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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
und insbesondere betrifft sie eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung,
die mit einem Ausrichtungsfilm bereitgestellt wird, wodurch zufriedenstellende
Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle erreicht
werden kann.
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Reflektierende
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen
werden als Anzeigevorrichtungen für z. B. Uhren, Tischrechner
und tragbare Ausstattung verwendet, da sie mit sehr geringer Energie
betrieben werden können.
Eine herkömmliche
reflektierende Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung,
bei der ein helles Bild angezeigt werden kann, wird in der frühen japanischen
Patentveröffentlichung
Nr. 271233/1988 offenbart. Solche Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen sind
als polymerdiffusionsartige (PDLC-Typ) Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen
bekannt und werden durch Versiegeln einer Flüssigkristallschicht konstruiert,
die durch ein Flüssigkristallmaterial
gebildet wird, welches aus einer Mischung von Polymerharz und einem
nematischen Flüssigkristall
zwischen zwei Substraten besteht. Die Anordnung ist so, dass einer
der beiden Brechungsindizes, welche von der Doppelbrechung, die
das nematische Flüssigkristallmaterial aufweist,
gebildet werden, mit dem Brechungsindex des Polymerharzes zusammenfällt.
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Wenn
der Brechungsindex des Flüssigkristallmaterials
bei Anlegen von Spannung und der Brechungsindex des Polymerharzes
praktisch gleich gemacht werden, in dem Zustand, wenn zwischen den Substraten
der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung keine
Spannung angelegt wird, tritt Brechung und/oder Reflexion von zugeführtem Licht
an der Zwischenschicht zwischen dem Flüssigkristallmaterial und dem
Polymerharzmaterial auf, was Streuung des zugeführten Lichts verursacht. Dies
wird daher von außen
als trüb
weiß beobachtet
(weiße
Farbe).
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Im
Gegensatz dazu tritt in dem Zustand, wenn zwischen den Substraten
der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
Spannung angelegt wird, keine Brechung und/oder Reflexion des einfallenden Lichts
auf, da der Brechungsindex des Flüssigkristallmaterials und der
Brechungsindex des Polymerharzmaterials praktisch gleich sind, und
das einfallende Licht wird daher durchgelassen und wird von der
optischen Absorptionsschicht absorbiert. Dies wird daher von außen als
schwarze Farbe beobachtet. Eine wie oben beschriebene Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
des Standes der Technik unterliegt jedoch den folgenden Nachteilen.
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(1) Hohe Steuerspannung
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Bei
der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des
Standes der Technik tritt Spannungsteilung der angelegten Spannung
zwischen dem Flüssigkristallmaterial,
welches eine vergleichsweise hohe Dielektrizitätskonstante von 10–15 besitzt
und dem Polymerharzmaterial, welches eine vergleichsweise niedrige
Dielektrizitätskonstante
von ungefähr
3 besitzt, auf. Da das Ergebnis der Spannungsteilung ist, dass dort,
wo die Dielektrizitätskonstante
geringer ist, mehr Spannung anliegt, wird nur eine relativ geringe Spannung
auf das Flüssigkristallmaterial
angelegt. Bei einer Bildanzeige ist Kontrolle erforderlich, wodurch
die Längsachsen
der Moleküle
des Flüssigkristalls
in senkrechter oder horizontaler Richtung der Substrate umgestellt
werden. Wenn daher ausreichend Spannung angelegt wird, um die Umstellung der
Flüssigkristallmoleküle zu steuern/regeln,
so muss insgesamt eine hohe Steuerpannung von mindestens ungefähr 10 Volt
an die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
angelegt werden. Wenn dies mit den etwa 3 Volt Steuerleistung einer
gedrehten nematischen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verglichen wird,
ist erkennbar, wieviel Leistungsverbrauch die herkömmliche
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
benötigt.
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(2) Nieder Grad an Rückwärtsstreuung
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Der
Grad der Rückwärtsstreuung
bedeutet das Verhältnis
des gestreuten Lichts, das, als ein Ergebnis davon, dass das eingestrahlte
Licht in dem optischen Streuungszustand optischer Streuung an der
Flüssigkristallschicht
unterliegt, zu dem Beobachter zurückkehrt. Erhöhung dieses
Werts erhöht die
Helligkeit der Anzeige.
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In
herkömmlichen
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen
ist dieser Grad an Rückwärtsstreuung zumeist
ungefähr
20%. Die geringe Helligkeit herkömmlicher
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen
ist aus der Tatsache ersichtlich, dass der Grad an Rückwärtsstreuung
der weißen
Anteile einer Zeitungsseite ungefähr 70% beträgt. Um den Grad an Rückwärtsstreuung
zu erhöhen
kann die Dicke der Flüssigkristallschicht
vergrößert werden,
oder es kann die Dichte des Polymerharzes vergrößert werden, aber wenn diese
Maße angepasst
werden wird die Steuerspannung noch größer. Um einen zufriedenstellenden Grad
an Rückwärtsstreuung
zu erreichen, wird eine Steuerspannung von mindestens 30 Volt benötigt, so dass
der Leistungsverbrauch sogar noch weiter erhöht wird. Die obigen Nachteile
können
daher vermieden werden, wenn eine reflektierende Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
konstruiert werden könnte
durch eine andere Konstruktion als die kombinierte Konstruktion
von Flüssigkristall-
und Harzmaterial oder wenn der Grad der Rückwärtsstreuung erhöht werden
könnte,
ohne die Dicke der Flüssigkristallschicht
und/oder die Dichte des Polymerharzes zu erhöhen.
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US 5578351 offenbart eine
Flüssigkristall-Zusammensetzung
und Ausrichtungsschicht, wobei die Oberfläche für die Ausrichtung von Flüssigkristallen
gerichtet-verknüpfte
Gruppen enthält.
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Gupta,
V K: "Using Isotropic,
Nematic and Smectic fluids for the Study of Self-Assembled Monolayers Formed from Alkanethiols
on Gold" Chem. Mater.,
Vol. 8, 1366–1369,
1996, offenbart die Bildung von quasi-kristallinen selbstausrichtenden
Monomeren auf der Oberfläche
von zwei Arten von dünnen halbdurchlässigen Filmen
aus Gold durch Eintauchen der Goldfilme in ethanolische Lösungen.
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Gupta,
V K: "Design of
Surfaces for Patterned Alignment of Liquid Crystals on Planar and
Curved Substrates",
Science, Vol. 276, 6. Juni 1997, S. 1533–1536, offenbart gemusterte
Strukturen von Flüssigkristallmolekülen, die
durch selbstausrichtende Thiol-Monoschichten auf metallbeschichteten Substraten
ausgerichtet sind und das Einstellen dieser Strukturen unter Verwendung
elektrischer Felder.
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In
Anbetracht der obigen Umstände
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung eine reflektierende Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
realisiert durch Bereitstellen eines Anordnungskontrollfilms, der
sich von herkömmlichen
unterscheidet.
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Es
ist speziell eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
reflektierende Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit vergleichsweise geringer Steuerspannung ohne Verwendung einer
Konstruktion, die ein Flüssigkristallmaterial
und ein Polymerharzmaterial verbindet, bereitzustellen, die sich
außerdem
von der herkömmlichen
polymerdispersionsartigen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
unterscheidet.
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Es
ist außerdem
eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine reflektierende
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
bereitzustellen, worin es keine Abschwächung des Lichts, wie als Ergebnisse der
oben beschriebenen kombinierten Konstruktion, gibt und worin die
optische Streuungsleistung, optische Durchlässigkeit und Kontrastverhältnis gegenüber herkömmlichen
verbessert sind.
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Eine
dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist auch, eine reflektierende
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
bereitzustellen, worin der Grad an Rückwärtsstreuung erhöht ist und
welche heller als herkömmliche
ist, ohne in einer kombinierten Struktur wie oben beschrieben, die
Dicke der Flüssigkristallschicht
zu vergrößern und/oder
die Dichte des Polymerharzmaterials zu erhöhen, d. h. ohne Erhöhen der
Steuerspannung.
