JP2000275642A

JP2000275642A - 液晶表示素子及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000275642A
Application number: JP11079832A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Ishihara; 將市石原; Katsuji Hattori; 勝治服部
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ＴＮ型液晶表示素子でありながら、急峻な電
圧−透過率特性を有し、マルチプレックス駆動に適した
液晶表示素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】走査信号電圧が印加される複数のストラ
イプ状走査電極７と、配向膜９とを有する第１基板５
と、記走査電極７と交差するように配置され且つ画像信
号電圧が印加される複数のストライプ状信号電極８と、
信号電極上に形成される配向膜１０とを有する第２基板
６と、第１基板５と第２基板６との間に封入され且つ第
１及び第２基板のうちの一方から他方に向かって捻れ配
向状態となっている液晶材料１１と、を含むツイステッ
ドネマティック型液晶表示素子である。液晶材料１１
の配向膜９，１０に対する表面アンカリング強度が１．
０×１０^-4Ｊ／ｍ²以下とされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電圧−透過率特性
が急峻な、マルチプレックス駆動に適した液晶表示素子
及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は薄型で軽量、かつ低消費
電力のディスプレイ素子であり、テレビやビデオなどの
画像表示装置や、モニター、ワープロ、パーソナルコン
ピュータなどのＯＡ機器に広く用いられている。

【０００３】これらの液晶表示素子は大別してマルチプ
レックス駆動型液晶表示素子とアクティブマトリクス駆
動型液晶表示素子とに分けられる。安価なディスプレイ
として需要の多いＳＴＮ（スーパーツイステッドネマテ
ィック）型液晶表示素子はマルチプレックス駆動型液晶
表示素子に属している。

【０００４】ところで、マルチプレックス駆動において
は、オン電圧Ｖon、オフ電圧Ｖoff及び走査線本数Ｎの
間には、

【数１】の関係が知られており、走査線本数を上げるため電圧−
透過率特性をより一層急峻にする試みが種々行われてき
た。その一つの典型的な例がＳＴＮ型液晶表示素子であ
り、通常液晶捻れ角は２４０度、あるいはそれ以上の２
４０度〜２７０度に設定されている。更に、用途に応じ
て１８０度〜２４０度の液晶捻れ角を有するＳＴＮ型液
晶表示素子も少なくない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ＳＴＮ型液晶表示素子は、以下の問題が有している。

【０００６】（１）液晶捻れ角が大きいため、低次ツイ
ストの発生を抑制するために液晶材料のカイラルピッチ
を小さくしたり、液晶プレチルト角を高くする必要があ
る。しかしながら、このようにすれば、電圧印加時のス
トライプドメインが発生しやすくなるという問題があ
る。そのため、パネル設計値に際しては、液晶プレチル
ト角の適正な範囲が存在する。通常この範囲はｄ／ｐ
（ｄ：液晶層厚、ｐ：液晶材料カイラルピッチ）範囲で
規定されるが、液晶材料や配向膜材料の種類により変化
するため、材料選択時の大きな課題となっている。

【０００７】（２）また、ＳＴＮ型液晶表示素子におい
ては、液晶捻れ角を大きくするため、カイラル剤の添加
量が多く、それに応じて液晶の粘度が増大し、このため
ＴＮ型液晶表示素子よりも応答が遅いという本質的問題
を有している。

【０００８】（３）更には、ＳＴＮ型液晶表示素子は複
屈折表示モードを利用しているため、高輝度特性と高コ
ントラスト特性の両立が容易ではない、更に色付きが生
じるという課題も有している。

【０００９】本発明は、上記課題に鑑み、ＴＮ型液晶表
示素子でありながら、急峻な電圧−透過率特性を有し、
マルチプレックス駆動に適した液晶表示素子及びその製
造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、走査信号電圧が印加される
複数のストライプ状走査電極と、走査電極上に形成され
る配向膜とを有する第１基板と、前記走査電極と交差す
るように配置され且つ画像信号電圧が印加される複数の
ストライプ状信号電極と、信号電極上に形成される配向
膜とを有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に
封入され、且つ第１及び第２基板のうちの一方から他方
に向かって捻れ配向状態となっている液晶材料と、を含
むツイステッドネマティック型液晶表示素子であって、
前記液晶材料の前記各配向膜に対する表面アンカリング
強度が１．０×１０^-4Ｊ／ｍ²以下であることを特徴と
する。

【００１１】従来のポリイミド樹脂の配向膜を使用する
ＴＮ型液晶表示素子の場合、表面アンカリング強度は少
なくとも５×１０^-4Ｊ／ｍ²〜１０^-3Ｊ／ｍ²程度であ
り、これに比べると、表面アンカリング強度を１．０×
１０^-4Ｊ／ｍ²以下とする本発明は、表面アンカリング
強度が弱いことになる。このようにアンカリング強度が
弱いと、電圧印加時において、基板界面近傍の液晶分子
の立ち上がりが容易となる。そのため、ＴＮ型の液晶表
示素子でありながら、急峻な電圧−透過率特性が得られ
る。この結果、ＴＮ型の液晶表示素子でありながら、マ
ルチプレックス駆動が可能となる。

