JPS61196230A - 液晶光変調素子及びその製造方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、強誘電性液晶を用いた液晶光変調素子及びそ
の製造方法に係り、特に液晶分子の配向技術に関する。

本明細書でいう液晶光変調素子とは、表示素子、元シャ
ッター素子などのような、素子を透過する元の量を制御
する機能を持つもの全般を意味する。

し発明の背景〕 強誘電性液晶は高速応答性を持つと共に、メモリー性を
付与できるため、従来のネマチック液晶ではなし得なか
った高還元シャッターや高精細平面ディスプレイへの応
用の可能性を有している。これらの応用には、強誘電性
液晶分子で形成される層がセル基板面に垂直で一様にな
るような配向処理が不可欠である。従来のネマチック液
晶で有効でめった、有機高分子膜を塗布した後布等でこ
するラビング法を強誘電性液晶に適用すると、モノドメ
インは形成できるが、通常メモリー性は消失する。そこ
で、ラビングを施さない配向法として、磁場印加、せん
断力印加、スペーサエツジからのエピタキシャル成長に
よる方法（スペーサエツジ法］等が提案されている。ま
た、スペーサエツジ法では、セルに温度勾配をつけるこ
とでモノドメインの幅が（Ｌ１■から１■程度まで広げ
られることが報告されている〔石川　謙ほか４名、ジャ
パニーズジャーナル　オプ　アプライド　フィツクス（
、Ｔａｎ、、ｒ、ムｐｐＬ　Ｐｈｙｓ、　）第２３巻第
４号第１Ｊ２１１〜Ｌ２１３頁（１９８４））。

しかし、いずれの方法においても大型のマトリクス素子
の構成及びその具体的な製造方法を述べた例はない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、スペーサエツジ法を用いて、メモリー
性を生かした強誘電性液晶の大盤の素子、特にマ）　Ｉ
Ｊクス素子の構成及びその１作製方法を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明を概説すれば、本発明の第１の発明は液晶光変調
素子に関する発明でろって、表面に電極がコーティング
された２枚の少なくとも一方が透明な基板と、該基板間
にスペーサ及び強誘電性液晶を挾んで構成され、該スペ
ーサと該強誘電性液晶との界面効果によシモノドメイン
が形成される液晶光変調素子において、該スペーサがポ
リイミド系有機高分子物質からなることを特徴とする。

また本発明のａ！２の発明は、上記した本発明の液晶光
変調素子のうちの１種のものの製造方法に関する発明で
あって、表面に電極がコーティングされた２枚の少なく
とも一方が透明な基板と、ポリイミド系有機高分子物質
からなるスペーサ及び強誘電性液晶ｋｍ基板間に挾んで
構成され、かつ該電極の少なくとも一方が抵抗値の異な
る２１ｉ！ｉ類若しくはそれ以上の各々格子状をなし互
いに略平賀な電極である液晶光変調素子を製造する方法
において、複数の格子状低抵抗電極の末端を連通してす
べての該低抵抗電極が電気的に導通した状態で素子を組
立てる工程、温度勾配を生じさせて一様配向したモノド
メインを形成する工程、及び該低抵抗電極の末端部を切
断して各低抵抗電極を切離す工程の各工程を包含するこ
とを特徴とする。

本発明におけるスペーサは、感光性のないポリイミド系
有機高分子物質をフォトレジスト剤を用いてパターンニ
ングするか、あるいはそれ自身が感光性ポリイミド系有
機高分子前駆体からパターンニングされたものであって
もよい。

本発明素子における電極は、前記のように、その少なく
とも一方が抵抗値の異なる２種類若しくはそれ以上の電
極で構成されていてもよい。

動作モードは、複屈折屋と二色性色素を混入するゲスト
ホスト屋の２覆があるが、本発明はいずれの場合にも有
効である。素子構成としては、少なくとも１枚偏光板を
付設する必要があるが、以下の実施例では偏光板の記述
を省略する。また、透過型とするか反射型とするかに工
らず、少なくとも一方の基板及び電極を透明にする必要
がある。その際、２種類若しくはそれ以上の電極を有す
る基板とそれに対抗する基板のいずれが透明であっても
、本発明の有効性とは係りがない。

