JPH06273708A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】残像特性を良好に維持しつつ、低周波数領域に
おいてもしきい値電圧の減少がなく、輝度むらやしきい
値むらの少ない、即ち表示品質の高い液晶表示素子を提
供する。 【構成】対向して配置した一対のガラス基板１ａ，１ｂ
にインジウム・スズ酸化物などの透明電極２ａ，２ｂを
設け、この透明電極上にポリイミドの配向膜３ａ，３ｂ
を形成する。配向膜表面をラビング処理後、ラビング方
向が所定の角度になるようにしてスペーサを介して貼り
合わせ、適量の光学活性物質を含んだ正の誘電率異方性
のネマチック液晶４を基板間に挟持させた液晶表示素
子。ただし、配向膜には５重量％以上のアミノ系シラン
カップリング剤が添加してあり、ネマチック液晶の比誘
電率の分子長軸方向の成分は１２以上，分子短軸方向の
成分は４以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子に係り、
特に、良好な残像特性を維持しつつ、輝度むら及びしき
い値むらなどの表示異常が少ない優れた表示品質を示す
電界効果型液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ツイスト電界効果型の液晶表示素子は、
基板間で全体的に液晶分子をツイスト配向させ、電圧印
加でその分子を電界に対しほぼ平行になるようにして液
晶の光学的変化を利用したものである。ネマチック液晶
を用いた液晶セルは、電極基板の透明電極上に配向膜塗
布し、その形成された膜をラビング処理し、基板を貼り
合わせるために基板の周りをシール硬化し、その後液晶
封入の工程を経て作製される。この際、表示異常の外的
要因である液晶素子の構成材料から液晶への汚染を防ぐ
ために活性炭，シリカゲルまたは活性アルミナを配向膜
や絶縁膜に分散させ、不純物イオンを捕獲するという公
知例がある（特開昭55−53317 号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶表示素子で
は、表示面に明るさの不均一な部分やしきい値電圧の面
内でのばらつきが生じ、これら表示むらが大きな問題と
なっている。表示むらは液晶駆動のしきい値電圧が変動
することによって発生する。このしきい値電圧の変動
は、主に液晶層中の不純物イオンに依る。即ち、液晶素
子に電圧が印加されるとイオンは液晶層内に非対称に分
布し、液晶と配向膜の界面に電気二重層を形成する。電
気二重層は周波数によってその厚さを変え、特にしきい
値電圧が周波数変化する表示むらに影響を与えている。
また、液晶バルク中に存在するイオンは低周波数領域で
振幅を大きくして振動するため、力学的に液晶の電界に
対する立上りを助け、しきい値電圧が周波数変化する表
示むらに関与している。

【０００４】実際は配向膜上の汚れや液晶中の汚染物が
配向膜に吸着するなどして配向膜の分極状態が場所によ
って異なり、電気二重層が均一に形成されていない。従
って、しきい値電圧に表示面内での変動が生じ表示むら
となる。また、液晶バルク中に存在するイオンを極力少
なくする必要がある。

【０００５】また、これ迄エステル基を有するような分
子軸に垂直な方向に大きな双極子モーメントを有する液
晶化合物、または、ピリミジン骨格を有する液晶化合物
液晶組成物中に含有させると残像は低減するが、しきい
値電圧が低周波数領域で減少するような輝度のむらが生
じるという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、液晶表示素子の輝度むら
やしきい値むらを改善するために配向膜に液晶中に存在
するイオンを吸着させることにより表示品質に影響を与
える液晶層内の可動な不純物イオンを少なくし、優れた
表示品質を示す液晶表示素子を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は下記のと
おりである。

