JPH10197886A

JPH10197886A - 液晶素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH10197886A
Application number: JP35680696A
Authority: JP
Inventors: Shinjiro Okada; 伸二郎岡田; Katsutoshi Nakamura; 勝利中村; Maki Sunaga; 眞樹須永; Hirohide Munakata; 博英棟方; Hidemasa Mizutani; 英正水谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1998-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶セルへの液晶の充填工程において、液晶
の注入不良や未注入、セルギャップの不均一を防止し、
これらに起因する配向不良や不均一な閾値特性のない液
晶素子を提供する。【解決手段】液晶セル１に、第一の開口部３と第二開
口部４を設け、第一の開口部３と表示領域５とを加圧槽
７に封入し、該加圧槽内の圧力を大気圧より高くするこ
とにより、第一の開口部３と第二の開口部４との圧力差
により液晶１０をセル１内に充満させ、さらに、加圧に
よるセルの変形量に対応する時間をかけて加圧槽７内を
大気圧に戻し、セルを冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータの端
末ディスプレイ、各種フラットパネルディスプレイ等に
用いられる液晶素子の製造方法及び該方法によって製造
される液晶素子に関し、特に液晶素子の製造における液
晶注入技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶素子の製造において、液晶材料をセ
ル内（一般的には一対の基板を所定のシール材パターン
を介して対向して形成されたセルにおける該シール材に
囲まれた領域）へ充填する方法として、真空注入法と呼
ばれる方法が多く用いられている。この真空注入法は、
空セル内を真空にした後、該セルを液晶材料に含浸さ
せ、次に真空を破り液晶材料に大気圧を加えることによ
ってセル内へ液晶を注入する方法である。

【０００３】上記真空注入法の他には、毛管現象を用い
た注入法（特開昭６１−１３２９２８号公報）、加圧に
よる注入法（特開平６−８２７３７号公報）等が知られ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記真
空注入法では、液晶材料が真空に曝されるため蒸発しや
すく、その変質が問題となることがある。特に、蒸気圧
が高い特性をもつ液晶材料、例えばフッ素を含有する材
料を成分とする液晶を注入する場合は、大きな問題であ
った。また、真空注入法では、液晶注入前にセル内に残
存する水分や細かい汚れ等の液晶に悪影響を及ぼす不純
物が、液晶注入時にセル内において注入口と対向するシ
ール内部の壁面へ押しやられ、その領域近傍の表示特性
が他の領域とは異なってしまう問題があった。さらに
は、セル内を真空にするため減圧工程を必要とするた
め、液晶注入に要する時間が長いという問題があった。

【０００５】また、前記の毛管現象を用いた注入法は、
減圧工程を必要としないものの、やはり液晶注入に要す
る時間が長いという問題があった。

【０００６】また、前記の加圧による注入法は、液晶槽
に空セルの注入口を含浸し、加圧のみによって注入する
方法である。このため、注入過程において空セル中央付
近の領域、具体的には液晶素子を光学変調素子とした場
合の有効光学変調領域の内圧が、セル周囲の圧力よりも
高くなることがあり、過度に液晶がセルに注入されギャ
ップ不良が発生しやすいという問題があった。

【０００７】また、加圧による注入法においては、加圧
解除時のセルギャップ変動によるセル内の液晶欠乏部の
発生という問題があった。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑み、液晶注入時
の液晶材料の蒸発による変質防止、セル内の不純物の液
晶材料への混入による表示特性の劣化防止を図ると共
に、セルギャップの不良や液晶欠乏部を生じさせずに液
晶を短時間で注入し得る液晶素子の製造方法、更には表
示品位の劣化のない液晶素子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】上記目的を達成すべく成
された本発明の構成は以下の通りである。

【００１０】即ち、一対の基板を対向配置し、相対する
位置に第一の開口部と第二の開口部を設けてシール材に
より貼り合わせてなるセル内に、上記第一の開口部から
液晶を注入し、該セル内を通過した余剰の液晶を第二の
開口部から流出させて該セルに液晶を充填する工程を有
し、当該工程において、（ａ）上記第二の開口部を大気
圧以上に、且つ、上記第一の開口部と有効光学変調領域
の圧力を該第二の開口部の圧力よりも高くすることによ
り、液晶をセル内に充満させる期間と、（ｂ）上記第一
の開口部及び有効光学変調領域の圧力を、下記式で決定
される時間Ｔ₀ 以上の時間をかけて第二の開口部の圧力
まで減少させる期間Ｔ₀ ＝Ｔ₁ ×（Ａ／Ｂ）（但し、Ｔ₁ は液晶をセルに充満させるのに要した時
間、ＢはＴ₁の時間をかけて液晶を充満させた際のセル
の容量、Ａは加圧により変形したセルの変形量）とを有
することを特徴とする液晶素子の製造方法であり、本発
明の第二は、当該製造方法により製造したことを特徴と
する液晶素子である。

【００１１】本発明は、大気圧以下の減圧状態を用いな
い非減圧注入法であり、当該方法においては、真空注入
法とは異なり、液晶がセル内に充満した時点において
も、注入方向に対してセル内に圧力勾配を持っているた
め、加圧圧力停止時にセル厚が急激に変化する。この変
化に液晶の注入口からの供給が追いつかず、未注入部分
が発生する。この点に関して図面を用いて説明する。

【００１２】図９（ａ）は、真空注入用セルの断面図で
あり、（ｃ）は本発明にかかる非減圧注入用セルの断面
を表している。図中、１１ａ，１１ｂはそれぞれ電極
（図示していない）を備えた基板であり、２はこれら基
板を貼り合わせているシール材である。

【００１３】真空注入用セルは、セル内部を真空にする
ことで内外圧力差を形成して液晶を注入するものである
から、セル内部は閉空間をなし、注入口９１を通じての
み外部と連通している。一方、非減圧注入用セルは２つ
の開口部を持ち、一方を液晶注入用の第一の開口部３、
他方を液晶流出用の第二の開口部４とし、少なくとも二
箇所でセルの内外が連通している。

【００１４】真空注入法でセルに液晶を注入する場合に
は、セルを真空槽に入れて１×１０^-6ｔｏｒｒまで減圧
し、セルを液晶が等方相をとる温度Ｔ_iso よりも若干高
めの温度に加熱して、注入口９１に液晶を塗布し、該注
入口部分で液晶を加熱してセルの内外部を液晶によって
遮断する。その後、セルの温度をＴ_iso 以下に下げてか
らセルを真空槽から取り出し、注入口部分を新たな液晶
１０に浸漬して該液晶１０をＩ_iso 以上に加熱する。こ
のように加熱することで液晶の粘性が下がり、流動性が
増し、液晶がセル内に注入される。この時、セルギャッ
プ（基板１ａ，１ｂ間の間隔）は、（ａ）及び（ｂ）に
示すように、空セル状態ではｄ₁ であるが、注入状態で
は大気圧により矢印方向に圧縮されてｄ₂ （ｄ₁ ＞ｄ
₂ ）となる。このようなセルギャップ変動は電極基板表
面にカラーフィルターなどの有機樹脂層が存在する場合
に顕著である。

【００１５】非減圧注入法では、（ｄ）に示すように、
加圧槽７内にセルを入れ、第一開口部３側を加圧する。
具体的には、第二の開口部４側のシール材部分をシリコ
ーンゴムを用いて機械的にクランプし、他の部分が加圧
槽内で窒素ガス等の加圧により大気圧を超える圧力で加
圧（図中の矢印方向）されるように第一の開口部３側に
液晶１０を配置し、加圧槽７全体をＴ_iso 以上まで加熱
することで、加圧槽７内外の圧力差により液晶をセル内
に注入する。この場合も、セルギャップはｄ₁からｄ₂
に減少する。液晶注入時のセルギャップの減少に関して
は、真空注入法も非減圧注入法も同じであるが、セル内
に液晶が充満した時点でのセル内の圧力分布に関して両
方法で差がある。この点について、図１０、図１１を用
いて説明する。

【００１６】図１０は、真空注入法でのセル内圧力分布
と注入時のセルギャップの変動に関して示している。図
１０（ａ）は注入過程の圧力分布を示す。液晶のある注
入口側での圧力は大気圧であるが、注入波面先端での圧
力は初期の真空引き状態に若干の蒸気圧が加わった程度
であり、ほぼ初期の真空状態になっている。次に、液晶
がセルに徐々に注入されるに従って、注入波面の圧力が
大気圧に近づいてくる（ｂ）。そしてかなりの時間が経
過すると、セルギャップはｄ₂ からｄ₁ に復帰する
（ｃ）。このような注入過程を通じて、セルには一貫し
て大気圧がかかっている。従って、セルギャップの復帰
は液晶セルへの注入以外の原因では起こらない。

