JPH04133024A - 強誘電性液晶表示素子 - 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】 〔概　　要〕 強誘電性液晶を用いた液晶表示素子に関し、液晶パネル
中においてカイラルスメクティックＣ液晶相を大面積に
わたって均一に配向させると共に外部電場を打ち消す要
因となる内部電場を生じさせることな（、メモリー性の
良好な、且つ、コントラストなどの電気光学特性が優れ
た強誘電性液晶表示素子を提供することを目的とし、２
枚の透光性基板を有し、これら基板はスペーサを介して
対向させ、前記基板の側部にはシール部材を設け、該シ
ール部材と前記基板とに囲まれる部分は水密的な中空部
に形成し、この中空部に強誘電性液晶を封入し、前記中
空部に面する前記基板の片面には透明電極を形成し、且
つ、この透明電極の表面に配向制御膜を形成し、該配向
制御膜の厚みを２００人乃至２０００人の範囲に設定す
るように構成する。

〔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。

〔従来の技術〕

液晶表示素子は、一般に、低消費電力、低電圧駆動、軽
量薄型という特徴を持つため、腕時計や電卓等の簡易な
表示パネルとして広く普及しているが、近年、パソコン
、ワープロその他の０ＡＩＩ器への用途の需要が増大し
、より多くの画像情報を表示できる液晶表示パネルの出
現が求められている。しかし、現在用いられている液晶
表示素子は、液晶を２枚の透光性基板で挟持するよう形
成されており、その液晶の分子は数十〜数百度捩じれた
構造を有するＴＮ型或いはＳＴＮ型と呼ばれているもの
が主流となっている。このＴＮ型或いはＳＴＮ型と呼ば
れる液晶は電界のオン・オフ状態を保持し得るメモリー
としての機能を果たさず、しかも闇値特性が急峻ではな
いため、大容量の画像表示（６４０ｘ４００ドツト以上
）を行おうとすると累積応答効果により非表示部分も半
表示状態になってしまう。即ち、所謂、クロストークが
発生する。そして、応答時間が長い（数ミＩＪ〜数百ミ
リ秒）ことから高精細の大容量動画表示が不可能である
という問題があり、利用分野は限られている。

一方、強誘電性液晶表示素子は、液晶層の厚みをカイラ
ルスメクティックＣ液晶の螺旋ピ・ンチと同程度か、そ
れ以下とすることにより、基板界面の配向規制力により
螺旋がほどけ双安定状態を作ることができる。この双安
定状態が得られるため強誘電性液晶表示素子はメモリー
としての機能を果たさせることができ、その結果、従来
のＴＮ型或いはＳＴＮ型の如き液晶に見られる累積応答
効果によるクロストークの問題がなく、大容量化が可能
という特徴を有している。更に、強誘電性液晶表示素子
は自発分極を有するため駆動電界は液晶分子の双極子モ
ーメントに直接作用する。従って、印加電界が液晶分子
に及ぼすトルクは従来のＴＮ型或いはＳＴＮ型のような
液晶に比べて１０００倍程度太さいことから、応答時間
もマイクロ秒程度と短くすることが可能である。従って
、これらの特徴を活かした強誘電性液晶表示素子は大容
量高速表示素子、メモリー型デイスプレィ、液晶シャッ
タ等の分野に適用が期待されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前記強誘電性液晶表示素子を有効に作動させ
るためには、液晶パネル中において液晶分子が基板に平
行配列したカイラルスメクティックＣ液晶相の均一な領
域を形成すると共に外部電場を打ち消す内部電場を生じ
させないことが必要である。しかしながら、従来技術で
は、こうした条件を満たすようには構成できなかったた
め、メモリーとしての性能が不十分であり、また、コン
トラストの良好な強誘電性液晶表示素子が得られないと
云った問題点があった。

