JP2000111959A - 液晶素子の製造方法 - Google Patents

液晶素子の製造方法

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JP2000111959A
JP2000111959A JP28173498A JP28173498A JP2000111959A JP 2000111959 A JP2000111959 A JP 2000111959A JP 28173498 A JP28173498 A JP 28173498A JP 28173498 A JP28173498 A JP 28173498A JP 2000111959 A JP2000111959 A JP 2000111959A
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Tadashi Mihara
正 三原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示ムラの発生を低減する。 【解決手段】 室温にてカイラルスメクチックCA相を
発現する液晶を利用して液晶パネルを作成するに当た
り、室温にあってカイラルスメクチックCA相を発現し
ている液晶パネルを符号S1 で示す温度(すなわち、カ
イラルスメクチックC相を発現する温度)まで昇温した
後に室温まで冷却し(符号T1 及びT2 参照)、再び符
号S2 で示す温度(すなわち、カイラルスメクチックC
相を発現する温度)まで昇温した後に室温まで冷却して
(符号T1 及びT2 参照)熱処理を施す。これにより、
液晶の配向状態が均一となって表示ムラの発生が低減さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、第1の温度範囲に
おいてカイラルスメクチックCA相を発現する液晶を備
えた液晶素子を製造する液晶素子の製造方法に係り、詳
しくは、表示ムラの発生を低減するための熱処理に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、強誘電性を示す液晶(以下、“強
誘電性液晶”とする)の屈折率異方性を利用し、偏光素
子と組み合わせることによって透過光線を制御する型の
液晶パネル(以下、“強誘電性液晶パネル”とする)が
クラーク(Clark)及びラガーウォール(Lage
rwall)により提案されている(特開昭56−10
7216号公報、米国特許第4367924号明細書
等)。
【0003】この強誘電性液晶は、一般に特定の温度域
においてカイラルスメクチックC相(SmC*)又はH
相(SmH*)を有し、この状態において、加えられる
電界に応答して第1の光学的安定状態と第2の光学的安
定状態のいずれかを取り、かつ電界の印加のないときは
その状態を維持する性質、すなわち双安定性を有してお
り、また、この強誘電性液晶パネルは、神辺らが米国特
許第4655561号公報などで提案したマルチプレク
シング駆動を適用でき、大画面で高精細なディスプレイ
として期待されている。
【0004】さらに最近では、反強誘電性液晶相(Sm
CA*相)を応用することで、高速スイッチングを有す
る階調表示可能なディスプレイが期待されている。
【0005】ところで、このような強誘電性液晶パネル
を製造するに際しては、岡田らが米国特許第46390
89号公報等で明らかにしているように、高温側の等方
相から5℃/時間程度の冷却速度で液晶を徐冷し、コレ
ステリック相(Ch相)やスメクチックA相(SmA
相)を通過させてカイラルスメクチック相(SmC*
相、SmCA*相)を生じさせて、モノドメインの配向
状態を生じさせることを必要としていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような方法で液晶パネルを製造した場合には液晶の配向
が不均一となって配向ムラ、並びに該配向ムラに起因す
る表示ムラが発生し易いという問題があった。そのた
め、表示品位の良い大画面で高精細の液晶パネルが作成
できないという問題があった。
【0007】そこで、本発明は、配向ムラや表示ムラが
低減された液晶素子を製造する、液晶素子の製造方法を
提供することを目的とするものである。
【0008】また、本発明は、表示品位の良い大画面で
高精細な液晶素子を製造する、液晶素子の製造方法を提
供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記事情を考慮
してなされたものであり、第1の温度範囲においてカイ
ラルスメクチックCA相を発現する液晶と、該液晶に電
圧を印加してこれを駆動する電極と、を備えた液晶素子
を製造する、液晶素子の製造方法において、前記第1の
温度範囲に保持されてカイラルスメクチックCA相を発
