JP2594219B2 - LCD display - Google Patents

LCD display

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JP2594219B2
JP2594219B2 JP5225808A JP22580893A JP2594219B2 JP 2594219 B2 JP2594219 B2 JP 2594219B2 JP 5225808 A JP5225808 A JP 5225808A JP 22580893 A JP22580893 A JP 22580893A JP 2594219 B2 JP2594219 B2 JP 2594219B2
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成田  建一
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は液晶分子が螺旋上構造を
有した液晶表示器に関する。更に詳細には螺旋状の捩れ
角が大きく液晶分子が安定にかつ高速駆動可能に配向さ
れた液晶表示器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display in which liquid crystal molecules have a helical structure. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal display in which liquid crystal molecules are aligned so as to have a large helical twist angle and to be driven stably and at high speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より液晶を電界効果による駆動を行
うために、液晶分子を90度捩った螺旋状構造の液晶表
示器がある(特公昭51−13666号)。しかし、9
0度捩れ配向の表示器は視覚依存性が大きく、また、高
時分割駆動に適さない。例えばマトリクス表示器におい
て、時分割数が大きくなるにつれ表示コントラストが低
下するが、1/100デューティ駆動では表示コントラ
ストが3乃至5となり、表示内容を判読する限界に達す
る。またその表示コントラストは特定の方向から観察し
た場合に限られ、その観察方向の余裕度は表示面の垂線
に対して20度程度しかない。これらは大画面表示、特
に画素密度が高いドットマトリクスクス表示などには適
さないことを意味する。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a liquid crystal display having a helical structure in which liquid crystal molecules are twisted by 90 degrees in order to drive a liquid crystal by an electric field effect (Japanese Patent Publication No. 51-13666). But 9
A display having a 0-degree twist orientation has a large visual dependency and is not suitable for high time-division driving. For example, in a matrix display, as the number of time divisions increases, the display contrast decreases. However, with 1/100 duty driving, the display contrast becomes 3 to 5, reaching the limit of reading the display contents. Further, the display contrast is limited to observation from a specific direction, and the margin in the observation direction is only about 20 degrees with respect to a perpendicular to the display surface. This means that they are not suitable for large-screen display, especially for dot matrix display with high pixel density.

【0003】そこで液晶の捩り角について再検討がなさ
れ、特開昭60−50511号公報や特開昭60−10
7020号公報の如く、液晶の捩れ角を160〜360
度と大きくし、1/100〜1/200デューティーの
高時分割駆動においても実用的なコントラストが得られ
る表示モードが研究提案されている。
Therefore, the twist angle of the liquid crystal was reexamined, and was disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos.
No. 7020, the twist angle of the liquid crystal is 160 to 360.
Research and proposals have been made on a display mode in which a practical contrast can be obtained even in a high time-division drive with a duty ratio of 1/100 to 1/200.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしこの表示モード
では解決されなければならない点として、液晶分子の配
向を安定に行うことがある。液晶分子の安定配向の良し
悪しは、この表示モードではドメイン対策とチルト角制
御として捕らえることができ、両者は分離して考えられ
ないが、主としてドメイン対策は初期配向の均一性や電
界除去後の配向再生性として、又チルト角制御は主とし
て高速応答性に影響を与える。
However, a problem that must be solved in this display mode is that the liquid crystal molecules are stably aligned. In this display mode, the quality of the stable alignment of the liquid crystal molecules can be regarded as the domain countermeasure and the tilt angle control, and the two cannot be considered separately. As the alignment reproducibility, the tilt angle control mainly affects the high-speed response.

【0005】このうちドメイン対策とは、捩り角が大き
くなることによる配向の不均一性を言い、パネルを形成
したときの初期の配向性と、電圧を印加し、その後除去
した時に元の配向状態に戻るか否かの配向再生性があ
る。例えば液晶分子の右旋性配向を強制しても部分的に
左旋性配向または異なる捩れ角の配向等が生じるもので
ある。ドメインは表示色の不均一さや駆動時の応答速度
の局所的な差異として観察され、著しく表示品位が低下
する。一方チルト角対策というのは液晶分子が基板表面
と成す角(チルト角)が大きくないと応答性が遅くなっ
たり表示色にムラが出ることで、90度捩れ配向に用い
ている高分子配向膜ではチルト角が0乃至3度である
が、この表示モードでは5度以上、好ましくは10〜3
0度必要と言われている。
[0005] Among them, the measure against the domain refers to the non-uniformity of the orientation due to an increase in the torsion angle, and the initial orientation when the panel is formed and the original orientation when the voltage is applied and then removed. There is an orientation reproducibility of whether to return to or not. For example, even if the dextrorotatory alignment of the liquid crystal molecules is forced, the levorotatory alignment or the alignment with a different twist angle or the like occurs partially. The domain is observed as a non-uniform display color or a local difference in response speed during driving, and the display quality is significantly reduced. On the other hand, the countermeasure against the tilt angle is that if the angle between the liquid crystal molecules and the substrate surface (tilt angle) is not large, the response will be slow or the display color will be uneven, and the polymer alignment film used for 90 ° twist alignment will be used. In this display mode, the tilt angle is 0 to 3 degrees. In this display mode, the tilt angle is 5 degrees or more, preferably 10 to 3 degrees.
It is said that 0 degrees is necessary.

