JPH0561049A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPH0561049A
JPH0561049A JP24428091A JP24428091A JPH0561049A JP H0561049 A JPH0561049 A JP H0561049A JP 24428091 A JP24428091 A JP 24428091A JP 24428091 A JP24428091 A JP 24428091A JP H0561049 A JPH0561049 A JP H0561049A
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liquid crystal
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Yasumasa Takeuchi
安正 竹内
Takashi Ito
敬 伊藤
Kazuo Nakanishi
一男 中西
Yasuaki Yokoyama
泰明 横山
Michinori Nishikawa
通則 西川
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Japan Synthetic Rubber Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】四酸化ルテニウムで処理された液晶配向膜表面
が、例えば電子線マイクロアナライザーで観察したとき
マイクログルーブ(micro groove)の平均
ピッチ間隔が10μm以下で、その変動係数が50%以
下である、という性能、すなわち高い配向規制力を有す
る有機液晶配向膜を備えたことを特徴とする液晶表示素
子。 【効果】本発明によれば、従来、定量的に良好な有機液
晶配向膜の表面構造を規制できなかったことを、定量的
に規制できることになり、有機液晶配向膜の配向規制力
の発現方法の如何によらず、液晶表示素子の高品質化お
よび高性能化を図れるようになった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、有機液晶配向膜が液晶
分子を配向規制するための膜として用いられた液晶表示
素子に関する。
【0002】
【従来の技術】今日、液晶表示素子の液晶分子を配向規
制する有機液晶配向膜としてポリイミドが主に使用され
ている。有機液晶配向膜の液晶分子配向規制力は、一般
的に、有機繊維で有機配向膜表面を一定方向に擦すると
いう、ラビング法により発現する。
【0003】ラビング法によって、何んらかの変化を受
けた有機液晶配向膜表面の状態と液晶分子の配向規制力
を解明する、いわゆるラビング機構の研究はいまだ明瞭
ではない。最近の分析機器の進歩により、ラビング後の
有機液晶配向膜表面の変化について、検討が加えられ、
ラビング方向にそって、表面の配向膜分子が再配列して
いることが電子顕微鏡による観察、フーリエ変換赤外分
光光度計(以下「FT−IR」という)による測定など
から指摘されるようになっている。
【0004】しかし、その指摘内容は定性的であり定量
的でなく、例えば液晶配向膜の品質管理に使えるほどの
ものではない。また、ポリイミド以外の有機液晶配向膜
表面については言及されたことがない。一方、電子顕微
鏡による観察法は、測定試料作成の金蒸着条件で表面が
変化するなど、耐熱性が不十分な有機配向膜表面を観察
できないという欠点を有する。また、FT−IRによる
方法は配向規制力を有する有機液晶配向膜のあらゆる有
機高分子材料には適用できない欠点を有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は液晶表
示素子を提供することにある。本発明の他の目的は、液
晶表示素子として十分な液晶分子配向規制力を発現する
有機液晶配向膜表面構造を備えた液晶表示素子を提供す
ることにある。
【0006】本発明のさらに他の目的は、高度に管理さ
れた配向特性を有する有機液晶配向膜を使用した液晶表
示素子を提供することにある。本発明のさらに他の目的
および利点は以下の説明が明らかになろう。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、本発明
の上記目的および利点は、四酸化ルテニウム(以下「R
uO4」という)で処理された液晶配向膜表面が下記
(A)、(B)および(C); (A)電子線マイクロアナライザー(以下「EPMA」
という)で観察したときマイクログルーブ(micro
groove)の平均ピッチ間隔が10μm以下で、
その変動係数が50%以下である、(B)走査型電子顕
微鏡(以下「SEM」という)で観察したとき、マイク
ログルーブの平均ピッチ間隔が1μm以下で、その変動
係数が50%以下である、および(C)電界放射型走査
電子顕微鏡(以下「FE−SEM」という)で観察した
とき、マイクログルーブの平均ピッチ間隔が0.05μ
