JPH0287117A - 強誘電性液晶素子 - Google Patents
強誘電性液晶素子Info
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- JPH0287117A JPH0287117A JP23926188A JP23926188A JPH0287117A JP H0287117 A JPH0287117 A JP H0287117A JP 23926188 A JP23926188 A JP 23926188A JP 23926188 A JP23926188 A JP 23926188A JP H0287117 A JPH0287117 A JP H0287117A
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔従来の技術〕
現在、世界的に研究が進んでいる強誘電性液晶素子は従
来の計算機、時計等に応用されてきたＴＮ （Ｔｗｉｓ
ｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ ）型液晶素子と比較して応答
速度が速い、メモリー性がある等の点で非常に有利であ
るが液晶自体の持つ自発分極が液晶層内のイオン性不純
物等荷電粒子と相互作用し、強誘電性液晶素子の特性に
重大な影響を与えることが明らかになっ゛ている。
来の計算機、時計等に応用されてきたＴＮ （Ｔｗｉｓ
ｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ ）型液晶素子と比較して応答
速度が速い、メモリー性がある等の点で非常に有利であ
るが液晶自体の持つ自発分極が液晶層内のイオン性不純
物等荷電粒子と相互作用し、強誘電性液晶素子の特性に
重大な影響を与えることが明らかになっ゛ている。
強誘電性液晶素子が従来のＴＮ型液晶素子と比較して応
答速度が格段に速い理由はＴＮ型液晶素子が外部印加電
界と液晶自身の誘電異方性との関係を利用してスイッチ
ングを行うのに対し、強誘電性液晶素子が外部印加電界
と強誘電性液晶自身の持つ自発分極との関係を利用して
スイッチングを行うことである。しかしこの自発分極の
存在により、この分極電荷が外部電界を印加しない状態
でも液晶層内に電界を形成し、液晶層内のイオン性不純
物の偏在を生じさせる。その結果、逆にイオン性不純物
が液晶分子の自発分極を拘束するために正常状態におい
て双安定性を示す強誘電性液晶が単安定にならざるを得
す更にメモリー性の消失をも引き起こす。
答速度が格段に速い理由はＴＮ型液晶素子が外部印加電
界と液晶自身の誘電異方性との関係を利用してスイッチ
ングを行うのに対し、強誘電性液晶素子が外部印加電界
と強誘電性液晶自身の持つ自発分極との関係を利用して
スイッチングを行うことである。しかしこの自発分極の
存在により、この分極電荷が外部電界を印加しない状態
でも液晶層内に電界を形成し、液晶層内のイオン性不純
物の偏在を生じさせる。その結果、逆にイオン性不純物
が液晶分子の自発分極を拘束するために正常状態におい
て双安定性を示す強誘電性液晶が単安定にならざるを得
す更にメモリー性の消失をも引き起こす。
この問題点について従来のセルの構造を第１図に示し説
明する。
明する。
透明電極２を有する基板１上に有機樹脂薄膜３を形成し
、配向処理を施し、相対する基板上には絶縁膜４を設け
る。強誘電性液晶６は上記２枚の基板ではさみこまれ、
理想的には双安定性を示すはずであるが、自発分極によ
り液晶層５と有機樹脂膜或いは絶縁膜との界面にイオン
性不純物７が偏在し、その結果液晶分子を反転させるべ
く外部から電界を印加してもイオン性不純物の電界のた
めに液晶分子が反転しないという現象が生じる。
、配向処理を施し、相対する基板上には絶縁膜４を設け
る。強誘電性液晶６は上記２枚の基板ではさみこまれ、
理想的には双安定性を示すはずであるが、自発分極によ
り液晶層５と有機樹脂膜或いは絶縁膜との界面にイオン
性不純物７が偏在し、その結果液晶分子を反転させるべ
く外部から電界を印加してもイオン性不純物の電界のた
