JPH07104302A - 液晶表示素子用背向膜の形成方法 - Google Patents

液晶表示素子用背向膜の形成方法

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JPH07104302A JP6004770A JP477094A JPH07104302A JP H07104302 A JPH07104302 A JP H07104302A JP 6004770 A JP6004770 A JP 6004770A JP 477094 A JP477094 A JP 477094A JP H07104302 A JPH07104302 A JP H07104302A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 背向膜として熱安定性の高いＰＣＶＮ−Ｆ
（polyvinyl fiuorocinnamate ）を使用して背向膜に線
偏光された紫外線の照射エネルギについてプリチルト角
を形成し、照射エネルギ差によりプリチルト角を調節す
ることができるようにして、背向膜の性能を向上する。 【構成】 ２個の基板にＰＣＶＮ−Ｆポリマーを形成す
る工程と、照射される光のエネルギ量の差により線偏光
された紫外線を各基板のＰＣＶＮ−Ｆポリマーに照射す
る工程と、からなってプリチルト角を得ることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子用の背向
膜の形成方法に関し、特に光ポリマーを背向膜として用
いて線偏光された紫外線（ＵＶ）光の照射エネルギ差に
より、プリチルト角を調整することができるようにした
液晶表示素子用背向膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、液晶表示素子（ＬＣＤ）の構造
は、図１に示すように、上下透明ガラス基板１，１ａの
内側に、透明電極２，２ａと背向膜３，３ａを順次形成
し、この形成された上下透明ガラス基板１，１ａを一定
空間を有するようにシール材（（図示せず）で合着し、
前記空間に液晶４を注入し封止した後、前記上下透明ガ
ラス基板１，１ａの外側に、光を偏光する偏光板５，５
ａを設けた構造である。
【０００３】このような液晶表示素子において、均等な
明るさおよび高いコントラスト（contorast ）比を有す
るためには、上下透明ガラス基板１，１ａ間に封止され
た液晶分子を一方向に配列させなければならない。
【０００４】このように液晶分子を一方向に配列するた
めの従来の配向あるいは整列（align ）方法は次の通り
である。上下透明ガラス基板に背向膜を蒸着し機械的な
摩擦（Rubbing ）処理により規則的な微細溝部（micro
groove）を形成させ、それらを介して液晶分子を背向膜
全体の表面から規則的に配向する方法である。ここに、
背向膜として使用しようとする高分子物質は、ポリイミ
ド（polyimide ）系やポリアミド（polyamide ）系の物
質が広く用いられている。また、プリポリマー（prepol
ymer）の光高分子化による背向膜の製造方法も知られて
いる。このとき使用されるプリポリマーは、ポリビニル
アルコール（polyvinyl alcohol ：PVA）と、４‐メト
キシケイ皮酸（４‐methoxy cinnamic acid ）との反応
より生成される、ＰＶＣＮ−Ｍ（ポリビニル‐４‐メト
キシケイ皮酸：polyvinyl-4-methoxycinnamic acid）を
含んでおり、これに線偏光された紫外線（ＵＶ）光を照
射すると、光反応によりクロスリンキング（cross-link
ing ）された背向膜が形成される。この光ポリマー背向
膜は液晶分子を所望する方向の平面構造として配向させ
ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
機械的な摩擦による背向膜の形成方法によって生成され
る微細溝部は、欠陥が生じることにより、位相歪み（ra
ndom phase distrotion）と光散乱（ligh scallering
）を惹起し、このためディスプレイ特性に悪影響を及
ぼした。
【０００６】特に、機械的な摩擦の際に発生される静電
気およびごみは、ＡＭ（アクティブマトリクス：Active
matrix ）ディスプレイの欠陥の原因となる。
【０００７】また、この方法によって背向膜表面から局
部的に他の配向を有する状態を作ることはできない。
