JPH11142852A - 液晶素子及び該液晶素子の製造方法 - Google Patents

液晶素子及び該液晶素子の製造方法

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JPH11142852A
JPH11142852A JP30474997A JP30474997A JPH11142852A JP H11142852 A JPH11142852 A JP H11142852A JP 30474997 A JP30474997 A JP 30474997A JP 30474997 A JP30474997 A JP 30474997A JP H11142852 A JPH11142852 A JP H11142852A
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JP
Japan
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liquid crystal
film
uniaxial alignment
alignment film
substrates
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JP30474997A
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English (en)
Inventor
Yasuhito Kodera
泰人 小寺
Hirohide Munakata
博英 棟方
Makoto Kojima
誠 小嶋
Fumikazu Kobayashi
史和 小林
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カイラルスメクチック液晶の配向状態が不均
一になることを防止する。 【解決手段】 一軸配向膜7には、製造過程においてラ
ビング処理を施し液晶分子に対する一軸配向特性を付与
するが、この一軸配向膜7には、ラビング処理によって
膜剥離が生ずることによる表面エネルギーの分散項の変
化が4dyne/cm以下となる材質のものを使用して
いる。したがって、ラビング処理によって局部的に膜剥
離が発生したとしても、膜剥離が発生した部分と発生し
なかった部分とで表面エネルギーの差異が小さく、カイ
ラルスメクチック液晶5の配向状態が不均一になること
を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、カイ
ラルスメクチック液晶を備えた液晶素子及び該液晶素子
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶分子の屈折率異方性を利用して偏光
素子との組み合わせにより透過光線を制御するようにし
た液晶素子が、クラーク(Clark)及びラガーウォ
ル(Lagerwall)により提案されている(特開
昭56−107216号公報、米国特許第436792
4号明細書等)。
【0003】この液晶素子に用いられるカイラルスメク
チック液晶は、一般に特定の温度域において、非らせん
構造のカイラルスメクチックC相(SmC* )又はH相
(SmH* )を有し、この状態において、加えられる電
界に応答して第1の光学的安定状態と第2の光学的安定
状態のいずれかを取り、且つ電界の印加のないときはそ
の状態を維持する性質、すなわち双安定性を有し、また
電界の変化に対する応答も速やかであり、高速ならびに
記憶型の素子用の液晶として、広い利用が期待されてい
る。
【0004】なお、この液晶素子は、走査電極及び信号
電極からなるマトリクス電極を備えており、走査電極に
は走査信号が順次印加され、信号電極には、走査信号に
同期して情報信号が印加され、カイラルスメクチック液
晶がマルチプレクシング駆動されるようになっている。
【0005】ところで、このような液晶素子において
は、少なくとも一方の基板に一軸配向膜を形成すると共
に該配向膜に一軸配向処理を施して液晶分子を良好に配
向させる必要がある。かかる一軸配向処理方法として
は、ラビング処理法、斜め蒸着法、及びイオンビーム法
