JPH0440423A - 強誘電性液晶表示装置 - 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、強誘電性液晶表示装置における液晶分子の配
向方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の液晶表示装置は、ツィステッド・ネマチック（Ｔ
Ｎ）型およびスーパーツィステッド・ネマチック（ＳＴ
Ｎ）型液晶表示が主流である。このＴＮ型およびＳＴＮ
型液晶表示を用いた単純７トリクス・デイスプレィでは
、表示画素数が増加するにつれて表示コントラストが低
下するという問題が生じる。

これはＴＮ型およびＳＴＮ型液晶のしきい値特性が充分
に急峻でないために、非表示部分も半表示の状態になる
というクロストークを生じてしまうためである。又、Ｔ
Ｎ型およびＳＴＮ型液晶表示は、見る方向によりコント
ラストが著しく変化するという視野角依存性が大きいこ
とによっても大面積表示が困難である。

現在の液晶表示装置の主流であるＴＮ型およびＳＴＮ型
液晶表示装置においては、表示の高精細化や大容量化が
限界に近づきつつある。強誘電性液晶は、メモリ性（双
安定性）およびマイクロ秒オーダーの高速応答性という
ＴＮ型およびＳＴＮ型液晶表示装置にはない特徴を有し
ている。従って、情報表示能力のより高い装置を作るこ
とが可能である。

強誘電性液晶表示は層構造を持つカイラルスメクチック
Ｃ（ＳｍＣ”　）相を用いるために、ラビングによる配
向膜表面での局部的な方向の乱れによる層構造の欠陥が
発生し易く、表示装置全体にわたり均一に配向させるこ
とが困難である。このため、強誘電性液晶の層構造を損
なわずに均一に配向させる技術が必要である。また、液
晶分子の良好な配向を得るためには、適切な配向膜材料
の選択も必要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

強誘電性液晶を用いれば、単純マトリクスでも大容量表
示を実現することが可能である。それはＳｍＣ”相では
液晶自体がメモリ性（双安定性）を有するためにクロス
トークの問題が無いためであり、さらに印加電圧に対す
る光透過率の応答が急峻なためである。また、強誘電性
液晶表示では、ＴＮ型およびＳＴＮ型よりも視野角依存
性が小さいので、大面積表示が可能である。

しかし、この強誘電性液晶表示装置を有効に作用させる
ためには、液晶装置中の液晶分子を均一に配向させ、表
示装置全体に単一のドメインを形成することが必要であ
る。大面積表示を考慮した強誘電性液晶の配向制御方法
としてはＴＮ型およびＳＴＮ型液晶の配向制御方法とし
て知られている樹脂配向膜のラビング法が最も有効であ
る。しかし、従来技術として知られている配向膜材料で
あるポリイミドやポリビニルアルコールを配向膜として
用いてラビングを施した後、作製した液晶表示装置では
、コントラスト比が５二１程度と満足のいく表示特性が
得られないのが現状である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、強誘電性液晶表示装置において、強誘電性液
晶の均一な配向を得るために、液晶配向膜として表示装
置を構成する２枚の基板の内生なくとも一方の基板に、
炭素数８以下の炭化水素基を有する有機シランからなる
薄膜にラビングを施した配向膜を有することを特徴とす
る強誘電性液晶表示セルである。

本発明によれば、強誘電性液晶を大面積にわたって均一
に配向させることが可能になり、さらに、電界除去後も
電界印加時の状態を維持するメモリ効果を持つ強誘電性
液晶表示装置を得ることができる。また、強誘電性液晶
の層構造を乱すことなく、液晶分子を基板に平行に、大
面積にわたり均一に配向させることが出来、高コントラ
ストで動作させることができる。

本発明で用いる強誘電性液晶としては、カイラルスメク
チック液晶が好ましく、例えばＳｍＣ”　。

ＳｍＨ”、　ＳｍＦ”、　ＳｍＧ”などの相を有する組
成物を用いることができる。本発明の液晶表示装置に用
いる強誘電性液晶の具体例を以下に示す。

（４−デシルオキシベンジリチン−４′　−アミ八２−
メチルブチルシンナメート）Ｉ （４−へキシルオキシベンジリデン−４′　−アミ八２
−り００プロピルシンナメート）（４−（２−メチルブ
チルオキシ）−２−ヒドロキシ−ペンシリテン−４−オ
クチルアニリン）これらの液晶を単独で用いた場合、強
誘電性を示す温度範囲が狭い、粘度が高い、ピッチ長が
短いなどの問題がある。これらの問題を解決する目的で
、強誘電性液晶を２種以上混合したり、あるいは他のス
メクチック液晶やカイラルネマチック液晶を混合しても
良い。特に、本発明の表示装置を室温において高速で動
作させる場合には、液晶を単独で用いるよりも液晶組成
物がより好ましい。

液晶組成物としては、フエニリピリミジン系液晶組成物
などが挙げられる。

本発明で用いる有機シランとしては、一般式Ｒｎ５ｉＸ
４−，１（ｎ＝１．２または３、Ｘは例えば塩素原子、
臭素原子などのハロゲン原子、メトキシ、エトキシ、プ
ロポキシ、ブトキシなどのあるアルコキシ又はアセトキ
シなどのアンロキシ基、その他の加水分解性官能基であ
り、Ｒは炭素数８以下の炭化水素基である。炭化水素基
としては、メチル、エチル、プロピル、ブチルなどの飽
和、またはビニル、アルケニルなどの不飽和の脂肪族炭
化水素基、またはフェニル、ナフチルなどの芳香族炭化
水素基である。）で表わされる。

本発明に好適な炭素数８以下の炭化水素基を有する有機
シランの具体例としては、 ＣｔｈＳｉＣ１３（メチルトリクロロシラン）、ＣＨ：
＋Ｓｉ　（ＯＣＲ＋）　３　（メチルトリメトキシシラ
ン）、Ｃ１ｈＳｉ　（ＯＣｚＨｓ）　３（メチルトリエ
トキシシラン）、ＣＨｓ（ＣＨｚ）ｚｓｉｃ１３（プロ
ピルトリクロロシラン）、Ｃ１ｈ（ＣＨｚ）ｚＳｉ（Ｏ
ＣＨ３）＋　（プロピルトリメトキシシラン）　、Ｃ５
ＨｚＳｉ（ＯＣｚ）Ｉｓ）３（ペンチルトリエトキシシ
ラン）　、ＣＨ３（ＣＨｚ）ｓｓｉｃ＋＋　（ヘキシル
トリクロロシラン）　、ＣＨ３（ＣＨ２）　ｓＳｉ　（
ＯＣＨ３）　３　（ヘキシルトリメトキシシラン）　、
ＣＩ＋（ＣＨｚ）ｂｓｉｃＩａ　（ヘプチルトリクロロ
シラン）　、ＣＨ３（ＣＨ２）　６ｓｉ　（ＯＣＨ３）
　３　（ヘプチルトリメトキシシラン）　、ＣＨ３（Ｃ
Ｈｚ）７ｓｉｃＩ＋　（オクチルトリクロロシラン）　
、Ｃ１ｈ（ＣＨｚ）、５ｉ（ＯＣＨ３）ｚ　（オクチル
トリメトキシシラン）、Ｃｆｈ　（ＣＦｌｚ）　７ｓｉ
　（ＯＣｚＨｓ３３（オクチルトリエトキシシラン）、
（ＣＨ３）　ｚＳｉ　（ＯＣＨ３）　ｚ（ジメチルジメ
トキシシラン）、（ＣＨ３）　ｚＳｉ　（ＯＣｚＦＩ５
）　２（ジメチルジェトキシシラン）、（ＣＨ３）　３
Ｓ１０ＣＨ３（メトキシトリメチルシラン）、ＣＨｚ＝
ＣＨ（Ｈ３Ｃ）　ｚｓｉＯｃｚＨｓ（ビニルジメチルエ
トキシシラン）、 ＣＨｚ＝ＣＨ５ｉ　（ＯＣｚｌｌｓ）　３　（ビニルト
リエトキシシラン）、Ｃ６Ｈ５５ｉＣ１３（シクロヘキ
サントリクロロシラン）、Ｃ６Ｈ５５ｉ（ＯＣｚＨｓ）
３（フェニルトリエトキシシラン）が挙げられる。

有機シランを含有する塗布液を用いて、液晶配向膜を形
成する際、その塗布液の有機シランの濃度が低すぎては
、配向性能が充分得られず、また高すぎた場合には成膜
のうねり、屈折率からくる反射光の干渉色および透明導
電膜上の抵抗値の増大が生じるため、塗布液中の有機シ
ランの濃度は、１〜５重量％が好ましい。

有機シランの溶剤としては、その溶解性の他に溶液状態
での貯蔵安定性や薄膜形成の揮散性、膜中への残留性、
基板への影響等を考慮しなければならない。本発明の有
機シランに好適な溶媒の例を挙げれば、メタノール、エ
タノール、イソプロピルアルコール、ブタノールなどの
アルコール系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン等の
ケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系
溶媒、Ｎ、　Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ、　Ｎ−ジ
メチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンなどのアミ
ド系溶媒がある。これらの溶媒は単独または２種以上を
混合して用いても良い。

また、有機シランの加水分解性官能基の加水分解性を高
めるために、上記溶媒中に触媒として酢酸、プロピオン
酸などの有機酸または塩酸、硫酸などの無機酸を添加し
ても良い。加水分解を早める目的で溶媒中に水を添加す
ることも好ましい。

上記条件を満たした有機シランの溶液を、ディッピング
法、スピンコード法などにより基板に塗布し、５０〜２
５０°Ｃで乾燥し薄膜とする。

この薄膜のラビングを施す方法としては当業者に公知の
方法をそのまま適用することができ、特に限定するもの
ではない。薄膜にラビクングを施すことにより液晶配向
膜とするものである。

本発明の強誘電性液晶表示装置について以下に記す。

本発明の強誘電性液晶表示装置の構造を、−実施形態で
ある第１図を用いて説明するが、これに限定されるもの
ではない。

第１図において、１は基板、２は透明電極膜、３は液晶
配向膜、４はシール材、５はスペーサ、６は強誘電性液
晶を示す。

液晶配向膜３は、本発明の有機シランを透明電極膜２上
に成膜することによって得られる。成膜する方法として
は、有機シランまたは有機シランを含有する塗布液を塗
布した後、焼成する方法が挙げられる。また、塗布する
方法としては、スピンコード法、バーコード法、ロール
コート法、ディッピング法が挙げられる。基板１として
は、ガラスが主に使用されるが、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエールスル
ホン、ポリカーボネート、酢酸セルロースなどのプラス
チックも使用できる。基板１に蒸着スパッタ、ＣＶＤな
どの公知の手段によって酸化スズ、酸化インジウム、Ｉ
ＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ）等の透明電
極膜２が設けられる。シール材４は液晶表示装置内に液
晶を封止するためのものであり、スペーサ５は基板と基
板の間隔を一定に保つためのものである。

液晶配向膜３のラビングは、２枚の基板１の少なくとも
一方に施されていれば良い。両方の基板にラビングを施
した場合、ラビングの方向として互いに平行であるか反
平行であるかの何れでも良いが、反平行がより好ましい
。

〔実施例〕

以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。

実施例１ 透明電極膜（ＩＴＯ）付ガラス基板に、メチルトリエト
キシシラン　　　３．０重量部水　　　　　　　　　　
　　　　０．５重量部酢酸　　　　　　　　　　　　　
０．０４重量部ｎ−ブタノール　　　　　　　９７　　
重量部からなる溶液をガラス基板の電極膜上にスピンコ
ートシた後、１８０″Ｃで６０分間加熱し、厚み約５０
０Ａの有機シランの薄膜を形成した。

ガラス基板上に形成した有機シランの薄膜に植毛布によ
り一方向にラビングを施した。この一対のガラス基板を
、スペーサとして１．８μｍのシリカ粒を用い、上下の
ラビング方向が反平行となる様に重ね合わせ、注入口と
なる箇所を除いてその周辺をシーリングした。

次に強誘電性液晶Ｃ５−１０２４（チッソ石油化学製）
を１００“Ｃに加熱して等吉相とし、上記で作製した装
置内に注入口から注入した。この装置を７時間かけて１
００°Ｃから３０°Ｃまで徐冷した。

偏光顕微鏡観察によって、装置内の強誘電性液晶は均一
に水平配向していることが確認できた。

装置の電極に電圧±３５Ｖ２周波数１０１１ｚの正弦波
を印加した後、クロスニコル下での電圧駆動によって、
コントラスト比を測定した。

測定に用いた駆動波形及びコントラスト比の求め方を第
２し１に示した。

この時のコントラスト比は３０：１であった。

実施例２〜８ 有機シラン薄膜の組成を第１表に示した組成に代える以
外は、実施例１と同様に行った。その結果を第１表に示
す。

以下余白 第　　１　　表 比較例１〜３ 有機シラン薄膜の組成を第２表に示した組成に代える以
外は、実施例１と同様に行った。その結果を第２表に示
す。

第２表 〔発明の効果〕 本発明によれば強誘電性液晶の層構造を乱すことなく液
晶分子を基板に平行に大面積にわたって均一に配向させ
ることができ、高いコントラストで動作させることが可
能である。更に表示装置として有効なメモリ　（双安定
性）も得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶装置の１実施例を表す断面図、第
２図は本発明の実施例で用いた液晶装置の駆動波形と透
過光量変化を示したグラフである。 図中、１はガラス基板、２は透明電極膜、３は配向Ｉ！
、４はシール材、５はスペーサ、６は強誘電性液晶を示
す。 特許出願人　　旭化成工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、少なくとも一方の基板に、液晶配向膜として、炭素
   数８以下の炭化水素基を有する有機シランからなる薄膜
   にラビングを施した配向膜を有することを特徴とする強
   誘電性液晶表示装置。