【０００８】（１）少なくとも一方が透光性の電極を有
する２枚の基板間に、正の誘電率異方性を示し、旋光性
物質が添加されたネマチック液晶の液晶分子が、前記２
枚の基板間で基板に垂直な螺旋軸を有する螺旋状に配向
し、上下基板間の液晶分子のツイスト角が９０度以上で
ある液晶層を挟持してなる液晶表示素子において、前記
配向膜にアミノ系シランカップリング剤を５重量％以上
添加し、前記ネマチック液晶の比誘電率の分子長軸方向
成分は１２以上，分子短軸方向成分は４以上であること
を特徴とする液晶表示素子。

【０００９】（２）（１）において、前記ネマチック液
晶は末端シアノ基及び前記シアノ基のオルト位にフルオ
ロ基を有し、中央結合基としてエステル基を有する液晶
化合物或いはピリミジン骨格を有する液晶化合物或いは
ジオキサン骨格を有する液晶化合物を１５重量％以上含
んでいる液晶表示素子。

【００１０】（３）（１）または（２）において、電極
がアクティブマトリクス型電極である液晶表示素子。

【００１１】本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意
検討した結果、配向膜に液晶中に存在する不純物イオン
を吸着させ、液晶層内の可動な不純物イオンを少なくす
ることにより、液晶と配向膜の界面に電気二重層形成が
困難になることを見出した。その結果、輝度むらやしき
い値むらを低減できることが判り本発明を完成するに至
った。

【００１２】本発明は、液晶配向制御膜にアミノ系シラ
ンカップリング剤を５重量％以上添加して密着性を高
め、液晶封入時に液晶中に存在するイオンを配向膜表面
に吸着させる。このイオン配向膜表面への吸着によっ
て、液晶層中の可動なイオンが減少し、液晶の立上り電
圧であるしきい値電圧の変動への影響を少なくすること
ができる。配向膜には通常ポリイミドが使用され、その
ポリイミドは酸二無水物とジアミン成分の縮合体であ
る。酸二無水物成分の具体例は、ピロメリット酸、メチ
ルピロメリット酸、ジメチルピロメリット酸、３，
３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸、ｐ−
（３，４−ジカルボキシフェニル）ベンゼン、２，３，
３′，４′−テトラカルボキシジフェニル、３，３′，
４，４′−テトラカルボキシジフェニルエ−テル、２，
３，３′，４′−テトラカルボキシジフェニルエ−テ
ル、３，３′，４，４′−テトラカルボキシベンゾフェ
ノン、２，３，３′，４′−テトラカルボキシベンゾフ
ェノン、２，３，６，７−テトラカルボキシナフタレ
ン、１，４，５，７−テトラカルボキシナフタレン、
１，２，５，６−テトラカルボキシナフタレン、３，
３′４，４′−テトラカルボキシジフェニルメタン、
２，３，３′，４′−テトラカルボキシジフェニルメタ
ン、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プ
ロパン、２，２−ビス［４−（３，４−ジカルボキシフ
ェノキシ）フェニル］トリデカン、３，３′，４，４′
−テトラカルボキシジフェニルスルホン、ブタンテトラ
カルボン酸、３，３′４，４′−エチレングリコール−
ビス（フェニル）テトラカルボン酸、シクロブタンテト
ラカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、２，
２−ビス［４−（３，４−ジカルボキシベンゾイルオキ
シ）フェニル］ノナン、２，２−ビス［４−（３，４−
ジカルボキシベンゾイルオキシ）フェニル］デカン、
２，２−ビス［４−（３，４−ジカルボキシベンゾイル
オキシ）フェニル］トリデカン、２，２−ビス［４−
（３，４−ジカルボキシベンゾイルオキシ）フェニル］
テトラデカン、２，２−ビス［４−(３，４−ジカルボ
キシベンゾイルオキシ)フェニル］ペンタデカン、１，
１−ビス［４−（３，４−ジカルボキシベンゾイルオキ
シ）フェニル］−２−メチルオクタン、１，１−ビス
［４−（３，４−ジカルボキシベンゾイルオキシ）フェ
ニル］−２−エチルペンタデカン、２，２−ビス［３，
５−ジメチル−４−（３，４−ジカルボキシベンゾイル
オキシ）フェニル］ドデカン、２，２−ビス［３，５−
ジメチル−４−（３，４−ジカルボキシベンゾイルオキ
シ）フェニル］デカン、２，２−ビス［３，５−ジメチ
ル−４−（３，４−ジカルボキシベンゾイルオキシ）フ
ェニル］トリデカン、２，２−ビス［３，５−ジメチル
−４−（３，４−ジカルボキシベンゾイルオキシ）フェ
ニル］ペンタデカン、１，１−ビス［４−(３，４−ジ
カルボキシベンゾイルオキシ)フェニル］シクロヘキサ
ン、１，１−ビス［４−（３，４−ジカルボキシベンゾ
イルオキシ）フェニル］シクロヘキサンなどがある。但
し、上記に限定されるものではない。また、ジアミン成
分の具体例は、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレ
ンジアミン、ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジ
フェニルメタン、２，２−ジアミノジフェニルプロパ
ン、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノベンゾフェ
ノン、ジアミノナフタレン、１，４−ビス（４−アミノ
フェノキシ）ベンゼンジアミノジシクロヘキシルエーテ
ル、ジアミノシクロヘキサン、１，６−ジアミノヘキサ
ン、１，８−ジアミノオクタン、ジアミノシロキサン、
ジアミノシラン、２，２−ビス［４−（ｐ−アミノフェ
ノキシ）フェニル］エーテル、２，２−ビス［４−（ｐ
−アミノフェノキシ）フェニル］ケトン、２，２−ビス
［４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル］エステル、
２，２−ビス［４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニ
ル］スルホン、２，２−ビス［４−（ｍ−アミノフェノ
キシ）フェニル］スルホン、２，２−ビス［４−（ｐ−
アミノフェノキシ）フェニル］ビフェニル、２，２−ビ
ス［４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル］プロパ
ン、２，２−ビス［４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェ
ニル］ペンタン、２，２−ビス［４−（ｐ−アミノフェ
ノキシ）フェニル］オクタン、２，２−ビス［４−（ｐ
−アミノフェノキシ）フェニル］トリデカンなどがあ
る。さらに、配向膜に５重量％以上添加するアミノ系シ
ランカップリング剤としてγ−（Ｎ−β−アミノエチ
ル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−（Ｎ
−β−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−
アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−ベンジルアミ
ノプロピルトリメトキシシランなどがある。

