JP3201573B2 - 液晶装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶装置および液
晶装置の製造方法に関する。
晶装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】もし配向層が、ディレクタの配向または
スメクティック層構造等の液晶構造のパラメータの好適
な構成を誘起し、もしその好適な構成が乱されると、配
向層が回復力またはトルクを作用させる場合、液晶構造
のパラメータは、能動的に配向させられると呼ばれると
考えられ得る。
スメクティック層構造等の液晶構造のパラメータの好適
な構成を誘起し、もしその好適な構成が乱されると、配
向層が回復力またはトルクを作用させる場合、液晶構造
のパラメータは、能動的に配向させられると呼ばれると
考えられ得る。
【０００３】従来の液晶表示（ＬＣＤ）は、ＬＣＤに加
えられた機械的歪みの影響によって実質的に品質は低下
しない。これは、液晶構造を決定する最も重要なパラメ
ータ、すなわち、表示のセル壁におけるネマティックデ
ィレクタ配向がセル壁での配向層により能動的に制御さ
れるからである。しかし、より規則性のあるスメクティ
ック液晶材料を包むＬＣＤにおいて、配向が機械的応力
によって乱された後、必ずしも回復するとは限らない。
えられた機械的歪みの影響によって実質的に品質は低下
しない。これは、液晶構造を決定する最も重要なパラメ
ータ、すなわち、表示のセル壁におけるネマティックデ
ィレクタ配向がセル壁での配向層により能動的に制御さ
れるからである。しかし、より規則性のあるスメクティ
ック液晶材料を包むＬＣＤにおいて、配向が機械的応力
によって乱された後、必ずしも回復するとは限らない。
【０００４】スメクティックＬＣＤ、特に、強誘電性Ｌ
ＣＤは、大型の高解像テレビ（ＨＤＴＶ）表示、メモリ
表示、およびコンピュータワークステーションを含む広
範囲な表示応用での使用に非常に有力である。
ＣＤは、大型の高解像テレビ（ＨＤＴＶ）表示、メモリ
表示、およびコンピュータワークステーションを含む広
範囲な表示応用での使用に非常に有力である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、民生用ＬＣＤ
における強誘電性液晶（ＦＬＣ）材料使用に制限を加え
る大きな問題は、機械的ダメージに弱いということであ
る。この問題を軽減する公知の方法は、ＦＬＣパネルの
製造において振動を減衰させる実装（dampedmounting）
および粘着性スペーサを使用することである。しかし、
これらの技術は、突然の衝撃または連続的圧力等の起こ
り得るあらゆる種類の機械的ダメージに対して効果があ
るわけではない。
における強誘電性液晶（ＦＬＣ）材料使用に制限を加え
る大きな問題は、機械的ダメージに弱いということであ
る。この問題を軽減する公知の方法は、ＦＬＣパネルの
製造において振動を減衰させる実装（dampedmounting）
および粘着性スペーサを使用することである。しかし、
これらの技術は、突然の衝撃または連続的圧力等の起こ
り得るあらゆる種類の機械的ダメージに対して効果があ
るわけではない。
【０００６】ＦＬＣ表示パネルおよび他のスメクティッ
クＬＣＤにおいて、ディレクタの配向と同様にスメクテ
ィック層の構造も重要なパラメータである。現存のスメ
クティックＬＣＤにおいて、スメクティック層構造は、
ネマティックからスメクティックへと冷却され相転移す
ることによって受動的に（偶発的に）配向されるのみで
ある。すなわち、スメクティック層が採るべき配向を規
定する配向層と隣接の液晶分子との相互作用に特定の周
期性がない。従って、もしこの配向がスメクティック相
で乱れると、もとの配向に復元する力が作用しない。
クＬＣＤにおいて、ディレクタの配向と同様にスメクテ
ィック層の構造も重要なパラメータである。現存のスメ
クティックＬＣＤにおいて、スメクティック層構造は、
ネマティックからスメクティックへと冷却され相転移す
ることによって受動的に（偶発的に）配向されるのみで
ある。すなわち、スメクティック層が採るべき配向を規
定する配向層と隣接の液晶分子との相互作用に特定の周
期性がない。従って、もしこの配向がスメクティック相
で乱れると、もとの配向に復元する力が作用しない。
【０００７】ほとんどのネマティック液晶配向技術は、
表示セル壁でのネマティックディレクタ配向を強く制御
するが、表面プロファイルグレーティング配向等、比較
的弱い配向技術もある。従って、機械的応力がネマティ
ックＬＣＤにおける液晶構造の乱れを起こすこともあ
る。
表示セル壁でのネマティックディレクタ配向を強く制御
するが、表面プロファイルグレーティング配向等、比較
的弱い配向技術もある。従って、機械的応力がネマティ
ックＬＣＤにおける液晶構造の乱れを起こすこともあ
る。
【０００８】GB 2 194 792は、化学結合に係わる液晶配
向の方法を開示している。特に、配向層を形成する材料
が、基板への堆積および完成した表示構造への組み入れ
の前に、少なくとも部分的に化学的に結合する。この明
細書に開示されている実施態様は、全て、配向層の堆積
以前にこのような化学結合が全部行われる。これは、こ
の明細書に開示されている詳細な化学作用を、表示のセ
ル構造内で行い得ず、セル内の液晶材料の品質を低下さ
せ得る副生成物を生成することに起因し得る。さらに、
液晶の表面配向は、バルクの液晶構造によって確立しな
いので、この技術は、能動的な配向を提供するには実用
的ではない。
向の方法を開示している。特に、配向層を形成する材料
が、基板への堆積および完成した表示構造への組み入れ
の前に、少なくとも部分的に化学的に結合する。この明
細書に開示されている実施態様は、全て、配向層の堆積
以前にこのような化学結合が全部行われる。これは、こ
の明細書に開示されている詳細な化学作用を、表示のセ
ル構造内で行い得ず、セル内の液晶材料の品質を低下さ
せ得る副生成物を生成することに起因し得る。さらに、
液晶の表面配向は、バルクの液晶構造によって確立しな
