JP5025866B2

JP5025866B2 - 液晶セルのための電極

Info

Publication number: JP5025866B2
Application number: JP2001503566A
Authority: JP
Inventors: アセイ、パトリシア、ルザコウスキ
Original assignee: PPG Industries Ohio Inc
Current assignee: PPG Industries Ohio Inc
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 2000-06-08
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2020-06-08
Also published as: WO2000077568A9; WO2000077568A1; US6753047B1; JP2003529785A; WO2000077568A8; AU5609600A; CA2376614A1; MXPA01012577A; EP1185900A1; KR20020015044A

Description

（関連出願）
【０００１】
この出願は、１９９９年６月１０日にパトリシア・ルザコフスキー・アゼイ（Patricia Ruzakowski Athey）の名義で出願された米国仮特許出願第６０／１３８，４８１号の出願日の利益を請求するものである。
【０００２】
（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は、液晶セル、さらに詳しくは液晶セルにおいて使用するための電極に関する。
【０００３】
（現在利用できる技術の考察）
液晶セルのための電極は、現在、導電性の膜またはコーティング、通常はインジウム・スズ酸化物（“ITO”）膜を一対の電極、例えば２枚のガラス板の表面に堆積させることによって製造されている。そのITO表面に液化ポリイミドがスピン塗布され、そして熱処理されてITOコーティング上にポリイミドコーティングが与えられる。その後に、それら電極各々のポリイミド層の表面がフェルト布で同一方向に擦過される。擦過機構は完全には分かっていないけれども、このポリイミド層の表面のフェルト布による擦過処理は、それら電極間に含まれる液体混合物中の液晶の縦軸をある１つの好ましい向きに配向させるために行われる。さらに詳しくは、液晶が基板表面に対して平行に、そして互いに関して単方向に整列されるとき、そこには均質な整列状態が存在する。液晶が基板表面に垂直に整列されるとき、そこにはホメオトロピック整列状態（homeotropic alignment）が存在する。ポリイミド層に関する考察は、Applied Physics Letter、66（17）、１９９５年４月２４日号に発表された、Ｙ．Ｂ．キン（Y. B. Kinn）、Ｈ．オリン（H. Olin）、Ｓ．Ｙ．パーク（S. Y. Park）、Ｊ．Ｗ．チョイ（J. W. Choi）、Ｌ．コミト（L. Komito）、Ｍ．マツーシジー（M. Mtusyzyh）およびＳ．Ｔ．ルンゲウエル（S. T. Lngewell）による、論文名「走査力顕微鏡検査法で調べた擦過ポリイミド膜（RUBBED POLYIMIDE FILMS STUDIED BY SCANNING FORCE MICROSCOPY）」に見いだされる。
【０００４】
液晶セルは、現在、ガラス繊維および／または重合体ビーズをアルコールに懸濁させ、そしてそのアルコール−スペーサー混合物を両電極の一方にスピン塗布することによって加工されている。それら電極は、ポリイミド表面を、その擦過方向を互いに反対向きにして、互いに向き合わせて取り付けられる。それら電極はスペーサーにより一定間隔での配置関係で保持される。それら電極の一対の相対する辺は、ポリイミド層の擦過表面間に区画室を与えるように密閉される。区画室は液晶の等方性温度より高い温度、例えば約９０℃まで加熱され、そしてネマチック液晶を含んでいる加熱混合物により毛管充填される。ネマチック液晶として、キラルネマチック液晶またはキラル成分（「液体混合物」）も挙げることができる。この液体混合物は、また、ゲスト−ホスト液晶セルを与える二色性染料を含んでいることもできる。この液体混合物は、その液晶混合物の等方性温度より高い温度に加熱されるのが好ましい。Mol. Cryst. Liq. Cryst.、第６８巻、１９８１年、第１２７〜１３５頁に記載されている、Ｆ．ガラジェダギ（F. Gharadjedaghi）による、論文名「負の誘電異方性を持つ液晶を使用している正コントラストのゲスト−ホストディスプレー（A POSITIVE CONTRAST GUEST-HOST DISPLAY USING A LIQUID CRYSTAL OF NEGATIVE DIELECTRIC ANISOTROPY）」は、液体混合物について議論している。区画室が毛管充填された後、残りの開いている辺が密閉される。
