JPH01138534A - 強誘電性液晶表示素子 - 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】 産業上の利用分野 本発明は強誘電性液晶表示素子に関するものである。

従来の技術 液晶表示素子（ＬＣＤ）は、今日腕時計からカラーＴＶ
に至るまで非常に多くの用途に使用されつつある。これ
に伴いＬＣＤの性能の向上への要求は益々高くなり、か
つ厳しくなってきた。今後、改良が必要とされる点とし
ては、応答速度、コントラスト、画素数の増大、大画面
化、生産性、低コスト化、視野角の拡大等が挙げられる
。このような要求に答えるための一つの手段として、溝
膜トランジスタを電極として直接ガラスｉ板上に形成し
たいわゆるＴＦＴ型液晶表示素子がある。この素子は、
コントラストが高く、応答性も良好であるが、製造が非
常に困難であり、特に大画面のものを製造する場合には
、製造歩留まりが急激に低下することによりコストが高
くなるという欠点があった。一方、従来のツィスティフ
ドネマチック（ＴＮ）型液晶表示素子のコントラストを
高め、視野角を拡大するために、いわゆるスーパーツイ
スト（ＳＴＮ）型液晶表示素子があるが、これについて
は、応答速度が遅くなるとい・う欠点があった。これら
に対し、強誘電性の液晶を用いた表示素子は、液晶自体
の応答速度が速く、そのうえメモリー性をもつうえに高
いコントラストを有する表示が得られるという著しい特
徴を備えており、非常に有望である。

発明が解決しようとする問題点 ところが、この強誘電性液晶表示素子は、従来のＴＮ型
液晶表示素子と比較すると製造がむずかしいという問題
があった。すなわち、従来の配向膜材料を用いるラビン
グ法では良好な初期配向を得ることが難しかった。ラビ
ング法は、電極上に塗布された配向膜（通常はポリイミ
ド膜を用いる）を織布等で一定方向に擦るという単純な
方法であるために、低コストで実施できるが、液晶の大
面積化と画素数の増大が望まれるようになると、表示の
均一性が不十分であったり、ラビング時の発塵による欠
陥等が重大な問題となってきた。また、強誘電性液晶表
示素子特有のジグザグ欠陥をなくすことは非常に困難で
あった。一方、ラビングを行わずに液晶を配向させる方
法としては斜方蒸着法がある。この方法によれば良好な
表示性能を持ったＬＣＤを製造できるが、蒸着工程が複
雑となり液晶の大面積化と低コスト化の面で問題を残し
ていた。このためラビングまたは斜方蒸着等の従来法に
よらないで良好な初期配向を能率よく達成する方法が求
められていた。

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するために本発明の強誘電性液晶表
示素子は、少なくとも電極層を形成した基板上に、水面
上に展開して単分子膜を形成する性質を有する化合物と
液晶分子とを含む混合物からなる単分子層を一層以上積
層して形成された配向制御膜を有してなる一対の液晶支
持板を、前記配向制御膜側に接着されたスペーサを介し
て互いに対向・保持せしめ、その膜対向間隔中に強誘電
性の表示用液晶物質を注入・保持したものである。

作用 本発明は上記した構成により、ラビング等の後処理を施
すことなく、前記配向制御膜で挟んだ強誘電性液晶にム
ラのない均一な配向を与え、高品位な表示能力を備えた
強誘電性液晶表示素子を低コストで得ることができる。

実施例 以下本発明の一実施例の強誘電性液晶表示素子について
、図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の強誘電性液晶表示素子の概略を示す
側断面図である。第１図において、（１１）は基板であ
り、基板（１１）の表面に透明電極層（１２）を被着形
成し、透明電極層（１２）の表面には絶縁層（１３）を
形成し、さらに絶縁層（１３）には配向制御膜（１４）
を積層することにより液晶支持板（１０）を作成する。

このような支持板（１０）は２枚用意され、それらの配
向制御膜（１４）表面の実質的周縁部にスペーサ兼シー
ル樹脂（１５）を固着し、これにより形成された一対の
配向制御膜（１４）面の対向間隔中におけるシール樹脂
（１５）の範囲内に強誘電性の表示用液晶物質を注入し
、液晶層（１６）を形成したものである。

基板上に単分子膜を移し取る方法としては、従来よりラ
ングミエアープロジェット（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏ
ｄｇｅｔｔ）法（以下ＬＢ法と称する。）が−船釣に用
いられており、この方法によって得られた膜をＬＢ膜と
呼んでいる。第２図は、ＬＢ法の概略を示す図である。

