JP2000347189A - 液晶素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】垂直配向液晶素子において、容易なプロセスで
コントラスト、面内の均一性、長期安定性を向上させる
ことを目的とする。 【解決手段】 液晶セル１０は、第１基板１３と、第２
基板１４と、第１及び第２基板間に誘電率異方性が負で
ある液晶が封入されて構成される液晶層１５とを有す
る。第１基板１３は、透明電極１７を有し、該透明電極
１７上に垂直配向性の配向膜１８が形成されてなる。第
２基板１４は、透明電極２１を有し、該透明電極２１上
に垂直配向性の配向膜２２が形成されてなる。配向膜１
８，２２は、ラビングにより配向処理されており、この
配向膜１８，２２の表面に、アルコール分子２５が吸着
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶素子及びその
製造方法に関し、詳しくはホメオトロピック型液晶素子
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８及び図９に一般的な電界制御複屈折
型液晶表示セルの構造を示す。電界制御複屈折型液晶表
示セルは、反射型と透過型の２種類あるが、ここでは透
過型の液晶表示セルを例に挙げて説明する。なお、図８
は電圧が印加されていない状態を示し、図９は電圧が印
加されている状態を示す。

【０００３】この液晶表示セル１５０は、液晶分子１５
７の長軸方向が電極面にほぼ垂直に配向したいわゆるホ
メオトロピック配向した液晶セルである。液晶表示セル
１５０は、図８に示すように、所定間隔をおいて対向配
置された２枚の透明ガラス基板１５１，１５２と、透明
ガラス基板１５１，１５２の互いの対向面上に形成され
た透明電極１５３，１５４と、透明電極１５３，１５４
上に形成された配向膜１５５，１５６と、配向膜１５
５，１５６間に挟まれた液晶層１５８とを有する。液晶
表示セル１５０の上下には、偏光方向が互いに直交する
偏光板１６０，１６１が配置される。

【０００４】次いで、上記構成の液晶素子の動作につい
て説明する。電圧が印加されていない状態では、入射光
１６２は偏光板１６１を通過して直線偏光となり、液晶
層１５７内に入る。ここで、液晶分子は、２枚の基板の
界面近傍では、配向膜上のラビング処理により適当な方
向に若干傾いている（プレチルト角）。この若干の傾き
により直線偏光された入射光は、液晶分子を通りわずか
に楕円偏光となり、偏光板１６１に対してクロスニコル
に配置された偏光板１６０を若干通過する出射光１６３
となる。この状態が、暗表示状態である。

【０００５】次いで、透明電極１５２，１５３間に所定
の閾値電圧を越える電圧を印加すると、図９に示すよう
に、液晶分子１５７の配向は電界により傾けられ、所定
の角度をなす。従って、入射光１７０が偏光板１６１で
直線偏光となり、この直線偏光となった光が液晶セル１
５０を通過する際に、互いに直交する２成分に複屈折し
て、偏光板１６０の偏光軸方向に平行な成分の偏光光が
偏光板１６０を透過することになる。この状態が、明表
示状態である。なお、このとき２枚の偏光板１６０，１
６１が液晶分子の傾く方向（プレチルトの方向）に対し
て共に約４５゜に配置してやることにより高コントラス
トが得られる。

【０００６】ところで、上記液晶素子において、液晶の
配向を制御する配向処理としては、以下の方法が用いら
れている。

【０００７】一般的には、ラビング法により配向処理を
行っている（以下、第１従来例という）。このラビング
法は、配向膜の表面をレーヨンやコットン布によって擦
って、配向膜界面の液晶分子にプレチルト角を持たせる
方法である。

【０００８】また、他の方法としては、特開平２−５２
２４６号公報に開示されているように、基板上にＳｉＯ
₂の斜方蒸着により基板表面をコーティングして、その
表面に炭素数１０以上の直鎖アルコールを気相で吸着さ
せる方法（以下、第２従来例という）がある。

【０００９】更に他の方法は、特開昭６０−２４４４７
号公報に開示されているように、アルコールとアミンの
混合物で処理する方法（以下、第３従来例という）があ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１〜第３従来例は、以下の課題を有する。

【００１１】（１）第１従来例の課題 配向膜表面を物理的に擦って配向処理するため、図８及
び図９に示すように配向膜１５５，１５６表面の垂直発
現基１５９の傾き角が面内で不均一となっている。これ
に起因して、電圧印加時に面内における出射光にむらが
生じ（例えば図９に示すように光強度の異なる出射光１
７０ａ，１７０ｂが出射される）、ラビング筋と言われ
る表示むらが発生していた。また、ラビングのみで配向
処理しているので、電圧無印加時において基板界面近傍
の液晶分子は基板の法線方向から若干傾いている。その
ため、若干の光抜けが生じ、黒レベルが十分に沈まず、
コントラスト低下の現象を引き起こしていた。このこと
は、特に反射型素子の場合、液晶層を光が２度通過する
ため、液晶分子の若干の傾きによる光漏れが顕著に現れ
る。