現している液晶を、前記第1の温度範囲よりも高い温度
範囲であって前記カイラルスメクチックCA相の発現し
ない温度範囲にまで昇温した後、該カイラルスメクチッ
クCA相の発現しない温度範囲から前記第1の温度範囲
にまで冷却する工程を2回以上繰り返して熱処理を施
す、ことを特徴とする。
【0010】この場合、前記熱処理を行っている場合で
あって前記液晶が前記第1の温度範囲にある場合(或
は、前記第1の温度範囲及び前記第2の温度範囲にある
場合)に、該液晶に対して交流電界を印加すると良い。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図1乃至図4を参照して、
本発明の実施の形態について説明する。
【0012】本発明を実施することによって製造される
液晶素子Pは、図1に示すように、第1の温度範囲にお
いてカイラルスメクチックCA相(SmCA*相)を発
現する液晶3と、該液晶3に電圧を印加してこれを駆動
する電極2a,2bと、を備えている。
【0013】なお、上述した液晶3は、図に示すよう
に、平行に配置された一対の基板1a,1bの間隙に配
置すれば良く、前記電極2a,2bは、これら一対の基
板1a,1bにそれぞれ形成すれば良い。また、それぞ
れの電極2a,2bを覆うように、ショート防止のため
の絶縁膜4a,4bや、液晶3の配向のための配向制御
膜5a,5bを配置しても良い。さらに、これら一対の
基板1a,1bの間隙は、該間隙に配置したスペーサー
6にて規定すれば良く、シール接着剤7にて封止するよ
うにしてもよい(図2参照)。
【0014】一方、液晶3としては、前記第1の温度範
囲より高い第2の温度範囲においてカイラルスメクチッ
クC相(SmC*相)を発現するものを挙げることがで
き、該第2の温度範囲よりも高い第3の温度範囲におい
てスメクチックA相(SmA相)を発現し、該第3の温
度範囲よりも高い第4の温度範囲において等方性液体相
(Iso相)を発現する反強誘電性液晶等を挙げること
ができる。
【0015】なお、本明細書においては、2つ(或は2
組)ある構成部材につきそれらを区別する必要がある場
合には“a”及び“b”を付した符号で示し(例えば、
基板1a,1b、電極2a,2b等)、区別する必要が
ない場合には“a”及び“b”を付さない符号(例え
ば、基板1、電極2等)で示す。
【0016】次に、本発明に係る液晶素子の製造方法に
ついて説明する。
【0017】液晶素子Pを製造するに当たっては、図3
に示すように、第1の温度範囲(例えば、30℃)に保
持されSmCA*相が発現している液晶3を、前記第1
の温度範囲よりも高い温度範囲であって前記SmCA*
相の発現しない温度範囲にまで昇温した後(符号T1
照)、該SmCA*相の発現しない温度範囲から前記第
1の温度範囲にまで冷却してSmCA*相を発現させる
(符号T2 参照)工程を、2回以上繰り返して熱処理
(すなわち、液晶3にカイラルスメクチック相内を昇降
温させる熱処理)を施す。
【0018】この場合、前記T1 における昇温を、前記
第2の温度範囲にまで行ってカイラルスメクチックC相
を発現させると共に、かかる昇温工程を2回以上繰り返
すと良い。前記第2の温度範囲にまで2回昇温される場
合の液晶3の最高到達温度を、図3に符号S1 及びS2
で示すようにほぼ等しくしても良く、図4に符号S3
びS4 で示すように異ならせても良い。
【0019】また、前記熱処理における液晶3の1回目
の昇温を前記第2の温度範囲にまで行い、2回目の昇温
を前記第2の温度範囲以外の温度にまで行うようにして
もよい。
【0020】さらに、上記熱処理を行っている場合であ
って前記液晶3が前記第1の温度範囲にある場合、或は
前記液晶3が前記第1の温度範囲及び前記第2の温度範
囲にある場合に、該液晶3に対して交流電界を印加する
ようにすると良い。この場合の交流電界としては、矩形
の電圧パルスからなるものを挙げることができるが、周
波数が1kHz以下で、波高値が5V/μm以上のもの
が好ましい。
【0021】次に、本実施の形態の効果について説明す
る。
【0022】本実施の形態によれば、対角長が14イン
チ程度の大画面の液晶素子や高精細な液晶素子において
も、液晶3の均一な配向状態を実現すると共に配向ムラ
に伴う表示ムラの発生を抑制でき、表示品位を良好にで
きる。
【0023】特に、液晶3に交流電界を印加した状態で
前記熱処理を行った場合には、電極2a,2bの幅が狭
い高精細な液晶素子においても液晶3の配向が均一とな
り、表示ムラが改善される。
【0024】
【実施例】以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説
明する。
【0025】(実施例1)本実施例においては、図1及
び図2に示す液晶パネル(液晶素子)Pを作成した。
【0026】本実施例においては、液晶パネルPを一対
