JPH0679121B2 - 液晶素子 - Google Patents
液晶素子Info
- Publication number
- JPH0679121B2 JPH0679121B2 JP10262385A JP10262385A JPH0679121B2 JP H0679121 B2 JPH0679121 B2 JP H0679121B2 JP 10262385 A JP10262385 A JP 10262385A JP 10262385 A JP10262385 A JP 10262385A JP H0679121 B2 JPH0679121 B2 JP H0679121B2
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- Japan
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- liquid crystal
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- stripe
- electrodes
- thickness
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、液晶表示素子や、液晶−光シャッター等に用
いられる液晶素子に関し、更に詳しくは、液晶分子の初
期配向状態を改善し、液晶層厚の均一性を高めることに
より、表示ならびに、駆動特性を改善した液晶素子に関
する。
いられる液晶素子に関し、更に詳しくは、液晶分子の初
期配向状態を改善し、液晶層厚の均一性を高めることに
より、表示ならびに、駆動特性を改善した液晶素子に関
する。
背景技術 従来より広く用いられているTN液晶素子などの双安定性
を有さない液晶素子では、時分割駆動などの場合、クロ
ストーク、コントラスト低下を起すなど種々の問題が多
い。このような従来型の液晶素子を改善するためにClar
kおよびLagerwallにより、双安定性を有する液晶素子の
利用が提案された。双安定性を有する液晶としては、一
般に、カイラルスメクティックＣ相または他のカイラル
スメクティック相が用いられる。しかしながら従来の双
安定性を有する液晶を用いる光学変調素子においては、
液晶分子軸が基板面にほぼ平行に配列した領域（モノド
メイン）が必ずしも満足に形成されていなかったために
充分な特性が得られなかった。このため、双安定状態間
での反転閾電圧も不均一化し、駆動特性の悪化を招く。
特に、このような欠点は、ストライプ状電極を用いてマ
トリクス駆動を行う際に顕著に認められた。
を有さない液晶素子では、時分割駆動などの場合、クロ
ストーク、コントラスト低下を起すなど種々の問題が多
い。このような従来型の液晶素子を改善するためにClar
kおよびLagerwallにより、双安定性を有する液晶素子の
利用が提案された。双安定性を有する液晶としては、一
般に、カイラルスメクティックＣ相または他のカイラル
スメクティック相が用いられる。しかしながら従来の双
安定性を有する液晶を用いる光学変調素子においては、
液晶分子軸が基板面にほぼ平行に配列した領域（モノド
メイン）が必ずしも満足に形成されていなかったために
充分な特性が得られなかった。このため、双安定状態間
での反転閾電圧も不均一化し、駆動特性の悪化を招く。
特に、このような欠点は、ストライプ状電極を用いてマ
トリクス駆動を行う際に顕著に認められた。
発明の目的 本発明の主要な目的は、高密度のストライプ状電極を用
いてマトリクス駆動を行なう際にも、均一なモノドメイ
ンが形成され、また反転閾電圧の不均一性を除去した強
誘電型液晶素子を提供することにある。
いてマトリクス駆動を行なう際にも、均一なモノドメイ
ンが形成され、また反転閾電圧の不均一性を除去した強
誘電型液晶素子を提供することにある。
発明の概要 本発明者らが、上述の目的で研究した結果、ストライプ
状電極を高密度で配列する場合には、ストライプ状電極
を覆って絶縁膜を形成した場合にも、基板の液晶接触面
