JP2003529785A - 液晶セルのための電極 - Google Patents

液晶セルのための電極

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Abstract

(57)【要約】 液晶セルのための電極は、基板、例えば導電性かつ整列性コーティング、例えばフッ素ドープされたスズ酸化物コーティングを有するガラスを含んでいる。導電性コーティングを基板上に堆積させた後に、その表面を清浄化し、そして溶媒で飽和された布で所定時間単方向ワイピングする。上記の方法で製造された電極では、導電性コーティング全面をポリイミド層で覆う必要およびそのポリイミド層を熱処理する必要がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
（関連出願）
【０００１】 この出願は、１９９９年６月１０日にパトリシア・ルザコフスキー・アゼイ（
Patricia Ruzakowski Athey）の名義で出願された米国仮特許出願第６０／１３
８，４８１号の出願日の利益を請求するものである。
【０００２】 （発明の背景） （発明の分野） 本発明は、液晶セル、さらに詳しくは液晶セルにおいて使用するための電極に
関する。
【０００３】 （現在利用できる技術の考察） 液晶セルのための電極は、現在、導電性の膜またはコーティング、通常はイン
ジウム・スズ酸化物（“ITO”）膜を一対の電極、例えば２枚のガラス板の表面
に堆積させることによって製造されている。そのITO表面に液化ポリイミドがス
ピン塗布され、そして熱処理されてITOコーティング上にポリイミドコーティン
グが与えられる。その後に、それら電極各々のポリイミド層の表面がフェルト布
で同一方向に擦過される。擦過機構は完全には分かっていないけれども、このポ
リイミド層の表面のフェルト布による擦過処理は、それら電極間に含まれる液体
混合物中の液晶の縦軸をある１つの好ましい向きに配向させるために行われる。
さらに詳しくは、液晶が基板表面に対して平行に、そして互いに関して単方向に
整列されるとき、そこには均質な整列状態が存在する。液晶が基板表面に垂直に
整列されるとき、そこにはホメオトロピック整列状態（homeotropic alignment
）が存在する。ポリイミド層に関する考察は、Applied Physics Letter、66（17
）、１９９５年４月２４日号に発表された、Ｙ．Ｂ．キン（Y. B. Kinn）、Ｈ．
オリン（H. Olin）、Ｓ．Ｙ．パーク（S. Y. Park）、Ｊ．Ｗ．チョイ（J. W. C
hoi）、Ｌ．コミト（L. Komito）、Ｍ．マツーシジー（M. Mtusyzyh）およびＳ
．Ｔ．ルンゲウエル（S. T. Lngewell）による、論文名「走査力顕微鏡検査法で
調べた擦過ポリイミド膜（RUBBED POLYIMIDE FILMS STUDIED BY SCANNING FORCE
MICROSCOPY）」に見いだされる。
【０００４】 液晶セルは、現在、ガラス繊維および／または重合体ビーズをアルコールに懸
濁させ、そしてそのアルコール−スペーサー混合物を両電極の一方にスピン塗布
することによって加工されている。それら電極は、ポリイミド表面を、その擦過
方向を互いに反対向きにして、互いに向き合わせて取り付けられる。それら電極
はスペーサーにより一定間隔での配置関係で保持される。それら電極の一対の相
対する辺は、ポリイミド層の擦過表面間に区画室を与えるように密閉される。区
画室は液晶の等方性温度より高い温度、例えば約９０℃まで加熱され、そしてネ
マチック液晶を含んでいる加熱混合物により毛管充填される。ネマチック液晶と
して、キラルネマチック液晶またはキラル成分（「液体混合物」）も挙げること
ができる。この液体混合物は、また、ゲスト−ホスト液晶セルを与える二色性染
料を含んでいることもできる。この液体混合物は、その液晶混合物の等方性温度
より高い温度に加熱されるのが好ましい。Mol. Cryst. Liq. Cryst.、第６８巻
、１９８１年、第１２７〜１３５頁に記載されている、Ｆ．ガラジェダギ（F. G
haradjedaghi）による、論文名「負の誘電異方性を持つ液晶を使用している正コ
ントラストのゲスト−ホストディスプレー（A POSITIVE CONTRAST GUEST-HOST D
ISPLAY USING A LIQUID CRYSTAL OF NEGATIVE DIELECTRIC ANISOTROPY）」は、
液体混合物について議論している。区画室が毛管充填された後、残りの開いてい
る辺が密閉される。
【０００５】 ２つの電極を横断して印加されるＡＣ電圧は、液体混合物中における液晶の縦
軸の位置を電極表面に対して変化させる。例えば、両電極を横断してＡＣ電圧を
印加すると、液晶の縦軸が配向される。例えば、正の誘電異方性を有する液晶に
よれば、印加電圧はその印加場に対して平行な液晶の長軸を整列させ、また負の
誘電異方性を有する液晶によれば、印加場はその印加場に垂直なおよび／または
その印加場から離れた液晶の長軸を整列させる。二色性染料は正または負の二色
比を有することができる。正の二色比を有する二色性染料はその分子の長軸に沿
ってより多くの光を吸収し、またその逆も真である。ゲスト−ホストネマチック
液晶セルの場合には、電極を横断してＡＣ電圧を印加すると、液晶（正の誘電異
方性）が印加場に平行な配向され、そして二色性染料（正の二色比）がその液晶
