JP4057106B2 - マルチドメイン液晶セルの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶セルの製造方法に関するもので、特に、半透明部を有するマスクを用いて光配向処理を行うことにより製造工程が簡単になる、広視野角を有するマルチドメイン液晶セルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子として最近主に用いられている液晶セルはツイストネマティック(Twist Nematic)液晶セルであって、このＴＮ液晶セルは視野角によって各階調表示での光透過率が変わる特性を保有する。特に、上下の視野角方向ではグレー（ｇｒｅｙ）反転が発生する領域が生じるようになって高画質の液晶表示素子を製造することに問題があった。
【０００３】
上記問題を解決するために２ドメインＴＮ ＬＣＤ（Ｔｗｏ Ｄｏｍａｉｎ ＴＮ ＬＣＤ）とドメイン分割されたＴＮ ＬＣＤ（Ｄｏｍａｉｎ Ｄｉｖｉｄｅｄ ＴＮ ＬＣＤ）が提案されている。ＴＤＴＮ ＬＣＤでは各ドメインがプレチルト方向（ｐｒｅｔｉｌｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）が互いに反対である二つの液晶ディレクター（ＬＣ ｄｉｒｅｃｔｏｒｓ）を有し、階調表示電圧を印加するときこの二つのドメインでの液晶デイレクターが互いに反対方向に傾斜されるようになって上下方向への平均光透過度が補償されることによって視野角が広くなる。ＤＤＴＮでは基板上にそれぞれ異なるブレチルト角を有する物質、例えば有機配向膜か無機配向膜よりなる複数の配向膜を形成して各配向膜での平均配向角度を異なる方向にして視野角を補償する。
【０００４】
上記のようなマルチドメイン液晶セルで一番多く用いられる配向方法がラビング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で主にポリイミドを塗布しラビングを行って、上記配向膜表面に規則的な微細溝を形成させる。配向膜表面で液晶分子は弾性変型エネルギーが最小化するように上記微細溝と平行に配列される。しかし、ラビングによる配向方法では配向膜表面で生成される微細溝の欠陥によって位相歪曲と光散乱が発生することになって液晶表示装置の性能を低下させる間題があった。また、ラビングによって配向膜に塵及び静電気が発生して基板が破損され、歩留りが悪くなることがあった。
【０００５】
上記のように基板が破損される問題を解決するために光を利用した光配向方法が提案されている。
【０００６】
図１は光配向による従来の２−ドメイン液晶セル製造方法を示す図面である。図面で、基板に斜線を掛けた領域はマスクの不透明部を示すものであり、基板面に表示された失印は配向方向を示すものであり、基板の上部にある失印は光が照射される方向を表示するものである。先ず。図１（ａ）に示されるように、光配向物質が塗布された基板の第１ドメイン（Ｉ）を不透明マスクでブロッキング（ｂ１ｏｃｋｉｎｇ）して、第１偏向方向を有する線偏向された紫外線を基板に対して垂直に照射して第２ドメイン（ＩＩ）に第１配向方向を決める。上記紫外線の照射によって第２ドメイン（ＩＩ）には紫外線の偏向方向と垂直の方向に縮退された二つの配向方向が決まる。その後、図１（ｂ）に示したように、上記第１偏向方向と垂直である第２偏向方向に線偏向された紫外線を基板に対して傾斜するように照射すれば、縮退された二つの第１配向方向中、上記紫外線の照射方向と大略平行する配向方向が選択される。次いで、図１（ｃ）に示したように、第２ドメイン（ＩＩ）をマスクでブロッキングした状態で第１偏向方向と垂直に偏向された第３偏向方向の紫外線を基板に対して垂直に照射して第１ドメイン（Ｉ）に縮退された二つの第２配向方向を決める。このとき、上記第２配向方向は第１配向方向と垂直になるようになる。その後、図１（ｄ）に示したように、紫外線が基板に傾斜照射されて縮退された二つの第２配向方向中、紫外線の照射方向側の配向方向が選択される。図１（ｅ）は上記工程による基板を示す図面である。図面に示したように、第１ドメインと第２ドメインは互いに垂直に配向されて視野角特性が向上される。
【０００７】
上記工程が異なる基板にも行われて配向方向が決まり二つの基板が貼付けられて２−ドメイン液晶セルが完成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような２−ドメイン液晶セルを製造するためには８回の照射工程と４回のマスキング工程が必要であるので、製造工程が複雑になり製造コストが増加するという間題があった。
【０００９】
