JP2003535379A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 固定のコレステリック配列を有する層を含むような液晶装置を製造する方法において、該パターン化された層は、重合可能なコレステリック的に配列された材料と放射により非変換状態から変換状態に変換可能な化合物とを有する層を設けることにより製造される。該コレステリック的に配列された材料のピッチは、変換された状態においては上記化合物により非変換状態におけるのとは異なる程度に影響を受ける。次いで、該重合可能な層はパターン的に照射され、かくして異なるピッチの領域を生成する。次いで、上記の照射された層は重合及び／又は架橋され、斯様にして得られたコレステリック配列を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】

本発明は、第１及び第２基板の間に配置された液晶材料を有し、第１基板がコ
レステリック秩序（配列）を有する重合材料のパターン化された層を有し、該材
料において分子螺旋の軸が該層に垂直に延びるような液晶表示装置を製造する方
法に関する。

【０００２】 本発明は、更に、コレステリック配列を有する重合材料の層を有し、該材料に
おいて分子螺旋の軸が該層に垂直に延びると共に、該螺旋のピッチが上記軸に沿
う方向に勾配を示すような液晶表示装置を製造する方法にも関する。

【０００３】 また、本発明は上記方法の１つにより得られるもののような液晶表示装置にも
関する。

【０００４】

【背景技術】

冒頭の段落に記載したような方法自体は既知である。例えば、英国特許第BG2,
314,167号明細書は、コレステリック的に秩序付けされた（配列された）材料の
パターン化された層を有するような立体ビジョン用の液晶（ＬＣ）表示器を記載
している。この特許明細書によれば、斯様な層は先ず基板上にコレステリック材
料の一様な層を設けることにより製造することができる。この層の各領域を異な
る温度で重合することにより、パターン化されたコレステリック層が得られる。
コレステリック的に配列された材料の分子螺旋のピッチが温度依存的であるとい
う事実が利用されている。上記層の各領域を所与の温度で重合することにより、
この温度に関連するピッチが、いわば、これらの領域において凝固される。

【０００５】 上記既知の方法は欠点を有している。例えば、実際には、上記既知の方法は実
施化するのが困難であることが分かった。これは、特に、上記層に相互に異なる
ピッチを有する３以上の領域を設けなければならない場合に当てはまる。その場
合、上記製造方法は、比較的多数のマスキング工程が必要であり、これらマスク
が調整される精度が非常に厳しくなるという点で複雑となってしまう。更に、上
記既知の方法により異なる領域間で実現することができるピッチの最大差は、比
較的小さいように思われる。また、異なる温度でのパターン化も実際には困難で
あると思われる。

【０００６】

【発明の開示】

本発明の目的は、これらの欠点を除去することにある。更に詳細には、本発明
の目的は、固定のコレステリック秩序（配列）を有する重合材料のパターン化さ
れた層を有するような液晶表示器を製造する方法であって、上記のパターン化さ
れた層が簡素且つ価格有効的な方法を用いて製造されるような方法を提供するこ
とにある。該方法のパターン化ステップ（又は複数のステップ）は、必ずしも異
なる温度の使用を含む必要はなく、該パターン化された層の異なる領域間で比較
的大きなピッチ差が得られるのを可能にする。

【０００７】 これら及び他の目的は、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層を有し
、前記第１基板は固定のコレステリック配列を持つ重合された材料のパターン化
された層を有し、前記配列において分子螺旋の軸は前記パターン化された層に対
して垂直に延在し、該パターン化された層は前記分子螺旋のピッチが互いに異な
る少なくとも第１領域及び第２領域を有するような液晶表示装置を製造する方法
において、固定のコレステリック配列を持つ重合された材料の前記パターン化さ
れた層が、 ａ）一定量の変換可能な化合物を有する重合可能及び／又は架橋可能なコレステ
リック的に配列された材料の層を設けるステップであって、前記化合物は変換さ
れていない状態及び変換された状態において該コレステリック的に配列された材
料の前記ピッチを異なる程度に決定し、該化合物の前記変換が放射により誘起可
能であるようなステップと、 ｂ）前記変換可能な化合物が少なくとも第１領域において第２領域におけるのと
は異なる程度に変換されるように、所望のパターンに従って前記層を照射するス
テップと、 ｃ）前記照射された重合可能及び／又は架橋可能なコレステリック的に配列され
た材料を重合及び／又は架橋して、前記コレステリック的な配列が固定した三次
元の重合されたコレステリック的に配列された材料を形成するステップと、 を有するような方法により製造されることを特徴とする方法により達成される。

【０００８】 本発明による上記方法を使用すれば、コレステリック的に配列された材料の上
記のパターン化された層を簡単且つ価格有効的態様で製造することができること
が分かった。該方法は、上記領域間の最大ピッチ差が比較的大きいままで、全体
を通して同一の温度において実施することができる。何れの場合にも、上記のピ
ッチ差は、上記パターン化された層に全可視範囲にわたる色付き領域を設けるの
に十分であり、かくして、フルカラーのＬＣ表示器が簡単な態様で製造されるの
を可能にする。

【０００９】 上記分子螺旋の存在により、上記のコレステリック的に配列された材料のパタ
ーン化された層は、或る帯域の波長の円偏光された電磁放射を各々選択的に反射
するような領域を有する。反射される波長の帯域の中心波長λは、上記分子螺旋
のピッチｐによりλ＝ｐ・ｎに従って決定され、ここで、ｎは上記のコレステリ
ック的に配列された材料の平均屈折率である。帯域幅ΔλはΔλ＝ｐ・Δｎによ
り与えられ、ここで、Δｎは上記のコレステリック的に配列された相に対応する
単軸的に配向された相の複屈折である。可視範囲においては、上記領域は特定の
カラーの円偏光光を選択的に反射する。典型的には、Δｎが約０．１５より小さ
く、ｎが１のオーダである場合、スペクトルの可視範囲における帯域幅は６０な
いし９０ｎｍとなる。

【００１０】 上記のパターン化された層は、該層に入射する如何なる放射も吸収しないので
、該層は、カラー及び円偏光の選択的反射器であるのみならず、上記反射帯域内
で反対の利き手の光を選択的に透過させるフィルタでもある。その反射帯域外で
は、該コレステリック的に配列された材料は透明であり、両偏光成分を透過させ
る。

【００１１】 上記層の照射された領域における変換可能な化合物を（部分的に）変換するこ
とにより、該層における分子螺旋のピッチは、従ってカラーは、これらの領域に
おいて変化される。上記第１及び第２領域間のピッチの差は、これら第１及び第
２領域の間の変換された状態及び／又は変換されていない状態の変換可能な化合
物の量の差に比例する。

【００１２】 上記変換可能な化合物の変換は、例えば電磁放射、核放射又は電子ビームの形
態のエネルギでの照射により実行される。好ましくは、上記変換はＵＶ放射によ
り実行される。重合及び／又は架橋されると、重合可能なコレステリック的に配
列された材料のパターン的に照射された層のコレステリック配列は固定される。
固定されると、該コレステリック的に配列された材料は、その液晶特性を喪失し
てしまい、最早電界に対して液晶材料に典型的な態様では応答することができな
い。

【００１３】 固定のコレステリック配列を有するので、上記のパターン化された層は、特に
当該液晶表示装置（の他の部分の）製造の間に用いられる温度のような、及び稼
働寿命の間に典型的に受ける温度のような高い温度に耐えることができる。また
、上記のパターン化された層は、長いＵＶ露光に耐性がある。ＵＶ露光に対する
耐性は、上記のパターン化されたコレステリック層が架橋されると改善される。

【００１４】 米国特許第5,555,114号には、コレステリック的に配列された材料の層を有す
るパッシブマトリクスＬＣ表示器を製造する方法が開示されている。該既知の方
法は、ピッチを制御するための変換可能な化合物の使用に関わるものではない。
また、該既知の方法は、パターン化された多色コレステリック層がどの様に製造
されるべきかについて開示さえしていない。

【００１５】 好ましくは、上記コレステリック層はステップｂで使用される放射に対して低
い吸収度を有するようにし、螺旋の軸に沿う（即ち当該層に垂直な）放射強度が
各領域内で相対的に一定となるようにすることに注意すべきである。結果として
、当該層に垂直な照射線量は相対的に一定となり、従って、上記螺旋の軸に沿っ
て見たピッチの値は、上記のパターン化された層の第１及び第２領域の各々にお
いて相対的に一定となる。しかしながら、前述したように、第１及び第２領域の
間において上記ピッチは相違し得る。上記層の面で見た場合、別々の領域は互い
に隣接し、上下に隣接するものではない。

