JPH11202337A - 液晶素子の製造方法 - Google Patents

液晶素子の製造方法

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JPH11202337A
JPH11202337A JP1828998A JP1828998A JPH11202337A JP H11202337 A JPH11202337 A JP H11202337A JP 1828998 A JP1828998 A JP 1828998A JP 1828998 A JP1828998 A JP 1828998A JP H11202337 A JPH11202337 A JP H11202337A
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liquid crystal
substrate
alignment
control film
alignment control
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JP1828998A
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Hirohide Munakata
博英 棟方
Yasuyuki Watabe
泰之 渡部
Shinjiro Okada
伸二郎 岡田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動もしくは放置状態における焼き付き現象
を抑制し、駆動可能パルス幅範囲の劣化が少ない優れた
液晶素子の製造方法を提供する。 【解決手段】 一対の基板の少なくとも一方に配向制御
膜を形成し、該基板間にカイラルスメクチック相を示す
液晶を充填する液晶素子の製造方法において、少なくと
も一方の基板に配向制御膜を形成した後、該配向制御膜
を塩基性溶液で処理する液晶素子の製造方法。

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、スメクチック相を利用した液晶素子の製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】強誘電性液晶分子の屈折率異方性を利用
して偏光表示装置との組み合わせにより透過光線を制御
する型の表示素子がクラーク(Clark)およびラガ
ーウオル(Lagerwall)により提案されている
(特開昭56−107216号公報、米国特許第4,3
67,924号明細書等)。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* )または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、また電界の変化に対する応答も速や
かであり、高速ならびに記憶型の表示素子としての広い
利用が期待されている。
【0003】このようなカイラルスメクチック液晶素子
においては、液晶層構造を「く」の字に折れたシェブロ
ン構造から、各層の傾きが小さく大略平行に配置した本
棚状の構造である、ブックシェルフと呼ばれる層状構
造、あるいはそれに近い構造を形成することにより、ジ
グザグ欠陥を解消すると同時にユニフォーム配向を実現
し、高コントラストを実現する方法がある。ブックシェ
ルフあるいはそれに近い層構造を呈する液晶として、パ
ーフルオロエーテル側鎖をもつ液晶化合物(米国特許
5,262,082号明細書)等が提案されている。こ
れらの液晶材料によれば、電場等の外部場を用いずとも
ブックシェルフあるいはそれに近い層傾き角の小さな構
造を最適なチルト角で形成することが可能である。
【0004】この双安定性を有する液晶を用いた光学変
調素子が所定の素子特性を発揮するためには、一対の平
行基板間に配列される液晶が、欠陥のない均一な配向状
態であること、及び電界の印加による上記2つの安定状
態間での変換が効率的に起こり、かつ電界を印加してい
ないときはその前の状態を保持するような分子配向状態
であることが必要である。このような均一な配向を得る
ためには、少なくとも一方の基板の液晶と接する界面に
配向処理を施す必要がある。
【0005】かかる配向処理方法には、ラビング法、斜
め蒸着法、イオンビーム法等がある。このうち、ラビン
グ法は、ラビング布で基板表面を一方向に擦る方法で、
