JPS6111725A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

液晶表示装置およびその製造方法

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JPS6111725A
JPS6111725A JP13257384A JP13257384A JPS6111725A JP S6111725 A JPS6111725 A JP S6111725A JP 13257384 A JP13257384 A JP 13257384A JP 13257384 A JP13257384 A JP 13257384A JP S6111725 A JPS6111725 A JP S6111725A
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JP
Japan
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liquid crystal
alignment film
film
crystal display
display device
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JP13257384A
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English (en)
Inventor
Masao Tanaka
正男 田中
Yoshiro Koike
善郎 小池
Kiyoshi Takahashi
清 高橋
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133711Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は液晶表示装置およびその製造方法に係り、その
内、特に配向膜の表面形状とその形成方法に関する。
液晶表示装置(LCD)は電卓9時計等に定着しており
、且つ、ドントマトリソクス表示用のディスプレイとし
て情報処理などに、その用途が拡大されつつある。
この液晶表示の代表的な表示方式にTN(ねじれネマチ
ック・Twisted Nematic)形液晶表示が
あり、その特徴は、他の方式に比べて駆動電圧、消費電
力が小さいことで、現在、最も汎用されている表示方式
である。
TN液晶には、液晶分子の配向方向を規制する配向膜(
絶縁膜)が設けられているが、その配向膜の表面形状を
再現性良く形成することが、望まれている。     
 ゛ [従来の技術] 第4図はTN液晶表示素子の断面構造の一例を図示して
おり、PAは上部偏光板、 IAは上部基板。
2Aは上部透明電極、3八は上部配向膜、4は液晶材料
、5はシール剤、 3Bは下部配向膜、 2Bは下部透
明電極、 IBは下部基板、 PBは反射板付き下部偏
光板で、本例は反射板を備えていて、反射形表示器の例
である。
且つ、偏光板PAと偏光板PBとは互いに直交した偏光
方向(偏光角度:90°)を有しており、配向膜3A、
 3Bはそれぞれ偏光板PA、 PBと一致する方向に
表面処理がなされている。
かくして、透明電極2A、 2B間の電圧V=Oの時は
、液晶内の液晶分子の配列が配向膜に沿ってねじれてい
るから、偏光板PAを透過した光は液晶内を通って反射
板に至り、反射板で反射されて観察される。一方、透明
電極2A、 28間にしきい値vth以上の電圧を与え
た時は、液晶分子が電界方向に並行になって、偏光板P
Aを通った偏光が、偏光板PBの中を通過できず、その
ために観察ができなくなる。これが液晶表示の原理であ
る。
第5図は配向膜の配向方向を示しており、rlは下部配
向膜の配向方向、r2は上部配向膜の配向方向で、上下
面では直交した配向角度を有し、その近傍の液晶分子は
同様の配向角度を有して、中間はそれに応じてねじれた
液晶分子が形成されている。尚、上記例は上下面の配向
角度を直交した場合について説明しか、本発明は直交し
た場合に限るものではない。
このような液晶素子を製造する際、配向膜3^。
3Bの形成方法が極めて重要で、配向膜の表面形状(配
向性)によって液晶分子は敏感に影響を受ける。従って
、配向膜の形成は液晶表示装置の表示品質に、大きな影
響を与えることになる。
ところで、従来の配向膜の形成方法には、酸化シリコン
(Sin2)膜を斜め蒸着して配向膜にする方法がある
が、他の一つに、有機物質からなる膜をコーティングし
て、その表面をラビング処理(Rubbing  =こ
すること:配向処理)する方法がある。何れも再現性良
く配向性をもたせることは難しい問題であるが、本発明
は、汎用されている・後者の有機物質膜コーティング法
について、そのラビング処理方法に関するものである。
この有機物質膜コーティング法において、配向膜となる
有機物質には、例えばポリイミドやポリビニルアルコー
ル(PVA)が使用され、それを電極上にコーティング
(塗布)しキュア(固化)して、その膜厚を300〜5
000人程度に形成している。
次いで、ラビング処理を行なうが、それは一般に、配向
膜の表面を刷毛、布でこすって、配向規制力をもつ配向
方向の傷を表面に付ける方法が用いられている。
[本発明が解決しようとする問題点] しかし、ラビング処理には配向方向の伯に、プレチルト
角(液晶分子と電極面とのなす小さな角)が必要になる
。第6図にプレチルト角φを図示しており、mは液晶分
子、その他の部材には第2図と同様の記号を付している
プレチルト角の必要な理由は、プレチルト角φを0にし
て、電極面と液晶分子とを平行にした場合には、誘起ド
メイン又は逆傾き欠陥などが生じる。誘起ドメインが生
じると、点灯セグメントが部分的に欠けて見える欠陥が
現れる。
その防止のために、配向膜にプレチルト角φを与えるが
、プレチルト角φは大き過ぎてもいけない。大き過ぎる
と、しきい値vthの急峻度を悪くし、且つ、視角依存
性が大きくなる。
従って、ラビング処理は配向方向の他に、このプレチル
ト角をも適当に形成しなければならず、上記した従来の
形成方法では、配向膜の表面形状(配向性)を再現性良
