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JPH10253936A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

液晶表示素子の製造方法

Info

Publication number
JPH10253936A
JPH10253936A JP9056739A JP5673997A JPH10253936A JP H10253936 A JPH10253936 A JP H10253936A JP 9056739 A JP9056739 A JP 9056739A JP 5673997 A JP5673997 A JP 5673997A JP H10253936 A JPH10253936 A JP H10253936A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
region
precursor mixture
picture element
crystal display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP9056739A
Other languages
English (en)
Inventor
Sunao Kurihara
直 栗原
Yasuhito Kume
康仁 久米
Kenji Majima
健二 間島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP9056739A priority Critical patent/JPH10253936A/ja
Priority to TW087103226A priority patent/TW434446B/zh
Priority to KR1019980007797A priority patent/KR100272869B1/ko
Priority to US09/037,411 priority patent/US5907383A/en
Priority to CN98108021A priority patent/CN1114840C/zh
Publication of JPH10253936A publication Critical patent/JPH10253936A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
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    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
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Abstract

(57)【要約】 【課題】軸対称配向を有する液晶領域を再現性よく簡便
に形成する方法を提供する。 【解決手段】 前駆体混合物を相溶化温度未満の温度ま
で冷却される間、前駆体混合物に所定の外場を与え続け
ることで、前駆体混合物中から相分離した液晶滴中の液
晶分子にチルト角を与える工程を包含する液晶表示素子
の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば大人数で使
用する携帯情報端末、パーソナルコンピューター、ワー
ドプロセッサー、アミューズメント機器、テレビジョン
装置等の平面ディスプレイを有する液晶表示素子、シャ
ッター効果を利用した表示板、窓、扉、壁等に用いられ
る液晶表示素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】特開平6−301015号公報には、液
晶分子を放射状または同心円状等の軸対称状に配向させ
ることにより視角特性を著しく改善した液晶表示素子1
00を開示している。
【0003】上記従来の液晶表示素子100の部分断面
図を模式的に図13に示す。液晶表示素子100におい
て、一対の基板21と23挟持された液晶層27は、高
分子領域28と、高分子領域28に実質的に包囲された
液晶領域29とを有している。液晶領域29は、対向す
る電極22及び24によって規定される絵素に対応して
形成されている。液晶領域29中の液晶分子(不図示)
は、液晶領域29の中心軸(基板に垂直)に対して軸対
称配向している。その結果、液晶表示素子100は、広