【００１７】これに対して、図１１に示すように、非減
圧注入法においては、注入途中（ａ）でも、セル内に液
晶が充満した時点（ｂ）でも、セル内には一定の圧力勾
配がかけられている。この圧力勾配は、第一の開口部３
部分のセル内圧が加圧槽７内の圧力と等しく、第二の開
口部４部分では大気圧に等しい。従って、厳密にはセル
は第一の開口部３側が厚く（ｄ₁ ）第二の開口部４側が
薄い（ｄ₂ ）楔形のセルギャップ分布を持っていること
になる。これは加圧槽７内の圧力によってセルギャップ
が圧縮を受けるためであって、セル内の樹脂層等が弾性
的にひずんでいるものと思われる。そして液晶の充填が
完了し、加圧を解除する時には、セルの外面における圧
縮圧力が瞬時に失われるため、セルギャップの薄い部分
が弾性力によりセルギャップを広げる方向に力がかか
り、セルギャップが第二の開口部４側で復帰する。この
様子を図１２に示す。

【００１８】図中の１０２がセルギャップの変形量を示
し、第二の開口部４側のセルギャップ変動による液晶の
供給が１０３で示すように行われる。この時、液晶の供
給が不足する場合に、液晶の分裂が発生し、注入不良状
態を生じると考えられる。

【００１９】本発明は、液晶を加圧によってセル内に充
満させた後、当該加圧圧力の開放をセルギャップの変形
によるセルの変形量を基準として算定した時間以上の時
間をかけて行うことにより、セルギャップ復帰による注
入不良の発生を防止したものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、上記液晶
素子の製造方法の態様について詳細に説明する。

【００２１】図１（ａ）は本発明の一実施態様を示す縦
断面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’部分におけるセル
の横断面図である。図中１はセル（空セル）で、一対の
基板１１ａ及び１１ｂを所定形状のシール材パターン２
を介して対向し接着せしめて形成する。かかるセル１に
おいては、シール材パターン２により、２つの開口部が
形成されており、一方を液晶の充填工程において液晶を
注入するための第一の開口部３、他方をセル内の余剰の
液晶を流出するための第二の開口部４とする。基板１１
ａ及び１１ｂの夫々には、液晶に対して電界を付与する
ための電極１２ａ及び１２ｂ、さらに必要に応じてセル
内に充填される液晶の配向状態を制御する配向制御層１
３ａ及び１３ｂが設けられ、一方の基板１１ａと透明電
極１２ａの間にはカラーフィルター層１５及び保護層１
６が形成されている。１４は液晶が充填される空隙であ
る。上記したように、加圧によるセルギャップの変動が
基板上に形成された弾性を有する層に起因していると考
えられることから、上記構成の如く、カラーフィルター
層や保護層等樹脂層を基板上に備えたセルにおいて、本
発明は好ましく適用される。

【００２２】また、一対の基板１１ａ，１１ｂ及びシー
ル材パターン２に囲まれたセル内において、電極１２ａ
及び１２ｂによって電圧を印加される領域５が、最終的
に得られる液晶素子における液晶による光学変調を行う
有効光学変調領域、特に素子が表示素子に適用される場
合では表示領域に相当する。以下、表示領域と記す。

【００２３】本発明においては、先ず、図１（ａ）に示
すように、第一の開口部３と表示領域５の圧力を制御し
うるように加圧槽７内に封入し、この状態で第一の開口
部３を液晶１０で満たされている液晶皿６に浸漬する。
上記液晶１０は加熱して粘性を低くしておく。［（ａ）
期間］。これにより、液晶１０は、第一の開口部３の圧
力と第二の開口部４の圧力との差圧により、表面張力に
よる速度よりも速くセル内に注入される。当該加圧を、
液晶１０がセル１内に充満した後も続けることによっ
て、余剰の液晶を第二の開口部４から押し出すことがで
きる。即ち、セル内の不純物を含んで汚染された液晶を
第二の開口部４から流出させることができる。

【００２４】尚、上述したような第二の開口部４から流
出させる余剰の液晶の量を、少なくともセル容量の５％
以上とすることが好ましい。より好ましくはセル容量の
１０％以上、特に好ましくは１５％以上の範囲で設定す
る。

