JP3197877B2 - 液晶配向層の形成方法 - Google Patents
液晶配向層の形成方法Info
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- 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
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- 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
- G02F1/13378—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に液晶ディスプ
レイに関し、詳細には液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）セル
の形成に用いることができる液晶材料の配向のための材
料の構造および製法に関する。
レイに関し、詳細には液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）セル
の形成に用いることができる液晶材料の配向のための材
料の構造および製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】関連出願 本出願は、参照により本明細書に含まれる、アレッサン
ドロ・カレガリ（Alessandro Callegari）らによる「Dr
y Processing for Liquid-crystal Displays using Ato
mic Beam Alignment」という名称の同時出願の米国特許
出願番号第０９／０２８０１８号に関連する。
ドロ・カレガリ（Alessandro Callegari）らによる「Dr
y Processing for Liquid-crystal Displays using Ato
mic Beam Alignment」という名称の同時出願の米国特許
出願番号第０９／０２８０１８号に関連する。
【０００３】液晶（ＬＣ）ディスプレイはビデオ・スク
リーン、自動預金支払機（ＡＴＭ）、ラップトップ・コ
ンピュータなどの種々用途に用いられている。しかし、
ＬＣフラット・パネル・ディスプレイを作成するために
用いられる方法および材料は限られている。
リーン、自動預金支払機（ＡＴＭ）、ラップトップ・コ
ンピュータなどの種々用途に用いられている。しかし、
ＬＣフラット・パネル・ディスプレイを作成するために
用いられる方法および材料は限られている。
【０００４】現在、液晶を受容するための配向面を提供
するためにポリイミド膜上を機械的にラビングまたはバ
フ研磨する方法が用いられている。ポリマーの延伸、ラ
ングミュア−ブロジェット膜、マイクロリソグラフィに
よって形成される回折格子構造、ＳｉＯxの傾斜角付
着、およびポリマー膜の偏光紫外線照射など他の方法お
よび材料を用いてＬＣ配向層を作成することもできる。
これらの方法は全て高コストで時間がかかり、しかも完
全に満足できる結果を達成しなかった。大部分の方法は
多数の加工ステップを含み、そのためにエラーの可能性
が高く、歩留まりが低く、製作時間と素子のコストが増
大する。
するためにポリイミド膜上を機械的にラビングまたはバ
フ研磨する方法が用いられている。ポリマーの延伸、ラ
ングミュア−ブロジェット膜、マイクロリソグラフィに
よって形成される回折格子構造、ＳｉＯxの傾斜角付
着、およびポリマー膜の偏光紫外線照射など他の方法お
よび材料を用いてＬＣ配向層を作成することもできる。
これらの方法は全て高コストで時間がかかり、しかも完
全に満足できる結果を達成しなかった。大部分の方法は
多数の加工ステップを含み、そのためにエラーの可能性
が高く、歩留まりが低く、製作時間と素子のコストが増
大する。
【０００５】全ての機械的ラビング法には制限がある。
欠点のいくつかはラビング布とポリイミド膜表面との機
械的接触に起因する。たとえば、ポリマー表面とのラビ
ング接触の圧力の不均等と方向性の変動が配向層の不均
質の原因になる。さらに、機械的ラビング法は研磨され
た表面上に汚染をもたらし、したがって洗剤または溶剤
による表面の洗浄が必要になる。この汚染はまたクリー
ン・ルーム環境に適しておらず、クリーン・ルーム内に
配向層を作成するための特別の室を必要とし、製造コス
トを著しく増大させる。
欠点のいくつかはラビング布とポリイミド膜表面との機
械的接触に起因する。たとえば、ポリマー表面とのラビ
ング接触の圧力の不均等と方向性の変動が配向層の不均
質の原因になる。さらに、機械的ラビング法は研磨され
た表面上に汚染をもたらし、したがって洗剤または溶剤
による表面の洗浄が必要になる。この汚染はまたクリー
ン・ルーム環境に適しておらず、クリーン・ルーム内に
配向層を作成するための特別の室を必要とし、製造コス
トを著しく増大させる。
【０００６】機械的ラビング法には、構造化表面に適用
できず、多領域および広視野角技術の実施が困難である
という制限がある。さらに、２つのプレートの間に等し
い間隔を保つためにポスト・スペーサを用いる場合、機
械的ラビングは陰影効果を誘発する。
できず、多領域および広視野角技術の実施が困難である
という制限がある。さらに、２つのプレートの間に等し
