JP2019179177A - 液晶表示素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】液晶に対し一定のプレティルト角と高い配向性を与えることが可能な液晶表示素子を提供する。【解決手段】第１電極基板１０１と第２電極基板１０２の互いに対向する面には、カラム構造を有する蒸着配向膜１０３が形成され、更に、その上には、光配向膜１０２が形成されている。第１電極基板１０１と第２電極基板１０２との間に封入された液晶１０５は、蒸着配向膜１０３が有するカラム構造から一定のプレティルト角が与えられ、光配向膜１０４が有する異方性に従って配向する。【選択図】図２
Description
本発明は、液晶表示素子に関するものである。
強誘電性液晶は、その強誘電性液晶分子（以下、単に液晶分子と言う）が有する自発分極の強さにより、基板間に印加される電界との相互作用が強いことから、一般的に使用されているネマティック液晶より極めて早い応答性を有し、ネマティック液晶を用いた今日の液晶表示素子において問題とされている動画のちらつき、画像処理速度において高い改善能力を示す。
また、基板間隔（セルギャップ）を１μｍ以下に制御することにより、強誘電性液晶の特徴である螺旋構造が消失され、液晶分子は、強誘電性液晶層方向の略垂直方向に、左右にそれぞれ或る角度で安定する。その左右の２方向間をスイッチングすることによって、入射する光の偏光状態を変え、ポラライザーに光を透過させるか否かを決定させる。前述の状態において、液晶分子は駆動電圧のＯＮ、ＯＦＦをするだけのきわめて単純な駆動原理で光の偏光状態の制御が可能となる。
ところで、セルギャップの小さいＳＳＦＬＣＤ（表面安定化強誘電性液晶表示素子）においては、自発分極による強い分子間の相互作用から、液晶層を所定の方向に配向させるための強い配向規制力が必要であり、配向膜からの相互作用が重要となる。
さらに、ＳＳＦＬＣＤの配向においては、液晶の捩れ構造が発生し、液晶層間の間隔が広くなるが、その間隔を埋めるため、液晶層には、くの字の形状となる、いわゆる「シェプロン構造」が発生する。このシェプロン構造は、液晶分子の長軸方向に対し２方向のいずれかの変化を生じる。
液晶を配向させる配向方法としては、基板上に配向膜を作成し、配向膜に異方性をもたせることが必要となる。一般的には、有機配向膜を使用したラビング処理方法、光感光性有機膜を用いた光配向膜法、有機あるいは無機材料を蒸着等の処理にて膜形成を行う蒸着法などが知られている。
しかしながら、自発分極を有し液晶分子間の相互作用が強い強誘電性液晶においては、上記配向方法においてはそれぞれ課題を有しており、利用するアプリケーション、例えば画像表示素子等において表示品位の低下、信頼性の問題等が懸念される。具体的には、ラビング処理方法においては、物理的な接触に伴うパーティクルの発生、キズやスジムラの発生が挙げられる。また、カラム構造を有し比較的密度の薄い膜になる蒸着配向膜においては、強誘電性液晶を配向させるためのいわゆるアンカリングエネルギーの不足、カラム構造内に液晶分子が入り込み所定の配向方向が得られないという懸念がある。また、プレティルト角を持たない光配向膜においては、プレティルト角の不足に拠るＣ１、Ｃ２配向の混在に伴うジグザグ欠陥の発生などが挙げられる。
特に表面安定化強誘電性液晶表示素子においては、膜に粗さが目立つ蒸着配向膜では配向力が乏しい。それを改善するための方法として、例えば特開平１-２３４８２４に記載されている方法においては、蒸着配向膜上に水平配向膜を形成することにより蒸着配向膜を平坦化することが提案されている。また、特許第２７２４８３８号に記載されている方法においては、蒸着配向膜上に有機配向膜を形成してラビング処理を行なうことが提案されている。