の向きに追従して、そのセルを暗色化状態（オフ状態）から漂白状態（オン状態
）に進ませる。電圧を止めると、液晶混合物中の液晶と二色性染料とはポリイミ
ドコーティングに平行に再配向されて、その液晶セルの透明性をより低くし、即
ちより暗くする。米国特許第５，４７７，３５８号明細書は、液晶セルの製造と
その作動について議論している。
【０００６】 液晶セルを加工する技術分野の当業者であれば理解できるように、ポリイミド
層を使用する必要がなく、それによってポリイミド層の堆積、熱処理および擦過
処理が省かれる液晶セルを提供することが有利であろう。
【０００７】 （発明の概要） 本発明は、改良された液晶セル、さらに詳しくは液晶セルのための改良された
電極に関する。本発明により改良された液晶セルは、互いに一定間隔を置いて配
置されている一対の電極を有し、それら電極の端縁が密閉されてそれらの間に液
体混合物を含めるための密閉区画室が与えられているタイプのものである。本発
明により改良されているそれら電極は、ガラス基板上に導電性コーティング、例
えばITOコーティングを、そしてそのITOコーティングの上にポリイミド層を有す
るタイプのものである。ポリイミド層は単方向擦過表面を有し、この場合両ポリ
イミド層の擦過表面は、擦過処理方向を互いに逆向きにして、互いに向き合って
いる。本発明に限定を加えるものではないが、ここでそして特許請求の範囲で用
いられる液体混合物はネマチック液晶および二色性染料を含んでいることができ
、またさらにキラル液晶成分、キラル成分、サーモクロミック物質、および／ま
たはピロン類、オキサジン類、フルジド類（fulgides）およびフルジミド類（fu
lgimides）を含むタイプのフォトクロミック物質も含んでいることができる。本
発明の実施に際して使用することができる他のフォトクロミック物質は、Ｃ．Ｂ
．グリーンバーグ（C. B. Greenberg）名義の、「電気−光学ディバイスおよび
そのようなディバイスを具える可変性透明物品（ELECTRO-OPTICAL DEVICE AND V
ARIABLE TRANSPARENT ARTICLE WITH SUCH DEVICE）」と題される米国仮特許出願
に開示されている。本発明の実施に際して使用することができるサーモクロミッ
ク物質は、米国特許第４，０２８，１１８号および同第４，７３２，８１０号明
細書に記載されるとおり、温度変化の結果として吸収性、反射性および屈折率の
ような物理的性質に変化を示すものである。本発明を限定するものではないが、
二色性染料は、それらを液晶物質内で分子整列させるときに特定偏光の光を吸収
するそれらの能力のために、ほとんどが単独でも、混合物でも、或いは光学活性
物質としてのフォトクロミック物質との混合物でも有用である。本発明の実施に
際して使用することができる二色性染料には、限定するものではないが、アゾ染
料およびアントラキノン染料がある。本発明での使用に適した他の二色性染料と
しては、コンゴーレッド（ジフェニル−ビス−アルファ−ナフチルアミンスルホ
ン酸ナトリウム）、メチレンブルー、スチルベン染料（色度指数（ＣＩ）＝６２
０）および１，１’−ジエチル−２，２’−シアニンクロリド（ＣＩ＝３７４（
橙色）またはＣＩ＝５１８（青色））が挙げられる。これら染料の性質およびそ
れらの製造法は、Ｅ．Ｈ．ランド（E. H. Land）著・コロイド化学（Colloid Ch
emistry）（１９４６年）に記載されている。これらの染料はポリビニルアルコ
ール中では顕著な二色性を有し、またセルロース中ではより小さい二色性を有す
る。他の適した染料に、カーク・オスマーのエンサイクロペディア・オブ・ケミ
カル・テクノロジー（Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology）、
第８巻、第６５２〜６６１頁（第４版、１９９３年）およびその中で引用されて
いる文献中で論じられ、性質と製造法と共に挙げられている染料がある。
【０００８】 本発明の改良された電極では、ポリイミド層の必要がなくなる。さらに詳しく
は、本発明の電極は基板上に導電性材料が堆積されており、その導電性材料は区
画室中における液体混合物の液晶の導電性と配向性および／または整列性という
性質を有している。本発明の実施に際して使用することができる導電性材料とし
ては、限定されるものではないが、熱分解により堆積される導電性金属酸化物、
例えば、本発明に限定を加えるものではないが、米国特許第４，５８４，２０６
号、同第４，９００，１００号および同第５，３５６，７１８号明細書、並びに
ジャーノス・スザニイ（Janos Szanyi）等の名義で２０００年３月９日に出願さ
れ、「低曇り度塗料の製造法、並びにそれら方法によって作られたコーティング
および被覆物品（Methods of Making Low Haze Coatings, and the Coatings an
d Coated Articles Made Thereby）」と題される米国特許出願第０９／５２１，
８４５号明細書（ソーラーバン（Solarban）５５被覆ガラスを開示する）に開示
されるタイプの、フッ素、アンチモンおよびそれらの混合物を含んでいるスズ酸
化物が挙げられる。上記の米国特許および特許出願の開示は、ここで参照するこ
とによって本明細書に含まれるものである。
【０００９】 本発明は、さらに、上記の改良された液晶セルを製造する方法に関する。この
