JP2002311436A - ネマチック液晶デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

ネマチック液晶デバイスおよびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 異方性材料（特に、重合可能な反応性メソゲ
ン）から製造された表面突起を利用して、非動作状態か
ら動作状態を核形成および／または隔離する液晶デバイ
スおよびその液晶デバイスの製造方法を提供すること。 【解決手段】 液晶デバイスは、ネマチック液晶と、上
記液晶にわたって電圧を印加する電圧手段と、それぞれ
アラインメント層が設けられた２枚の基板とを含む液晶
デバイスであって、上記液晶は、上記２枚の基板の間に
挟まれ、上記ネマチック液晶は、少なくとも１つの動作
状態、および少なくとも１つの非動作状態にされ、上記
アラインメント層の少なくとも１つには、異方性材料で
形成される複数の表面突起が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、異方性突起ととも
に形成されるネマチック液晶ディスプレイデバイスおよ
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、低電圧でπセル液晶デバイス
の動作状態の入手、必要な場合には、隔離において改良
点を提供するために用いられ得る。また、本発明は、Ｂ
ＴＮデバイスにおいて、全体的な安定状態から動作状態
を核形成するため、動作状態を互いに、または全体的安
定状態から隔離するためにも適用され得る。
【０００３】本発明は、特に、フラットパネルディスプ
レイおよびＬＣＴＶにおいて用いられるπセルに適用可
能である。また、モバイル製品におけるＢＴＮディスプ
レイの使用においても適用され得る。
【０００４】Ｐ．Ｄ．Ｂｅｒｅｚｉｎ、 Ｌ．Ｍ．Ｂｉ
ｎｏｖ、Ｉ．Ｎ．ＫｏｍｐａｎｅｔｓおよびＶ．Ｖ．Ｎ
ｉｋｉｔｉｎ、「Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ Ｓｗｉ
ｔｃｈｉｎｇ ｉｎ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ
−Ｃｒｙｓｔａｌ Ｆｉｌｍｓ」、１９７３年７月−８
月、Ｓｏｖ．Ｊ．Ｑｕａｎｔ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、Ｖｏ
ｌ．３、ｐｐ．７８−７９は、表面ティルトが低く、ね
じれていないセルにおいて得られるネマチック液晶の応
答時間の高速化達成について記載している。文書から
は、２つの表面のアラインメント方向が、平行なのか、
平行でないのかは不明瞭である。ネマチック液晶の応答
時間の高速化は、ほとんど、バルクにおける液晶分子の
ホメオトロピックを実質的に維持したままで、表面領域
近傍の液晶分子を再方向付けすることによって、光変調
が引き起こされるようにバイアス電圧を印加することに
よって達成される。（たとえば、７９ページ、１列、１
１〜１９行、および、７８ページ、２列、１４〜１７行
を参照のこと。） Ｐ．Ｊ．ＢｏｓおよびＫ．Ｒ．Ｋｏｅｈｌｅｒ／Ｂｅｒ
ａｎ「Ｔｈｅ ｐｉ−Ｃｅｌｌ： Ａ Ｆａｓｔ Ｌｉ
ｑｕｉｄ Ｃｒｓｙｔａｌ ＯｐｔｉｃａｌＳｗｉｔｃ
ｈｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ」１９８４ Ｍｏｌ．Ｃｒｙ
ｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．Ｖｏｌ．１１３、ｐｐ．３２
９〜３３９では、セル中心に向かって液晶ディレクター
に及ぼされる、流れによって誘導される「反対方向」ト
ルクの逆効果は、デバイスがシンメトリーがであること
によって打ち消されることから、デバイスのπセルを、
基本的に速い液晶ディスプレイモードとして紹介してい
る。πセルは、低電圧で、スプレー（または、Ｈ）状態
が安定するように、平行な表面ティルト（ここでの用語
「平行」は、ディレクターではなく、２つのセル表面に
おけるラビング方向に対する）を有する（図３ｂ、３３
２ページ参照）。より高い電圧切り換えは、高電圧ベン
