JPH05264996A - 液晶分子の配向法及び液晶パネルの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 投資額が大きくなく、また配向処理速度に問
題がなく、また、均一な配向が得られる液晶分子配向法
の提供。 【構成】 有機物質で被覆された基板上に棒状分子液晶
を積載し、基板面に対して所望の方向の交番磁場に基板
を晒し、その後、この基板主面に所望の液晶を接触させ
て液晶分子を配向する、あるいは、有機物質で被覆され
た両基板を対向させ、所定の間隙を保って貼り合わせ
て、この間隙に強誘電性液晶を充填し、所望の方向の静
磁場に両基板を晒して液晶の螺旋構造を解き、かつ、静
磁場とほぼ直交する方向の交番電場に前記両基板を晒す
液晶パネルの製法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶分子の配向法及び
液晶パネルの製法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶分子を配向する方法として、
基板上にポリイミド膜を印刷して塗布し、その後熱硬化
し、更にそのポリイミド膜についてラビング処理を行
い、これに液晶を接触させて、液晶分子を配向させてい
る。あるいは、酸化硅素（ＳｉＯ）を斜めから蒸着した
（いやゆる斜方蒸着）基板を用い、液晶分子を配向させ
る方法も知られている。

【０００３】すなわち、図１は、一般の液晶パネルの断
面図である。透明電極（ＩＴＯ）１０が形成された基板
１ａ、１ｂの間に液晶５が封止材３により封入されてい
る。この基板１ａ、１ｂはスペーサー１１により一定の
間隔に保たれており、一般には５〜１０μｍである。ま
た、このスペーサー１１は、ポリスチレン系樹脂ボール
（例えば、ミクロパール（積水化学工業製））のような
白色のものを用いている。２は配向膜である。

【０００４】このような液晶分子の配向方法は、「液晶
デバイスハンドブック」、日本学術振興会第１４２委員
会編、日刊工業新聞社（株）に詳しく開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記斜
方蒸着法では、真空を使うこと等、装置への投資額が大
きく、また配向処理速度に難がある。

【０００６】また、上記ポリイミド等の有機膜をラビン
グして配向膜を得る方法は、均一な配向がなかなか難し
く、例えば液晶表示装置の表示において、不均一なラビ
ングに起因する表示欠陥がある不良率で起こる。

【０００７】本発明は、このような従来の液晶分子の配
向法の課題を考慮し、装置への投資額が大きくなく、ま
た配向処理速度に問題がなく、また、均一な配向が得ら
れる液晶分子の配向法及び液晶パネルの製造法を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前述のような課
題を解決するために、基板の主面上に液晶を積載する
か、有機物質または無機物質で被覆された基板の主面の
上に液晶を積載し、基板面に対して所望の方向の交番磁
場に基板を晒し、その後、この基板主面に所望の液晶を
接させて、所望の液晶を配向させる液晶分子の配向法で
ある。

【０００９】また、本発明は両基板の主面または、有機
物質または無機物質で被覆された両基板の主面を対向さ
せ、所望の間隙を保って貼り合わせて、この間隙に液晶
を充填し、両基板面に対して所望の方向の交番磁場に基
板を晒すような液晶パネルの製法である。

【００１０】また、本発明は基板の主面上に液晶を積載
するか、有機物質または無機物質で被覆された基板の主
面の上に液晶を積載し、所望の方向の静磁場に基板を晒
して液晶の螺旋構造を解き、かつ、前記静磁場とほぼ直
交し、かつ基板主面に垂直な方向の交番電場をに基板を
晒し、その後、この基板主面に所望の液晶を接させて、
所望の液晶を配向させるような液晶分子の配向法であ
る。

【００１１】また、本発明は両基板の主面または、有機
物質または無機物質で被覆された両基板の主面を対向さ
せ、所望の間隙を保って貼り合わせて、この間隙に液晶
を充填し、所望の方向の静磁場に両基板を晒して液晶の
螺旋構造を解き、かつ、前記静磁場とほぼ直交し、かつ
基板主面に垂直な方向の交番電場をに両基板を晒すよう
な液晶パネルの製法である。

