JPH08166606A - 液晶パネル体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】強誘電性液晶パネル体に狭持されるべきカイラ
ルスメクチック層でジグザグ欠陥と擬線状欠陥が全く発
生しない、その欠陥発生の根本原因である液晶の特定の
自発的変化の過程を回避するか、あるいは抑止した製造
方法を提供すること。 【構成】ストライプ状の電極群及びその上部に一軸配向
処理を施した配向膜を有する一対の基板が前記電極群が
略直交するように対向して形成される表示用画素電極間
にカイラルスメクチックＣ層を挟持した液晶パネル体に
おいて、前記カイラルスメクチックＣ層の層の折れ曲が
り方向、又は傾く方向が該カイラルスメクチックＣ層の
直前の高温状態相から最初に析出するカイラルスメクチ
ックＣ層の層の折れ曲がり方向と同じであることを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用、ＯＡ用及び家
庭用の液晶ディスプレイに関し、特に強誘電性液晶が封
入されてなる液晶ディスプレイ及びその製造方法及びそ
の配向制御による製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイの主要構成部材は一対
のガラス基板からなる液晶パネル枠に液晶を浸透させた
液晶パネル体である。各ガラス基板にはストライプ状の
透明電極が形成され、これら透明電極上には必要に応じ
て、絶縁膜及びポリイミド等の有機薄膜または珪素酸化
物等の無機薄膜が順次積層されている。カラーディスプ
レイ用パネル体ではカラーフィルターが透明電極の下部
に形成される。ポリイミド膜は液晶に対して一軸配向性
を持つようにラビング処理が施されており、珪素酸化物
は一軸配向性があるように蒸着されている。液晶パネル
枠は、このような一対のガラス基板をストライプ状透明
電極が互いに直交して対向するように、かつ両基板が一
定の微小間隔を保持するようにスペーサーと呼ばれる隙
間支持体を介して基板周辺部で互いに接着したものであ
る。通常、表示に使われる領域では上下の基板は接着し
ていない。液晶ディスプレイはこの液晶パネル枠に液晶
を封入した液晶パネル体に、更に、偏光板、駆動用ＩＣ
およびバックライトなどの付帯設備を実装しキャビネッ
トに収納したものである。

【０００３】近年、強誘電性または反強誘電性を示す液
晶を用いた液晶ディスプレイの実用化の研究が行われて
いる。例えば、「強誘電性液晶の構造と物性」（福田、
竹添共著：（株）コロナ社１９９０年）（以下文献１と
する）、「次世代液晶ディスプレイと液晶材料」（福田
監修：シーエムシー（株）１９９２年）（以下文献２と
する）等に研究例が開示されている。これらの液晶は記
憶効果があってかつ高速応答（一般に数十μｓ）である
ので、ＴＦＴ(Thin Film Transistor)、ＭＩＭ(Metal I
nsulator Metal) 等の能動素子が不要な単純マトリック
ス駆動で、高精細な大容量表示が期待されるからであ
る。

【０００４】これらの液晶は、高温側の状態である液体
相（等方相）から温度を下げるにしたがって、例えばカ
イラルネマチック（Ｎ^* ）相→スメクチックＡ(SmA）相
→カイラルスメクチックＣ( ＳｍＣ^* ）相→カイラルス
メクチックＣ_A ( ＳｍＣ_A ^*）相と複雑多様な相変化を
示す。なお、液晶によっては発現しない相もある。例え
ば反強誘電性液晶ではカイラルネマチック相が見いださ
れていない。実際の製造工程においては、液晶パネル枠
に液体相の液晶を浸透させて、冷却して電場に応答する
カイラルスメクチック相を形成する。この相はカイラル
ネマチック相より低温側に位置しており、対称性が低い
結晶に近い状態で層構造を有している。具体的には強誘
電性液晶ではカイラルスメクチックＣ相（Ｆ、Ｈ、Ｉ相
も含む）、反強誘電性液晶ではカイラルスメクチックＣ
_A 相（Ｃα、Ｃβ、Ｃγ等の副次相も含む）である。こ
れら２種の液晶は後述する層構造を有しており、後者は
前者に対し単に層ごとに安定な分子軸の方向が入れ替わ
る構造である。以下ではカイラルスメクチックＣ相を例
として説明を行うが、反強誘電性液晶にも妥当するもの
である。

【０００５】これらの液晶では、先ず第一に、高速応答
性を示して安定した記憶効果を発現させるために、Ｓｍ
Ｃ^* 層の厚みを２．５μｍ以下、より好ましくは１．６
〜１．４μｍ（±０．１μｍ）程度で均一にする必要が
ある。もし、電極間のこの微小な間隙（セルギャップ）
にムラがあると、液晶の複屈折性に起因して透過光に濃
度ムラや着色が生じる。第二に、電極間のＳｍＣ^* 層は
結晶固有の配向欠陥のない単結晶層（以下、モノドメイ
ン層という）である必要がある。欠陥があると表示画質
が低下し、新たな欠陥発生の起点になるので存在しては
ならない。

