JPH0651315A - 強誘電性液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 強誘電性液晶表示装置およびその製造方法に
関し、比較的容易な方法によって大面積で均一な配向
と、機械的外力に対する分子配向の安定化と、分極反転
の高速化を実現する。 【構成】 透明電極（２，６）と配向膜（３，５）を形
成した透明基板（１，７）によって液晶層４を挟んだ強
誘電性液晶表示装置において、配向膜を、例えば、イオ
ン交換樹脂によって脱イオン処理することによって、ポ
リイミド樹脂等の樹脂配向膜中に含有される不純物イオ
ンの総量を３００ｐｐｍ以下に低減する。また、全不純
物カチオンの含有量を２００ｐｐｍ以下に低減する。こ
の場合Ｃｌ ^- ，（ＣＯＯ₂ ）^2-，ＣＨ₃ ＣＯＯ^- の総量
を１００ｐｍ以下、それぞれを５０ｐｐｍ以下に低減す
る。また、ＰＯ₄ ^- ，ＮＯ₃ ^- ，ＳＯ₄ ^- の総量を１０
０ｐｐｍ以下、それぞれを５０ｐｐｍ以下に低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強誘電性液晶表示装置
およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】オフィスオートメーション（ＯＡ）なら
びにダウンサイジングの進展に伴い、ワードプロセッ
サ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション等の
情報処理装置が広く普及するようになった今日、これら
の情報処理装置のマン−マシンインターフェイスとして
の表示装置の重要性が高まり、液晶表示装置（ＬＣＤ）
は、比較的低電圧で駆動可能なフラットパネル表示装置
として、これら情報処理装置に不可欠になっている。

【０００３】現在、パーソナルコンピュータやワードプ
ロセッサ等の表示装置として最も広く使われているＬＣ
Ｄ表示装置は、スーパーツイステッドネマティック（Ｓ
ＴＮ）型液晶である。ＳＴＮは、２０Ｖ前後の比較的低
い電圧で６４０×４００画素の中容量の表示を１０：１
程度のコントラスト比で表示できるため、パーソナルコ
ンピュータ等の基本的表示機能を満たしている。

【０００４】しかし、前述のように、ダウンサイジング
により、ワークステーション等の情報処理装置までパー
ソナル化している現在、表示装置にも、より大容量、大
面積、高速応答、高コントラスト比、広視野角等が求め
られるようになった。

【０００５】ＳＴＮによって、単純マトリクスパネル構
成により、液晶を直接駆動する対角線が１５インチを超
える（以下「１５インチ超」等という。）大面積表示装
置を実現することはそれほど困難ではないものの、表示
容量を、ワークステーションで要求される１２４０×１
０２８画素（機種によって多少の画素数差はあるが、ほ
ぼ１００万画素）まで増やすことは極めて困難であり、
仮に画素をこの数まで増やせたとしてもＳＴＮではコン
トラスト比、応答速度が著しく低下してしまい、表示品
質の悪い表示装置となってしまう。

【０００６】このような状況下で、ワークステーション
級表示装置に対応することができるＬＣＤの手法として
２つの方法が提案され、かつ、開発されている。その１
つは、マトリクスの各交点（画素）に薄膜トランジスタ
等の非線形能動素子を形成する、いわゆるアクティブマ
トリクス表示であり、他の１つはＳＴＮと同様、単純マ
トリクスパネルで直接駆動する強誘電性液晶表示装置で
ある。

【０００７】このアクティブマトリクス表示は、各画素
ごとに充分なマージンで液晶を駆動するための電圧を印
加することが可能であるため、原理的に高いコントラス
ト比、速い応答が期待できる。しかし、１２４０×１０
２８画素、１５インチ超の大容量、大面積のアクティブ
マトリクスパネルを作製することは次の２つの点で極め
て困難である。

【０００８】その第１点は、６インチを超える大型サイ
ズの表示装置を製造する場合、現在のところ６インチを
超える単結晶半導体ウェハの形成が困難であるという技
術的理由によって、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）
の薄膜トランジスタが用いられることになるが、ａ−Ｓ
ｉは電子の移動度が低いため、大面積化、大容量化には
限界があり、現在では対角線１５インチ程度が技術的限
界といわれている。

