JPH01211724A - 液晶表示素子 - 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】 ［産業上の利用分野〕 本発明は、配向材を塗布した通常の透明電極が形成され
た２枚の基板を配向方向が直交するように対向き−ｌ、
その間に液晶を封入してなる液晶表示素子であっ−で、
基板表面に対するヌレ性及びステノプ力ハレノジ（段差
被覆性）に優れた配向材からなる配向性及び配向安定性
に優れた配向膜を備える液晶表示素子に関する。

〔従来の技術〕

従来、液晶表示素子、特に電界の作用により動性する電
気光学的効果を利用したネマティック液晶表示素子とし
ては、透明電極を設けたガラス基板上に、各種の有機高
分子材料からなる配向材を塗布した後、布等で一方向に
搾って配向処理した後、擦り方向が互ｕｌに直交するよ
うに基板を対向させ、この基板間に液晶を封入した構成
のものがあった。このような用途に用いられる有機高分
子材料としては、例えは、フッ素樹脂、ポリビニルアル
コール、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポ
リエステル、ケイ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル
イミド、ポリアミドイミド、アルキド樹脂、ウレタン樹
脂、レヅルシン樹脂、フラン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポ
リ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレ
ン、ポリビニルアルコール、ポリスルホン、ポリアミド
、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエチレン、
セルロース系樹脂、天然ゴ１１、スヂレンーブタジエン
ゴム、アクリロニトリル−ブタジェンゴム、ポリブタジ
ェン、ポリイソプレン、メルカプト系シランカップリン
グ剤、エポキシ系シランカップリング剤、アミノ系ンラ
ンカノプリング剤、ビスコース、ポリ−メチル−α−シ
アノアクリレート等が挙げられる。

しかし、これらを素材とする高分子膜は液晶配向の均一
性が充分とは言えず、また耐熱性及び配向の長期安定性
もまた充分とは言い難い。

このため、これら配向の均−性等が厳しく要求される場
合には、これらに関し優れた物性を有するポリイミドが
用いられていた。ポリイミドを用いた配向膜の製造方法
としては、 （１）ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を溶媒に
溶解したものをスピンコード、印刷等によって塗布後、
加熱環化してポリイミド配向膜を形成する方法、 （２）可溶性のポリイミドを溶媒に溶解したものをスピ
ンコード、印刷等によって塗布後、乾燥してポリイミド
配向膜を形成する方法 等が知られており、溶媒としては、溶解力の強い極性溶
媒、例えばＮＭＰ　　（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）
　、ＤＭＡＣ（ジメチルアセトアミド）　、ＤＭＦ（ジ
メチルホルムアミド）　、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホオ
キシド）等が用いられていた。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 しかし、前述した方法にて形成される配向膜を備える従
来の液晶表示素子には、基板上に塵、汚れ等が存在して
いる場合、塗布の際にハジキ、凹凸が生し、均一に配向
材を塗布することが困難であるという製造上の問題点が
あった。また、カラーフィルタ、遮光膜等を形成した基
板上に配向材を塗布する場合も、カラーフィルタ、遮光
膜等の材質如何によっては、同様の問題点があった。さ
らに、基板自体に凹凸が存在する場合も、同様の問題点
があった。このため、）容媒中にエチルセロソルブ（正
式名称：ユチレングリコールモノエチルエーテル）、ブ
チルセロソルブ（正式名称：エチレングリコールモノブ
チルエーテル）、酢酸エチルセロソルブ（正式名称、エ
チレングリコールモノエチルエーテルアセテート）、酢
酸ブチルセロソルブ（エチレングリコールモノブチルエ
ーテルアセテート）等を添加することにより、配向材の
塗布性を向上させる等の改良が行われていた。

