JPS62237422A

JPS62237422A - 液晶素子の製造方法

Info

Publication number: JPS62237422A
Application number: JP8080786A
Authority: JP
Inventors: Shinjiro Okada; 伸二郎岡田; Junichiro Kanbe; 純一郎神辺
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-04-08
Filing date: 1986-04-08
Publication date: 1987-10-17
Also published as: JPH0518403B2

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］本発明は液状体の注入方法、特に強誘電性液晶を液晶セ
ルに注入する方法に関するものである。

［従来の技術］従来、液晶の注入方法は、液晶セルの内部を低圧に引く
と共に液晶セルの注入口に液晶を接着させ、液晶セルの
外部を大気圧に戻すことにより圧力差て液晶セルの内部
に液晶を注入する方式が−般的てあった。

しかし、この方式では液晶セル内部の排気系と、大気圧
に戻して液晶を注入して行く液晶注入系か同一て、同じ
装置内で両工程か行われるため、液晶セルのギャップか
薄い場合や、液晶セル面積か大きいものの場合、液晶の
注入に非常に長時間を要し、大量生産に適しないことや
、さらに液晶を加圧することによって液晶を注入する方
式か取りにくいことなどの欠点かあった。

［発明か解決しようとする問題点］本発明はこの様な従来の液晶の注入方式を改良すること
により、液晶セル内部の排気と液晶の注入を各々別の系
内で行うことにより、液晶の注入時、間を短縮すること
ができ、また大量生産が可能となると共に品質の良好な
液晶素子を提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］即ち、本発明は真空系内でセルの内部を低圧にし、セル
に設けた注入口を液晶相又は等方相下の液状体で被覆し
てセルの内部と外部をしゃ断した後、セルを該セル内よ
り高圧の系内に導入してセルの外部を加圧し、内部を低
圧に保った状態で液状体を注入することを特徴とする液
状体の注入方法である。

以下、本発明の詳細な説明する。

第１図（Ａ）および第１図（Ｂ）は本発明の液状体の注
入方法に使用する装置の１例を示す説明図である。　　
　　　　　　　　　　　　・同第１図（Ａ）において、
液晶セルｌを真空容器２に収容し、ロータリポンプ３で
吸引して真空系を形成して液晶セルの内部を内圧０．３
Ｔｏｒｒ以下に減圧した後、電源５からのヒーター６で
加熱した液晶槽７内の液晶を液晶注入口４に付着させて
被覆し、その液晶自体によって液晶セルの内部と外部を
しゃ断する。次いで真空容器２内から、液晶が注入口に
付着した液晶セルｌを取り出し、これを第１図（Ｂ）に
示す加圧容器８内に収容する。加圧容器８内をＮ２ガス
て加圧して高圧系に保ち、液晶セル保持台９上に載置し
た液晶セル１に液晶だめ１０から液晶を補給しつつ、ヒ
ーター６で加熱して液晶の粘度を下げて注入する。

液晶の注入は、液晶セルｌの外部は加圧され、内部は低
圧の真空に保たれた状態で行われるので液晶セル内への
進入は促進される。

尚、図中１１は温度変向用ファン、１２は容器ふたの加
圧ロックおよび１３は窒素ガスボンベを示す。

高圧系内には液晶もしくは液晶セルの少なくともいずれ
か一方を加熱する手段を設置することができるが、この
場合、加熱温度は液晶が劣化しない範囲で高い程粘性が
低くなるので望ましい。

また、高圧系内には液晶および液晶セルを大気圧以上、
或いは大気圧以下でセル内圧力以上の圧力で加圧するこ
とを要するが、この場合Ｎ２ガス等による加圧もセルの
破壊や液晶に関する悪影響のない範囲で高いことが望ま
しい。

真空容器の真空系内には封止用液晶を加熱する手段を設
置し、液晶の粘度を低下せしめることが望ましい。

本発明で用いる液晶材料としてスメクチック液晶であり
て、特に適したものは、カイラルスメクチック液晶であ
り、強誘電性を有するものである。具体的にはカイラル
スメクチックＣ相（Ｓｓ（：”）　、カイラルスメクチ
ックＧ相（Ｓ＋ｓＧ”）、カイラルスメクチックＦ相（
ＳｍＦ”）　、カイラルスメクチック■相（Ｓｍｌ”）
又はカイラルスメクチックＨ相（ＳｍＨ”）の液晶を用
いることかできる。またネマティック相もしくはカイラ
ルネマティック相も用いることができる。

