JP2738330B2 - 液晶パネル体の製造方法及び製造装置 - Google Patents
液晶パネル体の製造方法及び製造装置Info
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Description
Automation )用又は家庭用等の液晶ディスプレイに用
いられる液晶パネル体の製造方法及び製造装置に関す
る。また特に、強誘電性液晶又は反強誘電性液晶を用い
る液晶パネル体の液晶配向制御方法に関する。
play:LCD)は、軽量で薄く形成できるので小型電卓
のための表示体や、テスター等の計測機器のための表示
体や、装飾用、POP用等として図形や文字を平面上に
表示するための表示体等といった各種の表示体として広
く利用されている。最近では、薄膜トランジスタ(TF
T)を用いてフルカラーで動画を表示するテレビや、パ
ソコンやワークステーション用の大容量の薄型端末表示
体としても利用されている。
有するシャッター性を利用するものであるが、そのシャ
ッター性を呈する液晶の代表的なものとして、ネマチッ
ク相を用いるツイステッドネマチック(TN)型液晶や
スーパーツイステッドネマチック(STN)型液晶等が
ある。また、カイラルスメクチック相を用いる強誘電性
液晶や反強誘電性液晶等もある。これらの各液晶につい
ては、 (1)「液晶」 小林、岡野編著:培風館、1985年 (2)「強誘電性液晶の構造と物性」 福田、竹添共著:(株)コロナ社、1990年 (3)「次世代液晶ディスプレイと液晶材料」 福田監修:シーエムシー(株)、1992年 等に詳述されている。
Liquid Crystal)はクラーク等(特開昭56−1072
16号公報、米国特許第4367924号明細書)によ
り提案されている。また、反強誘電性液晶(AFLC:
Anti-Ferro-Electric LiquidCrystal)はチャンダニ等
(A.D.L.Chandani et al、ジャパニーズ・ジャーナル・
オブ・アプライド・フィジックス誌、28巻、L125
6(1989))により見い出されたものである。いず
れの液晶も、いわゆる記憶効果を備えているので、TF
T(Thin Film Transistor)のような能動素子を用いず
に、単純マトリックス駆動で大容量の表示が可能になる
ことが期待されている。
相(すなわち、等方相)から温度を下げるに従って、例
えばカイラルネマチック相(N* 相)→スメクチックA
(SmA相)→カイラルスメクチックCα相(SmCα
*相)→SmCβ*相→SmCγ* 相→SmCA *相のよう
に複雑な相変化を示す。なお、液晶によっては発現しな
い相もあり、例えば、反強誘電性液晶ではカイラルネマ
チック相が見い出されていない。また、液晶ディスプレ
イに必要な電場に応答する相は、カイラルネマチック相
よりも低温側に位置していて対称性が低く、且つ結晶状
態に近いカイラルスメクチック相であり、具体的には、
強誘電性液晶ではカイラルスメクチックC相(SmC*
相)であり、反強誘電性液晶ではカイラルスメクチック
CA 相(SmCA *相),カイラルスメクチックCα相
(SmCα*相),カイラルスメクチックCβ相(Sm
Cβ*相),カイラルスメクチックCγ相(SmCγ
*相)のいずれかである。
性液晶を用いるディスプレイの実用化には、前記文献
(3)にも記載されているように、2つの問題を同時に
克服することが必要である。1つは、大面積の無欠陥な
カイラルスメクチック相から成る薄膜を量産できる製造
方法、特に配向制御技術を確立しなければならないとい
うことである。また、他の1つは、大面積の無欠陥なカ
イラルスメクチック相を耐震性、耐衝撃性に優れた液晶
パネル枠によって格納するということである。
方法として、例えば図3に示すような液晶パネル体を用
いる方法が知られている。この方法では、まず、透明電
極104,105を備えた一対のガラス基板102,1
03を微小間隙を開けて互いに接着して液晶封入用のパ
ネル枠を形成する。そして、その微小間隙内に所望の液
晶101を封入して液晶パネル体を形成する。そしてさ
らに、液晶パネル体に偏光板106を貼り合わせ、さら
に駆動用プリント基板や、バックライト等の付帯要素を
実装することによって液晶ディスプレイが作製される。
一対のガラス基板102,103のうちの一方に球状や
円筒状のスペーサ107を多数個配置し、そのまわりに
スクリーン印刷等によってシール部108を枠状に印刷
する。そして、スペーサ107及びシール部108を挟
んで当該ガラス基板に他方のガラス基板を適宜の圧力で
押圧し、この押圧状態で一対のガラス基板を全体的に加
熱してシール部108を加熱硬化させて両ガラス基板を
互いに接着する。
は、それぞれ透明電極104,105、さらに絶縁膜、
カラーフィルタ等が必要に応じて積層され、さらに、液
晶101に接触する最上部にはその液晶を配向させるた
めの一軸配向処理、例えばラビング処理が施されたポリ
イミド膜109,110が形成される。微小間隙の幅、
すなわちセルギャップは、封入される液晶に応じて1〜
10μmの間の所望の値に設定される。強誘電性液晶や
反強誘電性液晶に関しては1〜3μm、好ましくは1.
5〜2μmに設定される。
例えば、次のようにして行われる。まず、パネル枠を排
気装置内にセットし、そのパネル枠に形成した開口部を
通してパネル枠内部を排気した後、封入すべき液晶でそ
の開口部を塞ぐ。その後、排気装置内に大気を導入して
開口部の液晶に差圧を与えて、その液晶をパネル枠内部
に浸透させる。浸透速度は差圧によって制御できる。最
も遅いのは、差圧を加えずに表面張力だけで浸透させる
ことである。なお、図3に示した液晶パネル枠の内部
は、仕切りのない連続した単一の空間を成しており、液
晶がその内部空間に浸透する場合は、その内部空間内の
どこへでも浸透可能である。
応する温度であって、強誘電性液晶や反強誘電性液晶で
は80℃〜120℃程度である。その後、開口部をシー
ルし、温度制御機能付きのオーブン中で再度高温から冷
却すると、液体相→カイラルネマチック相→スメクチッ
クA相→カイラルスメクチックC相のような相転移を経
て、配向したカイラルスメクチック相を有する液晶パネ
ル体を得る。
は上下の基板102,103は接着されていないので、
局所的に押されると基板102,103に緩やかな凹凸
が発生して液晶パネル体内の液晶101は流動する。液
晶がネマチック相状態にあれば、そのネマチック相状態
は液体状態に近いので、こうした液晶の流動が生じても
押圧を解除すれば、配向状態が元に戻って何等の問題も
生じない。液晶パネル体を組み込んだ液晶ディスプレイ
をポータブルタイプとして持ち運んだり、あるいはオフ
ィスで日常的に使用する場合、一定の衝撃や物理的スト
レスが基板に加わると、その基板はわずかに変形する
が、衝撃等を解除すれば可逆的に復帰するので問題はな
い。
の種の構造の液晶パネル枠の内部に封入された場合に
は、同様にして局所的な押圧や衝撃により基板が変形す
ると、その内部の液晶に流動が生じる。強誘電性液晶等
は、通常、図7に示すようなスメクチック固有の層構造
を有しているが、一旦これに流動が生じると、ジグザグ
欠陥や固有の層構造に乱れが発生し、これらの乱れは元
に戻らない。こうなると、液晶層を再度、等方相まで加
熱し、さらに冷却して再配向させる必要があるが、この
ような作業は、実際上不可能である。液晶層の乱れを防
止するためには、配向制御後の付帯機器の実装工程にお
いても液晶パネル体に振動や衝撃が印加されないように
取り扱いに慎重を期す必要があるし、さらに液晶ディス
プレイとしても衝撃吸収材やパネル面保護部材等の特別
な工夫が必要である。これらは、生産性の低下やコスト
増を招き、液晶ディスプレイとしての利用範囲を狭める
ことになる。
る場合には、基板が押圧されたり、衝撃を受けたりした
ときにも、内部の液晶に過度の流動が起きないような耐
震耐衝撃性に優れたパネル枠が必要である。そのような
パネル構造を実現できる方法として、一対の基板を互い
にしっかりと接着するという方法が公知である。表示部
面積がA4程度以上では接着していなければ、どのよう
な形状のスペーサ部材を用いても、配向制御時、実装工
程時及び使用時に必ず基板間に浮きが発生して全く実用
的でない。
性のビーズ(すなわち、球状体)を両基板間に散布して
両基板を固着するという技術が特開昭64−18126
号公報に開示されている。また、フォトリソグラフィー
によってドット状(すなわち、円柱形状)の接着性部材
を一方の基板上に形成し、それらの接着性部材によって
両基板をより柔軟且つ強固に接着するという技術が特開
昭63−50817号公報、特開昭62−96925号
公報、特開昭62−118323号公報及び特開平4−
255826号公報等に開示されている。さらに、スト
ライプ状の接着性部材を用いる技術が、特開昭63−5
0817号公報及び特開昭63−135917号公報等
に開示されている。
上下の基板の間隔を一定に保持することや、スペーサを
非画素部に対応させて配置することであって、本発明に
関して特に重要な事項、すなわち(1)液晶パネル枠へ
の液晶の浸透過程、(2)冷却に伴う液晶の体積収縮の
方向、そして(3)カイラルスメクチック相の層の成長
方向の制御等を考慮したものではない。後述するよう
に、ドット状に接着するもの及びビーズを用いて接着す
るものに関しては、無欠陥のカイラルスメクチック相を
得ることができない。ストライプ状に接着するものに関
しては、無欠陥のカイラルスメクチック相を得られる可
能性があるが、単にそれだけでは不十分である。
た液晶パネル体及び接着性部材を用いずに単にビーズ等
で両基板間の間隔を保持する形式の液晶パネル体であっ
て、セルギャップ(すなわち、基板間隔)を2μm程度
以下に設定し、さらに通常のラビング処理を施したもの
に強誘電性液晶を浸透させて液晶パネル体を形成した
後、オーブン中あるいは液体中でその液晶パネル体を冷
却した場合の強誘電性液晶の初期配向状態について簡単
に説明する。
られたSmC* 相の層には、結晶状体に固有の配向異常
が必ず見い出される。この配向異常には、ループ状のジ
グザグ欠陥(図4の符号113)や、隣り合う結晶層ド
メインが互いにぶつかる部分に発生する樹木状欠陥(図
5の符号114)や、直線に近いタイプの欠陥(図6の
符号115)等がある。樹木状欠陥と直線に近い欠陥と
は明確に区別できないことが多い。また、樹木状欠陥は
ループ状ジグザグ欠陥の一方のドメインだけに見いださ
れる。
場合及びドット型スペーサをランダムに配置して両基板
を互いに接着する場合には、ループ状のジグザグ欠陥が
多く見られ、また希に樹木状欠陥が見られる。さらに、
図27に示すように、ドット状の微細なスペーサ107
を規則的に配置して両基板を互いに接着した場合では、
スペーサ107の規則性の周期に同期したジグザグ欠陥
116が発生した。非接着のストライプ状スペーサを用