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Eine
vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung und
ein Verfahren zu ihrer Herstellung bereitzustellen, mit einem Ausrichtungskontrollfilm,
der resistenter gegen Abnutzung ist als der herkömmlich verwendete Anordnungsfilm
und der einfach und mit geringen Kosten hergestellt werden kann.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird eine reflektierende Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
bereitgestellt umfassend:
ein Paar von Substraten, das so gebildet
ist, dass es geeignet ist, eine Flüssigkristallschicht sandwichartig zwischen
sich aufzunehmen, und
eine zwischen dem Paar von Substraten
sandwichartig aufgenommene Flüssigkristallschicht,
wobei
mindestens eines der Substrate einen monomolekularen Film auf der
Oberfläche
auf der Seite von der Flüssigkristallschicht
umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass:
der monomolekulare Film
einen Film mit senkrechter Ausrichtung umfasst, mit einem monomolekularen Film
umfassend Moleküle
einer organischen Verbindung, die eine oder mehrere funktionelle
Thiolgruppen oder eine Disulfidbindung enthalten und geradkettige
Struktur aufweisen; und
ein Film mit horizontaler Ausrichtung,
enthaltend einen molekularen Film umfassend entweder: organische
Verbindungen aus einer Vielzahl an Arten verschiedener geradkettiger
Strukturen, die jeweils eine oder mehrere funktionelle Thiolgruppen
oder eine Disulfidbindung enthalten; oder: eine organische Verbindung,
die eine oder mehrere funktionelle Thiolgruppen oder eine Disulfidbindung
enthält
und eine verzweigtkettige Struktur aufweist und dadurch, dass:
mehrere
der Filme mit senkrechter Ausrichtung und der Filme mit horizontaler
Ausrichtung vorliegen, wobei die Filme mit senkrechter Ausrichtung
und die Filme mit horizontaler Ausrichtung als alternierende Bereiche
gebildet werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung
einer reflektierenden Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
bereitgestellt, gebildet durch sandwichartiges Aufnehmen einer Flüssigkristallschicht
zwischen einem Paar von Substraten, umfassend die Schritte:
Bilden
einer metallischen Schicht auf einer Oberfläche von mindestens einem Substrat
der Substrate auf einer Seite der Flüssigkristallschicht;
Bilden
eines monomolekularen Films mit senkrechter Ausrichtung durch Eintauchen
des Substrats, auf dem die monomolekulare metallische Schicht gebildet
ist in eine Lösung,
in der eine organische Verbindung gelöst ist, die eine oder mehrere
funktionelle Thiolgruppen oder eine Disulfidbindung enthält und eine
geradkettige Struktur aufweist;
Maskieren alternierender Bereiche
des Substrats, auf dem der Film mit senkrechter Ausrichtung gebildet
ist, welche als Film mit senkrechter Ausrichtung übrigbleiben
sollen, und Bestrahlen des maskierten Substrats mit Lichtstrahlen;
Entfernen
der organischen Verbindung durch Waschen in den alternierenden Bereichen,
welche durch die Lichtstrahlen oxidiert wurden, da sie nicht der Maskierung
unterzogen wurden;
Bilden eines monomolekularen Films mit horizontaler Ausrichtung
in den alternierenden Bereichen, wo die organische Verbindung entfernt
wurde, durch Tauchen des Substrats, von dem die organische Verbindung
entfernt wurde, in eine Lösung,
in der entweder organische Verbindungen aus mehreren Arten verschiedener
geradkettiger Strukturen gelöst
sind, die jeweils eine oder mehrere funktionelle Thiolgruppen oder
eine Disulfidbindung enthalten; oder eine organische Verbindung,
die eine oder mehrere funktionelle Thiolgruppen oder eine Disulfidbindung
enthält und
eine verzweigtkettige Struktur aufweist; und
Einschließen von
Flüssigkristallmaterial
zwischen dem Substrat, das mit den Filmen mit senkrechter und horizontaler
Ausrichtung gebildet ist, und dem anderen Substrat, auf dem ein
Ausrichtungskontrollfilm gebildet ist.
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1 ist eine Teilquerschnitts-Ansicht,
welche die Konstruktion einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt (Ausführungsform
1);
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2 ist ein Diagramm der Prinzipien
der Funktionsweise einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung (Ausführungsform
1);
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3 ist ein Diagramm, das
zeigt, wie Schwefelatome eines Films mit senkrechter Ausrichtung
und Metallatome einer metallischen Schicht verbunden sind;
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5 ist eine Querschnittsansicht
eines Herstellungsschritts zur Erklärung eines Verfahrens zur Herstellung
einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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6 ist ein Diagramm zur Erklärung der Selbstintegration
von Thiolmolekülen
eines Ausrichtungskontrollfilms gemäß der vorliegenden Erfindung;
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7 ist eine Teilquerschnitts-Ansicht,
welche die Konstruktion einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt (Ausführungsform
2);
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8 ist ein Diagramm der Prinzipien
der Funktionsweise einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung (Ausführungsform
2);
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9 ist eine Teilquerschnitts-Ansicht
zur Erklärung
der Funktionsweise und Konstruktion einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung (Ausführungsform
3);
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10 ist eine Teilquerschnitts-Ansicht
zur Erklärung
der Funktionsweise und Konstruktion einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung (Ausführungsform
4); und
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11 ist ein Querschnittsdiagramm
eines Herstellungsschritts zur Erklärung eines Verfahrens zur Herstellung
eines Substrats, das in einer Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet wird (Ausführungsform
4).
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Bevorzugte
Ausführungsformen,
um die vorliegende Erfindung in die Praxis zu übertragen, werden nur beispielhaft
im Folgenden beschrieben, mit Bezug auf die Zeichnungen (Ausführungsform
1).
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1 ist eine Teilquerschnitts-Ansicht
zur Erklärung
der Konstruktion einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
gemäß Ausführungsform
1. Wie in dieser Figur gezeigt, wird eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 1 gemäß Ausführungsform
1 durch Bereitstellen einer Flüssigkristallschicht 70 zwischen
einem Substrat 10 und Substrat 60 konstruiert.
Substrat 10 umfasst eine optische Absorptionsschicht 90, einen
transparenten Elektrodenfilm 20 und einen Ausrichtungskontrollfilm 30.
Substrat 60 umfasst einen Ausrichtungskontrollfilm 40 (Film 42 mit
horizontaler Ausrichtung) und einen transparenten Elektrodenfilm 50.
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Substrat 10 und
Substrat 60 sind aus Material wie beispielsweise Glas oder
Plastik, das geeignete mechanische Festigkeit und physikalische
und chemische Stabilität
und optische Transparenz aufweist. Ihre Dicke ist so, dass ein angemessener
Grad an mechanischer Festigkeit beibehalten wird ohne die Intensität des eingestrahlten
Licht stark zu verringern.
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Die
optische Absorptionsschicht 90 ist aus Material, das keine
optische Transparenz aufweist und Licht absorbiert, wie beispielsweise
Kohlenstoff.
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Die
transparenten Elektrodenfilme 20 und 50 bestehen
aus Material, das optische Transparenz und elektrische Leitfähigkeit
aufweist, wie beispielsweise Indiumoxid, Zinnoxid oder einer Mischung
von diesen. Der transparente Elektrodenfilm 20 ist eine übliche Elektrode
und ist als ein Muster gebildet, das zusammen mit allen der Pixel
dieser Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
elektrisch verbunden ist. Im Gegensatz dazu ist der transparente
Elektrodenfilm 50 als ein Muster gebildet, in dem Isolierung
zwischen einem Pixel und anderen vorliegt. Wie beispielsweise in 2 gezeigt, sind die transparente Elektrode 51 und
die transparente Elektrode 52 so konstituiert, dass sie
unabhängig
elektrisch betrieben werden können.
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Die
Flüssigkristallschicht 70 ist
aus einem Flüssigkristallmaterial
gebildet wie beispielsweise einem nematischen Flüssigkristall, der dielektrische Anisotropie
besitzt und einen komplexen Brechungsindex aufweist. In diesem Fall
wird ein nematisches Flüssigkristallmaterial,
das positive dielektrische Anisotropie aufweist wie beispielsweise
das Flüssigkristallmaterial
BDH-BL007, hergestellt von Merck Inc., verwendet. Die Dicke der
Flüssigkristallschicht
sollte bevorzugt ungefähr
2 μm bis
20 μm sein,
um ausreichend Streuung des eingestrahlten Lichts und geringe Abschwächung der
Lichtmenge bereitzustellen. Ausrichtungskontrollfilm 30 entspricht
dem Ausrichtungskontrollfilm der vorliegenden Erfindung und umfasst
einen Film mit senkrechter Ausrichtung 31, einen Film mit
horizontaler Ausrichtung 32 und eine metallische Schicht 33.
Der Film mit senkrechter Ausrichtung 31 und der Film mit
horizontaler Ausrichtung 32 sind alternierend angeordnet.
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Die
metallische Schicht 33 ist aus chemisch und physikalisch
stabilem Metall wie beispielsweise Gold (Au), Silber (Ag), Kupfer
(Cu), Indium (In) oder Galliumarsenit (Ga-As) gebildet. Was die
Filmdicke der metallischen Schicht 33 angeht, so kann die
Dicke der metallischen Schicht selbst sehr dünn sein, da sie durch Selbstaggregation
von Schwefelverbindungen fixiert ist. Diese Dicke kann daher typischerweise
20 Å oder
mehr sein.
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Der
Film mit senkrechter Ausrichtung 31 wird durch Selbstaggregation
einer einzelnen Schwefelverbindung mit geradkettiger Struktur auf
der metallischen Schicht 33 gebildet. In diesem Zusammenhang
von organischen Substanzen, die Schwefel (S) enthalten, ist "Schwefelverbindung" eine allgemeine Bezeichnung
für Verbindungen,
die ein oder mehrere funktionelle Thiolgruppen oder eine Disulfid (S-S)-Bindung
enthalten. Solche Schwefelverbindungen werden in Lösung oder
in flüchtiger
Form auf einer metallischen Oberfläche wie beispielsweise Gold spontan
chemisch adsorbiert, unter Bildung eines monomolekularen Films mit
einer annähernd
zweidimensionalen kristallinen Struktur. Der durch diese spontane
chemische Adsorption gebildete molekulare Film wird als selbstaggregierter
Film, selbststrukturierter Film oder Selbstanordnungsfilm bezeichnet, und
der Ausrichtungskontrollfilm 30 dieser Ausführungsform
entspricht diesem.
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Als
die Schwefelverbindung wird eine Thiolverbindung bevorzugt. In diesem
Zusammenhang ist "Thiolverbindung" eine allgemeine
Bezeichnung für organische
Verbindungen, die eine Mercaptogruppe (-SH) (R-SH: wenn R eine Kohlenwasserstoffgruppe wie
beispielsweise eine Alkylgruppe ist) aufweisen. Bevorzugte Thiolverbindungen
sind geradkettige Alkanthiole, ausgedrückt durch die Zusammensetzungsformel
CnH2n+2SH (n ist
eine natürliche
Zahl) oder fluorierte Alkanthiole, ausgedrückt durch CnF2n+1CmH2mSH
(n und m sind natürliche
Zahlen). Es kann z. B. der Fall aufgeführt werden, in dem n = 10 und
m = 10 sind. Die Dicke des Films mit senkrechter Ausrichtung 31 ist
abhängig
von dem Molekulargewicht der Schwefelverbindung, sie liegt aber
in der Größenordnung
von 10 bis 50 Å.
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Der
Film mit horizontaler Ausrichtung 32 kann auch als ein
selbstaggregierter Film gebildet werden, wie der Film mit senkrechter
Ausrichtung 31. Als die Schwefelverbindungen, welche den
Film mit horizontaler Ausrichtung bilden, können zahlreiche Arten von Schwefelverbindungen
mit verschiedener geradkettiger Struktur genannt werden, z. B. Mischungen
von geradkettigen Alkanthiolen einer Vielzahl von Arten, welche
Alkanthiole CnH2n+2SH
sind, in denen die Nummern n unterschiedlich sind. Ein Beispiel
ist eine Mischung von Alkanthiol mit n = 6 und Alkanthiol mit n
= 16.
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Als
ein Beispiel einer Schwefelverbindung mit nicht geradkettiger Struktur
ist auch ein Derivat wünschenswert,
das erhalten wird durch Einführen einer
Fluorkette in Cystein. Die Dicke des Film mit horizontaler Ausrichtung 32 ist abhängig von
dem Molekulargewicht der Schwefelverbindung, kann aber ungefähr 10–30 Å sein.
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Der
Film mit senkrechter Ausrichtung 31 und der Film mit horizontaler
Ausrichtung 32 sind bevorzugt fein getrennt und alternierend
angeordnet, um so das einfallende Licht ausreichend zu streuen.
Die Ausrichtung kann aus alternierender Ausrichtung in Form von
Streifen, einer Mosaikanordnung oder zufällig alternierender Anordnung
bestehen. Z. B. kann die Einheitsbreite (d in 1) in der Substratrichtung der Ausrichtungsfilme
1 μm bis
100 μm sein
oder unter Berücksichtigung
von Herstellungskosten und optischer Streuungsleistung bevorzugt
ungefähr
gleich groß sein
wie die Dicke der Flüssigkristallschicht,
d. h. ungefähr
4 μm bis
15 μm.
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Als
der Ausrichtungskontrollfilm 40 (Film mit horizontaler
Ausrichtung 42) können
verschiedene Arten von Harz verwendet werden, das aus Polymeren
besteht, welche hitzebeständig
sind und chemische Stabilität
besitzen, wie beispielsweise Polyimide oder Polyvinylalkohole; horizontale
Ausrichtung kann durch die bekannte Reibungsbehandlung verbessert
werden. Da es ausreichend ist, wenn dieser Ausrichtungsfilm eine
Funktion hat, die Flüssigkristallmoleküle auszurichten,
sollte angemerkt werden, dass es ein Ausrichtungsfilm sein könnte, der
durch schräge
Verdampfung hergestellt wird, gebildet durch schräge Verdampfung
von Siliciummonoxid auf das Substrat, oder ein Ausrichtungsfilm,
der auf dieselbe Weise aufgebaut ist wie im Fall des oben beschriebenen
Films mit horizontaler Ausrichtung 32. Was die Filmdicke
des Films mit horizontaler Ausrichtung 42 angeht, so sollte
dies eine solche Dicke sein, um Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle zu bewirken
und kann z. B. auf ungefähr
10–200
nm festgelegt werden.
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Um
die Haftung zwischen dem transparenten Elektrodenfilm 20 und
der metallischen Schicht 33 zu vergrößern, ist es wünschenswert,
eine Zwischenschicht bereitzustellen, die aus entweder Chrom (Cr),
Tantal (Ta) oder einer Legierung dieser (wie beispielsweise Ni-Cr)
etc. besteht. Wenn eine Zwischenschicht bereitgestellt wird, so
wird die Bindungsstärke
zwischen dem transparenten Elektrodenfilm und der metallischen Schicht
erhöht,
und die Trennung der Schwefelverbindung durch mechanisches Reiben
wird erschwert.
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Wirkung
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Wie
in 3 gezeigt, besitzt
der Film mit senkrechter Ausrichtung 31 der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 1 eine
zweidimensionale Struktur, die durch Selbstintegration durch kovalente
Bindung der Schwefelatome (S) des geradkettigen Alkanthiols an die
Gold (Au)-Atome in der metallischen Schicht 33 gebildet
wird. Die Alkanthiol-Moleküle
haben eine geradkettige Struktur und werden schräg gebunden mit ungefähr 16° bis 27° in Bezug
auf die Normale zu der Oberfläche
der metallischen Schicht. Folglich nehmen die molekularen Längsachsen
der Flüssigkristallmoleküle, die
an die Alkanthiolmoleküle
in diesem Winkel angrenzen auch einen Zustand ein, in welchem sie
praktisch aufrecht sind in Bezug auf die Substratoberfläche. Das
bedeutet, dass Ausrichtung in senkrechter Richtung erreicht wird.
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Im
Gegensatz dazu sind, wie in 4 gezeigt,
im Fall des Films mit horizontaler Ausrichtung 32 dieser
Ausführungsform
die Aggregationskräfte der
Moleküle,
welche selbstaggregiert sind, zu der metallischen Schicht vergleichsweise
schwach, und im Gegensatz zu dem verfestigten senkrechten Ausrichtungsfilm
bilden sie einen halbfluiden mobilen Film. Folglich zeigen die Flüssigkristallmoleküle, welche
durch den Film mit horizontaler Ausrichtung 42 horizontal
ausgerichtet sind, auf der gegenüberliegenden
Seite eine Ausrichtung, die im Bezug auf die Oberfläche des
Substrats nahezu parallel ist, ohne dass sie senkrechter Ausrichtung
durch diese Schwefelverbindungs-Moleküle unterliegen.
In dem Zustand, wenn keine Spannung angelegt ist, wie in 1 gezeigt, wird aufgrund
des Unterschieds der Ausrichtung der obigen Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht 70 zwischen
Flüssigkristallmolekülen, die
senkrecht ausgerichtet sind und Flüssigkristallmolekülen, die
horizontal ausgerichtet sind eine Grenzoberfläche 73 gebildet. Da
das Flüssigkristallmaterial
einen komplexen Brechungsindex besitzt, wird ein Unterschied des
Brechungsindexes hervorgerufen zwischen den Flüssigkristallmolekülschichten,
welche die Grenzoberfläche 73 berühren mit
unterschiedlichen Ausrichtungen vor ihr und hinter ihr. Z. B. ist
bei dem oben erwähnten
Flüssigkristallmaterial
BDH-BL007 der Brechungsindex (n1) in eine Richtung 1,82, während der
Brechungsindex in die andere Richtung (n2) 1,53 ist; die Doppelbrechung
(n) dieser beiden ist also 0,29. Bei einer solchen Konstruktion
wird die Anzeige entweder durch Anlegen oder Nicht-Anlegen von Spannung
(keine Spannung: Anegen von V0 = 0 Volt) zwischen den transparenten
Elektrodenfilmen kontrolliert. Das bedeutet, wie in 2 gezeigt, im Fall von Pixel 82 einer
Transparentelektrode 52, dass, wenn keine Spannung V0 angelegt
wird, aufgrund des Unterschieds der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle eine
Grenzoberfläche 73 gebildet
wird. Wenn einfallendes Licht L schräg zu dieser Grenzoberfläche ist, wo
es einen Unterschied des Brechungsindexes gibt, wird das durch die
Grenzoberfläche 73 gebrochene und
reflektierte gestreute eingestrahlte Licht L zurückgeführt zu der Vorderseite der
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 1,
d. h. in Richtung auf den Beobachter, sodass der Beobachter dieses
Pixel 82 als in trübweiß angezeigt
erkennen kann. Außerdem
erreicht von dem eingestrahlten Licht L das vorwärts gestreute Licht m die metallische
Schicht 33, wo es reflektiert wird und erneut durch die
Flüssigkristallschicht 70 passiert,
um rückwärts gestreutes
Licht p zu bilden, welches den Beobachter erreicht. Dieses Pixel 82 wird
daher dem Beobachter als eine hellere weiße Farbe angezeigt. In diesem
Punkt wird erkannt werden, dass die Intensität des rückwärts gestreuten Lichts p, welches
reflektiert wird, von der Reflektivität der Metallschicht 33 abhängt, dass
aber, wenn die Dicke der Metallschicht 33 klein gemacht
wird, das durchgelassene Licht q durch Unterdrücken der Reflexion, welche
von dieser metallischen Schicht 33 hervorgerufen wird,
erhöht
werden kann.
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Im
Gegensatz dazu sind im Fall eines Pixel 81 der transparenten
Elektrode 51, wenn eine feste Steuerspannung V1 (z. B.
3 Volt) an die Flüssigkristallmoleküle angelegt
wird, aufgrund der positiven dielektrischen Anisotropie des Materials der
Flüssigkristallschicht 70,
alle Flüssigkristallmoleküle einheitlich
in einer praktisch senkrechten Richtung zu dem Substrat ausgerichtet,
aufgrund des zwischen den transparenten Elektroden gebildeten elektrischen Felds.
Als ein Ergebnis wird der Brechungsindex des Flüssigkristalls 70 im
Hinblick auf die Richtung des Einfalls des Lichts einheitlich und
die Grenzfläche 73 verschwindet.
Wenn einfallendes Licht L auf eine solche Flüssigkristallschicht 70 einfällt, erreicht
das einfallende Licht L die metallische Schicht 33 ohne
gebrochen oder reflektiert zu werden. Es wird dort reflektiert,
und dieses reflektierte Licht r kehrt vorwärts von der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 1 zurück, erreicht
den Beobachter, aber da dieses Licht nicht durch die Flüssigkristallschicht 70 gestreut
wird, stellt es einfach reflektiertes Licht dar, gebildet von der
metallischen Spiegeloberfläche,
so dass der Beobachter eine Reflexion eines Objekts in der Richtung
des einfallenden Lichts sieht. Wenn dieses Objekt schwarz ist, wird
Pixel 81 somit als schwarz angezeigt, und das Anzeigekontrastverhältnis wird
erhöht.
Wenn das Objekt jedoch weiß ist,
wird das Anzeigekontrastverhältnis
verringert. Entsprechend kann, wie oben erwähnt, durch Erhöhen des
durchgelassenen Lichts s durch Unterdrücken der Reflexion durch Verringern der
Dicke der Metallschicht 33 und durch Absorbieren des Lichts
von einer unteren optischen Absorptionsschicht 90 unabhängig von
der Umgebung ringsherum eine gute schwarze Anzeige erhalten werden.
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Somit
kann s mit der vorliegenden Erfindung durch Anpassen der Dicke der
metallischen Schicht 33 das Verhältnis des rückwärts gestreuten Lichts p, des
reflektierten Lichts r und des durchgelassenen Lichts q optimiert
werden; wenn es erforderlich ist, der Helligkeit der reflektierten
Anzeige Vorrang zu geben, kann die Dicke der metallischen Schicht 33 groß gemacht
werden, während
die Dicke der metallischen Schicht 33 kleiner gemacht werden
kann, wenn es erforderlich ist, der Schwärze der schwarzen Anzeigeteile
Vorrang zu geben. Auf diese Weise kann durch Anpassen der Dicke
der metallischen Schicht 33 eine reflektierende Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
realisiert werden, die ein gewünschtes Anzeigeerscheinen
besitzt. Z. B. sollte, wenn Gold (Au) als metallische Schicht 33 verwendet
wird, die Dicke unter 50 Å bereitgestelt
werden, wenn die schwarze Anzeige Vorrang haben soll, andererseits sollte
die Dicke mindestens 100 Å betragen,
wenn es erforderlich ist, besonders der Helligkeit der Reflexion
Vorrang zu gewähren.
Mit einer Dicke innerhalb dieser Angaben kann daher eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
erzielt werden, die diese beiden ins Gleichgewicht bringt. Es sollte
bemerkt werden, dass durch Herstellen einer kleinen Breite des Films
mit senkrechter Anordnung 31 und/oder des Films mit horizontaler
Ausrichtung 32, die Menge des gestreuten Lichts erhöht werden
kann und ein helleres Reflexionsanzeigebild dargestellt werden kann.
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Herstellungsverfahren
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Ein
Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung wird jetzt mit Bezug auf 5 beschrieben
werden.
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Bildungsschritt
der metallischen Schicht (5A):
Eine metallische Schicht 33 wird auf einem Substrat 10 gebildet,
das mit einem transparenten Elektrodenfilm 20 bereitgestellt
wird. Zur Filmablagerung könnten
verschiedene Verfahren der Filmablagerung verwendet werden, welche
geeignet sind, um einen dünnen
metallischen Film fester einheitlicher Dicke zu bilden, wie beispielsweise
Vakuumzerstäuben,
Naßgalvanisieren,
oder Vakuumverdampfen. In diesem Fall kann diese metallische Schicht 33 auch die
Rolle einer Anzeigeelektrode einnehmen und in diesem Fall kann es
einfach verstanden werden, dass die transparente Elektrode 20 mit
dispergiert werden kann.
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Wenn
eine Zwischenschicht zwischen den beiden Schichten bereitgestellt
wird, um die Haftung des transparenten Elektrodenfilms 20 und
der metallischen Schicht 33 zu erhöhen, so kann diese Zwischenschicht
durch Vakuumzerstäuben
mit einer Dicke von 20–300 Å aus einem
Material wie beispielsweise Chrom gebildet werden.
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Bildungsschritt
eines Films mit senkrechter Ausrichtung (5B): Anschließend wird der Film mit senkrechter
Ausrichtung 31 durch Selbstaggregation einer Thiolverbindung
auf einer metallischen Schicht 33 gebildet, durch Eintauchen
eines Substrats, auf welchem die metallische Schicht gebildet ist, in
einer Lösung
eines geradkettigen Alkanthiols oder eines Derivats einer Thiolverbindung,
die unter Verwendung von Fluor hergestellt ist. Die Prinzipien der Selbstaggregation
einer Thiolverbindung werden nun mit Bezug auf 6 beschrieben werden. Wie in 6A gezeigt, ist in einem
Alkanthiol der Kopfteil ein geradkettiges Alkan (CnH2n+2),
und der Schwanzteil wird aus einer Mercaptogruppe gebildet. Aus
diesem wird durch Auflösen
in Ethanol oder einem organischen Lösungsmittel mit guter Löslichkeit
eine Lösung
von 0,1 bis 10 mM erhalten. Wenn ein Film aus Metall in diese Lösung eingetaucht
wird wie in 6B, und
für ungefähr 1 h bei
Raumtemperatur darin belassen wird, wird die Thiolverbindung spontan
auf der Oberfläche
des Metalls aggregiert (6C).
Somit wird auf der Oberfläche
des Metalls ein zweidimensionaler monomolekularer Film von Thiolmolekülen gebildet,
wobei die Metallatome und die Schwefelatome durch kovalente Bindungen
verknüpft
werden (6D).
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Die
Eintauchungsbedingungen sind: Konzentration an Thiolverbindung in
der Lösung
1 mM, Temperatur der Lösung
Raumtemperatur bis 50°, und
Eintauchdauer 5 min bis 1 Tag. Während
des Eintauchvorgangs wird Rühren
oder Zirkulation der Lösung
durchgeführt,
damit die Bildung der Thiolverbindungs-Schicht einheitlich durchgeführt wird. Strenge
Handhabung der Bedingungen dieses Vorgangs ist nicht notwendig,
da unter der Voraussetzung, dass die Oberfläche des Metalls rein ist, die Thiolmoleküle spontan
durch Selbstaggregation einen monomolekularen Film bilden. Wenn
das Eintauchen beendet ist, hat sich ein monomolekularer Film von
Thiolmolekülen
gebildet, die nur auf der Oberfläche
des Metalls fest haften. Irgendwelche Thiolmoleküle, die an andere Teile als
die Metallschicht haften, sind nicht speziell kovalent gebunden,
so dass sie leicht abgewaschen werden können durch Abspülen z. B.
mit Ethylalkohol. Da diese Thiolmoleküle unter Bildung eines Winkels
von ungefähr
16 bis 27° in
Bezug auf die Normale zu der Substratoberfläche aggregiert sind, stellen
sie einen Film mit senkrechter Ausrichtung 31 bereit.
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Maskierungsschritt
(5C): Eine Ultraviolettmaskierung 101 wird
auf dem Substrat angewandt, auf dem Film mit senkrechter Ausrichtung 31 gebildet
ist, und dieses wird mit Ultraviolettstrahlen 102 bestrahlt.
Der Abstand der Maskierung 101 entspricht dem Abstand zwischen
den Bereichen des Films mit senkrechter Ausrichtung. Wenn der Abstand
klein ist, kann der Grad der Trübheit
vergrößert werden,
die Herstellungskosten der Maskierung werden jedoch höher. Wenn
ein großer
Abstand verwendet wird, wird der Grad der Trübheit verringert, aber die
Herstellungskosten der Maskierung werden verringert. Der Abstand
wird bestimmt durch einen Kompromiss zwischen dem Grad der Trübheit, die
erforderlich ist für
die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung und
den Herstellungskosten.
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Wenn
Bestrahlung mit Ultraviolett-Strahlen 102 durchgeführt wird,
so wird der molekulare Film in den Bereichen des Films mit senkrechter
Ausrichtung, auf denen die Maskierung nicht angebracht ist, durch
die Ultraviolett-Strahlen oxidiert, d. h. Sulfonierung wird durchgeführt.
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Entfernungsschritt
(5D): Das Substrat, welches
mit Ultraviolett-Strahlen 102 bestrahlt wurde, wird mit
reinem Wasser abgewaschen, wodurch die Thiolverbindung von den bestrahlten
Teilen entfernt wird. Die sulfonierte Thiolverbindung, die durch Bestrahlung
mit den Ultraviolett-Strahlen gebildet wurde, löst sich leicht in Wasser. Im
Gegensatz dazu sind in den Teilen, die nicht mit Ultraviolett-Strahlen bestrahlt
wurden, der Schwefel der Thiolverbindung und das Metall der metallischen
Schicht fest gebunden. Folglich kann durch Waschen mit reinem Wasser
die Thiolverbindung von den Teilen, die mit Ultraviolett-Strahlen
bestrahlt wurden, sauber entfernt werden, wodurch die Metallschicht 33 freigesetzt wird.
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Bildungsschritt
des Films mit horizontaler Ausrichtung (5E): Als nächstes wird das Substrat 10,
welches den Entfernungsschritt durchlaufen hat, in die gemischte
Lösung
von Alkanthiolen verschiedener geradkettiger Struktur oder in eine
Lösung
einer Verbindung mit verzweigter Struktur wie beispielsweise ein
Derivat von Cystein, zu dem eine Fluorkette zugefügt wurde,
eingetaucht. In den Teilen, von denen der Film mit senkrechter Ausrichtung entfernt
wurde, ist die metallische Schicht 33 freigesetzt, so dass
auf dieser metallischen Schicht Selbstintegration der chemischen
Verbindung stattfindet, und erneut ein zweidimensionaler dünner Film
gebildet wird. Im Gegensatz dazu findet in den Bereichen, in denen
Film mit senkrechter Ausrichtung zurückgeblieben ist, ohne entfernt
zu werden, keine Selbstaggregation statt. Die Aggregationskraft
zwischen den Molekülen
der Schwefelverbindung, bei denen zum zweiten Mal Selbstintegration
stattfindet, ist schwach, was zu einem halbfluiden weichen mobilen Film
führt.
Die Kraft, welche die Flüssigkristallmoleküle in diesem
Bereich ausrichtet, ist daher schwach und der Film mit horizontaler
Ausrichtung 32 wird gebildet.
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Schritt
des Einschließens
des Flüssigkristallmaterials
(5F): Ein Substrat 60 wird
durch Bereitstellen eines transparenten Elektrodenfilms 50 für jedes
Pixel hergestellt und außerdem
Bildung eines Ausrichtungskontrollfilms 40 (Film mit horizontaler Ausrichtung 42).
Anschließend
werden dieses Substrat 60 und Substrat 10, auf
welchem der Ausrichtungskontrollfilm durch die Schritte A–E gebildet
wurde, fixiert, wobei sich ihre Ausrichtungskontrollfilme gegenüberliegen,
und Flüssigkristallmaterial
wird zwischen die beiden Substrate eingeschlossen. Diese werden
durch das herkömmliche
Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung hergestellt.
Der Ausrichtungskontrollfilm 40 wird durch einheitliches
Beschichten des Substrats 60 gebildet, auf welchem ein
transparenter Elektrodenfilm gebildet wurde unter Verwendung des
Verfahrens der Harz-Walzenbeschichtung etc., des Spin-Coating-Verfahrens
oder Offset-Druckverfahrens etc., um so eine einheitliche Beschichtung
zu bilden, gefolgt von Wärmebehandlung.
Die horizontale Ausrichtungskraft der Oberfläche des Ausrichtungskontrollfilms kann
weiter erhöht
werden indem Ausrichtungsverfahren wie beispielsweise Reibebehandlung durchgeführt werden.
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Ein
Ausrichtungskontrollfilm könnte
gemäß dieser
Ausführungsform
1 durch eine andere Methode als das bekannte Polyimid/Reibebehandeln
etc., bereitgestellt werden, wie oben beschrieben.
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Ein
optischer Streuungszustand (trüber
Zustand) kann, wenn keine Spannung angelegt wird, allein mit einem
Flüssigkristallmaterial
ohne Verwendung einer Mischung aus polymerem Harzmaterial und Flüssigkristallmaterial,
wie in der herkömmlichen Polymerdispersionstyp
(PDLC) Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung,
vermittelt werden.
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Leistungsverbrauch
kann daher ebenfalls verringert werden, da die Steuerspannung die
Anzeige mit praktisch derselben Spannung (ungefähr 3 Volt oder 5 Volt) betreiben
kann, wie im Fall einer herkömmlichen
TN-Typ-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung.
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Bei
der herkömmlichen
Polymerdispersions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
war es, selbst wenn Spannung angelegt wurde, nicht möglich, den Brechungsindex
der Flüssigkristallmoleküle und den Brechungsindex
des Polymerharzmaterials für
alle einfallenden Lichtrichtungen in Übereinstimmung zu bringen,
so dass immer noch eine gewisse optische Streuung auftrat. Als ein
Ergebnis davon wurde keine klare schwarze Anzeige erreicht, und
das Anzeigekontrastverhältnis
wurde nachteilig beeinflusst.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann durch Anpassen der Dicke der metallischen Schicht 33 auch
eine gewünschte
reflexionsartige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
realisiert werden, in welcher ein Gleichgewicht zwischen Helligkeit
und dem Anzeigekontrastverhältnis
erzielt wird.
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Somit
kann mit der vorliegenden Erfindung durch Anpassen der Größe der Bereiche
des Films mit senkrechter Ausrichtung und des Films mit horizontaler
Ausrichtung eine reflexionsartige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit einem hohen Grad an Rückstreuung
bereitgestellt werden, in welcher die optische Streuungsleistung,
optische Durchlässigkeit und
das Anzeigekontrastverhältnis
verglichen mit herkömmlichen
verbessert werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann, da der selbstintegrierte molekulare Film der Thiolverbindung
beständiger
gegen Abnutzung ist als der herkömmliche
Ausrichtungsfilm und ein fester monomolekularer Film einfach durch
Eintauchen in eine Lösung
gebildet werden kann, auch eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
und ein Verfahren zu ihrer Herstellung bereitgestellt werden, umfassend
einen Ausrichtungskontrollfilm, der einfach und mit geringen Kosten
hergestellt werden kann.
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Ausführungsform 2
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Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die
mit anderer Ausrichtung als obige Ausführungsform 1 bereitgestellt
wird.
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7 ist eine Teilquerschnitts-Ansicht,
welche die Konstruktion einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
gemäß Ausführungsform
2 zeigt. Wie in dieser Figur gezeigt, wird eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 2 der
Ausführungsform
2 durch die Bereitstellung einer Flüssigkristallschicht 70 zwischen einem
Substrat 10 und einem Substrat 60 gebildet.
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Der
entscheidende Unterschied in der Konstruktion zwischen Ausführungsform
2 und der oben beschriebenen Ausführungsform 1 ist, dass, während im
Fall der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 1 von
Ausführungsform
1 ein Film mit horizontaler Ausrichtung 42 als der Ausrichtungskontrollfilm
bereitgestellt wurde, im Fall der vorliegenden Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 2 ein
Film mit senkrechter Ausrichtung 41 bereitgestellt wird.
Der Rest der Konstruktion ist derselbe wie im Fall von Ausführungsform
1, so dass auf dessen Beschreibung verzichtet wird. Wie im Fall
von Ausführungsform
1 besitzt das Material der Flüssigkristallschicht 70 dielektrische Anisotropie,
wodurch es in der zu der Oberfläche
des Substrats senkrechten Richtung ausgerichtet wird, wenn ein elektrisches
Feld angelegt wird. Als das Material des Films mit senkrechter Ausrichtung 41 kann
z. B. JALS-204, hergestellt von Nippon Synthetic Rubber Company
Limited, verwendet werden.
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Wirkung
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Genau
wie im Fall von Ausführungsform
1, stellen der Film mit senkrechter Ausrichtung 31 und der
Film mit horizontaler Ausrichtung 32 dieser Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 2 Ausrichtung
in der senkrechten Richtung und Ausrichtung in der horizontalen
Richtung bereit.
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Da
der Ausrichtungskontrollfilm 40 dieser Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 2 jedoch
ein Film mit senkrechter Ausrichtung 41 ist, sind die Flüssigkristallmoleküle, welche
Kontakt zu diesem Ausrichtungsfilm haben, in der senkrechten Richtung
ausgerichtet. Folglich sind die Flüssigkristallmoleküle von dem
Film mit senkrechter Ausrichtung 31 zu dem Film mit senkrechter
Ausrichtung 41 einheitlich ausgerichtet, aber die Ausrichtung
der Flüssigkristallmoleküle in der
Nähe des
Films mit horizontaler Ausrichtung 32 unterscheidet sich
von der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der
Nähe des
Films mit senkrechter Ausrichtung 41.
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Folglich
wird aufgrund des Unterschieds der Ausrichtung der obigen Flüssigkristallmoleküle in Flüssigkristallschicht 70,
wie in 7 gezeigt, in
dem Zustand, wenn keine Spannung angelegt wird, eine Grenzoberfläche 78 zwischen
den Flüssigkristallmolekülen gebildet,
die in senkrechter Richtung ausgerichtet sind und den Flüssigkristallmolekülen, die
in horizontaler Richtung ausgerichtet sind. Da das Material des
Flüssigkristalls
einen komplexen Brechungsindex besitzt, wird zwischen den Flüssigkristallmolekül-Schichten
mit unterschiedlichen Ausrichtungen, die vor und hinter der Grenzoberfläche 73 berühren, ein
Unterschied im Brechungsindex hervorgerufen. Mit dieser Konstruktion
wird die Anzeige durch Anlegen oder Nicht-Anlegen von Spannung (keine
Spannung: Anlegen von V0 = 0 Volt) zwischen den transparenten Elektrodenfilmen
gesteuert/geregelt. Speziell wird, wie in 8 gezeigt, im Fall eines Pixels 82 der
transparenten Elektrode 52, wenn keine Spannung V0 angeegt
wird, aufgrund des Unterschieds in der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle eine
Grenzoberfläche 73 gebildet.
Wenn einfallendes Licht L schräg
zu der Grenzoberfläche
ist, wo es diesen Unterschied des Brechungsindexes gibt, wird einfallendes
Licht L durch die Grenzoberfläche 73 gebrochen
und reflektiert, was zu Streuung führt.
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Im
Gegensatz dazu werden, wenn die feste Steuerungsspannung V1 (z.
B. 3 Volt) angelegt wird, im Fall eines Pixels 81 der transparenten
Elektrode 51, alle Flüssigkristallmoleküle aufgrund
des zwischen den transparenten Elektroden gebildeten elektrischen
Felds einheitlich in der ungefähr
senkrechten Richtung ausgerichtet, da das Material der Flüssigkristallschicht 70 positive
dielektrische Anisotropie besitzt. Als ein Ergebnis ist der Brechungsindex
der Flüssigkristallschicht 70 einheitlich
im Bezug auf die Richtung der Schrägheit des Lichts, und die Grenzoberfläche 73 verschwindet
daher. Wenn einfallendes Licht L auf eine solche Flüssigkristallschicht 70 gerichtet
wird, so wird es direkt durchgelassen, ohne gebrochen oder gestreut
zu werden. Da der optische Streuungszustand und Transparenzzustand
somit umgestellt werden kann, je nachdem ob Spannung angelegt wird
oder nicht, kann durch Anpassen der Dicke der Metallschicht 33 auf
dieselbe Weise wie in der oben beschriebenen Ausführungsform
1 eine brechende Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
erzielt werden, welche sowohl helle weiße Anzeige als auch klare schwarze
Anzeige bietet, in welcher es keine optische Streuung gibt.
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Wie
aus den obigen Prinzipien verständlich ist,
kann Anzeige oder Nicht-Anzeige
gesteuert/geregelt werden, indem gesteuert/geregelt wird, ob Spannung
angelegt wird oder nicht.
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Herstellungsverfahren
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Das
Verfahren der Herstellung der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 2 dieser
Erfindung ist dasselbe wie das im Fall der oben beschriebenen Ausführungsform
1. Der Ausrichtungskontrollfilm 40, welcher auf dem Substrat 60 bereitgestellt
wird, ist jedoch ein Film mit senkrechter Ausrichtung 41.
Für den
Film mit senkrechter Ausrichtung 41 kann der benötigte Ausrichtungsfilm
durch Verwenden eines Polyimidfilms erhalten werden, der eine senkrechte Ausrichtungskraft
besitzt, wie beispielsweise JALS-402, hergestellt von Nippon Synthetic
Rubber Company Limited, wie in dem Verfahren des Standes der Technik.
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Wie
oben beschrieben, kann mit Ausführungsform
2, selbst wenn die Richtung der Ausrichtung des Ausrichtungskontrollfilms
so gestaltet wird, dass sie sich von der von Ausführungsform
1 unterscheidet, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
bereitgestellt werden, bei der Streuung des einfallenden Lichts
einzig und allein auf dem Flüssigkristallmaterial
erzielt werden kann durch Steuerung/Regelung der Ausrichtung der
Flüssigkristallmoleküle, ohne Verwendung
einer Mischung von Flüssigkristallmaterial
und Polymerharzmaterial, wie in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
des Standes der Technik vom Polymerdispersionstyp (PDLC). Folglich
kann der Leistungsverbrauch ebenfalls verringert werden, da Anzeigefunktion
mit praktisch derselben Spannung (ungefähr 3 Volt bis 5 Volt) wie im
Fall einer TN-Typ-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
erzielt werden kann.
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Auf
dieselbe Weise wie in Ausführungsform 1
wird auch die Transparenz der Pixel im Vergleich zu der herkömmlichen
Polymerdispersionstyp (PDLC)-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
erhöht, während Spannung
angelegt wird, und ein klare schwarze Anzeige wird erhalten, wodurch
auch das Anzeigekontrastverhältnis
verbessert wird.
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Somit
kann auch in dieser Ausführungsform 2
optische Streuung durch Anpassen der Größe der Bereiche des Films mit
horizontaler Ausrichtung und des Films mit senkrechter Ausrichtung
gesteuert/geregelt werden, und somit können verbesserte Helligkeit
und Anzeigekontrastverhältnis
bei niedriger Spannung und geringer Steuerleistung erzielt werden.
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Außerdem ist
der selbstintegrierte molekulare Film der Thiolverbindung beständiger gegen
Abnutzung und stabiler als der herkömmliche Ausrichtungsfilm. Da
ein fester monomolekularer Film einfach durch Eintauchen in Lösung gebildet
werden kann, kann der Ausrichtungskontrollfilm auch einfach und
unter geringen Kosten hergestellt werden.
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Ausführungsform 3
-
Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung stellt eine reflektierende Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
bereit, worin optische Streuung verbessert wird und welche heller
ist, ohne Erhöhen
der Steuerspannung oder des Leistungsverbrauchs, durch Zugeben der
feinen senkrechten/horizontalen Ausrichtungskontrolle gemäß der vorliegenden
Erfindung zu einer Polymerdispersionstyp (PDLC)-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
des Standes der Technik.
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9 ist eine Teilquerschnitts-Ansicht
zur Erklärung
der Konstruktion der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 3 von
Ausführungsform
3. Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 3 dieser
Ausführungsform 3
wird durch Bereitstellen einer Flüssigkristallschicht 100 zwischen
Substrat 10 und Substrat 60 gebildet.
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Der
Unterschied zwischen der Konstruktion dieser Ausführungsform
3 und der vorherigen Ausführungsform
1 liegt darin, dass, während
in der Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung 1 von
Ausführungsform
1 ein Flüssigkristallmaterial
allein als Flüssigkristallschicht 70 verwendet
wurde, in dieser Ausführungsform
3 ein gemischtes Material, bestehend aus Flüssigkristallmaterial 101 und
Polymerharzmaterial 102, als Flüssigkristallschicht 100 verwendet
wird. Der Rest der Konstruktion ist derselbe wie in Ausführungsform
1, und auf dessen Beschreibung wird daher verzichtet.
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Das
Verfahren der Bildung der Flüssigkristallschicht 100 ist,
dass auf dieselbe Weise wie in einer herkömmlichen Polymerdispersionstyp (PDLC)-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
eine Mischung von Harzmaterial mit niedrigem Molekulargewicht und
Flüssigkristallmaterial
zwischen zwei Substrate 10, 60 eingeführt wird
und dann mit Licht wie beispielsweise Ultraviolett-Strahlen bestrahlt
wird, um eine Quervernetzungsreaktion des niedermolekulargewichtigen
Harzmaterials zu bewirken, um ein polymerisiertes Harz zu bilden,
welches getrennt und in dem Flüssigkristallmaterial
abgelagert ist. Die Materialien werden im voraus so gewählt, dass
der Brechungsindex (np) des Polymerharzmaterials und einer (in diesem
Fall n2) der beiden Brechungsindizes (n1, n2, n1 > n2) des Flüssigkristallmaterials,
welches Doppelbrechung zeigt, ungefähr zusammenfallen (np n2).
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Wirkung
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Wie
vorher beschrieben, im Fall eines Bereichs 82, durchläuft einfallendes
Licht L, wenn niedrige Spannung angelegt wird, innerhalb der Flüssigkristallschicht 100 optische
Streuung an der Grenzoberfläche 73 des
Bereichs mit senkrechter Ausrichtung und der Bereiche mit horizontaler
Ausrichtung, wodurch rückwärts gestreutes
Licht 1 gebildet wird, welches den Beobachter erreicht. Außerdem unterliegt
es in dieser Ausführungsform
3 optischer Streuung an der Zwischenschicht zwischen Flüssigkristallmaterial 101 und
Polymermaterial 102, wodurch rückwärts gestreutes Licht t gebildet
wird, welches in Richtung auf den Beobachter zurückgeführt wird. Dies liegt daran,
dass die meisten Bestandteile der Flüssigkristallmoleküle in horizontaler Richtung
gerichtet sind im Bezug auf die Oberfläche der Substrate 10, 60,
so dass ihr Brechungsindex nahe n1 ist. Da dieser sich von dem Brechungsindex
(np) des Polymerharzmaterials 102 (np n1) unterscheidet,
tritt an der Zwischenschicht optische Streuung auf.
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Somit
wird, verglichen mit den oben beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2, in dem
Zustand, wenn keine Spannung angelegt wird, aufgrund der Addition
von rückwärts gestreutem
Licht t stärkere
optische Streuung erreicht. Weiter ist selbst im Vergleich zu der
herkömmlichen
Polymerdispersionstyp-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
ersichtlich, dass ein stärkerer
optischer Streuungszustand erzielt werden kann ohne Erhöhung der
Menge an Mischung von Polymermaterial und somit ohne Erhöhung der
Steuerspannung.
-
Im
Gegensatz dazu sind die Flüssigkristallmoleküle im Fall
von Bereichen 81, wenn Spannung angelegt wird, einheitlich
praktisch senkrecht zu den Oberflächen der Substrate 10 und 6 ausgerichtet,
so dass die Ausrichtungs-Grenzoberfläche 73 innerhalb des
Flüssigkristalls
verschwindet und es keine folgende Streuung des einfallenden Lichts
L gibt. Außerdem
wird in diesem Zustand der Brechungsindex des Flüssigkristalls zu n2, welcher
praktisch mit dem Brechungsindex (np) des polymeren Harzmaterials 102 zusammenfällt (np
n2), so dass es auch keine optische Streuung von einfallendem Licht
L an der Zwischenschicht zwischen dem Flüssigkristallmaterial und dem
Polymerharzmaterial gibt. Folglich wird in den Bereichen 81,
wenn Spannung angelegt wird, ein transparenter Zustand gebildet
mit praktisch keiner optischen Streuung von einfallendem Licht L.
Auf diese Weise wird eine Umstellung zwischen einem stärkeren optischen
Streuungszustand und einem transparenten Zustand durch Anlegen/Nicht-Anlegen
von Spannung erzielt, so dass ebenso wie im Fall der oben beschriebenen
Ausführungsform
1 durch Anpassen der Dicke der metallischen Schicht 33 eine reflektierende
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
gebildet werden kann, in der eine noch hellere weiße Anzeige
und schwarze Anzeige gleichzeitig erhalten werden können.
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Wie
oben beschrieben, kann mit dieser Ausführungsform 3 eine stärkere optische
Streuung erhalten werden, während
dieselbe Steuerspannung und Leistungsverbrauch wie im Fall der Polymerdispersionstyp
(PDLC)-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
des Standes der Technik beibehalten werden, so dass eine reflektierende
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
erzielt werden kann, welche heller ist und welche ein höheres Anzeigekontrastverhältnis besitzt.
Da die Intensität
der optischen Streuung verglichen mit den Ausführungsformen 1 und 2 weiter
erhöht
ist, kann auch ein helleres reflektierendes Anzeigebild erhalten
werden.
-
Ausführungsform 4
-
10 zeigt eine Teilquerschnitts-Ansicht zur
Erlärung
der Konstruktion einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
gemäß Ausführungsform
4. Wie in dieser Figur gezeigt, wird die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 4 von
Ausführungsform
4 gebildet durch Bereitstellen einer Flüssigkristallschicht 70 zwischen
Substrat 10 und Substrat 60.
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Der
Unterschied der Konstruktion zwischen Ausführungsform 4 und obiger Ausführungsform
liegt darin, dass während
die metallische Schicht 33 in Ausführungsform 1 über praktisch
die gesamte Oberfläche
von Substrat 10 einheitlich gebildet wurde, sie bei der
vorliegenden Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 4 auf
eine partielle gebildet wird, getrennt in eine große Zahl
von winzigen Bereichen. Davon abgesehen ist die Konstruktion dieselbe
wie bei Ausführungsform
1, so dass auf eine weitere Beschreibung davon verzichtet wird.
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Wirkung
-
In
dieser Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 4 wird
die Thiolverbindung, welche den Flüssigkristallmolekülen senkrechte
Ausrichtung gibt, durch dasselbe Verfahren wie in der oben beschriebenen
Ausführungsform
1 auf der Oberseite der partiell gebildeten Metallschicht 33 gebildet.
Außerdem
ist der transparente Elektrodenfilm 20 in Teile getrennt,
wo keine metallische Schicht 33 vorliegt. Üblicherweise
besitzt der transparente Elektrodenfilm 20, welcher aus
Indiumoxid oder Zinnoxid etc. besteht, die Fähigkeit, Flüssigkristallmoleküle parallel
zu dem transparenten Elektrodenfilm 20 anzuordnen. Folglich
gibt es, ebenso wie im Fall von Ausführungsform 1, auf der Oberfläche von
Substrat 10 eine Mischung von zahlreichen winzigen Bereichen,
welche Bereiche umfassen, in welchen die Flüssigkristallmoleküle im Bezug auf
die Oberfläche
von Substrat 10 senkrecht ausgerichtet sind und Bereiche,
in welchen sie horizontal ausgerichtet sind.
-
Mit
einer solchen Konstruktion wird die Anzeige gesteuert/geregelt durch
Anlegen oder Nicht-Anlegen von Spannung zwischen den transparenten
Elektroden.
-
Speziell
wird, wie in 10 gezeigt,
in Bereich 82, wenn keine Spannung angelegt wird, aufgrund
des Unterschieds der Richtung der Ausrichtungen der Flüssigkristallmoleküle eine
Grenzoberfläche 73 gebildet.
Wenn einfallendes Licht L auf eine Grenzoberfläche gerichtet wird, auf der
es einen solchen Unterschied der Brechungsindizes gibt, wird, wie oben
beschrieben, das einfallende Licht L an der Grenzoberfläche 73 gestreut.
Ein Teil 1 des einfallenden Lichts L, welches so gestreut wird,
wird rückwärts gestreutes
Licht, welches zu der Vorderseite der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 4 zurückgeworfen
wird, d. h. auf den Beobachter zu, und der Beobachter ist daher
in der Lage, solche Pixel 82 als trüb weiß zu erkennen, d. h. als weißfarbige
Anzeigeteile. Außerdem
wird ein Teil m des vorwärts
gestreuten Lichts durch die metallische Schicht 33 reflektiert unter
Bildung von reflektiertem Licht p, welches zu der Vorderseite der
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 4 zurückgeworfen
wird. Dies wird daher von dem Beobachter als noch hellere weiße Anzeige
erkannt.
-
Vorwärts gestreutes
Licht m, das die metallische Schicht 33 nicht erreicht,
passiert durch den transparenten Elektrodenfilm 20 und
Substrat 10, um durchgelassenes Licht u zu bilden, welches
die optische Absorptionsschicht 90 erreicht, wo es absorbiert
wird.
-
Im
Gegensatz dazu sind, da das Flüssigkristallmateriai
der Flüssigkristalischicht 70 positive
dielektrische Anisotropie besitzt, im Fall eines Pixel 81, wenn
eine feste Steuerungsspannung V1 (z. B. 3 Volt) auf die Flüssigkristallmoleküle angelegt
wird, aufgrund des zwischen den transparenten Elektroen gebildeten
elektrischen Felds, alle Flüssigkristallmoleküle einheitlich
ausgerichtet in einer annähernd senkrechten
Richtung zu der Oberfläche
von Substrat 10. Als ein Ergebnis verschwindet die Grenzoberfläche 73 des
Brechungsindexes in Flüssigkristallschicht 70.
-
Folglich
wird im Fall von Pixel 81 einfallendes Licht L unverändert durch
die Flüssigkristallschicht 70 durchgelassen,
ohne gestreut zu werden und Licht, welches die metallische Schicht 33 erreicht, wird
dort reflektiert, wobei es zu reflektiertem Licht r wird, welches
den Beobachter erreicht. Objekte in der Richtung des einfallenden
Lichts L werden daher reflektiert und sind für den Beobachter sichtbar.
Von dem einfallenden Licht L passiert Licht v, das die metallische
Schicht 33 nicht erreicht, durch den transparenten Elektrodenfilm 20 und
Substrat 10, wodurch es die optische Absorptionsschicht 90 erreicht,
wo es absorbiert wird. In dieser Ausführungsform 4 wird die Menge
an reflektiertem Licht r verglichen mit der oben beschriebenen Ausführungsform
1 halbiert, da die metallische Schicht 33, welche das einfallende Licht
reflektiert, auf eine partielle Weise gebildet ist, mit dem Ergebnis,
dass eine schwärzere
Anzeige erhalten wird und das Anzeigekontrastverhältnis ebenfalls
verbessert wird. Außerdem
wird die Reflektivität dieser
metallischen Schicht 33 ebenfalls verringert, wenn auf
dieselbe Weise wie im Fall von Ausführungsform 1 oben beschrieben
die Dicke der metallischen Schicht 33 verringert wird,
so dass die Qualität der
schwarzen Anzeige weiter verbessert wird und eine stabile schwarze
Anzeige erhalten wird, unabhängig
von den Objekten in der Richtung des einfallenden Lichts L und das
Anzeigekontrastverhältnis wird
ebenfalls verbessert.
-
Wie
oben beschrieben, kann auch mit dieser Ausführungsform 4 genauso wie im
Fall der Polymerdispersionstyp (PDLC)-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
des Standes der Technik eine Anzeigefunktion realisiert werden durch
Umstellung des optischen Streuungszustands und Transparenzzustands,
indem Spannung angelegt wird oder nicht. Mit der vorliegenden Ausführungsform
kann die Anzeige jedoch mit einer geringeren Spannung (ungefähr 3–5 Volt)
betrieben werden als im Stand der Technik, da keine Beimischung
von Polymerharz, wie sie üblicherweise
durchgeführt
wurde, ausgeführt wird,
und da der Grad an optischer Streuung gering ist wenn Spannung angelegt
wird, wird eine klare schwarze Anzeige erhalten und das Anzeigekontrastverhältnis kann
ebenfalls verbessert werden.
-
Es
kann auch, wie oben beschrieben, wenn der Bereich der metallischen
Schicht 33 verglichen mit dem von Ausführungsform 1 halbiert ist und
die Dicke der metallischen Schicht 33 ebenfalls verringert
ist, eine stabile schwarze Anzeige realisiert werden, unabhängig von
Objekten in der direkten Reflexionsrichtung des Beobachters. Dies
ist insbesondere vorteilhaft im Fall von Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen
zur Verwendung in tragbarer Ausrüstung, bei
welcher sich die Umgebung der Verwendung regelmäßig ändert.
-
In
dieser Ausführungsform
4 wurde nur Flüssigkristallmaterial
mit einer positiven dielektrischen Anisotropie in der Flüssigkristallschicht 70 verwendet,
aber ebenso wie im Fall von Ausführungsform
3 wäre
es durch Zugeben von polymerem Harzmaterial dazu möglich, die
optische Streuung weiter zu verstärken und dadurch den Vorteil
bereitzustellen, zu ermöglichen,
dass eine noch hellere reflektierende Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
realisiert wird.
