DE19732683A1

DE19732683A1 - Herstellungsverfahren für eine Mehrbereichs-Flüssigkristallzelle

Info

Publication number: DE19732683A1
Application number: DE19732683A
Authority: DE
Inventors: Soon Bum Kwon; Jong Hyun Kim; Oleg Yaroshchuk; Andrey Dyadyusha
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 1996-07-29
Filing date: 1997-07-29
Publication date: 1998-02-05
Anticipated expiration: 2017-07-30
Also published as: GB9714832D0; GB2315875B; FR2751764A1; FR2751764B1; US6593986B2; GB2315875A; KR100247137B1; US5853818A; US20030112395A1; KR980010523A; DE19732683B4; JPH1078584A; JP3934214B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Mehrbereichs-Flüssigkristallzelle und insbesondere ein Herstellungsverfahren für eine Mehrbereichs- Flüssigkristallzelle, bei der der Direktor des Flüssigkristalls mit Hilfe einer mit linear polarisiertem Licht bestrahlten Ausrichtungsschicht ausgerichtet wird.

Flüssigkristallanzeigen (LCDs, Liquid Crystal Displays) weisen im allgemeinen zwei transparente Substrate auf, zwischen denen Flüssigkristallmaterial eingespritzt ist. Das Flüssigkristallmaterial (LC-Material) weist typischerweise asymmetrische Moleküle auf, wobei die gemittelte Richtung der jeweiligen langen Achse der Moleküle als Direktor des LC- Materials bezeichnet wird. Der Direktor des Flüssigkristalls ist durch die azimutale Haftenergie der Flüssigkristallmoleküle an dem Substrat bestimmt und teilweise durch die Achsen der energetisch günstigsten Ausrichtung charakterisiert, die der geringsten Oberflächenenergie des Flüssigkristalls entspricht. Ein zusätzlicher Parameter, der den Direktor charakterisiert, ist der Kippwinkel zwischen dem Direktor und der Ebene der Substrat fläche.

Um eine gleichmäßige Helligkeit und ein hohes Kontrastverhältnis der LCD zu erreichen, müssen die Flüssigkristallmoleküle geeignet, d. h. gleichmäßig, ausgerichtet sein, nachdem sie zwischen die Substrate der Anzeige eingespritzt sind.

Die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle wird mit Hilfe einer Ausrichtungsschicht auf der Oberfläche des Substrats erzielt. Es ist bevorzugt, daß die Ausrichtungsschicht eine Mehrzahl von Bereichen mit unterschiedlichen Ausrichtungen aufweist. Falls eine Mehrzahl von Zweierbereichen, d. h. zwei Bereichen mit unterschiedlichen Ausrichtungen, auf der Oberfläche der Ausrichtungsschicht ausgebildet sind, kann ein unverändertes Bild in einem großen Bereich des Betrachtungswinkels erzielt werden. Sowohl der Wert des Kippwinkels des Direktor, als auch die Richtung des Direktors (d. h. die Richtung der energetisch günstigsten Ausrichtung) sind für den Betrieb von Flüssigkristallvorrichtungen mit Zweierbereichen wie auch für Flüssigkristallvorrichtungen mit Mehrbereichsstrukturen wichtig.

Die Ausrichtungsschicht wird typischerweise durch Aufbringen eines speziell behandelten Polymers auf die Oberfläche der Substrate der Anzeige hergestellt. Gemäß eines herkömmlichen Verfahrens wird eine homogene Ausrichtung mit Hilfe eines auf dem Polymer durchgeführten Reibverfahrens erzielt, bei dem in der Polymerschicht mechanisch Mikrorillen erzeugt werden, mit Hilfe derer die Ausrichtung erfolgt. Somit werden die Flüssigkristallmoleküle homogen, d. h. gleichmäßig, aufgrund der zwischenmolekularen Wechselwirkung zwischen dem Polymer der Ausrichtungsschicht und den Flüssigkristallmolekülen ausgerichtet.

Bei dem oben beschriebenen Reibverfahren werden jedoch in den Mikrorillen Defekte gebildet, die zur Streuung von Licht und zu statistischen Phasenveränderungen des Lichtes führen. Ferner werden Staub und elektrostatische Aufladungen auf der Ausrichtungsschicht erzeugt, so daß das Substrat beschädigt werden kann und die Produktausbeute verringert ist.