しかし、これらを添加すると配向材の溶媒に対する溶解
性が低下するという問題があるため、添加量を極端に多
くすることはできず、このため、かかる改良による均一
塗布性の向上には限界があった。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであって、カ
ラーフィルタ、遮光膜等が形成されている基板、表面に
凹凸が存在する基板等のような配向材を均一に塗布する
ことが一般に困難とされる基板を素材としても、均−且
つ平坦な配向膜を形成することを実現することにより、
配向性及び配向安定性に優れた液晶表示素子を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明者は配向材としてオ
ルカリポリシロキサン化合物又はフッ素系界面活性剤を
添加したものを用いれば塗布性が改良されるという知見
に基づき本発明を完成した。

すなわち、本発明に係る液晶表示素子は、オルガノポリ
シロキサン化合物群及びフッ素系界面活性剤群の中から
選ばれた少なくとも１種のンロキサン化合物及び／又は
界面活性剤を含む材料からなる配向膜を備えることを特
徴とする。

以下、具体的に説明する。

本発明の実施に用いるオルガノポリシロキサン化合物と
しては、例えばジアルキルシロキザン単位とオキシアル
キレン単位とが交互に直鎖状に現れる下記一般式で表さ
れるンロキサンポリマーが挙げられる。

オルガノポリシロキサン化合物としては、重量平均分子
量（以下、「平均分子量」という。）が１８００〜．＋
００００のものを用い得いることができ、３５００〜１
６０００のものが好ましい。

また、フッ素系界面活性剤としては、パーフル第１」カ
ルホン酸とポリアルキレングリコールとの反応により得
られるエステル、高フツ素化アルカノール又は過フッ素
化アルカノールとポリアルキレンゲリコールとの反応よ
り得られる下記一般弐で表されるエーテル等を用いるこ
とができる。

一般式：訂（Ｃｏ）ｐ（ｏｃヨＨ２□）＋１ＯＲここで
、フン素化アルキル基Ｒｆは下記一般式で表されるもの
が好ましい。

一般式　Ｃｈ　Ｆ　ｚｋ、＋ｃ　ｑＩＩ　２ｑかかるフ
ッ素界面活性剤の好ましい平均分子量は３００〜３５０
０であるが、より好ましくは４５０〜２６００である。

また、他のフッ素系界面活性剤として、４０重量％（以
下、「％」という。）以上のフッ素を含有し、末端の少
なくとも３個以上の炭素原子が充分にフン素化されてい
る炭素数３〜２０のＲｆ５を含有するアクリレート又は
メククリレートと、ポリオキシアルキレンアクリレ−１
・又はポリオ；トシアルキレンメタクリレ−１・との共
重合体であって、ｌｌｆ基含有アクリレ−Ｉ・モノマー
単位又はＲｆ基基含有メタアクリレ−トモモノマー中位
共重合体の重量に裁づいて２５〜７０％のものを用い得
る。ここでＲｆ基は一価の飽和脂肪族基であり、直鎖又
は技別れ、さらに分子量が充分に大きい場合は環式又は
これらを組み合わせた構造を有しているものであっても
良い。なお、フルオロ炭素基間に安定な結合を与え、し
かも充分な効果を発揮するためには、Ｒｆ基の炭素数は
３〜２０、好ましくは６〜１２であって、且つ４０％以
上、好ましくは５０％以上の炭素原子にフッ素原子が結
合していることが望ましい。４０％未満では本発明の効
果を充分に奏することができない。また、フン素原子は
Ｒｆ基の末端に局在していることが好ましい。なお、Ｒ
ｆ基を構成する炭素数が２以下でもＲｆｌｆ有モノマー
の共重合体に対する比率を高くすれば、フッ素含有率を
高くずろごとはできるが、フッ素原子の絶対含有量が不
足するため、また、共重合体中のフッ素が局在化してい
ないため、本発明の効果を充分に奏することができない
。また、Ｒｆ基の末端の炭素原子が充分にフッ素化され
ている必要がある。すなわち、Ｒｆ基はその末端が例え
ば、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ、−の如く、訂基が一般式Ｃ７Ｆ
２゜。＋（ｎは３以上の整数）で表されるように完全に
又はほぼ完全にフッ素化されたアルキル基でなければな
らない。

