JPH023015A

JPH023015A - 強誘電性液晶素子の製造方法

Info

Publication number: JPH023015A
Application number: JP14971388A
Authority: JP
Inventors: Shigeyoshi Suzuki; 成嘉鈴木; Hideo Ichinose; 秀男一ノ瀬
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-06-17
Filing date: 1988-06-17
Publication date: 1990-01-08

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、強誘電性液晶を用いた液晶素子、特に強誘電
性液晶の配向処理方法に関する。

（従来の技術）液晶素子は直視型の表示素子として精力的に研究開発が
行われ、現在では広く用いられている。

従来の液晶素子に用いられている液晶材料はネマティッ
ク液晶であるＴＮ液晶、ＳＴＮ液晶である。しかＬＴＮ
液晶等は、応答時間が長く、応用範囲に限界があった。

近年、応答時間の短い液晶とｌ、て強誘電性液晶が開発
され、高速化が図らハ、でいる。ここで強誘電性液晶の
動作について説明する。強誘電性液晶の高速応答動作は
、ノーエル・ゴー・クラーク（ＮｏｅｌＡ、　Ｃ１ａｒ
ｋ）とスベリ・チー・ラガバル（Ｓｖｅｎ　Ｔ。

Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）にＪっで確認され／２：（アプラ
イド・フィジクスルターズ（Ａｐｐｌ、　Ｐ１１３／Ｓ
、　Ｌｅｔｔ−：３６（１９８０）８９９））。すなわ
ち、強誘電性を示すカイラルスメクティック液晶は第２
図に示すように自発分棟２１を持った液晶分子２２が層
構造をどると共（＝螺旋構造を形成をしこい乙２．−の
ままでは自発分極２］は螺旋軸２３の回りに均一に分布
して打ち消しあっているが、この上−）な液晶を、その
螺旋軸２３どＴ行な２枚の配向処〕１１尾行っｔ、：Ｊ
に仮３１．，３２ではさみ、かつその間隔、すなわｔ、
液晶・′ハ「ｇ発を少なくとも螺旋構造のピッチｌ（以
下に薄・、する、シ、液晶分ｉ’、　２２　ｉＪ自発分
極２３が基板に対しで平曲となるような二つの配向状態
のいずれかに強制的に配向させられる。第３図はその様
子を示す図であり領域へは自分分極２］が下側の基板に
向い！、〜状態、領域Ｂ（月′１９す・枠２１が下側の
基板に向いた状態びある６、第４図は、基板の土面からみた図であり、領域Ａと領域
Ｂでは４１．４２で示すよン）に液晶分子が異なる配向
状態をとっている。例身げ、このような状態を２枚の互
いにイ郡光方向が直行する偏光枡”ではさみ、かつ１１
ケの偏光４ｔｉの偏光−ｔ７向４３を液晶分子の方向に
一致さゼーてａ　ｊｆＩ’！すると、領域Ａは暗く騒ζ
え、領域Ｂは明るく見、オ、ε・１、このよ・）に１強
誘電性を示すカイラルスメク子イック液晶を間隔の狭い
２枚の基板で抄むど、液晶分子は光学曲番：識別さ・れ
る二つの配向状態４７）　ｊ　％　−，３’　、Ｊシ、
６．を１舛イ、？　、）Ｇ７　Ｚ、ｚ、Ｈ，かも、強誘
電１ｉ湾品はその自２；ン′・′ｆ極が外部電界に直接
的に応答し７で配向する。従−７て外部かＣ３基板と直
行する方向の直流電界を印加し５て、その向きを反転す
ると、そえ冒゛応１゛でｎ５分極の向きが反転する。ず
なわｔ゛５１、第４図の領域Ａと領域Ｂとが電５（的に
スイッチングされるわけで、これは２枚の基板の内側に
透明電極の類を形成しておくことによって容易に実現で
きる。さらに、この電気的スイッチング現象が自発分極
と外部電界との直接的な応答によるものであるために、
きわめて高速であり、Ｇ１工述の論文によるとマイクロ
秒台の応答時間が確認されていＣ７゜また、電圧を除去した後も、電圧印加時の配向状態が保
持されるという特性が、強誘電性液晶にはある。これは
通常双安定性と呼ばれる。

