JP4183510B2 - Ｌｃｄの製造のためのポリイミドを含まない配向層及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を製造するための配向層に関する。

液晶は、電子ディスプレイにとって有用である。なぜならば、液晶層中を通過する偏光された光は、層の両側に電圧をかけることによって変化し得る層の複屈折によって影響を受けるからである。この作用を使用することによって、周辺光を含む外部光源からの光の伝搬又は反射が、他のタイプのディスプレイにおいて使用される蛍光材料に対して必要とされるよりも遙かに低い電圧によって制御することができる。その結果、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置は、極めて低い電圧消費を必要とするか又は使用環境が軽量で平面状の平らな面が強要するようなディスプレイにおいて益々重要になって来た。従って、ＬＣＤは、腕時計、ポケット及びパーソナルコンピュータ、計算器、航空機のコックピットディスプレイ等にようなディスプレイ装置において使用される。これらの用途は、極めて軽量で且つ低電力消費と組み合わせた極めて長期間の作動寿命を含むＬＣＤ技術の利点のいくつかを強調している（ＬＣＤ技術の概要については、米国特許第５，６１２，８０１号を参照）。

最も簡単な形態においては、典型的なＬＣＤスタック（積層体）は、液晶セル、偏光層及び／又は分析層を含んでいる。ＬＣＤスタックは、更に、ディスプレイのコントラスト及び視角を改良する補償膜を含んでいることが多い。このような補償器層の使用は、（Ｙｅｈらに付与された）米国特許第５，１９６，９５３号、（Ｗｉｎｋｅｒらに付与された）米国特許第５，５０４，６０３号、（Ｗｉｎｋｅｒらに付与された）米国特許第５，５５７，４３４号及び（Ｇｕｎｎｉｎｇ，ＩＩＩらに付与された）米国特許第５，５８９，９６３号に開示されて来た。

補償器層は、ＬＣＤの偏光器層と分析器層との間の種々の位置に配置することができる。１以上の補償器層を付加し、補償器層の光軸の向きを注意深く配置することによって、広範囲の視角に亘ってコントラスト比が改良される。なぜならば、補償器層の組み合わせられた位相遅れ作用によって、液晶ディスプレイに固有の位相遅れが打ち消されるからである。

図１は、液晶の光軸及び複屈折補償器層の光軸の両方の向きを記載するために使用される座標系を示している。光１１６は、ｘ−軸１０４及びｙ−軸１０６と共に右手の座標系を形成している正のｚ−軸方向１０２へと見る人へと向かって進む。偏光傾斜角Θ１０８は、ｘ−ｙ平面から測定した、液晶モジュール光軸（ｃ−軸）１１０とｘ−ｙ平面との間の角度と規定されている。方位角Φ１１２は、ｘ−軸からｘ−ｙ平面上への光軸の投影１１４までの角度として測定される。

公知の２つのタイプの補償器層は、Ｏ−プレート補償器層とＡ−プレート補償器層とである。Ｏ−プレートは、光軸が平均してディスプレイ面に対して実質的に斜めの角度に配向された複屈折層である。“実質的に斜めの”とは、０°よりも大きく９０°よりも小さい識別できる程度の角度を意味している。Ａ−プレートは、光軸がディスプレイ面に対して平行に配向された複屈折層である。更に、Ａ−プレートとＯ−プレートとの光軸は、平均して方位角と称される角度で配向されている（図１参照）。補償器層の光軸は、配向層を使用して配向されても良い。ラビングを施したポリマーフィルム、すなわち、配向方向及び傾斜角度制御フィルムは、全ての範疇の液晶ディスプレイの製造において使用されるプロセス技術に著しく影響を及ぼし、ポリイミドは、今日使用されている最も一般的な配向膜である。（ポリマーフィルム自体の配向は、特別な布によるやさしいバフ仕上げ又はラビングによってもたらされる。）
不幸にも、ポリイミドは、高価であり且つ既に配向された補償器層上に流延されるときに欠陥を生じさせ得る。従って、補償器層の製造は、しばしば、感圧性接着剤を使用するラミネートによる多層コーティング及びフィルムの転移を必要とする。このプロセスは、配向層を（ガラスのような）基材にコーティングし、次いで、配向層に、同配向層の光軸の配向を誘起させ、及びＬＣＤ又は補償器層のスタック上に配向された補償器層をラミネートし、このようにして、配向層から分離することを含む。付加的な補償器層もまた、同様にラミネートによって補償器層スタック上に付加することができる。転移されるべきフィルムは薄く（例えば、約１μ）且つ大きな面積の（例えば、約４３×４３ｃｍのような）欠陥を生じさせ得る。結局、多層フィルム転移ラミネートを必要とする製造は、効率が悪く、労働集約的で、高価である。

