JPH0210326A - 液晶表示素子 - 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、液晶表示素子に関するものであり、特に、液
晶を配向制御する配向膜を改良した液晶表示素子間する
。

ｔｒｅ来の技術 液晶を用いた表示素子は、 ｌ）消費電力が少ないこと ２）駆動電圧が小さいこと ３）小型・軽量化ができること などの利点を持ち、電卓、時計を始めさまざまな用途に
用いられている。

このような液晶表示素子において、良好な特性を得るた
めには、液晶を一定方向に配列させ、モノドメイン化す
る必要がある。液晶をモノドメイン化するためには、界
面効果により、液晶を一定方向に配列させる必要があり
、そのため液晶表示素子には必ず配向膜が設けられてい
る。代表的な液晶配向膜処理方法として、斜方蒸着法、
ラビング法が挙げられる。

斜方蒸着法は、ＳｉＯの様な酸化物や八ｕ、Ｐｔの様な
金属を基板面に対【八斜め方向から数１００Ａ〜数１０
０ＯＡの厚みに蒸着することで配向膜を作成する。

斜方蒸着法によって特定の分子配列が実現できろのは、
斜め蒸着によって基板面に形成された波紋形状面と液晶
分子の相互作用によるものであり、その形状の微妙な違
いで平行配列と傾斜配列の違いが生じる。

一方、ラビング法は基板表面に形成した有機高分子膜を
布などで一定方向にこすることによって配向処理を行う
ことができる。ラビング法による液晶配向のメカニズム
は完全に解明されてはいないが、ラビングによって配向
膜表面にせん断応力を加えることで、表面付近のポリマ
ー鎖の配向が起こり、液晶がポリマー鎖の配向に従って
、配列すると考えられている。

これらの配向処理法のうち、配向膜作成の容易さ、配向
の安定性などの点から、液晶表示素子の配向法として、
ポリイミド膜のラビング法が広く用いられている。

発明が解決しようとする課題 しかし、ポリイミド膜のラビング法に間しても、次のよ
うな問題点がある。ポリイミド樹脂は、−般に絶縁性が
高いため、配向膜として用いて表示を行った場合、液晶
、あるいは配向膜、あるいはそれらの界面に不要な電荷
を蓄積する。電荷の蓄積量が液晶素子の一方の基板上と
他方の基板」二で異なると、液晶層に加わる実効電圧が
極性によって異なることになり、特にアクティブマトリ
クス方式において、画面のちらつき、表示むらなとの原
因となる。この様な、画面のちらつき、表示むらなどの
画質低下に加え、長期にわたる信頼性にも問題がある。

また同様に、このポリイミド配向膜を強誘電性液晶表示
素子に用いる場合にも、表示のやきつき現象等、素子内
に蓄積した電荷による極性反転時の異常表示が発生し、
強誘電性液晶に特有のメモリ性が充分に得られなくなる
場合がある。

液晶、あるいは配向膜、あるいはそれらの界面での電荷
蓄積が起こらないようにする方法として、配向膜の電気
導電性を高める方法が挙げられ、例えば、一般に導電性
樹脂やフィルムなどで行なわれているように、カーボン
粒を配向膜中に分散する方法が考えられる。しかし、カ
ーボン粒を混入する場合は、１００Ａ前後の微粒子の分
散が困難な上、カーボン粒による対向ショートや光透過
の問題があり、適当な対策にはならない。

本発明は、このような従来の液晶表示素子の課題を解消
した液晶表示素子を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、電気伝導度が１０−１９〜ｔ□−１ｓΩ−１
ｃｍ−１の範囲内にある高分子を配向膜とする液晶表示
素子を用いることによって、上記目的を達成する。

作用 本発明は、導電性の高い高分子を液晶配向膜として用い
ることにより、電荷が蓄積されにくくなり、そのため、
良好な電界駆動特性が得られる。

実施例 以下に、本発明をその実施例を示す図面を参照して説明
する。

いま、液晶表示素子内に、不要電荷を蓄積させないよう
にするには、配向膜として、導電性高分子を用いる方法
が考えられる。導電性高分子の場合、ポリアセチレンに
代表されるように、一般に溶剤に不溶であったが、最近
可溶性の導電性高分子が開発されてきている。このうち
アルキル鎖のついたポリチェニレン、ポリピロールや、
側鎖にベンゼン環のついたポリアセチレンなどについて
検討を行なったところ、容易に溶剤に溶け、高分子膜を
基板上に容易に形成でき、また液晶の配向膜として用い
ても、液晶の配向性が良いことを確認した。またこの配
向膜を用いた液晶表示素子では、蓄積電荷の少ないこと
も発見した。これらの高分子膜の電気伝導度を測定した
ところ、１０−１”〜１０−＋５Ω−’ｃｍ−’の範囲
内にあり、電気抵抗が液晶の抵抗とほぼ同じかあるいは
低いため、膜自体にも電荷が蓄積しにくいと考えられる
。

