JPH05289112A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温まで有効な強誘電体の非線形素子をもつ
液晶表示装置。 【構成】 透明電極が一対の基板上に形成され、強誘電
体の非線形素子が一方の透明電極上に形成され、金属電
極が前記強誘電体の非線形素子に接触して形成され、配
向膜が両基板上に形成された後、配向処理され、スペー
サが前記配向膜間に散布され、液晶が前記配向膜間に注
入された後、封止させることからなる液晶表示装置にお
いて、強誘電体の非線形素子が芳香族ジイソシアネート
と芳香族ジアミンを蒸着重合法を用いて合成することに
よって得られる芳香族ポリ尿素であることを特徴とする
液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は直視型、投射型ディスプ
レイとしての液晶表示装置又は同種の装置を用いた光情
報処理装置などのデバイスに関するもらものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、大面積型液晶表示装置としては主
にスーパーツイスッテッドネマティク表示モートを用い
た単純マトリクス型液晶表示装置が用いられたが、走査
線数が増えるに従い、クロストークが発生し易くなり、
表示品位が低下してしまうという問題点があり、エンジ
ニアリングワークステーションなどの用途などに用いる
こと困難はであった。これに対し、ポリフッ化ビニリデ
ンとトリフルオロエチレンの共重合体の強誘電体を用い
て、液晶表示装置を構成する基板上に、二端子素子を形
成することにより、クロストークを防止したディスプレ
イが報告されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ポリフッ化ビニリデン
とトリフルオロエチレンの共重合体は、共重合体比にも
よるが７０℃付近で強誘電性が失われ、これを用いたデ
ィスプレイは比較的低い温度領域でしか用いることがで
きないという欠点があった。またこのようなディスプレ
イの駆動電圧を小さくするためには、強誘電体層の膜厚
を薄くする必要があるが、ポリフッ化ビニリデンとトリ
フルオロエチレンの共重合体は通常メチルエチルケトン
などの溶液をスピンコートして用いるためにピンホール
が生じ易く、素子欠陥が多発するという問題点があっ
た。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、液晶駆動用
電極、強誘電体の非線形素子を順に積層した一方基板と
電極を有する他方基板との間に、液晶を保持してなる液
晶表示装置において、前記強誘電体の非線形素子が芳香
族ジイソシアネートと芳香族ジアミンを蒸着重合して生
成される芳香族ポリ尿素であることを特徴とする液晶表
示装置を提供する。

【０００５】又、前記強誘電体の非線形素子は蒸着重合
法によって形成されたポリイミドであっても良い。さら
に好ましくは、蒸着重合法によって形成されたポリ尿素
またはポリイミドからなる強誘電体の非線形素子をラビ
ングすることによって配向膜と兼用した液晶表示装置と
することもできる。

【０００６】基板としては透光性の基板が用いられ、通
常ガラス基板が使われる。一対の基板にはそれぞれＩｎ
０_3,ＳｎＯ_2,ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)などの導電性薄
膜からなる所定のパターンの電極が形成される。強誘電
体の非線形素子が一方の基板の電極上に形成される。本
発明においては、強誘電体の非線形素子が芳香族ジイソ
シアネートと芳香族ジアミンを蒸着重合法を用いて合成
することによって得られる芳香族ポリ尿素であることを
特徴としている。

【０００７】ここに、芳香族ジイソシアネート成分とし
ては４、４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ト
ルエンジイソシアネート、Ｐ−フェニレンジイソシアネ
ート、ｎ−フェニレンジイソシアネートなどが挙げられ
るが、このうち、４、４’−ジフェニルメタンジイソシ
アネートが好適である。芳香族ジアミン成分としては、
１、４−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルエ−
テル、ジアミノジフェニルメチレン、２、２−ジアミノ
ジフェニル、ヘキサフルオロプロパン等が挙げられる。
このうち、ジアミノジフェニルエ−テルとジアミノジフ
ェニルメチレンが好ましい。

【０００８】同様に前記強誘電体の非線形素子は昇華し
やすいジアミン成分と昇華し易いテトラカルボン酸成分
との蒸着重合によってポリイミドも作製される。上記の
真空蒸着重合法に使用される縮合重合の昇華し易いジア
ミン成分としては、１、４−フェニレンジアミン、ジア
ミノジフェニルエ−テル、ジアミノジフェニルメチレン
等があげられる。このうち、ジアミノジフェニルエ−テ
ルとジアミノジフェニルメチレンが好ましい。

【０００９】また、昇華し易いテトラカルボン酸成分と
しては、無水ピロメリット酸、１，２，３，４−シクロ
ブタンテトラカルボン酸類、１，２，３，４−シクロペ
ンタンテトラカルボン酸類、２，３，５−トリカルボキ
シシクロペンチル酸類、３，５，６−トリカルボキシ−
ノルボルナン−２−酢酸類、５−（２，５−ジオキソテ
トラヒドロフリル）−３−メチル−シクロヘキセンジカ
ルボン酸類、ビシクロ−（２，２，２）−オクト−７−
エン−テトラカルボン酸、１，２，３，４−フランテト
ラカルボン酸類、３，３’，４，４’−パーフルオロイ
ソプピリデンテトラカルボン酸類などがある。このう
ち、無水ピロメリット酸が好ましい。

【００１０】上記重合反応を実施する装置は公知のも
の、例えば特開昭61-78463号公報記載のものが利用でき
る。この装置では真空中でポリイミドやポリ尿素の原料
モノマーを蒸発させて電極基板の電極側表面にプレカー
サの皮膜を形成し、そのプレカーサをポリイミドやポリ
尿素に重合することができる。

【００１１】ここでポリイミドやポリ尿素の原料モノマ
ーの蒸発を真空中で行うのは、蒸発したモノマーが互い
に、あるいは重合装置内壁に衝突するのを防ぎ、モノマ
ー蒸気を直接電極基板上に付着させて、均一なプレカー
サの皮膜を形成するためで、一般に１×１０^-6Ｔｏｒｒ
程度の真空度に設定する。また、グロー放電を併用する
方法によって重合されたポリイミドやポリ尿素は液晶配
向性を示す。これはグロー放電中に発生するイオンや電
子等が電場によってプレカーサの皮膜表面に水平に近い
角度で入射し、これによりラビング処理と同じ効果を生
じ、その状態でポリイミドやポリ尿素に重合されるため
であると考えられる。

【００１２】さらに重合反応するモノマーを加熱する必
要があるときは、予め保温したモノマーを使用したり、
室温で基板上に堆積させた後その基板を加熱するような
方法が適用されている。既成の真空蒸着重合装置として
は、日本真空技術株式会社製真空蒸着重合装置ＶＥＰ−
100 Ａ型などが利用できる。

【００１３】ついで、前記電極に電気信号を送るための
金属電極が前記強誘電体の非線形素子に接触して形成さ
れる。金属組成物はアルミニウムやスズ等が好適であ
り、蒸着法などにより所望の形状にパターニングされ
る。この基板と、他方電極を形成した基板の上に通常、
絶縁性膜が形成されるが、これは場合によっては省略で
きる。絶縁性膜は例えば、ＳｉＯ_2,ＳｉＮｘ，Ａｌ ₂Ｏ₃
などの無機系薄膜、ポリイミド、フォトレジスト樹脂、
高分子液晶などの有機系薄膜などを用いることができ
る。絶縁性膜が無機系薄膜の場合には蒸着法、スパッタ
法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition)法、あるいは
溶液塗布法などによって形成できる。また、絶縁性膜が
有機系薄膜の場合には有機物質を溶かした溶液またはそ
の前駆体溶液を用いて、スピンナー塗布法、浸せき塗布
法、スクリーン印刷法、ロール塗布法、などで塗布し、
所定の硬化条件（加熱、光照射など）で硬化させ形成す
る方法、あるいは蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などで
形成したり、ＬＢ（Langumuir-Blodgett）法などで形成
することもできる。

【００１４】少なくとも一方基板の絶縁性膜の上には配
向膜が形成される。ただし、絶縁性膜が省略された場合
には前記金属電極と他方の透明電極の上に直接液晶配向
膜が形成される。配向膜には無機系の層を用いる場合と
有機系の層を用いる場合とがある。無機系の液晶配向膜
を用いる場合、よく用いられる方法としては酸化ケイ素
の斜め蒸着がある。また、回転蒸着などの方法も用いる
こともできる。有機系の液晶配向膜を用いる場合、ナイ
ロン、ポリビニルアルコール、ポリイミド，ポリ尿素等
を用いることができ、通常この上をラビングする。この
うち、絶縁性膜を形成せず、蒸着重合で得られるポリイ
ミド、ポリ尿素からなる強誘電体の非線形素子をラビン
グして配向膜とすることもでき、プロセス簡略化の点か
ら好適である。また、高分子液晶、ＬＢ膜を用いて配向
させたり、磁場による配向、スペーサエッジ法による配
向なども可能である。また、ＳｉＯ_2,ＳｉＮｘなどを蒸
着法、その上をラビングする方法も可能である。

【００１５】いずれか一方の基板に、基板間隔制御用ス
ペーサを散布する。スペーサに使用する樹脂組成物はポ
リスチレン、シリカ、アクリル、塩化ビニリデン、ナイ
ロン等が挙げられる。このうち、ポリスチレン、シリカ
が好適に利用される。スペーサ形状は基板に固定されな
いときは、できるだけ応力集中が小さい形状が適当であ
り、球、円柱や楕円体の形状がよい。基板に固定されて
利用されるときは球、楕円体形状が適当である。

【００１６】スペーサの大きさは１〜３０μｍが適用さ
れるが、４〜１５μｍが好適である。スペーサを散布し
た後、紫外線硬化樹脂で周囲をシールし両基板を貼り合
わせ、液晶材料が前記配向膜間に注入された後、封止さ
れる。また、液晶材料としてはシアノフェニルシクロヘ
キサン系、シアノビフェニル系、フッ素系、トラン系な
どが挙げられる。

【００１７】

【作用】芳香族ポリ尿素を用いることにより９０℃にお
いても強誘電体の非線形素子を得ることができる。また
上記の強誘電体の非線形素子を蒸着重合法によって形成
するためピンホール欠陥の少ないディスプレイを得るこ
とができる。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の実施例を示す。なお、本発明
は以下の物質及び条件に限定されるものではない。

【００１９】実施例１ 図１にこの液晶表示装置の平面図、図２にＡ−Ｂ間断面
図を示す。ガラス基板１ａ上にインジウム酸化錫（以下
ＩＴＯと略す）による電極２ａをスパッタリングにより
形成し、所定の形状にパターニングする。次に図３に示
した構造を持つ真空蒸着重合装置を用いて強誘電性の非
線形素子３であるポリ尿素膜を形成する。ここで１０は
真空槽、１１は第１モノマー、１２は第２モノマー、１
３は第１ヒーター、１４は第２ヒーター、１ａは基板を
示す。

【００２０】ここでは、日本真空技術株式会社ＶＥＰ−
１００Ａ型真空蒸着重合装置を用いた。まず第１モノマ
ー１１として４、４’−ジ（イソシアネートフェニル）
メタン、第２モノマー１２として４、４’−ジアミノジ
フェニルメタンを用い、真空槽１０内を５×１０^-4torr
以下の真空に引いた後、それぞれを第１ヒーター１３お
よび第２ヒーター１４で１２０℃及び７０℃に加熱して
昇華させ基板１ａ上で合成してポリ尿素膜を得ることが
できる。

【００２１】このようにして、形成された強誘電性の非
線形素子３上にアルミニウム電極４を蒸着し、所定の形
状にパターニングする。ポリ尿素膜の強誘電性非線形素
子３は、ソーヤタワーの回路を用いて電界を横軸、電気
変位を縦軸に取り±１００Ｖ、６０Ｈｚのサイン波を印
加することにより、測定した。ヒステリシスはポリ尿素
膜形成後膜を１５０℃程度に加熱した後、徐冷したり１
５０℃程度の温度で１００ＭＶ程度の電圧でポーリング
することによりより大きな価を得ることができる。ま
た、このような強誘電性は、４、４’−ジ（イソシアネ
ートフェニル）メタンとｐ−フェニレンジアミンから合
成したポリ尿素などの他の構造のポリ尿素でも得ること
ができる。

【００２２】このようにして形成された基板１ａと電極
２ｂとしてＩＴＯを所定の形状にパターニングした基板
１ｂの両方の基板上にポリイミドワニスを印刷し焼成す
ることによって配向膜５を形成した後、ラビング法によ
って配向処理を行い、スペーサ６を散布し、紫外線硬化
樹脂で周囲をシール７で貼り合わせ、液晶８を注入した
後注入口を封止樹脂９を用いて封止し、液晶表示装置を
得た。

【００２３】ここで、１ａは下側ガラス基板、２ａは電
極、１ｂは上側ガラス基板、２ｂは電極、３はポリ尿素
蒸着重合膜、４はアルミニウム電極、５は下側配向膜、
６はスペーサ、７はシール、８は液晶、９は封止樹脂を
示す。

【００２４】実施例２ 実施例１と基板１ａのアルミニウム電極４のパターニン
グまでは同様であるがこの基板１ａには配向膜５を形成
せず、強誘電性の非線形素子であるポリ尿素膜を直接ラ
ビングした。基板１ｂの配向膜５はポリイミドでもポリ
尿素でもよいがここでは同種のポリ尿素膜とした。これ
以後の作成法も実施例１と同様である。このようにし
て、液晶表示装置を得た。

【００２５】実施例３ 実施例２において、ポリ尿素膜を用いるかわりに、ピロ
メリットイミドの構造を持つポリイミド膜を用い、他は
実施例２と同様にして、液晶表示装置を得た。以上の３
種の実施例の液晶表示装置を試作し表示を行った結果い
ずれも良好な表示特性が得られた。表示特性を表１に示
した。ここで実施例２はややコントラストが小さいがこ
れはポリ尿素がポリイミドと比較し、液晶分子の配向規
制力がやや弱いことによると考えられる。しかし、この
方法はコスト面で有利であるので用途によっては有効で
ある。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】本発明を用いることによりクロストーク
の発生をおさえ、大面積、かつ大容量で、使用温度範囲
が広く欠陥の少ない液晶表示装置を安価に得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示す液晶表示装置の
平面図。

【図２】図１の断面図である。

【図３】図３は本実施例で使用した真空蒸着重合装置の
図。

【符号の説明】

１ａ 下側ガラス基板 ２ａ 電極 １ｂ 上側ガラス基板 ２ｂ 電極 ３ ポリ尿素蒸着重合膜 ４ アルミニウム電極 ５ 下側配向膜 ６ スペーサ ７ シール ８ 液晶 ９ 封止樹脂 １０ 真空槽 １１ 第１モノマー １２ 第２モノマー １３ 第１ヒーター １４ 第２ヒーター

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶駆動用電極、強誘電体の非線形素子
   を順に積層した一方基板と電極を有する他方基板との間
   に、液晶を保持してなる液晶表示装置において、 前記強誘電体の非線形素子が芳香族ジイソシアネートと
   芳香族ジアミンを蒸着重合して生成される芳香族ポリ尿
   素であることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記強誘電体の非線形素子がラビングさ
   れてなる請求項１項に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記強誘電体の非線形素子が蒸着重合法
   によって形成されたポリイミドである請求項１項又は２
   項に記載の液晶表示装置。