工業的に簡便なことから一般に用いられている。これに
より初期分子配列状態を均一にし、欠陥のない良好な配
向状態を得るものである。また、パーフルオロエーテル
側鎖をもつ液晶化合物の場合、コレステリック相を持た
ないため、良好な配向状態を得ることが困難であった
が、配向膜のない基板の表面エネルギーを下げること
で、上下基板間の表面エネルギーの差を大きくし、良好
な配向状態を得ることが可能となった。
【0006】この表示素子は、カイラルスメクチック液
晶をマルチプレクシング駆動するための走査電極と信号
電極とで構成したマトリックス電極を備え、走査電極に
は順次走査信号が印加され、該走査信号と同期して信号
電極には情報信号が印加される。
【0007】また、駆動可能領域を規格化して相対評価
するパラメータとして、駆動可能パルス幅範囲(M2マ
ージン)=[Wcr(白波形クロストーク)かBcr
(黒波形クロストーク)のどちらか小さい方−Wth
(白波形閾値)]/[WcrかBcrのどちらか小さい
方+Wth]を定義する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】強誘電性液晶セルで
は、液晶自体が自発分極を持ち、かつ2状態しか取り得
ないユニフォーム配向状態にあるため、電界を切っても
書込状態が保持されるメモリー性を持つ。しかし、2状
態のいずれかの状態に書き込み続けるか、もしくは書き
込んだまま放置した時、セル中のイオンの再配置が生じ
ること等により、双安定性が崩れ、2状態間での書き込
み閾値が異なる、いわゆる焼き付き現象が生じる。その
結果2状態の書込閾値の相対差がセルの駆動可能パルス
幅範囲を大幅に減少させるという問題点があった。
【0009】図3は、本発明による液晶素子と従来の液
晶素子の駆動可能パルス幅範囲の劣化特性を示す図であ
る。図3では、液晶注入直後のセルの駆動特性と2状態
におのおの2000時間放置した場合の駆動特性を示す
測定結果である。縦軸は駆動可能パルス幅範囲(M2マ
ージン)の広さを、横軸は経過時間を示し、従来の液晶
素子では経過時間と共に駆動可能パルス幅範囲が減少し
ている。このように焼さ付きが発生することで、駆動可
能パルス幅範囲が狭くなり、パネル面内で反転不良部位
が生じるという問題点があった。
【0010】本発明は、この様な従来技術の欠点を改善
するためになされたものであり、駆動もしくは放置状態
における焼き付き現象を抑制し、駆動可能パルス幅範囲
の劣化が少ない優れた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。
【0011】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、一対の
基板の少なくとも一方に配向制御膜を形成し、該基板間
にカイラルスメクチック相を示す液晶を充填する液晶素
子の製造方法において、少なくとも一方の基板に配向制
御膜を形成した後、該配向制御膜を塩基性溶液で処理す
ることを特徴とする液晶素子の製造方法である。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の液晶素子の製造方法は、
一対の基板の少なくとも一方に配向制御膜を形成した
後、該配向制御膜を塩基性溶液で処理してセルを作製
し、該セルの一対の基板間にカイラルスメクチック相を
示す液晶を充填することを特徴とする。
【0013】次に、図面に基づいて本発明を説明する。
図1は本発明の方法により製造された液晶素子の一例を
示す模式断面図である。まず、ガラス基板1aとガラス
基板1bに低抵抗配線用のAlを積層し、ホトリソ工程
によりストライプ状にパターニングして低抵抗配線2a
と2bを形成し、これを配線基板とする。
【0014】ガラス基板1a上の低抵抗配線2aの間に
はUV感光樹脂3を充填する。次に、ガラス基板1aの
低抵抗配線2aの上に透明電極4aを、ガラス基板1b
の低抵抗配線2bの上に透明電極4bを形成する。ガラ
ス基板1aの透明電極4a上にポリイミド膜の前駆体を
スピンコート法で形成し、乾燥した後、焼成オーブンに
て加熱焼成処理を施して配向膜5を形成する。
【0015】一方、ガラス基板1bの透明電極4b上に
アンチモンドープのSnO2 超微粒子を分散し低抵抗化
したポリマー溶液をスピンナーで塗布し、加熱焼成処理
を施し、焼成後の表面エネルギを27〜35dyne/
