JPH03192328A - 液晶素子の製造方法 - 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、時計、パソコン、ワープロなどの表示板に使
用される液晶表示素子、また、光路切り替えスイッチ、
光シヤツター、光プリンタヘッドなどに用いられる液晶
光学素子、さらにまた各種センサとしての液晶センサ素
子などに代表される、液晶エレクトロニクス素子を製造
する新規な方法に関するものである。

［従来の技術］ 液晶エレクトロニクス素子は、低電圧動作と低電力消費
のため、ＬＳＩ駆動回路との適合性に優れており、液晶
表示素子、液晶光学素子、液晶センサ素子などの開発が
活発に行なわれている。

中でも、液晶表示素子においては、上記低電圧動作と低
電力消費の他にも、薄形・軽量であり小型表示から大形
表示まで可能である、受光形表示なので明るい場所でも
表示が鮮明である、表示のマルチカラー化が容易に図れ
る、投影表示や集積表示ができるので大画面表示が容易
であるなどの、数々の有用な長所があり、既にワープロ
や小型テレビにおいて実用化をされている。

そして、一般に、液晶素子の製造に際しては、液晶を配
向させることが必要であり、通常、基板上にポリイミド
、ポリビニルアルコールなどの高分子を塗布した後、布
で一定方向にラビングする手法がとられている。

しかし、これらの液晶の配向の問題点として挙げられる
のがその不均一性である。

一般に、かかる配向の不均一性は、コントラストの低下
、画面内の表示ムラなど表示品質低下の原因となる。特
に、最近開発されたＳＴＮ型液晶表示素子においては、
表示素子面内での配向の均一性のみならずプレチルト角
で表される三次元的な配向均一性も要求される。そして
、従来ラビングは、公知の構造のナイロンやレーヨンの
布帛で行われていたが、大きなツイスト角を持ち、急峻
なしきい値特性を持つＳＴＮ型液晶表示では十分な配向
均一性が得られていないのが現状である。

一方、特開昭６２−２６９９３２号公報では、ラビング
布帛の糸の太さを細（す９る提案がなされており、また
、特開昭６３−１７７１１２号公報あるいは、特開昭６
３−２１３８１９号公報には、基板表面に対して水平か
つ一方向に応力を加える処理法の提案、さらにまた特開
昭６３−２９１０３４号公報では、太さの異なる糸を用
いて二段階にラビングするなどの工夫が試みられている
が、それだけではそれほど十分な効果は得られていない
ものであった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、かかる問題点を解決し、液晶素子における液
晶の配向をより高精度に制御するラビング布帛を提供す
るものであり、よりコントラストの高い画像デイスプレ
ィの実現ににつながり得る液晶素子の製造方法を提供せ
んとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上述の目的を達成するために、本発明は次の構成を要す
る。

すなわち、本発明は、基板の透明電極上に形成された配
向膜にエレクトレット化処理を施した後、液晶を注入す
ることを特徴とする液晶素子の製造方法である。

また、上述の本発明にかかる液晶素子の製造方法におい
て、好ましくは、配向膜にエレクトレット化処理を施し
た後、ラビング処理を行ない、その後に液晶を注入する
方法であり、あるいはまた、基板の透明電極に形成され
た配向膜にラビング処理を施した後、該配向膜にエレク
トレット化処理を施し、次いで液晶を注入する方法であ
り、さらに、あるいはまた好ましくは、配向膜が、ポリ
イミド、ポリプロピレン、あるいはポリビニルアルコー
ルである液晶素子の製造方法である。

［作用］ 以下、本発明の詳細な説明する。

本発明におけるラビング布帛の製造方法の最大の特徴は
、配向膜にエレクトレットを付与することで、次いで液
晶を注入したとき、従来になく、高い液晶の配向を可能
になした点である。この詳しい理由は明らかでないが、
２次元的な液晶分子の配向のみならず、液晶をチルトさ
せる場合において、チルト角の揃った配向を与えるもの
である。

液晶セルは、通常、２枚の基板間に液晶を封入するにあ
たり、液晶と基板の間に、液晶に電圧をかける透明電極
と、液晶の配向を促す配向膜を配置する構造をなす。本
発明においては、該配向膜にエレクトレットを付与する
ものである。