【００１２】

【作用】本発明の作用を、例をあげながら説明する。す
なわち、基板の主面に棒状分子からなる液晶を積載し、
基板に対して所望の方向の交番強磁場に基板を晒した
後、観察によれば、この液晶は磁場を除去しても、所望
の配向を示した。この配向の安定性は、実際的にも十分
であることが以下のことからも分かる。すなわち、棒状
分子からなる液晶として、ネマティック液晶を使った場
合、電場でこの液晶の並びを変化させた後、この電場を
除去しても、初期の配向に妥当な時間内に戻った。また
この時、前述の基板に対して交番強磁場の方向は、ネマ
ティイク液晶分子のプレティルトとほぼ一致していた。

【００１３】このメカニズムとして、発明者は、基板に
吸着が起こるか、基板が液晶分子で加工されて基板表面
に微細な構造が発生したかによると想定している。

【００１４】また、前記において、基板表面にまず有機
物質、または無機物質からなる膜を形成しておいた方
が、膜の材質にもよるが、良好な結果を得る場合があ
る。この場合、有機物質のほうが一般に結果が良好で、
更に、ポリビニールアルコール等ガラス転移温度の低い
膜の方が、配向性から見て優れている。

【００１５】また、前記磁場中に液晶を積載した基板を
晒す時、前記基板は温度を上げる方が効果が大きい。し
かし、温度を過度に上げ、前記液晶が等方的液体にまで
してはならない。

【００１６】前記液晶は、ネマティック液晶、キラル・
ネマティック液晶、スメクティック液晶でも可能であ
る。

【００１７】磁場強度は、約２０キロガウス以上の平行
磁場が望ましい。また、静磁場では効果は少ない。

【００１８】そして、液晶パネルを作製する場合には、
基板の主面に棒状分子からなる液晶を積載し、基板に対
して所望の方向の交番強磁場に基板を十分晒し、前記液
晶をエタノール等で洗い流し、その後、主面を対向さ
せ、所望の間隙を保って貼り合わせて、この間隙に所望
の液晶を充填して得る。この時、液晶の均一配向性は確
保されている。また、この際、基板表面にまず有機物
質、または無機物質からなる膜を形成しておいても良
い。また、液晶パネルを得るには、以下のやり方も、モ
ードによっては可能である。例えば、分子の捻れの無い
ホメオ・モード等である。両基板の主面または、有機物
質または無機物質で被覆された両基板の主面を対向さ
せ、所望の間隙を保って貼り合わせて、この間隙に棒状
分子からなる液晶を充填し、両基板面に対して所望の方
向の交番磁場に基板を晒す方法である。

【００１９】また、強誘電性液晶に関しては、液晶分子
の自発分極と、電場の相互作用は、非常に強いことから
推して、以下のような配向法を利用できる。

【００２０】すなわち、基板の主面上に強誘電性液晶を
積載するか、有機物質または無機物質で被覆された基板
の主面の上に強誘電性液晶を積載し、所望の方向の静磁
場に基板を晒して液晶の螺旋構造を解き、かつ、前記静
磁場とほぼ直交し、かつ基板主面に垂直な方向の交番電
場をに基板を晒し、その後、この基板主面に所望の液晶
を接させて、所望の液晶を配向させられる。

【００２１】この時の、静磁場強度は、約３０キロガウ
ス以上が望ましい。このような静磁場で、液晶の螺旋構
造が解けているのが光学的に確認出来る。基板温度も、
強誘電性が発現し得る温度であれば、高い方が良い。