【００１２】また屈折率異方性の大きい材料を用いた場
合（従って、セルギャップも小さく構成されてい
る。）、セルギャップが小さいため配向不均一が面内全
体に増大する傾向がセルギャップが大きい場合（屈折率
異方性の小さい材料を用いた場合を意味する。）に比べ
て大きく、そのため、液晶分子の若干の傾きによる光漏
れが顕著になる。

【００１３】（２）第２従来例の課題 また第２従来例では、表面エネルギーの関係からアルコ
ール分子は炭素数が大きい高級アルコールを用いない
と、基板上をコーテングした酸化物にアルコールが吸着
させることができず、炭素数の小さい安価なアルコール
を使用できない。また、アルコール蒸気で処理するため
真空系で減圧し、しかもアルコーを加熱し蒸気にしなけ
ればならず、そのための特別の装置が必要であった。従
って、製造コストが大となっていた。また、ＳｉＯ₂の
斜方蒸着は、現実には制御が困難であり、基板上での酸
化物の形状等を希望する形状にすることができず、その
ため、液晶分子の配向が不均一となっていた。、 （３）第３従来例の課題 第３従来例ではアルコールとアミン（反応促進剤）の混
合物を用いるため、アミン系材料が素子中に残留するこ
とになり、素子の信頼性に問題が生じる。また、加熱時
間が、例えば１０時間程度を要し、現実の製造プロセス
としては適切でない。

【００１４】本発明は、前記従来例の課題を解決し、黒
表示時に光漏れをなくし高コントラスト化を図り、面内
での均一性を向上させ、更には長期安定性を有する液晶
素子及びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１５】また、本発明の他の目的は、炭素数の４以
下の安価な使用しやすいアルコールのみを用い、真空系
のような特別な装置を必要とせず、浸漬のみという容易
なプロセスでの液晶素子の製造方法を提供することを目
的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１記載の発明は、画素電極を有
し、該画素電極上に垂直配向性の有機化合物の配向膜が
形成され、該配向膜表面が配向処理されてなる第１基板
と、透明電極を有し、該透明電極上に垂直配向性の有機
化合物の配向膜が形成され、該配向膜表面が配向処理さ
れてなる第２基板と、前記第１及び第２基板間に、誘電
率異方性が負である液晶が封入されて構成される液晶層
と、を有する液晶素子であって、前記第１の基板の配向
膜及び第２の基板の配向膜のうち少なくとも一方の表面
に、アルコール分子が吸着していることを特徴とする。

【００１７】上記の如く、配向膜表面にアルコール分子
が吸着することにより、アルコール分子が液晶分子を垂
直に配向させようとする働きをなす。これにより、本発
明は、垂直性と方向性を配向処理（ラビング等）により
生じた垂直発現基に持たせ、さらに垂直性をアルコール
分子で補助する作用をなす。そのため、プレチルト角が
面内均一でほぼ９０度であり、しかも配向方向は一定方
向であるという理想的なホメオトロピック配向状態が得
られる。そのため、均一で、かつ、高コントラストの表
示が得られる。なお、用語「吸着」は、物理的吸着及び
化学的吸着（化学反応を伴う結合）の少なくとも何れか
一方の吸着を含むことを意味する。従って、「アルコー
ル分子が吸着している」とは、アルコール分子が物理的
吸着している状態、化学的吸着している状態、物理的吸
着と化学的吸着とが混在している状態のいずれの状態で
あってもよい。

【００１８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の液
晶素子であって、前記画素電極が透明電極であり、前記
液晶層内の液晶の屈折率異方性Δｎが０．０７以上とさ
れていることを特徴とする。

【００１９】従来例の液晶素子において、屈折率異方性
Δｎを大きくしセルギャップを小さくすると、配向の不
均一性が液晶層全体に増大するため、屈折率異方性Δｎ
を大きくできない。この点に関して、本発明は、配向膜
表面にアルコール分子が吸着しているため、配向が均一
である。このため、屈折率異方性Δｎを大きくしセルギ
ャップを小さくすることが可能となり、駆動電圧の低減
及びセルの薄型化を達成できる。

