JPH0659231A

JPH0659231A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH0659231A
Application number: JP4210001A
Authority: JP
Inventors: Akio Murayama; 昭夫村山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-08-06
Filing date: 1992-08-06
Publication date: 1994-03-04

Abstract

(57)【要約】【目的】クロマト現象や焼付き現象が発生しない表示
特性の優れた液晶表示素子。【構成】電極および分子配向膜が形成された少なくと
も一方が透明な一対の基板を平行配置し、これら基板間
に液晶組成物を封入してなる液晶表示素子において、前
述の液晶組成物が、ネマティック液晶物質に電子供与性
の化合物を添加してなる。

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関し、と
くに、表示特性の優れた液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示素子は、薄型軽量、低消
費電力という大きな利点をもつため、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Ｏ
Ａ機器の表示装置に積極的に用いられており、それと共
に、表示特性の向上が強く望まれている。

【０００３】従来の液晶表示素子は、電界効果型と呼ば
れる捩じれネマティック効果、ゲスト・ホスト効果、コ
レステリック・ネマティック相転移、複屈折効果等の電
気光学効果を利用する液晶表示素子が大部分である。と
くにネマティック液晶の捩じれネマティック効果を利用
したツイストネマティック表示方式（以下ＴＮ方式と略
称する。）や捩れ角を大きくしたスーパーツイストネマ
ティック表示方式（以下ＳＴＮ方式と略称する。）の液
晶表示素子が多用されている。

【０００４】ＴＮ、ＳＴＮ方式などの電界効果型液晶表
示素子は、電場印加による液晶の分子配列変化が、液晶
の誘電率異方性に基づく誘電的トルクによって誘起され
ることを特徴とするため、液晶の誘電率異方性が重要と
なる。ここで、液晶の誘電率異方性とは、一つの液晶分
子の分子配向方向に平行な方向における誘電率と配向方
向に垂直な方向における誘電率との差で定義される量
で、正および負の誘電率異方性がある。

【０００５】液晶に誘電率異方性を生じさせるために
は、液晶分子中に極性基を導入する必要があり、一般的
にはシアノ基、カルボニル基、フッソ基が極性基として
用いられている。これらの極性基に共通しているのはい
づれも電子吸引基ということである。

【０００６】一方、液晶表示素子は、基板上に形成され
た電極上に一般的には有機高分子配向膜を形成してラビ
ング処理を施すことにより、液晶セル内の液晶分子の初
期配列を制御している。さらに液晶セルの上下に偏光板
を配して液晶表示素子としている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＴＮ、
ＳＴＮ方式による液晶表示素子は、液晶セル内で場所に
よってしきい値電圧の異なる、いわゆるクロマト現象
や、液晶表示素子の表示内容を書換えても前の表示内容
がそのまま残ってしまう、いわゆる焼付き現象が発生す
るとの問題があった。とくにこれらの問題は、シアノ
基、カルボニル基を含む液晶組成物において顕著に発生
する。シアノ基、カルボニル基などの極性基は有機高分
子配向膜との間で吸着現象のような相互作用を起こすた
めと考えられている。とくに、有機高分子配向膜として
は、ポリイミド膜が多用されているが、ポリイミド膜
は、その分子構造中に電子吸引基である通常 5員環から
なる環状イミド結合を含んでいる。このイミド結合中の
2つのカルボニル基は電子吸引性が高く、またカルボニ
ル基自身の立上がりのため強く分極している。このた
め、環状イミド結合とその周囲の分子構造との間で電荷
の偏りを生じている。とくに最近のポリイミド配向膜は
高いプレチルト角を発生させることを目的として、その
分子構造中にフッソ基、長鎖アルキル基を導入する例が
多く、電荷の偏りはより大きくなっている傾向にある。
この電荷の偏りが液晶の極性成分と相互作用を起こすた
め、ポリイミド膜近傍と液晶バルク中とで混合液晶組成
物の成分比の不均一が生じる。多成分液晶組成物と高プ
レチルト角用ポリイミド配向膜の採用とで、最近この不
均一化の程度はより強くなっている。したがって、クロ
マト現象や焼付き現象が発生しやすいとの問題があっ
た。

