アライメント層
LCDのコンポーネント

配向膜（アライメントフィルム）[1]は、液晶ディスプレイ（LCD）の重要な構成要素である薄膜です。液晶を含むガラス基板の表面に塗布されます。これらの層の主な機能は、液晶分子の配向を制御することであり、これはディスプレイの正常な動作に不可欠です。[2]配向膜は、自身に隣接する液晶の配向を制御し、長距離相互作用によってその配向を液晶自体にまで大きく拡張させます。[3]

配向層は、電界が印加されていない状態で液晶分子が特定の方向に配向することを保証します。これはディスプレイの機能にとって非常に重要です。例えば、ツイストネマティック（TN）ディスプレイでは、2枚のガラス基板上の配向層が互いに直角に配置されており、液晶分子が90度のねじれを生み出します。これにより、電界が印加された際にディスプレイが光を効果的に変調することができます。[要出典]しかし、液晶層に電圧を印加することで分子の配向を変化させることができ、ディスプレイを通過する光の透過に影響を与え、明るさとコントラストを制御することができます。[要出典]

2025年現在、配向膜を製造するために使用される主な2つの技術は、ラビング法と光配向法です。[4]ラビング法は、スピンコートされた ポリマーをベルベット布でこする、ほぼ100年前から使用されているプロセスです。 [2]このプロセスは大型ディスプレイの製造に困難を伴うため、他の選択肢が検討されてきました。[2]ラビング法は、静電気の問題、ほこりの堆積、傷を引き起こす可能性があります。[1]

テクニック

従来、液晶はポリマーで覆われたガラス基板上の電極を擦ることで配向されます。擦り付け技術は、液晶ディスプレイの大量生産だけでなく、小規模な研究室でも広く使用されています。擦り付け時の機械的な接触により、しばしば異物が発生し、不純物や製品の損傷につながります。また、擦り付けによって静電気が発生し、ディスプレイ内の繊細で小型化が進む電子機器に損傷を与える可能性があります。[5]

光配向は、偏光と光反応性配向化学物質を照射することで、液晶を所望の配向に配向させる技術です。 [3]通常、配向化学物質（「コマンド面」）を所望の配向の偏光に照射することで、液晶セルまたはドメインを照射された配向に配向させます。従来の方法と比較した光配向技術の利点は、非接触で高品質な配向を実現できること、可逆的な配向を実現できること、そして液晶相の微細パターン形成が可能になることです。[要出典]

光配向の利点

擦れによる問題の多くは光配向によって解決できます。

  • 光配向は、定義上、非接触プロセスです。これにより、機械的にアクセスできない領域でも液晶を配向させることができます。これは、通信や有機エレクトロニクスにおける液晶の利用に大きな影響を及ぼします。[3] [6]
  • 光学イメージングにより、非常に小さなドメインを整列させることができ、非常に高品質の整列が得られます。[要出典]
  • 液晶の配向を微視的レベルで変化させることで、レンズ、偏光子、光渦発生器などの薄膜光学デバイスを作成することができます。[7] [8]

歴史

LCDデバイスの配向膜を形成するために最初に使用された技術は、ガラスの表面を紙や革で擦るという単純なものでした。[3]その後、信頼性を高めるために、ガラスにポリマー層を擦り付ける手法が採用されました。 [3]その後、基板を正確に擦るための大型で高価な機械が発明されました。[3]

光配向

光配向は、1988年にK. Ichimuraによって、アゾベンゼン化合物をコマンド面として用いた石英基板上で初めて実証されました。[9] Ichimuraの結果が発表されて間もなく、米国（Gibbons et al. [10]）、ロシア/スイス（Schadt et al. [11] ） 、ウクライナ（Dyadyusha et al. [12] [13]）のグループが、配向基板の方位角面でLC光配向をほぼ同時に実証しました。後者の結果は、ラビング技術に代わる現実的な方法を提供したため、特に重要でした。[14] [15]それ以来、いくつかの化学的組み合わせが光配向用に実証され、現代のディスプレイなどの液晶デバイスの製造に応用されています。[3] [16]

