JPH04179924A - 液晶光学素子の配向方法 - Google Patents

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、液晶表示素子や液晶記憶素子等に使用される
液晶光学素子の配向方法に関する。

［従来の技術］ 液晶光学素子の配向方法として、特開平２−１０３２２
号公報では、電極が配設されている二枚の可撓性基板に
より挟持された強誘電性液晶からなる液晶光学素子を曲
げ変形処理することにより配向させる方法が提案されて
いる。この方法は従来のラビング法、斜方蒸着法と比較
して極めて生産性の高い配向方法であるが、強誘電性液
晶の界面は通常ＩＴＯ電極のみであるので強誘電性液晶
にプレチルト角が生じにくく、このため強誘電性液晶の
層構造としてジグザグ欠陥や双安定性低下の原因となる
スメクチック層の向きか一様でないシェブロン構造が生
成することがある。

また、第１２回液晶討論会予稿集ＩＦ１６　（ｐ４０）
では、ラビング処理で配向させた液晶素子の電極間に高
い電圧を印加すると液晶の層構造が変化してコントラス
トが向上することが記載されている。しかし、この方法
では、電圧を印加する前の液晶の配向状態はラビング法
により得ているので、予め電極上にポリイミドなどの膜
を形成したり、ラビング処理や徐冷などを行う必要があ
り、工程が複雑で生産性が低い。

更に、特開平２−３０１６号公報では、ラビング法によ
る強誘電性液晶の配向処理において、スメクチックＡ相
からカイラルスメクチックＣ相への転移温度近傍で低周
波電圧を印加して配向欠陥を減少させる方法が提案され
ている。しかし、この方法でもラビング法を用いている
ので液晶の初期配向状態を得る際に工程が複雑であり、
特に徐冷という工程があるので生産性が低い。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、液晶光学素子を容易に生産性よく配向してジ
グザグ欠陥が少なく高コントラストで双安定性に優れた
液晶光学素子を得ることのできる液晶光学素子の配向方
法を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは前記課題を解決するため鋭意研究を重ねた
結果、液晶光学素子を曲げ変形処理した後に電界印加処
理する液晶光学素子の配向方法によりその目的が達成さ
れることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成す
るに至った。

すなわち本発明は、電極が配設された２枚の可撓性基板
間に挟持された強誘電性液晶からなる液晶光学素子を強
誘電性液晶が配向するように曲げ変形処理し、その後強
誘電性液晶のスメクチック層構造が変化するように液晶
光学素子の電極間に最大振幅が５　Ｍ　Ｖ　／　ｍ以上
の電界となる電圧を印加することを特徴とする液晶光学
素子の配向方法を提供するものである。

本発明の配向方法では、先ず、電極が配設された２枚の
可撓性基板間に挟持された強誘電性液晶からなる液晶光
学素子を強誘電性液晶が配向するように曲げ変形処理す
る。

本発明の配向方法により配向される液晶光学素子は、電
極が配設された２枚の可撓性基板間に挟持された強誘電
性液晶からなる。

電極が配設された可撓性基板としては、可撓性を有する
ものであれば特に制限なく、通常の液晶光学素子に使用
されるものを用いることができる。

例えば、ＩＴＯ電極電極水リエーテルスルホン（Ｐ　Ｅ
　Ｓ）基板などが挙げられる。

このような２枚の基板間に挟持される強誘電性液晶とし
ては、強誘電性の液晶状態をとるものであれば特に制限
はない。強誘電性の液晶状態をとるものとしては、強誘
電性低分子液晶、強誘電性高分子液晶又はこれらの混合
物などが挙げられる。

必要に応じて接着剤、色素、減粘剤等が含まれていても
よい。

このような液晶光学素子の製造方法としては、特に制限
はなく通常の方法が好適に使用される。

例えば、電極が配設された可撓性基板の電極上に強誘電
性液晶を塗布製膜し、次いで強誘電性液晶膜上に電極が
配設された可撓性基板をラミネートする方法が好適であ
る。

このような液晶光学素子を強誘電性液晶が配向するよう
に曲げ変形処理する。

曲げ変形処理によると、曲げ変形による微小な剪断応力
が曲げ変形を受けた近傍の強誘電性液晶部分に加わるこ
ととなり、強誘電性液晶が配向される。

液晶セル全体にわたって強誘電性液晶を配向するには、
液晶光学素子を連続して移動させながら曲げ変形処理を
行うことが好適である。

前記曲げ変形処理による配向は、各種の装置及び方式を
用いて行うことができるが、通常、液晶光学素子を少な
くとも１本のロールを用いロール面に液晶光学素子を密
着させて曲げ変形処理する方法を好適に使用することが
できる。

