JPS5885417A - 液晶材料を平行配列させるための導電性基板の製造方法 - Google Patents
液晶材料を平行配列させるための導電性基板の製造方法Info
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- JPS5885417A JPS5885417A JP57193923A JP19392382A JPS5885417A JP S5885417 A JPS5885417 A JP S5885417A JP 57193923 A JP57193923 A JP 57193923A JP 19392382 A JP19392382 A JP 19392382A JP S5885417 A JPS5885417 A JP S5885417A
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は電気光学装置における液晶材料の性基板の製
造方法に関する。
造方法に関する。
液晶材料をその中に有する電気光学装置を作製するに際
し、液晶材料の均一な分子配列(整列)を誘起すること
がいくつかの理由がら望ましい。例えば、液晶材料の時
間的応答性はなかんずく液晶材料の配列に依存し、液晶
材料の配向ノ均−i’lは、液晶材料の「フィールドオ
フ(fleldoff ) J外観に影響を与えること
によって電気光学装置のコントラスト比に影響を及ぼす
。この発明は直流駆動型電気光学装置において液晶材料
の平行配列を誘起しこれを維持する方法に係わる。
し、液晶材料の均一な分子配列(整列)を誘起すること
がいくつかの理由がら望ましい。例えば、液晶材料の時
間的応答性はなかんずく液晶材料の配列に依存し、液晶
材料の配向ノ均−i’lは、液晶材料の「フィールドオ
フ(fleldoff ) J外観に影響を与えること
によって電気光学装置のコントラスト比に影響を及ぼす
。この発明は直流駆動型電気光学装置において液晶材料
の平行配列を誘起しこれを維持する方法に係わる。
液晶装置における平行配列はラビングによって初めて誘
起された( P、Chatelain、Bulleti
nSoclety France Mineral、第
6巻105頁(1973)、D、W、Berreman
、Physlcs ReviewLetters、 第
28巻1683頁(1973)および米国特許第3,8
34,792号)。しかしながら、ラビングは、投影表
示や光データ処理に用いられるシステムにおける偏光子
で容易に見える不均一しま状組織を生み出す。
起された( P、Chatelain、Bulleti
nSoclety France Mineral、第
6巻105頁(1973)、D、W、Berreman
、Physlcs ReviewLetters、 第
28巻1683頁(1973)および米国特許第3,8
34,792号)。しかしながら、ラビングは、投影表
示や光データ処理に用いられるシステムにおける偏光子
で容易に見える不均一しま状組織を生み出す。
i++、晶材料の平行配列を誘起する改善された技術は
、高価でしかも父流、駆動にしか適用できないが、(1
)角度をつけてSiOを蒸着すること(米国特許第3,
834,792号および第3,938,24.2号)、
(2)基板上に被着された5IO2をイオンビームエツ
チングによシ微細加工すること([ア・ニューeメソッ
ドeフォーeインデューシングeホモジニアス拳アライ
ンメント・オフ・ネマチックeリキッP・クリスタルズ
J (Michael J。
、高価でしかも父流、駆動にしか適用できないが、(1
)角度をつけてSiOを蒸着すること(米国特許第3,
834,792号および第3,938,24.2号)、
(2)基板上に被着された5IO2をイオンビームエツ
チングによシ微細加工すること([ア・ニューeメソッ
ドeフォーeインデューシングeホモジニアス拳アライ
ンメント・オフ・ネマチックeリキッP・クリスタルズ
J (Michael J。
Little他) Llquld Crystals
and 0rdered Fluids第3巻499頁
(197Fl))、および(3)被覆されるべき貴簡を
含む平面に対して約5°の角度をつけて不導電性基数上
