JP2735998B2 - 液晶表示素子と液晶配向処理方法及び液晶表示素子の製造方法 - Google Patents
液晶表示素子と液晶配向処理方法及び液晶表示素子の製造方法Info
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- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
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- G02F1/13378—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は液晶分子にプレチルトを
与えた液晶表示素子と液晶の配向処理方法ならびに液晶
表示素子の製造方法に関する。
与えた液晶表示素子と液晶の配向処理方法ならびに液晶
表示素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示ディスプレイ等に使用される液
晶表示装置いわゆる液晶セルは、液晶の特定な分子配列
を電界等の外部からの作用によって別の異なる分子配列
に状態変化させて、その間の光学的特性の変化を視覚的
な変化として表示に利用している。液晶分子をある特定
の配列状態にするために液晶をはさむガラス基板の表面
には配向処理を行うのが普通である。
晶表示装置いわゆる液晶セルは、液晶の特定な分子配列
を電界等の外部からの作用によって別の異なる分子配列
に状態変化させて、その間の光学的特性の変化を視覚的
な変化として表示に利用している。液晶分子をある特定
の配列状態にするために液晶をはさむガラス基板の表面
には配向処理を行うのが普通である。
【０００３】従来のツイストネマチック（ＴＮ）形液晶
セルなどでは、配向処理として、液晶を挟むガラス基板
を綿布のようなもので一方向に擦るいわゆるラビング法
が採用されている。
セルなどでは、配向処理として、液晶を挟むガラス基板
を綿布のようなもので一方向に擦るいわゆるラビング法
が採用されている。
【０００４】ラビングの方向は上下の基板間でラビング
方向が互いに直交するように行い、液晶セルがネガ表示
の場合にはセルを挟む平行ニコル配置の偏光板をその偏
光軸がどちらか一方のラビング方向と平行になるように
配置し、またポジ表示の場合には、直交ニコル配置の偏
光板をその偏光軸が基板のラビング方向と平行になるよ
うに配置する。
方向が互いに直交するように行い、液晶セルがネガ表示
の場合にはセルを挟む平行ニコル配置の偏光板をその偏
光軸がどちらか一方のラビング方向と平行になるように
配置し、またポジ表示の場合には、直交ニコル配置の偏
光板をその偏光軸が基板のラビング方向と平行になるよ
うに配置する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ラビングする際には、
摩擦による静電気が発生して配向膜に絶縁破壊が起きた
り、その部分の配向不良によって表示不良の原因となる
場合がある。また、アクティブ駆動方式を採用する液晶
セルで、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）などの駆動素子や
配線が表面に形成された基板をラビングする場合には、
ラビングによる静電気によって素子や配線が破壊される
という場合がある。
摩擦による静電気が発生して配向膜に絶縁破壊が起きた
り、その部分の配向不良によって表示不良の原因となる
場合がある。また、アクティブ駆動方式を採用する液晶
セルで、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）などの駆動素子や
配線が表面に形成された基板をラビングする場合には、
ラビングによる静電気によって素子や配線が破壊される
という場合がある。
【０００６】また、配向膜形成時やラビング時に微小な
ゴミが大量に発生し、そのゴミが静電気によって基板に
付着し、それが液晶セルのギャップ不良や黒点や白点と
いった表示不良の原因となる場合があることも別の問題
点である。
ゴミが大量に発生し、そのゴミが静電気によって基板に
付着し、それが液晶セルのギャップ不良や黒点や白点と
いった表示不良の原因となる場合があることも別の問題
点である。
【０００７】本願と同一出願人により平成４年９月４日
付で出願された先願の特願平４−２３６６５２号の明細
書には、上記のようなラビングに伴う問題点を解決する
ためにラビング処理が不要な液晶表示素子とその製造方
法について開示されている。
付で出願された先願の特願平４−２３６６５２号の明細
書には、上記のようなラビングに伴う問題点を解決する
ためにラビング処理が不要な液晶表示素子とその製造方
法について開示されている。
【０００８】この特願平４−２３６６５２号の明細書に
記載の発明の液晶表示素子の製造方法においては、２枚
の透明電極間で液晶分子が９０°ツイストしているＴＮ
−ＬＣＤを製作するには、カイラルネマチック液晶のカ
イラルピッチをｐとし、ガラス基板で挟持される方向の
液晶層の厚みをｄとしたときに、ｄ／ｐ＝０．２５を満
たすようなカイラルピッチｐの液晶を使用する。
記載の発明の液晶表示素子の製造方法においては、２枚
の透明電極間で液晶分子が９０°ツイストしているＴＮ
−ＬＣＤを製作するには、カイラルネマチック液晶のカ
イラルピッチをｐとし、ガラス基板で挟持される方向の
液晶層の厚みをｄとしたときに、ｄ／ｐ＝０．２５を満
たすようなカイラルピッチｐの液晶を使用する。
【０００９】なお、旋光性は９０度に限定されない。カ
イラルネマチック液晶のカイラルピッチをｐとし、前記
透明基板間の間隔をｄとしたときに、０．１５＜ｄ／ｐ
＜０．７５となるようにｐとｄの値を選択すればよいこ
とが開示されている。つまり、セルの所望のツイスト角
とセル厚ｄとによって規定されるカイラルピッチｐを持
った液晶を用いることにより、ラビング処理が不要な液
晶セルを得ることができることが示されている。
