JPS60189729A - 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】 〔技術分野〕 本発明は、透明導電性高分子フィルム基板を用いた液晶
表示素子に関するものである。

〔従来技術〕

て、このような高溶解性を持つ液晶を用いる液晶表示素
子においては、その液晶と接触する基板、配向膜及びシ
ール用接着剤等の部材はいずれも、耐液晶性の良好なも
のであることが要求される。

従来、液晶セル用基板として、薄口軽量化及び曲線表示
等を目的として、高分子フィルム基板を用いることが提
案されている。このような高分子フィルム基板の場合、
耐液晶性の点で、一般に。

２軸延伸ポリエステルフイルムが用いられているが（特
開昭５５−１７１１４号、　特開昭５４１−６５９２７
号、特開昭５６−５２７２２号公報等）、このような２
軸延伸ポリエステルフイルムでは、フィルム内部の高分
子が高度に配向されているため、光学的に異方性を生じ
るという欠点がある。２枚の偏光板の間にこの異方性の
フィルムを置くと、入射光の光路差が生じるため、部分
的に着色し、液晶の表示品質を極端に低下させる。一方
、通常の高分子フィルムは光学的に等方性であり、前記
のような欠点はないが、逆に、この場合には、耐液晶性
が悪く、実用に供し得ない。

また、配向膜やシール用接着剤についても、従来種々の
有機系のものが用いられているが、この場合にも、耐液
晶性にすぐれたものであることが要求され、これまでも
、耐液晶性の素材開発に多くの研究が向けられている。

さらに、液晶表示素子を生産する場合、基板として用い
る高分子フィルムのロールを切断せずに、連続的に生産
する方式、いわゆるロール生産方式による生産が望まし
いが、延伸ポリエステルフィルムの場合、接着性が悪く
、配向膜塗布やシール用接着のために、一般には、１２
０〜１５０℃で２０〜３０分間程度の処理工程をそれぞ
れ要し、ロール方式生産を困難なものにしている。

〔目　的〕

本発明は、従来の液晶表示素子に見られる前記欠点を克
服し、耐液晶性及び配向性能にすぐれると共に、ロール
生産方式の可能な液晶表示素子を提供することを目的と
する。

〔構　成〕 本発明によれば、透明導電膜及び配向膜を付設した基板
間に液晶を入れ、周囲を接着剤層で接合させた構造の液
晶表示素子において、該基板として光学的に等方性高分
子フィルムに保護膜を設けたものを用いると共に、前記
配向膜、接着剤層及び保護膜として、３個以上のアクリ
ロイル基及び／又はメタアクリロイル基を有する重合性
化合物を含む硬化型組成物の硬化膜を用いることを特徴
とする液晶表示素子が提供される。

本発明で配向膜、シール接着剤層及び高分子フィルム保
護膜を形成するために用いる素材は、アクリロイル基（
ＣＨ２＝　ＣＨ−ＣＯ）及びメタアクリロイル基（ＣＨ
；、　＝Ｃ（ＣＩ＋３）　−Ｃｏ　−：ｌの中から選ば
れる重合性官能基を３個以上有する重合性化合物を基材
とするものである。この重合性化合物は、一般には、水
酸基を３個以上有する従来公知の化合物に対し、アクリ
ル酸又はメタアクリル酸あるいはその反応性誘導体を反
応させることによって容易に得ることができる。その例
を以下に示す。

しｒ１２ｖＫ− この化合物の具体例としては、トリメチロールプロパン
トリアクリレート（又はメタアクリレート）等がある。

この化合物の具体例としては、ペンタエリスリトールト
リアクリレート（又はメタアクリレート）等がある。

この化合物の具体例としては、ジペンタエリスリトール
ヘキサ（又はペンタ、テトラ）アクリレート（又はメタ
アクリレート）等が挙げられる。

この化合物の具体例としては、メラミンへキサ（又はペ
ンタ、テトラ）アクリレート（又はメタアクリレート）
等が挙げられる。

なお、前記式において、Ｒ１はアクリロイル又はメタア
クリロイル基であり、Ｒ２は水素、アクリロイル又はメ
タアクリロイル基であるが、Ｒ２の少なくとも３個はア
クリロイル又はメタアクリロイル基である。

