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JP2000029040A - 液晶表示セルおよびその製造法 - Google Patents

液晶表示セルおよびその製造法

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JP2000029040A
JP2000029040A JP11164686A JP16468699A JP2000029040A JP 2000029040 A JP2000029040 A JP 2000029040A JP 11164686 A JP11164686 A JP 11164686A JP 16468699 A JP16468699 A JP 16468699A JP 2000029040 A JP2000029040 A JP 2000029040A
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JP
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liquid crystal
display cell
monomer
layer
spacer
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JP11164686A
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Grueb Joachim
グリュップ ヨアヒム
Blanquer Nicola
ブランケール ニコラ
Bouvier Manuel
ブービエール マニュエル
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Asulab AG
Original Assignee
Asulab AG
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶分子の整列を妨害しないスペーサーを用
いた液晶表示セルを提供する。 【解決手段】 液晶分子（４）が閉じ込められているシ
ールされた包囲体を画定しているシールフレームにより
分離された２枚の近接した基板（２）、および、前記基
板（２）の間を一定の間隔に維持するためのスペーサー
（８）を含む液晶表示セルであって、前記シールフレー
ムおよび／または前記スペーサー（８）は、液晶分子を
整列させそして配向させるために用いられる異方性ポリ
マーから形成されていることを特徴とする、液晶表示セ
ル。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明はスペーサーを含む液晶電気光学表
示装置およびこのような装置の製造法に関する。
【０００２】本発明は、ガラス、石英、珪素または他の
材料から製造された２枚の近接したプレートまたは基板
から形成されており、その間に液晶が閉じ込められてい
るシールされた包囲体を形成している、液晶視覚表示装
置の製造の産業部門に関する。
【０００３】これらの液晶表示装置は、特に、２枚の基
板の向かい合った面の上に付着している、いわゆる整列
層を含み、それは液晶分子を整列させそして配向させる
ために用いられる。これらの整列層の表面の状態調節は
非常に重要である。なぜなら、分子の配向、そして結果
的に、表示コントラストはそれによるからである。
【０００４】整列層を形成するための第一の既知の技術
は、基板の表面上の決まった入射角に沿ってＳｉＯ2 、
ＭｇＦ2 、ＷＯ3 、ＭｏＯ3 等のような整列用材料を付
着させることからなる。これらの整列用材料を所望の入
射角に沿って基板の表面上に付着させるために、基板の
表面に対して垂直な直線に対して選んだ傾斜角をもって
蒸発源が付着される。適切な付着法としては、真空蒸着
法、噴霧化法および他の既知の気相付着法を挙げること
ができる。
【０００５】整列層を形成するための別の既知の方法
は、基板の表面に、ポリイミド溶液のような整列用材料
を、例えば、遠心操作により塗布することからなる。未
重合のポリイミド溶液は溶剤の乾燥による蒸発の後にも
未重合状態のままである。次の製造工程において、液晶
表示セルを、例えば、約２５０℃で１時間加熱し、それ
により、ポリイミド整列層の重合を行う。重合の後に、
整列層をラビングする。
【０００６】上記のタイプの液晶表示セルは、セルの２
枚のプレートの間の一定距離または分離を維持し、そし
てセルに満足できる機械剛性を付与するためのスペーサ
ーをも含む。今日までに知られている方法において、２
枚のプレートの間の距離を維持することは、一般に、完
全に制御された幾何的寸法のボールまたは不連続繊維に
より確保され、これらのボールまたは繊維はいずれかの
１枚のプレート上に配置され、もう１つのプレートを適
所に設置する前に結合される。この初期の技術はある欠
点を有し、例えば、詳細には、ボールの不正確な配置に
より、セルの機械的変形が局所的に生じることがあるの
で、これらのボールを正方形、円形、多角形または他の
形状の断面のワイヤーまたはバーから形成された不連続
のスペーサーにより置き換えることが提案されている。
例えば、ガラスまたは石英から製造されているこれらの
