JPS595848Y2 - 液晶表示素子 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、液晶表示素子に関し、さらに詳しくは、印加
電圧の変化で光強度変調と色相変調を併せてもつパター
ン表示が得られる液晶表示素子に関する。

液晶を利用した表示方法で主として用いられているもの
に、所定のパターンの電極が形威されている２枚の電極
基板間に、正の誘電異方性を持ったネマチツク液晶を、
液晶分子の長軸方向が基板面に平行かつ液晶分子の配列
が基板間で連続的に９０゜ねじれた螺旋構造となるよう
に封入してなる液晶セルを、偏光方向が互いに直交する
一対の偏光板で挾んだ状態で、液晶セルの電極に電圧を
印加することにより、この電極間の液晶分子配列方向を
変化させて、液晶層に光不透過部を生じさせ、光透過部
との明暗により電圧印加電極のパターン形状に対応する
文字、記号、数字、絵柄等を表示するもの（電界効果型
ツイストネマテイク（ＦＥＴＮ）型表示デバイス）があ
り、 又、ネマチツク液晶を用いた色表示方式では所定のパタ
ーンの電極が形或されている２枚の電極基板間に、正又
は負のネマチツク液晶を一方の基板で垂直に、他方の基
板で水平に配列し、２枚の基板間で連続的に配列が変化
している液晶セルを、偏光方向が互いに直交する一対の
偏光板で挾んだ状態で、液晶セルの電極に電圧を印加す
ることにより、分子配列の変形を生じさせ、複屈折率変
化を用いて多色カラー表示をおこなうもの（ノ１イブリ
ツド配列ネマテイク（ＨＡＮ）型表示デバイス）がある
。

本考案者は上記二種の表示デバイスについて研究を進め
たところ、透明基板上に垂直配向処理層を有し、さらに
その上にパターン状の水平配向剤層を有する液晶表示用
基板を用いることにより、上記ＦＥＴＮ型とＨＡＮ型と
を一つの表示素子内に複合させることができ、而して固
定パターン表示や色調変化を可能にしうろことを見い出
した。

すなわち、本考案は、透明電極を有する透明基板の該電
極を含む面上に垂直配向剤を有し、さらにその上にパタ
ーン状の水平配向剤を有する液晶表示用電極基板と、透
明電極を有する透明基板の該電極を含む面上に水平配向
剤層を有する液晶表示用電極基板とを、それぞれ水平配
向剤層を内側にして対向させその間に、正の誘電異方性
を有する液晶物質を挾持してなる液晶セルの外側に、一
対の偏光板を回転可能に取りつけてなる液晶表示素子で
ある。

以下、本考案について図面を参照しつつ詳細に説明する
。

第１図は本考案の一例を概念的に示す断面図であって、
該液晶表示素子は、透明基板１の上に透明電極１０を有
し、さらに該電極１０を含む面に垂直配向処理２を施し
、その上にパターン状の水平配向剤層３を設けてなる液
晶表示用電極基板の水平配向剤層３の面を、透明基板４
の上に透明電極１１を有し、さらにその上に水平配向剤
層５を有するもう一つの液晶表示用電極基板の水平配向
剤層５の面に対向させ、その間に正の誘電異方性を有す
る液晶物質６を挾んでなる。

尚、セル周辺部のシール部などについては図面上簡略化
のため省略してある。

上記構或の液晶表示素子において、基板１及び４の透明
電極１０及び１１からリード端子を取り出し電源１２を
経てスイッチ１３をＯＮすることにより、ツイストネマ
テイツクモードを示す部分は、偏光面回転効果を示さな
くなり、偏光板７及び８の偏光軸互いに直行させ、さら
に水平配向処理層５の研摩方向と偏光板８の偏光軸を平
行に配置すると、ツイストネマテイツクモードを示す部
分では印加電圧のＯＮ，ＯＦＦにより光を透過させたり
、遮断させたりすることが可能となり、固定パターン表
示が可能となるが、さらにこの時、水平配向処理層５の
研摩方向と、偏光板８の偏光軸を平行の配置からずらす
と、電源１２を経てスイッチ１３をＯＮにすることによ
り、ツイストネマチツクモード部分ではＤＡＰ方式によ
る色調変化が得られ、ハイブリッド配列ネマチツクモー
ドの部分では、液晶分子の傾斜角が電圧無印加状態から
印加電圧増加とともに連続的に変化し、その結果、液晶
層の複屈折率が印加電圧に応じて変化し、入射光９が白
色光の場合は、印加電圧の変化に応じて透過光の色相の
変化が得られる。

このように上記液晶表示素子においては、印加電圧の変
化で光強度変調と色相変調をあわせもつパターン表示が
得られる。

さらに、上記液晶表示素子においては、透明電極をパタ
ーン化しておくことにより、水平配向層３のパターンと
電極のパターンとを複合させることが可能であり、表示
の多様化が図れる。

上記透明基板としては、ガラス板、各種プラスチック板
などが用いられる。

次に、該透明基板の表面に、酸化スズ、酸化インジウム
等がらなる透明電極を全面もしくはパターンを設け、該
透明電極を含む面を垂直配向処理する方法としては、基
板の酸処理、アルカリ処理、オルガノシラン被膜の形或
、その他シランカツプリング剤による表面処理、有機ケ
イ素化合物被膜の形戊、フッ素系樹脂化合物被膜の形或
、及びＳｉＯ，ＳｉＯ２，ＭｇＦ２等の無機材料蒸着膜
の形或、リチウムシリケートのコロイド溶液等の無機被
膜剤を塗布すること、あるいはガラスレジンの如く加熱
硬化により無機化する有機物を塗布する。

などの処理方法が使用できるが、前記垂直配向処理層の
上にポリイミド樹脂配向層等の有機系水平配向剤を設け
ることなどがら、特に垂直配向処理剤としては ■ 該垂直配向処理層上にポリイミド系樹脂等の有機系
水平配向剤の被膜が形或可能なこと、■ 有機系水平配
向剤に使用する溶剤に垂直配向処理剤がおかされないこ
と、 などが要求される。

次に、前記垂直配向処理層上に有機系水平配向剤を設け
、これを研摩等により配向処理を施し、水平配向処理層
を形或する。

この水平配向処理方法としては、ポリアミノ酸系樹脂、
ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリビニルアル
コール系樹脂、ポリエステル系樹脂、尿素樹脂、フェノ
ール樹脂、メラミン樹脂、ポリビニル系樹脂、アクリル
系樹脂等の樹脂及びこれらの共重合体が使用でき、その
他陽イオン、陰イオン、非イオンの各種界面活性剤があ
る。

次に、上記水平配向剤層をパターン化する。

該パターン化にはプラズマ灰化処理が好ましく用いられ
る。

すなわち、垂直配向処理層上に全面に設けたポリイミド
系樹脂等の有機系水平配向剤上に、特定のパターン状に
従ってマスキングを施し、プラズマ灰化処理によって前
記有機系水平配向剤を特定のパターン状に除去し、除去
されずに残った有機系水平配向剤以外の部分は、垂直配
向処理層が露出する。

このようにして一方の液晶表示用電極基板が作威される
。

プラズマは半導体生産において、シリコーンウエハーエ
ッチング用、ホトレジストの灰化用などドライプロセス
として注目を集めているが本発明では後者の灰化用の酸
素プラズマの使用により、有機系水平配向剤をパターニ
ングして同一基板上に水平配向層、垂直配向層を得てい
る。

酸素プラズマでは、活性化されたプラズマ状酸素が酸化
剤として有機系配向剤を攻撃するため、通常の状態では
酸化されないものでも酸化、分解されることになる。

ポリイミド系樹脂のような有機系配向剤のプラズマ灰化
に用いる酸素としては、空気（約１／５酸素を含有して
いる）、あるいは酸素だけでもよいが、空気よりは酸素
の方が酸素濃度が高いため除去時間が短かくできる。

プラズマ灰化処理によるパターニングが適用できる有機
系配向剤としては、プラズマ灰化の原理からも明らかで
あるが、有機系低分子物質、非架橋型高分子物質、架橋
型高分子物質等のいずれにも適応できる。

ただし含金属有機低分子物質、含金属有機高分子物質の
場合には、金属或分のみプラズマによってガス状になら
ないため基板上に残留するが、金属或分以外は灰化され
るので効果はある。

プラズマ灰化処理時のマスキングには、簡単な方法、ア
ルミ、ステンレス等の金属マスクが使用できる。

プラズマ灰化処理における除去される有機系配向剤のパ
ターンニング精度は、マスクと配向剤との密着度に影響
されるが、灰化処理時間のコントロールによりマスキン
グされている部分への灰化のまわり込みはほとんど防ぐ
ことができる。

他方の液晶表示用電極基板は、上記した方法により透明
基板上に透明電極を設け、さらに該電極を含む面に水平
配向剤を設けることにより得られる。

上記二枚の液晶表示用電極基板間に扶持される液晶物質
としては、正の誘電異方性（すなわち分子の長軸方向に
沿った誘電率が、この長軸方向と垂直の方向における誘
電率より大きい性質）を有する液晶化合物が単独で、あ
るいは全体として正の誘電異方性を有する組或物が用い
られる。

たとえば正の誘電異方性を有するネマチツク液晶化合物
（Ｎｐ液晶と呼ぶ）の少なくとも一或分から構威される
か、あるいはＮｐ液晶の少なくとも一戒分の負の誘電異
方性を有するネマチツク液晶化合物（Ｎｎ液晶と呼ぶ）
の少なくとも一或分とから構威され、全体として正の誘
電異方性を示すネマチツク液晶組或物が使用される。

尚、上記においてネマチツク液晶組戒物を構戊する液晶
化合物が二或分以上である場合には、表示素子の温度範
囲が広いので好ましい。

上記において使用される液晶化合物を次に例示する。

二二でＡ，Ｂはアルキル基、アルコキシ基、アノレキノ
レカノレボキシノレ基などで゛ある。

Ａ，Ｂがアノレキル基、アルキレン基、エーテル基、エ
ステル基、ケトン基等の基を含む直鎖またはメチル基の
枝分かれのある官能基である場合は、一般にＮｎ型の液
晶となり、Ａ，Ｂが一方にニトリル基、ニトロ基等電子
吸引基がある場合には、一般にＮｐ型の液晶となる。

ＸおよびＹの例としては直結されているビフエＮｎ液晶
は、大きな正の誘電異方性を示すＮｐ液晶化合物を少な
くとも一戊分添加し、全体として正の誘電異方性を有す
る液晶組或物として用いられる。

上記の全体として正の誘電異方性を有するネマチツク液
晶組或物には、該ネマチツク液晶組或物に対して０．０
１〜５重量％のコレステリル化合物、光学活性な置換基
を持つビフエニル誘導体、フエニルベンゾエート誘導体
、ペンジリデンアニリン誘導体、アゾキシベンゼン誘導
体などの光学活性化合物を添加することにより、液晶の
均一性を向上させることができる。

以上の説明で明らかなように、本発明の液晶表示素子に
よれば、印加電圧の変化で光強度変調と色相変調を併せ
てもつパターン表示が得られると共に、偏光板の回転を
併用することによっても色相変調が可能であるので、固
定パターンカラーディスプレイ、その他各種ＰＯＰ用デ
ィスプレイ、白色光源と組み合わせての装飾用照明など
に有効である。

以下、実施例を示して本考案をさらに具体的に説明する
。

実施例 酸化インジウムを蒸着した電極基板用ガフス板を、ジエ
トキシジメチルシランの１〜１０％トルエン溶液に浸漬
した後、８０℃で３０分間乾燥して垂直配向剤とし、こ
の上にポリーＬ一γ−ペンジルグルタメートの２％クロ
ロホルム溶液を回転塗布し、１００℃３０分間乾燥して
ポリアミノ酸被膜を設け、布で一方向にこすり水平配向
処理をおこなった。

この後、特定のパターンにエッチングされた金属マスク
で基板処理面をおおい、大空（約１／５酸素含有）雰囲
気中プラズマ仄化処理を１分問おこなった（ａｉｒ流量
１００ｍｍ／ｍｉｎ， １ｍｍＨｇ， ３００Ｗ出力
）。

この基板と、ポリアミノ酸被膜で水平配向処理された透
明電極基板とを、水平配向処理の研摩方向が直交するよ
うに対向させ、エーメルク社製ビフエニール系液晶Ｅ−
７を封入して得られた液晶セルの前後に、１対の偏光板
を設けて完威した液晶表示素子においては、印加電圧の
変化と偏光板の回転を併用させることによって、前記パ
ターンの固定表示が可能となり、さらには前記パターン
部の色調変化と、パターン部以外の色調変化が異なるこ
とを利用して、従米にない意匠性のあるＰＯＰ用液晶表
示素子として有効であった。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本考案の一例を概念的に示す断面図である。 １，４・・・・・・透明基板、２・・・・・・垂直配向
処理層、３・・・・・・パターン化された水平配向剤層
、５・・・・・・水平配向剤層、６・・・・・・液晶、
７，８・・・・・・偏光板、９・・・・・・入射光、１
０，１１・・・・・・透明電極。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 透明電極を有する透明基板の該電極を含む面上に垂直配
   向剤を有し、さらにその上にパターン状の水平配向剤を
   有する液晶表示用電極基板と、透明電極を有する透明基
   板の該電極を含む面上に水平配向剤層を有する液晶表示
   用電極基板とを、それぞれ水平配向剤層を内側にして対
   向させ、その間に正の誘電異方性を有する液晶物質を挾
   持してなる液晶セルの外側に一対の偏光板を回転可能に
   取りつけてなる液晶表示素子。