等の種々の方法があるが、ラビング処理法は、ラビング
布を一軸配向膜に擦りつけるだけで良く、作業が簡単で
あることから、一般的に用いられている。
【0006】このラビング処理には、通常、10〜10
0μm程度の太さの起毛パイルを有するラビング布が用
いられるが、均一なラビング処理を達成するには、起毛
パイルは10μm程度の細いものが好ましく、かつ多数
の起毛パイルが高密度で植毛されたラビング布を用いる
必要がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一軸配向膜
3の組成(膜組成)や構造(膜構造)はミクロ的に見れ
ば膜面方向において不均一であるため、ラビング処理を
一軸配向膜3の全面に均一に施したとしても、一軸配向
膜3の表面には膜の剥離が生じる部分と生じない部分と
が混在することとなる。一方、一軸配向膜3における表
面エネルギーの分散項はラビング処理によって膜剥離が
生ずると変化するものであるが、上述のように膜の剥離
が生じる部分と生じない部分とが混在することによって
表面エネルギーが不均一となり、その結果、液晶の配向
状態が不均一になるという問題があった。
【0008】なお、このラビング処理によって、膜の剥
離が生じた部分においては新たな表面の有機ポリマーの
主鎖が延伸されることとなり、膜の剥離が生じない部分
においては剥離されない表面の有機ポリマーの主鎖が延
伸されることとなる。
【0009】そこで、本発明は、液晶の配向状態の不均
一を低減し、表示品位が高い液晶素子を提供することを
目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記事情を考慮
してなされたものであり、所定距離離間して配置される
一対の基板と、これら一対の基板の少なくとも一方の基
板に形成されると共にラビング処理によって液晶分子に
対する一軸配向特性が付与される一軸配向膜と、前記一
対の基板の間に前記一軸配向膜に接するように配置され
たカイラルスメクチック液晶と、を備えた液晶素子にお
いて、前記一軸配向膜は、ラビング処理によって膜剥離
が生ずることによる表面エネルギーの分散項の変化が4
dyne/cm以下である、ことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図1を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。
【0012】図1は、本実施の形態に係る液晶素子の構
造を示す図であり、(a) は正面図、(b) は底面図であ
る。
【0013】この図に明らかなように、本実施の形態に
係る液晶素子Pは、所定距離離間して配置される一対の
基板1,2を備えており、これら一対の基板1,2の少
なくとも一方の基板1には、後述するようにラビング処
理によって液晶分子に対する一軸配向特性が付与される
一軸配向膜3が形成されている。また、これら一対の基
板1,2の間には前記一軸配向膜3に接するようにカイ
ラルスメクチック液晶5が配置されている。
【0014】ところで、前記一軸配向膜3における表面
エネルギーの分散項は、ラビング処理によって膜剥離が
生ずると変化するものであるが、本実施の形態における
一軸配向膜3には、該表面エネルギーの分散項の変化が
4dyne/cm以下となる材質のものを使用してい
る。なお、この一軸配向膜3には、一酸化珪素や二酸化
珪素や酸化アルミニウムや酸化セリウムなどの無機物
や、ポリビニルアルコールやポリイミドやポリイミドア
ミドなどの有機物を用いれば良い。
【0015】また、前記一軸配向膜3は両方の基板1,
2に形成しても良いが、この一軸配向膜3を一方の基板
1にのみ形成すると共に、他方の基板2には、液晶分子
に対して非一軸配向特性を有する非一軸配向膜6を形成
するようにしてもよい。ここで、これらの一軸配向膜3
や非一軸配向膜6は有機膜や無機膜にて形成すれば良
い。
【0016】なお、本明細書における“一軸配向特性”
とは、液晶分子を一軸配向状態(例えば一軸水平配向状
態)にする特性を意味する。
【0017】基板1,2は、ガラスやプラスチックにて
形成すれば良い。