【００２０】また、請求項３記載の発明は、反射性を有
する画素電極を有し、該画素電極上に垂直配向性の有機
化合物の配向膜が形成され、該配向膜表面が配向処理さ
れてなる第1基板と、透明電極を有し、該透明電極上に
垂直配向性の有機化合物の配向膜が形成され、該配向膜
表面が配向処理されてなる第２基板と、前記第１及び第
２基板間に、誘電率異方性が負であり屈折率異方性Δｎ
が０．０７以上である液晶が封入されて構成される液晶
層と、を有する液晶素子であって、前記第１の基板の配
向膜及び第２の基板の配向膜のうち少なくとも一方の表
面に、アルコール分子が吸着していることを特徴とす
る。

【００２１】反射型液晶素子の場合、液晶を通過する光
は、入射と反射の２回にわたって液晶層で変調されるこ
とから、透過型液晶素子と比べて液晶配向の不均一性の
影響が大きい。従って、配向膜表面にアルコール分子を
吸着させて理想的なホメオトロピック配向状態とするこ
との効果は、請求項２記載の発明ような透過型液晶素子
よりも、本請求項３記載の発明ような反射型液晶素子に
おいて、一層顕著とものとなり、従来例の反射型液晶素
子に比べて、格段に駆動電圧の低減及びセルの薄型化を
達成できる。

【００２２】また、請求項４記載の発明は、請求項１乃
至請求項３の何れかに記載の液晶素子であって、前記配
向膜表面が、ラビング法又は紫外線照射による光配向法
により配向処理されていることを特徴とする。

【００２３】また、請求項５記載の発明は、請求項１乃
至請求項４の何れかに記載の液晶素子であって、前記ア
ルコール分子は、炭素数が1から４個のアルコール分子
であることを特徴とする。

【００２４】また、請求項６記載の発明は、請求項１記
載の液晶素子の製造方法であって、第１基板の配向膜及
び第２基板の配向膜のうち少なくとも一方の表面を、ア
ルコール液体中に浸漬させ、アルコール分子を配向膜表
面に吸着させる工程を含むことを特徴とする。

【００２５】上記構成により、特別な装置等を用いるこ
となく、簡単な方法で理想的なホメオトロピック配向状
態を有する液晶素子を製造することができる。

【００２６】また、請求項７記載の発明は、請求項３記
載の液晶素子の製造方法であって、第１の基板の配向膜
及び第２の基板の配向膜のうち少なくとも一方の表面
を、アルコール液体中に浸漬させ、アルコール分子を配
向膜表面に吸着させる工程を含むことを特徴とする。

【００２７】上記方法により、請求項３記載の反射型液
晶素子を製造することができる。

【００２８】また、請求項８記載の発明は、請求項６又
は請求項７記載の液晶素子の製造方法であって、第１及
び第２基板の配向膜の配向処理として、ラビング法又は
紫外線照射による光配向法を用いることを特徴とする。

【００２９】また、請求項９記載の発明は、請求項６乃
至請求項８の何れかに記載の液晶素子の製造方法であっ
て、 アルコール分子として、炭素数が1から4個のアルコ
ールを用いることを特徴とする。

【００３０】メタノール、エタノール、イソプロピルア
ルコール等の炭素数が1〜4のものであれば、低沸点であ
るため後の洗浄工程がいらず乾燥のみで余分なアルコー
ル分子を除去できる。炭素数が1〜4より大きいものは、
沸点が高く毒性も高いためあまり適していない。

【００３１】また、請求項１０記載の発明は、請求項６
乃至請求項９の何れかに記載の液晶素子の製造方法であ
って、前記配向膜表面をアルコール液体中に浸漬すると
共に、その状態で配向膜表面を超音波処理することを特
徴とする。

【００３２】上記の如く、超音波処理することにより、
配向膜とアルコール分子の反応が加速され吸着しやすく
なるという作用を奏する。

【００３３】

【発明の実施の形態】図１及び図２は本発明に係る液晶
素子の要部構成を示す断面図である。なお、図１は電圧
が印加されていない状態を示し、図２は電圧が印加され
ている状態を示す。本発明に係る液晶素子は、透過型の
ホメオトロピック型液晶素子であり、基本的には、液晶
セル１０と、液晶セル１０の一方の外側（図１の下方
側）に配置される偏光子１１と、液晶セル１０の他方の
外側（図１の上方側）に配置される検光子１２とを有す
る。液晶セル１０は、第１基板１３と、第１基板１３に
対向して配置される第２基板１４と、第１基板１３と第
２基板１４間に封入された液晶層１５とから構成されて
いる。前記第１基板１３は、ガラス基板１６と、ガラス
基板１６の内側面に形成された例えばＩＴＯから成る透
明電極（画素電極に相当する）１７と、透明電極１７上
に形成された垂直配向膜１８とを有する。また、前記第
２基板１４は、ガラス基板２０と、ガラス基板２０の内
側面に形成された例えばＩＴＯから成る透明電極２１
と、透明電極２１上に形成された垂直配向膜２２とを有
する。垂直配向膜１８，２２は例えばポリイミド樹脂か
ら成る。