イラルネマチック液晶のカイラルピッチをｐとし、前記
透明基板間の間隔をｄとしたときに、０．１５＜ｄ／ｐ
＜０．７５となるようにｐとｄの値を選択すればよいこ
とが開示されている。つまり、セルの所望のツイスト角
とセル厚ｄとによって規定されるカイラルピッチｐを持
った液晶を用いることにより、ラビング処理が不要な液
晶セルを得ることができることが示されている。
【００１０】この先願の発明の方法によれば、液晶分子
がある特定の配向方向を持つ微小領域の集合であるマル
チドメインが形成され、それらの配向方向はあらゆる方
向にランダムに存在する。カイラルネマチック液晶は入
射光の偏光軸を全体として所定角度回転させる。この液
晶セルに一対の偏向子を用いればポジ表示を実現でき、
視角特性が均一な液晶表示装置が得られる。
がある特定の配向方向を持つ微小領域の集合であるマル
チドメインが形成され、それらの配向方向はあらゆる方
向にランダムに存在する。カイラルネマチック液晶は入
射光の偏光軸を全体として所定角度回転させる。この液
晶セルに一対の偏向子を用いればポジ表示を実現でき、
視角特性が均一な液晶表示装置が得られる。
【００１１】ところで、この先願の発明による液晶表示
素子では、画面全体で均一な特性を得るためには、基板
上のマルチドメインは、各ドメインにおいては液晶分子
が一定方向に揃い、しかもマルチドメイン全体としての
液晶分子配列方向はあらゆる方向成分が等確率で存在し
なければならない。
素子では、画面全体で均一な特性を得るためには、基板
上のマルチドメインは、各ドメインにおいては液晶分子
が一定方向に揃い、しかもマルチドメイン全体としての
液晶分子配列方向はあらゆる方向成分が等確率で存在し
なければならない。
【００１２】しかも、液晶表示装置においては、このよ
うなマルチドメインは表示画面を構成する画素の最小単
位すなわち、１ドットの領域単位で成立する必要があ
る。先願の特願平４−２３６６５２号の明細書で記載の
液晶表示素子においては、積極的な配向処理を行ってな
いために、マルチドメインの全体にこのような配向が完
全に保証されるものではなかった。
うなマルチドメインは表示画面を構成する画素の最小単
位すなわち、１ドットの領域単位で成立する必要があ
る。先願の特願平４−２３６６５２号の明細書で記載の
液晶表示素子においては、積極的な配向処理を行ってな
いために、マルチドメインの全体にこのような配向が完
全に保証されるものではなかった。
【００１３】さらに、本願と同一出願人により平成５年
６月２９日付で出願された特願平５−１５９６０６号の
明細書には、光偏光記憶膜を基板面に形成し、マルチド
メインの個々の微小領域となる領域に積極的配向処理を
施して各微小領域内の一定配向を保証し、しかも同時に
マルチドメイン全体としてのランダムな配向も実現する
発明が開示されている。
６月２９日付で出願された特願平５−１５９６０６号の
明細書には、光偏光記憶膜を基板面に形成し、マルチド
メインの個々の微小領域となる領域に積極的配向処理を
施して各微小領域内の一定配向を保証し、しかも同時に
マルチドメイン全体としてのランダムな配向も実現する
発明が開示されている。
【００１４】光偏光記憶膜を用いて液晶を配向させる方
法としてはこれまでに以下のようなものが発表されてい
る： （１）ジアゾアミン系染料をドープしたシリコンポリイ
ミドを用いたもの：Ｗａｙｎｅ Ｍ．Ｇｉｂｂｏｎｓ
他，ＮＡＴＵＲＥ Ｖｏｌ．３５１（１９９１）ｐ．４
９、（２）アゾ系染料をドープしたＰＶＡ（ポリビニル
アルコール）を用いたもの：飯村靖文他：第１８回液晶
討論会−日本化学会第６４秋期年会−，ｐ．３４，平成
４年９月１１日発行，社団法人日本化学会。もしくは、
Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３２（１９
９３）ｐｐ．Ｌ９３−Ｌ９６、（３）光重合フォトポリ
マーを用いたもの：Ｍａｒｔｉｎ Ｓｃｈａｄｔ他，Ｊ
ｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３１（１９９
２）ｐｐ．２１５５−２１６４。
法としてはこれまでに以下のようなものが発表されてい
る： （１）ジアゾアミン系染料をドープしたシリコンポリイ
ミドを用いたもの：Ｗａｙｎｅ Ｍ．Ｇｉｂｂｏｎｓ
他，ＮＡＴＵＲＥ Ｖｏｌ．３５１（１９９１）ｐ．４
９、（２）アゾ系染料をドープしたＰＶＡ（ポリビニル
アルコール）を用いたもの：飯村靖文他：第１８回液晶
討論会−日本化学会第６４秋期年会−，ｐ．３４，平成
４年９月１１日発行，社団法人日本化学会。もしくは、
Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３２（１９
９３）ｐｐ．Ｌ９３−Ｌ９６、（３）光重合フォトポリ
マーを用いたもの：Ｍａｒｔｉｎ Ｓｃｈａｄｔ他，Ｊ
ｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３１（１９９
２）ｐｐ．２１５５−２１６４。
【００１５】以上（１）〜（３）のいずれの発表におい
ても、また先願の特願平５−１５９６０６号の明細書に
開示のものにおいても、液晶分子へのプレチルト角は与
えられていなかった。
ても、また先願の特願平５−１５９６０６号の明細書に
開示のものにおいても、液晶分子へのプレチルト角は与
えられていなかった。
【００１６】プレチルト角は、セル内で液晶分子が透明
基板面に対してどの程度立って（傾斜）いるかを示す角
度であるが、プレチルト角がない液晶セルではセル中央
の液晶分子が分子の両端のいずれから立ち上がるかが決
まらず、場合によってはセルの場所によって液晶分子の
立ち上がり方向が異なり安定しない。
基板面に対してどの程度立って（傾斜）いるかを示す角
度であるが、プレチルト角がない液晶セルではセル中央
の液晶分子が分子の両端のいずれから立ち上がるかが決
まらず、場合によってはセルの場所によって液晶分子の
立ち上がり方向が異なり安定しない。
