DE69430781T2

DE69430781T2 - Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69430781T2
Application number: DE69430781T
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Aburazaki; Mitsuaki Hirata; Hiroko Iwagoe; Seiji Makino; Shigeaki Mizushima; Tomoko Okamura; Noriko Watanabe
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1994-07-28
Publication date: 2002-12-05
Anticipated expiration: 2014-07-29
Also published as: EP0636919A1; US6013335A; TW259845B; KR100216156B1; CN1117141A; EP0636919B1; DE69430781D1; KR950003890A; CN1087434C; US5666178A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit großem Betrachtungswinkel sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben.

2. Beschreibung der einschlägigen Technik

Bei einem Flüssigkristalldisplay (LCD) ist eine Flüssigkristallmoleküle enthaltende Flüssigkristallschicht zwischen einem Paar von Substraten vorhanden. Wenn die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle geändert wird, ändert sich auch der optische Brechungsindex der Flüssigkristallschicht. Unter Ausnutzung der Änderung des Brechungsindex führt das LCD einen Anzeigevorgang aus. Demgemäß ist es wichtig, dass die Flüssigkristallmoleküle im Ausgangszustand so regelmäßig wie möglich angeordnet sind. Um für Regelmäßigkeit der Flüssigkristallmoleküle im Ausgangszustand zu sorgen, sollten die Oberflächenbedingungen der Substrate, die die Flüssigkristallschicht einbetten, die Wechselwirkungen zwischen den Flüssigkristallmolekülen und den Oberflächen kontrollieren.
Bei einem Verfahren zum Ausführen einer derartigen Kontrolle, wie es derzeit am verbreitetsten verwendet wird, werden Materialien für Flüssigkristall-Ausrichtungsfilme auf jede der Flächen des Substrats aufgetragen, die der Flüssigkristallschicht zugewandt sind. Die aufgetragenen Materialien werden getrocknet und ausgehärtet, um die Ausrichtungsfilme zu bilden. Danach wird die Oberfläche des Ausrichtungsfilms gerieben. Wenn zwischen Substraten mit derartigen geriebenen Ausrichtungsfilmen eine Flüssigkristallschicht vorhanden ist, werden zwischen den Ausrichtungsfilmen vorhandene Flüssigkristallmoleküle entlang der Reiberichtung ausgerichtet.
Es existieren zwei Arten von Ausrichtungsfilmen zum Kontrollieren der Ausrichtung eines Flüssigkristalls, nämlich ein anorganischer Ausrichtungsfilm und ein organischer Ausrichtungsfilm. Zu Materialien für einen anorganischen Ausrichtungsfilm gehören Oxide, anorganisches Silan, Metalle sowie Metallkomplexe, wohingegen zu Materialien für einen organischen Ausrichtungsfilm Polyimide gehören. Ein typisches Material für einen Flüssigkristall-Ausrichtungsfilm, wie es derzeit verwendet wird, ist Polyimidharz. Polyimidharz wird auf die folgende Weise hergestellt. Als Erstes wird eine Polyamsäure, die ein Vorläufer für alle aromatischen Polyimide (alle aromatischen PIs ist) auf ein Substrat aufgetragen. Dann wird das Substrat mit der Polyamsäure erwärmt, damit eine Imidisierungsreaktion auftritt. Im Ergebnis wird die Polyamsäure in ein Polyimidharz umgesetzt. Die Gründe, weswegen Polyimidharz in weitem Umfang als Material für Flüssigkristall- Ausrichtungsfilme verwendet wird, bestehen darin, dass die Konzentration und die Viskosität desselben leicht eingestellt werden können, da die Polyamsäure über gute Löslichkeit verfügt, da Polyimidharz über gute Auftragbarkeit verfügt und da die Dicke eines Polyimidharzfilms leicht kontrolliert werden kann. Das erzeugte Polyimidharz ist energetisch stabiler als Polyamsäure. Demgemäß tritt keine reversible Reaktion auf, wenn ein Substrat mit Polyimidharz mit Wasser gereinigt wird.
Der auf die oben beschriebene Weise auf einem Substrat hergestellte Polyimidfilm wird mit einem Poliertuch oder dergleichen unidirektional gerieben. So können die Flüssigkristallmoleküle in der Reiberichtung ausgerichtet werden. Die Reibebehandlung wird auf dem Substrat unidirektional ausgeführt, so dass die Verkippungswinkel (d. h. die Vorkippwinkel) der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht, die mit dem Ausrichtungsfilm in Kontakt stehen, alle gleich sind. Demgemäß sind in jedem Bildelement, das als Einheit eines matrixförmigen Anzeigemusters einen Punkt bildet, alle Vorkippwinkel im Wesentlichen gleich, und sie sind in einer Richtung ausgerichtet.
Bei einem LCD vom Aktivmatrixtyp, das Dünnschichttransistoren als Schaltelemente verwendet, die mit jeweiligen Bildelemente des Anzeigemusters bildenden Pixelelektroden verbunden sind, d. h. in einem TFT-LCD, wird ein Aufbau mit einer verdrillt-nematischen (TN) Flüssigkristallschicht verwendet (LCD im TN-Modus). Bei einem derartigen LCD im TN-Modus sind die Flüssigkristallmoleküle zwischen dem Paar von Substraten entlang der Richtung parallel zu den Oberflächen der Substrate kontinuierlich um 90º verdrillt.
Die Fig. 20 ist eine Draufsicht auf ein beispielhaftes TN-LCD, und die Fig. 21A zeigt einen Schnitt eines Bildelementabschnitts dieses TN-LCD. Das LCD ist ein TFT-LCD vom Typ mit aktiver Matrix. Wie es in der Fig. 21A dargestellt ist, ist zwischen Substraten 131 und 132, die so vorhanden sind, da sie einander zugewandt sind, eine Flüssigkristallschicht 133 eingebettet. Zu den Substraten 131 gehört ein Glassubstrat 131a, auf dem Scanleitungen 112 und Signalleitungen 113 einander schneidend ausgebildet sind. In der Nähe der Schnittstellen der Scanleitungen 112 und der Signalleitungen 113 sind Dünnschichttransistoren (TFTs) 120 als nichtlineare Schaltelemente ausgebildet. In durch die Scanleitungen 112 und die Signalleitungen 113 umschlossenen Gebieten sind jeweilige Pixelelektroden 110 auf solche Weise ausgebildet, dass ein Teil jeder Pixelelektrode 110 und eine Scanleitung 112 einander überlappen. Das Überlappungsgebiet 118, in dem die Pixelelektrode 110 und die Scanleitung 112 überlappen, wirkt als Zusatzkapazität. Jeder der TFTs 120 verfügt über eine von einer Scanleitung 112 abzweigende Gateelektrode 115, eine von einer Signalleitung 113 abzweigende Sourceelektrode 116 und eine Drainelektrode 117 zum Verbinden des TFT 120 mit einer Pixelelektrode 110. Auf dem Glassubstrat 131a, auf dem die oben genannten Elemente ausgebildet sind, sind ein isolierender Schutzfilm 131d und ein Ausrichtungsfilm 131e in dieser Reihenfolge ausgebildet.
Auch das aridere Substrat 132 verfügt über ein Glassubstrat 132a, auf dem ein Farbfilter 132b und eine transparente Elektrode 132c in dieser Reihenfolge ausgebildet sind. Auf dem Glassubstrat 132a, auf dem die oben genannten Elemente ausgebildet sind, sind ein isolierender Schutzfilm (nicht dargestellt) und ein Ausrichtungsfilm 132e in dieser Reihenfolge ausgebildet. Der Ausrichtungsfilm kann auch als isolierender Schutzfilm wirken.
In der zwischen den oben beschriebenen Substraten 131 und 132 eingebetteten Flüssigkristallschicht 133 sind die Flüssigkristallmoleküle so ausgerichtet, dass die Ausrichtungsrichtungen kontinuierlich um 90º entlang der Richtung rechtwinklig zu den Oberflächen der Substrate verdrillt sind. Ein Flüssigkristallmolekül 133a nahe der mittleren Position entlang der Richtung rechtwinklig zu den Oberflächen der Substraten verfügt über einen vorbestimmten Winkel in Bezug auf die Substratfläche. Die Substrate 131 und 132 sind an ihren Enden durch ein Harz oder dergleichen (nicht dargestellt) abgedichtet, und extern ist eine Peripherieschaltung oder dergleichen zum Ansteuern des Flüssigkristalls angebracht. LCDs von anderen Typen als vom Aktivmatrixtyp verfügen über denselben Aufbau, wie er oben beschrieben ist.
Bei einem TN-LCD wird durch Anlegen einer Spannung zwischen die Substrate 131 und 132 ein elektrisches Feld in der Richtung rechtwinklig zu den Flächen der Substrate 131 und 132 erzeugt. Entsprechend der dielektrischen Anisotropie des Flüssigkristalls stehen die Flüssigkristallmoleküle hoch. Durch Ausrichten der Flüssigkristallmoleküle parallel zur Richtung des elektrischen Felds wird die Doppelbrechung der Flüssigkristallschicht 133 variiert. Wenn die Richtung des elektrischen Felds rechtwinklig zur Richtung verläuft, in der die Flüssigkristallmoleküle stehen, während keine Spannung angelegt ist, d. h., wenn der Vorkippwinkel null ist, ist die Richtung, in der die Flüssigkristallmoleküle stehen, nicht eindeutig bestimmt. Im Ergebnis wird zwischen Flüssigkristalldomänen mit verschiedenen Stehrichtungen auf ein elektrisches Feld hin eine Disklinationslinie erzeugt. Eine derartige Disklinationslinie beeinträchtigt die Anzeigequalität. Das heißt, dass, um die Erzeugung einer Disklinationslinie zu verhindern, die Flüssigkristallmoleküle, wie es in der Fig. 21A dargestellt ist, vorab so eingestellt werden, dass sie verkippt sind (d. h., dass sie einen Vorkippwinkel aufweisen).
Die Fig. 21B zeigt die Ausgangsausrichtung des Flüssigkristalls, wenn die in der Fig. 21A dargestellte Flüssigkristalltafel von der Seite des Substrats 132 her betrachtet wird, das das Obere in der Fig. 21A ist. Ein Vektor a in der Fig. 21B kennzeichnet die Reiberichtung des Ausrichtungsfilms 132e, ein Vektor b kennzeichnet die Reiberichtung des Ausrichtungsfilms 131e. Die Flüssigkristallmoleküle in der Nähe jedes der Ausrichtungsfilme 131e und 132e sind entlang der jeweiligen Reiberichtung (a oder b in der Fig. 21B) mit einem Vorkippwinkel 6 ausgerichtet. Die Reiberichtungen a und b bilden zwischen sich einen Winkel von 90º (Verdrillungwinkel Θt = 90º in der Fig. 21B). Die Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht 133 sind entlang der Dickenrichtung der Flüssigkristallschicht 133 kontinuierlich um 90º verdrillt. Demgemäß ist auch ein Flüssigkristallmolekül 133a nahe der mittleren Position in der Dickenrichtung der Flüssigkristallschicht 133 um den Winkel δ in Bezug auf die Substrate 131 und 132 verkippt. Die Ausrichtungsrichtung eines Flüssigkristallmoleküls 133a nahe der mittleren Position ist in der Fig. 31B durch einen Vektor c gekennzeichnet. Der Vektor c teilt den Verdrillungswinkel Θt in zwei gleiche Winkel.
Hierbei wird die positive Seite des Betrachtungswinkels Θv in der Fig. 21A (die mit Θ1 gekennzeichnete Seite) als positive Betrachtungsrichtung bezeichnet, und die negative Seite des Betrachtungswinkels Θv in der Fig. 21A (die mit Θ2 gekennzeichnete Seite) wird als negative Betrachtungsrichtung bezeichnet. Genauer gesagt, wird diejenige Richtung als positive Betrachtungsrichtung bezeichnet, in der die Flüssigkristalltafel von einem Betrachtungspunkt auf der rechten Seite einer gestrichelten Linie in der Fig. 21B betrachtet wird (d. h. einer Linie, die rechtwinklig zur Ausrichtungsrichtung C des Flüssigkristallmoleküls nahe der mittleren Position der Flüssigkristallschicht verläuft und die Flüssigkristalltafel in zwei gleiche Teile unterteilt). Die in der Ebene liegende Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristalltafel für ein Flüssigkristallmolekül 133a, das nahe dem Zentrum der Flüssigkristallschicht (c in der Fig. 21B) positioniert ist, wird als Bezugs-Ausrichtungsrichtung bezeichnet. Wie es aus der Fig. 21B erkennbar ist, unterteilt die Bezugs-Ausrichtungsrichtung den Verdrillungswinkel Θt der Flüssigkristallschicht 133 in zwei gleiche Winkel. Auch wird die negative Richtung von c als Bezugs-Betrachtungsrichtung v bezeichnet. Das heißt, dass die Bezugs-Betrachtungsrichtung v die repräsentative, positive Betrachtungsrichtung ist.
Auch ist hier eine imaginäre Uhrteilung (Zifferblatt) auf der Flüssigkristalltafel eingezeichnet, und die Ausrichtungsrichtung des Flüssigkristalls in der Flüssigkristallschicht ist durch das Uhrrepräsentierverfahren gekennzeichnet. Genauer gesagt, ist bei einem Aufbau, gemäß dem die Anzeige auf einer Flüssigkristalltafel tatsächlich vom Betrachter betrachtet wird, die Oberseite der Flüssigkristalltafel als 12 Uhr repräsentiert, und die Unterseite derselben ist als 6 Uhr repräsentiert. Auf ähnliche Weise ist die Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallschicht als Uhrzeit repräsentiert, die durch die Bezugs-Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallschicht in der. Flüssigkristalltafel angezeigt ist. Zum Beispiel wird eine Flüssigkristallschicht mit der in der Fig. 21B dargestellten Bezugs-Ausrichtungsrichtung c auf solche Weise repräsentiert, dass sie bei einem Aufbau, bei dem die Vorderseite des Figurenblatts als Oberseite der Flüssigkristalltafel angesehen wird, "auf 3 Uhr ausgerichtet" ist.
Bei einem LCD im TN-Modus tritt, da die Flüssigkristallmoleküle auf die oben beschriebene Weise ausgerichtet sind, ein Effekt auf, gemäß dem der Kontrast abhängig vom Winkel differiert, unter dem LCD betrachtet wird. Die Gründe, weswegen sich der Kontrast ändert, werden unten beschrieben.
Die Fig. 22 zeigt eine beispielhafte Charakteristik für die angelegte Spannung zum Transmissionsvermögen in einem im Normalzustand weißen Modus eines LCD, bei dem Licht durchgestrahlt wird, während keine Spannung angelegt ist, um eine weiße Anzeige auszuführen.
In der Fig. 22 zeigt eine durchgezogene Linie L1 die Charakteristik der angelegten Spannung zum Transmissionsvermögen, wenn das in der Fig. 21A dargestellte LCD in der Richtung rechtwinklig zu den Oberflächen der Substrate (Θv = 0º) betrachtet wird. In diesem Fall nimmt das Transmissionsvermögen von Licht ab, wenn die angelegte Spannung hoch wird. Wenn der Spannungswert einen spezifischen Wert erreicht, wird das Transmissionvermögen im Wesentlichen null. Demgemäß verbleibt das Transmissionvermögen selbst dann im Wesentlichen auf null, wenn eine viel höhere Spannung angelegt wird.
Wenn der Betrachtungswinkel gegenüber der Richtung rechtwinklig zur Substratfläche zur positiven Betrachtungsrichtung geneigt wird, variiert die Charakteristik der angelegten Spannung zur Transmission so, wie durch die durchgezogene Linie L2 in der Fig. 22 dargestellt ist. Genauer gesagt, nimmt das Transmissionvermögen etwas ab, wenn die angelegte Spannung hoch wird. Wenn die angelegte Spannung einen spezifischen Wert überschreitet, nimmt das Transmissionsvermögen zu. Dann nimmt das Transmissionsvermögen allmählich ab. Daher tritt, wenn der Betrachtungswinkel in die positive Betrachtungsrichtung geneigt wird, ein Effekt auf, gemäß dem schwarz und weiß (negativ und positiv) im Bild unter einem spezifischen winkel invertiert werden. Dieser Effekt tritt auf, da die scheinbare Doppelbrechung von Flüssigkristallmolekülen mit optischer Anisotropie abhängig vom Betrachtungswinkel variiert.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 23A bis 23C wird der Effekt detailliert beschrieben. Wie es in der Fig. 23A dargestellt ist, wird, wenn die angelegte Spannung null oder eine relativ niedrige Spannung ist, das mittlere Molekül 133a der Flüssigkristallschicht von einem Betrachter 137, der in der positiven Betrachtungsrichtung positioniert ist, in Form einer Ellipse gesehen. Wenn die angelegte Spannung allmählich erhöht wird, bewegt sich das zentrale Molekül 133a auf solche Weise, dass seine längere Achse entlang der Richtung des elektrischen Felds ausgerichtet wird, d. h. der Richtung rechtwinklig zur Substratfläche. Demgemäß wird das zentrale Molekül 133a vom Betrachter 137 momentan als kreisförmig gesehen, wie es in der Fig. 23B dargestellt ist. Wenn die Spannung weiter erhöht wird, wird das zentrale Molekül 133a im Wesentlichen parallel zur Richtung des elektrischen Felds. Im Ergebnis wird das zentrale Molekül 133a vom Betrachter 137 erneut in Form einer Ellipse gesehen, wie es in der Fig. 23C dargestellt ist. Auf diese Weise tritt der Umkehreffekt auf. Wenn der Betrachtungswinkel in der negativen Betrachtungsrichtung verkippt wird, ist die Änderung des Transmissionvermögens von Licht abhängig von der angelegten Spannung relativ klein im Vergleich zum Fall der Betrachtung aus der Richtung rechtwinklig zu den Substraten, wie es durch die durchgezogene Linie L3 in der Fig. 22 dargestellt ist. Im Ergebnis tritt der Umkehreffekt nicht auf, wenn ein LCD aus der negativen Betrachtungsrichtung betrachtet wird, jedoch ist der Kontrast stark beeinträchtigt.
Bei einem LCD im TN-Modus bilden der Umkehreffekt bei Betrachtung aus der positiven Betrachtungsrichtung und die Kontrastbeeinträchtigung bei Betrachtung aus der negativen Betrachtungsrichtung schwerwiegende Probleme für den Betrachter, und sie führen zu Zweifeln über die Anzeigeeigenschaften des LCD.
Eine Technik zum Unterdrücken des Umkehreffekts bei einem LCD im TN-Modus ist z. B. in der japanischen Patentoffenlegungsveröffentlichung Nr. 2-12 beschrieben. Gemäß dieser Technik wird bei einem LCD mit aktiver Matrix eine sein Bildelement bildende Anzeigeelektrode in eine innere und eine äußere Elektrode unterteilt. Durch Ändern der Bedingungen des an die Flüssigkristallmoleküle auf der Seite der inneren Elektrode angelegten Felds gegenüber denen des an die Flüssigkristallmoleküle auf der Seite der äußeren Elektrode angelegten Felds wird versucht, die Betrachtungseigenschaften zu verbessern.
Jedoch ist bei dieser Technik in nachteiliger Weise eine Anzahl von Elektrodenmustern erforderlich, so dass der Herstellprozess und das Ansteuerverfahren kompliziert werden. Darüber hinaus wird die sich ergebende Verbesserung der Betrachtungswinkeleigenschaften als nicht allzu bemerkenswert angesehen.
In Japan Display '92, Seiten 591-594 sowie Seite 886 sind die folgenden zwei Verfahren zum Beseitigen des oben beschriebenen Umkehreffekts beschrieben. Bei einem Verfahren wird die Oberfläche des Ausrichtungsfilms unidirektional gerieben, und dann wird auf einen Teil des Ausrichtungsfilms ein Resist aufgetragen. Dann wird ein Reibevorgang in der Richtung umgekehrt zur vorigen Reiberichtung ausgeführt. Danach wird der Resist entfernt. Im Ergebnis ist der Ausrichtungsfilm mit verschiedenen Ausrichtungsbedingungen versehen, zu denen es durch die verschiedenen Reiberichtungen zwischen der mit Resist bedeckten Ausrichtungsfilmoberfläche und der nicht mit Resist bedeckten Ausrichtungsfilmoberfläche kam, wodurch die Vorkippwinkel verschieden sind. Beim anderen Verfahren werden Ausrichtungsfilme aus verschiedenen Materialien selektiv hergestellt und dann einer Reibehandlung unterzogen. Im Ergebnis werden auf den Ausrichtungsfilmen abhängig von ihren Materialien mehrere Vorkippwinkel erzeugt. Unter Verwendung der Tatsache, dass die Bezugs-Ausrichtungsrichtung durch den größeren der verschiedenen Vorkippwinkel kontrolliert wird, werden in ein und derselben Flüssigkristallschicht Bezugs-Ausrichtungsrichtungen erzeugt, die um 180º voneinander verschieden sind.
Gemäß diesen Verfahren werden in ein und derselben Flüssigkristallschicht Flüssigkristallbereiche mit um 180º voneinander verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen gemischt erzeugt, so dass der Betrachter die Betrachtungeigenschaften in beiden Richtungen gemischt sieht. Im Ergebnis werden der Umkehreffekt in der positiven Betrachtungsrichtung und auch die deutliche Kontrastverringerung in der negativen Betrachtungsrichtung verringert und verbessert. Jedoch beinhalten diese Verfahren einen Fotolithografieprozess, womit ein Verunreinigungsproblem hinsichtlich der Ausrichtungsfilme einhergeht. Beim ersteren vorgeschlagenen Verfahren wird, wenn der Resist auf der Oberfläche des Ausrichtungsfilms abgeschieden wird, die Fähigkeit dieser Oberfläche des Ausrichtungsfilms, die Ausrichtung zu regulieren, stark beeinträchtigt. Im letzteren vorgeschlagenen Verfahren erfordert das Strukturieren der Ausrichtungsfilme komplizierte Verarbeitungsschritte. Aus diesen Gründen sind die obigen Verfahren nicht praxisgerecht.
Bei einem anderen Versuch, den Umkehreffekt in der positiven Betrachtungsrichtung und die Kontrastbeeinträchtigung in der negativen Betrachtungsrichtung zu beseitigen, wird ein Rechteckbereich 119, in dem die Bezugs- Ausrichtungsrichtung von derjenigen in der anderen Richtung verschieden ist, in einem Teil eines Bildelements ausgebildet, wie durch eine gestrichelte Linie in der Fig. 19 dargestellt. Genauer gesagt, werden in einem Bildelement Flüssigkristallbereiche mit voneinander um 180º verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen erzeugt, damit die Kontrastbeeinträchtigung in der negativen Betrachtungsrichtung kompensiert wird und der Umkehreffekt in der positiven Betrachtungsrichtung unterdrückt wird.
Jedoch können bei dem obigen Verfahren, bei dem Flüssigkristallbereiche mit voneinander verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen in einem Bildelement vorhanden sind, die Ausrichtungsbedingungen eines Bereichs im Verlauf der Zeit durch die Ausrichtungsbedingungen im anderen Bereich absorbiert werden. Außerdem tritt im Grenzgebiet zwischen den Flüssigkristallbereichen (einem durch eine Dimensionslinie in der Fig. 21A gekennzeichneten Gebiet) eine Disklinationslinie auf, d. h., dass die Flüssigkristalle nicht durch den Einfluss beider Ausrichtungsbedingungen betrieben werden können. Dies führt zu einer Verringerung des Kontrasts.