【0006】これらの点に付き前記先行文献では、無機
物を基板に斜方蒸着することによって得られた配向膜を
用いて、配向の安定性を得ている。だがこの配向膜は蒸
着角度が重要な要素をもっているから、特別な真空蒸着
装置を利用しないかぎり、均一な配向膜は限られた面
積、例えば高々10cm程度の平板が限界となる。しか
し他方では、このような高時分割駆動に適するのは大型
表示となるので、生産性が悪く特殊な装置を必要とする
蒸着法配向膜は不適当である。さらに液晶表示器に直鎖
高分子の配向膜を利用することは周知であるが、液晶分
子の捩れ角が大きく広い面積にわたるこの表示モードに
おいては安定配向の保証がないばかりか、高分子配向膜
は通常チルト角が3度以下のためにこの表示モードには
適さないと考えられていた。
[0006] Regarding these points, in the above-mentioned prior art, the stability of the orientation is obtained by using an orientation film obtained by obliquely depositing an inorganic substance on a substrate. However, since the orientation angle has an important factor in the orientation film, a uniform orientation film has a limited area, for example, a flat plate of at most about 10 cm, unless a special vacuum evaporation apparatus is used. However, on the other hand, a large display is suitable for such a high time-division driving, and therefore, an alignment film by a vapor deposition method which has low productivity and requires a special device is not suitable. Further, it is well known that a liquid crystal display uses a linear polymer alignment film. However, in this display mode in which the twist angle of liquid crystal molecules is large and a wide area is provided, not only is there no guarantee of stable alignment, but also a polymer alignment film. Has been considered to be unsuitable for this display mode because the tilt angle is usually 3 degrees or less.

【0007】さらにこの表示モードは本質的に反射型で
あり、前記先行文献では検光子と偏光子を各々2回光が
透過する反射型が開示されているが、これでは外光の強
さのみによって画面の明るさが決められるため結果とし
てコントラストが左右され、薄暗くなると表示が観察さ
れない。
Further, this display mode is essentially a reflection type, and the above-mentioned prior art discloses a reflection type in which light passes through the analyzer and the polarizer twice each. As a result, the brightness of the screen is determined, and as a result, the contrast is affected. When the image becomes dim, the display is not observed.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は上述の点を考慮
してなされたもので、液晶分子をホモジニアス配向させ
る配向膜を有した基板と、その基板の配向膜に接し、無
電界時に液晶分子が所定の角度で螺旋状にねじられ挾持
されたネマティック液晶と、その液晶の層の外側に配置
された偏光子とを具備した液晶表示器において、前記配
向膜は液晶分子をホモジニアス配向させる配向処理が施
されているとともに液晶分子に所定のチルト角を持たせ
るように側鎖にフルオロアルキル鎖(Cnm2n+1-m
nは自然数、mは0または2n以下の自然数)を有する
直鎖状高分子からなり、前記液晶は液晶分子が無電界時
に180度以上360度以下の所定の捩れ角を有し、前
記偏光子は液晶の層の両外側にあって透過光に対し高い
コントラストを持つように偏光軸が近接する配向膜の配
向方向と所定の角度を持つように配置したものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has a substrate having an alignment film for homogeneously aligning liquid crystal molecules, a liquid crystal in contact with the alignment film of the substrate, and a liquid crystal when no electric field is applied. In a liquid crystal display comprising a nematic liquid crystal in which molecules are helically twisted and held at a predetermined angle and a polarizer disposed outside a layer of the liquid crystal, the alignment film aligns the liquid crystal molecules homogeneously. fluoroalkyl chain side chain such treatment to have a predetermined tilt angle to the liquid crystal molecules with are subjected (C n H m F 2n + 1-m:
n is a natural number, m is 0 or a natural number of 2n or less), and the liquid crystal has a predetermined twist angle of 180 ° or more and 360 ° or less when no liquid crystal molecules are in an electric field. Are arranged on both sides of the liquid crystal layer so as to have a predetermined angle with respect to the alignment direction of the alignment film whose polarization axes are close to each other so as to have high contrast to transmitted light.

【0009】[0009]

【作用】これにより所定のチルト角に対する配向膜の製
造は容易となり、直鎖高分子被膜のフルオロアルキル側
鎖は大きくねじられた液晶分子を少なくとも弱電界を印
加しているとき(高時分割駆動の非選択時など)にはチ
ルト角を大きくし、偏光軸の選択により強電界を与えた
とき(高時分割駆動の選択時)には液晶分子の捩れ角が
大きい表示モード特有の動作を透過型表示として行う。
This facilitates the production of an alignment film at a predetermined tilt angle, and the fluoroalkyl side chain of the linear polymer coating is capable of causing a large twisted liquid crystal molecule when at least a weak electric field is applied (high time division driving). (For example, when non-selection is selected), the tilt angle is increased, and when a strong electric field is applied by selecting the polarization axis (when high time division driving is selected), the operation peculiar to the display mode in which the twist angle of the liquid crystal molecules is large is transmitted. Perform as type display.

