JPS6191627A - 液晶セル - 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〕 本発明は液晶表示装置などに用いる液晶セル、特に液晶
セルの液晶配向膜に関する。

液晶分子配列は液晶と基板からなる界面状態の配向効果
に依存する。従って、ある液晶を用いる場合、その分子
配列は基板表面にどのような配向処理が施されているか
によって決まる。

〔従来の技術〕

コレステリック相液晶は液晶分子配列が螺旋構造を有す
るものであるが、電界を印加しない状態および低い電界
の下ではコレステリック相を呈しているが、高い電界を
印加すると液晶分子が平行に配列したネマチック相を呈
するので、コレステリック−ネマチック相転移型液晶と
呼ぶことができる。

従来、このようなコレステリック−ネマチック相転移型
液晶を垂直配向させるためには、シランカップリング剤
の塗布、クロム錯体の塗布、チタンカップリング剤の塗
布、ＳｉＯの斜め蒸着などの方法が行われてきた。また
、螺旋ピッチの短いコレステリツク−ネマチック相転移
型液晶では、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリイ
ミド（ＰＩ）膜などによっても垂直配向が得られる。さ
らに、ガラス基板（込明導電ｎ々ＩＴＯ付）をアセトン
、洗剤、ＩＰＡ　、フレオンなどの各種洗浄液で洗浄し
たのみでも垂直配向を得ることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これらの配向方法は、きわめて小面積（数ｃｎＯの液晶
セルでは比較的きれいな垂直配向を与えるが、ＯＡ用な
どの大面積（数百ｃｎＴ）の液晶セルでは部分的に配向
能力が変化し、いわゆる「配向むら」を生じてしまう。

また、コレステリ・ンクーネマチソク相転移型液晶を用
いた蓄積型液晶表示では安定した動作を得るために強い
垂直配向規制力が要求されるが、従来の配向膜では十分
な規制力が得られないため、動作の安定性に問題があっ
た。

また、たとえ規制力が強くとも、大面積にわたって均一
な配向が得られなかった。

ここで、上記のコレステリソクーネマチック相転移型液
晶を用いた蓄積型液晶表示というのは、特定のコレステ
リック−ネマチック相転移型液晶に印加する電界の覆歴
によって同一印加電界の下で異なる分子配列状態が形成
される蓄積（記憶）効果を利用した液晶表示をいう。

〔問題点を解決するための手段と作用〕本発明は、液晶
を用いたデバイス、特にディスプレイデバイスの動作お
よび表示を良くするために、液晶を大面積にわたって均
一に強い配向規制力で垂直配向させることを目的として
、螺旋構造を有するコレステリック相を呈する液晶を用
いた液晶セルにおいて、下記一般式を有するコレステリ
ック液晶を液晶配向膜として用いるものである。

ｃ式中、Ｒは炭素原子数１〜１８個のアルキル基である
。） 上記式中、Ｒの炭素原子数が１〜１８個であるのは、コ
レステリック液晶はこの範囲内において存在するからで
ある。アルキル基は直鎖アルキル基であることが、配向
規制の効果上好ましい。

この液晶配向膜は液晶セル基板上に塗布して形成できる
。

−ｉに液晶分子を基板面に垂直に配向させることを垂直
配向と呼んでいるが、垂直配向の条件は定性的には次の
ように言われている（例えば、Ｆ、Ｊ、Ｋａｈｎ、Ａｐ
ｐｌ、Ｐｈｙｓ、ｔｅｔｔ、Ｖｏｌ、２２．Ｎｏ、８　
　（１９７３）参照）。

一般に、第１図に示す如く、基板Ｉ上の膜２において直
鎖アルキル基３が液晶側にのびていると、棒状の液晶分
子（図示せず）が基板１に対して垂直に配向する。例え
ば、シランカップリング剤であるＮ、Ｎ−ジメチル−Ｎ
−オクタデシル−３、−アミノプロピルトリメトキシ−
シリルクロリド（ＤＭＯＡＰ　） １８Ｈ３７ を基板１上に塗布すれば直鎖アルキル基（Ｃ，、Ｈ，、
）３が液晶側にのびる。液晶分子は、このような膜２に
接すると、直鎖アルキル基２と相互作用し、直鎖アルキ
ル基２と平行になったときに最も委定になるので、垂直
配向する。

垂直配向の手段としては上記のようにシランカップリン
グ剤、チタンカップリング剤の膜を形成する方法以外に
、クロム錯体、有機シラン化合物などの膜を形成する方
法などもあるが、いずれの方法も基本的には第１図に示
すように液晶分子の疎水基と配向膜の疎水基を向かい合
わせた形にして、垂直配向させている。

これに対して、第２図に示す水平配向では、第１図のよ
うな長い直鎖アルキル基を持たず、基板１表面にフラッ
トに８９．５を形成することにより水手配向としている
。

例えば、Ｎ−メチル−３−アミノプロピルトリメトキシ
シラン（ＭＡＰ　） Ｈ２Ｏ−Ｎ　−（ＣＨ２）３Ｓｉ　（ＯＣＨｓ）３は長
い直鎖アルキル基を持たず、液晶分子を水平配向するこ
とができる。

垂直配向、水平配向いずれの場合も、膜の配向能力、つ
き方などが重要であることはもちろんであるが、液晶と
の相性もまた重要な要因である。

特に、ネマチック−コレステリック相転移型液晶を用い
る蓄積型液晶の場合、螺旋構造を持った液晶を配向させ
ねばならず、必ずしも第１図に示した従来の配向原理が
有効であるとは限らないと考えられる。そこで、特に螺
旋構造を有する液晶を有効に垂直配向させるためには、
配向膜自身も螺旋構造もしくは螺旋構造との相性が良い
ものである必要があると考え、本発明のように、コレス
テリック液晶を基板表面に塗布し、配向膜とした結果、
非常に良好な垂直配向を得ることができた。

しかし、本発明による液晶配向膜はコレステリック相を
呈する液晶と相性がよいことを特徴としており、この利
点を利用して直鎮アルキル基を適当に選択して水平配向
膜として用いることも可能である。

〔実施例〕

第３図は液晶セルの構成を示す模式図であり、同図中、
１１　、１２はガラス基板、１３　、１４は透明電極（
ＩＴＯ）、１５は液晶、１６，１７は液晶配向膜、１８
゜１９は封止材である。

このような液晶セルを次のようにして作製した。

洗浄した透明電極（ＩＴＯ）　１３，１４付きのガラス
基＋ｆｆ１ｌ、１２の表面にコレステリック液晶のトル
エン溶液を３００Ｏｒｐｍ　、３０秒の条件でスピンコ
ードした。コート液はトルエン２０ｃｃに対してコレス
テリル液晶２．０ｍｇの割合（約０．１％）であるが、
溶媒はトルエンのほか、ベンゼン、キシレンなどの芳香
族系溶媒であればどれでもよい。スピンコードしたガラ
ス基板１１　、１２を窒素中１１０℃で３０分間乾燥し
て厚さ２０００〜３，０００　Ａの液晶配向膜１６゜１
７とした後、液晶パネルを組立て、液晶１５を封入した
。

液晶配向膜に用いたコレステリック液晶は次の２つであ
った。

コレステリルノナノエート： コレステリルステアレート： ｒｉ また、封入した液晶は下記第１表に示した３、■成を有
するコレステリック−ネマチック相転移型の蓄積型液晶
組成物であった。

これらの液晶セルを６１　Ｈｚの交流で駆動し、光透過
率の変化を印加電圧の関数として測定した。

第４図は、こうして得られた印加電圧−光透過率曲線で
液晶配向膜がコレステリルステアレートの場合である（
第４図は縦軸は透過レーザ光を受光したフォトセルの電
圧で表わされている）。

このような測定結果から、第５図に示すｒｑｏおよびＴ
４゜を求めた。Ｔｑｏは、蓄積型液晶を一旦完全にホメ
オトロピック（Ｈ）状態にした後電圧を降下すると蓄積
型液晶がＨ状態からフォーカルコニック（Ｆ）状態へ相
転移してゆく場合に、光透過率が１００％から９０％ま
で低下するときの傾斜（ｂ　／　ａ　）を表わし、この
値は液晶配向膜がＨ状態からＦ状態への相転移を食い止
めようとする力、即ち、垂直配向を規制する力のパラメ
ータであると考えられる。また、ＴｑＤは、印加電圧を
降下して蓄積型液晶がＨ状態からＦ状態へ相転移する場
合に光透過率が９０％になったときの印加電圧と同じ印
加電圧における、印加電圧上昇時の光透過早曲線の光透
過率であり、この値も液晶配向膜の垂直配向規制力のパ
ラメータと考えられる。Ｔ９゜が小さければ、光透過早
曲線のヒステリシスを利用して同一保持電圧でＨ状態と
Ｆ状態を保持する表示方法における表示のコントラスト
比がより高くなる。■９゜が大きければ、光透過早曲線
のヒステリシス幅がより広くなり、上記の表示方法にお
ける表示がより安定になる。

結果を第２表に示す。なお、第２表には、比較のために
、従来の配向方法および不飽和の直鎖脂肪族炭化水素基
を持つコレステリック液晶を配向膜として用いた場合の
’ＱＯおよびＴ９゜をも掲載しである。こごで、従来の
配向方法とは、ポリイミド、ポリビニルアルコール カップリング剤（　ＤＭＯＡＰ　：　Ｎ．Ｎ−ｄｉｍｅ
ｔｈｙｌ−Ｎ−ｏｃｔａ−ｄｅｃｙｌ−３−ａｍｉｎｏ
ｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ　ｓｉｌｙｌ　ｃｈ
ｌｏｒｉｄｅ）リンク液晶とはコレステリックオレイル
カーボネートおよびコレステリルリルネートである。

以下余白 ステリック液晶による垂直配向は、ポリイミド、ＰＶＡ
　、シラン力・７プリング剤などに比べてｒ９Ｑが大き
く、Ｔ９ｐが小さい。特に、コレステリック液晶でもス
テロイド環の３位の炭素の位置につく置換基である直鎮
アルキル（飽和基）の直鎖の長さが長いほど配向規＋ｌ
ｉ１１力、コントラスト比が高くなっていることがわか
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、液晶を用いたデバイス、特に大容量表
示が可能なコレステリフクーネマチック相転移型液晶を
用いた蓄積型液晶表示デバイスにおいて、液晶をきれい
に垂直配向させることができるので、大面積にわたって
配向むらなく、高いコントラスト比で表示することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は基板上の垂直配向膜を表わす模式断面図、第２
図は基板上の水平配向膜を表わす模式断面図、第３図は
液晶セルの断面図、第４図は光透過率−印加電圧曲線の
実測グラフ図、第５図は実施例の測定データを説明する
ための光透過率−印加電圧曲線の模式グラフ図である。 １・・・基板、２・・・配向膜、３・・・直鎖アルキル
基、１１　、　１２・・・基板、１３，１４・・・電極
、１５・・・液晶、１６、１７・・・配向膜。 第１図 ＄２図 第３図 第４図 第５図 印加電圧

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、螺旋構造を有するコレステリック相を呈する液晶を
   用いた液晶セルにおいて、下記一般式を有するコレステ
   リック液晶を液晶配向膜として用いたことを特徴とする
   液晶セル。 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、Ｒは炭素原子数１〜１８個のアルキル基である
   。〕