いので、この技術は、能動的な配向を提供するには実用
的ではない。
【０００９】JP 52 411は、二色性分子が配向層に結合
している配置を開示している。その後、液晶分子は二色
性分子の層の上で配向する。
している配置を開示している。その後、液晶分子は二色
性分子の層の上で配向する。
【００１０】EP 307 959、EP 604 921およびEP 451 820
は、強誘電性液晶層内に、よりよい機械的安定性を提供
するための特別な構造を得るための様々な技術を開示し
ている。しかし、これらの明細書に開示されている構造
は、高コントラスト高速アドレス方式と両立せず、従っ
て、応用が非常に限られている。
は、強誘電性液晶層内に、よりよい機械的安定性を提供
するための特別な構造を得るための様々な技術を開示し
ている。しかし、これらの明細書に開示されている構造
は、高コントラスト高速アドレス方式と両立せず、従っ
て、応用が非常に限られている。
【００１１】GB 2 274 652およびEP 586 014は、従来の
低分子量の強誘電性液晶組成物に高分子添加剤またはポ
リマーネットワークをドープする構成を開示している。
この構成は、機械的安定性を向上するためのものである
が、スイッチング速度が低下するという欠点がある。
低分子量の強誘電性液晶組成物に高分子添加剤またはポ
リマーネットワークをドープする構成を開示している。
この構成は、機械的安定性を向上するためのものである
が、スイッチング速度が低下するという欠点がある。
【００１２】EP 635 749は、機械的ダメージに対する抵
抗を増加させるための、ＦＬＣ表示パネルの製造での粘
着性スペーサ技術を開示している。しかし、上で述べた
ように、この種の技術は、起こり得るあらゆる種類の機
械的ダメージに対して効果があるわけではない。
抗を増加させるための、ＦＬＣ表示パネルの製造での粘
着性スペーサ技術を開示している。しかし、上で述べた
ように、この種の技術は、起こり得るあらゆる種類の機
械的ダメージに対して効果があるわけではない。
【００１３】EP 467 456は、液晶ゲル層を配向層として
用いることを開示している。しかし、この種の配向層
は、単に、セルでの液晶材料のプレチルト角を制御する
ために用いられ、機械的安定性を向上させない。
用いることを開示している。しかし、この種の配向層
は、単に、セルでの液晶材料のプレチルト角を制御する
ために用いられ、機械的安定性を向上させない。
【００１４】S.H.Jin らの「液晶ポリマーによる強誘電
性液晶分子の配向」、SID 95 ダイジェスト、（1995) 5
36-539は、主鎖型サーモトロピック液晶ポリマーをＦＬ
Ｃセルの配向層として用いることを開示している。しか
し、液晶の配向は、従来と同様に、この層を機械的にラ
ビングするによって得られ、液晶ポリマーは常温でガラ
ス相にある。
性液晶分子の配向」、SID 95 ダイジェスト、（1995) 5
36-539は、主鎖型サーモトロピック液晶ポリマーをＦＬ
Ｃセルの配向層として用いることを開示している。しか
し、液晶の配向は、従来と同様に、この層を機械的にラ
ビングするによって得られ、液晶ポリマーは常温でガラ
ス相にある。
【００１５】上述の従来技術では、スメクティック液晶
の周期的な構造を能動的に制御することが出来なかっ
た。すなわち、スメクティック液晶の配向構造が破壊さ
れたときに、元の配向構造を復元することが可能な配向
手段を有する液晶装置を製造する方法は従来知られてい
なかった。また、スメクティック液晶、特に強誘電性液
晶が有する高速応答性という特徴を損なわずに、高コン
トラスト高速アドレスが可能な、耐衝撃性に優れた液晶
装置を製造する方法も知られていない。また、実際に液
晶装置に加えられる可能性にある種々の力に対して、十
分な耐性を有する液晶装置を製造する方法も得られてい
ない。さらに、液晶のバルクの配向構造を反映した秩序
を有する配向層の製造方法も知られていない。
の周期的な構造を能動的に制御することが出来なかっ
た。すなわち、スメクティック液晶の配向構造が破壊さ
れたときに、元の配向構造を復元することが可能な配向
手段を有する液晶装置を製造する方法は従来知られてい
なかった。また、スメクティック液晶、特に強誘電性液
晶が有する高速応答性という特徴を損なわずに、高コン
トラスト高速アドレスが可能な、耐衝撃性に優れた液晶
装置を製造する方法も知られていない。また、実際に液
晶装置に加えられる可能性にある種々の力に対して、十
分な耐性を有する液晶装置を製造する方法も得られてい
ない。さらに、液晶のバルクの配向構造を反映した秩序
を有する配向層の製造方法も知られていない。
【００１６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、機械的な外
力に対する耐性が優れた液晶装置、特に強誘電性液晶な
どのスメクティック液晶を用いた液晶装置およびその製
造方法を提供することにある。
れたものであり、その目的とするところは、機械的な外
力に対する耐性が優れた液晶装置、特に強誘電性液晶な
どのスメクティック液晶を用いた液晶装置およびその製
造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶装置の製造
方法は、対向する２枚のセル壁を配置して、この２枚の
セル壁間によって液晶材料を充填する容積が規定される
セルを形成し、反応基を含有する配向層で該２枚のセル
壁の内部表面を覆う工程と、該容積に液晶材料を充填す
る工程と、該配向層の少なくとも１つに、該液晶材料を
化学的に結合させ、該液晶材料の配向を該少なくとも１
つの配向層の表面に固定する工程と、を包含し、そのこ
とによって上記目的が達成される。
方法は、対向する２枚のセル壁を配置して、この２枚の
セル壁間によって液晶材料を充填する容積が規定される
セルを形成し、反応基を含有する配向層で該２枚のセル
壁の内部表面を覆う工程と、該容積に液晶材料を充填す
る工程と、該配向層の少なくとも１つに、該液晶材料を
化学的に結合させ、該液晶材料の配向を該少なくとも１
つの配向層の表面に固定する工程と、を包含し、そのこ
