JPH03107125A - 液晶素子 - 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〕 本発明は強誘電性液晶を用いた液晶素子に関し、特に表
示素子、光シヤツター、プリンターヘッド、ライトバル
ブ、光メモリーなどに好ましく使用される液晶素子に関
するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕液晶素
子は消費電力が極めて小さく、しかも軽量であることか
ら、時計、電卓、計測器の表示部、プリンターヘッド、
自動車用パネル、ワープロ表示部、テレビなど数々の分
野で利用されている。

従来の液晶素子においてはネマチック液晶を用いたもの
が主流を占めているが、このタイプの素子では、応答速
度が遅いことと１表示素子として用いた場合は表示容量
を大きくできないことから。

現在では高速応答性を持ち、しかもメモリー性を持つた
めに大容量表示の可能な強誘電性液晶素子の研究、開発
が盛んに行われている。

強誘電性液晶はネマティック液晶に比べて、均一に配向
させるのが困難で、様々な配向処理方法が研究、開発さ
れ続けている。種々の配向処理方法の中でも、ポリイミ
ド系樹脂などの有機高分子物質の溶液を基板に塗布し、
溶剤を蒸発させて成膜し、これにラビング処理を施して
配向膜とする方法は、生産性、信頼性に優れた方法であ
る。ところが、一般に高分子物質は溶剤に溶けにくいも
のが多く、溶剤に溶けやすいものがあったとしても、そ
の多くは液晶と長時間接することにより、液晶の配向に
悪影響を及ぼす場合が多い、従って、この方法を用いる
場合、使用可能な高分子物質は著しく限定される。また
溶剤の組成も著しく限定される結果、高分子物質の溶液
を基板に塗布するときに、部分的なはじきなどを完全に
防ぐのは困難となる。

一方、従来最も多く行われている方法では、ポリイミド
系樹脂などの前駆体の溶液（例えばポリアミック酸など
）を基板に塗布し加熱によって溶剤を蒸発させるととも
にイミド化を行わせて成膜し、これにラビング処理を施
して配向膜とする。

この方法では、使用可能な前駆体の種類が増加し、溶剤
の組成の自由度も増すため、塗れムラやはじきを防ぐの
は容易で、イミド化後の耐液晶性も優れたものが得られ
やすい、しかし、イミド化には約２００℃以上の高温が
必要なため、加熱により特性が変化するようなＴＦＴ素
子、　ＭＩに素子、カラーフィルター、プラスチック基
板などを用いている場合は適用できず、しかもコスト高
となる。

本発明はこのような従来技術の問題点を解決し、セル全
体にわたって均一な配向が得られ、高品質かつ高速応答
性の液晶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〕

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結
果、各々一長一短の特性を持つ上述の溶剤可溶型のポリ
イミド系樹脂とポリイミド系樹脂前駆物質の両者を併用
することにより、溶剤可溶型のポリイミド系樹脂の部分
的なはじきやはがれが生じても強誘電性液晶をセル全体
にわたって一様に配向できることを見い出し、本発明を
完成するに至った。

すなわち、本発明によれば、対向する一対の基板間に強
誘電性液晶が挟持され、該基板の各々の表面に該強誘電
性液晶分子を配向させるための有機高分子からなる配向
膜を有する液晶素子において、該配向膜の一方は、溶剤
可溶型のポリイミド系樹脂の溶液を該基板に塗布した後
に溶剤を蒸発させることによって成膜されたものであり
、かつ該配向膜のもう一方は、ポリイミド系樹脂の前駆
物質の溶液を該基板に塗布した後に加熱により溶剤を蒸
発させるとともにイミド化を起こさせて成膜されたもの
であることを特徴とする液晶素子が提供される。