【0010】[0010]

【実施例】図1は本発明実施例に係る液晶表示器の断面
図で、1は対向配置された基板であり、対向する内面に
は液晶に電界を与えるための透明電極11と、液晶分子
をホモジニアス配向する配向膜12を有している。2は
この平行に配置された基板1に挾持された液晶で、ネマ
ティック相を示すネマティック液晶からなり、その液晶
分子は層全体にわたって無電界時に180度以上360
度以下の捩れ角を有するような所定の角度の螺旋状構造
を有し、カイラルネマティック表示モードを有するもの
である。3は基板1の間に液晶を充填保持し、広い面積
にわたって安定に液晶分子を収納するように液晶容器を
形成するためのシール剤で、基板の内面周辺部に配置さ
れている。4は液晶2の層の両外側に位置するように基
板1の各々の外側に配置された偏光板で、基板1そのも
のに偏光作用を持たせて偏光基板としてもよく、この意
味で偏光子という。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes a substrate disposed oppositely, and a transparent electrode 11 for applying an electric field to the liquid crystal, Has an alignment film 12 for performing a homogeneous alignment. Numeral 2 denotes a liquid crystal sandwiched between the substrates 1 arranged in parallel, which is composed of a nematic liquid crystal exhibiting a nematic phase.
It has a helical structure with a predetermined angle such that it has a twist angle of less than or equal to degrees, and has a chiral nematic display mode. Reference numeral 3 denotes a sealant for filling and holding the liquid crystal between the substrates 1 and forming a liquid crystal container so as to stably accommodate the liquid crystal molecules over a wide area, and is disposed around the inner surface of the substrate. Reference numeral 4 denotes a polarizing plate disposed outside each of the substrates 1 so as to be positioned on both outer sides of the layer of the liquid crystal 2. The polarizing plate may be provided by imparting a polarizing action to the substrate 1 itself. .

【0011】このような構成において、後述するよう
に、配向膜12にはホモジニアス配向された液晶分子に
所定のチルト角を持たせるように側鎖にフルオロアルキ
ル鎖(Cnm2n+1-m:nは自然数、mは0または2n
以下の自然数)を有する直鎖状高分子の被膜を用いる。
シール剤3は配向膜12に高温衝撃を与えずに液晶容器
が形成できるように、例えばエポキシ樹脂のような有機
高分子剤を用いる。また液晶2は例えばシアノ基、ニト
ロ基、エステル結合のうち少なくとも一つの極性基を有
する液晶分子を含有した液晶2を充填して、液晶分子の
極性基が配向膜との相互作用により少なくとも弱電界の
下でチルト角を持ち易いようにすれば好ましい。その時
の液晶2は例えば厚みが7μmでΔnは0.12程度で
あり、旋光物質によって螺旋構造が取り易くしてあり、
より好ましくは炭素原子間の結合が回転することによ
り、分子の占める体積が大きくなる液晶分子を含むのが
よい。そして偏光板4は、液晶2の層の両外側にあって
透過光に対し高いコントラストを持つように偏光軸が液
晶分子の配向方向と所定の角度を持つように配置されて
いる。
[0011] In such a configuration, as described later, fluoroalkyl chain side chain so as to have a predetermined tilt angle to the liquid crystal molecules homogeneously aligned in the alignment film 12 (C n H m F 2n + 1 -m : n is a natural number, m is 0 or 2n
A coating of a linear polymer having the following natural number) is used.
As the sealant 3, an organic polymer such as an epoxy resin is used so that a liquid crystal container can be formed without giving a high-temperature impact to the alignment film 12. The liquid crystal 2 is filled with a liquid crystal 2 containing a liquid crystal molecule having at least one polar group of, for example, a cyano group, a nitro group, and an ester bond. It is preferable to make it easy to have a tilt angle below. At this time, the liquid crystal 2 has a thickness of, for example, 7 μm and Δn is about 0.12, and a helical structure is easily formed by a rotatory material.
It is more preferable to include liquid crystal molecules in which the volume occupied by the molecules is increased by the rotation of the bond between carbon atoms. The polarizing plates 4 are arranged on both outer sides of the liquid crystal layer 2 so that the polarization axis has a predetermined angle with the orientation direction of the liquid crystal molecules so as to have a high contrast with respect to transmitted light.

【0012】配向膜12について特開昭55−1635
13号公報、特開昭58−91430号公報、特開昭6
0−104129号公報などにあげられた配向剤を基本
として本発明への適用例を示す。しかしこれらの配向剤
について後に詳述するように用い方によってはホメオト
ロピック配向になってしまって本発明の目的とするとこ
ろの「ホモジニアス配向により捩り角を大きくし、液晶
の複屈折効果を利用した」表示モードは得られなくなる
のでその点配慮されなければならない。
The alignment film 12 is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-1635.
No. 13, JP-A-58-91430, JP-A-58-91430
Examples of application to the present invention will be described based on the alignment agents listed in JP-A-104129. However, depending on how these alignment agents are used, as described later in detail, they become homeotropic alignment, and the purpose of the present invention is to increase the torsion angle by the homogeneous alignment and use the birefringence effect of the liquid crystal. The display mode is no longer available and must be considered.