【００１７】このようなことが起きてしまうと、セル全
面に渡って一定方向に配向をさせた場合（通常の配向）
であれば領域により視角特性が異なってしまい、非常に
見にくいディスプレイになってしまう。
面に渡って一定方向に配向をさせた場合（通常の配向）
であれば領域により視角特性が異なってしまい、非常に
見にくいディスプレイになってしまう。
【００１８】また、先願の特願平５−１５９６０６号に
示したマルチドメイン配向させた場合にも同様な理由に
より分子の立ち上がり方向が規定できないために、仮に
完全にランダムなマルチドメインの配向が得られたとし
ても立ち上がり方向に偏りがあるとそのランダム性が保
証できなくなり視角特性が偏ってしまう。
示したマルチドメイン配向させた場合にも同様な理由に
より分子の立ち上がり方向が規定できないために、仮に
完全にランダムなマルチドメインの配向が得られたとし
ても立ち上がり方向に偏りがあるとそのランダム性が保
証できなくなり視角特性が偏ってしまう。
【００１９】本発明の目的は、視角依存性をもたらし、
表示不良や素子破壊といった製品不良の原因となるラビ
ング処理を不要とするとともに、先願の特願平４−２３
６６５２号と特願平５−１５９６０６号で開示されたマ
ルチドメイン構造の液晶セルあるいは光偏光記憶膜を用
いて積極的配向処理をする液晶表示素子においてプレチ
ルト角を与えてより安定で均一な視角特性を持った高表
示品質の液晶表示素子と配向処理方法ならびにその方法
を利用した液晶表示素子を提供することにある。
表示不良や素子破壊といった製品不良の原因となるラビ
ング処理を不要とするとともに、先願の特願平４−２３
６６５２号と特願平５−１５９６０６号で開示されたマ
ルチドメイン構造の液晶セルあるいは光偏光記憶膜を用
いて積極的配向処理をする液晶表示素子においてプレチ
ルト角を与えてより安定で均一な視角特性を持った高表
示品質の液晶表示素子と配向処理方法ならびにその方法
を利用した液晶表示素子を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示素
子は、少なくとも一方の透明基板に微視的に配向方向が
揃い、巨視的に配向が異なる積極的配向構造を有し、該
積極的配向構造が光偏光記憶膜を用いて形成されている
一対の透明基板と、前記一対の基板間に挟まれた液晶層
とを有し、前記基板の前記積極的配向処理を施した面が
前記液晶層の液晶分子にプレチルト角を与えるようにし
た。
子は、少なくとも一方の透明基板に微視的に配向方向が
揃い、巨視的に配向が異なる積極的配向構造を有し、該
積極的配向構造が光偏光記憶膜を用いて形成されている
一対の透明基板と、前記一対の基板間に挟まれた液晶層
とを有し、前記基板の前記積極的配向処理を施した面が
前記液晶層の液晶分子にプレチルト角を与えるようにし
た。
【００２１】さらに、本発明による液晶の配向処理方法
は、透明基板の表面に光偏光記憶特性を持つ配向膜を形
成する工程と、前記配向膜に液晶分子にプレチルト角を
与えるための傾斜構造を形成する工程と前記配向膜に対
して偏光を照射して配向制御する工程とを有する。
は、透明基板の表面に光偏光記憶特性を持つ配向膜を形
成する工程と、前記配向膜に液晶分子にプレチルト角を
与えるための傾斜構造を形成する工程と前記配向膜に対
して偏光を照射して配向制御する工程とを有する。
【００２２】さらに、本発明による液晶の配向処理方法
は、透明基板の表面に所与の偏光の偏光方向と関連した
方向に液晶分子が配向するような光偏光記憶特性を持つ
配向膜を形成する工程と、前記基板の鉛直軸に対して傾
いた方向から前記配向膜に対して前記偏光を照射して配
向制御をする工程とを有する。
は、透明基板の表面に所与の偏光の偏光方向と関連した
方向に液晶分子が配向するような光偏光記憶特性を持つ
配向膜を形成する工程と、前記基板の鉛直軸に対して傾
いた方向から前記配向膜に対して前記偏光を照射して配
向制御をする工程とを有する。
【００２３】さらに、本発明の液晶の配向処理方法は、
透明基板の表面に所与の偏光の偏光方向と関連した方向
に液晶分子が配向するような光偏光記憶特性を持つ配向
膜を形成する工程と、前記配向膜に対して多数の異なる
偏光方向を持った光を照射して配向制御をする工程とを
有する液晶の配向処理方法。
透明基板の表面に所与の偏光の偏光方向と関連した方向
に液晶分子が配向するような光偏光記憶特性を持つ配向
膜を形成する工程と、前記配向膜に対して多数の異なる
偏光方向を持った光を照射して配向制御をする工程とを
有する液晶の配向処理方法。
【００２４】また、本発明による液晶表示素子の製造方
法においては、上述のいずれかの配向処理方法を一対の
透明基板の少なくとも一方に施した後、前記一対の基板
間に液晶材料を注入し、液晶分子にプレチルト角を与え
ることを特徴とする。
法においては、上述のいずれかの配向処理方法を一対の
透明基板の少なくとも一方に施した後、前記一対の基板
間に液晶材料を注入し、液晶分子にプレチルト角を与え
ることを特徴とする。
【００２５】さらに、本発明の液晶表示素子において
は、上述のいずれかの配向処理方法を施した透明基板を
少なくとも一方に含む一対の透明基板と、前記一対の透
明基板間に挟まれてプレチルトを与えられた液晶層とを
有する。
は、上述のいずれかの配向処理方法を施した透明基板を
少なくとも一方に含む一対の透明基板と、前記一対の透
明基板間に挟まれてプレチルトを与えられた液晶層とを
有する。
【００２６】
【作用】光偏光記憶特性を持つ配向膜には液晶分子にプ
レチルト角を与える機能が形成されているために、液晶
分子は一定方向に立ち上がる。このため、視角特性が向
上する。
レチルト角を与える機能が形成されているために、液晶
分子は一定方向に立ち上がる。このため、視角特性が向
上する。
【００２７】
【実施例】プレチルト角を発生する実施例としては大ま
かに三つの方法をこれから説明する。
かに三つの方法をこれから説明する。
【００２８】まず第１の方法としては、光偏光記憶膜に