方法は、導電性材料を有する基板を用意する工程、例えばフッ素および／または
アンチモンでドープされているスズ酸化物を熱分解により堆積させる工程を含ん
でいる。その表面はアルコール系溶媒で飽和された布を用いて拭われ（wiped）
、きれいになっている。このワイピング（wiping）が不規則であるならば、暗色
化状態にある液晶セルの透過した色は肉眼で見たとき均一であり、そして直線偏
光子を通して見たときは不規則ワイピング模様を示す。ワイピングが単方向であ
るならば、暗色化状態にある液晶セルの透過した色は、肉眼で見たときも、また
直線偏光子を通して見たときも均一である。液晶セルは、電極を一定間隔での配
置関係で取り付け、その空間を液体混合物で満たすことによって組み立てられる
。それら電極は、その液体混合物を含み、そしてそれら電極をその液体混合物と
接触した状態で有する密閉区画室を与えるように密閉される。理解できるように
、このセルは、各々が導電性材料を有する２つの基板、または一方だけが２つの
インターディジタル電極（イン−プレース・スイッチング−｛in-place switchi
ng：“IPS”｝）を有する２つの基板から作ることができる。
【００１０】 本発明に従って製造された液晶セルは、パネルディスプレー；空中、宇宙空間
、陸上、水上および水中車両の透明材（transparencies）；居住用および商業用
建造物の透明材、容器およびレンズ用の、例えばアイウェア用の透明材として使
用することができる。理解できるように、本発明の電極をアイウェアに使用する
ときは、電極を単方向ワイピングして暗色化偏光状態から漂白非偏光状態に進め
ることが好ましい。
【００１１】 （発明の説明） 本発明は、液晶セルのための改良された電極に関する。この液晶セルは、電極
を横断して印加されるＡＣ電場を利用して液晶の配向を制御する。エレクトロク
ロミックセルは、電極間にＤＣ電流を印加してエレクトロクロミック物質の暗色
化および漂白を制御するものである。
【００１２】 本発明の理解のために、現在入手できる液晶セル（従来技術）について考察す
る。図１を参照すると、そこには従来技術を代表する液晶セル１０が示される。
液晶セル１０は、複数のスペーサー１６（図１には１つだけ示される）により一
定間隔での配置関係で保持されている一対の電極１２および１４を含む。電極１
２および１４の端縁（図１には端縁しか示されていない）は、それら電極間に密
閉区画室２０を与えるために液晶セルディバイスの区画室を密閉するのにこの技
術分野で用いられるタイプのエポキシ樹脂１８で密閉されている。区画室２０は
、ネマチックゲスト−ホスト液晶セルを製造する技術において使用されるタイプ
の、均質に整列されている液晶（図１〜３では数字２２で示される）と二色性染
料分子（（図１〜３では数字２４で示される）との液体混合物で満たされている
。電極１２および１４の各々は回路２６で接続され、その回路２６は、一端にお
いてそれら電極の一方に、例えば電極１２に電線３０で接続され、そして他端に
おいてスイッチ３２に接続されている電源２８を含んでいる。スイッチ３２は電
線３４により他方の電極に、例えば電極１４に接続されている。スイッチ３２は
電極を「パワーオン（power on）」または「パワーオフ（power off）」して液
晶セルを暗色化状態（「パワーオフ」状態のセル）から漂白状態（「パワーオン
」状態のセル）およびその逆に変えるために設けられている。理解できるように
、電源はＡＣ電源であるのが好ましい。ＤＣ電源も本発明の実施において使用で
きる；しかし、ＤＣ電源の使用は時間の経過につれて液晶セルを劣化させる。
【００１３】 図１に示されるタイプの従来技術セルを実験室環境で加工した。電極１２およ
び１４は、各々、インジウム・スズ酸化物（“ITO”）コーティング３８、およ
びそのITOコーティング３８に接着されているポリイミド層４０を有するガラス
基板３６を含んでいた。このITOコーティングはマグネトロンスパッタ真空蒸着
（“MSVD”）法により適用された。ポリイミド層４０は、液化ポリイミドをその
ITOコーティング上にスピン塗布し、その後に、その適用ポリイミドを熱処理し
て重合させることによりITOコーティング３８全面にポリイミド層４０を与える
ことによってITOコーティングの上に堆積または適用された。電極１２および１
４を、その後、ポリイミド層の面を上向きにして並列配置した。それらポリイミ
ド層の各々の表面全面を１つの方向にフェルト布で擦過した、即ち単方向ワイピ
ングまたは単方向擦過した。各ポリイミド層は１つの方向に５回擦過された。電
極の一方の擦過ポリイミド表面上に、２−プロパノールとＥ．Ｍ．インダストリ
ーズ社（E. M. Industries Inc.）が販売する直径８ミクロンのガラス繊維円柱
状ロッドとの混合物をスピン塗布した。
【００１４】 その後、電極の一方を１８０度回転させ、そして反転させて、他方の電極の上
に、擦過ポリイミド表面を互いに対面させて重ねた；各電極の辺は互いに対して
揃えられ、そして各電極の端は、電線３０および３４に接続されるＡＣ電源２８
に電極１２および１４を接続する領域を与えるように、そして各々区画室の毛管
充填のために、互いにずらして配置された。スペーサー１６（図１には１つだけ
示される）は、電極１２および１４を互いに一定間隔での配置関係で保持して区
画室２０を与えるものである。電極の辺をこの技術分野で使用されるタイプのＵ
Ｖ硬化性エポキシ樹脂で密閉した。エポキシ樹脂１８により一定間隔での配置関