とによって上記目的が達成される。
【００１８】本発明の液晶装置の製造方法は、対向する
２枚のセル壁を配置して、この２枚のセル壁間によって
液晶材料を充填する容積が規定されるセルを形成し、反
応基を含有する配向層で該２枚のセル壁の内部表面を覆
う工程と、該容積に液晶材料を充填する工程と、該配向
層の少なくとも１つに、該液晶材料を、光によって誘起
される化学結合により結合させ、該液晶材料の配向を該
少なくとも１つの配向層の表面に固定する工程と、を包
含し、そのことによって上記目的が達成される。
２枚のセル壁を配置して、この２枚のセル壁間によって
液晶材料を充填する容積が規定されるセルを形成し、反
応基を含有する配向層で該２枚のセル壁の内部表面を覆
う工程と、該容積に液晶材料を充填する工程と、該配向
層の少なくとも１つに、該液晶材料を、光によって誘起
される化学結合により結合させ、該液晶材料の配向を該
少なくとも１つの配向層の表面に固定する工程と、を包
含し、そのことによって上記目的が達成される。
【００１９】本発明の液晶装置の製造方法は、対向する
２枚のセル壁を配置して、この２枚のセル壁間によって
液晶材料を充填する容積が規定されるセルを形成し、反
応基を含有する配向層で該２枚のセル壁の内部表面を覆
う工程と、該容積に液晶材料を充填する工程と、該配向
層の少なくとも１つに、該液晶材料を、紫外線照射によ
って誘起される化学結合により結合させ、該液晶材料の
配向を該少なくとも１つの配向層の表面に固定する工程
と、を包含し、そのことによって上記目的が達成され
る。
２枚のセル壁を配置して、この２枚のセル壁間によって
液晶材料を充填する容積が規定されるセルを形成し、反
応基を含有する配向層で該２枚のセル壁の内部表面を覆
う工程と、該容積に液晶材料を充填する工程と、該配向
層の少なくとも１つに、該液晶材料を、紫外線照射によ
って誘起される化学結合により結合させ、該液晶材料の
配向を該少なくとも１つの配向層の表面に固定する工程
と、を包含し、そのことによって上記目的が達成され
る。
【００２０】前記液晶材料は、前記配向層の少なくとも
１つに化学的に結合する反応性化合物を含有してもよ
い。
１つに化学的に結合する反応性化合物を含有してもよ
い。
【００２１】本発明の液晶装置の製造方法は、対向する
２枚のセル壁を配置して、この２枚のセル壁間によって
液晶材料を充填する容積が規定されるセルを形成し、反
応基を含有する配向層で該２枚のセル壁の内部表面を覆
う工程と、該配向層の少なくとも１つに化学的に結合す
る反応性化合物を含有し、該反応性化合物が反応性メソ
ゲンを備えている液晶材料を該容積に充填する工程と、
該配向層の少なくとも１つに、該液晶材料を、紫外線照
射によって誘起される化学結合により結合させ、該液晶
材料の配向を該少なくとも１つの配向層の表面に固定す
る工程と、を包含し、そのことによって上記目的が達成
される。
２枚のセル壁を配置して、この２枚のセル壁間によって
液晶材料を充填する容積が規定されるセルを形成し、反
応基を含有する配向層で該２枚のセル壁の内部表面を覆
う工程と、該配向層の少なくとも１つに化学的に結合す
る反応性化合物を含有し、該反応性化合物が反応性メソ
ゲンを備えている液晶材料を該容積に充填する工程と、
該配向層の少なくとも１つに、該液晶材料を、紫外線照
射によって誘起される化学結合により結合させ、該液晶
材料の配向を該少なくとも１つの配向層の表面に固定す
る工程と、を包含し、そのことによって上記目的が達成
される。
【００２２】前記少なくとも１つの配向層が、前記液晶
材料に化学的に結合する反応基を含有してもよい。
材料に化学的に結合する反応基を含有してもよい。
【００２３】前記少なくとも１つの配向層が、前記液晶
材料に化学的に結合する反応基を含有し、前記反応性化
合物が該反応基に化学的に結合してもよい。
材料に化学的に結合する反応基を含有し、前記反応性化
合物が該反応基に化学的に結合してもよい。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】本発明の液晶装置の製造方法は、対向する
配向層を有するセルを形成する工程と、配向が該配向層
によって規定される液晶材料を含有し、該配向層のそれ
ぞれに対応する少なくとも１つの周期的配向制御層を形
成する工程と、該液晶材料の配向を該配向層との化学結
合によって固定する工程と、該セルを液晶層で充填する
工程と、を包含し、そのことによって上記目的が達成さ
れる。
配向層を有するセルを形成する工程と、配向が該配向層
によって規定される液晶材料を含有し、該配向層のそれ
ぞれに対応する少なくとも１つの周期的配向制御層を形
成する工程と、該液晶材料の配向を該配向層との化学結
合によって固定する工程と、該セルを液晶層で充填する
工程と、を包含し、そのことによって上記目的が達成さ
れる。
【００３０】本発明の液晶装置の製造方法は、対向する
配向層を有するセルを形成する工程と、配向が該配向層
によって規定されるスメクティック液晶材料を含有し、
該配向層のそれぞれに対応する少なくとも１つの周期的
配向制御層を形成する工程と、該液晶材料の配向を該配
向層との化学結合によって固定する工程と、該セルを液
晶層で充填する工程と、を包含し、そのことによって上
記目的が達成される。
配向層を有するセルを形成する工程と、配向が該配向層
によって規定されるスメクティック液晶材料を含有し、
該配向層のそれぞれに対応する少なくとも１つの周期的
配向制御層を形成する工程と、該液晶材料の配向を該配
向層との化学結合によって固定する工程と、該セルを液
晶層で充填する工程と、を包含し、そのことによって上
記目的が達成される。
【００３１】本発明の液晶装置の製造方法は、対向する
配向層を有するセルを形成する工程と、配向が該配向層
によって規定される液晶材料を含有するとともに、スメ
クティック状態まで冷却されてから重合する反応性メソ
ゲンを備えている周期的配向制御層を、該配向層のそれ
ぞれに少なくとも１つが対応するように形成する工程
と、該液晶材料の配向を該配向層との化学結合によって
