JP2555649B2 - 液晶表示素子の偏光膜形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液晶表示素子の偏光膜形成方法に関し、特
に、配向膜としても機能しうる偏光膜の形成方法に関す
る。

［従来の技術］ 液晶表示素子において、偏光板は、例えば、ツィスト
ネマティック液晶表示素子あるいはゲストホスト型液晶
素子に用いられる。

この偏光板としては、一方向に引き伸ばしたポリビニ
ルアルコール膜にヨウ素を浸み込ませたフィルム状の偏
光膜を保護フィルムで挟んだものが用いられている［液
晶の最新技術P149〜P151:工業調査会刊］。

又、液晶表示素子において、従来、液晶分子の配向を
制御する配向膜が液晶層との界面に形成される。この配
向膜により液晶分子が配向膜に対し、所定の傾きをもっ
て配列し、この傾きにより液晶分子が外部電界により変
形する方向を規定する。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記フィルム状偏光板を液晶表示素子の基板上に形成
する場合には、これを粘着剤で貼着することにより行っ
ている。

しかし、上記偏光板を貼ることは、手間がかかり、し
かも曲面に貼るのは困難である。又、粘着剤の耐熱性、
耐湿性が劣るため、偏光板がはがれ易い。

本発明は、上記事情に鑑みて案出されたものであり、
工程が簡易で耐久性が高く、かつ配向膜として機能する
偏光膜の形成方法を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の液晶表示素子の偏光膜形成方法は、透明基板
上に高分子膜を形成し、ラビング処理を施した後、ヨウ
素をドープして形成することを特徴とするものである。

［作用］ 透明基板上に高分子膜を形成し、ラビング処理を施す
と、機械的な溝構造の生成、表面近傍のポリマーの再配
列等が行われると考えられる。

その後、ヨウ素をドープすることにより、ヨウ素はラ
ビング方向に鎖状の高分子として包埋された形で存在す
るようになると考えられ、このヨウ素の伝導電子は、分
子の長さ方向に移動可能で、垂直には動けないため、偏
光が選択される。

又、上記偏光膜は、ラビング処理を施して形成されて
いるため、液晶層との界面に配設されれば配向膜として
機能する。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照しつつ説明す
る。

第１図は実施例に係る液晶表示素子の断面模式図であ
る。

第１図に示すようにこの液晶表示素子は、相対向する
ように配設された一対の透明基板１と、透明基板表面に
形成された透明導電膜２と、該透明導電膜２表面に形成
された本実施例に係る偏光膜３と、シール材４と、上記
偏光膜３を介して透明基板１間に封入された誘電異方性
が正のネマティック液晶層５と、を有する。

透明基板１は、液晶表示素子の外形を規定するもの
で、本実施例では、板状のフロートガラス基板を用いて
いる。尚、曲面状のガラス基板を用いてもよい。

透明導電膜２は、ネマティック液晶層５に電界を印加
するためのもので、シート抵抗100〜400Ω／□のITO膜
をスパッタにより形成した。

上記偏光膜３は、一定方向に直接偏光を行う他、配向
膜としての機能を有するものであり、次のようにして形
成した。

上記透明導電膜２を形成した透明基板１を、ポリビニ
ルアルコールを５〜20％含有する水溶液中に入れ、引き
上げた後、20分間120℃で加熱して、ポリビニルアルコ
ール膜を形成した。尚、本実施例では、ポリビニルアル
コールを用いたが、高分子膜であればよく、ポリイミ
ド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド等を用いて
もよい。

次に、従来用いられているラビング装置を使用して、
膜表面をラビングした。尚、ラビング装置を用いること
なく、手でアクリルなどの布を膜表面に押しつけて、一
方向にふくことによって、ラビングを行ってもよい。

このラビングにより、膜の表面に機械的な溝構造を形
成するとともに表面近傍の高分子が、ラビング方向に一
軸的再配列することになると考えられる。

又、このラビング方向は、一対の透明基板の各々が液
晶表示素子を組立てたとき、直交するように行った。

上記ラビング後の透明基板を、ヨウ素を含む溶液（ヨ
ウ化カリウム溶液）に浸漬し、偏光膜３を形成した。

ヨウ化カリウム溶液に浸漬することにより、ヨウ素は
ポリビニルアルコール膜に包埋された形でラビング方向
に鎖状の高分子として存在することになる。

このとき、ヨウ素の伝導電子は、分子の長さ方向に移
動可能で、垂直には動けないため、偏光が選択される。
即ち、この偏光膜３は、ラビング方向に光吸収軸を有す
るもので、膜の透過光は、ラビング方向に直交して直線
偏光される。

