JP3080123B2 - 強誘電性液晶素子の製造方法 - Google Patents
強誘電性液晶素子の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、強誘電性液晶素子の製
造方法に係り、詳しくは強誘電性液晶中に配向欠陥が生
じないようにした製造方法に関する。
造方法に係り、詳しくは強誘電性液晶中に配向欠陥が生
じないようにした製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、強誘電性液晶の屈折率異方性を利
用して、偏光子と組み合わせることにより透過光線を制
御する型の液晶素子がクラーク（Ｃｌａｒｋ）及びラガ
ウエル（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）により提案されている
（特開昭５６−１０７２１６号公報、米国特許第４３６
７９２４号明細書等）。この強誘電性液晶は、双安定性
を有し、一般に特定の温度領域において、非らせん構造
のカイラルスメクティックＣ相（ＳｍＣ* ）又はカイラ
ルスメクティックＨ相（ＳｍＨ* ）を有している。そし
て、この強誘電性液晶に電界が印加されると、液晶分子
は電界ベクトルに対応した配向状態を示すようになる。
しかし、この状態間の移行は連続的に起こらず所定の閾
値を持って断続的に変化する。この結果、第１の光学的
安定状態と第２の光学安定状態とからなる２つの光学的
安定状態（双安定性）が現れる様になる。また、先の光
学的安定状態は熱力学的安定状態でもあることから、状
態間の移行にはエネルギ−を必要とし、この為電界印加
後でも電界印中の配向状態を維持する（メモリー特性）
特性がある。さらに、電界変化に対する応答が早く、且
つ、視野角も大きいことから、高速動作の可能な大型の
液晶素子への適用が期待されている。
用して、偏光子と組み合わせることにより透過光線を制
御する型の液晶素子がクラーク（Ｃｌａｒｋ）及びラガ
ウエル（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）により提案されている
（特開昭５６−１０７２１６号公報、米国特許第４３６
７９２４号明細書等）。この強誘電性液晶は、双安定性
を有し、一般に特定の温度領域において、非らせん構造
のカイラルスメクティックＣ相（ＳｍＣ* ）又はカイラ
ルスメクティックＨ相（ＳｍＨ* ）を有している。そし
て、この強誘電性液晶に電界が印加されると、液晶分子
は電界ベクトルに対応した配向状態を示すようになる。
しかし、この状態間の移行は連続的に起こらず所定の閾
値を持って断続的に変化する。この結果、第１の光学的
安定状態と第２の光学安定状態とからなる２つの光学的
安定状態（双安定性）が現れる様になる。また、先の光
学的安定状態は熱力学的安定状態でもあることから、状
態間の移行にはエネルギ−を必要とし、この為電界印加
後でも電界印中の配向状態を維持する（メモリー特性）
特性がある。さらに、電界変化に対する応答が早く、且
つ、視野角も大きいことから、高速動作の可能な大型の
液晶素子への適用が期待されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、強誘電性液晶
を用いた液晶素子は、配向欠陥が生じ易く、この欠陥が
コントラストの低下や表示ムラになって見えるという欠
点があった。すなわち、スメクティック相のシェブロン
構造を含む配向は、図３に示すようなＣ１及びＣ２の２
種類の配向モデルで説明できる。なお、図３中で、符号
３１はスメクティック層を示し、符号３２はＣ１配向の
領域を示し、さらに符号３３はＣ２配向の領域を示して
いる。スメクティック液晶は一般に層構造をもつが、Ｓ
Ａ相からＳＣ相またはＳＣ＊相に転移すると相間隔が縮
むので図３のように層が上下基板１１ａ、１１ｂの中央
で折れ曲がった構造（シェブロン構造）をとる。折れ曲
がる方向は図に示すようにＣ１とＣ２の２つ有り得る
が、よく知られているようにラビングによって基板界面
の液晶分子は基板に対して角度をなし（このように、基
板の配向膜の界面と液晶とのなす角度を“プレチルト
角”とする）、その方向はラビング方向Ａに向って液晶
分子が頭をもたげる（先端が浮いた格好になる）向きで
ある。このプレチルトのためにＣ１配向とＣ２配向は弾
性エネルギー的に等価でなく、上述のようにある温度で
転移が起こる。また、機械的な歪みで転移が起こること
もある。図３の層構造を平面的にみると、ラビング方向
Ａに向ってＣ１配向からＣ２配向に移るときの境界３４
はジグザグの稲妻状でライトニング欠陥と呼ばれ、Ｃ２
からＣ１に移るときの境界３５は幅の広い、穏やかな曲
線状でヘアピン欠陥と呼ばれる。
を用いた液晶素子は、配向欠陥が生じ易く、この欠陥が
コントラストの低下や表示ムラになって見えるという欠
点があった。すなわち、スメクティック相のシェブロン
構造を含む配向は、図３に示すようなＣ１及びＣ２の２
種類の配向モデルで説明できる。なお、図３中で、符号
３１はスメクティック層を示し、符号３２はＣ１配向の
領域を示し、さらに符号３３はＣ２配向の領域を示して
いる。スメクティック液晶は一般に層構造をもつが、Ｓ
Ａ相からＳＣ相またはＳＣ＊相に転移すると相間隔が縮
むので図３のように層が上下基板１１ａ、１１ｂの中央
で折れ曲がった構造（シェブロン構造）をとる。折れ曲
がる方向は図に示すようにＣ１とＣ２の２つ有り得る
が、よく知られているようにラビングによって基板界面
の液晶分子は基板に対して角度をなし（このように、基
板の配向膜の界面と液晶とのなす角度を“プレチルト
