JPH0194318A - 液晶表示素子 - 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を用いた液晶表示素子に関するも
のである。

従来の技術 近年、応答速度が速くメモリー性のある強誘電性液晶の
報告がなされている（たとえば、竹添秀夫、福田敦夫、
久世栄−；「工業材料」、第３１巻、第１０号、２２）
。

以下、図面を用いて従来の強誘電性液晶パネルの一例に
ついて説明する。第６図は従来の強誘電性液晶パネルの
構造を示すものである。第６図において６１は絶縁性透
明基板、６２はＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）より成
る透明電極、６３は配向制御膜、６４は強誘電性液晶層
、６５は液晶分子のＣダイレクタ−１６６は双極子モー
メントである。

強誘電性液晶は一般に分子長軸に垂直な方向に双極子モ
ーメントをもっており、薄膜化により自発分極を持つよ
うになる０強誘電性を示すカイラルスメクチック相の例
を用いて強誘電性液晶の表記方法を第７図に示す、第７
図（ａ）は分子層の法線に対し分子長軸が＋θ度端一た
状態、第７図（ｂｌは一θ端一いた状態の強誘電性液晶
の表記法である。

７１は層の法線、７２は分子の長軸方向ｎ、７３は双極
子モーメントＰｓ、７４はｎをｘｙ平面上に投影した時
のＣダイレクタ−１７５は分子長軸の法線に対する傾き
角±θ度である。

以上のような構造を持つ強誘電性液晶パネルについて、
以下その動作原理について図を参照しながら説明する。

第８図に従来の強誘電性液晶パネルの表示方法の原理図
を示す、８１は層法線に対して分子長軸が＋θ度端一た
液晶分子、８２は一θ端一いた液晶分子、８３は紙面表
方向の双極子モーメント、８４は紙面裏方向の双極子モ
ーメント、８５は２枚の偏向板の方向である。さて、第
８図＋ａ）は電圧無印加の状態、第８図（ｂｌは紙面表
から裏へ正の電圧を印加した場合、第８図（Ｃ１は紙面
裏から表へ正の電圧を印加した場合の動作原理である。

このように電圧の印加方向によりセル全体が±θ度端一
た２つの状態をとり、したがって、電気光学効果による
複屈折または二色性を利用すれば明暗を表すことができ
る。

以上のような表示を全画面において均一に行うためには
配向制御によりモノドメインを得ることが必要である。

従来のネマチック液晶セルの配向制御はラビングや誘電
体物質の斜方蒸着等によりモノドメイン配向処理が行わ
れていた。ピー・カテリーヌ：ブル・ソック　フランク
　クリスト６６巻　１０５ページ（１９４３年）〔Ｐ。

Ｃｈａｔｅｌａｉｎｅ　　：　Ｂｕｌｌ、　　Ｓｏｃ　
　Ｆｒａｎｃ　　Ｃｒ１ｓｔ。

６６　１０５（１９４３））ジェイ、エル、ジャニイン
グ：アブライド　フィズクスレタ−２１巻　１７３ペー
ジ（１９７２年＞　　（Ｊ、　Ｌ。

Ｊａｎｎｉｎｇ　：　Ａｐｐｌ、　　Ｐｈｙｓ、　　Ｌ
ｅｔｔ、　　２１）７３　　（１９７２））、Ｌかし、
スメクチック液晶の場合には粘性が高く流動性が小さい
ため、−旦スメクチソク相において層構造が形成され、
界面によって固定されると層全体を動かすには大きな力
を必要とする。現在公知であるスメクチック液晶の配向
処理方法として、ラビングないし斜方蒸着を施したセル
を熱処理炉等で高温に保持し、液晶を等方性液体の状態
で注入した後長時間かけて除冷しつつスメクチックＡ相
（ＳＡ相）をモノドメインとして液晶成長させ、その後
ゆっくり高温処理を行い目的とする強誘電性を持つカイ
ラルスメクチックＣ相（３，＊相）やカイラルスメクチ
ックＦ相　（３，＊相）のモノドメイン相を得ている〔
竹添秀夫、福田敦夫、久世栄−；「工業材料」、第３１
）．第１０号、２２）。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、強誘電性液晶の配向制御をラビングのみ
で行う方法では、配向制御性や配向安定性が悪いため、
欠陥、配向不良等による表示品位の低下および双安定性
が確保できない等の問題点を有していた。また、斜方蒸
着による方法では高品位な表示を得ることができるが、
真空装置が必要なため製造上の簡略化が困難であるとい
う問題点を有していた。

