JPH0224623A - 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、強誘電性液晶表示素子に関する。さらに詳し
くは、簡単に製造することのできる強誘電性液晶の初期
配向を改善したカラーデイスプレー用の強誘電性液晶表
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、液晶カラーテレビジョンパネルなどに使用さ
れる液晶カラーデイスプレーには、モザイク状やストラ
イブ状にパターン化されたカラーフィルターを設けられ
たものが一般的である。このようなカラー液晶表示素子
は、基本的な構造として、液晶をその間に封入する二枚
の透明電極基板の少なくとも一方が、透明基板とパター
ン化されたカラーフィルターと透明電極とがこの順序で
設けられてなる透明電極基板を有している。

このようなカラー液晶表示素子に用いられる液晶は、従
来から時計、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、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）液晶が主流であった。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カラー・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、例えば、カイラルスメクティクＣ
相を持つような高速応答性のある強誘電性液晶が新しい
カラー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が、これまでの強誘
電性カラー液晶表示素子においては、このような配向が
必ずしも満足に形成されなかった。

強誘電性液晶の配向を阻害する原因の一つに、液晶配向
膜の段差による影響がある。

上記したように、液晶カラーテレビジョンパネルなどに
使用される液晶カラーデイスプレーには、モザイク状や
ストライプ状にパターン化されたカラーフィルターが設
けられているので、パターンの形によってカラーフィル
ターのある部分とない部分とで凹凸が生じる。この凹凸
が配向膜の段差の原因となり、液晶の配向を阻害するこ
とになる。

このカラーフィルターの凹凸による液晶の配向阻害を解
決するためには、凹凸を配向膜に伝えないように、カラ
ーフィルター上に平坦化層を設ける必要がある。このよ
うな平坦化層があれば、カラーフィルターの凹凸は平坦
化層により解消され、配向膜に段差を生じるようなこと
はない。

しかしながら、この平坦化層を設ける工程は、例えば、
特開昭６１−１４７２３２号公報に記載のあるプラズマ
エツチング法による形成法も、また、特開昭６２−１１
５１２３号公報に記載のある金属酸化物の膜をスパッタ
法とリフトオフ法を繰返して形成する方法も手間のかか
るものである。

［発明の要旨］ 本発明の目的は、簡単な工程で製作することのできる、
初期配向状態が良好である強誘電性液晶カラー表示素子
を提供することにある。

上記の目的は、本発明の、強誘電性液晶をその間に封入
する二枚の透明電極基板の少なくとも一方が、透明基板
とパターン化されたカラーフィルターと透明電極とがこ
の順序で設けられてなる透明電極基板である液晶表示素
子であって、分子中に少なくとも一個の重合性官能基を
有する千ツマ−および／またはオリゴマーを前記カラー
フィルター上に塗布し、この塗布膜に対して紫外線照射
、電子線照射および加熱処理からなる群より選ばれる少
なくとも一つの処理を行なうことにより形成した、透明
電極側表面が平坦な高分子膜が前記カラーフィルターと
前記透明電極との間に設けられていることを特徴とする
液晶表示素子、によって達成することができる。

すなわち、本発明の液晶表示素子は、カラーフィルター
による凹凸を解消するために、カラーフィルター上に高
分子膜の平坦化層を設けるに当って、平坦化層形成材料
をカラーフィルター上に塗布し、それをその場所で（ｉ
ｎ　５ｉｔｕ）重合硬化させ平坦化層を形成したもので
ある。この液晶表示素子は、航記した公報に記載されて
いる従来までの液晶表示素子より簡単に製造することが
でき、カラー・デイスプレー用の液晶表示素子として有
利なものである。

本発明の液晶表示素子では、カラーフィルターによる凹
凸が配向膜に反映されないので液晶は十分良好な初期配
向状態をとることができるとともに、従来までの平坦化
層を設けられた液晶表示素子より簡単に製造することが
できる。

以下に本発明の好ましい態様を列記する。

（１）前記高分子膜が、アクリル系樹脂の高分子膜であ
ることを特徴とする液晶表示素子。

（２）前記高分子膜の膜厚ｄが０．３μｍ≦ｄ≦３μｍ
であることを特徴とする液晶表示素子。

（３）前記モノマーおよび／またはオリゴマーが、少な
くとも一分子中に二つ以上の重合性官能基を有している
ことを特徴とする液晶表示素子。

（４）前記重合性官能基がアクリル基であることを特徴
とする液晶表示素子の製造法。

（５）前記モノマーおよび／またはオリゴマーが、エポ
キシポリアクリレート、ポリアクリレート、ポリエステ
ルアクリレート、ウレタンボリアクリレートからなる群
より選ばれる少なくとも一種類のモノマーおよび／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。

（６）前記処理が、紫外線照射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ｌｂ上にカラーフィルター４、透明電極
２ｂが、高分子膜５を介Ｉ７て重層されている。高分子
膜５は、その平坦面を透明電極２ｂに接するように設け
られている。透明電極２ｂ上には配向膜３ｂが設けられ
ており、液晶８に接している。透明基板１ｂ、カラーフ
ィルター４、高分子膜５、透明電極２ｂ、配向ｇ３ｂが
構成する透明電極基板７の液晶８をはさんで反対側には
、透明基板１ａ、透明電極２ａ、配向膜３ａ−ｃ′構成
される透明電極基板６が配向膜３ａが液晶８に接するよ
うに設置されている。

第１図において、高分子膜５は、その平坦面を透明電極
２ｂに接するように設けられているので、カラーフィル
ターの凹凸は透明電極に影響を与えない。

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、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、アルミナ微粒子などが用いられる。液晶層の
層厚は、特に限定されないが２μｍ程度が一般的である
。

本発明の液晶表示素子に用いられるガラス基板、カラー
フィルター、透明電極、強誘電性液晶は、すべて従来か
ら液晶表示素子に用いうわ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（Ｉｎ２
０３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）およびＩＴＯ（インジウ
ム・スズ・オキサイド）等を、カラーフィルターとして
は、着色ゼラチン、着色ポリイミド系樹脂などを、挙げ
ることができる。

また、本発明に用いられる強誘電性液晶は、従来より知
られているものが利用できる。

以下余白 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（Ｓ
ｍＩ″）、Ｊ相（ＳｍＪ”　）、Ｋ相（Ｓｍに”）、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、 Ｃ１１３−ＣＨ−（：ＨＳ ＣＮ 具体的な液晶組成物としては、チッソ■製のＣ５−１０
１１、ＣＳ−１０１３、Ｃ３−１０１５、メルク社製の
ＺＬＩ−３４８８、ＺＬ　ｌ−３４８９、帝国化学産業
■製のＨＳ−９ＢＰ、ＨＳ−７８Ｐ　（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。

また、配向膜材料は用いる液晶によって適宜選択される
が、ポリビニルアルコール、ゼラチン、ポリイミド樹脂
、ポリアミド樹脂およびポリエステル樹脂からなる群よ
り選ばれる少なくとも一つの有機高分子物質であること
が好ましい。また、配向膜の膜厚も用いる液晶によって
異なるが、２００人〜２０００人が好ましい。

本発明の液晶表示素子は、カラーフィルターによる凹凸
を解消するために、カラーフィルター上に高分子膜の平
坦化層を設けるに当って、平坦化層形成材料をカラーフ
ィルター上に塗布し、それをその場所で（ｉｎ　５ｉｔ
ｕ）重合させ平坦化層を形成したことに特徴がある。こ
の高分子膜の材料としては、例えば、エポキシポリアク
リレート、ポリアクリレート、ポリエステルアクリレー
ト、ウレタンポリアクリレートなど（ただし、ここで使
われている「ポリ」とは、重合体の意味ではなく、−分
子中に複数のアクリル基を有する分子という意味である
）の単独重合体、あるいはこれらの共重合体のようなア
クリル樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂
などを挙げることができる。

これらのうちで、上記したエポキシポリアクリレート、
ポリアクリレート、ポリエステルアクリレート、ウレタ
ンポリアクリレートなど一分子中に二つ以上のアクリル
基を有する分子は、三次元重合しやすく、熱や光によっ
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液晶表
示素子に用いられる材料として最も好ましい。

この高分子膜の平坦化層は、厚さが０．３μｍから３μ
ｍであることが好ましい。

次に、本発明の液晶表示素子の製造法について述べる。

まず、透明基板上にカラーフィルターを常法に従って設
ける。カラーフィルターの形成は、例えば、ゼラチンを
主成分とする有機物質の塗布、選択除去、染色などの工
程で行なうことができる。

また、スクリーン印刷、色素の蒸着、電着塗装などを利
用することもできる。

このカラーフィルター上に高分子膜の平坦化層を形成す
る。

まず、上記のようにして設けたカラーフィルターの上に
、分子中に少なくとも一個の重合性官能基を有するモノ
マーおよび／またはオリゴマーを塗布する。このような
ものの内、好ましいものは、エポキシポリアクリレート
、ポリアクリレート、ポリエステルアクリレート、ウレ
タンポリアクリレートなど一分子中に二つ以上のアクリ
ル基を有する分子である。具体的には、 エポキシポリアクリレートとして、 Ｃｌ１２”Ｃ：Ｈｌｌ：００Ｃ８２Ｇ１１ＣＩ’＋２０
Ｃ８２Ｃ）ＩＣｌ３−０ＯＨＣＨ３ などが、また ポリアクリレートとして、 （Ｃ！ｌ□−ＣＨＧＯＯ（：８２）３Ｃ−Ｘ　　　　　
Ｘ：　　Ｃ１１２０８、ＣＨ２（：＋１゜ＧＨｚ−ＣＨ
ＣＯ（ＯＣ３Ｈ６）ｂ−０１１：）＋２ＣＨ□−Ｃ１１
（：０（００，Ｈ，）Ｉ−ＱＣ−Ｘ　　　　Ｘ：　　Ｈ
，ＧＨ□（：Ｈ３ＣＨ２−ＣｔｌＧＯ（０１１：ｄ１８
）、−０ＣＩ−１２３≦に＋ｌ＋ｍ　　≦８などの分子
およびこれらのオリゴマーを挙げることができる。