ドと低電圧ベンド（または、Ｖ）状態との間で起こる
（図２ｂ、３３１ページ参照）。
【０００５】米国特許第４，５６６，７５６号は、ｄ／
ｐ＞０．２５でドーピングされたπセルを記載する。こ
のデバイスは、低電圧でＨ状態を形成せず、Ｔ状態を維
持し、高電圧でＶ状態でない。しかし、高電圧のＴ状態
は、Ｖ状態と同様の光学的特性を有する。このモード
は、従来のπセルの核形成問題を解決し、高電圧で、同
様の光学的特徴を示す。残念なことに、上記πセルは、
より低い電圧で、固有のねじれの光学的特徴に対する影
響によって、従来のπセルよりも、性能が低くなる。
【０００６】欧州特許第０，９９６，０２８号は、Ｈ状
態からのＶ状態の成長を開始するための核形成領域の一
般的な使用を記載する。πセルデバイス、および相補的
な負のπセルまたはＳＢＤの特定の実施例が示される。
これらの核形成領域を生成するためのパターニングされ
た表面プレティルトを教示するだけでなく、核形成領
域、例えば、ピクセル間ギャップにおける元の位置での
ポリマー化をも教示する。記載されている表面ティルト
のパターニングの技術の１つとして、パターニングされ
た反応性メソゲン層の使用がある。しかし、これらは薄
く、液晶に考慮するほど突き出ない。
【０００７】欧州特許第０，９６５、８７６Ａ２号は、
実質的なホメオトロピックアラインメントを用いて、従
来の低表面プレティルトπセルを用いるディスプレイ内
で、アクティブピクセル領域を囲むことを記載する。０
ボルトで、周りの実質的なホメオトロピックのアライン
メントは、Ｈ状態の再形成からピクセルを隔離し、０ボ
ルトで、その後、ピクセルは、ねじれ状態（Ｔ状態）に
緩和される（要約書、２列、３ページ、３９行〜４４
行、および請求項１参照）。デバイスは、Ｖ状態におい
て、より高い電圧で動作する。
【０００８】日本国特許第ＪＰ−Ａ−９ ９０４３２号
（Ｔｏｓｈｉｂａ）は、πセルパネル内に核形成位置を
設けることを開示する。核形成位置は、πセルパネル内
にスペーサーボールまたは柱を含むことによって、設け
られ、電場がパネルにわたってかけられている間、ホメ
オトロピック相から、核形成相への液晶材料を冷却す
る。このことによって、スペーサーボールまたは柱の一
部が、Ｖ状態の成長のための核形成位置として機能す
る。しかし、スペーサーの配置は、容易に制御され得な
かった。
【０００９】日本国特許出願第ＪＰ−Ａ−９ ２１８４
１１号（Ｓｅｋｉｓｕｉ）は、電場がない状態で、球状
粒子の形態で、スペーサーを有することによって安定す
る、ベンドアラインメント状態を有するＬＣＤを開示す
る。スペーサーは、アラインメント層に隣接する液晶分
子が、主に、アラインメント層に対して平行に並ぶよう
な表面エネルギーを有する。しかし、この技術が作用す
るためには、デバイスの初期のアラインメント中、電場
が印加される必要がある。また、粒子も、粒子があるこ
とによってディスプレイのコントラスト比が低減するの
で、ピクセルアパーチャの外側に配置され得ない。
【００１０】欧州特許出願第００３１０１１０．２号
は、液晶ディスプレイにおける、複屈折スペーサー（例
えば、重合可能な反応性メソゲンから製造されるスペー
サーの使用を開示する。これらのスペーサーは、液晶デ
ィスプレイの切り換え状態のうちの１つと同じ光学的特
徴を有する。
【００１１】ＤＥ２，８４９，４０２Ａ１は、可変部分
および不変部分の両方を有するディスプレイを記載す
る。可変部分は、液晶であり、不変部分は、上面と底面
との間にわたる複屈折材料から製造される。これらの不
変部分は、スペーサーとしても機能する。
【００１２】英国特許出願第９７０４６２３．９号は、
少なくとも１つのアラインメント層が、一官能性の反応
性メソゲンおよび二官能性の反応性メソゲンの混合物か
ら生成され、これらの材料の比によって連続液晶材料の
表面プレティルトが制御される、液晶デバイスを記載す
る。一官能性反応性メソゲンの割合が増加するにつれ
て、ＲＭ／大気界面のティルトが増大することが教示さ
れている。
【００１３】米国特許第５，９９５，１８４号は、重合
可能な反応性メソゲンの薄膜波長板の製造を記載する。
ＲＭ／大気界面に移動する添加剤を加えることによっ
