JPH0258025A

JPH0258025A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH0258025A
Application number: JP20978088A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kawaguchi; 英夫川口; Takashi Takayanagi; 丘高柳; Naoya Imamura; 直也今村
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1988-08-24
Filing date: 1988-08-24
Publication date: 1990-02-27

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１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
の強誘電性液高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、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、ｒａｔブトａ　＝　’）　
ス（ＯＰＴＲＯＮ［Ｓ）Ｊ　１９８３年９月？りｔｍ６
４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１１００ｐ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７り液晶の配
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（特開昭６
１−１３８９２４号）も提案されているが、この方法で
は熱処理の処理温度が３００℃程度と高く液晶表示素子
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、悪影響を及ぼす可を敵性がある。

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。

［発明の要旨］本発明の目的は、比較的低温の熱処理で形成できる、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、アクリルアミドから誘導
される繰り返し単位を８０モル％以上含有する重合体、
または架橋剤が添加された該重合体からなることを特徴
とする液晶表示素子によって達成できる。

なお、上記の架橋剤が添加された重合体とは、アクリル
アミドから誘導される繰り返し単位を８０モル％以上含
有する重合体を形成した後に、架橋剤を添加したものば
かりでなく、この重合体を重合形成する際に、材料とな
る七ツマ−やオリゴマーと共に架橋剤を添加し反応させ
たものも含む。

本発明の発明者は、配向膜としてアクリルアミドのホモ
ポリマー、またはアクリルアミドから誘導される繰り返
し単位を８０モル％以上含有するアクリルアミドのコポ
リマー、あるいは、これらに架橋剤が加えられたものを
用いると、比較的低温での熱処理が可ス駈で、しかも強
誘電性液晶に対する配向配向制御俺力が大幅に改善され
ることを見出し、本発明に到達したものである。

以下に本発明の好ましい態様を列記する。

（１）上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。本発明の液晶表示
素子は、この配向［３ａ、３ｂの少なくとも一方が、ア
クリルアミドから誘導される繰り返し単位を８０モル％
以上含有する重合体、または架橋剤が添加された該重合
体からな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、すべて可詣である。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、ガラス会ビーズ、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、スペーサーとして用いる
粒子などによって異なるが、１，２鉢ｍから６ＪＬｍ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（ＳｎＯｚ）およびＩＴＯ（インジウム−スズ
・オギサイド）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、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、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使用できる
。

以下仝臼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（Ｓ　ｍ　Ｃ拳）、Ｈ相（ＳｍＨ”）、（相（
Ｓ　ｍ　Ｉ拳）、Ｊ相（ＳｍＪ”）、Ｋ相（ＳｍＫ”）
、Ｇ相（Ｓ　ｍ　Ｇ・）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
れるゆあるいは、ＯＮＨ３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−３，４８８、ＺＬＩ−３４８９、帝国化学産業
■製のＭＳ−９８Ｐ、ＨＳ−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、アクリルアミドから誘導される繰り返し単位を８０
モル％以上含有する重合体、または架橋剤が添加された
該重合体からな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配向膜の材料は、アクリルアミドの
ホモポリマーだけでなく、アクリルアミドから誘導され
る繰り返し単位を８０モル％以上含有するアクリルアミ
ドのコポリマー、または。

これらに架橋剤が加えられたものでもよい。

上記のアクリルアミドと共重合体を形成するものとして
は、たとえば、ＧＯＯＣＨ３、ＧＯＮＨＣＨ２０（ＨＳ　、　　０００
１１１：Ｈ２ＣＨ２０Ｈなど通常、アクリルアミドと共
重合するものであれば特に限定されない。

また、架橋剤としては、たとえば、ジビニルベンゼン、
ｌ、５−へキサジエン−３−イン、ヘキサトリエン、ジ
ビニルエーテル、ジビニルスルホンなどのジビニル化合
物；７タル酸アリル、２゜６−ジアクリルフェノール、
ジアリルカルビノールなどのジアリル化合物など重合の
際あらかじめ添加する架橋剤、あるいはアルデヒド、ジ
アルデヒド、尿素誘導体、グリコール、ジカルボン酸、
モノアミン、ジアミンなどの縮合反応によって架橋する
もの、ジイソシアネート、ビスエポキシ化合物、ビスエ
チレンイミン化合物など付加反応によって架橋するもの
などを挙げることができる。

配向膜の膜厚は用いる液晶によって異なるが、２００又
〜２０００又が好ましい。

次に、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
記のアクリルアミドから誘導される繰り返し単位を８０
モル％以上含有する重合体、または架橋剤が添加された
該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。塗布膜には、前記重合体以外にも基板との接着
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、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。

透明電極基板上に設けられた塗布膜は、１２０℃〜１７
０℃という比較的低温での加熱処理がされた後、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ｍ＃Ｉ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１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］二枚の厚さ０．７ｍｍのガラス板のそれぞれに、インジ
ウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）の膜を形成した。このＩＴ
Ｏ膜付きのガラス板のどちらにも、次の組成の塗布液を
スピナーで塗布した。

塗布液：ポリアクリルアミドｅ−・−（１８（重量部）水・・・
・・・・・・９０（重量部）メタノール・・・・・・・ｌＯ（重量部）スピナーの条
件は、回転数２００　Ｏｒ、ｐ、ｍ、、時間３０秒であ
った。塗布後、約１時間１５０’Ｃで加熱処理した。こ
の塗膜の厚さは、どちらも約５００Ｘ　（０，０５ｐｍ
）Ｔ’あった０両方ともに、膜面をナイロンの植毛布で
ラビング処理し、フロン液で洗浄した０次に、平均粒径
２ｇｍのプラスチックφビーズを一方のガラス板に散布
し、それぞれのラビング処理面を内側にして、ラビング
方向が同一になるように二枚のガラス板を重ね合せてセ
ルを作成した。

このセルの厚さは１．８ｇｍであった。このセルにフェ
ニルエステル系強誘電性液晶であるチッソ■製のＣ３１
０１３を注入し、９５℃に加熱した後、３０℃まで０．
３℃／分の割り合いで徐冷した。

このようにして得た本発明の液晶表示素子を、直交ニコ
ル化で観察したところ、液晶は均一な配向を示していた
。

［実施例２Ｊ二枚の厚さ０．７ｍｍのガラス板のそれぞれに、インジ
ウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）の膜を形成した。このＩＴ
ＯＪＩ！付きのガラス板のどちらにも、次の組成の塗布
液をスピナーで塗布した。

塗布液ニアクリルアミド・コポリマー・・・・・・・１．５（重量部）（繰り返し単位：０ＮＨ２ＮＨＣＨ２ＮＨＣＧＣＨ２ＣＨ２ＳＯ２ＣＨ；ＣＨ２）
水・・・・拳・−・１００　（重量部）トリメチレンジ
アミン−・０．０２　（重量部）スピナーの条件は、回
転数２００　Ｏｒ、ｐ、ｍ、、時１１Ｊ７３０秒であツ
タ、塗布後、約１時１ｆＪｌ１５０’ｃで加熱処理した
。この塗膜の厚さは、どちらも約５００又（０，０５ｇ
ｍ）であった０両方ともに、膜面をナイロン布をまいた
ローラーでラビング処理し、フロン液で洗浄した０次に
、平均粒径２７ｚｍのプラスチック・ビーズを一方のガ
ラス板に散布し、それぞれのラビング処理面を内側にし
て、ラビング方向が同一になるように二枚のガラス板を
重ね合せてセルを作成した。

このセルの厚さは２．０ＪＬｍであった。このセルに強
誘電性液晶であるメルク社製ＺＬＩ３６５４を注入し、
９５℃に加熱した後、３０℃まで０．３℃／分の割り合
いで徐冷した。

実施例１および実施例２から明らかなように、本発明の
液晶表示素子の配向膜は、比較的低温の熱処理で形成で
き、しかも強誘電性液晶が良好に配向しうるちのである
。

【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。ｌａ　、　１ｂ２　ａ、　２ｂ３　ａ、　３ｂ５、６：透明基板：透明電極：配向膜：液晶：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

Claims

【特許請求の範囲】

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、アクリルアミドから誘導される繰り返し単位を
８０モル％以上含有する重合体、または架橋剤が添加さ
れた該重合体からなることを特徴とする液晶表示素子。