本発明は、液晶パネル中において力イラルスメクティッ
クＣ液晶相を大面積にわたって均一に配向させると共に
外部電場を打ち消す要因となる内部電場を生じさせるこ
となく、メモリー性の良好な、且つ、コントラストなど
の電気光学特性が優れた強誘電性液晶表示素子を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の詳細な説明する強誘電性液晶表示素子
の模式的断面図である。同図において、強誘電性液晶表
示素子１は２枚の透光性基板２．２を有しており、これ
ら基板２．２はスペーサを介して対向させである。前記
基板２．２の側部にはシール部材３を設けてあり、この
シール部材３と前記基板２．２に囲まれる部分は水密的
な中空部に形成しである。そして、この中空部に強誘電
性液晶を封入しである。前記中空部に面する前記基板２
．２の片面には透明電極（ＩＴＯ電極）４．４を形成し
てあり、画電極にはパルス電源を接続するが、同図には
これを電源Ｅで表しており、前記強誘電性液晶に電界を
印加しである。また、前記透明電極４．４の表面には２
００人乃至２０００人の厚みの配向制御膜５．５を形成
しである。

そして、前記強誘電性液晶の層厚は３μｍ以下に設定し
である。

（作　　　用〕 而して、前記パルス電源からパルス電界が印加された時
、前記強誘電性液晶は自発分極し、その方位Ｐｓは前記
電界と同方向に向き、同時に電離された配向制御膜中の
移動電荷Ｅａと前記強誘電性液晶中の移動電荷Ｅｉが相
対向する透明電極側に蓄積され、内部逆電界が生ずる。

また、前記パルス電界の印加が断たれた瞬間には、前記
内部逆電界（Ｅａ十Ｅｉ）によって前記自発分極の極性
が反転されるようなことが起こらないようになる。

従って、外部電場が打ち消されるような好ましくない作
用を伴わないのでメモリー性の良好な、且つ、コントラ
ストなどの電気光学特性が優れた強誘電性液晶表示素子
を得ることができる。

〔実　　施　　例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳述
する。

第２図は本発明の強誘電性液晶表示素子の構造を示す概
略断面図である。同図において、強誘電性液晶表示素子
１０は２枚のガラス基板１１．１１を有しており、これ
らガラス基板１１．１１は例えば、粒径１乃至６μｍの
５ｉＯｚビーズで出来ているスペーサ１２を介して対向
させである。

前記ガラス基板１１．１１の側部にはシール部材１３を
設けてあり、前記ガラス基板１１．１１と前記シール部
材１３に囲まれる部分は水密的な中空部に形成しである
。そして、この中空部にカイラルスメクティックＣ相を
呈するエステル系強誘電性液晶１４を封入しである。前
記中空部に面する前記ガラス基板１１．１１の片面には
透明電極１５．１５を形成してあり、両電極間にはパル
ス電界が印加される。また、前記透明電極１５．１５の
表面には２００人乃至２０００人の厚みの配向制御膜１
６．１６を形成しである。そして、前記強誘電性液晶１
４の層厚は３μｍ以下に設定しである。

前記強誘電性液晶表示素子を液晶表示パネルとして構成
するには、前記ガラス基板１１．１１に偏光板１７．１
７を対向させて配置する。

前記透明電極１５．１５を含む前記ガラス基板１１．１
１上に形成する配向制御膜１７はポリビニルアルコール
（Ｐ、　　Ｖ、　Ａ）　溶液ラスビナ−装置で形成し、
その後、約１時間、１５０°Ｃの温度で加熱焼成しＰ、
Ｖ、Ａ膜とし、反平行ラビング処理（ユニフォーム状態
）を行った。また、この配向制御膜（Ｐ、　Ｖ、　Ａ膜
）１７の膜厚等を種々変えて、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ
１試料Ｄ、試料Ｅ、試料Ｆの都合６通りの試料を作成し
た。なお、各試料における前記強誘電性液晶１４のＮ厚
は光干渉法により測定し２μｍに設定した。

各試料における前記配向制御膜は、前記試料Ａの膜厚を
２００人に、前記試料Ｂの膜厚を１０００人に、前記試
料Ｃの膜厚を２０００人に、前記試料りの膜厚を２５０
０人に形成した。また、前記試料Ｅは前記配向制御膜の
膜厚を１０００人とし、片側の配向制御膜の上に５００
人の厚みの５ｉ０２膜を真空蒸着法で形成した。そして
、前記試料Ｆは前記配向制御膜の膜厚を１０００人とし
、片側の配向制御膜の上に１０００人の厚みのＳｔＯ□
膜を真空蒸着法で形成した。