【００２５】次に、Ｔ₀ ＝Ｔ₁ ×（Ａ／Ｂ）で示される
（但し、Ｔ₁ は液晶をセルに充満させるのに要した時
間、ＢはＴ₁の時間をかけて液晶を充満させた際のセル
の容量、Ａは加圧により変形したセルの変形量）Ｔ₀ 以
上の時間をかけて加圧槽７内の圧力を減少し、大気圧に
戻す［（ｂ）期間］。

【００２６】ここでＴ₀の定義について詳細に説明す
る。上述した第一の開口部と第二の開口部との差圧によ
りセル内に液晶を充填する（ａ）期間の終了時には、図
１１にて説明したように第一の開口部側のセルギャップ
（ｄ₁）に対して、第二の開口部側のセルギャップ
（ｄ₂）が小さくなり、セル断面（液晶注入方向での断
面）が長さｄ₁とｄ₂の辺が（ｄ₁＞ｄ₂）対向する台形状
となる。そして圧力（差圧）を解除した際にはセルギャ
ップが全面でｄ₁に復帰、即ち差圧による液晶の充填で
のセルの変形量Ａが復帰しようとするため、圧力解除の
工程ではこのＡに相当する容積の液晶を再度セル内に有
効に供給し、注入不良の発生を防止しなければならな
い。

【００２７】ここで前述したように、セルの変形量はセ
ル面のサイズをＷ（幅）×Ｌ（長さ）とすると、セル内
へ液晶を充満させた直後（ａ期間の直後）での変形した
セルの全容積ＢはＢ＝（ｄ₁＋ｄ₂）・Ｗ・Ｌ／２セルの変形量ＡはＡ＝（ｄ₁−ｄ₂）・Ｗ・Ｌ／２となる。

【００２８】そして、Ｂの容積に液晶を充填するのに要
する時間（差圧での充填に要する時間）をＴ₁とする
と、この差圧を解除した際にはその差圧相当の圧力以下
で復帰すると見積もると、解除した際にセルの変形量Ａ
に相当する容積に液晶を充填するのに要する時間Ｔ₀と
の関係が、Ｔ₀：Ｔ₁＝Ａ：Ｂとなる。ひいてはＴ₀＝Ｔ₁×（Ａ／
Ｂ）の設定により圧力を解除して、差圧により変形した
セル内の復帰分に確実に液晶を充填する。

【００２９】液晶の移動速度は液晶の粘性に比例するの
で、セルギャップ変動時に液晶を供給する部分の温度を
高く設定することで注入不良の発生がより良く防止され
る。しかしながら、セル全体の温度を高くすると、セル
ギャップの復帰自体も起こり易く、注入不良が発生し易
くなる。また、液晶がセル内に充満する前に第二の開口
部４を加熱すると、液晶注入波面先端での移動速度が第
一の開口部３での液晶の移動速度よりも速くなり、液晶
の分裂を生じ注入不良を生じてしまう。従って、（ａ）
期間においては、第一の開口部３のみを液晶及び表示領
域５よりも高い温度に加熱し、（ｂ）期間においては、
第一の開口部のみか、或いは、第一の開口部と第二の開
口部のみを液晶及び表示領域５よりも高い温度に加熱す
るのが好ましい。

【００３０】大気圧に戻したセルを冷却し、第一の開口
部３と第二の開口部４に付着した余分な液晶を、例え
ば、布によりふき取るか、或いは必要に応じてアセトン
やケトン系（メチルエチルケトン等）等の溶剤にてふき
取ることにより除去した後、両開口部を封口材によって
封口し、液晶素子が得られる。

【００３１】本発明において、セル１に形成される第一
及び第二の開口部の形状は、図１に示される形状に限定
されず、例えば、図２（ａ）〜（ｃ）に示すような形状
でも構わない。本発明においては、第一及び第二の開口
部は基板上で相対する位置に配置されていれば良い。

【００３２】本発明では以上のような工程で液晶注入を
行うものであるため、以下のようなメリットがある。

【００３３】第二の開口部より、セル内に過剰に注入
された液晶を押し出すため、セル内に不純物が残留して
いる場合であっても、当該不純物で汚染された液晶を排
出することができ、液晶汚染による表示品位の劣化を防
止することができる。