【００１２】また、本発明に係る液晶表示素子は、基本
的にはＴＮ型液晶表示素子であるため、マルチプレック
ス駆動型の液晶表示素子として使用されていたＳＴＮ型
液晶表示素子の有する種々の問題を解消できることにな
る。

【００１３】尚、表面アンカリング強度を上記のように
規制するのは、少なくとも表面アンカリング強度が１．
０×１０^-4Ｊ／ｍ²以下でないと、マルチプレックス駆
動に適した電圧−透過率特性の急峻性が得られないから
である。

【００１４】また請求項２記載の発明は、請求項１記載
の液晶表示素子であって、前記配向膜がポリスチレン誘
導体から成ることを特徴とする。

【００１５】上記の如くポリスチレン誘導体で配向膜を
形成した場合、ポリスチレン誘導体の側鎖としてのフェ
ニル基との相互作用により液晶分子が配向する。一方、
従来例のようにポリイミド樹脂を配向膜とする場合に
は、主鎖にある芳香環との相互作用により液晶分子が配
向する。このことは、ポリイミド樹脂から成る配向膜の
場合には、大略的に見れば、配向膜表面全体が液晶分子
の配向規制に寄与しており、一方、ポリスチレン誘導体
から成る配向膜の場合には、側鎖にあるフェニル基のみ
が液晶分子の配向規制に寄与していると見なすことがで
きる。そして、ポポリイミド主鎖（剛直性を有する骨
格）に比べて側鎖に付いているフェニル基は柔軟性を有
している。この結果、ポリスチレン誘導体で配向膜を形
成した場合、従来例の配向膜（ポリイミド膜）に比べて
アンカリング強度が弱くなると考えられる。よって、配
向膜材料としてポリスチレン誘導体を用いることによ
り、１．０×１０^-4Ｊ／ｍ²以下のアンカリング強度と
することが可能となる。

【００１６】また請求項３記載の発明は、請求項１記載
の液晶表示素子であって、前記配向膜がポリビニルシン
ナメート誘導体から成り、且つこの配向膜は光配向法に
より配向処理がなれていることを特徴とする。

【００１７】上記構成により、表面アンカリング強度を
弱くすることができる。これは、以下の理由によると考
えられる。即ち、ポリビニルシンナメート誘導体を配向
膜とする場合には、側鎖における官能基との相互作用に
より液晶分子が配向すると考えられる。ところが、配向
処理すべくポリビニルシンナメート誘導体に光が照射さ
れると、ポリビニルシンナメート誘導体の側鎖に、光分
解による裂断が生じる。このため、配向処理として光配
向法を用いると、ポリビニルシンナメート誘導体の液晶
分子と相互作用をなす部分の密度が、光照射前の密な状
態から疎の状態となり、この結果、表面アンカリング強
度が弱くなると考えられる。

【００１８】また請求項４記載の発明は、請求項１乃至
３の何れかに記載の液晶表示素子であって、液晶捻れ角
がほぼ９０度であることを特徴とする。

【００１９】上記の如く液晶捻れ角がほぼ９０度である
と、光学設計的には複屈折の影響が最も少なくなる。そ
のため、色づきの発生を最も低減することができる。

【００２０】また請求項５記載の発明は、請求項１記載
の液晶表示素子の製造方法であって、ＬＢ（ラングミュ
ア・ブロジェット）法を用いて、走査電極及び信号電極
の少なくとも一方の電極上に配向膜を成膜する工程を含
むことを特徴とする。

【００２１】上記の如くＬＢ法により配向膜を形成する
ことにより、膜厚を格段に薄くすることができる。これ
により、表面アンカリング強度が弱くなる。従って、本
発明による方法により液晶表示素子を製造することによ
り、急峻な電圧−透過率特性を有し、マルチプレックス
駆動に適した液晶表示素子を製造することができる。

【００２２】また請求項６記載の発明は、請求項１記載
の液晶表示素子の製造方法であって、光配向法を用い
て、走査電極及び信号電極の少なくとも一方の電極上に
形成された配向膜を配向処理する工程を含むことを特徴
とする。

【００２３】上記のように光配向法により得られた配向
膜はアンカリング強度が弱い。これは以下の理由によ
る。即ち、配向膜に紫外光を照射すると、配向膜を構
成する高分子に光分解による裂断が生じる。このため、
アンカリングに寄与する部分の密度が、光照射する前の
状態よりも低下した状態となる。また光配向膜の場合
には、膜の配向秩序度が、ラビング膜に比べて低い。か
かる、により、アンカリング強度が弱まるものと考
えられる。

