JPH01186914A - 強誘電性液晶素子の配向膜の形成方法 - 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） 本発明は強誘電性液晶表示素子の電極基板上に積層され
る配向膜の形成方法に関する。

（従来の技術） 従来、この種液晶素子の配向膜の形成方法として、例え
ばポリイミド等の電気絶縁性の耐熱性合成樹脂被膜の表
面をラビング処理する方法が知られているが、ラビング
処理時に該合成樹脂被膜が剥れたり、また該合成樹脂被
膜の表面やこれを擦する布にダスト等が付着している場
合には該被膜表面に傷が付いたりし、更にまた大面積の
合成樹脂被膜を一様にラビング処理することが困難であ
るために大面積の液晶素子の配向膜を形成できないとい
う不都合を有する。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は前記従来の不都合を解消し、合成樹脂被膜を電
極基板から剥離させたり、被膜表面に傷を付けたりする
ことなく、しかも液晶分子のチルト角度を任意に設定す
ることが出来、かつ優れたコントラストを有する大面積
の液晶表示素子の配向膜を簡単に形成することが出来る
強誘電性液晶素子の配向膜の形成方法を提供することを
その目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意検討した結果
、第１図示のようにガラス基板（１）上に設けられた透
明電極（２）の表面に被覆され分極したポリイミド等の
電気絶縁性の耐熱合成樹脂被膜（３）に例えばＴｉＯ２
のような誘電体をスパッタリングして形成された一定の
配向角度の均一な配向性を有する誘電体被膜（４）上に
設けた液晶表示素子に電界を印加したとき該素子はその
液晶分子の長袖が誘電体分子の配向方向をら施紬として
固有のチルト角で反転可能（双安定性）となるから、用
いる液晶表示素子の種類に対応させて誘電体被膜（４）
の配向角度を合成樹脂被膜（３）の表面に対して水平な
いし垂直の範囲内で任意に設定することが出来ることを
知見した。

本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであって
、電気絶縁性の耐熱性合成樹脂被膜の表面にスパッタリ
ングによって被膜表面に対する配向角度が水平ないし垂
直の範囲内の誘電体被膜を形成することを特徴とする。

本発明に用いる電気絶縁性の耐熱性合成樹脂被膜として
は、ポリイミド、ポリアミド、ポリ尿素等が挙げられる
が、ポリイミドが極めて優れた高電気絶縁性、耐熱性並
びに電気化学的安定性を有するので好ましい。このガラ
ス基板上の透明電極の表面にポリイミド被膜を形成する
方法としては、刷毛塗り法、浸漬法、スピンコード法、
スプレー法、真空蒸着法等が挙げられるが、被膜を薄膜
状にかつ均一厚さに形成するためには真空蒸着法が好ま
しい。

また、誘電体被膜と−しては例えばＴｌＯ２、Ａ、ｅｚ
０３．５ｔｏ２、ＣｒＯ２、ＺｒＯ２、Ｆｅ２　ｏ３等
の金属酸化物の誘電体材、またはＢａＴｌ０３、ｐｂＴ
Ｉ０３、ＬａＴ１０３等の複合金属酸化物或いは（Ｐｂ
＋−Ｌａｗ　）（Ｚｒ＋−ｙ　Ｔｉ、）　Ｏｓ等の複数
の複合金属酸化物の固溶体から成る強誘電体材が挙げら
れる。

この誘電体被膜は例えば７１０２等の金属酸化物の誘電
体をターゲットとしてこれに直接に入射スパッタリング
することによって形成してもよいし、或いはＴＩ等の酸
化物が誘電体である金属をターゲットとして酸素または
水、或いはこれらを含む混合ガス雰囲気下で入射反応性
スパッタリングすることによって形成してもよい。

また誘電体被膜は、ポリイミド等の電気絶縁性の耐熱性
合成樹脂被膜上に直接スパッタリングして形成しても、
またポリイミドの前駆体であるポリアミック酸等の電気
絶縁性の耐熱性合成樹脂の前駆体被膜上にスパッタリン
グして形成してから該前駆体の重合を完結せしめること
によって、得られた耐熱性合成樹脂被膜上に形成されて
いるようにしてもよい。

電気絶縁性の耐熱性合成樹脂或いはその前駆体の被膜面
は、スパッタされた誘電体の分子が該被膜面に対して略
水平ないし垂直の角度で入射するように、ターゲットに
対して位置決めするのが好ましい。

スパッタリングは一般に真空度ｌＸｌ０−’〜１Ｘ　１
Ｏ−５Ｔｏｒｒ程度の条件下で５〜３０秒程度行なう。

次に本発明方法を実施するための装置の１例を第２図に
示す。図中、■は処理室を示し、該処理室Ｃ１１）は外
部の真空ポンプその他の真空排気系Ｉ′１つに接続され
て内部の真空度を調節自在としであると共に、該処理室
（ｌｖに連通されたガス導入管（１３からアルゴン等の
不活性ガスや、或いは反応性スパッタリングの場合には
酸素または水、或いはこれらを含む混合ガス等の所望の
ガスを導入できるようにしである。また、処理室（１１
）内には陽極電極（１４ａ）と負極電極（１４ｂ）が対
向配置され、その負極側の電極（１４ｂ）にターゲツト
材（Ｉ９を支持する。そして該負極側電極（１４ｂ）は
その配置位置を第２図の実線示と仮想線示のように可変
調整出来るようにした。