【０００８】そして、ＰＶＣＮ−Ｍ（ポリビニル‐４‐
メトキシシナメート：polyvinyl-4-methoxycinnamate）
であるプリポリマーの光高分子化により生成される背向
膜は、熱安定性が低く、プリチルト（pretilt ）を与え
られないので、摩擦による背向膜に比べてＬＣＤの電気
光学的な特性がよくないので、ＬＣＤ表示性能が低下す
る問題点があった。
【０００９】本発明の目的は、上記問題点を解決するた
めのもので、背向膜として熱安定性の高いＰＶＣＮ−Ｆ
（ポリビニル フルオロシナメート：polyvinyl fluoro
cinnamate ）を使用して背向膜に線偏光された紫外線の
照射エネルギによってプリチルト角を形成し、照射エネ
ルギ差によりプリチルト角を調節することことができる
ようにして、背向膜の性能を向上することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の液晶表示素子用背向膜の形成方法は、２
個の基板にＰＣＶＮ−Ｆポリマーの膜を形成する工程
と、照射される光のエネルギ量の差により線偏光された
紫外線を各基板のＰＣＶＮ−Ｆポリマーの膜に照射する
工程と、からなってプリチルト角を得ることを特徴とす
る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて詳述する。ま
ず、本発明の光ポリマー背向膜として用いられるＰＣＶ
Ｎ−Ｆは、シンナモイル（cin-namoyl）分子のベンゼル
環に弗素が置換された弗素‐ケイ皮酸（フルオロ‐シナ
ミックアシド：fluoro-cinnamic acid）誘導体等とＰＶ
Ａとの反応により得られる。
【００１２】このようなＰＣＶＮ−Ｆの背向膜として用
いるために、透明電極および薄膜トランジスタの形成さ
れたガラス基板に堆積（deposit ）するためには、ＰＣ
ＶＮ−Ｆ自体をそのまま堆積できないのでＰＣＶＮ−Ｆ
ポリマー溶液を作って堆積する。
【００１３】したがって、ＰＣＶＮ−Ｆポリマー溶液の
形成方法は、１，２‐クロロエタン（ＤＣＥ）とクロロ
ベンゼン（ＣＢ）とを１：１割合で混合した溶媒に、Ｐ
ＣＶＮ−Ｆを入れてＰＣＶＮ−Ｆを溶解させる。
【００１４】このとき、１，２‐クロロエタン（ＤＣ
Ｅ）とクロロベンゼン（ＣＢ）とを１：１の割合で混合
した場合には、低分子量ＰＣＶＮ−Ｆポリマー溶液を作
るためのものである。高分子量のＰＣＶＮ−Ｆポリマー
溶液を作るためには、ＤＣＥとＣＢとを１：４の割合で
混合してＰＣＶＮ−Ｆを溶解する。
【００１５】ここで、ＰＣＶＮ−Ｆポリマー溶液の濃度
は、コーティングすべき膜の厚さで決められるので、コ
ーティングする膜の厚さにより濃度を決める。
【００１６】本発明のコーティングすべき膜の厚さを５
００ｎｍ程度に形成するためには、ＤＣＥとＣＢとを
１：４の割合で混合した溶液の１リットル当りＰＣＶＮ
−Ｆを４ｇ程度溶解した４ｇ／リットル濃度のＰＣＶＮ
−Ｆ溶液を形成し使用する。
【００１７】このように、ＰＣＶＮ−Ｆポリマー溶液を
形成した後、透明電極および薄膜トランジスタが形成さ
れたガラス基板上に、前記ＰＣＶＮ−Ｆポリマー溶液を
透明電極および薄膜トランジスタが形成されたガラス基
板の中央部分に滴下し、スピンコーティング（spin coa
ting）装置により背向膜を形成する。この時スピンコー
ティング装置により２０〜３０秒間、３〜５×１０3 rp
m の速度で進行させ、スピンコーティングした後５０℃
の温度で約３０分間熱処理（プリベーキング：prebakin
g ）する。
【００１８】上述のように、ガラス基板上にＰＣＶＮ−
Ｆポリマー背向膜を堆積した後、線偏光された紫外線の
照射をエネルギを異ならしめて行うことによりプリチル
ト角を調節する。このようにプリチルト角を形成した上
下の２つのガラス基板を通常の方法により合着し、液晶
を毛細管現象により詰めてＬＣＤを製造する。
【００１９】ＰＣＶＮ−Ｆポリマー背向膜に線偏光され
た紫外線の照射方法を説明する。図２は、本発明の線偏
光された紫外線照射および検査装置の構成図である。２
５０〜５００Ｗの平均出力を有する水銀ランプ１１によ
り紫外線を生成し、レンズ１２およびプリズム１３を介
して線偏光を得る。
【００２０】このように得られた線偏光された紫外線
を、一方向は投射させ他方向は反射させるスプリッティ
ッング（splitting ）１４を介してガラス基板１６上に
コーティングされたＰＣＶＮ−Ｆポリマー１５のフィル
ム（膜）に照射する。
【００２１】ヘリウム‐ネオンレーザ１８、偏光板１