【００２４】尚、配向膜の材料としては、通常使用され
る配向膜材料の範囲内のものであれば、光配向処理によ
りアンカリング強度が１．０×１０^-4Ｊ／ｍ²以下まで
弱くなることは既に知られている。従って、本発明によ
る方法により液晶表示素子を製造することにより、急峻
な電圧−透過率特性を有し、マルチプレックス駆動に適
した液晶表示素子を製造することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】（実施の形態）図１は本発明の実
施の形態に係る液晶表示素子の簡略化した断面図であ
る。この液晶表示素子は、ＴＮ型液晶表示素子であっ
て、しかもマルチプレックス駆動方式の液晶表示素子で
ある。以下に、本実施の形態に係る液晶表示素子の構成
を説明する。液晶表示素子は、液晶セル２と、液晶セル
２の外側面にそれぞれ設けられた偏光板３，４とを有す
る。偏光板３，４は、クロスニコルに配置されている。
また、前記液晶セル２は、透明な第１基板５と、第１基
板５に対向して配置される透明な第２基板６と、第１基
板５の内側面に形成されている複数のストライプ状走査
電極７と、第２基板６の内側面に形成されている複数の
ストライプ状信号電極８と、走査電極７の内側面に形成
されている配向膜９と、走査電極８の内側面に形成され
ている配向膜１０と、配向膜９，１０間に封入された液
晶材料１１とから構成されている。尚、図１において、
１２はシール材であり、１３はスペーサである。

【００２６】前記走査電極７及び信号電極８は、例えば
ＩＴＯから成る透明電極であり、走査電極７と信号電極
８とは、直交した状態に配置されている。そして、走査
信号により走査電極７が順次選択され、これと共に信号
電極８に画像信号電圧が印加されることにより、選択さ
れた走査電極と信号電極との交点間に存在する液晶材料
１１が駆動され、こうしてマルチプレックス駆動がなさ
れる。

【００２７】また前記液晶材料１１は、ネマティック液
晶であり、第１基板６から第２基板７に向かって９０°
捻れた配向状態となっている。尚、捻れ角θは、９０°
に限定さるものでなく、１２０°以下のいずれの角度で
あってもよい。但し、９０°に限定した場合、光学設計
上複屈折がでてくる要素が少なく、色付きが少ないとい
う効果を有する。

【００２８】また液晶材料１１の配向膜に対する表面ア
ンカリング強度は、１．０×１０^-4Ｊ／ｍ²以下とされ
ている。このように通常のＴＮ型液晶表示素子の表面ア
ンカリング強度（５×１０^-4Ｊ／ｍ²〜１×１０^-3Ｊ／
ｍ²）よりも小さい表面アンカリング強度とする点が、
本発明の主たる特徴である。このようにアンカリング強
度を弱くすることにより、僅かの電圧印加によって基板
界面近傍に存在する液晶分子が立ち上がってくる。この
ことは、ＴＮ型液晶表示素子であるにも拘わらず、γ値
が小さく、電圧−透過率特性が急峻になったことを意味
する。従って、マルチプレックス駆動を実現するが可能
となる。尚、通常のＴＮ型液晶表示素子では、強いアン
カリング強度を有しているため、電圧印加時において基
板界面近傍に存在する液晶分子は配向膜から強く束縛さ
れている。そのため、印加電圧が一定電圧（閾値電圧）
に達しても、中央部に位置する液晶分子は立ち上がり始
めるけれども、基板界面近傍に存在する液晶分子はほと
んど変化しない。そして、更に印加電圧の上昇により液
晶分子の変化が徐々に中央部から基板界面側に伝播して
いく。このような液晶分子の動きにより、通常のＴＮ型
液晶表示素子の電圧−透過率特性は緩やかなものとなっ
ている。従って、通常のＴＮ型液晶表示素子はマルチプ
レックス駆動に適していない。この点に関して、本発明
に係る液晶表示素子は、捻れ角θが通常のＴＮ型液晶表
示素子と同様の１２０°以下とされているにも拘わら
ず、急峻な電圧−透過率特性を有するため、マルチプレ
ックス駆動が可能となる。

【００２９】また、本発明に係る液晶表示素子は、表面
アンカリング強度の点を除いて、基本的にはＴＮ型液晶
表示素子であるため、従来の技術の項において述べたＳ
ＴＮ型液晶表示素子の課題を全て解決することができ
る。具体的に説明すれば、通常のＴＮ型液晶表示素子と
同様の捻れ角であるので、カイラル剤の添加がＳＴＮ型
液晶表示素子に比べて少なく、そのため液晶の粘度が、
通常のＴＮ型液晶表示素子と同様である。従って、電界
応答性がよい。また、ＳＴＮ型液晶表示素子特有の液晶
材料等に関する材料選定の困難性がない。更に、複屈折
表示モードでなく、旋光性に基づく表示モードであるた
め、色づきも発生しない。

【００３０】こうして、ＳＴＮ型液晶表示素子の有する
課題を解決し、しかもマルチプレックス駆動が可能な液
晶表示素子を実現することができる。尚、表面アンカリ
ング強度は、１．０×１０^-4Ｊ／ｍ²以下で、１．０×
１０^- ⁶Ｊ／ｍ²以上とするのが望ましい。なぜなら、表
面アンカリング強度が１．０×１０^-6Ｊ／ｍ²よりも小
さいと、ヒステリシスが大きくなり、表示特性が劣化す
るからである。

【００３１】次いで、アンカリング強度を１．０×１０
^-4Ｊ／ｍ²以下とする方策について説明する。具体的に
は、配向膜材料の選定、ＬＢ法により配向膜を形成
する、配向膜の配向処理として光配向処理を用いる。

【００３２】［配向膜材料の選定］配向膜材料として
は、ポリスチレン誘導体、ポリビニルシンナメート誘導
体を用いる。ポリスチレン誘導体としては、例えば、ポ
リスチレン、ｐ−フェニルポリスチレン、ｐ−メトキシ
ポリスチレン、ｐ−フルオロポリスチレン等が挙げられ
る。また、ポリビニルシンナメート誘導体としては、例
えばポリビニルシンナメート、ポリビニルｐ−メトキシ
シンナメート、ポリビニルｐ−フルオロシンナメート等
が挙げられる。

【００３３】ポリスチレン誘導体を配向膜材料とする場
合には、膜形成としてはスピンコート法による塗布によ
ればよく、又、配向処理としてはラビング処理を用いれ
ばよい。但し、膜形成としてＬＢ法を用いてもよく、ま
た、配向処理としては光配向法を用いてもよい。このよ
うにすれば、アンカリング強度をより一層弱くすること
ができる。

【００３４】また、ポリビニルシンナメート誘導体を配
向膜とする場合には、膜形成としてはＬＢ法を用いる
か、または配向処理として光配向法を用いる。スピンコ
ート法等の通常の膜形成法を用いたり、ラビングによる
配向処理を用いたりすると、アンカリング強度を弱める
ことができないからである。

【００３５】尚、後述するように通常使用される配向膜
材料の範囲内では、ＬＢ法を用いるとアンカリング強度
が１．０×１０^-4Ｊ／ｍ²程度まで弱くなることが知ら
れている。かかる観点からすれば、ポリビニルシンナメ
ート誘導体以外の材料を配向膜材料として用いてもよ
い。しかし、特にポリビニルシンナメート誘導体を配向
膜材料とし、且つ光配向法を用いた場合には、光配向処
理の際に側鎖の裂断によるアンカリング強度の弱まりと
共に、光感応性基を有するため架橋構造が生じる。この
ため、ポリビニルシンナメート誘導体を配向膜材料とし
且つ配向膜の配向処理に光配向法を用いると、アンカリ
ング強度が弱いことに加えて、安定な配向状態を有する
液晶表示素子が得られる。

【００３６】尚、ポリビニルシンナメート誘導体と同様
に光感応性基を有するアゾベンゼン誘導体を配向膜材料
として用いてもよい。

【００３７】［ＬＢ法による配向膜の形成］ＬＢ法によ
り配向膜を形成することにより膜厚を格段に薄くするこ
とができ、これにより表面アンカリング強度が弱くな
る。従って、配向膜材料としては、通常使用される配向
膜材料の範囲内のものを用いることができる。尚、単分
子膜の累積層数は、膜の安定性を考慮すれば３０程度以
内とするのが望ましい。

【００３８】［光配向法による配向膜の配向処理］配向
膜の材料としては、通常使用される配向膜材料の範囲内
のものであれば、光配向処理によりアンカリング強度が
１．０×１０^-4Ｊ／ｍ²以下まで弱くなることが、既に
知られている。従って、光配向法により配向膜の配向処
理を行う場合には、配向膜材料としては上記のポリスチ
レン誘導体、ポリビニルシンナメート誘導体等に限ら
ず、従来例において使用されていたポリイミド樹脂等で
あってもよい。

【００３９】尚、配向膜材料の選定、ＬＢ法による
配向膜の形成、光配向法による膜の配向処理は、各々
単独で用いてもよく、また、〜を適宜組み合わせる
ようにしてもよい。更に、配向膜９，１０の全てについ
て、上記〜を適用してもよく、また配向膜９と配向
膜１０の何れか一方のみに、上記〜を適用してもよ
い。例えば、配向膜９のみを光配向法により配向処理
し、配向膜１０はラビングにより配向処理するようにし
てもよい。勿論このような場合であても、配向膜９，１
０のいずれにおいても、表面アンカリング強度は、１．
０×１０^-4Ｊ／ｍ ²以下に設定する必要がある。

【００４０】また、本発明に係る液晶表示素子の製造方
法は、上記〜の点を除いて、通常のＴＮ型液晶表示
素子の製造方法と同様である。

【００４１】（その他の事項）上記の例では、捻れ角θ
が１２０°以下のＴＮ型液晶表示素子について説明した
けれども、捻れ角θが１８０°〜３００°のＳＴＮ型液
晶表示素子についても、上記の配向膜材料の選定、
ＬＢ法による配向膜の形成、光配向法による膜の配向
処理を適宜選択してアンカリング強度を弱めるようにし
てもよい。このようにすれば、ＳＴＮ型液晶表示素子で
ありながら、逆ツイストドメイン及び電圧印加時におけ
るストライプドメインの発生を防止することができる。

