JPH09179124A - 光を用いたベンド配向された液晶セルの製造方法 - Google Patents

光を用いたベンド配向された液晶セルの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶セルの視野角特性を向上させると共に、
ラビング処理で発生する配向膜の破壊を防止することが
可能な液晶セルの製造方法を得る。 【解決手段】 両基板上に形成された配向膜に光を照射
して配向方向と対称になったプレチルト角を与える段階
と、両基板の配向膜間に液晶を注入してベンド配向され
た液晶セルを製造する段階とで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、液晶セルの製造
方法に関するもので、特にラビング（rubbing）処理に
よるベンド（bend）配向された液晶セルよりもその製造
が容易で、ツイストネマティック（ＴＮ）液晶セルより
も視野角の特性が優れた光を用いたベンド配向された液
晶セルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在まで主に用いられている液晶表示装
置（ＬＣＤ）は、ＴＮ液晶セルであって、このＴＮ液晶
セルは、視野角によって階調表示（gray level）におけ
る透過度が変化するという特性を有するものであった。
図４は従来のツイストネマティック液晶セルの特性図を
示すもので、同図（ａ）はＴＮ液晶セルの透過度と電圧
の関係を示すグラフ、同図（ｂ）は左右の視野角方向に
沿う透過度を示すグラフ、同図（ｃ）は上下の視野角方
向に沿う透過度を示すグラフである。
【０００３】図４（ｂ）に示すように、左右の視野角に
おいては透過度が対称的であり、図４（ｃ）に示すよう
に、上下の視野角においては透過度は非対称的に分布さ
れている。従って、上下の視野角方向においてはイメー
ジ（image）の反転する範囲が生ずるために、視野角が
狭くなってしまうという問題があった。
【０００４】ＬＣＤの視野角が狭くなる問題を解決する
ために、昨今においては、図５及び図６に示すようなＴ
Ｎ液晶セルが提案されている。図５は２ドメインツイス
トネマティック（ＴＤＴＮ）液晶セルの構造を示す模式
図である。図示されるように、各画素はプレチルト方向
（pretileted direction)が互いに反対方向の液晶方向
子（ＬＣ directiors）が配列された第１及び第２ドメ
インの２つのドメインから構成される。このセル（cel
l）に階調表示電圧を印加すると、ドメインの液晶方向
子は互いに反対方向に傾くので、上下方向においての平
均透過度が補償されることによって視野角が広くなり、
その特性が向上することになる。なお、図５中、１は基
板、２は配向膜を示す。
【０００５】図６はドメイン分割されたＴＮ（Domain-D
ivided TN）液晶セルの構造を示す模式図である。図示
されるように、基板１の第１配向膜３及び第２配向膜４
を互いに異なるプレチルト角を有する物質、例えば有機
配向膜や無機配向膜で構成することによって、各配向膜
での平均配向角度が反対方向になるようにして、上記配
向膜を上下基板１において各々交互に外部へ露出される
ことで、各ドメインの平均プレチルト方向が反対になる
ようにして視野角特性の低下を補償するようにする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなＴＤＴＮ液晶セルやＤＤＴＮ液晶セルの製造法は
配向膜（例えば、ポリイミド（polyimide））の成膜さ
れた基板を１次ラビングして、フォトリソ工程（photol
ithography）によってフォトリジスト（photoresist）
を成膜した状態において始めに処理された１次ラビング
の方向とは反対方向にさらに２次ラビング処理をしてか
ら、上記フォトリジストを除去する工程を繰り返しなけ
ればならないので、製造工程が複雑で、その製造費用が
上昇するという問題点があった。
【０００７】一般的に、ＴＮ液晶セルの視野角特性が悪
いのは、液晶の非等方的な光学特性に因るものである。
そこで、近年、ＴＮ液晶の非等方性を補償するためにベ
ンド配向された液晶セルが提案されている。図７はベン
ド配向された液晶セル（bend alignment liquid crysta
l cell）の構造を示す展開図である。図示するように、
互いに垂直の偏光軸方向を有する２つの偏光板７の間に
は、ベンド配向された液晶セル５及び該液晶セル５の複
屈折率を除去して光学的に補償するための一軸性の光補
償板６が挿入される。上記ベンド配向された液晶セル５
の分子は、図示するように、配向膜付近では上記配向膜
と鋭角（小さな角度）をなしているが、両配向膜の中央
ではほぼ９０°をなし、基板に近寄るほど配向膜との角
度が漸次減少するようになる対称構造になっているの
で、上記視野角方向における視野角特性は向上する。
【０００８】上記のようなベンド配向された液晶セル
は、配向膜をラビング処理して予めプレチルト方向を与