い間隔を保つためにポスト・スペーサを用いる場合、機
械的ラビングは陰影効果を誘発する。
【０００７】制御可能な非接触法はより大きい視野角が
達成できるため上述の現行法より好ましい。さらに、Ｌ
Ｃ画像はその保持および作成の両面でディスプレイの長
さおよび幅全体にわたってより均質になる。また、機械
的方法は時間がかかり、高コストである。
達成できるため上述の現行法より好ましい。さらに、Ｌ
Ｃ画像はその保持および作成の両面でディスプレイの長
さおよび幅全体にわたってより均質になる。また、機械
的方法は時間がかかり、高コストである。
【０００８】したがって、非接触式液晶配向法が必要で
あることがわかる。液晶ディスプレイを作成するための
低コストの方法が必要であることもわかる。したがっ
て、配向層用に非ポリマー材料を用いる方法が必要であ
ることもまたわかる。
あることがわかる。液晶ディスプレイを作成するための
低コストの方法が必要であることもわかる。したがっ
て、配向層用に非ポリマー材料を用いる方法が必要であ
ることもまたわかる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は機械的
接触なしで特性が改良された配向層を作成することにあ
る。本発明の別の目的は低コストでＬＣディスプレイを
作成することである。
接触なしで特性が改良された配向層を作成することにあ
る。本発明の別の目的は低コストでＬＣディスプレイを
作成することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】従来技術の上記の制限を
克服し、また本明細書を読んで理解することによって明
らかになるその他の制限を克服するために、本発明は配
向層および液晶ディスプレイを作成するための非接触法
およびそれによって作成される複数の装置を開示する。
克服し、また本明細書を読んで理解することによって明
らかになるその他の制限を克服するために、本発明は配
向層および液晶ディスプレイを作成するための非接触法
およびそれによって作成される複数の装置を開示する。
【００１１】本発明による方法は、膜表面を指向性粒子
線で「衝撃（bombarding）」するステップを含み、衝撃
工程で膜表面上に優先的（preferential）配向結合が生
じ、衝撃された表面上に少なくとも１つの液晶が配置さ
れる。本出願を通じて「衝撃」という用語は、表面が中
性またはイオン性電荷を有する原子、分子、またはクラ
スタからなる粒子線にさらされる全ての工程を指す。衝
撃は、イオン・ビーム、グロー放電、プラズマ、化学的
気相付着などの手段を用いて行われる。
線で「衝撃（bombarding）」するステップを含み、衝撃
工程で膜表面上に優先的（preferential）配向結合が生
じ、衝撃された表面上に少なくとも１つの液晶が配置さ
れる。本出願を通じて「衝撃」という用語は、表面が中
性またはイオン性電荷を有する原子、分子、またはクラ
スタからなる粒子線にさらされる全ての工程を指す。衝
撃は、イオン・ビーム、グロー放電、プラズマ、化学的
気相付着などの手段を用いて行われる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下の好ましい実施形態の記述に
おいて、その一部を形成する、本発明を実施する具体的
実施形態の説明のために示す添付の図面を参照する。図
面全体を通じて同じ参照番号は対応する部品を表す。本
発明の範囲を逸脱することなく他の実施形態を用いるこ
とができ、構造の変更が可能であることを理解された
い。
おいて、その一部を形成する、本発明を実施する具体的
実施形態の説明のために示す添付の図面を参照する。図
面全体を通じて同じ参照番号は対応する部品を表す。本
発明の範囲を逸脱することなく他の実施形態を用いるこ
とができ、構造の変更が可能であることを理解された
い。
【００１３】概要 通常、フラット・パネル・ディスプレイにおける液晶
（ＬＣ）の配向は適当な基板上に被覆され、機械的ラビ
ングされたポリイミド膜の上にＬＣの薄膜を配置するこ
とによって行われる。視野角を改善するための複数の領
域の作成、ＬＣプレチルト角の制御の容易さなど、機械
的ラビング法によって制限が課され、かつ画像の固着
（image sticking）の軽減に役に立つポリマーなど、ポ
リマー材料の最適化が困難であるため、代替材料および
非接触ＬＣ配向方法の利用が非常に望ましい。
（ＬＣ）の配向は適当な基板上に被覆され、機械的ラビ
ングされたポリイミド膜の上にＬＣの薄膜を配置するこ
とによって行われる。視野角を改善するための複数の領
域の作成、ＬＣプレチルト角の制御の容易さなど、機械
的ラビング法によって制限が課され、かつ画像の固着
（image sticking）の軽減に役に立つポリマーなど、ポ
リマー材料の最適化が困難であるため、代替材料および
非接触ＬＣ配向方法の利用が非常に望ましい。
【００１４】ポリマーの延伸、ラングミュア−ブロジェ
ット膜、マイクロリソグラフィによって形成される回折
格子構造、ＳｉＯxの傾斜角付着、およびポリマー膜の
偏光紫外線照射などの他の方法および材料もＬＣ配向層
を形成するために用いることができる。これらの方法は
全て高コストで時間がかかる。大部分の方法は多数の加
工ステップを含み、そのためにエラーの可能性が多く、
