JP2835787B2 - 強誘電性液晶素子 - Google Patents

強誘電性液晶素子

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、 強誘電性液晶を用いた
液晶素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】クラーク（Ｃｌａｒｋ ）およびラガウ
エル（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）により双安定性を有する液
晶素子が提案されている（特開昭５６−１０７２１６号
公報、米国特許第４，３６７，９２４号明細書等）。双
安定性を有する液晶としては、一般にカイラルスメクチ
ックＣ相（ＳｍＣ*）またはＨ相（ＳｍＨ*）を有する強
誘電性液晶が用いられる。この液晶は電界に対して第１
の光学的安定状態と第２の光学安定状態からなる双安定
状態を有し、したがって従来のＴＮ型の液晶で用いられ
た光学変調素子とは異なり、例えば一方の電界ベクトル
に対して第１の光学的安定状態に液晶が配向し、他方の
電界ベクトルに対しては第２の光学的安定状態に液晶が
配向される。またこの型の液晶は、加えられる電界に応
答して、極めて速やかに上記２つの安定状態のいずれか
を取り、且つ電界の印加のないときはその状態を維持す
る特質を有する。このような性質を利用することによ
り、従来のＴＮ型素子が視野角特性が悪いという問題点
の多くに対して、かなり本質的な改善が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大面積
の液晶パネルに強誘電性液晶を均一に注入し、均一な配
向状態を得ることが必ずしも満足にできなかった。これ
は液晶注入時に大面積の液晶パネル全体で均一な液晶注
入状態（液晶の進行スピードおよび供給スピード等）が
得難いため配向面付近の液晶分子のアンカリング状態が
微妙に異なることで配向状態に影響を及ぼすことが原因
の１つと考えられる。
【０００４】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、大面積の液晶パネル全面に均一な配向
状態を形成可能な液晶表示素子の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は電極、配向制御膜を有する一対の基板を電
極面に対向させて配置し、基板周縁部にシール剤を設け
該シール剤の一部に液晶注入口を開口させて該注入口よ
り両基板間に強誘電性液晶が充填され、該強誘電性液晶
が少なくとも２つの光学的安定状態を有する液晶素子に
おいて、少なくとも一方の基板の配向制御膜が該液晶を
配向させるためのラビング処理が施されたものであり、
該ラビング処理の方向と該注入口より液晶を注入する方
向とのなす交差角、つまり液晶分子がプレチルトによ
り、配向表面から浮いている方向と素子に液晶を注入す
る際の液晶の注入方向（進行方向）とのなす交差角、が
−４５〜＋４５゜の範囲であって、該液晶は、該一対の
基板間で、複数の液晶分子で構成される層からなる層構
造を有しており、該層はシェブロン構造をなしており、
該シェブロン構造をなす層が接する基板に対する回転方
向と、該基板に隣接する液晶分子の浮き上がり回転方向
とが同一方向であり、少なくとも基板近傍における液晶
分子が該２状態間でスイッチングするユニフォーム配向
状態をとることに特徴を有している強誘電性液晶素子で
ある。
【０００６】
【実施例】図１は本発明の強誘電性液晶セルの１例を模
式的に描いたものである。
【０００７】１１ａと１１ｂはガラス基板であり、それ
ぞれＩｎ 2Ｏ 3やＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉ
ｄｅ）等の透明電極１２ａ，１２ｂが形成されている。
その上に２００〜３０００Å厚の絶縁膜（ＳｉＯ2膜、
ＴｉＯ2 膜、Ｔａ2Ｏ5膜など）１３ａ，１３ｂおよび
５０〜１０００Å厚の配向制御膜１４ａ，１４ｂがそれ
ぞれ積層されている。基板１１ａと１１ｂとの間には強
誘電性スメクチック液晶１５が充填され、基板１１ａと
１１ｂとの間の距離は０．１〜３μｍに設定される。こ
の距離は両基板間に配置したビーズスペーサ１６（シリ
カビーズ，アルミナビーズ等）によって保持される。
【０００８】両基板１１ａ，１１ｂはシール接着剤１７
によって接着される。接着剤１７は図２（ａ）（ｂ）に
示すように基板周囲に設けられその一部を液晶を注入す
るための注入口２１として開放してある。注入は、パネ
ル内部を真空に引き、注入口に液晶を塗布し、注入口を
液晶で封止し、その後液晶パネルの温度を上昇させ、パ
ネル内部に液晶を進行させ注入を行なう。
【０００９】液晶の配向はその注入状態に大きく左右さ
れ、またその注入は図２に示す注入方向とラビングの方
向との関係に左右される。配向制御膜１４ａ，１４ｂに
はラビング処理が施される。ラビング方向とは図３に示
すように液晶分子がプレチルトにより配向表面から浮い
ている方向である。このラビング方向と、液晶の注入方
向（進行方向）とが図４に示すように同一方向（０°）
または−４５°から＋４５°の範囲で交差するように各
方向を設定する。
【００１０】以下本発明の詳細な具体例を示す。
【００１１】＜実施例１〜３，比較例１〜７＞２枚の
１．１ｍｍ厚のガラス板を用意しそれぞれのガラス板上
にＩＴＯのストライプ状電極を形成した。さらに上下電
極のショート防止、絶縁体膜としてＳｉＯ2 をスパッ
タ法により１０００Å形成した。その上にポリイミド形
成液ＬＱ１８０２（日立化成社製）をスピンナーで塗布
し、加熱焼成処理を施してポリイミド配向膜を形成し
た。次に２枚の基板の焼成後のポリイミドの被膜に対し
ラビング処理を施した。このラビング方向については後
述する。ラビング処理後一方の基板に平均粒径約１．５
μｍのアルシナビーズを散布した後、もう一方の基板に
図２に示すような形状でエポキシ樹脂の接着剤をスクリ
ーン印刷で形成し、２枚のガラス基板をはり合わせパネ
ルを作成した。パネルの大きさは対角で１０インチの大
きさである。
【００１２】ラビング方向と注入方向の交差角が−１８
０°〜＋１２０°までの１０種類のマトリクス駆動用パ
ネルを作成した。図５にラビング方向と注入方向との関
係を示す。これらの各パネルにフェニルピリミジンを主
成分とする混合強誘電性液晶を注入口から注入し、これ
らのマトリクスパネルに図６に示す駆動波形の電圧を印
加し、クロスニコル下でパネル全体の配向均一性を観察
した。その結果を次に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】上記の結果通り、パネルＥ，Ｆ，Ｇにおい
て注入方向とラビング方向の成す角度を−４５°から＋
４５°に設定することで、全体に均一な配向を得ること
ができた。
【００１５】さらに、作成したセルの配向状態を調べる
ためにＳｍ*Ｃ相の層構造をＸ線解析装置ＲＡＤ−IIＢ
（４５ＫＶ，３０ｍＡ）を用いて、Ｘ線回折法で調べ
た。その結果図７に示すようなシェブロン構造を持つ。
層の傾き角δは１０．５°であった。図７中の７０１−
７０４は、基板間の各位置でのダイレクタの配置を示す
模式図であり、ダイレクタをコーンの底面に投影しこれ
を底面方向から見た様子を示してある。７０１および７
０２はスプレー配向の白黒２状態、７０３および７０４
はユニフォーム配向の白黒２状態を示すダイレクタの配
置である。実施例で作成したパネルの配向は７０３およ
び７０４のユニフォーム配向である。比較例で発生した
コントラストの異なるドメインは、ユニフォーム配向と
７０１，７０２に示すスプレー配向が混在したものであ
る。配向均一性の観察結果の通りパネルＥ，Ｆ，Ｇに於
いて注入方向とラビング方向の成す角度を−４５°から
＋４５°に設定することで全体に均一な配向を得ること
ができた。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したようにラビング方向と液晶
の注入方向（進行方向）とを同一方向（０゜）としまた
は−４５゜〜＋４５゜の範囲で交差させ、該液晶は一対
の基板間で複数の液晶分子で構成される層からなる層構
造を有しており、該層はシェブロン構造をなしており、
該シェブロン構造をなす層が接する基板に対する回転方
向と、該基板に隣接する液晶分子の浮き上がり回転方向
とが同一方向であり、少なくとも基板近傍における液晶
分子が該２状態間でスイッチングするような配向状態と
することにより、パネル全体に均一な配向状態の強誘電
性液晶素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の強誘電性液晶素子の断面図
【図２】（ａ）（ｂ）は各々シール形状の各別の例を示
す素子の平面図
【図３】ラビング方向の説明図
【図４】注入方向とラビング方向の関係を示す説明図
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は各々本実施例のラ
ビング方向と注入方向との交差角の説明図
【図６】本実施例で用いた駆動電圧の波形図
【図７】本発明で用いた液晶分子の模式配列図
【符号の説明】 １１ａ，１１ｂ ガラス基板 １２ａ，１２ｂ ＩＴＯ膜 １３ａ，１３ｂ 絶縁膜 １４ａ，１４ｂ 配向制御膜 １７ シール ２１ 注入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀田 薫央 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−295021（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−247326（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−169325（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−34134（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/141 G02F 1/1337 510 G02F 1/1341

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電極、配向制御膜を有する一対の基板を
    電極面に対向させて配置し、基板周縁部にシール剤を設
    け該シール剤の−部に液晶注入口を開口させて該注入口
    より両基板間に強誘電性液晶が充填され、該強誘電性液
    晶が少なくとも２つの光学的安定状態を有する液晶素子
    において、少なくとも一方の基板の配向制御膜が該液晶
    を配向させるためのラビング処理が施されたものであ
    り、該ラビング処理の方向と該注入口より液晶を注入す
    る方向とのなす交差角が−４５〜＋４５゜の範囲であっ
    て、該液晶は、該一対の基板間で、複数の液晶分子で構
    成される層からなる層構造を有しており、該層はシェブ
    ロン構造をなしており、該シェブロン構造をなす層が接
    する基板に対する回転方向と、該基板に隣接する液晶分
    子の浮き上がり回転方向とが同一方向であり、少なくと
    も基板近傍における液晶分子が該２状態間でスイッチン
    グするユニフォーム配向状態をとることを特徴とする液
    晶素子。
  2. 【請求項２】 前記交差角が０゜であることを特徴とす
    る請求項１に記載した強誘電性液晶素子。
  3. 【請求項３】 前記基板は、ガラス基板と、該ガラス基
    板上に形成した帯状透明電極と、該電極上に積層した絶
    縁膜および配向制御膜とからなり、一対の基板を粒状ス
    ペーサを介して対向配置したことを特徴とする請求項１
    に記載した強誘電性液晶素子。
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