JPH08328011A - 強誘電相を有する液晶を用いた液晶表示素子 - Google Patents
強誘電相を有する液晶を用いた液晶表示素子Info
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- JPH08328011A JPH08328011A JP7157071A JP15707195A JPH08328011A JP H08328011 A JPH08328011 A JP H08328011A JP 7157071 A JP7157071 A JP 7157071A JP 15707195 A JP15707195 A JP 15707195A JP H08328011 A JPH08328011 A JP H08328011A
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Abstract
圧で駆動可能とすることである。 【構成】 基板1と基板2の内面に配向膜8、9を形成
する。駆動電圧を低下し且つ光学特性のヒステリシスを
低減するため、配向膜8、9の厚さを35nm以下と
し、且つ、配向膜面上での表面エネルギーを小さくする
ため、10nm以上とする。基板1と基板2の間に強誘
電性液晶又は反強誘電性液晶を封止して、液晶表示素子
を形成する。
Description
強誘電相を有する強誘電性液晶(反強誘電性液晶を含
む)を用いた液晶表示素子に関し、特に、低電圧で駆動
可能で、且つ、配向欠陥が少ない液晶表示素子に関す
る。
素子等と比較して、高速動作可能で、視野角が広く、メ
モリ性を有する等の理由から注目されている。
電極を備える一対の基板間に強誘電性液晶を封止し、偏
光板を液晶の配向方向を基準として設定することにより
形成されている。強誘電性液晶は、液晶層を挟んで対向
する電極間に絶対値が十分大きい値の電圧を印加した
時、印加電圧の極性に応じて、液晶分子の平均的な配向
方向が第1の配向方向となる第1の配向状態(第1の強
誘電相)と液晶分子の平均的な配向方向が第2の配向方
向にとなる第2の配向状態(第2の強誘電相)とのいず
れかになる。この配向状態を制御することにより、光の
透過/遮断を制御して画像を表示する。
の平均的な配向方向が第1の配向方向と第2の配向方向
の中間の配向方向になる強誘電性液晶も開発されてお
り、階調表示も試みられている。
強誘電相と共に1つの反強誘電相を備える反強誘電性液
晶も開発されており、一部実用化もされている。
相を備える液晶を用いた液晶表示素子は、TN液晶表示
素子等と比較して、駆動電圧が高く、消費電力が大きい
という問題がある。また、配向条件が厳しく、配向欠陥
が起こり易いという欠点もある。
ので、低駆動電圧で駆動でき、且つ、配向欠陥の少ない
強誘電相を有する液晶を用いた液晶表示素子を提供する
ことを目的とする。
め、この発明の第1の観点に係る強誘電相を有する液晶
を用いた液晶表示素子は、第1の電極が形成された第1
の基板と、前記第1の電極に対向する対向電極が形成さ
れた第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板の
対向面の少なくとも一方に形成され、厚さの和が70n
m以下の厚さに形成された配向膜と、前記第1と第2の
基板間に封止され、強誘電相を有する液晶と、を備える
ことを特徴とする。
相を有する液晶を用いた液晶表示素子は、第1の電極が
形成された第1の基板と、前記第1の電極に対向する対
向電極が形成された第2の基板と、前記第1の基板と前
記第2の基板の対向面にそれぞれ形成され、それぞれ3
5nm以下の厚さに形成された配向膜と、前記第1と第
2の基板間に封止され、強誘電相を有する液晶と、を備
えることを特徴とする。
方の基板のみに配向膜を形成する。強誘電相を有する液
晶はスメクティック相の層構造を有しており、一方の基
板のみに配向膜を配置した場合でも配向が可能である。
このような構成とすることにより、素子の構造が簡略化
され、また、製造も容易となる。さらに、この発明で
は、配向膜の厚さを70nm以下としているので、低電
圧で液晶表示素子を駆動することができる。また、その
厚さを10nm以上とすることにより、配向膜面上で表
面エネルギーを抑えて、配向欠陥の少ない液晶表示素子
をうることができる。
よれば、対向する基板に配置された各配向膜の厚さを3
5nm以下としているので、低電圧で液晶表示素子を駆
動することができる。また、その厚さを10nm以上と
することにより、配向膜面上での表面エネルギーを抑え
て、配向欠陥の少ない液晶表示素子をうることができ
る。
構成を説明する。図1は強誘電性液晶表示素子の断面
図、図2は強誘電性液晶表示素子の画素電極とアクティ
ブ素子を形成した透明基板の平面図である。この強誘電
性液晶表示素子は、アクティブマトリクス方式のもので
あり、図1に示すように、一対の透明基板(例えば、ガ
ラス基板)1、2間に液晶11を封入して形成した液晶
セルと、該液晶セルを挟んで配置された一対の偏光板1
3,14と、から構成される。
板)1には、図1、図2に示すように、ITO等の透明
導電材料から構成された画素電極3と画素電極3にソー
スが接続された薄膜トランジスタ(以下、TFT)4と
がマトリクス状に形成されている。
ートライン5が配線され、画素電極3の列間にデータラ
