JP2533301B2 - 液晶素子 - Google Patents
液晶素子Info
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- JP2533301B2 JP2533301B2 JP20798086A JP20798086A JP2533301B2 JP 2533301 B2 JP2533301 B2 JP 2533301B2 JP 20798086 A JP20798086 A JP 20798086A JP 20798086 A JP20798086 A JP 20798086A JP 2533301 B2 JP2533301 B2 JP 2533301B2
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- Japan
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- liquid crystal
- substrate
- color filter
- color
- phase
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液晶表示素子や液晶−光シャッターアレイ
等の液晶素子に関し、更に詳しくは、液晶分子の初期配
向状態を改善することにより表示ならびに駆動特性を改
善した液晶素子に関するものである。
等の液晶素子に関し、更に詳しくは、液晶分子の初期配
向状態を改善することにより表示ならびに駆動特性を改
善した液晶素子に関するものである。
［従来の技術］ 従来の液晶素子としては、例えばエム・シャット（M.
Schadt）とダブリュー・ヘルフリッヒ（W.Helfrich）著
“アプライド・フィジックス・レターズ”（“Applied
Physics Letters"）第18巻、第４号（1971年２月15日発
行）、第127頁〜128頁の“ボルテージ・ディペンダント
・オプティカル・アクティビティー・オブ・ア・ツイス
テッド・ネマチック・リキッド・クリスタル（“Voltag
e Dependent Optical Activity of a Twisted Nematic
Liquid Crystal"）に示されたツイステッド・ネマチッ
ク（twisted nematic）液晶を用いたものが知られてい
る。このTN液晶は、画素密度を高くしたマトリクス電極
構造を用いた時分割駆動の時、クロストークを発生する
問題点があるため、画素数が制限されていた。
Schadt）とダブリュー・ヘルフリッヒ（W.Helfrich）著
“アプライド・フィジックス・レターズ”（“Applied
Physics Letters"）第18巻、第４号（1971年２月15日発
行）、第127頁〜128頁の“ボルテージ・ディペンダント
・オプティカル・アクティビティー・オブ・ア・ツイス
テッド・ネマチック・リキッド・クリスタル（“Voltag
e Dependent Optical Activity of a Twisted Nematic
Liquid Crystal"）に示されたツイステッド・ネマチッ
ク（twisted nematic）液晶を用いたものが知られてい
る。このTN液晶は、画素密度を高くしたマトリクス電極
構造を用いた時分割駆動の時、クロストークを発生する
問題点があるため、画素数が制限されていた。
また、各画素に薄膜トランジスタによるスイッチング
素子を接続し、各画素毎をスイッチングする方式の表示
素子が知られているが、基板上に薄膜トランジスタを形
成する工程が極めて煩雑な上、大面積の表示素子を作成
することが難しい問題点がある。
素子を接続し、各画素毎をスイッチングする方式の表示
素子が知られているが、基板上に薄膜トランジスタを形
成する工程が極めて煩雑な上、大面積の表示素子を作成
することが難しい問題点がある。
これらの問題点を解決するものとして、クラーク（Cl
ark）等により米国特許第4,367,924号明細書で強誘電性
液晶素子が提案されている。
ark）等により米国特許第4,367,924号明細書で強誘電性
液晶素子が提案されている。
第２図は強誘電性液晶の動作説明のために、セルの例
を模式的に描いたものである。21aと21bは、In2O3、SnO
2やITO（Indium Tin Oxide）等の薄膜からなる透明電極
で被覆された基板（ガラス板）であり、その間に複数の
液晶分子層22がガラス面に垂直になる様に配向したSmC
＊相またはSmH＊相の液晶が封入されている。太線で示
した線23が液晶分子を表わしており、この液晶分子23
は、その分子に直交した方向に双極子モーメント
（Ｐ⊥）24を有している。基板21aと21b上の電極間に一
定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子23のらせん
構造がほどけ、双極子モーメント（Ｐ⊥）24はすべて電
界方向に向くよう、液晶分子23の配向方向を変えること
ができる。液晶分子23は細長い形状を有しており、その
長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従って例え
ばガラス面の上下に互いにクロスニコルの位置関係に配
置した偏光子を置けば、電圧印加極性によって光学特性
が変わる液晶光学変調素子となることは容易に理解され
る。
を模式的に描いたものである。21aと21bは、In2O3、SnO
2やITO（Indium Tin Oxide）等の薄膜からなる透明電極
で被覆された基板（ガラス板）であり、その間に複数の
液晶分子層22がガラス面に垂直になる様に配向したSmC