前記曲げ変形処理における液晶光学素子の曲げの度合い
は、曲率半径で表して通常５から１，０００ｍＩｎ、好
ましくは１０〜５００ＩＩＩ１１の範囲内となる度合い
に設定して行うのが適当である。この曲率半径が小さす
ぎると、基板を損傷したり、細かいパターンの電極を断
線するおそれがあり、一方大きすぎると、液晶部分に充
分な剪断応力が印加されず、良好な配向状態が得られな
いことがある。

この曲げ変形処理における液晶光学素子の移動速度とし
ては、曲げ部分の曲率半径、温度、強誘電性液晶の種類
等に依存するので、−様に規定することができないが、
通常は、他の製造プロセスのライン速度と同一の速度に
設定することができる。例えば、強誘電性液晶を電極が
配設された可撓性基板の電極上に塗布製膜して他の電極
が配設された可撓性基板とラミネートする場合には、曲
げ変形処理における液晶光学素子の移動速度は塗布製膜
工程及びラミネート処理工程に適合した連続製造プロセ
スのライン速度と同一の速度に設定することができ、こ
れにより、液晶光学素子の連続高速製造プロセスを効率
よく実現することかでき、量産性を著しく高めることか
できる。

前記曲げ変形処理による配向処理においては、必ずしも
精密な温度設定を必要としないが、広範囲の特に非常に
大きいライン速度（製品の巻取速度に対応する速度）に
おいても極めて良好な配向を得るためには、液晶光学素
子中の強誘電性液晶の温度を、該強誘電性液晶が液晶相
を示す温度とすることが好ましい。この液晶相としては
、ネマチック相、スメクチックＡ相、カイラルスメクチ
ックＣ相など特に制限はなく、何れの液晶相であっても
よい。強誘電性液晶が一つの液晶相を示す温度ではなく
、等方相又はネマチック相とスメクチックＡ相又はカイ
ラルスメクチックＣ相との混相を示す温度とすることも
好適である。また、強誘電性液晶が等方相を示す温度か
ら液晶相を示す温度まで冷却しながら曲げ変形処理を行
うことも好ましい。

次いで、上記の曲げ変形処理後、強誘電性液晶のスメク
チック層構造が変化するように液晶光学素子の電極間に
電界強度の最大振幅が５　Ｍ　Ｖ　／　ｍ以上の電界と
なる電圧を印加する。

曲げ変形処理された液晶光学素子では強誘電性液晶のス
メクチック層は通常向きか一様でないシェブロン構造を
とっている。液晶光学素子の電極間に上記の電圧を印加
することにより、この強誘電性液晶のスメクチック層構
造のほとんどがシェブロン構造からブックシェルフ型層
構造に変化する。

印加電圧は電界強度の最大振幅が５　Ｍ　Ｖ　／　ｍ以
上の電界となる電圧とする。印加電圧の電界強度が小さ
すぎると所望のスメクチック層構造が得られない。好ま
しくは電界強度の最大振幅が１０〜５０ＭＶ／ｍの電界
となる電圧を印加する。

印加電圧は直流、交流又はこれらの組合せのどのような
波形でもよい。しかし、通常液晶中には微量のイオン性
物質が含まれるので長時間液晶に直流を印加することは
双安定性の阻害になることがあり、このため、印加電圧
は交流であることが好ましい。その周波数としては特に
制限はないが、ＩＨｚ〜１０ＫＨｚとすることが好まし
い。

電圧の印加は、強誘電性液晶がカイラルスメクチックＣ
相を示す温度で行うことが好ましい。また、液晶分子が
スメクチック層法線方向から傾いていない温度、すなわ
ちスメクチックＡ相若しくはネマチック相を示す温度か
ら、カイラルスメクチックＣ相を示す温度まで冷却しな
がら電圧の印加を行うことも好ましい。このような温度
で電圧の印加を行うと、強誘電性液晶のスメクチック層
構造が変化しシェブロン構造からブックシェルフ型層構
造となりやすい。

電圧を印加する時間は液晶の種類によって適宜選択する
ことが好ましい。電圧は連続的に印加しても断続的に印
加してもよい。

［作用］ 近年よく知られるように強誘電性液晶を用いた液晶光学
素子の内部では一般にスメクチック層は「＜」の字に折
れ曲ったシェブロン構造になっている。この「＜」の字
の向きが逆向きにぶつかりあった所は液晶セル上面にジ
グザグ欠陥が生じて液晶表示のコントラストや双安定性
の低下を招く。

そこで、「＜」の字の向きを一方向に制御するために斜
方蒸着や高プレチルトラビング膜を用い、その方向を上
下基板で平行とする方法が盛んに研究されている。しか
し、このようにして得られた液晶セルのスメクチック層
構造はｒ＜Ｊの字に折れ曲っていることに変りはなく、
見かけ上チルト角が小さくなることによるコントラスト
低下は免れない。チルト角が小さくなることを防ぐには
スメクチック層がセル面に対して垂直に立っているブッ
クシェルフ型層構造が理想である。

本発明では、配向処理として液晶光学素子を曲げ変形処
理による方法で極めて生産性よく処理したのちに電極間
に電界を印加してスメクチック層構造を変化させる。す
なわち、曲げ変形処理によリスメクチック層を向きか一
様でないシェブロン構造とした後、電界の印加によりシ
ェブロン構造からブックシェルフ型層構造に変化させる
。曲げ変形処理により得られるシェブロン構造はラビン
グ処理のみで得られるものと異なり、その向きが一様で
ないが、電界印加後の最終配向状態を比べるとラビング
処理後電極間に電界印加を行ったものと同等の配向が得
られる。したがって、本発明では、曲げ変形処理を行っ
た後電界印加を行うことにより、容易に極めて生産性よ
く配向処理を行うことができ、通常のようなラビング膜
などの絶縁膜を介さずに直接ＩＴＯなどの電極と強誘電
性液晶が接して双安定性の優れた高コントラストな液晶
光学素子となる。

［実施例］ 以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。

実施例１ 強誘電性液晶として下記の構造及び特性を有する低分子
強誘電性液晶を用いた。

（Ｃｒｙｓｔ、　：結晶相、ＳｍＣ”　：カイラルスメ
クチックＣ相、　ＳｍＡ　：スメクチックＡ相、Ｉｓｏ
　二等方相） この液晶の２０重量％ジクロルメタン溶液をマイクログ
ラビアコーターを用いてＩＴＯ電極電極水リエーテルス
ルホン基板（ＰＥＳ：厚み１００ｔ’　ｒｎ　％幅３０
０ｗ＋ｍ、長さ５０ｍ）の１７０面に塗布製膜し、溶媒
蒸発後直ちに何も塗布していない同種の基板を１７０面
が液晶膜と接触するようにラミネートした。液晶層の厚
みは約３μｍであった。

次いで、第１図に示すような３本のロール群よりなる配
向装置を用いて上記で得た未配向素子１の曲げ変形処理
を行った。各ロール２は直径１００關、幅４００ｍｍの
クロムメツキを施した鉄製であり、各ロール２の表面温
度Ｔ、＝６０℃、Ｔｔ＝４７℃、Ｔ３＝３０℃、ライン
速度ｖ＝８ｍ／分とした。この配向装置により未配向素
子１を表裏を交互に各ロールのロール面に密着させて曲
げ変形処理することにより、未配向素子１の液晶は曲げ
による剪断を印加されながら等刃組を示す温度から冷却
されて配向し、配向済素子３が得られた。

得られた配向済素子から長さ４００ｍｍを切出してクロ
スニコル下でコントラスト比を測定したところ、２５℃
における±５Ｖの電圧印加で１５であった。また、電圧
を取除いたときの双安定時のコントラスト比は１１だっ
た。また、本液晶光学素子を偏向顕微鏡で観察したとこ
ろ多くのジグザグ欠陥が見られた。また、チルト角を測
定したところ、θ＝１４°であった。

