JPH02289826A - 液晶表示装置及び膜形成方法 - 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〕 本発明は高度に配向した高分子膜を用いた液晶表示装置
及び該高分子膜を得る膜形成方法に関し５特にＴＰＴ　
（薄膜トランジスタ）等のアクティブマトリックス素子
においてスイッチング素子を破壊することのない安定性
に優れた高機能液晶表示装置及びこのような液晶表示装
置に用いる液晶配向膜、あるいは回路の電極材料や半導
体マイクロデバイス構成材料等に利用される高，分子膜
を好適に形成し得る膜形成方法に関する． 〔従来の技稽〕 従来から、高分子化合物を高度に配向させることができ
れば、高分子化合物の本来保有している特性を十分に発
揮できると言われてきた。例えば、導電性高分子は一方
向への配向度に応じて導電率が大きく変化するため、電
極材料や半導体マイクロデバイス構成材料に適用する場
合，配向度が非常に重要な要因となる。また、超電導物
質においては、配向度は超電導特性を左右する決定的な
要因として重要であると考えられている。一方、液晶表
示装置においても配向度は非常に重要な要因となってい
る。例えばその配向膜を例にとれば、従来の液晶表示装
置に使用されている配向膜は、ポリイミド、ポリビニル
アルコール，ボリアミド等の高分子化合物の薄膜を、ス
ピンコート法、印刷法，ディッピング法等で形成し，硬
化させた後，布等で一方向にラビングすることで得られ
，該配向膜により液晶分子を一方向に配列させる方法が
採られている。

また、液晶高分子のように自ら配向性を持つ材料を配向
膜に使用する試みもすでになされている（特開昭６１−
４２６１８号公報等）。

しかしながら、このような従来の配向法では大面積にわ
たって均一な配向を示す配向膜を得ることが困難である
ため、大型の液晶表示装置に適用することができないと
いう欠点がある。

更に，液晶高分子のように自ら配向性を持つ材料を配向
膜として使用する方法は、高温で液品状態を示す材料し
か使用できないという欠点を有する。なぜなら液晶表示
素子を作る際には、配向処理の後にシール剤硬化やイソ
トロビック処理のような高温を必要とするプロセスがあ
るため、低昌域でしか液品相を示さない高分子を用いた
場合には．配向処理の後の工程で、配向が破壊されろ恐
わがあるからである。しかし，それを避けるために、高
温域で液晶相を示す材料を用いると、配向処理の工程で
，高熱が必要となり配向装置を作るのが困難になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされた
ものであって，第１の目的は応答性に優れると共にコン
トラスト比が高く、かつ大面積にわたって均一な表示が
可能な液晶表示装置を提供することにあり，第２の［１
的は光学的，電気的あるいは機械的特性を十分発揮する
ことができる，安定で高度に配向した高分子膜の形成方
法を提供することにある． 〔課題を解決するための手段〕 本発明によれば、第一に、少なくとも一方が透明である
電極が形成された一対の基板間に高分子化合物からなる
配向膜を介して低分子液晶を挾持してなる液晶表示装置
において、上記高分子化合物からなる配向膜は配向と同
時もしくは配向後に光化学反応又は熱化学反応により固
定化したものであることを特徴とする液晶表示装置が提
供され，第二に，基板上に高分子化合物膜を形成する膜
形成方法において、基板上に高分子化合物を塗布する工
程と、塗布された高分子化合物を一定方向に配向させる
工程と、配向された高分子化合物を固定化する工程とか
らなり、かつ、該固定化する工程が光化学反応又は熱化
学反応によるものであることを特徴とする膜形成方法が
提供される．以下．添付図面に沿って本発明を更に詳細
に説明する。

第１図は本発明の液晶表示装置の構成例を示す模式断面
図である。図中、１はガラス等の基板，２は１丁０（Ｉ
ｎｄｉｕ＋ｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）等の電極，３は高
分子化合物からなる配向膜、４は低分子液晶、５はシー
ル剤である． なお、上記電極２の少なくとも一方は透明であり、これ
らの電極は低分子液晶を叩動する手段（図示せず）に接
続されている。

本発明の液晶表示装置の配向膜に用いられろ高分子化合
物としては、成膜形成能を有するものであれば，いずれ
のものも使用できるが、有意的に使用される代表的な高
分子化合物としては液晶高分子があげられる。

これらの高分子は主鎖形又は側鎖形のいずれのものも使
用される。液晶高分子の場合、サーモト口ビック液晶高
分子であってもよいし、リオトロビック液晶高分子であ
ってもよい。サーモトロピック液晶高分子を用いる場合
には，膜形成工程が該液晶高分子の液晶形成条件におい
て行なわれることが望ましい．またサー３モト口ピック
液品高分子としては例えば次のような相転移系列のもの
が使用される。