に無機フィルムを育空蒸謝すること(米国特許第3.8
85,860号)である。
and 0rdered Fluids第3巻499頁
(197Fl))、および(3)被覆されるべき貴簡を
含む平面に対して約5°の角度をつけて不導電性基数上
に無機フィルムを育空蒸謝すること(米国特許第3.8
85,860号)である。
碑電性基板全、後にそれと接触する液晶材料の安定な平
行配列を誘起するために、イオンビームエツチングする
試みは成功していない。この試みは碓実往がなくしかも
不安定な結果に終っている(掲7回国際液晶会議(19
78年7月1日〜5日)に1是出されたMyerによる
「アラインメント・オフ・ネマチック・リキッド・クリ
スタルズ・パイ・サーフェス・グイポールズ」)。
行配列を誘起するために、イオンビームエツチングする
試みは成功していない。この試みは碓実往がなくしかも
不安定な結果に終っている(掲7回国際液晶会議(19
78年7月1日〜5日)に1是出されたMyerによる
「アラインメント・オフ・ネマチック・リキッド・クリ
スタルズ・パイ・サーフェス・グイポールズ」)。
すなわち、現在まで本発明者の知るところでは、直流駆
動型電気光学装置において電極として用いられる導電性
基板上に液晶材料の平行配列を安定かつ均一に誘起する
ための方法はないといえる。
動型電気光学装置において電極として用いられる導電性
基板上に液晶材料の平行配列を安定かつ均一に誘起する
ための方法はないといえる。
均一に平行配列された液晶材料を含む直流駆動型電気光
学装置について検討した結果、導電性基板を実質的に透
明な有機重合体で被覆し、ついでこの被覆された基板を
浅い角度で微細加工して該基板被膜の表面内に多数の実
質的に均一な平行な溝を設けることによって安価にしか
も容易に液晶材料を導電性基板上に平行配列さ5− せることかできることを見い出した。この方法によって
、後に接触する液晶材料の分子を協調的に配列させる導
電性基板が提供され、凍たこの方法による液晶材料の配
列は繰返し再現可能であり、しかも安定である−。
学装置について検討した結果、導電性基板を実質的に透
明な有機重合体で被覆し、ついでこの被覆された基板を
浅い角度で微細加工して該基板被膜の表面内に多数の実
質的に均一な平行な溝を設けることによって安価にしか
も容易に液晶材料を導電性基板上に平行配列さ5− せることかできることを見い出した。この方法によって
、後に接触する液晶材料の分子を協調的に配列させる導
電性基板が提供され、凍たこの方法による液晶材料の配
列は繰返し再現可能であり、しかも安定である−。
したがって、この発明の目的は直流用導′献性基板上に
液晶材料の平行配列を誘起するだめの方法を提供するこ
とである。
液晶材料の平行配列を誘起するだめの方法を提供するこ
とである。
また、この発明の目的は導電性基板上に液晶材料の安定
な平行配列を誘起しこれを維持するだめの比較的安価な
方法を提供することである。
な平行配列を誘起しこれを維持するだめの比較的安価な
方法を提供することである。
さらに、この発明の目的は導電性基板の表面上に液晶t
1料を該基板表面と平行に再現性よく配列するだめの方
法を1芹供することである。
1料を該基板表面と平行に再現性よく配列するだめの方
法を1芹供することである。
既述のように、直流駆動型T1?1気光学装置に用いる
導電性基板上に液晶材料の平行配列を誘起するだめの改
善された方法を種々検討した結果、丑ず導電性基板例え
ばインジウム−スズ酸化物(ITO)、硫化亜鉛(Zn
S)、硫化カドミウム(CdS)、岬化イ〕/ジウム(
In20s)、乍化スズ(SnO)、ク6− ロム(Cr)、銀(Ag)、金(Au)、およびアルミ
ニウム(At)上に実質的に透明(’OT視波長波長領
域して)な有機lk重合体被膜形成し、ついでこの被覆
された表面を微細加工してその中に多数の微細溝を形成
することによって導電性基板上に液晶材料の優れた平行
配列が誘起されることを見い出し、本発明を完成するに
至った。上記微細溝は後にそれと接触する液晶材料を配
向させる。
導電性基板上に液晶材料の平行配列を誘起するだめの改
善された方法を種々検討した結果、丑ず導電性基板例え
