JPH0529891B2 - - Google Patents

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JPH0529891B2
JPH0529891B2 JP1107642A JP10764289A JPH0529891B2 JP H0529891 B2 JPH0529891 B2 JP H0529891B2 JP 1107642 A JP1107642 A JP 1107642A JP 10764289 A JP10764289 A JP 10764289A JP H0529891 B2 JPH0529891 B2 JP H0529891B2
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liquid crystal
film
glass substrate
alignment control
display element
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JP1107642A
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Kyoshige Kinugawa
Tadashi Ishibashi
Masamichi Shibuya
Yasuhiko Shindo
Koretoshi Ito
Tadashi Ito
Satoru Ogiwara
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電界効果形液晶表示素子の製造方法に
関するものである。
〔従来の技術〕
電界効果形液晶表示素子の一つであるツイステ
ツドネマチツク形(TN形)液晶表示素子の一例
を第2図に示す。同図に示す液晶表示素子は、そ
れぞれ透明なガラスなどからなる第1の基板1と
第2の基板1′とが所定の間隔、例えば5〜15μ
mでほぼ平行に配置され、その周囲は、例えばフ
リツトガラス、有機接着剤等からなる封着部材2
で封着され、これらによつて形成される内部空間
にネマチツク相液晶3が封入されている。所定の
間隔は、例えばフアイバーガラス、ガラス粉末等
のスペーサー4によつて得られる。なお特別にス
ペーサー4を使用せず、封着部材2をスペーサー
として兼用しても良い。
上記第1及び第2の基板1,1′は、それぞれ
その対向する内面上に所定のパターンの電極5,
5′が形成され、更に液晶に接する面に、その面
付近の液晶分子を所望の一定方向に配向させる液
晶配向制御面6,6′が形成された液晶配向制御
膜7,7′が被膜されている。このような配向制
御面6,6′はそれぞれ電極を有する基板面上に
例えば有機高分子物質の配向制御膜7,7′を被
膜しその表面を面、布などで一定方向にこするい
わゆるラビング処理を施すことなどにより作られ
る。
液晶配向方向に関して、第1の基板1の液晶配
向制御面6には第1の一定方向を、第2の基板
1′の液晶配向制御面6,6′には第2の一定方向
をそれぞれ選びそれぞれの方向を異ならせること
により、前記基板1,1′間に挟持されたネマチ
ツク相液晶3の分子は、第1の方向から第2の方
向に向かつてねじれて配向される。第1の方向と
第2の方向とのなす角度すなわち液晶分子のツイ
スト角度は任意に選ばれるが、一般にはほぼ90度
が選ばれる。
基板1,1′の外側には、それぞれ第1の偏光
板8及び第2の偏光板8′が配置される。この場
合2枚に偏光板8,8′の偏光軸のなす角度は通
常液晶分子のツイスト角度(前記第1の方向と第
2の方向とのなす角度)と同じ角度又は、零度
(すなわちそれぞれの偏光軸が平行である)が選
ばれる。そして通常液晶配向面配向方向と偏光板
の偏光軸とは互いに平行もしくは直交するよう配
置される。このような表示素子は、第1の基板側
からみたときに正常の表示を行う場合、第2の偏
光板8′の裏面に反射体9を配置した反射形表示
素子、又は更に第2の偏光板と反射体9との間に
所望の厚さアクリル樹脂板、ガラス板等の導光体
を挿入し、その側面の適宜個所に図示しない光源
を配置した夜間表示用素子として広く利用されて
いる。
ここで、液晶分子のツイスト角度90度、2枚の
偏光板8,8′の偏光軸交差角度90度の反射形の
場合の液晶表示素子の表示動作原理について説明
する。今、液晶層に電界が存在しないときは、外
来光(この液晶表示素子の第1の偏光板8へ入射
する周囲光)はまず第1の偏光板8を透過したと
きその偏光軸に沿つた直線偏光光となり液晶層3
へ入射されるのが、液晶分子は、その層の間で90
度ツイストしているので液晶層を通過したとき
は、前記偏光光の偏光面は90度旋光され、第2偏
光板8′を透過する。これが反射板9で反射され
上記と逆の順序で第2の偏光板8′、液晶層3、
第1偏光板8を透過して液晶表示素子に入射さ
れ、反射板で反射されて再び液晶表示素子から出
て来た偏光光を観察することが出来る。
このような表示素子において所定の選択された
電極5,5′に所定の電圧を印加し、液晶層の所
定の領域に電界を与えると、その領域における液
晶分子は電界の方向に沿つて配向される。その結
果、その領域においては偏光面の旋光能を失うの
で、その領域では偏光面は旋光しないため、第1
の偏光板8で偏光された光は第2の偏光板8′で
遮断される。このため、観察者にはその領域は暗
くみえる。
なお、2枚の偏光板8,8′の偏光軸が平行の
場合の液晶表示素子にあつては、液晶層の電界の
存在しないところは暗く、電界の印加された領域
は明るくみえる。
従つて、所望の選択された電極に電圧を印加す
ることによつて所望の表示を行うことができるの
である。
前記の如く、ツイスト構造の液晶表示素子で
は、両ガラス基板間に封止される液晶はその液晶
分子がガラス基板面にほぼ平行に配向されるとと
もに、液晶層において液晶分子が所定の角度、一
般的にはほぼ90度のねじれをもつ様に配向される
必要がある。この液晶配向特性は液晶に対向する
側のガラス基板面に形成された配向制御面6,
6′を有する配向制御膜7,7′によつて遂行され
る。この配向制御膜7,7′の材質としては一般
に有機高分子が用いられている。さらにこの有機
高分子として種々のものが提案されているが、イ
ミド環およびキナゾリン環の少なくとも一方を含
む有機高分子を用いたものは、良好な配向制御力
を有し、しかも高温処理によつてもその能力が低
下しない配向制御膜が得られ優れたものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
シール材2としては一般にフリツトガラスまた
は有機系の接着剤が用いられる。そこでシール材
2としてフリツトガラスを用いた場合、フリツト
ガラス溶解させるためには低融点フリツトガラス
を用いても約400℃の高温熱処理が必要となる。
このため配向制御膜7,7′としてたとえば耐熱
性を有する前記イミド環およびキナゾリン環の少
なくとも一方を含む有機高分子よりなる配向制御
膜7,7′を用いた場合、本来その有機高分子膜
が400℃以上の耐熱性を有するものであつてもガ
ラス基板1,1′と接する部分ではそれより低い
温度で劣化し、前記400℃の熱処理で一定方向に
つけられた摩耗溝が損傷するかあるいは高分子膜
自体が揮散してしまい、配向制御膜7,7′の液
晶を配向させる性質が失われてしまう欠点があつ
た。
たとえば有機高分子膜としてポリイミドイソイ
ンドロキナゾリンジオン膜(以下PIQ膜とよぶ)
を用いた場合、PIQ自体は熱天秤分析、赤外分析
などにより約450℃の耐熱性をもつことがわかつ
ている。しかし、第2図の如くソーダガラス基板
1,1′に透明電極5,5′を形成し、その上に約
1000ÅのPIQ膜を形成し、布などでラビングして
摩耗溝をもうけて配向制御膜7,7′とした場合、
約350℃の熱処理で液晶分子を配向させる能力が
失われた。この熱劣化する部分はガラス基板1,
1′と配向制御膜7,7′が直接接触している部分
である。
一方シール材2として有機高分子系シール材を
用いた場合は、熱処理温度が比較的低いため耐熱
性は大きな問題とはならない。しかし有機高分子
系シール材は水を透過させるため、液晶表示素子
に用いた場合、耐湿寿命が問題となる。有機高分
子を配向制御膜として用いた場合、第2図におい
て配向制御膜7,7′とガラス基板1,1′の加湿
時の接着性が悪いため配向制御膜7,7′とガラ
ス基板1,1′の間にシール材2を通して外部よ
り浸透した水分が入りガラス基板1,1′の沿面
抵抗を下げる。このため液晶表示素子に電圧を印
加して電極部を点灯させたとき電極周辺の本来点
灯すべきでない場所も点灯するという不良現象
(以下にじみ不良とよぶ)が発生する。
たとえば、第2図の如くソーダガラス基板1,
1′に透明電極5,5′を形成し、その上に約1000
ÅのPIQ膜を形成し布などでラビングして摩耗溝
をもうけて配向制御膜7,7′とし、エボキシ系
接着剤でシールをし、アゾキシ系の液晶を母体と
し正の誘電異方性をもつエステル系液晶を添加し
た液晶3を注入して素子を構成し、この素子を70
℃95%の条件で加湿試験をしたところ、約50時間
でにじみ不良が発生した。これは通常の環境条件
に換算すると6カ月〜1カ年の寿命であり実用上
問題となる。
本発明は上記従来の欠点に鑑みなされたもの
で、配向制御膜の耐熱性およびガラス基板との接
着性の向上を図り得る液晶表示素子の製造方法を
提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために本発明においては、
液晶表示素子の製造方法において、下地膜として
ガラス基板をシリコンの有機溶液中に浸漬するこ
とにより前記ガラス基板に前記シリコンの有機溶
液を塗布後焼成し酸化ケイ膜を形成し、この上に
有機高分子膜を形成し、これをラビングすること
により配向制御膜を形成するものである。
〔作用〕
上記のようにすれば、各膜厚調整が容易で、均
一な膜を得ることができるので、配向制御膜の耐
熱性及びガラス基板との接着性の向上を基板の大
きさに関わらず両産性良く安価に達成できる。さ
らに、シリコンの有機溶液のガラス基板への塗布
を、ガラス基板をシリコンの有機溶液中に浸漬す
ることにより行うので、当然シリコンの有機溶液
は浸漬されたガラス基板の両面に自動的に塗布さ
れ、この塗布膜の焼成あるいは一対のガラス基板
を接着剤で固着する際などの熱処理工程におい
て、ガラス基板と酸化ケイ素膜との熱膨張係数の
差によりガラス基板がその一方の面側に反つてし
まうことが防止できる。
〔実施例〕
以下本発明を図示の実施例に基づき説明する。
第1図は本発明により製造された液晶表示素子を
示す断面図である。なお第2図と同じまたは相当
部材には同じ符号を付しその説明を省略する。
又、偏光板及び反射体は省略する。第2図に示す
ようにガラス基板1,1′と透明電極5,5′の間
に金属酸化物の下地膜10,10′を形成し、そ
の上に有機高分子よりなる配向制御膜7,7′を
形成してなる。このように下地膜10,10′を
形成することにより配向制御膜7,7′の耐熱性
およびガラス基板1,1′との接着性が向上する。
前記下地膜10,10′の形成法としては、溶液
に浸漬した後に焼成する浸漬法によつて形成す
る。よつて、金属酸化物はガラス基板1,1′の
両面に形成されているが、図面上は上下の金属酸
化物が省略されている。
最初にフリツトシールした液晶表示素子につい
て前記下地膜10,10′の材料として2〜3の
金属酸化物について実験した結果を説明する。
実施例 1 ソーダガラス基板をアルコールを主体とする溶
剤に水酸化シリコンを希釈した溶液中に浸漬し、
引き上げた後500℃で焼成して約1500Åの酸化ケ
イ素膜を形成した後透明電極を形成し、その上に
約1000ÅのPIQ配向制御膜を形成した。
実施例 2 ソーダガラス基板をアルコールを主体とする溶
剤に水酸化シリコンと水酸化アルミニウムを希釈
しその固形分濃度比が5:1であるようにした溶
液中に浸漬し、引き上げた後500℃で焼成して約
1000Åの酸化ケイ素と酸化アルミニウムの混合物
よりなる膜を形成した後透明電極を形成し、その
上に約1000ÅのPIQ配向制御膜を形成した。
実施例 3 ソーダガラス基板をアルコールを主体とする溶
剤に水酸化シリコンを希釈した溶液中に浸漬し、
引き上げた後500℃で焼成して約1000Åの酸化ケ
イ素膜を形成した後透明電極を形成し、その上に
約1500ÅのPIQ配向制御膜を形成した。
このように前記実施例1〜3によつて形成され
たPIQの耐熱性は約450℃付近まで液晶分子を配
向させる能力を失わなかつた。
そこで、シール材6として低融点フリツトガラ
スを用い、フリツトガラスの組成として、たとえ
ばB2O3:28mol%、P6O:61mol%、Zno:5mol
%、CuO:5mol%、Bi2O3:1mol%を基本組成
とし、前記基本組成100重量部に対してSiO2:1.5
重量部、Al2O3:2.0重量部混合したものを使用し
た場合は、400℃で30分間焼成してガラス基板1,
1′をシールする必要がある。前記の如く従来例
では約350℃の加熱で液晶分子の配向が乱れたの
に対し、本実施例による配向制御膜を用いた場合
は450℃の加熱でも配向性は損われない。このよ
うにフリツトガラスを用いた場合、従来例では良
好な表示品質を有する液晶表示素子が得られなか
つたのに対し、本実施例では良好な表示品質を達
成することができた。
次に有機高分子系接着剤でシールした液晶表示
素子の場合について説明する。
実施例 4 ソーダガラス基板をアルコールを主体とする溶
剤に水酸化シリコンを希釈した溶液中に浸漬し、
引き上げた後に500℃で焼成して約1500Åの酸化
ケイ素膜を形成した後透明電極を形成し、その上
にPIQ配向制御膜を形成する。その後エボキシ系
接着剤でシールし、アゾキシ系液晶を母体として
正の誘電異方性をもつエステル系液晶を添加した
液晶材料を注入して液晶表示素子を形成した。
このように前記実施例4によつて得られた液晶
表示素子を70℃95%の条件で加湿試験したところ
300時間以上でもにじみ不良が発生しなかつた。
これは通常の環境条件に換算すると5年以上の寿
命に相当する。前記したように従来例では1年以
下の寿命であるのに対し、本実施例で寿命が大巾
に改良され、液晶表示素子を電子式卓上計算機、
電子時計などに応用する場合、実用上問題となら
ない寿命時間となる。
上記実施例は配向制御膜にPIQを用いた場合に
ついて述べたが、次に配向制御膜としてポリイミ
ドを用いた実施例について説明する。
実施例 5 ソーダガラス基板をアルコールを主体とする溶
剤に水酸化シリコンを希釈した溶液中に浸漬し、
引き上げた後に500℃で焼成して約1500Åの酸化
ケイ素膜を形成した後透明電極を形成し、その上
に約1000Åのポリイミド配向制御膜を形成した。
実施例 6 ソーダガラス基板をアルコールを主体とする溶
剤に水酸化シリコンを希釈した溶液中に浸漬し、
引き上げた後に500℃で焼成して約800Åの酸化ケ
イ素膜を形成した後透明電極を形成し、その上に
約800Åのポリイミド配向制御膜を形成する。そ
の後エポキシ系接着剤でシールし、アゾキシ系液
晶を母体として正の誘電異方性をもつエステル系
液晶を添加した液晶材料を注入して液晶表示素子
を形成した。
このように前記実施例6によつて得られた液晶
表示素子を70℃、95%の条件で加湿試験したとこ
ろ300時間以上でもにじみ不良が発生しなかつた。
なお、実施例で示した酸化ケイ素下地膜がない
場合約50時間でにじみ不良が発生した。
なお、上記実施例は一例を示したもので、下地
膜7としての金属酸化物は酸化ケイ素、酸化アル
ミニウム、酸化チタンを単独またはそれらの混合
したものによつて効果が得られる。また配向制御
膜5として、上記実施例はPIQ及びポリイミドに
ついて説明したが、有機高分子、その内でも特に
イミド環およびキナゾリン環の少なくとも一方を
含むものであればよい。また実験の結果、配向制
御膜5の膜厚は100Å〜5000Å、下地膜7の膜厚
は10Å〜100μmの範囲であれば素子として十分
であつた。
以上の説明から明らかな如く、本発明を用いて
製造された液晶表示素子はガラス基板の上に下地
膜を形成し、その上に透明電極および配向制御膜
を形成してなるので、配向制御膜の耐熱性および
ガラス基板との接着性が向上する。さらに、シリ
コンの有機溶液のガラス基板への塗布を、ガラス
基板をシリコンの有機溶液中に浸漬することによ
り行うので、当然シリコンの有機溶液は浸漬され
たガラス基板の両面に自動的に塗布され、この塗
布膜の焼成あるいは一対のガラス基板を接着剤で
固着する際などの熱処理工程において、ガラス基
板と酸化ケイ素膜との熱膨張係数の差によりガラ
ス基板がその一方の面側に反つてしまうことが防
止できる。また前記の如く下地膜はガラス基板と
透明電極の間に形成されているので、電圧降下が
なく、電圧一輝度特性の立上りおよび応答性を害
さない。また電極に電圧を印加した得、電極エツ
ヂ部の一部で電界方向が垂直でないために液晶分
子の初期傾斜角と反対方向に立ち上がる現象が電
極エツヂ部に視野角の異なる部分が生じ、表示品
質が劣化する、いわゆるエツヂドメインが特に大
きくなることもない。
【図面の簡単な説明】
図は液晶表示素子を示し、第1図は本発明の一
実施例を示す断面図、第2図は従来例の断面図で
ある。 1,1′……ガラス基板、5,5′……透明電
極、7,7′……配向制御膜、2……シール材、
10,10′……下地膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 2枚の透明なガラス基板間に液晶を封入して
    なるツイスト構造の液晶表示素子の製造方法にお
    いて、 上記ガラス基板をシリコンの有機溶液中に浸漬
    することにより前記ガラス基板に前記シリコンの
    有機溶液を塗布し該塗布された膜を焼成すること
    により酸化ケイ素膜からなる下地膜を形成したガ
    ラス基板上に透明電極を形成し、該透明電極上に
    有機高分子膜を形成し、該有機高分子膜をラビン
    グすることにより配向制御膜を形成することを特
    徴とする液晶表示素子の製造方法。
JP10764289A 1989-04-28 1989-04-28 液晶表示素子の製造方法 Granted JPH02197818A (ja)

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JPS6333123A (ja) * 1986-07-25 1988-02-12 Ig Tech Res Inc 金属薄板材成形ロ−ル装置

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