いた場合にも同様なジグザグ欠陥が多数発生する。
着した場合には、パネル面を2〜3分割する大きなジグ
ザグ欠陥が見い出され、さらにその内部に直線状及び樹
木状の配向欠陥が多く見い出される。つまり、ストライ
プ状スペーサによって両基板を接着した場合には、ジグ
ザグ欠陥の発生量が小さくはなるものの、欠陥を完全に
なくすためにはそのような接着だけでは不十分だという
ことである。また、この場合、液晶パネル体を急速に冷
却すると、隣り合うストライプ状スペーサの間の間隙
に、液晶層が相反する方向へ収縮することによって形成
される狭い空隙が見い出される。
でも存在すると、その配向欠陥の両側で直線偏光に対す
る屈折率が異なったときに、わずかな濃淡差が生じるこ
と、液晶ディスプレイの駆動時に欠陥自身が絶えず輝く
こと、周辺で記憶効果がなくなること、さらに新たな欠
陥の発生の温床になること等といった問題があるので、
実用に供することは難しい。このことは、空隙が生じる
場合でも同様である。
ついては、上記文献(3)に記述がある。これによれば
ジグザグ欠陥は、SmC* 相が図7に示すシェブロン
(chevron )構造をとるために、必然的に発生するもの
と考えられている。このシェブロン構造というのはカイ
ラルスメクチック相の層が”≪”の形状に湾曲する現象
である。この湾曲方向は一義的には決まらず、図の左を
向くもの111と、右を向くもの112との2通りがあ
り、各々の境界がジグザグ欠陥113である。図8に示
すように、カイラルスメクチック相の層Aが理想的なブ
ックシェルフ構造をとるのであれば、ドメイン状のジグ
ザグ欠陥は発生しないものと考えられるが、樹木状欠陥
及び線状欠陥は発現する可能性はある。なお、図7及び
図8において符号Kは基板と液晶層との界面を示してい
る。
ン構造における液晶層の撓み方向を1つの方向に固定す
る方法として、(1)液晶層内の液晶分子軸を基板に対
して平行ではなく、一定方向に大きく有限な角度を予め
形成する方法、すなわちプレチルト角を大きくとる方法
(「次世代液晶ディスプレイと液晶材料」福田監修,8
5ページ,シーエムシー(株),1992年)、(2)
適正な液晶材料を用い、さらに配向膜とラビング方向と
の組み合わせを適正にすること(同誌,19ページ)、
あるいは、(3)スメクチックA相→SmC* 相の相転
移のときに層の折れ曲がり(すなわち、スメクチック相
の層間隔の減少)の少ない強誘電性液晶を用いる方法
(同誌,37ページ)等が例示されている。
法が採用されており、表示部がB5サイズ以上の大面積
の配向ではほとんど効果がない。また、(2)及び
(3)の方法は特定の材料に対してのみ有効であり、材
料の進歩に対して有効でないし、そのような特定の材料
を得る明確な指針があるわけではない。さらに付け加え
れば、仮に上記の各方法によって結晶層の撓み方向を一
定方向に揃えられたとしても、液晶の冷却工程において
ドメイン相互の衝突に起因して発生する欠陥や、液晶の
体積収縮に起因して発生する欠陥までも解消することは
できない。
として、SmC* 相の層が形成された後に、発生したジ
グザグ欠陥を局所的に加熱しながら、さらにその加熱領
域を移動させて、そのジグザグ欠陥を表示有効領域から
追い出すという方法が、本出願人により特開平2−18
号公報によって提案されている。これは結晶層が形成さ
れた後にジグザグ欠陥の除去を試みるものであって、本
発明のように最初から無欠陥の結晶層を得るものではな
い。
状態の液晶パネル体をラビング方向に沿って冷却すると
いう例が、特開昭61−182017号公報に開示され
ている。これは、片側に平行配向処理を施し、他方に垂
直配向処理を施したハイブリッド型のネマチック液晶の
ネマチック相の配向性を向上するためのものであって、
本発明が対象としているカイラルスメクチック相の層の
結晶成長とは異なる。
82017号公報に開示された各技術においては、液晶
封入用のパネル枠の内部は仕切りのない単一の空間から
成っており、それ故、希望とする無欠陥配向のカイラル
スメクチック相はどうしても得られない。
レンテレフタレート)フィルム等の結晶性断面を結晶成
長の起点として温度勾配を移動させながら、欠陥の少な
いカイラルスメクチック相の層を電極上に誘導する方法
が公知である(例えば、「強誘電性液晶の構造と物性」
福田、竹添共著:(株)コロナ社、1990年、234
ページ)。しかしながら、この方法は配向膜を用いて一
軸方向処理、例えばラビング処理を行なうということは
全く念頭においておらず、よって、ラビング処理等を行
なうことによって形成される液晶パネル体に関して無欠
陥配向のカイラルスメクチック相を得ようとする場合に
は参考とはならない。実際上、本発明の対象である大面
積の液晶パネル体には全く適用できない。
ック相の層が無いので、等方相からスメクチックA(S
mA)相が直接に析出、すなわち核成長することが強誘
電性液晶と異なる。欠陥は、等方相からスメクチックA
(SmA)相へ転移する場合と、SmA相から反強誘電
状態、例えばSmCA *相へ転移する場合に目視される。
SmA相からSmCA *相へ転移する場合に見られる欠陥
は、強誘電性液晶の場合と同様である。
析出する仕方としては、まず、ラビング方向に平行に成
長しながら析出するが、一般には、同じかわずかに遅い
速度でラビング方向に対して垂直方向にも広がりながら
析出する。この場合の配向欠陥としては、 (1)異なる場所で成長したSmA相ドメインが衝突す
る部分に発生するもの(図9の符号X) (2)ラビング方向に対してある角度方向に成長する速
度が速いドメインであって、それを囲む周囲と配向方向
が若干異なる部分(図10の符号Y) (3)液晶が蛇行した部分に発生する場合が多いが、ス
メクチック相の層の層方向が大きく食い違った部分に発
生するもの(図11の符号Z) 等がある。(1)の欠陥は、ラビング方向に対して略垂
直に延びるヒモ状であり、小さいが数が多い。(2)の
発現理由は不明ではあるが、面積としては大きい。
違いの大きさが異なっている。(1)の欠陥に関して
は、欠陥を境とする両ドメインの層方向は基本的にラビ
ング方向に規定されていて同一である。またこの欠陥
は、両ドメインが異なる方向から成長してきたことによ
って形成されるものなので、わずかの食い違いである。
こうした欠陥は、反強誘電状態相にも引き継がれて欠陥
として残るものである。
に関しては、それらの欠陥の数が少なければ、約100
Hz〜300Hz程度の矩形波を数時間印加すると除去
できることが、例えば特開昭63−303323号公報
に示されている。こうした電場を利用する技術も実用的
ではない。一般的には、ある種一定の法則性に基づいて
配向欠陥のない、すなわち無欠陥の大面積カイラルスメ
クチック相の層(モノドメイン層)を成長させる技術は
知られていない。
配向制御法を用いて液晶パネル体を製造した場合には、
大面積のカイラルスメクチック相の層にジグザグ欠陥、
樹木状の配向欠陥及び線状の配向欠陥等の各種配向欠陥
のうちの少なくとも1つが必然的に発生する。そこで本
発明は、従来の液晶パネル体の製造方法によれば必然的
に発生する上記各種の配向欠陥を完全に除去できる液晶
パネル体の製造方法を提供することを目的とする。ま
た、その製造方法を確実に実現でき、しかも生産性が高
くて工業的に有用である液晶パネル体の製造装置を提供
することを目的とする。
め、本発明に係る液晶パネル体の製造方法は、(1)互
いに対向する一対の基板のうちの少なくとも一方に配向
膜を形成し、(2)それらの配向膜のうちの少なくとも
一方に対して一軸配向処理を施し、(3)上記一対の基
板間に、上記一軸配向処理と略平行の方向に延びるよう
に、少なくとも一方の端部に開口を有していて、その開
口以外の部分が液体に対して密閉された直線状空間を複
数個連続して互いに平行に形成し、(4)それらの直線
状空間の内部に強誘電性液晶又は反強誘電性液晶を封入
し、(5)封入された液晶を高温状態相を呈する温度に
保持し、その後、(6)封入された液晶を、一軸配向処
理の方向に関して温度勾配が形成保持された状態で、直
線状空間の一方の端部側から他方の端部側へ向かって、
高温状態相を呈する温度から低温状態相を呈する温度ま
で順次冷却することを特徴としている。
及び面積に限定されることはないが、望ましくは、偏平
な略四辺形であってその断面積は0.006mm2 以下
に設定する。また、直線状空間の長さも特定の長さに限
定されないが、望ましくは、10cm以上に設定する。
的な形態として、次の方法を採用できる。すなわちその
方法では、(1)複数の直線状電極を所定ピッチで並べ
た状態のストライプ状電極を一対の基板上に形成し、
(2)各基板上のストライプ状電極の一方又は両方に配
向膜を形成し、(3)その配向膜の少なくとも一方に対
して一軸配向処理を施し、(4)一方の基板上のストラ
イプ状電極の各直線状電極の間に該電極と同じピッチ又
は複数ピッチ間隔で、且つ一軸配向処理に対して略平行
に延びるように、直線状の隔壁部材を形成し、そして
(5)一対の基板上のストライプ状電極が互いに直交す
るようにそれらの基板を対向させた上で、一方の基板上
に形成した隔壁部材を他方の基板に接着することによっ
て、液体に対して密閉された直線状空間を形成する。
極を用いる液晶パネル体の製造方法では、(1)一対の
基板上に平面状電極を形成し、(2)各基板上の平面状
電極の一方又は両方に配向膜を形成し、(3)その配向
膜のうちの少なくとも一方に対して一軸配向処理を施
し、(4)一方の基板上に形成した平面状電極上に適宜
のピッチで、且つ一軸配向処理に対して略平行に延びる
ように、隔壁部材を形成し、そして(5)一方の基板上
に形成した隔壁部材を他方の基板に接着することによっ
て、液体に対して密閉された直線状空間を形成する。
述されている高温状態相というのは、等方相、カイラル
ネマチック相又はカイラルスメクチックA相のいずれか
1つとすることができる。また、低温状態相というの
は、カイラルスメクチックC相又は反強誘電液晶相とす
ることができる。また、一軸配向処理というのは、液晶
分子を一定の方向に揃えるために行なう処理のことであ
って、例えば、ラビング処理、斜方蒸着処理等が考えら
れる。
装置は次の液晶パネル体、すなわち、(1)少なくとも
一方の端部に開口を有していて、その開口以外の部分が
液体に対して密閉された直線状空間を互いに対向する一
対の基板の間に複数個連続して互いに平行に並ぶように
形成し、(2)上記一対の基板のうちの少なくとも一方
に配向膜を形成し、(3)上記直線状空間の延びる方向
に対して略平行の方向に、上記配向膜のうちの少なくと
も一方に対して一軸配向処理を施し、そして(4)それ
らの直線状空間内に強誘電性液晶又は反強誘電性液晶を
封入することによって形成される液晶パネル体に関する
ものであり、特に、この液晶パネル体内に封入された液
晶に低温状態相のモノドメイン層を形成するものであ
る。
高温状態相を呈する温度を有する高温部と、(B)封入
