JPH09304776A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPH09304776A
JPH09304776A JP3660197A JP3660197A JPH09304776A JP H09304776 A JPH09304776 A JP H09304776A JP 3660197 A JP3660197 A JP 3660197A JP 3660197 A JP3660197 A JP 3660197A JP H09304776 A JPH09304776 A JP H09304776A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal display
display device
fluorine
alignment film
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JP3660197A
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Hitotsugu Oaku
仁嗣 大阿久
Atsushi Kawagoe
淳 川越
Satoshi Ihara
聡 渭原
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Kyocera Display Corp
AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
Kyocera Display Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】低電圧駆動が可能で、1秒当たりの極性反転回
数が200以下の低周波駆動条件下に50℃程度の高温
で通電したときに、長時間良好な表示品位が保たれる低
消費電力性に優れた液晶表示素子を提供する。 【解決手段】素子の実効電圧が1.5V以下になるよう
に液晶組成物を選定するとともに、配向膜材料として、
含フッ素ポリイミドのようなフッ素を含有する高分子物
質を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は低電圧駆動が可能な
液晶表示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】携帯情報端末や携帯電話等の用途では、
軽量化および電池寿命の延長の観点から消費電力が小さ
い液晶表示素子が求められている。消費電力は加わる電
場の周波数および駆動電圧の二乗にほぼ比例するので、
低電圧駆動が可能で、低周波で駆動した場合にも良好な
表示が確保される素子に対する期待が高い。
【0003】液晶表示素子の駆動電圧を低下するために
は、液晶層を構成する材料としてしきい値電圧の低い液
晶組成物を採用することが効果的である。そして、一般
に液晶組成物の誘電率異方性が大きいほどしきい値電圧
が低下することが知られている。
【0004】しかしながら、従来の素子仕様に駆動電圧
を下げる目的で単にしきい値電圧の低下に効果的な誘電
率異方性の大きい液晶組成物を適用し、1秒当たりの極
性反転回数が200以下の低周波駆動を行った場合に
は、50℃程度の高温で通電したときに、数時間〜数十
時間で表示ムラが発生し、実用に耐えなくなるという問
題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決し、低電圧駆動が可能で、低周波駆動条件下に高
温で長時間通電しても表示ムラを発生しない液晶表示素
子を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、高温で通
電したときに発生する前記の表示ムラの原因が、誘電率
異方性の大きい液晶組成物に共通するイオン性不純物に
起因する低比抵抗性にあるものと考え、その高比抵抗化
を種々検討したが、目的を達成するには到らなかった。
【0007】そこで観点を変えて、配向膜層の特性との
関係に着目して検討を進めた結果、意外なことに、従来
高プレティルト性を利用して高コントラスト化を図った
大型フルドット表示素子等の分野で、1秒当たりの極性
反転回数が例えば500以上の高周波駆動に限って適用
されていた、フッ素を含有する高分子物質からなる配向
膜を用いれば、誘電異方性の大きい液晶組成物と組み合
わせた場合にも、表示ムラの問題が解決できることを見
いだし本発明をなすに到った。
【0008】すなわち、本発明は下記の発明である。 [1]透明電極上に配向膜層を形成せしめた二つの基板
の配向膜層をそれらの配向方向の交叉角が80°〜30
0°となるように対向させ、それらの間に誘電率異方性
が正のネマチック液晶組成物を封入し、少なくとも一方
の基板の外側に偏光板を配置してなり、1秒当たりの極
性反転回数が200以下の低周波で駆動される液晶表示
素子において、その50%しきい値電圧の値が1.5V
以下であり、かつ前記配向膜層がフッ素を含有する高分
子物質からなることを特徴とする液晶表示素子。
【0009】[2]偏光板が両方の基板の外側に配置さ
れている[1]記載の液晶表示素子。 [3]高分子物質中のフッ素の含有形態が、ビストリフ
ルオルメチルメチレンの形態、および芳香環の結合部位
以外の水素をすべてフッ素で置き換えた形態から選ばれ
る少なくとも1種である[1]または[2]記載の液晶
表示素子。 [4]高分子物質中のフッ素の含有割合が、炭素原子1
00個当たりフッ素原子5個〜70個である[1]、
[2]または[3]記載の液晶表示素子。 [5]液晶組成物の誘電率異方性が+19以上である
[1]、[2]、[3]または[4]記載の液晶表示素
子。 [6]両側に配置された偏光板と基板の間の少なくとも
一方に光学補償機能を有する位相差フィルムまたは干渉
用液晶層が設けられている[2]記載の液晶表示素子。 [7]配向方向の交叉角が160°〜270°であり、
液晶組成物が旋光性物質を含有する[1]記載の液晶表
示素子。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明においては、フッ素を含有
する高分子物質からなる配向膜を用いることが重要であ
る。フッ素を含有する高分子物質の構造等は特に限定さ
れないが、配向膜の比抵抗の観点から、炭素原子100
個当たり5個〜70個、特に10個〜30個程度のフッ
素を含有するもの、また、膜の耐熱性、耐液晶性、成膜
性等の観点からポリイミド構造のものが好ましく採用可
能である。
【0011】高分子物質中のフッ素の含有形態として
は、ペルフルオルアルキレン基、オキシペルフルオルア
ルキレン基、ペルフルオルアリーレン基、オキシペルフ
ルオルアリーレン基のごとき結合基の形態、あるいはフ
ッ素原子、ペルフルオルアルキル基、ペルフルオルアル
コキシ基、ペルフルオルアリール基、オキシペルフルオ
ルアリール基のごとき置換基の形態が例示されるが、入
手の容易性、膜の安定性等の面から、ビストリフルオル
メチルメチレンの形あるいは芳香環の結合部位以外の水
素をすべてフッ素で置き換えた形が好ましく採用可能で
ある。
【0012】上記のごときフッ素を含有する高分子物質
からなる配向膜の比抵抗(25℃)は通常1×1012Ω
cm以下である。配向膜層の厚みは特に限定されない
が、薄過ぎると配向不良、また厚過ぎるとコントラスト
低下の惧れが生じるので、20nm〜80nmの範囲か
ら選定することが好ましい。
【0013】本発明において50%しきい値電圧とは、
対象となる液晶表示素子をスタティック駆動したとき
に、透過率の値が最大値と最小値の平均値になる電圧を
意味している。そして、この値が1.5V以下であるこ
とが重要である。
【0014】しきい値電圧を低下させるには、一般には
誘電率異方性が大きい液晶組成物の採用が効果的であ
り、例えばこの値が+19以上である液晶組成物が好ま
しく採用される。典型的な例としてはフルオルシアノフ
ェニルエステル系の液晶物質を含有する組成物が挙げら
れる。このような液晶組成物の封入後の比抵抗(25
℃)は通常7×1010Ωcm以下である。
【0015】本発明において両電極間での液晶分子のツ
イスト角は80°〜300°、好ましくは160°〜2
70°とされる。ツイスト角が小さ過ぎる場合には時分
割駆動をした際の液晶の状態変化が少なく、また大き過
ぎる場合にはヒステリシスや光を散乱するドメインを生
じやすいためである。
【0016】つぎに本発明の液晶表示素子の全体構成に
ついて説明する。所望のパターンにパターニングをした
ITO(In23 −SnO2 )、SnO2 等の透明電
極を設けたプラスチック、ガラス等の基板の表面に前記
したフッ素を含有する高分子物質の膜を設け、この表面
をラビング等の方法で配向処理し、配向膜層を形成した
透明電極付きの基板の間に、前記した誘電率異方性が正
のネマチック液晶による80°〜300°ツイストの液
晶層を挟持するようにされる。
【0017】この素子は、バックライトを用いる透過型
として、反射板を用いる反射型として、また、半透過反
射板を用いる半透過型として使用することができ、さら
に、一方の基板上にカラーフィルタ層を設け、カラー表
示素子として用いることもできる。
【0018】両側に配置された偏光板と基板の間の少な
くとも一方に光学補償機能を有する位相差フィルムまた
は干渉用液晶層が設けられている液晶表示素子の場合に
は、これらが設けられていない素子に比べて、コントラ
ストが大きくなるために、表示ムラが目立ちやすくなる
ので、このような素子に適用した場合に、本発明の効果
がより顕著になる。
【0019】本発明を透過型液晶表示素子に適用した場
合の一実施例を図1に示す。図1において、下側の基板
の下方に位置するバックライト・導光板等は省略してあ
る。本例においては、位相差フィルムがを1枚使用され
ているが、これを干渉用液晶層に変えたり、省略した
り、上下2枚にしてもよい。また、図2は本発明を反射
型液晶表示素子に適用した場合の一実施例を示すもので
ある。この場合も種々の変形が可能である。
【0020】本発明の液晶表示素子は1秒当たりの極性
反転回数が200以下の低周波で駆動され、消費電力低
減の観点からこの数値が50〜100程度になる1フレ
ームごとに極性を反転させる駆動方法が好ましく採用さ
れる。この数値が例えば500以上の高周波駆動を行う
素子においては、たとえ前記50%しきい値電圧1.5
V以下で通電ムラの問題が生じない場合であっても、消
費電力低減の目的は達成されない。
【0021】また本発明の液晶表示素子は、デューティ
比が1/8〜1/65程度で駆動される用途に好ましく
適用可能である。例えば、魚群探知機、車載用のインス
ツルメンツパネル、情報端末機、産業用の情報表示機器
(例えば、コピー機の操作パネルにおける動作状態表示
または動力機器の運転表示等)、各種の民生用のドット
マトリックス表示装置(オーディオ機器、時計、ゲーム
機器、アミューズメント、通信機器、カーナビゲーショ
ン、カメラ、TV電話、電卓の表示)等の表示機能を担
う機能要素として使用できる。
【0022】特に、本発明の液晶表示素子は、低駆動電
圧、低消費電力で使用できることから、なかでも携帯用
の電子機器、例えば、携帯電話、電子手帳、電子ブッ
ク、電子辞書、PDA(携帯情報端末)、ページャー
(ポケットベル)などに用いた場合に効果的である。さ
らに、本発明はその効果を損じない範囲で種々の応用が
できる。
【0023】
【実施例】ガラス基板上に面抵抗が約100Ω/□の透
明導電膜を設け、フォトリソグラフィー法でストライプ
状の電極パターンを形成した。その上にシリカとチタニ
アからなる絶縁膜を約50nmの厚さに製膜し、さらに
所定の配向膜材料を印刷法で塗布、焼成して、厚さ40
nmの配向膜層を形成させた。配向膜層の表面をラビン
グ法により配向処理した。配向方向はセルを組みあげた
ときにその交叉角が240°になるように設定した。
【0024】上下一組の基板の一方に熱硬化性のエポキ
シ樹脂からなるシール材を所定の形状にスクリーン印刷
し、他方に基板間の間隙を一定に保つためにスペーサと
してプラスチックビーズを散布した後、両者を所定の位
置で重ね合わせ、熱圧着して貼り合わせた。スペーサと
しては、セルを組みあげたときの基板間の間隙が6μm
になるように選定した。
【0025】こうして作成した空セルに、真空注入法で
所定の液晶組成物を注入し、エポキシ樹脂で封止した。
上記のようにして作成した評価用の素子を用い、封入
液晶組成物と配向膜材料の組み合わせを変えて、1/3
2デューティ−1/7バイアス、1秒間の極性反転回数
70(1フレームごとに極性反転)なる駆動条件下に、
50℃での通電試験を行った。
【0026】[実施例1]誘電率異方性が+22、屈折
率異方性が0.147である液晶組成物と、ピロメリッ
ト酸二無水物と4'',4''' −(ヘキサフルオルイソプ
ロピリデン)ビス(4−フェノキシアニリン)との等モ
ル重縮合物を原料として製膜したフッ素含量(炭素原子
100個当たりのフッ素原子数)が16.2であり、フ
ッ素の含有形態がビストリフルオルメチルメチレンであ
る含フッ素ポリイミド系配向膜材料とを組み合わせた場
合には、200時間の連続通電を行っても、表示ムラの
発生が認められず、均一な表示が維持された。また、こ
のときの50%しきい値電圧は1.39Vであった。
【0027】[実施例2]実施例1と同様の液晶組成物
と、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシトリフルオル
フェノキシ)−テトラフルオルベンゼン二無水物とビス
(2,3,5,6−テトラフルオル−4−アミノフェニ
ル)−エーテルとの等モル重縮合物を原料として製膜し
たフッ素含量(前記に同じ)が53であり、フッ素の含
有形態がベンゼン環の結合部位以外の水素をすべてフッ
素で置き換えた形であるペルフルオルポリイミド系配向
膜材料とを組み合わせた場合にも、200時間の連続通
電を行っても、表示ムラの発生が認められず、均一な表
示が維持された。また、このときの50%しきい値電圧
も1.37Vであった。
【0028】[比較例1]実施例1と同様の液晶組成物
と、フッ素を含まない通常のポリイミド系配向膜材料と
を組み合わせた場合には、通電開始後4時間で表示ムラ
が発生した。50%しきい値電圧は1.45Vであっ
た。
【0029】[比較例2]誘電率異方性が+10、屈折
率異方性が0.146である液晶組成物と、実施例1と
同様の配向膜材料の組み合わせの場合には、通電開始後
48時間で表示ムラが顕著になった。50%しきい値電
圧は2.06Vであった。
【0030】[比較例3]比較例2と同様の液晶組成物
と、比較例1と同様の配向膜材料の組み合わせの場合に
は、200時間の連続通電を行っても、表示ムラの発生
が認められず、均一な表示が維持された。なお、このと
きの50%しきい値電圧は2.14Vであった。
【0031】
【発明の効果】本発明の液晶表示素子は、低電圧駆動が
可能であるとともに、1秒当たりの極性反転回数が20
0以下の低周波駆動条件下に、50℃程度の高温で長時
間通電しても均一な表示が保たれ、低消費電力性に優れ
ており、特に、携帯用電子機器の表示素子として有用で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を透過型液晶表示素子に適用した一実施
例の断面図。
【図2】本発明を反射型液晶表示素子に適用した一実施
例の断面図。
【符号の説明】
1:基板 2:透明電極 3:配向膜層 4:液晶層 5:偏光板 6:シール材 7:スペーサ 8:位相差フィルム 9:反射板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渭原 聡 兵庫県尼崎市上坂部1丁目2番1号 オプ トレックス株式会社尼崎工場内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明電極上に配向膜層を形成せしめた二つ
    の基板の配向膜層をそれらの配向方向の交叉角が80°
    〜300°となるように対向させ、それらの間に誘電率
    異方性が正のネマチック液晶組成物を封入し、少なくと
    も一方の基板の外側に偏光板を配置してなり、1秒当り
    の極性反転回数が200以下の低周波で駆動される液晶
    表示素子において、その50%しきい値電圧の値が1.
    5V以下であり、かつ前記配向膜層がフッ素を含有する
    高分子物質からなることを特徴とする液晶表示素子。
  2. 【請求項2】偏光板が両方の基板の外側に配置されてい
    る請求項1記載の液晶表示素子。
  3. 【請求項3】高分子物質中のフッ素の含有形態が、ビス
    トリフルオルメチルメチレンの形態、および芳香環の結
    合部位以外の水素をすべてフッ素で置き換えた形態から
    選ばれる少なくとも1種である請求項1または2記載の
    液晶表示素子。
  4. 【請求項4】高分子物質中のフッ素の含有割合が、炭素
    原子100個当たりフッ素原子5個〜70個である請求
    項1、2または3記載の液晶表示素子。
  5. 【請求項5】液晶組成物の誘電率異方性が+19以上で
    ある請求項1、2、3または4記載の液晶表示素子。
  6. 【請求項6】両側に配置された偏光板と基板の間の少な
    くとも一方に光学補償機能を有する位相差フィルムまた
    は干渉用液晶層が設けられている請求項2記載の液晶表
    示素子。
  7. 【請求項7】配向方向の交叉角が160°〜270°で
    あり、液晶組成物が旋光性物質を含有する請求項1記載
    の液晶表示素子。
JP3660197A 1996-03-14 1997-02-20 液晶表示素子 Pending JPH09304776A (ja)

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JP8-57954 1996-03-14
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