JPS61215523A - 液晶装置の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、たとえば強誘電性を有する液晶を封入した光
変調方式の液晶装置の製造方法に関する。

背景技術 従来からの液晶を用いた表示装置としては、ツイスト−
冬マチイック電界効果型が一般的であり、電子式卓上計
算機、デジタル式時計等に広く用いられている。しかし
液晶材料、セル、駆動方法等の改良にも拘わらず、高速
応答性に欠け、最近待に注目されているテレビ画像表示
、ポータプルコンピュータの表示装置、尤シャッタ装置
として用いら胱る場合にはその応答性に問題があった。

そこでこの応答性に関する問題を解決するため、強誘電
性カイラルスメクティック液晶を用いた液晶変調方式の
表示装置が用いられているが、一般にこのような強誘電
性液晶物質の特徴であるメモリ性を得るためには、液晶
層の厚みを１〜３μ鰺確保することが必要とされる。と
ころが液晶層の厚みを規定するスペーサとしては、ガラ
ス繊維、酸化アルミナ粉、ガラスお上りプラスチック製
ビーズなどが従来から用いられており、このようなスペ
ーサでは、通常５μ−以上の厚みとなり、所望の１〜３
μ−の寸法を得ることができない。またスペーサ寸法の
ばらつきに起因して、液晶層の厚さを均一に保つことは
容易ではなかった。

発明が解決しようとする問題点 要約すれば、とくに強誘電性液晶物を用いる光変調方式
の表示装置において、従来のスペーサでは液晶層の厚み
を３μ勝以下に確保することができず、またその厚みを
均一に保つことができない。

したがって高速応答性および双安定性を確保することが
できなかった。

本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、液晶層の
厚みを３μ輪以下とし、かつその厚みを均一化して高速
応答性および双安定性を確保し、これによって表示品質
の向上を図ることができるようにした液晶装置のｇ１造
方法を提供することである。

問題前を解決するための手段 本発明は、一対の相互に対向する電極基−板の相互に対
向する各表面に、感光性ポリイミドから虞。

るスペーサを相互に対応して形成し、各電極基板の対応
するスペーサが当接しで電極基板部の空間が規定され、
この空間内に液晶を封入することを特徴とする液晶装置
の製造方法である。

作　　用 本発明に従えば、スペーサの材料として感光性ポリイミ
ドを用いるようにしたことによって、液晶層の厚さを３
μ輪以下に確保することができ、しかもその厚み精度の
向上を図ることができる。

実施例 第１図は、本発明に従う液晶装置１の断面図である。光
変調方式の液晶装置１は、２枚の電極基板２．３の相互
に対向する面に透明電極４．５および配向処理が施され
た配向膜６，７を配置し、シール材９を介して相互に圧
着し、シール材９によって規定されるセル空間内に強誘
電性カイラルスメクティック液晶１０を封入して構成さ
れる。

これら電極基板２．３上にはスペーサ８．８＆がそれぞ
れパターン形成されており、このスペーサ８゜８ａを相
互に重ね合わせることによって、電極基板２．３闇の液
晶層の厚みｄが規定される。透明基板２，３の外部両面
側には、一対の偏光子１１゜１２が配置されており、上
下の透明電極４，５間の所定電圧の印加、解除によって
、たとえば光シヤツタ装置としての機能を果すことがで
きる。

第２図を参照して、強誘電性カイフルスメクティック液
晶１０の分子１０ｍは、矢符ａで示される螺旋軸方向に
対して、ティルト角度θだけ傾いて配列した螺旋構造を
有している。この液晶分子１０ａは、個々の分子に直交
した方向に自発分極を有している。いま、上下の電極基
板２廖３閏に、一定の臨界電場以上の電界Ｅを印加する
と、液晶分子１０ｍの螺旋構造が解消されで、液晶分子
１０ａは総て同一方向を向く、この液晶分子１０ｍの配
列は自発分極によるので、電界の向きＥ、−Ｅによって
２つの配列方向を持つ、液晶分子１０ｍは、縞長い形状
をしており、長袖方向と短軸方向で屈折率の異なる複屈
折性を示すため、電極基板２゜３の上下に偏光子１１．
１２を直交配置することで、電界極性によってスイッチ
ングを行なう光変調装置を得ることができる。この液晶
分子１０ｍの配列の変化は、層内での分子の向きが変わ
るだけであるので、ツイスト−ネマティック電界効果型
のような層構造の変化を伴うものではな（、したがって
高速応答性を有するものである。

さらに、電界を印加しない定常状態においても、液晶分
子１０−の螺旋ピッチより液晶層の厚さｄを薄くするこ
とで、螺旋を解消することが可能である。この場合にお
いでも、液晶分子１０ｍの配列方向は２方向を示し、双
安定性を有す、したがって電界Ｅを印加すれば、すべて
の液晶分子１０ｍは螺旋軸方向ａに対してティルト角θ
だけ傾斜した分子配列となり、第２図（２）に示される
ような双安定状態の配向を得ることができるが、電界を
切ってもこの状態を維持し続ける。これに対して電界−
Ｅを印加すると、すべての液晶分子１０ａは螺旋軸方向
ａに対してティルト角−θだけ傾斜した分子配列となり
、＃２図（２）に示されるような安定状態の配向を得る
ことができるが、電界を切ってもこの状態を維持し続け
る。このように、液晶層の厚さｄを薄くすることで、高
速応答性を得ると同時に、双安定性を得ることができる
。

以上の複屈折現象を利用した光変調方式では、第２図（
２）における入射光強度Ｉｏと透過光強度Ｉの関係は、
第１式で示され、第２図（３）におけるその関係は第２
式で示される。

Ｉ＝Ｏ・・・（１） Ｉ　−（Ｉ　ｏ／　２　）・（Ｓ　ｉｎ”４θ）・（Ｓ
　ｉｎ”ｆ　−（Δｎ・　ｄ／λ　）　　）　　　　　
　　　・・・（２）ここでΔｎは強誘電性力イラルスメ
クティック液晶１０の屈折率異方性を表わし、ｄは強誘
電性カイラルスメクティック液晶層の厚みを表わし、θ
は強誘電性力イラルスメクティック液晶１０の螺旋ティ
ルト角度を表わす。

第２図（２）に示される状態を、その波長λが４５０ｎ
ｍ、５５０口箇および６５０１論である場合についてプ
ロットすると第３図に示されるようになり、θ＝π／８
であるときの透過光強度ＩはΔｎ−ｄと波長入に強く依
存することが明らかである。したがって、可視光波長領
域においては、Δｎ−ｄは０゜２〜０．３の範囲に設定
する必要があり、これによって色５Ｉきのない良好な表
示素子を得ることができる。また、強誘電性カイラルス
メクティフク液晶１０の屈折率異方性Δｎは一般的に０
．１〜Ｏ０２程度であるので、液晶層の厚みｄの値は１
〜３μ−が最適である。加えて、双安定状態を得るため
には、液晶層の厚みｄの値を強誘電性力イラルスメクテ
ィック液晶１０の螺旋ピッチより小さくする必要があり
、この点からも、液晶層の厚みｄを１〜３μ−に選ぶの
が適当であることが理解される。

上記強誘電性カイラルスメクティック液晶１０の例は、
第１表に示さ、れるとおりである。

（以下余白） 第４図は、第１図の切断面線ｆｆ−ＩＶから見た断面図
である。電極基板３，４上には、その全表面に亘って１
〜２μ齢、好ましくは１．５μｍの均一な厚みを有する
線形状の上部スペーサ８ａおよび下部スペーサ８ｂが相
互の直交する方向に延在してそれぞれ形成される。この
上部スペーサ８ａおよび下部スペーサ８ｂの各厚みｄ、
、ｄ２の和ｄ、　＋　ｄ、によって液晶層の厚みｄが規
定される。

上部スペーサ８ａおよび下部スペーサ８ｂは、感光性ポ
リイミドの高分子膜から成る。この感光性ポリイミドの
材料としては、たとえば分子中に感光基を持つジアミン
化合物と、テトラカルボン酸無水物とを反応させて成る
感光性重合体などが好適である。

このような上部スペーサ８ａおよび下部スペーサ８ｂの
パターン形成を行なうにあたっては、その−例として、
まず電極基板２，３上に全面に亘ってスピンナー塗布法
やロールコータ法などにより、感光性ポリイミドから成
る高分子膜をそれぞれ形成する。この感光性ポリイミド
膜の厚みは、本文施例では１．５μＩとする。次に光照
射によって、一方の感光性ポリイミド膜を第４図に示さ
れるように長手形状とし、かつ第４図の左斜め方向に秩
序をもってパターン配列されるように光硬化させる。ま
た、他方の感光性ポリイミド膜もまた第５図に示される
ように長手形状とし、かつ第５図の右斜め方向に秩序を
もってパターン配列されるように光硬化させる。その後
、ポリイミド膜の光硬化部分以外の残余の部分を除去し
、こうして電極基板２，３上に１．５μ−の均一な厚み
を有する長手形状の感光性ポリイミド膜から成る上部ス
ペーサ８ａおより下部スペーサ８ｂがそれぞれ形成され
る。