参考文献

  1. ^ ab Xi, Xiaochuan; Yan, Cenqi; Shen, Larry Zhongxin; Wang, Yinghan; Cheng, Pei (2023-12-01). 「液晶光配向技術：基礎、開発、そしてフレキシブル／伸縮性デバイスへの応用」. Materials Today Electronics . 6 100069. doi : 10.1016/j.mtelec.2023.100069 . ISSN  2772-9494.
  2. ^ abc Hoogboom, Johan; Rasing, Theo; Rowan, Alan E.; Nolte, Roeland JM (2006-03-24). 「LCD配向層．ネマティックドメイン特性の制御」. Journal of Materials Chemistry . 16 (14): 1305– 1314. doi :10.1039/B510579J. hdl : 2066/35718 . ISSN  1364-5501.
  3. ^ abcdefg Yaroshchuk, Oleg; Reznikov, Yuriy (2012). 「液晶の光配向：基礎と最新動向」J. Mater. Chem . 22 (2): 286– 300. doi :10.1039/c1jm13485j. ISSN  0959-9428.
  4. ^ Yu, Xinmin; Li, Tangwu; Sang, Jingxin; Xiao, Ming; Shang, Jianhua; Sun, Jiatong (2025-01-01). 「液晶ポリマーを用いた光制御層の配向安定化」 .ディスプレイ. 86 102893. doi :10.1016/j.displa.2024.102893. ISSN  0141-9382.
  5. ^ 関 隆弘 (2014-08-13). 「液晶ポリマーの光配向における新たな戦略と示唆」.ポリマージャーナル. 46 (11): 751– 768. doi : 10.1038/pj.2014.68 . ISSN  0032-3896.
  6. ^ Chigrinov, Vladimir G.; Kozenkov, Vladimir M.; Kwok, Hoi-Sing (2008-06-06). 液晶材料の光配向. Wiley-SIDシリーズ ディスプレイ技術. 英国チチェスター: John Wiley & Sons, Ltd. doi :10.1002/9780470751800. ISBN 978-0-470-75180-0。
  7. ^ Pan, Su; Ho, Jacob Y.; Chigrinov, Vladimir G.; Kwok, Hoi Sing (2018-02-14). 「低分子量アゾベンゼン色素に基づく新規光配向法と高二色性偏光子への応用」ACS Applied Materials & Interfaces . 10 (10): 9032– 9037. doi :10.1021/acsami.8b00104. ISSN  1944-8244. PMID  29442496.
  8. ^ Ji, Wei; Wei, Bing-Yan; Chen, Peng; Hu, Wei; Lu, Yan-Qing (2017-02-11). 「液晶光配向による光電場制御」.分子結晶と液晶. 644 (1): 3– 11. doi :10.1080/15421406.2016.1277314. ISSN  1542-1406. S2CID  100118998.
  9. ^ 市村 邦弘; 鈴木 康三; 関 孝弘; 細木 明; 青木 幸三 (1988年9月). 「アゾベンゼン単分子膜で修飾したコマンド表面による光化学的制御によるネマティック液晶の配向モードの可逆的変化」. Langmuir . 4 (5): 1214– 1216. doi :10.1021/la00083a030. ISSN  0743-7463.
  10. ^ ギボンズ, ウェイン・M.; シャノン, ポール・J.; サン, シャオ・タン; スウェトリン, ブライアン・J. (1991). 「偏光レーザー光によるネマティック液晶の表面媒介配向」 . Nature . 351 (6321): 49– 50. doi :10.1038/351049a0. ISSN  1476-4687. S2CID  4267126.
  11. ^ Schadt, Martin; Schmitt, Klaus; Kozinkov, Vladimir; Chigrinov, Vladimir (1992-07-01). 「線形重合フォトポリマーによる液晶の表面誘起平行配向」. Japanese Journal of Applied Physics . 31 (7R): 2155. doi : 10.1143/JJAP.31.2155 . ISSN  1347-4065. S2CID  123181249.
  12. ^ Dyadyusha、AG、Kozenkov、VM、Marsiy、TY、Reznikov、YA、Reshetnyak、VY、Khizhnyak、AI、1991年。機械的テクスチャーを使用しない異方性表面によるネマティック液晶の光誘起平面配向。Ukrainskii Fizicheskii Zhurnal、36 (7)、pp.1059-1062。
  13. ^ Dyadyusha, AG; Marusii, T. Ya.; Reznikov, Yu. A.; Khizhnyak, AI; Reshetnyak, V. Yu. (1992-07-01). 「液晶と境界面との相互作用における異方性の変化による配向効果」.ソビエト実験理論物理学レターズ. 56 : 17.書誌コード:1992JETPL..56...17D. ISSN  0021-3640.
  14. ^ EP 0525478、Chigrinov, Vladimir Grigorievich; Kozenkov, Vladimir Marcovich & Novoseletsky, Nicolic Vasilievich et al.、「液晶ディスプレイセル」、1993年2月3日発行、Hoffmann La RocheおよびNiopic Moscow Research & Production Associationに譲渡 
  15. ^ US 5389698、チグリノフ、ウラジミール・グリゴリエヴィッチ、コゼンコフ、ウラジミール・マルコヴィッチ、ノヴォセレツキー、ニコリック・ヴァシリエヴィッチ他、「光を用いて分子配向を変化させるフォトポリマーの製造方法」、1995年2月14日公開、ホフマン・ラ・ロッシュおよびニオピック・モスクワ研究・生産協会に譲渡 
  16. ^ 村田光弘;横山良一田中芳樹細川俊彦小倉健二；柳原 康弘；草深、薫。松本拓也（2018年5月） 「81-1：3Dヘッドアップディスプレイ用高透過率・高コントラスト液晶ディスプレイ」SID シンポジウムの技術論文のダイジェスト。49 (1): 1088–1091。土井:10.1002/sdtp.12126。ISSN  0097-966X。
「https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Alignment_layer&oldid=1313837314」から取得