JPH0534666A - 光学変調素子 - Google Patents
光学変調素子Info
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- JPH0534666A JPH0534666A JP20893091A JP20893091A JPH0534666A JP H0534666 A JPH0534666 A JP H0534666A JP 20893091 A JP20893091 A JP 20893091A JP 20893091 A JP20893091 A JP 20893091A JP H0534666 A JPH0534666 A JP H0534666A
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- modulation element
- optical modulation
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Abstract
(57)【要約】
【目的】光学変調素子の駆動状態に対する透過率の安定
性を向上する。 【構成】一対の電極間に少なくとも液晶層を挟持してな
る画素を形成し、上記電極間に外部電圧を付与すること
によって上記画素を変調せしめる光学変調素子におい
て、上記画素の少なくとも片側の電極・液晶界面構成
を、電極２ａ，２ｂ、導電性を有する高分子重合体３
ａ，３ｂ、カラム状配向層４ａ，４ｂ、そして液晶５の
順で形成する。
性を向上する。 【構成】一対の電極間に少なくとも液晶層を挟持してな
る画素を形成し、上記電極間に外部電圧を付与すること
によって上記画素を変調せしめる光学変調素子におい
て、上記画素の少なくとも片側の電極・液晶界面構成
を、電極２ａ，２ｂ、導電性を有する高分子重合体３
ａ，３ｂ、カラム状配向層４ａ，４ｂ、そして液晶５の
順で形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶を用いた光学変調
素子に関し、自発分極を有した液晶を用いて階調表示を
行なうための光学変調素子に適用することにより特に有
効な効果をもたらすものである。
素子に関し、自発分極を有した液晶を用いて階調表示を
行なうための光学変調素子に適用することにより特に有
効な効果をもたらすものである。
【０００２】
【従来の技術】自発分極を有する液晶として強誘電性液
晶（ＦＬＣ）は、その高速応答性やメモリ性等の利点に
注目され、表示素子やライトバルブ等に使用する目的の
ために積極的に開発されている。上記利点を生かしたタ
ーゲットとして、光シャッタアレイ、単純マトリクス駆
動による高精細表示素子、および光導電体と組み合わせ
た高密度記録のライトバルブ等が挙げられる。またさら
に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を用いたアクティブ
マトリクス駆動による動画像表示にも期待され、この特
性は例えばＵ．Ｓ．Ｐ．４，８４０，４６２やＰｒｏｃ
ｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ＳＩＤ，ＶＯＬ．３０／
２，１９８９「Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕ
ｉｄ Ｃｒｙｅｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｄｉｓｐｌａｙ」
等に示されている。
晶（ＦＬＣ）は、その高速応答性やメモリ性等の利点に
注目され、表示素子やライトバルブ等に使用する目的の
ために積極的に開発されている。上記利点を生かしたタ
ーゲットとして、光シャッタアレイ、単純マトリクス駆
動による高精細表示素子、および光導電体と組み合わせ
た高密度記録のライトバルブ等が挙げられる。またさら
に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を用いたアクティブ
マトリクス駆動による動画像表示にも期待され、この特
性は例えばＵ．Ｓ．Ｐ．４，８４０，４６２やＰｒｏｃ
ｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ＳＩＤ，ＶＯＬ．３０／
２，１９８９「Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕ
ｉｄ Ｃｒｙｅｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｄｉｓｐｌａｙ」
等に示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記ＦＬＣを駆動する
場合に、一般的にまたは本発明者らによる実験検証の結
果、以下に述べるような問題点が生じることが明らかに
なってきた。
場合に、一般的にまたは本発明者らによる実験検証の結
果、以下に述べるような問題点が生じることが明らかに
なってきた。
【０００４】その１つはＦＬＣに対して長時間の直流電
圧（ＤＣ）成分が連続して印加されると液晶の応答が疎
