JPS63106623A - 液晶表示素子 - Google Patents

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】 〔概要〕 双安定駆動を行うのに充分な電圧ヒステリシス幅を備え
、製造再現性が高く、経時変化が少なく、且つ信顧性の
高い液晶表示素子を得る方法として対向電極上に膜形成
する無機配向膜をイオンプレーティングにより形成する
か、或いはイオンビームを照射しながらイオンプレーテ
ィングを行って形成した液晶表示素子。

〔産業上の利用分野〕

本発明は製造再現性が高く、経時変化が少なく、且つ信
頼性の高い液晶表示素子に関する。

第１図は液晶表示素子の模式図であって、少なくとも一
方が透明金属からなる電極パターン１を備え°たガラス
基板２がそれぞれ電極パターン１を内側にし、電極パタ
ーンｌがマトリックス状に配列するように対向せしめ、
この間に液晶３を封入して電圧印加ができるよう構成さ
れている。

例えばドツトマトリックス形の場合を例にとると、平行
平板からなるガラス基板２の内面には線幅が２００〜３
００μｍ、線間隔が１００μｍ程度の平行な電極パター
ンｌが多数形成されて透明電極と対向電極とが作られて
おり、これらの電極パターン１は厚さが約１０μｍのグ
ラスファイバチップなどからなるセパレータにより微小
間隙を隔て＼対向すると共に電極パターン１が互いに直
交するように配置され、この隙間に液晶３が封入されて
いる。

ここで、透明電極は酸化インジウム（Ｉｎｚ０３）と酸
化錫（ＳｎＯ□）との固溶体（略称Ｉ　ＴＯ）を用いて
形成されており、一方、対向電極は表示方法が透過形の
構成をとる場合は透明電極を用い、反射形の場合はアル
ミニウム（Ａｌ）など反射率の良い金属膜を用いて形成
されている。

そして、表示素子の駆動は直交するＸ電極とＹ電極にそ
れぞれ走査電圧と信号電圧を印加して走査し、選択点に
両方の電圧が重畳して加わり、液晶の相転移が起こるに
必要な電界に達するよう構成されている。

本発明は電界によるネマティック−コレステリック相転
移に伴う電圧−光透過率の双安定性を利用する表示素子
の改良に関するものである。

〔従来の技術〕 ネマティック−コレステリック相転移に伴う電圧−光透
過率の双安定性を利用する表示素子は発明者等が提案し
ている表示方式であって、液晶としてはネマティック液
晶にコレステリンク液晶を加えたものを使用している。

第２図はか＼る相転移型液晶の印加電圧と透過率との関
係図である。

すなわち、無電界の許では液晶分子は螺旋構造をとるコ
レステリック相であって白濁しており、光は散乱されて
透過率が低いホーカルコニック状Ｌｉ（略してＦ状態）
をしているが、電界が増加して液晶分子が電界の方向に
配向し、ネマティック相に相転移するに従って透過率は
上昇して透明となり透過率の大きなホメオトロピック状
態（略してＨ状Ｍ）になる。

次に、このＨ状態から電界を減少して行くとネマティッ
ク相から再びコレステリック相からなるＦ状態に戻るが
、この際に電界に対する透過率カーブは同一の行程を通
らず同図に示すようなヒステリシスループを描く。

そのため、同一の印加電圧値Ｖｄで透明なＨ状態と白濁
したＦ状態が存在することになる。

相転移型液晶表示はか＼る双安定状態を利用して表示を
行うもので、液晶のメモリ効果によりそれぞれの状態維
持が容易に行われるために大容量表示が可能であり、ま
た従来のＴＮ（Ｔｗｉｓｔ　ＮｅｍａｔｉＣ）表示に必
要な偏光板は不要であり、そのため投写光量の減衰が少
ないと云う特徴がある。

さて、かかる相転移型液晶表示素子の必要条件はヒステ
リシスループの立ち上がり曲線４と立ち下がり曲線５の
電圧幅（ヒステリシス幅）Δが充分に広いことが必要で
ある。

ここでヒステリシス幅Δは立ち下がり曲線５で透過率が
９０％を示す印加電圧値と、立ち上がり曲線４で透過率
が２０％を示す印加電圧値の差として定義されている。

さて、相転移型液晶表示素子において、電極パターン１
を含み液晶３と接するガラス基板２の上に厚さが１００
０〜２０００人の配向膜が形成されていて、液晶分子の
配向を助けているが、ヒステリシス幅Δは配向膜の組成
および形成状態の良否に大きく影響している。

すなわち、ヒステリシス幅Δを大きくするには表面極性
の大きな材料を用いる必要があり、また均一に形成する
ことが必要で、不均一部が存在すると、その部分のヒス
テリシス幅が表示素子のヒステリシス幅Δを決めてしま
う。

従来は、相転移型液晶表示素子の配向膜としてはポリビ
ニルアルコール（略称ＰＶＡ）や−酸化珪素（Ｓｉｎ）
などが使われていた。

ここで、ＰＶＡは表面極性の大きな材料であり、スピン
コード法で成膜されているが、ガラス基板表面の極く僅
かな汚れ、　ＰＶＡ塗布液の濃度むら。

熱処理時の温度分布などが原因して配向むらを生ずると
云う欠点があった。

配向むらが存在すると電界を加えて表示を行う場合にそ
の部分の液晶分子の傾斜角が他の部分と違うようになり
、液晶分子の屈折率に異方性が存在するために表示画像
に明暗を生じてしまう。