【0013】例(A−1):ε−カプロラクタムの水素
原子1個をフルオロアルキル基のひとつとしてCF3
置換した図2に示す構造物と、ε−カプロラクタムとを
種々の割合で開環共重合させ、およそ10000原子単
位の平均分子量とした。これをN−メチル−2−ピロリ
ドンに溶解し8%の溶液とした。そして下地層と電極膜
を有するソーダガラスの基板の上にこの溶液を塗布乾燥
し、およそ1000オングストロームの被膜とした。こ
の被膜に綿布にて一方向にラビングし配向膜12を得
た。そして液晶2の層厚が10μmになるようギャップ
調整をして液晶表示器を形成し、メルク社製液晶ZLI
1840(ネマティック相)を充填した。この時の基板
1のラビング方向は、特性を分析したいため上記捩り角
の最小角180度を目的として互いに逆向きとなる様に
配置してある。−CF3置換率と液晶分子のチルト角と
の関係(磁界法による測定)は図3に示すとおりで、こ
の表示モードで好適とされるチルト角が5度以上40度
以下にするための置換カプロラクタムは20%以上60
%以下である。そしてチルト角の1度単位とか0.5度
単位といった微妙な範囲の制御は困難であったが、4〜
5度単位の制御(例えば15度プラスマイナス2度な
ど)は置換カプロラクタムの混合量(−CF3の置換
率)で制御できる事を確かめた。
Example (A-1): The structure shown in FIG. 2 in which one hydrogen atom of ε-caprolactam is substituted with CF 3 as one of fluoroalkyl groups, and the ring-opening of ε-caprolactam at various ratios. Polymerization resulted in an average molecular weight of approximately 10,000 atomic units. This was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone to give an 8% solution. Then, the solution was applied and dried on a soda glass substrate having an underlayer and an electrode film to form a film of about 1000 Å. The coating was rubbed in one direction with a cotton cloth to obtain an alignment film 12. Then, the gap is adjusted so that the layer thickness of the liquid crystal 2 becomes 10 μm to form a liquid crystal display, and a liquid crystal ZLI manufactured by Merck is formed.
1840 (nematic phase) was charged. At this time, the rubbing directions of the substrate 1 are arranged so as to be opposite to each other for the purpose of analyzing the characteristics, and aiming at the minimum angle of the twist angle of 180 degrees. The relationship between the CF 3 substitution ratio and the tilt angle of the liquid crystal molecules (measured by a magnetic field method) is shown in FIG. 3, and the substitution for setting the tilt angle suitable for this display mode to 5 degrees or more and 40 degrees or less is performed. Caprolactam is more than 20% 60
% Or less. It was difficult to control the tilt angle in a delicate range such as 1 degree unit or 0.5 degree unit.
Control of 5 degree increments (e.g. 15 degrees plus or minus 2 degrees, etc.) made sure that can be controlled with a mixed amount of a substituted caprolactam (substitution ratio of -CF 3).

【0014】例(A−2):上記(A−1)においてフ
ルオロアルキル鎖の置換率を50%とし、−CnF2n+1
のnを順次変化させて同様の液晶セルを形成した。その
結果は図4に示すが、nを大きくする事によりチルト角
は大きくなった。チルト角を5度以上40度以下にする
にはnは1又は2を選べばよい。そしてこのフルオロア
ルキル鎖は配向における要因の1つである体積排除効果
に最も強く影響を与えるので、水素を導入した−CnH
2nを用いることも出来る。この場合チルト角に対応す
るnは1、2、3のうちから選ぶことができた。
Example (A-2): In the above (A-1), the substitution ratio of the fluoroalkyl chain is 50%, and -CnF 2n + 1
Was changed sequentially to form a similar liquid crystal cell. The results are shown in FIG. 4. The tilt angle was increased by increasing n. In order to set the tilt angle between 5 degrees and 40 degrees, n may be 1 or 2. And since this fluoroalkyl chain has the strongest effect on the volume exclusion effect, which is one of the factors in the orientation, -CnH containing hydrogen is used.
F 2n can also be used. In this case, n corresponding to the tilt angle could be selected from 1, 2, and 3.

【0015】例(A−3):上記(A−1)(A−2)
における表示器を置換カプロラクタムのモル比にて分類
しなおし連続通電した。図5は15V0-F、100μ
秒、30Hzの正負交番パルスを100時間室温にて印
加した後、180×220mmの有効表示面積内に発生
する不良配向(ドメイン)の総面積を示すものである。
単位原子数あたりのフルオロアルキル鎖存在量によって
モノドメインの安定性に関連性がある事が示してある
が、これは後述する液晶分子にも関係することなので、
目安として5000原子あたり1個以上のフルオロアル
キル鎖が必要という事を認識すればよい。
Example (A-3): (A-1) (A-2)
Were reclassified based on the molar ratio of substituted caprolactam, and continuous electricity was supplied. FIG. 5 shows 15V 0-F , 100μ
It shows the total area of defective orientations (domains) generated within an effective display area of 180 × 220 mm after a positive / negative alternating pulse of 30 Hz and 30 Hz is applied for 100 hours at room temperature.
It has been shown that the stability of the monodomain is related by the amount of fluoroalkyl chain per unit atom, but this is related to the liquid crystal molecules described later,
It should be recognized that one or more fluoroalkyl chains are required per 5,000 atoms as a guide.