【０００６】モノドメイン層の形成法である一軸配向制
御技術（または一軸配向処理という）としては単結晶成
長法、シアリング法、ラビング法、斜方蒸着法等が公知
である。例えば液晶素子内部に加熱用電極を設けて通電
し液晶に温度勾配を与え、ポリエチレンテレフタレート
等の有機フィルムの結晶性断面を起点としてモノドメイ
ン層を析出する方法が特開昭６０−２３５１１８号公報
に開示されている。これは上下の基板にはラビング処理
などの一軸配向性は付与されておらず、種結晶（この方
法ではフィルム断面が相当する）を開始点とする単結晶
成長法である。また、シアリング法は基板間のＳｍＡ状
態を上下の基板それ自身でこすり合わせて配向したＳｍ
Ａ層を先ず形成するものである。

【０００７】何れも容易に推察されるように、アカデミ
ックなもので工業的に有効な配向制御法ではないし、実
際にも欠陥の発生が避けられない。一方、ラビング法は
配向制御技術として実用に賦されている唯一のものであ
って、強誘電性液晶が用いられる大面積のパネル体であ
っても、モノドメイン層の形成を図ることが可能な方法
である。ここでは一軸配向制御法といえばラビング法と
斜方蒸着法を指すものとする。

【０００８】しかしながら、単に一軸配向処理を施した
パネル枠に液晶を浸透させて冷却するだけでは、ＳｍＣ
^* 層に固有のジグザグ欠陥や擬直線状欠陥の発生を抑止
できないという深刻な問題がある。ＳｍＣ^* 層は、従来
考えられた図１（ｂ）に示すようなブックシェルフ構造
ではなく、図１（ａ）に示すように層の中心部が”《”
の字型に屈曲したシェブロン構造か、（ｃ）の傾いたブ
ックシェルフ構造を採っている。この屈曲方向にはそれ
ぞれ”《”と”》”、”／／”と”＼＼”の２方向あ
る。図中δは層の折れ曲がる角度である。基板近傍の液
晶分子は分子の一方が基板から浮き上がった状態をとる
ので（プレチルト角αと呼ぶ）、折れ曲がる向きにより
層内部の凝集状態が異なっている。

【０００９】上下一対のラビング方向の組み合わせに対
して、シェブロン構造での液晶分子の凝集の様子を模式
的に示したのが図２である。同様に傾いたブックシェル
フ構造で考えられる構造を図３に示した。図２（ａ）は
平行ラビングにおけるものである。層の折れ曲がり方向
がラビングの進む方向と略同じ場合が「Ｃ２」で正反対
方向が「Ｃ１」と呼ばれている（J.Kanbe et al.,Ferro
electrics,114,3(1991) （以下文献３とする）。反平行
ラビングの場合が図２（ｂ）である。基板に平行な中心
面の上下で凝集状態が異なり上半部（下半部）がＣ１で
下半部（上半部）がＣ２である。この場合には折れ曲が
り方向が逆のものは相互に区別ができない。片側ラビン
グの場合が図２（ｃ）である。いずれも平行ラビングで
Ｃ１に類似の状態をＣ１、Ｃ２に類似の状態をＣ２とし
てある。

【００１０】図３は図２（ｂ）の反平行ラビングと同じ
だが、プレチルト角αが大きくできる斜方蒸着の場合に
予想される状態である。いずれも上下の配向膜材料の組
み合わせを代える、生成条件を変えることなどにより若
干変形した層構造を考えることも可能である。

【００１１】問題は単なるラビングと冷却の組み合わせ
では、これら複数の凝集構造から唯一つを選択して固定
することが困難であるということである。図４に示すよ
うに、異なる屈曲方向を持つ領域が併存してしまうこと
である。傾いたブックシェルフ構造でも傾く方向が違う
領域が発現する。ジグザグ欠陥は、屈曲（傾き）方向の
異なるドメインの境界４０３である。擬線状欠陥４０４
の発生原因は、同じ屈曲方向を有するドメインが成長し
て合体した境界が消失せずに残存した部分であると考え
られる。

【００１２】例えばＣ１かＣ２のいずれか一方だけを形
成できればジグザグ欠陥は発生しないが、その手段とし
て、（１）平行ラビングを採用する。これはＣ１とＣ２
の凝集状態にエネルギー差が生じるので、エネルギー的
に有利などちらか一方しか発現しないことを期待するも
のである（文献２）。その意味で反平行ラビングは好ま
しくない。この効果をより増強するものとして、（２）
斜方蒸着法によりプレチルト角を大きくする（文献
２）、（３）配向膜材料とその製膜条件を選んでプレチ
ルト角や層の折れ曲がり角度を適正化する（文献３）。
などが効果的と記載されている。

【００１３】ところがこれらの手段によってはＣ１とＣ
２の一方に固定することが実際上困難で、ジグザグ欠陥
を完全に排除することが不可能である。万が一ジグザグ
欠陥が生じなくても擬線状の欠陥が発生して実用に供す
ることが困難である。（３）の手段では利用できる液晶
や配向膜材料を限定するもので普遍性汎用性に欠けると
いう問題がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の事柄を
鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、
強誘電性液晶パネル体に狭持されるべきカイラルスメク
チック層でジグザグ欠陥と擬線状欠陥が全く発生しない
ものを提供することにあり、またその欠陥発生の根本原
因である強誘電性液晶の特定の自発的変化の過程を回避
するか、あるいは抑止する方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
発明は、ストライプ状の電極群及びその上部に一軸配向
処理を施した配向膜を有する一対の基板が前記電極群が
略直交するように対向して形成される表示用画素電極間
にカイラルスメクチックＣ相を挟持した液晶パネル体に
おいて、前記カイラルスメクチックＣ相の層の折れ曲が
り方向が該カイラルスメクチックＣ相の直前の高温状態
相から最初に析出するカイラルスメクチックＣ相の層の
折れ曲がり方向と同じであることを特徴とする液晶パネ
ル体である。