係で保持されている電極は、任意の通常の方法で液体混合物中の液晶の等方性温
度よりも高い温度まで加熱される。用いられた液晶は、Ｅ．Ｍ．インダストリー
ズ社のカタログＮｏ．Ｅ−７で販売されるタイプのものであった。液体混合物は
液晶中に溶解された二色性染料を含んでいた。この液体混合物を５８〜９０℃の
範囲内の温度まで加熱した。加熱された区画室に、液晶と二色性染料との液体混
合物の液滴を密閉されていない電極のずらして配置された一対の端に沿って置く
ことによって、その液体混合物を毛管充填した。この集成電極を室温まで放冷し
、そしてその区画室の開放端を、エポキシ樹脂、例えば液晶セルの区画室を密閉
するためにこの技術分野で用いられるタイプの５分硬化性エポキシ樹脂で密閉し
た。加熱時の液体混合物は等方性状態にあるが、冷却すると、図１に示されるよ
うに、（擦過方向に対して平行な）均質に整列したネマチック状態に進む。
【００１５】 本発明は、ポリイミド層を有しない電極を使用することを含む。さらに詳しく
は、そして図２および３を必要とされるときに参照して説明すると、それらには
本発明の特長を有する液晶セル５０が示される。液晶セル５０は、スペーサー１
６（図２および３には１つだけ示される）により一定間隔での配置関係で保持さ
れている電極５２および５４を含む。この場合、電極５２および５４の辺および
端はエポキシ樹脂１８で密閉されて密閉区画室５６を与えている。図１の区画室
２０に類似する区画室５６は、液晶２２と二色性染料分子２４を有する、例えば
上記で議論したタイプの液体混合物で充填されている。２インチ（５．０８セン
チメートル、“ｃｍ”）平方の電極の場合、液体混合物の液滴を、区画室の開放
端、例えばずらして配置された端に置き、その液体を毛管作用で区画室に移動さ
せるのが通常のやり方である。２インチ（５．０８ｃｍ）より大きい寸法を有す
る、例えば４インチ（１０．１６ｃｍ）平方またはそれ以上の電極の場合には、
区画室のより速い充填のためには図４に示される配置が推奨される。さらに詳し
くは、大きな区画室、例えば４インチ（１０．１６ｃｍ）平方またはそれ以上の
区画室をホットプレート上で充填するとき、液晶をその前線移動が遅すぎないよ
うにすることが重要であり、さもなければ気泡ができるだろう。
【００１６】 図４を参照して説明すると、一方の電極７０の２つの隣接する辺６６および６
８は、他方の電極７６の２つの隣接する辺７２および７４からずらして配置され
る。電極の重なり合っている部分が、７８において、この技術分野で使用される
タイプのエポキシ樹脂で密閉される。液体混合物の液滴が、区画室８０を毛管作
用で満たすために２つの隣接する辺６８、７４および６６、７２に沿って適用さ
れる。
【００１７】 理解できるように、本発明は液体混合物の組成に限定されない；さらに詳しく
は、液体混合物は、液晶と二色性染料に加えて、キラルネマチック液晶、キラル
成分、サーモクロミック物質および／または「発明の概要」の下で前記で議論さ
れたタイプのフォトクロミック物質を含んでいることができる。さらに、本発明
は液体混合物に限定されない；例えば重合体ベースの液晶系を本発明の実施にお
いて使用することができる。
【００１８】 本発明の特長を具体化する電極５２および５４は、本発明の特長を取り入れて
いるコーティング６０を有する基板５８を含む。基板５８の一方は透明材料から
作られていることができるが、両基板５８が共に透明材料から作られていること
がさらに多い。本発明の実施に際して、基板は任意の材料、例えば澄明な、薄く
着色した被覆ガラス、即ちフォトクロミックガラス；澄明な、薄く着色したプラ
スチック、即ちフォトクロミックプラスチック；金属、および／またはガラス繊
維強化プラスチックから作られていることができる。さらに、例えば低紫外線透
過率、低総太陽エネルギー透過率および低赤外線透過率を有する、この技術分野
で公知のタイプの日光制御型ガラスも、本発明の実施において使用することがで
きる。本発明は任意の材料の基板を用いて実施することができるけれども、基板
の材料およびエポキシ樹脂１８は、液体混合物を区画室６０に含ませるために液
密区画室を与えるように選ばれるべきである。重合体ベースの液晶系の場合、区
画室を密閉する必要はないことがある。本発明の実施においては、透明なソーダ
石灰シリカガラスを用いることが好ましいが、本発明はソーダ石灰シリカガラス
からできている一方の電極と透明でない基板からできている他方の電極を用いる
ことを企図している。この例では、本発明に限定を加えるものではないけれども
、その透明でない基板はコーティング６０の下に反射性の表面またはコーティン
グを有していることができる。
【００１９】 本発明の実施において、コーティング６０は、導電性コーティングと、液晶の
ための整列層である。本発明に限定を加えるものではないけれども、好ましいコ
ーティングは、ドーパント、例えばフッ素および／またはアンチモンを含んでい
てもよいスズ酸化物コーティングである。下記に示されるITOが、下記で考察さ
れる本発明に従って製造されるときに使用することができる。導電性コーティン
グ、例えばスズ酸化物コーティングは、任意の都合のよい方法で、例えば、若干
の名称を挙げると、本発明に限定を加えるものではないが、化学蒸着（CVD）法
、物理蒸着（PVD）法、燃焼化学蒸着（CCVD）法、噴霧熱分解法、パルスレーザ
ー堆積法、プラズマ溶射法、濾波レーザーアーク法、パルスｄｃグロー放電法、