外されることである。この原因としては、上記ＤＣ成分
により、液晶の内部イオンの偏在が誘起され、これが電
界を形成するためと考えられる。
圧（ＤＣ）成分が連続して印加されると液晶の応答が疎
外されることである。この原因としては、上記ＤＣ成分
により、液晶の内部イオンの偏在が誘起され、これが電
界を形成するためと考えられる。
【０００５】これに対し既に本出願人による補助パルス
によりＤＣ成分をキャンセルする出願（特願平２−６９
５４７号）がなされているが、さらにまたＦＬＣでは分
子自身が自発分極を有するがために、この自発分極に対
応して偏在する内部イオンが電界を形成すると考えられ
る原因により、所望の中間調を不安定にし、また外部電
圧値（印加電圧値）に対しての光学応答においてヒステ
リシスを生ずる場合があった。
によりＤＣ成分をキャンセルする出願（特願平２−６９
５４７号）がなされているが、さらにまたＦＬＣでは分
子自身が自発分極を有するがために、この自発分極に対
応して偏在する内部イオンが電界を形成すると考えられ
る原因により、所望の中間調を不安定にし、また外部電
圧値（印加電圧値）に対しての光学応答においてヒステ
リシスを生ずる場合があった。
【０００６】例えば、図５に示すようなアクティブマト
リクス構成における駆動を想定して、図６に示すような
従来セルに対し、テレビレート（３０Ｈｚ〜６０Ｈｚ）
程度の駆動周波数で図７に示すようにリセットパルスと
書込みパルスを連続してＦＬＣに印加した場合に起こる
ＤＣ成分による現象例を図８に示す。図７に示すリセッ
ト電圧ＶR と書込み電圧ＶW の繰り返しパルス印加によ
り透過率が次第に減少する問題点がこの場合観察され
る。図９を用いて、この現象について簡単に説明する。
図７に示す波形では幾何学的にはプラスのＤＣ成分が過
剰に印加されるように見える。
リクス構成における駆動を想定して、図６に示すような
従来セルに対し、テレビレート（３０Ｈｚ〜６０Ｈｚ）
程度の駆動周波数で図７に示すようにリセットパルスと
書込みパルスを連続してＦＬＣに印加した場合に起こる
ＤＣ成分による現象例を図８に示す。図７に示すリセッ
ト電圧ＶR と書込み電圧ＶW の繰り返しパルス印加によ
り透過率が次第に減少する問題点がこの場合観察され
る。図９を用いて、この現象について簡単に説明する。
図７に示す波形では幾何学的にはプラスのＤＣ成分が過
剰に印加されるように見える。
【０００７】図９はこのＤＣ成分がどのように液晶に作
用するかを示すものである。プラスのＤＣ成分の印加に
より、絶縁層部１０ａ（１０ｂ）と、液晶部分１１との
間に、電荷の蓄積が起こり、この蓄積成分によって液晶
分圧がマイナス方向となり、この結果、次第に「白」書
込みがされ難くなるものと思われる。
用するかを示すものである。プラスのＤＣ成分の印加に
より、絶縁層部１０ａ（１０ｂ）と、液晶部分１１との
間に、電荷の蓄積が起こり、この蓄積成分によって液晶
分圧がマイナス方向となり、この結果、次第に「白」書
込みがされ難くなるものと思われる。
【０００８】図１０にさらにわかり易い現象を挙げる。
【０００９】図６に示した構成に対して図１０上段に示
すようなプラスのステップ電圧を印加し、ある時間後、
ゼロ電圧にした場合の光学応答を図１０下段に示した。
ここで図６に示したセルはメモリ性を有するセルであ
り、短時間の電圧印加では図１０下段に点線で示すよう
に「白」書込み後、透過率状態を保持しているが、長時
間のパルス印加によると、前記電荷蓄積による逆電圧の
ために、「黒」状態へ戻されてしまう。
すようなプラスのステップ電圧を印加し、ある時間後、
ゼロ電圧にした場合の光学応答を図１０下段に示した。
ここで図６に示したセルはメモリ性を有するセルであ
り、短時間の電圧印加では図１０下段に点線で示すよう
に「白」書込み後、透過率状態を保持しているが、長時
間のパルス印加によると、前記電荷蓄積による逆電圧の
ために、「黒」状態へ戻されてしまう。
【００１０】さらに図１１において、自発分極の作用に
よると思われるヒステリシスに対する定性的な説明をす
る。図１１の上段には「黒」の安定状態である場合の自
発分極の方向と、これにより誘起されていると思われる
蓄積電荷の極性、下段には「白」の安定状態である場合
の自発分極の方向と、これにより誘起されていると思わ
れる蓄積電荷の極性を示す。
よると思われるヒステリシスに対する定性的な説明をす
る。図１１の上段には「黒」の安定状態である場合の自
発分極の方向と、これにより誘起されていると思われる
蓄積電荷の極性、下段には「白」の安定状態である場合
の自発分極の方向と、これにより誘起されていると思わ
れる蓄積電荷の極性を示す。
【００１１】上記の誘起されている蓄積電荷の極性の違
いにより、同じ「黒」書込み電圧ＶW を印加した場合に
おいても、前状態が「黒」であったか、「白」であった
かにより、液晶部分に印加される電圧が異なり、前状態
が「白」であった方が液晶部分により大きい電圧が印加
されるため、この結果ヒステリシス現象等を生じると考
えられる。
いにより、同じ「黒」書込み電圧ＶW を印加した場合に
おいても、前状態が「黒」であったか、「白」であった
