JPH0822009A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPH0822009A
JPH0822009A JP15460794A JP15460794A JPH0822009A JP H0822009 A JPH0822009 A JP H0822009A JP 15460794 A JP15460794 A JP 15460794A JP 15460794 A JP15460794 A JP 15460794A JP H0822009 A JPH0822009 A JP H0822009A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal display
vapor deposition
display device
film
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Pending
Application number
JP15460794A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Nonaka
敏章 野中
Kei Ri
継 李
Hidemasa Yamaguchi
英将 山口
Haruhiko Ito
晴彦 伊藤
Manero Yafuiia
ヤフィーア・マネロ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanofi Aventis KK
Original Assignee
Hoechst Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】従来より穏やかな条件下で製造することができ
る、安定で信頼性の高い無機斜方蒸着膜を有する液晶表
示素子を提供すること。 【構成】一方または両方の内面に透明電極および配向膜
が順次形成された一対の基板間に液晶層が狭持されてい
る液晶表示素子において、少なくとも一方の配向膜が無
機化合物からなる斜方蒸着膜であって、該斜方蒸着膜の
少なくとも一方がシラン処理されていることを特徴とす
る液晶表示素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、従来より穏やかな条件
下で製造することができる、安定で信頼性の高い液晶表
示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】特にここ10年間、液晶の電気光学的性
質及び表示素子としての性質が必要とされる様々な技術
分野(例えば時計、電卓、タイプライターの表示部等)
において、液晶が導入されてきた。これらの表示素子
は、液晶化合物のネマチック、コレステリックまたはス
メクチック相における誘電性配向効果を利用するもので
あり、これらの液晶相においては、誘電異方性のために
化合物の分子の長軸は印加電界中で選択的な配向をとっ
ている。表示素子の通常の応答時間は、液晶の応用が可
能なその他の多くの分野にとっては長すぎる。この欠点
は特に、多くのピクセルに電界を印加しなければならな
い場合に顕著である。この問題を解決するためにTFT
(Thin Filmtransistor)を使ったアクティブ・モード
が有効であるが、比較的広い画面面積を有する機器の生
産コストは一般的に高すぎる。
【0003】ネマチックおよびコレステリック液晶の
他、光学的に活性なスメクチック液晶相もまた、ここ数
年間にその重要性が増大している。
【0004】クラーク(Clark)およびラガヴァール(L
agerwall)は、非常に薄いセルの中において強誘電性液
晶系を使用すると、通常のTN(ツイステッド・ネマチ
ック)セルの1000倍も速い応答時間を示す電気光学
的スイッチングまたは表示素子が得られることを明らか
にした(例えば、ラガヴァール等、「ディスプレイ用強
誘電性液晶(Ferroelectoric Liquid Crystal Display
s,SID Symposium,October Meeting,1985,San D
iego,Ca,USA」)。このような性質、あるいは、双安
定性スイッチングや、高視野角性、高コントラストなど
の、その他の好ましい性質のため、強誘電性液晶(FL
C)は原理的には上述の応用分野、例えばマトリックス
・アドレスを用いる分野に適している。
【0005】液晶の配向膜を作る手段としては従来ラビ
ング法、あるいは斜め蒸着法などが用られている。ラビ
ング法は、透明電極上に有機高分子膜をスピンコーティ
ング、あるいは印刷等で形成させた後、有機高分子製の
布を巻き付けたローラーを回転させて、有機高分子膜を
擦ることにより液晶分子が擦った方向に配向する。この
方法は、量産性に優れているが、液晶分子の基板からの
傾き角(プレチルト角)が0°から約10°のパネルし
かできない。
【0006】これ以上のプレチルト角が必要な時にはS
iOのような無機化合物の斜め蒸着法が用いられてき
た。特に、強誘電性液晶の配向は2つの’くの字’層構
造(シェブロン構造)を有しており、異なったシェブロ
ン構造の存在はジグザグ欠陥となってディスプレイの品
質上好ましくない。このようなジグザグ欠陥をなくし、
モノドメインな配向を得るために充分大きなプレチルト
が必要であり、斜め蒸着法は強誘電性液晶の配向方法と
して適している。
【0007】斜め蒸着法に関しては、これまでの多くの
文献や(例えば、W. Urbach,M. Boix,and E. Guyon,
Alignment of nematics and smectics on evaporated f
ilms,Applied Physics Letters,Vol.25,N
o.9,1 P479,1974)、多くの特許出願が
なされている(例えば、特開昭62−161122、特
開昭63−66533、特開昭63−66537、特開
昭63−97917、特開平1−198682、特開平
1−313589等)。これら特許は、主に無機化合物
の材料や蒸着条件に関するものである。
【0008】しかしながら、無機化合物の斜方蒸着層
は、微細なカラム構造を形成するため表面積が大きくな
っており、さらに有機膜よりも親水性が高いことから水
分が吸着しやすいという問題がある。配向膜上に残存す
る水分は、液晶分子の配向性やスイッチング特性に影響
を与えるため好ましくない。さらに、強誘電性液晶表示
素子においては、有機配向膜を用いた場合であっても、
例えば洗浄水が残っている場合、ツイストが発生したり
メモリー状態が焼き付くなどの悪影響が出てしまう。こ
のような理由から、斜方蒸着膜を用いた液晶表示素子の
場合、セルヘ液晶を注入する前にセルを充分乾燥し、好
ましくは減圧加熱によって充分に水分除去することが必
要である。しかし、微細なカラム構造を有しているた
め、充分に水分を除去するにはかなり厳しい脱水条件が
必要である。さらに、斜方蒸着膜を使用した場合、液晶
材料を注入後加熱処理すると、セル中に気泡が発生す
る。気泡の発生を防ぐ方法としても、特開平5−803
39では、300℃以上の温度で斜方蒸着後の基板をア
ニール処理する方法を提案している。しかし、上述のよ
うな水分の除去、気泡発生の防止等のために必要な30
0℃以上の高温での前処理は繁雑であり、またアニール
温度が高温になるとガラス基板のひずみや変形、ITO
の抵抗値の変化など、好ましくない問題が発生する。し
かも、一旦水分を除去した後、再吸着を防ぐために、保
存・処理工程でも乾燥条件下、好ましくは窒素雰囲気下
などで行わなければならないため、実用的であるとはい
えない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は従来
より穏やかな条件下で製造することができる、安定で優
れた無機斜方蒸着膜を有する液晶表示素子を提供して、
上記問題を解決することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
方の配向膜がシラン処理された無機化合物の斜方蒸着膜
であることを特徴とする、一方または両方の内面に透明
電極および配向膜が順次形成された一対の基板間に液晶
層が狭持されている液晶表示素子を提供する。本発明の
液晶表示素子は、無機蒸着膜表面に存在する水酸基や吸
着水分がシラン処理剤で疎水性処理されているため、水
分の吸着を防ぎ、より乾燥しやすくなっている点に特徴
がある。
【0011】本発明で使用する蒸着膜用の無機化合物と
しては、酸化ケイ素、酸化イットリウム、酸化マグネシ
ウム、酸化ジルコニウム等の無機酸化物が挙げられる。
また、斜方蒸着膜の形成は、従来技術の欄で列挙した文
献や公報に記載されているような当業者に公知の手段に
より行うことができる。
【0012】また、本発明で使用するシラン処理剤とし
ては、トリメチルクロロシラン、トリエチルクロロシラ
ン、トリクロロフェニルシラン、ジメチルジクロロシラ
ン、ジクロロメチルシラン、ジクロロエチルシラン、ジ
クロロメチルフェニルシラン、トリメチルクロロシラ
ン、トリメチルヨードシラン、トリメチルシアノシラ
ン、ジメチルクロロシラン、t−ブチルジメチルクロロ
シラン、トリエチルクロロシラン、トリ−n−プロピル
クロロシラン、トリ−n−ブチルクロロシラン、トリフ
ェニルクロロシラン、トリメチルシリルイミダゾール、
トリメチルシリルアセトアミド、N,N−ジメチルアミ
ノトリメチルシラン、N,N−ジエチルアミノトリメチ
ルシラン、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシ
ラザン、N,N’−ビス(トリメチルシリル)尿素、
N,N’−ビス(トリエチルシリル)尿素、N,N−ジ
メチルアミノトリメチルシラン、N−トリメチルシリル
フェニル尿素のようなシリル化剤や、トリメトキシメチ
ルシラン、トリエトキシメチルシラン、トリメトキシフ
ェニルシラン、トリエトキシフェニルシラン、ジメトキ
シジメチルシラン、ジエトキシジメチルシラン、ジメト
キシメチルシラン、ジエトキシメチルシラン、ジメトキ
シジフェニルシラン、ジエトキシジフェニルシランのよ
うなシランカップリング剤などがあげられる。
【0013】シラン処理は、加熱したシリル化剤あるい
はシランカップリング剤の蒸気に斜方蒸着を施したガラ
ス基板を曝すことにより容易に行うことができる。ま
た、少量の水と加水分解用触媒(例えば塩酸、酢酸等)
を含む溶媒にシランを溶解させ、この溶液に基板を浸漬
させて反応させる方法や、クロロシラン系シラン処理剤
を3級アミンと混合し、その中に基板を浸漬させる方法
などもある。これらの方法で使用する溶媒としては、ア
ルコール類、ベンゼン、ハロゲン化炭化水素等を挙げる
ことができる。反応後は、トルエン、ヘキサン等で余分
のシラン化合物や副生成物を洗い流した後、溶媒を除去
するために例えば約100℃で乾燥するのが好ましい。
また、水とシラン処理剤との副反応を抑え、シラン処理
剤の使用量を少なくするために、シラン処理の前になる
べく基板を乾燥させておくことが好ましい。
【0014】本発明の液晶表示素子は、シラン処理され
た無機化合物の斜方蒸着基板を用いて、当業者に周知の
方法により製造することができる。シラン処理された無
機化合物の斜方蒸着膜は、本発明の液晶表示素子の基板
の一方の内面のみに形成されていてもよいし、両方の内
面に形成されていてもよい。一方の内面のみに形成され
ている場合は、他方の内面には配向膜が形成されていな
くてもよいし、当業者に公知のいずれの配向膜が形成さ
れていてもよい。他の配向膜としては、有機配向膜が挙
げられ、例えば一般にネマチックまたは強誘電性液晶の
配向膜として使用されるポリアミド、ポリイミド、ポリ
ビニルアルコール系の高分子配向膜やシランカップリン
グ剤などをラビングして使用することができる。本発明
の液晶表示素子には、様々な種類の液晶を使用すること
ができるが、その中でも強誘電性液晶を用いるのが好ま
しい。
【0015】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明の特徴および効
果を具体的に示すが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではない。
【0016】(実施例1)ピンホールの開いた、蓋付き
タンタル製ボートにSiO粉末を入れ、それを抵抗加熱
することによりITOが設けられたガラス基板上に、膜
厚400ÅのSiO斜方蒸着膜を形成した。蒸着時の真
空度、蒸着速度および蒸着角度はそれぞれ、10-5トー
ル、7Å/秒、85°であった。
【0017】トリメチルクロロシラン10重量部、トリ
エチルアミン10重量部、トルエン80重量部の溶液に
上記SiO斜方蒸着基板を浸漬した。基板表面についた
副生成物の塩を水で洗い流し、さらにヘキサン中で超音
波洗浄を行って、120℃でヘキサンを減圧乾燥した。
【0018】このようにシラン処理されたSiO斜方蒸
着基板を用いて、1.5μmのセルギャップで蒸着方向
が平行になるようにセルを作製した。その間に下記に示
す特性を有する強誘電性液晶(ヘキスト社製)を、真空
オーブン中にてネマチック相で注入した。
【0019】
【表1】 このようにして製造した、液晶セルは欠陥のないモノド
メインを形成していた。このセルに室温で70μ秒、±
20Vの電圧パルスを印加したときスイッチングした。
このセル中での有効コーン角は43°で、メモリ時のコ
ントラストは200以上であった。また、このセルを1
10℃で24時間で貯蔵したが配向、スイッチング特性
等に変化はなかった。
【0020】(実施例2)実施例1において、トリメチ
ルクロロシランの代わりにヘキサメチルジシラザンを用
いた。冷却管を備えた反応器内にヘキサメチルジシラザ
ンとSiO斜方蒸着基板を仕込み、120℃に加熱、沸
騰させてその蒸気で基板表面を処理した。30分間反応
させた後、実施例1と同様の後処理を行いセルを作製
し、液晶の評価を行った。配向、その他の特性は実施例
1と同様の結果であった。
【0021】(実施例3)実施例2において、ヘキサメ
チルジシラザンの代わりにN,N’−ビス(トリメチル
シリル)アセトアミドを用いた。冷却管を備えた反応器
内にN,N’−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド
とSiO斜方蒸着基板を仕込み、100℃に加熱、沸騰
させてその蒸気で基板表面を処理した。30分間反応さ
せた後、実施例1と同様の後処理を行ってセルを作製
し、液晶の評価を行った。配向、その他の特性は実施例
1と同様の結果であった。
【0022】(実施例4)実施例2において、ヘキサメ
チルジシラザンの代わりにジメチルジメトキシシランを
用いた。冷却管を備えた反応器内にジメチルジメトキシ
シランとSiO斜方蒸着基板を仕込み、100℃に加
熱、沸騰させてその蒸気で基板表面を処理した。30分
間反応させた後、実施例1と同様の後処理を行いセルを
作製し、液晶の評価を行った。配向、その他特性は実施
例1と同様の結果であった。
【0023】(比較例1)実施例1のシラン処理前のS
iO斜方蒸着基板を120℃で2時間減圧下で脱水乾燥
後、セルを作製して実施例1と同様の評価をおこなっ
た。注入直後の性能は、実施例1と同様であったが、1
10℃で24時間貯蔵後、配向が乱れていた。また、セ
ル中に気泡の発生がみられた。さらに、スメクチックC
相からスメクチックA相への転移温度が2℃低下し、し
きい値電圧も10%高くなった。
【0024】(比較例2)比較例1のシラン処理前のS
iO斜方蒸着基板の脱水乾燥条件を200℃で2時間減
圧下とし、セルを作製して比較例1と同様の評価をおこ
なった。注入直後の性能は、やはり実施例1と同様であ
ったが、110℃で24時間貯蔵後、若干配向が乱れて
いた。セル中の気泡は比較例1と比較すると少なかった
が発生しており、容認できるものではなかった。また、
スメクチックC相からスメクチックA相への転移温度が
1℃低下し、しきい値電圧は10%高くなった。このよ
うに、セル作製前にSiO斜方蒸着基板を加熱乾燥する
ことによってセルの安定性は若干改良されたが、200
℃でも不十分であった。
【0025】
【発明の効果】本発明の液晶表示素子は、無機化合物斜
方蒸着膜の少なくとも一方がシラン処理されていること
を特徴とする。シラン処理によって斜方蒸着膜の活性基
である水酸基が疎水化されているため、蒸着膜は水分を
吸着しにくくなっており、基板の管理がより容易になっ
ている。また、本発明の液晶表示素子は、無機化合物の
斜方蒸着膜を有する従来の液晶表示素子の製造条件より
穏やかな条件下で製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 晴彦 埼玉県川越市南台1−3−2 ヘキストジ ャパン株式会社先端材料技術研究所内 (72)発明者 ヤフィーア・マネロ ドイツ連邦共和国65931 フランクフルト, ジントリンガー・バーンシュトラーセ 163

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一方または両方の内面に透明電極および配
    向膜が順次形成された一対の基板間に液晶層が狭持され
    ている液晶表示素子において、少なくとも一方の配向膜
    がシラン処理された無機化合物の斜方蒸着膜であること
    を特徴とする液晶表示素子。
  2. 【請求項2】無機化合物が酸化ケイ素であることを特徴
    とする、請求項1記載の液晶表示素子。
  3. 【請求項3】液晶層が強誘電性液晶からなることを特徴
    とする、請求項1記載の液晶表示素子。
JP15460794A 1994-07-06 1994-07-06 液晶表示素子 Pending JPH0822009A (ja)

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