【0018】また、これらの基板1,2の表面には電極
7,9を形成すれば良い。この電極7,9としては、I
TO(インジウム ティン オキサイド)などの透明導
電体が好ましい。
【0019】カイラルスメクチック液晶5としては、S
mC* 相において、そのスメクチック層が基板に対して
垂直に並列するといったブックシェルフ構造、或は垂直
に近いスメクチック層傾きの構造をとる液晶材料を用い
れば良い。このような液晶材料としては、例えば、少な
くとも一つの連鎖中エーテル酸素を持つフルオロカーボ
ン末端鎖と、炭化水素末端鎖とからなるフッ素含有液晶
化合物であって、該末端鎖が中心核によって結合され、
化合物がスメクチック中間相或は潜在的スメクチック相
を示すものを含有する液晶組成物を挙げることができ
る。
【0020】次に、本実施の形態に係る液晶素子Pの製
造方法について説明する。
【0021】液晶素子Pの製造に際しては、一の基板1
に一軸配向膜3を形成し、この一軸配向膜3にラビング
処理を施して液晶分子に対する一軸配向特性を付与す
る。そして、この一の基板1と他の基板2とを所定距離
離間した状態に貼り合わせ、これらの基板1,2の間
(一軸配向膜3に接する位置)にカイラルスメクチック
液晶を注入する。
【0022】次に、本実施の形態の効果について説明す
る。
【0023】本実施の形態によれば、膜の剥離に伴う表
面エネルギーの分散項γd の変化が4dyne/cm以
下である一軸配向膜3を用いているため、ラビング処理
によって膜の剥離が生じる部分と生じない部分とが混在
するようになったとしても、表面エネルギーをほぼ均一
にでき、液晶5の配向状態を均一にできる。その結果、
液晶素子Pの表示品位が向上される。
【0024】
【実施例】(実施例1)本実施例に係る液晶素子Pは、
基板にガラス基板1,2を用いており、これらのガラス
基板1,2の表面には、ITO(インジウム ティン
オキサイド)からなる透明電極7,9を形成した。な
お、これらの透明電極7,9は互いに直交するように配
置した。
【0025】また、一軸配向膜3は、一方のガラス基板
1にのみ、かつ上記透明電極7を覆うように形成した。
なお、この一軸配向膜3は下記構造のポリイミドにて形
成し、
【0026】
【化1】 その膜厚を約5×103 μmとした。この一軸配向膜3
には後述するようにラビング処理を施すが、本発明者が
表面エネルギーの分散項の値を所定の方法(北崎氏、日
本接着協会誌、8(3)、131〜141(197
2))で測定・算出したところ、ラビング処理前であっ
て膜剥離が無い状態では44.3dyne/cmであ
り、ラビング処理後であって膜剥離があった状態では4
4.5dyne/cmであって、その差は0.2dyn
e/cmであった。
【0027】さらに、他方のガラス基板3には、透明電
極9を覆うように非一軸配向膜6を形成した。この非一
軸配向膜6は、アンチモンドープのSnO2 超微粒子を
分散させたシリカ膜にて形成し、SnO2 超微粒子の粒
径は約10×103 μmとした。また、非一軸配向膜6
の膜厚は約150×103 μmとした。
【0028】一方、これらのガラス基板1,2の間に
は、平均粒径が2.6μmのシリカビーズからなるスペ
ーサ(不図示)を配置し、このスペーサによって両ガラ
ス基板1,2の間隙寸法を規定した。
【0029】また、これらのガラス基板1,2の間隙に
は、図1(a) に示す形状にシール材10を配置し、この
シール材10によって両ガラス基板1,2を貼り合わせ
た。なお、シール材10にはエポキシ樹脂の接着剤を使
用した。また、図中の符号11は、カイラルスメクチッ
ク液晶5を注入するための注入口である。
【0030】さらに、液晶5にはポリフッ素系のものを
用いた。なお、下記各化合物をA,B1 ,B2 ,B3
Cで表わした場合、液晶5におけるそれらの重量比A/
1/B2 /B3 /Cを80/3/3/4/5とした。
なお、該組成物の25℃での自発分極は26nC/cm
2 、20℃での層傾き角δは0°、チルト角は27°で
あった。
【0031】
【化2】 次に、液晶素子Pの製造方法について説明する。
【0032】まず、スパッタ法によってガラス基板1,
2の表面に100×103 μmの厚さのITO膜を形成
