JPS6066231A - 液晶分子配列処理方法 - Google Patents

液晶分子配列処理方法

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JPS6066231A
JPS6066231A JP17601683A JP17601683A JPS6066231A JP S6066231 A JPS6066231 A JP S6066231A JP 17601683 A JP17601683 A JP 17601683A JP 17601683 A JP17601683 A JP 17601683A JP S6066231 A JPS6066231 A JP S6066231A
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JP
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liquid crystal
cell
temperature gradient
crystal cell
substance
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JP17601683A
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Kenji Hashimoto
橋本 憲次
Ken Ishikawa
謙 石川
Yoshihiro Miyasato
桂太 宮里
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Idemitsu Kosan Co Ltd
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Idemitsu Kosan Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/141Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent using ferroelectric liquid crystals

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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】 本発明は液晶分子配列処理方法に係り、更に詳しくは、
液晶表示素子に用いられる液晶セル中の液晶物質の初期
分子配列に特定の方向性を与え、単結晶化させるように
処理する液晶分子配列処理力#5(液晶成長方法)に関
する。
液晶表示素子は液晶の特定な初期分子配列を電場や熱な
どの外部的作用で別の分子配列状態に変化させ(配向駆
動させ)、この分子配列変化に伴なう液晶素子の光学的
特性の変化を視覚変化に変換することにその基礎をおい
ている。従って、液晶表示素子は特定な一定分子配列の
モノドメインの液晶セルを用いることによりはじめてそ
の特性が発揮される。
ところで、液晶物質を一定の分子配列の液晶とするため
の従来の液晶分子配列処理方法としては、界面活性剤の
塗布やラビング、シリカの斜め蒸着など界面処理する方
法が知られている。しかしながら、これら方法はネマチ
ック液晶やコレス。
テリツク液晶に対しては有効であるが、スメクチック液
晶に対しては、スメクチック液晶が層構造をなし粘稠で
あるため有効でない。また電場や磁場を印加する方法が
あるか、この場合には厚膜セルに有効であるが薄膜セル
では効果が小さい。
このほか、シェアリングによる方法もあるがマイクロメ
ーターを用いて微動させるため特殊な装置と操作技術を
必要とし、得られる千ノ1ドメインの幅が制約される。
このため、液晶セルを温度勾配のある加熱炉中で高温側
から低温側へ徐々に移送する方法が提案されているが、
この場合は装置が複雑になり1つ長時間を要するという
問題がある。
本発明の目的はスメクチック液晶に対しても、また、?
’J nQセルに対しても適用でき、しかも、信号電極
等の操作電極を用いて簡便に配列処理できるとともに、
処理時間が短く、大面積(大容積)の液晶を処理するに
も適した液晶分子配列処理方法を提供することにある。
そのため本発明は、例えば、加熱炉を用いる場合にあっ
ては加熱炉中の液晶セルの温度を徐々に低下させながら
前記液晶セル中の液晶物質を分子配列処理(結晶成長)
させる際に、前記液晶セル中の液晶物質に電極によりジ
ュール熱を加えて液晶セル中の液晶物質に場所的温度勾
配を与えながら順次液晶分子を配列させることによりパ
トネ(結晶核)を規則正しく生成させ、また、前記ジュ
ール熱を適宜制御することにより液晶分子の配列状態を
所望の配列状態となるよう制御することを可能にして前
記目的を達成しようとするものである。また、液晶の種
類によっては加熱炉を必要とせずジュール熱による温度