めに液晶分子が反転しないという現象が生じる。
実際に基板としてソーダガラス、透明電極としてＩＴＯ
１有機樹脂膜としてポリイミドを用い絶縁膜として３．
０□を使用した場合のｔ−Ｖ特性を液晶注入直後を第２
図に、３０日経過後を第３図に示す。ただしセル厚は２
．４μｍである。
１有機樹脂膜としてポリイミドを用い絶縁膜として３．
０□を使用した場合のｔ−Ｖ特性を液晶注入直後を第２
図に、３０日経過後を第３図に示す。ただしセル厚は２
．４μｍである。
図に示すように注入直後はほぼ対称な反転電流が観察さ
れるが３０日経過後は反転電流のピークが右側ヘシフト
している。これがイオン性不純物の影響であり、デイス
プレィ等の応用の際、極めて重大な欠陥になる。
れるが３０日経過後は反転電流のピークが右側ヘシフト
している。これがイオン性不純物の影響であり、デイス
プレィ等の応用の際、極めて重大な欠陥になる。
従来の強誘電性液晶素子には、さらに前記問題点と類似
した問題点が存在する。前記問題点は強誘電性液晶素子
を外部電圧を印加しない状態で長時間保存した場合に顕
著に見られる問題（長期的問題点と称する）であるが、
以下に述べる問題点は、強誘電性液晶素子で高速スイッ
チングを行う際、現れる問題点である。
した問題点が存在する。前記問題点は強誘電性液晶素子
を外部電圧を印加しない状態で長時間保存した場合に顕
著に見られる問題（長期的問題点と称する）であるが、
以下に述べる問題点は、強誘電性液晶素子で高速スイッ
チングを行う際、現れる問題点である。
従来強誘電性液晶素子の液晶層に接する面にポリイミド
等の有機樹脂或いは３４０２等の無機の絶縁膜が配置さ
れていた。これら絶縁物に電圧が印加される際、分極を
形成するが高速スイッチングを行うと分極が電圧の方向
の変化に追随できず、その結果液晶分子の自発分極と相
互作用し、液晶分子の反転に影響を与えることも明らか
になっている。（短期的問題点と称する。） また液晶に接する絶縁膜にＡ１□０１等の１分子が極性
を有する物質を使用した場合、この薄膜の極性によって
イオン性不純物が存在する場合と同様な結果となり、前
記長期的問題点を引き起こす。
等の有機樹脂或いは３４０２等の無機の絶縁膜が配置さ
れていた。これら絶縁物に電圧が印加される際、分極を
形成するが高速スイッチングを行うと分極が電圧の方向
の変化に追随できず、その結果液晶分子の自発分極と相
互作用し、液晶分子の反転に影響を与えることも明らか
になっている。（短期的問題点と称する。） また液晶に接する絶縁膜にＡ１□０１等の１分子が極性
を有する物質を使用した場合、この薄膜の極性によって
イオン性不純物が存在する場合と同様な結果となり、前
記長期的問題点を引き起こす。
よって液晶層に接する面を導電性にし、分極を発生させ
ないために液晶層が電極と接する構造の液晶セル（第１
図にて３或いは４の存在しない構造）も試みたが、この
構造ではソーダガラスから液晶層中にナトリウムが拡散
し、液晶に悪影響を及ぼすことが確認された。
ないために液晶層が電極と接する構造の液晶セル（第１
図にて３或いは４の存在しない構造）も試みたが、この
構造ではソーダガラスから液晶層中にナトリウムが拡散
し、液晶に悪影響を及ぼすことが確認された。
以上述べた問題点より、強誘電性液晶素子の液晶層に接
する面に（１）透光性 （２）低抵抗率 （３）極性を
持たない （４）ナトリウムのブロッキング性を有する
、以上４つの性質を有する薄膜を形成することが嘱望さ
れていた。
する面に（１）透光性 （２）低抵抗率 （３）極性を
持たない （４）ナトリウムのブロッキング性を有する
、以上４つの性質を有する薄膜を形成することが嘱望さ
れていた。
本発明による液晶セルが有する炭素或いは炭素を主成分
とする薄膜（以下ＤＬＣと称する。）はプラズマＣＶＯ
法を用いて製膜され、本出願人が特別６３−１８２１７
１号で述べている様に低抵抗率、高透過率等の物性を備
えており、さらにナトリウムのブロッキング性が良好で
あることが確認されている。
とする薄膜（以下ＤＬＣと称する。）はプラズマＣＶＯ