【００１３】さて、液晶素子は図１に示す様に一対のガ
ラス基板１ａ，１ｂにインジウム・スズ酸化物などの透
明電極２ａ，２ｂを設け、この透明電極上にアミノ系シ
ランカップリング剤を５重量％以上添加したポリイミド
配向膜の前駆体ワニスをスピンコート或いは印刷等によ
り塗布し、その後焼成することによって配向膜３ａ，３
ｂを形成する。そして、配向膜表面をラビング処理後、
スペーサを介して貼り合わせ作製する。その後、こうし
てできた液晶素子に所望の液晶４を封入する。本発明の
配向膜を使用することにより、末端シアノ基及び前記シ
アノ基のオルト位にフルオロ基を有し、かつ中央結合基
としてエステル基を有する液晶化合物或いはピリミジン
骨格を有する液晶化合物或いはジオキサン骨格を有する
液晶化合物を１５重量％以上含有させた液晶材料を使用
することが可能となる。これらの液晶化合物は残像特性
向上には有効であるが、特に低周波数領域におけるしき
い値電圧の減少を伴う輝度むら低減するため、従来の配
向膜では大量に含有させることができなかった。従っ
て、本発明の液晶表示素子では残像特性と特に低周波数
領域においてしきい値電圧の減少を伴う輝度のむらの低
減を両立することができる。