cmに調整した配向制御膜6を形成する。このガラス基
板1aを塩基性溶液、例えばアルカリ性のレジスト剥離
液(ナガセレジストストリップN−320、ナガセ電子
化学(株)製)に浸漬した後、純水に浸漬し充分水洗し
た後に乾燥する。
【0016】この配向制御膜6を塩基性溶液で処理した
基板1bと、配向膜5に配向処理を施したもう一方の基
板1aをスペーサー7を介して一定のセル厚を保つよう
貼り合わせてセルを形成した後、カイラルスメクチック
相を示す液晶8を注入し液晶素子を得る。図中、9a、
9bは偏光板、10は画素内部、11は電極部、12は
画素間部を示す。
【0017】本発明においては、図3に示すように、配
向制御膜をアルカリ性のレジスト剥離液やエタノールア
ミンの塩基性溶液により表面改質処理を施したセルは、
駆動可能パルス幅範囲の劣化は未処理のセル(従来セ
ル)に比較して大幅に改善される。
【0018】このように、本発明は、配向制御膜の塩基
性溶液による表面改質処理により、書き込み、もしくは
保持された状態での配向制御膜上のイオンの再配置等に
よる焼き付き現象を緩和することで、駆動可能パルス幅
範囲の劣化を抑制し、高速・高コントラスト・高精細・
高輝度な液晶素子を得ることができる。
【0019】本発明においては、一対の基板において、
一方の基板に一軸配向処理を施した配向膜を設け、他方
の基板に一軸配向処理を施さない配向制御膜を設け、該
他方の基板の配向制御膜を塩基性溶液で処理するのが好
ましい。
【0020】また、その他の態様として、一対の基板の
両方に一軸配向処理を施した配向制御膜を設け、その一
方または両方を塩基性溶液で処理してもよい。さらに、
一対の基板の一方に配向制御膜を設け、その配向制御膜
を塩基性溶液で処理し、他方の基板には配線基板を用
い、磁場もしくはシアリング(機械的ズレ応力)等によ
って配向させてもよい。
【0021】前記配向制御膜を塩基性溶液で処理する方
法はとくに制限されないが、例えば配向制御膜を塩基性
溶液に浸漬するか又は該配向制御膜に塩基性溶液を散布
して処理する方法は好ましい。
【0022】また、前記塩基性溶液には、アルカリ性の
レジスト剥離液、エタノールアミン、アンモニア水溶液
等の溶液を用いることができ、塩基性成分としてエタノ
ールアミンを含有するレジスト剥離液(例えば、ナガセ
レジストストリップN−320、1%水溶液)を使用す
るのがpHが比較的低く、洗浄が容易で好ましい。
【0023】本発明において使用されるカイラルスメク
チック相を示す液晶は、少なくとも一つの連鎖中にエー
テル酸素を持つフルオロカーボン末端鎖と、炭化水素末
端鎖からなるフッ素含有液晶化合物であって、該末端鎖
が中心核によって結合され、化合物がスメクチック中間
相あるいは潜在的スメクチック中間相を持つものを含有
する液晶組成物が好ましい。
【0024】具体的には、特開平2−142753号公
報、USP5,082,587号、国際公開WO93/
22396、特表平7−506368号公報等に記載さ
れている化合物が挙げられる。
【0025】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して具体
的に説明する。
【0026】実施例1 以下の方法により、図1に示す液晶素子を作製した。ガ
ラス基板1aと基板1bの一方の主面側に低抵抗配線用
にAlを2μm(基板1a)または230nm(基板1
b)の厚さで堆積し、10μm幅で100μmピッチで
ホトリソ工程を用いてストライプ状にパターニングして
画素配線として低抵抗配線2a、2bを形成し、これを
配線基板とした。
【0027】ガラス基板1a上の低抵抗配線2aの間に
は型基板を用いたレプリカ成型法によりUV感光樹脂3
を充填した。
【0028】次に、ガラス基板1aの低抵抗配線2aの
上にスパッタ法を用いてITO(インジウム・チン・オ
キサイド、厚さ0.1μm)のパタ−ン状の透明電極4
aを形成した。同様にしてガラス基板1bの低抵抗配線
2bの上に透明電極4bを形成した。
【0029】この基板1aの透明電極4aの上には、ポ
リイミド膜(東レ社製のLP64)をスピンコート法で
形成した。なおこの膜は、LP64を2700rpmで
回転しているガラス基板上に垂らし、そのまま20秒間
回転させ、その後、80℃で5分間前乾燥を行う。その
後、焼成オーブンに窒素ガスを導入し、200℃で1.