ｉ　３　Ｑ４−）ｌ’ｔｌ　＋Ｓ　＜−ｎＱ又はＫ−（
ｒ）■ｓｏＨＳＨＧ又はＫ　　　　−ｉｌｌ）■ｓＯＨ
ＮＨＧ又はＫ　　　　・（ＩＩＩ）ただし，上記におい
てＩｓｏは等方性液体相、Ｎはネマティソク液晶相、Ｓ
はスメクテイック液晶相，Ｇはガラス相、Ｋは結晶相で
ある。

本発明において，上記のような高分子化合物を用いて配
向膜を形成するには電極２を有する基板１上に高分子化
合物を塗布する工程、塗布された高分了化合物を一定方
向に配向させる工程及び配向された高分子化合物を固定
化する工程を組合わせればよい． 基板ｌ上に高分子化合物を塗布する工程においては、従
来公知の塗布方法、たとえば、スビンコート法、ロール
コート法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法、ある
いはディップコート法等が任意に適用される．また，塗
布された高分子化合物を一定方向に配向させる配向処理
工程においては、磁場，電場，せん断，流動、ラビング
等の配向法が用いられるが，大面積にわたって均一な配
向が得られ、かつ静電気の発生を伴なわない，磁場、電
場、せん断、流動等の配向方法を採ることが望ましい。

つぎに、本発明ではこのように配向された高分子化合物
からなる配向膜の固定化を行なう。この固定化工程にお
いては光化学反応あるいは熱化学反応が利用される。光
化学反応は配向された高分子化合物を紫外線や電子線照
射により重合、硬化させるものであるが、必要により重
合開始剤、硬化剤、架橋剤、硬化促進剤などの添加剤を
併用してもよい．このような添加剤は従来公知のものか
ら任意に選択される．この固定化工程においては、光化
学反応あるいは熱化学反応により高分子化合物の主鎖間
あるいは側鎖間に硬化反応や架橋反応が起こり、配向さ
れた高分子化合物膜が硬化し、基板上に固定化される。

また、配向された高分子化合物の固定化は、塗布する高
分子化合物中に反応性分子を予め混合しておき、配向後
、該反応性分子間で光化学反応ないし熱化学反応を起こ
させてもよい。更に，上記固定化工程は前記配向工程の
後で通常行なわれるが、所望により配向工程と同時に行
なってもよい．ついで，このようにして固定化された配
向膜を有する２枚の基板を従来公知の方法によりたとえ
ばその配向膜面を内側にし、適当間隔を置いて対向させ
，周縁を，シール剤５で接着し、ついで低分子液晶を注
入することにより本発明の液晶表示装置を得ることがで
きる。

また，本発明の膜形成法には上述の液晶高分子の他に導
電性高分子等も用いることができる．本発明の膜形成法
では前記のような工程の組み合わせたことから、高分子
化合物膜の配向度を高度化させることができ、かつ、そ
の配向状態を長期にわたり維持することができるように
なる．更に、光化学反応ないし熱化学反応という特有な
固定化手段を用いたことにより，低温での配向も固定化
できるので低温域でしか液晶相を示さない高分子化合物
をも配向膜材料として使用できるという利点を有する． 〔発明の効果〕 本発明の液晶表示装置は，前記したように配向と同時も
しくは配向後に光化学反応又は熱化学反応により固定化
された配向膜を用いたことから、配向性及び応答性に優
れると共に高いコントラスト比を与え、しかも大面積に
わたって均一な表示をすることが可能となる． また、本発明の膜形成方法は、高分子化合物を一定方向
に配向させた後あるいは配向させると同時に光化学反応
又は熱化学反応により該高分子化合物を固定化させるよ
うにしたので，配向度が高度化し，かつ、その配向状態
を長期にわたって維持できる高分子膜の提供が可能とな
る．そして形成された高分子膜は本来高分子化合物が有
する光学的、電気的、機械的特性を十分発揮したものと
なり，従って、該膜は液晶配向膜とし極めて好適なもの
であり、さらにこのような高分子膜は電極材料、半導体
材料等の半導体マイクロデバイスの構成材料としても有
用である．更に、液晶を用いたディスプレイの偏光膜と
しても好適に使用される． 〔実施例〕 次に本発明を実施例により詳細に説明する。

実施例１ 高分子化合物として、１４０〜１７０℃でネマティック
液晶相を示し、繰り返し単位が下記式（式中，　ｘ＝０
．９） で表わされる液晶高分子（重合度２３０）の１　．　３
ｗｔ％トルエン溶液をｒＡ製し、この液晶高分子溶液を
３０ｏｒｐｍで回転しているＩＴＯ導電膜を有するガラ
ス基板上に滴下し均一に塗布後、上記基板を２５０℃ま
で加熱保持し、溶媒を除去した後、上記基板上に第２図
に示すようにもう一枚のガラス基板を重ね、これを５ｃ
ａ＋たけ基板に平行にずらしてせん断応力を与えること
により液晶高分子を一定方向に配向させた．その後，１
５０℃に保ちながら、紫外線を１時間照射し、架橋反応
を起こした．このようにして得られた基板２枚を液晶高
分子の配向方向が直交するようにシール剤によって周囲
を固定し、不マティック液晶を減圧注入により封入した
．クロスニコル下で観察したところ均一な配向が得ら才
し、基板間に５ｖ、６０１Ｉｚの矩形波を印加したとこ
ろ良好なコントラストが得られた。

