JP2585835B2 - 液晶表示素子 - Google Patents
液晶表示素子Info
- Publication number
- JP2585835B2 JP2585835B2 JP2104504A JP10450490A JP2585835B2 JP 2585835 B2 JP2585835 B2 JP 2585835B2 JP 2104504 A JP2104504 A JP 2104504A JP 10450490 A JP10450490 A JP 10450490A JP 2585835 B2 JP2585835 B2 JP 2585835B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- polymer
- crystal layer
- substrate
- cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Liquid Crystal Substances (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液晶表示素子に関し、特に正の誘電異方性を
有する液晶が液晶層の厚み方向に90゜以上ねじれた構造
を有するSTN型液晶表示素子に関するものである。
有する液晶が液晶層の厚み方向に90゜以上ねじれた構造
を有するSTN型液晶表示素子に関するものである。
従来主に用いられてきた液晶の表示モードは、ツイス
トネマティック（TN）型と呼ばれ、一対の基板間で液晶
分子が約90゜ねじれた構造をとっており、液晶による偏
光面の回転と、電圧印加によるその効果の消失を利用し
ている。この表示モードは、時計や電卓等の低時分割駆
動では十分なものであったが、表示容量を増大させるた
めに高時割分駆動させると、コントラストが低下した
り、視角がせまくなるという欠点があった。これは、高
時分割駆動になると、選択点と非選択点にかかる電圧の
比が１に近づくためで、高コントラスト、広視角の表示
素子を得るためには、素子の相対透過率が10％変化する
電圧V10に対する50％変化する電圧V50の比（V50/V10）
で表わされる急峻度γをできるだけ小さくすることが必
要である。
トネマティック（TN）型と呼ばれ、一対の基板間で液晶
分子が約90゜ねじれた構造をとっており、液晶による偏
光面の回転と、電圧印加によるその効果の消失を利用し
ている。この表示モードは、時計や電卓等の低時分割駆
動では十分なものであったが、表示容量を増大させるた
めに高時割分駆動させると、コントラストが低下した
り、視角がせまくなるという欠点があった。これは、高
時分割駆動になると、選択点と非選択点にかかる電圧の
比が１に近づくためで、高コントラスト、広視角の表示
素子を得るためには、素子の相対透過率が10％変化する
電圧V10に対する50％変化する電圧V50の比（V50/V10）
で表わされる急峻度γをできるだけ小さくすることが必
要である。
ツイストネマティック型の場合、このγ値は1.13程度
である。このγ値を小さくするために、液晶分子のねじ
れ角を大きくし、偏光軸を液晶配向方向とずらす方式が
提案されており、SBEモードやSTNモードと呼ばれてい
る。このような方式によると、γ値を1.1以下にするこ
とができ、1/400デューティ程度の高時分割駆動が可能
になる。
である。このγ値を小さくするために、液晶分子のねじ
れ角を大きくし、偏光軸を液晶配向方向とずらす方式が
提案されており、SBEモードやSTNモードと呼ばれてい
る。このような方式によると、γ値を1.1以下にするこ
とができ、1/400デューティ程度の高時分割駆動が可能
になる。
しかし、このような方式では、複屈折による着色及び
その電圧による変化を利用するため、原理的に白黒表示
を行うことは困難であり、液晶セルの透過光または反射
光には着色を生じ、着色背景上への表示となってしま
う。
その電圧による変化を利用するため、原理的に白黒表示
を行うことは困難であり、液晶セルの透過光または反射
光には着色を生じ、着色背景上への表示となってしま
う。
STN型液晶表示素子の着色を解消する色補償板とし
て、ねじれの向きが逆でなじれ角が等しい液晶セルを用
いる方法、高分子フィルムなどの複屈折性媒質を用いる
方法が知られている（特開昭64−519号公報）。
て、ねじれの向きが逆でなじれ角が等しい液晶セルを用
いる方法、高分子フィルムなどの複屈折性媒質を用いる
方法が知られている（特開昭64−519号公報）。
しかし、従来の色補償されたSTN型液晶表示素子は、
視角による表示色の変化、コントラストの変化が大きい
という欠点があった。
視角による表示色の変化、コントラストの変化が大きい
という欠点があった。
本発明は、従来の液晶表示素子にみられる前記欠点を
解消し、優れた表示品質を有する液晶表示素子を提供す
ることを目的とする。
解消し、優れた表示品質を有する液晶表示素子を提供す
ることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、正の誘
電異方性を有する液晶組成物からなる液晶層が、電極を
備えた一対の基板間で、電圧無印加時に基板に対して略
水平に配向し、液晶層の厚み方向に120゜以上、360゜以
下のねじれた構造を有するように構成された液晶セル
と、該液晶層の両側に各々設けられた高分子液晶層と、
該高分子液晶層を挟むように設けられた一対の偏光子と
を備えた構造を有し、前記高分子液晶層は、オルソ置換
芳香族単位を構成成分として含むポリエステルを主成分
とする液晶性高分子を該基板に対して略水平で厚み方向
にねじれた構造を有するように配向させたものであるこ
とを特徴とする液晶表示素子が提供される。
電異方性を有する液晶組成物からなる液晶層が、電極を
備えた一対の基板間で、電圧無印加時に基板に対して略
水平に配向し、液晶層の厚み方向に120゜以上、360゜以
下のねじれた構造を有するように構成された液晶セル
と、該液晶層の両側に各々設けられた高分子液晶層と、
該高分子液晶層を挟むように設けられた一対の偏光子と
を備えた構造を有し、前記高分子液晶層は、オルソ置換
芳香族単位を構成成分として含むポリエステルを主成分