法を用いて製膜され、本出願人が特別６３−１８２１７
１号で述べている様に低抵抗率、高透過率等の物性を備
えており、さらにナトリウムのブロッキング性が良好で
あることが確認されている。
そのうえ本出願においては室温で製膜するために生産性
も良く、さらに下地への影響がなく液晶の配向に悪影響
を及ぼさない。
も良く、さらに下地への影響がなく液晶の配向に悪影響
を及ぼさない。
よって周期律表での■族元素が主体であるために極性を
持たないＤＬＣを液晶層に接する面にコーティングする
ことにより、基板の液晶層に接する面を導電性にし、偏
在する電荷を横に逃すことで前記長期的問題点を解決し
た。さらにＤＬＣは低抵抗率の性質を有するために分極
を形成せず、従って短期的問題点をも解決した。
持たないＤＬＣを液晶層に接する面にコーティングする
ことにより、基板の液晶層に接する面を導電性にし、偏
在する電荷を横に逃すことで前記長期的問題点を解決し
た。さらにＤＬＣは低抵抗率の性質を有するために分極
を形成せず、従って短期的問題点をも解決した。
本発明にて使用するＤＬＣは炭素の原料としてメタン（
ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、エチレン（Ｃ，Ｈ，）
、アセチレン（Ｃ２Ｈｚ ）等の炭化水素を用い圧力０
．１〜１００Ｐａ 、電力密度０．０１〜０．２０ｗ／
ｃｆｆｌの条件下で作製された薄膜が使用可能であるが
、好ましくは圧力５〜１５Ｐａ、電力密度０．０２〜０
．１５ｗ／Ｃ−で作製することが望ましい。さらに低抵
抗率。
ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、エチレン（Ｃ，Ｈ，）
、アセチレン（Ｃ２Ｈｚ ）等の炭化水素を用い圧力０
．１〜１００Ｐａ 、電力密度０．０１〜０．２０ｗ／
ｃｆｆｌの条件下で作製された薄膜が使用可能であるが
、好ましくは圧力５〜１５Ｐａ、電力密度０．０２〜０
．１５ｗ／Ｃ−で作製することが望ましい。さらに低抵
抗率。
高透過率、低内部応力にするためにフッ素、水素又は窒
素を副成分として添加する方が良い。ただし極性を持た
ない様にするためにフッ素については０〜ｌ原子％、水
素については１０〜２０原子％、窒素については２〜４
原子％の程度の含有率にとどめることが好ましい。また
、副成分の原料としてはＮＦ、が適当である。ＤＬＣの
厚さについては薄すぎるとピンホール等の問題を生じ、
また厚ずぎると色がつく、内部応力の増加によりピーリ
ングが生じる等の理由により２０〜５００人が望ましい
。
素を副成分として添加する方が良い。ただし極性を持た
ない様にするためにフッ素については０〜ｌ原子％、水
素については１０〜２０原子％、窒素については２〜４
原子％の程度の含有率にとどめることが好ましい。また
、副成分の原料としてはＮＦ、が適当である。ＤＬＣの
厚さについては薄すぎるとピンホール等の問題を生じ、
また厚ずぎると色がつく、内部応力の増加によりピーリ
ングが生じる等の理由により２０〜５００人が望ましい
。
次にＤＬＣ薄膜の製造装置（プラズマＣＶＯ装置）につ
いて第４図を用いて説明する。
いて第４図を用いて説明する。
第４図において、ドーピング系（１１）においてキャリ
アガスである水素を０２）より反応性気体である炭化水
素気体例えばメタン、エチレンを０■よりＮＦｌを圓よ
りパルプ０ω、流量計θ′７）を経て反応系０８）中に
ノズル０９）より導入される。このノズルに至る前に反
応性気体の励起用にマイクロ波エネルギーをＱＯで加え
て予め活性化させることは有効である。
アガスである水素を０２）より反応性気体である炭化水
素気体例えばメタン、エチレンを０■よりＮＦｌを圓よ
りパルプ０ω、流量計θ′７）を経て反応系０８）中に
ノズル０９）より導入される。このノズルに至る前に反
応性気体の励起用にマイクロ波エネルギーをＱＯで加え
て予め活性化させることは有効である。
反応系０８）には第１の電極（２１）、第２の電極（２
２）を設けた。この場合（第１の電極／第２の電極）〈
