JPS5836887B2 - 液晶表示用垂直配向性電極基板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液晶表示用垂直配向性電極基板に関するもので
あり、さらに詳しくは優れた耐熱性及び強い垂直配向性
を有する液晶表示用電極基板に関するものである。

現在、液晶表示セルに用いられる電極基板は、垂直配向
性及び水平配向性のいずれかの配向性を付与されている
。

電子卓上計算機、時計などの表示素子として使用されて
いる電界効果ツイスト型は水平配向性を有する電極基板
が用いられる。

一方、負の誘電異方性を持つネマチツク液晶化合物の動
的散乱型（ＤＳＭ）表示素子、ＤＡＰ表示素子において
は垂直配向性の電極基板が用いられており、また、ネマ
チツクーコレステリツク混合液晶の相転移、メモリー特
性を利用する表示素子においても垂直配向性電極基板が
用いられる。

優れた液晶表示セルとしては、第一に初期配向（電場を
印加しないときの配向）の均一性が重要であり、第二に
配尚の維持及び液晶物質の変質防止のため密閉性、耐水
性のよいシール構造を有することが重要である。

特に、ＤＳＭ表示素子に使われる液晶混合物には、電解
質が添加されており、水分の侵入により電気特性の著し
い変化が起こり、電極部の腐食が生じ配向破壊をさたす
。

又、相転移メモリー型表示素子においても、電気特性上
の要求により、電解質が添加されることがある。

したがって、優れた液晶表示素子を得るためには初期配
尚の均一性と優れたシール構造はともに欠くことのでき
ない要因である。

本発明はこの両要因について改善され、応答性（レスポ
ンス）、信頼性などの点について極めて優れた性質を有
する液晶表示セルに用いられる垂直配向性電極基板を提
供することを目的とするものである。

従来，液晶の初期垂直配向の均一性を得る手段として、
電極基板の酸処理やアルカリ処理が知られている。

しかし、この方法では垂直配尚の経時安定性が悪く電極
基板の電極部とガラス部での配向に差異が生じるという
欠点がある。

これに対し、これらの欠点を改善するものとして、シラ
ン系のカップリング剤による表面処理有機クロム錯体に
よる表面処理が知られている。

これらの方法では配尚の均一性は改善されるがいずれも
耐熱性がなく、３００℃以上の加熱により分解する。

従って、信頼性に優れるガラスフリットによる無機シー
ル構造を有する液晶表示セルを製造することはできない
。

又Ｓ ｉＯ ｔ Ｍｇ Ｆ ２等の無機材料の蒸着によ
り配向処理を行う方法が知られている。

この方法は配尚の耐熱性に優れ無機シール構造の液晶表
示セルの製造が可能であるが液晶の種類により配向しな
いものもあり、又、配向力が弱く電圧オフ時の消去レス
ポンスが遅いという欠点がある。

本発明者らは、上述した従来の液晶表示に用いられる垂
直配向性電極基板の難点をふまえ、均一で強い垂直配向
性と優れた配尚の耐熱性を兼ね備えた液晶表示用垂直配
向性電極基板を得るため、基板構成および材料の選択を
総合的に検討し本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は電極被膜を設けた基板の該電極基板
を含む面に、一般式 （式中のＲ１は一価の芳香族性環残基もしくは複素環残
基、Ｒ２は水素原子、ハロゲン原子、シアン基または炭
素原子数１〜４の一価の炭化水素基、Ｒ３は炭素原子数
１〜１０の二価の炭化水素基、Ｒ４は一価の炭化水素基
、Ｘは水酸基または加水分解可能な原子または基、ａは
Ｏまたは１，ｏ＜ｂ≦１．０≦Ｃ≦３，０≦ｄ≦３、た
だし、０ ＜ ｂ ＋ ｃ ＋ ｄ≦４、である。

）で示される有機けい素化合物の少なくとも一種よりな
る被膜を設けてなる液晶表示用垂直配向性電極基板を要
旨とするものである。

このようにして構成した結果、本発明の電極基板は次の
ような優れた特性をもつものである。

（１）均一な初期垂直配向性を有し、長期の電圧印加に
よる電極及び配尚の劣化がない。

（２）すべての種類の液晶を垂直配向させることが可能
である。

（３）優れた耐熱性を有し、無機シール構造のセル製造
時の熱による配向劣化がない。

（４）強い配向力を有し、優れた消去レスポンスを与え
る。

（５）有機けい素化合物が感光性を有するので硬化させ
た膜を用いる場合露光・現像により必要箇所のみを垂直
配向させることができる。

以下、上記の本発明について詳細に説明する。

電極基板の構成単位である基板は絶縁性を有し、さらに
無機シール構造のセル製造に用いられる場合、耐熱性が
要求される。

このため通常ガラスが用いられる。

その他、プラスチック等の透明なもの、あるいはセラミ
ック等の不透明なものが用いられる。

次に、この基板上には通常の方法により電極被膜を設け
る。

たとえば、酸化スズ、酸化インジウムなどを主成分とす
る透明導電性被膜を吹き付け法、真空蒸着法などにより
、あるいはアルミニウム、クロムなどの金属被膜を真空
蒸着法などにより設けることができ、これらの電極被膜
はフォトエッチングなどの手段により所定のパターン、
たとえばーないし複数個の数字や文字あるいは図形模様
などに加工するなどして用いられる。

