JPS6348523A - 液晶素子の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、液晶素子の製造方法、特に液晶の配向方法に
関する。

（従来の技術） 液晶素子を構成するとき、液晶分子の配向としては、垂
直、水平及び傾斜の３通りがある。現在広く用いられて
いるネマチック液晶を９０度捩じった構造を持つＴＮ（
ツィステッドネマチック）方式の液晶素子における液晶
分子の配向は、水平配向でおり、液晶分子の長袖方向と
基板面とのなす角度（チルト角）は、２〜３度でおる。

これに対し、近年注目されている、ネマチック液晶を９
゜度以上捩じった構造を持つＳＢＥ　（スーパーツイス
テッドバイリフリンジエンスエフェクト）方式等の新し
い方式の液晶素子では、５度以上のチルト角を有する傾
斜配向が望まれており、特に望まれているのは２０度強
のチルト角である。

液晶セルを構成する電極基板面と接する液晶分子の長軸
方向が、電極基板面に対して傾斜している配向く傾斜配
向）を実現する方法として、基板表面に対して３ｉ０等
の無機物を斜め方向から蒸着する斜方蒸着方法が知られ
ている。

斜方蒸着方法は、蒸着時の真空度、蒸着角度、蒸着速度
及び蒸着膜厚等の蒸着条件によって、チルト角を制御す
ることが可能である。チルト角は、０度（水平配向）か
ら約４０度までの傾斜配向をとらせることができる。し
かし、斜方蒸着方法は蒸着装置を必要とし、また−回の
蒸着で蒸着できる基板数も少ないため、製造コストが高
くなる。

また、蒸着装置を用いずに傾斜配向を１ｑる方法が１１
回液晶国際学会（１９８６年６月３０日〜７月４日）の
予稿集Ｍ−０５２−ＡＰにおいて提案されている。これ
は、ＭＡＰ（水平配向剤）とＯＴＳ　（垂直配向剤）と
いう共にシランカップリング剤である系を混合し、基、
仮に塗布して傾斜配向を得るものである。しかし、この
ものは液晶素子を作成した後、チルト角に経時変化があ
ることや、高温においてチルト角が不安定であるなどの
欠点を有する。

（発明が解決しようとするための問題点）以上の様に、
従来技術における傾斜配向方法では、斜方蒸着装置など
特別な装置を必要としたり、チルト角が経時変化したり
あるいは不安定であるなどの問題点があった。

そこで、本発明は、５度以上のチルト角を有する液晶素
子を、斜方蒸着装置などの特別な装置を必要とせず、ま
たチルト角に経時変化がなく、高温でも安定で、かつ容
易に製造ができる液晶素子を製造する方法を提供するこ
とを目的とする。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明の液晶素子の製造方法は、基板表面上に高分子有
機樹脂からなる水平配向処理剤と垂直配向処理剤との混
合物を塗布した後、これを加熱処理して配向膜を形成し
、更にこれをラビングすることを特徴とする。

（作用） 基板表面上に高分子有機樹脂からなる水平配向処理剤と
垂直配向処理剤との混合物を塗布することで、基板上に
は、水平配向処理剤中の活性基の一部と垂直配向処理剤
中の活性基とが互いに結合した、水平配向処理剤と垂直
配向処理剤との共存膜が形成される。そして、この共存
膜を水平配向処理剤が完全に重合する温度で加熱処理す
ることにより、水平配向処理剤中の活性基の一部と垂直
配向処理剤中の活性基との結合が一層強化され、また垂
直配向処理剤どうしの結合や水平配向処理剤どうしの結
合、重合が進み、この膜は水平と垂直の中間的な性質を
持つことになる。

例えば、基板表面に、高分子有機樹脂からなる水平配向
処理剤であるポリアミック酸と垂直配向処理剤との混合
物を塗布することで、基板上にはポリアミック酸の一部
に垂直配向処理剤が付着結合した、ポリアミック酸−垂
直配向処理剤共存膜が形成される。次にこの共存膜を２
００℃以上３５０″Ｃ以下の温度で加熱処理することで
、ポリアミック酸と垂直配向処理剤との結合は強化され
、また垂直配向処理剤の重合が進み安定化する。−方、
垂直配向処理剤が付着していないポリアミック酸はポリ
イミド化し、安定な水平配向膜となる。

