JP4203943B2 - 液晶表示デバイス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示デバイスに関し、より詳細には、πセルデバイスまたはスプレーベンドデバイス（ＳＢＤ）などの表面モードＬＣＤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本明細書において使用される用語「表面モードＬＣＤ」は、液晶層にわたって電界を変化させることによって生じる光学的変化が主に液晶の表面層において起こるＬＣＤを意味する。表面モードＬＣＤの具体例は、πセルおよびスプレーベンドデバイスであるが、他のタイプの表面モードＬＣＤも公知である。表面モードＬＣＤが、開示されているものがある（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
πセル（他には、「光学的補償複屈折デバイス」またはＯＣＢとして公知である）が、記載されているものがある（例えば、非特許文献２および特許文献１）。πセルの構造を模式的に図１に図示する。そのデバイスは、透明基板１、１’を備え、透明基板１、１’のそれぞれの上にアライメント層３、３’がそれぞれ配置されている。ネマチック液晶４の層は、それら基板１、１’との間に配置されている。
【０００４】
アライメント層３、３’は、アライメント層３、３’との境界における液晶層４の液晶分子の平行なアライメントを形成する。これは、平行ラビングポリアミドアライメント層を用いることによって為され得る。
【０００５】
基板１、１’のそれぞれの上にアドレス電極２、２’がそれぞれ設けられ、それにより、電界を液晶層の選択された領域に印加することができる。液晶層４は、線形偏光子６、６’の間に配置され、線形偏光子６、６’のそれぞれの透過軸はお互いに交差し、液晶層の光軸に対して４５°の角度になっている。
【０００６】
液晶層の光軸に対して光軸が交差するリターダ５を、液晶層４と偏光子の一方との間に任意に設けて、液晶層のリタデーションを補償してもよい。そのリターダは、ＬＣＤのゼロのリタデーションが、液晶層にわたる有限の電圧値で達成できることによって、動作電圧の必要とされる範囲を低減させる。
【０００７】
πセルデバイスの動作の原理は、図２（ａ）から図２（ｃ）に図示される。
【０００８】
図２（ａ）から図２（ｄ）のπセルデバイスにおいて、上部基板１のアライメント層３のアライメント方向７は、下部基板１’のアライメント層３’のアライメント方向７’と平行である。液晶層にわたって電界が印加されない場合、安定な液晶状態はスプレー状態（Ｈ状態）である。本明細書において使用される用語「スプレー状態」は、液晶層のバルク（すなわち、実質的に基板における液晶分子を除く）のある地点において液晶層のディレクタが実質的に基板に平行である任意の液晶状態を含むように意図される。すなわち、「スプレー状態」は、液晶層のディレクタが、液晶層のバルクのある地点において（基板に対して）実質的にゼロチルトを有する任意の状態を含む。
【０００９】
図２（ａ）に示されるスプレー状態において、液晶層の中心における液晶分子のディレクタは、２つの基板に実質的に平行である。図２（ａ）から図２（ｄ）の矩形の円柱は液晶分子のディレクタを表している。
【００１０】
しきい値より大きな電界が液晶層にわたって印加される場合、液晶分子はベンド状態（Ｖ状態）をとる。本明細書において使用される用語「ベンド状態」は、液晶層のバルク（すなわち、実質的に基板における液晶分子を除く）のいかなる地点においても、液晶層のディレクタが２つの基板に実質的に平行ではない、任意の液晶状態を含むことを意図している。すなわち、「ベンド状態」は、液晶層のディレクタが、液晶層のバルクの状態の任意の地点において、（基板に対して）実質的にゼロのチルトを有さない任意の状態を含む。
【００１１】
図２（ｂ）および図２（ｄ）に示されるベンド状態において、液晶層の中心における液晶分子のディレクタは、２つの基板に対して実質的に垂直である。図２（ｂ）は、液晶層にわたって低い印加電圧にて生じた第１のベンド状態を示し、図２（ｄ）は、液晶層にわたってより高い電圧を印加した場合に生じる第２のベンド状態を示す。図２（ｂ）の第１の低い電圧のベンド状態と、図２（ｄ）の第２のより高い電圧のベンド状態との間で液晶層を切り換えることによって、πセルは駆動される。図２（ｂ）および図２（ｄ）から理解され得るように、図２（ｂ）の第１の低い電圧のベンド状態から、図２（ｄ）の第２のより高い電圧のベンド状態に切り換えるか、または、その逆に切り換える際に、液晶層の厚さ方向の中心における液晶分子１１の配向はほとんど変化しない。液晶分子の配向の変化の大部分は、２つの基板の近くの液晶層の表面領域１２において生じ、これが「表面モードデバイス」と呼ばれる所以である。
【００１２】
液晶層にわたる電界がしきい値未満に減少する場合、液晶層は、図２（ａ）のスプレー状態に緩和する前に、図２（ｃ）に示されるツイスト状態に緩和する。すなわち、そのデバイスの動作を再び開始するために、液晶層はベンド状態に戻ることが必要である。ツイスト状態およびベンド状態は、それぞれ、スプレー状態とは位相幾何学的に異なる。したがって、液晶層がスプレー状態からベンド状態またはツイスト状態に変化するために、スプレー状態と、ベンド状態またはツイスト状態との間の回位壁の生成を含む核形成プロセスおよび液晶層にわたるこの回位壁の移動が必要とされる。一般的に、これには、液晶分子の低いプレチルトに起因して大きな印加電圧が必要とされる。そのプレチルトは、通常、４５°未満であり、一般的には、２°と１０°との間であり、これにより、充分な光学変調および２つのベンド状態の高速な切り換え（例えば、数ミリ秒以下のオーダ）を提供する。
【００１３】
表面モードデバイスであるＳＢＤデバイスが、記載されているものがある（特許文献６）。ＳＢＤデバイスの構造は、ＳＢＤデバイスのアライメント層のプレチルトが大きく、πセルのアライメント層のプレチルトが小さい点を除いて、πセルとほとんど同様である。ＳＢＤデバイスが、負の誘電異方性を有する液晶材料を使用するのに対し、πセルは、正の誘電異方性を有する液晶材料を使用する。ＳＢＤデバイスの液晶層にわたって電圧が印加されない場合、ベンド状態は安定である。しきい値電圧より大きい電圧が液晶層にわたって印加される場合、スプレー状態が安定になる。動作において、ＳＢＤデバイスは低電圧のスプレー状態と高電圧のスプレー状態との間で切り換えられる。液晶層にわたる電圧がしきい値より減少する場合、液晶はベンド状態に緩和され、動作が再開始し得る前に、液晶層は、スプレー状態に戻るようになることが必要である。
【００１４】
公知のπセルの１つの課題は、核形成と、スプレー状態とは位相幾何学的に異なるベンド状態の安定化とが困難なことである。ベンド状態の核形成を促進するように取り組んだ多くの従来技術が公知である。
【００１５】
液晶層がキラルドーパントを含むことにより、液晶層の厚さ（ｄ）の液晶分子のピッチ（ｐ）に対する比がｄ／ｐ＞０．２５を満たすπセルを開示しているものがある（例えば、特許文献２）。このデバイスにおいて、低い印加電圧で安定な液晶状態はスプレー状態ではなく、高い印加電圧で安定な液晶状態は、ベンド状態ではなくツイスト状態（Ｔ状態）である。このデバイスは、所望な動作状態を核形成する課題を克服しており、ツイスト状態はベンド状態とほぼ同様の光学的特性を有しているので、高い印加電圧で従来のπセルと同様の光学的特性を示している。しかしながら、より低い印加電圧において、液晶層の固有のツイストの、光学的特性に関する影響は、従来のπセルよりも乏しい性能を生じる。特に、キラルドーパントの存在により、そのデバイスの輝度が減少する。
【００１６】
高電圧の印加下で、ベンド状態を核形成し、高電圧が印加されるとネットワークの重合化によってベンド状態を安定化する技術が示されているものがある（例えば、特許文献３）。しかしながら、この従来技術は、アクティブマトリクスデバイスにおいて使用するには不適切である。なぜなら、ＴＦＴパネルに必要とされる大きさの電圧を印加することが困難であるからである。さらなる不利点は、インサイチュの重合化が、液晶層のイオンの汚染の原因となり、その結果、画像が固着してしまうおそれがあることである。
【００１７】
πセルのベンド状態の核形成を促進する方法を示唆しているものがある（例えば、非特許文献３）。２０Ｖのオーダの電圧が液晶層にわたって印加されることにより、液晶は、スプレー状態からベンド状態に切り換わる。しかしながら、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板にこの大きさの電圧を供給することは困難である。
【００１８】
πセルにおけるベンド状態の安定性を保持する方法を示唆しているものがある（例えば、非特許文献４）。各フレーム内にリセット期間が設けられ、この期間内に高電圧のベンド状態となる。これにより、低い駆動電圧が印加される場合、液晶層がスプレー状態に緩和することを防ぐ。しかしながら、これは、スプレー状態からベンド状態への初期の核形成に対処するものではない。
【００１９】
ＨＡＮ（ハイブリッドアライメントネマチック）状態またはベンド状態が液晶層にわたって低い印加電圧において安定である核形成領域を有するπセルを記載しているものがある（例えば、特許文献４）。この核形成領域は、アライメント膜が高いプレチルト領域と低いプレチルト領域とを有するようにアライメント膜をパターニングすることによって規定され、ＨＡＮ状態またはベンド状態は高いプレチルト領域において安定化される。
【００２０】
また、核形成領域を形成することを教示しているものがある（例えば、特許文献４）。核形成領域は、液晶層を所望な動作状態にし、液晶層の選択された容積を重合化することによって形成され、動作状態において選択された容積を固定する。
【００２１】
液晶層が実質的にホメオトロピックアライメントをとる領域によって液晶層の活性領域が囲まれているπセルを開示しているものがある（例えば、特許文献５）。このホメオトロピック領域は、活性領域においてスプレー状態が再形成することを防ぎ、それにより、液晶層にわたって電圧が印加されていない場合、活性領域は、ツイスト状態に緩和する。デバイスの動作状態は、ベンド状態である。
【００２２】
ホメオトロピックアライメントの領域とプレーナーアライメントの領域とを与えるようにごくわずかのアライメント層が処理され得るという不利点を有しているものがある（例えば、特許文献４および特許文献７）。さらに、これが行われることを可能にする材料に対して、生じるプレチルト特性は、使用された特定の液晶材料に大きく依存している。
【００２３】