Die Ausrichtung eines Flüssigkristalls durch Bestrahlen eines lichtempfindlichen Polymers mit polarisiertem ultravioletten (UV) Licht ist als Alternative zu dem Reibverfahren vorgeschlagen worden (M. Schadt et al., Jpn. J. Appl. Phys., 31 (1992), S. 2155; T. Marusii und Yu. Reznikov et al., Mol. Master., 39 (1993), S. 161). Die Fähigkeit dieser lichtempfindlichen Materialien, Festkörpermoleküle auszurichten, ist durch ihre lichtinduzierten anisotropen Eigenschaften bestimmt. Bei der Erfindung wird das Fotoausrichtungsverfahren verwendet, um eine Anordnung von Bereichen zu erzielen, in denen die Achsen der energetisch günstigsten Ausrichtung in zwei möglichen, zueinander orthogonalen Richtungen liegen können.

Materialien auf der Grundlage von Polyvinylcinnamat, Polysiloxan und Polyamid sind die gängigsten Materialien für Fotoausrichtungsschichten für Flüssigkristallanzeigen. Die Richtungen der Achsen der energetisch günstigsten Ausrichtung in der Fläche des Ausrichtungsmaterials sind, wie oben beschrieben, gewöhnlich senkrecht zur Polarisationsrichtung des UV-Lichtes.

Solche herkömmlichen Fotoausrichtungsverfahren weisen gegenüber den herkömmlichen Reibverfahren gewisse Vorteile auf. Insbesondere werden keine elektrostatischen Aufladungen und kein Staub auf der Oberfläche der Ausrichtungsschicht, wie bei dem Reibverfahren, erzeugt. Ferner ist es durch geeignete Belichtung des lichtempfindlichen Polymers möglich, die Richtung der Achse der energetisch günstigsten Ausrichtung auf der Oberfläche der Ausrichtungsschicht und den Wert der azimutalen Haftenergie zu steuern. Ferner kann eine vorbestimmte Direktorverteilung in einer Flüssigkristallzelle erzeugt werden.

Fotoausrichtungsverfahren können ebenfalls verwendet werden, um eine Mehrzahl von zweierbereichen oder Mehrbereichsstrukturen herzustellen. Bei einem solchen Verfahren (M. Schadt et al., Jpn. J. Appl. Phys., 31 (1992), S. 2155; T. Marusii und Yu. Reznikov et al., Mol. Master., 39 (1993), S. 161) wird ein erstes lichtempfindliches Substrat zuerst in einer Richtung gerieben, und danach wird das Substrat durch eine Maske hindurch mit polarisiertem Licht bestrahlt, um die Achse der energetisch günstigsten Ausrichtung so einzustellen, daß sie im rechten Winkel zur Reiberichtung verläuft. Wenn die Flüssigkristallzelle zusammengebaut wird und Flüssigkristallmoleküle zwischen das erste Substrat und das zweite, mit dem Polymer beschichtete Substrat eingespritzt wird, das in die gleiche Richtung wie das lichtempfindliche Material gerieben wurde, werden die Flüssigkristallmoleküle mit einer Verdrehung von 90° in den den transparenten Bereichen der Maske entsprechenden Bereichen ausgerichtet. Anstatt einer Maske kann ein bilderzeugendes optisches System in der Ebene des Substrates verwendet werden. Der Hauptnachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß ein Verfahrensschritt erforderlich ist, in dem die Ausrichtungsschicht gerieben wird, was zur Bildung von Staub und elektrostatischen Aufladungen als auch zur Bildung von fehlerhaften Mikrorillen auf der Oberfläche der Ausrichtungsschicht führt.

Gemäß eines anderen Verfahrens (P. Shenon et al. (Nature, 368 (1994), S. 532) wird anstatt des Reibens der Oberfläche der Fotoausrichtungsschicht die Oberfläche mit polarisiertem Licht belichtet, um eine anfängliche Ausrichtung zu erzielen. Bei diesem Verfahren treten die oben genannten Nachteile nicht auf, es weist jedoch andere Nachteile auf. Für dieses Verfahren sind nämlich zwei Belichtungsschritte erforderlich, in denen Licht mit zueinander orthogonalen Polarisationsrichtungen eingestrahlt wird. Aus diesem Grund ist ein Umbau der für dieses Verfahren verwendeten Belichtungsvorrichtung erforderlich.

Durch die Erfindung wird ein einfaches Verfahren zum Erzeugen von Zweierbereichsstrukturen in einer Flüssigkristallzelle bereitgestellt, welches Verfahren die Nachteile der herkömmlichen Verfahren vermeidet. Ferner werden durch die Erfindung Zweierbereichsstrukturen in einer Ausrichtungsschicht mit einem Fotoausrichtungsverfahren erzeugt, ohne daß die bei dem Verfahren verwendete Belichtungsvorrichtung umgebaut werden muß.