第２図において、（２１）は水であり、その水面上には
単分子膜（２２）が展開され、この単分子膜（２２）は
ガラス基板（２３）によって水面上から移し取られ、基
板（２３）面上に単分子膜層（２４）が形成される。な
お矢印（２５）は基板（２３）を水中から引き上げる方
向を表している。

単分子膜（２２）は、水面上に展開して単分子膜となる
性質を有する化合物と、液晶との混合物を有機溶剤中に
溶解し、これを水面上に滴下することにより、前記混合
物そのものを水面上に展開して形成される。そして水面
上に展開したこの単分子膜（２２）を−足表面圧に達す
るまで圧縮していわゆる固体膜状態に維持しながら、前
もってインジウム・錫酸化物よりなる一定のパターンの
透明電極（ＩＴＯ電８ｉ）を形成したガラス基板（２３
）を、この固体膜を横切って水中から引き上げることに
より基ｖｉ、（２３）のＩＴＯ電極面側に単分子膜（２
２）を移し取る。そして基板（２３）を繰り返し引き上
げる回数を変えることにより、所定の厚さまで積層する
。

第３図は、前記のＬＢ法によって基板に積層された単分
子膜層を示した図である。第３図におい′て、（３１）
は単分子膜の未積層端部（非浸水部分）、（３２）は膜
積層部であり、（３３）は基板の引き上げ方向を示す矢
印である。すなわち、透明電極の一端には、導電性を確
保するために単分子膜の未積層端部（３１）を残存させ
たものである。またＩＴＯ電極の表面に前もってシリコ
ン酸化物などの絶縁性薄膜を被着形成しておいて、この
絶縁性薄膜の表面にＬＢ膜を積層してもよい、上記の方
法により、表面に配向制御膜として形成された液晶を含
むＬＢ膜（以下「混合ＬＢ膜」と称する。）を有する液
晶支持板が形成される。

第４図は、２枚の液晶支持板の混合ＬＢ膜面をたがいに
対向させ、両者間にスペーサ兼シール樹脂を配置して液
晶注入間隙を形成するＩｌ！！様を強誘電性液晶セルに
ついて示すものである。第４図において、（４１）は上
側液晶支持板、（４２）は下側液晶支持板であり、それ
ぞれ矢印（４３）、（４４）で示す互いに逆方向の基板
引き上げ方向において積層された混合ＬＢ膜を有するも
のである。そして両基板（４１）、（４２）はそれらの
混合ＬＢ膜のみを互いに対向させ、前記膜束積層端部（
４１ａ）および（４２ａ）は対向部から外しである。ま
た（４５）はスペーサ兼シール樹脂である。シール樹脂
（４５）を液晶支持板（４１）、（４２）の混合ＬＢ膜
の対向間隔中に図のごとく配置するためには、まず単独
に配置した一方の液晶支持板、例えば（４２）の混合Ｌ
Ｂ膜の四辺に沿って前記シール樹脂（４５）が印刷され
る。この印刷パターンにおいて、最終的にいずれの膜束
積層端部（４１ａ）　、（４２ａ）にも接しない一辺（
第４図では下辺）には、シール樹脂（４５）の切断部ま
たは開口部（４５ａ）が形成される。シール樹脂（４５
）は、前記スペーサとしての厚みに寄与する二定の直径
のガラス繊維その他のスペーサ粒子を分散した無水物硬
化型エポキシ樹脂組成物からなっており、前記一方の液
晶支持板への印刷後、この上から他方の液晶支持板を図
のごとく重ねることにより形成された混合Ｌ　Ｂ膜面間
に保持され、加圧状態において１５０℃で１時間加熱さ
れる。この結果硬化したシール樹脂により接着された２
枚の液晶支持板の混合ＬＢ膜面聞には前記シール樹脂開
口部（４５ａ）を有する袋状の隙間が形成される。この
ようにして接着された２枚の液晶支持板を液晶セルの本
体とし、減圧下においてこのセル本体の開口部（４５ａ
）から隙間内に強誘電性の液晶を注入した後、開口部（
４５ａ）を酸無水物硬化型エポキシ樹脂で封止して、液
晶セルを完成したものである。なお、ここでいう単分子
膜形成機能を有する化合物としては、分子中に疎水基と
親水基とを兼備したいわゆる両親媒性物質を用いること
が可能であり、具体的には、通常ＬＢ膜作成に使用され
るステアリン酸（金属塩）等の炭素数が１６〜２２の長
鎖アルキル基を有する高級脂肪酸、高級アルコール、こ
れらの金属塩およびこれらの誘導体、または特開昭６２
−６１６７３号公報、特開昭６２−１２９３１７号公報
に示されるような長鎖アルキル置換基を有するポリアミ
ド等を単独もしくは混合して用いることができる。