＊相またはSmH＊相の液晶が封入されている。太線で示
した線23が液晶分子を表わしており、この液晶分子23
は、その分子に直交した方向に双極子モーメント
（Ｐ⊥）24を有している。基板21aと21b上の電極間に一
定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子23のらせん
構造がほどけ、双極子モーメント（Ｐ⊥）24はすべて電
界方向に向くよう、液晶分子23の配向方向を変えること
ができる。液晶分子23は細長い形状を有しており、その
長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従って例え
ばガラス面の上下に互いにクロスニコルの位置関係に配
置した偏光子を置けば、電圧印加極性によって光学特性
が変わる液晶光学変調素子となることは容易に理解され
る。
本発明の強誘電性液晶素子で好ましく用いられる液晶
セルは、その厚さを充分に薄く（例えば10μ以下）する
ことができる。このように液晶相が薄くなるにしたが
い、第３図に示すように電界を印加していない状態でも
液晶分子のらせん構造はほどけ、非らせん構造となり、
その双極子モーメントPa又はPbは上向き（34a）又は下
向き（34b）のどちらかの状態をとる。このようなセル
に、第３図に示す如く一定の閾値以上の極性の異なる電
界EaまたはEbを付与すると、双極子モーメントは、電界
Ea又はEbの電界ベクトルに対応して上向き34a又は、下
向き34bと向きを変え、それに応じて液晶分子は第一の
安定状態33a、あるいは第二の安定状態33bの何れか一方
に配向する。
セルは、その厚さを充分に薄く（例えば10μ以下）する
ことができる。このように液晶相が薄くなるにしたが
い、第３図に示すように電界を印加していない状態でも
液晶分子のらせん構造はほどけ、非らせん構造となり、
その双極子モーメントPa又はPbは上向き（34a）又は下
向き（34b）のどちらかの状態をとる。このようなセル
に、第３図に示す如く一定の閾値以上の極性の異なる電
界EaまたはEbを付与すると、双極子モーメントは、電界
Ea又はEbの電界ベクトルに対応して上向き34a又は、下
向き34bと向きを変え、それに応じて液晶分子は第一の
安定状態33a、あるいは第二の安定状態33bの何れか一方
に配向する。
このような強誘電性液晶を光学変調素子として用いる
ことの利点は、先に述べたが２つある。その第１は、応
答速度が極めて速いことであり、第２は液晶分子の配向
が双安定性を有することである。第２の点を、例えば第
３図によって更に説明すると、電界Eaを印加すると液晶
分子は第一の安定状態33aに配向するが、この状態は電
界を切っても安定である。又、逆向きの電界Ebを印加す
ると、液晶分子は第二の安定状態33bに配向して、その
分子の向きを変えるが、やはり電界を切ってもこの状態
に留っている。また、与える電界Eaが一定の閾値を越え
ない限り、それぞれの配向状態にやはり維持されてい
る。このような応答速度の速さと、双安定性が有効に実
現されるには、セルとしては出来るだけ薄い方が好まし
くい。
ことの利点は、先に述べたが２つある。その第１は、応
答速度が極めて速いことであり、第２は液晶分子の配向
が双安定性を有することである。第２の点を、例えば第
３図によって更に説明すると、電界Eaを印加すると液晶
分子は第一の安定状態33aに配向するが、この状態は電
界を切っても安定である。又、逆向きの電界Ebを印加す
ると、液晶分子は第二の安定状態33bに配向して、その
分子の向きを変えるが、やはり電界を切ってもこの状態
に留っている。また、与える電界Eaが一定の閾値を越え
ない限り、それぞれの配向状態にやはり維持されてい
る。このような応答速度の速さと、双安定性が有効に実
現されるには、セルとしては出来るだけ薄い方が好まし
くい。
この強誘電性液晶素子が所定の駆動特性を発揮するた
めには、一対の平行基板間に配置される強誘電性液晶
が、電界の印加状態とは無関係に、上記２つの安定状態
の間での変換が効果的に起こるような分子配列状態にあ
ることが必要である。例えばカイラルスメクティック相
を有する強誘電性液晶については、カイラルスメクティ
ック相の液晶分子層が基板面に対して垂直で、したがっ
て液晶分子軸が基板面にほぼ水平に配列した領域（モノ
ドメイン）が形成される必要がある。しかしながら、こ
れまでのカラーの強誘電性液晶素子においては、このよ
うなモノドメイン構造を有する液晶の配向状態が、必ず
しも満足に形成されなかったために、充分な特性が得ら
れなかった実情である。
めには、一対の平行基板間に配置される強誘電性液晶
が、電界の印加状態とは無関係に、上記２つの安定状態
の間での変換が効果的に起こるような分子配列状態にあ
ることが必要である。例えばカイラルスメクティック相
を有する強誘電性液晶については、カイラルスメクティ
ック相の液晶分子層が基板面に対して垂直で、したがっ
て液晶分子軸が基板面にほぼ水平に配列した領域（モノ
ドメイン）が形成される必要がある。しかしながら、こ
れまでのカラーの強誘電性液晶素子においては、このよ
うなモノドメイン構造を有する液晶の配向状態が、必ず
しも満足に形成されなかったために、充分な特性が得ら
れなかった実情である。
第４図は従来のカラーの強誘電性液晶素子の断面図を
表わし、第５図は従来の強誘電性液晶素子に現われた配
向欠陥の状態を表わす概略説明図である。
表わし、第５図は従来の強誘電性液晶素子に現われた配
向欠陥の状態を表わす概略説明図である。
すなわち、第４図に示す従来の強誘電性液晶素子40
は、一対の平行基板41と42を有しており、基板41と42に