固定する工程と、該セルを液晶層で充填する工程と、を
包含し、そのことによって上記目的が達成される。
配向層を有するセルを形成する工程と、配向が該配向層
によって規定される液晶材料を含有するとともに、スメ
クティック状態まで冷却されてから重合する反応性メソ
ゲンを備えている周期的配向制御層を、該配向層のそれ
ぞれに少なくとも１つが対応するように形成する工程
と、該液晶材料の配向を該配向層との化学結合によって
固定する工程と、該セルを液晶層で充填する工程と、を
包含し、そのことによって上記目的が達成される。
【００３２】本発明の液晶装置の製造方法は、対向する
配向層を有するセルを形成する工程と、配向が該配向層
によって規定される液晶材料を含有するとともに、スメ
クティック液晶と、該スメクティック液晶がスメクティ
ック状態まで冷却された後に重合する反応性化合物との
混合物を備えている周期的配向制御層を、該配向層のそ
れぞれに少なくとも１つが対応するように形成する工程
と、該液晶材料の配向を該配向層との化学結合によって
固定する工程と、該セルを液晶層で充填する工程と、を
包含し、そのことによって上記目的が達成される。
配向層を有するセルを形成する工程と、配向が該配向層
によって規定される液晶材料を含有するとともに、スメ
クティック液晶と、該スメクティック液晶がスメクティ
ック状態まで冷却された後に重合する反応性化合物との
混合物を備えている周期的配向制御層を、該配向層のそ
れぞれに少なくとも１つが対応するように形成する工程
と、該液晶材料の配向を該配向層との化学結合によって
固定する工程と、該セルを液晶層で充填する工程と、を
包含し、そのことによって上記目的が達成される。
【００３３】本発明の液晶装置は、上記のいずれかの製
造方法によって製造され、そのことによって上記目的が
達成される。
造方法によって製造され、そのことによって上記目的が
達成される。
【００３４】以下、作用について説明する。
【００３５】スメクティック液晶セルにおける流れの観
察によると、表面におけるスメクティック層配向が乱さ
れない限り、スメクティック層構造は液晶層の中心での
流れの影響から回復し得ることがわかる。また、スメク
ティック液晶材料は、層の通常の「ヴァージン」構造が
破壊された領域を流れ、それから、スメクティック層が
表面でなお配向している領域を流れる時、ヴァージン構
造を回復し得る。スメクティック層がスメクティックＬ
ＣＤで配向する力を増加させることによって、機械的ダ
メージに対する抵抗が向上する。これは、２つのプロセ
スの結果である。第１のプロセスによると、スメクティ
ック層構造の能動的な制御が、スメクティック層を乱す
のに必要な機械的応力のレベルを上昇させる。第２のプ
ロセスによると、スメクティック層構造の能動的な（積
極的な）制御により、スメクティック層が乱れが起こっ
た後回復し得る。従って、機械的ダメージに対する抵抗
がより大きいＬＣＤを提供することができる。
察によると、表面におけるスメクティック層配向が乱さ
れない限り、スメクティック層構造は液晶層の中心での
流れの影響から回復し得ることがわかる。また、スメク
ティック液晶材料は、層の通常の「ヴァージン」構造が
破壊された領域を流れ、それから、スメクティック層が
表面でなお配向している領域を流れる時、ヴァージン構
造を回復し得る。スメクティック層がスメクティックＬ
ＣＤで配向する力を増加させることによって、機械的ダ
メージに対する抵抗が向上する。これは、２つのプロセ
スの結果である。第１のプロセスによると、スメクティ
ック層構造の能動的な制御が、スメクティック層を乱す
のに必要な機械的応力のレベルを上昇させる。第２のプ
ロセスによると、スメクティック層構造の能動的な（積
極的な）制御により、スメクティック層が乱れが起こっ
た後回復し得る。従って、機械的ダメージに対する抵抗
がより大きいＬＣＤを提供することができる。
【００３６】これらの技術は、スメクティックＬＣＤお
よび、さもなくば弱い配向技術を用いるネマティックＬ
ＣＤ等の他のタイプにも適用され得る。これらの技術
は、従来の配向技術が適用できない大面積のＬＣＤの場
合や、または従来の配向技術の副作用が、例えば、ラビ
ングされたポリマー配向技術によって生成された静電気
がアクティブマトリックスパネルにダメージを与えるよ
うに、表示パネルにダメージを与え得る場合に、特に利
点がある。
よび、さもなくば弱い配向技術を用いるネマティックＬ
ＣＤ等の他のタイプにも適用され得る。これらの技術
は、従来の配向技術が適用できない大面積のＬＣＤの場
合や、または従来の配向技術の副作用が、例えば、ラビ
ングされたポリマー配向技術によって生成された静電気
がアクティブマトリックスパネルにダメージを与えるよ
うに、表示パネルにダメージを与え得る場合に、特に利
点がある。
【００３７】本発明によると、配向層に隣接している液
晶材料の分子を、化学結合によって配向層に固定させる
ことによって、液晶構造パラメータを能動的に（積極的
に）配向させる技術の提供が可能である。液晶装置の製
造過程において、液晶材料がセルに充填された時に化学
結合を行うことによって、液晶材料の所望の配向が得ら
れ、この配向が液晶層と配向層との間の界面で固定され
る。従って、所望の配向は、能動的な配向形態によって
簡単に達成される。
晶材料の分子を、化学結合によって配向層に固定させる
ことによって、液晶構造パラメータを能動的に（積極的
に）配向させる技術の提供が可能である。液晶装置の製
造過程において、液晶材料がセルに充填された時に化学
結合を行うことによって、液晶材料の所望の配向が得ら
れ、この配向が液晶層と配向層との間の界面で固定され
る。従って、所望の配向は、能動的な配向形態によって
簡単に達成される。
【００３８】また、液晶材料を含有している配向制御層
と表示の液晶層との相互作用によって規定される能動的
な（積極的な）配向の他の形態の提供も可能である。従
来の配向層は、それぞれの配向制御層における液晶材料
を配向させ、それから、それが固定される。それから、
配向制御層と表示の液晶層との相互作用が、能動的な配
