(57)【要約】本発明は、液晶層にプレチルト角を付与することに起因して、液晶素子の安定性、応答時間、閾値電圧および駆動電圧についての特徴が向上したＩＰＳ型の液晶ディスプレイ、ならびにその製造方法を開示する。
2013536462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−第１の基板、
−電圧が印加された際に水平電場を生じさせる第１の電極および第２の電極を有する第２の基板、ならびに
−第１の基板と第２の基板との間に配置され、第１の基板および第２の基板の平面に対して垂直に配向した液晶層、ここで、プレチルト角が前記液晶層において形成されている、
を含む液晶ディスプレイ。
【請求項２】
液晶層が、光反応性モノマーと混合された液晶材料を含み、ならびに、プレチルト角が液晶材料及び光反応性モノマーが混合され、重合した位置において形成されている、請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項３】
プレチルト角が、第１の基板および／または第２の基板に対して、８０°以上〜８９．９以下である、請求項１または２に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項４】
液晶材料が正の誘電異方性を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項５】
少なくとも１つの基板、好ましくは少なくとも第１の基板が、さらに、水平配向のための配向層を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項６】
さらに、第２の基板上に形成された第３の電極を含み、および、第１、第２および第３の電極に電圧が印加された際に、水平電場およびフリンジ領域が形成される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項７】
さらに、第１の基板上に形成された第３の電極を含み、および、第１、第２および第３の電極に電圧が印加された際に、水平および傾いた電場が形成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項８】
−１または２種以上の光反応性モノマーを含む液晶層をセルに導入すること、
−光反応性モノマーおよび／または液晶層がプレチルト角を達成するようにセルに電圧を印加すること、および
−セルに化学線を照射して光反応性モノマーを重合すること、
のステップを含む、液晶ディスプレイの製造方法。
【請求項９】
化学線照射が、５０Ｊ以上〜３００Ｊ以下の範囲のエネルギーで、０分より長く〜１８０分以下の範囲の時間行われ、印加された電圧が閾値電圧であるかそれより高い、請求項８に記載の液晶ディスプレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像を生成する液晶ディスプレイおよびその製造方法に関する。
【０００２】
発明の分野
本発明は、像を生成する液晶ディスプレイおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
液晶ディスプレイは、印加された電場により液晶の光透過率を制御することにより、像を投影し、および、これらは、垂直電場型および水平電場型に分類される。
【０００４】
水平電場型液晶ディスプレイにおいては、下部基板上に並んで配置された画素と共通電極との間にかけられた水平電場が、いわゆるイン−プレインスイッチング(in-plane switching)（ＩＰＳ）方式ディスプレイの液晶を駆動する。この水平電場型液晶ディスプレイは、平面基板上の液晶配向子の回転に起因して、広い視野角の利点を有するが、それは、乏しい透過率および遅い応答時間を不利に示す。
【０００５】
より従来の垂直電場型液晶ディスプレイにおいては、ツイストネマチック（ＴＮ）方式の液晶は、互いに向き合う下部基板および上部電極上にそれぞれ設置された画素と共通電極との間にかけられた垂直電場により、駆動される。この垂直電場型は、ＩＰＳ方式のものと比較して、大きな開口率に起因した高い透過率、ラビングのないプロセスの適用の可能性および比較的より高い透過率の利点を有するが、それは、かなり狭い視野角の欠点を有する。ＴＮ方式の代わりに、垂直電場型液晶ディスプレイが、垂直配向ネマティック（ＶＡＮ）方式とも呼ばれる電気制御複屈折（ＥＣＢ）方式において実現されてきた。これらの方式において垂直に配向した液晶は、負の誘電率異方性を有し、遅い応答時間を生じさせる正の誘電率異方性を有する液晶と比較して、より高い回転粘度の原因となる。加えて液晶の垂直配向は、容易ではなく、いくつかのかなり込み入ったプロセスの一つによってのみ達成することができる。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の技術的目的