【００３４】また、前記液晶層１５は、誘電率異方性が
負の液晶から構成されている。そして、垂直配向膜１
８，２２表面には予めアルコール分子２５が吸着されて
おり、これにより、液晶層１５は、プレチルト角が面内
均一でほぼ９０度であり、しかも配向方向は一定方向で
あるという理想的なホメオトロピック配向状態となって
いる。これにより、表示むらのない、均一な表示が得ら
れることになる。なお、配向膜表面にアルコール分子を
吸着することにより、理想的なホメオトロピック配向状
態が得られる理由については、後述する。なお、本明細
書中において、用語「吸着」は、物理的吸着及び化学的
吸着（化学反応を伴う結合）の少なくとも何れか一方の
吸着を含むことを意味するものとする。従って、「アル
コール分子が吸着されており」とは、アルコール分子が
物理的吸着している状態、化学的吸着している状態、物
理的吸着と化学的吸着とが混在している状態のいずれの
状態であってもよい。

【００３５】次いで、上記構成の液晶素子の製造方法に
ついて説明する。先ず、ガラス基板１６上に透明電極１
７を形成し、この透明電極１７上に垂直配向性の配向膜
１８をスピンコート、もしくは印刷により塗布し、適当
な温度で熱処理して第１基板１３を形成する。次いで、
第１基板１３表面への配向処理を行う。具体的には、レ
ーヨン、コットン等のラビング布でもって、配向膜１８
表面を一定方向に擦ってやる。なお、ラビングに代え
て、紫外線を斜め方向から照射して配向処理しても良
い。

【００３６】このような配向処理によって、配向膜１８
表面には、液晶分子２４を垂直から配向方向に若干傾い
た角度（たとえば法線方向から８７度）に配向させるべ
き垂直発現置換基２６が露出する。これらの置換基２６
はラビング等の荒い処理のため一方向には向いている
が、傾き角度に関しては、いろいろな角度をとってい
る。このため、従来例では、ラビング筋という面内の不
均一性が生じていたわけである。

【００３７】次に、上記配向処理された第１基板１３を
イソプロピルアルコール等のアルコール液中に数分間浸
漬する。これにより、アルコール分子２５が配向膜１８
表面の置換基２６の隙間に入り込み吸着、もしくは結合
する。すると、アルコール分子２５のメチル基、メチレ
ン基は液晶分子２４を垂直に配向させる性質を有するた
め、基板上の配向膜１８表面は液晶分子をほぼ垂直に
（たとえば法線方向から８９度）配向させる（プレチル
ト角８９度）特徴を持つことになる。

【００３８】次いで、第２基板１４を上記第１基板１３
と同様の方法で作製する。即ち、ガラス基板２０上に透
明電極２１を形成し、この透明電極２１上に垂直配向性
の配向膜２２を形成し、更に配向膜２２表面をラビング
又は光配向により配向膜１８の配向方向とは反平行方向
となるように配向処理する。そして、このように配向処
理された第２基板１４をアルコール液中に浸漬し、配向
膜２２表面にアルコール分子２５を吸着させる。

【００３９】次いで、第１基板１３と第２基板１４を対
向配置し、第１基板１３と第２基板１４との間に誘電率
異方性が負の液晶を充填する。こうして、液晶セル１０
が作製される。そして偏光子１１と検光子１２とを、互
いの偏光軸方向が９０゜の角度になるように、しかも配
向処理方向に対して４５゜に配置する。こうして、本発
明に係る透過型液晶素子が作製される。

【００４０】なお、アルコール分子を配向膜表面に吸着
させるには、アルコールの液体中に基板を浸漬した状態
で超音波処理やメガソニック処理してやるようにしても
よく、このようにすれば、配向膜とアルコール分子の反
応が加速され吸着しやすくなる。さらに、加熱したアル
コールに浸漬してもよく、またアルコールの蒸気雰囲気
中で処理しても良い。また、アルコール処理後に高温で
加熱してもよく、このようにすれば、アルコール分子の
吸着力（結合力）が増し、より安定に作製することがで
きる。加熱温度は１５０℃以上２５０℃以下が適当であ
る。なお、参考までに述べると、アルコール液に浸漬
アルコール液に浸漬浸漬＋超音波処理アルコール液
に浸漬後に加熱処理、の何れの方法であっても、アルコ
ール分子の配向膜表面への吸着状態は、物理的吸着と化
学的吸着とが混在しているものと考えられる。例えば、
上記の場合であっても、主として物理的吸着している
けれども多少は化学的吸着しているものも存在してお
り、また上記の場合であっても、物理的吸着している
アルコール分子も存在しているものと思われる。但し、
アルコール分子の吸着力（結合力）は、＜＜の順
序で結合力が増加している。従って、アルコール分子の
吸着力（結合力）を重視するのであれば、上記の方法
を使用するのがよい。