【０００９】その第２点は、製造性に関するものであ
り、１２４０×１０２８画素級になると、単一基板上に
無欠陥に近い完全性が要求される表示装置では、著しく
歩留りが低下するため製造コストが高くなり、少なくと
も現状の製造技術では陰極線管（ＣＲＴ）表示装置の製
造コストに比べて桁違いの値になってしまう。

【００１０】一方、強誘電性液晶表示装置は、単純マト
リクスパネル構成で、大容量表示が可能であるため、ワ
ークステーション級表示装置として使用することは原理
的に可能であるが、実用的な強誘電性液晶表示装置（Ｆ
ＬＣＤ）を実現するためには、いくつかの課題がある。

【００１１】これらの課題のうち、特に大きな課題は、
液晶分子配向の大面積均一配向、および分子配向の外力
に対する安定性の確保である。従来の強誘電性液晶表示
装置においては、ジグザグ配向欠陥等が顕著であり、特
に、大面積の表示装置では面内での配向のばらつきが大
きく、場所によるコントラスト比のばらつきが大きかっ
た。

【００１２】また、液晶の分子配向が、機械的外力によ
り乱れてしまい、表示不能になってしまうというＬＣＤ
として致命的な問題があり、このような機械的外力によ
る配向不良を避けるために、液晶パネルの実装技術面で
の改良が試みられている。

【００１３】例えば、機械的外力を液晶パネルに直接伝
えないように、表示装置の枠体と液晶パネルの間にショ
ック緩衝材を入れる等の工夫がなされている。これは、
効果的ではあるが、問題の本質的な改善ではなく、実装
上緩衝材を挿入できる余裕のない場合、あるいは、緩衝
材で吸収できない外力が加わった場合には、やはり配向
が乱れて表示不能となってしまう。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、大面積
均一配向、および機械的外力に対する分子配向の安定性
を確保することがＦＬＣＤのワークステーション級表示
に適用する上での最大の課題となっている。したがっ
て、本発明は、大面積で均一な配向が実現でき、機械的
外力に対する分子配向の安定化と分極反転の高速化が達
成される強誘電性液晶表示装置を提供することを目的と
する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる強誘電性
液晶表示装置においては、上記の課題を達成するため
に、樹脂配向膜中に含有される不純物イオンの総量が３
００ｐｐｍ以下である構成を採用した。

【００１６】また、樹脂配向膜中に含有される不純物カ
チオンの総量が２００ｐｐｍ以下である構成を採用し
た。この場合、樹脂配向膜中に含有されるＣｌ^- ，（Ｃ
ＯＯ₂ ）^2-，ＣＨ₃ ＣＯＯ ^- の総量が１００ｐｐｍ以下
であるか、または、それぞれが５０ｐｐｍ以下である構
成を採用した。

【００１７】この場合、樹脂配向膜中に含有されるＰＯ
₄ ^- ，ＮＯ₃ ^- ，ＳＯ₄ ^- の総量が１００ｐｐｍ未満で
あるか、または、それぞれが５０ｐｐｍ未満である構成
を採用した。そして、これらの場合、樹脂配向膜の材料
としてポリイミド樹脂を用いることができる。

【００１８】また、本発明にかかる強誘電性液晶表示装
置の製造方法においては、樹脂配向膜が含有する不純物
イオンの量を低減または最適な値にするために、樹脂配
向膜をイオン交換樹脂により脱イオン処理する工程を採
用した。

【００１９】

【作用】強誘電性液晶の分子配向には、従来から知られ
ていたＳＴＮ液晶と根本的に異なる面がある。すなわ
ち、ＳＴＮ液晶は常誘電体であるため、外部印加電界に
よってはじめて誘導分極を発生し、分子配向変化のトル
クを発生するが、電界無印加時の樹脂配向膜と接する界
面におけるクーロン相互作用は比較的弱い。

【００２０】これに対して強誘電性液晶の場合は印加電
界の有無にかかわらず、常に自発分極を有するため配向
膜界面で、クーロン相互作用がきわめて強いため、配向
膜中に含まれるイオン種、イオン量によって、強誘電性
液晶分子と配向膜との界面相互作用は大きく影響される
ものと考えられる。