向を提供する。配向層と液晶分子との相互作用ポテンシ
ャルが、所望の構造、例えば、スメクティック層構造を
誘起する制御された周期性を有すると考えられる。配向
層の周期性と液晶材料のスメクティックピッチの周期性
とは、少なくとも類似している必要はあるが、等しくな
くてもよい。
と表示の液晶層との相互作用によって規定される能動的
な（積極的な）配向の他の形態の提供も可能である。従
来の配向層は、それぞれの配向制御層における液晶材料
を配向させ、それから、それが固定される。それから、
配向制御層と表示の液晶層との相互作用が、能動的な配
向を提供する。配向層と液晶分子との相互作用ポテンシ
ャルが、所望の構造、例えば、スメクティック層構造を
誘起する制御された周期性を有すると考えられる。配向
層の周期性と液晶材料のスメクティックピッチの周期性
とは、少なくとも類似している必要はあるが、等しくな
くてもよい。
【００３９】
【発明の実施の形態】図面を参照しながら、本発明の実
施の形態を説明する。
施の形態を説明する。
【００４０】図１は、スメクティックＬＣＤの典型的ま
たは初期スメクティック層構造を示す。スメクティック
液晶におけるシェブロン層構造の典型である。
たは初期スメクティック層構造を示す。スメクティック
液晶におけるシェブロン層構造の典型である。
【００４１】機械的ダメージが起こるプロセスは次の通
りである。この種のＬＣＤが機械的応力を受けると、液
晶材料はセル壁に対して相対的に流れる。この流れは、
初めは、セル壁から離れたセルの中心にある液晶材料の
構造にダメージを与えるが、セルに隣接したスメクティ
ック層は図２に示すように配向したままである。もし、
応力が取り除かれ流れが止まれば、表示装置は回復し、
図１に示された構造を構築することができる。
りである。この種のＬＣＤが機械的応力を受けると、液
晶材料はセル壁に対して相対的に流れる。この流れは、
初めは、セル壁から離れたセルの中心にある液晶材料の
構造にダメージを与えるが、セルに隣接したスメクティ
ック層は図２に示すように配向したままである。もし、
応力が取り除かれ流れが止まれば、表示装置は回復し、
図１に示された構造を構築することができる。
【００４２】連続するまたはより大きな機械的応力は、
図３に示すように、セルの液晶材料の流れをさらに引き
起こす。さらに流れが起こると、セルに隣接するスメク
ティック層の配向が失われ、スメクティック層構造は、
実質的に破壊される。通常のスメクティック層のシェブ
ロン構造は、もとに戻ることができないので、配向層表
面でのスメクティック層の配向の消失は、ＬＣＤまたは
その一部の永久的なダメージとなる。
図３に示すように、セルの液晶材料の流れをさらに引き
起こす。さらに流れが起こると、セルに隣接するスメク
ティック層の配向が失われ、スメクティック層構造は、
実質的に破壊される。通常のスメクティック層のシェブ
ロン構造は、もとに戻ることができないので、配向層表
面でのスメクティック層の配向の消失は、ＬＣＤまたは
その一部の永久的なダメージとなる。
【００４３】図４（ａ）は、配向層３および４を備えた
対向する表面を有するガラスセル壁１および２を備える
ＬＣＤを示す。配向層３と４との間の空間に強誘電性液
晶（ＦＬＣ）等のスメクティック液晶材料が充填されて
いる。電極等の表示の他の部分は、明確さのために図示
されていない。
対向する表面を有するガラスセル壁１および２を備える
ＬＣＤを示す。配向層３と４との間の空間に強誘電性液
晶（ＦＬＣ）等のスメクティック液晶材料が充填されて
いる。電極等の表示の他の部分は、明確さのために図示
されていない。
【００４４】配向層３および４に隣接するスメクティッ
ク液晶分子は、能動的な配向を提供するように配向層に
化学的に結合される。従って、ＬＣＤが機械的応力を受
けると、スメクティック層は、配向層３および４の表面
に結合したままであり実質的に乱されない。たとえ機械
的応力がセル内に液晶材料の流れを起こす程十分であっ
ても、液晶材料の表面層は乱されない。機械的応力が取
り除かれると、液晶材料は図１に示すスメクティック層
構造を回復し、ＬＣＤが永久的なダメージを受けること
はない。
ク液晶分子は、能動的な配向を提供するように配向層に
化学的に結合される。従って、ＬＣＤが機械的応力を受
けると、スメクティック層は、配向層３および４の表面
に結合したままであり実質的に乱されない。たとえ機械
的応力がセル内に液晶材料の流れを起こす程十分であっ
ても、液晶材料の表面層は乱されない。機械的応力が取
り除かれると、液晶材料は図１に示すスメクティック層
構造を回復し、ＬＣＤが永久的なダメージを受けること
はない。
【００４５】図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＬＣＤを
上部から見た図である。明確さのために、配向層３およ
び４のうちの１つに隣接するスメクティックＬＣ層だけ
を示す。配向層に化学的に結合されたスメクティックＬ
Ｃ分子が示されている。配向層に隣接するスメクティッ
クＬＣ分子の全てがその膜に化学的に結合される必要は
ない。
上部から見た図である。明確さのために、配向層３およ
び４のうちの１つに隣接するスメクティックＬＣ層だけ
を示す。配向層に化学的に結合されたスメクティックＬ
Ｃ分子が示されている。配向層に隣接するスメクティッ
クＬＣ分子の全てがその膜に化学的に結合される必要は
ない。
【００４６】明らかに、化学的に結合されたスメクティ
ックＬＣ分子はセル壁の平面においてどの次元において
も動いていない。
ックＬＣ分子はセル壁の平面においてどの次元において
も動いていない。
【００４７】液晶セルを製造する３つの方法、特に、化
学結合について説明する。
学結合について説明する。
【００４８】第１の方法によると、セル壁１および２を
形成するガラス板の内部表面を、アクリレート等の反応
基を含有する配向層で覆う。それから、セルにＦＬＣ材
料を充填し、最初、高温相から冷却することによって通
常通りスメクティック構造を配向する。所定のスメクテ
ィック層構造を得るための適切な温度で、配向層３およ
