JPH11352493A - 液晶装置の製造方法および液晶装置 - Google Patents

液晶装置の製造方法および液晶装置

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JPH11352493A
JPH11352493A JP11157004A JP15700499A JPH11352493A JP H11352493 A JPH11352493 A JP H11352493A JP 11157004 A JP11157004 A JP 11157004A JP 15700499 A JP15700499 A JP 15700499A JP H11352493 A JPH11352493 A JP H11352493A
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Patricia Tafin Rachel
パトリシア タフィン レイチェル
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UK Government
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セルの部分スイッチング動作の制御を実現
し、表示装置におけるアナログ階調の制御を可能にす
る。 【解決手段】 強誘電性液晶セル２０の製造において、
基板１３および１４の内側表面に配向層７・８を設け、
液晶層１０の配向層７・８付近の液晶分子に所望の配向
を与える。配向層７・８を、それぞれ２種類の異なる配
向溶液、例えばLQT120およびJALS212 を基板１３・１４
に付着させることで形成する。上記配向溶液の混合物を
スピンコーティングによって付着させた後、プリベーク
を行うことによって溶剤を蒸発させ、さらに、本ベーク
工程および所望の配向方向を付与するラビング工程を行
う。形成された配向層７・８は、凹状の領域が凸状の領
域の中に散在する斑点状の構造を持つ。この異なる領域
は、それぞれ異なる配向特性を持ち、これにより、印加
電界に応じて液晶材料の分子を異なる配向状態間でのス
イッチングが制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、強誘電性液晶装置
および反強誘電性液晶装置の製造方法に関するものであ
り、特に、装置内の液晶材料の層に接する少なくとも１
つの配向層の形成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】表面安定化強誘電性液晶装置（ＳＳＦＬ
ＣＤ）は、ねじれネマティック液晶装置などの他の液晶
装置と比べて次のような利点を有している。すなわち、
この利点は、ＳＳＦＬＣＤは、交互に逆極性になるスイ
ッチングパルスによって２つの状態間でスイッチングさ
れ、かつスイッチングパルスが印加されない状態では、
逆極性のスイッチングパルスが印加されて反対の状態に
切り替えられるまで同一の状態を維持するという双安定
性装置であるということである。ねじれネマティック液
晶装置の動作では、これとは逆に、液晶装置を一方の状
態に維持するためには駆動信号を間断なく印加しなけれ
ばならない。また、ＳＳＦＬＣＤには、各スイッチング
素子にそれぞれスイッチングトランジスタが結合されて
いるアクティブマトリクスなしに、個々のスイッチング
素子をパッシブ駆動することができるという利点もあ
る。
【０００３】周知のように、従来のＳＳＦＬＣＤは、概
して、平行に配置された２枚の透明基板の間にキラルス
メクティック強誘電性液晶材料の層が挟持されたセルを
含んでいる。上記透明基板の内側表面には、液晶材料の
異なる領域に、アドレス可能なスイッチング素子のマト
リクスを形成するように、互いに交差して配置された行
電極線および列電極線の形の電極構造が設けられてい
る。かかるスイッチング素子は、通常、列電極線に対し
てスイッチングパルスまたは非スイッチングパルスであ
るデータパルスが並列に印加されるとともに、行電極線
に対してストローブパルスが印加され、これによって、
各行の選択されたスイッチング素子が、それぞれの電極
線に印加されたデータパルスとストローブパルスとの電
圧差によって発生した電界の効果により、一方の状態か
ら他方の状態へ切り替えられ、１ラインずつアドレスさ
れる。
【０００４】さらに、ラビング処理された配向層が、上
記基板の内側の面に設けられ、この配向層付近の上記液
晶材料の分子に所望の配向を付与するようになってい
る。概して、これによって、液晶分子は基板に対して垂
直な方向に延びた微小層を形成するように一様に配向す