て、表面エネルギーを変更させ、これにより、その表面
で反応性メソゲン分子のティルトを制御することが教示
され、詳細には、ＲＭ／大気界面でティルト角度を低減
させることが教示されている。
【００１４】欧州特許第０，８８０，０５２号は、従来
のアラインメント層の上で、パターニングされた、薄
い、ねじれた反応性メソゲン層を用いることによる、マ
ルチドメイン液晶デバイスの製造を記載する。英国特許
出願（９７１０４８１．４）の図５には、非反応性メソ
ゲン領域における平行なアラインメント、および反応性
メソゲン領域の上のねじれたアラインメントが示されて
いるが、反応性メソゲンの上の領域は、０電圧の非動作
状態から動作状態を核形成させるために用いられない。
これは、さらに、ＲＭの上の領域が、ＲＭの上ではない
領域と同じであり、この出願がＲＭ層を可能な限り薄く
製造することを明確に教示していることによってサポー
トされている。
【００１５】欧州特許第０，０１８，１８０号およびＪ
ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ、Ｖｏｌ．５２、Ｎｏ．４（１９８１）は、双安定ね
じれネマチック（ＢＴＮ）デバイスの基本的な動作原
理、すなわち、ねじれ角度φ±１８０°の２つの準安定
状態の間で切り換わる動作を開示する。ここで、角度φ
°の状態は、用いられない全体的な安定状態である。こ
れらの文献は、アドレスされない領域におけるセルの厚
さの低減による、隔離の使用をも開示する。ＢＴＮデバ
イスは、πセルよりも遅いデバイスであるが、φ±１８
０°の２つの状態において安定であるので、双安定とい
う名前を有する。典型的なＢＴＮデバイスは、２つの液
晶表面でのラビング方向が逆平行であるので、逆平行ア
ラインメントを有すると言われている。これによって、
実際に、ディレクターが、液晶の２つの表面での互いに
平行になるように並べられる。
【００１６】英国特許第９９１１７３０．１は、隔離領
域を有するＢＴＮデバイスの製造を記載する。隔離領域
は、ＨＡＮ状態、均一なライイングへリックスまたは焦
点円錐テキスチャである。隔離領域は、ピクセル間ギャ
ップのプレティルトがピクセル内領域のプレティルトと
異なるようにアラインメント層の表面プレティルトをパ
ターニングすることによって、形成される。
【００１７】逆平行ＢＴＮは、取り得る３つの安定ねじ
れ状態、例えば、０°、１８０°、および３６０°、よ
り一般的に言うと、（φ−１８０°）、φ、（φ＋１８
０°）ねじれ状態を有する。安定アドレスにおいて、こ
れらの状態のうちの２つは、アクセスされ、動作状態と
して用いられる。３つの安定ねじれ状態のエネルギー
は、厚さ対ピッチ（ｄ／ｐ）の比（ｒａｔｉｏｎ）に依
存し、通常、他の２つの安定ねじれ状態と位相幾何学的
に区別される最も低いエネルギー状態が、動作状態、例
えば、φに対応しない。これによって、エネルギー的に
好ましい（しかし、望ましくない）状態が、電圧がオフ
になった後のある期間にわたって、核形成および成長す
る。電圧がオフになる場合にこの望ましくない状態が核
形成しなくても、エネルギー的により好ましい動作状態
が他の状態に段々成長するので、双安定は、隔離なしに
は、不可能である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、異方
性材料（特に、重合可能な反応性メソゲン）から製造さ
れた表面突起を利用して、非動作状態から動作状態を核
形成および／または隔離する液晶デバイスおよびその液
晶デバイスの製造方法を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明によると、上記の
特許請求の範囲に述べるような液晶デバイス、および製
造方法が提供される。
【００２０】本発明は、異方性材料（特に、重合可能な
反応性メソゲン）から製造された表面突起を利用して、
液晶デバイスの動作状態を、非動作状態から核形成およ
び／または隔離する。
【００２１】本発明は、特に（しかし、これに限定され
ない）、印加される電場が０の場合に安定状態から位相
的に区別されるネマチックデバイスに適用可能である。
このようなデバイスの１つとして、Ｖ動作状態が、低電
