JP2001281659A - 液晶デバイス - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 液晶デバイスのために、より制御可能で、か
つ製造可能性のある配列を得ること。 【解決手段】 液晶デバイスは、所望の配列を生成する
形状及び／又は配向を有する特徴（１０）のランダムま
たは疑似ランダムな二次元アレイからなる表面配列構造
を有する。この特徴（10）の幾何学的形状及び間隔に応
じて、液晶はプレーナー型、傾斜型、又はホメオトロピ
ック型の配列をとるように誘導される。
つ製造可能性のある配列を得ること。 【解決手段】 液晶デバイスは、所望の配列を生成する
形状及び／又は配向を有する特徴（１０）のランダムま
たは疑似ランダムな二次元アレイからなる表面配列構造
を有する。この特徴（10）の幾何学的形状及び間隔に応
じて、液晶はプレーナー型、傾斜型、又はホメオトロピ
ック型の配列をとるように誘導される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶デバイスにおける
液晶の配列に関する。
液晶の配列に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶（ＬＣ）材料は棒状又は細長い葉状
の分子であり、その長軸および短軸に沿って異なる光学
的性質を有する。これらの分子はある程度の長い範囲に
わたって秩序を示し、局所的に見れば近隣の分子と同様
の配向をとる傾向がある。これらの分子の長軸の局所的
な配向は「ダイレクタ（配向ベクトル）」と呼ばれる。
液晶材料には、ネマチック、コレステリック（カイラル
ネマチック）およびスメクチックの三種類がある。ディ
スプレイデバイスに使用される液晶では、液晶は通常、
「オフ」状態において所定の仕方で配列されねばならな
ず、また「オン」状態では異なる所定の仕方で配列され
ねばならない。それによってディスプレイは、それぞれ
の状態で異なる光学的性質を有するようになる。ホメオ
トロピック（ダイレクタがセル壁の面に実質的に垂直）
とプレーナー（ダイレクタがセル壁の面に実質的に平行
に傾いている）というのが、主要な二つの配列である。
実際には、プレーナー配列はセル壁の面に対して傾斜し
ており、この傾きはスイッチングを補助するのに有用で
ありうる。本発明は、液晶ディスプレイにおける配列に
関わるものである。
の分子であり、その長軸および短軸に沿って異なる光学
的性質を有する。これらの分子はある程度の長い範囲に
わたって秩序を示し、局所的に見れば近隣の分子と同様
の配向をとる傾向がある。これらの分子の長軸の局所的
な配向は「ダイレクタ（配向ベクトル）」と呼ばれる。
液晶材料には、ネマチック、コレステリック（カイラル
ネマチック）およびスメクチックの三種類がある。ディ
スプレイデバイスに使用される液晶では、液晶は通常、
「オフ」状態において所定の仕方で配列されねばならな
ず、また「オン」状態では異なる所定の仕方で配列され
ねばならない。それによってディスプレイは、それぞれ
の状態で異なる光学的性質を有するようになる。ホメオ
トロピック（ダイレクタがセル壁の面に実質的に垂直）
とプレーナー（ダイレクタがセル壁の面に実質的に平行
に傾いている）というのが、主要な二つの配列である。
実際には、プレーナー配列はセル壁の面に対して傾斜し
ており、この傾きはスイッチングを補助するのに有用で
ありうる。本発明は、液晶ディスプレイにおける配列に
関わるものである。
【０００３】ハイブリッド配列ネマチック（ＨＡＮ）セ
ル、ホメオトロピック配列ネマチック（ＶＡＮ）セル、
ねじれネマチック（ＴＮ）セル、および超ねじれネマチ
ック（ＳＴＮ）セルは、消費財およびその他の製品のデ
ィスプレイデバイスに広く使用されている。これらのセ
ルは、間隔を置いて向かい合った一対のセル壁からな
り、それらの間にネマチック液晶材料がはさまれる。こ
れらの壁は透明な電極パターンを有し、これらのパター
ンは間に画素を画定する。
ル、ホメオトロピック配列ネマチック（ＶＡＮ）セル、
ねじれネマチック（ＴＮ）セル、および超ねじれネマチ
ック（ＳＴＮ）セルは、消費財およびその他の製品のデ
ィスプレイデバイスに広く使用されている。これらのセ
ルは、間隔を置いて向かい合った一対のセル壁からな
り、それらの間にネマチック液晶材料がはさまれる。こ
れらの壁は透明な電極パターンを有し、これらのパター
ンは間に画素を画定する。
【０００４】ＴＮ及びＳＴＮディスプレイでは、各々の
壁の内側表面が処理されて、ネマチックダイレクタの単
一方向性のプレーナー配列を生ずるようにされ、その場
合に配列方向は相互に９０°である。こうした配置によ
って、ネマチックダイレクタはＴＮセル内で４分の１の
螺旋を描くことになり、画素が「電界オフ」状態のとき
には、偏光は９０°回転して導かれる。ＳＴＮセルで
は、ネマチック液晶にはカイラルな添加物がドープされ
て、よりピッチの短い螺旋が生成され、これが「電界オ
フ」状態において偏光面を回転させる。「電界オフ」状
態は、セルが直交した偏光子又は平行な偏光子の何れを
通して観察されるかによって、白または黒となる。画素
の両端に電圧を印加すると、ネマチックダイレクタはホ
メオトロピック配列で壁に垂直に配列されるので、偏光
面は「電界オン」状態では回転されない。
壁の内側表面が処理されて、ネマチックダイレクタの単
一方向性のプレーナー配列を生ずるようにされ、その場
合に配列方向は相互に９０°である。こうした配置によ
って、ネマチックダイレクタはＴＮセル内で４分の１の
螺旋を描くことになり、画素が「電界オフ」状態のとき
には、偏光は９０°回転して導かれる。ＳＴＮセルで
は、ネマチック液晶にはカイラルな添加物がドープされ
て、よりピッチの短い螺旋が生成され、これが「電界オ
フ」状態において偏光面を回転させる。「電界オフ」状
態は、セルが直交した偏光子又は平行な偏光子の何れを
通して観察されるかによって、白または黒となる。画素
の両端に電圧を印加すると、ネマチックダイレクタはホ
メオトロピック配列で壁に垂直に配列されるので、偏光
面は「電界オン」状態では回転されない。
【０００５】ＨＡＮセルでは、ネマチック液晶をホメオ
トロピック配列で配列させるように一方の壁が処理さ
れ、他方の壁はプレーナー配列を誘導するように処理さ
れるが、通常はスイッチングを容易にするため幾らかの
傾斜角が付与される。液晶は正の誘電率異方性を有し、
電場を加えると液晶のダイレクタは壁に直角に配列され
るので、セルは複屈折「電界オフ」状態から非複屈折
「電界オン」状態へ切り替わる。
トロピック配列で配列させるように一方の壁が処理さ
れ、他方の壁はプレーナー配列を誘導するように処理さ
れるが、通常はスイッチングを容易にするため幾らかの
傾斜角が付与される。液晶は正の誘電率異方性を有し、
電場を加えると液晶のダイレクタは壁に直角に配列され
るので、セルは複屈折「電界オフ」状態から非複屈折
「電界オン」状態へ切り替わる。
【０００６】ＶＡＮモードでは、負の誘電率異方性のネ
マチック液晶が「電界オフ」状態ではホメオトロピック
に配列されており、「電界オン」状態で複屈折となる。
コントラスト向上のためにダイクロイック染料が使用さ
れることもある。
マチック液晶が「電界オフ」状態ではホメオトロピック
に配列されており、「電界オン」状態で複屈折となる。
コントラスト向上のためにダイクロイック染料が使用さ
れることもある。
【０００７】液晶（液晶）のプレーナー配列は通常、液
晶セルの内壁上にある薄いポリイミド配列層を単一方向
に研磨（ラビング）することによって実現される。これ
は僅かなプレチルト角の付与された、単一方向の配列を
生じさせる。”Pretilt angle control of liquid-crys
tal alignment by using projections on substratesur
faces for dual-domain TN-LCD” T. Yamamoto et al,
J. SID, 4/2, 1996では、ラビングされた配列層に小さ
な突起を組み入れることによって、ラビングされた表面
のプレチルト角を増大させることが提案されている。
晶セルの内壁上にある薄いポリイミド配列層を単一方向
に研磨（ラビング）することによって実現される。これ
は僅かなプレチルト角の付与された、単一方向の配列を
生じさせる。”Pretilt angle control of liquid-crys
tal alignment by using projections on substratesur
faces for dual-domain TN-LCD” T. Yamamoto et al,
J. SID, 4/2, 1996では、ラビングされた配列層に小さ
な突起を組み入れることによって、ラビングされた表面
のプレチルト角を増大させることが提案されている。
【０００８】デバイスの光学的特性に対して望ましい影
響を有するとはいえ、ラビング処理は理想的なものでは
ない。というのは、これは多くの処理ステップを必要と
し、また一様なディスプレイ基板を与えるためには、ラ
ビングパラメータの精密な誤差制御が必要とされるから
である。さらに、ラビングは配列層の下側にあるアクテ
ィブマトリクス素子に対し、静的および機械的な損傷を
生じさせうる。ラビングはまた、ディスプレイの製造に
対して有害なダストを生成する。
響を有するとはいえ、ラビング処理は理想的なものでは
ない。というのは、これは多くの処理ステップを必要と
し、また一様なディスプレイ基板を与えるためには、ラ
ビングパラメータの精密な誤差制御が必要とされるから
である。さらに、ラビングは配列層の下側にあるアクテ
ィブマトリクス素子に対し、静的および機械的な損傷を
生じさせうる。ラビングはまた、ディスプレイの製造に
対して有害なダストを生成する。
【０００９】最近、光配列技術が導入さている。それに
よれば、一定のポリマーコーティングを偏光した紫外線
光に曝露すると、プレーナー配列を誘導することができ
る。これはラビングに伴う問題点の幾つかを回避する
が、コーティングは液晶材料に敏感であり、また通常は
小さなプレチルト角しか付与しない。
よれば、一定のポリマーコーティングを偏光した紫外線
光に曝露すると、プレーナー配列を誘導することができ
る。これはラビングに伴う問題点の幾つかを回避する
が、コーティングは液晶材料に敏感であり、また通常は
小さなプレチルト角しか付与しない。
【００１０】代替手段は、酸化ケイ素（ＳｉＯ）のパタ
ーン化された傾斜蒸着を用いて、配列層を形成すること
である。これはまた、望ましい光応答をもたらす。しか
しながらこのプロセスは、真空蒸着およびリソグラフィ
プロセスが付加されるため、複雑である。さらに、一様
性を与えるためにはＳｉＯ蒸着の処理パラメータの制御
が極めて重要であるが、これを大きな面積について達成
することは、通常は困難である。
ーン化された傾斜蒸着を用いて、配列層を形成すること
である。これはまた、望ましい光応答をもたらす。しか
しながらこのプロセスは、真空蒸着およびリソグラフィ
プロセスが付加されるため、複雑である。さらに、一様
性を与えるためにはＳｉＯ蒸着の処理パラメータの制御
が極めて重要であるが、これを大きな面積について達成
することは、通常は困難である。
【００１１】液晶の配列に関する方法についての有用な
概要は"Alignment of Nematic Liquid Crystals and Th
eir Mixtures", J. Cognard, Mo液晶ryst. Liq. Cryst.