したがって、本発明の目的は、高いコントラスト比、広い視野角、低い駆動電圧および迅速な応答時間を有する液晶ディスプレイを提供することである。
【０００７】
本発明の技術的特徴
本発明の一局面によれば、第１の基板；第１の電極および第２の電極を有する第２の基板；および第１の基板と第２の基板との間に配置され、第１の基板および第２の基板の平面に対して垂直に配向した液晶層を含み、ここで前記液晶層においてプレチルト角が形成されている、液晶ディスプレイが提供される。
【０００８】
本発明の他の局面によれば、
−１または２種以上の光反応性モノマー、好ましくは１または２種以上の光反応性メソゲン性モノマーおよび、最も好ましくは１または２種以上の光反応性液晶モノマーをセルに導入すること、
−光反応性モノマーが自身プレチルト角を達成するまたはあるいは液晶層の液晶にプレチルト角を伝達するようにセルに電圧を印加すること、ならびに
−化学線、好ましくは、ＵＶ線をセルに照射し、光反応性モノマーまたは複数のモノマーを重合させること、
のステップを含む液晶ディスプレイの製造方法が提供される。
【０００９】
発明の効果
上述したように、本発明の一態様にかかる液晶ディスプレイは、水平電場型液晶ディスプレイの利点に対応する広い視野角および高いコントラスト比を提供し、ならびにまたラビングなしの方法によって実現可能である長所を提供する。
【００１０】
加えて、本発明の一態様にかかる液晶ディスプレイは、駆動および閾値電圧を低下させることができる。
さらに、本発明の一態様にかかる液晶ディスプレイは、自然な形で投影された画像を見ることを可能にする、迅速な応答時間を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明の上記および他の目的および特徴は、以下のそれぞれが示す添付の図面と合わせて解釈すれば、本発明の以下の説明から明らかになるであろう。
【図１ａ】印加電圧なしの本発明の第１の態様にかかる液晶ディスプレイの横断面図。
【図１ｂ】電圧が印加された際の、本発明の第１の態様にかかる液晶ディスプレイの横断面図。
【図２】本発明の他の態様にかかる図１ａおよび２ｂに示す液晶ディスプレイの製造方法のフロー図。
【図３】他の態様にかかるプレチルト角誘発部を導入する方法により得られた、本発明の第１の態様にかかる液晶ディスプレイの横断面図。
【図４ａ−ｂ】本発明の第２の態様にかかる液晶ディスプレイの横断面図、それぞれ、ここで電圧が印加されておらず、およびここで電圧が印加されている。
【図５】他の態様にかかるプレチルト角誘発部を作成する方法により得られた、本発明の第２の態様にかかる液晶ディスプレイの横断面図。
【図６ａ−ｂ】本発明の第３の態様にかかる液晶ディスプレイの断面図、それぞれ、ここで電圧が印加されておらず、およびここで電圧が印加されている。
【図７】他の態様にかかるプレチルト角誘発部を作成する方法により得られた、本発明の第３の態様にかかる液晶ディスプレイの横断面図。
【００１２】
発明の詳細な説明
いくつかの本発明の態様を適切な典型的な図を用いて詳細に説明する。図の要素のそれぞれに参照符号が付され、他の図において可能であればいつでも同一の符号によって同一の要素が示されるべきである。また、本発明の態様の説明において、関連する既知の構成または機能上の詳細な記載が、本発明の主旨を曖昧にする場合、その詳細な記載は除外される。
【００１３】
加えて、用語「第１」、「第２」、「Ａ」、「Ｂ」、「（ａ）」および「（ｂ）」は、本発明の態様の説明において使用されうる。これらの用語はある要素を他の要素から区別するためのみに用いられ、そしてこれらは、対応する要素の本質、変化または順序を限定しない。要素が他の要素に「接続された」、「組み合わされた」または「接近された」際に、要素は直接接続され、組み合わされ、接近されてもよいし、２つの要素の間に追加の要素が挿入されてもよい。
【００１４】
本発明は、光反応性モノマー、好ましくは光反応性液晶モノマーおよび正の誘電率異方性を有する液晶材料を特定の比率で混合すること、結果として生じる混合物をユニットセル中に導入すること、水平電場を印加すること、および電圧を印加していない段階であっても液晶分子がプレチルト角を形成するようにＵＶ線をセルに照射することを通じて低い駆動および閾値電圧ならびに迅速な応答時間を有する液晶ディスプレイを提供する。
【００１５】
より具体的には、本発明は、駆動電圧として水平電場を用いて液晶を垂直に配向させること（これらを水平に配向させるのではなく）に特徴づけられる。水平電場、正の誘電率異方性を有する液晶の垂直配向により駆動されるこのような液晶ディスプレイは、負の誘電率異方性を有する液晶を用いた垂直分野方式よりも低い回転粘度に特徴づけられ、これにより迅速な応答時間を示す。
