JPH06250190A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH06250190A
JPH06250190A JP3511193A JP3511193A JPH06250190A JP H06250190 A JPH06250190 A JP H06250190A JP 3511193 A JP3511193 A JP 3511193A JP 3511193 A JP3511193 A JP 3511193A JP H06250190 A JPH06250190 A JP H06250190A
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JP
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crystal display
display device
alignment film
polymer
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JP3511193A
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Kiyoshi Shobara
潔 庄原
Yuzo Hisatake
雄三 久武
Akio Murayama
昭夫 村山
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 大画面で高精細、高コントラスト、広視野角
かつ高速な表示特性を有する。 【構成】 1主面上に電極および高分子配向膜が順に形
成された一対の基板を配向膜を対向させて配置した間に
液晶組成物を挟持させ、一対の基板の少なくとも一方の
高分子配向膜に旋光性を有する化合物を含ませる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に係わり、
とくに画面表示の均一性を実現できる液晶表示装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶表示装置は、薄型軽量、低消
費電力という大きな利点をもつため、液晶テレビ、日本
語ワードプロセッサやディスクトップパーソナルコンピ
ュータ等のOA機器の表示装置に多用されている。液晶
表示装置の中でもTN型やSTN型が多用され、それと
共に、大画面で高精細、高コントラスト、広視野角かつ
高速な表示特性を有するTN型やSTN型の液晶表示装
置が望まれている。
【0003】従来のTN型やSTN型の液晶表示装置
は、電圧無印加時のツイストリバース、電圧印加時のリ
バースチルト等に基づく画面表示不良に対し、液晶組成
物中のカイラル剤添加、上下配向膜間の設定捩じれ角、
捩じれ方向などの適正な設定、配向膜へのプレチルト角
付与などにより画面表示の均一性を実現しようとしてい
る。 たとえば、つぎのような方法が知られている。T
N型液晶表示装置では、ツイストリバースやリバースチ
ルト不良をなくすため、上下基板による捩じれ方向と液
晶の螺旋ピッチ方向とを適合させる方法(特公昭 58-10
729 号公報)や、STN型液晶表示装置では、上下基板
間で設定したツイスト角とプレチルトを付与した配向膜
と液晶の螺旋ピッチを適正に設計する方法(USP 477995
8 )などである。また、TFT液晶表示装置の場合、点
灯時のチルトディスクリネーション不良を改良するため
に配向膜にプレチルト角を付与する方法(S.Shimada et
al,Jpn.J.Appl.Phys.,30,No11B,Nov.1991,p3308-3312
)や、VAN型液晶表示装置の場合、点灯時の液晶分
子配列の不安定現象による画質劣化を防ぐため、液晶に
螺旋ピッチを持たせる方法(Hirai et al,JAPAN DISPLA
Y'89,p184(1989) )などが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の方法は、液晶にカイラル剤を添加する工程が繁雑
になる、螺旋ピッチの温度依存性が大きいため螺旋ピッ
チの適正が図れない、電極に凸凹がある場合は均一な配
向制御が困難になる、高プレチルト角制御が困難になる
などの問題があり、その結果、大画面で高精細、高コン
トラスト、広視野角かつ高速な表示特性を有する液晶表
示装置を得ることが困難であるなどの問題があった。
