JP3078573B2 - 液晶電気光学装置 - Google Patents
液晶電気光学装置Info
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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
の液晶電気光学装置に関し、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
を改善した液晶電気光学装置に関するものである。
の液晶電気光学装置に関し、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
を改善した液晶電気光学装置に関するものである。
従来の液晶電気光学装置としてはツイステッド・ネマ
チック（twisted nemetic）液晶組成物を用いたものが
よく知られている。しかし、このTN液晶は、近年の情報
量の増加要求に答えるべく、画素数を多くしたマトリク
ス電極構造を用いた時分割駆動を行なった際、クロスト
ークを発生し、コントラスト比の低下を招き、表示品質
を落とすという問題点があるため、構成可能な画素数が
制限されていた。
チック（twisted nemetic）液晶組成物を用いたものが
よく知られている。しかし、このTN液晶は、近年の情報
量の増加要求に答えるべく、画素数を多くしたマトリク
ス電極構造を用いた時分割駆動を行なった際、クロスト
ークを発生し、コントラスト比の低下を招き、表示品質
を落とすという問題点があるため、構成可能な画素数が
制限されていた。
そこで、前記クロストークを改善するために、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、
各画素毎にスイッチングするアクティブマトリクス方式
の表示素子が提案され、実施されている。しかしなが
ら、大面積の基板上に薄膜トランジスタを何十万個も形
成する工程は、極めて煩雑な上、さらにその製造コスト
製造歩留り等の要因により大面積の表示素子を作成する
ことが難しいという問題点がある。
に薄膜トランジスタによるスイッチング素子を接続し、
各画素毎にスイッチングするアクティブマトリクス方式
の表示素子が提案され、実施されている。しかしなが
ら、大面積の基板上に薄膜トランジスタを何十万個も形
成する工程は、極めて煩雑な上、さらにその製造コスト
製造歩留り等の要因により大面積の表示素子を作成する
ことが難しいという問題点がある。
これらの問題点を解決するものとして、クラークらに
より米国特許第4367924号公報で強誘電性液晶素子が提
案され、公知となっている。
より米国特許第4367924号公報で強誘電性液晶素子が提
案され、公知となっている。
第３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。11と11′は、In2O2ある
いは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、その間に液
晶分子層12がガラス面に垂直になるように配向したSmC
＊相又は、他の強誘電性を示す液晶相が封入されてい
る。この液晶電気光学装置において強誘電性液晶分子が
第４図に示すように、スメクチック層の層の法線方向に
対して＋θ傾いた第１の状態（Ｉ）と−θ傾いた第２の
状態（II）を取る。
を模式的に描いたものである。11と11′は、In2O2ある
いは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、その間に液
晶分子層12がガラス面に垂直になるように配向したSmC
＊相又は、他の強誘電性を示す液晶相が封入されてい
る。この液晶電気光学装置において強誘電性液晶分子が
第４図に示すように、スメクチック層の層の法線方向に
対して＋θ傾いた第１の状態（Ｉ）と−θ傾いた第２の
状態（II）を取る。
この二つの状態間を外部より電界を加えて、強誘電性
液晶分子をスイッチさせることにより発生する複屈折効
果の違いにより表示を行うものであった。
液晶分子をスイッチさせることにより発生する複屈折効
果の違いにより表示を行うものであった。
この時強誘電性液晶分子を第１の状態（Ｉ）より第２
の状態（II）へかえる為にスメクチック層に対して垂直
方向に例えば正の電界を加えることにより成される。ま
た逆に第２の状態（II）より第１の状態（Ｉ）へ反転さ
せる為には、逆に負の電界を加えることにより成される
ものであった。すなわち外部より印加される電界の向き
をかえることにより強誘電性液晶分子の取る２状態を変
化させそれに伴って生じる電気光学効果の違いを利用す
るものであった。
の状態（II）へかえる為にスメクチック層に対して垂直
方向に例えば正の電界を加えることにより成される。ま
た逆に第２の状態（II）より第１の状態（Ｉ）へ反転さ
せる為には、逆に負の電界を加えることにより成される
ものであった。すなわち外部より印加される電界の向き
をかえることにより強誘電性液晶分子の取る２状態を変
化させそれに伴って生じる電気光学効果の違いを利用す
るものであった。
さらにこの外部より印加する電界を除去しても強誘電
性液晶分子はその状態を安定に保っており第１と第２の
双安定なメモリー性を持っていた。
性液晶分子はその状態を安定に保っており第１と第２の
双安定なメモリー性を持っていた。
その為、この強誘電性液晶を用いた液晶電気光学装置
を駆動する信号波形としては両極性パルス列となってお
り、パルス極性の切り替わる方向により強誘電性液晶分
子の取る２状態間をスイッチングしていた。
を駆動する信号波形としては両極性パルス列となってお
り、パルス極性の切り替わる方向により強誘電性液晶分
子の取る２状態間をスイッチングしていた。
このような強誘電性液晶を用いた電気光学装置におい
ては、装置全体において均一な駆動特性が当然ながら要
求される。そのために、液晶電気光学装置全体にわたっ
て欠陥のない、均一な液晶相すなわちモノドメインを全
体に形成することを、目標として従来より技術開発がな
されてきた。
ては、装置全体において均一な駆動特性が当然ながら要
求される。そのために、液晶電気光学装置全体にわたっ
て欠陥のない、均一な液晶相すなわちモノドメインを全
体に形成することを、目標として従来より技術開発がな
されてきた。
しかしながら、液晶材料特にスメクチックの層構造を
持つ強誘電性液晶は配向膜についた微少なキズや液晶駆
動用の電極の凹凸段差や、液晶装置の基板間隔を一定に
保持するためのスペーサーその他種々の原因により層構
造に欠陥が発生し、均一なモノドメインが得られない。
その為に従来は液晶電気光学装置セルの端部より、液晶
を一次元結晶成長させる方法（温度勾配）によりセル全
体にモノドメインを成長させることが試みられていた。
しかしながら液晶電気光学装置が大面積化した場合この
方法は適用不可能であった。すなわちこの方法によって
実現されるモノドメインの大きさは最大数十ミリ角程度
であり大面積化して工業的に使用することは不可能であ
った。
持つ強誘電性液晶は配向膜についた微少なキズや液晶駆
動用の電極の凹凸段差や、液晶装置の基板間隔を一定に
保持するためのスペーサーその他種々の原因により層構
造に欠陥が発生し、均一なモノドメインが得られない。
その為に従来は液晶電気光学装置セルの端部より、液晶
を一次元結晶成長させる方法（温度勾配）によりセル全
体にモノドメインを成長させることが試みられていた。
しかしながら液晶電気光学装置が大面積化した場合この
方法は適用不可能であった。すなわちこの方法によって
実現されるモノドメインの大きさは最大数十ミリ角程度
であり大面積化して工業的に使用することは不可能であ
った。
また仮に使用可能な大きさのモノドメインが実現され
たとしても、強誘電性液晶材料が持つ性質として液晶材
料が基板に平行に配列せず、一定の傾きを持つ配列を取
るため強誘電性液晶の層構造が曲がったり、折れたりす
る。そのためにジグザグ欠陥がドメイン中に発生し、表
示性、駆動特性に不均一さが発生する問題があった。
たとしても、強誘電性液晶材料が持つ性質として液晶材
料が基板に平行に配列せず、一定の傾きを持つ配列を取
るため強誘電性液晶の層構造が曲がったり、折れたりす
る。そのためにジグザグ欠陥がドメイン中に発生し、表
示性、駆動特性に不均一さが発生する問題があった。
本発明は、透光性でありかつ少なくともその表面に絶
縁性を有する基板上に、電極およびリードと、液晶組成
物の光学的方向を少なくとも初期に一定方向に配列させ
るための配向手段とを有する第一の基板と、透光性であ
りかつ少なくともその表面に絶縁性を有する基板上に、
電極およびリードを有する第二の基板間に強誘電性を示
す液晶を含む液晶組成物が狭持される液晶電気光学装置
において、その液晶組成物の取る初期配向状態をモノド
メインではなく、微小なドメインが存在するマルチマイ
クロドメイン状態とすることを特徴とするものでありま
す。
縁性を有する基板上に、電極およびリードと、液晶組成
物の光学的方向を少なくとも初期に一定方向に配列させ
るための配向手段とを有する第一の基板と、透光性であ
りかつ少なくともその表面に絶縁性を有する基板上に、
電極およびリードを有する第二の基板間に強誘電性を示
す液晶を含む液晶組成物が狭持される液晶電気光学装置
において、その液晶組成物の取る初期配向状態をモノド
メインではなく、微小なドメインが存在するマルチマイ
クロドメイン状態とすることを特徴とするものでありま
す。
従来スメクチック相において、ランダムな方向にバト
ネが成長している状態をマルチドメインと定義してい
る。本発明におけるマルチマイクロドメインとは、この
状態とは異なり、各ドメインが光学的にほぼ共通の一軸
性を維持しており、かつそのドメインが非常に微小な構
造として観察される。このドメインは特に層方向に数μ
ｍ〜数十μｍの短径を有し、層に垂直な長径は短径の５
〜500倍である。
ネが成長している状態をマルチドメインと定義してい
る。本発明におけるマルチマイクロドメインとは、この
状態とは異なり、各ドメインが光学的にほぼ共通の一軸
性を維持しており、かつそのドメインが非常に微小な構
造として観察される。このドメインは特に層方向に数μ
ｍ〜数十μｍの短径を有し、層に垂直な長径は短径の５
〜500倍である。
本発明者らは、この新しい思想のもとに鋭意努力した
結果、所定の構造の配向部を有し且つ液晶材料組成物中
に特別な物質が含まれている際にマルチマイクロドメイ
ン配列で、良好なスイッチングコントラストを得たため
それを液晶電気光学装置に用いたものである。
結果、所定の構造の配向部を有し且つ液晶材料組成物中
に特別な物質が含まれている際にマルチマイクロドメイ
ン配列で、良好なスイッチングコントラストを得たため
それを液晶電気光学装置に用いたものである。
また、別の発明として、透光性でありかつ少なくとも
その表面に絶縁性を有する基板上に第一の電極およびリ
ードと、該第一の電極の少なくとも一部を覆うSiaCbOd
（ａ＋ｂ＋ｄ＝１）なる薄膜をプラズマCVD法、スパッ
タ法によって成膜し、該薄膜上の任意の部分に第二の電
極、および液晶組成物の光学的方向を少なくとも初期に
一定方向に配列させるための配向手段とを有する第一の
基板と、透光性でありかつ少なくともその表面に絶縁性
を有する基板上に第三の電極およびリードを有する第二
の基板間に強誘電性を示す液晶を含む液晶組成物が挟持
される液晶電気光学装置において、その液晶組成物の取
る初期配向状態をモノドメインではなく、微小なドメイ
ンが存在するマルチマイクロドメイン状態とすることを
特徴とするものであります。
その表面に絶縁性を有する基板上に第一の電極およびリ
ードと、該第一の電極の少なくとも一部を覆うSiaCbOd
（ａ＋ｂ＋ｄ＝１）なる薄膜をプラズマCVD法、スパッ
タ法によって成膜し、該薄膜上の任意の部分に第二の電
極、および液晶組成物の光学的方向を少なくとも初期に
一定方向に配列させるための配向手段とを有する第一の
基板と、透光性でありかつ少なくともその表面に絶縁性
を有する基板上に第三の電極およびリードを有する第二
の基板間に強誘電性を示す液晶を含む液晶組成物が挟持
される液晶電気光学装置において、その液晶組成物の取
る初期配向状態をモノドメインではなく、微小なドメイ
ンが存在するマルチマイクロドメイン状態とすることを