【００２２】このメカニズムとしては、発明者は、基板
に吸着が起こるか、基板が液晶分子で加工されて基板表
面に微細な構造が発生したかによると想定している。

【００２３】そして、液晶パネルを得るには、以下の方
法が望ましい。両基板の主面または、有機物質または無
機物質で被覆された両基板の主面を対向させ、所望の間
隙を保って貼り合わせて、この間隙に強誘電性液晶を充
填し、所望の方向の静磁場に両基板を晒して液晶の螺旋
構造を解き、かつ、前記静磁場とほぼ直交し、かつ基板
主面に垂直な方向の交番電場をに両基板を晒すことによ
る。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２５】（実施例１）ストライプ状に加工されたＩ
ＴＯを主面にもつガラス基板で、前記ＩＴＯを対向させ
て、約５ミクロンの間隙を保つように、空セルを作っ
た。メルク社製ｎ型液晶を、空セルの間隙に公知の方法
で充填した。この液晶は全く並んでいないことが光学的
に分かった。次に、基板主面に対して磁力線が約８９゜
の角度をなすように、約５０キロガウスの交番（毎秒約
２ヘルツ）の強磁場を約１０分間印加した。磁場は、超
電導コイルを用いた電磁石により発生させた。この様に
してホメオ液晶パネルを得た。その後、磁場を取り去っ
た後も、この液晶の配向は、理想的なホメオ配向を示し
た。

【００２６】この液晶パネルおよび偏光板を使っての表
示器特性は、駆動に対しても良好であった。配向の信頼
性も十分であった。また、従来に比較して、表示から推
して、配向の均一性は格段の向上を見た。

【００２７】（実施例２）ストライプ状に加工された透
明電極（ＩＴＯ）を主面にもつＰＥＳ（ペス）フィルム
基板で、前記ＩＴＯを対向させて、約６ミクロンの間隙
を保つように、空セルを作った。メルク社製のｎ型液晶
を、前記空セルの間隙に公知の方法で充填した。この液
晶セルの液晶は全く並んでいないことが光学的に分かっ
た。次に、基板主面に対して磁力線が約８９゜の角度を
なすように、約５０キロガウスの交番（毎秒約２ヘル
ツ）の強磁場を約５分間印加した。このようにしてホメ
オ液晶パネルが得られた。磁場を取り去った後も、液晶
の配向は、理想的なホメオ配向を示した。

【００２８】この液晶パネルおよび偏光板を使っての表
示器特性は、駆動に対しても良好であった。配向の信頼
性も十分であった。また、従来に比較して、表示から推
して、配向の均一性は格段の向上を見た。

【００２９】（実施例３）ストライプ状に加工された透
明電極（ＩＴＯ）を主面にもつガラス基板を入手した。
この基板の主面を、日産化学製ポリイミドＲＮ７１５で
被覆した。前記ＩＴＯを対向させて、約５ミクロンの間
隙を保つように、空セルを作った。メルク社のｎ型液晶
を、前記空セルの間隙に公知の方法で充填した。この様
にして得らた液晶セルの液晶は全く、並んでいないこと
が光学的に分かった。次に、基板主面に対して磁力線が
約８９゜の角度をなすように、約５０キロガウスの交番
（毎秒約２ヘルツ）、強磁場を約３分間印加した。この
様にしてホメオ液晶パネルを得た。磁場を取り去って後
も、液晶の配向は、理想的なホメオ配向を示した。

【００３０】この液晶パネルおよび偏光板を使っての表
示器特性は、駆動に対しても良好であった。配向の信頼
性も十分であった。また、従来に比較して、表示から推
して、配向の均一性は格段の向上を見た。

【００３１】なお、交番強磁場を印加する際、液晶セル
を、ある程度加温するのが、望ましかった。

【００３２】（実施例４）ストライプ状に加工された透
明電極（ＩＴＯ）を主面にもつガラス基板の主面をナイ
ロン６６（固形ナイロン６６をメタクレゾールに溶解
し、スピナーで塗布）で被覆する。メルク社のｐ型液晶
ＺＬＩ−２２９３を前記基板の主面上に積載し、濡らせ
る。次に、基板主面に対して磁力線が約１０゜の角度を
なすように、約５０キロガウスの交番（毎秒約２ヘル
ツ）の強磁場を約３分間印加した。次に、この基板上の
液晶をエタノールで溶解、基板から除去した。このよう
な基板を２枚作製した。

【００３３】この基板をＩＴＯを対向させて、約７ミク
ロンの間隙を保つように、また、公知の様に、約２２０
゜液晶分子がセル内で捻れるように、磁場の印加方向を
考慮して、空セルを作った。この液晶ＺＬＩ−２２９３
を前記空セルの間隙に公知の方法で充填した。

【００３４】この液晶セルを使用した液晶パネルおよび
偏光板を使っての表示器特性は、駆動に対しても良好で
あった。配向の信頼性も十分であった。また、従来に比
較して、表示から推して、配向の均一性は格段の向上を
見た。

【００３５】なお、交番強磁場を印加する際、液晶セル
を、ある程度加温するのが、望ましかった。約７０℃ま
で実験したところ良好な結果が得られた。

【００３６】（実施例５）ストライプ状に加工された透
明電極（ＩＴＯ）を主面にもつガラス基板を用意した。
他方、ポリアクリロニトリル樹脂をノーマルメティルピ
ロリドンで溶解し、これを用いてスピナー法で、上記基
板の主面をポリアクリロニトリル膜で被覆した。この膜
の膜厚は約１００オングストロームとした。前記ＩＴＯ
を対向させて、約２ミクロンの間隙を保つように、空セ
ルを作った。次に、この空セルの間隙に常温でキラル・
スメクティックＣ相を示す液晶を充填した。この充填法
は、液晶並びに空セルを約１００℃以上、液晶が等方的
液体相になる温度にまで加温してなされる。但し、この
液晶は、キラル・スメクティックＣ相を示す温度領域よ
り上の温度領域において、この場合約８０℃以上、約８
５℃まで、スメクティックＡ相を示し、さらにこの上の
温度において、少なくとも約８８℃ではコレステリック
相を示すものであった。このようにして液晶セルを得
る。

【００３７】次に、この液晶セルを約８８℃（コレステ
リック相に相当する）の一定温度に加温した状態で、基
板主面に対して磁力線が約３゜の角度をなすように、約
５０キロガウスの交番（毎秒約２ヘルツ）の強磁場を約
１２分間印加した。かくて、パラ貼り合わせに相当す
る、表面安定化（ＳＳＦＬＣ）強誘電性液晶パネルを得
る。磁場を取り去って後も、液晶の配向は、理想的なユ
ニフォーム配向を示している。また、メモリー性も好ま
しいものであった。

【００３８】この液晶パネルおよび偏光板を使っての表
示器特性は、駆動に対しても良好であった。配向の信頼
性も十分であった。また、従来に比較して、表示から推
して、配向の均一性は格段の向上を見た。

【００３９】また、同様にして得た液晶セルを約８３℃
（スメクティックＡ相に相当する）の一定温度に加温し
た状態で、基板主面に対して磁力線が約３゜の角度をな
すように、約５０キロガウスの交番（毎秒約２ヘルツ）
の強磁場を約１２分間印加した。かくて、パラ貼り合わ
せに相当する、表面安定化（ＳＳＦＬＣ）強誘電性液晶
パネルを得る。磁場を取り去って後も、液晶の配向は、
理想的なユニフォーム配向を示している。また、メモリ
ー性も好ましいものであった。

【００４０】この液晶パネルおよび偏光板を使っての表
示器特性は、駆動に対しても良好であった。配向の信頼
性も十分であった。また、従来に比較して、表示から推
して、配向の均一性は格段の向上を見た。