【0005】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、簡便な方法で、高マルチプレクス駆動
かつ高コントラストを可能とする大画面液晶表示装置を
提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、 1主面上に電極および高分子配向膜が順に形成され
た一対の基板を配向膜を対向させて配置した間に液晶組
成物を挟持させ、一対の基板の少なくとも一方の高分子
配向膜に旋光性を有する化合物を含ませることを特徴と
する。
【0007】本発明に係わる旋光性を有する化合物は、
不斉炭素原子を分子内に有し光学活性な物質をいう。こ
のような化合物のなかでもカイラル剤や配向膜としての
高分子化合物の高分子鎖と反応し得る化合物がとくに好
ましい。
【0008】カイラル剤としてはTN、STN液晶材料
の添加剤として使用できるものが本発明の光学活性物質
として使用できる。たとえば、CB−15やC15(メ
ルク・リミテッド社製商品名)、S−811やS−10
82(メルク社製商品名)、CM−14やCM−19
(チッソ社製商品名)等を例示することができる。
【0009】高分子鎖と反応し得る化合物としては、高
分子鎖中に存在するアミノ基、アミド基、水酸基、カル
ボキシル基等の反応性基と反応して高分子鎖に結合し得
る反応性基を有する光学活性な化合物をいう。たとえ
ば、ポリイミド系配向膜の前駆体であるポリアミック酸
に残存するカルボキシル基と反応し得るアミノ基と不斉
炭素原子を分子内に有する化合物、シラノール基と反応
し得る水酸基と不斉炭素原子を分子内に有する化合物等
を例示することができる。
【0010】旋光性を有する化合物の配合割合は、高分
子配向膜全体に対して 0.1〜30重量%の範囲が好まし
い。この範囲にあると配向膜に接する液晶分子に良好な
捩じれ力を与え配向を改善して表示特性を向上させるこ
とができる。
【0011】高分子配向膜に旋光性を有する化合物を含
ませる方法としては、高分子配向膜を形成する高分子化
合物と混合させる方法や高分子化合物の高分子鎖と結合
させる方法がある。たとえば、高分子配向膜としてポリ
イミド系配向膜を用いる場合、ポリイミド配向膜中にS
−811(メルク社製商品名)やCM−14(チッソ社
製商品名)のようなカイラル剤を所定量添加した後、基
板に塗布、焼成する方法や、 (S)-(−)-2-メチルブチル
アミンのような不斉炭素原子を分子内に有し光学活性な
長鎖アルキルアミンをポリアミック酸溶液に所定量添加
した後、基板に塗布、焼成することにより、高分子主鎖
に結合させる方法などがある。また、ポリアミック酸を
形成するモノマーであるテトラカルボン酸二無水物とジ
アミンとを極性溶媒に混合させた溶液中に不斉炭素原子
を分子内に有し光学活性な長鎖アルキルアミンを所定量
添加した後、基板に塗布して重合反応させることによ
り、本願発明の配向膜とすることもできる。旋光性を有
する化合物を高分子鎖に結合させる場合、側鎖に結合す
るいわゆるグラフトタイプの結合方式が液晶分子を配向
させる上でとくに好ましい。
【0012】なお、旋光性を有する化合物を含ませるこ
とのできる高分子配向膜としては、従来の液晶表示装置
に使用できる配向膜がとくに制限なく使用できるが、側
鎖に反応性基を有するポリアミック酸から形成されるポ
リイミド系配向膜が反応性に優れTN型、STN型に、
オルガノシラン系配向膜がVAN型液晶表示装置にとく
に好ましい。さらに、配向膜の配向方法や配向方向など
は、とくに制限なく液晶表示装置に合わせて設定でき
る。
【0013】本発明に使用できる基板はガラス、石英な
どの透明絶縁基板を使用することができ、また、透明電
極はITO(インジウム−錫の酸化物)、酸化錫(Sn
2)などを使用することができる。
【0014】電極上に形成する旋光性を有する化合物を
含んでいる配向膜は、一対の基板の一方のみであっても
よいが、一対の基板の両方に形成することが液晶分子を
配向させる上でとくに好ましい。
【0015】本発明の液晶表示装置は種々の駆動方式を
適用することができ、とくに制限はない。たとえば、基
板のひとつの面上に複数の電極を短冊状に形成し、対向
基板面に前述の短冊状電極と直交するように複数の電極
を短冊状に形成する単純マトリックス駆動方式や、基板
のひとつの面上に液晶駆動用の能動素子とそれに接続さ
れた表示素子とをマトリックス状に設けて電極とし、対