【００１６】本発明の請求項２に係る発明は、ストライ
プ状の電極群及びその上部に一軸配向処理を施した配向
膜を有する一対の基板が前記電極群が略直交するように
対向して形成される表示用画素電極間にカイラルスメク
チックＣ相を挟持した液晶パネル体において、前記カイ
ラルスメクチックＣ相の層の傾く方向が該カイラルスメ
クチックＣ相の直前の高温状態相から最初に析出するカ
イラルスメクチックＣ相の層の傾く方向と同じであるこ
とをを特徴とする液晶パネル体である。

【００１７】本発明の請求項３に係る発明は、前記一対
の一軸配向処理の方向が略平行で向きが逆であることを
特徴とする液晶パネル体である。

【００１８】本発明の請求項４に係る発明は、前記一対
の基板が表示部を含めて接着したものであることを特徴
とする液晶パネル体である。

【００１９】本発明の請求項５に係る発明は、前記一対
の基板の接着が、一方の電極間に敷設されたストライプ
状の部材によっており、一軸配向処理の方向が該ストラ
イプ状部材の延びる方向と平行か略平行であることを特
徴とする液晶パネル体である。

【００２０】本発明の請求項６に係る発明は、ストライ
プ状の電極群及びその上部に一軸配向処理を施した配向
膜を有する一対の基板が前記電極群が略直交するように
対向して形成される表示用画素電極間にカイラルスメク
チックＣ相を挟持した液晶パネル体の製造方法におい
て、前記一軸配向処理の方向に略平行に前記表示用画素
電極の端部から他方の端部に向かって温度勾配を保持し
ながら前記カイラルスメクチックＣ相の高温状態相から
最初に析出するカイラルスメクチックＣ相へ冷却するこ
とを特徴とする液晶パネル体の製造方法である。。

【００２１】本発明の請求項７に係る発明は、前記高温
状態相が液体相、カイラルネマチック相、スメクチック
Ａ相のいずれかであることを特徴とする液晶パネル体の
製造方法である。

【００２２】本発明の請求項８に係る発明は、前記一軸
配向処理がラビング法か斜方蒸着法のいずれかであるこ
とを特徴とする液晶パネル体の製造方法である。

【００２３】

【作用】以下、本発明を詳細に説明する。ジグザグ欠陥
は既に記載したように層の折れ曲がる方向の異なるドメ
インが共存する為に発生する。更に別な問題は、どちら
か一方に固定できても、その内部に擬線状の欠陥が発生
することである。これは、平行ラビングではＣ２ドメイ
ンだけに発生する。文献３では配向膜の作製条件や物性
値を適切に選択してＣ２に固定できると指摘されている
が、固定しても欠陥が発生することが問題である。従っ
て、残された問題はどのような仕方で何に固定するかで
あって、文献２及び３に記載された以外の手段があるか
どうかである。この為には欠陥発現の機構に立ち入る必
要がある。

【００２４】詳しい観察によれば、殆どの強誘電性液晶
ではジグザグ欠陥はＳｍＡ層からＳｍＣ^* 層に転移した
直後に発生伝搬する。平行ラビングではこの最初に出現
するＳｍＣ^* 状態はＣ１の凝集状態である。Ｃ１に転移
した後、数度温度（概ね２〜３度）が低下するとジグザ
グ欠陥の発生が始まる。これはここでＣ２への変化が生
じたことを示している。もしこのＣ２への変化が層全体
に拡大すればジグザグ欠陥は見えないが、擬線状欠陥が
必ず残存する。拡大が不完全であれば当然ジグザグ欠陥
が残る。注意すべきはことは、Ｃ１ドメインには新規な
欠陥は発生せず、低温側で発生したＣ２ドメイン内部だ
けに擬線状欠陥４０４があることである。

【００２５】ここでＣ１からＣ２への変化がかなり必然
的な一般的に起こることであることを定性的に説明す
る。層が折れ曲がるのは温度が下がるとセルギャップ方
向に層が伸びるためである。層が伸びるのはセルギャッ
プ間の液晶体積がほぼ一定という状態で、液晶分子が層
法線方向から傾いて層間隔が狭まるからである。即ち、
狭くなった分ギャップ方向に伸びるからである。最初の
伸びはＣ１状態への折れ曲がりとして吸収されるが、こ
のままではその後の伸びを吸収するのがエネルギー的に
難しくなる。Ｃ１では曲がるのに大きなエネルギーを必
要とする。このため層の曲がり（伸び）に対してエネル
ギー増加がより少ない凝集状態に変化せざるを得なくな
る。この状態がＣ２である。