Es hat sich gezeigt, daß die in Fotoausrichtungsverfahren erzielte anfängliche Achse der energetisch günstigsten Ausrichtung von gewissen Polymeren sich scharf um 90° ändert, wenn die pro Flächeneinheit absorbierte Energie des linear polarisierten eingestrahlten Lichtes einen gewissen Schwellenwert übersteigt.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern der Ausrichtung bereitgestellt, welches Verfahren folgende Schritte aufweist: Beschichten eines Substrats mit einer Ausrichtungsschicht aus einem lichtempfindlichen Material; Bestrahlen der Ausrichtungsschicht mit linear polarisiertem Licht, so daß in der Ausrichtungsschicht pro Flächeneinheit eine erste Energie absorbiert wird und dadurch eine erste Ausrichtung erzielt wird; Bestrahlen der Ausrichtungsschicht mit linear polarisiertem Licht, so daß in der Ausrichtungsschicht pro Flächeneinheit eine zweite Energie absorbiert wird und dadurch eine zweite Ausrichtung erzielt wird, wobei die zweite Ausrichtung zur ersten Ausrichtung senkrecht ist.

Ferner weist ein Herstellungsverfahren für eine Mehrbereichsflüssigkristallzelle unter Verwendung eines Substrats, bei dem die Ausrichtung gemäß dem oben beschriebenen Verfahren gesteuert wird, folgende Schritte auf: Beschichten eines ersten Substrats mit einer ersten Ausrichtungsschicht, und Beschichten eines zweiten Substrats mit einer zweiten Ausrichtungsschicht; Bestrahlen der ersten Ausrichtungsschicht und der zweiten Ausrichtungsschicht mit linear polarisiertem Licht, um unterschiedliche Ausrichtungen zu erzeugen, abhängig von der in dem jeweiligen Bereich absorbierten Energie pro Flächeneinheit; Zusammenbauen der Zelle aus den beiden Substraten, wobei die Ausrichtungsschichten einander gegenüberliegend angeordnet werden; und Einspritzen von Flüssigkristallmaterial zwischen das erste Substrat und das zweite Substrat. Die in dem jeweiligen Bereich absorbierte Lichtenergie pro Flächeneinheit kann durch Veränderung der Bestrahlungsintensität oder Veränderung der Bestrahlungsdauer gesteuert werden.

Gemäß eines anderen Gesichtspunktes der Erfindung weisen die lichtempfindlichen Materialien für die Ausrichtungsschicht Polymere auf, die aus den Fig. 1 bis 4 ersichtlich sind.

Die Zeichnung, aus der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich sind, dient zusammen mit der folgenden Beschreibung zur näheren Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die chemische Struktur des bei dieser Erfindung verwendeten Fotoausrichtungsmaterials PSCN-1;

Fig. 2 die chemische Struktur des bei dieser Erfindung verwendeten Fotoausrichtungsmaterials PSCN-2;

Fig. 3 die chemische Struktur des bei dieser Erfindung verwendeten Fotoausrichtungsmaterials PSCN-3;

Fig. 4 die chemische Struktur des bei dieser Erfindung verwendeten Fotoausrichtungsmaterials PSCN-4;

Fig. 5 eine Vorrichtung zum erfindungsgemäßen Steuern der Ausrichtung;

Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht der Vorrichtung aus Fig. 5;

Fig. 7 einen Schnitt, aus der eine erfindungsgemäße Zweierbereichs-TN-Struktur (TN: Twisted Nematic, verdreht nematisch) ersichtlich ist; und

Fig. 8 einen Graph, aus dem die Abhängigkeit der Ausrichtung von der absorbierten Lichtenergie pro Flächeneinheit ersichtlich ist.

Es hat sich gezeigt, daß sich bei gewissen Materialien die Achse der Ausrichtung in Abhängigkeit von der Intensität des eingestrahlten Lichtes und/oder der Belichtungsdauer ändert, d. h. die Ausrichtung ist abhängig von der in der Ausrichtungsschicht absorbierten Lichtenergie pro Flächeneinheit. Aus Fig. 8 ist z. B. die Abhängigkeit der Ausrichtung, die durch den Winkel Φ zwischen dem Direktor und der Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtes gegeben ist, und der in der Ausrichtungsschicht aus einem Material, wie z. B. PSCN-1, pro Flächeneinheit absorbierten Lichtenergie ersichtlich. Anfänglich sind die Moleküle statistisch verteilt. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, ist dann nach einer kurzen Belichtungsdauer bei einer absorbierten Lichtenergie pro Flächeneinheit, die unter einem bestimmten Bereich W liegt, der Winkel Φ im wesentlichen Null. Im Bereich W jedoch ist der Winkel Φ instabil und von 0 und 90° verschieden. Deshalb kann die Richtung der Ausrichtungsachse gemäß der pro Flächeneinheit absorbierten Lichtenergie D variieren. Es gilt die Beziehung D = I_exp × t_exp, wobei I_exp die Intensität des einfallenden Lichtes ist und t_exp die Belichtungsdauer ist. Zum Beispiel kann die Richtung der Ausrichtung eines normalen Flüssigkristallmoleküls, das in Kontakt mit einer Ausrichtungsschicht aus einem Material, wie z. B. PSCN-1, steht, sich um 90° ändern, wenn die pro Flächeneinheit absorbierte Lichtenergie des einfallenden Lichtes einen bestimmten Wert übersteigt.