【００２１】このような配向膜界面での強い相互作用の
発生は、ＳＴＮ液晶でも特殊な配向膜−液晶材料の場合
には観測されているが（Ａ．Ｍｏｃｈｉｚｕｋｉ，ｅｔ
ａｌ、Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．２９，１８９
８参照）、この場合も、配向膜−液晶界面には強誘電体
層が形成されており、強いクーロン相互作用が介在する
液晶分子配向の一例となっている。

【００２２】強誘電性液晶のように、自発分極をもつ液
晶の分子配向では、配向膜中に微量含まれているイオン
によって液晶分子が強く界面に固定され、その結果、部
分的に配向が乱れたり、機械的外力により液晶層構造が
乱れやすくなるものと考えられる。例えば、配向膜とし
て一般的に用いられているポリイミドはｐｐｍオーダー
ではあるがＣｌ^- を含んでいる。そして、これに用いる
液晶の分子構造にも依存するが、一般にＣｌ^- は強誘電
性液晶分子と強くカップリングし、界面に強く液晶分子
を固定してしまう。

【００２３】図１（Ａ），（Ｂ）は、外力が液晶表示装
置の液晶層構造に与える影響を示す模式図である。図１
（Ａ）は配向膜の液晶層構造に対する配向規制が弱い場
合、図１（Ｂ）は配向膜の液晶層構造に対する配向規制
が強い場合を示している。この図において、１，７は透
明基板、２，６は透明電極、３，５は配向膜、４は液晶
層を示している。

【００２４】この液晶表示装置は、図に示されているよ
うに、一つの透明基板１の上に透明電極２と配向膜３を
形成し、また、他の透明基板７の上に透明電極６と配向
膜５を形成し、これらの電極板の透明電極２と透明電極
６を内側にして、液晶層４を挟んだ構成を有している。

【００２５】この液晶表示装置に外部から機械的外力が
加わると、電極板は変形され、液晶層４が圧縮される
が、配向膜界面に液晶分子が弱く固定されている場合
は、図１（Ａ）に模式的に示されているように、電極の
変形によって界面の液晶層４は平衡状態になるまで変位
するが、液晶構造の変形は比較的小さい範囲に停まり、
外力が取り去られると復元すると考えられる。

【００２６】これに対し、界面で液晶分子が強く固定さ
れている場合は、図１（Ｂ）に模式的に示されているよ
うに、液晶表示装置に外力が働いたとき、パネル中央部
における液晶構造の変位量と界面における液晶構造の変
位量が大きく異なるため、液晶構造が歪みを生じ、最終
的には復元できなくなってしまう。

【００２７】また、このような強い分子配向が部分的に
存在すると、液晶層構造の成長方向を妨害することにな
り、ドメインを形成してしまい、特に、界面相互作用が
大きい場合には、その場所を中心にマルチドメイン化し
表示品質を劣化させる。したがって、大面積均一配向、
配向安定性の両方にとって、配向膜−液晶界面での強い
クーロン相互作用は極力防ぐべきであることがわかる。

【００２８】本発明者らは、配向膜中に含まれる不純物
イオンと、液晶の分子配向の関係を調査することを目的
として、イオンクロマト法によって、配向膜として用い
られる種々のポリイミドの含有イオン種とその量を測定
したが、その結果、一般に、Ｃｌ^- ，（ＣＯ
Ｏ₂ ）^{2 -} ，ＣＨ₃ ＣＯＯ^- （以下「Ｃｌ^- イオン等」
と略称することがある）が多いと、配向膜界面での液晶
の分子配向規制力が強くなり、分子配向がマルチドメイ
ン化しやすく、かつ機械的外力に対して、液晶層の非可
逆的変化を発生しやすいことを確認した。

【００２９】したがって、大面積均一配向、機械的外力
に対する層構造安定化を図るためには、配向膜界面での
液晶の分子配向規制力を可能な限り弱くすることが効果
的であることがわかった。そしてそのためには、配向膜
中に含まれるイオンの種類およびその量を制御すればよ
いことがわかった。

【００３０】また、配向膜中に適量のＰＯ₄ ^- ，ＮＯ₃
^- ，ＳＯ₄ ^- （以下「ＰＯ₄ ^- イオン等」と略称するこ
とがある）が含有されていると、液晶パネルの分極反転
時間が短縮されることを見出した。したがって、液晶パ
ネルの分極反転をスムーズにして分極反転時間を短縮す
るためには、ＰＯ₄ ^- イオン等を或る程度含有させるこ
とが望ましい。