【００４２】

【実施例】以下，本発明を実施例に基づいて更に詳細に
説明する。

【００４３】尚、以下の実施例において、表面アンカリ
ング強度は飽和閾値法（Ａ．Ｓｕｇｉｍｕｒａ，Ｔ．Ｍ
ｉｙａｍｏｔｏ，Ｍ．ＴｓｕｊｉａｎｄＭ．Ｋｕｚ
ｅ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．７２，
ｐ３２９（１９９８）参照）により測定した。

【００４４】また、以下の実施例における電圧−透過率
特性図での縦軸の光透過率は、それぞれの偏光軸が平行
に配置された２枚の偏光板の光透過率を１とした時の光
透過率を表している。

【００４５】（実施例１）上記実施の形態に係る液晶表
示素子を以下の方法で作製した。先ず、走査電極７が形
成されたガラスから成る第１基板５上に、出光スチロー
ルＨＦ−１１（出光（株）ポリスチレンペレットの商品
名）を溶かしたメチルエチルケトン溶液をスピンコート
法にて塗布し、この塗布された第１基板５を恒温槽中
で、１００度、１時間乾燥させる。その後、レーヨン製
ラビング布を用いて図２に示すａ１方向にラビング処理
を施した。信号電極８が形成されたガラスから成る第２
基板６についても、上記と同様に出光スチロールＨＦ−
１１（出光（株）ポリスチレンペレットの商品名）を溶
かしたメチルエチルケトン溶液をスピンコート法にて塗
布し、恒温槽中１００度、１時間乾燥させ、その後、レ
ーヨン製ラビング布を用いて図２に示すａ２方向にラビ
ング処理を施した。次いで、第１基板５と第２基板６と
を、スペーサ１３（積水ファインケミカル（株）製）、
及びシール材１２（商品名：ストラクトボンド３５２Ａ
（三井東圧化学（株）製）を用いて基板間隔が５．０μ
ｍとなるように貼り合わせ、液晶セル２を作製した。

【００４６】次に、カイラル材料としてコレステリルノ
ナノエートを添加してカイラルピッチが４０μｍになる
ように調製したメルク社製液晶ＺＬＩ−４７９２（ＮＩ
点（ネマティック・アイソトロピック転移温度）＝９１
度、Δｎ＝０．０９４）を、真空注入法にて液晶セル２
に注入した。

【００４７】その後、偏光板３の偏光軸方向ｂ１と偏光
板４の偏光軸方向ｂ２が、図２に示す状態となるよう
に、偏光板３と偏光板４とを液晶セル２に貼り合わせて
本実施例の液晶表示素子Ａを作成した。

【００４８】次に、定法に従い、液晶表示素子Ａの電圧
−透過率特性を３０Ｈｚ矩形波の電圧を印加して測定し
た。結果を図３に示す。

【００４９】ここで、電圧−透過率特性の急峻を示すγ
値をＶ５０／Ｖ９０で定義すると、図３からγ＝１．０
３となる。一方、通常のＴＮ型液晶表示素子では、γ＝
１．２５程度である。従って、本液晶表示素子ＡがＴＮ
型液晶表示素子であるにも拘わらず、急峻な特性を有す
ることが分かる。

【００５０】本実施例１で得られたγ値では走査線本数
３００本（デュアルスキャン方式では６００本）の表示
が可能であり、その実用的価値は極めて大きい。

【００５１】また、液晶表示素子Ａについて、３０Ｈｚ
矩形波の電圧を１．１Ｖから１．４Ｖへ、および１．４
Ｖから１．１Ｖへ電圧値を変化させ、そのときの応答時
間を測定した。その結果、応答時間（立ち上がり時間と
立ち下がり時間との総和）は１５０ミリ秒であった。ま
た、このときのコントラスト比は９５：１であった。

【００５２】以上より明らかなように、本実施例の液晶
表示素子Ａによればマルチプレックス駆動でありなが
ら、高コントラスト、高速応答可能な液晶表示素子を提
供することが可能であり、その実用的価値は極めて大き
い。

【００５３】次に、本実施例に用いた液晶材料のポリス
チレン配向膜に対する表面アンカリングエネルギ強度を
測定する目的でホモジニアス配向セルを作製し、室温で
の表面アンカリングエネルギ強度を測定したところ、
２．３×１０^-5［Ｊ／ｍ²］の値が得られた。

【００５４】本実施例においては液晶の捻れ角を９０度
としたが、これにより本発明を何ら限定するものではな
い。

【００５５】また、視角依存性の改善や色相の改善等を
目的として、位相補償板を設けても良いことは言うまで
もない。

【００５６】（比較例１）配向膜材料としてポリイミド
（日産化学工業製配向膜塗料ＲＮ−７４７）を使用し、
スピンコート法により製膜後、１８０℃、１時間の硬化
処理を行うこと以外は実施例１と同様にしてＴＮ型液晶
表示素子Ｒ１を作製した。

