JPH01142615A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の概要〕 本発明は、強誘電性液晶素子の製造において従来のラビ
ング処理では基板にキズ、痕跡が発生しやすいという問
題、更に磁場を印加する方法における配向むらの問題点
を解決するため、弱いラビング処理後、液晶を等方状態
に加熱し、徐冷中に磁界と同時に電解を印加することに
より上記問題点を解決する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は液晶表示素子の製造方法に関し、更に詳しくは
配向むらをなくし、高コントラストと良好なメモリ性を
有する強誘電性液晶表示素子の製造方法に関する。

〔従来技術および発明が解決しようとする問題点〕液晶
表示は、低電力消費、低駆動電圧という特徴を有するた
め、時計や電卓等における小容量表示として広く普及し
ているが、最近はハンドベルトコンピュータやワープロ
等のＯＡ機器用表示としての需要が増大し、より情報量
の大きな液晶表示が求められている。

従来の液晶表示素子の主なものには、２枚の基板間に挟
持された液晶分子が９０°の角度を持ってねじれた構造
をしているツィステッド・ネマティック（ＴＮ）方式と
、１つの画素に１個の電界トランジスタ（Ｔ　Ｐ　Ｔ）
をはめ込んだＴＦＴ方式とがある。ＴＮ方式を用いたＬ
ＣＤにおいては、電界のオン−オフに際してメモリー性
がなく、しかもしきい値特性が急峻でないため、大容量
のドツト・マトリックス表示を行おうとすると、累積応
答効果により非表示部分も半表示の状態になるというク
ロストークの問題がある。一方、ＴＦＴ方式では低コス
トで、しかも欠陥がなく、ＴＰＴを大画面に形成するこ
とが困難であるという問題点があった。さらに、これら
従来の液晶表示においては、駆動電界は液晶分子の誘電
異方性に作用するという特徴を有している。従って印加
電界が液晶分子に及ぼすトルクは極めて小さく、その結
果応答時間が１０〜３００ｍ５程度に遅いものとなると
いう問題がある。

強誘電性液晶表示素子では、液晶層の厚みを強誘電性液
晶のらせんピッチと同程度かそれ以下とする。このとき
、基板界面からの配向規制力のために、らせんがほどけ
、自発分極と双安定状態が出現することが報告されてい
る（特開昭５６−１０７２１６）。双安定性を有するた
め、強誘電性液晶表示素子はメモリー性を有し、その結
果従来の液晶で見られるように、マルチプレックス駆動
を使用した場合、表示容量が増加するにつれて、選択画
素ばかりでなく非選択画素や半選択画素にも、液晶を駆
動するに十分な電圧が印加されるというクコストークが
発生するという問題がないので、大容量化が可能である
という特徴を有している。

さらに、強誘電性液晶表示素子は自発分極を有するので
、駆動電界は液晶分子の双極子モーメントに直接作用す
る。従って、印加電界が液晶分子に及ぼすトルクは従来
液晶の場合と比べて、１０００〜１００００倍程度大き
いので、程度時間も数μｓと極めて短くなることが知ら
れている。

従ってこれらの特徴を活かした強誘電性液晶表示素子は
動画表示と大容量表示が可能となることから、ＯＡ機器
用の大容量表示への応用が期待されている。しかし、こ
の強誘電性液晶表示素子を有効に作動させるためには、
素子内の液晶パネルにおいて、液晶分子が基板に平行に
配列した均一なドメインを形成する必要がある。

第１および第２図に強誘電性液晶表示素子を示す。２枚
のガラス基板１の表面にはＩＴ○の透明電極２が形成さ
れており、その表面にはポリイミド等の樹脂からなる配
向膜３が塗布されている。

この２枚の基板は２ｔｎａ程度の厚さのスペーサ４を介
して張り合わされ、その隙間には強誘電性液晶５が封入
されている。液晶分子は基板に平行に均一配向し、この
とき矢印で示した強誘電性液晶の自発分極６はｕｐ　（
！：　ｄｏｗｎのどちらか一方向を向くという双安定状
態をとる。透明電極２は電源７とリード線等で結ばれて
おり、電源からパルス波を印加することにより、その極
性に応じて上記双安定状態の一方を選択する。光源９か
ら出た光は、偏光子８と液晶層５を通過して検光子８′
から透過する。従って、双安定状態のそれぞれで分子配
列が異なっているため、旋光度が変化し、透過光量が双
安定状態のそれぞれで異なり、そのため明と暗の表示を
行うことができる。