【００４１】次いで、上記構成の液晶素子の動作につい
て説明する。先ず、電圧無印加時における動作を、図１
を参照して説明する。偏光子１１の下面から入射光３０
を入射させると、偏光子１１を通った光は直線偏光に変
わり、液晶層１５を通過する。このとき、アルコール処
理された配向膜表面がアルコール処理されているため液
晶分子がほぼ垂直に配向しており、このため、液晶層１
５を通過する光は、全く変調を受けず直線偏光のまま検
光子１２まで進み、検光子１２を全く通過できずに非常
に暗い黒表示となる。これにより、高コントラスト化が
達成できる。

【００４２】電圧印加時には、図２に示すように、アル
コール分子２５により配向膜１８，２２表面のプレチル
ト角がほぼ９０度に均一化されているため、面内のチル
ト角の分布がなく、面内の液晶分子２４の傾きが均一と
なっている。これにより、入射光３０が液晶層１５を通
過して変調されて検光子１２を通過する際、検光子１２
からの出射光３１は面内で非常に均一なものとなる。こ
の結果。表示むらの一切ない均一な表示が得られること
になる。

【００４３】ここで、本発明の主たる特徴である、配向
膜にアルコール分子を吸着させることにより理想的なホ
メオトロピック配向状態が得られる原理を、以下に詳し
く説明する。従来は垂直発現置換基を有した配向膜をラ
ビングすることによって配向処理していたため、ラビン
グ布の当たりの不均一性等によって、垂直発現置換基が
一方向に数度の様々なチルト角を持って存在していた。
そのため電圧無印加時においては液晶分子が若干傾いて
しまうことによるコントラストの低下、また、電圧印加
時においてはチルト角の不均一性による表示むらが発生
していた。これは垂直発現置換基のみで液晶分子を垂直
に配向させようとする垂直性と一方向に配向させようと
する方向性の両方を生じさせようとしていることにより
問題が発生していた。

【００４４】しかし、本発明は垂直性と方向性をラビン
グされた垂直発現基２６に持たせ、さらに垂直性をアル
コール分子２５で補助してやるというものである。極言
すれば、アルコール分子２５により垂直配向性をもた
せ、傾ける方向性のみをラビングされた配向膜の垂直発
現基２６にもたせるというものである。

【００４５】図３を参照して更に詳細に説明する。図３
において、参照号Ａは配向膜表面のラビングによる配向
の情報（具体的には垂直発現置換基の傾き角度）を示
し、参照符号Ｂは液晶層の配向状態を示す。参照符号
Ａ，Ｂの矢印方向は、配向方向を意味するものとする。
図３（ａ）は、単にラビングのみを行う従来例の場合を
示すものであり、配向情報Ａ１〜Ａ４により、液晶層の
各領域Ｓ１〜Ｓ４毎はランダムに配向することになる。
一方、図３（ｂ）は、本発明の場合を示すものであり、
配向情報Ａ１〜Ａ４のランダム性がアルコール分子２５
により緩和されて液晶分子に伝えられるものと考えられ
ることから、液晶層の各領域Ｓ１〜Ｓ４全体が均一に配
向することになる。しかも、アルコール分子の影響によ
りほぼ９０度のプレチルト角が得られることになる。

【００４６】よって、本発明では、プレチルト角は面内
均一で、ほぼ９０度でありしかも配向方向は一定方向で
あるという理想的なホメオトロピック配向が得られる。
また、プレチルト角が９０度に非常に近いことから、プ
レチルト角の変化に対する長期安定性もある。

【００４７】本発明者の実験結果によれば、上記構成の
液晶素子はコントラスト２０００：１以上の均一な表示
が得られた。

【００４８】上記の例では、第１基板の配向膜１８及び
第２基板の配向膜２２の何れについても、アルコール分
子を吸着するようにしたけれども、何れか一方のみアル
コール分子を吸着するようにしてもよい。

【００４９】また、上記例では、透過型の液晶素子につ
いて説明したけれども、反射型の液晶素子についても、
本発明は好適に実施することができる。特に、屈折率異
方性Δｎが０．０７〜０．１５のように大きい液晶材料
を用いるときには、基板表面の傾いた液晶のリタデーシ
ョンが非常に大きくなるため、本発明を用いないと漏れ
光が非常に多くコントラストが低下するため、本発明は
非常に有効である。以下に、図４を参照して更に具体的
に説明する。