勾配のみで所望の液晶配列状態を得て前記目的を達成し
ようとするものである。
以下1本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1.2図には本発明に係る液晶分子配列処理方法の第
1実施例が適用される液晶セルの一例が示されている。
図中、液晶セル11はマトリックス表示方式の表示素子
として構成され、この液晶・セル11は2枚の透明なガ
ラス板12を有し、これらカラス板12の互いに向いあ
う側面にはIn20)やSn02等の被着によって信号
電極や走査電極である操作電極(透明電極)13が形成
されている。2枚のガラス板12の間にはスペーサ14
が介装され、スペーサ14およびガラス板12により密
閉された空所が画成され、この空所内には液晶物質15
が充填されている。また、スペーサ14とカラス板12
との接合部にはシール材16が設けられる等してし・る
前記液晶物質15としては種々の液晶化合物が挙げられ
るが、本発明による液晶分子配列処理方法の効果がより
一層顕著に示される液晶化合物としては強誘電性液晶化
合物であることが好ましい。強誘電性液晶化合物として
は、例えば以下のものがある。
IA、アゾメチン系(シップ塩基系) HC2H55〜10.12.12 HC15〜8,10 CH3C2H56〜12.14 C=N C2H57〜10.14 IB、アゾメチン系(シック系) 17〜10 5 4、8.12 II A、アゾオキシ系 II B、7ゾオキシ系 ■、エステル系 X−(C6H41(−0−(C6H4)−Y1 なお、スペーサ14としては一般にPETフィルムが知
られているが板状の形状を有するものに限定されるもの
でなはく、ケブラー繊維のように絶縁性と耐熱性を有す
る有機繊維を用いることもできる。
次に、本実施例の作用につき説明する。
液晶セル11中の液晶物質15が既に初期分子配列が終
了したものであれば操作電極13間に操作用電圧を印加
して液晶状態にある液晶物質15の分子配向を操作して
表示素子としての機能を果させる訳であるが、本実施例
による液晶分子配列処理方法を実施する際には、前記操
作電極13の一方若しくは双方を電気抵抗体、即ち、電
気発熱体として機能するよう配線し、前記操作電極13
の一方若しくは双方に加熱用電流を通電させることとな
る。
まず、液晶セルIl中の液晶物質15が液状(等力性液
体)であるときに液晶セル11全体を図示しない加熱炉
により加熱させ、次いで、前記加熱炉の温度を徐々に冷
却させていく。これにより、液晶物質15は、第3図に
示されるように、その性状が等方性液体からスメクチッ
クA相へと移行し、次いで、スメクチックC相へと順次
移行し、この間の結晶成長過程において液−品物質15
はその/ヘトネの生成と合体を祿返しなから相転移して
所望の分子配列状態が実現きれる。このとき、等方性液
体状態からスメクチックA相を経てスメクチックC相に
移行する間に前記操作電極13に加熱用電流を通電する
加熱炉を徐冷させながら前記操作電極13に加熱用電流
を通電して操作電極13にジュール熱を生じさせると、
加熱炉の温度が高く液晶セル11全体が高温度に維持さ
れている状態にあっては第4図(A)に示されるように
液晶セルll中の液晶物質15全体がいまだ液状(等方
性液体)となっているが、操作電極13によるジュール
熱を加えながら加熱炉の温度を下げていくとスペーサ1
4への放熱によって第4図(B)に示されるように液晶
セルll中の液晶物質15はその両側、即ちスペーサエ
4に隣′接する側から結晶成長が始まり液状の液晶物質
15は順次液晶状態の液晶物質15へと結晶成長してい
く。
加熱炉の温度を更に下げると第11(C)に示されるよ
うに結晶成長は液晶セル11の両端(スペーサ14側)
から中央部へと更に拡大し、ついには、第4図(D)に
示されるように、液晶セル11中の全ての液晶物質15
が液晶化されることとなる。
この間、液晶セルll中の液晶物質15には中央部から
両側に(スペーサ14側に)向って負の温度勾配が常に
形成された状態にて結晶成長が進行されている。
このような木実雄側によれば、液晶セル11中の液晶物
質15に場所的温度勾配を与えながら結晶成長をさせて
いるため、液晶化された液晶物質15の液晶分子配列状
態が極めて整然となされるという効果がある。すなわち
、場所的温度勾配を生じさせずに分子配列を行なう場合
には液晶物質15中に無秩序にパトネが群発し均質な液
晶相が。
形成されにくいが1本実施例のように温度勾配に従って
パトネを一定の秩序に従って且つ一定の方向性を持たせ
ながら発生させていくことにより極めて均質な液晶相が
容易に形成されるという効果がある。従って、表示素子
の表示機能を向上させ、瞬時動作性をも向上させること
ができ、鮮明な表示機能を果すことができ、例えば、液
晶テレビなどのディスプレイ及び液晶シャッターにも適
するという効果がある。
また、層構造をなし粘稠なスメクチック液晶にも適用で
