JPS63217323A - 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するものである。

〔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、軽量化および薄型化が可能であること、カラ
ー化が容易であること等の利点を有することから、近年
種々の応用分野において用いられるようになってきてい
る。

液晶表示装置は、一般に、内面に配向層を存する一対の
基板と、この基板間に形成された液晶組成物層とを有し
てなり、従来においては、ツイストネマティックタイプ
、スーパーツイストタイプ、ゲスト・ホストタイプ、複
屈折制御タイプ、相転移タイプ、動的散乱タイプ、強誘
電タイプ等の液晶表示装置が知られている。

このうちツイストネマティックタイプの液晶表示装置は
、内面に配向層を存する一対の基板間にネマティック液
晶よりなる液晶組成物層が封入されて構成され、そして
、液晶組成物層における液晶分子のねじれ角は、通常、
９０度とされる。このツイストネマティックタイプの液
晶表示装置は、製造が容易であり、また応答が速い利点
を有するが、反面、−ｍに高マルチプレツクス駆動表示
におけるコントラスト比が低く、また人が液晶表示面を
視る方向（凝視方向）において、実用上十分なコントラ
スト比および表示品質が得られる実用凝視可能範囲が狭
いという難点がある。

一方、スーパーツイストタイプの液晶表示装置は、内面
に配向層を有する一対の基板間にネマティック液晶より
なる液晶組成物層が封入されて構成され、液晶組成物層
における液晶分子のねじれ角は通常１８０〜３６０度の
範囲とされる。そして、このような大きなねじれ角を有
する液晶表示装置が安定に駆動されるためには、特に液
晶分子に対して通常５度以上の大きなプレティルト角を
与えるための配向層が必要とされる。このプレティルト
角とは、配向層の゛表面に接する液晶分子のダイレクタ
方向と、当該配向層を有する基板面とのなす角をいう、
なお、ダイレクタ方向とは、液晶分子の分子長軸が優先
的に配向している方向をいう。

斯かるスーパーツイストタイプの液晶表示装置によれば
、高いコントラスト比を得ることが可能であると共に、
十分に広い実用凝視可能範囲を得ることが可能である。

斯かる観点から、最近においてはスーパーツイストタイ
プの液晶表示装置が特に注目を浴びている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかして、配向層の形成手段としては、従来、次のよう
な技術が知られている。

（１）ポリイミド樹脂等よりなる被膜を基板表面に設け
、この被膜を布等により擦って配向能を付与するラビン
グ法。

（２）ＳｉＯ等の蒸着物質を基板表面に斜めの角度から
蒸着して基板表面に一定方向の溝を形成する斜め蒸着法
。

上記（１）の手段においては、配向層を簡単に形成する
ことができるが、当該配向層によって得られるプレティ
ルト角は２〜３度程度と小さく、このため実用上十分な
性能を有するスーパーツイストタイプの液晶表示装置を
構成することが困難である。

また、上記（２）の手段においては、配向層の形成に相
当長い時間を要するうえ、大量生産が困難であり、その
ため生産性が低い。また、配向層の厚さあるいは蒸着角
度が不均一となりやすいため、コントラスト比および表
示品質が劣る問題点がある。

〔発明の目的〕

本発明は以上の如き事情に基いてなされたものであって
、その目的は、簡単な構成で所望のプレティルト角が得
られる全く新規な構成の液晶表示装置を提供することに
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は、内面に配向層を有する一対の
基板と、この基板間に形成された液晶組成物層とよりな
る液晶表示装置において、前記基板の配向層が、微粒子
層を有してなり、その内表面には微粒子による配向用凹
凸が形成されていることを特徴とする。

〔発明の作用効果〕

本発明によれば、配向層が、微粒子層を有してなり、そ
の内表面には微粒子による配向用凹凸が形成されている
ので、所望のプレティルト角を有する配向層を簡単にし
かも短時間で大量生産的に得ることが可能であり、特性
の優れた液晶表示装置を効率的に得ることができる。

斯かる作用効果が得られる理由は、必ずしも明らかでは
ないが、実際に、５〜５０度程度の大きなプレティルト
角を与える配向層を形成することが可能であり、実用上
十分な性能を有するスーパーツイストタイプの液晶表示
装置を効率的に得ることができる。

