液晶表示装置およびその製造方法
【目的】 簡単な液晶表示装置、特に受動表示装置およびその製造方法を提供する。
【構成】 対向させて配置した２個の平板１，２によって形成された基板および該平板の端部間に設けた封鎖材３を具え、前記平板の対向側に電極層４，５が設けられ、該電極層に配向層７が被着され、前記平板と前記封鎖材との間の空間に液晶材料６が充填されている表示セルを有する液晶表示装置において、液晶材料として反応基を有する液晶材料を選択し、この液晶材料を活性放射にマスクを介して曝すことにより所望パタンに従って局部的に網状構造の重合体に形成する。
【効果】 電極または導電性トラックが互いに交差する位置における画像の形成が望ましくない場合に、液晶材料のスイッチングしきい値を局部的に高めることができるので、所望の画素パタンを大きな自由度で設計することができる。
【構成】 対向させて配置した２個の平板１，２によって形成された基板および該平板の端部間に設けた封鎖材３を具え、前記平板の対向側に電極層４，５が設けられ、該電極層に配向層７が被着され、前記平板と前記封鎖材との間の空間に液晶材料６が充填されている表示セルを有する液晶表示装置において、液晶材料として反応基を有する液晶材料を選択し、この液晶材料を活性放射にマスクを介して曝すことにより所望パタンに従って局部的に網状構造の重合体に形成する。
【効果】 電極または導電性トラックが互いに交差する位置における画像の形成が望ましくない場合に、液晶材料のスイッチングしきい値を局部的に高めることができるので、所望の画素パタンを大きな自由度で設計することができる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、対向させて配置した２個の平板によって形成された基板および該平板の端部間に設けた封鎖材を具え、前記平板の対向側に電極層が設けられ、該電極層に配向層が被着され、前記平板と前記封鎖材との間の空隙に液晶材料が充填されている表示セルを有する液晶表示装置に関するものである。
【０００２】また、本発明は、対向させて配置した２個の平板によって形成された基板および該平板の端部間に設けた封鎖材を具え、前記平板の対向側に電極層が設けられ、該電極層に配向層が被着され、前記平板と前記封鎖材との間の空隙に液晶材料が充填されている表示セルを有する液晶表示装置の製造方法に関するものである。
【従来の技術】
【０００３】このような表示装置は、例えば、アルファニューメリック表示装置、データグラフィック表示装置、特に受動表示装置で使用することができる。このような表示装置では、少なくとも一方の基板および関連する電極層は透明材料から成る。他方の基板は反射作用を持っていてもよく、あるいはまた透明材料から成る。
【０００４】液晶表示装置は、２個の平坦な基板の間に切り換え可能な液晶材料を有するセルを具え、前記基板には導電性トラックおよび電極を配置することができ、前記トラックおよび前記電極を使用して液晶材料を「オン状態」と「オフ状態」との間で切り換えることができる。電極層は可視光を透過する材料、例えば、酸化錫および／または酸化インジウムから成る。液晶材料の分子に平行（ホモジェニアス）配向、垂直（ホメオトロピック）配向または傾斜配向のいずれか好ましい配向を行わせるために、導電性トラックを有する基板と切り換え可能な液晶材料との間に配向層を配置することが多い。
【０００５】表示セルの前方および後方には偏光子を、例えば、偏光子が直交し光を透過しないように配置することができる。このような表示装置は、例えば、欧州特許出願 EP-A1- 第0264667 号明細書に記載されている。表示装置は、透過光または反射光の偏光方向の回転によって作動不能になるだけでなく、例えば、米国特許第4,688,900 号明細書に記載されているように、選択的な光の散乱によっても作動不能になる。