【００２６】ここでＣ１からＣ２への変化は層が全体と
して逆方向に滑って生じるのではないことが重要であ
る。図５で示すように実線のＣ１は破線のＣ２と読み変
えることが可能である。即ち、隣接する液晶分子の僅か
の変位によりＣ２へ変化が可能である。より具体的には
Ｃ１では隣接液晶分子がＳｍＡの構造を反映してかなり
平行に位置しているが、このままでは近接するとコアー
部６００の反発力が増大する。このため分子軸方向にス
ライドし又スライドし易い相互配置Ｃ２に変化する（図
６参照）。

【００２７】Ｃ２は伸びを吸収しやすく、折れ曲がり量
の増加に比してエネルギー増加を抑える効果がある。こ
のようにしてＣ１からＣ２へ変化すると欠陥は必ず発生
する。特にＣ２内部にドメイン間の会合部に擬線状欠陥
が残る場合がある。しかしながら、液晶材料によっては
Ｃ２への変化が生じにくいものがある（例えば、「ＺＬ
Ｉ３７７４」メルク社製）。これは普通に冷却してもジ
グザグ欠陥と擬線状の欠陥が見出だされていない。

【００２８】これらの観察から導かれる結論は、層の折
れ曲がり方向を変える何らかの構造変化があると欠陥は
避けられないということである。即ち、ＳｍＡ→Ｃ１→
Ｃ２（あるいはＮ^* →Ｃ１→Ｃ２等）では欠陥が必ず発
生する。ここでＳｍＣ^* の直前の高温状態相とはＳｍＡ
相であり、ＳｍＡがなければＮ^* 相を指す。そこで
（イ）ＳｍＡ→Ｃ１としてＣ２への変化を抑止してＣ１
を低温まで延ばすか、（ロ）ＳｍＡ→Ｃ２の変化を直接
誘導すればＳｍＡ→ＳｍＣ^* での欠陥は発生しない。先
に述べたように（イ）は困難な場合が多いが材料によっ
ては可能である。

【００２９】（ロ）はいつでも可能である。このことを
支持する他の例は反平行ラビングの場合である。この場
合、折れ曲がる向きが違う２つのドメイン（図２
（ｂ））は全く等価である。だからどちらでも等しい確
率で生じる（このことがジグザグ欠陥排除に不適とされ
た理由である）。重要な点は、ジグザグ欠陥は発生する
が、擬線状の欠陥はどちらのドメインにも存在しないと
いうことである。このことは、Ｃ１→Ｃ２のような引き
続く変化は生じていないことを示している。生じなけれ
ば擬線状の欠陥はない。

【００３０】以上、まとめると欠陥が発生しない条件は
ＳｍＣ^* で層の折れ曲がり方向を変えるような変化が起
きないことである。このことは平行ラビング、片側ラビ
ングではＣ１からＣ２の変化を抑止するか、ＳｍＡから
Ｃ２を直接誘導することで可能である。また反平行ラビ
ングで層の折れ曲がり方向を一方に固定することでも可
能である。これは要するにＳｍＡ相（Ｎ^* 相）から最初
に析出したカイラルスメクチックＣ相の層の折れ曲がり
方向を室温まで保持することである。これが請求項１及
び２の内容である。

【００３１】この為の具体的方法が請求項６で提供され
る。図７を用いて説明する。これは画素上の液晶を均一
又は不均一に冷却するのではなく、一端側７０２から他
端側７０３にラビング方向７０４に沿って順次強制的に
冷却する、即ち、温度勾配を保持しながら冷却するもの
である。一般にラビング処理は、一方のストライプ状電
極群７０５に略平行に行われる。この直線状電極の一方
の端７０６から他方の端７０７に向かって順次冷却する
ことで、この電極上に並んだ全ての画素電極に温度勾配
を与えながら同じように冷却できる。平行、反平行ラビ
ングとも上下のラビング方向のなす角度（交差角）は、
厳密に平行である必要はない。略平行とは概ね１５度程
度以内をさしており、この程度であれば交差角がゼロの
場合と差がないか、液晶−配向膜の組み合わせによって
は配向性が向上する場合もある。

【００３２】一軸配向処理方向に沿った温度勾配がある
と、先に温度が低下した方に層が折れ曲がるという経験
的法則性が見られる。この法則性を平行ラビングの場合
に図８により説明する。液晶温度が高温から低温に下が
ると体積収縮が生じる。配向膜近傍の液晶は相対的に動
きにくいので、この収縮力８００は層中心部を冷却点方
向に引っ張る力として作用し、結果として層構造を維持
したまま層の中心部の液晶を先に温度が低下した方に移
動させる。このためＳｍＡで既に冷却点方向に層が撓ん
でいる（図８（ａ）と（ｂ））。従って、Ｃ２方向から
冷却されると、ＳｍＡ自身がＣ２類似の構造を既にとっ
ており、Ｃ１を経ずにＣ２に直接転移する（同図
（ａ））。Ｃ１方向から冷却する場合も同様である（同
図（ｂ））。実際、温度勾配の元で観察すると折れ曲が
りの変化は見いだされない。

