JPH0240624A - 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１強誘電性液晶を用いた液晶表示素子に関する
。さらに詳しくは、強誘電性液晶を良好に配向させる配
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（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
の強誘電性渣品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１強誘電性液晶配向方法として１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オブトロニクス（ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ）Ｊ　１９Ｂ３
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１１００ｐ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（Ｓｉｎ）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６１−
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。さらに、この方法で必要な、真空中で
配向膜形成材料を蒸着させる工程は、塗布などによる成
膜に比べて手間のかかるものである。

特開昭５０−１５８３４６号公報および特開昭６１−７
３１３０号公報には、ネマチック型液晶の配向制御を目
的として、ニトロセルロース、アセチルセルロース、セ
ルロースアセテートブチレート、セルロースアセテート
プロピネート及びメチルセルロースなどのセルロース系
樹脂からなる配向膜を有する液晶表示素子が開示されて
いる。これらの材料からなる液晶配向膜は、塗布により
成膜できる上、熱処理の温度も比較的低温で、しかも安
価であるという長所を有しているが、強誘電性液晶に対
する配向制御能力は充分とはいえない。

［発明の要旨］ 本発明の目的は、簡単な工程で製造することができると
ともに、熱処理の温度が低く、安価なコストで製造でき
る、強誘電性液晶が良好に配向する配向膜を有する液晶
表示素子を提供することにある。

すなわち、本発明の目的は、従来、ネマチック型液晶の
配向膜として知られていたセルロース系樹脂の配向膜の
長所をそのまま持ち、しかも強誘電性液晶を配向させる
能力に優れた配向膜を有する強誘電性液晶表示素子を提
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
の間に強誘電性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、ヒドロキシアル
キルセルロースからなる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、従来、ネマチック型液晶の配向膜
として知られていたセルロース系樹脂のなかでも、具体
的にはネマチック型液晶の配向膜として知られていなか
ったヒドロキシアルキルセルロースを、強誘電性液晶の
配向膜として用いたことを特徴とする強誘電性液晶表示
素子にある。

本発明の液晶表示素子に用いるヒドロキシアルキルセル
ロースの配向膜は１強誘電性液晶を良好に配向させ得る
能力を持つ以外は、従来、ネマチック型液晶の配向膜と
して知られていたセルロース系樹脂の配向膜と異なると
ころはないので、セルロース系樹脂の配向膜の長所をそ
のまま持ち、しかも強誘電性液晶を配向させる能力に優
れた配向膜であるといえる。

以下に本発明の好ましい態様を列記する。

（１）前記ヒドロキシアルキルセルロースが、ヒドロキ
シエチルセルロースおよび／またはヒドロキシプロビル
セルロースであることを特徴とする液晶表示素子。

（２）前記ヒドロキシアルキルセルロースの置換度が、
１．５から２．８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、その間に強誘電性液晶４を封入している。

本発明の液晶表示素子は、この配向！１３ａ、３ｂの少
なくとも一方が、ヒドロキシアルキルセルロースからな
る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、１．２ルｍから６ｐｍが一般的であ
る。

本発明の強誘電性液晶表示素子に用いられる透明基板、
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（ＳｎＯ２）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。

また、本発明に用いる強誘電性液晶は、前記のように従
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拳）、Ｉ相（Ｓｍ
ｌψ）、Ｊ相（ＳｍＪ−）、Ｋ相（ＳｍＫ拳）、Ｇ相（
Ｓ　ｍ　Ｇ中）またはＦ相（ＳｍＦφ）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。

（ここで、Ｒ＝ｎ−Ａｌｋｙｌ、　ｎ−Ａｌｋｏｘｙ）
あるいは、 ｌ ＣＭ Ｈ３ Ｃ見Ｒ ０文　ＧＨ３ ０Ｍ Ｃ交ＧＨ３ Ｈ３ 具体的な液晶組成物としては、チッソ■製のＣ５−１０
１１，Ｃ５−１０１３、ｃｓ−ｔ　ｏ　ｔ５、メルク社
製のＺＬＩ−３４８８、ＺＬＩ−３４８９、帝国化学産
業■製のＨ３−９８Ｐ、ＭＳ−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、ヒドロキシアルキルセルロースからなる膜である
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
機能を有す膜を設け、その上に設けてもよい。

本発明に用いるヒドロキシアルキルセルロースは、特に
限定されないが、入手しやすく、安価である上、成膜工
程における配向膜形成材料塗布液の粘度等が適当となる
ので、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピ
ルセルロースが好ましく、その置換度は１．５から２．
８程度が好ましい。

この配向膜には、ヒドロキシアルキルセルロースの他に
、基板に対する接着能力を増すために。

特開昭６１−７３１３０号公報に記載のある有機チタン
化合物など他の成分を補助成分として含有していてもよ
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、ヒドロキシアルキルセルロー
スを配向膜形成材料として含む、配向膜形成材料塗布液
を塗布した後、加熱処理することにより形成する。配向
膜形成材料塗布液は、基本的にはヒドロキシアルキルセ
ルロースを水に溶解したものであるが、表面張力を下げ
るため、これに少量の有機溶媒（例えば、メタノール、
エタノール、酢酸メチル、酢酸など）を添加してもよい
、また、上記したように、補助成分として有機チタン化
合物などを添加しても、もちろんよい。

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表面上に
上記した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、熱処理を行
なう、処理時間は１５分〜２時間、処理温度は１１０〜
１７０℃程度である。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強
誘電性液晶をはさんで相対させ液晶表示素子とする。

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に 二枚の厚さ０．７ｍｍのガラス板を用意し、それぞれに
インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）の膜を形成した。こ
のＩＴＯｓ付きのガラス板に次の組成の塗布液をスピナ
ーで塗布した。

塗布液： ヒドロキシエチルセルロース　０．５（重量部）（置換
度：２．７） 水　　　　　　　　　８０　　　（重量部）メタノール
　　　　　　　２０　　（重量部）スピナーの条件は、
回転数２００　Ｏｒ、ｐ、層０、時間３０秒であった。

塗布後、約１時間、１３０℃で加熱処理した。この塗布
膜の厚さは、約５００であった。！！面をナイロンの植
毛布でラビング処理し、フロン液で洗浄し、平均粒径２
ｐｍのナイロンビーズを一方のガラス板に散布した０次
′に、それぞれのラビング面を内側にして、二枚のガラ
ス板を重ね合わせてセルを作成した。

このセルの厚さは、１．８ｐｍであった。このセルにに
チッソ−装備誘電性液晶Ｃ３１０１３（フェニルエステ
ル系）を９５℃で注入した後。

３℃／分の速度で徐冷し３０℃とした。このセルを、直
交ニコル下で観察したところ、強誘電性液晶はジグザグ
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から明らかなように、本発明の液晶表示素
子は、簡単な工程で製造することができるとともに、熱
処理の温度が低く、安価なコス７トで製造できる、強誘
電性液晶が良好に配向す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、ｌｂ ２　ａ、　２ｂ ３ａ、３ｂ ５、６ ：透明基板 ：透明電極 ：配向膜 ：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、その間に強誘電性液晶が
   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、ヒドロキシアルキルセルロースからな
   る膜であることを特徴とする液晶表示素子。