７、スプリッティッングミラー１４、フォトダイオード
１９、およびディジタルオシロスコープ２０を介して複
屈折率を測定する。
【００２２】このように線偏光された紫外線をＰＣＶＮ
−Ｆポリマー（等方性）に照射すれば異方性のポリマー
が生成される。異方性は複屈折率として表示されるの
で、複屈折率を測定するので照射された状態が分かる。
【００２３】図３は、本発明によって形成されたＬＣＤ
プリチルト角の測定装置の構成図である。ヘリウム‐ネ
オンレーザ２１のビームの通路と直交する線偏光板２
３，２３ａ間において、ビームがステップモータ２６に
よって回動するＬＣＤセル２４を照射するようにする。
絞り２２を通過した光の強度は、レーザ２１のビームの
ウェーブベクトル（wave vector ）ｋとＬＣＤセルの垂
直な軸に沿って回転する角の函数として記録される。絞
り２２を通過したレーザ２１のビームをフォトダイオー
ド等の受光素子２５に受けてコンピュータ２８に入力す
るので、コンピュータ２８がモニタ２７を介して光の強
度をディスプレイする。
【００２４】ここで、プリチルト角θはτ（φ）カーブ
の左右対称軸（symmetry axis ）の位置により決めら
れ、略次式によって与えられる。 θ＝θｓ／（ｎe ＋ｎo ） θｓは左右対称軸に対応する角、ｎe は液晶分子の長軸
方向の屈折率、ｎo は液晶分子の短軸方向の屈折率であ
る。前記図１、図２の装置は公知の装置である。
【００２５】本発明は前述のように線偏光された紫外線
を照射するに当って、紫外線の照射エネルギを変化させ
てプリチルト角を形成したもので、まず、線偏光された
紫外線の光の強度を一定に設定し、照射時間を異ならせ
て照射エネルギを変化させる方法の実施例を図面を参照
しながら説明する。
【００２６】図４は、本発明による照射時間と光ポリマ
ーとの異方性の屈折率の関係を示す図であり、図５は、
本発明の各実施例による時間差とプリチルト角の結果を
示す図である。
【００２７】図４に示すように、ＰＣＶＮ−Ｆポリマー
に線偏光された紫外線の光の強度を一定に設定して照射
すれば、約４０分までの区間は異方性の屈折率が時間に
比例する。
【００２８】本発明の第１実施例として、ＰＣＶＮ−Ｆ
ポリマーを図２のような線偏光された紫外線の照射装置
に位置させて紫外線の強さを約２５ｍｗ程度とし、光が
照射された面積を約１×１．５ｃｍ2 程度として、第１
のガラス基板のＰＣＶＮ−Ｆポリマーには１０分程度で
照射し、第２のガラス基板のＰＣＶＮ−Ｆポリマーには
２０分（時間差＝１０分）程度で照射する。
【００２９】このように照射された２個のガラス基板を
合着し、一般的な方法により液晶を注入したＬＣＤを前
記図２のような装置を利用してプリチルト角を測定した
結果、図５の結果値（ＥＸＰ．１）のようにプリチルト
角（θ）は１０°を示した。
【００３０】本発明の第２実施例は、全ての条件は前記
第１実施例と同様であり、第１ガラス基板のＰＣＶＮ−
Ｆポリマーに紫外線を１０分間照射し、第２ガラス基板
のＰＣＶＮ−Ｆポリマーにも紫外線を１０分間（時間差
＝０分）照射して、これを合着し液晶注入してＬＣＤを
形成しプリチルト角を測定した結果、図５の第２実施例
の結果値（ＥＸＰ．２）のようにプリチルト角（θ）は
０°を示した。
【００３１】このような方法によって、本発明の第３実
施例は、第１ガラス基板のＰＣＶＮ−Ｆポリマーに１０
分、第２ガラス基板のＰＣＶＮ−Ｆポリマーに３０分
（時間差＝２０分）、紫外線をそれぞれ照射してプリチ
ルト角を測定した結果、プリチルト角（θ）は１３．５
°（図５のＥＸＰ．３）となった。
【００３２】継続して第４実施例として、第１ガラス基
板に９０分、第２ガラス基板に１５０分（時間差＝６０
分）、紫外線をそれぞれ照射してプリチルト角を測定し
た結果、プリチルト角（θ）は０°（図５のＥＸＰ．
４）となり、第５実施例として、第１ガラス基板に１０
分、第２ガラス基板に９０分（時間差＝８０分）、紫外
線をそれぞれ照射してプリチルト角を測定した結果、プ
リチルト角（θ）は１８°（図５のＥＸＰ．５）とな
り、第５実施例として、第１ガラス基板に１０分、第２
ガラス基板に７０分（時間差＝６０分）、紫外線をそれ
ぞれ照射してプリチルト角を測定した結果、プリチルト
角（θ）は１７．５°（図５のＥＸＰ．６）となった。
【００３３】以上の実施例を総合してみると、線偏光さ
れた紫外線の光の強さを一定に設定し、上下ガラス基板
の光ポリマー背向膜の照射時間差を大きくすれば、プリ