【0016】例(A−4):アミンを用いてポリアミド
を形成する場合も、上記カプロラクタムを用いた場合と
同等の効果が期待できるので、ここでは1例のみ示す。
ヘキサメチレンジアミンの主鎖中の1箇所にCF3を置
換したものと、アジピン酸を縮重合させ、約10000
原子単位の平均分子量とした。これを上記(A−1)と
同様ガラスの基板上に塗布、乾燥した後ラビングし、ネ
マティック相を呈する液晶を挟持した。この時のチルト
角は約15度であった。
Example (A-4): In the case where a polyamide is formed using an amine, the same effect as in the case of using the above caprolactam can be expected, so only one example is shown here.
Hexamethylenediamine in which CF 3 is substituted at one position in the main chain and adipic acid are subjected to polycondensation to obtain about 10,000
The average molecular weight in atomic units was used. This was applied to a glass substrate in the same manner as in the above (A-1), dried, and then rubbed to sandwich a liquid crystal exhibiting a nematic phase. The tilt angle at this time was about 15 degrees.

【0017】以上例示したものは図6に示す一般式で示
されるポリアミド結合を有する高分子樹脂である。そし
てこれらは、これから例示するポリイミド結合を有する
高分子樹脂に比べ、溶媒にとけるので重合したものを用
いることができるという点で取扱い上の有利な点を有す
る。
The polymer exemplified above is a polymer resin having a polyamide bond represented by the general formula shown in FIG. These have an advantage in handling in that they are soluble in a solvent and can be used in a polymerized state, as compared with a polymer resin having a polyimide bond as exemplified below.

【0018】しかし先にあげた配向剤の先行技術に示さ
れるように、基板上で重合させなければならないもの
の、ポリイミド結合を有する高分子樹脂もポリアミド樹
脂と同じように配向に対して有効である。
However, as shown in the prior art of the above-mentioned aligning agent, a polymer resin having a polyimide bond is effective for alignment similarly to a polyamide resin, though it must be polymerized on a substrate. .

【0019】例えば、[B−0]:本発明において図7
の一般式であらわされるポリイミド樹脂はより安定した
配向を得ることができた。以下ポリイミド結合を有する
ものについて1例をあげる。
For example, [B-0]: FIG.
The polyimide resin represented by the following general formula was able to obtain a more stable orientation. An example having a polyimide bond is described below.

【0020】例[B−1]:ジアミン中にフルオロアル
キル鎖をもたせた図8aとカルボン酸(図8b)とを縮
合させてポリイミド樹脂を形成する。作業としては斯る
樹脂剤を基板上に印刷塗布し、焼成し、その後一方向に
ラビングする。ラビング方向は直交させ、捩れ角270
度を達成した。この時磁界法による測定ではフルオロア
ルキル鎖の量に応じチルト角が5乃至30度に制御でき
た。
Example [B-1]: A polyimide resin is formed by condensing a carboxylic acid (FIG. 8B) with FIG. 8A having a fluoroalkyl chain in a diamine. In operation, such a resin material is printed and applied on a substrate, baked, and then rubbed in one direction. The rubbing direction is orthogonal and the twist angle is 270
Degree achieved. At this time, in the measurement by the magnetic field method, the tilt angle could be controlled to 5 to 30 degrees according to the amount of the fluoroalkyl chain.

【0021】さて上述の例において、チルト角の測定を
磁界法として説明したが、これには2つの理由がある。
これは液晶表示器において通常チルト角を測定するには
光学法によるが、本発明においては極めて測定しにく
い。しかし光学法による総合的分析結果によると無電界
時のチルト角はいずれも3〜4度である。一方磁界法と
は、しきい値以上の磁界を与えると正の誘電異方性を示
す液晶は磁界方向に分子の長軸(光軸)を揃えて再配列
することを利用し、これを電気容量として検出するもの
である。上述したチルト角の測定における条件は、磁界
30〜60Kガウス、容量測定電圧0、5Vrms、容量
測定周波数1KHzである。これらの事から、本発明に
おいては無電界時は低いチルト角であるが、少しでも電
界がかかるとチルト角は急激に高くなるものと分析され
る。
In the above example, the measurement of the tilt angle has been described as the magnetic field method, but there are two reasons.
This is usually based on an optical method for measuring the tilt angle in a liquid crystal display, but it is extremely difficult to measure in the present invention. However, according to the comprehensive analysis result by the optical method, the tilt angle in the absence of an electric field is 3 to 4 degrees. On the other hand, the magnetic field method utilizes the fact that a liquid crystal exhibiting a positive dielectric anisotropy when a magnetic field above a threshold is applied is rearranged by aligning the major axis (optical axis) of the molecule in the magnetic field direction. It is detected as a capacitance. Conditions in the measurement of the tilt angle described above, the magnetic field 30~60K gauss, capacity measurement voltage 0.5V rms, a capacitance measurement frequency 1 KHz. From these facts, it can be analyzed that in the present invention, the tilt angle is low when there is no electric field, but the tilt angle suddenly increases when a little electric field is applied.

