JP2000047264A - スメクティック液晶ディスプレイの製造方法 - Google Patents
スメクティック液晶ディスプレイの製造方法Info
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Abstract
業的規模でスメクティック液晶ディスプレイを製造する
ことができる、2枚の基板およびその間に存在する液晶
層を備えたスメクティック液晶ディスプレイの製造方法
を提供する。 【解決手段】スメクティック液晶層またはスメクティッ
ク液晶を含有する混合物を、印刷法により、2枚の基板
の少なくとも1枚に施し、引き続いてこの基板を組み立
て、スメクティック液晶ディスプレイを形成する。
Description
晶ディスプレイの製造方法に関する。
のほかに、近年になって、スメクティック(例えば、強
誘電性、抗強誘電性またはいわゆる、DHF)液晶はま
た、例えばInformation Display
(SID),Vol.14(2),1998年2月、2
0〜27頁に記載されているように、市販の表示デバイ
スで使用されている。スメクティック液晶ディスプレイ
(LCD)は、例えばインジウムスズ酸化物から形成さ
れてきている電極を備えた偏光板、配向層を備えた被覆
プラスティックまたはガラス基板および可能なその他の
膜(不動態化(passivation)膜、拡散膜、バリアー
膜、絶縁膜、反射防止膜など)、ならびにカラーフィル
ター層、液晶層および可能なアクティブ薄膜素子からな
る。一般に、スメクティックLCDは、パッシブ−マト
リックスとしても、アクティブ−マトリックスとしても
製造することができ、また使用することができる。
プレイの各画像素子(picture element
s)(画素)は、ディスプレイの上面および底面上にそ
れぞれ列およびカラムとして形成されている一連の電極
(コンダクター トラック)(conductor t
racks)の各交点に作り出される。水平電極および
垂直電極の交点が、アドレス可能な画素を形成する。種
々の多くの方法が、このアドレス用に開発されている。
それらの有利な高速の切換え速度から、中でも、カイラ
ルスメクティック液晶材料とアクティブマトリックス素
子との組み合わせに基づく液晶ディスプレイが提案され
ている[例えば、WO97/12355またはFerr
oelectrics,1996,179,141〜1
52またはInformation Display
(SID),Vol.14(2),1998年2月、2
0〜27頁参照]。
術においては、非構造化電極(unstracture
d electrode)を備えた基板を通常、アクテ
ィブマトリックス基板と組み合わせる。アクティブマト
リックス基板の各画素には、非線形電気素子、例えば無
定型シリコンまたは多結晶状シリコンタイプの薄膜トラ
ンジスターが存在する。この非線形素子は、公知の薄膜
法を用いて有利に製造される、ダイオード、金属/絶縁
体/金属および類似の素子であることができる。アクテ
ィブ−マトリックスディスプレイであるか、またはパッ
シブ−マトリックスディスプレイであるかに関係なく、
このようなディスプレイを製造する場合、このようなス
メクティックディスプレイの層厚さは、非常に薄くなけ
ればならず、0.5〜3μmの範囲、特に1〜2μmの
範囲、さらに特に1.1〜1.7μmの範囲にある。さ
らに、スメクティック液晶は、現在広く使用されている
ネマティック液晶とは異なり、非常に高い流動粘度を有
する物質である(例えば、H.Knoppe、F.Sc
hneiderによるHandbook of Liq
uid Crystals,1998,Vol.2A,
142頁以降、D.Demus等編集を参照することが
できる)。
厚さという、これら2つの物性は一緒になって、大面積
LCDに必要であるが、このようなディスプレイにスメ
クティック液晶を効果的に注入するには、重大な実施上
の問題がある。現在まで、この注入処理を行う方法は、
完成されているが、空であり、また2枚の基板が、入口
開口部を除いて相互に接着結合されているディスプレイ
に注入する方法であり、この方法では、アイソトロピッ
クまたは液晶相で液晶化合物が、上記入口開口部を通し
毛管力によって、ディスプレイに注入される。この方法
ははまた、減圧を用いることにより補助することができ
る。しかしながら、非常に高められた温度においてさえ
も、高いスメクティック流動粘度および非常に狭い基板
間隔から、この方法は非効率であり、しばしばかなりの
時間を要し、また大面積の場合、すなわち10インチ
(25cm)を越えるスクリーン径を有するディスプレ
イの場合、大量のディスプレイに注入するには、数日さ
えもが必要である。さらにまた、アイソトロピック相を
注入する場合、混合物の各成分が蒸発する可能性があ
