JP2785144B2 - カイラルスメクチック液晶素子 - Google Patents
カイラルスメクチック液晶素子Info
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- JP2785144B2 JP2785144B2 JP1299579A JP29957989A JP2785144B2 JP 2785144 B2 JP2785144 B2 JP 2785144B2 JP 1299579 A JP1299579 A JP 1299579A JP 29957989 A JP29957989 A JP 29957989A JP 2785144 B2 JP2785144 B2 JP 2785144B2
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- chiral smectic
- smectic liquid
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はカイラルスメクチック液晶素子（強誘電液晶
素子）に関し、特にパネルの上下ショートに対する改善
を行なうために新規な絶縁膜を具備したカイラルスメク
チック液晶素子に関するものである。
素子）に関し、特にパネルの上下ショートに対する改善
を行なうために新規な絶縁膜を具備したカイラルスメク
チック液晶素子に関するものである。
［従来の技術］ 液晶分子の屈折異方性を利用して偏光素子との組み合
わせにより透過光線を制御する型の表示素子がクラーク
（Clark）およびラガーウオル（Lagerwall）により提案
されている（米国特許第4367934号、米国特許第4639089
号等）。この液晶は、一般に特定の温度域において、カ
イラルスメクチックＣ相（Sm＊Ｃ）またはＨ相（Sm＊
Ｈ）を有し、この状態において、加えられる電界に応答
して第１の光学的安定状態と第２の光学的安定状態のい
ずれかを取り、かつ電界の印加のないときはその状態を
維持する性質、すなわち双安定性を有し、また、電界の
変化に対する応答も速やかであり、高速ならびに記憶型
の表示素子としての広い利用が期待されている。
わせにより透過光線を制御する型の表示素子がクラーク
（Clark）およびラガーウオル（Lagerwall）により提案
されている（米国特許第4367934号、米国特許第4639089
号等）。この液晶は、一般に特定の温度域において、カ
イラルスメクチックＣ相（Sm＊Ｃ）またはＨ相（Sm＊
Ｈ）を有し、この状態において、加えられる電界に応答
して第１の光学的安定状態と第２の光学的安定状態のい
ずれかを取り、かつ電界の印加のないときはその状態を
維持する性質、すなわち双安定性を有し、また、電界の
変化に対する応答も速やかであり、高速ならびに記憶型
の表示素子としての広い利用が期待されている。
前述したカイラルスメクチック液晶には、走査電極と
信号電極とで構成したマトリクス電極が組み込まれ、走
査電極には順次走査信号が印加され、該走査信号と同期
して信号電極には情報信号が印加される。また、絶縁膜
としては主にSiO2が利用されていた。
信号電極とで構成したマトリクス電極が組み込まれ、走
査電極には順次走査信号が印加され、該走査信号と同期
して信号電極には情報信号が印加される。また、絶縁膜
としては主にSiO2が利用されていた。
［発明が解決しようとする課題］ 前記、カイラルスメクチック液晶素子をマルチプレッ
クス駆動する場合、絶縁膜と配向膜の組み合せによる静
電容量が小さいと逆電界の影響でスイッチング不良や残
像現象等の欠陥が出てしまう問題があった。この問題を
解決するために高い比誘電率を有する絶縁膜を用いるこ
とや幾何容量を大きくする方法が取られているが、幾何
容量はパネルの上下基板電極間のショート防止効果を考
えると400Å程度が限界であり、上記欠陥を解決するこ
とはできない。また、高い比誘電率を有する絶縁材料と
して、SrTiO3,BaTiO3,PbTiO3などの薄膜を用いる場合、
一般にこれらの結晶は表面粗さが大きいためカイラルス
メクチック液晶の配向に悪影響を与え、カイラルスメク
チック液晶素子に使うには問題があった。
クス駆動する場合、絶縁膜と配向膜の組み合せによる静
電容量が小さいと逆電界の影響でスイッチング不良や残
像現象等の欠陥が出てしまう問題があった。この問題を
解決するために高い比誘電率を有する絶縁膜を用いるこ
とや幾何容量を大きくする方法が取られているが、幾何
容量はパネルの上下基板電極間のショート防止効果を考
えると400Å程度が限界であり、上記欠陥を解決するこ
とはできない。また、高い比誘電率を有する絶縁材料と
して、SrTiO3,BaTiO3,PbTiO3などの薄膜を用いる場合、
一般にこれらの結晶は表面粗さが大きいためカイラルス
メクチック液晶の配向に悪影響を与え、カイラルスメク
チック液晶素子に使うには問題があった。
本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたものであ
って、高い比誘電率を有するSrTiO3,BaTiO3又はPbTiO3
等のチタン酸塩化合物の使用を可能とし、しかもスイッ
チング不良や残像時間の問題を解消したカイラルスメク
チック液晶素子の提供を目的とする。
って、高い比誘電率を有するSrTiO3,BaTiO3又はPbTiO3
等のチタン酸塩化合物の使用を可能とし、しかもスイッ
チング不良や残像時間の問題を解消したカイラルスメク
チック液晶素子の提供を目的とする。
［課題を解決するための手段及び作用］ 本発明によれば、基板上に設けた駆動用電極と、誘電
極上に設けた絶縁膜および配向膜とを具備するカイラル
スメクチック液晶素子において、前記配向膜の厚みを20
0Å以下、比誘電率を3.5〜5.5とするとともに、前記絶
縁膜として結晶粒径が150Å以下で比誘電率が35以上
の、SrTiO3,BaTiO3又はPbTiO3を絶縁層として用いるこ
とで、良好な配向状態が得られかつ、スイッチング不良
がなく残像時間が短いカイラルスメクチック液晶素子を
実現することができる。
極上に設けた絶縁膜および配向膜とを具備するカイラル
スメクチック液晶素子において、前記配向膜の厚みを20
0Å以下、比誘電率を3.5〜5.5とするとともに、前記絶
縁膜として結晶粒径が150Å以下で比誘電率が35以上
の、SrTiO3,BaTiO3又はPbTiO3を絶縁層として用いるこ
とで、良好な配向状態が得られかつ、スイッチング不良
がなく残像時間が短いカイラルスメクチック液晶素子を
実現することができる。
［実施例］ 第１図、第２図は、本発明の実施例を示したもので、
第１図は平面図、第２図は断面図である。
第１図は平面図、第２図は断面図である。
第１図と第２図で示すセル構造体100は、ガラス板又
はプラスチック板などから一対の基板101と101′をスペ
ーサ104で所定の間隔に保持され、この一対の基板をシ
ーリングするために接着剤106で接着したセル構造を有
しており、さらに基板101上には複数の透明電極102から
なる電極群（例えば、マトリクス電極構造のうちの走査
電圧印加用電極群）が例えば帯状パターンなどの所定の
パターンで形成されている。基板101′の上には前述の
透明電極102と交差させた複数の透明電極102′からなる
電極群（例えば、マトリクス電極構造のうちの信号電圧
印加用電極群）が形成されている。
はプラスチック板などから一対の基板101と101′をスペ
ーサ104で所定の間隔に保持され、この一対の基板をシ
ーリングするために接着剤106で接着したセル構造を有
しており、さらに基板101上には複数の透明電極102から
なる電極群（例えば、マトリクス電極構造のうちの走査
電圧印加用電極群）が例えば帯状パターンなどの所定の
パターンで形成されている。基板101′の上には前述の
透明電極102と交差させた複数の透明電極102′からなる
電極群（例えば、マトリクス電極構造のうちの信号電圧
印加用電極群）が形成されている。
本発明では、上述の透明電極102と102′の少なくとも
一方の透明電極上にショート防止用絶縁体膜を用いるこ
とができる。第２図で示した液晶表示素子は、両側基板
の透明電極上にショート防止用絶縁体膜109と109′並び
に配向制御膜105と105′が配置されている。この配向制
御膜105と105′は例えば一酸化硅素、二酸化硅素、酸化
アルミニウム、ジルコニア、弗化マグネシウム、酸化セ
リウム、弗化セリウム、シリコン窒化物、シリコン炭化
物、ホウ素化合物などの無機絶縁物質やポリビニルアル
コール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル
イミド、ポリパラキシリレン、ポリエステル、ポリカー
ボネート、ピロビニルアセタール、ポリ塩化ビニル、ポ
リアミド、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン樹
脂、ユリア樹脂やアクリル樹脂などの有機絶縁物質を用
いて被膜形成したものを用いることができる。本実施例
では、ポリイミド（200Å）を用いた。
一方の透明電極上にショート防止用絶縁体膜を用いるこ
とができる。第２図で示した液晶表示素子は、両側基板
の透明電極上にショート防止用絶縁体膜109と109′並び
に配向制御膜105と105′が配置されている。この配向制
御膜105と105′は例えば一酸化硅素、二酸化硅素、酸化
アルミニウム、ジルコニア、弗化マグネシウム、酸化セ
リウム、弗化セリウム、シリコン窒化物、シリコン炭化
物、ホウ素化合物などの無機絶縁物質やポリビニルアル
コール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル
イミド、ポリパラキシリレン、ポリエステル、ポリカー
ボネート、ピロビニルアセタール、ポリ塩化ビニル、ポ
リアミド、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン樹
脂、ユリア樹脂やアクリル樹脂などの有機絶縁物質を用
いて被膜形成したものを用いることができる。本実施例
では、ポリイミド（200Å）を用いた。
配向制御膜105と105′は、前述の如き無機絶縁物質ま
たは有機絶縁物質を被膜形成した後に、その表面をビロ
ード、布や紙で一方向に摺擦（ラビング）することによ
って、一軸性配向処理軸が付与される。液晶材料として
は、CS−1014（商品名；チッソ（株）製）を真空注入し
て使用した。
たは有機絶縁物質を被膜形成した後に、その表面をビロ
ード、布や紙で一方向に摺擦（ラビング）することによ
って、一軸性配向処理軸が付与される。液晶材料として
は、CS−1014（商品名；チッソ（株）製）を真空注入し
て使用した。
ここで、ショート防止膜109と109′は、SrTiO3薄膜を
用いた。形成方法はマグネトロンスパッタ法を用いた。
成膜条件は、SrTiO3焼結体をターゲットとし、Ar:O2＝
3:1、基板温度250℃、パワー密度4W/cm2、圧力6mTorrで
ある。この様にして形成したSrTiO3薄膜（膜厚1000Å）
の結晶粒径を、Ｘ線回折で解析したところ平均100Åで
あった。また、この膜の電気的特性を調べたところ比誘
電率100（1kHz）、絶縁耐圧は4MV/cm（1000Å）であっ
た。上記絶縁膜を用いた強誘電液晶素子はスイッチン
グ、配向状態、上下ショートに対して良好な結果が得ら
れ、かつ残像時間も1.5秒であり、良好であった（残像
時間は、通常３〜４秒以上だと問題となる）。強誘電液
晶素子において、スイッチング不良や残像等の欠陥をな
くすためには、配向膜の厚さが200Å以下の場合（配向
膜の比誘電率3.5〜5.5）、絶縁膜の比誘電率は、少なく
とも35以上が必要であり、上記SrTiO3薄膜で達成でき
る。また、強誘電液晶素子の上下ショートは、通常絶縁
耐圧が1.5MV/cm以上であれば防止でき、好ましくは2.5M
V/cm以上とされ（実験結果から）、この点に関してもSr
TiO3は満足している。
用いた。形成方法はマグネトロンスパッタ法を用いた。
成膜条件は、SrTiO3焼結体をターゲットとし、Ar:O2＝
3:1、基板温度250℃、パワー密度4W/cm2、圧力6mTorrで
ある。この様にして形成したSrTiO3薄膜（膜厚1000Å）
の結晶粒径を、Ｘ線回折で解析したところ平均100Åで
あった。また、この膜の電気的特性を調べたところ比誘
電率100（1kHz）、絶縁耐圧は4MV/cm（1000Å）であっ
た。上記絶縁膜を用いた強誘電液晶素子はスイッチン
グ、配向状態、上下ショートに対して良好な結果が得ら
れ、かつ残像時間も1.5秒であり、良好であった（残像
時間は、通常３〜４秒以上だと問題となる）。強誘電液
晶素子において、スイッチング不良や残像等の欠陥をな
くすためには、配向膜の厚さが200Å以下の場合（配向
膜の比誘電率3.5〜5.5）、絶縁膜の比誘電率は、少なく
とも35以上が必要であり、上記SrTiO3薄膜で達成でき
る。また、強誘電液晶素子の上下ショートは、通常絶縁
耐圧が1.5MV/cm以上であれば防止でき、好ましくは2.5M
V/cm以上とされ（実験結果から）、この点に関してもSr
TiO3は満足している。
一方、比較のためにAr:O2＝3:1、基板温度400℃、パ
ワー密度4W/cm2、圧力6mTorrで成膜したSrTiO3薄膜を絶
縁膜として用いた強誘電液晶素子を試作して（他の構成
はすべて同様）スイッチング特性、配向状態、上下ショ
ート防止効果について評価した。SrTiO3の結晶粒径は、
平均175Åであった。
ワー密度4W/cm2、圧力6mTorrで成膜したSrTiO3薄膜を絶
縁膜として用いた強誘電液晶素子を試作して（他の構成
はすべて同様）スイッチング特性、配向状態、上下ショ
ート防止効果について評価した。SrTiO3の結晶粒径は、
平均175Åであった。
その結果、上下ショート防止効果に差はないが、強誘
電液晶の配向状態が悪いため、スイッチング不良を生じ
ていた。そのため残像時間も10秒以上であり、画像切換
時の表示品位も著しく悪くしていた。
電液晶の配向状態が悪いため、スイッチング不良を生じ
ていた。そのため残像時間も10秒以上であり、画像切換
時の表示品位も著しく悪くしていた。
別の実施例として、ショート防止膜109と109′にBaTi
O3薄膜、PbTiO3薄膜を用いても同様の効果が得られた。
O3薄膜、PbTiO3薄膜を用いても同様の効果が得られた。
BaTiO3はBaTiO3焼結体ターゲットを用いAr:O23:1、基
板温度300℃、パワー密度4W/cm、圧力6mTorrでマグネト
ロンスパッタにより1000Å成膜した。この膜の比誘電率
は90（1kHz）、絶縁耐圧は3MV/cm（1000Å）、平均粒径
は120Åであり、良好なスイッチング特性を示した。
板温度300℃、パワー密度4W/cm、圧力6mTorrでマグネト
ロンスパッタにより1000Å成膜した。この膜の比誘電率
は90（1kHz）、絶縁耐圧は3MV/cm（1000Å）、平均粒径
は120Åであり、良好なスイッチング特性を示した。
CVD法で成膜したPbTiO3薄膜（膜厚1000Å、比誘電率2
20、絶縁耐圧1.5MV/cm、平均粒径140Å）においても同
様に良好なスイッチング特性が得られた。
20、絶縁耐圧1.5MV/cm、平均粒径140Å）においても同
様に良好なスイッチング特性が得られた。
また、本発明は、SrTiO3,BaTiO3やPbTiO3を単独で、
または複数組合せて用いることができる。
または複数組合せて用いることができる。
［発明の効果］ 以上説明したように、配向膜の厚みを200Å以下、比
誘電率を3.5〜5.5とするとともに、SrTiO3,BaTiO3,PbTi
O3等のチタン酸塩からなる絶縁体薄膜の結晶粒径を平均
150Å以下とし、かつ比誘電率を35以上とすることで、
これらの薄膜を絶縁膜として用いたカイラルスメクチッ
ク液晶素子のスイッチング特性を著しく改善することが
できる。
誘電率を3.5〜5.5とするとともに、SrTiO3,BaTiO3,PbTi
O3等のチタン酸塩からなる絶縁体薄膜の結晶粒径を平均
150Å以下とし、かつ比誘電率を35以上とすることで、
これらの薄膜を絶縁膜として用いたカイラルスメクチッ
ク液晶素子のスイッチング特性を著しく改善することが
できる。
第１図は、本発明に係る液晶表示装置の平面図、 第２図は、第１図のＡ−Ａ′断面図である。 101,101′：基板、 102,102′：透明電極、 105,105′：配向制御膜、 109,109′：絶縁体膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 直哉 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64−78235（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−244017（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−214718（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/1333 500 G02F 1/1333 505 G02F 1/1337 - 1/1337 530
Claims (4)
- 【請求項１】基板上に設けた駆動用電極と、該電極上に
設けた絶縁膜および配向膜とを具備し、前記配向膜は厚
みが200Å以下で比誘電率が3.5〜5.5であり、前記絶縁
膜は、チタン酸塩化合物の多結晶からなり、比誘電率が
35以上で、かつ該多結晶の平均粒径が150Å以下である
ことを特徴とするカイラルスメクチック液晶素子。 - 【請求項２】前記チタン酸塩化合物は、SrTiO3からなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のカイラル
スメクチック液晶素子。 - 【請求項３】前記チタン酸塩化合物は、BaTiO3からなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のカイラル
スメクチック液晶素子。 - 【請求項４】前記チタン酸塩化合物は、PbTiO3からなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のカイラル
スメクチック液晶素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1299579A JP2785144B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | カイラルスメクチック液晶素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1299579A JP2785144B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | カイラルスメクチック液晶素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03160415A JPH03160415A (ja) | 1991-07-10 |
| JP2785144B2 true JP2785144B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=17874464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1299579A Expired - Fee Related JP2785144B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | カイラルスメクチック液晶素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2785144B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5815230A (en) * | 1994-01-27 | 1998-09-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid crystal device and process for production thereof |
| JP2005515495A (ja) | 2002-01-10 | 2005-05-26 | ケント ステート ユニバーシティ | 液晶セル用材料 |
| US7758773B2 (en) | 2002-01-10 | 2010-07-20 | Kent State University | Non-synthetic method for modifying properties of liquid crystals |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62244017A (ja) * | 1986-04-17 | 1987-10-24 | Seiko Epson Corp | 強誘電性液晶素子の配向方法 |
| JPS63214718A (ja) * | 1987-03-03 | 1988-09-07 | Citizen Watch Co Ltd | 強誘電液晶表示素子 |
| JPS6478235A (en) * | 1987-09-19 | 1989-03-23 | Canon Kk | Ferroelectric liquid crystal element |
-
1989
- 1989-11-20 JP JP1299579A patent/JP2785144B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03160415A (ja) | 1991-07-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |