JPH02103020A - 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】 ［発明の分野］ 未発ＩＪＪは、液晶表示素子に関する。さらに詳しくは
、強誘電性液晶が良好に配向しうる配向１模を有する液
晶表示素子に関する。

［発明の技術的背景および従来技術］ 従来より、時計、コンピューター、ワードプロセッサー
などに使用されている液晶表示素子は、その基本構造と
して、透明電極−Ｌに配向膜を設けた二枚の透明電極基
板が配向膜を内側にして配置されその間に液晶が封入さ
れる構造をとっているものが汀通である。一般に、液晶
表示素子においては、液晶をある方向にそろえて配列さ
せる、すなわち配向させる必要があるため、上記のよう
な液晶表示素子では配向膜を設けることで液晶分子を配
向させている。

このような液晶表示素子はネマチック液晶をねじれ構造
にしたライスティドネマチック（Ｔ　Ｎ）モードによる
表示が主流である。ところが、このＴＮ型液晶表示素子
は応答速度が遅く、現状では２０ミリ秒が限度であると
いう欠点を有しており、高速応答性が要求されるテレビ
ジョンパネルなどに利用する際の大きな問題となってい
る。

これに対して、最近、高速応答性のある強誘電性液晶が
新しいデイスプレーの分野を拓くものとして期待され、
研究されている。この強請電性液晶材料を使用した表示
素子では、液晶分子を基板面に平行なある優先方位にそ
ろえて配列させることが重要である。しかしながら、こ
の強ｙＡｔ性液晶表示素子に利用されるカイラルスメク
チック相を有するスメクチック系の液晶は、一般に一ヒ
記の船釣なネマチック系の液晶に比べて配向安定性が悪
く、液晶分子を基板面に平行なある優先方位にそろえて
配列ｙせることか困難である。このため、強誘電性液晶
を良好に配向させるための提案が数多くされているが、
いずれも、この問題を充分に解決したとはいえない。

例えば、強：Ａ電性液晶配向方法として、強磁場の印加
やすり応力の利用によるものがあるが１これらの方法は
生産プロセス上実用的とはいえない、また、スペーサエ
ツジからの配向が提案されている（ｒ［１然Ｊ　１９Ｅ
１１１年　７月！）第３６頁〜第４６頁、ｒ、ｔ−；／
　）　ｏ　＝　）ｙ　ス（ＯＰＴＲＯＮＩＧＳ）Ｊ　１
９８：ｌ（Ｆ　Ｓ月ｔｊ第６４頁〜第７０頁参照）が、
これも−様な配向を達成できる領域がエツジから１１０
０ｐまでと狭く、実用化の面ではまだ不充分である。

他方、従来のネマチー、り液晶やコレステリック液晶の
配向制御に用いられている酸化ケイ素（Ｓ　ｉ　Ｏ）を
斜方蒸着する方法（特公昭５４−１２０６７号）や、ポ
リイミド等の塗布後、特定の布等千ラビングする方法で
設けられる配向膜では、強誘電性液晶の場合十分−様な
配向がＩＵられない、また２＃二無水物とジアミン化合
物を真空中で反応させポリアミド酸を蒸着させた後、熱
処理をしてポリイミド膜を形成する方法（時開１ｖ（６
１−１３８９２４号、特開昭６１−１８６９３２号）も
提案されているが、このような、高分子膜形成材料を成
膜し、それを熱処理する方法では熱処理の処理温度が高
く液晶表示素子の他の構成部分、例えばカラーフィルタ
ーや透明基板などに悪影響を及ぼす可能性がある。

グロー放電により形成したポリイミド膜（時開１１１１
Ｊ　６１−２１９０２９吋）を配向膜として使用する方
法では、低温処理がＣｉｌ　渣となるものの、重合させ
ようとする有機および有機金属化合物を気化させなけれ
ばならないために、重合材料の１択に制限があったり、
物質に依っては極端に厳しい条件で気化ぎせる必要があ
ったりした。さらに、このようにして畳た配向膜を用い
ても、液晶によっては必ずしも十分に配向せずコントラ
ストの低下が問題となる。

［発明の要旨］ 本発明の目的は、強：Ａ電性液晶が良好に配向しうる配
向膜を有する液晶表示素子を提供することにある。

」二足の目的は、未発す１の、透明電極りに配向膜を設
けた二枚の透明電極基板が配向膜を内側にして配δされ
その間に液晶が封入されてなる液晶表示素子であって：
前記配向膜の少なくとも一方が、塗４１された一分子中
に少なくとも−ｍのアクリロイルノ、（もしくはメタク
リロイル基を右する有機化合物をプラズマ重合により重
合させることにより形成された膜であることを４１ｆｍ
とする液晶表示素子によって達成できる。

すなわち、未発１ｇ１は、−分子中に少なくとも一個の
アクリロイル基もしくはメタクリロイル基を有するモノ
マー及び／又はオリゴマーを従来のように気化させてプ
ラズマ重合させるのではなく、塗布した後に、その状態
でプラズマ重合させて形成した配向膜を有する液晶表示
素子を提供するものである。

本発明の発明者は５−分子中に少なくとも一個のアクリ
ロイル基もしくはメタクリロイル基を有するモノマー及
び／又はオリゴマーを上記のようにして重合させて得た
配向膜が、強：Ａ電性液晶を良好に配向させうることを
見出し１未発ＩＪＩに到達番 したものでる。

また、本発明の液晶表示素子は、重合させようとする物
質を気化させる必要がないので、重合材料の選択の幅を
広くすることができ、従来、物質に依っては、極端に厳
しい条件が必要だった気化も不必要である。

以−ドに本発明の好ましい態様を列記する。

（１）前記有機化合物の沸点が２６０℃以上であること
を特徴とする液晶表示素子。

（２）前記有機化合物が、−分子中に二個以上のアクリ
ロイル基もしくはメタクリロイル基を有することを特徴
とする液晶表示素子。

［発明の構１＆］ 添付図面を参照しながら本発明の液晶表示素子の構成に
ついて説明する。

第１図は、本発明の液晶表示素子の一例を示す断面図で
ある。透明基板１ａ、ｌｂ上に、透明電極２ａ、２ｂ、
配向膜３ａ、３ｂがそれぞれ、この順に重層されて、透
明電極基板５．６を構成している。透明電極基板５．６
はそれぞれ配向膜３ａ、３ｂを向い合せるように配置さ
れ、その間に液晶４を封入している０本発明の液晶表示
素子は、この配向膜３ａ、３ｂの少なくとも一方が。

−分子中に少なくとも一個のアクリロイル基もしくはメ
タクリロイル基を有する有機化合物を塗布し、さらにこ
の有機化合物をその状態でプラズマを合により重合する
ことにより形成されたことを待機とするゆ 本発明の液晶表示素子は第１図に示したものだけでなく
、電気絶縁層を設けたり、スペーサーを使用したり、偏
光板を設けたりといった通常の液晶表示素子について行
なわれる態様が、すべて可能である。特に１両配向膜間
の間隙（すなわち液晶層の層厚）を確保するためにスペ
ーサーが使用されることは好ましい、スペーサーとして
は、ガラスファイバー、ガラス昏ど−ズ、プラスチック
慟ビーズ、アルミナやシリカなどの金属酸化物粒子が用
いられる。スペーサーの粒径は、用いられる液晶、配向
膜材料、セルギャップの設定、用いるスペーサー材料な
どによって異なるが、１．２終ｍから６１Ｌｍが一般的
である。

本発明の液晶表示素子に用いられる透明基板、透明電極
、液晶は、すべて従来から液晶表示素子に用いられてい
る公知のものが利用できる。

例えば、透明ノ＾板としては、モ滑件の良好なフロート
ガラスなどガラスの他、ポリエチレンテレフタレート、
ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、エポキ
シ樹脂、フェノーノＵ樹脂、ポリイミド、ポリカーボネ
ート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエー
テルイミド、アセチルセルａ−ス、ポリアミノ酸エステ
ル、芳香族ポリアミド等の耐熱樹脂、ポリスチレン、ボ
リアグリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポ
リアクリルアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等の
ビニル系ポリマー、ポリフッ化ビニリデン等の含フツ素
樹脂及びそれらの変性体等から形成されたプラスチック
フィルムを挙げることができる。

