JPH04247428A - カイラルスメクチック液晶素子 - Google Patents

カイラルスメクチック液晶素子

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JPH04247428A JP3031390A JP3139091A JPH04247428A JP H04247428 A JPH04247428 A JP H04247428A JP 3031390 A JP3031390 A JP 3031390A JP 3139091 A JP3139091 A JP 3139091A JP H04247428 A JPH04247428 A JP H04247428A
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祐信 水野
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は強誘電液晶を用いた表示
素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】強誘電液晶を用いた表示素子に関しては
特開昭６１−９４０２３号公報などに示されているよう
に１ミクロンから３ミクロン位のセルギャップを保って
２枚の内面に透明電極を形成し配向処理を施したガラス
基板を向かい合わせて構成した液晶セルに、強誘電液晶
を注入したものが知られている。
【０００３】強誘電液晶を用いた上記表示素子の特徴は
強誘電液晶が自発分極を持つことにより、外部電界と自
発分極の結合力をスイッチングに使えることと強誘電液
晶分子の長軸方向が自発分極の分極方向と１対１に対応
しているため外部電界の極性によってスイッチングでき
ることである。
【０００４】強誘電液晶は一般にカイラル・スメクチッ
ク液晶（ＳｍＣ＊．ＳｍＨ＊）を用いるのでハルク状態
では液晶分子長軸がねじれた配向を示すが上述の１ミク
ロンから３ミクロン位のセルギャップのセルにいれるこ
とによって液晶分子長軸のねじれを解消することができ
る。（Ｐ２１３−Ｐ２３４　　Ｎ．Ａ．ＬＡＲＫ　　ｅ
ｔａｌ，ＭＣＬＣ，１９８３，Ｖｏｌ　　９４）。
【０００５】実際の強誘電液晶セルの構成は図３に示す
ような単純マトリックス基板を用いていた。
【０００６】強誘電液晶は以下ＦＬＣという。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のセル構成を用い
た場合には、液晶セルの耐久性に次のような問題点があ
った。
【０００８】ＦＬＣ分子はマトリックス駆動時の非選択
信号によってもある程度動くことが知られている。これ
は非選択信号を印加した画素の光学応答を取ると、印加
パルスと同期して光量に変動を生じていることなどから
も明らかである。いわゆる、スプレイ配向（上下基板間
で分子長軸の角度に大きくねじれのある配向）ではこの
ような分子のゆらぎは、それによって分子の安定位置が
変化（スイッチング）することがなければ表示内容を保
持できるので若干のコントラストの低下以外には問題と
はならなかった。ところが、上下基板間での分子長軸方
向の角度の変化の比較的少ない配向（以下ユニホーム配
向）のセルにおいては、液晶分子が電圧（例えば非選択
信号）の印加によって層内を移動するという現象が見ら
れる。この現象を図２を用いて詳しく説明する。
【０００９】図２（ａ）は電圧印加前のセル状態、（ｂ
）は電圧印加後のセル状態である。ＦＬＣ３６はシール
部材３５内に封入されている。配向層としてはポリイミ
ド薄膜を用いてラビング方向は（ａ）、（ｂ）共に下か
ら上に向かって上下基板共平行に行なっている。このよ
うな処理を行なうと、図２（ｃ）に示すようにスメクチ
ック層はラビング方向と直交した方向に生成される。
【００１０】セル厚をらせんピッチを解除できる位に十
分に薄くした場合においてＦＬＣ分子は２つの安定状態
を取り得るが、その内の１つの状態にセル内の全分子の
方向を揃えておく。
【００１１】この状態を＋θの状態（図２（Ｄ））とす
