JPH08176549A - 耐紫外線液晶材料及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 対応する吸収波長帯をもつ紫外線吸収剤を添
加することより、液晶材料の劣化、及び異性化を防止し
て、耐光性信頼を確保して本来の光学応答特性を提供す
ることを目的とする。 【構成】 紫外波長帯領域２８０〜３３０ｎｍ、３５０
〜４２０ｎｍ、または、両波長領域に吸収波長帯をもつ
添加剤を０．１〜１．５ｗｔ％添加したことにより、液
晶材料の劣化、異性化による光学応答特性を保証する。 【効果】 以上のように本発明は、紫外波長域に吸収帯
をもつ添加剤を液晶材料に添加することにより、極めて
良好な耐光性信頼を確保した液晶表示素子が可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、紫外線による液晶材
料、及び基本特性の劣化を低減するための液晶表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、二枚の電極付きガラス
基板間に液晶材料を挟み込み作製される。この時、液晶
材料の封止用シール剤に紫外線硬化型樹脂がよく用いら
れる。シール剤を印刷した片側ガラス基板上に液晶材料
を滴下後、真空中にてもう一方のガラス基板で挟み込
み、大気圧に戻した後、シール樹脂部分に紫外線を照射
して硬化させ、液晶表示素子が完成する（滴下工法）。

【０００３】また、異なる方法として、二枚の電極付き
ガラス基板を熱硬化型樹脂をシール剤として用いて空セ
ル状態を作製した後で、真空操作により空セル内のガス
と液晶材料を置き換える真空注入工法では、液晶材料を
注入する注入口を封口するために、紫外線硬化型樹脂を
用いることが一般的である（真空注入工法）。

【０００４】滴下工法では、紫外線硬化型樹脂に紫外線
を照射する際に、シール樹脂部分より内側に紫外線遮弊
マスクを設置して、液晶材料に直接紫外線が照射される
ことを避けていた。真空注入工法では、注入口に盛られ
たシール樹脂部分から直接表示エリア方向へ、紫外線を
照射していた。

【０００５】また、各々のガラス基板、偏光板、位相補
償板には、透過波長帯があり、ほぼ２５０〜４００ｎｍ
にそのカット波長がある。通常の液晶表示素子の補償構
成、特に位相補償板の材質であるポリカーボネートを使
用した場合、偏光板のカット波長の方が長波長側にあ
り、約３５０ｎｍ以上の波長が透過することになる。

【０００６】室内の蛍光灯、液晶パネルのバックライ
ト、室外からの太陽光線のもれ光に対する液晶表示素子
の耐光性試験は、紫外線フェードメーターを用いて、一
般的な室内使用環境に換算した約１０年相当の照射時間
を確保する必要がある。

【０００７】先行技術として、特開昭６２−１１２１３
１号公報において、光安定剤（紫外線吸収剤）、及び酸
化防止剤の液晶材料中への添加による液晶材料の光劣
化、及び熱劣化を防止するとの記述がある。しかし、液
晶材料の光劣化は、その吸収波長帯を限定することによ
り、有効に抑制されることが今回明かとなり、本発明に
より吸収波長帯に限定を加えたものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
の組立工法においても、紫外線硬化型樹脂に紫外線が照
射される際に、液晶材料部分、特に表示エリアに近い部
分に部分的に紫外線が照射されることによる液晶材料、
及び基本特性の劣化が発生する。このことにより、液晶
表示素子の部分的に表示ムラ等が発生する問題が発生し
ていた。

【０００９】また、特に高速応答液晶材料（応答速度τ
add＜１００ｍｓｅｃ）の開発において、沸素置換基を
持つ減粘剤を添加した液晶材料は、劇的な高速応答化が
図れる反面、紫外線照射により減粘剤自体の劣化、及び
異性化等が発生し、本来の光学応答特性が消失してしま
っていた。

【００１０】本発明は、対応する吸収波長帯をもつ紫外
線吸収剤を添加することより、液晶材料の劣化、及び異
性化を防止して、耐光性信頼を確保して本来の光学応答
特性を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、液晶材料中に該当する吸収波長帯をもつ紫
外線吸収剤を添加するものである。

【００１２】

【作用】各種吸収波長帯をもつ紫外線吸収剤が存在する
が、特に今回の紫外線硬化型樹脂や注入口を封口する紫
外線硬化型樹脂等の光硬化開始剤の吸収波長帯に合わせ
た紫外線波長帯をもつ照射を行う場合、これらの波長帯
に選択的に吸収波長帯を持つ紫外線吸収剤を用いること
により、液晶材料の劣化、及び異性化は抑制できる。ま
た、これらの液晶材料の劣化、及び異性化の原因となる
吸収波長帯が、二種以上に分離している場合は、二種以
上の紫外線吸収剤を組合せた添加が効果的である。