【００１６】
水平電場を用いて駆動された場合でさえも高い透過率を生成するために、電極間の距離は、十分に長くすべきであり、これは高い駆動電圧を必要とする。したがって、本発明は、電圧が印加されていない段階においても規則的な配向を維持するために、光反応性モノマー、好ましくは光反応性液晶モノマーを用いることにより、液晶が特定の方向に傾くことを導き、これは高いコントラスト比をもたらす。さらに、そのように配向した液晶は、電場を形成するのに必要とされる駆動電圧および閾値電圧を低下させることができる。
【００１７】
本発明の態様にかかる液晶ディスプレイおよびその製造方法が、具体的な図を用いて以下のように詳細に説明される。
【００１８】
図１ａに、電圧が印加された際の、本発明の一態様にかかる液晶ディスプレイの横断面図を示し；図１ｂに、電圧が印加された際の、液晶ディスプレイの横断面図を示す。
【００１９】
図１ａおよび１ｂに関し、液晶ディスプレイ（１００）は、互いに向かい合う第１の基板（１１０）および第２の基板（１２０）、ならびにこれらの間に配置される液晶層（１３０）を含む。
【００２０】
第１の基板（１１０）は、フルカラー画像を作り出すためのカラーフィルター（図示せず）を含むカラー基板である。第１の基板（１１０）中のカラーフィルターは、インクジェット印刷またはエッチング技術を含む様々な方法により形成され得る。
【００２１】
第２の基板（１２０）は、駆動回路として薄膜トランジスタアレイ（図示せず）を含む薄膜トランジスタアレイ基板である。薄膜トランジスタアレイは、マトリクス形態で配列された液晶セルおよび液晶セルに供給された信号を変換するためのスイッチ要素である。薄膜トランジスタアレイは、薄膜トランジスタを含み、ここで薄膜トランジスタがゲート電極、ゲート絶縁物、半導体層、ソースおよびドレイン電極で構成され、好ましくは画素の外側、すなわち「非画素（ＮＰ）領域」（１２０）内の第２の基板の片面上の領域に形成されている。
【００２２】
第１の基板（１１０）、カラー基板および第２の基板（１２０）、薄膜トランジスタアレイ基板は、それぞれ第１の偏光子（１４０）および第２の偏光子（１５０）を液晶層（１３０）の反対側の表面上に含み得る。第１の偏光子（１４０）および第２の偏光子（１５０）は、さまざまな光に振動する入射光をある方向に振動する光、すなわち偏光に変換する働きをする。第１の偏光子（１４０）および第２の偏光子（１５０）は、接着剤により、しかし限定されないで、それぞれ第１の基板（１１０）および第２の基板（１２０）に接着され得る。第１の偏光子（１４０）および第２の偏光子（１５０）の光透過軸は、互いに直交する。
【００２３】
第１の基板（１１０）および第２の基板（１２０）は、それぞれ、液晶層（１３０）と接触した第１の垂直配向層（１６０）および第２の垂直配向層（１７０）を含む。
第１の基板（１１０）は、共通電極（図示せず）および第１の垂直配向層（１６０）下に配置された誘電体層を含み得る。第１の基板（１１０）上に形成された共通電極は、共通電極（１８０）とともに電場を生じさせ、第２の基板（１２０）上に形成された画素電極（１９０）は、下記のように、液晶層（１３０）を回転させる働きをする。
【００２４】
第２の基板（１２０）２つの電極、すなわち共通電極（１８０）および画素電極（１９０）を含む。水平電場（Ｌ）は、共通電極（１８０）および画素電極（１９０）間に生じ、液晶層（１３０）中の液晶分子は、水平電場（Ｌ）と一致して配向する。さらに、薄膜トランジスタアレイ中のドレイン電極に電気的に接続された画素電極（１９０）は、画素領域（Ｐ）に対応する位置において形成される。共通電極（１８０）は、画素領域（Ｐ）中において形成された画素電極（１９０）の片側に、規則的な間隔で、または任意に不規則な間隔で形成され、平面内電場を形成する。
【００２５】
画素電極（１９０）および共通電極（１８０）は、透明導電金属、例えば、インジウム鈴酸化物（ＩＴＯ）およびインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）など、からなる群から選択される１種の金属で構成される透明金属層ならびに複数の画素電極（１９０）を含み、一方で、共通電極（１８０）は、交互にそこに配置されている（図中において明確には示さず）。透明導電材料の代替として、電極または電極の部分は、通常（すなわち不透明）の金属からなり得る。このような態様は、例えば反射ディスプレイについて、特に容易に実現される。電極または電極の部分についての金属の使用の利点は、例えばＩＴＯに比較しての金属のより高い導電性である。
【００２６】
