JP2525374B2 - 相転移型液晶表示素子及びその製造方法 - Google Patents

相転移型液晶表示素子及びその製造方法

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JP2525374B2 JP61223350A JP22335086A JP2525374B2 JP 2525374 B2 JP2525374 B2 JP 2525374B2 JP 61223350 A JP61223350 A JP 61223350A JP 22335086 A JP22335086 A JP 22335086A JP 2525374 B2 JP2525374 B2 JP 2525374B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、ネマティック−コレステリック相転移型液
晶表示素子において、双安定駆動を行うに十分なヒステ
リシス幅が広い温度範囲、特に高温まで得られ、製造再
現性が高く、経時変化が小さく、信頼性の高い液晶配向
膜を得るため、フッ化マグネシウム(MgF2)を配向剤と
して使用したものである。本発明の液晶配向膜は、好ま
しくは、イオンプレーティングにより成膜することがで
き、また、このようにして形成された液晶配向膜は、膜
表面形状が蒸着膜と比較してきれいであり、極めて平坦
で均一である。
〔産業上の利用分野〕
本発明は液晶表示素子に関する。本発明は、さらに詳
しく述べると、特に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
る方式の、すなわち、ネマティック−コレステリック相
転移型の液晶表示素子に関する。特に、本発明は、かか
るタイプの液晶表示素子において用いられる液晶配向膜
に関する。
〔従来の技術〕
相転移型液晶は、ら施構造を持つコレステリック相と
線状構造を持つネマティック相の相移転に伴う電気−光
学的ヒステリシス効果を利用した液晶表示であり、従来
のTN液晶と、その配向法が異なる。TN液晶では、基板上
に成膜したポリマー薄膜をナイロン等の毛状のローラー
でこするラビングにより、工業的配向膜が製作されてい
る。一方、相転移型液晶では、ラビングは行わず、基板
上に成膜された膜と相転移型液晶の相互作用によって配
向が行なわれている。従って、液晶パネルの場所によっ
て配向むらがなく、表面がきれいであり、また、製造再
現性が高く、寿命が長く、信頼性の高い液晶配向膜が、
相転移型液晶用としてもとめられている。
従来の相転移型液晶の配向膜としては、表面極性の大
きなポリマー薄膜、例えば、ポリビニルアルコール(PV
A)の薄膜(1000〜2000Å)などを基板上に形成してい
た。また、比較的信頼性の高い無機の配向膜としては、
一酸化けい素(SiO)の蒸着膜(1000〜2000Å)などが
用いられていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のポリマー配向膜では、基板表面のごくわずかな
汚れ、配向膜形成用塗液の濃度むら、焼成時の温度分布
などに起因するいわゆる相転移型液晶の配向むらを生じ
やすいという欠点があった。また、一般に、配向膜と液
晶の界面の相互作用によって配向させているため、経時
変化を受けやすかった。時に、ポリマー配向膜では、投
写型表示など環境温度変化の激しいもので温度変化に対
する駆動特性の変化が大きく、今一つ信頼性に問題があ
った。
一方、信頼性の点では、より高い無機の配向膜、例え
ばSiOは、蒸着によって成膜されるが、やはり基板のご
くわずかな汚れなどに起因すると考えられる表面状態の
ばらつきにより、相転移型液晶の駆動特性にばらつきを
生ずるという問題があった。
〔問題点を解決するための手段〕
上記した問題点は、本発明によれば、ネマティック−
コレステリック相転移に伴う電気−光学的ヒステリシス
効果を利用して、同一駆動電圧で光学的双安定駆動を行
うものであり、駆動電圧(Vd)に対するヒステリシス幅
(Δ)の割合(Δ/Vd)が10%以上であり、そしてイオ
ンプレーティング法により成膜したフッ化マグネシウム
液晶配向膜を有することを特徴とする相転移型液晶表示
素子によって解決することができる。
本発明による相転移型液晶表示素子は、その好ましい
1態様に従うと、透明電極及び不活性ガスのイオンビー
ムの照射下にイオンプレーティング法により成膜された
フッ化マグネシウム液晶配向膜を順次上方に有するガラ
ス基板であってそれぞれの液晶配向膜が対向するように
配列されている2枚のガラス基板の対と、該ガラス基板
の対の中間に配置された、液晶セルを形成するためのパ
ネルギャップと、前記液晶セル内に注入された、ネマテ
ィック−コレステリック相転移に伴う電気−光学的ヒス
テリシス効果を示す相転移型液晶とを含んでなる。
本発明はまた、上記したような相転移型液晶表示素子
を製造するためのものであって、下記の工程: 透明電極が形成された基板上に不活性ガスのイオンビ
ームを照射しながらフッ化マグネシウムをイオンプレー
