JPS6298325A - 液晶表示装置 - 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、！！ｌ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背反している。

一般に、液晶表示装置は、一対のｌ＆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、ｊｆｆｉ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，Ｍｇｈなどを用いた斜め蒸着
により基板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、アルキルアンモニウム
ハライド、カルボン酸りロムナ「体、有機シラン化合物
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、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）および（２）の方法においては、
いずれも実用上得られる配向層の膜厚が１０００人程度
と大きいことから、印加電圧の変化に対する透過光（あ
るいは反射光）の強度変化が緩やかとなり、そのため時
分割駆動時において時分割次数を大きくすると、動作マ
ージン（最低選択点電圧と最高非選択点電圧の比）が小
さくなり、したがってコントラストが低くく鮮明な画像
を得ることが困難であり、また視野角もせまいという問
題を有する。たとえば、Ａ４版サイズの液晶表示”ＡＭ
においては、デユーティ比が１　／２００以上であるこ
とが実用上好ましいとされているが、実用化されている
液晶表示装置においては、デユーティ比が１　／１００
程度で、そのコントラスト比（選択時と非選択時の輝度
比）が３程度と低いものである。

〔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、
高次の時分割駆動方式においても、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、５００Å以下の膜厚、を
有す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５０
０Å以下、好ましくは１０Å以上３００　Å以下の小さ
い膜厚を有することから、後述する実施例および実験例
からも明らかなように、しきい値の急峻性を向上させる
ことができ、したがって、印加電圧の変化に対するｉ！
１ｉｆＪ光（あるいは反射光）の強度変化が大きく、時
分割駆動時において時分割次数を大きくした場合にも十
分な動作マージンを得ることができ、その結果、コント
ラストが大きい鮮明な画像を得ることができる。

本発明の液晶表示装置における配向層を形成する方法と
しては、たとえば、以下の方法（ａ）および（ｂ）をあ
げることができる。

（ａ）スピンナー塗布法、スプレィ塗布法等によるｍ械
的塗布法 これらの方法においては、通常、配向層を構成する物質
は特に限定されず、従来使用されていたものを用いるこ
とができ、たとえばイミド系、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、アルキル
アンモニウムハライド、カルボン酸クロム錯体、有機シ
ラン化合物などを例示することができる。なお、上記機
械的塗布法においては、通常、配向層を構成するための
塗布液の粘度は、たとえば５〜５０ｃｐと低い。

（ｂ）界面活性化合物の単分子膜あるいは単分子累積膜
を形成する分子組織体構築法 この方法においては、配向層は、たとえば、文献“描出
ら、新実験化学講座、　１８　Ｐ２１５およびＰ４９８
〜５０７（１９７７）″に記載された、いわゆるラング
ミュア・プロジット法（以下、華にｒＬＢ法」という）
により、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
として得られる。

すなわち、上記分子組織体構築法により得られる配向層
を有する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有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
累積膜より構成される。

この方法より形成された配向層においては、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（ＩＩ！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。

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Ｃ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、マンカン１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。

Ｒ＋　−（ＣＨｘ）、、（ＣＨ）（ＣＨｚ）−Ｃ０ＯＨ
（式中、Ｒ３およびＲ２は、水素、アルキル基フッ素化
アルキル基、有機シリコン基、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Ｏ〜
２０の整数、ｎは０〜２ｏの整数を表し、ｍとｎは同時
にＯでない） 上記Ｒ１またはＲ１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（以下において同翫　　じ）
、ｑは１〜１ｏの整数を表す）＼　　Ｃ，ポリイミド基 （式中、ｒは１〜１０の整数を表す） ｄ、ポリイミド基 （式中、Ｓは１〜ＩＯの整数を表す） （式中、Ｖは１〜１０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（単昨体）の重合体 かかる化合物（屯四体）としては、たとえば、Ｃ）ｈ（
Ｃｌｈ）□、−ｃｏｏ−ｃｏ、ｃｕ。

