JPH0223317A - 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］ 本発明は、液晶表示素子に関する。さらに詳しくは、配
向膜に充填されるスペーサー粒子の凝集による強誘電性
液晶の配向膜れを解消しつる液晶表示素子に関する。

［発明の技術的背Ｊ１−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る構造をとっ
ているものが負通である。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。

また、こういった液晶表示素子には、二枚の相対する透
明電極基板間の間隙の巾（セルギャップ）を一定に保つ
ために、ガラスファイバー、ガラス・ビーズ、プラスチ
ック・ビーズ、金属酸化物粒子などがスペーサーとして
両透明電極基板の間にはさまれるように設置されている
ことが多い。スペーサーは、両透明′賀極基板間に設け
られるものであるから、−殻内には液晶層の中に存在す
ることになる。ところが、スペーサーが直接液晶と接す
ると、スペーサー表面は配向膜表面のように液晶を配向
させる能力を持っていないために、液晶とスペーサーと
の界面がら液晶の配向が乱される原因になる。

この液晶の配向膜れは、特に均一に配向させることが難
しい強誘電性液晶を用いる強誘電性液晶表示素子の場合
、大きい聞届となる。

上記のような問題を解決する手段として、特開昭６３−
３６２２４号公報には、透明電極上に配向膜を設けた二
枚の透明電極基板のうち少なくとも一方がスペーサーを
含有する配向膜を有しており、前記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が開示されている。このような液晶
表示素子では、スペーサーが直接液晶と接することがな
く、配向膜表面だけが液晶と接するので、液晶の配向が
液晶とスペーサーとの界面から乱されることはない。

このような液晶表示素子の配向膜は、透明電極基板上に
、スペーサー材料となる粒子が分散された配向膜形成材
料室１５液を塗布し、加熱処理することで形成される。

ところが、この塗布液中での粒子の分散を充分に行なう
ことが難しいため、形成される配向膜中に粒子の凝集が
生じるという欠点がある。

従って、従来の、配向膜の中にスペーサーを含有した液
晶表示素子は、液晶とスペーサーとの界面での配向膜れ
は解消できるものの、スペーサーが凝集するために生じ
る配向膜れが新たな問題となる。

［発明の要旨］ 本発明の目的は、配向膜に充填されるスペーサー粒子の
凝集による液晶の配向膜れを解消しつる液晶表示素子を
提供することにある。

上記の目的は、本発明の、透明電極上に配向膜を設けた
二枚の透明電極基板のうち少なくとも方が金属酸化物粒
子を含有する配向膜を有しており、面記ミ枚の透明電極
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；前記金属酸化物粒子
が、チタンカップリング剤、シランカップリング剤およ
びジルコアルミネートからなる群より選ばれる少なくと
も一つの表面処理剤で表面処理を施されていることを特
徴とする液晶表示素子、にょつて達成できる。

すなわち、本発明は、チタンカップリング剤、シランカ
ップリング剤およびジルコアルミネートのうちの少なく
とも−っで表面処理さゎた金属酸化物粒子をスペーサー
として、配向膜中に含有する液晶表示素子を提供するも
のである。

本発明の液晶表示素子は、スペーサーである金属酸化物
粒子が表面処理されているので、スペーサー同士が凝集
せず、分散して配向膜中に存在している。従って、スペ
ーサーが凝集するために生じる配向膜れがない。

以下に本発明の好ましい態様を列記する。

（１）前記表面処理剤が、ハロゲン、ビニル基、メルカ
プト基、エポキシ基、アミノ基、イミノ基およびインプ
ロペニル基からなる群より選ばわる原子（団）を少なく
とも一つ有する分子を、その実質的な成分として含有し
ていることを特徴とする液晶表示素子。

（２）前記表面処理剤が、シランカップリング剤である
ことを特徴とする液晶表示素子。

（３）前記金属酸化物粒子が、酸化ケイ素（シリカ）、
酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化タングステンおよ
び二酸化チタンからなる群より選ばわる少なくとも一つ
の金属酸化物粒子であることを特徴とする液晶表示素子
。

（４）ｉｆｆ記金属酸化物粒子が、酸化ケイ素（シリカ
）であることを特徴とする液晶表示素子。

（５）前記金属酸化物粒子の一次粒子の平均粒径ｄが、
１．２μｍ≦ｄ≦６μｍ　であることを特徴とする液晶
表示素子。

（６）　ｌｉｉ前記液晶が強誘電性液晶であることを特
徴とする液晶表示素子。

［発明の構成］ 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６．７を構成している。透明電極基板６．７
はそれぞれ配向膜３ａ、３ｂを向いあわせるように配置
され、その間に液晶５を封入している。透明電極基板７
上の配向膜３ｂは金属酸化物粒子４を含有しており、金
属酸化物粒子４の表面が直接液晶と接しないようになり
ている。本発明の液晶表示素子は、この金属酸化物粒子
４の表面が、チタンカップリング剤、シランカップリン
グ剤およびジルコアルミネートからなる群より選ばれる
少なくとも一つの表面処理剤で表面処理を施された金属
酸化物粒子であることを特徴とする。

本発明の液晶表示素子は、スペーサーである金属酸化物
粒子が表面処理されているので、スペーサー同士が凝集
せず、分散して配向膜中に存在している。従りて、スペ
ーサーが凝集するために生じる配向膜れがない。

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、カラーフィルターを使用した
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。

本発明の液晶表示素子に用いられるスペーサー材料であ
る金属酸化物は、用いられる液晶、配向膜材料、セルギ
ャップの設定などによって異なるが、代表的な例として
、酸化ケイ素（シリカ）、酸化アルミニウム（アルミナ
）、酸化タングステン、酸化チタンなどを挙げることが
できる。これらのうちでは、人手が容易であること、粒
径が適当であること、などから酸化ケイ素（シリカ）が
最も好ましい。

金属酸化物粒子の粒径は、用いられる液晶、配向膜材料
、セルギャップの設定、用いる金属酸化物などによって
異なるが、１．２μｍから６μｍであることが好ましい
。

金属酸化物粒子の表面処理をする表面処理剤は、チタン
カップリング剤、シランカップリンク剤およびジルコア
ルミネートのうちから選ばれる。これらのうち、シラン
カップリング剤は、上記シタ最も好ましい金属酸化物で
あるシリカに表面処理を行なう場合、安定性が良いので
最も好ましい表面処理剤である。また、ハロゲン、ビニ
ル基、メルカプト基、エポキシ基、アミノ基、イミノ基
およびイソプロペニル基からなる群より選ばれる原子（
団）を少なくとも一つ有する分子をその実質的な成分と
して含有している表面処理剤は、金属酸化物粒子に対し
て、これらを有さないものより、効果的な表面処理をす
ることができるので好ましい表面処理剤である。

以下余１１ 具体的には、以下に示すような分子を、その実質的な成
分として含有している表面処理剤が好ましい。

Ｃ１ｌ□＜ｌｌ５ＩＣ，１２３，Ｃ１１２−ＣＨ５ｉ（
ＯＣ２Ｈ５）ａに１ｈ＝ｃｌＩｓｉ　（ＯＣ２１１４０
ＬＩＩ：＋）３Ｃ）１３ （：１Ｉ２−ＣＣＯＣ３１１６Ｓｉ　（ＯＣＩＬ＋）３
）１□ＮＣＪ４ＮＩＩＩＩ：ＪｒＳ　ｉ　（ＯＣＩｌ＋
）３Ｃ１１゜ １１２Ｎ（：Ｊ４ＮＩＩＣ３１１６Ｓ！　（ＯＣｔ１３
）ｚ］１□ＮＣ３＋１１；Ｓｌ　（ＯＣ２）１６）：＋
　　、　　Ｃａ１１５ＮｔｌＣｔｌｌａＳ！　（ＯＣＩ
Ｉｉ）３！ｌ５ＣＪｅＳｉ（ＯＣ１１３）：＋　　、Ｃ
Ｄ、Ｃ＋ＨａＳｉ（ＯＣＩ＋３）３本発明の液晶表示素
子に用いられるガラス基板、透明電極、液晶は、すべて
従来から液晶表示［７’に用いられている公知のものが
利用できる。

例えば、ガラス基板としては、平滑性の良好なフロート
ガラスを、透明電極としては、酸化インジウム（Ｉｎ２
ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）およびＩＴＯ（インジウ
ム・スズ・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、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。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。

以下余白 強請電性を有する液晶は、具体的にはカイラルスメクテ
ィクＣ相（ＳｍＣ”　）、Ｈ相（ＳｍＨ”）、１相（Ｓ
ｍｌ”　）、Ｊ相（ＳｍＪ”　）、に相（ＳｍＫ”　）
、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、 ＣＮ　　　　　ｅｌ＋３ 具体的な液晶組成物としては、チッソ■製のＣ５−１０
１１、Ｃ５−１０１３、Ｃ３−１０１５、メルク社製の
ＺＬＩ−３４８８、ＺＬＩ−３４８９、帝国化学産業■
製のＨＳ−９８Ｐ、ＨＳ−７８Ｐ　（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。

また、配向膜材料は用いる液晶によって適宜選択される
が、ポリビニルアルコール、ゼラチン、ポリイミド樹脂
、ポリアミド樹脂およびポリエステル樹脂からなる群よ
り選ばれる少なくとも一つの有機高分子物質であること
が好ましい。また、配向膜の膜厚も用いる液晶によって
異なるが、２００人〜２０００人が好ましい。

次に、本発明の液晶表示素子を製造する方法について述
べる。

本発明の液晶表示素子を製造するに当っては、チタンカ
ップリング剤、シランカップリング剤およびジルコアル
ミネートからなる群より選ばれる少なくとも一つの表面
処理剤で表面処理された金属酸化物粒子が、その中に分
散された配向膜形成材料塗布液を透明電極基板上に塗布
し、さらに加熱処理することで、上記スペーサーを含有
する配向膜を製造する。

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。

まず、スペーサー材料の金属酸化物粒子を表面処理剤で
表面処理する。この処理は、例えば、溶媒中に金属酸化
物を分散懸濁させ、この懸濁液に処理剤を添加し反応さ
せることで行なうことができる。用いられる金属酸化物
粒子、表面処理剤は上述した通りである。

このようにして得た表面処理済の金属酸化物を、前記し
た配向膜形成用樹脂を溶解させた塗布液に添加分散する
。

一方、透明基板上に常法によって設けられた透明電極上
に上記の配向膜形成材料塗布液を塗布する。塗布は透明
電極上に直接性なってもよいし、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。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
スペーサーを含有する配向膜からなる透明電極基板を少
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、使用目的に応じて
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。

次に本発明の実施例、比較例および両者の比較試験を記
載する。

ただし、本発明はこの実施例に限定されるものではない
。

［実施例１］ 触媒化成工業■製のシリカ粒子（粒径：２μｍ）Ｉｇを
Ｎ−メチル−２−ピロリジノン１５０ｇに分散し、これ
に信越シリコーン■製のシランカップリング剤ＫＢＭ４
０３ を０．５ｇを添加し、攪拌しながら１１０℃で１．５時
間反応させた。反応終了後、Ｎ−メチル−２−ピロリジ
ノン、引き続きアセトンで各々三回うつデカンテーショ
ンを行なった後、８０℃で１時間乾燥した。このように
して得らねた表面処理済みのシリカ微粒子を、Ｅ１立化
成■製のポリイミドＬＸ５４００のＮ−メチル−２−ピ
ロリジノン溶液（２ｗｔ％）に、溶媒１ｇに対して０．
　３ｍｇの比率で添加し、超音波処理により分散した。

この溶液をガラス基板の透明電極上にスピンコードで塗
布し、３２０℃で１時間加熱処理を行なった後、ポリエ
ステルクロスでラビング処理を施した。一方、この透明
電極基板とは別に、ガラス基板の透明電極上にシリカ微
粒子を含まない上記ポリイミドＬＸ５４００のＮ−メチ
ル−２−ピロリジノン溶液（２ｗｔ％）を上記と同様に
塗布し、加熱処理、ラビング処理を施した透明電極基板
を作成した。この二つの透明電極基板を配向膜が互いに
向い合うように貼り合せ、セルとした。

このセルにチッソ■製強誘電性液晶Ｃ３１０１３（フェ
ニルエステル系）を１００℃で注入し、その後、約り℃
／分の速度で徐冷し、本発明の液晶表示素子を得た。

［比較例１コ シリカ微粒子に表面処理を施さないこと以外は、実施例
１と全く同様にして液晶表示素子を得た。

止木ｊす１↓ 上記の実施例１と比較例１とで比較試験を行なった。ま
ず、両者のスペーサーの分散の様子を比較するために、
−水粒子三個以上で構成される凝集体が、１　ｍｍ２当
りいくつあるかを測定した。

比較例１ 第１表 セルギャップ （μｍ） ９４　±０．０９ 凝集体個数 （個／ｍｍ２） 約２１ 次に、両者の液晶の配向の様子を比較するために、セル
を直交ニコル化で観察した。

結果を第２表に示す。

以下余白 第２表 観察結果 ジグザグ欠陥は観察されない 実施例１　　　均一な配向状態が観察された１ａ、１ｂ
＝ガラス基板 ２ａ、２ｂ：透明電極 ３ａ、３ｂ：配向膜 ４：金属酸化物粒子 ５：液晶 ６．７：透明電極基板 比較例Ｉ　　　Ｓ数のジグザグ欠陥が観察された特許出
願人　富士写真フィルム株式会社代　理　人　弁理士　
　柳川　秦男 上記の比較試験ｌ、２から明らかなように、本発明の液
晶表示素子は、スペーサーが表面処理されているので、
配向膜中でスペーサー同士が凝集体を形成することがな
い。従って、スペーサーの凝集によって生じる液晶の配
向膜れも生じず、液晶の均一な配向状態を達成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、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。

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の
   うち少なくとも一方が金属酸化物粒子を含有する配向膜
   を有しており、前記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：前記金属酸化物粒子が、チタンカップリ
   ング剤、シランカップリング剤およびジルコアルミネー
   トからなる群より選ばれる少なくとも一つの表面処理剤
   で表面処理を施されていることを特徴とする液晶表示素
   子。