１の条件を満たすようにした。一対の電極（２１）（２
２）間には高周波電源（２３）マツチングトランス（２
４）直流バイアス電源（２５）より電気エネルギーが加
えられプラズマが発生する。排気系（２６）は圧力調整
パルプ（２７）ターボ分子ポンプ（２８）ロータリーポ
ンプ（２９）をへて不要気体を排気する。反応性気体に
は高周波もしくは直流によるエネルギーにより０゜１〜
５ｋｗのエネルギーが加えられ、前記反応性気体を分解
活性化し、加熱しない状態で被形成面上に炭素または炭
素を主成分とする被膜を形成するのである。
２）を設けた。この場合（第１の電極／第２の電極）〈
１の条件を満たすようにした。一対の電極（２１）（２
２）間には高周波電源（２３）マツチングトランス（２
４）直流バイアス電源（２５）より電気エネルギーが加
えられプラズマが発生する。排気系（２６）は圧力調整
パルプ（２７）ターボ分子ポンプ（２８）ロータリーポ
ンプ（２９）をへて不要気体を排気する。反応性気体に
は高周波もしくは直流によるエネルギーにより０゜１〜
５ｋｗのエネルギーが加えられ、前記反応性気体を分解
活性化し、加熱しない状態で被形成面上に炭素または炭
素を主成分とする被膜を形成するのである。
〔実施例］
第５図に本発明を用いた液晶セルの構造を示す。
第１図との相違点としてはポリイミド膜、絶縁膜上にＤ
ＬＣ薄膜８が２００人プラズマＣｖＤ法により製膜され
ている。この時の製膜条件は、アセチレン（Ｃ，Ｈ２）
の流量がＩＯＳＣＣＭ、ＮＦ３がＩＯＳＣＣＭ、反応圧
力が１０Ｐａ、電気密度は０．０３ｗ／ｃｆｆｌで、こ
の条件下で作製され得られた薄膜の抵抗率は２．５ Ｘ
１０９Ωｃｍであった。この液晶セルを用いてスイッ
チングを行った結果良好な双安定性が得られ第６図、第
７図に示すようにＩ−Ｖ特性においても注入直後と３０
日経過後で大きな差異はなかった。すなわち、反転電流
が得られる時の電圧の値が変化することなく、３０日経
過した後も初期特性と同じ一定の電圧の時に液晶分子が
反転していた。これよりイオン製不純物の偏在が生じて
いないことが理解でき、従って前記長期的問題点はほぼ
解決した。また前記短期的問題点については２時間継続
してスイッチングを行ったが第６図の状態からの変化は
認められなかった。従って短期的問題点についても解決
した。
ＬＣ薄膜８が２００人プラズマＣｖＤ法により製膜され
ている。この時の製膜条件は、アセチレン（Ｃ，Ｈ２）
の流量がＩＯＳＣＣＭ、ＮＦ３がＩＯＳＣＣＭ、反応圧
力が１０Ｐａ、電気密度は０．０３ｗ／ｃｆｆｌで、こ
の条件下で作製され得られた薄膜の抵抗率は２．５ Ｘ
１０９Ωｃｍであった。この液晶セルを用いてスイッ
チングを行った結果良好な双安定性が得られ第６図、第
７図に示すようにＩ−Ｖ特性においても注入直後と３０
日経過後で大きな差異はなかった。すなわち、反転電流
が得られる時の電圧の値が変化することなく、３０日経
過した後も初期特性と同じ一定の電圧の時に液晶分子が
反転していた。これよりイオン製不純物の偏在が生じて
いないことが理解でき、従って前記長期的問題点はほぼ
解決した。また前記短期的問題点については２時間継続
してスイッチングを行ったが第６図の状態からの変化は
認められなかった。従って短期的問題点についても解決
した。
また、第８図（一方の基板の電極とＤＬＣとが隣接する
構造）或いは第９図（２枚の基板がＤＬＣの下地に、と
もに有機樹脂膜を有する）の構造のセルにおいてもＩ−
Ｖ特性において液晶注入直後の状態で第６図と同様に左
右はぼ対称な結果が得られ、スイッチングを２時間経続
して行った結果、良好な双安定性が得られた。さらに３
０日後再びＩ−Ｖ特性の測定を行ったところ液晶注入直
後と大きな差はなかった。第８図の構造で結果が良好で
あったことがらＤＬＣがナトリウムのブロッキング性に
ついても良好なことが明白となった。
構造）或いは第９図（２枚の基板がＤＬＣの下地に、と
もに有機樹脂膜を有する）の構造のセルにおいてもＩ−
Ｖ特性において液晶注入直後の状態で第６図と同様に左
右はぼ対称な結果が得られ、スイッチングを２時間経続
