JPH03138618A

JPH03138618A - 液晶素子の製造方法

Info

Publication number: JPH03138618A
Application number: JP27597389A
Authority: JP
Inventors: Hideo Ichinose; 秀男一ノ瀬; Shigeyoshi Suzuki; 成嘉鈴木
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-10-25
Filing date: 1989-10-25
Publication date: 1991-06-13

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】［産業上の利用分野］本発明はＬＢ膜を配向膜として用いた液晶素子の製造方
法に関し、特に配向欠陥のない液晶素子の製造方法に関
する。

［従来の技術］液晶素子は直視型の表示素子として精力的に研究開発が
行われ、現在では広く用いられている。

また、液晶素子は光学変調素子として用いられ、マイク
ロシャッタを一次元のアレイ状に並べた液晶光シャッタ
素子は液晶プリンタヘッドに用いられたり、マイクロシ
ャッタを二次元に並べ、投射系の光学装置中に液晶光シ
ャッタ素子として用いて、投射型の液晶デイスプレィと
して利用されている。

上述の液晶素子は、一般には第５図に示すように、液晶
配向膜８５．５Ｂが形成されている２枚の電極基板５１
．５２で液晶５８をスペーサ５７を介して挟持する構造
を有している。

この液晶素子の製造方法は、まずガラスなどの透明基板
の上に電極を所定の形状に形成する。次に、液晶配向用
の配向膜を形成し、配向処理を行う。工業的には配向膜
を形成後に綿布などで基板を一方向に擦るラビング処理
を行う。ここで配向膜としては、通常ポリイミドなどの
有機高分子膜が用いられる。ラビング処理を行った後に
、基板の片側表面にギャップを保持するためのスペーサ
を散布する。もう一方の基板には、二枚の基板を貼り合
わせるための接着剤を塗布する。この接着剤が塗布され
た基板と前述のスペーサが散布された基板をギャップを
保持して貼り合わせた俊に、液晶を注入して液晶素子を
製造している。

近年、従来のＴＮ液晶以上に時分割駆動数を上げるため
にＳＴＮ液晶が用いられているが、ＳＴＮ液晶の配向方
法として、液晶分子（液晶の分子形状は棒状である）と
電極基板とのなす角を大きくする方法が求められている
。しかし上述のラビング法ではこの角度を任意に制御す
るのは困難である。また、電極基板に薄膜トランジスタ
等のアクティブマトリックスを形成して液晶を駆動する
場合は、ラビング用の布との摩擦によって静電気が発生
し、薄膜トランジスタ等の破壊が起こる場合があるなど
、ラビング法の問題点が指摘されている。

このため、ラビング法以外の配向処理方法として、金属
酸化物の斜方蒸着法や、ポリイミドのＬＢ膜を用いる方
法が検討されている。特にＬ８膜を用いる方法は、池野
らによって信学技報８８巻。

２６６号、　　２５頁に報告されている。

［発明が解決しようとする課題］液晶分子が一方向に配向する理由はまだ明確になってい
ないが、基板表面に微細な溝が一方向に形成されるため
と、配向膜中の分子が一方向に配列しているためという
二つの理由によるものであると考えられている。ＬＢ股
上で液晶が配向する理由は、ＬＢ脱膜中は分子が一軸方
向に配列しているために、それに従って液晶分子が配向
するためであると推定される。

ところで、電極付き基板はガラスなどの平坦な基板上に
電極が形成されているために、電極の部分と電極が形成
されていない部分とでは段差が生じる。単純マトリック
ス型の液晶素子では、電極としてストライプ状の透明電
極Ｉ　Ｔ　Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）を
使用している。通常用いられるＩＴＯの膜厚は１０００
人程度１あるので、１０００への段差が生じることにな
る。また、アクティブマトリックス型の液晶素子では、
金属薄膜などを何層か積層させて薄膜トランジスタなど
を形成しているので、段差は数１０００人になる。

一方、ＬＢ膜は水面上に分子を展開して単分子膜を作り
、表面圧が一定になるように加圧しながら、電極付き基
板を水面を横切って上下させることにより積層させる。

従って電極が形成されている端部においては、分子が一
方向に揃ったようなＬＢ膜は形成されない。このような
状態のＬＢ膜を配向膜として用いて液晶素子を作製した
場合は、特に電極の端部に液晶の配向欠陥が生じ、液晶
素子を表示素子として用いた場合は、表示むらとなって
現れる。