Ａ−プレートはまた、ポリビニルアルコール又はその他の適切な向きに配向された有機複屈折材料のような単一軸線方向に延伸されたポリマーフィルムを使用することによって製造しても良い。不幸にも、このような従来技術によるＡ−プレートの光学的特性の品質及び均一性は一般的に低い。更に、Ａ−プレートは張力下で保持されなければならず、材料は、十分な異方性を得るために、比較的厚くなければならない。他の位相遅れフィルムを備えたこのようなＡ−プレートのラミネートは、高温に晒されたときに応力誘起複屈折を生じることが多い（特許第５，９９５，１８４号参照）。

ポリイミドはまた、補償器層フィルムのための配向層としての使用に加えて、液晶セル自体の配向層としても使用される。

本発明は、ＵＶ硬化エポキシ樹脂及び反応性液晶材料を含み、ポリイミドを含まない配向層を提供する。ポリイミドを含まない配向層は、低廉で、Ｏ−プレート及びＡ−プレート補償器層並びに液晶セルを含むＬＣＤの種々の構成要素を製造するためにポリイミドの代わりに使用することができる。ポリイミドを含まない配向層は、Ｏ−プレート及びＡ−プレートの製造のために最も有用である。なぜならば、これは、既に配向された層を破壊することなく、この既に配向された層上に流延することができ、従って、キャッピング層としても機能し、多数の隣接するＡ−プレート及びＯ−プレートがラミネート無しでモノリシックに製造されるのを可能にするからである。更に、フィルム転移ラミネートを必要とすることなく、補償層のための配向の付加的な調整層を、ポリイミドを含まない配向層上に直に流延することができる。（しかしながら、ポリイミド及びフィルム転移ラミネートは、Ｃ−プレート補償器層のようなＬＣＤスタックの他の構成要素のために依然として使用しても良い。）ポリイミド及びフィルム転移ラミネートの必要性を排除するか又は減じることは、材料及び労働コストを著しく低くし、フィルム転移ラミネートによる欠陥を少なくし、それによって、生産量を増し且つ生産速度を速くする。

ポリイミドを含まない配向層は、非複屈折性で且つ透明であり、ＬＣＤの光学特性に影響を及ぼすことなく所望の厚みとすることができる。ポリイミドを含まない配向層はそのエポキシ樹脂成分により接着性を有するので、補償器層スタックの機械的強度を高める。ポリイミドを含まない配向層はまた、液晶セル内でポリイミドの代わりに使用しても良い。

本発明のこれらの及びその他の特徴及び利点は、添付図面によってなされる以下の説明から当業者に明らかとなるであろう。

発明の詳細な説明

本発明による新規なポリイミドを含まない層は、ＵＶ硬化性の光学用エポキシ樹脂と、反応性メソゲン（ｍｅｓｏｇｅｎ、“ＲＭ”）として知られてもいる反応性液晶材料と、を含んでいる。ポリイミド配向層と同様に、この新規なポリイミドを含まない配向層は、液晶セル並びにＡ−プレート及びＯ−プレート補償器層を含むＬＣＤスタックの種々の構成要素を配向させるために使用することができる。ポリイミドは、配向された層を破壊することなく配向層上に流延することができないけれども、ポリイミドを含まない配向層は、既に配向された補償器層を破壊することなく同既に配向された補償器層上に流延することができるので、ＬＣＤスタックの補償器層の製造において特に有用である。従って、ポリイミドを含まない配向層は、既に配向された層上に流延されるときにキャッピング層として機能し、層をラミネートする必要なく同層の頂部に第２の層を直接形成することを可能にする。