い視角特性を有する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の液晶表示素
子の製造方法においては、高分子領域に囲まれた絵素領
域9に存在する液晶を軸対称状に配向させるために、図
7(a),(b)に示すように、次の5つの温度及び電
圧操作の過程が必要であった。
【0005】(1) 液晶材料と重合性材料とを含む前
駆体混合物をこの前駆体混合物が等方相になる温度(相
溶化温度)で保持する過程(図7中、時間0〜t1の
間)。このときの液晶表示素子100の絵素を表示面
(基板)に垂直な方向から偏光顕微鏡(クロスニコル状
態)を用いて観察した様子を図8(a)に示す。このと
き、絵素全体が等方相10となっている。等方相10
は、実際には暗視野として観察されるが、図8では、見
やすさのために白く図示している。
【0006】(2) 相溶状態にある等方相の前駆体混
合物を徐冷・保持し、等方相10の前駆体混合物から液
晶滴(液晶相)11を析出させる過程(図7中、時間t
1〜t3の間)。このときの絵素の状態は、図8(b)
に示すように、液晶滴11が析出し、等方相10と液晶
相11との2相が絵素内に存在している。
【0007】(3) 等方相10と液晶相11とが存在
している前駆体混合物の温度を上げて、液晶滴11の大
きさを軸対称配向させやすいように小さくする過程(図
7中、時間t3〜t4)。このときの絵素の状態は、図
8の(c)のように、等方相10と液晶相11の2相が
存在し、液晶相の大きさは、電圧印加によって軸対称配
向する大きさになっている。
【0008】(4) 液晶滴11の大きさを、軸対称配
向を形成しやすい大きさに保持しつつ、前駆体混合物に
電圧を印加して、液晶滴11内の液晶分子を軸対称状に
配向させる過程(図7中、時間t4〜t5)。このとき
の、絵素の状態は、等方相10と液晶相11の2相が存
在し、図8(d)のように、液晶滴11内の液晶分子は
軸対称配向しており、その結果、4本の消光模様12が
観察される。
【0009】(5) 前駆体混合物を徐冷し、軸対称状
配向を有する液晶滴11を成長させる過程(図7中、時
間t5〜t6)。このときの、絵素の状態は、図8
(e)のように、軸対称状配向を有する液晶滴11が絵
素全体に広がる。
【0010】上述したように、従来技術においては、前
駆体混合物の温度を操作して、液晶滴11の大きさを軸
対称配向させやすい大きさになるように温度を制御・保
持し、かつ、軸対称配向させやすい大きさの液晶滴11
が存在している温度に於いて、前駆体混合物に電圧を印
加して液晶滴11内の液晶分子を軸対称状に配向させる
ため、精密な温度制御と電圧印加のタイミング制御が必
要であった。
【0011】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、液晶分子が軸対称状に配向した液晶
領域を再現性よく、簡便に製造する方法を提供すること
を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子の
製造方法は、一対の基板と、該一対の基板に挟持された
液晶層とを有し、該液晶層は、高分子領域と、該高分子
領域によって実質的に包囲された液晶領域とを有し、該
液晶領域中の液晶分子が軸対称状に配向している液晶表
示素子の製造方法であって、一対の基板の間に、液晶材
料と重合性材料とを含む前駆体混合物を注入する工程
と、該前駆体混合物の相溶化温度以上の第1の温度に該
前駆体混合物を加熱する工程と、該前駆体を該第1の温
度から該相溶化温度未満の第2の温度にまで冷却する工
程と、該重合性材料を重合硬化することによって、該液
晶領域を実質的に包囲する該高分子領域を形成する工程
と、を包含する液晶表示素子の製造方法であって、少な
くとも、該前駆体混合物が該相溶化温度から該第2の温
度まで冷却される間、該前駆体混合物に所定の外場を印
加し続けることで、該前駆体混合物中から相分離した液
晶滴中の該液晶分子にチルト角を与える工程をさらに包
含し、そのことによって上記目的が達成される。
【0013】前記一対の基板は対向する面に電極を有
し、前記外場は該電極間に電圧を印加することによっ
て、前駆体混合物に与えられることが好ましい。
【0014】前記一対の基板の少なくとも一方の基板の
前記液晶層側の表面が複数の絵素領域を包囲する突起状
構造体を有し、前記冷却工程において、前記前駆体混合
物中から相分離した前記液晶滴が、該突起状構造体によ
って包囲される絵素領域に凝集させる工程をさらに包含
することが好ましい。
【0015】前記少なくとも一方の基板の前記液晶層側