1-78 (1982) Supplement 1に見られる。
概要は"Alignment of Nematic Liquid Crystals and Th
eir Mixtures", J. Cognard, Mo液晶ryst. Liq. Cryst.
1-78 (1982) Supplement 1に見られる。
【００１２】表面ミクロ構造を用いて液晶を配列させる
ことは、長年にわたって周知である。例えば"The Align
ment of Liquid Crystals by Grooved Surfaces" D. W.
Berriman, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 23 215-231 (197
3)に記述がある。
ことは、長年にわたって周知である。例えば"The Align
ment of Liquid Crystals by Grooved Surfaces" D. W.
Berriman, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 23 215-231 (197
3)に記述がある。
【００１３】プレーナー配列のメカニズムには、液晶材
料の変形に由来する歪みエネルギーを最小にするため
に、液晶分子が溝に沿って配列することが含まれると考
えられる。かかる溝は、フォトレジストその他の適当な
材料で単回折格子を形成することで備えることができ
る。
料の変形に由来する歪みエネルギーを最小にするため
に、液晶分子が溝に沿って配列することが含まれると考
えられる。かかる溝は、フォトレジストその他の適当な
材料で単回折格子を形成することで備えることができ
る。
【００１４】ＧＢ２２８６４６７には、感光性ポリマー
をレーザから発せられた光の干渉パターンに曝露するこ
とによって、セルの少なくとも一方の壁面上にシヌソイ
ド複回折格子（bigrating）を設けることが提案されて
いる。この複回折格子は、液晶分子が、例えば４５°又
は９０°離れた、二つの異なるプレーナー角方向に存在
することを許容する。非対称な複回折格子構造は、片方
または両方の角方向において、傾斜を付与することが可
能である。回折格子による配列の他の例は、ＷＯ９６／
２４８８０、ＷＯ９７／１４９９０、ＷＯ９９／３４２
５１、およびThe liquid crystal alignment propertie
s of photolithographic gratings", J.Cheng and G.
D. Boyd, Appl. Phys. Lett. 35(6) 15 September 1979
に記述がある。"Mechanically Bistable Liquid-Crysta
l Display Structures", R. N. Thurston et al, IEEE
trans. on Electron Devices, Vol. ED-27 No 11, Nove
mber 1980には、四角形構造物の周期的アレイによる液
晶プレーナー配列が理論付けされている。
をレーザから発せられた光の干渉パターンに曝露するこ
とによって、セルの少なくとも一方の壁面上にシヌソイ
ド複回折格子（bigrating）を設けることが提案されて
いる。この複回折格子は、液晶分子が、例えば４５°又
は９０°離れた、二つの異なるプレーナー角方向に存在
することを許容する。非対称な複回折格子構造は、片方
または両方の角方向において、傾斜を付与することが可
能である。回折格子による配列の他の例は、ＷＯ９６／
２４８８０、ＷＯ９７／１４９９０、ＷＯ９９／３４２
５１、およびThe liquid crystal alignment propertie
s of photolithographic gratings", J.Cheng and G.
D. Boyd, Appl. Phys. Lett. 35(6) 15 September 1979
に記述がある。"Mechanically Bistable Liquid-Crysta
l Display Structures", R. N. Thurston et al, IEEE
trans. on Electron Devices, Vol. ED-27 No 11, Nove
mber 1980には、四角形構造物の周期的アレイによる液
晶プレーナー配列が理論付けされている。
【００１５】液晶のホメオトロピック配列も、制御が難
しいプロセスであり、通常はレシチンまたはクロム錯体
といった、表面用の化学処理剤が用いられる。これらの
化学処理剤は経時的に安定でなく、処理される表面に対
して極めて一様には接着しないことがある。ホメオトロ
ピック配列は、特殊なポリイミド樹脂（日本合成ゴム社
製）を使用して実現されてきた。これらのポリイミドは
高い硬化温度を必要とするが、これはガラス転移温度の
低いプラスチック基板にとっては望ましくない。無機酸
化物層も、適切な角度で蒸着されればホメオトロピック
配列を誘導する。これは真空プロセスを必要とするが、
こうしたプロセスはプレーナー配列に関して上述した不
具合を被る。ホメオトロピック配列を生成する別の可能
性は、ＰＴＦＥなどの表面エネルギーの低い材料を使用
することである。
しいプロセスであり、通常はレシチンまたはクロム錯体
といった、表面用の化学処理剤が用いられる。これらの
化学処理剤は経時的に安定でなく、処理される表面に対
して極めて一様には接着しないことがある。ホメオトロ
ピック配列は、特殊なポリイミド樹脂（日本合成ゴム社
製）を使用して実現されてきた。これらのポリイミドは
高い硬化温度を必要とするが、これはガラス転移温度の
低いプラスチック基板にとっては望ましくない。無機酸
化物層も、適切な角度で蒸着されればホメオトロピック
配列を誘導する。これは真空プロセスを必要とするが、
こうしたプロセスはプレーナー配列に関して上述した不
具合を被る。ホメオトロピック配列を生成する別の可能
性は、ＰＴＦＥなどの表面エネルギーの低い材料を使用
することである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】液晶デバイスのため
の、より制御可能で、かつ製造可能性のある配列を得る
ことが望ましい。
の、より制御可能で、かつ製造可能性のある配列を得る
ことが望ましい。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の一側面によれ
ば、液晶材料の層を囲む第一のセル壁及び第二のセル壁
と、液晶材料の少なくとも幾らかに電場を加えるための
電極と、液晶分子に配列を付与するための、少なくとも
第一のセル壁の内側表面上の表面配列構造とからなる液
晶デバイスが提供される。この表面配列構造は、所望の
配列を生成する形状及び／又は配向を有する特徴（造
作）のランダムまたは疑似ランダムな二次元アレイを含
むものである。
ば、液晶材料の層を囲む第一のセル壁及び第二のセル壁
と、液晶材料の少なくとも幾らかに電場を加えるための
電極と、液晶分子に配列を付与するための、少なくとも
第一のセル壁の内側表面上の表面配列構造とからなる液
晶デバイスが提供される。この表面配列構造は、所望の
配列を生成する形状及び／又は配向を有する特徴（造
作）のランダムまたは疑似ランダムな二次元アレイを含
むものである。
【００１８】驚くべきことに本発明者らは、ダイレクタ
の配向は、特徴（造作）が配置されたアレイまたは格子
によってではなく、これらの特徴の幾何学的形状により
誘導されることを見出した。
の配向は、特徴（造作）が配置されたアレイまたは格子
によってではなく、これらの特徴の幾何学的形状により
誘導されることを見出した。
【００１９】特徴は規則的な格子ではなく、ランダムま
たは疑似ランダムなアレイに配置されているので、規則
的な回折格子構造の使用に由来する回折色は減少し、恐
らく実質的には排除される。こうしたアレイは拡散手段
として作用しうるものであり、一部のディスプレイにお
ける外部拡散手段の必要性を取り除く。もちろん、ディ
スプレイに回折色が望ましい場合には、アレイはよりラ
ンダムでなくされ、ポストは所望の干渉効果を生ずるよ
うな間隔で配置される。このように、必要な配列を与
え、またテクスチャのある表面からもたらされる光学効
果を緩和または増強するように、構造を個別に最適化す
ることができる。
たは疑似ランダムなアレイに配置されているので、規則
的な回折格子構造の使用に由来する回折色は減少し、恐
らく実質的には排除される。こうしたアレイは拡散手段
として作用しうるものであり、一部のディスプレイにお
ける外部拡散手段の必要性を取り除く。もちろん、ディ
スプレイに回折色が望ましい場合には、アレイはよりラ
ンダムでなくされ、ポストは所望の干渉効果を生ずるよ
うな間隔で配置される。このように、必要な配列を与
え、またテクスチャのある表面からもたらされる光学効
果を緩和または増強するように、構造を個別に最適化す
ることができる。
【００２０】ランダムまたは疑似ランダム配列を使用す
ると、二つの表面上の規則的アレイの間の位相調整の変
動の結果として発生する、例えばモアレ効果などの光学
的効果及び液晶配列効果は緩和される。
ると、二つの表面上の規則的アレイの間の位相調整の変
動の結果として発生する、例えばモアレ効果などの光学
的効果及び液晶配列効果は緩和される。
【００２１】配列のための望ましい特徴は、ラビングま
たは無機酸化物の蒸着なしに、従って、これらの製造方
法に関連する問題点なしに形成される。
たは無機酸化物の蒸着なしに、従って、これらの製造方
法に関連する問題点なしに形成される。
【００２２】好ましい実施例では、特徴（造作）は複数
の直立したポスト（柱）状のものからなる。またこの特
徴は、小丘状、ピラミッド状、ドーム状、壁状、および
液晶ダイレクタが特定のディスプレイモードのために所
望の配列をとることを可能にする形状及び／又は配向を
有する、その他の***からなることができる。この特徴
が壁をなす場合、それは直線状（例えば単一回折格
子）、屈曲状（例えばＬ型または山型）、または湾曲状
（例えば環状壁）であることができる。本発明はこれ以
降、便宜上ポストに関して説明する。しかしながら、本
発明がこの実施例に限定されないことは理解されよう。
ポストは実質的に真っ直ぐな、デバイスの主平面に対し
て垂直又は傾斜した側面を有することができ、或いはポ
ストは湾曲又は不規則な表面形状又は構成を有していて
もよい。例えばポストの断面は、三角形、四角形、円
形、楕円形、または多角形であってよい。
の直立したポスト（柱）状のものからなる。またこの特
徴は、小丘状、ピラミッド状、ドーム状、壁状、および
液晶ダイレクタが特定のディスプレイモードのために所
望の配列をとることを可能にする形状及び／又は配向を
有する、その他の***からなることができる。この特徴
が壁をなす場合、それは直線状（例えば単一回折格
子）、屈曲状（例えばＬ型または山型）、または湾曲状
（例えば環状壁）であることができる。本発明はこれ以
降、便宜上ポストに関して説明する。しかしながら、本
発明がこの実施例に限定されないことは理解されよう。
ポストは実質的に真っ直ぐな、デバイスの主平面に対し
て垂直又は傾斜した側面を有することができ、或いはポ
ストは湾曲又は不規則な表面形状又は構成を有していて
もよい。例えばポストの断面は、三角形、四角形、円
形、楕円形、または多角形であってよい。
【００２３】本明細書では、「方位角方向」という用語
は次の通りに用いられる。セル壁がＸ、Ｙ平面にあると
して、これらのセル壁に対する法線がＺ軸であるとす
る。同じ方位角方向の二つの傾斜角とは、同じＸ、Ｚ平
面にある二つの異なるダイレクタ配列を意味し、ここで
ＸはダイレクタのＸ、Ｙ平面上への投影と考える。
は次の通りに用いられる。セル壁がＸ、Ｙ平面にあると
して、これらのセル壁に対する法線がＺ軸であるとす
