JPS62220925A - 液晶表示装置の製造方法 - 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の液晶分子を配列せしめる配向剤
及びその形成方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の液晶表示装置の配向処理方法としては特開昭５５
−１４３５２３の様にｌリアミック酸を溶剤に溶解し基
板上に塗布した後、加熱処理により脱水閉環してイミド
結合を行なわせポリイミド系高分子被膜を形成する工程
及び前記ポリイミド系高分子被膜をそれぞれ一方向に配
向処理する工程とからなっていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

先ず従来技術の問題点を挙げる前に、本発明が必要に至
った背景を述べて、なぜ従来技術では問題なのかをより
明らかにしたい。

最近の液晶表示装置の発展はめざましくポータプルＴＶ
やパーソナルコンビエータの表示用としてＣＲＴに継ぐ
表示装置に成長してきている。ところで、特にパーソナ
ルコンビエータ用の表示装置として大型で大容址の液晶
表示装置の請求が強く出されており、この要求を実現す
るためにはダイナミック駆動特性を現在のＴＮタイプよ
り著しく改善させ、表示品質を高めたものを低コストで
作る必要がある。そこで前記要求を満足する表示方式と
して、液晶分子のツイスト角を従来のＴＮタイプより大
幅に大きくして複屈折性を利用するスーパーＴＮ方式（
以下ＳＴＮ方式と称す）が提案され、現在各社で勢力的
に研究されている。

Ｓ’ｌ’Ｎ方式で最も重要な技術として、大きなツイス
ト角（通常１８０°〜２７０°）でも液晶分子を安定均
一に配向せしめる配向技術と、複屈折性を利用するため
に高精度のセル厚制御技術の２点が挙げられる。本発明
は前者に関するので後者についての説明は省略する。

前者の技術において、最大のポイントは液晶分子のチル
ト角（電圧無印加状態において液晶分子が基板平面とな
す角度）を少なくとも５度以上、好ましくは１０〜３０
°の範囲で安定的に形成できる配向処理方法を確立する
ことである。

しかし前述の従来技術では液晶分子のチルト角がせいぜ
い数度程であり、ＳＴＮ方式の配向処理に用いると、低
チルト伯のためツイスト什能が不安定になり逆ツイスト
による低ツイスト角現象が生じてしまい、目的の性能が
得られないという問題点を有する。

また一般的に知られている方法として、Ｓ１０を基板に
対して斜め方向から真空蒸着して一定の規則性を持たせ
た蒸着膜により液晶分子を配向せしめる斜蒸着法があり
、この方法によれば液晶分子のチルト角を０〜３０°の
範囲で制御できるが、欠点として大を基板上に均一に蒸
着膜を形成することが困難のために均一配向が得られな
いこと、さらには真空装置内での基板のセット位置、角
度をシビアーに管理しなければならず工数が増えて高コ
ストになってしまうこと等により量産技術には不適であ
る。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは液晶分子のチルト角の大きな均一
配向をｆＧｌ的な方法により低コストで提供するところ
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の液晶表示装置の製造方法は、液晶分子を一方向
に配列させる配向層を一般式がまたは （式中Ｒ１＊　Ｒ１ｅ　ＲｍはＪＲ索敢１〜１８のアル
キル基、Ｒ２は炭素数１〜３のアルキル基を示す。）で
表わされる少なくとも１種類のシランカップリング剤で
形成したことを特徴とする。さらに前記式中の−ＯＲ，
が−ＯＬ　、　−Ｂ　ｒ　、−工のいずれかのハロゲン
原子で置換されたクランカップリング剤であることを特
徴とする。さらに前記式中の−Ｒ□　＊　−Ｒ２ｅ−Ｒ
ａのうち少なくとも一つのアルキル基が、−Ｈ，−Ｎｌ
ｌｉ、、−ＯＨ。

−ｏＲ，（ａｓは炭素数１〜１８のアルキル基を示す。

）のいずれかてｆ決されたシランカップリング剤である
ことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の上記構成による作用を説明する。

シランカップリング剤は、分子中に有機官能基と無機官
能基の両官能基を有するため、有機物と無機物の仲介作
用がある。この作用は本発明の代表的な７ランカツプリ
ング剤を用いた場合、次のように表わせる。

（式中Ｒ１５Ｒ１ｓＲ１は炭素数１〜１８のアルキル基
を示す。） ここで前記シランカップリング剤を液晶表示装置の配向
層に利用する場合を考えてみると、有機物は液晶、無機
物はガラス基板となる。先ずシランカップリング剤のガ
ラス基板への作用は、無機官能基−０Ｒ４が加水分解を
受けて−ＯＨとなり、ガラス基板表面と強固なシロキサ
ン結合を作るためガラス基板表面に安定したシランカッ
プリング層を形成できる。このことは配向層の安定化に
よる液晶分子の安定化を意味する。