かにより、液晶部分に印加される電圧が異なり、前状態
が「白」であった方が液晶部分により大きい電圧が印加
されるため、この結果ヒステリシス現象等を生じると考
えられる。
【００１２】このような電気的な不安定性を回避するた
めには、従来のポリイミドやポリビニルアルコール等の
ラビング配向層、あるいはこれらと付加的に設けた絶縁
層による上述の絶縁層部分をなくしてしまうのが１つの
手段であると考えられるが、そうすることによっては充
分一様性の高い配向が得られない等の悪影響が生ずる場
合も多々ある。
めには、従来のポリイミドやポリビニルアルコール等の
ラビング配向層、あるいはこれらと付加的に設けた絶縁
層による上述の絶縁層部分をなくしてしまうのが１つの
手段であると考えられるが、そうすることによっては充
分一様性の高い配向が得られない等の悪影響が生ずる場
合も多々ある。
【００１３】さらに、強誘電性液晶の場合、液晶層の層
厚は１μｍ〜５μｍ程度と小さく、上記のように絶縁層
部をとりのぞいた場合、上下の電極のショートにより素
子全体に損傷を及ぼすおそれがある。
厚は１μｍ〜５μｍ程度と小さく、上記のように絶縁層
部をとりのぞいた場合、上下の電極のショートにより素
子全体に損傷を及ぼすおそれがある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記により検証された問
題点を考慮し、ＦＬＣの光学応答において動画レートに
おいても安定して中間調をえるために、本発明者らは、
さらに詳細な検証を行ない、以下に述べる本発明に至っ
た。
題点を考慮し、ＦＬＣの光学応答において動画レートに
おいても安定して中間調をえるために、本発明者らは、
さらに詳細な検証を行ない、以下に述べる本発明に至っ
た。
【００１５】本発明の液晶光学素子は、一対の電極間に
少なくとも液晶層を挟持してなる画素を形成し、上記電
極間に外部電圧を付与することによって上記画素を変調
せしめる光学変調素子において、上記画素の少なくとも
片側の電極・液晶界面構成が電極、導電性を有する高分
子重合体、カラム状配向層、そして液晶の順で形成され
ていることを特徴とする。前記の導電性を有する高分子
重合体の最適な材料要素としては、超微粒子導電物質を
分散した高分子重合体を例示することができる。さら
に、前記のカラム状配向層としては無機酸化物から成る
斜方蒸着層が好適である。
少なくとも液晶層を挟持してなる画素を形成し、上記電
極間に外部電圧を付与することによって上記画素を変調
せしめる光学変調素子において、上記画素の少なくとも
片側の電極・液晶界面構成が電極、導電性を有する高分
子重合体、カラム状配向層、そして液晶の順で形成され
ていることを特徴とする。前記の導電性を有する高分子
重合体の最適な材料要素としては、超微粒子導電物質を
分散した高分子重合体を例示することができる。さら
に、前記のカラム状配向層としては無機酸化物から成る
斜方蒸着層が好適である。
【００１６】
【作用】本発明によれば電極間に直接ＦＬＣのみを挟持
することを避け、液晶を挟持する電極間で起こりうるシ
ョートを防止することができる。
することを避け、液晶を挟持する電極間で起こりうるシ
ョートを防止することができる。
【００１７】以下図面を用いて本発明を説明する。
【００１８】図１は本発明の液晶素子の一構成例を示す
模式図である。図１において、１ａ，１ｂはガラスや石
英などからなる基体、２ａ，２ｂはＩＴＯ、ＳｎＯ2 も
しくはＩｎ2 Ｏ3 等からなる透明電極、またはＡｌもし
くはＡｕ等からなる電極である。３ａ，３ｂおよび４
ａ，４ｂは本発明の主要な構成要素であり、３ａ，３ｂ
は導電化処理を施して導電性を付与した高分子重合体、
４ａ，４ｂはＳｉＯおよびＴｉＯ2 等からなるカラム形
成された配向制御層である。これら３ａ，４ａまたは３
ｂ，４ｂにより電極・液晶間の界面部をなす。
模式図である。図１において、１ａ，１ｂはガラスや石
英などからなる基体、２ａ，２ｂはＩＴＯ、ＳｎＯ2 も
しくはＩｎ2 Ｏ3 等からなる透明電極、またはＡｌもし
くはＡｕ等からなる電極である。３ａ，３ｂおよび４
ａ，４ｂは本発明の主要な構成要素であり、３ａ，３ｂ
は導電化処理を施して導電性を付与した高分子重合体、
４ａ，４ｂはＳｉＯおよびＴｉＯ2 等からなるカラム形
成された配向制御層である。これら３ａ，４ａまたは３
ｂ，４ｂにより電極・液晶間の界面部をなす。
【００１９】さらに５は強誘電性液晶（ＦＬＣ）層であ
り、適度な大きさの自発分極Ｐｓ（例として１ｎＣ／ｃ
ｍ2 ないし１００ｎＣ／ｃｍ2 ）を有するものが、一様
配向されている。
り、適度な大きさの自発分極Ｐｓ（例として１ｎＣ／ｃ
ｍ2 ないし１００ｎＣ／ｃｍ2 ）を有するものが、一様
配向されている。
【００２０】本発明の第１の作用は、上下の電極２ａ，
２ｂ間に、導電化処理を施しかつ電極２ａ，２ｂよりも
高い有限の抵抗値を有する高分子重合体を用いることで
上下電極間の短絡（ショート）を防止することである。
また、第２の作用として、外部から与える階調信号電圧
に実質作用する分圧が常に上記信号に適応して安定して
作用し、良好な階調表示を行なわしめており、かつ第３