【0022】さて、上述の例はチルト角と配向膜を中心
に説明したが、液晶の材料の選択も一層良好な表示を行
うための有効な条件の一つである。上述の説明を参照し
て特徴的なことは、置換したフルオロアルキル基は主に
液晶分子の極性基と相互作用を生起させるもので、フル
オロアルキル基の置換密度や炭素数の増減によりチルト
角の制御が可能になることであり、より好ましくは液晶
分子の中心骨格によって安定配向と高速応答性が増すこ
とである。
In the above example, the tilt angle and the alignment film have been mainly described. However, selection of a liquid crystal material is one of the effective conditions for achieving a better display. What is characteristic with reference to the above description is that the substituted fluoroalkyl group mainly causes an interaction with the polar group of the liquid crystal molecule, and the tilt angle is changed by increasing or decreasing the substitution density or the number of carbon atoms of the fluoroalkyl group. It is possible to control, more preferably, the central skeleton of the liquid crystal molecule increases the stable alignment and the high-speed response.

【0023】液晶分子の骨格について説明すると、液晶
は混合して用いられるが、略2組に分類される。それは
おおむね剛直な結合を有し、回転しても分子の占める体
積が大きくならない液晶分子の多い液晶組成物と、回転
によって分子の占める体積が大きくなる、シクロヘキシ
ル環をもった比較的柔軟な結合を有する液晶組成物とで
ある。これらのグループにおいては本発明において、剛
直な液晶分子が多いと無電界時チルト角は3度+−0.
4度、弱電界時チルト角はおよそ14度、安定な配向を
する最大捩り角は230度であってしきい値以上の電界
をかけると不良ドメイン発生した。それに対して柔軟な
骨格の液晶が30mol・%を越えると無電界時チルト
角は4度+−0、4度、弱電界時チルト角は略18度、
安定な配向をする最大捩り角は275度となりモノドメ
インを呈した。このように液晶材料によってチルト角そ
のものは極性基によって影響を受けるが配向の均一性に
も影響が生じる。配向の均一性としてはモノドメインか
不良ドメインがあるかとの問題の他に、しきい値電圧以
上の電界をかけた時にも再現性ある所定の配向状態にあ
るか否かが問題となる。ここに柔軟な骨格を有する液晶
とは、炭素原子間の結合が回転することにより、分子の
占める体積が大きくなる構造の液晶分子をいい、図9に
例示する液晶材料があげられる。そしてこのような柔軟
な骨格を有する液晶分子が30mol・%を超えると急
激に広い面積(例えば100mm×150mm以上)に
おいてもモノドメインが形成される。しかし時として高
電圧を印加すると光散乱性のドメインが発生し、その後
飽和電圧まで昇圧してもコントラストがとれない症状を
呈する。このような症状は柔軟な骨格を有する液晶分子
が50mol・%を超えると発生しない。
The skeleton of the liquid crystal molecules will be described. Liquid crystals are used in a mixture, but are roughly classified into two sets. It has a liquid crystal composition with a large number of liquid crystal molecules, which has an almost rigid bond and the volume occupied by the molecule does not increase even when rotated, and a relatively flexible bond having a cyclohexyl ring, which increases the volume occupied by the molecule due to rotation. Having a liquid crystal composition. In these groups, in the present invention, when there are many rigid liquid crystal molecules, the tilt angle in the absence of an electric field is 3 degrees + -0.
The tilt angle at a weak electric field of 4 degrees was about 14 degrees, and the maximum torsional angle for stable orientation was 230 degrees. When an electric field higher than the threshold was applied, defective domains were generated. On the other hand, if the liquid crystal having a flexible skeleton exceeds 30 mol.%, The tilt angle in the absence of an electric field is 4 degrees + -0, 4 degrees, and the tilt angle in a weak electric field is approximately 18 degrees.
The maximum torsional angle for stable orientation was 275 degrees, and exhibited a monodomain. As described above, the tilt angle itself is affected by the polar group depending on the liquid crystal material, but the uniformity of the alignment is also affected. In addition to the problem of whether there is a mono-domain or a defective domain, the uniformity of the orientation also involves a problem of whether or not a predetermined orientation state is reproducible even when an electric field higher than the threshold voltage is applied. Here, the liquid crystal having a flexible skeleton refers to a liquid crystal molecule having a structure in which the volume occupied by the molecule is increased by rotation of a bond between carbon atoms, and examples thereof include a liquid crystal material illustrated in FIG. When the amount of the liquid crystal molecules having such a flexible skeleton exceeds 30 mol.%, A monodomain is formed even in a suddenly large area (for example, 100 mm × 150 mm or more). However, occasionally, when a high voltage is applied, a light-scattering domain is generated, and then, even when the voltage is raised to a saturation voltage, a contrast cannot be obtained. Such a symptom does not occur when the amount of liquid crystal molecules having a flexible skeleton exceeds 50 mol%.

