JP2567404B2 - 液晶デバイスとその製造法 - Google Patents
液晶デバイスとその製造法Info
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
- G02F1/133711—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films
- G02F1/133719—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films with coupling agent molecules, e.g. silane
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- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は液晶ディスプレイ（LCD）ならびに光シャッ
タ等のその他のデバイスに有用な液晶デバイスに関す
る。
タ等のその他のデバイスに有用な液晶デバイスに関す
る。
従来型の液晶においては、電極が形成されるガラス板
の内部主表面は薄いポリマで被覆されている。このポリ
マ層は所定の方向にポリマ鎖を配向し、または微視溝を
形成するために例えば布でラピング（rubbing）され
る。ポリマに接触する液晶分子はポリマ鎖または微視溝
と相互作用することにより自らをその方向に沿って配向
する。従ってポリマ層は液晶技術において配向被覆とし
て知られている。そのような層がなければセル表面の液
晶分子は、配向被覆の境界条件により形成される好適な
方向とは対照的に、まちまちな方向を向くであろう。
の内部主表面は薄いポリマで被覆されている。このポリ
マ層は所定の方向にポリマ鎖を配向し、または微視溝を
形成するために例えば布でラピング（rubbing）され
る。ポリマに接触する液晶分子はポリマ鎖または微視溝
と相互作用することにより自らをその方向に沿って配向
する。従ってポリマ層は液晶技術において配向被覆とし
て知られている。そのような層がなければセル表面の液
晶分子は、配向被覆の境界条件により形成される好適な
方向とは対照的に、まちまちな方向を向くであろう。
例えばネマティック液晶材料はセルの両方の内部表面
をポリマ（通常ポリイミド）で被覆し、かつ両方のポリ
マ層を一方向にラビンクすることにより容易に配向でき
る。適切な結晶ポリマを用いれば、そのような表面処理
でスメクティック液晶材料を配向することもできる。
をポリマ（通常ポリイミド）で被覆し、かつ両方のポリ
マ層を一方向にラビンクすることにより容易に配向でき
る。適切な結晶ポリマを用いれば、そのような表面処理
でスメクティック液晶材料を配向することもできる。
表面におけるLC分子の配列は通常、液晶ディレクタと
表面平面との間の角度で定義される傾斜バイアス角
（α）を用いて表わす（第２図参照）。αが０度または
ほぼ０度（即ちα＝±５度）の場合配列は「ホモジニア
ス」と呼ばれ、αが90度またはほぼ90度（即ち、90±５
度）の場合ホメオトロピックと呼ばれる。一般にホモジ
ニアスまたはホメオトロピックのLC配列を作り出すのは
容易である。しかしこの両極値の間の配列を得るのはは
るかに困難なことであった。例えば、単方向ホモジニア
ス配列は典型的にはポリマ被覆面をラビングすることで
得られ、ホメオトロピック配列はシランまたはクローム
複合物などの表面処理剤で表面処理を行なうことで得ら
れる。J.コナードの「分子結晶液晶」補遺１、１ペー
ジ、1982年（J.Cognard,“Molecular Crystal Liquid
Crystal,Suppl.1、p.1、1982）を参照。しかし、約20
−50度の高傾斜角を必要とする液晶デバイスは数種類存
在する。例えば、T.J.ジェファーらの情報ディスプレイ
学会85年ダイジェスト、120ページ、1985年（T.J.Schef
fer,et al.,Society for Information Display 85
Digest）の超ツイスト複屈折（SBE）液晶、P.J.ボス
らの同学会83年ダイジェスト、30ページ、1983年P.J.Bo
s,et al., Society for Information Display 85
Digest）の光学シャッタパイセル、D.W.ベレマンらのア
プライド フィジックスレターズ第37巻1072ページ、19
82年D.w.Berreman,et al.,Applied Physica Letter
s）のコレステリック双安定液晶ディスプレイ、及びR.
