JPH01289914A - 液晶電気光学装置の作製方法 - 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】 〔発明の分野］ 本発明は、強誘電性を示す液晶を用いる液晶表示素子や
、ライトバルブ等の表示品質及び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。

〔従来の技術〕

ＣＲＴに代わる固体表示装置は液晶材料を用いたもの、
エレクトロクロミック現象を利用したもの、ガス放電を
用いたもの等多種多様にわたって開発がなされてきた。

取り分け、液晶表示装置は消費電力の小さいことと応答
速度が速いことから、実用向きであり、特に開発が盛ん
になった。

しかし、最近、情報量の増加に伴い、一画面中の画素数
は増加の一途を辿っている。少量画素の場合にはＴＮ液
晶材料を用いた表示装置でも表示品質は確保できたが、
例えば６４０　Ｘ４００画素程度の多量画素を持つマト
リクス型液晶表示装置の場合にはクロストーク等による
画質低下を免れず、液晶材料として強誘電性液晶を用い
たり、ＴＮ液晶を用いた場合でもＳＢＥモードを用いた
り、薄膜トランジスタを各画素のスイッチとして用いた
駆動をすることで画質の改善がなされてきた。

薄膜トランジスタを用いたＴＮアクティブ・マトリック
ス表示装置では、薄膜トランジスタ形成のための生産コ
ストが高く、さらにその素子の製造歩留りが低いため表
示装置そのものの価格を低減することが困難であった。

しかし表示画質そのものは良好であったが生産価格も多
量生産等の努力で低減可能であったが、液晶材料の応答
速度が遅く、高速性を必要とする表示内容には不向きで
あった。

また、このＴＮ型液晶にかわってＮ、Ａ、Ｃ１ａｒｋ　
らにより強誘電性液晶を用いた液晶電気光学装置が提案
された（特開昭５６−１０７２１６）この液晶電気光学
装置において強誘電性液晶分子は第３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（３１）と−θ傾いた第２の状態（３２）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。

この時強誘電性液晶分子を第１の状態（３１）より第２
の状態（３２）へかえる為には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（３２）より第１の状態（３１）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に状
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。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に状態間をス
イッチングしていた。

このスイッチングはＴＮ型液晶に比べて非常に高速にお
こなわれ、なおかつこの信号を取り去っても強誘電性液
晶分子の状態はメモリーされている。

従来のＴＮ素子の多くの問題点に対して前記のよおな性
質を用いることにより、かなり高品質のものが得られる
。

しかしながら、前記液晶電気光学装置が所定の駆動特性
を発揮するためには、素子内部で面的に同一条件下で、
均一な駆動をすることが必要である。ところが、実際に
素子内部に強誘電性液晶を介在し配向させると必ずしも
、単一の安定配向状態を取らず第１の安定配向状態をと
る部分と第２の安定配向状態をとる部分とが存在してい
た。そのためその液晶を駆動するには２つの駆動条件が
必要であった。実際には、真空チャンバー内で強誘電性
液晶と素子を配置し、強誘電性液晶をｌ５ｏｔｒｏｐｉ
ｃ相、又はＮｅｍａｔｉｃ相まで加熱し、素子内部を真
空にした後、素子と液晶を接触させて大気圧下にもどす
ことにより、強誘電性液晶を素子内部に介在させ、室温
まで温度を降温する方法が生産性の面から有力なのであ
るが、降温過程において形成される２つの分子配列領域
（以下ドメインという）は、各ドメインごとに駆動条件
が違うために、１つの素子全体としては、十分な駆動特
性は得られなかった。

〔発明の構成〕

本発明は、前述した問題に対して生産性もよく高速応答
性及び高画素密度と大面積を有する、液晶電気光学装置
やライトバルブを提供するものである。

本発明は、対向する一対の電極基板間に第１の安定な分
子配列状態と第２の安定な分子配列状態を有する強誘電
性液晶を介在した液晶電気光学装置において、前記液晶
電気光学装置を強誘電性液晶相を示す転移点近傍まで加
熱し、電圧印加処理をすることにより、電極基板間の強
誘電性液晶を第１の安定な分子配列状態か、又は第２の
安定な分子配列状態のどちらか１つの状態に配列させ１
０時間以上放置することにより、各ドメインごとに異な
る駆動条件を統一し駆動特性を向上させるものである。

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

第１図は本発明に使用したセルの例を模式的に描いたも
のである。２枚の１．１髄厚のソーダガラスにスパッタ
リング法により、約１５００人の厚さに透明導電膜（例
えばＩＴｏ）を均一に成膜し、フォトソグラフィにより
、４００μｍ幅のストライプ状電極を２０μｍごとに、
走査電極側のガラス基板上に４００本（１ａ１〜ｌａ４
゜。）、信号電極側のガラス基板に６４０本（１ｂ１〜
ｌｂ＋）を形成した。上記２種類のガラス基板のＩＴｏ
上にポリイミド樹脂を凸版印刷法により約７００人形成
し、走査電極側のポリイミド表面をラビング処理により
一軸配向処理をほどこし、スペーサとして真径２．５μ
ｍのＳｉＯ□粒子を均一に散布し、信号電極側のガラス
基板上に熱硬化性のエポキシ樹脂をスクリーン印刷によ
り、注入口として利用する一部分をのぞいて外周シール
を形成し、２種類のガラス基板を貼り合わせて製作した
。