【0024】このような捩れ角の大きい表示モードは、
偏光板の配置で決まる2種類の表示形態で用いられる
が、それは呈色からブルーモードとイエローモードと呼
ばれ、ブルーモードは非選択状態で深い紫色、選択状態
で背景色を呈し、イエローモードは非選択状態で明るい
黄色、選択状態で暗藍色を呈する。いずれにおいても本
発明は弱電界時、高時分割駆動においては非選択電圧を
印加した状態で、液晶分子のチルト角が大きくなるの
で、選択電圧が印加されるとき、先にあげた先行文献に
あげられた特性と勝るとも劣らない特性を示す。言い換
えると、先の文献では反射型の優位性を元に偏光板を回
転させた場合のコントラストについて液晶分子の配向軸
との関係で説明しているが、本発明に於ていずれの表示
モードにおいても高いコントラストが得られ高速応答し
表示の均一性が得られたという事は、液晶分子が180
度以上360度以下の捩れ角の表示モードにあって、図
1の如く両外側に配置した偏光板の偏光軸を透過光に対
し高いコントラストを持つように配向方向との角度を選
択することによって高いコントラストの透過型液晶表示
器が提供できたことを意味する。
The display mode having such a large twist angle is as follows.
It is used in two types of display modes determined by the arrangement of the polarizers, which are called blue mode and yellow mode because of their color. The blue mode shows deep purple in the unselected state, the background color in the selected state, and the yellow mode shows It shows a bright yellow color when not selected and a dark blue color when selected. In any case, the present invention has a weak electric field, and in the case of high time division driving, in a state where a non-selection voltage is applied, the tilt angle of liquid crystal molecules increases. It shows characteristics that are not inferior to those given. In other words, in the above literature, the contrast when the polarizing plate is rotated based on the superiority of the reflection type is described in relation to the orientation axis of the liquid crystal molecules, but in the present invention, in any display mode, The high contrast and the high-speed response and the uniformity of the display were obtained.
In a display mode having a twist angle of not less than 360 degrees and not more than 360 degrees, by selecting the angle with the orientation direction so that the polarization axes of the polarizing plates disposed on both outer sides as shown in FIG. This means that a high-contrast transmissive liquid crystal display can be provided.

【0025】例えば1/200デューティ1/15バイ
アス、フレーム周波数128Hzの時の選択信号に対す
る応答速度は室温程度において実用上問題のない応答を
する事が確認できた。また良コントラストを得ることが
できる表示容量の大きさにおいても、走査線数40以上
で従来の90度ツイストのコントラストを上回るコント
ラストが得られた。視角依存性は、従来例で示した1/
100デューティ(90度捩れ配向で良視野角20度)
の時本発明においては良視野角は概ね60度ある。また
液晶の捩れ角については印加電圧に対する透過光の遮蔽
効果の立上り急峻性(飽和量に対する80%遮光量を達
するための電圧と、20%のそれとの比)で示すことが
できる。この点からは、本発明における表示器は250
度以上の捩れ角で特に90度捩れ配向の表示より優位に
なり、急峻性は1.06程度を有する。但しこのような
配向膜と液晶との組合せをもってしても、捩れ角が大き
いと逆向の配向を生じるので、安定な配向を得るために
は捩れ角は290度以下がより好ましい。
For example, it has been confirmed that the response speed to the selection signal at 1/200 duty 1/15 bias and frame frequency of 128 Hz gives a response which is practically no problem at about room temperature. In addition, even with a large display capacity capable of obtaining a good contrast, a contrast exceeding the conventional 90 ° twist contrast was obtained with 40 or more scanning lines. The viewing angle dependency is 1 /
100 duty (good viewing angle 20 degrees with 90 degree twist orientation)
At this time, in the present invention, the good viewing angle is approximately 60 degrees. The twist angle of the liquid crystal can be represented by the steep rising edge of the effect of blocking transmitted light with respect to the applied voltage (the ratio of the voltage for reaching the 80% light-shielding amount to the saturation amount and that of 20%). From this point, the indicator in the present invention is 250
At a twist angle of more than degree, the display becomes superior to the display of the 90-degree twist orientation, and the steepness is about 1.06. However, even with such a combination of the alignment film and the liquid crystal, if the twist angle is large, reverse orientation occurs, so that the twist angle is more preferably 290 degrees or less in order to obtain stable alignment.

