JPH03246515A - 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、フィルム成形可能な高分子液晶あるいはその
組成物と、透明性および耐久性の改善されたプラスチッ
クフィルム基板とからなる曲面表示可能な液晶表示素子
に関する。 「従来の技術」 液晶表示素子は、小型、軽量、低消費電力という特徴を
Ｈするもので、近年実用化の検討が急速に進み、またそ
の多様化が注目されている。そして今日この液晶表示素
子に高分子液晶を用いる研究が行なわれている。 高分子液晶を用いた液晶表示素子としては、特開昭６３
−３１８５２６号公報によって提案されたものがある。 この液晶表示素子は、高分子液晶からなる液晶層をガラ
ス基板で挟んだものである。 この液晶表示素子は、フィルム形成能に劣る高分子液晶
が用いられている上に、基板がガラスによって形成され
ているので曲面表示用の液晶表示素子としては不適当な
ものであった。 これに対して、フィルム状に成形できる高分子液晶を用
いて液晶層を形成し、これをプラスチックフィルム製の
基板で挟むと、曲面表示における信頼性に優れかつ量産
にも適した液晶表示素子を提供することができる。 従来このような液晶表示素子の基板には、ポリエーテル
サルフすン（Ｐ　Ｅ　Ｓ　）や−軸延伸ポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）からなるフィルムを用いるこ七
が提案されている。 「発明が解決し、ようとする課題」 ところが、基板がＰＥＳやＰ　Ｅ　Ｔで形成された液晶
表示素子においては、インジウムずず酸化物（ＩＴＯ）
等からなる透明電極を薄くすると透明電極の表面抵抗が
高くなって電極としての性能か悪化するため、透明電極
を厚く形成する必要かうり、これにより基板の光透過率
が損なわれていた。 また前記従来の液晶表示素子の基板をなす、ＰＥＴ等は
体積固有抵抗や耐電圧が小さいため、前記従来の液晶表
示素子では基板を厚く形成しなければならず、この点て
も基板の光透過率か損なわれていた。 このような理由により、前記従来の液晶表示素子は、透
明性に劣る低コントラストのものとなっていた。 さらに前記従来の液晶表示素子では、基板をなすＰＥＴ
等とＩＴＯとの熱膨張率の差が大きいため、特に温度変
化にさらされると透明電極に亀裂か生し易く抵抗値が増
大し易い。このため従来の液晶表示素子は、温度変化に
対する耐久性に欠ける不満があり、その改善ら要望され
ていた。 本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、透明性に優
れ高コントラストであるうえ１．温度変化等に対する耐
久性向上ら可能な液晶表示素子を提供することを目的と
する。 「課題を解決するための手段」 本発明の液晶表示素子は、高分子液晶からなる液晶層と
、透明電極か形成されたプラスデックフィルム製基板と
からなる液晶表示素子であって、下記（ａ）に挙げたテ
トラカルボン酸二無水物から選ばれたｔｉ以上と、下記
（ｂ）に挙げたジアミンから選ばれた１種以上とを反応
させて得られたポリイミドによって、前記プラスチック
フィルム製基板が形成されたものである。 （ａ）テトラカルボン酸二無水物 （ ｂ）ジアミ ン Ｌヒ３ この液晶表示素子の基板をなすポリイミドフィルムは、
前記テトラカルボン酸二無水物（ａ）とジアミン（ｂ）
とを溶媒中で反応させて得られるポリアミック酸あるい
はその混合物を溶媒中に溶解してワニスとし、このワニ
スを板体に塗布したあと、熱処理（乾燥・硬化）させる
ことにより作成できる。 この場合、テトラカルボン酸二無水物（ａ）として下記
２，２−ビス−（３，４−ジカルボキシフェニル）−ヘ
キサフルオロプロパンニ無水物を用い、ジアミン（ｂ）
として下記２．２′　−ビス（トリフルオロメチル）−
４，４′　　ジアミノビフェニルを用いた場合は、 これらを溶媒中で反応させて得られるポリアミック酸を
イミド化率２０％〜９８％の範囲でイミド化することが
望ましい。このようにして得られたポリイミドフィルム
は、光透過率に特に優れたものとなる。 前記化合物（ａ）　（ｂ）を前述のように反応させるこ
とにより得られるポリイミドとしては、下記一般式で示