の表面が前記複数の絵素領域のそれぞれの中央部にさら
に島状突起を有し、前記冷却工程において、前記前駆体
混合物中から相分離した前記液晶滴が、該島状突起の位
置に軸対称配向の中心軸を形成する工程を、さらに包含
してもよい。
【0016】前記島状突起の面積は、前記絵素領域の面
積の2%以上50%未満であることが好ましい。
【0017】前記一対の基板は前記液晶層に電圧を印加
するための電極を有し、前記少なくとも一方の基板の該
液晶層側の表面が前記複数の絵素領域のそれぞれの中央
部に電極の無い領域を有し、前記冷却工程において、前
記前駆体混合物中から相分離した前記液晶滴が、該電極
の無い領域の位置に軸対称配向の中心軸を形成する工程
を、さらに包含してもよい。
【0018】前記電極の無い領域の面積は、前記絵素領
域の面積の2%以上50%未満であることが好ましい。
【0019】前記冷却工程は、5℃/min以下の温度
降下速度で前記前駆体を冷却する工程であることが好ま
しい。
【0020】前記外場は、電圧値1V以上、周波数1H
z以上の交流電圧によって、前駆体混合物に与えられて
もよい。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
【0022】本発明による液晶表示素子は、図13に示
した液晶表示装置100と実質的に同じ構成を有する。
この液晶表示素子の液晶領域29は、典型的には絵素毎
に形成されており、液晶領域29中の液晶分子が軸対称
状に配向しているので、優れた視角特性を有する。本発
明の製造方法によると、ほとんどすべての絵素(液晶領
域)で、軸対称配向を安定に形成することができるの
で、優れた表示品質の液晶表示素子を高歩留まりで製造
することができる。
【0023】なお、液晶領域29は、必ずしも絵素毎に
形成する必要はなく、製造方法上の理由などで(例え
ば、縦横比が異なる長絵素の場合)、ブラックマトリク
スなどにより区切られた1つ絵素をさらに2つ以上n個
に分割して、それぞれの分割された領域毎に液晶領域を
形成してもよい。本明細書では、用語「絵素」とは、液
晶表示素子において、画像を形成する基本単位をいう。
「絵素領域」とは、液晶表示素子において、表示素子の
絵素を構成する部分をいい、この部分は一対の基板に挟
まれた液晶領域を含む。上述したように、絵素領域は、
複数の液晶領域を含んでも良い。本発明による液晶表示
素子の液晶領域は、絵素とある対応関係を有し空間的に
規則的に配置されている。
【0024】本発明の液晶表示素子の液晶層は、液晶材
料と重合性材料との前駆体混合物を相分離することによ
って形成される。液晶表示素子を構成する一対の基板間
に、前駆体を注入し、一旦、前駆体を相溶化温度以上ま
で加熱する。前駆体の温度を徐々に低下させるとこによ
って、相分離が起こり、液晶相と等方相(重合性材料
相)とに分離する。液晶相は、等方相中に複数の液晶滴
(独立相)として出現する(液晶滴発生過程)。
【0025】その後、前駆体混合物の温度をさらに低下
させる等によって、相分離が進行するにつれて、液晶滴
が成長する(液晶滴成長過程)。液晶滴は、複数の液晶
滴が互いに融合しながら、成長する。本明細書におい
て、「液晶滴の成長」とは、液晶滴の大きさが大きくな
ることをいう。用語「液晶滴の大きさ」とは、液晶滴を
基板に垂直な方向から見たときの液晶滴の有する面積の
ことをいう。
【0026】本発明の製造方法においては、上記の液晶
滴発生過程、及び液晶滴成長過程が、前駆体混合物に所
定の電圧が印加された状態で行われる。その結果、生成
する液晶滴内の液晶分子は軸対称状の配向を有し、液晶
滴の成長過程においても、軸対称配向は維持される。軸
対称配向とは、放射状、同心円状(タンジェンシャル
状)などの配向をいう。
【0027】軸対称配向した液晶分子からなる液晶滴
が、所定の大きさに成長した段階で、重合性材料を重合
硬化することによって、高分子領域を形成し、軸対称配
向を有する液晶領域を形成する。未硬化の重合性材料か
らなる等方相中に独立相として存在する液晶相を液晶滴
と呼ぶのに対し、重合硬化した重合性材料からなる高分
子領域によって、実質的に包囲された液晶滴を液晶領域
と呼ぶ。高分子領域を形成することによって、相分離構
造が固定されるとともに、液晶領域中の液晶分子の軸対
称配向が固定される。重合性材料に光重合性材料を用い
ると、フォトマスク等を用いて、所望の領域の光重合性
材料を選択的に、重合硬化することができるので、空間
的に規則的に液晶領域(高分子領域)を形成しやすいと
