JPH05181150A - 強誘電性液晶表示素子 - Google Patents
強誘電性液晶表示素子Info
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- JPH05181150A JPH05181150A JP4018195A JP1819592A JPH05181150A JP H05181150 A JPH05181150 A JP H05181150A JP 4018195 A JP4018195 A JP 4018195A JP 1819592 A JP1819592 A JP 1819592A JP H05181150 A JPH05181150 A JP H05181150A
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Abstract
型パターンを書き込み駆動し続けたときに生じる表示不
良を防止する。 【構成】 選択電極となる透明電極を有する第1の基板
と共通電極となる透明電極を有する第2の基板との間に
強誘電液晶を保持してなる強誘電液晶表示素子におい
て、前記各基板4の透明電極2の下に該電極幅の1/1
0以下の幅を有する薄膜ストライプ電極1を複数本設け
る。
Description
晶を用いた液晶素子に関し、特にマルチプレックシング
駆動中に起こる液晶分子の移動による、セルギャップの
増大や空隙の発生を抑制した強誘電性液晶素子に関す
る。
して偏光素子との組み合わせにより透過光線を制御する
型の表示素子がクラーク(Clark)およびラガーウ
ォル(Lagerwall)により提案されている(特
開昭56−107216号公報、米国特許第43679
24号明細書等)。この強誘電性液晶は、一般に特定の
温度域において、非らせん構造のカイラルスメクチック
相(SmC* )またはH相(SmH* )を有し、この状
態において、加えられる電界に応答して第1の光学的安
定状態(配向状態)と第2の光学的安定状態(配向状
態)のいずれかを取り、かつ電界の印加のないときはそ
の状態を維持する性質、すなわち双安定性を有し、また
電界の変化に対する応答も速やかである。このため、高
速ならびに記憶型の表示素子用としての広い利用が期待
され、特にその機能から大画面で高精細なディスプレイ
への応用が期待されている。
調素子が所定の駆動特性を発揮するためには、一対の平
行基板間に配置される液晶が、電界の印加状態とは無関
係に、上記2つの安定状態の間での変換が効果的に起こ
るような分子配列状態にあることが必要である。
場合、直交ニコル下での透過率は、
は、第1と第2の配向状態でのねじれ配列した液晶分子
の平均分子軸方向の角度として現われることになる。上
式によれば、かかるチルト角θが22.5°の角度の時
最大の透過率となり、双安定性を実現する非らせん構造
でのチルト角θが22.5°にできる限り近いことが好
ましい。
は、大きな面積に亘って、スメクチック液晶を形成する
複数の分子で組織された分子層を、その法線に沿って一
軸方向に配向させることができ、しかも製造プロセス
も、簡便なラビング処理により実現できるものが望まし
い。
ルスメクチック液晶のための配向方法としては、例えば
米国特許第4561726号公報に記載されたものなど
が知られている。
向状態は、図3に示すようなC1およびC2の2種類の
配向モデルで説明できる。図3において、31はスメク
チック層、32はC1配向の領域、33はC2配向の領
域を表わす。スメクチック液晶は、一般に層構造をもつ
が、SmA相からSmC相またはSmC* 相に転移する
と層間隔が縮むので、図3のように層が上下基板14a
と14bの中央で折れ曲った構造(シェブロン構造)を
とる。折れ曲る方向は図に示すようにC1とC2の2つ
あり得るが、よく知られているようにラビングによって
基板界面の液晶分子は基板に対して角度をなし(プレチ
ルト)、その方向はラビング方向Aに向かって液晶分子
が頭をもたげる(先端が浮いた格好になる)向きであ
る。このプレチルトのためにC1配向とC2配向は弾性
エネルギー的に等価でなく、上述のようにある温度で転
移が起こる。また、機械的な歪みで転移が起こることも
ある。図3の層構造を平面的にみると、ラビング方向A
に向ってC1配向からC2配向に移るときの境界34は
ジグザグの稲妻状でライトニング欠陥と呼ばれ、C2か
らC1に移るときの境界35は幅の広い、ゆるやかな曲
線状でヘアピン欠陥と呼ばれる。
平行で同一方向の一軸性配向処理が施された一対の基板
を備え、強誘電性液晶のプレチルト角をα、チルト角
(コーン角の1/2)をΘ、SmC* 層の傾斜角をδと
