JPH0253029A - 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、耐
久性に優れるとともぐ、強誘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普通である。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。この強誘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
の強誘電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、一般に上記の
一般的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
列させることが困難である。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１強誘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、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自然Ｊ　１９８３年
７月号第３６頁〜第４６頁、ｒｔブトＯ＝クス（ＯＰＴ
ＲＯＮＩＣ９）Ｊ　１９Ｂ３年９月号第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１１００ＪＬまでと狭く。

実用化の面ではまだ不充分である。

他方、従来のネマチック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（Ｓｉｎ）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、特定の布等で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充分−様な配向が
得られない、また、ポリイミド系樹脂材料を真空中で蒸
着させ、その後加熱により重合する方法（特ＥＩＪＩ詔
６１−１３８９２４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（特開昭６１−
２１９０２９号）を配向膜として使用する方法では、低
温処理が可能となるものの、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
、重合材料の選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させる必要があったりした。さら
に、このようにして得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。

特開昭６２−２２７１２３号公報には、一方の配向膜に
ポリアクリロニトリルを用い、他方に、ポリエーテルア
ミド、ポリアミック酸、ポリイミドおよびシランのいず
れかを用いた強誘電性液晶表示素子が開示されている。

この液晶表示素子は、強誘電性液晶を比較的良好に配向
させたものであるが、ポリアクリロニトリルが架橋型の
分子ａ′ｉ５でないため、耐湿性、耐液晶性に問題があ
った。

［発明の要旨］ 本発明の目的は、耐久性に優れるとともに、強誘電性液
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。

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、アクリロニトリル系重合
体を主成分とする重合体の膜に電子線および／または紫
外線を照射して形成した膜であることを特徴とする液晶
表示素子によって達成できる。

本発明の発明者は、アクリロニトリル系重合体を主成分
とする配向膜形成材料を塗布し、加熱処理などを行ない
成膜するという従来の工程の後に、この膜に、さらに電
子線および／または紫外線を照射をするという処理を加
えることで、アクリロニトリル系重合体の耐湿性、耐液
晶性が大幅に改善されることを見出し、本発明に到達し
たものである。電子線および／または紫外線の照射によ
って、アクリロニトリル系重合体の耐湿性、耐液晶性が
大幅に改善されるのは、アクリロニトリル系重合体分子
内で架橋反応が起こり１分子内に架橋構造が形成される
ためと考えられる。

以下に本発明の好ましい態様を列記する。

（１）前記アクリロニトリル系重合体がポリアクリロニ
トリルであることを特徴とする液晶表示素子。

（２）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。

（３）前記電子線の照射線量が、０．０１〜１００Ｍｒ
ａｄであることを特徴とする液晶表示素子。

（４）前記電子線の照射線量が、０．１〜８０Ｍｒａｄ
であることを特徴とする液晶表示素子。

（５）前記紫外線の照射時間が、１０秒〜３時間である
ことを特徴とする液晶表示素子。

（６）前記紫外線の照射時間が、１分〜６０分であるこ
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１１３ａ、３ｂの少なくとも一方が、
アクリロニトリル系重合体を主成分とする膜に電子線お
よび／または紫外線を照射して形成した膜であることを
特徴とする。

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、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、ガラス拳ビーズ、プラスチック
・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、用いる金属酸化物などに
よって異なるが、１．２１Ｌｍから６終ｍ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、透明基板としては、平滑性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、フェノール樹脂、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、アセチルセルロース、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、ポリア
クリル酸エステル、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！ＴＯ（インジウムＯ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、もちろん耐湿性に優れ、良好な配向を得
るものとして有効であるが、本発明の効果が最も有効に
発揮されるのは１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使用
できる。

以下余白 強誘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傘）、Ｉ相（Ｓ
ｍＩ”）、Ｊ相（ＳｍＪ牟）、Ｋ相（ＳｍＫ・）、Ｇ相
（ＳｍＧ・）またはＦ相（ＳｍＦ拳）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。

０文 Ｃ文Ｒ ＣＩ　　ＣＨ３ ｌ ＣＨ３ あるいは、 ＯＮ　　　　　ＣＨ３ 具体的な液晶組成物としては、チッソ■製のＣ５−１ｏ
１１．Ｃ５−１０１３、Ｃ５−１０１５、メルク社製の
ＺＬＩ−３４８８，ＺＬＩ−３４８９、帝国化学産業■
製のＨ３−９８Ｐ、ＭＳ−７８Ｆ　（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、アクリロニトリル系重合体を主成分とする重合体の
膜に電子線および／または紫外線を照射して形成した膜
であることを特徴とする。