し、これをホトリソ法によってパターニングして透明電
極7,9を形成した。
【0033】次に、一方のガラス基板1の表面には、透
明電極7を覆うようにスピンナーにてポリイミド膜を塗
布し、これに加熱焼成処理を施して一軸配向膜3を形成
した。そして、この一軸配向膜3の表面を、直径約15
μmのナイロンパイルからなるラビング布にて擦り、ラ
ビング処理を施した。
【0034】また、他方のガラス基板3には、アンチモ
ンドープのSnO2 超微粒子を分散させたシリカ溶液を
スピンナーによって塗布し、これに加熱乾燥処理を施し
て非一軸配向膜6を形成した。なお、この非一軸配向膜
6にはラビング処理を施さなかった。
【0035】そして、一方のガラス基板1にスペーサを
散布すると共に他方のガラス基板3にシール材10を塗
布し、これらのガラス基板1,2を貼り合わせた。
【0036】その後、これらの基板1,2の間にカイラ
ルスメクチック液晶5を注入し、注入口11を封止し
た。
【0037】本実施例によれば、上述した発明の実施の
形態と同様の効果を奏した。なお、液晶素子Pの配向状
態を偏光顕微鏡で観察して欠陥の数を数えたところ、
0.1個/cm2 程度と少なく、均一な配向状態である
ことが分かった。 (実施例2)本実施例においては、一軸配向膜3を下記
構造のポリイミドにて形成した。
【0038】
【化3】 また、本発明者がこの一軸配向膜3について表面エネル
ギーの分散項の値を上述と同様の方法で測定・算出した
ところ、ラビング処理前であって膜剥離が無い状態では
43.2dyne/cmであり、ラビング処理後であっ
て膜剥離があった状態では44.7dyne/cmであ
って、その差は1.5dyne/cmであった。
【0039】それ以外の構造並びに製造方法は、上記実
施例1と同様とした。
【0040】本実施例によれば、上述した発明の実施の
形態と同様の効果を奏した。なお、液晶素子Pの配向状
態を偏光顕微鏡で観察して欠陥の数を数えたところ、
0.5個/cm2 程度と少なく、均一な配向状態である
ことが分かった。 (比較例1)ここで、ラビング処理によって膜剥離が生
ずることによる表面エネルギーの分散項の変化が4dy
ne/cm以上である一軸配向膜を用いた場合について
の実験結果を“比較例1”及び“比較例2”として説明
する。
【0041】本比較例においては、一軸配向膜3をLQ
1800(日立化成(株)製)のポリイミドにて形成し
た。なお、本発明者がこの一軸配向膜3について表面エ
ネルギーの分散項の値を上述と同様の方法で測定・算出
したところ、ラビング処理前であって膜剥離が無い状態
では37.1dyne/cmであり、ラビング処理後で
あって膜剥離があった状態では42.4dyne/cm
であって、その差は5.3dyne/cmであった。
【0042】それ以外の構造並びに製造方法は、上記実
施例1と同様とした。
【0043】本比較例によれば、液晶5の一軸性が部分
的に弱くなり、配向欠陥が多く発生した。なお、液晶素
子Pの配向状態を偏光顕微鏡で観察して欠陥の数を数え
たところ、120個/cm2 程度と多いことが分かっ
た。 (比較例2)本比較例においては、一軸配向膜3をLX
−S401(日立化成(株)製)のポリイミドにて形成
した。なお、本発明者がこの一軸配向膜3について表面
エネルギーの分散項の値を上述と同様の方法で測定・算
出したところ、ラビング処理前であって膜剥離が無い状
態では32.5dyne/cmであり、ラビング処理後
であって膜剥離があった状態では43.3dyne/c
mであって、その差は10.8dyne/cmであっ
た。
【0044】それ以外の構造並びに製造方法は、上記実
施例1と同様とした。
【0045】本比較例によれば、液晶5の一軸性が部分
的に弱くなり、配向欠陥が多く発生した。なお、液晶素
子Pの配向状態を偏光顕微鏡で観察して欠陥の数を数え
たところ、220個/cm2 程度と多いことが分かっ
た。 (実施例3)本実施例においては、一軸配向膜3を下記
構造のポリイミドにて形成した。
【0046】
【化4】 また、本発明者がこの一軸配向膜3について表面エネル
ギーの分散項の値を上述と同様の方法で測定・算出した
ところ、ラビング処理前であって膜剥離が無い状態では