【００３１】

【実施例】以下、本発明に関する実験、および、実施例
について説明する。まず、本発明の目的を達成すること
が可能な、配向膜中に含まれる不純物イオン種とその量
を特定するために、種々のポリイミド試料が含有する不
純物イオン種および不純物量を測定した。

【００３２】その測定方法は下記のとおりである。液晶
配向膜用ポリイミド塗液を、ガラス基板上に膜厚２μｍ
程度になるようにスピンコートし、窒素（Ｎ₂ ）気流中
で２２０℃に保って１．５時間焼成した後、Ｎ₂ 中で室
温まで徐冷した。そして、焼成したポリイミド膜を注意
深くガラス基板から剥がした後、１２５℃で、２０時間
熱水抽出し、抽出した水相をイオンクロマト法で分離、
定量して、各種不純物イオンの分析を行った。

【００３３】ついで、前記の測定によって不純物イオン
種とその量を特定した各配向膜を用いて、２５×２５×
０．７ｍｍの小型液晶パネルを製造し、その間隙内に強
誘電性液晶混合物（メルク社製ＺＬＩ−４８５１−０２
５）を注入し、その配向状態と分極反転挙動につき測定
した。この小型液晶パネルの製造条件は、ポリイミド膜
厚を〜１０００Åとし、セルギャップを２．０μｍと
し、反平行ラビングを採用した。

【００３４】また、配向状態の観察はクロスニコル下
で、偏向顕微鏡を用いて行い、配向の均一性の評価は、
１５０倍の視野内で、光を透過しない状態である消光位
の透過光量の強弱で比較検討した。この評価では、視野
内の配向均一性が高いほど欠陥が少なくなり、消光位で
の光透過量が小さくなる。

【００３５】そして、分極反転挙動の評価は液晶パネル
に三角波電圧を印加したとき、液晶パネルに流れる常誘
電電流、分極反転電流、イオン電流の各電流の流れを下
記のように定義して比較検討した。

【００３６】図２は、分極反転特性を測定するための電
圧電流波形図である。 ｔ_p ：三角波電圧の極性が反転してから、分極反転電流
がピークに達するまでの時間 ｔ_w ：分極反転ピーク電流の半値幅 ｔ_f ：分極反転ピーク電流の前半に要する時間 ｔ_r ：分極反転ピーク電流の後半に要する時間

【００３７】また、液晶パネルに加わる外力と分子配向
の安定性を比較検討するために、狭い面積を有する突起
の上に被測定液晶パネルを載置し、液晶パネルの両端に
重錘を載せた場合の平均的な光の透過量を測定した。

【００３８】図３は、液晶パネルに加わる外力と分子配
向の安定性を測定する方法の説明図である。この図にお
いて、１１は基台、１２は突起、１３は被測定液晶パネ
ル、１４は重錘を示している。

【００３９】液晶パネルに加わる外力と分子配向の安定
性を測定する方法としては、基台１１の上に設けられた
突起１２の上に被測定液晶パネル１３を載置し、この被
測定液晶パネル１３の両端に重錘１４を置いて荷重をか
け、被測定液晶パネル１３の中央部の液晶の配向変化を
偏向顕微鏡下での透過率変化で定量評価した。この評価
では、重い荷重に対し透過率変化が少ないほど、換言す
ると、一定（１０％）の透過率変化を生じるための荷重
が大きいほど、配向安定性が高いことになる。この場
合、突起１２の中心線からの幅は１５ｍｍ、被測定液晶
パネル１３の中心線から荷重をかける端部までの距離は
９０ｍｍであった。

【００４０】前記の配向膜として用いるポリイミドが含
有する不純物イオン種と不純物イオン量を測定した結果
を表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】この表１におけるＰＩ−１〜ＰＩ−１０
は、１０個のポリイミド試料を意味している。このこと
は表２、表３、表４についても同様である。また、表２
に分極反転の各過程における時間をまとめた。