して行った結果、良好な双安定性が得られた。さらに３
０日後再びＩ−Ｖ特性の測定を行ったところ液晶注入直
後と大きな差はなかった。第８図の構造で結果が良好で
あったことがらＤＬＣがナトリウムのブロッキング性に
ついても良好なことが明白となった。
〔効果］
以上述べた様に本発明は炭素または炭素を主成分とする
薄膜を液晶層に接する面に存する強誘電性液晶素子とそ
の製造方法であって、該薄膜は極性を持たず、かつ導電
性を有しさらに透光性を有するものであり加うるにナト
リウムのブロンキング性が良好なものである。
薄膜を液晶層に接する面に存する強誘電性液晶素子とそ
の製造方法であって、該薄膜は極性を持たず、かつ導電
性を有しさらに透光性を有するものであり加うるにナト
リウムのブロンキング性が良好なものである。
本発明による炭素或いは炭素を主成分とする薄膜を応用
した場合、実施例に述べたように本発明による炭素或い
は炭素を主成分とする薄膜を応用しなかった場合に比べ
強誘電性液晶素子の性能、および信頼性を格段に向上さ
せることができた。
した場合、実施例に述べたように本発明による炭素或い
は炭素を主成分とする薄膜を応用しなかった場合に比べ
強誘電性液晶素子の性能、および信頼性を格段に向上さ
せることができた。
第１図は従来の強誘電性液晶セルの断面を図解的に示し
、かつ液晶分子の安定な２状態のうち１つの状態を図解
的に示す図であり、 第５図、第８図、第９図は本発明を用いた強誘電性液晶
セルの断面を第１図と同様に示す図である。 第２図、第３図は従来の強誘電性液晶セルのＩ■特性の
液晶注入直後と３０日後を示す。 第４図はＤＬＣ薄膜の製造装置の概略図であり。 第６図、第７図は本発明を用いた強誘電性液晶セルの、
Ｉ−Ｖ特性の液晶注入直後と３０日後を示す。 １・・・基板 ２・・・電極 ３・・・有機樹脂膜 ４・・・絶縁膜 ５・・・液晶層 ６・・・液晶分子 ７・・・イオン性不純物 ８・・・ＤＬＣ薄膜 １１・・・ドーピング系 １２〜１５・・ガス導入口 １６・・・バルブ １７・・・流量計 １８・・・反応系 １９・・・ノズル ２０・ ・ ・ ２１．２２・ ２３・ ・ ・ ２４・ ・ ・ ２５・ ・ ・ ２６・ ・ ・ ２７・ ・ ・ ２８・ ・ ・ ２９・ ・ ・ マイクロ波励起用チャ ・電極 高周波電源 マツチングトランス 直流バイアス電源 排気系 圧力調整パルプ ターボ分子ポンプ ロータリーポンプ
、かつ液晶分子の安定な２状態のうち１つの状態を図解
的に示す図であり、 第５図、第８図、第９図は本発明を用いた強誘電性液晶
セルの断面を第１図と同様に示す図である。 第２図、第３図は従来の強誘電性液晶セルのＩ■特性の
液晶注入直後と３０日後を示す。 第４図はＤＬＣ薄膜の製造装置の概略図であり。 第６図、第７図は本発明を用いた強誘電性液晶セルの、
Ｉ−Ｖ特性の液晶注入直後と３０日後を示す。 １・・・基板 ２・・・電極 ３・・・有機樹脂膜 ４・・・絶縁膜 ５・・・液晶層 ６・・・液晶分子 ７・・・イオン性不純物 ８・・・ＤＬＣ薄膜 １１・・・ドーピング系 １２〜１５・・ガス導入口 １６・・・バルブ １７・・・流量計 １８・・・反応系 １９・・・ノズル ２０・ ・ ・ ２１．２２・ ２３・ ・ ・ ２４・ ・ ・ ２５・ ・ ・ ２６・ ・ ・ ２７・ ・ ・ ２８・ ・ ・ ２９・ ・ ・ マイクロ波励起用チャ ・電極 高周波電源 マツチングトランス 直流バイアス電源 排気系 圧力調整パルプ ターボ分子ポンプ ロータリーポンプ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、強誘電性液晶を挟持する２枚の電極基板の液晶層に
接する面に炭素或いは炭素を主成分とする薄膜を配置し
、少なくとも一方の基板の前記薄膜の下地には有機樹脂
膜を有することを特徴とする強誘電性液晶素子。 ２、強誘電性液晶を挟持する２枚の電極基板の液晶層に
接する面に炭素或いは炭素を主成分とする薄膜を配置し
、少なくとも一方の基板の前記薄膜の下地には有機樹脂
膜を有する強誘電性液晶素子の製造方法であって前記薄