り、また熱分解する可能性がある。
公知方法の欠点を回避することができ、また工業的規模
でスメクティック液晶ディスプレイを製造することがで
きるスメクティック液晶ディスプレイの製造方法を提供
することにある。本発明のもう一つの課題は、このよう
な方法により製造されるスメクティック液晶ディスプレ
イを提供することにある。
の欠点を回避することができ、また工業的規模でスメク
ティック液晶ディスプレイを製造することができる、2
枚の基板およびその間に存在する液晶層を備えたスメク
ティック液晶ディスプレイの製造方法が提供される。本
発明に従い、スメクティック液晶層またはスメクティッ
ク液晶を含有する混合物を、印刷法により、2枚の基板
の少なくとも1枚に施し、引き続いてこの基板を組み立
て、スメクティック液晶ディスプレイを形成することに
よって、上記課題が解消される。従って、本発明は、ス
メクティック液晶ディスプレイの製造方法に関し、この
方法は2枚の支持基板の少なくとも1枚上にスメクティ
ック液晶層を薄膜形態で印刷することを包含し、これら
2枚の基板は、この印刷操作の後まで、一体に結合させ
ない方法である。この印刷法は、スクリーン印刷法、オ
フセット印刷法、フレキソグラフィック印刷法(fle
xographic printing)またはその他
慣用の印刷法を包含することができる。
な毛管力による注入が回避され、従ってスメクティック
LCDの工場における大量生産を可能にする。本発明に
は、数種の変法がある。これらの変法の一つによれば、
一方の基板上に接着フレーム(adhesive fl
ame)を印刷し、もう一方の基板上にはスメクティッ
ク液晶層を印刷する。この接着フレームを次いで、適当
に予備乾燥させるか、または硬化させ、接着フレームと
液晶との間の望ましくない混合を防止する。スメクティ
ック液晶印刷層は、スメクティックLCDの内部構造
体、すなわち例えばスペーサー、アクティブマトリック
ス、カラーフィルター、ブラックグリッド(black
grid)などと適合させることができる。この適合
は、印刷パターンを用いてLCD構築物にスメクティッ
ク層を一致させることによってなされる。この方法で、
スメクティック液晶を画像点上に精確に印刷することが
でき、他方、例えばスペーサー上には印刷しない。
次いで冷却させると有利である。この結果として、液晶
は、種々の相転移を受け、従って再配向される。同時
に、接着フレームの硬化を完了させることができる。液
晶ディスプレイの適当な構成要素は、例えばC.Pri
nceによるSeminar Lecture Not
es,1巻、M−3/3−M−3/22頁、SDS I
nternational Symposium 19
97,Boston,UAS;B.B.Bahadur
によるLiquid Crystals Applic
ation and Uses,1巻、410頁、Wo
rldScientific Publishing,
1990;E.LoderによるRecent Pro
gress of AMLCD´s,Proceedi
ngs of the 15th internatio
nal display research conf
erence,1995,9〜12頁、;Displa
ys 1993,14巻、2号、86〜93頁;および
Kontakte,1993(2),3〜14頁、T.
Tsukuda,TFT/LCD:Liquid Cr
ystal Displays Addressed
by Thin−Film Transistors,
Gordon and Breach,1996,TS
BN 2−919875−01−9;またはC.Pri
nceによるSeminar Lecture Not
es,1巻、M−3/3−M−3/22頁、SDS I
nternational Symposium,19
97,Boston,UASおよびこれらの刊行物で引
用されている刊行物に記載されている。
しくは、特定の範囲にあることが見出された。この粘度
は、例えばBohlin Viscosimeter
(製造会社:Bohlin Instruments
Ltd.,Cirencester,UK.;“Ein
fohrung in die praktische
Rheologie”[実用レオロジイ入門]、199
5年12月参照)で測定される平均粘度で表わされる。
塗布操作中における液晶の好適ディレクターは明確に規
定されないから、この平均粘度は、相対値である。次い
で、印刷操作における好適粘度を決定するために、剪断
速度および温度の関数としての粘度を、液晶について測
定する。塗布操作にかかわる剪断速度範囲を次いで測定
するか、あるいは製造業者の指示からのその仕様を想定
し、次いで、測定された粘度をこの範囲全体で平均化す