チルト角（θ）が大きく発生することが分かる。また同
照射時間差においても９０分以下の時間において時間差
に比例することが分かる。
【００３４】これと反対に、照射時間を一定に設定し、
線偏光された紫外線の強さを互いに異ならしめて行っ
た、光の強さの差によってプリチルト角を形成する方法
も上述した結果を得る。すなわち照射エネルギは光の強
さ×照射時間であるので、照射時間を一定に維持し臨界
強度の以上において光の強さを異ならしめて照射すれば
光の強度が強ければ強いほどプリチルト角は大きく発生
するという効果が得られる。勿論、光の強さ及び照射時
間の両方を変えて、照射エネルギ（あるいは照射エネル
ギの差）を設定することができる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
素子（ＬＣＤ）用背向膜の形成方法によれば、背向膜と
してＰＣＶＮ−Ｆポリマーを使用し、線偏光された紫外
線の光エネルギによりプリチルト角を得、上下背向膜に
照射される光エネルギ差によりプリチルト角を調節する
ことができるので、従来の平面構造の背向膜を有するＬ
ＣＤでは高い駆動電流を要求されたものが、本発明では
プリチルト角を有する駆動電流が低く、位相歪みおよび
光散乱現象が惹起されないのでコントラスト等のディス
プレイ特性を向上させることができるという効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般のＬＣＤ構造図である。
【図２】本発明の線偏光された紫外線照射および検査装
置の構成図である。
【図３】本発明によって形成されたＬＣＤプリチルト角
測定装置の構成図である。
【図４】本発明による照射時間と光ポリマーとの異方性
の屈折率の関係を示す図である。
【図５】本発明の各実施例によるプリチルト角の結果を
示す図である。
フロントページの続き (72)発明者 申 鉉 浩 大韓民国京畿道安養市東安区虎溪洞939− ６、正東住宅 ６−301 (72)発明者 權 純 凡 大韓民国ソウル特別市江南区開浦洞 新榮 アパートメント 23−108 (72)発明者 タチアナ、ヤ、マルシー ウクライナ共和国キエフ‐49、2520049、 クルスカヤ、ストリート、12ビー、アパー トメント、45 (72)発明者 ユリー、エー、レズニコフ ウクライナ共和国キエフ‐４、252004、レ ピナ、ストリート、３、アパートメント、 ２ (72)発明者 アナトリー、アイ、ヒズニャク ウクライナ共和国キエフ‐34、252034、ヤ ロスラボフ、バル、ストリート、11、アパ ートメント、５ (72)発明者 オレグ、ブイ、ヤロスチュク ウクライナ共和国キエフ‐118、252118、 クスタナイスカヤ、ストリート、11、アパ ートメント、95

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】２個の基板にＰＣＶＮ−Ｆポリマーの膜を
    形成する工程と、 各基板のＰＣＶＮ−Ｆポリマーの膜に照射される光のエ
    ネルギ量が異なるように線偏光された紫外線を照射する
    工程と、からなってプリチルト角を得ることを特徴とす
    る液晶表示素子用背向膜の形成方法。
  2. 【請求項２】前記ＰＣＶＮ−Ｆポリマーの膜の形成工程
    は、ＰＣＶＮ−Ｆを、１，２‐クロロエタン（ＤＣＥ）
    とクロロベンゼン（ＣＢ）とを１：１の割合で混合した
    溶媒で溶解してスピンコーティング装置を用いて形成す
    ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子用背向
    膜の形成方法。
  3. 【請求項３】光のエネルギ量が異なるように紫外線を照
    射する方法として、線偏光された紫外線の強さを一定に
    設定し、互いに照射時間が異なるようにして照射するこ
    とを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子用背向膜の
    形成方法。
  4. 【請求項４】光のエネルギ量が異なるように紫外線を照
    射する方法として、照射時間を一定に設定し、互いに線
    偏光された紫外線の強さが異なるようにして照射するこ
    とを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子用背向膜の
    形成方法。
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