JPH0355522A - 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、液晶表示素子に関する。さらに詳しくは、強
誘電性液晶が良好に配向しう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
にしたツイスティドネマチック（ＴＮ）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
新しいディ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
の強誘電性液晶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、強誘電性液晶配内方法として、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、スベーサエッ
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　オフトｏ＝’ｙス（Ｏ
ＰｒｎｏＮｏ；Ｓ）Ｊ　１９８３年９月号第６４頁〜第
７０頁参照）が、これも一様な配向を達成できる領域が
エッジから１００μｍ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（Ｓ　ｉ　Ｏ）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一様な配
向が得られない。また、酸二煉水物とジアミン化合物を
真空中で反応させポリアミド酸を蒸着させた後、熱処理
をしてポリイミド膜を形成する方法（特開昭６１−１３
８９２４号、特開昭６１−１８６９３２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。

グロー放電により形成したポリイミド膜（特開昭６１−
２１９０２９号）を配向膜として使用する方法では、低
温処理が可能となるものの、重合させようとする有機お
よび有機金属化合物を気化させなければならないために
、重合材料の選択に制限があったり、物質に依っては極
端に厳しい条件で気化させる必要があったりした。さら
に、このようにして得た配向膜を用いても、液晶によっ
ては必ずしも十分に配向せずコントラストの低下が問題
となる。

［発明の要旨］ 本発明の目的は、強誘電性液晶が良好に配向しうる配向
膜を有する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、塗布された一分子中に少な
くとも一個のアミノ基を有する有機化合物をプラズマ重
合により重合させることにより形成された膜であること
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、一分子中に少なくとも一個のアミ
ノ基を有するモノマー及び／又はオリゴマーを従来のよ
うに気化させてプラズマ重合させるのではなく、塗布し
た後に、その状態でプラズマ重合させて形成した配向膜
を有する液晶表示素子を提供するものである。

本発明の発明者は、一分子中に少なくとも一個のアミノ
基を有するモノマー及び／又はオリゴマーを上記のよう
にして重合させて得た配向膜が、強誘電性液晶を良好に
配向させうろことを見出し、本発明に到達したものでる
。

また、本発明の液晶表示素子は、重合させようとする物
質を気化させる必要がないので、重合材料の選択の幅を
広くすることができ、従来、物質に依っては、極端に厳
しい条件が必要だった気化も不必要である。

以下に本発明の好ましい態様を列記する。

（１）前記有機化合物の沸点が２６０℃以上であること
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、この配向膜３ａ、３ｂの少なくとも一方が、一
分子中に少なくとも一個のアミン基を有する有機化合物
を塗布し、さらにこの有機化合物をその状態でプラズマ
重合により重合することにより形成されたことを特徴と
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、スベ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、両配向膜間
の間隙（すなわち液晶層の層厚）を確保するためにスベ
ーサーが使用されることは好ましい。スベーサーとして
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。スベーサーの粒径は、用いられる液晶、配向
膜材料、セルギャップの設定、用いるスベーサー材料な
どによって異なるが、１．２μｍから６μｍが一般的で
ある。

本発明の液晶表示素子に用いられる透明基板、透明電極
、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、エボキシ
樹脂、フェノーノ樹脂、ポリイミド、ポリカーボネート
、ボリスルホン、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、
芳香族ボリアミド等の耐熱樹脂、ボリスチレン、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、ポリブロビレン等のビニ
ル系ポリマー、ボリフッ化ビニリデン等の含フッ素樹脂
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（Ｉｎ２０３）、酸
化スズ（Ｓｎ０２）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。

本発明の液晶表示素子は、ＴＮ液晶やＳＴＮ液晶を使用
するものでも、もちろん良好な液晶の配向を得るために
有効であるが、本発明の効果が最も有効に発揮されるの
は、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子である。強誘電
性液晶は、従来より知られているものが利用できる。

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”）、Ｉ相（Ｓ
ｍＩ”　）．Ｊ相（ＳｍＪ”　）、Ｋ相（Ｓｍκ８）、
Ｇ相（ＳｍＧ”　）またはＦ相（ＳｍＦ”　）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。

あるいは、 Ｃｋ ＣＨ３−Ｃ｝ｌ−（：｝１３ ＣＮ 具体的な液晶組成物としては、チッソ■製のＣＳ−１０
１１、ＣＳ−１０１３、ＣＳ−　１　０　１５、メルク
社製のＺＬＩ−３４８８、ＺＬＩ−３４８９、帝国化学
産業■製のＭＳ−９ＢＰ，ＨＳ−７８Ｐ　（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、一分子中に少なくとも一個のアミノ基を有する有機
化合物を塗布し，さらにこの有機化合物をプラズマ重合
により重合することにより形成されたことを特徴とする
。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。