πセルパネル内に核形成サイトを提供することを開示しているものがある（例えば、特許文献８）。πセルパネル内にスペーサボールまたはピラーを含み、電界をパネルにわたって印加しながら、等方相からネマチック相まで液晶材料を冷却することによって、この核形成サイトが提供される。この結果、スペーサボール／ピラーのいくつかが、Ｖ状態をＨ状態に成長させる核形成サイトとして機能する。この従来技術は、多くの不利点を有している。第１は、印加された電界の影響下で液晶分子をアライメントすることが必要であるため、パネルの製造の間、プロセス工程の追加が必要となることがである。このようなプロセス工程の追加は、パネルの製造を複雑化する。第２に、いくつかのスペーサボール／ピラーは、Ｈ状態をＶ状態に核形成し得、それにより、パネルの動作状態が不安定化し得る。
【００２４】
さらなる不利点は、この方法が効率的に機能するために、そのデバイスは、理想的には、スペーサボールまたはピラーの周囲に正しい非等方性構造を提供するように印加された電界下で等方相から冷却される。このプロセスを実行することは困難であり、このプロセスは、デバイスの大量生産には適していない。
【００２５】
液晶相がベンド状態を有している液晶表示デバイスを開示しているものがある（例えば、特許文献９）。そのベンド状態は、液晶相内に球状のスペーサ粒子を提供することによって、液晶相にわたって電界が印加されない状態で安定化される。そのスペーサ粒子は、アライメント層に近接する液晶分子がアライメント層に主に平行にアライメントされるような表面エネルギーを有している。この方法は、デバイスの初期のアライメントの間、電界を液晶層にわたって印加しなければならないという不利点を有している。さらなる不利点は、ディスプレイのコントラスト比をスペーサ粒子によって減少するように、スペーサ粒子をそのデバイスの画素領域内に位置付けられなければならなことである。この方法には、また、さらなる不利点がある。この方法は、デバイスを印加された電界下で等方相から冷却することが必要であり、上述したように、その電界によってこの方法は、大量生産技術に適していないからである。
【００２６】
液晶層にわたって電界が印加されない場合に１８０°ツイスト状態が安定化するように、厚さ対ピッチの比が０．２５より大きい（ｄ／ｐ＞０．２５）核形成領域が設けられた液晶表示デバイスを開示しているものがある（例えば、特許文献１０）。ある実施形態において、液晶層の厚さは、必要とされるｄ／ｐ比を得るために、活性領域と比較して、核形成領域において増加している。代替の実施形態において、液晶分子のピッチは、活性領域よりも核形成領域においてより小さく、それにより、必要とされるｄ／ｐ比が、核形成領域において達成される。この活性領域は、より低いｄ／ｐ比を有している。
【００２７】
この出願において記載される技術は、液晶層の厚さの変動を必要とし、プロセス工程の追加を必要とする。あるいは、液晶分子のピッチが液晶層に対して変化することが必要であり、これは、制御することが困難であるかもしれないマスクした光重合プロセスを含む。さらに、インサイチュ重合プロセスは、イオンの汚染の原因となり、その結果、画像が固着化するおそれがある。
【００２８】
ベンド状態の核形成がアライメント層のプレチルトの変動によって支援され、液晶層の逆平行アライメントの領域を提供するＯＣＢ液晶デバイスを開示しているものがある（例えば、特許文献１１）。しかしながら、ＯＣＢ液晶デバイスそのものは、ベンド状態の充分な核形成を確実にするのに充分なものではなく、それにより、さらに、アライメント層の１つを粗く形成する必要がある。この方法は、また、プロセス工程の追加を必要とする。さらに、逆平行アライメントの領域およびアライメント層の粗い領域は、デバイスの活性領域内にあり、デバイスの視角およびコントラスト比に悪影響を与えるかもしれない。
【００２９】
核形成領域を有する液晶表示デバイスを開示しているものがある（例えば、特許文献４）。この核形成領域は、アライメント膜のプレチルト角を変動させることによって、規定される。
【００３０】
核形成領域を有する液晶表示デバイスを開示しているものがある（例えば、特許文献１２）。この核形成領域は、液晶層の厚さを変動させることによって、規定される。
【００３１】
【特許文献１】
米国特許第４６３５０５１号明細書
【特許文献２】
米国特許第４５６６７５８号明細書
【特許文献３】
英国特許出願第９５２１０４３．１号明細書
【特許文献４】
欧州特許出願第０９９６０２８号明細書
【特許文献５】
欧州特許出願第０９６５８７６号明細書
【特許文献６】
英国特許出願第９７１２３７８．０号明細書
【特許文献７】
欧州特許出願第０９６５８７６号明細書
【特許文献８】
特開平９−９０４３２号公報
【特許文献９】
特開平９−２１８４１１号公報
【特許文献１０】
英国特許出願第００２４６３６．３号明細書
【特許文献１１】
特開２０００−０６６２０８公報
【特許文献１２】
欧州特許出願公開第１１２４１５３８号明細書
【非特許文献１】
Ｐ．Ｄ．Ｂｅｒｅｚｉｎら著「Ｓｏｖ．Ｊ．Ｑｕａｎｔ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」，Ｖｏｌ ３，ｐ７８−７９，１９７３年
【非特許文献２】
Ｐ．Ｊ．Ｂｏｓら著、「Ｍｏｌ． Ｃｒｙｓｔ． Ｌｉｑ． Ｃｒｙｓｔ」，Ｖｏｌ １１３，ｐ３２９−３３９，１９８４年
【非特許文献３】
Ｎｏｇｕｃｈｉら著、「ＳＩＤ ９７ Ｄｉｇｅｓｔ」，ｐ７３９，１９９７年
【非特許文献４】
Ｍｉｗａら著、「ＩＤＷ ９７−Ｄｉｇｅｓｔ」，ｐ８５，１９９７年
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液晶層の厚さ（ｄ）の液晶分子のピッチ（ｐ）に対するｄ／ｐ比が高い液晶材料を使用すると、ディスプレイの輝度が減少する。本発明は、印加電界がゼロにおいて、ディスプレイの輝度が著しくは減少しないように、より低いｄ/ｐ値でツイスト状態を安定化する目的とする。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の局面により、第１の基板と、第２の基板と、上記第１基板と上記第２基板との間に配置された液晶層と、上記液晶層に近接し、上記第１の基板の表面上に配置された第１のアライメント層と、上記液晶層に近接し、上記第２の基板の表面上に配置された第２のアライメント層と、を備える液晶表示デバイスであって、上記第１のアライメント層のアライメント方向は、上記第１のアライメント層の第１の領域内の第１の方位方向において非ゼロ成分を有しており、上記第１のアライメント層の第２の領域内の第２の方位方向において非ゼロ成分を有しており、上記第１の方位方向は上記第２の方位方向とは異なり、それにより、ゼロ電界において、第１の液晶状態が、上記第１のアライメント層の上記第１の領域によって規定される上記液晶層の第１の容積において安定であり、上記デバイスの所望な動作状態に位相幾何学的に等価な第２の液晶状態は、上記第１のアライメント層の上記第２の領域によって規定される上記液晶層の第２の容積において安定である、液晶表示デバイスが提供される。
【００３４】
アライメント層は、上記アライメント層に近接する液晶分子を好ましい方向にアライメントする。上記好ましい方向は、（ゼロプレチルトを生じるアライメント層の場合）上記アライメント層の平面内であってもよく、または、（非ゼロプレチルト角を生じるアライメント層の場合）上記アライメント層の平面外であってもよい。以下において使用される用語「アライメント方向」は、アライメント層に近接する液晶分子に生じる全体のアライメント方向であり、上記アライメント層の平面内であっても、平面外であってもよい。以下において使用されるように、アライメント方向の「方位成分」は、上記アライメント方向を生じることに関与するアライメント層の平面内のアライメント方向の成分である。以下において使用される用語「方位方向」は、上記関連するアライメント層の平面内の方向である。
【００３５】
液晶材料がある液晶状態から他の液晶状態に円滑に変換し得る場合、２つの液晶状態はお互いに位相幾何学的に等価と言われる。円滑な変換を可能にするために、第１に、変換の間、液晶層のバルク内の液晶構造に回位または他の非連続部を発生すべきではなく、第２に、液晶材料の上表面および下表面において液晶材料の表面アライメントは、２つの液晶状態において同じでなければならない。第２の液晶状態に位相幾何学的に等価な第１の液晶状態を規定することは、第１の液晶状態が第２の液晶状態と同様であるという可能性を含むことを意図している。
【００３６】
第２の液晶の容積は核形成領域として機能する。核形成領域を設けることにより、液晶層にわたって電界を印加する場合、第１の液晶の容積において所望な液晶動作状態の形成が促進される。液晶構造は、第２の液晶の容積と第１の液晶の容積との間の界面を歪ませ、それにより、回位または他の欠陥が、印加される電界がゼロであっても、その界面に存在する。核形成領域を設けることにより、第１の液晶の容積においてデバイスの所望な液晶動作状態を得るのに必要とされる印加電界が減少する。なぜなら、界面において回位または他の欠陥を生成する必要がなく、既存の回位または他の欠陥が第１の液晶の容積を介して移動することだけが必要とされるからである。所望な動作状態が第１の液晶の容積に形成されると、第１の液晶の容積は画像を表示するための活性領域として機能する。第２の液晶状態は、第１のアライメント層のアライメント方向を変更することによって、液晶層にわたって印加される電界がない場合に、核形成領域において安定化され、それにより、第２の液晶状態を安定化するために必要とされる液晶層のｄ/ｐ比が減少する。
【００３７】
上記第２のアライメント層のアライメント方向は、上記第２のアライメント層の第１の領域内の第３の方位方向において非ゼロ成分を有してもよく、上記第２のアライメント層の第２の領域内の、上記第３の方位方向とは異なる第４の方位方向において非ゼロ成分を有していてもよい。
【００３８】
上記第１のアライメント層の上記第１の領域は、上記第２のアライメント層の上記第１の領域とほぼ対向するように配置されてもよく、上記第１の方位方向は、上記第３の方位方向と実質的に平行であってもよい。これにより、上記第１の液晶の容積において平行なアライメントが提供され、上記液晶層にわたって印加される電界がない場合でも、上記第１の液晶の容積においてスプレー状態が安定な状態である。
【００３９】
上記第１のアライメント層の上記第２の領域は、上記第２のアライメント層の上記第２の領域とほぼ対向するように配置されてもよく、上記第２の方位方向は、上記第４の方位方向と実質的に逆平行であってもよい。これにより、上記第２の液晶の容積において逆平行なアライメントが提供され、上記液晶層にわたって印加される電界がない場合でも、上記第２の液晶の容積においてベンド状態が安定な状態である。
【００４０】