ワイヤーまたはバーは、その高さが所望の分離のための
間隔と等しく、それらは、一連のスペーサーを十文字を
形成するように２枚のプレートの片側のみかまたはプレ
ートの各々に、接着、結合またはシーリングのいずれか
により固定され、それにより、プレート間の分離間隔を
確保し、そして得られるセルに所望の機械剛性を付与す
る。
【０００７】これらのスペーサーは、ボールであって
も、切断された繊維であっても、連続のバーであって
も、またはその他のものであっても、液晶分子の整列を
妨害するという欠点を有し、分極回転を抑制する。そし
て種々の問題が生じ、その最も顕著なものは以下の通り
である。 −妨害された領域ができると、コントラストの低下が生
じるか、または、表示の均質性に影響を与える「逆回
転」現象が生じる。 −長期間の操作の後に整列の損失がある。 −液晶分子の回転角が低すぎることにより、活性化セグ
メントの周囲にハローが形成される。
【０００８】これらの問題を克服するために、特開平１
０−００３０８２号公報は、液晶分子整列特性で知られ
ている、フッ素含有タイプのモノマーエマルジョンの重
合により得られるプラスティック材料の微細粒子の形態
のスペーサーボールの製造を提案している。しかしなが
ら、この方法により得られるポリマーボールは非晶構造
を有し、その為、液晶分子はボールの周囲に放射状に整
列する傾向がある。この為、これらのボールの近傍にお
いて、液晶分子の整列がより秩序だっているとしても、
この整列は、それでも、表示セルの残りの容積内にある
液晶のホモジニアスもしくはホメオトロピック平面整列
とは実質的に異なる。１°未満でさえ、コントラストの
低下の問題、および、それ故、不均一性が生じる。
【０００９】本発明の目的は、それ故、液晶分子の整列
を妨害しないスペーサーを提供することにより、上記の
問題および他の問題を克服することである。
【００１０】本発明は、それ故、液晶が閉じ込められて
いるシールされた包囲体を画定しているシールフレーム
により分離された２枚の近接した基板、および、前記基
板の間を一定の距離に維持するためのスペーサーを含
む、液晶表示セルであって、前記シールフレームおよび
／またはスペーサーは、液晶分子を整列させ、そして配
向させるために用いられる異方性ポリマーから形成され
ていることを特徴とする、液晶表示セルに関する。
【００１１】この特徴の結果として、ポリマー分子の主
軸は特定の方向に沿って整列し、このような整列は液晶
分子に対する表面効果により伝達される。液晶分子は、
それにより、ポリマー分子の配向に関係して、表示セル
の残りの容積にあるものと同様に、スペーサーに対して
直角の角度でホモジニアスもしくはホメオトロピック平
面整列されるであろう。この為、本発明により、従来の
スペーサーまたはシールフレームの近傍において通常に
起こる液晶分子の整列の妨害の現象を回避することがで
きる。このようにして、より良好なコントラストをもっ
て、そしてハローまたはパラサイト表示ポイントを有す
ることなく、より信頼できる表示が得られる。
【００１２】本発明は、上記のタイプの表示セルの製造
法であって、 −モノマー層により基板をコーティングすること、 −前記モノマー層の上に、所望のシールフレームまたは
スペーサーの形状に対応する輪郭の開口部を有するマス
クを配置（depositing）すること、 −偏光ビームにより、マスクの開口部を通してモノマー
層を照射すること、および、 −マスクおよび未露光のモノマーを除去すること、の工
程を含む方法にも関する。
【００１３】本発明の他の特徴および利点は次の本発明
による方法の実施の詳細な説明を読んだときに、より明
らかになるであろう。この例は、添付図面との組み合わ
せで、純粋に例示の制限しない例として与えられるもの
である。
【００１４】本発明は、液晶表示セルのスペーサーの近
傍の液晶分子の整列を促進する材料からこのようなスペ
ーサーを製造するという概略的な発明思想からなされた
ものである。
【００１５】本発明は液晶表示セルの２枚の基板の間を
一定の距離に維持し、そしてセルに十分な機械剛性を付
与するために従来から用いられているスペーサーを参照
して説明される。バーの形状の連続スペーサーの場合に
は、これらは、例えば、多色表示セル中の液晶のための
充填チャンネルを画定する壁を形成する一方、異なるタ
イプの液晶の閉じ込めおよび分離を確保するために使用
できる。最終的に、本発明の概念は、表示セルのシール
フレームにまで同様に広げることができ、より大きな有
用表示表面を得ることができる。
【００１６】図１〜３は、一般参照番号１により大体に
おいて指定されている表示セルの部分断面略図である。
このセルは、従来のように、ガラス、石英またはその他
の材料から製造された２枚の近接したプレートもしくは
基板２を含み、その間に、液晶分子が閉じ込められてい
るシールされた包囲体が形成されている。液晶分子４の
主軸は図面中に破線で示されている。整列層６は２枚の
基板２の向かい合った面に付着されている。この層は液
晶分子４を整列させそして配向させるために用いられ
る。図１に示す例において、液晶分子４はホモジニアス
平面に整列されており、即ち、その主軸は整列層６の表
面に対して平行な特定の方向に沿って延びている。図２
および３に示す例において、液晶分子４はホメオトロピ
