JPH036527A - 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】 産業上の利用分野 本発明はパネルの上下基板間での液晶のねじれ配向を利
用した液晶表示素子の画質改善に関する。

従来の技術 現在　液晶表示素子の主流はＴＮ方＆　　ＳＴＮ方式等
のネマチック液晶のねじれ配向を利用したものである。

これらの方式の表示原理は電極を設けた上下基板間で液
晶をねじれ配向させ、電界を加えることによってねじれ
を解消させる。それにともなって光の旋光性または複屈
折性が変化し偏光板と組み合わせて光の透過状態または
反射状態を制御することによって表示を行なうことがで
きる。表示に必要な液晶のねじれ配向を実現するために
　上下基板表面に通常ラビング処理によって一軸配向処
理を施した配向膜を設けるとともくねじれの方向を一定
方向に揃えるために液晶中にカイラル物質が添加されて
いる。

発明が解決しようとする課題 しかし表示が高密度化し画素のサイズが小さくなると、
逆ねじれ領域が発生しやすくなる。逆ねじれ領域が発生
すると順ねじれ領域との境界にディスクリネーションラ
インが現れ　配向欠陥となる。そのため表示のコントラ
ストが低下し　液晶表示素子の画質が低下してしまい問
題であも　このような欠陥は液晶の等吉相転移温度以上
の熱処理や電圧印加を行なうことによっである程度改善
できる力丈　−度発生した逆ねじれ欠陥を完全に無くす
ことは非常に困難である。

この逆ねじれ欠陥の発生は　ラビング処理を基板表面全
体にわたって均一かつ十分に行うことができないのが一
つの原因である。画素サイズの小型化にともなって基板
表面の凸凹のピッチが細かくなり、どうしてもラビング
布の繊維と配向膜表面との接触が充分でなくなり、ラビ
ング不足となる。また　液晶のプレチルト角の局所的な
ばらつきも要因の一つと考えられる。ラビング処理を強
く行なうことで多少の改善は認められる力丈　太きな効
果はない。そしてラビングを強くすると配向膜が傷つい
たり、膜の剥離が発生する。さらにＴＰＴを用いたアク
ティブマトリクスパネルで（よＴＰＴに静電気によるダ
メージを与え　場合によっては静電気破壊が起こる。

液晶中のカイラル化合物の量を増やすことによる対策も
行なわれる力交　カイラル物質の添加量の増加は一般に
液晶の特性低下を伴ｔ、ｋ　　好ましくない。また　逆
ねじれ欠陥の低減に対して、液晶特性変化の許容範囲内
でカイラル化合物添加量を増やす効果は小さい。・ 課題を解決するための手段 本発明は上記課題を解決するた八　液晶パネルの上下基
板間での液晶のねじれ配向を利用した液晶表示素子にお
いて、上下基板表面に設けた配向膜の少なくとも一方が
カイラル基を含有する高分子配向剤から成ることを特徴
とする。

作　　　用 通常ラビング処理等により液晶の一軸配向処理を施した
配向膜に挟まれた領域で液晶が配向する場合、配向膜表
面と液晶の相互作用によって配向膜との界面付近の液晶
がまず一軸配向し　この配向が液晶バルク中に伝播する
ものと考えられる。

上下基板間で一軸配向処理の方向を変えて液晶をねじれ
配向させる場合、カイラル物質が存在しなければねじれ
方向を規定することはできなりＸｏ　　もし配向膜表面
付近にカイラル物質が存在しなけれζ瓜　そこから逆ね
じれ領域が発生し　成長する可能性がある。逆ねじれ領
域がある程度の大きさに成長すると安定に存在するよう
になり、逆ねじれ領域が固定されてしまうと考えられる
。−度固定された逆ねじれ領域を順ねじれに戻すために
は大きなエネルギーが必要である。

本発明の液晶表示素子Ｃ上　　配向膜がカイラル基を含
有する高分子配向材から成ることを特徴とする。配向膜
表面に必ずカイラル基が存在するた敢液晶は配向膜界面
において一軸配向するとともにねじれ方向も規定され　
配向領域が界面からバルクヘ一定方向のねじれをもって
成長する。このため本発明の液晶表示素子においてＣ！
　　逆ねじれ欠陥が発生せず高画質が得られる。

実施例 本発明の液晶表示素子はその配向膜がカイラル基を含有
する高分子配向剤から成り、逆ねじれドメインの発生を
防止し　高画質を得ることができる。配向膜として用い
る高分子中にカイラル基を導入する方法として（よ　次
のような方法がある。

例えばカイラル基を有するモノマーを付加重合や縮合重
合などの重合反応によって高分子化する方法　高分子マ
トリクス中にカイラル基を有する化合物を分散する方法
等である。また　ランダム共重合、ブロック共重合、グ
ラフト共重合等の共重合の手法によってカイラル基を導
入する方法も有効である。

本発明において配向膜中に導入されるカイラル基は一種
類でなく複数種であってもよし−その場合、カイラル基
によって誘起される液晶の螺旋構造のねじれ方向が同一
方向であるカイラル基を用いることが好ましく＼　逆方
向のカイラル基を逆ドメイン防止効果が弱まり、ねじり
力がつりあった場合にはラセミ体を用いた場合と同様に
まったく効果がなくなってしまう。

本発明において液晶のねじれ方向は配向膜中に存在する
カイラル基によって規定される力丈　液晶中にもカイラ
ル物質を添加した方力交　逆ねじれ防止により効果的で
ある。その場合、配向膜表面に存在するカイラル基によ
って誘起される液晶の螺旋構造のねじれ方向と、液晶中
に含まれるカイラル物質により誘起される液晶の螺旋構
造のねじれ方向が同一方向である必要がある。

また片側の配向膜中にカイラル基を導入するだけでも効
果がある力（両側の配向膜に導入した方がより効果が大
きい。

以下に具体的な実施例をもって本発明の説明を行なう。

（実施例１） まずカイラル基を含有するポリアミック酸を次のように
して合成し九４，４°　−ジアミノジフェニルエーテル
と４−（Ｓ−１−メチルへブチロキシ）ベンゾイルクロ
ライドを反応させてカイラル基をもつアミドを得九　こ
の光学活性アミドをテトラヒドロフラン中でリチウムア
ルミニウムハイドライドを作用させてカルボニル基を還
元して光学活性ジアルキルジアミンを得九　この光学活
性ジアルキルジアミンと無水ピロメリット酸をＮメチル
ピロリドン中で反応させ、カイラル基を有するポリアミ
ック酸フェスを合成し九本発明における配向膜中へのカ
イラル基導入による効果を確かめるために次のような実
験を行なっ九　液晶表示素子を形成するための基板とし
て、ＩＴ○電極上に２００ＯＡの厚みの窒化珪素膜を設
（す、さらにその上に幅１０μ叫　高さ１μｍのアルミ
ニウムのラインを６０μｍの間隔でストライプ状に形成
したガラス基板を用い九　この基板上に上記のポリアミ
ック酸溶液をスピン塗布Ｌ１７０℃で熱処理して１００
ＯＡ厚の膜を得九　ナイロンの不織布を用いてアルミニ
ウムのラインと垂直方向ににラビング処理を行なっ九　
この基板を、まったく同様に処理した表面が平坦なＩＴ
Ｏ付きガラス基板とラビング方向が９０６ずらして組み
合わせ、ギャップ６゜３μｍのセルを作製し九 比較例として実施例１と同一形状の基板を用いて無水ピ
ロメリット酸と４，４°　−ジアミノジフェニルエーテ
ルから合成したポリアミック酸をスピン塗布し　以下は
実施例１とまったく同様にしてセルを作製し丸 これらのセルにカイラル物質として４−（Ｓ−２−メチ
ルブチル）−４′　−シアノビフェニルを０．１％添加
したメルク社製の液晶ＺＬＩ−２２４４−０００を注入
し　配向状態を調べへ　実施例１のセルにおいては逆ね
じれドメインの発生は認められなかった力丈　比較例の
セルでは逆ねじれドメインが多発し九　偏光板を電圧無
印加時に光を遮断するノーマリブラック（ＮＢ）モード
に貼り、電圧印加時と無印加時の光透過率の比（コント
ラスト比）を測定し九　実施例１のセルではコントラス
ト比１１７が得られた力（比較例のセルでは僅か２１で
あっ九これは逆ねじれ領域と順ねじれ領域の境界での電
圧無印加時の光抜けの影響によるものである。