上記第１のアライメント層の上記第１の領域のアライメント方向の方位成分は、上記第１のアライメント層の上記第２の領域のアライメント方向の方位成分と実質的に９０°異なってもよい。
【００４１】
上記第１のアライメント層の上記第２の領域は、上記第２のアライメント層の上記第２の領域とほぼ対向するように配置されてもよく、上記第２の方位方向および上記第４の方位方向は、上記第２の液晶容積において液晶ツイスト角φを生じるように選択されてもよい。
【００４２】
│φ│の大きさは９０°未満であってもよい。上記液晶層はアキラル液晶材料の層であってもよい。
【００４３】
│φ│の大きさは、９０°と１６５°との間であってもよい。上記液晶層はキラル液晶材料の層であってもよい。
【００４４】
上記第１のアライメント層の上記第１の領域と対向するように配置された上記第２のアライメント層の領域のアライメント方向の方位成分は、上記第１のアライメント層の上記第２の領域と対向するように配置された上記第２のアライメント層の領域のアライメント方向の方位成分と実質的に同じであってもよい。
【００４５】
上記第１のアライメント層の上記第２の領域と対向するように配置された上記第２のアライメント層の領域のアライメント方向の方位成分は、上記第１のアライメント層の上記第２の領域のアライメント方向の方位成分と平行でなくてもよい。
【００４６】
上記第１のアライメント層の上記第２の領域と対向するように配置された上記第２のアライメント層の領域のアライメント方向の方位成分は、上記第１のアライメント層の上記第２の領域のアライメント方向の方位成分と実質的に９０°異なってもよい。
【００４７】
上記第１のアライメント層の上記第２の領域のプレチルト角は実質的にゼロであってもよい。上記液晶層はアキラル液晶材料の層であってもよい。
【００４８】
上記第１のアライメント層の上記第１の領域と対向するように配置された上記第２のアライメント層の領域のアライメント方向の方位成分は、上記第１のアライメント層の上記第１の領域のアライメント方向の方位成分と平行でなくてもよい。上記第１のアライメント層の上記第１の領域のアライメント方向の方位成分は、上記第１のアライメント層の上記第２の領域のアライメント方向の方位成分と実質的に９０°異なってもよい。
【００４９】
上記デバイスは複数の画素を備えてもよく、上記液晶層の第１の容積と、上記液晶層の第２の容積は同じ画素に提供されてもよい。
【００５０】
上記液晶層の上記第２の容積は、上記デバイスの非表示部分において少なくとも部分的に設けられてもよい。上記液晶層の上記第２の容積は、上記デバイスの非表示部分において全体的に設けられてもよい。
【００５１】
上記第２の液晶容積の基板の選択された部分上の投影が、上記第１の液晶容積の基板の選択された部分上の投影を取り囲んでいてもよい。
【００５２】
上記デバイスがπセルであってもよい。あるいは、上記デバイスがＳＢＤ液晶表示デバイスであってもよい。あるいは、上記デバイスが反転ドープツイストネマチック液晶表示デバイスであってもよい。
【００５３】
本発明による液晶表示デバイスは、第１の基板と、第２の基板と、該第１基板と該第２基板との間に配置された液晶層と、該第１の基板の表面上に配置された第１のアライメント層（３’）と、該第２の基板の表面上に配置された第２のアライメント層（３）とを備えた表面モードの液晶表示デバイスであって、該第１のアライメント層（３’）の活性領域（２０’）は、第１の方向（７’）に配向されており、該第１のアライメント層（３’）の核形成領域（２１’）は、該第１の方向（７’）とは異なる第２の方向（４１’）に配向されており、該第２のアライメント層（３）の活性領域（２０）は、該第１の方向（７’）と同一の方向（７）に配向されており、該第２のアライメント層（３）の核形成領域（２１）は、該第２の方向（４１’）とは１８０°異なる方向（４１）に配向されており、該液晶層に印加される電界がゼロである場合において、該第１のアライメント層（３’）の該活性領域（２０’）および該第２のアライメント層（３）の該活性領域（２０）によって規定される該液晶層の第１の部分（２２）では、液晶分子が第１の状態において安定であり、該第１のアライメント層（３’）の該核形成領域（２１’）および該第２のアライメント層（３）の該核形成領域（２１）によって規定される該液晶層の第２の部分（２３）では、液晶分子が該第１の状態とは異なる第２の状態において安定であり、該第１のアライメント層（３’）の該活性領域（２０’）が配向されている該第１の方向（７’）は、該第１のアライメント層（３’）の該核形成領域（２１’）が配向されている該第２の方向（４１’）とは９０°異なる。
前記液晶表示デバイスは、複数の画素を備え、前記液晶層の第１の部分（２２）と該液晶層の第２の部分（２３）とは同じ画素に対応していてもよい。
前記液晶層の第２の部分（２３）の少なくとも一部は、前記液晶表示デバイスの非表示部分に設けられていてもよい。
前記液晶層の第２の部分（２３）の全部は、前記液晶表示デバイスの非表示部分に設けられていてもよい。
前記液晶表示デバイスがπセルであってもよい。
前記液晶表示デバイスがＳＢＤ液晶表示デバイスであってもよい。
【００７６】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態を、添付の図面を参照して、図示した実施例によって説明する。
【００７７】
同様の構成要素は、図面全体にわたって同様の参照符号で示される。
【００７８】
本発明は、液晶層にわたる印加電界がゼロの場合において、安定な液晶状態が液晶表示デバイスの所望な動作状態に位相幾何学的に等価である、ある領域を含む液晶表示デバイスを提供する。この領域は、活性領域として機能し、液晶デバイスの少なくとも１つのアライメント層のアライメント方向の方位配向を変更することによって、規定される。
【００７９】
本発明は、所望な動作状態がベンド状態であるπセルに特に関連して説明される。平行アライメントＬＣＤにおいて１８０°ツイスト状態は、ベンド状態に位相幾何学的に等価であり、上述したように、１８０°ツイスト状態が│ｄ／ｐ│＞０．２５のキラル液晶材料の使用により安定となる核形成領域を提供することが提案されている。しかしながら、ｄ／ｐ比についてこのような高い比を有する液晶材料を使用すると、ディスプレイの輝度が減少する。本発明は、印加電界がゼロにおいて、ディスプレイの輝度が著しくは減少しないように、よい低いｄ/ｐ値でツイスト状態を安定化することができる。
【００８０】
図３（ａ）は、本発明の第１の実施形態による液晶表示デバイス（ＬＣＤ）の模式的な斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＬＣＤにおける液晶配向を示す模式的な断面図である。この実施形態において、ＬＣＤはπセルであるが、本発明はπセルに限定されない。
【００８１】
図３（ａ）および図３（ｂ）は、アライメント層３、３’および液晶分子のみを示している。基板１、１’およびアドレス電極２、２’は、明瞭にするために、図３（ａ）および図３（ｂ）において省略している。図３（ａ）および図３（ｂ）は、液晶層にわたって電界が印加されていない場合のＬＣＤを図示している。
【００８２】
本発明において、核形成領域は、デバイスの所望な動作状態の形成を促進するように、ＬＣＤの液晶層において規定されている。その核形成領域は、アライメント層３、３’の少なくとも一方のアライメント方向の方位成分をパターニングすることによって規定される。（図３（ａ）および図３（ｂ）の実施形態において、両方のアライメント層のアライメント方向の方位成分はパターニングされているが、以下に説明する実施形態において、１つのアライメント層のみに、アライメント方向の異なる方位成分の領域が設けられる。）
図３（ａ）に示されるように、下部アライメント層３’のアライメント方向の方位成分の方向は、そのアライメント層３’のエリアにわたって一定ではない。下部アライメント層３’の第１の領域２０’において、アライメント方向の方位成分は非ゼロであり、第１の方向７’に伸びており、下部アライメント層３’の第２の領域２１’において、そのアライメント方向の方位成分は、また、非ゼロであるが、第２の方向４１’に伸びている。（本明細書において使用される用語「上部」および「下部」は説明を容易にするためのものであり、本発明のＬＣＤが図に示される配向において使用されることに限定されることを意味しない。）第１の方向７’と第２の方向４１’とは異なり、両者は、下部アライメント層３’の平面に配置されている。同様に、上部アライメント層３のアライメント方向の方位成分は、また、上部アライメント層３のエリアにわたって一定の方向ではない。上部アライメント層３の第１の領域２０において、上部アライメント層３のアライメント方向の方位成分は非ゼロであり、第３の方向７の方向に伸びており、上部アライメント層３の第２の領域２１において、上部アライメント層３のアライメント方向の方位成分は非ゼロであり、第４の方向４１に伸びている。第３の方向７および第４の方向４１はお互いに異なり、両者は、上部アライメント層３の平面内にある。上部アライメント層３の第１の領域および第２の領域は、下部アライメント層３’の第１の領域および第２の領域のそれぞれとほぼ対向するように配置されている。下部アライメント層３’の第１の領域２０’は、第１の液晶の容積２２を規定し、第１の液晶の容積２２において、液晶のアライメントは、特に、上部アライメント層３の第１の領域２０のアライメント方向の方位成分の方向７と、下部アライメント層３’の第１の領域２０’のアライメント方向の方位成分の方向７’とによって決定されている。下部アライメント層３’の第２の領域２１’は、第２の液晶の容積２３を規定し、第２の液晶の容積２３において、液晶のアライメントは、特に、上部アライメント層３の第２の領域２１のアライメント方向の方位成分の方向４１と、下部アライメント層３’の第２の領域２１’のアライメント方向の方位成分の方向４１’とによって決定されている。第１の液晶の容積２２と第２の液晶の容積２３との間の境界は、図３（ｂ）の２４で模式的に示されている。
【００８３】
この実施形態において、第１の方向７’および第３の方向７は、お互いに平行である。したがって、液晶層の第１の容積２２は平行なアライメントを有している。第４の方向４１は、第２の方向４１’と逆平行である（すなわち、１８０°異なる）。したがって、液晶層の第２の容積２３は逆平行のアライメントを有している。
【００８４】
この実施形態において、液晶層は、アキラルネマチック液晶材料の層である。電界が印加されない状態で、スプレー状態１０は、第１の液晶の容積２２において安定な液晶状態であり、ベンド状態４２は、第２の液晶の容積２３において安定な液晶状態である。回位は、第１の液晶の容積２２と第２の液晶の容積２３との間の界面において存在し、液晶材料は、第１の液晶の容積と第２の液晶の容積との間の界面においてある程度のツイストをとっているかもしれない。
【００８５】
液晶層にわたって充分に高い電界が印加される場合、ベンド状態は、第１の液晶の容積２２において安定な液晶状態となる。図２（ｂ）に示される低電圧のベンド状態のタイプか、図２（ｄ）に示される高電圧のベンド状態のタイプのいずれかを選択するように、印加する電界の大きさを変化させることによって、第１の液晶の容積２２の光学的特性は変化し得るので、第１の液晶の容積２２は、ＬＣＤの活性領域として機能する。したがって、所望な画像を、ＬＣＤの活性領域に表示することができる。
【００８６】
第２の液晶領域２３は、核形成領域として機能する。核形成領域を設けることによる効果は、液晶層にわたって電界が印加されない場合でも、核形成領域においてベンド状態が安定なことである。非ゼロ電圧ベンド状態４２は、デバイスの動作状態を形成する図２（ｂ）および図２（ｄ）に示されるベンド状態に位相幾何学的に等価である。したがって、電界が液晶層にわたって印加される場合、所望なベンド状態は、液晶層の核形成領域（すなわち、第２の液晶の容積２３）から活性領域（すなわち、第１の液晶の容積２２）に成長する。回位または他の欠陥は、液晶層にわたって印加される電界がなくても、核形成領域（すなわち、第２の液晶の容積２３）と活性領域（すなわち、第１の液晶の容積２２）との間の界面において存在しており、それにより、電圧を印加する際に回位／欠陥を発生させる必要性がなくなる。
【００８７】
第１の方向７’および第３の方向７は、第２の方向４１’および第４の方向４１のそれぞれに対して非ゼロの角度を有している。図３（ａ）および図３（ｂ）は、第１の方向７’および第３の方向７が第２の方向４１’および第４の方向４１のそれぞれと９０°異なる、特に好ましい場合を示している。この実施形態によるπセルは、図３（ｂ）に示されるように示される場合、活性領域内のスプレー状態は紙面の平面内にあり、核形成領域内のベンド状態は紙面の平面外に投影される。これにより、スプレー状態とベンド状態との間の界面において最大の歪みが生じ、液晶層にわたって電圧が印加される場合、活性領域内にベンド状態の最も効率的な核形成が生じる。
【００８８】
第１の方向７’および第３の方向７と、第２の方向４１’および第４の方向４１のそれぞれの間の角度は、９０°である必要はなく、液晶層にわって電圧が印加される場合、活性領域内のベンド状態の効率的な核形成を提供する任意の角度であってもよい。しかしながら、第１の方向７’および第３の方向７と、第２の方向４１’および第４の方向４１のそれぞれの間の角度は、７０°より大きいことが好ましく、４５°よりかなり小さい角度では効率的な核形成が生じないかもしれない。
【００８９】
第１の実施形態によるπセルは、アキラル液晶材料（すなわち、ｄ／ｐ＝０を有する液晶材料）を用いて実現することができる。したがって、本発明は、核形成領域において１８０°ツイスト状態を安定化するためにｄ／ｐ＞０．２５を有する液晶材料を用いる場合に必然的に生じる輝度の損失を避けることができる。
【００９０】
本発明の第１の実施形態によるＬＣＤを製造する１つの方法は、次に、図４（ａ）から図４（ｄ）を参照して説明する。
【００９１】
始めに、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）層（図示せず）でコーティングされたクリーンなガラス基板１上にアライメント層１３を堆積する。そのＩＴＯ層は透明な導電層であり、アドレス電極を形成する。この実施形態において、アライメント層は、Ｎｉｓｓａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓのポリイミドＲＮ−７１５（ｔｙｐｅ ０６２１）から形成されている。この材料のラビングしていない層は高いプレチルト角を有しており、この材料をラビングすることによって、プレチルト角は、３°程度まで減少する。（「高いプレチルト角を有する」材料と述べることにより、その材料をＬＣＤにおけるアライメント層として使用する場合、アライメント膜と接する液晶分子において高いプレチルト角が生じることを意味している。）
アライメント層１３は、任意の適切な方法によって基板１上に堆積され得る。この方法において、ＲＮ−７１５ポリイミドの層は、３０秒間、５ｋｒｐｍで基板１上にスピンコーティングされた。次いで、これらのポリイミド層を２分間８０℃に加熱して、１時間２５０℃で硬化させた。
【００９２】
次に、図４（ｂ）に示されるように、アライメント層のプレチルト角を減らすように、アライメント層１３をラビングする。この実施例において、アライメント層は、３ｋｒｐｍで回転する１５８ｍｍの外周ローラ上で、積み重ね変形０．３、前進速度２０ｍｍ／ｓという条件で、ラビングクロスＹＡ−２０−Ｒを３回ラビングされる。
【００９３】
次いで、図４（ｃ）に示すように、ポジティブフォトレジストの層８をアライメント層１３上に堆積する。この実施例において、ポジティブフォトレジスト、Ｓｈｉｐｌｅｙ、Ｅｕｒｏｐｅ ＬｉｍｉｔｅｄからのＭｉｃｒｏｐｏｓｉｔ Ｓ１８０５ ｓｅｒｉｅｓの層８を、アライメント層１３上に、４０秒間、４．５ｋｒｐｍでスピンコーティングして、約５００ｎｍの厚さのフォトレジストの層８を形成する。次いで、このフォトレジスト層を約５分間、約９５℃でソフトベークして、溶媒を蒸発させた。
【００９４】
次いで、フォトレジストの層の選択された部分を照射することによって、フォトレジストの層８をパターニングする。この実施例において、照射工程は、ピーク波長３６５ｎｍで６．９ｍＷ／ｃｍ^２の強度のＵＶ光で３．５秒露光することを含む。この照射工程は、マスクアライナのハードコンタクトモードにおいてＵＶクロムフォトマスクを介して実行される。次いで、フォトレジスト層は、デベロッパＭｉｃｒｏｐｏｓｉｔ ３５１ ＣＤ ３１を用いて、１分間現像し、ＵＶ光が露光された領域からフォトレジストを取り除く。これにより、図４（ｄ）に示されるように、フォトマスクパターンの正の再現を形成するフォトレジスト層の部分が残る。次いで、基板を洗浄し、露光されたフォトレジストを確実に完全に除去する。これは、例えば、約２分間、脱イオン水に基板を浸漬することによって、行ってもよい。
【００９５】
次いで、アライメント層１３のマスクされていない領域９は、さらなるラビングプロセスを受けて、アライメント層１３のマスクされていない領域９に低いプレチルト角が生じる。この実施形態において、このラビングプロセスは、３ｋｒｐｍで回転する１５８ｍｍの外周ローラ上で、積み重ね変形０．３、前進速度２０ｍｍ／ｓという条件において、アライメント層１３をラビングクロス（ＹＡ−２０−Ｒ）を数回ラビングすることを含む。この第２のラビング工程は、図４（ｂ）の第１のラビング工程とは異なるラビング方向に沿って実行された。（図４（ｅ）の矢印は、第２のラビング工程のラビング方向が紙面の平面外であったことを示すように意図されている。この第２のラビングプロセスは、アライメント層の表面に対して平行でなかったことを示すものではない。）
第２のラビング工程は、フォトレジストの残りの部分８’の下にあるアライメント層１３の部分には影響しない。アライメント層のこれらの部分は、図４（ｂ）の第１のラビング工程において規定されたアライメント方向のままである。
【００９６】
この実施例において、第２のラビング工程は、図４（ｂ）の第１のラビング工程のラビング方向と９０°異なる方向に沿って実行される。
【００９７】
次いで、フォトレジストの残りの部分８’は、例えば、紫外線で基板１の全体を照射することによって、基板から取り除かれる。この実施例において、フォトレジストの残りの部分８’は、ピーク波長が３６５ｎｍで６．９ｍＷ／ｃｍ^２の強度の紫外線を、５分間マスクなしの露光で、取り除かれる。この照射工程の後、４分間、デベロッパＭｉｃｒｏｐｏｓｉｔ ３５１ ＣＤ ３１で現像する。次いで、例えば、この基板を脱イオン水で２分間洗浄して、フォトレジストを確実に完全に除去する。図４（ｆ）に示されるように、この工程の結果が、パターニングされたアライメント層３である。これは、ラビング方向が図４（ｅ）の第２のラビング工程によって規定されたラビング方向である領域９と、ラビング方向が図４（ｂ）の第１のアライメント工程によって規定されたラビング方向である領域９’とを含む。
【００９８】
図３（ａ）による液晶表示デバイスは、図４（ａ）から図４（ｆ）の方法によって準備された２つの基板をお互いに対向するように配置することによって、形成され得る。第１および第２のラビングプロセスにおいてラビングされた、上部基板１のアライメント層３の領域９は、第１および第２のラビングプロセスにおいてラビングされた、下部基板１’のアライメント層３’の領域９と対向し、かつ、第２のラビングプロセスの間マスクされた、上部基板１のアライメント層３の領域９’は、第２のラビングプロセスの間マスクされた、下部基板１’のアライメント層３’の領域９’と対向するように、２つの基板は配置されている。６μｍのセルギャップが設けられるように２つの基板は配置され、そのセルは、Ｍｅｒｃｋによって製造されたネマチック液晶Ｅ７で充填された。液晶層にわたって電界が印加されない場合、液晶層は、スプレー状態が安定な状態であった平行アライメントの領域に含んでいた。この領域は、（図３の４２）ベンド状態が安定な状態であった逆平行アライメントの領域によって分離された。液晶層にわたって２．５Ｖより大きい電圧が印加される場合、ベンド状態は、逆平行アライメントの領域から平行アライメントの領域に成長して、逆平行アライメントの領域に既に存在しているスプレー状態に取って換わる。逆平行アライメントの領域は核形成領域として機能し、（上述したように、画像表示領域として機能する）平行アライメントの領域において所望な動作状態の形成を促進する。
【００９９】
図５（ａ）から図５（ｂ）は、本発明の第２の実施形態によるＬＣＤを示す。この実施形態はπセルに関連する。図５（ａ）はこの実施形態の模式的な斜視図であり、図５（ｂ）は模式的な断面図である。 図５（ａ）および図５（ｂ）は、液晶層にわたって電界が印加されない場合のＬＣＤを図示する。
【０１００】