次にシランカップリング剤の液晶への配向作用を考えて
みる。シランカップリング剤の有機官能基の種類は多い
が、本発明者の実験結果によれば液晶分子の配向に最も
影春する髪因は、有機官能基の種類ではなく置換基の分
子長による立体効果であることがわかりている。さらに
一般式がＲ，−８ｉ−ＯＲ４ Ｒｓ （式中Ｒｔ＊”＊ｔ”ｓは炭素数１〜１８のアルキル基
を示す。）で表わされるシランカップリング剤を用≠た
場合、Ｒ１＊Ｒ２＠Ｒ１１で示されるアルキル基の長さ
により液晶分子の配向性は次のように変化することがわ
かっている。

０１４　Ｈｔ＊　＞　Ｒｔ　　＊　Ｒｔ　　＠　Ｒｓ　
　・・・・・・・・・水平配向〜斜配向ｃ１４　Ｈｔｅ
≦　Ｒｔ　　（Ｒ１ｏｒ　Ｒｓ　）””’垂直配向垂直
配向はＲ１ｅ　Ｒ２ｍ　”Ａの少なくとも１つが上の条
件を満たすと生じる。

これらのことから液晶分子のチルト角が大きく、かつ均
一配向が達成できるシランカップリング剤を鋭意研究し
た結果本発明に至ったわけである。

つまりｓｔｙ子に結合する４つの置換基のうち無機官能
基の−きをするアルコキシ基を１つ残し、他の３つのｆ
換基を有機官能基にして各々分子長を変え、立体異方性
を大きくすれば液晶分子の方向を規制でき、ぎらに前記
３つの有機官能基で形成される立体効果によりチルト角
を制御できる。

前記立体異方性及び立体効果を強めるには置換基の分子
長だけでなく、種類を変えることによっても可能である
。しかしこの場合３つの置換基のうち少なくとも１つは
分子長を長くしておいた方が望ましい。置換基の種類と
してはアルキル基の他に、　Ｃ６Ｈ５＊　　Ｈ＊　−Ｎ
Ｈ！　　＠　　”’　ｌ−０Ｒ＠（Ｒ５は炭素数１〜１
８のアルキル基を示す。）等が適している。特に−〇、
Ｈ，が増えることにより立体異方性が大きくなり好まし
い。また無機官能基が１つでアルコキシ基であると、加
水分解反応が遅くなり、ガラス基板とのカップリング作
用がスムーズに起りにくいことがあるので、この場合ア
ルコキシ基に換えてＯＬ　、　Ｂ　ｒ　、工のハロゲン
原子、特にａｔ原子を結合させたシランカップリング剤
を用いるとよい。これにより加水分解反応が著しく速く
なるため、スムーズにカップリング作用を生じる。ただ
副生成物としてＨＯｌが発生するので取扱いに注意する
必要がある。

前記シランカップリング剤をガラス基板１に処理形成し
た配向層の構造を第１図に示す。第１図−（α）はシラ
ンカップリング剤のカップリング状態２公子モデルによ
り表わしたものであり、第１図−（ｂ）は前記シランカ
ップリング剤で形成された配向層２による液晶分子３の
配向状態を模式的に表わしたものである。液晶分子３の
チルト角θは前記−Ｒ１＠　−Ｒ２ｅ　　”３のアルキ
ル基の分子長を変えることにより、あるいは−Ｒ１゜”
２　　＊　　”３のうち少なくとも１つを他の置換基に
換えることにより０〜５０°の範囲で制御可能である。

また前記シランカップリング剤の処理方法としては、デ
ィッピング法、スプレィ法、スピンナー法等いずれを用
いてもさしつかえない。但し、いずれの処理法において
も前記シランカップリング剤の溶媒組成と濃度に注意し
なければならない。溶媒組成としては、無機官能基側か
アルコキシ基の場合、アルコール；水が９：１〜１；９
容量部の混合溶媒が望ましく、無機官能基側かハロゲン
の場合、ベンゼン、トルエン、キシレン等の純粋溶媒が
望ましい。さらに前記シランカップリング剤の濃度とし
ては、Ｑ、　０．５７０１．％〜５　ＶＯＩ％の範囲が
適当である。上記条件により、ガラス基板表面１へ均一
な配向層を形成できる。

〔実施例〕

１゜ 構造式が ＯＨ。

０、！Ｈ，，−８ｉ−０（３Ｈ８ ａ、　）（ｔｓ で表わされるシランカップリング剤をエチルアルコール
：水の８：２の混合溶媒に０．５７０１．％溶解して配
向処理液を作成した。次にガラス基板を前記配向処理液
に約６０秒間浸漬後、水で約３０秒間リンスして１２０
°０．３０分の乾燥を行なった。この後通常の方法によ
り水平配向させた液晶セルを作り、磁場中でチルト角を
測定したところ約３０°Ｃであった。同様の基板を用い
て第２図に示す液晶分子のツイスト角を２７０°になる
ようにし、一方の偏光板６の偏光軸を液晶分子方向に対
し４５°ずらし、他方の偏光板６′の偏光軸を偏光板６
の偏光軸に対し９０°にするように配置して、複屈折性
を利用するＳＴＮＴＮ方式晶表示装置を製作した。