る。同じ方位角方向の二つの傾斜角とは、同じＸ、Ｚ平
面にある二つの異なるダイレクタ配列を意味し、ここで
ＸはダイレクタのＸ、Ｙ平面上への投影と考える。
【００２４】ダイレクタは局部的に、ポストの特定の形
状に依存する配向に対して整列する傾向がある。四角形
ポストのアレイでは、ダイレクタはポストの二つの対角
線のいずれかに沿って整列することになる。他の形状を
選択した場合には、二つより多い方位角方向が存在する
場合もあるし、一つしかない場合もある。例えば等辺三
角形のポストは、角を二等分する線に実質的に沿った、
三つの方向を誘導できる。一つの軸が他の軸より長い楕
円形または菱形の場合は、方位角方向を定める単一の局
部ダイレクタ配向を誘導しうる。こうした配向は、極め
て広範囲のポスト形状によって誘導されうることが理解
されよう。さらにまた、四角形ポストをその対角線の一
つに沿って傾けると、一つの方向を他の方向よりも好ま
しいものとして選択することが可能である。同様に、円
筒形ポストを傾けることにより、傾斜方向に配列を誘導
できる。
状に依存する配向に対して整列する傾向がある。四角形
ポストのアレイでは、ダイレクタはポストの二つの対角
線のいずれかに沿って整列することになる。他の形状を
選択した場合には、二つより多い方位角方向が存在する
場合もあるし、一つしかない場合もある。例えば等辺三
角形のポストは、角を二等分する線に実質的に沿った、
三つの方向を誘導できる。一つの軸が他の軸より長い楕
円形または菱形の場合は、方位角方向を定める単一の局
部ダイレクタ配向を誘導しうる。こうした配向は、極め
て広範囲のポスト形状によって誘導されうることが理解
されよう。さらにまた、四角形ポストをその対角線の一
つに沿って傾けると、一つの方向を他の方向よりも好ま
しいものとして選択することが可能である。同様に、円
筒形ポストを傾けることにより、傾斜方向に配列を誘導
できる。
【００２５】より低くより太いポストはプレーナー配列
を誘導しやすく、一方より高くより細いポストはホメオ
トロピック配列を誘導しやすい。中間の高さと太さのポ
ストは傾斜配列を誘導しうるものであり、ダイレクタが
実質的に同じ方位角方向でもって二つの傾斜角のいずれ
をとることもできる双安定性配列を生ずる。適切な寸法
および間隔を有するポストを提供することによって、広
い範囲の配列方向、すなわちプレーナー型、傾斜型、お
よびホメオトロピック型の配列方向を容易に達成するこ
とができ、したがって本発明の種々の側面を、所望の液
晶ディスプレイモードに利用することができる。
を誘導しやすく、一方より高くより細いポストはホメオ
トロピック配列を誘導しやすい。中間の高さと太さのポ
ストは傾斜配列を誘導しうるものであり、ダイレクタが
実質的に同じ方位角方向でもって二つの傾斜角のいずれ
をとることもできる双安定性配列を生ずる。適切な寸法
および間隔を有するポストを提供することによって、広
い範囲の配列方向、すなわちプレーナー型、傾斜型、お
よびホメオトロピック型の配列方向を容易に達成するこ
とができ、したがって本発明の種々の側面を、所望の液
晶ディスプレイモードに利用することができる。
【００２６】ポストは任意の適切な手段によって形成で
きる。例えばフォトリソグラフィ、エンボス加工、鋳
造、射出成形、或いはキャリヤ層からの転写などであ
る。プラスチック材料のエンボス加工は、ポストを簡単
に、かつ低コストで形成可能にするため、特に好まし
い。適切なプラスチック材料は当業者に周知のところで
あり、例えばポリメチルメタクリレートである。
きる。例えばフォトリソグラフィ、エンボス加工、鋳
造、射出成形、或いはキャリヤ層からの転写などであ
る。プラスチック材料のエンボス加工は、ポストを簡単
に、かつ低コストで形成可能にするため、特に好まし
い。適切なプラスチック材料は当業者に周知のところで
あり、例えばポリメチルメタクリレートである。
【００２７】少なくとも第一のセル壁上に、複数の直立
した高いまたは細いポストを設けることによって、液晶
分子は、ダイレクタがポストの局所表面の面に実質的に
平行で、且つセル壁の面に対して垂直な状態をとるよう
に誘導される。
した高いまたは細いポストを設けることによって、液晶
分子は、ダイレクタがポストの局所表面の面に実質的に
平行で、且つセル壁の面に対して垂直な状態をとるよう
に誘導される。
【００２８】ポストがセル壁に垂直であれば、液晶はセ
ル壁の面に９０°で実質的にホメオトロピックに配列さ
れる。しかしながら幾つかの用途については、傾きが数
度のホメオトロピック配列を達成することが望ましい。
これは、垂線に対して傾いたポストを用いることによっ
て容易に達成できる。ポストがさらに傾斜するにつれ
て、法線からの液晶の平均傾斜角は増大する。したがっ
て本発明は、任意の好適な傾き角を持つ液晶のホメオト
ロピック配列を誘導する簡単な方法を提供する。
ル壁の面に９０°で実質的にホメオトロピックに配列さ
れる。しかしながら幾つかの用途については、傾きが数
度のホメオトロピック配列を達成することが望ましい。
これは、垂線に対して傾いたポストを用いることによっ
て容易に達成できる。ポストがさらに傾斜するにつれ
て、法線からの液晶の平均傾斜角は増大する。したがっ
て本発明は、任意の好適な傾き角を持つ液晶のホメオト
ロピック配列を誘導する簡単な方法を提供する。
【００２９】フォトレジストを露光する場合には、フォ
トレジスト材料の屈折率を考慮するために、所望の角度
に対して既知のようにスネルの法則によって関連付けら
れた角度でもって、適切なマスクを通じてフォトレジス
トを光源に曝露することにより、所望のポスト傾斜角を
容易に達成することができる。
トレジスト材料の屈折率を考慮するために、所望の角度
に対して既知のようにスネルの法則によって関連付けら
れた角度でもって、適切なマスクを通じてフォトレジス
トを光源に曝露することにより、所望のポスト傾斜角を
容易に達成することができる。
【００３０】ポストの好ましい高さは、セルの厚み、ポ
ストの太さおよび数、液晶材料などのファクタに依存す
る。ホメオトロピック配列については、ポストは少なく
とも、平均ポスト間隔に等しい垂直高さを有することが
好ましい。ポストは、全部又は幾つかがセル全体にわた
っていてもよく、それによってスペーサとしても機能す
る。
ストの太さおよび数、液晶材料などのファクタに依存す
る。ホメオトロピック配列については、ポストは少なく
とも、平均ポスト間隔に等しい垂直高さを有することが
好ましい。ポストは、全部又は幾つかがセル全体にわた
っていてもよく、それによってスペーサとしても機能す
る。
【００３１】一つの電極構造（通常はインジウムスズ酸
化物などの透明な導体である）が、周知の仕方でそれぞ
れのセル壁の内側表面上に設けられることが好ましい。
例えば、第一のセル壁に複数の「行」電極を設け、第二
のセル壁に複数の「列」電極を設けることができる。し
かしながら、一方の壁、好ましくは第一のセル壁の上だ
けに、平坦な（インターデジタル即ち櫛形の）電極構造
を設けることも可能である。
化物などの透明な導体である）が、周知の仕方でそれぞ
れのセル壁の内側表面上に設けられることが好ましい。
例えば、第一のセル壁に複数の「行」電極を設け、第二
のセル壁に複数の「列」電極を設けることができる。し
かしながら、一方の壁、好ましくは第一のセル壁の上だ
けに、平坦な（インターデジタル即ち櫛形の）電極構造
を設けることも可能である。
【００３２】第二のセル壁の内側表面は低い表面エネル
ギーを持つようにすることができ、それによって任意の
特定の配列型を生ずる傾向を殆ど又は全く示さないよう
にし、かくしてダイレクタの配列が基本的に、第一のセ
ル壁上の特徴によって決定されるようにしうる。しかし
ながら、第二のセル壁の内側表面には、局所ダイレクタ
の所望される配列を誘導する表面配向が設けられること
が好ましい。この配列はホメオトロピック、プレーナ
ー、或いは傾斜配列であってよい。この配列は、適切な
形状及び／又は配向の特徴のアレイによって、或いはラ
ビング、光配列、単回折格子などの在来の手段によっ
て、或いはホメオトロピック配列を誘導する剤で壁表面
を処理することによって設けることができる。
ギーを持つようにすることができ、それによって任意の
特定の配列型を生ずる傾向を殆ど又は全く示さないよう
にし、かくしてダイレクタの配列が基本的に、第一のセ
ル壁上の特徴によって決定されるようにしうる。しかし
ながら、第二のセル壁の内側表面には、局所ダイレクタ
の所望される配列を誘導する表面配向が設けられること
が好ましい。この配列はホメオトロピック、プレーナ
ー、或いは傾斜配列であってよい。この配列は、適切な
形状及び／又は配向の特徴のアレイによって、或いはラ
ビング、光配列、単回折格子などの在来の手段によっ
て、或いはホメオトロピック配列を誘導する剤で壁表面
を処理することによって設けることができる。
【００３３】プレーナー配列および傾斜配列について
は、特徴の形状は好ましくは、この特徴に隣接する一つ
の方位角ダイレクタ配向だけを好ましく選ぶようなもの
とされる。この配向はそれぞれの特徴について同じであ
ってもよく、或いは配向を特徴ごとに異ならせて、二つ
の状態のうちの一方で散乱効果が付与されるようにして
もよい。
は、特徴の形状は好ましくは、この特徴に隣接する一つ
の方位角ダイレクタ配向だけを好ましく選ぶようなもの
とされる。この配向はそれぞれの特徴について同じであ
ってもよく、或いは配向を特徴ごとに異ならせて、二つ
の状態のうちの一方で散乱効果が付与されるようにして
もよい。
【００３４】代替的に、特徴の形状は、複数の安定した
方位角ダイレクタ配向をもたらすようなものであっても
よい。かかる配列は、双安定性ねじれネマチック（ＢＴ
Ｎ）モードなどのディスプレイモードに有用である。こ
れらの方位角ダイレクタ配列は、エネルギーが実質的に
等しいものでもよく（例えば、垂直な等辺三角形のポス
トはエネルギーの等しい三つの方位角配列のダイレクタ
を与える）、或いは一つまたはより多くの配列ダイレク
タが異なるエネルギーを有し、一つ又はより多くの低エ
ネルギー配列が好ましく選ばれるとしても、少なくとも
一つの他の安定な方位角配列が得られるようにしてもよ
い。
方位角ダイレクタ配向をもたらすようなものであっても
よい。かかる配列は、双安定性ねじれネマチック（ＢＴ
Ｎ）モードなどのディスプレイモードに有用である。こ
れらの方位角ダイレクタ配列は、エネルギーが実質的に
等しいものでもよく（例えば、垂直な等辺三角形のポス
トはエネルギーの等しい三つの方位角配列のダイレクタ
を与える）、或いは一つまたはより多くの配列ダイレク
タが異なるエネルギーを有し、一つ又はより多くの低エ
ネルギー配列が好ましく選ばれるとしても、少なくとも
一つの他の安定な方位角配列が得られるようにしてもよ
い。
【００３５】液晶デバイスは典型的にはディスプレイデ
バイスとして用いられ、スイッチされた状態とスイッチ
されていない状態を識別する手段、例えば偏光子または
ダイクロイック染料が備えられる。
バイスとして用いられ、スイッチされた状態とスイッチ
されていない状態を識別する手段、例えば偏光子または
ダイクロイック染料が備えられる。
【００３６】セル壁は、ガラスなどの非可撓性材料、或
いは、例えばポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエ
ーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンテレ
フタレート（ＰＥＴ）などの、液晶ディスプレイ製造技
術の当業者に周知の剛性または可撓性プラスチックから
形成できる。
いは、例えばポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエ
ーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンテレ
フタレート（ＰＥＴ）などの、液晶ディスプレイ製造技
