JPS6298324A

JPS6298324A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPS6298324A
Application number: JP23747185A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Nishi; 眞一西
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1985-10-25
Filing date: 1985-10-25
Publication date: 1987-05-07

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、液晶表示装置に関し、特に配向層の構成に特
徴を有する液晶表示装置に関する。

〔発明の背景〕

液晶表示装置は、消費電力が小さいこと、製造コストが
低いこと、軽量および薄型化が可能であること、などの
利点を有することから広く普及している。

−ｒＧに、液晶表示装置は、一対の基板間に液晶組成物
を封入して構成される。そして、液晶表示装置において
は、液晶分子の配向状態が基板の表面状態によって支配
されることから、通常、基板の表面に液晶分子を特定の
方向に配向させるための配向層が形成されている。

かかる配向層の形成方法としては、従来、たとえば、（１）　ＳｉＯ，ＭｇＯ，ＭｇＦｚなどを用いた斜め蒸
着ニヨリ凸仮の表面に波紋状の凹凸部を形成する斜め蒸
着法、（２）イミド系、アミド系、ポリビニルアルコール系、
フェノキシ系などの高分子物質などの被膜の表面を、綿
布、ビニロン布、テトロン布、脱脂綿などによって擦り
、基板の表面に一定方向の溝を形成するラビング法、（３）基板の表面にカルボン酸クロム錯体、有機シラン
化合物などの液晶分子と相互作用を有する化合物を塗布
あるいはプラズマ重合法などで被着し、化学的吸着によ
り液晶分子を基板に配向させる化学的吸着層を形成する
方法、などが用いられている。

しかし、これらの方法によって配向層を形成する場合に
は、以下に述べるような問題点がある。

すなわち、上記（１）斜め蒸着法においては、最適蒸着
角度の許容幅がきわめて狭いので、掻板の面積が大きい
場合には蒸着角度が部分的に異なり、基板の全面積にわ
たって同一状態の凹凸部を形成することが困難であり、
特に大面積の液晶表示装置を製造するには、量産時の歩
留まり、工程数、製造コストなどの点で不利である。ま
た、斜め蒸着法は真空系で遂行される必要があるので、
製造コストの低減化が困難である。

上記（２）ラビング法においては、プレティルト角、す
なわち基板の表面と該表面に接する液晶分子のダイレク
タ方向（液晶分子が有する光学軸（長軸）の方向）の角
度を５°以上とすることが事実上不可能である。また、
ラビング法においては、基板の表面を機械的に擦る操作
を必要とすることにより、配向層にキズやゴミの付着に
よるなどの欠陥を生じやすく、そのため液晶分子の配向
不良を生じやすい。

さらに、上記（１）および（２）の方法において共通す
る問題点としては、配向層の薄膜化、たとえば配向層の
膜厚を５００Å以下とすることが困難である点が挙げら
れる。

また、上記（３）化学的吸着層を形成する方法において
は、塗布あるいはプラズマ重合法によっては液晶分子と
相互作用を有する化合物を基板表面に均一な膜状態で被
着させることが困難であり、たとえば、ピンホールなど
の欠陥を生じやすく、液晶分子の配向不良を生じやすい
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上述した従来技術の有する問題点を解決し、
ピンホールなどの欠陥がなく均一膜状態の配向層を有し
、液晶分子の配向を高い精度で制御することができ、し
たがって大面積の表示装置においてもコントラストが大
きく良好な画像を得ることができる液晶表示装置を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、電極層と配向層とが形成された一対の基
板間に液晶組成物を配してなる液晶表示装置において、前記基板を構成する配向層が、界面活性機能を有する化
合物（以下、単に「界面活性化合物」という）の単分子
膜または単分子累積膜よりなることを特徴とする液晶表
示装置によって解決される。

本発明の液晶表示装置においては、基板の配向層が、界
面活性化合物、すなわち分子内に親水基と疎水基の両者
を併有することにより両親媒性を存する化合物が二次元
固体（凝縮膜）の状態などで規則的に配列した単分子膜
またはこの単分子膜が複数層にわたって累積した単分子
累積膜よりなり、膜厚がたとえば５００Å以下の薄膜よ
り構成される点に特色を有する。

以上の構成の液晶表示装置においては、配向層を構成す
る界面活性化合物の単分子膜あるいは単分子累積膜が、
正確な膜厚制御を行いながら、分子配列における二次元
的構造（平面）と−次元的構造（膜厚方向）を統御した
状態で形成され、高度の分子配列秩序を有することから
、配向層を構成する界面活性化合物の双極子が規則的に
配列した状態となる。その結果、液晶分子が、その双極
子と配向層を構成する界面活性化合物の双極子との相互
作用により、配向層に対して特定のプレティルト角を有
した状態で規則的に配向される。