【００１３】紫外線吸収剤を高比抵抗値をもつ液晶材料
に添加する場合、添加剤の比抵抗値、つまり精製に注意
しなければならない。液晶材料の比抵抗値は、通常１０
11Ω・ｃｍ以上であるので、添加による影響を最小限度
とするためにも、それ以上に比抵抗値まで精製を必要と
する。

【００１４】また、液晶材料中に添加された紫外線吸収
剤の色づきは、液晶材料がバルク状態で認識される程度
の色づきを呈する場合があるが、実際に薄セル（数μｍ
ギャップ）に液晶材料を挟み込むことにより、可視領域
の吸収波長を最小に押さえることが可能である。

【００１５】

【実施例】実施例１について、以下に詳細に述べる。

【００１６】ガラス基板上にインジウム・スズ酸化物薄
膜電極（ＩＴＯ電極）を形成した２枚の基板を用意し
た。各々の基板上に芳香族系ポリアミック酸溶液（チッ
ソ石油化学製ＰＳＩ−Ａ−２２０１）をスピンコート法
により膜厚８００Åと成るように塗布した。８０゜Ｃ、
１５分の仮硬化熱処理後、２４０゜Ｃ、１時間の熱硬化
処理を行い、ポリイミド配向膜を形成した。次に、各々
の基板（基板１，２）の配向膜表面を通常のラビング法
により、２５０゜ツイスト構成と成るような配向処理を
施した。次に、基板１のＩＴＯ電極画素外に紫外線硬化
樹脂に６ミクロン径のグスファイバーを０．１ｗｔ％混
合し所定の線幅にてスクリーン印刷した。また、基板２
のラビング処理した表面には、必要ギッャプ厚を保証す
る６ミクロン径のプラスチックビーズ（積水化学社製
ミクロパール）を密度約１５０個／平方ミリで散布し
た。

【００１７】その後、必要なギャツプ厚となるようにネ
マチック液晶材料（ＳＴＮ高速用：ロディック社製トラ
ン系組成成分が６０％である液晶材料：ツイスト角２５
０゜を保証するカイラル液晶材料添加）を所定量、基板
１のラビング処理した表面に均等に滴下した。その後、
真空中にて各々の基板１と基板２のラビング処理表面が
内側となるように張り合わせ、大気圧まで減圧してテス
ト用液晶パネルの組立は完了した。

【００１８】このテストセルをリファレンスとして、各
種紫外線吸収剤（表１）をテストセルの組立前に液晶材
料に添加した。

【００１９】

【表１】

【００２０】添加量は、０．５、１．０、１．５ｗｔ％
とネマチック−等方相相転移温度（Ｔni）の低下が５度
以内となるように設定した。各テストセルをガラスセル
のままで、紫外線フェードメーター試験機に設置し、３
０分間の照射を行った。

【００２１】耐光性試験の評価は、スタティック駆動に
よる閾値電圧差にて行った。リファレンスセルでは、約
５０ｍＶ閾値電圧の低下が認められた。紫外線吸収剤を
０．５ｗｔ％添加したケースとして、（化６）で示され
る１，２，３−ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ１）を添加
した場合、約１５ｍＶの低下に抑えられた。

【００２２】

【化６】

【００２３】また、（化７）で示される２（２’−ハイ
ドロキシ−３’，５’−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−５
−クロロ−ベゾトリアゾールを添加した場合、約８ｍＶ
の低下に、また、アズレンを添加した場合、約１０ｍＶ
の低下に抑えられた。

【００２４】

【化７】

【００２５】さらに、紫外線吸収剤の濃度を１．０、
１．５ｗｔ％と増加した場合、その効果は大きくなっ
た。

【００２６】実施例２について、以下に詳細に述べる。
実施例１で用いたのと同様のテストセルを用いて、ネマ
チック液晶材料（ＳＴＮ高速用：ロディック社製トラン
系組成成分が６０％である液晶材料：ツイスト角２５０
゜を保証するカイラル液晶材料添加）に弗素系減粘剤
（シ゛フルオロ-オキシメチル-トラン、シ゛フルオロ-スチルヘ゛ン）を添加すること
による高速応答化の設計を行った液晶材料について耐光
性信頼試験を行った。