本発明は、上記問題点に鑑み、強誘電性液晶と配向制御
膜との界面を鋸歯状の形状にすることで配向安定性の良
好な液晶表示素子を容易に捷供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の液晶表示素子は強
誘電性液晶と配向制御膜とが鋸歯状の界面形状を備えた
ものである。

作用 本発明は強誘電性液晶と配向制御膜との界面を鋸歯状の
形状にすることにより、前述のモノドメインを得る過程
において上下基板間にできる層が基板の法線方向から傾
く、この結果、配向処理としてラビングのみを行った際
に生じていた欠陥が消失し均一な配向が得られ、双安定
性も確保された高品位な表示を容易に得ることができる
。

実施例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明の第１の実施例における強誘電性液晶パ
ネルの概略を示すものである。第１図において、１）は
絶縁性透明基板、１２は透明電極、１３は配向制御Ｍｉ
、１４は強ｖ：’Ｒ性液晶層、１５は液晶分子の長軸方
向、１６は双極子モーメントである。透明絶縁性基板と
してガラス基板を用い、前記ガラス基板に電圧印加用透
明電極としてＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）を真空蒸
着法により形成した。ｉ３明電極を形成した２枚のガラ
ス基板の各々に感光性を持つポリイミドの高分子膜を暗
所で塗布した後、鋸歯状の表面形状を持つガラス板を密
着させ、全面露光を行ないポリイミド高分子膜表面に鋸
歯状の表面形状を転写し配向制御膜とする。この配向制
御膜の表面に一方向にラビングを施した０次いで、エポ
キシ樹脂、硬化剤として酸無水物およびスペーサーとし
て直径４．０μｍのガラス繊維を混合したシール樹脂を
印刷し、ラビングの向きが上基板と下基板で逆向きにな
るようにセルを組み立てた。このセルに強誘電性液晶、
たとえば（＋）ｐ−デシルオキシベンジリデン−ｐ−ア
ミノ−２−メチルプチルシンナメイト（＋ＤＯＢＡＭＢ
Ｃ）すなわち次の構造式を有する液晶化合物を封入する
。

Ｃｌ１ｌＨ，Ｏ−◎−ＣＨミＮ−■−ＣＨ＝ＣＨ−Ｃ−
０−ＣＨ２−Ｃ”　Ｈ−Ｃ２Ｈ５（ただしＣ０は光学活
性な炭素原子を示す）相転移温度 ｆｓｏ−→Ｓ　　、　　　Ｓ、１）−−→Ｓ０６＾ １２０℃　　９１℃　　　６０℃ ただし、Ｉｓｏ：等方性液体 ＳＡ：スメクチックＡ相 Ｓｏ′　：カイラルスメクチックＣ相 Ｓｏ″　：カイラルスメクチックＧ和 以上のように本実施例によれば、透明電極を付与した絶
縁性基板上に配向制御膜を鋸歯状に形成することで、強
誘電性液晶と配向制御膜との界面の形状が鋸歯状になり
、スメクチック相において形成される層が基板に対しで
ある傾きをもつので、層の折れ曲がりが起こりにくくな
り、欠陥がなく双安定性も確保された高品位な表示を得
ることができる。

以下本発明の第２の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第２図は本発明の第２の実施例における強誘電性液晶パ
ネルの概略を示すものである。第２図において、２１は
絶縁性透明基板、２２は透明電極、２３は配向制？１）
膜、２４は強誘電性液晶層、２５は液晶分子の長軸方向
、２６は双極子モーメントである。

絶縁性透明基板として、精密射出成形により片面を鋸歯
状に成形したプラスチック基板を用い、前記プラスチッ
ク基板上に電圧印加用透明電極としてＩＴＯ（インジウ
ム・錫酸化物）を真空蒸着法により形成し、さらに、下
のプラスチック基板の形状を損なわないよう注意しなが
らポリイミド高分子膜を配向制御膜として積層する。以
下第１の実施例と同じ要領でラビング、シール印刷、液
晶化合物の封入を行なった。

以上のように本実施例によれば、プラスチック基板を鋸
歯状に形成し、その上にｉ！Ｓ明電極電極向制御膜を下
のプラスチック基板の形状を損なわないよう形成するこ
とで、強誘電性液晶と配向制御膜との界面の形状が鋸歯
状になり、スメクチック相において形成される層が基板
に対し、である傾きを持つので、層の折れ曲がりが起こ
りにくくなり、欠陥がなく双安定性も確保された高品位
な表示を得ることができる。