された液晶が低温状態相を呈する温度を有する低温部
と、そして、(C)一軸配向処理の方向に関して温度勾
配が形成保持された状態で、直線状空間の一方の端部側
から他方の端部側へ向かって、上記液晶パネル体に対し
て温度勾配を相対的に移動させる温度勾配移動手段とを
有することを特徴としている。
対する温度勾配の付与をより効果的にするために、高温
部と低温部との間に断熱部材を設けることが望ましい。
また、高温部及び低温部は、気体の雰囲気、液体の雰囲
気又は固体のいずれかによって構成できる。固体という
のは、ペルチェ素子その他の固体発熱体を意味してい
る。
的な構成として、高温部として作用する液体領域と、低
温部として作用する大気領域と、液体領域に浸された液
晶パネル体に対して液体領域と大気領域との間の気液界
面を相対的に移動させる気液界面移動手段と、液体領域
の液面に追従して移動可能であり且つ液晶パネル体が通
過可能なスリットを備えた断熱部材とを有する構成を採
用することもできる。
的な構成として、高温部として作用し且つ液晶パネル体
が通過可能な開口部を備えたトンネル型の炉と、低温部
として作用する大気領域と、液晶パネル体がトンネル型
の炉と大気領域との間で移動するように、液晶パネル体
とトンネル型の炉とを相対的に移動させる液晶パネル体
移動手段とを有する構成を採用することもできる。
的な構成として、高温部として作用し且つ液晶パネル体
を搬送できる高温搬送ローラと、低温部として作用する
大気領域又は低温搬送ローラとを有する構成を採用する
こともできる。
り具体的な構成として、高温部として作用する砂浴と、
低温部として作用する大気領域と、液晶パネル体を砂浴
と大気領域との間で移動させる液晶パネル体移動手段と
を有する構成を採用することもできる。
を特定の構造によって構成し、さらにその特定構造の液
晶パネル体に対して特定の冷却処理を施すという分離不
能な構成要件によって成立する。そこで、まず、液晶パ
ネル体について説明する。
ば、図1に示すような構造のパネル体である。また、こ
の液晶パネル体を上方から見ると、図2に示すような構
造になっている。図1において、一方のガラス基板3の
上に形成されたストライプ状の透明電極5の間に、セル
ギャップGに対応する厚さを有する直線状の隔壁部材8
が形成されている。隔壁部材8には、適当な手段によっ
て他のガラス基板2が接着され、これにより、一対の基
板が完全に接着していて、さらにセルギャップGが正確
に規定された液晶封入用の液晶パネル枠が構成される。
る。符号4は、一方の透明電極5に対向していてその透
明電極5に対して直角方向にストライプ状に延びる対向
透明電極である。符号6は絶縁膜である。絶縁膜として
は、アルミナやシリカの1000Å程度の薄膜を用いる
ことができる。カラーフィルタはいずれか一方の透明電
極の下側に設けることができる。この構成により、各隔
壁部材8の間に直線状の空間Rが形成されている。これ
らの空間Rの中に強誘電性液晶又は反強誘電性液晶を封
入することにより、液晶パネル体1が作製される。
隔壁部材8によって相互に隔たっており、図2において
先端部分22の開口部及び後端部分23の開口部を除い
て、完全な閉空間を成している。すなわち、開口以外の
部分は液体に対して密閉されている。後端部分23は、
シール部21と接着して閉じることもできる。直線状空
間Rの断面形状は、偏平な四辺形状、すなわち長方形状
になる。この場合、長方形の長辺Lの最小の幅は、スト
ライプ状電極5の線幅と同程度、例えば約50〜500
μmに自動的に設定される。長方形の短辺Sは、セルギ
ャップGと同程度、例えば1〜3μmに設定する。直線
状空間Rの断面形状は、厳密には透明電極5の厚さによ
る段差や、透明電極5の表面の多少の凹凸や、隔壁部材
8の側面の撓みや、あるいは四隅の丸み等の影響によっ
て完全な四辺形とはならない。
材8の幅Wは、隣接する電極5の間の長さ程度以下、例
えば10〜100μmに設定する。直線状空間Rの長さ
LR(図2)は、表示部Hとして露出する電極の長さ、
例えば10〜40cmよりも長く設定する。このように
直線状空間Rの長さを表示部よりも長く設定するのは、
直線状空間Rの液晶出入口では5〜10mm程度の長さ
で配向異常Eが見られるからである。このような直線状
空間Rを基板上に連続して形成するための具体的な方法
それ自体は、本出願人により特開昭62−96925号
公報において開示されている。
向に略平行に空間Rの内壁に付与される。一軸配向処理
としては、例えば、ラビング処理、斜方蒸着処理等が用
いられるが、大面積のパネル体を対象とする場合には、
生産性及び配向能力からみてラビング処理が望ましい。
このラビング処理は、液晶通路となる直線状空間を形成
する面、すなわち液晶に接触する4面のうち、幅の広い
2面P1及びP2(図1)の少なくとも一方に途切れる
ことなく付与する。セルギャップ方向の2面P3及びP
4についてもラビング処理は不可能ではないが、これら
の面だけでは十分な結晶分子の配向性は得られない。
する場合には、ラビング方向の揃え方は平行又は反平行
のいずれかを選択できる。平行というのは、2面P1及
びP2のラビング方向を同一方向(↑↑)に揃える場合
のことであり、反平行というのは、2面P1及びP2の
ラビング方向を逆方向(↑↓)に設定する場合のことで
ある。しかしながら、何等かの要請により、2面P1及
びP2の間で完全にラビング方向を揃えずに、互いに一
定の角度を持たせて対向させても良い。この場合には、
両ラビング方向の成す角の中心線を隔壁の延びる方向と
一致させることが望ましい。このときの角度差は、望ま
しくは12゜以内に納める。また、一方のラビング方向
と隔壁の延びる方向を略一致させる場合には、両ラビン
グ方向の角度差は6゜以内に納める。2面P1及びP2
の間でラビング方向を一致させる場合は、ラビング方向
と隔壁の延びる方向との成す角度も必ずしも平行である
必要はない。しかしながら、望ましくは、ラビング方向
と隔壁との成す角度は、12゜以内に納める。
のラビング方向によって決まるスメクチック相の層法線
方向は、隔壁の延びる方向と略一致するようにするのが
望ましいということである。強誘電性液晶では層法線方
向はラビング方向と略一致するが、反強誘電性液晶では
それらの方向が互いに食い違うこともある。層法線方向
と隔壁との成す角度は6゜〜10゜以内に納めるのが安
全である。
である、液晶パネル体に対する冷却方法について説明す
る。液晶の配向欠陥を完全に排除するには、(A)液晶
の浸透制御、(B)スメクチック相の層の成長形態の制
御、(C)冷却に伴う液晶の収縮の円滑化等が重要であ
る。液晶の浸透制御(A)を避けて通ることができない
ので、まず、本発明で採用する液晶封入用の液晶パネル
枠の構造の利点を液晶の浸透の観点から説明する。
膜との親和性の問題及び(2)液晶がパネル枠内へ浸透
するときの液晶の蛇行に起因して発生する気泡の残存と
液晶の歪みの蓄積の問題である。強誘電性液晶及び反強
誘電性液晶のいずれであっても、それが液晶パネル枠の
内部に浸透する際には、パネル枠の深部までラビング方
向に平行に且つラビングした向きに直線的に浸透するこ
とが望ましい。その理由は、差圧及び温度に関して同じ
条件で液晶を浸透させた場合、ラビング方向と浸透方向
とがずれると、それに従って浸透速度が遅くなることが
観測されるからであり、これは、ラビング方向と浸透方
向との間で角度を付けると配向膜面と液晶との親和性が
低下することを示している。
と、配向膜に対して液晶を最も自然で安定に配座させる
ことができるが、この場合、ラビング方向と浸透方向の
成す角度を直交させると概ね2〜4倍程度の速度差が生
じる。配向膜と液晶との親和性が良いほど、液晶はパネ
ル枠の内部に速く浸透するので製造上有利であり、液晶
が配向膜上に自然な状態で配座して安定であり、しかも
配向膜の働きによる液晶内部に対する配向性も強くな
る。
傾きを大きくすれば、それにつれて液晶が蛇行すること
も多くなり、エアーポケット、すなわち気泡又は空隙が
生じ易くなる。また、液晶は高粘性であるので、液晶の
蛇行パターンは不安定な配座として記憶され、その周囲
に歪みを蓄積する。これは、そのまま配向異常として発
現したり、あるいは液晶の体積変化に伴って配向異常を
誘起する一因となる。ラビング方向に対して直角方向に
液晶を浸透させた場合には、本発明に従った最も良好な
条件で冷却しても、ジグザグ欠陥が相対的に増えること
が実際に見い出された。この現象は、隔壁部材によって
両基板を接着するか、あるいは接着しないかにかかわら
ず、又隔壁部材の形状にかかわらず発生した。
態で浸透させる手段について説明する。このためには、
一対の基板間にできるだけ狭く仕切られた真っ直ぐな通
路を形成し、その通路内で液晶を浸透させることが望ま
しい。そのような通路は、浸透すべき距離が長くなれば
なる程、すなわち大面積になればなる程、必要である。
このことを液晶封入用の液晶パネル枠に則して述べれ
ば、図1に示すように断面積が狭くて、しかもラビング
方向に延びる直線状空間R内で液晶を浸透させることで
ある。
基板を完全に接着してセルギャップを均一に保持する必
要がある。ストライプ状の隔壁部材を用いない場合に
は、上下の基板の間が、解放された単一の空間になり、
液晶は原理的にどこえでも浸透可能である。一般にはラ
ビング方向に浸透しやすい傾向があるにしても、実際に
はセルギャップの狭い部分に最初に浸透する。これは、
液晶の流れが乱れて蛇行することであって、最悪の場合
には気泡として未浸透部が残ったり、又はその蛇行が記
憶されて周囲に液晶の歪みとして蓄積する。この傾向
は、両基板が接着されていない形式のパネル枠に関して
甚だしいが、仮に両基板が接着される形式のパネル枠で
あってもドット状のスペーサを用いる場合には、液晶の
蛇行を完全に防止することはできない。その上、ドット
状のスペーサを用いる場合は、スペーサの存在自体が液
晶の流れの乱れを引き起こし、そのスペーサの周囲に液
晶の歪みを蓄積する。
を得るためには、ストライプ状の隔壁部材によって両基
板間に直線状空間を形成して、液晶をその内部で浸透さ
せることが有効である。このような直線状空間をラビン
グ方向に対して平行に形成するものの、隔壁部材を基板
に接着させない構造、すなわち直線状空間が密閉されて
いない構造のパネル枠が特開昭61−205919号公
報、特開昭61−205921号公報に開示されてい
る。しかしながらこの構造を用いて大面積の液晶パネル
体を製造すると、隔壁部材と基板との間に必ず浮きが発
生し、その箇所で液晶の流れが乱れて液晶を直進させる
ことが困難になる。この問題を解消するために、液晶を
浸透させるときに一時的に両基板を密着させることも考
えられるが、その場合には両基板を密着させるための特
別な工夫が必要となり、さらに、液晶パネル体に駆動用
トランジスタやバックライト等を装着して液晶ディスプ
レイを製造する時や、製造した液晶ディスプレイを使用