の作用として、カラム状の配向制御層を用いることでよ
り良好な配向を得ている。
２ｂ間に、導電化処理を施しかつ電極２ａ，２ｂよりも
高い有限の抵抗値を有する高分子重合体を用いることで
上下電極間の短絡（ショート）を防止することである。
また、第２の作用として、外部から与える階調信号電圧
に実質作用する分圧が常に上記信号に適応して安定して
作用し、良好な階調表示を行なわしめており、かつ第３
の作用として、カラム状の配向制御層を用いることでよ
り良好な配向を得ている。
【００２１】すなわち、上記した基本構成により、本発
明はショート防止および液晶分圧安定化を目的とした導
電化膜３ａ，３ｂと良好な配向を得るカラム層による複
合的な機能分離積層型液晶セルを提供する。
明はショート防止および液晶分圧安定化を目的とした導
電化膜３ａ，３ｂと良好な配向を得るカラム層による複
合的な機能分離積層型液晶セルを提供する。
【００２２】前記の導電性を有する高分子重合体は、比
抵抗が１０8 〜２×１０11Ω・ｃｍであることが好まし
い。比抵抗が１０8 Ω・ｃｍより小さいと電極２ａ，２
ａ間または２ｂ，２ｂ間の絶縁が不足して画素間クロス
トークが悪くなり、比抵抗が２×１０11Ω・ｃｍより大
きいと十分な蓄積電荷の放電が充分に行われない。ま
た、高分子重合体の誘電率は、蓄積電荷の液晶分圧に対
する影響を少なくするためには大きい程よいが、従来の
ポリイミドラビング膜の５倍以上、すなわち２０以上で
あることが好ましい。
抵抗が１０8 〜２×１０11Ω・ｃｍであることが好まし
い。比抵抗が１０8 Ω・ｃｍより小さいと電極２ａ，２
ａ間または２ｂ，２ｂ間の絶縁が不足して画素間クロス
トークが悪くなり、比抵抗が２×１０11Ω・ｃｍより大
きいと十分な蓄積電荷の放電が充分に行われない。ま
た、高分子重合体の誘電率は、蓄積電荷の液晶分圧に対
する影響を少なくするためには大きい程よいが、従来の
ポリイミドラビング膜の５倍以上、すなわち２０以上で
あることが好ましい。
【００２３】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳し
く説明する。
く説明する。
【００２４】図１において、各層について実施例を示
す。まず、１．１ｍｍ厚のガラス基体１（１ａまたは１
ｂ）上に、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）をスパッタ
法により約７００Åの薄膜に形成し、透明電極２（２ａ
または２ｂ）を形成した。
す。まず、１．１ｍｍ厚のガラス基体１（１ａまたは１
ｂ）上に、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）をスパッタ
法により約７００Åの薄膜に形成し、透明電極２（２ａ
または２ｂ）を形成した。
【００２５】次に、シロキサン系のポリマー分散液に対
し、平均粒径約５０Åの酸化スズとアンチモンの超微粒
子混合物（ＳｎＯ2 ：Ｓｂ）を分散した溶液を上記透明
電極上にスピナーにより約１，０００r.p.m.〜３，００
０r.p.m.の回転条件で塗布した。その後１５０℃、６０
分の熱処理を行ない、１，５００Å〜５００Åの膜厚の
ポリシロキサン膜３（３ａまたは３ｂ）を形成した。
し、平均粒径約５０Åの酸化スズとアンチモンの超微粒
子混合物（ＳｎＯ2 ：Ｓｂ）を分散した溶液を上記透明
電極上にスピナーにより約１，０００r.p.m.〜３，００
０r.p.m.の回転条件で塗布した。その後１５０℃、６０
分の熱処理を行ない、１，５００Å〜５００Åの膜厚の
ポリシロキサン膜３（３ａまたは３ｂ）を形成した。
【００２６】上記高分子重合体膜（ポリシロキサン膜）
３の導電度またはその他の電気的性質は、上記超微粒子
混合物の導電材比（ＳｎＯ2 ：Ｓｂ比）、あるいはポリ
マー分散液に対する分散重量比等を変えることで種々に
選択することができる。
３の導電度またはその他の電気的性質は、上記超微粒子
混合物の導電材比（ＳｎＯ2 ：Ｓｂ比）、あるいはポリ
マー分散液に対する分散重量比等を変えることで種々に
選択することができる。
【００２７】本発明では次に前記高分子重合体膜３上に
さらにＳｉＯ，ＴｉＯ2 などから成るカラム状配向層４
（４ａまたは４ｂ）を作製する。
さらにＳｉＯ，ＴｉＯ2 などから成るカラム状配向層４
（４ａまたは４ｂ）を作製する。
【００２８】上記配向層４は、一般に知られる斜方蒸着
法により形成することができるが、上記カラム状配向層
４は前記高分子重合体膜３上に形成するため適度の低温
の蒸着温度で行なえるものが好適であり、以下実施例と
してＳｉＯ斜方蒸着層を形成したものについて記述す
る。
法により形成することができるが、上記カラム状配向層
４は前記高分子重合体膜３上に形成するため適度の低温
の蒸着温度で行なえるものが好適であり、以下実施例と
してＳｉＯ斜方蒸着層を形成したものについて記述す
る。
【００２９】図４はＳｉＯ斜方蒸着層を作製する装置を
示す。図４において、４０は真空チャンバ、４１はＩＴ
Ｏが蒸着されたガラス基板、４２はＳｉＯの分子ビーム
源、４３は分子ビーム源の電源、４４はＯ2 ボンベ、４