ティングして前記基板上にフッ化マグネシウムの薄膜か
らなる液晶配向膜を形成し、 2枚の前記液晶配向膜が形成された前記基板を、それ
ぞれの液晶配向膜を対向させてかつそれらの基板の中間
にパネルギャップを介在させて配置して液晶セルを形成
し、そして 前記液晶セル内に、ネマティック−コレステリック相
転移に伴う電気−光学的ヒステリシス効果を示す相転移
型液晶を注入して相転移型液晶パネルを形成すること、 を含んでなることを特徴とする相移転型液晶表示素子の
製造方法を提供する。
本発明の液晶表示素子の製造方法において、前記不活
性ガスのイオンビームは、好ましくは、アルゴンイオン
ビームであり、そして前記イオンプレーティングは、好
ましくは、高周波励起方式によるイオンプレーティング
である。
本発明では特に、上記のような特定の駆動方式を利用
したネマティック−コレステリック相転移型液晶表示素
子において、比較的に表面極性の大きな無機物であるフ
ッ化マグネシウム(MgF2)を配向剤として使用すること
が重要である。MgF2液晶配向剤は、好ましくはイオンプ
レーティング法を用いて、また、その際、アルゴン(A
r)などの不活性ガスのイオンビームを基板に照射して
成膜することにより、表面形状が均一できれいな膜を、
そして広い温度範囲、特に高温域まで良好な駆動特性の
得られる相転移型液晶表示用配向膜を得ることができ
る。
〔作 用〕
相転移型液晶表示は、第1図に示すように、ら施構造
を持ったコレステリック相と線状構造を持ったネマティ
ック相を用い、ネマティックコレステリック相転移に
伴う電気−光学的ヒステリシス効果を利用し、光学的双
安定表示を行うものである。従って、相転移型液晶で
は、従来のTN型表示に比べ、液晶の配向(配向規制力)
の効果が駆動安定性に占める割合が極めて大きい。即
ち、相転移型液晶の駆動時には、配向規制力と電界効果
による液晶分子の姿勢制御の効果により表示を行うた
め、配向膜の表面形状の均一性が悪い場合などには配向
規制力にばらつきが生じ、部分手にコントラストが変わ
る。表示できない。などの欠点が生じる。また、高温に
なると駆動特性が悪くなる。これは、高温になると液晶
の熱運動が大きくなり、配向規制力にばらつきがある
と、配向できるところと配向できないところを生じるた
めと考えられる。そこで、相転移型液晶表示の安定駆動
に効果的である比較的表面極性の大きなMgF2を表面形状
がち密で平坦できれいな薄膜に形成することにより、配
向むらがなくなり、高温まで表示可能な相転移型液晶表
示素子とすることができる。
そのための手段としては、イオンプレーティング法、
とくに、高周波励起方式によるイオンプレーティング法
が優れている。さらに、高周波を用いたイオンプレーテ
ィング法で成膜する際、アルゴンなどの不活性ガスをイ
オンビームとして基板に照射することによりより、一層
均一な配向膜を形成できる。
〔実施例〕
例1、比較例1及び2 透明電極付きのガラス基板にフッ化マグネシウム(フ
ルウチ化学製)をアルゴンのイオンビームを基板に照射
しながらイオンプレーティング法で適用してMgF2含有液
晶配向膜を調整した。次いで、パネルギャップを6μm
のグラスファイバで調整し、相転移型液晶(ロッシュ社
製Nr.3028液晶87重量%及び2個のカイラル中心を有す
るカイラルネマティック液晶13重量%)を注入して相転
移型液晶パネルを作成した。得られた液晶パネルについ
て、ヒステリシス幅(Δ)及び駆動電圧(Vd)の温度依
存性を測定し、また、比較として、ポリマー配向膜であ
るポリビニルフェノール(比較例1)、及び従来のポリ
マー配向膜のなかで温度依存性が最もすぐれているポリ
ビニルアルコール(比較例2)を使用して、上記本発明
例と同様な相転移型液晶パネルを作製し、書き込み時間
4ms/lineでヒステリシス幅(Δ)及び駆動電圧(Vd)の
温度依存性を測定した。第2図(例1)、第3図(比較
例1)及び第4図(比較例2)に示すような結果が得ら
れた。
安定な表示を行うためには、ヒステリシス幅が大きい
ほど良く、特に駆動電圧(Vd)に対するヒステリシス幅
(Δ)の割合は10%以上が必要である。この値は、パネ
ルギャップのばらつきによる駆動電圧の変動や駆動回路
側からの駆動素子のばらつきを補えるものである、この
ような認識のうえにたって第2〜4図を参照すると、Mg
F2が最も広い温度範囲で駆動電圧に対するヒステリシス
幅の割合(Δ/Vd)を10%以上得ることができ、特に高
温側における特性がすぐれていることが判る。よって、
本発明の液晶表示素子では広い温度範囲で安定な表示が
可能である。なお、低温では10%以上のΔ/Vdを得るこ
とができていないけれども、この不都合は、書き込み時
間を長くすることにより解決することができる。
例2、比較例3 前記例1と同様にしてMgF2含有液晶配向膜をイオンプ
レーティング法で調整した。次いで、パネルギャップを
9μmのグラスファイバで調整し、相転移型液晶(ロッ
シュ社製Nr.2801液晶87重量%及び2個のカイラル中心
をもつカイラルネマティック液晶13重量%)を注入して
相転移型液晶パネルを作製した。また、ポリビニルアル
コールを液晶配向膜とし前記例2と同様の相転移型液晶
パネルを作製した(比較例3)。得られた液晶パネルに
ついて、ヒステリシス幅(Δ)及び駆動電圧(Vd)の温
度依存性を書き込み時間4ms/lineで測定した。結果を第
5図(例2)及び第6図(比較例3)に示す。第5図、
第6図を参照すると、MgF2の方が広い温度範囲で駆動電
圧に対するヒステリシス幅の割合(Δ/Vd)を10%以上
得ることができ、特に高温側における特性がすぐれてい
ることがわかる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、相転移型液晶表示素子を広い温度範
囲で安定に表示するための結晶配向膜を得ることがで
き、また、表面形状が均一できれいであり、製造再現性
の優れている液晶配向膜が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は相転移型液晶表示素子の表示原理を示した略示
図、 第2図は例1のMgF2を用いた時のヒステリシス幅(Δ)
及び駆動電圧(Vd)の温度依存性を示すグラフ、 第3図は比較例1のポリビニルフェノールを用いた時の
Δ及びVdの温度依存性を示すグラフ、 第4図は比較例2のポリビニルフェノールを用いた時の
Δ及びVdの温度依存性を示すグラフ、 第5図は例2のMgF2を用いた時のΔ及びVdの温度依存性
を示すグラフ、そして 第6図は比較例3のポリビニルフェノールを用いた時の
Δ及びVdの温度依存性を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 昭宏 川崎市中原区上小田中1015番地 富士通 株式会社内 (72)発明者 山岸 康男 川崎市中原区上小田中1015番地 富士通 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−57926(JP,A) 特開 昭54−158948(JP,A) 特開 昭55−140818(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ネマティック−コレステリック相転移に伴
    う電気−光学的ヒステリシス効果を利用して、同一駆動
    電圧で光学的双安定駆動を行うものであり、駆動電圧
    (Vd)に対するヒステリシス幅(Δ)の割合(Δ/Vd)
    が10%以上であり、そしてイオンプレーティング法によ
    り成膜したフッ化マグネシウム液晶配向膜を有すること
    を特徴とする相転移型液晶表示素子。
  2. 【請求項2】透明電極及び不活性ガスのイオンビームの
    照射下にイオンプレーティング法により成膜されたフッ
    化マグネシウム液晶配向膜を順次上方に有するガラス基
    板であってそれぞれの液晶配向膜が対向するように配列
    されている2枚のガラス基板の対と、該ガラス基板の対
    の中間に配置された、液晶セルを形成するためのパネル
    ギャップと、前記液晶セル内に注入された、ネマティッ
    ク−コレステリック相転移に伴う電気−光学的ヒステリ
    シス効果を示す相転移型液晶とを含んでなることを特徴
    とする、特許請求の範囲第1項に記載の相転移型液晶表
    示素子。
  3. 【請求項3】ネマティック−コレステリック相転移に伴
    う電気−光学的ヒステリシス効果を利用して、同一駆動
    電圧で光学的双安定駆動を行うものであり、駆動電圧
    (Vd)に対するヒステリシス幅(Δ)の割合(Δ/Vd)
    が10%以上であり、そしてイオンプレーティング法によ
    り成膜したフッ化マグネシウム液晶配向膜を有する相転
    移型液晶表示素子を製造するためのものであって、下記
    の工程: 透明電極が形成されたガラス基板上に不活性ガスのイオ
    ンビームを照射しながらフッ化マグネシウムをイオンプ
    レーティングして前記基板上にフッ化マグネシウムの薄
    膜からなる液晶配向膜を形成し、 2枚の前記液晶配向膜が形成された前記基板を、それぞ
    れの液晶配向膜を対向させてかつそれらの基板の中間に
    パネルギャップを介在させて配置して液晶セルを形成
    し、そして 前記液晶セル内に、ネマティック−コレステリック相移
    転に伴う電気−光学的ヒステリシス効果を示す相転移型
    液晶を注入して相転移型液晶パネルを形成すること、 を含んでなることを特徴とする相転移型液晶表示素子の
    製造方法。
  4. 【請求項4】前記不活性ガスのイオンビームがアルゴン
    イオンビームであり、そして前記イオンプレーティング
    が高周波励起方式によるイオンプレーティングであるこ
    とを特徴とする、特許請求の範囲第3項に記載の相転移
    型液晶表示素子の製造方法。
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