さらに、共通電極（１８０）および画素電極（１９０）は、１つの層の形態で実現されるが、これらは改変された態様においては分離した層に形成され得る。
さらに、画素電極（１９０）のすべては、薄膜トランジスタのソースおよびドレイン電極とともに１つの層の形態で形成され得、共通電極（１８０）は、ゲート線と同一の材料で作られ得る。
【００２７】
第２の基板（１２０）は、同一の側に形成される共通電極（１８０）および画素電極（１９０）に加えて、さらにアクティブマトリクス層（図示せず）を含み得る。アクティブマトリクスは、ゲート母線およびデータ母線を含み得る。ゲート母線およびデータ母線により定義される領域は、１画素を形成する。共通電極（１８０）および画素電極（１９０）は、ゲート母線またはデータ母線と同一の材料で作られ得る。
【００２８】
液晶ディスプレイ、すなわち、第２の基板（１２０）上に共通電極（１８０）および画素電極（１９０）を含むインプレーンスイッチング様式液晶ディスプレイ（１００）において、水平電場（Ｌ）は、２つの電極（１８０、１９０）間に形成され、２つの基板（１１０、１２０）に対し平行な水平電場（Ｌ）に液晶を配向させ、これにより、液晶ディスプレイの視野角を広くする。
【００２９】
液晶層（１３０）は、液晶材料（１３２）および光反応性液晶モノマー（１３４）を混合することにより形成されるが、混合法は、特定の混合プロセスに限定されない。
【００３０】
液晶材料（１３２）は、初期の誘電率が正の異方性を有する液晶であり、迅速な応答時間を提供する。例えば、液晶材料（１３２）は、ＭＪ９５１１６０、ＭＪ００４３５等からなる群から選択される１または２種以上であることができるが、初期の誘電率が正の異方性を有する任意の液晶材料が限定されずに使用されることができる。
【００３１】
液晶分子（１３２）は、互いに平行であり向き合った第１の基板（１１０）および第２の基板（１２０）の間に配置される。液晶分子（１３２）は、第１の基板（１１０）および第２の基板（１２０）の間に垂直に配向される。電圧が印加されていない場合（オフ状態）、液晶層（１３０）の液晶分子（１３２）は、図１（ａ）に示すように、２つの基板（１１０、１２０）の間で垂直に配向する。電圧が印加された場合（オン状態）、共通電極（１８０）および画素電極（１９０）の間に水平電場（Ｌ）が生じ、液晶層（１３０）の液晶分子（１３２）は、図１（ｂ）に示すように、水平電場（Ｌ）に沿って自身が配向する。
【００３２】
光反応性液晶モノマー（１３４）は、液晶モノマー（１３２）と混合され、第１の基板（１１０）および第２の基板（１２０）と隣接した位置またはこれらから離れた領域において重合する。液晶分子（１３２）と混合され、重合した光反応性液晶モノマー（１３４）は、第１の基板（１１０）および第２の基板（１２０）と隣接したまたは近くの領域に導入され、重合した材料は、オフ状態においてプレチルト角に配向する。液晶分子（１３４）のポリマーおよび液晶分子（１３２）のこのようなプレチルト角は、平行基板（１１０または１２０）に対して、０°より大きいが９０°より小さく、好ましくは、８０°より大きいが９０°より小さく、さらに特に、８５°より大きいが９０°より小さい。前記ポリマーのプレチルト角が小さすぎる（液晶が横たわる）場合、初期の暗場外が完全には維持されることができず、光漏れを引き起こす。そして、不必要に大きな電圧が印加される場合、液晶分子（１３２）と結びついた反応性液晶モノマー（１３４）のプレチルト角は、増大して光漏れを引き起こす。
【００３３】
オフ状態のために、図１ａに示すように、液晶分子（１３２）と混合され、重合した光反応性液晶モノマー（１３４）は、プレチルト角を生じさせる。適切な電圧が印加された場合、水平電場（Ｌ）が共通電極（１８０）および画素電極（１９０）の間に生じ、液晶分子（１３２）と結びついた光反応性液晶モノマー（１３４）は、自身を水平電場（Ｌ）に配向させる。
【００３４】
光反応性液晶モノマー（１３４）は、ＲＭ２５７（式１）およびＥＨＡ（式２）からなる群から選択される１または２種以上の材料であるが、これに限定されない。
【００３５】
【化１】
2013536462.tif 000003
【化２】
2013536462.tif 000004
【００３６】
光反応性液晶モノマー（１３４）は、ＵＶ感受性光開始剤の作用により重合可能な末端基を有する液晶材料である。光反応性液晶モノマーは、液晶性を有するメソゲン基および光重合可能な末端基を含む液晶相のモノマーであり、ＵＶ感受性光開始剤を用いて重合することができる。適当な光開始剤の例は、ＩＲｇＧＣＵＲＥ（登録商標）６５１である。ポリマーの前駆体を形成する重合可能な化合物もまた、いわゆる「架橋剤」を含み得、この例は、１，１，１−トリメチロールプロパン−アクリレートである。
【００３７】