【００１６】 上記重合可能なコレステリック層がステップｂで使用される放射に対して高い
吸収度を有する場合は、放射強度はベール・ランバート法則に従い該層に垂直な
勾配を示す。結果として、上記層の上部は該層の下部よりも多くの放射を受ける
。これは、上記螺旋の軸に沿って（即ち、該層に垂直に）見た場合の、ピッチの
勾配の形成に繋がる。非吸収性コレステリック層への光吸収材料の添加も、ピッ
チの勾配を生じ又は増加させる。斯かるピッチの勾配は、反射帯域のΔλ＝Δｐ
・ｎによる拡幅を与え、ここで、Δｐは当該勾配の最大及び最小ピッチの差であ
る。ピッチの勾配を用いて、広帯域コレステリック配列層を得ることができる。
典型的には、上記帯域は全可視範囲にまたがることができる。斯様なピッチ勾配
層は広帯域円偏光反射器として、及び／又は（光の吸収が生じないので）広帯域
円偏光フィルタとして使用することができる。このような広帯域フィルタ及び反
射器は、ＬＣ表示器の製造において有利に使用することができる。かくして、他
の態様においては、本発明は、固定のコレステリック配列を持つ重合された材料
の層を有し、該配列において分子螺旋の軸は前記層に対して垂直に延在し、前記
螺旋のピッチが前記軸の方向に勾配を有するような液晶表示装置を製造する方法
において、前記重合されたコレステリック的に配列された材料の層が、 ａ）一定量の変換可能な化合物を有する重合可能及び／又は架橋可能なコレステ
リック的に配列された材料の層を設けるステップであって、前記化合物は変換さ
れていない状態及び変換された状態において該コレステリック的に配列された材
料の前記ピッチを異なる程度に決定し、該化合物の前記変換が放射により誘起可
能であるようなステップと、 ｂ）前記層を照射して、前記変換可能な化合物を、少なくとも部分的に、変換さ
れた状態に変換するステップと、 ｃ）前記照射された重合可能及び／又は架橋可能なコレステリック的に配列され
た材料を重合及び／又は架橋して、前記コレステリック的な配列が固定した三次
元の重合されたコレステリック的に配列された材料を形成するステップと、 を有するような方法により製造され、 前記重合可能及び／又は架橋可能な層の吸収度並びに前記ステップｂにおいて使
用される前記放射の強度は、前記放射が前記重合可能及び／又は架橋可能な層に
より略吸収されて、該層に垂直に前記分子螺旋のピッチの勾配を生成するように
選定されるような方法に関するものである。

【００１７】 上記のコレステリック的に配列された材料の層を得る方法は、特に米国特許第
5,793,456号に開示された方法に較べると高速な方法である。本発明による該方
法の付加的利点は、上記コレステリック的に配列された材料のピッチが、米国特
許第5,793,456号におけるような照射強度の代わりに、照射線量により決まる点
である。高照射強度を用いて短期間に或る照射線量を施すことができ、かくして
、当該層を製造する時間を低減する。

【００１８】 重合され及び／又は架橋されることにより、重合可能なコレステリック的に配
列された材料のパターン的に照射された層のコレステリック配列は固定される。
固定されると、該コレステリック的に配列された材料は、その液晶的特徴を喪失
してしまい、電界に対して液晶材料に典型的態様では最早反応することができな
くなる。

【００１９】 固定のコレステリック配列を持つ層を有すると、該勾配ピッチのコレステリッ
ク層は、特に液晶表示装置（の他の部分）の製造の間に使用される温度及び稼働
寿命の間に典型的に受ける温度のような高い温度に耐えることができる。また、
該層は長いＵＶ露光に対しても耐性がある。ＵＶ露光に対する耐性は、該ピッチ
勾配コレステリック層が架橋されると改善される。

【００２０】 他の例として、本発明に使用されるピッチ勾配を持つコレステリック的に配列
された層を製造する方法は、米国特許第5,793,456号に記載された方法と組み合
わせることもできる。該組み合わせにおいては、分子螺旋のピッチの一層大きな
勾配を得るために、光異性化及び拡散の効果が組み合わされる。

【００２１】 ステップｂによる照射線量が上記コレステリック層の上部から下部へと減少す
るような請求項３に記載の本方法の実施例は、該コレステリック層の下部におい
て、前記照射線量が該層の上部における照射線量の０．９倍より少ないことを特
徴とする。

【００２２】 上記コレステリック層がステップｂにより使用される放射を吸収するようにな
された場合、放射強度はベール・ランバート法則に従い該層に垂直な勾配を示す
。結果として、上記層の上部は該層の下部よりも多くの放射を受ける。該層の断
面にわたる上記の照射線量の変化は、螺旋の軸に沿って（即ち、該層に垂直に）
見ると、分子螺旋のピッチの勾配の形成に繋がる。このピッチの勾配は、光学的
に活性な層に大きな帯域幅を与え、該帯域幅の値は上記ピッチの変化の値に比例
する。上記コレステリック材料の、方法ステップｂにおいて使用される放射の吸
収度が、或る量の時間内で分子螺旋のピッチの所望の勾配を生成するには小さ過
ぎる場合、所要の吸収度を得るために該コレステリック層に吸収材料を添加する
ことができる。

【００２３】 請求項３に記載の本方法の好ましい実施例は、前記コレステリック層の下部に
おいて、前記ステップｂによる照射線量が該層の上部における照射線量の０．７
５倍より少ないことを特徴とする。当該コレステリック層の厚さにわたる上記の
照射線量の好ましい変化は、可視スペクトルのかなりの部分をまたぐことが可能
な反射帯域となる。

【００２４】 本発明による方法の興味ある実施例は、ステップｂによる照射が、上記層の少
なくとも第１及び第２領域に対し照射線量が異なるようにしてパターン化された
コレステリックに配列された層を得るようにし、これら領域は該層の面で見て並
置され、分子螺旋の異なる値のピッチを有するように、実行されることを特徴と
する。上記の異なる照射線量は、略一定の強度において異なる照射期間を用いる
ことにより実現することができる。他の例として、異なる照射線量は、略一定の
照射期間において、より高い照射強度を用いて実現することもできる。

【００２５】 パターン的な照射は、例えばレーザにより又はマスクによりシーケンシャルに
実行することができる。しかしながら、互いに異なるピッチを持つ３以上の領域
を形成すべき場合は、好ましくは、使用される放射に対して異なる透過度を持つ
多数の開口を有するようなマスクが使用される。斯様なマスクは、グレイスケー
ルマスクとも呼ばれる。分子螺旋のピッチが相違する３以上の領域を、１つのマ
スクを用いて１つの照射ステップで得ることができる。

【００２６】 特に、赤色、緑色及び青色の領域を有するパターン化された層を、従来行われ
ているような３つのマスクの代わりに、単一のマスク露光を用いて製造すること
ができる。更に、多色のパターン化された層を、如何なるリソグラフ的なパター
ニングステップを用いないでも得ることができる。

【００２７】 グレイスケールマスクの使用は、本発明の製造方法とは独立した発明である。
特に、前記ステップａ及びｂを含むが、ステップｃは必ずしも含まない、又は重
合ステップ及び／又は架橋ステップが実行されるなら、該重合及び／又は架橋が
、コレステリック層が固定される必要がないようなものであるような、コレステ
リック的に配列された材料のパターン化された層を設ける如何なる方法にも使用
することができる。例えば、上記グレイスケールマスクは、米国特許第5,188,76
0号に開示されたゲルと類似した、パターン化された異方性のコレステリック的
に配列されたゲルを得るのに使用することができる。また、グレイスケールマス
クは米国特許第5,668,614号に開示されたアクティブカラーフィルタを製造する
のにも使用することができる。

【００２８】 原理的に、コレステリック的に配列された材料の分子螺旋に影響を与える多数
のタイプの変換可能な化合物を、本発明の範囲内で使用することができる。先ず
第１に、照射により非キラル化合物になるような変換可能なキラル化合物が可能
である。キラル化合物の存在は、液晶溶液におけるコレステリック配列の形成を
促進する。分解可能なキラル化合物を伴うコレステリック配列層の選択された領
域の照射は、これらの領域における分子螺旋のピッチの増加に繋がる。

【００２９】 本発明による方法の他の有利な実施例は、上記変換可能な化合物が異性化可能
なキラル化合物を有することを特徴としている。斯様な異性化可能なキラル化合
物の異なる異性形態は、通常、コレステリック的に配列された材料の分子螺旋の
ピッチに対して異なる影響を有する。照射によって、これらの異性形態の比を局
部的に変化させることにより、上記ピッチが変化される。これは、コレステリッ
ク配列及び異なるピッチを持つポリマ材料のパターン化された層を製造するすっ
きりした可能性を提供する。上記のパターン化された層における該異性化可能な
キラル化合物の拡散を防止するために、この化合物は、好ましくは、化学結合材
により、コレステリック配列を有する上記の液晶ポリマ材料に結合される。後者
の場合、パターン化された層のＵＶ安定性も改善されたように思われる。

【００３０】 好適な変換可能な化合物の他の例は、米国特許第5,668,614号に開示された調
整可能なキラル化合物である。

【００３１】 本発明による方法に使用される重合可能な及び／又は架橋可能なコレステリッ
ク的に配列された材料は、反応性基を持つ液晶モノマ、液晶オリゴマ及び／又は
液晶線状ポリマを有する。これらの反応性基を存在により、この材料は、重合に
よってポリマに変換され、及び／又は架橋により三次元分子網状構造に変換する
ことができる。上記反応性基に対しては、特に、エポキシ基、ビニル・エーテル
基及び／又はチオレン（thiolene）基が適している。特に適した反応性基は、（
メト）アクリレート型のものである。高光学品質を有するコレステリック的に配
列されたポリマの層が、これらの型の反応性基で得ることができることが分かっ
た。線状ポリマを使用する場合は、三次元網状構造を得るのに架橋のみしか必要
とされないことに注意すべきである。しかしながら、モノマ及び／又はオリゴマ
が使用される場合は、企図する三次元分子網状構造を得るには重合及び架橋が行
わなければならない。