に凹凸が残存し、これが均一なモノドメインの形成なら
びに反転閾電圧の均一化を妨げている原因であることが
見出された。そして、このような基板の液晶接触面の凹
凸は、液晶層厚設定に用いるスペーサの配置を適当に設
定することにより、解決できることを知見して本発明を
完成した。
状電極を高密度で配列する場合には、ストライプ状電極
を覆って絶縁膜を形成した場合にも、基板の液晶接触面
に凹凸が残存し、これが均一なモノドメインの形成なら
びに反転閾電圧の均一化を妨げている原因であることが
見出された。そして、このような基板の液晶接触面の凹
凸は、液晶層厚設定に用いるスペーサの配置を適当に設
定することにより、解決できることを知見して本発明を
完成した。
すなわち、本発明の液晶素子は、一対の基板間に強誘電
液晶を挾持してなる液晶素子において、該一対の基板の
うち少なくとも一方の基板上に、膜厚1000Å以上の複数
のストライプ状透明電極、該透明電極を覆う絶縁層およ
び該絶縁層上の隣接するストライプ状透明電極間間隙の
段差を覆う形態で設けた液晶層厚を設定するスペーサを
順次に設けてなることを特徴とするものである。
液晶を挾持してなる液晶素子において、該一対の基板の
うち少なくとも一方の基板上に、膜厚1000Å以上の複数
のストライプ状透明電極、該透明電極を覆う絶縁層およ
び該絶縁層上の隣接するストライプ状透明電極間間隙の
段差を覆う形態で設けた液晶層厚を設定するスペーサを
順次に設けてなることを特徴とするものである。
発明の具体的説明 以下、本発明の解決すべき問題点をより具体的に説明す
るとともに、本発明の構成について説明する。
るとともに、本発明の構成について説明する。
第１図は、高密度に配設したストライプ状電極を有する
強誘電性液晶素子の部分拡大断面図であり、第２図はこ
のような強誘電性液晶素子に現われた配向欠陥の顕微鏡
視野の模式図である。
強誘電性液晶素子の部分拡大断面図であり、第２図はこ
のような強誘電性液晶素子に現われた配向欠陥の顕微鏡
視野の模式図である。
すなわち、第１図に示す強誘電性液晶素子10は、一対の
平行基板11と12を有しており、基板11と12にはそれぞれ
マトリクス電極構造をなすストライプ状の電極線13と14
が設けられている。このストライプ状の電極線13と14
は、一般にITO（indium Tin Oxide）などの透明導電膜
によって形成されているが、例えば電極線を16pel（16
本/mm）程度の高密度で配線する場合では、電極線の線
幅が極端に細くなって高抵抗となるため、通常の電卓や
ウオッチなどで使用されているセグメント電極に較べ肉
厚にすること、具体的には1000Å〜3000Å程度とするこ
とが、低抵抗化する上で必要となっている。このような
高密度画素の液晶素子では、基板の面と電極の面との間
に電極の膜厚分（1000Å〜3000Å）の段差Ａが形成さ
れ、その上にそれぞれ厚さが1000Å程度の絶縁膜（兼配
向制御膜）15と16を設けると、この配向制御膜にも段差
Ａに応じて形成された段差Ｂが電極のほぼ膜厚分で生ず
る。
平行基板11と12を有しており、基板11と12にはそれぞれ
マトリクス電極構造をなすストライプ状の電極線13と14
が設けられている。このストライプ状の電極線13と14
は、一般にITO（indium Tin Oxide）などの透明導電膜
によって形成されているが、例えば電極線を16pel（16
本/mm）程度の高密度で配線する場合では、電極線の線
幅が極端に細くなって高抵抗となるため、通常の電卓や
ウオッチなどで使用されているセグメント電極に較べ肉
厚にすること、具体的には1000Å〜3000Å程度とするこ
とが、低抵抗化する上で必要となっている。このような
高密度画素の液晶素子では、基板の面と電極の面との間
に電極の膜厚分（1000Å〜3000Å）の段差Ａが形成さ
れ、その上にそれぞれ厚さが1000Å程度の絶縁膜（兼配
向制御膜）15と16を設けると、この配向制御膜にも段差
Ａに応じて形成された段差Ｂが電極のほぼ膜厚分で生ず
る。
このような基板の液晶面の形成する段差は、液晶層厚が
10μ程度のTN型液晶においては、特に問題とならない
が、本発明の光学変調素子で好ましく用いられる液晶素
子は双安定性を発現させるために、液晶層厚を十分に薄
く（10μｍ以下、好ましくは５μｍ以下）する必要があ
るため特に問題となる。すなわち、本発明で使用する強
誘電性液晶としては、一般にカイラルスメクチックＣ相
または他のカイラルスメクチック相の液晶が用いられる
が、これらカイラルスメクチック液晶が、双安定性を効
果的に発現させるためには、電界の非印加時においても
非らせん構造をとり、その双極子モーメントが上または
下向きに配向した双安定状態を形成するために層厚が充
分薄い必要があるからである。このような薄い強誘電液
晶層に対して、基板の液晶との接触面に1000Åあるいは
それ以上の段差Ｂがあると、降温過程を利用して配向制
御を行なう時、上述の段差Ｂが原因となって、その段差
Ｂを堺にして強誘電性液晶17に配向欠陥を生じることに
なる。
10μ程度のTN型液晶においては、特に問題とならない
が、本発明の光学変調素子で好ましく用いられる液晶素
子は双安定性を発現させるために、液晶層厚を十分に薄
く（10μｍ以下、好ましくは５μｍ以下）する必要があ
るため特に問題となる。すなわち、本発明で使用する強
誘電性液晶としては、一般にカイラルスメクチックＣ相
または他のカイラルスメクチック相の液晶が用いられる
が、これらカイラルスメクチック液晶が、双安定性を効
果的に発現させるためには、電界の非印加時においても
非らせん構造をとり、その双極子モーメントが上または
下向きに配向した双安定状態を形成するために層厚が充
分薄い必要があるからである。このような薄い強誘電液
晶層に対して、基板の液晶との接触面に1000Åあるいは
それ以上の段差Ｂがあると、降温過程を利用して配向制
御を行なう時、上述の段差Ｂが原因となって、その段差
Ｂを堺にして強誘電性液晶17に配向欠陥を生じることに
なる。
第２図は、後述の比較例で示す強誘電性液晶素子をクロ
スニコルの偏光顕微鏡で観察した時のスケッチで、図中
の白線21は液晶素子に使用したスペーサ（第１図の18）
のラインに対応し、線22は第１図の基板11上の段差Ｂ
に、線23は第１図の基板12上の段差Ｂに対応して観察さ
れている。また、図中の部分24は対向電極間に挾まれた
強誘電性液晶である。偏光顕微鏡中に多数現出した刃状
線25は、強誘電性液晶の配向欠陥を表わしている。
スニコルの偏光顕微鏡で観察した時のスケッチで、図中
の白線21は液晶素子に使用したスペーサ（第１図の18）
のラインに対応し、線22は第１図の基板11上の段差Ｂ
に、線23は第１図の基板12上の段差Ｂに対応して観察さ
れている。また、図中の部分24は対向電極間に挾まれた
強誘電性液晶である。偏光顕微鏡中に多数現出した刃状
線25は、強誘電性液晶の配向欠陥を表わしている。
この様に強誘電性液晶の接する面で1000Å以上の段差が
存在すると、その段差から配向欠陥を生じ、強誘電性液
晶のモノドメイン形成は阻害される。
存在すると、その段差から配向欠陥を生じ、強誘電性液
晶のモノドメイン形成は阻害される。
本発明の液晶素子は、上述の問題点を、液晶層厚を設定
するスペーサの配置を適当に設定することにより解決せ
んとするものであり、第３図にその一実施例30の厚さ方
向断面図を示す。
するスペーサの配置を適当に設定することにより解決せ
んとするものであり、第３図にその一実施例30の厚さ方
向断面図を示す。
第３図を参照して、ガラス、プラスチック等からなる一
対の平行な透明基板11および12の一方の基板11上に、IT
O（インジウム−すず−オキサイド）、SnO2、In2O3等か
らなり、幅が100〜1000μｍ、厚さが1000〜3000Å程度
のストライプ状透明電極33を、10〜100μｍ程度の間隔
（Ｇ）で設け、この上に厚さが500〜3000Å程度のポリ
イミド、ポリビニルアルコール等からなる絶縁膜35を設
け、更に上記ストライプ状電極33の間隙を覆う形態でス
トライプ状のスペーサ38を形成する。
対の平行な透明基板11および12の一方の基板11上に、IT
O（インジウム−すず−オキサイド）、SnO2、In2O3等か
らなり、幅が100〜1000μｍ、厚さが1000〜3000Å程度
のストライプ状透明電極33を、10〜100μｍ程度の間隔
（Ｇ）で設け、この上に厚さが500〜3000Å程度のポリ
イミド、ポリビニルアルコール等からなる絶縁膜35を設
け、更に上記ストライプ状電極33の間隙を覆う形態でス
トライプ状のスペーサ38を形成する。
一般に、絶縁膜38に生ずる凹部は、ストライプ状電極33
間の間隔よりも内側に生成するので、スペーサ38の巾Ｄ
は、電極間間隔Ｇと同等であればよいが、好ましくは、
これより若干大きめ（例えばＤ＝1.2G〜1.5G）とする。
間の間隔よりも内側に生成するので、スペーサ38の巾Ｄ
は、電極間間隔Ｇと同等であればよいが、好ましくは、
これより若干大きめ（例えばＤ＝1.2G〜1.5G）とする。
また他方の透明基板12上にも、上記と同様に、ストライ
プ状透明電極34および絶縁膜36を設け、この透明電極34
間の間隙を覆う形態でスペーサ（図示せず）を設けてあ
る。次いで、これらストライプ状電極33および34を有す
る基板11および12のいずれか一方あるいは双方につい
て、必要に応じてラビング等による配向処理を施したの
ち、両電極が直交する形態で、両基板を対向させ、周辺
をエポキシ樹脂等の接着剤（図示せず）で固定して、形
成されたセル空間中に、等方相まで加熱した液晶37を注
入し、注入孔を封孔した後、セル全体を液晶が等方相を
呈する温度からスメチック相形成温度まで冷却すること
により、本発明の液晶素子30が得られる。
プ状透明電極34および絶縁膜36を設け、この透明電極34
間の間隙を覆う形態でスペーサ（図示せず）を設けてあ
る。次いで、これらストライプ状電極33および34を有す
る基板11および12のいずれか一方あるいは双方につい
て、必要に応じてラビング等による配向処理を施したの
ち、両電極が直交する形態で、両基板を対向させ、周辺
をエポキシ樹脂等の接着剤（図示せず）で固定して、形
成されたセル空間中に、等方相まで加熱した液晶37を注
入し、注入孔を封孔した後、セル全体を液晶が等方相を
呈する温度からスメチック相形成温度まで冷却すること
により、本発明の液晶素子30が得られる。
発明の効果 上記のような構成を採ることにより、絶縁膜35（あるい
は更に36）の形成後にストライプ状電極33に起因する段
差Ｂが残存する場合にも、この段差Ｂを覆って、スペー
サ38が形成されるので、絶縁膜35の液晶接触面は平坦に
なり、基板上の液晶接触面における段差に基づく、配向
欠陥が防止される。このため、高密度のストライプ状電
極を用いて強誘電性液晶のマトリクス駆動を行なう際
に、均一なモノドメインが形成され、反転閾値電圧の均
一な強誘電液晶素子が得られる。
は更に36）の形成後にストライプ状電極33に起因する段
差Ｂが残存する場合にも、この段差Ｂを覆って、スペー
サ38が形成されるので、絶縁膜35の液晶接触面は平坦に
なり、基板上の液晶接触面における段差に基づく、配向
欠陥が防止される。このため、高密度のストライプ状電
極を用いて強誘電性液晶のマトリクス駆動を行なう際
に、均一なモノドメインが形成され、反転閾値電圧の均
一な強誘電液晶素子が得られる。
なお、上記においては絶縁膜とスペーサをいずれもポリ
イミド等の樹脂により形成する態様について説明した
が、絶縁膜をSiO斜方蒸着により形成し、次いでポリイ
ミド等のスペーサを形成する態様；あるいはポリイミド
絶縁層を形成後、SiO2スペーサを形成する態様も可能で
あり、いずれもストライプ状電極間隙を覆う形態でスペ
ーサを形成することにより、所定の効果が得られる。
イミド等の樹脂により形成する態様について説明した
が、絶縁膜をSiO斜方蒸着により形成し、次いでポリイ
ミド等のスペーサを形成する態様；あるいはポリイミド
絶縁層を形成後、SiO2スペーサを形成する態様も可能で
あり、いずれもストライプ状電極間隙を覆う形態でスペ
ーサを形成することにより、所定の効果が得られる。
以下実施例に従い本発明を更に具体的に説明する。
実施例 第３図の如き液晶素子を形成した。
すなわち、ピッチ200μで幅135μｍ、厚さ1200Åのスト
ライプ状のITO膜33を電極として30μｍの間隔で設けた
ガラス基板上にポリイミド形成溶液（日立化成工業
（株）製）の「PIQ」；不揮発分濃度14.5wt％）をスピ
ナー塗布機で1000Åの膜厚に塗布し、120℃で30分、200
℃で60分、そして350℃で30分間加熱を行ない、絶縁膜3
6を形成した。
ライプ状のITO膜33を電極として30μｍの間隔で設けた
ガラス基板上にポリイミド形成溶液（日立化成工業
（株）製）の「PIQ」；不揮発分濃度14.5wt％）をスピ
ナー塗布機で1000Åの膜厚に塗布し、120℃で30分、200
℃で60分、そして350℃で30分間加熱を行ない、絶縁膜3
6を形成した。
次いで、上記の方法と同様にポリイミド形成溶液を塗布
し、その上層にフォトレジスト剤を塗布して、パターン
露光を行ないエッチングすることにより、絶縁膜上の上
記電極間隔の位置に巾50μ、高さ１μのポリイミド・ス
ペーサーを形成した。
し、その上層にフォトレジスト剤を塗布して、パターン
露光を行ないエッチングすることにより、絶縁膜上の上
記電極間隔の位置に巾50μ、高さ１μのポリイミド・ス
ペーサーを形成した。
また対向基板12上に、以上と同様の操作によりITOスト
ライプ電極34および絶縁層36を形成した。両基板にラビ
ング処理した後、ストライプ状ITO透明電極が直交する
ようにセル組した。このセルにDOBAMBC（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）を等方相を示す130℃まで昇温して充填し、１時
間に0.5℃の速度で降温することにより徐冷してSmC＊を
与える温度範囲に設定することにより本発明の液晶セル
を得た。
ライプ電極34および絶縁層36を形成した。両基板にラビ
ング処理した後、ストライプ状ITO透明電極が直交する
ようにセル組した。このセルにDOBAMBC（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）を等方相を示す130℃まで昇温して充填し、１時
間に0.5℃の速度で降温することにより徐冷してSmC＊を
与える温度範囲に設定することにより本発明の液晶セル
を得た。
比較例１ 上記実施例において、ITO電極間隙を50μｍとし、ポリ
イミド絶縁膜を形成した後、電極間隙に位置する形態で
巾30μｍ、高さ１μのポリイミドスペーサを形成した以
外は同様にして液晶セルを形成した。
イミド絶縁膜を形成した後、電極間隙に位置する形態で
巾30μｍ、高さ１μのポリイミドスペーサを形成した以
外は同様にして液晶セルを形成した。
比較例２ 上記比較例１において、ポリイミドスペーサと絶縁膜と
の形成順序を逆にする以外は同様にして、液晶セルを形
成した。
の形成順序を逆にする以外は同様にして、液晶セルを形
成した。
上記で得られた実施例および比較例による液晶セルを、
一対のクロスニコルとした偏光板に挾持して顕微鏡観察
したところ、実施例によるセルは、絶縁層膜厚の不均一
性が小さくすなわち、液晶層厚の不均一性が小さいた
め、液晶のモノドメイン性がよく、比較例に比して欠陥
が格段に少なかった。なお、スペーサまで形成した基板
について膜厚測定計により、絶縁層面の不均一性を計測
した結果は、実施例においては±200Åの不均一性が認
められたが、これに比して比較例は±700Åであり、ス
ペーサー近傍で顕著であった。
一対のクロスニコルとした偏光板に挾持して顕微鏡観察
したところ、実施例によるセルは、絶縁層膜厚の不均一
性が小さくすなわち、液晶層厚の不均一性が小さいた
め、液晶のモノドメイン性がよく、比較例に比して欠陥
が格段に少なかった。なお、スペーサまで形成した基板
について膜厚測定計により、絶縁層面の不均一性を計測
した結果は、実施例においては±200Åの不均一性が認
められたが、これに比して比較例は±700Åであり、ス
ペーサー近傍で顕著であった。
また、液晶を反転させる閾電圧は、本発明の液晶素子で
は一部反転電圧と全部反転電圧の差が小さく、従って閾
電圧が広い面積で一様なものが得られた。
は一部反転電圧と全部反転電圧の差が小さく、従って閾
電圧が広い面積で一様なものが得られた。
第１図および第３図は、それぞれ比較例１および実施例
にかかる液晶素子の厚さ方向部分断面図、第２図は第１
図の素子について偏光顕微鏡観察により認められた配向
欠陥を示すスケッチである。 10、30……液晶セル、 11、12……透明基板、 13、14、33、34……透明電極、 15、16、35、36……絶縁膜、 17……強誘電性液晶、 18、38……スペーサ。
にかかる液晶素子の厚さ方向部分断面図、第２図は第１
図の素子について偏光顕微鏡観察により認められた配向
欠陥を示すスケッチである。 10、30……液晶セル、 11、12……透明基板、 13、14、33、34……透明電極、 15、16、35、36……絶縁膜、 17……強誘電性液晶、 18、38……スペーサ。
Claims (1)
- 【請求項１】一対の基板間に強誘電性液晶を挾持してな
る液晶素子において、該一対の基板のうち少なくとも一
方の基板上に、膜厚1000Å以上の複数のストライプ状透
明電極、該ストライプ状透明電極を覆う絶縁層および該
絶縁層上の隣接するストライプ状透明電極間隙の段差を
覆う形態で設けた液晶層厚を設定するスペーサを順次設
けてなることを特徴とする液晶素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10262385A JPH0679121B2 (ja) | 1985-05-16 | 1985-05-16 | 液晶素子 |
| US06/862,978 US4775225A (en) | 1985-05-16 | 1986-05-14 | Liquid crystal device having pillar spacers with small base periphery width in direction perpendicular to orientation treatment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10262385A JPH0679121B2 (ja) | 1985-05-16 | 1985-05-16 | 液晶素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61261723A JPS61261723A (ja) | 1986-11-19 |
| JPH0679121B2 true JPH0679121B2 (ja) | 1994-10-05 |
Family
ID=14332368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10262385A Expired - Lifetime JPH0679121B2 (ja) | 1985-05-16 | 1985-05-16 | 液晶素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0679121B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100507270B1 (ko) | 1999-06-29 | 2005-08-10 | 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 | 반사형 액정 표시 장치의 요철부 형성방법 |
-
1985
- 1985-05-16 JP JP10262385A patent/JPH0679121B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61261723A (ja) | 1986-11-19 |
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