【０００６】既知の表示装置を製造する場合には、画像の形成が望ましくない位置で、対向させて配置した導電層の間に電界が生じないように注意する必要がある。これは、電極パターンおよび表示装置の周縁部上の接点まで延在する関連する導電性トラックの設計によって、あるいは画素を種々の瞬時に電気的に駆動する装置によって達成することができる。この結果、画素を表示する可能性が限定されるか、あるいは複雑な電気駆動の使用が必要になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、所望の画素パタンを大きな自由度で設計することができる簡単な液晶表示装置、特に受動表示装置を提供することにある。本発明の他の目的は、個々の電極の数および導電性トラックの数をできる限り少なくした表示セルを提供することにある。本発明のさらに他の目的は、このような液晶表示装置を簡単かつ効果的に製造する方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】これらの目的は、冒頭に記載した液晶表示装置において、液晶材料は反応基を有する分子を含有し、かつ局部的に所望パタンに従って網状構造の重合体に形成されていることを特徴とする本発明の液晶表示装置によって達成される。液晶材料は網状組織の位置において配向状態で固定されており、電界の不存在下では表示装置の電極間において画像が見えないのが好ましい。
【０００９】本発明においては、一方の平板に表示セル中の画素を駆動するためのパタン化された電極が設けられ、他方の平板に連続する対向電極が設けられている極めて簡単かつ効果的な液晶表示装置が得られる。
【００１０】本発明においては、液晶表示装置の製造方法を提供する目的は、冒頭に記載した方法において、反応基を有する液晶材料を選択し、かつ該液晶材料を活性放射にマスクを介して曝すことにより局部的に網状構造の重合体に形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法によって達成される。本発明方法の他の例では、移動する光ビームを使用する。
【００１１】本発明装置の好適例では、表示セルは均一組成を有し、「オフ」状態では画像を示さない。パタンに従って重合させたセル部分におけるスイッチングしきい値はセルの残部におけるより高いので、電極または導電性トラックが他の位置で互いに交差している場合でも、網状構造が形成されていない位置においてのみ画素を「オン」に切り換えることができる。切り換え中に、分子の配向は所望の画素の位置においてのみ変化する。
【００１２】欧州特許出願 EP-A2−第0275999 号明細書には、散乱型の液晶表示装置が記載されており、この表示装置は液晶分子が網状構造の重合体中に存在する表示セルを具える。この網状構造自体は液晶の性質を有する分子から構成されていない。網状構造の形成中に、液晶分子の一部は所望のパタンに従って配向する。その結果、表示装置の一部に永久画像を表示することができ、この際に電極によって画素を駆動する必要はない。スイッチングしきい値が局部的に異なる液晶材料を有する表示装置を提供できることは、上述の特許出願明細書には記載されていない。しかも、ここに記載されている表示セルは二相系であり、前記表示セルは散乱型の表示装置において使用できるにすぎない。
【００１３】欧州特許出願 EP-A1−第0451905 号明細書には、重合した液晶材料と低分子液晶材料とから成る液晶材料を有する表示セルが記載されている。しかし、上述の特許出願明細書には、簡単にした表示装置をパタン化された網状構造によって提供できることは、記載されていない。
【００１４】
【実施例】次に、本発明を図面を参照して例について説明する。図１において、符号１および２は対向させて配置した２個の光透過性平板を示し、以下にこれらの平板を基板と呼ぶ。その対向側に電極層４および５、例えば、In2O3 ・SnO2の層を設けた。電極層４および５に配向層７、例えば、ポリイミドシラン層を設けた。配向層７により液晶材料６を電極層４と５との間で配向させることができる。電極層を有するこのようにして形成された基板を互いに対向させて配置し、次いで開口を例えば環状部材で密封し、基板１，２とリング３との間の空間に液晶材料６を充填することにより、表示セルを製造した。実際には、図示したリング３の代りに、エポキシ化合物の接着剤層を使用することができた。
【００１５】表示セルの片側または両側に、すなわち基板の片側または両側に配向層７を設けることができる。このために重合体層、例えば、ポリエチレンまたはポリイミドの層を使用することが多く、これらの層を例えばけばのない布で一方向にこする。他のタイプの配向層はある角度で蒸着させた酸化ケイ素層から成る。この例では、図１に示してない偏光子を、表示セルの前方および後方に、互いに交差して光を透過しないように配置する。この表示装置には、それ自体既知であるように、図１R>１に示してない光源または反射体および電気駆動手段を加えることができる。
