JPH02275415A - 強誘電性液晶表示素子の製造方法 - 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】 〔概要］ 強誘電性液晶表示素子の製造方法に関し、コントラスト
とメモリ性の優れた液晶表示素子を実用化することを目
的とし、 複数の透明電極を設けた二枚のガラス基板上に配向膜を
設け、スペーサを介して透明電極をマトリックス状に直
交せしめ、該透明電極間に強誘電性液晶を封入してなる
液晶表示素子において、前記透明電極上に配向膜を形成
してラビングを行う工程を複数回繰り返し行って強誘電
性液晶表示素子の製造方法を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はコントラストとメモリ性を向上した強誘電性液
晶表示素子の製造方法に関する。

液晶表示（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌ
ｙ略称ＬＣＤ）は消費電力と駆動電圧が少なく、薄くて
軽い表示素子の実用化が可能なことから、時計や電卓な
どの小容量表示として広く普及しているが、最近ではパ
ーソナルコンピュータやワードプロセッサなどオフィス
オートメーション機器（略称ＯＡ機器）用としての需要
が増し、より情報量の大きな液晶表示素子の開発が求め
られている。

〔従来の技術〕

現在主として用いられているＬＣＤはＴＮ　（Ｔｗｉｓ
　ｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）液晶を用いたＴＮ型であり、
帯状の透明電極を備えた二枚のガラス基板をスペーサを
介して帯状電極が直交するように対向させて配置し、こ
の中に数１０〜百数１０度捩れた状態でＴＮ液晶分子が
封入されている。

そして、このＴＮ型ＬＣＤには、 ■　単純マトリックス方式と、 ■　アクティブマトリックス方式とがある。

こ−で、■の単純マトリックス方式は製造コストが低い
反面、電界のオン・オフに際してメモリ性がなく、然も
闇値特性が急峻でないために、６４０　Ｘ４００　ドツ
ト以上のような大容量表示を行おうとすると、累積応答
効果により非表示部分も半表示状態になると云うクロス
トークの問題がある。

また、応答時間が数ｍ秒〜数１０１１秒と長いために精
密な大容量の動画表示ができないと云う問題もある。

一方、■のアクティブマトリックス方式は一つの画素に
一個の薄膜トランジスタ（略称ＴＰＴ）を設けたもので
、クロストークの問題はない代わりに低コストで、欠陥
を生ずることなく　ＴＰＴを大面積に亙って形成するこ
とが困難であると云う問題がある。

さて、このＴＮ型ＬＣＤに用いられており、低コストで
すむ単純マトリックス方式を用い、大容量の動画表示が
可能な新しいＬＣＤとして強誘電性のカイラルスメテイ
ックＣ液晶（略称ｓｃ１液晶）を用いた強誘電性液晶表
示（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ＬｉｑｕｉｄＣｒｙ
ｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ略称ＦＬＣＤ）が提案されて
いる。

このＦＬＣＤ素子は液晶層の厚みをＳｃ＊液晶の螺旋ピ
ッチと同程度がそれ以下とするもので、このようにする
と配向規制力により螺旋がほどけて自発分極と双安定状
態とが出現する。

この双安定性を有するためにＰＬＣＤ素子はメモリ性を
もち、また、従来のＴＮ型液晶に見られる累積応答効果
によるクロストークがないので大容量表示が可能となる
。

また、ＦＬＣＤ素子は自発分極を有するので、駆動電界
は液晶分子の双極子モーメントに直接に作用する。

そのため、印加電界が液晶分子に及ぼすトルクはＴＮ液
晶に較べて約１０００倍も大きいので応答時間も数μ秒
〜数１０μ秒と短くすることができ、従ってＦＬＣＤは
動画の表示や大容量表示が可能となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

然し、強誘電性液晶表示素子を有効に動作させるために
は、Ｓｃ′液晶分子が基板に平行に配列して均一なドメ
インを形成する必要がある。

第１図はＦＬＣＤ素子の断面構造を示すもので、ガラス
基板ｌの上にパターン形成されている透明電極２の上に
はポリイミドなどの高分子からなる配向膜３が塗布され
ている。

そして、これらの基板１はスペーサ４を介して張り合わ
されており、この隙間に強誘電性液晶５が封入されてい
る。

なお、ガラス基板１の両側には光源側には偏光子６が、
また反対側には検光子７が配置されている。

か＼る構成をとるＦＬＣＤにおいて、液晶分子は基板に
平行に配向しており、液晶分子の自発分極は上向きか或
いは下向きかの双安定状態をとっていることが特徴であ
る。

第２図はＦＬＣ（強誘電性液晶）の動作を説明するもの
で、棒で示したＦＬＣ分子８は長軸に対し垂直方向に自
発分極をもち、本来螺旋状に配列しているが、二枚のガ
ラス基板１の間隙をＦＬＣの螺旋ピッチより少なくする
ことによりＦＬＣ分子８の配列方向がガラス基板１と平
行に揃えられる。