〔発明の具体的構成〕

以下、本発明を具体的に説明する。

本発明においては、基本的には、微粒子層を有ししかも
その内表面には微粒子による配向用凹凸が形成された配
向層を有する一対の基板と、これらの基板間に形成され
た液晶組成物層とにより液晶表示装置を構成する。

本発明においては、前記微粒子層を構成する微粒子の平
均粒径はＩＩ−以下であることが好ましく、実用的には
、０．０１〜０．２μであることが好ましい。

当該微粒子の平均粒径が過大のときには、液晶組成物層
の厚さの不均一が大きくなり、その結果印加電圧に対す
る透過光の強度変化が急峻にならず、表示品質が低下す
るおそれがある。−万機粒子の平均粒径が過小のときに
は、当該微粒子による凹凸の程度が小さくなり、その結
果大きなプレティルト角を与える配向層を得ることが困
難となり、また微粒子の製造が困難となり実用的ではな
い。

そして微粒子の粒径は均一である程好ましい。

また、微粒子の形態は特に限定されず、例えば球形、不
定形のいずれの形態であってもよい。

微粒子の材質としては、特に限定されないが、光学的に
透明なものが好ましく、また電極間のリークを防止する
観点からは絶縁性のものが好ましい、また微粒子層の形
成にバインダー樹脂を用いる場合には、当該バインダー
樹脂材料と屈折率が近い微粒子を用いることが好ましい
、なお、絶縁が十分とれれば導電性の微粒子を用いても
よい。

具体的には、例えば酸化鉄、酸化チタン、アルミナ、シ
リカ等の金属もしくは無機酸化物の微粒子；ヘンゾグア
ナミン、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、シ
リコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリビ
ニルアルコール、ポリイミド、ポリアミド等の有機微粒
子；炭化ケイ素、窒化ケイ素、セラミックス等の微粒子
ｉＡｇ、Ａｕ。

Ｃｕ＋ＡＩ、Ｆｅ、Ｎｉ等の金属微粒子；等を用いるこ
とができる。

微粒子により形成される配向用凹凸において、最近接凸
・曲間距離の平均が微粒子の平均粒径の１〜５倍程度で
あることが好ましく、凹部の深さが微粒子の平均粒径の
１−１　／ｌｏ倍程度であることが好ましい。

前記微粒子層の具体的構成例を第１図〜第３図に示す。

これらの図において、９０は支持板、９１は配向層、９
２は微粒子層、９５は基板、９６は電極層、Ｃは液晶組
成物層である。

第１図の例は、支持板９０上に電極層９６を設けたうえ
、さらにその上に、粗い単層の微粒子９４よりなる微粒
子層９２を設けた例である。このように微粒子間に隙間
のある構成としてもよい。

第２図の例は、支持板９０上に電極層９６を設けたうえ
、さらにその上に、緻密な単層の微粒子９４よりなる微
粒子１１９２を設けた例である。

第３図の例は、支持板９０上に電極層９６を設けたうえ
、さらにその上に、複数層の微粒子よりなる微粒子層９
２を設けた例である。なお、図示はしないが、複数層の
層数は特に限定されない。

上記例において微粒子は例えば次のような方法により固
定することができる。

（１）電極層上に接着剤層を形成してこれに微粒子を付
着させる方法。

（２）微粒子の表面をあらかじめ熱融着剤等の接着剤層
で覆い、これを電極層上に配置した後、熱処理等により
微粒子を固着させる方法。

（３）熱熔融性材料からなる微粒子を電極層上に配置し
、熱処理等により微粒子を融着させる方法。

（４）微粒子を電極層上に配置し、微粒子熔解性の溶媒
蒸気雲囲気下にさらし、微粒子を半溶解させた後、これ
を乾燥固着させる方法。

微粒子層の形成においては、バインダー樹脂を用いても
よい、バインダー樹脂を用いる場合には、節単に微粒子
層を形成することができる。バインダー樹脂を用いて微
粒子層を構成した例を第４図〜第７図に示す、これらの
図において、９３はバインダー樹脂、９４は微粒子、９
５は基板、９６は電極層である。

