JPH0369919A - Manufacture of ferroelectric liquid crystal display element - Google Patents
Manufacture of ferroelectric liquid crystal display elementInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
本発明は強誘電性液晶表示素子の製造方法に係り、特に
基板上に形成される配向膜のラビング方法に関する強誘
電性液晶素子を製造する際に該液晶を大面積にわたって
均一に配向する方法を提供することを目的とする。[Detailed Description of the Invention] [Summary] The present invention relates to a method for manufacturing a ferroelectric liquid crystal display element, and particularly relates to a method of rubbing an alignment film formed on a substrate when manufacturing a ferroelectric liquid crystal element. The present invention aims to provide a method for uniformly aligning liquid crystal over a large area.
1対の対向する平行基板間に強誘電性液晶を封入して形
成する強誘電性液晶表示素子の製造方法において、前記
対向する基板のそれぞれの対向面に配向膜を形威し、表
面材質が綿であるローラを用いてラビングを施す工程を
含むことを構成とする。In a method of manufacturing a ferroelectric liquid crystal display element in which a ferroelectric liquid crystal is sealed between a pair of opposing parallel substrates, an alignment film is formed on each opposing surface of the opposing substrates, and the surface material is The method includes a step of rubbing using a cotton roller.
本発明は強誘電性液晶表示素子の製造方法に係り、特に
基板上に形成される配向膜のラビング方法に関するもの
である。The present invention relates to a method for manufacturing a ferroelectric liquid crystal display element, and more particularly to a method for rubbing an alignment film formed on a substrate.
液晶表示(LCD)は、低消費電力、低駆動電圧、軽量
薄型という特長があるため、時計や電卓などの小容量表
示として広く普及しているが、近年パソコンやワープロ
などのOA機器用としての需要が増大し、より情報量の
大きな液晶表示の開発が求められている。Liquid crystal displays (LCDs) have the characteristics of low power consumption, low driving voltage, and light weight and thinness, so they are widely used as small-capacity displays for watches, calculators, etc., but in recent years, they have become popular for use in office automation equipment such as personal computers and word processors. As demand increases, there is a need for the development of liquid crystal displays with a larger amount of information.
現在主に用いられているLCDは、2枚の基板間に挟持
された液晶分子が90〜270度ねじれた構造を有する
TN型およびSTN型であるが、これには二つの帯状電
極を直交させ駆動する単純マトリクス方式と、一つの画
素に1〜2個の薄膜トランジスタ(TPT)をはめこん
だアクティブマトリクス方式とがある。単純マトリクス
方式においては、製造コストが低い反面、電界のオン・
オフに際してメモリー性がなく、しかもしきい値特性が
急峻でないため、大容量表示(640X400 ドツト
以上)を行おうとすると、累積応答効果1ごより非表示
部分も半表示状態になるというクロストークの問題があ
る。またこの単純マトリクス方式では応答時間が長いた
めに、高精細の大容量動画表示が不可能であるという問
題がある。一方アクチイブマトリクス方式では、低コス
トでしかも欠陥を生じることなく、薄膜トランジスタを
大面積にわたって形成することが困難であるという問題
がある。The LCDs currently mainly used are the TN type and STN type, in which the liquid crystal molecules sandwiched between two substrates are twisted by 90 to 270 degrees. There are a simple matrix driving method and an active matrix driving method in which one or two thin film transistors (TPT) are fitted into one pixel. Although the simple matrix method has low manufacturing costs, it
When turned off, there is no memory and the threshold characteristics are not steep, so when trying to display a large capacity (640 x 400 dots or more), there is a crosstalk problem where non-displayed areas become half-displayed due to cumulative response effect 1. There is. Furthermore, this simple matrix method has a problem in that it is impossible to display high-definition, large-capacity moving images because of the long response time. On the other hand, the active matrix method has a problem in that it is difficult to form thin film transistors over a large area at low cost and without causing defects.
低コストの単純マトリクス方式を用いて大容量の動画表
示が可能な新しいLCDとして、強誘電性カイラルスメ
クティックC(以下S00と記す〉液晶を用いた表示素
子(FLCD)が提案されている(特開昭56−108
216号公報)。強誘電性液晶表示素子は液晶層の厚み
をSc9液晶のらせんピッチと同程度かそれ以下とする
。このとき基板界面の配向規制力によりらせんがほどけ
双安定状態が出現する。この双安定性を有するため、強
誘電性液晶表示素子はメモリー性を示し、その拮果、従
来液晶の場合に見られる累積応答効果によるクロストー
クの問題がないので、大容量化が可能という特長を有し
ている。さらに強誘電性液晶表示素子は自発分極を有す
るので、駆動電界は液晶分子の双極子モーメントに直接
作用する。従って印加電界が液晶分子に及ぼすトルクは
従来液晶の場合と比べて1000倍程度犬舎いので応答
時間も10μs程度と短くすることが可能である。従っ
て、これらの特長を活かした強誘電性液晶表示は動画と
大容量表示が可能となることから、パソコンやワープロ
などの高精細表示への適用が期待されている。A display device (FLCD) using ferroelectric chiral smectic C (hereinafter referred to as S00) liquid crystal has been proposed as a new LCD capable of displaying large-capacity moving images using a low-cost simple matrix method (Japanese Patent Application Laid-Open No. Showa 56-108
Publication No. 216). In the ferroelectric liquid crystal display element, the thickness of the liquid crystal layer is approximately the same as or smaller than the helical pitch of the Sc9 liquid crystal. At this time, the helix unwinds due to the orientation regulating force at the substrate interface, and a bistable state appears. Because of this bistability, ferroelectric liquid crystal display elements exhibit memory properties, and as a result, they do not have the problem of crosstalk caused by the cumulative response effect seen in conventional liquid crystals, making it possible to increase capacity. have. Furthermore, since the ferroelectric liquid crystal display element has spontaneous polarization, the driving electric field acts directly on the dipole moment of the liquid crystal molecules. Therefore, the torque exerted on the liquid crystal molecules by the applied electric field is about 1000 times stronger than in the case of conventional liquid crystals, so the response time can be shortened to about 10 μs. Therefore, a ferroelectric liquid crystal display that takes advantage of these features is expected to be applied to high-definition displays such as personal computers and word processors, since it is possible to display moving images and large-capacity displays.
しかし、この強誘電性液晶表示素子を有効に作動させる
ためには、液晶パネル中において液晶分子が基板に平行
配列したSc”相の均一なドメインを形成する必要があ
る。However, in order to effectively operate this ferroelectric liquid crystal display element, it is necessary to form uniform domains of the Sc'' phase in which liquid crystal molecules are aligned parallel to the substrate in the liquid crystal panel.
第6図に強誘電性液晶表示素子の模式図を示す。FIG. 6 shows a schematic diagram of a ferroelectric liquid crystal display element.
ガラス基板1の表面にはIT○(酸化インジウム錫〉の
透明電極2が形成されており、その上にポリイミド(P
I)などの高分子からなる配向膜3が塗布されている。A transparent electrode 2 made of IT○ (indium tin oxide) is formed on the surface of the glass substrate 1, and a polyimide (P
An alignment film 3 made of a polymer such as I) is applied.
これらの二枚の基板は2/a程度の厚さのスペーサ4を
介して張り合わされ、その隙間には強誘電性液晶5が封
入されている。液晶分子は基板に平行に均一配向し、こ
のとき矢印で示した自発分極6は上向き(up)と下向
き(down)の双安定状態をとる。透明電極2は電源
7とリード線等で結ばれており、電源7からパルス電圧
を印加することにより、その極性に応じて上記双安定状
態の一方を選択する。光源10から出た光は偏光子8と
液晶中を通過して検光子9から透過する。These two substrates are pasted together with a spacer 4 having a thickness of about 2/a interposed therebetween, and a ferroelectric liquid crystal 5 is sealed in the gap. The liquid crystal molecules are uniformly aligned parallel to the substrate, and at this time, the spontaneous polarization 6 indicated by the arrow takes a bistable state of upward direction (up) and downward direction (down). The transparent electrode 2 is connected to a power source 7 by a lead wire or the like, and by applying a pulse voltage from the power source 7, one of the bistable states is selected depending on the polarity of the voltage. The light emitted from the light source 10 passes through the polarizer 8 and the liquid crystal, and is transmitted from the analyzer 9.
従って双安定状態の各々で分子配列が異なっているため
、旋光度が変化し明暗の表示を行うことができる。Therefore, since the molecular arrangement is different in each bistable state, the optical rotation changes, making it possible to display bright and dark images.
第6図の液晶分子5をガラス基板1に平行に、均一配向
させる配向制御法には、スメクティックA相の温度範囲
で基板に剪断応力を加えるシアリング法、数十キロガウ
ス6強磁場を印加しながらScI相まで徐冷する磁場配
列方法、そして基板に形成した高分子膜をブラシなどで
擦るラビング法が知られている。これらの制御法のうち
シアリング法は大容量化に難点があり、磁場配向法はパ
ネルギャップの大きな場合に有効であるが、2−程度の
薄いパネルでは配向させるのが難しいという問題とある
。これに対して従来のネマティック液晶の配向制御法と
して広く用いられている高分子膜のラビング法はSc*
液晶の均一配向に極めて有効であることが知られている
。The alignment control method for uniformly aligning the liquid crystal molecules 5 parallel to the glass substrate 1 shown in FIG. A magnetic field alignment method in which the material is slowly cooled to the ScI phase, and a rubbing method in which the polymer film formed on the substrate is rubbed with a brush or the like are known. Among these control methods, the shearing method has a difficulty in increasing capacity, and the magnetic field orientation method is effective when the panel gap is large, but it is difficult to align panels as thin as 2-inches. On the other hand, the polymer film rubbing method, which is widely used as a conventional method for controlling the alignment of nematic liquid crystals, is Sc*
It is known to be extremely effective in uniformly aligning liquid crystals.
SCI液晶は従来のTN液晶の場合とは異なり、層構造
を有するという特徴を持つため、ラビングローラの材質
に応じて液晶配向の程度は大きく異なる。液晶分子の配
向はラビングにより配向膜を形成する高分子の主鎖がラ
ビング方向に再配列したため誘起すると考えられている
。従って、ラビングローラの材質によっても、この主鎖
の伸延に及ぼす効果が異なっていると考えられる。Unlike conventional TN liquid crystals, SCI liquid crystals have a layered structure, so the degree of liquid crystal alignment varies greatly depending on the material of the rubbing roller. It is believed that the alignment of liquid crystal molecules is induced because the main chains of the polymer forming the alignment film are rearranged in the rubbing direction by rubbing. Therefore, it is thought that the effect on stretching of the main chain varies depending on the material of the rubbing roller.
従来のラビングローラ材質としては、ナイロンやポリエ
ステルなどがよく用いられていた。しかし、これらの材
質を用いてラビングすると、配向の均一性やメモリー性
の程度が満足いく結果が得られないのが現状であった。Nylon, polyester, and the like are often used as materials for conventional rubbing rollers. However, when rubbing is performed using these materials, it has not been possible to obtain satisfactory results in terms of uniformity of orientation and degree of memory performance.
なおりラー液晶表示素子に関する特開昭62−1366
23号公報にはTN型表示素子において綿布によるラビ
ング処理が開示されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-1366 regarding Naorika liquid crystal display element
Publication No. 23 discloses a rubbing treatment using cotton cloth for a TN type display element.
本発明は強誘電性液晶素子を製造する際に該液晶を大面
積にわたって均一に配向する方法を提供することを目的
とする。An object of the present invention is to provide a method for uniformly aligning liquid crystal over a large area when manufacturing a ferroelectric liquid crystal element.
上記課題は本発明によれば
1対の対向する平行基板間に強誘電性液晶を封入して形
成する強誘電性液晶表示素子の製造方法において、前記
対向する基板のそれぞれの対向面に配向膜を形威し、表
面材質が綿であるローラを用いてラビングを施す工程を
含むことを特徴とする強誘電性液晶表示素子の製造方法
によって解決される。According to the present invention, the above problem is solved in a method for manufacturing a ferroelectric liquid crystal display element in which a ferroelectric liquid crystal is sealed between a pair of opposing parallel substrates. The present invention is solved by a method for manufacturing a ferroelectric liquid crystal display element, which is characterized by including a step of rubbing with a roller having a cotton surface material.
本発明によれば配向膜を綿でラビングするためソフトに
擦られ強誘電性液晶の層構造をこわすことなく配向させ
ることができる。According to the present invention, since the alignment film is rubbed with cotton, the layered structure of the ferroelectric liquid crystal can be aligned without being damaged by the soft rubbing.
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
第1図は本発明の1実施例を説明するための断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view for explaining one embodiment of the present invention.
洗浄したガラス基板1上にポリビニルアルールの約3%
水溶液をスピンコードし、厚みが約1000人の配向膜
2を形成した。次にこれら配向膜が形成された基板を1
50℃で1時間乾燥した後、第1図に示すように、それ
ぞれ綿、ナイロン、レーヨン、ポリエステルの4種類の
布11を巻いたラビングローラ12でラビングした。矢
印はラビング方向である。次にラビング方向が前者と反
平行(反対方向)となるように対のガラス基板を張り合
わせ、ギャップが2μのパネルを作製した。第2図及び
第3図は対の配向膜のラビング方向を示した模式図でそ
れぞれ平行ラビング、反平行ラビングの場合を示す。本
実施例では第3図の反平行ラビングの場合を用いた。そ
して、これらのパネルに市販の強誘電性液晶(C3−1
013、チッソ社製)を封入し液晶パネルを作製した。Approximately 3% of polyvinyl aluminum was applied onto the cleaned glass substrate 1.
The aqueous solution was spin-coded to form an alignment film 2 having a thickness of about 1000 layers. Next, the substrate on which these alignment films were formed was
After drying at 50° C. for 1 hour, as shown in FIG. 1, it was rubbed with a rubbing roller 12 wrapped with four types of cloth 11: cotton, nylon, rayon, and polyester. The arrow indicates the rubbing direction. Next, a pair of glass substrates were bonded together so that the rubbing direction was antiparallel to (opposite to) the former, to produce a panel with a gap of 2μ. FIGS. 2 and 3 are schematic diagrams showing the rubbing directions of a pair of alignment films, and show cases of parallel rubbing and antiparallel rubbing, respectively. In this example, the case of antiparallel rubbing shown in FIG. 3 was used. A commercially available ferroelectric liquid crystal (C3-1
013, manufactured by Chisso Corporation) to produce a liquid crystal panel.
次にクロスニコル下でこれらの液晶パネルを観察し、ラ
ビングローラ材質の違いによる液晶配向状態の相違を調
べた。Next, these liquid crystal panels were observed under crossed nicol conditions to examine differences in liquid crystal orientation due to differences in the rubbing roller material.
なおラビング条件は下記条件(A)の通りである。Note that the rubbing conditions are as shown in condition (A) below.
・ラビングローラ半径(Ro) =25u。・Rubbing roller radius (Ro) = 25u.
・ラビングローラ回転数(N) =548r/m。・Rubbing roller rotation speed (N) = 548 r/m.
・テーブル速度(V) =6600mm/m。・Table speed (V) = 6600mm/m.
・ラビング回数(M) =12、
・押し込み量(L) = 0.4 mm0第1表に上記
パネルの液晶配向のコントラスト比を示す。第1表より
、ラビングローラ材質が綿の場合に最もコントラスト比
が高いことがわかる。- Number of times of rubbing (M) = 12, - Amount of pushing (L) = 0.4 mm0 Table 1 shows the contrast ratio of the liquid crystal orientation of the above panel. From Table 1, it can be seen that the contrast ratio is highest when the rubbing roller material is cotton.
第 1 表
第4図は液晶配向のコントラスト比(a : b)を求
める方法を示す液晶パネルの透過光量のオシロスコープ
像を示す図である。Table 1 and FIG. 4 are diagrams showing oscilloscope images of the amount of transmitted light of a liquid crystal panel, showing a method for determining the contrast ratio (a:b) of liquid crystal alignment.
第4図によれば時間変化に伴なう電圧、光透過率との対
応を示したもので例えば15Vを3.5msかけた時点
で光透過率がbとなり、次に0.5秒後=15Vの電圧
を3.5msかけると光透過率はaに落ちる。この時の
a/b(又はa:b)をコントラスト比とする。Figure 4 shows the relationship between voltage and light transmittance over time; for example, when 15V is applied for 3.5ms, the light transmittance becomes b, and then after 0.5 seconds = When a voltage of 15V is applied for 3.5ms, the light transmittance drops to a. A/b (or a:b) at this time is defined as a contrast ratio.
第5図(a)、 (b)、 (c)及び(d)はそ
れぞれ綿ローラ(本発明)、ナイロン、レーヨン、ポリ
エステル(従来例)のコントラスト比を求めるために得
られた液晶パネルの透過光量のオシロスコープ像を示す
図である。Figures 5 (a), (b), (c) and (d) are transmissions of liquid crystal panels obtained to determine the contrast ratio of cotton roller (invention), nylon, rayon, and polyester (conventional example), respectively. FIG. 3 is a diagram showing an oscilloscope image of the amount of light.
第5図によれば、ラビングローラ材質が綿の場合に、電
圧がオンからオフに変化するとき、最も透過光量の減衰
が少なく、従ってラビングローラ材質が綿の場合に最も
メモリー性が良好であることがわかる。According to Figure 5, when the rubbing roller material is cotton, the amount of transmitted light attenuates the least when the voltage changes from on to off, and therefore, the memory property is the best when the rubbing roller material is cotton. I understand that.
ラビング密度を、上記ラビング条件(A)で与えた記号
を用いて、下式(I)
N(2πRo) −V
ρ= ML (I)■
で定義すれば、ラビング密度は57.8 (mm)であ
る。If the rubbing density is defined by the following formula (I) N(2πRo) -V ρ= ML (I)■ using the symbol given in the rubbing condition (A) above, the rubbing density is 57.8 (mm) It is.
上記ラビング密度を15〜75 (+nm)に変えて、
上記実施例と同様の検討を行った結果、第1表と第5表
と同様な結果が得られた。Change the above rubbing density from 15 to 75 (+nm),
As a result of conducting the same study as in the above example, results similar to those shown in Tables 1 and 5 were obtained.
以上より、ラビングローラ材質として綿を用いることに
より、良好なコントラストとメモリー性とが得られるこ
とがわかる。From the above, it can be seen that good contrast and memory properties can be obtained by using cotton as the rubbing roller material.
以上説明した様に本発明によれば、大面積にわたって一
様に強誘電性液晶を形成することができ、その結果、コ
ントラストとメモリー性の良好な強誘電性液晶表示を提
供することが可能となる。As explained above, according to the present invention, ferroelectric liquid crystal can be uniformly formed over a large area, and as a result, it is possible to provide a ferroelectric liquid crystal display with good contrast and memory properties. Become.
第1図は本発明の1実施例を説明するための断面図であ
り、
第2図及び第3図は対の配向膜のラビング方向を示した
模式図であり、第2図は平行ラビング、第3図は反平行
ラビングの場合を示し、第4図は液晶配向のコントラス
ト比(a : b)を求める方法を示す液晶パネルの透
過光量のオシロスコープ像を示す図であり、
第5図(a)、 (b)、 (c)及び(d)はそれぞ
れ綿(本発明)、ナイロン、レーヨン、ポリエステル(
従来例)の場合コントラスト比を求めるために得られた
液晶パネルの透過光量のオシロスコープ像を示す図であ
り、
第6図は液晶表示素子を示す模式断面図である。
1・・・基板、
3・・・配向膜、
5・・・液晶分子、
7・・・電源、
9・・・検光子、
11・・・布(綿)、
2・・・透明電極、
4・・・スペーサ、
6・・・自発分極、
8・・・偏光子、
10・・・光源、
12・・・ラビングローラ。FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining one embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are schematic diagrams showing the rubbing direction of a pair of alignment films, and FIG. 2 is a parallel rubbing, Fig. 3 shows the case of antiparallel rubbing, Fig. 4 shows an oscilloscope image of the amount of transmitted light of the liquid crystal panel showing the method of determining the contrast ratio (a:b) of liquid crystal alignment, and Fig. 5 (a) ), (b), (c) and (d) are cotton (invention), nylon, rayon, polyester (
FIG. 6 is a diagram showing an oscilloscope image of the amount of transmitted light of the liquid crystal panel obtained for determining the contrast ratio in the case of the prior art example, and FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the liquid crystal display element. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Substrate, 3... Alignment film, 5... Liquid crystal molecule, 7... Power supply, 9... Analyzer, 11... Cloth (cotton), 2... Transparent electrode, 4 ... Spacer, 6... Spontaneous polarization, 8... Polarizer, 10... Light source, 12... Rubbing roller.
Claims (1)
て形成する強誘電性液晶表示素子の製造方法において、
前記対向する基板のそれぞれの対向面に配向膜を形成し
、表面材質が綿であるローラを用いてラビングを施す工
程を含むことを特徴とする強誘電性液晶表示素子製造方
法。1. In a method for manufacturing a ferroelectric liquid crystal display element in which a ferroelectric liquid crystal is sealed between a pair of opposing parallel substrates,
A method for manufacturing a ferroelectric liquid crystal display element, comprising the steps of forming an alignment film on each of the facing surfaces of the facing substrates, and rubbing the film using a roller whose surface material is cotton.
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-
1989
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