40.5dyne/cmであり、ラビング処理後であっ
て膜剥離があった状態では44.5dyne/cmであ
って、その差は4.0dyne/cmであった。
【0047】それ以外の構造並びに製造方法は、上記実
施例1と同様とした。
【0048】本実施例によれば、上述した発明の実施の
形態と同様の効果を奏した。なお、液晶素子Pの配向状
態を偏光顕微鏡で観察して欠陥の数を数えたところ、1
個/cm2 程度と少なく、均一な配向状態であることが
分かった。 (実施例4)本実施例においては、非一軸配向膜6を用
いず、その代わりに一軸配向膜3をガラス基板1,2の
両方に各透明電極7,9を覆うように形成し、各一軸配
向膜3にはラビング処理を施した。なお、一軸配向膜3
には実施例1と同様のものを用いた。
【0049】それ以外の構造並びに製造方法は、上記実
施例1と同様とした。
【0050】本実施例によれば、上述した発明の実施の
形態と同様の効果を奏した。なお、液晶素子Pの配向状
態を偏光顕微鏡で観察して欠陥の数を数えたところ、
0.9個/cm2 程度と少なく、均一な配向状態である
ことが分かった。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
カイラルスメクチック液晶の配向状態は均一となり、液
晶素子の表示品位は向上される。
【図面の簡単な説明】
【図1】液晶素子の構造を示す図であり、(a) は正面
図、(b) は底面図。
【符号の説明】
1a,1b ガラス基板(基板) 3 一軸配向膜 5 カイラルスメクチック液晶 6 非一軸配向膜 P 液晶素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 史和 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定距離離間して配置される一対の基板
    と、これら一対の基板の少なくとも一方の基板に形成さ
    れると共にラビング処理によって液晶分子に対する一軸
    配向特性が付与される一軸配向膜と、前記一対の基板の
    間に前記一軸配向膜に接するように配置されたカイラル
    スメクチック液晶と、を備えた液晶素子において、 前記一軸配向膜は、ラビング処理によって膜剥離が生ず
    ることによる表面エネルギーの分散項の変化が4dyn
    e/cm以下である、 ことを特徴とする液晶素子。
  2. 【請求項2】 前記一軸配向膜が前記一対の基板のうち
    の一方の基板にのみ形成され、かつ、 他方の基板には、液晶分子に対して非一軸配向特性を有
    する非一軸配向膜を形成した、 ことを特徴とする請求項1に記載の液晶素子。
  3. 【請求項3】 前記一軸配向膜及び前記非一軸配向膜が
    有機膜や無機膜にて形成された、 ことを特徴とする請求項2に記載の液晶素子。
  4. 【請求項4】 前記液晶が、少なくとも一つの連鎖中エ
    ーテル酸素を持つフルオロカーボン末端鎖と、炭化水素
    末端鎖とからなるフッ素含有液晶化合物であって、該末
    端鎖が中心核によって結合され、化合物がスメクチック
    中間相或は潜在的スメクチック相を示すものを含有する
    液晶組成物である、 ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載
    の液晶素子。
  5. 【請求項5】 一の基板に一軸配向膜を形成する工程
    と、該一軸配向膜にラビング処理を施して液晶分子に対
    する一軸配向特性を付与する工程と、前記一の基板と他
    の基板とを所定距離離間した状態に貼り合わせる工程
    と、これらの基板の間に前記一軸配向膜に接する位置に
    カイラルスメクチック液晶を注入する工程と、を備えた
    液晶素子の製造方法において、 前記一軸配向膜は、前記ラビング処理によって膜剥離が
    生ずることによる表面エネルギーの分散項の変化が4d
    yne/cm以下である、 ことを特徴とする液晶素子の製造方法。
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