【００３４】液晶注入時において、加熱によって液晶
の粘度を下げた状態で液晶注入を行うことで、粘性の高
い液晶材料、例えばスメクチック液晶をも短時間で注入
することができる。またこの場合、液晶材料が最も蒸発
しやすい液体相まで加熱されていても、当該液晶材料は
減圧状態に曝されないため、蒸気圧の高い液晶材料、特
にフッ素含有率が高い液晶材料であっても蒸発は改善さ
れ、これによる液晶材料の変質も防止される。

【００３５】セル内の真空引きを必要とせず、且つ、
注入口と流出口との圧力差を利用するため、注入工程に
要する時間を短縮できると共に、注入速度を制御するこ
ともできる。

【００３６】液晶加熱温度が高くても、液晶の未注入
領域、セルギャップムラを発生しない。

【００３７】上述したように本発明の方法は、通常粘度
の高い液晶を注入する場合に好ましく、例えばスメクチ
ック中間相を持つ、あるいは潜在的スメクチック中間相
を持つものを含有する液晶組成物、特にカイラルスメク
チック液晶相を呈する液晶組成物を用いる場合に好適で
ある。

【００３８】また、上述したフッ素含有率が高い液晶材
料等の蒸気圧のより高い液晶材料を用いる場合に好適で
ある。特に蒸気圧の高い液晶材料として、フルオロカー
ボン末端部分及び炭化水素末端部分を有し、該両末端部
分が中心核によって結合され、スメクチック中間相又は
潜在的スメクチック中間相を持つフッ素含有液晶化合物
を含有する液晶組成物を用いる場合に最も好適である。

【００３９】尚、ここで潜在的スメクチック中間相を持
つ化合物とは、それ自身でスメクチック中間相を示さな
くとも、スメクチック中間相を持つ化合物又は他の潜在
的スメクチック中間相を持つ化合物との混合物におい
て、適当な条件下でスメクチック中間相を発現する化合
物を言う。

【００４０】また、上記フッ素含有化合物における中心
核とは、少なくとも２つの芳香族環、複素芳香族環、脂
肪族環、置換芳香族環、置換複素芳香族環、置換脂肪族
環から選ばれ、これらの環は、互いに−ＣＯＯ−，−Ｃ
ＯＳ−，−ＨＣ＝Ｎ−，−ＣＯＳｅ−から選ばれる官能
基によって結合されていてもよい。これらの環は縮合し
ていても、縮合していなくてもよい。複素芳香環中のヘ
テロ原子はＮ，Ｏ又はＳから選ばれる少なくとも１つの
原子を含む。脂肪族環中に隣接していないメチレン基
は、Ｏによって置換されていてもよい。

【００４１】上記フッ素含有液晶化合物の具体例として
は、特開平２−１４２７５３、米国特許５，０８２，５
８７号、国際公開ＷＯ９３／２２３９６、特表平７−５
０６３６８等に記載されている化合物が挙げられる。

【００４２】

【実施例】

［実施例１］図１に示した構成のセルを作製した。２枚
のガラス基板の一方には厚さが約１．６μｍの顔料分散
型のカラーフィルターとその上に保護層として厚さが約
１．６μｍのポリアミド樹脂層を形成し、それぞれの基
板上に厚さ１５０ｎｍで幅が１００μｍのＩＴＯからな
るストライプ状の透明電極を配線ピッチ１１０μｍで形
成し、該透明電極と平行に約１０〜２０μｍ重なるよう
に厚さ２５０ｎｍで幅が１０μｍのＭｏＴａ合金からな
る金属配線（低抵抗配線）を形成した。このように透明
電極に併設して金属膜を形成することで電極配線による
電搬遅延を軽減できる。

【００４３】カラーフィルターを形成した基板には配向
制御層として厚さ２０ｎｍのポリイミド膜（東レ社製、
ＬＰ−６４）を形成し、毛足１．５ｍｍのアセテート植
毛布でラビング処理を行った。処理に用いたラビングロ
ーラーの径は８０ｍｍφで、回転数は１０００ｒｐｍ、
毛足の押し込みは約０．３ｍｍ、ラビングスピードは１
０ｍｍ／ｓで回数は４回、方向は液晶注入方向と平行に
行った。