び４の反応基とＦＬＣ分子との化学結合が、例えば、紫
外線照射によって誘起される。このように、所望のスメ
クティック層構造を有するＦＬＣ分子の層は、配向層３
および４に永久的に結合される。機械的ダメージは化学
結合を切断しないので、ＬＣＤは機械的ダメージに対し
て高い耐性を有する。
形成するガラス板の内部表面を、アクリレート等の反応
基を含有する配向層で覆う。それから、セルにＦＬＣ材
料を充填し、最初、高温相から冷却することによって通
常通りスメクティック構造を配向する。所定のスメクテ
ィック層構造を得るための適切な温度で、配向層３およ
び４の反応基とＦＬＣ分子との化学結合が、例えば、紫
外線照射によって誘起される。このように、所望のスメ
クティック層構造を有するＦＬＣ分子の層は、配向層３
および４に永久的に結合される。機械的ダメージは化学
結合を切断しないので、ＬＣＤは機械的ダメージに対し
て高い耐性を有する。
【００４９】第２の方法によれば、セル壁１および２を
形成しているガラス板の内部表面を、通常のまたは従来
の配向層で覆う。セルは、適切な割合の反応性メソゲ
ン、例えば、アクリレート基を含有しているメソゲン、
を含むＦＬＣ材料で充填する。これらの反応基は、メソ
ゲン分子の剛直な核に直接結合してもよいし、または、
柔軟なアルキル鎖の上に結合してもよい。セルにＦＬＣ
材料を充填した後、最初は高温相から冷却させることに
よって、スメクティック構造を通常通り配向させる。所
定のスメクティック層構造を得るための適切な温度で、
反応性メソゲンと配向層との化学結合が、例えば、紫外
線照射によって誘起される。このように、所望のスメク
ティック層構造を有するＦＬＣ分子は、配向層３および
４に永久的に結合される。機械的ダメージは化学結合を
切断できないので、ＬＣＤは機械的ダメージに対する抵
抗を向上させる。さらに、反応性メソゲン間の結合によ
って、ＦＬＣ層のバルク内でネットワーク構造も形成さ
れ得る。このネットワーク構造は、ＦＬＣ層のバルクで
のスメクティック層をさらに安定化し、従って、機械的
ダメージに対する抵抗をさらに向上させるが、表示装置
のスイッチング速度を低下させるという結果になり得
る。
形成しているガラス板の内部表面を、通常のまたは従来
の配向層で覆う。セルは、適切な割合の反応性メソゲ
ン、例えば、アクリレート基を含有しているメソゲン、
を含むＦＬＣ材料で充填する。これらの反応基は、メソ
ゲン分子の剛直な核に直接結合してもよいし、または、
柔軟なアルキル鎖の上に結合してもよい。セルにＦＬＣ
材料を充填した後、最初は高温相から冷却させることに
よって、スメクティック構造を通常通り配向させる。所
定のスメクティック層構造を得るための適切な温度で、
反応性メソゲンと配向層との化学結合が、例えば、紫外
線照射によって誘起される。このように、所望のスメク
ティック層構造を有するＦＬＣ分子は、配向層３および
４に永久的に結合される。機械的ダメージは化学結合を
切断できないので、ＬＣＤは機械的ダメージに対する抵
抗を向上させる。さらに、反応性メソゲン間の結合によ
って、ＦＬＣ層のバルク内でネットワーク構造も形成さ
れ得る。このネットワーク構造は、ＦＬＣ層のバルクで
のスメクティック層をさらに安定化し、従って、機械的
ダメージに対する抵抗をさらに向上させるが、表示装置
のスイッチング速度を低下させるという結果になり得
る。
【００５０】第３の方法によれば、セル壁１および２を
形成しているガラス板の対向表面を、反応基を含有する
配向層で覆う。ＦＬＣ材料は、適切な割合の反応性メソ
ゲンを含み、反応基は、メソゲン分子の剛直な核に直接
結合されてもよいし、または、柔軟なアルキル鎖の上に
結合されてもよい。ＦＬＣ材料および配向層の反応基
は、ＦＬＣ材料の官能基同士または配向層の官能基同士
ではなく、主に、ＦＬＣの官能基と配向層の官能基との
間で選択的な結合が起こるという特性を有している。セ
ルにＦＬＣ材料を充填した後、最初、高温相から冷却す
ることによってスメクティック構造を通常通り配向させ
る。所定のスメクティック層構造を得るための適切な温
度で、配向層の反応基とＦＬＣ材料の反応基との化学結
合が、例えば、紫外線照射によって誘起される。このよ
うに、所望のスメクティック層構造を有する分子の層
は、セル壁に永久的に結合される。機械的ダメージは化
学結合を切断できないので、ＬＣＤの機械的ダメージに
対する耐性が向上する。
形成しているガラス板の対向表面を、反応基を含有する
配向層で覆う。ＦＬＣ材料は、適切な割合の反応性メソ
ゲンを含み、反応基は、メソゲン分子の剛直な核に直接
結合されてもよいし、または、柔軟なアルキル鎖の上に
結合されてもよい。ＦＬＣ材料および配向層の反応基
は、ＦＬＣ材料の官能基同士または配向層の官能基同士
ではなく、主に、ＦＬＣの官能基と配向層の官能基との
間で選択的な結合が起こるという特性を有している。セ
ルにＦＬＣ材料を充填した後、最初、高温相から冷却す
ることによってスメクティック構造を通常通り配向させ
る。所定のスメクティック層構造を得るための適切な温
度で、配向層の反応基とＦＬＣ材料の反応基との化学結
合が、例えば、紫外線照射によって誘起される。このよ
うに、所望のスメクティック層構造を有する分子の層
は、セル壁に永久的に結合される。機械的ダメージは化
学結合を切断できないので、ＬＣＤの機械的ダメージに
対する耐性が向上する。
【００５１】ＦＬＣ分子を配向層に結合させる第３の方
法に、様々な他の光誘起反応を用いることが出来る。Ｆ
ＬＣ材料と配向層との間の結合は、配向層のオレフィン
基と液晶分子のケトン、ピロールまたはメルカプタンと
の反応によって起こり得ると考えられる。これらの光誘
起反応のうちの２つを以下に示す。化１はケトン基を有
する液晶分子とオレフィン基を有する配向層との組み合
わせを示す。化２はピロール基を有する液晶分子とオレ
フィン基を有する配向層との組み合わせを示す。
法に、様々な他の光誘起反応を用いることが出来る。Ｆ
ＬＣ材料と配向層との間の結合は、配向層のオレフィン
基と液晶分子のケトン、ピロールまたはメルカプタンと
の反応によって起こり得ると考えられる。これらの光誘