【００３３】つまり、本発明では一軸配向処理は層の法
線方向を決めるが、層の折れ曲がる方向は冷却によるラ
ビング方向に沿った体積収縮力（液晶の移動方向）が決
めるということである。これは平行ラビング、反平行ラ
ビング等の一軸配向処理の設定方法にはよらない。ラビ
ング方向の温度勾配のために液晶全体がこうなるように
強いられており、ジグザグ欠陥は発生する余地が全くな
い。実際、Ｃ２方向から冷却するとどのような配向欠陥
も生じない。既に指摘したように、Ｃ１方向から冷却し
た場合には、液晶に依存するがジグザグ欠陥が発生し、
且つ、Ｃ２ドメイン内部にだけ擬線状欠陥が見られる場
合がある。これは逆方向に折れ曲がったＣ２ドメインが
先述の機構と経路８０１でＣ１ドメイン中に発生したこ
とを示している。

【００３４】この液晶パネル体に温度勾配を与えて冷却
するには適当な高温雰囲気から低温雰囲気に液晶パネル
体を移動させる。各種恒温雰囲気としてはオーブン中等
の気体、ホットステージ、ペルチャー素子等の固体、
水、シリコンオイル、油等の液体などから選択する。温
度の安定性と生産性の点で好ましい方法は、高温状態の
液体中、特に水中から液晶パネル体をラビング方向に平
行に引き上げることである。高温状態は液晶の液体相、
Ｎ^* 、ＳｍＡを呈する温度から選択する。引き上げ速度
は５ｃｍ／分以下、好ましくは１０〜２ｍｍ／分であ
る。ラビング方向に平行に液晶パネルを引き上げ方は２
つあり、これにより好ましい冷却方向を選択する。

【００３５】温度勾配の印加に耐えて収縮力をラビング
方向（層の法線方向）に集中する望ましい液晶パネル体
の構造が請求項４で提供される。これは上下一対の基板
を表示部も含めて適正な形状のスペーサ部材９００によ
り強固に接着するものである。接着力があれば通常の接
着性ビーズの類でも利用可能である。表示部で接着して
いない従来型のパネル構成では水中から引き上げるよう
な手段では無欠陥配向層は絶対確実には得られない。液
晶の移動は基板に対して相対的である。接着していない
と液晶の変化に基板が幾分追随するので収縮力の集中が
できない。アセンブル時、操作時の耐衝撃性に欠けて生
産性が悪い。接着性スペーサ部材は種々の高分子フォト
レジストから適宜選択できる。高分子化合物はガラス温
度以上に保つと軟化して接着性が発現し、一旦接着した
あとで冷却すると一対の基板を柔軟且つ強固に接着する
ことができる。

【００３６】接着性スペーサの基本形状は液晶パネル体
のサイズにより選択する。パネル体の対角距離が１２イ
ンチ程度まではドット状（円、楕円、菱形等）でもよ
い。これ以上のサイズではストライプ状のスペーサが望
ましい。ドット状スペーサを配置する位置は非画素部に
設けるのが言うまでもなく望ましい。非画素部に周期的
に配置するよりランダムに配置するのがより好ましい。
その大きさと分布密度は接着力と外力に対する抵抗性を
考慮して決まる。大きさは出来るだけ小さいのが望まし
いが、接着力の維持から面積にして７５μｍ² 程度、よ
り好ましくは３０〜５０μｍ² で、密度は１０数個／ｃ
ｍ² でよい。ストライプ状スペーサで接着する場合は一
方のストライプ状電極の間に適正なピッチ、好ましくは
満遍なく接着性の部材を設ける。部材の伸びる方向は一
軸配向処理の方向と平行かほぼ平行である。こうすると
液晶は直線状に仕切られた狭い空間の中を直進して、サ
イズが大きくなっても液晶を完全にパネル内に浸透させ
ることができる。蛇行することがないので歪みの蓄積や
空隙が生じない。冷却時も収縮力をラビング方向に集中
させやすい。

【００３７】請求項３の反平行ラビングの利点は先述し
た。従来はジグザグ欠陥が発生しやすいと敬遠されたラ
ビング設定条件であるが、層の折れ曲がる向きが変化し
たことを示す擬線状の欠陥は発生しない。層の上半分と
下半分が入れ替わる可能性は否定し得ないが事実上起こ
り得ないようである。平行ラビングのＣ１とＣ２ではコ
ントラストや電気的応答に違いがある。反平行ラビング
で得られる凝集状態の特性はＣ１とＣ２の中間的なもの
であって、これが無欠陥で利用可能であれば階調発現等
多方面に利用可能である。

【００３８】更に別の利点は、対角部の長さが１２イン
チ以上でストライプ状の部材で接着する液晶パネル体の
場合に見いだされる。このような大型パネル体では直線
状空間の長さは概ね２０ｃｍを越える。空間の幅は透明
電極の幅程度で１００〜３００μｍで、高さは１．５μ
ｍ程度である。このように空間長が長くなると温度勾配
の存在下で冷却した場合、ラビングの進む方向が同じで
ある（図２（ａ））平行ラビングでは、配向層の中心部
に直線状空間に平行に一筋の鎖状のものが発現する（図
１２）。一方、図２（ｂ）の反平行ラビングではこうし
た鎖状のものは全く発現しなかった。これら鎖状のもの
は視覚上は全く問題が無いが、駆動時にはメモリー性を
局所的に失わせる可能性は否定できず、ないにこしたこ
とはない。平行ラビングでこれが発生する空間の長さ
は、幅や液晶にも依存するが、３０ｃｍ以上では確実に
発生する。２０ｃｍ程度では殆ど発生しないが、稀に散
見された。恐らく２０〜３０ｃｍの間に発生境界がある
と推察された。