【０００５】
２つの電極を横断して印加されるＡＣ電圧は、液体混合物中における液晶の縦軸の位置を電極表面に対して変化させる。例えば、両電極を横断してＡＣ電圧を印加すると、液晶の縦軸が配向される。例えば、正の誘電異方性を有する液晶によれば、印加電圧はその印加場に対して平行な液晶の長軸を整列させ、また負の誘電異方性を有する液晶によれば、印加場はその印加場に垂直なおよび／またはその印加場から離れた液晶の長軸を整列させる。二色性染料は正または負の二色比を有することができる。正の二色比を有する二色性染料はその分子の長軸に沿ってより多くの光を吸収し、またその逆も真である。ゲスト−ホストネマチック液晶セルの場合には、電極を横断してＡＣ電圧を印加すると、液晶（正の誘電異方性）が印加場に平行な配向され、そして二色性染料（正の二色比）がその液晶の向きに追従して、そのセルを暗色化状態（オフ状態）から漂白状態（オン状態）に進ませる。電圧を止めると、液晶混合物中の液晶と二色性染料とはポリイミドコーティングに平行に再配向されて、その液晶セルの透明性をより低くし、即ちより暗くする。米国特許第５，４７７，３５８号明細書は、液晶セルの製造とその作動について議論している。
【０００６】
液晶セルを加工する技術分野の当業者であれば理解できるように、ポリイミド層を使用する必要がなく、それによってポリイミド層の堆積、熱処理および擦過処理が省かれる液晶セルを提供することが有利であろう。
【０００７】
（発明の概要）
本発明は、改良された液晶セル、さらに詳しくは液晶セルのための改良された電極に関する。本発明により改良された液晶セルは、互いに一定間隔を置いて配置されている一対の電極を有し、それら電極の端縁が密閉されてそれらの間に液体混合物を含めるための密閉区画室が与えられているタイプのものである。本発明により改良されているそれら電極は、ガラス基板上に導電性コーティング、例えばITOコーティングを、そしてそのITOコーティングの上にポリイミド層を有するタイプのものである。ポリイミド層は単方向擦過表面を有し、この場合両ポリイミド層の擦過表面は、擦過処理方向を互いに逆向きにして、互いに向き合っている。本発明に限定を加えるものではないが、ここでそして特許請求の範囲で用いられる液体混合物はネマチック液晶および二色性染料を含んでいることができ、またさらにキラル液晶成分、キラル成分、サーモクロミック物質、および／またはピロン類、オキサジン類、フルジド類（fulgides）およびフルジミド類（fulgimides）を含むタイプのフォトクロミック物質も含んでいることができる。本発明の実施に際して使用することができる他のフォトクロミック物質は、Ｃ．Ｂ．グリーンバーグ（C. B. Greenberg）名義の、「電気−光学ディバイスおよびそのようなディバイスを具える可変性透明物品（ELECTRO-OPTICAL DEVICE AND VARIABLE TRANSPARENT ARTICLE WITH SUCH DEVICE）」と題される米国仮特許出願に開示されている。本発明の実施に際して使用することができるサーモクロミック物質は、米国特許第４，０２８，１１８号および同第４，７３２，８１０号明細書に記載されるとおり、温度変化の結果として吸収性、反射性および屈折率のような物理的性質に変化を示すものである。本発明を限定するものではないが、二色性染料は、それらを液晶物質内で分子整列させるときに特定偏光の光を吸収するそれらの能力のために、ほとんどが単独でも、混合物でも、或いは光学活性物質としてのフォトクロミック物質との混合物でも有用である。本発明の実施に際して使用することができる二色性染料には、限定するものではないが、アゾ染料およびアントラキノン染料がある。本発明での使用に適した他の二色性染料としては、コンゴーレッド（ジフェニル−ビス−アルファ−ナフチルアミンスルホン酸ナトリウム）、メチレンブルー、スチルベン染料（色度指数（ＣＩ）＝６２０）および１，１’−ジエチル−２，２’−シアニンクロリド（ＣＩ＝３７４（橙色）またはＣＩ＝５１８（青色））が挙げられる。これら染料の性質およびそれらの製造法は、Ｅ．Ｈ．ランド（E. H. Land）著・コロイド化学（Colloid Chemistry）（１９４６年）に記載されている。これらの染料はポリビニルアルコール中では顕著な二色性を有し、またセルロース中ではより小さい二色性を有する。他の適した染料に、カーク・オスマーのエンサイクロペディア・オブ・ケミカル・テクノロジー（Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology）、第８巻、第６５２〜６６１頁（第４版、１９９３年）およびその中で引用されている文献中で論じられ、性質と製造法と共に挙げられている染料がある。
【０００８】