【００５７】次に、定法に従い、液晶表示素子Ｒ１の電
圧−透過率特性を３０Ｈｚ矩形波の電圧を印加しながら
測定した。結果を図４に示す。この図４から液晶表示素
子Ｒ１のγ値を求めると、γ＝１．２５であった。この
値では走査線本数６０本〜１００本程度の表示しかする
ことが出来ない。

【００５８】従って、ポリイミド配向膜を使用する従来
のＴＮ型液晶表示素子は、マルチプレックス駆動に適し
ておらず、ポリスチレン配向膜を使用する実施例１がマ
ルチプレックス駆動に適していることが認められる。

【００５９】（比較例２）比較例２としてＳＴＮ型液晶
表示素子Ｒ２を以下の方法で作製した。尚、以下の方法
は一般的製造方法である。先ず、透明電極を有する２枚
のガラス基板上にポリイミド（ＪＳＲ製配向膜塗料ＡＬ
−５５１７）をスピンコート法にて塗布し、恒温槽中１
８０度、１時間硬化させる。その後、レーヨン製ラビン
グ布を用いて、一方のガラス基板（第１基板５に対応）
に図５に示すａ３方向にラビング処理を施し、他方のガ
ラス基板（第２基板６に対応）に図５に示すａ４方向に
ラビング処理を施す。そして、上記２枚のガラス基板
を、積水ファインケミカル（株）製スペーサ及びストラ
クトボンド３５２Ａ（三井東圧化学（株）製シール樹脂
の商品名）を用いて基板間隔が７．３μｍとなるように
貼り合わせ、液晶セル（液晶セル２に対応）を作成し
た。

【００６０】次に、カイラル材料としてコレステリルノ
ナノエートを添加してカイラルピッチが１０μｍになる
ように調製したメルク社製液晶ＺＬＩ−２２９３（ＮＩ
点＝８５度、Δｎ＝０．１３０）を、真空注入法にて液
晶セルに注入した。

【００６１】その後、偏光板（偏光板３に対応）の吸収
軸方向ｃ１と偏光板（偏光板４に対応）の吸収軸方向ｃ
２が、図５に示す状態となるように、偏光板（偏光板３
に対応）と偏光板（偏光板４に対応）とを上記液晶セル
に貼り合わせ、液晶表示素子Ｒ２を作製した。尚、図５
中の数字は角度を表している。

【００６２】次に、定法に従い液晶表示素子Ｒ２の電圧
−透過率特性を３０Ｈｚ矩形波の電圧を印加しながら測
定した。結果を図６に示す。

【００６３】また、液晶表示素子Ｒ２について、３０Ｈ
ｚ矩形波の電圧を１．８Ｖから２．２Ｖへ、及び２．２
Ｖから１．８Ｖへ電圧値を変化させ、そのときの応答時
間を測定した。その結果、応答時間（立ち上がり時間と
立ち下がり時間との総和）は２８０ミリ秒であった。ま
た、このときのコントラスト比は１５：１となった。

【００６４】よって、液晶表示素子Ａと液晶表示素子Ｒ
２とは、急峻な電圧−透過率特性を有する点おいては共
通するが、液晶表示素子Ａは液晶表示素子Ｒ２に比べて
応答性及びコントラスト比が格段向上していることが認
められる。

【００６５】（実施例２）この実施例２に係る液晶表示
素子Ｂは、配向膜を光配向法を用いて配向処理したこと
を特徴とするものである。液晶表示素子Ｂを以下の方法
で作製した。先ず、走査電極７が形成されたガラスから
成る第１基板５上に、ポリビニルシンナメートの２ｗ
ｔ．％溶液（モノクロロベンゼンとジクロロメタンの
１：１混合溶液中に希釈）をスピンコート法にて塗布
し、この塗布された第１基板５を恒温槽中で、１００
度、１時間乾燥させる。その後、図７に示すように、参
照符号３０の方向に偏光した紫外線３１を照射する紫外
線照射装置（図示せず）を第１基板５上に配置し、波長
３６５ｎｍの偏光紫外線光３１を３０分間照射した。こ
のときの紫外線照射方向θは９０度であり、照射光強度
は１ｍＷ／ｃｍ²であった。更に、照射角度θ＝４５度
で、同様の偏光紫外線を３分間照射した。このように２
段階照射するのは、以下の理由による。即ち、照射角度
θ＝９０度の照射により配向膜分子鎖を一方向に並ばせ
る。次いで、照射角度θ＝４５度の照射により、配向膜
分子の分布状態を、同一方向に傾斜した液晶分子の配向
が得られるような分布状態へ変化させるためである。紫
外線３１の偏光方向３０が図７に示す方向であれば、液
晶分子は図７の左右方向に並び、しかも左端が基板から
離れる状態に配向することになる。