強誘電性液晶の詳細については、たとえば“ル・ジュル
ナール・ド・フイジイク・レットル”（“ＬＥ　ＪＯｕ
ＲＮＡＬ　ＤＥ　ＰＨＹＳＩＱＵＥ　ＬＥＴＴＲＥ　”
　）　３６（Ｌ−６＋１）　１９７５年「フェロエレク
トリック・リキッド・クリスタルＪ　（Ｆｅｒｒｏｅｌ
ｅｃｔｒｉｃ　ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｓ　；“ア
プライド・フイジイツクス・レターズ（“Ａｐｐｌｉｅ
ｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　”　）　３６（
１１）１９８０年「サブミクロ・セカンド・バイスティ
プル・エレクトロオプティック・スイッチング・イン・
リキッド・クリスタルスＪ　（’Ｓｕｂｍｉｃｒｏ　５
ｅｃｏｎｄＢｉｓｔａｂｌｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉ
ｃ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｉｎ　ＬｉｑｕｉｄＣｙｓｔ
ａｌｓ４）　　；　”固体物理″１６（１４１）　１９
８１ｒ液晶」等に記載されており、本発明ではこれらに
開示されたもののうち、負の誘電異方性をもつ強誘電性
液晶を用いることができる。

特に、好ましい強誘電性液晶としては、これにより高温
側てコレステリック相（カイラルネマチック相）を示す
ものを用いることができ、例えば下述の実施例に挙げた
相転移温度を示すフェニルエステル系液晶を用いること
かてきる。

これらの材料を用いて素子を構成する場合、液晶化合物
か所望の相となるような温度状態に保持する為、必要に
応じて素子をヒーターか埋め込まれた銅ブロック等によ
り支持することができる。

第３図は、強誘電性液晶の動作説明のために、セルの例
を模式的に描いたものである。以下、所望の相としてＳ
ａｃ”を例にとって説明する。

３１ａと３１ｂは、Ｉｎ２Ｏ，あるいは１７０　（Ｉｎ
ｄｉｕｍＴｉｎ　０ｘｉｄｅ）等の薄膜からなる透明電
極で被覆された基板（ガラス板）であり、その間に液晶
分子層３２がガラス面に垂直になるように配向した５ｖ
ａＣ”相の液晶が封入されている。太線で示した線３３
か液晶分子を表わしており、この液晶分子３３は基板の
面方向に連続的にらせん構造を形成している。このらせ
ん構造の中心軸３５と液晶分子３３の軸方向とのなす角
度な■として表す。この液晶分子３３は。

その分子に直交した方向に双極子モーメント（Ｐ工）３
４を有している。基板３１ａと３１ｂ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３３のらせん
構造がほどけ、双極子モーメント（Ｐｉ　）　３４がす
べて電界方向に向くよう、液晶分子３３は配向方向を変
えることができる。

液晶分子３３は、細長い形状を有してΣす、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コ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素子とな
ることは、容易に理解される。

本発明の液晶光学素子で好ましく用いられる液晶セルは
、例えば１０終以下とすることかできる。

このように液晶層か薄くなるにしたがい、第２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、非らせん構造となり、その双極子モーメ
ントＰａ又はｐｂは上向き（２４ａ）又は下向き（２４
ｂ）のどちらかの状態をとる。この液晶分子軸２３ａの
分子軸と２３ｂのなす角度の１／２の角度をチルト角（
■）と称し、このチルト角（■）はらせん構造をとる時
のコーンのなす頂角の１／２の値に等しい。このような
セルに、一定の閾値以上の極性の異なる電界Ｅａまたは
Ｅｂを電圧印加手段２１ａと２１ｂにより付与すると、
双極子モーメントは、電界Ｅａ又はＥｂの電界ベクトル
に対応して上向き２４ａ又は下向き２４ｂと向きを変え
、それに応じて液晶分子は、１つの安定配向２３ａかあ
るいは他の安定配向２３ｂの何れか一方に配向する。

このような強誘電性を液晶光学素子として用いることの
利点は、先にも述べたが２つある。その第１は、応答速
度が極めて速いことであり、第２は液晶分子の配向か双
安定性を有することである。第２の点を、例えば第２図
によって更に説明すると、電界Ｅａを印加すると液晶分
子はｌの安定配向２３ａに配向するか、この状態は電界
を切っても安定である。又、逆向きの電界Ｅｂを印加す
ると、液晶分子は他の安定配向２３ｂに配向してその分
子の向きを変えるが、やはり電界を切ってもこの状態に
留っている。

このような応答速度の速さと、双安定°性か有効に実現
されるにはセル夙、か出来るたけ薄い方か好ましい。

このような強誘電性を有する液晶で素子を形成するに当
って最も問題となるのは、先にも述べたように、Ｓａｃ
：”相を有する層か基板面に対して垂直に配列し且つ液
晶分子か基板面に略平行に配向した七ノドメイン性の高
いセルを形成することか困難なことである。

ところで、従来より大面積の液晶セルを製造する上で、
基板表面に一軸性の配向処理を施す方法が知られている
。この−軸性の配向処理法としては基板表面をビロード
、布や紙で一方向にラビングする方法あるいは基板表面
にＳｉＯやＳｉＯ□を斜方蒸着する方法などが挙げられ
る。

