JPS61132926A - 液晶素子の製法 - Google Patents

液晶素子の製法

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JPS61132926A
JPS61132926A JP25332484A JP25332484A JPS61132926A JP S61132926 A JPS61132926 A JP S61132926A JP 25332484 A JP25332484 A JP 25332484A JP 25332484 A JP25332484 A JP 25332484A JP S61132926 A JPS61132926 A JP S61132926A
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smectic
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Junichiro Kanbe
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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、液晶素子の製法に関し、詳しくは強誘電性を
示すカイラルスメクチック液晶素子の製造に適した液晶
の注入法に関する。
従来、液晶素子の作成に当って、セルへの液晶の注入法
としては、毛細管現象を利用した注入法や減圧されたセ
ル内部へ大気圧で加圧された液晶を注入口から注入する
所謂真空注入法などが知られている。これらの方法は、
ネマチック液晶が低粘度であるため、ネマチック液晶素
子を作成する上で有効なものであった。
このネマチック液晶素子に多数の画素を形成するマトリ
クス1甑構造を組込み、多次時分割駆動を行なうとデユ
ーティ比の減少にともないクロストークを発生する問題
点やミリ・秒単位椙度の遅い応答速度しか得られない問
題点があった。
これらの問題点を解決する上で、最近クラークらKより
米国特許第4367924号公報等で発表されたカイラ
ルスメクチック液晶(強誘電性液晶)素子が注目されて
いる。このカイラルスメクチック液晶素子は、高速応答
性とメモリー効果等の利点を有している和もかかわらず
、一般にスメクチック液晶はネマチック液晶に較べ粘度
が高く、シかもメモリー効果を付与した素子とする場合
にはセルの厚さを1μ程度とする必要があり、このため
従来のネマチック液晶素子を作成する際に利用していた
注入法ではカイラルスメクチック液晶をセル内部に十分
に注入させることができず、特にカイラルスメクチック
液晶素子は高次の時分割駆動が可能なことから、大面積
(例えば、対角線12インチ以上の画面サイズ)のディ
スプレイパネルへの適用が考えられているが、実際問題
として大面積のセル内部へのカイラルスメクチック液晶
の注入に際しては、十分く注入できない問題点があった
本発明の目的は、前述の問題点を解決した液晶注入法を
利用した液晶素子の製法を提供することKあって、さら
に別の目的は薄いセル厚と大面積のセルにスメクチック
液晶を注入する方法を提供することにある。
本発明のかかる目的は、少なくとも1つの注入口を有す
るセルの内部を減圧し、かかる注入口をスメクチック相
より高温側の相状態にまで加熱されている液状物質で封
口する第1段階と、前記セルの内部の気圧より該セルの
外部の気圧を高くした圧力差の下で、前記注入口から前
記液状物質を注入するとともに、かかる注入期間中のセ
ル内部に注入された液状物質をスメクチック相より高温
側の相状態に維持する温度の下で注入する第2段階とを
有する液晶素子の製法によって達成される。
以下、本発明を図面に従って説明する。
第1図(A)は空セルの平面図で、第1図(B)はその
A−i断面図である。図中、空セル11は間隔を0.5
μ〜20μ、好ましくは1μ〜10μとした1対の平行
基板12と13を有し、この平行基板12と13によっ
て形成された空隙14の周辺部にはかかる空@14をシ
ーリングする7−ル材15が形成されている。このシー
ル材15を形成する際には、後で液晶を空隙14の内部
へ注入するための注入口となる開口部16を形成してお
く。又、このシール材15としては適当な接着剤5例え
ばエポキシ系接着剤を用−ることかできる。
下基板となる基板12には、予めスペーサ部材17がス
トライプ形状で設けられている。スペーサ部材17Fi
、例えば基板上に感光性ポリイミドなどの感光性樹脂を