し、強誘電性液晶が
状態においてさらにシェブロン構造を有する4つの状態
が存在する。
向状態とは異なっており、なかでも4つのC1配向状態
のうちの2つの状態は、双安定状態(ユニフォーム状
態)を形成している。ここで、無電界時のみかけのチル
ト角をθaとすれば、C1配向状態における4つの状態
のうち、
性質からみてダイレクタが上下基板間でねじれていない
と考えられる。図4(A)はC1配向の各状態における
基板間の各位置でのダイレクタの配置を示す模式図であ
る。図中51〜54は各状態においてダイレクタをコー
ンの底面に投影し、これを底面方向から見た様子を示し
ており、51および52がスプレイ状態、53および5
4がユニフォーム状態と考えられるダイレクタの配置で
ある。同図から分かるとおり、ユニフォームの2状態5
3と54においては、上下いずれかの基板界面の液晶分
子の位置がスプレイ状態の位置と入れ替わっている。図
4(B)はC2配向を示しており、界面のスイッチング
はなく内部のスイッチングで2状態55と56がある。
このC1配向のユニフォーム状態は、従来用いていたC
2配向における双安定状態よりも大きなチルト角θaを
生じ、輝度が高く、しかもコントラストが高い。
用いられている配向方法、つまり、Θ>θa>Θ/2の
構成で成り立つ強誘電性液晶セルにおいては、下述の如
き問題点を有していた。
のラビング処理したポリイミド膜によって、ハイプレチ
ルト配向構造を有する非らせん構造の強誘電性液晶セル
において、白または黒の定型パターンを書き込み駆動し
続けたとき、図5に示すように白黒に対応した分子位置
に応じた方向で、カイラルスメクチックC状態の層方向
に液晶分子が移動する。移動の進行方向へは液晶が蓄積
し、セルギャップを押し拡げて液晶層の厚さを拡大する
ことにより黄色く着色(黄変)する。また、移動の反対
側には、液晶分子が無くなって空隙を形成することにな
る。この現象はセルのシール近傍が最も顕著であり、セ
ルの内側へと拡大する。図5において、60は液晶セ
ル、61は白表示部、62は黒表示部、63,64は液
晶分子移動方向、65は黄変部、66は空隙部、67は
ラビング方向、68は走査電極駆動回路、69は情報電
極駆動回路、70はシールである。
鑑みてなされたもので、選択電極と共通電極をそれぞれ
有する一組の基板間に強誘電性液晶を保持してなる強誘
電性液晶素子において、白または黒の定型パターンを書
き込み駆動し続けたときに生じる表示不良を防止するこ
とを目的とする。
として先に、選択電極となる透明電極を有する第1の基
板と共通電極となる透明電極を有する第2の基板との間
に強誘電液晶を保持してなる強誘電液晶表示素子におい
て、前記少なくとも一方の基板の透明電極の表面に該電
極の長手方向と平行なストライプ状の凹凸を形成したこ
とを特徴とする強誘電性液晶表示素子を案出し、特願平
3−261353号として出願した。この先の出願にお
いては透明電極下に薄膜ストライプ電極を複数設けるこ
とにより前記凹凸を形成する例が記載されている。
薄膜ストライプ電極の幅を狭くすることによって前記表
示不良防止効果がさらに顕著になることを見出し本発明
に到達した。
なる透明電極を有する第1の基板と共通電極となる透明
電極を有する第2の基板との間に強誘電液晶を保持して
なる強誘電液晶表示素子において、前記各基板の透明電
極の下に該電極幅の1/10以下の幅を有する薄膜スト
ライプ電極を複数本設けたことを特徴とする。
じ透明導電材料またはこの透明導電材料以外の金属材料
のいずれで形成してもよい。
でのセル厚の増加は、駆動により液晶自身が液晶セル間
の特定の方向へ移動することによってセル端部での圧力
が増加する結果生じることが認められた。液晶分子が液
晶セルの中を移動する力の発生原因は不明だが、おそら
く駆動パルスによる交流的な電界で、液晶分子の双極子
モーメントが揺らぐことにより発生する電気力学的効果
であろうと推測される。また、本発明者等の実験によれ
ば、移動の方向63,64は図6(A)に示すようにラ
ビング方向67と液晶分子の平均分子軸方向71,72
により決まっている。液晶分子の移動方向がこのように
ラビングの方向に依存することから、その現象は基板界
面でのプレチルトの状態に依存していることが推測され
る。平均分子軸方向71,72は強誘電性液晶分子の双
安定状態における平均的な分子位置を示している。ここ
で、例えば、平均分子軸方向が71で示した状態で液晶
がスイッチングしない程度の適当な交流電界を印加する
と、矢印63方向に液晶分子が移動する。但し、ここで
は自発分極の向きが負である液晶材料を用いた場合につ