圧のＨ状態から核形成される必要があるπセルがある。
他のこのようなデバイスとして、動作状態が、全体的な
最小限の状態から、または互いに隔離することが必要な
格納デバイスとして用いられる場合のＢＴＮデバイスが
ある。
【００２２】接地しているＨ状態から動作Ｖ状態を核形
成するための技術は、上記の先行技術文献、ＥＰ０，９
９６，０２８、ＥＰ０，９６５，８７６、ＪＰ−Ａ−９
９０４３２、およびＪＰ−Ａ−９２１８４１１に記載さ
れている。特に、ＥＰ０，９９６，０２８およびＥＰ
０，９６５，８７６は、表面プレティルトを変更して低
電圧核形成を得ることを教示する。しかし、アラインメ
ント層だけでのパターニングは、ディスクリネーション
トラッピングに起因する、時折の失敗（従って、歩留ま
りの低減）の原因となり得る。ＪＰ−Ａ−９９０４３
２、およびＪＰ−Ａ−９２１８４１１に記載の方法は、
これらの問題点をを有さないが、それぞれが効率的に動
作するためには、デバイスは、理想的には、電場が加え
られている状態で等方性相から冷却される（スペーサー
ボールまたは柱の周りで正確な異方性構造を提供す
る）。これは、困難工業的な処理がであることが証明さ
れている。ＥＰ０，９９６，０２８が開示する代替例
は、電場が印加されている状態で元の場所での重合であ
るが、同じように工業的に困難である。本発明は、前も
って形成された異方性突起を提供することによって解決
策を提供する。
【００２３】本発明の液晶デバイスは、ネマチック液晶
と、上記液晶にわたって電圧を印加する電圧手段と、そ
れぞれアラインメント層が設けられた２枚の基板とを含
む液晶デバイスであって、上記液晶は、上記２枚の基板
の間に挟まれ、上記ネマチック液晶は、少なくとも１つ
の動作状態、および少なくとも１つの非動作状態にさ
れ、上記アラインメント層の少なくとも１つには、異方
性材料で形成される複数の表面突起が設けられ、これに
より上記目的が達成される。
【００２４】上記突起が、上記液晶の厚さの少なくとも
１０％の高さであり得る。
【００２５】上記突起が、上記液晶の厚さの少なくとも
２０％の高さであり得る。
【００２６】上記突起が、上記液晶の厚さの実質的に５
０％の高さであり得る。
【００２７】突起の少なくとも一部が、上記電圧が閾値
を超える場合に、上記液晶を上記非動作状態から、上記
動作状態を核形成させ得る。
【００２８】上記突起の少なくとも一部が、上記動作状
態を、上記非動作状態、または他の動作状態から隔離さ
れ得る。
【００２９】上記液晶が、それぞれアクティブ領域を有
する複数のピクセルに分割され、上記ピクセルのそれぞ
れの上記アクティブ領域が、上記突起の少なくとも１つ
を含むか、オーバーラップするか、あるいは、隣接する
かもしくは近傍に位置し、核形成が上記アクティブ領域
内で起こり得る。
【００３０】上記液晶が複数のピクセルに分割され、上
記ピクセルのそれぞれが、上記突起の少なくとも１つに
よって囲まれ、上記ピクセルが隔離され得る。
【００３１】上記ネマチック液晶が、πセルであり得
る。
【００３２】上記ネマチック液晶は、負のπセルまたは
スプレーベンドデバイス（ＳＢＤ）であり得る。
【００３３】上記ネマチック液晶は、双安定ねじれネマ
チック（ＢＴＮ）であり得る。
【００３４】上記突起の少なくとも１つが、ねじられた
異方性突起であり得る。
【００３５】上記突起の少なくとも１つが、傾けられた
異方性突起であり得る。
【００３６】上記突起の少なくとも１つが、傾けられ、
ねじられた異方性突起であり得る。
【００３７】上記異方性突起が、重合化反応性メソゲン
から形成され得る。
【００３８】上記動作状態と非動作状態が、互いに、位
相幾何学的に区別され得る。
【００３９】上記電圧が実質的に０である場合に、上記
液晶の異なる領域は、第１および第２の非動作状態にあ
り、上記第１の非動作状態は、上記異方性突起によって
安定化され得る。
【００４０】上記第１および第２の非動作状態は、それ
ぞれ、Ｔ状態およびＨ状態であり得る。
【００４１】上記第１の非動作状態は、上記動作状態と
同じ状態であり得る。
【００４２】上記液晶デバイスを生成する方法は、上記
基板のうちの１枚の上に上記反応性メソゲン層を形成す
る工程と、マスクを通して上記層を照射することによっ
