JPH09120059A - 液晶装置および液晶装置の製造方法 - Google Patents
液晶装置および液晶装置の製造方法Info
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- JPH09120059A JPH09120059A JP8268922A JP26892296A JPH09120059A JP H09120059 A JPH09120059 A JP H09120059A JP 8268922 A JP8268922 A JP 8268922A JP 26892296 A JP26892296 A JP 26892296A JP H09120059 A JPH09120059 A JP H09120059A
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02F1/1395—Optically compensated birefringence [OCB]- cells or PI- cells
-
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- G02F1/13775—Polymer-stabilized liquid crystal layers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】所定の表面モード状態で安定化された表面液晶
装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】表面モード液晶装置が、液晶（７）とプレ
ポリマーとの混合物を含むセル（１）を形成することに
よって、製造される。セル（１）に電界を加えることに
より、ｐｉセル構造の場合におけるＶ状態などの所定の
表面モード状態に液晶（７）を配列する。液晶（７）
は、電界によってこの状態を保持し、一方、プレポリマ
ーは、例えば、紫外線照射により重合または架橋され
る。それから、電界が除去される。ポリマーは、所定の
表面モード状態を安定させ、例えば、ｐｉセル構造にお
いて、Ｖ状態からツイストまたはスプレイ状態への緩和
を防止する。
装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】表面モード液晶装置が、液晶（７）とプレ
ポリマーとの混合物を含むセル（１）を形成することに
よって、製造される。セル（１）に電界を加えることに
より、ｐｉセル構造の場合におけるＶ状態などの所定の
表面モード状態に液晶（７）を配列する。液晶（７）
は、電界によってこの状態を保持し、一方、プレポリマ
ーは、例えば、紫外線照射により重合または架橋され
る。それから、電界が除去される。ポリマーは、所定の
表面モード状態を安定させ、例えば、ｐｉセル構造にお
いて、Ｖ状態からツイストまたはスプレイ状態への緩和
を防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶装置および液
晶装置の製造方法に関し、特に表面モード液晶装置およ
びその製造方法に関する。
晶装置の製造方法に関し、特に表面モード液晶装置およ
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ここで使用される用語「表面モード液晶
装置」は、液晶への電界を変化させることによって生じ
る光学変化が、主に、液晶の表面層で起こる液晶装置を
意味する。このような装置の一例は、液晶が平行配向を
作り出す配向層の間に配置される、ｐｉセルとして知ら
れている。これは、同一方向にラビングされるポリイミ
ド配向層を設けることによって達成され得る。このよう
な装置の別の例は、液晶が反平行配向を作り出す配向層
の間に配置される、フレデリックスセルとして知られて
いる。例えば、この表示装置は、反対方向にラビングさ
れたポリイミド配向層を有し得る。他のタイプの表面モ
ード液晶装置は、例えば、平行配向を用いるが、以下に
説明するようなスプレイ状態で作動するものが可能であ
る。
装置」は、液晶への電界を変化させることによって生じ
る光学変化が、主に、液晶の表面層で起こる液晶装置を
意味する。このような装置の一例は、液晶が平行配向を
作り出す配向層の間に配置される、ｐｉセルとして知ら
れている。これは、同一方向にラビングされるポリイミ
ド配向層を設けることによって達成され得る。このよう
な装置の別の例は、液晶が反平行配向を作り出す配向層
の間に配置される、フレデリックスセルとして知られて
いる。例えば、この表示装置は、反対方向にラビングさ
れたポリイミド配向層を有し得る。他のタイプの表面モ
ード液晶装置は、例えば、平行配向を用いるが、以下に
説明するようなスプレイ状態で作動するものが可能であ
る。
【０００３】表面モード液晶装置（ＬＣＤ）は、Mol Cr
yst. Liq. Cryst.、1972、19、123-131"Deformation of
Nematic Liquid Crystals in an Electric Field"、So
v. J.Quant. Electron.、1973、3、78-9、"Electro-Opt
ic Switching in Oriented Liquid Crystal Films"およ
びＵＳ4 385 806に開示され、ｐｉセルタイプのＬＣＤ
は、Mol Cryst. Liq. Cryst.、1984、113、329-339、"T
he Pi-cell:A Fast Liquid Crystal Optical Switching
Device."、US4 635 051およびGB2 276 730に開示され
ている。典型的な公知のｐｉセル構造は、平行にラビン
グされたポリイミド配向層の間に配置された液晶層を有
し、適切なアドレス電極を備えている。光学軸が液晶層