液晶分子を傾斜させるためのスロープ（傾斜）構造を物
理的に形成する方法である。この第１の方法を実施する
方法にはさらに色々な方法があることを示す。
液晶分子を傾斜させるためのスロープ（傾斜）構造を物
理的に形成する方法である。この第１の方法を実施する
方法にはさらに色々な方法があることを示す。
【００２９】第２の方法としては、光偏光記憶膜に偏光
を照射して配向処理をする際に偏光の照射方向を斜め方
向として光偏光記憶膜そのものにプレチルト角を与える
性質を持たせるものである。
を照射して配向処理をする際に偏光の照射方向を斜め方
向として光偏光記憶膜そのものにプレチルト角を与える
性質を持たせるものである。
【００３０】第３の方法としては、光偏光記憶膜に対し
て多数の異なる偏光方向を持った光、例えば自然光を照
射して光偏光記憶膜そのものにプレチルト角を与える性
質を持たせるものである。
て多数の異なる偏光方向を持った光、例えば自然光を照
射して光偏光記憶膜そのものにプレチルト角を与える性
質を持たせるものである。
【００３１】Ｉ．プレチルト角を発生する第１の方法：
図１は、透明ガラス基板１の表面の光偏光記憶膜２に形
成したスロープ３を持った微小凹構造４を示す斜視図と
断面図である。スロープ３は基板１の面あるいは光偏光
記憶膜２の面に対して所定角度傾斜している。界面の液
晶分子５の姿勢はこの微小凹部４で規制される。図１の
（Ａ）は長方形の形状を持つ凹構造であり、図１の
（Ｂ）は細長い楕円形状を持つ凹構造の例である。図１
の（Ｃ）は、同図の（Ａ），（Ｂ）の両方の場合おける
断面図である。
図１は、透明ガラス基板１の表面の光偏光記憶膜２に形
成したスロープ３を持った微小凹構造４を示す斜視図と
断面図である。スロープ３は基板１の面あるいは光偏光
記憶膜２の面に対して所定角度傾斜している。界面の液
晶分子５の姿勢はこの微小凹部４で規制される。図１の
（Ａ）は長方形の形状を持つ凹構造であり、図１の
（Ｂ）は細長い楕円形状を持つ凹構造の例である。図１
の（Ｃ）は、同図の（Ａ），（Ｂ）の両方の場合おける
断面図である。
【００３２】図１に示すような微小凹構造４を多数光偏
光記憶膜２に形成する。液晶分子５の基板面内の配向方
向は配向処理工程における光偏光記憶膜２に照射する偏
光の偏光方向で規定され、さらに微小凹構造４のスロー
プ３の角度により液晶分子５のプレチルト角θφが規定
される。微小凹構造４の横幅は液晶分子５の基板面内方
向の配向に対してある程度の自由度を持つ幅が必要であ
る。
光記憶膜２に形成する。液晶分子５の基板面内の配向方
向は配向処理工程における光偏光記憶膜２に照射する偏
光の偏光方向で規定され、さらに微小凹構造４のスロー
プ３の角度により液晶分子５のプレチルト角θφが規定
される。微小凹構造４の横幅は液晶分子５の基板面内方
向の配向に対してある程度の自由度を持つ幅が必要であ
る。
【００３３】微小凹構造４の代わりに、微小凸構造６を
光偏光記憶膜２に形成してもよい。図１の（Ｄ）は、微
小凸構造６の斜視図であり、図１の（Ｅ）は、その断面
図である。微小凸構造６はスロープ７を有し、スロープ
７の角度により液晶分子５のプレチルト角θφが規定さ
れることは微小凹部４の場合と同様である。
光偏光記憶膜２に形成してもよい。図１の（Ｄ）は、微
小凸構造６の斜視図であり、図１の（Ｅ）は、その断面
図である。微小凸構造６はスロープ７を有し、スロープ
７の角度により液晶分子５のプレチルト角θφが規定さ
れることは微小凹部４の場合と同様である。
【００３４】以上の図１の微小構造４あるいは６を光偏
光記憶膜２に形成する方法の実施例〜について以下
に説明する。 光偏光記憶膜にフォトレジストのような感光性を与
えてフォトリソグラフィー技術における光照射によりパ
ターニングできる様な性質を持たせる。光照射の強弱、
すなわち照射光強度を凹構造４の浅い所では弱く、逆に
深い所では強くすることによってスロープ３を形成す
る。
光記憶膜２に形成する方法の実施例〜について以下
に説明する。 光偏光記憶膜にフォトレジストのような感光性を与
えてフォトリソグラフィー技術における光照射によりパ
ターニングできる様な性質を持たせる。光照射の強弱、
すなわち照射光強度を凹構造４の浅い所では弱く、逆に
深い所では強くすることによってスロープ３を形成す
る。
【００３５】凸構造６でスロープ７を形成する場合には
その逆になる。スロープを形成した後に、先願の特願平
５−１５９６０６号に開示したように、微小領域間で偏
光方向の異なる偏光を光偏光記憶膜２に照射して基板面
内方向の配向処理を行う。
その逆になる。スロープを形成した後に、先願の特願平
５−１５９６０６号に開示したように、微小領域間で偏
光方向の異なる偏光を光偏光記憶膜２に照射して基板面
内方向の配向処理を行う。
【００３６】 光偏光記憶記憶膜２の上にさらにフォ
トレジスト（図示せず）を塗布し、所定の凹構造あるい
は凸構造パターンのパターニングをした後、光偏光記憶
膜２をエッチング処理して図１のスロープ構造を形成
し、その後で先願の特願平５−１５９６０６号に開示し
た上述の方法などにより所定の偏光を光偏光記憶膜２に
照射して基板面内方向の配向処理を行う。
トレジスト（図示せず）を塗布し、所定の凹構造あるい
は凸構造パターンのパターニングをした後、光偏光記憶
膜２をエッチング処理して図１のスロープ構造を形成
し、その後で先願の特願平５−１５９６０６号に開示し
た上述の方法などにより所定の偏光を光偏光記憶膜２に
照射して基板面内方向の配向処理を行う。
【００３７】 光偏光記憶膜を高エネルギ密度のビー
ム、例えば赤外線レーザで焼き切りながら図１のような
スロープ構造を形成し、その後で先願の特願平５−１５
９６０６号に開示した上述の方法などにより所定の偏光
を光偏光記憶膜２に照射して基板面内方向の配向処理を
行う。
ム、例えば赤外線レーザで焼き切りながら図１のような
スロープ構造を形成し、その後で先願の特願平５−１５
９６０６号に開示した上述の方法などにより所定の偏光
を光偏光記憶膜２に照射して基板面内方向の配向処理を