【００６６】第２基板６についても、上記と同様に配向
膜材料としてポリビニルシンナメートを使用し、且つ光
配向法により配向膜の配向処理を行った。次いで、第１
基板５と第２基板６とを、スペーサ１３（積水ファイン
ケミカル（株）製）、及びシール材１２（商品名：スト
ラクトボンド３５２Ａ（三井東圧化学（株）製）を用い
て基板間隔が５．０μｍとなるように貼り合わせ、液晶
セル２を作製した。

【００６７】次に、カイラル材料としてコレステリルノ
ナノエートを添加してカイラルピッチが４０μｍになる
ように調製したメルク社製液晶ＺＬＩ−４７９２（ＮＩ
点＝９１度、Δｎ＝０．０９４）を、真空注入法にて液
晶セル２に注入した。

【００６８】その後、偏光板３の偏光軸方向ｂ１と偏光
板４の偏光軸方向ｂ２が、図８に示す状態となるよう
に、偏光板３と偏光板４とを液晶セル２に貼り合わせて
本実施例の液晶表示素子Ｂを作成した。尚、図８におい
て、ｄ１は第１基板５界面近傍の液晶の配向方向を示
し、ｄ２は第２基板６界面近傍の液晶の配向方向を示し
ている。また、配向方向ｄ１，ｄ２の矢印は、矢印の方
向に向かって液晶分子が基板から離れるように配向して
いることを表している。

【００６９】次に、定法に従い、本実施例の液晶表示素
子Ｂの電圧−透過率特性を３０Ｈｚ矩形波の電圧を印加
しながら測定した。結果を図９に示す。この図９よりγ
値を求めると、γ＝１．０４であった。このようにし
て、ＴＮ型液晶表示素子であるにも拘わらず急峻な電圧
−透過率特性を有する液晶表示素子Ｂが得られた。

【００７０】また、実施例１と同様の手法にて液晶材料
のポリビニルシンナメート配向膜に対する表面アンカリ
ング強度を測定したところ、１．６×１０^-5［Ｊ／
ｍ²］の値が得られた。

【００７１】尚、実施例１に比べて表面アンカリング強
度が小さいにも拘わらず、γ値が小さくならないのは、
プレチルト角が小さいことによるものと思われる。

【００７２】（実施例３）この実施例３に係る液晶表示
素子Ｃは、配向膜をＬＢ法により作製したものであるこ
とを特徴とする。走査電極７が形成されたガラスから成
る第１基板５上に、（化１）で示されるポリイミド分子
をＬＢ法にて１５層累積し、恒温槽中１００度、１時間
乾燥させる。こうして、第１基板５に配向膜９を形成し
た。信号電極８が形成されたガラスから成る第２基板６
についても、上記と同様の方法で配向膜１０を形成し
た。次いで、第１基板５と第２基板６とを、スペーサ１
３（積水ファインケミカル（株）製）、及びシール材１
２（商品名：ストラクトボンド３５２Ａ（三井東圧化学
（株）製）を用いて基板間隔が５．０μｍとなるように
貼り合わせ、液晶セル２を作製した。

【化１】

【００７３】次に、カイラル材料としてコレステリルノ
ナノエートを添加してカイラルピッチが４０μｍになる
ように調製したメルク社製液晶ＺＬＩ−４７９２（ＮＩ
点（ネマティック・アイソトロピック転移温度）＝９１
度、Δｎ＝０．０９４）を、真空注入法にて液晶セル２
に注入した。

【００７４】その後、偏光板３の偏光軸方向ｂ１と偏光
板４の偏光軸方向ｂ２が、図１０に示す状態となるよう
に、偏光板３と偏光板４とを液晶セル２に貼り合わせて
本実施例の液晶表示素子Ｃを作成した。尚、図１０にお
いて、ｅ１は第１基板５の引き上げ方向、従って第１基
板５界面近傍の液晶の配向方向を示し、ｅ２は第２基板
６の引き上げ方向、従って第２基板６界面近傍の液晶の
配向方向を示している。また、引き上げ方向ｅ１，ｅ２
の矢印は、基板の引き上げ方向を表している。

【００７５】次に、定法に従い、本発明の液晶表示素子
Ｃの電圧−透過率特性を３０Ｈｚ矩形波の電圧を印加し
ながら測定した。結果を図１１に示す。この図１１より
γ値を求めると、γ＝１．０６であった。このようにし
て、ＴＮ型液晶表示素子であるにも拘わらず急峻な電圧
−透過率特性を有する液晶表示素子Ｃが得られた。

【００７６】また、実施例１と同様の手法にて液晶材料
のポリイミドＬＢ膜に対する表面アンカリングエネルギ
を測定したところ、３．３×１０^-6［Ｊ／ｍ²］の値が
得られた。

【００７７】（実施例４）配向膜のラビング強度が異な
ること以外、実施例１と同様にして液晶表示素子Ｄ、
Ｅ、Ｆ、Ｇを作製し、そのγ値を測定した。表面アンカ
リング強度の測定値と併せて表１に示す。