術の当業者に周知の剛性または可撓性プラスチックから
形成できる。
【００３７】多くのディスプレイについて、視野全体に
わたって均一な配列を得ることが望ましい。こうしたデ
ィスプレイでは、ポストは全て実質的に同じ形状、寸
法、配向および傾斜角でよい。しかしながら、配列の変
化が望ましい場合、これらのファクタまたはその何れか
を、所望の効果を生ずるように変えることができる。例
えば、異なる配列方向が望ましい場合、ポストは異なる
領域で違う配列を有することができる。４分割されたサ
ブピクセルを有するＴＮセルは、視野角を改善するため
に、こうした異なる配向を使用するディスプレイモード
の一例である。代替的に、ポストの高さが変わったとす
ると、液晶との相互作用の強さが変化し、グレースケー
ルを与えることができる。同様にして、ポストの形状変
化は、液晶との相互作用の強さを変化させる。
わたって均一な配列を得ることが望ましい。こうしたデ
ィスプレイでは、ポストは全て実質的に同じ形状、寸
法、配向および傾斜角でよい。しかしながら、配列の変
化が望ましい場合、これらのファクタまたはその何れか
を、所望の効果を生ずるように変えることができる。例
えば、異なる配列方向が望ましい場合、ポストは異なる
領域で違う配列を有することができる。４分割されたサ
ブピクセルを有するＴＮセルは、視野角を改善するため
に、こうした異なる配向を使用するディスプレイモード
の一例である。代替的に、ポストの高さが変わったとす
ると、液晶との相互作用の強さが変化し、グレースケー
ルを与えることができる。同様にして、ポストの形状変
化は、液晶との相互作用の強さを変化させる。
【００３８】任意選択的に、特徴を両方の壁上に設け
て、両方の壁の領域で所望の局所的ダイレクタ配列をも
たらすことができる。それぞれの壁上に異なる特徴を備
えさせることもでき、所望の配列に応じて、特徴をそれ
ぞれの壁の異なる領域で個別に変化させることもでき
る。
て、両方の壁の領域で所望の局所的ダイレクタ配列をも
たらすことができる。それぞれの壁上に異なる特徴を備
えさせることもでき、所望の配列に応じて、特徴をそれ
ぞれの壁の異なる領域で個別に変化させることもでき
る。
【００３９】
【発明の実施の形態】以下では添付図面を参照して、本
発明を例に基づいてさらに説明する。
発明を例に基づいてさらに説明する。
【００４０】図２に概略的に示した液晶セルは、第一の
セル壁２と第二のセル壁４とを含み、これらは負の誘電
率異方性を有するネマチック液晶材料層を挟んでいる。
液晶分子は楕円で表してあり、その長軸が局所ダイレク
タを示す。それぞれのセル壁の内側表面には、透明な電
極パターン、例えば第一のセル壁２上の行電極１２およ
び第二のセル壁４上の列電極１４が、周知の仕方で設け
られている。この液晶配列は双安定性である。
セル壁２と第二のセル壁４とを含み、これらは負の誘電
率異方性を有するネマチック液晶材料層を挟んでいる。
液晶分子は楕円で表してあり、その長軸が局所ダイレク
タを示す。それぞれのセル壁の内側表面には、透明な電
極パターン、例えば第一のセル壁２上の行電極１２およ
び第二のセル壁４上の列電極１４が、周知の仕方で設け
られている。この液晶配列は双安定性である。
【００４１】第一のセル壁２の内側表面は、四角形ポス
ト１０のアレイでテクスチャ化されており、第二のセル
壁４の内側表面は平坦である。ポストは、以下に図４を
参照して述べるように、疑似ランダムアレイをなしてい
る。ポスト１０は約１μｍの高さであり、セルギャップ
は典型的には３μｍである。平坦な表面は処理され、ホ
メオトロピック配列を付与するようにされる。ポストに
はホメオトロピック的な処理はされていない。
ト１０のアレイでテクスチャ化されており、第二のセル
壁４の内側表面は平坦である。ポストは、以下に図４を
参照して述べるように、疑似ランダムアレイをなしてい
る。ポスト１０は約１μｍの高さであり、セルギャップ
は典型的には３μｍである。平坦な表面は処理され、ホ
メオトロピック配列を付与するようにされる。ポストに
はホメオトロピック的な処理はされていない。
【００４２】四角形ポストのかかるアレイは、ポストの
二つの対角線沿いに、液晶ダイレクタの方位角方向につ
いて好ましい二つの配列を有する。図１は、周囲に歪ん
だ液晶を備えたポストを通じてとった断面を、一つの角
から対角線方向に反対側にある角にまでわたって示す。
ポストの周囲のこの配列は、次に、ポスト上方の液晶の
配列の種となる傾向があり、かくして平均的な配列もこ
の対角方向に沿うことになる。
二つの対角線沿いに、液晶ダイレクタの方位角方向につ
いて好ましい二つの配列を有する。図１は、周囲に歪ん
だ液晶を備えたポストを通じてとった断面を、一つの角
から対角線方向に反対側にある角にまでわたって示す。
ポストの周囲のこの配列は、次に、ポスト上方の液晶の
配列の種となる傾向があり、かくして平均的な配列もこ
の対角方向に沿うことになる。
【００４３】ポストを一方の対角線沿いに傾けることに
よって（図２）、その配列方向を好ましく選ぶことが可
能である。本発明者らはこの幾何学的形状のコンピュー
タシミュレーションを通じて、方位角配列方向は一つし
か存在しないものの、実際にはエネルギーが同じ程度
で、液晶がどの位傾いているかが異なる二つの状態が存
在することを見出した。図２はその二つの状態の概略図
である。一方の状態（図２の左側に示す）では液晶は大
きく傾いており、他方の状態では液晶はポストの周囲で
平面状をなしている。液晶配向の正確な性質は構造の詳
細によるが、ある範囲のパラメータに関しては、傾きが
異なる二つの別個の状態が存在する。これら二つの状態
は、偏光子８および検光子６を介して見ることで識別で
きる。傾斜が小さな状態は高い複屈折を示し、傾斜が大
きな状態は小さな複屈折を示す。
よって（図２）、その配列方向を好ましく選ぶことが可
能である。本発明者らはこの幾何学的形状のコンピュー
タシミュレーションを通じて、方位角配列方向は一つし
か存在しないものの、実際にはエネルギーが同じ程度
で、液晶がどの位傾いているかが異なる二つの状態が存
在することを見出した。図２はその二つの状態の概略図
である。一方の状態（図２の左側に示す）では液晶は大
きく傾いており、他方の状態では液晶はポストの周囲で
平面状をなしている。液晶配向の正確な性質は構造の詳
細によるが、ある範囲のパラメータに関しては、傾きが
異なる二つの別個の状態が存在する。これら二つの状態
は、偏光子８および検光子６を介して見ることで識別で
きる。傾斜が小さな状態は高い複屈折を示し、傾斜が大
きな状態は小さな複屈折を示す。
【００４４】本発明の範囲を如何なる形でも制限するも
のではないが、本発明者らの考察によれば、これら二つ
の状態は、液晶がポストによって変形される仕方によっ
て生ずるものであろう。ポスト周囲における流れは、方
向が鋭く変化するポストの前縁および後縁部分で、エネ
ルギー密度の高い領域を生じさせる。これは図１におい
て、ポストの下側左と上側右の角に見ることができる。
このエネルギー密度は液晶分子が傾いていると減少する
が、これは厳しい方向変化が少なくなるためである。こ
のことは、セル全体にわたって分子がホメオトロピック
でいられる限界のところで明らかである。その場合、ポ
ストの縁部に歪みの大きな領域は存在しない。したがっ
て、傾きが大きな状態ではこの歪みエネルギーは減少す
るが、ポストの基部におけるより大きな曲げ／スプレー
変形エネルギーという犠牲が払われる。ポスト間の平坦
な表面と接触している液晶は傾いていないが、ポストの
周囲で傾きを取り入れていくにつれて、鋭い方向変化を
受ける。
のではないが、本発明者らの考察によれば、これら二つ
の状態は、液晶がポストによって変形される仕方によっ
て生ずるものであろう。ポスト周囲における流れは、方
向が鋭く変化するポストの前縁および後縁部分で、エネ
ルギー密度の高い領域を生じさせる。これは図１におい
て、ポストの下側左と上側右の角に見ることができる。
このエネルギー密度は液晶分子が傾いていると減少する
が、これは厳しい方向変化が少なくなるためである。こ
のことは、セル全体にわたって分子がホメオトロピック
でいられる限界のところで明らかである。その場合、ポ
ストの縁部に歪みの大きな領域は存在しない。したがっ
て、傾きが大きな状態ではこの歪みエネルギーは減少す
るが、ポストの基部におけるより大きな曲げ／スプレー
変形エネルギーという犠牲が払われる。ポスト間の平坦
な表面と接触している液晶は傾いていないが、ポストの
周囲で傾きを取り入れていくにつれて、鋭い方向変化を
受ける。
【００４５】傾きが小さな状態では、エネルギーは反対
の意味でバランスしている。すなわちポストの前縁およ
び後縁部分の周囲での大きな変形は、ポストの周囲で傾
きが一様であるためポスト基部において曲げ／スプレー
変形がないことによって、部分的にバランスされてい
る。本発明者らによるコンピュータシミュレーションが
示唆するところでは、現在の構成では、傾きが大きな状
態ほどエネルギー状態は低い。
の意味でバランスしている。すなわちポストの前縁およ
び後縁部分の周囲での大きな変形は、ポストの周囲で傾
きが一様であるためポスト基部において曲げ／スプレー
変形がないことによって、部分的にバランスされてい
る。本発明者らによるコンピュータシミュレーションが
示唆するところでは、現在の構成では、傾きが大きな状
態ほどエネルギー状態は低い。
【００４６】このことは、コンピュータシミュレーショ
ンの結果と実際のセルによって裏付けられる。直交した
偏光子の間の適当な角度から見ると、セルは常に、二つ
の状態のうち暗い方に落ち着く。図２からは、傾きが大
きな状態が小さな複屈折を有し、したがって傾きが小さ
な状態よりも暗く表れることが分かる。傾きの大きな状
態における傾斜の正確な量は、液晶材料の弾性定数およ
びポスト材料の平面定着エネルギーの関数である。
ンの結果と実際のセルによって裏付けられる。直交した
偏光子の間の適当な角度から見ると、セルは常に、二つ
の状態のうち暗い方に落ち着く。図２からは、傾きが大
きな状態が小さな複屈折を有し、したがって傾きが小さ
な状態よりも暗く表れることが分かる。傾きの大きな状
態における傾斜の正確な量は、液晶材料の弾性定数およ
びポスト材料の平面定着エネルギーの関数である。
【００４７】ポストは以下に述べるように、ガラス基板
上のフォトレジスト層のハードコンタクトマスクによる
露光を用いて形成できる。例を挙げれば、ポストは０．
７×０．７μｍ四方、そして代表的には１．５μｍまで
の高さである。
上のフォトレジスト層のハードコンタクトマスクによる
露光を用いて形成できる。例を挙げれば、ポストは０．
７×０．７μｍ四方、そして代表的には１．５μｍまで
の高さである。
【００４８】図４は疑似ランダムアレイのポストのユニ
ットセルを示す。四角形ポストの各々は約０．８×０．
８μｍであり、疑似ランダムアレイの反復距離は５６μ
ｍである。ポストの位置は効率的にランダム化される
が、ポストの配向は一定に維持される。この場合には、
液晶を整列させる規則的な格子は存在しないので、いか
なる配列もポストに起因することになる。本発明者らは
実験により、正の誘電異方性の液晶材料でなるＨＡＮセ
ルでは、液晶は規則性なアレイの場合のように、ポスト
の対角線に沿って整列することを見出した。
ットセルを示す。四角形ポストの各々は約０．８×０．
８μｍであり、疑似ランダムアレイの反復距離は５６μ
ｍである。ポストの位置は効率的にランダム化される
が、ポストの配向は一定に維持される。この場合には、
液晶を整列させる規則的な格子は存在しないので、いか
なる配列もポストに起因することになる。本発明者らは
実験により、正の誘電異方性の液晶材料でなるＨＡＮセ
ルでは、液晶は規則性なアレイの場合のように、ポスト
の対角線に沿って整列することを見出した。
【００４９】さて図３を参照すると、四角形のポストの