第４図の例は、微粒子層９２が、バインダー樹脂９３中
に粗い単層の微粒子９４が分散されて保持された構成で
ある。

第５図の例は、微粒子層９２が、バインダー樹脂９３中
に緻密な単層の微粒子９４が分散されて保持された構成
である。

第６図の例は、微粒子層９２が、支持板９ｏ上において
、粗い単層の微粒子９４が内面側に露出した状態でバイ
ンダー樹脂９３により保持された構成である。

第７図の例は、微粒子層９２が、バインダー樹脂９３中
に緻密な複数層の微粒子９４が分散されて保持された構
成である。

上記例の微粒子層は例えば次のような方法により形成す
ることができる。

（１）塗布法または印刷法等により、微粒子が分散され
たバインダー樹脂層を電極層上に形成する方法。

（２）塗布法または印刷法等により、成長核が分散され
たバインダー樹脂層を電極層上に形成し、次いで成長核
を成長させる方法。

（３）塗布法または印刷法等により、溶解性の低い溶質
を含む溶液層を電穫層上に形成し、乾燥工程により一部
溶質をａ集、析出、または重合させて微粒子層を形成す
る方法。

バインダー樹脂としては、特に限定されないが、例えば
ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、シラ
ンカップリング剤等、従来液晶配向材料として用いられ
ている物質等を用いることができる。

本発明において、プレティルト角の大きさは、微粒子に
よる配向用凹凸の程度によって制御される。すなわち、
微粒子による配向用凹凸における最近横曲・曲間平均距
離に対する凹部の深さの比が大きくなる程大きなプレテ
ィルト角を得ることができる。この比の値は、微粒子の
平均粒径、微粒子の膜面内密度、バインダー樹脂層の厚
さ等によって変えることができる。

また、本発明における配向層による液晶配向に一定の方
向性を付与するための手段としては、当該配向層表面を
布等により一定方向に擦るラビング法；一方向から吹付
は塗布、撫で塗り、浸漬−引き上げ塗布等により微粒子
分散液を一定方向に塗布する方法；塗布膜を一定方向の
気流下で乾燥させる方法；等を用いることができる。

液晶組成物層を構成する液晶組成物としては、特に限定
されず、当該技術分野において従来用いられている物質
を用いることができる。Ｊｉｊ体的には、例えばネマテ
ィック液晶、コレステリンク液晶、スメクチック液晶、
強誘電性液晶等を用いることができる。

〔具体的実施例〕

以下、本発明の具体的実施例について説明するが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。

第８図は、本発明に係る液晶表示装置の要部を分解して
示す説明図である。なお、この例はスーパーツイストタ
イプの液晶表示装置である。同図において、１０および
２０は配向１５（図示せず）を有する基板、Ｃは液晶組
成物層である。

θはプレティルト角を表し、基板表面に接する液晶分子
のダイレクタ方向と、基板面とのなす角度である。液晶
分子は基板ｌＯおよび２０の間で、通常１８０〜３６０
度ねじれている。なお、第８図において、ねじれ方向は
、入射光の進行方向に対して左回りのねじれを示してい
るが、ねじれ方向は右回りであってもよい。

第９図は、本発明に係る液晶表示装置の一実施例を示す
説明用断面図である。この例の液晶表示装置においては
、一対の基板１０および基板２０が離間した状態で対向
して配置され、一方の基板ＩＯは支持板１１の内側の表
面に電極層４１および配向層５１を設けて構成され、ま
た他方の基板２０は、支持板２１の内側の表面に電ＩＪ
ｉｉ４２および配向層５２を設けて構成されている。配
向層５１および５２は、いずれも微粒子層９２を有して
なり、その内表面には微粒子９４による配向用凹凸が形
成されている。さらに基板ｌＯと基板２０との間の空間
はシール部３０によってシールされ、液晶セルが構成さ
れている。液晶セルの内部には、複数のスペーサ６０が
それぞれ離間した状態で配置されると共に、液晶組成物
が充填され、液晶組成物１ｃが形成されている。また基
板ＩＯおよび基板２０の外側の表面には、それぞれ前方
偏光素子７１および後方偏光素子７２が設けられている
。同図において、８０は後方偏光素子７２の外側の表面
に設けられた反射板である。なお、透過タイプの液晶表
示装置においては、反射板８０を用いなくてもよい。

