JP2004503804A - 液晶ディスプレイ装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

画素の壁部の区域に異なる配向方向を導入することにより、液晶セル内にマルチドメインを得る。

Description

【０００１】
本発明は、少なくとも一つの電極及び第一配向層が設けられた第一基板と、少なくとも一つの電極及び第二配向層が設けられた第二基板との間に液晶材料層を有する液晶ディスプレイ装置であって、この液晶ディスプレイ装置が能動領域と分離領域とに分割されている当該液晶ディスプレイ装置に関するものである。このようなディスプレイ装置は、例えばテレビジョン及びモニタスクリーンで用いられるだけでなく、例えばオーガナイザ、携帯電話などの用途にも用いることができる。さらに、このディスプレイ装置は大型装置の一部を構成でき、このディスプレイ装置はこの大型装置において例えばシャッタとして機能しうる。
【０００２】
本発明は、このようなディスプレイ装置の製造方法にも関するものである。
【０００３】
上述した種類のディスプレイ装置は、コレステリック液晶材料に基づくディスプレイ装置を開示している欧州特許出願公開第００１８０１８０号明細書から既知である。この欧州特許出願公開明細書中に開示されているディスプレイ装置は、コレステリック液晶材料が電界による影響下で異なる状態をとりうる能動領域に分割されている。能動領域を互いに分割している他の領域では、コレステリック液晶材料は一つの状態を保っている。このことは、液晶材料の層を局所的により薄くすることにより達成される。前記欧州特許出願公開明細書では、２つの基板に突出部を局部的に設けることにより液晶材料の層を局部的により薄くしている。しかし、このような突出部の設置には付加的な工程を必要とし、特にマトリクスパターンを用いる場合には、突出部の設置がきわめて不利となる。その理由は、特に画素寸法が小さくなって、開口部が比較的小さくなると、突出部が覆う表面領域が不適切になるためである。
【０００４】
本発明の目的は、特に、上述した欠点を可能な限り回避することにある。本発明の他の目的は、このようなディスプレイ装置の製造方法を提供することにある。この目的を達成するために、本発明に係る液晶ディスプレイ装置は、液晶材料がネマチックであり、かつ電界の影響下で分離領域の区域で複数の状態をとることができ、これらの状態は同じ電界とした能動領域中の状態と異なっていることを特徴とする。
【０００５】
液晶材料は、分離領域の区域において能動領域におけるのとは異なるスイッチング特性を呈するので、一方又は双方の基板に突出部を設ける必要なく、これらの分離領域により異なる能動領域を互いに分離させる。
【０００６】
例えば、少なくとも一方の配向層が、分離領域の区域における液晶材料の分子に、能動領域の区域における液晶材料の分子に対するのとは異なる配向を与えることにより、スイッチング特性を異ならせることができる。このことは、例えば適切な材料の配向層をパターンに応じてラビングすることにより達成できるが、能動領域及び分離領域のそれぞれにおける液晶材料間での分子の配向の相違を、ＵＶ照射により得るのが好ましい。欧州特許出願公開第００１８０１８０号明細書においては、セル壁を処理することにより能動領域及び分離領域間の分子配向の相違を達成することができることが述べられているが、この処理は、液晶材料が、分離領域の区域において電界の影響下で、複数の状態をとりうるようにする結果を導くものではないことに注意すべきである。
【０００７】
本発明に係る液晶ディスプレイ装置の好適例では、少なくとも一方の基板の区域で、かつ能動領域の区域で液晶材料の分子が垂直配向されていることを特徴とする。特に、液晶材料が双方の基板の区域で垂直配向している場合には、文献「ＳＩＤ９５　Ｄｉｇｅｓｔ」の第５７５〜５７８頁に記載されているように液晶材料はスイッチング中能動領域内で同様な軸配向をとる。
【０００８】
このことは特に、分離領域の区域で、液晶材料がプレーナ配向となるか、又はある角度で配向されている場合に達成される。この場合、これら分離壁は前記欧州特許出願公開明細書に記載されている高分子液晶材料の分離壁と同様の機能を果たす。しかし、このような高分子分離壁を有するディスプレイ装置を製造するには大規模な工程が必要となる。特に、マスク照射時間を長くする必要がある。
【０００９】
一方、二つの基板のうちの一方の基板の区域で能動領域内の液晶材料を垂直配向させ、かつ他方の基板の区域で能動領域内の液晶材料を不定形プレーナ配向とする（ＨＡＮ配向）か、又は例えば両基板の区域においてプレーナ配向（ねじれネマチック又は非ねじれネマチック）とすることができ、この場合、双方の基板の区域で分離領域内の液晶材料を垂直配向させる。液晶材料を双方の基板の区域でプレーナ配向とする（ねじれネマチック）場合には、液晶材料は、能動領域内でしかも無電圧状態で（文献「ＳＩＤ９５　Ｄｉｇｅｓｔ」の第５７５〜５７８頁に記載された）前記軸配向をとる。
【００１０】
分離領域は使用中にスイッチングを行うため、これらの領域の電気光学状態が変化する。スイッチングにより引き起こされる電気光学状態が、能動領域内で、軸対象性を確実にする原因であると思われる。分離領域の光透過率がスイッチングにより変化するのは事実である。しかし、分離領域は、一般に既知でかつ簡単な黒色マトリクス技術により、視界から容易に隠すことができる。
【００１１】
能動領域の光特性が、分離領域により影響されないようにするために、分離領域の幅を、能動領域の幅の１０ ％以下、好ましくは５ ％以下とする。
【００１２】
例えば、垂直配向から軸配向にスイッチングを行うと、分離領域の区域での液晶材料の性質が、能動領域内の液晶材料のスイッチング特性に影響を与え、その結果、緩和時間が長くなる。このことは、能動領域の区域で液晶材料に好ましい配向を局部的に与えることにより、例えば、一方の基板上の配向層をパターンに応じて変性させることにより防止することができる。
【００１３】
又、本発明は、少なくとも一つの電極及び第一配向層が設けられた第一基板と、少なくとも一つの電極及び第二配向層が設けられた第二基板との間に液晶材料の層を有する液晶ディスプレイ装置であって、この液晶ディスプレイが能動領域と分離領域とに分割されている当該液晶ディスプレイの製造方法において、
前記第一及び第二基板のうちの少なくとも一方の基板に配向材料の層を設け、次に、能動領域の区域又は分離領域の区域で、配向材料の層の配向特性を変更することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の上述の及びその他の観点は以下に記載の実施例の説明から明らかとなるであろう。図面は線図的なものであり一定の比率で描いたものではない。関連する構成要素は同じ参照番号で示す。
図１は、画素のマトリクスの一部の平面図であり、図２は、これに基づく液晶ディスプレイ装置１の断面図である。（合成材料又はガラスの）第一基板２は、例えばアルミニウム、ＩＴＯ、又は他の適切な材料の導電性のパターン３、４を具えている。この例では、このパターン３、４は、行電極３及び列電極４を有するとともに、本例においては列電極と行電極とが交差する部分にトランジスタ５を有し、これらのトランジスタは行電極により選択され、列電極に与えられた駆動電圧は、線図的に示すトランジスタ５を経由して画像電極６に伝達される（図１において、行及び列電極３、４のエッジは破線１０で表し、これに対し画像電極のエッジは一点鎖線１１で表している）。
【００１５】
第二基板１２は対向電極１３を具える。負のΔεを有する液晶材料７、例えばメルク社のＢＬ １０９（商品名）が２つの基板間に存在する。液晶分子を配向させるために、第一基板２上の導電性のパターン３、４、６を、例えばＪＳＲ社のポリイミドＪＡＬＳ ２０４（商品名）の配向層８で被覆する。同様に第二基板１２を本例では同じポリイミドからなる配向層１８で被覆する。紫外線放射（本例では主波長が３１５ ｎｍの紫外線放射）により、この配向層１８中に化学変化をもたらし、液晶分子に異なる配向（傾き角を有する方向が好ましい）を生じさせるようにしうる。配向層８をパターンに応じて照射することにより、照射領域８^ｂ の区域に非照射領域８^ａ の区域とは異なる配向が得られる。非照射領域８^ａ の区域、本例では画像電極６の区域では、無電圧状態の液晶材料７は垂直配向されている。これら画像電極６の間の照射領域８^ｂ の区域では、無電圧状態の液晶材料７は、例えば一方の側においてプレーナ（平行）配向（ハイブリッド配向、即ちＨＡＮ配列）されている。必要であれば（同様の方法で）領域１８^ｂ を照射することもできる。この場合には、無電圧状態で、双方の基板上で、プレーナ配向をもつ分離領域が、垂直配向をもつ画像電極の領域の間に得られる。本例では、分離領域の幅 ｗ_１ は能動領域の幅 ｗ_２ の３％ である。
【００１６】
さらに、この装置に偏光子（本例では交差偏光子）９、１９を従来のようにして設ける。非照射部分（実際の画素）では、無電圧状態の液晶材料は垂直配向であり、光は交差偏光子の間を通過しない。分離領域においては、（本例では）無電圧状態の液晶材料は複屈折により光を一部透過する。電圧を印加すると、液晶材料は画素の区域で光を印加電圧に応じて部分的に透過したり透過しなかったりする。分離領域においては、行及び列電極の電圧により、光の透過性が影響を受けるおそれがある。従って、好ましくは、分離領域を一般に既知の方法で黒色マスクで被覆する。
【００１７】
物理的な現象を微視的なレベルで明らかに説明することはできないが、セルの角度依存性がかなり小さくなり、分子が文献「ＳＩＤ９５　Ｄｉｇｅｓｔ」の第 ５７５−５７８頁に記載されている技術により得られる軸配向に匹敵する配向となるような、分離領域中の分子と画素の区域の分子との間の相互作用がスイッチング中に生じる。
【００１８】
本発明は、上述の実施例に限定されるものではないこと勿論である。例えば、上述の通り、双方の配向層８、１８にパターンに応じて照射を行うことができる。液晶材料にキラル成分を含ませ、この液晶材料がプレーナ状態でねじれを呈するようにできる。或いは又、無電圧状態の液晶材料７が画像電極の区域で（部分的な）プレーナ配向を有するように、配向層８、１８の８^ａ 、１８^ａ の部分を照射することができ、この場合、無電圧状態で双方の基板上で垂直配向をもつ分離領域が領域８^ｂ 、１８^ｂ の区域に得られるようにする。能動領域の区域で液晶材料の分子に好ましい配向を局部的に与えることにより、例えば一方の基板上の配向層を変性させることにより、長い緩和時間が防止される。或いは又、図１に破線２０により示すように、電極が能動領域の区域でスリットを有するようにしうる。
【００１９】
本発明は上述した実施例に限定されず幾多の変更を加えうること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るディスプレイ装置の一部の平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ 線上を断面とした線図的断面図である。

Claims (15)

1. 少なくとも一つの電極及び第一配向層が設けられた第一基板と、少なくとも一つの電極及び第二配向層が設けられた第二基板との間に液晶材料層を有する液晶ディスプレイ装置であって、この液晶ディスプレイ装置が能動領域と分離領域とに分割されている当該液晶ディスプレイ装置において、
   前記液晶材料がネマチックであり、かつ電界の影響下で分離領域の区域で複数の状態をとることができ、これらの状態は同じ電界とした能動領域中の状態と異なっていることを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
2. 請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置において、前記第一及び第二配向層のうち少なくとも一方の配向層が、分離領域の区域において、液晶材料の分子に能動領域における配向とは異なる配向を与えていることを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
3. 請求項２に記載の液晶ディスプレイ装置において、能動領域及び分離領域それぞれにおける液晶材料間での分子の配向の相違がＵＶ放射により得られていることを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
4. 請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置において、前記第一及び第二基板のうち少なくとも一方の基板の区域で、しかも能動領域の区域で液晶材料の分子がプレーナ配向されているか、又はある角度で配向されていることを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
5. 請求項４に記載の液晶ディスプレイ装置において、液晶材料の分子が、分離領域の区域で垂直配向されていることを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
6. 請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置において、前記第一及び第二基板のうち少なくとも一方の基板の区域でかつ能動領域の区域で、液晶材料の分子が垂直配向されていることを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
7. 請求項６に記載の液晶ディスプレイ装置において、分離領域の区域で、液晶材料の分子がプレーナ配向されているか、又はある角度で配向されていることを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
8. 請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置において、分離領域が閉ループパターンを構成していることを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
9. 請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置において、このディスプレイ装置が、能動領域の区域で液晶材料の分子に好ましい配向を局部的に与える手段を前記第一及び第二基板のうち少なくとも一方の基板の区域に有することを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
10. 請求項９に記載の液晶ディスプレイ装置において、一方の基板上の配向層がパターンに応じて変性していることを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
11. 請求項９に記載の液晶ディスプレイ装置において、前記電極が能動領域の区域で少なくとも一つのスリットを有することを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
12. 請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置において、分離領域の幅が能動領域の幅の１０ ％を超えないことを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
13. 請求項１１に記載の液晶ディスプレイ装置において、分離領域の幅が能動領域の幅の５ ％を超えないことを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
14. 少なくとも一つの電極及び第一配向層が設けられた第一基板と、少なくとも一つの電極及び第二配向層が設けられた第二基板との間に液晶材料の層を有する液晶ディスプレイ装置であって、この液晶ディスプレイが能動領域と分離領域とに分割されている当該液晶ディスプレイの製造方法において、
    前記第一及び第二基板のうちの少なくとも一方の基板に配向材料の層を設け、次に、能動領域の区域又は分離領域の区域で、配向材料の層の配向特性を変更することを特徴とする液晶ディスプレイの製造方法。
15. 請求項１４に記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法において、配向材料の層の配向特性がＵＶ放射により変更されることを特徴とする液晶ディスプレイの製造方法。