【００３９】

【実施例】

＜実施例１＞表面に線幅２７０μｍ、ピッチ３００μｍ
で厚み２０００Åのストライプ状透明電極を長手方向に
平行に有するＢ５サイズのガラス基板に配向膜としてポ
リイミド樹脂濃度２％の「ＨＬ１１１０」（日立化成
（株）製）を１０００回転で２０秒間スピンコートし
た。焼成を１８０℃で１時間行って１０００Åのポリイ
ミド膜を形成した。この膜上に、ポジ型フォトレジスト
「ＭＰ−Ｓ１４００」（シプレイ・ファーイースト社
（株）製）を１．７μｍの厚みにスピンコートし９０℃
で乾燥した。その後、電極と平行方向にラビング処理を
行った。次いで図１０のドットパターンを有するマスク
を用いて露光し、所定のアルカリ現像液で現像を行い１
５０℃で６０分ポストベークをした。ドット形状は楕円
で長軸８μｍ、短軸５μｍ、非電極部に密度５／ｃｍ²
でランダム配置である。このマスクは表示部として対角
９．５インチである。表示部を囲む液晶浸透口以外の周
辺部には幅２ｍｍでシール用エポキシ樹脂をスクリーン
印刷によりに形成した。エポキシ樹脂には径が１．５μ
ｍの粒状スペーサが分散してある。

【００４０】もう一方の基板は短手方向に同じ電極群が
形成されてある。これにも上と同じ工程によりポリイミ
ド膜を形成した後ラビング処理を行った。これら一対の
基板を上下のラビングの向きが一致して平行になるよう
に、ストライプ状透明電極が直交するように、ドットス
ペーサが非電極部に位置するように位置あわせをしてそ
のまま重ね合わせた。その後、基板内を減圧して上下基
板を密着させた。そのまま状態での１７０度まで加熱し
１時間保持して冷却すると表示部も完全に接着したセル
ギャップ１．５μｍ液晶パネル枠を得た。

【００４１】この液晶パネル枠に強誘電性液晶「ＳＣＥ
８」（ＢＤＨ社製）を液体状態で浸透させた。テスト用
のセルに封じた観察では液体相→１００℃→Ｎ^* →７９
℃→ＳｍＡ→５９℃→Ｃ１→５６℃→Ｃ２の相転移を経
る。Ｘ線回折では層の折れ曲がり角δは約１９度（室
温）でシェブロン構造をとっていた。正確なプレチルト
角は不明であるがこの「ＨＬ１１１０」（日立化成
（株）製）ポリイミドは低プレチルト用であって２〜３
度と推察される。

【００４２】温度勾配を与えて冷却するためにパネル体
を液晶のＮ^* 温度である９５℃の水槽中に浸積した後、
パネルの一端からラビングと平行に他端に向かって、約
２ｍｍ／分の速度で引き上げた。先ず、図１１（ａ）の
用にラビングが進んだ方向と逆向きに引き上げた。無欠
陥のＣ１配向が得られた。同図（ｂ）のようにパネルの
上下を逆にして引き上げると無欠陥のＣ２配向が得られ
た。引き上げを開始する液晶の状態をＨＬ、ＳｍＡに代
えても、液体相から引き上げたのと同様な無欠陥配向層
が得られた。但し、ＨＵ、Ｎ^* はいずれも液体相から水
中でゆっくりと冷却して得たものである。

【００４３】＜比較例１＞実施例１と同じ液晶パネル体
を９５℃の温水中に浸積したまま室温まで冷却した。冷
却速度は０．２℃／分とした。表示部を略２分する位置
にジグザグ欠陥が発生し、Ｃ２領域には擬線状の欠陥が
見られた。Ｃ１中には欠陥は見られなかった。同じパネ
ル体を９５℃のオーブンに静置して０．５℃／分の速度
で室温まで冷却した。同様な欠陥が見いだされた。

【００４４】＜比較例２＞実施例１と同じ液晶パネル枠
を作製したが、一対の基板を減圧加熱する際温度を１０
０℃とした。このため表示部のドットスペーサは接着し
ておらず、凹みを防ぐスペーサの役割しか果たしていな
い。これに「ＳＣＥ８」（ＢＤＨ社製）を浸透させて液
晶パネル体を得た。実施例１と同じように水中から引き
上げて配向を試みたが無欠陥の配向状態は得られなかっ
た。

【００４５】＜実施例２＞実施例１と同様な手順で一対
の基板を用意したが、一軸配向処理の方法は斜方蒸着と
した。汎用の抵抗加熱型の蒸着装置を使用した。酸化珪
素蒸着源と基板のなす角度は８０度とした。液晶分子は
蒸着方向に向いて配向する。上下基板の一軸配向方向の
組み合わせは図３のように反平行にした。実施例１と同
様な手順で上下の基板が接着したパネル体を得た。この
パネル体に液晶「ＳＣＥ８」（ＢＤＨ社製）を浸透させ
た後、温水中から引き上げて無欠陥の配向ドメインを得
た。テクスチャー観察では（ａ）方向に引き上げるとＣ
２、逆の（ｂ）方向ではＣ１であった。Ｘ線回折法は、
この系が傾いたブックシェルフ構造であることを示して
いた。