Insbesondere führt die Bestrahlung von PSCN-1 (s. Fig. 1) mit ungefiltertem polarisierten Licht von einer Quecksilberdampflampe (Hg-Lampe) mit einer Intensität von I_exp = 2 mW/cm² bei einer Wellenlänge von 250 nm für eine Belichtungszeit t_exp = 5 min zu einer Energie pro Flächeneinheit von D = 0,6 J/cm², was zu einer Ausrichtung der Achse e der energetisch günstigsten Ausrichtung parallel zur Polarisationsrichtung E_exp des Lichtes führt. Im Gegensatz dazu ist die Ausrichtung für Belichtungsdauern t_exp = t_thr < 10 min (D_thr = 1,2 J/cm²) orthogonal zu E_exp. In dem Zwischenbereich wurde keine stabile Ausrichtung gefunden.

Anstatt einer Belichtung für die Dauer t_exp, ist es möglich, um den gleichen Effekt zu erreichen, die Intensität des Lichtes I_exp zu verändern. Dementsprechend kann z. B. PSCN-1 eine lichtinduzierte Achse e der energetisch günstigsten Ausrichtung parallel zu E_exp nach einer Belichtungsdauer t_exp = 5 min bei einer Intensität I_exp = 2 mW/cm² aufweisen. Eine Richtung orthogonal zur Polarisationsrichtung kann jedoch bei gleicher Belichtungsdauer t_exp = 5 min mit einer Intensität von I_exp = 4 mW/cm² erzielt werden.

Ferner kann die für die Richtungsänderung erforderliche Belichtungsdauer effektiv durch Dotieren des Materials PSCN-1 gesteuert werden, das nur eine Achse e der energetisch günstigsten Ausrichtung aufweist. Ferner ist nur eine geringere Belichtungsintensität erforderlich, wenn PSCN-1 mit 10 Gewichts-% des Fotoausrichtungsmittels PSCN-2 (Fig. 2) dotiert ist. Somit kann mit der halben Schwellenenergie pro Flächeneinheit D_thr eine stabile Achse e der energetisch günstigsten Ausrichtung senkrecht zu E_exp erzielt werden, wie oben beschrieben. Somit kann die oben beschriebene Mischung aus PSCN-1 und PSCN-2 für 5 Minuten mit einer Intensität von 1 mW/cm² belichtet werden, um eine Ausrichtung parallel zur Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtes einzustellen, und für 10 Minuten mit einer Intensität von 1 mW/cm² belichtet werden, um eine Ausrichtung senkrecht zur Polarisationsrichtung des Einfallen des Lichtes einzustellen.

Der gleiche Effekt wurde für andere Fotoausrichtungsmaterialien, wie PSCN-3 und PSCN-4 gefunden, deren jeweilige chemische Struktur aus Fig. 3 bzw. aus Fig. 4 ersichtlich ist.

Erfindungsgemäß können somit diese sowie andere Materialien verwendet werden, um die Richtung der Achse e der energetisch günstigsten Ausrichtung auf einer Oberfläche einer Ausrichtungsschicht durch Veränderung der eingestrahlten Lichtenergie pro Flächeneinheit zu steuern, um eine Zweierbereichsstruktur in einer Flüssigkristallzelle zu erzielen. Ferner können Mehrbereichs-LCDs mit einem großen Betrachtungswinkelbereich hergestellt werden, wobei die Gesamtzahl der für das Herstellungsverfahren erforderlichen Fotomasken verringert ist, und bei welchem Verfahren das verwendete optische System bzw. die verwendete Belichtungsvorrichtung während der Herstellung der Bereiche nicht umgebaut werden muß. Ferner kann die Erfindung verwendet werden, um hochauflösende optische Informationsspeicherzellen herzustellen, bei denen die Information in Form der Ausrichtung der Achse e der energetisch günstigsten Ausrichtung kodiert ist.