また側電極（１４ａ）（１４ｂ）間には、電気絶縁性の
耐熱性合成樹脂被膜（３）を電極側表面に積層されたガ
ラス基板（１）を保持する移動部材（ＩＧを設け、該移
動部材（ＩＧで該被膜（３）が被覆されたガラス基板（
１）を水平移動出来るようにしである。更に該被膜（３
）の上方位置にスリットＳの幅を調整自在とした１対の
スリット板ａ″ＤＣＩ７）を設け、ターゲツト材Ｃｌ５
）からスパッタされた分子をスリットＳを通して被膜（
３）に一定角度で入射するようにした。

この装置はターゲツト材（１５＋を支持している負極側
電極（１４ｂ）の配置位置を可変調整出来るようにした
ので、合成樹脂被膜（３）表面に対するターゲツト材の
入射角度を任意設定出来、また移動部材（ｌＧで該被膜
（３）をその面に水平移動出来るようにしたから、該被
膜（３）が大面積であってもその表面に誘電体被膜（４
）を所定の配向角度にかつ均一に形成出来る。尚ターゲ
ツト材１１５）を細長くし、かつ１対のスリット板（＋
７１　ａｒｔ間のスリットＳを細くすることによってス
パッタされたターゲツト材（＋５１の入射角度θ［第２
図示におけるターゲツト材（１５）中心から両スリット
板４７）　（１７）間のスリットＳ幅の中心を経て合成
樹脂被膜（３）に達する線と、該被膜（３）表面とのな
す角度］を一定にすることが出来る。

尚、図中ａεは電極（１４ａ）（１４ｂ）の電源、（＋
９はガス導入管（１３の流量調整弁である。

（実施例） 本発明方法を前記説明装置で行った実施例と従来法によ
る比較例について説明する。

実施例１ 真空蒸着法によってガラス基板（１）上の透明電極（２
）の電極側表面に膜厚２００人のポリイミドの被膜（３
）を積層された縦、横３０ｃｍＸ３０ｃｍのガラス基板
（１）を移動部材ｌ′ｌＧで保持し、負極側電極（１４
ｂ）の配置位置調整を行って負極側電極（１４ｂ）に支
持されているターゲツト材ａ９からスパッタされた分子
が被膜（３）表面に入射角度０４５″で入射するように
した。

次にターゲツト材（＋９としてＴｉＯ２を負極側電極（
１４ｂ）に支持してから、処理室（＋１）内を真空排気
系（１２１を介して１　ｘ　１０−’　〜１　ｘ　１０
づＴｏｒｒ程度に設定した後、該処理室Ｃ１１）内がＯ
，１Ｔｏｒｒとなるようにガス導入管■を介してアルゴ
ンガスを導入した。

その後、電極（１４ａ）（１４ｂ）間にＩ　Ｗ　／　ｃ
＋＋！の高周波電圧を印加して、スパッタされたＴｉＯ
２をポリイミドの被膜（３）表面に６０秒間入射させて
その表面にＴｌＯ２から成る誘電体被膜（４）を形成し
て液晶表示素子の配向膜を得た。

次いで該液晶表示素子の配向膜に から成る液晶（以下液晶Ａと称す）を用いて液晶表示素
子を作成し、該液晶表示素子のコントラストを測定した
。得られた測定値を表に示す。

尚コントラストは液晶結晶素子を備えた液晶セルの液晶
表示素子への電圧印加時と、無負荷時の液晶セルを偏光
子を介して通過するＨｅ　−Ｎｅレザーの偏光の透過率
を夫々調べ、得られた透過率から次の式により算出した
。

実施例２ 膜厚１０００人のポリイミドの被膜（３）を積層された
ガラス基板（１）を用いた以外は前記実施例１と同様の
処理を行って液晶素子の配向膜を得た。

そして前記実施例１と同様の液晶Ａを用いて液晶表示素
子を作成し、該液晶表示素子のコントラストを測定した
。得られた測定値を表に示す。

実施例３ ターゲツト材ａＳとしてＡｌ２Ｏ３を用いた以外は前記
実施例１と同様の処理を行って液晶素子の配向膜を得た
。そして前記実施例１と同様の液晶Ａを用いて液晶表示
素子を作成し、該液晶表示素子のコントラストを測定し
た。得らた測定値を表に示す。

実施例４ ＣＨ，ＣＨ３ Ｃ＋　ｏ　Ｈ２１０−Ｑ−０−Ｃｏ−ｏ−ｃＨ−Ｃ−Ｃ
０２−ＣＨ２−ＣＩ（−ＣＨ３から成る液晶（以下液晶
Ｂと称す）を用いた以外は前記実施例１と同様にして液
晶表示素子を作成し、該液晶表示素子のコントラストを
測定した。得られた測定値を表に示す。