行う。
【００３８】 所定のスロープ構造の母型を彫ったマ
スター板（図示せず）を作製しておき、そのマスター板
を光偏光記憶膜２に押しつけて図１のスロープ構造を形
成し、その後で先願の特願平５−１５９６０６号に開示
した上述の方法などにより所定の偏光を光偏光記憶膜２
に照射して基板面内方向の配向処理を行う。
スター板（図示せず）を作製しておき、そのマスター板
を光偏光記憶膜２に押しつけて図１のスロープ構造を形
成し、その後で先願の特願平５−１５９６０６号に開示
した上述の方法などにより所定の偏光を光偏光記憶膜２
に照射して基板面内方向の配向処理を行う。
【００３９】以上のような方法で形成した多数のスロー
プ構造は図２および図３で示すような配置が考えられ
る。図２および図３はいずれも光偏光記憶膜２に形成し
た凹微小構造４によるスロープ構造を示す斜視図であ
る。もちろん、凸微小構造６によるスロープ構造でも基
本的に同じである。
プ構造は図２および図３で示すような配置が考えられ
る。図２および図３はいずれも光偏光記憶膜２に形成し
た凹微小構造４によるスロープ構造を示す斜視図であ
る。もちろん、凸微小構造６によるスロープ構造でも基
本的に同じである。
【００４０】図２は、スロープ構造６が一様に一方向に
揃って配置された例である。このような一様な配置の場
合は一般的な（マルチドメイン構造でない）液晶配向の
液晶セルにプレチルトを与える方法としても適用でき
る。
揃って配置された例である。このような一様な配置の場
合は一般的な（マルチドメイン構造でない）液晶配向の
液晶セルにプレチルトを与える方法としても適用でき
る。
【００４１】なお、図２の左右方向に隣接するスロープ
構造６間の間隔は図１（Ａ）のように実質的に無くして
連続的に並べてもよいし、またある程度の間隔を開けて
配置してもよい。
構造６間の間隔は図１（Ａ）のように実質的に無くして
連続的に並べてもよいし、またある程度の間隔を開けて
配置してもよい。
【００４２】図３は、スロープ構造６があらゆる方向に
等確率でランダムに配置されている場合である。図３の
例では、先願の特願平５−１５９６０６号に開示した積
極的配向処理をしたマルチドメイン構造の液晶セルにプ
レチルト角を与える方法として適用できる。
等確率でランダムに配置されている場合である。図３の
例では、先願の特願平５−１５９６０６号に開示した積
極的配向処理をしたマルチドメイン構造の液晶セルにプ
レチルト角を与える方法として適用できる。
【００４３】この場合、図３のような一つのスロープ構
造６で一つのドメインを作製してもよいし、あるいは一
つのドメインの中に図２のような多数の方向が揃ったス
ロープ構造を形成してもよい。
造６で一つのドメインを作製してもよいし、あるいは一
つのドメインの中に図２のような多数の方向が揃ったス
ロープ構造を形成してもよい。
【００４４】ＩＩ．プレチルト角を発生する第２の方
法：図４に示す方法は、図１〜図３に示したような光偏
光記憶膜２にスロープ構造を物理的に加工するのではな
く、偏光照射による配向処理工程において、偏光照射方
向を制御してプレチルト角を与えようとするものであ
る。
法：図４に示す方法は、図１〜図３に示したような光偏
光記憶膜２にスロープ構造を物理的に加工するのではな
く、偏光照射による配向処理工程において、偏光照射方
向を制御してプレチルト角を与えようとするものであ
る。
【００４５】図４において、配向処理の装置は先願の特
願平５−１５９６０６号に開示した手段などを利用でき
る。ただし、光源１０から出た照射偏光１１の偏光方向
１２に液晶分子が配向する光偏光記憶膜２を用い、照射
偏光１１の照射方向は基板１の鉛直線Ｐに対してある角
度傾けてある。
願平５−１５９６０６号に開示した手段などを利用でき
る。ただし、光源１０から出た照射偏光１１の偏光方向
１２に液晶分子が配向する光偏光記憶膜２を用い、照射
偏光１１の照射方向は基板１の鉛直線Ｐに対してある角
度傾けてある。
【００４６】このような方法を用いれば液晶分子は照射
偏光の偏光方向１２にプレチルト角θφを持って配向す
る。従来の技術の説明の欄で引用した（１）〜（３）の
三つの文献における光偏光記憶膜による配向では、いず
れも液晶分子は偏光方向に対して直角に配向しているた
めにプレチルト角は発生していない。
偏光の偏光方向１２にプレチルト角θφを持って配向す
る。従来の技術の説明の欄で引用した（１）〜（３）の
三つの文献における光偏光記憶膜による配向では、いず
れも液晶分子は偏光方向に対して直角に配向しているた
めにプレチルト角は発生していない。
【００４７】ＩＩＩ．プレチルト角を発生する第３の方
法：図５（Ａ）に示すように、光偏光記憶膜２として例
えばポリビニル４−メトキシシンナメート（Ｐｏｌｙ
ｖｉｎｙｌ ４−ｍｅｔｈｏｘｙｃｉｎｎａｍａｔｅ）
を用いて、あらゆるランダムな方向の偏光成分が存在す
る例えば自然光１３を基板面に照射することによりプレ
チルト角θφを得ることができることが実験的に確かめ
られている。
法：図５（Ａ）に示すように、光偏光記憶膜２として例
えばポリビニル４−メトキシシンナメート（Ｐｏｌｙ
ｖｉｎｙｌ ４−ｍｅｔｈｏｘｙｃｉｎｎａｍａｔｅ）
を用いて、あらゆるランダムな方向の偏光成分が存在す
る例えば自然光１３を基板面に照射することによりプレ
チルト角θφを得ることができることが実験的に確かめ
られている。
【００４８】自然光を前記光配向記憶膜を形成した基板
に対して垂直方向から照射した場合は、液晶分子は基板
に対して垂直に配向し、斜め方向から入射した光に対し
てはあるプレチルト角を持った配向をした。
に対して垂直方向から照射した場合は、液晶分子は基板
に対して垂直に配向し、斜め方向から入射した光に対し
てはあるプレチルト角を持った配向をした。
【００４９】したがって、この方法により０°から９０
°までのプレチルト角の制御ができる。なぜプレチルト
配向するのかの理由ははっきりしないが、この樹脂の性
質から以下のようであると考えられる。
°までのプレチルト角の制御ができる。なぜプレチルト