はそれぞれマトリクス電極構造をなすストライプ状の透
明電極43と44が設けられている。
は、一対の平行基板41と42を有しており、基板41と42に
はそれぞれマトリクス電極構造をなすストライプ状の透
明電極43と44が設けられている。
カラーフィルターは各画素を形成する赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の色素からなり、また色素の上には透
明な保護膜48が形成されているが、各色素層の膜厚はそ
の形成法にかかわらずそれぞれ異なるので、2000Å〜１
μｍ程度の段差Ａが形成される。この結果、降温過程を
利用して配向制御を行うと、上述の段差Ａが原因となっ
て、その段差Ａを境にして強誘電性液晶47に配向欠陥を
生じることになる。また、この段差Ａが存在する基板41
と42の上にそれぞれ配向制御膜45と46を設けると、この
配向制御膜にも段差Ａに応じて形成された段差Ｃが画素
のほぼ膜厚分で生じ、上述の同様に強誘電性液晶47に配
向欠陥を生じる。
（Ｇ）、青（Ｂ）の色素からなり、また色素の上には透
明な保護膜48が形成されているが、各色素層の膜厚はそ
の形成法にかかわらずそれぞれ異なるので、2000Å〜１
μｍ程度の段差Ａが形成される。この結果、降温過程を
利用して配向制御を行うと、上述の段差Ａが原因となっ
て、その段差Ａを境にして強誘電性液晶47に配向欠陥を
生じることになる。また、この段差Ａが存在する基板41
と42の上にそれぞれ配向制御膜45と46を設けると、この
配向制御膜にも段差Ａに応じて形成された段差Ｃが画素
のほぼ膜厚分で生じ、上述の同様に強誘電性液晶47に配
向欠陥を生じる。
第５図は、上記強誘電性液晶素子をクロスニコルの偏
光顕微鏡で観察した時のスケッチで、図中の白線51は液
晶素子に使用したスペーサー（図示せず）のラインに対
応し、線52及び53は第４図の基板41上の段差Ｃに対応し
て観察されている。また、図中の部分54は対向電極間に
はさまれた強誘電性液晶である。偏光顕微鏡中に多数現
出した刃状線55は強誘電性液晶の配向欠陥を表わしてい
る。
光顕微鏡で観察した時のスケッチで、図中の白線51は液
晶素子に使用したスペーサー（図示せず）のラインに対
応し、線52及び53は第４図の基板41上の段差Ｃに対応し
て観察されている。また、図中の部分54は対向電極間に
はさまれた強誘電性液晶である。偏光顕微鏡中に多数現
出した刃状線55は強誘電性液晶の配向欠陥を表わしてい
る。
この様に強誘電性液晶の接する面で1000Å以上の段差
が存在すると、その段差から配向欠陥を生じ、強誘電性
液晶のモノドメイン形成は阻害される。
が存在すると、その段差から配向欠陥を生じ、強誘電性
液晶のモノドメイン形成は阻害される。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明者等は、この様な基板上の段差が強誘電性液晶
に対する配向欠陥を発生させる原因となっていることを
実験により明らかにした。
に対する配向欠陥を発生させる原因となっていることを
実験により明らかにした。
本発明の目的は、上記の配向欠陥の発生を防止し、強
誘電性液晶素子が本来もっている高速応答性とメモリー
効果特性を充分に発揮することのできる液晶素子を提供
することにある。
誘電性液晶素子が本来もっている高速応答性とメモリー
効果特性を充分に発揮することのできる液晶素子を提供
することにある。
［問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明は、透明電極の形成された一対の透
明な基板間に、少なくとも２つの安定状態を有するカイ
ラルスメクティック相を示す液晶を挟持してなる液晶素
子であって、少なくとも一方の基板の外側にカラーフィ
ルターを少なくとも表示有効画素部以上の大きさに形成
し、かつカラーフィルターの各画素の画素間の間隔Ｓと
カラーフィルターが形成された基板の厚さｄとを、 になるように形成してなることを特徴とする液晶素子で
ある。
明な基板間に、少なくとも２つの安定状態を有するカイ
ラルスメクティック相を示す液晶を挟持してなる液晶素
子であって、少なくとも一方の基板の外側にカラーフィ
ルターを少なくとも表示有効画素部以上の大きさに形成
し、かつカラーフィルターの各画素の画素間の間隔Ｓと
カラーフィルターが形成された基板の厚さｄとを、 になるように形成してなることを特徴とする液晶素子で
ある。
以下、図面に基づき本発明を説明する。
第１図は本発明に係わるカラーの強誘電性液晶素子の
構成を示す断面図である。同第１図において、カラーの
強誘電性液晶素子１はガラス板またはプラスチック板等
の透明板を用いた基板1aと1bを有し、その間には強誘電
性液晶７が挟持されている。各基板1aと1bにはマトリッ
クス電極構造を形成するストライプ形状の透明電極３と
４が配置され、この透明電極の上には配向制御膜５及び
６が形成されている。
構成を示す断面図である。同第１図において、カラーの
強誘電性液晶素子１はガラス板またはプラスチック板等
の透明板を用いた基板1aと1bを有し、その間には強誘電
性液晶７が挟持されている。各基板1aと1bにはマトリッ
クス電極構造を形成するストライプ形状の透明電極３と
４が配置され、この透明電極の上には配向制御膜５及び
６が形成されている。
各色画素を形成するＲ（赤）,G（緑）,B（青）の各カ
ラーフィルター２は観察者側の基板1aの外側に所望のR,
G,Bの色特性を有する有機染料もしくは有機顔料の色素
か、あるいは光干渉を利用したダイクロイックミラーに
よるR,G,Bで形成されている。
