JPH03138620A - 強誘電性液晶素子 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は強誘電液晶を用いた液晶素子に関するものであ
る。

［従来の技術］ クラーク（ｆ；１ａｒｋ）　およびラガウエル（Ｌａｇ
ｅｒ−＊ａｌｌ）により双安定性を有する液晶素子が提
案されている（特開昭５６−１０７２１６号公報、米国
特許第４，３６７．９２４号明細書等）。双安定性を有
する液晶としては、一般にカイラルスメクチックＣ相（
ＳｍＣ＊）又はＨ相（ＳｍＨ＊）を有する強誘電性液晶
が用いられる。この液晶は電界に対して第１の光学的安
定状態と第２の光学的安定状態からなる双安定状態を有
し、従って従来のＴＮ型の液晶を用いた光学変調素子と
は異なり、例えば一方の電界ベクトルに対して第１の光
学的安定状態に液晶が配向し、他方の電界ベクトルに対
しては第２の光学的安定状態に液晶が配向される。また
この型の液晶は、加えられる電界に応答して、極めて速
やかに上記２つの安定状態のいずれかをとり、且つ電界
の印加のないときはその状態を維持する特質を有する。

このような性質を有する強誘電性液晶を利用して液晶素
子を構成することにより、従来のＴＮ型素子が視野角特
性が悪いという問題点の多くに対して、かなり木質的な
改善が得られている。

［発明が解決しようとする課Ｂ］ しかしながら、高速かつ大面積のパネル（素子）を駆動
するため液晶の自発分極ｐｓを大きくすることが求めら
れるが、Ｐｓを大きくすることにより、液晶の駆動時に
於けるＰｇの向きの反転によって、次の（１）式で表わ
される逆電界■（、）が発生し、液晶のスイッチング不
良を起すことが知られている。

（１） Ｐ３　：液晶の自発分極（ｎＣ／Ｃｍ”）Ｃ１：パネル
の絶縁１１！（配向用有機膜を含む）の容量（ｎＦ／ａ
ｍ”） ＣＬＣ：液晶の容量（ｎＦ／ｃｍ２） ＲＩ　：パネルの絶縁膜（配向用有機膜を含む）の抵抗
（Ω／　ｃ　ｍ鵞） したがって、液晶の自発分極の大きいもの程反転スイッ
チングが阻害され、強誘電性液晶パネルの大画面化に当
って自発分極を大きく設定できなくなる。そこで、ＣＩ
を大きくすることで逆電界Ｖ　（ｔ）を小さくおさえ、
液晶のスイッチング不良を防ぐことが求められている。

ＣＩを大きくすることは配向制御膜の膜厚を薄くするこ
とにつながるが膜厚を薄くすることは、液晶に対する配
向性を低下させることが本発明者らの実験により判明し
、したがって、配向制御膜の膜厚を薄く設定できないと
いう問題がある。

本発明の目的は、前述の問題点を解決した強誘電性液晶
素子を提供することにあり、特に液晶の配向性を低下さ
せることなく自発分極を大きくして常に良好な双安定状
態の強誘電性液晶素子を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明は、配向制御膜を有する
上下２枚の基板間に強誘電性液晶を配置した液晶素子に
於いて、配向制御膜の膜厚が上下の基板で異なり一方の
基板の膜の膜厚が、もう−方の基板が有する膜の膜厚の
７０％以下の膜厚である液晶素子に特徴を有している。

［作用］ この構成において、一方の基板の配向制御膜の膜厚がも
う一方の基板のそれの７０％以下であるため、液晶に対
する配向性を低下させることなくセルの容量を大きくす
ることができ、表示に際しては、常に良好な双安定状態
でスイッチング不良のない高品位の表示が行なわれる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る液晶素子の平面図であ
り、第２図（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ異なるＭ棟の第１
図のＡ−Ａ’断面図である。

第１図と第２図で示すセル構造体１００は、ガラス板又
はプラスチック板などからなる一対の基板１０１と１０
１°をスペーサ１０４で所定の間隔に保持して対向させ
、この一対の基板をシーリングするために接着剤１０６
で接着したセル構造を有しており、さらに基板１０１上
には複数の透明電極１０２からなる電極群（例えば、マ
トリクス電極構造のうちの走査電圧印加用電極群）が例
えば帯状パターンなどの所定パターンで形成されている
。基板１０１′の上には前述の透明電極１０２と交差さ
せた複数の透明電極１０２°からなる電極群（例えば、
マトリクス電極構造のうちの信号電圧印加用電極群）が
形成されている。

そして、透明電極１０２と１０２°の少なくとも一方に
ショート防止用絶縁体膜を用いることができるが、第２
図（Ａ）の素子ではこの絶縁体膜は用いず、透明電極１
０２と１０２°がそれぞれ形成された基板１０１と１０
１°上に直接配向制御１１ｉ１０５と１０５°がそれぞ
れ配置される。