Aus Fig. 5 ist schematisch eine Vorrichtung zum erfindungsgemäßen Steuern der Ausrichtung einer Ausrichtungsschicht ersichtlich. Ein Substrat 60 ist mit einem lichtempfindlichen Material 50 beschichtet, das bevorzugt eine Richtung der Achse e der energetisch günstigsten Ausrichtungen für die Flüssigkristallmoleküle aufweist, die abhängig von der absorbierten Lichtenergie D pro Flächeneinheit von polarisiertem eingestrahlten UV-Licht drehbar ist. Das lichtempfindliche Material 50 wird mit von einer Quecksilberdampflampe 10 kommendem und durch eine Linse 20, einen Polarisator 30 und eine Fotomaske 40, die nah an dem Substrat 60 angeordnet ist, hindurchtretenden Licht bestrahlt.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, weist die Fotomaske 40 erste Bereiche mit einer ersten Lichtdurchlässigkeit T₁ und zweite Bereiche mit einer zweiten Lichtdurchlässigkeit T₂ auf. Die durch die ersten Bereiche der Fotomaske 40 während der Belichtungsdauer transmittierte Energie pro Flächeneinheit ist bevorzugt geringer als die Schwellenenergie pro Flächeneinheit D_thr (Schwellenlichtenergie pro Flächeneinheit, oberhalb derer die Ausrichtung senkrecht zu E_exp ist), aber ausreichend, um eine erste Ausrichtung parallel zu E_exp in den den ersten Bereichen der Fotomaske entsprechenden ersten Bereichen der lichtempfindlichen Schicht 50 zu erzielen. Die durch die zweiten Bereiche der Fotomaske 40 während der Belichtungsdauer transmittierte Energie pro Flächeneinheit ist bevorzugt größer als die Schwellenenergie pro Flächeneinheit D_thr, so daß eine zweite Ausrichtung senkrecht zu E_exp in den den zweiten Bereichen der Fotomaske entsprechenden zweiten Bereichen der lichtempfindlichen Schicht 50 erzielt wird. Daher weisen die ersten Bereiche der Schicht 50 eine Achse e der energetisch günstigsten Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf, die parallel zu E_exp ist, und die zweiten Bereiche weisen eine Achse e der energetisch günstigsten Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf, die senkrecht zu E_exp ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden der erste Bereich der lichtempfindlichen Schicht 50 und der zweite Bereich der lichtempfindlichen Schicht 50 durch derartiges Steuern der Belichtungsdauer hergestellt, daß die zum Herstellen zueinander orthogonaler Achsen der energetisch günstigsten Ausrichtung erforderlichen Voraussetzungen erreicht werden. Das bedeutet, daß das Substrat durch eine Fotomaske mit im wesentlichen lichtundurchlässigen Bereichen und mit im wesentlichen lichtdurchlässigen Bereichen hindurch belichtet wird. In einem ersten Verfahrensschritt wird die gesamte lichtempfindliche Schicht 50 ohne Maske so lange belichtet, bis die erste Ausrichtung E_exp aus gebildet ist. Dann werden in einem zweiten Verfahrens schritt unter Verwendung einer Maske nur die den lichtdurchlässigen Bereichen der Maske entsprechenden Bereiche der lichtempfindlichen Schicht 50 so lange belichtet, bis in diesen Bereichen die zweite Ausrichtung E_per eingestellt wurde, die senkrecht zur ersten Ausrichtung E_exp ist. Daher weisen die Bereiche der lichtempfindlichen Schicht 50, die während des zweiten Verfahrensschrittes nicht belichtet wurden, die erste Ausrichtung parallel zu E_exp auf, wohingegen Bereiche, die während des zweiten Verfahrensschrittes durch die lichtdurchlässigen Bereiche der Maske hindurch belichtet wurden, die zweite Ausrichtung E_per senkrecht zu E_exp aufweisen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch für die Speicherung von Informationen in einer Flüssigkristallzelle verwendet werden, bei der optische Informationen als binärer Code durch die Erzeugung von Pixeln mit Flüssigkristallmolekülen gespeichert werden, die senkrecht zueinander ausgerichtet sind.