角”とする）、その方向はラビング方向Ａに向って液晶
分子が頭をもたげる（先端が浮いた格好になる）向きで
ある。このプレチルトのためにＣ１配向とＣ２配向は弾
性エネルギー的に等価でなく、上述のようにある温度で
転移が起こる。また、機械的な歪みで転移が起こること
もある。図３の層構造を平面的にみると、ラビング方向
Ａに向ってＣ１配向からＣ２配向に移るときの境界３４
はジグザグの稲妻状でライトニング欠陥と呼ばれ、Ｃ２
からＣ１に移るときの境界３５は幅の広い、穏やかな曲
線状でヘアピン欠陥と呼ばれる。
【０００４】ところで、このような欠陥の有無は、強誘
電性液晶を用いた液晶素子の配向状態はプレチルト角α
と大きく関係しており、プレチルト角αが大きい場合
（具体的にはα≧１０°）には配向欠陥のない良好な配
向状態が得られる。すなわち、上述したＣ１配向状態は
４つの配向状態を有し、従来のＣ１配向状態とは異なっ
ており、なかでも４つのＣ１配置状態のうちの２つの状
態は、双安定状態（ユニフォーム状態）を形成してい
る。ここで、無電界時のみかけのチルト角をθａとすれ
ば、Ｃ１配向状態における４つの状態のうち、２式の関
係を示す状態をユニフォーム状態という。
電性液晶を用いた液晶素子の配向状態はプレチルト角α
と大きく関係しており、プレチルト角αが大きい場合
（具体的にはα≧１０°）には配向欠陥のない良好な配
向状態が得られる。すなわち、上述したＣ１配向状態は
４つの配向状態を有し、従来のＣ１配向状態とは異なっ
ており、なかでも４つのＣ１配置状態のうちの２つの状
態は、双安定状態（ユニフォーム状態）を形成してい
る。ここで、無電界時のみかけのチルト角をθａとすれ
ば、Ｃ１配向状態における４つの状態のうち、２式の関
係を示す状態をユニフォーム状態という。
【０００５】Θ＞θａ＞Θ／２ … ２式 ユニフォーム状態においては、その光学的性質からみて
ダイレクタが上下基板間でねじれていないと考えられ
る。図４（ａ）はＣ１配向の各状態における基板間の各
位置でのダイレクタの配置を示す模式図である。図中５
１〜５４は各状態においてダイレクタをコーンの底面に
投影し、これを底面から見た様子を示しており、５１及
び５２がスプレー状態、５３及び５４がユニフォーム状
態と考えられるダイレクタの配置である。同図からわか
るとおり、ユニフォームの２状態５３と５４において
は、上下いずれかの基板界面の液晶分子の位置がスプレ
イ状態の位置と入れ替わっている。図４（ｂ）はＣ２配
向を示しており、界面のスイッチングはなく内部のスイ
ッチングで２状態５５と５６がある。このＣ１配向のユ
ニフォーム状態は、従来用いていたＣ２配向における双
安定状態よりも大きなチルト角θａを生じ、輝度が大き
くコントラストが高い。
ダイレクタが上下基板間でねじれていないと考えられ
る。図４（ａ）はＣ１配向の各状態における基板間の各
位置でのダイレクタの配置を示す模式図である。図中５
１〜５４は各状態においてダイレクタをコーンの底面に
投影し、これを底面から見た様子を示しており、５１及
び５２がスプレー状態、５３及び５４がユニフォーム状
態と考えられるダイレクタの配置である。同図からわか
るとおり、ユニフォームの２状態５３と５４において
は、上下いずれかの基板界面の液晶分子の位置がスプレ
イ状態の位置と入れ替わっている。図４（ｂ）はＣ２配
向を示しており、界面のスイッチングはなく内部のスイ
ッチングで２状態５５と５６がある。このＣ１配向のユ
ニフォーム状態は、従来用いていたＣ２配向における双
安定状態よりも大きなチルト角θａを生じ、輝度が大き
くコントラストが高い。
【０００６】しかし、このように大きいプレチルト角
（α≧１０°）をもつ液晶素子は、製造処理枚数や製造
の工程によりその配向状態が変わるため、安定して製造
することが困難であった。
（α≧１０°）をもつ液晶素子は、製造処理枚数や製造
の工程によりその配向状態が変わるため、安定して製造
することが困難であった。
【０００７】そこで、本発明は、良好な配向状態を安定
に達成し、表示品位の高い強誘電性液晶素子を提供する
ことを目的とする。
に達成し、表示品位の高い強誘電性液晶素子を提供する
ことを目的とする。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【課題を解決するための手段】 本発明は、上述事情に鑑
みなされたものであって、 電極及び一軸配向処理の施さ
れた配向膜を形成した基板を洗浄し乾燥させる第１の工
程と、該洗浄・乾燥された一対の基板をシール部材で張
り合せた後に該シール部材を硬化させる第２の工程と、
これらの一対の基板間に強誘電性液晶を注入する第３の
工程と、を備えた強誘電性液晶素子の製造方法におい
て、前記第１の工程にて一軸配向処理した後、前記第３
の工程にて強誘電性液晶を注入するまでに１００℃以上
に加熱する時間をｔ１とし、該液晶を注入した後に８０
℃以上に加熱する時間をｔ２とした場合に、 ２ｔ１＞ｔ２≧ｔ１ の関係が成り立つようにすることを特徴とする。
みなされたものであって、 電極及び一軸配向処理の施さ
れた配向膜を形成した基板を洗浄し乾燥させる第１の工
程と、該洗浄・乾燥された一対の基板をシール部材で張
り合せた後に該シール部材を硬化させる第２の工程と、
これらの一対の基板間に強誘電性液晶を注入する第３の
工程と、を備えた強誘電性液晶素子の製造方法におい
て、前記第１の工程にて一軸配向処理した後、前記第３
の工程にて強誘電性液晶を注入するまでに１００℃以上
に加熱する時間をｔ１とし、該液晶を注入した後に８０
℃以上に加熱する時間をｔ２とした場合に、 ２ｔ１＞ｔ２≧ｔ１ の関係が成り立つようにすることを特徴とする。