一方、Ｒｆ基の炭素数が２１以北では、フッ素含有量が
多いものでは、得られる共重合体の溶媒に対する溶解性
が低くなり、また、フッ素含有量が少ないものでは、炭
素原子に結合づ−るフッ素原子の局在化が充分でないた
め、いずれの場合も充分な効果を奏し得なくなる。

なお、共重合体中の可溶性部分は、ポリオキシアルキレ
ン基（ＯＲ’　）　ｘであって、−０１１□Ｃ１＋、−
１−Ｃ）■Ｃｌ１Ｊ）Ｃ１１□−−−１−Ｃ１ｌ（Ｃ１
ｈ）Ｃ）ｌ（Ｃ１ｈ）−−１等で表される炭素数２〜４
のものが好ましい。ポリオキシアルキレン基中のオキシ
アルキレン単位は、ポリオキシプロピレンのポモポリマ
ー、２種以上のオキシアルキレンが不規則に分布したポ
リマー、直鎖又は分枝鎖のオートジプロピレン及びオキ
ソエチレン単位又は直鎖又は分枝鎖のオキシプロピレン
単位又はオキソエチレン単位がブロックとして存在する
ものであっても良い。このポリオキシアルキレン鎖は１
又は２以上の連鎖結合、例えば、 −Ｓ　　− 等で結合され、又はこれらを分子内に含むものであって
も良い。ここで、原子価が３以上の連鎖結合を用いると
、分枝したオキシアルキレン単位を得ることができる。

また、この共重合体を配向材に添加する場合に、所望の
溶解度を得るためには、ポリオキシアルキレン基の分子
量は２５０〜２５００であることが望ましい。

本発明で用いる上記共重合体は、例えばフルオロ脂肪族
基含有アクリレート又はフルオロ脂肪族基含有メタアク
リレートと、ポリオキシアルキレンアクリレート又はポ
リオキシアルキレンメタクリレート、例えばモノアクリ
レート、ジアクリレート又はこれらの混合物とをラジカ
ル開始重合させることによって製造することができる。

なお、開始剤の濃度及び活性度、モノマー濃度、重合反
応温度及びチオール化合物、例えばｎ−オクチルメルカ
プタンのような連鎖移動剤の添加量等を調節することに
より共重合体（ポリアクリレートオリゴマー）の分子量
を調節することができる。

共重合体の一例として、フルオロ脂肪族基含有アクリレ
ート Ｒｆ−Ｒ“　−〇□Ｃ（Ｊｌ　　１Ｉ−ｃｌｌｚ例えば
Ｃ８Ｆ、７３０３Ｎ（Ｃ４＋１９）Ｃ１１゜ＣＩｌ□０
ＣＯＣＩＩ・ＣＩ＋□をポリオキシアルキレンモノアク
リレート ＣＨ２＝Ｃｌ１ＣＯ（ＯＲ’　）　Ｘ　ＯＣＨ３と共重
合させると下記の一般式で表される繰り返し単位を有す
る共重合体が得られる。

−（ＣＨ２−Ｃ）ｌ−）−１−（ＣＨ２−ＣＨ−）−ｃ
＝ｏ　　　　　　　　　　　ｃ＝。

（ＯＲ’）ｘ　　　　　　　　　　。

ＯＲ＃ ｌ ＣＨ３Ｒｆ 上記フルオロ脂肪族基含有アクリレートは米国特許第２
８０３６１５号、同第２６４２４１６号、同第２８２６
５６４号、同第３１０２１０３号、同第３２８２９０５
号および同第３３０４２’７８号の各明細書に記載され
ている。上記共重合体の製造に使用されるポリオキシア
ルキレンアクリレート及び他の有用なアクリレートは市
販のヒドロキシポリオキシアルキレン材料を用いること
ができ、例えば次のようなものが市販されている。

商品名“プルロニンク” ［Ｐｌｕｒｏｎｉｃ　（旭電化工業■製）］、“アデカ
ポリエーテル”（旭電化工業■製）、“カルボフックス
”　　（Ｃａｒｂｏｗａｘ　（グリコ・プロダクツ）（
Ｇｌｙｃ。