いう利点がある。液晶表示素子の透明電極やカラーフィ
ルターの材料として、所望の波長の光を透過する材料を
用いることによって、これらの構成部材をフォトマスク
に代えて用いることができる。液晶表示素子の構成部材
をフォトマスクとして用いることによって、自己整合的
に液晶領域を形成できる利点がある。
【0028】液晶分子の軸対称配向が安定するために
は、液晶分子が基板面に対してある角度でチルト(チル
ト角)していることが重要である。すなわち、液晶分子
が基板面に対して立ち上がり始める電圧(閾値電圧)よ
りも高い電圧で、かつ、液晶分子が基板面にたいして実
質的に垂直に立つ電圧(飽和電圧)よりも低い電圧を印
加することによって、液晶分子の軸対称配向を安定化す
ることができる。この電圧の印加は、表示を行うために
液晶層7に電圧を印加する電極(図13の22及び2
4)を用いて行うことができる。印加する電圧は、電圧
値1V以上、周波数1Hz以上の交流電圧が好ましい。
直流電圧を印加すると、前駆体混合物が劣化することが
ある。なお、電圧の印加に代えて、磁場を印加してもよ
く、液晶分子をチルトさせる所定の外場を印加すればよ
い。
【0029】本発明による液晶表示素子の製造方法を、
図9を参照しながら、さらに説明する。本発明による
と、図9(a)及び(b)に示すように、次の2つの温
度・電圧操作しか必要としない。
【0030】(1) 前駆体混合物が等方相になる温度
で保持する過程(図9中、時間0〜t1の間)。このと
きの絵素の状態は、図10(a)のように、絵素全体が
等方相10になっている。
【0031】(2) 前駆体混合物に一定電圧を印加し
ながら、等方相の前駆体混合物を徐冷する過程(図9
中、時間t1〜t9)。このときの絵素の状態を図10
(b)〜(e)に示す。まず、液晶分子が軸対称配向し
た液晶滴11が等方相10から析出し(図10
(b))、軸対称配向を有する液晶滴11が互いに融合
しながら成長し(図10(c))、さらに、液晶滴11
の融合・成長がすすみ、絵素に対して1つの液晶滴11
が形成され(図10(d))、絵素全体に軸対称状に配
向した、液晶滴11が存在する状態となる。この間、液
晶分子は基板面に対してチルトしており、チルト角の大
きさ(0<チルト角<90°)は、印加電圧の大きさで
制御することができる。
【0032】このように、本発明においては、前駆体混
合物を軸対称状に配向させるために、等方相の温度か
ら、電圧を印加しながら徐冷するだけで、軸対称状配向
を有する液晶滴が析出し、融合・成長し、絵素全体に1
つの軸対称状を有する液晶滴が存在するようになる。
【0033】上述したように、本発明によると、液晶滴
内の液晶分子を軸対称状に配向させるための精密な温度
制御と電圧印加のタイミング制御を必要としない。
【0034】印加電圧の大きさ及び周波数は、液晶材料
および重合性材料を含む前駆体混合物の種類、基板間隔
(セルギャップ)、絵素領域の大きさなどに依存して、
適宜選定される。また、温度降下速度は、液晶材料およ
び重合性材料を含む前駆体混合物の種類、基板間隔、絵
素領域の大きさなどに依存して、適宜選定される。降下
速度は、約5℃/min以下であることが好ましい。約
5℃/minをよりも大きいと、相溶状態にある等方相
の前駆体化合物から析出する複数の液晶滴が、互いに融
合して絵素内にただ一つの液晶相になる前に、複数の液
晶滴がそれぞれ成長して一つの絵素内に複数の対称軸が
存在する等の不都合が生じる。
【0035】なお、液晶領域の位置を正確に絵素と対応
させることにより液晶表示素子の視角特性を向上させ得
る。液晶領域の位置を正確に絵素と対応させるために
は、絵素領域における、軸対称状に配向した液晶の対称
軸の位置を一定に制御する必要がある。
【0036】対称軸の位置を一定に制御する方法として
は、例えば、絵素領域の周囲に突起状構造体を有する基
板を用いる方法がある。この方法では、液晶滴が基板間
距離が大きい領域に凝集しやすいという性質を利用す
る。さらに、例えば、絵素領域の周囲と中心部に突起状
構造体を有する基板を用いる方法もある。この方法を用
いると、中心部の突起状構造体の位置に軸対称配向の中
心軸を配置することができる。また、例えば、絵素領域
の周囲に突起状構造体を有し、絵素領域の中心に電極が
無い領域を有する基板を用いても、同様の効果が得られ
る。液晶層を挟持する一対の電極のいずれか一方の絵素
領域の中央部に対応する領域に電極がないことによっ
て、液晶層に印加される電界が、絵素領域の中央部で基
板の法線方向から軸対称状に傾くので、軸対称配向の中