く形成することは極めて難しい。そのため、この点より
、現在の液晶表示装置はバラツキの大きい表示品質とな
っている。
本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
ある。
[問題点を解決するための手段〕 その問題は、一方もしくは両方が透明な2枚の基板のそ
れぞれに電極膜、配向膜が設けられ、該電極膜、配向膜
を内側工して前記2枚の基板間に液晶が挟持された構造
を有する液晶素子において、少なくとも光学的に表面形
状を作成した配向膜を備えている液晶表示装置によって
達成される。
且つ、その液晶表示装置は、電極面に配向膜を被覆した
後、光学的手法(例えば、フォトプロセス、複数光の干
渉パターン、光の熱エネルギー)によって表面形状を形
成するようにした製造方法で作成できる。
[作用] 即ち、従来のラビング処理では、刷毛や布の表面状態が
変わり易くて、再現性が悪いが、−フォトマスクでパタ
ーンを焼き付けしたり、レーザ光を干渉光にして照射し
たりする光学的な繰り換えし手法を用いれば、表面形状
の再現性は著しく向上させることができる。
[実施例] 以下、実】怪例によって詳細に説明する。
第1の実施例は感光性のある絶縁膜、例えばネガ型感光
性のPVA膜を配向膜として使用して、第1図Ta)に
示すようなマスクパターンを転写露光する方法である。
この場合、露光時に、露光量と露光タイムを制御し、次
の現像によって表面のみに僅かに未露光部分を除去して
、配向方向の楔形パターンにの凹部が形成されるように
する。第1図Tb)はかようにして形成した配向膜の平
面図である。
且つ、図示のような楔形パターンKを転写すると、露光
時に楔形の細い先端部分には光が廻り込み易くて、太い
部分より多い露光を受ける。そのために、現像すると太
い部分が多く除去されて、プレチルト角を形成すること
ができ、第1図(C)は同図(b)のAA断面図で、こ
の図にプレチルト角が形成されていることを示している
第2の実施例は、同じく感光性のある絶縁膜を使用し、
その絶縁膜に2光ビームの干渉パターンを露光転写する
方法である。即ち、絶縁膜表面をホログラフィを利用し
て露光し、現像して干渉縞パターンを設ける。第2図(
111はその配向膜の平面図、第2図(b)はそのBB
断面図で、分割したレーザ光を適宜に処理すればプレチ
ルト角を与えることができる。
第3の実施例は、非感光性の絶縁膜を使用し、第3図に
示すようなマスクパターンの上から、強いエネルギーを
もった光を照射して、絶縁膜表面を局部的に蒸発させる
方法である。例えば、熱伝導の良い金属マスクを用いて
、ルビーレーザ光を走査する。そうすると、第1図(b
l、 IcIと同様な配向膜を形成することができる。
更に、第4の実施例は、同じく非感光性の絶縁膜を使用
し、局部的に蒸発させ得る2光ビームを照射する方法で
ある。本例では、第2の実施例と同様な第2図fal、
 (b)の表面形状が作成される。
また、第5の実施例は第2の実施例と同様に2光ビーム
の干渉によって溝を作るが、溝幅を非常に狭くして、液
晶分子の長軸が溝と平行に配列するように配向膜表面を
形成する。
以上、配向膜の表面形状を光学的に形成する五つの実施
例を説明したが、その他にも種々の光学的な手法が考え
られる。かくすれば、配向膜を再現性良(、且つ所望形
状に作成することが容易になる。
[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、フォトプロセス、ある
いはホログラフィなどの光学的な手法を利用して、再現
性の良い表面形状の配向膜を設けることができ、液晶表
示装置の表示品質の向上に著しく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図Ta) 、 (bl 、 ic)は本発明にがか
る一実施例のマスクパターン、配向膜の平面、断面を示
す図、第2図Tag、 (blは本発明にかかる他の実
施例の配向膜の平面、断面を示す図、 第3図は本発明にかかる他のマスクパターンを示す図、 第4図はTN液晶表示素子の構造断面を示す図、第5図
は配向膜の配向方向を示す図、 第6図はプレチルト角を示す図である。 図において、 PAは上部偏光板、   IAは上部基板、2Aは上部
透明電極、  3八は上部配向膜、4は液晶材料、  
  5はシール剤、3Bは下部配向膜、   2Bは下
部透明電極、IBは下部基板、 PBは反射板付き下部偏光板、 rlは下部配向膜の配向方向、 r2は上部配向膜の配向方向、 mは液晶分子、    φはプレチルト角、Kは楔形パ
ターン、 を示している。 第1図 第2図 ≦ 第3図 第4図 第5図 第6図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一方もしくは両方が透明な2枚の基板のそれぞれ
    に電極膜、配向膜が設けられ、該電極膜、配向膜を内側
    として前記2枚の基板間に液晶が挟持された構造を有す
    る液晶素子において、少なくとも光学的に表面形状を作
    成した配向膜を備えてなることを特徴とする液晶表示装
    置。
  2. (2)一方もしくは両方が透明な2枚の基板のそれぞれ
    に電極膜、配向膜が設けられ、該電極膜、配向膜を内側
    として前記2枚の基板間に液晶が挟持された構造を有す
    る液晶素子において、電極面に配向膜を被覆した後、光
    学的手法によつて表面形状を形成するようにしたことを
    特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  3. (3)複数光ビームの干渉パターンによつて、前記配向
    膜の表面形状を形成するようにしたことを特徴とする特
    許請求の範囲第2項記載の液晶表示装置の製造方法。
  4. (4)光の熱エネルギーを利用して前記配向膜の表面を
    蒸発させ、該配向膜の表面形状を形成するようにしたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の液晶表示装
    置の製造方法。
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