【００４３】

【表２】

【００４４】図４（Ａ），（Ｂ）、図５（Ｃ），（Ｄ）
は、不純物イオンの含有量と液晶パネルの分極反転時間
の関係図である。図４（Ａ）はポリイミド配向膜中の全
不純物イオンの量と液晶パネルの分極反転時間（ｔ_p ）
の関係、図４（Ｂ）はポリイミド配向膜中の全不純物カ
チオンの量と液晶パネルの分極反転時間の関係、図５
（Ｃ）はポリイミド配向膜中のＣｌ ^- ，（ＣＯ
Ｏ₂ ）^- ，ＣＨ₃ ＣＯＯ^- （Ｃｌ^- イオン等）の含有量
と液晶パネルの分極反転時間の関係、図５（Ｄ）は、ポ
リイミド配向膜中のＰＯ₄ ^- ，ＮＯ₃ ^- ，ＳＯ₄ ^- （Ｐ
Ｏ₄ ^- イオン等）の含有量と液晶パネルの分極反転時間
の関係を示している。なお、図中の数字はポリイミドの
試料番号を示している。以下の図面においても同様であ
る。

【００４５】図４（Ａ）から、全不純物イオンの量が多
いと液晶パネルの分極反転時間（ｔ _p ）が長くなり、分
極反転がスムーズでないことが看取でき、全不純物イオ
ンの量が３００ｐｐｍより多いと、液晶パネルの分極反
転時間が２００μｓｅｃ程度に長くなってほぼ飽和する
ことがわかる。

【００４６】また、図４（Ｂ）から、図４（Ａ）とほぼ
同様に、全不純物カチオンの量が多いと液晶パネルの分
極反転時間（ｔ_p ）が長くなり、２００ｐｐｍより多い
と、液晶パネルの分極反転時間が２００μｓｅｃ程度に
長くなってほぼ飽和していることがわかる。

【００４７】また、図５（Ｃ）から、ポリイミド配向膜
中のＣｌ^- イオン等の量が多いと液晶パネルの分極反転
時間（ｔ_p ）が長くなり、Ｃｌ^- イオン等が約１００ｐ
ｐｍより多いと、液晶パネルの分極反転時間が２００μ
ｓｅｃ程度に長くなって飽和することがわかる。

【００４８】また、図５（Ｄ）から、ポリイミド配向膜
中のＰＯ₄ ^- イオン等の量が多いと液晶パネルの分極反
転時間（ｔ_p ）が長くなり、約１００ｐｐｍより多い
と、液晶パネルの分極反転時間が２００μｓｅｃ程度に
長くなりほぼ飽和していることがわかる。

【００４９】さらに、表１と表２から、強誘電性液晶の
実質的な応答時間である分極反転の半値幅ｔ_w も、Ｃｌ
^- イオン等の不純物イオン量が多い試料（ＰＩ−３，Ｐ
Ｉ−６，ＰＩ−８）では長くなっていることがわかる。
しかし、Ｃｌ^- イオン等，ＰＯ₄ ^- イオン等の不純物イ
オンの含有量が多い場合には、分極反転の後半に要する
時間ｔ_r は短くなり、やや複雑な影響があることもわか
る。

【００５０】ｔ_r は強誘電性液晶に特有な分極反転時の
反電界の問題を反映した物性パラメータであり、反電界
が小さいほどｔ_r は短くなるものと考えられる。したが
って、ある程度カチオンが存在した方が、反電界が小さ
くなり、動作の安定性を高くすることができる。

【００５１】ポリイミド配向膜中の不純物イオン種とそ
の含有量と、液晶パネルの消光位での透過光量の関係を
表３にまとめた。

【００５２】

【表３】

【００５３】この表３の透過光量は、ポリイミド配向膜
中の不純物イオン種とその含有量と液晶パネルの配向均
一性の関係を示しており、消光位での透過光量が多いこ
とは、液晶パネルの配向均一性が悪くて、いわゆる
「暗」状態の「黒さ」が悪くコントラスト比が低いこと
を示している。

【００５４】図６（Ａ），（Ｂ）、図７（Ｃ），（Ｄ）
は、不純物イオンの含有量と液晶パネルの消光位での透
過光量の関係図である。図６（Ａ）はポリイミド配向膜
中の全不純物イオンの含有量と液晶パネルの消光位での
透過光量の関係、図６（Ｂ）はポリイミド配向膜中の全
不純物カチオンの含有量と液晶パネルの消光位での透過
光量の関係、図７（Ｃ）はポリイミド配向膜中のＣｌ^-
イオン等の含有量と液晶パネルの消光位での透過光量の
関係、図７（Ｄ）は、ポリイミド配向膜中のＰＯ₄ ^- イ
オン等の含有量と液晶パネルの消光位での透過光量の関
係を示している。

【００５５】図６（Ａ）から、全不純物イオンの含有量
が多いと消光位での透過光量が大きくなり、液晶構造の
配向均一性が悪くなることが看取でき、全不純物イオン
の含有量が３００ｐｐｍより多いと、消光位での透過光
量が１００μＷ程度に大きくなることがわかる。

【００５６】また、図６（Ｂ）から、図６（Ａ）とほぼ
同様に、全不純物カチオンの含有量が多いと、消光位で
の透過光量が大きくなり、全不純物カチオンの含有量が
２００ｐｐｍより多いと、消光位での透過光量が１００
μＷ程度に大きくなることがわかる。

【００５７】また、図７（Ｃ）から、ポリイミド配向膜
中のＣｌ^- イオン等の含有量が多いと液晶パネルの消光
位での透過光量が大きくなり、Ｃｌ^- イオン等の含有量
が１００ｐｐｍより多いと、消光位での透過光量が１０
０μＷ程度に大きくなることがわかる。

【００５８】また、図７（Ｄ）から、ポリイミド配向膜
中のＰＯ₄ ^- イオン等の含有量が多いと液晶構造の消光
位での透過光量が大きくなり、液晶パネルの配向均一性
が悪くなることが看取でき、ＰＯ₄ ^- イオン等の含有量
が１００ｐｐｍより多いと、消光位での透過光量が１０
０μＷ程度に大きくなることがわかる。

【００５９】液晶分子の配向の安定性と、配向膜中のイ
オンの関係については、次の表４にまとめた。

【００６０】

【表４】

【００６１】図８（Ａ），（Ｂ）、図９（Ｃ），（Ｄ）
は、不純物イオンの含有量と液晶分子配向の外力に対す
る安定性関係図である。図８（Ａ）はポリイミド配向膜
中の全不純物イオンの量と液晶パネルの透過率が１０％
変化するに要する荷重の関係、図８（Ｂ）はポリイミド
配向膜中の全不純物カチオンの含有量と液晶パネルの透
過率が１０％変化するに要する荷重の関係、図９（Ｃ）
はポリイミド配向膜中のＣｌ^- イオン等と液晶パネルの
透過率が１０％変化するに要する荷重の関係、図９
（Ｄ）は、ポリイミド配向膜中のＰＯ ₄ ^- イオン等の含
有量と液晶パネルの透過率が１０％変化するに要する荷
重の関係を示している。

【００６２】図８（Ａ）から、全不純物イオンの含有量
が多いと液晶パネルの透過率が１０％変化するに要する
荷重が小さくなり、外力に対する安定性が劣化すること
が看取でき、全不純物イオンの含有量が３００ｐｐｍよ
り多いと、液晶パネルの透過率が１０％変化するに要す
る荷重が２００ｇ程度に小さくなることがわかる。

【００６３】また、図８（Ｂ）から、図８（Ａ）とほぼ
同様に、全不純物カチオンの含有量が多いと、液晶パネ
ルの透過率が１０％変化するに要する荷重が小さくな
り、全不純物カチオンの含有量が２００ｐｐｍより多い
と、液晶パネルの透過率が１０％変化するに要する荷重
が２００ｇ程度に小さくなることがわかる。

【００６４】また、図９（Ｃ）から、ポリイミド配向膜
中のＣｌ^- イオン等の含有量が多いと液晶パネルの透過
率が１０％変化するに要する荷重が小さくなり、Ｃｌ^-
イオン等の含有量が１００ｐｐｍより多いと、液晶パネ
ルの透過率が１０％変化するに要する荷重が２００ｇ程
度に小さくなることがわかる。

【００６５】また、図９（Ｄ）から、ポリイミド配向膜
中のＰＯ₄ ^- イオン等の含有量が多いと液晶パネルの透
過率が１０％変化するに要する荷重が小さくなり、ＰＯ
₄ ^-イオン等の含有量が１００ｐｐｍより多いと、液晶
パネルの透過率が１０％変化するに要する荷重が２００
ｇ程度に小さくなることがわかる。