プラズマアーク堆積法、プラズマCVD法、金属有機CVD法、イオンアシスト堆積法
、中空陰極堆積法、レーザーアシスト堆積法、反応性マグネトロンスパッタリン
グ法、パルス反応性マグネトロンスパッタリング法、パルスマグネトロンスパッ
タリング法、プラズマCVD法、電子サイクロトロン共鳴CVD法で堆積させることが
できる。今や理解できるだろうように、基板の材料は、それが導電性・整列性コ
ーティングの堆積または適用中に分解されないように選ばれるべきである。本発
明の実施に際して、好ましい基板材料はガラスであり、そして導電性・整列性コ
ーティングはそのガラス基板に熱分解により適用または被覆される。理解される
であろうように、電極のシート抵抗率は本発明に限定を加えるものではない；但
し、液体混合物に接触する電極の面積が増大すると、それにつれて低いシート抵
抗率を有する電極を具えさせることが望ましい。３〜１２７オーム／平方の範囲
のシート抵抗率を有するセルが作成された。
【００２０】 本発明を、フロート法で製造された厚さ３ミリメートルのガラスリボンから切
り取ったソーダ石灰シリカガラス板（glass piece）を用いて実施した。ガラス
リボンが溶融金属浴上のチャンバーを通って移動するにつれて、そのガラスリボ
ンは、ここで参照することによって開示が本明細書に含められる米国特許第５，
３５６，７１８号明細書に開示されるタイプと方法の低Ｅ−コーティングにより
被覆された。PPGインダストリーズ社（PPG Industries Inc.）がサンゲート（Su
ngate）５００被覆ガラスの商標名で販売するタイプのものであるこの被覆ガラ
スは、そのガラスリボンに非晶質の混合SiO2−SnO2コーティング層が熱分解によ
り適用され、そしてその非晶質混合SiO2−SnO2コーティングの上にフッ素ドープ
された結晶性スズ酸化物（SnO2−F）コーティング層が堆積されているものであ
る。サンゲート５００被覆ガラスの層のシート抵抗率は約２０オーム／平方であ
り、またサンゲート３００被覆ガラス（ガラス上に熱分解により堆積されたフッ
素ドープ結晶性スズ酸化物）では約６３オーム／平方である。そのガラスリボン
からガラス板を切り取った。ガラスリボンから切り取ったものの一部のガラス板
を、それらを用いて本発明の特長を取り入れている電極を造る前に３年間貯蔵し
た。これらのガラスシートは、そのシート間に重合体ビーズの離型媒体を入れて
貯蔵された。重合体ビーズの議論については、ここで参照することによって開示
が本明細書に含められる米国特許第４，５３０，８８９号明細書に関連記載があ
る。初めは、熟成がコーティングに効果があるのではないかと思われたけれども
、続いて造られた電極は、本発明の実施における電極用被覆ガラスの性能に熟成
が目立った効果を持たないことを示した。
【００２１】 下記は、３年間貯蔵されたガラスを使用する、本発明の特長を取り入れている
試料（初期試料）の製造についての議論である。そのガラス板から２個の２″（
５．０８ｃｍ）平方のガラス試験片を切り取り、そしてその被覆表面に２−プロ
パノール：脱イオン水の５０：５０ｖ：ｖ溶液を噴霧し、そしてその被覆表面を
テックスワイプ社LLC（TEXWIPE Company LLC）が商標名・テクニクロスTM（Tech
niClothTM）で販売するポリエステル−セルロースワイプでワイピングして乾か
すことによって清浄化し、キムワイプ（Kimwipe）でワイピングして乾かし、そ
して２−プロパノールで濡らしたフェルト布で５回単方向ワイピングした。液晶
セルを、区画室が２″×１・３／４″の寸法を有し、区画室６０の相対する辺に
おける電極の各々の延長部を１／４″としてそれら電極の各々に電気的接続を提
供するようになっていたことを除いて、図２に示される液晶セル５０と同様の方
法で組み立てた。Ｅ７液晶と２重量パーセントのＧ−４７２二色性染料との加熱
された液体混合物を調製し、そして前に議論した加熱済み区画室に流入させてス
ズ酸化物コーティングと直接接触させた。この区画室を前に議論したように密閉
し、そしてＡＣ電源をそれら電極に接続した。２〜２０ボルトおよび５０〜６０
ヘルツのＡＣ電圧、即ちＡＣ場をパワーオンしたとき（図３を参照されたい）、
視感透過率（Lta）は漂白状態で４４％であり、またＡＣ場をパワーオフしたと
き、視感透過率（Lta）は暗色化状態で２６％であった。図３を参照して説明す
ると、パワーオンで結晶２２および二色性染料２４の縦軸は、それらの長軸を図
３に示されるコーティングに対して平行にして残っている結晶と二色性染料との
薄い分子層を除けば、スズ酸化物に対して垂直であった。液晶セルがパワーオフ
にされると、その液晶セルは無漂白（暗）状態となり、そして直線偏光子を通し
て見ると、コーティングの直線ワイピング方向は二色性染料の位置によって示さ
れるとおりに観察された。追加の液晶セルの加工では、コーティングの清浄化中
のワイピング方向は円形であった。無漂白状態のこのセルを用いて直線偏光子を
通して見ると、その円形ワイピング方向は二色性染料の位置によって示された。
これらの観察から、液晶および二色性染料はコーティングの清浄化中のワイピン
グ方向に追従するか、またはその結晶性スズ酸化物コーティングの被覆表面上の
汚染物の大部分が除かれ、そして液晶分子がコーティングの組織と整列せしめら
れるか、或いはこれら効果のある種の組み合わせが得られると考えられる。
【００２２】 表１は、本発明の電極を用いて本発明に従って作成された液晶セル（LCC）Ｎ