【００１４】なお、アクティブマトリクス型液晶表示素
子の場合は、イオンの移動が電圧保持率として効いてく
る。電圧保持率低下を防ぐためには、アミノ系シランカ
ップリング剤を５重量％以上含ませた配向膜を使用する
ことで液晶層中に存在するイオンを吸着させる。その結
果、液晶中の可動イオンが減り、電圧保持率の低下を防
ぐことが可能である。

【００１５】

【作用】本発明の液晶表示素子では、アミノ系シランカ
ップリング剤を５重量％以上含有させた配向膜を使用す
ることによって液晶層中のイオンが配向膜表面に吸着す
る。その結果、液晶層中の可動イオンが減少する。この
液晶層中の可動イオンの減少により、液晶と配向膜の界
面に電気二重層が形成するイオンも減少し、特に低周波
数領域においてしきい値電圧の減少を伴う輝度のむらや
しきい値むらが低減する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。

【００１７】（実施例１）３×４cm² のガラス基板（厚
さ１.１mm ）上にインジウム・スズ酸化物の透明電極を
２０００Åの厚さで設け、この上にｐ−フェニレンジア
ミンと３，３′，４，４′−テトラカルボキシベンゾフ
ェノンからなり、更にシランカップリング剤のγ−アミ
ノプロピルトリエトキシシランを５重量％添加したポリ
イミド配向膜を塗布し、２５０℃で１時間焼成し膜厚５
００Åの膜を形成した。次に、得られたポリイミド膜を
レーヨン布でラビング処理した後、この二枚の透明電極
基板をラビング方向が２４０°になるようにしてスペ−
サを介して貼り合わせ、セル間隙が６μｍの液晶セルを
作製した。こうして作製されたセルに比誘電率の分子長
軸方向の成分が１２.６９，分子短軸方向の成分が４.５
０のネマチック液晶を封入した。また、液晶にはツイス
ト角を２４０°にするよう光学活性物質を適量加えた。

【００１８】さて、上記のようにして得られた素子のし
きい値電圧の周波数依存性を測定した。ここでは、しき
い値電圧の周波数特性を図３のように駆動周波数が３０
Ｈｚと１ｋＨｚ時のしきい値電圧の比で定義する。ま
た、しきい値電圧付近で観測される素子面内の欠陥の数
を評価した。また、得られた液晶素子の残像評価の一つ
として次の測定を行った。即ち、液晶表示素子に直流バ
イアスを印加した際の透過率の変化を調べ、界面に生じ
た電荷の緩和時間を測定した。

【００１９】液晶表示素子の明状態の透過率を１００％
とすると、透過率が４０％になるように設定した５００
Ｈｚの正弦波を印加しておき、ある時刻より波形に直
流成分０.２Ｖ をバイアスとして印加し、さらにある
所定の時間後直流の極性を反転させる。この時、液晶素
子内の内部電界が一瞬大きくなり液晶がそれに応答し、
透過率が大きくなる。その後、時間の経過と共に液晶層
内の電荷が界面に輸送されることによって内部電界が緩
和され透過率が減衰する。ここで、透過光が７０％減衰
するまでの時間を界面に生じた電荷の緩和時間をτと定
義する。図４に液晶素子の典型的な透過率変化を示す。
点Ａは上記の操作をした瞬間にあたり、点Ｂがの操
作をした瞬間に相当する。尚、ここで定義した緩和時間
τが小さいほど、残像及び焼き付け現象が低減される。

【００２０】実施例１の場合の周波数３０Ｈｚと１ｋＨ
ｚ設定時のしきい値電圧の比は、０.９９８(３０Ｈｚ／
１ｋＨｚ）であった。また、明るさ異常の欠陥発生率は
０.５個／cm² であった。そして、直流成分の緩和時間
τとして９秒を得た。