該液晶表示装置の配向性な調べたところ均一配向状態で
あり、ざらに　／　　デユーティによるダイナミック駆
動を行なったところ、ＴＮ方式に比ペコントラスト、視
野角とも格段に優れた表示が安定的に得られた。

構造式が Ｃ！４Ｈ。

Ｃ，Ｈ，−◎−９ｉ−００Ｈ１ ０Ｈ８ で表わされるシランカップリング剤を実施例１と同様に
処理して配向層を形成した。この後通常の方法により水
平配向させた液晶セルを作り、磁場中でチルト角を測定
したところ約２０°であった。同様の基板を用いて実施
例１と同様なＳＴＮ方式の液晶表示装置を製作した結果
、同様の結果が得られた。

五 構造式が ００Ｈ。

φ Ｃ，Ｈ，−◎−９ｉ−ＯＣＨ。

ＣＦ３ で表わされるシランカップリング剤を実施例１と同様に
処理して配向層を形成したところ、全て実施例２と同様
な結果であった。

４゜ 構造式が ＣＦ２ ＋ ０、　Ｈ，−◎−５１−ａｔ ◎ で表わされるシランカップリング剤を溶媒に純キシレン
を用いた以外は実施例１と同様に処理して配向層を形成
した。この後通常の方法により水平配向させた液晶セル
を作り、磁場中でチルト角を測定したところ約１５°で
あった。同様の基板を用いて実施例１と同様な方法によ
り、液晶分子のツイスト角を２４０°にしたＳＴＮ方式
の液晶表示装置ｔ製作した。配向状態は均一であり、表
示品質は実施例１よりは若干劣るもののＴＮ方式に比べ
格段に優れた表示が得られた。

実施例１．２，３．４において配向層を形成する前また
は後に布等によるラビング処理ご併用しても、全く同様
な結果が得られた。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、液晶分子を一方向に
配列せしめる配向層を、Ｓｉ原子に結合する４つの置換
基のうち無機官能基を１つ残して、他の３つの置換基を
有機官能基として各々の分子長を変えるか、または異な
る構造の置換基に換えることにより立体異方性を大きく
したシランカップリング剤で処理形成することにより、
基板表面に所定のチルト角と方向性を有する均一なＮＪ
′？ｉ−制御形成できるため、液晶分子のチルト角を〇
−３０°の範囲で制御可能となり、液晶分子のツイスト
角を９０°以上大きくしても安定した均一配向を提供す
ることができる。

これにより、本発明は特に大型大容量表示に適するＳＴ
Ｎ方式の液晶表示装置を低コストで提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（α）、Ｃｂ）は本発明の配向層の状態を示す模
式図。 第２図は本発明による液晶表示装置の断面図。 １・・・・・・・・・基板 ２・・・・・・・・・配向層 ３・・・・・・・・・液晶分子 ３′・・・・・・液晶層 ４・・・・・・・・・透明電極 ５・・・・・・・・・・・・シール剤 ６．６′・・・偏光板 以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）電極基板上に液晶分子を一方向に配列させる配向
   層を設けた液晶表示装置において、前記配向層を一般式
   が ▲数式、化学式、表等があります▼または▲数式、化学
   式、表等があります▼ または▲数式、化学式、表等があります▼ または ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中Ｒ＿１、Ｒ＿２、Ｒ＿３は炭素数１〜１８のアル
   キル基、Ｒ＿４は炭素数１〜３のアルキル基を示す。） で表わされる少なくとも１種類のシランカップリング剤
   で形成したことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 （２）前記式中の−ＯＲ＿４がＣｌ、Ｂｒ、Ｉのいずれ
   かのハロゲン原子で置換されたシランカップリング剤で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶
   表示装置の製造方法。 （３）前記式中の−Ｒ＿１、−Ｒ＿２、−Ｒ＿３のうち
   少なくとも一つの置換基がＨ原子で置換されたシランカ
   ップリング剤であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の液晶表示装置の製造方法（４）前記式中の−
   Ｒ＿１、−Ｒ＿２、−Ｒ＿３のうち少なくとも一つの置
   換基が−ＮＨ＿２で置換されたシランカップリング剤で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶
   表示装置の製造方法。 （５）前記式中の−Ｒ＿１、−Ｒ＿２、−Ｒ＿３のうち
   少なくとも一つの置換基が−ＯＨで置換されたシランカ
   ップリング剤であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の液晶表示装置の製造方法。 （６）前記式中の−Ｒ＿１、−Ｒ＿２、−Ｒ＿３のうち
   少なくとも一つの置換基が−ＯＲ＿５で置換されたシラ
   ンカップリング剤であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の液晶表示装置の製造方法。 （Ｒ＿５は炭素数１〜１８のアルキル基を示す。）