光反応性液晶モノマー（１３４）および液晶材料（１３２）の混合および重合によって調製される層の深さおよび密度は、液晶分子（１３２）の種類、印加される電圧の強度、および所望される応答時間に依存する。例えば、より応答時間が高ければ、光反応性液晶モノマー（１３４）および液晶材料（１３２）を混合し、重合することにより調製される層の深さおよび密度が大きくなる。
【００３８】
誘電率の正の異方性を有する水平配向液晶により水平電場に暴露された際に、液晶ディスプレイ（１００）は、誘電率の負の異方性を有する水平配向液晶ディスプレイと比較して、より低い回転粘度を有し、より迅速な応答時間を示す。しかしながら、これは水平電場において駆動されるため、これは、電極（１１０、１２０）間の高い伝達を得るために電極（１１０、１２０）間のより長い距離およびより高い駆動電圧を必要とする。
【００３９】
図１ａに示すように、電極に電圧が印加されていない場合、液晶分子（１３２）は、基板の両方に対し垂直に配向し、およびこれにより第２の偏光子（１５０）を通過した光が位相差なしに第１の偏光子（１４０）に吸収されて暗状態を作り、ここで、光反応性液晶モノマー（１３４）により生じたプレチルト角は、暗状態に作用しない。
【００４０】
図１ｂに示すように、共通電極（１８０）および画素電極（１９０）に電圧が印加された場合、得られる水平電場は、液晶層（１３０）の位相遅延を引き起こし、像を明るくする。
【００４１】
したがって、液晶層（１３０）は、液晶分子（１３２）と重合した光反応性液晶モノマー（１３４）を用いてある方向に向けて誘導されるため、本発明の液晶ディスプレイ（１００）の液晶分子（１３２）は、オフ状態の状態であっても特定の配向を維持し、高いコントラスト比を有する。さらに、液晶配向子の偏差は低く、必要とされる電場を生じるための駆動電圧および閾値電圧に関する問題が解決されることができる。
【００４２】
あるいは、上述したように駆動電圧を低下させるまたは応答時間を増大させるために、傾斜構造を第２の基板（１２０）上に形成して、プレチルト角を形成しなければならない。しかしながら、この方法は、第２の基板（１２０）上に傾斜構造を作成するための追加のプロセスを必要とする。その一方、本発明の液晶ディスプレイ（１００）は、液晶層（１３０）の光反応性液晶モノマー（１３４）を用いることにより、プレチルト角を生じさせるための別個のプロセスなしに、プレチルト角を容易に形成することができる。
【００４３】
図２は、他の態様にかかる液晶ディスプレイの製造方法を示すフロー図である。図３は、第１の態様にかかる方法により得られた、本発明の液晶ディスプレイの断面図である。
【００４４】
図２に関し、他の態様（２００）にかかる液晶ディスプレイの光反応性液晶モノマーのプレチルト角の形成方法は：光反応性液晶モノマーと混合した液晶層をセルに導入すること（Ｓ２１０）；電圧をそこに印加して、光反応性液晶モノマーに一定のプレチルト角を形成すること（Ｓ２２０）；およびＵＶ線を照射して光反応性液晶モノマーを重合させること（Ｓ２３０）のステップを含む。
【００４５】
まず、反応性液晶モノマーと混合した液晶層をセルに導入するステップ（Ｓ２１０）において、液晶は、迅速な応答時間のために上述したように初期の正の誘電異方性のものであってもよく、ならびに、ＭＪ９５１１６０、ＭＪ００４３５および他からなる群から選択される１または２種以上であり得る。加えて、光反応性液晶モノマーは、ＲＭ２５７（式Ｉ）、ＥＨＡ（式ＩＩ）および他からなる群から選択される１または２種以上である。
【００４６】
図２および図３（Ａ）に関し、液晶層（１３０）は、均一に混合された液晶分子（１３２）および光反応性液晶モノマー（１３４）を含む。光学混合比は、一定の応答時間およびコントラスト比を得るために様々な態様を通じて選択され得るが、光反応性液晶モノマー（１３４）の濃度が高すぎる場合、得られる液晶層は、光路を妨げるか、光漏れを引き起こす。
【００４７】
電圧を印加して光反応性液晶モノマーに一定のプレチルト角を形成するステップ（Ｓ２２０）において、光反応性液晶モノマーおよび液晶の両方は、安定したプレチルト角を一定の電場の方向に形成し、およびプレチルト角は、０°から９０°より小さく、好ましくは、８０°から９０°より小さく、より好ましくは、８５°から９０°より小さくてもよい。
【００４８】
図２および図３（Ｂ）に関し、電圧を印加することにより電場が形成された場合、液晶分子（１３２）および光反応性液晶モノマー（１３４）は、印加電圧に対し一定のチルト角で配向する。基板付近の液晶モノマーによって形成されるプレチルト角が小さすぎるか大きすぎる場合、光漏れが起き得る。したがって、印加電圧は、好ましくは、閾値電圧である。
【００４９】