図５（ａ）および図５（ｂ）の実施形態は、図３（ａ）および図３（ｂ）の実施形態とほぼ同様である。図５（ａ）および図５（ｂ）の実施形態において、下部アライメント層３’の第１の領域２０’において、アライメント方向の方位成分は非ゼロであり、第１の方向７’に伸びており、下部アライメント層３’の第２の領域２１’において、アライメント方向の方位成分は非ゼロであり、第２の方向４１’に伸びている。第１の方向７’および第２の方向４１’はお互いに異なり、それぞれは、下部アライメント層３’の平面に配置されている。同様に、上部アライメント層３のアライメント方向の方位成分は、また、上部アライメント層３のエリアにわたって一定ではなく、上部アライメント層３の第１の領域２０において、上部アライメント層３のアライメント方向の方位成分は非ゼロであり、第３の方向７に伸びており、上部アライメント層３の第２の領域２１において、上部アライメント層３のアライメント方向の方位成分は非ゼロであり、第４の方向４１に伸びている。第３の方向７および第４の方向４１はお互いに異なり、それぞれは、上部アライメント層３の平面内に配置されている。上部アライメント層３の第１の領域および第２の領域は、下部アライメント層３’のそれぞれの第１の領域および第２の領域に略対向するように配置されている。上部アライメント層３の第１の領域２０および下部アライメント層３’の第１の領域２０’は、第１の液晶の容積２２を規定し、上部アライメント層３の第２の領域２１および下部アライメント層３’の第２の領域２１’は、第２の液晶の容積２３を規定している。
【０１０１】
図５（ａ）および図５（ｂ）の実施形態において、上部アライメント層３の第２の領域のアライメント方向の方位成分は、下部アライメント層３’の第２の領域のアライメント方向の方位成分に対して１８０°の角度ではない。上部アライメント層３の第２の領域の方位成分（方向４１）と下部アライメント層３’の第２の領域の方位成分（方向４１’）との間の角度は、図５（ａ）に示すように、１８０°より小さい。結果として、ツイスト角φは、液晶分子内に核形成領域に生じる。ツイスト角φは、方向４１、４１’によって決定され、ツイスト角φと、方向４１と方向４１’との間の角との和が１８０°になる。（図５（ａ）の破線は、方向４１’の上部アライメント層３上への投影を示し、図５（ａ）の点線は、比較のために、図３（ａ）および図３（ｂ）の実施形態の方向４１、４１’を示す。）
この実施形態において、ツイスト角φの大きさは９０°より小さい（すなわち、−９０°＜φ＜＋９０°）。液晶材料がこの範囲のツイスト角をとることが可能になるように必要とされるキラルドーパントはないので、この実施形態は、アキラル液晶材料で実現され得る。
【０１０２】
活性領域における所望な動作状態の核形成を確実にするために、印加電界がゼロの状況で核形成領域の安定な液晶状態はベンド状態であることが必要である。さらに、核形成領域のベンド状態は、好ましくは、第１の液晶層の領域２２と第２の液晶層の領域２３との境界において液晶層のバルク内に最大の歪みが生じる方向に配向されている。
【０１０３】
図５（ａ）に示される実施形態において、核形成領域内のツイスト角φは約４０°である。しかしながら、上述したように、この実施形態のツイスト角は、−９０°より大きく＋９０°より小さくてもよい。
【０１０４】
核形成領域の厚さ方向の中心において液晶分子のディレクタ４２の配向は、好ましくは、活性領域の厚さ方向の中心において液晶分子のディレクタ１０と、ほぼ９０°異なる。
【０１０５】
第２の実施形態によるπセルは、約２．５ボルトの電圧が液晶層にわたって印加された場合、活性領域にベンド状態を生成することが分かった。πセルの構造は、図５（ａ）に示された核形成領域の上部アライメント層および下部アライメント層のアライメント方向を除いて、図４（ｇ）を参照して上述したπセルとほぼ同様であった。
【０１０６】
図６（ａ）および図６（ｂ）は、本発明の第３の実施形態によるＬＣＤを示す。この実施形態はπセルに関する。図６（ａ）はこの実施形態の模式的な斜視図であり、図６（ｂ）は、模式的な断面図である。図６（ａ）および図６（ｂ）は、液晶層にわたって電界が印加されない場合のＬＣＤを図示する。
【０１０７】
図６（ａ）および図６（ｂ）の実施形態は、図５（ａ）および図５（ｂ）の実施形態とほぼ同様であり、その違いのみを説明する。
【０１０８】
図６（ａ）および図６（ｂ）の実施形態において、核形成領域２３の上部アライメント層３のアライメント方向の方位成分のディレクタ４１は、核形成領域の下部アライメント層３’のアライメント方向の方位成分のディレクタ４１’に対して１８０°ではなく、それにより、ツイスト角φが、図５（ａ）および図５（ｂ）を参照して上述したのと同様に、核形成領域において液晶分子に生じている。しかしながら、図６（ａ）および図６（ｂ）の実施形態において、ツイスト角の大きさは、９０°より大きく、１８０°より小さい。液晶材料のｄ／ｐ比に対して必要とされる値を最小化するために、ツイスト角は、好ましくは、１６５°より小さい。図６（ａ）は、核形成領域において約１００°のツイスト角φを示す。
【０１０９】
この実施形態においてアキラル液晶材料を使用する場合、液晶層にわたって電界が印加されない場合、核形成領域においてスプレー状態が安定である。これを防ぎ、かつ、液晶層にわたって電界が印加されない場合に核形成領域においてベンド状態が安定な状態であることを確実にするために、この実施形態において、液晶層はキラル液晶材料を含む。本明細書において使用される用語「キラル液晶材料」は、本質的にキラルである液晶材料を含み、本質的にアキラルである液晶材料とキラルドーパントとの両方を有する液晶材料を含むことを意図している。
【０１１０】
本実施形態による液晶表示デバイスのある実施例において、上部アライメント層の第２の領域２１のアライメント方向の方位成分のディレクタ４１および下部アライメント層３’の第２の領域２１’のアライメント方向の方位成分のディレクタ４１’は、液晶層の核形成領域においてφ≒１００°のツイスト角を生じるように設定された。核形成領域内の所望な方向において約１００°のツイストを支援するように、電界が印加されない状態で、ベンド状態が安定であり、（Ｍｅｒｃｋによって製造された）液晶材料Ｅ７は、（Ｍｅｒｃｋによって製造された）キラルドーパントＳ８１１でドーピングされ、０．０３＜ｄ／ｐ＜０．２５を満たすｄ／ｐ比を得た。約０．０６のｄ／ｐ比（ｄ＝６μｍ、ｐ＝９７μｍ）は適切であるように見出され、これは、液晶Ｅ７に０．０９重量％の濃度でキラルドーパントＳ８１１を用いることが必要とされた。液晶層にわたって約２．５Ｖの電圧が印加された場合、活性領域においてベンド状態が核形成されたことが、また、見出された。
【０１１１】
この実施形態において使用されるキラル液晶材料は、所望なツイスト角だけでなくツイストの所望な方向を支援することができなければならないことに留意されたい。例えば、対向する旋光性を持つのキラルドーパントＲ８１１がキラルドーパントＳ８１１の代わりに使用される場合、核形成領域にベンド状態が得られない。代わりに、液晶層にわたって電圧が印加されない場合、核形成領域においてスプレー状態が安定状態である。
【０１１２】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、本発明のさらなる実施形態によるＬＣＤを示す。この実施形態はπセルに関する。図７（ａ）はこの実施形態の模式的な斜視図であり、図７（ｂ）はこの実施形態の模式的な断面図である。図７（ａ）および図７（ｂ）は、液晶層に電界が印加されない場合のＬＣＤを図示している。
【０１１３】
基板１、１’およびアドレス電極２、２’は、明瞭にするために、図７（ａ）および図７（ｂ）から省略されている。したがって、これらの図は、アライメント層３、３’および液晶分子のみを示している。
【０１１４】
この実施形態は、アライメント層の１つの上にアライメント方向の方位成分の方向をパターニングすることによって、核結成領域が液晶層に規定される上述した実施形態と同様である。しかし、この実施形態において、アライメント層の１つのみがパターニングされたアライメント方向に設けられ、他のアライメント層が、核形成領域と活性領域との両方においてアライメント方向のほぼ同じ方位成分に設けられる。
【０１１５】
この実施形態において、下部アライメント層３’のアライメント方向の方位成分は、非ゼロであり、第１の領域２０’の第１の方向７’に沿って配置されており、非ゼロであり、第２の領域２１’の、第１の方向７とは異なる第２の方向４１’に配置されている。その第１の方向および第２の方向は、下部アライメント層３’の平面内に配置されている。下部アライメント層３’の第２の領域２１’の方向４１’と下部アライメント層の第１の領域２０’の方向７’との間の角は、参照符号３０によって示されている。角３０が１８０°に等しい場合、液晶材料は│ｄ／ｐ│＞０．２５を有することが必要とされるので、その角３０は１８０°より小さいべきである。原理的には、角３０は、１８０°より小さく、充分な核形成を提供するように液晶構造の充分な歪みを形成する任意の値をとることができる。実際的には、角３０が８０°よりかなり小さい場合に核形成が生じないことが見出された。角３０は８０°より大きく、９０°より小さい場合、核形成は、アキラル液晶材料とキラル液晶材料との両方に対して観察された。角３０は９０°より大きく、１８０°より小さい場合、核形成は、１に等しく、ツイストの正しい意味を有するｄ／ｐ値を有するキラル液晶材料との両方に対して観察された。
【０１１６】
上部基板および下部基板を組み立てて、ＬＣＤを形成する場合に、下部アライメント層３’の第１の領域２０’に対向して配置された上部アライメント層３の領域のアライメント方向の方位成分が、下部アライメント層３’の第２の領域２１’に対向して配置された上部アライメント層３の領域のアライメント方向の方位成分と実質的に同じであるように、上部アライメント層３のアライメント方向の方位成分は規定されている。これにより、上部アライメント層のエリアの全体にわたって均一であるアライメントを上部アライメント層３に提供することによって、首尾よく為され得る。この実施形態において、上部アライメント層のアライメント方向の方位成分は、上部アライメント層の全体にわたって第３の方向７に伸びており、第３の方向７に伸びている。
【０１１７】
本実施形態において、上部基板および下部基板を組み立てて、ＬＣＤを形成する場合、上部アライメント層３のアライメント方向の方位成分が、下部アライメント層の第１の領域２０’のアライメント方向の方位成分に平行であるように（すなわち、第３の方向７が第１の方向７’に平行であるように）、上部基板および下部基板は構成されている。したがって、平行なアライメントは、下部アライメント層３’の第１の部分２０’によって規定される、液晶層の第１の容積２２において存在する。下部アライメント層３’の第２の領域２１’によって規定される、液晶層の第２の容積２３において、下部アライメント層３’のアライメント方向（方向４１’）の方位成分は、上部アライメント層のアライメント方向（方向７）の方位成分と角３０だけ異なるので、ツイストが液晶材料内に生じる。
【０１１８】