【００４４】他方の基板上には、配向制御層としてオル
ガノシラン系の材料（チッソ社製、ＯＤＳ−Ｅ）の約２
％のＩＰＡ（イソプロピルアルコール）希釈液をスピン
コートして１２０℃で焼成形成した。

【００４５】このようにして作製された両基板を、配向
制御層を向き合わせて、約２μｍの間隙で貼り合わせ
た。この時、両基板の接着剤として、ストラクトボンド
（三井東圧社製）を用い、１５０℃で１時間焼成してセ
ルを構成した。上記配向制御層の表面エネルギーは、Ｌ
Ｐ−６４が約５２ｄｙｎｅ／ｃｍ、ＯＤＳ−Ｅが約３０
ｄｙｎｅ／ｃｍであった。この値は接触角法により測定
された。

【００４６】本実施例に用いる液晶としては、下記の化
合物をＡ／Ｂ_１／Ｂ_２／Ｂ_３／Ｃ＝８０／３／３／
４／５の重量比で混合して液晶組成物とした。該組成物
の２５℃での自発分極は２６ｎＣ／ｃｍ^２、チルト角
は２７°であり、液体−スメクチックＡ相転移温度は７
５℃、スメクチックＡ−カイラルスメクチックＣ相転移
温度は４５℃、カイラルスメクチックＣ−結晶相転移温
度は０℃であった。

【００４７】尚、上記自発分極及びチルト角の測定方法
は以下の通りである。

【００４８】［自発分極の測定方法］自発分極は、Ｋ．
ミヤサト他「三角波による強誘電性液晶の自発分極の直
接測定方法」（日本応用物理学会誌２２、１０号（６６
１）１９８３、”ＤｉｒｅｃｔＭｅｔｈｏｄｗｉｔ
ｈＴｒｉａｎｇｕｌａｒＷａｖｅｓｆｏｒＭｅ
ａｓｕｒｉｎｇＳｐｏｎｔａｎｅｏｕｓＰｏｌａｒ
ｉｚａｔｉｏｎｉｎＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＬ
ｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ”，ａｓｄｅｓｃｒｉｂ
ｅｄｂｙＫ．Ｍｉｙａｓａｔｏｅｔａｌ．（Ｊ
ａｐ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２２．Ｎｏ．１０，Ｌ
６６１（１９８３）））によって測定した。

【００４９】［チルト角の測定方法］±３０〜±５０
Ｖ、１〜１００ＨｚのＡＣ（交流）を液晶素子の上下基
板間に電極を介して印加しながら、直交クロスニコル
下、その間に配置された液晶素子を偏光板と平行に回転
させると同時に、フォトマル（浜松フォトニクス（株）
製）で光学応答を検知しながら、第１の消光位（透過率
が最も低くなる位置）及び第２の消光位を求める。そし
てこの時の第１の消光位から第２の消光位までの角度の
１／２をチルト角とする。

【００５０】

【化１】

【００５１】尚、本実施例で用いた液晶組成物の表面張
力は約２５〜３０ｄｙｎｅ／ｃｍ（白金リング法で測
定）とかなり小さく、基板との相互作用が大きいものを
使用した。

【００５２】図３に本実施例の液晶充填工程における圧
力、温度プロファイルを、横軸を時間、縦軸を温度及び
圧力としたグラフによって示した。即ち、上記セルを加
圧槽に入れ、第一の開口部に液晶を塗布し、加圧槽全体
を１２０℃まで（時間ｔ₁ ＝６０ｍｉｎ）加熱した。こ
の時、第一の開口部付近は１３０℃まで加熱し（ｔ₂＝
６５ｍｉｎ）、セル内に第一の開口部から第二の開口部
にかけて温度の勾配を設定する。次に、加圧槽内に窒素
ガスを導入して該加圧槽内の圧力を大気圧＋１ｋｇｆ／
ｃｍ² とし、差圧１ｋｇｆ／ｃｍ² で液晶をセル内に注
入した（ｔ₃ ＝１２５ｍｉｎ）。セル内に液晶が充満し
た時点（ｔ₃ ）での第一の開口部近傍のセルギャップは
２．１μｍ、第二の開口部近傍のセルギャップは１．６
μｍで、セルギャップの楔形変形が観測された（当該測
定は、圧力をかけたままでスメクチック相に冷却してレ
タデーションを測定することで行った）。よって、本工
程におけるＴ₀ は、（１２５−６５）×（２．１−１．
６）／（２．１＋１．６）＝８．１ｍｉｎ以上設定する
ことが必要となり、４０ｍｉｎかけて（ｔ₄ ＝１６５ｍ
ｉｎ）加圧槽内の圧力を大気圧まで戻し、セル内の圧力
勾配をなくした後、温度を降温した（ｔ₅ ＝２５５ｍｉ
ｎ）。このような充填プロセスをとることにより、良好
な注入状態を実現することができた。当該条件では液晶
の温度が安定化し不要な流動等が抑制された。