上記配向層は、たとえば、文献“描出ら、新実験化学講
座、用Ｐ２１５およびＰ４９８〜５０７　（１９７７）
″に記載された、いわゆるラングミエア・プロジット法
（以下、単にｒＬＢ法」という）により製造することが
できる。

また、配向層を構成する界面活性化合物としては、たと
えば、以下の化合物を例示することができる。

（ａ）炭素数１６〜２２の直鎖型脂肪酸およびその置換
体あるいは金属塩（金属：アルカリ金属、アルカリ土類
金属、カドミウム、コバルト、マンガン、鉛、銀等）かかる直鎖型脂肪酸としては、たとえば、以下のものを
好ましく用いることができる。

Ｒ１−（ＣＨり。−（ＣＨ）−（ＣＨｌ）、−ＣＯＯＨ
ｌ（式中、Ｒ３およびＲ２は、水素、アルキル基、フッ素
化アルキル基、を機シリコン基、アミド基、イミド基、
またはメチン系、シアニン系、ポルフィリン系、キノン
系、アゾ系、アントラセン系。

フタロシアニン系などの色素骨格を有する基、ｍは０〜
２０の整数、ｎは０〜２０の整数を表し、ｍとｎは同時
に０でない）上記Ｒ３またはＲ２としては、以下の基を好ましいもの
としてあげることができる。

ａ、ポリフェニレンサルファイド基（式中、ｐは０〜１０の整数を表す）（式中、Ｒ１はアリール基（以下において同じ、ｑは１
−１０の整数を表す）（式中、ｒは１〜１０の整数を表す）ｄ、ポリイミド基（式中、Ｓは１〜１０の整数を表す）（式中、ｔは１〜１０の整数を表す）ｒ、ポリベンゾオキサゾール基（式中、Ｕは１〜１０の整数を表す）（式中、■は１〜］Ｏの整数を表す）（ｂ）ビニル基あるいはエポキシ基などの官能基を有す
る化合物（単量体）の重合体かかる化合物（車量体）としては、たとえば、ＣＩ＋３
（Ｃ１１□）、ｌ−ｚ−Ｃｏｏ−ＣＩｌ＝Ｃ１ｈＣ１１
ｇｘＣ１１−（Ｃｌｌｔ）−ｚ−ＣＯＯＩＩＣｌｈ　（
Ｃｌｌｔ）　−−ｔ−Ｃｏｏ−ＣＣｌｌ３＝ＣＨｘＣＩ
ＩｚＩＩＣＣＩＩｓ−（Ｃｌｌｚ）　、ｌ−ｔ−Ｃ００
ＩＩ（式中、ｎは１４〜２２の整数を表す）などのアク
リル酸もしくはメタクリル酸の長鎖アルキル置喚体、ＣＩ＋３　（Ｃｌｈ）　＋＋−ｃ＝ｃ−ｃ＝ｃ−（ＣＩ
＋り　−−ＣＯＯＩＩなどの炭素数が１４〜２２のジア
セチレン化合物、（式中、ｎは１４〜２０の整数を表す
）などのエポキシ基を含有する化合物、などを例示することができる。

本発明の液晶表示装置においては、液晶は特に制限され
ず、たとえば、ネマティック液晶、カイラルネマティッ
ク液晶、コレステリック液晶、スメクテインク液晶、カ
イラルスメクテインク液晶その他公知のものを用いるこ
とができ、またこれらを組合わせることもできる。また
、表示モードとしても、ツイストネマティック（Ｔ　Ｎ
）型モード、ゲスト・ホスト（ＧＨ）型モード、電圧制
御複屈折（ＥＣＢ）型モード、コレステリック−ネマテ
ィック型相転移モード、動的散乱（ＤＳ）型モードなど
のいずれのモードも用いることができる。

本発明の液晶表示装置においては、配向層を構成する界
面活性化合物を選択することにより、液晶分子を垂直配
向、平行配向あるいは傾斜配向させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明
する。

実施例１第１図は、本発明の第１の実施例を示す説明用断面図で
ある。第１図に示す液晶表示装置においては、２枚の基
板１および２が離間した状態で対向して配置され、基板
ｌは、支持板１１の内側の表面に電極Ｊｉ！４および配
向層６を形成して構成され、また基板２は支持板２１の
内側の表面に電極Ｎ５および配向層７を形成して構成さ
れている。

