JPH04238324A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子に関する
。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、液晶表示素子は、一定距離を
隔て対向して配置された一対の基板と、これら各基板の
対向面に被覆された高分子材料から成る配向膜と、前記
基板間に前記配向膜を介して封入された液晶とを具備し
た構造をとっている。

【０００３】このうち前記配向膜は、その液晶と接する
表面において液晶分子を一定方向に配列（配向）させる
目的で、絶縁性の高分子膜表面に各種の配向処理がなさ
れたものである。これら配向処理としては、従来よりラ
ビング法と呼ばれる処理が広く行われている。

【０００４】このラビング法とは、液晶と接する絶縁性
の高分子膜表面を、綿、布等の繊維状物質を用いて一定
方向に擦る（ラビングする）ことにより、膜表面に液晶
に対する配向能を付与する方法である。このラビング法
による配向処理は、簡易で且つ製造装置としても非常に
単純であり、また処理された配向膜の液晶分子に対する
配向力が極めて強いという点で、現在の液晶表示素子の
製造において最も繁雑に用いられている。

【０００５】しかしながら、該ラビング法による配向処
理では、該膜表面に静電気が誘起され、液晶表示素子の
前記基板上に設けらる透明電極、または他の能動素子（
例えば薄膜トランジスタ：ＴＦＴ）等の電気的破壊が誘
発される。また、上記誘起された静電気によって、ラビ
ング法により処理された配向膜表面に微細な汚染物質（
ゴミ）が発生し、付着または吸着するため、液晶表示上
の欠陥が誘起される危険性がある。更に、該ラビング処
理では、配向膜表面にラビキズと呼ばれる微細なキズが
生じ、液晶表示素子の性能状における欠陥となっている
。以上の点から、該ラビング処理では、処理される液晶
表示素子の製造性において歩留まりが著しく悪化してい
る。

【０００６】一方、メモリ性を有し、高速応答性に優れ
た次世代の液晶素子として、強誘電性ＬＣＤ（液晶素子
）と呼ばれる液晶素子が期待されている。この強誘電性
ＬＣＤの実現には、大面積に渡り均一な液晶配向状態を
得る必要がある。また、良好なメモリ性を達成するため
に、メモリ性を悪化させる要因、例えば液晶素子内の反
電界の効果等を低減させる必要がある。これを達成する
ために、配向膜として導電性ポリマーを使用した液晶表
示素子が報告されている（第１６回液晶討論会講演予稿
集，１７０　頁）。この報告では、電界重合法によって
合成したポリピロールを基板上に展開し、液晶表示素子
の配向膜として使用することが開示されているが、膜の
配向処理として従来通りラビング法を採用しているため
、上述したような問題点は依然残されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、従
来のラビング法を使用せずに配向処理がなされた、優れ
た画像性能を有する液晶表示素子を提供することである
。また、本発明の更なる課題は、強誘電性液晶素子に応
用可能な液晶表示素子を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子は
、一定距離を隔て対向して配置された一対の基板と、こ
れら各基板の対向面に被覆された高分子材料から成る配
向膜と、前記基板間に前記配向膜を介して封入された液
晶とを具備し、前記配向膜の高分子材料がポリピリジン
またはポリフェニレンであることを特徴とする。以下、
本発明の詳細を説明する。

【０００９】まず、本発明の一般的な液晶表示素子の基
本構造を図１を参照して説明する。同図において、１１
および１２は、ガラス等の素材で形成された基板である
。基板１１の表面には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ
　Ｏｘｉｄｅ）膜等の素材で形成された透明電極１３、
および配向膜１５が積層されている。また、前記基板１
１に対向する基板１２上には、上記同様の透明電極１４
および配向膜１６が積層されている。尚、上記基板１１
または１２の何れか一方に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ
）等の能動素子が設けられている場合もある。前記基板
１１および１２の間には、液晶１９が封入されている。 １７はシール材で、基板１１および１２を固定している
。１８はスペーサーで、基板１１および１２の間隔を一
定に保持している。また、図示してはいないが、各基板
上には、必要に応じてカラーフィルターや基板保護用の
オーバーコート層が設けられる場合がある。

【００１０】本発明の液晶表示素子は、前記配向膜１５
および１６として、ポリピリジンまたはポリフェニレン
が使用される点で特徴的である。以下には、本発明の液
晶表示素子における配向膜について更に説明する。

【００１１】本発明の液晶表示素子における配向膜とし
て使用されるポリピリジンは、ケミストリーレター　１
２１１−１２１４（Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ，ｐｐ．１２１１−１２１４，１９９０　）に記載の
方法で容易に合成され得る。この方法は、グリニャール
法の応用であり、ジブロモピリジンを、Ｎｉ錯体触媒お
よびＭｇの存在下において縮合させるものである。 該方法によって得られたポリピリジンは、反復単位４０
から６０程度の非常に剛性に富んだ直鎖状分子を有する
ポリマーである。該方法による、ポリピリジンの合成反
応を下記化１の反応式１に示す。

【００１２】

【化１】

【００１３】本発明の液晶表示素子における配向膜とし
て使用されるポリフェニレンは、上記ポリピリジンと同
様の方法で容易に合成され得る。即ち、ジブロモベンゼ
ンを、Ｎｉ錯体触媒およびＭｇの存在下において縮合さ
せることによって合成され得る。該方法によって得られ
たポリフェニレンは、反復単位４０から６０程度の非常
に剛性に富んだ直鎖状分子を有するポリマーである。該
方法による、ポリフェニレンの合成反応を下記化２の反
応式２に示す。

【００１４】

【化２】

【００１５】本発明において、前記ポリピリジンまたは
ポリフェニレンは、前記図１に示したようなＩＴＯ（Ｉ
ｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）膜等で被覆された基
板上に成膜させることによって、配向膜として形成され
る。該成膜の方法としては、前記ポリピリジンおよびポ
リフェニレンが上述のように剛性に富んだ直鎖状分子で
あるため、真空系で分子を輸送するドライプロセスによ
る薄膜形成、例えば、蒸着による薄膜形成が行われ得る
。

【００１６】このように成膜技術によって形成された配
向膜において、前記ポリマー各分子は、該分子の剛性の
ため、基板に対し一定の傾斜で且つ一定方向に配向され
ている。該配向膜には、このようなポリマー分子の配向
によって、液晶分子に対する配向能が付与されている。 また、前記蒸着の条件を制御することにより、形成され
る配向膜中における上述のようなポリマー分子の配向状
態を容易に制御することができる。例えば、基板に対す
る前記ポリマーの蒸着角度を変化させることによって、
基板上に形成されるポリマー分子の配向状態を制御する
ことが可能である。従って、ポリピリジンまたはポリフ
ェニレンを蒸着による成膜によって配向膜とする場合、
あらゆる配向能を有する配向膜を自在に得ることができ
る。

【００１７】また、前記ポリピリジンまたはポリフェニ
レンを延伸させることによって、配向膜として形成する
こともできる。即ち、前記ポリピリジンまたはポリフェ
ニレンを、ギ酸に溶解し、該溶液をポリエチレン等の高
分子フィルム上に塗布して延伸させた後、該フィルムか
ら剥して基板上に接着することによって、配向膜として
形成される。この場合、形成される配向膜には、上記の
ような高分子フィルム上での延伸操作による効果により
、配向能が付与されている。

【００１８】この他、前記ポリピリジンまたはポリフェ
ニレンをギ酸に溶解し、該溶液をスピンコート法で基板
上に塗布し、成膜することによって配向膜を形成するこ
ともできる。但しこの方法では、形成される配向膜に対
して、従来のラビング法により配向能を付与させる必要
がある。

【００１９】本発明の液晶表示素子における配向膜とし
て使用される前記ポリピリジンまたはポリフェニレンは
、導電性ポリマーである。従って、これらポリマーを液
晶表示素子の配向膜として使用した場合、前記従来技術
におけるポリピロール同様に、液晶素子のメモリ性を悪
化させる要因、例えば液晶素子内の反電界の効果等を低
減させる効果が生ずる。このため、本発明の液晶表示素
子は、良好なメモリ性を有し、高速応答性に優れた強誘
電性液晶に好適である。