【００２１】（実施例２）３×４cm² のガラス基板（厚
さ１.１mm ）上にインジウム・スズ酸化物の透明電極を
２０００Åの厚さで設け、この上に２，２−ビス［４−
（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、１，３
−ビス（ｐ−アミノベンゾイルオキシ）プロパンのジア
ミン及びピロメリット酸、３，３′，４，４′−テトラ
カルボキシビフェニル、３，３′，４，４′−テトラカ
ルボキシベンゾフェノンの酸二無水物からなり、更にシ
ランカップリング剤のγ−アミノプロピルトリエトキシ
シランを６重量％添加したポリイミド配向膜を塗布し、
２５０℃で１時間焼成し膜厚５００Åの膜を形成した。
次に、得られたポリイミド膜をレーヨン布でラビング処
理した後、この二枚の透明電極基板をラビング方向が２
４０°になるようにしてスペーサを介して貼り合わせ、
セル間隙が６μｍの液晶セルを作製した。こうして作製
されたセルに比誘電率の分子長軸方向の成分が１２.６
９ ，分子短軸方向の成分が４.５０ のネマチック液晶
を封入した。また、液晶にはツイスト角を２４０°にす
るよう光学活性物質を適量加えた。

【００２２】実施例２の場合の周波数３０Ｈｚと１ｋＨ
ｚ設定時のしきい値電圧の比は、１.０００(３０Ｈｚ／
１ｋＨｚ）であった。また、明るさ異常の欠陥発生率は
０.４個／cm²であった。そして、直流成分の緩和時間τ
として７秒を得た。

【００２３】（実施例３）３×４cm²のガラス基板（厚
さ１.１mm）上にインジウム・スズ酸化物の透明電極を
２０００Åの厚さで設け、この上にｐ−フェニレンジア
ミンと３，３′，４，４′−テトラカルボキシベンゾフ
ェノンからなり、更にシランカップリング剤のγ−アミ
ノプロピルトリエトキシシランを５.５ 重量％添加した
ポリイミド配向膜を塗布し、２５０℃で１時間焼成し膜
厚５００Åの膜を形成した。次に、得られたポリイミド
膜をレーヨン布でラビング処理した後、この二枚の透明
電極基板をラビング方向が２４０°になるようにしてス
ペーサを介して貼り合わせ、セル間隙が６μｍの液晶セ
ルを作製した。こうして作製されたセルに比誘電率の分
子長軸方向の成分が１５.５６，分子短軸方向の成分が
４.２０のネマチック液晶を封入した。また、液晶には
ツイスト角を２４０°にするよう光学活性物質を適量加
えた。ネマチック液晶にはＺＬＩ−２００９（メルク社
製）と４−ｎ−エチルフェニル−４′−シアノ−３′−
フルオロフェニル−１−カルボキシレートの混合物
（８.５：１.５）を使用した。

【００２４】実施例３の場合の周波数３０Ｈｚと１ｋＨ
ｚ設定時のしきい値電圧の比は、１.０００(３０Ｈｚ／
１ｋＨｚ）であった。また、明るさ異常の欠陥発生率は
０.３個／cm²であった。そして、直流成分の緩和時間τ
として８秒を得た。

【００２５】（実施例４）３×４cm²のガラス基板（厚
さ１.１mm）上にインジウム・スズ酸化物の透明電極を
２０００Åの厚さで設け、この上に２，２−ビス［４−
（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、１，３
−ビス（ｐ−アミノベンゾイルオキシ）プロパンのジア
ミン及びピロメリット酸、３，３′，４，４′−テトラ
カルボキシビフェニル、３，３′，４，４′−テトラカ
ルボキシベンゾフェノンの酸二無水物からなり、更にシ
ランカップリング剤のγ−アミノプロピルトリエトキシ
シランを７重量％添加したポリイミド配向膜を塗布し、
２５０℃で１時間焼成し膜厚５００Åの膜を形成した。
次に、得られたポリイミド膜をレーヨン布でラビング処
理した後、この二枚の透明電極基板をラビング方向が２
４０°になるようにしてスペーサを介して貼り合わせ、
セル間隙が６μｍの液晶セルを作製した。こうして作製
されたセルに比誘電率の分子長軸方向の成分が１６.１
８ ，分子短軸方向の成分が４.６９ のネマチック液晶
を封入した。また、液晶にはツイスト角を２４０°にす
るよう光学活性物質を適量加えた。ネマチック液晶には
ＺＬＩ−２００９（メルク社製）と４−ｎ−エチルフェ
ニル−４′−シアノ−３′−フルオロフェニル−１−カ
ルボキシレートの混合物（８.５：１.５）を使用した。