する時に、液晶パネル体の耐震耐衝撃性が不十分となっ
て実用性がない。
を、カイラルスメクチック相の層の成長態様の面から詳
細に説明する。まず、配向膜の面状が適正に形成された
基板の面積がB5版程度の大きさである液晶封入用のパ
ネル枠に強誘電性液晶を高温状態相でラビング方向に平
行に浸透させて液晶パネル体を作る。パネル枠は、
(1)ストライプ状隔壁部材で接着したもの、(2)ド
ット状部材で接着したもの、そして(3)ストライプ状
部材で非接着のものの3種類で比較した。各パネル枠を
用いた液晶パネル体を、液晶が液体相を呈する温度の恒
温水槽中に浸漬した後、0.5℃/分程度の速さで冷却
する。液体中で冷却するのは、液晶パネル体の全面を可
能な限り均一に冷却するためである。
液晶パネル体及びストライプ状部材を挟むだけで両基板
が非接着状態の液晶パネル体では、両基板間に形成され
る液晶封入用の空間が解放されており、その結果、大小
のジグザグ欠陥や樹木状欠陥が多数発生する。これに対
し、ストライプ状隔壁部材で接着したものについては、
欠陥の極めて少ない配向状態が安定して得られた。しか
しながら、ストライプ状隔壁部材で接着したものの場合
でも、液晶表示部のサイズをA4版からB4版へと大き
くするにつれて、良好な配向状態は得られなくなった。
イプ状部材を用いるものと、接着又は非接着のドット状
部材を用いるものの両方とも、大小のジグザグ欠陥が多
く見られ、これに樹木状欠陥が若干加わるようである。
ストライプ状隔壁部材で接着した形式の液晶パネル体で
は、配向欠陥の数が少なくなるものの、本発明の特徴と
する冷却方法を用いることなく、例えば単にオーブン中
で冷却等する場合には、液晶パネル体の面内を2〜3分
割するジグザグ欠陥や、樹木状欠陥や、線状欠陥等が存
在する。
なるように組み合わせた平行ラビングの場合、顕微鏡で
観察できる範囲でSmA相からSmC* 相が発生して成
長する様子について、図12及び図13を用いて説明す
る。まず初めは、液晶の全面がSmA相であり(図12
(a))、SmA相からSmC* 相への転移が開始する
と歪んだような状態のSmC* 相ドメインが見え初め
(図12(b))、それが全体に広がる。これは、C1
配向状態と呼ばれる( J.Kanebe et al., Ferroelectri
cs, 114,3 (1991))。少し温度が下がるとジグザグ欠陥
ができ始める(図12(c))。これは、この時点で層
が逆方向に撓んだドメインが発生したことを示してお
り、これはC2配向状態と呼ばれる。その後、このジグ
ザグドメインがさらに成長し(図13(d))、そして
隣同士のジグザグドメインが出会う(図13(e))。
の2つのケースがある。1つは、層の撓み方向が同じで
あるドメイン、特にC2状態ドメインが出会う場合に、
その出会ったところのなじみが悪いと樹木状欠陥又は線
状欠陥として内部に残ることがある(図13(f))。
これは、先の反強誘電性液晶における配向欠陥の発生理
由の1つ、すなわち異なる場所で成長したSmA相ドメ
インが衝突する部分に発生するもの(図9)、に酷似し
た欠陥である。この欠陥については、仮に合体したドメ
インの最も外側の境界が表示に使う領域の外側に出れ
ば、表示部の内部には同じ撓み方向のドメインだけが存
在することになる。
の撓み方向が異なっているドメインがそれぞれ個別に成
長し、それらが最終的に出会うものである。そして、こ
の出会ったところが真性のジグザグ欠陥となるものであ
る。これらは後述する反平行ラビングで典型的に生じ
る。従ってジグザグ欠陥は、この機構とC1状態からC
2状態へ変化するような構造変化の発生に起因すると考
えられる。
理由が考えられる。SmA相からSmC* 相に転移する
と、SmA相の層内の分子が層法線方向から傾斜するた
めSmA相の層の間隔が狭くなる。この狭くなる距離
は、分子の長さの1割、すなわち約3Å程度である。転
移点近傍で体積変化が少ないとすれば、この層間隔の減
少を補償するために液晶内のどこかの長さがわずかに長
くなっているはずである。しかしながら液晶全体として
は温度低下による収縮が支配的である。
びるものであるが、これは対向する一対のガラス基板に
よって束縛されるので、伸びた分だけ湾曲することにな
る。伸びのもう1つはこれと垂直方向、すなわちガラス
基板と平行な成分の伸びである。実際はこれらの組み合
わせとして出現するのであるが、量的には、セルギャッ
プ方向への伸びの方が大きい。テー・ピー・レイカー等
(フィジカル・レビュー,A37,1053(198
8))によれば、伸びた量にほぼ比例する層の撓みが見
い出されており、この撓み構造が図7に示すシェブロン
構造といわれるものである。一般に、層が撓む方向は、
符号111で示す方向のものと、符号112で示すもの
との2通りがあり、それぞれの向きを有するドメインの
境界がジグザグ欠陥113である。
相ドメイン同士の衝突によって生成する。本発明のよう
に、直線状空間を対向する一対のガラス基板の間に多数
個連続して互いに平行に形成して、それらの空間内に液
晶を封入してパネル体を構成するようにしても、従来通
りの冷却処理、例えばオーブン中で均一に冷却するもの
とすれば、この種の樹木状欠陥は発生する。しかしなが
ら、発生する欠陥の量は、解放された単一の空間内に液
晶を封入するという従来型の液晶パネル体に比べて、非
常に少なかった。これは、細くて狭い空間に液晶が規制
されているかどうかによって生じる差である。本発明で
は、隔壁部材の働きによる直線状の隔壁が存在するの
で、液晶相ドメインが図13に矢印Z−Zで示す横方
向、すなわち隔壁部材による隔壁に対して垂直の方向に
成長して互いに衝突することが断然少ないからである。
結晶核が1個発生する領域のサイズを単位面積1とする
と一辺がaの領域では衝突する回数は概ね2a2 −2a
に比例する。これは大面積では無視できなくなる。
らのスペーサによって両基板を接着するときでも、ある
いは接着しないときでも、仮に液晶層の撓み方向を一定
方向に規定できたとしても、液晶相ドメインの衝突によ
る欠陥の発生を大面積の領域内では回避できない。本発
明に係る液晶パネル体の構造を採用しても、直線状空間
に対して平行に液晶相ドメインが成長して樹木状欠陥が
発生する確率は皆無ではないが、このような欠陥は、本
発明に係る液晶パネル体の冷却処理を採用することによ
って解消できる。
ラルスメクチック相の層の撓み方向を規制する手段と、
それを支える法則的な事実を説明する。配向欠陥を引き
起こす核、すなわち微小な液晶相ドメインの発生原因
は、局所的な温度ムラである。液晶パネル体のサイズが
大きくなると、熱容量がどんなに大きな媒体中にその液
晶パネル体を浸しても、温度ムラの発生を阻止できな
い。阻止するには非常に大がかりな冷却装置が必要とな
り、現実には実現不可能である。そこで、局部的に温度
が低下すると、液晶層内に何が生じるかについて実験的
に検討を重ねたところ、本発明者は、次の法則的及び経
験的事実を見い出した。
の撓む向きは、時間的に先に温度が下がった方向を向い
ていると推察された。この現象は、配向膜と液晶の組み
合わせには依存しなかった。
にほぼ同期して、周囲から冷却点の中心部に向かって必
ず大きな体積収縮があり、これが周囲を冷却点方向へ向
かって引っ張っており、基板に平行な層の中心部がその
方向にずれる傾向があるということである。すなわち、
図14の(a)及び(b)に模式的に示すように、時間
的に先に冷却された箇所Qに向かって液晶層Aが撓みや
すいということであり、どの部分が先に冷却されるかに
よってその撓み方向が決まる確率が高いということであ
る。なお、図14において、符号Mは液晶分子を示して
いる。
ら冷却すれば、液晶層の撓む方向を必ず一定の方向に規
定できることがわかる。配向膜と液晶との相互作用でカ
イラルスメクチック相の層の層法線方向は、ラビング方
向にほぼ平行となるように規制されているので、撓む方
向は冷却点を中心とする同心円状にはならない。スメク
チック相の層の撓む方向を限定するために、液晶パネル
体を温度勾配が絶対に逆にならないように一端から意図
的にラビング方向に対して平行に温度勾配を与えながら
冷却して、その液晶層の撓む方向を規定する。これによ
り、原理的にも実際的にも液晶層の撓む方向は規定でき
る。
が移動して層が十分に撓み変形するためには、液晶の体
積収縮をラビング方向、すなわち層法線方向に集中させ
ることが必要である。このためには、本発明の液晶パネ
ル体のように適宜な断面を有する直線状の空間に液晶が
封じられている必要がある。空間の幅Lが広すぎると、
この幅方向に関する液晶の収縮が大きくなって層法線方
向への寄与が減少して効果がなくなる。また、空間の長
さLR が短がすぎるのも問題である。
あっても、ラビング方向に沿って温度勾配がかかるよう
に液晶パネル体を意図的に冷却すると、液晶層はほとん
ど1つの方向に撓んだ。温度勾配を与えながら冷却する
ための好適な方法としては、例えば、一定温度に保った
液体中に液晶パネル体を浸漬し、その後、一定速度で引
き上げるか、あるいは排水することで気液界面を移動す
るという方法を採用できる。しかしながら、このような
冷却方法を用いたとしても、その冷却対象が本発明に係
る内部構造を有する液晶パネル体でない場合には、ジグ
ザグ欠陥や樹木状欠陥が必ず発生した。これは、温度勾
配のために液晶パネル枠が変形すること及び体積収縮力
が層法線方向に集中できずに拡散してしまうこと等が原
因である。
法を採用することの別の利点は、樹木状欠陥の発生を確
実に阻止できることである。すなわち、液晶パネル体
は、隔壁部材によって形成される直線状空間の一方の端
部側から他方の端部側へ向かって順次冷却されるので、
隔壁部材に対して平行方向の異なる所で液晶相ドメイン
が同時に成長することはなく、従って、隔壁部材に対し
て平行の方向にはドメインの衝突に起因する樹木状欠陥
はほとんど発生しない。
ストライプ状の隔壁部材に対して直角の方向、すなわち
図1の直線状空間Rの幅方向L、に並んで成長するの
で、その方向に関してはドメイン同士の衝突による樹木
樹欠陥が発生する可能性はある。しかしながら、隣り合
う隔壁部材の間隔Lを狭くすることにより、そのような
樹木状欠陥の発生は確実に解消される。その間隔Lを電
極の幅に等しく設定した場合に、樹木状欠陥の発生の確
率は最小になる。平面状電極の場合は、隔壁部材の間隔
Lを任意に設定できるが、その間隔Lを2mm以下に設
定すれば、この種の樹木状欠陥は全く発生しなかった。
こうして、ジグザグ欠陥と樹木状欠陥との2つの配向異
常を同時に消滅させることができる。隔壁部材の間隔
L、すなわち直線状空間Rの幅Lを2mm以下に設定
し、さらにセルギャップGを3μm以下に設定すること
が望ましいということから、直線状空間Rの断面積は
0.006mm2 以下であることが望ましいということ
になる。
びそれを冷却するための特定の冷却方法を用いることに