本発明の素材により得られる硬化膜は、殊に、液晶に対
する耐膨潤溶解性にすぐれているという特徴を有してい
る。液晶の溶解パラメータは９〜１０程度であり、その
溶解力はトルエン、シクロヘキサノン程度に相当し、相
当の溶解力を有する。

本発明による硬化膜はこのような液晶によっても膨潤溶
解されるようなことはない。アクリロイル基やメタアク
リロイル基を２個有する化合物を用いて形成された硬化
膜は、このような液晶に対する膨潤溶解性において劣っ
ている。

本発明の好ましい態様によれば、前記３個以上のアクリ
ロイル又はメタアクリロイル基を有する化合物に対し、
補助成分として、この化合物と混和し、かつ成膜性を２
有する化合物を添加するのが好ましい。３個以上のアク
リロイル又はメタアクリロイル基を有する化合物から得
られる硬化膜は、基板に対する接着力に未だ十分ではな
く、また幾分脆弱性であるという改良すべき点を残すが
、この点は成膜性化合物を添加することによって改良す
ることができる。この場合、成膜性化合物は、本発明で
用いる硬化膜形成条件と同条件下で硬化し得る重合性化
合物（モノマー、プレポリマーを含む）の他、高分子化
合物自体も適用され、好ましくは、本発明で用いる素材
の硬化反応時に、この硬化膜利に対して反応するものの
使用が有利である。このような成膜性化合物としては、
例えば、以下のものが挙げられる。

（１）モノアクリレート又はメタアクリレート：ラウリ
ルアクリレート（メタアクリレート）、２−エチルへキ
シルアクリレ−１へ（メタアクリレート）、２−ヒドロ
キシエチルアクリレート（メタアクリレート）、■、６
−ヘキサンシオールモノアクリレート（メタアクリレー
ト）、ジシクロペンタジェンアクリレート（メタアクリ
レ−１〜）、ヒドロキシプロピルアクリレート（メタア
クリレート）、２−ヒドロキシエチルアクリロイル（メ
タアクリロイル）ホスフィート等。

（２）ジアクリレート又はメタアクリレート：１．３−
ブタンジオールジアクリレート、１，４−ブタンジオー
ルジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリ
レート（メタアクリレート）、ジエチレングリコールジ
アクリレート（メタアクリレート）、ネオペンチルグリ
コールジアクリレート（メタアクリレート）、ポリエチ
レングリコールジアクリレート（メタアクリレート）、
ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコール
ジアクリレート（メタアクリレート）等。

（３）重合性プレポリマー： ポリエステルアクリレート（メタアクリレート）、ポリ
ウレタンアクリレート（メタアクリレート）、エポキシ
アクリレート（メタアクリレート）、ポリエーテルアク
リレート（メタアクリレート）、オリゴアクリレート（
メタアクリレート）、アルキドアクリレート（メタアク
リレート）、ポリオールアクリレート（メタアクリレー
ト）等。

（４）高分子化合物： 不飽和ポリエステル、アリルスルホアミドホルムアルデ
ヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、セチルビニルエ
ーテル樹脂、エポキシ樹脂等。

本発明で添加する成膜性化合物の添加量は、耐液晶性と
の関連で適当に選定される。本発明で用いる素材単独の
硬化膜の場合、溶解パラメータ（ＳＰ値）１０のシクロ
ヘキサノンに常温で浸漬した時の飽和重量増加率は０〜
１％であるが、前記成膜性化合物を添加するとこの重量
増加率は増加する。

従って、このものの添加量は、この重量増加率が３％を
越えない範囲にするのがよい。この重量増加率が３％を
越えると、硬化膜の耐液晶性が低下するようになり、長
期間使用した時の硬化膜の信頼性が損われるようになる
ので好ましくない。また、本発明の素材を配向膜素材と
して用いる場合、配向性能の点からは、成膜性化合物の
添加量は、配向膜表面の界面エネルギーγＣが３０エル
グ／ｃｎＴを下廻らないように、好ましくは界面エネル
ギーγＣが３５工ルグ／Ｃ♂以上の範囲に保持するのが
よい。

一般に、本発明の硬化膜の界面エネルギーγＣは４３工
ルグ／ｃｕｔ程度であり、成膜性化合物を添加すると、
そのγＣが低下してくるが、３０エルグ／Ｃ♂を下廻る
ようになると、硬化膜の配向性能が著しく損われるよう
になるので好ましくない。