【００２６】実施例４の場合の周波数３０Ｈｚと１ｋＨ
ｚ設定時のしきい値電圧の比は、０.９９７(３０Ｈｚ／
１ｋＨｚ）であった。また、明るさ異常の欠陥発生率は
０.６個／cm²であった。そして、直流成分の緩和時間τ
として８秒を得た。

【００２７】（実施例５）３×４cm²のガラス基板（厚
さ１.１mm）上にインジウム・スズ酸化物の透明電極を
２０００Åの厚さで設け、この上に２，２−ビス［４−
（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、１，３
−ビス（ｐ−アミノベンゾイルオキシ）プロパンのジア
ミン及びピロメリット酸、３，３′，４，４′−テトラ
カルボキシビフェニル、３，３′，４，４′−テトラカ
ルボキシベンゾフェノンの酸二無水物からなり、更にシ
ランカップリング剤のγ−アミノプロピルトリエトキシ
シランを５重量％添加したポリイミド配向膜を塗布し、
２５０℃で１時間焼成し膜厚５００Åの膜を形成した。
次に、得られたポリイミド膜をレーヨン布でラビング処
理した後、この二枚の透明電極基板をラビング方向が２
４０°になるようにしてスペーサを介して貼り合わせ、
セル間隙が６μｍの液晶セルを作製した。こうして作製
されたセルに比誘電率の分子長軸方向の成分が１５．５
６，分子短軸方向の成分が４.２０ のネマチック液晶を
封入した。また、液晶にはツイスト角を２４０°にする
よう光学活性物質を適量加えた。ネマチック液晶にはＺ
ＬＩ−２００９（メルク社製）と４−［ｐ−（ｐ−ｎ−
プロピルシクロヘキシル）フェニル］−４′−シアノ−
３′−フルオロフェニル−１−カルボキシレートの混合
物（８.５：１.５）を使用した。

【００２８】実施例５の場合の周波数３０Ｈｚと１ｋＨ
ｚ設定時のしきい値電圧の比は、０.９９９(３０Ｈｚ／
１ｋＨｚ）であった。また、明るさ異常の欠陥発生率は
０.３個／cm²であった。そして、直流成分の緩和時間τ
として６秒を得た。

【００２９】（実施例６）３×４cm²のガラス基板（厚
さ１.１mm）上にインジウム・スズ酸化物の透明電極を
２０００Åの厚さで設け、この上に２，２−ビス［４−
（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、１，３
−ビス（ｐ−アミノベンゾイルオキシ）プロパンのジア
ミン及びピロメリット酸、３，３′，４，４′−テトラ
カルボキシビフェニル、３，３′，４，４′−テトラカ
ルボキシベンゾフェノンの酸二無水物からなり、更にシ
ランカップリング剤のγ−アミノプロピルトリエトキシ
シランを５重量％添加したポリイミド配向膜を塗布し、
２５０℃で１時間焼成し膜厚５００Åの膜を形成した。
次に、得られたポリイミド膜をレーヨン布でラビング処
理した後、この二枚の透明電極基板をラビング方向が２
４０°になるようにしてスペーサを介して貼り合わせ、
セル間隙が６μｍの液晶セルを作製した。こうして作製
されたセルにピリミジン骨格を有する液晶化合物を含有
するネマチック液晶を封入した。また、液晶にはツイス
ト角を２４０°にするよう光学活性物質を適量加えた。
ネマチック液晶には９１７０（チッソ社製）を使用し
た。