Das Dokument EP-0 635 748, das Stand der Technik nur gemäß Art. 54(3) EPÜ bildet, offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, bei dem die Flüssigkristallschicht über Bereiche mit verschiedenen Flüssigkristall-Ausrichtbedingungen verfügt. Die Bereiche mit verschiedenen Flüssigkristall-Ausrichtbedingungen werden dadurch erhalten, dass ein Teil der Ausrichtungsfilme mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird, so dass der bestrahlte und der nicht bestrahlte Teil des Ausrichtungsfilms in der Flüssigkristallschicht verschiedene Vorkippwinkel hervorrufen.
EP-A-0 549 283 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, bei dem die Flüssigkristallschicht über Bereiche mit verschiedenen Flüssigkristall-Ausrichtbedingungen verfügt. Bei diesem Verfahren werden Teile eines Substrats mit Ozon oder einem Sauerstoffplasma behandelt, bevor auf dem Substrat ein Ausrichtungsfilm angebracht wird. Als Ergebnis dieser Behandlung variiert, wenn der Ausrichtungsfilm aufgebracht ist, die Haftung zwischen dem Substrat und dem Ausrichtungsfilm zwischen Bereichen, die mit Ozon oder Sauerstoffplasma behandelt wurden, und Bereichen, die nicht behandelt wurden. Wenn der Ausrichtungsfilm gerieben wird, führen diese Bereiche mit verschiedener Haftung zu Bereichen mit verschiedener Vorkippung.
Gemäß einer ersten Erscheinungsform der Erfindung ist Folgendes geschaffen: ein Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Substrat; einer zwischen diese Substrate eingebetteten Flüssigkristallschicht; und ersten und zweiten Ausrichtungsfilmen, die Filme aus einem organischen Polymer sind, das an Grenzflächen zwischen der Flüssigkristallschicht und einem jeweiligen der Substrate angeordnet sind, wobei diese Ausrichtungsfilme Ausrichtungsbedingungen des Flüssigkristalls in der Flüssigkristallschicht regulieren, die zwei oder mehr Flüssigkristallschicht-Bereiche mit verschiedenen Ausrichtungsrichtungen enthält;
wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- eine n Schritt des selektiven Bestrahlens mindestens eines der Ausrichtungsfilme mit sichtbarem oder infrarotem Licht im Vakuum oder partiellem Vakuum, um die Oberflächenspannung des mindestens einen bestrahlten Bereichs des mindestens einen Ausrichtungsfilms zu erhöhen, so dass die Oberflächenspannung des mindestens einen Ausrichtungsfilms zwischen Oberflächenbereichen variiert, die den Flüssigkristallschicht-Bereichen mit verschiedenen Ausrichtungsbedingungen entsprechen, wobei der mindestens eine bestrahlte Bereich des mindestens einen Ausrichtungsfilms zu einer geringeren Vorkippung in der Flüssigkristallschicht führt, als dies der mindestens eine nicht bestrahlte Bereich des mindestens einen Ausrichtungsfilms tut.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform beinhalten die Oberflächenbereiche erste, mit Licht bestrahlte Bereiche und zweite, nicht mit Licht bestrahlte Bereiche, wobei die ersten und die zweiten Oberflächenbereiche abwechselnd auf den beiden Ausrichtungsfilmen angeordnet sind und die ersten Oberflächenbereiche auf einem der Ausrichtungsfilme den zweiten Oberflächenbereichen auf dem anderen der Ausrichtungsfilme zugewandt sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die zwei oder mehr Flüssigkristallschicht-Bereiche mit verschiedenen Ausrichtungsrichtungen in jedem Bildelement ausgebildet, und sich die Grenze zwischen einem Flüssigkristallschicht-Bereich und einem dazu benachbarten erstreckt sich über zwei oder mehr Bildelemente.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die zwei oder mehr Flüssigkristallschicht-Bereiche mit verschiedenen Ausrichtungsrichtungen in jedem Bildelement ausgebildet, und die Grenze zwischen einem Flüssigkristallschicht-Bereich und einem dazu benachbarten verläuft parallel zur Ausrichtungsrichtung von Flüssigkristallmolekülen, die mit einem der Substrate des Paars von Substraten in Kontakt stehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die zwei oder mehr Flüssigkristallschicht-Bereiche mit verschiedenen Ausrichtungsrichtungen in jedem Bildelement ausgebildet; und das Verfahren beinhaltet ferner den Schritt des Bedeckens der Grenze zwischen benachbarten Flüssigkristallschicht-Bereichen mit einem Lichtsperrfilm.
Gemäß einer zweiten Erscheinungsform der Erfindung ist Folgendes geschaffen: ein Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Substrat und einer zwischen dem Paar von Substraten eingebetteten Flüssigkristallschicht, mit den folgenden Schritten: Herstellen erster und zweiter Ausrichtungsfilme zum Regulieren von Ausrichtungsrichtungen des Flüssigkristalls in der Flüssigkristallschicht auf einem jeweiligen der Substrate; wobei das Verfahren ferner den Schritt des selektiven Bestrahlens mindestens eines der Ausrichtungsfilme mit Licht beinhaltet, um den Vorkippwinkel von Flüssigkristallmolekülen angrenzend an den mindestens einen bestrahlten Bereich des mindestens einen Ausrichtungsfilms zu verringern, während ein Gas, das Sauerstoff und/oder Ozon enthält, mit dem mindestens einen Ausrichtungsfilm in Kontakt steht; und wobei das Gas Sauerstoff mit einer Konzentration von 25 Vol.% oder mehr enthält und es Ozon mit einer Konzentration von 1 · 10&supmin;&sup4; Vol.% oder mehr enthält.
Gemäß einer dritten Erscheinungsform der Erfindung ist Folgendes geschaffen: ein Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Substrat und einer zwischen dem Paar von Substraten eingebetteten Flüssigkristallschicht, mit den folgenden Schritten: Herstellen erster und zweiter Ausrichtungsfilme zum Regulieren von Ausrichtungsrichtungen des Flüssigkristalls in der Flüssigkristallschicht auf einem jeweiligen der Substrate; wobei das Verfahren ferner den Schritt des selektiven Bestrahlens mindestens eines der Ausrichtungsfilme mit Licht zum Verringern von Vorkippwinkeln von Flüssidkristallmolekülen angrenzend an den mindestens einen bestrahlten Bereich des mindestens einen Ausrichtungsfilms beinhaltet; und wobei der Druck und/oder die Zusammensetzung des Umgebungsgases, in dem der mindestens eine Ausrichtungsfilm bestrahlt wird, so ausgewählt wird/werden, dass der Bestrahlungsschritt die gewünschte Dauer aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der Schritt des selektiven Bestrahlens mindestens eines der Ausrichtungsfilme mit Licht einen Schritt des Ausbildens erster Bereiche, die mit Licht bestrahlt sind, und zweiter Bereiche, die nicht mit Licht bestrahlt sind, auf einem der Ausrichtungsfilme sowie einen Schritt des Ausbildens der ersten Bereiche und der zweiten Bereiche auf dem anderen der Ausrichtungsfilme, wobei die ersten und die zweiten Bereiche auf den beiden Ausrichtungsfilmen abwechselnd angeordnet sind und wobei die ersten Bereiche des einen der Ausrichtungsfilme den zweiten Bereichen des anderen Ausrichtungsfilme zugewandt sind.
Gemäß einer vierten Erscheinungsform der Erfindung ist Folgendes geschaffen: ein Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Substrat und einer zwischen dem Paar von Substraten eingebetteten Flüssigkristallschicht, mit den folgenden Schritten: Herstellen erster und zweiter Ausrichtungsfilme zum Regulieren von Ausrichtungsrichtungen des Flüssigkristalls in der Flüssigkristallschicht auf einem jeweiligen der Substrate; wobei das Verfahren ferner den folgenden Schritt aufweist: selektives Bestrahlen mindestens eines dar Ausrichtungsfilme mit Licht in einer Atmosphäre, die ein Inertgas enthält, um den Vorkippwinkel von Flüssigkristallmolekülen angrenzend an den mindestens einen bestrahlten Bereich des mindestens einen Ausrichtungsfilms zu verringern, wobei die Atmosphäre das Inertgas mit einem Volumenanteil von 85% bis 100% enthält und das Inertgas aus Stickstoff, Helium, Neon und Argon ausgewählt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Licht Ultraviolettstrahlung oder ultraviolettes Laserlicht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der Schritt des selektiven Bestrahlens mindestens eines der Ausrichtungsfilme mit Licht einen Schritt des Ausbildens erster Bereiche, die mit Licht bestrahlt sind, und zweiter Bereiche, die nicht mit Licht bestrahlt sind, auf einem der Ausrichtungsfilme sowie einen Schritt des Ausbildens der ersten Bereiche und der zweiten Bereiche auf dem anderen der Ausrichtungsfilme, wobei die ersten und die zweiten Bereiche auf den beiden Ausrichtungsfilmen abwechselnd angeordnet sind und wobei die ersten Bereiche des einen der Ausrichtungsfilme den zweiten Bereichen des anderen Ausrichtungsfilme zugewandt sind.
Gemäß einer fünften Erscheinungsform der Erfindung ist Folgendes geschaffen: ein Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Substrat und einer zwischen dem Paar von Substraten eingebetteten Flüssigkristallschicht, mit den folgenden Schritten: Herstellen erster und zweiter Ausrichtungsfilme Regulieren von Ausrichtungsrichtungen des Flüssigkristalls in der Flüssigkristallschicht auf einem jeweiligen der Substrate; wobei das Verfahren ferner den folgenden Schritt aufweist: selektives Bestrahlen mindestens eines der Ausrichtungsfilme mit Licht im Vakuum oder einem partiellen Vakuum, um den Vorkippwinkel von Flüssigkristallmolekülen angrenzend an den mindestens einen bestrahlt en Bereich des mindestens einen Ausrichtungsfilms zu verringern.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Druck des Vakuums oder des partiellen Vakuums im Bereich von 0,5 atm bis 0 atm.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Licht ultraviolettes Licht, sichtbares Licht, Infrarotlicht, ultraviolettes Laserlicht, sichtbares Laserlicht oder infrarotes Laserlicht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der Schritt des selektiven Bestrahlens mindestens eines der Ausrichtungsfilme mit Licht einen Schritt des Ausbildens erster Bereiche, die mit Licht bestrahlt sind, und zweiter Bereiche, die nicht mit Licht bestrahlt sind, auf einem der Ausrichtungsfilme sowie einen Schritt des Ausbildens der ersten Bereiche und der zweiten Bereiche auf dem anderen der Ausrichtungsfilme, wobei die ersten und die zweiten Bereiche auf den beiden Ausrichtungsfilmen abwechselnd angeordnet sind und wobei die ersten Bereiche des einen der Ausrichtungsfilme den zweiten Bereichen des anderen Ausrichtungsfilme zugewandt sind.
Bei einem durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellten LCD können mehrere Flüssigkristallschicht-Bereiche mit voneinander verschiedenen Vorkippwinkeln in einer Flüssigkristalltafel ausgebildet werden. Außerdem können in einem Bildelement mehrere Flüssig kristallschicht-Bereiche mit voneinander verschiedenen Vorkippwinkeln ausgebildet werden. Demgemäß können in mehreren Bildelementen, oder in einem Bildelement, Bezugs-Ausrichtungsrichtungen erhalten werden, die zueinander entgegengesetzt sind, und daher sind voneinander um 180º verschiedene Bezugs-Betrachtungsrichtungen gemischt. Im Ergebnis kann ein LCD mit großem Betrachtungswinkel und verbesserter Anzeigequalität geschaffen werden.
Gemäß der Erfindung wird die Grenze zwischen Flüssigkristallschicht-Bereichen mit mehreren verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen kontinuierlich über mindestens zwei oder mehr Bildelemente ausgebildet, so dass die freie Energie der Grenze verringert ist und verhindert ist, dass eine Ausrichtungsrichtung in eine andere absorbiert wird.
Die Grenze zwischen Flüssigkristallschicht-Bereichen mit verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen in einem Bildelement verläuft parallel zur Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle, die mit einem der Substrate in Kontakt stehen, so dass eine Fehlordnung der Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen unterdrückt wird. Im Ergebnis kann die Erzeugung einer Disklinationslinie unterdrückt werden.
Außerdem trägt, wenn die Grenze mit einem Lichtsperrfilm bedeckt ist, der bedeckte Teil nicht zur Anzeige bei, und zwar unabhängig von seiner Erzeugung einer Disklinationslinie.
Wenn der Lichtsperrfilm aus einem Material besteht, wie es für ein nichtlineares Element verwendet wird, ist kein weiterer, zusätzlicher Prozess erforderlich.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Ausrichtungsfilm, der die Ausrichtung der Flüssigkristallschicht kontrolliert, in Kontakt mit einem Glas gebracht, das Sauerstoff und/oder Ozon enthält, und er wird mit Licht bestrahlt. Wenn der Ausrichtungsfilm mit Licht bestrahlt wird, ohne dass ein derartiges Gas verwendet wird, wird O&sub3; (Ozon) erzeugt. Das O&sub3; oxidiert Alkylradikale des Polyimids, um Carbonylradikale zu erzeugen. Auf Grund der Carbonylradikale wird die Polarität der Oberfläche des Ausrichtungsfilms geändert. Wenn das oben beschriebene Gas, vorzugsweise Ozon, dabei in der Nähe des Ausrichtungsfilms existiert, ändert sich die Polarität der Oberfläche des Ausrichtungsfilms auf schnelle Weise. Im Ergebnis ändert sich die Oberfläche des Ausrichtungsfilms mit höherer Geschwindigkeit als dann, wenn kein Sauerstoff und Ozon in der Nähe des Films vorhanden sind, der ein Ausrichtungsfilm werden soll.
Gemäß der Erfindung ist es durch Kontrollieren der Sauerstoffmenge, die die Oberfläche des Ausrichtungsfilms im Lichtsperrabschnitt beeinflusst, möglich, den Vorkippwinkel auf stabile Weise einzustellen. Eine derartige Einstellung wird aus den folgenden Gründen ausgeführt.
Die Änderung des Vorkippwinkels durch Bestrahlung mit Licht tritt als Ergebnis der folgenden zwei Arten von Reaktionen auf. Die erste Reaktion ist die Dissoziation oder Erzeugung einer Polymerbindung im Ausrichtungsfilm durch Anwendung hoher Energie. Die andere Reaktion ist die Absorption von Ultraviolettstrahlung kurzer Wellenlänge durch Sauerstoff in der Luft, um Ozon zu erzeugen und Sauerstoff zu aktivieren, wodurch die Qualität der Oberfläche des Ausrichtungsfilms verbessert wird.
Wenn die Bestrahlung durch Ultraviolettstrahlung kurzer Wellenlänge an Luft erfolgt, tritt die letztgenannte Reaktion dominant auf, so dass die Qualität der Oberfläche des Ausrichtungsfilms durch das Ozon und das Aktivieren des Sauerstoffs schnell verbessert wird. Jedoch läuft bei dieser Reaktion der aktivierte Sauerstoff frei im Raum, so dass die Reaktion zu einem Bereich weiterläuft, der im Wesentlichen durch das Ausblenden von Licht geschützt werden soll. Wenn die Reaktion den Lichtsperrabschnitt erreicht, ändert sich der Vorkippwinkel der mit diesem Abschnitt in Kontakt stehenden Flüssigkristallmoleküle. So wird es schwierig, die Bezugs-Ausrichtungsrichtung durch den Vorkippwinkel zu kontrollieren. Im bestrahlten Abschnitt nimmt, wenn die Bestrahlungsmenge zu groß wird, die Verbesserung der Oberflächenqualität zu und die Filmdicke nimmt ab. Wenn die Bestrahlungsmenge weiter erhöht wird, geht der Film selbst verloren. Um für einen Unterschied der Vorkippwinkel zwischen Flüssigkristallmolekülen in Kontakt mit dem bestrahlten Abschnitt und Flüssigkristallmolekülen in Kontakt mit dem Lichtsperrabschnitt zu sorgen, ist es erforderlich, die Lichtbestrahlungsbedingungen wie die Lichtintensität und die Bestrahlungsmenge genau zu kontrollieren.
Es können die folgenden zwei Verfahren angewandt werden, um die Sauerstoffmenge zu kontrollieren. Ein Verfahren besteht im Bestrahlen des Ausrichtungsfilms mit Licht in einer Atmosphäre, die teilweise durch ein Inertgas ersetzt ist. Die Bestrahlung kann in einer Atmosphäre von 100% Inertgas erfolgen. In der üblichen Luft beträgt das Verhältnis von Inertgas zu Luft 80%. Durch Bestrahlen in einer Atmosphäre, die 85% Inertgas enthält, ist die Reaktionsrate nicht allzu sehr verringert, jedoch wird der Lichtsperrabschnitt etwas beeinflusst. Durch Bestrahlen in einer Atmosphäre mit 100% Inertgas wird der Lichtsperrabschnitt in keiner Weise beeinflusst, jedoch ist die Reaktionsrate verringert. Das optimale Mischungsverhältnis wird auf Grundlage des gewünschten Vorkippwinkels und dergleichen bestimmt.
Das andere Verfahren besteht darin, den Ausrichtungsfilm bei verringertem Druck mit Licht zu bestrahlen. Dieses Verfahren kann bei vollkommenem Vakuum ausgeführt werden. Durch dieses Verfahren nimmt die Reaktionsrate ab, wenn die Druckabsenkung zunimmt.
Durch Kontrollieren der Sauerstoffmenge unter Verwendung dieser Verfahren kann eine Kontrolle des Vorkippwinkels realisiert werden, bei der der Mechanismus zur Dissoziation und Erzeugung einer Polymerverbindung durch Licht dominant ist. So wird eine Änderung des Vorkippwinkels im Lichtsperrabschnitt unabhängig von den Lichtbestrahlungsbedingungen unterdrückt. Demgemäß wird es möglich, den Verkippungswinkel stabil zu kontrollieren, so dass ein LCD mit großem Betrachtungswinkel stabil mit guter Ausbeute erzeugt werden kann.
Wenn die Lichtbestrahlung bei niedrigem Druck oder im Vakuum ausgeführt wird, kann an Stelle von Ultraviolettstrahlung sichtbare Strahlung oder Infrarotstrahlung verwendet werden. Wenn die Kontrolle des Vorkippwinkels durch Lichtbestrahlung mit sichtbarer oder Infrarotstrahlung ausgeführt wird, werden kein Ozon und aktivierender Sauerstoff erzeugt. Wenn jedoch die Bestrahlung an Luft ausgeführt wird, schwächt die Luft auf Grund Absorption und Streuung in einer Luftschicht. Gemäß der Erfindung wird die Lichtbestrahlung bei niedrigem Druck oder unter Vakuum ausgeführt, so dass die Menge des die Oberfläche des Ausrichtungsfilms erreichenden Lichts im Fall der Verwendung sichtbarer oder Infrarotstrahlung erhöht ist. So ist der Bestrahlungswirkungsgrad verbessert.
Demgemäß ermöglicht die hier beschriebene Erfindung die folgenden Vorteile: (1) Schaffen eines Verfahrens zum Herstellen eines LCD mit großem Betrachtungswinkel, mit dem die Betrachtungseigenschaften wirkungsvoll verbessert werden können und die Anzeigequalität verbessert wird, (2) Schaffen eines Verfahrens zum Herstellen eines LCD mit guter Produktivität und (3) Schaffen eines Verfahrens zum genauen Herstellen des LCD.
Diese und andere Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann beim Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ersichtlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A ist eine Schnittansicht, die schematisch eine Flüssig kristallvorrichtung zeigt, wie sie durch ein Verfahren gemäß einem Beispiel 1 der Erfindung herstellbar ist.
Fig. 1B zeigt eine beispielhafte Beziehung zwischen Reiberichtungen und den Bezugs-Ausrichtungsrichtungen beim in der Fig. 1A dargestellten LCD.
Fig. 2 zeigt Spannung-Transmission-Kurven abhängig von Betrachtungsrichtungen des LCD, das durch ein Verfahren gemäß dem Beispiel 1 herstellbar ist.
Fig. 3 ist eine Draufsicht, die ein LCD zeigt, das durch ein Verfahren gemäß einem Beispiel 4 der Erfindung herstellbar ist.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht des in der Fig. 3 dargestellten LCD.
Fig. 5 ist eine Draufsicht, die ein anderes LCD zeigt, das durch ein Verfahren gemäß dem Beispiel 4 herstellbar ist.
Fig. 6 ist eine Draufsicht, die ein LCD zeigt, das durch ein Verfahren gemäß einem Beispiel 5 der Erfindung herstellbar ist.
Fig. 7 ist eine Schnittansicht des in der Fig. 6 dargestellten LCD.
Fig. 8 ist eine Draufsicht, die ein anderes LCD zeigt, das durch ein Verfahren gemäß dem Beispiel 5 herstellbar ist.
Fig. 9 ist eine Draufsicht, die noch ein anderes LCD zeigt, das durch ein Verfahren gemäß dem Beispiel 5 herstellbar ist.
Fig. 10 ist eine Draufsicht, die ein LCD zeigt, das durch ein Verfahren gemäß einem Beispiel 6 der Erfindung herstellbar ist.
Fig. 11 ist eine Schnittansicht des in der Fig. 10 dargestellten LCD.
Fig. 12 ist eine Draufsicht, die ein anderes LCD zeigt, das durch ein Verfahren gemäß dem Beispiel 6 herstellbar ist.
Fig. 13 ist eine Schnittansicht, die ein LCD zeigt, das durch ein Verfahren gemäß einem Beispiel 7 der Erfindung herstellbar ist.
Fig. 14 ist ein Diagramm, das schematisch eine Vorrichtung zeigt, die für einen Lichtbestrahlungsprozess bei einem Verfahren zum Herstellen des LCD gemäß dem Beispiel 7 verwendet wird.
Fig. 15 ist eine Schnittansicht, die schematisch den Lichtbestrahlungsprozess beim Verfahren zum Herstellen eines LCD gemäß dem Beispiel. 7 zeigt.
Fig. 16 ist eine Schnittansicht, die ein gemäß dem Beispiel 7 hergestelltes LCD zeigt.
Fig. 17 ist eine Schnittansicht, die ein Aktivmatrix-LCD zeigt, bei dem die Erfindung angewandt ist.
Fig. 18 ist eine Schnittansicht, die schematisch einen Lichtbestrahlungsprozess bei einem Verfahren zum Herstellen eines LCD gemäß einem Beispiel 8 der Erfindung zeigt.
Fig. 19 ist ein beispielhaftes Muster von Abschnitten, in denen die Ausrichtungsbedingungen verschieden sind.
Fig. 20 ist eine Draufsicht, die ein herkömmliches LCD zeigt.
Fig. 21A ist eine Schnittansicht des in der Fig. 20 dargestellten LCD.
Fig. 21B zeigt die Beziehung zwischen der Ausrichtungsrichtung des Flüssigkristalls und der Reiberichtung.
Fig. 22 zeigt die Anlegespannung-Transmission-Charakteristik bei einem herkömmlichen LCD im Modus mit im Normalzustand weiß.
Fig. 23A, 238 und 23C sind Diagramme zum Veranschaulichen des Umkehreffekts bei einem LCD.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nachfolgend wird die Erfindung mittels veranschaulichender Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Beispiel 1