起反応のうちの２つを以下に示す。化１はケトン基を有
する液晶分子とオレフィン基を有する配向層との組み合
わせを示す。化２はピロール基を有する液晶分子とオレ
フィン基を有する配向層との組み合わせを示す。
【００５２】
【化１】
【００５３】
【化２】
【００５４】しかし、この結合には他の多くの方法があ
る。そのうちのいくつかを以下の表１に示す。
る。そのうちのいくつかを以下の表１に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】図５に示すＬＣＤは、図４に示すＬＣＤ
と、配向層３および４が従来のタイプであるという点で
異なっている。さらに、スメクティック配向層５および
６は、配向層３および４の上に形成されており、かつ、
ＦＬＣ材料を正確に所望のスメクティック層構造に配向
させる、配向層３および４に固定されていたスメクティ
ック構造を有するかまたは含んでいる。図５に示すＬＣ
Ｄを製造する２つの方法を説明する。
と、配向層３および４が従来のタイプであるという点で
異なっている。さらに、スメクティック配向層５および
６は、配向層３および４の上に形成されており、かつ、
ＦＬＣ材料を正確に所望のスメクティック層構造に配向
させる、配向層３および４に固定されていたスメクティ
ック構造を有するかまたは含んでいる。図５に示すＬＣ
Ｄを製造する２つの方法を説明する。
【００５７】第１の方法によると、従来の配向層３およ
び４を形成した後、反応性メソゲンを含む配向層５およ
び６を堆積する。反応性メソゲンはスメクティック相を
有し、そのスメクティックピッチは、温度によって制御
され得る。反応性メソゲンが、配向層３および４の上で
配向し、所望のスメクティック構造を得るための適切な
温度で、層５および６を、例えば、紫外線照射により重
合する。それから、従来の方法でセルにＦＬＤ材料を充
填する。重合した反応性メソゲンによって形成された配
向層５および６は、液晶ディレクタを配向させるという
通常の特性を有するが、さらにＦＬＣ材料のスメクティ
ック層を能動的に配向させるという付加的な特性を有し
ている。従って、ＬＣＤの機械的ダメージに対する耐性
が向上する。
び４を形成した後、反応性メソゲンを含む配向層５およ
び６を堆積する。反応性メソゲンはスメクティック相を
有し、そのスメクティックピッチは、温度によって制御
され得る。反応性メソゲンが、配向層３および４の上で
配向し、所望のスメクティック構造を得るための適切な
温度で、層５および６を、例えば、紫外線照射により重
合する。それから、従来の方法でセルにＦＬＤ材料を充
填する。重合した反応性メソゲンによって形成された配
向層５および６は、液晶ディレクタを配向させるという
通常の特性を有するが、さらにＦＬＣ材料のスメクティ
ック層を能動的に配向させるという付加的な特性を有し
ている。従って、ＬＣＤの機械的ダメージに対する耐性
が向上する。
【００５８】第２の方法によると、ガラスセル壁１およ
び２の対向する表面に従来の配向層３および４を堆積し
た後、さらに、反応性化合物とスメクティック液晶材料
との混合物を含む配向層５および６を堆積する。この混
合物は、配向層３および４の上に配向し、所望のスメク
ティック層ピッチおよび配向を得るための適切な温度
で、層５および６を、例えば、紫外線照射により重合
し、ゲルを形成する。それから、従来の方法でセルにＦ
ＬＤ材料を充填する。このように重合したゲルによって
形成された配向層５および６は、液晶ディレクタを配向
させるという通常の特性を有するが、さらにＦＬＣ材料
のスメクティック層を能動的に配向させるという付加的
な特性を有している。従って、ＬＣＤの機械的ダメージ
に対する耐性が向上する。
び２の対向する表面に従来の配向層３および４を堆積し
た後、さらに、反応性化合物とスメクティック液晶材料
との混合物を含む配向層５および６を堆積する。この混
合物は、配向層３および４の上に配向し、所望のスメク
ティック層ピッチおよび配向を得るための適切な温度
で、層５および６を、例えば、紫外線照射により重合
し、ゲルを形成する。それから、従来の方法でセルにＦ
ＬＤ材料を充填する。このように重合したゲルによって
形成された配向層５および６は、液晶ディレクタを配向
させるという通常の特性を有するが、さらにＦＬＣ材料
のスメクティック層を能動的に配向させるという付加的
な特性を有している。従って、ＬＣＤの機械的ダメージ
に対する耐性が向上する。
【００５９】
【発明の効果】このように、機械的な力によって起こさ
れるダメージに対する耐性が公知のＬＣＤと比べて実質
的に増加した、ＦＬＣ等のスメクティック液晶材料を用
いるＬＣＤを提供することが可能である。さらに、図４
に示す構成および上記のこの構成を製造する方法をネマ
ティックおよびカイラルネマティック液晶材料に適用
し、配向層の表面で強く配向していないＬＣＤのダメー
ジに対する耐性を向上させることもできる。
れるダメージに対する耐性が公知のＬＣＤと比べて実質
的に増加した、ＦＬＣ等のスメクティック液晶材料を用
いるＬＣＤを提供することが可能である。さらに、図４
に示す構成および上記のこの構成を製造する方法をネマ
ティックおよびカイラルネマティック液晶材料に適用
し、配向層の表面で強く配向していないＬＣＤのダメー
ジに対する耐性を向上させることもできる。
【図１】初期のスメクティック層構造を示す模式図。
【図２】機械的応力によって少し乱れが起こったスメク
ティック層構造を示す模式図。
ティック層構造を示す模式図。
【図３】機械的応力によって大きな乱れが起こったスメ
クティック層構造を示す模式図。
クティック層構造を示す模式図。
【図４】（ａ）は、本発明の第１の実施態様を構成する
ＬＣＤを示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の上面
図。
ＬＣＤを示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の上面
図。
【図５】本発明の第２の実施態様を構成するＬＣＤを示
す断面図。
す断面図。