本発明は上記間題に艦みてなされたもので、光配向時基板のドメインによって吸収される光の吸収エネルギー量を異なるようにして各ドメインに大きさが異なるプレチルト角を有する配向方向を形成することにより、視野角が向上されたマルチドメイン液晶セルの製造方法を提供することを自的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るマルチドメイン液晶セルの製造方法は、光配向物質からなる配向膜が塗布された基板を準備する段階と、上記基板の各領域に異なるエネルギ−量が吸収されるように光を上記基板に対して垂直照射する段階と、光を基板に対して傾斜照射する段階とを備える。
【００１１】
この発明に係るマルチドメイン液晶セルの製造方法は、上記光配向物質がポリシロキサン系物質であることを特徴とする。
【００１２】
この発明に係るマルチドメイン液晶セルの製造方法は、上記光が紫外線であることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係るマルチドメイン液晶セルの製造方法は、上記垂直照射段階が、異なる透過率を有する領域からなるマスクを基板に覆う段階と、上記基板に光を垂直照射する段階とを備えることを特徴とする。
【００１４】
この発明に係るマルチドメイン液晶セルの製造方法は、配向物質からなる配向膜が塗布された第１基板と第２基板を準備する段階と、上記第１基板及び第２基板の各領域を光透過率が異なるマスクで覆う段階と、上記マスクで覆われた第１基板及び第２基板に光を基板に対して垂直照射する段階と、光を基板に対して傾斜照射する段階と、上記第１基板及び第２基板を貼付ける段階とを備える。
【００１５】
この発明に係るマルチドメイン液晶セルの製造方法は、上記光配向物質がポリシロキサン系物質であることを特徴とする。
【００１６】
この発明に係るマルチドメイン液晶セルの製造方法は、上記光が紫外線であることを特徴とする。
【００１７】
この発明に係るマルチドメイン液晶セルの製造方法は、光配向物質からなる配向膜が塗布された第１基板と第２基板を準備する段階と、上記第１基板及ぴ第２基板に照射される光が部分的に透過する半透明部と、照射された光が透過される開口部と、照射される光が透過されない不透明部よりなるマスクを覆う段階と、上記マスクが覆われた第１基板及び第２基板に第１偏向方向に偏向された光を基板に対して垂直に照射する段階と、上記マスクの不透明部に対応する配向膜の領域に上記マスクの開口部と半透明部を位置するようにマスクを移動する段階と、上記移動されたマスクで覆われた第１基板及び第２基板に第２偏向方向に偏向された光を基板に対して垂直照射する段階と、光を基板に対して傾斜照射する段階と、上記第１基板及び第２基板を貼付ける段階とを備える。
【００１８】
この発明に係るマルチドメイン液晶セルの製造方法は、上記第２偏向方向が第１偏向方向と異なることを特徴とする。
【００１９】
この発明に係るマルチドメイン液晶セルの製造方法は、上記第２偏向方向が第１偏向方向と互いに垂直であることを特徴とする。
【００２０】
この発明に係るマルチドメイン液晶セルの製造方法は、上記光配向物質がポリシロキサン系物質であることを特徴とする。
【００２１】
この発明に係るマルチドメイン液晶セルの製造方法は、上記光が紫外線であることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
上記目的を達成するため、本発明の配向方法は領域別に光透過率が異なるマスクを基板上に覆って光の照射時配向膜が吸収する光エネルギー量を異なるようにして、各ドメインにプレチルト角が異なる配向方向を決める。したがって、上記配向で得られた画素分割された基板を上下基板に適用して貼付けることによってマルチドメイン液晶セルをたやすく得ることができるようになる。
【００２３】
従来の光配向方法（ＨＡＳＩＭＯＴＯ、ＳＩＤ９５ ＤｌＧＥＳＴ，ｐ．８７７）では配向物質としてポリビニルシンナマート（ｐｏ１ｙｖｉｎｙｌｃｉｎｎａｍａｔｅ）が用いられるのに反して、本発明ではポリシロキサン系物質が用いられる。しかし、上記橋本方法では紫外線の照射によって約０．１〜０．３°の小さいブレチルト角のみが形成されるために所望する角を得ることができなくなる。本発明で用いられる配向物質では図２に示したように、配向膜に吸収されるエネルギーによって配向膜が形成されるプレチルト角が変わるために、紫外線と同じ光の強度や照射時間を制御することによって所望するプレチルト角を得ることができるようになる。
【００２４】
発明の実施の形態１．
以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２５】