【００５０】屈折率異方性Δｎが大きいと、セルギャッ
プｄを小さくしても十分な変調が得られる。従って、通
常は、駆動電圧の低減やセルの薄型化等の理由から屈折
率異方性Δｎの大きな材料を用いる場合、セルギャップ
ｄを小さく設計する。ところで、液晶配向に不均一性が
あると、一般的にはセルギャップｄが小さい場合、液晶
の配向は、図４（ａ）に示す配向状態となり、配向の不
均一性が面内に増大することになる。一方、セルギャッ
プｄが大きい場合には、理論的には図４（ｂ）に示す配
向状態となり、セルギャップｄが小さい場合と同様に配
向の不均一性が面内に増大するとも考えられる。しかし
ながら、実際にはセルギャップｄが大きいと液晶層の中
央部では界面の配向の影響が緩和されることが知られて
いる。従って、セルギャップｄが大きい場合には、配向
膜の配向処理が不均一であっても、液晶層全体としては
緩和されるため、その影響が比較的少ない。一方、セル
ギャップｄが小さい場合には、その影響が大きい。この
ような観点からすれば、屈折率異方性Δｎの大きな材料
を用いてセルギャップｄを小さく設計する場合には、従
来例の配向処理方法では、配向の不均一性が面内に増大
するため適切でない。この点に関して、本発明では屈折
率異方性Δｎの大きな材料を用いてセルギャップｄを小
さく設計する場合には、面内の不均一性が本来的にない
ので、好適に実施することができることになる。

【００５１】また、本発明は、透過型及び反射型の直視
型表示素子、投写型表示素子いずれのタイプについても
有効である。また基板については、上記説明ではガラス
基板を用いているが、透過面に関しては石英基板、樹脂
基板を用いてもよく、また反射面側の基板についてはシ
リコン基板でもよい。

【００５２】さらに電極については透過タイプにおいて
は、ＩＴＯ、有機導電膜等の透明電極を用いて構成し、
また反射タイプにおいてはＡｌ、Ａｇ等の反射画素電極
を用いるか、若しくは透明な画素電極とその画素電極の
上方側に誘電体ミラー等の反射率の高いものを配置する
ような構成であってもよい。

【００５３】

【実施例】以下に、本発明を具体的な実施例に基づいて
更に説明する。

【００５４】（実施例１）本実施例１は本発明を光アド
レス型空間光変調素子に適用した例である。以下、図５
を参照して、その製造方法について説明する。

【００５５】（１）図５（ａ）に示すように、光学研磨
したガラス基板４０（７５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍ
ｍ）に透明導電膜としてインジウム・ティン・オキサイ
ド（以下ＩＴＯと称す）４１をスパッタ法によって１０
００Å成膜する。次に、ＩＴＯ４１の表面にＣｒを５０
０Å蒸着し、フォトリソグラフィによって、１辺が１８
μｍのほぼ正方形を２４μｍピッチで２７８３×１８７
７個垂直デルタ配列させたパターンの反転パターンで構
成されるクロムから成る入力遮光膜４２を形成した。

【００５６】（２）次いで、図５（ｂ）に示すように、
全面にプラズマＣＶＤ法によってボロンを１００ｐｐｍ
添加したｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層４３（膜厚５００Å）、無
添加のｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層４４（膜厚１．５μm）及
び、リンを１０００ｐｐｍ添加したｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層
４５（膜厚３０００Å）の３層を連続して積層し、ダイ
オード構造の光導電層４６を形成した。その後Ｃｒを全
面に２０００Å蒸着し、１辺が２２μｍのほぼ正方形を
２４μｍピッチで２７８３×１８７７個（全５２２３６
９１個）垂直デルタ配列させたＣｒ画素４７をフォトリ
ソグラフィーによって作製した。

【００５７】（３）次いで、図５（ｃ）に示すように、
ＣＦ₄と酸素の混合ガスを用いたケミカル・ドライ・エ
ッチング法によって、Ｃｒの正方形画素４７をエッチン
グ時のマスクに用いて画素間のａ−Ｓｉ：Ｈ層の露出し
た部分を等方的にエッチングしていく。そして１．６μ
ｍ程エッチングするとＣｒの画素４７間に溝４８が掘れ
て、Ｃｒの軒を持ったような構造になる。

【００５８】（４）次いで、図５（ｄ）に示すように、
Ａｌを電子ビーム蒸着法によって５００Å〜２０００Å
全面に成膜する。これにより、正方形のＣｒ画素４７の
上部に５００Å〜２０００Åの正方形のＡｌ反射電極４
９が形成され、さらに溝４８の底には、Ａｌの出力遮光
膜５０が形成される。

