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JPS61272719A - 強誘電性液晶セル及びその製造方法 - Google Patents

強誘電性液晶セル及びその製造方法

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Publication number
JPS61272719A
JPS61272719A JP60114478A JP11447885A JPS61272719A JP S61272719 A JPS61272719 A JP S61272719A JP 60114478 A JP60114478 A JP 60114478A JP 11447885 A JP11447885 A JP 11447885A JP S61272719 A JPS61272719 A JP S61272719A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
substrates
ferroelectric liquid
directions
cell
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.)
Pending
Application number
JP60114478A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsumi Yoshino
勝美 吉野
Yasuhiro Shigeno
安広 滋野
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.)
Hosiden Electronics Co Ltd
Original Assignee
Hosiden Electronics Co Ltd
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 Hosiden Electronics Co Ltd filed Critical Hosiden Electronics Co Ltd
Priority to JP60114478A priority Critical patent/JPS61272719A/ja
Priority to DE8686107178T priority patent/DE3676346D1/de
Priority to EP19860107178 priority patent/EP0203569B1/en
Publication of JPS61272719A publication Critical patent/JPS61272719A/ja
Priority to US07/224,280 priority patent/US4836653A/en
Pending legal-status Critical Current

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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」 この発明は強誘電性液晶を用いた液晶セル及びその製造
方法に関し、特に強誘電性液晶分子に配向性を与えるた
めのラビング処理に係わる。
「従来の技術」 従来、一般に実用化されている液晶セルはネマチック液
晶を用いたＴＮ型（ツイストネマチンク型）。
ＤＳＭ型（動的散乱型）、或いはＧＨ（ゲスト・ホスト
）型等であり、この液晶セルを用いて光スイツチ素子を
実現することにより、表示素子、光通信、プリンク、レ
ーザ応用分野など各種の分野に利用されている。
しかしながらこれらネマチック液晶を用いた素子は応答
速度が高々数ミリ秒程度であり、高速応答が不可解であ
った。この点から従来の液晶セル−の応用分野は低速で
も充分に動作する用途に限られていた。