ラーフィルター２は観察者側の基板1aの外側に所望のR,
G,Bの色特性を有する有機染料もしくは有機顔料の色素
か、あるいは光干渉を利用したダイクロイックミラーに
よるR,G,Bで形成されている。
さらに、これらの各色画素を保護する為に、各色画素
上に保護膜10が形成されている。また、これらのセルを
表示素子とする為に、該セルを直線偏光板８と９で挟持
した構成からなっている。
上に保護膜10が形成されている。また、これらのセルを
表示素子とする為に、該セルを直線偏光板８と９で挟持
した構成からなっている。
前記配向制御膜５と６は強誘電性液晶７の厚さに依存
するが、一般的には厚さ10Å〜１μ、好適には100Å〜3
000Åの範囲に設定する。但し、ここでは、セルの形成
に必要なシール剤や封止剤は省略して図示していない。
するが、一般的には厚さ10Å〜１μ、好適には100Å〜3
000Åの範囲に設定する。但し、ここでは、セルの形成
に必要なシール剤や封止剤は省略して図示していない。
第１図に示すように、カラーフィルターR,G,Bは観察
者側のガラス基板の外側に形成され、該カラーフィルタ
ーR,G,Bの各画素の大きさは透明電極の表示有効画素部
以上の大きさに、即ち該表示有効画素部と等しいか、も
しくはそれより大きく形成する。
者側のガラス基板の外側に形成され、該カラーフィルタ
ーR,G,Bの各画素の大きさは透明電極の表示有効画素部
以上の大きさに、即ち該表示有効画素部と等しいか、も
しくはそれより大きく形成する。
各カラーフィルターR,G,Bの画素間の間隔をＳ、カラ
ーフィルターを形成する基板の厚さをｄ、基板の屈折率
をｎとし、また観察者側と反対側の入射光の入射角をθ
とすると、次のような条件が得られる。
ーフィルターを形成する基板の厚さをｄ、基板の屈折率
をｎとし、また観察者側と反対側の入射光の入射角をθ
とすると、次のような条件が得られる。
ここで、混色が起こらないようにするには入射角θを
小さくし、画素間の間隔Ｓの外に光が通らないようにす
る必要がある。
小さくし、画素間の間隔Ｓの外に光が通らないようにす
る必要がある。
本発明は、この様な混色が起こらない条件として、S/
dの比が0.1以下、好ましくは0.〜0.05が望ましい。
dの比が0.1以下、好ましくは0.〜0.05が望ましい。
本発明においては、カイラルスメクティック相を示す
液晶を挟持してなる液晶素子を形成する少なくとも一方
の基板の外側にカラーフィルターを形成し、即ち液晶層
内の段差を生ず主原因になっているR,G,Bのカラーフィ
ルターを液晶が接する基板面に形成しないで、その反対
面である外側に形成することにより、液晶層と接する面
の段差を少なくし、例えば1000Å以下にすることがで
き、従来の強誘電性液晶素子の欠点である配向欠陥を無
くしモノドメインを形成することができる。
液晶を挟持してなる液晶素子を形成する少なくとも一方
の基板の外側にカラーフィルターを形成し、即ち液晶層
内の段差を生ず主原因になっているR,G,Bのカラーフィ
ルターを液晶が接する基板面に形成しないで、その反対
面である外側に形成することにより、液晶層と接する面
の段差を少なくし、例えば1000Å以下にすることがで
き、従来の強誘電性液晶素子の欠点である配向欠陥を無
くしモノドメインを形成することができる。
この様に、本発明のようにカラーフィルターを基板の
外側に形成すると、液晶表示部とカラーフィルター層と
が基板の厚さ分だけ離れるので、隣の画素の光が混じっ
て入ってくることがあるので、第１図のＡに示されるよ
うに観察者側から見ると色ズレや混色の原因になりかね
ないが、本発明では、各画素間の間隔Ｓと基板の厚さｄ
を になる様に形成されているので混色が起こることがな
く、配向欠陥のない強誘電性液晶素子を得ることができ
る。
外側に形成すると、液晶表示部とカラーフィルター層と
が基板の厚さ分だけ離れるので、隣の画素の光が混じっ
て入ってくることがあるので、第１図のＡに示されるよ
うに観察者側から見ると色ズレや混色の原因になりかね
ないが、本発明では、各画素間の間隔Ｓと基板の厚さｄ
を になる様に形成されているので混色が起こることがな
く、配向欠陥のない強誘電性液晶素子を得ることができ
る。
本発明で用いる液晶材料として、とくに適したものは
双安定性を有する液晶であって、強誘電性を有するもの
である。具体的にはカイラルスメクティックＣ相（SmC
＊）,H相（SmH＊）,I相（SmI＊）,J相（SmJ＊）,K相（S
mK＊）,G相（SmG＊）またはＦ相（SmF＊）の液晶を用い
ることができる。
双安定性を有する液晶であって、強誘電性を有するもの
である。具体的にはカイラルスメクティックＣ相（SmC
＊）,H相（SmH＊）,I相（SmI＊）,J相（SmJ＊）,K相（S
mK＊）,G相（SmG＊）またはＦ相（SmF＊）の液晶を用い
ることができる。
この強誘電性液晶については、“ル・ジュールナル・
ド・フィジーク・ルテール”（“LEJOURNAL DE PHYSIQU
E LETTRES"）1975年、36（Ｌ−69）号、「フェロエレク
トリック・リキッド・クリスタルス」（Ferroelectric
Liquid Crystals」）；“アプライド・フィジックス・
レターズ”（“Applied Physics Letters"）1980年、36
（11）号、「サブミクロ・セカンド・バイステイブル・
エレクトロオプチック・スイッチング・イン・リキッド
・クリスタルス」（「Submicro Second Bistable Elect
rooptic Switching in Liquid Crystals」）；“固体物
理"1981年 16（141）号、「液晶」等に記載されてお