本発明の改良された電極では、ポリイミド層の必要がなくなる。さらに詳しくは、本発明の電極は基板上に導電性材料が堆積されており、その導電性材料は区画室中における液体混合物の液晶の導電性と配向性および／または整列性という性質を有している。本発明の実施に際して使用することができる導電性材料としては、限定されるものではないが、熱分解により堆積される導電性金属酸化物、例えば、本発明に限定を加えるものではないが、米国特許第４，５８４，２０６号、同第４，９００，１００号および同第５，３５６，７１８号明細書、並びにジャーノス・スザニイ（Janos Szanyi）等の名義で２０００年３月９日に出願され、「低曇り度塗料の製造法、並びにそれら方法によって作られたコーティングおよび被覆物品（Methods of Making Low Haze Coatings, and the Coatings and Coated Articles Made Thereby）」と題される米国特許出願第０９／５２１，８４５号明細書（ソーラーバン（Solarban）５５被覆ガラスを開示する）に開示されるタイプの、フッ素、アンチモンおよびそれらの混合物を含んでいるスズ酸化物が挙げられる。上記の米国特許および特許出願の開示は、ここで参照することによって本明細書に含まれるものである。
【０００９】
本発明は、さらに、上記の改良された液晶セルを製造する方法に関する。この方法は、導電性材料を有する基板を用意する工程、例えばフッ素および／またはアンチモンでドープされているスズ酸化物を熱分解により堆積させる工程を含んでいる。その表面はアルコール系溶媒で飽和された布を用いて拭われ（wiped）、きれいになっている。このワイピング（wiping）が不規則であるならば、暗色化状態にある液晶セルの透過した色は肉眼で見たとき均一であり、そして直線偏光子を通して見たときは不規則ワイピング模様を示す。ワイピングが単方向であるならば、暗色化状態にある液晶セルの透過した色は、肉眼で見たときも、また直線偏光子を通して見たときも均一である。液晶セルは、電極を一定間隔での配置関係で取り付け、その空間を液体混合物で満たすことによって組み立てられる。それら電極は、その液体混合物を含み、そしてそれら電極をその液体混合物と接触した状態で有する密閉区画室を与えるように密閉される。理解できるように、このセルは、各々が導電性材料を有する２つの基板、または一方だけが２つのインターディジタル電極（イン−プレース・スイッチング−｛in-place switching：“IPS”｝）を有する２つの基板から作ることができる。
【００１０】
本発明に従って製造された液晶セルは、パネルディスプレー；空中、宇宙空間、陸上、水上および水中車両の透明材（transparencies）；居住用および商業用建造物の透明材、容器およびレンズ用の、例えばアイウェア用の透明材として使用することができる。理解できるように、本発明の電極をアイウェアに使用するときは、電極を単方向ワイピングして暗色化偏光状態から漂白非偏光状態に進めることが好ましい。
【００１１】
（発明の説明）
本発明は、液晶セルのための改良された電極に関する。この液晶セルは、電極を横断して印加されるＡＣ電場を利用して液晶の配向を制御する。エレクトロクロミックセルは、電極間にＤＣ電流を印加してエレクトロクロミック物質の暗色化および漂白を制御するものである。
【００１２】
本発明の理解のために、現在入手できる液晶セル（従来技術）について考察する。図１を参照すると、そこには従来技術を代表する液晶セル１０が示される。液晶セル１０は、複数のスペーサー１６（図１には１つだけ示される）により一定間隔での配置関係で保持されている一対の電極１２および１４を含む。電極１２および１４の端縁（図１には端縁しか示されていない）は、それら電極間に密閉区画室２０を与えるために液晶セルディバイスの区画室を密閉するのにこの技術分野で用いられるタイプのエポキシ樹脂１８で密閉されている。区画室２０は、ネマチックゲスト−ホスト液晶セルを製造する技術において使用されるタイプの、均質に整列されている液晶（図１〜３では数字２２で示される）と二色性染料分子（（図１〜３では数字２４で示される）との液体混合物で満たされている。電極１２および１４の各々は回路２６で接続され、その回路２６は、一端においてそれら電極の一方に、例えば電極１２に電線３０で接続され、そして他端においてスイッチ３２に接続されている電源２８を含んでいる。スイッチ３２は電線３４により他方の電極に、例えば電極１４に接続されている。スイッチ３２は電極を「パワーオン（power on）」または「パワーオフ（power off）」して液晶セルを暗色化状態（「パワーオフ」状態のセル）から漂白状態（「パワーオン」状態のセル）およびその逆に変えるために設けられている。理解できるように、電源はＡＣ電源であるのが好ましい。ＤＣ電源も本発明の実施において使用できる；しかし、ＤＣ電源の使用は時間の経過につれて液晶セルを劣化させる。