ックに整列されており、即ち、その主軸は整列層６の表
面に対して垂直な特定の方向に沿って延びている。
【００１７】基板２は、従来のように、スペーサー８に
より互いに一定の距離の間隔が維持される。これらのス
ペーサー８は正方形、円形、多角形または他の断面のワ
イヤーまたはバーから形成されている。
【００１８】本発明によると、スペーサー８は異方性ポ
リマー材料から製造されており、それは液晶４を整列さ
せ、そして配向させるために用いられる。液晶４がスメ
クチックタイプであるときには、ポリマーは、特に、ポ
リイミド（例えば、SID 95ダイジェスト、第703 〜705
頁に記載されている「液晶整列のための偏光UV- 露光さ
れたポリイミドフィルム」という表題の文献を参照され
たい) およびフェニレン（ｐ−アルキルオキシアクリレ
ート）ベンゾエートのような特定のジアクリレートから
なる群より選ばれるであろう。液晶４がネマチックまた
はコレステリックタイプであるときには、ポリマーは、
クマリン(coumarins) およびポリビニルシンナメート(p
olyvinylcinnamates) からなる群より選ばれるであろう
（例えば、Mol. Mat., 1993, Vol.3、第161 〜168 頁に
記載されている「液晶の整列のための光感受性配向体」
という表題の文献を参照されたい) 。異方性状態に重合
する他のポリマーが本発明の範囲に使用されうることは
言うまでもない。異方的に重合し、そして固体となる特
定の液晶も選択されてよい。異方性ポリマーは側鎖液晶
ポリマーであってもよい。
【００１９】図１において、液晶分子４は、スペーサー
８の近傍において、表示セル１の残りの容積におけるも
のと同様に、整列層６に対してホモジニアス平面整列さ
れることが判る。同様に、図２において、液晶分子４
は、スペーサー８の近傍において、表示セル１の残りの
容積におけるものと同様に、整列層６に対してホメオト
ロピック平面整列される。最後に、図３は、液晶分子４
が、スペーサー８の近傍において、整列層６に対してホ
モジニアス平面整列されており、これらの同分子が、表
示セル１の残りの容積において、整列層６に対してホメ
オトロピック整列されている、混合状態を示している。
表示セル１の特定のスペーサー８が液晶分子４の平面整
列を促進し、一方、他のスペーサー８がこれら同分子の
ホメオトロピック整列を誘発する場合も考えられる。
【００２０】本発明の本質的な利点によると、スペーサ
ー８のポリマー分子は長い距離にわたって秩序だった異
方的な巨視的構造に沿って重合する。これらのポリマー
分子の主軸は、この為、正確に決まった特定の方向に沿
って重合の間に整列され、それにより、当業者によく知
られている表面効果により、液晶分子４のホモジニアス
平面整列またはホメオトロピック整列を起こさせる。こ
のように、液晶分子４の整列を非常に正確に制御するこ
とが可能であり、それにより、表示のための、より良好
なコントラストを得ることができ、そして液晶４の電気
スイッチングが容易になる。これらの結果は、多数の用
途に性能が有利であるが、２つの状態で安定な状態（bi
stable state）が整列欠陥に対して極端に敏感である、
コレステリックまたは強誘電性タイプの液晶のために特
に有利であることを証明する。本発明は、スペーサーに
対する乱れに関する許容性が非常に低い、回折プロジェ
クション装置のような細密表示装置のためにも非常に有
利である。
【００２１】上記の混合形態により、特に、均一な切替
えが可能である。実際、負の誘電異方性を有するネマチ
ック液晶の場合には、本発明によるスペーサー８の近傍
において、液晶分子４のホモジニアス平面整列は、電場
が課されたときに、図面の平面内において前記分子の回
転の波（wave of rotation）を生じさせる。逆に、従来
技術において、液晶分子の均質な回転を得ることは非常
に困難であり、そして高価な技術の利用が要求される。
【００２２】同様に、本発明は電気スイッチングにより
生じる配向欠陥の緩和を促進する。強誘電性液晶の場合
には、頻繁な電気スイッチングがしばしば非可逆的な整
列欠陥を生じさせることがある。スペーサー８の近傍に
おける液晶分子４の配向の均質でかつ緩やかな転移によ
り、これらの欠陥の可逆的な緩和を生じさせ、そして悪
化されない光学特性が保持されうる。
【００２３】本発明によるスペーサー８の製造のための
第一の方法を図４を参照して説明する。基板１０がモノ
マー層１２によりコーティングされ、その上にフォトリ
ソグラフィーマスク１４が配置されるフォトリソグラフ
ィー法である。このマスク１４は得ようとするスペーサ
ー１８の形状に対応する輪郭を有する開口部１６を有す
る。モノマー層１２は、次に、マスク１４の開口部１６
を通して、例えば、偏光紫外線により照射される。モノ
マー層１２の露光された表面は入射放射線の効果により
異方性状態に重合する。ポリマー分子の配向は入射線の
偏光によるものであり、そして前記放射線の偏光を変え
ることによりこの配向は変更することができるものと理
解される。最後に、フォトリソグラフィーマスク１４を
取り除き、そして未露光のモノマーを適切な溶剤により
除去する。
【００２４】本発明によるスペーサー８の別の製造法を
図５を参照して説明する。基板１０が従来の整列層２
