JP4338698B2 - 液晶ディスプレイの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶ディスプレイの製造方法に関する。さらに詳しくは、インクジェット印刷と相分離を用いて単一基板の液晶ディスプレイを製造する方法に関するものである。
液晶ディスプレイは、一般的に、例えば、低消費電力、軽量、屋外での信頼性が高いなどの優れた特徴を表す。よって、ポータブルコンピュータ、ノートパソコン、携帯電話、ＰＤＡに広く用いられる。すなわち、液晶ディスプレイは、より軽量、薄型で、携帯性の高いことを特色とする。例えば、フィリップス社（Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｉｎｃ．）は、情報ディスプレイ国際学会（ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙ；ＳＩＤ）にて、液晶ディスプレイの全体の厚さが減少されたとき、可撓性が向上されることを挙げている。ディスプレイの全体の厚さが４００μｍより小さいとき、ディスプレイは、屈曲可能に柔軟になる。通常、薄型基板と光学膜、または単一基板は、液晶ディスプレイの全体の厚さを減少することができる。
図１は、液晶ディスプレイに分散された高分子を製造する従来の方法の概略図である。液晶ディスプレイは、紫外線照射室３２に配置されている。電力供給器３０は、上電極３４と下電極３６の間にバイアスを供給する。上電極３４と下電極３６の間の液晶層３８は、液晶とモノマーの混合物を含む。液晶ディスプレイが紫外線に照射されたとき、モノマーは重合され、連続的なネットワークを形成する。また、重合の間、液晶の配向は、ポリマーとより一致するようになる。紫外線による照射、または熱加工の後、液晶層３８にあるモノマーは、重合され、液晶層３８と相分離を形成する。
液晶／高分子相分離法によって形成された単一基板（特許文献１参照）を挙げている。この方法は、液晶とモノマーを混合し、混合物を基板に供給し、続いて紫外線によって照射されて液晶／高分子相分離を発生させ、横電界駆動（ｉｎ−ｐｌａｎｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ；ＩＰＳ）方式を形成する。しかし、相分離は、液晶とモノマーを混合し、液晶層に未反応モノマーの残留を発生させることになり、ディスプレイの品質に影響を及ぼす。
国際公開第０２／４８２８２号パンフレット
本発明は、重合前にインクジェット印刷を用いて相分離を行い、単一基板の液晶ディスプレイを製造する方法を提供することを目的とする。
本発明の液晶ディスプレイの製造方法は、基板上に第一電極を設けるステップ、複数の画素領域を発生させるために、基板の上にパターン化された突起構造を形成するステップ、各画素領域に液晶層を充填するステップ、液晶層にモノマー層を充填するステップ、およびモノマー層を高分子層に重合し、液晶層と相分離を行うステップを含むことを特徴としている。
本発明の他の態様にかかわる液晶ディスプレイの製造方法はまた、基板上上に第一電極を設けるステップ、第一電極に配向膜を形成するステップ、複数の画素領域を発生させるパターン化された突起構造を形成するステップ、各画素領域に液晶層を充填するステップ、液晶層にモノマー層を充填するステップ、モノマー層を高分子層に重合し、液晶層と相分離を行うステップ、および高分子層の上に第二電極を形成するステップを含むことを特徴としている。
本発明の液晶ディスプレイの製造方法は、従来の方法に対し、液晶層とモノマー層が異なるステップで行われ、液晶層とモノマー層の間で自発的に相分離を行うことで、効果的である。モノマー層は、液晶層に未反応モノマーの残留を発生させることなく、完全に重合され得る。また、高分子層は、液晶層の保護層として機能することができ、優れた柔軟性を有する単一基板構造を提供する。また、異なる液晶領域に対応する、異なる反射のコレステリック液晶の採用は、フルカラーのコレステリック型液晶ディスプレイを作ることができる。
本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。
本発明は、インクジェット印刷と液晶分子／高分子相分離によって、単一基板構造を有する液晶ディスプレイの製造方法を提供し、屈曲可能なＩＰＳ方式の液晶ディスプレイを製造する。
図２は、本発明に基づいたインクジェット印刷と、液晶／高分子相分離荷よって形成された単一基板の液晶ディスプレイの実施例の断面図である。図２では、単一基板の液晶ディスプレイ１０は、その上に第一電極を有する基板１００を含む。配向膜１０２は、基板１００の上に形成される。パターン化された突起構造１１０は、基板１００の上に形成され、複数の画素領域１２０を分ける。液晶層１２２は、各画素領域１２０に充填される。高分子層１２４は、モノマー層を重合することによって液晶層１２２の上に形成され、液晶層と相分離を行う。