【００２０】

【作用】以上のように、本発明の液晶表示素子には配向
膜にポリピリジンまたはポリフェニレンが使用される。 該ポリマーは、剛性に富んだ直鎖状分子であり、蒸着等
の方法により、配向膜として形成され得る。該配向膜は
、上述の如く成膜の時点で配向能が付与されているため
、従来のラビング法によって配向処理を施す必要はない
。従って、従来の液晶表示素子での、基板上における静
電気の誘発、汚染、およびラビキズ等の欠陥は解消され
る。こうして、液晶表示素子の品質の向上が達成される
。

【００２１】また、本発明の液晶表示素子では、導電性
ポリマーをラビング法による配向処理を施すことなく配
向膜として使用している。この結果、本発明の液晶表示
素子は、メモリ性、高速応答性等の性能が向上され、更
に、強誘電性液晶としても応用が可能である。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の液晶表示素子の実施例を詳細
に説明する。尚、この実施例は、本発明の理解を容易に
する目的で記載されるものであり、本発明を限定するも
のではない。

【００２３】前記ケミストリーレター　１２１１−１２
１４に記載された方法に従ってポリピリジンを合成し、
該ポリピリジンをタンタリウムのボートで、温度　２４
０℃、圧力１０−４Ｐａにおいて、ＩＴＯ膜で被覆され
た基板上に角度４５度で蒸着させた。以上のように形成
された基板を一組使用し、厚さ　２ミクロンの液晶セル
を作製した。該サンプルセルにおける各基板の対向面に
は、粒径　２ミクロンのスペーサーを予め静電塗布し、
厚さを調整した。次いで、前記サンプルセルの内部に、
強誘電液晶ＺＬＩ−３６５４（メルク社製）を、真空下
、液晶のアイソトロピック相温度において注入し、本発
明の実施例の液晶表示素子を作製した。また、配向膜と
してポリピリジンに代りポリフェニレンを使用し、上記
と同様の方法で、本発明の実施例の液晶表示素子を作製
した。更に、配向膜として、ポリピリジン、ポリフェニ
レン、ポリイミドを使用し、従来のラビング法による配
向処理を施した液晶表示素子を作製した。以上の各液晶
表示素子について、次の各性能について観察および測定
を行った。 （液晶配向状態の観察）

【００２４】上記各液晶表示素子について、顕微鏡によ
って初期配向状態を観察した。この結果、配向膜として
ポリピリジンまたはポリフェニレンの蒸着膜を使用した
本発明の液晶表示素子について、極めて均一な液晶配向
状態が観察された。（応答特性の測定）上記各液晶表示
素子について、三角波を印加し、各素子における分極反
転電流の差異を測定した。各試料における、分極反転時
間の半値幅を下記表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１に示された如く、ポリピリジンまたは
ポリフェニレンを配向膜として使用した液晶表示素子は
、従来技術のポリイミドをラビング法で配向処理するこ
とによって形成された配向膜を使用した液晶表示素子に
比べ、分極反転時間の半値幅が小さく、優れた応答特性
を有している。更に、ポリピリジンまたはポリフェニレ
ンを使用した配向膜を有する液晶表示素子に関しては、
蒸着によって形成された素子について、より優れた応答
特性が達成されている。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の液晶表示
素子は、ポリピリジンまたはポリフェニレンを配向膜と
して使用するため、ラビング法による配向処理を回避す
るのに顕著な効果を奏するものである。従って、本発明
の液晶表示素子には、液晶配向状態が良好であり、該素
子における優れた画像性能が提供される。更に、本発明
の液晶表示素子は、優れた応答特性を有し、強誘電性液
晶素子に応用可能であり、産業上で極めて大きな価値を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一般的な液晶表示素子の基本構造を示
す図。

【符号の説明】

１１，１２…基板、１３，１４…透明電極、１５，１６
…配向膜、１７…シール材、１８…スペーサー、１９…
液晶

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　一定距離を隔て対向して配置された一
   対の基板と、これら各基板の対向面に被覆された高分子
   材料から成る配向膜と、前記基板間に前記配向膜を介し
   て封入された液晶とを具備した液晶表示素子において、
   前記配向膜の高分子材料がポリピリジンまたはポリフェ
   ニレンであることを特徴とする液晶表示素子。