歩留まりが低く、加工時間と素子のコストが増大する。
ット膜、マイクロリソグラフィによって形成される回折
格子構造、ＳｉＯxの傾斜角付着、およびポリマー膜の
偏光紫外線照射などの他の方法および材料もＬＣ配向層
を形成するために用いることができる。これらの方法は
全て高コストで時間がかかる。大部分の方法は多数の加
工ステップを含み、そのためにエラーの可能性が多く、
歩留まりが低く、加工時間と素子のコストが増大する。
【００１５】本発明は配向層を直接表面上に方向性付着
させることにより、高コストの余分な層および加工ステ
ップ、さらに配向膜層表面への機械的接触を回避する。
本発明は方向性付着または注入法による表面改質によっ
てこれを行う。
させることにより、高コストの余分な層および加工ステ
ップ、さらに配向膜層表面への機械的接触を回避する。
本発明は方向性付着または注入法による表面改質によっ
てこれを行う。
【００１６】１つの方法は表面上に材料を直接付着させ
るものであり、別の方法はイオン・ビーム（通常アルゴ
ン）を用いてターゲットを衝撃し、ターゲットが放出す
る粒子を第２の表面上に付着させるものである。イオン
化できる他の気体もターゲットの衝撃に用いることがで
きる。この衝撃法はＬＣディスプレイの製造の助けとな
る多くの特徴を生み出すことができる。
るものであり、別の方法はイオン・ビーム（通常アルゴ
ン）を用いてターゲットを衝撃し、ターゲットが放出す
る粒子を第２の表面上に付着させるものである。イオン
化できる他の気体もターゲットの衝撃に用いることがで
きる。この衝撃法はＬＣディスプレイの製造の助けとな
る多くの特徴を生み出すことができる。
【００１７】したがってより多くの材料がＬＣディスプ
レイの配向構造として使用できるようになる。本発明
は、表面に優先的に配向する結合を有するあらゆる共有
結合または部分共有結合材料、たとえばガラスやグラフ
ァイト、ダイヤモンド、非晶質炭素、水素化非晶質炭
素、水素化ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）、水素化非晶
質ケイ素、ＳｉＣ、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、Ｃ
ｅＯ2、ＳｎＯ2、ＩｎＴｉＯ2、ＩｎＺｎＯ2、ＺｎＴｉ
Ｏ2、あるいは水素、ホウ素、炭素、ケイ素、アルミニ
ウム、スズ、塩素、リン、窒素、フッ素、酸素、または
他の元素を含むもの、あるいは表面付近に同様の材料を
優先的に配向する結合を有するものがＬＣ配向用の材料
として適用できることを開示する。
レイの配向構造として使用できるようになる。本発明
は、表面に優先的に配向する結合を有するあらゆる共有
結合または部分共有結合材料、たとえばガラスやグラフ
ァイト、ダイヤモンド、非晶質炭素、水素化非晶質炭
素、水素化ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）、水素化非晶
質ケイ素、ＳｉＣ、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、Ｃ
ｅＯ2、ＳｎＯ2、ＩｎＴｉＯ2、ＩｎＺｎＯ2、ＺｎＴｉ
Ｏ2、あるいは水素、ホウ素、炭素、ケイ素、アルミニ
ウム、スズ、塩素、リン、窒素、フッ素、酸素、または
他の元素を含むもの、あるいは表面付近に同様の材料を
優先的に配向する結合を有するものがＬＣ配向用の材料
として適用できることを開示する。
【００１８】共有結合あるいは部分共有結合の材料の結
合に方向性があるため、このような材料は再配向、結合
の破壊、または新しい結合の生成により表面または表面
付近で改質されて優先的結合配向をもたらすことができ
る。
合に方向性があるため、このような材料は再配向、結合
の破壊、または新しい結合の生成により表面または表面
付近で改質されて優先的結合配向をもたらすことができ
る。
【００１９】表面上に分子レベルの配向が存在するとき
は、その材料は表面上に置かれたＬＣを配向させる。従
来技術の機械的にラビングした表面の場合、配向はラビ
ング布の繊維との一方向性の接触による優先的なチェイ
ン・セグメント配向に起因する。しかし、機械的ラビン
グは完全に均一ではない。
は、その材料は表面上に置かれたＬＣを配向させる。従
来技術の機械的にラビングした表面の場合、配向はラビ
ング布の繊維との一方向性の接触による優先的なチェイ
ン・セグメント配向に起因する。しかし、機械的ラビン
グは完全に均一ではない。
【００２０】ポリマーのイオン衝撃は方向性結合切断お
よびこれに続く結合生成により表面付近に異方性結合を
生成する。ポリマーの通常のアルゴン・イオン・ビーム
照射は、入射イオン・ビーム方向に対する優先的結合配
向を示す、大幅に無秩序な非晶質カーボン様構造の薄い
表面層（数ナノメートル）を生じる。全ての場合に、方
向性分子結合は表面上のＬＣ配向のためのテンプレート
を形成する。さらに、結晶性または多結晶材料を用いて
本発明に記述するような配向層の形成を助長しまたはこ
れを直接形成することができる。
よびこれに続く結合生成により表面付近に異方性結合を
生成する。ポリマーの通常のアルゴン・イオン・ビーム
照射は、入射イオン・ビーム方向に対する優先的結合配
向を示す、大幅に無秩序な非晶質カーボン様構造の薄い
表面層（数ナノメートル）を生じる。全ての場合に、方