実施例５ 膜厚１０００人のポリイミドの被膜（３）を積層された
ガラス基板（１）を用いた以外は前記実施例１と同様の
処理を行って液晶素子の配向膜を得た。

そして前記実施例４と同様の液晶Ｂを用いて液晶表示素
子を作成し、該液晶表示素子のコントラストをにｒ１定
した。得られた測定値を表に示す。

実施例６ ターゲツト材ａＳとしてＡｆ！２０３を用いた以外は前
記実施例１と同様の処理を行って液晶素子配向膜を得た
。そして前記実施例４と同様の液晶Ｂを用いて液晶表示
素子を作成し、該液晶表示素子のコントラストを測定し
た。得られた測定値を表に示す。

実施例７ 膜厚１０００人のホリイミドの被膜（３）を積層された
ガラス基板（１）と、ターゲツト材（＋５１としてＡｊ
！２０！を用いた以外は前記実施例１と同様の処理を行
って液晶素子の配向膜を得た。そして前記実施例４と同
様の液晶Ｂを用いて液晶°表示素子を作成し、該液晶表
示素子のコントラストを測定した。得られた測定値を表
に示す。

比較例１ 真空蒸着法によってガラス基板上の透明電極の電極側表
面に膜厚１０００人のポリイミド被膜を積層されたガラ
ス基板のポリイミド被膜にラビング処理を行って液晶素
子の配向膜を得た。そして前記実施例１と同様の液晶Ａ
を用いて液晶表示素子を作成し、該液晶表示素子のコン
トラストを測定した。得られた測定値を表に示す。

比較例２ 前記比較例１と同様のラビング処理を行って得た液晶素
子の配向膜に前記実施例４と同様の液晶Ｂを用いて液晶
表示素子を作成し、該液晶表示素子のコントラストを測
定した。得られた測定値を表に示す。

、表 表から明らかなように誘電体被膜が形成された実施例１
．２．３．４．５．６．７は比較例１．２に比して優れ
たコントラストを有しており、従って誘電体被膜がポリ
イミド被膜に対して均一な配向性を有していることが確
認出来た。

しかも誘電体被膜を形成するポリイミド被膜の膜厚が２
００人と極めて薄いのにもかかわらず誘電体を均一な配
向状態の被膜に形成出来た。

また前記実施例１において被膜（３）表面に対しターゲ
ツト材１１９を入射角度１５度、７５度の夫々でスパッ
タリングして得られた液晶表示素子の配向膜のコントラ
ストを調べたところ、前者は３０．５、後者は４１の結
果が得られた。この結果からターゲツト材の入射角度即
ち誘電体被膜（４）の配向角度を各々の液晶材料にとっ
て適当な角度に設定出来ることが確認出来た。

従って配向膜上に形成された液晶表示素子は電界が印加
されたとき液晶表示素子の液晶分子の長軸が誘電体被膜
（４）の誘電体分子の配向方向をら施紬として一定のチ
トル角で反転可能（双安定性）となるので、配向膜上に
形成する液晶表示素子の種類に対応させて合成樹脂被膜
（３）の表面に形成する誘電体被膜（４）の配向角度を
所望角度に設定することが出来る。

また前記実施例１並びに実施例４において、被膜表面に
対するターゲツト材のスパッタリングの入射角度θを１
５〜２０″に代えて得られた液晶表示素子の配向膜のコ
ントラストについて調べたところ、入射角度θ４５°の
実施例１並びに実施例４のコントラストに比して低い傾
向を示していた。

（発明の効果） このように本発明によるときは、電気絶縁性の耐熱性合
成樹脂被膜の表面にスパッタリングによって被膜表面に
対する配向角度が水平ないし垂直の範囲内の誘電体被膜
を形成するようにしたので、誘電体被膜を形成する耐熱
性合成樹脂被膜はその膜厚に薄いものが使用出来、かつ
剥離や傷の全くない極めて均一な配向性を有し、優れた
コントラストを有する大面積の液晶素子の配向膜を簡単
に形成出来ることは元より、誘電体被膜の配向角度を用
いる液晶表示素子の種類に対応させて任意に設定出来る
等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における電気絶縁性の耐熱性合成樹脂被
膜の分極状態と誘電体の配向状態の説明図、第２図は本
発明の液晶素子の配向膜の形成方法を実施するための装
置の一例の一部を故障した正面図である。 （１）・・・ガラス基板　　（３）・・・合成樹脂被膜
（４）・・・誘電体被膜　　（′ｌｖ・・・処理室（＋
２１・・・真空排気系　　■・・・ガス導入管（１４ａ
）（１４ｂ）・・・電　極　　　　　（１５）・・・タ
ーゲット材外３名 第２図 ■−，、−＝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電気絶縁性の耐熱性合成樹脂被膜の表面にスパッタリン
   グによって被膜表面に対する配向角度が水平ないし垂直
   の範囲内の誘電体被膜を形成することを特徴とする強誘
   電性液晶素子の配向膜の形成方法。