図２は、ポリイミドを含まない配向層を製造するための方法を示しているフローチャートであり、この方法は、ａ）エポキシ樹脂／ＲＭ混合物を形成するために、エポキシ樹脂及びＲＭを含む混合物を溶剤内で分解するステップ（ステップ２００）と、ｂ）基材を、エポキシ樹脂／ＲＭ混合物でコーティングして、基材上に配向層を形成するステップ（ステップ２０２）と、ｃ）層から溶剤を除去し且つ層を光重合させるステップ（ステップ２０４）と、ｄ）層内に分子の所望の配向を形成するステップ（ステップ２０６）とを含んでいる。

この層は、液晶セルか又は既に形成された補償器層を封入する基材を含むＬＣＤスタック内に存在する層上にコーティングすることができる。更に、（例えば、熱圧プレス又はシリコールゲルによるゲル化によって）ＬＣＤに連続的に接着することができる補償器層のスタックを製造するために、ＬＣＤの外側の基材（例えば、ＩＴＯガラス又はプラスチック基材）上に層を形成することができる。

エポキシ樹脂とメソゲンとの組成比は、硬化したフィルムが等方性であり、フィルム内の液晶がラビング後に配向することができるように選択される。エポキシ樹脂は、ＲＭの液晶分子がランダムな向きに配置される等方性の網状組織を形成する助けとなる。過剰なエポキシ樹脂は、分子がラビング後に均一な配向を達成するのを阻止し且つ逆傾き領域又はシュリーレン（Ｓｃｈｌｉｅｒｅｎ）組織欠陥を生じる。混合物は約１０重量％乃至約８０重量％のエポキシ樹脂をあらゆる場所に有することがあると予想される。エポキシ樹脂とＲＭとは、適当な溶剤内で分解されてエポキシ樹脂／ＲＭ混合物を形成する。更に、光重合開始剤が（一般に、１８乃至５％の重量組成で）添加され、少量の熱抑制剤が、任意に不所望な重合を抑制し且つ混合物の貯蔵寿命を長くするために添加されても良い。

ＲＭは、モノアクリレート又はジアクリレートであるオリゴマー又はモノマーを含むいかなるタイプの反応性結晶材料とすることもできる。多くのタイプのＲＭがＭｅｒｃｋのような供給者を介して市販によって入手可能である。これらの材料は、混合され且つシクロヘキサノン、ＭＥＫ／アセトン／シクロペンタノン、トルエン又はクロロベンゼンのようなケトン系溶剤内で溶解されるのが好ましい。溶剤は、それが実質的な量のＲＭを分解し且つその下にある層の配向を破壊しないように注意深く選択しなければならない。上に列挙したケトン系溶剤のうち、クロロベンゼンは、その下にある層の配向を侵蝕する傾向がより強いので、最も好ましくない。

材料がひとたび分解されると、これらは、一般的な方法（例えば、スピンコーティング、メニスカスコーティング、ウェブコーティング）によって基材上にコーティングされて層を形成する。小規模作業のためには、メニスカスコーティングはより良好な均一性を形成するので好ましい。しかしながら、大規模プロセスに対しては、ウェブコーティングが好ましい。この層は、ミクロン以下ないし数十ミクロンの厚みの範囲とすることができる。この層は透明であり且つ複屈折性を有さないので、層の厚みはＬＣＤスタックの光学特性に影響を及ぼさないであろう。更に、厚みが大きくなればなるほど、補償器層スタックの機械的強度が増す。