５は基板４１を送るローラ、４６はロータリポンプ、４
７はメカニカルブースターポンプ、４８はクライオポン
プ、４９はバルブ、４１０はスリットである。
示す。図４において、４０は真空チャンバ、４１はＩＴ
Ｏが蒸着されたガラス基板、４２はＳｉＯの分子ビーム
源、４３は分子ビーム源の電源、４４はＯ2 ボンベ、４
５は基板４１を送るローラ、４６はロータリポンプ、４
７はメカニカルブースターポンプ、４８はクライオポン
プ、４９はバルブ、４１０はスリットである。
【００３０】ビーム源４２から出たＳｉＯ分子ビームは
Ｏ2 ボンベ４４からのＯ2 の供給を得てスリット４１０
を経て基板４１に達する。一方、ローラ４５は一定の角
速度ωで回転しており、これにより基板４１も一定速度
で移動している。このため基板４１にはＳｉＯx が均一
の膜厚で付着する。また基板４１は、図中に示す如くθ
の傾きを持っており、これにより均一なカラムが形成さ
れる。
Ｏ2 ボンベ４４からのＯ2 の供給を得てスリット４１０
を経て基板４１に達する。一方、ローラ４５は一定の角
速度ωで回転しており、これにより基板４１も一定速度
で移動している。このため基板４１にはＳｉＯx が均一
の膜厚で付着する。また基板４１は、図中に示す如くθ
の傾きを持っており、これにより均一なカラムが形成さ
れる。
【００３１】図１に戻って、次に、上述のように電極
２、高分子重合体膜３およびカラム状配向層（ＳｉＯx
膜）４を形成されたガラス基板１（例えば１ａ）のカラ
ム状配向層４上に１．５μｍ粒径のシリカビーズ分散液
をスピナーで塗布し、乾燥した後、接着剤を印刷塗布し
軽く乾燥し、前記同様のカラム状配向層が形成されたも
う１枚のガラス基板１（例えば１ｂ）を図１に示すよう
に対向配置して貼り合わせ、この後注入する液晶層部の
スペースが約１．３μｍ程度となるようにセルを構成し
た。なお、セル化した際の上記カラムの対向構成は図１
に示すものとして蒸着時の方向が反平行になるようにす
るか、もしくは、平行方向にするようにしても良く、場
合によっては、これらから僅かにずらした方向であって
もよい。
２、高分子重合体膜３およびカラム状配向層（ＳｉＯx
膜）４を形成されたガラス基板１（例えば１ａ）のカラ
ム状配向層４上に１．５μｍ粒径のシリカビーズ分散液
をスピナーで塗布し、乾燥した後、接着剤を印刷塗布し
軽く乾燥し、前記同様のカラム状配向層が形成されたも
う１枚のガラス基板１（例えば１ｂ）を図１に示すよう
に対向配置して貼り合わせ、この後注入する液晶層部の
スペースが約１．３μｍ程度となるようにセルを構成し
た。なお、セル化した際の上記カラムの対向構成は図１
に示すものとして蒸着時の方向が反平行になるようにす
るか、もしくは、平行方向にするようにしても良く、場
合によっては、これらから僅かにずらした方向であって
もよい。
【００３２】この後、本実施例では、自発分極の大きさ
が一例として、５ｎＣ／ｃｍ2 であるＦＬＣ材料を真空
注入した。
が一例として、５ｎＣ／ｃｍ2 であるＦＬＣ材料を真空
注入した。
【００３３】以上のようにして形成された本発明の液晶
素子の作用効果は、図２に示す等価回路モデルおよび図
３に示す素子断面チャージ状態模式図を用いて以下のよ
うに説明される。
素子の作用効果は、図２に示す等価回路モデルおよび図
３に示す素子断面チャージ状態模式図を用いて以下のよ
うに説明される。
【００３４】図３（ａ）において示すように本発明の特
徴の１つはカラム状配向層を用いることにより、従来の
ポリイミドラビング膜等を配向層としたものに比べ配向
層自身の電気的なインピーダンス保有による導通疎外の
影響を充分に小さくしてやることができる点である。
徴の１つはカラム状配向層を用いることにより、従来の
ポリイミドラビング膜等を配向層としたものに比べ配向
層自身の電気的なインピーダンス保有による導通疎外の
影響を充分に小さくしてやることができる点である。
【００３５】次に、本発明の上記実施例で用いた超微粒
子分散による導電化高分子重合体膜は通常の絶縁性配向
膜（例として上記ポリイミドまたはポリビニルアルコー
ル等）に対してその抵抗を充分小さくすることにより膜
時定数（ＣR ＲR ）を下げ、かつ同程度の膜厚であれば
その容量ＣRを大きく保つことができる。
子分散による導電化高分子重合体膜は通常の絶縁性配向
膜（例として上記ポリイミドまたはポリビニルアルコー
ル等）に対してその抵抗を充分小さくすることにより膜
時定数（ＣR ＲR ）を下げ、かつ同程度の膜厚であれば
その容量ＣRを大きく保つことができる。
【００３６】すなわち、従来、前述の透過率変動やヒス
テリシス等の現象課題は、図３（ｂ）に示す外部電圧Ｖ
A 印加時において膜３とＦＬＣ層５との各々の時定数差
（ＣR ＲR とＣLCＲLCとの差）に基づき変動して注入さ
れる電荷ΔＱVAと、図３（ｃ）および（ｄ）に比較する
ＦＬＣ特有の自発分極ＰS の様々な中間調状態における
向きの違いにより変動する電荷ΔＱPSによって引き起こ
されると考えられるから、本実施例における前記超微粒
子分散による導電化膜３は、その時定数（ＣRＲR ）を
小さく保つことで、ΔＱVAおよびΔＱPSの変動影響をよ
り早く緩和するとともに、容量ＣR を大きく保ったこと
で、ΔＱVAおよびΔＱPSの液晶分圧への影響の係数とし
て表わされるΔＱVA／（ＣLC＋ＣR ）およびΔＱPS／
（ＣLC＋ＣR）の値を充分小さくできるものである。
テリシス等の現象課題は、図３（ｂ）に示す外部電圧Ｖ
A 印加時において膜３とＦＬＣ層５との各々の時定数差
（ＣR ＲR とＣLCＲLCとの差）に基づき変動して注入さ
れる電荷ΔＱVAと、図３（ｃ）および（ｄ）に比較する
ＦＬＣ特有の自発分極ＰS の様々な中間調状態における
向きの違いにより変動する電荷ΔＱPSによって引き起こ
されると考えられるから、本実施例における前記超微粒
子分散による導電化膜３は、その時定数（ＣRＲR ）を
小さく保つことで、ΔＱVAおよびΔＱPSの変動影響をよ
り早く緩和するとともに、容量ＣR を大きく保ったこと
で、ΔＱVAおよびΔＱPSの液晶分圧への影響の係数とし
て表わされるΔＱVA／（ＣLC＋ＣR ）およびΔＱPS／
（ＣLC＋ＣR）の値を充分小さくできるものである。
【００３７】本発明者らが、上記導電化膜のセル化した
状態でのインピーダンスを同定したところ、例えば２ｍ
ｍ×２ｍｍ＝０．０４ｃｍ2 角の電極交差画素において
ポリイミドラビング膜で同様に同定した値（Ｃ≒２ｎ
Ｆ，Ｒ≒８ＧΩ）に対し、ＣR≒４０ｎＦ，ＲR ≒３０
ＭΩ程度の値が得られ、時定数値で１桁以上低い値と容
量値で２０倍程度の値を得た。
状態でのインピーダンスを同定したところ、例えば２ｍ
ｍ×２ｍｍ＝０．０４ｃｍ2 角の電極交差画素において
ポリイミドラビング膜で同様に同定した値（Ｃ≒２ｎ
Ｆ，Ｒ≒８ＧΩ）に対し、ＣR≒４０ｎＦ，ＲR ≒３０
ＭΩ程度の値が得られ、時定数値で１桁以上低い値と容
量値で２０倍程度の値を得た。
【００３８】上記の結果、本発明の課題として挙げた様
々の不安定性やヒステリシス等の現象が大きく改善さ
れ、良好な階調特性を得た。
々の不安定性やヒステリシス等の現象が大きく改善さ
れ、良好な階調特性を得た。
【００３９】なお、上述においてはＴＦＴ（薄膜トラン
ジスタ）等のアクティブマトリクススイッチング素子に
よる駆動（オープンモードの駆動）を念頭において説明
したが、本発明は画素電極が常に外部回路にローインピ
ーダンス結合された単純マトリクス型ドライブ方法に対
しても、上記導電化膜の時定数（ＬＣ層との合成時定数
として作用）また容量の効果が発揮される。
ジスタ）等のアクティブマトリクススイッチング素子に
よる駆動（オープンモードの駆動）を念頭において説明
したが、本発明は画素電極が常に外部回路にローインピ
ーダンス結合された単純マトリクス型ドライブ方法に対
しても、上記導電化膜の時定数（ＬＣ層との合成時定数
として作用）また容量の効果が発揮される。
【００４０】
【他の実施例】以上、本発明の実施例を説明したが、本
発明においては上記記載の具体的構成以外においても実
現可能な形態は多種ある。
発明においては上記記載の具体的構成以外においても実
現可能な形態は多種ある。
【００４１】例えば上記導電化膜については、上記ポリ
シロキサン系の他のポリマーに様々の金属導電性の超微
粒子を混入させたり、また他の導電化方法、例えばポリ
ピロール、ポリアセチレン、ポリチオフェン等の一般的
な導電性高分子膜等がそれらの膜処方の許容しうる範囲
で用いうる。
シロキサン系の他のポリマーに様々の金属導電性の超微
粒子を混入させたり、また他の導電化方法、例えばポリ
ピロール、ポリアセチレン、ポリチオフェン等の一般的
な導電性高分子膜等がそれらの膜処方の許容しうる範囲
で用いうる。
【００４２】上記導電化膜の電気的性質としては、本発
明者らが前記ヒステリシスや透過率不安定性などの課題
を明確に観察した従来のポリイミドラビング膜が、その
電気的性質として誘電率ε≒４程度、ρ≒１０13Ω・ｃ
ｍ程度以上であったのに対し、本発明の素子においては
望ましくはセル化した状態での膜厚に対する誘電率ε換
算で５倍ないし２０倍もしくはそれ以上、また、同様に
ρとして１／５０もしくはさらに桁で小さい値をとるこ
とで、望ましい改善効果が得られる。または、さらに導
電化を上げたものとして１０-9Ｓ／ｃｍ（シーメンス・
ｃｍ-1）以上のものも望ましく用いうる。
明者らが前記ヒステリシスや透過率不安定性などの課題
を明確に観察した従来のポリイミドラビング膜が、その
電気的性質として誘電率ε≒４程度、ρ≒１０13Ω・ｃ
ｍ程度以上であったのに対し、本発明の素子においては
望ましくはセル化した状態での膜厚に対する誘電率ε換
算で５倍ないし２０倍もしくはそれ以上、また、同様に
ρとして１／５０もしくはさらに桁で小さい値をとるこ
とで、望ましい改善効果が得られる。または、さらに導
電化を上げたものとして１０-9Ｓ／ｃｍ（シーメンス・
ｃｍ-1）以上のものも望ましく用いうる。
【００４３】さらに上記で用いたカラム状配向層として
はＳｉＯの他に、ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 ，ＳｉＯ2 他、斜
方蒸着法で製膜しうる他の材質も、そのカラム長が大き
くなり過ぎないようにすることで本発明に適用しうる。
はＳｉＯの他に、ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 ，ＳｉＯ2 他、斜
方蒸着法で製膜しうる他の材質も、そのカラム長が大き
くなり過ぎないようにすることで本発明に適用しうる。
【００４４】さらに本発明で使用する強誘電性液晶とし
ては、たとえば下記に１例として示すようなドーパント
を重量比で０．１％〜１％混入しその抵抗を下げてやる
ことで、該液晶抵抗としては１０11Ω・ｃｍ程度以下の
ものが得られ、さらに改善された階調特性が得られた。
これは、強誘電性液晶の抵抗を下げてやることで前述の
ΔＱVAやΔＱPSで記述されるような分圧変動の影響をよ
り素早く緩和することができるためと思われる。
ては、たとえば下記に１例として示すようなドーパント
を重量比で０．１％〜１％混入しその抵抗を下げてやる
ことで、該液晶抵抗としては１０11Ω・ｃｍ程度以下の
ものが得られ、さらに改善された階調特性が得られた。
これは、強誘電性液晶の抵抗を下げてやることで前述の
ΔＱVAやΔＱPSで記述されるような分圧変動の影響をよ
り素早く緩和することができるためと思われる。
【００４５】
【化１】
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
安定した駆動の行なえる良好な階調駆動素子を提供する
ことができる。
安定した駆動の行なえる良好な階調駆動素子を提供する
ことができる。
【００４７】また、カラム状配向層により、より制御さ
れた良好な配向を得、さらなる効果としてカラムの下地
の導電化高分子重合体膜の選択により、この配向層、す
なわち電極・液晶界面を平坦化したりするなどの利点が
期待される。
れた良好な配向を得、さらなる効果としてカラムの下地
の導電化高分子重合体膜の選択により、この配向層、す
なわち電極・液晶界面を平坦化したりするなどの利点が
期待される。
【図１】 本発明の液晶素子の一構成例を示す模式図で
ある。
ある。
【図２】 図１の液晶素子の等価回路モデルである。
【図３】 図１の液晶素子の断面チャージ状態模式図で
ある。
ある。
【図４】 本発明のＳｉＯ斜方蒸着層を作製する装置の
一例の図である。
一例の図である。
【図５】 アクティブマトリクス構成の液晶素子の一般
的な構造図である。
的な構造図である。
【図６】 従来の液晶素子の断面図である。
【図７】 液晶素子の一般的な駆動波形図である。
【図８】 図６の素子に図７の駆動波形を印加した場合
の駆動時間と透過率都の関係を示す図である。
の駆動時間と透過率都の関係を示す図である。
【図９】 図６の素子におけるＤＣ成分の作用を示す説
明図である。
明図である。
【図１０】 図６の素子に対して印加したパルス波形と
透過率それぞれの経時特性を示す説明図である。
透過率それぞれの経時特性を示す説明図である。
【図１１】 図６の素子を駆動した際の電荷蓄積状態の
説明図である。
説明図である。
１（１ａ，１ｂ）：基体（ガラス基板）、２（２ａ，２
ｂ）：電極、３（３ａ，３ｂ）：高分子重合体、４ａ，
４ｂ：カラム状配向層、５：強誘電性液晶層。
ｂ）：電極、３（３ａ，３ｂ）：高分子重合体、４ａ，
４ｂ：カラム状配向層、５：強誘電性液晶層。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 村上 智子
東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ
ン株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】 一対の電極間に少なくとも液晶層を挟持
してなる画素を形成し、上記電極間に外部電圧を付与す
ることによって上記画素を変調せしめる光学変調素子で
あって、上記画素の少なくとも片側の電極・液晶界面構
成が電極、導電性を有する高分子重合体、カラム状配向
層および上記液晶の順で形成されていることを特徴とす
る光学変調素子。 - 【請求項２】 前記高分子重合体が、１０8 〜２×１０
11Ω・ｃｍの比抵抗と誘電率２０以上の誘電率を有する
ものであることを特徴とする請求項１記載の光学変調素
子。 - 【請求項３】 前記高分子重合体が、超微粒子導電物質
を分散した高分子重合体であることを特徴とする請求項
１または２記載の光学変調素子。 - 【請求項４】 前記カラム状配向層が、無機酸化物から
成る斜方蒸着層であることを特徴とする請求項１〜３の
いずれかに記載の光学変調素子。 - 【請求項５】 前記液晶層は、強誘電性液晶を含んでな
るものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
に記載の光学変調素子。 - 【請求項６】 前記強誘電性液晶が、低抵抗化のための
ドーパントを含んでなることを特徴とする請求項５記載
の光学変調素子。 - 【請求項７】 一対の電極間に少なくとも強誘電性液晶
層を挟持してなる画素を形成し、上記電極間に階調信号
に応じた外部電圧を付与することによって上記画素を階
調駆動せしめる光学変調素子であって、上記画素の少な
くとも片側の電極・強誘電性液晶界面構成が電極、導電
性を有する高分子重合体、カラム状配向層、および上記
強誘電性液晶の順で形成されていることを特徴とする光
学変調素子。 - 【請求項８】 前記高分子重合体が、１０8 〜２×１０
11Ω・ｃｍの比抵抗と誘電率２０以上の誘電率を有する
ものであることを特徴とする請求項１記載の光学変調素
子。 - 【請求項９】 前記強誘電性液晶層が、低抵抗化のため
のドーパントを含んでなることを特徴とする請求項７ま
たは８記載の光学変調素子。
Priority Applications (12)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20893091A JPH0534666A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 光学変調素子 |
| US07/857,509 US5327272A (en) | 1991-03-27 | 1992-03-25 | Optical modulation element |
| EP92105195A EP0508227B1 (en) | 1991-03-27 | 1992-03-26 | Optical modulation element |
| DE69231981T DE69231981T2 (de) | 1991-03-27 | 1992-03-26 | Optisches Modulationselement |
| AT95113538T ATE203352T1 (de) | 1991-03-27 | 1992-03-26 | Verfahren zum herstellen eines optischen modulationselements |
| AT92105195T ATE142354T1 (de) | 1991-03-27 | 1992-03-26 | Optisches modulationselement |
| EP95113538A EP0688022B1 (en) | 1991-03-27 | 1992-03-26 | Method of producing an optical modulation element |
| DE69231953T DE69231953T2 (de) | 1991-03-27 | 1992-03-26 | Verfahren zum Herstellen eines optischen Modulationselements |
| AT95113537T ATE203837T1 (de) | 1991-03-27 | 1992-03-26 | Optisches modulationselement |
| EP95113537A EP0701160B1 (en) | 1991-03-27 | 1992-03-26 | Optical modulation element |
| DE69213291T DE69213291T2 (de) | 1991-03-27 | 1992-03-26 | Optisches Modulationselement |
| US08/224,662 US5838410A (en) | 1991-03-27 | 1994-04-07 | Optical modulation element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20893091A JPH0534666A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 光学変調素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0534666A true JPH0534666A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16564484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20893091A Pending JPH0534666A (ja) | 1991-03-27 | 1991-07-26 | 光学変調素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0534666A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009249619A (ja) * | 2008-04-11 | 2009-10-29 | Dic Corp | 強誘電性液晶組成物、及びそれを用いた表示素子 |
-
1991
- 1991-07-26 JP JP20893091A patent/JPH0534666A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009249619A (ja) * | 2008-04-11 | 2009-10-29 | Dic Corp | 強誘電性液晶組成物、及びそれを用いた表示素子 |
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