る。各微小層における液晶分子は、液晶層両側に設けら
れた配向層による液晶分子の配向の影響を受けてシェブ
ロン構造をとる。ただし、かかる装置の構造は、本発明
が適用される液晶装置の様々な構造のうちの一例にすぎ
ず、また、上記のアドレス構成は、かかる装置に用いら
れるアドレス構成の単なる一例として示される。
【０００５】また、応用によっては、完全にスイッチン
グするよりは低い電圧かつ／または完全にスイッチング
するよりは短い期間のスイッチング信号によってスイッ
チング素子に対応する液晶材料の領域の一部のみの状態
が変わるように部分的にスイッチングするように構成す
ることが可能である。上記装置が表示装置であり、各ス
イッチング素子の完全にスイッチされた状態が黒状態お
よび白状態に対応する場合、かかる部分スイッチング法
は、アナログ階調を得るために利用される。しかしなが
ら、装置において部分スイッチングを行う間のドメイン
形成の制御の問題が、階調の制御を困難にしている。
【０００６】強誘電性液晶装置におけるドメイン形成を
制御するために、これまで数多くの提案がなされてき
た。例えば、ＪＰ０３０４８８１９（Matsushita）およ
びＪＰ０４１２７１２４（Asahi Glass ）は、液晶材料
内のドメイン形成の制御に使用される核生成点を得るた
めに、装置内に微小構造の配列を形成する技術を開示し
ている。ただし、かかる技術は、さらなるセル製造工程
の追加を必要とし、製造を複雑化し、かつコストを増大
させてしまう。
【０００７】また、E. Matsui およびA. Yasuda による
「FLC 95 Abstracts(1995)97-99 」およびＥＰ０５９５
２１９Ａ（Sony）は、ドメイン形成制御のための核生成
点として機能するように、液晶材料内に小さな球体を分
散する技術を開示している。しかし、液晶材料内にこの
ような球体を均等に分布させることは困難である。ＪＰ
１９４６３５／１９９４およびＥＰ０５８６０１４Ａ
（Phillips）は、高分子材料からなる異方性三次元網状
構造体内に非反応キラル液晶分子を閉じ込めた構造体を
形成する技術を開示している。この技術では、網状構造
体は、互いに逆の分極方向を有する微小ドメインを安定
化させることによって、印加電界が除かれた後も階調を
維持させるようにしている。しかし、製造後に液晶材料
中に比較的高い濃度でポリマーが残るため、液晶材料の
粘度が増し、これによってスイッチングの速度が低下し
やすくなる。
【０００８】また、欧州特許出願第９７３０９８３９．
５号は、後に処置条件が変わった結果液晶材料から分離
されるようなドーパントを液晶材料に混入する技術を開
示している。ここで、処置条件の変化とは、温度や紫外
線照射における変化であり、ドーパントの相変化を起こ
し、その結果液晶材料内のドメイン形成を制御するため
の核生成点が得られるものが好ましい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】D.C. Ulrich, M.J. Ch
errillおよびS.J. Elston は、「Surface Modification
and the Switching Processes in Ferroelectric Liqui
d Crystals 」（LiquidCrystals, 1997, Vol.23, No.6,
797-802）で、スペーサビーズやごみ粒子など、内在的
に核種となるものが強誘電性液晶装置のスイッチングに
どのような影響を及ぼすかを論じており、装置の製造中
に他の部分と異なる部分を生成するように故意に核種と
なるものを導入することを提案している。上記の論文で
研究されている例では、点状および線状の核種が次のよ
うな方法で形成されている。すなわち、装置の一方の基
板の内側表面に厚さ約０．５μm のフォトレジスト層を
堆積させ、それを適当なマスク越しに露光し、現像し、
焼成することによって、配向膜で被覆する前に、点状お
よび／または線状の核種を形成する。しかしながら、か
かる方法には多くの製造工程を追加する必要があり、こ
のために製造の複雑化および製造コストの増大を招来す
る。
【００１０】ＥＰ０７３２６１０Ａ２は、コントラスト
を改善し、かつ装置の視野角を広げるため、ねじれネマ
ティック（ＴＮ）液晶表示装置に２種類以上のポリマー
を含む配向層を用いることを開示している。上記のポリ
マーの最大ＳＰ（溶解度パラメータ）と最小ＳＰの差は
少なくとも１である。好ましくは、ポリマーのうちの少
なくとも１つは、シロキサンまたはフッ素を含有するポ
リマーである。このような方法では、配向層が２種類以