1μ厚にコーティングした後にフォトエツチングにょシ
得られ、又Si偽などの無機物を1μ厚の膜形状に蒸着
形成した後に通常のフォトリソグラフィー技術を利用す
ることにより得られる。この基板12としては、ストラ
イプ形状の透明導電膜パターンを一有するガラス板が適
しており、又基板13としてはストライプ形状の透明導
電膜パターンを有する可撓性フィルム(ガラスやプラス
チック)が適している。
又、基板12と13の対向面にはそれぞれ液晶に対して
配向性を制御する配向制御膜(図示せず)を形成してお
くことが望ましい。又、配向制御膜としては、ポリイミ
ド膜やポリビニルアルコール膜が適しており、この膜表
面をスペーサ部材17と平行方向となる様にラビングし
ておくことが望ましい。
第2図は、本発明の注入法で好ましく用いられる液晶注
入装置の斜視図を表わしている。尚、この装置は、図示
されていない減圧可能な容器内に配設されている。
第2図において、21は前述した様なセルを示しておシ
、このセル21はバネなどの固定部材20によってホル
ダー24に支持され、そのセ#21の注入口26がスメ
クチック液晶物質27で封口される様に配置されている
。液晶物質27は、皿22の中に溜められている。この
皿22は、注入時にスメクチック液晶物質27をこれよ
り高温側の相状態、例えば等吉相、ネマチック相あるい
はコレステリック相まで加熱できるし一夕28を内蔵し
たホルダー23の上に配設されてbる。従って、皿22
は熱伝導率の高い物質で高耐久性のものを選択するが、
特にステンレス、あるいはフッ素樹脂で覆ったステンレ
スが適している。
一方、セル21を支持しているホルダー24は、矢標2
91C示す上下動が可能で、さらにヒータ25が内蔵さ
れており、このヒータ25はセル21の内部に注入され
てくる液状物質がセル21の内部でスメクチック相より
高温側の相状態を維持する様にセル21を加熱すること
ができる。
セル21の内部に液晶物質を注入するに当つては、まず
セル21金上方に位置させ、注入口26を開口状態のま
ま、真空容器内を排気して真空状態としてから、ホルダ
ー23に内蔵されたヒータ28に電流を加え、皿22に
溜められたスメクチック液晶物質27を等吉相にまで加
熱する。次いで、この等吉相の液状物質に前記セル21
の注入口26が接触する位置までホルダー24を下降さ
せる。続いて、ホルダー24に内蔵したヒータ25に電
流を与えてセル2工を全体く亘って均一に加熱してから
、真空容器内に窒素ガスを導入してほぼ大気圧程度の気
圧とするととくよって、セル21の注入口26から等吉
相の液状物質がセル21の内部に徐々に注入される。し
かる後、このセル21を真空容器から取り出し、かかる
注入口26をエポキシ接着剤などで封口し、再びセル2
1の内部に注入されている液晶物質を等吉相1cまで加
熱した後、徐々に冷却するとセル21の内部にカイ2ル
スメクチツク相を形成することができる。
本発明者らは、カイ之ルスメクチツク液晶物質として、
例えばデシロキシベンジリデン−p′−アミノー2−メ
チルブチルシンナメート(DOBAMBC) 、ヘキシ
ルオキシベンジリデン−P’−アミノ−2−クロロプロ
ビルシンナメー) (HOBACPC)、4−O−(2
−メチル)−ブチル−レゾルシリチン−4′−オクチル
アニリン(MBRA8 )などをm−て、前述した方法
で液晶素子を作成したところ注入時にセル全体が均一に
加熱されているため、セル内で注入途中の液状物質がス
メクチック相に相転移を生じないで、低粘度のネマチッ
ク相、コレステリックこれに対し、本発明者らは前述の
ホルダー24に内蔵したヒータ251Cよる加熱を行な
わず、それ以外は前述と同様の方法で注入操作を行なっ
たところ、セル内で注入途中の液状物質が注入口より遠
い領域でスメクチック相に相転移を生じ、そこから液状
物質がセル内を進行することがなくなり、この結果セル
内を液状物質で満たせないことが判明した。さらに1前
述のヒータ25による加熱を行なわない場合ではセルサ
イズを大面積なものとするに応じて、液状物質の未充填
領域が大きくなるが、ヒータ25による加熱操作を行な
うと、前述の未充填領域の形成を完全に解消することが
できる。
又、本実施例で用いた加熱手段に代えて、例、tばハロ
ゲンランプや赤外線ランプなどの輻射熱を用いることが
できる。さらに、これらの輻射熱を第2図に示す加熱手
段と併用することも効果的である。
第3図は、本発明の別の具体例を表わす断面図である。