このように電極基板２，３上に感光性ポリイミド膜から
成る上部スペーサ８ａお上り下部スペーサ８ｂをそれぞ
れパターン形成した後は、電極基板２，３の配向膜６，
７の配向処理をそれぞれ行ない、上部スペーサ８ａと下
部スペーサ８ｂとが相互に当接するように両基板２，３
を重ね合わせる。

このときの上部スペーサ８ａと下部スペーサ８ｂの配列
状態は第６図に示されるようにそれぞれクロスした形状
となり、電極基板２，３間の空間の厚みは両スペーサ８
，９の各交差位置における各厚みｄ、（＝１．５μ−Ｌ
　ｄ２（＝１゜５μ−）の和ｄ、十ｄ、（＝　３μ−）
となる。

このように相互に重ね合わされた電極基板２゜３は、シ
ール材９によって相互に接着され、そのセル空間内に強
誘電性力イラルスメクティーツク液晶が封入される。こ
の液晶層の厚みｄは均一に３μ曽であるため、これによ
って強誘電性力イラルスメクティック液晶１０を用いる
光変調方式の液晶層ｒａ１の高速応答性および双安定性
が確保されることとなり、したがって表示品質の向上を
図ることが可能となる。

また上部スペーサ８Ｂと下部スペーサ８ｂとをそれぞれ
クロスした状態で相互に重ね合わすようにしたことによ
って、位置ずれなどによる液晶層の厚みｄのばらり軽を
確実に防止することができるので、製造工程の容易化お
よび液晶セルの歩留りの向上が図られることとなる。

マタ各スペーサ８，９の数量、形状および配置パターン
は感光性ポリイミド膜の光照射の態様によって任意に選
ぶことができるので、液晶セルの種類ニ応じた設計、変
更をきわめてスムーズに行なうことが可能である。

前記実施例では、感光性ポリイミド膜をそれぞれ斜め方
向に延びる長手形状（＼、／）としたけれど、これに限
定されず、たとえばそれぞれ縦横方向に墓びる長手形状
（−１）とするようにしてもよい。

前期実施例では、感光性ポリイミドから成るスペーサ８
，８ａを電極基板２，３の両表面！こパターン形成した
けれども、本発明の他の実施例として、一方の電極基板
２上に感光性ポリイミドから成るスペーサ８をパターン
形成し、他方の電極基板３上にポリイミド以外の物質、
たとえばシリコン酸化物などの電気絶縁性を有する光透
過性物質によってスペーサ８ａを形成し、相互に重ね合
わせて液晶層の厚みｄを規定するような構成であっても
よ−１。

本発明に従う液晶装置の製造方法は、強誘電性カイラル
スメクティック液晶を用いた光変調方式の表示装置に限
定されず、ネマティック液晶などを■いる表示装置に関
連しても用いることが可能である。

効　　果 以上のように本発明によれば、一対の相互に対向する電
極基板の相互に対向する各表面に、感光性ポリイミドか
ら成るスペーサを相互に対応して形成し、各電極基板の
対応するスペーサが当接してＷ極基板間の空間が規定さ
れるようにしたことによって、液晶層の厚さの寸法を均
一かつ高精度にすることができる。したがって本発明に
従う液晶装置の＾速応答性および双安定性が確保され、
表示品質の向上を図ることができろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う液晶層Ｒ１の断面図、第２図は液
晶分子１０ｍを模式的に示した図、１＠３図は強誘電性
カイラル入／クチイック液晶１０の透過光強度工を説明
するための図、第４図は第１図の切断面線ｆＶ−ＩＶか
ら見た断面図、第５図は第１図の切断面線■−■から見
た断面図、第６図は上部スペーサ８ａと下部スペーサ８
ｂとの重ね合わせ状態を説明するための図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一対の相互に対向する電極基板の相互に対向する各表面
   に、感光性ポリイミドから成るスペーサを相互に対応し
   て形成し、各電極基板の対応するスペーサが当接して電
   極基板間の空間が規定され、この空間内に液晶を封入す
   ることを特徴とする液晶装置の製造方法。