［作用］本発明の注入方法て液晶セルに液晶を注入する場合、あ
る短い時間で液晶は一定速度と仮定できる。この場合セ
ル内に圧力勾配が存在して、しかもその圧力勾配は注入
口から奥へ行くにしたがって線型に減少していると共に
液晶の進入する速度は圧力勾配に比例していると考えら
れるので、液晶セルの外部を加圧して外圧を大きくする
程液晶セルはすみやかに注入されるものと推定される。

［実施例］以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。

実施例１第１図（Ａ）および第１図（Ｂ）に示す装置を使用して
下記の方法で、　２００ａｍｘ　　３００５ｇ＋のセル
内空間を有するセル厚１ｇｍの液晶セルに、液晶材料と
してＤＯＢＡＩＩＩＢＧ　　（デシロキシへンジリデン
ーＰ′−アミノー２−メチルブチルシンナメート）を注
入して液晶素子を得た。

先ず真空容器内に液晶セルを収容し、０．２Ｔｏｒｒに
減圧した後、７５℃に加熱したスメクチック相の液晶Ｄ
ＯＢＡＭＢＣで液晶セルの注入を封止した。

次いて、大気圧に戻して液晶セルを取り出し、加圧容器
に収容し、１気圧のＮ２ガスを用いて加圧し、１２０°
Ｃに加熱して液晶をＩｓｏ　　（等吉相）て注入した。

その結果、約１６時間で液晶セルへの注入を完了した。

又、本発明では、液状体の注入時の相状態としては、ス
メクチックＡ相、コレステリック相、ネマチック相、カ
イラルスメクチックＣ相又は等吉相であることが望まし
い。特に、第１図（Ｂ）の液晶だめ１０内の液状体とし
ては、低粘度の等吉相液体又はネマチック相又はコレス
テリック相が適している。

［発明の効果］本発明は液晶セルに液晶を注入する場合、真空系内で液
晶セル内を低圧にした後、高圧系内において加圧下で液
晶の注入を行うので、液晶セル中への液晶の注入速度が
促進され、注入時間を大巾に短縮することができ、また
大量処理を可能にする等極めて優れた効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）および第１図（Ｂ）は本発明の液状体の注
入方法に使用する装置の１例を示す説明図、第２図は非
らせん構造の強誘電性液晶を用いた液晶素子の模式図お
よび第３図はらせん構造の強誘電性液晶を用いた液晶素
子の模式的図である。ｌ・・・液晶セル　　　　　２・・・真空容器３・・・
ロータリーポンプ　４・・・液晶注入口５・・・電源　
　　　　　　６・・・ヒーター７・・・液晶槽　　　　
　　８・・・加圧容器９・・・液晶セル保持台　　ＩＯ
・・・液晶だめ１１・・・温度変向用ファン１２−・・容器ふたの加圧ロック１３・・・望素ガスボンベ２１ａ、　２１ｂ−−−電圧印加手段Ｅａ　、　Ｅｂ・・・電界２：ｌａ、　２３ｂ・・・液晶分子軸２４ａ（Ｐａ）・・・上向き双極子モーメントｚ４ｂ（
Ｐｂ）・・・下向き双極子モーメント３１ａ、　３１ｂ
・・・基板３２・・・液晶分子層３３・・・液晶分子：１４（ＰＬ）・・・双極子モーメント３５・・・中心
軸 ■・・・チルト角

Claims

【特許請求の範囲】

（１）真空系内でセルの内部を低圧にし、セルに設けた
注入口を液晶相又は等方相下の液状体で被覆してセルの
内部と外部をしゃ断した後、セルを該セル内より高圧の
系内に導入してセルの外部を加圧し、内部を低圧に保っ
た状態で液状体を注入することを特徴とする液状体の注
入方法。
（２）前記液状体が高圧系内で加熱下で注入される特許
請求の範囲第１項記載の液状体の注入方法。
（３）高圧系内において液状体およびセルを大気圧以上
に加圧する特許請求の範囲第１項記載の液状体の注入方
法。
（４）高圧系内において液状体およびセルを大気圧以下
の圧力で加圧する特許請求の範囲第１項記載の液状体の
注入方法。
（５）真空系内において前記液状体が加熱されている特
許請求の範囲第１項記載の液状体の注入方法。
（６）セルの注入口をスメクチック液晶で被覆する特許
請求の範囲第１項記載の液状体の注入方法。
（７）セルの注入口をネマティック相で被覆する特許請
求の範囲第１項記載の液状体の注入方法。
（８）セルの注入口をカイラルスメクチック相で被覆す
る特許請求の範囲第１項記載の液状体の注入方法。