層は、高温で乾燥されて溶剤を蒸発させる。温度と乾燥時間とは、使用される溶剤に依存する。しかしながら、余りに速く乾燥するか又は高すぎる温度は、層内に不所望な対流パターンを生じさせ得る。

乾燥後に、層はＵＶ硬化されて液晶分子を重合させる。Ｏ₂は重合に必要とされる架橋反応に必要とされる遊離基を消費し得るので、ＵＶ硬化は、Ｎ₂環境内で行われるのが好ましい。典型的なＵＶ硬化機械は、Ｎ₂ガスが充填されたＵＶチャンバを有している。

層がＵＶ硬化されると、層内の分子は、補償器層にとって望ましい配向に従って配向される。Ａ−プレート及びＯ−プレートの補償器層においては、偏光傾斜角及び方位角は、光軸の向きを決定する２つの構成要素である（図１参照）。

ポリイミドを含まない配向層の方位角は、ポリイミド膜を配向させるためのラビングプロセスと類似して、適当な布によって層をラビングすることによって配向を決定することができる。

一つの方法に従って、ポリマーを含まない配向層は、綿又はレーヨンのような合成繊維のようなラビング用布を有する円筒形のローラーを使用してラビングされる。ローラーは、ポリイミドを含まない配向層内へと押し込まれ、均一な方向に回転せしめられる。得られる実際の傾斜角は、基材上に配列するポリマーと、結果的に得られる表面エネルギと、表面をバフがけするために使用される布の性質と、コーティングされた面上でのローラーの速度及び距離と、バフがけの量との関数である。ラビング後に、ポリイミドを含まない配向層は、その表面に残っているラビング粒子を除去するために、イソプロパノールのようなアルコールによって洗い流される。

上記したように、Ａ−プレート補償器層においては、傾斜角は０°であり、一方、Ｏ−プレート補償器層においては、傾斜角は斜め（すなわち、０°乃至９０°）である。ポリイミドを含まない配向層自体は、本来の斜めの傾斜角（現在、製造されている材料においては１°程度）を有している。しかしながら、殆どの場合には、この角度は、Ｏ−プレートに対して小さすぎるであろう。

Ａ−プレートを製造するための一つの実施形態に従って、Ａ−プレート内の光軸は、固有の傾斜角を小さくするために、Ａ−プレート層内にＲＭを備えた表面活性剤のような添加剤を含むことによって、ディスプレイ面に対して平行にされる（米国特許第５，９９５，１８４号参照）。層を形成している混合物（“Ａ−プレート混合物”）はまた、光重合開始剤をも含んでいるのが好ましく且つその貯蔵寿命を増すために熱抑制剤を含んでいても良い。配向層の場合と同様に、材料は、一般的なコーティング方法（例えば、スピンコーティング）によって配向層上にコーティングされる。配向層の厚みは広範囲であるけれども、Ａ−プレート層（及び、以下において説明するＯ−プレート層）の厚みは、使用される材料の複屈折性に応じて制限される。なぜならば、これらの層の厚みは、ＬＣＤの光学特性に影響を及ぼすからである。Ａ−プレート層は、次いで、ポリイミドを含まない配向層を製造するための方法と似た方法で、好ましくはＮ₂環境内で乾燥され且つＵＶ硬化される。従って、Ａ−プレート補償器層は、付加的な配向層又はラミネート無しで、Ａ−プレート混合物を、ポリイミドを含まない配向層上に直に流延することによって製造することができる。

Ｏ−プレート補償器層を製造するために一つの実施形態に従って、光軸傾斜角は、ラミネート無しでポリイミドを含まない配向層上に直に流延することができる高いプレティルト層（ＨＰＬ）を使用することによって調整しても良い。ＨＰＬは、配向層（所謂、固体面傾斜）に隣接した面においては低く、反対側の面（所謂、ネマチック空気傾斜）においては高い傾斜へと徐々に増大する傾斜を有している。従って、ネマチック空気境界面においては、配向は、その下の配向層による方位配向を有する高い傾斜を有するであろう。