またこれらの化合物と混合する液晶としてはシッフ塩基
系、アゾ系、アゾキシ系、ビフェニル系、シクロヘキサ
ン系、シクロへキシルカルボン酸エステル系、フェニル
シクロヘキサン系、ビフェニルシクロヘキサン系、ピリ
ミジン系、ジオキサン系、チオエステル系、ジエステル
系、ターフェニル系、シンナモニトリル系等のうちから
一種のみもしくはこれらの混合物を用いることができる
。

このようにして液晶物質を一成分として含む混合ＬＢ膜
を配向制御膜として用いた強誘電性液晶表示素子は、ラ
ビング処理を施さなくてもその強誘電性液晶が配向する
という性質を持っており、しかも配向性が大幅に改善さ
れ、配向ムラが著しく減少した良好な表示品質を呈する
ものである。

以下、具体例を掲げて本発明をより詳細に説明する。

具体的実施例１ ＧＯ寵Ｘ５０ｆｌのガラス板の一面に所定のパターンを
形成したマスクを用いて、真空蒸着によってＩＴＯ電極
を２００ｎｍの厚さに被着形成した９次に、このＩＴＯ
ｉｉｉ極上に絶縁層として、シリコン酸化物の膜を真空
蒸着法を用いて１１００ｎの厚さに被着形成した。一方
、ピロメリット酸ジステアリルエステルの酸クロライド
と、４．４’−ジアミノジフェニルエーテルを反応させ
て得られるポリイミド前駆体（ＰＩＦ） ＰＩＦ と液晶（メルク社製　商品名Ｚｔ、［３４８９）との混
合物を、ジメチルアセトアミド、クロロホルムの混合溶
媒に溶解し、これを用いて前記ガラス板上のシリコン酸
化物膜の表面にＰＩＦと液晶との混合ＬＢＷＡを前記の
方法により５層積層して液晶支持板を作成した。これと
同一の処理をした液晶支持板を２枚用意して、第４図に
示すように液晶セルを構成し、下側支持板（４２）の混
合ＬＢｌＩ面の四辺に沿った、前記切断部（４５ａ）を
存する周回パターンとしてシール樹脂（４５）を印刷す
る。この場合、シール樹脂（４５）はスペーサ粒子とし
て直径２．０　μ−のプラスチックビーズを分散した酸
無水物硬化型エポキシ樹脂からなり、その印刷パターン
のライン幅はｌ鶴、その切断部（４５ａ）の長さを５ｆ
ｉとしたものである０次に、第１図に示したように２枚
の支持板（４工）および（４２）を混合ＬＢｌｌＩｍを
対向させた状態で加圧して、１４０　’１１’で３時間
加熱してシール樹脂・（４５）を硬化させることにより
両支持板を接着した。さらに接着後、減圧下で、前記開
口部から隙間内に強誘電性液晶（メルク社製　商品名Ｚ
ＬＩ３４８９）を注入した。注入後、開口部を市販の酸
無水物硬化型エポキシ樹脂で固着し、液晶を封止して、
強誘電性液晶（ＦＬＣ）セルを形成した。形成したＦＬ
Ｃセルを一旦１００℃まで加熱したのち、徐々に冷却し
て初期配向させることにより配向ムラの少ない良好な配
向状態を有するセルが得られた。

具体的実施例２ 混合ＬＢ［の成分をピロメリット酸ジステアリルエステ
ルの酸クロライドと、２．５−ジアミノベンズアミドを
反応させて得られるポリイミドイソインドロキナゾリン
ジオン前駆体（ＰＩＴＱＰ）　　と液晶（メルク社製　
商品名ＺＬＩ３４８９）との混合物にし、具体的実施例
１と同様の方法で前記ＺＬｆ３４８９を封入したＦＬＣ
セルを形成した。形成したＦＬＣセルを一旦１００℃ま
で加熱したのち、徐々に冷却して初期配向させることに
より、配向ムラの少ない良好な配向状態を有するセルが
得られた。

具体的実施例３ 混合ＬＢ膜の成分をＰＩＦとステアリルアルコールと液
晶（メルク社製　商品名ＺＬＩ３４８９）との混合物に
して、具体的実施例１と同様の方法でＺＬ１３４８９を
封入したＦＬＣセルを形成した。形成したＦＬＣセルを
一旦１００　’ＩＩ：まで加熱したのち、徐々に冷却し
て初期配向させることにより、配向ムラの少ない良好な
配向状態を有するセルが得られた。

具体的実施例４ 混合ＬＢ膜の成分をＰＩＩＱＰとステアリルアルコール
と液晶（メルク社製　商品名ＺＬＩ３４８９）との混合
物にし、具体的実施例工と同様の方法でＺＬ１３４８９
を封入したＦＬＣセルを形成した。形成したＦＬＣセル
を一旦１００℃まで加熱したのち、徐々に冷却して初期
配向させることにより、配向ムラの少ない良好な配向状
態を有するセルが得られた。

具体的実施例５ 混合ＬＢ膜の成分をＰＩＦと液晶（メルク社製商品名Ｚ
ＬＩ３２２０）との混合物にして、具体的実施例１と同
様の方法でＺＬＩ３４８９を封入したＦＬＣセルを形成
した。形成したＦＬＣセルを一旦１００℃まで加熱した
のち、徐々に冷却して初期配向させることにより、配向
ムラの少ない良好な配向状態を有するセルが得られた。

具体的実施例６ 混合ＬＢ膜の成分をＰＩＩＱＰと液晶（メルク社製　商
品名ＺＬＩ３２２０）との混合物にし、具体的実施Ｎ１
と同様の方法でＺＬ１３４８９を封入したＦＬＣセルを
形成した。形成したＦＬＣセルを一旦１００℃まで加熱
したのち、徐々に冷却して初期配向させることにより、
配向ムラの少ない良好な配向状態を有するセルが得られ
た。

具体的実施例７ 混合ＬＢ膜の成分をＰＩＦとステアリルアルコールと液
晶（メルク社製　商品名ＺＬＩ３２２０）との混合物に
し、具体的実施例１と同様の方法でＺＬ１３４８９を封
入したＦＬＣセルを形成した。形成したＦＬＣセルを一
旦１００℃まで加熱したのち、徐々に冷却して初期配向
させることにより、配向ムラの少ない良好な配向状態を
有するセルが得られた。

具体的実施例８ 混合ＬＢ膜の成分をＰｒＩＱＰとステアリルアルコール
と液晶（メルク社製　商品名’ＺＬＩ３２２０）との混
合物にし、具体的実施例１と同様の方法でＺ＋。

１３４８９を封入したＦＬＣセルを形成した゛、影形成
たＦＬＣセルを一旦１００℃まで加熱したのち、徐々に
冷却して初期配向させることにより、配向ムラの少ない
良好な配向状態を有するセルが得られた。

具体的実施例９ 混合り、Ｂ膜の成分をＰＩＦと液晶（チッソ株式会社製
　商品名Ｃ５１０１４）　との混合物にし、具体的実施
例１と同様の方法でＺＬＩ３４８９を封入したＦＬＣセ
ルを形成した。形成したＦＬＣセルを一旦１００℃まで
加熱したのち、徐々に冷却して初期配向させることによ
り、配向ムラの少ない良好な配向状態を有するセルが得
られた。

具体的実施例１０ 混合ＬＢ膜の成分をＰＩＩＱＰと液晶（チッソ株式会社
製　商品名Ｃ５１０１４）　との混合物にし、具体的実
施例１と同様の方法でＺＬｒ３４８９を封入したＦＬＣ
セルを形成した。形成したＦＬＣセルを一旦１００℃ま
で加熱したのち、徐々に冷却して初期配向させることに
より、配向ムラの少ない良好な配向状態を有するセルが
得られた。

具体的実施例１１ 混合ＬＢ膜の成分をＰＩＦとステアリルアルコールと液
晶（チンソ株式会社製　商品名Ｃ３ｌＯＩ４）との混合
物にし、具体的実施例１と同様の方法でＺＬＩ３４８９
を封入したＦＬＣセルを形成した。

形成したＦＬＣセルを一旦１００　℃まで加熱したのち
、徐々に冷却して初期配向させることにより、配向ムラ
の少ない良好な配向状態を存するセルが得られた。

具体的実施例１２ 混合ＬＢ膜の成分をＰｒＩＱＰとステアリルアルコール
と液晶（チッソ株式会社製　商品名Ｃ５ＩＯ１４）との
混合物にし、具体的実施例１と同様の方法でＺＬＩ３４
８９を封入したＦＬＣセルを形成した。

形成したＦＬＣセルを一旦１００℃まで加熱したのち、
徐々に冷却して初期配向させることにより、配向ムラの
少ない良好な配向状態を有するセルが得られた。

具体的実施例１３ 混合ＬＢ膜の成分をＰＩＦと液晶（チッソ株式会社製　
商品名Ｃ３１０１４）　　との混合物にし、混合しＢ膜
面間に注入する強誘電性液晶をチッソ株式会社製の商品
名Ｃ５１０１５として、具体的実施例１と同様の方法で
Ｃ３ｌＯ１５を封入したＦＬＣセルを形成、した、形成
したＦＬＣセルを一旦１１０℃まで加熱したのち、徐々
に冷却して初期配向させることにより、配向ムラの少な
い良好な配向状態を有するセルが得られた。

具体的実施例１４ 混合ＬＢ膜の成分をＰＩＩＱＰと液晶（チッソ株式会社
製　商品名Ｃ５１０１４）　　との混合物にし、混合Ｌ
Ｂ膜面間に注入する強誘電性液晶をチッソ株式会社製の
商品名Ｃ５１０１５として、具体的実施例１と同様の方
法でＣ３１０１５を封入したＦＬＣセルを形成した。形
成したＦＬＣセルを一旦１１０℃まで加熱したのち、徐
々に冷却して初期配向させることにより、配向ムラの少
ない良好な配向状態を有するセルが得られた。

具体的実施例１５ 混合ＬＢ膜の成分をＰＩＦとステアリルアルコールと液
晶（チッソ株式会社製　商品名Ｃ３ｌＯＩ４）との混合
物にし、混合ＬＢｌＩ１面間に注入する強誘電性液晶を
チッソ株式会社製の商品名Ｃ３１０１５として、具体的
実施Ｎ１と同様の方法で（：５１０１５を封入したＦＬ
Ｃセルを形成した。形成したＦＬＣセルを一旦１１０℃
まで加熱したのち、徐々に冷却して初期配向させること
により、配向ムラの少ない良好な配向状態を有するセル
が得られた。

具体的実施例１６ 混合ＬＢ膜の成分をＰＩＴＱＰとステアリルアルコール
と液晶（チッソ株式会社製　商品名Ｃ３ｌＯ１４）との
混合物にし、混合ＬＢ膜面間に注入する強誘電性液晶を
チッソ株式会社製の商品名Ｃ３１０１５として、具体的
実施例１と同様の方法でＣ３１０１５を封入したＦＬＣ
セルを形成した。形成したＦＬＣセルを一旦１１０℃ま
で加熱したのち、徐々に冷却して初期配向させることに
より、配向ムラの少ない良好な配向状態を有するセルが
得られた。

なお、本実施例において、ＬＢ膜の形成方法として垂直
浸漬法を用いたが、−船釣に知られている回転円筒法や
水平付着法を用いてもよい、また、混合ＬＢ膜の成分と
して用いた液晶（メルク社製商品名ＺＬＩ３２２０同Ｚ
ＬＩ３４８９およびチー／７株式会社製　商品名Ｃ５１
０１４）並びに注入に用いた強誘電性液晶（メルク社製
　商品名ＺＬＩ３４８９およびチッソ株式会社製　商品
名Ｃ５１０１５）はこれに限定されるものではない。

発明の効果 以上のように本発明によれば、液晶物質を一成分として
含む混合ＬＢ膜を配向制御膜として用いたことにより、
ラビング等の後処理を施さなくても、配向ムラが著しく
減少し均一な配向を有する高品位な強誘電性液晶表示素
子を低コストで提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の強誘電性液晶表示素子の構成を概略
的に示した側断面図、 第２図は、ＬＢ法の概略を示した図、 第３図は、ＬＢ法によって基板上に形成された膜の構成
を示した図、 第４図は、本発明によって得られた強誘電性液晶セルの
構成を示した平面図である。 １０・・・・・液晶支持板 １１・・・・・基板 １２・・・・・透明電極層 １３・・・・・絶縁層 １４・・・・・配向制御膜 １５・・・・・スペーサ兼シール樹脂 １６・・・・・液晶層 特許出願人　松下電器産ゝ業株式会社 鐘淵化学工業株式会社 代　　理　　人　　新　　実　　健　　部　　（外１名
）／Ｚ−１明ｔａ冴 ／ｙ−拷殊臘 ノ乙−反晶１ λｒ−１２．ヒリ゛方勾 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも電極層を形成した基板上に、水面上に
   展開して単分子膜を形成する性質を有する化合物と液晶
   分子とを含む混合物からなる単分子層を一層以上積層し
   て形成された配向制御膜を有してなる一対の液晶支持板
   を、前記配向制御膜側に接着されたスペーサを介して互
   いに対向・保持せしめ、その膜対向間隔中に強誘電性の
   表示用液晶物質を注入・保持したことを特徴とする強誘
   電性液晶表示素子。
2. （２）単分子膜を形成する性質を有する化合物の一成分
   が長鎖アルキル置換基を有するポリアミドであることを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の強誘電性液
   晶表示素子。