図２および図３（Ｃ）に関し、光反応性液晶モノマーを重合させるためにＵＶ光を照射するステップ（Ｓ２３０）において、光反応性液晶モノマーは、高いアンカリングエネルギーの両基板に向けて移行し、および「硬化して」（すなわち重合して）一定のプレチルト角を有するポリマーを得る。したがって、オフ状態の段階においてさえ特定の配向を維持すること、および今度は、重合した光反応性液晶モノマー（１３４）を用いて液晶層（１３０）を一定の方向に案内することを通じて高いコントラスト比および迅速な応答時間を得ることが可能である。しかしながら、ＵＶ照射の線量が高すぎる場合、ポリマーのネットワークが均一に形成されず、大きなポリマーのネットワークが、光漏れを起こし得る凝集のために、形成される。したがって、ＵＶ照射は、典型的には、１８０分またはそれより短く、および約５０〜３００Ｊの照射線量にて、しかしこれに限定されず行われ得、所望のプレチルト角を実現するために、照射線量および時間は適切に調節され得る。
【００５０】
上で製造した液晶ディスプレイ（１００）において、電極に電圧が印加された場合、液晶分子は、第１および第２の基板に対して水平に配向し、そして結果として、第２の偏光子（１５０）を通過した光が第１の偏光子（１４０）に吸収されて暗状態を作り、ここで、光反応性液晶モノマーにより生じたプレチルト角は、暗状態についてほとんど影響しない（図１ａを参照）。
【００５１】
加えて、明るい状態が、共通電極（１８０）および画素電極（１９０）に電力を供給することにより達成された場合（図１ｂ参照）、水平方向における電場が供給される電力により作りだされ、そして前記液晶混合物の位相遅延が、明るい状態に導く。
【００５２】
図４ａおよび図４ｂは、それぞれ電圧が印加されたまたは印加されていない場合の、第２の態様にかかる液晶ディスプレイの横断面図である。
【００５３】
図４ａおよび４ｂに関し、第２の態様にかかる液晶ディスプレイ（２００）は、互いに平行に整列した第１の基板（２１０）および第２の基板（２２０）ならびに第１の基板（２１０）および第２の基板（２２０）の間に配置される液晶層（２３０）を含み、ここで第１の基板（２１０）および第２の基板（２２０）はそれぞれ液晶層（２３０）に対して第１の垂直配向層（２６０）および第２の垂直配向層（２７０）を含み第２の基板（２２０）は、２つの共通電極（２８０、また「第１の画素電極」ともいう）および画素電極（２９０、また「第２の画素電極」ともいう）を含有する。このディスプレイは、図１ａおよび１ｂを参照することにより説明された第１の態様にかかる液晶ディスプレイ（１００）と同一であり、そして前述の説明がしたがってここで使用されることができる。
【００５４】
液晶層（２３０）は、上述した第１の例にかかる液晶ディスプレイ（１００）のものと同一であり、ここで、正の誘電異方性を有する液晶材料（２３２）が第１の基板（２１０）および第２の基板（２２０）に隣接してまたは固定の距離において、ならびに液晶材料（２３２）との混合物として存在する光反応性液晶モノマー（２３４）のポリマーと混合される。
【００５５】
その一方で、第２の例にかかる液晶ディスプレイ（２００）は、第２の基板（２２０）上に２つの電極（２８０、２９０）ならびに他の共通電極（２８４）を有する。共通電極（２８４）は、第２の垂直配向層（２７０）および第２の基板（２２０）の間に、２つの電極（２８０、２９０）の下部において形成される。さらに、誘電層（２８２）は、２つの電極（２８０、２９０）および他の共通電極（２８４）の間に形成される。
【００５６】
第２の基板（２２０）上の第１および第２の画素電極（２８０、２９０）は、第２のトランジスタ（図示せず）により駆動され得、および第１のトランジスタにより駆動され、画素電極および共通電極となり得る。
他の共通電極（２８４）は、透明導電金属酸化物、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などで作られた透明金属層中に形成され得る。
【００５７】
誘電層（２８２）は、絶縁機能を提供し、光硬化樹脂、熱硬化樹脂、ポリアミック酸および他の有機樹脂（エポキシ樹脂、アクリル樹脂またはフッ素樹脂など）；ＳｉＯ、ＳｉＯ２またはＳｉＮからなる群から選択される１または２種以上を用いて形成され得る。
【００５８】
図４ａに関し、液晶分子は電圧が印加されないことに起因して両方の基板に対して垂直に配向されるため、暗の状態は、光が位相遅延なく第２の偏光子（２５０）を通過して、第２の偏光子（２４０）に吸収されることにより達成される。
【００５９】
さらに、図４ｂに関し、第１の画素電極（２８０）、第２の画素電極（２９０）および他の共通電極（２８４）に電力が供給された場合、正の誘電異方性を有する液晶層（２３０）は、第１の画素電極（２８０）、第２の画素電極（２９０）、誘電層（２８２）および他の共通電極（２８４）の周囲に形成される、結果として生じる水平電場（Ｌ）およびフリンジ領域（Ｘ）により駆動される。この時に、明るい状態が、水平電場（Ｌ）およびフリンジ領域（Ｘ）の影響による正の誘電異方性を有する液晶層（２３０）の位相遅延の発生により達成される。