一方近年全く新しい形式の液晶セルとして、強誘電性液
晶を用いたものが提案されている。この強誘電性液晶を
用いたセルは応答速度が速（、高速表示素子、その他の
高速動作の分野に適用が可能であり、注目されて来た。
即ち従来のネマチック液晶セルの駆動力は誘電率の異方
性に基づいているのに対し、強誘電性液晶セルでは自発
分極Ｐｇに対する電界Ｅによる大きなトルクＰｓＥを利
用しており、この点から高速動作が実現できる。
この強誘電性液晶を用いるセルとして例えば岩崎、吉野
等（文献１　、　Ｙ、Ｉｗａｓａｋｉ、ｅｔａｌ、Ｊｐ
ｎ、Ｊ、Ａｐｐｌ。
ｐｈｙｓ、、ｖｏｌ、１８（１９７９）Ｎａ１２．　ｐ
ｐ、２３２３）、またクラーク等（文献２　、　Ｃ１ａ
ｒｋ　ｅｔａｌ、ＡｐＧｌｌ、ｐｈｙｓ、、Ｌｏｔｔ、
３６（１１）、　　１　、　Ｊｕｎｅ、１９８０．Ｇｌ
ｐ、８９９）により提案されている。この強誘電性液晶
セルは第７図Ａに示す様にセルの基板の板面と平行した
面内マ螺旋軸ｙに対し、液晶分子ｌの長手方向が十〇傾
いたものと、−〇傾いたものとが混在している。液晶は
電圧を印加すると第７図Ｂに示すように液晶分子の傾き
は一〇のみとなり、その電圧を除去してもその状態が保
たれる。これと逆極性の・電圧を印加すると、第７図Ｃ
に示すように液晶分子の傾きは十〇のみとされ、その電
圧を除去してもその状態が保たれる。このように強制配
向された配向方向として２つの方向が可能であり、それ
が互いに電界で反転可能であり、更にそれに伴い複屈折
の変化が生ずる。このことを利用して偏光子と組み合せ
て用いることにより、光の通過、遮断を行うことができ
る。
しかしながら従来の強誘電性液晶セルで最も重要な配向
の技術が充分ではなかった０例えば前掲文献１では殆ど
配向かうま（いってない、文献２ではセル内に液晶を導
入した後、その一枚の基板を互いに微小距離（り返しス
ライドさせるという方法により配向させているが、この
ような配向は大量生産に向かない、また安定性、再現性
にも欠ける。
最近、グツドバイ等（文献３．ＪＪ、ｇｏｏｄｂｙ、ｅ
ｔａｌ＋Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ、　＋　５Ｌ　
１９８Ｃｐ９．１３７）は高分子層をコーティングする
と共に一つの方向にラビングすることにより、高配向を
得ることを提案している。
この方法では確かに一方向のみについては高配向となり
、例えば第７図であらかじめ一〇方向にラビングをして
おけば第７ＷＢに示すように一〇方向に液晶分子を傾け
た時は安定となるが、第７図Ｃに示すように十〇方向に
傾けた場合は余り安定とは云えず電圧除去後、液晶分子
の傾きが徐々に変化し、一部は第７図Ｂに示した一〇の
方向に復帰する。
「発明が解決しようとする問題点」 以上の記述から明らかな様に、強誘電性液晶セルを実用
化する上で重要な因子の一つに液晶分子の配向安定性が
あるが、従来においては充分安定な配向が得られなかっ
た。
即ちネマチック液晶で可能な磁場配向はスメクチック液
晶でしかも数μｍ以下の薄いセルでは殆ど有効でなく、
また既述のクラーク等の方法は原理的には可能であるが
実用的な量産向きではなく、また安定性にも問題があり
、更に高分子層のコーティングと１方向ラビングとの組
合せは、１方向配向は安定であるが、他方の方向では安
定とはならず、問題を残している。
この発明の目的は二つの方向で安定した配向を得ること
ができ、しかも実用的で多量生産を可能とする強誘電性
液晶セル及びその製造方法を提供す・ることにある。
「問題点を解決するための手段」 この発明によれば、第１図に示すようにそれぞれ一面に
導電層１１．１２が形成された二枚の基板１３゜１４を
、第２図に示すように導電層１１．１２側を近接対向さ
せ、これら間に強誘電性液晶１５を封入する液晶セル製
造方法において、基板に少なくとも二つの方向のラビン
グを施した後、これら基板間に液晶１５を封入する。