【００４６】＜実施例３＞実施例１と全く同じ手順によ
りセルギャップ１．５μｍの液晶パネル枠を得た。但
し、ラビング方向の設定は反平行ラビングである。この
パネル枠に液晶「ＣＳ１０１４」（チッソ（株）製）を
液体相で浸透させた。この液晶は液体相→８１℃→Ｎ^*
→６９℃→ＳｍＡ→５５℃→Ｃ１→５３℃→Ｃ２^* の相
転移を経る。この液晶ー配向膜の系はＸ線回折によれば
シェブロン構造をとっており層の折れ曲がり角度は約１
９度であった。実施例１と全く同じ手順によりラビング
方向に温度勾配を印加しながら冷却することにより無欠
陥の配向層を得た。どちらから冷却しても同じテクスチ
ャーであって、実施例１及び２のＣ１とＣ２の場合に見
られる光学的な差はなかった。

【００４７】＜比較例３＞実施例１と同じ液晶パネル体
を８５℃の温水中に浸積したまま室温まで冷却した。冷
却速度は０．２℃／分とした。表示部各部にジグザグ欠
陥が発生した。但し、Ｃ１、Ｃ２領域には擬線状の欠陥
が全く見いだされなかった。

【００４８】＜実施例４＞表面に線幅２７０μｍ、ピッ
チ３００μｍで厚み２０００Åのストライプ状透明電極
を長手方向に平行に有するＡ３サイズの一対のガラス基
板を用意した。実施例１と同じ手順により配向膜を形成
した。ラビングは透明電極と平行方向に行った。この膜
上にポジ型フォトレジスト「ＭＰ−Ｓ１４００」（シプ
レイ・ファーイースト社（株）製）をスピンコートして
乾燥し、１．７μｍの塗膜を得た。次いでストライプ状
のパターンを有するマスクを用いて露光と、その後の現
像を行ない１５０℃で６０分のポストベークをした。こ
れにより厚み１．６μｍ、幅２５μｍ、長さ３３ｃｍの
直線状の部材がストライプ透明電極の間に満遍なく形成
された。液晶浸透用の開口部を除いて、ストライプ状部
材を囲むように周辺部に同じレジスト材で幅２ｍｍのシ
ール部がこのマスクにより形成されている。他方の基板
にも配向膜を形成し、ラビング処理を行った。ポジ型フ
ォトレジストのスピンコート、乾燥、現像、ポストベー
クを上記と全く同じ手順で行った。これは一対の配向膜
規制力を同一にするためである。これら一対に基板をラ
ビング方向が同じで進む方向が逆であるように（反平行
ラビング）、透明電極が直交するように位置あわせをし
て重ね合わせた。実施例１と同じ手順により、ストライ
プ状の部材により完全に接着したセルギャップ１．５μ
ｍの液晶パネル枠を得た。直線状空間の長さは３３ｃｍ
である。この液晶パネル枠に強誘電性液晶「ＳＣＥ８」
（ＢＤＨ社製）を浸透させた後、温度勾配を与えながら
冷却した。どちらの方向から冷却しても全く欠陥らしい
ものは見いだされたかった。同じ液晶パネル枠を得て、
強誘電性液晶「ＣＳ１０１４」（チッソ（株）製）を浸
透させても同じように欠陥の無い配向状態が得られた。

【００４９】＜比較例４＞実施例４と同じ手段により液
晶パネル枠を得たが、一軸配向処理の設定は平行ラビン
グとした。この液晶パネル枠に強誘電性液晶「ＳＣＥ
８」（ＢＤＨ社製）を浸透させた後、温度勾配を与えな
がら冷却した。どちらの方向から冷却しても、ストライ
プ状の部材の中央部に、図１２で示すように、部材とほ
ぼ平行に鎖状のものが見いだされた。これはカイラルネ
マチック状態、カイラルスメクチックＡ状態でも存在し
たので、ＳｍＣに引き継がれたものである。これは強誘
電性液晶「ＣＳ１０１４」（チッソ（株）製）の場合も
同様であった。Ｂ４サイズの透明電極付き基板を用いて
実施例４と同じ手順により液晶パネル枠を作成した。一
軸配向処理の設定は平行ラビングであるが、直線状空間
の長さは２０ｃｍである。この場合には、二つの液晶と
も鎖状の文様は殆ど見いだされなかったが、部分的局所
的に散在することがあった。本発明者の種々の液晶を用
いた実験では、液晶の如何に関わり無く３０ｃｍ以上の
空間の長さでは鎖状の文様が発現するのが見いだされ
た。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、液晶の自発的変化の過
程で必然的に発生するジグザグ欠陥と擬線状の欠陥の発
生を完全に抑止でき、無欠陥の液晶パネル体の製造が可
能である。これにより高画質の強誘電性液晶ディスプレ
イが製造できる。さらに、従来では欠陥を発生した反平
行ラビングの採用が可能となり、より多彩な電気光学応
答の利用が期待出来る。また、請求項３の構成の液晶パ
ネル体においては、この構成で得られる配向状態の対電
場特性が、平行ラビングで得られるものと異なるため、
階調発現の可能性が提供される。また請求項４の構成に
よれば、耐震性耐衝撃性に優れた液晶パネル体が提供さ
れる。さらに液晶を封じる空間が２０ｃｍ以上であって
も鎖状の欠陥発生を完全に抑止でき、請求項６、７の構
成により、その冷却方法も提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】カイラルスメクチック相の層構造の模式的な説
明図である。 （ａ）シェブロン構造を示した図。 （ｂ）ブックシェルフ構造を示した図。 （ｃ）傾いたブックシェルフ構造を示した図。