第２図（Ａ）はこのようにして揃えられたＦＬＣ分子８
の自発分極の方向を示すもので、上向き↑の方向に向い
た状態を示している。

次に、同図（Ｂ）に示すように、上下のガラス基板１の
透明電極２の間に電圧を印加して自発分極と反対の方向
に電界９を加えると、同図（Ｃ）に示すように円錐（Ｃ
ｏｎｅ）の外周に沿う形で反対側に回転し、自発分極は
下向きａとなる。

そして、電界が無くなってもこの状態を維持する。

このようにＦＬＣ分子の自発分極は↓か？の何れかの方
向をとるのでメモリ性をもち、自発分極が電界に直接に
反応するために応答速度が速い。

さて、ＦＬＣＤ素子を実用化するにはＦＬＣ分子を基板
と平行に均一配向させることが必要であり、この方法と
してスメクテイック人相の温度範囲で基板に剪断応力を
加えるシアリング法、数１０にガウスの強磁場を印加し
なからｓｃ＊相まで徐冷する磁場配列方法、基板に形成
した高分子膜をブラシなどで擦るラビング法などが知ら
れている。

これらの制御法のうち、シアリング法は大容量化に難点
があり、磁場配同法はパネルギャップの大きな場合には
有効であるが、２μ−程度の薄いパネルでは配向させる
ことが難しいと云う問題がある。

これに対し、従来のネマチック液晶の配向制御法として
広く用いられている高分子膜のラビング法はＳｃ１液晶
の均一配向に極めて有効なことが知られている。

然し、Ｓｃ１液晶は従来のＴＮ液晶と異なり、層構造を
もつため、従来どおりのラビング法では充分均一に配向
させることができず、線状の欠陥が多数発生してしまい
、コントラストやメモリ性などの表示特性が劣ることが
問題であった。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は複数の透明電極を設けた二枚のガラス基板
上に配向膜を設け、スペーサを介して透明電極をマトリ
ックス状に直交せしめ、該透明電極間に強誘電性液晶を
封入してなる液晶表示素子において、前記透明電極上に
配向膜を形成してラビングを行う工程を複数回繰り返し
行って強誘電性液晶表示素子を製造することにより解決
することができる。

〔作用〕

ラビング処理を行った配向膜により液晶の配向が行われ
る理由については各種の説があって未だ確定されてはい
ないが、発明者等はラビングによって高分子膜が僅かな
がら延伸し、これにより高分子の主鎖が延伸方向に揃う
ためと考えている。

この考えからすると、ＦＬＣを完全に配向させるにはラ
ビングを徹底して行えばよいと思われるが、従来のラビ
ング法を行って配向した液晶を偏光顕微鏡で観察すると
線状の欠陥が多数しているのが観察でき、これは層構造
をとるＦＬＣに歪みや曲がりなどの欠陥が発生している
ことを示している。

これらのことから、ラビングを過度に行うことは却って
欠陥を多発させる結果になる。

本発明はＦＬＣを充分に配向させる方法として塗布した
配向膜形成用の高分子膜に通常のラビングを行った後、
更に高分子膜の塗布形成を行い、これにラビングを行う
ことにより欠陥の少ない配向ができることを見出したも
のである。

このように高分子膜の塗布とラビングを繰り返すことに
より欠陥の発生が少ない配向膜を形成できる理由につい
ては明確ではないが、恐らく、重ねて形成した高分子膜
はその厚さが薄いために下側の配向膜の配向性が顕著に
影響し、そのため配向性が向上するものと思われる。

但し、この繰り返し回数には限度があり配向性は急速に
飽和する。

〔実施例〕

配向膜形成材としてポリビニルアルコールを選び、この
３％水溶液を４枚のガラス基板状にスピンコードし、厚
さが約１０００人の膜を形成した。

次に、これらの基板を１５０・°Ｃで１時間乾燥した後
、ナイロン製の布を巻いたローラを用いてラビングを行
い、更に、このうちの二枚について先と同様にポリビニ
ルアルコールの３％水溶液を約１０００人の厚さに形成
し、同様な条件で乾燥した後、ラビングを行った。

次に、ラビング方向が反平行となるように、それぞれラ
ビング処理が一回づつと二回づつの基板を張り合わせ、
間隔が２μ鴎のパネルを作った。

そして、この間隙に市販の強誘電体結晶（品名Ｃ５−１
０１３，チッソ社製）を封入して液晶パネルを形成した
。

次に、クロスニコルの下でこれらの液晶バネルを観察し
、ラビング処理回数の違いによる液晶の配向状態の違い
を調べた。

第１表はこの結果である。

第１表

【図面の簡単な説明】

第１図はＦＬＣＤの断面構造図、 第２図はＦＬＣが電界により反転する状態の説明図、 である。 図において、 １はガ→ス基板、　　　　２は透明電極、３は配向膜、
　　　　　　　８はＦＬＣ＋分子、である。 このように、ラビング回数が二回のものは一回のものに
較べ、総ての点について特性が優れていることが判る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数の透明電極を設けた二枚のガラス基板上に配向膜
   を設け、スペーサを介して透明電極をマトリックス状に
   直交せしめ、該透明電極間に強誘電性液晶を封入してな
   る液晶表示素子において、前記透明電極上に配向膜を形
   成してラビングを行う工程を複数回繰り返し行うことを
   特徴とする強誘電性液晶表示素子の製造方法。