（実施例２） 実施例１で得た光学活性アルキルジアミンと４゜４゛　
−ジアミノジフェニルエーテルの等モル混合物をジメチ
ルアセトアミド中でジアミンと等モル量の無水ピロメリ
ット酸と重合させて共重合体のポリアミック酸溶液を得
九　液晶表示素子を形成するための基板として、実施例
１と同ａ　　ＩＴ○電極上に２０００Ａの厚みの窒化珪
素膜を設置す、さらにその上に幅１０μ取　高さ１μｍ
のアルミニウムのラインを６０μｍの間隔でストライブ
状に凸凹を形成したガラス基板を用い九　この基板上に
上記の共重合体ポリアミック酸溶液をスピン塗布シ１７
０℃で熱処理して１００ＯＡ厚の膜を得へ　ナイロンの
不織布を用いてアルミニウムのラインと垂直方向ラビン
グ処理を行なっ九　この基板を、まったく同様に処理し
た表面が平坦なＩＴＯ付きガラス基板とラビング方向が
９０°ずらして組み合わせ、ギャップ３．７μｍのセル
を作製し九 このセルに４−　（Ｓ−２−メチルブチル）−４シアノ
ビフエニルを０．１％添加したメルク社製の液晶ＺＬＩ
−１９５７１５を注入し　偏光顕微鏡下で配向状態を調
べたとこへ　逆ねじれドメインの発生は認められなかっ
九　偏光板を電圧無印加時に光を遮断するノーマリブラ
ック（ＮＢ）モードに貼り、電圧印加時と無印加時の光
透過率の比（コントラスト比）を測定した結果　コント
ラスト比は１０５であっｔも （実施例３） 実施例１と同様　ストライプ状に凸凹を形成した基板を
用いて実験を行なっ九　配向膜として実施例１で得た光
学活性ジアルキルジアミンと無水ピロメリット酸からな
るカイラル基を有するポリアミック酸とジアミノジフェ
ニルメタンと無水ピロメリット酸からなるポリアミック
酸の混合溶液をスピン塗布Ｌ　　１７０℃で熱処理して
１００ＯＡ厚の膜を形成し九 この膜をアルミニウムのラインと垂直方向にラビング処
理を行なっ九　この基板を、まったく同様に処理した表
面が平坦なＩＴＯ付きガラス基板とラビング方向が９０
°ずらして組み合わせ、ギャップ６．３μｍのセルを作
製し丸 このセルにメルク社製の液晶ＺＬＩ−２２４４−０００
を注入し　偏光顕微鏡下で配向状態を調べたとこへ逆ね
じれドメインの発生は認められなかっ九発明の効果 本発明の液晶表示素子において（よ　逆ねじれ欠陥が発
生せず、高コントラスト、高画質を得ることができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）液晶パネルの上下基板間での液晶のねじれ配向を
   利用した液晶表示素子において、上下基板表面に設けた
   配向膜の少なくとも一方がカイラル基を含有する高分子
   配向剤から成ることを特徴とする液晶表示素子。
2. （２）カイラル基を含有する配向膜がカイラル基を含有
   するポリイミドまたはポリアミック酸を主成分として形
   成されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示
   素子。
3. （３）配向膜中に存在するカイラル基によって誘起され
   る液晶の螺旋構造のねじれ方向と、液晶中に含まれるカ
   イラル物質により誘起される液晶の螺旋構造のねじれ方
   向が同一方向であることを特徴とする請求項１記載の液
   晶表示素子。
4. （４）液晶のねじれ角が上下基板間で約９０゜であるね
   じれネマチック効果を利用した液晶表示素子であること
   を特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。