JPH0240627A - 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】 ［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、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（ＴＮ）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
の強誘電性液晶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
数的なネマチック系の液晶に比べて配向安定性が悪＜、
ｉ高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、「オプトロニクス（ＯＰＴ
ＲＯＮＩＣ５）Ｊ　１９８３年９月号第６４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１００μｍ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ック液晶の配
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十分−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、このような
、高分子膜形成材料を成膜し、それを熱処理する方法で
は熱処理の処理温度が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
及ぼす可能性がある。

特開昭６３−６４０２９号公報には、液晶単量体の皮膜
を設け、この単量体を磁界または電界で与えられた角度
に配向し、次いで重合することで配向膜を形成する発明
が開示されている。このような液晶のポリマーで形成さ
れた配向膜は、配向制御能力が優れているものの、重合
前に単量体の皮膜を電場あるいは磁場内において配向さ
せるという、特別な必要な工程が必要となる。

［発明の要旨］ 本発明の目的は、電場あるいは磁場をかける必要のない
、簡単な工程で製造することのできる、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、ラビング処理された透明電
極表面または電気絶縁層表面１に、少なくとも一つの重
合性官能基を有する液晶性分子を塗布した後、紫外線照
射および／または電子線照射を行ない重合することによ
り形成された膜であることを特徴とする液晶表示素子、
または、 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
、少なくとも一つの重合性官能基を有する液晶性分子を
塗布した後、紫外線照射および／または電子線照射を行
ない重合した膜をラビング処理することにより形成され
た膜であることを特徴とする液晶表示素子、によって達
成できる。

すなわち、本発明は、液晶単量体の被膜を設け、次いで
重合することで形成した配向膜を有する液晶表示素子で
あって、該単量体を配向させるのに磁界または電界を用
いるのではなく、透明電極表面あるいは絶縁層表面など
配向膜がその上に設置される表面をラビング処理するこ
とで、単量体を配向させ、次いで重合させて形成した配
向膜を有する液晶表示素子（これを以下、第１発明とよ
ぶ）、および、 液晶単量体の皮膜を設け、次いで重合することで形成し
た配向膜を有する液晶表示素子であって、該単量体を配
向させてから重合するのではなく、重合させて膜を形成
した後にラビング処理を施すことによって配向制御能力
を付与した配向膜を有する液晶表示素子（これを以下、
第２発明とよぶ）、の二つの液晶表示素子を提供するも
のである。

本発明の液晶表示素子は、配向膜を形成するに際して、
重合させようとする液晶分子を電場や磁場の中に置く必
要がなく、従来より配向膜表面に対して行なわれている
ラビング処理を、透明電極表面や絶縁層表面など配向膜
がその上に設置される表面（第１発明の場合）、あるい
は重合した液晶分子の膜表面（第２発明の場合）に対し
て行なえばよいので、従来より簡単に製造することがで
きる。

以下に木筆１および第２発明共通の好ましい態様を列記
する。

（１）前記重合性官能基がアクリル基、メタアクリルＪ
＆オよびエポキシ基からなる群より選ばれる少なくとも
一つの重合性官能基であることを特徴とする液晶表示素
子。

（２）前記液晶性分子が、メソゲニック基を有する（メ
タ）アクリレートのモノマー右よび／またはオリゴマー
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。

本第１発明の液晶表示素子は、この配向膜３ａ、３ｂの
少なくとも一方が、ラビング処理された２ａもしくは２
ｂ表面上に、少なくとも一つの重合性官能基を有する液
晶性分子を塗布した後、紫外線照射および／または電子
線照射を行ない重合することにより形成されたことを特
徴とする。

また、本第２発明の液晶表示素子は、この配向膜３ａ、
３ｂの少なくとも一方が、少なくとも一つの重合性官能
基を有する液晶性分子を塗布した後、紫外線照射および
／または電子線照射を行ない重合した膜をラビング処理
することにより形成されたことを特徴とする。

本発明の液晶表示素子はどちらも、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、すべて可能である。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・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０粒径は、用いられる
液晶、配向膜材料、セルギャップの設定、用いる金属酸
化物などによって異なるが、１．２μｍから６μｍが一
般的である。

