JPH03293324A - 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、？α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、Ｓｉ帆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とするため
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など
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、膜厚に起因する闇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、−船釣にポリイミドが有機極性溶媒
に溶解し・にくいため、ポリイミドの前駆体であるポリ
アミック酸などを、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
脱溶媒およびイミド化を行って形成している。しかしな
がら、この高温により電極の劣化や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、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、該液晶配向膜がグラフトポリマー（
１）および必要により皮膜形成性高分子化合物（４）か
らなる組成物（組成物Ｉとする）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；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、該液晶配向膜がブロ
ックポリマー（２）および必要により皮膜形成性高分子
化合物（４）からなる組成物（組成物■とする）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；なら
びに、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、該液晶配向膜が立体規則性ポリマー（３）および
必要により皮膜形成性高分子化合物（４）からなる組成
物（組成物■とする）で形成される薄膜であることを特
徴どする液晶表示素子である。

本発明において、グラフトポリマー（１）は、溶媒可溶
のものであればよく、特に限定しない。

このようなグラフトポリマーとしては、オルガノシロキ
サン、芳香族エーテル、芳香族エステル、脂肪族エーテ
ル、脂肪族エステル、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素
、ハロゲン化炭化水素などから選ばれた繰り返し単泣を
持つポリマーを幹成分および枝成分に持つグラフトポリ
マーが挙げられる。好ましいものは、例えばシクロペン
タン環、シクロヘキサン環、ベンゼン環、ナフタレン環
、フラン環、オキソラン環、ジオキソラン環、チオフェ
ン環、ピロール環、ピラン環、オキサン環、ジオキサン
環、ピリジン環、ピラジン環およびこれらの置換体など
の環構造を側鎖に有する繰り返し単位のポリマーを幹成
分および／または枝成分に持つグラフトポリマーである
。これらの環構造を側鎖に有する繰り返し単位のポリマ
ーとしては、例えばポリスチレン、ポリ（ｐ−フェニル
スチレン）、ポリフェニルアセチレン、ポリビニルアセ
チレン、ポリビニルピリジン、ポリビニルピリミジンお
よびこれらの誘導体が挙げられる。グラフトポリマーは
、コポリマーでもターポリマー以上の多元共重合体であ
ってもよい。また、これらのグラフトポリマーのうち１
種類または２種類以上用いてもよい。これらのグラフト
ポリマー（１）は、従来公知の方法、例えば高分子反応
法、連鎖移動法、マクロモノマー法などで合成される。

本発明において、ブロックポリマー（２）は、溶媒可溶
のものであればよく、特に限定しない。

このようなブロックポリマーとしては、上記のグラフト
ポリマーと同様の繰り返し単位を持つポリマーを各ブロ
ックに持つものが挙げられる。また、各ブロックを構成
する好ましい繰り返し単位を持つポリマーも上記と同様
である。ブロックポリマーは、コポリマーでもターポリ
マー以上の多元共重合体であってもよい。また、これら
のブロックポリマーのうち１種類もしくは２種類以上用
いてもよい。これらのブロックポリマー（２）は、従来
公知の方法、例えばイオン重合法や過酸化型高分子重合
法などで合成されるものである。

本発明において、立体規則性ポリマー（３）としては、
アイツタクチイックおよび／またはシンジオタフティッ
クな立体構造を持つものであり、溶媒可溶のものであれ
ばよく、特に限定しない。

これを例示すれば、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポ
リビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリ
（２−ビニルピリジン）、ポリ塩化ビニル、ポリアクリ
ロニトリル、ポリプロピレンオキサイド、ポリα−アミ
ノ酸およびこれらの組合せによる共重合体などから選ば
れるポリマーであり、かつアイツタクチイックおよび／
またはシンジオタフティックな立体構造を持つものが挙
げられる。また、これらの立体規則性ポリマーのうち１
種類もしくは２種類以上使用してもよい。アイツタクチ
イックまたはシンジオタフティックな立体構造を持つ立
体規則性ポリマーは、アタクティックなポリマーに較べ
て、高次構造をとり易く、そのためにラビング処理なし
ても液晶配向能が発現すると推定される。

また、本発明において皮膜形成性高分子化合物（４）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。これらの皮膜形成性高分子化合
物のうち、室温で硬１ヒ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。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（
４）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グラフトポリマー（１）、ブロック
ポリマー（２）または立体規則性ポリマー（３）と併用
するとよい。

本発明における組成物■〜ｍの組成比は、通常表１に示
す通りである。表１において、数量は組成物中の各化合
物の含有量であり、単位は重量％を表している。

（以下余白） 表１ 組成比 液晶配向膜（高分子薄膜）の膜厚は、通常３０人〜１５
００人、好ましくは５０人〜１０００人である。

また、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、ラビング処理により液
晶配向膜（高分子薄膜）界面に発現する分子配向を実現
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−ブロジエット法（Ｌａｎｇｕｍｕ　ｉ　ｒ−Ｂｌｏ
ｄｇｅｔｔ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。この水面展開法では、１
回で５０Å以上の所望する膜厚の高分子薄膜が形成でき
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連続的に展開し、展開方向に延
展しながら、展開溶媒を揮発させて高分子薄膜とし、そ
れを連続的に巻取る製膜法である。

また、ＬＢ法とは皮膜形成性組成物を水面上に展開し、
水面上に展開された皮膜形成性組成物を一定の表面圧で
圧縮しながら、展開溶媒を揮発させて高分子薄膜とし、
支持体に移し取る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液晶配向
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、特に制限はな
い。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の炭化水素およびこれらの２種類以上の
混合溶媒が挙げられる。具体的には、水と非相溶性の有
機溶媒〔例えばヘキサン、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〔例えば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など〕が挙げられる。

また、組成物Ｉ〜ｍを上記の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
式または芳香族のケ）・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２種類以上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。

本発明において、電極基板は特に制限はなく、Ｉ　ｎ２
０３−５ｎ０２．５ｎ０２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；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の上に液晶配向膜を形成するこ
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。

本発明における液晶としては、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
液晶などが挙げられる。

また、本発明の液晶表示素子は、強誘電性液晶を用いた
液晶表示素子、アクティブマトリックス駆動による液晶
表示素子、スーパーライスティドネマティックタイプの
液晶表示素子、ライスティドネマティックタイプの液晶
表示素子、ゲスト−ホスト方式による液晶表示素子など
の幅広いタイプの液晶表示素子として有用である。

さらに、本発明の液晶表示素子は、電卓や時計などの分
野からカラーテレビ、ワープロ、パソコンなど幅広い用
途に有用である。

［実施例］ 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１〜６ 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。なお表２において、数量は組成物中の各
化合物の含有量であり、単位は重量％である。

（以下余白） 表２ 注）各組成物中のグラフトポリマー、 ブロック ポリマー、立体規則性ポリマー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。

グラフトポリマー； ホ０１ノ（メチ１１ヌタウ！ルート−ｇ−メチ［ン）　
　　　　　（Ｍｎ＝２２０００）ホ０リヌチ月ヌタク１
ルー）　　　６０ｍｏ１％ホ０リスチしン　　　　　　
　４０ｍｏＩ％ブロックポリマー； ホ０１Ｊ（メチルヌタク１ルートーｂ−スチトン）　　
　　　　（Ｍｎ＝１９０００）ホ０リヌチルヌダり１ル
ー）　　　５０ｍｏ１％ホ０リスチしン　　　　　　　
　５０＋ｎｏＩ％立体規則性ポリマー； ｉｔ、−ホ０リヌチ１１ヌクク１ル刊・　　　　　　　
　　　　（Ｍｎ：］００００）皮膜形成性高分子化合物
； ホ０リメチしン　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　（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。高分子薄膜の膜厚は、何れの組成
物においても約８０人程度であった。

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
（１３）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）
を貼付けることにより、液晶配向膜（１０）が組成物■
〜■から形成された実施例１〜６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１〜６の各液晶表示素子
は、何れも配向ムラは見られず均一な配向性を示した。

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］ 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。

【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で
あり、第２図は、実施例における液晶表示素子の基本構
成図（断面図）である。 １・・・定量ポンプ ３・・・水槽 ５・・・高分子薄膜 ７・・・フィルム状基材 ８・・・ガラス基板 １０・・・液晶配向膜 １２・・・液晶 １４・・・偏向板 ２・・・供給口 ４・・・水面 ６・・・転写ローラー ９・・・電極 １１・・・スペーサー 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、該液晶配向膜がグラフトポリマーおよび必要により
   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、該液晶配向膜がブロックポリマーおよび必要により
   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。 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、該液晶配向膜が立体規則性ポリマーおよび必要によ
   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
   −ブロジエット法により製膜させてなる請求項１〜３の
   何れかに記載の液晶表示素子。