JP2761581B2 - 液晶装置 - Google Patents
液晶装置Info
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- JP2761581B2 JP2761581B2 JP4350550A JP35055092A JP2761581B2 JP 2761581 B2 JP2761581 B2 JP 2761581B2 JP 4350550 A JP4350550 A JP 4350550A JP 35055092 A JP35055092 A JP 35055092A JP 2761581 B2 JP2761581 B2 JP 2761581B2
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- liquid crystal
- crystal device
- film
- electric field
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は液晶装置に関し、より
コントラスト比の向上を図り、マイクロ・コンピュ−
タ、ワ−ドプロセッサまたはテレビ等の表示部の薄膜化
を図る液晶装置、さらにディスクメモリ等のメモリ装
置、スピ−カ等の音響機器へ応用する液晶装置に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】従来、液晶装置を作製せんとする場合、
この液晶の一対の基板の内側に一対の電極を設け、その
電極上に対称配向膜を設ける方式が知られている。 【０００３】しかし、かかる単純マトリックス構造また
は各画素に非線型素子が直列に連結されたアクティブ素
子構造において、最も重要な要素として、前述の液晶材
料が十分大きいEc（臨界電界またはスレッシュホ−ルド
電界）を有することが重要である。このEcは液晶が所定
の電界以下では初期の状態（例えば非透過）を維持し、
所定の電界以上においてきわめて急峻に反転し、他の状
態（例えば透過）を呈する現象、およびこの逆に透過よ
り非透過となる現象をいう。即ち、このEcはEc+(正に電
界を加える場合に観察される臨界電界) と、逆にEc-(負
に電界を加える場合に存在する電界) とがある。このEc
+ とEc- は必ずしも絶対値において同じではないが、液
晶に接する配向処理のプロセス条件により概ね一致させ
ることができる。 【０００４】しかしかかるEc+とEc-は、特にカイラルス
メクチックＣ相を発現する液晶においてはその存在が不
明確であり、この液晶を印加するパルス電界の電界強度
とそのパルス巾との値に大きく依存している。そのため
マトリックス表示においては「ACバイアス法」として知
られている駆動方式を用いなければならないし、正方向
に書換えんとする時、一度負のパルスを加え、次に正の
パルスを所定の電界強度と時間とを精密に制御して加え
る。また逆に負方向に書き換えんとする場合も一度正の
パルスを加え、次に負のパルスを所定の電界強度と時間
との精密な制御のもとに加えなければならない。 【０００５】 【発明が解決しようとする問題点】上述のようにEcの存
在が不明確であるためその動作時に周辺回路にてそれを
補う必要が生じ周辺回路がきわめて複雑になってしまう
ため、ディスプレイ装置とした時、これよりも簡単な周
辺回路が求められている。そのためには、液晶材料部分
それ自身が十分明確なEcを有していることが重要にな
る。この十分明確なEcを作らんとした時、これまでのFL
C は、その周波数特性をおとす等の制約のもとに、不十
分なEcで満足せざるを得ないのが実情であった。 【０００６】 【発明の目的】本発明は、液晶それ自体にEcを有するこ
とを求めるのではなく、この液晶と配向膜( 配向処理)
とを一体物とみなし、その全体で実質的に有効なEcを得
んとしたものである。 【０００７】 【問題を解決するための手段】かかる問題を解くため、
本発明は、一対の基板の内側に液晶材料が充填された液
晶装置において、前記液晶材料と電気的に直列に強誘電
体を存在せしめ、該強誘電体の分極に従って前記液晶材
料に印加される電界が変化することを特徴としたもので
ある。 【０００８】本発明はEcを決定する要素として液晶材料
に密接または実質的に密接する一方または双方の配向処
理層又は配向膜の下層として強誘電体（以下FEともい
う）を設けたものである。そしてこのスメクチック液晶
の強誘電体のEcを実質的にFEにより決定するべく試みた
ものである。 【０００９】即ち、本発明においてはこのFEを配向処理
層又は配向膜の下層として用い、この配向膜部が自発分
極を有し、かつ5000Å以下例えば200〜300Åとする。そ
してこの配向膜は透光性であるが、光学的異方性を有さ
ないものより選ばれる。 【００１０】その縦断面図を図１に示す。ここでは液晶
材料の一例として、強誘電性の液晶材料を使用して説明
する。 【００１１】図１において強誘電性液晶(FLC)(1), 配向
膜（配向処理）(2),(2'), ＦＥ膜(3),(3'), 一対を構成