心軸が絵素領域の中央部(電極が無い領域)に形成され
る(図11参照)。
【0037】上記の凸部及び電極の無い領域は絵素領域
内に形成されるので、大きすぎると表示品質を低下す
る。凸部及び電極の無い領域の面積(基板に垂直な方向
から見たときの面積)は絵素領域の面積の2%以上50
%以下であることが好ましい。凸部及び電極の無い領域
の面積が2%未満であると、上記の効果が十分に得られ
ないことがある。凸部の段差は、基板間距離の10%か
ら90%であることが望ましい。凸部の段差が10%よ
りも低い場合も、90%よりも高い場合も、凸部に対称
配向の中心軸が形成される効果がほとんどなくなる。
【0038】
【実施例】以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れに限定されるものではない。
【0039】(実施例1)ガラス基板(1.1mm厚)
上にITO(酸化インジウムおよび酸化スズの混合物)
から成る厚み100nmの透明電極が形成された基板に
シール剤(ストラクトボンドXN−21S)を印刷法で
パターニングした。他方、図1(a)及び(b)に示す
ようなガラス基板1(厚さ1.1mm、厚さ100nm
のITOからなる透明電極2付き)に200μm角の開
口部9(抜け)を有するモリブデンから成るブラックマ
トリクス3(厚さ:300nm)をパターニングした基
板に、ネガ型フォトレジストOMR83(東京応化社
製)を塗布し、所定のマスクを用いた露光・現像・リン
ス・焼成して高さ3μmの突起8を形成したこの基板
に、粒子径6.0μmのプラスチックビーズ(ミクロパ
ール:積水ファインケミカル社製)を散布し、先に作製
した電極付き基板と貼合わせてセルを作製した。本実施
例では、ブラックマスク3と突起8が突起状構造体4を
構成し、この突起状構造体によって液晶滴が形成される
領域が突起状構造体で包囲される領域(開口部9)に制
御される。
【0040】液晶材料として、ZL−4792(メルク
社製、カイラル剤S−811を0.4重量%含む)3.
74gと、重合性樹脂材料としてR−684(日本化薬
社製)0.1g)p−フェニルスチレン0.1g、およ
び下記(化1)で表わされる化合物1を0.06gの混
合物と、光開始剤として、Irgacure651(チバガイギ
社製)0.02gとを用いて、これらをよく混合し、前
駆体混合物を得た。この前駆体混合物の相溶化温度は7
2℃であった。
【0041】
【化1】
【0042】この混合物を先に作製したセルに注入し
て、液晶セルを得た。この液晶セルを一旦100℃に加
熱して混合物を均一な等方相にした後、液晶に周波数6
0Hz、矩形波の交流信号電圧を印加しながら、温度を
0.3℃/minの温度降下速度で下げて液晶滴を析出
させた。このとき印加電圧が小さい場合、析出した液晶
滴の大きさが絵素領域の大きさまで成長する前に、液晶
滴の軸対称状配向の乱れが観察された。また、印加電圧
が大きい場合、液晶滴の大きさが絵素領域の大きさに成
長した後に、析出した液晶滴が融合し、その融合の際に
ディスクリネーションの発生が観察された。
【0043】偏光顕微鏡を用いて透過モードで液晶相を
観察したところ、印加電圧が1.5V〜2.5Vの場合
には、図2に示したように、消光模様7が観察されほと
んどの絵素領域において液晶分子が軸対称状に配向して
いるのが観察された。印加電圧の大きさと液晶領域の軸
対称配向率(軸対称配向を有する液晶領域の数/全液晶
領域の数の百分率)の結果を表1に示す。
【0044】
【表1】 印加電圧(V) 0 1.5 2 2.5 3 5 軸対称配向率(%) 3 93 80 91 51 13 表1の結果から明らかなように、電圧を印加しないと軸
対称配向はほとんど得られない。また、印加電圧が大き
すぎると、軸対称配向率が低下することがわかる。印加
電圧が飽和電圧に近づき、液晶分子が基板にほぼ垂直に
立ち上がると、軸対称配向が不安定化するためと考えら
れる。印加電圧の最適な周波数及び大きさは、前駆体材
料の種類や、基板間距離、及び絵素領域(液晶領域)の
大きさに依存するので、適宜設定すればよい。
【0045】上述のように、絵素領域毎に軸対称配向を
有する液晶滴を形成した後、液晶層を挟持する一対の基
板の両方の電極を基板外で短絡し、液晶層に電圧がかか
らないようにした後、紫外線を120秒間(露光エネル
ギーは0.48J/cm2)照射した。その後、液晶層
に実効電圧2.5V(60Hz)の交流電圧を印加する
と同時に、紫外線を120秒間(露光エネルギーは0.