とする液晶性高分子を該基板に対して略水平で厚み方向
にねじれた構造を有するように配向させたものであるこ
とを特徴とする液晶表示素子が提供される。
次に、図面を参照して、本発明の構成を詳述する。第
１図は本発明の液晶表示素子の構成例を示す断面図であ
る。この図において、基板1,11はそれぞれ配向処理が施
された配向膜3,13と透明電極4,14を有し、離間、対向し
て配設され、その間に液晶が封入され液晶層６が形成さ
れ、シール剤５によって外気と遮断される。この液晶セ
ルの両側に高分子液晶層7,17が配設され、さらにこれら
高分子液晶層7,17を挟むように第１の偏光子２および第
２の偏光子12が設置されて、液晶表示素子を構成してい
る。
１図は本発明の液晶表示素子の構成例を示す断面図であ
る。この図において、基板1,11はそれぞれ配向処理が施
された配向膜3,13と透明電極4,14を有し、離間、対向し
て配設され、その間に液晶が封入され液晶層６が形成さ
れ、シール剤５によって外気と遮断される。この液晶セ
ルの両側に高分子液晶層7,17が配設され、さらにこれら
高分子液晶層7,17を挟むように第１の偏光子２および第
２の偏光子12が設置されて、液晶表示素子を構成してい
る。
本発明の液晶表示素子の構成例のように、基板と偏光
子の間に高分子液晶層を設ける場合、基板としては透光
性を有するガラス、プラスチックなどを用いる。プラス
チック基板を用いたときは、基板の厚さを0.2mm以下の
薄厚にすることが容易であり、そのため表示素子をきわ
めて薄く、かつ軽量に構成することができる。また、基
板が薄いために、表示が二重像にならず広視角の表示素
子を得ることができる。
子の間に高分子液晶層を設ける場合、基板としては透光
性を有するガラス、プラスチックなどを用いる。プラス
チック基板を用いたときは、基板の厚さを0.2mm以下の
薄厚にすることが容易であり、そのため表示素子をきわ
めて薄く、かつ軽量に構成することができる。また、基
板が薄いために、表示が二重像にならず広視角の表示素
子を得ることができる。
本発明の液晶表示素子の基板における配向処理は、液
晶分子が電圧無印加時に略水平配向するように行われ、
この配向処理に沿って液晶分子が優先配向する。この場
合、液晶分子の配向に関していう略水平とは、液晶分子
の基板に対する傾き角が０゜から30゜の範囲にあること
を言う。この配向制御は、基板に対して、従来公知の斜
方蒸着や、無機または有機被膜を形成した後に綿布など
でラビングすることにより行うことができる。本発明に
使用する配向膜3,13としては、ポリアミド、ポリイミド
などの高分子被膜等にラビング処理したものや、SiO、M
gO、MgF2などを用いて斜め蒸着したものが用いられる。
晶分子が電圧無印加時に略水平配向するように行われ、
この配向処理に沿って液晶分子が優先配向する。この場
合、液晶分子の配向に関していう略水平とは、液晶分子
の基板に対する傾き角が０゜から30゜の範囲にあること
を言う。この配向制御は、基板に対して、従来公知の斜
方蒸着や、無機または有機被膜を形成した後に綿布など
でラビングすることにより行うことができる。本発明に
使用する配向膜3,13としては、ポリアミド、ポリイミド
などの高分子被膜等にラビング処理したものや、SiO、M
gO、MgF2などを用いて斜め蒸着したものが用いられる。
液晶層６において、液晶は正の誘電異方性を有するネ
マティックまたはコレステリック液晶で、配向膜13,3に
より電圧を印加しない状態で基板面にほぼ平行に配向し
ている。液晶は上下基板の間で螺旋軸を基板面に垂直に
向けたねじれ配向をとっていることが好ましく、そのね
じれ角は120゜から360゜であることが好ましい。ねじれ
角が小さい場合には電圧−透過率特性の急峻性が低下
し、時分割駆動特性が低下する。液晶のねじれ角ω
Ｌは、第２図に示すように下基板11の配向膜13の配向処
理方向（R1）、上基板１の配向膜３の配向処理方向
（R2）および液晶のピッチと液晶層６の厚さを制御する
ことによって容易に制御が可能である。液晶層６の屈折
率異方性ΔnLと厚さdLの積ΔnLdLは、良好なコントラス
トを得るためには0.4μｍから1.3μｍの範囲が好まし
い。
マティックまたはコレステリック液晶で、配向膜13,3に
より電圧を印加しない状態で基板面にほぼ平行に配向し
ている。液晶は上下基板の間で螺旋軸を基板面に垂直に
向けたねじれ配向をとっていることが好ましく、そのね
じれ角は120゜から360゜であることが好ましい。ねじれ
角が小さい場合には電圧−透過率特性の急峻性が低下
し、時分割駆動特性が低下する。液晶のねじれ角ω
Ｌは、第２図に示すように下基板11の配向膜13の配向処
理方向（R1）、上基板１の配向膜３の配向処理方向
（R2）および液晶のピッチと液晶層６の厚さを制御する
ことによって容易に制御が可能である。液晶層６の屈折
率異方性ΔnLと厚さdLの積ΔnLdLは、良好なコントラス
トを得るためには0.4μｍから1.3μｍの範囲が好まし
い。
高分子液晶層17,7は、この層幅で厚み方向にねじれた
配向をとるように配向が制御される。本構成において、
高分子液晶層7,17はその光学異方性のために複屈折性を
生じる。高分子液晶層17,7のツイスト角をそれぞれ
ω１、ω２とし、屈折率異方性Δn1、Δn2と厚さd1、d2
の積をそれぞれΔn1d1、Δn2d2とする。ここで、通常の
液晶セルを用いた補償板による白黒表示STN型液晶表示
素子における液晶セルと補償板の偏光作用について歩べ
る。表示用の液晶層６に入射する光の偏光状態（直線偏
光）を示すベクトルΨ０、液晶層６の偏光作用を示す行
列をＬ、色補償用の液晶層の偏光作用を示す行列をＭと
すると、二つの液晶層を出射した光は入射光の偏光状態
にもどるので、次式のように書ける。
配向をとるように配向が制御される。本構成において、
高分子液晶層7,17はその光学異方性のために複屈折性を
生じる。高分子液晶層17,7のツイスト角をそれぞれ
ω１、ω２とし、屈折率異方性Δn1、Δn2と厚さd1、d2
の積をそれぞれΔn1d1、Δn2d2とする。ここで、通常の
液晶セルを用いた補償板による白黒表示STN型液晶表示