また、ＰＶＡからなる配向膜は経時変化が起こり易く、
温度変化の激しい環境での使用は信頼性に問題があった
。

また、ＳｉＯ膜は信頼性の点で優れているもの＼、ガラ
ス基板の掻く僅かの汚染が原因して表面状態がばらつき
、そのために相転移型液晶表示素子の駆動特性がばらつ
くと云う問題があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上記したように相転移型液晶表示素子においてヒステ
リシス幅Δを大きく形成し、安定に駆動させるにはガラ
ス基板の表面に表面極性の大きな材料からなる配向膜を
均一に形成することが必要であるが、製造再現性に優れ
、配向むらのない配向膜の形成が難しいことが問題であ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題はネマティック−コレステリック相転移型液
晶を媒体として表示を行う液晶表示素子において、対向
する電極面上に表面極性の強い無機配向膜をイオンプレ
ーティングにより形成するか、或いはイオンビームを照
射しながらイオンプレーティングを行って形成する液晶
表示素子により解決することができる。

〔作用〕

本発明は表面極性の大きな材料として弗化マグネシウム
（Ｍｇｈ）或いは酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を選び、
これをイオンプレーティング法で形成することによって
電極パターンを含むガラス基板上に密着性よく且つ均質
な配向膜を形成するものである。

ここで、イオンプレーティング法としてはとりわけ高周
波励起方式がよく、更に成膜に際してアルゴン（Ａｒ）
などの不活性ガスをイオンビームとしてガラス基板に照
射しながら行うと、より均一な配向膜を形成できること
が判った。

すなわち、１０−　’　ｔｏｒｒ程度の真空度で高周波
コイルに１３．５６　Ｍｎ２の電流を通じて不活性ガス
のプラズマを作り、この中をＭｇＦ　を或しＮ４；ｉｌ
’１ｇＯの蒸発分子が飛翔するようにすると蒸発分子は
イオン化したＡｒガスによりイオン化し、ガラス基板に
衝突し放電することにより密着性の良く、均質な蒸着膜
を得ることができる。

更に、発明者等は、この蒸着装置中にイオンガンを備え
ておき、蒸着中に計などの不活性ガスをイオンビームと
してガラス基板に照射すると、より均一な配向膜が形成
できることを見出したものである。

〔実施例〕

実施例１： 大きさが１３０　Ｘ１６０　ｍ、厚さが１．１ｆｉで、
この上にＩＴＯの電極パターンが形成されているガラス
基板を１５組準備し、これを洗滌し乾燥した後、順次高
周波励起式イオンプレーディング装置に装着し、装置内
を２　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒの真空度にまで排気した後
、Ａｒガスを導入して２　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒに保ち
なから４０Ｗのプラズマ出力で２分間に亙って基板洗滌
を行った後、次のように処理条件を変えて配向膜の形成
を行い、液晶表示素子を製作した。

■ＭｇＦ、を抵抗加熱方式で蒸発させながら高周波コイ
ル内を通すイオンプレーティングを行った。

この場合、Ａｒガス圧は２　Ｘｌ０−’ｔｏｒｒとし、
またプラズマ形成のための印加電力は１００Ｗとした。

（試料Ａ） ■　Ａｒのイオンビームでガラス基板を照射しなから■
と同じ条件で蒸発を行った。（試料Ｂ）■　−ｇＦｇを
通常の抵抗加熱方式で蒸発させて配向膜を形成した。（
試料Ｃ） 上記３種類の配向膜を備えた相転移型液晶表示素子につ
いて目視により配向むらを観察すると試料Ａ、Ｂを用い
た表示素子ではむらが認められなかったのに対し、試料
Ｃを用いた素子では数鶴〜２ｃｍ程度のむらが多数検出
された。

また、それぞれ５個づつの表示素子についてヒステリシ
ス幅Δを測定したところ、試料ＡとＢでは安定駆動に必
要な４ｖの値が常に得られたのに対し、試料Ｃでは変動
が大きかった。

これらの測定値は、 試料Ａ　：　４．１．４．０．４．０．４．１．４．０
平均４．０４Ｖ′試料Ｂ　：　４．１．４．２．４．２
．４．２．４．２平均４．１８Ｖ試料Ｃ’：　４．０．
２．７．２．９．４．１．３．５平均３．４４Ｖであっ
た。

実施例２： 配向膜の形成材料としてＭｇＦ２の代わりにＭｇＯを用
い、実施例１と同じ条件でガラス基板上に配向膜を形成
し、これについて目視により配向むらを観察し、またこ
れを用いて製作した相転移型液晶表示素子についてヒス
テリシス幅Δを測定したが実施例１の場合と同様に従来
の蒸着法で形成した配向膜には配向むらが多数認めれ、
またヒステリシス幅Δの変動が大きかったのに対し、本
発明を適用したものは配向むらがなく、またイオンビー
ムを照射しながらイオンプレーティングを行った場合は
実施例１と同様により大きなヒステリシス幅Δを得るこ
とができた。

〔発明の効果〕

以上記したように本発明の実施により双安定駆動を行う
のに充分なヒステリシス幅Δをもち、製造再現性が高く
、信顛性の高い相転移型液晶表示素子の製造が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は液晶表示素子の構成を示す断面図、第２図は相
転移型液晶の印加電圧と透過率との関係図、 である。 図において、 １は電極パターン、　　　　２はガラス基板、３は液晶
、 である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ネマティック−コレステリック相転移型液晶を媒
   体として表示を行う液晶表示素子において、対向する電
   極面上に表面極性の強い無機配向膜をイオンプレーティ
   ングにより形成するか、或いはイオンビームを照射しな
   がらイオンプレーティングを行って形成することを特徴
   とする液晶表示素子。
2. （２）対向する電極面上に形成する無機配向膜が弗化マ
   グネシウム或いは酸化マグネシウムからなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の液晶表示素子。