【００３２】 特に、好適な重合可能なコレステリック的に配列された材料は、ネマトジェニ
ックなモノマと、該ネマトジェニックなモノマがコレステリック相を形成するこ
とができるようにするキラル化合物とを有する。該キラル化合物は、それ自体で
は、液晶相を形成することができる必要はない。

【００３３】 上記キラル化合物は、上記に定義した意味で変換可能なキラル化合物であって
もよく、又は上記変換可能な化合物に対して追加のキラル化合物であってもよい
。

【００３４】 該キラル化合物には１以上の反応性基が設けられてもよく、その場合、（架橋
された）ポリマ中に組み込まれる。特に、該キラル化合物は、キラルなネマトジ
ェニックなモノマとすることができ、好ましくは斯かるモノマとする。該ネマト
ジェニックなモノマ及び／又はキラル（ネマトジェニック）なモノマが上述した
型式の少なくとも２つの反応性基を有する場合は、上記コレステリック的に配列
された材料は架橋可能となる。

【００３５】 好ましいコレステリック的に配列された材料は、キラルなネマトジェニックな
モノマ及びキラルな変換可能な化合物を有する。他の好ましい材料は、ネマトジ
ェニックなモノマ、（非変換可能な）キラル化合物及びキラルな変換可能な化合
物を有する。更に他のものは、ネマトジェニックなモノマ、キラルなモノマ及び
変換可能なキラルなモノマを有する。

【００３６】 特に好ましい架橋可能なコレステリック的に配列された材料は、２つの反応性
基を持つ（キラルな）ネマトジェニックなモノマを有する。

【００３７】 処理ステップｂにおけるコレステリック的に配列された層におけるピッチの選
択的調整の後の、処理ステップｃにおける該コレステリック層の安定化は、本発
明による方法における重要なステップである。

【００３８】 従って、本発明による方法の一実施例は、上記重合及び／又は架橋が、液相又
は気相からのイニシエータ又は触媒の添加により開始及び／又は触媒されること
を特徴としている。該添加は好ましくは本発明によるステップａ及びｂの後に実
行され、これによりステップａ及びｂの間における重合及び／又は架橋反応を防
止する。種々のイニシエータ及び触媒が好適であり、当業者にとり良く知られて
いる。

【００３９】 従って、本発明による方法の他の実施例は、重合及び／又は架橋が熱的に分解
可能なイニシエータにより誘起されることを特徴としている。その場合、上記の
コレステリック的に配列された材料の層は、好ましくは、少量の熱的に分解可能
な重合イニシエータを有する。該イニシエータは、本発明による処理ステップｂ
の間は不活性である。次いで、処理ステップｃの重合及び架橋を、上昇された温
度において該イニシエータを活性化することにより実行することができる。

【００４０】 本発明による方法の一実施例は、重合及び架橋が電子ビーム照射により実行さ
れることを特徴とする。この方法により、非常に堅い層を製造することができる
。本発明による方法の該変形例においては、重合イニシエータを用いる必要はな
い。

【００４１】 本発明による方法の一実施例は、重合及び／又は架橋が化学線に対する暴露に
より実行されることを特徴とする。上記コレステリック的に配列された材料の層
の上記重合及び／又は架橋（ステップｃ）は、ＵＶ放射のような化学線を用いる
ことによりフォトイニシエータの存在の下で実施することができる。光重合を用
いる利点は、この方法が非常に小さな領域における局部的重合及び／又は架橋を
可能にする点である。

【００４２】 前記変換可能な化合物の変換（ステップｂ）も好ましくはＵＶ放射により実行
されるので、請求項に記載された本方法のステップｂ及びステップｃは互いに干
渉し合う可能性がある。これらの方法ステップの間での上記干渉を取り除く又は
少なくとも実質的に低減するために、以下に記載するような本発明の次の３つの
好ましい実施例を使用することができる。

【００４３】 本発明による方法の第１の好ましい実施例は、ステップｂによる照射が、前記
重合及び／又は架橋反応が実質的に妨害されるような温度で実行されることを特
徴とする。重合及び／又は架橋反応速度は、温度依存性がある。低温（高粘度）
においては、重合及び／又は架橋反応は分子螺旋の再配向よりも遅く、かくして
、限られた重合及び／又は架橋しか生じないで、又は実質的に重合及び／又は架
橋が生じないで、上記コレステリック的に配列された材料のピッチが調整される
ことを可能にする。高温（低粘度）においては、重合及び／又は架橋反応は分子
螺旋の再配向よりも早く、かくして、上記コレステリック的に配列された材料の
ピッチの限られた変化で、又は実質的に斯かる変化なしで、重合及び／又は架橋
を可能にする。結論として、２つの照射ステップを各々異なる温度で適用すれば
、方法ステップｂ及びｃは互いに干渉することはない。

【００４４】 本発明による方法の第２の好ましい実施例は、ステップｂによる照射が、重合
及び／又は架橋反応の開始に関して略不活性な放射により実行されることを特徴
とする。この方法は、各ステップが異なる波長の放射を用いるような２つの照射
ステップを使用する。本発明による方法の該実施例によれば、上記層は、ステッ
プｂにおいて所望のパターンで、当該重合及び／又は架橋反応の開始に関して略
不活性な放射を用いて照射され、かくして、上記のコレステリック的に配列され
た材料のピッチが、限られた重合及び／架橋で又は実質的に斯かる重合及び／又
は架橋なしで調整されるのを可能にする。次いで、上記重合及び／又は架橋が、
重合及び／又は架橋を開始させるのに適した波長を持つ化学線により実行される
。必須ではないが、好ましくは、上記化学線は上記のコレステリック的に配列さ
れた材料のピッチに限られた影響しかない又は略影響がないような波長を有する
。該化学線が上記のコレステリック的に配列された材料のピッチに付加的な変化
を誘起する場合は、処理ステップｂにおいて上記のコレステリック配列された材
料のピッチを設定する場合に、これを考慮に入れなければならない。

【００４５】 本発明による方法の第３の好ましい実施例は、ステップｂによる照射が上記重
合及び／又は架橋反応を実質的に妨害するような雰囲気中で実行されることを特
徴とする。この方法は、各々のステップが異なる雰囲気中で実行されるような２
つの照射ステップを有している。本発明による方法の該実施例によれば、上記層
は、ステップｂにおいて所望のパターンで、活性化されたフォトイニシエータを
急冷（quench）する例えば酸素又は一酸化窒素等の分子を有する雰囲気中で照射
される。上記急冷は、上記の活性化されたフォトイニシエータを本質的に不活性
化し、これにより、重合及び／架橋反応を妨害する。結果として、コレステリッ
ク的に配列された材料のピッチは、限られた重合及び／又は架橋で、又は実質的
に斯かる重合及び／又は架橋なしで、調整することができる。次いで、ステップ
ｃによる重合及び／又は架橋が、例えば窒素等の非急冷雰囲気における照射によ
り開始される。必須ではないが、好ましくは、ステップｃによる照射に対して使
用される第２波長は、上記のコレステリック的に配列された材料のピッチに限ら
れた影響しか有さないか又は実質的に影響を有さないようにする。上記化学線が
上記のコレステリック的に配列された材料のピッチに付加的な変化を誘起する場
合は、処理ステップｂにおいて上記のコレステリック配列された材料のピッチを
設定する場合に、これを考慮に入れなければならない。

【００４６】 また、本発明は上記発明による方法により得られる液晶装置にも関するもので
ある。

【００４７】 本発明は、更に、液晶表示装置にも関する。本発明によれば、該液晶表示装置
は、第１基板と第２基板との間に配置された液晶層を有する液晶表示装置であっ
て、前記第１基板は固定のコレステリック配列を持つ重合された及び／又は架橋
された材料のパターン化された層を有し、前記配列において分子螺旋の軸は前記
パターン化された層に対して垂直に延在し、前記パターン化された層は、変換さ
れていない状態及び変換された状態において前記コレステリック的に配列された
材料のピッチを異なる程度に決定するような一定量の変換可能な化合物を有し、
該変換は放射により誘起され、前記パターン化された層は前記分子螺旋のピッチ
が互いに異なる少なくとも第１領域及び第２領域を有するような液晶表示装置で
ある。

【００４８】 本発明による、又は本発明による方法により得られる、固定のコレステリック
配列の重合された層を有する液晶装置は、簡単且つ価格有効的態様で製造するこ
とができ、かくして当該表示装置の価格を低減する。前記変換可能な化合物の存
在により、上記のパターン化されたコレステリック層は、１つの且つ同一の温度
で得られ、パターニングは如何なるリソグラフ的パターニングステップも必要と
しない。当該層が勾配ピッチを有する場合、該層は短時間で製造することができ
、かくして当該装置の価格を低減する。上記の重合された及び／又は架橋された
材料を有するパターン化された層は、当該ＬＣの製造に関わる処理温度に対する
耐性があり、稼働寿命の間における周囲温度にも耐える。該ＬＣ装置はＵＶ耐性
がある。尚、架橋は該ＵＶ耐性を更に改善する。

【００４９】 更に、上記のパターン化されたコレステリック層は吸収の代わりに反射的であ
り、かくして、原理的に１００％効率であるので、当該液晶装置は光出力の点で
高効率にすることができる。