えてから、液晶をプレチルト方向に沿って適切に調節
し、注入することによって得られる。その後、上記ベン
ド配向された液晶セルに電界を加えれば、液晶分子等が
電界に沿って動くので、有効屈折率が変化して透過率も
変化するようになる。
【０００９】図８はベンド配向された液晶セル５の特性
図を示すものである。同図（ａ）は上記ベンド配向され
た液晶セル５の電圧と透過率との関係を示し、Ｔ0 は透
過率が０、Ｔ50は透過率が５０、Ｔ100 は透過率が１０
０であることを各々示している。また、同図（ｂ）はベ
ンド配向された液晶セルの左右の視野角方向における視
野角と透過率との関係を示し、さらに、同図（ｃ）は上
下の視野角方向に沿う視野角と透過率との関係を示す。
【００１０】ここで、ＴＮ液晶セルの透過率を示す図４
（ｂ）とベンド配向された液晶セルの透過率を示す図８
（ｂ）を比べると、ベンド配向された液晶セルの透過率
の方がＴＮ液晶セルに比べて、左右の視野角の方向に沿
ってさらに対称的であることがわかる。さらに、図４
（ｃ）に示すＴＮ液晶セルがＴ50おいて上下の視野角の
方向に沿ってイメージ（image）が反転する反面、図８
（ｃ）に示すベンド配向された液晶セルでは透過率がＴ
0，Ｔ50，Ｔ100において常に対称的に分布されるので、
イメージの反転は生じない。従って、上記ベンド配向さ
れた液晶セル５を用いたＬＣＤでは、左右及び上下の視
野角方向での視野角特性はＴＮ液晶セルの場合よりも遥
かに向上する。
【００１１】しかし、上記のように構成された液晶セル
５においても、液晶セルをベンド配向させるためには、
プレチルト方向を与えるために、液晶の注入前に配向膜
をラビング処理をしなければならないので、ラビング処
理によって配向膜にごみや電荷が生じるという問題が依
然として残ることになる。特に、電荷の発生は配向膜を
破壊する主な原因の一つとなる。
【００１２】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、光を配向膜に照射して視野角特
性が優れかつ製造が容易なベンド配向された液晶セルの
製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明に係る光を用い
たベンド配向された液晶セルの製造方法は、第１配向膜
が成膜された第１基板に第１偏光された光を照射して配
向膜の配向方向と第１プレチルト角を与える段階と、第
２配向膜が成膜された第２基板に第２偏光された光を照
射して第２プレチルト角を与える段階と、上記第１配向
膜と上記第２配向膜の間に液晶を注入する段階とでなる
ものである。
【００１４】また、上記第１配向膜と上記第２配向膜中
少なくとも１つの配向膜がポリシロキサン（polysiloxa
ne）物質を含有することを特徴とするものである。
【００１５】また、上記第１配向膜に光を照射する段階
で光が第１配向膜に垂直に照射されると共に、上記第２
配向膜に光を照射する段階で光が第２配向膜に垂直に照
射されることを特徴とするものである。
【００１６】また、上記光が紫外線であることを特徴と
するものである。
【００１７】また、上記第１及び第２プレチルト角が照
射される第１及び第２光のエネルギーの大きさによって
変化することを特徴とするものである。
【００１８】また、上記液晶の注入段階で第１及び第２
配向膜の配向方向と平行に第１基板及び第２基板間に液
晶が注入されることを特徴とするものである。
【００１９】また、上記第１配向膜及び第２配向膜中少
なくとも１つの配向膜がＰＶＣＮ−Ｆを含むことを特徴
とするものである。
【００２０】また、上記第１配向膜の配向方向が上記第
２配向膜の配向方向と同一なことを特徴とするものであ
る。
【００２１】また、上記第１偏光された光が線形偏光さ
れた光であることを特徴とするものである。
【００２２】また、上記第１及び第２配向膜に光照射す
る段階は、第１及び第２偏光された光の照射エネルギー
が第１及び第２プレチルト角を４５°になるように調整
される段階をさらに含むことを特徴とするものである。
【００２３】さらに、上記第１配向膜に光照射段階で複
数のプレチルト角方向を形成して液晶の流れ効果によっ
て上記複数のプレチルト角方向中から１つを選ぶことを
特徴とするものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】この発明に係るベンド配向された
液晶セルの製造方法は、液晶セルの視野角特性を向上さ
せるばかりでなく、ラビング処理過程において発生する
ごみや静電気によって生じる配向膜の破壊等を防止する
もので、ガラス基板上に成膜された配向膜に偏光板を用
いて線形偏光された光を照射することで、プレチルト方
向を決める段階と、プレチルト方向が決められた上記基
板の間に液晶を注入させる段階とから構成される。
【００２５】一般に、光を用いた光配向膜は、主にＰＶ
ＣＮ（polyvinylcinnamate）系の高分子で構成されてい
るので、線形偏光された光が照射されることによって、
高分子間の重合によって光高分子化された配向膜が得ら
れる。そして、この光に反応する高分子の配列方向は照
射される光の偏光方向と垂直をなす。この光高分子の配
列方向によって配向膜のプレチルト方向が決められ、上
記光配向膜に形成されるプレチルト角は照射する光の入
射方向または照射エネルギーの大きさによって変化する
ことになる。言い変えれば、配向膜に照射される光の偏
光方向と、照射エネルギーの大きさによって、配向膜の
プレチルト方向とプレチルト角の大きさが決まる。
【００２６】図１はこの発明に係る光を用いたベンド配
向された液晶セルを製造するための光照射装置を示す構
成図である。図示する装置は、配向膜１１が成膜（塗
布）されたガラス基板１上に光を照射するためのランプ
８と、レンズ９と、このレンズ９を介して上記ランプ８
から照射された光を線形偏光させて上記配向膜１１に照
射する偏光板１０とから構成される。
【００２７】上記ランプ８は主に水銀（Ｈｇ）ランプを
使用し、この水銀ランプ８から出る光がレンズ９を介し
て偏光板１０によって線形偏光されてガラス基板１の上
に形成された配向膜１１に垂直に照射される。すなわ
ち、まず、ガラス基板１上に配向膜１１を成膜した後、
図１に示す光照射装置で上記配向膜１１に光として紫外
線を照射する。ここで、ガラス基板１に成膜される配向
膜１１は、ポリシロキサン（polysiloxane）物質やＰＶ
ＣＮ−Ｆ（polyvinylfluorocinnamate）を含有してい
る。
【００２８】配向膜１１に与えられるプレチルト角は、
照射される光エネルギーの大きさによって制御されるの
で、４５°以上の大きなプレチルト角も容易に製造する
ことができる。一般的に、配向膜１１が成膜された基板
１に光が照射されると、配向膜１１には、図２に示すよ
うに、両方で対称な二つのプレチルト角（θ）が縮退
（degeneracy）されて形成され、基板間に液晶が注入さ
れる時に両方のプレチルト方向中の一つの方向だけ選択
することになる。
【００２９】上記ポリシロキサン（polysiloxane）物質
の一例であるポリシロキサンシンナメート（polysiloxa
ne cinnamate）とＰＶＣＮ−Ｆは次のような化学構造式
を有する。
【００３０】
【化１】
【００３１】したがって、図２及び図３に示すように、
プレチルト方向が決定された配向膜１１の間に配向方向
と平行な方向の基板の左側方向から液晶を注入すると、
液晶の流れによって液晶分子１２は縮退された２つのプ
レチルト方向中、液晶が流れる方向側のプレチルト方向
を選択する。また、配向膜１１のプレチルト角が４５°
以上になれば、電界を印加しなくてもベンド（bend）配
向は可能であるので、照射される光のエネルギーを制御
して配向膜１１のプレチルト角が４５°以上になるよう
にした後、液晶を注入すれば、液晶の流れによって液晶
分子１２は上下基板１、１間で互いに対称に分布して、
図３に示すようなベンド（bend）配向をすることにな
る。従って、上下又は左右の視野角の方向において透過
率が非対称的に分布されることが解決されたので、図８
に示す従来のベンド配向された液晶セルと同様に、一般
的なＴＮ液晶セルに比べて視野角特性が大きく向上す
る。
【００３２】この発明に係る光を用いたベンド配向され
た液晶セルの製造方法は後述する態様にしたがって実施
できる。 １） 第１配向膜が成膜された第１基板に第１偏光され
た光を照射して配向方向と第１プレチルト角とを与える
段階と、第２配向膜が成膜された第２基板に第２偏光さ
れた光を照射して第２プレチルト角を与える段階と、上
記第１配向膜と第２配向膜の間に液晶を注入する段階と
で構成される。
【００３３】２） 上記第１配向膜と第２配向膜中少な
くとも１つの配向膜がポリシロキサン（polysiloxane）
物質を含有する。 ３） 上記第１配向膜に光を照射する段階で光が第１配
向膜に垂直に照射されて、上記第２配向膜に光を照射す
る段階で光が第２配向膜に垂直に照射される。 ４） 上記光が紫外線である。 ５） 上記第１及び第２プレチルト角は、照射される第
１及び第２光のエネルギーの大きさによって変化する。
【００３４】６） 上記液晶の注入段階で第１及び第２
配向膜の配向方向と平行に第１基板及び第２基板間に液
晶が注入される。 ７） 上記第１配向膜及び第２配向膜中少なくとも１つ
の配向膜がＰＶＣＮ−Ｆを含む。 ８） 上記第１配向膜の配向方向が上記第２配向膜の配
向方向と同一である。 ９） 上記第１偏光された光が線形偏光される光であ
る。
【００３５】１０） 上記第１及び第２配向膜に光照射
する段階で第１及び第２偏光された光の照射エネルギー
が第１及び第２プレチルト角を４５°になるように調整
される段階をさらに含む。 １１） 上記第１配向膜に光照射段階で複数のプレチル
ト角方向を形成して液晶の流れ効果によって上記複数の
プレチルト角方向中から１つを選ぶ。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、この発明に係るベンド配
向された液晶セルの製造方法は、配向膜が成膜された基
板に光を照射することによってベンド配向された液晶セ
ルを製造することになるので、液晶セルの視野角特性が
大いに向上するばかりでなく、ラビング処理過程におい
て発生するごみや静電気によって生じる配向膜の破壊等
を防止することができると共に工程数も省くことができ
るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の光を用いた配向膜の形成装置を示
す説明図である。
【図２】 紫外線の照射によって形成された配向膜のプ
レチルト（pretilt）角を示す説明図である。
【図３】 この発明により製造された液晶セルのベンド
（bend）構造を示す模式図である。
【図４】 従来のツイストネマティック液晶セルの特性
図である。
【図５】 ２ドメイン（domain）ツイストネマティック
液晶セル（twistednematic liquid crystal cell）の構
造を示す模式図である。
【図６】 配向分割されたツイストネマティック液晶セ
ルの構造を示す模式図である。
【図７】 従来のベンド配向された液晶セルの構造を示
す展開図である。
【図８】 図７に伴うベンド配向された液晶セルの特性
図である。
【符号の説明】
１ 基板、８ ランプ、１０ 偏光板、１１ 配向膜、
１２ 液晶分子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 禹 晶 源 大韓民国ソウル特別市中浪區墨１洞109− １ (72)発明者 南 美 淑 大韓民国京畿道安養市東安區冠養洞ハンガ ラム三星アパート201−1802 (72)発明者 崔 有 鎭 大韓民国京畿道安養市好溪３洞666−３

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１配向膜が成膜された第１基板に第１
    偏光された光を照射して配向膜の配向方向と第１プレチ
    ルト角を与える段階と、 第２配向膜が成膜された第２基板に第２偏光された光を
    照射して第２プレチルト角を与える段階と、 上記第１配向膜と上記第２配向膜の間に液晶を注入する
    段階とでなる光を用いたベンド配向された液晶セルの製
    造方法。
  2. 【請求項２】 上記第１配向膜と上記第２配向膜中少な
    くとも１つの配向膜がポリシロキサン（polysiloxane）
    物質を含有することを特徴とする請求項１記載の光を用
    いたベンド配向された液晶セルの製造方法。
  3. 【請求項３】 上記第１配向膜に光を照射する段階で光
    が第１配向膜に垂直に照射されると共に、上記第２配向
    膜に光を照射する段階で光が第２配向膜に垂直に照射さ
    れることを特徴とする請求項１記載の光を用いたベンド
    配向された液晶セルの製造方法。
  4. 【請求項４】 上記光が紫外線であることを特徴とする
    請求項１記載の光を用いたベンド配向された液晶セルの
    製造方法。
  5. 【請求項５】 上記第１及び第２プレチルト角が照射さ
    れる第１及び第２光のエネルギーの大きさによって変化
    することを特徴とする請求項１記載の光を用いたベンド
    配向された液晶セルの製造方法。
  6. 【請求項６】 上記液晶の注入段階で第１及び第２配向
    膜の配向方向と平行に第１基板及び第２基板間に液晶が
    注入されることを特徴とする請求項１記載の光を用いた
    ベンド配向された液晶セルの製造方法。
  7. 【請求項７】 上記第１配向膜及び第２配向膜中少なく
    とも１つの配向膜がＰＶＣＮ−Ｆを含むことを特徴とす
    る請求項１記載の光を用いたベンド配向された液晶セル
    の製造方法。
  8. 【請求項８】 上記第１配向膜の配向方向が上記第２配
    向膜の配向方向と同一なことを特徴とする請求項１記載
    の光を用いたベンド配向された液晶セルの製造方法。
  9. 【請求項９】 上記第１偏光された光が線形偏光された
    光であることを特徴とする請求項１記載の光を用いたベ
    ンド配向された液晶セルの製造方法。
  10. 【請求項１０】 上記第１及び第２配向膜に光照射する
    段階は、第１及び第２偏光された光の照射エネルギーが
    第１及び第２プレチルト角を４５°になるように調整さ
    れる段階をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の
    光を用いたベンド配向された液晶セルの製造方法。
  11. 【請求項１１】 上記第１配向膜に光照射段階で複数の
    プレチルト角方向を形成して液晶の流れ効果によって上
    記複数のプレチルト角方向中から１つを選ぶことを特徴
    とする請求項１記載の光を用いたベンド配向された液晶
    セルの製造方法。
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