【００１３】この場合、前記一軸配向処理後から液晶を
注入するまでに加える熱履歴と、液晶を注入した後に加
える熱履歴をほぼ等しくする、ようにすると好ましい。
注入するまでに加える熱履歴と、液晶を注入した後に加
える熱履歴をほぼ等しくする、ようにすると好ましい。
【００１４】また、前記一軸配向処理を、高分子薄膜を
ラビングすることにより行う、ようにしてもよい。
ラビングすることにより行う、ようにしてもよい。
【００１５】さらには、前記基板における上下界面にお
ける一軸配向処理が交差し、その交差角θc が、２０°
＞θc ＞０°である、ようにしてもよい。
ける一軸配向処理が交差し、その交差角θc が、２０°
＞θc ＞０°である、ようにしてもよい。
【００１６】
【実施例】以下、図面に沿って、本発明の実施例につい
て説明する。
て説明する。
【００１７】まず、液晶素子の構造について、図１に沿
って説明する。
って説明する。
【００１８】図１に示すように、液晶素子は一対の平行
に配置した上基板１１ａ及び下基板１１ｂを備えてお
り、それぞれの基板１１ａ，１１ｂ上には、厚さが約４
００−３０００Åの透明電極１２ａ，１２ｂが形成され
ている。また、これらの透明電極１２ａ，１２ｂ上に
は、厚さが１００−３０００Åの絶縁膜１３ａ，１３ｂ
が形成されており、さらに絶縁膜１３ａ，１３ｂの上に
は、厚さが５０−１０００Åの配向制御層（配向膜）１
４ａ，１４ｂが形成されている。そして、これらの上基
板１１ａと下基板１１ｂとの間には強誘電性液晶１５が
配置されている。なお、上述した絶縁膜１３ａ，１３ｂ
は塗布焼成タイプの無機酸化物でも良いし、スパッタ膜
や、２層以上に構成した多層膜でも良い。また、配向制
御層１４ａ，１４ｂには高分子ポリマーが通常用いられ
るが、本発明のように大きいプレチルト角を与える必要
がある場合にはフッ素含有ポリイミド等を用いるのが好
ましい。なお、プレチルト角の値は１０〜３０°が好ま
しい。一軸配向処理方法としては、通常には高分子薄膜
であるポリマーをラビングする方法が用いられる。また
上下基板１１ａ，１１ｂをラビングする場合、上下のラ
ビング方向を０−２０°の範囲で交差させることができ
る。これにより前述のユニフォーム状態５３，５４を安
定化することができ、より高いコントラストを得ること
ができる。本発明では強誘電性液晶１５としてカイラル
スメクティック相状態のものを用いることができ、具体
的には、カイラルスメクティックＣ相（Ｓｍ＊Ｃ）、Ｈ
相（Ｓｍ＊Ｈ）、Ｉ相（Ｓｍ＊Ｉ）、Ｋ相（Ｓｍ＊Ｋ）
やＧ相（Ｓｍ＊Ｇ）の液晶を用いることができる。特に
好ましい液晶としては、高温側でコレステリック相を示
すものを用いることができ、例えば下述の相転移温度及
び物性値を示すピリミジン系混合液晶を用いることがで
きる。
に配置した上基板１１ａ及び下基板１１ｂを備えてお
り、それぞれの基板１１ａ，１１ｂ上には、厚さが約４
００−３０００Åの透明電極１２ａ，１２ｂが形成され
ている。また、これらの透明電極１２ａ，１２ｂ上に
は、厚さが１００−３０００Åの絶縁膜１３ａ，１３ｂ
が形成されており、さらに絶縁膜１３ａ，１３ｂの上に
は、厚さが５０−１０００Åの配向制御層（配向膜）１
４ａ，１４ｂが形成されている。そして、これらの上基
板１１ａと下基板１１ｂとの間には強誘電性液晶１５が
配置されている。なお、上述した絶縁膜１３ａ，１３ｂ
は塗布焼成タイプの無機酸化物でも良いし、スパッタ膜
や、２層以上に構成した多層膜でも良い。また、配向制
御層１４ａ，１４ｂには高分子ポリマーが通常用いられ
るが、本発明のように大きいプレチルト角を与える必要
がある場合にはフッ素含有ポリイミド等を用いるのが好
ましい。なお、プレチルト角の値は１０〜３０°が好ま
しい。一軸配向処理方法としては、通常には高分子薄膜
であるポリマーをラビングする方法が用いられる。また
上下基板１１ａ，１１ｂをラビングする場合、上下のラ
ビング方向を０−２０°の範囲で交差させることができ
る。これにより前述のユニフォーム状態５３，５４を安
定化することができ、より高いコントラストを得ること
ができる。本発明では強誘電性液晶１５としてカイラル
スメクティック相状態のものを用いることができ、具体
的には、カイラルスメクティックＣ相（Ｓｍ＊Ｃ）、Ｈ
相（Ｓｍ＊Ｈ）、Ｉ相（Ｓｍ＊Ｉ）、Ｋ相（Ｓｍ＊Ｋ）
やＧ相（Ｓｍ＊Ｇ）の液晶を用いることができる。特に
好ましい液晶としては、高温側でコレステリック相を示
すものを用いることができ、例えば下述の相転移温度及
び物性値を示すピリミジン系混合液晶を用いることがで
きる。
【００１９】ピリミジン系液晶 Ａ
【００２０】
【外１】 コーン角 Θ＝１４° （３０℃） 層の傾斜角 δ＝１１° （ 〃 ） 見かけのチルト角 θａ＝１１．５°（ 〃 ） なお、本実施例においては、プレチルト角αが１０°以
上になるように一軸配向処理を施すと共に、かかる一軸
配向処理後から液晶注入までの熱履歴を１００℃以下に
抑えるようにして、強誘電性液晶素子を製造した。
上になるように一軸配向処理を施すと共に、かかる一軸
配向処理後から液晶注入までの熱履歴を１００℃以下に
抑えるようにして、強誘電性液晶素子を製造した。
【００２１】これにより、製造された液晶素子のプレチ
ルト角αは１０°以上に維持され、安定した大きいプレ
チルト角が達成できる。そして、ジグザグ欠陥等の配向
欠陥のない、良好なユニフォーム配向状態を安定に作成
することができる。以下に、本発明者が効果を確認する
ために行った実験について説明する。
ルト角αは１０°以上に維持され、安定した大きいプレ
チルト角が達成できる。そして、ジグザグ欠陥等の配向