【００５０】 本発明による、反射型であるようなＬＣ装置に関する付加的な利点は、該ＬＣ
Ｄのコントラストが上記コレステリック層の偏光感度により改善され、色純度及
び反射特性を互いに一層独立して選定することができ、コレステリック配列層の
微細構造を、該層が鏡的の代わりに散乱的に反射するように選定することができ
る点にある。このように、当該ＬＣ装置の反射器は、吸収カラーフィルタを有す
るＬＣＤ装置の複雑な反射器構造と較べて、大幅に単純な構造のものとすること
ができる。

【００５１】 当該液晶装置の好ましい実施例においては、上記のパターン化された層は、赤
色、緑色及び青色の光を各々選択的に反射する第１、第２及び第３領域を有する
。

【００５２】 斯様なフルカラーパターン化層を有するＬＣ装置は、該パターン化層を３つの
異なる透過率の領域を有するグレイスケールマスクを用いた単一露光を用いて得
ることができるので、製造するのが特に簡単である。

【００５３】 他の態様、即ち本発明によるコレステリック的に配列された層を有する上記液
晶装置より広く適用可能な態様においては、本発明は、能動基板プレートと受動
基板プレートとの間に配置された液晶層を有する反射型アクティブマトリクス液
晶表示装置であって、前記能動基板プレートは看取側とは反対側に存在すると共
に、複数の光学的に透明なピクセル電極と、これらピクセル電極に供給される電
圧を制御する複数の能動スイッチング素子とを有し、これらスイッチング素子は
前記複数のピクセル電極から空間的に分離され、且つ、これら電極の下側に隣接
して配置されると共に、これら電極に電気的に接続され、前記スイッチング素子
と前記ピクセル電極とを分離する前記空間が電気的に絶縁なカラー選択層により
充填され、該カラー選択層が特定の波長の光を選択的に反射すると共に、前記ス
イッチング素子を反射された光に対して見えなくするような反射型アクティブマ
トリクス液晶表示装置に関するものである。

【００５４】 本発明の該態様によるＬＣ装置は、従来のＬＣ装置の７０ないし８０％と較べ
て、８５ないし９０％の充填率を有する。該充填率とは、光の放出に実際に貢献
する表示面積の百分率である。この大きな充填率は、一方においては、上記能動
スイッチング素子がピクセル電極の下に配置されると共に上記カラー選択層によ
り看者に対して見えなくされるという事実によるものである。他方、上記カラー
選択層及びピクセル電極が同一のプレート上に配置されることは、上記能動プレ
ートと受動プレートとを互いに正確に整列させる必要性を取り除く。このように
、許容誤差を厳しくすることができ、ピクセルの間に存在する非放出面積が小さ
くなる。通常は、受動プレートと能動プレートとは正確に整列される必要がある
。何故なら、カラー選択層とピクセル電極とは別のプレート上に配置されるから
である。

【００５５】 更に、上記カラー選択層は短絡を防止するために上記スイッチング素子をピク
セル電極から絶縁する層としても使用されるので、小型の液晶装置が得られる。

【００５６】 もし適切ならば、上記液晶装置は上記カラー選択層により透過される如何なる
光も吸収するような光吸収層を更に有するようにする。上記カラー選択層により
透過される光に対して上記スイッチング素子を一層見えなくするために、好まし
くは、該光吸収層はスイッチング素子とカラー選択層との間に配置される。

【００５７】 前記能動スイッチング素子とピクセル電極との間に配置されたカラー選択層を
有するような上述したＬＣ装置に関連する利点は、本発明に使用されるパターン
化されたコレステリック的に配列された層と組み合わせた場合に専ら得られると
いうものではなく、特定のカラーの光を、下にあるスイッチング素子が遮蔽され
るように、即ち看者に見えないように、選択的に反射することができるような如
何なるカラー選択層を用いても得られる。

【００５８】 このようなカラー選択層の一例は、通常の染料及び／又は顔料を含む散乱的反
射型光吸収層である。他の例として、上記染料及び／又は顔料は、通常のタイプ
の光発光（photoluminescent）、蛍光及び／又は燐光化合物と置換することもで
きる。非吸収カラー選択層の一例は、（通常の）ポリマ分散液晶、又は互いに屈
折率が異なり、一方が他方内に分散された２つの相を持つ何らかの他の層である
。上記カラー選択層は、特定のカラーを選択的に反射することに加えて又は斯様
に反射する代わりに、入射周囲光の特定の偏光成分を選択的に反射してもよく、
又は反射しなくてもよい。反射しない場合、該カラー選択層は偏光子と組み合わ
せることができる。

【００５９】 カラー選択層の代わりに、前記電気的な絶縁は、広帯域コレステリック偏光氏
の如き、広帯域反射型偏光子のような広帯域偏光子とすることができる。

【００６０】 本発明の、これら及び他の特徴は、以下に述べる実施例から明らかとなり、斯
かる実施例を参照して解説されるであろう。

【００６１】 尚、明瞭化のために、各図は寸法通りには描かれておらず、概念的なものであ
る。

【００６２】

【発明を実施するための最良の形態】

本発明による方法の幾つかの必須のステップを図１を参照して説明する。この
図は例えばガラスからなる基板１を示し、該基板の主面には例えばポリイミドか
らなる配向層（図示略）が設けられている。この層の上には、約２μｍの厚さを
持つ重合可能な液晶材料の層２が厚膜技術（ドクタブレード塗布法又はスピンコ
ーティング法）により設けられている。この層には、上記配向層によりコレステ
リック秩序（配列）が付与されている。当該材料は、該コレステリック的に秩序
付けされた（配列された）材料の分子螺旋が当該層に対して垂直に延びるように
配向される。

【００６３】 本例においては、上記液晶材料は化合物Ａ（ＲＭ８２、メルク）の混合物から
なり、該混合物には０．５重量％の異性化可能なキラル化合物Ｂ（ＲＭ）が添加
された。これらの化合物の化学構造式は図２に示されている。化合物Ｂは、所望
のコレステリック配列が得られるように、上記液晶材料に分子螺旋の形成を誘起
する。記載した例の場合、該螺旋は７．５μｍのピッチを有していた。

【００６４】 次いで、上記のコレステリック的に配列された液晶材料の層２上に、開口４を
備えるマスク３が配置された。層２は、ＵＶ放射（３６５ｎｍ、８ｍＷ／ｃｍ^２ ）を用いて４００ｓの間、室温で選択的に照射された。この照射により、照射さ
れた部分５における異性化可能なキラル化合物Ｂの大部分がＥ型からＺ型に変換
された。上記キラル化合物のこれらの２つの型は、上記のコレステリック的に配
列された材料の螺旋に対して異なる影響を有する。照射された部分５のピッチが
７．５μｍから４０μｍに増加したことが分かった。

【００６５】 上記照射の後、マスクが除去され、上記層が電子ビームにより照射された。結
果として、上記液晶材料の重合及び架橋が生じた。この処理の間に、上記キラル
化合物も、上記のコレステリック的に配列された重合された材料の三次元構造中
に組み込まれるように、重合された。斯様にして形成されたパターン化された層
２は、次いで、基板１から取り外された。かくして、該パターン化された層２は
自立的である。

【００６６】 上記重合及び／又は架橋ステップは、次の例が示すように、代わりに化学線に
よっても達成することができる。

【００６７】実施例１ ４２．５％のガラス化液晶化合物Ｄ（テトラＣＮ、Ｔｇ＝８０℃）、１３％の
化合物Ｂ（ＲＭ）、４２．５％の２つの成分を持つガラス化液晶化合物Ｅ（エー
テルＬＣ、Ｔｇ＝−２０℃）及び２％のフォトイニシエータ（Irgacure651、チ
バ・スペシャルティ・ケミカルズ）からなる混合物が作成された。この組み合わ
せの化合物Ｄ及びＥは反応性混合物となり、該混合物は室温でガラス化された。
成分Ｂは光異性化可能な成分であり、コレステリック秩序層のピッチを設定する
ために使用される。上記フォトイニシエータは重合及び／又は架橋反応を開始さ
せる。

【００６８】 混合は１２０℃において実行され、緑色光を反射する混合物となる。この混合
物は、該混合物に隣接する配向層が設けられた２つの基板（例えば、ガラス）間
に薄膜（５マイクロメータ厚）として堆積された。次いで、このコレステリック
的に配列された層は室温まで冷却され、適切なパターンに従い、短期間ＵＶ光（
３６５ｎｍ）により照射された。驚くべきことに、室温における該照射は上記コ
レステリック膜に何の影響も有さないかのように思われる。照射の後、該膜の温
度は１２０℃に上昇された。しかしながら、この加熱の間に、上記の照射された
領域の色は依然として変化した。照射されなかった領域は全く色を変化させるこ
とはなかった。１２０℃であると、上記コレステリック膜は略液状である。次い
で、適切なパターンによる短期間のＵＶ光（３６５ｎｍ）での照射により、重合
及び／又は架橋が開始される。高温におけるこの照射の直後、照射された領域は
重合及び／又は架橋により固化する。照射されていない領域は、略液状に留まる
。

【００６９】 この例は、ＵＶ線のような化学線を両方法ステップｂ及びｃに関して使用する
ことができ、各々異なる温度における２つの照射ステップの適用が方法ステップ
ｂ及びｃの照射の如何なる干渉も除去することを示している。

