JPS6280625A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

液晶表示素子の製造方法

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JPS6280625A
JPS6280625A JP22122485A JP22122485A JPS6280625A JP S6280625 A JPS6280625 A JP S6280625A JP 22122485 A JP22122485 A JP 22122485A JP 22122485 A JP22122485 A JP 22122485A JP S6280625 A JPS6280625 A JP S6280625A
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JP
Japan
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phase
liquid crystal
substrate
crystal display
subjected
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JP22122485A
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Takao Minato
孝夫 湊
Atsushi Sasaki
淳 佐々木
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Toppan Inc
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Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液晶表示素子の製造方法に関し、持に0免分極
と印加電場との結合によって自宅分僕の方向が印加′電
場の極性によって反転するカイラルスメクチック相を呈
する強誘電性液晶の表示素子の製造方法に関する。
〔従来技術〕
液晶は低電圧で■劫がOT能で低消費心力であつて、小
型軽量にできる為に時計や計算機の表示部に広範に利用
されている。これらの表示素子は液晶が呈するいくつか
の相のうちでネマチック相と称せられる相を利用す・5
゜この相は液晶の分子軸がランダムな方向を取得る等方
相の直下の低温側の相である。対向した基板間に液晶を
封入するだけでは表示素子として実用に耐えるネマチッ
ク的秩序を形成できないので通常は液晶に直接に接する
基板面上に液晶配向効果を誘起する処理な症こす。この
処理は一軸配向処理と呼ばれポリビニルアルコール(以
下PVAという)ポリイミドなどの有機系長鎖分子から
なる薄い皮模な布などで一方向にラビングすることで実
現される。液晶表示素子b′−諸種の電気光学素子に比
較して最も良く利用されているのはラビング法という工
業的には非常に簡単な技術で液晶を配向させる事が可能
であるからである。対向する二枚の基板面上のラビング
処理によって形成されたネマチック的秩序は印加される
交番電場の実効値に応じて変形する。即ち液晶分子の誘
′成異方性の為に分子の長軸方向が印加された電場の中
では特定の方向に向く事になる。
この機構では。
(11交番電場の印加さ五ない自然な状態でのネマチッ
ク的秩序はラビングによる一軸配向効果で保持持続され
る。
(2)  印加された電場の中で分子の長軸方向h′−
特定の方向へ向く事は一軸配向効果と拮抗した形で発現
する。
(3)交番電場の印加によっては自然な状暢でのネマチ
ック的秩序に復帰させる事は出来ない。即ちラビングに
よる一軸配向効果のみが電場印加で誘起された変形を元
に戻す力となる。
従ってネマチック的秩序を利用する電気光学素子に於い
ては対向する基板面上に配向処理を捲こすことが不可避
であってそ°うしなげれば変形した秩序が元に戻らない
事になる。
更に誘電異方性と電場との結合力が弱い事と前述t2)
、 (3)の為にこの素子の電気光学的な応答時間が遅
いこと、又大容址の情報を表示する為にはネマチック相
とマトリックス駆動する必要がある6’−ネマチック相
の応答が蓄積応答であること、記憶効果を有しないこと
等によりマトリックス駆動個有の欠点、(応゛答性能の
劣化、低コントラスト化。
狭い視野角)が露呈し、この表示素子の応用分野を制限
する事になっている。
これらの欠点を除去する為にMeyer、C1arkら
はカイラルスメクチック相を利用した新しい表示原理に
よる液晶スイッチング素子を考案した。
これについて以下若干の説明をする。 Meyerらは
Jourssal  of Physics Pari
s Vo136゜L69−L71 (1975)の論文
で永久双極子モーメントを有しかつ光学゛活性な液晶分
子からなる相h′−スメクチックC相を形成すると電場
の極性と永久双極子が結合して応答する事を示した。永
久双極子Pの方向と電場Eの方向が平行になるように液
晶分子の協同的な運動が生じる事即ち電場の極性を反転
することによって分子の方向が制御できることを示した
。第・2図はスメクチックC相の模式図である。液晶全
体は分子層tl)からなっている。個々の層内では分子
長軸の方向が層に垂直な方向より角度θだげ傾いた円錐
上にある。層内に於いては円錐上の位置は一定であって
今の場合これをφで示せばφ)は層ごとにわずかに変化
し一定の周期で繰返すヘリックス構造をトルト考えられ
ている。Meyer  らは電場の方向に永久及隠子の