一つの実施形態に従って、ＨＰＬを形成している混合物（“ＨＰＬ混合物”）は、逆傾斜欠陥を排除するか又は減らすために、反応性メソゲン、光重合開始剤、シクロヘキサンメチルアクリレート（ＣＨＭ）を含み、貯蔵寿命を増すために、熱抑制剤を含んでいる。Ａ−プレート及び配向層の場合と同様に、材料は、ケトン系溶剤のような適当な溶剤内で溶解されるのが好ましい。ＨＰＬは、一般的なコーティング方法によって配向層上にコーティングされる。０．２５μより大きい厚みは光学特性と妥協し、一方、０．１μよりはるかに小さい厚みはネマチック空気傾斜に影響を及ぼすので、ＨＰＬの厚みは、０．１乃至０．２５μであるのが好ましい。ＨＰＬ層は、Ａ−プレート及び配向層の製造と同様に、コーティング後にＮ₂雰囲気内で乾燥され且つＵＶ硬化されるのが好ましい。その後、ＨＰＬの配向によって配向を決められるＯ−プレートを製造するために、ＲＭ層をＨＰＬ層の頂部上に流延することができる。

一つの実施形態に従って、Ｏ−プレートを形成している混合物（“Ｏ−プレート混合物”）は、反応メソゲン、光重合開始剤を含み且つ貯蔵寿命を増すために熱抑制剤を含んでいる。その他の層の場合のように、材料は、ケトン系溶剤のような適当な溶剤内で溶解される。Ｏ−プレート混合物は、一般的なコーティング方法によって、ＨＰＬ上にコーティングされる。Ａ−プレートと同様に、Ｏ−プレートの厚みは、材料の複屈折性に依存して制限される。Ｏ−プレート層は、次いで、他の層の製造と同様に、好ましくはＮ₂雰囲気内で乾燥され且つＵＶ硬化される。

ポリイミドを含まない配向層は光配向によって向きを決められても良いこともまた考えられる（米国特許第６，１９１，８３６号参照）。この方法は、層内の分子を規則的に配向するために、偏光されたＵＶ光によって層をＵＶ硬化させることを含んでいる。このような技術は、ラビングなしで及びＡ−プレートのための表面活性剤又はＯ−プレートのための付加的なＵＰＬ層を使用せずに、層を配向するための一つのプロセスのステップをもたらすであろう。
例：ポリイミドを含まない配向層を使用した飛行ディスプレイ用途のためのＬＣＤの製造
図３は、飛行ディスプレイ用途に対して使用されるＬＣＤスタック３００の図であり、同ＬＣＤスタック３００は、前方偏光器層３０２、偏光器層３０２の後方のＣ−プレート３０４、Ｃ−プレート３０４の後方の液晶セル３０６、液晶セル３０６の後方のＡ−プレート３０８、Ａ−プレート３０８の後方の第１及び第２のＯ−プレート３１０、３１２並びにＯ−プレート３１２の後方の後方偏光器層３１４を含んでいる（“斜めに配向された異方性網状組織を使用するＬＣＤのためのテイバー、グレースケール及びコントラスト補償器層”、ＳＰＩＥ、第３３６３巻、第１６４頁参照）。ＬＣＤは、図に示されているように、第１の偏光器層を介して見られている。

層の正確な厚み及び向きは変わり得る。この図のために選択されたパラメータを表１に列挙する。

上記したようなポリイミドを含まない配向層を使用したＬＣＤの製造を示すために、この例は、Ａ−プレート３０８及びＯ−プレート３１０、３１２（“補償器層スタック”と称される）を含むスタックの部分を製造することに焦点を合わせている。液晶セル３０６、Ｃ−プレート３０４、前方偏光器層３０２及び後方偏光器層３１４は、シャープのような供給者を介して市販によって買うことができる。補償器層スタックは、ゲル化及び熱圧プレスのような一般的な方法によって、他のＬＣＤの構成要素と組み合わせることができる。スタックはまた、液晶セルの表面に直に形成することもできる。