【００２７】本実施例では、（化８）で示されるジフル
オロスチルベンについての耐光性試験結果を述べる。

【００２８】

【化８】

【００２９】まず、ジフロオロスチルベンは、紫外線波
長帯の照射により、トランス体からシス体への異性化を
起こす。ジフルオロスチルベンは、トランス体状態にお
いて大きな複屈折率をもっており、シス化すると複屈折
率がほぼゼロとなるため、液晶表示素子の閾値電圧を大
きく低下させる要因となる。実施例１と同様に、紫外線
フェードメーターにテストセルを設置し３０分間照射し
た。結果を（表２）に示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】リファレンス液晶では、シス化率が約５．
０％であった。このシス化率では、閾値電圧の変化率が
実用レベルから大きく外れている。実用レベルの閾値電
圧変化から逆算できるトランス体のシス化率は、３％以
下である。紫外線吸収剤である（化９）で示される４−
メトキシベンゾフェノン（ＢＰ）を０．５ｗｔ％添加し
た場合、シス化率は、逆に約６．０％と増加しており、
また添加濃度を増加させることにより、シス化率も増大
している。この紫外線吸収剤の添加は、ジフルオロスチ
ルベンのシス化を増大させる増感剤として働いていると
考えられる。

【００３２】

【化９】

【００３３】紫外線吸収剤であるＢＴＡ２を０．５ｗｔ
％添加した場合、シス化率は、約３．１％に抑制され
た。また、（化１０）で示される紫外線吸収剤アズレン
を０．５ｗｔ％添加した場合、シス化率は、約３．５％
に抑制された。

【００３４】

【化１０】

【００３５】また、（化１１）で示されるシアノ−アク
リレート系紫外線吸収剤を０．５ｗｔ％添加した場合、
シス化率は、約３．２％に抑制された。

【００３６】

【化１１】

【００３７】ＢＴＡ２、アズレン、及びシアノ−アクリ
レート系紫外線吸収剤を０．５ｗｔ％添加した場合、実
用レベルに少々足りないが、添加濃度を増加することに
より、実用レベルに達したことを確認した。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明は、対応する吸収波
長帯をもつ紫外線吸収剤を添加することより、液晶材料
の劣化、及び異性化を防止しする効果がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松川 秀樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山田 聡 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 久田 均 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 村上 嘉信 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】紫外波長帯領域２８０〜３３０ｎｍに吸収
   波長をもつ添加剤を０．１〜１．５ｗｔ％添加したこと
   を特徴とする耐紫外線液晶材料。
2. 【請求項２】紫外波長帯領域３５０〜４２０ｎｍに吸収
   波長をもつ添加剤を０．１〜１．５ｗｔ％添加したこと
   を特徴とする耐紫外線液晶材料。
3. 【請求項３】紫外波長帯領域２８０〜３３０ｎｍ、及び
   ３５０〜４２０ｎｍに吸収波長をもつ添加剤を０．１〜
   １．５ｗｔ％添加したことを特徴とする耐紫外線液晶材
   料。
4. 【請求項４】一般式が（化１）で示される１，２，３−
   ベンゾトリアゾール添加剤を０．１〜１．５ｗｔ％添加
   したことを特徴とする耐紫外線液晶材料。 【化１】
5. 【請求項５】一般式が（化２）で示されるアズレンを
   ０．１〜１．５ｗｔ％添加したことを特徴とする耐紫外
   線液晶材料。 【化２】
6. 【請求項６】一般式が（化３）で示される２（２’−ハ
   イドロキシ−３’５’−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−５
   −クロロ，ベンゾトリアゾールを０．１〜１．５ｗｔ％
   添加したことを特徴とする耐紫外線液晶材料。 【化３】
7. 【請求項７】一般式が（化４）で示されるシアノ−アク
   リレート系紫外線吸収剤を０．１〜１．５ｗｔ％添加し
   たことを特徴とする耐紫外線液晶材料。 【化４】
8. 【請求項８】減粘剤として一般式が（化５）で示される
   ジフルオロスチルベンを添加した混合液晶材料に、２８
   ０〜３３０ｎｍ、及び３５０〜４２０ｎｍに各々の吸収
   波長帯をもつ紫外線吸収剤を添加したことを特徴とする
   耐紫外線液晶材料。 【化５】
9. 【請求項９】液晶表示素子に請求項１〜８のいずれか１
   項に記載の耐紫外線液晶材料を使用したことを特徴とす
   る液晶表示装置。
10. 【請求項１０】請求項２記載の耐紫外線液晶材料を使用
    した液晶表示装置において、表示素子に３５０ｎｍ以上
    を透過する偏光板、及び位相補償板を張り付けたことを
    特徴とする液晶表示装置。