方向がそろうように円錐上を分子が移動しそうする事で
2eだけの分子長軸の変位が取出せる事を示した。C1
arkらはMeyertらの議論を一歩進めてセルの厚
みなφの周期程度にするとφの周期性が消失し同時に分
子の取得る状i hta板に平行な2つの状會のみ(双
安定性)でかつ電場の反転に応じて液晶分子がこの2つ
の状帳間を超高速で変化する事を見出し電気光学素子と
して利用oT能でネマチック的秩序には見られ無い特性
即ち記憶効果、超高速応答性を有する事な明らかにした
(第6図参照) これらの極めて好ましい特性にかかわらず表示素子とし
て利用する為には、用いる基板表面内で第2図もしくは
第6図で示される液晶の配列構造を形成する必要6’−
ある。液晶分子が基板に対し平行で配向方向の乱れや転
位などの欠隔の無い犬面債の配同相を工業的に簡単な方
法で形成する必要がある。C1ark  らの方法では
液晶な挟む基板表面は配向処理を一切行わず、磁場印加
もしくはシアリング法によって配向させている。これは
第2図のへリックス構造が消失するような薄いセルでは
非常に実行う”−困難であり、詩に磁場印加では表面の
規制力が強い為に配向させるには重めで強い磁場を必要
とする。また後述するようにこれらの方法ではスメクチ
ックA相を経由する罐誘電性液晶にしか適用できないと
いう欠点b’−あり、いずれにしても量産化、大型化と
は矛盾する方法である。
〔発明の目的〕
本発明の目的は超高速応答、記憶効果を有する液晶表示
素子を実現する為に均一で一様な分子配向を有するカイ
ラルスメクチック相を形成する事を目的とするものであ
る。
〔発明の構成〕
以下=4 施IZII &もとに本発明の詳a Tx説
明とモデルに基づく簡単な解釈を与える。通常のネマチ
ック相(コレステリック相)を利用する電気光学素子と
異なり1強誘電性液晶はネマチック相より低温側の秩序
度の高いスメクチック相を利用する。
このスメクチック相はネマチック相より粘度IJt高い
為にその相では基板間に導入できないので通常は最も高
温側の液体相で導入し徐冷することでスメクチック相な
形成する。従って液体相より各1重スメクチック相に至
る相転移系列カー問題であり。
4通り可能である。第4図に模式的に示した。
タイプI 液体相(a)→スメクチック人相[cl→カ
イラルスメクチックC相(d) タイプ[I[体相(a)−コレステリック相(bl−ス
メクチック人相(C)−力イラルスメクチックC相(d
) タイプl 液体相ta)−コレステリック相(b)−カ
イラルスメクチックC相(d) タイプ■ 液体相(a)→カイラルスメクチックC相(
d) 以下タイプ■、タイプlのコレステリック相ヲ経由して
カイラルスメクチックC相に至る強誘電性液晶を用いた
実施列について述ゝる・〔実施例1〕 タイプ■の相転移系列に属する強誘電性液晶4′−(f
s)−メチル(ヘキシロキシ)フェニル4−オクチロキ
シベンゾエート(以下MHPOBと略す)を用いて第1
図に示すようなセルを作成した。
ここでガラス基板(2)は透明導電1模(61カ=r 
−fインクされた面を内側にして、さらにラビング処理
されたポリイミドの配向膜(3)を、所望部分に選択的
に設けている。スペーサー(4)にはポリエチレンテレ
フタレートフィルムを用いた。液晶(5)は前述の液晶
であり、セルの厚みは実測では6ミクロンと0.8ミク
ロンの異なる2種を用意した。図面第1図の液晶表示素
子において、Aj頂域は上方のみが一軸配向処理されて
いる領域であり、B領域は上下両方とも一軸配向処理さ
れている領域であり、C領域下下方のみが一軸配向処理
されている領域であると言える。このセルの上下のガラ
ス基板の温度を独立に制御出来る恒温槽に入れて温度な
110℃に設定した。この温度ではM HP OBは液
体である。この温度から上側の基板が下側の基板より約
1℃温度を低い状螺に温度を保ちながら徐冷シて(1°
C/1分)SwAt[にし、上下の4仮を等温にして後
さらに徐冷してSwC”相の配向にっぎ観察した。この
時の温度は約45°Cである。
セルの厚みカt6μWのものについては(5)の頑域カ
を配向し、の)、(C)の部分が非配向、0.8μWの
薄いセルについては(3)、(B)力を配向(配向性に
ついては囚が(′B)より優れる)、(qが非配向であ
る。それぞれのセルを偏光顕微鏡下に置いて電圧を印加
して光透過性を観察すると配向部分については電圧極性
の反転に応じシャープな明暗b″−−観察るが非配向部
分については明暗の反転は観察されない。
光応答の均一性については片側の基板のみに一軸配向処
理を施した方が優れる。
〔実施例2〕 タイプlの相転移系列に属する強誘電性液晶4′−オク
チロキシフェニル4−(■S)6メチル(オクチロキシ
)ベンゾエートを用い、以下実施例1と同様の条件で試
、倹を行なったところ、七ヤ厚が6ミクロンと厚いもの
では、第1図の液晶表示素子のへ領域のみで配向し、薄
いセル(セル厚08ミクロン)ではA、B領域で配向が
起こるという、実施例1と全く同様の結果h′−えられ
た。
〔実施例3〕 上方の基板にはいずれもラビング処理したPvA配向配
向ポリイミド配向膜、二酸化ケイ素を斜方蒸着した配向
膜を設けた。下方の基板にはラビング処理しないインジ
ウム・錫の酸化物からなる透明導電−(以下TToとい
う)、そのITOの上にアルミナの保護膜を設けたもの
(ラビング処理しない一以下同様に)、ITOの上に二
酸化ケイ素の保護膜を設けたもの、i’roO上にPV
Aの保護膜を設けたもの、およびITOの上にポリイミ
ドの保護膜を設けたものを形成した。以下は実用例1.
