JPH01140126A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、強誘電性液晶等の如く電界の印加に応答して
分子配向が変換される液晶材料を用いた液晶表示装置に
関し、さらにその分子配向並びに駆動時の温度補償に技
術的手段を駆使したものである。

〈発明の背景〉 現在、最も広く用いられている液晶表示装置の動作モー
ドは、ツィステッド・ネマチック電界効果型であるが、
応答時間が１０ｍ５（ミリ秒）以上と遅いことが短所で
ある。近年、その欠点を克服する為の動作モードの一つ
として、強誘電性を示すキラルスメクチックＣ相液晶を
利用した光スイツチング素子（５ｕｒｆａｃｅ　５ｔａ
ｂｉｌｉｚｅｄＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒ　ｉｃ　Ｌｉｑ
ｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ。

以下５ＳＦ−ＬＣＤと略す）が、Ｎ−Ａ、Ｃ１ａｒｋと
Ｓ、Ｔ、Ｌａｒｇ−ｅｒｗａｌｌによって、Ａｐｐｌｉ
ｅｄＰｂｙｓｉｃｓ　　Ｌｅｔｔｅｒｓ　Ｖｏ１３６．
Ｐ８９９（１９８０）に公表された。これは、５ＳＦ−
ＬＣＤが、セル厚の薄い液晶セルに於いては、印加電界
の極性と液晶分子自体の自発分極との相互作用によって
、液晶分子の長軸の方位角が制御できることを利用した
技術である。第２図に通常０５ＳＦ−ＬＣＤのセル構造
を示す。又この液晶表示装置の動作モードに関する原理
的説明を第３図及び第４図により説明する。第３図（Ａ
）は、外部光がこの図の下から上に向って進み電界が上
から下へ印加されているとき０５ＳＦ−ＬＣＤセルの断
面を示したものである。この図に於いて、１はガラス基
板、２は透明を極、３は液晶分子、４は偏光子、５は検
光子、６は外部光を示す。この状態で印加された電界に
対して、液晶分子の自発分極は、矢印の向きに配列する
。第３図ＣＢ）は、この状態の分子配向をセル面に垂直
な方向から見た図であるが、液晶分子は、その層法線か
ら角度θだけ煩いている。このセ／Ｌ’を第３図（Ｂ）
に記した角度配置でクロスニコル偏光子中に配置すると
光は、遮断され暗状態を表示する。

次に、印加電界の極性を反転すると第４図（Ａ）に示し
たように液晶分子はその自発分極の向きを反転させ、同
時に第４図（Ｂ）に示したようにセル面内での方位角を
変えて−θだけ傾く。この状態では、液晶層を通過した
光は、正常光と異常光との間に位相差が生じる為、直線
偏光は、楕円偏光となり検光子を通過する光成分が生じ
、それにより明状態を表示する。

このように５ＳＦ−ＬＣＤの表示状態は、液晶相の光軸
とクロスニコルの配置の角度関係及び印加電界の極性の
２つの要素によシ決定される。

尚、以下の説明では、明状態を表示する電界極性を正と
する。

５ＳＦ−ＬＣＤは、第５図に示す様に、正と負のパルス
状の電界によって液晶分子が明暗状態にスイッチングし
た後に電圧ｊｋｏｖにしても、電界によりスイッチング
した明暗状態がそのまま保持される。これをメモリ効果
と称す。

５ＳＦ−ＬＣＤの応答時間は、前述の文献に依れば、以
下の式により表される。

τ億η／Ｐｓ−Ｅ　・・・・・・・・・（１）ここで、
ηとＰｓは、それぞれ液晶材料の粘度と自発分極を表し
、Ｅは電界強度を表す。

本発明の分子配向法が適用される動作モードでは、先に
述べた様に液晶分子を配向させたセル面内での方位角を
印加電界の極性に依って制御することができ、又それが
メモリー効果を有するものであれば良く、表示を行う為
の光学的現象を特定するものではない。表示セルは、透
過型の構成のみならず反射型の構成でも同様に適用され
る。又、強誘電性液晶に二色性色素を溶解したゲスト−
ホスト型液晶を用いて、吸光係数が入射光の偏向角度に
依って異なるという現象を利用するものであっても良い
。

〈発明の概要〉 本発明は、良好な配向状態、優れたメモリー特性及び高
いコントラスト比を呈する液晶表示装置を実現する為、
従来の分子配向処理のみでなくアイソトロピック相やコ
レステリック相やスメクチックＡ（以下、ＳｍＡと略す
）相から徐冷しながら或は、スメクチックＣ＊（以下、
ＳｍＣ＊と略す）相からＳｍＡ相への転位温度（以下、
ＴＡＣと略す）近傍のＳｍＣ＊相において双極性パルス
を印ｍすることによりパルス印加部分の配向が改善され
る事実に基づきこれを実際の表示装置に適用する為の技
術である。