本発明の素子の具体的構造例を、その平面図として第１
図、第５図、第５因、第７図、第９図、＠１５図及び第
１５図に示す。第２図、第４図、第６図、ｊｆｒａ図、
３１０図、第１４図及び第１６図に、その相当する側面
図である。また、第１１図は、本発明の製造方法の１例
を図解するための素子の中間製品の平面図、そして第１
２図はその相当する完成品の側面図である。

各図において、符号１はスペーサ、２は高抵抗電極、３
及び５′は低抵抗電極、４は強誘電性液晶、５は基板、
６はシール剤を意味する。

前記した電極全２種類用いた側面図で示されている各素
子においては、下側の基板上に不発明の２種類の電極が
形成されているが、上側の基板の電極構造は限定しない
。またスペーサは上下基板を重ね合わせる前に一方の基
板上に付着されているが、それはいずれの基板上であっ
ても差支えない。

第１１図及び第１２図により図解した製造方法において
は、モノドメインの形成後、Ａ　Ａ’及びＢ　Ｂ’で切
断して、各々の低抵抗電極を切離す。

既述のように、従来スペーサ材料としては、ポリエチレ
ンテレフタレート（ＰＥＴ　）が用イラれていた。しか
しながら、ＦＩＴでは微細加工性が劣る。例えば、格子
状に配したシ、厚みやエツジｔ″２μｍ以下で均一にす
ること、またガラス基板との密着性などの点で劣シ、大
型のマトリクス素子の作製は不可能であった。

それに対して、本発明に従って、スペーサ材料としてポ
リイミド系有機高分子物質を使用すれば、前記の欠点が
解消され、大型のマ）　ＩＪクス素子の作製が可能とな
った。

本発明で使用するスペーサ材料の中では、感光性ポリイ
ミド、例えばフオトーノ（ル（ｒｈｏ切−ＰＡＬ、日立
化成社製ＰＬ−１１Ｄｏ）が好適である。一般的なポリ
イミド、例えば日立化成社製Ｐ工Ｑも使用可能であるが
、塗布工程、エツチング液の点で上記フォト・パルよシ
劣る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されない。

実施例１ 本発明の素子の１例を、第１図及び第２図に示す。

スペーサ１としては、既述の日立化成社製フォトーパル
：ＰＬ−１１００を使用した。

この素子において低抵抗電極３の両端に、電圧を印加す
ると電流が流れる。本実施例では、低抵抗電極Ｓに高抵
抗電極２が接触しているため、いずれにも電流が流れジ
ュール熱が発生するが、発熱量は低抵抗電極３からのも
のの方が大である。

したがって、電極に垂直な方向に低抵抗電極３がある部
分をピークとした温度分布ができる。

電流値を一定のまま環境温度を徐々に下げるか、環境温
度一定のまま電流値を少しずつ下げるか、あるいはその
両方により、液晶・スペーサ界面からスメクチック相の
モノドメインを成長させることができる。

実施例２ 第５図及び第４図に示す本実施例は、実施例１を格子状
電極に拡張したものである。対抗電極も格子状電極とし
、互いに直交する様に重ね合わぜるとマトリクス素子が
できる。

実施例３ 第５図及びｗｉ６図に示す実施例は、実施例２において
隣シ合５２本のスペーサのｔｌぼ中央に配置されていた
低抵抗電極を、片側のスペーサのそばに寄せたものでお
る。スペーサが十分な断熱性を有していれば、低抵抗電
極がそばにないスペーサ・液晶界面が周囲よシ低温にな
シ、スメクチック液晶相がここから発生することに彦る
。スペーサが熱を良く伝える場合は低抵抗電極を高抵抗
電極の１本おきに設ける方が良い。

すなわち第５図及び第６図の低抵抗電極３′を除いた方
が望ましい。なおこの場合は、温度勾配が大きくその効
果が十分遠方まで及ぶことが要求される。

実施例４ 実施例３の場合とは逆罠、温度勾配が不十分でその影響
が十分に遠方まで及ばず、電極１ラインの幅にまで及ば
ない場合線、第７図及び第８図に示す実施例４が有効で
ある。本実施例では、１本の高抵抗電極２の上に２本の
低抵抗電極３及びスペーサ１が付設されている。なお本
発明は１本の高抵抗電極の上に５本以上の低抵抗電極及
び２本以上の低抵抗電極が付設されている場合も含む。

実施例５ 本実施例の素子は、第９図及び第１０図に示した構造の
素子である。

線状のスペーサが断続的に並んでいることによシ、液晶
をセル中に封入する際、スペーサの簾間から液晶が入〕
込むことによシ、より容易に液晶の充てんができる。

実施例６ 本実施例は、第１１図及び第１２図に図解した製造方法
の例である。

複数の格子状低抵抗電極の末端が連結し、すべての電極
が導通状態にある。このままセルを形成し、液晶を封入
する。次に上下両端電極間に電圧を印加し、各格子状電
極に一度に電流を流し、温度勾配を形成しつつモノドメ
イン七作製する。次に、末端部を切離し、各格子状電極
を導通状態から独立した状態にする。すなわち、第１１
図のムム″及びＢＢ″を切断する。ぐの様にすれは、各
格子状電極が独立した電極として使用することができる
。

実施例７ 本実施例の素子は、８１３図及び第１４図に示した構造
の素子でおる。

素子構成は実施例１とほぼ同じであるが、低抵抗電極３
示ない。スペーサとして、同じく日立化成社製フォト−
パル：ＰＬ−１１００ｉ用い、液晶を徐冷中に、このス
ペーサのエツジよりスメクチック相のモノドメインを成
長させることができた。

実施例８ 第１５図及び第１６図に示す本実施例は、実施例７ｔ−
格子状に拡張したものである。対抗電極も格子状にし、
互に直交するように重ね合わせて、マトリクス素子を作
製した。

〔発明の効果〕

本発明によれば、メモリー性を生かした強誘電性液晶の
大型素子、特にマトリクス素子の作製が可能になる。そ
の結果、強誘電性液晶を用いた大型高精細平面ディスプ
レイが実現できる。

この場合は、アクティブマトリクスの様な生産プロセス
の多い素子構成にはならずに、それと同等以上の表示音
のディスプレイができるので、生産性、経済性共に優れ
ている。

更に、本発明の素子では、電界が一様にかかシ、遅れ時
間が短いという顕著な効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図、Ｋ３図、第５図、第７図、第９図、第１３図及
び１に１５図は本発明の素子の例の平面図、ｔＸ２図、
第４図、第６図、第８図、第１０図、第１４図及びｊｌ
！１６図はその相当する側面図、第１１図は本発明の製
造方法の１例における素子の中間製品の平面図、第１２
図はその相当する完成品の側面図である。 １ニスペーサ、２：高抵抗電極、３及び３′：低抵抗電
極、４：強誘電性液晶、５：基板、６：シール剤

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、表面に電極がコーティングされた２枚の少なくとも
   一方が透明な基板と、該基板間にスペーサ及び強誘電性
   液晶を挾んで構成され、該スペーサと該強誘電性液晶と
   の界面効果によりモノドメインが形成される液晶光変調
   素子において、該スペーサがポリイミド系有機高分子物
   質からなることを特徴とする液晶光変調素子。 ２、該スペーサは、感光性ポリイミド前駆体よりパター
   ニングされたものである特許請求の範囲第１項記載の液
   晶光変調素子。 ３、該電極の少なくとも一方が、抵抗値の異なる２種類
   若しくはそれ以上の電極で構成されている特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の液晶光変調素子。 ４、該２種類若しくはそれ以上の電極は、各々格子状を
   なしており互いに略平行である特許請求の範囲第５項記
   載の液晶光変調素子。 ５、該スペーサは、線状をなしており、格子状の該２種
   類若しくはそれ以上の電極に略平行である特許請求の範
   囲第４項記載の液晶光変調素子。 ６、該線状スペーサが、断続的に並んでいる特許請求の
   範囲第５項記載の液晶光変調素子。 ７、表面に電極がコーティングされた２枚の少なくとも
   一方が透明な基板と、ポリイミド系有機高分子物質から
   なるスペーサ及び強誘電性液晶を該基板間に挾んで構成
   され、かつ該電極の少なくとも一方が抵抗値の異なる２
   種類若しくはそれ以上の各々格子状をなし互いに略平行
   な電極である液晶光変調素子を製造する方法において、
   複数の格子状低抵抗電極の末端を連通してすべての該低
   抵抗電極が電気的に導通した状態で素子を組立てる工程
   、温度勾配を生じさせて一様配向したモノドメインを形
   成する工程、及び該低抵抗電極の末端部を切断して各低
   抵抗電極を切離す工程の各工程を包含することを特徴と
   する液晶光変調素子の製造方法。