【００４１】（実施例６）ストライプ状に加工された透
明電極（ＩＴＯ）を主面にもつガラス基板を用意した。
一方、ポリアクリロニトリル樹脂をノーマルメティルピ
ロリドンで溶解し、これを用いてスピナー法で、この基
板の主面をポリアクリロニトリル膜で被覆する。この膜
の膜厚は約１００オングストロームにした。メルク社製
のｐ型液晶ＺＬＩ−２２９３を前記基板の主面上に積載
し、濡らせる。次に、基板主面に対して磁力線が約２０
゜の角度をなすように、約５０キロガウスの交番（毎秒
約２ヘルツ）の強磁場を約１０分間印加した。次に、こ
の基板上の液晶を、エタノールで溶解、基板から除去し
た。このような基板を４枚作製した。

【００４２】この基板について、ＩＴＯを対向させて、
約１．５ミクロンの間隙を保つように、そして、１組の
基板に付いては、磁場の印加方向が、上基板と下基板で
平行になるように、また、他の組の基板に付いては、磁
場の印加方向が上基板と下基板でほぼ直交するように、
各々２枚の基板を貼り合わせ、２種類の空セルを得た。
次に、この間隙に常温でキラル・スメクティックＣ相を
示す液晶を充填する。この充填は、液晶並びに空セルを
約１００℃以上、液晶が等方的液体相になる温度にまで
加温してなされる。このようにして、二種の液晶パネル
を得た。

【００４３】そして、各々の液晶パネルの液晶の配向
は、理想的なユニフォーム配向を示した。また、メモリ
ー性も好ましいものであった。

【００４４】この液晶パネルおよび偏光板を使っての表
示器特性は、駆動に対しても良好であった。配向の信頼
性も十分であった。また、従来に比較して、表示から推
して、配向の均一性は格段の向上を見た。

【００４５】（実施例７）ストライプ状に加工された透
明電極（ＩＴＯ）を主面にもつガラス基板を入手した。
前記ＩＴＯを対向させて、約２ミクロンの間隙を保つよ
うに、空セルを作った。次に、この空セルの間隙に常温
でキラル・スメクティックＣ相を示す液晶を充填する。
この充填は、液晶並びに空セルを約１００℃以上、液晶
が等方的液体相になる温度にまで加温してなされる。基
板主面に対して磁力線が約５゜の角度をなすように、約
５０キロガウスの静磁場を印加した。光学的観察から、
キラル・スメクティックＣ相の螺旋は解けているのが推
定される。この静磁場をかけながら、波高値約５０ボル
トの両極性パルスを約１０分間印加した。これは、前記
ＩＴＯを用いてなされる。このようにして、表面安定化
（ＳＳＦＬＣ）強誘電性液晶パネルを得る。磁場を取り
去って後も、液晶の配向は、理想的なユニフォーム配向
を示している。また、メモリー性も好ましいものであっ
た。

【００４６】この液晶パネルおよび偏光板を使っての表
示器特性は、駆動に対しても良好であった。配向の信頼
性も十分であった。また、従来に比較して、表示から推
して、配向の均一性は格段の向上を見た。

【００４７】また、静磁場および電場の印加の際、この
処理の温度として、液晶がキラル・スメクティックＣ相
を示す温度で、これに関する転移温度より約１０℃以下
であれば、常温より高い温度を選んだ方がよい。

【００４８】（実施例８）ストライプ状に加工された透
明電極（ＩＴＯ）を主面にもつガラス基板を入手した。
この基板の主面に、窒素（株）性、ポリイミド、ＰＳＩ
−Ａ−２４０１を塗布、硬化させて、ポリイミド膜を形
成する。前記ＩＴＯを対向させて、約２ミクロンの間隙
を保つように、空セルを作った。次に、この空セルの間
隙に常温でキラル・スメクティックＣ相を示す液晶を充
填する。この充填は、液晶並びに空セルを約１００℃以
上、液晶が等方的液体相になる温度にまで加温してなさ
れる。基板主面に対して磁力線が約１５゜の角度をなす
ように、約５０キロガウスの静磁場を印加した。光学的
観察から、キラル・スメクティックＣ相の螺旋は解けて
いるのが推定される。この静磁場をかけながら、波高値
約５０ボルトの両極性パルスを約１０分間印加した。こ
れは、前記ＩＴＯを用いてなされる。このようにして表
面安定化（ＳＳＦＬＣ）強誘電性液晶パネルを得る。磁
場を取り去って後も、液晶の配向は、理想的なユニフォ
ーム配向を示している。また、メモリー性も好ましいも
のであった。