本発明において、基板は、通常のガラス板や透明プラス
ティック板が使用できる。また、透明電極には、公知の
ＩＴＯなどが使用され、また、該透明電極の作成方法は
、蒸着、スパッタリングなど公知の方法で行ない得る。

本発明における配向膜とは、セルに液晶を注入した際に
液晶の配向を促すもので、透明電極基板上にコートされ
たポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリプロピレン
などの高分子薄膜をいう。

その他、レシチン、パーフルオロノナン酸クロム錯体、
有機シラン類、ブラシル酸クロル錯体、酸化ケイ素など
も挙げられる。エレクトレットがかかりやすいといった
点からは、ポリイミド、ポリプロピレン、あるいはポリ
ビニルアルコール等がより好ましい。該配向膜は、透明
電極基板上に、スピナーや塗布などの方法により任意の
厚みで薄膜として形成することができる。さらに、蒸着
やスパッタリングなどによっても配向膜を形成すること
ができる。

本発明のエレクトレット化配向膜を製造する方法は、例
えば特公昭５９−１２４号公報などの方法を用いること
ができるわけであるが、高い電界を確実に、しかも長時
間にわたって保持せしめるためには、特開昭６１−１０
２４７６号公報や特開昭６１−２８２４７１号公報に記
載の方法を用いることによっても得ることができる。す
なわち、配向膜が形成された透明電極基板を、体積抵抗
率１０８Ωｃｍ以下の液体電極に接触させ、直流高圧を
印加する方法や、該配向膜が形成された透明電極基板を
、１０−３〜１０−１０Ωｃｍの半導体アース電極と非
接触型印加電極の間に介在させ、高圧印加する方法によ
って配向膜にエレクトレットを付与することができる。

本発明でいうエレクトレット化配向膜が保持する電荷は
、多いほど好ましい。液晶の配向を高めうるためのかか
る電荷密度の絶対値としては、５Ｘ１０−”　０７ｃｍ
２以上が好ましく、１×１０−”０７ｃｍ２以上がより
好ましい。

本発明においては、配向膜にエレクトレット化処理を施
すだけで、液晶を注入した際に、液晶の高配向を導くも
のであるが、さらに効果を高めるために、エレクトレッ
ト化処理を施したあと、現在行われている布帛によるラ
ビング処理を併用したり、あるいは逆にまた、通常のラ
ビング処理を配向膜に施した後、エレクトレット化処理
を行なうこと等は、さらにより効果を高める手段として
好ましいものである。このとき、併用するラビング布帛
は、特に制限なく公知のものが使用できる。

構造としては、立毛布帛などの起毛量が好ましく、繊維
は、低繊度で高密度のものがより好ましい。

繊維の具体例としては、各種合成繊維、再生繊維が使用
可能で、例えば、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、
ポリプロピレンなどが好ましく用いられる。さらには、
糸の腰の強い、ポリフェニレンサルファイドやボリアリ
レートなども好ましい結果を与えるものである。また、
このときの布帛にもエレクトレットを付与したものを併
用することは何ら差支えない。

［実施例コ 以下、実施例を用いて本発明の詳細な説明する。

なお、本発明においての表面電荷密度Ｑ（Ｃ／ａｍ２）
は、シートを２枚のコンデンサーを介した平板電極に挟
み、電極間の電位差（Ｖ）、電極面積Ｓ　（Ｃｍ２）’
、コンデンサー容量Ｃ（Ｆ）を求め、次式により計算し
た。

Ｑ＝ｃｘｖ／ｓ また、実施例中のプレチルト角測定は、磁界容量零位法
によって行なった。（Ｔ、Ｊ、５ＩＩＥＦＦＥＲらＪ、
＾ｐｐ１．　Ｐｈ７ｓ、　４８　（５）、　１７８３−
　（１９７７）参照）実施例１ 表面抵抗が５０Ω／ｓｑである透明電極付きガラス基板
（１０ＣｍＸ　Ｉ　Ｑ　ｃｍｘ　１．　１ｍｍ）の透明
電極側に、配向膜として東し製のセミコファイン（ＨＴ
−２１０Ａ）をＭＩＫＡＳＡ社製スピナーを用いて塗布
し、次いで、乾燥、硬化させることにより０．１μの厚
みのポリイミド膜を作製した。

次いで、透明電極をアースに接続した後、該配向膜に３
０ｋＶの高電圧を与え、エレクトレット処理を施した。

このとき、電流値は、１．５ｍＡ。

処理時間は、５秒であった。

得られたエレクトレット化配向膜の表面電荷密度は、−
８，ｏｘｌｏ−’ｏ　Ｃ／Ｃｍ’を示した。

次いで、該エレクトレット化配向膜が形成されたガラス
基板を２枚、該配向膜が内側にくるように配置し、３辺
をエポキシ樹脂で封止した。

次いで、誘電率が負のネマティック液晶を常法により注
入し、完全に液晶を封入した後、液晶の配向を偏向顕微
鏡にて観察したところ、従来になく均一に基板に垂直配
向していることが認められた。

得られた液晶表示素子を用いて、配向の均一性を調べた
ところ、従来の方法で作製したものに比べ、面内におけ
るしきい値電圧のばらつきがなく、また表示が画面全体
に均一であった。

実施例２ 実施例１と同様に、表面抵抗が５０Ω／ｓｑである透明
電極付きガラス基板（１０ｃｍｘｌＯｃｍｘ１．１ｍｍ
）の透明電極側に、配向膜として東し製のセミコファイ
ン（ＨＴ−２１０Ａ）をＭＩＫＡＳＡ社製スピナーを用
いて塗布し、次いで、乾燥、硬化させることにより、０
．１μの厚みのポリイミド膜を作製した。

次いで、透明電極をアースに接続した後、該配向膜に３
０ｋＶの高電圧を与え、エレクトレット処理を施した。

このとき、電流値は、ｌ、５ｍＡ。

処理時間は、５秒であった。

得られたエレクトレット化配向膜の表面電荷密度は、−
８，ｏｘｉｏ−”　０７ｃｍ２を示した。

さらに、電植加工により起毛したナイロンの立毛布帛を
用いて、該配向膜をラビングした。このとき、ラビング
の条件は、ローラーの回転数７０Ｑｒｐｍ、ローラー径
５０ｍｍφ、ステージ速度１５ｍｍ／秒、ラビング深さ
０．５ｍｍで行なった。

次いで、上記処理をしたガラス基板を２枚用い、ラビン
グ方向が反平行になるように配置して封着し、メルク社
製のＺＬＩ−２２９３液晶を注入することにより、プレ
チルト角測定用のセルを作製した。

こうして作製した液晶セルにおいて、プレチルト角を上
述の方法によって測定したところ、３〜４°であった。

また、同様に上記処理をしたガラス基板を用い、また、
基板外面の両面に偏向板を圧着してＳＴＮ液晶表示素子
を作製した。

なお、このときの使用液晶は、前述のメルク社製のＺＬ
Ｉ−２２９３にカイラル剤であるプリティシュドラッグ
ハウス社製のＣＢ−１５を混合した液晶を用いた。

得られた液晶表示素子を用いて、配向の均一性を調べた
ところ、従来の方法で作製したものに比べ、面内におけ
るしきい値電圧のばらつきがなく、また、表示が画面全
体に均一であった。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明の方法に従って配向膜にエレ
クトレット処理を施すことにより、液晶素子における液
晶の配向をより高精度に制御することが可能であり、よ
りコントラストの高い画像デイスプレィが得られる。

具体的には、面内におけるしきい値電圧のばらつきがな
く、また表示が画面全体に均一となるものである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板の透明電極上に形成された配向膜にエレクト
   レット化処理を施した後、液晶を注入することを特徴と
   する液晶素子の製造方法。
2. （２）配向膜にエレクトレット化処理を施した後、ラビ
   ング処理を行ない、その後に液晶を注入することを特徴
   とする請求項第（１）に記載の液晶素子の製造方法。
3. （３）基板の透明電極に形成された配向膜にラビング処
   理を施した後、該配向膜にエレクトレット化処理を施し
   、次いで液晶を注入することを特徴とする請求項第（１
   ）に記載の液晶素子の製造方法。
4. （４）配向膜が、ポリイミド、ポリプロピレン、あるい
   はポリビニルアルコールであることを特徴とする請求項
   第（１）に記載の液晶素子の製造方法。