３、４ 配向層 ５、６ 配向制御層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トモアキ クラタテ イギリス国 オーエックス４ １ディー エイチ，オックスフォード，エスティ ー．クレメンツ，クロス ストリート, ウッドマンズ コート，フラット ５ （番地なし) (72)発明者 マーティン デイビッド ティリン イギリス国 オーエックス14 ２ピージ ー，オックスフォードシャー，アビンド ン，サマーフィールズ 11 (72)発明者 ハラルド レーンハルト ボック イギリス国 オーエックス２ ０エイチ ダブリュー，オックスフォード，ボトレ ー ロード 192 (72)発明者 ハリー ガース ウォルトン イギリス国 オックスフォード オーエ ックス33 １エヌジー，ウィートレー, ウエストフィールド ロード 32 (56)参考文献 特開 平４−356020（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−7913（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1337
Claims (12)
- 【請求項１】 対向する２枚のセル壁を配置して、この
２枚のセル壁間によって液晶材料を充填する容積が規定
されるセルを形成し、反応基を含有する配向層で該２枚
のセル壁の内部表面を覆う工程と、 該容積に液晶材料を充填する工程と、 該配向層の少なくとも１つに、該液晶材料を化学的に結
合させ、該液晶材料の配向を該少なくとも１つの配向層
の表面に固定する工程と、 を包含する、液晶装置の製造方法。 - 【請求項２】 対向する２枚のセル壁を配置して、この
２枚のセル壁間によって液晶材料を充填する容積が規定
されるセルを形成し、反応基を含有する配向層で該２枚
のセル壁の内部表面を覆う工程と、 該容積に液晶材料を充填する工程と、 該配向層の少なくとも１つに、該液晶材料を、光によっ
て誘起される化学結合により結合させ、該液晶材料の配
向を該少なくとも１つの配向層の表面に固定する工程
と、 を包含する、 液晶装置の製造方法。 - 【請求項３】 対向する２枚のセル壁を配置して、この
２枚のセル壁間によって液晶材料を充填する容積が規定
されるセルを形成し、反応基を含有する配向層で該２枚
のセル壁の内部表面を覆う工程と、 該容積に液晶材料を充填する工程と、 該配向層の少なくとも１つに、該液晶材料を、紫外線照
射によって誘起される化学結合により結合させ、該液晶
材料の配向を該少なくとも１つの配向層の表面に固定す
る工程と、 を包含する、 液晶装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記液晶材料は、前記配向層の少なくと
も１つに化学的に結合する反応性化合物を含有する請求
項１から３のいずれかに記載の液晶装置の製造方法。 - 【請求項５】 対向する２枚のセル壁を配置して、この
２枚のセル壁間によって液晶材料を充填する容積が規定
されるセルを形成し、反応基を含有する配向 層で該２枚
のセル壁の内部表面を覆う工程と、 該配向層の少なくとも１つに化学的に結合する反応性化
合物を含有し、該反応性化合物が反応性メソゲンを備え
ている液晶材料を該容積に充填する工程と、 該配向層の少なくとも１つに、該液晶材料を、紫外線照
射によって誘起される化学結合により結合させ、該液晶
材料の配向を該少なくとも１つの配向層の表面に固定す
る工程と、 を包含する、 液晶装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記少なくとも１つの配向層が、前記液
晶材料に化学的に結合する反応基を含有する請求項１か
ら５のいずれかに記載の液晶装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記少なくとも１つの配向層が、前記液
晶材料に化学的に結合する反応基を含有し、前記反応性
化合物が該反応基に化学的に結合する請求項４に記載の
液晶装置の製造方法。 - 【請求項８】 対向する配向層を有するセルを形成する
工程と、 配向が該配向層によって規定される液晶材料を含有し、
該配向層のそれぞれに対応する少なくとも１つの周期的
配向制御層を形成する工程と、 該液晶材料の配向を該配向層との化学結合によって固定
する工程と、 該セルを液晶層で充填する工程と、 を包含する液晶装置の製造方法。 - 【請求項９】 対向する配向層を有するセルを形成する
工程と、 配向が該配向層によって規定されるスメクティック液晶
材料を含有し、該配向層のそれぞれに対応する少なくと
も１つの周期的配向制御層を形成する工程と、 該液晶材料の配向を該配向層との化学結合によって固定
する工程と、 該セルを液晶層で充填する工程と、 を包含する液晶装置の製造方法。 - 【請求項１０】 対向する配向層を有するセルを形成す
る工程と、 配向が該配向層によって規定される液晶材料を含有する
とともに、スメクティック状態まで冷却されてから重合
する反応性メソゲンを備えている周期的配向制御層を、
該配向層のそれぞれに少なくとも１つが対応するように
形成する工程と 、 該液晶材料の配向を該配向層との化学結合によって固定
する工程と、 該セルを液晶層で充填する工程と、 を包含する液晶装置の製造方法。 - 【請求項１１】 対向する配向層を有するセルを形成す
る工程と、 配向が該配向層によって規定される液晶材料を含有する
とともに、スメクティック液晶と、該スメクティック液
晶がスメクティック状態まで冷却された後に重合する反
応性化合物との混合物を備えている周期的配向制御層
を、該配向層のそれぞれに少なくとも１つが対応するよ
うに形成する工程と、 該液晶材料の配向を該配向層との化学結合によって固定
する工程と、 該セルを液晶層で充填する工程と、 を包含する液晶装置の製造方法。 - 【請求項１２】 請求項１から１１のいずれかに記載の
液晶装置の製造方法によって製造される液晶装置。
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