実施例２ 高分子化合物として，１４５〜１８０℃でネマテイック
液品相を示し、縁り返し単位が下記式ｒ’ｌ１− で表わされる液晶高分子を用い、この液晶高分子に１０
重量％のネガティブタイプのホトレジス１−（口本合成
ゴム社製：ＣＩＲ７０２）を添加し、その溶液をスビン
コートにより基板上に塗布した。上記基板をネマティッ
ク液晶温度まで加熱し、基板表面と３４ｌ行方向に磁場
を印加しながら紫外線を照射し、ホトレジストの成分を
反応させた。もう一枚のガラス基板上にも同様の処理を
行ない、冷却させた後，低分子液晶を二つの基板間に扶
持させたところ、該液晶は均一で良好な配向を示した。

実施例３ 高分子として、繰り返し単位が下記式 実施例４ 可溶性の導電性高分子であり，繰り返し単位が下記式 で表わされる高分子化合物を、光反応高分子であり，繰
り返し単位が下記式 で表わされるリオトロピック液晶（重合度４００）のｍ
〜クレゾール溶液を用いた．この溶液に架橋剤としてビ
スアジドを加え、基板上に凸版印刷法により印刷した．
その後、上記基板に平行な方向に電界を印加し上記液晶
高分子を配向させた．それと同時に紫外線を照射し，分
子内及び分子間の架橋反応を起こし、その配向状態を固
定した。もう一枚の基板上も同様の処理を行ない、二つ
の基板間に低分子液晶を挟持させたところ、該液晶は均
一で良好な配向を示した． し で表わされる高分子化合物とそれぞれ２０：１の割合に
ビフェニル系の室温液晶組成物を溶媒として溶解した。

この溶液を用いて基板上にデイップコートしたところ，
液晶が配向しているのが確認された。この基板に光を照
射し、配向をｒＭ１定した後、アセトンにてビフエニル
系液晶を洗い流したところ．　１３　Ｓ−ｃＩ＋＋−’
の電気伝導度を有する薄膜を形成することができた． 実施例５ 高分子化合物として，３６〜１３３℃でネマテイツク液
品相を示し、繰り返し単位が下記式 で表わされる液晶高分子（重合度２５０）の１．ｌｖｔ
％トルエン溶液を調製し、この液晶高分子溶液にネガテ
ィブ型で架橋型のホトレジスト（日本合成ゴム社製：Ｃ
ＩＲ−７０２）を１（ｈｔ％の割合で添加し、その溶液
を実施例Ｉと同様に塗布した。上記基板を１５０℃に加
熱保持し溶媒を除去した後、５０℃まで基板を冷却し、
第３図に示したように基板表面と平行方向に１０キロガ
ウスの磁場を印加しながら紫外線を照射し，ホトレジズ
トの成分を反応させた．このようにして得られた基板２
枚を使用して、実施例１と同様にしてセルを作成した．
配向は良好で５ｖ、６　０　１１　ｚの矩形波を印加し
たところ良好なコントラストが得られた．

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の液晶表示装置の模式断面図、第２図
は、液品高分子をせん断応力により配向させる時の模式
図及び第３図は液晶高分子を磁場により配向させる時の
模式図である。図中，１は基板、２は電極，３は配向膜
，４は低分子液晶、５はシール剤及び６はマグネットを
示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一方が透明である電極が形成された一
   対の基板間に高分子化合物からなる配向膜を介して低分
   子液晶を挾持してなる液晶表示装置において、該高分子
   化合物からなる配向膜は配向と同時もしくは配向後に光
   化学反応又は熱化学反応により固定化されたものである
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. （２）高分子化合物が液晶高分子である請求項（１）記
   載の液晶表示装置。
3. （３）基板上に高分子化合物膜を形成する膜形成方法に
   おいて、基板上に高分子化合物を塗布する工程と、塗布
   された高分子化合物を一定方向に配向させる工程と、配
   向された高分子化合物を固定化する工程とからなり、か
   つ、該固定化する工程が光化学反応又は熱化学反応によ
   るものであることを特徴とする膜形成方法。
4. （４）塗布された高分子化合物を一定方向に配向させる
   工程と配向された高分子化合物を固定化する工程が同時
   に行なわれる請求項（３）記載の膜形成方法。