JPH0240628A - 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高分子配向膜を有する液
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、７−ドプロセツサー
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、透明電極上に高分子配向膜を設けた二枚の透明電
極基板が高分子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高分子配向膜を設ける
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（Ｔ　Ｎ）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
一般的なネマチック系の液晶に比べて配向安定性が悪く
、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（「自然Ｊ　１９８３年
７月号第３６頁〜第４６頁、ｒオプトｆｆｌ　ニクス（
ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ）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充分−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。

グロー放電により形成したポリイミド膜（特開昭６１−
２１９０２９号）を配向膜として使用する方法では、低
温処理が可能となるものの、重合させようとする有機お
よび有機金属化合物を気化させなければならないために
、重合材料の選択に側限があったり、物質に依っては極
端に厳しい条件で気化させる必要があったりした。さら
に、このようにして得た配向膜を用いても、液晶によっ
ては必ずしも十分に配向せずコントラストの低下が問題
となる。

［発明の要旨Ｊ 本発明の目的は１強誘電性液晶が良好に配向しうる高分
子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、透明電極上に高分子配向膜を
設けた二枚の透明電極基板が高分子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；前記高分子配向膜の少なくとも一方が、プラ
ズマ処理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、配向膜形成材料を塗布し、加熱処
理などを行ない成膜するという従来の工程の後に、この
膜に、さらにプラズマ処理を施すという工程を加えて形
成した配向膜を有する液晶表示素子を提供するものであ
る。

本発明の発明者は、配向膜形成材料を塗布、成膜した後
に、この膜に、さらにプラズマ処理を施して得た配向膜
が１強誘電性液晶を良好に配向させうることを見出し１
本発明に到達したものである。

本発明の液晶表示素子の配向膜は、強誘電性液晶に対す
る配向制御能力が優れているばかりでなく、グロー放電
処理により各種樹脂の表面処理が可能なため、樹脂材料
の選択の幅を広くすることができる。

以下に本発明の好ましい態様を列記する。

（１）前記プラズマが、空気、アルゴン、二酸化炭素、
−酸化炭素および窒素からなる群より選ばれる少なくと
も一つのガスのプラズマであることを特徴とする液晶表
示素子。

（２）前記プラズマが窒素ガスのプラズマであることを
特徴とする液晶表示素子。

（３）前記配向膜がポリイミド系樹脂であることを特徴
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Ｍ３ａ、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０本発明の液晶表示
素子は、この配向膜３ａ、３ｂの少なくとも一方が、プ
ラズマ処理された高分子重合体膜であることを特徴とす
る。

本発明の液晶表示素子は第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、再配向膜間
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。スペーサーの粒径は、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、１．２１Ｌｍから６μｍが一般的であ
る。

本発明の液晶表示素子に用いられる透明基板、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、透明基板としては、平滑性の良好なフロートガ
ラスなどガラスの他、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレート等のポリエステル、エポキシ
樹脂、フェノーノ樹脂、ポリイミド、ポリカーボネート
、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテル
イミド、アセチルセルロース、ポリアミノ酸エステル、
芳香族ポリアミド等の耐熱樹脂、ポリスチレン、ポリア
クリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリア
クリルアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等のビニ
ル系ポリマー、ポリフッ化ビニリデン等の含フツ素樹脂
及びそれらの変性体等から形成されたプラスチックフィ
ルムを挙げることができる。

透明電極としては、酸化インジウム（Ｉ　ｎ２０３）、
酸化スズ（ＳｎＯｚ）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、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１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０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。

以下全白 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・）、Ｉ相（Ｓｍ
Ｉ”）、Ｊ相゛（ＳｍＪ’）、Ｋ相（ＳｍＨ中）、Ｇ相
（ＳｍＧ＊）またはＦ相（Ｓ　ｍ　Ｆ−）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、 ０文 ＯＮ ＣＨ３ Ｃ見Ｒ ＣＩ　　ＣＨ３ ＣＨ３ ０Ｍ ＣＨ３ 具体的な液晶組成物としては、チッソ■製のＣ５−１０
１１，Ｃ５−１０１３、Ｃ５−１０１５、メルク社製の
ＺＬＩ−３４８８、ＺＬＩ−３４８９、帝国化学産業■
製のＨ３−９８Ｐ、ｌ５−７８Ｆ　（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工性染料
、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、プラズマ処理された高分子重合体膜であることを特
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
する膜を設け、その上に設けてもよい。