次にまた、電極基板の電極被膜を含む面の全面あるいは
少なくとも液晶が有機けい素化合物を介して接する部分
に予め無機絶縁膜を厚さ３００λ〜１０，０００人好ま
しくは５００人〜３，０００人設けることができる。

これにはＳｔ．，Ｓｔ．２，ＭｇＦ２ ｙ Ａｌ ２
０３ ，Ｌｔ Ｏ Ｓ １０などが適用でき、この無
機絶縁層を電極被膜を設けた基板の該電極被膜を含む面
と有機けい素化合物よりなる被膜との間に設けることに
より有機けい素化合物の配尚の耐熱性を向上させること
ができる。

無機絶縁層を設けるには、たとえば、無機物の真空蒸着
法、スパツタ法やリチウムシリケートのコロイド溶液等
の無機被膜剤を塗布するあるいはガラスレンジの如く加
熱硬化により無機化する有機物を塗布するなどの方法が
適用される。

本発明において配向層として用られれる有機けい素化合
物は、前記一般式で示されるものであり、特開昭５１−
１２５２７７号に示される方法により製造される。

有機けい素化合物を電極被膜を含む基板面あるいは上記
無機絶縁膜上に塗布するには回転塗布法、浸漬法などの
方法が使用できるが、この塗布は必ずしも基板面あるい
は上記無機絶縁膜の全面に施す必要はなく、必要に応じ
てそれらの一部のみに塗布してもよい。

このとき要すれば溶剤で希釈してもよく、使用する溶剤
は有機けい素化合物を塗布するときの粘度を調整するた
めに使用されるものであり、これにはたとえばメチルエ
チルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶
剤、ヘンゼル、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水
素系溶剤、トリクロロエチレン、テトラクロ口エチレン
などのハロゲン化炭化水素系溶剤、イソプロパノール、
オクタノールなどのアルコール系溶剤、酢酸メチル、酢
酸エチルなどのエステル系溶剤などを使用することがで
きる。

有機けい素化合物の被膜は０．０１〜１μｍ好ましくは
０．１〜０．３μｍの厚さに設けられる。

これは１μｍより厚いと電圧降下を起こしレスポンスな
どの電気特性に悪影響を及ぼし、また０．０１μｍ未満
であると配向力が弱く又配向の耐熱性が悪いからである
。

この有機けい素化合物の被膜はそのままで垂直配向性が
良好であるが、さらに熱硬化又は光硬化させる耐溶剤性
は向上する。

たとえば紫外線露光を行なうと、これにより光硬化する
ので耐溶剤性が向上し、配尚の安定性が向上する。

あるいは熱硬化させることによっても上記特性が向上す
る。

無機シールなどの高い高温熱処理が液晶表示セル製造時
に施される場合には熱硬化するので電極基板段階での上
記露光工程あるいは熱硬化工程を省略することができる
。

上記構成を有する本発明の液晶表示用垂直配向性電極基
板は、たとえば、その一対をそれぞれの有機けい素化合
物被膜面を内側にして対向させ、両被膜間に液晶封入空
間を設けその周囲を有機系または有機系シール剤でシー
ルし、予め設けられた液晶注入口より、ＤＳＭ用、ＤＡ
Ｐ用、メモリータイプなどの液晶物質を注入し、該注入
口を封止剤にて封止することにより液晶表示セルを構或
することができ、さらに該セルを必要に応じ、偏光板、
反射板などと組み合わすことにより表示装置を構成する
。

このような本発明の垂直配向性電極基板は液晶表示用と
して種々の装置に有効に使用でき、たとえば、クロツク
、ウオッチ、電子卓上計算機、キャラクターディスプレ
イなどの表示装置に用いられる。

次に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明する。

実施例 １ 酸化インジウム電極を設けた一対の基板を所定のパター
ンにエッチングした後、ＳｉＯを３０００人の厚さに蒸
着して無機質絶縁層を電極被膜を含む面に設けた。

次に、式に相当するマレイミド基含有オルガノポリシロ
キサンの５饅トルエン溶液を浸漬法にて塗布し、ｌＯＯ
℃、５分間乾燥しポリシロキサンの被膜を設けた。

次に、液晶の接する無機質絶縁層上の上記ポリシロキサ
ン塗布面にＩＩＯＷ／ｍの紫外線を２分間照射して耐熱
性被膜を形成した。

次に軟化点３７０℃のガラスフリットを通常の方法でイ
ンキ化し、スクリーン印刷法でシール部に印刷し２００
℃で１０分間乾燥した後４５０℃、５分間加熱圧着し、
液晶容器を形成した。

Ａ）次いで予め設けられた注入口よりシツフ系ネマチツ
ク液晶を主成分とする大日本インキ社製ネマデイツクＡ
を封入し、注入口をエポキシ樹脂で封止しＤＳＭ型液晶
表示セルを作製した。