図４は、ポリイミドを含まない配向層がラビングによって配向される一つの実施形態に従って製造された配向層を含む補償器層スタックの図である。補償器層スタックは、ＩＴＯガラス基板４００上に形成した。基板４００上にコーティングされた層は、第１のポリイミドを含まない配向層４０２と、配向層４０２上のＲＭ（“Ａ−プレート”）層４０４と、Ａ−プレート層４０４上の第２のポリイミドを含まない配向層４０６と、第２のポリイミドを含まない配向層４０６上の第１のＨＰＬ層４０８と、第１のＨＰＬ層４０８上のＲＭ（“第１のＯ−プレート”）層と、第１のＯ−プレート層４１０上の第３のポリイミドを含まない配向層４１２と、第３のポリイミドを含まないＲＭ（“第２のＯ−プレート”）層４１６であった。

配向層４０２は、９０グラム（ｇ）のシクロヘキサノン内に、２．５ｇグラム（ｇ）のＵＶ硬化エポキシ樹脂（ＮＯＡ６８、ノーランド（Ｎｏｒｌａｎｄ））、７．５ｇの反応性メソゲン（ＲＭ２５７’、Ｍｅｒｋ）、０．０７５ｇの重合開始剤（Ｉｎｇｒａｃｕｒｅ６５１、Ｍｅｒｃｋ）及び０．００７５ｇの熱抑制剤（４−エトキシフェノール、Ａｌｄｒｉｄｇｅ）を溶解することによって製造した。この混合物を、２６００ｒｐｍの速度で２０分間基板４００上にスピンコーティングした。この層を、９０分間８５℃の温度で乾燥させ、８５℃の温度で１５０分間Ｎ₂雰囲気内でＵＶ硬化させた。この層を、次いで、約１１．４ｃｍの直径のコットンローラーを使用して、５００ｒｐｍの速度で反時計方向にラビングすることによって配向させ、ローラーを０．５ｍｍだけ圧縮して層の表面を押圧した。層を４３°で約１ｃｍ／秒の速度でローラー内に給送した。次いで、層をイソプロパノールで洗い流して、あらゆるラビングによる破片を除去した。この結果得られた配向層は、０．２μの厚みと、４３°の方位配向（図１参照）と、約１°の偏光傾きを有していた。

Ａ−プレート層４０４を、２５０ｇの反応性メソゲン（ＲＭ２５７、Ｍｅｒｃｋ）、０．０８７５ｇの界面活性剤（ＲＣＨＭ（Ｍ．Ｗ．２０，０００）、科学製品）、０．２５ｇの光重合開始剤（Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１、Ｍｅｒｃｋ）及び０．０２５ｇの熱抑制剤（４−エトキシフェノール、Ａｌｆｒｉｄｇｅ）を、７５ｇのシクロヘキサノン内で溶解することによって製造した。次いで、この混合物を、１７５０ｒｐｍの速度で８秒間配向層４０２上にスピンコーティングした。この層を、８５℃の温度で１２０秒間乾燥させ、８５℃の温度で１５０秒間Ｎ₂雰囲気中でＵＶ硬化させた。その結果得られた層は、４３°の方位配向を有し、０°の偏光傾き及び０．９μの厚みを有していた。この層の（複屈折率）×（厚み）は１４０ｎｍであった。

第２の配向層４０６を製造し且つ第１の配向層と同様にＡ−プレート層４０４上にコーティングした。層４０６は、５００ｒｐｍの速度で１１．４ｃｍの直径のコットンローラーで反時計方向及び時計方向にラビングすることによって、３２０°の方位角に配向させ、第１の配向層の場合のようにローラーを０．５ｍｍだけ圧縮して層の表面上に押し付けた。層は、３２０°で約１ｃｍ／秒の速度でローラー内へ給送した。