なお、本発明でいう成膜性化合物とは、前記のように、
本発明の硬化膜基材となる３個以上のアクリロイル又は
メタアクリロイル基を有する重合性化合物に対し、その
接着力や脆弱性を改良するために補助成分として添加さ
れる２官能以下の重合性化合物又は高分子化合物と定義
される。

本発明で用いる重合性素材は、熱の他、紫外線や電子線
照射により重合硬化されるが、この場合。

一般に、重合開始剤が併用され、例えば、アセトフェノ
ン、ベンゾフェノン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾイ
ンエーテル、ベンジルメチルケタール、ベンゾイルベン
ゾエート、α−アシロキシムエステル等のカルボニル化
合物、テトラメチルチウラムモノサルファイド、チオキ
サン等のイオウ化合物が用いられる。紫外線照射により
硬化反応を行う場合、硬化促進剤として、ジ−ｎ−ブチ
ルアミン等を使用し得るが、アミン類は一般に表示セル
品質に悪影響を与えるため、その使用を省略するのが好
ましい。紫外線照射用の光源としては、２００〜４００
ｎｍの紫外線を多量に発生する高圧水銀ランプ、メタル
ハライドランプ、キセノンランプ等の使用が有効である
。

本発明により液晶表示素子を作成する場合、先ず、基板
上に、前記した３個以上のアクリロイル又はメタアクリ
ロイル基を有する重合性化合物（モノマー及びそのプレ
ポリマーを含む）を含み、必要に応じ、補助成分として
、成膜性化合物、重合開始剤等を含み、さらに、希釈用
の有機溶媒を含む重合性組成物を塗布し、硬化させ、表
面に保護膜をイ」設した基板を得る。

この場合、基板は、光学的に等方性の高分子フィルムか
らなるもので、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン、
ポリエステル（流延法による）、ポリカーボネート、セ
ルロースアセテート、セルロースアセトブチレート、ニ
トロセルロース、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン
、ポリエチレン等の高分子フィルムがある。保護膜の厚
さは通常５〜１０μｍ程度で十分である。

次に、前記保愚膜」二に透明導電ＩＩＩを形成するが、
この透明導電膜の形成には従来公知の方法が採用され、
例えば、酸化スズ・インジウム等を、スバタリング法や
、電子ビーム加速による真空蒸着法等で厚さ約５００人
程度に設ける。

本発明では、前記で得た透明導電性基板とし、その透明
導電膜を、セグメント方式等のスタチック駆動、ドツト
マトリックスのダイナミック駆動等の種々の駆動方式に
応じてパターニング処理し、その上に配向膜材塗布液を
塗布して配向膜を形成する。この場合の配向膜は、前記
した本発明による重合性組成物を用いて形成されるもの
で、配向膜材塗布中の重合性化合物の濃度は、０．１〜
１５重量％、好ましくは１〜１０重量％であり、希釈用
の有機溶媒としては、アルコール、ケトン、エステル、
炭化水素等が単独又は混合物の形で用いられる。また、
重合性組成物の塗布は、スピンコータ、ロールコータ等
で行われ、塗布後、溶媒を乾燥除去し、紫外線や電子線
を照射して硬化させる。基板」−に形成させる硬化膜の
厚さは、１００〜５０００人、好ましくは５００〜２０
００人である。

次に、このようにして基板上に形成された硬化膜は、常
法により一方向にラビング処理を施し、配向膜とされる
。ラビング処理された２枚の基板は、その配向膜面を内
側にし、配向軸が直交するように適当間隔を置いて対向
させ１周縁を、その一部を液晶注入口として残して、シ
ール接着剤で接着して液晶封入用のセルを作る。本発明
においては、この場合のシール接着剤としても、前記し
た重合性組成物を用いることを特徴とする。次に、この
ようにして得られたセル内に、液晶を注入し、注入口を
封止し、さらに」１下に直交した偏光板を配設する液晶
としては、アゾメチン系液晶、シッフベース系液晶、ア
ゾキシ系液晶、ビフェニル系液晶、フェニルシクロヘキ
サン系液晶、エステル系液晶、ピリミジン系液晶、ター
フェニル系液晶、ビフェニルシクロヘキサン系液晶等が
挙げられる。