上の異なる配向状態を形成することができるようにな
り、これにより、装置内で液晶分子のプレティルト角の
異なる２種類以上の液晶配向状態が現れる。したがっ
て、１種類の液晶配向状態のみを持つ同様の装置と比べ
て視野角特性を広げることができる。しかし、このよう
な配向層は、強誘電性液晶装置の部分スイッチング動作
の改善には適さない。
【００１１】本発明の目的は、強誘電性または反強誘電
性液晶装置の部分スイッチング特性を改善するために使
用される、強誘電性または反強誘電性液晶装置の製造方
法を提供することにある。
【００１２】
【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、強誘電性液晶装置または反強誘電性液晶装置の
部分スイッチング動作を改善するために、少なくとも１
つの配向層に接している強誘電性または反強誘電性の液
晶材料の層を含み、上記配向層が、少なくとも２種類の
配向溶液が基板上に付着することによって形成されてお
り、上記配向溶液が、混合されたときに上記液晶材料に
対して異なる配向特性を持つ領域を形成するという特性
を有し、その配向特性によって、印加電界に応じて液晶
材料の分子を異なる配向状態間でのスイッチングを制御
することで上記装置の部分スイッチングを可能にする。
【００１３】この方法で形成された配向層における、異
なる配向特性を持つ上記の領域は、液晶材料の異なる領
域に、異なる態様で作用する。そのため、上記の異なる
領域の大きさや形状を適宜制御することによって、印加
電界に応じて液晶材料のスイッチング動作を制御するこ
とができる。特に、上記装置の部分スイッチング動作の
制御を実現し、これにより、階調表示のためのこのよう
な部分スイッチングに基づいて表示装置におけるアナロ
グ階調を制御することができる。
【００１４】異なる配向特性を持つ上記の領域と液晶材
料との相互作用の態様は、本発明の方法によって製造さ
れた装置毎に異なっていてもよい。例えば、配向溶液が
液晶材料に対して異なる相互作用エネルギーを持つ物質
を含んでいれば、上記液晶材料のスイッチング動作も当
該配向物質の異なるアンカリング特性に応じて異なって
くる。加えて、もしくはその代わりに、配向溶液は異な
る誘電率を持つ物質をそれぞれ含んでいてもよく、その
場合、上記液晶材料のスイッチング特性は、配向物質に
おける異なる電圧降下によって調整される。
【００１５】さらに、異なる配向特性を持つ上記領域
は、ある領域がそれ以外の領域よりも隆起してパターン
を形成し、上記配向層の表面を凹凸にしてもよい。
【００１６】このような方法は、上記液晶材料のスイッ
チング中のドメイン形成を制御する核生成域として機能
するような異なる表面形状をつくり出すために用いるこ
とができる。この表面形状は、スイッチングの速度を上
げる核生成点として機能する小さな球状でもよいし、ま
た、スイッチングの速度を下げる係留点として機能する
長く延びた形状でもよい。さらに、これらの形状の組み
合わせが１つの配向層に見られてもよい。
【００１７】また、上記配向材料が配向層内に異なる配
向特性を持つ領域を形成するように、上記配向材料その
ものが互いに混和しないか、または、配向材料が、それ
ぞれ互いに混和しない溶剤内に存在する状態で基板に付
着させられる。ここで、上記溶剤が、その後蒸発するの
で、配向層の所望の領域を形成する配向材料が残る。
【００１８】また、上記配向溶液の少なくとも１つは、
基板上への付着以前に表面活性剤と混合され、上記配向
溶液による基板の湿潤を調整する。これは、印加電界に
応じた配向状態間で液晶材料のスイッチングを制御する
機能を果たすような、異なる配向特性を実現する表面形
状をつくり出すために利用できる。
【００１９】本発明の液晶装置は、また、少なくとも１
つの配向層に接している強誘電性または反強誘電性液晶
材料の層を含み、上記配向層は、少なくとも２種類の異
なる配向溶液を基板に付着させることによって形成され
た領域を含み、該領域は、液晶材料に対して異なる配向
特性を持つポリマーを含み、その配向特性によって、印
加電界に応じて液晶材料の分子を異なる配向状態間での
スイッチングを制御することで上記装置の部分スイッチ
ングを可能にする。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明がさらによく理解されるた
めに、本発明による好適な方法を、例として、後述の図
面を参照して以下の記載によって説明する。
【００２１】本発明に係る製造方法について以下のよう
に説明する前に、強誘電性液晶セルの典型的な構成につ
