JP3850554B2 - マルチドメインの液晶表示素子の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示素子（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ；ＬＣＤ）に関するものであり、さらに詳細には液晶配向膜を一回光照射することによって視野角を改善したマルチドメインの液晶表示素子を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に液晶は異方性（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）分子を含む液体である。液晶分子の長側の平均方向をディレクターと呼ぶが、液晶の内でディレクターの分布は基板上のアンカリングエネルギー（ａｎｃｈｏｒｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ）により決められ、液晶の表面エネルギーとアンカリングエネルギー（ａｎｃｈｏｒｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ）の最小に相当するディレクターにより特徴される。そして、外部の電界下で液晶表示素子の作動によりディレクターの再配列が成り立つ。
【０００３】
液晶表示素子の基本単位は二つの基板とその間の液晶である。液晶表示素子で均一な輝度と高いコントラスト比を得るためにはセルの内の液晶を均一に配向することが必要である。
【０００４】
前記液晶セルの均一配向を得るための技術として最も一般的な技術が高分子の表面に微細溝（ｍｉｃｒｏｇｒｏｏｖｅｓ）を形成するものであって、これは強いアンカリングエネルギーをもっていて安定な配向を提供する。前記技術をラビング法という。前記ラビング法は高分子をコーティングした基板を布で擦る簡単な方法によって大面積化と高速処理が可能であって工業的に広く利用されている方法である。
【０００５】
しかし、前記ラビング方法はいくつかの決定的な欠陥を有している。
【０００６】
即ち、ラビング工程では配向布と配向膜の摩擦強度によって配向膜に形成される微細溝の形態が変わるために、液晶分子の配列が不均一となって位相歪曲（ｐｈａｓｅ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）と光散乱（ｌｉｇｈｔ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）が発生する。かつ、配向膜である高分子の表面を擦ることによって発生する静電気（ＥＳＤ；Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）はアクティブマトリクスの液晶表示素子にゴミを発生させる原因となり、結果的に歩留りが低下し、基板を破損することが生じる。
【０００７】
前記問題点を解決するため、偏光の紫外線を光反応のポリマ（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒ）に照射する光配向方法が提案されている。（Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ ｅｔ ａｌ．，Ｊｐｎ．Ｊ Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３１（１９９２）２１５５；Ｔ．Ｍａｒｕｓｉｉ及びＹｕ．Ｒｅｚｎｉｋｏｖ，Ｍｏｌ．Ｍａｔｅｒ．，３（１９９３）１６１）。光反応のポリマの配向能力は光照射にて誘導されたポリマの異方性で決められる。
【０００８】
即ち、ポリビニルシナメイト（ＰＶＣＮ；ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃｉｎｎａｍａｔｅ）（Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ ｅｔ ａｌ．，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３１（１９９２）２１５５），ポリシロキサン（ＰＳ；ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅ）及びポリイミド（ＰＩ；ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）（Ｊ．Ｃｈｅｎｅｔａｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｅ．，５４，ｎ２（１９９６））等が液晶表示素子の光配向の物質として最も広く用いられ、前記物質の光配向の特性は紫外線の照射下で表われる。
【０００９】