向基板面に対向電極としてインジウム錫オキサイド(I
TO)電極などを形成するアクティブマトリックス駆動
方式などに適用できる。さらに、スタティック駆動方式
の液晶表示装置や光学補償用液晶表示装置にも同様に適
用できる。
【0016】本発明の液晶表示装置は、基板上に駆動用
ICなどを常法により配設し上述の電極等と接続して駆
動することができる。
【0017】
【作用】液晶セル中の液晶組成物がその配向界面の影響
を強く受けることは良く知られている。すなわち、配向
膜の物理的、化学的表面状態によってその表面に接して
いる液晶は大きく影響を受ける。したがって、その配向
膜の表面状態を制御することによって、たとえばプレチ
ルト角を持たせるような液晶セル中の液晶の初期配向制
御が可能となる。
【0018】液晶組成物がカイラルピッチを持たなくて
も、90度近くまでは上下基板の設定角度によって液晶が
均一に配向することは良く知られている。しかし、大表
示画面全体を均一に配向させることは困難であり、さら
に電圧を印加して点灯表示させた場合のリバースチルト
表示不良が避けられない。そこで、液晶に螺旋ピッチを
持たせることや、配向膜にプレチルト角を持たせること
により、ある程度まで良好な配向、表示が得られる。し
かし、大画面化、高精細化となると不十分となる。
【0019】本発明は、配向膜に旋光性を有する化合物
を含ませることにより、接している液晶分子に捩じれ力
を与え、配向不良のみならず、表示不良をなくし、大画
面化、高精細化を可能とする。すなわち配向膜自体に旋
光性を持たせることにより、これに接している液晶組成
物もその配向膜との界面において、配向膜表面の影響を
受け、あたかも液晶分子に螺旋ピッチを有しているかの
ごとくの振る舞いを起こさせるのである。本発明に係わ
る液晶セル配向膜の界面付近の状態を図1に概略的に示
す。また、従来の界面付近の状態を図2に概略的に示
す。たとえば、図1に示すように配向膜3の表面に光学
活性なアルキル鎖8が出ている場合、かなりの程度の剛
直性を有するコア部分7aと末端基7bとからなる液晶
分子7がその影響で捩じれ力を受ける。一方、図2に示
すように配向膜3の表面に光学不活性なアルキル鎖9が
出ている場合、界面の液晶分子7は配向膜表面からの捩
じれ力を受けない。なお、図1において光学活性なアル
キル鎖8の*印は不斉炭素原子の位置を示す。
【0020】これにより、液晶組成物がカイラルピッチ
を持たなくても、上下基板により設定された角度が90度
以上となっても配向不良などは起こさず、かつ均一な表
示が得られることが可能となり、配向膜に大きなチルト
角を付与しなくてもツイスト方向を配向膜の旋光方向に
より設定でき、点灯時のリバースチルト表示不良を避け
ることが可能となる。
【0021】一方、液晶組成物がカイラルピッチを持っ
ている場合、たとえばツイストの大きいSTN型液晶表
示装置の場合などは、液晶組成物のカイラルピッチと配
向膜の旋光方向とをマッチィングさせることにより、し
きい値特性の急峻性を向上させたり、d/pマージンを
大幅に拡大させることが可能となる。
【0022】一方、VAN型液晶表示装置のように、微
小チルト垂直配向させた配向膜を有する基板内に負の誘
電異方性を有する液晶を挟持してなる液晶表示装置にお
いては、点灯時の液晶分子配列の不安定現象による画質
劣化を防止するために、液晶組成物中にカイラル剤を添
加するなどして、螺旋ピッチを持たせることが行われる
が、本発明のように垂直配向膜に旋光性を持たせること
により、画質劣化のない良好な表示が得られるようにな
る。
【0023】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 実施例1 実施例1の液晶表示装置の概略断面を図3に示す。ガラ
ス基板1上にITO膜を成膜してエッチング処理を行い
短冊状の透明電極2を形成する。その表面に光学活性な
長鎖アルキルアミン (S)-(−)-2-メチルブチルアミン
(アルドリッチ社製)を約 10 重量%添加したポリイミ
ド系溶液SE−150(日産化学社製)を塗布し、 250
℃で 30 分間焼成して膜厚 800オングストロームのポリ
イミド薄膜を得た後、ラビング処理をして配向膜3とし
た。一方の対向基板も同一の方法でガラス基板11上に
短冊状の透明電極12および配向膜13を形成した。こ
の後、基板1の配向膜3の周辺にそって周辺封着材5と
して 9μm径ガラスファイバーを含有したエポキシ系接
