JPH03280013A - 液晶素子の製造方法および液晶素子の製造装置 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明はスメクチック液晶を用いた液晶素子の製造方法
に関する。

「従来の技術」 スメクチック液晶は高い粘度を有するため、そのままで
は基板間の狭い間隙に充填し配向させることは困難であ
る。そこで従来は、液晶材料を高温に加熱し等労相など
にして粘度を低下させたものを充填し、その後、素子全
体を徐々に冷却してスメクチック相に転移させることが
行われていた。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、液晶材料には等労相からスメクチック相
に相転移する際に体積が大きく収縮するものがある。た
とえば、ＭＨＰＯＢＣ［４−（１−メチル・ヘプチル・
オキシ・カルボニル）フェニル４°オクチｌし・オキシ
・ビフェニル−４−カルボキシレート］では等労相とス
メクチックＡ相との転移点で体積が約５％収縮する。ス
メクチック相の層構造は弾性的であるため、この体積の
減少を緩和できない。

このため、素子全体を一様に徐冷した場合、液晶材料の
相転移に伴う体積の急激な収縮が素子内でランダムに発
生し、その収縮に起因して液晶材料の存在しない線状の
欠陥が発生することがあるという問題点があった。この
線状欠陥の部分は表示を行うことができないため、液晶
素子の表示品位が著しく低下するという問題をもたらす
。

本発明は上記の問題点を解決するためなされたものであ
り、その目的とするところは、液晶材料の収縮に起因す
る線状欠陥の生じない液晶素子の製造方法を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段」 上記の目的を達成するため、本発明では、電極を形成し
た一対の基板間にスメクチック液晶を挟持した液晶素子
の製造方法において、液晶材料をスメクチック相以外の
相を示す温度に加熱し一対の基板間に充填する工程と、
次に、その液晶材料が充填された素子に所定の場所的な
温度勾配を与えながら素子を徐冷し、最終的に素子のす
べての場所の温度がスメクチック相になる転移温度以下
になるまで徐冷する工程と、を備えることを特徴とする
液晶素子の製造方法が提供される。

「作用」 上記の製造方法によれば、素子に場所的な温度勾配を与
えながら徐冷されるため、素子全体が−様にスメクチッ
ク相への転移温度を通過するのではなく、転移温度とな
る位置が場所的に移動しながら徐冷される。このため、
徐冷中に素子内に充填された液晶材料がスメクチック相
以外の相（たとえば、等労相、ネマチック相、カイラル
ネマチック相など）からスメクチック相に相転移を発生
する境界位置が前記場所的な温度勾配に従って連続的に
移動する。スメクチック相以外の相を示す液晶部分は流
動性が高いため、その部分の流動により相転移に伴う体
積の減少が吸収され、スメクチック相への相転移に伴う
体積の減少の影響は最後に転移温度を通過する場所に集
中する。従って、体積減少の影響を液晶表示に関与しな
い場所に集中させることができる。

「実施例」 本発明の実施例について図面を参照し説明する。

第１図は液晶素子を加温徐冷する電気炉を模式的に示す
断面図である。

電気炉２０にはヒータ２１及び温度制御装置２２が設け
られ、Ｆ室２３内の温度を室温から液晶材料が等労相と
なる温度範囲（２５℃〜１５０℃）で制御できる。また
、電気炉２０内には、上記ヒータ２１の他に、液晶素子
を載置するためのプレートヒータ２４が配置されている
。このプレートヒータ２４には電熱線２５の巻線密度が
図面左方が密で右方に行く程粗になるように配置構成さ
れており、プレートヒータ２４上に載置された液晶素子
１に図面左側程高い温度を与え、液晶素子１に場所的な
温度勾配を与えることができるようにされている。なお
、図面に垂直な方向には−様な温度分布を与えるように
電熱線２５の巻線密度が構成されている。プレートヒー
タ２４は制御装置Ｆ２６に接続され、その温度勾配が制
御される。

第２図は前記プレートヒータ２４上に載置された液晶素
子１を示す正面図、第３図は平面図である。

液晶素子１は一対のガラス基板２．３内に液晶４を挟持
した構成をなす、ガラス基板２．３の相対向する内面に
はそれぞれ電極が設けられ、さらに必要に応じてカラー
フィルタが設けられている。

電極材料には、たとえば、酸化スズ、酸化インジュウム
、ＩＴＯなどが用いられる。電極またはカラーフィルタ
の上面には公知の配向処理がなされている。配向処理に
は、たとえば、ポリイミドラビング、ＰＶＡラビング、
ＬＢ膜、ＳｉＯ斜方蒸着処理などが用いられる０図面で
はこれらを省略して基板として表記している。

液晶材ｆ１４には、たとえば、Ｃ３−１，０１１（チッ
ソ社）などの強誘電液晶（ＦＬＣと略称する）、Ｍ）（
ＰＯＢＣ［４−（１−メチル・ヘプチル・オキシ・カル
ボニル）フェニル４′オクチル・オキシビフェニル−４
−カルボキシレート］などの反強誘電性液晶（Ａ　Ｆ　
Ｌ　Ｃと略称する）、これら以外のＦＬＣ，ＡＦＬＣ，
複数のＦＬＣ材料の混合液晶。