【００７０】実施例２ 他の実施例では、１５％の化合物Ｂ（ＲＭ）、８４％の化合物Ｃ（ＲＭ２５７
）及び１％のDarocure4265の混合物が形成された。Darocure4265は、４０５ｎｍ
のＵＶ放射を用いて活性化することができるフォトイニシエータである。上記混
合物は、薄膜として堆積され、次いで、室温において周囲雰囲気（２０％の酸素
を含む大気）の下で、適切なパターンによる短期間にわたりＵＶ光（３６５ｎｍ
）により照射された。この照射の間に、当該コレステリック配列材料の層内の分
子螺旋のピッチが変化され、上記フォトイニシエータが活性化される。しかしな
がら、該層の重合及び架橋は妨害される。何故なら、上記の活性化されたイニシ
エータは周囲雰囲気中の酸素により急冷（quench）されるからである。所要のピ
ッチを設定した後、該層は窒素雰囲気の下で４０５ｎｍのＵＶ光で照射される。
この照射の間に、上記層は、該層中の分子螺旋のピッチが略変化することなく、
重合及び架橋される。

【００７１】 図３は、本発明による方法におけるグレイスケールマスクの使用を概念的に示
している。図３は図１と、該図３においては互いに異なる透過率を有する開口４
ａ、４ｂ及び４ｃを備えたグレイスケールマスクが使用される点を除き同一であ
る。照射の後、重合可能なコレステリック的に配列された材料のパターン化され
た層は、相互に分子螺旋のピッチが相違する第１、第２及び第３領域５ａ、５ｂ
及び５ｃを各々有する。

【００７２】偏光回転子 本発明の方法及び装置に使用される他のパターン化された層は、本質的に、図
１を参照して説明したものと同一の方法により製造される。しかしながら、この
場合、合成材料の基板が使用された。該基板には、０．６重量％の異性化可能な
キラル化合物Ｂ（Ｅ異性体）が０．３重量％の非光異性化可能な化合物Ｒ８１１
（メルク社、構造式は図示せず）と共に添加されたネマチック液晶化合物Ｃの２
．５μｍ厚の層が設けられた。化合物Ｂに対して反対のねじれ方向を持つ上記非
光異性化可能な化合物Ｒ８１１の添加は、化合物ＢのＺ異性体の残留ねじれ力を
補償するために要する。

【００７３】 上記材料がコレステリック的に配列された後、分子螺旋のピッチは１０μｍに
規定された。約２．５μｍの層厚と相俟って、これは可視光に対して偏光の約９
０度の回転に繋がる。次いで、該層の半分が長い期間にわたりマスクを介してＵ
Ｖ光（３６５ｎｍ、２０ｍＷ／ｃｍ^２）により照射され、その結果、化合物Ｂの
全Ｅ異性体がＺ異性体に変換された。結果として、上記コレステリック的に配列
された材料のピッチは、該層の照射された部分では略無限となり、事実、ネマチ
ック的に配列された材料が得られた。偏光された可視光の偏光方向は、この光が
該層を通過する際に回転されることはない。重合及び架橋の後、上記層は前記基
板から外された。

【００７４】 上述した方法によればパターン化された偏光回転子を作製することができるこ
とは明らかであり、そこでは、コレステリック的に配列された層の局部的ねじれ
角は、従って透過される光ビームの偏光の局部的回転は、当該特定の位置におけ
るＵＶ光の線量により決定される。１０ミクロンより小さな横方向解像度を容易
に得ることができる。

【００７５】カラー選択層 図４は、固定されたコレステリック配列を持つポリマ材料の５μｍ厚のパター
ン化された層から主としてなるカラー選択層の平面図である。この層は、第１領
域Ｒ、第２領域Ｇ及び第３領域Ｂを有している。第１領域Ｒにおけるコレステリ
ック秩序材料の分子螺旋のピッチは０．４１μｍ（赤反射）であり、第２領域Ｇ
では０．３４μｍ（緑反射）であり、第３領域Ｂでは０．２８μｍ（青反射）で
ある。各領域は１００μｍｘ１００μｍの寸法を有している。該カラー選択層は
、第１、第２及び第３領域において赤、緑及び青の円偏光された光を各々選択的
に反射し、該反射された光とは反対の利き手の円偏光された光を選択的に透過さ
せる。更に、第１領域は何れの円偏光の青及び緑の両光に対して透明である。同
様に、上記緑領域は赤及び青に対して透明であり、上記青領域は赤及び緑光に対
して透明である。

【００７６】 上記カラー選択層は以下のようにして製造された。基板に、１５重量％の化合
物Ｂが組み込まれた化合物Ｃの約５μｍ厚の層が設けられた。秩序付けの後、全
体の層は、所望の青反射Ｂとなる０．２８μｍの分子螺旋ピッチを有した。次い
で、該層の２分の３が９０秒の間適切なパターンにより照射され（３６５ｎｍ、
５．６ｍＷ／ｃｍ^２）、照射された領域は、所望の緑反射Ｂとなる０．３４μｍ
の分子螺旋ピッチを有した。次いで、該層の既に照射された領域の半分が、更に
９０秒の間照射され、これらの２回照射された領域は、所望の赤反射Ｒとなる０
．４１μｍの分子螺旋ピッチを有した。最後に、全体の層が電子ビーム照射によ
り重合及び架橋された。かくして、液晶表示装置（ＬＣＤ）に使用するのに適し
たカラー選択層が得られた。

【００７７】 本発明による方法の他の好ましい実施例においては、上述したカラー選択層は
、図３に示したものと類似のグレイスケールマスクを用いて製造される。このマ
スクにおいて、赤のピクセルに対するマスク開口の透過度は１００％であり、緑
のピクセルに対するマスク開口の透過度は５０％であり、青のピクセルを意図す
る位置においてＵＶ放射は完全に阻止される。異なるピッチを有する上記３つの
企図された領域は、このマスクを用いて１８０秒の単一照射ステップで得ること
ができる。また、この場合、個別のピクセルは１００μｍｘ１００μｍの寸法を
有していた。

【００７８】広帯域偏光子 本発明によるＬＣ装置に用いる重合されたコレステリック材料の層の他の実施
例は、コレステリック的に配列されたポリマ材料の層であり、該層において上記
材料は該コレステリック的に配列された材料の分子螺旋の軸が当該層に対して垂
直に延びると共に、該分子螺旋のピッチが該層に対して垂直方向に変化する如く
に配向される。

【００７９】 上記のような層を製造する方法を図１を参照して解説する。この図は、例えば
ガラスからなる基板１を示し、該基板の主面には例えばポリイミドからなる配向
層（図示略）が設けられる。この層上には厚膜技術（ドクタブレード塗布又はス
ピンコーティング）により約１０μｍ厚さを持つ液晶材料２の層が設けられる。
この層には、上記配向層によりコレステリック秩序が付与される。上記材料は、
該コレステリック的に配列された材料の分子螺旋が当該層に対して垂直に延びる
ように配向される。

【００８０】 例示として、上記の液晶材料は、９８重量％のＭ１５、１５モル％のメントン
単位を持つコポリマ（化合物２Ｆ）及び２重量％のＵＶ吸収剤（tinuvin 1130、
チバ・スペシャルティ・ケミカルズ）の混合物からなった。これらの化合物の幾
つかの化学構造式が図２に示されている。上記コポリマは、所望のコレステリッ
ク配列が得られるように上記液晶材料中に分子螺旋を誘起する。記載された例に
おいては、該螺旋は約０．３μｍのピッチを有した。

【００８１】 次いで、層２は大気（通常の量の酸素を含む）中で室温において１０分間、Ｕ
Ｖ放射（３６５ｎｍ、２．８ｍＷ／ｃｍ^２）を用いて照射された。この照射によ
り、上記の照射された層における異性化可能なキラル化合物Ｂの一部がＥ型から
Ｚ型に変換された。結果として、上記層のカラーは長い波長の方向にずれる（赤
色シフト）。

【００８２】 前記ＵＶ吸収剤の存在により、当該コレステリック層内の上記照射の強度は該
層に対して垂直な勾配を示す。当該試料の上部は該試料の下部より多くのＵＶ光
を受け、結果として、変換された異性化可能な化合物の量に勾配が生じる。この
勾配は、上記コレステリック層の螺旋のピッチの勾配となる。結果として、当該
層の下部の赤色シフトは該層の上部の赤色シフトより小さく、図５に示すような
反射帯域の拡幅が生じる。

【００８３】 所要の反射帯域を確立した後、上記層は窒素雰囲気中において電子ビームによ
り照射された。結果として、液晶材料の架橋が生じた。

【００８４】 上記の重合及び／又は架橋ステップは、少量のフォトイニシエータが前記液晶
材料の混合物に添加される場合は、代わりに化学線照射によっても達成すること
ができる。上記フォトイニシエータが処理ステップｂに使用されるものと同じ波
長を持つ光により活性化されるなら、ステップｂ及びステップｃは同時に実行す
ることができる。