Erfindungsgemäß kann eine Zweibereichs-Flüssigkristallzelle mit einem großen Betrachtungswinkelbereich erzielt werden. Aus Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Zweibereichs-TN-Struktur ersichtlich. Jeder Bereich der Zweibereichs-TN-Struktur trägt zu einem Teilbereich des Gesamtbetrachtungswinkelbereichs bei, so daß ein unverändertes Bild in einem großen Bereich des Betrachtungswinkels erzielbar ist.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele beschrieben. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Abänderungen möglich. Zum Beispiel kann als Abänderung des vorgeschlagenen Verfahrens ein Lichtstrahl, der in einem Scan- Verfahren rasterweise über die Ausrichtungsschicht geführt wird, anstatt einer Bestrahlung durch eine Fotomaske hindurch verwendet werden. In diesem Fall kann die Intensität des Strahls variiert werden, um eine geeignete Energie pro Flächeneinheit auf entsprechende Bereiche der lichtempfindlichen Schicht einzustrahlen.

Beispiel 1

Es wurde eine Lösung aus dem Polymermaterial PSCN-1 in einer 1 : 1-Mischung aus 1,2-Dichlorethan und Chlorbenzol hergestellt. Die Konzentration des Polymers betrug 10 g/l. Dann wurde eine Polymerschicht in einem Aufschleuderverfahren (spin-coating) mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 2500 Umdrehungen/Minute auf ein Substrat aufgebracht. Das mit der Polymerschicht beschichtete Substrat wurde nach dem Zentrifugieren bei einer Temperatur von 200°C für 2 Stunden ausgeheizt.

Das Substrat wurde dann in dem aus Fig. 5 ersichtlichen Aufbau angeordnet. Die Quecksilberdampflampe 10 diente als Lichtquelle für das UV-Licht, und die Gesamtleistung des UV-Lichtes in der Ebene der Fotomaske betrug 2 mW bei einer Wellenlänge von 250 nm. Ferner wurde eine Fotomaske mit einem Zweierbereichsmuster mit "lichtdurchlässigen" Bereichen und mit "halblichtdurchlässigen" Bereichen angeordnet. Die quadratischen Pixel der Maske wiesen eine Größe 4 mm × 4 mm auf. Die belichtete Fläche der Fotomaske betrug 2 cm × 3 cm. Die Lichtdurchlässigkeit der "lichtdurchlässigen" Bereiche betrug 85%, wohingegen die Lichtdurchlässigkeit der "halblichtdurchlässigen" Bereiche 30% betrug. Das Substrat wurde für 10 Minuten belichtet.

Nach dem Belichten und Trocknen des Substrates wurde die Flüssigkristallzelle unter Verwendung einer herkömmlichen Sandwich-Technik derart zusammengesetzt, daß sie einen Spalt von 50 µm aufwies. Die Zelle wurde bei Raumtemperatur mit Flüssigkristallmaterial ZLI 4801-000 gefüllt, und die Ausrichtung wurde mit einem Polarisationsmikroskop gemessen. Es wurde festgestellt, daß die Ausrichtung in den den "lichtdurchlässigen" Bereichen der Fotomaske entsprechenden Bereichen der Polymerschicht senkrecht zu der Ausrichtung in den den "halblichtdurchlässigen" Bereichen der Fotomaske entsprechenden Bereichen der Polymerschicht war.

Beispiel 2

Das Verfahren gemäß dem 2. Beispiel entspricht dem des 1. Beispiel abgesehen davon, daß die lichtempfindlichen Materialien 20% PSCN-2 und 80% PSCN-1 aufwiesen. Die Substrate wurden für 5 min belichtet, und es wurde das gleiche Ergebnis wie im ersten Beispiel erzielt.

Beispiel 3

Das Verfahren gemäß dem 3. Beispiel entspricht dem des 1. Beispiels abgesehen davon, daß PSCN-3 als lichtempfindliches Material verwendet wurde. Die Zelle wurde bei einer höheren Temperatur von 100°C mit Flüssigkristallmaterial ZLI 4801-000 gefüllt, wobei der Flüssigkristall in seiner isotropen Phase eingespritzt wurde. Die Substrate wurden für 16 min belichtet, und es wurde das gleiche Ergebnis wie im 1. Beispiel erzielt.

Beispiel 4

Das Verfahren gemäß dem 4. Beispiel entspricht dem des 1. Beispiels, abgesehen davon, daß die Zelle bei einer höheren Temperatur von 100°C mit Flüssigkristall ZIL 4801-000 gefüllt wurde, wobei der Flüssigkristall in seiner isotropen Phase eingespritzt wurde. Die Substrate wurden für 20 min belichtet, und es wurde das gleiche Ergebnis wie im 1. Beispiel erzielt.