5時間加熱焼成処理を施し配向膜5を形成した。
【0030】この基板1bの透明電極4bの上には、ア
ンチモンドープのSnO2 超微粒子(粒径約10nm)
を分散し低抵抗化したポリマー溶液をスピンナーで塗布
し、200℃で1.5時間加熱焼成処理を施し、焼成後
の表面エネルギを27〜35dyne/cmに調整した
配向制御膜6を形成した。この基板1bをアルカリ性の
レジスト剥離液(ナガセ電子化学(株)製のナガセレジ
ストストリップN−320、1%水溶液)で満たされた
槽に入れ、室温で1分間浸漬する。その後、純水で満た
された槽にこの基板を入れ、充分水洗した後に乾燥す
る。
【0031】次に基板1aのポリイミド膜を画素の短辺
方向に平行にナイロン布で擦り、ポリイミド膜に一軸性
を持たせた。その後、純水で満たされた槽にこの基板を
入れ、超音波をかけ30秒間洗浄し、窒素ブローで水滴
を飛ばしたあと60℃のオーブンで30分乾燥した。
【0032】この基板1aに直径2.6μmのシリカビ
ーズをスピンコート散布した。ビーズ密度は約300個
/mm2 であった。基板1bには、ディスペンサーによ
ってエポキシ系接着剤をゲタ状にシール描画し、両基板
をITOストライプが直交するように貼り合せた。セル
サイズは、300mm×270mmである。
【0033】セルに注入する液晶には、下記のフッ素含
有液晶組成物を用いた。
【0034】
【化1】
【0035】この液晶組成物は20℃での層傾き角δ=
0°であり、チルト角は27°である。この液晶を皿に
盛り1度液体に溶かし脱泡処理を行った。この脱泡済み
の液晶にセルの注入口を含浸し、液晶が等方相(液体
相)に転移する温度に加熱し、転移後加圧槽内圧力が2
kgf/cm2 の条件で注入し、セル全体をほば均一に
室温まで冷却した。
【0036】図2は、本発明の液晶素子の駆動において
使用する駆動波形図を示す。同図において、Aは走査選
択信号で、5セグメントの消去パルスの後、2セグメン
ト印加する書き込みパルス、最後に1セグメント印加す
る補助パルスから構成される。Bは走査非選択信号で常
に0Vである。Cは白表示する時の情報信号である。D
は黒表示する時の情報信号であり、白情報信号Cが反転
したものである。同図においてlHは一水平走査期間、
△Tは選択期間を示している。
【0037】例えば1画素のデータを8分割してバイア
ス比を3.3:1にした場合、図2の波形を用いて、駆
動条件を30℃でV1 =13.9V、V2 =−13.9
V、V3 =6.lV、V4 =−6.1V、V5 =6.7
V、△T=18.0μsに設定し、表示部を駆動したと
ころ、M2マージン(ポイント)で0.25となったと
同時に、表示パネル表示部全面にわたって十分な初期駆
動可能領域を確保できた。
【0038】さらにこのパネルの表示領域を2分割し、
一方を黒、もう一方を白に書き込んだ後、書き込んだ状
態を保持したまま2000時間放置した。その後、初期
と同じ条件でM2マージン(ポイント)を測定したとこ
ろ、白及び黒書込部共通で0.21となり、全面表示が
可能なレベルであった。
【0039】このように塩基性溶液で表面改質処理する
手段を設けたことで、駆動可能パルス幅範囲の劣化を抑
制し、長期間にわたって、高速・高コントラスト・高精
細・高輝度な表示をパネル全面で行うための、駆動可能
パルス幅範囲(M2マージン)が確保される。
【0040】比較例1 図1において、基板1bの配向制御膜6を塩基性溶液に
よる表面改質処理を省き実施例1と同様にセルを作成し
た。
【0041】液晶を注入後駆動してみると、このセルの
場合、初期駆動可能パルス幅範囲が同じであったにも関
わらず、白及び黒書込部の2000時間放置後で、クロ
ストークまでの閾値パルス幅が低くなり、白及び黒書込
部共通で駆動可能パルス幅範囲(M2マージン)が0.
