JPH06265909A

JPH06265909A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH06265909A
Application number: JP4927293A
Authority: JP
Inventors: Shinji Shimada; 伸二島田; Masahiro Adachi; 昌浩足立
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1994-09-22

Abstract

(57)【要約】【構成】基板のそれぞれ対向する面に電極膜、液晶配
向膜を有する一対の基板間に液晶材料を挟持してなる液
晶表示装置であって、前記液晶配向膜が強誘電液晶性を
示す高分子物質により形成されている液晶表示装置。【効果】液晶材料の種類にかかわらず、液晶分子には
表面安定化強誘電液晶と同様の動作をさせることができ
る。従って、耐衝撃性がよくなり、視角特性の良好な液
晶表示装置を得ることができる。また、強誘電性液晶を
用いた場合でも、配向膜自体が動作することとなるた
め、配向欠陥が生じにくくなり、良好なディスプレイを
得ることができる。

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関し、よ
り詳細には光情報処理装置等に用いられる液晶表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置としてねじれネマテ
ィック型や超ねじれネマティック型等の表示装置が一般
に用いられている。ねじれネマティック型液晶表示装置
は、二枚の基板間のそれぞれに対向する面にポリイミド
等の耐熱性高分子材料による配向膜が形成されており、
その配向膜はラビング法等の配向処理によって互いに９
０°ねじれた方向に配向処理されている。そして、カイ
ラルドーパントが添加されたネマティック液晶材料がそ
の配向膜間に挟持されて構成されている。超ねじれネマ
ティック型液晶表示装置は、ねじれを２７０°程度にし
た表示装置である。また、互いに平行に配向処理を行っ
た配向膜間にカイラルスメティックＣ相を示す強誘電液
晶材料が挟持された表面安定化強誘電液晶表示装置も試
作されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来用
いられているねじれネマティック型や超ねじれネマティ
ック型液晶表示装置では液晶分子のねじれ方向と偏光板
の偏光方向との関係からディスプレイを見る角度によっ
て表示コントラストが大きく異なってしまうという欠点
があり、近年、位相差板等を用いた視角特性の改善が図
られているが、若干の補正というレベルにとどまってい
る。

【０００４】また、表面安定化強誘電液晶表示装置では
視角特性は良好であるが、耐衝撃性が悪く、わずかな衝
撃で配向欠陥が発生しやすいという欠点があった。本発
明は上記の課題に鑑みなされたものであって、視角特性
が良好で、耐衝撃性が向上した液晶表示装置を提供する
ことを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、基板の
それぞれ対向する面に電極膜、液晶配向膜を有する一対
の基板間に、液晶材料を挟持してなる液晶表示装置であ
って、前記液晶配向膜が強誘電液晶性を示す高分子物質
により形成されている液晶表示装置が提供される。

【０００６】本発明における液晶表示装置は基板のそれ
ぞれ対向する面に電極膜、液晶配向膜を有する一対の基
板間に液晶材料を挟持して構成されている。基板として
は特に限定されないが、透明性の基板が好ましく、例え
ばガラス、石英、ポリマーフィルム等の基板が挙げられ
る。そして、この基板上にＩｎＯ₃、ＳｎＯ₂、ＩＴＯ
（Indium Tin Oxide) 等の透明導電膜を公知の方法、例
えばスパッタリング法、ＣＶＤ法等により、電極として
形成することができる。その際の電極膜の膜厚は５００
〜１０００Å程度が好ましい。なお、電極としては、少
なくとも一方が透明であれば良いので、他方の電極とし
ては金属膜等の反射膜、例えばＡｌ、Ｔａ等を用いても
よい。反射膜を用いた場合には、散乱性を向上させるた
めに反射膜の表面を荒らして用いることもできる。

【０００７】本発明における液晶配向膜は、側鎖型強誘
電液晶性を示す高分子物質により形成されている。側鎖
型強誘電液晶性を示す高分子物質としては、主鎖構造が
ポリシロキサン、ポリアクリル酸又はポリメタクリル酸
である高分子物質を用いることができる。この際、ポリ
シロキサンを主鎖構造とする場合には平均分子量が５０
００〜１０００００程度、ポリアクリル酸又はポリメタ
クリル酸を主鎖構造とする場合には平均分子量が１００
００〜１０００００程度が好ましい。また、メソゲン
基、具体的にはアゾベンゼン、アゾキシベンゼン、ベン
ジリデンアニリン、ベンジルベンゾエート、ベンゾイル
アニリン、トランス−スチルベン、トラン、ビフェニ
ル、ベンジリデンアセトフェノン等を有する複合型強誘
電液晶高分子を主鎖構造又は側鎖に置換して使用するこ
とができる。