そこで、導電性の高い高分子を液晶配向膜として用いる
ことにより、電荷が蓄積されにくくなり、そのため、良
好な電界駆動特性が得られる。しかも、強誘電性液晶表
示にも、極めて容易に対処することができる。

次に、本発明を更に具体的に説明する。

本発明の液晶表示素子に用いる高分子は、従来より用い
られている高分子配向膜（ポリイミド系高分子膜やポリ
ビニルアルコール膜など）と同様、スピンコードなどに
より容易に成膜できる。またその後、ラビング処理する
ことによって、容易に液晶を配向させることができる。

高分子の電気伝導度は、厚さ２０００Ａの高分子膜を、
面積が１ｆｆＩｆｆ１２の電極にサンドイッチし、ｔｏ
ｏｖ印加電印加電圧定を行なった。

液晶表示素子の画面のちらつき（フリッカ）の程度を表
わす量として、下式に示される輝度変調度ｍを定義した
。

平均透過光強度 本実施例では、駆動波形をｆ＝３０Ｈｚ、矩形波とし、
液晶表示素子の光透過率を５０％変化させるのに要する
電圧ｖ５１Ｉを印加してｍ値を測定した。透過光変動の
３０Ｈｚ成分は、スペクトラム・アナライザ（アトパン
テスト（株）！！ＴＲ−９４０６）にて分離した。

フリッカが感じられるレベルは個人差も大きいが、３０
ｆｌｚの場合、輝度変調度ｍ＜０．０１ではほとんどの
場合フリッカは認識されない。

実施例１ 第１図に本発明における液晶表示素子の構造を示す。こ
の構造を有する素子を次のように作成した。まず、ＩＴ
Ｏ電極２，８を有する基板１，９上に、Ｎｉチル−２−
ヒ９０言ル“ノン（ＮＭＰ）に１容か　したネ０す（０
−灯ルノエ：ル？セｆトン）を乾燥後の配向膜３，４の
膜厚が５０ＯＡとなるように、スピンコード法により塗
布し、１００℃で１時間乾燥した。ネ°す（０−メチＪ
ｌフェニ１１７セチしン）配向膜の電気伝導度は、７Ｘ
１０”目Ω−’ａｍ−’であった。

次に、このガラス基板上の配向膜をラビングし、その後
、このラビングした方向が互いに９０度ねじれるように
、セルギャップが５．８７１ｍになように、ビースペー
サ６を介して貼合わせ、注入口となる箇所を除いて周囲
をシール樹脂５で囲んだ。次に液晶７として、ネマチッ
ク液晶（ＬＩＸＯＮ（リクソン）９１５０チッソ石油化
学（株）社製ネマチック液晶）を素子内に減圧下、常温
で注入し、注入口を封止した。

この素子を偏光顕微鏡により観察したところ、液晶が均
一に配向していることがわかった。

次にキャノン社製液晶評価装置を用いて、２０℃で各素
子の電圧−透過率特性を測定し、光透過率が５０％変化
するのに要する電圧Ｖ’ｌを求めた。

そして、直流電圧５■を３０分印加後、重連の方法によ
り３０Ｈｚの輝度変調度ｍを測定した。その結果、ｍ＝
０．００６０で、ちらつきなどの異常表示はなく、電荷
の蓄積はほとんどないことがねかつた。

実施例２ 配向膜として、トルエンに溶かしたネ°す（３−ヘキシ
１工ｆＬニリ）を用い、実施例１と同様に配向膜を作成
した。ネ’　＋７　（３−へキシルチにカ）配向膜の電
気伝導度は、　８Ｘ　１０−”Ω−’Ｃｍ−’であった
。

素子を組み立て、ネマチック液晶を注入したところ、液
晶は均一に配向した。また輝度変調度ｍを実施例１と同
様に求めたところ、０．００７５で、ちらつきはなく、
電荷の蓄積もほとんどなかった。

実施例３ 配向膜として、ＮＭＰに溶かしたネ”Ｊ　（Ｎす０ロピ
Ｊ１ピローＪり（電気伝導度：９Ｘ１０−’θΩ−’ｃ
ｔｎ−’）を用い、実施例１と同様にセルを作成したと
ころ液晶は均一に配向し、ｍ＝ｏ、００６５で、電荷の
蓄積もほとんどなかった。

実施例４ 配向膜として、ＮＭＰに溶かしたホ０す（ｐ−（ｏ−Ｉ
チル）ノエ二しシ）（電気伝導度：３Ｘ１０−”Ω−’
　ｃ　ｍ−’）を用い、実施例１と同様にセルを作成し
た。液晶は均一に配向し、ｍ　＝　０　、００７７、電
荷の蓄積もほとんどなかった。

実施例５ 配向膜として、　ネ°す（Ｏ−メチ１１フエニ１１７セ
チトン）を用い、　実施例１と同様に配向膜を作成した
。

次に、このガラス基板上の配向膜をラビングし、上ｒ基
板の配向膜のラビング方向が、互いに逆方向になるよう
に、２．０７ｚｍのスペーサを介して貼合わせた。、液
晶としては次のような相転移変化する強誘電性液晶を素
子内に、減圧下、９０℃（Ｉ相）で注入した。

→（１１−＋５１１Ａ−＋　　　５ｍ（”この素子を偏
光顕微鏡より観察したところ、欠陥のない均一配向の強
誘電性液晶表示素子が得られた。液晶素子は、表示駆動
時においてもやきつき現象は起こらず、電荷蓄積はなか
った。

実施例６ 配向膜として、本°す（３−ヘヘシルｆｔニトシ）を用
い、実施例５と同様に配向膜を作成した。

素子のギャップが２．０μｍとなるように組み立て、強
誘電性液晶を注入したところ、液晶は均一に配向した。

またやきつき現象は起こらず、電荷の蓄積もほとんどな
かった。

実施例７ 配向膜として、ＮＭＰに溶かした本０す（Ｎ−）０ロヒ
０ルヒ０ロール）、実施例５と同様にセルを作成したと
ころ液晶は均一に配向し、やきつき現象は見られず、電
荷の蓄積もほとんどなかった。

実施例８ 配向膜として、ＮＭＰに溶かしたネ°す（ｐ−（ｏ−ｒ
子１１戸工二トン）を用い、実施例５と同様に強誘電性
液晶のセルを作成した。液晶は均一に配向し、やきつき
現象はなく、電荷の蓄積もほとんどなかった。

比較例１ 高分子配向膜として、ポリイミド（電気伝導度：８×ｌ
Ｏ伺６Ω−’ｃｍ利）を使い、実施例１と同様に液晶表
示素子を作成した。

この素子では、液晶は均一に配向したが、輝度変調度ｍ
は０．０３５３と大きく、表示部のちらつきがわかり、
電荷が蓄積されていた。

比較例２ 高分子配向膜として、ポリ（ｏ−メｆ１１スチトシ）（
電気伝導度：４Ｘ１０伺７Ω伺ｃｍ−’）を用い、実施
例３と同様に強誘電性液晶表示素子を作成した。

この素子は、電圧を印加する時間が長くなるほど、やき
つき現象による異常表示が発生した。

発明の効果 本発明の液晶表示素子は、従来から問題であった蓄積電
荷による画面のちらつき、表示むらなどを、電気伝導度
を限定した高分子を使用することにより、容易に解決で
きる。また、強誘電性液晶表示素子の場合にも、表示の
やきつけ現象など起こさない良好な表示素子である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例における液晶表示素子の構成を表
す断面図である。 １．９・・・・・・ガラス基板、２，８・・・・・・Ｉ
ＴＯ電極、３，４・・・・・・配向膜、５・・・・・・
シール樹脂、６・・・・・・ビーズスペーサ、７・・・
・・・液晶。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気伝導度が１０＾−＾１＾０〜１０＾−＾１＾
   ５Ω＾−＾１ｃｍ＾−＾１の範囲内にある高分子を配向
   膜とした液晶表示素子。
2. （２）配向膜の高分子が、ポリチェニレン、ポリピロー
   ル、ポリシアノアセチレン、ポリメチルアゾメチン、ポ
   リフェニルアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリ
   （ｍ−フェニレン）、及びそれらの誘導体、あるいはこ
   れらからなる混合体、あるいは共重合体である請求項１
   記載の液晶表示素子。
3. （３）液晶が強誘電性液晶である請求項１記載の液晶表
   示素子。