上記のプラズマ処理の際、用いられるガスは、通常プラ
ズマ処理に利用されるガスであれば特に限定されないが
、空気、アルゴン、−酸化炭素、二酸化炭素、窒素およ
びこれらの混合気体などが一般に用いられる。これらの
うち、窒素ガスは、プラズマ処理によって配向制御能力
の優れた配向膜を得ることができるうえ、安価で、しか
も取扱いが容易であるので最も好ましい。

また、配向膜の材料は、通常、配向膜材料として用いら
れるものであれば特に限定されない、このような樹脂の
例としては、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポ
リ酢酸ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、セ
ルロース系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウ
レタン系樹脂などを挙げることができる。これらのうち
、ポリイミド系樹脂は、配向制御源力の優れた配向膜を
得ることができるので好ましい。

配向膜の膜厚は用いる液晶によって異なるが、２０　ｏ
Ｘ〜２０００Ａが好ましい。

次に、本発明の液晶表示素子を製造する方法について述
べる。

本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、配向膜形成材料を塗布し、加
熱処理などを行ない成膜するという従来の工程の後に、
この膜に、さらにプラズマ処理を施すという工程を加え
て形成する。

本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上に、上
記した樹脂を一種以上含む配向膜形成材料塗布液を塗布
する。塗布は透明電極上に直接性なってもよいし、また
、透明電極上に絶縁層を設け、その上に塗布してもよい
。塗布膜が設けられた透明電極基板は、加熱処理された
後、ペルジャーなどの真空チャンバー内に装填される０
本発明の配向膜を形成するのに用いるプラズマ処理法自
体は、通常のプラズマ処理法と変るところはない、プラ
ズマ処理における。ガスの流量、減圧度、放電電力、放
電周波数などの各条件は、材料分子、膜の広さ、膜厚、
反応器（チャンバー）の形状、などにより適宜選択され
る。

このようにして設けられた配向膜は、必要に応じて、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
理されてもよい。

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る。

もちろん、本発明の液晶表示素子は、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および比較例を記載する。

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］ ５ｃｍ四方のガラス基板（厚さ１．１ｍｍ）上にインジ
ウム・スズ酸化物の透明電極を設け、この上に、ポリイ
ミド系配向剤（日立化成■製ＬＸ−５４００）を塗布し
、３２０℃で１時間熱処理をして膜厚０．ＩＩＬｍの膜
を形成した。この透明電極基板をプラズマ放電電力板（
電極板間隙４ｃｍ）にセットした０次に、反応器内を０
．０ＩＴｏｒｒまで減圧し、窒素ガスを流して０．１５
Ｔｏｒｒにした。１３．５６ＭＨｚｃ７）高周波電源を
用い、５０Ｗの放電電力で１分間放電した。

この透明電極基板を反応器から出し、得られたポリイミ
ド膜をポリエステル布で３回ラビング処理して配向膜と
した。同様の工程を繰り返して、もう−枚、上記と同様
の透明電極基板を得た。この二枚の透明電極基板をラビ
ング方向が平行になるようにして、スペーサーを介して
貼り合わせ、セル間隙２ｐｍの液晶セルを作成した。こ
のセルに強誘電性液晶ＺＬＩ−３７７５（メルク社製）
を注入し、いったん１００℃まで加熱し１次に４０℃に
なるまで徐冷して、液晶表示素子を得た。

［比較例１］ 実施例１で、プラズマ処理を行わなかった以外は、まっ
たく同様の方法で液晶表示素子を製造した。

［液晶表示素子の評価］ 実施例１の液晶表示素子と、比較例１の液晶表示素子を
直交ニコル下で観察し配向の線状欠陥の数を測定した。

結果を第１表に示す。

以下余白 第１表 線状欠陥の数（個） 実施例１ 比較例１ また、メモリ特性も、実施例１の液晶表示素子は比較例
１の液晶表示素子よりも優れたものであった。

上記の結果から明らかなように、本発明の液晶表示素子
は、強誘電性液晶が良好に配向しうる高分子配向膜を有
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、ｌｂ：透明基板 ２　ａ、 ３　ａ、 ：透明電極 コ配向膜 ５、 １強誘電性液晶 ：透明電極基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、透明電極上に高分子配向膜を設けた二枚の透明電極
   基板が高分子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；前記高分子
   配向膜の少なくとも一方が、プラズマ処理された膜であ
   ることを特徴とする液晶表示素子。