【０００８】側鎖構造としては、ビフェニル系、安息香
酸フェニルエステル系、ヘテロ環化合物等に不斉炭素原
子を導入したものを用いることができる。ビフェニル系
の化合物としては、例えば、分子量が１５２〜３５０程
度の４−アルキルビフェニル等、具体的には４−イソペ
ンチルビフェニル、４−（３−メチルヘキシル）ビフェ
ニル等が好ましい。安息香酸フェニルエステル系の化合
物としては、例えば分子量が１９６〜４００程度の４−
アルキル安息香酸フェニルエステル等、具体的には４−
イソペンチル安息香酸フェニルエステル、４−（３−メ
チルヘキシル）安息香酸フェニルエステル等が好まし
い。ヘテロ環化合物としては、例えば、分子量が１５６
〜３５０程度のフェニルピリミジン、フェニルジオキサ
ン等、具体的には４−イソペンチルフェニルピリミジ
ン、４−イソペンチルフェニルジオキサン等が好まし
い。不斉炭素原子は、上記ビフェニル系、安息香酸フェ
ニルエステル系、ヘテロ環化合物等自身に含まれてもよ
いし、イソペンチル基、３−メチルヘキシル基等の不斉
炭素原子を有する置換基により置換させて導入してもよ
い。側鎖の長さは、側鎖を構成する分子の大きさによっ
て適宜選択することができるが、１５〜５９原子程度が
好ましく、例えば、主鎖から炭素数５以上のアルキル鎖
を介してメソゲン基が結合されたもの等も挙げることが
できる。

【０００９】また、主鎖と側鎖との間に炭素原子数１〜
２４程度の直鎖又は枝分かれしたアルキル鎖（具体的に
はメチル、エチル、プロピル、ｉ−プロピル、ブチル、
ヘキシル、ヘプチル等）、炭素原子数２〜２５程度のア
ルキルエステル鎖（具体的にはメチルエステル、エチル
エステル、ヘキシルエステル等）等によるスペーサを設
けてもよい。

【００１０】なお、主鎖に対して側鎖が多すぎる場合に
は、液晶を水平配向させることが困難となるので、側鎖
は約５〜数百分子のシロキサン、アクリル酸又はメタク
リル酸ごとに結合させることが好ましい。この液晶配向
膜は、公知の方法、例えば、スピンコート法等により形
成することができる。この際の膜厚は５００〜１２００
Å程度が好ましい。

【００１１】また、液晶配向膜はせん断応力が加えら
れ、配向方向が所定の方向となるように配向処理が行わ
れている。配向処理方法としては、布を用いたラビング
法や、伸縮性を有する基板を用いた場合には基板の延
伸、曲げ等の処理を行うこともできる。また、磁場によ
り配向させたり、スペーサエッジ法による配向等も可能
である。この際、上下の基板における配向方向を同一の
方向にすることが好ましい。

【００１２】さらに、本発明における液晶表示装置に用
いられる液晶材料としては、ネマティック液晶又はカイ
ラルスメティックＣ相を示す強誘電性液晶が用いられ
る。具体的には、ネマティック液晶としてＺＬＩ−１５
６５、ＺＬＩ−２１１６、ＺＬＩ−３２９５−０００
（メルク社製）、ＬＩＸＯＮ−９８４８、ＬＩＸＯＮ−
９８５０（チッソ社製）等、カイラルスメティックＣ相
を示す強誘電性液晶としてＤＯＢＡＭＢＣ、ＥＰＰＯＰ
Ｂ、ＥＴＦＰＰＯＰＢ，ＤＯＢＡ−１−ＭＢＣ、３Ｍ２
ＣＰＯＯＢ等を使用することができる。また、ネマティ
ック液晶に強誘電性液晶や二色性染料を加えたもの等を
用いてもよい。また、液晶材料と共にスペーサを用いて
もよい。スペーサに使用する樹脂組成物としてはポリス
チレン、シリカ、アクリル、塩化ビニリデン、ナイロン
等を挙げることができる。スペーサの形状は特に限定さ
れるものではないが、１〜３０μｍ程度の球、楕円体又
は円柱等が好ましい。

【００１３】なお、得られた液晶表示装置のそれぞれの
画素にアクティブ素子を設けてもよい。このような液晶
表示装置の動作を説明する。まず、図２に示したよう
に、強誘電性を有する高分子側鎖を上下の基板で平行に
配向させておき、側鎖の自発分極方向を電界の方向によ
って反転させ、それにより側鎖の分子軸方向を制御し、
それに伴って配向膜に挟まれた液晶分子を駆動するもの
である。このとき、入射直線偏光の方向と側鎖の配向方
向を一致させておくと透過光強度は下の式で表される。

【００１４】Ｉ＝I₀sin²(4θ）sin²(x・Δn ・d/λ）ここで、I₀は入射直線偏光の強度、λはその波長、ｄは
セル厚、Δｎはセルの屈折率異方性を示す。この式から
θが４５°の時、最大のコントラストが得られることが
分かる。また、上下基板で側鎖の配向方向を９０°ねじ
っておき、ツイステッドネマティック型ＬＣＤのような
動作をさせることも可能である。

【００１５】

【作用】本発明の液晶表示装置によれば、基板のそれぞ
れ対向する面に電極膜、液晶配向膜を有する一対の基板
間に液晶材料を挟持してなる液晶表示装置であって、前
記液晶配向膜が強誘電液晶性を示す高分子物質により形
成されているので、液晶分子は表面の強誘電性側鎖に沿
って配列する。これにより、配向膜表面での液晶分子の
強力なアンカリング作用がなく、動作が容易になる。従
って、動作速度が速くなり、また、上下基板表面にある
配向膜側鎖の間にある液晶分子の殆ど全てが動作するた
め、視角特性も良好となる。また、強誘電性液晶を用い
た場合でも、配向膜自体が動作し、その方向に沿って分
子が配列するために、常に安定した配向状態が得られ
る。

【００１６】

【実施例】本発明の液晶表示装置の実施例を説明する
が、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
図１に示したように、液晶表示装置７はガラス基板１の
それぞれ対向する面に電極膜２、液晶配向膜３を有する
一対の基板１間に液晶材料６及びスペーサ５を挟持して
構成されている。

【００１７】以下、この液晶表示装置７の製造方法を説
明する。まず、ガラス基板上にインジウム錫酸化物（Ｉ
ＴＯ）による透明電極膜をスパッタリングによって、約
８００Åの膜厚で形成する。そして、所定の形状にパタ
ーニングすることにより電極を形成する。次いで、電極
上に側鎖型強誘電液晶高分子として、以下に示した化合
物、ポリアクリル酸エステルに炭素数１２のアルキル鎖
を介してビフェニル基を結合させ、更に不整炭素を有す
るイソペンチル基を結合させた以下の化合物を、Ｎ−メ
チルピロリドンの３％溶液とし、

【００１８】

【化１】２０００ｒｐｍで２０秒間スピンコート法によって塗布
する。そして、側鎖型強誘電液晶高分子を塗布した基板
を約１５０℃で約１時間焼結して、配向膜を形成する。
この際の膜厚は約１０００Åとする。その後、この配向
膜をラビング法によって所定の方向に配向処理行う。こ
の際の配向方向は、上下一対の基板で同一の方向とす
る。

【００１９】このようにして形成された２枚の基板の一
方にスペーサを散布し、他方にシール樹脂を塗布し、電
極がそれぞれ向かい合うように、セル厚が約２μｍとな
るように張り合わせる。そして、加圧しながらシール樹
脂を硬化させ、ネマティック液晶を注入する。注入口を
封止することにより、液晶表示装置を得た。上記のよう
に作製した液晶表示装置を評価したところ、最大コント
ラスト５０：１で視角反転のない良好な表示品位のもの
が得られた。

【００２０】また、同様の液晶セルに強誘電性液晶を注
入したものでも、ほぼ同様のディスプレイが得られ、こ
のセルは耐衝撃性に優れていた。

【００２１】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置によれば、基板の
それぞれ対向する面に電極膜、液晶配向膜を有する一対
の基板間に液晶材料を挟持してなる液晶表示装置であっ
て、前記液晶配向膜が強誘電液晶性を示す高分子物質に
より形成されているので、液晶材料の種類にかかわら
ず、液晶分子はその強誘電性側鎖に沿って配向し、上下
基板表面にある配向膜側鎖の間にある液晶分子の殆ど全
てがそれに沿って配列するため、高速で安定な動作がで
きる。従って、耐衝撃性がよくなり、視角特性の良好な
液晶表示装置を得ることができる。

【００２２】また、強誘電性液晶を用いた場合でも、配
向膜自体が動作することとなるため、配向欠陥が生じに
くくなり、良好なディスプレイ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表示装置の概略断面図であ
る。

【図２】本発明に係わる液晶表示装置の動作原理を説明
するための図である。

【符号の説明】

１基板（ガラス基板）２電極膜３配向膜４シール５スペーサ６液晶７液晶表示装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板のそれぞれ対向する面に電極膜、液
晶配向膜を有する一対の基板間に、液晶材料を挟持して
なる液晶表示装置であって、前記液晶配向膜が強誘電液
晶性を示す高分子物質により形成されていることを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項２】液晶配向膜に、特定の方向にせん断応力
が加えられている請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】液晶材料が、ネマティック液晶又はカイ
ラルスメティックＣ相を示す強誘電性液晶のいづれかで
ある請求項１記載の液晶表示装置。