０、例えば、ラビングされたポリイミド層によりコーテ
ィングされるフォトリソグラフィー法である。その後、
メソーゲン(mesogenic) 液晶モノマーの層２２、次に、
フォトリソグラフィーマスク１４をこの整列層２０上に
配置する。配列層２０からモノマー層２２への整列の伝
達がある。その後、この層２２を、リソグラフィーマス
ク１４の開口部１６を通して、例えば、偏光されていな
い紫外線により照射する。メソーゲンモノマー層２２の
露光された表面は異方的に重合し、そして固体になる。
最後に、未露光のモノマーを適切な溶剤により除去す
る。
【００２５】種々の単純な変更は本発明の範囲に入るこ
とは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による表示セルの部分断面略図である。
【図２】本発明による表示セルの部分断面略図である。
【図３】本発明による表示セルの部分断面略図である。
【図４】本発明の方法の実施を例示する略図である。
【図５】本発明の方法の実施を例示する略図である。
【符号の説明】
１…液晶表示セル ２…基板 ４…液晶分子 ６…整列層 ８…スペーサー １０…基板 １２…モノマー層 １４…フォトリソグラフィーマスク １６…開口部 １８…スペーサー ２０…整列層 ２２…モノマー層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マニュエル ブービエール スイス国，セアッシュ−1007 ローザン ヌ，アブニュ ドゥ クール 92

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液晶分子（４）が閉じ込められているシ
    ールされた包囲体を画定しているシールフレームにより
    分離された２枚の近接した基板（２）、および、前記基
    板（２）の間を一定の間隔に維持するためのスペーサー
    （８）を含む液晶表示セルであって、 前記シールフレームおよび／または前記スペーサー
    （８）は、液晶分子を整列させそして配向させるために
    用いられる異方性ポリマーから形成されていることを特
    徴とする、液晶表示セル。
  2. 【請求項２】 前記ポリマーはポリアミド、ポリイミド
    およびジアクリレートからなる群より選ばれたものであ
    ることを特徴とする、請求項１記載の表示セル。
  3. 【請求項３】 前記ポリマーはクマリンおよびポリビニ
    ルシンナメートからなる群より選ばれたものであること
    を特徴とする、請求項１記載の表示セル。
  4. 【請求項４】 前記ポリマーは液晶メソーゲンモノマー
    の重合により得られたものであることを特徴とする、請
    求項１記載の表示セル。
  5. 【請求項５】 前記異方性ポリマーは側鎖液晶ポリマー
    であることを特徴とする、請求項１記載の表示セル。
  6. 【請求項６】 前記スペーサー（８）はワイヤーまたは
    バーから形成されたものであることを特徴とする、請求
    項１〜５のいずれか１項記載の表示セル。
  7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項記載の液晶
    表示セルの製造法であって、 −異方性状態に重合するモノマーの層（１２）により基
    板（１０）をコーティングすること、 −前記モノマーの層（１２）の上に、シールフレームま
    たはスペーサー（１８）の所望の形状に対応する輪郭の
    開口部（１６）を有するフォトリソグラフィーマスク
    （１４）を配置すること、 −偏光ビームによりマスク（１４）の開口部（１６）を
    通してモノマーの層（１２）を照射すること、および、 −フォトリソグラフィーマスク（１４）および未露光の
    モノマーを除去すること、 の工程を含むことを特徴とする、方法。
  8. 【請求項８】 請求項１〜６のいずれか１項記載の液晶
    表示セルを製造するための方法であって、 −整列層（２０）により基板（１０）をコーティングす
    ること、 −前記整列層の上に、固体状態に重合する液晶メソーゲ
    ンモノマーの層（２２）を配置し、次に、シールフレー
    ムまたはスペーサー（８）の所望の形状に対応する輪郭
    の開口部（１６）を有するマスク（１４）を配置するこ
    と、 −非偏光ビームによりマスク（１４）の開口部（１６）
    を通して前記層（２２）を照射すること、および、 −前記マスク（１４）および未露光のモノマーを除去す
    ること、の工程を含むことを特徴とする、方法。
  9. 【請求項９】 モノマーの層（１２、２２）を照射する
    ために使用されるビームが紫外線であることを特徴とす
    る、請求項７または８記載の方法。
JP11164686A 1998-06-12 1999-06-11 液晶表示セルおよびその製造法 Pending JP2000029040A (ja)

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CH19981279/98 1998-06-12

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