図中の31は前述の第1図に示す様なセルを表わしてい
る。このセル31は、ヒータ34を内蔵した1対の加圧
器33の間に挾持され、この加圧器33をそれぞれ矢標
36の方向く加圧することKよってセル31の全体I/
C亘って均一に加圧することができる。この際、セル3
1と加圧器33の間にシリコンゴム等のクッション材を
配置し、加圧時にセル31が破損されることを防止する
ことができる。この加圧下でセル31は、前述と同様の
方法でその内部が真空排気された後に、セル31に形成
した注入口にスメクチック液晶物質35をその注入口を
封口する如く配置し、次いでヒータ34に電流を与えて
発熱状態とすることによって、注入口に付着されている
スメクチック液晶物質35をこれより高温側の相状態、
例えば等吉相まで加熱する。しかる後、ヒータ34によ
る加熱下で前述と同様に真空容器内に窒素ガスを大気圧
種度まで導入すると、等吉相状態のまま、セル31の内
部に未充填領域を生ずることなく、注入を完了すること
ができる。第2図に示す実施例の場合では、注入口近傍
でセル厚が空セル設計時より厚くなる場合があったが、
前述の如き加圧下での注入操作により、注入口近傍での
セル厚を設計値どおり十分に薄くすることができ、従っ
てカイラルスメクチック液晶形成後の液晶セルは全面に
亘って均一なセル厚とすることができる。
第4図は、強誘電性液晶の動作説明のためく、セルの例
を模式的に描いたものである。41と41′は、l11
203.8n02やITO(Indium−TinQz
ide )等の透明電極がコートされた基板(ガの液晶
が封入されている。太線で示した線43が液晶分子を表
わしており、この液晶分子43は、その分子に直交した
方向に双極子モーメント(P工)44を有している。基
板41と41上の電極間に一定の閾値以上の電圧を印加
すると。
液晶分子43のらせん構造がほどけ、双極子モーメン)
 (P上)44はすべて電界方向に向くよう、液晶分子
43は配向方向を変えることができる。液晶分子43は
細長い形状を有しておυ、その長袖方向と短軸方向で屈
折率異方性を示し、従って例えばガラス面の上下に互い
にクロスニフルの偏光子を置けば、電圧印加極性によっ
て光学特性が変わる液晶光学変調素子となることは、容
易に理解される。
本発明の光学変調素子で好ましく用いられる液晶セルは
、その厚さを充分に薄く(例えば1μ)することができ
る。すなわち、第5図に示すように電界を印加していな
い状態でも液晶分子のらせん構造はほどけ、その双極子
モーメントP又はP′は上向き54又は下向き54′の
どちらかの状態をとる。このようなセルに第5図に示す
如く一定の閾値以上の極性の異る電界E又はP′を電圧
印加手段51と51′により付与すると、双極子モーメ
ントは′電界E又はP′の電界ベクトル〈対応して上向
き54又は下向き54′と向きを変え、それに応じて液
晶分子は第1の安このような強誘′成性液晶を光学変調
素子として用いることの利点は2つある。第1に、応答
速度が極めて速いこと、第2に液晶分子の配向が双安定
性を有することである。第2の点を例えば第5図によっ
て説明すると、1界Eを印加すると液晶分子は第1の安
定状帽53に配向するが、この状態は電界を切っても安
定である。
又、逆向きの電界Eを印加すると、液晶分子は第2の安
定状′llA33’に配向してその分子の内置を変える
が、やはり電界を切ってもこの状態に留っている。又、
与える電界Eが一定の閾値を越えない限り、それぞれの
配向状態にやはり維持されている。このような応答速度
の速さと、双安定性が有効に実現されるにはセルとして
は出来るだけ薄い方が好ましい。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は本発明の方法で用いるセルの平面図で、
第1図(B)はそのA −A’断面図である。 42図は、本発明の実施態様を表わす斜視図である。第
3図は、本発明の別の実施態様を表わす断面図である。 第4図及び第5図は、本発明で用いる液晶セルを模式的
に表わす斜視図である。 21・・・セル、22・・・皿、23.24・・・ホル
ダー、25.28・・・ヒータ、26・・・注入口、2
7・・・スメクチック液晶物質、20・・・固定部材、
31・・・セル、32・・・クッション材、33・・・
加圧器、34・・・ヒータ、35・・・スメクチック液
晶物質。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも1つの注入口を有するセルの内部を減