【００６６】以下、単独の各々の不純物イオンの液晶の
特性に及ぼす影響を検討する。

【００６７】図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、Ｃｌ^- イオンの
量と液晶パネルの諸特性の関係図である。図１０（Ａ）
はポリイミド配向膜中のＣｌ^- イオンの量と液晶パネル
の分極反転時間、図１０（Ｂ）は消光位での透過光量、
図１０（Ｃ）は透過率が１０％変化するに要する荷重を
示している。

【００６８】図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、（ＣＯＯ₂ ）^2-
イオンの量と液晶パネルの諸特性の関係図である。図１
１（Ａ）はポリイミド配向膜中の（ＣＯＯ₂ ）^2-イオン
の量と液晶パネルの分極反転時間、図１０（Ｂ）は消光
位での透過光量、図１０（Ｃ）は透過率が１０％変化す
るに要する荷重を示している。

【００６９】図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、ＣＨ₃ ＣＯＯ^-
イオンの量と液晶パネルの諸特性の関係図である。図１
２（Ａ）はポリイミド配向膜中のＣＨ₃ ＣＯＯ^- イオン
の量と液晶パネルの分極反転時間、図１０（Ｂ）は消光
位での透過光量、図１０（Ｃ）は透過率が１０％変化す
るに要する荷重を示している。

【００７０】図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、ＰＯ₄ ^- イオン
の量と液晶パネルの諸特性の関係図である。図１３
（Ａ）はポリイミド配向膜中のＰＯ₄ ^- イオンの量と液
晶パネルの分極反転時間、図１３（Ｂ）は消光位での透
過光量、図１３（Ｃ）は透過率が１０％変化するに要す
る荷重を示している。

【００７１】図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、ＮＯ₃ ^- イオン
の量と液晶パネルの諸特性の関係図である。図１４
（Ａ）はポリイミド配向膜中のＮＯ₃ ^- イオンの量と液
晶パネルの分極反転時間、図１４（Ｂ）は消光位での透
過光量、図１４（Ｃ）は透過率が１０％変化するに要す
る荷重を示している。

【００７２】図１５（Ａ）〜（Ｃ）は、ＳＯ₄ ^- イオン
の量と液晶パネルの諸特性の関係図である。図１５
（Ａ）はポリイミド配向膜中のＳＯ₄ ^- イオンの量と液
晶パネルの分極反転時間、図１５（Ｂ）は消光位での透
過光量、図１５（Ｃ）は透過率が１０％変化するに要す
る荷重を示している。

【００７３】これらの、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１１
（Ａ）〜（Ｃ）、図１２（Ａ）〜（Ｃ）、図１３（Ａ）
〜（Ｃ）、図１４（Ａ）〜（Ｃ）、図１５（Ａ）〜
（Ｃ）から、ポリイミド配向膜中にＣｌ^- イオン、（Ｃ
ＯＯ₂ ）^2-イオン、ＣＨ₃ ＣＯＯ ^- イオン、ＰＯ₄ ^- イ
オン、ＮＯ₃ ^- イオン、ＳＯ₄ ^- イオンが単独で５０ｐ
ｐｍ程度含有されている場合、液晶パネルの諸特性が先
に検討した数値範囲に収まっていることがわかる。

【００７４】以上の検討から、Ｃｌ^- イオン、（ＣＯＯ
₂ ）^2-イオン、ＣＨ₃ ＣＯＯ^- イオン等については、そ
の含有量が少ないほど分子配向が均一になり、また、分
子配向の安定性が高くなり、かつ、分極反転がスムーズ
であることがわかる。また、前記のように、分極反転に
関しては、多少イオンが介在した方がよりスムーズであ
るが、この場合は、配向安定性を劣化させにくいＰＯ₄
^- イオン等のカチオンでも効果がある。

【００７５】ＰＩ−８は、ＰＩ−６をイオン交換樹脂で
脱イオン処理したものであるが、脱イオン処理によって
液晶分子配向に有害なイオンの含有量が少なくなり、液
晶セルの電気−光学特性が改善されていることがわか
る。配向膜をイオン交換樹脂で脱イオン処理すること
は、含有イオンの量を制御する工程として有効であるこ
とがわかる。