素子における液晶セルと補償板の偏光作用について歩べ
る。表示用の液晶層６に入射する光の偏光状態（直線偏
光）を示すベクトルΨ０、液晶層６の偏光作用を示す行
列をＬ、色補償用の液晶層の偏光作用を示す行列をＭと
すると、二つの液晶層を出射した光は入射光の偏光状態
にもどるので、次式のように書ける。
MLΨ０＝Ψ０ （１） したがって、 ML＝Ｉ（単位行列） （２） となり、ＭはＬの逆行列となる。
Ｍ＝L-1 （３） 表示用の液晶層６を仮想的に二層に分割し、それぞれ
の層の偏光作用を示す行列をL1、L2とすると、Ｌは次式
のように書ける。
の層の偏光作用を示す行列をL1、L2とすると、Ｌは次式
のように書ける。
Ｌ＝L2L1 （４） 本発明のように、高分子液晶層17,7を表示用の液晶層
６の両側に設置する場合、各高分子液晶層17,7の偏光作
用を示す行列をM1、M2とする。前記のように、出射光の
偏光状態が入射光の偏光状態にもどる場合は、次式のよ
うに書ける。
６の両側に設置する場合、各高分子液晶層17,7の偏光作
用を示す行列をM1、M2とする。前記のように、出射光の
偏光状態が入射光の偏光状態にもどる場合は、次式のよ
うに書ける。
M2L2L1M1Ψ０＝Ψ０ （５） （５）より M2L2L1M1＝Ｉ （６） となる。M1、M2は次の条件（７）を満足する場合、
（６）が成立し、（７）は（６）の十分条件となる。
（６）が成立し、（７）は（６）の十分条件となる。
M2L2＝I,L1M1＝Ｉ （７） つまり、M1、M2が、それぞれL1L2の逆行列であるとき、
（５）が成立する。
（５）が成立する。
M1＝L1 -1,M2＝L2 -1 （８） 表示用の液晶層６を仮想的に二層に分割した時、
（８）の条件を満足するためには、高分子液晶層17,7の
ねじれの向きが液晶層６のねじれの向きと逆で、ねじれ
角、リターデーションが分割した液晶層の各層のねじれ
角、リターデーションと一致している必要がある。分割
した液晶層のねじれ角、リターデーションをそれぞれ加
算すると、もとの液晶層６のねじれ角、リターデーショ
ンとなる。したがって、次式（９）が条件（８）を満足
するための必要条件となる。
（８）の条件を満足するためには、高分子液晶層17,7の
ねじれの向きが液晶層６のねじれの向きと逆で、ねじれ
角、リターデーションが分割した液晶層の各層のねじれ
角、リターデーションと一致している必要がある。分割
した液晶層のねじれ角、リターデーションをそれぞれ加
算すると、もとの液晶層６のねじれ角、リターデーショ
ンとなる。したがって、次式（９）が条件（８）を満足
するための必要条件となる。
ω１＋ω２＝ωL,Δn1d1＋Δn2d2＝ΔnLdL （９） しかし、実際に液晶層を時分割駆動すると、非選択画
素にもしきい値電圧以上の電圧が印加されて、液晶層の
リターデーションの実効値が減少するため、Δn1d1とΔ
n2d2の和はΔnLdLよりも少し小さくする必要がある。
素にもしきい値電圧以上の電圧が印加されて、液晶層の
リターデーションの実効値が減少するため、Δn1d1とΔ
n2d2の和はΔnLdLよりも少し小さくする必要がある。
さらに、（８）の条件を満足するためには、第２図
（ａ）のように配向膜13の配向処理方向R1と高分子液晶
層17の液晶層６に隣接する分子の長軸方向D2が直交し
（δ１＝90゜）、第２図（ｂ）のように配向膜３上の配
向処理方向R2高分子液晶層７の液晶層６に隣接する分子
長軸方向U1が直交する（δ２＝90゜）ように配置する必
要がある。
（ａ）のように配向膜13の配向処理方向R1と高分子液晶
層17の液晶層６に隣接する分子の長軸方向D2が直交し
（δ１＝90゜）、第２図（ｂ）のように配向膜３上の配
向処理方向R2高分子液晶層７の液晶層６に隣接する分子
長軸方向U1が直交する（δ２＝90゜）ように配置する必
要がある。
液晶性高分子の種類としては、液晶状態でネマティッ
ク配向し、液晶転移点以下ではガラス状態となるポリエ
ステル、ポリアミド、ポリエステルイミドなどの主鎖型
液晶性高分子、あるいはポリアクリレート、ポリメタク
リレート、ポリマロネート、ポリシロキサンなどの側鎖
型液晶性高分子を例示することができる。本発明に用い
るオルソ置換芳香族単位を構成成分として含むポリエス
テルは、合成の容易さ、配向性、ガラス転移点等から最
も好ましく、他にかさ高い置換基を有する芳香族、ある
いは弗素または含弗素置換基を有する芳香族などを構成
成分として含むポリマーも好ましく使用できる。具体的
には次に示すようなカテコール単位、サリチル酸単位、
フタル酸単位を有するポリエステルおよびこれらの基の
ベンゼン環に置換基を有するものなどを例示することが
できる。
ク配向し、液晶転移点以下ではガラス状態となるポリエ
ステル、ポリアミド、ポリエステルイミドなどの主鎖型
液晶性高分子、あるいはポリアクリレート、ポリメタク
リレート、ポリマロネート、ポリシロキサンなどの側鎖
型液晶性高分子を例示することができる。本発明に用い
るオルソ置換芳香族単位を構成成分として含むポリエス
テルは、合成の容易さ、配向性、ガラス転移点等から最
も好ましく、他にかさ高い置換基を有する芳香族、ある
いは弗素または含弗素置換基を有する芳香族などを構成
成分として含むポリマーも好ましく使用できる。具体的
には次に示すようなカテコール単位、サリチル酸単位、
フタル酸単位を有するポリエステルおよびこれらの基の
ベンゼン環に置換基を有するものなどを例示することが
できる。
など （Ｘは水素、Cl、Br等のハロゲン、炭素数が１から４の
アルキル基もしくはアルコキシ基またはフェニル基を示
す。またｋは０〜２である。） これらのなかでも特に好ましい例として次のようなも
のを例示することができる。
アルキル基もしくはアルコキシ基またはフェニル基を示
す。またｋは０〜２である。） これらのなかでも特に好ましい例として次のようなも
のを例示することができる。
本発明に用いるポリエステルは前記構造単位の他に、
（ａ）ジオール類より誘導される構造単位（以下、ジオ
ール成分という）およびジカルボン酸類より誘導される
構造単位（以下、ジカルボン酸成分という）および／ま
たは（ｂ）一つの単位中にカルボン酸と水酸基を同時に
含むオキシカルボン酸類より誘導される構造単位（以
下、オキシカルボン酸成分という）による構成される。
（ａ）ジオール類より誘導される構造単位（以下、ジオ
ール成分という）およびジカルボン酸類より誘導される
構造単位（以下、ジカルボン酸成分という）および／ま
たは（ｂ）一つの単位中にカルボン酸と水酸基を同時に
含むオキシカルボン酸類より誘導される構造単位（以
下、オキシカルボン酸成分という）による構成される。
これらのうち、ジオール成分としては次のような芳香
族および脂肪族のジオールを挙げることができる。
族および脂肪族のジオールを挙げることができる。
（Ｙは水素、Cl、Br等のハロゲン、炭素数１から４のア
ルキル基もしくはアルコキシ基またはフェニル基を示
す。ｌは０〜２である。） −Ｏ−（CH2）ｎ−Ｏ− （ｎは２から12の整数を表わす） なかでも −Ｏ−CH2CH2−Ｏ−、−Ｏ−（CH2）４−Ｏ−、 などが好ましく用いられる（式中、Meはメチル基、Buは
ブチル基を示す）。
ルキル基もしくはアルコキシ基またはフェニル基を示
す。ｌは０〜２である。） −Ｏ−（CH2）ｎ−Ｏ− （ｎは２から12の整数を表わす） なかでも −Ｏ−CH2CH2−Ｏ−、−Ｏ−（CH2）４−Ｏ−、 などが好ましく用いられる（式中、Meはメチル基、Buは
ブチル基を示す）。
またジカルボン酸成分としては次のようなものを例示
することができる。
することができる。
（Ｚは水素、Cl、Br等のハロゲン、炭素数が１から４の
アルキル基もしくはアルコキシ基またはフェニル基を示
す。ｍは０〜２である。） なかでも などが好ましい。
アルキル基もしくはアルコキシ基またはフェニル基を示
す。ｍは０〜２である。） なかでも などが好ましい。
オキシカルボン酸成分としては、具体的には次のよう
な単位を例示することができる。
な単位を例示することができる。
ジカルボン酸とジオールのモル比は、一般のポリエス
テルと同様、大略1:1である（オキシカルボン酸を用い
ている場合は、カルボン酸基と水酸基の割合）。またポ
リエステル中に占めるオルソ置換芳香族単位の割合は５
モル％〜40モル％の範囲が好ましく、さらに好ましくは
10モル％〜30モル％の範囲である。５モル％より少ない
場合は、ネマチック相の下に結晶相が現れる傾向があり
好ましくない。また40モル％より多い場合は、ポリマー
が液晶性を示さなくなり好ましくない。代表的なポリエ
ステルとしては次のようなポリマーを例示することがで
きる。
テルと同様、大略1:1である（オキシカルボン酸を用い
ている場合は、カルボン酸基と水酸基の割合）。またポ
リエステル中に占めるオルソ置換芳香族単位の割合は５
モル％〜40モル％の範囲が好ましく、さらに好ましくは
10モル％〜30モル％の範囲である。５モル％より少ない
場合は、ネマチック相の下に結晶相が現れる傾向があり
好ましくない。また40モル％より多い場合は、ポリマー
が液晶性を示さなくなり好ましくない。代表的なポリエ
ステルとしては次のようなポリマーを例示することがで
きる。
の構造単位から構成されるポリマー； の構造単位から構成されるポリマー； の構造単位から構成されるポリマー； の構造単位から構成されるポリマー； の構造単位から構成されるポリマー； の構造単位から構成されるポリマー； の構造単位から構成されるポリマー； の構造単位から構成されるポリマー。
オルソ置換芳香族単位に代えて次に示すようなかさ高
い置換基を含む芳香族単位、あるいはフッ素または含フ
ッ素置換基を含む芳香族単位を構成成分とするポリマー
もまた好ましく用いられる。
い置換基を含む芳香族単位、あるいはフッ素または含フ
ッ素置換基を含む芳香族単位を構成成分とするポリマー
もまた好ましく用いられる。
次に、本発明に用いられる液晶性高分子を用いた補償
板のより具体的な作製法の一例を示す。基板上に液晶性
高分子を該基板に対して水平にかつ特定の方向に配向さ
せるための配向膜を形成する。配向膜としては具体的に
は従来公知の斜方蒸着や、無機または有機被膜を形成し
た後に綿布などでラビングすることにより行うことがで
きる。より具体的にはポリアミド、ポリイミドなどの高
分子被膜等にラビング処理したものや、SiO、MgO、MgF2
などを斜め蒸着したものを好適に用いる。次に液晶性高
分子を有機溶媒に溶解させた溶液をポリイミド配向膜上
に塗布する。液晶性高分子用の溶媒としては、そこで用
いられる液晶性高分子を種類、重合度によっても異なる
が、一般には、クロロホルム、ジクロロエタン、テトラ
クロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチ
レン、オルソジクロロベンゼンなどのハロゲン系炭化水
素、フェノール、ｏ−クロロフェノール、クレゾールな
どのフェノール系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチ
ルアセトアミド、ジメチルスルホキシドなどの非プロト
ン性極性溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエ
ーテル系溶媒およびこれらの混合溶媒を例示できる。溶
液濃度は塗布法、高分子の粘性、目的とする膜厚等によ
り異なるが、液晶表示素子の補償板として要求される膜
厚は一般には２〜10μｍ程度であるため、通常は２〜50
重量％の範囲で使用され、好ましくは５〜30重量％の範
囲で使用される。塗布法としてはスピンコート法、ロー
ルコート法、グラビアコート法、ディッピング法、スク
リーン印刷法などを採用できる。液晶性高分子を塗布
後、溶媒を乾燥して除去し、液晶性高分子がコレステリ
ック液晶性を示す温度で所定時間熱処理して液晶高分子
を配向させたのちガラス転移点以下の温度に冷却する。
液晶性高分子を配向させるときの温度は、液晶性高分子
のガラス転移点以上であることが必要で、液晶性高分子
の等方性液体への転移温度より低いことが必要である。
配向膜の界面効果による配向を助ける意味でポリマーの
粘性は低い方がよく、したがって温度は高い方がよい
が、あまり高いとコストの増大と作業性の悪化を招き好
ましくない。一般的には50℃〜300℃の範囲が好まし
く、特に100℃〜250℃の範囲が特に好ましい。また、こ