m以下で、その変動係数が50%以下である、で示され
る少なくとも1つの性能を有する有機液晶配向膜を備え
たことを特徴とする液晶表示素子によって達成される。
【0008】上記のとおり、本発明の液晶表示素子は、
本発明者らが先に見い出した液晶表示素子の有機配向膜
表面構造を定量的に評価できる方法、すなわち有機液晶
配向膜をRuO4で染色処理することを特徴とする液晶
配向膜の表面構造を調べる方法、あるいはRuO4で染
色処理した後、さらに金、パラジウム、白金等を蒸着す
ることを特徴とする液晶配向膜の表面構造を調べる方法
を基本としている。
【0009】本発明方法の液晶表示素子における有機液
晶配向膜の材料としては、分子構造中にRuO4と反応
しうる化学結合単位、例えばエーテル、アルコール、芳
香族アミン、炭素−炭素二重結合、第3級の炭化水素、
第2級の炭化水素などの特定の化学結合単位を有するも
のが好適に用いられる。また、このような材料は、液晶
配向膜形成の条件よりも高い耐熱性、即ち高い融点また
は高いガラス転移点を有し、さらに液晶表示素子組立前
の洗浄プロセスで使用されるアルコール、ケトン、超純
水などの洗浄液に対する耐性を持つものが有利に使用さ
れる。
【0010】このような耐熱性、耐洗浄液性、RuO4
反応性を満足する有機材料として、例えばポリイミド、
ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、
ポリ(p−フェニレンエーテルスルホン)の如き液晶ポ
リマーなどを挙げることができる。
【0011】RuO4による染色処理は、RuO4蒸気と
有機液晶配向膜を接触させることで行われる。その一例
は約1重量%RuO4水溶液をデシケーターの下部に入
れ、裁断された有機配向膜付き基板(試料)をデシケー
ターの上部に設置し、デシケーターを密閉し、室温で数
十秒から数時間放置して行なう方法である。好ましい染
色処理時間は、有機液晶配向膜の種類によって異なる
が、例えば今日有機液晶配向膜として多用されているポ
リイミドの場合には1分〜120分間で十分である。
【0012】染色処理された試料は、ドラフト内で空気
下に約10分放置して表面構造測定用試料として供する
ことができる。RuO4染色処理試料の金等の蒸着は、
電子顕微鏡測定試料作成のために行われる通常の金等の
蒸着条件の下に行うことができる。
【0013】本発明の有機液晶表示素子は、上記の如く
してRuO4で染色処理された有機液晶配向膜表面が、
上記(A)、(B)および(C)からなる性能の少なく
とも一つを有している。
【0014】RuO4で染色処理した種々の有機液晶配
向膜表面をEPMA、SEM、FE−SEM等で調べる
と、配向規制力の強い有機液晶配向膜の表面構造は、驚
くべきことにラビング方向にそってマイクログルーブ
(micro groove)が膜全面に発生してお
り、そのピッチ間隔は均一で、平均ピッチ間隔の変動係
数は50%以下であることがわかった。他方、配向規制
力の弱い有機液晶配向膜の表面はマイクログルーブが観
察されてもそのピッチは不均一であるか、マイクログル
ーブが観察されなかった。
【0015】RuO4で染色処理された有機液晶配向膜
表面は観察される手段によってピッチ間隔が異なりまた
観察する前にさらに金等の蒸着を行うことによりさらに
ピッチ間隔や変動係数が変化する。本発明の液晶表示素
子で対象とする配向膜は、このような事実によって、上
記(A)、(B)および(C)を少なくとも1つ満足す
る膜表面構造を有することによって特徴づけられる。
【0016】配向規制力の強い表面構造を備えた有機液
晶配向膜を備えた本発明の液晶表示素子の該配向膜は、
本発明者の研究によれば、例えば実施例に示した如き特
定の条件下において、有機液晶配向膜表面をラビングす
ることにより製造しうることがわかった。配向は一般に
有機液晶配向膜材料の種類、ラビングに用いる有機繊維
の種類や形状あるいはラビング条件、例えば擦する力、
方向、回数などに依存する。それ故、実施例に示したラ
ビング条件に限定されるべきではなく、ラビング条件の
若干の変更は十分に考慮されなければならない。
【0017】もちろん、本発明の液晶表示素子の有機液
晶配向膜はその製造方法の如何を問わず、上記(A)、
(B)および(C)の少なくとも一つを満足するもので
あればよい。
【0018】
【作用】上記のように、本発明において測定された膜表
面構造を有する有機液晶配向膜が良好な液晶表示素子を
提供することが確認された。そのため、有機液晶配向膜
の製造条件は広がり、現ラビング法による歩留り低下の
原因、基板サイズの制限などの問題点を解決する方法が
明らかにされ、高性能の液晶表示素子の生産が可能とな
った。
【0019】
【実施例】
実施例1 透明電極付ガラス基板に日本合成ゴム(株)製のポリイ
ミド配向膜材料(商品名 オプトマーAL1051)を
用いて膜厚0.1〜0.05μmの膜を形成した。この膜
に、直径45mmのロールに毛足径20μm、毛足長さ