周囲における液晶配列に関するコンピュータ生成モデル
が図示されている。これは図２に示したものと同様であ
るが、第二のセル壁の内側表面は、プレーナー配列を与
えるように処理されている。図３の左側に示された状態
では、局所ダイレクタは大きく傾いており、他方では局
所ダイレクタはポストの周囲で平坦である。図２に示し
たセルと同様に、これら二つの状態の間のスイッチング
は、適切な電気信号を印加することによって行なわれ
る。
周囲における液晶配列に関するコンピュータ生成モデル
が図示されている。これは図２に示したものと同様であ
るが、第二のセル壁の内側表面は、プレーナー配列を与
えるように処理されている。図３の左側に示された状態
では、局所ダイレクタは大きく傾いており、他方では局
所ダイレクタはポストの周囲で平坦である。図２に示し
たセルと同様に、これら二つの状態の間のスイッチング
は、適切な電気信号を印加することによって行なわれ
る。
【００５０】本発明者らは、ポストによるホメオトロピ
ック配列について、幾つかのコンピュータシミュレーシ
ョンを行なった。一つの基板上には３００ｎｍにわたる
アレイをなす四角形ポストを用いて３μｍの厚みのセル
をモデル化し、他方の基板は平坦であるが強いプレーナ
ー配列を与える材料としてモデル化した。本発明者らは
種々のポストの高さとスペーシングをモデル化し、いつ
液晶がポストの周囲でホメオトロピック配列をとるかを
見た。図１１は、下部基板上で約１．８μｍの高さの単
一のポストを含む領域についての、コンピュータシミュ
レーションした側面図を示す。ポスト周囲では液晶は強
く傾いているが、ポストの上では上部基板との相互作用
にために配列はより平坦である。
ック配列について、幾つかのコンピュータシミュレーシ
ョンを行なった。一つの基板上には３００ｎｍにわたる
アレイをなす四角形ポストを用いて３μｍの厚みのセル
をモデル化し、他方の基板は平坦であるが強いプレーナ
ー配列を与える材料としてモデル化した。本発明者らは
種々のポストの高さとスペーシングをモデル化し、いつ
液晶がポストの周囲でホメオトロピック配列をとるかを
見た。図１１は、下部基板上で約１．８μｍの高さの単
一のポストを含む領域についての、コンピュータシミュ
レーションした側面図を示す。ポスト周囲では液晶は強
く傾いているが、ポストの上では上部基板との相互作用
にために配列はより平坦である。
【００５１】本発明者らはコンピュータシミュレーショ
ンで、ポストの高さが０．２から２．６μｍまで変化す
る影響を、ポスト間のギャップを０．６から１．２μｍ
まで変化させてモデル化した。ポストの高さが増加する
につれて、配列は単なるプレーナーから、プレーナー状
態とより傾いた状態の間の双安定状態、或いは多安定状
態へと進む。さらにポストの高さが増加すると、プレー
ナー状態は過度に高いエネルギーとなり、極めて大きな
傾きのホメオトロピック状態だけが存在する。この知見
は、ポストの高さが平均のポストスペーシングと大体等
しいときにホメオトロピック配列が始まることを示す。
この効果は、断面が極めて小さなポストに至るまで同様
に生ずると期待される。ホメオトロピック配列に関して
ポスト断面に予想される上限は、ポスト幅がセルギャッ
プのオーダとなる時点にある。
ンで、ポストの高さが０．２から２．６μｍまで変化す
る影響を、ポスト間のギャップを０．６から１．２μｍ
まで変化させてモデル化した。ポストの高さが増加する
につれて、配列は単なるプレーナーから、プレーナー状
態とより傾いた状態の間の双安定状態、或いは多安定状
態へと進む。さらにポストの高さが増加すると、プレー
ナー状態は過度に高いエネルギーとなり、極めて大きな
傾きのホメオトロピック状態だけが存在する。この知見
は、ポストの高さが平均のポストスペーシングと大体等
しいときにホメオトロピック配列が始まることを示す。
この効果は、断面が極めて小さなポストに至るまで同様
に生ずると期待される。ホメオトロピック配列に関して
ポスト断面に予想される上限は、ポスト幅がセルギャッ
プのオーダとなる時点にある。
【００５２】図６及び７を参照すると、ランダムまたは
疑似ランダムのアレイをなす場合に、液晶の配列をもた
らす種々のポスト形状の例が示されている。図６に示す
ポストは楕円形の断面を有し、液晶ダイレクタは楕円の
長軸に沿って局部的に整列する。図７の等辺三角形のポ
ストでは、同じエネルギーの三つのダイレクタ配列が可
能であり、そのいずれもが三角形の角を等分に二分する
線に平行である。このような配列の一つが図示されてい
る。ポストをその頂点の一つの方に傾斜させると、その
配列方向を優位にできる。別の方法として、この三角形
を引き延ばすと、一つのダイレクタ配向が優位になる。
例えば二等辺三角形では、その三角形の主軸に沿うダイ
レクタ配列が優位である。いずれの場合も、ポストの高
さに応じて、液晶は局部的にプレーナー型または傾斜プ
レーナー型の配列をとることになる。第二のセル壁の内
側表面を処理して局部ホメオトロピック配列を付与すれ
ば、電場を加えることにより、正の誘電異方性を有する
液晶分子がホメオトロピック配向でもって、電場に整列
するようになる。従って、セルはＨＡＮモードで機能す
る。第二のセル壁に異なるプレーナー配列を、やはりポ
ストを用いるなどして付与すれば、例えばＴＮモードま
たは（カイラルにドープした液晶材料でもって）ＳＴＮ
モードのような他のディスプレイモードも使用できる。
疑似ランダムのアレイをなす場合に、液晶の配列をもた
らす種々のポスト形状の例が示されている。図６に示す
ポストは楕円形の断面を有し、液晶ダイレクタは楕円の
長軸に沿って局部的に整列する。図７の等辺三角形のポ
ストでは、同じエネルギーの三つのダイレクタ配列が可
能であり、そのいずれもが三角形の角を等分に二分する
線に平行である。このような配列の一つが図示されてい
る。ポストをその頂点の一つの方に傾斜させると、その
配列方向を優位にできる。別の方法として、この三角形
を引き延ばすと、一つのダイレクタ配向が優位になる。
例えば二等辺三角形では、その三角形の主軸に沿うダイ
レクタ配列が優位である。いずれの場合も、ポストの高
さに応じて、液晶は局部的にプレーナー型または傾斜プ
レーナー型の配列をとることになる。第二のセル壁の内
側表面を処理して局部ホメオトロピック配列を付与すれ
ば、電場を加えることにより、正の誘電異方性を有する
液晶分子がホメオトロピック配向でもって、電場に整列
するようになる。従って、セルはＨＡＮモードで機能す
る。第二のセル壁に異なるプレーナー配列を、やはりポ
ストを用いるなどして付与すれば、例えばＴＮモードま
たは（カイラルにドープした液晶材料でもって）ＳＴＮ
モードのような他のディスプレイモードも使用できる。
【００５３】図８から図１１は、本発明の代替的な実施
例によるデバイスのポストの斜視図を示す。これらのポ
ストは擬似ランダムアレイに配置されている。図８で
は、楕円形のポストが示されており、楕円は長軸が互い
に平行となるように配置されている。ポストは高さに応
じて、一様なプレーナー配列、双安定性または多安定性
配列（プレーナー又は傾斜）、或いはホメオトロピック
配列（傾斜していることもある）のいずれかを生じる。
図９では、楕円形のポストがランダムに配向されてお
り、ネマチックダイレクタについて、長い範囲にわたり
強く好まれる配向が存在しないという配列構造をもたら
す。この構造、およびこれに似た他の構造は、散乱モー
ドのディスプレイにおける正の誘電率異方性のある液晶
材料についての使用が見込まれる。図１０は、異なる領
域で制御された配列をもたらし、またグレースケールな
どの異なる効果をもたらすために使用される、複数の異
なる形状および寸法のポストの配置を示す。他の配置及
び効果ももちろん可能である。例えば疑似ランダム配置
にある種々のポスト寸法と配向を示す図１２に図示され
ているように、ポストは異なる領域において異なる高さ
のものであってよい。図１１のポストは、ディスプレイ
の異なる領域で異なる角度で傾いており、それによって
液晶配列に異なる傾斜角を生じさせ、また例えばＨＡＮ
モードでグレースケールを生じさせる可能性を生み出
す。ＨＡＮディスプレイモードでは、ポストの高さを変
えるとスイッチング性能に変化が生ずる。 セルの製造 非限定的な例として、典型的なプロセスを以下に述べ
る。インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）で被覆した清浄な
ガラス基板２を使用し、在来のリソグラフィと湿式エッ
チング手順を用いて、電極パターン１２を形成した。こ
の基板を適切なフォトレジスト（Shipley社製S1813）
で、１．３μｍの最終厚みまでスピンコートした。
例によるデバイスのポストの斜視図を示す。これらのポ
ストは擬似ランダムアレイに配置されている。図８で
は、楕円形のポストが示されており、楕円は長軸が互い
に平行となるように配置されている。ポストは高さに応
じて、一様なプレーナー配列、双安定性または多安定性
配列（プレーナー又は傾斜）、或いはホメオトロピック
配列（傾斜していることもある）のいずれかを生じる。
図９では、楕円形のポストがランダムに配向されてお
り、ネマチックダイレクタについて、長い範囲にわたり
強く好まれる配向が存在しないという配列構造をもたら
す。この構造、およびこれに似た他の構造は、散乱モー
ドのディスプレイにおける正の誘電率異方性のある液晶
材料についての使用が見込まれる。図１０は、異なる領
域で制御された配列をもたらし、またグレースケールな
どの異なる効果をもたらすために使用される、複数の異
なる形状および寸法のポストの配置を示す。他の配置及
び効果ももちろん可能である。例えば疑似ランダム配置
にある種々のポスト寸法と配向を示す図１２に図示され
ているように、ポストは異なる領域において異なる高さ
のものであってよい。図１１のポストは、ディスプレイ
の異なる領域で異なる角度で傾いており、それによって
液晶配列に異なる傾斜角を生じさせ、また例えばＨＡＮ
モードでグレースケールを生じさせる可能性を生み出
す。ＨＡＮディスプレイモードでは、ポストの高さを変
えるとスイッチング性能に変化が生ずる。 セルの製造 非限定的な例として、典型的なプロセスを以下に述べ
る。インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）で被覆した清浄な
ガラス基板２を使用し、在来のリソグラフィと湿式エッ
チング手順を用いて、電極パターン１２を形成した。こ
の基板を適切なフォトレジスト（Shipley社製S1813）
で、１．３μｍの最終厚みまでスピンコートした。
【００５４】適切な寸法の不透明領域のアレイを、例え
ば図４に対応するユニットセルでもって備えたフォトマ
スク（Compugraphics International PLC社製）を基板
に堅固に接触させ、適切なＵＶ源を用いてフォトレジス
トを〜１００ｍＷ／ｃｍ2で１０秒間露光した。脱イオ
ン水で１：１に稀釈したMicroposit Developerを用いて
基板を約２０秒間現像し、洗浄し乾燥した。この基板を
３６５ｎｍのＵＶ源を用いて３０ｍＷ／ｃｍ2で３分間
投光露光し、８５℃で１２時間焼き固めた。次いで２５
４ｍｎのＵＶ源を用いて基板を〜５０ｍＷ／ｃｍ2で１
時間、強く紫外線硬化した。セルの壁面に対する垂直に
対してオフセットした角度でもって、ＵＶ源を用いマス
クを通して露光することによって、傾いたポストを生成
できた。この傾斜角（またはブレーズ角）はオフセット
角度に対し、スネルの法則によって関連している。ポス
トは多少丸くなった縁部を持つが、張り出しは必ずしも
有しない。その正確な形状は、微細な特徴のフォトリソ
グラフィの技術でよく知られ理解されているように、処
理パラメータに左右される。
ば図４に対応するユニットセルでもって備えたフォトマ
スク（Compugraphics International PLC社製）を基板
に堅固に接触させ、適切なＵＶ源を用いてフォトレジス
トを〜１００ｍＷ／ｃｍ2で１０秒間露光した。脱イオ
ン水で１：１に稀釈したMicroposit Developerを用いて
基板を約２０秒間現像し、洗浄し乾燥した。この基板を
３６５ｎｍのＵＶ源を用いて３０ｍＷ／ｃｍ2で３分間
投光露光し、８５℃で１２時間焼き固めた。次いで２５
４ｍｎのＵＶ源を用いて基板を〜５０ｍＷ／ｃｍ2で１
時間、強く紫外線硬化した。セルの壁面に対する垂直に
対してオフセットした角度でもって、ＵＶ源を用いマス
クを通して露光することによって、傾いたポストを生成
できた。この傾斜角（またはブレーズ角）はオフセット
角度に対し、スネルの法則によって関連している。ポス
トは多少丸くなった縁部を持つが、張り出しは必ずしも
有しない。その正確な形状は、微細な特徴のフォトリソ
グラフィの技術でよく知られ理解されているように、処
理パラメータに左右される。
【００５５】電極パターン１４を備えた第二の清浄なＩ
ＴＯ基板４を使用して、ステアリルカルボキシクロム錯
体を用い、周知の仕方で処理することによって、液晶に
ホメオトロピック配列をもたらした。
ＴＯ基板４を使用して、ステアリルカルボキシクロム錯
体を用い、周知の仕方で処理することによって、液晶に
ホメオトロピック配列をもたらした。
【００５６】紫外線硬化接着剤（Norland Optical Adhe
sives社製N73）中に含まれた適切なスペーサビーズ（Mi
cropearl）を基板２、４の周囲に用い、これらの基板を
一緒にし、３６５ｎｍのＵＶ源を用いて硬化することに
よって、実験用の液晶セルを形成した。このセルに、正
の誘電異方性のネマチック液晶混合物、例えばＺＬＩ２
２９３（Merck社製）を毛管充填した。在来の液晶デバ
イスにおけるスイッチングは、液晶に界面活性剤オリゴ
マーを添加すると改善されることが分かっている。例え
ば、G P Bryan-Brown, E L Wood and I C Sage, Nature
Vol. 399 p.338 (1999)を参照されたい。任意選択的
に、液晶材料中に界面活性剤を溶解させることができ
る。液晶セルのスペーシング、アセンブリおよび充填方
法は、液晶ディスプレイ製造技術の当業者には周知であ
り、そうした在来の方法もまた、本発明によるデバイス
のスペーシング、アセンブリおよび充填に使用可能であ
る。
sives社製N73）中に含まれた適切なスペーサビーズ（Mi
cropearl）を基板２、４の周囲に用い、これらの基板を
一緒にし、３６５ｎｍのＵＶ源を用いて硬化することに
よって、実験用の液晶セルを形成した。このセルに、正
の誘電異方性のネマチック液晶混合物、例えばＺＬＩ２
２９３（Merck社製）を毛管充填した。在来の液晶デバ
イスにおけるスイッチングは、液晶に界面活性剤オリゴ
マーを添加すると改善されることが分かっている。例え
ば、G P Bryan-Brown, E L Wood and I C Sage, Nature
Vol. 399 p.338 (1999)を参照されたい。任意選択的
に、液晶材料中に界面活性剤を溶解させることができ
る。液晶セルのスペーシング、アセンブリおよび充填方
法は、液晶ディスプレイ製造技術の当業者には周知であ
り、そうした在来の方法もまた、本発明によるデバイス
のスペーシング、アセンブリおよび充填に使用可能であ
る。
【００５７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、液晶デバ
イスのための、より制御可能で、かつ製造可能性のある
配列が、主としてアレイの表面の特徴（造作）の幾何学
的形状を調節することによって誘導される。これによっ
て種々の型の配列を容易に得ることができる。
イスのための、より制御可能で、かつ製造可能性のある
配列が、主としてアレイの表面の特徴（造作）の幾何学
的形状を調節することによって誘導される。これによっ
て種々の型の配列を容易に得ることができる。
【００５８】以下、本発明の種々の実施態様を例示的に
示すが、これらは本発明を限定するものではない。 １．液晶材料の層を囲む第一のセル壁及び第二のセル壁
と、前記液晶材料の少なくとも幾らかに電場を加えるた
めの電極と、液晶分子に所望の配列を付与するための、
少なくとも前記第一のセル壁の内側表面上の表面配列構
造とからなる液晶デバイスであって、前記表面配列構造
が、前記所望の配列を生成する形状及び／又は配向を有
する特徴のランダムまたは疑似ランダムな二次元アレイ
からなる、液晶デバイス。
示すが、これらは本発明を限定するものではない。 １．液晶材料の層を囲む第一のセル壁及び第二のセル壁
と、前記液晶材料の少なくとも幾らかに電場を加えるた
めの電極と、液晶分子に所望の配列を付与するための、
少なくとも前記第一のセル壁の内側表面上の表面配列構
造とからなる液晶デバイスであって、前記表面配列構造
が、前記所望の配列を生成する形状及び／又は配向を有
する特徴のランダムまたは疑似ランダムな二次元アレイ
からなる、液晶デバイス。
【００５９】２．前記特徴の幾何学的形状及び間隔が、
前記液晶材料に局部的なプレーナー型又は傾斜プレーナ
ー型の配列をとらせるようなものである、上記１に記載
のデバイス。３．前記第二のセル壁の内側表面が、前記
液晶材料の局部的ホメオトロピック配 列を生ずるように処理され、それにより前記セルがハイ
ブリッド配列ネマチックモードで作用する、上記２に記
載のデバイス。 ４．前記第二のセル壁の内側表面が、前記第一のセル壁
上の配列方向に対して実質的に直角をなして、前記液晶
材料の局部的プレーナー型又は傾斜プレーナー型の配列
を生ずるように処理され、それにより前記セルがＴＮま
たはＳＴＮモードで作用する、上記２に記載のデバイ
ス。 ５．前記特徴の幾何学的形状及び間隔が、前記液晶材料
に局部的なホメオトロピック配列をとらせるようなもの
である、上記１に記載のデバイス。 ６．前記特徴が、単一の方位角方向において液晶ダイレ
クタの実質的に一様なプレーナー型又は傾斜プレーナー
型の配列を生ずるように形成され及び／又は配向されて
いる、上記１に記載のデバイス。 ７．前記特徴が、複数の方位角方向において液晶ダイレ
クタの実質的に一様なプレーナー型又は傾斜プレーナー
型の配列を生ずるように形成され及び／又は配向されて
いる、上記１に記載のデバイス。 ８．前記特徴が前記第一のセル壁の平面の法線に対して
傾斜しているポストからなる、上記１に記載のデバイ
ス。 ９．前記セル壁に設けられた検光子及び偏光子をさらに
含む、上記１に記載のデバイス。 １０．前記特徴が、前記デバイスの異なる領域において
異なる高さ、異なる形状、異なる傾斜、及び／又は異な
る配向を有する、上記１に記載のデバイス。 １１．前記ポストの傾斜角及び配向が、前記デバイス全
体にわたって一様である、上記１に記載のデバイス。 １２．上記１による液晶デバイスの製造に使用するセル
壁であって、壁と、その一方の表面上にあり液晶材料の
ダイレクタを整列させるための配列表面ミクロ構造とか
らなり、前記ミクロ構造が前記所望の配列を生成する形
状及び／又は配向を有する特徴のランダムまたは疑似ラ
ンダムな二次元アレイからなる、セル壁。 １３．上記１２によるセル壁を製造する方法であって、
壁の表面にフォトレジスト材料を適用し、適用されたフ
ォトレジスト材料を、ランダムまたは疑似ランダムな二
次元アレイパターンを有するマスクを通して適切な光源
に露光し、未露光のフォトレジスト材料を除去し、露光
されたフォトレジスト材料を硬化して、前記壁上に配列
特徴のランダムまたは疑似ランダムな二次元アレイを形
成することからなる方法。 １４．上記１２によるセル壁を製造する方法であって、
壁の表面にプラスチック材料を適用し、このプラスチッ
ク材料に配列特徴のランダムまたは疑似ランダムな二次
元アレイをエンボス加工することからなる方法。 １５．上記１による液晶デバイスを製造する方法であっ
て、上記１１による第一のセル壁を第二のセル壁に対し
て固着し、離間したセル壁を有しその内側表面の各々が
少なくとも一つの電極構造を担持するセルを生成すべ
く、前記セル壁の少なくとも一方が電極構造を有するよ
うにし、前記セルを液晶材料で充填し、前記セルをシー
ルすることからなる方法。
前記液晶材料に局部的なプレーナー型又は傾斜プレーナ
ー型の配列をとらせるようなものである、上記１に記載
のデバイス。３．前記第二のセル壁の内側表面が、前記
液晶材料の局部的ホメオトロピック配 列を生ずるように処理され、それにより前記セルがハイ
ブリッド配列ネマチックモードで作用する、上記２に記
載のデバイス。 ４．前記第二のセル壁の内側表面が、前記第一のセル壁
上の配列方向に対して実質的に直角をなして、前記液晶
材料の局部的プレーナー型又は傾斜プレーナー型の配列
を生ずるように処理され、それにより前記セルがＴＮま
たはＳＴＮモードで作用する、上記２に記載のデバイ
ス。 ５．前記特徴の幾何学的形状及び間隔が、前記液晶材料
に局部的なホメオトロピック配列をとらせるようなもの
である、上記１に記載のデバイス。 ６．前記特徴が、単一の方位角方向において液晶ダイレ
クタの実質的に一様なプレーナー型又は傾斜プレーナー
型の配列を生ずるように形成され及び／又は配向されて
いる、上記１に記載のデバイス。 ７．前記特徴が、複数の方位角方向において液晶ダイレ
クタの実質的に一様なプレーナー型又は傾斜プレーナー
型の配列を生ずるように形成され及び／又は配向されて
いる、上記１に記載のデバイス。 ８．前記特徴が前記第一のセル壁の平面の法線に対して
傾斜しているポストからなる、上記１に記載のデバイ
ス。 ９．前記セル壁に設けられた検光子及び偏光子をさらに
含む、上記１に記載のデバイス。 １０．前記特徴が、前記デバイスの異なる領域において
異なる高さ、異なる形状、異なる傾斜、及び／又は異な
る配向を有する、上記１に記載のデバイス。 １１．前記ポストの傾斜角及び配向が、前記デバイス全
体にわたって一様である、上記１に記載のデバイス。 １２．上記１による液晶デバイスの製造に使用するセル
壁であって、壁と、その一方の表面上にあり液晶材料の
ダイレクタを整列させるための配列表面ミクロ構造とか
らなり、前記ミクロ構造が前記所望の配列を生成する形
状及び／又は配向を有する特徴のランダムまたは疑似ラ
ンダムな二次元アレイからなる、セル壁。 １３．上記１２によるセル壁を製造する方法であって、
壁の表面にフォトレジスト材料を適用し、適用されたフ
ォトレジスト材料を、ランダムまたは疑似ランダムな二
次元アレイパターンを有するマスクを通して適切な光源
に露光し、未露光のフォトレジスト材料を除去し、露光
されたフォトレジスト材料を硬化して、前記壁上に配列
特徴のランダムまたは疑似ランダムな二次元アレイを形
成することからなる方法。 １４．上記１２によるセル壁を製造する方法であって、
壁の表面にプラスチック材料を適用し、このプラスチッ
ク材料に配列特徴のランダムまたは疑似ランダムな二次
元アレイをエンボス加工することからなる方法。 １５．上記１による液晶デバイスを製造する方法であっ
て、上記１１による第一のセル壁を第二のセル壁に対し
て固着し、離間したセル壁を有しその内側表面の各々が
少なくとも一つの電極構造を担持するセルを生成すべ
く、前記セル壁の少なくとも一方が電極構造を有するよ
うにし、前記セルを液晶材料で充填し、前記セルをシー
ルすることからなる方法。
【図１】本発明の一つの側面による液晶デバイスのポス
ト周囲を介してとった、セル壁に平行な概略断面図であ
る。楕円の長軸は、液晶ダイレクタの典型的な配向を表
す。
ト周囲を介してとった、セル壁に平行な概略断面図であ
る。楕円の長軸は、液晶ダイレクタの典型的な配向を表
す。
【図２】ポストの対角線に沿ってとった、本発明の別の
側面によるデバイスの一部を介する、セル壁に垂直な概
略断面図である。
側面によるデバイスの一部を介する、セル壁に垂直な概
略断面図である。
【図３】本発明による別の実施例の双安定ネマチックデ