ＣＩ＋よ＝Ｃ１ｌ−（Ｃ１＋□）、−、〜ＣｏｏｌＣ１
ｈ　（Ｃｔｈ）−−ｚ−ＣｏＯ−ＣＣ１１３＝ＣＩＩ□
Ｃｌ１ｚ＝＝ＣＣＬ−（Ｃｌｌｔ）ｌｌ−ｚ−Ｃｏｏｌ
（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換体、 Ｃｌｈ　（Ｃ１ｌｔ）　、１−ｃ＝ｃ−ｃ＝ｃ−（Ｃｌ
ｌｚ）−ＣＯＯＩＩなどの炭素数が１４〜２２のジアセ
チレン化合物、（式中、ｎは１４〜２ｏ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、カイラルネマテイン
ク液晶、コレステリンク液晶、スメクテインク液晶、カ
イラルスメクティノ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モ・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（ＴＮ
）型モード、ゲスト・ホスト（Ｇ　Ｈ）型モード、電圧
制御？！屈折（ＥＣＢ）型モード、コレステリノクーネ
マチイ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、液晶分子の配向方向
は特に限定されず、垂直配向、平行配向あるいは傾斜配
向のいずれも採用することができる。

〔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間で
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
１は、支持板１１の内側の表面に電極層４および配向Ｎ
６を形成して構成され、また基板２は支持板２１の内側
の表面に電極層５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ｌ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１０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。

前記電極層４および５は、厚さ１　、１ｍｍの支持板１
１および２１の表面に平行に離間して配置された厚さ１
０００人のたとえばＴＴＯ（スズとインジウムの酸化物
）よりなる透明電極ＥおよびＥｏより構成され、一方の
電極層４を構成する透明’を極Ｅと他方の電極層５を構
成する透明を極Ｅ・　はそれぞれが相互に直角をなすよ
う配置され、これによって、たとえば０．３ｍｍ　ＸＯ
，，３ｗｍ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’１極Ｎ４および５が形
成された支持板１１および２１の表面に、ポリエーテル
アミドｒｌｌＬ−１１００Ｊ　（日立化成工業■製）よ
りなる塗布′ｅＬ（粘度：１３ｃｐ、固形分濃度：１．
７重量％）をスピンナー塗布装置を用い、回転数４００
Ｏｒ　ｐ　ｍ、回転時間３０秒間の条件で塗布し、その
後１００℃で３０分間乾燥処理することにより膜ｒｇ−
３００人の塗膜を形成し、この塗膜の表面にレーヨンス
ェードによってラビング処理を施して形成されている。

前記液晶ＩＩＣを構成する液晶組成物は、ネマティック
液晶ｒＺ　Ｌ　ｌ−２７２８Ｊ　　（メルク社製）より
構成されている。

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。

前記前方偏光素子９は、ｒＦ−１２０５ＤＵＪ　　（日
東電工側型）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
偏光軸方向が一敗するように配置されている。同様に、
後方偏光素子１゜および反射板１３は、ｒＦ−３２０５
ＮＪ　　（日東電工■製）によって構成され、その偏光
軸方向が、配向層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０°のずれ角
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
−ＧＳ−０７０ＳＳＳＪ　　（旭ファイバーグラスｎ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■！！り
を用いた。

以−ヒ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゜Ｏ）ｔｍ、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。

この液晶表示装置を、１　／１００デユーティ比で時分
割駆動方式により作動させ、そのコントラスト比および
視野角を求めた。なお、視野角は、第２図に示すように
、基板１．２の法線方向をＺ軸としてＸ軸（基板工にお
ける配向層６のラビング方向と同じ）およびｙ軸を定め
、観測方向とＺ軸とのなす角度をθ、観測方向とＸ軸と
のなす角度をΦとして求めたものである。

その結果、波長４００〜７００ｎｍの可視光領域におけ
るコントラスト比、すなわち選択状態（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。