ｏ．１〜７の明細を示すものである。LCC・Ｎｏ．６は約１０年以上貯蔵された
被覆ガラスを用いて作成され、またLCC・Ｎｏ．７は１年未満貯蔵された被覆ガ
ラスを用いて作成された。LCC・Ｎｏ．１〜３および５〜７はネマチックゲスト
−ホスト液晶ディバイスであって、暗色化状態では直線偏光子である。LCC・Ｎ
ｏ．１〜３および５〜７は同等に機能した；さらに詳しくは、暗色化状態で透過
した色は肉眼でまたは直線偏光子により見たとき均一であった。LCC・Ｎｏ．４
はねじれネマチックゲスト−ホスト液晶セルで、暗色化状態では直線偏光子では
ない。LCC・Ｎｏ．４はポリイミド層およびねじれネマチックゲスト−ホスト液
晶を有するLCCと同等の機能を奏した。
【００２３】
【００２４】
【００２５】 注１：ＣＢ１５は、Ｅ．Ｍ．インダストリーズ社から得られたキラル分子であ
る。百分率は液体混合物の総重量に対する重量パーセントである。
【００２６】 注２：Ｇ−４７２は青色二色性染料であり、またＧ−２０２は紫色二色性染料
である。各々は、日本、岡山の日本カンコー・シキロ研究所（Nippon Kankoh Sh
ikiro Kenkyusho）から得られた。これらの染料は液体混合物の総重量に対して
１重量パーセントであった。
【００２７】 注３：下記の点を除いて試料の全ての区画室は、一対の相対する辺を密閉し、
その区画室を充填し（毛管充填）、その後区画室の残っている辺を密閉すること
によって充填された。試料３は、１−３／４″平方の区画室を与えるように板を
ずらすことによって充填された。２つの隣接する辺は液体混合物を受け取るため
に開放した状態にしておかれ、そしてその隣接する辺の部分が密閉された。液体
混合物は区画室を通って流れて反対側の隅から流出した（図４を参照されたい）
。
【００２８】 LCC・Ｎｏ．３−ディバイスは２つの隣接する端縁から同時に充填された。デ
ィバイスは次に冷却されたが、動力は与えられなかった。次に、ディバイスは等
方性状態まで再加熱され、そしてネマチック状態まで冷却しながら２４ＶのＡＣ
で動力が与えられた。室温まで冷却した後、ディバイスに動力が与えられた。デ
ィバイスの機能は１方向充填で作られたものと同じであった。
【００２９】 LCC・Ｎｏ．４−ネマチック状態まで冷却すると、液晶−染料混合物は曇った
外観を呈した。しかし、ディバイスがオンにされると（漂白されると）、ディバ
イスは曇っていない。偏光子を前後に９０゜回転させて見ると―自然の偏光子と
して作用する、非常に僅かな明色化（lightening）と暗色化（darkening）があ
る。
【００３０】 LCC・Ｎｏ．５−ディバイスはLCC・Ｎｏ．１〜４のディバイスと同様に機能す
る。
【００３１】 LCC・Ｎｏ．６−直線偏光子で観察したとき、清浄化による傷が観察され、ま
たその暗色化状態は肉眼で見たとき均一に見えた。これらの傷は貯蔵および貯蔵
期間中の取り扱いの結果としての表面損傷の結果である可能性があるが、その表
面損傷はその後に清浄化することによっても完全には取り除くことはできなかっ
た；ディバイスはLCC・Ｎｏ．１〜４のディバイスと同様に機能する。
【００３２】 LCC・Ｎｏ．７−ディバイスはLCC・Ｎｏ．１〜４と同様に機能する。
【００３３】 表２を参照すると、LCC・Ｎｏ．８は従来技術を代表するものである。LCC・Ｎ
ｏ．９は清浄化されたが、擦過されず、肉眼で見たときはLCC・Ｎｏ．８と同様
に見えた。即ち、それらはオフ状態（電圧の印加なし）では均一に暗く、またオ
ン状態（２〜２０ボルト、５０〜６０ヘルツの電圧）では均一に漂白された。し
かし、オフ状態で直線偏光子を通して見ると、光は直線偏光子のいかなる向きに
ついても完全には遮断されなかった。それに代わって、直線偏光子に表面を擦過
してきれいにする仕方と同様の回転が与えられると、それにつれて明暗模様が観
察された。これらの観察は、液晶および二色性染料がガラス表面に並行に整列さ
れるが、いかなる１つの方向にも単方向整列はされず、従ってそのディバイスは
直線偏光子ではないことを示している。直線偏光子は、単方向ワイピングされて
清浄化されたが、単方向擦過は行われなかったLCC・Ｎｏ．１０により得られた
。その液晶および染料の整列は、乾燥綿布またはベルベットで１０回擦過するこ
とによってさらに改善された（LCC・Ｎｏ．１１を参照されたい）。LCC・Ｎｏ．
１１は肉眼には均一に見え、LCC・Ｎｏ．１０に比べて改善された直線偏光子で
あった。
【００３４】 表２および次の考察から、清浄化法は液晶分子が表面上でいかにして整列する
かに影響を及ぼすかが明らかになる。
【００３５】 LCC・Ｎｏ．１２および１３はプラズマにより清浄化された。LCC・Ｎｏ．１２
はプラズマ処理後に単方向擦過されなかったが、それは許容できる直線偏光子で
あった。プラズマ処理および単方向擦過が行われたLCC・Ｎｏ．１３は、LCC・Ｎ
ｏ．１２に比べて改善された直線偏光子であった。LCC・Ｎｏ．１４および１５
は超音波により清浄化されたものである。LCC・Ｎｏ．１４は単方向擦過がなさ
れず、不良直線偏光子であった。LCC・Ｎｏ．１５を超音波により清浄化し、そ
して単方向擦過したとき、それは直線偏光子となった。LCC・Ｎｏ．９〜１５に
基づいて、清浄化プロセス後の単方向擦過はより良好な直線偏光子を与えると結
論される。
【００３６】 溶媒を用いてワイピングし、続いて単方向擦過することによって清浄化された
LCC・Ｎｏ．１６は、肉眼には色が均一に見えなかった；平行なホメオトロピッ