されるものを例示できる。

【　式中Ｒ１１は、例えば■、 これらポリイミドのうち、フッ素置換基が導入されたも
のは、熱膨張係数、誘電率、屈折率をより一層低減する
ことができる。 この液晶表示素子の透明電極を形成する材料としては、
インジウムすず酸化物（ＩＴＯ）等を例示できる。この
透明電極を形成す°るには、ポリイミドフィルムを２０
０〜４００℃の温度範囲に加熱した状態でＩＴＯをエレ
クトロンサイクロトロン　レゾナンス（ＥＣＲ）スパッ
タする方法などが好適である。 本発明の液晶表示素子の液晶層をなす高分子液晶として
は、下記一般式（Ｊ）〜（１）で示す繰り返し単位を有
゛する高分子、共重合体あるいはそれらに他の高分子や
低分子液晶化合物を配合した液晶組成物、または高分子
マトリクスと低分子液晶からなる組成物等が好適に用い
られる。以下に例示する高分子液晶は、電界等の外的因
子に対する応答が速く、動画表示に適するものである。 またフィルム形成能を存するため大画面表示素子や曲面
表示素子に適している。さらにここに例示された高分子
液晶のうち、光学活性アルキル基に隣接してケトン基を
存するものは、特に電界等の外的因子の変化に対する応
答速度が良好である。 ■　ポリアクリレートを主鎖とする高分子液晶【 （１）式中 には１〜２０の整数、 Ｘは水素、水酸基、ハロゲン基またはニトリル基Ｙは−
ＣＯＯ−−０ＣＯ−−ＣＨ，Ｏ−または−〇　ＣＨｔ Ｒ，は−ＣＯＲ，、−ＧＯＯＲ３、−０ＣＯＲ３、−Ｏ
Ｒ３または−Ｒ１５ Ｒ３は光学活性アルキル基を示す。】 ■　ポリシロキサンを主鎖とする高分子液晶

【 （「）式中 Ｒ４は低級アルキル基、 ｋは１〜２０の整数、 Ｘは水素、水酸基、ハロゲン基またはニトリル基Ｙは−
ＣＯＯ−−ＯＣＯ−−Ｃｔｌ　、Ｏ−または−〇　ＣＨ
ｔ Ｒ８は−ＣＯＲ７、−ＣＯＯＲ？、−ｏｃｏｒｔ、、Ｏ
Ｒ？または−Ｒ７ Ｒ６は光学活性アルキル基を示す。】 ■　ポリエステルを主鎖とする高分子液晶

【 （ＩＩＩ）式中 Ｒ１１はＨまたはＣｔ　Ｈｓ ｋは１〜２０の整数、 Ｑは！〜３０の整数 ｍはＯまたは！ Ｚは酸素またはＣ００ Ｘは水素、水酸基、ハロゲン基またはニトリル基Ｙは−
ＣＯＯ−−０ＣＯ−−ＣＨ，Ｏ−または−〇　ＣＨｔ Ｒ１゜は−ＣＯＲ，、−ＣＯＯＲ，、−０ＣＯＲＯＲ１
または−ＲＩ＋ Ｒ１は光学活性アルキル基を示す。】 「作用」 前記ポリイミドからなるフィルム上に形成された透明電
極は薄膜化されても表面抵抗は小である。 また前記ポリイミドからなるフィルムは、体積固有抵抗
および耐電圧が大であるので、薄膜化されても基板とし
て必要な性能を満足できる。 さらに前記ポリイミドからなる基板は温度変化に対する
耐久性が大である。 加えて前記ポリイミドによれば、ＩＴＯの熱膨張率（４
Ｘ　Ｉ　Ｏ−”／’Ｃ）により近似した熱膨張率を存す
るフィルムを得ることか可能である。 「実施例」 以下、実施例に沿って本発明の液晶表示素子を詳しく説
明する。なお本発明の液晶表示素子は、これら実施例に
限定されろものではない。 （実施例り 第１図は本発明の液晶表示素子の一実施例を示すしので
、断面円弧状に形成されている。第１図中符号１は高分
子液晶層である。高分子液晶層Ｉは、ポリイミド製配向
膜２および透明電極３が形成されたプラスチックフィル
ム基板４．４の間に挟まれている。そして各プラスチッ
クフィルム基板４．４の外面側には保護膜５，５が積層
されている。この液晶表示素子の高分子液晶層１は膜厚
４μｍに形成されている。また基板は厚さ７０μｍ、透
明電極３は膜厚１８００人に形成されている。 この液晶表示素子の高分子液晶層ｌは、下記構造式（Ｉ
Ｖ）で表される繰り返し単位を有する高分子液晶をＩ軸
延伸処理することによって製造されたものである。 この高分子液晶化合物は、本発明１者らが先に出願した
特願昭６３−２７８６１６号に記載した製造方法と略同
様に製造されたものである。すなわち、まず４−（４−
ヒドロキシフェニル）安息香酸と水酸化ナトリウムとを
エタノールと水との混合液に溶解し、この溶液にジブロ
モオクタンを加えて所定時間環流攪拌したのち冷却し、
ついでこの溶液に希塩酸を加えて析出させた沈澱を精製
して得られて置換安息香酸類の酸ハロゲン化物を合成し