Beispiel 5

Die Substrate wurden zuerst wie im 1. Beispiel vorbereitet. Zuerst wurden die gesamten Substrate ohne Fotomaske für 5 min belichtet. Dann wurden die Substrate durch eine Fotomaske mit einer Zweierbereichsstruktur für 10 Minuten belichtet. Die Fotomaske wies eine Pixel-Struktur mit einander abwechselnden im wesentlichen lichtundurchlässigen und im wesentlichen lichtdurchlässigen Bereichen auf, wobei jedes quadratische Pixel eine Fläche von 4 mm × 4 mm aufwies, und der gesamte belichtete Bereich der Fotomaske 2 cm × 2 cm aufwies. Die Lichtdurchlässigkeit der im wesentlichen lichtdurchlässigen Bereiche betrug 98%, und die Lichtdurchlässigkeit der im wesentlichen lichtundurchlässigen Bereiche betrug 1%. Dann wurde die Fotomaske entfernt, und die Flüssigkristallzelle wurde zusammengesetzt und mit Flüssigkristallmaterial ZLI 4801-000, wie im 1. Beispiel beschrieben, gefüllt. Es wurde das gleiche Ergebnis wie im ersten Beispiel erzielt.

Beispiel 6

Zwei Substrate wurden nacheinander mit einer durchsichtigen Elektrodenschicht beschichtet, und Fotoausrichtungsmaterial wurde, wie im 1. Beispiel beschrieben, vorbereitet. Die Substrate wurden durch eine Fotomaske mit einem Schachbrettmuster von "halblichtdurchlässigen" (T = 30%) und "lichtdurchlässigen" ( T = 85%) quadratischen Bereichen hindurch belichtet, wobei die Größe der Bereiche 3 mm × 3 mm betrug. Das Substrat wurde für 15 Minuten belichtet. Die Flüssigkristallzelle wurde derart zusammengesetzt, daß sie einen Spalt von 5 µm sowie eine TN-Struktur aufwies. Die Zelle wurde bei einer höheren Temperatur von 100°C mit Flüssigkristall ZIL 4801-000 gefüllt wurde, wobei der Flüssigkristall in seiner isotropen Phase eingespritzt wurde. Es wurde das gleiche Ergebnis wie im 1. Beispiel erzielt.

Claims

1. Herstellungsverfahren für ein Flüssigkristallzellenpaneel mit unterschiedlichen anfänglichen Flüssigkristallausrichtungen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Bereitstellen eines Paneels mit einem Substrat (60), das mit einer lichtempfindlichen Ausrichtungsschicht (50) beschichtet ist, die Material aufweist, deren Fotoausrichtung durch die in dem Material pro Flächeneinheit absorbierten Lichtenergie von eingestrahltem linear polarisierten Licht steuerbar ist;
Bestrahlen erster Bereiche der lichtempfindlichen Ausrichtungsschicht (50) mit linear polarisiertem Licht, so daß eine erste Lichtenergie pro Flächeneinheit von der Ausrichtungsschicht (50) absorbiert wird, so daß in den ersten Bereichen eine erste Ausrichtung erzielt wird; und
Bestrahlen zweiter Bereiche der lichtempfindlichen Ausrichtungsschicht (50) mit linear polarisiertem Licht, so daß eine zweite Lichtenergie pro Flächeneinheit absorbiert wird, wobei die zweite Lichtenergie pro Flächeneinheit von der ersten Lichtenergie pro Flächeneinheit verschieden ist, so daß eine zweite Ausrichtung in den zweiten Bereichen der lichtempfindlichen Ausrichtungsschicht (50) erzielt wird, die von der Ausrichtung in den ersten Bereichen der lichtempfindlichen Ausrichtungsschicht (50) verschieden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei
in dem Schritt des Bestrahlens der ersten Bereiche der Ausrichtungsschicht (50) bestrahlt werden, die ersten Bereiche der Ausrichtungsschicht (50) mit linear polarisiertem Licht für eine erste Bestrahlungsdauer bestrahlt werden; und
in dem Schritt des Bestrahlens der zweiten Bereiche der Ausrichtungsschicht (50) die zweiten Bereiche der Ausrichtungsschicht (50) mit linear polarisiertem Licht für eine zweite Bestrahlungsdauer bestrahlt werden, die von der ersten Bestrahlungsdauer verschieden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei
in dem Schritt des Bestrahlens der ersten Ausrichtungsschicht (50) mit linear polarisiertem Licht die ersten Bereiche der Ausrichtungsschicht (50) mit linear polarisiertem Licht mit einer ersten Intensität für eine vorbestimmte Dauer bestrahlt werden; und
in dem Schritt des Bestrahlens der zweiten Bereiche der Ausrichtungsschicht (50) mit linear polarisiertem Licht die zweiten Bereiche der Ausrichtungsschicht (50) mit linear polarisiertem Licht für die gleiche Bestrahlungsdauer wie im vorangegangenen Schritt mit einer zweiten Intensität bestrahlt werden, die von der ersten Intensität verschieden ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Schritte des Bestrahlens der erste Bereiche der Ausrichtungsschicht (50) und der zweiten Bereich der Ausrichtungsschicht (50) gleichzeitig durchgeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4 mit folgenden Schritten:
Anordnen einer Fotomaske (40) mit ersten Bereichen mit einer ersten Lichtdurchlässigkeit, die auf die ersten Bereiche der Ausrichtungsschicht (50) ausgerichtet sind und mit zweiten Bereichen mit einer zweiten Lichtdurchlässigkeit, die auf die zweiten Bereiche der Ausrichtungsschicht (50) ausgerichtet sind, über dem Substrat (60), wobei die erste Lichtdurchlässigkeit von der zweiten Lichtdurchlässigkeit verschieden ist; und
Bestrahlen der Ausrichtungsschicht (50) mit linear polarisiertem Licht durch die Fotomaske (40) hindurch, so daß das Licht auf die ersten Bereiche der Ausrichtungsschicht (50) mit der ersten Intensität fällt und das Licht auf die zweiten Bereiche der Ausrichtungsschicht (50) mit der zweiten Intensität fällt.

6. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Bestrahlungsschritte folgende Schritte aufweisen:
Bestrahlen der ersten Bereiche der Ausrichtungsschicht (50) und der zweiten Bereiche der Ausrichtungsschicht (50) mit linear polarisiertem Licht für eine erste Bestrahlungsdauer;
und
Bestrahlen der zweiten Bereiche der Ausrichtungsschicht (50) mit linear polarisiertem Licht für eine dritte Bestrahlungsdauer die im wesentlichen gleich der Differenz zwischen der zweiten Bestrahlungsdauer und der ersten Bestrahlungsdauer ist,
wobei zwischen den Bestrahlungsschritten eine Fotomaske (40) mit ersten Bereichen mit einer ersten Lichtdurchlässigkeit, die auf die ersten Bereiche der Ausrichtungsschicht (50) ausgerichtet sind, und mit zweiten Bereichen mit einer zweiten Lichtdurchlässigkeit, die auf die zweiten Bereiche der Ausrichtungsschicht (50) ausgerichtet sind, über der Ausrichtungsschicht (50) angeordnet wird, wobei die erste Lichtdurchlässigkeit von der zweiten Lichtdurchlässigkeit verschieden ist und die erste Lichtdurchlässigkeit im wesentlichen null und die zweite Lichtdurchlässigkeit im wesentlichen eins ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 mit folgenden Schritten:
Einstrahlen eines Lichtstrahls aus linear polarisiertem Licht auf einen der ersten Bereiche der lichtempfindlichen Ausrichtungsschicht (50), so daß eine ersten Lichtenergie pro Flächeneinheit absorbiert wird;
Einstrahlen des Lichtstrahls auf einen der zweiten Bereiche der lichtempfindlichen Ausrichtungsschicht (50), und Verändern des Lichtstrahls derart, daß eine zweite Lichtenergie pro Flächeneinheit absorbiert wird;
Wiederholen dieser Bestrahlungsschritte, so daß alle ersten Bereiche und alle zweiten Bereiche der Ausrichtungsschicht (50) nacheinander mit dem Strahl überstrichen werden.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das eingestrahlte linear polarisierte Licht ultraviolettes Licht ist.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erzielten Ausrichtungen des Flüssigkristalls in den beiden Bereichen senkrecht zueinander sind.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die lichtempfindliche Ausrichtungsschicht (50) Material aus folgender Gruppe aufweist:

11. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeige.

12. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Herstellung einer Flüssigkristallvorrichtung zum Speichern binärer Informationen in einer lichtempfindlichen Schicht (50).

13. Herstellungsverfahren für eine Mehrbereichs- Flüssigkristallzelle mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Paneels mit einem ersten Substrat (60), das mit einer ersten Ausrichtungsschicht (50) beschichtet ist;
Bereitstellen eines zweiten Paneels mit einem zweiten Substrat (60), das mit einer zweiten Ausrichtungsschicht (50) beschichtet ist;
Zusammensetzen des ersten, das erste Substrat (60) aufweisenden Paneels mit dem zweiten, das zweite Substrat (60) aufweisende Paneels derart, daß die erste Ausrichtungsschicht (50) und die zweite Ausrichtungsschicht (50) einander gegenüberliegend angeordnet werden; und
Einspritzen von Flüssigkristallmaterial zwischen das erste Substrat (60) und das zweite Substrat (60);
wobei wenigstens eines der Paneele mit den Substraten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt ist.