ク整列の不規則領域が観察された。超音波により清浄化されたが、擦過されなか
ったLCC・Ｎｏ．１７は、LCC・Ｎｏ．１６のように見えた。超音波により清浄化
され、次いで単方向擦過されたLCC・Ｎｏ．１８は、肉眼には色が均一に見え、
直線偏光子として作用した。上記のことから、洗浄剤浴中で超音波により清浄化
するときは、ITOガラスによっても、ポリイミド層なしで均質な整列状態を得る
ことが可能であると結論される。
【００３７】
【００３８】 注１：ケント州立大学（Kent State University）のリクイッドクリスタル・
インスティチュート（Liquid Crystal Institute）から得られた電極。
【００３９】 注２：溶媒による不規則ワイピング：初めに２−プロパノール、アセトン、ま
たは１：１容量比の２−プロパノール：脱イオン水（ＤＩ）を基板に噴霧し、次
いでキムワイプスTM（KimwipesTM）ワイパーまたはテクニクロスTMワイパーでワ
イピングして乾かす。次に、基板を２−プロパノールまたはアセトンで濡らした
キムワイプスTMワイパーで不規則にワイピングする。
【００４０】 注３：ガラス板は隣接ガラス表面を隔てる間挿材料（interleaving material
）と共に貯蔵された。
【００４１】 注４：溶媒による単方向ワイピング：初めに１：１容量比の２−プロパノール
：（ＤＩ）水を基板に噴霧し、そしてキムワイプスTMワイパーまたはテクニクロ
スTMワイパーでワイピングして乾かす。次に、基板を２−プロパノールまたはア
セトンで飽和されたベルベット布で単方向ワイピングする。
【００４２】 注５：プラズマ：初めに多量のＤＩ水で基板を洗い流し、次いで窒素を吹き付
けて乾かす。次に、その試料をSPITMサプライアーズ・プラズマ・プレップＩＩ
装置（SPITM Suppliers Plasma Prep II unit）中で酸素プラズマに２０分間曝
露する。
【００４３】 注６：超音波：初めに多量のＤＩ水で試料を洗い流す。次いで、水性洗浄剤浴
（ダート（Dart）２１０、ｐＨ２．９、５０℃）中で超音波により２０分間清浄
化する。最後に、ＤＩ水で洗浄し、そして窒素を吹き付けて乾かす。
【００４４】 注７：PPGインダストリーズ社製。
【００４５】 注８：LCC・Ｎｏ．８〜１８の液晶混合物は、Ｅ−７と青色二色性染料Ｇ４７
２との混合物であった。
【００４６】 表３は、ある範囲のシート抵抗率（３〜１２７オーム／平方）を有するガラス
基板上に適用されたいろいろなタイプの導電性層、および暗色化状態で許容でき
る直線偏光子となる許容できるネマチックホスト−ゲスト液晶セルディバイスを
もたらす、本発明の特長を取り入れている異なる表面処理を示す。表３は、さら
に、電極のより大きな％透過率が、一般に、視感透過率に暗色化段階から漂白段
階までより大きな変化をもたらすことを示している（LCC・Ｎｏ．２２および２
４を参照されたい）。
【００４７】 理解できるように、本発明は電極のデザインまたは使用される導電性基板の数
には限定されない。例えば、そして図５を参照すると、そこには基板８８、およ
び前に議論した電源２８に接続された２つのインターディジタル電極９０および
９２を有する導電性基板８６が示される。図５には２つのインターディジタル電
極が示されるけれども、本発明は１つの表面に３つ以上の電極を有することも企
図している。
【００４８】
【００４９】 Ａ）１：１容量比の２−プロパノール：ＤＩ水を噴霧し、そしてテクニクロスTM ワイパー（テックスワイプTM社）でワイピングして乾かす。綿パッドで１０回
単方向擦過する。
【００５０】 Ｂ）ＤＩ水で洗浄し、続いて４０℃に加熱されたｐＨ２．９のダート２１０洗
浄剤溶液中で２０分間の超音波清浄化を行う。次いで、ＤＩ水で洗浄し、そして
家庭用窒素（house nitrogen）を吹き付けて乾かす。合成ベルベットで１０回単
方向擦過する。
【００５１】 注１：熱分解パウダースプレー法（pyrolysis powder spray）。
【００５２】 サンゲート１０００は、誘電体膜で分離された２つの銀層を有するMSVDコーテ
ィングを持つガラス基板である。
【００５３】 サンゲート１００Ｎは、各面に１つの銀層と誘電体膜を有するMSVDコーティン
グを持つガラス基板である。
【００５４】 サンゲート２００は、一方の表面にフッ素ドープされたスズ酸化物を、他方の
表面に反射性の膜を有する、熱分解により被覆されたガラス基板である。
【００５５】 ソーラーバン５５ガラスは、熱分解により堆積されたアンチモンドープスズ酸
化物を有するガラスである。
【００５６】 サンゲートおよびソーラーバンはPPGインダストリーズ・オハイオ社（PPG Ind
ustries Ohio, Inc.）の登録商標であって、PPGインダストリーズ社が販売する
製品である。
【００５７】 理解できるように、本発明は与えられた例示説明によっては限定されず、前記
の特許請求の範囲によって限定されるだけである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電極を横断して電場が印加されていない従来技術の液晶セルの断面図である。
【図２】 電極を横断して電場が印加されていない本発明の液晶セルの断面図である。
【図３】 電極を横断して電場が印加された、図２の断面図と同様の図である。
【図４】 電極間の区画室に液体混合物を毛管充填するために、互いにある一定の位置関