【００１３】
図１に示されるタイプの従来技術セルを実験室環境で加工した。電極１２および１４は、各々、インジウム・スズ酸化物（“ITO”）コーティング３８、およびそのITOコーティング３８に接着されているポリイミド層４０を有するガラス基板３６を含んでいた。このITOコーティングはマグネトロンスパッタ真空蒸着（“MSVD”）法により適用された。ポリイミド層４０は、液化ポリイミドをそのITOコーティング上にスピン塗布し、その後に、その適用ポリイミドを熱処理して重合させることによりITOコーティング３８全面にポリイミド層４０を与えることによってITOコーティングの上に堆積または適用された。電極１２および１４を、その後、ポリイミド層の面を上向きにして並列配置した。それらポリイミド層の各々の表面全面を１つの方向にフェルト布で擦過した、即ち単方向ワイピングまたは単方向擦過した。各ポリイミド層は１つの方向に５回擦過された。電極の一方の擦過ポリイミド表面上に、２−プロパノールとＥ．Ｍ．インダストリーズ社（E. M. Industries Inc.）が販売する直径８ミクロンのガラス繊維円柱状ロッドとの混合物をスピン塗布した。
【００１４】
その後、電極の一方を１８０度回転させ、そして反転させて、他方の電極の上に、擦過ポリイミド表面を互いに対面させて重ねた；各電極の辺は互いに対して揃えられ、そして各電極の端は、電線３０および３４に接続されるＡＣ電源２８に電極１２および１４を接続する領域を与えるように、そして各々区画室の毛管充填のために、互いにずらして配置された。スペーサー１６（図１には１つだけ示される）は、電極１２および１４を互いに一定間隔での配置関係で保持して区画室２０を与えるものである。電極の辺をこの技術分野で使用されるタイプのＵＶ硬化性エポキシ樹脂で密閉した。エポキシ樹脂１８により一定間隔での配置関係で保持されている電極は、任意の通常の方法で液体混合物中の液晶の等方性温度よりも高い温度まで加熱される。用いられた液晶は、Ｅ．Ｍ．インダストリーズ社のカタログＮｏ．Ｅ−７で販売されるタイプのものであった。液体混合物は液晶中に溶解された二色性染料を含んでいた。この液体混合物を５８〜９０℃の範囲内の温度まで加熱した。加熱された区画室に、液晶と二色性染料との液体混合物の液滴を密閉されていない電極のずらして配置された一対の端に沿って置くことによって、その液体混合物を毛管充填した。この集成電極を室温まで放冷し、そしてその区画室の開放端を、エポキシ樹脂、例えば液晶セルの区画室を密閉するためにこの技術分野で用いられるタイプの５分硬化性エポキシ樹脂で密閉した。加熱時の液体混合物は等方性状態にあるが、冷却すると、図１に示されるように、（擦過方向に対して平行な）均質に整列したネマチック状態に進む。
【００１５】
本発明は、ポリイミド層を有しない電極を使用することを含む。さらに詳しくは、そして図２および３を必要とされるときに参照して説明すると、それらには本発明の特長を有する液晶セル５０が示される。液晶セル５０は、スペーサー１６（図２および３には１つだけ示される）により一定間隔での配置関係で保持されている電極５２および５４を含む。この場合、電極５２および５４の辺および端はエポキシ樹脂１８で密閉されて密閉区画室５６を与えている。図１の区画室２０に類似する区画室５６は、液晶２２と二色性染料分子２４を有する、例えば上記で議論したタイプの液体混合物で充填されている。２インチ（５．０８センチメートル、“ｃｍ”）平方の電極の場合、液体混合物の液滴を、区画室の開放端、例えばずらして配置された端に置き、その液体を毛管作用で区画室に移動させるのが通常のやり方である。２インチ（５．０８ｃｍ）より大きい寸法を有する、例えば４インチ（１０．１６ｃｍ）平方またはそれ以上の電極の場合には、区画室のより速い充填のためには図４に示される配置が推奨される。さらに詳しくは、大きな区画室、例えば４インチ（１０．１６ｃｍ）平方またはそれ以上の区画室をホットプレート上で充填するとき、液晶をその前線移動が遅すぎないようにすることが重要であり、さもなければ気泡ができるだろう。
【００１６】
図４を参照して説明すると、一方の電極７０の２つの隣接する辺６６および６８は、他方の電極７６の２つの隣接する辺７２および７４からずらして配置される。電極の重なり合っている部分が、７８において、この技術分野で使用されるタイプのエポキシ樹脂で密閉される。液体混合物の液滴が、区画室８０を毛管作用で満たすために２つの隣接する辺６８、７４および６６、７２に沿って適用される。
【００１７】
理解できるように、本発明は液体混合物の組成に限定されない；さらに詳しくは、液体混合物は、液晶と二色性染料に加えて、キラルネマチック液晶、キラル成分、サーモクロミック物質および／または「発明の概要」の下で前記で議論されたタイプのフォトクロミック物質を含んでいることができる。さらに、本発明は液体混合物に限定されない；例えば重合体ベースの液晶系を本発明の実施において使用することができる。