透明電極としては、酸化インジウム（Ｉ　ｎ２０３）、
酸化スズ（Ｓｎ０２）およびＩＴＯ（インジウム・スズ
拳オキサイド）等を挙げることができる。

本発明の液晶表示素子は、ＴＮ液晶やＳＴＮ液晶を使用
するものでも、もちろん良好な液晶の配向を得るために
有効であるが１本発明の効果が最も有効に発揮されるの
は、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子である０強誘電
性液晶は、従来より知られているものが利用できる。

強誘電性を右する液晶は、基体的にはカイラルスメクテ
ィクＣ相（ＳｍＧ串）、Ｈ相（ＳｍＨ會）、Ｉ相（Ｓｍ
Ｉ）、Ｊ相（ＳｍＪ　・）、Ｋ相（Ｓ　ｍ　Ｋ中）、Ｇ
相（ＳｍＧ”）またはＦ相（ＳｍＦ’　）を有する液晶
である。

例えば、以下のような分子が強誘電性液晶として利用さ
れる。

あるいは。

０文 Ｃ文Ｒ Ｎ （＋（］−Ｃ０ ＨＩ Ｈ３ 具体的な液晶組成物としては２チツソ■製のＣ５−ｔｏ
ｔｔ、Ｃ５−１０１３，Ｃ５−１０１５、メルク社製の
ＺＬＩ−３４８８，ＺＬＴ−３４８９、帝国化学産業Ｍ
製＋７）Ｉｓ−９８Ｐ、Ｈ５７８Ｐ（いずれも商品名）
などを挙げることができるが、これに限定されるもので
はない。これらの液晶の中には液晶に溶解する二色性染
料、減粘剤等を添加しても何ら支障はない。

次に、本発明の液晶表示素子の特徴である配向膜につい
て述べる。

本発明の液晶表示素子は二枚の配向膜の少なくとも一方
が、−分子中に少なくとも一個のアクリロイル基もしく
はメタクリロイル基を有する有機化合物を塗布し、さら
にこの有機化合物をプラズマ重合により重合することに
より形成されたことを特徴とする。この配向膜は透明電
極上に直接設けてもよく、あるいは、透り１電極−Ｌに
電気絶縁層など他の機能を有す１悶を設け、その上に設
けてもよい。

前記した配向膜の材料となる有機化合物が、塗布後、プ
ラズマ重合する際に減圧下で気化してしまうことは好ま
しくないので、配向１漠の材料となる有機化合物の沸点
は２６０℃以上が好ましい。

また、一般に高沸点となるので、−分子中に二個以上の
アクリロイル基もしくはメタクリロイル基を有した有機
化合物が、配向１漠材料としては好ましい。具体的には
、ド記のような分子及びこれらのオリゴマーを、例とし
て挙げることができる。

まず、−分子中に一個のアクリロイル基もしくはメタク
リロイル基を有する有機化合物とじては Ｈ３ 墨 ＣＨ２＝ＣＣ０−Ｃ０ＣＨ２ＣＨ２）ｎ−０Ｈ３ ５≦ｎ≦　１０ などを挙げることができる。

また、−分子中に二個以上のアクリロイル基もしくはメ
タクリロイル基を有する有機化合物としては、下記のよ
うな分子及びこれらのすリボマーを例として挙げること
ができる。

Ａ）エポキシポリアクリレート ＯＨＣＨＩ Ｂ）ポリアクリレート ＯＨ２＝ＣＨＧ００ＣＨ２（ＯＨ２）ｎ−ＣＩ、＋０Ｃ
ＯＣＨ＝ＣＨ２２≦ｎ≦１１ＣＨ２＝ＣＨＣＯ（ＤＣ３
Ｈｂ）　ｎ０ｃＯｃＨ＝ｃＨ２２≦ｎ≦９（ＣＴｏ＝Ｃ
ＨＧＯＯＣＨ２）ｚＣ−Ｘ　　　　ＸニーＯＨ２０Ｈ１
−ＧＨ？Ｃ：Ｈ３ＧＨ２＝ＣＩＧＯ（ＯＣ３Ｈ６）ｈ−
０−ＣＨ２Ｃ）オリゴエステルアクリレート Ｄ）ウレタンポリアクリレート 配向膜の膜厚は用いる液晶によって異なるが、１００Ａ
　〜２０００．：が好ｔｌ、い。