の配向方向に垂直であるリターダは、その層に隣接して
配置され、層のリタデーションを補償し、従って、ゼロ
リタデーションを有限電圧で達成させることによって必
要な動作電圧範囲を低下させる。上記の構成が、直交す
る直線偏光板の間に挟まれている。偏光板の偏光ベクト
ルは、液晶層およびリターダの光学軸に対して４５度で
ある。この構造を用いた表示装置は、オンおよびオフ状
態間のスイッチング時間が短いという特徴を有してい
る。スイッチング時間は、例えば、ミリセカンド以下程
度である。
yst. Liq. Cryst.、1972、19、123-131"Deformation of
Nematic Liquid Crystals in an Electric Field"、So
v. J.Quant. Electron.、1973、3、78-9、"Electro-Opt
ic Switching in Oriented Liquid Crystal Films"およ
びＵＳ4 385 806に開示され、ｐｉセルタイプのＬＣＤ
は、Mol Cryst. Liq. Cryst.、1984、113、329-339、"T
he Pi-cell:A Fast Liquid Crystal Optical Switching
Device."、US4 635 051およびGB2 276 730に開示され
ている。典型的な公知のｐｉセル構造は、平行にラビン
グされたポリイミド配向層の間に配置された液晶層を有
し、適切なアドレス電極を備えている。光学軸が液晶層
の配向方向に垂直であるリターダは、その層に隣接して
配置され、層のリタデーションを補償し、従って、ゼロ
リタデーションを有限電圧で達成させることによって必
要な動作電圧範囲を低下させる。上記の構成が、直交す
る直線偏光板の間に挟まれている。偏光板の偏光ベクト
ルは、液晶層およびリターダの光学軸に対して４５度で
ある。この構造を用いた表示装置は、オンおよびオフ状
態間のスイッチング時間が短いという特徴を有してい
る。スイッチング時間は、例えば、ミリセカンド以下程
度である。
【０００４】国際表示装置研究会議（The Internationa
l Display Research Conference)、1991、49-52の会議
記録、"Cholesteric Liquid Crystal/Polymer Gel Disp
ersion Bistable at Zero Field"は、ＬＣＤのコレステ
リックの特性を安定化するためにポリマーを用いること
を開示している。この表示装置は、少量のモノマーをコ
レステリック液晶に加えることによって形成される。モ
ノマーの重合は、２つの準安定状態が形成されるように
表示のスイッチング特性を変化させる。これらの状態
は、液晶に電界が与えられない場合に存在し、液晶の適
切な電圧パルスによってアドレスされ得る。この論文
は、液晶/ポリマーゲル分散が、これらの準安定状態を
作り出すと主張している。
l Display Research Conference)、1991、49-52の会議
記録、"Cholesteric Liquid Crystal/Polymer Gel Disp
ersion Bistable at Zero Field"は、ＬＣＤのコレステ
リックの特性を安定化するためにポリマーを用いること
を開示している。この表示装置は、少量のモノマーをコ
レステリック液晶に加えることによって形成される。モ
ノマーの重合は、２つの準安定状態が形成されるように
表示のスイッチング特性を変化させる。これらの状態
は、液晶に電界が与えられない場合に存在し、液晶の適
切な電圧パルスによってアドレスされ得る。この論文
は、液晶/ポリマーゲル分散が、これらの準安定状態を
作り出すと主張している。
【０００５】国際表示装置研究会議（The Internationa
l Display Research Conference)、1994、480-483の会
議記録、"Polymer Stabilised SBE Devices"は、スーパ
ーツイスティドネマティック（ＳＴＮ）装置としても知
られているスーパーツイスティド複屈折効果（ＳＢＥ）
装置において液晶のバルクプレチルトを誘起するための
技術を開示している。モノマーが液晶に添加され、液晶
セルに電圧を加えながら、重合される。ポリマーの効果
は、液晶のバルクプレチルトを誘起することによって、
ＳＢＥまたはＳＴＮ表示装置からストライプの形成を排
除することである。
l Display Research Conference)、1994、480-483の会
議記録、"Polymer Stabilised SBE Devices"は、スーパ
ーツイスティドネマティック（ＳＴＮ）装置としても知
られているスーパーツイスティド複屈折効果（ＳＢＥ）
装置において液晶のバルクプレチルトを誘起するための
技術を開示している。モノマーが液晶に添加され、液晶
セルに電圧を加えながら、重合される。ポリマーの効果
は、液晶のバルクプレチルトを誘起することによって、
ＳＢＥまたはＳＴＮ表示装置からストライプの形成を排
除することである。
【０００６】ＧＢ2 286 896は、比較的高い濃度のプレ
ポリマーを重合または架橋することによって、液晶の分
離したポケットまたは領域が形成されるＬＣＤを開示し
ている。
ポリマーを重合または架橋することによって、液晶の分
離したポケットまたは領域が形成されるＬＣＤを開示し
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のｐｉセルにおいては、液晶層に電界が存在しない場
合、以下にさらに詳細に説明するように、液晶はスプレ
イモードである。表示装置が、ｐｉセルモードで動作す
るために、以下に詳細に説明するように、適切な電界を
加えることによって、液晶をＶ状態に変換しなければな
らない。しかし、適切な電界が与えられてから、表示装
置がＶ状態に変化するのに数秒かかる。スプレイ状態か
らＶ状態への変換は、セル電極の電圧が臨界電圧を越え
ると起こり、従って、セルの駆動電圧は、表示装置の動
作の間、常にこの臨界電圧を越えていなければならな
い。もし、駆動電圧が、臨界値未満になると、液晶は、
配向表面の間で、１８０度のツイスト角のツイスト状態
になる。このように、従来の表面モード液晶装置は、所
望の表面モード状態を維持するために適切な電界を液晶
に印加し続けなければならないとう問題があった。
のｐｉセルにおいては、液晶層に電界が存在しない場
合、以下にさらに詳細に説明するように、液晶はスプレ
イモードである。表示装置が、ｐｉセルモードで動作す
るために、以下に詳細に説明するように、適切な電界を
加えることによって、液晶をＶ状態に変換しなければな
らない。しかし、適切な電界が与えられてから、表示装
置がＶ状態に変化するのに数秒かかる。スプレイ状態か
らＶ状態への変換は、セル電極の電圧が臨界電圧を越え
ると起こり、従って、セルの駆動電圧は、表示装置の動
作の間、常にこの臨界電圧を越えていなければならな
い。もし、駆動電圧が、臨界値未満になると、液晶は、
配向表面の間で、１８０度のツイスト角のツイスト状態
になる。このように、従来の表面モード液晶装置は、所
望の表面モード状態を維持するために適切な電界を液晶
に印加し続けなければならないとう問題があった。
【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、本発明の目的とするところは、所定の
表面モード状態で安定化された液晶装置およびその製造
方法を提供することである。
れたものであり、本発明の目的とするところは、所定の
表面モード状態で安定化された液晶装置およびその製造
方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の表面モード液晶
装置の製造方法は、液晶およびプレポリマーの混合物を
含んでいるセルを形成する工程と、所定の表面モード状
態で該液晶を配列する工程と、該液晶を該所定の状態に
維持しながら該プレポリマーを重合または架橋する工程
とを包含し、そのことによって上記目的が達成される。
装置の製造方法は、液晶およびプレポリマーの混合物を
含んでいるセルを形成する工程と、所定の表面モード状
態で該液晶を配列する工程と、該液晶を該所定の状態に
維持しながら該プレポリマーを重合または架橋する工程
とを包含し、そのことによって上記目的が達成される。
【００１０】前記液晶が、電界によって前記所定の状態
に配列され維持されてもよい。
に配列され維持されてもよい。
【００１１】前記プレポリマーの前記混合物における割
合が２重量％より大きいことが、好まし。
合が２重量％より大きいことが、好まし。
【００１２】前記プレポリマーの前記混合物における前
記割合が、重合または架橋されたとき、前記液晶の分離
した領域を形成するのに不十分であることが、好まし
い。
記割合が、重合または架橋されたとき、前記液晶の分離
した領域を形成するのに不十分であることが、好まし
い。
【００１３】前記プレポリマーが反応性メソゲンであっ
てもよい。
てもよい。
【００１４】前記プレポリマーが二反応性化合物を含有
してもよい。
してもよい。
【００１５】前記プレポリマーが紫外線照射によって重
合または架橋されてもよい。
合または架橋されてもよい。
【００１６】前記セルが、前記液晶の平行配向を形成す
るための配向層を備えていてもよい。
るための配向層を備えていてもよい。
【００１７】前記セルが、前記液晶の平行配向を形成す
るための配向層を備えており、前記セルに与えられた前
記電界が、前記液晶を前記Ｖ状態に維持するのに十分で
あってもよい。
るための配向層を備えており、前記セルに与えられた前
記電界が、前記液晶を前記Ｖ状態に維持するのに十分で
あってもよい。
【００１８】前記セルが、前記液晶の平行配向を形成す
るための配向層を備えており、前記セルに与えられた前
記電界が、前記液晶を前記Ｖ状態に維持するのに不十分
であってもよい。
るための配向層を備えており、前記セルに与えられた前
記電界が、前記液晶を前記Ｖ状態に維持するのに不十分
であってもよい。
【００１９】前記セルが、前記液晶の反平行配向を形成
するための配向層を備えていてもよい。
するための配向層を備えていてもよい。
【００２０】本発明の表面モード液晶装置は、上記の液
晶装置の製造方法によって製造され、そのことによっ
て、上記目的が達成される。
晶装置の製造方法によって製造され、そのことによっ
て、上記目的が達成される。
【００２１】所定の表面モード状態の液晶と該所定の表
面モード状態を安定化するポリマーとの混合物を含んで
いるセルを備えていることが、好ましい。
面モード状態を安定化するポリマーとの混合物を含んで
いるセルを備えていることが、好ましい。
【００２２】前記ポリマーの前記混合物における割合
が、２重量％よりも大きいことが、好ましい。
が、２重量％よりも大きいことが、好ましい。
【００２３】前記セルが前記液晶の平行配向を形成する
配向層を備えていてもよい。
配向層を備えていてもよい。
【００２４】前記所定の表面モード状態がＶ状態であっ
てもよく、前記所定の表面モード状態がスプレイ状態で
あってもよい。また、前記所定の表面モード状態がツイ
スト状態であってもよい。
てもよく、前記所定の表面モード状態がスプレイ状態で
あってもよい。また、前記所定の表面モード状態がツイ
スト状態であってもよい。
【００２５】前記セルが前記液晶の反平行配向を形成す
る配向層を備えていてもよい。
る配向層を備えていてもよい。
【００２６】以下、本発明の作用を説明する。
【００２７】本発明によると、液晶を所定の表面モード
状態に維持した状態で、液晶に混合されたプレポリマー
が重合または架橋される。重合または架橋されたプレポ
リマーは、液晶を所定の表面モード状態で安定化させ
る。従って、本発明によると安定化された表面モード液
晶装置を提供することが可能である。
状態に維持した状態で、液晶に混合されたプレポリマー
が重合または架橋される。重合または架橋されたプレポ
リマーは、液晶を所定の表面モード状態で安定化させ
る。従って、本発明によると安定化された表面モード液
晶装置を提供することが可能である。
【００２８】例えば、Ｖ状態で安定化されたｐｉセルの
場合、Ｖ状態は、液晶に電界が与えられていなくとも保
持される。Ｖ状態は、電界がない場合においても保持さ
れるので、装置がオフにされた後、Ｖ状態を再び形成す
るための時間を必要としない。さらに、このような装置
は、１つの駆動電圧がゼロである駆動形式で使用され得
る。ｐｉセルモードの広視角は、このプロセスに影響さ
れない。装置のスイッチング速度または応答時間に対す
る影響は、比較的小さいので、本発明による液晶装置
は、ｐｉセルの利点を保持しながら、上記の欠点を克服
する。
場合、Ｖ状態は、液晶に電界が与えられていなくとも保
持される。Ｖ状態は、電界がない場合においても保持さ
れるので、装置がオフにされた後、Ｖ状態を再び形成す
るための時間を必要としない。さらに、このような装置
は、１つの駆動電圧がゼロである駆動形式で使用され得
る。ｐｉセルモードの広視角は、このプロセスに影響さ
れない。装置のスイッチング速度または応答時間に対す
る影響は、比較的小さいので、本発明による液晶装置
は、ｐｉセルの利点を保持しながら、上記の欠点を克服
する。
【００２９】
【発明の実施の形態】図面を参照しながら、本発明の実
施の形態を説明する。
施の形態を説明する。
【００３０】図１は、導電性電極２および配向層３を備
える第１の基板４を有するセル１を含む液晶装置を示
す。第２の基板４ａは、同様に、導電性電極５および配
向層６を備える。液晶７は、配向層３および６の間に層
を形成する。配向層３および６は、平行（反平行に対し
て）配向となるように、実質的に平行、かつ、同じ方向
にラビングされたポリイミド層を有する。しかし、いか
なる適切な技術が、所望の配向を達成するために使用さ
れ得る。このような技術は、斜方蒸着（例えば、二酸化
シリコン）、ある材料への偏光の照射、および回折格子
の形態などの表面リリーフプロファイルを含む。
える第１の基板４を有するセル１を含む液晶装置を示
す。第２の基板４ａは、同様に、導電性電極５および配
向層６を備える。液晶７は、配向層３および６の間に層
を形成する。配向層３および６は、平行（反平行に対し
て）配向となるように、実質的に平行、かつ、同じ方向
にラビングされたポリイミド層を有する。しかし、いか
なる適切な技術が、所望の配向を達成するために使用さ
れ得る。このような技術は、斜方蒸着（例えば、二酸化
シリコン）、ある材料への偏光の照射、および回折格子
の形態などの表面リリーフプロファイルを含む。
【００３１】図１は、セルのスプレイ状態を示し、これ
は、電界がない場合、特に、電極２と電極５との間にポ
テンシャル差がない場合に、液晶７がとる状態である。
液晶分子のディレクタは、図１中の参照符号８における
短い線で示される。配向層３および６の表面において、
ディレクタは、互いに、実質的に平行（セルの平面にお
いて）であり、かつ、同じ方向を向いている。配向層３
および６における液晶のディレクタは、配向層３および
６の表面に対して１度と１０度との間程度のプレチルト
を有する。セル全体の液晶のディレクタは、図示するよ
うに、互いに、平行またはほぼ平行である。
は、電界がない場合、特に、電極２と電極５との間にポ
テンシャル差がない場合に、液晶７がとる状態である。
液晶分子のディレクタは、図１中の参照符号８における
短い線で示される。配向層３および６の表面において、
ディレクタは、互いに、実質的に平行（セルの平面にお
いて）であり、かつ、同じ方向を向いている。配向層３
および６における液晶のディレクタは、配向層３および
６の表面に対して１度と１０度との間程度のプレチルト
を有する。セル全体の液晶のディレクタは、図示するよ
うに、互いに、平行またはほぼ平行である。
【００３２】ｐｉセル動作を確立するために、液晶は、
図２に示すように、Ｖ状態に変化する必要がある。液晶
材料Ｅ７に対して、１.５から２ボルト程度の、閾値よ
りも大きいＲＭＳ振幅で、交流電圧を電極２と電極５と
の間に加えることによって、液晶は、スプレイ状態から
図２のおける液晶分子ディレクタによって示されるＶ状
態に変化する。上記したように、Ｖ状態が確立するに
は、ある程度の時間、典型的には、数秒または数分程度
必要とする。一旦、Ｖ状態が確立されると、公知のセル
において、ｐｉセル動作をＶ状態に維持するために、駆
動電圧は、所定の値より下がってはならない。ｐｉセル
モードでの通常動作の間、配向層３および６に隣接する
液晶層のディレクタは、電極２と電極５との間に与えら
れる電圧の振幅に応じて方向を変える。このため、セル
のリタデーションが変化し、この効果が、以下に説明す
るような表示を提供するために用いられ得る。
図２に示すように、Ｖ状態に変化する必要がある。液晶
材料Ｅ７に対して、１.５から２ボルト程度の、閾値よ
りも大きいＲＭＳ振幅で、交流電圧を電極２と電極５と
の間に加えることによって、液晶は、スプレイ状態から
図２のおける液晶分子ディレクタによって示されるＶ状
態に変化する。上記したように、Ｖ状態が確立するに
は、ある程度の時間、典型的には、数秒または数分程度
必要とする。一旦、Ｖ状態が確立されると、公知のセル
において、ｐｉセル動作をＶ状態に維持するために、駆
動電圧は、所定の値より下がってはならない。ｐｉセル
モードでの通常動作の間、配向層３および６に隣接する
液晶層のディレクタは、電極２と電極５との間に与えら
れる電圧の振幅に応じて方向を変える。このため、セル
のリタデーションが変化し、この効果が、以下に説明す
るような表示を提供するために用いられ得る。
【００３３】電極２および５に加えられた駆動電圧が、
臨界電圧（典型的には、液晶材料Ｅ７に対して約１.２
から１.６ボルト）未満に減少すると、液晶７は、Ｖ状
態からツイスト状態になる。もし、いかなる実質的な時
間の間、駆動電圧がこの電圧より低いままであると、ツ
イスト状態は、徐々に、さらにスプレイ状態になり、こ
れには、典型的に、１秒以下から数分かかる。もし、ツ
イスト状態であるとき、適切な駆動電圧が再び加えられ
ると、ツイスト状態への転移およびツイスト状態からの
転移の応答時間は、Ｖ状態内でのスイッチングの典型的
な応答時間よりずっと遅いけれども、液晶７は、直接、
Ｖ状態に戻り得る。しかし、スプレイのドメインがツイ
スト領域に形成された場合、これらのドメインを除去す
るために、スプレイ状態からＶ状態への初期の遅い転移
を繰り返す必要がある。
臨界電圧（典型的には、液晶材料Ｅ７に対して約１.２
から１.６ボルト）未満に減少すると、液晶７は、Ｖ状
態からツイスト状態になる。もし、いかなる実質的な時
間の間、駆動電圧がこの電圧より低いままであると、ツ
イスト状態は、徐々に、さらにスプレイ状態になり、こ
れには、典型的に、１秒以下から数分かかる。もし、ツ
イスト状態であるとき、適切な駆動電圧が再び加えられ
ると、ツイスト状態への転移およびツイスト状態からの
転移の応答時間は、Ｖ状態内でのスイッチングの典型的
な応答時間よりずっと遅いけれども、液晶７は、直接、
Ｖ状態に戻り得る。しかし、スプレイのドメインがツイ
スト領域に形成された場合、これらのドメインを除去す
るために、スプレイ状態からＶ状態への初期の遅い転移
を繰り返す必要がある。
【００３４】Ｖ状態を安定化するために、図１および図
２に示すタイプのセルが形成される。しかし、液晶７
は、例えば、液晶または非メソゲンであってもよい少量
のプレポリマーを含む。プレポリマーは、例えば、モノ
マー、オリゴマー、さらに架橋し得るポリマーまたはこ
のような化合物の混合物を含み得る。液晶をＶ状態に変
えるのに十分な振幅の駆動電圧が電極２と電極５との間
に加えられ、一旦、Ｖ状態が確立すると、電極２と電極
５との間に駆動電圧を維持しながら、プレポリマーは、
例えば、紫外線照射によって、架橋または重合される。
重合または架橋が完了すると、駆動電圧は除去され得
る。しかし、液晶７はスプレイ状態にならずに、Ｖ状態
で安定化され、電極２と電極５との間に駆動電圧が加え
られているか否かにかかわらず、この状態を維持する。
従って、セルは、駆動電圧が加わるとすぐに作動し、こ
の電圧は、ｐｉセルの１つの状態に対してゼロ振幅であ
ってもよい。従って、駆動電圧が加わったとき、Ｖ状態
が形成されるのを待たなければならないという不都合が
なくなる。さらに、動作の間、所定の振幅より大きな駆
動電圧を維持しなければならないという不都合もなくな
り、これにより、より簡単なより便利なセルの駆動が可
能となる。
２に示すタイプのセルが形成される。しかし、液晶７
は、例えば、液晶または非メソゲンであってもよい少量
のプレポリマーを含む。プレポリマーは、例えば、モノ
マー、オリゴマー、さらに架橋し得るポリマーまたはこ
のような化合物の混合物を含み得る。液晶をＶ状態に変
えるのに十分な振幅の駆動電圧が電極２と電極５との間
に加えられ、一旦、Ｖ状態が確立すると、電極２と電極
５との間に駆動電圧を維持しながら、プレポリマーは、
例えば、紫外線照射によって、架橋または重合される。
重合または架橋が完了すると、駆動電圧は除去され得
る。しかし、液晶７はスプレイ状態にならずに、Ｖ状態
で安定化され、電極２と電極５との間に駆動電圧が加え
られているか否かにかかわらず、この状態を維持する。
従って、セルは、駆動電圧が加わるとすぐに作動し、こ
の電圧は、ｐｉセルの１つの状態に対してゼロ振幅であ
ってもよい。従って、駆動電圧が加わったとき、Ｖ状態
が形成されるのを待たなければならないという不都合が
なくなる。さらに、動作の間、所定の振幅より大きな駆
動電圧を維持しなければならないという不都合もなくな
り、これにより、より簡単なより便利なセルの駆動が可
能となる。
【００３５】図３は、図１および図２に示すようなｐｉ
セル１を用いているが、以下に説明するような安定化の
ためのポリマーを含んでいる液晶表示の可能な構造を示
す。セル１の光学軸に対して４５度の方向に偏光ベクト
ルを有する直線偏光板１０が、セルの一方に配置されて
いる。セルの他方の側に、正のリターダ１１、負のリタ
ーダ１２および偏光ベクトルが偏光板１０の偏光ベクト
ルと垂直である直線偏光板１３が設けられている。リタ
ーダ１１の光学軸は、セル１の液晶の光学軸に垂直であ
る。リターダ１２の光学軸は、セル１の表面に垂直であ
る。
セル１を用いているが、以下に説明するような安定化の
ためのポリマーを含んでいる液晶表示の可能な構造を示
す。セル１の光学軸に対して４５度の方向に偏光ベクト
ルを有する直線偏光板１０が、セルの一方に配置されて
いる。セルの他方の側に、正のリターダ１１、負のリタ
ーダ１２および偏光ベクトルが偏光板１０の偏光ベクト
ルと垂直である直線偏光板１３が設けられている。リタ
ーダ１１の光学軸は、セル１の液晶の光学軸に垂直であ
る。リターダ１２の光学軸は、セル１の表面に垂直であ
る。
【００３６】可視光の所定の波長において、セル１は、
ゼロ電圧と高い側の電圧との間の駆動電圧の振幅に対応
する、それぞれ、高い値と低い値との間で変化し得るリ
タデーションを提供する。高い側の電圧において、セル
１のリタデーションは、有限値δを有しているので、所
定の波長に対して、リタデーションは、λ/２＋δとδ
との間で変化する。リターダ１１が、リタデーションδ
を提供するので、セル１およびリターダ１１の効果は、
所定の波長でλ/２とゼロとの間のリタデーションと提
供することである。負のリターダ１２は、表示装置の視
角性能を向上させるために設けられる。
ゼロ電圧と高い側の電圧との間の駆動電圧の振幅に対応
する、それぞれ、高い値と低い値との間で変化し得るリ
タデーションを提供する。高い側の電圧において、セル
１のリタデーションは、有限値δを有しているので、所
定の波長に対して、リタデーションは、λ/２＋δとδ
との間で変化する。リターダ１１が、リタデーションδ
を提供するので、セル１およびリターダ１１の効果は、
所定の波長でλ/２とゼロとの間のリタデーションと提
供することである。負のリターダ１２は、表示装置の視
角性能を向上させるために設けられる。
【００３７】偏光板１０および１３と組み合わされたセ
ル１の２つの状態の間のスイッチングにより、表示装置
は、所定の波長に対して透明モードと白濁モードとの間
で切り換わる。従って、画素分割され得、カラー表示を
提供するためのカラーフィルタを備え得るモノクローム
表示を提供することが可能である。表示装置の応答時間
が非常に速いので、カラーフィルタを用いる代わりに、
時間シーケンス技術によってカラー表示を行うことがで
きる。本発明による表示装置のスイッチング速度は速
く、公知のｐｉセル表示装置のスイッチング速度に近
い。
ル１の２つの状態の間のスイッチングにより、表示装置
は、所定の波長に対して透明モードと白濁モードとの間
で切り換わる。従って、画素分割され得、カラー表示を
提供するためのカラーフィルタを備え得るモノクローム
表示を提供することが可能である。表示装置の応答時間
が非常に速いので、カラーフィルタを用いる代わりに、
時間シーケンス技術によってカラー表示を行うことがで
きる。本発明による表示装置のスイッチング速度は速
く、公知のｐｉセル表示装置のスイッチング速度に近
い。
【００３８】正のリターダの使用は、ＥＰ 0 616 240に
記載され、負のリターダの使用が、"Proceedings of th
e 13th International Display Research Conferenc
e"、1993、pp 149に記載されている。
記載され、負のリターダの使用が、"Proceedings of th
e 13th International Display Research Conferenc
e"、1993、pp 149に記載されている。
【００３９】（実施形態１）図１および図２に示すタイ
プの２マイクロメーターのギャップを有する平行配向セ
ルに、Ｅ７と少量の反応性メソゲン（液晶）ＲＭ８２と
の混合物を注入した。反応性メソゲンは、重合して架橋
ネットワークを形成するジアクリレートモノマー材料で
ある。両方の材料は、メルク社から入手可能である。セ
ルは、Ｖ状態に切り換わり、１０ボルトの電圧を維持
し、一方、反応性メソゲンは、３６５ナノメーターの波
長での紫外線の照射によって重合される。反応性メソゲ
ンの混合物に対する濃度を１.５から５重量％に変えて
試べると、濃度が約２％以上であると、重合後電界を除
去してもセルはＶ状態のままであることが分かった。約
λ/２および０のリタデーション値に対応する２つの電
圧の間でセルをスイッチングすると、立ち上がり時間は
約１.５ミリセカンド、減衰時間は２〜４ミリセカンド
の応答時間となった。これらの応答時間は、それぞれ、
１および２ミリセカンド程度である、ポリマーを用いな
い従来のｐｉセルの応答時間よりも長いが、ほとんどの
応用に適用可能な程、十分に速い。また、安定化された
Ｖ状態という利点を有しているので、ポリマー安定化ｐ
ｉセルは従来のｐｉセルよりも広い応用が可能である。
プの２マイクロメーターのギャップを有する平行配向セ
ルに、Ｅ７と少量の反応性メソゲン（液晶）ＲＭ８２と
の混合物を注入した。反応性メソゲンは、重合して架橋
ネットワークを形成するジアクリレートモノマー材料で
ある。両方の材料は、メルク社から入手可能である。セ
ルは、Ｖ状態に切り換わり、１０ボルトの電圧を維持
し、一方、反応性メソゲンは、３６５ナノメーターの波
長での紫外線の照射によって重合される。反応性メソゲ
ンの混合物に対する濃度を１.５から５重量％に変えて
試べると、濃度が約２％以上であると、重合後電界を除
去してもセルはＶ状態のままであることが分かった。約
λ/２および０のリタデーション値に対応する２つの電
圧の間でセルをスイッチングすると、立ち上がり時間は
約１.５ミリセカンド、減衰時間は２〜４ミリセカンド
の応答時間となった。これらの応答時間は、それぞれ、
１および２ミリセカンド程度である、ポリマーを用いな
い従来のｐｉセルの応答時間よりも長いが、ほとんどの
応用に適用可能な程、十分に速い。また、安定化された
Ｖ状態という利点を有しているので、ポリマー安定化ｐ
ｉセルは従来のｐｉセルよりも広い応用が可能である。
【００４０】（実施形態２）セルに加える電圧を、上記
のように、Ｖ状態からツイスト状態への転移のための電
圧よりかろうじて高い程度にまで減少させたこと以外
は、実施形態１と同様である。転移電圧は、約１.８ボ
ルトであった。この効果は、実施形態１よりも低い程度
の「ホメオトロピックのような」ディレクタプロファイ
ルを有するＶ状態を安定化させ、所望のセル厚の範囲及
び所望の有限電圧の間で、より大きなリタデーションの
変化を得ることである。混合物の２重量％未満というポ
リマーの濃度では、電圧の除去後、スプレイ状態のみが
存在することが分かった。しかし、濃度が３％以上であ
ると、電圧の除去後、セルは、Ｖ状態で安定化されたま
まであった。中間の濃度では、試料全体のセル厚の変化
に依存して、種々の状態が混在した。応答時間は実施形
態１と同様であった。
のように、Ｖ状態からツイスト状態への転移のための電
圧よりかろうじて高い程度にまで減少させたこと以外
は、実施形態１と同様である。転移電圧は、約１.８ボ
ルトであった。この効果は、実施形態１よりも低い程度
の「ホメオトロピックのような」ディレクタプロファイ
ルを有するＶ状態を安定化させ、所望のセル厚の範囲及
び所望の有限電圧の間で、より大きなリタデーションの
変化を得ることである。混合物の２重量％未満というポ
リマーの濃度では、電圧の除去後、スプレイ状態のみが
存在することが分かった。しかし、濃度が３％以上であ
ると、電圧の除去後、セルは、Ｖ状態で安定化されたま
まであった。中間の濃度では、試料全体のセル厚の変化
に依存して、種々の状態が混在した。応答時間は実施形
態１と同様であった。
【００４１】（実施形態３）異なるプレチルト角の平行
配向セルを用いＲＭ８２の濃度を２％にして、実施形態
１を繰り返した。プレチルト角を増加させると、Ｖ状態
の安定が良好になることが分かった。１度のプレチルト
角を有するセルにおいて、液晶は、電圧を除去するとス
プレイ状態になった。プレチルト角が１０であると、液
晶は零ボルトにおいてＶ状態で安定化されたままであっ
た。
配向セルを用いＲＭ８２の濃度を２％にして、実施形態
１を繰り返した。プレチルト角を増加させると、Ｖ状態
の安定が良好になることが分かった。１度のプレチルト
角を有するセルにおいて、液晶は、電圧を除去するとス
プレイ状態になった。プレチルト角が１０であると、液
晶は零ボルトにおいてＶ状態で安定化されたままであっ
た。
【００４２】（実施形態４）厚さが１２マイクロメータ
ーのｐｉセルを構成し、１.８ボルトの電圧を加えて硬
化した、濃度が２.８５％のＲＭ８２を用いてＶ状態で
安定化した。例えば、ＥＰ0 616 240に開示され、図３
に示すように、セルにリターダを設けることによって、
有効動作電圧の減少を可能にした。０からλ/２の間の
リタデーションのスイッチング範囲が、それぞれ、１０
から２ボルトの間の駆動電圧に対して得られた。このよ
うに、Ｖ状態で安定化された高速スイッチング白黒モー
ド液晶表示装置の提供が可能であった。
ーのｐｉセルを構成し、１.８ボルトの電圧を加えて硬
化した、濃度が２.８５％のＲＭ８２を用いてＶ状態で
安定化した。例えば、ＥＰ0 616 240に開示され、図３
に示すように、セルにリターダを設けることによって、
有効動作電圧の減少を可能にした。０からλ/２の間の
リタデーションのスイッチング範囲が、それぞれ、１０
から２ボルトの間の駆動電圧に対して得られた。このよ
うに、Ｖ状態で安定化された高速スイッチング白黒モー
ド液晶表示装置の提供が可能であった。
【００４３】（実施形態５）ＲＭ８２の代わりにＰＮ３
９３（メルク社より入手可能）を用いて、実施形態１を
繰り返した。ＰＮ３９３は、モノマーとオリゴマー化合
物の混合物を含んでいる非メソゲンプレポリマー材料で
ある。ＰＮ３９３の混合物に対する濃度を２.５重量％
とした。電界の除去後も液晶がＶ状態で安定化されたま
ま維持されるセルが得られた。
９３（メルク社より入手可能）を用いて、実施形態１を
繰り返した。ＰＮ３９３は、モノマーとオリゴマー化合
物の混合物を含んでいる非メソゲンプレポリマー材料で
ある。ＰＮ３９３の混合物に対する濃度を２.５重量％
とした。電界の除去後も液晶がＶ状態で安定化されたま
ま維持されるセルが得られた。
【００４４】（実施形態６）上記の実施形態において、
Ｖ状態で重合が起こったにもかかわらず、電界を除去す
ると、Ｖ状態とは異なる状態で安定化されたセルもあっ
た。これは、比較的低濃度のポリマーおよび比較的低い
電界で硬化した場合、例えば、１.８ボルトで硬化され
た２％のＲＭ８２で起こった。このように得られた安定
化された状態は、スプレイ状態に等しいと考えられる。
しかし、電圧を印加しても傾いた壁は観察されなかった
ことから、この状態が安定化されていること、および、
このスイッチングプロセスは、ポリマーを含まないスプ
レイ状態とはわずかに異なることことがわかった。電圧
をセルに再び印加しても、液晶はＶ状態に切り換わらな
かった。セルは、Ｖ状態で動作するｐｉセルより大きな
リタデーション範囲を有したが、減衰応答時間は、Ｖ状
態では遅く、特に、安定化されたＶ状態セルの約２から
４ミリセカンドに比べて、約２０ミリセカンドと遅かっ
た。このタイプのモードは、セルに電圧を与えずに、紫
外線による光重合によっても形成され得る。
Ｖ状態で重合が起こったにもかかわらず、電界を除去す
ると、Ｖ状態とは異なる状態で安定化されたセルもあっ
た。これは、比較的低濃度のポリマーおよび比較的低い
電界で硬化した場合、例えば、１.８ボルトで硬化され
た２％のＲＭ８２で起こった。このように得られた安定
化された状態は、スプレイ状態に等しいと考えられる。
しかし、電圧を印加しても傾いた壁は観察されなかった
ことから、この状態が安定化されていること、および、
このスイッチングプロセスは、ポリマーを含まないスプ
レイ状態とはわずかに異なることことがわかった。電圧
をセルに再び印加しても、液晶はＶ状態に切り換わらな
かった。セルは、Ｖ状態で動作するｐｉセルより大きな
リタデーション範囲を有したが、減衰応答時間は、Ｖ状
態では遅く、特に、安定化されたＶ状態セルの約２から
４ミリセカンドに比べて、約２０ミリセカンドと遅かっ
た。このタイプのモードは、セルに電圧を与えずに、紫
外線による光重合によっても形成され得る。
【００４５】混合物中のポリマーの濃度の下限は、かな
りよく限定され得たが、すなわち、硬化の間に与えられ
た電圧のほとんどに対して約２重量％であったが、上限
は限定しにくい。比較的高い濃度のポリマーでは、混合
物は、液晶のポケットがポリマーに分布したポリマー分
散液晶を形成する。中間の濃度では、ポリマーは、液晶
の分離した領域を作り出す界面を形成する。Ｖ状態また
は他の所望の表面モード状態を安定化するために、ポリ
マーの濃度は、このような分離した領域を形成するのに
不十分であるべきである。しかし、濃度は、実験によっ
て簡単に決定され得る。
りよく限定され得たが、すなわち、硬化の間に与えられ