前述のようにして作成した試料Ａ乃至試料Ｆは次の評価
法にて評価を行った。強誘電性液晶を駆動する方法には
数種の駆動法（例えば、２フイールド法、部分消去法、
休止位相を挿入した駆動法、４パルス法といった手法）
がある。ここでは４パルス法（脇田尚英、他：　Ｎａｔ
ｉｏｎａｌ　ＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｐｏｒｔ　Ｖｏｌ
　、　３３　Ｎｏ　ｌ　Ｆｅｂ、１９８７　Ｐｄ２−Ｐ
５０参照）によって特性評価を行った。

第３図は前記透明電極１５．１５間に印加するパルス電
界の時間の経過に対する電圧変化を示す波形とそれに対
応して強誘電性液晶層を光が透過する際の時間の経過に
対する透過光強度の変化（時間−透過光強度特性）を対
比的に示す説明図である。同図において、Ｗｃは自レベ
ル非選択電圧による透過光変化量であり、Ｂｃは黒レベ
ル非選択電圧による透過光変化量である。なお、前記パ
ルス電界のデユーティ−比は１／２００、バイアス比は
１／４、パルス幅は２００　ａｓである。

第４図は駆動電圧（前記パルス電界）の変化に対する前
記透過光強度の変化の様子（駆動電圧透過光強度特性）
を示す説明図である。同図において、斜線を付して帯状
に示しであるのは前記ＷＣと前記Ｂ、ｃの透過光変化量
の影響である。

第５図は前記評価法による前記試料Ａ乃至前記試料Ｆに
ついての時間−透過光強度特性と駆動電圧−透過光強度
特性とをそれぞれ対比して示す説明図である。

第６図は前記評価法により前記試料Ａ乃至前記試料Ｆに
ついてのメモリー性、コントラストの良否の結果を示す
説明図である。同図において、◎は優、Ｏは良、Δは可
、×は不可を表している。

以上のような結果から、前記配向制御膜の厚みを２００
人乃至２０００人の範囲に設定して形成すれば強誘電性
液晶素子を製品化する上で実用上好ましいことが決定で
きた。なお、前記強誘電性液晶１４の層厚についても種
々の厚さにつき、前記と同様に調べたが３μｍ以下であ
れば、強誘電性液晶素子を製品化する上で良好に動作す
ることが確かめられた。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば、カイラル
スメクティックＣ液晶相を大面積にわたって均一に形成
することができ、且つ、外部電場を打ち消す要因となる
内部電場を生じさせることなく、優れたメモリー性と良
好なコントラストが得られる強誘電性液晶表示素子を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する強誘電性液晶表示素子
の模式的断面図、 第２図は本発明の強誘電性液晶表示素子の構造を示す概
略断面図、 第３図は透明電極間に印加するパルス電界の時間の経過
に対する電圧変化を示す波形とそれに対応して強誘電性
液晶層を光が透過する際の時間の経過に対する透過光強
度の変化を対比的に示す説明図、 第４図は駆動電圧の変化に対する透過光強度の変化の様
子を示す説明図、 第５図は４パルス評価法による試料Ａ乃至試料Ｆについ
ての時間−透過光強度特性と駆動電圧−透過光強度特性
とをそれぞれ対比して示す説明図、第６図は４パルス評
価法により試料Ａ乃至試料Ｆについてのメモリー性、コ
ントラストの良否の結果を示す説明図である。 ｌ・・・・・強誘電性液晶表示素子、 ２・・・・・基板、 ３・・・・・シール部材、 ４・・・・・透明電極、 ５・・・・・配向制御膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）２枚の透光性基板を有し、これら基板はスペーサを
   介して対向させ、前記基板の側部にはシール部材を設け
   、該シール部材と前記基板とに囲まれる部分は水密的な
   中空部に形成し、この中空部に強誘電性液晶を封入し、
   前記中空部に面する前記基板の片面には透明電極を形成
   し、且つ、この透明電極の表面に配向制御膜を形成し、
   該配向制御膜の厚みを２００Å乃至２０００Åの範囲に
   設定して形成したことを特徴とする強誘電性液晶表示素
   子。 ２）前記配向制御膜はポリビニルアルコールによる膜体
   であることを特徴とする請求項１記載の強誘電性液晶表
   示素子。 ３）強誘電性液晶層の厚みが３μｍ以下であることを特
   徴とする請求項１又は請求項２記載の強誘電性液晶表示
   素子。 ４）強誘電性液晶がカイラルスメクティックＣ相を呈す
   るエステル系液晶であることを特徴とする請求項１記載
   の強誘電性液晶表示素子。