ばインジウム−スズ酸化物(ITO)、硫化亜鉛(Zn
S)、硫化カドミウム(CdS)、岬化イ〕/ジウム(
In20s)、乍化スズ(SnO)、ク6− ロム(Cr)、銀(Ag)、金(Au)、およびアルミ
ニウム(At)上に実質的に透明(’OT視波長波長領
域して)な有機lk重合体被膜形成し、ついでこの被覆
された表面を微細加工してその中に多数の微細溝を形成
することによって導電性基板上に液晶材料の優れた平行
配列が誘起されることを見い出し、本発明を完成するに
至った。上記微細溝は後にそれと接触する液晶材料を配
向させる。
この明細書で用いている「液晶材料」という語は液晶化
合物、導電性ド−ハントを含有する液晶化合物の混合物
、またはそれ自体液晶化合物ではない適当な溶媒中の液
晶化合物の混合物を’を味する。フェニルペンゾエート
エステルカら誘導された液晶化合物が動的散乱モードの
電気光学装置の作製に主たる関心をなす。しかしこの発
明の方法はフェニルベンゾエート系液晶化合物の配列に
限定されるものではない。この発明の方法は、シック塩
基類、アゾキシベンゼン類、ヒフアニル類およびフェニ
ルシクロヘキサン類のような他の液晶化合物の配列にも
用いられる。
合物、導電性ド−ハントを含有する液晶化合物の混合物
、またはそれ自体液晶化合物ではない適当な溶媒中の液
晶化合物の混合物を’を味する。フェニルペンゾエート
エステルカら誘導された液晶化合物が動的散乱モードの
電気光学装置の作製に主たる関心をなす。しかしこの発
明の方法はフェニルベンゾエート系液晶化合物の配列に
限定されるものではない。この発明の方法は、シック塩
基類、アゾキシベンゼン類、ヒフアニル類およびフェニ
ルシクロヘキサン類のような他の液晶化合物の配列にも
用いられる。
重合体被膜を適用する前に、選定された基板表面から、
有機洗浄剤(例えば、インターナショナル・プロダクツ
社(米国)から「ミクロ」という商品名で市販されてい
るもの)および無機溶媒(例えば、トランセン社から「
トランセン100」という商品名で市販されているもの
)を用いて、吸収されている汚染物を充分に除去する。
有機洗浄剤(例えば、インターナショナル・プロダクツ
社(米国)から「ミクロ」という商品名で市販されてい
るもの)および無機溶媒(例えば、トランセン社から「
トランセン100」という商品名で市販されているもの
)を用いて、吸収されている汚染物を充分に除去する。
基板表面から、吸収されている汚染物を除去するために
、他の適当な洗浄剤および溶媒を用いることができる。
、他の適当な洗浄剤および溶媒を用いることができる。
有機重合体を該基板表面に適用するには、重合体−溶媒
溶液から被膜を適用するための通常の技術を用いたり、
プラズマ重合により有機重合体をその場で形成(−たり
、または溶融物を用いたり、あるいは他の適当な方法を
用いることができる。T)ietr’ichMeyeh
oferによる「キャラクタリスティックス・オフ・レ
ジスト会7 フイバーズープロデュースト・パイ・スピ
ニング」、Journal ofApplied Ph
ysics第49 (7)巻3993頁(1978年7
月)に記載されているようなスピンコード法が、これに
よって均一な厚さの滑らかな被膜が得られるので、特に
適している。
溶液から被膜を適用するための通常の技術を用いたり、
プラズマ重合により有機重合体をその場で形成(−たり
、または溶融物を用いたり、あるいは他の適当な方法を
用いることができる。T)ietr’ichMeyeh
oferによる「キャラクタリスティックス・オフ・レ
ジスト会7 フイバーズープロデュースト・パイ・スピ
ニング」、Journal ofApplied Ph
ysics第49 (7)巻3993頁(1978年7
月)に記載されているようなスピンコード法が、これに
よって均一な厚さの滑らかな被膜が得られるので、特に
適している。
この発明において有用である有機重合体には、ポリビニ
ルアルコール、プラズマ重合エタンおよびポリイミPが
ある。1ないし10チポリビニルアルコール水溶液(こ
れは、化学会社から豊富に購入できる安価な材料から容
易に調製できる)を用いたときに最も良い結果が得られ
る。
ルアルコール、プラズマ重合エタンおよびポリイミPが