本発明の液晶表示素子のどちらも、用いられるガラス基
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、ガラス基板としては、平滑性の良好なフロート
ガラスを、透明電極としては、酸化インジウム（Ｔ　ｎ
２０３　）　、酸化スズ（Ｓｎ０２）およびＩＴＯ（イ
ンジウム・スズ・オキサイド）等を、挙げることができ
る。

本発明の液晶表示素子はどちらも、ＴＮ液晶やＳＴＮ液
晶を使用するものでも、もちろん良好な液晶の配向を得
るために有効であるが、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利用で
きる。

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（ＳｍＣ”　）、Ｈ相（ＳｍＨ″）、■相（Ｓ
ｍｌ’　）、Ｊ相（ＳｍＪ”　）、Ｋ相（ＳｍＫ”　）
、Ｇ相（ＳｍＧ”　）またはＦ相（ＳｍＦ”　）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。

あるいは、 ＧＮ　　　　　にｌｌ３ Ｃ１ｌ＋−Ｇｌｌ−ＣＨ３ ＧＮ 具体的な液晶組成物としては、チッソ■製のＣ５−１０
１１、Ｃ３−１０１３、Ｃ５−１０１５、メルク社製の
ＺＬＩ−３４８８、ＺＬＩ−３４８９、帝国化学産業■
製のＨＳ−９ＢＰ、ＨＳ−７ＢＰ　（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色性染
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。

本第１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、ラビング処理された透明電極表面または電気
絶縁層表面上に、少なくとも一つの重合性官能基を有す
る液晶性分子を塗布した後、紫外線照射および／または
電子線照射を行ない重合することにより形成されたこと
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
を有す膜を設け、その上に設けてもよい。もちろん、配
向膜を透明電極上に設ける場合は、ラビング処理は透明
電極に施され、電気絶縁層上に設ける場合は、ラビング
処理は電気絶縁層に施される。

本第２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、少なくとも一つの重合性官能基を有する液晶
性分子を塗布した後、紫外線照射および／または電子線
照射を行ない重合した膜をラビング処理することにより
形成されたことを特徴とする。この配向膜も透明電極上
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膜を設け、その上に設けてもよい
。

いずわの本発明の液晶表示素子を製造する場合でも、ラ
ビング処理はナイロン、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、羊毛のような天然繊維な
どを用いて、公知の手法で行なうことができる。また、
配向膜の材料となる液晶性の分子としては、少なくとも
一つの重合性官能基を有する液晶性分子を用いるが、ア
クリル基を有する分子は、紫外光や電子線によって硬化
しやすいうえ、これらの重合体であるアクリル系樹脂は
透明度が高く、光に対する耐性も高いので配向膜に用い
られる材料として最も好ましい。具体的には、メソゲニ
ック基を有する液晶性の（メタ）アクリレートのモノマ
ーおよび／またはオリゴマーを挙げることができる。こ
れらの分子の例としては、例えば、特開昭６３−６４０
２９号公報に記載された分子を挙げることができる。

次に、本第１発明の液晶表示素子を製造する方法につい
て述べる。

本第１発明の液晶表示素子を製造するに当っては、二枚
の配向膜の少なくとも一方を、ラビング処理された透明
電極表面または電気絶縁層表面上に、少なくとも一つの
重合性官能基を有する液晶性分子を塗布した後、紫外線
照射および／または電子線照射を行ない重合することに
より形成する。

本第１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表面をナ
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、羊毛のような天然繊維などでラビング処
理した後、上記した有機化合物を一種以上含む配向膜形
成材料塗布液を塗布する。塗布は前記のように透明電極
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、絶縁層をラビング処理した後、絶縁層上に塗布
してもよい。

塗布膜が設けられた透明電極基板に対して、塗布膜を乾
燥させた後、紫外線照射および／または電子線照射を行
ない、塗布膜を重合させ配向膜とする。この重合工程に
おける、紫外線波長、電子線エネルギー、処理時間など
の各条件は、材料分子、膜の広さ、膜厚などにより適宜
選択される。

紫外線照射によって重合させる場合は、予め、塗布液に
重合開始剤を加えておく必要があるが、電子線照射によ
る場合は、その必要はない。

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液晶表示素子とする。

次に、本第２発明の液晶表示素子を製造する方法につい
て述べる。

本第２発明の液晶表示素子を製造するに当っては、二枚
の配向膜の少なくとも一方を、少なくとも一つの重合性
官能基を有する液晶性分子を塗布した後、紫外線照射お
よび／または電子線照射を行ない重合した膜をラビング
処理することにより形成する。

本第２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表面上に
上記した有機化合物を一種以上含む配向膜形成材料塗布
液を塗布する。塗布は前記のように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、絶
縁層上に塗布してもよい。

塗布膜が設けられた透明電極基板に対して、第１発明の
場合と同様にして紫外線照射および／または電子線照射
を行ない、塗布膜を重合させ配向膜とする。このように
して設けられた配向膜をナイロン、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
天然繊維などでラビング処理する。

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液晶表示素子とするのは第１発明
と同様である。

もちろん、本発明の液晶表示素子は、いずれも使用目的
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］ ガラス基板上に従来のスパッタ法により設けたインジウ
ム・スズ酸化物膜の透明電極をナイロン布で一定方向に
ラビング処理した後、この透明型として を１ｗｔ％添加した混合物の塗布液を塗布し、膜厚約５
００人の塗布膜を形成した。次に７５℃に加熱し溶媒を
蒸発させ、上記混合物を等方性液晶状態とした後、放冷
した。上記塗布膜は、はぼ５５℃より平行配向状態とな
った。４０℃まで冷却したところで、５００Ｗ超高圧水
銀灯を照射し光重合させて配向膜とした。上記のように
して得た透明電極基板とは別に、上記と同様の方法で透
明電極基板を作成した。この二つの透明電極基板な配向
膜が互いに向い合うようにして、セルギヤツブ約２μｍ
で貼合せた。このセルにチッソ■装備誘電性液晶Ｃ５１
０１３（フェニルエステル系）を１００℃で注入した後
、２℃／分の速度で徐冷し初期配向状態を得た。このセ
ル内の強誘電性液晶を、直交ニコル下で観察したところ
、ジグザグ欠陥等の配向欠陥のない均一な配向状態であ
った。

［実施例２］ ガラス基板上に従来のスパッタ法により設けたインジウ
ム・スズ酸化物膜の透明電極上に液晶性子ツマ− コートにより塗布し、８０℃に加熱し乾燥し、８０℃よ
り５５℃に徐冷した。このまま５５℃で、２　Ｍｒａｄ
の線量の電子線を照射し重合膜を得た。この重合膜にナ
イロン起毛布でラビング処理を施し、透明電極基板を製
造した。上記のようにして得た透明電極基板とは別に、
上記と同様の方法で透明電極基板を作成した。この二つ
の透明電極基板を配向膜が互いに向い合うようにして、
セルギャップ１．９４μｍで貼合せた。このセルにチッ
ソ■装備誘電性液晶Ｃ３１０１３（フェニルエステル系
）を１００℃で注入した後、２℃／分の速度で徐冷し初
期配向状態を得た。このセル内の強誘電性液晶を、直交
ニコル下で観察したところ、ジグザグ欠陥等の配向欠陥
のない均一な配向状態であった。

この実施例１．２から明らかなように、本発明の液晶表
示素子は、いずれも、電場あるいは磁場をかける必要の
ない、簡単な工程で製造することのできる、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、１ｂ＝透明基板 ２ａ、２ｂ：透明電極 ３ａ、３ｂ：配向膜 ４コ液晶 ５．６：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 (1)

1. 【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、ラビング処理された透明電極表面または電気絶縁
   層表面上に、少なくとも一つの重合性官能基を有する液
   晶性分子を塗布した後、紫外線照射および／または電子
   線照射を行ない重合することにより形成された膜である
   ことを特徴とする液晶表示素子。 ２、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、少なくとも一つの重合性官能基を有する液晶性分
   子を塗布した後、紫外線照射および／または電子線照射
   を行ない重合した膜をラビング処理することにより形成
   された膜であることを特徴とする液晶表示素子。