【００７６】前記の実施例においては、配向膜をポリイ
ミドによって形成したが、ポリイミドの他にポリアミド
イミド（ＰＡＩ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等
を用いることもでき、本発明の効果は、樹脂の基本構造
によるものではなく樹脂に含有される不純物イオンが重
要な役割を果たすものであるから、他の樹脂を用いた場
合でも、ポリイミドを用いた場合の前記の効果とほぼ同
様な効果を奏する。

【００７７】従来液晶表示装置の配向膜として用いられ
ていたポリイミド等の樹脂はパーセントオーダーの不純
物を含有していたが、本発明者らは、従来顧みられなか
った配向膜と液晶分子との配向規制と、配向膜の不純物
の関係に着目し、液晶表示装置の諸特性を改善する条件
を設定した。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
従来問題となっていた強誘電性液晶の大面積均一配向、
機械的外力に対する分子配向の安定性、分極反転の高速
化が達成でき、実用的な強誘電性液晶表示装置の実用化
に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ），（Ｂ）は外力が液晶表示装置の液晶層
構造に与える影響を示す模式図である。

【図２】分極反転特性を測定するための電圧電流波形図
である。

【図３】液晶パネルに加わる外力と分子配向の安定性を
測定する方法の説明図である。

【図４】（Ａ），（Ｂ）は不純物イオンの含有量と液晶
パネルの分極反転時間の関係図（１）である。

【図５】（Ｃ），（Ｄ）は不純物イオンの含有量と液晶
パネルの分極反転時間の関係図（２）である。

【図６】（Ａ），（Ｂ）は不純物イオンの含有量と液晶
パネルの消光位での透過光量の関係図（１）である。

【図７】（Ｃ），（Ｄ）は不純物イオンの含有量と液晶
パネルの消光位での透過光量の関係図（２）である。

【図８】（Ａ），（Ｂ）は不純物イオンの含有量と液晶
分子配向の外力に対する安定性関係図（１）である。

【図９】（Ｃ），（Ｄ）は不純物イオンの含有量と液晶
分子配向の外力に対する安定性関係図（２）である。

【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）はＣｌ^- イオンの量と液晶パ
ネルの諸特性の関係図である。

【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）は（ＣＯＯ₂ ）^2-イオンの量
と液晶パネルの諸特性の関係図である。

【図１２】（Ａ）〜（Ｃ）はＣＨ₃ ＣＯＯ^- イオンの量
と液晶パネルの諸特性の関係図である。

【図１３】（Ａ）〜（Ｃ）はＰＯ₄ ^- イオンの量と液晶
パネルの諸特性の関係図である。

【図１４】（Ａ）〜（Ｃ）はＮＯ₃ ^- イオンの量と液晶
パネルの諸特性の関係図である。

【図１５】（Ａ）〜（Ｃ）はＳＯ₄ ^- イオンの量と液晶
パネルの諸特性の関係図である。

【符号の説明】

１、７ 透明基板 ２、６ 透明電極 ３、５ 配向膜 ４ 液晶層 １１ 基台 １２ 突起 １３ 被測定液晶パネル １４ 重錘

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 真史 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂配向膜中に含有される不純物イオン
   の総量が３００ｐｐｍ以下であることを特徴とする強誘
   電性液晶表示装置。
2. 【請求項２】 樹脂配向膜中に含有される不純物カチオ
   ンの総量が２００ｐｐｍ以下であることを特徴とする強
   誘電性液晶表示装置。
3. 【請求項３】 樹脂配向膜中に含有されるＣｌ^- ，（Ｃ
   ＯＯ₂ ）^2-，ＣＨ₃ＣＯＯ^- の総量が１００ｐｐｍ以下
   であるか、または、それぞれが５０ｐｐｍ以下であるこ
   とを特徴とする強誘電性液晶表示装置。
4. 【請求項４】 樹脂配向膜中に含有されるＰＯ₄ ^- ，Ｎ
   Ｏ₃ ^- ，ＳＯ₄ ^- の総量が１００ｐｐｍ未満であるか、
   または、それぞれが５０ｐｐｍ未満であることを特徴と
   する強誘電性液晶表示装置。
5. 【請求項５】 樹脂配向膜がポリイミド樹脂であること
   を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項
   に記載された強誘電性液晶表示装置。
6. 【請求項６】 樹脂配向膜をイオン交換樹脂により脱イ
   オン処理する工程を含むことを特徴とする強誘電性液晶
   表示装置の製造方法。