48J/cm2)照射し、さらに、紫外線を2400秒
間(露光エネルギーは9.6J/cm2)照射して図1
3に示した液晶表示素子を得た。
【0046】得られた液晶表示素子は、軸対称状に配向
した液晶領域を有し、優れた視角特性を有していた。 (実施例2)ガラス基板(1.1mm厚)上にITO
(酸化インジウムおよび酸化スズの混合物)から成る厚
み100nmの透明電極が形成された基板にシール剤
(ストラクトボンドXN−21S)を印刷法でパターニ
ングした。他方、図3(a)および(b)に示すような
ガラス基板1(厚さ1.1mm、厚さ100nmのIT
Oからなる透明電極2付き)に200μm角の開口部9
を有するモリブデンから成るブラックマトリクス3(厚
さ:300nm)をパターニングした基板に、ネガ型フ
ォトレジストOMR83(東京応化社製)を塗布し、所
定のマスクを用いた露光、現像、リンス、焼成して高さ
3.0μmの突起8及び島状突起8を形成した。本実施
例では、ブラックマスク3と突起8が突起状構造体4
し、この突起構造体によって、液晶滴が形成される領域
が突起構造体4で包囲される領域(開口部9)に制御さ
れる。また、絵素領域の中心部に形成された島状突起5
の位置に軸対称配向の中心軸が形成されやすくなる。
【0047】この基板に粒子径6.0μmのプラスチッ
クビーズ(ミクロパール;積水ファインケミカル社製)
を散布し、先に作製した電極付き基板と貼りあわせてセ
ル(基板間距離6.0μm)を作製した。
【0048】液晶材料としてZL−4792(メルク社
製、カイラル剤S−811を0.4重量%を含む)3.
74gと重合性樹脂材料としてR−684(日本化薬社
製)0.1g)、p−フェニルスチレン0.1g、およ
び上記(化1)で表わされる化合物1を0.06gの混
合物と、光開始剤として、Irgacure651(チバガイギ
社製)0.02gとを用いて、これらをよく混合し、前
駆体混合物を得た。この前駆体混合物の相溶化温度は7
2℃であった。
【0049】この混合物を先に作製したセルに注入して
液晶セルを得た。この液晶セルを一旦100℃に加熱し
て前駆体混合物を均一な等方相にした後、前駆体混合物
に電圧5V、周波数60Hz、矩形波の交流信号電圧を
印加しながら、温度を0.3℃/minの温度降下速度
で下げて液晶滴を析出させ、液晶滴の大きさが絵素領域
の大きさになるまで液晶滴を成長させた。
【0050】偏光顕微鏡を用いて透過モードで液晶相を
観察したところ、図4に示したように絵素領域において
液晶分子が軸対称状に配向しかつ、対称軸の位置が絵素
領域の中心部の島状突起5の位置に固定されているのが
観察された。
【0051】以下、実施例1と同様にして、液晶表示素
子を完成した。得られた液晶表示素子は、軸対称状に配
向した液晶領域を有し、優れた視角特性を有していた。
【0052】(実施例3)ガラス基板(1.1mm厚)
上にITO(酸化インジウムおよび酸化スズの混合物)
から成る厚み100nmの透明電極が形成された基板に
シール剤(ストラクトポンドXN−21S)を印刷法で
パターニングした。他方、図5に示すように、ガラス基
板1(厚さ1.1mm、厚さ100nmのITOからな
る透明電極2付き)に200μm角の開口部9を有する
モリブデンから成るブラックマトリクス3をパターニン
グした基板をにおいて、絵素領域の中心部のITOをフ
ォトリソグラフィーとエッチングによって除去し、電極
の無い領域6を形成し、さらに、ネガ型フォトレジスト
OMR83(東京応化社製)を塗布、露光、現像、リン
ス、焼成して高さ3.0μmの突起8を形成した。粒子
径6.0μmのプラスチックビーズ(ミクロパール;積
水ファインケミカル社製)を散布し、先に作製した電極
付き基板と貼りあわせてセルを作製した。
【0053】液晶材料としてZL−4792(メルク社
製、カイラル剤S−811を0.4重量%を含む)3.