欠陥のない、良好なユニフォーム配向状態を安定に作成
することができる。以下に、本発明者が効果を確認する
ために行った実験について説明する。
【００２２】本実験に用いたガラス基板１１ａ，１１ｂ
は、７．５ｃｍ×７．５ｃｍの大きさであり、その基板
１１ａ，１１ｂの表面には透明電極１２ａ，１２ｂを形
成した。また、これらの透明電極１２ａ，１２ｂの上に
は、酸化タンタルの薄膜（絶縁膜１３ａ，１３ｂ）をス
パッタ法で形成し、さらにその上にフッ素系ポリイミド
の１％ＮＭＰ溶液をスピナーで塗布し２７０℃で１時間
焼成して配向制御層１４ａ，１４ｂを形成した。次に、
これらの基板１１ａ，１１ｂをラビングしてプレチルト
角αを１０°以上にした。さらに、ラビング方向が同一
方向かつ平行からセル上方から見て時計まわりにねじら
れ、それらの交差角θc が１０°となるように、かつ
１．５μｍのセル厚を保つように、両基板１１ａ，１１
ｂを貼り合わせてセルを作成した。なお、ラビング後の
セルを洗浄し乾燥させる工程（第１の工程）において
は、洗浄液としてＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を
用いて、乾燥が低温（８０℃）でできるようにした。ま
た、上下基板１１ａ，１１ｂの張り合せ工程（第２の工
程）においてはシール部材としてＵＶ硬化シールを用
い、ＵＶ光での硬化が可能なようにして熱履歴が加わら
ないよう工夫した。
は、７．５ｃｍ×７．５ｃｍの大きさであり、その基板
１１ａ，１１ｂの表面には透明電極１２ａ，１２ｂを形
成した。また、これらの透明電極１２ａ，１２ｂの上に
は、酸化タンタルの薄膜（絶縁膜１３ａ，１３ｂ）をス
パッタ法で形成し、さらにその上にフッ素系ポリイミド
の１％ＮＭＰ溶液をスピナーで塗布し２７０℃で１時間
焼成して配向制御層１４ａ，１４ｂを形成した。次に、
これらの基板１１ａ，１１ｂをラビングしてプレチルト
角αを１０°以上にした。さらに、ラビング方向が同一
方向かつ平行からセル上方から見て時計まわりにねじら
れ、それらの交差角θc が１０°となるように、かつ
１．５μｍのセル厚を保つように、両基板１１ａ，１１
ｂを貼り合わせてセルを作成した。なお、ラビング後の
セルを洗浄し乾燥させる工程（第１の工程）において
は、洗浄液としてＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を
用いて、乾燥が低温（８０℃）でできるようにした。ま
た、上下基板１１ａ，１１ｂの張り合せ工程（第２の工
程）においてはシール部材としてＵＶ硬化シールを用
い、ＵＶ光での硬化が可能なようにして熱履歴が加わら
ないよう工夫した。
【００２３】このような方法で５つのセルを作成し、そ
のうちの４つのセルを８０℃、１００℃、１２０℃、１
５０℃で６時間熱処理をした。また、残りの１つのセル
は熱処理をしなかった。さらに、ＵＶ硬化シールにて張
り合せた基板１１ａ，１１ｂ間に液晶を注入する工程
（第３の工程）においては、まず基板１１ａ，１１ｂ間
の脱気を行い、その後で、フェニルピリミジンを主成分
とするコーン角１４°（但し、室温）の強誘電性液晶を
８５℃の低温で注入した。さらに、その注入後にカイラ
ルスメクティックＣ相まで徐冷した。
のうちの４つのセルを８０℃、１００℃、１２０℃、１
５０℃で６時間熱処理をした。また、残りの１つのセル
は熱処理をしなかった。さらに、ＵＶ硬化シールにて張
り合せた基板１１ａ，１１ｂ間に液晶を注入する工程
（第３の工程）においては、まず基板１１ａ，１１ｂ間
の脱気を行い、その後で、フェニルピリミジンを主成分
とするコーン角１４°（但し、室温）の強誘電性液晶を
８５℃の低温で注入した。さらに、その注入後にカイラ
ルスメクティックＣ相まで徐冷した。
【００２４】なお、強誘電性液晶の相転移温度は以下の
とおりである。
とおりである。
【００２５】
【外２】 このようにして液晶素子を作成し、下記４つのケースに
ついてそれぞれ液晶の配向状態を調べた。
ついてそれぞれ液晶の配向状態を調べた。
【００２６】１．駆動前の配向状態 ２．１５℃で駆動電圧２５Ｖ駆動した時の配向状態 ３．３０℃ 〃 ４．４５℃ 〃 なお、かかる駆動電圧には、図２(b) に示す波形ものを
用いた。すなわち、Ｃｏｍ信号及びＳｅｇ信号を合成し
たもので、ピーク間電圧Ｖｐｐを５０Ｖとした。また、
パルス幅は、液晶のスイッチングが正常に行える範囲で
適当に合せた。また、プレチルト角は、いわゆるクリス
タルローテーション法（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｖｏ．１１９（１９８０）ＮＯ．ｓｈｏｒｔ Ｎｏ
ｔｅｓ２０１３に記載されている方法）に従って測定し
た。また、プレチルト角の測定用の液晶はチッソ社製強
誘電性液晶ＣＳ−１０１４に下記の構造式で示される化
合物を重量比で２０％混合したものを標準液晶とした。
用いた。すなわち、Ｃｏｍ信号及びＳｅｇ信号を合成し
たもので、ピーク間電圧Ｖｐｐを５０Ｖとした。また、
パルス幅は、液晶のスイッチングが正常に行える範囲で
適当に合せた。また、プレチルト角は、いわゆるクリス
タルローテーション法（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｖｏ．１１９（１９８０）ＮＯ．ｓｈｏｒｔ Ｎｏ
ｔｅｓ２０１３に記載されている方法）に従って測定し
た。また、プレチルト角の測定用の液晶はチッソ社製強
誘電性液晶ＣＳ−１０１４に下記の構造式で示される化
合物を重量比で２０％混合したものを標準液晶とした。
【００２７】
【化１】 なお、この混合した液晶組成物は、１０〜５０℃でＳｍ