【００３０】実施例６の場合の周波数３０Ｈｚと１ｋＨ
ｚ設定時のしきい値電圧の比は、０.９８０(３０Ｈｚ／
１ｋＨｚ）であった。また、明るさ異常の欠陥発生率は
０.８個／cm²であった。そして、直流成分の緩和時間τ
として２秒を得た。

【００３１】（実施例７）３×４cm²のガラス基板（厚
さ１.１mm）上にインジウム・スズ酸化物の透明電極を
２０００Åの厚さで設け、この上に２，２−ビス［４−
（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、１，３
−ビス（ｐ−アミノベンゾイルオキシ）プロパンのジア
ミン及びピロメリット酸、３，３’，４，４’−テトラ
カルボキシビフェニル、３，３’，４，４’−テトラカ
ルボキシベンゾフェノンの酸二無水物からなり、更にシ
ランカップリング剤のγ−アミノプロピルトリエトキシ
シランを６重量％添加したポリイミド配向膜を塗布し、
２５０℃で１時間焼成し膜厚５００Åの膜を形成した。
次に、得られたポリイミド膜をレーヨン布でラビング処
理した後、この二枚の透明電極基板をラビング方向が２
４０°になるようにしてスペーサを介して貼り合わせ、
セル間隙が６μｍの液晶セルを作製した。こうして作製
されたセルに比誘電率の分子長軸方向の成分が１５.５
６ ，分子短軸方向の成分が４.２０ のネマチック液晶
を封入した。また、液晶にはツイスト角を２４０°にす
るよう光学活性物質を適量加えた。ネマチック液晶には
ＺＬＩ−２００９（メルク社製）と２−（ｐ−シアノフ
ェニル）−５−プロピル−メタジオキサンの混合物
（９：１）を使用した。

【００３２】実施例７の場合の周波数３０Ｈｚと１ｋＨ
ｚ設定時のしきい値電圧の比は、０.９９９(３０Ｈｚ／
１ｋＨｚ）であった。また、明るさ異常の欠陥発生率は
０.３個／cm²であった。そして、直流成分の緩和時間τ
として７秒を得た。

【００３３】（比較例１）３×４cm²のガラス基板（厚
さ１.１mm）上にインジウム・スズ酸化物の透明電極を
２０００Åの厚さで設け、この上にｐ−フェニレンジア
ミンと３，３′，４，４′−テトラカルボキシベンゾフ
ェノンからなるポリイミド配向膜を塗布し、２５０℃で
１時間焼成し膜厚５００Åの膜を形成した。次に、得ら
れたポリイミド膜をレーヨン布でラビング処理した後、
この二枚の透明電極基板をラビング方向が２４０°にな
るようにしてスペーサを介して貼り合わせ、セル間隙が
６μｍの液晶セルを作製した。こうして作製されたセル
に比誘電率の分子長軸方向の成分が１２.６９，分子短
軸方向の成分が４.５０のネマチック液晶を封入した。
また、液晶にはツイスト角を２４０°にするよう光学活
性物質を適量加えた。

【００３４】比較例１の場合の周波数３０Ｈｚと１ｋＨ
ｚ設定時のしきい値電圧の比は、０.９７７(３０Ｈｚ／
１ｋＨｚ）であった。また、明るさ異常の欠陥発生率は
５.８個／cm²であった。そして、直流成分の緩和時間τ
として８秒を得た。

【００３５】（比較例２）３×４cm²のガラス基板（厚
さ１.１mm）上にインジウム・スズ酸化物の透明電極を
２０００Åの厚さで設け、この上に２，２−ビス［４−
（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、１，３
−ビス（ｐ−アミノベンゾイルオキシ）プロパンのジア
ミン及びピロメリット酸、３，３′，４，４′−テトラ
カルボキシビフェニル、３，３′，４，４′−テトラカ
ルボキシベンゾフェノンの酸二無水物からなるポリイミ
ド配向膜を塗布し、２５０℃で１時間焼成し膜厚５００
Åの膜を形成した。次に、得られたポリイミド膜をレー
ヨン布でラビング処理した後、この二枚の透明電極基板
をラビング方向が２４０°になるようにしてスペーサを
介して貼り合わせ、セル間隙が６μｍの液晶セルを作製
した。こうして作製されたセルに比誘電率の分子長軸方
向の成分が１６.１８ ，分子短軸方向の成分が４.６９
のネマチック液晶を封入した。また、液晶にはツイスト
角を２４０°にするよう光学活性物質を適量加えた。ネ
マチック液晶にはＺＬＩ−２００９（メルク社製）と４
−ｎ−エチルフェニル−４′−シアノ−３′−フルオロ
フェニル−１−カルボキシレートの混合物（８.５：１.
５）を使用した。

【００３６】比較例２の場合の周波数３０Ｈｚと１ｋＨ
ｚ設定時のしきい値電圧の比は、０.９７５(３０Ｈｚ／
１ｋＨｚ）であった。また、明るさ異常の欠陥発生率は
６.２個／cm²であった。そして、直流成分の緩和時間τ
として８秒を得た。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】

【表３】

【００４０】表１，表２，表３の結果から明らかなよう
に、本発明により残像特性を良好に維持しつつ、低周波
数領域においてもしきい値電圧の減少が少なく、表示面
が均一なしきい値電圧を有する液晶表示素子を得ること
が可能である。

【００４１】

【発明の効果】配向膜にアミノ系シランカップリング剤
を５重量％以上含有させることにより、液晶層中のイオ
ンが配向膜表面に吸着するようになり、特に低周波数領
域においてしきい値電圧の減少を伴う輝度むら及びしき
い値むらの少ない表示品質良好な液晶表示素子を提供す
ることができる。また、残像特性向上に有効な液晶化合
物を低周波数領域におけるしきい値電圧の減少を伴わず
に使用することができるようになり、残像と輝度むら低
減の両立を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶表示素子の斜視図。

【図２】本発明の液晶表示素子にＬＳＩチップを実装し
た平面図。

【図３】本発明の評価に用いたしきい値電圧の周波数特
性図。

【図４】液晶表示素子に直流成分を印加したときの透過
光の応答を示し、界面に生じた電荷の緩和時間τの定義
を示す特性図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ…ガラス基板、２ａ，２ｂ…透明電極、３
ａ，３ｂ…配向膜、４…液晶層、５…ＬＳＩチップ、６
…パネル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊地 直樹 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一方が透光性の電極を有する二
   枚の基板に配向膜を設け、前記基板の相互間に正の誘電
   率異方性を示し、旋光性物質が添加されたネマチック液
   晶の液晶分子が、前記二枚の基板間で前記基板に垂直な
   螺旋軸を有する螺旋状に配向し、かつ、上下基板間の液
   晶分子のツイスト角が９０度以上である液晶層を挟持し
   てなる液晶表示素子において、 前記配向膜にはアミノ系シランカップリング剤を５重量
   ％以上添加し、前記ネマチック液晶の比誘電率の分子長
   軸方向成分は１２以上，分子短軸方向成分は４以上であ
   ることを特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】請求項１において、前記ネマチック液晶は
   末端シアノ基及び前記シアノ基のオルト位にフルオロ基
   を有し、中央結合基としてエステル基を有する液晶化合
   物を１５重量％以上含んでいる液晶表示素子。
3. 【請求項３】請求項１において、前記ネマチック液晶は
   ピリミジン骨格を有する液晶化合物を１５重量％以上含
   んでいる液晶表示素子。
4. 【請求項４】請求項１において、前記ネマチック液晶は
   ジオキサン骨格を有する液晶化合物を１５重量％以上含
   んでいる液晶表示素子。
5. 【請求項５】請求項１，２，３または４において、前記
   電極がアクティブマトリクス型電極である液晶表示素
   子。