り、本発明においては、これらに開示された強誘電性液
晶を使用することができる。
ド・フィジーク・ルテール”（“LEJOURNAL DE PHYSIQU
E LETTRES"）1975年、36（Ｌ−69）号、「フェロエレク
トリック・リキッド・クリスタルス」（Ferroelectric
Liquid Crystals」）；“アプライド・フィジックス・
レターズ”（“Applied Physics Letters"）1980年、36
（11）号、「サブミクロ・セカンド・バイステイブル・
エレクトロオプチック・スイッチング・イン・リキッド
・クリスタルス」（「Submicro Second Bistable Elect
rooptic Switching in Liquid Crystals」）；“固体物
理"1981年 16（141）号、「液晶」等に記載されてお
り、本発明においては、これらに開示された強誘電性液
晶を使用することができる。
強誘電性液晶の具体例としては、例えばデシロキシベ
ンジリデン−ｐ′−アミノ−２−メチルブチルシンナメ
ート（DOBAMBC）、ヘキシルオキシベンジリデン−ｐ′
−アミノ−２−クロルプロピルシンナメート（HOBACP
C）、４−ｏ−（２−メチル）−ブチルレゾルシリデン
−４′−オクチルアニリン（MBRAS）が挙げられる。
ンジリデン−ｐ′−アミノ−２−メチルブチルシンナメ
ート（DOBAMBC）、ヘキシルオキシベンジリデン−ｐ′
−アミノ−２−クロルプロピルシンナメート（HOBACP
C）、４−ｏ−（２−メチル）−ブチルレゾルシリデン
−４′−オクチルアニリン（MBRAS）が挙げられる。
これらの材料を用いて素子を構成する場合、液晶化合
物がカイラルスメクティック相となるような温度状態に
保持するため、必要に応じて素子をヒーターが埋め込ま
れたブロック等により支持することができる。
物がカイラルスメクティック相となるような温度状態に
保持するため、必要に応じて素子をヒーターが埋め込ま
れたブロック等により支持することができる。
本発明に用いられる配向制御膜の材料としては、例え
ば、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドイ
ミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニルア
セタール、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアミ
ド、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、ユ
リア樹脂、アクリル樹脂などの樹脂類、あるいは感光性
ポリイミド、感光性ポリアミド、環状ゴム系フォトレジ
スト、フェノールノボラック系フォトレジストあるいは
電子線フォトレジスト（ポリメチルメタクリレート、エ
ポキシ化−1,4−ポリブタジエンなど）などから選択し
て形成することができる。
ば、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドイ
ミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニルア
セタール、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアミ
ド、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、ユ
リア樹脂、アクリル樹脂などの樹脂類、あるいは感光性
ポリイミド、感光性ポリアミド、環状ゴム系フォトレジ
スト、フェノールノボラック系フォトレジストあるいは
電子線フォトレジスト（ポリメチルメタクリレート、エ
ポキシ化−1,4−ポリブタジエンなど）などから選択し
て形成することができる。
本発明に用いられるカラーフィルターを構成する色素
材料としては、アゾ系、アントラキノン系、フタロシア
ニン系、キナクリドン系、イソインドリノン系、ジオキ
サジン系、ペリレン系、ペリノン系、チオインジゴ系、
ピロコリン系、フルオルビン系、キノフタロン系等が挙
げられる。
材料としては、アゾ系、アントラキノン系、フタロシア
ニン系、キナクリドン系、イソインドリノン系、ジオキ
サジン系、ペリレン系、ペリノン系、チオインジゴ系、
ピロコリン系、フルオルビン系、キノフタロン系等が挙
げられる。
［作 用］ 本発明の液晶素子は透明電極の形成された一対の透明
な平行基板間に強誘電性液晶を挟持してなり、少なくと
も一方の基板の外側にカラーフィルターを少なくとも表
示有効画素部以上の大きさに形成し、かつカラーフィル
ターの各画素の画素間の間隔Ｓとカラーフィルターが形
成された基板の厚さｄとを になるように形成してなるので、液晶層内の段差ムラに
より発生する配向欠陥を無くして均一なモノドメインの
液晶相が得られ、かつカラーフィルターを基板の外側に
形成することにより発生し易い色ズレを解消し、混色の
発生を防止することができる。
な平行基板間に強誘電性液晶を挟持してなり、少なくと
も一方の基板の外側にカラーフィルターを少なくとも表
示有効画素部以上の大きさに形成し、かつカラーフィル
ターの各画素の画素間の間隔Ｓとカラーフィルターが形
成された基板の厚さｄとを になるように形成してなるので、液晶層内の段差ムラに
より発生する配向欠陥を無くして均一なモノドメインの
液晶相が得られ、かつカラーフィルターを基板の外側に
形成することにより発生し易い色ズレを解消し、混色の
発生を防止することができる。
この様にして本発明の液晶素子における平面性のよい
基板に挟持された液晶相は等方相より、液晶相に移行す