いて図１に基づいて説明する。ただし、本発明は、ある
強誘電性液晶セルまたは図１に示す特定の構造のセルの
製造方法に限定されるわけではなく、この特定の構造
は、本発明の製造方法が適用されうる構成の単なる一例
として説明されると解釈されるべきである。
【００２２】図１に、強誘電性液晶セル２０の微小部分
の断面を示す。この強誘電性液晶セル２０は、スペーサ
（図示せず）によって間隔をおいて互いに平行に配され
た２枚の透明基板構造１３・１４間に保持された液晶材
料ＳＣＥ８からなる液晶層１０を備えている。各基板構
造１３・１４は、それぞれガラス基板１・２からなって
おり、各ガラス基板１・２上には、例えばＩＴＯ(indiu
m tin oxide)からなる電極構造が、公知の堆積技術、マ
スク技術およびエッチング技術を用いて形成されてい
る。さらに詳しくは、上記ガラス基板１の表面上に、厚
さ１００ｎｍの透明な複数のデータ電極３が互いに平行
に形成され、データ電極３上には、二酸化ケイ素（Ｓｉ
Ｏ2 ）などからなる透明な絶縁膜４が設けられている。
さらに、上記ガラス基板２の表面上には、上記データ電
極３と同じ材料からなる厚さ１００ｎｍの透明な複数の
ストローブ電極５が、互いに平行に、かつデータ電極３
と直交するように設けられ、上記ストローブ電極５上に
は、上記絶縁膜４と同じ材料からなる透明な絶縁膜６が
設けられている。
【００２３】さらに、基板構造１３・１４の内側表面に
は、厚さ７０ｎｍの配向層７・８が絶縁膜４・６上に設
けられている。配向層７・８近傍の液晶層１０における
液晶分子が最適に配向されるように、配向層７・８に
は、例えば、レーヨン等からなる柔らかい布で擦ること
により所望の方向にラビング処理するなどの一軸配向処
理がなされている。上記配向層７・８は、ポリイミド
膜、ナイロン（登録商標）膜、ポリビニルアルコール
膜、あるいは二酸化ケイ素膜などの有機高重合体膜であ
る。
【００２４】上記ガラス基板１におけるデータ電極３が
形成された面と反対側の面上には偏光層１１が形成さ
れ、上記ガラス基板２におけるストローブ電極５が形成
された面と反対側の面上には偏光層１２が形成されてい
る。偏光層１１・１２は、互いの偏光軸がほぼ直交する
ように、かつ、セル内の液晶材料のスイッチング状態に
よって表示状態が明状態または暗状態になるように調整
されている。当業者には容易に理解しうることである
が、データ電極３およびストローブ電極５の交点（すな
わち画素）における強誘電性液晶材料のスイッチング状
態は、データパルスおよびストローブパルスをデータ電
極３およびストローブ電極５にそれぞれ印加することに
よって制御され、これにより、本液晶装置が動画の表示
に使用できるようになっている。
【００２５】上記の強誘電性液晶セルの製造において
は、まず、基板構造１３・１４を、配向層７・８の堆積
形成および所望の方向へのラビング処理を中心とした前
述の一連の製造工程によって製造する。続いて、２枚の
基板構造１３・１４を間隔をとった上記のような方法で
貼り合わせ、このセルに液晶材料を注入する。以下の説
明は、本発明の方法による配向層７・８の製造に関する
ものであり、ここでは、セルの部分スイッチ幅を制御
し、その結果セルの適切な部分スイッチングにより鮮明
な階調が得られるようにするために、一方または両方の
配向層７・８が本発明の方法を用いて製造される。
【００２６】上記のセルを製造する本発明の方法の一実
施例では、配向層の一方または両方が次のような方法で
製造された。
【００２７】基板を適切な方法で洗浄した後、ブチロラ
クトンで１：１の割合で希釈されたポリマーＡＴ９０２
をスピン速度１５００ｒｍｐで２０秒間スピンコーティ
ングすることによって、保護層となる絶縁膜を形成し
た。溶剤を蒸発させるために上記基板を１００℃で１０
分間プリベークし、その後２００℃で１０５分間（１５
分間の予熱時間を含む）本ベークした。その後、ポリマ
ーＪＡＬＳ２１２およびＬＱＴ１２０をそれぞれ含む２
種類の溶液の混合物を使用して、保護層の上に配向層を
形成した。２種類の溶液とは、１０ｍｌのＪＡＬＳ２１
２と１０ｍｌのブチロラクトンとからなる第１溶液と、
６．７ｍｌのＬＱＴ１２０と１３．４ｍｌのＮメチルピ
ロリジノンからなる第２溶液である。それぞれ使用され
た溶液中の固形分は５％と推定される。速度２５００ｒ
ｍｐで１０秒間スピンコーティングを行うことによって
上記混合液を基板上に付着させ、その後１００℃で３０
分間プリベークすることによって溶剤を蒸発させた。続
いて、重合させることによって配向層が形成されるよう
に、上記基板に対し２００℃で６０分間（３０分間の予
熱時間を含む）本ベークを行い、その後、所望の配向方