よって得られる利点を、液晶の体積収縮に伴う物質移動
の円滑化の観点から説明する。この観点からみて解消で
きると考えられる欠陥は、線状欠陥及び図14(b)の
機構が原因で発生する空隙であると思われる。この空隙
は、通常、液晶パネル体を不均一に冷却した場合に発生
する。液晶層の撓み方向を1つの方向に限定するため、
液晶パネル体の一端からラビング方向に沿ってその液晶
パネル体を冷却するとしても、その冷却方向には互いに
相反する2通りの方向が考えられ、そのうちの一方は線
状欠陥を発生させる場合がある。このような場合でも、
全ての線状欠陥は、適正に選択された他の一方向からラ
ビング方向に沿ってゆっくりと温度を低下すると完全に
消失する。
15(a)〜(c)に模式的に示す。(a)では、ガラ
ス基板2に封入された液晶1の全体が高温状態に置かれ
て液体相を呈している。(b)において、図の上方から
徐々に冷却を行うと、液晶内部が液体相→カイラルネマ
チック(N* )相→SmA相→SmC* 相の順で相転移
する。このとき、配向膜近傍を除いた大部分の液晶は、
矢印B方向へ移動しながら全体として収縮は矢印C方向
へ進行する。このため、SmA相等の層は必ず図の上向
きに変形し、下向きに撓むことはない。(c)では、冷
却の進行に従って、SmC* 相の領域が増える。このよ
うな相の変化と液晶の移動が円滑にいかないと線状欠陥
が発生すると推察され、甚だしい場合は相移動の進行方
向に直角方向に空隙が発生する。希には、ラビング方向
に対して垂直に空隙が発生することもある。
プ状隔壁部材の伸びる方向とラビング方向によって決ま
る層法線方向とが大きく食い違う場合に、冷却に伴う液
晶の収縮が隔壁部材に突き当たって妨げられることであ
る。収縮が止められた部分には、はっきりとした欠陥が
現れない場合でも、液晶の歪みが蓄積している。
却の方向と関係するというのは、配向膜と液晶との関係
により液晶層が移動し易い方向(図14(a))があっ
て、それと逆向きでは液晶層の移動が円滑に行われない
(図14(b))からである。言い換えれば、好ましい
液晶層の撓み方向が存在していて、冷却によって規定さ
れる方向と好ましい方向との間で競合が生じるために欠
陥が生じ易いともいえる。冷却が進む方向に対して直角
方向にも液晶の体積収縮が生じるが、これは隔壁部材に
よる仕切りの働きによって規制されて伝搬が防止され
る。
おいては、ラビング方向に沿った方向以外のあらゆる方
向に液晶の不均一な収縮が生じており、しかもそれに対
応して基板間隙が変化するということがないので、液晶
面内に歪みが蓄積する。そしてその歪みが主として大小
のジグザグ欠陥として現れることになる。ドット状のス
ペーサ部材を規則的に配置した従来の液晶パネル体の場
合、ジグザグ欠陥が規則的に生じることからみて、液晶
歪みは規則的に分布することがわかる。このような従来
の液晶パネル体に関しては、液晶パネル体の一端から冷
却するようにしても、液晶の不均一な収縮を制御できな
いので、低温状態相の無欠陥配向は得られない。このこ
とは、ストライプ状部材を非接着で用いる場合でも同様
にして生じる。
が、一般に、SmA相でも冷却に伴って体積収縮が発生
する。しかしながら本発明によればその体積収縮も、隔
壁部材によって仕切られる直線状空間内で隔壁部材の延
びる方向に制限されるので、潜在的な液晶の歪みの蓄積
が少ない。このような仕切りがなければ、液晶の体積収
縮があらゆる方向に発生して液晶の歪みが蓄積し、これ
が欠陥を誘起する。
度勾配を与えるための装置について説明する。本発明で
は、高温雰囲気と低温雰囲気の2つの雰囲気を用意し
て、まず、液晶パネル体を高温雰囲気に置いて液晶を一
定温度の高温状態相に保持する。液晶パネル体の全体が
高温雰囲気にある必要はないが、少なくとも最初に温度
が低下する部分を含む幅5cm以上が、より好ましくは
液晶全体が高温状態相となるように、高温雰囲気を用意
する。高温雰囲気と低温雰囲気との間の距離は液晶パネ
ル体の長さ以上に離すことは意味が無い。また、両雰囲
気の間に連続的な温度勾配があっても良く、あるいは、
熱伝導の悪い断熱部材を介在させて温度勾配を制限して
も良い。両雰囲気間の距離自体は、液晶パネル体の大き
さや、液晶がとり得る各相の温度範囲や、高温状態にあ
る液晶の相状態等に対応させて適正に設定する。
体を囲む雰囲気の温度勾配を常に一定に保持できること
である。熱源間の輻射熱、熱伝導、対流等が液晶パネル
体のまわりの温度勾配を変動させ、この変動がパネル体
内に欠陥を誘導する確率が高いのであるが、断熱部材を
用いればそのような温度勾配の変動を抑えることができ
る。温度勾配は、液晶パネル体に関して生じれば良いの
であって、高温部と低温部との間の雰囲気に熱勾配が存
在する必要はない。温度勾配の発生態様としては、冷却
の始まる一端側から液晶パネル体自身の熱伝導によって
その温度勾配が生じるのが好ましい。また、液晶パネル
体に外部から影響が加わることを防止するために断熱部
分を設け、液晶パネル体がその断熱部分を通過して移動
するように構成することが望ましい。特に高温部が液
体、例えば水である場合、水蒸気によってもたらされる
種々の悪影響を排除することに関して、さらには液面の
揺れを防止することに関して、断熱部分を設けることが
効果的であった。
の方向と、ラビング方向、すなわち隔壁部材の延びる方
向との成す角度に関しては、温度勾配の最大の成分がラ
ビング方向と必ずしも平行にならなければならないとい
うことはない。例えば、高温部又は低温部として働く液
体から液晶パネル体を引き上げることによってその液晶
パネル体に温度勾配を生じさせる場合、液晶パネル体の
ラビング方向を気液界面に対して垂直な方向から適宜角
度θだけ傾けたまま、液晶パネル体を垂直方向に引き上
げることができるということである。
に温度勾配は発生せず、よって、欠陥が多数発生する。
しかし、θを70゜以下、より好ましくは60゜以下に
すれば、欠陥は生じなかった。θが大きいと液晶層が撓
む向きがラビング処理によって決まる液晶層の層方向か
ら大きくずれようとするからである。
や、熱容量の大きな水槽中の雰囲気や、ホットプレー
ト、ペルチェ素子等といった固体発熱素子に接触させる
等といった各種の雰囲気から選択できる。低温雰囲気と
してはSmC* 相の温度によって決まるが、例えばオー
ブンや、通常の大気中とすることができる。
成される温度勾配を液晶パネル体の表面上で平行に移動
させるには、高温部及び低温部の方を液晶パネル体に対
して移動させるか、あるいは液晶パネル体の方を高温部
等に対して移動させるかのどちらを選択しても良い。し
かしながら、生産性及びコスト面から考えて、液晶パネ
ル体の方を移動させる方が有利である。
液晶パネル体、すなわち小さい液晶パネル体に関して
は、図15に示すような相変化が適正に発現せず、よっ
て、無欠陥配向は得にくかった。無欠陥配向を得るため
には、少なくとも10cm以上の長さが必要であった。
晶の浸透方向が狭い通路である直線状空間によって規制
され、その方向は一軸配向方向、例えばラビング方向に
平行に規定され、しかも一軸配向方向に関して温度勾配
が生じるように液晶パネル体が順次冷却されて、体積収
縮方向へ自然に層が変形しつつ、その内部の液晶が低温
状態相、例えばSmC* 相へと変化する。このような相
乗的な構成により、従来では成し得なかった、ジグザグ
欠陥、樹木状欠陥及び線状欠陥等のいずれの欠陥も発生
しない、無欠陥配向の液晶を得ることができるようにな
った。
1mmのガラス基板を光学研磨し、平面の平坦性を2μ
m以内に加工した透明基板2,3を1組用意する。各透
明基板2,3の上に1500ÅのITO膜をスパッタリ
ングによって成膜し、定法のフォトリソグラフィにより
線幅270μm、ピッチ300μmのストライプ状IT
O電極4,5を基板2,3の両側各1cmを除いて形成
した。基板2側の電極4の長さは基板2の長手方向の長
さと同じであり、基板3側の電極5の長さは基板3の短
手方向の長さと同じである。
脂(HL1110;日立化成工業(株)製)2%溶液を
1000rpmで20秒間スピンコートした後、180
℃のオーブンで約1時間乾燥して配向膜9を形成し、両
側ラビングとするために、室温で電極5と平行方向にラ
ビング処理を施した。さらに、この基板3上にレジスト
MP−S1400(シプレイ(株)製)の粘度25cp
溶液を1000rpmで20秒間スピンコートした。そ
の後、定法のフォトリソグラフィによって図2に示すパ
ターンの接着性隔壁部材8を各ITO電極5と重ならな
い位置にまんべんなく形成した。その後、140℃で1
時間乾燥した。隔壁部材8の厚さは2μm、幅は30μ
m、長さは20cmとした。隔壁部材8の本数は900
本である。
部分21は、ガラス基板2,3の周辺部の接着用であ
り、封入された液晶の余分な拡散及び大気との接触を防
ぐシール部を兼ねている。液晶封入口10は隔壁部材8
の一方の端部側に形成した。対向基板2には、ポリイミ
ド樹脂(HL1110;日立化成工業(株)製)の2%
溶液を1000rpmで20秒間スピンコートした後、
180℃のオーブンで約1時間乾燥して配向膜7を形成
した。そしてさらに、ラビング処理を行った。
壁部材8とほぼ平行になるように、且つ平行ラビング、
すなわち上下のラビング方向が同一方向となるように、
両基板2,3を重ね合わせて仮密着させた。そして、こ
のままの状態で大気圧加圧用治具(図示せず)にセット
してパネル体の内部、すなわち直線状空間Rを脱気する
と、両基板2,3が大気圧により完全に密着した。そし
て、減圧したままパネル体をオーブンの中に入れ、5℃
/分の速度で180℃まで昇温し、その昇温状態で1時
間保持した。その後、徐冷して室温で常圧に戻した。こ
れにより、セルギャップが1.8μmで完全に上下の基
板2,3が接着していて、しかも隔壁部材8による隔壁
群を有する液晶封入用の液晶パネル枠が得られた。表示
部Hの面積は27cm×20cmである。
ポキシ樹脂等で固着して、耐震性、耐衝撃性、密封性に
優れた構造を作った。この液晶パネル枠を減圧加熱炉に
セットして10-2paまで減圧した後、温度を90℃ま
で上昇させて、強誘電性液晶CS1014(チッソ
(株)製)が納められた液晶ダメに封入口10を浸け
て、その封入口10を液晶で塞いだ。この状態を保つ
と、液晶は約1.5cm/時間の速度でパネル体の内部
に浸透した。なお、CS1014は、液体相→82℃→
カイラルネマチック相→71℃→SmA相→64℃→S
mC* 相の相転移を経る。
後、約3時間で室温に戻し、液晶封入口10をエポキシ
樹脂でシールして、液晶が完全に封入された液晶パネル
体を得た。またそれとは別に、全く同様なパネル構造体
及び液晶で上下のラビング方向が反平行のものと、片側
ラビングのものとの2種類の液晶パネル体を準備した。
計3種類の液晶パネル体に関して冷却方向を変えてシェ
ブロン構造及び配向欠陥を観察したところ表1のような
結果を得た。
を85℃に温度制御された水槽に浸し、3分間保持して
液晶全体を高温状態相である液体相とした。その後、
2.5cm/分の速度で水槽の気水界面が低下するよう
に水槽の水を排水するか、液晶パネル体の方を水中から
引き上げた。冷却方向は、液晶パネル体を液体に浸す方
向を逆にすることによって変えることができる。
構成を示す。この装置では、水槽34内に貯留された温
水33を高温部として用い、低温部としての大気領域Q
とその高温部との間を断熱するための断熱部材32とし
て、液晶パネル体1が通ることのできるスリットを備え
た厚さ20mmの発砲スチロール板を用いた。この断熱
部材32は液面の揺れを防ぐように液面に浮いており、
排水する場合には水面と同時に動くようにしてある。矢
印Dは、液晶パネル体1の気水界面Pに対する相対的な
移動方向を示すが、この移動方向は、液晶パネル体1に
施されたラビング方向と略平行、従って隔壁部材8とも
略平行である。このときの高温側と低温側のあり方とラ
ビング方向との関係は図16から図21のようにした。
なお、これらの図において、太い線Fは配向膜が好む液
晶の傾き方向、すなわちプレチルト方向を示す。
実際に形成される層の撓み方向と、これに対応して得ら
れるカイラルスメクチック相の層の撓み具合とを示すも
のである。ここで、(a)と(b)の配向状態は既に述
べたように、それぞれ、C2状態及びC1状態と呼ばれ
る。他方、(c)〜(f)に示す各状態については慣用
名が定められていないが、本明細書では、(c)と
(d)をC1/C2ハイブリッド状態、略してC1/C
2状態、(e)を片側C2状態、そして(f)を片側C
1状態と呼ぶことにする。なお、上下の一軸配向の設定
が同じ場合は、(c)状態と(d)状態とは区別ができ
ないことに注意する。
シェブロン構造における液晶層の撓む方向は冷却の始ま
った端部を向いていた。平行ラビングの場合(表1の
a,b:図16,図17)、特に冷却方向をラビング方
向と同じ方向としたとき(表1のb:図17)に、若干
の線状欠陥及び配向異常が見られた。これは、図12及
び図13で示したようにC1状態からC2状態への部分
的な変化が生じているためである。この変化は層の中心
部の液晶が大きく移動して、層の撓む向きが180゜変
化するわけではない。温度勾配による変形があるので、
このような変化は起こり得ない。これは、図28に模式
的に示すように、C1状態はC2状態と読み代えること
が可能であるような変化である。これは、わずかな構造
的変化によってC1状態からC2状態への変化が生じる
ことを意味している。このような変化が実際に生じるか
否かは、液晶自身の性質、C1状態における撓み変形量
及び温度に依存している。
とき(表1のa:図16)には、主要部にはどんな配向
異常も全く見い出されなかった。これは、C1状態を経
ずにいきなりC2状態方向への湾曲が生じること、液晶
と配向膜との相互作用が(表1のa:図16)の状態を
より好むこと、そしてさらに、(表1のa:図16)の
状態の方が物質移動が円滑に行われること等のためであ
る。(表1のb:図17)の状態の場合でも、改めて気
水界面の移動方向を逆にすれば、無欠陥配向が得られ
た。なお、図16及び図17のいずれの場合でも、隔壁
部材の液晶出入口から約5〜10mm以内(図2のLE
及びLX )には配向異常があった。
0,図21)の場合にも同様な結果が得られた。
る反平行ラビングの場合(表1のc,d:図18,図1
9)には、液晶層の撓む方向に区別はないはずである。
しかしながら、いずれか一方から冷却した場合だけに無
欠陥配向が得られた。但し、欠陥はあってもその量は極
めて少なかった。これは、配向膜上でフォトリソグラフ
ィにより隔壁部材を形成することを行ったため、配向膜
の作用が上下で非対称になったためと考えられる。仮
に、隔壁部材を印刷法で形成して配向膜の作用の対称性
が維持されれば、どちらから冷却しても無欠陥配向状態
が得られるであろう。これらの結果は、冷却方向を選択
することで液晶層の撓む方向を自由に反転させることが
可能であることを示している。
撓み方向と、冷却によって決まる撓み方向とが一致すれ
ば、完全無欠陥配向が得られる。逆の場合にも無欠陥配
向は起こり得るが、実験的には線状欠陥と若干の配向異
常が起きている。冷却の向きによる液晶層の撓み方向の
反転が全く起きないか、あるいは液晶内の全体で配向異
常だらけになるような液晶パネル体に関しては、どのよ
うな冷却の仕方をしても液晶層の撓み方向が決まってい
ると考えられるから、本発明のような冷却方法を採用す
る必要はなく、従来のように、オーブン中で冷却しても
良い。しかしながらその場合でも、液晶相ドメインの衝
突がなく収縮による欠陥の発生がないことが必要であ
る。この確率は、パネルサイズが小さければ偶然起こり
得るが、大面積では如何なるパネル構造でも起こり得な
い。
は異なる相状態であるカイラルネマチック相(75℃)
あるいはSmA相(67℃)にしても同様な無欠陥配向
が得られた。これらの相状態は液体中で等方相から0.
2℃/分の速度でゆっくりと冷却して形成する。但し、
気水界面の移動速度を5cm/分以上に速めると、ジグ
ザグ欠陥や樹木状欠陥が発生した。
本実施例の水槽に浸したまま、0.2℃/分の速度で8
5℃から室温まで冷却した場合には、パネル体内部の液
晶全体が、液晶層の撓む向きの異なる大きなドメインに
2分割され、且つそれらのドメインの内部に樹木状欠陥
が散見され、無欠陥配向は得られなかった。この液晶パ
ネル体に関しては、パネル体の浸し方や冷却温度条件を
変えても配向異常の位置が若干移動するだけで改善は見
られなかった。
同じ基板を用いた同一の構成の液晶パネル体であって、
ストライプ状の隔壁部材が対向する基板に接着されてい
ないものを作製した。図2の中央部の隔壁部材8のスト
ライプ形状は実施例1と同様に形成し、1時間乾燥させ
た後、スクリーン印刷法によってエポキシ樹脂でシール
部21を形成した。
せ、それらを大気圧加圧治具にセットして90℃に保
ち、その状態で両基板をシール部の所で接着した。この
方法により、シール部近傍では隔壁部材8と基板とが非
接着で、しかし密着しているが、中央部ではそれらが浮
いている状態の液晶パネル体を得た。この液晶パネル体
にラビング方向と略平行になるように液晶を浸透させ
た。次いで、実施例1と同じ温度の水槽に浸漬し、同一
条件で冷却したが、冷却方向にかかわらず大小のジグザ
グ欠陥が散在し、無欠陥の初期配向は得られなかった。
パネル体を得たが、接着性部材の形状が半径8μmの円
柱形のものを作製した。接着性部材は、実施例1のスト
ライプ状部材があった線上に、ピッチ5mmで規則的に
配置した。このパネル体に、ラビング方向と略平行にな
るように液晶を浸透させた。次いで、その液晶パネル体
を実施例1と同じ温度の水槽に浸漬し、同一条件で冷却
した。この結果、冷却方向にかかわらず、ジグザグ欠陥
及び樹木状欠陥が見い出され、無欠陥の初期配向は得ら
れなかった。
パネル枠を得た。但し、隔壁部材に相当するスペーサと
して直径2μmのドット状のガラスビーズを使用した。
上下基板は接着しない。この液晶パネル枠にラビング方
向と略平行になるように液晶を浸透させて液晶パネル体
を形成した。次いで、その液晶パネル体を実施例1と同
じ温度の水槽に浸漬し、同一条件で冷却した。この液晶
パネル体に関しては、液晶の収縮方向が定まらず、スペ
ーサとして用いたガラスビーズの周辺にジグザグ欠陥が
発生して無欠陥配向の初期配向が得られなかった。ま
た、加熱と冷却によるパネルギャップの変化が起こって
いた。
手順で、ストライプ状隔壁部材とラビング方向との成す
角度を90゜,40゜,23゜,12゜とした4種類の
液晶パネル体を作製した。冷却は実施例1と同じように
行ったが、90゜の場合はどのような角度で気水界面を
移動させても、隔壁部材に平行にジグザグ欠陥が多数発
生した。ストライプ状隔壁部材とラビング方向とをほぼ
平行にした液晶パネル体の液晶は完全無欠陥であったの
で、隔壁部材の傾斜角度が90゜からほぼ平行になる間
で、欠陥の発生率が連続的に増大したことがわかる。
平行でない方向にずらして配置することは、欠陥の発生
の危険性が生じるだけであり、そのような操作を行うこ
とは実際上意味がない。ちなみに、隔壁部材の傾斜角度
が23゜の場合でも、数は少ないがラビング方向に平行
な線上欠陥が発生した。これは、液晶の浸透方向がラビ
ング方向からずれること、より支配的な理由としては、
ラビング方向に沿っての移動しようとする液晶の移動が
隔壁部材に突き当たって妨げられることによるものと考
えられる。
ては、傾斜角度が23゜のものよりも多数の線状欠陥と
一部に小さなジグザグ欠陥が発生した。隔壁部材の傾斜
角度が12゜のものでは、無欠陥配向の液晶が得られ
た。
手順で液晶パネル体を作製したが、図26に示すよう
に、複数の隔壁部材8のうちの数本を間引いて、隔壁部
材8間の開口部の幅Lが約1mmと約2mmの2種類の
直線状空間R1及びR2を10本づつ形成した。液晶の
浸透のさせ方と冷却の仕方は実施例1と同様に行った。
幅L=2mmの直線状空間R2に浸透させた液晶内には
ジグザグ欠陥及び線状欠陥が数は少ないが発生した。こ
の結果、ストライプ状隔壁部材の開口部は狭い方が好ま
しいことがわかる。しかしながら、その具体的な数値
は、必要な体積収縮量、パネルサイズ、画素サイズ、カ
ラーフィルタの配置、接着強度、そして押圧耐性等に応
じて選択される。さらに、本液晶パネル体を光書き込み
用の書き込み体として用いる場合には、書き込み用のレ
ーザ光の走査ピッチ等により選択される。
の厚さ1.1mmのガラス基板を光学研磨し、平面の平
坦性を2μm以内に加工した透明基板2,3を1組用意
した。透明基板2,3の上に2000ÅのITO膜をス
パッタリングによって製膜して平面状電極4,5を形成
した。
HL1110の2%溶液を1000rpmで20秒間ス
ピンコートした後、180℃のオーブンで約1時間乾燥
し、室温で一辺と平行方向にラビング処理を施した。さ
らに、この基板上に球状スペーサが樹脂分に対して1重
量%添加したゴム系レジストOMR−83(東京応化工
業(株)製)の粘度30cp溶液を3000rpmで1
5秒間スピンコートした。
て図2のパターンの接着性隔壁部材8を基板2の中央部
にラビング方向と平行になるように形成した。この隔壁
部材8に関しては、厚さを2.2μm、長さを37c
m、そして本数を900本とした。実施例1との主たる
相違は、形成される直線状空間Rの長さである。表示部
として利用可能な面積Hは37cm×30cmとなる。
対向基板2には、ポリイミド樹脂HL1110の2%溶
液を1000rpmで20秒間スピンコートした後、1
80℃のオーブンで約1時間乾燥した。
のラビング方向が平行且つ同一方向であって、中央部で
沈みのない、セルギャップが約2.0μmで完全に上下
の基板が接着した隔壁部材群のある液晶パネル枠を得
た。そしてこの液晶パネル枠に、強誘電性液晶ZL13
774(メルク(株)製)を封入した。この液晶は、液
体相→86℃→N* 相→76℃→SmA相→62℃→S
mC* 相の相転移を経る。
体を浸し、3分間保持して液晶全体が液体相になった
後、2.5cm/分の速度で水槽の気水界面が低下する
ように水槽の水を排水した。図17の冷却方向で液晶パ
ネル体の主要部にはどんな欠陥も見い出されなかった。
冷却方向を逆にすると、ほんのわずかの線状欠陥が見い
出された。この実施例の液晶パネル体における配向膜と
液晶層との組み合わせは、実施例1と逆向きに液晶層が
撓む方向を自然の状態とするものである。但し、隔壁部
材の始端部と終端部には、10mm程度までジグザグ欠
陥を含む配向異常があった。
0.2℃/分の速度でパネル全面の温度差が0.1℃で
あるように温度制御しながら室温まで冷却した。この場
合、パネル全面をほぼ上下1:2に分割する位置に、接
着性部材を横切ってジグザグ欠陥が現れた。ジグザグ欠
陥を形成する2つの液晶相ドメインの内部には、線状欠
陥が多数見い出された。液晶パネル体の浸し方を変えて
冷却を行なうと、ジグザグ欠の位置は変動したが、消失
することはなかった。これは冷却点の分布及び体積収縮
における物質移動が欠陥発生の原因であることを示して
いる。
パネル枠を作製した。但し、使用したガラス基板の大き
さは、10cm角であり、表示部として利用可能な面積
は8cm×8cmとなる。この液晶パネル枠に強誘電性
液晶ZL13774(メルク(株)製)を実施例3と同
様にして封入した。封入後、実施例3と同様の処理を行
ったが、十分に温度勾配がかからず、ジグザグ欠陥が発
生した。
て、液晶封入用の液晶パネル枠を作製した。そして、液
晶として強誘電性液晶CS1014(チッソ(株)製)
を封入した。図23に、実際に使用した装置の全体構成
を示す。カイラルスメクチックC相よりも高温側の相を
カイラルネマチック相とするため、温度勾配の高温側の
設定温度を75℃とした。温度制御のための雰囲気に関
しては、カイラルスメクチックC相よりも高温側に対応
する温度(高温部)の雰囲気42を乾燥空気とし、一
方、カイラルスメクチックC相に対応する温度(低温
部)の雰囲気43も乾燥空気とした。温度勾配の移動速
度は1cm/分とした。符号32は、温度勾配方向の長
さLD が10cmの断熱部材である。
れる温度勾配部に対して液晶パネル体1を相対的に矢印
D方向へ移動したところ、完全無欠陥のカイラルスメク
チックC相を持つ液晶パネル体1を得た。
て、液晶封入用の液晶パネル枠を作製した。そして、液
晶として強誘電性液晶CS1014(チッソ(株)製)
を封入した。図24に、実施に使用した装置の全体構成
を示す。
相をスメクチックA相とするため、温度勾配の高温側の
設定温度を65℃とした。温度制御手段としては、ペル
チェ素子を用いた接触式の温度調節装置52,53、す
なわち固体の温度調節手段を用いた。これらの温度調節
装置52,53は、カイラルスメクチックC相から等方
相までに対応する温度範囲で温度調節が可能であり、カ
イラルスメクチックC相よりも高温側に対応する温度
(高温部)、そしてカイラルスメクチックC相に対応す
る温度(低温部)の両方とも、この温度調節装置52,
53により温度制御した。温度勾配の移動速度は1cm
/分とした。符号32は断熱部材である。
れる温度勾配に対して液晶パネル体1を相対的に矢印D
方向へ移動したところ、完全無欠のカイラルスメクチッ
クC相を液晶パネル体を得た。
て液晶封入用の液晶パネル枠を作製した。そして、液晶
として強誘電性液晶CS1014(チッソ(株)製)を
封入した。カイラルスメクチックC相よりも高温側の相
をカイラルネマチック相とするため、温度勾配の高温側
の設定温度を75℃とした。温度制御のための雰囲気に
関しては、カイラルスメクチックC相よりも高温側に対
応する温度の雰囲気を水とし、カイラルスメクチックC
相に対応する温度の雰囲気を大気とした。但し、温度勾
配部には断熱部材を設けなかった。温度勾配の移動速度
は2.5cm/分とした。
配部が適切に形成されずに、液晶の収縮方向が定まら
ず、温度勾配部の移動に合わせて波状にジグザグ欠陥が
発生した。
て、液晶封入用の液晶パネル枠を作製した。そして、液
晶として、反強誘電性液晶CS4000(チッソ(株)
製)を封入した。他の材料は実施例5と同じである。C
S4000は、反強誘電相を有し、その相転移は、等方
相→101℃→スメクチックA相→84℃→カイラルス
メクチックC相→82℃→カイラルスメクチックCA 相
となる。
の相を等方相とするため、温度勾配の高温側の設定温度
を102℃とした。温度制御手段としては、固体の温度
調節手段である、ペルチェ素子を用いた接触式の温度調
節装置を用いた。温度勾配の移動速度は2.5cm/分
とした。その結果、ジグザグ欠陥の極めて少ないカイラ
ルスメクチックCA *相を持つ液晶パネル体を得た。
態相温度と冷却方向とを適正に選択して完全な無欠陥配
向が得られたところの、液晶と配向用ポリイミド樹脂と
の組み合わせを列挙すると、以下の通りである。 強誘電性液晶:CS1013、CS1015、CS10
17、CS1019、(以上(株)チッソ製)、ZLI
3775(メルク(株)製)、SCE8、SCE9、S
CE10、SCE11、(以上BDH社製) ポリイミド樹脂:S610(日産化学(株)製)、PI
X1400、PIQ5200、(以上日立化成(株)
製) AL3046,AL1051、(以上日本合成ゴム
製)。
液晶SCE8及びSCE9(いずれもBHD社製)を選
択し、その他の条件は実施例1の場合と同じとして液晶
パネル体を作製したところ、図16に示す(a)から図
21に示す(f)の6種類のいずれの場合にも、全く欠
陥は見られなかった。
パネル体の製造装置の他の実施例を示している。この装
置は、高温部として作用するトンネル型の炉62と、搬
送ローラ64を含む液晶パネル体移動装置65と、そし
て低温部として作用する大気領域Qと炉62の内部との
間を断熱する断熱部63とを有している。炉62及び断
熱部63は、液晶パネル体1が通過可能な開口部66を
備えている。炉62内には適宜の加熱手段、例えば、抵
抗に電流を流したときの発熱を利用する加熱装置や、赤
外線ヒータを利用した加熱装置等が配設される。この装
置では、移動装置65によって搬送される液晶パネル体
1が、矢印Jのように、炉62、断熱部63、そして大
気領域Qの順に移動する。この移動の間に、液晶パネル
体1に温度勾配が形成され、さらにその温度勾配が液晶
パネル体1に対して相対的に移動、特に直線状空間Rに
対して平行方向に移動する。
れる高温部の温度を液体より高温の100℃以上に設定
できる。また、液晶パネル体1に対する冷却処理を流れ
作業によって行うことができるので、液晶パネル体の生
産効率が向上する。
晶パネル体の製造装置のさらに他の実施例を示してい
る。この装置は、液晶パネル体1を矢印J方向へ搬送で
きる複数の高温搬送ローラ72を有している。これらの
高温搬送ローラは、ゴムローラ、セラミックローラその
他の材質のローラによって形成されていて、内蔵する加
熱装置又は外部に設置した加熱装置によって加熱されて
高温に維持されている。液晶パネル体1は、ローラ72
によって搬送される間に、それらのローラ72によって
構成される高温部と、大気領域Qによって構成される低
温部との間を移動して、所定の温度勾配に置かれた状態
で冷却される。
よって構成される高温部の温度を液体より高温の100
℃以上に設定できる。また、液晶パネル体1に対する冷
却処理を流れ作業によって行うことができるので、液晶
パネル体の生産効率が向上する。なお、高温搬送ローラ
72は、一対のローラによって液晶パネル体1を挟んで
搬送するが、液晶パネル体1は多数の隔壁部材によって
一対の基板を強固に接着した構造となっているので、そ
のような挟みつけながらの搬送を行っても液晶パネル体
1自体が破損したり、あるいは液晶パネル体1内の液晶
の構造が破壊することがない。
晶パネル体の製造装置のさらに他の実施例を示してい
る。この装置は、高温部として作用する砂浴82と、低
温部として作用する大気領域Qと、そして、液晶パネル
体1を砂浴82と大気領域Qとの間で移動させる液晶パ
ネル体移動装置85とを有している。移動装置85は、
液晶パネル体1を上下方向へ搬送できる任意の機構によ
って構成される。砂浴82内の砂は、内蔵された加熱装
置又は外部に設置した加熱装置によって加熱される。
構成される高温部の温度を液体より高温の100℃以上
に設定できる。また、液体を用いた場合のような、蒸気
すなわち湯気が無いので、液晶パネル体1に付与する温
度勾配が安定する。
隔壁部材が上下の基板を強固且つ柔軟に接着するので、
液晶配向層を破壊しない耐震耐衝撃性に優れた液晶パネ
ル体が得られる。この液晶パネル体は、手で触っても撓
むことが無く、しかも変形させることなく自由に持ち運
びもできるので、液晶パネル体に駆動用トランジスタ等
の付帯要素を付けて液晶ディスプレイを組み立てる際の
操作性が向上する。また、液晶ディスプレイとして使用
するときの耐震耐衝撃性も向上する。
狭い通路である直線状空間によって規制され、(2)そ
の方向は一軸配向方向、例えばラビング方向に対して平
行に規定され、しかも(3)一軸配向方向に関して温度
勾配が生じるように液晶パネル体が順次冷却されて、液
晶分子層が体積収縮方向へ自然に変形しつつ、その内部
の液晶が低温状態相、例えばSmC* 相へと変化する。
このような相乗的な構成により、従来では成し得なかっ
た、大面積の液晶パネル体に完全無欠陥配向のカイラル
スメクチック相を再現性良く、確実に形成することがで
きる。また、高品質で大型の液晶ディスプレイを安価に
製造できる。
ネル枠の内部に未充浸部が生じないように液晶相を封入
できる。
又は反強誘電性液晶及び適正な面状のポリイミド系配向
膜であれば、それらをどのように組み合わせても、特別
な工夫を施すことなく、液晶パネル枠の内部に液晶を封
じさえすれば、必然的に無欠陥の配向が得られる。
たハイビジョンのような超大型の液晶ディスプレイへの
適応可能性が初めて実証された。
殊な設備を必要とせず、工業的にみても量産技術にたや
すく導入でき、これにより、強誘電性液晶及び反強誘電
性液晶を用いた液晶パネル体を低コストで製造できる。
パネル体の内部構造を示す斜視断面図である。
面断面図である。
式的に示す平面図である。
に示す平面図である。
式的に示す平面図である。
グザグ欠陥の構造との関係を模式的に示す斜視断面図で
ある。
視断面図である。
い違いの状態を模式的に示す図である。
長方向の異なる2つのドメインが存在する状態を模式的
に示す図である。
層の食い違いの他の状態を模式的に示す図である。
る。
式的に示す図である。
示す図である。特に、(a)は右側から先に温度が下が
る場合を示し、(b)は中央部分から左右両側にかけて
順に温度が下がる場合を示している。
次異なる相が発生し、さらにSmC* 相の層が撓む状態