【００５９】（５）次いで、Ｃｒ画素４７上に、カーボ
ンを含有したアクリル樹脂をスピンコートで塗布する。
これにより、溝４８に樹脂が埋まり、またＡｌ反射電極
４９の上部にもこの樹脂が堆積する。そして酸素を用い
たリアクティブ・イオン・エッチ法によって全面エッチ
ングし、全面均一にこの樹脂を除去し、Ａｌ反射電極４
９の表面が現れたときにこのエッチングを終了する。こ
の結果Ａｌ電極４９の表面の樹脂は全て取り去られる
が、溝部にはカーボンの含有したアクリル樹脂層５１が
残る（図６（ｅ））。

【００６０】（６）次いで、図６（ｆ）に示すように、
配向膜として垂直配向用ポリイミド膜５２を２００Å成
膜する。また同様にして、図６（ｇ）に示すように、対
向側の基板となるＩＴＯ電極５３付きガラス基板５４に
垂直配向用ポリイミド膜５５を２００Å成膜し、両基板
ともナイロン布を用いてラビング処理を行う。ラビング
方向はポリイミド膜５２表面は画素電極の辺に対して４
５゜の角度で行い対向側はこの方向に対して反平行にな
るようにラビングする。次にこの２枚の基板をイソブチ
ルアルコール中で５分間浸漬し１５０℃で1時間乾燥さ
せる。

【００６１】（７）ついで、この基板５４のポリイミド
膜５５の表面に粒径２．０μｍのＳｉＯ₂の球状スペー
サー５６を湿式法により分散し、上述の処理を施したガ
ラス基板４０と貼り合わせる。こうして作られた液晶セ
ルを真空注入装置に設置し、減圧した後、１２０℃に加
熱し、誘電率異方性が負でΔｎ＝０．０８のネマチック
液晶５７（MERCK JAPAN製）を真空注入した。

【００６２】（８）このようにして作製したホメオトロ
ピック型空間光変調素子をガラス基板４０側から書き込
み光６０で書き込み、画素の任意の1辺に対し平行また
は垂直に配置した偏光子６１を通した読み出し光６２を
ガラス基板５４側から照射し、Ａｌ電極４９により反射
した光６３を検光子６４を通して画像として映し出し
た。電圧無印加時には漏れ光は全くなく、コントラスト
比は２０００：１以上を確保した。

【００６３】（実施例２）本実施例２は本発明を電気ア
ドレス型空間光変調素子（通常の液晶表示素子）に適用
した例である。以下、図７を参照して、その製造方法に
ついて説明する。

【００６４】（１）先ず、図７（ａ）に示すように光学
研磨したガラス基板７０（７５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１
ｍｍ）にフォトリソグラフィーによって、１０２４×７
６８個の正方形のＡｌの電極７１を正方配列させる。一
方同じく光学研磨したガラス基板７２（７５ｍｍ×７５
ｍｍ×１．１ｍｍ）に透明導電膜としてインジウム・テ
ィン・オキサイド（以下ＩＴＯと称す）７３をスパッタ
法によって１０００Å成膜する。

【００６５】（２）次いで、基板７０、基板７２のそれ
ぞれに垂直配向用配向膜７４、７５をスピンコートで塗
布し（印刷でも可）、それぞれの基板をレーヨン製の布
で反平行方向になるようにラビングした。そして、それ
ぞれの基板をイソプロピルアルコールに浸漬し1分間２
２０Ｗ、１５ｋＨｚの超音波を与えた。次いで、ガラス
基板７０の配向膜７４の表面に２．０μｍのシリカのビ
ーズ７５を湿式方によって分散させ、ガラス基板７２の
配向膜面が互いに向き合うように樹脂７６で接着する。

【００６６】次いで、誘電率異方性が負である液晶７７
をガラス基板７０とガラス基板７２との間隙に真空注入
し、液晶分子がほぼ基板に対して垂直に配向したホメオ
トロピック型液晶セル７８を作製する。

【００６７】（３）このセル７８を駆動しない状態で、
偏光顕微鏡をもちいて偏光子を画素の辺に平行に配置し
クロスニコル下で観察したところ光の漏れは全く見られ
なかった。

【００６８】次に偏光ビームスプリッター７９をガラス
基板７２側に配置し、入射光８０を入れ、反射光８１を
スクリーン上に投射し、コントラストを測定したとこ
ろ、２０００：１のコントラストが得られた。

【００６９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、配向膜表
面にアルコール分子を吸着等させることにより、アルコ
ール分子により液晶の垂直配向性をもたせ、液晶の傾け
る方向性のみをラビング等された配向膜の垂直発現基に
もたせることができる。これにより、プレチルト角が面
内均一でほぼ９０度であり、しかも配向方向は一定方向
であるという理想的なホメオトロピック配向状態が得ら
れる。そのため、均一で、かつ、高コントラストの表示
が得られる。