ると、層法線に対してほぼ対象に−θの位置に他の安定
状態が存在する。
【００１２】この状態（＋θ）下でセル全面に電界（例
えば、１０Ｈｚ、±８Ｖの矩形波）を印加すると液晶分
子は＋θの層法線に対する傾きを保ったまま図２（ａ）
中の点Ａから点Ｂの方向へ層内を移動し始める。
【００１３】その結果電圧印加を長時間続けると図２（
ｂ）に示すようにＡ端には液晶のない部分Ｅを生じセル
厚はＢ部の方がＡ部より厚くなる。このような現象は、
液晶分子が−θの状態にある場合にはＢ端からＡ端に向
って層内を液晶が移動してＥ部のような液晶のない空隙
部がＢ端に生じる。
【００１４】このような現象は２０時間〜５０時間とい
う比較的短い時間に生じる。Ｅ部のような電気光学的に
コントロールのできない部分の存在が表示品質上望まし
くないのはもちろんのこと、Ａ部とＢ部のセル厚が時間
によって変化するのでは液晶パネル全体の駆動制御が難
しくＦＬＣを用いた光学素子としては大きな問題となっ
ていた。
【００１５】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、液晶駆動時のセル内での液晶分子の移
動を抑え表示品質を向上させた強誘電液晶素子の提供を
目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明によれば画素内におけるスメクチックの層構造と
画素間（上下に電極がある部分を画素、上下の少なくと
も一方に電極がない部分を画素間と呼ぶ、以下同じ）に
おけるスメクチック層構造を異らせる。
【００１７】
【作用】表示パネル内での液晶分子の移動が抑制される
。
【００１８】
【実施例】本発明の実施例を図１に示す。図１（ａ）に
おいて１０はガラス基板、１１はガラス基板上に形成さ
れたＩＴＯパターン、１２はＩＴＯ上にスパッタ法によ
って形成された約１０００ÅのＴａ２Ｏ５　膜、１３は
ポリイミド系配向膜、１４は垂直配向膜を示す。
【００１９】図１（ａ）に示したセルの下基板が本発明
における改善手段を具体的に示したもので、ラビング方
向と平行な方向の画素間を垂直配向処理を行なっている
。
【００２０】下基板の作成手順は、ＩＴＯパターン上に
Ｔａ２　Ｏ５　膜を形成した後ＬＱ−１８０２（日立化
成社製、ポリイミド系配向膜１３）をスピンナーによっ
て塗布２７０℃の温度で焼成して約３００Åの厚さに形
成する。さらにこの配向膜１３上にＩＴＯパターンと合
わせたレジストパターンを作成する。これはラビング方
向と平行（この段階ではまだラビング処理は行なってい
ない）方向の画素間だけを処理するためのもので、画素
部分がレジストによって保護されている。
【００２１】このようなレジストパターン上（ポストベ
ーク済）に垂直配向剤としてチッソ社製のＯＤＳ−Ｅを
スピンナー塗布して、画素間部分を垂直配向性にする。
【００２２】次にレジストパターンを除去して上、下基
板とも同方向にラビング処理を行なう。
【００２３】以上の手順で達成された図１（ａ）のセル
にカイラル・スメクチックＣ液晶を注入すると画素部分
ではラビング方向に垂直方向にスメクチック層が形成さ
れセル厚がらせんピッチを抑制するに十分薄ければ、図
１（ｂ）、Ａ部に示すような双安定な配向状態を示す。 しかし下側基板を垂直配向処理した画素間部分（図１（
ｂ）、Ｂ部）では、Ａ部と連続的な層構造を持たず双安
定な配向状態を取り得なかった。（一部は垂直配向し、
他は層方向が一定方向を向いていない）使用した強誘電
性液晶は次に示す特性を有するものを使用した。
【００２４】
【表１】Ｔｅｍｐ　　　　　３０℃ Ｐｓ　　　　　　　　　５．８ｎｃ／ｃｍ２　Θチルト
角　　　１４．３° ΔＥ　　　　　　　　　　　　〜０
【００２５】
【表２】 　　　　　　８２．３℃　　　　　　７６．６　℃　　
　　　　　５４．８　℃　　　　　　　　−２０．９　
℃　　　　　　　　→　　　　　　　　　　→　　　　
　　　　　　　　→　　　　　　　　　　　　　　→　
　Ｉｓｏ　　　　　　　　　　Ｃｈ　　　　　　　　　
　　ＳｍＡ　　　　　　　　　　　ＳｍＣ＊　　　　　
　　　　　　Ｃｒｙｓｔ　　　　　　　　　←　　　　
　　　　　　←　　　　　　　　　　　　←　　　　　
　　　　　　　　　←　　　　　　８１．８℃　　　　
　　７７．３　℃　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　−２．５　℃図１（ａ）に示したセルはセ
ル厚が約１．３２μｍにコントロールされている。上下
基板が同構成（図１（ａ）における１４がないもの）の
セルに全面均一に上下基板共同一方向にラビング処理を
行なったものでセル厚が約１．３５μｍとの液晶移動の
差異を次のように調べた。
【００２６】セル内に図２（ａ）に示すような層方向に
離れた２点Ａ，Ｂを取り±８Ｖ、１０Ｈｚの矩形波を２
３時間室温で印加する前後のセル厚の差を測定して、合
わせて図２（ｂ）のＥ部の存在の有無を調べた。
【００２７】
【表３】 表１によってわかる通り従来例ではＡ点からＢ点の方向
に液晶が移動し、かつ、Ｅ部のような空隙部が発生して
いるのに対し本発明においてはほとんど液晶の流れは生
じていなくて又、Ｅ部のような空隙部も発生していなか
った。
【００２８】なおセルサイズは１辺約１００ｍｍの正方
形の表示領域をもつセルである。
【００２９】他の実施例として、上下基板のＩＴＯ電極
間隙に前記実施例１と同様な垂直配向処理を施したセル
を構成してもよい。この場合には画素内だけがラビング
方向と直交する方向にスメクチック層が形成される。画
素間部分はスメクチック層の構造が画素内とは異って構
成される。
【００３０】このようにして作成したセルにおいても、
液晶分子の移動に関してはほぼ同様な効果を得ることが
できる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明してきたように、画素内のスメ
クチック層に直交する画素間のスメクチック層構造を画
素内のスメクチック層構造と異なる不連続なものとして
おくことによって、駆動による液晶分子の移動を抑制し
て良好な表示特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は実施例１の断面図、（ｂ）は実施例１
の説明図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は各々従来例の電圧印加前およ
び後のセル状態の説明図である。
【図３】（ａ）は従来例のセル断面図、（ｂ）は従来の
電極の基板例の平面図である。
【符号の説明】
１０　　ガラス基板 １１　　ＩＴＯ膜 １２　　Ｔａ２　Ｏ５　膜 １３　　ポリイミド系配向膜 １４　　垂直配向膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　複数の帯状電極を並列して設けた２枚
    の基板を各帯状電極が直交するように対向配置し、両基
    板間に強誘電液晶を封止し上下基板の各帯状電極交差部
    に画素を構成した表示素子の層構造において、上下基板
    の少なくとも一方は隣接する前記帯状電極間に電極と平
    行な配向膜を有することを特徴とする強誘電液晶素子の
    層構造。
  2. 【請求項２】　　前記上下両基板ともに隣接する各帯状
    電極間に電極と平行な配向膜を有することを特徴とする
    請求項１に記載した強誘電液晶素子の層構造。
  3. 【請求項３】　　前記強誘電液晶の画素部分のスメクチ
    ック層構造が画素間部分のスメクチック層構造と異なる
    ことを特徴とする請求項１に記載した強誘電液晶素子の
    層構造。
  4. 【請求項４】　　前記基板は、ガラス基板と、該ガラス
    基板上に設けた複数の平行なＩＴＯ帯状電極と、該電極
    を覆う絶縁膜と、該絶縁膜上に設けたポリイミド系配向
    膜とからなり、該ポリイミド系配向膜上に前記電極と並
    列させて各隣接電極間に垂直配向膜を形成したことを特
    徴とする請求項１に記載した強誘電液晶素子の層構造。
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