JPH05323290A - 強誘電性液晶表示素子とその製造方法 - Google Patents

強誘電性液晶表示素子とその製造方法

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JPH05323290A
JPH05323290A JP12657792A JP12657792A JPH05323290A JP H05323290 A JPH05323290 A JP H05323290A JP 12657792 A JP12657792 A JP 12657792A JP 12657792 A JP12657792 A JP 12657792A JP H05323290 A JPH05323290 A JP H05323290A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal display
ferroelectric liquid
display element
cooling
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Withdrawn
Application number
JP12657792A
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English (en)
Inventor
Akihiro Mochizuki
昭宏 望月
Katsusada Motoyoshi
勝貞 本吉
Shigeo Kasahara
滋雄 笠原
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 多量の情報を扱うフラットパネルディスプレ
イとして有望視されている強誘電性液晶表示装置に関
し、液晶分子の配列が一層ブックシェルフ構造に近い強
誘電性液晶表示素子とその製造方法の提供を目的とす
る。 【構成】 透明基板上に透明電極が形成され透明電極が
配向膜によって被覆されてなる2枚のパネルと、所定の
間隔を介して配向膜を対向せしめたパネルの間に封入さ
れてなる強誘電性液晶を有し、透明電極間に電圧を印加
することによって動作させる画素を選択する液晶表示素
子の製造において、強誘電性液晶の温度が20℃以下にな
るよう液晶表示素子全体を冷却し再び室温に戻すよう構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は多量の情報を扱うフラッ
トパネルディスプレイとして有望視されている強誘電性
液晶表示装置に係り、特にコントラスト比が向上し良好
な表示特性が得られる強誘電性液晶表示素子とその製造
方法に関する。
【0002】オフィスオートメーションの進展に伴いパ
ソコンやワープロの表示装置として液晶表示装置が広く
用いられている。しかるに、従来のスーパーツイスト型
液晶表示装置(STN-LCD)は表示容量が小さく1200× 800
画素程度が限界である。
【0003】また、STN-LCD は表示容量の増加に伴いコ
ントラスト比が低下すると共に応答速度が遅くなるとい
う問題があり、例えばカーソルを移動させる際にカーソ
ルの動きがマウスの移動に追随できずコンピュータの表
示素子として使いにくい。
【0004】かかる多量の情報を扱う分野では高いコン
トラスト比と応答速度が得られるフラットパネルディス
プレイとして、近年、強誘電性液晶表示装置(Ferroelec
tricLiquid Crystal Display ー以下FLCDと略称す
る)が有望視されている。
【0005】しかし、FLCDは良好な表示特性、特に
高いコントラストを得る上で従来のSTN-LCD にはない技
術的課題を抱えている。そこでかかる技術的課題の解決
を図り表示特性の向上を可能にした強誘電性液晶表示素
子の開発が要望されている。
【0006】
【従来の技術】図3は強誘電性液晶表示素子の構造を示
す側断面図、図4は強誘電性液晶表示素子の分子配向を
示す模式図、図5はスメクティック層の垂直面に対する
傾き角を示す図である。
【0007】図3において強誘電性液晶表示素子1は液
晶表示セル2と液晶表示セル2の両面に重着された偏光
フィルム3からなり、液晶表示セル2の両面に重着され
た2枚の偏光フィルム3は偏光方向が互いに交差するよ
う組み合わされている。
【0008】液晶表示セル2は間隔を高精度に制御する
ためのスペーサ21とシール材22を介して対向させた2枚
のパネル4を有し、粘性の低いカイラルスメクティック
C液晶と呼ばれる強誘電性液晶からなる液晶層5がパネ
ル4の間に封入されている。
【0009】パネル4はそれぞれガラス板等からなる透
明基板41と透明基板41の内側に形成された複数の透明電
極42を具えており、透明電極42は透明基板41に被着され
所定の方向に配向されたポリイミド等からなる配向膜43
によって被覆されている。
【0010】単純マトリックス方式の液晶表示素子では
平行な複数の透明電極42が互いに直交して交点にそれぞ
れ画素が形成され、直交する一方の透明電極42に走査電
圧を印加し他方の透明電極42に信号電圧を印加すること
で任意の画素が選択される。
【0011】強誘電性液晶表示素子1を照射する光のう
ち偏光フィルム3の偏光方向と合った偏光成分が偏光フ
ィルム3を透過し、透明電極42間に電圧が印加されてい
る画素では液晶表示セル2を透過する間に偏光成分の偏
光方向が90度旋回する。