この配向膜は透明電極上に直接設けてもよく、あるいは
、透明電極上に電気絶縁層など他の機能を有する膜を設
け、その上に設けてもよい。

本発明に用いられるアクリロニトリル系重合体はアクリ
ロニトリルのホモポリマー（すなわち。

ポリアクリロニトリル）あるいはアクリロニトリルから
誘導される繰り返し単位を主とする共重合体を使用する
ことができる。このアクリロニトリルから誘導される繰
り返し単位は、一般には６０モル％以上であり、好まし
くは７０モル％以上である。

上記の７クリロニトリルから誘導される繰り返し単位と
共重合体を形成するものとしては、（メタ）アクリル酸
エステル類、ハロゲン化ビニル類、スチレンなど通常、
アクリロニトリルと共重合するものであれば特に限定さ
れない。

配向膜の膜厚は用いる液晶によって異なるが、２００Ａ
〜２０００Ａ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邑っては、二枚の配
向膜の少なくとも一方を、アクリロニトリル系重合体を
主成分とする配向膜形成材料を塗布し、加熱処理などを
行ない成膜するという従来の工程の後に、この膜に、さ
らに電子線および／または紫外線を照射をするという工
程を加えて形成する。

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設けられた透明電極上に、前
記のアクリロニトリル系重合体を主成分として含む配向
膜形成材料塗布液を塗布する。塗布液には、アクリロニ
トリル系重合体以外にも膜の物理的性質を改善したり、
基板との接着を増したり、あるいは塗布液の粘度を調整
する目的などで、副成分として他の高分子重合体や有機
金属などが添加されていてもよい、また、補助的に架橋
剤が添加されていてもよい、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。

塗布膜が設けられた透明電極基板は、加熱処理された後
、本発明の特徴である、電子線および／または紫外線照
射処理が行なわれる。これらの処理自体は公知の方法で
行なうことができる０例えば、電子線照射は、通常の電
子線照射装置（ＥＢ？ｔりを用いて行なわれる。電子線
照射の照射量は、膜の厚さ、広さ等によって異なるが、
０．０１−１００Ｍｒａｄが適当であり、好ましくは０
．１〜８０　Ｍｒａｄである。また、紫外＆ＩＷＡ射処
理線処理超）高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライド
ランプ、キセノンランプなどの希ガス放電管、（重）水
素放電管等を光源として用いて行なうことができる。照
射時間は、膜の厚さ、広さ、光源ランプの波長特性およ
び出力等によって異なるが、１０秒〜３時間が一般的で
あり、好ましくは１分から６０分である。

このようにして処理を終えた配向膜は、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ｍ！ｌ、
綿、羊毛のような天然繊維などでラビング処理される。

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および比較例を記載する。

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］ ガラス基板（厚さ１．１ｍｍ）上にインジウム・スズ酸
化物の透明電極を設け、この上に、ポリアクリロニトリ
ル（アルドリッチ社製）を塗布し、１５０℃で１時間熱
処理をして膜厚００１ｇｍの膜を形成した。この透明電
極基板を電子線照射装置にセットし、窒素気流下で２Ｍ
ｒａｄの線量の電子線を照射した。２４時間放置した後
、この膜をポリエステル布で３回ラビング処理して配向
膜とした。同様の工程を繰り返して、もう−枚、上記と
同様の透明電極基板を得た。この二枚の透明電極基板を
ラビング方向が平行になるようにして、スペーサーを介
して貼り合わせ、セル間隙２ＩＬｍの液晶セルを作成し
た。このセルに強誘電性液晶ＺＬＩ−３７７５（メルク
社製）を注入し、いったん１００℃まで加熱し、次に４
０℃になるまで徐冷して、液晶表示素子を得た。

［比較例１］ 実施例１で、電子線照射を行わなかった以外は、まった
く同様の方法で液晶表示素子を製造した。

［耐湿試験］ 実施例１の液晶表示素子と、比較例１の液晶表示素子を
、温度５０℃、湿度９０％の環境下Ｋ１０００時間放置
したのち、直交ニコル下で観察した。結果を第１表に示
す。

【図面の簡単な説明】

第１図は１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。 第１表 観察結果 良好な配向状態で、に 実施例１ じみは観察されなかっ た。 比較例１ 多数のにじみが観察さ れた。 １ａ、１ｂ：透明基板 ２ａ、２ｂ：透明電極 ３ａ、３ｂ：配向膜 ４：ｆ＆品 ５．６：透明電極基板 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 上記の結果から明らかなように、本発明の液晶表示素子
は、耐久性に優れるとともに、強誘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、アクリロニトリル系重合体を主成分とする重合
   体の膜に電子線および／または紫外線を照射して形成し
   た膜であることを特徴とする液晶表示素子。