そして、ジアゾディアミン（ｄｉａｚｏｄｉａｍｉｎｅ）染料及び重合したネマチック液晶のモノマー造成物が混入されたシリコンのポリイミドの空中合体が基本である物質は光学の貯蔵用にて用いられ（Ｗ．Ｇｂｂｏｎｓ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ，３５１（１９９１）４９、３７７（１９９５）４６；Ｐ．Ｓｈｅｎｎｏｎ ｅｔ ａ１．，Ｎａｔｕｒｅ，３６８（１９９４）５３２），この物質等は可視光線の領域で光反応性がある。
【００１０】
一般的に、配向膜の配向方向は照射された紫外線の偏光方向に常に垂直であるというものの、いくつかの物質は紫外線の偏光方向に平行な配向方向を提供する。
【００１１】
光配向法は従来のラビングに比べて色々な利点を有する。まず、ラビング途中にラビング布で発生する静電気及びそれによるゴミの粒子がない。この他にも、光反応のポリマは配向膜の配向方向及び方位角（ａｚｉｍｕｔｈａｌ）アンカリングエネルギーを調節することができ、これにして液晶セルの内で配向方向を決定する。特に、光配向法は、液晶表示素子の視野角の特性を向上させるところに必要なマルチドメインの構造を設計するところに適用できる。
【００１２】
前記光配向法を用いる液晶表示素子からマルチドメイン構造を得るために様々な方法が提案されている。
【００１３】
前記方法の中で、Ｗ．Ｇｉｂｂｏｎｓ ｅｔ ａｌ （Ｎａｔｕｒｅ，３５１（１９９１）４９）が提案した方法は、光反応のポリマが塗布された基板を単一の方向ヘラビングした後、前記基板に紫外線を照射してラビング方向に直角である配向方向を作る。前記基板と、この基板のラビング方向と同方向ヘラビングされた基板と、これらの基板の間に注入される液晶によって液晶表示素子を構成する。しかし、この方法は配向膜に微細溝を形成するラビング法を用いることが必需的であるので、ラビングにより発生される静電気及びゴミによる問題を依然に持っている。
【００１４】
前記方法の異なる変型をＰ．Ｓｈｅｎｎｏｎ ｅｔ ａｌ （Ｎａｔｕｒｅ，３６８（１９９４）５３２）が提案した。この方法は配向膜をラビングする代りに、偏光を照射して初期配向する。前記方法でラビングによる短所は克服されるが、製造工程途中に配向方向を再配列するために、偏光方向が互いに垂直な偏光を二回照射することが必要であり、従って工程数が増加するという短所がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決するためのものであって、紫外線及び可視光線の波長領域の光を一回光照射することによってマルチドメインの液晶表示素子の製造を可能にする方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明のマルチドメインの液晶表示素子の製造方法は、基板上に光配向膜を形成する段階と、光透過の特性が異なった複数の領域で構成されたマスクを提供する段階と、前記光配向膜の光を一回照射して前記マスクの各領域に対応する配向膜の領域に互いに異なる配向方向を形成する段階で構成される。
【００１７】
そして、前記マスクの各領域は、波長領域が異なる領域の光を透過させる第１領域及び第２領域で構成される。前記マスクの第１領域は、紫外線の領域の光を透過させ、第２領域は、可視光線の領域の光を透過させることを特徴とする。
【００１８】
なお、前記光配向膜は、波長領域が異なる領域の光に各々光反応する光反応成分の混合物で構成され、マスクの第１領域及び第２領域に対応する複数の物質で構成される。前記マスクの第１領域に対応する領域の光一誘導の配向方向は照射光の偏光方向に水平であり、前記マスクの第２領域に対応する領域の光一誘導の配向方向は照射光の偏光方向に垂直である。
【００１９】
一般的に、光配向物質は照射される紫外線の偏光方向に対して平行及び垂直な配向方向を形成する。そして、配向膜の配向方向は配向膜に照射される光スペクトル性質、即ち可視光線及び紫外線による配向物質の化学的構造の変化で決められる。
【００２０】
例えば、波長２６０ｎｍ、強さ２〜５ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を５分間ＰＳＣＮ−１（図１）に照射すると紫外線の偏光方向に平行な配向方向が形成される。また、ＰＳＣＮ−２（図３）を同様な実験条件で３０分間照射しても同一な特性を表す。このような物質は２００〜４００ｎｍ領域の光を吸収する。
【００２１】
なお、可視光線の領域の光を吸収するポリマ等も優秀な光配向の待性を表す。例えば、物質ＡＢ（ａｚｏｂｅｎｚｅｎｅ）（図２）は４００〜５００ｎｍ領域の光を吸収し、照射光の偏光方向に垂直な光−誘導の配向方向を有する。
【００２２】