【００８５】 例えば、液晶材料は、１５重量％のメントン-アクリレート（化合物Ａ）、８
２重量％のＲＭ２５７（化合物２Ｃ）、２重量％のＵＶ吸収剤（tinuvin 1130、
チバ・スペシャルティ・ケミカルズ）、１重量％のフォトイニシエータ（Darocu
re 4265,チバ・スペシャルティ・ケミカルズ）及び３００ｐｐｍの防止剤（メト
キシフェノール）の混合物からなった。これらの化合物の幾つかの化学構造式が
図２に示されている。この混合物の層が、例えばポリイミドの配向層を有する基
板上に設けられる。この層には、上記配向層によりコレステリック秩序が付与さ
れる。当該物質は、コレステリック秩序層の分子螺旋が該層に垂直に延在するよ
うに配向される。

【００８６】 次いで、上記層はＵＶ放射（３６５ｎｍ、６ｍＷ／ｃｍ^２）を用いて３分間照
射された。この照射により、上記の照射された層における異性化可能なキラル化
合物Ａの一部がＥ型からＺ型に変換された。結果的に、上記層のカラーは長い波
長に向かってずれる（赤色シフト）。上記ＵＶ吸収剤の存在により、当該コレス
テリック層における上記照射の強度は該層に垂直な勾配を示し、結果として該コ
レステリック層の螺旋のピッチに勾配が生じ、反射帯域を拡幅させる。また、上
記フォトイニシエータにより、重合及び架橋反応が開始される。この反応は防止
剤により妨害され、これにより、当該コレステリック層の螺旋のピッチ及び該ピ
ッチの勾配が、三次元網目構造が形成される前に生じるのを可能にする。

【００８７】 上記重合及び／又は架橋ステップが化学線照射により達成される場合、選択さ
れた活性化されたイニシエータが周囲雰囲気中の酸素により急冷（quench）され
るなら、重合及び架橋を妨害する酸素雰囲気中で処理ステップｂを実行すること
により処理ステップｂ及びｃの干渉を防止することができる。上記架橋を開始さ
せるために、ステップｃによる照射処理は窒素雰囲気中で実行される。

【００８８】 他の例においては、混合物は、１５重量％のメントン-アクリレート（化合物
Ａ）、８２重量％のＲＭ２５７（化合物２Ｃ）、２重量％のＵＶ吸収剤（tinuvi
n 1130、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ）及び１重量％のフォトイニシエー
タ（Darocure 4265,チバ・スペシャルティ・ケミカルズ）からなる。該混合物は
基板上に薄膜として堆積され、次いでＵＶ光（３６５ｎｍ、１ｍＷ／ｃｍ^２）を
用いて５分間照射される。該照射は周囲雰囲気（大気、通常の量の酸素を含む）
の下で実行される。この照射により、上記の照射された層における異性化可能な
キラル化合物Ａの一部がＥ型からＺ型に変換された。結果的に、上記層のカラー
は長い波長に向かってずれる（赤色シフト）。上記ＵＶ吸収剤の存在により、当
該コレステリック層における上記照射の強度は該層に垂直な勾配を示し、結果と
して該コレステリック層の螺旋のピッチに勾配が生じ、反射帯域を拡幅させる。
また、上記フォトイニシエータにより、重合及び架橋反応が開始される。この反
応は周囲雰囲気中の酸素により妨害される。

【００８９】 上記コレステリック層の螺旋の所望のピッチ及び該ピッチの勾配が確立される
場合、該層は４０５ｎｍのＵＶ光（４ｍＷ／ｃｍ^２）を用いて窒素雰囲気中で重
合及び架橋される。この波長においては、上記フォトイニシエータDarocure 426
5は上記の異性化可能な化合物Ａの実質的な変換無しで活性化することができる
。この照射の間に、上記層は、該層における分子螺旋のピッチの実質的な変化無
しで重合及び架橋される。

【００９０】 上述した方法により広帯域偏光子を作製することができることは明らかである
。上記広帯域偏光子はコレステリック秩序を持つポリマ材料の層を有し、該材料
は、分子螺旋の軸が該層に垂直に延びると共に、該層における分子螺旋のピッチ
が変化するように配向される。

【００９１】液晶装置 図７は、反射型アクティブマトリクスＬＣ装置１１０の形態の本発明による反
射型ＬＣ装置の一実施例を示している。該ＬＣ装置は第１透明基板１１４と第２
透明基板１２８との間に分散された液晶層１２２を有している。適切な電圧を印
加することにより、上記ＬＣ層１２２は２つの状態、即ち“黒”状態と“白”状
態との間を切り換えることができる。

【００９２】 本実施例において、液晶層１２２は上記状態の一方において１／２の遅れ（re
tardation）を有し、他方においては０又は１λの遅れを有する。該所要の１／
２の遅れは、如何なる通常の型式のＬＣ層によっても実現することができる。特
に、ツイストネマチック型（ＴＮ）、スーパーツイストネマチック型（ＳＴＮ）
、強誘電型（ＦＬＣ）、電気的に補償された複屈折型（ＥＣＢ）及び垂直に整列
されたネマチック型（ＶＡＮ）液晶構造を上記ＬＣ層１２２として使用すること
ができる。

【００９３】 基板１１４の看者１３８から遠い側にはブラックライト吸収層１１２が配置さ
れ、該基板の他方の側には、固定されたコレステリック秩序を有する重合された
材料のパターン化された層１１６の形態であって、分子螺旋の軸が該層に垂直に
延びるようなカラー選択層が配置されている。上記のパターン化された層１１６
は第１領域１１６Ｒ、第２領域１１６Ｇ及び第３領域１１６Ｂを有し、これら領
域は赤、緑及び青のコレステリック的に偏光された光を各々選択的に反射する。
当該分子螺旋の利き手に依存して、反射された光は左又は右に円偏光される。パ
ターン化された層１１６は共通透明電極１１８により被覆され、該電極には配向
（又は整列とも呼ばれる）層１２０が設けられる。上記各要素１１２、１１４、
１１６、１１８及び１２０は一緒に受動プレート１３４を構成する。該受動プレ
と１３４に対向して、当該装置１１０は能動プレート１３６を有している。該能
動プレートは整列層１２４と、ＩＴＯピクセル電極（図示略）及び能動スイッチ
ング素子１２６を有する電極層１２５とを有している。能動スイッチング素子１
２６は上記ＩＴＯピクセル電極に供給される電圧を制御し、かくして液晶層１２
２のピクセル毎の選択的スイッチングを可能にする。能動スイッチング素子１２
６は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、薄膜ダイオード又は金属−絶縁体−金属（
ＭＩＭ）装置等とすることができる。

【００９４】 基板１２８の看者１３８に対面する側には、四分の一波長プレート１３０及び
線形偏光子１３２が設けられる。パターン化されたコレステリック層１１６を除
いて、当該ＬＣ装置の構成部品は通常の型式のものとすることができる。

【００９５】 図７に示した装置は、本発明の利点を損なうことなく種々の態様で変形するこ
とができる。パターン化された層１１６は、層１１８と１２０との間、又は基板
１１４の他方の側に配置することもできる。また、電極層１２５及び１１８は入
れ替えることができ、光吸収層１１２は基板１１４と層１１６との間に配置する
こともできる。偏光子１３２及び遅延器１３０は基板１２８と電極層１２５との
間に配置することもできる。

【００９６】 上記ＬＣ層１２２は半波長プレートの代わりに四分の一波長プレートであるよ
うに選定することもできる。その場合、遅延器１３０は半波長プレートでなけれ
ばならない。

【００９７】 図８は、電界遮蔽（field-shielded）ピクセル構造を持つ反射型アクティブマ
トリクスＬＣ装置５０の形態の、本発明による反射型ＬＣ装置の他の実施例を示
している。該ＬＣ装置５０は能動プレート１８４と、受動プレート１８２とを有
し、これらの間に液晶層１２２が分散されている。能動プレート１８４は光吸収
層１１２が設けられた基板１１４を有している。該基板１１４には、更に、図７
の実施例におけるのと同様に固定のコレステリック秩序を持つ重合材料のパター
ン化された層１１６を有するカラー選択層が設けられている。パターン化された
層１１６と基板１１４との間には、能動スイッチング素子１２６が設けられてい
る。層１１６の看者１７８に対面する側には透明ピクセル電極１５８が存在し、
これら電極はビア１８０を介して上記素子１２６に電気的に接続されている。こ
れら電極１５８は整列層１６０により覆われている。受動プレート１８２は配向
層１２４、共通電極層１６６、透明基板１２８、遅延器１３０及び偏光子１３２
を有している。

【００９８】 装置１１０と比較して、本実施例は、能動素子１２６が電極１５８の下に隣接
するのみならず、受動プレートを能動プレートに整列する必要がなく許容誤差を
きつくすることができるので、より大きな充填係数（fill-factor）を有する（
装置１１０の場合７０ないし８０％なのに対して、装置１５０の場合は８５ない
し９０％）、即ち光放出に利用可能な面積が大きくなる。受動プレートに吸収カ
ラーフィルタを使用する通常の表示装置においては、カラーフィルタはピクセル
電極１５８と正確に整列される必要がある。

【００９９】 他の利点は、上記カラー選択層が、素子１２６と電極１５８との間の短絡を防
止するために要する電気絶縁層としても作用するので、非常に小型の液晶装置が
得られることにある。スイッチング素子１２６が一層見えなくなるようするため
、ブラックライト吸収層１１２は、好ましくは、スイッチング素子１２６とカラ
ーフィルタ１１６との間に配置される。