【0012】一方、透明電極42間に電圧が印加されてい
ない画素では90度旋回することなく偏光成分が液晶表示
セル2を透過する。表示面側の偏光フィルム3は90度旋
回した偏光成分のみを透しそこに選択された画素に対応
する画像が形成される。
【0013】かかる強誘電性液晶表示素子と従来のスー
パーツイスト型液晶表示素子との主たる相違点は液晶分
子の配向である。即ち、配向膜43に適当な配向処理を施
すと強誘電性液晶の液晶分子51は図4(a) の如く透明基
板42に垂直に配列される。
【0014】透明基板42に垂直なスメクティック層52が
液晶分子51間に形成された構造をブックシェルフ(books
helf) 構造と称し、高いコントラストや速い応答特性等
良好な表示特性を具えた強誘電性液晶表示素子を構成す
る上で不可欠な構造である。
【0015】しかるに通常の強誘電性液晶を用いた液晶
表示素子は図4(b) に示す如くスメクティック層52が全
て屈曲しており、くの字状のシェブロン(chevron) 構造
が形成されて強誘電性液晶表示素子に対する良好な表示
特性の付与を阻害している。
【0016】シェブロン構造の強誘電性液晶表示素子に
おいて垂直面に対するスメクティック層の傾き角は温度
によって左右され、一般的な液晶材料の場合図5(a) に
示す如く温度が低下するに伴って増大し室温(25℃) で
は±20度近傍にまで達する。
【0017】そこでブックシェルフ構造に近い擬似ブッ
クシェルフ構造の実現を可能とする液晶材料としてナフ
タレン系液晶材料が提案されている(A,Mochizuki他,Pro
ceedings of the Society for Information Display Vo
l.31,No.2,pp123 〜128)。
【0018】かかるナフタレン系液晶材料を採用した強
誘電性液晶表示素子におけるスメクティック層の傾き角
は図5(b) に示す如く、40〜50℃においてほぼ最大値の
±10度近傍に達し温度の下降と共に減少して室温では±
6度近傍にまで低下する。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】図5に示す如くナフタ
レン系液晶材料の採用によってスメクティック層の傾き
角を大幅に小さくすることができる。しかし、単に液晶
材料をパネルの間に注入しただけでは図5(b) の如くス
メクティック層が垂直面に対し若干傾いている。
【0020】このスメクティック層の傾き角は周囲温度
に左右され特に室温近傍において図示の如く傾き角が大
きく変化する。即ち、従来の一般的な液晶材料に比べれ
ば大幅に改良されるが表示特性が周囲温度に左右されや
すいという問題があった。
【0021】本発明の目的は液晶分子の配列が一層ブッ
クシェルフ構造に近い強誘電性液晶表示素子とその製造
方法を提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】図1は本発明になる液晶
表示素子の製造方法を示す図である。なお全図を通し同
じ対象物は同一記号で表している。
【0023】上記課題は透明基板上に透明電極が形成さ
れ透明電極が配向膜によって被覆されてなる2枚のパネ
ルと、所定の間隔を介して配向膜を対向せしめたパネル
の間に封入されてなる強誘電性液晶を有し、透明電極間
に電圧を印加することによって動作させる画素を選択す
る液晶表示素子の製造において、少なくとも強誘電性液
晶の温度が20℃以下になるよう液晶表示素子全体を冷却
し再び室温に戻す冷却工程が、液晶表示素子の組立工程
のあとに付加されてなる本発明の強誘電性液晶表示素子
の製造方法によって達成される。
【0024】
【作用】例えばナフタレン系液晶材料におけるスメクテ
ィック層の傾き角は液晶材料の温度が40〜50℃のときに
最大になり、図1に実線で示す如く液晶材料の温度が低
下するに伴って徐々に減少し室温(25℃) では±6度近
傍にまで低下する。
【0025】前にナフタレン系液晶材料を提案した発明
者等の実験によればスメクティック層の傾き角は同図に
破線で示す如く、組立が完了した液晶表示素子全体を冷
却し温度を下げるに伴って冷却前よりも更に小さくなる
ことが確認されている。
【0026】また、同時に行った実験によれば冷却によ
り到達した液晶分子の配列が記憶されておりその後温度
が上下動しても、スメクティック層の傾き角は同図に一
点鎖線で示す如く冷却前の角度より小さい範囲で変化す
ることが確認されている。
【0027】即ち、少なくとも強誘電性液晶の温度が20
℃以下になるよう液晶表示素子全体を冷却し再び室温に
戻す冷却工程を、組立工程のあとに付加することによっ
て一層ブックシェルフ構造に近い強誘電性液晶表示素子
を実現することができる。
【0028】
【実施例】以下添付図により本発明の実施例について説
明する。なお図2は本発明の別の実施例を示す側断面図
である。
【0029】図3において本発明になる液晶表示素子の
一実施例は平均粒径 1.6μm のシリカボールがスペーサ
21として用いられ、ナフタレン系液晶材料を主成分とす
る混合強誘電性液晶からなる液晶層5が対向させたパネ
ル4の間に封入されている。
【0030】パネル4はそれぞれガラス板からなる透明
基板41と透明基板41上に平行に形成された複数の透明電
極42を具えており、透明電極42は成膜したポリビニルア
ルコール膜をナイロンローラでラビングしてなる配向膜
43によって被覆されている。
【0031】冷却する前に測定した前記強誘電性液晶表