【００７０】また、配向膜表面にアルコール分子を吸着
させる方法としては、基板をアルコール液に浸漬するだ
けでよく、特別な装置を必要としないため、製造コスト
の低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶素子の電界無印加時における
要部構成を示す断面図である。

【図２】本発明に係る液晶素子の電界印加時における要
部構成を示す断面図である。

【図３】配向膜表面にアルコール分子が吸着することに
より配向が均一になる原理を説明するための図である。

【図４】セルギャップの大小と配向性との関係を説明す
るための図である。

【図５】本発明の実施例１に係る液晶素子の製造工程を
示す断面図である。

【図６】本発明の実施例１に係る液晶素子の製造工程を
示す断面図である。

【図７】本発明の実施例２に係る液晶素子の製造工程を
示す断面図である。

【図８】従来例の液晶素子の電界無印加時における要部
構成を示す断面図である。

【図９】従来例の液晶素子の電界印加時における要部構
成を示す断面図である。

【符号の説明】

１０：液晶セル １３：第１基板 １４：第２基板 １５：液晶層 １６，２０，４０，５４，７０，７２： ガラス基板 １７，２１： 透明電極 １８，２２，５２，５５，７４，７５： 垂直配向膜 ２４： 液晶分子 ２５： アルコール分子 ２６： 垂直発現置換基

フロントページの続き (72)発明者 田中 幸生 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小森 一徳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 滝本 昭雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H090 HA16 HB17Y HC07 MA01 MB01 MB12 4H027 BA01 BD01 BD20 BD24 BE02 BE03

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画素電極を有し、該画素電極上に垂直配
   向性の有機化合物の配向膜が形成され、該配向膜表面が
   配向処理されてなる第１基板と、 透明電極を有し、該透明電極上に垂直配向性の有機化合
   物の配向膜が形成され、該配向膜表面が配向処理されて
   なる第２基板と、 前記第１及び第２基板間に、誘電率異方性が負である液
   晶が封入されて構成される液晶層と、 を有する液晶素子であって、 前記第１基板の配向膜及び第２基板の配向膜のうち少な
   くとも一方の表面に、アルコール分子が吸着しているこ
   とを特徴とする液晶素子。
2. 【請求項２】 前記画素電極が透明電極であり、前記液
   晶層内の液晶の屈折率異方性Δｎが０．０７以上とされ
   ていることを特徴とする請求項１記載の液晶素子。
3. 【請求項３】 反射性を有する画素電極を有し、該画素
   電極上に垂直配向性の有機化合物の配向膜が形成され、
   該配向膜表面が配向処理されてなる第1基板と、 透明電極を有し、該透明電極上に垂直配向性の有機化合
   物の配向膜が形成され、該配向膜表面が配向処理されて
   なる第２基板と、 前記第１及び第２基板間に、誘電率異方性が負であり屈
   折率異方性Δｎが０．０７以上である液晶が封入されて
   構成される液晶層と、 を有する液晶素子であって、 前記第１基板の配向膜及び第２基板の配向膜のうち少な
   くとも一方の表面に、アルコール分子が吸着しているこ
   とを特徴とする液晶素子。
4. 【請求項４】 前記配向膜表面が、ラビング法又は紫外
   線照射による光配向法により配向処理されていることを
   特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の液晶
   素子。
5. 【請求項５】 前記アルコール分子は、炭素数が1から
   ４個のアルコール分子であることを特徴とする請求項１
   乃至請求項４の何れかに記載の液晶素子。
6. 【請求項６】 請求項１記載の液晶素子の製造方法であ
   って、 第１基板の配向膜及び第２基板の配向膜のうち少なくと
   も一方の表面を、アルコール液体中に浸漬させ、アルコ
   ール分子を配向膜表面に吸着させる工程を含むことを特
   徴とする液晶素子の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項３記載の液晶素子の製造方法であ
   って、 第１基板の配向膜及び第２基板の配向膜のうち少なくと
   も一方の表面を、アルコール液体中に浸漬させ、アルコ
   ール分子を配向膜表面に吸着させる工程を含むことを特
   徴とする液晶素子の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項６又は請求項７記載の液晶素子の
   製造方法であって、 第１及び第２基板の配向膜の配向処理として、ラビング
   法又は紫外線照射による光配向法を用いることを特徴と
   する液晶素子の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項６乃至請求項８の何れかに記載の
   液晶素子の製造方法であって、アルコール分子として、
   炭素数が1から4個のアルコールを用いることを特徴とす
   る液晶素子の製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項６乃至請求項９の何れかに記載
    の液晶素子の製造方法であって、前記配向膜表面をアル
    コール液体中に浸漬すると共に、その状態で配向膜表面
    を超音波処理することを特徴とする液晶素子の製造方
    法。