【０１００】 装置１１０及び１５０は、反射型のアクティブマトリクス液晶装置である。反
射型のパッシブマトリクス液晶装置の実施例は、装置１１０において共通電極１
１８を複数の行電極により置換し、能動素子１２６を有する電極層１２５を上記
行電極と直角に交差する複数の列電極により置換することにより簡単に得ること
ができる。上記行及び列電極の重なり合う領域が表示ピクセルを規定する。他の
パッシブマトリクス装置の実施例は、装置１５０において能動素子１２６及びビ
ア１８０が削除され、ピクセル電極１５８が複数の列電極を形成するように構成
され、共通電極１６６が複数の行電極により置換される場合に得られる。

【０１０１】 アクティブか又はパッシブかに拘わらず、光が当該ＬＣ装置により処理される
態様は本質的に同一である。図９及び図１０は図７又は図８に示す液晶表示装置
の実施例の動作原理を概念的に示している。

【０１０２】 “白”（又は“オン”）状態において（図９）、非偏光周囲光ｓｐは当該表示
装置に入射し、偏光子１３２により先ず偏光されてｓ偏光光を供給し、該光は四
分の一波長板１３０により右円偏光された光ＲＨに変換される。ＬＣ層１２２は
１／２波長の遅れを有し、該層に入射する光の利き手を変化させ、かくして左円
偏光光ＬＨを生成する。パターン化されたコレステリック層１６は、ＬＨ偏光光
を反射し、ＲＨ偏光光を透過させる領域を有している。該層１１６により反射さ
れたＬＨ偏光光はＬＣ層１２２によりＲＨ円偏光光に変換される。四分の一波長
板１３２は該ＲＨ偏光光をｓ偏光光に変換し、該光は偏光子１３２により妨害さ
れずに透過され、かくして看者１９０に到達する。

【０１０３】 図１０を参照すると、電圧がＬＣ層１２２に印加されると（又は、ＬＣ層１２
２が、電圧が印加された場合に四分の一波長板として振る舞うように選定されて
いる場合は、該ＬＣ層１２２に電圧が供給されないと）、ＬＣ層１２２は０又は
１λの遅れを有する。

【０１０４】 従って、ＬＣ層１２２に入射するＲＨ円偏光光は妨害されることなく透過され
、更にコレステリック層１１６によっても透過され、光吸収層１１２により吸収
される。かくして、表示装置の当該ピクセルは暗く現れる。

【０１０５】 図１１は、本発明による透過型アクティブマトリクス液晶装置を断面図で概念
的に示している。該透過型アクティブマトリクス液晶装置２００は、能動プレー
ト２３６と受動プレート２３４とを有している。能動プレート２３６は、該能動
プレート２３６が二酸化シリコン上部層２２７及び視角を広げるように作用する
エンボスホログラフィック拡散膜２２８を有している点を除き図７の能動プレー
ト１３６と同一である。層２２７及び２２８の両者は本発明にとり必須ではない
。受動プレート２３４は偏光子２１３が設けられたガラス基板１１４を有し、該
偏光子は左円偏光された光をカラーフィルタ２１５に供給する。偏光子２１３は
所要の機能を提供することができる如何なる偏光子でもよいが、高効率故に、広
帯域コレステリック偏光子、特に本発明により製造されるもののような反射型の
偏光子が好ましい。カラーフィルタ２１５は、固定のコレステリック秩序を持つ
重合された材料のパターン化された層１１６及び２１６を有している。層１１６
は、赤、緑及び青の左円偏光された光を各々選択的に反射する領域１１６Ｒ、１
１６Ｇ及び１１６Ｂを有している。層２１６は類似の領域２１６Ｒ、２１６Ｇ及
び２１６Ｂを有し、これら領域は上記層１１６の各領域に対して半周期ずれて配
置され、かくして重なり領域（１１６Ｒ、２１６Ｇ）、（１１６Ｒ、２１６Ｂ）
、（１１６Ｇ、２１６Ｒ）、（１１６Ｇ、２１６Ｂ）、（１１６Ｂ、２１６Ｒ）
及び（１１６Ｂ、２１６Ｇ）を生成している。他の例として、上記領域は三分の
一周期（又は三分の二周期）ずらされてもよい。重なりの各領域において、２つ
の原色は反射され、１つが透過される。このように、合成された層１１６及び２
１６は、左円偏光光用のＲＧＢフルカラーフィルタを提供する。勿論、右フィル
タも、このような態様で構成することができる。

【０１０６】 反射型装置の場合と同様に、装置２００に対する変形も可能である。カラーフ
ィルタ２１５は、層１１８と１２０との間、又は基板１１４の他方の側に配置す
ることもできる。また、電極層１２５及び１１８は入れ替えることができ、広帯
域偏光子２１３は基板１１４と層１１６との間に配置することもできる。偏光子
１３２及び遅延器１３０は、基板１２８と電極層１２５との間に配置することが
できる。

【０１０７】 ＬＣ層１２２は四分の一波長板であるように選定することでき、その場合、遅
延器１３０は１／２λプレートとなる。しかしながら、好ましくは、１／２λの
遅延から０又は１λへ切り換え及び戻ることができるようなＬＣ層１２２が１／
４λ遅延器１３０との組み合わせで使用される。

【０１０８】 上記のような１／２λＬＣ層１２２が使用されたと仮定すると、装置２００は
次のように動作する。即ち、バックライト系２１０により供給される不偏光白色
光は、広帯域コレステリック偏光子のような広帯域偏光子２１３によりフィルタ
されて、左円偏光された（ＬＨ）白色光を生成する。特に、前述したような広帯
域偏光子を偏光子２１３として使用することができる。

【０１０９】 上記ＬＨ偏光白色光はカラーフィルタ２１５に入射し、該フィルタは入射ビー
ムを赤、緑及び青の左円偏光された光の空間的に分離された透過ビームに変換す
る。

【０１１０】 ＬＣ層１２２が１／２λ遅延状態であれば、ＬＨ偏光光はＲＨ偏光光に変換さ
れるが、該ＬＣ層１２２が０（１）λ遅れを持つ他の状態であれば、利き手は変
更されず、ＬＨ偏光光が透過される。

【０１１１】 １／４波長板１３０は、上記ＬＨ偏光光をｓ偏光された（又は、ｐ偏光された
）光に、ＲＨ偏光光をｐ偏光された（又はｓ偏光された）光に変換する。線形偏
光子１３２は、該偏光子が１／４プレート１３０に対してどのように配置される
かに依存して、ｓ偏光された又はｐ偏光された光の何れかを透過させると共に他
方を吸収（又は、反射）して、黒又は白状態を提供する。

【０１１２】 カラーフィルタ２１５は反射型カラーフィルタである。このように、例えば青
のＬＨ偏光光を透過させる重なり領域は、入射したＬＨ偏光白色光の赤及び青成
分を反射する。この反射された光もＬＨ偏光されたものである。偏光子２１３が
広帯域コレステリック偏光子のような反射型であるように選定された場合、斯様
に反射された光の再循環が得られる。何故なら、カラーフィルタ２１５により反
射された上記のＬＨ偏光光は偏光子２１３により妨害されずに透過されるからで
ある。この場合、この光は前記バックライト系２１０により逆偏光され（散乱及
び／又は反射事象により）、該偏光子２１３に再び供給され、該偏光子は当該光
のＬＨ偏光成分を選択的に透過させる。このようにして、高度に効率的な液晶装
置が得られる。

【０１１３】 パターン化された層１１６及び２１６の製造を除いて、製造方法は上述された
ようなものであり、本発明のＬＣ装置は通常の方法を用いて製造することができ
る。典型的には、前記受動及び能動プレートは透明基板から開始して互いに別個
に製造され、次いで、これらプレートは、上記ＬＣ材料を設ける開口部を残して
当該能動及び受動プレートの周囲に沿って設けられる接着剤を用いて一緒に接合
される。これらプレートの間に適切な間隔を設けるためにスペーサが使用される
。斯様にして得られたセルは、次いで、ＬＣ材料により（真空）充填される。例
示として、図７の受動プレート１３４はガラス基板１１４上に光吸収層１１２を
設けることにより製造される。該基板１１４の上記光吸収層１１２から遠い側に
は、上述したカラー選択層を製造する方法によりパターン化された層１１６が設
けられる。基板１１４は、その上に重合可能な材料が設けられると共に、前記処
理ステップｂ及びｃが実行されるような基板として働くことができる。他の例と
して、自立型のパターン化された層１１６が、上記処理ステップａ、ｂ及びｃが
実行される別個の基板上で既成の膜の形態で製造され、次いで、該膜が基板１１
４上に設けられるようにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明による方法の幾つかの処理ステップを概念的に示す。

【図２Ａ】 図２Ａは、本発明による方法に使用されるモノマＲＭ８２（メルクにより供給さ
れる）の化学構造式を示す。

【図２Ｂ】 図２Ｂは、本発明による方法に使用される、反応性メントン（ＲＭ）である、
異性化可能なキラルな化合物(E)-(1R, 4R)-2-(4-(4-ヘキシルオキシベンゾイル
オキシ)フェニル-メンテン)メンタン-3-onのＥイソマの化学構造式を示す。