て、上記層を硬化して、上記基板のうちの１枚を異方性
突起でコーティングする工程と、ネマチック液晶材料を
２枚の上記基板の間に挟んで液晶セルを形成する工程と
を包含する。
【００４３】上記反応性メソゲン層は、ＣＢ１５でドー
ピングされたＲＭ２５７から形成され得る。
【００４４】上記反応性メソゲン層は、ＲＭ３０８が混
合されたＲＭ２５７から形成され得る。
【００４５】上記反応性メソゲン層は、ＲＭ３０８が混
合され、ＣＢ１５でドーピングされたＲＭ２５７から形
成され得る。
【００４６】
【発明の実施の形態】当業者であれば、ＢＴＮデバイス
における隔離の技術のさらなる適用例を理解する。
【００４７】図１は、上記の先行技術文献に記載されて
いるようなπセルの動作中の異なる状態における基板４
と６との間のディレクター２の配向を示す模式図であ
る。
【００４８】図２は、上記の先行技術文献に記載されて
いるようなＢＴＮセルの動作中の異なる状態における基
板１０と１２との間のディレクター８の配向を示す模式
図である。
【００４９】本発明の実施形態は、例示のために、添付
の図面を参照しながら、説明される。
【００５０】本発明の第１の実施形態においては、ねじ
れ異方性突起が用いられて、Ｈ状態からＶ状態を核形成
する。
【００５１】図３ａを参照すると、インジウムスズ酸化
物でコーティングされた２つの基板３０および４２が、
当業者にとって公知であるように、ＳＥ６１０（Ｎｉｓ
ｓａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）で形成されるアラインメ
ント層３２および３３でコーティングされた。各基板３
０、４２は、その後、また当業者にとって公知のよう
に、一方向にラビングされた。図３ｂに示すように、こ
れらの基板のうちの１つ基板３０の上に、反応性メソゲ
ンＲＭ２５７（Ｍｅｒｃｋ）対トルエンが１：３の混合
物が、１２００ｒｐｍで（８０℃で）スピンコーティン
グされた。ＲＭ２５７は、１．２％のＣＢ１５（Ｍｅｒ
ｃｋ）で前もってドーピングされており、突起層３４を
形成する。再度、８０℃で、ＲＭ２５７／ＣＢ１５突起
層３４は、ＵＶ放射３８によってマスク３６を通じてＵ
Ｖ硬化され、トルエン内で洗浄されて、図３ｃに示すよ
うに、１つの基板３０が約２．５ミクロンの高さのねじ
れ異方性突起４０でコーティングされるようにした。こ
の基板３０は、図３ｄに示すように、その後、他の基板
４２を用いて、５ミクロンの厚さのπセルに製造され
た。１．８ボルト以上が印加されると、Ｖ状態が異方性
突起から成長して、ディスプレイの残りを覆うことが観
察された。
【００５２】このセルの厚さおよび突起の高さについ
て、約１％〜３％の間のＣＢ１５が、ＲＭ２５７に混合
される場合に核形成が首尾よく行われることが見出され
た。
【００５３】図４ａ〜４ｃは、理解を助けるためだけ
の、Ｖ状態の核形成がどのように進むかについての考え
られる説明を提供する。図４ａは、０ボルトでの仮定の
セル断面を示す。セルの大部分は、Ｈ状態である。しか
し、異方性突起４０の近傍の液晶は、ねじれ状態に保持
され、突起４０内の状態は、固定されている。約１．８
Ｖ以上で、異方性突起４０の近傍のねじれ状態は、図４
ｂに示すように、Ｖ状態に展開し、その後、図４ｃに示
すように、残りのセル領域を覆うように成長する。
【００５４】本発明の第２の実施形態においては、傾け
られた異方性突起が用いられて、Ｈ状態からＶ状態を核
形成する。
【００５５】再度、図３ａ〜３ｄを参照し、簡略化のた
め、同じ参照符号を用いると、２つのインジウムスズ酸
化物ガラスでコーティングされた基板３０および４２
は、当業者にとって公知のように、ＳＥ６１０（Ｎｉｓ
ｓａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）から形成されたアライン
メント層３２および３３でコーティングされた。各基板
３０、４２は、その後、また、当業者にとって公知のよ
うに、一方向にラビングされた（図３ａ）。これらの基
板のうちの１つの基板３０上に、ジアクリラートＲＭ２
５７（Ｍｅｒｃｋ）対モノアクリラートＲＭ３０８（Ｍ
ｅｒｃｋ）対トルエンが４：１：１５の混合物が、１２
００ｒｐｍで（８０℃で）スピンコーティングされ、突