Die Fig. 1A ist eine Schnittansicht, die ein LCD zeigt, das durch ein erfindungsgemäßes Verfahren herstellbar ist. Das LCD ist vom Aktivmatrixtyp. Im LCD ist, wie es in der Fig. 1A dargestellt ist, ein Paar Substrate 31 und 32 vorhanden, die eine Flüssigkristallschicht 33 einbetten. Beim Gegensubstrat 32, das das obere Substrat im Paar von Substraten ist, sind eine Gegenelektrode 24 und ein Ausrichtungsfilm 32b in dieser Reihenfolge auf einem isolierenden Substrat 32a aus Glas, einem Siliciumwafer oder dergleichen ausgebildet. Der Ausrichtungsfilm 32b ist auf derjenigen Seite angeordnet, die der Flüssigkristallschicht 33 benachbart ist.
Beim Basissubstrat 31, das das untere Substrat des Paars von Substraten ist, sind Pixelelektroden 14 und ein Ausrichtungsfilm 31b in dieser Reihenfolge auf einem isolierenden Substrat 31a aus Glas, einem Siliciumwafer oder dergleichen ausgebildet. In der Fig. 1A ist nur eine Pixelelektrode 14 dargestellt. Bei einem tatsächlichen Substrat ist eine Vielzahl von Pixelelektroden 14 in einer Matrix vorhanden. Auch ist eine Vielzahl von Scanleitungen (nicht dargestellt) auf solche Weise nebeneinander angeordnet, dass sie sich zu beiden Seiten jeweiliger Pixelelektroden 14 entlang den Rändern derselben erstrecken. Eine Vielzahl von Signalleitungen (nicht dargestellt) ist so nebeneinander angeordnet, dass sie die Scanleitungen auf solche Weise schneiden, dass sie sich zu beiden Seiten der jeweiligen Pixelelektroden 14 entlang deren Rändern erstrecken. Außerdem ist in der Nähe jeder Schnittstelle zwischen Signalleitungen und Scanleitungen ein Dünnschichttransistor (TFT, nicht dargestellt) vorhanden, der als Schaltelement wirkt. Der TFT ist elektrisch mit einer Signalleitung und eine Scanleitung verbunden. Ferner ist über dem isolierenden Substrat 31a mit dem oben beschriebenen Aufbau ein Ausrichtungsfilm 31b ausgebildet. Dieser Ausrichtungsfilm 31b ist auf derjenigen Seite angeordnet, die der Flüssigkristallschicht 33 benachbart ist.
In den Ausrichtungsfilmen 31b und 32b, die auf den Seiten des Substrats 31 bzw. 32 vorhanden sind, sind zwei Abschnitte mit verschiedenen Vorkippwinkeln 40 über jeder der Pixelelektroden 14 definiert, wie es in der Fig. 1A dargestellt ist. Genauer gesagt, verfügt der auf dem Substrat 31 ausgebildete Ausrichtungsfilm 31b über einen Abschnitt A mit größerem Vorkippwinkel 40 und einen Abschnitt B mit kleinerem Vorkippwinkel 40 auf einer Pixelelektrode 14. Der auf dem Substrat 32 ausgebildete Ausrichtungsfilm 32b verfügt über einen Abschnitt B mit kleinerem Vorkippwinkel C und einen Abschnitt D mit größerem Vorkippwinkel C über einer Pixelelektrode 14. Ferner sind die Vorkippwinkel auf die folgende Weise eingestellt. Der Vorkippwinkel im Abschnitt A als der im Abschnitt C. Der Vorkippwinkel im Abschnitt B ist kleiner als der im Abschnitt D.
Die so erhaltenen Substrate 31 und 32 werden an ihren Enden durch ein Harz oder dergleichen abgedichtet, und es wird eine Peripherieschaltung oder dergleichen extern angebracht.
Beim LCD dieses Beispiel mit dem obigen Aufbau werden die Ausrichtungsfilme 31b und 32b auf die folgende Weise hergestellt.
Als Erstes werden Filme, die die Ausrichtungsfilme 31b und 32b bilden sollen, auf dem Substrat 31 bzw. 32 hergestellt. Die Filme werden unidirektional gerieben. Dann werden die oben beschriebenen Abschnitte A, B, C und D in den Ausrichtungsfilmen 31b und 32b definiert. Bei diesem Beispiel wurde, nach der Herstellung der Ausrichtungsfilme aus Polyimid, der Ausrichtungsfilm 31b, mit Ausnahme des Abschnitts B, mit einer Maske bedeckt, und dann wurde der Ausrichtungsfilm 31b mit Ultraviolettstrahlung von derjenigen Seite her bestrahlt, auf der die Maske vorhanden war. Dann wurde der Ausrichtungsfilm 32b mit Ausnahme des Abschnitts C mit einer Maske bedeckt und dann wurde er mit Ultraviolettstrahlung von derjenigen Seite her bestrahlt, auf der die Maske vorhanden war. Die Bestrahlung des Ausrichtungsfilms 32b kann vor derjenigen des Ausrichtungsfilms 31b ausgeführt werden.
Wie oben beschrieben, wird durch Bestrahlen der Oberfläche eines Ausrichtungsfilms mit Ultraviolettstrahlung die Oberflächenspannung des bestrahlten Abschnitts des Ausrichtungsfilms erhöht. Die Zunahme der Oberflächenspannung bewirkt, dass der Vorkippwinkel von mit dem Ausrichtungsfilm in Kontakt stehenden Flüssigkristallmolekülen abnimmt.
Nachdem die Abschnitte A, B, C und D definiert sind, werden die Substrate 31 und 32 so angeordnet, dass die Vorkippwinkel 40 zwischen den einander zugewandten Substraten 31 und 32 verschieden eingestellt sind. Anders gesagt, werden die Substrate 31 und 32 so angeordnet, dass Abschnitte mit verschiedenen Oberflächenspannungen einander zugewandt sind.
Dann wird der Zwischenraum zwischen den Substraten 31 und 32 mit dem Flüssigkristall aufgefüllt. Der bei diesem Beispiel verwendete Flüssigkristall wird sauf die folgende Weise ausgewählt. Wenn die Substrate 31 und 32 so angeordnet werden, dass die Flüssigkristallmoleküle eine rechtshändige Verdrillung vom einen Substrat zum anderen ausführen, wird ein linkshändig verdrillter Flüssigkristall verwendet. Wenn die Substrate 31 und 32 so angeordnet werden, dass sie einem linkshändig verdrillten Flüssigkristall entsprechen, wird ein rechtshändiger Flüssigkristall ausgewählt.
Im Ergebnis werden, wie es in der Fig. 1A dargestellt ist, in einem Bildelement, das einer Pixelelektrode 14 entspricht, zwei Flüssigkristallschicht-Bereiche ausgebildet: der eine ist ein Bereich, in dem die Vorkippwinkel des Substrats 31 größer als die des Substrats 32 sind, und der andere ist ein Bereich, in dem die Vorkippwinkel des Substrats 32 größer als die des Substrats 31 sind. In beiden Flüssigkristallschicht-Bereichen werden die in der Ebene liegenden Richtungen der Flüssigkristallmoleküle an der mittleren Position entlang der Dickenrichtung der Flüssigkristallschicht 33 (d. h. den Bezugs-Ausrichtungsrichtungen) durch den Ausrichtungsfilm mit dem größeren Vorkippwinkel kontrolliert. Daher sind die Bezugs- Ausrichtungsrichtungen in den zwei Flüssigkristallschicht-Bereichen um 180º voneinander verschieden.
Bei diesem Beispiel werden die Anordnung der Substrate 31 und 32 sowie der Verdrillungswinkel und die Richtung der Flüssigkristallschicht so bestimmt, dass die um 180º voneinander verschiedenen Bezugs-Betrachtungsrichtung mit der Betrachtungsrichtung 6 Uhr und der Betrachtungsrichtung 12 Uhr übereinstimmen sollten. Die Fig. 1B zeigt eine beispielhafte Anordnung für die Richtungen, in denen die Ausrichtungsfilmen 31b und 32b bei diesem Beispiel gerieben sind.
Demgemäß führen beim LCD dieses Beispiels, wenn eine Spannung an die Pixelelektrode 14 angelegt wird, die linke und die rechte Hälfte des Flüssigkristallschicht-Bereichs eine jeweilige Anzeige mit entgegengesetzten Betrachtungsrichtungen aus. Daher ist es, abweichend vom Stand der Technik, nicht erforderlich, die rechte und die linke Hälfte mit verschiedenen Spannungen anzusteuern. Außerdem können die Betrachtungseigenschaften ausreichend verbessert werden, da die Betrachtungsrichtungen einander entgegengesetzt sind.
Der Effekt, dass die Oberflächenspannung im bestrahlten Abschnitt des Ausrichtungsfilms erhöht ist, kann z. B. durch eine übliche Kontaktwinkelmessung unter Verwendung von Wasser oder Methyleniodid bestätigt werden.

Beispiel 2

Bei diesem Beispiel wird die Sauerstoffkonzentration an der Oberfläche des bestrahlten Abschnitts des Ausrichtungsfilms dadurch erhöht, dass der Ausrichtungsfilm mit Ultraviolettstrahlung bestrahlt wird. Auf Grund der Zunahme der Sauerstoffkonzentration nimmt die Oberflächenenergie des Ausrichtungsfilms zu, so dass der Vorkippwinkel der mit den Ausrichtungsfilmen in Kontakt stehenden Flüssigkristallmoleküle verringert ist.
Demgemäß werden, wie beim beim Beispiel 1 beschriebenen Verfahren, Abschnitte mit verschiedenen Vorkippwinkeln im Ausrichtungsfilm erzeugt. Danach werden die Substrate 31 und 32 so angeordnet, dass Abschnitte mit verschiedenen Sauerstoffkonzentrationen an der zugehörigen Oberfläche einander zugewandt sind. Dann werden durch Auffüllen des Zwischenraums zwischen den Substraten 31 und 32 durch den Flüssigkristall zwei Flüssigkristallbereiche mit verschiedenen, einander entgegengesetzten Bezugs-Ausrichtungsrichtungen in einem Bildelement ausgebildet. Daher sind die um 180º voneinander verschiedenen Bezugs-Betrachtungsrichtungen in gemischter Weise erhalten, was zu starker verbesserter Betrachtungsfunktion führt.
Der Effekt, gemäß dem die Sauerstoffkonzentration an der Oberfläche im bestrahlten Abschnitt des Ausrichtungsfilms, kann leicht durch eine Oberflächenelementanalyse wie XPS bestätigt werden.

Beispiel 3

Bei diesem Beispiel wird die Konzentration von Carbonylradikalen an der Oberfläche des bestrahlten Abschnitts des Ausrichtungsfilms dadurch erhalten, dass der Ausrichtungsfilm mit Ultraviolettstrahlung bestrahlt wird. Auf Grund der Zunahme der Konzentration der Carbonylradikale ändert sich die Polarität der Oberfläche des Ausrichtungsfilms, so dass der Vorkippwinkel der mit den Ausrichtungsfilmen in Kontakt stehenden Flüssigkristallmoleküle abnimmt.
Demgemäß werden beim beim Beispiel 1 beschriebenen Verfahren Abschnitte mit verschiedenen Vorkippwinkeln im Ausrichtungsfilm ausgebildet. Danach werden die Substrate 31 und 32 so angeordnet, dass die Abschnitte mit verschiedenen Konzentrationen von Carbonylradikalen einander zugewandt sind. Durch Auffüllen des Zwischenraums zwischen den Substraten 31 und 32 mit einem Flüssigkristall können beim Beispiel 3 in einem Bildelement einander entgegengesetzte Bezugs-Ausrichtungsrichtungen ausgebildet werden. Daher werden einander entgegengesetzte Bezugs-Betrachtungsrichtungen vermischt erhalten, was zu stärker verbesserten Betrachtungseigenschaften führt.
Der Effekt, gemäß dem die Konzentration der Carbonylradikale an der Oberfläche im bestrahlten Abschnitt des Ausrichtungsfilms, kann leicht durch Oberflächen-Infrarotstrahlungsabsorption wie FTIR bestätigt werden.
Die Fig. 2 zeigt die Betrachtungseigenschaften eines LCD mit Ausrichtungsfilmen, wie sie durch ein Verfahren gemäß dem Beispiel 1, 2 oder 3 erhalten wurden. In der Fig. 2 kennzeichnet die horizontale Achse die angelegte Spannung, und die vertikale Achse kennzeichnet die Transmission. Wie es aus dieser Figur ersichtlich ist, tritt in den erfindungsgemäßen Fällen kein Umkehreffekt auf, so dass eine gute Anzeige ausgeführt werden kann.
Bei den Beispielen 1 bis 3 wird ein Bildelement so in zwei Bereiche unterteilt, dass der Vorkippwinkel des Substrats 31 größer als der des Substrats 32 in der linken Hälfte ist und der Vorkippwinkel des Substrats 32 größer als der des Substrats 31 in der rechten Hälfte ist. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diesen speziellen Fall beschränkt, solange die einander zugewandten Abschnitte so angeordnet sind, dass sie über verschiedenen Oberflächenspannungen, verschiedene Sauerstoffkonzentrationen oder verschiedene Konzentrationen von Carbonylradikalen verfügen. Wenn die einander zugewandten Bereiche so ausgebildet werden, dass sie unter Ausnutzung eines Unterschieds der Oberflächenspannungen verschiedene Vorkippwinkel zwischen den Substraten 31 und 32 aufweisen, ist es bevorzugt, dass die Differenz der Oberflächenspannungen z. B. 2 dyn/cm oder mehr beträgt. Wenn die einander zugewandten Bereiche so ausgebildet werden, dass sie unter Ausnutzung eines Unterschieds der Sauerstoffkonzentrationen verschiedene Vorkippwinkel aufweisen, ist es bevorzugt, dass die Differenz der Sauerstoffkonzentrationen z. B. so eingestellt wird, dass der Atomprozentsatz im Bereich mit niedrigerer Konzentration 70% oder weniger desjenigen im Bereich mit höherer Konzentration beträgt, und zwar in einem Bereich mit einer Tiefe von ungefähr 100 Å ab der Oberfläche. Wenn die einander zugewandten Bereiche so ausgebildet werden, dass sie unter Ausnutzung einer Differenz der Konzentrationen von Carbonylradikalen verschiedene Vorkippwinkel aufweisen, ist es bevorzugt, dass die Differenz der Konzentrationen der Carbonylradikale so eingestellt wird, dass die Differenz durch Überwachen des Peaks neuer Carbonylradikale beobachtet werden kann, wie durch Lichtbestrahltung in der Nähe von z. B. 1700 cm&supmin;¹ erzeugt, wenn die Messung unter Verwendung von FTIR ausgeführt wird.
Beim in der Fig. 1A dargestellten Aufbau sind Bereiche mit verschiedenen Vorkippwinkeln für beide Substrate vorhanden. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diesen Fall beschränkt. Alternativ können Bereiche mit mehreren Vorkippwinkeln auf einem der Substrate hergestellt werden, und auf dem anderen Substrat können Bereiche mit einem mittleren Vorkippwinkel hergestellt werden. In einem derartigen Fall kann die Anzahl der Prozessschritte verringert werden, so dass die Herstellkosten gesenkt werden können.
Gemäß der obigen Beschreibung sind Bereiche mit verschiedenen Vorkippwinkeln für eine Pixelelektrode, d. h. für ein Bildelement vorhanden. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diesen speziellen Fall beschränkt. Alternativ können Bereiche mit verschiedenen Vorkippwinkeln für jeweils zwei oder mehr Bildelemente oder für Bildelemente vorhanden sein, deren Anzahl zufällig bestimmt ist.
Außerdem existieren verschiedene mögliche Muster für verschiedene Ausrichtbedingungen. Zum Beispiel werden auf der Oberfläche sowohl des Ausrichtungsfilms 31b auf der Seite des Substrats 31 als auch des Ausrichtungsfilms 32b auf der Seite des Substrats 32 zwei Arten von Abschnitten abwechselnd durch das beim Beispiel 1, 2 oder 3 beschriebene Verfahren ausgebildet. Dabei verfügt jeder der Abschnitte im Wesentlichen über dieselbe Fläche wie ein Bildelement. Als Nächstes werden, wie es in der Fig. 19 dargestellt ist, die Substrate 31 und 32 dadurch zusammengebaut, dass die Grenzen zwischen verschiedenen Ausrichtbedingungen so zueinander ausgerichtet werden, dass der Ausrichtungsfilm 31b und der Ausrichtungsfilm 32b einander zugewandt sind. Im Ergebnis werden, wie es beim Beispiel 1 beschrieben ist, wenn die Ausrichtbedingungen unter Ausnutzung der Oberflächenspannungen verschieden gemacht werden, ein Flüssigkristallschicht-Bereich, in dem die Oberflächenspannung des Ausrichtungsfilms 32b größer als die des Ausrichtungsfilms 31b ist, und ein Flüssigkristallschicht-Bereich, in dem die Oberflächenspannung des Ausrichtungsfilms 31b größer als die des Ausrichtungsfilms 32b ist, abwechselnd für jedes Bildelement ausgebildet.
Wie beim Beispiel 2 beschrieben, werden, wenn die Ausrichtbedingungen durch Erhöhen der Sauerstoffkonzentration verschieden gemacht werden, ein Flüssigkristallschicht-Bereich, in dem die Sauerstoffkonzentration des Ausrichtungsfilms 31b größer als die des Ausrichtungsfilms 32b ist, und ein Flüssigkristallschicht-Bereich, in dem die Sauerstoffkonzentration des Ausrichtungsfilms 32b größer als die des Ausrichtungsfilms 31b ist, abwechselnd für jedes Bildelement ausgebildet.
Wie es beim Beispiel 3 beschrieben ist, werden, wenn die Ausrichtbedingungen durch Erhöhen der Konzentration von Carbonylradikalen verschieden gemacht werden, ein Bereich, in dem die Konzentration von Carbonylradikalen im Ausrichtungsfilm 31b höher als die im Ausrichtungsfilm 32b ist, und ein Bereich, in dem die Konzentration von Carbonylradikalen im Ausrichtungsfilm 3b höher als die im Ausrichtungsfilm 31b ist, abwechselnd für jedes Bildelement ausgebildet.
Gemäß der obigen Beschreibung sind zwei Arten von Bereichen mit verschiedenen Vorkippwinkeln für jedes Bildelement vorhanden. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diesen speziellen Fall beschränkt. Alternativ können für jedes Bildelement drei oder mehr Arten von Bereichen mit Vorkippwinkeln vorhanden sein.
Gemäß der obigen Beschreibung wird der Ausrichtungsfilm mit Ultraviolettstrahlung bestrahlt, was durch den Anspruch 1 nicht abgedeckt ist. Jedoch ist das Verfahren nicht auf diesen speziellen Fall beschränkt, und wie es unter Bezugnahme auf das Beispiel 7 beschrieben wird, kann es alternativ mit sichtbarem oder Infrarotlicht ausgeführt werden. Alternativ kann die Bestrahlung mit Licht einschließlich Ultraviolettstrahlung ausgeführt werden.
Gemäß der obigen Beschreibung wird als Material des Ausrichtungsfilms Polyimid verwendet. Alternativ kann jedes andere Material verwendet werden, insoweit es den erfindungsgemäßen Aufbau durch Lichtbestrahlung erzielen kann. Dabei kann die optimale Wellenlänge des Bestrahlungslichts abhängig vom verwendeten Material ausgewählt werden. Wenn ein Laser verwendet wird, kann die Steuerung effektiver ausgeführt werden.
Gemäß der Erfindung kann, an Stelle des oben beschriebenen Verfahrens, bei dem der Ausrichtungsfilm auf der gesamten Fläche hergestellt wird und er dann teilweise mit Licht bestrahlt wird, ein anderes Verfahren verwendet werden, gemäß dem ein Ausrichtungsfilm unter Verwendung von Fotolithographie oder dergleichen teilweise ausgebildet wird und er mit Licht bestrahlt wird, und dann der restliche Teil des Ausrichtungsfilms durch Fotolithografie oder dergleichen hergestellt wird.
Die Erfindung ist bei einem LCD mit einem anderen Aufbau oder gemäß irgendeinem anderen Modus zusätzlich zum oben beschriebenen LCD mit aktiver Matrix anwendbar.

Beispiel 4

Die Beispiele 4 bis 6 beschreiben beispielhafte Fälle, bei denen die Kontrastbeeinträchtigung durch eine Disklinationslinie verhindert ist, zu der es kommt, wenn Bereiche mit zueinander entgegengesetzten Bezugs-Ausrichtungsrichtungen in einem Bildelement ausgebildet werden.
Die Fig. 3 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem die Erfindung bei einem im TN-Modus arbeitenden LCD mit aktiver Matrix angewandt ist. Die Fig. 4 ist eine zugehörige Schnittansicht. Bei diesem LCD ist, wie es in der Fig. 4 dargestellt ist, ein Aktivmatrixsubstrat 31 so angeordnet, dass es einem Gegensubstrat 32 gegenübersteht, und dazwischen ist eine Flüssigkristallschicht 33 dicht eingeschlossen. Beim Aktivmatrixsubstrat 31 sind eine Vielzahl von Scanleitungen 12 und eine Vielzahl von Signalleitungen 13 auf einem isolierenden Substrat 31a aus Glas so ausgebildet, dass sie einander schneiden. In jedem durch die Scanleitungen 12 und die Signalleitungen 13 definierten Gebiet ist eine Pixelelektrode 14 angebracht. In der Nähe jeder der Schnittstellen der Scanleitungen 12 und der Signalleitungen 13 ist ein Dünnschichttransistor 20 (nachfolgend als TFT bezeichnet) als nichtlineares Element mit Schaltfunktion ausgebildet. Der TFT 20 ist elektrisch mit einer der Scanleitungen 12, einer der Signalleitungen 13 und der entsprechenden Pixelelektrode 14 verbunden. Der TFT 20 verfügt über eine Gateelektrode 15, eine Sourceelektrode 16 und eine Drainelektrode 17. Die Gateelektrode 15 zweigt auf einer Seite der Pixelelektrode 14 von der Scanleitung 12 ab. Die Sourceelektrode 16 zweigt von der Signalleitung 13 zur Pixelelektrode 14 hin ab, und die Drainelektrode 14 zweigt von der Pixelelektrode 14 zur Sourceelektrode 16 hin ab. Als TFT 20 wird bei diesem Beispiel ein solcher aus amorphem Silicium verwendet. Der TFT 20 kann auf der Scanleitung 12 ausgebildet werden.
Auf der Pixelelektrode 14 ist eine Scanleitung 12 angeordnet, die benachbart zur Scanleitung 12 mit dem TFT 20 liegt, der mit der Pixelelektrode 14 verbunden ist. Der Überlagerungsabschnitt bildet eine Zusatzkapazität 18. In einem alternativen Fall ist eine Zusatzkapazitätsleitung (nicht dargestellt) gesondert von der Scanleitung 12 ausgebildet. In einem solchen Fall kann die Zusatzkapazität 18 auf der Zusatzkapazitätsleitung ausgebildet werden.
Auf diesen Elektrodenleitungen, d. h. auf den Scanleitungen 12 und den Signalleitungen 13, und über den TFT 20, ist ein isolierender Schutzfilm 31d ausgebildet, um Kurzschlüsse zwischen dem Gegensubstrat 32 und diesen Elektrodenleitungen und den TFTs sowie zwischen den TFTs und den Elektrodenleitungen zu verhindern. Der isolierende Schutzfilm 31d kann so ausgebildet werden, dass er über den jeweiligen Pixelelektroden 14 entsprechende Öffnungen verfügt.
Beim Gegensubstrat 32, das dem Aktivmatrixsubstrat 31 mit dem oben beschriebenen Aufbau zugewandt ist, sind ein Farbfilter 32b, eine Gegenelektrode 34 und ein Ausrichtungsfilm 32e in dieser Reihenfolge auf dem isolierenden. Substrat 32a ausgebildet.
Wenn die folgenden Prozessschritte für das LCD dieses Beispiels mit dem obigen. Aufbau ausgeführt werden, kann ein LCD hergestellt werden, das zur Anzeige ansteuerbar ist. Genauer gesagt, wird ein zur Anzeige ansteuerbares LCD durch die folgenden Schritte hergestellt: einen Schritt zum Herstellen von Ausrichtungsfilmen 31e und 32e auf dem Aktivmatrixsubstrat 31 bzw. dem Gegensubstrat 32; einen Schritt zum Ausführen einer Reibebehandlung für den Ausrichtungsfilm 31e; einen Schritt zum Anbringen des Aktivmatrixsubstrats 31 am Gegensubstrat 32; einen Schritt zum Anbringen einer Flüssigkristallschicht 33 durch Injizieren von Flüssigkristallen zwischen die Substrate 31 und 32; und andere Schritte; und dann einen Schritt zum Anbringen von Peripherieschaltungen wie einer Ansteuerschaltung.
Beim Herstellprozess werden einige Prozessschritte ausgeführt, um eine Anzahl von Flüssigkristallschicht-Bereichen mit verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen in einem Bildelement auszubilden. Bei diesem Beispiel wird für den Ausrichtungsfilm 31e des Aktivmatrixsubstrats 31 eine Ausrichtungsbehandlung ausgeführt, um einen Flüssigkristallschicht-Bereich 19 zu bilden, in dem die Bezugs-Ausrichtungsrichtung über zwei oder mehr Bildelemente verschieden vom anderen Bereich ist, während in einem Bildelement zwei Bezugs-Ausrichtungsrichtungen existieren. Anders gesagt, ist die Bezugs-Ausrichtungsrichtung des Flüssigkristallschicht-Bereichs 19 gegenüber derjenigen des anderen Bereichs umgekehrt.
Derartige Ausrichtbedingungen können dadurch realisiert werden, dass die Ausrichtungsbehandlung in einem Zustand ausgeführt wird, in dem ein Schutzfilm auf einem von zwei Flüssigkristallschicht-Bereichen mit verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen dadurch hergestellt wird, dass der Schutzfilm entfernt wird, eine andere Ausrichtungsbehandlung in einem Zustand ausgeführt wird, in dem ein anderer Schutzfilm auf dem anderen Flüssigkristallschicht-Bereich ausgebildet ist und dann der Schutzfilm entfernt wird. In einem alternativen Fall wird ein Bereich der Oberfläche der Pixelelektrode 14 unter Verwendung einer Flüssigkeit wie einer sauren oder einer alkalischen Lösung chemisch verändert, um die Oberfläche rauh zu machen. So werden die Bezugs-Ausrichtungsrichtungen (in der Ebene liegende Richtungen der Flüssigkristallmoleküle an der mittleren Position entlang der Dickenrichtung de Flüssigkristallschicht 33) unter Ausnutzung der Differenz der Vorkippwinkel zwischen dem aufgerauhten Bereich und dem ebenen Bereich kontrolliert. Als Verfahren zum Aufrauhen der Oberfläche kann die Oberfläche durch ein Plasma oder elektromagnetische Wellen einschließlich Licht chemisch verändert werden oder die Oberfläche kann durch Feststoffe, Gas, Plasma oder elektromagnetische Wellen einschließlich Licht physikalisch verändert werden.
Alternativ werden Flüssigkristallschicht-Bereiche mit verschiedenen Bezugs- Ausrichtungsrichtungen unter Verwendung eines Verfahrens hergestellt, wie es beim Beispiel 1, 2 oder 3 beschrieben ist.
Wenn der Isolierfilm auf den Elektrodenleitungen und den TFTs hergestellt wird, um Kurzschlüsse zwischen den Substraten und zwischen den Elektrodenleitungen zu verhindern, wird seine Oberfläche so behandelt, dass der Oberflächenzustand unter Verwendung einer Flüssigkeit wie einer sauren oder alkalischen Lösung, eines Gases, eines Plasmas oder elektromagnetischer Wellen einschließlich Licht oder dergleichen chemisch geändert wird oder der Oberflächenzustand unter Verwendung eines Feststoffs, eines Gases, eines Plasmas, elektromagnetischer Wellen einschließlich Licht oder dergleichen physikalisch geändert wird. Im Ergebnis können in der Ebene liegende Richtungen der Flüssigkristallmoleküle an der mittleren Position der Flüssigkristallschicht 33 dadurch kontrolliert werden, dass die Vorkippwinkel oder die Ausrichtungsrichtungen kontrolliert werden. Demgemäß werden bei diesem Beispiel zwei Flüssigkristallschicht-Bereichen mit voneinander verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen in einem Bildelement über zwei oder mehr Bildelemente ausgebildet. Daher ist die Grenze X (in der Fig. 4 dargestellt) von Flüssigkristallbereichen mit verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen über zwei oder mehr Bildelementen positioniert. Im Ergebnis ist die in der Grenze enthaltene freie Energie verringert, so dass die Möglichkeit vermieden werden kann, dass ein Ausrichtungszustand durch den anderen absorbiert wird. Auf diese Weise geht die Anisotropie der Brechungsindizes der Flüssigkristallmoleküle nicht verloren, und es ist möglich, für optisches Drehvermögen von Licht zu sorgen. Im Ergebnis kann die Abhängigkeit des Betrachtungswinkels beseitigt werden.
Beim oben beschriebenen Beispiel wird die Ausrichtungsbehandlung für den Ausrichtungsfilm 31e des Aktivmatrixsubstrats 31 ausgeführt. Alternativ kann die Ausrichtungsbehandlung nur für den Ausrichtungsfilm 32e des Gegensubstrats 32 oder für die Ausrichtungsfilme 31e und 32e der Substrate 31 und 32 ausgeführt werden. In derartigen Fällen ist es möglich, die Abhängigkeit des Betrachtungswinkels zu beseitigen. Bei diesem Beispiel wird die Grenze X zwischen den Flüssigkristallschicht-Bereichen mit verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen so eingestellt, dass sie parallel zu den Signalleitungen 13 verläuft. Die Erfindung ist nicht auf diese spezielle Einstellung beschränkt. Alternativ kann die Grenze X zwischen den Flüssigkristallschicht-Bereichen mit verschiedenen Ausrichtungsrichtungen so eingestellt werden, dass sie parallel zu den Scanleitungen 12 verläuft, wie es in der Fig. 5 dargestellt ist. In einem derartigen Fall ist es möglich, die Abhängigkeit des Betrachtungswinkels zu beseitigen, und zwar aus den oben beschriebenen Gründen für die obigen Beispiele.
Bei diesem Beispiel werden zwei Flüssigkristallschicht-Bereichen mit verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen in einem Bildelement über zwei oder mehr Bildelemente erzeugt. Die Erfindung ist nicht auf diesen speziellen Fall beschränkt. Alternativ können drei oder mehr Flüssigkristallschicht-Bereichen mit verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen in einem Bildelement über zwei oder mehr Bildelemente angebracht werden.
Außerdem reicht es aus, dass die Grenze zwischen den Flüssigkristallschicht-Bereichen mit verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen über zwei oder Bildelemente hinweg existiert. Demgemäß ist es nicht erforderlich, dass sich die Grenze über alle Bildelemente in einer Spalte unter den in einer Matrix angeordneten Bildelementen hinweg erstreckt. In einigen Fällen kann die Grenze für eine Spalte unterteilt sein.

Beispiel 5

Nun wird ein anderes Beispiel der Erfindung beschrieben.
Die Fig. 6 ist eine Draufsicht, die ein LCD zeigt, das durch ein Verfahren gemäß dem Beispiel 5 herstellbar ist. Die Fig. 7 ist eine Schnittansicht entlang der Richtung A in der Fig. 6. Gleiche Komponenten sind mit denselben Bezugszahlen wie in den Fig. 3 und 4 gekennzeichnet.
Bei diesem LCD sind zwei Flüssigkristallschicht-Bereiche (der eine ist durch die Bezugszahl 19 gekennzeichnet) mit verschiedene n Bezugs-Ausrichtungsrichtungen so ausgebildet, dass in jedem Bildelement beide Bereiche existieren. Das heißt, dass einer der zwei. Flüssigkristallbereiche als schraffierter Bereich dargestellt ist, während der andere Bereich als solcher ohne Schraffierung dargestellt ist. Die Ausrichtungsbehandlung zum Erhalten derartiger Ausrichtbedingungen wird für den Ausrichtungsfilm 31e des Aktivmatrixsubstrats 31 ausgeführt. Die zwei Flüssigkristallschicht- Bereichen mit verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen sind auf solche Weise positioniert, dass die Grenze zwischen ihnen parallel zur Ausrichtungsrichtung (Richtung B) der Flüssigkristallmoleküle verläuft, die mit dem Ausrichtungsfilm 31e des Aktivmatrixsubstrats 31 in Kontakt stehen. Um derartige Ausrichtbedingungen zu realisieren, kann dieselbe Ausrichtungsbehandlung wie beim obigen Beispiel verwendet werden.
Wie oben beschrieben, verläuft bei diesem LCD die Grenze X zwischen den zwei Flüssigkristallschicht-Bereichen mit verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen parallel zur Ausrichtungsrichtung (Richtung B) der Flüssigkristallmoleküle, die mit dem Ausrichtungsfilm 31e des Aktivmatrixsubstrats 31 in Kontakt stehen. Demgemäß kann eine Störung der Flüssigkristall-Ausrichtung, die zum oben genannten Auftreten einer Disklinationslinie führt, unterdrückt werden.
Bei diesem Beispiel werden die oben beschriebenen Ausrichtbedingungen auf dem Ausrichtungsfilm 31 des Aktivmatrixsubstrats 31 ausgebildet. Alternativ können die Ausrichtbedingungen nur auf dem Ausrichtungsfilm 32e des Gegensubstrats 32 oder auf beiden Ausrichtungsfilmen 31e und 32e der Substrate 31 und 32 ausgebildet werden. Im ersteren Fall ist es erforderlich, die Grenze X so einzustellen, dass sie parallel zur Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle verläuft, die mit dem Ausrichtungsfilm 32e des Gegensubstrats 32 in Kontakt stehen. Im letzteren Fall kann die Grenze X so eingestellt werden, dass sie parallel zur Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle verläuft, die entweder mit dem Ausrichtungsfilm 31e des Aktivmatrixsubstrats 31 oder dem Ausrichtungsfilm 32e des Gegensubstrats 32 in Kontakt stehen.
Wenn die Ausrichtungsrichtung (Richtung 8) von der im oben beschriebenen Fall verschieden ist, wie es in der Fig. 8 dargestellt ist, können die zwei Flüssigkristallschicht-Bereiche mit verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen so ausgebildet werden, dass die Grenze X zwischen ihnen parallel zur Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle eingestellt ist, die mit dem Ausrichtungsfilm in Kontakt stehen.
In den obigen Fällen ist, wie es in den Fig. 6 und 8 dargestellt ist, die Grenze X von einer der horizontal benachbarten Seite zur anderen ausgebildet, oder von einer der vertikal benachbarten Seiten der LCD-Anzeigetafel zur anderen. Die Erfindung ist nicht auf diese speziellen Muster beschränkt. Die sich von einer Seite ausgehend erstreckende Grenze X muss nicht notwendigerweise die andere Seite erreichen. Alternativ kann die Grenze X jede Seite unterteilen.
Außerdem werden die zwei Flüssigkristallschicht-Bereiche mit verschiedenen Ausrichtungsrichtungen in jedem gesonderten Bildelement ausgebildet. Die Erfindung ist nicht auf diesen speziellen Fall beschränkt. Alternativ können, wie es in der Fig. 9 dargestellt ist, die zwei Flüssigkristallschicht- Bereiche über aufeinanderfolgende Bildelemente hinweg ausgebildet werden. In einem derartigen Fall sollte in einem einem Bildelement entsprechenden Abschnitt die Grenze X zwischen den zwei Flüssigkristallschicht-Bereichen mit verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen so eingestellt werden, dass sie parallel zur Ausrichtungsrichtung (Richtung B) verläuft. Anders gesagt, beeinflussen in anderen Abschnitten als den Bildelementen die Ausrichtungsrichtungen der Flüssigkristallmoleküle an der mittleren Position entlang der Dicke der Flüssigkristallschicht 33 die Anzeige kaum, so dass die Grenze X zwischen den zwei Flüssigkristallschicht-Bereichen mit verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen in anderen Abschnitten als den Bildelementen nicht notwendigerweise parallel zur Ausrichtungsrichtung (Richtung B) der Flüssigkristallmoleküle verlaufen muss. Um derartige Ausrichtbedingungen zu realisieren, kann dieselbe Behandlung wie beim vorigen Beispiel verwendet werden.
Darüber hinaus ist es im Fall eines Aktivmatrix-LCD mit einem TFT 20 als nichtlinearen Element zwischen einem Bildelement und der Signalleitung möglich, wenn die Grenze X zwischen den zwei Flüssigkristallschicht-Bereichen mit verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen am weitesten entfernt vom nichtlinearen Element positioniert ist, wie es in der Fig. 8 dargestellt ist, eine Beeinträchtigung des nichtlinearen Elements während der Behandlung zum Aufrauhen der Oberfläche zu verhindern.
Beim Beispiel 5 ist zu beachten, dass in einem Bildelement drei oder mehr Flüssigkristallschicht-Bereiche mit verschiedenen Ausrichtungsrichtungen ausgebildet sind und die jeweiligen Grenzen so eingestellt sind, dass sie parallel zur Ausrichtungsfilm der Flüssigkristallmoleküle verlaufen, die mit einem der Substrate in Kontakt stehen.

Beispiel 6

Bei diesem Beispiel werden zwei oder mehr Flüssigkristallschicht-Bereiche mit verschiedenen Bezugs-Ausrichtungsrichtungen und ein Lichtsperrfilm an jeder Grenze ausgebildet, so dass vom Grenzabschnitt ausleckendes Licht durch den Lichtsperrfilm ausgeblendet wird. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, die Grenze so einzustellen, dass sie parallel zur Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle verläuft, die mit einem der Substrate in Kontakt stehen.
Die Fig. 10 ist eine Draufsicht, die in LCD dieses Beispiels zeigt, und die Fig. 11 ist eine zugehörige Schnittansicht. Bei diesem LCD ist die Grenze zwischen zwei Flüssigkristallschicht-Bereichen mit verschiedenen Bezugs- Ausrichtungsfilmen (eine ist durch die Bezugszahl 19 gekennzeichnet) durch einen Lichtsperrfilm 21 bedeckt, der sich ausgehend von der Drainelektrode 17 erstreckt.
Demgemäß kann bei diesem Beispiel Licht, das von einem Grenzabschnitt ausleckt, in dem irgendeine Disklinationslinie auftritt, durch den Lichtsperrfilm 21 ausgeblendet werden, so dass der Kontrast verbessert werden kann. Der Lichtsperrfilm wird aus demselben Material wie dem der den TFT 20 bildenden Drainelektrode 17 hergestellt, da die Befestigungsgenauigkeit der zwei Substrate beim Zellenzusammenbauprozess niedrig ist. Wenn der Lichtsperrfilm 21 gesondert vom TFT 20 hergestellt wird, tritt zwischen ihm und dem TFT 20, die nach der Befestigung der Substrate beide Lichtsperrfunktion aufweisen, eine Positionsabweichung auf. Im Ergebnis ist das Öffnungsverhältnis verringert. Wenn dagegen der Lichtsperrfilm 21 aus demselben Material wie die Drainelektrode 17 hergestellt wird, können die Abscheidung und der Ätzvorgang für die Drainelektrode 17 für die Herstellung des Lichtsperrfilms 21 genutzt werden. So ist die Anzahl der Prozessschritte im Vergleich zum herkömmlichen Prozess nicht erhöht.
Wie es in der Fig. 11 dargestellt ist, kann die Breite D des Lichtsperrfilms 21 auf einen Wert eingestellt werden, bei dem er das Licht ausblenden kann, das aus einem Abschnitt ausleckt, in dem eine Disklinationslinie auftritt.
Bei diesem Beispiel wird der Lichtsperrfilm 21 aus demselben Material wie dem der Drainelektrode 17 hergestellt. Alternativ kann der Lichtsperrfilm 21 aus demselben Material wie irgendeine Elektrode oder dergleichen mit Lichtsperrfunktion, das den TFT 20 aufbaut, hergestellt werden. In einem derartigen Fall können dieselben Effekte erzielt werden.
Der Lichtsperrfilm 21 dieses Beispiels kann so hergestellt werden, dass er die gesamten Randabschnitte der Bildelemente bedeckt, wie es in der Fig. 12 dargestellt ist. Alternativ kann der Lichtsperrfilm 21 so ausgebildet werden, dass er die bei den Beispielen 1 und 2 dargestellte Grenze X bedeckt.
Die bei den Beispielen 4, 5 und 6 beschriebenen Techniken können bei jedem beliebigen LCD in einem gewünschten Modus und mit gewünschter Struktur angewandt werden, wie auch bei LCDs der oben genannten Modi und Strukturen.

Beispiel 7

Das Beispiel 7 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines LCD mit guter Reproduzierbarkeit.
Die Fig. 13 ist eine Schnittansicht, die ein LCD mit einfacher Matrix zeigt, bei dem die Erfindung angewandt ist. Bei diesem LCD ist ein Paar von Substraten 31 und 32 so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind, wobei dazwischen eine Flüssigkristallschicht 33 eingebettet ist. Beim Substrat 31, das das untere der Substrate ist, ist eine Elektrodenschicht 31b auf einem Basissubstrat 31a aus Glas, einem Siliciumwafer oder dergleichen ausgebildet. Auf derjenige Seite, die mit der Flüssigkristallschicht 33 in Kontakt steht, ist ein Ausrichtungsfilm 31c zum Festlegen der Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen ausgebildet. Die auf dem Substrat 31 vorhandene Elektrodenschicht 31b ist auf solche Weise ausgebildet, dass eine Vielzahl von Streifenelektroden nebeneinander angeordnet sind.
Beim anderen (oberen) Substrat 32 ist eine Elektrodenschicht 32f auf einem Basissubstrat 32a aus Glas, einem Siliciumwafer oder dergleichen ausgebildet. Auf der Seite, die mit der Flüssigkristallschicht 33 in Kontakt steht, ist ein Ausrichtungsfilm 32c zum Festlegen der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle ausgebildet. Die auf dem Substrat 32 vorhandene Elektrodenschicht 32f ist so ausgebildet, dass sie die Elektrodenschicht 31b auf dem Substrat 31 auf solche Weise schneidet, dass eine Vielzahl von Streifenelektroden nebeneinander angeordnet sind. Die Schnittabschnitte der Elektrodenschichten 31b und 32f bilden Bildelemente.
In der Flüssigkristallschicht 33 sind Flüssigkristallschicht-Bereiche X und Y, in denen die Ausrichtbedingungen voneinander verschieden sind, in einem Bildelement ausgebildet. Im Bereich X ist die Bezugs-Betrachtungsrichtung auf die Richtung von 6 Uhr eingestellt. Im Bereich Y ist die Bezugs-Betrachtungsrichtung auf die Richtung von 12 Uhr eingestellt. In der Fig. 13 repräsentieren kurze Linien, die sich ausgehend von den Ausrichtungsfilmen 31c und 32c erstrecken, Flüssigkristallmoleküle, die mit den Ausrichtungsfilmen 31c und 32c in Kontakt stehen, und die Winkel zwischen den kurzen Linien und den Ausrichtungsfilmen 31c und 32c repräsentieren die Vorkippwinkel. Die Verkippung eines Flüssigkristallmoleküls 33a in der Nähe der mittleren Position entlang der Dickenrichtung der Flüssigkristallschicht 33 kennzeichnet die mittlere Vorkipprichtung der Flüssigkristallmoleküle.
Die Substrate 31 und 32 sind an ihren Enden durch ein Harz oder dergleichen dicht verbunden, und eine Peripherieschaltung wie eine Ansteuerschaltung ist extern am Umfang eines einen Anzeigevorgang ausführenden Anzeigeabschnitts bei einem der Substrate 31 und 32 angebracht.
Nachfolgend wird das Verfahren zum Herstellen des LCD mit dem oben beschriebenen Aufbau beschrieben.
Als Erstes werden die Elektrodenschichten 31b und 32f durch ein bekanntes Verfahren auf den Basissubstraten 31a und 32a hergestellt, und darauf werden die Ausrichtungsfilme 31c und 32c hergestellt. Danach werden die Ausrichtungsfilme 31c und 32c durch ein Poliertuch oder dergleichen unidirektional gerieben.
Als Nächstes wird eines der Substrate 31 und. 32, z. B. das Substrat 31, in einer Kammer 41 einer in der Fig. 14 dargestellten Reaktionsvorrichtung so positioniert, dass der Ausrichtungsfilm 31c nach oben zeigt. Auf dem Ausrichtungsfilm 31c wird eine Maske 11 mit Lichtsperrabschnitten 11a und Lichttransmissionsabschnitten 11b angeordnet. Wie es in der Fig. 15 dargestellt ist, verfügt die Maske 11 über einen Aufbau, bei dem die Lichtsperrabschnitte 11a durchgehend ausgebildet sind und die Lichttransmissionsabschnitte 11b darin als Matrix ausgebildet sind. Die Maske 11 wird auf solche Weise angeordnet, dass ein Lichtsperrabschnitt 11a auf einem Bereich positioniert ist, der dem Bereich X der ein Bildelement bildenden Elektrodenschicht 31b entspricht.
Als Nächstes wird Sauerstoffgas oder Ozongas durch einen Gaszuführstutzen 42 mittels einer Massefluss-Steuereinrichtung 43, an die eine Versorgungsleitung 43a zum selektiven Zuführen von Sauerstoffgas oder Ozongas und eine Versorgungsleitung 43b zum Zuführen eines Inertgases wie Stickstoff angeschlossen sind, in die Kammer 41 eingeleitet. Dabei wird das Sauerstoffgas oder das Ozongas vorzugsweise so eingeleitet, dass es mit dem Ausrichtungsfilm 31c in Kontakt gelangt. In einigen Fällen kann das Sauerstoffgas oder das Ozongas gemeinsam mit dem Inertgas zugeführt werden. Hinsichtlich der Konzentration des eingeleiteten Sauerstoffs oder Ozons wird die Sauerstoffkonzentration, wenn Sauerstoffgas eingeleitet wird, 25 Vol.% oder mehr eingestellt, und die Ozonkonzentration, wenn Ozongas eingeleitet wird, wird auf 1 · 10&supmin;&sup4; Vol.% oder mehr eingestellt. Wenn die Atmosphäre in der Kammer 41 im Wesentlichen gleichmäßig ist, können diese vorgegebenen Konzentrationen entsprechende Atmosphäre ausgewählt werden. Wenn die Atmosphäre in der Kammer 41 nicht gleichmäßig ist, können diese vorgegebenen Konzentrationen entsprechend der Atmosphäre in der Nähe des Ausrichtungsfilms 31c ausgewählt werden. Im Wesentlichen sollten die Konzentrationen so bestimmt werden, dass die in den obigen Bereichen definierten Konzentrationen zumindest in der Nähe des Ausrichtungsfilms 31c erzielt werden können, damit die unten beschriebene Reaktion an der Oberfläche des Ausrichtungsfilms leicht erfolgt. Das Versorgungsrohr 43a führt selektiv Sauerstoffgas oder Ozongas mittels eines nicht dargestellten Umschaltventils von einer Sauerstoffquelle bzw. einer Ozonquelle zu.
Als Nächstes wird, wie es in den Fig. 14 und 15 dargestellt ist, der Ausrichtungsfilm 31c von oben her durch die Maske 11 mit Licht 35 bestrahlt. Als Licht 35 kann Ultraviolettstrahlung verwendet werden. Als Ergebnis der Lichtbestrahlung weist der bestrahlte Abschnitt des Ausrichtungsfilms 31c einen Oberflächenzustand auf, bei dem der Vorkippwinkel der Flüssigkristallmoleküle verringert ist.
Demgemäß weist im bestrahlten Ausrichtungsfilm 31c der dem Bereich Y entsprechende bestrahlte Abschnitt einen kleineren Vorkippwinkel auf, und der nicht mit Licht bestrahlte Abschnitt (nachfolgend als nicht bestrahlter Abschnitt bezeichnet), der dem Bereich X entspricht, zeigt einen größeren Vorkippwinkel.
Als Nächstes wird das andere Substrat 32 in der Kammer 41 positioniert, und die Lichtbestrahlung wird auf dieselbe Weise ausgeführt, wie sie oben beschrieben ist. Dabei wird der Lichtsperrabschnitt 11a auf demjenigen Bereich positioniert, der dem Bereich Y der Elektrodenschicht 32b entspricht, der ein Bildelement bildet. Im Ergebnis der Lichtbestrahlung weist im Ausrichtungsfilm 32c der dem Bereich X entsprechende bestrahlte Abschnitt einen kleineren Vorkippwinkel auf, und der nicht bestrahlte, dem Bereich Y entsprechende Abschnitt weist einen größeren Vorkippwinkel auf. Der Lichtbestrahlungsschritt für das Substrat 32 kann vor dem Lichtbestrahlungsschritt für das Substrat 31 ausgeführt werden.
Dann werden die Substrate 31 und 32 in solcher Weise aneinander befestigt, dass die Ausrichtungsfilme 31c und 32c nach innen zeigen. Dabei werden die Substrate 31 und 32 an ihren Enden dicht verschlossen. Danach wird in den Zwischenraum zwischen den Substraten 31 und 32 ein Flüssigkristall eingespeist, um die Flüssigkristallschicht 33 zu erhalten.
Im abschließenden Schritt wird eine Peripherieschaltung wie eine Ansteuerschaltung am Außenrand des einen Anzeigevorgang ausführenden Anzeigeabschnitts angebracht. So wird das LCD dieses Beispiels fertiggestellt.
Wie oben beschrieben, existiert bei diesem Beispiel, wenn die Ausrichtungsfilme 31c und 32c mit Licht bestrahlt werden, Sauerstoffgas oder Ozongas zumindest in der Nähe der Ausrichtungsfilme 31c und 32c, und zwar mit einer Sauerstoffkonzentration von 25 Vol.% oder mehr oder einer Ozonkonzentration 1 · 10&supmin;&sup4; Vol.% oder mehr. Dies erhöht die Reaktionsrate. Das heißt, dass dann, wenn in der Nähe des Ausrichtungsfilms existierender Sauerstoff mit Ultraviolettstrahlung bestrahlt wird, O&sub3; (Ozon), erzeugt wird. Das O&sub3; oxidiert das Alkylradikal von Polyimid, um ein Carbonylradikal zu erzeugen. Im Ergebnis wird die Polarität der Oberfläche des Ausrichtungsfilms geändert. Wenn eine größere Menge an Sauerstoff oder Ozon, insbesondere Ozon, in der Nähe des Ausrichtungsfilms existiert, wird die Polarität der Oberfläche desselben schnell geändert. Im Ergebnis können die Oberflächen der Ausrichtungsfilme 31c und 32c innerhalb einer kürzeren Periode auf die gewünschten Ausrichtbedingungen eingestellt werden. Dann ändert die geänderte Polarität der Oberfläche des Ausrichtungsfilms den Vorkippwinkel der Flüssigkristallmoleküle, die mit der Oberfläche des Ausrichtungsfilms mit geänderter Polarität in Kontakt stehen.
Wenn der Vorkippwinkel des Substrats 31 von dem des Substrats 32 verschieden ist, werden die in der Ebene liegenden Ausrichtungsrichtungen der Flüssigkristallmoleküle an einer mittleren Position entlang der Dickenrichtung der Flüssigkristallschicht 33 durch den Ausrichtungsfilm mit dem größeren Vorkippwinkel kontrolliert. Daher sind beim LOD dieses Beispiels zwei Bereiche miteinander entgegengesetzten Bezugs-Ausrichtungsrichtungen in einem Bildelement ausgebildet. Demgemäß werden die Betrachtungseigenschaften für zwei zueinander entgegengesetzte Bezugs-Betrachtungsrichtungen gemischt erhalten, so dass der Umkehreffekt in der positiven Betrachtungsrichtung verbessert werden kann und der Kontrast verstärkt werden kann.
Bei diesem Beispiel ist für die Ausrichtungsfilme 31c und 32c ein Polyimid(PI)film verwendet, bei dem es sich um einen von organischen Polymerfilmen handelt. Ein Polymer vom Polyimidtyp verfügt über eine polymere Hauptkette, und die längere Kettenrichtung der polymeren Hauptketten an der Oberfläche des Polyimidfilms ist als Ergebnis der Reibebehandlung in der Reiberichtung ausgerichtet. Demgemäß wird davon ausgegangen, dass Flüssigkristallmoleküle, die mit den Ausrichtungsfilmen 31c und 32c aus Polyimidfilmen in Kontakt stehen, in der Reiberichtung ausgerichtet werden.
Bei diesem Beispiel wird die Sauerstoffkonzentration auf 25 Vol.% oder mehr eingestellt, und die Ozonkonzentration wird auf 1 · 10&supmin;&sup4; Vol.% oder mehr eingestellt. Derartige Konzentrationen werden festgelegt, da Sauerstoff und Ozon, wie sie in der Nähe des bestrahlten Abschnitts existieren, die durch die Lichtbestrahlung hervorgerufene Reaktion zum Ändern des Oberflächenzustands des Ausrichtungsfilms erleichtern. So kann die Reaktionsrate erhöht werden. Wenn die Konzentration niedriger als die vorbestimmte ist, ist die Reaktion zum Ändern des Oberflächenzustands des Ausrichtungsfilms nicht erleichtert. So wird die Reaktionsrate nicht erhöht. Da Ozon die Reaktion im Vergleich zu Sauerstoff effektiv erleichtern kann, ist die Konzentration von Ozon extrem niedriger als diejenige von Sauerstoff, wie sie dem bestrahlten Abschnitt des Ausrichtungsfilms zuzuführen ist. Wenn sowohl Sauerstoffgas als auch Ozongas eingeleitet werden, können ihre Konzentrationen verringert werden, um dieselben Effekte zu erzielen.
Bei dieser Erfindung kann der Schritt des Bestrahlens des Ausrichtungsfilms mit Licht zu jedem Zeitpunkt nach der Herstellung des Ausrichtungsfilms ausgeführt werden. Genauer gesagt, kann der Bestrahlungsschritt nach dem Auftragen des Ausrichtungsfilms, nach dem Vorsintern, nach der Reibehandlung oder nach dem Reinigen des Substrats nach der Reibebehandlung ausgeführt werden. Auch ist es möglich, den Bestrahlungsschritt auszuführen, nachdem die Substrate aneinander befestigt wurden. Jedoch wird in einem solchen Fall der Ausrichtungsfilm mit Licht durch das Gegensubstrat hindurch bestrahlt, so dass es erforderlich ist, Licht mit einer Wellenlänge zu verwenden, die durch das Substrat (z. B. Glas) hindurchgestrahlt werden kann.
Als bei der Erfindung verwendbare Maske kann z. B. eine Maske verwendet werden, die einer Fotomaske ähnlich ist, wie sie im Allgemeinen bei einer Fotolithografietechnik verwendet wird. Obwohl der Ausrichtungsfilm verunreinigt wird, ist es möglich, ein Verfahren zu verwenden, bei dem ein Maskenmuster unter Verwendung einer Fotolithografietechnik direkt auf dem Ausrichtungsfilm hergestellt wird, die Lichtbestrahlung ausgeführt wird und dann die Maske abgezogen wird. Alternativ kann unter Verwendung von konvergiertem Licht ein vorgegebener Bereich selektiv bestrahlt werden.
Wenn der Ausrichtungsfilm mit Licht bestrahlt wird, muss der Lichtsperrabschnitt das Licht nicht vollständig ausblenden. Es reicht aus, für eine Differenz des Transmissionsvermögens zwischen dem sperrenden Abschnitt und dem nicht sperrenden Abschnitt zu sorgen. Zum Beispiel wird ein Material mit zwei oder mehr Bereichen mit verschiedenen Transmissionsvermögen als Maske auf das Substrat aufgebracht. Auf diese Weise können zwei oder mehr Arten von Bereichen mit verschiedenen Ausrichtungen in ein und derselben Flüssigkristallschicht ausgebildet werden.
Bei diesem Beispiel werden zwei Bereiche X und Y mit verschiedenen Vorkippwinkeln auf einem Substrat in einem Bildelement ausgebildet. Die Erfindung ist nicht auf diese spezielle Einstellung beschränkt. Zum Beispiel können, wie es in der Fig. 16 dargestellt ist, benachbarte Bildelemente so eingestellt werden, dass sie voneinander verschiedene Vorkippwinkel aufweisen. Bei dieser Figur ist in den Bildelementen 44 und 66, die nicht mit Licht bestrahlt werden, der Vorkippwinkel auf a eingestellt, und im mit Licht bestrahlten Bildelement 45 ist der Vorkippwinkel auf den Wert β, der von α verschieden ist, eingestellt.
Gemäß der Erfindung können in einem Bildelement drei oder mehr Bereiche mit verschiedenen Vorkippwinkeln auf einem Substrat ausgebildet werden. Alternativ wird dafür gesorgt, dass ein Satz von zwei oder mehr Bildelementen denselben Vorkippwinkel aufweist, und die Vorkippwinkel werden zwischen den Sätzen von zwei oder mehr Bildelementen verschieden gemacht. Bei einem LCD, das eine Farbanzeige ausführt, kann wirkungsvoll eine Konstruktion verwendet werden, bei der drei Bereiche mit verschiedenen Vorkippwinkeln in einem Bildelement ausgebildet werden.
Die Größe jedes der Bereiche X und Y wird so eingestellt, dass sie der Größe eines Bildelements entspricht, und die Bereiche X und Y können abwechselnd ausgebildet werden, wie es in der Fig. 19 dargestellt ist.
Beim obigen Beispiel wird der Ausrichtungsfilm mit Ultraviolettstrahlung bestrahlt. Es ist zu beachten, dass alternativ sichtbare Strahlung oder Infrarotstrahlung verwendet werden kann. Insbesondere dann, wenn leicht hohe Energie verwendet werden kann, um die Ausrichtbedingungen zu ändern, ist es bevorzugt, dass Ultraviolettstrahlung mit einer Wellenlänge von 400 nm oder weniger verwendet wird. Licht mit dieser Wellenlänge kann sicher unter Verwendung z. B. einer Hochdruck-Quecksilberlampe erhalten werden. Wenn der Ausrichtungsfilm mit Ultraviolettstrahlung (UV-Strahlung) bestrahlt wird, ist es bevorzugt, dass die Bestrahlung bei Bedingungen von 1000 (mJ/cm²) bis 10000 (mJ/cm²) ausgeführt wird. Hinsichtlich anderem verfügbarem Licht kann ein Laserstrahl mit demselben Bereich von Wellenlängen wie denen von Ultraviolettstrahlung, sichtbarer Strahlung oder Infrarotstrahlung verwendet werden. Wenn Laserstrahlen verwendet werden, können die obigen Effekte innerhalb einer kürzeren Zeitperiode erzielt werden, da die Energie des Lasers zur Energie der Lichtwellenlänge beiträgt. Anstatt durch den obigen Lichtbestrahlungsprozess können die Ausrichtbedingungen des Ausrichtungsfilms örtlich durch Einstrahlung eines anderen energiereichen Strahls geändert werden. Zum Beispiel kann eine Bestrahlung durch Elektronenstrahlen, Ionenstrahlen, Röntgenstrahlung oder dergleichen die chemische Struktur des Ausrichtungsfilms lokal ändern.
Bei diesem Beispiel besteht der Ausrichtungsfilm aus einem Polyimidfilm, jedoch kann er aus anderen Materialien bestehen. Zu derartigen Materialien gehören ein organischer Polymerfilm, der Polyamid, Polystyrol, Polyamidimid, Epoxyacrylat, Spiranacrylat oder Polyurethan als Hauptkomponente enthält, ein anorganischer Oxidfilm, ein anorganischer Nitridfilm, ein anorganischer Fluoridfilm und ein Metallfilm. In einem derartigen Fall ist es bevorzugt, dass das Bestrahlungslicht geeignet auf Grundlage der ausgewählten Materialart ausgewählt wird. Alternativ kann der Ausrichtungsfilm aus einem anorganischen Material hergestellt werden, das Siliciumnitrid, Siliciumoxid, Magnesiumfluorid, Gold oder dergleichen als Hauptkomponente enthält. In einem derartigen Fall ist es erforderlich, die Lichtbestrahlung mit hoher Energie auszuführen, wie durch ultraviolette Laserstrahlen, Elektronenstrahlen oder dergleichen.
Durch die Erfindung können die Betrachtungseigenschaften im TN- und im STN- Modus verbessert werden. Wenn z. B. ein LCD im TN-Modus zwischen einem Paar von Polarisationsplatten angeordnet wird, um die Betrachtungseigenschaften dadurch zu verbessern, dass der Umkehreffekt des LCD und dergleichen beseitigt werden, wird in Betracht gezogen, dass die Brechungsindizes der Flüssigkristallmoleküle in der vertikalen Richtung (in der Richtung rechtwinklig zum Betrachter) unabhängig vom Betrachtungswinkel vorzugsweise einander gleich eingestellt werden. Das heißt, dass es in der positiven Betrachtungsrichtung ausreicht, die Änderung der Anisotropie (Δn) des Brechungsindex in der vertikalen Richtung von einem großen Wert auf 0 und dann auf groß (und dann in der Gegenrichtung) zu unterdrücken, wenn der Betrachtungswinkel ausgehend von der Position direkt über dem LCD (in der Richtung rechtwinklig zur Substratfläche) tiefer gemacht wird.
Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Herstellverfahren bei einem in einem Streumodus arbeitenden LCD angewandt werden. Wenn das Verfahren bei einem in einem Streumodus arbeitenden LCD angewandt wird, werden mehrere verschiedene Ausrichtbedingungen für jeweilige winzige Gebiete erzeugt, so dass das von der Flüssigkristallschicht einfallende Licht gestreut wird, wenn an der Flüssigkristallschicht keine Spannung anliegt, da die Ausrichtwinkel der Flüssigkristallmoleküle für jeweilige winzige Gebiete voneinander verschieden sind. Wenn allmählich eine Spannung an die Flüssigkristallschicht angelegt wird, stehen die Flüssigkristallmoleküle allmählich hoch, so dass die Flüssigkristallschicht das einfallende Licht durchlässt. Wie oben beschrieben, ist es auf Grundlage der an die Flüssigkristallschicht angelegten Spannung möglich, einen Lichtschaltvorgang auszuführen.
Bei diesem Beispiel ist die Erfindung auf ein LCD mit einfacher Matrix angewandt. Die Erfindung ist nicht auf diesen speziellen Typ beschränkt. Alternativ kann die Erfindung auch bei jedem LCD vom Typ mit aktiver Matrix oder von anderem Typ angewandt werden.

Beispiel 8

Die Beispiele 8 und 9 beschreiben Verfahren zum genauen Herstellen wesentlicher Abschnitte eines LCD gemäß der Erfindung.
Die Fig. 17 ist eine Schnittansicht, die ein LCD mit einfacher Matrix zeigt, bei dem die Erfindung angewandt ist. Bei diesem LCD sind ein Paar Substrate 21 und 32 so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind, wobei dazwischen eine Flüssigkristallschicht 33 eingebettet ist. Beim Substrat 31, das das untere der Substrate ist, ist eine Elektrodenschicht 31b auf einem Basissubstrat 31a aus Glas, einem Siliciumwafer oder dergleichen ausgebildet. Auf derjenigen Seite, die mit der Flüssigkristallschicht 33 in Kontakt steht, ist ein Ausrichtungsfilm 31c zum Festlegen der Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen ausgebildet. Die auf dem Substrat 31 vorhandene Elektrodenschicht 31b wird auf solche Weise hergestellt, dass eine Vielzahl von Streifenelektroden nebeneinander liegen.
Beim anderen (oberen) Substrat 32 ist eine Elektrodenschicht 32f auf einem Basissubstrat 32a aus Glas, einem Siliciumwafer oder dergleichen ausgebildet. Auf derjenigen Seite, die mit der Flüssigkristallschicht 33 in Kontakt steht, ist ein Ausrichtungsfilm 32c zum Festlegen der Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen ausgebildet. Die auf dem Substrat 32 vorhandene Elektrodenschicht 32f ist so ausgebildet, dass sie die Elektrodenschicht 31b auf dem Substrat 31 auf solche Weise schneidet, dass eine Vielzahl streifenförmiger Elektroden nebeneinander liegen. Die Überkreuzungsabschnitte der Elektrodenschichten 31b und 32f bilden Bildelemente.
In der Flüssigkristallschicht 33 sind in einem Bildelement Bereiche X und Y ausgebildet, deren Ausrichtbedingungen voneinander verschieden sind. Im Bereich X ist die Bezugs-Betrachtungsrichtung in der Richtung von 6 Uhr eingestellt. Im Bereich Y ist die Bezugs-Betrachtungsrichtung in der Richtung von 12 Uhr eingestellt. In den Fig. 17 repräsentieren kurze Linien, die sich ausgehend von den Ausrichtungsfilmen 31c und 32c erstrecken, Flüssigkristallmoleküle, die mit den Ausrichtungsfilmen 31c und 32c in Kontakt stehen. Das Verkippen der Flüssigkristallmoleküle 33a in der Nähe der mittleren Position entlang der Dickenrichtung der Flüssigkristallschicht 33 kennzeichnet die mittlere Vorkipprichtung der Flüssigkristallmoleküle.
Die Substrate 31 und 32 sind an ihren Rändern durch ein Harz oder dergleichen dicht abgeschlossen, und am Umfang eines einen Anzeigevorgang ausbildenden Anzeigeabschnitts an einem der Substrate 31 und 32 ist extern eine Peripherieschaltung wie eine Ansteuerschaltung angebracht.
Nachfolgend wird das Verfahren zum Herstellen des LCD mit dem oben beschriebenen Aufbau beschrieben.
Als Erstes werden die Elektrodenschichten 31b und 32f durch ein bekanntes Verfahren auf den Basissubstraten 31a und 32a hergestellt, und darauf werden die Ausrichtungsfilme 31c und 32c hergestellt. Danach werden die Ausrichtungsfilme 31c und 32c durch ein Poliertuch oder dergleichen unidirektional gerieben.
Als Nächstes wird eines der Substrate 31 und 32, z. B. das Substrat 31, in einer Kammer (nicht dargestellt) so positioniert, dass der Ausrichtungsfilm 31c nach oben zeigt. Auf dem Ausrichtungsfilm 31c wird eine Maske 11 mit Lichtsperrabschnitten 11a und Lichttransmissionsabschnitten 11b angeordnet. Wie es in der Fig. 18 dargestellt ist, verfügt die Maske 11 über einen Ausbau, bei dem die Lichtsperrabschnitte 11a durchgehend ausgebildet sind und die Lichttransmissionsabschnitte 11b darin als Matrix ausgebildet sind. Die Maske 11 wird auf solche Weise angeordnet, dass ein Lichtsperrabschnitt 11a auf einem Bereich positioniert wird, der dem Bereich X der Elektrodenschicht 31b entspricht, die ein Bildelement bildet.
Als Nächstes wird ein Stickstoff mit 85 Volumenprozent enthaltendes Gas in die Kammer eingeleitet. Das Gas ersetzt die Atmosphäre der Kammer. Danach wird der Ausrichtungsfilm 31c von oben her durch die Maske 11 mit Licht 35 bestrahlt. Hinsichtlich des Lichts 35 kann Ultraviolettstrahlung verwendet werden. Als Ergebnis der Lichtbestrahlung verfügt der bestrahlte Abschnitt des Ausrichtungsfilms 31c über einen Oberflächenzustand, bei dem der Vorkippwinkel der Flüssigkristallmoleküle verringert ist.
Demgemäß weist beim bestrahlten Ausrichtungsfilm 31c der dem Bereich Y entsprechende bestrahlte Abschnitt einen kleineren Vorkippwinkel auf, und der dem Bereich X entsprechende unbestrahlte Abschnitt weist einen größeren Vorkippwinkel auf.
Als Nächstes wird das andere Substrat 32 in der Kammer positioniert, und die Lichtbestrahlung wird auf dieselbe Weise ausgeführt, wie sie oben beschrieben ist. Dabei wird der Lichtsperrabschnitt 11a auf dem dem Bereich Y entsprechenden Gebiet positioniert. Als Ergebnis der Lichtbestrahlung weist im Ausrichtungsfilm 32c der dem Bereich X entsprechende bestrahlte Abschnitt einen kleineren Vorkippwinkel auf, und der dem Bereich Y entsprechende unbestrahlte Abschnitt weist einen größeren Vorkippwinkel auf. Der Lichtbestrahlungsschritt für das Substrat 32 kann vor demjenigen für das Substrat 31 ausgeführt werden.
Dann werden die Substrate 31 und 32 in solcher Weise aneinander angebracht, dass die Ausrichtungsfilme 31c und 32c nach innen zeigen. Dabei werden die Substrate 31 und 32 an ihren Enden abgedichtet. Danach wird ein Flüssigkristall in den Zwischenraum zwischen den Substraten 31 und 32 eingespeist, um die Flüssigkristallschicht 33 zu erhalten.
Im abschließenden Schritt wird eine Peripherieschaltung wie eine Ansteuerschaltung am Außenumfang des einen Anzeigevorgang ausführenden Anzeigeabschnitts angebracht. So wird das LCD dieses Beispiels fertiggestellt.
Wie oben beschrieben, wird bei diesem Beispiel der Ausrichtungsfilm mit Licht in eine Atmosphäre bestrahlt, die 85 Volumenprozent Stickstoff enthält. Im Ergebnis kann das Volumenverhältnis von Sauerstoff zu Luft von 20% (im üblichen Zustand) auf 15% verringert werden, so dass der Einfluss von Sauerstoff auf den Lichtsperrabschnitt herabgedrückt werden kann. Dabei wird die Reaktionsrate nicht verringert. Die Bestrahlungsmenge an Ultraviolettstrahlung zum Einstellen des anfänglichen Vorkippwinkels von 5 bis 0º beträgt ungefähr 10 J/cm².
Die Erfindung kann ausgeführt werden, wenn das Mischungsverhältnis eines Inertgases 100% beträgt. In einem derartigen Fall besteht kein Einfluss auf den Lichtsperrabschnitt und die Reaktionsrate ist auf ungefähr 1/5 verringert. Außerdem beträgt die erforderliche Bestrahlungsmenge an Ultraviolettstrahlung 50 J/cm² oder mehr.
Bei diesem Beispiel ist Stickstoff als Inertgas verwendet. Die Erfindung ist nicht auf Stickstoff beschränkt, und alternativ kann Helium, Neon oder Argon verwendet werden. In einem derartigen Fall wird das Mischungsverhältnis so eingestellt, dass es dasselbe wie im Fall von Stickstoff ist.
Bei diesem Beispiel ist das Bestrahlungslicht für den Ausrichtungsfilm Ultraviolettstrahlung. Alternativ kann ultraviolettes Laserlicht verwendet werden. Um auf einfache Weise eine hohe Energie zu erzielen, ist es bevorzugt, dass Ultraviolettstrahlung mit Wellenlängen von 400 nm oder weniger verwendet wird. Licht mit dieser Wellenlänge kann unter Verwendung einer Hochdruck-Quecksilberdampflampe, einer Niederdruckquecksilberdampflampe, einer Quecksilber-Xenon-Lampe und dergleichen sicher erhalten werden.

Beispiel 9

Beim Beispiel 9 wird die Sauerstoffmenge wie beim Beispiel 8 dadurch verringert, dass der Druck um die Oberfläche des Ausrichtungsfilms verringert wird, wenn die Lichtbestrahlung ausgeführt wird.
Bei diesem Beispiel wurden Substrate mit demselben Aufbau wie beim Beispiel 8 verwendet. Genauer gesagt, wurde eines der Substrate 31 und 32 in einer Kammer positioniert, deren Innendruck auf 0,5 atm eingestellt wurde. Dann wurde eine Maske angebracht. In diesem Zustand wurde ein vorbestimmter Abschnitt des Ausrichtungsfilms mit Ultraviolettstrahlung bestrahlt. An Stelle von Ultraviolettstrahlung kann Laserlicht mit derselben Wellenlänge wie der von Ultraviolettstrahlung verwendet werden.
Im Fall dieses Beispiel ist das Ausmaß des Einflusses auf den Lichtsperrabschnitt im Wesentlichen derselbe wie dann, wenn das Volumenverhältnis eines Inertgases 85% beträgt, wie beim Beispiel 8. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist etwas verbessert, und die zum Ändern des anfänglichen Vorkippwinkels von 5 auf 0º erforderliche Bestrahlungsmenge der Ultraviolettstrahlung beträgt ungefähr 9 J/cm². Darüber hinaus werden bei diesem Beispiel die Bestrahlungsbedingungen so ausgewählt, dass Unterdruck oder Vakuum vorliegt, so dass Licht, das im Gas absorbiert oder gestreut werden kann, die Oberfläche des Ausrichtungsfilms erreichen kann. So ist der Bestrahlungswirkungsgrad verbessert und die Durchsatzzeit kann verkürzt werden.
Bei diesem Beispiel kann der Druck in der Kammer auf den Vakuumdruck verringert werden. In einem derartigen Fall existiert kein Einfluss auf den Lichtsperrabschnitt. Die Reaktionsrate ist im Vergleich zum Fall, bei dem gemäß dem Beispiel 8 Inertgas von 100% verwendet wird, geringfügig verbessert. Die benötigte Bestrahlungsmenge an Ultraviolettstrahlung beträgt ungefähr 45 J/cm². Die Änderung der Reaktionsrate beruht auf dem Ausmaß der Streuung von Licht durch das Gas.
Wie oben beschrieben, wird bei diesem Beispiel die Lichtbestrahlung bei verringertem Druck oder in Vakuum ausgeführt, so dass Absorption und Streuung von Licht durch das Gas in der Atmosphäre unterdrückt werden können. Daher kann der Lichtschwächungsgrad verringert werden. Daher können bei diesem Beispiel neben Ultraviolettstrahlung und Laserlicht mit derselben Wellenlänge wie der von Ultraviolettstrahlung sichtbare Strahlung, Infrarotstrahlung oder Laserlicht mit derselben Wellenlänge wie derjenigen derartiger Strahlung verwendet werden.
Der bei den Beispielen 8 und 9 verwendete Ausrichtungsfilm kann aus einem Polyimidfilm bestehen. Es kann auch ein Ausrichtungsfilm aus anderen Materialien verwendet werden. Es kann ein Ausrichtungsfilm aus einem anorganischen Material, das Siliciumnitrid, Siliciumoxid, Magnesiumfluorid, Gold oder dergleichen als Hauptkomponente enthält, verwendet werden. In einem solchen Fall ist es erforderlich, die Lichtbestrahlung mit hoher Energie auszuführen, wie durch ultraviolette Laserstrahlen oder dergleichen.
Die Erfindung kann bei einem LCD mit einfacher Matrix angewandt werden, zusätzlich zum oben beschriebenen LCD mit aktiver Matrix.
Bei der Erfindung kann der Schritt des Bestrahlens des Ausrichtungsfilms mit Licht zu jedem Zeitpunkt nach der Herstellung des Ausrichtungsfilms ausgeführt werden. Genauer gesagt, kann der Bestrahlungsschritt nach dem Aufbringen des Ausrichtungsfilms, nach dem Vorsintern, nach dem Sintern, nach der Reibebehandlung oder nach dem Reinigen des Substrats nach der Reibebehandlung ausgeführt werden.
Hinsichtlich einer bei der Erfindung verwendbaren Maske ist es möglich, ein Verfahren zu verwenden, bei dem ein Maskenmuster unter Verwendung einer Fotolithografietechnik direkt auf dem Ausrichtungsfilm ausgebildet wird, die Bestrahlung mit Licht ausgeführt wird und dann die Maske abgezogen wird. Alternativ kann unter Verwendung von konvergiertem Licht ein vorbestimmter Bereich selektiv bestrahlt werden.
Bei den Beispielen 8 und 9 ist es möglich, die Größe jedes der Bereiche X und Y entsprechend der Größe eines Bildelements einzustellen, wie beim Beispiel 7, und die Bereiche X und Y werden abwechselnd ausgebildet, wie es in der Fig. 19 dargestellt ist. In einem derartigen Fall werden bei jedem der Ausrichtungsfilme 31c und 32c ein bestrahlter Abschnitt und ein unbestrahlter Abschnitt abwechselnd ausgebildet, und jeder der Abschnitte entspricht einem Bildelement.
Wie oben beschrieben, können gemäß der Erfindung dadurch verschiedene Ausrichtbedingungen erzielt werden, dass für jeden vorbestimmten Bereich unterschiedliche Vorkippwinkel eingestellt werden. Demgemäß ist es möglich, in einer Flüssigkristalltafel verschiedene Bezugs-Ausrichtungsrichtungen auszubilden, so dass die Betrachtungseigenschaften in den verschiedenen Bezugs-Betrachtungsrichtungen gemischt erhalten werden können. So können die Betrachtungseigenschaften die Anzeigequalität verbessert werden und es kann ein großer Betrachtungswinkel erzielt werden.
Gemäß der Erfindung kann die Abhängigkeit des LCD vom Betrachtungswinkel beseitigt werden und es kann der nachteilige Effekt unterdrückt werden, dass ein Ausrichtzustand durch einen anderen absorbiert wird. Außerdem kann das Auftreten einer Disklinationslinie an der Grenze zwischen Bereichen mit verschiedenen Ausrichtbedingungen unterdrückt werden. Darüber hinaus kann dann, wenn ein Lichtsperrfilm hergestellt wird, von einer Disklinationslinie, falls eine solche vorhanden ist, ausleckendes Licht ausgeblendet werden. Daher ist es gemäß der Erfindung möglich, ein zuverlässiges LCD mit verbesserten Anzeigeeigenschaften zu schaffen.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines LCD wird Ozon oder Sauerstoff in die Nähe des Ausrichtungsfilms geleitet, wenn der Film mit Licht bestrahlt wird. So kann die Reaktionsrate an der Oberfläche des Ausrichtungsfilms erhöht werden und LCDs können mit guter Produktivität hergestellt werden.
Gemäß der Erfindung kann der Einfluss auf den Lichtsperrabschnitt während der Lichtbestrahlung unterdrückt werden, so dass die Toleranz der Bestrahlungsbedingungen vergrößert ist. So kann die Kontrolle der Vorkippwinkel stabil ausgeführt werden. In Fällen, in denen anderes Licht als Ultraviolettstrahlung verwendet wird, kann die Lichtbestrahlung gemäß der Erfindung effizient ausgeführt werden und es kann auf einfache Weise ein LCD mit großem Betrachtungswinkel hergestellt werden.
Dem Fachmann sind verschiedene andere Modifizierungen ersichtlich, die er leicht ausführen kann, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Demgemäß soll der Schutzumfang der Erfindung nicht durch die hier dargelegte Beschreibung sondern durch die beigefügten Ansprüche beschränkt sein.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Substrat (31, 32); einer zwischen diese Substrate eingebetteten Flüssigkristallschicht (33); und ersten und zweiten Ausrichtungsfilmen (31b, 32b; 31c, 32c; 31e, 32e), die Filme aus einem organischen Polymer sind, das an Grenzflächen zwischen der Flüssigkristallschicht und einem jeweiligen der Substrate angeordnet sind, wobei diese Ausrichtungsfilme Ausrichtungsbedingungen des Flüssigkristalls in der Flüssigkristallschicht regulieren, die zwei oder mehr Flüssigkristallschicht- Bereiche mit verschiedenen Ausrichtungsrichtungen enthält;

wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

- einen Schritt des selektiven Bestrahlens mindestens eines der Ausrichtungsfilme mit sichtbarem oder infrarotem Licht im Vakuum oder partiellem Vakuum, um die Oberflächenspannung des mindestens einen bestrahlten Bereichs des mindestens einen Ausrichtungsfilme zu erhöhen, so dass die Oberflächenspannung des mindestens einen Ausrichtungsfilms zwischen Oberflächenbereichen variiert, die den Flüssigkristallschicht-Bereichen mit verschiedenen Ausrichtungsbedingungen entsprechen, wobei der mindestens eine bestrahlte Bereich des mindestens einen Ausrichtungsfilms zu einer geringeren Vorkippung in der Flüssigkristallschicht führt, als dies der mindestens eine nicht bestrahlte Bereich des mindestens einen Ausrichtungsfilms tut.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Oberflächenbereiche erste, mit Licht bestrahlte Bereiche und zweite, nicht mit Licht bestrahlte Bereiche beinhalten, wobei die ersten und die zweiten Oberflächenbereiche abwechselnd auf den beiden Ausrichtungsfilmen angeordnet sind und die ersten Oberflächenbereiche auf einem der Ausrichtungsfilme den zweiten Oberflächenbereichen auf dem anderen der Ausrichtungsfilme zugewandt sind.

3. Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die zwei oder mehr Flüssigkristallschicht-Bereiche mit verschiedenen Ausrichtungsrichtungen in jedem Bildelement ausgebildet sind und sich die Grenze (X) zwischen einem Flüssigkristallschicht- Bereich und einem dazu benachbarten über zwei oder mehr Bildelemente erstreckt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die zwei oder mehr Flüssigkristallschicht-Bereiche mit verschiedenen Ausrichtungsrichtungen in jedem Bildelement ausgebildet sind und die Grenze (X) zwischen einem Flüssigkristallschicht-Bereich und einem dazu benachbarten parallel zur Ausrichtungsrichtung von Flüssigkristallmolekülen verläuft, die mit einem der Substrate des Paars von Substraten in Kontakt stehen.

5. Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die zwei oder mehr Flüssigkristallschicht-Bereiche mit verschiedenen Ausrichtungsrichtungen in jedem Bildelement der Anzeigevorrichtung ausgebildet sind; und

- wobei das Verfahren ferner den Schritt des Bedeckens der Grenze zwischen benachbarten Flüssigkristallschicht-Bereichen mit einem Lichtsperrfilm (21) beinhaltet.

6. Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Substrat (31, 32) und einer zwischen dem Paar von Substraten eingebetteten Flüssigkristallschicht (33), mit den folgenden Schritten:

- Herstellen erster und zweiter Ausrichtungsfilme (31b, 32b; 31c, 32c; 31e, 32e) zum Regulieren von Ausrichtungsrichtungen des Flüssigkristalls in der Flüssigkristallschicht auf einem jeweiligen der Substrate;

- wobei das Verfahren ferner den Schritt des selektiven Bestrahlens mindestens eines der Ausrichtungsfilme mit Licht beinhaltet, um den Vorkippwinkel von Flüssigkristallmolekülen angrenzend an den mindestens einen bestrahlten Bereich des mindestens einen Ausrichtungsfilms zu verringern, während ein Gas, das Sauerstoff und/oder Ozon enthält, mit dem mindestens einen Ausrichtungsfilm in Kontakt steht;

- und wobei das Gas Sauerstoff mit einer Konzentration von 25 Vol. % oder mehr enthält und es Ozon mit einer Konzentration von 1 · 10&supmin;&sup4; Vol.% oder mehr enthält.

7. Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Substrat (31, 32) und einer zwischen dem Paar von Substraten eingebetteten Flüssigkristallschicht (33), mit den folgenden Schritten:

- wobei das Verfahren ferner den Schritt des selektiven Bestrahlens mindestens eines der Ausrichtungsfilme mit Licht zum Verringern von Vorkippwinkeln von Flüssigkristallmolekülen angrenzend an den mindestens einen bestrahlten Bereich des mindestens einen Ausrichtungsfilms beinhaltet;

- und wobei der Druck und/oder die Zusammensetzung des Umgebungsgases, in dem der mindestens eine Ausrichtungsfilm bestrahlt wird, so ausgewählt wird/werden, dass der Bestrahlungsschritt die gewünschte Dauer aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der Schritt des selektiven Bestrahlens mindestens eines der Ausrichtungsfilme mit Licht einen Schritt des Ausbildens erster Bereiche, die mit Licht bestrahlt sind, und zweiter Bereiche, die nicht mit Licht bestrahlt sind, auf einem der Ausrichtungsfilme sowie einen Schritt des Ausbildens der ersten Bereiche und der zweiten Bareiche auf dem anderen der Ausrichtungsfilme beinhaltet, wobei die ersten und die zweiten Bereiche auf den beiden Ausrichtungsfilmen abwechselnd angeordnet sind und wobei die ersten Bereiche des einen der Ausrichtungsfilme den zweiten Bereichen des anderen Ausrichtungsfilme zugewandt sind.

9. Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Substrat (31, 32) und einer zwischen dem Paar von Substraten eingebetteten Flüssigkristallschicht (33), mit den folgenden Schritten:

wobei das Verfahren ferner den folgenden Schritt aufweist:

- selektives Bestrahlen mindestens eines der Ausrichtungsfilme mit Licht in einer Atmosphäre, die ein Inertgas enthält, um den Vorkippwinkel von Flüssigkristallmolekülen angrenzend an den mindestens einen bestrahlten Bereich des mindestens einen Ausrichtungsfilms zu verringern, wobei die Atmosphäre das Inertgas mit einem Volumenanteil von 85% bis 100% enthält und das Inertgas aus Stickstoff, Helium, Neon und Argon ausgewählt ist.

10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 9, bei dem das Licht Ultraviolettstrahlung oder ultraviolettes Laserlicht ist.

11. Verfahren nach Anspruch 7 oder 9, bei dem der Schritt des selektiven Bestrahlens mindestens eines der Ausrichtungsfilme mit Licht einen Schritt des Ausbildens erster Bereiche, die mit Licht bestrahlt sind, und zweiter Bereiche, die nicht mit Licht bestrahlt sind, auf einem der Ausrichtungsfilme sowie einen Schritt des Ausbildens der ersten Bereiche und der zweiten Bereiche auf dem anderen der Ausrichtungsfilme beinhaltet, wobei die ersten und die zweiten Bereiche auf den beiden Ausrichtungsfilmen abwechselnd angeordnet sind und wobei die ersten Bereiche des einen der Ausrichtungsfilme den zweiten Bereichen des anderen Ausrichtungsfilme zugewandt sind.

12. Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Substrat (31, 32) und einer zwischen dem Paar von Substraten eingebetteten Flüssigkristallschicht (33), mit den folgenden Schritten:

wobei das Verfahren ferner den folgenden Schritt aufweist:

- selektives Bestrahlen mindestens eines der Ausrichtungsfilme mit Licht im Vakuum oder einem partiellen Vakuum, um den Vorkippwinkel von Flüssigkristallmolekülen angrenzend an den mindestens einen bestrahlten Bereich des mindestens einen Ausrichtungsfilms zu verringern.

13. Verfahren nach Anspruch 7 oder 12, bei dem der Druck des Vakuums oder des partiellen Vakuums im Bereich von 0,5 atm bis 0 atm liegt.

14. Verfahren nach Anspruch 7 oder 12, bei dem das Licht ultraviolettes Licht, sichtbares Licht, Infrarotlicht, ultraviolettes Laserlicht, sichtbares Laserlicht oder infrarotes Laserlicht ist.

15. Verfahren nach Anspruch 7 oder 11, bei dem der Schritt des selektiven Bestrahlens mindestens eines der Ausrichtungsfilme mit Licht einen Schritt des Ausbildens erster Bereiche, die mit Licht bestrahlt sind, und zweiter Bereiche, die nicht mit Licht bestrahlt sind, auf einem der Ausrichtungsfilme sowie einen Schritt des Ausbildens der ersten Bereiche und der zweiten Bereiche auf dem anderen der Ausrichtungsfilme beinhaltet, wobei die ersten und die zweiten Bereiche auf den beiden Ausrichtungsfilmen abwechselnd angeordnet sind und wobei die ersten Bereiche des einen der Ausrichtungsfilme den zweiten Bereichen des anderen Ausrichtungsfilme zugewandt sind.