【００１８】
本発明の特長を具体化する電極５２および５４は、本発明の特長を取り入れているコーティング６０を有する基板５８を含む。基板５８の一方は透明材料から作られていることができるが、両基板５８が共に透明材料から作られていることがさらに多い。本発明の実施に際して、基板は任意の材料、例えば澄明な、薄く着色した被覆ガラス、即ちフォトクロミックガラス；澄明な、薄く着色したプラスチック、即ちフォトクロミックプラスチック；金属、および／またはガラス繊維強化プラスチックから作られていることができる。さらに、例えば低紫外線透過率、低総太陽エネルギー透過率および低赤外線透過率を有する、この技術分野で公知のタイプの日光制御型ガラスも、本発明の実施において使用することができる。本発明は任意の材料の基板を用いて実施することができるけれども、基板の材料およびエポキシ樹脂１８は、液体混合物を区画室６０に含ませるために液密区画室を与えるように選ばれるべきである。重合体ベースの液晶系の場合、区画室を密閉する必要はないことがある。本発明の実施においては、透明なソーダ石灰シリカガラスを用いることが好ましいが、本発明はソーダ石灰シリカガラスからできている一方の電極と透明でない基板からできている他方の電極を用いることを企図している。この例では、本発明に限定を加えるものではないけれども、その透明でない基板はコーティング６０の下に反射性の表面またはコーティングを有していることができる。
【００１９】
本発明の実施において、コーティング６０は、導電性コーティングと、液晶のための整列層である。本発明に限定を加えるものではないけれども、好ましいコーティングは、ドーパント、例えばフッ素および／またはアンチモンを含んでいてもよいスズ酸化物コーティングである。下記に示されるITOが、下記で考察される本発明に従って製造されるときに使用することができる。導電性コーティング、例えばスズ酸化物コーティングは、任意の都合のよい方法で、例えば、若干の名称を挙げると、本発明に限定を加えるものではないが、化学蒸着（CVD）法、物理蒸着（PVD）法、燃焼化学蒸着（CCVD）法、噴霧熱分解法、パルスレーザー堆積法、プラズマ溶射法、濾波レーザーアーク法、パルスｄｃグロー放電法、プラズマアーク堆積法、プラズマCVD法、金属有機CVD法、イオンアシスト堆積法、中空陰極堆積法、レーザーアシスト堆積法、反応性マグネトロンスパッタリング法、パルス反応性マグネトロンスパッタリング法、パルスマグネトロンスパッタリング法、プラズマCVD法、電子サイクロトロン共鳴CVD法で堆積させることができる。今や理解できるだろうように、基板の材料は、それが導電性・整列性コーティングの堆積または適用中に分解されないように選ばれるべきである。本発明の実施に際して、好ましい基板材料はガラスであり、そして導電性・整列性コーティングはそのガラス基板に熱分解により適用または被覆される。理解されるであろうように、電極のシート抵抗率は本発明に限定を加えるものではない；但し、液体混合物に接触する電極の面積が増大すると、それにつれて低いシート抵抗率を有する電極を具えさせることが望ましい。３〜１２７オーム／平方の範囲のシート抵抗率を有するセルが作成された。
【００２０】
本発明を、フロート法で製造された厚さ３ミリメートルのガラスリボンから切り取ったソーダ石灰シリカガラス板（glass piece）を用いて実施した。ガラスリボンが溶融金属浴上のチャンバーを通って移動するにつれて、そのガラスリボンは、ここで参照することによって開示が本明細書に含められる米国特許第５，３５６，７１８号明細書に開示されるタイプと方法の低Ｅ−コーティングにより被覆された。PPGインダストリーズ社（PPG Industries Inc.）がサンゲート（Sungate）５００被覆ガラスの商標名で販売するタイプのものであるこの被覆ガラスは、そのガラスリボンに非晶質の混合SiO₂−SnO₂コーティング層が熱分解により適用され、そしてその非晶質混合SiO₂−SnO₂コーティングの上にフッ素ドープされた結晶性スズ酸化物（SnO₂−F）コーティング層が堆積されているものである。サンゲート５００被覆ガラスの層のシート抵抗率は約２０オーム／平方であり、またサンゲート３００被覆ガラス（ガラス上に熱分解により堆積されたフッ素ドープ結晶性スズ酸化物）では約６３オーム／平方である。そのガラスリボンからガラス板を切り取った。ガラスリボンから切り取ったものの一部のガラス板を、それらを用いて本発明の特長を取り入れている電極を造る前に３年間貯蔵した。これらのガラスシートは、そのシート間に重合体ビーズの離型媒体を入れて貯蔵された。重合体ビーズの議論については、ここで参照することによって開示が本明細書に含められる米国特許第４，５３０，８８９号明細書に関連記載がある。初めは、熟成がコーティングに効果があるのではないかと思われたけれども、続いて造られた電極は、本発明の実施における電極用被覆ガラスの性能に熟成が目立った効果を持たないことを示した。