次に１本発明の液晶表示、に子を製造する方法について
述べる。

末完＋５１の液晶表示素子を製造するに当っては、二枚
の配向膜の少なくとも一方を、−分子中に少なくとも一
個のアクリロイル基もしくはメタクリロイル基人を有す
る有機化合物を塗ＡｉＬ、さらにこの有機化合物をプラ
ズマ重合により重合することにより形成する。

本発明の液晶表示素子を製造する例を順を追って以下に
述べる。

透明基板上に常法によって、没けられた透ＩＪＪ電極り
に、上記した有機化合物を一種以上含む配向膜形成材料
塗布液を塗布する。塗布は透明電極上に直接行なっても
よいし、また、透明電極上に絶縁層を設け、その上に塗
布してもよい、塗布膜が設けられた透明電極基板は、塗
布膜を乾燥させた後、ペルジャーなどの真空チャンバー
内に装填される。本発明の配向膜を形成するのに用いる
プラズマ重合法は、重合Ｓせようとする分子を気体でチ
ャンバー内に導入するのではなく、塗布膜としてＪｉ、
膜しておくこと以外は、通常のプラズマ重合法と変ると
ころはない。プラズマ重合における、キャリヤーガスお
よびその流星、減圧度、放電電力、放電周波数などの各
条件は、材料分子、膜の広さ、膜厚、反応器（チャンバ
−）の形状、などにより適宜選択される。

このようにして設けられた配向膜はナイロン、ポリエス
テル、ポリアクリロニトリルのような合成繊維、綿、羊
毛のような天然繊維でラビング処理されることが好まし
い。

上記のようにして製造した、透明基板、透明電極および
配向膜からなる透１１電極基板を少なくとも一方に持つ
一対の透明電極基板を、配向膜が内側になるようにして
液晶をはさんで相対させる。

もちろん、本発明の液晶表示素子は、使用［」的に応じ
て偏光板、電気絶縁層、カラーフィルターなど、従来の
液晶表示素子に設けられる構成を設けることができる。

次に末完ｌＪ１の実施例を記・戒する。

ただし、本発明はこの実施例に限定されるものではない
。

の２ｗｔ％メチルエチルケトン溶液を、ガラス基板上に
従来のスパッタ法により設けたインジウム・スズ酸化物
膜の透明電極上に、スピンコードで塗布した。１００℃
で３０分間乾燥した後、室温で、０．１５Ｔｏｒｒ、Ｎ
、＋キャリヤーガス（流ｊｉ１５０ｍＪ１／分）で、１
分間、５０Ｗ（７）放電電力、１３．５６Ｈｚの放電周
波数でプラズマ重合を行ない、重合１漠を得た。この重
合１模をナイロンクロスでラビング処理をした。Ｌ記の
ようにして得た透明電極基板とは別に、上記と同様の処
理をした透明電極基板を作成した。

この二つの透ＩＩＪ１電極基板を配向膜が互いに向い合
うようにして、セルギャップ１．９４ｐｍで貼合せた。

このセルにチッソ■社製強誘電性液晶Ｃ５１０１３（フ
ェニルエステル系）を１００℃で注入した後、０．２℃
／分の速度で徐冷した。

このセル内の強誘電性液晶を５直交ニコル下で観察した
ところ、液晶の配向状態は良好であることが分った。

この実施例１から明らかなように、本ｆｉ　ｉＪの液晶
表示素子は、強調゛♂に性液晶が良好に配向しうる配向
膜を４１する液晶表示素子である。

【図面の簡単な説明】

第１図は５本発明の液晶表示素子の構成例を模式的に示
す断面図である。 ２ａ、２ｂ ３ａ、３ｂ ５．６ ：透明電極 ：配向膜 ：液晶 二透明゛心極基板 特許出願人　富士写真フィルム株式会社代　理　人　弁
理士　　柳川　泰男

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １。透明電極上に配向膜を設けた二枚の透明電極基板が
   配向膜を内側にして配置されその間に液晶が封入されて
   なる液晶表示素子であって；前記配向膜の少なくとも一
   方が、塗布された一分子中に少なくとも一個のアクリロ
   イル基もしくはメタクリロイル基を有する有機化合物を
   プラズマ重合により重合させることにより形成された膜
   であることを特徴とする液晶表示素子。