配向するのかの理由ははっきりしないが、この樹脂の性
質から以下のようであると考えられる。
【００５０】図５（Ａ）に示すこの光配向記憶膜は、直
線偏光により図５（Ｃ）のように光二重化し、ポリマー
間の重合を行ない、偏光方向に対して垂直方向に屈折率
の異方性を生じる（一般にベンゼン環が連なった場合、
その連なる方向に光軸を持つ正の異方性が生じることが
知られている）。
線偏光により図５（Ｃ）のように光二重化し、ポリマー
間の重合を行ない、偏光方向に対して垂直方向に屈折率
の異方性を生じる（一般にベンゼン環が連なった場合、
その連なる方向に光軸を持つ正の異方性が生じることが
知られている）。
【００５１】これを液晶配向膜として用いると、液晶は
ファンデルワールス相互作用等により異方性の方向、つ
まり偏光方向に対して直角に配向する。したがって、直
線偏光を照射した場合には、偏光方向と直角の方向に配
向する。
ファンデルワールス相互作用等により異方性の方向、つ
まり偏光方向に対して直角に配向する。したがって、直
線偏光を照射した場合には、偏光方向と直角の方向に配
向する。
【００５２】しかし、自然光（ランダム偏光）を基板法
線方向から入射した場合には、光配向制御膜上での偏光
方向は平面全ての方向を向くことになるため、平面内で
は異方性が生じない。
線方向から入射した場合には、光配向制御膜上での偏光
方向は平面全ての方向を向くことになるため、平面内で
は異方性が生じない。
【００５３】これに対して、基板法線方向（入射方向）
の成分は全ての方向の総和となるため、その方向の屈折
率が膜面上のそれより大きくなり、基板法線方向に光軸
を持つ正の異方性を生じることになり、その方向に液晶
分子が配向する。斜めから光をあてた場合も同様の理由
により入射角に応じた斜め方向に軸を持った異方性が生
じ、プレチルト角が発生する。
の成分は全ての方向の総和となるため、その方向の屈折
率が膜面上のそれより大きくなり、基板法線方向に光軸
を持つ正の異方性を生じることになり、その方向に液晶
分子が配向する。斜めから光をあてた場合も同様の理由
により入射角に応じた斜め方向に軸を持った異方性が生
じ、プレチルト角が発生する。
【００５４】したがって、このように方法により液晶の
分子配列をプレチルト角を含めて制御するためには、光
照射に対して屈折率の異方性を生じるような材料を用い
ればよいことが判り、前記の例以外にも様々な材料の利
用が考えられる。
分子配列をプレチルト角を含めて制御するためには、光
照射に対して屈折率の異方性を生じるような材料を用い
ればよいことが判り、前記の例以外にも様々な材料の利
用が考えられる。
【００５５】さらにプレチルト角を与える方法は、以上
説明した三つの例に限らず、これら以外の方法で発生さ
せても同様な効果が得られる。たとえば、上述の第２の
方法において、偏光方向と直交する方向に配向方向を生
じる材料を用いてもよい。
説明した三つの例に限らず、これら以外の方法で発生さ
せても同様な効果が得られる。たとえば、上述の第２の
方法において、偏光方向と直交する方向に配向方向を生
じる材料を用いてもよい。
【００５６】以上のプレチルト角の発生および配向処理
は先願の特願平４−２３６６５２号と特願平５−１５９
６０６号で開示されたマルチドメイン構造の液晶セルあ
るいは光偏光記憶膜を用いて積極的配向処理をするもの
や一般的な一定方向の配向処理をした液晶表示素子とそ
の製造方法に利用して安定で均一な視角特性を持った高
表示品質の液晶表示素子とその製造方法が得られる。
は先願の特願平４−２３６６５２号と特願平５−１５９
６０６号で開示されたマルチドメイン構造の液晶セルあ
るいは光偏光記憶膜を用いて積極的配向処理をするもの
や一般的な一定方向の配向処理をした液晶表示素子とそ
の製造方法に利用して安定で均一な視角特性を持った高
表示品質の液晶表示素子とその製造方法が得られる。
【００５７】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば種々
の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自
明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば種々
の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自
明であろう。
【００５８】
【発明の効果】視角依存性が解消しラビング処理による
諸問題が解決できるとともに、プレチルト角を与えるこ
とで液晶分子の立ち上がり方向が規定されてセル全域に
渡って均一で完全に等方的な視角特性が得られ表示品質
がより向上する。
諸問題が解決できるとともに、プレチルト角を与えるこ
とで液晶分子の立ち上がり方向が規定されてセル全域に
渡って均一で完全に等方的な視角特性が得られ表示品質
がより向上する。
【図１】本発明の実施例によるスロープ構造の斜視図と
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の実施例による多数のスロープ構造の配
置を示す斜視図である。
置を示す斜視図である。
【図３】本発明の別の実施例による多数のスロープ構造
の配置を示す斜視図である。
の配置を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施例によるプレチルト角を与える方
法を説明するための装置の概念図である。
法を説明するための装置の概念図である。
【図５】本発明の別の実施例によるプレチルト角を与え
る方法を説明するための概念図である。
る方法を説明するための概念図である。
