JPH03260629A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、液晶表示素子に関するものである。

［従来の技術］ 電界の作用により駆動する電気光学的効果を利用した液
晶表示素子においては、液晶分子を均一に配向させ、良
好な表示品質を得るために液晶配向膜を設けている。

液晶配向膜としては、無機質保護層を設けたガラス基板
上に電極膜を形成した後、５ｉｎｘなどの無機化合物を
斜方蒸着法により形成する無機液晶配向膜がある。しか
しながら、この無機液晶配向膜は、液晶配向性において
液晶の種類に対する選択性を持っているために、全ての
液晶組成物の配向を良好に行うことが困難である。また
、斜方蒸着法は蒸着装置などの真空装置を必要するため
製造コストが高くなり、さらに量産性の点からも十分な
形成法とは言えない。無機液晶配向膜の形成法には以上
の問題点があるために、現在では有機液晶配向膜が主流
となっている。

この有機液晶配向膜は、電極基板上にポリイミドなどの
有機高分子化合物をデイツプ法やスピンコーター法で高
分子薄膜とし、その上を布などで一方向にラビング処理
して形成する液晶配向膜である。

液晶表示素子は、液晶配向膜を有した一対の電極基板を
対向させて液晶表示セルを構成した後、液晶組成物を封
入して製造されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の有機液晶配向膜を有する液晶表示
素子には、重大な問題点があった。

有機液晶配向膜の形成法では、液晶表示基板が大型にな
るほど高分子薄膜を均一な膜厚で形成させることが困難
であり、膜厚に起因する閾値電圧の不均一による表示ム
ラが生じたりする。さらに布などで擦るラビング処理の
際、静電気の発生による基板の静電破壊、ゴミの付着に
よる点灯不良や液晶配向膜に傷を生じさせてしまうなど
の問題が生じている。

有機液晶配向膜に使用する有機高分子化合物としては、
ポリイミドが主に用いられている。このポリイミド液晶
配向膜の形成法は、ポリイミドの前駆体であるポリアミ
ック酸を、液晶表示基板上にデイツプ法やスピンコータ
ー法などで塗布した後、２５０℃前後の高温でイミド化
を行って形成している。しかしながら、この高温により
液晶表示基板の変形で電極の破損が生じ、点灯不良が起
こるなどの問題があった。

そこで、特開昭６１−２０５９２４号公報などに記載さ
れているような低温硬化型ポリイミドが提案され、現に
多用されているが、まだ硬化温度が高く、これらの問題
点が依然としである。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、上記の問題点を解決するために鋭意検討
した結果、ラビング処理および熱処理が不要で、かつ液
晶分子に対する配向能を示す液晶配向膜を有する液晶表
示素子を見い出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は下記の（１）〜（３）により構成さ
れる。

（１）少なくとも対向して配設された一対の電極基板、
液晶配向膜および液晶から構成される液晶表示素子にお
いて、該液晶配向膜が高分子液晶化合物および必要によ
り皮膜形成性高分子化合物からなる組成物（組成物Ｉと
言う）で形成される薄膜であることを特徴とする液晶表
示素子。

（２）少なくとも対向して配設された一対の電極基板、
液晶配向膜および液晶から構成される液晶表示素子にお
いて、該液晶配向膜が低分子液晶化合物と皮膜形成性高
分子化合物からなる組成物（Ｍｉ成物■と言う）で形成
される薄膜であることを特徴とする液晶表示素子。

（３）少なくとも対向して配設された一対の電極基板、
液晶配向膜および液晶から構成される液晶表示素子にお
いて、該液晶配向膜が高分子液晶化合物と低分子液晶化
合物および必要により皮膜形成性高分子化合物からなる
組成物（組成物■と言う）で形成される薄膜であること
を特徴とする液晶表示素子。

本発明において、高分子液晶化合物としては溶媒可溶の
ものであればよく、特に限定しない。このような高分子
液晶化合物としては、例えば、特開平１−１３４４２５
号公報に記載されているようなポリ（メタ）アクリレー
ト系、ポリエーテル系、ポリシロキサン系、ポリエステ
ル系などの液晶化合物、あるいはこれらの混合物、共重
合体などが挙げられる。

低分子液晶化合物としては、溶媒可溶のものであればよ
く、特に限定しない。このような低分子液晶化合物とし
ては、安息香酸フェニルエステル類、ビフェニル系およ
びそのエステル類、フェニルシクロヘキサン系およびそ
のエステル類、フェニルヘキシルシクロヘキサン系およ
びそのエステル類、フエニルジオキサン系およびそのエ
ステル類、フェニルピリミジン系およびそのエステル類
、カイラルアルキル基を有する強誘電性液晶などの液晶
化合物が挙げられる。具体的には、安息香酸フェニルエ
ステル類、ベンジリデンアニリン類、ビフェニルカルボ
ン酸エステル類のような岡野光治、小林駿介共編「液晶
・基礎編」第７章（培風館、昭和６０年刊行）に記載の
液晶化合物などを用いることができる。また、カイラル
アルキル基を含むトラン類（例えば、特開昭６１−４３
６９６号公報に記載のもの）なども使用可能である。