第２図（Ｂ）の素子では基板１０１と１０１゛上にそれ
ぞれシａ　−）防止用絶縁体膜１０９と１０９゛並びに
配向制御膜１０５と１０５゛が配置される。第２図（Ｃ
）の素子では、基板１０１°上にショ−ト防止用絶縁体
膜１０９°と配向制御膜１０５゛を配置し、基板１０１
上には直接配向制御膜１０５が配置されている。

配向制御膜１０５と１０５°としては、例えば−酸化硅
素、二酸化硅素、酸化アルミニウム、ジルコニア、フッ
化マグネシウム、酸化セリウム、フッ化セリウム、シリ
コン窒化物、シリコン炭化物、ホウ素窒化物などの無機
絶縁物質やポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリア
ミドイミド、ポリエステルイミド、ポリバラキシリレン
、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニルアセタ
ール、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリスチレン、セ
ルロース樹脂、メラミン樹脂、エリア樹脂やアクリル樹
脂などの有機絶縁物質を用いて被膜形成したものを用い
ることができる。上述の無機絶縁物質の膜は、ショート
防止用絶縁体膜の機能を兼ねることができる。特に、上
述したように、第２図（Ａ）に示す液晶素子で用いた配
向制御膜１０５及び１０５゛は、前述した配向制御とシ
ョート防止の機能を併せ持つ無機絶縁体膜によって形成
される。

この配向制御膜１０５と１０５°は、前述の如き無機絶
縁物質または有機絶縁物質を被膜形成した後に、その表
面をビロード、布や紙で一方向に摺擦（ラビング）する
ことによって、−軸性配向処理軸が付与される。

配向制御膜１０５と１０５゛の膜厚は、その容量Ｃ１を
大きくする目的でできる限り薄膜であることが好ましい
が、薄膜にすることで液晶の配向性が低下するため、配
向制御膜１０５と１０５゜の一方の膜厚を液晶を配向さ
せるのに十分な膜厚に設定し、他方の配向制御膜の膜厚
は対向する配向制御膜の膜厚の７０％以下の膜厚に設定
する。

液晶を配向させるのに十分な膜厚は配向させる液晶およ
び配向制御膜の種類により異なる。

又、ショート防止用絶縁体膜１０９と１０９゜は２００
人厚以上、好ましくは５００人厚以上の膜厚に設定され
、Ｓ　ｉ　Ｏ２、Ｔ　Ｉ　Ｏ２Ａｕ２０３　、Ｓ　ｉ３
　Ｎ４やＢ　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏｓなどの無機絶縁物質を成
膜することによって得られる。成膜法としては、スパッ
タ法、イオンビーム蒸着法あるいは有機チタン化合物、
有機シラン化合物や有機アルミニウム化合物の塗布膜を
焼成する方法を用いることができる。この際有機チタン
化合物としては、アルキル（メチル、エチル、プロピル
、ブチルなと）、チタネート化合物、有機シラン化合物
としては通常のシランカップリング剤などを用いること
ができる。ショート防止用絶縁体膜１０９と１０９°の
膜厚が２００Å以下である場合では、十分なショート防
止効果を得ることができず、又その膜厚を５０００Å以
上とすると、液晶層に印加される実効的な電圧が印加さ
れなくなるので、５０００Å以下、好ましくは２０００
Å以下に設定する。

本発明で用いる液晶材料として、特に適したものは、カ
イラルスメクティック液晶であって強誘電性を有するも
のである。具体的にはカイラルスメクティックＣ相（Ｓ
ｍＣ＊）　、カイラルスメクティックＧ相（ＳｍＧ＊）
　、カイラルスメクティックＦ相（ＳｍＦ＊）、カイラ
ルスメクティックＩ相（Ｓｍｌ＊）またはカイラルスメ
クティックＨ相（ＳｍＨ＊）の液晶を用いることができ
る。

強誘電性液晶の詳細については、例えばＬＥＪＯｔｌＲ
ＮＡＬ　ＤＥ　ＰＨＹＳＩＱＵＥ　ＬＥＴＴＥＲ５＠３
６　（Ｌ−６９）１９７５、’Ｆｅｒｒ。

ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌｓ」
；　”Ａｐｐｌｉｅｄ　ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ
”３６　（１１）　１９８０’Ｓｕｂｍｉｃｒｏ　５ｅ
ｃｏｎｄ　Ｂ１−５ｔａｂｌｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔ
ｌｃ　ＳｗＩｔｃｈｉｎｇ　Ｉｎ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒ
ｙｓｔａＩｓＪ　；　　“固体物理”１６　（１４１）
　１９８１　　ｒ液晶」、米国特許第４，５６１，７２
６号公報、米国特許第４．５８９，９９６号公報、米国
特許第４，５９２．８５８号公報、米国特許第４，５９
６，６６７号公報、米国特許第４，６１３，２０９号公
報、米国特許第４，８１４，６０９号公報、米国特許第
４，６２２，１６５号公報等に記載されており、本発明
ではこれらに開示された強誘電性液晶を用いることがで
きる。