【００２１】
下記は、３年間貯蔵されたガラスを使用する、本発明の特長を取り入れている試料（初期試料）の製造についての議論である。そのガラス板から２個の２″（５．０８ｃｍ）平方のガラス試験片を切り取り、そしてその被覆表面に２−プロパノール：脱イオン水の５０：５０ｖ：ｖ溶液を噴霧し、そしてその被覆表面をテックスワイプ社LLC（TEXWIPE Company LLC）が商標名・テクニクロス^TM（TechniCloth^TM）で販売するポリエステル−セルロースワイプでワイピングして乾かすことによって清浄化し、キムワイプ（Kimwipe）でワイピングして乾かし、そして２−プロパノールで濡らしたフェルト布で５回単方向ワイピングした。液晶セルを、区画室が２″×１・３／４″の寸法を有し、区画室６０の相対する辺における電極の各々の延長部を１／４″としてそれら電極の各々に電気的接続を提供するようになっていたことを除いて、図２に示される液晶セル５０と同様の方法で組み立てた。Ｅ７液晶と２重量パーセントのＧ−４７２二色性染料との加熱された液体混合物を調製し、そして前に議論した加熱済み区画室に流入させてスズ酸化物コーティングと直接接触させた。この区画室を前に議論したように密閉し、そしてＡＣ電源をそれら電極に接続した。２〜２０ボルトおよび５０〜６０ヘルツのＡＣ電圧、即ちＡＣ場をパワーオンしたとき（図３を参照されたい）、視感透過率（Lta）は漂白状態で４４％であり、またＡＣ場をパワーオフしたとき、視感透過率（Lta）は暗色化状態で２６％であった。図３を参照して説明すると、パワーオンで結晶２２および二色性染料２４の縦軸は、それらの長軸を図３に示されるコーティングに対して平行にして残っている結晶と二色性染料との薄い分子層を除けば、スズ酸化物に対して垂直であった。液晶セルがパワーオフにされると、その液晶セルは無漂白（暗）状態となり、そして直線偏光子を通して見ると、コーティングの直線ワイピング方向は二色性染料の位置によって示されるとおりに観察された。追加の液晶セルの加工では、コーティングの清浄化中のワイピング方向は円形であった。無漂白状態のこのセルを用いて直線偏光子を通して見ると、その円形ワイピング方向は二色性染料の位置によって示された。これらの観察から、液晶および二色性染料はコーティングの清浄化中のワイピング方向に追従するか、またはその結晶性スズ酸化物コーティングの被覆表面上の汚染物の大部分が除かれ、そして液晶分子がコーティングの組織と整列せしめられるか、或いはこれら効果のある種の組み合わせが得られると考えられる。
【００２２】
表１は、本発明の電極を用いて本発明に従って作成された液晶セル（LCC）Ｎｏ．１〜７の明細を示すものである。LCC・Ｎｏ．６は約１０年以上貯蔵された被覆ガラスを用いて作成され、またLCC・Ｎｏ．７は１年未満貯蔵された被覆ガラスを用いて作成された。LCC・Ｎｏ．１〜３および５〜７はネマチックゲスト−ホスト液晶ディバイスであって、暗色化状態では直線偏光子である。LCC・Ｎｏ．１〜３および５〜７は同等に機能した；さらに詳しくは、暗色化状態で透過した色は肉眼でまたは直線偏光子により見たとき均一であった。LCC・Ｎｏ．４はねじれネマチックゲスト−ホスト液晶セルで、暗色化状態では直線偏光子ではない。LCC・Ｎｏ．４はポリイミド層およびねじれネマチックゲスト−ホスト液晶を有するLCCと同等の機能を奏した。
【００２３】

【００２４】

【００２５】
注１：ＣＢ１５は、Ｅ．Ｍ．インダストリーズ社から得られたキラル分子である。百分率は液体混合物の総重量に対する重量パーセントである。
【００２６】
注２：Ｇ−４７２は青色二色性染料であり、またＧ−２０２は紫色二色性染料である。各々は、日本、岡山の日本カンコー・シキロ研究所（Nippon Kankoh Shikiro Kenkyusho）から得られた。これらの染料は液体混合物の総重量に対して１重量パーセントであった。
【００２７】
注３：下記の点を除いて試料の全ての区画室は、一対の相対する辺を密閉し、その区画室を充填し（毛管充填）、その後区画室の残っている辺を密閉することによって充填された。試料３は、１−３／４″平方の区画室を与えるように板をずらすことによって充填された。２つの隣接する辺は液体混合物を受け取るために開放した状態にしておかれ、そしてその隣接する辺の部分が密閉された。液体混合物は区画室を通って流れて反対側の隅から流出した（図４を参照されたい）。
【００２８】
LCC・Ｎｏ．３−ディバイスは２つの隣接する端縁から同時に充填された。ディバイスは次に冷却されたが、動力は与えられなかった。次に、ディバイスは等方性状態まで再加熱され、そしてネマチック状態まで冷却しながら２４ＶのＡＣで動力が与えられた。室温まで冷却した後、ディバイスに動力が与えられた。ディバイスの機能は１方向充填で作られたものと同じであった。