する透光性電極(4),(4'), さらに透光性基板(5),(5')を
有する。 【００１２】この図１の電気的等価回路を用い本発明を
以下に記す。この際のFLC(1)が電気的等価回路としてG2
（コンダクタンス),C2（キャパシタンス）を有する。又
配向膜部(6) の等価回路としてG1（コンダクタンス),C1
（キャパシタンス）を有する。すると電気的等価回路は
図２を有する。この両端子間にV0の電圧を印加した時、
C1,G1に加わる電圧V1, 電荷Q1, C2,G2 に加わる電圧をV
2, 電荷Q2とすると、 【００１３】 【数１】 【００１４】でｔ＝０において分圧される。この時、FE
の厚さは200〜300 Åであり、FLC の厚さは２〜３μｍ
であるため、C1はC2より十分大である。その結果、初期
において V2≒V0 となり、初期状態においては印加電圧のほとんどすべて
がFLC に印加される。さらにFEとFLC との界面において
ｔ秒後に蓄積されるＱは次式で与えられる。 【００１５】 【数２】 【００１６】この一般式において前記したC1＞C2である
条件及びFEは十分絶縁性であることよりG1≒０の条件を
加えると、 【００１７】 【数３】【００１８】で与えられる。するとその結果、V1,V2 は 【００１９】 【数４】 【００２０】上式を変形して 【００２１】 【数５】 【００２２】で与えられる。さらにこのV1に対しｔが十
分大きくなると、 V1＝V0 となる。 【００２３】即ち、印加の初期においては電極間に印加
した電圧はほとんどが液晶に印加され、その値は殆どの
電圧がFEに印加されることになる。言い換えるならば、
最初液晶を動の状態にする。その後FEにこの電圧が印加
され、このFEが所定の反転または非反転を行う。すると
このFEの反転または非反転に従って次にEcが十分小さい
液晶の反転または非反転が決められる。即ちFEのPs（自
発分極）に従属して液晶の動作状態を変えさせることが
できる。 【００２４】その結果、液晶に十分明確なEcがなくて
も、FE自体が有するEcを可変制御することにより、この
FEのFEに従って液晶が従属的に従い、結果として見掛け
上液晶が大き明確なEcを有するようにさせることができ
る。 【００２５】以上の結果より、本発明は、この強誘電体
の分極に従って液晶材料の反転、非反転を決定すること
をその思想としている。 【００２６】以下に本発明の実施例を示す。 【００２７】 【実施例】図１は本発明の一実施例の構成の縦断面図で
ある。図面において、ガラス基板(5),(5')上に透明導電
膜(4),(4')、例えばITO(酸化インジューム・スズ) を設
け、この導電膜上面に強誘電体膜(3),(3')、該膜上に配
向膜(2),(2')を設けた。 【００２８】即ちFEとしてビニリデンフロライト(CH2CF
2)n (VDFという) にトリフロロエチレン(TrFE)を重合
し、コポリマとして用いた。これをスピン法にて電極上
に添加薄膜とするため、これを10重量％をメチル・エチ
ル・ケトン溶液にとかした。スピンコ−トすると、この
薄め方とスピナの回転スピ−ドに従ってFEの厚さを制御
できる。この後この溶液を加熱気化除去をした。本発明
においては、さらにこのFE上に対しポリイミド配向膜を
形成した後ラビング処理を施し配向させ、配向膜部(6)
とした。他の電極上には同様のポリイミド配向膜を形成
させた。この側の表面に対しては、ラビング処理を施す
ことを省略し非対称配向膜とした。 【００２９】次にこの配向膜が形成された一対の基板の
周辺部を互いに封止( 図示せず) し、公知の方法にてFL
C を充填した。このFLC は、例えばエステル系とビフェ
ニル系のＦＬＣ1:1 のブレンド品を用いた。又例えば特
開昭56-107216,特開昭59-98051特開昭59-118744 に示さ
れる液晶を用いてもよい。本実施例においてＦＥ上の配
向膜または配向処理層としてポリイミドを用いたが他の
物質（例えばナイロン、ＰＶＡ等）でもよく、また他の
形成方法（例えばスパッタリング、ＤＩＰ法等）でも可
能である。配向膜はＦＥ膜を実質的に覆い保護するもの
であればよい。 【００３０】かかるセルの電極は1mm ×1mm となり、マ
トリックス構成させ、それぞれに±10V の電圧を加え
た。するとこの電界が加わっても画素はシランカップリ
ング材のみを用いた従来の方法では見られないきわめて
きれいなEcを実質的に有せしめることが可能となった。 【００３１】図３は縦軸に透過率、横軸に印加電圧を示
している。この図面において従来例として示された曲線
(9),(9')はシランカップリング材のみを用いた非対称配
向処理法で得たものである。（そのEcはきわめて小さく
ばらつきやすい欠点を有する。）本発明においては曲線
(10),(10')を得ることができ、きわめてきれいなEc+,Ec
- を得ることができた。 【００３２】そしてかかるEcを有するため、例えば720
×480画素を有する大面積のディスプレイに対してもま
ったくクロスト−クのない表示をさせることが可能とな
り得る。 【００３３】またＦＥ膜は化学的に不安定で溶媒や液晶
自身により分解または溶解する可能性があるが本発明の
ように配向膜または配向処理層をＦＥ膜の上に設けるこ
とにより、ＦＥ膜を保護できるという特徴がある。 【００３４】 【発明の効果】本発明は以上に示す如く、強誘電体を配
向膜の一部とし、それを一方または双方に配設したもの
である。そのためより一層Ecの明確な液晶装置を得るこ
とができた。 【００３５】またＦＥ膜上の配向膜または配向処理層は
液晶を配向させるだけでなく、化学的に不安定なＦＥ膜
を実質的に覆って保護膜として機能している。また、こ
の強誘電体は図１の電極等の上のみに選択的に形成して
も、また電極を含む全面に形成してもよい。 【００３６】この液晶装置は単にディスプレイのみなら
ずスピ−カ、プリンタまたはディスクメモリに対しても
適用でき、スメクチック液晶の光学的異方性の適用可能
な製品に適用できる。
コントラスト比の向上を図り、マイクロ・コンピュ−
タ、ワ−ドプロセッサまたはテレビ等の表示部の薄膜化
を図る液晶装置、さらにディスクメモリ等のメモリ装
置、スピ−カ等の音響機器へ応用する液晶装置に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】従来、液晶装置を作製せんとする場合、
この液晶の一対の基板の内側に一対の電極を設け、その
電極上に対称配向膜を設ける方式が知られている。 【０００３】しかし、かかる単純マトリックス構造また
は各画素に非線型素子が直列に連結されたアクティブ素
子構造において、最も重要な要素として、前述の液晶材
料が十分大きいEc（臨界電界またはスレッシュホ−ルド
電界）を有することが重要である。このEcは液晶が所定
の電界以下では初期の状態（例えば非透過）を維持し、
所定の電界以上においてきわめて急峻に反転し、他の状
態（例えば透過）を呈する現象、およびこの逆に透過よ
り非透過となる現象をいう。即ち、このEcはEc+(正に電
界を加える場合に観察される臨界電界) と、逆にEc-(負
に電界を加える場合に存在する電界) とがある。このEc
+ とEc- は必ずしも絶対値において同じではないが、液
晶に接する配向処理のプロセス条件により概ね一致させ
ることができる。 【０００４】しかしかかるEc+とEc-は、特にカイラルス
メクチックＣ相を発現する液晶においてはその存在が不
明確であり、この液晶を印加するパルス電界の電界強度
とそのパルス巾との値に大きく依存している。そのため
マトリックス表示においては「ACバイアス法」として知
られている駆動方式を用いなければならないし、正方向
に書換えんとする時、一度負のパルスを加え、次に正の
パルスを所定の電界強度と時間とを精密に制御して加え
る。また逆に負方向に書き換えんとする場合も一度正の
パルスを加え、次に負のパルスを所定の電界強度と時間
との精密な制御のもとに加えなければならない。 【０００５】 【発明が解決しようとする問題点】上述のようにEcの存
在が不明確であるためその動作時に周辺回路にてそれを
補う必要が生じ周辺回路がきわめて複雑になってしまう
ため、ディスプレイ装置とした時、これよりも簡単な周
辺回路が求められている。そのためには、液晶材料部分
それ自身が十分明確なEcを有していることが重要にな
る。この十分明確なEcを作らんとした時、これまでのFL
C は、その周波数特性をおとす等の制約のもとに、不十
分なEcで満足せざるを得ないのが実情であった。 【０００６】 【発明の目的】本発明は、液晶それ自体にEcを有するこ
とを求めるのではなく、この液晶と配向膜( 配向処理)
とを一体物とみなし、その全体で実質的に有効なEcを得
んとしたものである。 【０００７】 【問題を解決するための手段】かかる問題を解くため、
本発明は、一対の基板の内側に液晶材料が充填された液
晶装置において、前記液晶材料と電気的に直列に強誘電
体を存在せしめ、該強誘電体の分極に従って前記液晶材
料に印加される電界が変化することを特徴としたもので
ある。 【０００８】本発明はEcを決定する要素として液晶材料
に密接または実質的に密接する一方または双方の配向処
理層又は配向膜の下層として強誘電体（以下FEともい
う）を設けたものである。そしてこのスメクチック液晶
の強誘電体のEcを実質的にFEにより決定するべく試みた
ものである。 【０００９】即ち、本発明においてはこのFEを配向処理
層又は配向膜の下層として用い、この配向膜部が自発分
極を有し、かつ5000Å以下例えば200〜300Åとする。そ
してこの配向膜は透光性であるが、光学的異方性を有さ
ないものより選ばれる。 【００１０】その縦断面図を図１に示す。ここでは液晶
材料の一例として、強誘電性の液晶材料を使用して説明
する。 【００１１】図１において強誘電性液晶(FLC)(1), 配向
膜（配向処理）(2),(2'), ＦＥ膜(3),(3'), 一対を構成
する透光性電極(4),(4'), さらに透光性基板(5),(5')を
有する。 【００１２】この図１の電気的等価回路を用い本発明を
以下に記す。この際のFLC(1)が電気的等価回路としてG2
（コンダクタンス),C2（キャパシタンス）を有する。又
配向膜部(6) の等価回路としてG1（コンダクタンス),C1
（キャパシタンス）を有する。すると電気的等価回路は
図２を有する。この両端子間にV0の電圧を印加した時、
C1,G1に加わる電圧V1, 電荷Q1, C2,G2 に加わる電圧をV
2, 電荷Q2とすると、 【００１３】 【数１】 【００１４】でｔ＝０において分圧される。この時、FE
の厚さは200〜300 Åであり、FLC の厚さは２〜３μｍ
であるため、C1はC2より十分大である。その結果、初期
において V2≒V0 となり、初期状態においては印加電圧のほとんどすべて
がFLC に印加される。さらにFEとFLC との界面において
ｔ秒後に蓄積されるＱは次式で与えられる。 【００１５】 【数２】 【００１６】この一般式において前記したC1＞C2である
条件及びFEは十分絶縁性であることよりG1≒０の条件を
加えると、 【００１７】 【数３】【００１８】で与えられる。するとその結果、V1,V2 は 【００１９】 【数４】 【００２０】上式を変形して 【００２１】 【数５】 【００２２】で与えられる。さらにこのV1に対しｔが十
分大きくなると、 V1＝V0 となる。 【００２３】即ち、印加の初期においては電極間に印加
した電圧はほとんどが液晶に印加され、その値は殆どの
電圧がFEに印加されることになる。言い換えるならば、
最初液晶を動の状態にする。その後FEにこの電圧が印加
され、このFEが所定の反転または非反転を行う。すると
このFEの反転または非反転に従って次にEcが十分小さい
液晶の反転または非反転が決められる。即ちFEのPs（自
発分極）に従属して液晶の動作状態を変えさせることが
できる。 【００２４】その結果、液晶に十分明確なEcがなくて
も、FE自体が有するEcを可変制御することにより、この
FEのFEに従って液晶が従属的に従い、結果として見掛け
上液晶が大き明確なEcを有するようにさせることができ
る。 【００２５】以上の結果より、本発明は、この強誘電体
の分極に従って液晶材料の反転、非反転を決定すること
をその思想としている。 【００２６】以下に本発明の実施例を示す。 【００２７】 【実施例】図１は本発明の一実施例の構成の縦断面図で
ある。図面において、ガラス基板(5),(5')上に透明導電
膜(4),(4')、例えばITO(酸化インジューム・スズ) を設
け、この導電膜上面に強誘電体膜(3),(3')、該膜上に配
向膜(2),(2')を設けた。 【００２８】即ちFEとしてビニリデンフロライト(CH2CF
2)n (VDFという) にトリフロロエチレン(TrFE)を重合
し、コポリマとして用いた。これをスピン法にて電極上
に添加薄膜とするため、これを10重量％をメチル・エチ
ル・ケトン溶液にとかした。スピンコ−トすると、この
薄め方とスピナの回転スピ−ドに従ってFEの厚さを制御
できる。この後この溶液を加熱気化除去をした。本発明
においては、さらにこのFE上に対しポリイミド配向膜を
形成した後ラビング処理を施し配向させ、配向膜部(6)
とした。他の電極上には同様のポリイミド配向膜を形成
させた。この側の表面に対しては、ラビング処理を施す
ことを省略し非対称配向膜とした。 【００２９】次にこの配向膜が形成された一対の基板の
周辺部を互いに封止( 図示せず) し、公知の方法にてFL
C を充填した。このFLC は、例えばエステル系とビフェ
ニル系のＦＬＣ1:1 のブレンド品を用いた。又例えば特
開昭56-107216,特開昭59-98051特開昭59-118744 に示さ
れる液晶を用いてもよい。本実施例においてＦＥ上の配
向膜または配向処理層としてポリイミドを用いたが他の
物質（例えばナイロン、ＰＶＡ等）でもよく、また他の
形成方法（例えばスパッタリング、ＤＩＰ法等）でも可
能である。配向膜はＦＥ膜を実質的に覆い保護するもの
であればよい。 【００３０】かかるセルの電極は1mm ×1mm となり、マ
トリックス構成させ、それぞれに±10V の電圧を加え
た。するとこの電界が加わっても画素はシランカップリ
ング材のみを用いた従来の方法では見られないきわめて
きれいなEcを実質的に有せしめることが可能となった。 【００３１】図３は縦軸に透過率、横軸に印加電圧を示
している。この図面において従来例として示された曲線
(9),(9')はシランカップリング材のみを用いた非対称配
向処理法で得たものである。（そのEcはきわめて小さく
ばらつきやすい欠点を有する。）本発明においては曲線
(10),(10')を得ることができ、きわめてきれいなEc+,Ec
- を得ることができた。 【００３２】そしてかかるEcを有するため、例えば720
×480画素を有する大面積のディスプレイに対してもま
ったくクロスト−クのない表示をさせることが可能とな
り得る。 【００３３】またＦＥ膜は化学的に不安定で溶媒や液晶
自身により分解または溶解する可能性があるが本発明の
ように配向膜または配向処理層をＦＥ膜の上に設けるこ
とにより、ＦＥ膜を保護できるという特徴がある。 【００３４】 【発明の効果】本発明は以上に示す如く、強誘電体を配
向膜の一部とし、それを一方または双方に配設したもの
である。そのためより一層Ecの明確な液晶装置を得るこ
とができた。 【００３５】またＦＥ膜上の配向膜または配向処理層は
液晶を配向させるだけでなく、化学的に不安定なＦＥ膜
を実質的に覆って保護膜として機能している。また、こ
の強誘電体は図１の電極等の上のみに選択的に形成して
も、また電極を含む全面に形成してもよい。 【００３６】この液晶装置は単にディスプレイのみなら
ずスピ−カ、プリンタまたはディスクメモリに対しても
適用でき、スメクチック液晶の光学的異方性の適用可能
な製品に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例の液晶装置の縦断面図を示
す。 【図２】 本発明の等価回路図を示す。 【図３】 本発明と従来例の特性のー例を示す。
す。 【図２】 本発明の等価回路図を示す。 【図３】 本発明と従来例の特性のー例を示す。
フロントページの続き
(72)発明者 坂間 光範
神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社
半導体エネルギー研究所内
(72)発明者 山口 利治
神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社
半導体エネルギー研究所内
(72)発明者 小林 一平
神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社
半導体エネルギー研究所内
(72)発明者 間瀬 晃
神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社
半導体エネルギー研究所内
合議体
審判長 石井 勝徳
審判官 東森 秀朋
審判官 横林 秀治郎
(56)参考文献 特開 平５−2209（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−17129（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．内側に電極を有する一対の基板間に液晶材料が充填
された液晶装置において、前記一対の基板の少なくとも一方の前記電極上に、 液晶
の有するキャパシタンスを無視し得る大きさのキャパシ
タンスを有すると共に、コンダクタンスが略零となるよ
うな、基板間に充填された液晶層の厚さと比較して十分
に薄い強誘電体薄膜と、前記強誘電体薄膜上に設けられた前記液晶材料に接する
配向膜と を有することを特徴とする液晶装置。 ２．請求項１において、強誘電体は有機物よりなること
を特徴とする液晶装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4350550A JP2761581B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 液晶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4350550A JP2761581B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 液晶装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61017430A Division JP2620066B2 (ja) | 1986-01-29 | 1986-01-29 | 液晶装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05265031A JPH05265031A (ja) | 1993-10-15 |
| JP2761581B2 true JP2761581B2 (ja) | 1998-06-04 |
Family
ID=18411252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4350550A Expired - Lifetime JP2761581B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 液晶装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2761581B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0774873B2 (ja) * | 1984-07-03 | 1995-08-09 | 株式会社ニコン | 液晶表示装置 |
-
1992
- 1992-12-04 JP JP4350550A patent/JP2761581B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05265031A (ja) | 1993-10-15 |
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