【００５３】［参考例１］図３に示すプロファイルの代
わりに、図４（ａ）に示す圧力、温度プロファイルを用
いた以外は実施例１と同様にしてセルに液晶を充填し
た。ｔ₄ における減圧は実質約１ｍｉｎで行った。即
ち、上記したＴ₀ 未満である。その結果、図４（ｂ）に
示すように、表示領域の中央部分に液晶の存在しない注
入不良部分４１をわずかに生じた。

【００５４】［参考例２］第二開口部を設けない以外は
実施例１で用いたセルを同じ構成のセルを作製し、真空
注入法により液晶を充填した。図５にその圧力、温度プ
ロファイルを示す。本液晶素子では、良好な注入状態を
示したが、充填に要した時間（ｔ₄−ｔ₂）、（ｔ₃−
ｔ₂）等が非常に長くなった。

【００５５】［実施例２］図３に示すプロファイルの代
わりに、図６に示す圧力、温度プロファイルを用いた以
外は実施例１と同様にしてセルに液晶を充填した。本実
施例では、第一の開口部のさらなる加熱を行わず、その
代わりに、ｔ₃ 〜ｔ₄ を１００ｍｉｎに延長してセルギ
ャップの復帰変動をごくわずかずつ発生させることで液
晶の供給不足を緩和した。

【００５６】本実施例においても、液晶がセルに充填さ
れた時点でのセルギャップは、第一の開口部近傍で２．
１μｍ、第二の開口部近傍で１．６μｍであり、よって
Ｔ₀は８．１ｍｉｎ以上となる。

【００５７】本実施例の液晶素子も、実施例１と同様に
液晶の注入不良がなく、良好な注入状態であった。

【００５８】［実施例３］図３に示すプロファイルの代
わりに、図７に示す圧力、温度プロファイルを用いた以
外は実施例１と同様にしてセルに液晶を充填した。即ち
本実施例では、液晶をセルに充満させた時点で第一の開
口部のみを１３０℃に加熱した。

【００５９】本実施例においても、液晶がセルに充填さ
れた時点でのセルギャップは、第一の開口部近傍で２．
１μｍ、第二の開口部近傍で１．６μｍであり、よって
Ｔ₀は８．１ｍｉｎ以上となる。

【００６０】本実施例の液晶素子も、実施例１と同様に
液晶の注入不良がなく、良好な注入状態であった。特に
ｔ₃〜ｔ₄の時間域での第一の開口部及び第二の開口部か
らの液晶注入が迅速に且つセル内で均一に進行してい
た。

【００６１】［実施例４］図３に示すプロファイルの代
わりに、図８に示す圧力、温度プロファイルを用いた以
外は実施例１と同様にしてセルに液晶を充填した。即ち
本実施例では、第一の開口部のみを１３０℃に加熱して
液晶をセルに注入し、セルに液晶が充満した時点で第二
の開口部も１３０℃に加熱した。

【００６２】本実施例においても、液晶がセルに充填さ
れた時点でのセルギャップは、第一の開口部近傍で２．
１μｍ、第二の開口部近傍で１．６μｍであり、よって
Ｔ₀は８．１ｍｉｎ以上となる。

【００６３】本実施例の液晶素子も、実施例１と同様に
液晶の注入不良がなく、良好な注入状態であった。特に
ｔ₂〜ｔ₃の時間域での液晶注入が迅速に進行し、且つｔ
₃〜ｔ₄の時間域で第一の開口部及び第二の開口部からの
再度の液晶注入が進行し、短時間で均一な注入状態が達
成された。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による液晶
素子においては以下のような効果が得られる。（１）セル内の不純物により汚染された液晶による表示
品位の劣化が防止される。（２）高粘性のスメクチック液晶を短時間でセルに充填
することが可能であり、フッ素含有率の高い液晶材料で
あっても蒸発による変質を生じることなく充填すること
ができる。（３）真空引きが不要であるため、液晶充填工程にかか
る時間を短縮できると共に、注入速度を制御することが
できる。（４）液晶の注入不良やセルギャップ分布がなく、パネ
ル面内での液晶分子の配向状態を均一にでき、有効光学
変調領域内全面で閾値特性にムラのない高品位な液晶素
子が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す図である。