の基板1a,1bにて構成し、それぞれの基板1a,1
bの表面には多数のストライプ状の電極2a,2bを形
成した。また、各基板1a,1bには、電極2a,2b
を覆うように絶縁膜4a,4bや配向制御膜5a,5b
を形成し、基板間隙は、スペーサー6にて規定すると共
にシール接着剤7にて封止した。さらに、液晶3は基板
間隙に配置した。
【0027】なお、本実施例においては、基板1a,1
bに、寸法が約270mm×320mm×1.1mmのガラス
基板を用い、電極2a,2bには、ITO(インジウム
・ティン・オキサイド)からなる透明電極を用いた。ま
た、この透明電極2a,2bは、膜厚を1500Åと
し、幅を100μmとし、隣接される透明電極相互の間
隙を30μmとした。
【0028】さらに、絶縁膜4a,4bには、厚さが9
00ÅのTa25 からなる膜を用い、配向制御膜5
a,5bには約200Åの厚さのポリアミド膜を用い
た。
【0029】またさらに、シール接着剤7にはエポキシ
樹脂の接着剤を用いた。このシール接着剤7は、図2に
示すように、ガラス基板1a,1bの周縁部に沿って
0.27mmの幅でライン状に配置し、シール接着剤7で
囲まれた領域の寸法(但し、シール接着剤7の塗布幅の
中心を基準とした寸法)を257mm×315mmとした。
ここで、符号7aに示す部分は、液晶3を注入するため
の注入口を示し、液晶3を注入する前にはシール接着剤
7を塗布せず、液晶3を注入した後に封止される部分で
あって、その寸法は、図示上下方向のシール接着剤7の
塗布長(すなわち、シール接着剤7の塗布幅の中心を基
準とした寸法で257mm)の約3分の1程度とした。
【0030】一方、液晶3には、下記の相転移温度を示
す強誘電性液晶(チッソ社製のCS−4000)を用い
た。
【0031】
【化1】 また、液晶パネルPの有効光学変調領域を235mm×2
94mmとした。
【0032】次に、本実施例に係る液晶パネルの製造方
法について説明する。
【0033】まず、スパッタ法を用いてガラス基板1の
表面にITO膜を成膜し、該ITO膜をフォトリソグラ
フ法によってパターニングして透明電極2を形成し、こ
の透明電極2を覆うように絶縁膜4をスパッタ法で形成
した。
【0034】次に、配向制御膜5を形成した。この配向
制御膜5の形成に際しては、絶縁膜4の表面にポリアミ
ド酸溶液をスピナー(スピナーの回転速度を2000r
pmとし、回転時間を20sec)で塗布し、270℃
の温度で1時間の焼成を行い、その後、ラビング処理を
行った。
【0035】このようにして、ガラス基板1に透明電極
2や配向制御膜5等を形成したものを2枚作成し、一方
のガラス基板1aには、シリカやアルミナ等からなる所
定の平均粒径のビーズスペーサー6を所定の密度となる
ように散布し、他方のガラス基板1bの周縁部にはディ
スペンサーを用いてシール接着剤7を塗布し、これらの
ガラス基板1a,1bを、ラビング方向が略平行となる
ように貼り合わせて液晶セルを作成した。その後、16
0℃の温度と1kg/cm2 の圧力とを加えた状態で1
時間保持し、シール接着剤7を硬化させた。
【0036】最後に、減圧下に置いた液晶セルに対して
毛細管現象を利用して液晶3を注入し、その後、注入口
7aを封止した。
【0037】ところで、本実施例においては、この液晶
3の注入に際して、図3に示す熱処理を施した。すなわ
ち、 * 30℃の温度で10分間放置し、 * その後、30分かけて110℃にまで昇温して30
分間放置し(液晶3はIso相を発現する)、 * さらに、30分かけて30℃に徐冷して10分間放
置し(液晶3はSmCA*相を発現する)、 * 符号T1 に示すように、30分かけて83℃(符号
1 参照)にまで昇温して30分間放置し(液晶3はS
mC*相を発現する)、 * 符号T2 に示すように、30分かけて30℃に徐冷
して10分間放置し(液晶3はSmCA*相を発現す
る)、 * 符号T1 に示すように、30分かけて83℃(符号
2 参照)にまで昇温して30分間放置し(液晶3はS
mC*相を発現する)、 * 符号T2 に示すように、30分かけて30℃に徐冷
した(液晶3はSmCA*相を発現する)。
【0038】次に、本実施例の効果について説明する。
【0039】本実施例によれば、液晶3の配向状態は均
一となって、表示ムラは全く発生しなかった。
【0040】なお、本発明者は、本発明の効果と熱処理
との相関性を確認すべく、図5(a)(b) 及び図6(a) (b)
の条件の熱処理を上記液晶パネルPに施して表示ムラ
の発生の有無を確認した。なお、図5(a) に示すもの
は、液晶3がIso相を発現するように加熱し、その後
SmCA*相を発現するように単に徐冷しただけの熱処
理であり、図5(b) に示すものは、図3における83℃
への昇温を1回のみ行う熱処理である。また、図6(a)