着剤を注入口(図示せず)を除いて印刷した。つぎにガ
ラス基板11の表面に間隙材4として粒径 9μmの樹脂
球を通常の方法で散布した。配向膜3と配向膜13とを
対向させ、上下基板間で液晶分子が左回り 90 度捩じれ
るようにラビング方向を設定して張り合わせ空セルを作
製した。つぎに液晶材料7としてZLI−1565(E
メルク社製)のみを封入してTN型液晶パネルを作製し
た。
【0024】この液晶パネルを偏光板を挟んで観察した
ところ、セル全面にわたって均一で良好な配向が得られ
ていた。さらに駆動回路6を接続し液晶表示装置として
点灯表示させたところ、セル全面にわたってリバースチ
ルト不良のない均一で良好な表示が得られた。
【0025】比較例1 配向膜3および配向膜13の形成時において、光学活性
な長鎖アルキルアミン(S)-(−)-2-メチルブチルアミン
(アルドリッチ社製)を添加しないで、ポリイミド系溶
液SE−150(日産化学社製)のみを使用する以外は
実施例1と同一の方法で同一のTN型液晶パネルを作製
した。
【0026】この液晶パネルを偏光板を挟んで観察した
ところ、セル全面にわたって均一で良好な配向が得られ
ていたが、駆動回路6を接続し液晶表示装置として点灯
表示させたところ、リバースチルト不良が発生して均一
で良好な表示が得られなかった。
【0027】実施例2 実施例2の液晶表示装置の概略断面を図4に示す。ガラ
ス基板1上にITO膜を成膜してエッチング処理を行い
短冊状の透明電極2を形成する。その表面に左回りカイ
ラル剤S−811(アルドリッチ社製)を約 5重量%添
加したポリイミド系溶液SE−4110(日産化学社
製)を塗布し、 250℃で 30 分間焼成して膜厚 800オン
グストロームのポリイミド薄膜を得た後、ラビング処理
をして配向膜3とした。一方の対向基板も同一の方法で
ガラス基板11上に短冊状の透明電極12および配向膜
13を形成した。この後、基板1の配向膜3の周辺にそ
って周辺封着材5として 7μm径ガラスファイバーを含
有したエポキシ系接着剤を注入口(図示せず)を除いて
印刷した。つぎにガラス基板11の表面に間隙材として
粒径 7μmの樹脂球4を通常の方法で散布した。配向膜
3と配向膜13とを対向させ、上下基板間で液晶分子が
左回り 270度捩じれるようにラビング方向を設定して張
り合わせ空セルを作製した。つぎに液晶材料7としてZ
LI−2293(Eメルク社製)に左回りカイラル剤S
−811を0.9重量%添加したものを封入してSTN型
液晶パネルを作製した。この液晶材料の螺旋ピッチは約
11 μmであった。
【0028】この液晶パネルを偏光板を挟んで観察した
ところ、セル全面にわたって均一で良好な配向が得られ
ていた。さらに駆動回路6を接続し液晶表示装置として
1/200デューテイでマルチプレクス駆動点灯表示させた
ところ、コントラスト比 30 :1が得られ、セル全面に
わたって均一で良好な表示が得られた。
【0029】比較例2 配向膜3および配向膜13の形成時において、左回りカ
イラル剤S−811(アルドリッチ社製)を添加しない
で、ポリイミド系溶液SE−4110(日産化学社製)
のみを使用する以外は実施例2と同一の方法で同一のS
TN型液晶パネルを作製した。
【0030】この液晶パネルに偏光板を挟み駆動回路6
を接続し液晶表示装置として 1/200デューテイでマルチ
プレクス駆動点灯表示させたところ、コントラスト比は
15: 1しか得られず、セル内面に部分的にリバースチ
ルト不良が発生した。
【0031】実施例3 実施例3の液晶表示装置の概略断面を図5に示す。ガラ
ス基板1上にITO膜を成膜してエッチング処理を行い
短冊状の透明電極2を形成する。その表面に右回りカイ
ラル剤CM−19(チッソ社製)を約 8重量%添加した
オクタデシルトリエトキシシランを塗布し、 150℃で 6
0 分間焼成して長鎖アルキルシラン垂直配向層を得た
後、軽くラビング処理をして微小チルト垂直配向膜3と
した。一方の対向基板も同一の方法でガラス基板11上
に短冊状の透明電極12および微小垂直配向膜13を形
成した。この後、基板1の配向膜3の周辺にそって周辺
封着材5として 4μm径ガラスファイバーを含有したエ
ポキシ系接着剤を注入口(図示せず)を除いて印刷し
た。つぎにガラス基板11の表面に間隙材として粒径 4
μmの樹脂球4を通常の方法で散布した。配向膜3と配
向膜13とを対向させ、上下基板間のラビング方向を 1
80度に設定して張り合わせ空セルを作製した。つぎに液
晶材料7としてEN−35(チッソ社製)を封入してV
AN型液晶パネルを作製した。
【0032】この液晶パネルを偏光板を挟んで観察した
ところ、セル全面にわたって均一で良好な配向が得られ
ていた。さらに駆動回路6を接続し液晶表示装置として
70Hzのフレーム周波数で点灯表示させたところ、セル
全面にわたって均一で良好な表示が得られた。
【0033】比較例3 配向膜3および配向膜13の形成時において、右回りカ
イラル剤CM−19を添加しないで、オクタデシルトリ
エトキシシラン溶液のみを使用する以外は実施例3と同
一の方法で同一のVAN型液晶パネルを作製した。
【0034】この液晶パネルに偏光板を挟んで観察した
ところ、セル全面にわたって均一で良好な配向が得られ
たが、駆動回路6を接続し液晶表示装置として 70 Hzの
フレーム周波数で点灯表示させたところ、セル全面にわ
たって液晶分子配列の不安定現象による画質劣化不良が
発生した。
【0035】
【発明の効果】本発明の液晶表示装置は一対の基板の少
なくとも一方の高分子配向膜が旋光性を有する化合物を
含むので、配向膜に接している液晶組成物はその界面に
おいて、配向膜表面の影響を受け、あたかも螺旋ピッチ
を有しているように挙動する。その結果、液晶組成物の
配向が良好となり、表示が均一で、かつ広視野角で高コ
ントラストおよび薄形軽量の高信頼性大画面液晶表示装
置を得ることができる。
【0036】また、高分子配向膜形成時に同時に旋光性
を有する化合物を含ませることができるので、製造工程
が複雑にならず簡便な方法で液晶表示装置を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる液晶セル配向膜の界面付近の状
態を概略的に示す図である。
【図2】従来の液晶セル配向膜の界面付近の状態を概略
的に示す図である。
【図3】実施例1の液晶表示装置の概略断面を示す図で
ある。
【図4】実施例2の液晶表示装置の概略断面を示す図で
ある。
【図5】実施例3の液晶表示装置の概略断面を示す図で
ある。
【符号の説明】
1、11………ガラス基板、2、12………透明電極、
3、13………配向膜、4………間隙材、5………周辺
封着材、6………駆動回路、7………液晶材料、7a…
……コア部分、7b………末端基、8………光学活性な
アルキル鎖、9………光学不活性なアルキル鎖。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1主面上に電極および高分子配向膜が順
    に形成された一対の基板を前記配向膜を対向させて配置
    した間に液晶組成物を挟持させてなる液晶表示装置にお
    いて、前記一対の基板の少なくとも一方の前記高分子配
    向膜が旋光性を有する化合物を含むことを特徴とする液
    晶表示装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の液晶表示装置において、
    前記旋光性を有する化合物が前記高分子配向膜を形成す
    る高分子鎖に結合していることを特徴とする液晶表示装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の液晶表示装置において、
    前記旋光性を有する化合物が前記高分子配向膜を形成す
    る高分子化合物と混合されていることを特徴とする液晶
    表示装置。
JP3511193A 1993-02-24 1993-02-24 液晶表示装置 Withdrawn JPH06250190A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010086278A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Ntt Data Corp 手法自動選択装置、手法自動選択方法及びプログラム。

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010086278A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Ntt Data Corp 手法自動選択装置、手法自動選択方法及びプログラム。

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