前記結果は、低分子量の異方性の染料分子をボリマに混合するものであっても得られる。例えば、ジアゾディアミン染料及びアゾ染料の分子を混合したポリシロキサン及びポリイミドを偏光された可視光線にて照射すると、可視光線の偏光方向に垂直な配向方向を提供する（Ｗ．Ｇｉｂｂｏｎｓ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ，３５１（１９９１）４９，３７７（１９９５）４６；Ｙ．Ｉｉｍｕｒａｅｔ ａ１．，Ｊａｐ．Ｊｏｕｒｎ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｐａｒｔ２，ＮｏｌＡ／Ｂ．Ｌ９３（１９９３）；Ａ．Ｄｙａｄｙｕｓｈａ ｅｔ ａ１：，Ｍｏｌ．Ｍａｔ．，５，１８３−１８８（１９９５））。
【００２３】
そして、アゾ染料メチルオレンジ及びメチルレッド（図４及び図５）を混合したＰＳＣＮ−１及びＰＳＣＮ−２をその吸収バンド（ＰＳＣＮの透過領域）の偏光にて照射すると偏光方向に水平な配向方向を表す。
【００２４】
このような事実は、液晶表示素子でマルチドメインの液晶配向を可能にする新な方法を提供する。即ち、本発明は前記光配向の特性を用いるものであって、異なる吸収バンドをもって、波長の変化によって相互に垂直な配向方向を表す複合物質からなる配向膜の配向方向を一回の光照射にて調節するものである。
【００２５】
本発明のマルチドメインの液晶表示素子の製造方法は、Δλ（ｈ）（ｈ；ｈｏｒｉｚｏｎｔａ１）及びΔλ（ｖ）（ｖ；ｖｅｒｔｉｃａｌ）の異なる領域の光で照射する方式として、偏光に光配向膜を照射して液晶配向を直交する方向へ構成するものである（Δλ（ｈ）は照射光の偏光方向に平行な液晶配向を起こす領域の光、Δλ（ｖ）は照射光の偏光方向に垂直な液晶配向を起こす領域の光）。その結呆として、照射された配向膜の各ドメインは相互直交する方向へ配向される。従って、この光配向膜が形成された基板はマルチドメイン構造の液晶表示素子を製造するところに用いられる。
【００２６】
本発明において、配向膜にマルチドメインの配向方向を形成する実験装置を図６に示した。基板（Ｓ）は光配向物質（ＰＭ）にて塗布し、水銀（Ｈｇ）ランプでΔλ（ｈ）及びΔλ（ｖ）を含む光を照射する。前記光配向物質（ＰＭ）は光照射下で相互に垂直な光−誘導の配向方向を表す造成物の混合からなる光配向膜を形成する。前記照射光は、光線を線偏光させる偏光板（Ｐ）と、コンデンサ（０）及びマスク（Ｍ）を通過する。
【００２７】
前記マスクは二つのタイプの領域を含む。第１領域（Ｔ1）はΔλ（ｈ）である光が透過し、Δλ（ｖ）である光が透過できない。それに対して、第２領域（Ｔ2）はΔλ（ｖ）である光が透過し、Δλ（ｈ）である光が透過できない。前記光配向膜を照射した結果として、第１領域（Ｔ1）に対応する領域は照射光に平行な配向方向を表し、第２領域（Ｔ2）に対応する領域は照射光に垂直な配向方向を表す。
【００２８】
本発明のマルチドメインの液晶表示素子は、各ドメインの配向方向が互いに直交するようにピクセルを形成する。例えば、前記のように光照射された配向膜を形成した基板と、単一の方向へ配向された配向膜を形成した他の基板にてセルが組立てできる。前記配向膜は、単一の方向の配向膜の配向方向が光配向膜の配向方向の中の一つと一致するように配置する。このような場合、液晶は両基板の平行な配向方向の領域で均一に配向し、相互垂直な配向方向の領域でツイスト構造にて配向する。前記液晶セルを平行または交差する偏光板の間に位置させると、液晶表示素子の黒白及び明暗が調節できる。
【００２９】
なお、本発明は広視野角の待性を有したマルチドメインの液晶表示素子が実現できる。液晶配向が隣のドメインに対して９０度回転されているツイスト２ドメイン構造とされているので、前記液晶表示素子の各ドメインの非対称的視野角の特性を表すが、両側が補償されて対称的広視野角を実現する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
１、２−ジクロロエタンにＰＳＣＮ−１及びＡＢ（質量比２：ｌ）を溶かした溶液を備える。溶液中のポリマの総濃度は１０ｇ／ｌである。前記ポリマはガラス基板にスピンーコ−テイングにて積層する。スピンーコーテイング機の回転速度は４０００ｒｅｖ／ｍｉｎで３０秒間コーティングする。前記基板は１時間の間６０℃で遠心分離の後ソフトベーキング（ｓｏｆｔｂａｋｉｎｇ）処理する。前記ポリマの吸収スペクトルを図７に示した。紫外線の領域の吸収はＰＳＣＮ−１で決められ、可視光線の領域の吸収はＡＢに起因する。
【００３２】
基板は図６に示した実験装置に取り付ける。水銀ランプは紫外線及び可視光線の光源として提供される。紫外線の偏光方向はガラス基板の長側に平行である。ランプの光スペクトルは図８に示している。前記スペクトルは、Ｐ＝２５０ＷでありＦｈｏｔｏＭｕｌｔ．ＦＥＵ‐７９であるＭＤＲ‐１２で測定したものである。
【００３３】