向に配向させるために上記のような方法で配向層をラビ
ング処理した。
【００２８】上記の２種類の重合物質は混ざり合わない
ため、形成された配向層は、図２の原子間力顕微鏡の観
察結果に示すように、領域３０（図の暗い部分）が領域
３１（図の明るい部分）の中に散在する斑点状の構造を
持つようになる。上記の領域３０および３１は、それぞ
れ重合物質の一方からなっていてもよいし、もしくは、
一方または双方の領域が両方の重合物質からなっていて
も良い。この場合、領域３１は、配向層表面において比
較的深い凹部として形成される領域３０に対して隆起し
ている。表面の層を形成している一方のポリマーの上で
他方のポリマーが別の領域を形成しているのか、それと
もこの領域は（おそらくかかる表面の層も）２つのポリ
マーの混合物、もしくは相の異なるポリマーからなって
いるのかは、今のところ不明である。
【００２９】図３は、倍率を上げて上記配向層の表面の
詳細を示したものであり、この図から、図２に基づいて
すでに説明した領域３０・３１からなる表面構造に重な
って、さらに微小な構造が存在することがわかる。この
微小な構造は、凸領域３１の中にある比較的浅い凹部３
２と、凹領域３０の中に隆起した瘤状部３３を含んでい
る。この場合では、凸領域３１は、幅約５００〜７００
ｎｍであり、また、凹領域３０に対して約６０ｎｍの高
さで隆起している。また、凸領域３１は、周縁部分にお
いて５０°〜６０°程度の角度で傾斜している。一方、
凹領域３０の横方向の寸法は１．５〜３μｍである。凸
領域３１の面積と瘤状部３３の面積の合計はセルの総面
積の約５０％であり、残りが凹領域３０から瘤状部３３
を除いた面積である。
【００３０】また、別の実施例においては、２つの配向
材料ＪＡＬＳ２１２およびＬＱＴ１２０を１：１の重量
比で混合し、その混合物をスピンコーティングによって
基板構造上に付着させた。それ以外については、前述の
実施例と同じ方法で配向層が形成されており、形成され
た配向層の表面構造は図４に示されている。この場合、
一方の配向材料からなる凹領域４０が他方の配向材料か
らなる凸領域４１の中に形成され、凸領域４１は概して
幅１００〜３００ｎｍ、長さ４００〜１２００ｎｍであ
り、凹領域４０は概して幅５０〜２００ｎｍ、長さ４０
０〜１２００ｎｍである。また、凹領域４０と凸領域４
１の高さの差は約２０ｎｍである。
【００３１】また、図５は、上記の配向層の表面の一部
について、その表面の最も高い部分から水平に広がる水
平面０に対する０〜３０ｎｍの範囲での表面深さの割合
についての分析結果をグラフで示したものである。ピー
クが２つ有るのは、凹領域４０および凸領域４１の平均
深さに対応する２つの深さを持つ部分が多いことを示し
ている。
【００３２】また、図６は、図２および図３を参照して
説明された第１実施例の配向層の一部の表面構造をグラ
フで示しており、高さの変化が強調されるようにＸ軸の
１目盛りを２μｍ、Ｚ軸の１目盛りを１００ｎｍとして
いる。
【００３３】第１実施例の配向層と、比較のために配向
材料ＪＡＬＳ２１２のみを用いた配向層および配向材料
ＬＱＴ１２０のみを用いた配向層とをそれぞれ形成する
一連の実験を行った。液晶材料ＳＣＥ８を含み、上記３
種類の配向層をそれぞれ持つサンプルセルを作製した。
また、液晶材料ＳＣＥ８を含み、２枚の基板にそれぞれ
異なる配向層が配されたサンプルセルも作製した。この
サンプルセルでは、第１実施例にしたがって形成された
配向層および配向材料ＬＱＴ１２０のみを使用して形成
された配向層が使用された。１０〜１００Ｖの範囲の電
圧およびパルス期間τを有するスイッチングパルスが最
初の３つのサンプルセルに印加され、液晶材料がスイッ
チを開始するとき（斑点状態）のτの値、液晶材料の１
０％がスイッチしたときのτの値、液晶材料の９０％が
スイッチしたときのτの値、ほとんどすべての液晶材料
がスイッチしたとき（フルスイッチング状態）のτの値
にそれぞれ対応した点をグラフに表した。上記３つのサ
ンプルセルについての結果が図７に示されており、実線
は上記第１実施例にしたがって混合物による配向層を使
用した場合のスイッチング特性を示している。混合物に
よる配向層を使用した場合には、配向層が配向材料ＪＡ
ＬＳ２１２のみ、または配向材料ＬＱＴ１２０のみから
なる場合と比較して、部分スイッチング領域の幅がかな
り大きくなることがわかる。
【００３４】表１は、それぞれ異なる配向層をもつ上記
４つのサンプルセル全てについて得られた部分スイッチ
ングの結果を示す表であり、特に、最小スイッチング電
圧Ｖmin の値、液晶材料の１０％がスイッチしたときの
最小スイッチング時間τ-min（１０％）の値、液晶材料
の９０％がスイッチしたときの最小スイッチング時間τ
-min（９０％）の値、および部分スイッチ幅の値（Ｖ
min ＋５Ｖの時のもの）を示している。どの場合も、液
晶材料はＳＣＥ８であった。この表から、同じ液晶材料
を含むセルであっても、配向層が異なれば、得られるス
イッチング特性も異なるということがわかる。特に、配
向材料ＬＱＴ１２０とＪＡＬＳ２１２の混合物を用いた
配向層は、これらの配向材料のいずれか一方のみを使用
した配向層を備えたセルよりも、かなり広い部分スイッ
チング領域を有する。２つの配向層のうち１つにのみ混
合物を使用した第４のサンプルセルの場合、部分スイッ
チングの結果は、最小スイッチング電圧Ｖmin の２つの
値について検出され、この場合もまた、混合物の配向層
を用いることによってかなり広い部分スイッチング領域
が得られることがわかる。
【００３５】
【表１】
【００３６】表面が凹凸になるようにするための凸領域
および凹領域による配向層表面のパターニングは、２種
類のポリマーが混和しないために起こるポリマー微小相
分離によって実現される。しかしながら、モノマーが加
えられた２つの異なる溶剤であって、それを使用するこ
とによって当該モノマーから得られるポリマー材料を配
向層の中で分離させることができるような溶剤を使っ
て、上記のような表面構造を形成することも可能であ
る。配向層のポリマー材料間で特に起こる相互作用は、
ポリマー材料の液晶材料に対する相互作用エネルギー、
および／または、当該材料の混和性の相違、および／ま
たは、当該材料の配向特性の相違、そして当該材料の比
率と希釈度ならびに溶剤の選択によって異なる。また、
配向層の凸領域および凹領域の幅および高さも、重合中
の加熱処理の温度や時間、その後の蒸発処理の時間、配
向層が形成される表面の湿潤度等の特定の処理条件によ
って異なる。待機時間、すなわち、基板を室温などの所
定の温度で保つ時間をとって、ポリマー材料に層分離を
起こさせ溶剤が蒸発し始めるようにすることも、それに
よって表面構造の制御がさらに可能になるため、有効で
ある。
【００３７】また、配向層による基板表面の湿潤度を変
えるために表面活性剤を使用してもよく、それによって
配向層に特定の表面特性を付与したり、ポリマー材料間
の相互作用を変更したりできる。また、プリベークやソ
フトベークなどを配向層に対して行った後に、表面特性
のうち分布状態や形状を変えるために配向層に軽いラビ
ング処理を行うことも可能である。例えば、上述のよう
な１００℃でのプリベークを行った後は、ポリマーは完
全には硬化しておらず、比較的柔らかい。表面の湿潤の
結果起こる相分離およびドメインの形成は、そのときす
でに起こっているはずなので、軽いラビングを行ってド
メインの大きさと向きを調整することができる。例え
ば、図２の領域３０または３１を長くしたりその高さを
低くしたりするために、このようなラビング処理を行う
ことができる。
【００３８】変形例では、配向層は互いに異なる誘電率
を持つポリマー材料によってなる。これは、液晶材料の
スイッチング動作が配向層の表面の凹凸や配向層と液晶
材料の相互作用のみならず、配向層における電圧降下の
影響をも受けるようにするもので、この電圧降下はポリ
マー材料の異なる誘電率によって調整される。
【００３９】最後に、別の変形例では、前述の配向層に
用いられた２種類以上のポリマー材料のかわりに、ブロ
ック共重合体が用いられる。ブロック共重合体は、２種
類以上の化学的に異なる領域のブロックが長さ方向に繰
り返し、例えばＡＢＡＢ…のように現れるものであり、
例えばブロックＡ、Ｂはそれぞれスチレンとブタジエン
であって、このようなブロックが例えば２０存在するも
のである。各配向層中に２〜５μｍ程度の領域を設ける
ために、ブロック共重合体には通常よりも多くの反復ブ
ロックが存在すること、例えばそのようなブロックが２
０以上存在することが必要である。
【００４０】
【発明の効果】以上のように、本発明の液晶装置の製造
方法は、少なくとも１つの配向層に接している強誘電性
または反強誘電性の液晶材料の層を含み、上記配向層
が、少なくとも２種類の配向溶液が基板上に付着するこ
とによって形成されており、上記配向溶液が、混合され
たときに上記液晶材料に対して異なる配向特性を持つ領
域を形成するという特性を有しているので、その配向特
性によって、印加電界に応じて液晶材料の分子を異なる
配向状態間でのスイッチングを制御することで上記装置
の部分スイッチングを可能にする。したがって、階調表
示のためのこのような部分スイッチングに基づいて表示
装置におけるアナログ階調を制御することができるとい
う効果を奏する。
【００４１】本発明の液晶装置の製造方法において、上
記配向溶液が液晶材料に対して異なる相互作用エネルギ
ーを持つ物質を含んでいれば、上記液晶材料のスイッチ
ング動作も当該配向物質の異なるアンカリング特性に応
じて異なってくる。加えて、もしくはその代わりに、配
向溶液は異なる誘電率を持つ物質をそれぞれ含んでいる
場合、上記液晶材料のスイッチング特性は、配向物質に
おける異なる電圧降下によって調整される。
【００４２】さらに、上記の各製造方法においては、異
なる配向特性を持つ上記領域は、ある領域がそれ以外の
領域よりも隆起してパターンを形成し、上記配向層の表
面を凹凸にすることにより、上記液晶材料のスイッチン
グ中のドメイン形成を制御する核生成域として機能する
ような異なる表面形状をつくり出すことができる。
【００４３】また、上記配向材料が上記配向層内に異な
る配向特性を持つ領域を形成するように、上記配向材料
そのものが互いに混和しないか、または、配向材料が、
それぞれ互いに混和しない溶剤内に存在する状態で基板
に付着させることで、その後蒸発するので、残った配向
材料により上記配向層の所望の領域を形成することがで
きる。
【００４４】また、上記配向溶液の少なくとも１つが、
基板上への付着以前に表面活性剤と混合され、上記配向
溶液による基板の湿潤を調整するようにすれば、印加電
界に応じた配向状態間で液晶材料のスイッチングを制御
する機能を果たすような、異なる配向特性を実現する表
面形状をつくり出すことができる。
【００４５】本発明の液晶装置は、少なくとも１つの配
向層に接している強誘電性または反強誘電性液晶材料の
層を含み、上記配向層が、少なくとも２種類の異なる配
向溶液を基板に付着させることによって形成された領域
を含み、該領域が、液晶材料に対して異なる配向特性を
持つポリマーを含んでいるので、その配向特性によっ
て、印加電界に応じて液晶材料の分子を異なる配向状態
間でのスイッチングを制御することで上記装置の部分ス
イッチングを可能にする。したがって、階調表示のため
のこのような部分スイッチングに基づいて表示装置にお
けるアナログ階調を制御することができるという効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る強誘電性液晶セル
の概略断面図である。
【図２】本発明の第１の方法によって形成された配向層
の一部を原子間力顕微鏡で観察した様子を示す説明図で
ある。
【図３】本発明の第１の方法によって形成された配向層
の一部を図２の配向層とは異なる倍率で原子間力顕微鏡
で観察した様子を示す説明図である。
【図４】本発明の第２の方法によって形成された配向層
の一部における高さの変化を原子間力顕微鏡で観察した
様子を示す説明図である。
【図５】上記の配向層の一部における高さの変化につい
ての分析結果を示すグラフである。
【図６】上記第１の方法によって形成された配向層の一
部を原子間力顕微鏡で観察した結果の３次元画像を示す
斜視図である。
【図７】異なる組成の配向層をそれぞれ有する複数のセ
ルについてのτ−Ｖ特性を示すグラフである。
【符号の説明】 １・２ ガラス基板 ７・８ 配向層 １０ 液晶層 １３・１４ 基板構造 ３０・４０ 凹領域 ３１・４１ 凸領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390040604 イギリス国 ＴＨＥ ＳＥＣＲＥＴＡＲＹ ＯＦ ＳＴ ＡＴＥ ＦＯＲ ＤＥＦＥＮＣＥ ＩＮ ＨＥＲ ＢＲＩＴＡＮＮＩＣ ＭＡＪＥＳ ＴＹ’Ｓ ＧＯＶＥＲＮＭＥＮＴ ＯＦ ＴＨＥ ＵＮＥＴＥＤ ＫＩＮＧＤＯＭ ＯＦ ＧＲＥＡＴ ＢＲＩＴＡＩＮ ＡＮ Ｄ ＮＯＲＴＨＥＲＮ ＩＲＥＬＡＮＤ イギリス国 ハンプシャー ジーユー14 ０エルエックス ファーンボロー アイヴ ェリー ロード（番地なし） ディフェン ス エヴァリュエイション アンド リサ ーチ エージェンシー (72)発明者 レイチェル パトリシア タフィン イギリス国，ウスターシャー ダブリュ・ アール・14 ４・エル・ワイ，ノース モ ルヴァーン，ベルヴォイル バンク，ノー ス モルヴァーン ハウス ７

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも１つの配向層に接している強誘
    電性または反強誘電性の液晶材料の層を有する液晶装置
    の部分スイッチング動作を改善するための液晶装置の製
    造方法であって、 印加電界に応じて上記液晶材料の分子の異なる配向状態
    間でのスイッチングが制御されるように、混合されたと
    きに上記液晶材料に対して異なる配向特性を持つ領域を
    形成するという特性を備えた少なくとも２種類の配向溶
    液を基板上に付着させることによって上記配向層を形成
    することを特徴とする液晶装置の製造方法。
  2. 【請求項２】上記配向溶液は、上記液晶材料に対して異
    なる相互作用エネルギーを有する物質をそれぞれ含んで
    いることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置の製造
    方法。
  3. 【請求項３】上記配向溶液は、異なる誘電率を有する物
    質をそれぞれ含んでいることを特徴とする請求項１また
    は２に記載の液晶装置の製造方法。
  4. 【請求項４】上記領域は、ある領域がそれ以外の領域よ
    りも隆起するようなパターンを形成し、上記配向層の表
    面を凹凸にすることを特徴とする請求項１、２または３
    に記載の液晶装置の製造方法。
  5. 【請求項５】上記の隆起した領域は、概ね上記パターン
    内のそれ以外の領域とは異なる形状をなしていることを
    特徴とする請求項４に記載の液晶装置の製造方法。
  6. 【請求項６】上記の隆起した領域は、概ね上記パターン
    内のそれ以外の領域とは異なる分布状態にあることを特
    徴とする請求項４または５に記載の液晶装置の製造方
    法。
  7. 【請求項７】上記配向溶液は、互いに混和しない配向材
    料を溶液中にそれぞれ含んでいることを特徴とする請求
    項１ないし６のいずれかに記載の液晶装置の製造方法。
  8. 【請求項８】配向材料を互いに混和しない溶剤にそれぞ
    れ溶解させてなる上記配向溶液を上記基板上に付着さ
    せ、その後、残った上記配向材料が上記配向層の上記領
    域を形成するように上記溶剤を蒸発させることを特徴と
    する請求項１ないし７のいずれかに記載の液晶装置の製
    造方法。
  9. 【請求項９】上記溶液による基板の湿潤が調整されるよ
    うに、上記配向溶液の少なくとも１種類を基板上への付
    着以前に表面活性剤と混合することを特徴とする請求項
    １ないし８のいずれかに記載の液晶装置の製造方法。
  10. 【請求項１０】上記配向溶液をスピンコーティングによ
    って基板に付着させることを特徴とする請求項１ないし
    ９のいずれかに記載の液晶装置の製造方法。
  11. 【請求項１１】上記配向溶液は、重合することによって
    異なる配向特性を有する上記領域を形成する配向材料を
    含んでいることを特徴とする請求項１ないし１０のいず
    れかに記載の液晶装置の製造方法。
  12. 【請求項１２】上記配向層に所望の配向方向を付与する
    ため、上記配向層にラビング処理を施すことを特徴とす
    る請求項１ないし１１のいずれかに記載の液晶装置の製
    造方法。
  13. 【請求項１３】上記配向溶液を付着させた後に上記配向
    層を硬化させるために、上記配向層に加熱処理を施すこ
    とを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の
    液晶装置の製造方法。
  14. 【請求項１４】２つの平行な基板上に、該基板間に配さ
    れた液晶材料の層に接するように、上記配向層をそれぞ
    れ形成することを特徴とする請求項１ないし１３のいず
    れかに記載の液晶装置の製造方法。
  15. 【請求項１５】上記配向層は、上記基板に設けられた電
    極線の上に形成されることを特徴とする請求項１ないし
    １４のいずれかに記載の液晶装置の製造方法。
  16. 【請求項１６】少なくとも１つの配向層に接している強
    誘電性または反強誘電性液晶材料の層を有する液晶装置
    であって、 印加電界に応じて液晶材料の分子を異なる配向状態間で
    スイッチングさせるスイッチング動作が制御されるよう
    に、上記配向層が、少なくとも２種類の異なる配向溶液
    を基板に付着させることによって形成された領域を有
    し、該領域が上記液晶材料に対して異なる配向特性を持
    つポリマーを含んでいることを特徴とする液晶装置。
JP11157004A 1998-06-03 1999-06-03 液晶装置の製造方法および液晶装置 Pending JPH11352493A (ja)

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