JPH0216528A - 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】 〔概要〕 大容量表示が可能な液晶表示素子に関し、均一な表示品
質をもつ液晶表示素子を実用化することを目的とし、 液晶表示素子を構成する配向膜が長鎖アルキル基を備え
たポリアミド酸塩からなり、ラングミュア・ブロジェッ
ト法により形成して液晶表示素子を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は液晶表示素子の改良に関する。

液晶表示にはＴＮ　（Ｔｉｖｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉ
ｃ）型液晶やＳ　Ｔ　Ｎ　（Ｓｕｐｅｒ　Ｔｗｉｓｔｅ
ｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶を用いるもの、強電性液晶
を用いるものなどがあり、また、アクティブ・マトリッ
クス型の駆動方式をとるものなど各種のものがあるが、
発明者等はネマティック−コレステリック相転移型液晶
を用いる表示法を提案している。（特開昭６１−６０７
８２．昭和６１年３月２８日公開、特開昭６０−２５４
１９５．昭和６０年１２月１４日公開など） こ＼で、相転移型液晶を用いた液晶表示素子は双安定状
態における光の散乱と透過を利用して表示を行うために
、ＴＮ液晶やＳＴＮ液晶を使用する場合と違って偏光板
が不要であり、そのため明るい表示が実現でき、単純マ
トリックスパネル構成で例えば１２８０　Ｘ　９６０　
ドツト以上の大容量表示を行うことができる。

また、この特徴を活かして投写型表示をはじめ種々の応
用が図られている。（特開昭６１−１９８２７０゜昭和
６１年９月２日公開など） 〔従来の技術〕 第３図はネマティック・コレステリック相転移型液晶の
表示原理を示すもので、横軸には印加電圧を、また縦軸
には散乱することなく液晶層を通過した投射光の光透過
率（非散乱透過率）を示している。

こ−で、透明状態を選択するときは、駆動電圧Ｖｄの２
倍の電圧（２Ｖｄ）を印加してホメオトロピック状Ｂ（
略してＨ状態）とした後、電圧をＶｄに落としてＨ′の
透明状態に保持する。

また、白濁状態を選択したいときは、透明状態の選択と
同様に２Ｖｄを印加してＨ状態とした後、電圧をＯｖに
落として白濁しているフォーカルコニック状態（略して
Ｆ０状態）として後、Ｖｄを印加して白濁しているＦ状
態を保持する。

従って、相転移型液晶では液晶に印加する電圧を上記の
ように制御することによって、同一電圧Ｖｄで透明と白
濁とを選択することができる。

次に、同図の立ち下がり曲線で光透過率が９０％の値を
示す印加電圧値ＶＤ９゜と立ち上がり曲線で光透過率が
２０％の値を示す■、。との差（Ｖｕｚ。

＋ＶＤ、。）は駆動電圧マージン或いはヒステリシス幅
Δとして定義されている。

以上のようにネマティック・コレステリック相転移型液
晶表示は幅の広いヒステリシスを示すことが前提となる
。

すなわち、第３図に示すようにヒステリシス幅Δが充分
に広ければパネル全面に亙って均一な配向が得られるが
、Δが充分に大きくない場合は双安定駆動は不可能とな
る。

こ−で、Δは液晶材料と配向膜との相関により決まって
いるが、配向膜について説明すると、第４図は液晶表示
素子の構成を示す断面図であって、二枚のガラス基板、
１．１’の上には酸化錫（ＳｎＯ２）と酸化インジウム
（Ｉｎｇ０３）との固溶体（略称ＩＴＯ）からなる透明
電極パターン２，２゛が微少間隙を隔て＼マトリックス
状となるように対向して形成されており、この透明電極
パターン２．２′の上には配向膜３，３′が被覆され、
その間の間隙には液晶４が充填されている。

こ＼で、配向膜３，３′は本発明に係る相転移型液晶表
示素子の場合は垂直配向膜が用いられており、液晶分子
は配向膜面に対し垂直に配向しているが、配向膜３．３
′の厚さが不均一であったり、液晶材料との馴染みが悪
い場合は有効な配向処理ができず、従って相転移型液晶
表示が不可能になったり、可能であっても著しく不安定
になってしまうと云う問題がある。

か＼る問題は表示容量が大きく、有効表示面積が大きな
パネルにおいて顕著であり、表示品質の低下や製造歩留
まりの低下を招く原因となっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

相転移型液晶表示において、ヒステリシス幅Δを大きく
し、また安定化させ、できるだけ低電界側までホメオト
ロピック状態（透明なネマティック相状態）を維持する
ためには液晶分子を基板面（透明電極パターン面）に対
し均一に垂直配向させる必要があるが、垂直配向は水平
配向に較べて配向処理が困難であり、この傾向は大面積
の基板を用いる場合は顕著である。

ところで、ネマティック液晶を垂直配向させる方法とし
てＮ、Ｎ−ジメチル−Ｎ−オクタデシル−３−アミノプ
ロピルトリメトキシシリルクロライド（Ｎ、Ｎ−ｄ　ｉ
ｍｅｔｈｙｌ−Ｎ−ｏｃｔａｄｅｃｙｌ−３−ａｍｉｎ
ｏｐｒｏｐｙ　ｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌｃｈ
ｌｏｒｉｄｅ　　略称ＤＭＯＡＰ）を使用する方法が公
知であり、一般に用いられている。

（Ｆｒｅｄｅｒｉｃ　Ｊ、Ｋａｈｎ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙ
ｓ、Ｌｅｔｔ、、　Ｖｏｌ、２２＋Ｎｏ。

８，１５　Ａｐｒｉｌ　　１９７３） この方法はＤＭＯＡＰの０．１５重量％水溶液に被処理
基板を浸漬した後、約１１０　’Ｃで３０分乾燥するこ
とより薄く配向膜を形成する方法である。

然しなから、この方法によっても大面積の液晶表示素子
においては特性のばらつきが大きいことが問題であり、
この解決が必要であった。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は液晶表示素子を構成する配向膜が長鎖アル
キル基を備えた下記構造式で示されるポリアミド酸塩か
らなり、ラングミュア・ブロジェット法により形成して
液晶表示素子を構成することにより解決することができ
る。

Ｒ：　Ｃ）＋３　（ＣＨｚ）ｎ　ＮＣＣＨ３）ｚ　　ｎ
：ｔ２〜２２〔作用〕 本発明はＦｒｅｄｅｒｉｃ　Ｊ、Ｋａｈｎの提案に係り
、従来よりネマティック液晶の垂直配向処理に用いられ
ている上記のＤＭＯＡＰと同様に長鎖のアルキル基を備
えた化合物を液晶の垂直配向処理剤とし、これをラング
ミュア−プロジェット法（略称ＬＢ法）により薄く形成
して配向膜とするものである。

発明者等は検討の結果、疎水性をもっ長鎖アルキル基と
してジメチルオフデシルアミン（ＣＨｌ（ＣＨ２）　ｌ
　ｑＮ　（ＣＨ３）　ｚ　）を選び、また親水性をもつ
本体化合物として　ポリアミド酸を選んだ。

そして、両者を結合させてポリアミド酸塩とすることに
よりＬＢ法が適用できるようにした。

こ＼で、ＬＢ法は分子の大きさの厚みを有する有機薄膜
を作り、これを基板に移しとることを繰り返すことによ
り数分子層の薄膜を作る方法であって、親水性の基と疎
水性の基とを両端にもつ分子を水面に密に配列すること
により方向の揃った単分子膜を作り、この中に被処理基
板を浸漬し、引き上げることにより疎水基が外側を向い
た単分子膜を被処理基板上に移しとる方法である。

そして、これを繰り返すことにより原子配列の方向が揃
った累積分子膜を得る方法である。

本発明は、親水基と疎水基とが整然と配列するＬＢ法を
用いて数分子層よりなる配向膜を形成することにより液
晶の垂直配向を確実且つ均一に行うものである。

〔実施例〕

第１図は本発明に係るポリアミド酸塩の構造式また第２
図はこのポリアミド酸塩を得る反応の説明図である。

すなわち、０．０５モルのジアミノジフェニルエーテル
を１６０ｇの脱水ジメチルアセトアミドに溶解し、窒素
（Ｎ２）気流中で激しく攪拌しながら等量の無水ピロメ
リト酸を加え、室温で約１時間に亙って攪拌した後、こ
の溶液を攪拌している水中に滴下することによりポリア
ミド酸の沈澱体を得た。

これを遠心分離して水分を除き、アセトンを加えて沈澱
を粉砕し、遠心分離する操作を３回繰り返し、更にエー
テルにより同様な操作を行って後に減圧乾燥してポリア
ミド酸粉末を得た。

次に、このポリアミド酸の２．８７　Ｘ　１０−３モル
をベンゼン・ジメチルアセトアミドの混合溶媒（１：１
）に溶解し、これに同様に溶解したジメチルオクタデシ
ルアミン（５，７４Ｘｌ０−３モル）を加え、反応させ
て第１図に示すようなポリアミド酸塩を得た。

次に、このポリアミド酸溶液を２０℃に保った純水上に
滴下して膜を作り、これに透明電極パターンが形成され
ている２５Ｘ２５ｍｌ、厚さｌ　、　ｌ　ｍ＊　（７）
　カラス基板を浸漬・引き上げする操作を表面圧２５ダ
イン／　ｃｍの条件で５回繰り返して行った。

このようにして基板上に移し取ったＬＢ膜を配向膜とし
、長鎖アルキル基を残したまま６μｍのグラスファイバ
ーをスペーサとして液晶パネルを作った。

なお、上下のガラス基板のＬＢ膜引き上げ方向は互いに
反対になるようにした。

このよう、にして形成した５個のパネルにエタン系液晶
とフェニルシクロヘキサン系液晶を主成分とするネマテ
ィック・コレステリック相転移型液晶を封入してヒステ
リシス幅Δを測定した。

また、同様に従来の垂直配向剤であるＤＭＯＡＰで配向
処理した５個のパネルについても同じ液晶を封入し、１
５Ｖの駆動電圧Ｖｄに対するΔを測定した。

第１表 第１表はこのようにして得られたΔの実測値とΔの値を
２．５■とした場合のずれを示すものである。

その結果、本実施例のパネルはΔのばらつきが極めて小
さく、高品質の液晶表示素子が形成できることが明らか
となった。

〔発明の効果〕

本発明の実施により、大面積の素子についてもばらつき
が少なく均一な配向処理が可能となり、これにより品質
の向上と製造歩留まりの向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はポリアミド酸塩の構造式、 第２図はポリアミド酸塩を得る反応の説明図、第３図は
印加電圧−光透過率の関係図、第４図は液晶表示素子の
構成を示す断面図、である。 図において、 １はガラス基板、 ２．２′は透明電極パターン、 ３．３゛は配向膜、　　　　４は液晶、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ネマティック−コレステリック相転移型液晶の描く印加
   電圧−光透過率のヒステリシスループを利用し、駆動電
   圧の付与条件を変えることにより、同一電圧で透明状態
   と白濁状態とを選択して表示する液晶表示素子において
   、 該表示素子を構成する液晶配向膜が長鎖アルキル基を備
   え、下記の構造式で示されるポリアミド酸塩からなり、
   ラングミュア・ブロジェット法により形成されているこ
   とを特徴とする液晶表示素子。 ▲数式、化学式、表等があります▼ Ｒ：ＣＨ＿３（ＣＨ＿２）＿ｎＮ（ＣＨ＿３）＿２　ｎ
   ＝１２−２２但し、ｍは重合度