き、更には、薄膜セルや大容積のセルに適用することも
容易である。
更にまた。場所的温度勾配を形成させながら分子配列を
行なわせることにより分子配列に要する時間が大幅に短
縮された。例えば、従来では分子配列に要する時間が通
常10時間程度であったが、前記実施例によれば30分
程度で分子配列が完了するという効果がある。
また、従来の液晶分子配列処理方法に比べて極めて簡易
な設備で足り、特に、前記実施例では操作゛心棒13自
体を加熱用電極として用いるため、特に簡易な設備で足
りるという効果がある。
また、液晶物質15の種類、性状等により操作電極13
によるジュール熱の発熱ノー、や通電時間等を操作し、
状況に応じては加熱炉を併用することなく、制御するこ
とも容易である。
また、ジュール熱の発生量を操作する手段として1つに
は加熱炉をある一定の温度に保っておき、印加電圧の増
減のみによって液晶状態への融解とそこからの液晶化を
制御することができ、同様の効果を得ることができる。
また、転移温度の低い液晶物質を用いる場合には加熱炉
を用いることなく印加電圧の増減のみで、所望の液晶分
子配列状態を得ることができる。
次に、前記以外の実施例につき説明するが、前記実施例
と同−若しくは近似する部分は同一符号を用い説明を省
略若しくは簡略にする。
第5図には第2実施例が示されている。
図中、2枚のガラス板12間には所定間隔毎に。
複数のスペーサ14が設けられ、各スペーサ14問およ
び前記2枚のガラス板12間により形成される複数の空
所内には夫々液晶物質15が充填され、これにより、液
晶セル11がqいに隣接して複数形成された状態となっ
ている。。
この第2実施例では、複数隣接して設けられた液晶セル
11の全体を加熱炉内で加熱し且つ各液晶物質15の夫
々を夫々の操作電極1.3により同時に加熱して(ジュ
ール熱を与えて)全体とじて均一的な加熱状態とする。
第6図(A)にはこのようにして互いに隣接する複数の
液晶セル11の全てを均一的に加熱した状態が示されて
いる。なお、各液晶物質15の両端側は夫々スペーサ1
4が配置されているため各液晶セル11の温度は夫々の
両端側にて下降している。
このような状態から隣接する液晶セル11の何れか1つ
の液晶セル11(例えば図中一番左端の液晶セル11)
の加熱を停止させる。即ち、操作゛電極13に通電して
いた加熱用゛電流を停止させるわけであるが、これによ
り、ジュール熱が与えられなくなった液晶セル11の温
度は下降することとなる。この際、ジュール熱が与えら
れなくなった(即ち加熱が停止された)ガラス板12に
隣接する液晶セル11は加熱状態が依然継続されている
ため、第6図(B)に示されるように、加熱の停止され
た液晶セルllの加熱の停止J−されていない(図中右
側の)液晶セル11に隣接する側は加熱の停止されてい
ない液晶セル11がら熱を受けとり冷却速度が遅くなり
、従って、加熱の停止された液晶セル11中の液晶物質
15には図中左側から右側にむかって正の場所的温度勾
配が形成されることとなる。
次いで、第6図(C)に示されるように加熱の停止され
た液晶セル11の隣接する液晶セル11を加熱停止ぎせ
、以下同様にして、順次複数隣接する液晶セル11の加
熱を次々と停止させていく。
このような第2実施例によれば、各液晶セル11におい
ては液晶物質15は一側から他側縁側へ向って結晶成長
が進行することとなるが、前記第1実施例と同様に、秩
序ある分子配列が次々に実現されていくという効果があ
る。しかも、前記第1実施例よりも更に短い時間により
液晶分子配列処理を完了させることができ、更には大面
積の液晶セルが形成できるという効果がある。
また、電極加熱方法としては全体を同時に加熱する上記
方法の他、加熱炉を液晶状態を保つ一定温度に保持して
おき、必要部分にのみ逐1次通電させて液晶物質の融解
と結晶化を行なわせ所望の液晶分子配列状態を得ること
もできる。なお、相転移温度の低い液晶物質を用いれば
加熱炉は必要ではない。
tj’+7図には第3実施例が示されている。この第3
実施例では、操作電極13に隣接する操作電極17が一
方の側のスペーサ14に設けられている。この第3実施
例の液晶分子配列処理方法は、まず、加熱炉中で液晶セ
ル11全体を加熱して、第8図(A)に示されるように
、液晶物質15全体を液状とさせておく。
次いで、加熱炉を徐冷していくと、操作電極17が設け
られた側の液晶物質15は操作電極17によりジュール
熱が与えられるため、液状を維持するが、操作電極17
とは反対側の端縁からは加熱炉側へと放熱が始まり、即
ち、図中左側から右側へ向って負の温度勾配が形成され
、液晶セルll中の液晶物質15は右側の端縁から結晶
化が始まる。
加熱炉を更に冷却させると、第8図(C)に示されるよ
うに、液晶セル11中の液晶物質15の&’i Iil
’l領域は図中左側へと更に進行し、遂には、第8図(
D)に示されるように液晶物質15の全てが結晶化され
て液晶分子配列処理が完了されることとなる。この間、
