JP4155377B2 - 液晶ディスプレイデバイス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイデバイスに関し、特に、双安定ツイストネマティック（ＢＴＮ）液晶ディスプレイデバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本明細書中において用いられる用語「ツイスト」は、液晶セルの平面における角度を意味するように定義されており、この平面を介して液晶ダイレクターがセルの一方の表面から他方の表面へ回転する。
【０００３】
ＢＴＮ効果は、ＥＰ−Ａ−Ｏ ０１８ １８０およびＤ．Ｗ．Ｂｅｒｒｅｍａｎら、「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ」Ｖｏｌ５２、Ｎｏ．４、３０３２頁（１９８１）に開示されている。
【０００４】
双安定ツイストネマティック（ＢＴＮ）液晶ディスプレイデバイスの概略構造を図１（ａ）に模式的に示す。このデバイスは、上側基板１および下側基板２、ならびにこれらの基板の各々の上に設けられた配向層３および４から構成される。コレステリック（ツイストネマティック）液晶の層５が、これらの基板間に設けられる。電極（図示せず）が上側基板１および下側基板２上に設けられ、液晶層に電圧が印加されることを可能にする。
【０００５】
図１（ａ）から図１（ｄ）は、ＢＴＮ液晶ディスプレイデバイスの動作原理を示す。上側配向膜３のラビング方向が、下側配向膜４のラビング方向に対してアンチパラレルである場合、液晶層５に電圧が印加されていないとき、セルギャップの実質的に２倍のピッチを有するコレステリック（ツイストネマティック）液晶材料が１８０°ツイストを有する初期状態を採用する。２つの配向膜のラビング方向がアンチパラレルである場合、１８０°ツイスト状態は広がるという欠点を有する。
【０００６】
初期安定１８０°ツイスト状態に加えて、広がりのない２つのさらなる準安定状態が存在し得るが、これらの状態はやや好ましくないツイストを有する（すなわち０°および３６０°）。これらの状態は図１（ｃ）および図１（ｄ）にそれぞれ示される。これらの準安定状態は、１８０°ツイスト状態よりもはるかに速く生成され得、これら２つの状態がＢＴＮ液晶ディスプレイデバイスにおいて用いられる。図１（ａ）のＢＴＮ液晶セルが交差する直線偏光子の間に設けられる場合、図１（ｄ）の３６０°ツイスト状態は黒くみえ、逆に光軸が偏光子方向に対して４５°に向けられるときに、図１（ｃ）の０°ツイスト状態は白くみえる。
【０００７】
図１（ｃ）および図１（ｄ）に示される準安定０°および３６０°ツイスト状態は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示される電圧パルスを用いて、図１（ａ）の安定１８０°ツイスト状態から生成される。液晶が１８０°ツイスト状態にあるとき、リセットパルス６がまず、上側基板および下側基板上に設けられた電極（図示せず）間に印加される。リセットパルス６は、１８０°ツイスト状態から図１（ｂ）に示すホメオトロピック状態への転移を引き起こすために十分な振幅および持続時間を有する。ホメオトロピック状態において、液晶層５のバルク（配向膜３および４のすぐ近傍から離れた部分）における液晶分子は、例えば分子７により、図示されるように、基板１および２に対して垂直に配向される。
【０００８】
２つのタイプの選択アドレシングパルス８のうちの１つが、その後電極に印加されてデバイスの所望の状態を選択する。選択アドレシングパルス８の１つのタイプは、液晶を図１（ｂ）のホメオトロピック状態から、図１（ｃ）の０°ツイスト状態に切り換える。この状態において、セルのラビング配向が偏光子の透過軸に対して４５°に向けられた状態で、互いに直交する線形偏光子の間にセルが設けられるとき、セルは減衰が最小限であるように見える、すなわち白く見える。
【０００９】
もう一方のタイプのアドレシングパルス８’は、図１（ｂ）のホメオトロピック状態を図１（ｄ）の準安定３６０°ツイスト状態に切り換える。これは、液晶セルが互いに直交する線形偏光子間に設けられる場合、減衰が最大限である状態、すなわち黒状態である。
【００１０】
上記の記載では、上側および下側配向膜の配向方向間の角度が１８０°であるデバイスについて述べているが、ＢＴＮはこれに限定されない。上側および下側配向膜の配向方向間の角度は、他の値であり得る。上側および下側配向膜の配向方向間の角度がΦであるとき、３つの安定または準安定状態は、Φ−π、Φ、およびΦ＋π（すなわち、Φ−１８０°、Φ、およびΦ＋１８０°）のツイストを有する。
【００１１】
１つの安定ツイスト状態および２つの準安定ツイスト状態のエネルギーは、液晶セルのセルギャップと液晶分子のピッチとの比率に依存する。概して、３つの状態は全て異なるエネルギーで存在し、安定ツイスト状態が最も低いエネルギー状態である。この状態は、通常、位相学的に２つの準安定ツイスト状態からは区別され、そしてこれはＬＣＤの動作状態のいずれにも相当しない。この３つの状態間のエネルギーの差は、２つの問題を生む。第１に、液晶セルに電圧が印加されていないときに、エネルギー的に好ましい安定ツイスト状態が、ある一定の期間に、核生成して準安定動作状態に変化しがちである。さらに、液晶層５に電圧が印加されていないときに、たとえ所望でない安定ツイスト状態が核生成しないとしても、２つの準安定状態のうちのエネルギー的により好ましい方が、他方にゆっくりと変化する。これは、デバイスがオフに切り換えられたときに、ＢＴＮＬＣＤが所望のディスプレイを保たず（すなわちＢＴＮ ＬＣＤは真の双安定デバイスではない）、ディスプレイは所望の画像を維持するために絶えずリフレッシュされなければならないことを意味する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ＢＴＮ ＬＣＤの１つの特定のアプリケーションは低電力ＬＣＤであり、例えば携帯用ＬＣＤである。このようなデバイスにとって、できる限り低い電力消費を有すること、ならびにデバイスが再充電せずに使用され得る最大時間を延ばすことは望ましい。従って、所望でない状態の核生成および変化を防ぐために、ディスプレイを頻繁に更新しなければならないことは、電力消費を増加させることから、望ましくない。本発明は、ＢＴＮ ＬＣＤ上で表示される画像をリフレッシュしなければならないという問題点に対処する。
【００１３】
パッシブマトリクスアドレシング方法により駆動する双安定ツイストネマティック（ＢＴＮ）ＬＣＤのさらなる例は、Ｔ．Ｔａｎａｋａら、「ＰＲＯＣ．Ａｓｉａ Ｄｉｓｐｌａｙ」、２５９頁（１９９５）に開示されている。
【００１４】
ＢＴＮ液晶ディスプレイ内にアドレス領域を閉じ込める２つの方法が、Ｄ．Ｗ．Ｂｅｒｒｅｍａｎら、「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ」、Ｖｏｌ．５２、Ｎｏ．４、３０３２頁（１９８１）に開示されている。この文献に記載される両方法は、ＬＣＤ内に非アドレス領域を設け、アドレス領域を分割する。非アドレス領域内の０°ツイスト状態を安定化するために、ＬＣＤの非アドレス領域の、ピッチに対する厚さの比率は下げられている。隣接したアドレス領域は、０°ツイスト状態と３６０°ツイスト状態との間で切り換えられ得、これらは非アドレス領域により互いに分離されている。非アドレス領域のピッチに対する厚さの比率を下げる１つの方法は、非アドレス領域の液晶層の厚さを低減することである。開示されたもう１つの方法は、非アドレス領域内の液晶層と配向膜との間の界面における液晶分子のダイレクターの傾きをアドレス領域内に比べて大きくし、液晶分子の有効ピッチを増すことである。