強誘電性液晶化合物の具体例としては、デシロキシベン
ジリデン−ｐ　−アミノ−２−メチルブチルシンナメー
ト（ＤＯＢＡＭＢＧ）　、ヘキシルオキシベンジリデン
−ｐ　−アミノ−２−クロロプロピルシンナメート（Ｈ
ＯＢＡＣＰＣ）、４−　ｏ　−（２−メチル）プチルレ
ゾルシリデンー４°−オクチルアニリン（ＭＢＲ８）が
挙げられる。

以下、実際に製造した例を示す。

流側１および比　例１〜３ 上下の基板用として２枚の１．１ｍｍ厚のガラス板を用
意し、それぞれにＩＴＯのストライブ状電極を形成した
。次に、この上下基板のショート防止絶縁体膜としてＳ
ｉｎ、をスパッタ法により１０００人形成した。さらに
その上にポリイミド形成液５Ｐ７１０　（東し社製）１
〜２％溶液を回転数３００Ｏｒｐｍのスピンナーで３０
秒間塗布した。その後、約１時間３００℃の加熱焼成処
理を施してポリイミド配向膜を形成した。この塗膜の膜
厚はポリイミド形成液の濃度により異なるが上述の濃度
範囲では１００人〜２００人のポリイミド膜であった。

次に、２枚の基板の焼成後のポリイミドの被膜に対して
ラビング処理を施した。その後、平均粒径約１．５μｍ
のアルミナビーズを一方のガラス基板上に散布してから
、これに対し他方のガラス基板を貼り合わせてセルを作
成した。

以上の工程によりポリイミド配向制御膜の膜厚が異なる
４　ｆｔ１ｌのセル（Ａ−Ｄ）を作成し、それぞれの基
板が有するポリイミド配向制御膜の膜厚を測定したとこ
ろ、第１表の通りであった。

これらＡ〜Ｄの各セルにチッソ（株）社製のｒＣＳ−１
０１フ」　（商品名）を注入して、配向性を観察し、そ
の後、十分な大きさの単発パルスを与えて双安定性を調
べた。その結果を第１表に示す。

第１表に示す通り、一方の基板に液晶を配向させるのに
十分な膜厚の配向制御膜を設け、その７０％以下の膜厚
の配向制御膜を他方の基板に設けることにより、液晶に
対する配向性を低下させることなくスイッチング不良を
防ぎ双安定性の良好な強誘電性液晶素子を得られること
がわかる。

施　２および　　例４〜６ 実施例１で用いたポリイミド形成液５Ｐ７１０（東し社
製）に代えて、５Ｅ１００　（８産化学社製）を用いた
他は実施例１と同様の方法でポリイミド配向制御膜の膜
厚が異なる４ｆｉ（Ｅ−Ｈ）の液晶素子を作成した。作
成したセルＥ〜Ｈそれぞれの基板が有する配向制御用ポ
リイミド膜の膜厚は第２表に示す通りであった。

第２表 次に、これらＥ−Ｈの各セルにチッソ（株）社製のｒＣ
Ｓ−１０１７Ｊ　　（商品名）を注入して配向性を観察
し、その後、十分な大きさの単発パルスを与えて双安定
性を調べた。その結果を第２表に示す。

第２表に示す結果の通り、本発明の範囲の配向制御膜の
膜厚を有するセルＧに於いて配向性を低下させることな
くスイッチング不良が防止され良好な双安定性が得られ
ることがわかる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、配向制御膜の膜厚
を上下基板で異ならせ、一方を他方の７０％以下の膜厚
にするようにしたため、液晶に対する配向性を低下させ
ることなく、セルの容量（配向膜を含む絶縁膜の容量）
を大きくすることが可能となり、スイッチング不良を防
ぎ双安定性の良好な強誘電性液晶素子が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る強誘電性液晶素子の
平面図、 第２図（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ異なる実施態様の第１
図のＡ−Ａ’断面図である。 １００：セル構造体、１０１，１０１°　：基板、１０
２，１０２°　：透明電極、１０３：強誘電性液晶、１
０５，１０５’　　：配向制御膜。 （Ａ） （Ｂ） 第２ 図 （Ｃ） 第２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電圧を印加して強誘電性液晶を駆動するための電極群、
   および強誘電性液晶を配向させるための配向制御膜を有
   する２枚の基板間に強誘電性液晶を配置した強誘電性液
   晶素子に於いて、一方の基板の配向制御膜の膜厚が他方
   の基板の配向制御膜の膜厚の７０％以下であることを特
   徴とする強誘電性液晶素子。