イン(階調信号ライン)6が配線されている。各TFT
4のゲート電極は対応するゲートライン5に接続され、
ドレイン電極は対応するデータライン6に接続されてい
る。ゲートライン5は、行ドライバ21に接続され、デ
ータライン6は列ドライバ22に接続される。行ドライ
バ21は、後述するゲート電圧を印加して、ゲートライ
ン5をスキャンする。一方、列ドライバ22は、画像デ
ータを受け、データライン6に画像データに対応するデ
ータ信号を印加する。
基板)2には、下基板1の各画素電極3と対向し、基準
電圧V0が印加されている対向電極7が形成されてい
る。下基板1と上基板2の電極形成面には、それぞれ配
向膜8、9が設けられている。配向膜8、9は、例え
ば、ポリイミドを主成分とする有機高分子化合物等から
構成されている。この有機高分子化合物はその双極子モ
ーメントが小さいものが望ましい。配向膜8と9の表面
には、図3に示す方向11Cにラビングによる配向処理
が施されている。また、配向膜8、9は、後述する理由
により、駆動電圧を低電圧化し、且つ、配向欠陥を防止
するため、10〜35nmの厚さに形成されている。
いて枠状のシール材10を介して接着されている。基板
1、2とシール材10で囲まれた領域には液晶11が封
入されている。
の螺旋ピッチが両基板1、2の間隔より小さく、かつ、
配向状態のメモリ性を有さない強誘電性液晶(DHF液
晶)である。液晶11は、螺旋ピッチが、可視光帯域の
波長である700nm〜400nm以下(例えば、400nm
〜300nm)であり、自発分極が大きく、コーンアング
ルが約27度ないし45゜(望ましくは、27゜ないし
30゜)の強誘電性液晶組成物からなる。液晶11の層
の厚さ、即ち、ギャップ長はギャップ材12により約
1.5μmに均一に保持されている。
が有する層構造の層の法線を配向膜8の配向処理の方向
11Cにほぼ向けてほぼ均一な層構造を形成する。な
お、層構造の層の法線方向と配向処理の方向11Cは必
ずしも一致せず、わずかにずれている。液晶11は、そ
の螺旋ピッチが基板間隔より小さいため、螺旋構造をも
った状態で基板1、2間に封入されている。画素電極3
と対向電極7との間に絶対値が十分大きい電圧を印加し
たとき、液晶11は印加電圧の極性に応じて、液晶分子
の配向方向がほぼ第1の配向方向となる第1の配向状態
と液晶分子の配向方向がほぼ第2の配向方向となる第2
の配向状態のいずれかの状態に設定される。また、絶対
値が液晶分子を第1又は第2の配向状態に配向させる電
圧より低い電圧を画素電極3と対向電極7間に印加した
とき、液晶11の分子配列の螺旋が歪み、液晶11の平
均的な配向方向が第1の配向方向と第2の配向方向の間
の方向となる中間配向状態となる。
3、14が配置されている。偏光板13の透過軸13A
は上述の配向処理の方向11Cにほぼ平行に設定され、
偏光板14の透過軸14Aは透過軸13Aに直交するよ
うに設定されている。なお、図3において、符号11
A、11Bは、液晶11の第1と第2の配向状態におけ
る液晶分子の配向方向(ダイレクタの方向)を示す。
した強誘電性液晶表示素子は、液晶分子を第1又は第2
の配向方向11A、11Bに配向させた第1又は第2の
配向状態の時に透過率が最も高く(表示が最も明るく)
なり、液晶分子を前記スメクティック相の層の法線方向
とほぼ平行な中間方向11Cに配向させた時に透過率が
最も低く(表示が最も暗く)なる。
と9の厚さと、画素電極3と対向電極7の間に印加する
電圧の関係について説明する。図4(A)は配向膜8と
9それぞれの厚さを60nmとし、周期が比較的長い
(0.1Hz程度)三角波電圧を画素電極3と対向電極
7の印加した時の印加電圧と透過率の関係を示す。図4
(B)は、配向膜8と9それぞれの厚さを30nmと
し、周期が比較的長い三角波電圧を印加した時の印加電
圧と透過率の関係を示す。実質的に同一の透過率の変化
を得るための印加電圧の幅(最大印加電圧と最小印加電
圧の差)は図4(A)では20Vであり、図4(B)で
は10Vである。即ち、配向膜8と9の厚さを60nm
から30nmに薄くすることにより、駆動電圧が約1/
2に減少する。液晶11の層厚は約1.5μmであり、
この駆動電圧の減少率は配向膜8、9の薄膜化による印
加電圧の減少率の期待値よりも遥かに大きい。
の関係を示す。図から明らかなように、膜厚が40nm
〜50nmの範囲で、印加電圧が非連続的に変化する領
域が存在する。このため、この実施例では、配向膜8、
9の厚さとして、35nm以下の厚さ、例えば、30n
mを採用する。
8、9の下層に位置する部材、特に、ITOなどの表面
エネルギーの高い物質の影響により、配向膜8、9の表
面上での見かけ上の表面エネルギーγ(表面エネルギー
の極性力成分)が高くなる。この見かけ上の表面エネル
ギーが高くなると、配向膜と液晶分子の相互作用が大き
くなり、液晶分子の配向が乱れ、配向欠陥が生じ易くな
る。
ギーが高い(8dyne/cm)場合の配向欠陥の発生状況を
示し、図6(B)は、配向膜面上での表面エネルギー
(4dyne/cm)が低い場合の配向欠陥の発生状況を示
す。図6(A)では、配向が乱れて、印加電圧が0であ
るにも関わらず光が透過する微小領域が多数形成されて
いる。このため、表示は灰色になってしまう。これに対
し、図6(B)では、配向が安定しており、表示は黒と
なる。
ギーの影響をなくして、配向膜面上での表面エネルギー
の極性力成分を抑えるために、この発明では、配向膜
8、9の厚さとして10nm以上を採用する。また、カ
ラー液晶表示素子の場合には、カラーフィルタやブラッ
クマスクの表面の凹凸(表面荒さ)による配向膜表面の
荒れを低減するためにも、10nm以上とすることが望
ましい。
示素子によれば、配向膜8、9の厚さを10nm〜35
nmとしたので、低駆動電圧で液晶表示素子を駆動する
ことができる。また、液晶を均一に配向させ、配向欠陥
を低減することができる。
して強誘電性液晶であるDHF液晶を使用する例を示し
たが、液晶11はSBF液晶あるいは反強誘電性液晶
(以下、AFLC)でもよい。
間に絶対値が十分大きい値の電圧を印加した時、印加電
圧の極性に応じて、液晶分子の平均的な配向方向が第1
の配向方向となる第1の配向状態(第1の強誘電相)と
液晶分子の平均的な配向方向が第2の配向方向にとなる
第2の配向状態(第2の強誘電相)とのいずれかにな
り、印加電圧が0の時、配向方向が第1の配向方向の液
晶分子と第2の配向方向の液晶分子が層毎に交互に配列
する反強誘電相とを持っている。このAFLCを用いた
液晶表示素子は、上記配向状態を切り替えることによ
り、表示を切り替えることができる。
の挙動あるいはこれらの複合的な作用により、中間の配
向状態を取りうるものを用いることができる。(1)スメ
クティックCA*相の液晶分子の描く二重螺旋構造が印加
電圧と液晶分子の自発分極の相互作用により歪むことに
より液晶分子の平均的な配向方向が連続的に変化する作
用、(2)液晶分子の自由回転が印加電界により抑制され
ることにより、液晶分子が印加電界と垂直な方向に傾く
ことにより液晶分子の平均的な配向方向が連続的に変化
する作用、(3)各液晶分子が印加電圧に応じた量だけコ
ーンに沿って移動することにより液晶分子の平均的な配
向方向が連続的に変化する作用、(4)第1又は第2の配
向状態にある液晶分子の一部が印加電圧に応じて第2又
は第1の配向状態に変化するため、第1の配向状態にあ
る液晶分子と第2の配向状態にある液晶分子の割合が変
化することにより液晶分子の平均的な配向方向が連続的
に変化する作用。この中間の配向状態を用いて階調表示
が可能となる。
も、配向膜8及び9の厚さを10〜35nmとすること
により、駆動電圧を低減し、さらに、配向膜面上での表
面エネルギーの極性力成分を抑えて配向欠陥の少ない液
晶表示素子を得ることができる。
両方に配向膜8と9を配置したが、例えば、基板1と基
板2の一方のみに配向膜を配置することも可能である。
強誘電性液晶及び反強誘電性液晶は、スメクティック相
の層構造を有しており、この配向膜の配向処理の方向に
層の法線方向をほぼ一致させて配向する。この場合は、
この配向膜の厚さを10nm〜35又は40nmとす
る。このような厚さとすることにより、上述と同様に低
電圧駆動が可能となると共に配向欠陥の少ない液晶表示
素子が得られる。
14の透過軸14Aを平行に配置してもよい。また、第
1の配向方向11Aと第2の配向方向11Bの中間の方
向11Cに一方の偏光板14の吸収軸を一致させ、他方
の偏光板13の吸収軸を一方の偏光板14の吸収軸に直
交させるようにしてもよい。さらに、第1の配向方向1
1Aと第2の配向方向11Bの一方と偏向板13、14
の一方の光学軸を平行又は直行させ、他方の偏向板の光
学軸を一方の偏向板の光学軸と平行又は直行させてもよ
い。また、MIMをアクティブ素子としたアクティブマ
トリクス液晶表示素子にも適用可能であり、さらに、単
純マトリクスタイプの液晶表示素子にも適用可能であ
る。
ば、強誘電相を有する液晶を用いた液晶表示素子の配向
膜の厚さを10〜35nmとしたので、低駆動電圧で液
晶表示素子を駆動することができ、また、液晶の配向欠
陥を低減することができる。
す断面図である。
平面図である。
向を示す平面図である。
加電圧と透過率の関係を示すグラフ、(B)は配向膜の
厚さを30nmとした時の印加電圧と透過率の関係を示
すグラフ図である。
る。
の図であり、(A)は配向膜の表面エネルギーが大きい
場合の配向欠陥の発生状態を示す拡大図であり、(B)
は配向膜の表面エネルギーが小さい場合の配向欠陥発生
状態を示す拡大図である。
TFT、5・・・ゲートライン、6・・・データライン、7・・
・対向電極、8・・・配向膜、9・・・配向膜、10・・・シール
材、11・・・液晶、12・・・ギャップ材、13・・・偏光
板、14・・・偏光板、21・・・行ドライバ、22・・・列ド
ライバ
Claims (4)
- 【請求項1】第1の電極が形成された第1の基板と、 前記第1の電極に対向する対向電極が形成された第2の
基板と、 前記第1の基板と前記第2の基板の対向面の少なくとも
一方に形成され、厚さの和が70nm以下の厚さに形成
された配向膜と、 前記第1と第2の基板間に封止され、強誘電相を有する
液晶と、 を備えることを特徴とする強誘電相を有する液晶を用い
た液晶表示素子。 - 【請求項2】第1の電極が形成された第1の基板と、 前記第1の電極に対向する対向電極が形成された第2の
基板と、 前記第1の基板と前記第2の基板の対向面にそれぞれ形
成され、それぞれ35nm以下の厚さに形成された配向
膜と、 前記第1と第2の基板間に封止され、強誘電相を有する
液晶と、 を備えることを特徴とする強誘電相を有する液晶を用い
た液晶表示素子。 - 【請求項3】前記配向膜は10nm以上の厚さに形成さ
れていることを特徴とする請求項1又は2に記載の強誘
電相を有する液晶を用いた液晶表示素子。 - 【請求項4】前記液晶は、強誘電誘電相と共に反強誘電
相を有する反強誘電性液晶から構成されていることを特
徴とする請求項1、2又は3に記載の強誘電相を有する
液晶を用いた液晶表示素子。
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
JP15707195A JP3097498B2 (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 強誘電相を有する液晶を用いた液晶表示素子 |
US08/672,380 US6151090A (en) | 1995-05-31 | 1996-05-28 | LCD using liquid crystal of ferroelectric and/or antiferroelectric phase having pretilt angle of 1 degree or less |
CN96105392A CN1092342C (zh) | 1995-05-31 | 1996-05-31 | 采用具有铁电相和/或反铁电相液晶的液晶显示器件 |
KR1019960019198A KR100228521B1 (ko) | 1995-05-31 | 1996-05-31 | 강유전상 및/또는 반강유전상을 가진 액정을 이용한 액정표시소자 |
TW085106504A TW325529B (en) | 1995-05-31 | 1996-05-31 | Liquid crystal display device using liquid crystal having ferroelectric phase and/or antiferroelectric phase |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15707195A JP3097498B2 (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 強誘電相を有する液晶を用いた液晶表示素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08328011A true JPH08328011A (ja) | 1996-12-13 |
JP3097498B2 JP3097498B2 (ja) | 2000-10-10 |
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ID=15641606
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15707195A Expired - Fee Related JP3097498B2 (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 強誘電相を有する液晶を用いた液晶表示素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3097498B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5936689A (en) * | 1997-03-14 | 1999-08-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Liquid crystal display device |
US6642990B2 (en) | 2000-09-12 | 2003-11-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Liquid crystal display element with thresholdless voltage transmittance characteristic |
-
1995
- 1995-05-31 JP JP15707195A patent/JP3097498B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5936689A (en) * | 1997-03-14 | 1999-08-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Liquid crystal display device |
US6642990B2 (en) | 2000-09-12 | 2003-11-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Liquid crystal display element with thresholdless voltage transmittance characteristic |
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JP3097498B2 (ja) | 2000-10-10 |
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