【図２Ｃ】 図２Ｃは、本発明による方法に使用されるモノマＲＭ２５７（メルクにより供
給される）の化学構造式を示す。

【図２Ｄ】 図２Ｄは、本発明による方法に使用されるテトラＣＮと呼ばれる材料の分子の
化学構造式を示す。

【図２Ｅ】 図２Ｅは、本発明による方法に使用されるエーテルＬＣと呼ばれる材料の分子
の化学構造式を示す。

【図２Ｆ】 図２Ｆは、本発明による方法に使用される側鎖としての一定量の成分Ａを有す
るコポリマの化学構造式を示し、該コポリマはＭ１５と呼ばれ、該番号はメント
ン単位のモル％を表す。

【図３】 図３は、本発明による方法におけるグレイスケールマスクの使用を概念的に示
す。

【図４】 図４は、本発明によるＬＣ表示装置に使用されるコレステリック秩序を持つポ
リマ材料のパターン化された層を備えるカラー選択層の概略平面図である。

【図５】 図５は、反射帯域の照射時間の関数としての拡幅を示す。

【図６】 図６は、本発明により製造されるＬＣ装置に使用される傾斜ピッチを持つパタ
ーン化されたコレステリック層の反射スペクトルを示す。

【図７】 図７は、本発明による反射型ＬＣ装置の実施例を示す。

【図８】 図８は、本発明による反射型ＬＣ装置の他の実施例を示す。

【図９】 図９は、図７又は図８に示す液晶表示装置の実施例の動作原理を概念的に示す
。

【図１０】 図１０も、図７又は図８に示す液晶表示装置の実施例の動作原理を概念的に示
す。

【図１１】 図１１は、本発明による透過型アクティブマトリクス液晶装置を断面図で概念
的に示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピット ミカエル ジー オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ Ｆターム(参考） 2H048 BA04 BA11 BA64 BB02 BB42 2H049 BA18 BA43 BB03 BB42 BC08 BC22 2H088 FA08 FA10 GA03 HA11 HA12 HA21 MA06 MA20 2H090 HA14 HC10 HD11 KA18 LA05 LA15 MB12 2H092 JA24 QA15 QA18

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１基板と第２基板との間に配置された液晶層を有し、前記
   第１基板は固定のコレステリック配列を持つ重合された材料のパターン化された
   層を有し、前記配列において分子螺旋の軸は前記パターン化された層に対して垂
   直に延在し、該パターン化された層は前記分子螺旋のピッチが互いに異なる少な
   くとも第１領域及び第２領域を有するような液晶表示装置を製造する方法におい
   て、固定のコレステリック配列を持つ重合された材料の前記パターン化された層
   が、 ａ）一定量の変換可能な化合物を有する重合可能及び／又は架橋可能なコレステ
   リック的に配列された材料の層を設けるステップであって、前記化合物は変換さ
   れていない状態及び変換された状態において該コレステリック的に配列された材
   料の前記ピッチを異なる程度に決定し、該化合物の前記変換が照射により誘起可
   能であるようなステップと、 ｂ）前記変換可能な化合物が少なくとも第１領域において第２領域におけるのと
   は異なる程度に変換されるように、所望のパターンに従って前記層を照射するス
   テップと、 ｃ）前記照射された重合可能及び／又は架橋可能なコレステリック的に配列され
   た材料を重合及び／又は架橋して、前記コレステリック的な配列が固定した三次
   元の重合されたコレステリック的に配列された材料を形成するステップと、 を有するような方法により製造されることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、前記ステップｂによる前記
   照射は、照射線量が前記層の少なくとも２つの異なる領域に対して相違するよう
   に実行されることを特徴とする方法。
3. 【請求項３】 固定のコレステリック配列を持つ重合された及び／又は架橋
   された材料の層を有し、該配列において分子螺旋の軸は前記層に対して垂直に延
   在し、前記螺旋のピッチが前記軸の方向に勾配を有するような液晶表示装置を製
   造する方法において、前記重合された及び／又は架橋されたコレステリック的に
   配列された材料の層が、 ａ）一定量の変換可能な化合物を有する重合可能及び／又は架橋可能なコレステ
   リック的に配列された材料の層を設けるステップであって、前記化合物は変換さ
   れていない状態及び変換された状態において該コレステリック的に配列された材
   料の前記ピッチを異なる程度に決定し、該化合物の前記変換が照射により誘起可
   能であるようなステップと、 ｂ）前記層を照射して、前記変換可能な化合物を少なくとも部分的に変換された
   状態に変換するステップと、 ｃ）前記照射された重合可能及び／又は架橋可能なコレステリック的に配列され
   た材料を重合及び／又は架橋して、前記コレステリック的な配列が固定した三次
   元の重合された及び／又は架橋されたコレステリック的に配列された材料を形成
   するステップと、 を有するような方法により製造され、 前記重合可能及び／又は架橋可能な層の吸収度並びに前記ステップｂにおいて使
   用される前記照射の強度は、前記照射が前記重合可能及び／又は架橋可能な層に
   より略吸収されて、該層に垂直方向に前記分子螺旋のピッチの勾配を生成するよ
   うに選定されることを特徴とする方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の方法であって、前記ステップｂによる照射
   線量が前記コレステリック層の上部から下部へ減少するような方法において、前
   記コレステリック層の下部において、前記照射線量が該層の上部における照射線
   量の０．９倍より少ないことを特徴とする方法。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の方法において、前記コレステリック層の下
   部において、前記ステップｂによる照射線量が該層の上部における照射線量の０
   ．７５倍より少ないことを特徴とする方法。
6. 【請求項６】 請求項１又は請求項３に記載の方法において、前記ステップ
   ｂによる照射が、使用される該照射に対して異なる透過率を有する多数の開口を
   持つマスクを介して実行されることを特徴とする方法。
7. 【請求項７】 請求項１又は請求項３に記載の方法において、前記変換可能
   な化合物が異性化可能なキラル化合物であることを特徴とする方法。
8. 【請求項８】 請求項１又は請求項３に記載の方法において、前記重合及び
   ／又は架橋が、イニシエータ又は触媒の添加により液相又は気相から開始及び／
   又は触媒されることを特徴とする方法。
9. 【請求項９】 請求項１又は請求項３に記載の方法において、前記重合及び
   ／又は架橋が熱的に分解可能なイニシエータにより誘起されることを特徴とする
   方法。
10. 【請求項１０】 請求項１又は請求項３に記載の方法において、前記重合及
    び／又は架橋が電子ビーム照射により実行されることを特徴とする方法。
11. 【請求項１１】 請求項１又は請求項３に記載の方法において、前記重合及
    び／又は架橋が化学線に対する暴露により実行されることを特徴とする方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の方法において、前記ステップｂによる
    照射は、前記重合及び／又は架橋が実質的に妨害されるような温度で実行される
    ことを特徴とする方法。
13. 【請求項１３】 請求項１１に記載の方法において、前記ステップｂによる
    照射が、前記重合及び／又は架橋反応の開始に対して略不活性な放射により実行
    されることを特徴とする方法。
14. 【請求項１４】 請求項１１に記載の方法において、前記ステップｂによる
    照射が、前記重合及び／又は架橋反応を実質的に妨害する雰囲気中で実行される
    ことを特徴とする方法。
15. 【請求項１５】 請求項１ないし１４の何れか一項に記載の方法により得ら
    れるような、重合されたコレステリック的に配列された材料の層を有する液晶表
    示装置。
16. 【請求項１６】 第１基板と第２基板との間に配置された液晶層を有する液
    晶表示装置において、前記第１基板は固定のコレステリック配列を持つ重合され
    た及び／又は架橋された材料のパターン化された層を有し、前記配列において分
    子螺旋の軸は前記パターン化された層に対して垂直に延在し、前記パターン化さ
    れた層は、変換されていない状態及び変換された状態において前記コレステリッ
    ク的に配列された材料のピッチを異なる程度に決定するような一定量の変換可能
    な化合物を有し、該変換は放射により誘起され、前記パターン化された層は前記
    分子螺旋のピッチが互いに異なる少なくとも第１領域及び第２領域を有するよう
    な液晶表示装置。
17. 【請求項１７】 請求項１５又は請求項１６に記載の液晶表示装置において
    、前記パターン化された層が、赤色、緑色及び青色光を各々選択的に反射する第
    １、第２及び第３領域を有していることを特徴とする液晶表示装置。
18. 【請求項１８】 能動基板プレートと受動基板プレートとの間に配置された
    液晶層を有する反射型アクティブマトリクス液晶表示装置において、前記能動基
    板プレートは看取側とは反対側に存在すると共に、複数の光学的に透明なピクセ
    ル電極と、これらピクセル電極に供給される電圧を制御する複数の能動スイッチ
    ング素子とを有し、これらスイッチング素子は前記複数のピクセル電極から空間
    的に分離され、且つ、これら電極の下側に隣接して配置されると共に、これら電
    極に電気的に接続され、前記スイッチング素子と前記ピクセル電極とを分離する
    前記空間が電気的に絶縁なカラー選択層により充填され、該カラー選択層が特定
    の波長の光を選択的に反射すると共に、前記スイッチング素子を反射された光に
    対して見えなくすることを特徴とする反射型アクティブマトリクス液晶表示装置
    。
19. 【請求項１９】 請求項１８に記載の液晶表示装置において、前記カラー選
    択層により透過された光を吸収する光吸収層が、前記カラー選択層と前記能動ス
    イッチング素子との間に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。