下部アライメント層上の第２の領域の方向４１’、ツイスト角３０の大きさ、ツイスト角３０の方向、液晶材料は、（液晶層にわたって電界が印加されない場合）第２の液晶の容積２３においてベンド状態が安定な液晶状態になるように選択される。（液晶層にわたって電界が印加されない場合）第１の液晶の容積２２においてスプレー状態が安定な液晶状態である。第１の液晶の容積２２と第２の液晶の容積２３との間の境界は、２４で模式的に示されている。
【０１１９】
第１の液晶材料の容積２２は、図３（ａ）および図３（ｂ）の実施形態を参照して上述したように、画像表示領域、または、活性領域として機能する。第２の液晶材料の容積２３は核形成領域として機能し、図３（ａ）および図３（ｂ）の実施形態を参照して上述したように、画像表示領域内にベンド状態を形成することが必要な電界が減少する。
【０１２０】
本発明のこの実施形態による１つのπセルにおいて、液晶材料は、Ｍｅｒｃｋによって製造された液晶材料Ｅ７を含んだ。これは、本質的にアキラル液晶材料であり、液晶層は、核形成領域内のベンド状態を安定化するためにキラルドーパントをさらに含むことが必要となるかもしれない。この実施形態において、キラルドーパントＳ８１１が添加された。表１は、ツイスト角３０の異なる値に対して必要とされるｄ／ｐ比の具体例を与える。ベンド角φに対してｄ／ｐ値の最大および最小は、
（[φ／３６０°]−０．２５）＜φ＜（[φ／３６０°]＋０．２５） （１)
を用いて決定される。
【０１２１】
【表１】

上述した図６（ａ）および図６（ｂ）の実施形態に対して、キラルドーパントの旋光性は重要である。ドーパントＲ８１１などの対向するキラルドーパントが、キラルドーパントＳ８１１の代わりに表１に記載された実施例で使用される場合、核形成領域の安定状態は、ベンド状態ではなく、安定なスプレー状態である。
【０１２２】
この実施形態によるπセルにおいて、活性領域の上部アライメント層および下部アライメント層のプレチルト角は約８°であり、活性領域の上部アライメント層および下部アライメント層のプレチルト角は約１０°であるが、本発明は、プレチルトのこれらの特定の値に限定されない。
【０１２３】
原理的には、この実施形態は、上述した表１において示されたツイスト角より高いツイスト角を含んでもよい。しかしながら、ツイスト角をより高くする場合、ｄ／ｐ比は、ベンド状態が核形成領域において安定な状態であることを確実にするように、増加される必要がある。ｄ／ｐ比が増加すると、ディスプレイの輝度が減少し得るので、これは望ましくない。この実施形態において、液晶材料のｄ／ｐ比は、好ましくは、デバイスの輝度に悪影響を及ぼさないことを確実にするように、核形成領域において、上部アライメント層３のアライメント方向７および下部アライメント層３’のアライメント方向４１’によって規定されるツイスト角を液晶材料が支援できる最も低い値に保たれる。
【０１２４】
この実施形態において、下部基板上のアライメント層３’は、図４（ａ）から図４（ｇ）を参照して説明したように製造され得る。上部基板上のアライメント層は、図４（ａ）から図４（ｂ）を参照して説明したような従来の堆積およびラビングプロセスによって製造され得る。
【０１２５】
図８（ａ）および図８（ｂ）は、本発明のさらなる実施形態によるＬＣＤを示す。この実施形態は、πセルに関する。図８（ａ）はこの実施形態の模式的な斜視図であり、図８（ｂ）はこの実施形態の模式的な断面図である。図８（ａ）および図８（ｂ）は、液晶層に電界が印加されない場合のＬＣＤを図示している。
【０１２６】
この実施形態のＬＣＤは、図７（ａ）および図７（ｂ）の実施形態とほぼ同様である。この実施形態のＬＣＤの活性領域において、前の実施形態と同じように、上部アライメント層３および下部アライメント層３’は平行なアライメントを有している。したがって、液晶層に電界が印加されない場合、活性領域において、スプレー状態が安定な液晶状態である。
【０１２７】
核形成領域において、下部アライメント層のアライメント方向の方位成分の方向４１’は、上部アライメント層のアライメント方向の方位成分の方向７と同様ではないので、液晶内の核形成領域において、ツイスト角が規定される。
【０１２８】
図８（ａ）および図８（ｂ）の実施形態において、下部アライメント層３’の第２の領域２１はプレチルト角を有しており、プレチルト角は、好ましくは小さく、より好ましくは、実質的にゼロである。したがって、この実施形態は、液晶材料がｄ／ｐ＞０のキラル液晶材料である必要があり、それにより、核形成領域の所望なツイストが支援され得る。この実施形態において、活性領域内の２つのアライメント層のプレチルト角は約７°であったが、活性領域のプレチルトは従来のπセルにおいて使用される任意の値をとってもよい。
【０１２９】
図９（ａ）および図９（ｂ）は、本発明のさらなる実施形態によるＬＣＤを示す。この実施形態は、πセルに関する。図９（ａ）はこの実施形態によるＬＣＤの模式的な斜視図であり、図９（ｂ）はこの実施形態によるＬＣＤの模式的な断面図である。図９（ａ）および図９（ｂ）は、液晶層に電界が印加されない場合のＬＣＤを図示している。
【０１３０】
図９（ａ）および図９（ｂ）の実施形態は、１つの基板上のアライメント層がアライメント方向の均一な方位成分を有している点で、図７（ａ）から図（８ｂ）の実施形態とほぼ同様である。他の基板上のアライメント層は、アライメント方向のパターニングされた方位成分を有している。図９（ａ）および図９（ｂ）に示される実施形態において、下部基板上のアライメント層３’（基板およびアドレス電極は図９（ａ）および図９（ｂ）から省略されている）は、アライメント方向のパターニングされた方位成分を有している。下部アライメント層３’の１つの領域２０’において、アライメント方向の方位成分は非ゼロであり、第１の方向７’に伸びており、第２の領域２１’において、下部アライメント層３’のアライメント方向の方位成分は非ゼロであり、第１の方向７’とは異なる第２の方向４１’に伸びている。この実施形態において、方向４１’は、方向７’と約９０°の角度だけ異なる。上部基板上のアライメント層３の方位成分は、アライメント膜のエリアにわたって第３の方向７に伸びている。
【０１３１】
上部基板および下部基板を組み立てて、ＬＣＤを形成する場合に、上部アライメント層３のアライメント方向の方位成分が、下部アライメント層３’のいずれかの領域のアライメント方向の方位成分と平行でないように、上部基板および下部基板は組み立てられる。下部アライメント層３’の第１の領域２０’のアライメント方向（すなわち、方向７’）の方位成分が、上部アライメント層３と下部アライメント層３’の第２の部分２１’との両方に破線で示されている。上部アライメント層のアライメント方向の方位成分の方向７は、下部アライメント層３’の第１の領域２０’のアライメント方向（これは、方向７’に沿って伸びている）の方位成分と角度αだけ異なる。これにより、下部アライメント層３’の第１の領域２０’に対応する第１の液晶の容積２２においてツイスト角αが生じる。この角αは、好ましくは、０°と３０°との間である。なぜなら、この範囲のツイスト角は、πセルの性能に決定的な影響を与えないことが見出されているからである。図９（ａ）において、角度αは約２０°であるように示されている。この実施形態において、ツイスト角αのスプレー状態は、液晶層にわたって電界が印加されない場合に、液晶の容積２２内で安定な状態である。
【０１３２】
下部アライメント層３’の第２の領域２１’に対応する第２の液晶の容積２３の液晶分子においてツイスト角αは、また、規定されている。この実施形態において、このツイスト角は、約α＋９０°に等しい。なぜなら、下部アライメント層の第２の領域２１’のアライメント方向（これは、方向４１’に伸びている）の方位成分は、下部アライメント層３’の第１の領域２０’のアライメント方向（これは、方向７’に沿って伸びている）の方位成分と実質的に９０°異なる。第２の液晶の容積２３は、また、核形成領域として機能し、第１の液晶の容積２２は、画像を表示するための活性領域として機能する。
【０１３３】
この実施形態は、アライメント層のアライメント方向を実質的に±９０°だけ変化することができるあるパターニング技術の制限を克服している。アライメント方向が領域間で９０°だけ異なるパターニングされたアライメント層を図８（ａ）および図８（ｂ）の実施形態において使用する場合、液晶層は、ｄ／ｐ比に対して制限された範囲の値のみをとる。図９（ａ）および図９（ｂ）の実施形態では、活性領域と核形成領域との両方の液晶分子に生じるツイストに起因して、ｄ／ｐ比の異なる範囲の値を有する液晶材料を必要とする。
【０１３４】
さらに、この実施形態において、核形成領域に対応する下部アライメント層３’の領域は、ゼロプレチルト角を有し得る。アライメント層のアライメント方向を約９０°だけ変更する多くの技術により、アライメント方向が変化したアライメント層のエリア（単数または複数）において実質的にゼロプレチルト角が生じる。したがって、この実施形態において、下部アライメント層の第２の領域２１’が実質的にゼロプレチルト角を有していても、アライメント層が、液晶材料のツイストの方向を規定する初期バイアスを液晶材料に提供するので、アキラル液晶材料を使用することが可能である。
【０１３５】
１つの実施形態において、液晶材料は活性領域においてツイストα＝２０°を有しており、核形成領域において、ツイスト１１０°を有していた。その液晶層は液晶材料Ｅ７（Ｍｅｒｃｋ）を有しており、これは、約０．１のｄ／ｐ比を有するようにドーピングされていた。セルギャップは６μｍであった。約２．５Ｖの電圧を印加することで、活性領域内にベンド状態の核形成を生じさせるのに充分であった。２．５Ｖより高い電圧を印加すると、活性領域内に、ベンド状態のより高速な核形成が生じた。
【０１３６】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、本発明のさらなる実施形態によるＬＣＤを示す。この実施形態は、πセルに関する。図１０（ａ）はこの実施形態の模式的な斜視図であり、図１０（ｂ）はこの実施形態によるＬＣＤの模式的な断面図である。図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、液晶層に電界が印加されない場合のＬＣＤを図示している。
【０１３７】