複数のＡＦＬＣ材料の混合液晶、またはＦＬＣ材料とＡ
ＦＬＣ材料の混合液晶が用いられる。

一対の基板２．３間に加熱し粘度の十分に小さくなった
液晶材料４を注入する。加熱温度は液晶材料４がスメク
チック相以外の相、すなわち等方相、ネマチック相ある
いはカイラルネマチック相を示す温度Ｔ１、たとえば１
１０℃にする０次に、液晶注入後の液晶素子１をホット
プレートで保温し、注入された液晶材料４が上記スメク
チック相以外の相を保持したままにする。

一方、電気炉２０の炉室２３の温度を上記スメクチック
相以外の相を保持する温度Ｔ１（たとえば１１０℃）に
設定する。そして、プレートヒータ２４は液晶素子１の
左辺Ａ−Ａ’の位置から右辺Ｂ−Ｂ’の位置までに３０
℃の温度差を生ずるように温度勾配をつける６ 上記のように設定された電気炉２０内に液晶材料４が注
入された液晶素子１を入れ、プレートヒータ２４上に載
置する。この結果、液晶素子１はプレートヒータ２４に
より場所的な温度勾配が与えられ、第４図にｌ１ｌＯ１
で示す様な温度分布が与えられる。すなわち、液晶素子
１の右辺Ｂ−Ｂ゛の温度Ｔ、、は炉室温度Ｔ１と略等し
い１１０℃になり、左辺Ａ−Ａ’の温度ＴＩＡはそれよ
り３０℃高い１４０℃となり、その間は直線的に温度が
変化している。なお、図面では液晶素子１近傍の炉室温
度を破線で示している。

この温度分布線１０１で示す温度では、液晶素子１のす
べての領域にわたって転移温度Ｔｔ以上の温度が維持さ
れ、液晶材料４はすべての領域でスメクチック相以外の
相、すなわち、等労相、ネマチック相あるいはカイラル
ネマチック相を示す。

次に、電気炉２０のヒータ２１を制御し、炉室温度を高
温Ｔ＋（１１０℃）から室温Ｔ３（３０℃）に徐々に降
温する。このとき、プレートヒータ２４はそのまま３０
℃の温度差を与え続けるように制御する。この結果、液
晶素子１の右辺Ｂ−Ｂ’から転移温度Ｔ、以下に冷却さ
れ、転移温度Ｔｔを通過する場所が液晶素子１の右辺Ｂ
−Ｂ’から左辺Ａ−Ａ’に移動していく、このため、液
晶素子の右辺Ｂ−Ｂ’から、等労相、ネマチック相ある
いはカイラルネマチック相からスメクチック相への相転
移が始まり、スメクチック相を示す領域が右辺Ｂ−Ｂ’
から左辺Ａ−Ａ’の方向に拡がっていく。

たとえば、炉室温度が中間の温度Ｔ、の場合は、第４図
の温度分布線１０２に示す温度分布となり、第３図に示
す様に、ｃ−ｃ’線より右辺Ｂ−Ｂ’側の領域５では液
晶がスメクチック相を示し、左辺Ａ−Ａ’側の領域６で
は等労相、ネマチック相あるいはカイラルネマチック相
を示す、このように、等労相などからスメクチック相へ
の相転移が液晶１の全領域でランダムに発生するのでは
なくＣ−Ｃ゛線で示される面状の場所で発生し、その境
界面となる場所（ｃ−ｃ’）が連続的に移動していくの
で、スメクチック相への相転移に伴う体積の減少を等労
相領域６の流動性の高い液晶材料の僅かな流動により吸
収することができる。このため、境界面となるｃ−ｃ’
線の部分に線状欠陥が生じない。

炉室温度を室温Ｔ、（３０℃）まで低下させると、温度
分布は温度分布線１０３のようになり、左辺Ａ−Ａ’の
温度ＴＳＡ（６０℃）も転移温度Ｔｔ以下となり、液晶
１のすべての領域がスメクチック相に転移する。この後
、プレートヒータ２４への通電を徐々に減少し、液晶素
子１のすべての領域を室温Ｔ３まで徐冷してもよい。

スメクチック相への相転移に伴う体積の減少は、最終的
には液晶素子１の左辺Ａ−Ａ’に集中することになり、
左辺Ａ−Ａ’の部分に液晶材料が存在しない線状欠陥が
集中する。しかし、液晶素子１の辺部であるので液晶素
子１の表示機能には関係がなく、不具合を生じない、も
し、液晶材料４の注入口が左辺Ａ−Ａ’に設けられてお
り、徐冷中にその注入口を封止していないのなら、線状
欠陥を完全になくすることができる。