Ａ相を示す。そして測定法は、ガラス基板に垂直且つ一
軸配向処理軸を含む面で回転させながら、回転軸と４５
°の角度をなす偏向面を持つヘリウム・ネオンレーザ光
を回転軸に垂直な方向から照射して、その反対側で入射
偏向面と平行な透過軸を持つ偏向板を通してフォトダイ
オードで透過光強度を測定した。この時、干渉によって
できた透過光強度の双曲線群の中心となる角とガラス基
板に垂直な線とのなす角度をφｘとし、下式に代入して
プレチルト角αを求めた。
Ａ相を示す。そして測定法は、ガラス基板に垂直且つ一
軸配向処理軸を含む面で回転させながら、回転軸と４５
°の角度をなす偏向面を持つヘリウム・ネオンレーザ光
を回転軸に垂直な方向から照射して、その反対側で入射
偏向面と平行な透過軸を持つ偏向板を通してフォトダイ
オードで透過光強度を測定した。この時、干渉によって
できた透過光強度の双曲線群の中心となる角とガラス基
板に垂直な線とのなす角度をφｘとし、下式に代入して
プレチルト角αを求めた。
【００２８】
【数１】 ｎ0 ：常光屈折率 ｎe ：異常光屈折率 実験結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】 表１に示した実験結果から、以下の事柄が分かる。
【００３０】すなわち、駆動電圧を印加しない状態（駆
動前）の配向状態は、熱処理温度が１００℃以下のも
の、及び未処理のものが良好なユニフォーム状態を示し
ており、それに対して熱処理温度を１２０℃以上とした
ものではＣ２配向が混在していた。また、１５℃の温度
で駆動した場合には、熱処理温度が１００℃のものにも
Ｃ２配向が混在した。そして、このＣ２配向が混在した
液晶については、ジグザグ欠陥の発生を確認し、コント
ラストの著しい低下を確認した。なお、熱処理温度を８
０℃以下としたものでは、駆動時の温度を３０℃や４５
℃に上げても、Ｃ２配向は見られなかった。
動前）の配向状態は、熱処理温度が１００℃以下のも
の、及び未処理のものが良好なユニフォーム状態を示し
ており、それに対して熱処理温度を１２０℃以上とした
ものではＣ２配向が混在していた。また、１５℃の温度
で駆動した場合には、熱処理温度が１００℃のものにも
Ｃ２配向が混在した。そして、このＣ２配向が混在した
液晶については、ジグザグ欠陥の発生を確認し、コント
ラストの著しい低下を確認した。なお、熱処理温度を８
０℃以下としたものでは、駆動時の温度を３０℃や４５
℃に上げても、Ｃ２配向は見られなかった。
【００３１】なお、このように１００℃以上の熱履歴を
加えた場合にはＣ２配向が混在し、ジグザグ欠陥が発生
するが、このジグザグ欠陥は熱履歴の温度が高いほど顕
著になることも確認した。また、表１には示していない
が、プレチルト角αを１０°未満にするとＣ１配向のユ
ニフォーム配向の中にＣ２配向が混在し、ジグザグ欠陥
が発生してくることも確認した。このような欠陥は、駆
動電圧を高くしたり、液晶素子の温度を低くすると顕著
になる。
加えた場合にはＣ２配向が混在し、ジグザグ欠陥が発生
するが、このジグザグ欠陥は熱履歴の温度が高いほど顕
著になることも確認した。また、表１には示していない
が、プレチルト角αを１０°未満にするとＣ１配向のユ
ニフォーム配向の中にＣ２配向が混在し、ジグザグ欠陥
が発生してくることも確認した。このような欠陥は、駆
動電圧を高くしたり、液晶素子の温度を低くすると顕著
になる。
【００３２】また、本発明者は、熱処理時間を６時間か
ら２０時間に長くして同様の実験を行った。その実験結
果を表２に示す。
ら２０時間に長くして同様の実験を行った。その実験結
果を表２に示す。
【００３３】
【表２】 本実験において２０時間で熱処理した試料と、上述の実
験において６時間で熱処理した試料とを比較することに
より以下のことがわかった。すなわち、１００℃以上の
温度で処理した試料では、熱処理時間を長くするとＣ２
状態の混在が著しくなり、ジグザグ欠陥も多くなる。一
方、８０℃以下の温度で処理した場合には、熱処理時間
を長くしても良好なユニフォーム配向が得られる。この
ことより、熱処理時間の如何にかかわらず熱履歴を１０
０℃未満にすれば良好なユニフォーム配向が得られるこ
とを確認した。
験において６時間で熱処理した試料とを比較することに
より以下のことがわかった。すなわち、１００℃以上の
温度で処理した試料では、熱処理時間を長くするとＣ２
状態の混在が著しくなり、ジグザグ欠陥も多くなる。一
方、８０℃以下の温度で処理した場合には、熱処理時間
を長くしても良好なユニフォーム配向が得られる。この
ことより、熱処理時間の如何にかかわらず熱履歴を１０
０℃未満にすれば良好なユニフォーム配向が得られるこ
とを確認した。
【００３４】なお、本発明者は熱処理時間をさらに延ば
し３０時間で実験を行ったが、８０℃以下の温度では良
好なユニフォーム状態が得られた。
し３０時間で実験を行ったが、８０℃以下の温度では良
好なユニフォーム状態が得られた。
【００３５】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。
る。
【００３６】本実施例においては、一軸配向処理後から
液晶を注入するまでに１００℃以上の熱履歴を加える時
間をｔ１とし、また、液晶を注入した後に８０℃以上の
熱履歴を加える時間をｔ２とした場合に、 ２ｔ１＞ｔ２≧ｔ１ なる関係が成り立つようにした。
液晶を注入するまでに１００℃以上の熱履歴を加える時
間をｔ１とし、また、液晶を注入した後に８０℃以上の
熱履歴を加える時間をｔ２とした場合に、 ２ｔ１＞ｔ２≧ｔ１ なる関係が成り立つようにした。
【００３７】これにより、液晶は均一なユニフォーム状
態が得られた。以下に、本発明者が効果を確認するため
に行った実験について説明する。
態が得られた。以下に、本発明者が効果を確認するため
に行った実験について説明する。
【００３８】本実施例においても、上述実施例と同様に
セルを作成した。すなわち、本実験に用いたガラス基板
１１ａ，１１ｂは、７．５ｃｍ×７．５ｃｍの大きさで
あり、その基板１１ａ，１１ｂの表面には透明電極１２
ａ，１２ｂを形成した。また、これらの透明電極１２
ａ，１２ｂの上には、酸化タンタルの薄膜（絶縁膜１３
ａ，１３ｂ）をスパッタ法で形成し、さらにその上にフ
ッ素系ポリイミドの１％ＮＭＰ溶液をスピナーで塗布し
２７０℃で１時間焼成して配向制御層１４ａ，１４ｂを
形成した。次に、これらの基板１１ａ，１１ｂをラビン
グしてプレチルト角αを１０°以上にした。さらに、ラ
ビング方向が同一方向かつ平行からセル上方から見て時
計まわりにねじられ、それらの交差角θc が１０°とな
るように、かつ１．５μｍのセル厚を保つように、両基
板１１ａ，１１ｂを貼り合わせてセルを作成した。な
お、ラビング後のセルを洗浄し乾燥させる工程（第１の
工程）においては、洗浄液としてＩＰＡ（イソプロピル
アルコール）を用いて、乾燥が低温（８０℃）でできる
ようにした。また、上下基板１１ａ，１１ｂの張り合せ
工程（第２の工程）においてはシール部材としてＵＶ硬
化シールを用い、ＵＶ光での硬化が可能なようにして熱
履歴が加わらないよう工夫した。
セルを作成した。すなわち、本実験に用いたガラス基板
１１ａ，１１ｂは、７．５ｃｍ×７．５ｃｍの大きさで
あり、その基板１１ａ，１１ｂの表面には透明電極１２
ａ，１２ｂを形成した。また、これらの透明電極１２
ａ，１２ｂの上には、酸化タンタルの薄膜（絶縁膜１３
ａ，１３ｂ）をスパッタ法で形成し、さらにその上にフ
ッ素系ポリイミドの１％ＮＭＰ溶液をスピナーで塗布し
２７０℃で１時間焼成して配向制御層１４ａ，１４ｂを
形成した。次に、これらの基板１１ａ，１１ｂをラビン
グしてプレチルト角αを１０°以上にした。さらに、ラ
ビング方向が同一方向かつ平行からセル上方から見て時
計まわりにねじられ、それらの交差角θc が１０°とな
るように、かつ１．５μｍのセル厚を保つように、両基
板１１ａ，１１ｂを貼り合わせてセルを作成した。な
お、ラビング後のセルを洗浄し乾燥させる工程（第１の
工程）においては、洗浄液としてＩＰＡ（イソプロピル
アルコール）を用いて、乾燥が低温（８０℃）でできる
ようにした。また、上下基板１１ａ，１１ｂの張り合せ
工程（第２の工程）においてはシール部材としてＵＶ硬
化シールを用い、ＵＶ光での硬化が可能なようにして熱
履歴が加わらないよう工夫した。
【００３９】このような方法で５つのセルを作成し、そ
のうちの４つのセルについては１００℃で６時間の熱処
理を行った。また、残りの１つのセルについては熱処理
をしなかった。さらに、これらのセルに、上述実施例と
同様に、フェニルピリミジンを主成分とするコーン角１
４°（但し、室温）の強誘電性液晶を注入した。なお、
この注入時の温度は８８℃とし、注入時間は１時間とし
た。そして、上述のように１００℃で６時間の熱処理を
行った後液晶を注入した４つの試料を、それぞれ１００
℃で３時間、６時間、１０時間、２０時間の熱処理を行
った。また、液晶注入前に熱処理を行わなかった試料に
ついては注入後も熱処理を省略した。そして、これらの
試料をカイラルスメクチックＣ相まで徐冷した。さら
に、上述実施例と同様に、 １．駆動前の配向状態 ２．１５℃で駆動電圧２５Ｖ駆動した時の配向状態 ３．３０℃ 〃 ４．４５℃ 〃 のそれぞれの配向状態を調べた。
のうちの４つのセルについては１００℃で６時間の熱処
理を行った。また、残りの１つのセルについては熱処理
をしなかった。さらに、これらのセルに、上述実施例と
同様に、フェニルピリミジンを主成分とするコーン角１
４°（但し、室温）の強誘電性液晶を注入した。なお、
この注入時の温度は８８℃とし、注入時間は１時間とし
た。そして、上述のように１００℃で６時間の熱処理を
行った後液晶を注入した４つの試料を、それぞれ１００
℃で３時間、６時間、１０時間、２０時間の熱処理を行
った。また、液晶注入前に熱処理を行わなかった試料に
ついては注入後も熱処理を省略した。そして、これらの
試料をカイラルスメクチックＣ相まで徐冷した。さら
に、上述実施例と同様に、 １．駆動前の配向状態 ２．１５℃で駆動電圧２５Ｖ駆動した時の配向状態 ３．３０℃ 〃 ４．４５℃ 〃 のそれぞれの配向状態を調べた。
【００４０】なお、かかる駆動電圧には図２(b) に示す
波形ものを用い、またプレチルト角は、上述実施例と同
様にクリスタルローテーション法に従って測定した。
波形ものを用い、またプレチルト角は、上述実施例と同
様にクリスタルローテーション法に従って測定した。
【００４１】実験結果を表３に示す。
【００４２】
【表３】 この実験においては、液晶素子を駆動する前において
は、熱処理を行わなかったもの（未処理）や、３時間と
いう短時間のみ熱処理を行ったものに、Ｃ１ツイスト状
態の混在が見られた。これに対し、６時間から２０時間
の熱処理を行ったものの場合には、少なくとも駆動前に
おいては良好なユニフォーム状態が観察された。一方、
これらの試料を各温度で駆動すると、２０時間の熱処理
を行ったものについては１５℃の駆動温度でＣ２状態の
混在が見られジグザグ欠陥が多数発生していた。また、
６時間の熱処理を行ったものについては４５℃の温度で
Ｃ１ツイスト状態の混在が見られ、コントラストの著し
い低下を確認した。
は、熱処理を行わなかったもの（未処理）や、３時間と