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、石英ガラス等のガラス；ｌ
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等よりなるプラスチック
シート；アルミニウム、ステンレススチール等よりなる
金属シート８等を用いることができる。

電極Ｎ４１および４２は、例えば厚さ１．１ｍ−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例
えば厚さ１０００人の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゛により構成され、一
方の電極層４１を構成する透明電極Ｅと他方の電極層４
２を構成する透明電極Ｅ・　はそれぞれが相互に直角を
なすよう配置され、これによって、例えば０．３ｍｍＸ
０．３ｍ＋＊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。

なお、基板１０および基板２０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、反射層等を設けてもよい。

前方偏光素子７１は例えばｒＦ−１２０５ＤＵＪ　　（
日東電工■製）によって゛構成され、また、後方偏光素
子７２および反射板８０は、それぞれ例えばｒＦ−３２
０５ＭＪ　　（日東電工０１製）によって構成される。

スペーサ６０は例えばグラスファイバーｒＰＦ−６５Ｓ
Ｊ（日本電気硝子■製）を用いて構成され、シール部３
０は例えばストラクトボンドｒＸＮ−５Ａ−ＣＪ　　（
三井東圧化学＠ｌＩ製）を用いて構成されている。

〈実施例１〉 Ｓｉｎｇを表面コートしたソーダガラスよりなる厚さ１
．１ｍ＋ｓの支持板上に電極層を設けたうえ、さらにこ
の支持板上に、成長核として金曇微粒子を含むコロイド
溶液を、バインダー樹脂としてポリビニルアルコールを
用い、塗布法により、成長核が分散されたバインダー樹
脂層を設け、次いで成長核上に銅微粒子を成長させ、成
長後の微粒子の平均粒径が、それぞれ０．０１ｍ、０．
０５μ寵、０．１０μｍ、０．２０ｎ、０．５０ｎ、１
．０Ｏｎ、　１．５Ｏｎである微粒子層よりなり、微粒
子による配向用凹凸が形成された配向層を有する基板を
合計７種類作製した。なお、微粒子の密度はそれぞれの
粒径に対し、プレティルト角が３５度程度となるように
調製した。

上記７種類の基板のそれぞれにラビング処理を施した後
、ネマティック液晶に旋光性物質を添加したものよりな
る液晶組成物を用いて、ねじれ角が２７０度である第９
図と同様の構成の液晶表示装置を合計７種類作製した。

これらをそれぞれ「液晶表示袋ｇ１１１　Ｊ〜「液晶表
示装置１７Ｊとする。

これらの液晶表示装置を実際に駆動するテストを行った
ところ、後記第１表に示す結果が得られた。

第１表 なお、第１表中、ｒＯＪは良好で実用上十分である場合
を表し、「Δ」は若干劣るが実用レベルにある場合を表
し、「×」は劣り実用的には問題のある場合を表す。

〈実施例２〉 Ｓｉｎｇを表面コートしたソーダガラスよりなる厚さ１
．１ｍ−の支持板上に電極層を設けたうえ、さらにこの
支持板上に、微粒子として無水シリカよりなる平均粒径
がそれぞれ０．０３ｎ−０，０６ｎ、　０．１０μｌ、
０．２Ｏｎ　　　　　　　　　　　　　の微粒子を用い
、バインダー樹脂としてポリビニルアルコールを用いて
、塗布法により、微粒子が単層状に緻密に分散されたバ
インダー樹脂層を設け、微粒子による配向用凹凸が形成
された微粒子層よりなる配向層を有する基板を合計４種
類作製した。

上記４種類の基板のそれぞれを用いたほかは、実施例１
と同様にして液晶表示装置を作製した。

これらをそれぞれ「液晶表示装置２１」〜「液晶表示袋
Ｗ２４」とする。

これらの液晶表示装置を実際に駆動するテストを行った
ところ、後記第２表に示す結果が得られた。ここで、プ
レティルト角は上記４種類の基板のそれぞれを用いて反
平行配向のセルを作り、磁界電位法を用いて測定した。