ある。1ないし10チポリビニルアルコール水溶液(こ
れは、化学会社から豊富に購入できる安価な材料から容
易に調製できる)を用いたときに最も良い結果が得られ
る。
重合体被膜を水溶液から適用した場合、被膜から全ての
水分を除くことが必要である。との除去は、乾燥雰囲気
中100℃を越える温度の下で、被覆された基板を焼成
することによって達成できる。また、この焼成によって
、重合体は硬化し、それによって微細加工がしやすくな
る。
水分を除くことが必要である。との除去は、乾燥雰囲気
中100℃を越える温度の下で、被覆された基板を焼成
することによって達成できる。また、この焼成によって
、重合体は硬化し、それによって微細加工がしやすくな
る。
普通に信じられていることとは反対に、イオンビームエ
ツチングによって浅いエッチ角度で重合体被膜を再現性
よく微細加工できる。具体的なエツチング条件は用いた
重合体の種類およ9− び基板材料の種類によって異なる。しかしながら、ポリ
ビニルアルコール(PVA) 、MIHKついては、当
該被膜を、2400ボルト、最大を流0.I Rアンペ
アで5秒ないし3分間動作し0.12ミリアンペア/(
7)の電流密度を生み出す装置からのエッチ角度20°
のアルゴンイオンビームで打撃し、かつ基板がITOま
たはZnSのいずれかである場合、液晶材料の良好な配
列が得られている。
ツチングによって浅いエッチ角度で重合体被膜を再現性
よく微細加工できる。具体的なエツチング条件は用いた
重合体の種類およ9− び基板材料の種類によって異なる。しかしながら、ポリ
ビニルアルコール(PVA) 、MIHKついては、当
該被膜を、2400ボルト、最大を流0.I Rアンペ
アで5秒ないし3分間動作し0.12ミリアンペア/(
7)の電流密度を生み出す装置からのエッチ角度20°
のアルゴンイオンビームで打撃し、かつ基板がITOま
たはZnSのいずれかである場合、液晶材料の良好な配
列が得られている。
一方、同じ操作条件でエツチング時間を5.5分間おこ
なったところPVA被膜はITO基板から剥離してしま
った。
なったところPVA被膜はITO基板から剥離してしま
った。
イオンビーム源からの試料の距離、特定のイオンビーム
源、エッチ角度および操作圧力のような操作・9ラメ−
ターを最適化する試験は結論されていないが、操作圧力
I X 10’ torrでアルゴンイオンビームを用
い試料−イオンビーム源が5.08crn(2インチ)
の場合、好適であることがわかっている。10°ないし
30°のエッチ角度が平行配列の誘起に適している。肝
心なことは、当該重合体被膜内に、該被膜を損傷するこ
10− となく、実質的に均一に平行な溝をつけるような操作パ
ラメーターを選定することである。さらに、該層は重合
体被膜を貫通して基板表面に達してはならない。焼成し
た重合体被膜に平行な溝をつけるために、イオンビーム
エツチングが適していることがわかっているが、重合体
被膜を破損しかい他の異方性エツチング法を用いること
ができる。このような方法は、例えば、D、F、T)o
wney他による「イントロダクション・ツウ・リアク
ティブ・イオン・ビーム・エツチングJ 5olid
5tate Technology第24巻、A2゜1
24頁(1981年2月)に記載されている。
源、エッチ角度および操作圧力のような操作・9ラメ−
ターを最適化する試験は結論されていないが、操作圧力
I X 10’ torrでアルゴンイオンビームを用
い試料−イオンビーム源が5.08crn(2インチ)
の場合、好適であることがわかっている。10°ないし
30°のエッチ角度が平行配列の誘起に適している。肝
心なことは、当該重合体被膜内に、該被膜を損傷するこ
10− となく、実質的に均一に平行な溝をつけるような操作パ
ラメーターを選定することである。さらに、該層は重合
体被膜を貫通して基板表面に達してはならない。焼成し
た重合体被膜に平行な溝をつけるために、イオンビーム
エツチングが適していることがわかっているが、重合体
被膜を破損しかい他の異方性エツチング法を用いること
ができる。このような方法は、例えば、D、F、T)o
wney他による「イントロダクション・ツウ・リアク
ティブ・イオン・ビーム・エツチングJ 5olid