用いた液晶はエステル系の強誘電性液晶の混合物である
。

液晶の注入には、公知の注入機を利用した。

真空チャンバー内に、上記の様に作成したセルと液晶を
配置し、チャンバー内部を排気することによりセル内部
を注入口から排気した後、加熱することにより液晶とセ
ルを液晶がＩ　５ｏｔｒｏｐｉｃ相を示す温度まで昇温
し、その後セルの注入口と液晶を接触させて、真空チャ
ンバー内を大気圧にもどすことにより、圧力差を利用し
てセル内部に液晶を充填した。

第２図は、第１図におけるｘ−ｘ’部分の断面図を模式
的に描いたものである。２１はソーダガラス、２２はＩ
ＴＯ１２３はポリイミド膜、２４は強誘電性液晶である
。

第３図に液晶電気光学装置の動作原理図を示す。３１．
３６は層法線に対して分子長軸が＋θ度傾いた液晶分子
、３２．３９は層法線に対して分子長軸が一θ度傾いた
液晶分子、３３．３６は紙面裏方向の双極子モーメント
、３４．３７は紙面表方向の双極子モーメント、３５は
２枚の偏光板の方向である。（ａ）−１は液晶電気光学
装置を上面より見たもので直流電界Ｅを紙面表から裏へ
印加した場合である。（ｂ）−１は（ａ）−１の断面図
である。（ａ）−２は液晶電気光学装置を上面より見た
もので直流電界Ｅ”紙面裏から表へ印加した場合である
。（ｂ）−２は（ａ）の断面図である。このように電圧
印加方向により素子全体が第１の安定な分子配列状態（
＋θ）と、第２の安定な分子配列状態（−θ）の２つの
状態をとる。以上のことと液晶分子の複屈折または、２
色性を利用することにより、電気光学的素子を作製する
ことができる。

このような素子を前記第１図に示すようなマトリックス
化することにより、強誘電性液晶パネルを作製し処理し
たものと未処理のものとを評価した。

第４図には本実施例で評価に使用した駆動波形を示す。

（ａ）は走査電極に印加される電圧、（ｂ）は信号電極
に印加される電圧、（Ｃ）はパネルに印加される電圧、
（ｄ）は光の透過光量を示している。

パルス高さ２０Ｖ、バイアス比１／４、デエーティー比
１／４００の条件で駆動パルス幅を可変することにより
評価した。

第１表には、処理パネルと未処理パネルの各駆動パルス
幅における駆動コントラストを示しである。測定は２５
°Ｃ下でパネルの３０点を測定したものの平均値である
。

第１表 処理の方法としては、温度１５０°（：　（ｌｓｏ、ｔ
ｒｏｐｉｃ相）で注入した後、５°Ｃ／ｈｒのレートで
徐冷し、５０°Ｃ（ＳｍｅｃｔｉＣ”相に変化しはじめ
る温度）になった時点で、２０Ｖ３００μｓｅｃの単一
パルスを全素子（全画素）に印加することにより、すべ
ての画素の液晶を第１もしくは、第２の安定な分子配列
状態にそろえたのち、ひきつづき５°Ｃ／ｈｒのレート
で室温まで徐冷し、さらに室温下で５時間（処理Ａ）、
１０時間（処理Ｂ）、５０時間（処理Ｃ）、放置した。

未処理のものは、１５０°Ｃから室温まで５°Ｃ／ｈｒ
のレートで徐冷のみを行い、液晶分子の取る状態を揃え
なかったものである。

処理Ａと未処理のものにおいては、各駆動パルス幅にお
いて、高コントラストは得られなかった。しかし、処理
Ｂと処理Ｃにおいては高コントラストを得ることができ
た。また、駆動パルス幅のマージンもかなり広くとるこ
とが出来た。

〔発明の効果〕

以上のように、強誘電性を示し出す近傍以下で、電圧を
印加することにより第１もしくは第２の安定な分子配列
状態にし、１０時間以上その状態を保持することにより
、液晶駆動条件を統一でき、素子の駆動マージンと駆動
時の光の透過量を増大する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の電気光学装置の概略図を示
す。 第３図は強誘電性液晶の動作原理を示す。 第４図は本発明で使用した印加波形を示す。 ２１・・・基板 ２２・・・電極 ２３・・・配向膜 ２４・・・強誘電性液晶

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対向する一対の電極を有する基板間に、第１の安定
   な分子配列状態と第２の安定な分子配列状態を取り得る
   強誘電性を示す液晶材料を介在した液晶電気光学装置に
   おいて、前記液晶電気光学装置を強誘電性を示し出す、
   転移点以下の近傍まで加熱し、前記電極間に電圧印加を
   行うことにより、電極基板間の強誘電性液晶を第１の安
   定な分子配列状態、又は第２の安定な分子配列状態のい
   ずれかにそろえ、１０時間以上放置する工程を有するこ
   とを特徴とする液晶電気光学装置の作製方法。 ２、特許請求の範囲第１項において前記電圧印加を行う
   時の電圧と印加時間は、第１の安定な分子配列状態から
   第２の安定な分子配列状態へ、又は第２の安定な分子配
   列状態から、第１の安定な分子配列状態に反転する際に
   必要な最小の電圧及び印加時間とすることを特徴とする
   液晶電気光学装置の作製方法。