の温度において液晶性高分子はコレステリック相である
ことが必要である。また、一旦等方性液体となる温度ま
で加熱後、上記液晶相を呈する温度に冷却して配向させ
ることもできる。熱処理時間はポリマーの組成、分子量
によって異なるが、一般には10秒〜60分の範囲が好まし
く、特に30秒〜30分の範囲が好ましい。処理時間が短す
ぎる場合には配向が不十分となり、また、長すぎる場合
には生産性が低下し好ましくない。液晶配向が完成され
てから液晶性高分子膜はガラス転移点以下の温度に冷却
すれば、配向を固定化することができる。冷却速度は特
に制限されず、加熱雰囲気からガラス転移点下の雰囲気
に移すだけでよい。なお、液晶性高分子薄膜を配向固定
化して、かつ室温付近で用いる場合、液晶性高分子のガ
ラス転移温度は30℃以上であることが好ましい。これよ
り低い場合、固定化した配向構造が崩れる場合があり、
好ましくない。液晶性高分子の膜厚は100μｍ以下であ
ることが好ましく、特に50μｍ以下であることが好まし
い。100μｍ以上であると均一な配向を得ることが困難
となる。
板のより具体的な作製法の一例を示す。基板上に液晶性
高分子を該基板に対して水平にかつ特定の方向に配向さ
せるための配向膜を形成する。配向膜としては具体的に
は従来公知の斜方蒸着や、無機または有機被膜を形成し
た後に綿布などでラビングすることにより行うことがで
きる。より具体的にはポリアミド、ポリイミドなどの高
分子被膜等にラビング処理したものや、SiO、MgO、MgF2
などを斜め蒸着したものを好適に用いる。次に液晶性高
分子を有機溶媒に溶解させた溶液をポリイミド配向膜上
に塗布する。液晶性高分子用の溶媒としては、そこで用
いられる液晶性高分子を種類、重合度によっても異なる
が、一般には、クロロホルム、ジクロロエタン、テトラ
クロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチ
レン、オルソジクロロベンゼンなどのハロゲン系炭化水
素、フェノール、ｏ−クロロフェノール、クレゾールな
どのフェノール系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチ
ルアセトアミド、ジメチルスルホキシドなどの非プロト
ン性極性溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエ
ーテル系溶媒およびこれらの混合溶媒を例示できる。溶
液濃度は塗布法、高分子の粘性、目的とする膜厚等によ
り異なるが、液晶表示素子の補償板として要求される膜
厚は一般には２〜10μｍ程度であるため、通常は２〜50
重量％の範囲で使用され、好ましくは５〜30重量％の範
囲で使用される。塗布法としてはスピンコート法、ロー
ルコート法、グラビアコート法、ディッピング法、スク
リーン印刷法などを採用できる。液晶性高分子を塗布
後、溶媒を乾燥して除去し、液晶性高分子がコレステリ
ック液晶性を示す温度で所定時間熱処理して液晶高分子
を配向させたのちガラス転移点以下の温度に冷却する。
液晶性高分子を配向させるときの温度は、液晶性高分子
のガラス転移点以上であることが必要で、液晶性高分子
の等方性液体への転移温度より低いことが必要である。
配向膜の界面効果による配向を助ける意味でポリマーの
粘性は低い方がよく、したがって温度は高い方がよい
が、あまり高いとコストの増大と作業性の悪化を招き好
ましくない。一般的には50℃〜300℃の範囲が好まし
く、特に100℃〜250℃の範囲が特に好ましい。また、こ
の温度において液晶性高分子はコレステリック相である
ことが必要である。また、一旦等方性液体となる温度ま
で加熱後、上記液晶相を呈する温度に冷却して配向させ
ることもできる。熱処理時間はポリマーの組成、分子量
によって異なるが、一般には10秒〜60分の範囲が好まし
く、特に30秒〜30分の範囲が好ましい。処理時間が短す
ぎる場合には配向が不十分となり、また、長すぎる場合
には生産性が低下し好ましくない。液晶配向が完成され
てから液晶性高分子膜はガラス転移点以下の温度に冷却
すれば、配向を固定化することができる。冷却速度は特
に制限されず、加熱雰囲気からガラス転移点下の雰囲気
に移すだけでよい。なお、液晶性高分子薄膜を配向固定
化して、かつ室温付近で用いる場合、液晶性高分子のガ
ラス転移温度は30℃以上であることが好ましい。これよ
り低い場合、固定化した配向構造が崩れる場合があり、
好ましくない。液晶性高分子の膜厚は100μｍ以下であ
ることが好ましく、特に50μｍ以下であることが好まし
い。100μｍ以上であると均一な配向を得ることが困難
となる。
本発明の補償板は、さらに液晶性高分子面を保護する
目的で他の基板を積層して用いることも可能であり、ま
た同様の目的で他の樹脂膜を表面に形成することもでき
る。
目的で他の基板を積層して用いることも可能であり、ま
た同様の目的で他の樹脂膜を表面に形成することもでき
る。
本発明の液晶表示素子の特徴として、その視野角の広
さが挙げられる。通常の液相セルを用いて色補償した液
晶表示素子の配向処理方向、偏光板の配置を第３図に示
す。第２図と第３図を比較すると、表示用の液晶セルに
対する補償板の分子長軸方向の配向分布が異なる。これ
ら二つの液晶表示素子を時分割駆動して、視角によるコ
ントラスト及び表示色の変化を比較すると、上記の配向
分布の違いにより視角特性が異なり、本発明の液晶表示
素子の方が広視角であることがわかった。
さが挙げられる。通常の液相セルを用いて色補償した液
晶表示素子の配向処理方向、偏光板の配置を第３図に示
す。第２図と第３図を比較すると、表示用の液晶セルに
対する補償板の分子長軸方向の配向分布が異なる。これ
ら二つの液晶表示素子を時分割駆動して、視角によるコ
ントラスト及び表示色の変化を比較すると、上記の配向
分布の違いにより視角特性が異なり、本発明の液晶表示
素子の方が広視角であることがわかった。
本発明の液晶表示素子の別の特徴として、補償板の均
一性に由来する表示の均一性の高さが挙げられる。本発
明では、上述のようにコレステリック相における均一配
向を固定化しているため、補償板をきわめて均一に作製
することができ、したがって表示素子の表示を均一にす