次に、本液晶光学素子の電極間に２５℃で２゜■（６，
７Ｍｖ／ｍ）、５００Ｈ２の矩形波を３秒間印加した。

この処理の後再びクロスニコル下でコントラスト比を測
定したところ、２５℃における±５ｖの電圧印加で３２
であり、双安定時は３０であった。また、偏向顕微鏡観
察ではジグザグ欠陥はほとんど消失しており、見かけの
チルト角は２１°に増加していた。このことからスメク
チック層構造はシェブロン構造からほぼブックシェルフ
型に変化したことが明らかであった。

実施例２ 強誘電性液晶として下記に示す縁り返し単位及び特性を
有する強誘電性高分子液晶を用いた。

Ｍｎ　＝　１，８００ 上記液晶を実施例１と同様の基板、コーターを用いて幅
３００ｎ＋ｍ、長さ５０ｍの長尺未配向素子を作製した
。液晶層の厚みは１．８μｍであった。

実施例１と同じ配向装置を用いてＴ、＝１００℃、Ｔ２
＝７５℃、Ｔ、＝７０℃、ｖ＝１０ｍ／分として配向処
理を行った。この条件では液晶には等刃組とスメクチッ
クＡ相との混相で剪断が印加された。得られた未配向素
子のコントラスト比を測定したところ、２５℃における
±５ｖの電圧印加で１１０であり、双安定時で９５であ
った。また、偏向顕微鏡観察によると使用した液晶が高
分子液晶であるのですでにジグザグ欠陥は少なく、液晶
光学素子全面（３００ｍｍ＋Ｘ　４００ｍｍ）に数箇所
しかなかった。

次に、本液晶光学素子を５０℃から４６℃まで１０℃／
分の冷却速度で冷却しながら液晶光学素子の電極間に５
０Ｈｚ、２０Ｖ　（１１，１ＭＶ／ｍ）の交流を印加し
た。このようにして全配向処理を終えた液晶光学素子に
ついて再びコントラスト比を測定したところ、２５℃に
おける±５ｖの電圧印加で１８０、双安定時には１７０
であった。また、偏向顕微鏡観察によるとジグザグ欠陥
はすべて消失していた。このことから電界印加処理によ
って、スメクチック層構造はより完全なブックシェルフ
型構造に変化したものと考えられる。

［発明の効果］ 本発明の液晶光学素子の配向方法によると、液晶光学素
子を容易に生産性よく配向処理することができ、ジグザ
グ欠陥が少なく高コントラストで双安定性に優れた液晶
光学素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例で使用した曲げ変形処理による配向装
置を示す説明図である。 符号の説明 １　未配向素子　　　　２　ロール ３　配向済素子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電極が配設された２枚の可撓性基板間に挟持された
   強誘電性液晶からなる液晶光学素子を強誘電性液晶が配
   向するように曲げ変形処理し、その後強誘電性液晶のス
   メクチック層構造が変化するように液晶光学素子の電極
   間に最大振幅が５ＭＶ／ｍ以上の電界となる電圧を印加
   することを特徴とする液晶光学素子の配向方法。 ２、液晶光学素子を連続して移動させながら曲げ変形処
   理する請求項１記載の液晶光学素子の配向方法。 ３、液晶光学素子を少なくとも１本のロールを用いロー
   ル面に液晶光学素子を密着させて曲げ変形処理する請求
   項２記載の液晶光学素子の配向方法。 ４、液晶光学素子の曲げ変形処理を強誘電性液晶が液晶
   相を示す温度で行う請求項１〜３いずれか記載の液晶光
   学素子の配向方法。 ５、液晶光学素子の曲げ変形処理を強誘電性液晶が等方
   相又はネマチック相とスメクチックＡ相又はカイラルス
   メクチックＣ相との混相を示す温度で行う請求項１〜３
   いずれか記載の液晶光学素子の配向方法。 ６、液晶光学素子の曲げ変形処理を強誘電性液晶が等方
   相を示す温度から液晶相を示す温度まで冷却しながら行
   う請求項１〜３いずれか記載の液晶光学素子の配向方法
   。 ７、電圧の印加を強誘電性液晶がカイラルスメクチック
   Ｃ相を示す温度で行うか又はスメクチックＡ相若しくは
   ネマチック相を示す温度からカイラルスメクチックＣ相
   を示す温度まで冷却しながら行う請求項１〜６いずれか
   記載の液晶光学素子の配向方法。 ８、印加電圧が交流である請求項１〜７いずれか記載の
   液晶光学素子の配向方法。