02と、塩基性溶液による処理を行った場合に較べ大幅
に劣化した。この結果、パネル全面での温度やギャップ
の不均一性を吸収できず、部分的にしか正常なスイッチ
ングを示す領域は無くなってしまった。
【0042】実施例2 実施例1と同様にして液晶セルを作製した。但し、本実
施例では、アルカリ性のレジスト剥離液(ナガセ電子化
学(株)製のナガセレジストストリップN−320)の
代わりにエタノールアミン20%水溶液を使用した。エ
タノールアミン20%水溶液の使用方法は、実施例1の
レジスト剥離液と同様だが、処理時間を延長し、基板1
b上に配向制御膜6を形成した後、エタノールアミン2
0%水溶液で満たされた槽に基板1bを入れ、室温で1
0分間浸漬する。エタノールアミン20%水溶液での処
理後、純水で満たされた槽にこの基板を入れ、充分水洗
した後に乾燥する。その後、実施例1と同じ手順でセル
を形成した。
【0043】液晶注入後、実施例1と同様に、パネルの
表示領域を2分割し、一方を黒、もう一方を白に書き込
んだ後、書き込んだ状態を保持したまま2000時間放
置した。その後、初期と同じ条件でM2マージン(ポイ
ント)を測定したところ、白及び黒書込部共通で0.1
8となり、全面表示が可能なレベルであった。
【0044】このように塩基性溶液で表面改質処理する
手段を設けたことで、駆動可能パルス幅範囲の劣化を抑
制し、長期間にわたって、高速・高コントラスト・高精
細・高輝度な表示をパネル全面で行うための、駆動可能
パルス幅範囲(M2マージン)が確保される。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板に形成した配向制御膜を塩基性溶液により表面改質
処理する手段を設けたことで、イオンの再配置等による
焼き付き現象が緩和され、長時間の書込放置後の駆動可
能パルス幅範囲(M2マージン)の劣化が抑制され、良
好な駆動特性を示す効果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法により製造された液晶素子の一例
を示す模式断面図である。
【図2】本発明の液晶素子の駆動において使用する駆動
波形図である。
【図3】本発明による液晶素子と従来の液晶素子の駆動
可能パルス幅範囲の劣化特性を示す図である。
【符号の説明】
1a,1b ガラス基板 2a,2b 低抵抗配線 3 UV感光樹脂 4a,4b 透明電極 5 配向膜 6 配向制御膜 7 スペーサー 8 液晶 9a、9b 偏光板 10 画素内部 11 電極部 12 画素間部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の基板の少なくとも一方に配向制御
    膜を形成し、該基板間にカイラルスメクチック相を示す
    液晶を充填する液晶素子の製造方法において、少なくと
    も一方の基板に配向制御膜を形成した後、該配向制御膜
    を塩基性溶液で処理することを特徴とする液晶素子の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 一方の基板に一軸配向処理を施した配向
    膜を設け、他方の基板に一軸配向処理を施さない配向制
    御膜を設け、該他方の基板の配向制御膜を塩基性溶液で
    処理する請求項1記載の液晶素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記配向制御膜を塩基性溶液に浸漬する
    か又は該配向制御膜に塩基性溶液を散布して処理する請
    求項1または2記載の液晶素子の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記塩基性溶液に、塩基性成分としてエ
    タノールアミンを含有するレジスト剥離液を使用する請
    求項1乃至3のいずれかの項に記載の液晶素子の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 前記カイラルスメクチック相を示す液晶
    が、少なくとも一つの連鎖中にエーテル酸素を持つフル
    オロカーボン末端鎖と、炭化水素末端鎖からなるフッ素
    含有液晶化合物であって、該末端鎖が中心核によって結
    合され、化合物がスメクチック中間相あるいは潜在的ス
    メクチック中間相を持つものを含有する液晶組成物から
    なる請求項1記載の液晶素子の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012091109A1 (ja) * 2010-12-28 2012-07-05 日産化学工業株式会社 液晶配向処理剤、液晶配向膜および液晶表示素子

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WO2012091109A1 (ja) * 2010-12-28 2012-07-05 日産化学工業株式会社 液晶配向処理剤、液晶配向膜および液晶表示素子
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