ＰｒｏｄｕｃｔｓＣｏ、製）〕、　“トライトン”　（
Ｔｒｉｔｏｎ（ローム・アンド・ハース）（Ｒｏｈｍ　
ａｎｄ　Ｈａａｓ　Ｃｏ。

製）〕、“Ｐ、Ｅ、Ｇ”（第一工業製薬■製）これらを
公知の方法でアクリル酸、メタクリル酸、アクリルクロ
リド又は無水アクリル酸と反応させることによって製造
できる。別に、公知の方法で製造したポリオキンアルキ
レンジアクリレート ＣＨ２＝　　ＣＨＣＯＯ（Ｒ’　　Ｏ）ｘ　　Ｃ０Ｃ）
ｌ＝ｃ）ｌｚ例えばＣ）＋２　＝Ｃ１１ＣＯｚ（Ｃ２Ｈ
４０）ｔｏ（ＣＪ６０）ｚｚ（ＣｚｌｌＪ）＋。

ＣＨＣｌ−１＝Ｃ）１２を前記のフルオロ脂肪族基含有
アクリレートと共重合させると、下記の繰り返し単位を
有するポリアクリレート共重合体が得られる。

−（ＣＨ２−ＣＨ−）−１−（ＣＩ−１２−ＣＨ−）−
ｃ＝ｏ　　　　　　　　　　　ｃ＝。

（ＯＲ’）Ｘ　　　　　　　　　Ｏ ＯＲ“ Ｃ＝ＯＲｆ 一（ＣＨ２−ＣＨ−）− 本発明に使用される共重合体を製造するのに適する他の
フルオロ脂肪族基含有末端エチレン系不飽和モノマーに
ついては、米国特許第２５９２０６９号、第同２９９５
５４２　、同第３０７８２４５号、同第３０８１２７４
号、同第３２９１８４３号及び同第３３２５１６３月の
各明細書に、また、前記フルオロ脂肪族基含有末端エチ
レン系不飽和単量体を製造するのに適したエチレン系不
飽和材料については米国特許第３５７４７９１号の明細
書に記載されている。

本発明の実施に使用される共重合体はフルオロ脂肪族基
含有アクリレート又はフルオロ脂肪族基含有メクアクリ
レートとポリオキシアルキレンアクリレ−１・との共重
合体であってオリゴマー重量全体に対して２５〜７０％
のフルオロ脂肪族基含有モノマー単位を含有している。

フルオロ脂肪族基含有モノマー単位が２５％未満である
と効果が十分てなく、逆に７０％を越えると溶媒に対す
る溶解性が低下して好ましくない。

本発明に使用される共重合体の平均分子量は２５００〜
１０００００が好ましく　１０００００を越えると溶媒
に対する溶解性が低■するので好ましくない。

本発明に使用される共重合体は、フルオロ脂肪族基含有
モノマー単位に対してフルオロ脂肪族基含有アクリレー
トを５０〜１００％含み、且つ、Ｒｆ基を含まないポリ
オキソアルキレンアクリレートモノマー単位を共重合体
の全重量に対して１５％以上有するものが好ましく、フ
ルオロ脂肪族基含有アクリレートとポリオキシアルキレ
ンアクリレ−１・との共重合体が特に好ましい。フルオ
ロ脂肪族基含有メタクリレ−１・がフルオロ脂肪族基含
有モノマー単位に対して５０％以上になると溶媒に対す
る溶解性が低下する。またポリオキシアルキレンアクリ
レートモノマー単位が共重合体の全重量に対して１５％
未満の場合、配向膜にピンホールが発生しやすい。

本発明で使用されるオルガノポリシロキサン化合物又は
フッ素系界面活性剤の好ましい配合比は、配向材（溶媒
を除いた塗布成分）に対して０．０００２〜５％の範囲
であり、０．００１〜３％の範囲がより好ましい。オル
ガノポリシロキサン化合物又はフッ素系界面活性剤の配
合比は０．０００２％未満では効果が不十分であり、ま
た５％を越えると配向性が悪化する。