【0026】上述した実施例において、表示はブルーモ
ード、イエローモードのいずれにおいても特有の呈色が
あるためカラー表示は行なえないとされていた。しかし
液晶の中に例えばMerck社製ZLI3093(3種
類の2色性染料を合計1.0〜3.1重量パーセント混
合したものであって柔軟な骨格を有する液晶を多量に含
む)にコレステリルノナノネートを2.0重量パーセン
ト添加すると、透過型であるブルーモードで非選択状態
において黒色を呈することができる。従って液晶層2の
外側に3色のカラーフィルタ層を配置し、透過型表示形
態として例えば背面に面照明手段を配置しておけばカラ
ー表示を行うことができる。
In the above-described embodiment, color display cannot be performed because display has a specific color in both the blue mode and the yellow mode. However, in the liquid crystal, for example, Merck's ZLI3093 (a mixture of three types of dichroic dyes in a total amount of 1.0 to 3.1% by weight and containing a large amount of liquid crystal having a flexible skeleton) is used. Is added in an amount of 2.0% by weight, a black color can be exhibited in the non-selection state in the transmission type blue mode. Therefore, color display can be performed by arranging three color filter layers outside the liquid crystal layer 2 and arranging, for example, a surface illuminating means on the back surface as a transmissive display mode.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上の如くにより、直鎖状高分子配向膜
を用いる事ができるから、印刷、塗布等の簡単な製造方
法が適用でき生産性がよい。そして、配向に影響するフ
ァンデルワールス力や体積排除効果を充分考慮してある
ため少なくとも弱電界や残留電界中でチルト角は高くな
り、表示駆動においては大きな捩れ角の液晶表示モード
特有の応答性が良い。さらに広い表示面積にわたっても
均一で安定な配向を得ることができるので透過型におい
ても、大きな捩れ角を有するこの表示モードにおける、
高時分割駆動可能、視角依存性が少ないといった長所は
全く損うことなく生産性よく大きな表示面をもつコント
ラストが高くて表示品位のよい液晶表示器を得ることが
できる。
As described above, since a linear polymer oriented film can be used, a simple manufacturing method such as printing and coating can be applied, and the productivity is good. The tilt angle is high at least in a weak electric field or a residual electric field because the Van der Waals force and the volume exclusion effect that affect the alignment are sufficiently taken into account. Is good. Since a uniform and stable orientation can be obtained over a wider display area, even in the transmission type, in this display mode having a large twist angle,
A liquid crystal display having a large display surface with high productivity and high contrast and high display quality can be obtained without impairing the advantages of high time division driving and little dependence on viewing angle.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明実施例における液晶表示器の断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明に用いられるε−カプロラクタムの分子
式図である。
FIG. 2 is a molecular formula of ε-caprolactam used in the present invention.

【図3】本発明実施例における配向の特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram of orientation in an example of the present invention.

【図4】本発明実施例における配向の特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram of orientation in an example of the present invention.

【図5】本発明実施例における配向の特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram of orientation in an example of the present invention.

【図6】本発明に適用されるポリアミド組成物の分子式
図である。
FIG. 6 is a molecular formula diagram of a polyamide composition applied to the present invention.

【図7】本発明に適用されるポリイミド組成物の分子式
図である。
FIG. 7 is a molecular formula diagram of a polyimide composition applied to the present invention.

【図8】本発明に使用する組成物の前駆体aとカルボン
酸bの分子式図である。
FIG. 8 is a molecular formula diagram of a precursor a and a carboxylic acid b of the composition used in the present invention.

【図9】本発明に適用される液晶組成物の例の分子式図
である。
FIG. 9 is a molecular formula diagram of an example of a liquid crystal composition applied to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 11 透明電極 12 配向膜 2 液晶 3 シール剤 4 偏光板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 11 Transparent electrode 12 Alignment film 2 Liquid crystal 3 Sealant 4 Polarizing plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 祥史 鳥取県鳥取市南吉方3丁目201番地 鳥 取三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−200218(JP,A) 特開 昭52−108838(JP,A) 特開 昭60−107020(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yoshifumi Nakanishi 3-201 Minamiyoshikata, Tottori City, Tottori Prefecture Tottori Sanyo Electric Co., Ltd. (56) References JP-A-59-21818 (JP, A) 52-108838 (JP, A) JP-A-60-107020 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 液晶分子をホモジニアス配向させる配向
膜を有した基板と、その基板の配向膜に接し、無電界時
に液晶分子が所定の角度で螺旋状にねじられ挾持された
ネマティック液晶と、その液晶の層の外側に配置された
偏光子とを具備した液晶表示器において、前記配向膜は
液晶分子をホモジニアス配向させる配向処理が施されて
いるとともに液晶分子に所定のチルト角を持たせるよう
に側鎖にフルオロアルキル鎖(Cnm2n+1-m:nは自
然数、mは0または2n以下の自然数)を有する直鎖状
高分子からなり、前記液晶は液晶分子が無電界時に18
0度以上360度以下の所定の捩れ角を有し、前記偏光
子は液晶層の両外側にあって透過光に対し高いコント
ラストを持つように偏光軸が近接する配向膜の配向方向
と所定の角度を持つように配置されていることを特徴と
する液晶表示器。
1. A substrate having an alignment film for homogeneously aligning liquid crystal molecules, a nematic liquid crystal in contact with the alignment film of the substrate, wherein the liquid crystal molecules are helically twisted and pinched at a predetermined angle in the absence of an electric field. A liquid crystal display comprising a polarizer disposed outside a liquid crystal layer.
Alignment treatment is applied to make liquid crystal molecules homogeneously aligned.
Fluoroalkyl chain side chain so as to have a predetermined tilt angle to the liquid crystal molecules with are (C n H m F 2n + 1-m: n is a natural number, m is 0 or 2n following a natural number) linear with The liquid crystal is made of a polymer, and the liquid crystal is 18
Has 0 degrees 360 degrees or less of a given twist angle, said polarizer alignment direction predetermined alignment film polarization axes are close to have a high contrast with respect to the transmitted light In the both outer sides of the liquid crystal layer A liquid crystal display characterized by being arranged so as to have an angle of.
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JPS59200218A (en) * 1983-04-28 1984-11-13 Hitachi Chem Co Ltd Liquid crystal display element
CH664027A5 (en) * 1983-07-12 1988-01-29 Bbc Brown Boveri & Cie LCD with twisted nematic crystal between support plates

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