る。この剪断速度の範囲は、0.1〜105 l/s、有
利には1〜104 l/s、好ましくは10〜1000l
/s、特に好ましくは20〜500l/sである。
0Pas(パスカル秒)よりも低い、好ましくは10P
asよりも低い、好ましくは4Pasよりも低い、特に
好ましくは2.5Pasよりも低い、そして最も特に好
ましくは1.5Pasよりも低くなるように選択すると
好ましい。この粘度は特に、印刷操作の温度および剪断
速度における印刷される成分の平均剪断粘度である。こ
の方法で確認される平均粘度は、一般に0.1〜2Pa
sにある電気光学回転粘度とは直接に関係しない(例え
ば、C.Escher等によるLiquidCryst
als,1988,3巻、4号、469〜484頁参
照)。
明する。 例1 2枚のガラス基板AおよびBを充分に洗浄した後に、下
記のとおりに別々に処理することによって、スメクティ
ック液晶層を有するアクティブ−マトリックスLCDを
製造した: 基板A: − 赤−緑−青カラーフィルター点(points)
を、フォトリトグラフィにより施す; − 平衡層(balancing layer)を施
す; − 広表面透明インジウム スズ酸化物電極を、スパッ
タリングにより施す; − 薄い二酸化シリコン絶縁層を、スパッタリングまた
は蒸着により施す; − 接着フレーム用の補助層を、フォトリトグラフィに
より施す; − 配向層用の含水薄膜を、スピンコーティングまたは
スプレイコーティング、あるいはローラーコーティン
グ、または印刷により施す; − 含水薄膜を、乾燥および硬化させる; − 補助層を分離し、これにより接着フレームのための
表面を露出させる; − 配向層を摩擦することによって、配向層を配向させ
る; − この露出された表面上に、例えばスクリーン印刷に
より、接着フレームを施す; − この接着フレーム中の接着剤を予備乾燥させる。
当な薄膜テクノロジイ法(上記引用刊行物Tsucub
a、1996年参照)を用いて施す; − 薄い二酸化ケイ素絶縁層を、スパッタリングまたは
蒸着により施す; − 接着フレーム用の補助層を、フォトリトグラフィに
より施す; − 配向層用の含水薄膜を、スピンコーティングまたは
スプレイコーティング、あるいはローラーコーティン
グ、または印刷により施す; − 含水薄膜を、乾燥および硬化させる; − この補助層を分離し、これにより接着フレームのた
めの表面を露出させる; − 配向層を摩擦することによって、配向層を配向させ
る; − 事前に注意深く脱気し、濾過した市販のスメクティ
ック液晶混合物、FELIX−015−000(登録商
品名)(製造会社:Clariant GmbH/Fr
ankfurt)を、生成したTFT素子と露出された
接着フレームとが離れるようにして、市販オフセット印
刷装置を用いて印刷することによって施す。
た後、基板Bを、位置決定装置(positionin
g device)に配置し、次いで基板Aを、その上
に置き、これら2枚の基板に一緒に圧力をかける。この
セルを、接着フレームと、例えばマスクした赤外線灯を
用いる短時間の局所的加熱により、あるいは赤外線灯ま
たはエネルギー照射により硬化させることによって結合
させる。このセルを次いで、透明点以上の温度に、すな
わち約90℃に加熱し、次いで再度、冷却させる。これ
により、スメクティック液晶は、摩擦方向に従い配向さ
れる。このセルに、偏光板を付与し、次いで駆動エレク
トロニクスに連結する。
記のとおりに別々に処理することによって、スメクティ
ック液晶層を有するパッシブ−マトリックスLCDを製
造した: 基板A: − 赤−緑−青カラーフィルター点を、フォトリトグラ
フィにより施す; − 平衡層を施す; − 広表面の透明なインジウム スズ酸化物電極を、ス
パッタリングにより施す(ITO層); − このITO層を構築し、コンダクター トラック
(列)を形成する; − 絶縁層を、蒸着により施す; − 接着フレーム用の補助層を、フォトリトグラフィに
より施す; − ポリイミド先駆溶液の含水薄膜を、スピンコーティ
ングにより施す; − 溶剤を蒸発させ、このポリイミド薄膜を硬化させ、
配向層を形成する; − 補助層を分離し、これにより接着フレームのための
表面を露出させる; − 配向層を摩擦することによって、この層を配向させ
る; − この露出された表面上に、例えばスクリーン印刷に
より、接着フレームを印刷する; − 接着剤を予備乾燥させる。
パッタリングにより施す(ITO層); − このITO層を構築し、コンダクター トラック
(列)を形成する; − 絶縁層を、蒸着により施す; − 接着フレーム用の補助層を、フォトリトグラフィに
より施す; − ポリイミド先駆溶液の含水薄膜を、スピンコーティ
ングにより施す; − 溶剤を蒸発させ、このポリイミド薄膜を硬化させ、