以下本発明の第３の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第３図は本発明の第３の実施例における強誘電性液晶パ
ネルの概略を示すものである。第３図において、３１は
絶縁性透明基板、３２は透明電極、３３は配向制御膜、
３４は強誘電性液晶層、３５は液晶分子の長軸方向、３
６は双極子モーメントである。絶縁性透明基板としてガ
ラス基板を２枚用・い、それらの各々に透明な電圧印可
用電極としてＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）を真空蒸
着法によりマスクを用いて、鋸歯状に形成し、下の透明
電極層の形状を損なわないよう注意しながらポリイミド
高分子膜を配向制御膜として積層する。

以下第１の実施例と同じ要領でラビング、シール印刷、
液晶化合物の封入を行なった。

以上のように本実施例によれば、透明電極を鋸歯状に形
成し、その上に配向制御膜を下の透明電極の形状を損な
わないよう形成することで、強誘電性液晶と配向制御膜
との界面の形状が鋸歯状になり、スメクチック相におい
て形成される層が基板に対しである傾きを持つので、層
の折れ曲がりが起こりにくくなり、欠陥がなく双安定性
も確保された高品位な表示を得ることができる。

以下本発明の第４の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第４図は本発明の第４の実施例における強誘電性液晶パ
ネルの概略を示すものである９第４図において、４１は
絶縁性透明基板、４２は透明電極、４３は透明層、４４
は配向制御膜、４５は強誘電性液晶層、４６は液晶分子
の長軸方向、４７は双極子モーメントである。透明絶縁
性基板としてガラス基板を用い、前記ガラス基板に電圧
印可用透明電極としてＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）
を真空蒸着法により形成した。透明電極を形成した２枚
のガラス基板の各々に感光性を持つエポキシ樹脂からな
る高分子膜を暗所で塗布した後、鋸歯状の表面形状を持
つガラス板と密着させ、全面露光を行ないエポキシ樹脂
からなる高分子膜表面に鋸歯状の表面形状を転写し透明
層とする。次いで、下の透明層の形状を損なわないよう
注意しながらポリイミド高分子膜を配向制御膜として積
層する。

以下第１の実施例と同じ要領でラビング、シール印刷、
液晶化合物の封入を行なった。

以上のように本実施例によれば、透明電極を付与した絶
縁性基板上に透明層を鋸歯状の形成し、その上に配向制
御膜を下の透明層の形状を損なわないよう形成すること
で、強誘電性液晶と配向制御膜との界面の形状が鋸歯状
になり、スメクチック相において形成される層が基板に
対しである傾きを持つので、層の折れ曲がりが起こりに
くくなり、欠陥がなく双安定性も確保された高品位な表
示を得ることができる。

以下本発明の第５の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第５図は本発明の第５の実施例における強誘電性液晶パ
ネルの概略を示すものである。第５図において、５１は
絶縁性透明基板、５２は透明層、５３は透明電極、５４
は配向制御膜、５５は強誘電性液晶層、５６は液晶分子
の長軸方向、５７は双極子モーメントである。絶縁性透
明基板としてガラス基板を用い、前記ガラス基板２枚の
各々に感光性を持つエポキシ樹脂の高分子膜を暗所で塗
布した後、鋸歯状の表面形状を持つガラス板と密着させ
、全面露光を行ないエポキシ樹脂からなる高分子膜表面
に鋸歯状の表面形状を転写し透明層とする０次いで、透
明な電圧印可用電極としてＩＴＯ（インジウム・錫酸化
物）を真空蒸着法により形成し、さらに、下の透明層の
形状を損なわないよう注意しながらポリイミド高分子膜
を配向制御膜として積層する。以下第１の実施例と同じ
要領でラビング、シール印刷、液晶化合物の封入を行な
った。

以上のように本実施例によれば、絶縁性基板上に透明層
を鋸歯状に形成し、その上に透明電極１配向制′４′ｎ
膜を下の透明層の形状を損なわないよう形成することで
、強誘電性液晶と配向制御膜との界面の形状が鋸歯状に
なり、スメクチック相において形成される層が基板に対
しである傾きを持つので、層の折れ曲がりが起こりにく
くなり、欠陥がなく双安定性も確保された高品位な表示
を得ることができる。

なお、第１の実施例において絶縁性透明基板１）はガラ
ス基板を用いたが、絶縁性透明基板１）は透明プラスチ
ック基板でも良い。また、第２の実施例において絶縁性
透明基板２１は精密射出成形により成形したプラスチッ
ク基板を用いたが、プレス加工もしくはエツチングによ
り表面加工を施したガラス基板でも良い、第３乃至第５
の実施例において絶縁性透明基板３１，４１．５１はガ
ラス基板を用いたが、絶縁性透明基板３１゜４１．５１
は透明プラスチック基板でも良い、さらに、第４および
第５の実施例において、透明層４３．５２はエポキシ樹
脂を用いたが感光性をもつ高分子ならば珪素樹脂や不飽
和ポリエステル。

ポリイミドなどでも良い、また、第１乃至第５の実施例
において配向制御膜１３．２３．３３．４４゜５４は、
ポリイミドを用いたがポリビニルアルコール、ポリアク
リロニトリル等の高分子物質でも良い。

発明の効果 以上のように本発明は強誘電性液晶と配向制御膜との界
面の形状を鋸歯状にすることにより、欠陥が無く双安定
性の確保された高品位な表示素子が容易に提供可能とな
りその工業的価値は大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における強誘電性液晶パ
ネルの概略図、第２図は本発明の第２の実施例における
強誘電性液晶パネルの概略図、第３図は本発明の第３の
実施例における強誘電性液晶パネルの概略図、第４図は
本発明の第４の実施例における強誘電性液晶パネルの概
略図、第５図は本発明の第５の実施例における強誘電性
液晶パネルの概略図、第６図は従来の強誘電性液晶パネ
ルの構造図、第７図は強誘電性液晶の表記方法を示す説
明図、第８図は従来の強誘電性液晶パネルの表示方法の
原理図である。 １）．２１，３１，４１，５１．６１・・・・・・絶縁
性透明基板、１２，２２，３２，４２．５３゜６２・・
・・・・透明電極、４３．５２・・・・・・透明層、１
３゜２３．３３，４４，５４．６３・・・・・・配向制
御膜、１４．２４，３４，４５．５５．６４・・・・・
・強誘電性液晶層、１５，２５，３５．４６．５６・・
・・・・液晶分子の長軸方向、１６，２６，３６，４７
゜５７．６６．７３・・・・・・双極子モーメントＰｓ
。 ７１・・・・・・層の法線、７２・・・・・・分子の長
軸方向ｎ、６５．７４・・・・・・Ｃダイレクタ−１７
５・・・・・・分子長軸の法線に対する傾き角±θ度、
８１・・・・・・層法線に対して分子の長軸が＋θ度端
一た液晶分子、８２・・・・・・−θ度傾いた液晶分子
、８３・・・・・・紙面表方向の双極子モーメント、８
４・・・・・・紙面裏方向の双極子モーメント、８５・
・・・・・２枚の偏向板の方向。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名２３−１灼
剥惧護 ４１−成湖耗ｆ艷に１版 ４Ｃ−・−歳４分）を畏町す向 ４７−−７スギ１手を−メント ６６゛°−ヌヌ不盈１．モ、−メン卜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）強誘電性液晶と配向制御膜とが鋸歯状の界面形状
   を有する液晶表示素子。 （２）配向制御膜が水平配向能を有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項記載の液晶表示素子。 （３）鋸歯状の界面形状が、平坦な透明基板上に第１層
   として透明導電層を形成し、第２層として配向制御膜を
   鋸歯状に形成して得られることを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項または第（２）項のいずれかに記載の液
   晶表示素子。 （４）鋸歯状の界面形状が、鋸歯状の表面形状を有する
   透明基板上に第１層として透明導電層を第２層として配
   向制御膜を基板の形状を損なわずに形成することで得ら
   れることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項または
   第（２）項のいずれかに記載の液晶表示素子。 （５）鋸歯状の界面形状が、平坦な透明基板上に第１層
   として透明導電層を鋸歯状に形成し第２層として配向制
   御膜を第１層の形状を損なわずに形成することで得られ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項または第
   （２）項のいずれかに記載の液晶表示素子。（６）鋸歯
   状の界面形状が、平坦な透明基板上に第１層として透明
   導電層を形成し、第２層として透明層を鋸歯状に形成し
   、第３層として配向制御膜を第２層の形状を損なわずに
   形成することで得られることを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項または第（２）項のいずれかに記載の液晶
   表示素子。 （７）鋸歯状の界面形状が、平坦な透明基板上に第１層
   として透明層を鋸歯状に形成し、第２層として透明導電
   層を第３層として配向制御膜を第１層の形状を損なわず
   に形成することで得られることを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項または第（２）項のいずれかに記載の液
   晶表示素子。