１ ガラス基板 ２ 光偏光記憶膜 ３ スロープ ４ 凹微小構造（スロープ構造） ５ 液晶分子 ６ 凸微小構造（スロープ構造） ７ スロープ １０ 光源 １１ 偏光 １２ 偏光方向 １３ 自然光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 徹 神奈川県横浜市緑区荏田西１−３−１ スタンレー電気株式会社内 (72)発明者 都甲 康夫 神奈川県横浜市緑区荏田西１−３−１ スタンレー電気株式会社内 (72)発明者 加藤 一久 神奈川県横浜市緑区荏田西１−３−１ スタンレー電気株式会社内 (72)発明者 小林 駿介 東京都練馬区西大泉３−13−40 (72)発明者 飯村 靖文 埼玉県朝霞市宮戸２−８−34 ツインハ ウスクライム 201 (56)参考文献 特開 昭63−106624（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−303412（ＪＰ，Ａ)
Claims (19)
- 【請求項１】 少なくとも一方の透明基板に微視的に配
向方向が揃い、巨視的に配向が異なる積極的配向構造を
有し、該積極的配向構造が光偏光記憶膜を用いて形成さ
れている一対の透明基板と、 前記一対の基板間に挟まれた液晶層とを有し、 前記基板の前記積極的配向処理を施した面が前記液晶層
の液晶分子にプレチルト角を与えるようにした液晶表示
素子。 - 【請求項２】 前記積極的配向構造が、内部では配向方
向が一様に揃っている微小領域を多数含む請求項１記載
の液晶表示素子。 - 【請求項３】 前記一対の透明基板の両方に前記積極的
配向構造を有する請求項１または２に記載の液晶表示素
子。 - 【請求項４】 少なくとも一方の透明基板に微視的に配
向方向が揃い、巨視的に配向が異なる積極的配向構造を
有する一対の透明基板と、 前記一対の基板間に挟まれた液晶層とを有し、 前記基板の前記積極的配向処理を施した面が前記液晶層
の液晶分子にプレチルト角を与え、 前記積極的配向構造が、内部では配向方向が一様に揃っ
ている微小領域を多数含み、 前記微小領域の配向及び前
記基板面における前記プレチルトの前記基板面内におけ
る方向とが、全体として見た場合、前記基板面内でほぼ
あらゆる方向に等確率に分布している液晶表示素子。 - 【請求項５】 前記液晶層は前記各微小領域内で一方向
に配向した液晶分子あるいは一方の前記基板から他方の
前記基板に向かって所定角度ツイストした液晶分子を含
む請求項２記載の液晶表示素子。 - 【請求項６】 前記光偏光記憶膜は、その表面に形成し
た凹部あるいは凸部を有し、該凹部あるいは凸部は前記
基板面に対して傾斜した面を持つ請求項１記載の液晶表
示素子。 - 【請求項７】 透明基板の表面に光偏光記憶特性を持つ
配向膜を形成する工程と、 前記配向膜に液晶分子にプレチルト角を与えるための傾
斜構造を形成する工程と、 前記配向膜に対して偏光を照射して配向制御する工程と
を有する液晶の配向処理方法。 - 【請求項８】 前記傾斜構造を形成する工程は、感光性
の前記光偏光記憶特性の配向膜を使用し、前記配向膜の
表面に前記基板面に対して傾斜した面を持つ凹部あるい
は凸部を形成するフォトリソグラフィ処理を含む請求項
７記載の液晶の配向処理方法。 - 【請求項９】 前記傾斜構造を形成する工程は、前記配
向膜の上にフォトレジスト膜を形成し、所定のマスクパ
ターンで前記フォトレジスト膜を感光した後、前記配向
膜の表面に前記基板面に対して傾斜した面を持つ凹部あ
るいは凸部をエッチングにより形成する処理を含む請求
項７記載の液晶の配向処理方法。 - 【請求項１０】 前記傾斜構造を形成する工程は、前記
配向膜の表面に前記基板面に対して傾斜した面を持つ凹
部あるいは凸部を高エネルギビームの照射により形成す
る処理を含む請求項７記載の液晶の配向処理方法。 - 【請求項１１】 前記傾斜構造を形成する工程は、前記
配向膜の表面に凹部あるいは凸部を形成したマスター板
を押しつけて前記基板面に対して傾斜した面を持つ凹部
あるいは凸部を前記配向膜に形成する処理を含む請求項
７記載の液晶の配向処理方法。 - 【請求項１２】 透明基板の表面に所与の偏光の偏光方
向と関連した方向に液晶分子が配向するような光偏光記
憶特性を持つ配向膜を形成する工程と、 前記基板の鉛直軸に対して傾いた方向から前記配向膜に
対して前記偏光を照射して配向制御をする工程とを有す
る液晶の配向処理方法。 - 【請求項１３】 前記光偏光記憶特性が偏向方向と平行
に配向方向を生じるものである請求項１２記載の液晶の
配向処理方法。 - 【請求項１４】 前記光偏光記憶特性が偏向方向と直角
に配向方向を生じるものである請求項１２記載の液晶の
配向処理方法。 - 【請求項１５】 透明基板の表面に所与の偏光の偏光方
向と関連した方向に液晶分子が配向するような光偏光記
憶特性を持つ配向膜を形成する工程と、 前記配向膜に対して多数の異なる偏光方向を持った光を
照射して配向制御をする工程とを有する液晶の配向処理
方法。 - 【請求項１６】 前記光偏光記憶特性が偏向方向と平行
に配向方向を生じるものである請求項１５記載の液晶の
配向処理方法。 - 【請求項１７】 前記光偏光記憶特性が偏向方向と直角
に配向方向を生じるものである請求項１５記載の液晶の
配向処理方法。 - 【請求項１８】 請求項７〜１７のいずれかに記載の配
向処理方法を一対の透明基板の少なくとも一方に施した
後、前記一対の基板間に液晶材料を注入し、液晶分子に
プレチルト角を与えることを特徴とする液晶表示素子の
製造方法。 - 【請求項１９】 請求項７〜１７のいずれかに記載の配
向処理方法を施した透明基板を少なくとも一方に含む一
対の透明基板と、前記一対の透明基板間に挟まれてプレ
チルトを与えられた液晶層とを有する液晶表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5203184A JP2735998B2 (ja) | 1993-08-17 | 1993-08-17 | 液晶表示素子と液晶配向処理方法及び液晶表示素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5203184A JP2735998B2 (ja) | 1993-08-17 | 1993-08-17 | 液晶表示素子と液晶配向処理方法及び液晶表示素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0756173A JPH0756173A (ja) | 1995-03-03 |
