第１配向方向を決める段階と、
上記液晶セルの第２配向膜に第２偏光された光を照射して上記第２配向膜に第２配向方向を決める段階と、
上記第１及び第２配向方向を決めた後に、上記液晶セルに液晶を注入する段階と、
上記液晶を注入した後に、上記第１配向膜の一部領域をマスクでブロッキングする段階と、
上記液晶セルの第１配向膜に第３偏光された光を照射して上記第１配向膜に第３配向方向を決める段階と、
上記第２配向膜の一部領域をマスクでブロッキングする段階と、
上記液晶セルの第２配向膜に第４偏光された光を照射して上記第２配向膜に第４配向方向を決める段階と、
上記マスクを除去する段階と
でなる液晶セルの配向方向の制御方法。
【請求項４】
上記配向膜は、ＰＶＣＮ−Ｆ（polyvinylfluorocinnamate）を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶セルの配向方向の制御方法。
【請求項５】
上記配向膜は、ポリシロキサン系物質を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶セルの配向方向の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶セルの配向方向の制御方法に関するもので、特に、光配向物質が塗布された基板を有する液晶セルに紫外線を照射して配向方向を制御する液晶セルの配向方向の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、主に用いられている液晶ディスプレイはツイストネマチック液晶表示装置（twisted nematic liquid crystal display：以下、ＴＮＬＣＤと言う）であって、このＴＮＬＣＤは左右及び上下の視野角によって階調表示（gray level）における光透過度が異なるようになるという短所があった。特に、左右方向の視野角に対しては光透過度が対称的に分布するが、上下方向での光透過度は非対称的に分布するので、上下方向ではイメージ（image）が反転して、結局、視野角が狭くなよるようになるという問題点があった。
【０００３】
上記問題点を解決するために現在提案されているのが、２ドメインツイストネマチック（Two一domain Twisted Nematic：ＤＴＮ）液晶セルと、配向分割されたツイストネマチック（Domain‐Divided twisted nematic：ＤＤＴＮ）液晶セル及び４ドメインツイストネマチック（Four一domain twisted nematic）液晶セル等のようなマルチドメイン液晶セル（multi一domain liquid crystal cell）である。
【０００４】
２ドメインＴＮ液晶セルは、ポリイミド（polyimide）をラビング（rubbing）して各ドメインのプレティルト方向（pretilt direction）を互いた反対方向にして視野角が反転することを補償するものであり、また、配向分割されたＴＮ液晶セルは、各ドメインを異なる大きさと方向のプレティルト角を有する配向物質、例えば有機配向層や無機配向層から形成されることによって、各ドメインの平均配向角度が反対方向にして視野角が非対称的になることを補償するものである。さらに、４ドメインＴＮ液晶セルは、逆方向ラビングと２重Ｓｉ０ｘ斜め蒸着（oblique evaporation）を用いて、各ドメインのプレティルト方向を異なるようにして視野角を補償するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したマルチドメインセルにおいては、ポリイミドのラビングによってゴミや電荷が発生して、結果的に収率の低下や基板の破損が生じ、製造工程も１次ラビングを行い一方のドメインをラビングし、フォトレジスト（photoresist）をマスクにして他のドメインをラビングした後、上記フォトレジストを取り除かなければない等工程が複雑化する問題があった。
【０００６】
そこで、製造工程を減少して基板の破損を防止するために提案されたのが光配向物質が塗布された基板に線偏光された紫外線を照射して、配向膜に配向方向を与える光配向である。このような光配向に用いられる配向膜は、主にＰＶＣＮ（polyvinylcinnamate）系の高分子でなり、線形編光された紫外線の照射によって、高分子間に発生する重合によって光高分子化（photopolymerization）された配向膜になる。この光高分子の方向、即ち配向膜の配向方向は、線形偏光された紫外線の偏光方向に対して一定方向を有するようになる。
【０００７】
しかしながら、上記段階で形成された配向方向によって複数のプレティルト角が互いに対称な方向に生成されるので、これらの中一つのプレティルト角方向を選ぶ必要がある。そこで、従来の方法によれば、線偏光光線を基板に対して垂直に照射しで配向方向を決定して、線偏光された紫外線を基板に対して傾くようにさらに照射してプレティルト角方向を決定している。
【０００８】
従って、基板で一つのプレティルトを制御するためには、二度の紫外線照射を要することになり、一回の工程では単なる一定のプレティルト角を有する一つの液晶セルが製作できず、互いに異なるプレティルト角を有する色々な種類の液晶セルを製作すためには工程がさらに複雑になる。例えば２ドメインの液晶セルを製作するためには４回の写真蝕刻工程と８回の線形偏光された紫外線照射が必要になる。
【０００９】
本発明は上述した従来例に係る問題点を解消するためになされたもので、配向方向を、以前に照射された紫外線とかかわらず最後に照射される偏光された紫外線の偏光方向によって容易に決めることができる液晶セルの配向方向の制御方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液晶セルの配向方向の制御方法は、液晶セルの一つの配向膜に第１偏光された光を照射して第１配向方向を決める段階と、上記液晶セルに液晶を注入する段階と、上記液晶を注入した後に、上記第１配向方向が決められた配向膜に第２偏光された光を照射して第１配向方向とは異なる第２配向方向を決める段階とでなる。
また、他の発明に係る液晶セルの配向方向の制御方法は、液晶セルの第１配向膜に第１偏光された光を照射して第１配向方向を決める段階と、上記液晶セルの第２配向膜に第２偏光された光を照射して第２配向方向を決める段階と、上記第１及び第２配向方向を決めた後に、上記液晶セルに液晶を注入する段階と、上記液晶を注入した後に、上記第１または第２配向膜中少なくとも一つの配向膜に第３偏光された紫外線を照射して第１または第２配向膜中少なくとも一つの配向方向を変更する段階とでなる。
また、さらに他の発明に係る液晶セルの配向方向の制御方法は、液晶セルの第１配向膜に第１偏光された光を照射して上記第１配向膜に第１配向方向を決める段階と、上記液晶セルの第２配向膜に第２偏光された光を照射して上記第２配向膜に第２配向方向を決める段階と、上記第１及び第２配向方向を決めた後に、上記液晶セルに液晶を注入する段階と、上記液晶を注入した後に、上記第１配向膜の一部領域をマスクでブロッキングする段階と、上記液晶セルの第１配向膜に第３偏光された光を照射して上記第１配向膜に第３配向方向を決める段階と、上記第２配向膜の一部領域をマスクでブロッキングする段階と、上記液晶セルの第２配向膜に第４偏光された光を照射して上記第２配向膜に第４配向方向を決める段階と、上記マスクを除去する段階とでなる。
また、上記配向膜は、ＰＶＣＮ−Ｆ（polyvinylfluorocinnamate）を含む。
さらに、上記配向膜は、ポリシロキサン系物質を含む。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明による液晶セルのプレティルト方向の制御方法は、全体配向膜に第１偏光された紫外線を照射して配向方向を決める段階と、初期に照射された紫外線との偏光方向が異なる紫外線を再び照射して初めの配向方向とは異なる配向方向に変える段階とでなる。
【００２３】
ポリシロキサン（polysiloxane）系物質やＰＶＣＮ−Ｆ（polyvinylfluorocinnamate）からなる配向膜に互いに異なる方向に線偏光された紫外線を繰り返し照射しても配向膜の表面に形成される配向方向は初期のものとは関係なしに最後に照射される紫外線の偏光方向によって決定される。
【００２４】
上記方法を用いて偏光された紫外線を液晶セルの上下基板に照射すれば、一方向の配向方向が決めるが、図１に示すような反対方向に対称な二つのプレティルト角方向が縮退されている。液晶を注入して縮退されているプレティルト方向の中の一つを選択する。次いで上下基板の中の一方の基板に初期のものとは異なる偏光方向を有する紫外線を照射することにより上下基板の配向方向を異なるようにして、ツイストネマチック液晶セルを得る。
【００２５】
さらに、配向方向が決められた配向膜の一部領域をフォトレジストと同様のマスクでブロッキングした後、初期に照射される紫外線の偏光方向と垂直な偏光方向を有する紫外線をさらに照射して上記マスクを除去して互いに配向方向が異なるドメインを有するマルチドメイン液晶セルを製作する。
【００２６】
図２は本発明の液晶セルを作るために用いられる紫外線の照射装置を示す概念図である。
図２において、７は基板６にＰＶＣＮ−Ｆ（polyvinylfluorocinnamate）が塗布された配向膜であり、この配向膜７は、上記ＰＶＣＮ−ＦをＩＴ０（indium tin oxide）が塗布された基板にスピンコーティング（spin coating）することによって形成される。この配向膜７のランプ３から発生される紫外線がレンズ４を通して偏光板５において線形偏光されて照射されるが、上記ランプ３は、水銀（Ｈｇ）ランプであって、波長が３６５ｎｍ以下のものを用いる。このランプ３から発生された紫外線がＰＶＣＮ−Ｆの塗布された基板６に照射すれば、配向膜７に形成されるプレティルト角が照射されるエネルギーによって変化する。
【００２７】
また、本発明では、光配向物質として、ＰＶＣＮ−Ｆの代わりにポリシロキサン系物質を用いることも可能であり、この場合にも配向膜７に形成されるプレティルト角は照射される紫外線のエネルギーによって変化する。そして、上記ポリシロキサン系の一列であるポリシロキサンシンナメイト（polysiloxane cinnamate）とＰＶＣＮ−Ｆは次のような化学構造式を有する。
【００２８】
【化１】
0003860872.tif 000002
【００２９】
図３は上記配向膜に紫外線の偏光方向を０゜から９０゜に、または９０゜から０゜に変化させながら１時間の間紫外線を照射した時の複屈折率△ｎを測定したグラフであり、上記グラフにおいて、縦軸は複屈折率△ｎを示し、横軸は紫外線が照射される時間ｓを示している。
【００３０】
上記グラフによると、紫外線の偏光方向が０゜の時の複屈折率△ｎが９０゜の時よりもより大きくなり、紫外線の照射時間か長くなるほど各各の偏光方向での複屈折率△ｎが小さくなる。グラフに示すように、配向膜７に照射される紫外線の偏光方向が変わるにつれて先に形成された配向膜７の配向方向が変わるようになって複屈折率△ｎが変わるようになる。
【００３１】
結局、配向膜７に形成される配向方向は最後に配向膜に照射された紫外線の偏光方向によって決定される。これは、配向膜７に形成される配向方向は先の配向方向とは関係なしに最後に照射される紫外線の偏光方向によって決定されることを意味する。
【００３２】
従って、図４に示すように、基板６の配向膜に偏光方向を変化させながら紫外線を照射すると、配向膜に形成される配向方向は最後に照射された紫外線の偏光方向に対応する方向だけが残るようになる。上記図面において、電気ベクトルＥは、光の電場方向、即ち光の偏光方向を示し、矢印は配向方向を示すものである。
【００３３】
図５は本発明に係る液晶セルの配向方向の制御方法を説明する第１実施例を示す図である。
図５において、（ａ）は偏光された紫外線の照射によって角度差がφ1の配向方向が決定された上板１０と下板１１を示し、上下板のプレティルト角θ1、θ2は、図５（ｂ）のように二つの方向に縮退されている。その後、上記上板１０と下板１１との間に液晶を注入すると、図５（ｃ）に示すように、注入方向に傾くプレティルト角θ1、θ2だけが選択されるようになる。
【００３４】
この時、液晶は、図５（ｄ）に示すように、上板１０の配向方向に対して＋９０゜より小さく、−９０゜より大きい範囲をなしている領域と、下板１１の配向方向に対して＋９０゜より小さく、−９０゜より大きい範囲になしている領域の中から上記二つの領域が重なる。即ち、液晶は上記２つの領域の共通領域に注入される。また。図５（ｅ）は、上記方法によって構成された液晶セルを示す図であって、液晶セルの上板１０及び下板１１に各各形成された配向方向は、φ1の角度差で液晶の注入方向に向くようになる。
【００３５】
その後、上記のように構成された液晶セルの上板１０に、再び初期に照射される紫外線の偏光方向とは異なる方向に線形偏光された紫外線を照射することによって、上板１０に形成される配向方向は、先の配向方向とは関係なしに現在に照射される紫外線の偏光方向によって決定される。もし、上板１０に下板１１の配向方向と垂直の配向方向が形成されるように偏光方向を変化させて紫外線を照射すれば、上板１０の配向は変化するようになって、下板１１の配向方向は元の配向方向を保持するようになり、液晶セルは、図５（ｆ）に示すように、互いに垂直な配向を有する上坂１０及び下板１１で構成され、結果的にツイストネマチック液晶セルになる。
【００３６】
図６は本発明に係る液晶セルの配向方向の制御方法を説明する第２実施例を示す図である。
図６（ａ）は上板１０及び下板１１に各各線形偏光された紫外線を照射して、角度差がφ2の配向方向が決定された液晶セルを示し、この液晶セルに第１実施例と同様な方向に液晶を注入すると、上板１０及び下板１１に各各形成される配向方向は液晶の流れによって、図６（ｂ）に示すように、φ2の角度差に液晶の注入方向に向くようになる。
【００３７】
続いて、図６（ｃ）に示すように、上板１０に下板１１と垂直な配向方向を持つように偏光方向を変化させて紫外線を照射すると、上板１０及び下板１１は、互いに垂直な配向方向を持つようになり、液晶セル内に注入された液晶分子が上板１０と下板１１との間でツイストされる。
【００３８】
その後、液晶セルの第１ドメインをマスクでブロッキングしてから偏光方向を変化させて上板１０に紫外線を照射し、続けて、上板１０に照射された紫外線とは異なる偏光方向を有する紫外線を下板１１に照射することによって、図６（ｄ）に示すように、互いに異なる配向方向を有する第１ドメインと第２ドメインからなる２ドメイン液晶セルが形成されるようになる。
【００３９】
本実施例では、基板の第１ドメインをマスクでブロッキングした後、偏光方向を変化させてさらに紫外線を照射することで、２ドメイン（２−domain）液晶セルを作ったが、マスクの形状及び大きさ、そして照射される紫外線の偏光方向を変化させながら繰り返し紫外検を照射して、４ドメイン液晶セル等のマルチドメイン液晶セルを製作することも勿論可能である。
【００４０】
本発明は上記のように配向膜に形成される配向方向が、最後に照射される紫外線の偏光方向によって決定されるので、配向方向の決定が容易で、液晶を注入した後にも基板にさらに紫外線を照射することによって、所望の配向方向を持つ液晶セルを容易に製作することができることになる。
【００４１】
また、マスクを用いて基板の各領域に偏光方向の異なる紫外線を照射することによって、配向方向が互いに異なるドメインを有するマルチドメイン液晶セルを容易に製作することがてきるようになる。
【００４２】
本発明の詳細な説明には、好ましい実施例だけが例示されているが、本発明は上記のような好ましい実施例に限るものではない。例えば、マルチドメイン液晶セルを製作する実施例によって、液晶の注入後に偏光方向の変化された紫外線を照射しで配向方向を制御するのではなく、紫外線を照射して、予め配向方向を決定した後、最後に液晶を注入する等の応用も本発明に属する技術分野に従事する者であれば、誰でも本発明の概念を利用して容易に創案できるであろう。従って、本発明の権利の範囲は上記の好ましい実施例によって決定されるべきでなく、添附の特許請求の範囲によって決められなければならない。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、配向膜に形成される配向方向が、最後に照射される紫外線の偏光方向によって決定されるので、配向方向の決定が容易で、液晶を注入した後にも基板にさらに紫外線を照射することによって、所望の配向方向を持つ液晶セルを容易に製作することができる。また、マスクを用いて基板の各領域に偏光方向の異なる紫外線を照射することによって、配向方向が互いに異なるドメインを有するマルチドメイン液晶セルを容易に製作することがてきるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  光配向によって縮退されたプレチィルト角を示す図である。
【図２】  本発明に係る配向方向を制御するに用いられる紫外線の照射装置を示す概略図である。
【図３】  紫外線の照射時間と配向膜の複屈折率との間係を示すグラフである。
【図４】  線偏光された紫外線を配向膜に照射した配向方向を示す図である。
【図５】  本発明に係る液晶セルの配向方向の制御方法の一実施例を示す図であって、（ａ）は液晶セルに紫外線の照射によってあらかじめ配向方向が決定された液晶セルを示す図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は液晶の注入によってプレティルト角方向が決められた図、（ｄ）は液晶の注入方向を示す図、（ｅ）は配向方向の決められた液晶セルを示す図、（ｆ）は配向方向の決められた液晶セルにさらに紫外線を照射して形成されたツイストネマチック液晶セルを示す図である。
【図６】  本発明の液晶セルの配向方向の制御方法の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
３  ランプ、４  レンズ、５  偏光板、６  基板、１０  上板、１１  下板。
【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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