示素子の表示特性はコントラスト比が25:1、室温(25
℃) において透明基板41間に20V印加したときの応答時
間が55μs 、コントラスト比が10:1以上になる視野角
が±60度であった。
【0032】かかる液晶表示素子を温度が10℃の室内に
1時間放置しゆっくり室温に戻したあと同一条件で測定
した表示特性は、コントラスト比が40:1、応答時間が
45μs 、視野角が±70度になり冷却による効果が極めて
大きいことを示している。
【0033】ナフタレン系液晶材料におけるスメクティ
ック層の傾き角は組立完了後の液晶表示素子を冷却する
ことで小さくなり、その後は液晶材料を等方相温度以上
に加熱しない限り温度を上下動させても傾き角が冷却前
の状態に戻ることはない。
【0034】しかし、等方相温度は80〜 100℃であり保
管中に強誘電性液晶表示素子の周囲温度が等方相温度を
超える場合がある。図2に示す本発明の別の実施例は等
方相温度を超えても元の状態に戻す機能を具えてなる強
誘電性液晶表示素子である。
【0035】図において本発明の別の実施例は等方相温
度以上に加熱された素子全体を20℃以下に冷却し再び室
温に戻す手段として、前記強誘電性液晶表示素子1の表
示面の反対側に例えばペルチェ効果を利用し冷却する冷
却装置6を密着させている。
【0036】本発明の別の実施例は強誘電性液晶表示素
子1が素子全体を20℃以下に冷却し再び室温に戻す手段
を具えており、組立完了後の冷却が省略可能になると共
に保管中に等方相温度を超えても強誘電性液晶を元の状
態に戻すことが可能になる。
【0037】このように強誘電性液晶の温度が20℃以下
になるよう液晶表示素子全体を一旦冷却し再び室温に戻
すことによって、スメクティック層の傾き角が0に近く
一層ブックシェルフ構造に近い強誘電性液晶表示素子を
実現することができる。
【0038】なお、前記実施例は単純マトリックス方式
の強誘電性液晶表示素子およびその製造方法について述
べているが、例えば画素毎にTFTが形成されてなるア
クティブマトリックス方式の強誘電性液晶表示素子にも
適用することが可能である。
【0039】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば液晶分子の配
列が一層ブックシェルフ構造に近い強誘電性液晶表示素
子とその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明になる液晶表示素子の製造方法を示す
図である。
【図2】 本発明の別の実施例を示す側断面図である。
【図3】 強誘電性液晶表示素子の構造を示す側断面図
である。
【図4】 強誘電性液晶表示素子の分子配向を示す模式
図である。
【図5】 スメクティック層の垂直面に対する傾き角を
示す図である。
【符号の説明】
1 強誘電性液晶表示素子 2 液晶表示セル 3 偏光フィルム 4 パネル 5 液晶層 6 冷却装置 21 スペーサ 22 シール材 41 透明基板 42 透明電極 43 配向膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上に透明電極が形成され該透明
    電極が配向膜によって被覆されてなる2枚のパネルと、
    所定の間隔を介して該配向膜を対向せしめた該パネルの
    間に封入されてなる強誘電性液晶を有し、該透明電極間
    に電圧を印加することによって動作させる画素を選択す
    る液晶表示素子の製造において、 少なくとも強誘電性液晶の温度が20℃以下になるよう液
    晶表示素子全体を冷却し再び室温に戻す冷却工程が、該
    液晶表示素子の組立工程のあとに付加されてなることを
    特徴とする強誘電性液晶表示素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 透明基板上に透明電極が形成され該透明
    電極が配向膜によって被覆されてなる2枚のパネルと、
    所定の間隔を介して該配向膜を対向せしめた該パネルの
    間に封入されてなる強誘電性液晶を有し、該透明電極間
    に電圧を印加することによって動作させる画素を選択す
    る方式の液晶表示素子において、 強誘電性液晶の等方相温度以上に加熱された素子全体を
    一旦20℃以下に冷却したあと再び室温に戻す手段とし
    て、素子全体を冷却可能な冷却装置(6) を表示面の反対
    側に密着させてなることを特徴とする強誘電性液晶表示
    素子。
JP12657792A 1992-05-20 1992-05-20 強誘電性液晶表示素子とその製造方法 Withdrawn JPH05323290A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002289344A (ja) * 2001-03-26 2002-10-04 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光装置およびその作製方法
US7902740B2 (en) 2001-03-19 2011-03-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting apparatus

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Effective date: 19990803