前記した配向膜の材料となる有機化合物が、塗布後、プ
ラズマ重合する際に減圧下で気化してしまうことは好ま
しくないので、配向膜の材料となる有機化合物の沸点は
２６０℃以上が好ましい。

具体的には、下記のような分子及びこれらのオリゴマー
を、例として挙げることができる。

Ｈ２Ｎ−　（ＩＪｌ２）。ＣＨ３ ４≦ｎ （ＨＯＣＨ２）２（：−ＣＨ２ＣＬ ｉ ＮＨ， ８２Ｎ−ＣＩ−Ｒ １ Ｒ Ｒ： −ｃｎｏｚｎ＋１ ｎ ≧８ Ｒ Ｒ Ｈ　（ＣＩｌｚＣＬＯ）ＪＩ’ｌＪＨ２ｍ ≧６ ８２Ｎ−（ＣＩ｛２ＣＨ２０），ＣＨ３≧６ ８２Ｎ−Ｃｎ｝ｌ２，−ＯＨ ８≧ｎ ≧３ ８２Ｎ−Ｃ．．Ｈ２．−ＧＯＯＲ ＩＯ≧鵬 ≧４ Ｒ： −ＣｎＨ２ｎ＊１ ２０≧ｎ ≧５ これらのアミノ化合物は単独でもよいし、二種 類以上を混合して用いてもよい。

配向膜の膜厚は用いる液晶によって異なるが、１００λ
〜２０００入が好ましい。

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、一分子中に少なくとも一個の
アミノ基を有する有機化合物を塗布し、さらにこの有機
化合物をプラズマ重合により重合することにより形成す
る。

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上に、上
記した有機化合物を一種以上含む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、その上に塗布して
もよい。塗布膜が設けられた透明電極基板は、塗布膜を
乾燥させた後、ベルジャーなどの真空チャンバー内に装
填される。本発明の配向膜を形成するのに用いるプラズ
マ重合法は、重合させようとする分子を気体でチャンバ
ー内に導入するのではなく、塗布膜として成膜しておく
こと以外は、通常のプラズマ重合変るところはない。プ
ラズマ重合における、キャリャーガスおよびその流量、
減圧度、放電電力、放電周波数などの各条件は、材料分
子．ｌｉの広さ、膜厚、反応器（チャンバー）の形状、
などにより適宜選択される。

このようにして設けられた配向膜はナイロン、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でラビング処理されることが好まし
い。

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液
晶をはさんで相対させる。

もちろん、本発明の液晶表示素子は、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］ （｝ｌＯｃｔ｛２）ｚＣ−ＣＨｚＣＬ ＮＨ， の２ｗｔ％メチルエチルケトン溶液を、ガラス基板上に
従来のスパッタ法により設けたインジウム・スズ酸化物
膜の透明電極上に、スビンコートで塗布した。１００℃
で３０分間乾燥した後、室温で、０．１５Ｔｏｒｒ，Ｎ
，キャリャーガス（流量５０ｍＩＬ／分）で、１分間、
５０Ｗの放電電力、１３．５６Ｈｚの放電周波数でプラ
ズマ重合を行ない、重合膜を得た。この重合膜をナイロ
ンクロスでラビング処理をした。上記のようにして得た
透明電極基板とは別に、上記と同様の処理をした透明電
極基板を作成した。

この二つの透明電極基板を配向膜が互いに向い合うよう
にして、セルギャップ１．９４μｍで貼合せた。このセ
ルにチツソ■社製強誘電性液晶ＣＳ１０１３（フェニル
エステル系）をｉｏｏ℃で注入した後、０．２℃／分の
速度で徐冷した。

このセル内の強誘電性液晶を、直交ニコル下で観察した
ところ、液晶の配向状態は良好であることが分った。

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、強誘電性液晶が良好に配向しつる配向膜を有する
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。 １ａ、１ｂ＝透明基板 ２ａ、２ｂ：透明電極 ３ａ，３ｂ：配向膜 ４：液晶 ５、６二透明電極基板

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、塗布された一分子中に少なくとも一個のアミノ基
   を有する有機化合物をプラズマ重合により重合させるこ
   とにより形成された膜であることを特徴とする液晶表示
   素子。