た電圧のほとんどに対して約２重量％であったが、上限
は限定しにくい。比較的高い濃度のポリマーでは、混合
物は、液晶のポケットがポリマーに分布したポリマー分
散液晶を形成する。中間の濃度では、ポリマーは、液晶
の分離した領域を作り出す界面を形成する。Ｖ状態また
は他の所望の表面モード状態を安定化するために、ポリ
マーの濃度は、このような分離した領域を形成するのに
不十分であるべきである。しかし、濃度は、実験によっ
て簡単に決定され得る。
【００４６】
【発明の効果】上記のように、本発明によれば、所定の
表面モード状態で安定化された表面液晶装置およびその
製造方法が提供される。本発明による液晶装置は、表面
モード状態が安定化されているので、所望の表面モード
状態を維持するための電界を液晶に印加する必要がな
い。また、本発明による表面状態の安定化は、応答時間
に悪影響を及ぼさないので、従来の表面モード液晶装置
が有する高速応答特性とともに、簡便な駆動方法で駆動
することができる。
表面モード状態で安定化された表面液晶装置およびその
製造方法が提供される。本発明による液晶装置は、表面
モード状態が安定化されているので、所望の表面モード
状態を維持するための電界を液晶に印加する必要がな
い。また、本発明による表面状態の安定化は、応答時間
に悪影響を及ぼさないので、従来の表面モード液晶装置
が有する高速応答特性とともに、簡便な駆動方法で駆動
することができる。
【００４７】本発明による液晶装置は高速応答性を有す
るので、テレビ、コンピュータ表示装置および三次元表
示装置に好適に利用される。また、高速偏光スイッチ、
空間光変調器、および、例えば、光通信用の光学シャッ
タを必要とする光学システムに、好適に用いられ得る。
るので、テレビ、コンピュータ表示装置および三次元表
示装置に好適に利用される。また、高速偏光スイッチ、
空間光変調器、および、例えば、光通信用の光学シャッ
タを必要とする光学システムに、好適に用いられ得る。
【図１】スプレイ状態のｐｉセルＬＣＤを示す模式図。
【図２】Ｖ状態の図１のセルを示す模式図。
【図３】図１のセルを組み入れたＬＣＤを示す模式図。
１ セル ７ 液晶 ３、６ 配向層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル ジョン タウラー イギリス国 オーエックス２ ９エイエ ル， オックスフォード， ボトレイ， ザ ガース 20
Claims (19)
- 【請求項１】 液晶およびプレポリマーの混合物を含ん
でいるセルを形成する工程と、 所定の表面モード状態で該液晶を配列する工程と、 該液晶を該所定の状態に維持しながら該プレポリマーを
重合または架橋する工程と、 を包含する、表面モード液晶装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記液晶が、電界によって前記所定の状
態に配列され維持される、請求項１に記載の液晶装置の
製造方法。 - 【請求項３】 前記プレポリマーの前記混合物における
割合が２重量％より大きい、請求項１または２に記載の
液晶装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記プレポリマーの前記混合物における
前記割合が、重合または架橋されたとき、前記液晶の分
離した領域を形成するのに不十分である、請求項１から
３のいずれかに記載の液晶装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記プレポリマーが反応性メソゲンであ
る、請求項１から４のいずれかに記載の液晶装置の製造
方法。 - 【請求項６】 前記プレポリマーが二反応性化合物を含
有する、請求項１から５のいずれかに記載の液晶装置の
製造方法。 - 【請求項７】 前記プレポリマーが紫外線照射によって
重合または架橋される、請求項１から６のいずれかに記
載の液晶装置の製造方法。 - 【請求項８】 前記セルが、前記液晶の平行配向を形成
するための配向層を備えている、請求項１から７のいず
れかに記載の液晶装置の製造方法。 - 【請求項９】 前記セルが、前記液晶の平行配向を形成
するための配向層を備えており、 前記セルに与えられた前記電界が、前記液晶を前記Ｖ状
態に維持するのに十分である、請求項２に記載の液晶装
置の製造方法。 - 【請求項１０】 前記セルが、前記液晶の平行配向を形
成するための配向層を備えており、 前記セルに与えられた前記電界が、前記液晶を前記Ｖ状
態に維持するのに不十分である、請求項２に記載の液晶
装置の製造方法。 - 【請求項１１】 前記セルが、前記液晶の反平行配向を
形成するための配向層を備えている、請求項１から７の
いずれかに記載の液晶装置の製造方法。 - 【請求項１２】 請求項１から１１のいずれかに記載の
液晶装置の製造方法によって製造された表面モード液晶
装置。 - 【請求項１３】 所定の表面モード状態の液晶と該所定
の表面モード状態を安定化するポリマーとの混合物を含
んでいるセルを備えている、表面モード液晶装置。 - 【請求項１４】 前記ポリマーの前記混合物における割
合が、２重量％よりも大きい、請求項１３に記載の装
置。 - 【請求項１５】 前記セルが前記液晶の平行配向を形成
する配向層を備えている、請求項１３または１４に記載
の装置。 - 【請求項１６】 前記所定の表面モード状態がＶ状態で
ある、請求項１５に記載の装置。 - 【請求項１７】 前記所定の表面モード状態がスプレイ
状態である、請求項１５に記載の装置。 - 【請求項１８】 前記所定の表面モード状態がツイスト
状態である、請求項１５に記載の装置。 - 【請求項１９】 前記セルが前記液晶の反平行配向を形
成する配向層を備えている、請求項１３または１４に記
載の装置。
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