1.8mmのレーヨン布を巻き付け、毛足押込み長さを
1.0mmに設定し、ロール回転数500rpm、、ガ
ラス基板をセットしたテーブルの送り速度を70cm/
min.で往復ラビングを5回行うラビングを設した。
【0020】なお、供試試料作成の前にガラス基板の表
面を20回ラビングした後、ポリイミド配向膜付きガラ
ス基板を10回ラビングし、レーヨン布からの抜糸を十
分に行い、毛足の先端形状を変化させた。
【0021】得られた試料のポリイミド配向膜表面構造
を調べた。また、同一試料をスペーサーを用いて上下に
はさみ、内に液晶を封入し、液晶の配向状態を調べる試
料とした。結果は表1に示したとおりである。用いた検
査装置(手段)によって見えるマイクログルーブのピッ
チは異なるが、いづれもマイクログルーブはラビング方
向にそって発現しており、そのピッチ間隔はそろってい
た。液晶の配向状態は良好で、高温高湿試験を行っても
配向の乱れは観察されなかった。
【0022】
【表1】
【0023】表1に示した各試験のマイクログルーブの
写真を図1〜4に示す。
【0024】参考例1 実施例1のポリイミド配向膜を日本合成ゴム(株)製の
ポリアミック酸配向膜材料(商品名 オプトマー405
1)に置き換える以外は実施例1と同様の方法で供試試
料を作成した。
【0025】実施例1の表1のEPMAと同一条件でラ
ビング表面をRuO4処理した膜表面の写真を図5に示
す。ポリアミック酸配向膜も、ラビング方向にそってマ
イクログルーブが発現していたが、そのピッチ間隔は不
揃いであった。液晶配向状態は室温においては良好であ
ったが、高温・高湿試験を数ケ所に配向乱れが観察され
た。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来、定量的に良好な有機液晶配向膜の表面構造を規制
できなかったことを、定量的に規制できることになり、
有機液晶配向膜の配向規制力の発現方法の如何によら
ず、液晶表示素子の高品質化および高性能化を図れるよ
うになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の表示素子(実施例1)のポリイミド配
向膜表面に形成された表面構造のEPMA写真である。
【図2】図1と同じポリイミド配向膜表面のSEM写真
である。
【図3】図1と同じポリイミド配向膜表面(但し金蒸着
後)のSEM写真である。
【図4】図3と同じポリイミド配向膜表面(すなわち金
蒸着後)のFE−SEM写真である。
【図5】ポリアミック酸の配向膜表面のSEM写真であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 泰明 東京都中央区築地二丁目11番24号 日本合 成ゴム株式会社内 (72)発明者 西川 通則 東京都中央区築地二丁目11番24号 日本合 成ゴム株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 四酸化ルテニウムで処理された液晶配向
    膜表面が下記(A)、(B)および(C); (A)電子線マイクロアナライザーで観察したときマイ
    クログルーブ(micro groove)の平均ピッ
    チ間隔が10μm以下で、その変動係数が50%以下で
    ある、(B)走査型電子顕微鏡で観察したとき、マイク
    ログルーブの平均ピッチ間隔が1μm以下で、その変動
    係数が50%以下である、および(C)電界放射型走査
    電子顕微鏡で観察したとき、マイクログルーブの平均ピ
    ッチ間隔が0.05μm以下で、その変動係数が50%
    以下である、で示される少なくとも1つの性能を有する
    有機液晶配向膜を備えたことを特徴とする液晶表示素
    子。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6819375B2 (en) 2002-01-15 2004-11-16 Seiko Epson Corporation Color filter having surface profile for liquid crystal alignment, liquid crystal display panel, and method of producing

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6819375B2 (en) 2002-01-15 2004-11-16 Seiko Epson Corporation Color filter having surface profile for liquid crystal alignment, liquid crystal display panel, and method of producing

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