このように本発明の構成では、強誘電性液晶素子におい
て、上下基板上の配向膜を異なった材料から成膜してお
り、一方は溶剤可溶型のポリイミド系樹脂の溶液を基板
に塗布し溶剤を蒸発させることにより、他方はポリイミ
ド系樹脂の前駆物質の溶液を基板に塗布した後、加熱に
よって溶媒を蒸発させると共に前駆物質のイミド化を行
わせてそれぞれ配向膜を得るようにしている。

一般に、溶剤可溶型のポリイミド系樹脂溶液の塗れムラ
やはじきのために上下基板の両方に配向膜の形成されな
い部分ができ、配向膜のない部分どうしで挾持された液
晶部分は配向欠陥ができやすく、上下基板に配向膜のあ
る部分とは異なった配向となってしまう。

ところが１本発明のように、一方の配向膜をポリイミド
系樹脂の前駆物質溶液から成膜すると、基板上に塗れム
ラやはじきが生じないために少なくともその基板の方は
基板全体に配向膜が形成される。この場合、もう一方の
基板上に部分的に配向膜の形成されない部分があっても
、他方の基板上に全体にわたって形成された配向膜があ
るので、その部分の強誘電性液晶は上下両基板に配向膜
のある部分と同じ配向状態となるため液晶セル全体にわ
たって均一な配向が得られる。

以下本発明を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明の一構成例の液晶素子の構成を示す断面
図である。この液晶素子は、上下基板１１゜２１の表面
にそれぞれ透明電極１２．２２及び配向膜１３゜２３を
形成し、これら一対の基板を電極側を内側にして離間、
対向配置させて周辺部をシール材１４でシールし、その
内部に強誘電性液晶を封入して液晶層１５を形成するこ
とにより液晶セル１６を構成し、該液晶セル１６の両側
に各々偏光板１７．２７を配設したものである、そして
基板２１側の配向膜２３は溶剤可溶型のポリイミド系樹
脂溶液を塗布した後、乾燥することにより成膜されてい
る。一方、基板１１側の配向膜１３はポリイミド系樹脂
の前駆物質の溶液を塗布した後、加熱によって溶媒を蒸
発させると共に前駆物質のイミド化を行わせて成膜され
ている。

本構成例において、溶剤可溶型のポリイミド系樹脂の配
向膜２３として成膜する基板２１は、高温処理を必要と
しないので、溶剤に耐えるものであればよく、ガラスの
他に、ポリエーテルサルフオン。

ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートなどの
プラスチック類も使用できる。一方、ポリイミド系樹脂
の前駆物質の溶液を塗布し、加熱してイミド化を行わせ
て成膜する方の基板１１は、イミド化のための高温処理
に耐えるものである必要があるため、ガラスが好ましく
使用される。

本発明において一方の配向膜の成膜に使用される溶剤可
溶型のポリイミド系樹脂としては、ポリイミド、ポリイ
ミドアミド、ポリエーテルアミド。

ポリエステルアミド、ポリエーテルエステルアミド、ポ
リヒドラジドイミド、ポリイミドシロキサンなどが挙げ
られ、代表例の構造式を以下例示する。

また、 下記の化合物の混合溶液の加熱によって生成される樹脂
も使用可能である。

以上例示したものは典型例であり、これに限定されるも
のではない。

一方１本発明において他方の配向膜の成膜に使用される
ポリイミド系樹脂の前駆物質としては、テトラカルボン
酸二無水物とジアミン化合物やジヒドラジド化合物から
生成されるポリアミド酸。

ポリヒドラジド酸、ポリヒドラジド酸アミド、ポリヒド
ラジド酸シロキサン、ポリアミド酸シロキサン、ポリヒ
ドラジド酸シロキサン、アミド准シロキサンなどが挙げ
られる。また、溶剤としては、Ｎ−メチルピロリドン、
γ−ブチロラクトン、ジメチルフォルムアミド、Ｎ−メ
チルアセトアミド、Ｎ。

Ｎ−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、ブチ
ルセロソルブ、エチルセロソルブなどの他、フェノール
系溶剤、ハロゲン化アルコール系溶剤、ハロゲン化アル
キル系溶剤などが高分子物質をよく溶かすので好ましく
使用される。

ここで対゛比例の液晶素子の構成を第２図に示し。

これと対比しながら本発明による上記構成例の液晶素子
の利点について述べる。第２図において第１図と同様な
要素には同じ符号が付してあり、第１図の構成例と相違
する点は、基板１１側の配向膜１３′も溶剤可溶型のポ
リイミド系樹脂溶液を用いて配向膜２３成膜と同様な方
法で成膜されていることである。なお、第１図及び第２
図の３０．３５は配向膜の形成されなかった部分を示す
６ 前述のように、可溶型のポリイミド系樹脂溶液は基板２
１に対するぬれ性が充分でないことが多く、特に透明電
極２２のない部分などではじかれ、配向膜の形成されな
い部分３０．３５が生じやすい。強誘電性液晶の配向膜
としては１００〜７００人ぐらいの薄いものが配向性と
メモリー性の両方の点から望ましいが、この場合、ポリ
イミド系樹脂溶液の濃度は約２ヌ以下としなければなら
ず、配向膜の形成されない部分がさらに発生しやすくな
る。ところが、第１図の構成例では、もう一方の基板１
１表面には、ポリイミド系樹脂の前駆物質の溶液を用い
て基板表面全体に配向膜１３が形成されているので、３
０の部分でも強誘電性液晶の配向状態は図示の如く他の
部分と同じになる。

これに対し、第２図の対比例の場合、両方の配向膜１３
，２３を溶剤可溶型のポリアミド系樹脂溶液を用いて成
膜しているため、３０の他に３５で示した部分にも配向
膜が形成されない部分ができことがあり、この場合、３
０と３５で挾まれた液晶部分は両基板側の配向膜がない
ために、その部分の強誘電性液晶の配向状態がその他の
部分とは異なった配向状態となって均一な配向が得られ
なくなってしまう。

以上本発明を一構成例に基づき説明してきたが。

本発明はこれに限定されるものではなく１種々の変形、
変更が可能である。例えば、上記構成例では複屈折モー
ドの液晶素子とし、上下基板１１．２１の両方の外側に
それぞれ偏光板１７．２７を配設したが、液晶層１６が
二色性色素を含む強誘電性液晶からなるときは、偏光板
は一方のみでよい。

［実施例］ 次に実施例をあげて本発明をさらに詳細に説明するが１
本発明はここに例示の実施例に限定されるものではない
。

（実施例１） 片側の基板を透明導電膜付きのポリエーテルサルフオン
（ＰＥＳ）とし、その表面に導電膜をバターニングし、
透明電極を形成した。次に、γ−ブチロラクトンを主剤
とする溶剤で可溶性ポリイミドＪＩＡ（日本合成ゴム社
製）を２％に希釈し、前記基板上にスピンコードしく３
０００回転／分）、１２０℃のオーブンで１時間乾燥さ
せて配向膜を成膜した後、ラビングを施した。もう一方
の基板としては透明導電膜付きのガラスを用い、導電膜
をバターニングして透明電極を形成した後、ポリイミド
系樹脂の前駆物質を主成分とする１ｗｔ％の５Ｅ−１５
０（日照化学社製）をスピンコードｌ、　（２０００回
転７分）、８０℃で１５分間乾燥させ、その後２５０℃
で１時間加熱して配向膜を成膜した。このガラス基板上
に成膜した配向膜も同様にラビングを施し、その後ＰＥ
Ｓ基板とガラス基板のラビング方向が平行となるように
両基板を貼りあわせ、責基板間にチッソ社製の強誘電性
液晶Ｃ５−１０２４を封入し、液晶セルを作製した。

なお、セルギャップは、平均粒径が２．１μｍのプラス
チックビーズにより、２．０μｍに保持した。

以上のようにして作製した液晶セルについてクロスニコ
ル下での偏光顕微鏡観察を行ったところ、セル全体にわ
たって１つのドメインが形成されており、みかけの分子
長軸方向はラビング方向から７〜８°だけ異っているこ
とが確認された。また、基板を貼りあわせる前の微分干
渉型顕微鏡による観察では、ＰＥＳ基板上の配向膜は、
透明電極のない部分や基板の外周付近で部分的に形成さ
れていないかもしくははがれているところがみられたが
、液晶の配向には悪影響を及ぼさないことがわかった。

（実施例２） 片側の透明電極付きガラス基板に、日照化学社製の可溶
型ポリイミドＲＮ−７２５を２％に希釈した溶液をスピ
ンコードしく３０００回転／分）、１２０℃のオーブン
で１時間乾燥させて配向膜を成膜した後、その表面をラ
ビングした。もう一方の透明電極付きガラス基板には、
日立化成社製のポリイミド系樹脂の前駆物質ＬＱ５２０
０を１％に希釈した溶液をスピンコードしく２０００回
転／分）、１００℃のオーブンで３０分間乾燥させた後
、２５０℃で１時間加熱させ、配向膜を成膜した。　Ｌ
Ｑ５２００から成膜した配向膜についてもラビングを施
し、実施例１と同様に基板の貼りあわせを行って空セル
を作り、メルク社製の強誘電性液晶ＺＬＩ−４２３７−
０００を封入して液晶セルを作製したところ、実施例１
と同様、均一な配向が得られた。

（実施例３） 片側のポリエチレンテレフタレート基板に、電極パター
ンとカラー表示用のフィルターを形成した後、日本合成
ゴム社製の可溶型ポリイミドＪＩＢを１％に希釈した溶
液を塗布し、１００℃のオーブンで１時間乾燥させて配
向膜を成膜した。もう一方のガラスの基板には、日照化
学社製のポリイミド前駆体ＲＮ−３０５を１メに希釈し
て塗布し、１００℃のオーブンで１５分間乾燥後、さら
に２５０℃のオーブンで１時間加熱して配向膜を成膜し
た。そして両基板の配向膜にラビングを施し、実施例１
と同様に空セルを作り、その内部にチッソ社製の強誘電
性液晶Ｃ５−１０２６を封入して液晶セルを作製したと
ころ、実施例１と同様、均一な配向が得られた。

〔発明の効果〕

溶剤可溶型のポリイミド系樹脂を基板に塗布して配向膜
を成膜する場合、溶液のはじきなどのために配向膜が成
膜されない部分が生じやすいが、本発明によれば、片側
の基板上にはポリイミド系樹脂の前駆物質の溶液から基
板全体にもれなく配向膜が成膜されているため、溶剤可
溶型のポリイミド系樹脂が成膜されなかった部分も、他
の部分と同様の配向となり、セル全体にわたって均一な
配向が得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一構成例の液晶素子の構成を示す断面
図、第２図は対比例の液晶素子の構成を示す断面図であ
る。 １１．２１・・・基板 １２．２２・・・透明電極 １２．２３・・・配向膜 １５・・・液晶層 １７．２７・・・偏光板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向する一対の基板間に強誘電性液晶が挟持され
   、該基板の各々の表面に該強誘電性液晶分子を配向させ
   るための有機高分子からなる配向膜を有する液晶素子に
   おいて、該配向膜の一方は、溶剤可溶型のポリイミド系
   樹脂の溶液を該基板に塗布した後に溶剤を蒸発させるこ
   とによって成膜されたものであり、かつ該配向膜のもう
   一方は、ポリイミド系樹脂の前駆物質の溶液を該基板に
   塗布した後に加熱により溶剤を蒸発させるとともにイミ
   ド化を起こさせて成膜されたものであることを特徴とす
   る液晶素子。