いう短時間のみ熱処理を行ったものに、Ｃ１ツイスト状
態の混在が見られた。これに対し、６時間から２０時間
の熱処理を行ったものの場合には、少なくとも駆動前に
おいては良好なユニフォーム状態が観察された。一方、
これらの試料を各温度で駆動すると、２０時間の熱処理
を行ったものについては１５℃の駆動温度でＣ２状態の
混在が見られジグザグ欠陥が多数発生していた。また、
６時間の熱処理を行ったものについては４５℃の温度で
Ｃ１ツイスト状態の混在が見られ、コントラストの著し
い低下を確認した。
【００４３】以上の実験結果より、一軸配向処理後から
液晶を注入するまでに１００℃以上の熱履歴を加える時
間をｔ１（本実施例においては、ｔ１＝０，６時間）と
し、液晶を注入した後に８０℃以上の熱履歴を加える時
間をｔ２（本実施例においては、ｔ２＝０，３，６，１
０，２０）とした場合、 ｔ２＜ｔ１（３時間の熱処理を行ったもの） ２ｔ１＜ｔ２（２０時間の熱処理を行ったもの） の条件では欠陥が発生し、 ｔ２≦ｔ１（６時間の熱処理を行ったもの） の条件では欠陥が発生しなかった。つまり、２ｔ１＞ｔ
２≧ｔ１の条件では駆動の有無を問わず均一なユニフォ
ーム配向が得られることがわかる。
液晶を注入するまでに１００℃以上の熱履歴を加える時
間をｔ１（本実施例においては、ｔ１＝０，６時間）と
し、液晶を注入した後に８０℃以上の熱履歴を加える時
間をｔ２（本実施例においては、ｔ２＝０，３，６，１
０，２０）とした場合、 ｔ２＜ｔ１（３時間の熱処理を行ったもの） ２ｔ１＜ｔ２（２０時間の熱処理を行ったもの） の条件では欠陥が発生し、 ｔ２≦ｔ１（６時間の熱処理を行ったもの） の条件では欠陥が発生しなかった。つまり、２ｔ１＞ｔ
２≧ｔ１の条件では駆動の有無を問わず均一なユニフォ
ーム配向が得られることがわかる。
【００４４】これは、熱履歴によりプレチルト角が影響
を受け、しかも、ｔ１とｔ２ではそれぞれプレチルト角
に与える影響が相反する方向であるためと考えられる。
すなわち、ｔ１はプレチルト角を下げる方向に影響し、
ｔ２はプレチルト角を上げる方向に影響するものである
と考えられる。したがって、一軸配向処理により制御し
た配向状態（ｔ１＝０時間、ｔ２＝０時間）を安定に作
成するためには、ｔ１とｔ２を管理しなければならな
い。
を受け、しかも、ｔ１とｔ２ではそれぞれプレチルト角
に与える影響が相反する方向であるためと考えられる。
すなわち、ｔ１はプレチルト角を下げる方向に影響し、
ｔ２はプレチルト角を上げる方向に影響するものである
と考えられる。したがって、一軸配向処理により制御し
た配向状態（ｔ１＝０時間、ｔ２＝０時間）を安定に作
成するためには、ｔ１とｔ２を管理しなければならな
い。
【００４５】また、本発明者は、本実施例による効果を
確かめるために他の実験を行った。すなわち、液晶注入
前のセルに、５０℃、８０℃、１００℃、１２０℃の温
度で、それぞれ３、６、１０、２０、５０時間の熱処理
を施し、熱処理を施していないセルと共に駆動前の配向
状態を調べた。その結果を表４に示す。
確かめるために他の実験を行った。すなわち、液晶注入
前のセルに、５０℃、８０℃、１００℃、１２０℃の温
度で、それぞれ３、６、１０、２０、５０時間の熱処理
を施し、熱処理を施していないセルと共に駆動前の配向
状態を調べた。その結果を表４に示す。
【００４６】
【表４】 本実験より、１００℃以上の温度で熱処理を施した試料
については配向状態の大きな変化を確認したが、熱処理
温度が５０℃、８０℃のものについては配向状態の大き
な変化が見られなかった。本実験より、一軸配向処理後
から液晶注入までの熱履歴で、配向状態に大きく影響す
るのは１００℃以上の温度であることがわかった。な
お、この１００℃という値は、ポリイミド配向膜のα分
散点やβ分散点にくらべ十分小さい値である。
については配向状態の大きな変化を確認したが、熱処理
温度が５０℃、８０℃のものについては配向状態の大き
な変化が見られなかった。本実験より、一軸配向処理後
から液晶注入までの熱履歴で、配向状態に大きく影響す
るのは１００℃以上の温度であることがわかった。な
お、この１００℃という値は、ポリイミド配向膜のα分
散点やβ分散点にくらべ十分小さい値である。
【００４７】さらに、本発明者は、液晶注入前のセルに
１００℃・６時間の熱処理を行い、液晶注入後に、温度
が５０℃、８０℃、１００℃で、時間が３、６、１０、
２０、５０時間の熱処理を施し、熱処理を施していない
セルと共に駆動前の配向状態を調べた。その結果を表５
に示す。
１００℃・６時間の熱処理を行い、液晶注入後に、温度
が５０℃、８０℃、１００℃で、時間が３、６、１０、
２０、５０時間の熱処理を施し、熱処理を施していない
セルと共に駆動前の配向状態を調べた。その結果を表５
に示す。
【００４８】
【表５】 この実験より、液晶を注入した状態の熱履歴でも８０℃
以上の温度では時間により配向状態の変化が観察できた
が、５０℃では配向状態の変化が見られなかった。この
実験から液晶注入後の熱履歴で、配向状態に大きく影響
するのは８０℃以上の温度であることがわかる。また、
この８０℃という値はポリイミド配向膜のα分散点やβ
分散点にくらべ十分小さい値であり、しかも液晶注入前
の熱履歴の場合より小さくなっている。これらのことを
考えると、熱履歴の影響を受ける温度は、ポリイミド配
向膜のα分散点やβ分散点ではなく、液晶材料と配向膜
の関係から決まるものではないかと考えられる。
以上の温度では時間により配向状態の変化が観察できた
が、５０℃では配向状態の変化が見られなかった。この
実験から液晶注入後の熱履歴で、配向状態に大きく影響