第１のＨＰＬ層４０８を、１０ｇの反応性メソゲン（ＲＭ２５７、Ｍｅｒｃｋ）、０．１ｇの光重合開始剤（Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１、Ｍｅｒｃｋ）、２ｇのＣＨＭ（Ａｌｄｒｉｄｇｅ）及び０．００１ｇの熱抑制剤（４−エトキシフェノール、Ａｌｄｒｉｄｇｅ）を、９０ｇのシクロヘキサノン内で溶解することによって製造した。この混合物を、２６００ｒｐｍの速度で８秒間配向層上にスピンコーティングした。この層を、８５℃の温度で９０秒間乾燥させ、８５℃の温度で１５０秒間Ｎ₂雰囲気内でＵＶ硬化させた。結果的に得られた層は、約４０°のネマチック空気傾斜及び０．１５μの厚みを有していた。

第１のＯ−プレート層４１０は、２５ｇの反応性メソゲン（ＲＭ２５７、Ｍｅｒｃｋ）、０．２５ｇの光重合開始剤（Ｉｒｇａｃｕｅ６５１、Ｍｅｒｃｋ）及び０．０２５ｇの熱抑制剤（４−エトキシフェノール、Ａｌｄｒｉｄｇｅ）を、７５ｇのシクロヘキサノン内で溶解することによって製造した。この混合物を、８秒間１７５０ｒｐｍの速度でＨＰＬ４０８上にスピンコーティングした。その結果得られた層を、８５℃の温度で１２０秒間乾燥させ、８５℃の温度のＮ₂雰囲気内で１５０秒間ＵＶ硬化させた。結果的に得られた層は、３２０°の方位配向と４０°の偏光傾斜と０．９５μの厚みとを有していた。

第１の配向層と同じ方法で第３の配向層４１２を準備し、Ｏ−プレート層４１０上にコーティングした。層４１２を、第１の２つの層と同様にラビングし且つ２３５°の角度で層を表面上へ給送することによって２３５°の方位角に配向させた。結果的に得られた配向層は、０．２μの厚みを有していた。

第２のＨＰＬ層４１４を準備し且つ第１のＨＰＬ層４０８と同じ方法で第３の配向層４１２上にコーティングした。これは、第１のＨＰＬ層と同様に、約４０°のネマチック空気傾斜と０．１５μの厚みを有していた。

第２のＯ−プレート４１６を準備し、第１のＯ−プレート４１０と同じ方法で第２のＨＰＬ層４１４上にコーティングしたが、スピンコーティングは、１７５０ｒｐｍの代わりに１７２０ｒｐｍの速度で行い、１．１μの厚みのＯ−プレートを製造した。結果的に得られた層は、２３５°の方位配向と、４０°の偏光傾斜とを有していた。

図５は、上記の例に従って、ポリイミドを含まない配向層を使用するモノリシックに製造されたＬＣＤによって達成したディスプレイの等明度比をプロットした図である。ディスプレイパネルの通常の方向は、ｘ軸（水平）及びｙ軸（垂直）に対する（０，０）座標によって示されている。図中には、１５０、１００、５０及び３０の明暗比を示している等値線が示されている。図示されている測定値は、４．６Ｖの電圧を使用し且つグリーンフィルタ無しで行った。図からわかるように、頭上の大きな視野角においてさえ、明暗比はかなり高い。

当業者に明らかなように、新しいポリイミドを含まない配向層は、いかなるタイプの液晶セルを含んでいてもよく且つＬＣＤ内に多くの異なる配向を呈することができる種々の補償器層（すなわち、Ａ−プレート、Ｃ−プレート及びＯ−プレート）を含んでいても良い多くの他のタイプのＬＣＤを製造するために使用することができる。