74gと重合性樹脂材料としてR−684(日本化薬社
製)0.1g)、p−フェニルスチレン0.1g、およ
び上記(化1)で表わされる化合物1を0.06gの混
合物と、光開始剤として、Irgacure651(チバガイギ
社製)0.02gとを用いて、これらをよく混合し、前
駆体混合物を得た。この前駆体混合物の相溶化温度は7
2℃であった。
【0054】この液晶セルを一旦100℃に加熱して混
合物を均一な等方相にした後、前駆体混合物に電圧5
V、周波数60Hz、矩形波の交流信号電圧を印加しな
がら、温度を0.3℃/minの温度降下速度で下げて
液晶滴を析出させ、液晶滴の大きさが絵素領域の大きさ
になるまで液晶滴を成長させた。
【0055】図5に示した基板を用いた液晶セルに電圧
を印加した時の電界分布および液晶層内の液晶分子の配
向状態を模式的に図11及び図12に示す。図11に示
したように、電気力線13は、電極の無い領域(図5の
参照符号6)を中心に軸対称状に傾斜する。その結果、
液晶分子14は、絵素領域の中央部に形成された電極の
無い領域を中心に軸対称配向する。
【0056】偏光顕微鏡を用いて透過モードで液晶相を
観察したところ、図6のように絵素領域において液晶分
子が軸対称状に配向しかつ、対称軸の位置が絵素領域の
中心部の電極の無い領域6に固定されているのが観察さ
れた。
【0057】
【発明の効果】本発明によると、液晶もしくは液晶を含
む混合物を軸対称状に配向させた液晶表示素子の製造方
法において、ほとんどすべての絵素(液晶領域)で、軸
対称配向を安定に形成することができるので、優れた表
示品質の液晶表示素子を高歩留まりで製造することがで
きる。本発明の製造方法は、高視野角特性を有する液晶
表示素子の製造に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の液晶表示素子の作製に用いられる基
板を示す図である。(a)は上面図、(b)は(a)の
1B−1B’断面図である。
【図2】実施例1で作製した液晶セルの絵素を偏光顕微
鏡(クロスニコル)で観察した結果を模式的に示す図で
ある。
【図3】実施例2の液晶表示素子の作製に用いられる基
板を示す図である。(a)は上面図、(b)は(a)の
3B−3B’断面図である。
【図4】実施例2で作製した液晶セルの絵素を偏光顕微
鏡(クロスニコル)で観察した結果を模式的に示す図で
ある。
【図5】実施例3の液晶表示素子の作製に用いられる基
板を示す図である。(a)は上面図、(b)は(a)の
5B−5B’断面図である。
【図6】実施例3で作製した液晶セルの絵素を偏光顕微
鏡(クロスニコル)で観察した結果を模式的に示す図で
ある。
【図7】従来の液晶表示素子の製造方法を説明するため
のグラフである。(a)は温度操作条件を示すグラフ、
(b)は電圧印加条件を示すグラフである。
【図8】従来の液晶表示素子の製造方法における液晶滴
の成長過程を示す模式図である。
【図9】本発明による液晶表示素子の製造方法を説明す
るためのグラフである。(a)は温度操作条件を示すグ
ラフ、(b)は電圧印加条件を示すグラフである。
【図10】本発明による液晶表示素子の製造方法におけ
る液晶滴の成長過程を示す模式図である。
【図11】図5に示した基板を用いた液晶セルに電圧を
印加したときの電界分布状態を模式的に示す図である。
【図12】図5に示した基板を用いた液晶セルに電圧を
印加したときの液晶分子の配向状態を模式的に示す図で
ある。
【図13】軸対称配向した液晶領域を有する液晶表示素
子の部分断面図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 透明電極 3 ブラックマトリクス 4 突起状構造体 5 島状突起 6 電極の無い領域 7 消光模様 8 突起 9 絵素領域 10 等方相 11 液晶相(液晶滴) 12 消光模様 13 電気力線 14 液晶分子

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の基板と、該一対の基板に挟持され