特徴とするものであります。
第１図に従い配向部について述べる。配向部は電極を
伴う１対の平行基板の一方の電極３上にのみに一軸配向
部４を有しているものである。一軸配向部とは、有機樹
脂をラビング処理したものや、ラングミュア−ブロジェ
ット法（LB法）により単分子膜を数層に積層したもので
ある。有機樹脂として使用されるのはポリイミド東レ製
LP−64や日本合成ゴム製JIBであり、またナイロンとし
ては６−ナイロン、６−６ナイロンなどである。LB膜と
してはポリイミドやポリアミドの前駆体物質をラングミ
ュア−ブロジェット法により成膜したものである。こう
した一軸配向部を伴う基板２を、一軸配向部を有さない
基板２′と平行に配置させたものにより液晶を配向させ
る。
伴う１対の平行基板の一方の電極３上にのみに一軸配向
部４を有しているものである。一軸配向部とは、有機樹
脂をラビング処理したものや、ラングミュア−ブロジェ
ット法（LB法）により単分子膜を数層に積層したもので
ある。有機樹脂として使用されるのはポリイミド東レ製
LP−64や日本合成ゴム製JIBであり、またナイロンとし
ては６−ナイロン、６−６ナイロンなどである。LB膜と
してはポリイミドやポリアミドの前駆体物質をラングミ
ュア−ブロジェット法により成膜したものである。こう
した一軸配向部を伴う基板２を、一軸配向部を有さない
基板２′と平行に配置させたものにより液晶を配向させ
る。
次に液晶組成物について述べる。液晶組成物中には、
２〜30モル％の一般式（Ｉ） 〔式中 Ａは または （ここで、R2は炭素数８〜12の直鎖アルキル基を示し、
Ｔは水素またはフッ素を示す）を R1は炭素数２〜８の直鎖アルキル基を、 Ｘはフッ素またはメチル基を示し、 ｎは１または２の数を、ｍは０〜３の数を、ｋは０〜１
の数をそれぞれ示し、 Ｃ＊は不斉炭素を意味する〕で表される光学活性化合
物、 55〜80モル％の一般式（II） （式中、 は または をR3およびR4はそれぞれ炭素数６〜14の直鎖または分岐
鎖のアルキル基を、 ＹおよびＺはそれぞれ単結合または−Ｏ−を示す。） で表されるアルキル液晶組成物と、 ２〜15モル％の一般式（III） （式中、 は または をR5は炭素数６〜14の直鎖アルキル基もしくは直鎖アル
コキシ基を、 R6は炭素数６〜14の直鎖または分岐鎖の不斉炭素を有し
ていてもよいアルキル基を、Ｑは単結合または−COO−
を、 Ｗは水素または弗素を示し、 Ｊは０または１の数を示す。）で表される液晶性化合物
を含有してなる強誘電性液晶組成物であります。このよ
うな物質を含む液晶材料を第１図に示すような液晶セル
内に注入し、その配向状態について顕微鏡観察を行った
ところ第２図（Ａ）に示されるようなマルチマイクロド
メイン配向状態をとっていた。
２〜30モル％の一般式（Ｉ） 〔式中 Ａは または （ここで、R2は炭素数８〜12の直鎖アルキル基を示し、
Ｔは水素またはフッ素を示す）を R1は炭素数２〜８の直鎖アルキル基を、 Ｘはフッ素またはメチル基を示し、 ｎは１または２の数を、ｍは０〜３の数を、ｋは０〜１
の数をそれぞれ示し、 Ｃ＊は不斉炭素を意味する〕で表される光学活性化合
物、 55〜80モル％の一般式（II） （式中、 は または をR3およびR4はそれぞれ炭素数６〜14の直鎖または分岐
鎖のアルキル基を、 ＹおよびＺはそれぞれ単結合または−Ｏ−を示す。） で表されるアルキル液晶組成物と、 ２〜15モル％の一般式（III） （式中、 は または をR5は炭素数６〜14の直鎖アルキル基もしくは直鎖アル
コキシ基を、 R6は炭素数６〜14の直鎖または分岐鎖の不斉炭素を有し
ていてもよいアルキル基を、Ｑは単結合または−COO−
を、 Ｗは水素または弗素を示し、 Ｊは０または１の数を示す。）で表される液晶性化合物
を含有してなる強誘電性液晶組成物であります。このよ
うな物質を含む液晶材料を第１図に示すような液晶セル
内に注入し、その配向状態について顕微鏡観察を行った
ところ第２図（Ａ）に示されるようなマルチマイクロド
メイン配向状態をとっていた。
また第２図（Ｂ）には第２図（Ａ）に対応する模式図
を示している。
を示している。
このマルチマイクロドメイン（８）の大きさは数μｍ
〜数100μｍであり、長径／短径の比率が５〜500程度の
値の範囲であった。このようなマルチマイクロドメイン
状態においては、液晶の配向欠陥はそのドメインの境界
（９）によって、緩和されるために液晶電気光学装置セ
ル全体において、ジグザグ欠陥等が発生しないものであ
る。
〜数100μｍであり、長径／短径の比率が５〜500程度の
値の範囲であった。このようなマルチマイクロドメイン
状態においては、液晶の配向欠陥はそのドメインの境界
（９）によって、緩和されるために液晶電気光学装置セ
ル全体において、ジグザグ欠陥等が発生しないものであ
る。
このような装置において外部回路より駆動信号を入力
すると、装置全体にわたって均一な高いコントラスト比
の表示を実現することができるものであります。
すると、装置全体にわたって均一な高いコントラスト比
の表示を実現することができるものであります。
また、さらにコントラストを代表とする表示品質を向
上させるために、第一の基板上に第一の電極およびリー
ドと、該第一の電極の少なくとも一部を覆うSiaObO
d（ａ＋ｂ＋ｄ＝１）なる2000Å以下の薄膜をプラズマC
VD法、スパッタ法によって成膜し、該薄膜上の任意の部
分に第二の電極という構成によって、得られる素子は電
気的な非線型素子となる。複数本の走査電極と複数本の
信号電極とによって構成される、液晶電気光学装置の場
合、走査電極の増加は、クロストーク等の表示品質の低
下が生じる。これを解決する手段として、本発明では前
記の素子を用いることを特徴としている。
上させるために、第一の基板上に第一の電極およびリー
ドと、該第一の電極の少なくとも一部を覆うSiaObO
d（ａ＋ｂ＋ｄ＝１）なる2000Å以下の薄膜をプラズマC
VD法、スパッタ法によって成膜し、該薄膜上の任意の部
分に第二の電極という構成によって、得られる素子は電
気的な非線型素子となる。複数本の走査電極と複数本の
信号電極とによって構成される、液晶電気光学装置の場
合、走査電極の増加は、クロストーク等の表示品質の低
下が生じる。これを解決する手段として、本発明では前
記の素子を用いることを特徴としている。
以下に実施例を示します。
第１図に本実施例で用いた強誘電性液晶装置の概略断
面図を示した。ガラス基板上に800から1200オングスト
ロームのITOを反応性スパッタ法にて成膜した。
面図を示した。ガラス基板上に800から1200オングスト
ロームのITOを反応性スパッタ法にて成膜した。
抵抗はシート抵抗で、15〜25Ω／□であった。これを
通常のフォトレジスタ法によりレジストマスク部を形成
し、酸化第２鉄を含有する酸溶液によりITOの不要部を
エッチング除去し、レジストを剥離し、ITO3,3′をパタ
ーニング形成した。この時のITOパターンは、同一の方
向を向いたストライプ状のものであり、この電極3,3′
をマトリクス状に配置されたものである。
通常のフォトレジスタ法によりレジストマスク部を形成
し、酸化第２鉄を含有する酸溶液によりITOの不要部を
エッチング除去し、レジストを剥離し、ITO3,3′をパタ
ーニング形成した。この時のITOパターンは、同一の方
向を向いたストライプ状のものであり、この電極3,3′
をマトリクス状に配置されたものである。
また一方の基板の電極には配向部が設けられている。
配向部の材料としては、ポリイミド（日立化成製LQ5200
や東レ製LP−64、日本合成ゴム製JIB）や、ナイロン系
のものを使用した。これらの配向材料をスピンコート法
やオフセット印刷法により基板面上に塗布し、焼成して
成膜した。成膜温度はナイロンの場合100〜130℃であ
り、ポリイミドの場合は250℃〜300℃、特に280℃〜300
℃であることが望ましい。膜厚は100〜500オングストロ
ームであった。一軸配向処理としては、これにラビング
処理を施した。
配向部の材料としては、ポリイミド（日立化成製LQ5200
や東レ製LP−64、日本合成ゴム製JIB）や、ナイロン系
のものを使用した。これらの配向材料をスピンコート法
やオフセット印刷法により基板面上に塗布し、焼成して
成膜した。成膜温度はナイロンの場合100〜130℃であ
り、ポリイミドの場合は250℃〜300℃、特に280℃〜300
℃であることが望ましい。膜厚は100〜500オングストロ
ームであった。一軸配向処理としては、これにラビング
処理を施した。
ラビング布は綿製ベルベット、毛足長2.5〜3mmのもの
を使用し、回転数1000〜1500rpm、テーブル移動速度100
〜400cm/分でラビングした。
を使用し、回転数1000〜1500rpm、テーブル移動速度100
〜400cm/分でラビングした。
この基板上に2.5μｍの酸化シリコン粒子を散布した
後、第１図に示すように一軸配向処理を施してない基板
と平行に重ね合わせた。このセルに真空法により圧力差
を利用して、等方相に加熱した強誘電性液晶材料をセル
内に充填した。
後、第１図に示すように一軸配向処理を施してない基板
と平行に重ね合わせた。このセルに真空法により圧力差
を利用して、等方相に加熱した強誘電性液晶材料をセル
内に充填した。
その後、偏光板１、１′をはり測定に供した。本実施
例に使用した液晶材料は以下に示すような液晶組成物で
あった。
例に使用した液晶材料は以下に示すような液晶組成物で
あった。
また、この液晶組成物の相転移温度は以下のような数
値であった。
値であった。
これを前記セル中に、上記液晶組成物を封入し、±5V
/μｍの三角波印加時の分極反転電流より求めた自発分
極は、7.0nC/cm2（25℃）であった。
/μｍの三角波印加時の分極反転電流より求めた自発分
極は、7.0nC/cm2（25℃）であった。
応答速度は、±10V/μｍの矩形波印加時において27μ
sec（25℃）と極めて高速であった。この状態における
液晶セルの顕微鏡観察における配向状態はマルチクロド
メインであり、ジグザグ欠陥は生じなかった。
sec（25℃）と極めて高速であった。この状態における
液晶セルの顕微鏡観察における配向状態はマルチクロド
メインであり、ジグザグ欠陥は生じなかった。
このセルに、バイアス比1/4の４パルス法の駆動波形
によりマルチプレクス駆動した時のコントラスト比は20
であった。
によりマルチプレクス駆動した時のコントラスト比は20
であった。
実施例において以下に示す組成により強誘電性液晶組
成物を得た。
成物を得た。
また、この液晶組成物の相転移温度は以下のような数
値であった。
値であった。
この液晶材料を実施例Ｉで示したセル中に真空注入
し、実施例Ｉと同様にして測定した自発分極は12.3nC/c
m2（25℃）であった。応答速度は21μsec極めて高速で
あった。マルチプレクス駆動によるコントラスト比は11
と良好であった。
し、実施例Ｉと同様にして測定した自発分極は12.3nC/c
m2（25℃）であった。応答速度は21μsec極めて高速で
あった。マルチプレクス駆動によるコントラスト比は11
と良好であった。
下記の組成により強誘電性液晶組成物を調製した。
また、この液晶組成物の相転移温度は以下のような数
値であった。
値であった。
自発分極は2.6nC/cm2であり，応答速度は126μsecと
遅かった。また得られたコントラスト比は３以下であり
本発明による実施例に比べてかなり低い。
遅かった。また得られたコントラスト比は３以下であり
本発明による実施例に比べてかなり低い。
〔比較例 II〕 以下に示す組成物を作製した。
また、この液晶組成物の相転移温度は以下のような数
値であった。
値であった。
実施例１と同様のセルに注入し偏光顕微鏡にて配向観
察した．第９図にその配向をしめした。典型的なジグザ
グ欠陥が多数観察された。応答速度は25℃で43μｓ。マ
ルチプレックス駆動時のコントラスト比は前記ジグザグ
欠陥が起因し1.5と非常に低い。
察した．第９図にその配向をしめした。典型的なジグザ
グ欠陥が多数観察された。応答速度は25℃で43μｓ。マ
ルチプレックス駆動時のコントラスト比は前記ジグザグ
欠陥が起因し1.5と非常に低い。
以下に示す組成物を作製した。
また、この液晶組成物の相転移温度は以下のような数
値であった。
値であった。
また、実施例Ｉと同様のセルに注入し，偏光顕微鏡に
て配向観察を行った。第10図に示す配向写真でも分かる
ように，ジグザグ欠陥のないマルチマイクロドメインが
全面に得られた。
て配向観察を行った。第10図に示す配向写真でも分かる
ように，ジグザグ欠陥のないマルチマイクロドメインが
全面に得られた。
応答速度は25℃で26.4μｓであり、マルチプレックス
駆動時のコントラスト比は10で良好であった。
駆動時のコントラスト比は10で良好であった。
〔実施例 Ｖ〕 配向膜の組み合わせの違いによるコントラスト比の差
異について検討した結果を示す。
異について検討した結果を示す。
材料としては東レ製ポリイミドLP−64、SiO2,ITOの３
種を用いた。
種を用いた。
SiO2については触媒化成製ZQ−２を用いた。280℃焼
成で膜厚は100〜500Åであった。液晶材料は、実施例の
Ｉで述べたものである。測定の結果を表−１に示した。
成で膜厚は100〜500Åであった。液晶材料は、実施例の
Ｉで述べたものである。測定の結果を表−１に示した。
ポリイミドを両側ラビングを施したものについては、
ジグザグ欠陥が多数発生し、コントラストも低かった。
その他１方のみに一軸配向処理を施したものについて
は、マルチマイクロドメインとなりコントラストも良好
であった。
ジグザグ欠陥が多数発生し、コントラストも低かった。
その他１方のみに一軸配向処理を施したものについて
は、マルチマイクロドメインとなりコントラストも良好
であった。
液晶電気光学装置の一例として、640（横）×400
（縦）ドットを有する装置を試作した。その工程図を第
５図に示した．ガラス基板上に1200ÅのITOを直流反応
性スパッタ法にて成膜した。抵抗値はシート抵抗で、15
〜25Ω／□であった。これを通常のフォトレジストと法
によりレジストと部を形成し、酸化第２鉄を含有する酸
溶液によりITOの不要部をエッチング除去し、レジスト
を剥離し、パターニングされたITOを形成した。この時
のITOパターンは、同一の方向を向いたストライプ状の
ものであり、この電極3,3′をマトリクス状に配置した
ものである。またそのサイズはストライプ幅が250μ
ｍ、パターンピッチが250μｍであった。
（縦）ドットを有する装置を試作した。その工程図を第
５図に示した．ガラス基板上に1200ÅのITOを直流反応
性スパッタ法にて成膜した。抵抗値はシート抵抗で、15
〜25Ω／□であった。これを通常のフォトレジストと法
によりレジストと部を形成し、酸化第２鉄を含有する酸
溶液によりITOの不要部をエッチング除去し、レジスト
を剥離し、パターニングされたITOを形成した。この時
のITOパターンは、同一の方向を向いたストライプ状の
ものであり、この電極3,3′をマトリクス状に配置した
ものである。またそのサイズはストライプ幅が250μ
ｍ、パターンピッチが250μｍであった。
また、該電極の一方には配向部が設けられている。配
向部の材料としては、ポリイミド（日立化成製LQ5200や
東レ製LP−64、日本合成ゴム製JIB）や、ナイロン系の
ものを使用した。これらの配向材料をスピンコート法や
オフセット印刷法により基板面上に塗布し、焼成して成
膜した。成膜温度はナイロンの場合100〜130℃であり、
ポリイミドの場合は250℃〜300℃、特に280℃〜300℃で
あることが望ましい。膜厚は100〜500Åであった。一軸
配向処理としては、これにラビング処理を施した。ラビ
ング布は綿製ベルベット、毛足長2.5〜3mmのものを使用
し、回転数1000〜1500rpm、テーブル移動速度100〜400c
m/分でラビングした。
向部の材料としては、ポリイミド（日立化成製LQ5200や
東レ製LP−64、日本合成ゴム製JIB）や、ナイロン系の
ものを使用した。これらの配向材料をスピンコート法や
オフセット印刷法により基板面上に塗布し、焼成して成
膜した。成膜温度はナイロンの場合100〜130℃であり、
ポリイミドの場合は250℃〜300℃、特に280℃〜300℃で
あることが望ましい。膜厚は100〜500Åであった。一軸
配向処理としては、これにラビング処理を施した。ラビ
ング布は綿製ベルベット、毛足長2.5〜3mmのものを使用
し、回転数1000〜1500rpm、テーブル移動速度100〜400c
m/分でラビングした。
この基板上に2.5μｍの酸化シリコン粒子を散布した
後、第１図に示すように一軸配向処理を施してない基板
と平行に重ね合わせた。このセルに真空法により圧力差
を利用し、等法相に加熱した強誘電性液晶材料をセル内
に充填した。
後、第１図に示すように一軸配向処理を施してない基板
と平行に重ね合わせた。このセルに真空法により圧力差
を利用し、等法相に加熱した強誘電性液晶材料をセル内
に充填した。
その後、偏光板をはり測定に供した。液晶材料は実施
例１に示す構造組成物であった。
例１に示す構造組成物であった。
また、本実施例においては、液晶パネル周辺に液晶組
成物を駆動するための、ドライバーICをTAB法にて接続
し、駆動を試みた。その構成図を第６図に示す。
成物を駆動するための、ドライバーICをTAB法にて接続
し、駆動を試みた。その構成図を第６図に示す。
また、走査側ICより走査電極に加える電気信号と、信
号側ICより信号電極に加える電気信号と、その各電極の
交差点の液晶組成物に加わる電気信号を第７図に示す。
号側ICより信号電極に加える電気信号と、その各電極の
交差点の液晶組成物に加わる電気信号を第７図に示す。
また、液晶電気光学装置を動かすための、ブロックダ
イアグラムは、第８図に示す通りである。その結果、パ
ネル全面に渡り良好な配向が得られ高いコントラスト比
の表示が得られた． 〔実施例 VI］ 本実施例では第11図に示されるような構造を持つ液晶
電気光学装置を作製した。
イアグラムは、第８図に示す通りである。その結果、パ
ネル全面に渡り良好な配向が得られ高いコントラスト比
の表示が得られた． 〔実施例 VI］ 本実施例では第11図に示されるような構造を持つ液晶
電気光学装置を作製した。
すなわち、絶縁性を有する材料を持つ基板上に第一の
電極およびリードと該第一の電極の少なくとも一部を覆
うSiaCbOd（ａ＋ｂ＋ｄ＝１）なる薄膜を有し、該薄膜
上の任意の部分に第二の電極、および液晶組成物の光学
的方向を少なくとも初期に一定方向に配列させるための
配向手段を設けた構成の液晶電気光学装置である。
電極およびリードと該第一の電極の少なくとも一部を覆
うSiaCbOd（ａ＋ｂ＋ｄ＝１）なる薄膜を有し、該薄膜
上の任意の部分に第二の電極、および液晶組成物の光学
的方向を少なくとも初期に一定方向に配列させるための
配向手段を設けた構成の液晶電気光学装置である。
厚さ1.1mmのソーダライムガラス（20）に、DCスパッ
タ法によって、ITOを1000Å成膜した。その後、フォト
リソ法を用いて、表示画素電極の一方の辺と、概略同一
寸法とする幅のストライプ状に、パターニングをして、
第一の電極（21）とした。
タ法によって、ITOを1000Å成膜した。その後、フォト
リソ法を用いて、表示画素電極の一方の辺と、概略同一
寸法とする幅のストライプ状に、パターニングをして、
第一の電極（21）とした。
その後、下記条件の下にグロー放電を行い、SiaCbOd
（ａ＋ｂ＋ｄ＝１）膜（30）を500Å成膜した。
（ａ＋ｂ＋ｄ＝１）膜（30）を500Å成膜した。
その時の薄膜の形成条件を以下に示す。
ガス混合比 C2H4 2 NF3 1 H2 10 反応圧力 50Pa RFパワー 100W その後，再びDCスパッタ法によって、ITOを1000Å成
膜し、フォトリソ法を用いて、第二の電極（22）を得
た。
膜し、フォトリソ法を用いて、第二の電極（22）を得
た。
画素電極の一方である第二の電極の寸法は、一辺が15
0μｍの正方形とし、画素間のギャップは、20μｍとし
た。
0μｍの正方形とし、画素間のギャップは、20μｍとし
た。
この様にして、第一の基板（23）を得た。
他方の第二の基板（24）も、1.1mmのソーダライムガ
ラス（29）に、DCスパッタ法によって、ITOを1000Å成
膜した。その後、フォトリソ法を用いて、表示画素電極
の一方の辺と、概略同一寸法とする幅のストライプ状
に、パターニングをして、第三の電極（25）とした構造
となっている。前記第一の基板上に、印刷法によりポリ
イミド薄膜（26）を200Å成膜し、その後，ラビング法
によって、液晶分子をある一定方向に並べる配向処理を
行った。
ラス（29）に、DCスパッタ法によって、ITOを1000Å成
膜した。その後、フォトリソ法を用いて、表示画素電極
の一方の辺と、概略同一寸法とする幅のストライプ状
に、パターニングをして、第三の電極（25）とした構造
となっている。前記第一の基板上に、印刷法によりポリ
イミド薄膜（26）を200Å成膜し、その後，ラビング法
によって、液晶分子をある一定方向に並べる配向処理を
行った。
第一の基板と第二の基板の間に、強誘電性液晶（2
7）、および樹脂からなる基板間の間隔を保持するため
のスペーサー（28）をいれ、その周囲をエポキシ系の接
着剤で固定した。この際使用した液晶材料を実施例１と
同じ材料を使用した。
7）、および樹脂からなる基板間の間隔を保持するため
のスペーサー（28）をいれ、その周囲をエポキシ系の接
着剤で固定した。この際使用した液晶材料を実施例１と
同じ材料を使用した。
その後，第一の電極、第三の電極につながるリード
に、COG法を用いて液晶駆動用LSIを接続し、液晶電気光
学装置を得た。その他の構成および作製方法は実施例Ｖ
と同じである。
に、COG法を用いて液晶駆動用LSIを接続し、液晶電気光
学装置を得た。その他の構成および作製方法は実施例Ｖ
と同じである。
本実施例で設けた薄膜は非線形素子として機能し、マ
トリクス状の表示装置を実際に駆動する際に問題となる
クロストークによって表示コントラストが低下すること
を防止できた。
トリクス状の表示装置を実際に駆動する際に問題となる
クロストークによって表示コントラストが低下すること
を防止できた。
その結果、非線形素子を持たない装置のコントラスト
比と比較して、本実施例の場合は10％以上コントラスト
比の値が向上した。
比と比較して、本実施例の場合は10％以上コントラスト
比の値が向上した。
本発明による液晶電気光学装置に於いて、前述の配向
方法と液晶材料を組み合わせることにより、マルチマイ
クロドメイン配向を行うことができその結果全体として
均一な配向状態を得ることができた。ジグザグ欠陥等光
学的に大きな影響の出る欠陥が発生せず、マルチプレク
サ駆動した場合も均一な表示特性と高いコントラスト比
を実現できた。また、本発明によりこれまで難しいと言
われていた強誘電性液晶の配向を容易に達成し、工業的
にも生産しやすくなった。
方法と液晶材料を組み合わせることにより、マルチマイ
クロドメイン配向を行うことができその結果全体として
均一な配向状態を得ることができた。ジグザグ欠陥等光
学的に大きな影響の出る欠陥が発生せず、マルチプレク
サ駆動した場合も均一な表示特性と高いコントラスト比
を実現できた。また、本発明によりこれまで難しいと言
われていた強誘電性液晶の配向を容易に達成し、工業的
にも生産しやすくなった。
さらに、これらの構成に加えて液晶装置の画素電極に
SiaCbOd（ａ＋ｄ＋ｂ＝１）なる薄膜を設けて、非線形
素子として機能させた場合コントラストが向上し、表示
品質を高めることができた。
SiaCbOd（ａ＋ｄ＋ｂ＝１）なる薄膜を設けて、非線形
素子として機能させた場合コントラストが向上し、表示
品質を高めることができた。
第１図及び第11図は本発明で用いた液晶電気光学装置セ
ルの概略を示す。 第２図（Ａ）は本発明に液晶の配列状態の結晶構造を表
す顕微鏡写真を示す。 第２図（Ｂ）第２図（Ａ）の顕微鏡写真を模式的に現し
た図を示す。 第３図は強誘電性液晶を模式的に現した図を示す。 第４図は液晶の取り得る状態を示す。 第５図は本発明による実施例の、製造工程図を示す。 第６図は本発明による実施例の、構成図を示す。 第７図は実施例の印加信号を示す。 第８図は実施例のブロックダイアグラムを示す。 第９図は比較例２の液晶の配列状態の結晶の構造を表す
顕微鏡写真を示す。 第10図は実施例３の液晶の配列状態の結晶構造を表す顕
微鏡写真を示す。 1,1′……偏光板 2,2′……基板 3,3′……電極 4,4′……配向制御膜 ５……液晶 ８……マルチマイクロドメイン 13……液晶セル 14……偏光板 15……偏光板 16……駆動用IC 17……配線用PCB 18……配線用ワイヤー 19……入力用電線
ルの概略を示す。 第２図（Ａ）は本発明に液晶の配列状態の結晶構造を表
す顕微鏡写真を示す。 第２図（Ｂ）第２図（Ａ）の顕微鏡写真を模式的に現し
た図を示す。 第３図は強誘電性液晶を模式的に現した図を示す。 第４図は液晶の取り得る状態を示す。 第５図は本発明による実施例の、製造工程図を示す。 第６図は本発明による実施例の、構成図を示す。 第７図は実施例の印加信号を示す。 第８図は実施例のブロックダイアグラムを示す。 第９図は比較例２の液晶の配列状態の結晶の構造を表す
顕微鏡写真を示す。 第10図は実施例３の液晶の配列状態の結晶構造を表す顕
微鏡写真を示す。 1,1′……偏光板 2,2′……基板 3,3′……電極 4,4′……配向制御膜 ５……液晶 ８……マルチマイクロドメイン 13……液晶セル 14……偏光板 15……偏光板 16……駆動用IC 17……配線用PCB 18……配線用ワイヤー 19……入力用電線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 仁 東京都大田区蒲田５丁目36番地31号 株 式会社高砂リサーチインスティテュート 内 (72)発明者 田所 美加 東京都大田区蒲田５丁目36番地31号 株 式会社高砂リサーチインスティテュート 内 (72)発明者 小沼 裕子 東京都大田区蒲田５丁目36番地31号 株 式会社高砂リサーチインスティテュート 内 (72)発明者 杉山 弘 東京都大田区蒲田５丁目36番地31号 株 式会社高砂リサーチインスティテュート 内 (72)発明者 萩原 利光 東京都大田区蒲田５丁目36番地31号 株 式会社高砂リサーチインスティテュート 内 審査官 藤岡 善行 (56)参考文献 特開 昭64−88427（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1337 510 G02F 1/13 500 G02F 1/1333 505
Claims (17)
- 【請求項１】一対の基板と、電極と、配向手段と、強誘
電性液晶を有し、 前記一対の基板は対向配置され、一方又は他方の基板は
透光性を有し、 前記電極は前記一対の基板の一方及び他方の基板の内側
にそれぞれ設けられ、 前記配向手段は前記一対の基板の一方の基板のみの内側
表面に設けられ、 前記配向手段を有さない基板の内側表面は、前記配向手
段を有する基板の内側表面と異なる材料からなる絶縁表
面であり、 前記強誘電性液晶は、 ２〜30モル％の一般式（Ｉ） 〔式中 Ａは または （ここで、R2は炭素数８〜12の直鎖アルキル基を示し、
Ｔは水素またはフッ素を示す）を、 R1は炭素数２〜８の直鎖アルキル基を、 Ｘはフッ素またはメチル基を示し、 ｎは１または２を、ｍは0,1,2または３を、ｋは０また
は１をそれぞれ示し、 Ｃ＊は不斉炭素を意味する〕で表される光学活性化合
物、 55〜80モル％の一般式（II） （式中、 または をR3およびR4はそれぞれ炭素数６〜14の直鎖または分岐
鎖のアルキル基を、 ＹおよびＺはそれぞれ単結合または−Ｏ−を示す。）で
表されるアキラル液晶性化合物、 および２〜15モル％の一般式（III） （式中、 または をR5は炭素数６〜14の直鎖アルキル基もしくは直鎖アル
コキシ基を、 R6は炭素数６〜14の直鎖または分岐鎖のアルキル基を、 Ｑは単結合または−COO−を、 Ｗは水素または弗素を示し、 Ｊは０または１の数を示す。） で表される液晶性化合物を含有していることを特徴とす
る液晶電気光学装置。 - 【請求項２】一対の基板と、電極と、配向手段と、強誘
電性液晶を有し、 前記一対の基板は対向配置され、一方又は他方の基板は
透光性を有し、 前記電極は前記一対の基板の一方及び他方の基板の内側
にそれぞれ設けられ、 前記配向手段は前記一対の基板の一方の基板のみの内側
表面に設けられ、前記強誘電性液晶は、 ２〜30モル％の一般式（Ｉ） 〔式中 Ａは または （ここで、R2は炭素数８〜12の直鎖アルキル基を示し、
Ｔは水素またはフッ素を示す）を、 R1は炭素数２〜８の直鎖アルキル基を、 Ｘはフッ素またはメチル基を示し、 ｎは１または２を、ｍは0,1,2または３を、ｋは０また
は１をそれぞれ示し、 Ｃ＊は不斉炭素を意味する〕で表される光学活性化合
物、 55〜80モル％の一般式（II） （式中、 または をR3およびR4はそれぞれ炭素数６〜14の直鎖または分岐
鎖のアルキル基を、 ＹおよびＺはそれぞれ単結合または−Ｏ−を示す。）で
表されるアキラル液晶性化合物、 および２〜15モル％の一般式（III） （式中、 は または を R5は炭素数６〜14の直鎖アルキル基もしくは直鎖アルコ
キシ基を、 R6は炭素数６〜14の直鎖または分岐鎖のアルキル基を、 Ｑは単結合または−COO−を、 Ｗは水素または弗素を示し、 Ｊは０または１の数を示す。） で表される液晶性化合物を含有していることを特徴とす
る液晶電気光学装置。 - 【請求項３】一対の基板と、第１の電極と、第２の電極
と、第３の電極と、SiaCbOd（ａ＋ｂ＋ｄ＝１）でなる
薄膜と、配向手段と、強誘電性液晶を有し、 前記一対の基板は対向配置され、一方又は他方の基板は
透光性を有し、 前記第１の電極は前記一方の基板の内側に設けられ、 前記SiaCbOd（ａ＋ｂ＋ｄ＝１）でなる薄膜は前記第１
の電極の少なくとも一部の上に設けられ、 前記第２の電極はSiaCbOd（ａ＋ｂ＋ｄ＝１）でなる薄
膜の上に設けられ、 前記配向手段は前記第２の電極の上に設けられ、 前記第３の電極は前記一対の基板の他方の基板の内側に
設けられ、 前記強誘電性液晶は前記一対の基板の間に設けられ、マ
ルチマイクロドメインを呈することを特徴とする液晶電
気光学装置。 - 【請求項４】請求項３において、前記強誘電性液晶は、 ２〜30モル％の一般式（Ｉ） 〔式中 Ａは または （ここで、R2は炭素数８〜12の直鎖アルキル基を示し、
Ｔは水素またはフッ素を示す）を、 R1は炭素数２〜８の直鎖アルキル基を、 Ｘはフッ素またはメチル基を示し、 ｎは１または２を、ｍは0,1,2または３を、ｋは０また
は１をそれぞれ示し、 Ｃ＊は不斉炭素を意味する〕で表される光学活性化合
物、 55〜80モル％の一般式（II） （式中、 または を R3およびR4はそれぞれ炭素数６〜14の直鎖または分岐鎖
のアルキル基を、 ＹおよびＺはそれぞれ単結合または−Ｏ−を示す。）で
表されるアキラル液晶性化合物、 および２〜15モル％の一般式（III） （式中、 は または を R5は炭素数６〜14の直鎖アルキル基もしくは直鎖アルコ
キシ基を、 R6は炭素数６〜14の直鎖または分岐鎖のアルキル基を、 Ｑは単結合または−COO−を、 Ｗは水素または弗素を示し、 Ｊは０または１の数を示す。） で表される液晶性化合物を含有していることを特徴とす
る液晶電気光学装置。 - 【請求項５】請求項１又は請求項２又は請求項４におい
て、前記R6は不斉炭素を有するアルキル基であることを
特徴とする液晶電気光学装置。 - 【請求項６】請求項１において、前記強誘電性液晶は前
記他方の基板の前記電極に直接接していることを特徴と
する液晶電気光学装置。 - 【請求項７】請求項１において、前記配向手段は前記一
対の基板の一方の基板に有機樹脂を形成し一方向のラビ
ング処理をして形成されたものであることを特徴とする
液晶電気光学装置。 - 【請求項８】請求項１において、前記電極は、前記一対
の基板の一方に設けられた第１の複数の平行なストライ
プ状の導電体と他方の基板に設けられた第２の複数の平
行なストライプ状の導電体とが直交し、これらの交差部
に画素を構成していることを特徴とする液晶電気光学装
置。 - 【請求項９】請求項２において、前記配向手段は前記一
対の基板の一方に有機樹脂を形成し一方向のラビング処
理をして形成されたものであることを特徴とする液晶電
気光学装置。 - 【請求項１０】請求項７又は請求項９において、前記有
機樹脂はポリイミドであることを特徴とする液晶電気光
学装置。 - 【請求項１１】請求項９において、前記強誘電性液晶は
前記他方の基板の内側表面に直接接していることを特徴
とする液晶電気光学装置。 - 【請求項１２】請求項11において、前記電極は酸化イン
ジューム・スズでなることを特徴とする液晶電気光学装
置。 - 【請求項１３】請求項９において、前記強誘電性液晶は
前記一対の基板の他方の基板の内側表面に形成された酸
化珪素でなる膜に直接接していることを特徴とする液晶
電気光学装置。 - 【請求項１４】請求項２において、前記電極は、前記一
対の基板の一方の基板の内側表面に設けられた第１の複
数の平行なストライプ状の導電体と他方の基板の内側表
面に設けられた第２の複数の平行なストライプ状の導電
体とが直交し、これらの交差部に画素を構成しているこ
とを特徴とする液晶電気光学装置。 - 【請求項１５】請求項１において、前記一方の基板の内
側表面のみがラビングされていることを特徴とする液晶
電気光学装置。 - 【請求項１６】請求項15において、前記ラビングされた
内側表面はポリイミドを含むことを特徴とする液晶電気
光学装置。 - 【請求項１７】請求項15または請求項16において、前記
他方の基板の内側表面は酸化珪素を含むことを特徴とす
る液晶電気光学装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02312533A JP3078573B2 (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 液晶電気光学装置 |
| US07/791,189 US5827448A (en) | 1990-11-16 | 1991-11-13 | Ferroelectric liquid crystal device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02312533A JP3078573B2 (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 液晶電気光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04181920A JPH04181920A (ja) | 1992-06-29 |
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Family
ID=18030372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02312533A Expired - Fee Related JP3078573B2 (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 液晶電気光学装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5827448A (ja) |
| JP (1) | JP3078573B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0682743A (ja) * | 1992-09-04 | 1994-03-25 | Sony Corp | 強誘電性液晶組成物 |
| US6870163B1 (en) | 1999-09-01 | 2005-03-22 | Displaytech, Inc. | Ferroelectric liquid crystal devices using materials with a de Vries smectic A phase |
| JP3587373B2 (ja) * | 1999-09-10 | 2004-11-10 | キヤノン株式会社 | メソ構造体薄膜及びその製造方法 |
| US7083832B2 (en) | 2000-09-01 | 2006-08-01 | Displaytech, Inc. | Partially fluorinated liquid crystal material |
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