-
Herstellungsverfahren
-
Als
Nächstes
wird ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigknstall-Anzeigevorrichtung 4 gemäß Ausführungsform
4 unter Verwendung von 11 beschrieben
werden. Die charakteristische Konstruktionseigenschaft dieser Ausführungsform
4 ist, dass die metallische Schicht 33 auf eine partielle Weise
gebildet wird, indem sie in zahlreiche winzige Bereiche geteilt
wird. Die Schritte, die sich von dem Schritt der Bildung dieser
metallischen Schicht 33 (d. h. dem Schritt der Bildung
eines Films durch Selbstaggregation der Thiolverbindung und dem
Schritt der Konstruktion der Flüssigkristall-Anzeigezellen)
unterscheiden, können
daher als identisch mit den im Herstellungsverfahren von Ausführungsform
1 oben beschrieben betrachtet werden.
-
Bildungsschritt
der metallischen Schicht (11A):
Der metallische Film 33 wird auf Substrat 10 gebildet,
das einen transparenten Elektrodenfilm 20 aufweist. Für das Verfahren
zur Filmbildung könnten
verschiedene Verfahren verwendet werden, die geeignet sind, einen
dünnen
Film aus Metall zu bilden, der einheitlich und von konstanter Dicke
ist, wie beispielsweise das Vakuumzerstäubungsverfahren, Nassgalvanisierungsverfahren
oder Vakuumverdunstungsverfahren. Die Filmdicke kann nach Wunsch
festgelegt werden unter Berücksichtung
der Reflektivität
der metallischen Schicht und der Haftung der Thiolverbindung, sie
kann aber im Bereich von 20 bis 3000 Å liegen. Eine Zwischenschicht
aus Chrom etc. kann zwischen die beiden Lagen eingebracht werden,
um die Haftung des transparenten Elektrodenfilms 20 und
der metallischen Schicht 30 zu erhöhen.
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Photoresist-Schritt
(11B): Ein Photoresist-Film 34 wird
durch einheitliches Beschichten der metallischen Schicht 33 mit
Photoresist-Material durch das Walzenbeschichtungsverfahren oder Spin-Coating-Verfahren
etc., gefolgt von Trocknen für
1 h bei ungefähr
80°C, erhalten.
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Expositionssschritt
(11C): Teile, die als metallische
Schicht übrigbleiben
sollen, werden ultraviolettem Licht etc. ausgesetzt unter Verwendung
einer gemusterten Maskierung 35, die auf der oberen Oberfläche von
Substrat 10 angebracht ist.
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Entwickeln, Ätzen und
Rückstandentfernungsschritt
(11D): Der Photowiderstandfilm
in den Teilen, die nicht freiliegend waren, wird durch Entwicklerflüssigkeit
entfernt, und anschließend
wird die metallische Schicht in diesen Teilen, welche entfernt wurden,
durch Ätzflüssigkeit
entfernt. Ferner wird der verbleibende ungeschützte Photoresistfilm durch
Auflösen
mit Lösungsmittel
entfernt, um ein Substrat 10 zu erhalten, auf dem eine
metallische Schicht 33 in Form zahlreicher winziger Bereiche
partiell zurückgeblieben
ist.
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Bildungsschritt
des Films mit senkrechter Ausrichtung (11E): Als Nächstes wird ein partieller
Film mit senkrechter Ausrichtung 31 durch Selbstaggregation
der Thiolverbindung nur auf der metallischen Schicht 33 gebildet
durch Eintauchen von Substrat 10, auf dem die obige partielle
Metallschicht gebildet wurde, in einer Lösung, die geradkettiges Alkanthiol
oder ein Derivat einer Thiolverbindung enthält, das hergestellt wurde unter
Verwendung von Fluor.
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Daran
anschließende
Schritte, die Anordnung der Flüssigkristall-Anzeigezellen
und der Schritt der Flüssigkristalleinführung etc.
sind dieselben wie im Fall von Ausführungsform 1.
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Wie
oben beschrieben können
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine partiell gebildete metallische Schicht 33 und
ein darauf gebildeter Film mit senkrechter Ausrichtung als Filme
mit hoher Stabilität und
Zuverlässigkeit
gebildet werden.
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Andere Modifikationen
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Die
vorliegende Erfindung kann auf verschiedene modifizierte Wege, die
sich von den oben beschriebenen Ausführungsformen unterscheiden,
angewendet werden.
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Z.
B. wurde in Ausführungsform
1 ein Ausrichtungskontrollfilm, umfassend sowohl Film mit senkrechter
Ausrichtung als auch Film mit horizontaler Ausrichtung, nur auf
einem Substrat bereitgestellt, es wäre jedoch ebenfalls möglich, davon
abgesehen einen Ausrichtungskontrollfilm zu arrangieren, in dem sowohl
ein Film mit senkrechter Ausrichtung als auch ein Film mit horizontaler
Ausrichtung vorliegen, auf einem weiteren Substrat. In diesem Fall
könnten
Bereiche, in denen die Ausrichtung gleich ist, so angeordnet werden,
dass sie sich gegenseitig gegenüberliegen,
oder die Ausrichtungsbereiche könnten
versetzt sein, so dass die Grenzoberflächen gegenseitig ineinander
eingreifen.
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Außerdem könnte die
Breite des Ausrichtungsbereichs des Ausrichtungskontrollfilms (d
in 1) für den Film
mit senkrechter Ausrichtung und den Film mit horizontaler Ausrichtung
unterschiedlich gemacht werden.
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Obwohl
in den obigen Ausführungsformen die
Flüssigkristallschicht
aus einer einzelnen Zusammensetzung bestand, könnte sie auch mit Farbstoffmolekülen gemischt
werden. Wenn Moleküle
eines Farbstoffs mit der Flüssigkristallschicht
gemischt werden, sind die Farbstoffmoleküle wenn Spannung angelegt wird
in allen Richtungen entlang der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle gerichtet,
so dass Streuung und Absorption des Lichts besser ist. Im Gegensatz
dazu verschwinden die Grenzoberflächen der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle, wenn
Spannung angelegt wird, und die Farbstoffmoleküle passen sich dieser Ausrichtung
ebenfalls an, so dass kaum irgendeine Streuung oder Absorption von
Licht erfolgt. Folglich kann durch Zumischen von Farbstoffmolekülen eine
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
bereitgestellt werden, die ein hohes Kontrastverhältnis aufweist.
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Es
kann auch eine farbige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
bereitgestellt werden durch Bereitstellen von Primärfarben-Farbfiltern
auf dem Substrat auf der Seite, auf der das Licht austritt. Z. B.
können durch
Bereitstellen von Farbfiltern der drei Primärfarben Rot, Grün und Blau,
rote Pixel, grüne
Pixel und blaue Pixel gebildet werden, wodurch Pixel für Farbanzeige
bereitgestellt werden.
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Weiter
ist das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung, bei dem Flüssigkristallmolekülen durch
Verwendung einer metallischen Schicht als Unterschicht und Bilden
von Thiolmolekülen
auf dessen oberer Oberfläche
durch Selbstaggregation horizontale Ausrichtung und senkrechte Ausrichtung
verliehen wird, durch die Eigenschaften dieser Thiolverbindung insbesondere
nützlich
als ein Verfahren um Flüssigkristallmoleküle einheitlich
und mit hoher Zuverlässigkeit
auszurichten, das anwendbar ist auf Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen
von verschiedenen bestehenden Typen von Anzeigearten, wie beispielsweise
TN (gedreht nematisch)-Typ Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen,
VA (vertikal ausgerichtet)-Typ Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen,
IPS (in-plane schalten)-Typ Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen,
oder STN (superverdreht nematisch)-Typ Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen
und, davon abgesehen, Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen
aller Arten, in welchen Flüssigkristallmoleküle senkrecht oder
horizontal zu der Substratoberfläche
ausgerichtet sind.
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Vorteil der Erfindung
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Mit
der vorliegenden Erfindung kann eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
bereitgestellt werden, welche mit einem Ausrichtungskontrollfilm
ausgestattet ist, der sich von dem herkömmlichen unterscheidet.
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Insbesondere
kann, da die vorliegende Erfindung keine Mischungskonstruktion eines
Flüssigkristalls
und eines Polymerharzes verwendet, wie in der Polymerdispersionstyp-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
des Standes der Technik, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
bereitgestellt werden, deren Steuerspannung vergleichsweise gering
ist.
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Außerdem kann,
da bei der vorliegenden Erfindung die von der Mischungskonstruktion
hervorgerufene optische Schwächung
nicht vorliegt, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit einem hohen Grad an Rückwärtsstreuung
bereitgestellt werden, und bei der die optische Streuungsleistung,
optische Durchlässigkeit
und das Kontrastverhältnis
im Vergleich zum Stand der Technik verbessert sind.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann außerdem,
selbst wenn eine Mischungsstruktur aus Flüssigkristall und polymerem
Harz verwendet wird, eine helle reflektierende Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
bereitgestellt werden, worin die Intensität der optischen Streuung erhöht werden
kann, ohne die Steuerspannung zu erhöhen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann außerdem
eine reflektierende Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
bereitgestellt werden, die noch heller ist, indem dem metallischen
Film partielle Reflektivität verliehen
wird.
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Weiter
werden gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
und ein Verfahren zu ihrer Herstellung bereitgestellt, wobei sie
einen Ausrichtungskontrollfilm aufweist, der einfach und unter geringen
Kosten hergestellt werden kann und beständiger gegen Abnützung ist
als der herkömmliche
Ausrichtungsfilm.