いて述べている。さらに、この液晶移動現象はセルの配
向状態に依存している。
択電極と共通電極をそれぞれ有する一組の基板間に強誘
電性液晶を保持してなる強誘電性液晶表示素子におい
て、表示用透明電極下に透明導電材料またはそれ以外の
金属材料で表示用透明電極幅の1/10以下の細線(ス
トライプ)を設けることにより、表示用透明電極表面に
数百オングストローム凹凸を形成し、SmC層の連続一
様性を画素内において崩す。これは配向の一様性を損な
わない範囲で可能であり、これにより、液晶分子の移動
トルクの中心になる部位が液晶層の厚さ方向に不連続と
なり、液晶分子の移動速度を著しく低下させることがで
きる。
プ電極)の方向を前記先願のように透明電極の方向に関
連させるのではなく、その薄膜ストライプ電極が形成さ
れる基板の配向方向に関連させることによって、液晶分
子の移動をさらに効果的に抑制し、表示劣化をさらに効
果的に防止することができる。すなわち、上下各基板上
の薄膜ストライプ電極の方向を、それが形成される基板
のラビング方向にそれぞれ平行または垂直、あるいは一
方の基板では平行でかつ他方の基板では垂直となるよう
に設けることによって、前記液晶分子移動の抑制作用を
最適化することができる。
る。
子の構成を示す断面図および平面図である。同図におい
て、1は本発明の特徴とするストライプ電極、2は選択
電極または共通電極となる主透明電極、3は透明電極2
の導電性を高めるため等の目的で設けられる金属補助電
極、4はガラス基板である。ストライプ電極1は膜厚5
00Å幅10μmのITO薄膜からなり、20μmピッ
チで形成されている。主透明電極2は膜厚1500Åの
ITO膜であり、電極幅は170μm、ピッチは200
μmである。金属補助電極3としてはAlまたはMoが
用いられる。
透明電極2を有する選択電極基板と共通電極基板を用意
し、各基板上に絶縁層および配向膜を形成した後ラビン
グ処理を施し、両基板間に液晶を挟持させてなる液晶表
示素子を組み立てた。このとき、ラビング方向は、共通
電極基板側を主透明電極2およびその下の細幅電極(ス
トライプ電極)1の長手方向に対して垂直に、選択電極
基板側を平行とした。
い従来例を20Vで駆動して通電耐久試験を行なったと
ころ、従来例では分子移動により12時間でセル厚が
0.5μm以上の変化をしたのに対し、本実施例の素子
では500時間を経過してもセル厚変化は0.1μm以
下であった。
に示すように各基板のラビング方向5を主透明電極2に
対して45°とし、主透明電極2下の細幅ストライプ1
をそれぞれの基板のラビング方向に対して平行に形成し
た他は上記実施例と同様にして液晶表示素子を作製し
た。
けるラビング方向と主透明電極2下の細幅ストライプ1
との関係が両基板とも垂直である液晶表示素子、および
一方の基板が垂直で、他方の基板が平行である2種類の
液晶表示素子も作製した。
記実施例と同様の通電耐久試験を行なった。いずれの液
晶表示素子についても効果的な液晶分子移動抑制作用が
観察された。主透明電極2下の細幅ストライプ1は、主
透明電極2と平行ではなく、ラビング方向との関係で組
み合わせると、液晶分子移動抑制を効果的に行なうこと
ができる。
電極下に主電極幅の1/10以下の細幅ストライプ電極
を形成することによって、黒または白の定型パターン表
示時の液晶分子の移動速度を著しく低下させ、表示品質
の悪化を防止することができる。また、これらの細幅ス
トライプ電極をラビング方向と垂直または平行となるよ
うに配置することによって、層内および層間の分子移動
をさらに効果的に抑制することができる。
的な断面図および平面図である。
図である。
ある。
位置でのダイレクタの配置を示す模式図である。
駆動した場合の状態を示す平面図である。
る。
極または共通電極)、3:金属補助電極、4:ガラス基
板、5:ラビング方向。
Claims (7)
- 【請求項1】 選択電極となる透明電極を有する第1の
基板と共通電極となる透明電極を有する第2の基板との
間に強誘電液晶を保持してなる強誘電液晶表示素子にお
いて、前記各基板の透明電極の下に該電極幅の1/10
以下の幅を有する薄膜ストライプ電極を複数本設けたこ
とを特徴とする強誘電性液晶表示素子。 - 【請求項2】 前記薄膜ストライプ電極が各基板上にそ
の基板のラビング方向と平行に設けられていることを特
徴とする請求項1記載の強誘電性液晶表示素子。 - 【請求項3】 前記各基板上の薄膜ストライプ電極が一
方の基板上ではその基板のラビング方向と平行に、他方
の基板上ではその基板のラビング方向と垂直に設けられ