また、電気炉２０における高温Ｔ、（１１０℃）からＭ
ｍＴ、（３０℃）への徐冷を、５分間以上の時間をかけ
て緩やかに降温することにより、液晶材料４の分子を基
板１．２のラビング処理等の方向に従って配向させるこ
とができる。

前記実施例では液晶素子１に直線的で−様な温度勾配の
温度分布を与えたが、温度分布の与え方には種々の方法
があり、それによりスメクチック相を示す領域の境界面
の広がり方が興なり、体積減少の影響が集中する場所が
異なる。

たとえば、第５図に示す例では、液晶素子の略中央部の
Ｄ−Ｄ”線の部分を最低温度Ｔ３゜とじ、左右の両辺Ａ
−Ａ’及びＢ−Ｂ’に向かって温度が一様に上昇するよ
うな温度分布２０１を与えている。たとえば、中央温度
Ｔ２６と左辺温度Ｔ１゜の温度差は３０℃とし、右辺温
度Ｔ２゜どの温度差は２０℃とする。プレートヒータ２
４の巻線分布を変えてこのような温度分布２０１を与え
、炉室２３内の温度を徐々に降温することにより、液晶
素子１の略中央部Ｄ−Ｄ’からスメクチック相に転移せ
しめ、スメクチック相領域の境界面を左右の辺部Ａ−Ａ
’及びＢ−Ｂ″に徐々に拡げることができる。この例で
は、左右の辺部Ａ−Ａ’及びＢ−Ｂ’に線状欠陥が集中
する。

また、第６図に示す様に、液晶素子１を斜めにプレート
ヒータ２４上に載置したと同様の温度分布２０２を与え
、最後にスメクチック相に転移し線状欠陥が集中する場
所を、液晶素子１の隅角Ａ及びＢ′の部分としてもよい
。

第７１１！Ｉは同心円状の温度分布を与える例を示して
いる０図中に記した同心円２０４は等混線を示しており
、温度分布線２０３はＧ−Ｈ線での温度分布を示してい
る。液晶素子１の中心部から周辺部に向けて同心円状に
温度が上昇する温度分布を与えることにより、液晶素子
１の中心部から円形状のスメクチック相領域を生じせし
め、その領域の半径を徐々に大きくするように液晶の相
転移を制御する。これにより、線状欠陥を液晶素子１の
周辺Ａ−Ａ’−Ｂ’−Ｈに拡散することができる。

前記種々の温度分布は、プレートヒータ２４の電熱線２
５の配置及び密度を変えることにより実現できる。ある
いは、面内で一様に発熱するヒータに場所により冷却効
率の異なるように冷却フィンを取付けて実現してもよい
。

また、炉室２３内の温度を降温して液晶素子１を徐冷す
るのではなく、温度差の設けられた場所で液晶素子１を
徐々に移動することにより、液晶素子１に場所的な温度
勾配を与えながら徐冷するようにしてもよい、たとえば
、第８図及び第９図に示す例では、プレートヒータ３０
にステップ状に変化する温度分布２０５が与えられてお
り、このプレートヒータ３０上で液晶素子１をモータ等
により徐々に矢印３１の方向に移動させることにより、
スメクチック相の領域５と他の相の領域６との境界面Ｊ
−Ｊ’を液晶素子１の右辺Ｂ−Ｂ’から左辺Ａ−Ａ’に
連続的に移動させることができる。ステップ状の温度分
布は、たとえば高温側の温度Ｔ４゜を１１０℃とし低温
側の温度Ｔ、。を２５℃とする。

「発明の効果」 本発明は、上記構成を有し場所的な温度勾配を与えなが
ら素子を徐冷し、スメクチック相領域の境界面を連続的
に移動させて液晶の相転移を完了せしめるものであるか
ら、液晶素子の表示部分に液晶の体積の収縮に伴う線状
欠陥が発生しないという優れた効果がある。このため、
液晶素子の表示８位を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電気炉内の液晶素子を模式的に示す断面図、第
２［！ｌはプレートヒータ上の液晶素子を示す正面図、
第３図は平面図、第４図は温度分布を示すグラフ図、第
５図、第６図及び第７図はその他の温度分布例を示す図
、第８図は平面図、第９図は温度分布を示す図である。 １１１．液晶素子、　２，３．、、基板、　４０１．液
晶（材料）、　５１１．スメクチック相領域、　６等方
相などの領域。 第 １ 図 第 図 第 図 Ｘ方向の位置 第 図 位置 第 図 位置 第 ７ 図 位置 第 図 第 図 Ｊ（Ｊ） 位置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電極を形成した一対の基板間にスメクチック液晶を挟持
   した液晶素子の製造方法において、液晶材料をスメクチ
   ック相以外の相を示す温度に加熱し一対の基板間に充填
   する工程と、 次に、その液晶材料が充填された素子に所定の場所的な
   温度勾配を与えながら素子を徐冷し、最終的に素子のす
   べての場所の温度がスメクチック相になる転移温度以下
   になるまで徐冷する工程と、を備えることを特徴とする
   液晶素子の製造方法。