る降温過程において、徐冷することにより、液晶相領域
が次第に広がり均一なモノドメインの液晶相を形成する
ようになる。
基板に挟持された液晶相は等方相より、液晶相に移行す
る降温過程において、徐冷することにより、液晶相領域
が次第に広がり均一なモノドメインの液晶相を形成する
ようになる。
例えば、液晶として強誘電性液晶相を示す前記のDOBA
MBCを例にあげて説明すると、DOBAMBCの等方相より徐冷
していくとき約115℃でスメクチックＡ相（SmA＊）に相
転移する。このとき、基板にラビングあるいはSiO2斜め
蒸着などの配向処理が施されていると、液晶分子の分子
軸が基板に、平行で、かつ一方向に配向したモノドメイ
ンが形成される。さらに、冷却を進めていくと、液晶相
の厚みに依存する約90〜75℃の間の特定温度でカイラル
スメクチックＣ相（SmC＊）に相転位する。また、液晶
相の厚みを約２μ以下とした場合は、SmC＊相のらせん
が解け、双安定性を示す。
MBCを例にあげて説明すると、DOBAMBCの等方相より徐冷
していくとき約115℃でスメクチックＡ相（SmA＊）に相
転移する。このとき、基板にラビングあるいはSiO2斜め
蒸着などの配向処理が施されていると、液晶分子の分子
軸が基板に、平行で、かつ一方向に配向したモノドメイ
ンが形成される。さらに、冷却を進めていくと、液晶相
の厚みに依存する約90〜75℃の間の特定温度でカイラル
スメクチックＣ相（SmC＊）に相転位する。また、液晶
相の厚みを約２μ以下とした場合は、SmC＊相のらせん
が解け、双安定性を示す。
［実施例］ 以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明す
る。
る。
実施例１ 厚さｄが1.1mmで屈折率ｎが1.53のガラス基板上にITO
を500Åの厚さにスパッタリング法により成膜し、透明
電極を形成した。しかる後に、第６図に示すように前記
ガラス基板61の透明電極65の反対側の表面に、第６図
（ａ）〜（ｆ）に示す方法でR,G,Bの３色の色画素の着
色層64を形成した。
を500Åの厚さにスパッタリング法により成膜し、透明
電極を形成した。しかる後に、第６図に示すように前記
ガラス基板61の透明電極65の反対側の表面に、第６図
（ａ）〜（ｆ）に示す方法でR,G,Bの３色の色画素の着
色層64を形成した。
即ち、第６図（ａ）〜（ｆ）は、R,G,Bの３色の色画
素の形成工程を示す工程図である。
素の形成工程を示す工程図である。
まず、コーニング社の厚さ1.1mm、屈折率1.53の＃705
9ガラス基板61上にポジ型レジスト（商品名;OFPR 77、
東京応化製）をスピナーを用いて1.0μｍの層厚に塗布
し、レジスト層62を設けた。（第６図（ａ）参照） 次に、所定のパターンマスク63を用いてこれを露光し
（第６図（ｂ）参照）、ODUR 1010シリーズ専用現像液
によって現像して所定のストライプ形状を有するリフト
オフ用パターン62aを形成した。（第６図（ｃ）参照） 次に、ガラス基板61のパターン形成面の全面を露光
し、更に不要なパターン部以外のレジスト残渣を酸素プ
ラズマ灰化処理によってガラス基板61上から取除いた。
9ガラス基板61上にポジ型レジスト（商品名;OFPR 77、
東京応化製）をスピナーを用いて1.0μｍの層厚に塗布
し、レジスト層62を設けた。（第６図（ａ）参照） 次に、所定のパターンマスク63を用いてこれを露光し
（第６図（ｂ）参照）、ODUR 1010シリーズ専用現像液
によって現像して所定のストライプ形状を有するリフト
オフ用パターン62aを形成した。（第６図（ｃ）参照） 次に、ガラス基板61のパターン形成面の全面を露光
し、更に不要なパターン部以外のレジスト残渣を酸素プ
ラズマ灰化処理によってガラス基板61上から取除いた。
このようにして、リフトオフ用のパターン62aが形成
されたガラス基板61を真空蒸着装置内の所定の位置に配
置し、蒸発源としてのモリブデンボートに蒸着用青色素
としてニッケルフタロシアニンを入れ、蒸発温度を470
℃に調節し、ニッケルフタロシアニンを4500Åの厚さに
成るように基板61のリフトオフ用パターン形成面に蒸着
することによって着色層64を形成した。（第６図（ｃ）
参照） このリフトオフ用パターン62aと着色層64が形成され
ている基板61をOFPR77シリーズ専用現像液中に５分間浸
漬撹拌し、レジストパターン62aと共にこのパターン上
に蒸着した着色層64aを基板から除去し、青色着色層64b
を有する青色ストライプフィルター作製した。（第６図
（ｅ）参照） 一方、緑色と赤色のストライプフィルターは第６図の
（ａ）〜（ｅ）の工程を繰り返すことで得られる。
されたガラス基板61を真空蒸着装置内の所定の位置に配
置し、蒸発源としてのモリブデンボートに蒸着用青色素
としてニッケルフタロシアニンを入れ、蒸発温度を470
℃に調節し、ニッケルフタロシアニンを4500Åの厚さに
成るように基板61のリフトオフ用パターン形成面に蒸着
することによって着色層64を形成した。（第６図（ｃ）
参照） このリフトオフ用パターン62aと着色層64が形成され
ている基板61をOFPR77シリーズ専用現像液中に５分間浸
漬撹拌し、レジストパターン62aと共にこのパターン上
に蒸着した着色層64aを基板から除去し、青色着色層64b
を有する青色ストライプフィルター作製した。（第６図
（ｅ）参照） 一方、緑色と赤色のストライプフィルターは第６図の
（ａ）〜（ｅ）の工程を繰り返すことで得られる。
先ず、緑色の蒸着用色素として、ナマリフタロシアニ
ンを5000Åの厚さに成るように蒸着し緑層を形成した。
