JP2544945B2 - 強誘電性液晶素子 - Google Patents

強誘電性液晶素子

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は強誘電性液晶素子に関し、特に強誘電性液晶
分子の配向をコントロールすることによって、明,暗部
を形成する液晶表示素子に関するものである。
[従来の技術] 従来、強誘電性液晶素子における強誘電性液晶の配向
方法としては、セル内において温度勾配を形成して相転
移に伴い順次的な配向形成をさせる方法(温度勾配法)
や、上下基板を一定方向に摺動させて配向させる方法
(シアリング法)等が行なわれていたが、これらの方法
は量産性、安定性に乏しく、工業的には不適当な方法で
ある。
他方、工業的に有利な方法としては、従来、TN(ツイ
ステッド ネマチック:Twisted Nematic)方式の液晶セ
ルに使用されている方法であるラビング法および斜方蒸
着法が有用である。
ラビング法は、一般にはITO(インジウム チン オ
キサイド)等の透明電極上にPI(ポリイミド)、PVA
(ポリビニルアルコール)等の有機薄膜(400〜2000
Å)を形成し、その上をナイロン、アセテート、コット
ン等の植毛布(毛足の長さが0.1mm〜2.0mm)で均一にこ
する(ラビング:Rubbing)ことによってネマチック液晶
の分子長軸をラビング方向に平均的にそろえようとする
方法であり、TN,SBE等の液晶素子では実績がある。
ところが、この方法をそのまま強誘電性液晶の配向に
適用しようとすると、上下の基板間で分子(ダイレク
タ)の方向をねじる必要がないので、TN素子の配向の場
合と異なり、上下同方向もしくは相反する方向にラビン
グ処理を行なう。
このような配向処理方法で強誘電性液晶分子を配向さ
せた場合には、SmC*相でスプレイ(SPLAY)配向を取り
易い。このスプレイ配向では、セル厚方向において分子
の方向がねじれているために、見かけのチルト角θaが
小さく、透過光量が少なくなり、TN素子では30%を越え
るのに対して5%程度になってしまい、コントラストが
低下し、さらに層の傾斜方向の異なるジグザグ欠陥等の
欠陥が多く発生し、その制御が困難であるなど、ディス
プレイとしは望ましくない配向状態となる。
また、SiOの斜方蒸着膜を配向膜として用いる場合
は、一般的にスイッチングの閾値を上げたり、その他に
も安定状態が多数存在することや、平均的に層方向に消
光位をもつ配向状態が優勢になり、マトリックス駆動し
難いなどの問題があった。
[発明が解決しようとする問題点] 以上述べてた様に、対向して設けられた2極の電極基
板の両面に設けた有機膜のラビング処理もしくは両面に
設けたSiOの斜方蒸着などの方法を用いて配向処理を施
した場合には、見かけのチルト角θaが小さく、透過
光量が少ない、消光位でのもれ光が大きく、コントラ
ストが低い、その他層の傾斜方向の異なるジグザグ欠
陥等の欠陥が多く生じ、表示品質が悪い等の欠点があっ
た。
本発明は、この様な従来技術の欠点を改善するために
なされたものであり、見かけのチルト角θaが大きく、
透過光量が多く、消光位での光学品質を向上した強誘電
性液晶素子を提供することを目的とするものである。
[問題点を解決するための手段] 即ち、本発明は、対向して設けられた2極の電極基板
間に強誘電性液晶を挟持してなる液晶素子において、一
方の電極基板上に、ラビング処理もしくはイオンビーム
エッチング処理を施した有機薄膜上に斜方蒸着膜を形成
した配向膜を設けてなることを特徴とする強誘電性液晶
素子である。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の強誘電性液晶素子は、対向して設けられた2
極の電極基板の一方の電極基板上に、ラビング処理もし
くはイオンビームエッチング処理を施した有機薄膜上に
SiOまたはWO3の斜方蒸着膜を形成した配向膜を設け、前
記2極の電極基板間に強誘電性液晶を挟持してなるもの
である。
前記2極の電極基板上には配向膜が設けられている
が、その一方には上記の様にラビング処理もしくはイオ
ンビームエッチング処理を施した有機薄膜上にSiOまた
はWO3の斜方蒸着膜を形成してなるものであるが、他方
の配向膜は特に限定はないが、好ましくは下記に示す様
に、 ラビング処理またはイオンビームエッチング処理等の
一軸性処理を施した有機薄膜上にSiOまたはWO3の斜方蒸
着膜を形成してなるもの 有機薄膜上にSiOまたはWO3の斜方蒸着膜を形成してな
るもの 無機膜上にSiOまたはWO3の斜方蒸着膜を形成してなる
もの 無機膜からなるもの SiOまたはWO3の斜方蒸着膜の上に有機薄膜を形成して
なるもの 無方向性の有機薄膜からなるもの 有機薄膜上をラビング処理もしくはイオンビームエッ
チング処理等を施したもの ITOまたはNESA(酸化インジウム)の透明導電体から
なるもの SiOまたはWO3の斜方蒸着膜上に有機薄膜を形成し、該
有機薄膜にラビング処理もしくはイオンビームエッチン
グ処理等を施したもの 等が挙げられる。
本発明において、配向膜のラビング処理もしくはイオ
ンビームエッチング処理を施した有機薄膜上に形成した
SiOまたはWO3の斜方蒸着膜の膜厚は、通常100〜6000
Å、好ましく1000〜2000Åが望ましい。
本発明における有機薄膜には、ポリイミド、ポリビニ
ルアルコール、ポリアクリロニトリル等が用いられ、そ
の膜厚は通常20〜2000Å、好ましく20〜500Åが望まし
い。また、有機薄膜に施すラビング処理もしくはイオン
ビームエッチング処理は、特に限定することはなく通常
の方法で行なうことができる。なお、イオンビームエッ
チング処理としては、例えば、ミラトロン社(MILLATOR
N社)製のイオンビーム発生装置を用い、3×10-6torr
の真空度にした後に、Arガスを導入して、2.1×10-5tor
rに安定させ、イオン密度に関係するイオンソース電流
を200mA、イオン速度と関係するアウト プット(OUT P
UT)電圧を1kVに設定して、イオンビームを20msecだけ
照射することにより形成することができる。イオンビー
ムの基板法線に対する入射角は80.0°とする。
また、無機膜にはSiO2,TiO2,Ta2O5,WO3またはAl2O3
用いられ、その膜厚は通常400〜2000Å、好ましく500〜
1000Åが望ましい。
本発明において、2極の電極基板の一方の電極基板上
に設ける配向膜は、電極基板上に、有機薄膜を塗布して
形成した後、ラビング処理もしくはイオンビームエッチ
ング処理を行ない、次いでSiOまたはWO3を斜方蒸着する
ことにより容易に形成することができる。
[作用] 本発明の強誘電性液晶素子は、対向して設けられた2
極の電極基板間に強誘電性液晶を挟持してなる液晶素子
において、一方の電極基板上に、ラビング処理もしくは
イオンビームエッチング処理を施した有機薄膜上にSiO
またはWO3の斜方蒸着膜を形成した配向膜を設けてなる
ので、その詳細は不明であるが、物理的な形状を特徴と
する斜方蒸着膜の下の層の特性により、見かけのチルト
角θaが大きく、透過光量が多く、消光位でのもれ光を
少なく、コントラストを高くし、光学品質を向上するこ
とができる。
[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。
実施例1 第1図は本発明の強誘電性液晶素子の一実施例を示す
断面図である。同図に示す素子を下記の方法により作成
した。
先ず、液晶を支持するガラズ基板1の上に、EB蒸着法
により膜厚約1000ÅのITO電極2をパターン形成した。
次いで、該ITO電極2上にスパッタ法によって膜厚約100
0ÅのSiO2膜3を形成した。
次に、前記SiO2膜3上に、ポリイミド(SP-710:東レ
社製)を2%DMAC溶液としてスピンナー塗布した後、30
0℃にて焼成し、膜厚約500Åの有機薄膜4を形成した。
該有機薄膜4の上に、毛先0.2mmのアセテート布を使用
し、1000rpmのドラム回転によりラビング処理を施し
た。
次いで、前記有機薄膜4の上に、SiOの斜方蒸着膜5
を、4×10-5torrの圧力で、入射角度82°(基板法線に
対して)で、垂直方向の厚み1200Åに蒸着して形成し
た。
この様にして得られた2枚の基板を基板への入射方向
が反対方向となる様に対向せしめて、シーリング部材6
として、チッソ社製LIXON BOND1002ABを使用し、セルギ
ャップをコントロールする目的で、直径約1μmのSiO2
の粒子をセル内に均一に散布し、上下基板間隔を約1.1
μmになる様に貼り合せた。強誘電性液晶7として、チ
ッソ社製CS-1014をセルに注入した。
このようにして作成したセルを等方相まで昇温した
後、Ch相→SmA相→SmC*相への相転移時に適度な(〜10
℃/hr)徐冷を行なうことによって、均一な配向がセル
全体において得られた。
この様にして得られた強誘電性液晶素子の配向状態を
偏光顕微鏡(オリンパスBH-2)で観察した結果、通常の
ラビングセルで生じるようなジグザグ欠陥は生じなかっ
た。また、SiOの斜め蒸着により見られるような消光位
方向のばらつきも認められなかった。見かけのチルト角
は12°であった。
なお、有機薄膜4のポリイミド(SP-710:東レ社製)
をラビング処理してからSiOの斜方蒸着を行なった際に
見られる、5〜30μm位のピッチの細い欠陥は、多くの
場合存在するが、このようなごく細いピッチで形成され
る欠陥は、表示素子として用いる場合には問題とはなら
ない。
尚、SiOの斜方蒸着膜として、膜厚600〜1200Å、入射
角度は75°〜88°で形成したものを用いても、上記とほ
ぼ同様の結果が得られた。
実施例2 実施例1における他方の配向膜の構成において、有機
薄膜のラビング等の処理による表面形状の処理を行なわ
ずに、SiOの斜方蒸着を行うことによって、より双安定
な動作を行なわせることができた。
これも、ラビングセルにおける欠陥、斜方蒸着セルに
おけるばらつきに関しては実施例1と同様に改善されて
いた。また、見かけのチルト角は15°であった。
実施例3 実施例1において、他方の配向膜の構成を有機膜に替
えて、無機膜SiO2上にSiOの斜方蒸着を行ったものは、
均一性は劣るが見かけのチルト角が15°と大きくなり、
透過光量が増加した。
実施例4 実施例1において、他方の配向膜を次のように形成し
た。
ITO電極上にSiO2膜を形成し、その上にSiOの斜方蒸着
膜を法線角度75°で蒸着を行い、カラム長約2000Åに
形成し、その上層にポリイミド(SP-710)の0.5%溶液D
MACをスピンナーで3000rpmで塗布した。
不規則な欠陥のない配向が得られた。
実施例5 実施例1において他方の配向膜を次のように形成し
た。
ITO電極上にSiO2の1000Åのスパッタ膜を形成し、そ
の上にポリイミド(SP-710)の1000Åの薄膜を形成し
た。
欠陥は存在するが、双安定性の良い配向が得られた。
実施例6 実施例1において、基板の他方の配向膜を次のように
形成した。
ITO電極上にSiO2の1000Åのスパッタ膜を形成し、そ
の上に、SiOの斜方蒸着膜を形成し、その上にポリイミ
ド(SP-710)の1000Åの薄膜を形成し、その上をアセテ
ート布でラビング処理した。
その結果、均一配向が得られた。又、ITO電極上にSiO
2のスパッタ膜、その上にWO3の斜方蒸着膜、その上にポ
リイミドの膜(該膜をラビング処理)としたものでも同
様の均一配向が得られた。
実施例7 実施例5において、ポリイミド(SP-710)上をラビン
グ処理(アセテート布)を行ったものを使用した。
双安定性がやや劣るが、均一配向性が増大した。
実施例8 実施例1において、他方の配向膜を、配向処理を行わ
ずに、ITO,NESA等の透明電極基板で構成する場合や、Si
O2,TiO2等の無機膜で構成した場合では欠陥は多いが、
双安定性を有する配向状態であった。
上記の各実施例に示す様に、一方の電極基板上に形成
したラビング処理もしくはイオンビームエッチング処理
を施した有機薄膜上にSiOまたはWO3の斜方蒸着膜に対し
て、他方の配向膜に用いる物質及びその処理の仕方によ
って、得られるいずれのメリットが強調されるかが異な
っていることが認められる。
[発明の効果] 本発明によれば、強誘電性液晶配向膜として、一方の
配向膜にラビング処理もしくはイオンビームエッチング
処理を施した有機薄膜上にSiOまたはWO3等の斜方蒸着膜
を形成したものを用いて、他方に有機、無機膜もしくは
そのラビング膜等を用いることにより、見かけのチルト
角θaが大きく、透過光量が多く、消光位での光学品質
を向上した強誘電性液晶素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の強誘電性液晶素子の一実施例を示す断
面図である。 1……ガラス基板、2……ITO電極 3……SiO2膜、4……有機薄膜 5……SiOの斜方蒸着膜、6……シーリング部材 7……強誘電性液晶

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対向して設けられた2極の電極基板間に強
    誘電性液晶を挟持してなる液晶素子において、一方の電
    極基板上に、ラビング処理もしくはイオンビームエッチ
    ング処理を施した有機薄膜上に斜方蒸着膜を形成した配
    向膜を設けてなることを特徴とする強誘電性液晶素子。
  2. 【請求項2】対向して設けられた電極基板上の配向膜
    が、一方はラビング処理もしくはイオンビームエッチン
    グ処理を施した有機薄膜上に斜方蒸着膜を形成してなる
    ものであり、他方もラビング処理またはイオンビームエ
    ッチング処理の一軸性処理を施したラビング処理もしく
    はイオンビームエッチング処理を施した有機薄膜上に斜
    方蒸着膜を形成してなるものである特許請求の範囲第1
    項記載の強誘電性液晶素子。
  3. 【請求項3】対向して設けられた電極基板上の配向膜
    が、一方はラビング処理もしくはイオンビームエッチン
    グ処理を施した有機薄膜上に斜方蒸着膜を形成してなる
    ものであり、他方は有機薄膜上に斜方蒸着膜を形成して
    なるものである特許請求の範囲第1項記載の強誘電性液
    晶素子。
  4. 【請求項4】対向して設けられた電極基板上の配向膜
    が、一方はラビング処理もしくはイオンビームエッチン
    グ処理を施した有機薄膜上に斜方蒸着膜を形成してなる
    ものであり、他方は無機膜上に斜方蒸着膜を形成してな
    るものである特許請求の範囲第1項記載の強誘電性液晶
    素子。
  5. 【請求項5】対向して設けられた電極基板上の配向膜
    が、一方はラビング処理もしくはイオンビームエッチン
    グ処理を施した有機薄膜上に斜方蒸着膜を形成してなる
    ものであり、他方は無機膜である特許請求の範囲第1項
    記載の強誘電性液晶素子。
  6. 【請求項6】対向して設けられた電極基板上の配向膜
    が、一方はラビング処理もしくはイオンビームエッチン
    グ処理を施した有機薄膜上に斜方蒸着膜を形成してなる
    ものであり、他方は斜方蒸着膜の上に有機薄膜を形成し
    てなるものである特許請求の範囲第1項記載の強誘電性
    液晶素子。
  7. 【請求項7】対向して設けられた電極基板上の配向膜
    が、一方はラビング処理もしくはイオンビームエッチン
    グ処理を施した有機薄膜上に斜方蒸着膜を形成してなる
    ものであり、他方は無方向性の有機薄膜である特許請求
    の範囲第1項記載の強誘電性液晶素子。
  8. 【請求項8】対向して設けられた電極基板上の配向膜
    が、一方はラビング処理もしくはイオンビームエッチン
    グ処理を施した有機薄膜上に斜方蒸着膜を形成してなる
    ものであり、他方は有機薄膜上をラビング処理もしくは
    イオンビームエッチング処理を施したものである特許請
    求の範囲第1項記載の強誘電性液晶素子。
  9. 【請求項9】対向して設けられた電極基板上の配向膜
    が、一方はラビング処理もしくはイオンビームエッチン
    グ処理を施した有機薄膜上に斜方蒸着膜を形成してなる
    ものであり、他方は透明導電体である特許請求の範囲第
    1項記載の強誘電性液晶素子。
  10. 【請求項10】対向して設けられた電極基板上の配向膜
    が、一方はラビング処理もしくはイオンビームエッチン
    グ処理を施した有機薄膜上に斜方蒸着膜を形成してなる
    ものであり、他方は斜方蒸着膜上に有機薄膜を形成し、
    該有機薄膜にラビング処理もしくはイオンビームエッチ
    ング処理を施したものである特許請求の範囲第1項記載
    の強誘電性液晶素子。
  11. 【請求項11】有機薄膜が、ポリイミド、ポリビニルア
    ルコール、ポリアクリロニトリルである特許請求の範囲
    第1項乃至第10項のいずれかの項記載の強誘電性液晶素
    子。
  12. 【請求項12】無機膜がSiO2,TiO2,Ta2O5,WO3またはAl2
    O3である特許請求の範囲第4項または第5項記載の強誘
    電性液晶素子。
  13. 【請求項13】前記一方の斜方蒸着膜がSiOまたはWO3
    斜方蒸着膜である特許請求の範囲第1項乃至第10項のい
    ずれかの項記載の強誘電性液晶素子。
  14. 【請求項14】前記他方の斜方蒸着膜がSiOまたはWO3
    斜方蒸着膜である特許請求の範囲第2項、第3項、第4
    項、第6項又は第10項記載の強誘電性液晶素子。
  15. 【請求項15】前記透明導電体がITOまたはNESAである
    特許請求の範囲第9項記載の強誘電性液晶素子。
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