このようにして、基板表面は、液晶分子を水平に配向さ
せる性質と、垂直に配向させる性質との中間的な性質を
持った配向膜が得られる。更にこの配向膜をラビングす
ることで、チルト角が５度以上の液晶素子を得ることが
できる。また水平配向処理剤と垂直配向処理剤との混合
比や加熱処理温度の処理条件により、容易にチルト角を
制御できる。

なお、水平配向処理剤としてシランカップリング剤を使
用した場合には、この水平配向処理剤が持つ本来の水平
配向の規制力が弱いため、垂直配向処理剤と混合して配
向層を形成すると、配向層の水平配向の規制力は徐々に
弱まり、垂直配向処理剤の影響を強く受るようになる。

このため、この配向層による液晶分子のチルト角は、経
時変化を伴ない安定性も悪い。

これに対して、高分子有機樹脂からなる水平配向処理剤
を用いると、この水平配向処理剤が持つ本来の水平配向
の規制力が強いため、垂直配向処理剤と混合して配向層
を形成しても、配向層の水平配向の規制力は徐々に弱ま
ることがなく、チルト角の経時変化もなく安定性の良い
配向層を得ることができる。また、高分子有機樹脂から
なる水平配向処理剤を使用すると、配向層は薄膜となり
、絶縁性も付加される。

なあ、本発明と同様な効果を狙い、垂直配向処理の後、
表面を水平配向処理することも考えられるが、垂直配向
処理された基板面は不活性でおり、この上に水平配向層
を形成することはできず、本発明と同様な効果を持つ配
向処理膜を得ることは不可能である。また、これとは逆
に、水平配向層を完全に形成した後に、その上に垂直配
向層を形成することも考えられる。しかし、ＰＶＡ　（
ポリビニルアルコール）、ポリイミド等の付は文物から
なる水平配向層を完全に重合形成したものは、化学的に
安定であり、この水平配向層を垂直配向処理剤で処理し
、本発明と同様な効果を持つ配向処理膜を得ることは不
可能でおる。

なお、本発明において、加熱処理温度が２００°Ｃ以下
では、ポリアミック酸のポリイミド化が充分ではなく、
安定な水平配向膜が得られないため液晶分子はほぼ垂直
に配向する。同様にポリイミド以外の高分子有償樹脂か
らなる水平配向処理剤においても、加熱処理温度が水平
配向処理剤を完全に重合させる温度以下であると、液晶
分子はほぼ垂直に配向する。また、３５０°Ｃ以上では
、垂直配向処理剤の長鎖アルキル基が分解され、垂直に
配向させる性質が弱まって、チルト角が１〜２度となっ
て、不適当であるａなお、好ましい加熱温度は、２００
℃乃至３００℃である。

（実施例１） 第１図は本発明による一実施例のＸ−Ｙマトリクス型液
晶素子の断面図を示す。

液晶素子（１）は、透明ガラスでできた２枚の基板（２
）、（３）が対向配置され、各基板（２）、（３）の表
面には、夫々透明電極（４）、（５）が形成され、更に
その上には配向処理膜（６）、（７）が形成されている
。そしてこれらの基板（２）、（３）間に液晶（８）が
配向処理膜（６）、（７）に接して挟持されて、液晶素
子（１）が形成される。なお、（９）は基板（２）、（
３）を貼合わせるシール剤である。

この液晶素子（１）は、次の様にして製造された。

まず基板（２）、（３）の表面にネサ膜を形成し、これ
をエツチングして複数本の帯状の透明な電極（４）、（
５）を形成した。次に電極（４）、（５）を形成した基
板（２）、（３〉の表面に、ポイミドワニスＬＸ−１４
００（日立化成社製〉と一塩基性クロム錯体Ｆ（、−２
３３Ａ（住友スリーエム社製）とを混合比３０：１で混
合した溶液をスピンナー塗布したのら、２７０°Ｃで１
時間の加熱処理を行ない配向膜を形成した。

更にこの配向膜を一定方向にラビングを行ない配向処理
膜（６）、（７）とした。次に、配向処理膜（６）、（
７）が対向し、またそれぞれのラビング方向が０度の角
度（ホモジニアス）となるように基板（２）、（３）を
１０μｍの間隔をもって配置し、基板（２）、（３）の
周囲をシール剤（９）を用いて貼合わせた。そして、こ
れら基板（２）、（３）間に液晶（８）としてＺＬＩ−
１５６５（メルク社製）を封入後、紫外線硬化樹脂で封
入口（図示せず）を封止して液晶素子（１）を作成した
。