【００６０】
第２の例にかかるＬＣＤ（２００）において光反応性液晶モノマーにプレチルト角を付与する方法は、図２および３を用いて以前説明したのと同様である：それは、光反応性液晶モノマーと混合した液晶層をセルに導入すること（Ｓ２１０）、電圧を印加することにより光反応性液晶モノマーに均一なプレチルト角を付与すること（Ｓ２２０）、紫外（ＵＶ）線を照射することにより光反応性液晶モノマーを重合させること（Ｓ２３０）のステップを含む。
【００６１】
上述した第１の例にかかるＬＣＤ（１００）とは異なり、第２の例にかかるＬＣＤ（２００）は、第１の画素電極（２８０）および第２の画素電極（２９０）ならびに他の共通電極（２８４）および追加の誘電層（２８２）を含む。したがって、均一なプレチルト角が電圧印加デバイスを用いて適当な電圧を印加する状態で、水平電場（Ｌ）ならびにフリンジ領域（Ｘ）の作用により光反応性液晶モノマーに付与される点において、電圧を印加することにより光反応性液晶モノマーに均一なプレチルト角を付与するステップ（Ｓ２２０）は異なっている。
【００６２】
図５は、プレチルト角誘発部分を製造するための異なる段階にかかる第２の態様のＬＣＤの横断面図である。
図５（Ａ）〜（Ｄ）は、図３（Ａ）〜（Ｄ）におけるのと同じ方法で、第２の例にかかるＬＣＤ（２００）中で光反応性液晶モノマーにプレチルト角を付与する方法を示す。図５（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、方法は、電圧印加デバイスにより電圧を印加すること、およびＵＶを適用することにより水平電場（Ｌ）を生じさせることを含み、また、フリンジ領域（Ｘ）の作用により光反応性液晶モノマーに均一なプレチルト角を付与することを含む。
【００６３】
図６ａおよび図６ｂは、それぞれ電圧が印加されたまたは印加されていない場合の、第３の態様にかかる液晶ディスプレイの横断面図である。
図６ａおよび６ｂに関し、第３の態様にかかる液晶ディスプレイ（２００）は、それが、互いに向き合う第１の板（３１０）および第２の板（３２０）ならびに第１の板（３１０）および第２の板（３２０）の間に配置される液晶層（３３０）を含む点において、第１の態様にかかる液晶ディスプレイ（１００）ならびに第２の態様に係るＬＣＤ（２００）と同一である。第１の板（３１０）および第２の板（３２０）は、液晶層（３３０）の方向に対して垂直に整列した第１の垂直配向層（３６０）および第２の垂直配向層（３７０）を含み、および第２の板（３２０）は、２つの共通電極（３８０）および画素電極（３９０）を含む。
【００６４】
第３の態様にかかるＬＣＤ（３００）は、それが第１の垂直配向層（３６０）および第１の板（３１０）の間の追加の共通電極（３８４）ならびに第１の板および追加の共通電極の間の誘電層（３８２）を含む点で第１の態様にかかるＬＣＤ（１００）または第２の態様にかかるＬＣＤ（２００）と異なっている。
【００６５】
上部の板は、第１の板（３１０）上に追加の共通電極（３８４）、共通電極（３８４）上に誘電層（３８２）および誘電層（３８２）上に第１の垂直配向層（３６０）を順次形成することにより製造される。
【００６６】
図６ａに関し、液晶分子（３３２）が印加電圧の欠如に起因して両板（３１０、３２０）の平面に対して垂直に配向しているため、第２の偏光板（３５０）を通過する光は、位相遅延を経験することなく、およびこれは、暗くなるように第１の偏光板（３４０）に吸収される。
【００６７】
さらには、図６ｂに関し、共通電極（３８０）、画素電極（３９０）および追加の共通電極（３８４）に電圧が印加された際には、正の誘電率異方性を有する液晶層（３３０）は、共通電極（３８０）、画素電極（３９０）、誘電層（３８２）および追加の共通電極（３８４）の周囲に形成される傾いた電場（Ｙ）および水平電場（Ｌ）により駆動される。この際に、傾いた電場（Ｙ）および水平電場（Ｌ）は、明るくなるように正の誘電異方性を有する液晶層（３３０）中の位相遅延を誘発する。
【００６８】
第３の態様にかかるＬＣＤ（３００）は、電極間に回位領域が生じない、および応答時間が迅速になる点について利点を有している。
【００６９】
図７は、プレチルト角誘発部分を製造するための異なる段階にかかる第３の態様のＬＣＤの横断面図である。