【０００８】本発明の液晶表示素子は、このような問題
を解決するためになされたもので、クロマト現象や焼付
き現象が発生しない表示特性の優れた液晶表示素子を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、電極および分子配向膜が形成された少なくとも一方
が透明な一対の基板を平行配置し、これら基板間に液晶
組成物を封入してなる液晶表示素子において、前述の液
晶組成物が、ネマティック液晶物質に電子供与性の化合
物を添加してなることを特徴とする。

【００１０】本発明の液晶表示素子に使用できるネマテ
ィック液晶物質とは、ネマティック相を呈する化合物で
あり、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル
類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フ
ェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、
シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェ
ニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン系液
晶類、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類等が
ある。一般的にはこれらの化合物は、混合物として使用
され、さらにカイラル剤などが添加される。

【００１１】上述のネマティック液晶物質に添加する電
子供与性の化合物は、分子内で相手の原子に電子を与え
る傾向のある電子供与性基を有する化合物をいう。電子
供与性基は、一般にハメット則のσ値が負のものをい
い、アルキル基、水酸基、アミノ基、アゾ基、ビニル基
などが挙げられる。これらの基を有する電子供与性化合
物としてアニリン、トルエン、フェノールなどが本発明
の液晶表示素子に単独または混合物として用いることが
できる。

【００１２】電子供与性の化合物は液晶組成物全体に対
して 0.1〜5.0 ｗｔ％の配合比率で使用できる。非液晶
性である電子供与性化合物の配合比率がこの範囲である
と、クロマト現象や焼付き現象を防止することができ、
かつ液晶組成物本来の諸特性（温度特性、しきい値電圧
特性等）を損なうことがない。より好ましい電子供与性
化合物の配合比率は 0.1〜3.0 ｗｔ％である。

【００１３】本発明の液晶組成物は配向膜として分子構
造中に電荷の偏りを生じている有機高分子膜を使用する
場合に好適であり、とくにポリイミド膜を配向膜として
使用する場合に好適である。

【００１４】配向膜の作製方法としては、（１）ポリイ
ミドに代表される有機高分子の薄膜をスピンコート、印
刷等の方法により形成した後、布等で軽く摩擦し配向方
向を付与する方法（ラビング処理法）、（２）ＬＢ膜
（ラングミュアー−ブロジェット膜）を利用する方法、
（３）印刷、スピンコート等の方法により形成された有
機高分子の薄膜に、フォト・リソグラフィーを用いて薄
膜表面に微細な凹凸を形成する方法、（４）紫外線を局
部的に照射して微細な凹凸を形成する方法、（５）感光
性高分子の薄膜に紫外線、電子線、エックス線等を照射
した後、現像、閉環反応をさせる方法、（６）磁場中で
有機高分子を配向させた後、光重合させる方法等がある
が、いずれの方法も使用することができる。

【００１５】本発明の液晶表示素子は、少なくとも一方
が透明な基板上に、単純マトリックス、アクティブマト
リックス駆動法等に応じた電極およびその電極上に配向
膜を形成してなる一対の基板を、配向膜を対向させて配
置し周囲をシールした後、前述の液晶組成物を封入す
る。その後、一対の基板の両外側に偏光板を配設し、必
要に応じて光学遅延板を偏光板と基板との間に配設して
作製される。

【００１６】

【作用】液晶分子構造中の極性基は電子吸引性の基であ
り、電子供与性の基を有する化合物を添加することによ
り、液晶分子構造中の極性基は添加された電子供与性の
化合物と相互の電荷の偏りを打ち消し合おうとして相互
作用を生じるものと考えられる。また、電子供与性の基
を有する化合物は有機高分子配向膜との間においても同
様な相互作用を生じるものと考えられる。このため、液
晶組成物間の極性基の相違に基づく有機高分子配向膜と
の間の相互作用の差異を減ずることとなり、有機高分子
配向膜近傍に特定の液晶化合物が局在化することがなく
なり、液晶素子中の液晶組成物の不均一化を抑制するこ
とができる。

【００１７】

【実施例】以下に本発明の液晶表示素子を実施例より詳
述する。実施例１実施例１の液晶表示素子の断面図を図１に示す。２枚の
基板１、２に電極３、４をマトリックス状に各々形成
し、ついで有機高分子配向膜としてポリイミド（商品名
ＳＥ−１５０、日産化学社製）膜５、６を厚さ約 800オ
ングストロームの厚さに形成し、ツイスト角が 240°と
なるようにラビング処理を施した。この 2枚の基板１、
２を直径約 7μｍのガラスファイバー７を間隙材として
貼り合せ、液晶材料の注入口以外の基板外周部をエポキ
シ樹脂からなるシール剤８でシールして液晶セルを作製
した。この液晶セルにシアノ基を有する液晶を含む液晶
材料であるＺＬＩ−１１３２（Ｅ．メルク社製）に電子
供与性の化合物としてアニリンを 1wt％、またカイラル
剤としてＳ−８１１（Ｅ．メルク社製）を 0.75 wt％添
加した液晶混合物１１を封入した。この液晶セルの上下
に 2枚の偏光板９、１０を設置し液晶表示素子を作製し
た。

【００１８】このようにして得られた液晶表示素子を固
定画面のままで 4時間駆動したところいわゆる焼付き現
象は全く発生しなかった。また、液晶素子中にはクロマ
ト現象のようなしきい値電圧むらが全くみられなかっ
た。

【００１９】実施例２実施例１において 2枚の基板の一方に薄膜トランジスタ
駆動素子と透明電極を、他方の基板に透明電極を形成
し、ツイスト角を 90 °となるようにして液晶セルを作
製した。この液晶セルにカイラル剤の添加量のみ 0.1wt
％に変更して、実施例１と同様の液晶材料混合物を封入
した。この液晶表示素子を固定画面のままで 4時間駆動
したところ実施例１と同様いわゆる焼付き現象や液晶素
子中にクロマト現象のようなしきい値電圧むらが全くみ
られなかった。

【００２０】比較例１実施例１の液晶表示素子において、液晶セルに封入する
液晶組成物にアニリンを添加しない以外は同一の液晶組
成物を用いて液晶表示素子を作製した。実施例１と同一
の評価試験を行ったところ、焼付き現象および液晶素子
中にしきい値電圧むらが発生した。

【００２１】比較例２実施例２の液晶表示素子において、液晶セルに封入する
液晶組成物にアニリンを添加しない以外は同一の液晶組
成物を用いて液晶表示素子を作製した。実施例２と同一
の評価試験を行ったところ、焼付き現象および液晶素子
中にしきい値電圧むらが発生した。

【００２２】

【発明の効果】本発明の液晶表示素子は、電極および分
子配向膜が形成された少なくとも一方が透明な一対の基
板を平行配置し、これら基板間にネマティック液晶物質
に電子供与性の化合物を添加してなる液晶組成物を封入
してなるので、いわゆるクロマト現象や焼付き現象の発
生しにくい表示特性の優れた液晶表示素子を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の液晶表示素子の構成を示した図であ
る。

【符号の説明】

１、２………ガラス基板、３、４………透明電極、５、
６………配向膜、７………ファイバー、８………シール
剤、９、１０………偏光板、１１………液晶混合物。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極および分子配向膜が形成された少な
くとも一方が透明な一対の基板を平行配置し、これら基
板間に液晶組成物を封入してなる液晶表示素子におい
て、前記液晶組成物が、ネマティック液晶物質に電子供与性
の化合物を添加してなることを特徴とする液晶表示素
子。