この緑色の蒸着層の層厚は5500Åとした。
ンを5000Åの厚さに成るように蒸着し緑層を形成した。
この緑色の蒸着層の層厚は5500Åとした。
次に、赤色の蒸着用色素として、先ずアントラキノン
を3000Åの厚さに成るように蒸着し赤色層を形成した。
この赤色の着色層の層厚は5500Åとした。
を3000Åの厚さに成るように蒸着し赤色層を形成した。
この赤色の着色層の層厚は5500Åとした。
以上のようにして第６図（ｆ）に示す様にB,G,Rのカ
ラーフィルターを形成することができた。このときの各
色画素の間隔Ｓを10μｍとし、S/dを0.01とした。
ラーフィルターを形成することができた。このときの各
色画素の間隔Ｓを10μｍとし、S/dを0.01とした。
次に、前記カラーフィルターの上に第１図に示すよう
な保護膜10として、ネガレジスト（ODUR東京応化）を塗
布形成した。（第６図には図示せず） 次に前記のような透明電極とR,G,B色画素を形成した
ガラス基板に、第１図に示すように透明電極３上に配向
制御膜５として、ポリイミド形成溶液（日立化成工業
（株）製、「PIQ」）を3000rpmで回転するスピンナーで
塗布し、150℃で30分間加熱を行なって2000Åのポリイ
ミド被膜を形成した。しかる後、このポリイミド被膜表
面をラビング処理した。又ガラス基板1bの配向制御膜６
も前記と同様に形成した。
な保護膜10として、ネガレジスト（ODUR東京応化）を塗
布形成した。（第６図には図示せず） 次に前記のような透明電極とR,G,B色画素を形成した
ガラス基板に、第１図に示すように透明電極３上に配向
制御膜５として、ポリイミド形成溶液（日立化成工業
（株）製、「PIQ」）を3000rpmで回転するスピンナーで
塗布し、150℃で30分間加熱を行なって2000Åのポリイ
ミド被膜を形成した。しかる後、このポリイミド被膜表
面をラビング処理した。又ガラス基板1bの配向制御膜６
も前記と同様に形成した。
このようにして形成したカラーフィルター基板1aと対
向する基板1bを貼り合わせてセル組し、強誘電性液晶を
注入、封止して液晶素子を得た。この液晶素子をクロス
ニコルの偏光顕微鏡で観察したところ、内部の液晶分子
は配向欠陥を生じていないことが確認され、又、偏光板
8,9を貼り合わせて液晶素子とし、カラーフィルターと
反対側から蛍光灯を照射し、観察者側から観察して駆動
動作を行なっても、前記の色ズレ、混色が観察されなか
った。
向する基板1bを貼り合わせてセル組し、強誘電性液晶を
注入、封止して液晶素子を得た。この液晶素子をクロス
ニコルの偏光顕微鏡で観察したところ、内部の液晶分子
は配向欠陥を生じていないことが確認され、又、偏光板
8,9を貼り合わせて液晶素子とし、カラーフィルターと
反対側から蛍光灯を照射し、観察者側から観察して駆動
動作を行なっても、前記の色ズレ、混色が観察されなか
った。
実施例２ 実施例１において、カラーフィルターを形成するガラ
ス基板に、厚さ1.1mm、屈折率1.52の青板ガラスを用
い、色画素の間隔Ｓを50μとし、S/dを0,05としたが、
実施例１と同様、配向欠陥、混色が確認されなかった。
ス基板に、厚さ1.1mm、屈折率1.52の青板ガラスを用
い、色画素の間隔Ｓを50μとし、S/dを0,05としたが、
実施例１と同様、配向欠陥、混色が確認されなかった。
しかしながら、以上説明したS/dが0.1をこえると、色
画素の間隔Ｓが大きくなるので、画素密度が低下し表示
素子として不適なものとなる。
画素の間隔Ｓが大きくなるので、画素密度が低下し表示
素子として不適なものとなる。
例えば、実施例２において とすると、Ｓ＝120μとなり画素間隔が大きくなる。
また、上記したカラーフィルターの形成方法は、上述
の他に染色法、電着法、印刷法、着色樹脂法、光学干渉
法等で形成することができる。
の他に染色法、電着法、印刷法、着色樹脂法、光学干渉
法等で形成することができる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の液晶素子はカラーフィ
ルターを基板の外側に になるように形成しているので、基板の外側にカラーフ
ィルターを形成する為に生ずる色ズレ等の欠点を無くす
ことができると共に液晶層内の段差ムラにより発生する
配向欠陥を無くして均一なモノドメインの液晶相を得る
ことができる。
ルターを基板の外側に になるように形成しているので、基板の外側にカラーフ
ィルターを形成する為に生ずる色ズレ等の欠点を無くす
ことができると共に液晶層内の段差ムラにより発生する
配向欠陥を無くして均一なモノドメインの液晶相を得る
ことができる。
又、基板の外側にカラーフィルターを形成する為に、
製造が容易で歩留りが良いので、安価な液晶素子を提供
することができる。
製造が容易で歩留りが良いので、安価な液晶素子を提供
することができる。
第１図は本発明に係わる強誘電性液晶素子の基本構成を
示す断面図、第２図及び第３図は本発明で用いる強誘電
性液晶を模式的に表わした斜視図、第４図は従来のカラ
ーの強誘電性液晶素子の断面図、第５図は従来の強誘電
性液晶素子に現われた配向欠陥の状態を表わす概略説明
図および第６図（ａ）〜（ｆ）は本発明の色画素の形成
工程を示す工程図である。 １……強誘電性液晶素子、1a,1b……基板 ２……カラーフィルター、3,4……透明電極 5,6……配向制御膜、７……強誘電性液晶 8,9……偏光板、Ｓ……画素間の間隔 ｄ……基板の厚さ、ｎ……屈折率
示す断面図、第２図及び第３図は本発明で用いる強誘電
性液晶を模式的に表わした斜視図、第４図は従来のカラ
ーの強誘電性液晶素子の断面図、第５図は従来の強誘電
性液晶素子に現われた配向欠陥の状態を表わす概略説明
図および第６図（ａ）〜（ｆ）は本発明の色画素の形成
工程を示す工程図である。 １……強誘電性液晶素子、1a,1b……基板 ２……カラーフィルター、3,4……透明電極 5,6……配向制御膜、７……強誘電性液晶 8,9……偏光板、Ｓ……画素間の間隔 ｄ……基板の厚さ、ｎ……屈折率
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 辰雄 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 (72)発明者 田村 美樹 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61−231586（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−149984（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−180525（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−150524（ＪＰ，Ｕ)
Claims (5)
- 【請求項１】透明電極の形成された一対の透明な基板間
に、少なくとも２つの安定状態を有するカイラルスメク
ティック相を示す液晶を挟持してなる液晶素子であっ
て、少なくとも一方の基板の外側にカラーフィルターを
少なくとも表示有効画素部以上の大きさに形成し、かつ
カラーフィルターの各画素の画素間の間隔Ｓとカラーフ
ィルターが形成された基板の厚さｄとを、 になるように形成してなることを特徴とする液晶素子。 - 【請求項２】 である特許請求の範囲第１項記載の液晶素子。
- 【請求項３】液晶が強誘電性を示す液晶である特許請求
の範囲第１項記載の液晶素子。 - 【請求項４】基板間の液晶層の厚みが２μｍ以下である
特許請求の範囲第１項記載の液晶素子。 - 【請求項５】カラーフィルターが形成される基板は、ガ
ラス基板である特許請求の範囲第１項記載の液晶素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20798086A JP2533301B2 (ja) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | 液晶素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20798086A JP2533301B2 (ja) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | 液晶素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6364024A JPS6364024A (ja) | 1988-03-22 |
| JP2533301B2 true JP2533301B2 (ja) | 1996-09-11 |
Family
ID=16548686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20798086A Expired - Fee Related JP2533301B2 (ja) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | 液晶素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2533301B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10649253B2 (en) | 2017-05-25 | 2020-05-12 | Japan Display Inc. | Display panel and manufacturing method of display panel |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59180525A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-13 | Citizen Watch Co Ltd | カラ−液晶表示パネル |
| JPS60150524U (ja) * | 1984-03-12 | 1985-10-05 | スタンレー電気株式会社 | 液晶表示装置 |
| JPS61149984A (ja) * | 1984-12-25 | 1986-07-08 | 株式会社リコー | 液晶カラ−表示装置 |
| JPS61231586A (ja) * | 1985-04-05 | 1986-10-15 | 株式会社リコー | カラ−液晶表示装置 |
-
1986
- 1986-09-05 JP JP20798086A patent/JP2533301B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10649253B2 (en) | 2017-05-25 | 2020-05-12 | Japan Display Inc. | Display panel and manufacturing method of display panel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6364024A (ja) | 1988-03-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |