JPH036530A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPH036530A
JPH036530A JP1141678A JP14167889A JPH036530A JP H036530 A JPH036530 A JP H036530A JP 1141678 A JP1141678 A JP 1141678A JP 14167889 A JP14167889 A JP 14167889A JP H036530 A JPH036530 A JP H036530A
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Hirobumi Wakemoto
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Narihiro Sato
成広 佐藤
Shoichi Ishihara
將市 石原
Fumiko Yokoya
横谷 文子
Yoshihiro Matsuo
嘉浩 松尾
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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 本発明はパネルの上下基板間での液晶のねじれ配向を利
用した液晶表示素子の画質改善に関する。
従来の技術 現在 液晶表示素子の主流はTN方i  STN方式等
のネマチック液晶のねじれ配向を利用したものである。
これらの方式の表示原理は電極を設けた上下基板間で液
晶をねじれ配向させ、電界を加えることによってねじれ
を解消させる。それにともなって光の旋光性または複屈
折性が変化し偏光板と組み合わせて光の透過状態または
反射状態を制御することによって表示を行なうことがで
きも 表示に必要な液晶のねじれ配向を実現するためへ
 上下基板表面に通常ラビング処理によって一軸配向処
理を施した配向膜を設けるとともほねじれの方向を一定
方向に揃えるために液晶中にカイラル物質が添加されて
いる。
発明が解決しようとする課題 しかし表示が高密度化し画素のサイズが小さくなると、
逆ねじれ領域が発生しやすくなる。逆ねじれ領域が発生
すると順ねじれ領域との境界にディスクリネーションラ
インが現れ 配向欠陥となも そのため表示のコントラ
ストが低下し 液晶表示素子の画質が低下してしまい問
題である。このような欠陥は液晶の等吉相転移温度以上
の熱処理や電圧印加を行なうことによっである程度改善
できるパ 一度発生した逆ねじれ欠陥を完全に無くすこ
とは非常に困難である。
この逆ねじれ欠陥の発生(よ ラビング処理を基板表面
全体にわたって均一かつ十分に行うことができないのが
一つの原因である。画素サイズの小型化にともなって基
板表面の凸凹のピッチが細かくなり、どうしてもラビン
グ布の繊維と配向膜表面との接触が充分でなくなり、ラ
ビング不足となも また 液晶のプレチルト角の局所的
なばらつきも要因の一つと考えられる。ラビング処理を
強く行なうことで多少の改善は認められる力丈 大きな
効果はな(−そしてラビングを強くすると配向膜が傷つ
いたり、膜の剥離が発生する。さらにTPTを用いたア
クティブマトリクスパネルでζ上TFTに静電気による
ダメージを与え 場合によっては静電気破壊が起こる。
液晶中のカイラル化合物の量を増やすことによる対策も
行なわれる力(カイラル化合物の添加量の増加は一般に
液晶の特性低下を伴℃\ 好ましくな(ち また 逆ね
じれ欠陥の低減に対して、液晶特性変化の許容範囲内で
カイラル物質の添加量を増やす効果は小さし− 課題を解決するための手段 本発明は上記課題を解決するた八 液晶パネルの上下基
板間での液晶のねじれ配向を利用した液晶表示素子にお
いて、上下基板表面に設けた配向膜の少なくとも一方の
表面がカイラル基を含有することを特徴とすも 作   用 通常ラビング処理等により液晶の一軸配向処理を施した
配向膜に挟まれた領域で液晶が配向する場合、配向膜表
面と液晶の相互作用によって配向膜との界面付近の液晶
がまず一軸配向し この配向が液晶バルク中に伝播する
ものと考えられる。
上下基板間で一軸配向処理の方向を変えて液晶をねじれ
配向させる場合、カイラル物質が存在しなければねじれ
方向を規定することはできなしも もし配向膜表面付近
にカイラル物質が存在しなけれ(戯 そこから逆ねじれ
領域が発生し 成長する可能性があも 逆ねじれ領域が
ある程度の大きさに成長すると安定に存在するようにな
り、逆ねじれ領域が固定されてしまうと考えられも −
度固定された逆ねじれ領域を順ねじれに戻すためには大
きなエネルギーが必要であa 本発明の液晶表示素子(よ 配向膜表面にカイラル基を
有することを特徴とする。表面に必ずカイラル基が存在
するた八 液晶は配向膜界面において一軸配向するとと
もにねじれ方向も規定され配向領域が界面からバルクヘ
一定方向のねじれをもって成長すも このため本発明の
液晶表示素子において(よ 逆ねじれ欠陥が発生せず高
画質が得られる。
実施例 本発明の液晶表示素子はその配向膜表面にカイラル基を
含有しており、逆ねじれドメインの発生を防止し 高画
質を得ることができる。配向膜表面にカイラル基を導入
する方法としては カイラル基をもつ化合物を蒸着法や
ディッピング、スピンコード法などの溶液処理法などを
用いて表面処理する方法があも またカイラル化合物の
種類によってはLB法や固液界面での化学吸着法の利用
が有効な場合もある。その他 混合系の相分離現象を利
用して表面にカイラル基を導入できる場合もあム 配向膜表面に導入されたカイラル基は単に物理吸着状態
でも効果を発揮する力丈 安定性の点から配向膜基質の
表面に存在する官能基と共有結合または水素結合などの
化学反応により形成されることがより好ましl、Xo 
 この意味で配向膜基質としては一○H1−NH2、C
00H1不飽和結合などの官能基を含むことが好ましく
も しかし本来このような官能基をもたないポリオレフ
ィンなどでも紫外線照射や放射線処理等を用いた表面処
理によって導入が可能である。
ラビング等による一軸配向処理は上記のようなカイラル
基による表面処理を行なう前または後で行なうことがで
きる。
本発明において、表面に導入されるカイラル基は一種類
でなく複数種でもよ(′Vo  その場合、カイラル基
によって誘起される液晶の螺旋構造のねじれ方向が同一
方向であるカイラル基を用いることが好ましい。逆方向
のカイラル基を用いると逆ドメイン防止効果が弱まり、
ねじり力がつりあった場合にはラセミ体を用いた場合と
同様にまったく効果がなくなってしまう。
本発明において液晶のねじれ方向は表面に存在するカイ
ラル基によって規定される力交 液晶中にもカイラル物
質を添加した方がより効果的であるその場合、配向膜表
面に存在するカイラル基によって誘起される液晶の螺旋
構造のねじれ方向と、液晶中に含まれるカイラル物質に
より誘起される液晶の螺旋構造のねじれ方向が同一方向
である必要があも カイラル基の導入は片側の配向膜表面だけでも効果があ
る力丈 両側の配向膜表面に導入した方がより効果的で
ある。
以下に具体的な実施例をもって本発明の説明を行なう。
な抵 本発明の効果を示すためく 以下の実施例におい
て液晶セルを形成するための一方の基板に実施例1に記
載の表面形状をもつ基板を用い島 (実施例1) 本発明におけるカイラル基導入による効果を確かめるた
めに次のような実験を行なっ九 液晶表示素子を形成す
るための基板として、 ITO電極上に200OAの厚
みの窒化珪素膜を設(す、さらにその上に幅10μ取 
高さ1μmのアルミニウムのラインを60μ田の間隔で
ストライブ状に形成したガラス基板を用い九 配向膜基
質として無水ピロメリット酸と4,4°−ジアミノジフ
ェニルエーテルから成るポリアミック酸溶液を基板上に
スピン塗布L  170℃で熱処理して100OA厚の
膜を得九 この基板を4−(S−2−メチルブチル)ベ
ンゾイルクロライドを0.1Mの濃度に溶解したエーテ
ル中で加熱還流することによって表面処理を行なっ九こ
れによって配向膜基質表面に存在するアミノ基との反応
が起こり、アミド結合によって表面にカイラル基が導入
されも 四塩化炭素で洗東 乾燥した後、ナイロンの不
織布を用いてアルミニウムのラインと垂直方向にラビン
グ処理を行なっ九この基板を、まったく同様に処理した
表面が平坦なITO付きガラス基板とラビング方向が9
0°ずらして組み合わせ、ギャップ6.3μmのセルを
作製し九 比較例として実施例1と同一形状の基板を用いて4−(
S−2−メチルブチル)ベンゾイルクロライドによる表
面処理を行なわなかったこと以外は実施例1とまったく
同様にしてセルを作製し九これらのセルにカイラル物質
として4−(S−2−メチルブチル)−4° −シアノ
ビフェニルを0.1%添加したメルク社製の液晶ZLI
−2244−000を注入し 配向状態を調べ島 実施
例1のセルにおいては逆ねじれドメインの発生は認めら
れなかった力交 比較例のセルでは逆ねじれドメインが
多発し九 偏光板を電圧無印加時に光を遮断するノーマ
リブラック(NB)モードに貼り、電圧印加時と無印加
時の光透過率の比(コントラスト比)を測定し總 実施
例1のセルではコントラスト比95が得られた力丈 比
較例のセルでは僅か24であっなこれは逆ねじれ領域と
順ねじれ領域の境界での電圧無印加時の光抜けの影響に
よるものである。
(実施例2) 実施例1と同様 ストライプ状に凸凹を形成した基板を
用いて実験を行なっ九 配向膜基質としてポリビニルア
ルコール(クラレ ポバール117)水溶液をスピンコ
ー)L、150℃で熱処理して1000A厚の膜を形成
した この基板を4− (S−2−メチルブチル)ベン
ゾイルクロライドを0.1Mの濃度に溶解したエーテル
中で加熱還流することによって表面処理を行なっ九 こ
れによって配向膜基質表面に存在する一〇H基との反応
が起こり、エステル結合によって表面にカイラル基が導
入される。ナイロンの不織布を用いてアルミニウムのラ
インと垂直方向にラビング処理を行なっ九 この基板を
、まったく同様に処理した表面が平坦なITO付きガラ
ス基板とラビング方向が90°ずらして組み合わせ、ギ
ャップ6.3μmのセルを作製した比較例として実施例
2と同一形状の基板を用いて4−(S−2−メチルブチ
ル)ベンゾイルクロライドによる表面処理を行なわなか
ったこと以外は実施例2とまったく同様にしてセルを作
製し九これらのセルに4− (S−2−メチルブチル)
−4゛−シアノビフェニルを0.1%添加したメルク社
製の液晶ZLI−2244−000を注入し 配向状態
を調べ島 実施例2のセルにおいては逆ねじれドメイン
の発生は認められなかった力(比較例のセルでは逆ねじ
れドメインが多発した 偏光板を電圧無印加時に光を遮
断するノーマリブラック(NB)モードに貼り、電圧印
加時と無印加時の光透過率の比(コントラスト比)を測
定し九 実施例2のセルではコントラスト比114が得
られた力丈 比較例のセルでは僅か27であり九 これ
は逆ねじれ領域と順ねじれ領域の境界での電圧無印加時
の光抜けの影響によるものである。
(実施例3) 実施例1と同様 ストライプ状に凸凹を形成した基板を
用いて実験を行なり九 配向膜基質として8産化学製無
機コート剤NHC−A−20−14の溶液をスピンコー
)L、300℃で熱処理して100OA厚のSiO2膜
を形成し九 この基板を4−(S−1−メチルへブチロ
キシ)ビフェニル−4′−カルボニルクロライドを0.
1Mの濃度に溶解したテトラヒドロフラン中で加熱還流
することによって表面処理を行なっ九 これによって配
向膜基質表面に存在する一OH基との反応が起こり、エ
ステル結合によって表面にカイラル基が導入される。こ
れにアルミニウムのラインと垂直方向ににラビング処理
を行なった この基板を、まったく同様に処理した表面
が平坦なITO付きガラス基板とラビング方向が90@
ずらして組み合わせ、ギャップ3.7μmのセルを作製
し九 比較例として実施例3と同一形状の基板を用いて4−(
S−1−メチルへブチロキシ)ビフェニル−4°−カル
ボニルクロライドによる表面処理を行なわなかったこと
以外は実施例3とまったく同様にしてセルを作製しな これらのセルにメルク社製の液晶ZLI−1565を注
入し 配向状態を調べ島 実施例3のセルにおいては逆
ねじれドメインの発生は認められなかった力丈 比較例
のセルでは逆ねじれドメインが多発し九 偏光板を電圧
無印加時に光を遮断するノーマリブラック(NB)モー
ドに貼り、電圧印加時と無印加時の光透過率の比(コン
トラスト比)を測定した 実施例3のセルではコントラ
スト比62gが得られた力(比較例のセルでは僅か12
であったこれは逆ねじれ領域と順ねじれ領域の境界での
電圧無印加時の光抜けの影響によるものである。
(実施例4) 実施例1と同機 ストライプ状に凸凹を形成した基板を
用いて実験を行なっ九 配向膜基質としてポリビニルア
ルコール(クラレ ポバール117)水溶液をスピンコ
ー)L150℃で熱処理して1000A厚の膜を形成し
九 この基板をR−1−メチルへブチロキシトリクロロ
シランを5 X 10−2 Mの濃度に溶解した四塩化
炭素溶液に10分間浸漬後、クロロホルムで充分洗浄し
九 これらの操作は水分の影響を避けるた八 乾燥窒素
気流中で行なっ九 この操作によって、カイラル基がS
i−〇結合によって表面に導入されモ120℃で30分
間処理した後、アルミニウムのラインと垂直方向にラビ
ング処理を行なっ九 この基板を、まったく同様に処理
した表面が平坦なITO付きガラス基板とラビング方向
を90°ずらして組み合わせ、ギャップ7.1μmのセ
ルを作製し丸 これらのセルに4(S−2−メチルブチ
ル)−4° −シアノビフェニルを0.1%添加したメ
ルク社製の液晶ZLI−1840を注入味 偏光顕微鏡
下で配向状態を調べたとこへ逆ねじれドメインの発生は
認められなかっ九 偏光板をノーマリブラック(NB)
モードに貼り、電圧印加時と無印加時の光透過率の比(
コントラスト比)を測定したとこへ コントラスト比6
8が得られ九 発明の効果 本発明の液晶表示素子においては 逆ねじれ欠陥が発生
せず高コントラスト1ヒ 高画質を得ることができる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)液晶パネルの上下基板間での液晶のねじれ配向を
    利用した液晶表示素子において、上下基板表面に設けた
    配向膜の少なくとも一方の表面がカイラル基を含有する
    ことを特徴とする液晶表示素子。
  2. (2)表面がカイラル基を含有する配向膜がカイラル基
    を有する化合物の表面吸着により形成されていることを
    特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。
  3. (3)表面がカイラル基を含有する配向膜がカイラル基
    を有する化合物と表面官能基との化学反応により形成さ
    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
    。
  4. (4)配向膜表面に存在するカイラル基によって誘起さ
    れる液晶の螺旋構造のねじれ方向と、液晶中に含まれる
    カイラル物質により誘起される液晶の螺旋構造のねじれ
    方向が同一方向であることを特徴とする請求項1記載の
    液晶表示素子。
  5. (5)配向膜がポリイミドまたはポリアミック酸である
    ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。
  6. (6)上下基板間で略90゜ねじれのねじれネマチック
    効果を用いた液晶表示素子であることを特徴とする請求
    項1記載の液晶表示素子。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51110351A (en) * 1975-03-24 1976-09-29 Seikosha Kk Ekishohyojisochito sonoseizohoho
JPS6375730A (ja) * 1986-09-19 1988-04-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 液晶電気光学装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS51110351A (en) * 1975-03-24 1976-09-29 Seikosha Kk Ekishohyojisochito sonoseizohoho
JPS6375730A (ja) * 1986-09-19 1988-04-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 液晶電気光学装置

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