JP2000122099A - 液晶ディスプレイデバイスおよびその製造方法、ならびに基板およびその製造方法 - Google Patents

液晶ディスプレイデバイスおよびその製造方法、ならびに基板およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電圧を印加した場合および電圧を印加してい
ない場合の何れにおいても安定な液晶状態が存在する液
晶層を提供する。 【解決手段】 液晶ディスプレイデバイスは、第１およ
び第２の基板（１、１’）に挟持される液晶層（３）と
液晶層（３）に電圧を印加するための手段（６、６’）
とを含み、液晶層（３）に電圧が印加されていない場
合、第１の液晶状態が液晶層（３）中に規定される第１
のボリューム（Ｂ）中で安定であり、第２の液晶状態が
液晶層（３）中に規定される第２のボリューム（Ａ、
Ｃ）中で安定であり、および液晶層（３）に閾値電圧よ
り大きい電圧が印加される場合、第３の液晶状態が第２
の液晶ボリューム（Ａ、Ｃ）中で安定となる、液晶ディ
スプレイデバイスであって、第１の液晶ボリューム
（Ｂ）に対応する第１の基板（１’）の領域（７、
７’、９）が、第２の液晶ボリューム（Ａ、Ｃ）に対応
する第１の基板（１’）の領域を囲まないことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
デバイスに関し、特にパイセルデバイスまたはスプレイ
−ベンドデバイス（ＳＢＤ）などの表面配向モードＬＣ
Ｄに関する。本出願はまた、これらのデバイスの製造方
法に関する。本発明はまた、高いプレチルトを有する領
域およびより低いプレチルトを有する別の領域を含む基
板、およびそのような基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】本明細書中で使用される用語「表面配向
モードＬＣＤ」が意味するＬＣＤとは、液晶層の電界を
変化させることによる光学的変化が主に表面層の液晶に
おいて生じるようなＬＣＤである。例えば、表面配向モ
ードＬＣＤには、パイセルおよびスプレイ−ベンドデバ
イスがあるが、他のタイプの表面配向モードＬＣＤも公
知である。種々の表面配向モードＬＣＤが「Ｓｏｖ．
Ｊ．ＱＥ」、１９７３年、第３巻、７８−７９頁に開示
されている。
【０００３】パイセル（あるいは、「光学補償複屈折デ
バイス」またはＯＣＢとして公知）は、「Ｍｏｌ．Ｃｒ
ｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．」、１９８４年、第１１
３巻、３２９−３３９頁、および米国特許第４，６３
５，０５１号に開示されている。パイセルの構造は、図
１に模式的に例示される。このデバイスは、透明基板
１、１’を含み、その上には、配向層２、２’が配置さ
れる。ネマチック液晶層３は、基板１、１’の間に挟持
される。
【０００４】配向層２、２’は、液晶層３中の液晶分子
の配向を配向層２、２’との境界において平行にする。
これは、平行にラビングされたポリイミド配向層を使用
することによってなされ得る。
【０００５】アドレッシング電極（図示せず）は、基板
１、１’上に与えられ、液晶層の選択された領域に電界
が印加され得るようになる。液晶層３は、直線偏光子
４、４’の間に配置される。直線偏光子４、４’の透過
軸は、互いに直交し、液晶層の光軸と４５°をなす。
【０００６】リターダ５は、液晶層の光軸に平行な光軸
を有し、液晶層のリターデーションを補償するために必
要に応じて与えられ得る。リターダは、ＬＣＤのゼロリ
ターデーションが液晶層にかかる有限電圧で達成される
ようにすることによって動作電圧の必要な範囲を小さく
する。
【０００７】パイセルデバイスの動作原理は、図２Ａ〜
図２Ｃに例示される。
【０００８】液晶層に電界が印加されていない場合、液
晶はＨ状態（均一状態）にあり、このとき液晶層の中心
にある液晶分子は基板にほとんど平行である。この様子
は、図２Ａに示される。図中の短い線分は、液晶分子の
ディレクターを表す。
【０００９】閾値より大きな電界が液晶層に印加される
と、液晶分子は、Ｖ状態（またはベンド状態）をとる。
この状態において、液晶層の中心にある液晶分子は、基
板に対してほぼ垂直である。図２Ｂは、液晶層に低い電
圧が印加された場合に生じる第１のＶ状態を示し、図２
Ｃは、液晶層に高い電圧が印加された場合に生じる第２
のＶ状態を示す。パイセルは、第１の低電圧Ｖ状態と第
２の高電圧Ｖ状態との間で液晶層を切り換えることによ
って動作される。
【００１０】液晶層にかかる電界が閾値より低く低減さ
れるならば、液晶層は図２ＡのＨ状態に緩和される。デ
バイスの動作を再開させるためには、液晶層をＶ状態に
戻す必要がある。これは一般に、液晶分子のプレチルト
が低いので、大きな電圧を印加する必要がある。プレチ
ルト角は、十分な光学変化および２つのＶ状態間の高速
なスイッチング（例えば、１ミリ秒以下のオーダー）を
与えるために通常４５°より小さく、代表的には２〜１
０°である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】公知のＯＣＢデバイス
の問題点は、Ｈ状態とトポロジカルに異なるＶ状態を核
形成し安定化することが困難なことである。従来技術の
１つが英国特許出願第９５２１０４３．１号に記載され
ている。この従来技術においては、高い電圧の印加状態
でＶ状態が核形成され、高い電圧が印加されている間に
ネットワークが高分子化することによって安定化され
る。しかし、この従来技術は、必要な大きさを有する電
圧をＴＦＴパネルにおいて印加することが困難なのでア
クティブマトリクスデバイスにおける使用には適さな
い。さらなる欠点は、原位置での高分子化によって液晶
層にイオン汚染が起こり、その結果、画像膠着（ｉｍａ
ｇｅｓｔｉｃｋｉｎｇ）が生じる。
【００１２】表面配向モードデバイスでもあるＳＢＤデ
バイスが、英国特許出願第９７１２３７８．０において
記載されている。ＳＢＤデバイスの構造は、ＳＢＤデバ
イス中の配向層が高いプレチルトを有し、パイセル中の
配向層が低いプレチルトを有する以外、一般にパイセル
と同様である。ＳＢＤデバイスは、負の誘電率異方性を
有する液晶材料を使用し、パイセルは、正の誘電率異方
性を有する液晶材料を使用する。
【００１３】ＳＢＤの動作原理を図３Ａ〜３Ｃに示す。
液晶層に電圧が印加されていない場合、図３Ａに示すよ
うにＶ状態は安定である。閾値より大きな電界が液晶層
にかかると、Ｈ状態が安定となる。図３Ｂは、液晶層に
低い電圧が印加される場合に起こる第１のＨ状態を示
し、図３Ｃは、より高い電圧が液晶層に印加される場合
に起こる第２のＨ状態を示す。動作において、デバイス
は、図３Ｂの低電圧Ｈ状態と図３Ｃの高電圧Ｈ状態との
間をスイッチングされる。液晶層にかかる電界が閾値よ
り低く低減される場合、液晶はＶ状態に緩和し、動作が
開始され得る前には、液晶をＨ状態に戻す必要がある。
【００１４】ＳＢＤに必要な高いプレチルト配向層は、
例えば、英国特許出願第９７０４６２３．９号に記載さ
れるように反応性メソゲンの混合物を光重合化すること
によって作製され得る。
【００１５】ＳＩＤ９７Ｄｉｇｅｓｔ、７３９頁にパイ
セルにおけるＶ状態の核形成を促進する方法が記載され
ている。液晶をＨ状態からＶ状態にスイッチングするた
めに液晶層に２０Ｖのオーダーの電圧が印加される。し
かし、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板中にこのような
大きさの電圧を与えることは困難である。
【００１６】特開平第９−９０４３２号公報（Ｔｏｓｈ
ｉｂａ）は、パイセルパネル内に核形成部位を与えるこ
とを開示している。核形成部位は、パイセルパネル内に
スペーサボールまたは柱を含め、パネルに電界を印加し
ながら液晶材料を等方相からネマチック相に冷却するこ
とによって与えられる。この結果、スペーサボール／柱
のいくつかがＶ状態からＨ状態への成長のための核形成
部位として機能する。この従来技術は、多くの欠点を有
する。第一に、印加電界の影響下で液晶分子を配向させ
る必要があるために、パネルの作製中にさらなるプロセ
ス工程が必要な点である。これらの追加のプロセス工程
は、パネルの製造を困難にしている。第二に、いくつか
のスペーサボール／柱は、Ｈ状態からＶ状態へ核形成し
得、従ってパネルの動作状態を不安定化する点である。
【００１７】特開平第９−２１８４１１号公報は、球状
粒子の形態を有するスペーサを用いることによって電界
非存在下で安定化されるベンド配向を有するＬＣＤを開
示している。スペーサは、配向層に近接する液晶分子が
主に配向層に平行に配向されるような表面エネルギーを
有する。しかし、この技術がうまく働くためには、デバ
イスの初期配向中に電界が印加されなければならない。
また、球状粒子は、画素開口部の外側にくるように位置
され得ないので、ディスプレイのコントラスト比が、画
素開口部に存在する粒子によって低減される。
【００１８】Ｍｉｗａら、ＩＤＷ９７−Ｄｉｇｅｓｔ、
７３９頁は、パイセル中のＶ状態の安定性を維持する方
法を開示している。各フレーム内にリセット期間が与え
られ、この期間中に高電圧Ｖ状態がアドレスされる。こ
れにより、低い駆動電圧が印加される場合に液晶層がＨ
状態に緩和することが防止されるが、Ｈ状態からＶ状態
への初期核形成は解決されない。
【００１９】米国特許第４，４００，０６０号は、Ｖ状
態またはＨ状態のいずれかの状態にあることによって規
定される各画素の光学状態である光学変調を得るために
液晶がＨ状態とＶ状態との間でスイッチングされる液晶
セルを開示している。液晶層中に規定される画素は、ニ
ュートラル分離領域によって互いに分離されており、画
素と近接する画素とを完全に分離する。分離領域は、近
接する画素に重なり、近接する画素に不正のスイッチン
グを起こす画素の境界におけるディスクリネーションを
防止するためのものである。分離領域は、配向膜のプレ
チルトを変化させることによって規定される。これによ
り、各画素の全周または境界に沿って固定されたディス
クリネーションが生じる。
【００２０】米国特許第５，７８１，２６２号は、各画
素中の液晶層が視角特性を向上させるために異なる方向
のドメインを有するＬＣＤを作製する技術を開示してい
る。ポリイミド配向膜が第１のラビング工程で処理さ
れ、その後、膜の選択された部分がマスクされる。次に
マスクされない部分が反対方向の第２のラビング工程で
処理される。この技術により、非常に小さいプレチルト
角を与える配向層が生じる。
【００２１】米国特許第５，７５７，４５４号はまた、
異なる方向を有する画素ドメインを有するＬＣＤを作製
するための技術を開示している。配向層は、まず第１の
方向にラビングされ、選択された部分がマスクされる。
次に、マスクされなかった部分が、異なるドメイン方向
を規定するように第１の方向とは異なる方向（第１の方
向の反対方向ではない）にラビングされる。これによ
り、異なる方向のプレチルトを有する配向層の異なる部
分ができる。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶ディスプレ
イデバイスは、第１および第２の基板（１、１’）に挟
持される液晶層（３）と該液晶層（３）に電圧を印加す
るための手段（６、６’）とを含み、該液晶層（３）に
電圧が印加されていない場合、第１の液晶状態が該液晶
層（３）中に規定される第１のボリューム（Ｂ）中で安
定であり、第２の液晶状態が該液晶層（３）中に規定さ
れる第２のボリューム（Ａ、Ｃ）中で安定であり、およ
び該液晶層（３）に閾値電圧より大きい電圧が印加され
る場合、第３の液晶状態が該第２の液晶ボリューム
（Ａ、Ｃ）中で安定となる、液晶ディスプレイデバイス
であって、該第１の液晶ボリューム（Ｂ）に対応する該
第１の基板（１’）の領域（７、７’、９）が、第２の
液晶ボリューム（Ａ、Ｃ）に対応する該第１の基板
（１’）の領域を囲まないことを特徴とし、それにより
上記目的が達成される。
【００２３】前記第３の安定状態が前記第１の安定状態
と同じタイプの状態であることを特徴としてもよい。
【００２４】前記液晶層（３）に前記閾値電圧より大き
い電圧が印加される場合、前記第１の液晶状態が、該液
晶層（３）中に規定される前記第１のボリューム（Ｂ）
中で安定を維持することを特徴としてもよい。
【００２５】前記第１の安定状態がＨＡＮ状態であり、
前記第２の安定状態がＨ状態であり、前記第３の安定状
態がＶ状態であることを特徴としてもよい。
【００２６】前記第１の安定状態がＶ状態であり、前記
第２の安定状態がＨ状態であり、前記第３の安定状態が
Ｖ状態であることを特徴としてもよい。
【００２７】前記デバイスがパイセルであることを特徴
としてもよい。
【００２８】前記第１の安定状態がＨＡＮ状態であり、
前記第２の安定状態がＶ状態であり、前記第３の安定状
態がＨ状態であることを特徴としてもよい。
【００２９】前記第１の安定状態がＨ状態であり、前記
第２の安定状態がＶ状態であることを特徴としてもよ
い。
【００３０】前記デバイスがスプレイ−ベンドデバイス
であることを特徴としてもよい。
【００３１】前記第１の液晶ボリューム（Ｂ）に対応す
る前記第１の基板（１’）の前記領域（７、７’、９）
が、前記第２の液晶ボリューム（Ａ、Ｃ）に対応する該
第１の基板（１’）の領域と異なるプレチルトを有する
ことを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の液晶
ディスプレイデバイス。
【００３２】前記第１の液晶ボリューム（Ｂ）に対応す
る前記第２の基板（１）の領域が、前記第２の液晶ボリ
ューム（Ａ、Ｃ）に対応する該第２の基板（１）の領域
と異なるプレチルトを有することを特徴としてもよい。
【００３３】前記第１の液晶ボリューム（Ｂ）が、ポリ
マーマトリクス中に分散された液晶材料を含むことを特
徴としてもよい。
【００３４】前記第１の液晶ボリューム（Ｂ）に対応す
る前記第１の基板（１’）の前記領域（７、７’、９）
が、前記第２の液晶ボリューム（Ａ、Ｃ）に対応する該
第１の基板（１’）の領域によって完全に囲まれること
を特徴としてもよい。
【００３５】本発明の液晶ディスプレイデバイスを動作
させる方法は、液晶層（３）を有する液晶ディスプレイ
デバイスを与える工程と、該液晶層（３）に電圧が印加
されていない場合、該液晶層（３）中に規定される第１
のボリューム（Ｂ）中で第１の液晶状態が安定であり、
該液晶層（３）中に規定される第２のボリューム（Ａ、
Ｃ）中で第２の液晶状態が安定であるように、該液晶層
（３）中に該第１および該第２のボリュームを規定する
工程と、該液晶層（３）中に規定される該第２のボリュ
ーム（Ａ、Ｃ）中で第３の液晶状態が安定となるよう
に、該液晶層（３）に電圧を印加する工程と、を含み、
それにより上記目的が達成される。
【００３６】前記第３の液晶状態が前記第１の液晶状態
と同じタイプの状態であることを特徴としてもよい。
【００３７】前記第１の液晶状態がＶ状態であり、前記
第２の液晶状態がＨ状態であることを特徴としてもよ
い。
【００３８】前記第１の液晶状態がＨ状態であり、前記
第２の液晶状態がＶ状態であることを特徴としてもよ
い。
【００３９】前記第１の液晶状態がＨＡＮ状態であり、
前記第２の液晶状態がＨ状態であり、前記第３の液晶状
態がＶ状態であることを特徴としてもよい。
【００４０】前記第１の液晶状態がＨＡＮ状態であり、
前記第２の液晶状態がＶ状態であり、前記第３の液晶状
態がＨ状態であることを特徴としてもよい。
【００４１】本発明の基板を作製する方法は、高いプレ
チルトを有する配向層（１２）を与える工程ａ）と、該
配向層（１２）の１つ以上の選択された領域をラビング
して、ラビングされた領域の該高いプレチルトを低減
し、および該配向層（１２）の少なくとも１つの選択さ
れなかった領域をラビングされないままにして該高いプ
レチルトを保持する工程ｂ）と、を含み、それにより上
記目的が達成される。
【００４２】前記１つ以上の選択された領域以外の前記
配向層（１２）をマスクする工程ｃ）をさらに含み、該
工程ｃ）は前記工程ｂ）の前で実行される工程であって
もよい。
【００４３】前記ラビングされなかった配向層が実質的
に９０°のプレチルトを有することを特徴としてもよ
い。
【００４４】前記ラビングされなかった配向層が円錐状
の配向状態を生成することを特徴としてもよい。
【００４５】前記配向層（１２）がポリマー配向膜であ
ることを特徴としてもよい。
【００４６】請求項２０〜２４のいずれかに記載の方法
で製造される基板であってもよい。
【００４７】請求項２５に記載の基板を特徴としてもよ
い。
【００４８】前記デバイスが視差バリアであることを特
徴としてもよい。
【００４９】前記デバイスが２つ以上の液晶ドメインを
有するＨＡＮデバイスであることを特徴としてもよい。
【００５０】本発明の第１の局面は、第１および第２の
基板に挟持される液晶層と液晶層に電圧を印加するため
の手段とを含み、液晶層に電圧が印加されていない場
合、第１の液晶状態が液晶層中に規定される第１のボリ
ューム中で安定であり、第２の液晶状態が液晶層中に規
定される第２のボリューム中で安定であり、および液晶
層に閾値電圧より大きい電圧が印加される場合、第３の
液晶状態が第２の液晶ボリューム中で安定となる、液晶
ディスプレイデバイスであって、第１の液晶ボリューム
に対応する第１の基板の領域が、第２の液晶ボリューム
に対応する第１の基板の領域を囲まないことを特徴とす
る、液晶ディスプレイデバイスを与える。
【００５１】第１の液晶ボリュームは、核形成領域とし
て機能し、第２の液晶ボリュームの第３の液晶状態への
変化を促進する。第２の液晶ボリュームを第３の液晶状
態にするために必要な印加電圧は、核形成領域が与えら
れない場合よりも低い。
【００５２】第３の安定状態は、第１の安定状態と同じ
タイプの状態であり得る。第１の液晶状態は、閾値電圧
より大きな電圧が液晶層に印加される場合に、液晶中に
規定される第１のボリューム中で安定を維持し得る。
【００５３】第１の安定状態はＨＡＮ状態であり得、第
２の安定状態はＨ状態であり得、第３の安定状態はＶ状
態であり得る。あるいは、第１の安定状態はＶ状態であ
り得、第２の安定状態はＨ状態であり得、第３の安定状
態はＶ状態であり得る。デバイスは、パイセルであり得
る。
【００５４】第１の安定状態はＨＡＮ状態であり得、第
２の安定状態はＶ状態であり得、第３の安定状態はＨ状
態であり得る。あるいは、第１の安定状態はＨ状態であ
り得、第２の安定状態はＶ状態であり得る。デバイス
は、スプレイ−ベンドデバイスであり得る。
【００５５】第１の液晶ボリュームに対応する第１の基
板の領域は、第２の液晶ボリュームに対応する第１の基
板の領域と異なるプレチルトを有し得る。第１の液晶ボ
リュームに対応する第２の基板の領域はまた、第２の液
晶ボリュームに対応する第２の基板の領域と異なるプレ
チルトを有し得る。液晶領域中に第１および第２のボリ
ュームを規定する簡単な方法がある。
【００５６】第１の液晶ボリュームがポリマーマトリク
ス中に分散された液晶材料を含み得る。これは、液晶層
中の第１および第２ボリュームを規定する別の方法を表
す。
【００５７】第１の液晶ボリュームに対応する第１の基
板の領域は、第２の液晶ボリュームに対応する第１の基
板の領域によって完全に囲まれ得る。
【００５８】本発明の第２の局面は、液晶層を有する液
晶ディスプレイデバイスを与える工程と、液晶層に電圧
が印加されていない場合、液晶層中に規定される第１の
ボリューム中で第１の液晶状態が安定であり、液晶層中
に規定される第２のボリューム中で第２の液晶状態が安
定であるように、液晶層中に第１および第２のボリュー
ムを規定する工程と、液晶層中に規定される第２のボリ
ューム中で第３の液晶状態が安定となるように、液晶層
に電圧を印加する工程と、を含む、液晶ディスプレイデ
バイスを動作させる方法を与える。
【００５９】第３の液晶状態は、第１の液晶状態と同じ
タイプの状態であり得る。第１の液晶状態がＶ状態であ
り得、第２の液晶状態がＨ状態であり得る。または、第
１の液晶状態はＨ状態であり得、第２の液晶状態はＶ状
態であり得る。
【００６０】第１の液晶状態はＨＡＮ状態であり得、第
２の液晶状態はＨ状態であり得、第３の液晶状態はＶ状
態であり得る。または、第１の液晶状態はＨＡＮ状態で
あり得、第２の液晶状態はＶ状態であり得、第３の液晶
状態はＨ状態であり得る。
【００６１】本発明の原理が米国特許第４，４００，０
６０号と全く異なることがわかる。この従来技術文献に
おいて、電圧が印加される場合にスイッチングしない液
晶領域は、「ニュートラル分離領域」であり、これらが
液晶層のアクティブ画素領域を完全に囲むことにその本
質的がある。対照的に、本発明において、第１の液晶領
域、すなわち「核形成領域」は、第２の液晶領域を囲む
必要がない。実際には、第１の液晶領域は、第２の液晶
領域によって完全に囲まれ得る。米国特許第４，４０
０，０６０号の開示とは対照的に、本発明は、ゼロ印加
電圧で、固定されないディスクリネーションが各画素内
または近傍に存在することを確実にする。電圧の印加時
に、ディスクリネーションは、画素領域を越えて移動
し、ゼロ電圧状態とは異なる１つの規定された動作状
態、例えばＶ状態またはＨ状態、に初期化する。次に、
各画素の光学変調状態は、この状態に印加される電圧に
よって規定される。
【００６２】本発明は、１つ以上のＶ状態核形成領域が
ＯＣＢデバイス中に作製されることを可能にする。これ
らの核形成領域を与えることによって、液晶領域の残り
を比較的低い印加電圧でＶ状態にすることが可能である
ので、そのデバイスはＴＦＴパネルと共用できる。核形
成領域は、液晶層の配向状態、例えば表面プレチルトを
変化させることによって与えられる。
【００６３】本発明はまた、ＳＢＤデバイスなどの他の
タイプの表面配向モードデバイスに適用され得る。
【００６４】本発明の第３の局面は、ａ）高いプレチル
トを有する配向層を与える工程と、ｂ）配向層の１つ以
上の選択された領域をラビングして、ラビングされた領
域の高いプレチルトを低減し、および配向層の少なくと
も１つの選択されなかった領域をラビングされないまま
にして高いプレチルトを保持する工程と、を含む、基板
を作製する方法を与える。
【００６５】本方法は、ｃ）前記１つ以上の選択された
領域以外の配向層をマスクする工程をさらに含み、工程
ｃ）は、工程ｂ）の前で実行される。
【００６６】ラビングされなかった配向層は、実質的に
９０°のプレチルトを有し得る。これにより、配向層に
隣接する液晶層を直交配向にさせる。あるいは、ラビン
グされなかった配向層は、円錐状の配向状態を生成し得
る。
【００６７】配向層は、ポリマー配向膜であり得る。
【００６８】本発明の第４の局面は、上記のような方法
で製造される基板を与える。
【００６９】本発明の第５の局面は、上記のような基板
を含む液晶ディスプレイデバイスを与える。デバイス
は、視差バリアであり得る。または、デバイスは、２つ
以上の液晶ドメインを有するＨＡＮデバイスであり得
る。
【００７０】ＯＣＢデバイスは、上部および下部基板
（１、１’）を含み、基板は、それぞれ配向層（２、
２’）を有する。液晶層（３）は、基板の間に与えられ
る。下部基板（１’）は、領域ＡおよびＣ中に低いプレ
チルトを有するので、液晶層に電圧が印加されていない
場合、これらの領域中でＨ状態が安定である。領域Ｂ
は、下部基板１’上で高いプレチルトを有するので、ゼ
ロ印加電圧の場合、領域Ｂ中でＨＡＮ状態が安定であ
る。液晶層（３）に電圧が印加される場合、ＨＡＮ状態
とＨ状態との間の境界でＶ状態が形成される。次に、こ
のＶ状態が、領域ＡおよびＣ中のＨ状態に取ってかわ
る。高いプレチルトを有する領域、すなわち領域Ｂは、
核形成領域として機能する。Ｖ状態は、核形成領域が与
えられない場合よりも低い印加電圧で形成される。
【００７１】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施態様を図４Ａ
に示す。本実施態様は、ＯＣＢデバイス、またはパイセ
ルであり、上部および下部基板１および１’を含み、基
板は、それぞれ配向層２および２’を含む。ＩＴＯ画素
電極６は、上部基板１上に与えられ、コモンＩＴＯ電極
６’は、下部基板１’の上方に与えられる。
【００７２】上部配向層２は、一定のプレチルトを有
し、下部配向層２’は、一定のプレチルトを有さない。
領域ＡおよびＣは、低いプレチルトを有し、領域Ｂは、
高いプレチルトを有する。液晶層３に電圧が印加されて
いない場合、Ｈ状態は領域ＡおよびＣにおいて安定であ
る。しかし、領域Ｂ中のプレチルトの差のために、ゼロ
印加電圧での領域Ｂ中の安定状態は、Ｈ状態でない。か
わりに、ＨＡＮ状態（ハイブリッド配向ネマチック状
態）である。下部配向層２’の領域ＡおよびＣに適切な
プレチルトの例は、２°〜１０°である。下部配向層
２’の領域Ｂのためのプレチルトは、少なくとも４５°
にすべきであり、好ましくは、８０°より大きくすべき
である。
【００７３】閾値よりも大きな電界が図４Ａの液晶セル
に印加される場合、Ｖ状態は、領域ＢのＨＡＮ状態と領
域ＡおよびＣのＨ状態との境界に形成される。一旦Ｖ状
態がこのように核形成すると、Ｖ状態が領域ＡおよびＣ
においてＨ状態を置換するように成長する。「核形成」
領域、すなわち領域Ｂを与えることによって、Ｖ状態
が、核形成領域が与えられない場合に比べて、著しくよ
り低い閾値電界で（従って、著しくより低い印加電圧
で）領域ＡおよびＣ中に達成され得る。従来のパイセル
をスイッチングするための閾値電圧は通常１０Ｖよりも
大きいが、本発明による核形成領域を与えることによっ
て閾値電圧を約２．５Ｖに低減する。
【００７４】図４Ａの液晶セルに電圧が印加される場
合、領域Ｂでは、液晶分子がいくらか再方向付けられ得
るが、ＨＡＮ状態を維持し得る。高い印加電圧では、領
域Ｂ中のほとんどの分子は、基板に垂直に配向され得、
低いプレチルト基板（すなわち、図４Ａにおける上部基
板）に近い液晶分子だけが基板に垂直に配向されない。
【００７５】図４Ｂは、ＳＢＤデバイスに適用された本
発明の断面図である。図４ＢのＳＢＤデバイスはまた、
配向層２を有する上部基板１を含む。ＩＴＯ画素電極６
は、上部基板１上に与えられる。
【００７６】下部基板１’は、ＩＴＯコモン電極６’お
よび配向層２’を有する。
【００７７】下部配向層２’は、一定のプレチルトを有
さない。液晶の画素領域に実質的に対応する領域Ａおよ
びＣにおいて、プレチルトは高い（少なくとも４５°、
好ましくは８０°より大きい）。しかし、領域Ｂにおい
て、プレチルトは、低く、例えば、２°〜１０°の範囲
である。上部配向層２は、一様な高いプレチルト（少な
くとも４５°、好ましくは８０°より大きい）を有す
る。
【００７８】液晶層に電圧が印加されていない場合、領
域ＡおよびＣ中の安定な液晶状態は、Ｖ状態である。し
かし、領域Ｂにおいて下部配向層２’の異なるプレチル
トの結果として、Ｖ状態は、領域Ｂにおいて安定な状態
でない。代わりに、領域Ｂでは、ＨＡＮ状態が安定とな
る。動作電圧が液晶層に印加されると、Ｈ状態が、領域
ＢのＨＡＮ状態と領域ＡおよびＣのＶ状態との間の境界
で形成され、その後、Ｈ状態が領域ＡおよびＣ中のＶ状
態にとってかわる。次に、デバイスは、図３Ａ〜３Ｃを
参照して説明されるように動作する。下部配向膜２’上
に低いプレチルト領域を与えることは、Ｈ状態が、低い
プレチルト領域が与えられない場合に比べて、より低い
電界で（より低い印加電圧で）核形成されることを意味
する。これにより、Ｈ状態を核形成するために液晶層に
高い電圧を印加する必要がなくなる。
【００７９】領域Ｂは、液晶層に電圧が印加される場
合、ＨＡＮ状態を維持する。図４Ａのデバイスに関し、
電圧が印加されると液晶分子がいくらか再方向付けされ
得る。高い印加電圧で、領域Ｂ中の液晶分子は、高いプ
レチルト基板（すなわち、図４Ｂにおける下部基板）に
近い液晶分子を除いて、基板に平行に配向され得る。
【００８０】本発明は、図４ＡおよびＢにおいて示され
る実施態様に限定されない。一般に、適切な核形成領域
の判断基準は、電界が印加されない場合に、１つの液晶
状態が液晶層の第１の領域（核形成領域）中で安定であ
り、別の液晶状態が液晶層の第２の領域中で安定であ
り、液晶層の２つの領域の間にディスクリネーションが
存在することである。核領域でない領域中の安定な液晶
状態は、望ましい動作状態でなく、「望ましくない安定
状態」と称される。
【００８１】閾値電界よりも大きな電界が液晶層に印加
される場合、望ましい動作状態は、ディスクリネーショ
ンが核形成領域と第２の液晶領域との間の境界での初期
位置から第２の液晶領域に移動する結果、第２の液晶領
域中に得られる。このディスクリネーションの移動によ
り、第２の液晶領域中の望ましくない安定状態が望まし
い動作状態によって置き換えられる。一旦望ましい動作
状態が第２の液晶領域中において望ましくない安定領域
に完全にとってかわると、ディスクリネーションは、完
全に破壊され、これによって望ましい動作状態がさらに
安定化される。望ましい動作状態は、電界が閾値電界よ
り高く維持される限り、第２の液晶領域において安定状
態を維持し得る。
【００８２】例えばパイセルの場合、核領域は、その体
積中のある点で、基板に実質的に垂直なディレクター構
造を有すべきである。ＳＢＤデバイスの場合、核領域
は、その体積中のある点で、基板に実質的に平行なディ
レクター構造を有すべきである。これらのディレクター
構造は、液晶層の核形成領域と第２の領域との間のゼロ
印加電界中でディスクリネーションを生じ得る。
【００８３】ディスクリネーションが、液晶層に電界が
印加されていない場合でさえ、核形成領域と第２の液晶
領域との間の境界に存在するので、本発明の液晶セルを
スイッチングするために必要な閾値電界が低減する。電
界が印加されると、ディスクリネーションの移動を開始
および維持する必要があるだけである。対照的に、核形
成領域を有さない従来の液晶セルにおいて、印加電圧が
まずディスクリネーションを生成する必要があり、これ
は大きな電界を必要とする。
【００８４】液晶層の核形成領域のおいてゼロ印加電圧
で安定な状態は、電界が印加された場合の核形成領域に
おいて安定を維持し得る。図４Ａの実施態様において、
例えば、核形成領域中の安定状態が常にＨＡＮ状態であ
る。しかし、印加電界は、核形成領域中の液晶分子のデ
ィレクターを変更し得る。
【００８５】核形成領域は、液晶層の厚さ全体に広がる
必要はない。実際には、例えば図４Ａにおける核領域
は、液晶層の厚さ全体に広がっていないと考えられ得
る。パターン化されていない（すなわち、上部）基板１
に近い液晶分子のディレクターは、基板に実質的に平行
であり、領域Ｂ中の上部基板近くの液晶は核形成領域と
して機能しない。
【００８６】図５Ａは、液晶層に電圧を印加しない場合
の図４ＡのデバイスのＨ状態領域およびＨＡＮ状態領域
のいくつかの可能な配置を例示する平面図である。図５
Ａ（ｉ）において、陰影のついたＨ状態領域は、画素領
域に対応し、ＨＡＮ状態領域は、図５Ａ（ｉ）において
垂直に伸びるように示される画素間領域である。図５Ａ
（ｉ）において水平に伸びるように示される画素間領域
は、Ｈ状態領域である。
【００８７】図５Ａ（ｉｉ）において示される配置は、
ここでＨＡＮ領域７および７’が水平に伸びる画素間領
域を占有し、垂直に伸びる画素間領域がＨ状態領域であ
る以外、図５Ａ（ｉ）において示される配置と同様であ
る。
【００８８】図５Ａ（ｉｉｉ）において、画素間領域の
領域の大半は、Ｈ状態である。ＨＡＮ状態領域は、画素
の各隅に位置する４つの小領域９に閉じ込められる。こ
の実施態様が使用される場合、３００μｍ×３００μｍ
画素サイズに対して３０μｍ×３０μｍのＨＡＮ状態領
域が適切であることがわかる。
【００８９】図５Ｂは、図５Ａに対応するが、図４Ｂの
ＳＢＤデバイスに関する。
【００９０】本発明によるデバイスを製造する方法をこ
こで図６Ａ〜６Ｆを参照して説明する。この方法におい
て、下部配向膜は、ＮｉｓｓａｎＣｈｅｍｉｃａｌＩｎ
ｄｕｓｔｒｉｅｓのポリイミドＲＮ−７１５（タイプ０
６２１）からなる。この材料からなるラビングされてい
ない層は、９０°のプレチルトを与え、ラビングによっ
てプレチルトは低減する。ラビング条件に依存して、プ
レチルトは、４°程度に低く低減され得る。ＮＭＰ中に
１：３の比で溶解されたＲＮ−７１５ポリイミドからな
る層１２を、ＩＴＯ層６’でコーティングされたきれい
なガラス基板１’上にスピンコート（５０００ｒｐｍで
３０秒間）した。その後、ポリイミドを２分間９０℃で
加熱し、そして次に、２５０℃で１時間硬化させた。こ
れを図６Ａに示す。
【００９１】次に、ポリイミドからなる層１２は、約５
００ｎｍの厚さを有するホトレジスト層を与えるため
に、ポジティブホトレジスト（Ｓｈｉｐｌｅｙ、Ｅｕｒ
ｏｐｅＬｉｍｉｔｅｄのホトレジストＭｉｃｒｏｐｏｓ
ｉｔＳ１８０５シリーズ）からなる層１３を用いて４０
秒間４．５ｋｒｐｍでスピンコーティングした。次に、
ホトレジスト層は、溶媒を気化させるために２分間９５
℃でソフトベークした（図６Ｂ）。次に、ホトレジスト
層１３は、ホトレジスト層の特定の部分を選択的に照射
することによってパターン化した。照射工程は、強度
６．９ｍＷ／ｃｍ2でのＵＶ光（３６５ｎｍのピーク波
長を有する）への３．５秒間の露光で行った。照射工程
は、マスクアライナーのハードコンタクトモードにおい
てＵＶクロムホトマスクを通すことによって実行した。
次に、ホトレジスト層を現像剤Ｍｉｃｒｏｐｏｓｉｔ３
５１ＣＤ３１を使用して１分間現像し、ＵＶ光に露光さ
れた領域からホトレジストを除去した。これにより、ホ
トレジスト中に形成されたホトマスクパターンのポジテ
ィブ複写が残った（図６Ｃ）。次に、脱イオン水中で２
分間完全に洗浄し、露光されたホトレジストの完全な除
去を確実にした。
【００９２】順方向速度２０ｍｍ／ｓを有し、堆積変形
（ｐｉｌｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）０．３で３ｋｒ
ｐｍで回転するローラー上でラビング布（ＹＡ−２０−
Ｒ）を用いて配向層を３回ラビングすることによって、
低いプレチルトの平面配向をマスクされなかった領域中
に誘起した（図６Ｄ）。
【００９３】次に、残りのホトレジストを、３０秒間ア
セトン中に基板を浸漬することによって除去し、その後
窒素ガスを流してこれを乾燥した。この結果得られた配
向層は、高いプレチルトを有する領域（ラビングされな
かった領域に対応する）および低いプレチルトを有する
領域（ラビングされた領域に対応する）を含んだ。
【００９４】第２の基板は、ＩＴＯ画素電極を有するガ
ラス基板１上にＲＮ−７１５ポリイミドからなる層２を
配置することによって作製される（図６Ｆにおいて示さ
れず）。ポリイミド層は、パターン化されない均一な低
いプレチルトを配向層に与えるために均一にラビングさ
れる。次に、この基板を図６Ｅの基板と結合し、図６Ｆ
において示されるような５μｍのセルギャップを有する
平行な液晶セルを作製する。
【００９５】セルに、ＭＬＣ６０００−１００ネマチッ
ク液晶セル（Ｍｅｒｃｋによって供給される）を充填す
る。液晶層に電圧が印加されない場合、セルは、ＨＡＮ
状態によって分離されたＨ状態の領域から構成される。
約２．５Ｖの電圧が液晶層に印加されると、Ｖ状態がＨ
ＡＮ状態領域とＨ状態領域との間の境界で形成され、成
長してＨ状態にとってかわる。
【００９６】別の作製方法において、ＲＮ−７１５ポリ
イミド（タイプ０６２１）は、ＩＴＯ層でコーティング
されたガラス基板上に３０秒間５ｋｒｐｍで希釈せずに
スピンコートされる。次に、ポリイミドは、５分間で９
０℃に加熱され、次に２５０℃で１時間硬化される。
【００９７】次に、上記の方法と同様に、ポリイミドか
らなる層は、ポジティブホトレジストでスピンコーティ
ングされ、選択的に光照射され、現像され、そして脱イ
オン水で洗浄される。
【００９８】次に、ラビング布（ＹＡ−２０−Ｒ）を用
いて配向層を４回ラビングすることによってマスクされ
なかった領域に平面配向が誘起される。ラビングは、３
ｋｒｐｍで回転し、積載変形０．２であり、順方向速度
２０ｍｍ／ｓの５０ｍｍ径のローラー上で実行される。
【００９９】次に、残ったホトレジストは、５秒間のＵ
Ｖ投光露光（ｆｌｏｏｄ ｅｘｐｏｓｕｒｅ）によって
除去される。これは、マスクを用いずにマスクアライナ
ーを使用して、強度６．９ｍＷ／ｃｍ2、波長３６５ｎ
ｍで実行される。次に、基板は、現像剤Ｍｉｃｒｏｐｏ
ｓｉｔ３５１ＣＤ３１中に６０秒間浸漬される。次に、
基板は、脱イオン水中で２分間洗浄され、次に窒素流中
で乾燥される。その結果得られたパターン化配向層は、
１４°のプレチルトを有する平面領域によって囲まれた
垂直配向（ｈｏｍｅｏｔｒｏｐｉｃ）領域を含む。
【０１００】このプロセスは、ホトレジストを除去する
ために基板をアセトン中に浸漬する工程がはぶかれた点
で主に上記プロセスと異なる。これは利点である。なぜ
ならば、基板をアセトン中に浸漬することは、ラビング
されたポリイミドのプレチルトを正確に制御することを
困難にするからである。
【０１０１】図７は、本発明によるＯＣＢデバイスのさ
らなる実施態様を示す。この実施態様は、図４Ａの実施
態様の改変である。
【０１０２】図７に示されるデバイスにおいて、上部お
よび下部配向膜２および２’はともに異なるプレチルト
を有する。配向膜はともに、領域Ｂ中に高いプレチルト
を有し、領域ＡおよびＣにおいて低いプレチルトを有す
る。従って、液晶層に電圧が印加されていない場合でさ
え、領域Ｂ中でＶ状態は安定である。液晶層に電圧が印
加されると、Ｖ状態は、領域Ｂから近接の領域Ａおよび
Ｃ中に成長する。次に、デバイスは、図２Ｂおよび２Ｃ
において例示される状態間で、正常に動作する。
【０１０３】核形成領域、すなわち領域Ｂ中のプレチル
トは、核形成領域中の液晶層の少なくとも一部が基板に
垂直に配向されたディレクターを有するように選択され
る（すなわち、核形成領域は、大量の垂直配向を含
む）。両方の基板上で同じである必要はない（片方の基
板でプレチルトが（９０−θ）°である場合、他方の基
板でプレチルトがθ°より大きくあるべきである）。プ
レチルトは、好ましくは両方の基板上で４５°より大き
く、より好ましくは８０°より大きい。このようなプレ
チルトは、核形成領域中の大量の液晶内で垂直配向を誘
起し得る。領域Ｂ中のプレチルトが両方の基板で実質的
に９０°であることが可能であり、これにより領域Ｂ中
の液晶層の厚さ全体に垂直配向が生じる。
【０１０４】領域ＡおよびＣに対して適切なプレチルト
は、２°〜１０°である。２つの基板上のプレチルト
は、同じである必要はない。２つの基板間のプレチルト
の受容可能な差は、そのプレチルトに依存する。例え
ば、片方の基板上の２°のプレチルトは、有効な動作を
得るために、他方の基板上のプレチルトが約１°〜３°
の範囲にあることを必要とする。しかし、片方の基板が
領域ＡまたはＣ中で２０°のプレチルトを有する場合、
他方の基板は、約１５°〜２５°の範囲のプレチルトを
必要とする。
【０１０５】図７の実施態様は、電圧が印加されていな
い場合にＶ状態が安定である核形成領域を有するが、Ｈ
ＡＮ核形成領域を生成することが可能である。
【０１０６】図８は、ＳＢＤデバイスのさらなる実施態
様を示す。これは、図７において例示されるＯＣＢに一
般に対応する。
【０１０７】図８に示されるＳＢＤデバイスにおいて、
上部および下部配向層２および２’はともに、領域Ｂ中
に低いプレチルトを有し、領域ＡおよびＣ中に高いプレ
チルトを有する。従って、液晶層に電圧が印加されてい
ない場合でさえ、領域Ｂ中でＨ状態は安定である。ゼロ
印加電圧の場合、領域ＡおよびＣ中でＶ状態は安定であ
る。一旦、より低い動作電圧が液晶層に印加されると、
Ｈ状態は、領域Ｂから領域ＡおよびＣに成長し、次にデ
バイスは、図３Ｂおよび３Ｃに示される状態間で正常に
動作する。従来のデバイスとは対照的に、Ｈ状態を核形
成するために高い電圧を印加する必要がない。
【０１０８】領域Ｂ中の片方の基板でのプレチルトがθ
°である場合、他方の基板でのプレチルトは、（９０−
θ°）より小さくあるべきである。領域Ｂ中のプレチル
トは、両方の基板上で好ましくは４５°より小さく、よ
り好ましくは１０°より小さい。領域ＡおよびＣに対し
て適切なプレチルトは、８０°〜８９°である（パイセ
ルに関して、プレチルトは、２つの基板で同じである必
要はない）。
【０１０９】図７および８において示されるデバイス
は、図６Ａ〜６Ｅを参照して上記した方法によって製造
され得る。上部および下部両基板上での配向層が選択的
にラビングされ、高いプレチルトを有する領域および低
いプレチルトを有する領域を作製する必要がある。
【０１１０】図７に示されるデバイスの改変を図９にお
いて例示する。図９の領域Ａ、Ｂ、およびＣ中の液晶分
子の配向は、図７のものに対応する。しかし、基板上の
異なるプレチルトは、配向層を選択的にラビングするこ
とによっては作製されない。図９に例示されるデバイス
において、高いプレチルトは、配向膜２および２’上に
配置される反応性メソゲン８および８’からなる層によ
って与えられる。配向膜２および２’は、低いプレチル
トを有する配向膜であり、例えば、上記のようなポリイ
ミド基板を均一にラビングすることによって作製され
る。
【０１１１】図９の反応性メソゲン層８および８’を作
製する１つの方法は、アクリル酸反応性メソゲン材料Ｒ
Ｍ２５７およびＲＭ３０５（ＭｅｒｃｋＬｉｍｉｔｅｄ
により製造）の混合物を低いプレチルトを有するラビン
グされたポリイミド配向膜上へスピンコートすることで
ある。
【０１１２】次に、反応性メソゲン材料は、ＵＶ光で照
射することによって硬化される。反応性メソゲン層８お
よび８’は、同時係属中の英国特許出願第９７０４６２
３．９号に記載されるように、およそ８０°の高いプレ
チルトを作製する。
【０１１３】図１０は、反応性メソゲン層の使用がどの
ようにＳＢＤデバイスに適用され得るかを例示する。図
１０のデバイスは、反応性メソゲン８および８’からな
る層を均一な低いプレチルトを有する配向層２および
２’上へ配置することによって高いプレチルトを有する
領域が作製されること以外、図８のデバイスと同様であ
る。図９のデバイスにおいて、反応性メソゲン層は画素
間領域中に与えられるが、図１０において、反応性メソ
ゲン層８および８’は、画素領域に対応する液晶層の領
域中に与えられる。
【０１１４】上記実施態様において、核形成領域は、画
素間ギャップ中に配置された。しかし、これは本発明の
必須の特徴ではない。核形成領域を画素領域内に配置す
ることが可能である。
【０１１５】図６Ａ〜６Ｅにおいて例示される方法は、
低いプレチルトを有する領域および高いプレチルトを有
する領域を含む配向膜を作製する。このような基板は、
上記図４Ａ〜８において記載のデバイスの他の用途を有
する。例えば、このような基板は、図１１Ｃにおいて示
されるようなマルチドメインＨＡＮ液晶デバイスを作製
するために使用され得る。
【０１１６】マルチドメインＨＡＮＬＣＤは、公知であ
り、従来のマルチドメインＨＡＮＬＣＤの１例が図１１
Ｂにおいて示される。これは、上部および下部基板１１
および１１’の間に挟持される液晶層１３を含む。上部
基板１１は、配向層全体にわたって均一な９０°のプレ
チルトを有する配向層（図示せず）を有し、液晶分子の
垂直配向を生成する。下部基板は、均一なプレチルトを
有さない配向層（図示せず）を有する。下部基板１１’
上の配向膜によって与えられるプレチルトの量は、原理
的には領域ＡおよびＢ中で同じであるが、下部基板１１
に近い液晶分子の配向方向は、領域Ａと領域Ｂとの間で
異なる。
【０１１７】図１１Ｂにおいて示される従来のマルチド
メインＨＡＮＬＣＤは、図１１Ａに示されるような従来
の単一ドメインＨＡＮＬＣＤと比べて視角特性を向上さ
せている。（図１１Ａの単一ドメインＨＡＮＬＣＤにお
いて、プレチルトの量および方向は、下部基板１１’上
の配向膜（図示せず）の全体および上部基板１１上の配
向膜の全体にわたって均一である。）しかし、図１１Ｂ
のマルチドメインＨＡＮを作製する際には、実用上の問
題がある。
【０１１８】図１１Ｂのデバイスの下部基板上の配向層
がラビングプロセスによってパターン化される場合、マ
ルチ工程ラビングプロセスが必要となり得る。まず、領
域Ａに対してプレチルトを与えるために配向膜全体がラ
ビングされ得る。次に、領域Ａは、マスクされ得、第２
のラビング工程で領域Ｂに対して望ましいプレチルトが
作製され得る。従って、領域Ａではただ１回のラビング
処理を行うが、領域Ｂでは２回のラビング処理を行い、
１回だけラビングされた領域中と２回ラビングされた領
域中とではプレチルトが異なり得ることがわかる。プレ
チルトのこの差は、小さくあり得るが、通常の角度でデ
バイスを見る場合に領域Ａが光学的に領域Ｂと異なって
見え得る。さらに、２つの領域はまた、スイッチング速
度などの異なる動作特性を有し得る。
【０１１９】図１１Ｃは、本発明の実施態様によるマル
チドメインＨＡＮＬＣＤを示す。このデバイスにおい
て、上部基板１１上の配向膜（図示せず）は、領域Ａ中
で９０°のプレチルトを有するが、領域Ｂ中で低いプレ
チルトを有する。逆に、下部基板１１’上の配向膜（図
示せず）は、領域Ａ中で低いプレチルトを有するが、領
域Ｂ中で９０°プレチルトを有する。これは、液晶層１
２が対称的な構成を有するので、デバイスを通常の角度
で見る場合に領域ＡおよびＢが同じに見えることを意味
する。領域ＡおよびＢはまた、互いに同じ動作特性を有
する。
【０１２０】本発明のさらなる重要な利点は、上部およ
び下部基板上の配向層が同様な程度にイオンを固定（捕
捉）することである。これは、プレチルトが２つの配向
層で同様に変化するからであり、また２つの配向層が同
じ加工処置で処理されたからである。従って、イオンの
固定は、２つの配向膜間で平均化し、これによりデバイ
スの動作中に画像が膠着することを低減し得る。
【０１２１】本発明のさらに別の利点は、液晶の分極を
防止することに関する。ネマチック液晶材料における撓
電（ｆｌｅｘｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ）効果は、液晶材料
が図１１Ａ〜１１Ｃに示されるデバイスのＨＡＮ構成に
おけるのと同様のスプレイまたはベンド変形する場合、
分極Ｐｓを生じ得る。この分極は、図１１Ａ〜１１Ｃに
おいて矢印で表される。図１１Ｂのデバイスの２つの領
域中に誘起された分極はセル全体に累積的であるが、図
１１Ｃのデバイスの２つの領域に誘起された分極は液晶
層を横断する方向において互いにほぼ打ち消し合うこと
がわかる。
【０１２２】図１１Ｄは、図１１Ｃの実施態様の改変を
示す。図１１Ｄのデバイスの領域Ａは、図１１Ｃの実施
態様の領域Ａと同じである。上部基板に近い図１１Ｄの
領域Ｂのプレチルトの方向（基板の法線に対する）は、
図１１Ｃの領域Ｂのプレチルトの方向と比べて、反対で
ある。従って、図１１Ｄのデバイスにおいて、領域Ｂ中
の上部基板に近い液晶分子は、領域Ａ中の下部基板に近
い液晶分子にほぼ平行である。従って、２つの領域の分
極ベクトルは、反対方向を向くので、その結果得られる
総体的分極は、原理的にゼロである。
【０１２３】本発明によるマルチドメインＨＡＮＬＣＤ
のさらなる実施態様を図１１Ｅに示す。このデバイス
は、図１１Ｃのものと同様であるが、４つの液晶領域
Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤを有する。上部および下部配向層
１２および１２’の両方は、低いプレチルトおよび９０
°プレチルトの交互領域を含む。基板は、上部配向層上
の９０°プレチルト領域が、下部配向層の低いプレチル
ト領域の真上にくるように、および上部配向層上の低い
プレチルト領域が下部配向層上の９０°プレチルト領域
の真上にくるように配置される。図１１Ｅに示される領
域Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤはすべて、安定なＨＡＮ液晶状
態を有するが、領域ＡおよびＣ中のＨＡＮ状態は、領域
ＢおよびＤ中のＨＡＮ状態と比べて逆転している。
【０１２４】図６Ａ〜６Ｅの作製方法はまた、同時係属
中の英国特許出願第９７１３９８５．１号に記載の視差
バリアなどの視差バリアに適切な液晶セル構造の作製に
適用され得る。このような構造の例を図１２Ａおよび１
２Ｂに示す。
【０１２５】図１２Ａは、視差バリアに適切な液晶セル
構造を示す。この液晶セル構造は、上部および下部基板
２１および２１’に挟持される液晶材料からなる層２３
を含む。基板は、それぞれ配向層２２および２２’を有
する。図１１Ｄのデバイスに関して、各配向層は、低い
プレチルトおよび９０°プレチルトの交互領域を生成す
る。しかし、基板は、上部配向層上の９０°プレチルト
領域が、下部配向層の９０°プレチルト領域の真上にく
るように、および上部配向層上の低いプレチルト領域が
下部配向層上の低いプレチルト領域の真上にくるように
配置される。
【０１２６】液晶材料は、低いプレチルト領域Ｂ、Ｄ、
Ｆ、およびＨ中の複屈折および厚さを有する製品が、可
視光域の中央の波長（すなわち、５００〜６００ｎｍの
波長）に対する１／２波長板の複屈折および厚さを有す
る製品と同じであるように選択される。
【０１２７】視差バリアを形成するために、図１２Ａの
液晶セルは、交差直線偏光子の間に平行に配置される。
垂直配向領域Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇ、およびＩは、暗く見え
得、低いプレチルト領域Ｂ、Ｄ、Ｆ、およびＨは、明る
く見え得る。当業者に理解されるように、このような構
造は、３Ｄ自動立体ディスプレイにおける視差バリアと
して使用され得る。垂直配向領域Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇ、およ