【表１】

【００７８】表１より明らかなように、表面アンカリン
グ強度が１．０×１０^-4Ｊ／ｍ²以下の液晶表示素子
Ｄ，Ｅ，Ｆは高い急峻性を示しているが、表面アンカリ
ング強度が１．０×１０^-4Ｊ／ｍ²以上の液晶表示素子
Ｇは急峻性が悪い。このことから、表面アンカリング強
度を１．０×１０^-4Ｊ／ｍ²以下とすることにより、急
峻な電圧−透過率特性を有し、マルチプレックス駆動に
適した液晶表示素子が得られることが認められる。

【００７９】（実施例５）この実施例５は、捻れ角を大
きくしたＳＴＮ型液晶表示素子において、表面アンカリ
ング強度を１．０×１０^-4Ｊ／ｍ²以下としたことを特
徴とする。液晶捻れ角と捻れ方向が異なること以外、実
施例４の液晶表示素子Ｆと同一条件で液晶表示素子Ｈを
作製した。このときの偏光板貼合角度の設定を図１２に
示す。尚、図１２において、ａ５は第１基板５のラビン
グ方向、ａ６は第２基板６のラビング方向、ｂ３は偏光
板３の偏光軸方向、ｂ４は偏光板４の偏光軸方向を示し
ている。また、図１２において、数字は角度を表してい
る。

【００８０】本液晶表示素子Ｈは、逆ツイストドメイン
及び電圧印加時におけるストライプドメインの発生が認
められず、優れた配向性能が確認された。これは、本液
晶表示素子に用いられる配向膜の表面アンカリング強度
が小さいため、液晶分子に対する束縛が小さいためと推
定される。

【００８１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ＴＮ型液
晶表示素子であるにも拘わらず、急峻な電圧−透過率特
性を有し、マルチプレックス駆動が可能な液晶表示素子
を実現することができる。

【００８２】また、捻れ角がＳＴＮ型液晶表示素子より
も小さいため、ｄ／ｐマージンが広く（即ち、液晶材料
及び配向膜材料の選択範囲が広く）、高速・高コントラ
ストな液晶表示素子を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る液晶表示素子の構成
を簡略化した断面図である。

【図２】本発明の実施例１に係る液晶表示素子の各光学
要素の配置状態を示す図である。

【図３】本発明の実施例１に係る液晶表示素子の電圧−
透過率特性を示す図である。

【図４】比較例１における液晶表示素子の電圧−透過率
特性を示す図である。

【図５】比較例２における各光学要素の配置状態を示す
図である。

【図６】比較例２における液晶表示素子の電圧−透過率
特性を示す図である。

【図７】本発明の実施例２における偏光紫外線の照射方
法を説明するための図である。

【図８】本発明の実施例２における各光学要素の配置状
態を示す図である。

【図９】本発明の実施例２における液晶表示素子の電圧
−透過率特性を示す図である。

【図１０】本発明の実施例３における各光学要素の配置
状態を示す図である。

【図１１】本発明の実施例３における液晶表示素子の電
圧−透過率特性を示す図である。

【図１２】本発明の実施例５における各光学要素の配置
状態を示す図である。

【符号の説明】

２：液晶セル３，４：偏光板５：第１基板６：第２基板７：走査電極８：信号電極９，１０：配向膜１１：液晶材料ａ１〜ａ６：基板のラビング方向ｂ１〜ｂ４：偏光板の偏光軸方向ｃ１〜ｃ２：偏光板の吸収軸方向ｄ１，ｄ２：基板表面での液晶配向方向ｅ１，ｅ２：基板引き上げ方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走査信号電圧が印加される複数のストラ
イプ状走査電極と、走査電極上に形成される配向膜とを
有する第１基板と、前記走査電極と交差するように配置され且つ画像信号電
圧が印加される複数のストライプ状信号電極と、信号電
極上に形成される配向膜とを有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に封入され、且つ第１及び第
２基板のうちの一方から他方に向かって捻れ配向状態と
なっている液晶材料と、を含むツイステッドネマティッ
ク型液晶表示素子であって、前記液晶材料の前記各配向膜に対する表面アンカリング
強度が１．０×１０^-4Ｊ／ｍ²以下であることを特徴と
する液晶表示素子。
【請求項２】前記配向膜がポリスチレン誘導体から成
ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】前記配向膜がポリビニルシンナメート誘
導体から成り、且つこの配向膜は光配向法により配向処
理がなれていることを特徴とする請求項１記載の液晶表
示素子。
【請求項４】液晶捻れ角がほぼ９０度であることを特
徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の液晶表示素
子。
【請求項５】請求項１記載の液晶表示素子の製造方法
であって、ＬＢ（ラングミュア・ブロジェット）法を用いて、走査
電極及び信号電極の少なくとも一方の電極上に配向膜を
成膜する工程を含むことを特徴とする液晶表示素子の製
造方法。
【請求項６】請求項１記載の液晶表示素子の製造方法
であって、光配向法を用いて、走査電極及び信号電極の少なくとも
一方の電極上に形成された配向膜を配向処理する工程を
含むことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。