さらに両基板１および２の間の空間はシール部３によっ
てシールされ、セルが構成されている。セルの内部には
、スペーサ８が分布した状態で配置されるとともに液晶
組成物が充填され、液晶層Ｃが形成されている。また、
基板１および２の外側の表面には、それぞれ前方偏光素
子９および後方偏光素子ｌＯが形成されている０図中に
おいて、１３は後方偏光素子１０の外側の表面に形成さ
れた反射板である。なお、透過タイプの液晶表示装置に
おいては、反射板１３を用いなくともよい。

前記支持板１１および２１を構成する材料としては、ソ
ーダガラス、ホウケイ酸ガラス、石英などのガラス、１
軸延伸ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサル
フォン、ポリビニルアルコールなどのプラスチック、ア
ルミニウム、ステンレススチールなどの金属を用いるこ
とができる。

前記電極Ｎ４および５は、ｊｌさ１．１１Ｉｎ＋＋の支
持板１１および２１の表面に平行に離間して配置された
ｊ７さ１０００人のたとえばＩＴＯ（スズとインジウム
の酸化物）よりなる透明電極ＥおよびＥ・より構成され
、一方の電極層４を構成する透明電極Ｅと他方の電極層
５を構成する透明電極Ｅ・　はそれぞれが相互に直角を
なすよう配ｌされ、これによって、たとえば０．３ｍｍ
　Ｘｏ、３＋ａｍの画素からなるマトリックス形表示の
電極構造が構成されている。

前記配向層６および７は、上記電極層４および５が形成
された支持板１１および２１の表面に、文献“描画ら、
新実験化学講座、旦Ｐ２１５およびＰ４９８〜５０７　
（１９７７）”に記載されたＬＢ法によって得られた、
膜厚約２０ＯＡのステアリン酸の単分子累積膜より形成
されている。なお、ＬＢ法における支持板の引き上げ速
度は２ｃｍ／分、ステアリン酸の単分子累積膜の積層数
は９Ｎである。

前記液晶１ｃを構成する液晶組成物は、ネマティック液
晶ｒ　Ｚ　Ｌ　Ｉ　−２７２８Ｊ　　（メルク社製）で
ある。

なお、基板１および２には、必要に応じてさらに誘電体
層、アルカリイオン移動防止層、反射防止層、偏光層、
反射層などを設けることができる。

］１；Ｉ記前方偏光素子９は、ｒ　Ｆ　−１２０５Ｄ　
ＵＪ　　（日東電工■製）によって構成され、その偏光
軸方向が、配向層６の表面に接する液晶分子のダイレク
タ方向に対して、液晶分子のねじれ方向に０゛のずれ角
を有するように、すなわち液晶分子のダイレクタ方向と
偏光素子９の偏光軸方向が一致するように配置されてい
る。同様に、後方偏光素子１０および反射板１３は、ｒ
Ｆ−３２０５ＮＪ　　（日東電工■製）によって構成さ
れ、その偏光軸方向が、配向ＦＪ７の表面に接する液晶
分子のダイレクタ方向を有するように配置されている。

なお、スペーサ８としては、グラスファイバーｒＥＬＣ
−Ｃ；Ｓ−０７０ＳＳＳＪ　　（旭ファイバーグラス（
１１製）を、シール部３を構成するシール材としては、
ストラクトボンドｒＸＮ−５Ａ−Ｃｌ（三井東圧化学■
製）を用いた。

以上の構成の液晶表示装置においては、セル厚（液晶層
Ｃの厚さｄ）は７．０μｍ、液晶Ｎｃにおける液晶分子
のねじれ角は前方から左回り（時計回り）に９０°であ
った。また液晶分子は、均一で良好な配向状態で配列さ
れ、そのプレティルト角は５°であった。

この液晶表示装置について、以下の特性試験をおこなっ
た。

（１）しきい値における急峻性しきい値における急峻性は、上記液晶表示装置をスタテ
ィック駆動方式により作動させ、電圧に対する輝度の変
化の急峻性を表すパラメータを求めて判定した。ここに
おいて上記パラメータは、輝度が１０％減少するときの
電圧をｖｌ。、輝度が５０％減少するときの電圧をＶ、
。とすると、両者の比■、。／　Ｖ　＋。で表される。

すなわち、上記パラメータは、電圧を印加しないときの
液晶表示装置の画面の輝度をｔｏ（そのときの電圧をｖ
ｏとする）、電圧の印加によって輝度が最も小さくなる
ときの画面の輝度を１１゜。（そのときの電圧をｖＩｏ
。とする）としたとき、電圧の印加によって画面の輝度
が上記両輝度の差Ｉｓ　　　１１６゜の５０％に相当す
る分だけ減少するときの輝度を夏、。、１０％に相当す
る分だけ減少するときの輝度を■１・とすると、これら
の輝度■、。および■１゜を与える電圧■、。および■
１゜の比によって表される。