W.フィラスの上記学会84年ダイジェスト、206ページ、1
984年（R.W.Filas, Society for Information Displ
ay 84 Digest）の傾斜ハイブリッド相変化ゲストホス
ト液晶ディスプレイがある。このような高傾斜表面を作
成するためには従来、酸化シリコンなどの材料を斜め蒸
着角で高真空蒸着させる方法をとっていた。E.ガイオン
らのレターズ イン アプライド アンド エンジニア
リング サイエンス誌第１巻19ページ、1973年（E.Guyo
n,et,al.,Letters in Applied and Engineering S
ciences を参照。SiOはホモジニアスは配列を作成する
のにも用いられる。蒸着角が表面に対して30゜±10゜の
場合は液晶のホモジニアス配列は蒸着角に垂直な方向に
生じる。H.L.オングらはこの技術を用いて微視的非ホモ
ジニアス表面を用いたネマティック液晶の傾斜配列を得
たことを報告している。ジャーナル オブ アプライド
フィジックス誌第57巻第２号186ページ、1985年（H.L.O
ng,et aj.,Journal of Applied Physics）を参照。
この表面は、ホモジニアス（平面）配列を促進する一つ
の材料（SiO）のマトリクスで囲まれた、ホメオトロピ
ック配列を促進する他の材料（シランDMOAP）の小さな
パッチまたは島（island）から成っていた。しかしこの
方法は時間がかかり、基板サイズを制限し、ひいてはデ
ィスプレイのサイズを制限してしまう。
表面平面との間の角度で定義される傾斜バイアス角
（α）を用いて表わす（第２図参照）。αが０度または
ほぼ０度（即ちα＝±５度）の場合配列は「ホモジニア
ス」と呼ばれ、αが90度またはほぼ90度（即ち、90±５
度）の場合ホメオトロピックと呼ばれる。一般にホモジ
ニアスまたはホメオトロピックのLC配列を作り出すのは
容易である。しかしこの両極値の間の配列を得るのはは
るかに困難なことであった。例えば、単方向ホモジニア
ス配列は典型的にはポリマ被覆面をラビングすることで
得られ、ホメオトロピック配列はシランまたはクローム
複合物などの表面処理剤で表面処理を行なうことで得ら
れる。J.コナードの「分子結晶液晶」補遺１、１ペー
ジ、1982年（J.Cognard,“Molecular Crystal Liquid
Crystal,Suppl.1、p.1、1982）を参照。しかし、約20
−50度の高傾斜角を必要とする液晶デバイスは数種類存
在する。例えば、T.J.ジェファーらの情報ディスプレイ
学会85年ダイジェスト、120ページ、1985年（T.J.Schef
fer,et al.,Society for Information Display 85
Digest）の超ツイスト複屈折（SBE）液晶、P.J.ボス
らの同学会83年ダイジェスト、30ページ、1983年P.J.Bo
s,et al., Society for Information Display 85
Digest）の光学シャッタパイセル、D.W.ベレマンらのア
プライド フィジックスレターズ第37巻1072ページ、19
82年D.w.Berreman,et al.,Applied Physica Letter
s）のコレステリック双安定液晶ディスプレイ、及びR.
W.フィラスの上記学会84年ダイジェスト、206ページ、1
984年（R.W.Filas, Society for Information Displ
ay 84 Digest）の傾斜ハイブリッド相変化ゲストホス
ト液晶ディスプレイがある。このような高傾斜表面を作
成するためには従来、酸化シリコンなどの材料を斜め蒸
着角で高真空蒸着させる方法をとっていた。E.ガイオン
らのレターズ イン アプライド アンド エンジニア
リング サイエンス誌第１巻19ページ、1973年（E.Guyo
n,et,al.,Letters in Applied and Engineering S
ciences を参照。SiOはホモジニアスは配列を作成する
のにも用いられる。蒸着角が表面に対して30゜±10゜の
場合は液晶のホモジニアス配列は蒸着角に垂直な方向に
生じる。H.L.オングらはこの技術を用いて微視的非ホモ
ジニアス表面を用いたネマティック液晶の傾斜配列を得
たことを報告している。ジャーナル オブ アプライド
フィジックス誌第57巻第２号186ページ、1985年（H.L.O
ng,et aj.,Journal of Applied Physics）を参照。
この表面は、ホモジニアス（平面）配列を促進する一つ
の材料（SiO）のマトリクスで囲まれた、ホメオトロピ
ック配列を促進する他の材料（シランDMOAP）の小さな
パッチまたは島（island）から成っていた。しかしこの
方法は時間がかかり、基板サイズを制限し、ひいてはデ
ィスプレイのサイズを制限してしまう。
高傾斜角を達成する際の困難さからみて化学的方法が
極めて望ましいと考えられる。化学的に生成された高傾
斜角の例として唯一知られているのはG.ポルテのジャー
ナル オブ フィジックス（パリ）第37巻1245ページ、
1976年（G.Porte,Journal of Physics（Paris）Vol.3
7）の報告である。彼は純粋なガラス表面を様々なアル
キル鎖長ｎの脂肪族モノアミンの単分子膜で処理するこ
とによりネマティックＮ−（ｐ−メトキシベンジリデ
ン）−ｐ′−ブチルアニリン（MBBA）の配向を傾斜（６
＜ｎ＜10）かあるいはホメオトロピック（12＜ｎ＜16）
のどちらかと観た。彼の実験では液晶は毛管現象により
セル内に流入できるようになっており、傾斜方向は液の
流入方向により決められた。この方法では２つの表面上
に非平行傾斜が自然に得られるが（第５図、1247ペー
ジ）、これは一般には望ましくない。彼は、イソトロピ
ック相まで加熱した後、この２つの表面間の温度傾斜を
もって極めてゆっくりと冷却することにより均一な平行
傾斜（第６図、1247ページ）を得られると主張している
が、そのようなやり方はデバイス応用面には実用的では
ない。
極めて望ましいと考えられる。化学的に生成された高傾
斜角の例として唯一知られているのはG.ポルテのジャー
ナル オブ フィジックス（パリ）第37巻1245ページ、
1976年（G.Porte,Journal of Physics（Paris）Vol.3