従来は、液晶注入・封閉後、セル内部に生じるジグザク
状のディスクリネーション等の配向欠陥を改善するのに
効果の有るＳｍＡ相から電界を印加しながら徐冷する方
法を使っても、従来の表示用電極パターンのみしか無い
セルでは、電極パターンの間隙部の配向は電界が印加さ
れ無い為、初期配向状態から改善されない。従って、セ
ル内に存在するジグザグ状のディスクリネーションの様
に電極パターンの間隙にもわたり存在する配向欠陥は、
改善が困難である。そこで、第６図に示す様にシラノー
ル溶液の焼成により形成するＯＣＤ−５ｉｇｈ膜＋５ｉ
０２蒸着膜やＰ　−ＣＶ　ＤＳｉＯ２゜ＳｉＮｘ膜とい
った絶縁膜１４により絶縁された形で表示用電極以外の
電極（以下、この表示電極以外の電極を補助電極と称す
る。）１３が、表示用電極１１のパターンの下に存在し
、その補助電極形状が表示用電極１１下で連続（第６図
（Ａ））或は非連続（第６図（８））の断面構造であり
、表示用電極１１のパターンの隙間を埋める様な形で、
形成されている。またヒーターとしてこの補助電極１３
を使用した場合に均一な温度分布が得られるよう表示用
電極１１で隠れる部分で補助電極１３パターンを広くし
たり狭くすることにより、再配向時に両方の電極１１．
１３に電界を印加すれば、表示用電極１１パターンと補
助電極１３パターンの重なシ部分では、補助電極１３パ
ターンの重なり部の電界効果が表示用型ｆｉｌｌパター
ンの存在により打ち消される為、表示部全面が隙間の無
い一つのペタ電極パターンと等価の均一な電界効果を与
える状態になる。従って標準電価において実験により確
認されている様に、ジグザグ状のディスクリネーション
等の配向欠陥が解消・改善され、電極存在部に優れた液
晶分子の配向を得ることが可能になる。液晶分子の配向
は表示用電極１１のさらに上方に堆積された配向膜１５
によって規定される。

又、この補助電極１３パターンをヒーターとして使うこ
とにより、温度依存性が強く実際の使用上温度特性的に
問題のある材料であっても補助電極１３に電流を流し温
度補償することによって表示用液晶材料として使用し実
用化することが可能になり、同時に、補助電極１３のパ
ターンを適切に選ぶことにより均一な温度分布が得らル
、温度分布の不均一さによって生じる表示特性のムラの
無い液晶セ１ｖｆｔ得ることができる。

〈実施例〉 第１図は本発明の１実施例を示す液晶表示装置のセル基
板の構成図である。酸化インジウム−酸化錫透明導電性
薄膜（以下、ＩＴＯと略す）１３で被膜されたガラス基
板１２ｔ−用い、その基板１２上のＩＴＯに第１図に示
す様な補助電極パターン１３ｔ″施し、その上に東京応
化製０ＣＤ−３ｉ０２を使い絶縁膜として５ｉ０２膜を
形成する。次に、この膜の上にＩＴＯ薄膜を形成し、こ
のＩＴＯ薄膜に表示用電極１１のパターンを施す。その
後、更にこの膜の上に０ＣＤ−５ｉ０２を使い保護膜と
してＳｉＯ□膜を形成する。この５ｉＯｚ保護膜上にナ
イロン６６膜を配向膜として形成する。

尚、この様にして作製された電極の断面は第６図に示し
た様になっている。この配向膜は、適当な条件でラビン
グに依る分子配向処理を施し、基板間隙が２μ扉と成る
様に両ガラス基板１２をシール材により貼合わせ、基板
間隙に、ＳｍＣ＊相を示す液晶を注入・封閉する。その
後セル内の液晶を一旦等方性液体にし、その後ＳｍＣ＊
相になるまで徐冷する。以上によりＩＴＯ補助電極パタ
ーン１３を有する５ＳＦ−ＬＣＤセ／Ｌ／を作製した。

上記液晶表示セルに関し、補助電極パターン１３として
はマトリックス型表示の場合、この補助型ｆｆｌをヒー
ターとして使用することも考慮し第１図（Ａ）からＣＤ
）に示す様なパターンを創出している。

ここで、破線に囲まれた部分は表示用電極１１のパター
ンを示し、又斜線で塗られた部分は補助電極１３のパタ
ーンを示している。

上述の方法による液晶セル作製後、セルをＴＡＣより２
〜５℃低い温度で保持し、第７図（Ｂ）に示す何れかの
波形の電界を３０分から１時間印加し、その後室温付近
まで徐冷することに依り電界を印加した部分、即ちｉＩ
極パターンの存在する部分では、電界印加以前に存在し
ていたディスクリネーションが無くなるもしくは小さく
なり目立たなくなることが確認されている。

又、使用する液晶材料が、実用温度域で高温側と低温側
の温度依存性が大きく異なる為に一定の動作が望めない
場合においても本液晶セルを用いた場合、補助電極パタ
ーン１３をヒーターとして使用することによりセル内部
の液晶温度を上げ、動作温度をほぼ一定もしくは温度依
存特性が安定な状態にして駆動することが可能になる。

また同時にヒーターとして使用することを考慮し、表示
用電極１１のパターンによシ隠れている部分の補助電極
１３のパターンの幅を広くしたり狭くすることによって
、場所毎の発熱の程度を操作し、それにより温度分布の
不均一さにより生じる表示特性のムラを改善することが
可能である。

なお、本実施例はマ）　ＩＪフックス５ＳＦ−ＬＣＤに
関して説明しているがセグメント型等の他の強誘電性液
晶に対しても適用され得るものである。

〈発明の効果〉 以上詳述した如く、補助電極パターンが表示用電極パタ
ーンの間隙を補う様な構造にすることにより転移温度Ｔ
ＡＣ近傍のＳｍＣ＊相に於て、補助電極と表示用電極の
両方に配向用のパルスを印加することで５ＳＦ−ＬＣＤ
セル内に生じる配向の欠陥を液晶注入封閉後にも改善す
ることが可能になる。

従って実際の５ＳＦ−ＬＣＤの生産に於て予測されるジ
グザグディスクリネーション等Ｏ封閉後板善困禮な配向
欠陥存在による歩留りの低下の改善を可能にする。又、
大画面になるほど達成が困難となる均一な分子配向も本
発明を利用することにより可能となり、表示品位の高い
大型液晶表示装置を作製する上で極めて有効な手段とな
る。

更に、補助電極をヒーターとして使用することにより、
低温での温度特性の悪い材料や温度依存性が補償困難な
材料の様に温度特性的に実用に適さなかった材料であっ
ても動作温度補償が可能になり、実用温度域内での使用
を可能にする。また同時に、表示用電極パターンの下に
隠れている部分の補助電極パターンの幅を広くしたり狭
くすることにより、場所毎の発熱の程度を操作して均一
な温度分布を得、それにより従来改善困難であった温度
分布の不均一さにより生じる表示特性のムラも改善可能
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の説明に供する液晶セルのセ
ル基板の構成用である。 第２図は、従来の５ＳＦ−ＬＣＤの基本構成図である。 第３図及び第４図は、５ＳＦ−ＬＣＤの動作モードの説
明に供する説明図である。 第５図は、５ＳＦ−ＬＣＤの明暗状態でのスイッチング
特性を説明する説明図である。 第６図は、実施例に於て本発明を適用した場合０５ＳＦ
−ＬＣＤの一方の電標部の断面図である。 第７図は、実施例に於ける５ＳＦ−ＬＣＤセルの駆動回
路の構成例（Ａ）と分子配向を改善する為に印加する波
形例（Ｂ）である。 １１・・・表示用電極　　工２・・・ガラス基板１３・
・・補助電極　　　１４・・・絶縁膜１５・・・配向膜 代理人　弁理士　　杉　山　毅　至（他１名）ＩＦラス
纂板 （Ａ） ＼ 第４ｒＡ ＄５１１ 第　６　Ｗ ’１／Ｈ：　Ｕ−９１１，’１ （Ｂ） ￥ｈ７　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の電極が形成された基板面上の略々全域に絶縁
   膜が被覆され、該絶縁膜上にパターン化された第２の電
   極が重畳されて成るセル基板と該セル基板に対向する対
   向基板間に液晶が挾持されていることを特徴とする液晶
   表示装置。 ２、第１の電極が透明導電膜より成る特許請求の範囲第
   １項記載の液晶表示装置。 ３、第１の電極が表示領域の略々全面に形成されている
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の液晶表示装置。 ４、第２の電極のパターンの無い領域部分及び第２の電
   極パターンと一部重なり合う領域に第１の電極が形成さ
   れている特許請求の範囲第１項又は第２項記載の液晶表
   示装置。 ５、液晶が強誘電性液晶である特許請求の範囲第１項、
   第２項、第３項、又は第４項記載の液晶表示装置。 ６、対向基板がセル基板と同様の２層電極構造を有する
   特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項又は第
   ５項記載の液晶表示装置。