なお、実験においては、スタティック駆動方式における
印加電圧として、１００１１ｚの矩形波を用いた。

その結果、パラメータＶ、。／　Ｖ　＋。の値は１．１
０と良好なものであった。

（２）コントラスト比上記液晶表示装置を、１／１００デユーテイ比で時分割
駆動方式により作動させ、波長４００〜７００ｎｍの可
視光領域におけるコントラスト比、すなわち選択状ａ（
暗）における反射光の輝度と非選択状態（明）における
反射光の輝度との比を求めた。

その結果、コントラスト比は１：５以上と良好なもので
あり、コントラストの優れた鮮明な画像が得られた。

実施例２本発明の第２の実施例においては、配向層６および７と
して、実施例１におけるステアリン酸の単分子累積膜の
かわりに、ジアセチレン化合物ＣＨｘ　（ＣＨｚ）　＋
　＋　−ｃ＝ｃ−ｃ＝ｃ−（Ｃｕｔ）　５−ＣＯ０ｔ＋
を用いて実施例１と同様にして５層からなる単分子異積
膜を形成した後紫外線を照射して得られた、膜厚１５０
人の重合体膜を用いた点で実施例１と異なる。なお、本
実施例の機械的構成は、実施例１と同様であるのでその
図示は省略する。

以上の構成の液晶表示装置においては、セル厚（液晶ａ
Ｃの厚さｄ）は７μｍ、液晶層Ｃにおける液晶分子のね
じれ角は前方から左回り（時計回り）に９０°であった
。また液晶分子は、均一で良好な配向状態で配列され、
そのブレティルｌ−角は８°であった。

さらに、この液晶表示装置について実施例１と同様にし
て、しきい値における急峻性およびコントラスト比を求
めたところ、しきい値における急峻性を示すパラメータ
Ｖ、。／　Ｖ　＋　ｏは１．１０、コントラスト比はｌ
：５と良好なものであった。

実施例３本発明の第３の実施例においては、液晶表示袋′　　置
の構成材料として以下の物質を用いた点で実施例１と異
なる。なお、本実施例のＪａ械的構成は、実施例１と同
様であるのでその図示は省略する。

配向層６および７：ポリイミド骨格を有する化合物（ＣＨｚ）＋ｉ　　Ｃ０ＯＨを用い、実施例１と同様にして形成したＤＩ　＋！％　
６０人の単分子膜液晶組成物Ｃ：ネマテック液晶ｒＺＬＩ−２２９３」（
メルク社製）に、旋光性物質ｒＳ−８１１Ｊ（メルク社
製）を２重量％添加したもの前方偏光素子９および後方
偏光素子１０のずれ角（偏光素子９および１０の偏光軸
方向が、配向Ｎ６および７の表面に接する液晶分子のダ
イレクタ方向に対して液晶分子のねじれ方向になす角度
）：４５゜以上の構成の液晶表示装置においては、セル厚（液晶１
ｃの厚さ）は７．０μｍ、液晶層Ｃにおける液晶分子の
ねじれ角は前方から左回り（時計回り）に２７０°、液
晶ＪＷＣの厚さｄとピッチｐとの比ｄ／ｐは０．７５で
あった。また液晶分子は、均一で良好な配向状態で配列
され、そのプレティルト角は２０°であった。

さらに、この液晶表示装置について実施例１と同様にし
て、しきい値における急峻性およびコントラスト比を求
めたところ、しきい値における急峻性を示すパラメータ
■、。／　Ｖ　＋。は１．０５、コントラスト比はＩニ
アと良好なものであった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ピンホールなどの欠陥がなく均一膜状
態の配向層を有し、液晶分子の配向を問い精度で制御す
ることができ、大面積の表示装置においてもコントラス
トが大きく良好な画像を得ることができる液晶表示装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す説明用断面図、第２図
は、しきい値における急峻性を示すパラメータを特定す
るための説明図である。１、　２・・・基板　　　　　１１．２１・・・支詩板
３・・・シール部　　　　　４．５・・・電極層６．７
・・・配向ＮＪ　　　　Ｃ・・・液晶層９・・・前方偏
光素子　　　１０・・・後方偏光素子１３・・・反射板夛１ｍ条２図ＯＶｏ　Ｖ＋ｏ　Ｖｓｏ　　Ｖ＋０ＯｆｒＪつａｔ万　　（Ｖ）

Claims

【特許請求の範囲】１）電極層と配向層とが形成された一対の基板間に液晶
組成物を配してなる液晶表示装置において、前記基板を構成する配向層が、界面活性機能を有する化
合物の単分子膜または単分子累積膜よりなることを特徴
とする液晶表示装置。