起層３４を形成した。再度、８０℃で、ＲＭ２５７／Ｒ
Ｍ３０８突起層３４は、マスク（図３ｂ）を通じてＵＶ
硬化され、トルエン内で洗浄されて、基板３０が約２．
５ミクロンの高さの傾けられた異方性突起４０でコーテ
ィングされるようにした（図３ｃ）。この基板３０は、
図３ｄに示すように、その後、他の基板４２を用いて、
５ミクロンの厚さのπセルに製造される。１．８ボルト
以上が印加されると、Ｖ状態が異方性突起の領域から成
長して、ディスプレイの残りを覆うことが観察された。
【００５６】上記の２つの実施形態において、突起の高
さは、液晶の厚さであるセル間隔の実質的に５０％であ
る。当業者であれば、突起が、これより低くてもよい
し、高くてもよいが、突起の高さは、典型的には、セル
間隔の１０％より高くなる必要があることを理解する。
【００５７】図５ａ〜５ｃは、理解を助けるためだけ
の、Ｖ状態の核形成がどのように進むかについての考え
られる説明を提供する。図５ａは、０ボルトでの仮定の
セル断面を示す。セルの大部分は、Ｈ状態である。しか
し、異方性突起４０近傍の液晶は、ＶまたはＴ状態に保
持される。約１．８Ｖ以上で、異方性突起４０の近傍の
Ｖ状態は、成長し始め（図５ｂ）、その後、残りのセル
領域を覆うように成長する（図５ｃ）。実際、製造され
た異方性突起４０は、矩形の断面ではなく、正確な処理
状態に依存して、台形、三角、または、司教冠型の断面
である。
【００５８】当業者であれば、アラインメント界面で、
ティルトが大きく、反応性メソゲン／大気界面（すなわ
ち、最終的な反応性メソゲン／ＬＣ界面）で、ティルト
が小さい状態で製造された異方性突起が、Ｖ状態からＨ
状態を核形成されるために用いられ得ることを理解す
る。これは、上記のＵＳ５，９９５，１８４号の教示内
容を用いて達成され得る。
【００５９】本発明の第３の実施形態においては、ねじ
られ、傾けられた異方性突起が用いられて、Ｈ状態から
Ｖ状態を核形成する。この実施形態は、二官能性／一官
能性ＲＭ混合物にキラルドーパントが僅かな割合で添加
されていること以外は、第２の実施形態と同じである。
【００６０】本発明の第４の実施形態においては、傾け
られた異方性突起が用いられて、ＢＴＮデバイスにおけ
る状態を隔離する。傾けられた異方性突起は、ＢＴＮデ
バイスにおいて、隔離領域としても機能することが見出
された。この場合、ディスプレイパネルの各ピクセル
は、このような突起によって完全に囲まれる。
【００６１】本発明の第５の実施形態においては、ねじ
られた異方性突起が用いられて、ＢＴＮデバイスにおけ
る状態を隔離する。ねじられた異方性突起は、ＢＴＮデ
バイスにおいて、隔離領域としても機能することが見出
された。この場合、ディスプレイパネルの各ピクセル
は、このような突起によって完全に囲まれる。
【００６２】本発明の第６の実施形態においては、傾け
られ、ねじられた異方性突起が用いられて、ＢＴＮデバ
イスにおける状態が隔離する。傾けられ、ねじられた異
方性突起は、ＢＴＮデバイスにおいて、隔離領域として
も機能することが見出された。この場合、ディスプレイ
パネルの各ピクセルは、このような突起によって完全に
囲まれる。
【００６３】突起の配置は、以下に記載するように、突
起が、核形成させるように意図されているのか、隔離す
るように意図されているのか、あるいは両方なのかに依
存する。
【００６４】核形成のために、突起がピクセルを囲む必
要はない。しかし、各ピクセル内の核形成を確実にする
ために、各ピクセルにおいて存在することが好ましい。
また、各突起は、加えられた電場により所望される状態
をアクティブ領域に成長させることを可能にするため、
ピクセルのアクティブ領域と部分的にオーバーラップさ
せるか、または、アクティブ領域に隣接または近傍に位
置する必要がある。核形成させるために、突起は、印加
される任意の電場から充分な影響を経験するため、アク
ティブ領域の十分近傍にある必要がある。アパーチャ比
およびコントラスト比が、最優先でない場合には、突起
は完全にアクティブ領域内に位置し得る。
【００６５】隔離のために、突起は、望ましくない状態
がピクセル内で成長することを防ぐために各ピクセルを
囲む必要がある。しかし、突起は、隔離が電場を必要と
せず、アパーチャ比およびコントラストを最大にするの
で、アクティブ領域内にある必要はない（ピクセル間ギ
ャップ内に位置し得る）。
【００６６】突起は、核形成および隔離のため、各ピク
セルを囲み（隔離のため）、部分的にオーバーラップす
るか、またはアクティブ領域に隣接するか、近傍に位置
して、囲まれた領域が望ましい状態に成長することを可
能にする必要がある。
【００６７】ブラックマスクは、突起をマスクするよう
に用いられ得る。
【００６８】隔離および核形成の両方が、πセル、ＳＢ
Ｄ、ＢＴＮ、逆ねじれＴＮ等の他のそのようなデバイス
に適用され得る。
【００６９】任意の実施形態において、全ての突起が、
同じ特徴を有する必要はなく、核形成または隔離に関わ
る必要もないことが理解される。
【００７０】ネマチック液晶と、液晶にわたって電圧を
印加する電圧手段と、それぞれアラインメント層（３
２、３３）が設けられた２枚の基板（４２、３０）とを
含む液晶デバイスであって、液晶は、２枚の基板（４
２、３０）の間に挟まれ、ネマチック液晶は、少なくと
も１つの動作状態、および少なくとも１つの非動作状態
にされ、アラインメント層（３２、３３）の少なくとも
１つには、異方性材料で形成される複数の表面突起（４
０）が設けられる、液晶デバイス。
【００７１】
【発明の効果】本発明によって、異方性材料（特に、重
合可能な反応性メソゲン）から製造された表面突起を利
用して、非動作状態から動作状態を核形成および／また
は隔離する液晶デバイスおよびその液晶デバイスの製造
方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、πセルの動作を示す模式図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、ＢＴ
Ｎデバイスの動作を示す模式図である。
【図３ａ】図３ａは、本発明の実施形態の製造技術の模
式図である。
【図３ｂ】図３ｂは、本発明の実施形態の製造技術の模
式図である。
【図３ｃ】図３ｃは、本発明の実施形態の製造技術の模
式図である。
【図３ｄ】図３ｄは、本発明の実施形態の製造技術の模
式図である。
【図４ａ】図４ａは、本発明の実施形態の説明を図解す
る図である。
【図４ｂ】図４ｂは、本発明の実施形態の説明を図解す
る図である。
【図４ｃ】図４ｃは、本発明の実施形態の説明を図解す
る図である。
【図５ａ】図５ａは、本発明の他の実施形態の説明を図
解する図である。
【図５ｂ】図５ｂは、本発明の他の実施形態の説明を図
解する図である。
【図５ｃ】図５ｃは、本発明の他の実施形態の説明を図
解する図である。
【符号の説明】
３０ 基板 ３２ アライメント層 ３３ アライメント層 ４０ 突起 ４２ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリザベス ジェーン アコスタ 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 Ｆターム(参考） 2H088 HA03 HA06 JA04 JA28 LA09 2H090 HB07Y HC11 HC13 HD14 MA02 MA05 MA07 MA17 MB11 MB14

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ネマチック液晶と、該液晶にわたって電
    圧を印加する電圧手段と、それぞれアラインメント層が
    設けられた２枚の基板とを含む液晶デバイスであって、 該液晶は、該２枚の基板の間に挟まれ、 該ネマチック液晶は、少なくとも１つの動作状態、およ
    び少なくとも１つの非動作状態にされ、 該アラインメント層の少なくとも１つには、異方性材料
    で形成される複数の表面突起が設けられる、液晶デバイ
    ス。
  2. 【請求項２】 前記突起が、前記液晶の厚さの少なくと
    も１０％の高さである、請求項１に記載の液晶デバイ
    ス。
  3. 【請求項３】 前記突起が、前記液晶の厚さの少なくと
    も２０％の高さである、請求項２に記載の液晶デバイ
    ス。
  4. 【請求項４】 前記突起が、前記液晶の厚さの実質的に