【図２】シェブロン構造内の液晶分子の配置を示した図
である。 （ａ）平行ラビングを示した図。 （ｂ）反平行ラビングを示した図。 （ｃ）片側ラビングを示した図。

【図３】反平行な一軸制御の設定で得られる傾いたブッ
クシェルフ構造内の液晶分子の配置を示した図である。

【図４】Ｃ１とＣ２の共存する様子を説明する図であ
る。

【図５】Ｃ１凝集状態がＣ２の凝集状態と見なされる様
子を説明する図である。

【図６】Ｃ１とＣ２における隣接液晶分子の相対的な位
置関係を説明する図である。

【図７】マトリックス用電極の個々の画素電極が一定方
向から冷却される様子を説明する図である。

【図８】温度勾配下で冷却される場合に層が変形する様
子を説明する図である。 （ａ）ラビングが進む方向から冷却する場合の図。 （ｂ）ラビングが始まった方向から冷却する場合の図。

【図９】本発明による液晶パネル体の構造を示す斜視断
面図である。

【図１０】本発明の実施例で用いたドット型接着用部材
を形成するためのマスクパターンの説明図である。

【図１１】液晶パネル体の水中からの引き上げ方向とラ
ビング方向の関係を説明する図である。

【図１２】比較例４における強誘電性液晶の液晶パネル
内の配向状態とその欠陥を示す顕微鏡写真である。

【符号の説明】

１０１…層中心部の折れ曲がり ３０２…液晶分子 ４
０３…ジグザグ欠陥 ４０４…擬線状欠陥 ４０４…１ドット ６００…液晶
分子のコアー部 ７００、７０５…マトリックス駆動用電極群 ７０１…
表示用画素電極 ７０２、７０６…冷却が最初に始まる電極の場所 ７０３、７０７…冷却が終わる電極の場所 ７０４…ラ
ビング方向 ８００…収縮方向（層の変形する方向） ８０１…連続的に移行可能な道を示す ９００…接着用スペーサ部材の位置 ９０１…ガラス基
板 ９０２…配向制御膜 ９０３…絶縁膜 ９０４…ストラ
イプ状部材 ９０５…鎖状欠陥

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ストライプ状の電極群及びその上部に一軸
   配向処理を施した配向膜を有する一対の基板が前記電極
   群が略直交するように対向して形成される表示用画素電
   極間にカイラルスメクチックＣ相を挟持した液晶パネル
   体において、前記カイラルスメクチックＣ相の層の折れ
   曲がり方向が該カイラルスメクチックＣ相の直前の高温
   状態相から最初に析出するカイラルスメクチックＣ相の
   層の折れ曲がり方向と同じであることを特徴とする液晶
   パネル体。
2. 【請求項２】ストライプ状の電極群及びその上部に一軸
   配向処理を施した配向膜を有する一対の基板が前記電極
   群が略直交するように対向して形成される表示用画素電
   極間にカイラルスメクチックＣ相を挟持した液晶パネル
   体において、前記カイラルスメクチックＣ相の層の傾く
   方向が該カイラルスメクチックＣ相の直前の高温状態相
   から最初に析出するカイラルスメクチックＣ相の層の傾
   く方向と同じであることを特徴とする液晶パネル体。
3. 【請求項３】前記一対の一軸配向処理の方向が略平行で
   向きが逆であることを特徴とする請求項１、２記載の液
   晶パネル体。
4. 【請求項４】前記一対の基板が、表示部を含めて接着し
   たものであることを特徴とする請求項１〜３記載の液晶
   パネル体。
5. 【請求項５】前記一対の基板の接着が、一方の電極間に
   敷設されたストライプ状の部材によっており、一軸配向
   処理の方向が該ストライプ状部材の延びる方向と平行か
   略平行であることを特徴とする請求項１〜４記載の液晶
   パネル体。
6. 【請求項６】ストライプ状の電極群及びその上部に一軸
   配向処理を施した配向膜を有する一対の基板が前記電極
   群が略直交するように対向して形成される表示用画素電
   極間にカイラルスメクチックＣ相を挟持した液晶パネル
   体の製造方法において、前記一軸配向処理の方向に略平
   行に前記表示用画素電極の端部から他方の端部に向かっ
   て温度勾配を保持しながら前記カイラルスメクチックＣ
   相の高温状態相から最初に析出するカイラルスメクチッ
   クＣ相へ冷却することを特徴とする請求項１〜５記載の
   液晶パネル体の製造方法。
7. 【請求項７】前記高温状態相が、液体相、カイラルネマ
   チック相、スメクチックＡ相のいずれかであることを特
   徴とする請求項６記載の液晶パネル体の製造方法。
8. 【請求項８】前記一軸配向処理がラビング法か斜方蒸着
   法のいずれかであることを特徴とする請求項６、７記載
   の液晶パネル体の製造方法。