以上のようにして作成された液晶素子（１）のチルト角
を測定したところ、チルト角は約１５度であった。

（実施例２） 実施例１において、加熱処理温度を３３０°Ｃとじて、
同様に液晶素子を作成した。チルト角は約８度でめった
。

（実施例３） 実施例１において、液晶（８）としてＥ７　ＣＢＤＨ社
製〉を封入して液晶素子（１）を作成した。チルト角は
約２０度であった。

（実施例４） 実施例１において、ボイミドワニスＬＸ−１４ＯＯと一
塩阜性りロム錯体ＦＣ−２３３Ａとの混合比を１００：
１とした。加熱処理温度を２３０°Ｃとして同様に液晶
素子（１）を作成した。チルト角は約１３度であった。

（実施例５） 実施例４において、垂直配向処理剤を行別シランＤ〜１
０ＡＰ　（Ｎ、Ｎ−ディメチル−Ｎ−オクタデシル−３
−アミノプロピル　トリメトキシシリル　クロライド）
に変えて液晶素子（１）を作成した。チルト角は約１０
度であった。

（実施例６） 実施例１において、垂直配向処理剤として一塩キ性りロ
ム錯体ＦＣ−２３３ＡをＦＣ−８０５に変えて液晶素子
（１）を作成した。チルト角は約１３度であった。

（実施例７） ＰＶＡ０．５％水溶液とＦＣ−２３３Ａとを、１００：
１で混合して基板に塗布したのち、２１０°Ｃで１時間
の加熱処理して配向膜を形成して液晶素子（１）を作成
した。チルト角は約１７度であった。

なお、以上の実施例において、液晶素子を作成後、温度
９０℃に１００時間放置後のチルト角の変化は、いずれ
も±１．５度の測定誤差範囲で、安定性も良好であった
。

（比較例１） 実施例１において、加熱処理温度を１８０°Ｃとして、
同様に液晶素子を作成した。液晶分子の配向は垂直配向
であった。

（比較例２〉 水平配向処理剤であるアミノシラン５ｔ−１−６０２０
（東し社製）とＦＣ−２３３Ａとを５：１で混合して基
板に塗布したのち、１５０℃で３０分の加熱処理を行な
い配向膜を形成した。この液晶素子では、チルト角は約
１５度であった。しかし、９０℃に２４時間放置した後
のチルト角は４３度となり、安定性に欠けていた。

（比較例４） ＭＡＰとＯＴＳとを１０：１で混合して基板に′塗布し
たのち、１５０℃で３０分の加熱処理を行ない配向膜を
形成し、液晶素子を作成した。チルト角は約１８度であ
ったが、９０℃に１００時間後のチルト角は５１度であ
った。

［発明の効果］ 以上の様に、本発明の液晶素子の製造方法によれば、基
板表面上に高分子右別樹脂からなる水平配向処理剤と垂
直配向処理剤との混合物を塗布した後、これを加熱処理
し配向膜を形成し、更にこれをラビングすることで、斜
方蒸着装置などの特別な装置せ必要とすることなく、高
温でも安定で、またチルト角に経時変化のない、傾斜配
向を有する液晶素子が容易に得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶素子の戦略断面を示す図である。 （１）・・・・・・液晶素子 （２）、（３）・・・・・・基板 （４）、（５）・・・・・・透明電恒 （６Ｌ　（７）・・・・・・配向処理膜（８）・・・・
・・液晶 （９）・・・・・・シール剤 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　大胡典夫

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面に電極を形成した基板表面上に、高分子有機
   樹脂からなる水平配向処理剤と垂直配向処理剤との混合
   物を塗布する工程と、この後塗布された膜を前記水平配
   向処理剤が完全に重合する温度で加熱処理し配向膜を形
   成する工程と、この配向膜表面をラビングする工程とを
   有することを特徴とする液晶素子の製造方法。
2. （２）前記高分子有機樹脂からなる水平配向処理剤が、
   ポリイミドワニスであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の液晶素子の製造方法。
3. （３）前記垂直配向処理剤が、一塩基性クロム錯体であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶素
   子の製造方法。
4. （４）前記垂直配向処理剤が、有機シランであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶素子の製造
   方法。
5. （５）前記配向膜を形成する工程が、２００℃以上３５
   ０℃以下の温度で加熱処理する工程を有することを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の液晶素子の製造方法
   。