マスクに対する光の強さは３ｍＷ／ｃｍ2である。マスクは、２×３ｃｍ2である薄膜のガラス基板であって、その表面が１×１ｍｍ2であるポリマフィルムのピースが格子のように置換されたものである。ポリマフィルムは水銀ランプの紫外線を遮断し、可視光線を通過させる（図８参照）。基板の照射は１５分間行う。
【００３４】
液晶セルは、前記光配向膜を形成した基板と、ＰＩＣＵ−２０１２にて塗布及びラビングしたガラス基板で構成する。この配向膜は、基板の長側と平行な単一の配向方向を提供し、液晶セルは従来の方法で製造する。セルのキヤップは０．５ｍｍであり、セルは常温で液晶ＺＬＩ４８０１−０００で詰める。液晶セルは交差する偏光子の間に配置する。（実施の形態２）
実施条件は実施の形態１と同一であり、ＰＳＣＮ−２にメチルオレンジを入れた混合物を光配向の造成物で用いる。ＰＳＣＮ−２に対するメチルオレンジの質量濃度は２０％である。基板の照射は５分間行われ、第１実施の形態と同一な結果を表す。造成物の吸収スペクトルは図９に示した。
【００３５】
（実施の形態３）
実施条件は実施の形態１と同一であり、ＰＳＣＮ−２にメチルレッドを入れた混合物を光配向の造成物で用いる。ＰＳＣＮ−２に対するメチルレッドの質量濃度は３０％である。基板の照射は３０分間行われ、第１実施の形態と同一な結果を表す。造成物の吸収スペクトルは図１０に示している。
【００３６】
本明細書ではマルチドメインの液晶表示素子の製造方法に対してだけ説明しているが、本発明が前記条件及び物質のみに限るものではないし、本発明の技術的範囲の内で多用な応用が可能である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のマルチドメインの液晶表示素子の製造方法は、異なった吸収バンドをもって、異なる波長の領域で相互に垂直な配向方向を表す複合物質からなる配向膜を用いるものであるため、光透過の特性が異なった複数の領域で構成されたマスクを提供して一回光照射することによって、従来技術と比べて工程が単純化できるだけでなく、優秀な広視野角の特性及び光学の情報貯蔵の能力を有するマルチドメインの液晶表示素子が容易に製造できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の第１実施の形態による配向膜の構成物質ＰＳＣＮ−１の構造式を示す図面。
【図２】 図２は、本発明の第１実施の形態による配向膜の構成物質ＡＢの構造式を示す図面。
【図３】 図３は、本発明の第２及び第３実施の形態による配向膜の構成物質ＰＳＣＮ−２の構造式を示す図面。
【図４】 図４は、本発明の第２実施の形態による配向膜の構成物質のメチルオレンジの構造式を示す図面。
【図５】 図５は、本発明の第３実施の形態による配向膜の構成物質のメチルレッドの構造式を示す図面。
【図６】 図６は、本発明の実施の形態による配向膜にマルチドメインの配向方向を形成する実験装置を示す図面。
【図７】 図７は、ＰＳＣＮ−１及びＡＢポリマの混合物の吸収スペクトル（ｓｐｅｃｔｒｕｍ）を示す図面。
【図８】 図８は、水銀ランプの照射スペクトルを示す図面。
【図９】 図９は、アゾ染料“メチルオレンジ”を混入したＰＳＣＮ−２ポリマの吸収スペクトルを示す図面。
【図１０】 図１０は、アゾ染料“メチルレッド”を混入したＰＳＣＮ−２ボリマの吸収スペクトルを示す図面。
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示素子（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ；ＬＣＤ）に関するものであり、さらに詳細には液晶配向膜を一回光照射することによって視野角を改善したマルチドメインの液晶表示素子を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に液晶は異方性（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）分子を含む液体である。液晶分子の長側の平均方向をディレクターと呼ぶが、液晶の内でディレクターの分布は基板上のアンカリングエネルギー（ａｎｃｈｏｒｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ）により決められ、液晶の表面エネルギーとアンカリングエネルギー（ａｎｃｈｏｒｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ）の最小に相当するディレクターにより特徴される。そして、外部の電界下で液晶表示素子の作動によりディレクターの再配列が成り立つ。
【０００３】
液晶表示素子の基本単位は二つの基板とその間の液晶である。液晶表示素子で均一な輝度と高いコントラスト比を得るためにはセルの内の液晶を均一に配向することが必要である。
【０００４】
前記液晶セルの均一配向を得るための技術として最も一般的な技術が高分子の表面に微細溝（ｍｉｃｒｏｇｒｏｏｖｅｓ）を形成するものであって、これは強いアンカリングエネルギーをもっていて安定な配向を提供する。前記技術をラビング法という。前記ラビング法は高分子をコーティングした基板を布で擦る簡単な方法によって大面積化と高速処理が可能であって工業的に広く利用されている方法である。
【０００５】
しかし、前記ラビング方法はいくつかの決定的な欠陥を有している。
【０００６】
即ち、ラビング工程では配向布と配向膜の摩擦強度によって配向膜に形成される微細溝の形態が変わるために、液晶分子の配列が不均一となって位相歪曲（ｐｈａｓｅ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）と光散乱（ｌｉｇｈｔ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）が発生する。かつ、配向膜である高分子の表面を擦ることによって発生する静電気（ＥＳＤ；Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）はアクティブマトリクスの液晶表示素子にゴミを発生させる原因となり、結果的に歩留りが低下し、基板を破損することが生じる。
【０００７】
前記問題点を解決するため、偏光の紫外線を光反応のポリマ（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒ）に照射する光配向方法が提案されている。（Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ ｅｔ ａｌ．，Ｊｐｎ．Ｊ Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３１（１９９２）２１５５；Ｔ．Ｍａｒｕｓｉｉ及びＹｕ．Ｒｅｚｎｉｋｏｖ，Ｍｏｌ．Ｍａｔｅｒ．，３（１９９３）１６１）。光反応のポリマの配向能力は光照射にて誘導されたポリマの異方性で決められる。
【０００８】
即ち、ポリビニルシナメイト（ＰＶＣＮ；ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃｉｎｎａｍａｔｅ）（Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ ｅｔ ａｌ．，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３１（１９９２）２１５５），ポリシロキサン（ＰＳ；ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅ）及びポリイミド（ＰＩ；ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）（Ｊ．Ｃｈｅｎｅｔａｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｅ．，５４，ｎ２（１９９６））等が液晶表示素子の光配向の物質として最も広く用いられ、前記物質の光配向の特性は紫外線の照射下で表われる。
【０００９】
そして、ジアゾディアミン（ｄｉａｚｏｄｉａｍｉｎｅ）染料及び重合したネマチック液晶のモノマー造成物が混入されたシリコンのポリイミドの空中合体が基本である物質は光学の貯蔵用にて用いられ（Ｗ．Ｇｂｂｏｎｓ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ，３５１（１９９１）４９、３７７（１９９５）４６；Ｐ．Ｓｈｅｎｎｏｎ ｅｔ ａ１．，Ｎａｔｕｒｅ，３６８（１９９４）５３２），この物質等は可視光線の領域で光反応性がある。
【００１０】
一般的に、配向膜の配向方向は照射された紫外線の偏光方向に常に垂直であるというものの、いくつかの物質は紫外線の偏光方向に平行な配向方向を提供する。
【００１１】
光配向法は従来のラビングに比べて色々な利点を有する。まず、ラビング途中にラビング布で発生する静電気及びそれによるゴミの粒子がない。この他にも、光反応のポリマは配向膜の配向方向及び方位角（ａｚｉｍｕｔｈａｌ）アンカリングエネルギーを調節することができ、これにして液晶セルの内で配向方向を決定する。特に、光配向法は、液晶表示素子の視野角の特性を向上させるところに必要なマルチドメインの構造を設計するところに適用できる。
【００１２】
前記光配向法を用いる液晶表示素子からマルチドメイン構造を得るために様々な方法が提案されている。
【００１３】
前記方法の中で、Ｗ．Ｇｉｂｂｏｎｓ ｅｔ ａｌ （Ｎａｔｕｒｅ，３５１（１９９１）４９）が提案した方法は、光反応のポリマが塗布された基板を単一の方向ヘラビングした後、前記基板に紫外線を照射してラビング方向に直角である配向方向を作る。前記基板と、この基板のラビング方向と同方向ヘラビングされた基板と、これらの基板の間に注入される液晶によって液晶表示素子を構成する。しかし、この方法は配向膜に微細溝を形成するラビング法を用いることが必需的であるので、ラビングにより発生される静電気及びゴミによる問題を依然に持っている。
【００１４】
前記方法の異なる変型をＰ．Ｓｈｅｎｎｏｎ ｅｔ ａｌ （Ｎａｔｕｒｅ，３６８（１９９４）５３２）が提案した。この方法は配向膜をラビングする代りに、偏光を照射して初期配向する。前記方法でラビングによる短所は克服されるが、製造工程途中に配向方向を再配列するために、偏光方向が互いに垂直な偏光を二回照射することが必要であり、従って工程数が増加するという短所がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決するためのものであって、紫外線及び可視光線の波長領域の光を一回光照射することによってマルチドメインの液晶表示素子の製造を可能にする方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明のマルチドメインの液晶表示素子の製造方法は、基板上に光配向膜を形成する段階と、光透過の特性が異なった複数の領域で構成されたマスクを提供する段階と、前記光配向膜の光を一回照射して前記マスクの各領域に対応する配向膜の領域に互いに異なる配向方向を形成する段階で構成される。
【００１７】
そして、前記マスクの各領域は、波長領域が異なる領域の光を透過させる第１領域及び第２領域で構成される。前記マスクの第１領域は、紫外線の領域の光を透過させ、第２領域は、可視光線の領域の光を透過させることを特徴とする。
【００１８】
なお、前記光配向膜は、波長領域が異なる領域の光に各々光反応する光反応成分の混合物で構成され、マスクの第１領域及び第２領域に対応する複数の物質で構成される。前記マスクの第１領域に対応する領域の光一誘導の配向方向は照射光の偏光方向に水平であり、前記マスクの第２領域に対応する領域の光一誘導の配向方向は照射光の偏光方向に垂直である。
【００１９】
一般的に、光配向物質は照射される紫外線の偏光方向に対して平行及び垂直な配向方向を形成する。そして、配向膜の配向方向は配向膜に照射される光スペクトル性質、即ち可視光線及び紫外線による配向物質の化学的構造の変化で決められる。
【００２０】
例えば、波長２６０ｎｍ、強さ２〜５ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を５分間ＰＳＣＮ−１（図１）に照射すると紫外線の偏光方向に平行な配向方向が形成される。また、ＰＳＣＮ−２（図３）を同様な実験条件で３０分間照射しても同一な特性を表す。このような物質は２００〜４００ｎｍ領域の光を吸収する。
【００２１】
なお、可視光線の領域の光を吸収するポリマ等も優秀な光配向の待性を表す。例えば、物質ＡＢ（ａｚｏｂｅｎｚｅｎｅ）（図２）は４００〜５００ｎｍ領域の光を吸収し、照射光の偏光方向に垂直な光−誘導の配向方向を有する。
【００２２】
前記結果は、低分子量の異方性の染料分子をボリマに混合するものであっても得られる。例えば、ジアゾディアミン染料及びアゾ染料の分子を混合したポリシロキサン及びポリイミドを偏光された可視光線にて照射すると、可視光線の偏光方向に垂直な配向方向を提供する（Ｗ．Ｇｉｂｂｏｎｓ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ，３５１（１９９１）４９，３７７（１９９５）４６；Ｙ．Ｉｉｍｕｒａｅｔ ａ１．，Ｊａｐ．Ｊｏｕｒｎ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｐａｒｔ２，ＮｏｌＡ／Ｂ．Ｌ９３（１９９３）；Ａ．Ｄｙａｄｙｕｓｈａ ｅｔ ａ１：，Ｍｏｌ．Ｍａｔ．，５，１８３−１８８（１９９５））。
【００２３】
そして、アゾ染料メチルオレンジ及びメチルレッド（図４及び図５）を混合したＰＳＣＮ−１及びＰＳＣＮ−２をその吸収バンド（ＰＳＣＮの透過領域）の偏光にて照射すると偏光方向に水平な配向方向を表す。
【００２４】
このような事実は、液晶表示素子でマルチドメインの液晶配向を可能にする新な方法を提供する。即ち、本発明は前記光配向の特性を用いるものであって、異なる吸収バンドをもって、波長の変化によって相互に垂直な配向方向を表す複合物質からなる配向膜の配向方向を一回の光照射にて調節するものである。
【００２５】
本発明のマルチドメインの液晶表示素子の製造方法は、Δλ（ｈ）（ｈ；ｈｏｒｉｚｏｎｔａ１）及びΔλ（ｖ）（ｖ；ｖｅｒｔｉｃａｌ）の異なる領域の光で照射する方式として、偏光に光配向膜を照射して液晶配向を直交する方向へ構成するものである（Δλ（ｈ）は照射光の偏光方向に平行な液晶配向を起こす領域の光、Δλ（ｖ）は照射光の偏光方向に垂直な液晶配向を起こす領域の光）。その結呆として、照射された配向膜の各ドメインは相互直交する方向へ配向される。従って、この光配向膜が形成された基板はマルチドメイン構造の液晶表示素子を製造するところに用いられる。
【００２６】
本発明において、配向膜にマルチドメインの配向方向を形成する実験装置を図６に示した。基板（Ｓ）は光配向物質（ＰＭ）にて塗布し、水銀（Ｈｇ）ランプでΔλ（ｈ）及びΔλ（ｖ）を含む光を照射する。前記光配向物質（ＰＭ）は光照射下で相互に垂直な光−誘導の配向方向を表す造成物の混合からなる光配向膜を形成する。前記照射光は、光線を線偏光させる偏光板（Ｐ）と、コンデンサ（０）及びマスク（Ｍ）を通過する。
【００２７】
前記マスクは二つのタイプの領域を含む。第１領域（Ｔ1）はΔλ（ｈ）である光が透過し、Δλ（ｖ）である光が透過できない。それに対して、第２領域（Ｔ2）はΔλ（ｖ）である光が透過し、Δλ（ｈ）である光が透過できない。前記光配向膜を照射した結果として、第１領域（Ｔ1）に対応する領域は照射光に平行な配向方向を表し、第２領域（Ｔ2）に対応する領域は照射光に垂直な配向方向を表す。
【００２８】
本発明のマルチドメインの液晶表示素子は、各ドメインの配向方向が互いに直交するようにピクセルを形成する。例えば、前記のように光照射された配向膜を形成した基板と、単一の方向へ配向された配向膜を形成した他の基板にてセルが組立てできる。前記配向膜は、単一の方向の配向膜の配向方向が光配向膜の配向方向の中の一つと一致するように配置する。このような場合、液晶は両基板の平行な配向方向の領域で均一に配向し、相互垂直な配向方向の領域でツイスト構造にて配向する。前記液晶セルを平行または交差する偏光板の間に位置させると、液晶表示素子の黒白及び明暗が調節できる。
【００２９】
なお、本発明は広視野角の待性を有したマルチドメインの液晶表示素子が実現できる。液晶配向が隣のドメインに対して９０度回転されているツイスト２ドメイン構造とされているので、前記液晶表示素子の各ドメインの非対称的視野角の特性を表すが、両側が補償されて対称的広視野角を実現する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
１、２−ジクロロエタンにＰＳＣＮ−１及びＡＢ（質量比２：ｌ）を溶かした溶液を備える。溶液中のポリマの総濃度は１０ｇ／ｌである。前記ポリマはガラス基板にスピンーコ−テイングにて積層する。スピンーコーテイング機の回転速度は４０００ｒｅｖ／ｍｉｎで３０秒間コーティングする。前記基板は１時間の間６０℃で遠心分離の後ソフトベーキング（ｓｏｆｔｂａｋｉｎｇ）処理する。前記ポリマの吸収スペクトルを図７に示した。紫外線の領域の吸収はＰＳＣＮ−１で決められ、可視光線の領域の吸収はＡＢに起因する。
【００３２】
基板は図６に示した実験装置に取り付ける。水銀ランプは紫外線及び可視光線の光源として提供される。紫外線の偏光方向はガラス基板の長側に平行である。ランプの光スペクトルは図８に示している。前記スペクトルは、Ｐ＝２５０ＷでありＦｈｏｔｏＭｕｌｔ．ＦＥＵ‐７９であるＭＤＲ‐１２で測定したものである。
【００３３】
マスクに対する光の強さは３ｍＷ／ｃｍ2である。マスクは、２×３ｃｍ2である薄膜のガラス基板であって、その表面が１×１ｍｍ2であるポリマフィルムのピースが格子のように置換されたものである。ポリマフィルムは水銀ランプの紫外線を遮断し、可視光線を通過させる（図８参照）。基板の照射は１５分間行う。
【００３４】
液晶セルは、前記光配向膜を形成した基板と、ＰＩＣＵ−２０１２にて塗布及びラビングしたガラス基板で構成する。この配向膜は、基板の長側と平行な単一の配向方向を提供し、液晶セルは従来の方法で製造する。セルのキヤップは０．５ｍｍであり、セルは常温で液晶ＺＬＩ４８０１−０００で詰める。液晶セルは交差する偏光子の間に配置する。（実施の形態２）
実施条件は実施の形態１と同一であり、ＰＳＣＮ−２にメチルオレンジを入れた混合物を光配向の造成物で用いる。ＰＳＣＮ−２に対するメチルオレンジの質量濃度は２０％である。基板の照射は５分間行われ、第１実施の形態と同一な結果を表す。造成物の吸収スペクトルは図９に示した。
【００３５】
（実施の形態３）
実施条件は実施の形態１と同一であり、ＰＳＣＮ−２にメチルレッドを入れた混合物を光配向の造成物で用いる。ＰＳＣＮ−２に対するメチルレッドの質量濃度は３０％である。基板の照射は３０分間行われ、第１実施の形態と同一な結果を表す。造成物の吸収スペクトルは図１０に示している。
【００３６】
本明細書ではマルチドメインの液晶表示素子の製造方法に対してだけ説明しているが、本発明が前記条件及び物質のみに限るものではないし、本発明の技術的範囲の内で多用な応用が可能である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のマルチドメインの液晶表示素子の製造方法は、異なった吸収バンドをもって、異なる波長の領域で相互に垂直な配向方向を表す複合物質からなる配向膜を用いるものであるため、光透過の特性が異なった複数の領域で構成されたマスクを提供して一回光照射することによって、従来技術と比べて工程が単純化できるだけでなく、優秀な広視野角の特性及び光学の情報貯蔵の能力を有するマルチドメインの液晶表示素子が容易に製造できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の第１実施の形態による配向膜の構成物質ＰＳＣＮ−１の構造式を示す図面。
【図２】 図２は、本発明の第１実施の形態による配向膜の構成物質ＡＢの構造式を示す図面。
【図３】 図３は、本発明の第２及び第３実施の形態による配向膜の構成物質ＰＳＣＮ−２の構造式を示す図面。
【図４】 図４は、本発明の第２実施の形態による配向膜の構成物質のメチルオレンジの構造式を示す図面。
【図５】 図５は、本発明の第３実施の形態による配向膜の構成物質のメチルレッドの構造式を示す図面。
【図６】 図６は、本発明の実施の形態による配向膜にマルチドメインの配向方向を形成する実験装置を示す図面。
【図７】 図７は、ＰＳＣＮ−１及びＡＢポリマの混合物の吸収スペクトル（ｓｐｅｃｔｒｕｍ）を示す図面。
【図８】 図８は、水銀ランプの照射スペクトルを示す図面。
【図９】 図９は、アゾ染料“メチルオレンジ”を混入したＰＳＣＮ−２ポリマの吸収スペクトルを示す図面。
【図１０】 図１０は、アゾ染料“メチルレッド”を混入したＰＳＣＮ−２ボリマの吸収スペクトルを示す図面。
Claims (11)
- 基板上に光配向膜を形成する段階と、
波長に依存して光透過の特性が異なった複数の領域で構成されたマスクを提供する段階と、
前記光配向膜に複数の波長領域を有する光を照射して、前記マスクの各領域に対応する配向膜の領域に互いに異なる配向方向を形成する段階で構成され、
ここで、前記光配向膜は、前記複数の波長領域を有する光に各々光反応する光反応の成分の混合物で構成される、
マルチドメインの液晶表示素子の製造方法。 - 請求項１において、前記マスクの各領域が、波長領域が異なる領域の光を透過させる第１領域及び第２領域で構成されたことを特徴とするマルチドメインの液晶表示素子の製造方法。
- 請求項２において、前記マスクの第１領域が、紫外線の領域の光を透過させることを特徴とするマルチドメインの液晶表示素子の製造方法。
- 請求項２において、前記マスクの第２領域が、可視光線の領域の光を透過させることを特徴とするマルチドメインの液晶表示素子の製造方法。
- 請求項１において、前記光が一回のみ照射されることを特徴とするマルチドメインの液晶表示素子の製造方法。
- 請求項１において、前記光配向膜が、波長領域が異なる領域の光に各々光反応する光反応の成分の混合物で構成されることを特徴とするマルチドメインの液晶表示素子の製造方法。
- 請求項１において、前記光配向膜が、前記マスクの第１領域及び第２領域に対応する複数の物質で構成されたことを特徴とするマルチドメインの液晶表示素子の製造方法。
- 請求項７において、前記光配向膜が、前記マスクの第１領域に対応する領域の光−誘導の配向方向が照射光の偏光方向に水平であり、
前記マスクの第２領域に対応する領域の光−誘導の配向方向が照射光の偏光方向に垂直であることを特徴とするマルチドメインの液晶表示素子の製造方法。 - 請求項７において、前記光配向膜で、前記マスクの第１領域に対応する領域で光反応する物質がＰＳＣＮ（ｐｏｌｙｓｉ１ｏｘａｎｅｃｉｎｎａｍａｔｅ）誘導体であり、
前記マスクの第２領域に対応する領域で光反応する物質がアゾベンゼン（ａｚｏｂｅｎｚｅｎｅ）の誘導体であることを特徴とするマルチドメインの液晶表示素子の製造方法。 - 請求項７において、前記光配向膜で、前記マスクの第１領域に対応する領域で光反応する物質がＰＳＣＮ（ｐｏｌｙｓｉ１ｏｘａｎｅｃｉｎｎａｍａｔｅ）の誘導体であり、
前記マスクの第２領域に対応する領域で光反応する物質がメチルオレンジ（ｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅ）であることを特徴とするマルチドメインの液晶表示素子の製造方法。 - 請求項７において、前記光配向膜で、前記マスクの第１領域に対応する領域で光反応する物質がＰＳCＮ（ｐｏｌｙｓｉ１ｏｘａｎｅｃｉｎｎａｍａｔｅ）の誘導体であり、
前記マスクの第２領域に対応する領域で光反応する物質がメチルレッド（ｍｅｔｈｙｌｒｅｄ）であることを特徴とするマルチドメインの液晶表示素子の製造方法。
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