【００２９】
LCC・Ｎｏ．４−ネマチック状態まで冷却すると、液晶−染料混合物は曇った外観を呈した。しかし、ディバイスがオンにされると（漂白されると）、ディバイスは曇っていない。偏光子を前後に９０゜回転させて見ると―自然の偏光子として作用する、非常に僅かな明色化（lightening）と暗色化（darkening）がある。
【００３０】
LCC・Ｎｏ．５−ディバイスはLCC・Ｎｏ．１〜４のディバイスと同様に機能する。
【００３１】
LCC・Ｎｏ．６−直線偏光子で観察したとき、清浄化による傷が観察され、またその暗色化状態は肉眼で見たとき均一に見えた。これらの傷は貯蔵および貯蔵期間中の取り扱いの結果としての表面損傷の結果である可能性があるが、その表面損傷はその後に清浄化することによっても完全には取り除くことはできなかった；ディバイスはLCC・Ｎｏ．１〜４のディバイスと同様に機能する。
【００３２】
LCC・Ｎｏ．７−ディバイスはLCC・Ｎｏ．１〜４と同様に機能する。
【００３３】
表２を参照すると、LCC・Ｎｏ．８は従来技術を代表するものである。LCC・Ｎｏ．９は清浄化されたが、擦過されず、肉眼で見たときはLCC・Ｎｏ．８と同様に見えた。即ち、それらはオフ状態（電圧の印加なし）では均一に暗く、またオン状態（２〜２０ボルト、５０〜６０ヘルツの電圧）では均一に漂白された。しかし、オフ状態で直線偏光子を通して見ると、光は直線偏光子のいかなる向きについても完全には遮断されなかった。それに代わって、直線偏光子に表面を擦過してきれいにする仕方と同様の回転が与えられると、それにつれて明暗模様が観察された。これらの観察は、液晶および二色性染料がガラス表面に並行に整列されるが、いかなる１つの方向にも単方向整列はされず、従ってそのディバイスは直線偏光子ではないことを示している。直線偏光子は、単方向ワイピングされて清浄化されたが、単方向擦過は行われなかったLCC・Ｎｏ．１０により得られた。その液晶および染料の整列は、乾燥綿布またはベルベットで１０回擦過することによってさらに改善された（LCC・Ｎｏ．１１を参照されたい）。LCC・Ｎｏ．１１は肉眼には均一に見え、LCC・Ｎｏ．１０に比べて改善された直線偏光子であった。
【００３４】
表２および次の考察から、清浄化法は液晶分子が表面上でいかにして整列するかに影響を及ぼすかが明らかになる。
【００３５】
LCC・Ｎｏ．１２および１３はプラズマにより清浄化された。LCC・Ｎｏ．１２はプラズマ処理後に単方向擦過されなかったが、それは許容できる直線偏光子であった。プラズマ処理および単方向擦過が行われたLCC・Ｎｏ．１３は、LCC・Ｎｏ．１２に比べて改善された直線偏光子であった。LCC・Ｎｏ．１４および１５は超音波により清浄化されたものである。LCC・Ｎｏ．１４は単方向擦過がなされず、不良直線偏光子であった。LCC・Ｎｏ．１５を超音波により清浄化し、そして単方向擦過したとき、それは直線偏光子となった。LCC・Ｎｏ．９〜１５に基づいて、清浄化プロセス後の単方向擦過はより良好な直線偏光子を与えると結論される。
【００３６】
溶媒を用いてワイピングし、続いて単方向擦過することによって清浄化されたLCC・Ｎｏ．１６は、肉眼には色が均一に見えなかった；平行なホメオトロピック整列の不規則領域が観察された。超音波により清浄化されたが、擦過されなかったLCC・Ｎｏ．１７は、LCC・Ｎｏ．１６のように見えた。超音波により清浄化され、次いで単方向擦過されたLCC・Ｎｏ．１８は、肉眼には色が均一に見え、直線偏光子として作用した。上記のことから、洗浄剤浴中で超音波により清浄化するときは、ITOガラスによっても、ポリイミド層なしで均質な整列状態を得ることが可能であると結論される。
【００３７】

【００３８】
注１：ケント州立大学（Kent State University）のリクイッドクリスタル・インスティチュート（Liquid Crystal Institute）から得られた電極。
【００３９】
注２：溶媒による不規則ワイピング：初めに２−プロパノール、アセトン、または１：１容量比の２−プロパノール：脱イオン水（ＤＩ）を基板に噴霧し、次いでキムワイプス^TM（Kimwipes^TM）ワイパーまたはテクニクロス^TMワイパーでワイピングして乾かす。次に、基板を２−プロパノールまたはアセトンで濡らしたキムワイプス^TMワイパーで不規則にワイピングする。
【００４０】
注３：ガラス板は隣接ガラス表面を隔てる間挿材料（interleaving material）と共に貯蔵された。
【００４１】
注４：溶媒による単方向ワイピング：初めに１：１容量比の２−プロパノール：（ＤＩ）水を基板に噴霧し、そしてキムワイプス^TMワイパーまたはテクニクロス^TMワイパーでワイピングして乾かす。次に、基板を２−プロパノールまたはアセトンで飽和されたベルベット布で単方向ワイピングする。