係で取り付けられている一対の電極の上面図である。
【図５】 本発明の実施に際して使用することができる２つのインターディジタル電極を
有する基板の上面図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年６月２７日（２００１．６．２７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ， ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，Ｋ Ｒ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2H090 HB03Y HB18Y HC03 HC08 HC10 JB02 JB03 LA01 MB01 2H092 HA04 KB01 KB14 KB23 NA27 PA02 5C094 AA43 BA43 EA04 EA07

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに一定間隔を置いて配置されている一対の電極および密
    閉されてその間に区画室を与えている部分を有し、そしてその区画室中に液体混
    合物を有するタイプの液晶セルであって、上記電極が上記液体混合物に接触して
    いるポリイミド表面を有する上記液晶セルにおいて： 上記の電極の対が上記液体混合物に接触している導電性かつ整列性の表面を有
    している ことを改良点とする上記の液晶セル。
  2. 【請求項２】 導電性かつ整列性の表面がスズ酸化物およびインジウム酸化
    物を含む群から選ばれる、請求項１記載のセル。
  3. 【請求項３】 コーティングが、フッ素およびアンチモン並びにそれらの混
    合物より成る群から選ばれるドーパント物質を有するスズ酸化物コーティングで
    ある、請求項２記載のセル。
  4. 【請求項４】 基板がガラス基板であり、そして電極がスズ酸化物コーティ
    ングを含み、またドーパント物質がフッ素である、請求項３記載のセル。
  5. 【請求項５】 スズ酸化物とガラス基板との間にスズ酸化物・ケイ素酸化物
    の勾配層がある、請求項４記載のセル。
  6. 【請求項６】 電極が一対の基板を含み、各基板が導電性かつ整列性の表面
    を有している、請求項５記載のセル。
  7. 【請求項７】 コーティングが熱分解により適用されている、請求項６記載
    のセル。
  8. 【請求項８】 電極が基板を含み、その基板がその上に少なくとも２つの分
    離し、絶縁されている導電性領域を有している、請求項１記載のセル。
  9. 【請求項９】 コーティングが誘電体層間に銀層を有する積重ねコーティン
    グである、請求項１記載のセル。
  10. 【請求項１０】 誘電体層の１つと銀層との間にプライマー層をさらに含ん
    でいる、請求項９記載のセル。
  11. 【請求項１１】 コーティングがスパッター堆積法で適用されている、請求
    項１０記載のセル。
  12. 【請求項１２】 コーティングがスズ酸化物コーティングであり、そしてド
    ーパント物質がアンチモンである、請求項３記載のセル。
  13. 【請求項１３】 ドーパントがアンチモンとフッ素との混合物である、請求
    項１２記載のセル。
  14. 【請求項１４】 コーティングが結晶性であり、そしてその表面が単方向擦
    過されている、請求項１記載のセル。
  15. 【請求項１５】 基板がプラスチックであり、そして導電性コーティングが
    ITOである、請求項１記載のセル。
  16. 【請求項１６】 電極を横断してＡＣ電圧を印加するとセルの光透過率が変
    化する、請求項１記載のセル。
  17. 【請求項１７】 液晶セルの製造法であって、次の： 基板に導電性コーティングを適用し； 液体混合物を中に有する密閉区画室を上記導電性コーティングと直接接触させ
    て設ける 工程を含んでいる上記の方法。
  18. 【請求項１８】 密閉区画室を設ける工程が： 一方が導電性コーティングを有する２つの基板を用意し； 上記の２つの基板を、それらの辺を互いにずらして取り付け； 液体混合物を、１つの基板の２つの隣接する辺に沿って、その液体混合物をそ
    の基板の相対する表面間に流入させるように適用し；そして 上記基板間の間隔を密閉して密閉区画室を与える ことによってなし遂げられる、請求項１７記載の方法。
  19. 【請求項１９】 コーティングの適用工程が、少なくとも２つの分離し、絶
    縁されている導電性領域を一方の基板上に適用することによってなし遂げられ、
    そして 密閉区画室を設ける工程が、導電性領域を有する上記基板を非導電性基板の表
    面から一定間隔を置いて取り付けることによってなし遂げられる、 請求項１７記載の方法。
  20. 【請求項２０】 導電性表面を清浄化する工程をさらに含んでいる、請求項
    １７記載の方法。
  21. 【請求項２１】 清浄化工程が、溶媒で飽和された布で１つの方向にある選
    択された回数擦過する工程を含んでいる、請求項２０記載の方法。
  22. 【請求項２２】 一定間隔を置いて配置された基板および液体混合物を、液
    体混合物の適用工程の実施前に加熱する、請求項１８記載の方法。
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