【００１６】液晶材料混合物を10重量％の反応性液晶材料、88重量％の非反応性液晶材料および２重量％の感光性開始剤 2, 2 −ジメトキシ−２−フェニル−アセトフェノンから製造した。反応性液晶材料としては、化１で表わされる構造式を有するジアクリレート化合物 C6Mを使用した。非反応性液晶材料としては、BDH ケミカルス社から供給された化２に示す重量％で表わした組成を有する混合物Ｅ７を使用した。
【００１７】
【化１】
【００１８】
【化２】
【００１９】セルは、それ自体既知である方法によって、電極板４および５ならびに配向層７を有する基板１および２を互いに対向させて配置し、該基板の間に切り換え可能な上述の液晶材料６の混合物を導入することにより、製造した。スペーサとして作用する直径 7.2μm のガラス繊維を基板の間に設けた。このセルを、常法によってエポキシ樹脂接着剤３を使用し、この接着剤をセルの端縁に沿って付着させて封鎖した。
【００２０】所望のパタンを有するマスクを介してこのセルを紫外光で照射してジアクリレート化合物 C6Mを硬化させた。この紫外光の強さは液晶材料６の位置で 0.2mW／cm2 であった。この硬化プロセス中に、網状構造の重合体が形成し、このなかに非反応性液晶材料が分散していた。セルの露光した部分では、液晶材料のスイッチングしきい値が上昇した、すなわち電極層の間で分子を再配向させるには一層大きな電界強度が必要になった。
【００２１】この例では、電極層４および５の一方はセルの全表面にわたって延在するとぎれていない連続する In2O3・SnO2層として設けた。他方の電極層は図２に示すようなパタンに従って構成し、複数個の電極11および導電性トラック12を設けた。電極11をセルの画素に対応させた。液晶材料の分子が導電性トラックの位置で配向するのは望ましくない。図２には、いくつかの電極の位置において、画素13を示した。破線内では液晶材料は露光されないので、切り換え可能な状態のままであった。破線の外側では液晶材料は露光され、スイッチングしきい値は上昇した。適当な電圧を加えることにより、画素13を見えるようにすることができたが、関連する導電性トラックは見えない状態のままであった。
【００２２】
【発明の効果】本発明の液晶表示装置は簡単に設計し、製造することができる。それは、表示セル内の液晶材料のスイッチングしきい値を局部的に変えることができるようになったからである。本発明の液晶表示装置は平坦な表示セルを具えることができるが、彎曲した表示セルまたは可撓性表示セルを使用した場合に特に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の一例の断面図である。
【図２】本発明装置の有する表示セルにおける電極および導電性トラックのパタンの一例の略線図である。
【符号の説明】
１，２ 光透過性平板（基板）
３ リング（エボキシ樹脂接着剤）
４，５ 電極層
６ 液晶材料
７ 配向層
11 電極
12 導電性トラック
13 画素
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、対向させて配置した２個の平板によって形成された基板および該平板の端部間に設けた封鎖材を具え、前記平板の対向側に電極層が設けられ、該電極層に配向層が被着され、前記平板と前記封鎖材との間の空隙に液晶材料が充填されている表示セルを有する液晶表示装置に関するものである。
【０００２】また、本発明は、対向させて配置した２個の平板によって形成された基板および該平板の端部間に設けた封鎖材を具え、前記平板の対向側に電極層が設けられ、該電極層に配向層が被着され、前記平板と前記封鎖材との間の空隙に液晶材料が充填されている表示セルを有する液晶表示装置の製造方法に関するものである。
【従来の技術】
【０００３】このような表示装置は、例えば、アルファニューメリック表示装置、データグラフィック表示装置、特に受動表示装置で使用することができる。このような表示装置では、少なくとも一方の基板および関連する電極層は透明材料から成る。他方の基板は反射作用を持っていてもよく、あるいはまた透明材料から成る。