本発明は以上述べたような従来の課題を解決するために
なされたもので、ＬＢ膜の良好な配向状態が得られる液
晶素子の製造方法を提供することを目的とする。

１課題を解決するための手段］本発明は、ＬＢ膜よりなる液晶配向膜が表面に形成され
た２枚の電極付き基板間に液晶を注入、封止して基板間
に液晶を挟持してなる液晶素子の製造方法において、基
板上の電極形成面に絶縁物を堆積して表面を平坦化した
後、液晶配向膜を形成することを特徴とする液晶素子の
製造方法である。

［作用］液晶素子の構造は、前述したように、従来はガラス基板
上に電極が形成され、その上に直接配向膜が形成されて
いる。しかし、第１図に示すように、配向膜を形成する
前に、基板１１上の電極１２と電極１２との間に電極と
同じ厚みで絶縁膜１３を形成して基板上を平坦にした後
にＬＢ膜を形成することにより、分子の配列方向が揃っ
た配向膜が得られる。

また、第２図に示すように、基板２１上の電極２２を全
部覆うように絶縁膜２３を形成し、基板表面を平坦にし
た後にＬＢ膜を形成することにより、分子の配列方向が
揃った配向膜が得られる。

以上述べたような方法により、基板上の電極による段差
をなくした後にＬＢ膜を形成した基板で液晶素子を作製
すれば、配向欠陥のない液晶素子を製造することができ
る。

［実施例］以下に、本発明の実施例について、図面を参照して詳細
に説明する。

実施例１第３図は本実施例によって得られた液晶素子の部分断面
図である。この液晶素子の製造方法は、まず単純マトリ
ックス型の液晶表示素子用の基板として、ストライプ状
に透明電極で必るＩＴＯ電極３３．３４が形成された一
対の基板３１．３２を用意する。この基板３１．３２上
に塗布型のＳｉＯ２であるＯＣＤ　（商品名、東京応化
工業社製）をスピンナーにより塗布し、焼成して基板上
にＳｉＯ２よりなる絶縁膜３５．３６を形成する。

この基板上に、次の構造式［Ｉ］で示されるポリイミド
の前駆体である、ポリアミック酸とＮ、Ｎ−ジメチルへ
キサデシルアミン混合物（１：２）をベンゼン、ジメチ
ルアセトアミド混合溶媒（１：１）に溶解し、それぞれ
１．７　ｍＭ　、　３．３　ｍＨの濃度の試料溶剤を作
る。表面圧を一定に保つフィードバック機構のついてい
る水槽の水面上に試料溶液を展開して、フィードバック
機構により表面圧を２５　ｍＮ　／ｍに保ちながら、こ
の基板を水面を横切って上下させることにより、ポリア
ミック酸とＮ、Ｎ−ジメチルヘキサデシルアミン混合物
からなるＬＢ膜を１０層積層する。その後、無水酢酸、
ピリジン、ベンゼン（１：１：３）混合溶媒に１２時間
放置し、イミド化して配向膜であるポリイミド膜３０．
３９を得る。

次に、一方の基板にはスペーサ３７として球形のＳ　ｌ
　０２を散布する。もう一方の基板には、２枚の基板を
貼り合わせるための接着剤を塗布する。

この２枚の基板を貼り合わせ、液晶素子を組み立てた後
に、液晶３８として強誘電性液晶Ｃ３−１０１８（商品
名、チッソ石油化学社製）を注入して配向状態を偏光顕
微鏡を用いて観測したところ、良好な配向状態であり、
液晶の配向欠陥は観測されなかった。

（以下余白）実施例２実施例１と同様に、ストライプ状のＩＴＯ電極が形成さ
れている一対の基板上に、アクリル系の高分子であるオ
プトマーＳＳ（商品名９日本合成ゴム社製）を転写装置
を用いて、基板全体に塗布し、焼成してアクリル系の絶
縁膜を得る。