その少なくとも二つの方向のラビングを与える方法とし
てはまず第一に、第１図に示す、様に一方の基板１３に
互いに角度２θをなす二つの方向１６゜１７にラビング
する。このθとしては液晶セル作動温度領域での強誘電
性液晶１５の分子のチルト角（スメクチ７り層への垂線
方向からの分子長軸の傾き角）が望ましいが、チルト角
にほぼ等しければよいが、これに限定されるものでない
、理想的にはチルト角θは２２．５°であり、また色素
分子を混入したＧＨ型として使う場合は、最適のチルト
角は４５″であるが、必ずしもこの値に近い必要はない
、他方の基板１４に対してはラビング処理を行っても、
行わなくてもよい０両基板１３．１４に対してラビング
処理を行う場合は、これら基板１３．１４を対向してセ
ルとした場合に両基板１３．１４の二つのラビング方向
１６．１７が互いに同一方向となるように基板１３．１
４を組合せる。
第２の方法は第３図に示す様に一方の基板１３に対し、
三つの方向１６．１７．１８にラビングする。この場合
ラビング方向１６．１８のなす角度θ１、ラビング方向
１７．１８のなす角度θ２はそれぞれほぼチルト角に等
しくとる事が望ましいが、必ずしもその角度に限定され
るものではない。この３方向ラビングの考え方は、まず
液晶を封入する場合高温相から冷却する場合が多いが、
この場合高温相ではネマチック或いはスメクチックＡ相
をとるので、その相で液晶分子の配向方向を揃えておけ
ば、スメクチック層の並び（配向）が良くなる事に着眼
したものであり、中間のラビング方向１８をその両側の
ラビング方向１６．１７に対し、少し強めにラビングす
る場合もあるが、必ずしも強くする必要はない、ｆｆｌ
１ちスメクチックＡ及びネマチック相で配向方向を中間
のラビング方向１８と一敗させ、つまり、層の垂線と一
致させる事により、更に高い配向度を実現しようとする
もである。この場合も、同様に三方向ラビングした２枚
の基板１３．１４を重ね合せてもよく、また他方の基板
１４としては、無うビ　　　。
ング、一方向うピング或いは２方向ラビングを行ったも
のを用いても良い、更に基板１３に１方向１８ノラヒン
グを施し、基板１４に２方向１６．１７のラビングを施
すなど、両基板１３．１４を合せて３方向のラビングと
してもよい。
第３の方法としては第４図に示す様に一方の基板１３に
１つの方向１７のラビングを行い、他方の基板１４に他
の一つの方向１６のラビングを行い、これら両基板１３
．１４を対向させてセルとした場合にこれらラビング方
向１６．１７のなす角度が２０になるようにする。この
θはチルト角又はそれに近い値が望ましいが、これに限
定されるもではい。
即ちこの発明では基板１３．１４の両方を含めて、少な
くとも二つの方向にラビングを行うものである。
ラビングを基板などに直接行ってもよいが望ましくはあ
らかじめ高分子をコーティングし、その後、ラビング処
理を行う方がよい、基板１３．１４としてはガラス、合
成樹脂材、金属、無機半導板等が用いられ、導電層１１
．１２としてはネサ膜、　ＩＴＯなどの透明電極、導電
性プラスチックなどが用いられる。また強誘電性液晶１
５も各種のものを用いることができる０強誘電性液晶の
種類によって角度θ、θ１．θ２の好ましい値が変化す
るだけである。
「実施例１」 ガラス基板上にＩＴＯの層を形成し、その１７０層上に
ポリイミドをコーティングし、その後、その基板上を二
つの方向１６．１７にラビングした。その二つのラビン
グ方向１６．１７のなす角度２θとして４５″を選んだ
、このラビング処理はネマチック液晶セルに対して従来
行われている場合上同様の手法で同様の強さ及び時間で
行った。このように２方向ラビングした二つの基板をそ
のラビング方向を合せて重ね合せ、厚さ３μｍのセルを
作成し、このセルにエステル系混合強誘電性液晶１５を
封入して液晶セルとした。
第５図に示すように偏向軸２１．２２が互いに直交する
二枚の偏光子２３．２４の間にこの液晶セル２５を置き
、その一方の偏光子２３の偏光軸２１とラビング方向１
６とを互いに平行とした。このようにして光スイツチ素
子を構成し、これに可視光（波長５５０ｎｍ）の光を透
過せしめ、６ｖの電圧を導電層１１．１２間に印加した
。その電圧の極性を切り換える事により明、暗の状態が
スイッチング出来、高・いコントラスト比（２０以上）
が得られた。第６図の曲線２６に示すように印加電圧除
去後も、明暗の状態は持続され、１時間経過後でもコン
トラスト比３．７　と高い値を示した。なお１日経過後
も、明暗状態は目視で十分識別出来た。
第６図中曲線２９は、同様の基板を用いて液晶セルを構
成したが、その四基板に対し、ラビング処理を全くしな
かった場合の印加電圧除去後のコントラスト比の変化状
態を示す、この場合は電圧印加時も、電圧除去後も、コ
ントラストが１　（コントラストなし）のままであり、
これと比較して実施例１の液晶セルが優、れていること
が理解される。
「実施例２」 実施例１と同一基板を用い、その基板に三方向１６、１
７．１８のラビングを行った。ラビング方向１６゜１８
間の角度θ、ラビング方向１７．１８間の角度θ。
をそれぞれ２２．５　＠に這んだ、同様に三方向ラビン
グした二枚の基板をそのラビング方向を合せて重ね合せ
、厚さ３μｍのセルとし、このセルにエステル系混合強
誘電性液晶１５を封入して液晶セルとした。実施例１と
同様な方法で電気光学特性を調べた。６Ｖの電圧印加の
極性切り換えにより高いコントラスト（１５以上）が得
られた。第６図の曲線２７に示すように印加電圧除去後
も明、暗の状態は持続され、１時間経過後でもコントラ
スト比３．２と言う値を示し目視で十分識別出来た。
「比較例」 実施例１に用いた基板に対し、一方向のみラビングし、
このように一方向のみラビングした二枚の基板をそのラ
ビング方向が一致する様に重ね合せ、厚さ３μｍのセル
を作成した。そのセル内にエステル系混合強誘電性液晶
を封入して液晶セルとした。実施例１．２と同様な方法
で電気光学特性を調べた所、６ｖの電圧印加の極性切り
換えにより高いコントラスト（２０以上）が得られた。
しかし印加電圧を除去すると第６図の曲線２８に示すよ
うに急速にコントラストが低下し、この低下速度は実施
例１．２の場合と比較して著しく大きく、１時間経過後
には目視でコントラストを識別する事は困難であった。
「実施例３」 実施例１と同一方法で２方向ラビング処理した基板−と
、ラビング処理をしない基板とを重ね合せて厚さ２μｍ
のセルを作成した。このセルに強誘電性液晶としてＤＯ
ＲＡＭＢＣ（Ｐ−ｄｅｃｙ　１ｏｘｙｂｅｎｚ　ｉ　Ｉ
　１ｄｅｎｓＰ’−ａｓｉｎｏ　２　ｍｅｔｈｙｌｂｕ
ｔｙｌ　ｃｉｎｎａｍａｔｏ）を封入して液晶セルとし
た。この液晶セルを目視すると一様に入って見えるが、
偏光ｗ４徽鏡で観測すると２方向に配向した領域が互い
に分散し合った状態となっている。そのセルの導電層１
１．１２間に８ｖの電圧を印加するとただちに一方向配
向となり、電圧除去後も、その配、向が１時間以上維持
された０次に一８Ｖの電圧を印加すると瞬時に他の配向
に転移し、やはりその後電圧を除去しても長時間その状
態が維持された。
「実施例４」 実施例１の基板と同様の基板を用い、その一枚に対し、
一方向のラビング処理を行い、同様の他の一枚の基板に
対し、異なる一方向のラビングを行い、これら基板をそ
の各１つのラビング方向のなす角度２θが４５″になる
様に重ね合せ、厚さ２μ園のセルを作成した。このセル
にＤＯＢ、八ＭＢＣを封入し、液晶セルとした。この液
晶セルに対し、偏光顕微鏡観測により速やかに配向する
事が認められ、「実施例３」と同様良好な双安定性が得
られた。
なお、実施例２乃至４、比較例における各ラビング処理
は実施例１の場合と同様に行った。ラビングの強さを方
向により多少変えてみたが、前述と同様の傾向が得られ
た。
「発明の効果」 以上説明したようにこの発明によれば、基板に少なくと
も２方向以上のラビングを行うことにより、良好な強誘
電性液晶の配向が得られ、しかも電圧の極性の切り換え
で２つの安定な状態、即ち双安定状態が実現できる。即
ち、これにより従来実現が難しかった強誘電極性液晶の
双安定な配向方法が確立され、しかも基板に対しラビン
グすることにより得られるものであるから、比較的容易
で量産に適している。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明による製造方法におけるラビング処理
の一例を示す基板の斜視図、第２図はこの発明の製造方
法により得られた液晶セルの一例を示す断面図、第３図
及び第４図はそれぞれこの発明の製造方法におけるラビ
ング処理の他の例を示す基板の斜視図、第５図はこの発
明の製造方法により作られた液晶セルにより光スイツチ
素子を構成した例を示す分解斜視図、第６図は印加電圧
除去後の経過時間とコントラスト比との関係を示すグラ
フ、第７図は強誘電性液晶分子とその配向との関係を示
す図である。 １１．１２：導電層、１３，１４：基板、１５：強誘電
性液晶、１６．１７．１８ニラピング方向、２１．２２
：偏向軸、２３．２４：偏向子、２５：液晶セル。 代　　理　　人　　　草　　野　　　　　重相　１固 や　２図 中３図 第４口 オ６０ 牛７囮 Ａ　　　　　　　　　　　　９　　　　　　　　　　　
　Ｃ手続補正書（自発） 昭和６０年７月２２日 １、事件の表示　　特願昭６０−１１４４７８２、発明
の名称　強誘電性液晶セル及びその製造方法３ｏ補正を
する者 事件との関係　　特許出願人 星電器製造株式会社 ５、補正の対象　　発明の詳細な説明の欄及び委任状６
、補正の内容 （１）　　明細書１３頁８〜９行「ＤＯ？ｌｄＡＭＢＣ
，′−ム・−＝＊−、Ｔ　；’ｉ’Ｃ＋　ｉ、’ｎ　ｒ
ｉ　ａｒｉａ、”ｔ　ｏ）］　””を、二下記に訂正す
る。 「ＤＯＢＡＭＢＣ（Ｐ＝　ｄｅｃｙｌｏｘｙｂｅｎｚｙ
ｌ　１ｄｅｎｅ（２）同書１４頁５行［ＤＯＢ、ＡＭＢ
ＣＪを下記のとおり訂正する。 ｒＤＯＢ　　ＡＭＢＣＪ （３）　　委任状を別紙のとおり添付する。　以　上昭
和６０年８月１９日 ２、発明の名称　　　強誘電性液晶セル及びその製造方
法３、補正をする者　　事件との関係　特許出願人４、
代　理　人　　　東京都新宿区新宿四丁目２番２１号相
模ビル　（置　　０３−３５０−６４５６）５、補正の
対象　　　明細書中発明の詳細な説明の欄６、補正の内
容

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）一面に導電層が形成された二枚の基板を、その導
    電層側を互いに対向して配し、それら基板間に強誘電性
    液晶を封入して強誘電性液晶セルを製造する方法におい
    て、 液晶分子に配向性を与えるために、上記基板に対し少な
    くとも二つの方向にラビング処理を行った後、上記強誘
    電性液晶の封入を行うことを特徴とする強誘電性液晶セ
    ルの製造方法。
  2. （２）上記少なくとも二つの方向のラビング処理は、少
    なくとも一つの基板に対して行うことである特許請求の
    範囲第１項記載の強誘電性液晶セルの製造方法。
  3. （３）上記少なくとも二つの方向のラビング処理は、上
    記二枚の基板の一方に一つの方向にラビング処理し、他
    方の基板に他の少なくとも一つの方向にラビング処理を
    することである特許請求の範囲第１項記載の強誘電性液
    晶セルの製造方法。
  4. （４）一面に導電層が形成された二枚の基板が、その導
    電層側を互いに対向して配され、これら基板間に強誘電
    性液晶が封入された強誘電性液晶セルにおいて、 上記基板には、全体として少なくとも二つの方向にラビ
    ング処理がされてあって、上記液晶の分子に配向性が与
    えられていることを特徴とする強誘電性液晶セル。
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