強誘電性液晶の配向処理方法と１７では、ＴＮ液晶で用
いられているラビング法、耕法蒸着法等が提案されてい
る。

（発明が解決しようとする問題点）配向処理として前述のラビング法を用いた液晶素子では
、配向膜表面に−様な溝を形成するのが困難で、さらに
膜のはがれや、膜厚の不均一により、液晶素子全体にわ
たって十分な光学応答特性、特に双安定性動作が得られ
ていない。また、斜方蒸着では大面積で均一な液晶素子
を作成するのは大規模な装置を用いなければならず、さ
らには量産性にも問題がある。。

本発明の目的は、上記、の欠ルを除去して、均一性のよ
い膜を基板上に積層し、−様な凹凸を形成することによ
り８強誘電１ｉ湾の特徴である高速応答、双安定性動作
を大面積の素子で実現できる強誘電性液晶素子の製造方
法を提供することにある。

（問題を解決すＺ・ための手段）本発明は、電極が形成されている二枚の電極付き基板で
強誘電性液晶を狭持１“る構造の強誘電性液晶素子の製
造方法であって、前記基板上に水面上に展開した感光性
を有するポリアミド酸とピリジン系有機物の混、金物か
ら構成される有機物質の単分子膜を少なくとも一層以上
積層し、ぞの後に、露光・現像することで前記有機物質
を一部除去し前記基板表面玉に凹凸を形成［、その凹凸
の上に強誘電性液晶を積層させる点に特徴がある。

（作用）強誘電性液晶の配向機構に関しては、まだ明確にはなっ
ていない。しかし、いままである程度の効果が得られて
いるラビング法、斜方蒸着法について考察してみると、
強誘電性液晶が配向する理由について、多少は推定する
ことができる。

ラビング法は基板上にポリイミドなどの高分子膜を塗布
した後に綿布等で表面を一方向に擦る方法である。また
、斜方蒸着法はＳｉＯなどの蒸着源に対して基板を傾け
て蒸着を行う方法である。どちらの場合も基板表面に何
等かの物理形状を一軸性を持たせて形成することによ−
〕で強誘電性液晶を配向させているというように推察す
ることができる。

ところで、水面上に有機物質をπ開しその有機膜を基板
上に付着させることにより、均質の有機薄膜を基板トに
形成させることができる。この方法で形成した膜は、通
常ＬＢ（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔ）膜と呼ば
れている。このＬＢ膜は何層も積層することができ、基
板上の膜の厚みを自由をこ変えることができる。特に感
光性の官能基を含む有機物質のＬＢ膜を使用することに
より、上記の特徴を保ったまま、マクスを介して露光、
現像するだけで、所望の凹凸が形成できる。

上述の基板上のＬＢ膜に例えばストライプ状にパターン
を形成することにより基板表面上に一軸性を持った凹凸
が形成できる。この基板を用いて液晶素子を作成し、強
誘電性液晶を注入することにより強誘電性液晶素子かえ
られる。この素子は基板表面上に均一な凹凸が形成され
ているので、強誘電性液晶分子が配向する。さらに、素
子を偏光板で挟むことにより強誘電性液晶をスイッチン
グさせ光変調液晶素子として用いることができる。

（実施例１）以下、本発明の実施例を挙げて詳細に説明する。

第１図に示すような強誘電性液晶素子を以下に示すよう
な方法で作成した。以下の構造式で表されと４−（１７
−オクタデセニル）ピリジン混合物（１：２）をベンゼ
ン、ジメチルアセトアミド混合溶媒（１：１）に溶解し
、それぞれ１．７ｍＭ、３．３ｍＭの濃度の試料溶液を
作った。なお、このポリアミド酸の分子量を光散乱ＧＰ
Ｃ法を用いて観測したところ、数平均分子量が１２，６
００、重量平均分子量が２４，５００であった。次に、
表面に透明電極１としてＩＴＯ（酸化インジウム、スズ
）のパターニングを行いガラス基板２を作成した。表面
圧を一定に保つフィードバンク機構のついている水槽の
水面上に試料溶液を展開して、フィードバック機構によ
り表面圧を２５ｍＮ／ｍに保ちながら、このガラス基板
２を水面を横切って上下させることにより、ガラス基板
２，５上にポリアミド酸とピリジン系有機物質として４
−（１７−オクタデセニル）ピリジン混合物（１：２）
から成るＬＢ膜すなわちポリイミド膜３，６を１０層積
層させた。その後、ラインアンドスペース０．５ｐｍの
ストライブ状のマスクを用いて、窒素気流中で１分間Ｄ
ｅｅｐＵＶ露光を行い、ベンゼンとジメチルアセトアミ
ドの１：１の混合液で１分間現像後、エタノールで１分
間リンスすることによってＬＢ膜のパターニングを行っ
た。この基板を用いて、ギャップが２ｐｍとなるように
液晶素子を作成し、強誘電性液晶４であるＣ８−１０１
５（チッソ製）を注入して配向状態を偏光顕微鏡を用い
て観測したところ均一配向していることが確認された。

さらに液晶素子の光学応答特性としてコントラスト比を
測定したところ３０が得られた。また良好な双安定性動
作も確認できた。

ＬＢＩ］ｉのラインアンドスペースは１０ｐｍ以下の場
合に極めて良好な配向性が得られた。ここでは凹凸はポ
リイミド膜３，６の両方に形成させたが、凹凸の形成は
ポリイミド膜３あるいは６のみでもよい。

またポリイミド膜３と６とに形成させる凹凸の角度は例
えば９０°の角度を持っても良く、２面とも同じ向きで
ある必要はない。

なお、実用的な速度の露光時間を得るという意味で、ポ
リアミド酸の数平均分子量は１０００以上が望ましい。

一方、ポリアミド酸の溶媒に対する溶解度の点からは数
平均分子量は１０万以下が望ましい。また上記ピリジン
系有機物の炭素数には８〜２５が望ましい。８より小さ
いと水に溶解し易くなり、２５より大きいと、単分子膜
を形成しにくくなるためである。ポリアミド酸とピリジ
ン系有機物の比率は１：１〜１：６の範囲であれば良好
なＬＢ膜が形成できる。

上記実施例にお′いては強誘電性液晶としてＣ８−１０
１５を用いたが、他の種々の液晶、例えばＺＬＴ−３４
８９（メルク製）やＣ８−１０１１（チッソ製）などに
応用できる。

（実施例２）ＬＢ膜の積層数のみ１層にして、実施例１と全く同様の
実験を行なった。その結果コントラスト比のみ１０に低
下したが、その他は全く同様の結果が得られた。

（実施例３）実施例１と全く同様にして、ＬＢ膜のパターニングを行
い、その後、無水酢酸：ピリジン：ベンゼン＝１：１：
３の混合溶液に一晩浸漬することによって、以下の構造
式で表されるポリイミド膜に変化させた後、実施例１と
同様の方法で液晶素子を作成したところ、実施例１と同
様の結果が得られた。

本方式ではラビング法に比較して使用する液晶材料が違
い、分子構造や液晶の自発分極等の物性定数が異なり、
配向条件が違う場合にも積層数を変えたり、凹凸のピッ
チを変えることが容易にできるので使用液晶材料の配向
条件にあった表面状態を容易に実現することができる。

さらに均一な膜が形成されるので、液晶素子内での配向
不良が生じない。また斜方蒸着に比較すると大面積対応
も容易である。

（発明の効果）以上述べたように本発明によれば、配向性の良い液晶素
子が得られるため、光学応答特性に優れ、大面積対応も
容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す強誘電性液晶素子の断
面図、第２図は強誘電性液晶分子の螺旋配列状態を示す
模式図、第３図及び第４図は基板間の強誘電性液晶分子
の配向状態を模式的に示す側面図及び平面図である。１・・・透明電極、２，１５・・・ガラス基板、３，６
・・ポリイミド膜、４・・・強誘電性液晶、２１・・・
自発分極、２２，４１．４２・・・液晶分子、２３・・
・螺旋軸、３１．３２・・・基板、４３・・・偏光軸。

Claims

【特許請求の範囲】電極が形成されている二枚の電極付き基板で強誘電性液
晶を狭持する構造の強誘電性液晶素子の製造方法におい
て前記基板上に、以下の構造式（１）で表されるポリア
ミド酸と以下の構造式（２）で表される有機物質の混合
物からなる有機単分子膜を一層以上積層させる工程と、
その後に前記有機物質の一部を除去することにより前記
基板表面上に凹凸を形成させる工程と、ついで前記基板
上に強誘電性液晶を積層させる工程とを含むことを特徴
とする強誘電性液晶素子の製造方法。構造式（１） ▲数式、化学式、表等があります▼ 構造式（２） ▲数式、化学式、表等があります▼