びＩ、ならびに低いプレチルト領域Ｂ、Ｄ、Ｆ、および
Ｈの大きさは、ディスプレイ画素の大きさおよび間隔に
対応するように選択され得る。
【０１２８】低いプレチルト領域中の液晶分子の配向方
向は、好ましくは偏光子の透過軸に対して４５°の方位
角（ａｚｉｍｕｒａｌ ａｎｇｌｅ）である。これによ
り透過率が最も高くなるからである。しかし、本発明の
１つの有利な特徴は、方位角が正確に４５°でない場合
でさえ、良好な暗状態が得られることである。例えば、
方位角が３０°である場合、暗状態は変化しないままで
あるが、明状態の透過率は、４５°方位角の理想的な場
合に対する値の３／４に低減される。この許容性によ
り、自動立体ディスプレイの作製を、モアレ効果を低減
するための視差バリアとその下のディスプレイパネルと
の間に良好な配向を得ることに集中することができる。
【０１２９】図１２Ｂは、視差バリアとしての使用に適
切な別の液晶デバイスを示す。このデバイスは、ただ１
つの基板２１’を有し、基板２１’は、低いプレチルト
および９０°プレチルトの交互領域を有する配向層２
２’を有する。光重合液晶材料からなる層２４は、基板
上方に配置される。層２４は、光重合されて、液晶分子
の垂直配向および液晶分子の水平配向の交互領域を生成
する。液晶分子の垂直配向を有する領域は、配向層２
２’の９０°プレチルトを有する領域上方に配置され、
液晶分子の水平配向を有する領域は、配向層２２’の低
いプレチルトを有する領域上方に配置される。
【０１３０】本発明のさらなる実施態様（例示せず）
は、例えば図４Ａおよび４Ｂを参照して上記されたよう
な核形成領域を有する別の液晶デバイスである。しか
し、この実施態様において、配向層の少なくとも１つの
プレチルトを変化させることによって核形成領域を与え
ることはしない。かわりに、配向層は、均一なプレチル
トを有する。液晶層の小さな領域は、動作状態（すなわ
ち、パイセルについてはＶ状態、ＳＢＤデバイスについ
てはＨ状態）にされ、次に、液晶層のこれらの領域は、
動作状態で固定されるように光重合される。上記従来技
術の場合と同様に、核形成領域のみが光重合され、液晶
層の残りの領域は、光重合されない。
【０１３１】例えば、光重合は、同時係属中の英国特許
出願第９５２１０４３．１に記載の方法によって実行さ
れ得る。この方法において、液晶層は、液晶化合物およ
びプリポリマーの混合物である。液晶層に電界を印加し
て液晶を所定状態（パイセルの場合のＶ状態など）にす
る。液晶は、この状態に保持されたまま、プリポリマー
の選択された領域が、例えば、ＵＶ放射を用いた照射に
よって重合または架橋される。ポリマーは、照射された
領域中の所定の液晶状態を安定化するので、電界が除去
されたときでさえ、これらの領域において所定状態は安
定である。照射されなかった領域は、影響を受けない。
電界が除去されると、照射されなかった領域中の液晶
は、電界の非印加状態下で通常安定な状態に再び緩和し
得る。
【０１３２】本発明がアクティブマトリクスパイセルに
適用される場合、各画素は、そのアクティブ領域中に核
形成領域を含み得る。液晶層に電圧が印加されていない
場合、ＨＡＮ状態または垂直配向状態のいずれかが核形
成領域中で安定である。
【０１３３】各画素が３つのサブ画素に分割されるフル
カラーデバイスの場合、各サブ画素は、そのアクティブ
領域中に核形成領域を有し得る。
【０１３４】例えば、図１１Ｅおよび１２Ａの実施態様
において、下部配向膜の高いプレチルト領域は、垂直配
向配向（すなわち、９０°のプレチルト）を有する。あ
るいは、これらの領域は、高いプレチルトを有する円錐
状の配向状態を有する。
【０１３５】
【発明の効果】本発明の液晶表示装置によると、液晶層
に電界が印加されていない場合、ある領域中の安定な液
晶状態はＶ状態となる。動作電界が液晶層に印加される
と、Ｈ状態が、別の領域のＨＡＮ状態とある領域のＶ状
態との間の境界で形成され、その後、Ｈ状態がある領域
中のＶ状態にとってかわる。従って、下部配向膜上に低
いプレチルト領域を与えることにより、Ｈ状態が、低い
プレチルト領域が与えられない場合に比べて、より低い
電界で（より低い印加電界で）核形成され、これによ
り、Ｈ状態を核形成するために液晶層に高い電界を印加
する必要がなくなる。
【０１３６】さらに、本発明の液晶表示装置によると、
閾値電界よりも大きな電界が液晶層に印加される場合、
望ましい動作状態は、ディスクリネーションが核形成領
域と他の液晶領域との間の境界での初期位置から他の液
晶領域に移動する結果、他の液晶領域中に得られる。こ
のディスクリネーションの移動により、他の液晶領域中
の望ましくない安定状態が望ましい動作状態によって置
き換えられる。一旦望ましい動作状態が他の液晶領域中
において望ましくない安定領域に完全にとってかわる
と、ディスクリネーションは、完全に破壊され、これに
よって望ましい動作状態がさらに安定化される。望まし
い動作状態は、電界が閾値電界より高く維持される限
り、他の液晶領域において安定状態を維持することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＯＣＢデバイス（パイセル）の模式的断面図で
ある。
【図２Ａ】ＯＣＢデバイスの動作原理を例示する図であ
る。
【図２Ｂ】ＯＣＢデバイスの動作原理を例示する図であ
る。
【図２Ｃ】ＯＣＢデバイスの動作原理を例示する図であ
る。
【図３Ａ】ＳＢＤデバイスの動作原理を例示する図であ
る。
【図３Ｂ】ＳＢＤデバイスの動作原理を例示する図であ
る。
【図３Ｃ】ＳＢＤデバイスの動作原理を例示する図であ
る。
【図４Ａ】本発明の第１の実施態様の模式的断面図であ
る。
【図４Ｂ】本発明の第２の実施態様の模式的断面図であ
る。
【図５Ａ】（ｉ）〜（ｉｉｉ）は、図４Ａに対応する模
式的平面図である。
【図５Ｂ】（ｉ）〜（ｉｉｉ）は、図４Ａに対応する模
式的平面図である。
【図６Ａ】図４Ａおよび図４Ｂに示されるデバイスの製
造方法を模式的に例示する図である。
【図６Ｂ】図４Ａおよび図４Ｂに示されるデバイスの製
造方法を模式的に例示する図である。
【図６Ｃ】図４Ａおよび図４Ｂに示されるデバイスの製
造方法を模式的に例示する図である。
【図６Ｄ】図４Ａおよび図４Ｂに示されるデバイスの製
造方法を模式的に例示する図である。
【図６Ｅ】図４Ａおよび図４Ｂに示されるデバイスの製
造方法を模式的に例示する図である。
【図６Ｆ】図４Ａおよび図４Ｂに示されるデバイスの製
造方法を模式的に例示する図である。
【図７】本発明のさらなる実施態様の模式的断面図であ
る。
【図８】本発明のさらなる実施態様の模式的断面図であ
る。
【図９】本発明のさらなる実施態様の模式的断面図であ
る。
【図１０】本発明のさらなる実施態様の模式的断面図で
ある。
【図１１Ａ】従来のＨＡＮ液晶ディスプレイデバイスの
模式的断面図である。
【図１１Ｂ】従来のマルチドメインＨＡＮ液晶ディスプ
レイデバイスの模式的断面図である。
【図１１Ｃ】本発明の実施態様によるマルチドメインＨ
ＡＮ液晶ディスプレイデバイスの模式的断面図である。
【図１１Ｄ】本発明の実施態様による別のマルチドメイ
ンＨＡＮ液晶ディスプレイデバイスの模式的断面図であ
る。
【図１１Ｅ】発明の実施態様による別のマルチドメイン
ＨＡＮ液晶ディスプレイデバイスの模式的断面図であ
る。
【図１２Ａ】本発明の実施態様による視差バリアの断面
図である。
【図１２Ｂ】本発明の実施態様による別の視差バリアの
断面図である。
【符号の説明】
１、１’ 基板 ２、２’ 配向層 ３ 液晶層 ４、４’ 直線偏光子 ５ リターダ ６、６’ ＩＴＯ電極 ７、７’ ＨＡＮ領域 ８、８’ メソゲン １１、１１’ 基板 １２ 配向層 １３ 液晶層 ２１、２１’ 基板 ２２、２２’ 配向層 ２３ 層 ２４ 層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル ジョン タウラー イギリス国 オーエックス２ ９エイエル オックスフォード， ボトレイ， ザ ガース 20 (72)発明者 ハリー ガース ウォルトン イギリス国 オーエックス４ ３エヌイー オックスフォード， コウリー， ビー チャンプ レーン， ビーチャンプ プレ イス 45

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１および第２の基板（１、１’）に挟
    持される液晶層（３）と該液晶層（３）に電圧を印加す
    るための手段（６、６’）とを含み、 該液晶層（３）に電圧が印加されていない場合、第１の
    液晶状態が該液晶層（３）中に規定される第１のボリュ
    ーム（Ｂ）中で安定であり、第２の液晶状態が該液晶層
    （３）中に規定される第２のボリューム（Ａ、Ｃ）中で
    安定であり、および該液晶層（３）に閾値電圧より大き
    い電圧が印加される場合、第３の液晶状態が該第２の液
    晶ボリューム（Ａ、Ｃ）中で安定となる、液晶ディスプ
    レイデバイスであって、 該第１の液晶ボリューム（Ｂ）に対応する該第１の基板
    （１’）の領域（７、７’、９）が、第２の液晶ボリュ
    ーム（Ａ、Ｃ）に対応する該第１の基板（１’）の領域
    を囲まないことを特徴とする、液晶ディスプレイデバイ
    ス。
  2. 【請求項２】 前記第３の安定状態が前記第１の安定状
    態と同じタイプの状態であることを特徴とする、請求項
    １に記載のデバイス。
  3. 【請求項３】 前記液晶層（３）に前記閾値電圧より大
    きい電圧が印加される場合、前記第１の液晶状態が、該
    液晶層（３）中に規定される前記第１のボリューム
    （Ｂ）中で安定を維持することを特徴とする、請求項２
    に記載のデバイス。
  4. 【請求項４】 前記第１の安定状態がＨＡＮ状態であ
    り、前記第２の安定状態がＨ状態であり、前記第３の安
    定状態がＶ状態であることを特徴とする、請求項１に記
    載のデバイス。
  5. 【請求項５】 前記第１の安定状態がＶ状態であり、前
    記第２の安定状態がＨ状態であり、前記第３の安定状態
    がＶ状態であることを特徴とする、請求項２または３に
    記載のデバイス。
  6. 【請求項６】 前記デバイスがパイセルであることを特
    徴とする、前記請求項のいずれかに記載のデバイス。
  7. 【請求項７】 前記第１の安定状態がＨＡＮ状態であ
    り、前記第２の安定状態がＶ状態であり、前記第３の安
    定状態がＨ状態であることを特徴とする、請求項１に記
    載のデバイス。
  8. 【請求項８】 前記第１の安定状態がＨ状態であり、前
    記第２の安定状態がＶ状態であることを特徴とする、請
    求項２または３に記載のデバイス。
  9. 【請求項９】 前記デバイスがスプレイ−ベンドデバイ
    スであることを特徴とする、請求項１、２、３、７、ま
    たは８に記載のデバイス。
  10. 【請求項１０】 前記第１の液晶ボリューム（Ｂ）に対
    応する前記第１の基板（１’）の前記領域（７、７’、
    ９）が、前記第２の液晶ボリューム（Ａ、Ｃ）に対応す
    る該第１の基板（１’）の領域と異なるプレチルトを有
    することを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の
    液晶ディスプレイデバイス。
  11. 【請求項１１】 前記第１の液晶ボリューム（Ｂ）に対
    応する前記第２の基板（１）の領域が、前記第２の液晶
    ボリューム（Ａ、Ｃ）に対応する該第２の基板（１）の
    領域と異なるプレチルトを有することを特徴とする、請
    求項１０に記載の液晶ディスプレイデバイス。
  12. 【請求項１２】 前記第１の液晶ボリューム（Ｂ）が、
    ポリマーマトリクス中に分散された液晶材料を含むこと
    を特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のデバイ
    ス。
  13. 【請求項１３】 前記第１の液晶ボリューム（Ｂ）に対
    応する前記第１の基板（１’）の前記領域（７、７’、
    ９）が、前記第２の液晶ボリューム（Ａ、Ｃ）に対応す
    る該第１の基板（１’）の領域によって完全に囲まれる
    ことを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のデバ
    イス。
  14. 【請求項１４】 液晶層（３）を有する液晶ディスプレ
    イデバイスを与える工程と、 該液晶層（３）に電圧が印加されていない場合、該液晶
    層（３）中に規定される第１のボリューム（Ｂ）中で第
    １の液晶状態が安定であり、該液晶層（３）中に規定さ
    れる第２のボリューム（Ａ、Ｃ）中で第２の液晶状態が
    安定であるように、該液晶層（３）中に該第１および該
    第２のボリュームを規定する工程と、 該液晶層（３）中に規定される該第２のボリューム
    （Ａ、Ｃ）中で第３の液晶状態が安定となるように、該
    液晶層（３）に電圧を印加する工程と、を含む、液晶デ
    ィスプレイデバイスを動作させる方法。
  15. 【請求項１５】 前記第３の液晶状態が前記第１の液晶
    状態と同じタイプの状態であることを特徴とする、請求
    項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記第１の液晶状態がＶ状態であり、
    前記第２の液晶状態がＨ状態であることを特徴とする、
    請求項１５に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記第１の液晶状態がＨ状態であり、
    前記第２の液晶状態がＶ状態であることを特徴とする、
    請求項１５に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記第１の液晶状態がＨＡＮ状態であ
    り、前記第２の液晶状態がＨ状態であり、前記第３の液
    晶状態がＶ状態であることを特徴とする、請求項１４に
    記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記第１の液晶状態がＨＡＮ状態であ
    り、前記第２の液晶状態がＶ状態であり、前記第３の液
    晶状態がＨ状態であることを特徴とする、請求項１４に
    記載の方法。
  20. 【請求項２０】 ａ）高いプレチルトを有する配向層
    （１２）を与える工程と、 ｂ）該配向層（１２）の１つ以上の選択された領域をラ
    ビングして、ラビングされた領域の該高いプレチルトを
    低減し、および該配向層（１２）の少なくとも１つの選
    択されなかった領域をラビングされないままにして該高
    いプレチルトを保持する工程と、を含む、基板を作製す
    る方法。
  21. 【請求項２１】 ｃ）前記１つ以上の選択された領域以
    外の前記配向層（１２）をマスクする工程をさらに含
    み、該工程ｃ）は前記工程ｂ）の前で実行される、請求
    項２０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記ラビングされなかった配向層が実
    質的に９０°のプレチルトを有することを特徴とする、
    請求項２０または２１に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記ラビングされなかった配向層が円
    錐状の配向状態を生成することを特徴とする、請求項２
    ０または２１に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記配向層（１２）がポリマー配向膜
    であることを特徴とする、請求項２０〜２３のいずれか
    に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 請求項２０〜２４のいずれかに記載の
    方法で製造される基板。
  26. 【請求項２６】 請求項２５に記載の基板を特徴とする
    液晶ディスプレイデバイス。
  27. 【請求項２７】 前記デバイスが視差バリアであること
    を特徴とする、請求項２６に記載の液晶ディスプレイデ
    バイス。
  28. 【請求項２８】 前記デバイスが２つ以上の液晶ドメイ
    ンを有するＨＡＮデバイスであることを特徴とする、請
    求項２６に記載の液晶ディスプレイデバイス。
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