ることができる。
一性に由来する表示の均一性の高さが挙げられる。本発
明では、上述のようにコレステリック相における均一配
向を固定化しているため、補償板をきわめて均一に作製
することができ、したがって表示素子の表示を均一にす
ることができる。
本発明の液晶表示素子の別の特徴として、高い信頼性
が挙げられる。本発明で用いる補償板を配向固定化して
用いる場合、配向状態は、温度が液晶性高分子が液晶相
に転移する温度以下であれば、外力や温度で変化するこ
とが無いため、優れた信頼性を示す。
が挙げられる。本発明で用いる補償板を配向固定化して
用いる場合、配向状態は、温度が液晶性高分子が液晶相
に転移する温度以下であれば、外力や温度で変化するこ
とが無いため、優れた信頼性を示す。
以下、実施例を用いて本発明を更に詳しく説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
（実施例１） ストライプ状の透明電極を有する上下ガラス基板間で
の液晶のねじれ角が240゜であり、液晶層のリターデー
ションが0.86μｍであるSTNセルＡを作製した。液晶は
正の誘電異方性を有するネマティック液晶ZLI2293（メ
ルク社製）にカイラルネマティック液晶S811（メルク社
製）を添加したものを用いた。配向処理は、ポリイミド
膜のラビング処理により行った。
の液晶のねじれ角が240゜であり、液晶層のリターデー
ションが0.86μｍであるSTNセルＡを作製した。液晶は
正の誘電異方性を有するネマティック液晶ZLI2293（メ
ルク社製）にカイラルネマティック液晶S811（メルク社
製）を添加したものを用いた。配向処理は、ポリイミド
膜のラビング処理により行った。
次に、ガラス基板上にポリイミド酸を主剤とする配向
剤をスピンコートし、100℃のオーブンで10分間乾燥し
た後オーブンの温度を270℃に上げ約１時間保ってポリ
イミド膜を得た。ポリイミド膜面をナイロン植毛布でラ
ビングし、液晶性高分子用の配向膜とした。次いてこの
膜面に下記のポリエステル系の液晶性高分子の混合溶液
をスピンコートした。
剤をスピンコートし、100℃のオーブンで10分間乾燥し
た後オーブンの温度を270℃に上げ約１時間保ってポリ
イミド膜を得た。ポリイミド膜面をナイロン植毛布でラ
ビングし、液晶性高分子用の配向膜とした。次いてこの
膜面に下記のポリエステル系の液晶性高分子の混合溶液
をスピンコートした。
（＊は不斉炭素であることを示す） 溶剤はフェノールとテトラクロロエタンの混合溶媒
（重量比60:40）を用いた。基板を90℃のオーブンで１
時間乾燥し、溶剤を蒸発させた。次にオーブンの温度
を、PL1とPL2の混合物がコレステリック液晶相をとる20
0℃まで上げ、30分間後に取り出し、室温まで急冷し
た。
（重量比60:40）を用いた。基板を90℃のオーブンで１
時間乾燥し、溶剤を蒸発させた。次にオーブンの温度
を、PL1とPL2の混合物がコレステリック液晶相をとる20
0℃まで上げ、30分間後に取り出し、室温まで急冷し
た。
このようにして得られた液晶性高分子膜付基板を２枚
の偏光板ではさみ、目視観察を行ったところ均一な複屈
折色が見られ、液晶性高分子層の厚みムラや配向ムラの
ないことがわかった。偏光解析により、この試料のリタ
ーデーションは0.43μｍ、ねじれの向きはセルＡと逆で
ねじれ角が120゜と測定された。上記高分子液晶層を２
つ（B1、B2）作製した。
の偏光板ではさみ、目視観察を行ったところ均一な複屈
折色が見られ、液晶性高分子層の厚みムラや配向ムラの
ないことがわかった。偏光解析により、この試料のリタ
ーデーションは0.43μｍ、ねじれの向きはセルＡと逆で
ねじれ角が120゜と測定された。上記高分子液晶層を２
つ（B1、B2）作製した。
高分子液晶層B1をセルＡの下に、セルＡの下側基板と
B1のガラス基板が接し、セルＡの下側基板上の液晶分子
配向方向と、B1のガラス基板上の分子配向方向が直交す
る（δ１＝90゜）ように配置した。また、高分子液晶層
B2をセルＡの上に、セルＡの上側基板とB2のガラス基板
が接し、セルＡの上側基板上の液晶分子配向方向とB2の
ガラス基板上の分子配向方向が直交する（δ２＝90゜）
ように配置した。
B1のガラス基板が接し、セルＡの下側基板上の液晶分子
配向方向と、B1のガラス基板上の分子配向方向が直交す
る（δ１＝90゜）ように配置した。また、高分子液晶層
B2をセルＡの上に、セルＡの上側基板とB2のガラス基板
が接し、セルＡの上側基板上の液晶分子配向方向とB2の
ガラス基板上の分子配向方向が直交する（δ２＝90゜）
ように配置した。
下側偏光板の透過軸は下側偏光板に隣接するB1の分子
配向方向と45゜の角度（β１＝45゜）を成し、上側偏光
板の透過軸は上側偏光板に隣接するB2の分子配向方向と
45゜の角度（β２＝45゜）を成し、上下偏光板の透過軸
が直交するように偏光板を設置し、本発明の液晶表示素
子とした。
配向方向と45゜の角度（β１＝45゜）を成し、上側偏光
板の透過軸は上側偏光板に隣接するB2の分子配向方向と
45゜の角度（β２＝45゜）を成し、上下偏光板の透過軸
が直交するように偏光板を設置し、本発明の液晶表示素
子とした。
この液晶表示素子において液晶セルＡを1/200デュー
ティで時分割駆動したところ、液晶セルを表示用の液晶
セルの片側に設置して色補償を行った液晶表示素子（比
較例１）に較べて、正面から見た時の表示特性は同等で
あったが、視角による表示色の変化、コントラストの変
化が小さく、表示品質が向上していることが確認され
た。
ティで時分割駆動したところ、液晶セルを表示用の液晶
セルの片側に設置して色補償を行った液晶表示素子（比
較例１）に較べて、正面から見た時の表示特性は同等で
あったが、視角による表示色の変化、コントラストの変
化が小さく、表示品質が向上していることが確認され
た。
（実施例２） 実施例１のセルＡと同様にして、液晶層のリターデー
ションが0.95μｍ、ねじれ角が180゜のSTNセルＣを作製
した。
ションが0.95μｍ、ねじれ角が180゜のSTNセルＣを作製
した。
次に、実施例１の高分子液晶層（B1,B2）と同様にし
て、リターデーションが0.457μｍ、ねじれの向きがセ
ルＣと逆でねじれ角が180゜の高分子液晶層D1,D2を作製
した。D1,D2をセルＣの上下に、実施例１と同様に重ね
（δ１＝δ２＝90゜）、偏光板を実施例１と同様に設置
し、（β１＝β２＝45゜）、本発明の液晶表示素子とし
た。
て、リターデーションが0.457μｍ、ねじれの向きがセ
ルＣと逆でねじれ角が180゜の高分子液晶層D1,D2を作製
した。D1,D2をセルＣの上下に、実施例１と同様に重ね
（δ１＝δ２＝90゜）、偏光板を実施例１と同様に設置
し、（β１＝β２＝45゜）、本発明の液晶表示素子とし
た。
この液晶表示素子において液晶セルＣを1/200デュー
ティで時分割駆動したところ、高分子液晶層を表示用液
晶セルの片端に設置して色補償した液晶表示素子（比較
例２）に較べて、正面から見た時の表示性能は同等であ
ったが、視角による表示色及びコントラストの変化が小
さく、表示品質が向上していること確認された。
ティで時分割駆動したところ、高分子液晶層を表示用液
晶セルの片端に設置して色補償した液晶表示素子（比較
例２）に較べて、正面から見た時の表示性能は同等であ
ったが、視角による表示色及びコントラストの変化が小
さく、表示品質が向上していること確認された。
（比較例１） 上下ガラス基板間での液晶のねじれの向きが実施例１
のセルＡと逆でねじれ角が240゜、リターデーションが
0.86μｍであるSTNセルＥを作製した。液晶はZLI2293
に、カイラルネマティック液晶R811（メルク社製）を添
加したものを用いた。
のセルＡと逆でねじれ角が240゜、リターデーションが
0.86μｍであるSTNセルＥを作製した。液晶はZLI2293
に、カイラルネマティック液晶R811（メルク社製）を添
加したものを用いた。
セルＥをセルＡの上に、セルＥを下側基板上の液晶分
子長軸とセルＡの上側基板上の液晶分子長軸方向が直交
する（δ＝90゜）ように積層した。上下偏光板の透過軸
と隣接する液晶セルの液晶分子長軸方向が45゜の角度を
成し（α１＝α２＝45゜）、上下偏光板の透過軸が直交
するように偏光板を設置し、比較例の液晶表示素子とし
た。
子長軸とセルＡの上側基板上の液晶分子長軸方向が直交
する（δ＝90゜）ように積層した。上下偏光板の透過軸
と隣接する液晶セルの液晶分子長軸方向が45゜の角度を
成し（α１＝α２＝45゜）、上下偏光板の透過軸が直交
するように偏光板を設置し、比較例の液晶表示素子とし
た。
（比較例２） 実施例１と同様にして、ガラス基板上にPL1とPL2の混
合溶液を塗布して、リターデーションが0.95μｍ、ねじ
れの向きが実施例３のセルＣと逆向きでねじれ角が180
゜の高分子液晶層Ｆを形成した。
合溶液を塗布して、リターデーションが0.95μｍ、ねじ
れの向きが実施例３のセルＣと逆向きでねじれ角が180
゜の高分子液晶層Ｆを形成した。
ＦをセルＣの上に、セルＣの上側基板上の液晶分子長
軸方向とＦのガラス基板上の分子長軸方向が直交する
（δ＝90゜）ように積層した。上下偏光板の透過軸と隣
接する分子長軸方向が45゜の角度を成し（α１＝α２＝
45゜）、上下偏光板の透過軸が直交するように偏光板を
設置し、比較例の液晶表示素子とした。
軸方向とＦのガラス基板上の分子長軸方向が直交する
（δ＝90゜）ように積層した。上下偏光板の透過軸と隣
接する分子長軸方向が45゜の角度を成し（α１＝α２＝
45゜）、上下偏光板の透過軸が直交するように偏光板を
設置し、比較例の液晶表示素子とした。
本発明によれば、STN型液晶表示素子において、液晶
層の両側にオルソ置換ポリエステル液晶性高分子を基板
に対して略水平で厚み方向にねじれた構造を有するよう
に配向させた高分子液晶層を設けたことにより、視角に
よる表示色の変化及びコントラストの変化を小さくし、
表示品質を向上することができる。
層の両側にオルソ置換ポリエステル液晶性高分子を基板
に対して略水平で厚み方向にねじれた構造を有するよう
に配向させた高分子液晶層を設けたことにより、視角に
よる表示色の変化及びコントラストの変化を小さくし、
表示品質を向上することができる。
第１図は本発明の一構成例の液晶表示素子の構成を示す
断面図、第２図は本発明に係る液晶表示素子の各要素の
角度関係を示す図、第３図は従来の液晶表示素子の各要
素の角度関係を示す図である。 1,11……基板 2,12……偏光子 3,13……配向膜 4,14……透明電極 ５……シール剤 ６……液晶層 7,17……高分子液晶層
断面図、第２図は本発明に係る液晶表示素子の各要素の
角度関係を示す図、第３図は従来の液晶表示素子の各要
素の角度関係を示す図である。 1,11……基板 2,12……偏光子 3,13……配向膜 4,14……透明電極 ５……シール剤 ６……液晶層 7,17……高分子液晶層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金本 明彦 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 飯田 重樹 神奈川県川崎市中原区小杉町２―228 (72)発明者 豊岡 武裕 神奈川県横浜市中区本牧元町58―179 (72)発明者 伊藤 宏之 神奈川県横浜市港北区篠原東２―８―17 (56)参考文献 特開 昭64−519（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】正の誘電異方性を有する液晶組成物からな
る液晶層が、電極を備えた一対の基板間で、電圧無印加
時に基板に対して略水平に配向し、液晶層の厚み方向に
120゜以上、360゜以下のねじれた構造を有するように構
成された液晶セルと、該液晶層の両側に各々設けられた
高分子液晶層と、該高分子液晶層を挟むように設けられ
た一対の偏光子とを備えた構造を有し、前記高分子液晶
層は、オルソ置換芳香族単位を構成成分として含むポリ
エステルを主成分とする液晶性高分子を該基板に対して
略水平で厚み方向にねじれた構造を有するように配向さ
せたものであることを特徴とする液晶表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2104504A JP2585835B2 (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | 液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2104504A JP2585835B2 (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | 液晶表示素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH043019A JPH043019A (ja) | 1992-01-08 |
| JP2585835B2 true JP2585835B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=14382336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2104504A Expired - Lifetime JP2585835B2 (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | 液晶表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2585835B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7300089B2 (en) | 2003-10-06 | 2007-11-27 | Piolax Inc. | Fixing member and a fixing structure for vehicle part |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0915586A (ja) * | 1995-06-29 | 1997-01-17 | Nec Corp | 液晶表示装置 |
-
1990
- 1990-04-19 JP JP2104504A patent/JP2585835B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7300089B2 (en) | 2003-10-06 | 2007-11-27 | Piolax Inc. | Fixing member and a fixing structure for vehicle part |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH043019A (ja) | 1992-01-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0628847B1 (en) | Liquid crystalline polymer film, process for producing same, and utilization thereof | |
| EP0702260B1 (en) | Compensator for a liquid crystal display | |
| JPH085837A (ja) | 光学補償シート、その製造方法及びそれを用いた液晶表示装置 | |
| EP0539992B1 (en) | Liquid crystal device | |
| US5260109A (en) | Method for polarizing light | |
| JP2883941B2 (ja) | 光学位相板とその製造方法及びその光学位相板を用いた液晶表示素子 | |
| EP0531120B1 (en) | Method for producing viewing angle compensator for liquid crystal display | |
| US5330803A (en) | Liquid crystal device | |
| JP3872583B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
| JP2585835B2 (ja) | 液晶表示素子 | |
| JP2869453B2 (ja) | 液晶表示素子 | |
| JP3824772B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
| JP2921585B2 (ja) | 液晶表示素子 | |
| JP2916791B2 (ja) | 液晶表示素子 | |
| JP2869450B2 (ja) | 液晶表示素子 | |
| JP2893204B2 (ja) | 液晶表示素子 | |
| JP2628096B2 (ja) | 液晶表示素子 | |
| JP2675893B2 (ja) | 液晶素子 | |
| JP2585836B2 (ja) | カラー液晶表示素子 | |
| JPH0519231A (ja) | Ｓｔｎ型液晶表示装置 | |
| JP2879086B2 (ja) | 液晶表示素子 | |
| JP2879087B2 (ja) | 液晶表示素子 | |
| JPH04243228A (ja) | 液晶素子 | |
| JPH0580326A (ja) | 液晶表示素子 | |
| JPH0412321A (ja) | プラスチック基板液晶表示素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071205 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081205 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091205 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101205 Year of fee payment: 14 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101205 Year of fee payment: 14 |