図７（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、第３の態様にかかるＬＣＤ（３００）中で光反応性液晶モノマーにプレチルト角を付与する方法は、光反応性液晶モノマーに均一なプレチルト角を付与するステップにおいて電圧印加デバイスを用いて電圧を印加する際に水平電場（Ｌ）によってならびに傾いた電場（Ｙ）によって光反応性液晶モノマーに均一なプレチルト角を付与することを除いて、第１および第２の態様にかかるＬＣＤ（１００、２００）と同一である。
【００７０】
言い換えれば、図７（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、方法は、電圧印加デバイスにより電圧を印加することおよびＵＶを適用することににより水平電場（Ｌ）を生じさせることを含み、これはまた、傾いた電場（Ｙ）の作用により光反応性液晶モノマーに均一なプレチルト角を付与することを含む。
【００７１】
以下に、プレチルト角ならびに光反応性液晶モノマーに印加される電圧の関数として、第１の態様にかかるＬＣＤ（１００）の透明度の変化を測定する比較例を説明する。結果がまた、第２および第３の態様にかかるＬＣＤ（２００、３００）に適用されることは自明である。
【００７２】
表１の条件、例えば、３μｍの電極幅、１０μｍの電極距離および３．５μｍのセルギャップ、のＬＣＤを製造し、および印加電圧ならびにプレチルト角に応じた透明度について、光反応性液晶モノマーを調べた。
【００７３】
【表１】
2013536462.tif 000005
【００７４】
表２は、印加電圧の測定の結果およびプレチルト角に応じた表１に特定した同様の条件下で測定されたＬＣＤの透明度を示す。表２において、Ｖ１０（Ｖ）は閾値電圧を意味し；Ｖ１０（％）、プレチルト角９０°での閾値電圧における百分率減少；Ｖ１００（Ｖ）、最大透過率での電圧（駆動電圧）；およびＶ１００（％）、プレチルト角９０°での駆動電圧の減少した百分率。
【００７５】
【表２】
2013536462.tif 000006
【００７６】
表２に関し、９０°のプレチルト角、すなわち、液晶層中の光反応性液晶モノマーがプレチルト角を与えらえていない場合は、７．７Ｖの印加電圧を導き、一方で、８９°〜８５°のプレチルト角は、７．５Ｖ〜６．９Ｖの印加電圧を導く。言い換えると、プレチルト角、垂直配向からの角度が増加すると印加電圧が減少することが見出された。
【００７７】
一方で、同一の印加電圧下、比応答時間が短くなることが見出された。
一方で、上の態様にかかるＬＣＤは、不安定な配向および応答時間の緩みに起因する回位の問題を解決できる。
【００７８】
本明細書において使用される用語「含む」、「からなる」または「有する」は、別に明確に説明されていない限り、要素が内在し得ることを意味し、およびしたがって、関連する主題は、これらを排除することなく、他の要素をさらに含み得ると解釈されるべきである。本明細書において使用されるすべての技術的および科学的用語は、別に定義されていない限り、当業者に理解されるのと同一の意味を有する。辞書において定義されるような一般的用語は、別に明確に定義されていない限り、関連する技術において使用される文脈上の意味として解釈されるべきであり、理想的なまたは過度に正式な意味として解釈されるべきでない。
【００７９】
本発明が上記明細書に関して説明される一方で、当業者により様々な改変および変更が本発明についてなされ得、これらはまた本発明の範囲に含まれる。したがって、上述した態様は、本発明の範囲を限定することなく本発明を説明することを意図し、および本発明の範囲は、態様に限定されない。本発明の範囲は、以下の請求の範囲により解釈されるべきであり、および本発明の均等の範囲内の全ての特徴は、添付の請求の範囲に含まれることを意図する。
【００８０】
符号の説明
１１０、２１０、３１０：  第１の基板
１２０、２２０、３２０：  第２の基板
１３０、２３０、３３０：  液晶層
１３２、２３２、３３２：  液晶分子
１３４、２３４、３３４：  光反応性液晶モノマー
１４０、２４０、３４０：  上部偏光子
１５０、２５０、３５０：  下部偏光子
１６０、２６０、３６０：  上部配向層
１７０、２７０、３７０：  下部配向層
１８０、２８０、３８０：  共通電極
２８２、３８２：  共通電極
２８４、３８４：  誘電層
１９０、２９０、３９０：  画素電極
【図１ａ】
2013536462.tif 000007
【図１ｂ】
2013536462.tif 000008
【図２】
2013536462.tif 000009
【図３】
2013536462.tif 000010
【図４ａ−ｂ】
2013536462.tif 000011
【図５】
2013536462.tif 000012
【図６ａ−ｂ】
2013536462.tif 000013
【図７】
2013536462.tif 000014
【国際調査報告】
2013536462.tif 000015
2013536462.tif 000016