    圧し、かかる注入口をスメクチック相より高温側の相状
    態にまで加熱されている液状物質で封口する第1段階と
    、前記セルの内部の気圧より該セルの外部の気圧を高く
    した圧力差の下で、前記注入口から前記液状物質を注入
    するとともに、かかる注入期間中のセル内部に注入され
    た液状物質をスメクチック相より高温側の相状態に維持
    する温度の下で注入する第2段階とを有することを特徴
    とする液晶素子の製法。
  2. (2)前記液状物質がカイラルスメクチック相を有する
    液状物質である特許請求の範囲第1項記載の液晶素子の
    製法。
  3. (3)前記カイラルスメクチック相がC相、H相、I相
    、J相、K相、G相又はF相である特許請求の範囲第2
    項記載の液晶素子の製法。
  4. (4)前記カイラルスメクチック相が非らせん構造とな
    つている特許請求の範囲第2項記載の液晶素子の製法。
  5. (5)少なくとも1つの注入口を有するセルの内部を減
    圧し、かかる注入口をスメクチック相より高温側の相状
    態にまで加熱されている液状物質で封口する第1段階と
    、前記セルの内部の気圧より該セルの外部の気圧を高く
    した圧力差の下で、前記注入口から前記液状物質を注入
    するとともに、かかる注入期間中の空セルを外部から加
    圧した状態下で該セル内部に封入された液状物質をスメ
    クチック相より高温側の相状態に維持する温度の下で注
    入する第2段階とを有することを特徴とする液晶素子の
    製法。
  6. (6)前記液状物質がカイラルスメクチック相を有する
    液状物質である特許請求の範囲第5項記載の液晶素子の
    製法。
  7. (7)前記カイラルスメクチック相がC相、H相、I相
    、J相、K相、G相又はF相である特許請求の範囲第6
    項記載の液晶素子の製法。
  8. (8)前記カイラルスメクチック相が非らせん構造とな
    つている特許請求の範囲第6項記載の液晶素子の製法。
  9. (9)少なくとも1つの注入口を有するセルの内部を減
    圧し、かかる注入口をスメクチック相より高温側の相状
    態にまで加熱されている液状物質で封口する第1段階と
    、前記セルの内部の気圧より該セルの外部の気圧を高く
    した圧力差の下で、前記封入口から前記液状物質を注入
    するとともに、かかる注入期間中のセル内部に注入され
    た液状物質をスメクチック相より高温側の相状態に維持
    する温度の下で注入する第2段階と、前記セル内の液状
    物質を降温下でスメクチック相にまで相転移させる第3
    段階とを有することを特徴とする液晶素子の製法。
  10. (10)前記スメクチック相の液状物質が降温下でスメ
    クチック相からカイラルスメクチック相に相転移する物
    質である特許請求の範囲第9項記載の液晶素子の製法。
  11. (11)前記カイラルスメクチック相がC相、H相、I
    相、J相、K相、G相又はF相である特許請求の範囲第
    10項記載の液晶素子の製法。
  12. (12)前記カメラルスメクチック相が非らせん構造と
    なつている特許請求の範囲第10項記載の液晶素子の製
    法。
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JPS61132926A true JPS61132926A (ja) 1986-06-20
JPH0570130B2 JPH0570130B2 (ja) 1993-10-04

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH035719A (ja) * 1989-06-01 1991-01-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 強誘電性液晶パネルの製造方法

Citations (1)

* 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

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JPH0570130B2 (ja) 1993-10-04

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