更に、図６に示したような液晶セルは、ポリイミドの代わりに、上記したようなポリイミドを含まない配向層を使用して製造することができる。簡単に言うと、液晶セルは、液晶の層６００を含み、液晶層６００の両側に一対の電極６０２、６０４を含み、電極６０２、６０４の各組と液晶の層６００との間に各々設けられた配向層６０６、６０８とを含んでいる。配向層を担持している電極は、関係する波長に対して透過性を有する各々の基板６１０、６１２、典型的にはガラス又はプラスチックによって支持されている。液晶分子の配向は、２つの電極支持基板の内側面に対してある角度で起こる（米国特許第６，１３９，９２６号を参照）。新しい層は低廉であるので、一般的なポリイミド配向層を、新しいポリイミドを含まない層と置き換えることによって、低い製造コストがもたらされる。

上記の実施形態によるポリイミドを含まない配向層を使用して製造されたＬＣＤは、限定的ではないが、衛星航法システム（ＧＰＳ）レシーバユニット、ラップトップ及びノートパッドユニットを含むコンピュータ、パーソナル・デジタル・アシスタント、計算器、パーソナルカレンダ、セルラー電話、腕時計及び置時計、自動車、飛行機並びにボートのディスプレイを含む多くのタイプの作動システムに組み込むことができる。

以上、本発明のいくつかの例示的な実施形態を示し且つ説明したけれども、多くの変形及び代替的な実施形態を当業者は想到できるであろう。このような変形例及び代替例は、特許請求の範囲に規定された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、企図し且つ実施することができる。

図１は、本発明の説明において構成要素の向き及び配置を特定するために使用される三次元座標図である。 図２は、ポリイミドを含まない配向層を形成するための方法を示しているフローチャートである。 図３は、補償器層スタックを含んでいるＬＣＤスタックの分解図である。 図４は、本発明による配向層を含んでいる、図３に示された補償器層スタックの断面図である。 図５は、本発明に従って、製造されたＬＣＤ上の位置に対する明暗比のプロット図である。 図６は、本発明による液晶セルの断面図である。

Claims (9)

1. 液晶ディスプレイのための配向層であって、
   光硬化性エポキシ樹脂と反応性メソゲンとの一様な混合物によって作られた、硬化した等方性の透明で複屈折性を有さないポリマーフィルムからなり、
   前記エポキシ樹脂及び反応性メソゲンの硬化した混合物は、硬化されたエポキシ樹脂内でランダムな向きに配向される重合された液晶分子を含む等方性の透明で且つ複屈折性を有さないポリマーフィルムを構成し、前記等方性の透明で且つ複屈折性を有さないポリマーフィルムの露出された表面における前記重合された液晶分子が、これに続いて前記ポリマーフィルムをラビング処理することによりあらゆる方位角方向に配向される、前記混合物がポリイミドを含んでいない、配向層。
2. 請求項１に記載の配向層であって、
   前記エポキシ樹脂がＵＶ硬化性である、配向層。
3. 請求項１に記載の配向層であって、
   前記エポキシ樹脂と混合された光重合開始剤を更に含んでいる、配向層。
4. 請求項３に記載の配向層であって、
   前記エポキシ樹脂、反応性メソゲン及び光重合開始剤と混合された熱抑制剤を更に含んでいる、配向層。
5. 請求項１に記載の配向層であって、
   前記エポキシ樹脂が、当該配向層の１０ないし８０重量％である、配向層。
6. 請求項１に記載の配向層であって、
   前記反応性メソゲンが、ＵＶ硬化性モノアクリレート又はジアクリレートのモノマー又はオリゴマーである、配向層。
7. 請求項１に記載の配向層であって、
   前記硬化したポリマーフィルムが、該ポリマーフィルムがコーティングされる液晶素子の他の層を損傷させない溶剤内に溶解された硬化性エポキシ樹脂及び反応性メソゲンによって形成されている、配向層。
8. 請求項７に記載の配向層であって、
   前記溶剤がケトンである、配向層。
9. 請求項８に記載の配向層であって、
   前記溶剤が、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトン、シクロペンタノン、トルエン及びクロロベンゼンからなる群から選択される、配向層。

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