【００４２】
注５：プラズマ：初めに多量のＤＩ水で基板を洗い流し、次いで窒素を吹き付けて乾かす。次に、その試料をSPI^TMサプライアーズ・プラズマ・プレップＩＩ装置（SPI^TM Suppliers Plasma Prep II unit）中で酸素プラズマに２０分間曝露する。
【００４３】
注６：超音波：初めに多量のＤＩ水で試料を洗い流す。次いで、水性洗浄剤浴（ダート（Dart）２１０、ｐＨ２．９、５０℃）中で超音波により２０分間清浄化する。最後に、ＤＩ水で洗浄し、そして窒素を吹き付けて乾かす。
【００４４】
注７：PPGインダストリーズ社製。
【００４５】
注８：LCC・Ｎｏ．８〜１８の液晶混合物は、Ｅ−７と青色二色性染料Ｇ４７２との混合物であった。
【００４６】
表３は、ある範囲のシート抵抗率（３〜１２７オーム／平方）を有するガラス基板上に適用されたいろいろなタイプの導電性層、および暗色化状態で許容できる直線偏光子となる許容できるネマチックホスト−ゲスト液晶セルディバイスをもたらす、本発明の特長を取り入れている異なる表面処理を示す。表３は、さらに、電極のより大きな％透過率が、一般に、視感透過率に暗色化段階から漂白段階までより大きな変化をもたらすことを示している（LCC・Ｎｏ．２２および２４を参照されたい）。
【００４７】
理解できるように、本発明は電極のデザインまたは使用される導電性基板の数には限定されない。例えば、そして図５を参照すると、そこには基板８８、および前に議論した電源２８に接続された２つのインターディジタル電極９０および９２を有する導電性基板８６が示される。図５には２つのインターディジタル電極が示されるけれども、本発明は１つの表面に３つ以上の電極を有することも企図している。
【００４８】

【００４９】
Ａ）１：１容量比の２−プロパノール：ＤＩ水を噴霧し、そしてテクニクロス^TMワイパー（テックスワイプ^TM社）でワイピングして乾かす。綿パッドで１０回単方向擦過する。
【００５０】
Ｂ）ＤＩ水で洗浄し、続いて４０℃に加熱されたｐＨ２．９のダート２１０洗浄剤溶液中で２０分間の超音波清浄化を行う。次いで、ＤＩ水で洗浄し、そして家庭用窒素（house nitrogen）を吹き付けて乾かす。合成ベルベットで１０回単方向擦過する。
【００５１】
注１：熱分解パウダースプレー法（pyrolysis powder spray）。
【００５２】
サンゲート１０００は、誘電体膜で分離された２つの銀層を有するMSVDコーティングを持つガラス基板である。
【００５３】
サンゲート１００Ｎは、各面に１つの銀層と誘電体膜を有するMSVDコーティングを持つガラス基板である。
【００５４】
サンゲート２００は、一方の表面にフッ素ドープされたスズ酸化物を、他方の表面に反射性の膜を有する、熱分解により被覆されたガラス基板である。
【００５５】
ソーラーバン５５ガラスは、熱分解により堆積されたアンチモンドープスズ酸化物を有するガラスである。
【００５６】
サンゲートおよびソーラーバンはPPGインダストリーズ・オハイオ社（PPG Industries Ohio, Inc.）の登録商標であって、PPGインダストリーズ社が販売する製品である。
【００５７】
理解できるように、本発明は与えられた例示説明によっては限定されず、前記の特許請求の範囲によって限定されるだけである。
【図面の簡単な説明】
【図１】電極を横断して電場が印加されていない従来技術の液晶セルの断面図である。
【図２】電極を横断して電場が印加されていない本発明の液晶セルの断面図である。
【図３】電極を横断して電場が印加された、図２の断面図と同様の図である。
【図４】電極間の区画室に液体混合物を毛管充填するために、互いにある一定の位置関係で取り付けられている一対の電極の上面図である。
【図５】本発明の実施に際して使用することができる２つのインターディジタル電極を有する基板の上面図である。

Claims

液晶セルの製造法であって、次の
基板を清浄化する工程、
基板に導電性コーティングを適用する工程、
液晶混合物を中に有する密閉区画室を、液晶混合物を上記導電性コーティングと直接接触させて設ける工程を含む方法であって、
前記基板を清浄化する工程が、基板を溶媒で飽和された布で１つの方向にワイピングする工程を含み、
導電性コーティングをラビング処理する工程及び配向制御膜を形成する工程を含まない前記方法。
導電性コーティングが、スズ酸化物またはインジウム酸化物を含む、請求項１に記載の方法。
導電性コーティングが、フッ素及びアンチモン並びにそれらの混合物から成る群から選ばれるドーパント物質を含むスズ酸化物コーティングである、請求項２に記載の方法。
基板がガラス基板であり、ドーパント物質がフッ素である請求項３に記載の方法。
基板とスズ酸化物コーティングとの間に、スズ酸化物・ケイ素酸化物の勾配層がある、請求項３または４に記載の方法。