この実施形態において、上部アライメント層および下部アライメント層の各々は、アライメント方向の異なる方位成分の領域を提供するようにパターニングされている。下部アライメント層３’は、第１の領域２０’において、アライメント方向の方位成分は非ゼロであり、第１の方向７’に沿って伸びており、第２の領域２１’においても、非ゼロのアライメント方向の方位成分を有しており、第２の方向４１’に沿って伸びている。第２の方向４１’は、第１の方向７’と実質的に１８０°異なり、両者は、下部アライメント層の平面に配置されている。上部アライメント層は、第１の領域２０において、非ゼロのアライメント方向の方位成分を有しており、第３の方向７に沿って伸びており、第２の領域２１においても、アライメント方向の方位成分は非ゼロであり、第４の方向４１に沿って伸びているようにパターニングされる。第３の方向７および第４の方向４１は、お互いに異なり、それぞれは、下部アライメント層の平面内に配置されている。液晶表示デバイスが組み立てられる場合、下部アライメント層の第１の領域２０’のアライメント方向の方位成分が、上部アライメント層３の第１の領域２０のアライメント方向の方位成分と平行になるように、２つの基板は構成される。したがって、下部アライメント層の第１の領域２０’および上部アライメント層の第１の領域２０によって規定される第１の液晶の容積２２において、液晶材料は、平行なアライメントを有しており、液晶層に電界を印加しない状態で、スプレー状態が安定な状態である。
【０１３８】
液晶表示デバイスが組み立てられる場合、上部アライメント層３の第２の領域２１のアライメント方向の方位成分が、下部アライメント層３’の第２の領域２１’のアライメント方向の方位成分と実質的に９０°異なる。したがって、約９０°のツイスト角が、下部アライメント層の第２の領域２１’および上部アライメント層の第２の領域２１によって規定される第２の液晶の容積２３の液晶材料に生じる。第２の液晶の容積２３内の所望な方向の９０°ツイストを支援するために、液晶層に電界を印加しない状態で、第２の液晶の容積においてベンド状態が安定な液晶状態であることを確実にする目的で（第２の液晶の容積が核形成領域として機能することを確実にする目的で）、この実施形態の液晶材料がキラル液晶材料であることが必要である。ある実施形態において、液晶層は、液晶材料Ｅ７を含み、また、所望なツイスト角を安定化するようにキラルドーパントＳ８１１（Ｍｅｒｃｋ）を含む。好ましくは、キラルドーパントは、０．０３＜ｄ／ｐ＜＜０．２５の範囲のｄ/ｐ比を提供する濃度で使用される。ある実施形態において、ｄ／ｐ＝０．０６（ｄ＝６μｍ、ｐ＝９７μｍ）のｄ／ｐ比を得るために、キラルドーパントＳ８１１を０．０９％の濃度で使用した。
【０１３９】
液晶層にわたって約２．５Ｖの電圧を印加することは、活性領域内にベンド状態の核形成を生じさせるのに充分であったことも、見出された。
【０１４０】
上述した実施形態において、１つの活性領域と１つの核形成領域を含む液晶表示デバイスを参照して本発明を説明してきた。一般的には、液晶表示デバイスは、複数の画素を含み、複数の画素は、お互いに独立に対処される。本発明を画素化したデバイスに応用する場合、各画素の所望な動作状態の効率的な核形成を確実にするために、各画素に別個の核形成領域が設けられることが好ましい。さらに、１つの活性領域に２つ以上の核形成領域を設けてもよい。逆に、１つの核形成領域に２つ以上の活性領域を設けてもよい。
【０１４１】
上述した実施形態において、活性領域および核形成領域は、実質的に等しい面積を有するように示されてきた。しかしながら、一般的には、核形成領域は、活性領域よりも小さい面積であってもよい。例えば、活性領域の典型的な大きさは、８０μｍ×１８０μｍであり、核形成領域は、１０から２０μｍの幅であってもよい。核形成は、幅１０μｍのストリップの形状の核形成領域を有する実施形態において観察されている。核形成は、また、３０μｍ×３０μｍ平方の形態の核形成領域を有する実施形態において観察されている。
【０１４２】
本発明を画素化デバイスに適用する場合、画素の活性領域の、デバイスの基板上の投影が、その画素の活性領域の投影を囲むことは、好ましくあり得る。これは、ベンド状態が活性領域を完全に核化すると、液晶層にわたる電界が取り除かれた場合、核形成領域がベンド状態を安定化させるという利点を有している。
【０１４３】
代替の実施形態において、画素に対する核形成領域（単数または複数）は、その画素の活性領域を完全に取り囲まなくてもよい。図１１は、ある画素に対応する核形成領域が活性領域を完全には取り囲んでいない、本発明によるＬＣＤの平面図である。示され得るように、各画素は活性領域１１１を有している。各活性領域１１１の第１の境界エッジ１１１ａは、活性領域に隣接する第１の核形成領域１２１によって境界付けられている。各活性領域１１１の反対の境界エッジは、ブラックマトリクス１１２によって活性領域１１１から分離された第２の核形成領域１２３によって境界付けられている。第２の核形成領域１２３は、第１の核形成領域１２１にほぼ平行である。さらなる核形成領域１２２、１２２’が設けられ、これらは、第１の核形成領域１２１および第２の核形成領域１２３に対してほぼ垂直に伸びている。さらなる核形成領域１２２、１２２’は、それぞれ、２つの隣接する活性領域１１１の間に伸びている。さらなる核形成領域のそれぞれは、第１の核形成領域または第２の核形成領域とは離れるように伸びている。２つのさらなる核形成領域は、それぞれ、２つの隣接する活性領域の間に設けられており、ギャップ１２４は、第１の核形成領域から伸びた核形成領域１２２の遠位端と、第２の核形成領域から伸びた対応する核形成領域１２２’の遠位端との間に存在する。
【０１４４】
図１１の実施形態において、本発明にしたがって上述したように、各核形成領域１２１、１２２、１２２’、１２３は液晶層内に規定される。各核形成領域は図１１において別個に示されているが、これらは、原理的には、お互い連続的であってもよい。核形成領域の構成は、示されるものに限定されず、図１１の１つ以上の核形成領域は省略されてもよい。
【０１４５】
画素の活性領域が核形成領域（単数または複数）によって完全に取り囲まれない核形成領域は、核形成領域から活性領域内に所望な動作状態の核形成を特定の画素に対して行う場合、核形成領域（単数または複数）が活性領域を完全には取り囲まないという事実は、動作状態の核形成が首尾よく近接する画素から所望な動作状態を許容されるという利点を有している。これにより、適切な電圧が印加された後、デバイスの全ての画素が動作状態であることが確実になる。
【０１４６】
ある場合には、ＬＣＤの非表示部内に核形成領域を位置付けることが好ましい。例えば、本発明を画素化デバイスに適用する場合、画素同士のギャップ内のある画素の核形成領域を位置付けることができる。ＬＣＤの表示部から核形成領域を取り除くことによって、ＬＣＤのコントラストおよび開口率が最大化する。なぜなら、核形成領域を設けても、デバイスの表示部に影響しないからである。
【０１４７】
あるいは、本発明の核形成領域は、ＬＣＤの表示部内に部分的に設けられ、ＬＣＤの非表示部内に部分的に設けられてもよい。本発明を画素化デバイスに適用する場合、例えば、ある画素の核形成領域は、部分的には画素間ギャップに配置され、部分的には、その画素の表示部に配置されてもよい。これは、デバイスの表示部の核形成領域の部分が、アドレス電極によって生成された電界を受けるという利点を有し、これは、そのデバイスの活性領域内に所望な液晶状態の核形成を促進する際の利点となる。しかしながら、核形成領域の一部は、そのデバイスの表示部内に配置され、ＬＣＤのコントラストおよび開口率が減少する。
【０１４８】
あるいは、核形成領域はＬＣＤの表示部内全体に配置されてもよい。上述したように、これは、核形成領域が、アドレス電極によって生成された電界を受けるという利点を有し、これは、所望な液晶状態の核形成を促進する際の利点となる。しかしながら、そのデバイスの表示部内に核形成領域を配置することは、ＬＣＤのコントラストおよび開口率を減少させる。この悪影響を最小化するために、核形成領域のエリアを可能な限り小さく形成し、デバイスの所望な動作状態を核形成するのに有効な核形成領域につりあわせる必要がある。
【０１４９】
本発明は、アクティブマトリクスＬＣＤに適用され得る。アクティブマトリクスＬＣＤにおいて、２つの基板の一方のアドレス電極は、個別にアドレス指定可能な複数の画素電極を形成するようにパターニングされる。「アクティブマトリクス基板」として公知なこの基板には、所望な電圧を選択された画素電極に印加するために、さらにスイッチング素子および関連する導線が設けられている。アクティブマトリクス基板上にしばしば使用されるスイッチング素子は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）である。ＴＦＴ基板のある具体例は、欧州特許出願第０１３０１０６３．２号に記載され、その内容を本明細書において参考として援用する。
【０１５０】
ＴＦＴ基板は、一般的には、各画素に対して、画素電極と、ＴＦＴと、そのＴＦＴを制御するためのゲート電極と、電圧を供給するための信号電極とを備えている。各画素には、さらに、格納コンデンサが設けられてもよい。信号電極は、ＴＦＴのソース電極に接続され、画素電極はＴＦＴのドレイン電極に接続されている。適切な電圧がゲート電極に印加されることによって、ＴＦＴがオンに切り換えられると、信号電極により供給された電荷が画素電極に伝達され、提供されている場合には、格納コンデンサに伝達される。
【０１５１】
本発明はＴＦＴ基板に適用され得る。本発明をＴＦＴ基板に適用する場合、例えば、ソース電極、ゲート電極および格納コンデンサ（提供されている場合）の近くまたは上に核形成領域を設けることによって、核形成領域が設けられてもよい。
【０１５２】
本発明は、透過型ＬＣＤ、反射型ＬＣＤまたは透過反射型ＬＣＤに適用され得る。透過型ＬＣＤまたは透過反射型ＬＣＤの場合、上部基板１および下部基板１’は透明である必要がある。その基板は、例えば、ガラスまたは適切なプラスチック材料から形成されてもよい。
【０１５３】
反射型ＬＣＤの場合、反射部はＬＣＤ内に設けられている。その反射部の位置に応じて、ＬＣＤの基板の一方のみが透明である必要があり得る。他の基板は反射部を超えて配置される場合、不透明な基板であってもよい。
【０１５４】
本発明は、πセルを参照して上記に説明してきた。しかしながら、本発明は、πセルに限定されず、デバイスが動作し得る前に所望な液晶状態を核形成する必要がある他のＬＣＤに適用可能である。特に、本発明は、ＳＢＤ ＬＣＤ、または、反転ドープツイストネマチックＬＣＤに適用可能である。
【０１５５】
アライメント層のアライメント方向の方位方向がアライメント層のエリアにわたって変化する、パターニングされたアライメント層を有する基板は、任意の適切な方法によって製造され得る。本発明は、図４（ａ）から図４（ｇ）を参照して説明した方法によって製造される液晶表示デバイスに限定されない。
【０１５６】
実施例として、本発明において使用されるのに適しているパターニングされたアライメント層は、あるいは、適切なフォトアライメント技術を用いて製造してもよい。その技術において、アライメント層のアライメント方向の方位成分の方向は、アライメント層の選択されたエリアを放射することによって変更される。フォトアライメント技術は、パターニング解像度が高いこと、マスクしたラビング技術と比較してプロセス工程の数が少ないことなどの多くの利点を有している。さらに、非接触技術であり、これもまた利点であり得る。