これらの分子を含有する塗布液を塗布した後、この塗布
膜に対して紫外線照射、電子線照射あるいは加熱などの
処理を行ない、塗布された分子を重合させる。これらの
処理のうち、重合反応の制御しやすさ、カラーフィルタ
ーなど他の部分に対する影響の少なさ、操作の簡便さな
どから、紫外線照射が最も好ましい。

次に、上記のようにして形成した高分子膜を溶剤で洗浄
する。これは、未重合の分子を洗い流すためであるから
、用いた材料によって、重合した高分子物質には悪影響
を与えず、しかも、未反応の分子を溶解するような溶剤
が適宜選択される。

例えば、メタノール、エタノールなどのアルコール、ア
セトン、メチルエチルケトンなどのケトン、酢酸エチル
などのエステル、ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化
水素などから、材料によって適宜選択される。

このようにしてカラーフィルター上に高分子膜の平坦化
層を形成し、さらにその上に、透明電極、および配向膜
を常法に従って設置する。設けられた配向膜はナイロン
、ポリエステル、ポリアクリロニトリロのような合成繊
維、綿、羊毛のような天然繊維でラビング処理されるこ
とが好ましい。

上記のようにして製造した、透明基板、カラーフィルタ
ー、高分子膜、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
。この際、液晶層の層厚を確保するために、両透明電極
基板間にはスペーサーが分散介在されることが好ましい
ことは上記した。

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、本発明はこれ
に限定されるものではない。

［実施例１］ ガラス基板上に、画素サイズ０．４６ｘ０．４６ｍｍ、
高さ１．２μｍのモザイク状のカラーフィルターを設け
、この上に ＣＩ＋−ＣＨ２−Ｃ（−１ＪｈＯ−ＧＯ（：１ｌ−ＣＨ
２）　ａ（新中村化学工業■社製ＡＴＭＰＴ）を約１．
６μｍ厚に塗布し、４００Ｗ超高圧水銀灯を１分間照射
し硬化させた。この基板をメチルエチルケトンに浸漬、
洗浄した。このようにして形成した高分子膜上に、従来
のスパッタ法によりインジウム・スズ酸化物膜の透明電
極を設け、この上に日産化学■社製サンバー１３０（ポ
リイミド）の２％ｗｔＮ−メチル−２−ピロリジノン溶
液をスピナーでスピンコードした。スピナーの条件は回
転数２０００　ｒ、ｐ、ｍ、、時間３０秒であった。こ
れを１６０℃で３０分熱処理したのちナイロン布でラビ
ング処理した。

上記のようにして得た透明電極基板とは別に、カラーフ
ィルターおよび高分子膜を有しない透明電極基板を、ガ
ラス基板上に透明電極、配向膜を上記と同様の方法で設
けて作成した。

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、セルギヤツブ約２μｍで貼合せた。このセルに
チッソ■社製強誘電性液晶Ｃ３Ｉ０１３（フェニルエス
テル系）を１００℃で注入した後、約り℃／分で徐冷し
た。

このセル内の強誘電性液晶を観察したところ、液晶の初
期配向状態は、欠陥のない均一配向状態であることが分
った。

この実施例１から明らかなように、カラーフィルター上
にｉｎ　５ｉｔｕ重合による高分子膜の平坦化層を設け
た本発明の液晶表示素子は、カラーフィルターの凹凸が
透明電極および配向膜に影響を与えないので、液晶の配
向が阻害されることがなく、従来までの透明電極上に平
坦化層を設けた液晶表示素子より簡単に製造することが
できるので、カラー・デイスプレー用の液晶表示素子と
して有利なものである。

【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ニガラス基板 ２ａ、２ｂ：透明電極 ３ａ、３ｂ：配向膜 ４：カラーフィルター ５：高分子膜 ６．７：透明電極基板 ８：液晶 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　秦男

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １。強誘電性液晶をその間に封入する二枚の透明電極基
   板の少なくとも一方が、透明基板とパターン化されたカ
   ラーフィルターと透明電極とがこの順序で設けられてな
   る透明電極基板である液晶表示素子であって、分子中に
   少なくとも一個の重合性官能基を有するモノマーおよび
   ／またはオリゴマーを前記カラーフィルター上に塗布し
   、この塗布膜に対して紫外線照射、電子線照射および加
   熱処理からなる群より選ばれる少なくとも一つの処理を
   行なうことにより形成した、透明電極側表面が平坦な高
   分子膜が前記カラーフィルターと前記透明電極との間に
   設けられていることを特徴とする液晶表示素子。