【０００４】液晶表示装置は、２個の平坦な基板の間に切り換え可能な液晶材料を有するセルを具え、前記基板には導電性トラックおよび電極を配置することができ、前記トラックおよび前記電極を使用して液晶材料を「オン状態」と「オフ状態」との間で切り換えることができる。電極層は可視光を透過する材料、例えば、酸化錫および／または酸化インジウムから成る。液晶材料の分子に平行（ホモジェニアス）配向、垂直（ホメオトロピック）配向または傾斜配向のいずれか好ましい配向を行わせるために、導電性トラックを有する基板と切り換え可能な液晶材料との間に配向層を配置することが多い。
【０００５】表示セルの前方および後方には偏光子を、例えば、偏光子が直交し光を透過しないように配置することができる。このような表示装置は、例えば、欧州特許出願 EP-A1- 第0264667 号明細書に記載されている。表示装置は、透過光または反射光の偏光方向の回転によって作動不能になるだけでなく、例えば、米国特許第4,688,900 号明細書に記載されているように、選択的な光の散乱によっても作動不能になる。
【０００６】既知の表示装置を製造する場合には、画像の形成が望ましくない位置で、対向させて配置した導電層の間に電界が生じないように注意する必要がある。これは、電極パターンおよび表示装置の周縁部上の接点まで延在する関連する導電性トラックの設計によって、あるいは画素を種々の瞬時に電気的に駆動する装置によって達成することができる。この結果、画素を表示する可能性が限定されるか、あるいは複雑な電気駆動の使用が必要になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、所望の画素パタンを大きな自由度で設計することができる簡単な液晶表示装置、特に受動表示装置を提供することにある。本発明の他の目的は、個々の電極の数および導電性トラックの数をできる限り少なくした表示セルを提供することにある。本発明のさらに他の目的は、このような液晶表示装置を簡単かつ効果的に製造する方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】これらの目的は、冒頭に記載した液晶表示装置において、液晶材料は反応基を有する分子を含有し、かつ局部的に所望パタンに従って網状構造の重合体に形成されていることを特徴とする本発明の液晶表示装置によって達成される。液晶材料は網状組織の位置において配向状態で固定されており、電界の不存在下では表示装置の電極間において画像が見えないのが好ましい。
【０００９】本発明においては、一方の平板に表示セル中の画素を駆動するためのパタン化された電極が設けられ、他方の平板に連続する対向電極が設けられている極めて簡単かつ効果的な液晶表示装置が得られる。
【００１０】本発明においては、液晶表示装置の製造方法を提供する目的は、冒頭に記載した方法において、反応基を有する液晶材料を選択し、かつ該液晶材料を活性放射にマスクを介して曝すことにより局部的に網状構造の重合体に形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法によって達成される。本発明方法の他の例では、移動する光ビームを使用する。
【００１１】本発明装置の好適例では、表示セルは均一組成を有し、「オフ」状態では画像を示さない。パタンに従って重合させたセル部分におけるスイッチングしきい値はセルの残部におけるより高いので、電極または導電性トラックが他の位置で互いに交差している場合でも、網状構造が形成されていない位置においてのみ画素を「オン」に切り換えることができる。切り換え中に、分子の配向は所望の画素の位置においてのみ変化する。
【００１２】欧州特許出願 EP-A2−第0275999 号明細書には、散乱型の液晶表示装置が記載されており、この表示装置は液晶分子が網状構造の重合体中に存在する表示セルを具える。この網状構造自体は液晶の性質を有する分子から構成されていない。網状構造の形成中に、液晶分子の一部は所望のパタンに従って配向する。その結果、表示装置の一部に永久画像を表示することができ、この際に電極によって画素を駆動する必要はない。スイッチングしきい値が局部的に異なる液晶材料を有する表示装置を提供できることは、上述の特許出願明細書には記載されていない。しかも、ここに記載されている表示セルは二相系であり、前記表示セルは散乱型の表示装置において使用できるにすぎない。