図３は半透明部を有するマスクを用いて、２ドメインに形成される配向方向のプレチルト角の大きさを異なるように形成する光照射方法に関するものである。即ち、図３（ａ）は光高分子からなる配向膜３２が塗布された基板３１の一部領域にマスクの半透明部３３を位置するようにして垂直光照射を行う図面である。上記図面に示したように、開口部では照射される光の全部が基板３１の配向膜３２に吸収されるが、マスクの半透明部に対応する基板３１の配向膜３２領域では照射される光の一部のみが配向膜３２に吸収される。光配向物質であるポリシロキシサン系物質（ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅ ｂａｓｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）は吸収される光エネルギーが増加することによってプレチルト角の大きさが小さくなる特性があるので、配向膜に形成されるプレチルト角の大きさを容易に制御することができる。上記垂直光照射に対して配向膜３２には縮退された配向方向が決まる。次いで、図３ｂに示したように光を配向膜３２に傾斜照射すれば、縮退された配向方向のうちの光の照射方向側の配向方向が選択される。上記性質を利用して製造された、プレチルト角の大きさが異なり画素が分割された基板の断面図が図３（ｃ）に図示されている。図３（ｃ）を適用して上下基板を貼付けて製造された液晶セルが図３（ｄ）に図示されている。このとき用いられる配向膜物質としてはポリシロキサン系物質かＰＶＣＮ‐Ｆを含むことができる。
【００２６】
上記構造の液晶セルでは各基板で各ドメインの配向方向は同じであるがプレチルト角の大きさが異なるので、小さいプレチルト角を有する側の視野角は対向する大きいプレチルト角を有する側によって影響を受けることになり、液晶のディレクターが反対方向に傾斜されるようになって主視野角方向が互いに反対になる。これで、隣接するドメイン間で視野角が補償されることによって視野角が改善される。
【００２７】
発明の実施の形態２．
図４は本発明の第２実施形態による４−ドメイン液晶セルを製造する方法を示す図面である。
【００２８】
図面で斜線を掛けた部分はマスクの半透明部３３ｂに対応する基板を示すもので、格子じま部分はマスク３３の不透明部３３ｃに、そして空白部分は透明部３３ａに対応する基板を示すものである。先ず、図４（ａ）に示したように、光透過率が異なる領域からなるマスクを光高分子配向膜が塗布された基板上に位置させた状態で第１偏向方向に偏向された光を基板に対して垂直に照射する。このとき、第１ドメイン（Ｉ）にはマスクの半透明部３３ｂが、第２ドメイン（ＩＩ）には透明部３３ａが、第３，４ドメイン（III、IＶ）には不透明部３３ｃが位置する。上記垂直照射によって、第１ドメイン（Ｉ）と第２ドメイン（ＩI）には第１偏向方向と垂直した縮退された二つの配向方向が決まる半面に、第３ドメイン（III）第４ドメイン（IＶ）はマスクの不透明部３３ｃによってブロックキングされているので、どのような配向方向も生じない。その後、図４（ｂ）に示したように、光を基板に対して傾斜照射すれば、上記縮退された二つの配向方向中上記光の傾斜方向と平行する方向の配向方向が選択される。このとき、照射される光は、偏向された光と非偏向された光の中でいずれを用いても構わない。図４（ｃ）は上記１光照射工程によって形成された配向方向を示す図面である。図面で、光透過率が０％である不透明部３３ｃに対応する配向膜の領域（III，IＶ）には配向方向が形成されなかったが、光透過率が３０〜８０％。である半透明部３３ｂに対応する第１ドメイン（Ｉ）と光透過率が１００％である透明部３３ａに対応する配向膜の領域（Ｉ）には第１偏向方向と垂直である配向方向が形成される。このとき、上記第１ドメイン（Ｉ）と第２ドメイン（ＩI）の配向方向は互いに平行するが、第２ドメイン（IＩ）の配向膜に吸収される光のエネルギー量が第１ドメイン（Ｉ）に吸収されるエネルギーより多いので、第２ドメイン（ＩI）のプレチルト角が第１ドメイン（Ｉ）のプレチルト角より小さくなる。
【００２９】
以後、図４（ｄ）に示したように、配向方向が決まった第１及び第２ドメイン（Ｉ，ＩI）をマスクの不透明部でブロッキングし、第３及び第４ドメイン（III，IＶ）にマスクの半透明部と開口部を位置させた状態で、第１光照射工程の第１偏向方向と垂直である第２偏向方向を有する偏向された光を基板に対して垂直に照射して縮退された二つの配向方向を決めた後、図４（ｅ）に示したように、光を基板に対して傾斜されるように照射して二つの配向方向中傾斜照射方向と平行した一つの配向方向を選択する。図４（ｆ）は基板に上記第２光照射工程によって決まった配向方向を示す図面である。光透過率が０％である不透明部３３ｃに対応する配向膜の第１及び第２ドメイン（Ｉ，IＩ）には第２照射がマスクによってブロッキングされたので、第１光照射工程によって形成された配向方向がそのまま残っていることになり、光透過率が３０〜８０％である半透明部３３ｂに対応する第３ドメイン（III）と光透過率が１００％である透明部３３ａに対応する第４ドメイン（ＩＶ）には互いに平行し異なるプレチルト角を有する配向方向が形成される。
【００３０】
上記方法で得られた４ドメインの基板を上下の基板にそれぞれ適用すれぱ、図７のＤＤＴＮを応用した４ドメインＴＮ液晶セルを８回の光照射と４回のマスク貼付け工程でたやすく形成することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の方法は小林の４ドメイン形成のための光配向工程（１６回の光照射と、８回のマスク貼付け工程）の１／２工程数で４ドメインの液晶セルの製造ができるので、視野角が上下左右方向で改善された広視野角の液晶表示装置の製造単価を減少することができるのみならず、液晶表示装置を大量生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光配向工程によって２−ドメイン液晶セルを製造する方法を示す図面である。
【図２】光照射エネルギ−とプレチルト角度の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の第１実施形態によるドメイン分割されたツイストネマティック液晶セルの製造工程を示す図面である。
【図４】本発明の第２実施形態による４−ドメイン液晶セルの製造工程を示す図面である。
【符号の説明】
３１ 基板
３２ 配向膜
３３ マスクの半透明部

Claims (12)

1. 光配向物質からなる配向膜が塗布された基板を準備する段階と、
   前記基板の各領域に異なるエネルギー量が吸収されるようにマスクを介し、所定の方向に偏光された光を前記基板に対して垂直照射する段階と、
   光を基板に対して傾斜照射する段階と
   を備えるマルチドメイン液晶セルの製造方法。
2. 請求項１記載のマルチドメイン液晶セルの製造方法において、
   前記光配向物質がポリシロキサン系物質であることを特徴とするマルチドメイン液晶セルの製造方法。
3. 請求項１記載のマルチドメイン液晶セルの製造方法において、
   前記光が紫外線であることを特徴とするマルチドメイン液晶セルの製造方法。
4. 請求項１記載のマルチドメイン液晶セルの製造方法において、
   前記垂直照射段階が、異なる透過率を有する領域からなるマスクを基板に覆う段階と、前記基板に光を垂直照射する段階とを備えることを特徴とするマルチドメイン液晶セルの製造方法。
5. 光配向物質からなる配向膜が塗布された第１基板と第２基板を準備する段階と、
   前記第１基板及び第２基板の各領域を光透過率が異なるマスクで覆う段階と、
   前記マスクで覆われた第１基板及び第２基板に所定の方向に偏光された光を基板に対して垂直照射する段階と、
   光を基板に対して傾斜照射する段階と、
   前記第１基板及び第２基板を貼付ける段階と
   を備えるマルチドメイン液晶セルの製造方法。
6. 請求項５記載のマルチドメイン液晶セルの製造方法において、
   前記光配向物質がポリシロキサン系物質であることを特徴とするマルチドメイン液晶セルの製造方法。
7. 請求項５記載のマルチドメイン液晶セルの製造方法において、
   前記光が紫外線であることを特徴とするマルチドメイン液晶セルの製造方法。
8. 光配向物質からなる配向膜が塗布された第１基板と第２基板を準備する段階と、
   前記第１基板及び第２基板に照射される光が部分的に透過する半透明部と、照射された光が透過される開口部と、照射される光が透過されない不透明部よりなるマスクを覆う段階と、
   前記マスクが覆われた第１基板及び第２基板に第１偏光方向に偏光された光を基板に対して垂直照射する段階と、
   前記マスクの不透明部に対応する配向膜の領域に前記マスクの開口部と半透明部を位置するようにマスクを移動する段階と、
   前記移動されたマスクで覆われた第１基板及び第２基板に第２偏光方向に偏光された光を基板に対して垂直照射する段階と、
   光を基板に対して傾斜照射する段階と、
   前記第１基板及び第２基板を貼付ける段階と
   を備えるマルチドメイン液晶セルの製造方法。
9. 請求項８記載のマルチドメイン液晶セルの製造方法において、
   前記第２偏光方向が第１偏光方向と異なることを特徴とするマルチドメイン液晶セルの製造方法。
10. 請求項８記載のマルチドメイン液晶セルの製造方法において、
    前記第２偏光方向が第１偏光方向と互いに垂直であることを特徴とするマルチドメイン液晶セルの製造方法。
11. 請求項８記載のマルチドメイン液晶セルの製造方法において、
    前記光配向物質がポリシロキサン系物質であることを特徴とするマルチドメイン液晶セルの製造方法。
12. 請求項８記載のマルチドメイン液晶セルの製造方法において、
    前記光が紫外線であることを特徴とするマルチドメイン液晶セルの製造方法。

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