また、コントラスト比が１：３以上の画像における視野
角は、１０°＜θ〈２５°、１０°〈Φ＜８０と広いも
のであった。

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におけるポリエーテルアミド層にラビン
グ処理を施して形成されたもののかわりに、文献“描出
ら、新実験化学講座、旦Ｐ２１５およびＰ４９８〜５０
７　（１９７７）　’に記載されたＬＢ法によって得ら
れた、ＩＩｇｌ、７約２００人のステアリン酸の単分子
累積膜を用いた点で実施例１と異なる。

上記ＬＢ法における支持板の引き上げ速度は２層ｍＺ分
、ステアリン酸の単分子累積膜の積層数は９層である。

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、実施例１と同様にしてコン
トラスト比を求めたところ、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。

さらに、この液晶表示装置について、しきい値における
急峻性を求めた。この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
めることにより判定する。ここにおいて上記パラメータ
は、第３図に示す印加電圧−輝度曲線において、輝度が
１０％減少するときの電圧を■１゜、輝度が５０％減少
するときの電圧をＶ、。とすると、両者の比Ｖ、。／■
、０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■。（そ
のときの電圧を■。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ｖｌ。。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■。−■、。。の５
０％に相当する分だけ減少するときの輝度をｒ、。、１
０％に相当する分だけ減少するときの輝度を１１゜とす
ると、これらの輝度Ｉ、。およびＩ、。を与える電圧Ｖ
、。およびｖｌ。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■いた。

その結果、パラメータＶ、。／　Ｖ　＋　ｏの値は１．
１０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、配向層６および７と
して、実施例１におけるポリエーテルアミド層にラビン
グ処理を施して形成されたもののかわりに、ジアセチレ
ン化合物 Ｃ１ｈ　（Ｃｌｂ）　ｌ　Ｉ−Ｃ，Ｃ−Ｃ−Ｃ−（Ｃ１
ｌｉ）　５−ＣＯｏＩＩを用いて実施例２と同様にして
５層の単分子累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、セル厚は７μｍ
、ｆｆ１品層Ｃにおける液晶分子のねしれ角は前方から
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
てコントラスト比を求めたところ、コントラスト比は１
；５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。

また、この液晶表示装置について実施例２と同様にして
しきい値における急峻性を示すパラメータを求めたとこ
ろ、パラメータ■、。／　Ｖ　＋。は１．１０であった
。

天１１舛 第４図は、本発明の効果を裏付けるために行った実験例
の結果を示すグラフである。第４図において、よこ軸は
配向層の膜厚（人）を示し、たて軸はしきい値における
急峻性を示すパラメータ■、。／　Ｖ　＋。を示す。実
験において用いた液晶表示装置は、実施例１と同様な機
械的構成を有し、その配向層の膜厚を２００〜１７００
人程度の範囲内で種々変化させて構成したものである。

なお、しきい値における急峻性を示すパラメータは、実
施例２に記載したと同様な方法によって求めた。

第４図に示す結果より、配向層の膜厚が大きくなるに従
い、しきいｆｌａにおける急峻性を示すパラメータＶ、
。／　Ｖ　＋。の値がほぼ直線的に大きくなることが判
明した。このことは、配向層の膜厚が大きくなるにつれ
てしきい値における急峻性が低下し、印加電圧の変化に
対する透過光（あるいは反　　′射光）の強度（輝廣）
変化が緩やかであることを示す、また、しきい値におけ
る急峻性を示すパラメータＶ　ｓｏ／　Ｖ　＋　ｏは、
配向層の膜厚が５００Å以下の場合に実用的に好ましい
１．１２以下の値となることが確認された。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高次の時分割駆動方式においても、コ
ントラストが大きくかつ視野角が広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、視野角を特定するための説明図、第３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、第４図は配向層の膜厚としきい値における急峻性
を示すパラメータとの相関関係を示すグラフである。 １．２・・・基板　　　　　１１．２１・・・支詩板３
・・・シール部　　　　　４．５・・・電極層６．７・
・・配向層　　　　Ｃ・・・液晶層９・・・前方偏光素
子　　　１０・・・後方偏光素子１３・・・反射板 年１回 事２房

Claims (1)

1. 【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、５００Å以下の膜厚を有
   することを特徴とする液晶表示装置。