JP2000221509A

JP2000221509A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JP2000221509A
Application number: JP2098199A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ihara; 聡渭原; Shinsuke Iguchi; 真介井口
Original assignee: Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】低電圧駆動が可能で、長期間に亘り安定した
表示機能が保持される液晶表示素子を提供する。【解決手段】液晶４としてフロロシアノエステル系化
合物を含有するものを用い、液晶表示素子の５０％しき
い値電圧を１．５Ｖ以下とし、配向膜３として、例え
ば、シクロアルカン環を有するポリイミドのように３８
０ｎｍの光線透過率が配向膜膜厚１００ｎｍあたり９５
％以上であるものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低電圧駆動が可能
な液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯情報端末や携帯電話等の用途では、
軽量化および電池寿命の観点から消費電力が小さい液晶
表示素子が求められている。消費電力は駆動電圧に比例
するので、低電圧駆動が可能な液晶表示素子が望まれ
る。

【０００３】液晶表示素子の駆動電圧を低下するために
は、しきい値電圧の低い液晶を採用することが効果的で
ある。そして、一般的に液晶の誘電率異方性が大きいほ
どしきい値電圧が低下することが知られている。また、
誘電率異方性を大きくする液晶組成物にフロロシアノエ
ステル系化合物がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
液晶表示素子に駆動電圧を下げる目的で、フロロシアノ
エステル系化合物を含有する液晶を適用すると、使用条
件によっては液晶表示素子の寿命が短くなる傾向があっ
た。

【０００５】すなわち、フロロシアノエステル系化合物
はエステル結合の部分で分解しやすく、その結果、液晶
中の導電率が上がり、コントラストの低下や表示むらが
発生したりして表示不良が生じてくることがある。特
に、液晶に紫外線が照射されると、この傾向が顕著とな
る。

【０００６】本発明は、上記課題を解決し、低電圧駆動
が可能で、長期間に亘り安定した表示をできる液晶表示
素子を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
すべくなされたものであり、透明電極上に配向膜を形成
した二つのガラス基板の配向膜面を対向させ、その間に
誘電率異方性が正のネマチック液晶を封入し、両ガラス
基板の外側に一対の偏光板を配置してなる液晶表示素子
において、その５０％しきい値電圧が１．５Ｖ以下であ
ること、前記配向膜がポリイミド樹脂からなり、波長３
８０ｎｍの光線透過率が配向膜膜厚１００ｎｍあたり９
５％以上であること、および前記液晶がフロロシアノエ
ステル系化合物を含有していることを特徴としている。

【０００８】ここで５０％しきい値電圧とは、液晶表示
素子をスタティック駆動したときに透過率の値が最大値
と最小値の平均値になる電圧をいう。

【０００９】また、配向膜がシクロアルカン環を有する
ことを特徴としている。さらに、液晶の誘電率異方性が
＋１９以上であることを特徴としている。

【００１０】このような構成にすることで、低電圧駆動
が可能で、液晶に紫外線が照射された場合でもフロロシ
アノエステル系化合物が分解しにくく、長期間に亘り安
定した表示ができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図１を参照しながら説明す
る。図１は本発明に係る液晶表示素子の模式的断面図で
ある。

【００１２】図１において、１はガラス基板であり、２
は透明電極であり、３は配向膜であり、４は液晶であ
り、５は偏光板である。また、６はシール材であり、７
はスペーサーである。

【００１３】所定のパターンにパターニングしたＩＴＯ
（Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２）、ＳｎＯ _２等の透明電極２を
設けたガラス基板１の表面に配向膜３を設ける。このと
き、ガラス基板１と透明電極２との間にカラーフィルタ
ーを設けてもよいし、透明電極２と配向膜３との間にＳ
ｎＯ_２等の絶縁膜やカラーフィルター、遮光膜を設けて
もよい。

【００１４】前記配向膜３としては、ポリイミド樹脂か
らなり、波長３８０ｎｍの光線透過率が配向膜膜厚１０
０ｎｍあたり９５％以上であることが重要である。これ
が小さいと、配向膜が短波長側の紫外線を吸収しやすく
なり、配向膜面で増感し、フロロシアノエステル系化合
物が分解しやすくなる。また、波長３５０ｎｍの光線透
過率が配向膜膜厚１００ｎｍあたり９０％以上であるこ
とが好ましい。

【００１５】なお、上記の光線透過率は以下のようにし
て求められる。ガラス基板に配向膜材料をスピンコート
法で乾燥膜厚が１μｍ程度となるように塗布し、その後
２５０℃で２時間焼成する。

【００１６】このようにして形成した配向膜付きガラス
基板の分光透過率を配向膜のないガラス基板をリファレ
ンスとして測定する。そして、測定点の配向膜膜厚を測
り、上記測定値を１００ｎｍの膜厚あたりに換算して算
出する。

【００１７】また、配向膜の上記透過率は分子構造と関
係があり、一般に共役構造が長くなると透過率が低下す
る。共役構造を短くする手法としては、分子中に非芳香
環を導入することが有効であり、例えば、配向膜材料の
一成分としてシクロアルカン環を有する酸無水物を用い
れば、共役構造がシクロアルカン環で分断され、波長３
８０ｎｍでの光線透過率を高くすることができる。ここ
で、上記シクロアルカン環としては、シクロブタン環、
シクロペンタン環およびシクロヘキサン環を挙げること
ができる。

【００１８】すなわち、配向膜の分子構造式を一般式
（１）で表すと、

【化１】（式中、Ｘはジアミン残基を表し、Ｙはシクロアルカン
環を表す）で示されるものが好ましく用いられる。

【００１９】なお、好ましくない酸無水物の代表例とし
ては、一般的な配向膜に多用されているピロメリット酸
無水物であり、これは、中央の環がベンゼン環である。

【００２０】本発明において、配向膜の膜厚は２０ｎｍ
〜８０ｎｍの範囲であることが好ましい。これが薄すぎ
ると配向不良が発生しやすくなり、また、厚すぎると紫
外線の吸収が多くなるとともに駆動電圧が上昇し、コン
トラスト不良が発生しやすくなる。

【００２１】その後、ラビング処理を行い配向膜面を対
向させ、スペーサー７にて所定のギャップに保持し、シ
ール材６で周辺を囲み、図示していない注入孔より液晶
４を注入し、封止する。

【００２２】ここで、ラビングの配向方向としては特に
限定されないが、セルを組みあげたときにその交叉角が
１８０〜２７０°とすることが好ましい。これが小さす
ぎると時分割駆動をした際の液晶分子の状態変化が少な
く、大きすぎるとヒステリシスや光を散乱するドメイン
が発生しやすくなる。

【００２３】本発明に関わる液晶４は、フロロシアノエ
ステル系化合物を含有することが重要であり、誘電率異
方性が＋１９以上であることが低電圧駆動を行ううえで
好ましい。

【００２４】また、フロロシアノエステル系化合物の含
有量（濃度）は、下限濃度が駆動電圧に対する要請で決
定され、上限濃度が溶解度で決定されるものであるが、
２〜３０％とされ、特に好ましくは５〜２０％とされ
る。濃度が高いほど駆動電圧は低くなるが、信頼性は低
下しやすくなる。

【００２５】そして、ガラス基板１の外側に偏光板５が
それぞれ配置され、液晶表示素子とされる。また、両側
に配置された偏光板５とガラス基板１との間の少なくと
も一方に位相差フィルムを設けてもよい。位相差フィル
ムを設けたことにより、コントラストが高くなり、表示
むらが目立ちにくくなる。

【００２６】本発明の液晶表示素子は、バックライトを
用いる透過型として、反射板を用いる反射型として、ま
た半透過反射板を用いる半透過型として使用することが
できる。また、本発明の液晶表示素子は、５０％しきい
値電圧が１．５Ｖ以下であることが重要である。

【００２７】配向膜により、フロロシアノエステル系化
合物の分解しやすさが異なる理由は必ずしも明らかでは
ないが、配向膜とフロロシアノエステル系化合物との相
互作用の差に起因するものと推定される。

【００２８】すなわち、酸無水物由来の環が芳香環であ
る通常の配向膜材料の場合には、ジアミン由来の芳香環
との間で長い共役系が生じ短波長紫外線を吸収しやすく
なるとともに、その分子構造が平面的であることより、
フロロシアノエステル系化合物が配位しやすくなり、フ
ロロシアノエステル系化合物の分解が生じやすくなる。

【００２９】これに対して、酸無水物由来の環をシクロ
アルカン環とすることにより、共役がここで遮断される
とともに、この部分で屈曲が生じ平面性が崩れ、前記配
位が阻害されて分解が抑制されることになると考えられ
る。

【００３０】なお、本発明の効果を損じない範囲で、通
常の液晶表示素子で使用されている公知の材料および公
知の技術が適用可能である。

【００３１】

【実施例】例１（実施例）ガラス基板上に面抵抗が１００Ω／□のＩＴＯ層を設
け、パターニングしてストライプ状の透明電極を形成し
た。その上にシリカとチタニアからなる絶縁膜を５０ｎ
ｍの厚さに製膜した。さらにその上に、波長３５０ｎｍ
の光線透過率が９３％、３８０ｎｍの光線透過率が９６
％（それぞれ、配向膜の膜厚１００ｎｍあたりの透過
率）となる配向膜を厚さ４０ｎｍに形成した。この配向
膜材料の酸無水物はシクロブタン環を有するものであ
る。

【００３２】次に、この配向膜の表面をラビングにより
配向処理した。配向方向はセルを組みあげたときにその
交叉角が２４０°になるように設定した。上下一組の基
板の一方に熱硬化性のエポキシ樹脂からなるシール材を
印刷し、他方に基板間のギャップを一定に保つためのプ
ラスチックビーズからなるスペーサーを散布した後、両
者を所定の位置で重ね合わせ、熱圧着して貼り合わせ
た。スペーサーとしては、セルを組みあげたときの基板
間のギャップが６μｍになるように選定した。

【００３３】このようにして作成した空セルに、真空注
入法にてフロロシアノフェニルエステル系化合物を１５
％含有し、誘電率異方性が＋２０の液晶を封入した。そ
の後、上下基板の外側に偏光板（日東電工製Ｑ−１２−
３５）を所定の角度で貼り付け、液晶表示素子を得た。
この液晶表示素子の５０％しきい値電圧は１．４４Ｖで
あった。

【００３４】得られた液晶表示素子の偏光板の真上から
ＵＶフェードメータにより紫外線（波長３００〜５００
ｎｍ：光量３０ｍＷ／ｃｍ^２）を照射する耐光性試験を
行った。液晶の導電率を確認すると、初期状態で０．６
×１０^−１１Ｓ／ｃｍ、１００時間経過後に３．８×
１０^−１１Ｓ／ｃｍであった。また、液晶表示素子の上
下電極に一定条件（３V、３２Ｈｚ）を印加したときに
流れる電流値は、初期状態で１２．４μＡであったもの
が１００時間経過後に１５．２μＡとなった。さらに、
試験後の点灯状態も試験前とほぼ同等の表示状態を保っ
ていた。

【００３５】例２（比較例）配向膜を、波長３５０ｎｍの光線透過率が８５％、３８
０ｎｍの光線透過率が９２％（それぞれ、配向膜の膜厚
１００ｎｍあたりの透過率）となる配向膜に代えたほか
は例１と同様にして、液晶表示素子を得た。ここで用い
た配向膜材料の酸無水物はベンゼン環を有するピロメリ
ット酸無水物を含むものであった。

【００３６】この液晶表示素子の５０％しきい値電圧は
１．４７Ｖであった。また、例１と同様に耐光性試験を
行った。液晶の導電率は初期状態で１．２×１０^−１１
Ｓ／ｃｍ、１００時間経過後には１８．８×１０
^−１１Ｓ／ｃｍとなり、導電率の増加分は１７．６×１
０^−１１Ｓ／ｃｍと非常に大きいものであった。ま
た、電流値は初期状態で１１．４μＡ、１００時間経過
後には２２．７μＡとなり、初期状態の２．０倍にもな
った。さらに、これの点灯状態を確認すると、試験前に
比べコントラストが低下しており、表示むらの発生もあ
った。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の液晶表示素
子は、分解しやすいフロロシアノエステル系化合物を含
有した液晶を使用することができ、携帯機器に適した低
電圧駆動可能であるとともに、紫外線照射により液晶中
の導電率が上昇するのを防ぎ、コントラストの低下や表
示むらの発生が生じにくい。したがって、低電圧駆動が
可能で、長期間に亘り安定した表示をできるという優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す液晶表示素子の模
式的断面図。

【符号の説明】

１ガラス基板２透明電極３配向膜４液晶５偏光板６シール材７スペーサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明電極上に配向膜を形成した二つのガ
ラス基板の配向膜面を対向させ、その間に誘電率異方性
が正のネマチック液晶を封入し、両ガラス基板の外側に
一対の偏光板を配置してなる液晶表示素子において、そ
の５０％しきい値電圧が１．５Ｖ以下であること、前記
配向膜がポリイミド樹脂からなり、波長３８０ｎｍの光
線透過率が配向膜膜厚１００ｎｍあたり９５％以上であ
ること、および前記液晶がフロロシアノエステル系化合
物を含有していることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】前記配向膜がシクロアルカン環を有する
請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】前記液晶の誘電率異方性が＋１９以上で
ある請求項１または請求項２に記載の液晶表示素子。