図３は、本発明に基づいた単一基板の液晶ディスプレイ１０の製造方法の流れ図である。その上に第一電極を有する基板１００が提供される（Ｓ１０）。配向膜が第一電極の上に形成される（Ｓ２０）。配向膜は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリウレア（ＰＵ）、ナイロン、またはレシチンを含むことができる。パターン化された突起構造は、配向膜の上に形成され、複数の画素領域を発生させる（Ｓ３０）。液晶層がインクジェット印刷によって各画素領域に充填される（Ｓ４０）。モノマー層が液晶層に充填される（Ｓ５０）。モノマー層は、高分子層に重合され、液晶層と相分離を行う（Ｓ６０）。例えば、制御回路の接続、または液晶ディスプレイの実装後、製造が完成する。
図４〜６は、単一基板の液晶ディスプレイの製造方法の断面図である。図４を参照すると、その上に第一電極を有する基板１００が提供される。基板１００は、ガラス基板、金属基板、または高分子基板を含むことができる。また、基板は、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、または薄膜ダイオード（ＴＦＤ）を含むことができる。第一電極は、有機導電材料または無機導電材料を含むことができる。第一電極は、複数の平行電極、または一対の櫛歯状電極を含むことができ、横向き電場、または横電界スイッチング（ＩＰＳ）を形成する。本実施例は、横電界駆動ＬＣＤの例と併せて説明されているが、本実施例の特徴はまた、２重ツイストネマティック型、またはコレステリック型の液晶ディスプレイを用いてアクティブマトリクス液晶ディスプレイに適用することもできる。
続いて、配向膜１０２は、基板１００の上に形成される。配向膜１０２は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリウレア（ＰＵ）、ナイロン、またはレシチンを含むことができる。パターン化された突起構造１１０は、配向膜１０２の上に形成され、複数の画素領域１２０を発生させる。突起構造１１０は、リソグラフィ、印刷、または噴霧法によって形成され得る。
つぎに、液晶層１２２が各液晶領域１２０に充填され、好ましくはインクジェット印刷によって充填される。例えば、熱気泡で駆動されるインクジェット印字ヘッド、または圧電ダイヤフラムで駆動されるインクジェット印字ヘッドなどの印字ヘッド１３０Ａは、液晶材料の液滴１２１を各画素領域１２０に噴き込むことができる。よって、その中に液晶層１２２を形成することができる。液晶層１２２は、２重ツイストネマティック液晶、コレステリック液晶、スメクティック液晶、円盤状液晶、または液晶相を含むことができる。液晶層の単体体積の重量は、約０．７〜１．５ｇ／ｃｍ3である。
また、本発明は、異なる液晶材料によって選択的な異なる光学特性を提供する。例えば、異なる反射のコレステリック液晶の採用は、フルカラーのコレステリック型液晶ディスプレイを作ることができる。
図５を参照すると、モノマー層は、インクジェット印刷によって各画素領域１２０の液晶１２２の上に形成される。例えば、熱気泡で駆動されるインクジェット印字ヘッド、または圧電ダイヤフラムで駆動されるインクジェット印字ヘッドなどの印字ヘッド１３０Ｂは、モノマー材料の液滴１２３を各画素領域１２０に噴き込むことができる。よって、各画素領域１２０の中に液晶層／モノマー層相分離を自発的に形成する。モノマーは、ジアクリレート、モノアクリレート、またはその他の単官能性モノマー、二官能性モノマーを含むことができる。続いて、モノマー層は、放射重合、加熱重合、またはラジカル重合によって重合される。輻射によって励起した後、モノマーは、ラジカルに光解離され、その他のラジカルと相互に作用し、よって、高分子層を重合させる。選択的な開始剤をモノマー層に添加することができる。モノマー層の単位体積の重量は、約０．５〜１．７ｇ／ｃｍ3である。
液晶層１２２とモノマー層が異なるインクジェット印刷のステップで、且つ、異なる単位体積の重量で形成されることから、自発的な相分離が液晶層１２２とモノマー層の間で起こる。また、液晶層１２２とモノマー層は、異なる極性に選ばれ、自発的な相分離を形成することができる。
図６を参照すると、ポリマー層は、高分子層１２４に重合され、液晶層１２２と相分離を行う。重合は、放射、加熱、またはラジカル重合を含むことができる。例えば、仮にその上にモノマー層を有する基板１００が紫外線照射室１５０に配置された場合、紫外線照射後、モノマー層は、高分子層に重合される。選択的なバイアスは、紫外線照射の間、モノマー層に供給され得る。
続いて、ポリマー層１２４の上に第二電極とカラーフィルター（未表示）を形成し、制御回路に接合する、または液晶ディスプレイの実装といった処理ステップの後、単一基板の液晶ディスプレイが完成する。