| JP2735998B2 true JP2735998B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=16469856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5203184A Expired - Fee Related JP2735998B2 (ja) | 1993-08-17 | 1993-08-17 | 液晶表示素子と液晶配向処理方法及び液晶表示素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2735998B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2773795B2 (ja) * | 1995-05-10 | 1998-07-09 | スタンレー電気株式会社 | 液晶配向構造の製造方法及び液晶表示装置 |
| KR0182876B1 (ko) | 1996-01-09 | 1999-05-01 | 구자홍 | 액정셀의 프리틸트방향 제어방법 |
| US5731405A (en) * | 1996-03-29 | 1998-03-24 | Alliant Techsystems Inc. | Process and materials for inducing pre-tilt in liquid crystals and liquid crystal displays |
| US5929201A (en) * | 1996-03-29 | 1999-07-27 | Elsicon, Inc. | Fluorinated amine products |
| US5807498A (en) * | 1996-03-29 | 1998-09-15 | Alliant Techsystems Inc. | Process and materials for aligning liquid crystals and liquid crystal optical elements |
| US6191836B1 (en) | 1996-11-07 | 2001-02-20 | Lg Philips Lcd, Co., Ltd. | Method for fabricating a liquid crystal cell |
| KR100455650B1 (ko) * | 1996-11-27 | 2005-05-09 | 삼성전자주식회사 | 액정배향방법 |
| US6292296B1 (en) | 1997-05-28 | 2001-09-18 | Lg. Philips Lcd Co., Ltd. | Large scale polarizer and polarizer system employing it |
| KR100259258B1 (ko) | 1997-11-21 | 2000-06-15 | 구본준 | 액정표시소자 |
| JP3097656B2 (ja) * | 1998-05-13 | 2000-10-10 | 日本電気株式会社 | 液晶表示装置及びその製造方法 |
| KR100301853B1 (ko) | 1999-03-25 | 2001-09-26 | 구본준, 론 위라하디락사 | 액정표시소자용 배향막 |
| KR100357214B1 (ko) | 1999-04-21 | 2002-10-18 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 액정표시소자 |
| KR100475107B1 (ko) | 1999-10-14 | 2005-03-09 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 멀티도메인 액정셀의 제조방법 |
| KR100565739B1 (ko) | 2000-10-28 | 2006-03-29 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 광배향성 물질 및 이를 이용한 액정표시소자 |
| KR100595300B1 (ko) | 2000-10-28 | 2006-07-03 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 광배향성 물질 및 이를 이용한 액정표시소자 |
| US7244627B2 (en) | 2003-08-25 | 2007-07-17 | Lg.Philips Lcd Co., Ltd. | Method for fabricating liquid crystal display device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2692693B2 (ja) * | 1986-10-22 | 1997-12-17 | 富士通株式会社 | 液晶表示パネル |
| JP2696108B2 (ja) * | 1988-06-01 | 1998-01-14 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 液晶素子及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-08-17 JP JP5203184A patent/JP2735998B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0756173A (ja) | 1995-03-03 |
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