てい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。 - 【請求項4】 前記薄膜ストライプ電極が各基板上にそ
の基板のラビング方向と垂直に設けられていることを特
徴とする請求項1記載の強誘電性液晶表示素子。 - 【請求項5】 前記薄膜ストライプ電極が透明導電材料
からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つ
に記載の強誘電性液晶表示素子。 - 【請求項6】 前記薄膜ストライプ電極が透明導電材料
以外の金属材料からなることを特徴とする請求項請求項
1〜4のいずれか1つに記載の強誘電性液晶表示素子。 - 【請求項7】 前記強誘電性液晶素子のコーン角Θとみ
かけのチルト角θaが 【数1】 の関係を有するユニフォーム配向であることを特徴とす
る請求項1〜6のいずれか1つに記載の強誘電性液晶素
子。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4018195A JPH05181150A (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | 強誘電性液晶表示素子 |
US07/944,076 US5452114A (en) | 1991-09-13 | 1992-09-11 | Ferroelectric liquid crystal device with grooves between electrode on one substrate, ridges on the other |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4018195A JPH05181150A (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | 強誘電性液晶表示素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05181150A true JPH05181150A (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=11964853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4018195A Pending JPH05181150A (ja) | 1991-09-13 | 1992-01-07 | 強誘電性液晶表示素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05181150A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0775930A3 (en) * | 1995-11-24 | 1997-12-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display apparatus |
US6441877B1 (en) | 1998-10-07 | 2002-08-27 | Nec Corporation | Active matrix type liquid crystal display device and method of forming the same |
-
1992
- 1992-01-07 JP JP4018195A patent/JPH05181150A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0775930A3 (en) * | 1995-11-24 | 1997-12-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display apparatus |
US6091472A (en) * | 1995-11-24 | 2000-07-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Ferroelectric LCD with particular rubbing directions |
US6441877B1 (en) | 1998-10-07 | 2002-08-27 | Nec Corporation | Active matrix type liquid crystal display device and method of forming the same |
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