【０１５７】
ラビング技術およびフォトアライメント技術を組み合わせて使用しても、パターニングされたアライメント層を製造することができる。例えば、アライメント層は、基板上に堆積されてもよく、図４（ｂ)に示されるように、その全体のエリアに均一なラビングプロセスを受けてもよい。しかしながら、第２のラビングプロセスを付与するのではなく、フォトアライメント技術を使用して、適切なマスクを介して紫外線でラビングしたアライメント層を照射することによって、アライメント層の選択されたエリアのアライメント方向を変更することができる。
【０１５８】
いくつかの公知のフォトアライメント技術は、アライメント層のアライメント方向をパターニングするために使用されてもよいが、照射された領域には、極めて低いか、または、ゼロのプレチルトのアライメント層が生じる。さらに、いくつかの公知のフォトアライメント技術は、もとのアライメント方向に垂直な方向に配置するように、アライメント層のアライメント方向を変更するように制限される。例えば、これは、ボンドブレーキングフォトアライメントプロセスに当てはまる。しかしながら、これらの技術は、上述した図８（ａ）および図８（ｂ）、図９（ａ）および図９（ｂ）によるデバイスの製造において使用され得る。
【０１５９】
パターニングされたアライメント方向を有するアライメント層を製造するためのさらなる方法は、ラビングした場合に、ある材料がラビング方向と平行にアライメントされ、他の材料がラビング方向と垂直にアライメントされるという事実を利用することである。実施例として、２つの異なる態様でラビング処理を行い、次いで、生じたアライメント層をラビングしてパターニングされたアライメント層を生成する、２つの異なる材料からなる領域を含む、合成アライメント層を準備することもできる。実施例として、均一なアライメント層、例えば、ポリイミドアライメント層を始めに基板上に堆積させ、その後、他の材料、例えば、ポリスチレンを第１のアライメント層の選択された部分の上に堆積させてもよい。この合成アライメント層をラビングした場合、ポリスチレンはラビング方向と垂直にアライメントされ、ポリイミドはラビング方向と平行にアライメントされ、それにより、２つの異なるアライメント方向の領域を有するアライメント層を形成する。
【０１６０】
上述の方法において、プリント技術を用いてポリスチレンを堆積することもできる。これにより、均一なアライメント層上のポリスチレン領域の所望なパターンをプリントすることができる。
【０１６１】
ポリスチレンのラビングにより、極めて低いプレチルトが形成され、このように、パターニングされたアライメント層を製造することは、図８（ａ）および図９（ａ）を参照して記載されたデバイスにおいて使用されるのに特に適している。図８（ａ）はＬＣＤに関し、これは、極めて低いプレチルト角を有する、パターニングされたアライメント層内に核形成領域を提供する。図９（ａ）の実施形態は、また、極めて低いプレチルトを有する、パターニングされたアライメント層に関し、アライメント層を９０°だけ変更し得るプロセス技術の使用に適している。
【０１６２】
本発明による液晶表示デバイスは、第１の基板と、その第１の基板の表面上に配置された第１のアライメント層（３’）と、第２の基板と、その第２の基板の表面上に配置された第２のアライメント層（３）と、その第１基板とその第２基板との間に配置された液晶層とを備える。
【０１６３】
第１のアライメント層（３’）のアライメント方向は、そのアライメント層の第１の領域（２０’）内の第１の方向（７’）において非ゼロ成分を有し、その第１のアライメント層の第２の領域（２１’）内の、第１の方位方向（７’）とは異なる第２の方位方向（４１’）において非ゼロ成分を有している。結果として、その液晶層にわたって印加された電界がゼロにおいて、第１の液晶状態が、第１のアライメント層（３’）の第１の領域（２０’）によって規定される液晶層の第１の容積（２２）において安定であり、そのデバイスの所望な動作状態に位相幾何学的に等価な第２の液晶状態は、第１のアライメント層（３’）の第２の領域（２１’）によって規定される液晶層の第２の容積（２３）において安定である。液晶層の第２の容積（２３）は核形成領域として機能し、電界が液晶層にわたって印加される場合に活性層の第１の容積（２２）における所望な動作状態の形成を促進する。液晶層の第１の容積（２２）は、画像を表示するための活性領域として機能する。
【０１６４】
【発明の効果】
本発明によれば、印加電界がゼロにおいて、ディスプレイの輝度が著しくは減少しないように、液晶層の厚さ（ｄ）の液晶分子のピッチ（ｐ）に対するｄ／ｐ値をより低くしながら、ツイスト状態を安定化する目的とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、πセルの模式的な断面図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｄ）は、πセルにおいて異なる液晶状態を図示する。
【図３】図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態による液晶表示デバイスの模式的な斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の液晶表示デバイスの模式的な断面図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｇ）は、図３（ａ）および図３（ｂ）のπセルを製造する方法の段階を図示する。
【図５】図５（ａ）は、本発明の第２の実施の形態による液晶表示デバイスの模式的な斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の液晶表示デバイスの模式的な断面図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の第３の実施の形態による液晶表示デバイスの模式的な斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の液晶表示デバイスの模式的な断面図である。
【図７】図７（ａ）は、本発明の第４の実施の形態による液晶表示デバイスの模式的な斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の液晶表示デバイスの模式的な断面図である。
【図８】図８（ａ）は、本発明の第５の実施の形態による液晶表示デバイスの模式的な斜視図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の液晶表示デバイスの模式的な断面図である。
【図９】図９（ａ）は、本発明の第６の実施の形態による液晶表示デバイスの模式的な斜視図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）の液晶表示デバイスの模式的な断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、本発明の第７の実施の形態による液晶表示デバイスの模式的な斜視図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の液晶表示デバイスの模式的な断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第８の実施の形態による液晶表示デバイスの模式的な平面図である。
【符号の説明】
３’ 下部アライメント層
３ 上部アライメント層
７’ 第１の方向
７ 第３の方向
１０ スプレー状態
２０’ 第１の領域
２０ 第３の領域
２１’ 第２の領域
２１ 第４の領域
２２ 第１の液晶の容積
２３ 第２の液晶の容積
４１’ 第２の方向
４１ 第４の方向
４２ ベンド状態

Claims (6)

1. 第１の基板と、第２の基板と、該第１基板と該第２基板との間に配置された液晶層と、該第１の基板の表面上に配置された第１のアライメント層（３’）と、該第２の基板の表面上に配置された第２のアライメント層（３）とを備えた表面モードの液晶表示デバイスであって、
   該第１のアライメント層（３’）の活性領域（２０’）は、第１の方向（７’）に配向されており、
   該第１のアライメント層（３’）の核形成領域（２１’）は、該第１の方向（７’）とは異なる第２の方向（４１’）に配向されており、
   該第２のアライメント層（３）の活性領域（２０）は、該第１の方向（７’）と同一の方向（７）に配向されており、
   該第２のアライメント層（３）の核形成領域（２１）は、該第２の方向（４１’）とは１８０°異なる方向（４１）に配向されており、
   該液晶層に印加される電界がゼロである場合において、
   該第１のアライメント層（３’）の該活性領域（２０’）および該第２のアライメント層（３）の該活性領域（２０）によって規定される該液晶層の第１の部分（２２）では、液晶分子が第１の状態において安定であり、
   該第１のアライメント層（３’）の該核形成領域（２１’）および該第２のアライメント層（３）の該核形成領域（２１）によって規定される該液晶層の第２の部分（２３）では、液晶分子が該第１の状態とは異なる第２の状態において安定であり、
   該第１のアライメント層（３’）の該活性領域（２０’）が配向されている該第１の方向（７’）は、該第１のアライメント層（３’）の該核形成領域（２１’）が配向されている該第２の方向（４１’）とは９０°異なる、液晶表示デバイス。
2. 前記液晶表示デバイスは、複数の画素を備え、前記液晶層の第１の部分（２２）と該液晶層の第２の部分（２３）とは同じ画素に対応している、請求項１に記載の液晶表示デバイス。
3. 前記液晶層の第２の部分（２３）の少なくとも一部は、前記液晶表示デバイスの非表示部分に設けられている、請求項１〜２のいずれかに記載の液晶表示デバイス。
4. 前記液晶層の第２の部分（２３）の全部は、前記液晶表示デバイスの非表示部分に設けられている、請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示デバイス。
5. 前記液晶表示デバイスがπセルである、請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示デバイス。
6. 前記液晶表示デバイスがＳＢＤ液晶表示デバイスである、請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示デバイス。

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