【図２】本発明にかかる空セルのシール材パターンの他
の実施形態を示す図である。

【図３】本発明の実施例１の液晶充填工程における圧
力、温度プロファイルである。

【図４】本発明の参考例１の液晶充填工程における圧
力、温度プロファイル、及び、液晶素子の配向状態を示
す図である。

【図５】本発明の参考例２の液晶充填工程における圧
力、温度プロファイルである。

【図６】本発明の実施例２の液晶充填工程における圧
力、温度プロファイルである。

【図７】本発明の実施例３の液晶充填工程における圧
力、温度プロファイルである。

【図８】本発明の実施例４の液晶充填工程における圧
力、温度プロファイルである。

【図９】本発明にかかる減圧注入法と真空注入法の比較
説明図である。

【図１０】真空注入法におけるセルギャップ変動の説明
図である。

【図１１】減圧注入法におけるセル内圧力分布の説明図
である。

【図１２】減圧注入法におけるセルギャップ復帰の説明
図である。

【符号の説明】

１セル２シール材パターン３第一の開口部４第二の開口部５表示領域７加圧槽１０液晶１１ａ，１１ｂ基板１２ａ，１２ｂ透明電極１３ａ，１３ｂ配向制御層１４空隙１５カラーフィルター層１６保護層４１注入不良部分９１注入口１０２セルギャップ変形量１０３液晶供給方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者棟方博英東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者水谷英正東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板を対向配置し、相対する位置
に第一の開口部と第二の開口部を設けてシール材により
貼り合わせてなるセル内に、上記第一の開口部から液晶
を注入し、該セル内を通過した余剰の液晶を第二の開口
部から流出させて該セルに液晶を充填する工程を有し、
当該工程において、（ａ）上記第二の開口部を大気圧以
上に、且つ、上記第一の開口部と有効光学変調領域の圧
力を該第二の開口部の圧力よりも高くすることにより、
液晶をセル内に充満させる期間と、（ｂ）上記第一の開
口部及び有効光学変調領域の圧力を、下記式で決定され
る時間Ｔ₀ 以上の時間をかけて第二の開口部の圧力まで
減少させる期間Ｔ₀ ＝Ｔ₁ ×（Ａ／Ｂ）（但し、Ｔ₁ は液晶をセルに充満させるのに要した時
間、ＢはＴ₁の時間をかけて液晶を充満させた際のセル
の容量、Ａは加圧により変形したセルの変形量）とを有
することを特徴とする液晶素子の製造方法。
【請求項２】上記（ａ）及び（ｂ）期間において、第
一の開口部を有効光学変調領域よりも高温にする請求項
１記載の液晶素子の製造方法。
【請求項３】上記（ｂ）期間において、第一の開口部
を有効光学変調領域よりも高温にする請求項１記載の液
晶素子の製造方法。
【請求項４】上記（ａ）期間において、第一の開口部
を有効光学変調領域よりも高温にし、（ｂ）期間におい
て、第一の開口部及び第二の開口部を有効光学変調領域
よりも高温にする請求項１記載の液晶素子の製造方法。
【請求項５】液晶を加熱して等方相にした後セル内に
注入する請求項１〜４のいずれかに記載の液晶素子の製
造方法。
【請求項６】（ｂ）期間後にセルを冷却する請求項１
〜５のいずれかに記載の液晶素子の製造方法。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の製造方
法により製造したことを特徴とする液晶素子。
【請求項８】液晶として、フルオロカーボン末端部分
及び炭化水素末端部分を有し、該両末端部分が中心核に
よって結合され、スメクチック中間相又は潜在的スメク
チック中間相を持つフッ素含有液晶化合物を含有する液
晶組成物を充填してなる請求項７記載の液晶素子。
【請求項９】一対の基板のいずれか一方が有機樹脂層
を有する請求項７又は８記載の液晶素子。