【００１５】
しかし、非アドレス領域内のセルの厚さを低減することによる分離は、活性領域全体を壁で包囲することを必要とし、この壁の高さは効果的な分離を提供するためには、セルの厚みの少なくとも２／３である必要がある。このことは、空気が壁の角に閉じ込められる傾向にあることから、デバイスを液晶材料で充填する際に問題となり得る。
【００１６】
さらなる問題が、セル厚の必要とされる均一性を得る際に生じる。スペーサボールが使用される場合、これらが壁上に配置されるならばセルの厚さの約１／３の直径を有し得るが、この場合、これらスペーサボールを位置決めすることが難しい。あるいは、セルの直径に等しい厚さを有するスペーサボールが使用され得るが、この場合、スペーサボールが活性領域内に配置され、かつ壁上に配置されないことを確実にするための大きな注意が必要とされる。これらの両方法は、正確に実施することが難しい。さらなる選択肢として、壁上にピラーを形成することができ、この壁およびピラーを組み合わせた高さを所望のセルの厚さに等しくする。ピラーは壁形成プロセスを繰り返すことにより設けられるが、壁ではなくピラーを設けるための別のマスクを要する。このことは、さらなるプロセス工程を必要とし、またピラー用のマスクの精密な位置決めをも必要とする。
【００１７】
両基板上のプレチルトを修正することにより分離を行うには、マスクラビングプロセスが両基板に必要となり、これは２つの基板を配向する際に高い精度が要求されることを意味する。
【００１８】
ＧＢ２０９６３４２Ａは、ＨおよびＶ状態を安定化することにより、双安定デバイスを得る分離領域を記載している。これらの状態は、平行な配向を必要とする。Ｈ状態は、位相学的にＶ（またはＴ）状態と異なり、ｓ＝±１／２のディスクリネーションラインがＨ状態をＶ状態から分離する。分離領域がデバイスに組み込まれ、２つの状態間のドリフト（すなわち、ディスクリネーションラインの移動）を防ぐ。この分離領域は、一方の配向表面上の活性領域の間に配置された、不連続な表面（異なるチルトの領域）を導入することにより形成される。この分離領域は均一な平面配向を有し、ディスクリネーションラインは配向層の不連続な表面に固定される。状態間の切換えは、固定されたｓ＝±１／２のディスクリネーションラインの取り外し、移動、および再固定を必要とする。
【００１９】
対照的に、ＢＴＮは３つの状態のうちの１つのみが非ツイストであり得るツイストネマティックデバイスである。２つの動作状態（Φ−１８０°およびΦ＋１８０°）は位相学的に互いに異ならず、それらの間にディスクリネーションラインは存在しないが、所望でない安定Φ状態は位相的にこれらとは異なる。ＢＴＮデバイスは、動作している間中、所望でない状態の除去および回避を必要とする。ＢＴＮの切換えメカニズムは、ディスクリネーションラインの取り外し、移動、および再固定を含まない。
【００２０】
ＢＴＮが、必要とされるツイスト（ピッチに対する厚さの比率）のためにドープされた液晶を備えたツイストティッドデバイスであるように、両基板上にホメオトロピックな配向がないと、分離領域は必然的に、分離の挙動が不明瞭であるツイスティッド構成となる。実際、ＧＢ２０９６３４２Ａにおいて提案されている、ＢＴＮに適用される分離エリアの構成は、現に所望でない安定状態を安定化し、ディスクリネーションラインを生成し、実際にＢＴＮの長期的双安定性の可能性を低くする。ＢＴＮで、本発明において記載される分離領域は、ディスクリネーションを固定せず、代わりにこれは２つの動作状態を分離するために、それらの間にバリアを形成することを可能にするような不連続な表面を設ける。このバリアは２つの動作状態と整合（位相学的に同等であること）していなければならない。
【００２１】
Ｈｏｋｅら、「ＳＩＤ ９７ Ｄｉｇｅｓｔ」、２９頁は、ＢＴＮ ＬＣＤの高速性能のために、ディスプレイは１８０°ツイスト状態の核生成および変化を防ぐために十分頻繁にリフレッシュされるべきであると示唆している。上述のように、この方法は、ＬＣＤの電力消費を増加させることから、望ましくない。
【００２２】
ＥＰ−Ａ−０ ５７９ ２４７は、透過型ＢＴＮ ＬＣＤにおける最大コントラストを提供するために、液晶セルがその間に配置される、偏光子の位置を選択する技術を開示している。
【００２３】
ＨｏｋｅおよびＢｏｓは、「ＳＩＤ ９８ Ｄｉｇｅｓｔ」、８５４頁において、１８０°ツイスト状態の変化を防ぐためにポリマー壁が各画素の周りに形成されるＢＴＮ ＬＣＤを開示している。この方法においては、光重合性モノマーの液晶材料が用いられ、これは電圧が液晶セルに印加される間、マスクを用いて選択的に照射される。この方法は、活性領域の面積を減少せずに明確な壁構造を得ることが難しいことから、不利である。さらに、インサイチュ重合プロセスは、イオンの混入を引き起こし得、焼き付き（すなわち、ある動作状態から他の動作状態へ画素を再書き込みする際の困難性）をもたらす。
【００２４】
セルの厚さに等しい高さを有する物理バリアを個々のアドレスエリアの周りに配置することが、予期され得る。しかし、このことはＬＣＤの製造を複雑にするという欠点を有する。特に、パネルを液晶材料で充填することが非常に難しくなる。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶ディスプレイデバイスは、第１および第２の基板と、該第１および第２の基板のそれぞれに配向方向がアンチパラレル状態で設けられた第１および第２の配向膜と、該第１および第２の配向膜の間に設けられたＢＴＮ液晶材料とを含む、双安定ツイストネマティック液晶ディスプレイデバイスであって、前記ＢＴＮ液晶材料は、電圧が印加されるように構成された第１の活性液晶領域および第２の活性液晶領域と、該第１の活性液晶領域と該第２の活性液晶領域との間に電圧が印加されない状態で設けられた分離領域とを含み、前記第１および第２の活性液晶領域の各々は、電圧の印加により第１の液晶状態と第２の液晶状態との間で切り換え可能であり、前記分離領域は、第３の液晶状態で安定している領域を含み、前記第１および第２の液晶状態が、それぞれ（Φ−π）°ツイスト状態および（Φ＋π）°ツイスト状態であり、前記第１および第２の配向膜の一方の配向条件が、前記分離領域と前記第１および第２の活性液晶領域との間で異なり、前記第３の液晶状態が、均一なツイスティッドへリックス状態である。
【００２７】
また、本発明の液晶ディスプレイデバイスは、第１および第２の基板と、該第１および第２の基板のそれぞれに配向方向がアンチパラレル状態で設けられた第１および第２の配向膜と、該第１および第２の配向膜の間に設けられたＢＴＮ液晶材料とを含む、双安定ツイストネマティック液晶ディスプレイデバイスであって、前記ＢＴＮ液晶材料は、電圧が印加されるように構成された第１の活性液晶領域および第２の活性液晶領域と、該第１の活性液晶領域と該第２の活性液晶領域との間に電圧が印加されない状態で設けられた分離領域とを含み、前記第１および第２の活性液晶領域の各々は、電圧の印加により第１の液晶状態と第２の液晶状態との間で切り換え可能であり、前記分離領域は、第３の液晶状態で安定している領域を含み、前記第１および第２の液晶状態が、それぞれ（Φ−π）°ツイスト状態および（Φ＋π）°ツイスト状態であり、前記第１および第２の配向膜の一方の配向条件が、前記分離領域と前記第１および第２の活性液晶領域との間で異なり、前記第３の液晶状態が、焦円錐組織である。
【００３０】
本発明の１つの実施形態によると、前記第１および第２の液晶状態が、それぞれ０°ツイスト状態および３６０°ツイスト状態である。
【００３１】
本発明の１つの実施形態によると、前記第１および第２の液晶状態が、それぞれ−９０°ツイスト状態および２７０°ツイスト状態である。
【００３３】
本発明の１つの実施形態によると、前記一方の配向膜が、前記第１および第２の活性液晶領域において、前記分離領域よりもより低いプレチルトを有する。
【００３４】
本発明の１つの実施形態によると、前記一方の配向膜が、前記分離領域において、実質的に９０°のプレチルトを生成する。
【００３５】
本発明の１つの実施形態によると、前記一方の配向膜が、前記分離領域において、ランダムに方向付けられた、高プレチルトを生成する。
【００３６】
本発明の１つの実施形態によると、前記一方の配向膜が、前記第１および第２の活性液晶領域において、４５°よりも小さいプレチルトを生成する。
【００３７】
本発明の１つの実施形態によると、前記一方の配向膜が、前記第１および第２の活性液晶領域において、２°から２０°の範囲内のプレチルトを生成する。
【００３８】
本発明の１つの実施形態によると、前記分離領域が、第１および第２の分離サブ領域を含み、該第１の分離サブ領域は前記一方の配向膜上の配向条件により生成され、該第２の分離サブ領域は他方の配向膜上の配向条件により生成される。
【００３９】
本発明の１つの実施形態によると、前記第１の分離サブ領域が、前記一方の配向膜上の高プレチルト領域により生成され、前記第２の分離サブ領域が他方の配向膜上の高プレチルト領域により生成される。
【００４０】
本発明の１つの実施形態によると、前記分離領域が、前記デバイスの第１の基板と該デバイスの第２の基板との間に延びる壁をさらに含む。
【００４１】
本発明の１つの実施形態によると、前記壁が、前記第１の基板から前記第２の基板へ延びる。
【００４２】
本発明の１つの実施形態によると、前記分離領域の、前記第１および第２の基板のうちの一方への投影が、前記第１および第２の活性領域の少なくとも１つの、該一方の基板への投影を完全に包囲する。
【００４３】
本発明は、双安定ツイストネマティック液晶ディスプレイデバイスを提供し、このデバイスは第１および第２の活性液晶層領域を含み、各活性液晶領域は第１の液晶状態と第２の液晶状態との間で切換え可能である。デバイスはさらに第１の活性液晶領域と第２の活性液晶領域との間に設けられた分離領域をも含み、この分離領域は、第１および第２の液晶状態とは異なる第３の液晶状態が安定である領域を備える。
【００４４】
分離領域は、アドレス可能な液晶エリアを互いに分離し、１８０°ツイスト状態が一方の活性領域内で核生成すべきときに、他方の活性領域内で変化できないようにする。さらに、動作状態の長期的双安定が得られる。従って、分離領域を供給することは、ディスプレイが劣化する速度を低減し、よってディスプレイがリフレッシュされることを必要とする速度が下がり、ひいてはディスプレイの電力消費を低減する。
【００４５】
上記のＢｅｒｒｅｍａｎらにより提案された分離領域とは異なり、本発明の分離領域における安定液晶状態は、動作状態のうちのいずれでもない。分離領域における安定液晶状態は、ツイスト状態（ツイストは、分離領域に沿ってか、横切ってか、または分離領域の中を通って存在し得る）であるため、ディスクリネーションが液晶層の表面で（配向が変化する点において）固定されるようになり、結果的に液晶のバルクでディスクリネーションがなくなる。対照的に、分離状態が動作状態である場合には、分離状態と、これとは区別される方の動作状態との間に、明確なディスクリネーションができる。このことは、液晶のバルクにおけるディスクリネーションは、所望でない状態が核生成する可能性を引き上げることから、望ましくない。従って、本発明は所望でない状態が核生成する確率を引き下げる。
【００４６】
第３の液晶状態は、ツイスティッドハイブリッド配列ネマティック（ＨＡＮ）状態であり得る。ツイスティッドＨＡＮ状態は、その界面で動作状態と一致するため、ディスクリネーションは液晶層の表面においてのみ存在し、バルクの液晶層においては存在しない。このことは、上述のように、所望でない状態が核生成する確率を下げる。あるいは、第３の液晶状態は、均一なツイスティッドへリックス状態であり得る。
【００４７】
第１および第２の安定液晶状態は、Φ−πツイスト状態およびΦ＋πツイスト状態であり得る。第１および第２の安定状態は、０°ツイスト状態および３６０°ツイスト状態であり得るか、代わりに−９０°ツイスト状態および２７０°ツイスト状態であり得る。液晶デバイスは、第１および第２の基板と、これらの基板のそれぞれの上に設けられた第１および第２の配向層と、これらの基板の間に設けられたＢＴＮ液晶材料とを含み得、一方の配向膜の配向方向は、分離領域と活性領域との間で異なり得る。このことにより、分離領域を規定する都合のよい方法が提供される。異なる配向条件の領域（例えば、異なるプレチルトの領域）をもつ配向膜を有する基板は、例えば、本願の優先権主張の基礎となる英国特許出願第９９１１７３０．１号と同時係属中の英国特許出願第９８２２７６２．２号において開示された方法により製造することができる。
【００４８】
一方の配向膜は、活性領域内において分離領域内よりもより低いプレチルトを有し得る。一方の配向膜は、分離領域内で実質的に９０°のプレチルトを生成し得る。あるいは、この一方の配向膜は、分離領域内にランダムに方向付けられた、高プレチルトを生成し得るため、分離領域内の安定状態は焦円錐状態である。一方の配向膜は、活性領域において４５°よりも小さいプレチルトを生成し得、これは活性領域において２°から２０°の範囲内のプレチルトを生成し得る。
【００４９】
分離領域は、第１および第２の分離サブ領域を含み得、第１の分離サブ領域は一方の配向膜上の配向条件により生成され、第２の分離サブ領域は、他方の配向膜上の配向条件により生成される。両配向膜を互いに同様に処理することにより、それらの特性は同様に保たれる。このことは、配向膜間のバイアスを低減し、イオン保持のせいで起こる焼き付きのような問題を削減する。さらに、２つの基板のプレチルトは、これら２つの基板が同様のプロセスに曝される場合、高い可能性でほぼ等しくなる。さらに、両基板上の要素に対して平行にラビングを実施することにより、基板上の要素によるラビングのシャドウイングの問題が低減される。
【００５０】
第１の分離サブ領域は、一方の配向膜上の高プレチルト領域により生成され得、第２の分離サブ領域は、他方の配向膜上の高プレチルトにより生成され得る。
【００５１】
分離領域は、デバイスの第１の基板とデバイスの第２の基板との間に延びる壁をさらに含み得る。この壁は、第１の基板から他方の基板へ延びてもよい。
【００５２】
活性領域の間に分離を設けることに加え、壁を使用することは、液晶セルにより大きな物理的な強度を与える。これはセルギャップの均一性をもまた向上させ、さらに、２つの基板を互いから離して間隔を空けるためのスペーサボールを供給する必要性をなくす。スペーサボールは所望でない安定状態にとっての核生成場所として機能し得ることから、これらを排除することは好ましい。なぜなら、スペーサボールの表面上の配向は、デバイスの充填が行われる条件により規定され、あるタイプの、スペーサボールの表面上の配向は、所望でない安定状態を核生成し得るからである。さらには、スペーサボールの形状により、セルが切り換えられるときか、あるいは物理的に圧縮されるときに、液晶材料はスペーサボールを通り過ぎて流され得る。この流れは、所望でない安定状態を核生成し得るバルクの液晶層において、ディスクリネーションを引き起こし得る。対照的に、壁は、壁断面と組み合わされた際に、バルクの液晶層においてディスクリネーションを生成せず、ひいては所望でない安定状態を核生成しない、明確に規定された配向を有する。
【００５３】
分離領域の一方の基板への投影は、少なくとも１つの活性領域の、その基板への投影を完全に包囲し得る。このことは、２つの活性領域の間における分離をさらに改善する。
【００５４】
【発明の実施の形態】
ここで本発明の好ましい実施形態を、例示を目的として添付の図面を参照しながら説明する。
【００５５】
図３は、本発明の第１の実施形態の模式的な断面図である。これは、上側基板１および下側基板２を有するＢＴＮ液晶ディスプレイデバイスを示す。このデバイスは、パッシブアドレスデバイスであり、行電極９が上側基板上に設けられており、列電極１０が行電極９と交差して下側基板２の上に設けられている。配向膜３および４は、上側および下側基板上に、電極を覆って設けられており、上側配向膜の配向方向は、下側配向膜４の配向方向に対してアンチパラレルである。
【００５６】
活性領域Ａは、液晶領域において行および列電極の重なりにより規定されている。活性領域Ａにおける液晶を０°ツイスト状態および３６０°ツイスト状態にすることは、それぞれ図２（ａ）および図２（ｂ）の電圧パルスを印加することにより可能である。
【００５７】
本発明において、分離領域Ｉが図３に示すデバイスの２つの活性領域Ａの間に設けられる。この分離領域Ｉは、２つの活性領域を互いから分離し、それらの活性領域内の２つの準安定状態を安定化する。
【００５８】
分離領域Ｉにおける安定液晶状態は、両活性領域Ａの動作状態のいずれでもない。図３の実施形態において、分離領域は、ツイスティッドＨＡＮ液晶状態が安定である領域で構成される。ツイスティッドＨＡＮ液晶状態が安定である分離領域を得るために、一方の配向膜の、分離領域に対応する領域上のプレチルトは高く、好ましくは４５°よりも大きく、特に好ましくは実質的に９０°である。上側配向膜３の、活性領域に対応する領域上のプレチルトは、分離領域内のプレチルトよりも低く、好ましくは４５°よりも小さく、典型的には２°と２０°との間である。下側配向膜４は、活性領域と分離領域との両方において一定のプレチルトを有し、このプレチルトは、好ましくは４５°よりも小さく、典型的には２°と２０°との間である。
【００５９】
図３の実施形態において、上側配向膜３には高プレチルトの領域が設けられるが、逆に、下側配向膜４がツイスティッドＨＡＮ領域を規定する高プレチルトの領域を有することも可能である。この場合、上側配向膜は、好ましくは４５°より小さく、典型的には２°と２０°との間である、一定のプレチルトを有する。
【００６０】
分離領域Ｉが両活性領域Ａの間に有効分離を与えるためには、活性領域が分離領域により完全に包囲されることが好ましい。４つの活性領域を有するデバイスの場合について、好ましい分離領域を図４（ａ）の平面図に示す。
【００６１】
図４（ａ）に示す分離領域は、上側および下側配向膜のうちの一方に、図４（ａ）に示す分離領域Ｉに対応する形状を有する高プレチルト領域と、活性領域に対応する低プレチルト領域とを設けることにより生成され得る。他方の配向膜は、分離領域および活性領域の両方において一定の低プレチルトを有する。
【００６２】
分離領域Ｉを生成する別の方法は、両配向膜上のプレチルトを変化させることである。図４（ｂ）はこの方法を用いて分離領域が規定される、本発明の改変された実施形態を示す。図４（ｂ）の分離領域Ｉは、複数の分離「サブ領域」から構成されていると考慮され得る。分離サブ領域Ｉ₁、Ｉ₂およびＩ₃は上側配向膜上の高プレチルトの領域および下側配向膜上の低プレチルトの領域により規定されるが、分離サブ領域Ｉ₄からＩ₉は下側配向膜上の高プレチルトの領域および上側配向膜上の低プレチルトの領域により規定される。同様に、図４（ｃ）においては、分離サブ領域Ｉ₁’、Ｉ₂’およびＩ₃’は上側基板上の高プレチルトの領域および下側基板上の低プレチルトの領域により規定されるが、分離サブ領域Ｉ₄’からＩ₉’は下側配向膜上の高プレチルトの領域および上側配向膜上の低プレチルトの領域により規定される。
【００６３】
図４（ａ）から図４（ｃ）において、配向膜３および４の配向方向は、活性領域Ａの境界（これは平面図においては矩形である）に対して、実質的に平行であるか、もしくは垂直である。
【００６４】
ここで、本発明におけるデバイスを生成する１つの方法を図５（ａ）から図５（ｆ）を参照しながら説明する。この方法において、下側配向膜は、Ｎｉｓｓａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＩｎｄｕｓｔｒｙのポリイミドＲＮ−７１５（タイプ０６２１）により形成される。この材料のラビングされていない層は、９０°のプレチルトを与えるが、ラビングはこのプレチルトを低減する。ラビングおよび処理条件に依存して、プレチルトは４°までも低く低減され得る。
【００６５】
ＮＭＰ中で１対３の比率において溶解されたＲＮ−７１５ポリイミドの層１３を、ＩＴＯ１２でコーティングされた清浄なガラス基板１１上に、スピンコーティングし、電極を形成した。このポリイミドを基板上に、５ｋｒｐｍにおいて３０秒間スピンコーティングし、その後このポリイミドを２分間９０°Ｃに加熱し、そして２５０°Ｃにおいて１時間硬化させた。
【００６６】
その後、ポリイミド層１３を、ポジティブフォトレジスト（Ｓｈｉｐｌｅｙ，Ｅｕｒｏｐｅ ＬｉｍｉｔｅｄからのフォトレジストＭｉｃｒｏｐｏｓｉｔ^TMＳ１８０５シリーズ）の層１４により、４．５ｋｒｐｍにおいて４０秒間スピンコーティングし、約５００ｎｍの厚さを有するフォトレジスト層を形成した。このフォトレジスト層を、その後９５°Ｃで約２分間ソフトベークし、溶剤を蒸発させた（図５（ｂ））。
【００６７】
フォトレジスト層１４を、その後フォトレジスト層の選択された部分を照射することによりパターン化した。照射工程は、６．９ｍＷ／ｃｍ²の強度において、３．５秒間ＵＶ光（３６５ｎｍのピーク波長を有する）に露光することを含んだ。この照射工程は、マスクアライメントのハードコンタクトモードにおいて、ＵＶクロムフォトマスクを通して実施した。フォトレジスト層を、その後現像液Ｍｉｃｒｏｐｏｓｉｔ^TM３５１ ＣＤ３１を用いて１分間現像し、ＵＶ光に露光した領域からフォトレジストを除去した。これはフォトレジストに形成されたフォトマスクパターンをポジティブに再現した（図５（ｃ））。この基板を、その後露光されたフォトレジストを完全に除去することを確実にするために、脱イオン化水中で２分間、充分にリンスした。少しでも残ったフォトレジストは配向膜の最終的な配向質に影響することから、リンス工程は好ましい。ハードベークは、最終的なフォトレジストの除去を損なう傾向にあることから、実施しなかった。
【００６８】
低プレチルトの平面配向を、ポリイミド層１３の非マスク領域において、配向層を３度ラビングすることにより引き出した。ラビングは、ラビング布（ＹＡ−２０−Ｒ）を用いて、３ｋｒｐｍで回転する直径５０ｍｍのローラー上で、０．３の押し込み量において、毎秒２０ｍｍの前方向速度により行った（図５（ｄ））。
【００６９】
残ったフォトレジストを、その後５秒のＵＶフラッド露光により除去した。これは、マスクなしでマスクアライナを用い、６．９ｍＷ／ｃｍ²の強度において３６５ｎｍの波長で実施した。基板を、その後現像液Ｍｉｃｒｏｐｏｓｉｔ^TM３５１ ＣＤ３１中に６０秒間浸漬した。基板を、その後２分間脱イオン化水中でリンスし、窒素ガス流中で乾燥した。得られた配向層は、実質的に９０°のプレチルトを有するホメオトロピック領域１５、および約１０°のプレチルトを有する平面領域１６を含んだ（図５（ｅ））。
【００７０】
分離領域が必要とする配向層のパターン化プレチルトを得るための他の方法は、適切な光アライメント層のマスク照射であり得る。
【００７１】
その後第２の基板１７を、ＩＴＯ層１８および均一にラビングされた、ＲＮ−７１５ポリイミドの非パターン化層１９と共に作成した。これは、均一な低プレチルトを上に有する配向層を生成した。これは図５（ｅ）の基板と組み合せ、図５（ｆ）に示すような、２μｍのセルギャップを有する液晶セルを形成した。これらの基板を、上側基板上の配向膜の配向方向が下側基板上の配向膜の配向方向に対してアンチパラレルになるように設けた。このように、形成されたセルは、ネマティック液晶Ｅ７（Ｍｅｒｃｋ）にカイラルドーパントＲ１０１１がドープされている、混合物で充填された。電圧が液晶層に印加されなかったとき、セルはツイスティッドＨＡＮ状態を有する分離領域により分離された、１８０°ツイスト状態を有する領域で構成された。
【００７２】
上記の実施形態において、分離領域内の安定状態はツイスティッドＨＡＮ状態である。しかし、本発明は分離領域内の安定状態がツイスティッドＨＡＮ状態であるデバイスに限定されない。例えば、本発明のデバイスが等方性状態から冷却された場合、分離領域内の液晶は均一なツイスティッドヘリックス状態を採り得、ヘリックスの軸はデバイスの基板に対して平行であることが判明している。均一なツイスティッドヘリックス状態において、電界が液晶に印加される場合、これはツイスティッドＨＡＮに変化し、その電界が取り除かれた後においてもツイスティッドＨＡＮ状態のままとなる。分離領域が、（例えば、図１３（ａ）に示すように）隣接した電極間のギャップと一致する場合、分離領域内の液晶層は、電界が液晶層の活性領域に印加されたとしても、均一なツイスティッドヘリックス状態のままとなる。均一なツイスティッドヘリックス状態が安定である分離領域は、十分な分離を与えることが判明している。
【００７３】
分離領域として適したさらなる状態は、焦円錐状態である。いくつかの液晶材料は、配向層の非ラビング部分上にホメオトロピックに配向しない。代わりに、それらは高チルトを備えたランダムな平面配向を採用し、この平面配向は、他方の基板上の配向と組み合わさって、焦円錐液晶状態になる。この状態では、液晶は、液晶がツイストされた構成を採用するドメインを含み、隣接したドメイン間においてツイスト方向はランダムに変化する。焦円錐状態が、隣接した活性領域の間に十分な分離を与えることもまた、判明している。例として、Ｍｅｒｃｋの液晶ＺＬＩ−４７９２が、ＲＮ７１５（Ｎｉｓｓａｎ）の非ラビング配向層と共に用いられる場合、ホメオトロピック配向ではなく焦円錐配向が観察される。
【００７４】
分離領域のための上述の３つの液晶状態全てがツイストされた構造を有し、ツイストの軸は分離領域を横切ってか、通ってか、または分離領域に沿って方向付けられている。
【００７５】
上述のデバイスにおいて、上側および下側基板上の配向膜の配向方向は、活性領域の境界に対して垂直もしくは平行である。しかし、配向方向は、必ずしも活性領域の境界に対して垂直もしくは平行である必要はない。図６（ａ）から図６（ｃ）は、配向方向が活性領域の境界に対して実質的に平行でも実質的に垂直でもない実施形態を示す。
【００７６】
図４（ａ）から図４（ｃ）に示すデバイスの場合のように、図６（ａ）から図６（ｃ）のデバイスの分離領域は、基板の一方または両方の上で配向膜をパターン化することにより設けられる。
【００７７】
図６（ａ）に示すデバイスにおいて、分離領域は一方の配向膜上に高プレチルトを設けることにより得られ、より高いプレチルト領域の形状は、分離領域の所望の形状に対応する。この配向膜の、活性領域に対応する領域は、低プレチルトを有する。他方の配向膜は、その全体に亘って実質的に一定の低プレチルトを有する。
【００７８】
図６（ｂ）および図６（ｃ）は、図６（ａ）の実施形態の改変を示し、ここで分離領域は両方の配向膜に高プレチルトの領域を設けることにより得られる。サブ分離領域Ｉ₁およびＩ₂（図６（ｂ））、Ｉ₅’、Ｉ₆’およびＩ₇’（図６（ｃ））は、上側配向膜上に高プレチルト領域を設け、下側配向膜上に低プレチルト領域を設けることにより得られる。一方、分離領域Ｉ₃、Ｉ₄およびＩ₅（図６（ｂ））、ならびにＩ₁’、Ｉ₂’、Ｉ₃’およびＩ₄’（図６（ｃ））は、下側配向膜上に高プレチルトの領域を設け、上側配向膜上に低プレチルトの領域を設けることにより得られる。
【００７９】
本発明は、動作状態が０°ツイスト状態および３６０°ツイスト状態であるＢＴＮ液晶ディスプレイに限定されない。図７（ａ）から図７（ｃ）は、本発明が動作状態が−９０°ツイスト状態および２７０°ツイスト状態であるＢＴＮ液晶ディスプレイに適用される場合の本発明の実施形態を示す。図７（ａ）、図７（ｂ）および図７（ｃ）は、それぞれ図４（ａ）、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示す実施形態にほぼ対応しているが、図７（ａ）、図７（ｂ）および図７（ｃ）の実施形態は活性領域を２つのみ有する。
【００８０】
図７（ａ）の実施形態において、分離領域Ｉは上側および下側配向膜の一方に図７（ａ）に示す分離領域Ｉに対応する形状を有する高プレチルト領域と、活性領域Ａに対応する低プレチルト領域とを設けることにより得られる。
【００８１】
図７（ｂ）および図７（ｃ）の実施形態において、分離領域Ｉは複数の分離「サブ領域」から形成される。分離サブ領域のいくつかは一方の基板上の高プレチルト領域により規定され、他の分離サブ領域は他方の基板上の高プレチルト領域により規定される。分離サブ領域Ｉ₁、Ｉ₂（図７（ｂ））、およびＩ₅’からＩ₇’（図７（ｃ））は上側配向膜上の高プレチルトの領域により規定されるが、分離サブ領域Ｉ₃からＩ₅（図７（ｂ））、およびＩ₁’からＩ₄’（図７（ｃ））は下側配向膜上の高プレチルトの領域により規定される。
【００８２】
図８（ａ）から図８（ｃ）は、図７（ａ）から図７（ｃ）に対応しているが、２つの準安定動作状態がツイスト角度Φ−πおよびΦ＋πを有する概括的な場合を示す。分離領域は、図７（ａ）から図７（ｃ）の対応する分離領域と同じ方法で規定され、従ってさらなる説明は省く。
【００８３】
本発明の別の実施形態を図９（ａ）および図９（ｂ）に示す。この実施形態において分離領域Ｉは、ツイスティッドＨＡＮ状態が安定である領域のみによって規定されているわけではない。この実施形態では、分離領域は、第１に、ツイスティッドＨＡＮ状態が安定化した領域と、第２に、物理壁またはバリアの領域との組み合わせにより規定されている。物理壁は上側基板と下側基板との間の方向において延び、従って壁の一側面上の液晶を壁の他側面上の液晶から分離する。好ましくは、物理壁は上側基板から下側基板に向けて延びる。なぜなら、このことは隣接した活性領域の間により効果的な分離を与え、かつこれらの壁が液晶層の厚さを規定するスペーサの役目を果たすことをもまた可能にするからである。
【００８４】
壁の断面が非常に小さい勾配を有する場合、壁に沿ったある点における厚みにより隣接した液晶領域を核生成し得る所望でない状態を安定化させるかもしれないという可能性があり、ならびに壁により境界付けられた活性領域内の全ての液晶を所望の状態に切り換えることが難しいかもしれないという可能性もまたある。壁沿いに安定化した所望でない安定状態を有することのさらなる欠点は、光が所望でない安定状態の領域を通して漏れるかもしれないということである。例えば、３６０°ツイスト状態（黒状態）がアドレスされているとき、壁沿いに安定化した０°ツイスト状態の任意の領域が明るく見え、これはディスプレイのコントラストを低減する。壁沿いに安定化した所望でない安定状態の領域は、コントラストの低減を防ぐためにマスクアウトされ得るが、これはデバイスの開口率を下げる。従ってこれらの壁は、好ましくは鋭い、もしくは実質的に鋭い断面を有する。
【００８５】
図９（ａ）の実施形態において、分離領域は２つの物理壁Ｗ₁およびＷ₂、ならびに３つのツイスティッドＨＡＮ分離サブ領域Ｉ₁、Ｉ₂およびＩ₃により形成される。これらの分離サブ領域および壁は組み合わされて、図４（ａ）の分離領域と同じ形状を有する分離領域を形成する。図９（ｂ）では、３つのツイスティッドＨＡＮ分離サブ領域が再び用いられているが、４つの物理壁Ｗ’₁からＷ’₄がある。（図９（ｂ）の実施形態は４つの物理壁を有するが、代わりに壁Ｗ’₁とＷ’₂とが連続し、壁Ｗ’₃とＷ’₄とが連続していてもよい。）
分離領域の一部分を規定するために物理壁を用いることの利点は、物理壁が、隣接した活性領域間に分離を設けることに加えて、液晶セルに対してより大きな物理的な強度を与えることである。物理壁は、大きな面積に亘って均一なセルの厚さを与えることにより、セルの均一性をもまた改善する。物理壁はさらに、基板を互いから離して間隔を空けるためのスペーサボールを設ける必要性をも取り除く。これは望ましいことである。なぜなら第１に、活性領域内のスペーサボールは開口率を下げ、第２にスペーサボールが所望でない安定状態および／または他の動作状態にとっての核生成場所として機能することが観察されているためである。
【００８６】
図９（ａ）および図９（ｂ）に示す液晶ディスプレイデバイスにおいて、液晶領域のいかなる部分も物理壁により完全には包囲されていないことがわかる。このことは、本発明が、完全に液晶エリアを包囲する物理壁を有する液晶デバイスを充填する際に生じる、困難性を避けることを意味している。
【００８７】
図９（ａ）の実施形態では、一方の基板上の配向膜は、高プレチルトの領域を形成するようにパターン化され、分離サブ領域Ｉ₁、Ｉ₂およびＩ₃を生成する。物理壁Ｗ₁およびＷ₂は、このパターン化された配向膜と同じ基板上に形成され、パターン化された配向膜の上に位置決めされる。対照的に、図９（ｂ）の実施形態では、物理壁Ｗ’₁からＷ’₄がまず一方の基板上に形成され、その後パターン化された配向膜が壁構造の上に形成される。これらの配置の利点は、用いられている特定の材料に依存する。例えば、いくつかの壁材料は、配向層を損傷するプロセスを必要とするため、壁の後に配向層を位置付けることは有益である。逆に、他のいくつかの壁材料は、配向層の後に位置付けられることが意図されている。さらに、いくつかの材料は、配向層および物理壁の両方を形成するために用いられ得る。
【００８８】
壁を形成する１つの方法が、Ｐ．Ｔ．Ｋａｚｌａｓら（ＳＩＤ ９７ Ｄｉｇｅｓｔ、８７７頁）により説明されている。これはＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙにより開発された光感光性樹脂ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）を用いる。この樹脂はネガティブ画像を与える（すなわち、ＵＶ光に曝された樹脂の領域が処理後に残る）。
【００８９】
ポジティブフォトレジストを用いる方法により壁を形成することもまた可能である。その場合、露光された領域を現像後に除去する。２μｍの高さを有する壁をこの方法により形成するために、Ｍｉｃｒｏｐｏｓｉｔ^TMＳ１８２８シリーズポジティブフォトレジストを容量においてＥＣ溶媒の１部に対して５部で溶解した溶液（両方ともＳｈｉｐｌｅｙ、Ｅｕｒｏｐｅから入手可能）を、４ｋｒｐｍにおいて４０秒間、開放系スピナー内で基板上にスピンコーティングした（密閉系スピナーには、低減された速度が求められる）。これは約２．１μｍの層厚さをもたらした。この層を９５°Ｃで約２分間ソフトベークし、溶剤を蒸発させた。
【００９０】
このフォトレジストを、その後３６５ｎｍの波長および６．９ｍＷ／ｃｍ²の強度を有するＵＶ光に、ＵＶクロムフォトマスクを通して、Ｋａｒｌ Ｓｕｓｓマスクアライナの真空コンタクトモードにおいて曝した。露光工程の期間は６秒間であった。フォトレジストを、その後現像液Ｍｉｃｒｏｐｏｓｉｔ^TM３５１ ＣＤ３１中で１分間現像し、露光工程で曝された領域からフォトレジストを除去した。その後基板を、脱イオン化水中で２分間充分にリンスした。
【００９１】
その後基板に、Ｅｐｒｏｍ Ｅｒａｓｅｒ中で６０分の強いＵＶ硬化を行い、その後２５０°Ｃで少なくとも１時間ハードベークした。このことは、残っているフォトレジスト要素の物理的かつ化学的耐性を高めた。あるフォトレジストのある程度の熱フローがこの工程中に起こり、これは約２μｍまで壁の高さを小さくした。
【００９２】
２μｍ以外の高さを有する壁を得るためには、フォトレジストのスピン条件、およびさらに、おそらくフォトレジストの濃度が、所望の壁の厚さを与えるために変更される。
【００９３】
別の実施形態を図９（ｃ）および図９（ｄ）に示す。これらの実施形態では、物理壁は一方の基板上に設けられ、この基板には非パターン化配向膜が設けられる。他方の基板上の配向膜は、パターン化されて高プレチルトの領域を与え、分離サブ領域Ｉ₁、Ｉ₂およびＩ₃（図９（ｃ））、ならびにＩ₁’、Ｉ₂’およびＩ₃’（図９（ｄ））を生成する。（図９（ｄ）の実施形態は４つの物理壁を有するが、代わりに壁Ｗ’₁とＷ’₂とが連続し、壁Ｗ’₃とＷ’₄とが連続していてもよい。）
図９（ａ）から図９（ｄ）においては、上側および下側基板両方の配向膜の配向方向が、物理壁の方向に平行である。しかしこれは、必須の要素ではない。図１０（ａ）から図１０（ｄ）は、本発明のさらに別の実施形態を示し、これらの実施形態は図９（ａ）から図９（ｄ）の実施形態とほぼ対応しているが、ここでは配向膜の配向方向が物理壁ではなくツイスティッドＨＡＮ領域の方向に平行である。（図１０（ｂ）および図１０（ｄ）の実施形態は４つの物理壁を有するが、代わりに壁Ｗ’₁とＷ’₂とが連続し、壁Ｗ’₃とＷ’₄とが連続していてもよい。）
図１１（ａ）から図１１（ｃ）は、図９（ａ）、図９（ｃ）および９（ｄ）の実施形態と、それぞれほぼ同様である実施形態を示すが、ここでは一方の基板上の配向膜の配向方向が他方の基板上の配向膜の配向方向に直交しているため、準安定動作状態は−９０°および２７０°ツイスト状態である。図１１（ａ）の実施形態では、ツイスティッドＨＡＮ分離サブ領域を規定する高プレチルトの領域および物理壁は同じ基板上に設けられる。逆に、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）では、物理壁が一方の基板上に設けられ、高プレチルト領域を有するパターン化された配向膜が他方の基板上に設けられる。これらの実施形態は、図９（ａ）、図９（ｃ）および図９（ｄ）の実施形態とほぼ同様であることから、それらのさらなる説明は省く。（図１１（ｃ）の実施形態は４つの物理壁を有するが、代わりに壁Ｗ’₁とＷ’₂とが連続し、壁Ｗ’₃とＷ’₄とが連続していてもよい。）図１２（ａ）から図１２（ｃ）は、それぞれ図１１（ａ）から図１１（ｃ）に対応しているが、２つの準安定状態がΦ−π°およびΦ＋π°のツイスト角度を有する概括的な場合に関する。（図１２（ｃ）の実施形態は４つの物理壁を有するが、代わりに壁Ｗ’₁とＷ’₂とが連続し、壁Ｗ’₃とＷ’₄とが連続していてもよい。）
図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、本発明による液晶デバイスにおける行電極９および列電極１０と分離領域との可能な関係を示す。
【００９４】
図１３（ａ）の平面図で示すデバイスにおいて、分離領域Ｉは隣接した行電極間のギャップと、さらに隣接した列電極間のギャップとが、分離領域と対応するように配置されている。この配置は、デバイスの開口率を最大にする。
【００９５】
図１３（ｂ）は別の実施形態を示す。この実施形態でも、隣接した行電極間のギャップが分離領域と対応している。しかし、隣接した列電極間のギャップは、分離領域と完全には対応していない。
【００９６】
図１３（ｂ）において、行電極９は基板１（図１３（ｂ）の下側基板）上に設けられており、列電極１０は基板２（図１３（ｂ）の上側基板）上に設けられている。液晶領域の活性領域は、行電極に実質的に平行に、行電極が設けられる基板のラビングの方向にずれている。液晶デバイスの活性領域の一部（すなわち、動作状態の間で切り換えができる領域）は、列電極間のギャップと対応しているため、切り換わらず、このことによりデバイスの開口率がわずかに下がる。しかし、活性領域のうちの、切り換わらない部分は、良好な分離領域として機能することが判明している。従って図１３（ｂ）に示すタイプの配置は、内部電極ギャップが分離領域と整合している図１３（ａ）の配置よりもより大きな分離を与え得る。
【００９７】
別の実施形態（図示せず）においては、隣接した列電極間のギャップは分離領域Ｉと対応するが、隣接した行電極間のギャップは分離領域Ｉと完全には対応しない。液晶領域の活性領域は、列電極に実質的に平行に、列電極が設けられる基板のラビングの方向にずれている。
【００９８】
別の実施形態（図示せず）においては、隣接した行電極間のギャップおよび隣接した列電極間のギャップは、両方とも分離領域Ｉと完全には対応しない。液晶領域の活性領域は、列電極に実質的に平行に、列電極が設けられる基板のラビングの方向にずれており、また行電極に実質的に平行に、行電極が設けられる基板のラビングの方向にもずれている。
【００９９】
図１４は、本発明のさらなる実施形態におけるＢＴＮ ＬＣＤの基板の向きを示す模式図である。このデバイスにおいて、安定動作状態は−９０°および２７０°ツイスト状態である。このデバイスは、上側および下側基板上の配向方向間の角度Φが９０°であることを必要とする。図１４において、分離領域は物理壁と分離サブ領域との組合せにより規定される。一方の基板上に物理壁、および他方の基板上に分離サブ領域を、図１４に示すように位置付けることは、各基板上に設けられる要素が基板のラビング方向に平行となることを可能にする。この特徴は、これらの基板上に設けられる要素によるラビングのシャドウイングを低減し、このことは基板上でプレチルトを均一に保つことを補助することから、有益である。
【０１００】
従って、図１４の実施形態では、物理壁Ｗは下側基板２上に設けられ、下側基板のラビング方向にほぼ平行に延びる。分離領域は上側基板上に設けられ、上側基板のラビング方向にほぼ平行に延びる。上側基板が製造されるときに、フォトレジストマスクを構成するフォトレジストのストリップＳ（例えば、図５（ｃ）の方法により生成されるようなもの）は、上側基板１のラビング方向にほぼ平行に延びる（フォトレジストのストリップＳは、当然ながら上側基板をラビングする工程の後に除去され、最終的なデバイスには組み込まれない）。
【０１０１】
双安定ツイストネマティック液晶ディスプレイデバイスは、第１および第２の活性液晶領域を備え、これらは第１の液晶状態と第２の液晶状態との間で切り換えられ得る。分離領域は、２つの活性液晶領域の間に設けられ、所望でない状態が活性領域内に核生成して変化することを防ぐか、あるいは一方の活性領域の状態が他方の活性領域に変化することを防ぐ。分離領域の安定液晶状態は、第１および第２の安定状態のいずれでもない状態である。例えば、ツイスティッドＨＡＮ状態が、分離領域内で安定であり得る。
【０１０２】
あるいは分離領域は、ツイスティッドＨＡＮ状態が安定液晶状態である分離サブ領域と、物理壁との組合せにより規定され得る。
【０１０３】
本発明を、いくつかの実施形態を参照しながら説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されない。本発明は２つまたは４つの活性領域を有するデバイスに限定されず、任意の数の活性領域を有するデバイスに適用され得る。
【０１０４】
上述の実施形態において、分離領域は各活性領域を完全に包囲しているため、１つの活性領域を他の活性領域から完全に分離する。しかし原理としては、分離領域が２つの活性領域を完全に分離しなくてもよい。このタイプの分離領域は、分離領域が全く設けられないデバイスに対しては、いくらかの利点を与える。しかし、分離領域が活性領域を完全に包囲することは、改良された分離をそれらの活性領域間に与えることから、望ましい。
【０１０５】
分離領域が、物理壁とツイスティッドＨＡＮ状態が安定している領域との組合せにより規定される場合、物理壁が常にツイスティッドＨＡＮ領域に対して垂直である必要はない。適切な分離領域を規定する、物理壁とツイスティッドＨＡＮ領域との任意の組合せが、用いられ得る。しかし、上記したように、活性領域は全体的に物理壁により包囲されない方が好ましい。なぜなら、活性領域が完全に物理壁により包囲されると、活性領域を液晶材料で充填することが困難であるからである。
【０１０６】
【発明の効果】
したがって、本発明により、できる限り低い電力消費を有し、ならびにデバイスが再充電せずに使用され得る最大時間を延ばすことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｄ）は、４つの液晶状態における、それぞれのＢＴＮ ＬＣＤの模式図である。
【図２】図２（ａ）は、ＢＴＮ ＬＣＤにおける０°ツイスト準安定状態を選択するために必要とされる電圧パルスを、図２（ｂ）は、ＢＴＮ ＬＣＤにおける３６０°ツイスト準安定状態を選択するために必要とされる電圧パルスを示す。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるＢＴＮ ＬＣＤの模式的な断面図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、図３のＬＣＤの、可能な平面図でを示す。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｆ）は、図３のデバイスを製造する方法を示す。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｃ）は、配向方向が活性領域の端に対してある角度にある、図３のデバイスのさらに可能な平面図を示す。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、上側基板の配向方向が下側基板の配向方向に直交する、図３のデバイスの他の平面図である。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｃ）は、上側基板の配向方向が下側基板の配向方向に対して角度Φである、図３のデバイスの他の平面図を示す。
【図９】図９（ａ）および図９（ｂ）は、本発明の別の実施形態におけるＢＴＮ ＬＣＤの平面図であり、図９（ｃ）および図９（ｄ）は、本発明の別の実施形態におけるＢＴＮ ＬＣＤの平面図を示す。
【図１０】図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、本発明のさらなる実施形態におけるＢＴＮ ＬＣＤの平面図を示す。
【図１１】図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、本発明のさらなる実施形態におけるＢＴＮ ＬＣＤの平面図を示す。
【図１２】図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、本発明のさらなる実施形態におけるＢＴＮ ＬＣＤの模式的な平面図を示す。
【図１３】図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、電極の位置を示す、図１２（ａ）から１２（ｃ）のデバイスの部分的な平面図である。
【図１４】本発明の別の実施形態におけるＢＴＮ ＬＣＤの部分的な斜視図である。
【符号の説明】
１ 上側基板
２ 下側基板
３ 上側配向膜
４ 下側配向膜
５ 液晶層
９ 行電極
１０ 列電極

Claims (14)

1. 第１および第２の基板と、該第１および第２の基板のそれぞれに配向方向がアンチパラレル状態で設けられた第１および第２の配向膜と、該第１および第２の配向膜の間に設けられたＢＴＮ液晶材料とを含む、双安定ツイストネマティック液晶ディスプレイデバイスであって、
   前記ＢＴＮ液晶材料は、電圧が印加されるように構成された第１の活性液晶領域および第２の活性液晶領域と、該第１の活性液晶領域と該第２の活性液晶領域との間に電圧が印加されない状態で設けられた分離領域とを含み、
   前記第１および第２の活性液晶領域の各々は、電圧の印加により第１の液晶状態と第２の液晶状態との間で切り換え可能であり、前記分離領域は、第３の液晶状態で安定している領域を含み、
   前記第１および第２の液晶状態が、それぞれ（Φ−π）°ツイスト状態および（Φ＋π）°ツイスト状態であり、
   前記第１および第２の配向膜の一方の配向条件が、前記分離領域と前記第１および第２の活性液晶領域との間で異なり、
   前記第３の液晶状態が、均一なツイスティッドへリックス状態である、液晶ディスプレイデバイス。
2. 第１および第２の基板と、該第１および第２の基板のそれぞれに配向方向がアンチパラレル状態で設けられた第１および第２の配向膜と、該第１および第２の配向膜の間に設けられたＢＴＮ液晶材料とを含む、双安定ツイストネマティック液晶ディスプレイデバイスであって、
   前記ＢＴＮ液晶材料は、電圧が印加されるように構成された第１の活性液晶領域および第２の活性液晶領域と、該第１の活性液晶領域と該第２の活性液晶領域との間に電圧が印加されない状態で設けられた分離領域とを含み、
   前記第１および第２の活性液晶領域の各々は、電圧の印加により第１の液晶状態と第２の液晶状態との間で切り換え可能であり、前記分離領域は、第３の液晶状態で安定している領域を含み、
   前記第１および第２の液晶状態が、それぞれ（Φ−π）°ツイスト状態および（Φ＋π）°ツイスト状態であり、
   前記第１および第２の配向膜の一方の配向条件が、前記分離領域と前記第１および第２の活性液晶領域との間で異なり、
   前記第３の液晶状態が、焦円錐組織である、液晶ディスプレイデバイス。
3. 前記第１および第２の液晶状態が、それぞれ０°ツイスト状態および３６０°ツイスト状態である、請求項１〜２のいずれか一項に記載の液晶ディスプレイデバイス。
4. 前記第１および第２の液晶状態が、それぞれ−９０°ツイスト状態および２７０°ツイスト状態である、請求項１〜２のいずれか一項に記載の液晶ディスプレイデバイス。
5. 前記一方の配向膜が、前記第１および第２の活性液晶領域において、前記分離領域よりもより低いプレチルトを有する、請求項１〜２のいずれか一項に記載の液晶ディスプレイデバイス。
6. 前記一方の配向膜が、前記分離領域において、実質的に９０°のプレチルトを生成する、請求項５に記載の液晶ディスプレイデバイス。
7. 前記一方の配向膜が、前記分離領域において、ランダムに方向付けられた、高プレチルトを生成する、請求項５に記載の液晶ディスプレイデバイス。
8. 前記一方の配向膜が、前記第１および第２の活性液晶領域において、４５°よりも小さいプレチルトを生成する、請求項１〜２のいずれか一項に記載の液晶ディスプレイデバイス。
9. 前記一方の配向膜が、前記第１および第２の活性液晶領域において、２°から２０°の範囲内のプレチルトを生成する、請求項１〜２のいずれか一項に記載の液晶ディスプレイデバイス。
10. 前記分離領域が、第１および第２の分離サブ領域を含み、該第１の分離サブ領域は前記一方の配向膜上の配向条件により生成され、該第２の分離サブ領域は他方の配向膜上の配向条件により生成される、請求項１〜２のいずれか一項に記載の液晶ディスプレイデバイス。
11. 前記第１の分離サブ領域が、前記一方の配向膜上の高プレチルト領域により生成され、前記第２の分離サブ領域が他方の配向膜上の高プレチルト領域により生成される、請求項１０に記載の液晶ディスプレイデバイス。
12. 前記分離領域が、前記デバイスの第１の基板と該デバイスの第２の基板との間に延びる壁をさらに含む、請求項１〜２のいずれか一項に記載の液晶ディスプレイデバイス。
13. 前記壁が、前記第１の基板から前記第２の基板へ延びる、請求項１〜２のいずれか一項に記載の液晶ディスプレイデバイス。
14. 前記分離領域の、前記第１および第２の基板のうちの一方への投影が、前記第１および第２の活性液晶領域の少なくとも１つの、該一方の基板への投影を完全に包囲する、請求項１〜２のいずれか一項に記載の液晶ディスプレイデバイス。

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