7）の報告である。彼は純粋なガラス表面を様々なアル
キル鎖長ｎの脂肪族モノアミンの単分子膜で処理するこ
とによりネマティックＮ−（ｐ−メトキシベンジリデ
ン）−ｐ′−ブチルアニリン（MBBA）の配向を傾斜（６
＜ｎ＜10）かあるいはホメオトロピック（12＜ｎ＜16）
のどちらかと観た。彼の実験では液晶は毛管現象により
セル内に流入できるようになっており、傾斜方向は液の
流入方向により決められた。この方法では２つの表面上
に非平行傾斜が自然に得られるが（第５図、1247ペー
ジ）、これは一般には望ましくない。彼は、イソトロピ
ック相まで加熱した後、この２つの表面間の温度傾斜を
もって極めてゆっくりと冷却することにより均一な平行
傾斜（第６図、1247ページ）を得られると主張している
が、そのようなやり方はデバイス応用面には実用的では
ない。
本発明は比較的に高い傾斜角を有する配列被覆を有す
る液晶デバイスを提供する。この被覆は、被覆すべき表
面に２個またはそれ以上の表面結合剤から成る組合わせ
を与えることにより形成される比較的高い傾斜角をもっ
て液晶を配列させるものである。表面結合剤の一方はも
し単体で与えられれば液晶ディレクタを表面に対して角
度αをなすようにし、他方はもし単体で与えられれば角
度α２をなすようにするものであり、組合わせると合計
してα１やα２とは異なる鋭角α３を生じる。分子と接
触する被覆の表面は化学的にホモジニアスであり、前述
のオングらにおける微視的に非ホモジニアスというもの
ではない。
る液晶デバイスを提供する。この被覆は、被覆すべき表
面に２個またはそれ以上の表面結合剤から成る組合わせ
を与えることにより形成される比較的高い傾斜角をもっ
て液晶を配列させるものである。表面結合剤の一方はも
し単体で与えられれば液晶ディレクタを表面に対して角
度αをなすようにし、他方はもし単体で与えられれば角
度α２をなすようにするものであり、組合わせると合計
してα１やα２とは異なる鋭角α３を生じる。分子と接
触する被覆の表面は化学的にホモジニアスであり、前述
のオングらにおける微視的に非ホモジニアスというもの
ではない。
被覆の表面の空間的均一性を記述するためにここで用
いているホモジニアスという用語は、ディレクタが被覆
が形成される表面に対して平行になるように配向さる液
晶分子を記述するために以前に用いられた用語ホモジニ
アスと混同してはならない。
いているホモジニアスという用語は、ディレクタが被覆
が形成される表面に対して平行になるように配向さる液
晶分子を記述するために以前に用いられた用語ホモジニ
アスと混同してはならない。
この組合せは一つの配列材料から成る層を堆積させ他
方と反応させるか、またはこれら配列材料（他方と反応
するかしないかにかかわらず）の組合せを形成し、次に
表面上にこの組合せからの層を形成することによって形
成される。組合せ中の表面結合剤の相対的濃度を変化さ
せることにより表面力を平衡させて任意の所望傾斜角、
例えばα３＝５ないし85度を得ることができる。所定の
方向に沿って被覆を機械的に歪ませると、所望の高傾斜
境界条件を得られる。高真空蒸着法と異なり基板サイズ
には本質的な制限はなく、ホモジニアスとホメオトロピ
ックとの間の全ての角度が本質的に同様な容易さで達成
される。
方と反応させるか、またはこれら配列材料（他方と反応
するかしないかにかかわらず）の組合せを形成し、次に
表面上にこの組合せからの層を形成することによって形
成される。組合せ中の表面結合剤の相対的濃度を変化さ
せることにより表面力を平衡させて任意の所望傾斜角、
例えばα３＝５ないし85度を得ることができる。所定の
方向に沿って被覆を機械的に歪ませると、所望の高傾斜
境界条件を得られる。高真空蒸着法と異なり基板サイズ
には本質的な制限はなく、ホモジニアスとホメオトロピ
ックとの間の全ての角度が本質的に同様な容易さで達成
される。
第１図は液晶デバイスの一部分、液晶デバイスに用い
られるセルを概略的に示す。セルは本質的に平行な一対
の平板10及び20のような閉込め手段を含み、この閉込め
手段により液晶材料30の境界が形成される。液晶材料は
単一の液晶構成材を含んでも良いし、そのような構成材
を複数含んでも良い。適切な液晶材料はイソトロピック
相からネマティック相またはコレステリック相への移転
を受ける時（例えば冷却される時）に配列されるような
材料である。デバイス動作はこれとは異なる相、例えば
スメクティック相で行なわれることもあり得るが、当然
ながらネマティック相やコレステリック相でも行なわれ
る。
られるセルを概略的に示す。セルは本質的に平行な一対
の平板10及び20のような閉込め手段を含み、この閉込め
手段により液晶材料30の境界が形成される。液晶材料は
単一の液晶構成材を含んでも良いし、そのような構成材
を複数含んでも良い。適切な液晶材料はイソトロピック
相からネマティック相またはコレステリック相への移転
を受ける時（例えば冷却される時）に配列されるような
材料である。デバイス動作はこれとは異なる相、例えば
スメクティック相で行なわれることもあり得るが、当然
ながらネマティック相やコレステリック相でも行なわれ
る。
平板10及び20は光に対して実質的に透過性であり、内
部主表面上には電極12及び22が堆積されている。電極を
通して光が透過する場合は電極も事実上透過性の材料で
作成しなければならない。マトリクス アドレスまたは
マルチプレックス用に用いる場合は、電極はわずかに離
したストライプから成るアレイを構成し、２つのアレイ
が互いに横方向（例えば垂直）になるように配向される
ようにパターン化される。このようにして、ストライプ
の各対の重複部分における液晶容積により画素（pel）
が規定される。
部主表面上には電極12及び22が堆積されている。電極を
通して光が透過する場合は電極も事実上透過性の材料で
作成しなければならない。マトリクス アドレスまたは
マルチプレックス用に用いる場合は、電極はわずかに離
したストライプから成るアレイを構成し、２つのアレイ
が互いに横方向（例えば垂直）になるように配向される
ようにパターン化される。このようにして、ストライプ
の各対の重複部分における液晶容積により画素（pel）
が規定される。
個々の画素は、電極22のアレイに接続されたスイッチ
源40と電極12のアレイに接続されたスイッチ源50として
示される適切な電子回路を用いて個別にアドレスされ
る。簡単にするために各アレイに対し接続は２個のみ示