【００１３】欧州特許出願 EP-A1−第0451905 号明細書には、重合した液晶材料と低分子液晶材料とから成る液晶材料を有する表示セルが記載されている。しかし、上述の特許出願明細書には、簡単にした表示装置をパタン化された網状構造によって提供できることは、記載されていない。
【００１４】
【実施例】次に、本発明を図面を参照して例について説明する。図１において、符号１および２は対向させて配置した２個の光透過性平板を示し、以下にこれらの平板を基板と呼ぶ。その対向側に電極層４および５、例えば、In2O3 ・SnO2の層を設けた。電極層４および５に配向層７、例えば、ポリイミドシラン層を設けた。配向層７により液晶材料６を電極層４と５との間で配向させることができる。電極層を有するこのようにして形成された基板を互いに対向させて配置し、次いで開口を例えば環状部材で密封し、基板１，２とリング３との間の空間に液晶材料６を充填することにより、表示セルを製造した。実際には、図示したリング３の代りに、エポキシ化合物の接着剤層を使用することができた。
【００１５】表示セルの片側または両側に、すなわち基板の片側または両側に配向層７を設けることができる。このために重合体層、例えば、ポリエチレンまたはポリイミドの層を使用することが多く、これらの層を例えばけばのない布で一方向にこする。他のタイプの配向層はある角度で蒸着させた酸化ケイ素層から成る。この例では、図１に示してない偏光子を、表示セルの前方および後方に、互いに交差して光を透過しないように配置する。この表示装置には、それ自体既知であるように、図１R>１に示してない光源または反射体および電気駆動手段を加えることができる。
【００１６】液晶材料混合物を10重量％の反応性液晶材料、88重量％の非反応性液晶材料および２重量％の感光性開始剤 2, 2 −ジメトキシ−２−フェニル−アセトフェノンから製造した。反応性液晶材料としては、化１で表わされる構造式を有するジアクリレート化合物 C6Mを使用した。非反応性液晶材料としては、BDH ケミカルス社から供給された化２に示す重量％で表わした組成を有する混合物Ｅ７を使用した。
【００１７】
【化１】
【００１８】
【化２】
【００１９】セルは、それ自体既知である方法によって、電極板４および５ならびに配向層７を有する基板１および２を互いに対向させて配置し、該基板の間に切り換え可能な上述の液晶材料６の混合物を導入することにより、製造した。スペーサとして作用する直径 7.2μm のガラス繊維を基板の間に設けた。このセルを、常法によってエポキシ樹脂接着剤３を使用し、この接着剤をセルの端縁に沿って付着させて封鎖した。
【００２０】所望のパタンを有するマスクを介してこのセルを紫外光で照射してジアクリレート化合物 C6Mを硬化させた。この紫外光の強さは液晶材料６の位置で 0.2mW／cm2 であった。この硬化プロセス中に、網状構造の重合体が形成し、このなかに非反応性液晶材料が分散していた。セルの露光した部分では、液晶材料のスイッチングしきい値が上昇した、すなわち電極層の間で分子を再配向させるには一層大きな電界強度が必要になった。
【００２１】この例では、電極層４および５の一方はセルの全表面にわたって延在するとぎれていない連続する In2O3・SnO2層として設けた。他方の電極層は図２に示すようなパタンに従って構成し、複数個の電極11および導電性トラック12を設けた。電極11をセルの画素に対応させた。液晶材料の分子が導電性トラックの位置で配向するのは望ましくない。図２には、いくつかの電極の位置において、画素13を示した。破線内では液晶材料は露光されないので、切り換え可能な状態のままであった。破線の外側では液晶材料は露光され、スイッチングしきい値は上昇した。適当な電圧を加えることにより、画素13を見えるようにすることができたが、関連する導電性トラックは見えない状態のままであった。
【００２２】
【発明の効果】本発明の液晶表示装置は簡単に設計し、製造することができる。それは、表示セル内の液晶材料のスイッチングしきい値を局部的に変えることができるようになったからである。本発明の液晶表示装置は平坦な表示セルを具えることができるが、彎曲した表示セルまたは可撓性表示セルを使用した場合に特に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の一例の断面図である。
【図２】本発明装置の有する表示セルにおける電極および導電性トラックのパタンの一例の略線図である。
【符号の説明】
１，２ 光透過性平板（基板）
３ リング（エボキシ樹脂接着剤）
４，５ 電極層
６ 液晶材料
７ 配向層
11 電極
12 導電性トラック
13 画素
【特許請求の範囲】
【請求項１】 対向させて配置した２個の平板によって形成された基板および該平板の端部間に設けた封鎖材を具え、前記平板の対向側に電極層が設けられ、該電極層に配向層が被着され、前記平板と前記封鎖材との間の空間に液晶材料が充填されている表示セルを有する液晶表示装置において、前記液晶材料は反応基を有する分子を含有し、かつ局部的に所望のパタンに従って網状構造の重合体に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】 前記液晶材料は網状構造の位置において配向状態で固定されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】 一方の平板に表示セル中の画素を駆動するためのパタン化された電極が設けられ、他方の平板に連続する対向電極が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の装置。
【請求項４】 対向させて配置した２個の平板によって形成された基板および該平板の端部間に設けた封鎖材を具え、前記平板の対向側に電極層が設けられ、該電極層に配向層が被着され、前記平板と前記封鎖材との間の空間に液晶材料が充填されている表示セルを有する液晶表示装置を製造するに当り、反応基を有する液晶材料を選択し、かつ該液晶材料を活性放射にマスクを介して曝すことにより所望のパタンに従って局部的に網状構造の重合体に形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１】 対向させて配置した２個の平板によって形成された基板および該平板の端部間に設けた封鎖材を具え、前記平板の対向側に電極層が設けられ、該電極層に配向層が被着され、前記平板と前記封鎖材との間の空間に液晶材料が充填されている表示セルを有する液晶表示装置において、前記液晶材料は反応基を有する分子を含有し、かつ局部的に所望のパタンに従って網状構造の重合体に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】 前記液晶材料は網状構造の位置において配向状態で固定されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】 一方の平板に表示セル中の画素を駆動するためのパタン化された電極が設けられ、他方の平板に連続する対向電極が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の装置。
【請求項４】 対向させて配置した２個の平板によって形成された基板および該平板の端部間に設けた封鎖材を具え、前記平板の対向側に電極層が設けられ、該電極層に配向層が被着され、前記平板と前記封鎖材との間の空間に液晶材料が充填されている表示セルを有する液晶表示装置を製造するに当り、反応基を有する液晶材料を選択し、かつ該液晶材料を活性放射にマスクを介して曝すことにより所望のパタンに従って局部的に網状構造の重合体に形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開平５−２５７１３５
【公開日】平成５年（１９９３）１０月８日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−３２５５１８
【出願日】平成４年（１９９２）１２月４日
【出願人】（５９００００２４８）エヌ・ベー・フィリップス・フルーイランペンファブリケン (12,071)
【氏名又は名称原語表記】Ｎ．Ｖ．ＰＨＩＬＩＰＳ’ ＧＬＯＥＩＬＡＭＰＥＮＦＡＢＲＩＥＫＥＮ
【公開日】平成５年（１９９３）１０月８日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）１２月４日
【出願人】（５９００００２４８）エヌ・ベー・フィリップス・フルーイランペンファブリケン (12,071)
【氏名又は名称原語表記】Ｎ．Ｖ．ＰＨＩＬＩＰＳ’ ＧＬＯＥＩＬＡＭＰＥＮＦＡＢＲＩＥＫＥＮ
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