配向層を形成する; − 補助層を分離し、これにより接着フレームのための
表面を露出させる; − 配向層を摩擦することによって、この層を配向させ
る; − 事前に注意深く脱気し、濾過し、次いでスペーサー
粒子と混合したスメクティック液晶混合物、FELIX
−015−000(登録商品名)(製造会社:Clar
iant GmbH/Frankfurt)を、露出さ
れた接着フレームが離れているようにして、オフセット
印刷装置を用いて印刷することによって施す。
た後、基板Bを、脱気した位置決定装置に配置し、次い
で基板Aを、所望の列およびカラムの形態の間隙が生成
されるように、その上に置き、これら2枚の基板に一緒
に圧力をかける。このセルを、接着フレームと例えばマ
スクした赤外線灯を用いる短時間の局所的加熱により、
あるいは紫外線灯またはエネルギー照射により硬化させ
ることによって、結合させる。次いで、このセルを、脱
気した位置決定装置および結合装置から取り出す。この
結合されたディスプレイを外部大気圧にさらすことによ
って、2枚のガラス基板をスペーサー上に加圧設置す
る。このようにして、安定な均一セルスペーサーが得ら
れる。このセルを次いで、透明点以上の温度に加熱し、
次いで再度、冷却させる。これにより、スメクティック
液晶は、摩擦方向に従い配向される。このセルに、偏光
板を付与し、次いで駆動エレクトロニクスに連結する。
ロライド、エタノールなどを用いて流動粘度を減少さ
せ、これによりこの層の印刷を容易にすることによっ
て、印刷されるスメクティック液晶層を用意することに
より、例1および2に記載の方法を改良した。2枚のセ
ルを一緒に結合させる前に、この塗布された基板を減圧
で、または空気流中で、加熱し、次いで溶剤を蒸発させ
た。 例4 50℃の僅かに高められた温度において、これによりさ
らに流動性であり、従って薄膜に容易に印刷できる液晶
混合物を調製することによって、印刷されるスメクティ
ック液晶層を施すことにより、例1および2に記載の方
法を改良した。
これによりさらに流動性であり、従って薄膜に容易に印
刷できる液晶混合物を調製することによって、印刷され
るスメクティック液晶層を施すことにより、例1および
2に記載の方法を改良した。この場合、数値xは、印刷
されるスメクティック混合物の、または印刷される液晶
と流動性溶剤との混合物の平均剪断粘度を測定すること
によって得られる。この数値xは、その粘度が20Pa
s(パスカル秒)よりも低い数値を有する温度である。
これらの試験は、この粘度以下において、市販のフレキ
ソグラフ用印刷装置(製造会社:Nissha Pri
nting,Japan)を用いて、印刷を容易に実施
できることを示している。 例6 下記成分からスメクティック被験混合物を調製した: − 2−(4−ヘキシルオキシフェニル)−5−オクチ
ルピリミジン(60wt%); − 2−(4−デシルオキシフェニル)−5−オクチル
ピリミジン(40wt%)。 この混合物の粘度は、温度および剪断速度の関数として
測定した。下記の結果が得られた:
Claims (6)
- 【請求項1】2枚の基板およびその間に存在するスメク
ティック液晶層を有するスメクティック液晶ディスプレ
イの製造方法であって、スメクティック液晶層またはス
メクティック液晶を含有する混合物を、印刷法により、
2枚の基板の少なくとも1枚に施し、次いでこの基板を
組み立て、スメクティック液晶ディスプレイを形成す
る、前記方法。 - 【請求項2】印刷法を、30℃を越える温度で行う、請
求項1に記載の方法。 - 【請求項3】印刷法の温度および剪断速度における印刷
する成分の平均剪断粘度が、20Pasよりも小さい、
請求項1または2のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項4】液晶ディスプレイが、25cm(10イン
チ)を越えるスクリーン径を有する、請求項1〜3のい
ずれか一項に記載の方法。 - 【請求項5】スメクティック液晶ディスプレイが、1枚
のみの基板上で印刷されている、請求項1〜4のいずれ
か一項に記載の方法。 - 【請求項6】請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法
によって得ることができるスメクティック液晶ディスプ
レイ。
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DE1998132812 DE19832812A1 (de) | 1998-07-21 | 1998-07-21 | Verfahren zur Herstellung smektischer Flüssigkristalldisplays |
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