    た液晶層とを有し、該液晶層は、高分子領域と、該高分
    子領域によって実質的に包囲された液晶領域とを有し、
    該液晶領域中の液晶分子が軸対称状に配向している液晶
    表示素子の製造方法であって、 一対の基板の間に、液晶材料と重合性材料とを含む前駆
    体混合物を注入する工程と、 該前駆体混合物の相溶化温度以上の第1の温度に該前駆
    体混合物を加熱する工程と、 該前駆体を該第1の温度から該相溶化温度未満の第2の
    温度にまで冷却する工程と、 該重合性材料を重合硬化することによって、該液晶領域
    を実質的に包囲する該高分子領域を形成する工程と、 を包含する液晶表示素子の製造方法であって、 少なくとも、該前駆体混合物が該相溶化温度から該第2
    の温度まで冷却される間、該前駆体混合物に所定の外場
    を与え続けることで、該前駆体混合物中から相分離した
    液晶滴中の該液晶分子にチルト角を与える工程をさらに
    包含する、液晶表示素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記一対の基板は対向する面に電極を有
    し、前記外場は該電極間に電圧を印加することによって
    前駆体混合物に与えられる請求項1に記載の液晶表示装
    置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記一対の基板の少なくとも一方の基板
    の前記液晶層側の表面が複数の絵素領域を包囲する突起
    状構造体を有し、 前記冷却工程において、前記前駆体混合物中から相分離
    した前記液晶滴が、該突起状構造体によって包囲される
    絵素領域に凝集させる工程を、 さらに包含する請求項1に記載の液晶表示素子の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 前記少なくとも一方の基板の前記液晶層
    側の表面が前記複数の絵素領域のそれぞれの中央部にさ
    らに島状突起を有し、 前記冷却工程において、前記前駆体混合物中から相分離
    した前記液晶滴が、該島状突起の位置に軸対称配向の中
    心軸を形成する工程を、 さらに包含する請求項3に記載の液晶表示素子の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 前記島状突起の面積は、前記絵素領域の
    面積の2%以上50%未満である請求項4に記載の液晶
    表示素子の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記一対の基板は前記液晶層に電圧を印
    加するための電極を有し、前記少なくとも一方の基板の
    該液晶層側の表面が前記複数の絵素領域のそれぞれの中
    央部に電極の無い領域を有し、 前記冷却工程において、前記前駆体混合物中から相分離
    した前記液晶滴が、該電極の無い領域の位置に軸対称配
    向の中心軸を形成する工程を、 さらに包含する請求項3に記載の液晶表示素子の製造方
    法。
  7. 【請求項7】 前記電極の無い領域の面積は、前記絵素
    領域の面積の2%以上50%未満である請求項6に記載
    の液晶表示素子の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記冷却工程は、5℃/min以下の温
    度降下速度で前記前駆体を冷却する工程である、請求項
    1から7のいずれかに記載の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記外場は、電圧値1V以上、周波数1
    Hz以上の交流電圧によって、前駆体混合物に与えられ
    る、請求項1から8のいずれかに記載の製造方法。
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