5tate Technology第24巻、A2゜1
24頁(1981年2月)に記載されている。
以下、この発明の実施例を記す。
実施例1
配列試験に用いた複数の電極は、オプティカル・コーテ
ィング・うメラトリー社(OCLI )から供給された
、インジウム−スズ酸化物(ITO)被膜を有する厚さ
約0.32crn(1/8インチ5のガラスでおった。
ィング・うメラトリー社(OCLI )から供給された
、インジウム−スズ酸化物(ITO)被膜を有する厚さ
約0.32crn(1/8インチ5のガラスでおった。
これら電極を洗浄剤および有機溶剤で清浄化して、吸収
されている汚染物を除去した。各’Ttffiを、2Q
OOrpmのホトレジストスピンナーを用い60秒間で
ポリビニルアルコール(PVA) 浴液で被膜した。1
つの例では、アメリカン・リキッド・クリスタル・ケミ
カル・ツーポレーションから商品名5A−72で入手し
た重合体溶液(ポリビニルアルフール水溶液)をそのま
壕の濃度で用い、他の例では、これ余水で1:4まで希
釈して用いた。1〜5チポリビニルアルコール水溶液(
例えば、デュポン・ケミカル社から入手できるElva
nolグレード71〜30)や同様のものを用いて同じ
結果を得ることができる。
されている汚染物を除去した。各’Ttffiを、2Q
OOrpmのホトレジストスピンナーを用い60秒間で
ポリビニルアルコール(PVA) 浴液で被膜した。1
つの例では、アメリカン・リキッド・クリスタル・ケミ
カル・ツーポレーションから商品名5A−72で入手し
た重合体溶液(ポリビニルアルフール水溶液)をそのま
壕の濃度で用い、他の例では、これ余水で1:4まで希
釈して用いた。1〜5チポリビニルアルコール水溶液(
例えば、デュポン・ケミカル社から入手できるElva
nolグレード71〜30)や同様のものを用いて同じ
結果を得ることができる。
各電極を重合体で被覆した後、室累雰囲気中100℃で
16時間焼成して、液晶を分解させる恐れのある水分を
基板から除去し、乾燥した被覆基板表面を得た。
16時間焼成して、液晶を分解させる恐れのある水分を
基板から除去し、乾燥した被覆基板表面を得た。
Vecco Microetch装置中で上記各基板を
イオンビームエツチング(IRE ) したところ、ラ
ンダムに分布した平行な溝が20ないし100X相互に
離れて形成された。このイオンビームスパッタ装置およ
びその操作については文献(例に詳しく記されている。
イオンビームエツチング(IRE ) したところ、ラ
ンダムに分布した平行な溝が20ないし100X相互に
離れて形成された。このイオンビームスパッタ装置およ
びその操作については文献(例に詳しく記されている。
IBEされたPVA被膜を有する2つのITO電極、1
/4ミルのマイラー製スペーサおよびメルク・ケミカル
社のN、P。5液晶混合物を用いて典型的なサンドイッ
チ型セルを組み立てた。クロスした偏光子間で倍率12
5倍の顕微鏡下に表面の配列状態を評価した。配列は良
好で、均一であり、アパーチャー全体にわたって暗色で
あった。
/4ミルのマイラー製スペーサおよびメルク・ケミカル
社のN、P。5液晶混合物を用いて典型的なサンドイッ
チ型セルを組み立てた。クロスした偏光子間で倍率12
5倍の顕微鏡下に表面の配列状態を評価した。配列は良
好で、均一であり、アパーチャー全体にわたって暗色で
あった。
このセルを可変グレーティング(grating)モー
ド(VGM)で操作したところ、全表面領域にわたって
均一なまっすぐな平行Pメインラインを示した。このV
GMセルを15?ルトの直流信号で64時間動作させて
配列の安定性を調べたところ、配列に変化はなかった。
ド(VGM)で操作したところ、全表面領域にわたって
均一なまっすぐな平行Pメインラインを示した。このV
GMセルを15?ルトの直流信号で64時間動作させて
配列の安定性を調べたところ、配列に変化はなかった。
実施例2
イオンビームエツチングされた重合体を用いた実施例1
の配列技術を硫化亜鉛(ZnS)電極に13一 ついて試験した。このZnS電極はITO基板上に5ミ
クロンの厚さのZnS I−を蒸着することによって作
製した。ZnS層のこの厚さおよび粗さのために、現在