されている。源40及び50は選択された電極間に適切な電
圧をかけ、これによりあらかじめ選択された画素に電極
Ｅをかける。液晶にかけられる電界はセル表面に対し実
質的に垂直である。
源40と電極12のアレイに接続されたスイッチ源50として
示される適切な電子回路を用いて個別にアドレスされ
る。簡単にするために各アレイに対し接続は２個のみ示
されている。源40及び50は選択された電極間に適切な電
圧をかけ、これによりあらかじめ選択された画素に電極
Ｅをかける。液晶にかけられる電界はセル表面に対し実
質的に垂直である。
共通反射モードで用いる場合は、セルには反射器（不
図示）も備えられ、この反射器はセルを通って透過した
光を視認表面から外へ再透過させる。
図示）も備えられ、この反射器はセルを通って透過した
光を視認表面から外へ再透過させる。
液晶材料30の分子を配列させるためのセルの内部表面
上には一対の配列被覆80及び90が設けられる。被覆を堆
積させる前に表面に付着促進層（不図示）を任意に設け
ても良い。これらの被覆は典型的には非常に薄く（例え
ば50−100Å程度）、平板または電極またはその両者を
覆う。しかし、典型的には、図示のように被覆80及び90
は電極12及び22とさらにこれらのすき間の部分を覆って
いる。本発明の一つの特徴に従えば、被覆80は液晶の隣
合う分子をその組成で決める所定の角度α３（第２図）
で配列させ、被覆90は隣合う分子をその組成で決める所
定の角度α３′（第２図）で配列させる。この２つの角
度α３及びα３′は互いに等しくても等しくなくても良
いが、被覆80及び90は典型的には高傾斜を生じる、即
ち、角度α３及びα３′は例えば５ないし85度の範囲で
ある。各配列層は所定の方向に沿って機械的に歪められ
る（例えばその表面を布でラビングする）。しかし、１
つの被覆に対する所定の方向は他の被覆に対する方向と
は異なっても良い。被覆に隣接する液晶分子の長軸はそ
の所定の方向に配列される。
上には一対の配列被覆80及び90が設けられる。被覆を堆
積させる前に表面に付着促進層（不図示）を任意に設け
ても良い。これらの被覆は典型的には非常に薄く（例え
ば50−100Å程度）、平板または電極またはその両者を
覆う。しかし、典型的には、図示のように被覆80及び90
は電極12及び22とさらにこれらのすき間の部分を覆って
いる。本発明の一つの特徴に従えば、被覆80は液晶の隣
合う分子をその組成で決める所定の角度α３（第２図）
で配列させ、被覆90は隣合う分子をその組成で決める所
定の角度α３′（第２図）で配列させる。この２つの角
度α３及びα３′は互いに等しくても等しくなくても良
いが、被覆80及び90は典型的には高傾斜を生じる、即
ち、角度α３及びα３′は例えば５ないし85度の範囲で
ある。各配列層は所定の方向に沿って機械的に歪められ
る（例えばその表面を布でラビングする）。しかし、１
つの被覆に対する所定の方向は他の被覆に対する方向と
は異なっても良い。被覆に隣接する液晶分子の長軸はそ
の所定の方向に配列される。
さらに液晶ディスプレイには光学的コントラストを与
える手段、例えばガラス平板10及び20の上に形成された
偏光板が含まれる。偏光板は周知のやり方で所定の（ラ
ビング）方向に関して方向付けられる。あるいはコント
ラストは液晶中に二色性染料を含ませることによっても
得られる。いくつかの例では染料と偏差板とを共に用い
る。
える手段、例えばガラス平板10及び20の上に形成された
偏光板が含まれる。偏光板は周知のやり方で所定の（ラ
ビング）方向に関して方向付けられる。あるいはコント
ラストは液晶中に二色性染料を含ませることによっても
得られる。いくつかの例では染料と偏差板とを共に用い
る。
本発明の一実施例におていは、配列被覆80は２個また
はそれ以上の表面結合剤（配列材料）の組合わせであ
る。表面結合剤の一方は、もし単体で与えられれば、液
晶ディレクタを表面に対し角度α１をなすようにし、他
方は、もし単体で与えられれば角度α２をなすようにす
るものであり、共に用いれば組合せでα１やα２と異な
る角度α３をもたらす。分子と接触する組合わせ物の被
覆の表面は化学的にホモジニアスであり、前述のオング
らの報告におけるような微視的に表面ホモジニアスなも
のではない。組合わせ物の被覆は１つの配列材料から成
る第１の層を堆積させ、次にその上に他の配列材料から
成る第２の層を形成することにより形成することができ
る。これら２つ層は互いに反応して両者間に表面層を形
成する。表面層は第１の層を本質的に完全に覆い、第２
の層の未反応部分は除去される。被覆を所定の方向に沿
って機械的に歪ませた後、露出された表面層により角度
α３の高傾斜配列が得られる。
はそれ以上の表面結合剤（配列材料）の組合わせであ
る。表面結合剤の一方は、もし単体で与えられれば、液
晶ディレクタを表面に対し角度α１をなすようにし、他
方は、もし単体で与えられれば角度α２をなすようにす
るものであり、共に用いれば組合せでα１やα２と異な
る角度α３をもたらす。分子と接触する組合わせ物の被
覆の表面は化学的にホモジニアスであり、前述のオング
らの報告におけるような微視的に表面ホモジニアスなも
のではない。組合わせ物の被覆は１つの配列材料から成
る第１の層を堆積させ、次にその上に他の配列材料から
成る第２の層を形成することにより形成することができ
る。これら２つ層は互いに反応して両者間に表面層を形
成する。表面層は第１の層を本質的に完全に覆い、第２
の層の未反応部分は除去される。被覆を所定の方向に沿
って機械的に歪ませた後、露出された表面層により角度
α３の高傾斜配列が得られる。
本発明の他の実施例においては、配列被覆80は異なる
配列材料を組合せてこれから１つの層を形成することに
より形成される。この組合せは互いに反応するかあるい
は反応しない剤の混合物であっても良い。どちらにして
も組合せ中の剤の濃度及びおそらく他の因子（熟成度
合、温度）によって、混合物から形成される配列層によ
って生成される特定の傾斜角α３が定まる。従って濃度
を変えることにより、異なる配列層を用いてある範囲の
傾斜角α３が得られる。同様の事項が配列被覆90にも当
てはまる。単体で与えられれば角度α１′とα２′が得
られるような表面結合剤の組合せから角度α３′が得ら
れる。ここでα３′はα３と、α１′はα１とα２′は
α２と等しくても良い。等しい場合は被覆80と90の双方
を作成するのに同じ組合せを用いることができる。
配列材料を組合せてこれから１つの層を形成することに
より形成される。この組合せは互いに反応するかあるい
は反応しない剤の混合物であっても良い。どちらにして
も組合せ中の剤の濃度及びおそらく他の因子（熟成度
合、温度）によって、混合物から形成される配列層によ
って生成される特定の傾斜角α３が定まる。従って濃度
を変えることにより、異なる配列層を用いてある範囲の
傾斜角α３が得られる。同様の事項が配列被覆90にも当
てはまる。単体で与えられれば角度α１′とα２′が得
られるような表面結合剤の組合せから角度α３′が得ら
れる。ここでα３′はα３と、α１′はα１とα２′は
α２と等しくても良い。等しい場合は被覆80と90の双方
を作成するのに同じ組合せを用いることができる。
例えば、混合物の１つの成分（例えばメチルアミノプ
ロピルトリメトキシシラン、MAP）を単体で用いればホ
モジニアス配列（α１またはα１′が〜０度）が得ら
れ、他の成分（例えばオクタデシルトリメトキシシラ
ン、OTS）を単体で用いればホメオトロピック配列（α
２またはα２′が〜90度）が得られる。しかしこの両者
を混合すると、混合物中の相対的濃度に依存して０度か
ら90度まで広がる傾斜角α３またはα３′の配列が得ら
れる。このようにして、例えば５度ないし85度の高傾斜
角が容易に得られる。上述のOTS及びMAP材料はモノマで
あるがモノマとポリマの組合せまたは２種またはそれ以
上のポリマも適切である。例えばポリイミドを含む化学
的に変性したポリマ（これは単体ではホモジニアス配列
を生じる）とホメオトロピックをもたらす側鎖とを用い
ることもできる。多くの有機材料（有機−金属材料を含
む）を本発明に適用することができる。
ロピルトリメトキシシラン、MAP）を単体で用いればホ
モジニアス配列（α１またはα１′が〜０度）が得ら
れ、他の成分（例えばオクタデシルトリメトキシシラ
ン、OTS）を単体で用いればホメオトロピック配列（α
２またはα２′が〜90度）が得られる。しかしこの両者
を混合すると、混合物中の相対的濃度に依存して０度か
ら90度まで広がる傾斜角α３またはα３′の配列が得ら
れる。このようにして、例えば５度ないし85度の高傾斜
角が容易に得られる。上述のOTS及びMAP材料はモノマで
あるがモノマとポリマの組合せまたは２種またはそれ以
上のポリマも適切である。例えばポリイミドを含む化学
的に変性したポリマ（これは単体ではホモジニアス配列
を生じる）とホメオトロピックをもたらす側鎖とを用い
ることもできる。多くの有機材料（有機−金属材料を含
む）を本発明に適用することができる。
以下の実例は、MAPとOTSの濃度を様々に変えこれらの
混合物から配列被覆を形成した液晶デバイスを示すもの
である。与えられた特定のパラメータと条件は例示を目
的とするものであって他の記述がない限り本発明の範囲
を制限するものではない。
混合物から配列被覆を形成した液晶デバイスを示すもの
である。与えられた特定のパラメータと条件は例示を目
的とするものであって他の記述がない限り本発明の範囲
を制限するものではない。
MAPから成る配列被覆は液晶分子のホモジニアス配列
を生じ、一方OTSから成る被覆はホメオトロピック配列
を生じる。これらの材料の溶液（３重量％）を0.5％の
水、0.04％の酢酸を含むイソプロピルアルコール（IP
A）中に用意した。これらの溶液を様々な割合で組合せ
た。インジウムスズ酸化物で被覆し、電極パッドを形成
するためにフォトリソグラフを用いてパターン化して洗
浄したガラス平板上にこの溶液を回転吹付けを行なっ
た。120℃で20分間焼き、IPAですすぎ、凝縮フレオン蒸
気で乾燥した後、ポリエステルで被覆した回転円筒輪と
この下で平板を運ぶ移動プラーテンとから成る装置で平
板をみがいた。平行傾斜角構成を得るために２片のガラ
ス上で非平行ラビング方向を用いてテストセルを作成し
た。テストセルに透明点が90℃のネマティック液晶（ニ
ューヨーク州ホーソーンのEM化学（EM Chemicals）から
購入したメルク（Merck）ZLI−1840）を充てんした。充
てんはイソトロピック相で毛管現象を用いて行なった。
充てん中の流入方向は、ディレクタの方向がラビング方
向を向く配列性の良いサンプルにより、流入によりもた
らされた配列が存在しないことを実証するように、ラビ
ング方向に垂直になるように選んだ。
を生じ、一方OTSから成る被覆はホメオトロピック配列
を生じる。これらの材料の溶液（３重量％）を0.5％の
水、0.04％の酢酸を含むイソプロピルアルコール（IP
A）中に用意した。これらの溶液を様々な割合で組合せ
た。インジウムスズ酸化物で被覆し、電極パッドを形成
するためにフォトリソグラフを用いてパターン化して洗
浄したガラス平板上にこの溶液を回転吹付けを行なっ
た。120℃で20分間焼き、IPAですすぎ、凝縮フレオン蒸
気で乾燥した後、ポリエステルで被覆した回転円筒輪と
この下で平板を運ぶ移動プラーテンとから成る装置で平
板をみがいた。平行傾斜角構成を得るために２片のガラ
ス上で非平行ラビング方向を用いてテストセルを作成し
た。テストセルに透明点が90℃のネマティック液晶（ニ
ューヨーク州ホーソーンのEM化学（EM Chemicals）から
購入したメルク（Merck）ZLI−1840）を充てんした。充
てんはイソトロピック相で毛管現象を用いて行なった。
充てん中の流入方向は、ディレクタの方向がラビング方
向を向く配列性の良いサンプルにより、流入によりもた
らされた配列が存在しないことを実証するように、ラビ
ング方向に垂直になるように選んだ。
傾斜角は周知の磁気容量技術（magnetocapacitative
technique）と周知の光学技術（オルソスコープ及びコ
ノスコープ）を用いて測定した。
technique）と周知の光学技術（オルソスコープ及びコ
ノスコープ）を用いて測定した。
得られた傾斜角は用いた溶液の熟成度合（age）に大
きく依存することが判った。第２図から判るように与え
られらたMAP/OTS重量比に対しては傾斜角は溶液の熟成
度合とともに変化する。第２図のグラフ中7.5Hr、.5H
r、23.5Hrおよび48.5Hrは、２つの表面結合剤を組み合
わせたあとの経過時間を表わす。
きく依存することが判った。第２図から判るように与え
られらたMAP/OTS重量比に対しては傾斜角は溶液の熟成
度合とともに変化する。第２図のグラフ中7.5Hr、.5H
r、23.5Hrおよび48.5Hrは、２つの表面結合剤を組み合
わせたあとの経過時間を表わす。
傾斜角に対するラビング圧力の影響も調べた。中間傾
斜角においては圧力は角度の大きさにはほとんど何の影
響も及ぼさなかった。
斜角においては圧力は角度の大きさにはほとんど何の影
響も及ぼさなかった。
温度も傾斜角に影響を与える。傾斜はSiO表面の場合
と同じく、温度が上がると減少することが観察された。
温度に伴なう角度変化は約65℃までは可逆性であった
が、約70℃以上では傾斜角はサンプルがホメオトロピッ
クになるまで時間とともに増加することが判った。
と同じく、温度が上がると減少することが観察された。
温度に伴なう角度変化は約65℃までは可逆性であった
が、約70℃以上では傾斜角はサンプルがホメオトロピッ
クになるまで時間とともに増加することが判った。
上述の構成は本発明の原理の応用を示すために工夫す
ることのできる多くの可能な実施例を例示するものであ
ることを理解させた。当業者にあっては本発明の精神と
範囲から逸脱することなく、本発明の原理に従って多く
の様々な変型例を工夫することが可能である。
ることのできる多くの可能な実施例を例示するものであ
ることを理解させた。当業者にあっては本発明の精神と
範囲から逸脱することなく、本発明の原理に従って多く
の様々な変型例を工夫することが可能である。
第１図は本発明の１実施例を従う液晶デバイスの概略的
等角図、 第２図はＮ−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン
（MAP）とオクタデシルトリメトキシシラン（OTS）の混
合物の重量による組成と傾斜角との関係を表わすグラフ
を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 平板……10、20 電極……12、22 配列被覆……80、90
等角図、 第２図はＮ−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン
（MAP）とオクタデシルトリメトキシシラン（OTS）の混
合物の重量による組成と傾斜角との関係を表わすグラフ
を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 平板……10、20 電極……12、22 配列被覆……80、90
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャヤンティラル シャムジハイ パテ ル アメリカ合衆国 07076 ニュージャー シイ，スコッチ プレインズ，ロングフ ェロー アヴェニュー 2352 (56)参考文献 特開 昭56−162719（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−234130（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−7611（ＪＰ，Ａ)
Claims (12)
- 【請求項１】液晶材料を内蔵し、該液晶材料を境界付け
る第１及び第２の本質的に平行に隔てられた平板を有す
るセルと、 該平板のそれぞれの内部主表面上に形成した薄膜電極
と、 該平板の双方に形成した配列被覆とを有する液晶デバイ
スにおいて、 該配列被覆の少くとも一方は、液晶分子を該平板に対し
て鋭角α３をなすように配向せしめる配列材料の組合わ
せ物を含み、該配列材料の少くとも一方がモノマであ
り、そして該分子と接触する該被覆の表面は化学的にホ
モジニアスであることを特徴とする液晶デバイス。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のデバイスにお
いて、 該配列被覆の両者は該分子を該平板のうちの一方に対し
て鋭角α３をなすように、かつ該平板の他方に対して鋭
角α３′をなすように配向せしめる配列材料の組合わせ
物を含み、α３はα３′に等しくしても良く、該分子に
接触する該被覆の双方の表面は化学的にホモジニアスで
あることを特徴とする液晶デバイス。 - 【請求項３】特許請求の範囲第２項記載のデバイスにお
いて、 該配列被覆の一方は、単体で与えられると該分子を該平
板のうちの一方に対して鋭角α１をなして配向せしめる
１つの材料と、単体で与えられると該分子を該一方の平
板に対して鋭角α２をなして配向せしめる他の材料との
組合わせにより形成され、該組合わせが生じた時には該
分子をα１ともα２とも異なる該鋭角α３をなして配向
せしめることを特徴とする液晶デバイス。 - 【請求項４】特許請求の範囲第３項記載のデバイスにお
いて、 該配列被覆の他方は、単体で与えられると該分子を該平
板のうちの他方に対して鋭角α１′をなして配向せしめ
る１つの材料と、単体で与えられると該分子を該他方の
平板に対して鋭角α２′をなして配向せしめる他の材料
との組合わせにより形成され、該組合わせが生じた時に
は該分子をα１′ともα２′とも異なる該鋭角α３′を
なして配向せしめることを特徴とする液晶デバイス。 - 【請求項５】特許請求の範囲第３項または４項記載のデ
バイスにおいて、 該１つの材料はホモジニアス配列を生じ、該他の材料は
ホメオトロピック配列を生じることを特徴とする液晶デ
バイス。 - 【請求項６】特許請求の範囲第５項記載のデバイスにお
いて、 該配列材料は有機化合物を含むことを特徴とする液晶デ
バイス。 - 【請求項７】特許請求の範囲第６項記載のデバイスにお
いて、 該１つの材料はMAPを含み、該他の材料はOTSを含むこと
を特徴とする液晶デバイス。 - 【請求項８】特許請求の範囲第７項記載のデバイスにお
いて、 該液晶材料はイソトロピック相からネマティック相また
はコレステリック相へ転移する時に配列されることを特
徴とする液晶デバイス。 - 【請求項９】特許請求の範囲第６項記載のデバイスにお
いて、 該角度α３及びα３′はそれぞれ約５ないし85度の範囲
内にあることを特徴とする液晶デバイス。 - 【請求項１０】特許請求の範囲第１項ないし９項のいず
れか１項記載のデバイスにおいて、 該デバイスは液晶ディスプレイの一部を成し、該電極は
該平板のうちの一方の内部主表面上にある第１の電極ア
レイと該平板のうちの他方の内部主表面上にある第２の
電極アレイとを含み、 該デバイスはさらに、 該液晶材料を透過する電磁放射の光学的コントラストを
与える手段と、 該アレイのそれぞれにおいて該電磁のうちの選択された
電極に対して電圧をかける手段 とを含むことを特徴とする液晶デバイス。 - 【請求項１１】液晶デバイスの製造法であって、 （ａ）液晶セルが形成される一対の透明平板を与える工
程、 （ｂ）該平板上に薄膜電極を堆積する工程、 （ｃ）該平板のそれぞれの上に被覆を形成する工程、 （ｄ）該平板のそれぞれの上で所定の方向に沿って該液
晶の分子を配列させるために該被覆を機械的に歪める工
程、 （ｅ）該セルに液晶を含む液体材料を充てんする工程と
を含み、該方法は該平板のうちの一方に関して該被覆形
成工程は少くとも２つの配列材料であって、その少なく
とも１つがモノマである配列材料を組合わせる工程を含
み、 これらの配列材料の一方は一方の平板に単体で与えられ
るとこれに対して角度α１をなして液晶分子を配向せし
める材料であり、他方の配列材料は該一方の平板に単体
で与えられるとこれに対して角度α２をなして液晶分子
を配向せしめる材料であり、 さらに該被覆形成工程は、 該一方の平板に対してα１ともα２とも異なる角度α３
をなして液晶分子を配向せしめる第１の被覆を形成する
ため、該一方の平板に対して該材料の組合わせ物を付与
する工程を含むことを特徴とする液晶デバイスの製造
法。 - 【請求項１２】特許請求の範囲第11項記載の方法におい
て、 該平板のうちの他方に関して、該被覆形成工程は少くと
も２つの配列材料を組合わせる工程を含み、 これらの配列材料の一方は該平板のうちの他方に単体で
与えられるとこれに対して角度α１′をなして液晶分子
を配向せしめる材料であり、他方の配列材料は該他方の
平板に単体で与えられるとこれに対して角度α２′をな
して液晶分子を配向せしめる材料であり、 さらに該被覆形成工程は、 該他方の平板に対してα１′ともα２′とも異なり、α
３とも異なり得る角度α３′をなして液晶分子を配向せ
しめる第２の被覆を形成するため、該他方の平板に対し
て該材料の組合わせ物を付与する工程を含むことを特徴
とする液晶デバイスの製造法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/878,117 US4776674A (en) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | Liquid crystal device with chemically-induced high-tilt alignment coating |
| US878117 | 1986-06-25 | ||
| SG23094A SG23094G (en) | 1986-06-25 | 1994-02-07 | Liquid crystal device with chemically-induced high-tilt alignment coating |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6325628A JPS6325628A (ja) | 1988-02-03 |
| JP2567404B2 true JP2567404B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=26663881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62156737A Expired - Lifetime JP2567404B2 (ja) | 1986-06-25 | 1987-06-25 | 液晶デバイスとその製造法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4776674A (ja) |
| EP (1) | EP0251548B1 (ja) |
| JP (1) | JP2567404B2 (ja) |
| CA (1) | CA1278364C (ja) |
| DE (1) | DE3787577T2 (ja) |
| ES (1) | ES2043656T3 (ja) |
| SG (1) | SG23094G (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3871639T2 (de) * | 1987-07-23 | 1993-01-21 | Philips Nv | Bildwiedergabezelle. |
| JP2673536B2 (ja) * | 1988-05-02 | 1997-11-05 | コニカ株式会社 | 液晶表示装置 |
| US5133895A (en) * | 1989-03-09 | 1992-07-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Alignment film for liquid crystal and method for production thereof, as well as liquid crystal display device utilizing said alignment film and method for production thereof |
| FR2666342A1 (fr) * | 1990-09-03 | 1992-03-06 | Asulab Sa | Cellule a cristal liquide comprenant une plaque a alignement homeotrope. |
| JP3132193B2 (ja) * | 1991-11-08 | 2001-02-05 | 日本ビクター株式会社 | 液晶表示デバイス及び液晶表示デバイスの製造方法 |
| JP2877601B2 (ja) * | 1992-01-10 | 1999-03-31 | 松下電器産業株式会社 | 液晶表示装置とその製造法 |
| US5384650A (en) * | 1992-04-06 | 1995-01-24 | Hughes Aircraft Company | Light valve with twisted perpendicular liquid crystal with a negative dielectric anisotropy |
| US5543950A (en) * | 1995-05-04 | 1996-08-06 | Kent State University | Liquid crystalline electrooptical device |
| FR2741165B1 (fr) * | 1995-11-10 | 1998-01-30 | Ist Naz Fisica Della Materia | Dispositif d'affichage bistable a base de cristaux liquides nematiques autorisant des teintes de gris |
| US6221444B1 (en) * | 1998-06-10 | 2001-04-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid crystal device |
| KR20040081129A (ko) * | 2002-01-17 | 2004-09-20 | 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | 콜레스테릭층 및 정렬층의 조합물 |
| US20050260334A1 (en) * | 2004-05-24 | 2005-11-24 | The Hong Kong Univerisity Of Science And Technology | Method of achieving high pretilt angles in a lilquid crystal cell |
| JP2012523589A (ja) * | 2009-04-14 | 2012-10-04 | コミトブ，ラヒェザー | Ｌｃｄ配向層のための組成物 |
| JP6138102B2 (ja) * | 2014-11-04 | 2017-05-31 | コミトブ，ラヒェザー | Ｌｃｄ配向層のための組成物 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3834792A (en) * | 1972-04-10 | 1974-09-10 | Ncr | Alignment film for a liquid crystal display cell |
| US3854793A (en) * | 1972-06-27 | 1974-12-17 | Bell Telephone Labor Inc | Liquid crystal cells |
| US3912369A (en) * | 1974-07-02 | 1975-10-14 | Gen Electric | Single polarizer reflective liquid crystal display |
| JPS56162719A (en) * | 1980-05-19 | 1981-12-14 | Hitachi Ltd | Liquid crystal display element |
| US4437731A (en) * | 1980-06-18 | 1984-03-20 | Hitachi, Ltd. | Liquid crystal display device |
| DE3150830A1 (de) * | 1980-12-25 | 1982-07-08 | Canon K.K., Tokyo | Verfahren zur orientierung von fluessigkristallen und fluessigkristallanzeigevorrichtung |
| IN161652B (ja) * | 1983-07-12 | 1988-01-09 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| JPS62234130A (ja) * | 1986-04-04 | 1987-10-14 | Sharp Corp | 液晶分子の配向方法 |
-
1986
- 1986-06-25 US US06/878,117 patent/US4776674A/en not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-06-16 ES ES87305312T patent/ES2043656T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1987-06-16 DE DE87305312T patent/DE3787577T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-06-16 EP EP87305312A patent/EP0251548B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-06-23 CA CA000540406A patent/CA1278364C/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-06-25 JP JP62156737A patent/JP2567404B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-02-07 SG SG23094A patent/SG23094G/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SG23094G (en) | 1995-03-17 |
| DE3787577D1 (de) | 1993-11-04 |
| CA1278364C (en) | 1990-12-27 |
| EP0251548A3 (en) | 1988-09-14 |
| DE3787577T2 (de) | 1994-02-03 |
| EP0251548A2 (en) | 1988-01-07 |
| JPS6325628A (ja) | 1988-02-03 |
| ES2043656T3 (es) | 1994-01-01 |
| US4776674A (en) | 1988-10-11 |
| EP0251548B1 (en) | 1993-09-29 |
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