た。他方これとは別にＳ−（＋）−メチルブタン酸に無
水塩化亜鉛を混合し、これを加熱して溶解させた後メト
キンベンゼンを加え、これを攪拌しながら所定温度まで
加熱したあと、室温まで冷却し、濃塩酸と水との混合液
を加えた。このものからエチルエーテル抽出されたもの
を炭酸水素ナトリウム水溶液と水で洗浄した後、無水硫
酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を除去して得られた液状反
応混合物をシリカゲルカラムで精製して光学活性基を存
する置換ヘンガン類を得た。つぎにこれらをピリジンの
ような塩基性溶媒の存在下に反応さけることにより中間
体を得、さらにこの中間体をアクリル酸あるいはメタク
リル酸とのエステル化によりモノマーを得、これをラジ
カル重合させることにより前記高分子液晶化合物を得た
。 この実施例１の液晶表示素子のプラスチックフィルム基
板４は、下記構造式Ｖで表されるピロメリット酸二無水
物と り　　　　Ｏ 下記構造式ＩＸで示される２ ２′ ビス（トリフル オロメチル）−４，４’　−ノアミノビフェニルとを反
応させて得られたものである。 このポリイミドフィルムの製造は、本発明者らが先に出
願した特願平１−２０１１７０号に記載した方法で行な
われた。すなわち前記２種類の化合物をＮ、Ｎ−ツメチ
ルアセトアミド（ＤＭＡ）中に加え、これを窒素雰囲気
下、室温で３日間撹拌して得られたポアミック酸のＤＭ
Ａ溶液（粘度約８０ポアズ）を、アルミニウム板上にス
ピンコーティングし、窒素雰囲気下、７０℃で２時間、
ついで１６０℃で１時間、２５０℃で３０分、更に３５
０℃で１時間加熱キュアしてアルミニウム板表面にポリ
イミドフィルムを形成した。この後、このアルミニウム
板をｌＯ％Ｈ（ｌ水溶液に浸漬してアルミニウム板を溶
解することによってポリイミドフィルムを得た。 前記透明電極３は、インジウムすず酸化物（ＩＴｏ）に
よって形成されている。この透明電極３は、前記ポリイ
ミドフィルムを高温に加熱した状態でＥＣＲスパッタす
ることによって形成されたものである。 この透明電極３か形成された基板４の特性を第１表に示
４゛。第１表の熱膨張率の欄から明らかであるように、
この実施例１て作成されたポリイミドフィルムは特に熱
膨張率が小である この液晶表示素子は、透明性が良く高コントラストであ
った。また、曲面状態での使用にも十分耐えるものであ
った。 またこの液晶表示素子を−２０；：＋６０℃、１０００
回の温度サイクル試験に供したが、動作異常は起こらな
かった。 （実施例２） 基板４．４をなすポリイミドを下記のものに変えた点の
み実施例１と異なる液晶表示素子を製作した。 この実施例２で用いられたポリイミドは、下記構造式■
で表される２、２−ビス（３，４−ジカルポキンフェニ
ル）−へキサフルオロプロパンニ無下記構造式■て表さ
れる２、２′ ビス（トリフル オロメチル）−４，４’　ジアミノビフェニルとを反応
させることによって得られたものを用いた。 このポリイミドの合成は、本発明者らが先に出願した特
願昭１−１９６５０１号に記載した方法と同様に行なわ
れた。すなわち、まず前記２種類の化合物をＮ、Ｎ−ジ
メチルアセトアミド中に加え窒素雰囲気下で混合、撹拌
しつつ室温で２４時間反応を進め、濃度１５重量％のポ
リアミック酸溶液（ポリイミドワニス）を得た。次に、
このボリアミック酸溶液を風乾した後、２００℃で１時
間熱処理し、この後Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミドを加
えて溶解し、濃度２０重量％のポリアミック酸溶液を得
た。この溶液中に含まれているポリイミドのイミド化率
を核磁気共鳴装置で調べたところ９８％であった。次に
このポリアミック酸溶液を石英板上にスピンコードし７
０℃×２時間、２００℃×１時間、３００℃×１時間の
熱処理を行い厚さ７０μｍの基板用ポリイミドフィルム
とした。 このポリイミドフィルムに実施例１と同様にＩＴｏを蒸
着した。このものの特性を第１表に示す。 この実施例２の液晶表示素子も透明性が良く、また曲面
状態での使用に十分耐えるものであった。 また実施例１と同様の温度サイクル試験に供したところ
、この実施例２のものも劣化は起こらなかった。 （比較例１） 実施例１のものと比較して、厚さ７０μｍのＰＥＳフィ
ルムで基板を形成した点のみ異なる液晶表示素子を製造
した。 ＰＥＳフィルムにＩＴＯを１８００人蒸着０たものの特
性を第１表に示す。 この液晶表示素子を実施例１と同様の温度サイクル試験
に供したところ動作異常が起こった。 （比較例２） 実施例１のものと比較して、基板を厚さ７０μｍのＰＥ
Ｔフィルムで形成した点のみ異なる液晶表示素子を製造
した。 ＰＥＴフィルムにＩＴＯを１８００人蒸着０たものの特
性を第１表に示す。 この液晶表示素子を実施例１と同様の温度サイクル試験
に供したところ動作異常が起こった。 以下余白 前記第１表の表面抵抗の欄の数値を比較すると、実施例
１．２の液晶表示素子を形成する基板４ては、透明電極
３の表面抵抗が小であることが判る。 このように実施例の液晶表示素子では、透明電極３の表
面抵抗が小であるので、ＩＴＯ製透明電極をより一層薄
膜化して、光透過率の改善、コントラストの向上を実現
することが可能であることが判明した。 また実施例１．２の液晶表示素子の基板４をなすポリイ
ミドフィルムは、体積固有抵抗や耐電圧が大であるので
、基板４を薄く設計しても基板として必要な性能を確保
てき、基板の薄膜化による液晶表示素子の透明性向上を
図ることが可能であることか判明した。 さらに前記実施例の液晶表示素子は、基板４をなすポリ
イミドとＩＴＯとの熱膨張率の差が小さい等の要因によ
り、温度変化に対する耐久性に優れてたものであること
を確認できた。 「発明の効果」 以上説明したように本発明の液晶表示素子は、所定のテ
トラカルボン酸二無水物と所定のジアミンとから得られ
るポリイミドによって基板か形成されると共に、液晶層
が高分子液晶によって形成されており、全構成要素がフ
ィルムであるため湾曲状態での携帯、曲面表示ら可能で
あり、その作成は容易である。また大画面表示にも対応
できるものとなる。 加えて本発明の液晶表示素子ては、所定のテトラカルボ
ン酸二無水物と所定のジアミンとから得られるポリイミ
ドによって基板が形成されているので、基板上に形成さ
れた透明電極の表面抵抗が小である。従ってこの発明の
液晶表示素子によれば、透明電極をより一層薄膜化して
、素子の透明性の改善、コントラストの向上を実現する
ことが可能であることが判明した。 また本発明の液晶表示素子ては、基板をなすポリイミド
フィルムの体積固有抵抗や耐電圧が大なので、基板を薄
く設計しても基板として必要な性能を満足することがで
きる。従って本発明の液晶表示素子は、基板の薄膜化に
よる液晶表示素子の透明性向上を図ることが可能である
。 よって本発明の液晶表示素子は、基板および透明電極を
／３模化することにより、素子の透明性およびコントラ
ストの向上を図ることができるものとなる。 さらに本発明の液晶表示素子においては、基板をなすポ
リイミドの熱膨張率をＩＴＯのそれに近似させろことか
可能であり、温度変化等に対する耐久性に優れ、使用温
度範囲の広い素子を設計することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶表示素子の一実施例を示す断面図
である。 高分子液晶層、 配向膜、 ・・透明電極、 ・・プラスチックフィルム基板、 保護膜。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 高分子液晶からなる液晶層と、透明電極が形成されたプ
   ラスチックフィルム製基板とからなる液晶表示素子であ
   って、 前記プラスチックフィルム製基板が、下記（ａ）に挙げ
   たテトラカルボン酸二無水物から選ばれた１種以上と、
   下記（ｂ）に挙げたジアミンから選ばれた１種以上とを
   反応させて得られたポリイミドによって形成されている
   ことを特徴とする液晶表示素子。 （ａ）テトラカルボン酸二無水物 ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼▲数式、化学式、表
   等があります▼ （ｂ）ジアミン ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼。 ▲数式、化学式、表等があります▼