まで、ポリッシング、およびラビングモL、 < ハイ
オンビームエツチングによってこの電極を配列させる有
効な方法はなかった。
の配列技術を硫化亜鉛(ZnS)電極に13一 ついて試験した。このZnS電極はITO基板上に5ミ
クロンの厚さのZnS I−を蒸着することによって作
製した。ZnS層のこの厚さおよび粗さのために、現在
まで、ポリッシング、およびラビングモL、 < ハイ
オンビームエツチングによってこの電極を配列させる有
効な方法はなかった。
しかしながら、218層を重合体で被覆することによっ
て平滑な表面が得られ、イオンビームエツチングを用い
ることが可能となった。PVAで被覆されたZnSにつ
いての重合体被覆およびイオンビームエツチングはPV
Aで被覆されたITOと同様におこなった。このZnS
光伝導体および対向電極としてのITOから、メルク社
のN、P、5液晶および1/4ミルのマイラー製スペー
サを用いて2つの液晶セルを作製した。両面凸セルとも
直流直圧全印加すると良好で均一な均質配列および均一
々rメイン構造を示した。
て平滑な表面が得られ、イオンビームエツチングを用い
ることが可能となった。PVAで被覆されたZnSにつ
いての重合体被覆およびイオンビームエツチングはPV
Aで被覆されたITOと同様におこなった。このZnS
光伝導体および対向電極としてのITOから、メルク社
のN、P、5液晶および1/4ミルのマイラー製スペー
サを用いて2つの液晶セルを作製した。両面凸セルとも
直流直圧全印加すると良好で均一な均質配列および均一
々rメイン構造を示した。
以上述べたこの発明の方法は比較的安価で、安定な再現
性のある結果をもたらす。したがってこの発明の方法は
多くの光y示システムお上14− びデータ処理システム用の電気光学装置の作製に有用で
ある。
性のある結果をもたらす。したがってこの発明の方法は
多くの光y示システムお上14− びデータ処理システム用の電気光学装置の作製に有用で
ある。
出仙人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦15−
109−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 41ノ (1)直流駆動型電気光学における電極として用いられ
る導電性基板であってそれと接触すべき液晶材料を平行
配列させるだめのものを製造する方法であって、まず、
導電性基板の表面に実質的に透明な有機重合体の均一な
被膜を形成し、しかる後膣表面被覆を浅い角1iで微細
加工することによって該表面内に、それと接触すべき液
晶材料を配列させ保持する実質的に均一な平行な多数の
溝をつけることを特徴とする方法。 (2) 基板が、インジウム−スズ酸化物、硫化亜鉛
、硫化力rミウム、酸化インジウム、酸化スズ、クロム
、・銀、金およびアルミニウムよりなる群の中から選ば
れた材料から形成された電極である特許請求の範囲第1
項記載の方法。 (3) 有機重合体がyff IJビニルアルコールで
あり、被膜をエッチ角度30°以下でイオンビームによ
って打撃することによって微細加工することを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の方法0 (4) エッチ角度が10°ないし300である特許
請求の範囲$J3項記載の方法。 <5) (a) 1ないし10チポリビニルアルコー
ル水溶液を提供し、(b)該溶液から基板の表面に?リ
ビニルアルコールの被膜を形成して被覆された基板を作
製し、(C)該被覆された基板を乾燥窒素下に焼成して
該被膜から全ての水分を除去し、しかる後(d)該被膜
を、30°以下のエッチ角度でイオンビームによって打
撃することによって微細加工してその内に均一な荷を形
成し、それによってこれと接触すべき液晶材料を該溝の
軸と平行に配列させかつ該、)? +7ビニルアルコー
ル被膜に付着させる表面を提供することを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の方法。
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