に示すものは、図5(b) に似ているが最高到達温度は8
3℃ではなく80℃(SmCA*相を発現する温度範囲
のほぼ上限の温度)に過ぎないものであり、図6(b) に
示すものは、図3に似ているが最高到達温度は83℃で
はなく80℃(SmCA*相を発現する温度範囲のほぼ
上限の温度)に過ぎないものである。なお、このような
熱処理条件以外については上述と同じ構成及び製造方法
とした。
【0041】図5(a) 及び図6(a) (b) に示す条件の熱
処理を施した場合には表示ムラが発見され、図5(b) に
示す条件の熱処理を施した場合には表示ムラが多少発見
され、図3に示す条件の熱処理を施すことが表示ムラの
防止の点から有効であることがわかった。
【0042】(実施例2)実施例1では透明電極2a,
2bの幅を100μmとしたが、本実施例においては透
明電極2a,2bの幅を70μm及び150μmの2種
類として多数の液晶パネルを作成し、それぞれの液晶パ
ネルに図3並びに図5(a) (b) に示す条件の熱処理を施
した。それ以外の構成及び製造方法は実施例1と同じに
し、表示ムラの有無を観察した。その結果は、下表に示
す通りである。
【0043】
【表1】 この実験によれば、液晶パネルが高精細になればなる程
(すなわち、透明電極2a,2bの幅が狭くなればなる
程)表示ムラが発生し易くなるものの、図3に示す条件
の熱処理を施すことによって電極幅の如何にかかわらず
表示ムラの発生が抑えられることが分かった。
【0044】(実施例3)本実施例においては、透明電
極2a,2bの幅を70μmとし、図4に示す条件の熱
処理を施した。それ以外の構成及び製造方法は実施例1
と同じにした。
【0045】実施例2に示したように、同一電極幅(7
0μm)で図3に示す条件の熱処理を施した場合には多
少の表示ムラが発生していたが(表1参照)、本実施例
の場合には表示ムラは全く発見されなかった。つまり、
本実施例のように最高到達温度S3 ,S4 が異なる条件
での熱処理の方が表示ムラの低減に有効であることが分
かった。
【0046】なお、透明電極2a,2bの幅が100μ
m及び150μmの液晶パネルに同一条件の熱処理(図
4に示す熱処理)を施しても、表示ムラが改善されてい
ることが分かった。
【0047】(実施例4)本実施例においては、透明電
極2a,2bの幅を70μmとし、図3に示す条件の熱
処理を施した。また、該熱処理を施している間であって
液晶3の温度が30℃(すなわち、第1の温度範囲)の
ときに、周波数が100Hzで波高値が±5V/μmで
デューティ比が50%の矩形波の交流電界を印加した。
それ以外の構成及び製造方法は実施例1と同じにした。
【0048】実施例2に示したように、同一電極幅(7
0μm)で同一条件の熱処理(図3に示す条件の熱処
理)を施した場合(すなわち、交流電界を印加しない場
合)には多少の表示ムラが発生していたが(表1参
照)、本実施例のように交流電界を印加した場合には表
示ムラは全く発見されなかった。つまり、本実施例のよ
うに交流電界を印加することが表示ムラの低減に有効で
あることが分かった。
【0049】なお、“交流電界の波高値”と“交流電界
を印加する場合の液晶3の温度”とをそれぞれ変えて同
様の実験を行ったところ、下表のようになり、波高値が
±5V/μm以上で、温度が83℃以下であれば(すな
わち、液晶3がSmC*相にあるときに交流電界を印加
すれば)表示ムラが改善されることが分かった。
【0050】
【表2】
【0051】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
対角長が14インチ程度の大画面の液晶素子や高精細な
液晶素子においても、液晶の均一な配向状態を実現する
と共に配向ムラに伴う表示ムラの発生を抑制でき、表示
品位を良好にできる。
【0052】特に、液晶に交流電界を印加した状態で熱
処理を行った場合には、電極の幅が狭い高精細な液晶素
子においても液晶の配向が均一となり、表示ムラが改善
される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用して製造する液晶パネル(液晶素
子)の構造の一例を示す断面図。
【図2】本発明を適用して製造する液晶パネル(液晶素
子)の構造の一例を示す平面図。
【図3】本発明に適用される熱処理条件の一例を示す
図。
【図4】本発明に適用される熱処理条件の一例を示す
図。
【図5】比較例として、本発明に適用されない熱処理条
件の一例を示す図。
【図6】比較例として、本発明に適用されない熱処理条
件の一例を示す図。
【符号の説明】
3 液晶 2a,2b 透明電極(電極) P 液晶パネル(液晶素子) S1 ,S2 ,S3 ,S4 最高到達温度

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の温度範囲においてカイラルスメク
    チックCA相を発現する液晶と、該液晶に電圧を印加し
    てこれを駆動する電極と、を備えた液晶素子を製造す
    る、液晶素子の製造方法において、 前記第1の温度範囲に保持されてカイラルスメクチック
    CA相を発現している液晶を、前記第1の温度範囲より
    も高い温度範囲であって前記カイラルスメクチックCA
    相の発現しない温度範囲にまで昇温した後、該カイラル
    スメクチックCA相の発現しない温度範囲から前記第1
    の温度範囲にまで冷却する工程を2回以上繰り返して熱
    処理を施す、 ことを特徴とする液晶素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記液晶が、前記第1の温度範囲よりも
    高い第2の温度範囲においてカイラルスメクチックC相
    を発現し、かつ、 前記第1の温度範囲に保持されてカイラルスメクチック
    CA相を発現している液晶を、前記第2の温度範囲にま
    で昇温してカイラルスメクチックC相を発現させた後、
    該第2の温度範囲から前記第1の温度範囲にまで冷却す
    る工程を2回以上繰り返して熱処理を施す、 ことを特徴とする請求項1に記載の液晶素子の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 前記液晶が前記第2の温度範囲にまで2
    回昇温される場合の最高到達温度がほぼ等しい、 ことを特徴とする請求項2に記載の液晶素子の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 前記液晶が前記第2の温度範囲にまで2
    回昇温される場合の最高到達温度が異なる、 ことを特徴とする請求項2に記載の液晶素子の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 前記液晶が、前記第1の温度範囲よりも
    高い第2の温度範囲においてカイラルスメクチックC相
    を発現し、かつ、 前記第1の温度範囲に保持されてカイラルスメクチック
    CA相を発現している液晶を、前記第2の温度範囲にま
    で昇温してカイラルスメクチックC相を発現させた後該
    第2の温度範囲から前記第1の温度範囲にまで冷却する
    工程と、前記第1の温度範囲に保持されてカイラルスメ
    クチックCA相を発現している液晶を、前記第2の温度
    範囲以外の温度にまで昇温した後該温度から前記第1の
    温度範囲にまで冷却する工程と、を繰り返して熱処理を
    施す、 ことを特徴とする請求項1に記載の液晶素子の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 前記熱処理を行っている場合であって前
    記液晶が前記第1の温度範囲にある場合に、該液晶に対
    して交流電界を印加する、 ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載
    の液晶素子の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記熱処理を行っている場合であって前
    記液晶が前記第1の温度範囲及び前記第2の温度範囲に
    ある場合に、該液晶に対して交流電界を印加する、 ことを特徴とする請求項6に記載の液晶素子の製造方
    法。
  8. 【請求項8】 前記交流電界が矩形の電圧パルスからな
    る、 ことを特徴とする請求項6又は7に記載の液晶素子の製
    造方法。
  9. 【請求項9】 前記交流電界が1kHz以下の周波数で
    ある、 ことを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載
    の液晶素子の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記交流電界の波高値が5V/μm以
    上である、 ことを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載
    の液晶素子の製造方法。
  11. 【請求項11】 前記液晶が、前記第2の温度範囲より
    も高い第3の温度範囲においてスメクチックA相を発現
    し、該第3の温度範囲よりも高い第4の温度範囲におい
    て等方性液体相を発現する、 ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記
    載の液晶素子の製造方法。
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