加熱炉の徐冷に伴ない加熱電極17による液晶物質15
の加熱状態を順次調整することとしてもよい。
このような第3実施例によれば、前記第1,2実施例と
異なり、操作電極13とは別異の操作電極17を設けな
ければならないが、液晶セル11中の液晶物質15に場
所的温度勾配を一層確実且つ顕著に形成し易いという効
果がある。
なお実施にあたり、操作電極13による液晶物質15の
場所的温度勾配の形成と操作電極17による同様の温度
勾配の形成とを合せて用いる等してもよい。
また、本発明が適用されるのはマトリックス表>l\方
式の液晶セルに限らず、セグメント表示方式の液晶セル
に用いてもよい。また、本発明の適用されるのはスメク
チック液晶の場合に限らず、ネマチック液晶やコレステ
リック液晶にも適用することができる。
また、前記各実施例では信号電極や操作電極である操作
電極13.17によりジュール熱を生じさせるものとし
たか、操作型8i13,17とは全く別異の加熱用電極
を特に設けてもよい。
上述のように本発明によれば、スメクチック液晶に対し
ても、また、薄膜セルに対しても適用でき、しかも、信
号電極等を用いることで簡便に配列処理できるとともに
処理時間の短い大面積を可能とする液晶分子処理方法を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る液晶分子配列処理方法の第1実施
例が適用される液晶セルの一部を切欠いて示す平面図、
第2図は第1図のII −II線に従う矢視断面図、第
3図は前記実施例における液晶物質の性状変化と加熱用
電流の通電時間との関係を示す線図、第4図(A)〜(
D)は夫々第1実施例における互いに異なる結晶成長状
態を示す平面図、第5図は第2実施例が適用される液晶
セルを示す断面図、第6図(A)〜(C)は夫々各液晶
セルの温度変化状態を示す断面図、第7は第3実施例が
適用される液晶セルを示す断面図、第8図(A)〜(D
)は夫々第3実施例における液晶セル中の液晶物質の結
晶成長状態を示す平面図である。 11・・・液晶セル、13.17・・・操作電極、15
・・・液晶物質。 代理人 ブr理士 木下 実三 (ほか1名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)液晶セル中の液晶物質に電極によりジュール熱を
    加えて液晶セル中の液晶物質に場所的温度勾配を与えな
    がら液晶分子を配列させることを特徴とする液晶分子配
    列処理方法。 (2、特許請求の範囲第1項において、前記電極として
    マトリックス駆動方式等における信号電極や走査電極の
    操作電極を用い、液晶セルの中央部からセル両側のスペ
    ーサ側に向って負の温度勾配をIj、えながら液晶分子
    を配夕Iさせることを特徴とする液晶分−r−配列処理
    方法。 (3)特許請求の範囲第1項または第2項におl、Nて
    、隣接する複数の液晶セルの全てを均一・的に加熱した
    後、隣接する液晶セルの加熱を順次時間をずらせて停止
    させていくことにより各液晶セル中の液晶物質に場所的
    温度勾配を与えながら液晶分子t;−fk+、 Jll
    させることを特徴とする液晶分子配列処理方法。 (4)特許請求の範囲第3項において、隣接する複数の
    液晶セルの一端から1つずつ順次加熱後、冷却して結晶
    化を反覆させながら各液晶セル中の液晶物質に場所的温
    度勾配を与えて液晶分子を配列させることを特徴とする
    液晶分子配列処理方法。 (5)特許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれかにお
    いて、温度勾配をかえるために印加した電圧を漸減させ
    ながら、各液晶セル中の液晶物質に場所的温度勾配を与
    えて液晶分子を配列させることを特徴とする液晶分子配
    列処理方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6170528A (ja) * 1984-09-14 1986-04-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶セル
JPS61256322A (ja) * 1985-05-10 1986-11-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 液晶表示装置作製方法
US5142386A (en) * 1989-06-19 1992-08-25 Nec Corporation Device and method for reducing the observability of a defective pixel in an lcd

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