次に実施例１と同じ条件でポリイミドの前駆体であるポ
リアミック酸をＬＢ法で形成し、イミド化し、配向膜を
１ｑる。次に、一方の基板にはスペーサ剤として球形の
Ｓ　ｉ　０２を散布する。もう−方の基板には２枚の基
板を貼り合わせるための接着剤を塗布する。この２枚の
基板を貼り合わせ、液晶素子を組み立てた後に、強誘電
性液晶Ｃ５−１０１８を注入して配向状態を偏光顕微鏡
を用いて観測したところ、良好な配向状態であり、液晶
の配向欠陥は観測されなかった。

実施例３実施例１と同様に、ストライプ状のＩＴＯ・電極が形成
されている一対の基板上に、アクリル系の高分子である
オプトマーＳＳにカーボンブラックを分散させて、その
溶液をスピンナーにより塗布し、焼成して基板上に黒色
の絶縁膜を形成する。

次に基板表面を研磨して、電極上のアクリル膜を除去す
ると共に基板を平坦にする。この塞板は、電極と電極と
の間が黒色となっており、いわゆるブラックマトリック
スを形成している。

表面が平坦になった基板上に、実施例１と同じ条件でポ
リイミドの前駆体でおるポリアミック酸をＬＢ法で形成
し、イミド化する。次に一方の基板にはスペーサ剤とし
て球形の５１０２を散布する。もう一方の基板には２枚
の基板を貼り合わせるための接着剤を塗布する。この２
枚の基板を貼り合わせ、液晶素子を組み立てた後に、強
誘電性液晶Ｃ３−１０１８を注入して配向状態を偏光顕
微鏡を用いて観測したところ、良好な配向状態であり、
液晶の配向欠陥は観測されなかった。

実施例４第４図に部分断面図を示すような構造の液晶素子を、以
下に示すような方法で作製する。第４図は、アクティブ
マトリックス型の液晶表示素子であり、液晶の駆動のた
めに薄膜のダイオードが非線形抵抗体４３を画素接続電
極４２、リード電極４４で挟むことにより形成されてい
る。

この液晶素子の製造方法は、まず表面に電極が形成され
た基板４１．４９上に塗布型のＳ　ｉ　０２であるＯＣ
Ｄをスピンナーにより１ｍし、焼成して基板上に５ｉＯ
ｚの絶縁膜４６を形成する。

次に実施例１と同じ条件でポリイミドの前駆体であるポ
リアミック酸をＬＢ法で形成し、イミド化し、配向膜４
０を得る。次に一方の基板にはスペーサ剤として球形の
Ｓ　ｉ　０２を散布する。もう−方の基板には２枚の基
板を貼り合わせるための接着剤を塗布する。この２枚の
基板を貼り合わせ、液晶素子を組み立てた後に、ネマテ
ィック液晶ＺＬＩ−３０２１−０００（商品名、メルク
社製）を注入して配向状態を偏光顕微鏡を用いて観測し
たところ、良好な配向状態であり、液晶の配向欠陥は観
測されなかった。

なお、以上の実施例で用いたＬＢ膜用のポリアミック酸
の分子構造は一例であり、他の構造のポリアミック酸、
または別の分子を用いたＬＢ膜を用いることもできる。

また絶縁膜の種類、成膜方法は実施例で述べたものに限
らず、またその組み合わせも種々選ぶことができる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の方法によれば、ＬＢ膜を
配向膜に用いた液晶素子において、良好な配向状態を有
する液晶素子を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の詳細な説明するための液
晶素子基板の部分断面図、第３図および第４図は本発明
の方法によって得られる液晶素子の一例の部分断面図、
第５図は従来例による液晶素子の一例の部分断面図であ
る。１１．２１，３１，３２，４１，４９，５１．５２・・
・基板１２．２２，３３，３４，４８，５３．５４・・
・電極１３、２３．３５．３６．４６・・・絶縁膜３７
．５７・・・スペーサ３８、４７．５８・・・液晶３０、３９．４０．５５．５６・・・配向膜４２・・・
画素接続電極４３・・・非線形抵抗体４４・・・リード電極４５・・・画素電極

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＬＢ膜よりなる液晶配向膜が表面に形成された２
枚の電極付き基板間に液晶を注入、封止して基板間に液
晶を挟持してなる液晶素子の製造方法において、基板上
の電極形成面に絶縁物を堆積して表面を平坦化した後、
液晶配向膜を形成することを特徴とする液晶素子の製造
方法。