を模式的に示す図である。
液晶層の撓み方向及び液晶分子の傾斜状態、特に平行ラ
ビングで冷却方向がラビング方向と逆方向の場合の状況
を模式的に示す図である。
液晶層の撓み方向及び液晶分子の傾斜状態、特に平行ラ
ビングで冷却方向がラビング方向と同じ方向の場合の状
況を模式的に示す図である。
液晶層の撓み方向及び液晶分子の傾斜状態、特に反平行
ラビングで冷却方向が下側ラビング方向と同じ方向の場
合の状況を模式的に示す図である。
液晶層の撓み方向及び液晶分子の傾斜状態、特に反平行
ラビングで冷却方向が上側ラビング方向と同じ方向の場
合の状況を模式的に示す図である。
液晶層の撓み方向及び液晶分子の傾斜状態、特に片側ラ
ビングで冷却方向がラビング方向と逆方向の場合の状況
を模式的に示す図である。
液晶層の撓み方向及び液晶分子の傾斜状態、特に片側ラ
ビングで冷却方向がラビング方向と同じ方向の場合の状
況を模式的に示す図である。
施例を模式的に示す図である。
一実施例を模式的に示す図である。
に他の一実施例を模式的に示す図である。
構造の他の一実施例を示す斜視断面図である。
構造のさらに他の一実施例を示す斜視断面図である。
体において発現するジグザグ欠陥の現れ方の一例を模式
的に示す図である。
様子を模式的に示す図、特にラビングが始まった方向か
ら冷却する場合の層の折れ曲がりの様子を示す図であ
る。
に他の実施例を示す斜視図である。
に他の実施例を示す斜視図である。
に他の実施例を示す斜視図である。
Claims (18)
- 【請求項1】 (1)互いに対向する一対の基板のうち
の少なくとも一方に配向膜を形成し、 (2)それらの配向膜のうちの少なくとも一方に対して
一軸配向処理を施し、 (3)上記一対の基板間に、上記一軸配向処理と略平行
の方向に延びるように、少なくとも一方の端部に開口を
有していて、その開口以外の部分が液体に対して密閉さ
れた直線状空間を複数個連続して互いに平行に形成し、 (4)それらの直線状空間の内部に強誘電性液晶又は反
強誘電性液晶を封入し、 (5)封入された液晶を高温状態相を呈する温度に保持
し、その後、 (6)封入された液晶を、一軸配向処理の方向に関して
温度勾配が形成保持された状態で、直線状空間の一方の
端部側から他方の端部側へ向かって、高温状態相を呈す
る温度から低温状態相を呈する温度まで順次冷却するこ
とを特徴とする液晶パネル体の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の液晶パネル体の製造方法
において、直線状空間の断面形状は偏平な略四辺形であ
ってその断面積は0.006mm2 以下であり、さらに
直線状空間の長さは10cm以上であることを特徴とす
る液晶パネル体の製造方法。 - 【請求項3】 請求項1記載の液晶パネル体の製造方法
において、 (1)複数の直線状電極を所定ピッチで並べた状態のス
トライプ状電極を一対の基板上に形成し、 (2)各基板上のストライプ状電極の一方又は両方に配
向膜を形成し、 (3)その配向膜の少なくとも一方に対して一軸配向処
理を施し、 (4)一方の基板上のストライプ状電極の各直線状電極
の間に該電極と同じピッチ又は複数ピッチ間隔で、且つ
一軸配向処理に対して略平行に延びるように、直線状の
隔壁部材を形成し、そして (5)一対の基板上のストライプ状電極が互いに直交す
るようにそれらの基板を対向させた上で、一方の基板上
に形成した隔壁部材を他方の基板に接着することによっ
て、液体に対して密閉された直線状空間を形成すること
を特徴とする液晶パネル体の製造方法。 - 【請求項4】 請求項1記載の液晶パネル体の製造方法
において、 (1)一対の基板上に平面状電極を形成し、 (2)各基板上の平面状電極の一方又は両方に配向膜を
形成し、 (3)その配向膜のうちの少なくとも一方に対して一軸
配向処理を施し、 (4)一方の基板上に形成した平面状電極上に適宜のピ
ッチで、且つ一軸配向処理に対して略平行に延びるよう
に、隔壁部材を形成し、そして (5)一方の基板上に形成した隔壁部材を他方の基板に
接着することによって、液体に対して密閉された直線状
空間を形成することを特徴とする液晶パネル体の製造方
法。 - 【請求項5】 請求項1から請求項4のいずれか1つに
記載の液晶パネル体の製造方法において、高温状態相は
等方相、カイラルネマチック相又はカイラルスメクチッ
クA相のいずれか1つであることを特徴とする液晶パネ
ル体の製造方法。 - 【請求項6】 請求項1又は請求項4のいずれか1つに
記載の液晶パネル体の製造方法において、低温状態相は
カイラルスメクチックC相又は反強誘電液晶相であるこ
とを特徴とする液晶パネル体の製造方法。 - 【請求項7】 請求項1から請求項4のいずれか1つに
記載の液晶パネル体の製造方法において、一軸配向処理
はラビング処理又は斜方蒸着処理であることを特徴とす
る液晶パネル体の製造方法。 - 【請求項8】 少なくとも一方の端部に開口を有してい
て、その開口以外の部分が液体に対して密閉された直線
状空間を互いに対向する一対の基板の間に複数個連続し
て互いに平行に並ぶように形成し、 上記一対の基板のうちの少なくとも一方に配向膜を形成
し、 上記直線状空間の延びる方向に対して略平行の方向に、
上記配向膜のうちの少なくとも一方に対して一軸配向処
理を施し、そしてそれらの直線状空間内に強誘電性液晶
又は反強誘電性液晶を封入することによって形成される
液晶パネル体に関して、封入された液晶に低温状態相の
モノドメイン層を形成するための液晶パネル体の製造装
置において、 封入された液晶が高温状態相を呈する温度を有する高温
部と、 封入された液晶が低温状態相を呈する温度を有する低温
部と、 一軸配向処理の方向に関して温度勾配が形成保持された
状態で、直線状空間の一方の端部側から他方の端部側へ
向かって、上記液晶パネル体に対して温度勾配を相対的
に移動させる温度勾配移動手段とを有することを特徴と
する液晶パネル体の製造装置。 - 【請求項9】 請求項8記載の液晶パネル体の製造装置
において、高温部と低温部との間に断熱部材を設けたこ
とを特徴とする液晶パネル体の製造装置。 - 【請求項10】 請求項8又は請求項9記載の液晶パネ
ル体の製造装置において、高温部及び低温部の少なくと
もいずれか一方を気体の雰囲気としたことを特徴とする
液晶パネル体の製造装置。 - 【請求項11】 請求項8又は請求項9記載の液晶パネ
ル体の製造装置において、高温部及び低温部の少なくと
もいずれか一方を液体の雰囲気としたことを特徴とする
液晶パネル体の製造装置。 - 【請求項12】 請求項8又は請求項9記載の液晶パネ
ル体の製造装置において、高温部及び低温部の少なくと
もいずれか一方を固体によって構成したことを特徴とす
る液晶パネル体の製造装置。 - 【請求項13】 請求項8から請求項12のうちのいず
れか1つに記載の液晶パネル体の製造装置において、 高温部として作用する液体領域と、 低温部として作用する大気領域と、 液体領域に浸された液晶パネル体に対して液体領域と大
気領域との間の気液界面を相対的に移動させる気液界面
移動手段と、 液体領域の液面に追従して移動可能であり且つ液晶パネ
ル体が通過可能なスリットを備えた断熱部材とを有する
ことを特徴とする液晶パネル体の製造装置。 - 【請求項14】 請求項8から請求項12のうちのいず
れか1つに記載の液晶パネル体の製造装置において、 高温部として作用し且つ液晶パネル体が通過可能な開口
部を備えたトンネル型の炉と、 低温部として作用する大気領域と、 液晶パネル体がトンネル型の炉と大気領域との間で移動
するように、液晶パネル体とトンネル型の炉とを相対的
に移動させる液晶パネル体移動手段と、を有することを
特徴とする液晶パネル体の製造装置。 - 【請求項15】 請求項8から請求項12のうちのいず
れか1つに記載の液晶パネル体の製造装置において、 高温部として作用し且つ液晶パネル体を搬送できる高温
搬送ローラと、 低温部として作用する大気領域又は低温搬送ローラと、
を有することを特徴とする液晶パネル体の製造装置。 - 【請求項16】 請求項8から請求項12のうちのいず
れか1つに記載の液晶パネル体の製造装置において、 高温部として作用する砂浴と、 低温部として作用する大気領域と、 液晶パネル体を砂浴と大気領域との間で移動させる液晶
パネル体移動手段と、を有することを特徴とする液晶パ
ネル体の製造装置。 - 【請求項17】 請求項8から請求項16のうちのいず
れか1つに記載の液晶パネル体の製造装置において、高
温状態相は等方相、カイラルネマチック相又はカイラル
スメクチックA相のいずれか1つであることを特徴とす
る液晶パネル体の製造装置。 - 【請求項18】 請求項8から請求項16のうちのいず
れか1つに記載の液晶パネル体の製造装置において、低
温状態相はカイラルスメクチックC相又は反強誘電液晶
相であることを特徴とする液晶パネル体の製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2759495A JP2738330B2 (ja) | 1994-03-31 | 1995-01-24 | 液晶パネル体の製造方法及び製造装置 |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8547794 | 1994-03-31 | ||
JP6-192017 | 1994-07-21 | ||
JP6-85477 | 1994-07-21 | ||
JP19201794 | 1994-07-21 | ||
JP2759495A JP2738330B2 (ja) | 1994-03-31 | 1995-01-24 | 液晶パネル体の製造方法及び製造装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0887021A JPH0887021A (ja) | 1996-04-02 |
JP2738330B2 true JP2738330B2 (ja) | 1998-04-08 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2759495A Expired - Fee Related JP2738330B2 (ja) | 1994-03-31 | 1995-01-24 | 液晶パネル体の製造方法及び製造装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2738330B2 (ja) |
-
1995
- 1995-01-24 JP JP2759495A patent/JP2738330B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0887021A (ja) | 1996-04-02 |
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