向性分子結合は表面上のＬＣ配向のためのテンプレート
を形成する。さらに、結晶性または多結晶材料を用いて
本発明に記述するような配向層の形成を助長しまたはこ
れを直接形成することができる。
【００２１】優先的結合形成 優先的結合配向はいくつかの方法で形成することができ
る。ポリマー膜の使用を避けるために材料を選択的に付
着させて配向層を形成することにより乾式加工層を作成
することができる。
る。ポリマー膜の使用を避けるために材料を選択的に付
着させて配向層を形成することにより乾式加工層を作成
することができる。
【００２２】図１は本発明による基板上への材料の直接
付着を示す。
付着を示す。
【００２３】基板１０をある入射角１４でイオン・ビー
ム１２にさらす。入射角１４は垂直あるいは５度から８
０度まで変化できるが４５±２０度が好ましい。入射角
１４は４５±５度がより好ましく、４５度が最も好まし
い。
ム１２にさらす。入射角１４は垂直あるいは５度から８
０度まで変化できるが４５±２０度が好ましい。入射角
１４は４５±５度がより好ましく、４５度が最も好まし
い。
【００２４】基板１０の表面１６は通常、表面１６で基
板１０と優先的に結合する原子を含むイオン・ビーム１
２にさらされる。これは表面１６上に新しい材料を成長
させることにより、あるいは表面１６またはその付近で
基板１０中に材料を注入することによって行うことがで
きる。注入される材料は水素、ホウ素、炭素、ケイ素、
アルミニウム、スズ、塩素、リン、窒素、フッ素、酸
素、またはその他の分子もしくはイオンとすることがで
きる。
板１０と優先的に結合する原子を含むイオン・ビーム１
２にさらされる。これは表面１６上に新しい材料を成長
させることにより、あるいは表面１６またはその付近で
基板１０中に材料を注入することによって行うことがで
きる。注入される材料は水素、ホウ素、炭素、ケイ素、
アルミニウム、スズ、塩素、リン、窒素、フッ素、酸
素、またはその他の分子もしくはイオンとすることがで
きる。
【００２５】イオン・ビーム１２は多くの形態をとるこ
とができる。通常、イオン・ビーム１２はイオン注入に
用いられるイオンからなるが、また分子ビーム・エピタ
キシに用いられる分子ビームまたは原子ビーム、あるい
は化学的気相付着に用いられるような化学的気相でもよ
い。
とができる。通常、イオン・ビーム１２はイオン注入に
用いられるイオンからなるが、また分子ビーム・エピタ
キシに用いられる分子ビームまたは原子ビーム、あるい
は化学的気相付着に用いられるような化学的気相でもよ
い。
【００２６】入射角１４を変化させることにより、基板
１０の表面１６は種々の形態をとる。表面１６はイオン
・ビーム１４照射後に基板１０上の配向層になる。イオ
ン・ビーム１２による付着または注入の後の表面１６の
好ましい形態は、４５度の入射角１４でイオン・ビーム
１２によって形成される所与の方向に優先的に配向され
た複数の結合を含む。イオン・ビーム１２によって付着
または注入される材料および基板１０に用いられる材料
に応じて、好ましい実施形態を作成するのに用いられる
入射角１４は変動することがある。また、イオンビーム
は、約４００Ｖ以下の電位で加速される。
１０の表面１６は種々の形態をとる。表面１６はイオン
・ビーム１４照射後に基板１０上の配向層になる。イオ
ン・ビーム１２による付着または注入の後の表面１６の
好ましい形態は、４５度の入射角１４でイオン・ビーム
１２によって形成される所与の方向に優先的に配向され
た複数の結合を含む。イオン・ビーム１２によって付着
または注入される材料および基板１０に用いられる材料
に応じて、好ましい実施形態を作成するのに用いられる
入射角１４は変動することがある。また、イオンビーム
は、約４００Ｖ以下の電位で加速される。
【００２７】図２は本発明で実施される間接付着を示
す。
す。
【００２８】図２は入射角２０でイオン・ビーム１２に
さらされるターゲット１８を示す。ターゲットは、グラ
ファイト、ダイヤモンド、非晶質炭素、水素化非晶質炭
素、水素化ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）、水素化非晶
質ケイ素、ＳｉＣ、ＳｉＯ2、ガラス、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2
Ｏ3、ＣｅＯ2、ＩｎＴｉＯ2、ＩｎＺｎＯ2、ＺｎＴｉＯ
2などを形成する物質を含む。ターゲット１８がイオン
・ビーム１２にさらされる場合に、イオン・ビーム１２
は通常希ガスを用いて作成されるが、希ガスと混合した
酸素、希ガスと混合した窒素、希ガスと混合した炭素、
希ガスと混合した水素、希ガスと混合したフッ化炭素、
希ガスと混合した炭化水素、希ガスと混合した塩素など
反応性気体と希ガスの混合物を用いて作成することもで
きる。さらに、ビーム１２は酸素、窒素、炭素、水素、
フッ化炭素、炭化水素、塩素、または他の反応性イオン
などを含む、純粋に反応性のものでもよい。
さらされるターゲット１８を示す。ターゲットは、グラ
ファイト、ダイヤモンド、非晶質炭素、水素化非晶質炭
素、水素化ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）、水素化非晶
質ケイ素、ＳｉＣ、ＳｉＯ2、ガラス、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2
Ｏ3、ＣｅＯ2、ＩｎＴｉＯ2、ＩｎＺｎＯ2、ＺｎＴｉＯ
2などを形成する物質を含む。ターゲット１８がイオン
・ビーム１２にさらされる場合に、イオン・ビーム１２
は通常希ガスを用いて作成されるが、希ガスと混合した
酸素、希ガスと混合した窒素、希ガスと混合した炭素、
希ガスと混合した水素、希ガスと混合したフッ化炭素、
希ガスと混合した炭化水素、希ガスと混合した塩素など
反応性気体と希ガスの混合物を用いて作成することもで
きる。さらに、ビーム１２は酸素、窒素、炭素、水素、
フッ化炭素、炭化水素、塩素、または他の反応性イオン
などを含む、純粋に反応性のものでもよい。
【００２９】基板１０はイオン・ビーム１２にさらされ
ている間ターゲット１８によって発生する放出物２２に
さらされる。放出物２２は入射角１４で基板１０の表面
１６に当たる。放出物２２は基板１０の表面１６上に付
着する。放出物２２の付着により基板１０の表面１６上
に配向層が形成される。
ている間ターゲット１８によって発生する放出物２２に
さらされる。放出物２２は入射角１４で基板１０の表面
１６に当たる。放出物２２は基板１０の表面１６上に付
着する。放出物２２の付着により基板１０の表面１６上
に配向層が形成される。
【００３０】図２に配向層を作成する間接法を示す。基
板１０はどんな材料でもよく、放出物２２の付着はイオ
ン・ビーム１２の強度および入射角１４および２０によ
って容易に制御できる。通常、イオン・ビームは約２５
０Ｖ以下、好ましくは約７５〜約２００Ｖの電位で加速
される。したがって、表面１６との機械的接触なしに配
向層を表面１６上に作成することができる。
板１０はどんな材料でもよく、放出物２２の付着はイオ
ン・ビーム１２の強度および入射角１４および２０によ
って容易に制御できる。通常、イオン・ビームは約２５
０Ｖ以下、好ましくは約７５〜約２００Ｖの電位で加速
される。したがって、表面１６との機械的接触なしに配
向層を表面１６上に作成することができる。
【００３１】図３（Ａ）〜（Ｃ）は図１に示す方法に基
づく配向層の形成を示す。
づく配向層の形成を示す。
【００３２】図３（Ａ）は表面１６を有する基板１０を
示す。表面１６が基板１０上に位置する材料の追加の層
でもよいことを当業者なら理解されよう。
示す。表面１６が基板１０上に位置する材料の追加の層
でもよいことを当業者なら理解されよう。
【００３３】図３（Ｂ）はイオン・ビーム１２にさらさ
れている表面１６を示す。
れている表面１６を示す。
【００３４】図３（Ｃ）は、表面１６上に付着した追加
のまたは改質された材料２４を有する、イオン・ビーム
１２またはビーム２２に一定時間さらした後の表面１６
を示す。追加のまたは改質された材料２４を顕微鏡図で
示し、材料２４並びに結合２５Ａおよび２５Ｂを見やす
いように拡大して示す。結合２５Ａおよび２５Ｂは原子
間の共有または部分共有結合で、肉眼で見ることはでき
ないが、スペクトル法でその存在および好ましい配向が
検知できる。
のまたは改質された材料２４を有する、イオン・ビーム
１２またはビーム２２に一定時間さらした後の表面１６
を示す。追加のまたは改質された材料２４を顕微鏡図で
示し、材料２４並びに結合２５Ａおよび２５Ｂを見やす
いように拡大して示す。結合２５Ａおよび２５Ｂは原子
間の共有または部分共有結合で、肉眼で見ることはでき
ないが、スペクトル法でその存在および好ましい配向が
検知できる。
【００３５】追加材料２４は図２に示すようにビーム２
２によって生成される。改質材料２４は図１に示すよう
にイオン・ビーム１２によって生成される。イオン・ビ
ーム１２によって材料２４が表面１６上に付着すると、
表面１６に結合が作成される。材料２４がランダムな結
合角を有する場合でも、たとえば材料２４において結合
２５Ａは結合２５Ｂより僅かながら優勢である。平均し
て、材料２４はその結合が方向的異方性を示し、この異
方性が材料２４が表面１６上の配向層として働く能力を
生み出す。この結合の異方性は基板１０の表面１６とイ
オン・ビーム１２の方向との間の入射角１４に依存す
る。
２によって生成される。改質材料２４は図１に示すよう
にイオン・ビーム１２によって生成される。イオン・ビ
ーム１２によって材料２４が表面１６上に付着すると、
表面１６に結合が作成される。材料２４がランダムな結
合角を有する場合でも、たとえば材料２４において結合
２５Ａは結合２５Ｂより僅かながら優勢である。平均し
て、材料２４はその結合が方向的異方性を示し、この異
方性が材料２４が表面１６上の配向層として働く能力を
生み出す。この結合の異方性は基板１０の表面１６とイ
オン・ビーム１２の方向との間の入射角１４に依存す
る。
【００３６】図２に示す方法は放出物２２とも呼ばれる
追加材料２４を作り出し、これが図３（Ｃ）に示したの
と同様に基板１０の表面１６上に付着する。ただし、図
２に示す方法を用いると追加材料を基板１０に用いるこ
とが可能になる。
追加材料２４を作り出し、これが図３（Ｃ）に示したの
と同様に基板１０の表面１６上に付着する。ただし、図
２に示す方法を用いると追加材料を基板１０に用いるこ
とが可能になる。
【００３７】図示された結合２５Ａおよび２５Ｂはベン
ゼン環内の結合、分子鎖の結合、または結晶性あるいは
非晶質材料の結合など種々の形態を採りうる。図３
（Ｃ）の描写は例示のためのものにすぎず、イオン・ビ
ーム１２または放出物２２に用いることができる材料を
制限するものではない。
ゼン環内の結合、分子鎖の結合、または結晶性あるいは
非晶質材料の結合など種々の形態を採りうる。図３
（Ｃ）の描写は例示のためのものにすぎず、イオン・ビ
ーム１２または放出物２２に用いることができる材料を
制限するものではない。
【００３８】液晶セル中の配向層の使用 図４は本発明に従って製造した液晶セルを示す。
【００３９】図４に示すように、液晶セル１００は１対
の基板１０Ａおよび１０Ｂを含む。基板１０Ａおよび１
０Ｂは通常ガラス板であるが、可視領域で透明な他の材
料でもよい。基板１０Ａまたは１０Ｂの一方は不透明基
板であってもよい。
の基板１０Ａおよび１０Ｂを含む。基板１０Ａおよび１
０Ｂは通常ガラス板であるが、可視領域で透明な他の材
料でもよい。基板１０Ａまたは１０Ｂの一方は不透明基
板であってもよい。
【００４０】液晶セル１００はさらにそれぞれ基板１０
Ａおよび１０Ｂ上に位置する透明電極２６および２８、
またはそれぞれ基板１０Ａおよび１０Ｂ上に位置する一
方が不透明の電極２６および２８、配向層３０および３
２、封止樹脂３４および３６、スペーサ３８および４０
（すなわちガラス・ビーズ）、およびねじれネマチック
液晶４２を含む。
Ａおよび１０Ｂ上に位置する透明電極２６および２８、
またはそれぞれ基板１０Ａおよび１０Ｂ上に位置する一
方が不透明の電極２６および２８、配向層３０および３
２、封止樹脂３４および３６、スペーサ３８および４０
（すなわちガラス・ビーズ）、およびねじれネマチック
液晶４２を含む。
【００４１】配向層３０および３２はスペーサ３８およ
び４０によって約５ミクロンの間隔で分離されることが
好ましい。
び４０によって約５ミクロンの間隔で分離されることが
好ましい。
【００４２】乾式付着材料を用いて配向層３０および３
２を形成すると、基板１０Ａおよび１０Ｂ上にそれぞれ
正確な配向層３０および３２を効率的かつ簡単に作成す
ることが可能になる。容易に製造できる廉価な配向層３
０および３２を提供することができれば、液晶セル１０
０の製造コストが低減し、製造中の液晶セル１００の歩
留まりが増大する。
２を形成すると、基板１０Ａおよび１０Ｂ上にそれぞれ
正確な配向層３０および３２を効率的かつ簡単に作成す
ることが可能になる。容易に製造できる廉価な配向層３
０および３２を提供することができれば、液晶セル１０
０の製造コストが低減し、製造中の液晶セル１００の歩
留まりが増大する。
【００４３】図５は本発明に用いるステップを示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【００４４】ブロック４４は表面を衝撃するステップを
表し、この衝撃ステップで表面上に優先的に配向した結
合を生じる。
表し、この衝撃ステップで表面上に優先的に配向した結
合を生じる。
【００４５】ブロック４６は衝撃された表面上に少なく
とも１つの液晶を配置するステップを示す。
とも１つの液晶を配置するステップを示す。
【００４６】図６は本発明に用いるステップを示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【００４７】ブロック４８は基板表面を直接配向するス
テップを示す。
テップを示す。
【００４８】ブロック５０はターゲットを衝撃するステ
ップを示し、ここでこのターゲットが材料を基板表面に
向かって放出し、その材料を基板表面に付着させる。
ップを示し、ここでこのターゲットが材料を基板表面に
向かって放出し、その材料を基板表面に付着させる。
【００４９】ブロック５２は基板表面上に付着した材料
上に少なくとも１つの液晶を配置するステップを示す。
上に少なくとも１つの液晶を配置するステップを示す。
【００５０】結論 要約すると、本出願では液晶を配向するための配向した
層を作成する装置および方法を開示する。表面を粒子ビ
ームで衝撃すると、直接または間接に材料が表面に付着
しまたは表面内に注入され、液晶を配向するのに用いら
れる配向層が生成する。基板表面で優先的に配向する結
合によって層の均質性が可能になり、液晶がより精密に
制御できるようになる。最適性能が得られるように配向
層の厚みおよび電子特性を適合させることもできる。さ
らに、この配向層は時間およびコストの点で製造が経済
的である。
層を作成する装置および方法を開示する。表面を粒子ビ
ームで衝撃すると、直接または間接に材料が表面に付着
しまたは表面内に注入され、液晶を配向するのに用いら
れる配向層が生成する。基板表面で優先的に配向する結
合によって層の均質性が可能になり、液晶がより精密に
制御できるようになる。最適性能が得られるように配向
層の厚みおよび電子特性を適合させることもできる。さ
らに、この配向層は時間およびコストの点で製造が経済
的である。
【００５１】
【００５２】
【図１】本発明による基板表面の衝撃を示す図である。
【図２】本発明の実施形態による間接付着を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明に基づく配向層の作成を示す図である。
【図４】本発明の液晶ディスプレイ・セルの例を示す図
である。
である。
【図５】本発明に用いられる方法の各ステップを示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図６】本発明に用いられる方法の各ステップを示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
１０ 基板 １２ イオン・ビーム １４ 入射角 １６ 表面 １８ ターゲット ２０ 入射角 ２２ 放出物 ２６ 透明電極 ２８ 透明電極 ３０ 配向層 ３２ 配向層 ３４ 封止樹脂 ３６ 封止樹脂 ３８ スペーサ ４０ スペーサ ４２ ねじれネマチック液晶
フロントページの続き (72)発明者 プラヴェーン・チャウダリ アメリカ合衆国10510 ニューヨーク州 ブライアークリフ・マナー ロングヒ ル・ロード 416 (72)発明者 ジェームズ・パトリック・ドイル アメリカ合衆国10465 ニューヨーク州 ブロンクス ギフォード・アベニュー 2732 (72)発明者 ジェームズ・アンドリュー・レイシー アメリカ合衆国10541 ニューヨーク州 マホパック マウンテン・ビュー・ドラ イブ 44 (72)発明者 シュイ＝チン・アラン・リエン アメリカ合衆国10510 ニューヨーク州 ブライアークリフ・マナー ピー・ポン ド・レーン 19 (72)発明者 サムパト・プルショタマン アメリカ合衆国10598 ニューヨーク州 ヨークタウン・ハイツ ラヴォア・コー ト 2075 (72)発明者 マヘシュ・ゴーヴィンド・サマント アメリカ合衆国95129 カリフォルニア 州サンノゼ カメオ・ドライブ 1530 (72)発明者 ジェームズ・エル・スペイデル アメリカ合衆国12570 ニューヨーク州 ポークァグ ストウ・ドライブ アー ル・アール２ (72)発明者 ヨアヒム・ストア アメリカ合衆国94062 カリフォルニア 州レッドウッド・シティ オーク・ドラ イブ 3452 (56)参考文献 特開 平４−63324（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−63323（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−183627（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−51118（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1337
Claims (23)
- 【請求項１】液晶配向層を形成する方法であって、 表面に付着すべき材料を含むビームを形成するステップ
と、 前記材料を含むビームで前記表面を衝撃して、前記表面
上に、優先的に配向する結合を有する前記材料を付着す
るステップとを含み、 前記衝撃ステップは、前記優先的に配向する結合を有す
る配向層を形成する、方法。 - 【請求項２】前記材料が、前記表面上に追加層を形成す
る、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】前記材料が、前記表面内に注入される、請
求項１に記載の方法。 - 【請求項４】前記材料は、水素、ホウ素、炭素、ケイ
素、アルミニウム、スズ、塩素、リン、窒素、フッ素、
及び酸素からなる群から選択された元素を含む、請求項
１ないし３のいずれか１つに記載の方法。 - 【請求項５】前記衝撃ステップは、前記表面に対して実
質的に垂直の角度で行われる、請求項１ないし３のいず
れか１つに記載の方法。 - 【請求項６】前記衝撃ステップが前記表面に対して実質
的に垂直でない角度で行われる、請求項１ないし３のい
ずれか１つに記載の方法。 - 【請求項７】前記の実質的に垂直でない角度が１０度と
８０度の間である、請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】前記衝撃ステップがイオン・ビーム、グロ
ー放電、プラズマ、及び化学的気相からなる群から選択
される手段で行われる、請求項１ないし３のいずれか１
つに記載の方法。 - 【請求項９】前記衝撃ステップは、約４００Ｖまでのエ
ネルギーで衝撃する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】液晶配向層を作成する方法であって、 基板表面をターゲットに対し所定の方向に向けるステッ
プと、 前記ターゲットを衝撃し、そのターゲットが前記基板表
面の方向に材料を放出して前記基板表面上に材料を付着
させるステップと、 を含み、 前記衝撃ステップは、優先的に配向する結合を有する配
向層を形成する、方法。 - 【請求項１１】前記衝撃ステップは、酸素、窒素、炭
素、水素、フルオロカーボン、炭化水素、および塩素の
群から選択されたイオンで衝撃する、請求項１０に記載
の方法。 - 【請求項１２】前記衝撃ステップは、希ガスと混合した
酸素、希ガスと混合した窒素、希ガスと混合した炭素、
希ガスと混合した水素、希ガスと混合したフルオロカー
ボン、および希ガスと混合した塩素の群から選択される
イオンで衝撃する、請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１３】付着すべき材料を含むビームで衝撃され
て 表面上に、優先的に配向した結合を有する前記材料
が付着されて形成される、液晶配向層。 - 【請求項１４】第１の基板と、 前記第１の基板に結合した第１の電極層と、 前記第１の電極層および前記第１の基板に結合し、付着
すべき材料を含むビームで衝撃されて、表面上に、優先
的に配向する結合を有する前記材料が付着されて、前記
優先的に配向する結合を有する第１の配向層と、 前記第１の基板からある距離だけ離れて配置された第２
の基板と、 前記第２の基板に結合した第２の電極層と、 前記第２の電極層および前記第２の基板に結合し、付着
すべき材料を含むビームで衝撃されて、表面上に、優先
的に配向する結合を有する前記材料が付着されて、前記
優先的に配向する結合を有する第２の配向層と、 前記第１の配向層と前記第２の配向層との間に配置され
た液晶と、 前記第１の基板と前記第２の基板との間に結合し、前記
第１の基板を前記第２の基板から前記距離だけ離して配
置し、前記第１の配向層と前記第２の配向層との間に前
記の液晶を含むためのスペーサとを含む液晶表示素子。 - 【請求項１５】表面に付着されて無機材料の層を形成す
る材料を含むビームを形成するステップと、 前記ビームで前記表面を衝撃することによって、前記ビ
ームが前記表面に、優先的に配向する結合を選択的に含
む層を形成するステップとを含む液晶配向層を形成する
方法。 - 【請求項１６】前記無機材料は、グラファイト、ダイヤ
モンド、非晶質炭素、水素化非晶質炭素、ダイヤモンド
状炭素、水素化ダイヤモンド状炭素、水素化非晶質ケイ
素、ＳｉＣ、ＳｉＯ2、ガラス、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、
ＣｅＯ2、ＳｎＯ2、ＩｎＴｉＯ2、ＩｎＺｎＯ2、および
ＺｎＴｉＯ2からなる群から選択される、請求項１５に
記載の方法。 - 【請求項１７】前記ビームを形成するステップは、 基板表面を、その基板表面に付着すべき材料を含むター
ゲットと配向させるステップと、 ターゲットを衝撃し、そのターゲットが前記基板表面の
方向に前記材料を放出するステップとを含む請求項１５
に記載の方法。 - 【請求項１８】前記ターゲットは、グラファイト、ダイ
ヤモンド、非晶質炭素、水素化非晶質炭素、ダイヤモン
ド状炭素、水素化ダイヤモンド状炭素、水素化非晶質ケ
イ素、ＳｉＣ、ＳｉＯ2、ガラス、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ
2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＳｎＯ2、ＩｎＴｉＯ2、ＩｎＺｎＯ2、
およびＺｎＴｉＯ2からなる群から選択される材料を形
成する物質を含む、請求項１７に記載の方法。 - 【請求項１９】表面に付着すべき材料を含むビームを形
成するステップと、 前記ビームを、約２００Ｖ以下の電位で加速するステッ
プと、 前記材料を含むビームで前記表面を衝撃することによっ
て、前記材料を含むビームが前記表面上に、優先的に配
向する結合を有する材料の層を付着するステップを含
み、前記衝撃ステップが、優先的に配向する結合を有す
る配向層を形成する、液晶配向層を形成する方法。 - 【請求項２０】前記ビームは約７５〜約２００Ｖの電位
で加速される、請求項１９に記載の方法。 - 【請求項２１】約２５０Ｖ以下の電位でビームを加速す
るステップと、 前記ビーム中に、表面に付着すべき材料を添加するステ
ップと、 前記材料を添加したビームで、前記表面を衝撃すること
によって、前記材料を含むビームが前記表面上に、優先
的に配向する結合を有する材料の層を付着するステップ
を含み、前記衝撃ステップが、優先的に配向する結合を
有する配向層を形成する、液晶配向層の形成方法。 - 【請求項２２】前記ビームは約７５〜約２００Ｖの電位
で加速される、請求項２３に記載の方法。 - 【請求項２３】ある距離だけ離れて対向されて配置され
た一対の基板と、 前記基板のそれぞれ対向する表面の上に形成された電極
層と、 前記基板の対向する表面の少なくとも一方の上に配置さ
れ、付着すべき材料を含むビームで衝撃されて、表面上
に、優先的に配向する結合を有する前記材料が付着され
て、前記優先的に配向する結合を有する配向層と、 前記一対の基板の間に配置され、前記配向層に結合され
た液晶とを含む液晶表示装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/027997 | 1998-02-23 | ||
| US09/027,997 US6061114A (en) | 1998-02-23 | 1998-02-23 | Alignment of liquid crystal layers |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11271774A JPH11271774A (ja) | 1999-10-08 |
| JP3197877B2 true JP3197877B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=21840993
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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1998
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