バイスのポストの側面に平行で近接した、セル壁に垂直
な横断面図である。
バイスのポストの側面に平行で近接した、セル壁に垂直
な横断面図である。
【図４】疑似ランダムアレイをなすポストを有する、本
発明によるデバイスのユニットセルの平面図である。
発明によるデバイスのユニットセルの平面図である。
【図５】本発明による別の実施例のポストの側面に平行
で近接した、セル壁に垂直な横断面図である。
で近接した、セル壁に垂直な横断面図である。
【図６】楕円形ポストについての、図１と同様の概略断
面図である。
面図である。
【図７】三角形ポストについての、図１と同様の概略断
面図である。
面図である。
【図８】本発明のさらなる実施例によるデバイスの、異
なる特徴のアレイを示す図である。
なる特徴のアレイを示す図である。
【図９】本発明のさらなる実施例によるデバイスの、異
なる特徴のアレイを示す図である。
なる特徴のアレイを示す図である。
【図１０】本発明のさらなる実施例によるデバイスの、
異なる特徴のアレイを示す図である。
異なる特徴のアレイを示す図である。
【図１１】本発明のさらなる実施例によるデバイスの、
異なる特徴のアレイを示す図である。
異なる特徴のアレイを示す図である。
【図１２】本発明のさらなる実施例によるデバイスの、
異なる特徴のアレイを示す図である。
異なる特徴のアレイを示す図である。
２ 第一のセル壁 ４ 第二のセル壁 ６ 検光子 ８ 偏光子 １０ 四角形のポスト １２ 行電極 １４ 列電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・クリストファー・ルディン イギリス国ロンドン・エヌダブリュー６・ ６エイチビー，ハービスト・ロード・143 エイ (72)発明者 クリストファー・ニュートン イギリス国ネイルシー・ビーエス19・２ユ ーエス，セント・オーステル・クローズ・ 17
Claims (1)
- 【請求項１】 液晶材料の層を囲む第一のセル壁及び第
二のセル壁と、前記液晶材料の少なくとも幾らかに電場
を加えるための電極と、液晶分子に所望の配列を付与す
るための、少なくとも前記第一のセル壁の内側表面上の
表面配列構造とからなる液晶デバイスであって、 前記表面配列構造が、前記所望の配列を生成する形状及
び／又は配向を有する特徴のランダムまたは疑似ランダ
ムな二次元アレイからなる、液晶デバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP00302480A EP1139152A1 (en) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | Liquid crystal alignment structure |
| EP00302480.9 | 2000-03-27 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001281659A true JP2001281659A (ja) | 2001-10-10 |
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Family
ID=8172828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001090213A Expired - Fee Related JP5225526B2 (ja) | 2000-03-27 | 2001-03-27 | 液晶デバイス |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6798481B2 (ja) |
| EP (1) | EP1139152A1 (ja) |
| JP (1) | JP5225526B2 (ja) |
| KR (1) | KR100794888B1 (ja) |
| DE (1) | DE60111990T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001281660A (ja) * | 2000-03-27 | 2001-10-10 | Hewlett Packard Co <Hp> | 液晶デバイス |
| JP2003066492A (ja) * | 2001-06-22 | 2003-03-05 | Hewlett Packard Co <Hp> | 双安定ネマティック液晶デバイス |
| JP2008508149A (ja) * | 2004-07-30 | 2008-03-21 | ドイチェ ポスト アーゲー | 電子ラベルを有するコンテナ、およびコンテナの識別のための電子ラベルの利用 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100670058B1 (ko) * | 2000-03-30 | 2007-01-16 | 삼성전자주식회사 | 액정 표시 장치 |
| JP4817589B2 (ja) * | 2000-07-05 | 2011-11-16 | ロリク アーゲー | ネマチック液晶電気光学要素及びデバイス |
| GB0017953D0 (en) * | 2000-07-21 | 2000-09-13 | Secr Defence | Liquid crystal device |
| TW554221B (en) * | 2001-01-09 | 2003-09-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Liquid crystal display device and manufacturing method thereof |
| US20050003110A1 (en) * | 2002-02-15 | 2005-01-06 | Tomio Tanaka | Alignment layer, process for producing alignment layer, substrate with alignment layer and liquid crystal dispaly |
| JP2004212608A (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-29 | Dainippon Printing Co Ltd | 液晶表示装置およびその製造方法 |
| DE10318157A1 (de) | 2003-04-17 | 2004-11-11 | Leonhard Kurz Gmbh & Co. Kg | Folie und optisches Sicherungselement |
| GB2411735A (en) * | 2004-03-06 | 2005-09-07 | Sharp Kk | Control of liquid crystal alignment in an optical device |
| KR101143003B1 (ko) | 2005-05-16 | 2012-05-08 | 삼성전자주식회사 | 액정 표시 장치 |
| US8111368B2 (en) * | 2006-02-28 | 2012-02-07 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Liquid crystal display |
| JP4923866B2 (ja) * | 2006-08-30 | 2012-04-25 | ソニー株式会社 | 液晶表示装置および映像表示装置 |
| JP5234303B2 (ja) | 2006-10-13 | 2013-07-10 | Ｎｌｔテクノロジー株式会社 | 表示装置、および電子機器 |
| JP5093717B2 (ja) * | 2006-10-23 | 2012-12-12 | Ｎｌｔテクノロジー株式会社 | 光学素子およびこれを用いた照明光学装置、表示装置、電子機器 |
| JP5875068B2 (ja) * | 2012-03-08 | 2016-03-02 | 国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学 | 棒状分子の分子長分布の狭小化方法 |
| KR20240056787A (ko) | 2016-11-18 | 2024-04-30 | 매직 립, 인코포레이티드 | 공간 가변적 액정 회절 격자들 |
| US11067860B2 (en) | 2016-11-18 | 2021-07-20 | Magic Leap, Inc. | Liquid crystal diffractive devices with nano-scale pattern and methods of manufacturing the same |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02137819A (ja) * | 1988-11-18 | 1990-05-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液晶表示装置とその製造方法 |
| JPH03209220A (ja) * | 1990-01-11 | 1991-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学変調素子の製造法 |
| JPH04225325A (ja) * | 1990-12-26 | 1992-08-14 | Victor Co Of Japan Ltd | 液晶分子配向体の製造方法 |
| JPH0580335A (ja) * | 1991-09-25 | 1993-04-02 | Toshiba Corp | 液晶表示素子および液晶配向膜の製造方法 |
| JPH10213794A (ja) * | 1996-04-30 | 1998-08-11 | Nec Corp | 液晶表示装置 |
| JPH11160706A (ja) * | 1997-11-21 | 1999-06-18 | Stanley Electric Co Ltd | 液晶表示素子の製造方法 |
Family Cites Families (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS542580B2 (ja) * | 1974-07-01 | 1979-02-09 | ||
| US4333708A (en) * | 1979-11-30 | 1982-06-08 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Mechanically multistable liquid crystal cell |
| GB8608276D0 (en) * | 1986-04-04 | 1986-05-08 | British Telecomm | Optical devices |
| US4996123A (en) * | 1986-07-11 | 1991-02-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optically oriented photoresist pattern forming method using organic crystal in photoresist layer with specified refracting indices formula |
| JPH02211422A (ja) * | 1989-02-13 | 1990-08-22 | Seiko Epson Corp | 液晶シャッター |
| JPH02226115A (ja) * | 1989-02-28 | 1990-09-07 | Citizen Watch Co Ltd | 強誘電性液晶素子の製造方法 |
| CA2049410C (en) * | 1990-08-17 | 2001-05-29 | Kiyofumi Takeuchi | Liquid crystal device and process for producing the same |
| KR970004881B1 (ko) * | 1991-07-08 | 1997-04-08 | 알프스 덴기 가부시기가이샤 | 액정의 배향막, 그 제조방법, 액정소자 및 그 제조방법 |
| JP3267989B2 (ja) | 1991-08-26 | 2002-03-25 | 株式会社東芝 | 液晶配向膜の製造方法 |
| JPH0588177A (ja) * | 1991-09-30 | 1993-04-09 | Toshiba Corp | 液晶表示素子 |
| JPH06242447A (ja) * | 1993-02-18 | 1994-09-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液晶素子とその製造法 |
| US5739889A (en) * | 1993-04-27 | 1998-04-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device and a production method for the same |
| DE69413624T2 (de) * | 1993-07-27 | 1999-05-06 | Sharp Kk | Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung |
| GB9402517D0 (en) * | 1994-02-09 | 1994-03-30 | Secr Defence | Ferroelectric liquid crystal alignment |
| TW428116B (en) * | 1994-05-18 | 2001-04-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Liquid crystal display element and laminated phase difference plate used for the same |
| JPH08114804A (ja) * | 1994-10-14 | 1996-05-07 | Sharp Corp | 液晶表示素子およびその製造方法 |
| GB9502635D0 (en) * | 1995-02-10 | 1995-03-29 | Secr Defence | Liquid crystal device alignment |
| US5552611A (en) * | 1995-06-06 | 1996-09-03 | International Business Machines | Pseudo-random registration masks for projection lithography tool |
| JPH09105941A (ja) * | 1995-10-13 | 1997-04-22 | Stanley Electric Co Ltd | 液晶表示装置 |
| GB9521106D0 (en) * | 1995-10-16 | 1995-12-20 | Secr Defence | Bistable nematic liquid crystal device |
| US6236445B1 (en) * | 1996-02-22 | 2001-05-22 | Hughes Electronics Corporation | Method for making topographic projections |
| GB9607854D0 (en) * | 1996-04-16 | 1996-06-19 | Secr Defence | Liquid crystal device |
| KR100343224B1 (ko) * | 1996-08-21 | 2002-11-18 | 삼성전자 주식회사 | 액정표시장치의 제조방법 |
| JP3199677B2 (ja) * | 1997-11-20 | 2001-08-20 | セイコーエプソン株式会社 | 電気光学装置の製造方法 |
| JP3481843B2 (ja) * | 1997-12-26 | 2003-12-22 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置 |
| JP3977513B2 (ja) | 1998-04-28 | 2007-09-19 | 東レ株式会社 | 分割配向用基板及びこれを用いた液晶表示装置 |
| JP3335578B2 (ja) * | 1998-06-30 | 2002-10-21 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置およびその製造方法 |
| JP2000105376A (ja) * | 1998-09-29 | 2000-04-11 | Sharp Corp | 液晶表示装置 |
| US6519018B1 (en) * | 1998-11-03 | 2003-02-11 | International Business Machines Corporation | Vertically aligned liquid crystal displays and methods for their production |
| JP2000206535A (ja) * | 1999-01-12 | 2000-07-28 | Sony Corp | 透過型ハイブリッド配向液晶表示装置 |
| EP1028346A3 (en) * | 1999-02-12 | 2002-05-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Liquid crystal element and manufacturing method thereof |
| EP1094103A1 (en) | 1999-10-19 | 2001-04-25 | Rolic AG | Topologically structured polymer coating |
| GB9928126D0 (en) | 1999-11-30 | 2000-01-26 | Secr Defence | Bistable nematic liquid crystal device |
| KR100777690B1 (ko) * | 1999-12-27 | 2007-11-21 | 삼성전자주식회사 | 액정 표시 장치 |
| KR100778839B1 (ko) * | 2000-02-24 | 2007-11-22 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 액정표시장치의 배향막 성형용 플레이트 및 이를 이용한액정배향방법 |
| US6867837B2 (en) * | 2001-01-23 | 2005-03-15 | Raytheon Company | Liquid crystal device and manufacturing method |
-
2000
- 2000-03-27 EP EP00302480A patent/EP1139152A1/en not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-02-22 DE DE60111990T patent/DE60111990T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-23 US US09/815,999 patent/US6798481B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-03-27 JP JP2001090213A patent/JP5225526B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-03-27 KR KR1020010015981A patent/KR100794888B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2004
- 2004-07-27 US US10/899,818 patent/US20040263735A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02137819A (ja) * | 1988-11-18 | 1990-05-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液晶表示装置とその製造方法 |
| JPH03209220A (ja) * | 1990-01-11 | 1991-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学変調素子の製造法 |
| JPH04225325A (ja) * | 1990-12-26 | 1992-08-14 | Victor Co Of Japan Ltd | 液晶分子配向体の製造方法 |
| JPH0580335A (ja) * | 1991-09-25 | 1993-04-02 | Toshiba Corp | 液晶表示素子および液晶配向膜の製造方法 |
| JPH10213794A (ja) * | 1996-04-30 | 1998-08-11 | Nec Corp | 液晶表示装置 |
| JPH11160706A (ja) * | 1997-11-21 | 1999-06-18 | Stanley Electric Co Ltd | 液晶表示素子の製造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001281660A (ja) * | 2000-03-27 | 2001-10-10 | Hewlett Packard Co <Hp> | 液晶デバイス |
| JP2003066492A (ja) * | 2001-06-22 | 2003-03-05 | Hewlett Packard Co <Hp> | 双安定ネマティック液晶デバイス |
| JP4484422B2 (ja) * | 2001-06-22 | 2010-06-16 | ヒューレット・パッカード・カンパニー | 双安定ネマティック液晶デバイス |
| JP2008508149A (ja) * | 2004-07-30 | 2008-03-21 | ドイチェ ポスト アーゲー | 電子ラベルを有するコンテナ、およびコンテナの識別のための電子ラベルの利用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE60111990T2 (de) | 2006-06-01 |
| US20010024255A1 (en) | 2001-09-27 |
| JP5225526B2 (ja) | 2013-07-03 |
| US6798481B2 (en) | 2004-09-28 |
| KR20010090586A (ko) | 2001-10-18 |
| DE60111990D1 (de) | 2005-08-25 |
| EP1139152A1 (en) | 2001-10-04 |
| KR100794888B1 (ko) | 2008-01-14 |
| US20040263735A1 (en) | 2004-12-30 |
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