するのは８０℃以上の温度であることがわかる。また、
この８０℃という値はポリイミド配向膜のα分散点やβ
分散点にくらべ十分小さい値であり、しかも液晶注入前
の熱履歴の場合より小さくなっている。これらのことを
考えると、熱履歴の影響を受ける温度は、ポリイミド配
向膜のα分散点やβ分散点ではなく、液晶材料と配向膜
の関係から決まるものではないかと考えられる。
【００４９】
【００５０】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明によると、
ツイスト状態やジグザグ欠陥のない良好なユニフォーム
配向状態を安定に得ることができる。
ツイスト状態やジグザグ欠陥のない良好なユニフォーム
配向状態を安定に得ることができる。
【図１】液晶素子の構造を示す断面図。
【図２】駆動波形を説明するための図。
【図３】Ｃ１配向及びＣ２配向を説明するための図。
【図４】ツイスト配向及びユニフォーム配向を説明する
ための図。
ための図。
１１ａ，１１ｂ 基板 １２ａ，１２ｂ 電極（透明電極） １３ａ，１３ｂ 絶縁膜 １４ａ，１４ｂ 配向膜（配向制御層） １５ 強誘電性液晶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−30219（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−221925（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1337 G02F 1/13 101 G09F 9/30
Claims (4)
- 【請求項１】 電極及び一軸配向処理の施された配向膜
を形成した基板を洗浄し乾燥させる第１の工程と、該洗
浄・乾燥された一対の基板をシール部材で張り合せた後
に該シール部材を硬化させる第２の工程と、これらの一
対の基板間に強誘電性液晶を注入する第３の工程と、を
備えた強誘電性液晶素子の製造方法において、 前記第１の工程にて一軸配向処理した後、前記第３の工
程にて強誘電性液晶を注入するまでに１００℃以上に加
熱する時間をｔ１とし、該液晶を注入した後に８０℃以
上に加熱する時間をｔ２とした場合に、 ２ｔ１＞ｔ２≧ｔ１ の関係が成り立つようにする、 ことを特徴とする強誘電性液晶素子の製造方法。 - 【請求項２】 前記一軸配向処理後から液晶を注入する
までに加える熱履歴と、液晶を注入した後に加える熱履
歴をほぼ等しくする、 ことを特徴とする請求項１記載の、強誘電性液晶素子の
製造方法。 - 【請求項３】 前記一軸配向処理を、高分子薄膜をラビ
ングすることにより行う、 ことを特徴とする、請求項１又は２記載の、強誘電性液
晶素子の製造方法。 - 【請求項４】 前記基板における上下界面における一軸
配向処理が交差し、 その交差角θＣが、２０°＞θＣ ＞０°である、 ことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項記載
の、強誘電性液晶素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13524893A JP3080123B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 強誘電性液晶素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13524893A JP3080123B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 強誘電性液晶素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06324340A JPH06324340A (ja) | 1994-11-25 |
| JP3080123B2 true JP3080123B2 (ja) | 2000-08-21 |
Family
ID=15147276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13524893A Expired - Fee Related JP3080123B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 強誘電性液晶素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3080123B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6407797B1 (en) * | 1999-09-16 | 2002-06-18 | Council Of Scientific & Industrial Research | Polymer coated long duration optical memory device and a method for the development thereof |
| JP4068572B2 (ja) | 2004-01-19 | 2008-03-26 | Ｎｅｃ液晶テクノロジー株式会社 | 液晶表示パネルの製造方法 |
-
1993
- 1993-05-13 JP JP13524893A patent/JP3080123B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06324340A (ja) | 1994-11-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |