JPS5843723B2 - エキシヨウソシ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は１対の電極板間にネマチック液晶を挾持せしめ
てなる液晶素子、さらに詳しくはその電極板面上に付与
された配向性能に改良を加えた液晶素子に関するもので
ある。

１対の透明電極板間にネマチック液晶を挾持せしめた液
晶素子は、ネマチック液晶の電気光学的特性を利用した
表示素子として広く利用されている。

周知のように、この種の液晶素子にはその動作原理によ
って数種類の異なった形態がある。

例えば、負の誘電異方性を有するネマチック液晶に電界
を印加した時に生ずる光散乱現象（動的散乱モード−Ｄ
ＳＭ）を利用した液晶素子や正の誘電異方性を有するネ
マチック液晶に電界を印加した時に生ずる電界効果モー
ド（ＦＥＭ）を利用した液晶素子が知られ、後者にはさ
らに１対の電極板がその内面に平行に付与された配向性
能を互いに直交するように対向されたネジレ効果型液晶
素子（以下ＴＮ型液晶素子と略称する）と互いに平行に
なるように対向された平行ネマチック型液晶素子がある
。

また、後者の類に属するものとして、正のネマチック液
晶に多色性染料を添加し、色素の著しい多色性を利用し
たゲスト−ホスト効果型液晶素子も知られている。

これらの液晶素子のうち、液晶分子を配向させておき、
これに電圧を印加して液晶分子の傾きを制御し、これに
よって光の透過率を変化させて表示を行なｊＴＮＴＮ型
液晶素子行ネマチック型液晶素子等は表示を観察したと
きの表示のコントラストに観察方向依存性があり、さら
に表示が見えなくなる限界角度（表示面に垂直な方向か
ら次第に目を一方向に移動させて表示面に対して鋭角の
角度で表示を観察したとき、その観察点と表示点を結ぶ
直線が、表示面に垂直な直線となす角度がある角度より
大きくなると、表示が観察できなくなる。

この観察ができなくなる角度を限界角度という。

）が方向によって異なる。このコントラストや限界角度
の方向依存性は液晶分子の配向に起因すると考えられて
いる。

すなわち、上記液晶素子においては、液晶に配向処理剤
を添加したり、電極板内面上に配向処理液を塗布したり
、電極板上に一酸化ケイ素（Ｓｉｎ） を斜め蒸着した
り、あるいは電極板の表面を研磨したりして液晶分子を
配向させており、この分子の配向によって上記のような
方向依存性が生じていると考えられている。

例えば、電極板の表面を布、・・ケ等で擦ることによっ
て配向性能を付与する研磨法では、この研磨の方向に配
向性能が付与され、これによって限界角度に方向依存性
が生ずる。

（研磨方向と方向依存性の関係については図面をもって
詳細に後述する。

）なお、上記斜め蒸着法によって液晶分子を電極面に平
行に配向させた場合も、研磨法の場合と同様な方向依存
性が見られる。

すなわち、−酸化ケイ素（ＳｉＯ）、フッ化マグネシウ
ム（Ｍｇ Ｆ ２ ）等を電極面に対して約５°〜３０
０傾いた角度から真空蒸着をした場合にも、研磨と同様
に配向性能が付与され、限界角度に方向依存性が見られ
る。

なお、この場合は、後述する研磨方向と方向依存性の関
係と全く逆向きに方向依存性が見られる。

すなわち、上記斜め蒸着法の蒸着方向は、研磨法の研磨
方向と逆向き（１８０°異なる）に相当する。

なお、本明細書で称するこれら「配向性能」とは、電極
板表面のもつ機能で、前記限界角度の方向依存性の因と
なるものを意味し、配向性能を「付与」するとは研磨法
、斜め蒸着法等によって電極板表面にこの配向性能を持
たせることを意味するものとする。

この配向性能の正体は正確には解明されていないが、電
極板の表面の分子が研磨によって研磨方向に向けられて
並ぶこと、あるいは角度の浅い斜め蒸着によって分子が
蒸着方向に沿って並ぶこと等がその原因になっているも
のと考えられる。

これらの配向性能に起因する観察可能限界角度の方向依
存性は、従来よりこの種液晶素子における大きな問題と
して取り上げられており、この方向依存性が液晶表示装
置の用途に関連してできるだけ影響の少ない向きに出る
ように液晶素子の研磨方向を選んだりすることが知られ
ている。

（例えば時計の表示盤について、特開昭４９ ４０１４６号）また、往復研磨によってこの方向依存性
を多少和らげることも提案されているが、往復研磨では
結局最終の研磨方向が単純な一方向研磨の研磨方向とほ
ぼ同等の効果を奏し、限界角度の方向依存性は充分に改
良されていない。

本発明は上記方向依存性を減少させ、全体として広い限
界角度で、表示を観察することができる液晶表示素子を
提供することを目的とするものである。

さらに、本発明は方向依存性をなくし、限界角度を大き
くしていかなる方向からもほぼ等しいコントラストで表
示を観察できるようにした液晶素子を提供することを目
的とするものである。

本発明の液晶素子は、電極板間表面上に肉眼で判別でき
ない程度の微細なピッチで交互に逆向きの配向性能を付
与してなることを特徴とするものである。

この交互に逆向きに付与された配向性能により、全体と
して方向依存性がなくなり、あらゆる方向から見たとき
にほぼ等しいコントラストと限界角度で表示を観察する
ことができる。

以下、配向性能による方向依存性と、本発明の構成およ
び効果について、図面によってさらに詳細に説明する。

第１図はＴＮ型液晶表示装置の例を示すもので、対向す
る一対の透明ガラス板１，１の内面に透明電極層２，２
が蒸着され、この電極層２，２の上にその表面を研磨に
より互いに直交するように配向性能が付与された有機物
被膜３，３が設けられ、その間に液晶５がスペーサ４，
４によって封止されて挾持され、液晶表示素子を構成し
ている。

この液晶表示素子の周外面に偏光方向を互いに直交させ
た偏光板６，６が設けられ、ＴＮ型液晶表示装置を構成
している。

このようなＴＮ型液晶表示装置において、電極板の互い
に直交する研磨方向の組合せには、第２Ａ〜Ｄ図に示す
４通りがある。

第２Ａ−Ｄ図は表示装置前面から見た場合の電極板の研
磨方向の組合せを示すものであり、実線ＡＢは前方の電
極板の研磨方向を示し、点線ＣＤは後方の電極板の研磨
方向を示す。

方向は矢印で示される。第３Ａ−Ｄ図は第２Ａ−Ｄ図に
示す各研磨方向組合せに起因する限界角度の方向依存性
を例示するものである。

従来の研磨法の効果は第３Ａ−Ｄ図から明らかな様に、
電極板の研磨方向の組合せが変わることによって限界角
度の方向依存性は規則的に変化するがいずれの組合せの
場合でも前方の電極板の研磨方向ＡＢと後方の電極板の
研磨方向ＣＤとが直交することによって交点Ｏのまわり
に分けられる４つの９０°領域のうち、ＡＯとＯＤに挾
まれる９００領域の中間方向（Ｅ方向）が限界角度が最
大となり（第３Ａ−Ｄ図の場合８００の限界角度）、そ
の１８００反対方向、すなわちＯＢとＣＯに挾まれる９
０°領域の中間方向（Ｆ方向）が限界角度が最小となる
（第３図Ａ−Ｄの場合４００の限界角度）。

なお限界角度はＴＮ型液轟素子印加電圧、液晶材料等に
よって変化するものであるが、従来の電極面研磨処理に
よる配向性能に起因する上述の限界角度の方向依存性は
いかなるＴＮ型液晶表示装置においても変わらない。

本発明は、上記のような配向性能に起因する方向依存性
をなくすべく、上記４通りの配向性能を同一素子内で組
み合わせ、限界角度が４通りの限界角度の最大を組み合
わせたものとなるようにしたものである。

すなわち、本発明は第４Ａ図および第４Ｂ図に示すよう
に液晶素子の電極板１００表面１１（第１図の例では有
機物被膜３）に配向性能を交互に逆向きに付与したもの
を使用することを特徴とするものである。

第４Ａ図において１２，１３、また、第４Ｂ図において
１４．１５はそれぞれ左向き、右向きの配向性能を示す
ものである。

その交互に付与される配向性能の巾すなわち交互付与の
ピッチｄは、肉眼で判別できない程度に微細であるのが
、表示を明確にする上で望ましい。

肉眼で判別できない程度のピッチとは、個人差もあるが
約１００μ以下に該当する。

左向きの配向性能１２と右向きの配向性能１３の巾は、
それぞれほぼ等しいのがよいが、両者の面積比が２：３
〜３：２の範囲内であればよく、好ましくは９：１１〜
１１：９の範囲内であるのがよい。

々お、上記実施例（第１図）では液晶分子の配向性能を
向上させるために電極板上に有機物被膜３．３が設げら
れているが、これは必ずしも必要はなく、透明電極板の
表面を直接擦っても本発明は達成される。

研磨法によらず、斜め蒸着法によって配向性能を付与す
る場合には有機物被膜はもちろん不要である。

次に、電極板表面に交互に逆向きに配向性能を付与する
方法の例を説明する。

研磨法による場合は、第５図に示すような厚さ数１０μ
の薄い金属・・りに微細な巾のスリット２１をこのスリ
ット巾に等しい微細な間隔２２をおいて施してなるマス
ク２０をまず配向性能を付与すべき電極板の表面（有機
物被膜を設けてもよい）の上に置き、この上からスリッ
ト２１の長さ方向に沿ってハケ等で電極板表面を一方向
にのみ擦って研磨する。

次いで、マスク２０の位置をピッチ分（スリットの巾に
相当）だけ横（スリットの巾方向）にずらして、前記と
全く同様にしてハケ等で電極面をスリット２１に沿って
前記方向と並の方向に擦って研磨する。

こうすることにより、第４Ａ図に示すように、スリット
２１の巾に等しい巾の配向性能が電極板の面上に交互に
付与される。

また、研磨方向をスリット２１の巾方向にすれば、第４
Ｂ図に示すような配向性能を付与することができる。

また、研磨法によるもう一つの方法として、２本のハケ
を交叉させ、これを電極板上に置いてから同時に反対方
向に引き離すことによって研磨方法がほぼ１８０°異な
った研磨をすることも可能である。

この場合は付与された配向性能の巾は一定でなく、不規
則になるが、全体として前述の正および逆向きの配向性
能が付与され、しかもその面積比が２：３〜３：２の範
囲内にあれば、前述の方法と同等の効果をもつ液晶素子
を得ることができる。

このときは、第４Ａ図に示すような配向性能を付与する
ことができる。

斜め蒸着法による場合は、第５図に示す前記マスク２０
を電極板上に置いた後、そのスリット２１の方向に沿っ
て斜めに（電極板面に対して約５°〜３００の角度で）
ＳｉＯ等を真空蒸着し、次いでマスク２０をそのスリッ
ト巾方向にスリット２１のピッチ分だけ移動した後同様
にスリット２１の方向に沿って前記と逆方向から斜めに
ＳｉＯ等を真空蒸着する。

こうすることにより、前述の研磨法の第１の方法と同様
に一定のピッチで交互に逆向きの配向性能を付与するこ
とができる。

本発明の液晶素子は上記のように交互に逆向きの配向性
能を微小ピッチで付与された電極板を、使用したもので
、少なくとも１対の電極板のうちの一方に、好ましくは
両方にこの電極板を使用することにより、限界角度と全
体として広げたことを特徴とするものである。

第６Ａ〜６Ｃ図に、本発明の液晶素子における限界角度
を示す。

第６Ａおよび第６Ｂ図は、前方の電極板に上述のように
して作成した交互に逆向きの配向性能を付与された電極
板を使用し、後方の電極板には従来の一方向にのみ配向
性能を有する電極板を使用した例を示すものである。

第６Ａ図の例は後方の電極板が上向きの配向性能を有す
る場合を示すもので、第３Ａ図、第３Ｃ図に示す従来の
液晶素子の方向依存性を組み合わせた方向依存性を呈す
る。

第６Ｂ図の例は後方の電極板が下向きの配向性能を有す
る場合を示すもので、第３Ｂ図、第３Ｄ図に示す従来の
液晶素子の方向依有性を組み合わせた方向依存性を呈す
る。

第６Ａ、第６Ｂ図、いずれの場合も、限界角度は全体と
して従来のもの（第３Ａ〜３Ｄ図のもの）よりも広げら
れ、方向依存性は減少している。

前後両方の電極板に交互に逆向きに配向性能が付与され
たものを使用した場合は、第６Ｃ図に示すように、第６
Ａ 、６Ｂ図（もしくは第３Ａ〜３Ｄ図）の限界角度の
最大部分を組み合わせた限界角度を示すようになり、表
示素子の上下、左右いかなる方向から見てもほぼ等しい
コントラストおよび限界角度で表示を観察することがで
きるようになる。

このように、本発明の液晶素子は、従来問題とされてい
た限界角度の問題を大巾に改良し、観察可能な範囲を大
きく広げたものであり、各種液晶表示装置に寄与すると
ころは極めて太きい。

次に本発明の実施例を記す。

実施例 １ 透明支持体上に透明電極を設けた透明電極面上に熱硬化
性樹脂を塗布し、さらにこの上にニトロセルロースを塗
布して電極板を作成し、とのニドｏ−１＝ルロース表面
に２本のハケを交叉させて置き、同時に１８０°反対方
向に引いて配向処理を行なった。

このようにして２枚の電極板を得、この２枚の電極板を
その研磨された直線方向が互にほぼ９００交叉するよう
に対向させて、この間にｐ −プロピルベンジリデン−
ｐ′−シアノアニリンとｐヘキシルベンジリデン−ｐ′
−シアノアニリンを重量比で１：１．５に混合した正の
誘電異方性を有するＮ−液晶組成物を注入してＴＮ型液
晶表示素子を作成した。

これを直交する２枚の偏光板で挾持し５０Ｈｚ１．５Ｖ
の動作電圧を印加した。

−ｐ時の限界角度を測定した結果、第６Ｃ図に示すよ
うな限界角度の分布が見られた。

すなわち、約８０°の限界角度をほぼ円状に広く分布し
て有する方向依存性のない液晶表示素子が得られた。

実施例 ２ 電極板上に実施例１と同様の有機被膜を形成後、第５図
に示すような厚さ約４０μの金属・・りにエツチングに
より５０μ毎に５０μの巾のスリットを設けたマスクを
上記有機被膜を有する電極板上にのせて、ハケでスリッ
トに沿って一方向に研磨し、上述の板を研磨方向と直角
に５０μ平行移動し、上述の研磨方向と逆方向に研磨し
て第４図に示すような配向処理を行なった。

本実施例で得られた電極板を使用した液晶表示素子の限
界角度も第６Ｃ図と同様であった。

実施例 ３ 実施例１と同様の方法にて研磨を行ない、研磨方向が互
いに直交するように構成した素子にｐｎ−プロピルベン
ジリデン−ｐ′−シアノアニリンとｐ−ｎ−へキシルベ
ンジリデン−ｐ′−シアノアニリンを重量比で１：１に
混合した正の誘電異方性を有するネマチック液晶に３−
エチル−５（（３−エチル２（３Ｈ）−ベンゾチアソリ
テン）−２−ブチリデンツーローダミアン（■日本感光
色素研究新製ＮＫ−１３２１）をｏ、ｉ重量％を添加し
た組成物を注入してゲスト・ホスト効果型液晶素子を作
成した。

この素子に周波数５０Ｈｚで１．５■ の電圧を印
加したところ、表示面の −−ｐ 色が青色から無色に変化した。

この時の表示の限界角度も第６Ｃ図と同様であった。

実施例 ４ 透明電極として酸化インジウムが蒸着されたガラス基板
に二酸化ケイ素を約１０００Ａの厚さに蒸着して、ガラ
ス部と電極部の表面状態を均一にしておき、実施例２と
同様の第５図に示す５０μのスリットを設けたマスクを
このガラス基板上に置き、スリットの長さ方向で板面よ
り５°の角度から一酸化ケイ素を約２０ＯＡの厚さに斜
め蒸着した。

更に上記マスクをスリットの巾方向に５０μ平行移動さ
せ、前面の蒸着方向と逆の方向より、−酸化ケイ素を約
２０ＯＡの厚さに斜め蒸着した。

上記のように配向性能を付与した２枚のガラス板を配向
性能の方向が、互いに９００異なるように対向させ、こ
の間にｐ−ｎ−アルキル−ｐ′−シアノベンゼンベンゾ
ニー）、ｐ −ｎ −７’ｆルーｐ′−シアノベンゼン
ベンジェ−ト、ｐ−ｎ−７ミルｐ／−シアノベンゼンベ
ンゾニー）、ｐ−ｎ−ヘキシル−シアノベンゼンベンゾ
ニー）、ｐ−ｎ−ヘプチル−シアノベンゼンベンゾニー
）、ｐ−ｎ−オクチル＝ｐ′−シアノベンゼンベンゾエ
ートをそれぞれ等重量混合し、更に上記混合物に対し、
１０重量％のｐ−シアノ−ｐ／ ｎ−オクチルベンゼ
ンベンゾエートを混合した正の誘電異方性を有するネマ
チック液晶組成物を前記素子に注入し、これを偏光板で
挾持してＴＮ型液晶表示装置を作成した。

この限界角度を測定したところ、第６Ｃ図のように限界
角度に方向依存性のないことが判明した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶表示素子を一対の偏光板間に挾ん
でなるＴＮ型液晶表示装置の例を示す断向図、第２Ａ〜
２Ｄ図は液晶表示素子における２枚の電極板の研磨方向
の組合せの例を示す説明図、第３Ａ〜３Ｄ図は第２Ａ〜
２Ｄ図に対応してその研磨方向による限界角度の方向依
存性を示す図、第４Ａおよび４Ｂ図は本発明による液晶
素子において、電極板に交互に逆向きに付与された配向
性能の例を示す正面図、第５図は本発明の液晶素子に使
用される電極板に交互に逆向きの配向性能を付与するた
めのマスクの例を示す正面図、第６Ａ〜６Ｃ図は本発明
の液晶素子によって得られる限界角度の方向依存性を示
す図である。 １・・・・・・透明ガラス板、２・・・・・・透明電極
層、３・・・・・・有機物被膜、５・・・・・・液晶、
６・・・・・・偏光板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内面に配向性能を付与され、この配向性能が互いに
   ほぼ直交するように対向された一対の透明電極板間にネ
   マチック液晶を挾持せしめてなる液晶素子において、前
   記電極板面上の配向性能を肉眼で判別できない程度の微
   細なピッチで交互に逆向きに付与したことを特徴とする
   液晶素子。