〔作用〕

本発明では、配向材にオルガノポリシロキサン化合物及
び／又はフッ素系界面活性剤を添加したので、配向材の
基板に対するヌレ性　ステップカバレッジが改善され、
液晶表示素子が備える配向膜の配向性及び配向安定性が
向上する。

〔実施例〕

アルカリ溶出防止のためのＳｉＯ□膜を常法により１０
００人の厚さに形成した１、１ｍ＋ｎ厚のソーダガラス
基板−ヒに透明電極であるＩＴＯ膜を常法により１３０
０人の厚さに形成する。このＩＴＯ膜を常法によりエツ
チングし、幅０．２ｍｍで電極と電極のすきまが２０μ
ｍであるストライプ電極を形成する。

透明電極上に特願昭６２−２３９７７７号（Ｐ８７−２
６２０）記載の顔料を含む有機感光性組成物によりスト
ライプ状のカラーフィルタパターンを形成する。カラー
フィルタパターンの形状は幅０．２ｍｍで厚さは１．５
μｍである。

このカラーフィルタパターン上にポリアミド酸溶液タイ
プの配向材である“ＰＩＸ”（日立化成工業■製）を常
法により塗布する。ＰＩＸは乾燥後の膜厚が１０００人
になるように溶液中の塗布成分の濃度は６％に調整され
ている。また溶媒はＮＭＰである。

塗布直後は均一に塗布されているが、配向材のカラーフ
ィルタに対するヌレ性が不十分なためカラーフィルタパ
ターンの端からハジキが発生し、均−且つ平坦に塗布す
ることは困難であった。第２図はかかる従来方法によっ
て得られた液晶表示素子の断面図を表している。図にお
いて、１はＳｉＯ２を形成したソーダガラス基板であり
、該基板ｌ上にストライプ状の透明電極２が形成され、
該透明電極２上には、カラーフィルタ３が形成され、透
明電極２及びカラーフィルタ３には配向膜４が形成され
ている。図より明らかなように、凹凸のある配向膜が形
成されていることが分かる。

一方、配向材中に塗布成分に対してフッ素系界面活性剤
を０．５％添加したものを用いるとヌレ性が充分なため
ハジキが生じず容易に塗布することができた。第１図は
本発明に係る薄膜形成方法によって得られた液晶表示素
子の断面図を表している。図において第２図と同一の番
号が付された部材は第２図のものと同−又は対応する部
材である。

図より明らかなように、凹凸のない配向膜が形成されて
いることが分かる。

対向する基板にも同様に幅０．５ｍｍのストライブ電極
を形成し、配向膜を形成した。

両方の基板を常法によりラビングし、配向膜の間のすき
まが８μｍになるようにスペーサを介して貼り合わせ、
液晶を封入した。なお、基板としては、ガラス基板を用
いたが、この他、プラスチックボード、プラスチックフ
ィルム等を用いることができる。

その結果、界面活性剤を添加しない配向材を塗布した方
は、配向膜のハジキ部で配向不良が発生し、均一な配向
を得ることができなかったが、本発明による界面活性剤
を添加した配向材を塗布した方は均一な配向が得られ、
また配向の長期安定性も十分であった。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明における液晶表示素子にお
いては、配向材中にオルガノポリシロキサン化合物及び
又はフッ素系界面活性剤が配合されているので、基板に
対する配向材の塗布性が向上し、均一かつ平坦な配向膜
を形成することが可能になるため、配向性及び配向安定
性に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液晶表示素子の断面図、第２図は
従来の液晶表示素子の断面図である。 １・・・ＳｉＯ□を形成したソーダガラス基板２・・・
透明電極 ３・・・カラーフィルタ ４・・本発明の液晶表示素子の配向膜 ４′・・・従来の液晶表示素子の配向膜時　許　出願人
　　三洋電機株式会社 外１名 代理人　弁理士　　河　野　　登　夫 蓼　１　　図 ￥−２口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、オルガノポリシロキサン化合物群及びフッ素系界面
   活性剤群の中から選ばれた少なくとも１種のシロキサン
   化合物及び／又は界面活性剤を含む材料からなる配向膜
   を備えることを特徴とする液晶表示素子。