これらの液晶は、単独又は通常混合物として用いられる
。さらに、コレスチルクロリド、コレステリルノナエー
テ、コレステリルカーボネート等のコレステリック液晶
、英国ブリティッシュトラックハウス社から商品名Ｃ−
１５、ＣＢ−１５として販売されているようなカイラル
ネマチック液晶等があり、これらの液晶に対しては、テ
トラアルキルアンモニウム塩のようなイオン性ドーパン
ト等を添加することができる。

次に、本発明の液晶表示素子の断面構造例を図面に示す
。

図面において、１は光学的に等方性の高分子フィルム、
２はその表面に設けた保護膜、３は透明導電膜、４は配
向膜、５は液晶、６はシール接着剤層、７は偏光板を各
示す。前記した保護膜２、配向膜４及びシール接着剤層
６はいずれも、前記した本発明による重合性組成物の硬
化膜がら形成される。

〔効　果〕

本発明の液晶表示素子は、前記のように、液晶と接触す
る保護膜、配向膜及びシール接着剤層はいずれも、耐液
晶性の良好な特別の硬化膜により形成されているため、
長期間の使用に耐え、極めて信頼性の高いものである。

しかも、本発明においては、高分子フィルム基板は、光
学的に等方性のものであるため、使用に際して着色を生
じ表示品質を劣化させることもない。また、本発明の液
晶表示素子の場合、その硬化膜の形成は、紫外線や電子
線等のエネルギー線により低温、短時間で行われるため
、ロール方式による連続生産も可能である。

〔実施例〕

次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。なお
、以下において示す部及び％はいずれも重量基準である
。

実施例１ （１）サンプルＮα１の作成 トリメチロールプロパントリアクリ レート　９８部 ベンゾイン　０．５？１ ２−クロロチオキサンソン　１．５Ｉノの混合物を、ポ
リエステルフイルム−ヒに流延し、８０１ｔｌ／Ｃｌ１
ｌの水銀灯下、１５ｃｍの距離で５秒間紫外線照射して
硬化処理を行った後、ポリエステルフィルムから厚さ１
＋＋＋ｎ＋程度の硬化膜を剥離し、サンプルＮ［１１と
した。

（２）サンプルＮ０２の作成 ペンタエリスリトールトリアクリレート９８部ベンジル
　２Ｎ エタノール／酢酸エチル　１０（１ （混合Ｖａｎ比＝　］／１） の混合物をポリエステルフィルム上に流延し、暗所、６
０°（：の条件下で１時間放置し、溶媒を完全に揮散さ
せた後、前記サンプルＮα１の場合と同様にして（紫外
線照射時間１０秒）、サンプルＮｎ２を得た。

（３）サンプルＮｏ、　３の作成 ジペンタエリスリトールヘキサ アクリレート　９８部 ベンジル　２１／ エタノール／酢酸エチル　１５０１１ （混合ｖｏＱ比＝　１／１） の混合物をポリエステルフィルム上に流延し、前記サン
プルＮｎ２の場合と同様にしてサンプルＮａ３を得た。

次に、前記で得たサンプルＮｏ、　１〜Ｎａ３の切片を
それぞれ１−ルエン（溶解パラメータ＝９）とシクロヘ
キサノン（溶解パラメータ＝１０）に常温で浸漬し、そ
の飽和重量増加率を測定し、表−１の結果を得た。

表−１ 前記結果から、本発明による硬化膜は、液晶と同程度の
溶解パラメータ９〜１０の有機溶剤に充分耐えることが
わかる。このサンプルＮｏｌ〜Ｎｎ３を実際の市販液晶
（メタルク社製、ＺＬＴ　１６１５）に常温で長時間浸
漬しても、その重量増加率は殆んど０％であった。

実施例２ トリメチロールプロパントリアクリレートをアルミニウ
ム板に流延し、カーテン方式電子ビーム照射装置（アメ
リカＦＳＩ社製）により、加速電圧１６０ＫＶで５μラ
ツドの照射を行い、硬化膜を得た。

この膜の性質は実施例１のサンプルＮｏ、　１のものと
殆んど同じであった。

実施例３ ペンタエリスリトールアクリレート　７０部１．６−ヘ
キサンジオールジアクリレート　７　ｎＰ−トルエンス
ルホンアミド／ホルム アミド樹脂　３　ｎ ｌ−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン　’ｌｔ
ｔ の混合物を用い、実施例（１）の場合と同様にして厚さ
１ｍｍ程度の硬化膜（サンプルＮｏ、　４　）を得た。

この硬化膜の表面エネルギーγＣは、Ｔｊ　ｓｍａｎプ
ロットにより測定した結果、３５エルグ／＋Ｊであった
。また、この硬化膜をトルエンとシクロヘキサノンにそ
れぞれ１２時間浸漬した時の重量増加率は、それぞれ１
．８％及び２．２％であった。さらに、前記Ｎ［１４の
硬化膜は、これを市販のＴＮ型液晶中に常温で長時間浸
漬した時の重量増加率０．２％を示し、表面硬度（ＪＩ
ＩＳ　Ｋ５４００６．１４）２８を示した。

一方、前記サンプルＮｏ、　４で用いた混合物の５％メ
チルセロソルブ溶液を、充分に洗浄した透明導電膜のパ
ターンを有するガラス基板の上にスピナーで均一に塗布
した後、８０°Ｃで３０分間乾燥して溶媒を蒸発させ、
次いでこの基板を、高圧水銀灯（８０ｔｙ／ｃｍ）で１
５ｃｍの距離から１０秒間照射し、さらに未反応の１−
ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトンを分解させる
ためにさらに１０秒紫外線照射を行った。次に、このよ
うにして得た硬化膜の接着力を調べるために、基盤目試
験法（、ｌＩＳ　Ｋ５４００６、１５）により、評価点
１０以上の条件で、スコッチテープを硬化膜表面に貼着
し、剥離した。その結果、硬化膜の剥離は何ら見られず
、この硬化膜は接着力のすぐれたものであることが確認
された。

実施例４ トリメチロールプロパントリアクリレート（以下ＴＮＩ
ＩＴＡと記す）、ネオペンチルグリコールジアクリレー
ト（成膜助剤、以下、ＮＰＤＡと記す）、■−ヒドロキ
シシクロへキシルフェニルケトン（重合開始剤、以下、
）Ｉ　ＣＰ　Ｋと記す）からなる重合性組成物をポリエ
ステルフィルム上に塗布し、紫外線硬化処理した。この
ようにして得た硬化膜を、剥離した後、トルエンとシク
ロヘキサノンに浸漬し、その飽和重量増加率を測定した
。

また、前記重合性組成物をポリカーボネートフィルム上
に塗布し、紫外線硬化して形成した硬化膜について、そ
の接着強度（ＪＩＳ　Ｋ５４００６．１５）、表面硬さ
くＪＩＳ　Ｋ５４００６．］４）、表面エネルギー（ｙ
ｃ）を測定すると共に、剥離テスト（基盤目盛に対する
スコッチテープによる剥離テスト）を行った。その結果
を表−２に示す。

表−２ 実施例５ ジペンタエリスリトールヘキサ アクリレート　５０部 テトラヒドロフルフリルアクリレート　５０部ベンジル
メチルケタール　２ＩＩ の組成物を厚さ１００μｍのポリ塩化ビニルフィルムに
塗布し、紫外線照射して硬化させた保護膜の上に、透明
導電膜を形成した。次にその透明導電膜の上に、前記と
同一の組成物の５％メチルセロソルブ溶液を塗布し、紫
外線照射して基板上に配向膜を形成させた。この基板を
用い、図面に示した構造のＴＮ型液晶表示素子を作成し
た。この場合、シール用接着剤としては、前記と同一の
組成物を用い、液晶注入口の封止にはウェルディング法
を採用した。この液晶表示素子は、すぐれた初期配向性
能を示し、また長期間使用しても良好な均一配向性能を
示した。

【図面の簡単な説明】

図面は液晶表示装置の構造例を示す。 ■・・・光学的に等方性の高分子フィルム、２・・・保
訴膜、　３・・・透明導電膜、　４・・・配向膜、５・
・・液晶、　６・・・シール用接着剤層、　７・・・偏
光板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明導電膜及び配向膜を付設した基板間に液晶を
   入れ、周囲を接着剤層で接合させた構造の液晶表示素子
   において、該基板として光学的に等方性高分子フィルム
   に保護膜を設けたものを用いると共に、前記配向膜、接
   着剤層及び保護膜として、３個以上のアクリロイル基及
   び／又はメタアクリロイル基を有する重合性化合物を含
   む硬化型組成物の硬化膜を用いることを特徴とする液晶
   表示素子。