2に用いた強請′准性液晶を使い、かつ実施例1と同様
な条件にて配向試論を行なったところ全ての配向膜の組
合せについて、以下の表のように、実施例1.2と同様
の結果を得て、このことは、配向膜の種類や材質と配向
の成否とは関係ないことを意味すると思われる。
上記の表において、マル印は、実施例1.2の結果と同
様に、厚いセルではへ頭域のみが、薄いセルではA、B
領域が配向したことを示す。
以上の事は次のように解釈できる。コレステリック相は
上下の基板上に一軸配向処理す施こすと第5図のような
ラセン構造をとる。コレステリック相より温度を下げて
スメクチック人相(タイプII)、カイラルスメクチッ
クC相(タイプIII)へρ転移点に近づくとラセンピ
ッチが増大する。即ちコレステリック面が回転してラセ
ン構造をほどくような運動が発生する。上下基板の配向
膜にょる一軸方向への規制力がこの回転運動を妨げる為
に配向方向の乱ね、配向方向とラビング方向の不一致、
全く配向しないなどの現象が発生すると考えられる。よ
しんば、見かけ上配向したように見えても両端が配向力
で十分に動けないために過剰・のストレスが蓄積された
ままであると考えられ電気光学的な応答にある「重の不
安定さを引き起こす可能性がある。従って片側の基板の
一軸方向への規制力を無くせばこの面上では分子軸の方
向はランダムとなるがかなり自由に回転カー可能である
−軸規制力のある基板の温度が低いというセル厚方向の
温度勾配がある状況では転移が一軸規制力のある基板上
で始まり方向h″−ラビング方向ほぼ−S的に決り温度
が下りするに従ってコレステリック面が回転しながらラ
ビング方向に沿って配向するものと考えられる。
コレステリックのピッチがセル厚に比べて十分長ければ
回転運動の発生は少く両側の基板上に配向処理な施こし
ても大差はないが電場の反転に対し低抗力の免現となる
のでこの場合にも片側のみの場合がよい。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば薄いセルのみならず、厚い
セルについても配向方向の乱ねや、スメクチック相固有
の転移による欠陥のない均一な配向膜を短時間の徐冷で
形成できセル製造上非常に大きな利点となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の液晶表示素子の実施例に対応する試
験用セルを示す断面図であり、第2図は。 液晶のスメクチックC相の分子状嬢を示す模式図であり
、第3図は、゛成鳴とスメクチックC相の液晶との関係
を示す模式図であり、第4図は1強誘電性液晶の四種の
相転移系列を示す説明−であり。 第5図は、上下基板面に一軸配向処理を捲こした際のコ
レステリック相液晶の配向状態を示す説明図である。 (1)・・・分子r4       (2)・・・基板
(3)・・・配向膜      (4)・・・スペーサ
ーt51・液晶       (6)・・・透明導電膜
第1図 第2図 手続ネrlj t−E出 (自発) 昭和60年11月73日

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)降温に伴ってコレステリック相(カイラルネマチ
    ック相)を経由して等方相よりカイラルスメクチックC
    相に至る強誘電性液晶を用いて徐冷によって均一に配向
    したカイラルスメクチックC相を形成する際に液晶に接
    する二つの基板表面の一方に一軸配向処理を施しこの一
    軸配向処理が施された基板面をもう一方の基板面よりも
    温度を低い状態に保持しながらスメクチックA相もしく
    はカイラルスメクチックC相まで徐冷することを特徴と
    する強誘電性液晶表示素子の製造方法。
  2. (2)一軸配向処理がPVAもしくは、ポリイミドの有
    機系長鎖分子からなる薄い皮膜をラビングするか、また
    はSiO_2の斜方蒸着である事を特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の液晶表示素子の製造方法。
  3. (3)一軸配向処理が施されない側の基板表面が透明導
    電膜または透明導電膜の上にシリカ、アルミナ等の無機
    化合物、もしくはポリビニルアルコールもしくはポリイ
    ミドの有機系長鎖分子からなる薄い皮膜がコーティング
    されている事を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    液晶表示素子の製造方法。
  4. (4)コレステリック相の呈するラセンピッチの最小値
    が二つの対向する基板間の距離と同程度もしくはそれ以
    上である事を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の液
    晶表示素子の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63262619A (ja) * 1987-04-13 1988-10-28 テクトロニックス・インコーポレイテッド 液晶表示装置、液晶セル及びその製造方法
JPH06289351A (ja) * 1992-03-04 1994-10-18 Shunsuke Kobayashi 液晶表示装置の製造方法と液晶表示装置
JPH06313889A (ja) * 1993-07-12 1994-11-08 Seiko Epson Corp 液晶電気光学装置
JP2010230900A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Dainippon Printing Co Ltd 液晶表示素子

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