以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではないと理解されるべきである。当業者には自明な種々の修正や類似の構成を含むことが意図されている。よって、添付の特許請求の範囲の保護範囲は、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいて、すべての修正や類似の構成を含むようなもっとも広い解釈がなされるべきである。
液晶ディスプレイに分散された高分子を製造する従来の方法の概略図である。 本発明に基づいたインクジェット印刷と、液晶／高分子相分離を用いた単一基板の液晶ディスプレイの一実施の形態を示す断面図である。 本発明に基づいた単一基板の液晶ディスプレイの製造方法の流れ図である。 単一基板の液晶ディスプレイの製造方法の断面図である。 単一基板の液晶ディスプレイの製造方法の断面図である。 単一基板の液晶ディスプレイの製造方法の断面図である。
符号の説明
３０ 電力供給器
３２ 紫外線照射室
３４、３６ 上、下電極
３８ 液晶層
１０ 液晶ディスプレイ
１００ 基板
１０２ 配向膜
１１０ 突起構造
１２０ 画素領域
１２１ 液晶材料の液滴
１２２ 液晶層
１２３ モノマー材料の液滴
１２４ 高分子層
１３０Ａ、１３０Ｂ 印字ヘッド
１５０ 紫外線照射室

Claims (24)

  1. 基板上に第一電極を設けるステップ、
    複数の画素領域を発生させるために、前記基板の上にパターン化された突起構造を形成するステップ、
    前記各画素領域に液晶層を充填するステップ、
    前記液晶層にモノマー層を充填するステップ、および
    前記モノマー層を高分子層に重合するステップ
    を含む液晶ディスプレイの製造方法。
  2. 前記基板が、ガラス基板、金属基板、または高分子基板からなる請求項１記載の方法。
  3. 前記基板が、アクティブマトリクスアレイ基板からなる請求項１記載の方法。
  4. 前記第一電極が、有機導電材料または無機導電材料からなる請求項１記載の方法。
  5. 前記第一電極が、複数の平行電極、または一対の櫛歯状電極を含み、横向き電場を形成する請求項１記載の方法。
  6. 前記第一電極の上に配向膜を形成するステップをさらに含む請求項１記載の方法。
  7. 前記配向膜が、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミド、ポリウレア、ナイロン、またはレシチンからなる請求項６記載の方法。
  8. 前記突起構造が、リソグラフィ、印刷、または噴霧法によって形成される請求項１記載の方法。
  9. 前記液晶層が、インクジェット印刷によって形成される請求項１記載の方法。
  10. 前記液晶層が、２重ツイストネマティック液晶、コレステリック液晶、スメクティック液晶、円盤状液晶、または液晶相からなる請求項１記載の方法。
  11. 前記液晶層の単体体積の重量が、約０．７〜１．５ｇ／ｃｍ3である請求項１記載の方法。
  12. 前記モノマー層が、インクジェット印刷によって形成される請求項１記載の方法。
  13. 前記モノマー層の重合が、放射重合、加熱重合、またはラジカル重合である請求項１記載の方法。
  14. 前記モノマー層の単位体積の重量が、約０．５〜１．７ｇ／ｃｍ3である請求項１記載の方法。
  15. 前記高分子層の上に第二電極を形成するステップをさらに含む請求項１記載の方法。
  16. 基板上に第一電極を設けるステップ、
    前記第一電極に配向膜を形成するステップ、
    複数の画素領域を発生させるために、前記基板の上にパターン化された突起構造を形成するステップ、
    前記各画素領域に液晶層を充填するステップ、
    前記液晶層にモノマー層を充填するステップ、
    前記モノマー層を高分子層に重合するステップ、および
    前記高分子層の上に第二電極を形成するステップ
    を含む液晶ディスプレイの製造方法。
  17. 前記基板が、アクティブマトリクスアレイ基板からなる請求項１６記載の方法。
  18. 前記第一電極が、複数の平行電極、または一対の櫛歯状電極を含み、横向き電場を形成する請求項１記載の方法。
  19. 前記配向膜は、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミド、ポリウレア、ナイロン、またはレシチンからなる請求項１６記載の方法。
  20. 前記突起構造が、リソグラフィ、印刷、または噴霧法によって形成される請求項１６記載の方法。
  21. 前記液晶層が、２重ツイストネマティック液晶、コレステリック液晶、スメクティック液晶、円盤状液晶、または液晶相を含む請求項１６記載の方法。
  22. 前記液晶層の単体体積の重量が、約０．７〜１．５ｇ／ｃｍ3である請求項１６記載の方法。
  23. 前記モノマー層の重合が、放射重合、加熱重合、またはラジカル重合である請求項１６記載の方法。
  24. 前記モノマー層の単位体積の重量が、約０．５〜１．７ｇ／ｃｍ3である請求項１６記載の方法。
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