第２表 〈実施例３〉 Ｓｉｎｇを表面コートしたソーダガラスよりなる厚さ１
．１１１＋ｌの支持板上に電極層を設けたうえ、さらに
この支持板上に、微粒子として無水シリカよりなる平均
粒径がそれぞれ０．０５ｆ＆、０．ｌＯμ鳳の微粒子を
用い、バインダー樹脂としてシランカップリング剤を用
いて、塗布法により、微粒子が２層状に分散されたバイ
ンダー樹脂層を設け、微粒子による配向用凹凸が形成さ
れた微粒子層よりなる配向層を有する基板を合計２種類
作製した。

上記２種類の基板のそれぞれを用いたほかは、実施例１
と同様にして液晶表示装置を作製した。

これらをそれぞれ「液晶表示装置１３１　ｊ〜「液晶表
示装置３２」とする。

これらの液晶表示装置を実際に駆動するテストを行った
ところ、後記第３表に示す結果が得られた。

第３表 〈実施例４〉 ５ｉｏｚを表面コートしたソーダガラスよりなる厚さ１
．１＋ｉ＋＊の支持板上に電橋層を設けたうえ、さらに
この支持板上に、微粒子として窒化ケイ素よりなる平均
粒径が０．１０μ嘗の微粒子を用い、バインダー樹脂と
してポリイミドを用いて、塗布法により、微粒子が単層
状に粗く分散されたバインダー樹脂層を設け、微粒子に
よる配向用凹凸が形成された微粒子層よりなる配向層を
有する基板を微粒子の密度を変えて合計３種類作製した
。

上記３種類の基板のそれぞれを用いたほかは、実施例１
と同様にして液晶表示装置を作製した。

これらをそれぞれ「液晶表示装置４１」〜「液晶表示装
置４３」とする。

これらの液晶表示装置を実際に駆動するテストを行った
ところ、後記第４表に示す結果が得られた。

第　　４　　表 〈実施例５〉 ５ｉＣｈを表面コートしたソーダガラスよりなる厚さ１
．１＋ｍｓ＋の支持板上に電極層を設けたうえ、さらに
この支持板上に、比較的溶解度の低いポリイミドの溶液
を塗布し、これを乾燥することによってポリイミドの微
粒子をそれぞれ平均粒径がＯ，ＯＳｌ、Ｏ，ｌＯｎ、０
．２Ｏｎとなるように析出させ、微粒子による配向用凹
凸が形成された微粒子層よりなる配向層を有する基板を
合計３種類作製した。

上記３種類の基板のそれぞれを用いたほかは、実施例１
と同様にして液晶表示装置を作製した。

これらをそれぞれ［液晶表示袋ｒｔ５１Ｊ〜「液晶表示
装置５３」とする。

これらの液晶表示装置を実際に駆動するテストを行った
ところ、後記第５表に示す結果が得られた。

第５表

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図はそれぞれ微粒子層の具体的構成例を
示す説明用断面図、第８図は本発明に係る液晶表示装置
の要部を分解して示す説明図、第９図は本発明に係る液
晶表示装置の一例の概略を示す説明用断面図である。 １０．２０・・・基板　　　　　１１，２Ｉ・・・支持
板３０・・・シール部　　　　　４１．４２・・・電極
層５１．５２・・・配向層　　　　Ｃ・・・液晶層７１
・・・前方偏光素子　　　７２・・・後方偏光素子８０
・・・反射板　　　　　　９０・・・支持板９１・・・
配向層　　　　　　９２・・・微粒子層９３・・・バイ
ンダー樹脂　　９４・・・微粒子９５・・・基板　　　
　　　　９６・・・電極層茅ｌ団　　　　　　条２図 堡３囮　　　　　　２学４ｚ 粛５図　　　　　　　年６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）内面に配向層を有する一対の基板と、この基板間に
   形成された液晶組成物層とよりなる液晶表示装置におい
   て、 前記基板の配向層が、微粒子層を有してなり、その内表
   面には微粒子による配向用凹凸が形成されていることを
   特徴とする液晶表示装置。 ２）微粒子層を構成する微粒子の平均粒径が１μｍ以下
   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。 ３）微粒子層が、バインダー樹脂と、このバインダー樹
   脂に保持された微粒子とよりなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の液晶表示装置。 ４）液晶組成物層における液晶分子のねじれ角の大きさ
   が１８０〜３６０度であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第３項のいずれか一に記載の液晶表示装
   置。