これらの２種類以上使用してもよい。

また、本発明において皮膜形成性高分子化合物としては
、溶媒可溶ものであればよく、特に限定しない。これを
例示すれば、フッ素樹脂、ポリビニルアルコール、尿素
樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル、
ケイ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテルイミド、ポリ
アミドイミド、アルキッド樹脂、ウレタン樹脂、レゾル
シン樹脂、フラン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニ
ル、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリア
ミド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラード、
ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、セルロース系樹脂、天然
ゴム、スチレン−ブタジェンゴム、アクリロニトリル−
ブタジェンゴム、ポリブタジェン、ポリイソプレンなど
が挙げられる。

また、これらの２種類以上を併用してもよい。これらの
皮膜形成性高分子化合物は、特に液晶配向膜形成時の造
膜性や膜強度を高める必要がある場合に高分子液晶およ
び／または低分子液晶と併用するとよい。これらの皮膜
形成性高分子化合物のうち、室温で硬化させるものある
いは硬化させる必要のないものが好ましい。

本発明における組成物Ｉ〜■の組成比は、通常表１に示
す通りである。数量の単位は、重量％を表している。

（以下余白） 表１　組成比 本発明において、液晶配向膜の形成法は特に限定しない
が、均一な高分子薄膜を製造しやすいことや高分子薄膜
の分子配列制御ができることなどから、水面展開法ある
いはラングミュアー−ブロジｘット法（Ｌａｎｇｕｍｕ
　ｉ　ｒ−Ｂ　ｌｏｄｇｅｔｔ法、以下ＬＢ法と略記）
が好ましく、特に好ましいのは水面展開法である。

水面展開法とは、皮膜形成性組成物を展開溶媒で溶解し
た高分子溶液を水面上に展開させた後、展開溶媒を揮発
させて高分子薄膜とする連続の製膜法である。

また、ＬＢ法とは特公昭５Ｂ−３５７２２号公報および
特開昭５８−３８２９号公報などに記載されているよう
な単分子製膜法である。ＬＢ法で製膜した液晶配向膜は
、ラビング処理を行わないでも配向能を有している。

水面展開法における展開溶媒としては、前記の組成物Ｉ
〜■を溶解させる展開溶媒であればよく、制限なく用い
ることが可能である。このような展開溶媒としては、脂
肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン含有炭化水素
、酸素含有炭化水素、含窒素炭化水素および含硫黄炭化
水素より選ばれた炭素数１〜１０の炭化水素の１種類ま
たは２種類以上の混合物が挙げられる。具体的には、水
と非相溶性の有機溶媒；ヘキサン、ヘプタン、オクタン
などの脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン
などの芳香族炭化水素、ジクロロメタン、ジクロロエタ
ン、四塩化炭素などのハロゲン化炭化水素、シクロヘキ
サノールなどの脂環式アルコールなど、ならびに水と相
溶性の有機溶媒；Ｎ−メチル−ピロリドン、Ｎ、Ｎ−ジ
メチルアセトアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミドな
どのアミド化合物、ジメチルスルホキシドなどのスルホ
キシド化合物、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの
環状エーテル化合物が挙げられる。

また、組成物■〜■を展開溶媒で溶解した高分子溶液が
自発展開しにくいときには、高分子溶液に展開助剤を添
加してもよい。展開助剤として、例えば、クレゾール、
フェノールなどの芳香族アルコール、脂肪族、脂環式ま
たは芳香族ケトン、エステル、アルコール、アミン、ア
ルデヒド、エーテル、パーオキサイドおよびこれらの混
合物が挙げられる。

さらに、高分子溶液の展開性を良くするために高分子溶
液に界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤としては
、水面展開法で使用できる界面活性剤であれは特に限定
しないが、好ましくはノニオン系もしくはアニオン系界
面活性剤がよい。

本発明で用いる電極基板の種類は制限されず、ＩＴ○、
ＮＥＳＡなどの透明電極を形成したガラス基板、ポリエ
ステルなどのプラスチックス基板、さらに薄膜トランジ
スターや薄膜ダイオードなどを形成したガラス基板、シ
リコーンウェハーなどが挙げられる。

本発明による液晶配向膜は、上記のような電極基板上に
直接形成することができるが、電極の上層または下層に
無機絶縁膜として５ｉ０２、Ａｌ２Ｏ３ならびにＴｉＯ
２などの膜を設けたものを用いることもできる。

また、液晶配向膜と電極基板との接着を高めるために、
シランカップリング剤を１種類以上用いてもよい。

さらに、電極基板への積層は、水面上の高分子薄膜を直
接積層しても良いし、予めフィルム上に積層しておいた
ものを電極基板に転写する方法を用いても良い。この電
極基板上への液晶配向膜の積層は単層、複層のいずれで
あっても良く、複層の場合は、転写した水面展開膜に付
着した水分を完全に除去してから次を積層することが望
ましい。

また、一対の電極基板の間に注入する液晶としては、例
えばネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチッ
ク液晶および強誘電性液晶などがか挙げられる。

［実施例コ 以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発
明はこれらの実施例に限定されない。

実施例１〜５ 表２に示すような組成比の組成物■〜■を展開溶媒とし
てクロロホルムを用いて、１．５重量％の高分子溶液を
各々作成した。なお、数量は各化合物の含有量で、単位
は重量％である。

（以下余白） 表２ なお、本組成物の高分子液晶化合物、低分子液晶化合物
および皮膜形成性高分子化合物には下記のものを用いた
。

高分子液晶化合物； 低分子液晶化合物； Ｃ５Ｈ，、−〇−Ｑ−ＣＮ 皮膜形成性高分子化合物； ポリスチレン　（Ｍｎ＝５００００） 次に、第１図に示すような水面展開製膜装置で、組成物
■〜■の各高分子溶液について、定量ポンプ（１）で供
給口（２）から高分子溶液を水槽（３）内の水面（４）
上に放出した結果、何れの場合も高分子溶液が水面上に
自発的に展開して、高分子薄膜（５）が生成した。この
ようにして生成した各々の高分子薄膜（５）を、転写ロ
ーラー（６）によりフィルム状基材（７）上に予め付設
しておいた電極基板に接触転写させた。水分を乾燥除去
した後、第２図に示すように液晶配向膜（１０）の製膜
方向が直交するように一対の電極基板（８）を配設し、
２μｍのアルミナスペーサー（１１）を介して液晶表示
セルを各々作成した。次にフェニルシクロヘキサン系の
ネマティック液晶組成物（１２）を注入し、注入口（１
３）をエポキシ樹脂でシールした後、偏向軸が液晶配向
膜の製膜方向と同方向となるように偏向板（１４）を貼
付けて、液晶配向膜（１０）に組成物■〜■を各々有し
た実施例１〜５の液晶表示素子を作成した。

このようにして得られた実施例１〜５の各液晶表示素子
は、何れも配向ムラは見られず均−配向性を示した。ま
た、電極間のショート、電極破壊による点灯不良は一切
見られなかった。

［発明の効果コ 本発明の液晶表示素子は、ラビング処理を行わないでも
液晶組成物を十分に配向させうる液晶配向膜を有してな
るものである。そのため、静電気の発生によって電極や
薄膜トランジスターなどを破壊することなく、液晶配向
膜表面を汚染することなどもない。また、この液晶配向
膜は、従来の液晶配向膜に用いていたポリイミドを使用
していないため、熱処理が不要である。従って、熱で液
晶表示基板が変形することによって生じる電極の破壊な
どがない。

さらに、液晶配向膜を水面展開法により製膜する場合、
−回の処理で均一な約５０Å以上の任意の膜厚の高分子
薄膜を形成できる。従って、本発明の液晶表示素子は、
表示品質を低下させることなく、量産性にも優れた液晶
配向膜を有するものである。

上記の効果を奏することから、電卓や時計などの分野か
らカラーテレビ、ワープロ、パソコンなどに使用される
液晶表示素子として有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例における水面展開製膜装置の概要図、
第２図は、実施例における液晶表示素子の基本構成図で
ある。 １・・・定量ポンプ　　　２・・・供給口３・・・水槽
　　　　　　４・・・水面５・・・高分子薄膜　　　６
・・・転写ローラー７・・・フィルム状基材 ８・・・ガラス基板　　　９・・・電極１０・・・液晶
配向膜　　１１・・・スペーサー１２・・・液晶 １４・・・偏向板 １３・・・封止材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも対向して配設される一対の電極基板、液
   晶配向膜および液晶から構成される液晶表示素子におい
   て、該液晶配向膜が高分子液晶化合物および必要により
   皮膜形成性高分子化合物からなる組成物で形成される薄
   膜であることを特徴とする液晶表示素子。 ２、少なくとも対向して配設される一対の電極基板、液
   晶配向膜および液晶から構成される液晶表示素子におい
   て、該液晶配向膜が低分子液晶化合物と皮膜形成性高分
   子化合物からなる組成物で形成される薄膜であることを
   特徴とする液晶表示素子。 ３、少なくとも対向して配設される一対の電極基板、液
   晶配向膜および液晶から構成される液晶表示素子におい
   て、該液晶配向膜が高分子液晶化合物と低分子液晶化合
   物および必要により皮膜形成性高分子化合物からなる組
   成物で形成される薄膜であることを特徴とする液晶表示
   素子。 ４、該液晶配向膜が水面展開法もしくはラングミュアー
   −ブロジェット法により製膜してなる請求項１〜３の何
   れかに記載の液晶表示素子。