【００４９】この液晶パネルおよび偏光板を使っての表
示器特性は、駆動に対しても良好であった。配向の信頼
性も十分であった。また、従来に比較して、表示から推
して、配向の均一性は格段の向上を見た。

【００５０】また、静磁場および電場の印加の際、この
処理の温度として、液晶がキラル・スメクティックＣ相
を示す温度で、これに関する転移温度より約１０℃以下
であれば、常温より高い温度を選んだ方がよい。

【００５１】なお、このような静磁場と交番電場を用い
る場合、１枚の基板についてそのような処理を行い、そ
の後それを利用して液晶素子を組み立てるようにしても
もちろんかまわない。

【００５２】本発明は、液晶表示装置以外の液晶を用い
る、プリンタなど他の装置、方法に適用可能である。

【００５３】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は、装置への投資額が大きくなく、また配向処理
速度に問題がなく、また、均一な配向が得られるという
優れた長所を有し、産業に貢献するところ大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般の液晶パネルの断面図である。

【符号の説明】

１ 基板 １ａ、１ｂ 上下基板 ２ 配向膜 ３ 封止材 ５ 液晶 １０ 透明電極（ＩＴＯ） １１ スペーサー

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の主面上に液晶を積載するか、ある
   いは有機物質または無機物質で被覆された基板の主面上
   に液晶を積載し、その基板面に対して所望の方向の交番
   磁場にその基板を晒し、その後、この基板主面に所望の
   液晶を接触させて、その所望の液晶を配向させることを
   特徴とする液晶分子の配向法。
2. 【請求項２】 液晶は、棒状分子からなるものであるこ
   とを特徴とする請求項１の液晶分子の配向法。
3. 【請求項３】 両基板の主面または、有機物質または無
   機物質で被覆された両基板の主面を対向させ、所望の間
   隙を保って貼り合わせて、この間隙に液晶を充填し、両
   基板面に対して所望の方向の交番磁場にその基板を晒す
   ことを特徴とする液晶パネルの製法。
4. 【請求項４】 液晶は、棒状分子からなるものであるこ
   とを特徴とする請求項３の液晶パネルの製法。
5. 【請求項５】 基板の主面上に液晶を積載するか、有機
   物質または無機物質で被覆された基板の主面の上に液晶
   を積載し、所望の方向の静磁場にその基板を晒して前記
   液晶の螺旋構造を解き、かつ、前記静磁場とほぼ直交
   し、かつ基板主面に垂直な方向の交番電場に前記基板を
   晒し、その後、この基板主面に所望の液晶を接させて、
   所望の液晶を配向させることを特徴とする液晶分子の配
   向法。
6. 【請求項６】 液晶は、強誘電性液晶からなるものであ
   ることを特徴とする請求項５の液晶分子の配向法。
7. 【請求項７】 両基板の主面または、有機物質または無
   機物質で被覆された両基板の主面を対向させ、所望の間
   隙を保って貼り合わせて、この間隙に液晶を充填し、所
   望の方向の静磁場に両基板を晒して前記液晶の螺旋構造
   を解き、かつ、前記静磁場とほぼ直交し、かつ基板主面
   に垂直な方向の交番電場に前記両基板を晒すことを特徴
   とする液晶パネルの製法。
8. 【請求項８】 液晶は、強誘電性液晶からなるものであ
   ることを特徴とする請求項７の液晶パネルの製法。