特許文献１、２に記載されている方法では、液晶に対し一定のプレティルト角を与えることができるが、以下に示すような問題がある。特許文献１に記載されている方法では、水平配向膜による配向力そのものの低下が生じる懸念があり、配向膜との強い相互作用が必要な強誘電性液晶などにおいては十分な配向力を得られない。特許文献２に記載されている方法では、有機配向膜に対するラビング処理の物理的な接触処理においてパーティクルの発生、スジムラの発生が懸念されることに加え、カラム構造を有する蒸着配向膜上においては、その表面粗さから有効なラビング処理効果が得られず、十分な配向力が得られない場合がある。これらの問題は、表面安定化強誘電性液晶表示素子において顕著であるが、その他の液晶表示素子においても同様に発生し得る。
本発明は、以上の問題点に鑑みて成されたものであり、液晶に対し一定のプレティルト角と高い配向性を与えることが可能な液晶表示素子を提供することを目的とする。
液晶に電圧を印加するための電極を有する第１電極基板と第２電極基板とが貼り合わされることにより生じた両基板間の隙間に液晶が封入された液晶表示素子であって、前記第１電極基板と前記第２電極基板のうち少なくとも一方には、前記液晶を配向させる第１配向膜と第２配向膜とが形成され、前記第１配向膜は、カラム構造を有する配向膜であり、前記第２配向膜は、光配向膜であり、且つ、前記第１配向膜の上に形成されている、液晶表示素子とする。
前記液晶は、強誘電性液晶である液晶表示素子であっても良い。
前記第１配向膜は、斜方蒸着法にて成膜されたものである液晶表示素子であっても良い。
前記第２配向膜は、前記第１配向膜と同等以下の厚さを有する液晶表示素子であっても良い。
本発明によれば、液晶に対し一定のプレティルト角と高い配向性を与えることが可能な液晶表示素子を提供することができる。
本発明の実施形態に係る液晶表示素子は、例えば強い配向規制力とシェプロン構造の制御のための一定のプレティルト角が必要な表面安定化強誘電性液晶表示素子であり、パーティクルやスジムラの発生を抑制し、且つ液晶に高い配向力と一定のプレティルト角を与えることを可能とする配向膜の構造有している。具体的には、カラム構造を有したＳｉＯ２蒸着膜から成る蒸着配向膜の上に、光感光性を持った有機膜から成る光配向膜が積層された配向膜の構造を有している。これにより、パーティクルやスジムラを発生させず、且つ液晶に高い配向力と一定のプレティルト角を与えることが可能となり、強誘電性液晶におけるジグザグ欠陥の発生を抑制することが出来る。
本実施形態に係る液晶表示素子においては、一定のプレティルト角を第１層の蒸着配向膜から得るため、第１層の蒸着配向膜のカラム構造に所定の角度を有している。また、第１層の蒸着配向膜からプレティルト角を効果的に得るため、第１層の蒸着配向膜の上に形成される第２層の光配向膜は、第１層の蒸着配向膜と同等以下の膜厚を有している。更に、高い配向力を第２層の光配向膜から得るため、第２層の光配向膜は、例えば偏光ＵＶ等にて所定の方向に異方性が付与されている。
以下、本実施形態に係る液晶表示素子のより具体的な構成を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示素子の縦断面図であり、液晶表示素子の内部に液晶が封入される前の状態を示している。図１に示すように、液晶に電圧を印加するための電極（不図示）が形成された電極基板１０１、１０２（例えば、それぞれシリコン基板、ガラス基板）の上にＳｉＯ２を斜方蒸着法にて成膜した第１層の蒸着配向膜１０３が形成され、その上に光感光性を持った有機膜から成る第２層の光配向膜１０４が形成される。光配向膜１０４の形成についてはいくつか製法が考えられるが、例えばスピンコート法などが挙げられる。
蒸着配向膜１０３は各電極基板１０１、１０２の表面に対して一定の角度で傾斜する複数のカラム構造を有しており、各カラム構造の間に空間が生じている。その空間に光配向膜１０４が入り込み、またカラム構造の上部表面を覆うように光配向膜１０４が形成される。この状態において、蒸着配向膜１０３と光配向膜１０４の総膜厚は、蒸着配向膜１０３と光配向膜１０４のそれぞれの膜厚の合計より薄くなる。蒸着配向膜１０３のプレティルトの効果を得るため、蒸着配向膜１０３は光配向膜１０４の下に完全に埋まらず、そのカラム構造が光配向膜１０４の表面形状に一定の方向性を与える必要がある。そのため、光配向膜１０４は、蒸着配向膜１０３と同等の厚さの膜、もしくはそれよりも薄い膜とされている。更に、光配向膜１０４は、液晶に対する十分な配向力、及びアンカリングエネルギーを得るため、例えば偏光ＵＶ等により一定方向に感光を行い、異方性が付与されている。
図２は、本発明の実施形態に係る液晶表示素子の縦断面図であり、液晶表示素子の内部に液晶が封入された後の状態を示している。上述のように蒸着配向膜１０３と光配向膜１０４が形成された１対の電極基板（電極基板１０１、１０２）を、概ね枠状のシール材（スペーサーを含む場合がある）を介して互いに貼り合わせることで生じた隙間（セルギャップ）に、強誘電性液晶からなる液晶１０５を封入することで、図２に示す液晶表示素子が構成されている。１対の基板間に封入された液晶１０５は、各電極基板１０１、１０２に形成された光配向膜１０４の異方性に従い適宜配向している。また、光配向膜１０４との界面に接する液晶１０５は、蒸着配向膜１０３からのカラム角度の影響を受け一定のプレティルト角が付与されている。これにより、液晶１０５のシェプロン構造１０６が一定の方向に制限され、ジグザグ欠陥の発生が抑制されている。また、ラビング処理を必要としない蒸着配向膜１０３と光配向膜１０４においては、パーティクルやスジムラが発生する懸念はない。
以上の実施形態において、液晶１０５は、ネマティック液晶などであっても良い。但し、本発明は、液晶１０５が強誘電性液晶である場合に特に有効である。
蒸着配向膜１０３は、蒸着法以外の方法を用いて形成された配向膜であっても良い。
光配向膜１０４は、蒸着配向膜１０３よりも厚い膜であっても良い。但し、光配向膜１０４は、蒸着配向膜１０３と同等の厚さの膜であるのが望ましく、それよりも薄い膜であるのがより望ましい。
蒸着配向膜１０３と光配向膜１０４とが積層された配向膜は、電極基板１０１、１０２のうち何れか一方のみに形成され、他方にはそれとは異なる配向膜（例えば、単層の配向膜）が形成されていても良い。但し、蒸着配向膜１０３と光配向膜１０４とが積層された配向膜は、電極基板１０１、１０２の両方に形成されているのが望ましい。
１０１、１０２ 電極基板
１０３ 蒸着配向膜
１０４ 光配向膜
１０５ 液晶
１０６ シェプロン構造
１０３ 蒸着配向膜
１０４ 光配向膜
１０５ 液晶
１０６ シェプロン構造
Claims (4)
- 液晶に電圧を印加するための電極を有する第１電極基板と第２電極基板とが貼り合わされることにより生じた両基板間の隙間に液晶が封入された液晶表示素子であって、
前記第１電極基板と前記第２電極基板のうち少なくとも一方には、前記液晶を配向させる第１配向膜と第２配向膜とが形成され、
前記第１配向膜は、カラム構造を有する配向膜であり、
前記第２配向膜は、光配向膜であり、且つ、前記第１配向膜の上に形成されている、
ことを特徴とする液晶表示素子。 - 前記液晶は、強誘電性液晶であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
- 前記第１配向膜は、斜方蒸着法にて成膜されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示素子
- 前記第２配向膜は、前記第１配向膜と同等以下の厚さを有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の液晶表示素子。
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