    ５０％の高さである、請求項３に記載の液晶デバイス。
  5. 【請求項５】 前記突起の少なくとも一部が、前記電圧
    が閾値を超える場合に、前記液晶を前記非動作状態か
    ら、前記動作状態を核形成させる、請求項１に記載の液
    晶デバイス。
  6. 【請求項６】 前記突起の少なくとも一部が、前記動作
    状態を、前記非動作状態、または他の動作状態から隔離
    される、請求項１に記載の液晶デバイス。
  7. 【請求項７】 前記液晶が、それぞれアクティブ領域を
    有する複数のピクセルに分割され、該ピクセルのそれぞ
    れの該アクティブ領域が、前記突起の少なくとも１つを
    含むか、オーバーラップするか、あるいは、隣接するか
    もしくは近傍に位置し、核形成が該アクティブ領域内で
    起こる、請求項１に記載の液晶デバイス。
  8. 【請求項８】 前記液晶が複数のピクセルに分割され、
    該ピクセルのそれぞれが、前記突起の少なくとも１つに
    よって囲まれ、該ピクセルが隔離される、請求項１に記
    載の液晶デバイス。
  9. 【請求項９】 前記ネマチック液晶が、πセルである、
    請求項１に記載の液晶デバイス。
  10. 【請求項１０】 前記ネマチック液晶は、負のπセルま
    たはスプレーベンドデバイス（ＳＢＤ）である、請求項
    １に記載の液晶デバイス。
  11. 【請求項１１】 前記ネマチック液晶は、双安定ねじれ
    ネマチック（ＢＴＮ）である、請求項１に記載の液晶デ
    バイス。
  12. 【請求項１２】 前記突起の少なくとも１つが、ねじら
    れた異方性突起である、請求項１に記載の液晶デバイ
    ス。
  13. 【請求項１３】 前記突起の少なくとも１つが、傾けら
    れた異方性突起である、請求項１に記載の液晶デバイ
    ス。
  14. 【請求項１４】 前記突起の少なくとも１つが、傾けら
    れ、ねじられた異方性突起である、請求項１に記載の液
    晶デバイス。
  15. 【請求項１５】 前記異方性突起が、重合化反応性メソ
    ゲンから形成される、請求項１に記載の液晶デバイス。
  16. 【請求項１６】 前記動作状態と非動作状態が、互い
    に、位相幾何学的に区別される、請求項１に記載の液晶
    デバイス。
  17. 【請求項１７】 前記電圧が実質的に０である場合に、
    前記液晶の異なる領域は、第１および第２の非動作状態
    にあり、該第１の非動作状態は、前記異方性突起によっ
    て安定化される、請求項１に記載の液晶デバイス。
  18. 【請求項１８】 前記第１および第２の非動作状態は、
    それぞれ、Ｔ状態およびＨ状態である、請求項１７に記
    載の液晶デバイス。
  19. 【請求項１９】 前記第１の非動作状態は、前記動作状
    態と同じ状態である、請求項１７に記載の液晶デバイ
    ス。
  20. 【請求項２０】 請求項１に記載の液晶デバイスを生成
    する方法であって、前記基板のうちの１枚の上に前記反
    応性メソゲン層を形成する工程と、マスクを通して該層
    を照射することによって、該層を硬化して、該基板のう
    ちの１枚を異方性突起でコーティングする工程と、ネマ
    チック液晶材料を２枚の該基板の間に挟んで液晶セルを
    形成する工程とを包含する、方法。
  21. 【請求項２１】 前記反応性メソゲン層は、ＣＢ１５で
    ドーピングされたＲＭ２５７から形成される、請求項２
    ０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記反応性メソゲン層は、ＲＭ３０８
    が混合されたＲＭ２５７から形成される、請求項２０に
    記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記反応性メソゲン層は、ＲＭ３０８
    が混合され、ＣＢ１５でドーピングされたＲＭ２５７か
    ら形成される、請求項２０に記載の方法。
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