JPH0743722A - 液晶素子 - Google Patents

液晶素子

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JPH0743722A
JPH0743722A JP20447993A JP20447993A JPH0743722A JP H0743722 A JPH0743722 A JP H0743722A JP 20447993 A JP20447993 A JP 20447993A JP 20447993 A JP20447993 A JP 20447993A JP H0743722 A JPH0743722 A JP H0743722A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal element
chemical
spontaneous polarization
substrates
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JP20447993A
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English (en)
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Kazuo Yoshinaga
和夫 吉永
Koichi Sato
公一 佐藤
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 反電場によるメモリー性や階調性の低下を防
止し、大きな自発分極により高速応答が可能な液晶素子
を提供すること。 【構成】 少なくとも一方に透明電極を有する基板間に
カイラルスメクチック相を有する液晶を狭持してなる液
晶素子において、少なくとも一方の液晶と電極との間に
可逆的な酸化還元反応層を設けたことを特徴とする液晶
素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自発分極を有する液晶
を用いた液晶素子、特に、大きな自発分極を有し高速応
答を行なうことが出来る液晶素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、液晶表示方式としては、TN(ツ
イステッド ネマチック:Twisted Nemat
ic)型表示方式が多く用いられてきた。この方式は、
消費電力が少ない等の特長を有する反面、画素密度を高
くしたマトリクス電極構造を用いた時分割駆動の時、ク
ロストークを発生する問題点がある為、画素数が制限さ
れていた。又、電界応答が遅く、視野角特性が悪い等の
問題点があった。一方、従来の液晶素子の問題点を改善
するものとして、双安定性を有する強誘電性液晶の使用
が、クラーク(Clark)及びラガウェル(Lage
rwall)により提案されている(特開昭56−10
7216号公報、米国特許第4367924号明細書
等)。上記の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(Sm *C)又はカイラルス
メクティックH相(Sm *H)を有する強誘電性液晶が用
いられている。この強誘電性液晶の特徴として、電界応
答が速く、視野角特性も優れていることから、大容量及
び大面積の液晶素子への応答が考えられている(N.
A.Clark、S.T.Lagerwall“App
l.Phys.Lett.”36、899頁(1980
年)参照)。又、自発分極を有する別の液晶としては反
強誘電性液晶がある。(Y.Yamada et a
l.、Jpn.J.Appl.Phys.、28、L1
606(1989年)参照)。この反強誘電性液晶も、
上記した強誘電性液晶を用いた液晶素子と同様に、高速
応答性が期待されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来例において動画像を表示することが出来る様に高
速化を行なう場合には、自発分極を大きくすることが望
まれているが、大きな自発分極は大きな反電場を生じ、
メモリー性や階調性に悪影響を与えるということが知ら
れている(福田 敦夫、竹添 秀男共著“強誘電性液晶
の構造と物性”p196、コロナ社(1990年)参
照)。この為、マルチプレックス駆動による大表示容量
液晶素子に用いられる液晶の自発分極は小さいものであ
った。従って、本発明の目的は、反電場によるメモリー
性や階調性の低下を防止し、大きな自発分極により高速
応答が可能な液晶素子を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、以下の本
発明によって達成される。即ち、本発明は、少なくとも
一方に透明電極を有する基板間にカイラルスメクチック
相を有する液晶を狭持してなる液晶素子において、少な
くとも一方の液晶と電極との間に可逆的な酸化還元反応
層を設けたことを特徴とする液晶素子である。
【0005】
【作用】本発明者らは、上記した従来技術の問題点を解
決する為に鋭意研究の結果、少なくとも一方が透明であ
るところの電極を有する基板間に、カイラルスメクチッ
ク相を有する液晶を狭持してなる液晶素子において、少
なくとも一方の液晶と電極との間に可逆的な酸化還元反
応層を設けることにより、大きな自発分極を有する高速
応答が可能な液晶を用いても、反電場やイオンの泳動に
よる悪影響を生ずることがないことを知見して本発明に
至った。自発分極を有する液晶を用いた表示素子におい
ては、一般に、そのスウィッチングは外部電界を用いて
行なわれる。自発分極は、外部電界により一方向に配列
するが、その自発分極の表面電荷は印加した外部電界と
逆方向の反電場を生じる。この反電場がそのまま存在す
ることにより、液晶の配列は容易に反転し、メモリー性
が得られなくなる。
【0006】これらの反電場の影響を小さくする方法と
しては、表示画素の電気容量を大きくすることやイオン
の泳動がある。しかし、電気容量を大きくする方法とし
ては、誘電率の大きな物質を液晶素子に設けるものがあ
るが、その誘電率には限界があり、且つ消費電力が増加
することから必ずしも十分なものでない。又、イオンの
泳動により自発分極を中和する方法は、泳動に時間が必
要であり、分極したイオンが次のスウィッチングに悪影
響を与えると共に、直流成分が残存した時に片寄りが生
じる為に、メモリー性及び階調性に悪影響を与える。
【0007】上記の様な現象に対し、本発明において
は、少なくとも液晶と電極との間に可逆的な酸化還元反
応層を設けておくことにより、自発分極の反転によって
生じる分極反転電流により酸化還元反応が生じ、可逆的
な酸化還元反応層にイオンが生成し、自発分極による表
面電荷を中和することが可能となる。このことは、自発
分極の表面電荷を中和する為に必要な量のみのイオンを
生成することが出来、余分なイオンによる悪影響が生じ
にくいことを意味する。又、短落した場合には逆反応を
生じるが、しきい値電圧の存在により、より安定にイオ
ンを保持し、液晶のメモリー性を良好に保つことが可能
となる。
【0008】
【好ましい実施態様】次に好ましい実施態様を挙げて、
本発明を更に詳しく説明する。図1及び図2は、本発明
の配向制御膜を用いた液晶素子の一例を示し、図1は本
発明の液晶素子の平面図、図2はそのA−A´線断面図
を示す。図1において、本発明の液晶素子は、ガラス板
又はプラスチック板等からなる一対の基板101及び1
01´(少なくとも一方の基板が複屈折を有する)がス
ペーサ106で所定の間隔に保持され、この一対の基板
101及び101´をシーリングする為に接着剤107
で接着したセル構造を有している。更に、基板101の
上には複数の透明電極102からなる電極群(例えば、
マトリクス電極構造のうちの走査電圧印加用電極群)
が、例えば、帯状パターン等の所定パターンで形成され
ている。又、基板101´の上には前述の透明電極10
2と交差させた複数の透明電極からなる電極群(例え
ば、マトリクス電極構造のうちの信号電圧印加用電極
群)が形成されている。
【0009】この様な透明電極102を設けた基板10
1には、例えば、一酸化珪素、二酸化珪素、酸化アルミ
ニウム、ジルコニア、フッ化マグネシウム、酸化セリウ
ム、フッ化セリウム、シリコン窒化物、シリコン炭化
物、ホウ素窒化物等の無機絶縁物質や、ポリビニルアル
コール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル
イミド、ポリパラキシレリン、ポリエステル、ポリカー
ボネート、ポリビニルアセタール、ポリ塩化ビニル、ポ
リアミド、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン樹
脂、ユリア樹脂及びアクリル樹脂等の有機絶縁物質を用
いて被膜形成した配向制御膜104を設けてもよい。こ
の配向制御膜104は、上記の如き無機絶縁物質又は有
機絶縁物質を被膜形成した後に、その表面をビロード、
布や紙で一方向に摺擦(ラビング)することによって得
られる。
【0010】又、他にSiOやSiO2 等の無機絶縁物
質を基板101の上に斜め蒸着法によって被膜形成する
ことによって、配向制御膜104を得ることも出来る。
又、更に別の具体例では、ガラス又はプラスチックから
なる基板101の表面或は基板101の上に、前述した
無機絶縁物質や有機絶縁物質を被膜形成した後に、該被
膜の表面を斜方エッチング法によりエッチングすること
によって、その表面に配向制御効果を付与することも出
来る。
【0011】上記の様にして形成された配向制御膜10
4の膜厚は、一般には100Å〜1μm、好ましくは5
00Å〜5000Åの範囲に設定することが出来る。こ
の絶縁層は液晶層に微量に含有される不純物等の為に生
ずる電流の発生を防止することが出来る利点をも有して
おり、従って、動作を繰り返し行っても液晶化合物を劣
化させることがない。又、本発明の液晶素子では上記の
配向制御膜104と同様のものをもう一方の基板にも設
けることが出来る。図中、108は偏光子、109は検
光子を示す。又、本発明における液晶の配向方法として
は、上記した配向制御膜104を用いる方法の他、磁場
・電場による配向も行なわれ、他の配向方法と組み合わ
せることも可能である。
【0012】本発明の液晶素子においては、上記した様
な配向制御膜104と電極102の間に可逆的な酸化還
元反応層103を設けることを特徴とする。可逆的な酸
化還元反応層103に用いられる物質としては、一般的
には固体系エレクトロクロミック材料と呼ばれるものが
用いられる。固体エレクトロクロミック材料としては、
例えば、酸化タングステン、InN、ZrNCl、Mo
3、V25 、Nb25 、TiO2、RhO2、Ir
2、NiOOH、CuO、MnO、CoO、Fe
、プルシアンブルー類、ポリタングステン酸、Zr
(WO4)2 等の無機物が用いられるが、安定な可逆反応
を行なうものであれば有機物でもよい。
【0013】又、固体系エレクトロクロミック材料から
なる層は、以下の様な成膜法により形成される。先ず、
乾式法としては、1.真空蒸着、2.イオンプレーティ
ング、3.スパッタリング、4.CVD、5.分子線エ
ピタキシー法等があり、湿式法としては、1.陽極酸化
法、2.電解折出法、3.コロイド塗布法、4.電気泳
動折出法、5.LB法等がある。
【0014】又、固体系エレクトロクロミック材料は、
酸化若しくは還元により着色されるが、十分薄いもので
あれば,液晶素子の光透過率に影響を与えることなく良
好なコントラストで使用することが可能である。好まし
くは5000Å以下の膜厚で用いられ、より好ましくは
3000Å以下で用いられる。
【0015】本発明で用いられるカイラルスメクチック
相を有する液晶としては、自発分極の大きなものが好ま
しい。自発分極の絶対値が大きいほど同一電界での応答
時間は短縮することが可能であり、10nC/cm2
上のものが用いられ、より好ましくは20nC/cm2
以上のものが用いられる。以下、本発明で用いることの
可能なカイラルスメクチック相を有する液晶の具体例を
示すが、単独で自発分極の小さなものは、他の液晶と組
合せて用いられる。又、単独で液晶温度、液晶温度領域
及び配向性制等の特性が十分でないものも、他の液晶と
組合せて用いられる。
【0016】
【化1】
【化2】
【0017】
【化3】
【化4】
【化5】
【化6】
【化7】
【0018】
【化8】
【化9】
【化10】
【化11】
【化12】
【0019】
【化13】
【化14】
【化15】
【化16】
【化17】
【0020】
【化18】
【化19】
【化20】
【化21】
【0021】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明する。 <実施例1>膜厚1000ÅのITO透明電極を蒸着し
たガラス基板へ、スパッタリング法によりWO3 を50
0Å厚に蒸着し、可逆的な酸化還元層を形成した。この
基板へポリアミック酸(日産化学工業(株)製、高純度
ポリイミドワニス(サンエバー100))をスピナー塗
布後、焼成して厚み500Åのポリイミド配向膜を形成
した。その後、ラビング法により一軸配向性を与えた。
この上に上記したと同様の基板を重ね合わせ、1.5μ
mシリカビーズをスペーサとして周辺をエポキシ樹脂で
封止した。このセルを減圧し、等方相に加熱したカイラ
ルスメクチック液晶(メルク社製、ZLI−3654、
Ps=−29nC/cm2 (20℃))を注入し、本実
施例の液晶素子を得た。上記の様にして作製した実施例
1の液晶素子に、20℃で±40Vの電圧を印加したと
ころ、40μsで応答し、コントラスト比は38:1と
良好でありメモリー性も良好であった。又、50μs、
+40Vのパルス電圧を印加後、1分間放置して50μ
s、−40Vのパルス電圧を印加したが、良好に応答
し、メモリー性も良好であった。
【0022】<比較例1>WO3 蒸着を行なわない以外
は実施例1と同様にポリイミド配向膜を形成した後、実
施例1と同様にしてラビング処理を行なって一軸配向性
を与えた。この上に基板を重ね合わせ、1.5μmシリ
カビーズをスペーサとして、実施例1と同様に、液晶セ
ルを作成した。このセルを減圧し、等方相に加熱した実
施例1で用いたカイラルスメクチック液晶を注入し、比
較用の液晶素子とした。上記の様にして作製した比較例
1の液晶素子に、20℃で±40Vの電圧を印加したと
ころ、応答後すぐに元の状態となりメモリー性が不良で
あった。
【0023】<実施例2>膜厚1000ÅのITO透明
電極を蒸着したガラス基板を、0.005M NiSO
4 +0.015M(NH4)2SO4 水溶液(アンモニウ
ム水でpH=8.5に調整)に浸透し、25℃で弱い電
流密度(100μA/m2 )で電解を行ない、500Å
のNiOOH薄膜を得た。250℃で乾燥・熱処理した
後、ポリイミド配向膜を形成して、ラビング処理を行な
って一軸配向性を与えた。この基板を重ね合わせ、1.
5μmシリカビーズスペーサとして実施例1と同様に液
晶セルを作成した。このセルを減圧し、等方相に加熱し
たカイラルスメクチック液晶(メルク社、ZLI−46
55、Ps=−23nc/cm2 )を注入して、実施例
2の液晶セルを作成した。上記の様にして作製した実施
例2の得衣装素子に、20℃で±40Vのパルス電圧を
印加したところ、40μsで高速応答し、メモリー性も
良好であった。
【0024】<実施例3〜実施例5>実施例1と同様に
して作成したセルについて、酸化還元反応層であるWO
3 の膜厚を、下記の表1に示した様に変化させた時に得
られた液晶素子のコントラスト比を表1に示す。この結
果、WO3の膜厚が1.1μmと厚い場合には、コント
ラスト比が不十分であった。
【0025】
【表1】
【0026】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の液晶素子に
よれば、液晶と電極との間に可逆的な酸化還元反応層を
設けることにより、高速応答が可能となり、且つ反電場
及びイオン泳動による画質の低下及びメモリー性の低下
を防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の液晶素子の平面図である。
【図2】図1の本発明の液晶素子の断面図である。
【符号の説明】 101、101’:基板 102、102’:透明電極 103、103’:酸化還元反応層 104、104’:配向制御膜 105:自発分極を有する液晶層 106:スペーサー 107:接着剤 108:偏光子 109:検光子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一方に透明電極を有する基板
    間にカイラルスメクチック相を有する液晶を狭持してな
    る液晶素子において、少なくとも一方の液晶と電極との
    間に可逆的な酸化還元反応層を設けたことを特徴とする
    液晶素子。
  2. 【請求項2】 可逆的な酸化還元反応層の膜厚が500
    0Å以下である請求項1に記載の液晶素子。
JP20447993A 1993-07-28 1993-07-28 液晶素子 Pending JPH0743722A (ja)

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JP20447993A JPH0743722A (ja) 1993-07-28 1993-07-28 液晶素子

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JP20447993A JPH0743722A (ja) 1993-07-28 1993-07-28 液晶素子

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JPH0743722A true JPH0743722A (ja) 1995-02-14

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JP20447993A Pending JPH0743722A (ja) 1993-07-28 1993-07-28 液晶素子

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2779839A1 (fr) * 1998-06-10 1999-12-17 Saint Gobain Vitrage Systeme electrocommandable a proprietes optiques variables
US6266656B1 (en) 1997-09-19 2001-07-24 Nec Corporation Classification apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6266656B1 (en) 1997-09-19 2001-07-24 Nec Corporation Classification apparatus
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