又、この偏光膜３は液晶層５との界面に配列されるた
め、液晶分子の配列を制御する。即ち、上記ラビング方
向に対応して、液晶分子の偏光膜５に対し、所定の傾き
をもって配列する。

以上のようにして配向性を有する偏光膜３が形成され
る。

シール材４及び正のネマティック液晶層５は、従来と
同様のものである。

上述のようにして形成された偏光膜３を有する透明基
板により、液晶注入口を除いて、基板周縁をシール材４
によってシールし、注入口から空液晶セルの空隙にネマ
ティック液晶を毛細管現象を利用して注入し、その注入
口を封止してツィストネマティック液晶表示素子を形成
した。

上記液晶表示素子において相対向する透明導電膜２間
に電圧を印加しない初期状態において、一方の透明基板
側から入射した光は、まず入射側の偏光膜３にて直線偏
光を受け、液晶層５にて、直進行方向に垂直な面内で90
°施光するため、もう一方の偏光膜３を透過する。一
方、透明導電膜２間に電圧を印加したとき、液晶層５の
施光性はなくなり、光はそのまま直進するので、直交す
る偏光膜を透過しえない。

又、上記相対向する偏光膜３のラビング方向を平行と
し、一方の偏光膜上に配向膜を形成し、ラビング方向を
下の偏光軸と直交にすると透明導電膜２間に電圧を印加
した状態で光が透過し、電圧を無印加とした際には、光
を遮断するツィストネマティック液晶表示素子を形成し
うる。

（上記実施例の液晶表示素子の効果） 本実施例によれば、従来のように偏光フィルムの貼着
という工程がない。このため、従来、偏光フィルムの貼
着により生じる手間や、耐久性の劣化という問題を解消
しうる。

又、偏光膜３は透明基板の内側に液晶層５と接するよ
うに形成されている。このため、従来、例えば、透明基
板１の外側に偏光フィルムを貼着した場合に比し、透明
基板１の内側にあるため、耐久性が向上する。又、従来
の偏光フィルムは耐久性の高い保護膜に挟持され、耐久
性を高めているが、本発明では、上記保護層の必要がな
い。さらに、液晶層５と偏光膜３が接しているため、視
角依存性が少なくなる。

｛上記実施例に対する言及及び変形例｝ 上記実施例においては、透明基板１上に形成した偏光
膜３は一層である。しかし、偏光度をより高めるために
ラビング方向を平行にした２層以上の膜を種層して形成
してもよい。即ち、偏光膜を形成した後、その膜表面に
偏光膜形成工程を繰返して偏光膜を形成することによ
り、２層以上の偏光膜を形成することができる。

又、上記実施例においては、液晶分子の配向方向と偏
光方向とは、ともにラビング方向により同一に規定され
る。しかし、偏光膜の偏光軸と液晶の配向方向とを無関
係に規定したい場合には、偏光膜上に通常の配向膜を形
成すればよい。即ち、上述のように偏光膜を形成し、こ
の上に例えばポリビニルアルコール膜を形成し、単に任
意の角度でラビング処理を施すだけでよい。

又、本発明は、曲面を有る透明基板上に偏光膜を形成
する場合にも適用できる。例えば、曲率1000Rを有する
一対の曲面ガラスの内側に、上記と同様に偏光膜を形成
して、液晶表示素子を構成し、これを液晶防眩ドアミラ
ーとして製造した。実験によれば、耐久性は良好であ
り、屋外の環境でも長期間の使用に耐えた。又、従来、
曲面に偏光フィルムを貼ることが困難であり、用いるこ
とができなかったTN（ツィストネマティック）、又は、
GH（ゲストホスト）方式の曲面素子の製造ができるよう
になった。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、透明基板表面に配
向性を有する偏光膜を直接形成するものである。

このため、従来のように偏光フィルムの貼着という工
程がない。従って従来、偏光フィルムの貼着により生じ
る手間や耐久性の劣化という問題を解消しうる。

又、本発明に係る偏光膜は、配向膜としても機能す
る。このため、配向膜を偏光板と別個に形成する必要が
ないため、液晶表示素子の構成及び製造工程が簡易とな
り、製造コストを低下、歩留りのアップが行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る液晶表示素子の断面模
式図である。 １……透明基板、２……透明導電層 ３……偏光膜、４……液晶層

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板上に高分子膜を形成し、ラビング
   処理を施した後、ヨウ素をドープして形成することを特
   徴とする液晶表示素子の偏光膜形成方法。