膜はプラズマＣＶＤ法を用い、加熱を行わない状態で製
膜することを特徴とする強誘電性液晶素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23926188A JPH0287117A (ja) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | 強誘電性液晶素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23926188A JPH0287117A (ja) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | 強誘電性液晶素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0287117A true JPH0287117A (ja) | 1990-03-28 |
Family
ID=17042133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23926188A Pending JPH0287117A (ja) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | 強誘電性液晶素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0287117A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006058895A (ja) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Samsung Electronics Co Ltd | 液晶表示パネル及びそれを用いた液晶表示装置 |
| JP2006301653A (ja) * | 2006-04-27 | 2006-11-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 表示装置およびその作製方法 |
| JP2010116956A (ja) * | 2008-11-12 | 2010-05-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ジャーナル軸受 |
-
1988
- 1988-09-22 JP JP23926188A patent/JPH0287117A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006058895A (ja) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Samsung Electronics Co Ltd | 液晶表示パネル及びそれを用いた液晶表示装置 |
| JP2006301653A (ja) * | 2006-04-27 | 2006-11-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 表示装置およびその作製方法 |
| JP4712601B2 (ja) * | 2006-04-27 | 2011-06-29 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 単純マトリクス型液晶表示装置の作製方法 |
| JP2010116956A (ja) * | 2008-11-12 | 2010-05-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ジャーナル軸受 |
| US8371756B2 (en) | 2008-11-12 | 2013-02-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Journal bearing |
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