該セルは、耐湿性に優れ又２０Ｖ、３２Ｈｚ１１０００
時間の連続使用後、ＮＩ点の変化，配尚の劣化は認めら
れなかった。

Ｂ）上述の液晶容器にメトキシベンジリデンーｐーブチ
ルアニリン（ＭＢＢＡ）６０重量部、エトキシベンジリ
デンーｐｎ−プチルアニリン（ＥＢＢＡ） ４ ０重量
部からなる負の誘電異方性を有する液晶混合物を、Ｃｒ
−Ｎｉ−Ａｕの蒸着層を周囲に持つ封入口より封入し、
注入口を銀ハンダにより封止して直交偏光板間に挾持し
ＤＡＰ型液晶表示セルを作成した。

この表示素子は５〜８■間で電界により色変化し、又信
頼性、レスポンスに優れていた。

Ｃ） Ｂ）と同様にしてＭＢＢＡ４０重量部、ＥＢＢ
Ａ３０重量部、ブトキシベンジリデンーｐ−シアノアニ
リン（ＢＢＣＡ）２０重量部、コレステリルクロライド
１０重量部からなるメモリータイプ液晶を封入した。

この液晶表示素子は５■でうず状組織からフオーカルコ
ニツク状態へ又２５Ｖでフオーカルコニツク状態からネ
マチツク状態へと相転移する静特性を有し、高いコント
ラスト及び消去特性を有した。

実施例 ２ 酸化スズ電極を設けた基板を所定のパターンにエッチン
グした後、ＳｉＯを１５００人の厚さに蒸着して、無機
質絶縁層を電極被膜面に設けた。

次に、軟化点３８０℃のガラスフリットをスクリーンイ
ンキ化し、スクリーン印刷法でシール部に印刷し最高温
度５００’Ｃの焼成炉に４０分間通し、有機分を除去し
つつガラスフリットを無機質絶縁層に焼付けた。

次に、式 （Ｍｅ２Ｓｉ０１）２ｏｏ （ＰｈＳｉＯｔ．５）２＋
（Ｑ−Ｃ３Ｈａ Ｓ ｉＯｔ−ｓ ） ２．２（式中Ｍ
ｅ及びＱは前記と同様であり、Ｐｈはフエニル基を示す
。

）に相当するマレイミド基含有オルガノポリシロキサン
の３％トルエン溶液を回転塗布法にて塗布し、１００℃
、１０分間乾燥しポリシロキサンの被膜を設けた。

次いで上記ポリシロキサンの被膜を対向させ最高温度５
２０℃の焼成炉を通し、ガラスフリットを溶着し、液晶
容器を形成し、封入口部にはＣ ｒ −Ｎ ｉ−Ａｕの
蒸着層を設けた。

この液晶容器に実施例１と同様にし、 Ｄ）ネマデイクーＡ（犬日本インキ社製）Ｅ）ＭＢＢＡ
６０重量部、ＥＢＢＡ４０重量部の混合液晶 Ｆ）ＭＢＢＡ４０重量部、ＥＢＢＡ３０重量部、ＢＢＣ
Ａ２０重量部、コレステリルクロライド１０重量部から
なる混合液晶 を各々注入し、注入口を銀ハンダで封止した。

上記のＤ） ， Ｅ） ， Ｆ）のＤＳＭ型液晶表示素
子、ＤＡＰ型液晶表示素子、メモリー型液晶表示素子は
いずれも均一な初期配向を持ち耐湿性、耐衝撃性などの
信頼性に特に優れていた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電極被膜を設けた基板の該電極被膜を含む面に、一
   般式 （式中のＲ１は一価の芳香族性環残基もしくは複素環残
   基 Ｒ２は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基または炭
   素原子数１〜４の一価の炭化水素基、Ｒ３は炭素原子数
   １〜１０の二価の炭化水素基、Ｒ４は一価の炭化水素基
   、Ｘは水酸基または加水分解可能な原子または基、ａは
   ０または１，ｏ＜ｂ≦１，０≦Ｃ≦３，０≦ｄ≦３、た
   だし、０ ＜ ｂ ＋ ｃ ＋ ｄ≦４、である。 ）で示される有機けい素化合物の少なくとも一種よりな
   る被膜を設けてなることを特徴とする液晶表示用垂直配
   向性電極基板。 ２ 電極被膜を設けた基板の該電極被膜を含む面に、一
   般式 （式中のＲ１は一価の芳香族性環残基もしくは複素環残
   基、Ｒ２は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基または炭
   素原子数１〜４の一価の炭化水素基、Ｒ３は炭素原子数
   １〜１０の二価の炭化水素基、Ｒ４は一価の炭化水素基
   、Ｘは水酸基または加水分解可能な原子または基、ａは
   Ｏまたは１，ｏ＜ｂ≦ｉ，ｏ≦Ｃ≦３、０≦ｄ≦３、た
   だし、０ ＜ ｂ ＋ ｃ ＋ ｄ≦４、である。 ）で示される有機けい素化合物の少なくとも一種よりな
   る光硬化もしくは熱硬化させた被膜を設けてなることを
   特徴とする液晶表示用垂直配向性電極基板。