第１図に示すように、強誘電性液晶５を基板に平行に、
しかも均一に配向させるための配向制御法には、スメク
ティックＡ相の温度範囲で基板にせん断部力を加えるシ
アリング法、スペーサエツジに温度勾配を与えながら徐
冷する温度勾配法、基板に形成したＳｉＯ斜方蒸着膜や
高分子膜を布などでこするラビング法、そして数十ＫＧ
の強磁場を印加しながら強誘電性液晶相まで徐冷する磁
場配列法が知られている。

これらの配向制御法めうち、シアリング法と温度勾配法
は大面積配向がむずかしい。一方うピング法は強誘電性
液晶の大面積配向に適しているが、反面、均一配向に足
る十分なラビングを施すと配向膜に痕跡を残すため、転
位などの線状欠陥が誘起されやすく、コントラストと双
安定性に悪影響を及ぼすという問題点がある。これに対
して磁場配列方法は、大面積配向に通し、また配向膜に
痕跡を残さないので、良好なコントラストやメモリー性
が得られやすいという特長を有する。しかし、磁場配列
方法が有効に働くのはセル厚がほぼ３０声以上の場合に
限られ、２１ｎｎ程度の薄いセルでは磁場を印加しても
強誘電性液晶の微小ドメインが基板界面に防げられるの
で、大面積にわたって均一に成長できず、その結果大面
積配向が得られないという問題がある。

一方、特願昭６２−２０５２に示したように強誘電相の
高温部にコレステリック相を有さず、スメクティソクＡ
相を存する液晶を封入した液晶パネルに、等労相からス
メクティソクＡ相を経由して強誘電相まで徐冷する過程
において、磁場を印加することにより、厚みが２１！Ｔ
ｎ程度のそれだけでは均一配向にとって不十分な弱いラ
ビング処理を施したパネルでも欠陥の発生を誘起しない
で液晶を均一配向することが可能である。しかし、強誘
電相の高温部にスメクティソクＡ相ばかりでなくコレス
テリック相を有する液晶においては、上記弱いラビング
処理と磁場印加を組合せた方法では、配向はするものの
、コレステリック相で液晶はらせんを描くため配向むら
が生じやすいという問題が発生している。

〔問題点を解決するための手段、発明の作用〕本発明は
上記問題点を解決するためになされたもので液晶パネル
の基板上に高分子膜を形成し、それだけでは液晶を均一
配向できない程度の弱いラビング処理を施すとともに、
等方状態に加熱した後パネルに注入した強誘電性液晶を
等方状態からスメクティックＡ相を経て強誘電性液晶相
まで徐冷し、しかもその徐冷期間において液晶に磁場と
電場とを同時に印加することを特長とする。

本発明の方法が最も効果的に適用される液晶は等方液体
相から温度降下とともにコレステリック相とスメクティ
ックＡ相を経由して強誘電性液晶相に至る相転移系列を
有する液晶である。

このような液晶はコレステリック相でらせんを描くため
、−様な配向が得られにくいと考えられる。そこで、本
発明者らは、これらの液晶を注入したパネルに等労相か
らコレステリック相とスメクティックＡ相を経由して強
誘電相に徐冷する過程において磁場ばかりでなく電場を
印加することにより、コレステリック相で印加電界から
のトルクによりらせんがほどけるために、上記それたけ
では均一配向できない弱いラビング処理においても、大
面積に液晶を均一に配向させることができ、良好なコン
トラストと双安定性を得ることができることの知見を得
て本発明を完成した。

本発明で使用できる印加電圧は、絶対値が４Ｖ以上の任
意の周波数の交流電圧かまたは直流電圧が好ましい。

以下、更に本発明を実施例により説明する。

〔実施例〕

酸化インジウムを透明電極として用いたガラス基板を洗
浄した後、ガラス基板上にポリビニルアルコールの水溶
液をスピンコードして配向膜を形成した。１５０°Ｃで
１時間乾燥した後、この配向膜をナイロン製のブラシで
２回ラビングし、２枚の基板を粒径が２ＩＭのアルミナ
微粉（昭和電工社製）を介して張り合せ、パネルを作製
した。次に下記の構造式で表わされる液晶を等労相に加
熱した後圧力差を利用してパネルに注入し、液晶パネル
を作製した。

この液晶は下記の相転移系列を有する：この液晶パネル
に、１０にガウスの磁場と±１０Ｖ。

２０　ｋ　Ｈｚの交流電圧を同時に印加しながら、コレ
ステリック相からスメクティソクＡ相の温度範囲まで徐
冷したところ、スメクティックＡ相の均一なドメインが
形成されていることがわかった。

次に上記液晶パネルをさらにカイラルスメクティノクＣ
相の温度範囲まで徐冷したところ、極めて良好な双安定
性を持ったカイラルスメクテイックＣ相を得ることがで
き、約１：１５のコントラストが得られた。

且Ｍｊ！ＬＬ 上記実施例で用いた液晶パネルを再び液晶が等方状態に
なる温度まで加熱した後、電界を印加せずに、１０にガ
ウスの磁場のみを印加しながらカイラルスメクティック
Ｃ相まで徐冷したところ、カイラルスメクティックＣ相
の微小ドメインは多数発生するものの、大面積にわたっ
て液晶を均一に配向させることができなかった。偏光顕
微鏡下で比較的均一に配向している領域を選びコントラ
スト比をｆｆ１ｌＪ定したところ、１：５という値が得
られた。

此１引ｌ 上記実施例で用いた液晶パネルを再び液晶が等方状態に
なる温度まで加熱した後、今度は磁場を印加しないで±
ＩＯＶ　、　２０ｋＨｚの高周波電界のみを印加しなが
らカイラルスメクティックＣ相まで徐冷したところ、ラ
ビングが弱いために大面積にわたって液晶を均一に配向
させることができなかった。偏光顕微鏡下で比較的均一
に配向している領域を選びコントラスト比を測定したと
ころ、１：６という値が得られた。

以上、実施例と比較例で得られた結果を表１にまとめで
ある。

表１　実施例と比較例１．２の結果 以上のことから強誘電性液晶相の高温相に、スメクティ
ソクＡ相ばかりではなく、コレステリフク相をも有する
強誘電性液晶の場合には、磁場とともに、高周波電圧を
印加しながらカイラルスメクティックＣ相まで徐冷する
ことにより、それだけでは分子配向が不十分となる弱い
ラビング処理により、線状欠陥の発生のない均一に配向
した強誘電性液晶相を得られることが認められた。

さらに、上述した実施例の場合において電圧印加の際に
、徐冷過程で絶対値が４Ｖ以上の任意の周波数の交流電
圧かまたは直流電圧を印加することにより同様の効果が
あることが確かめられた。

〔発明の効果〕

本発明は以と説明したように、弱いラビング処理後、等
方状態から強電性液晶相に徐冷中に該液晶に磁界と同時
に電界を印加するように構成したものであるから、本発
明によれば、強誘電性液晶相の高温部にスメクティック
Ａ相を有する強誘電性液晶を、大面積にわたって液晶分
子を均一に配向させる効果を奏すると共に、高いコント
ラストと良好なメモリー性をもった強誘電性液晶表示素
子を作製することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ強誘電性液晶表示を示
す構成図である。 ２・・・透明電極、　　　　３・・・配向膜、５・・・
＠誘電性液晶。 強誘電性液晶表示素子 第１図 ５・・・強誘電性液晶

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、強誘電性液晶を挟持させて形成した強誘電性液晶表
   示素子の製造方法において、基板表面に樹脂膜を形成し
   、基板表面を弱いラビング処理し、該液晶を等方状態に
   加熱し、次いで強誘電性液晶相に徐冷する過程において
   、該液晶に磁界と同時に電界を印加することを特徴とす
   る、液晶表示素子の製造方法。