JPH09105911A

JPH09105911A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH09105911A
Application number: JP22422996A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Ueno; 耕太郎上野; Nobuyuki Anzai; 信幸安西
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 1997-04-22

Abstract

(57)【要約】【課題】強誘電性液晶を挟持した液晶表示装置における
温度による特性の変化を改善する。【解決手段】強誘電性液晶を配置した液晶表示装置の背
面にヒーターを設けることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に関す
る。詳しくは、強誘電性液晶を挟持した液晶表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】強誘電性液晶は、薄いセル内に於て高速
応答性、双安定性（又はメモリー性とも言う）を有する
ことから大容量薄型ディスプレイ用の液晶として近年高
い注目を浴びている。強誘電性液晶として最も代表的な
ものはｌ９７５年Ｍｅｙｅｒらにより分子設計、合成さ
れた２−メチルプチルｐ−シンナメート（通称ＤＯＢＡ
ＭＢＣ）等であり、これらはカイラルスメクチックＣ相
（以後ＳｍＣ*相と書く）で強誘電性を示す。ＳｍＣ*相
は、ディスプレイ用の液晶として現在最も多く使用され
ているツイストネマチック液晶のネマチック相と異なり
結晶状態に近い相層構造をとるため、セル内で層構造欠
陥が発生し、表示品質低下を招きやすい。

【０００３】また、ＳｍＣ*相はラビング処理等により
表面安定化された薄いセル内では、らせん構造が消滅
し、分子が層法線から時計回りに傾いているドメインと
反時計回りに傾いているドメインが同等のエネルギーレ
ベルにあり、モノドメイン化されにくい。これら、強誘
電液晶の配向は高温域でのカイラルネマチック相（以
後、Ｎ*相と書く）、やスメクチックＡ相（以後ＳｍＣ*
と書く）を用い行われる。つまり、Ｎ*相や、ＳｍＡ相
の一軸状態で一度均一に配向させた後、降温によりＳｍ
Ｃ*相を作る。従って、Ｎ*やＳｍＡ相の状態がそのまま
ＳｍＣ*相まで反映されることとになる。

【０００４】従来、以上に述べたＳｍＣ*相の複雑な特
性を考慮して、ＳｍＣ*相のモノドメインを得る種々の
方法が提案されているが、その中で最も生産性が高く均
一性の良好な方法へはツイストネマチック液晶を配向さ
せる手段として一般的に広く用いられているラビング方
である。ただし、ツイストネマチック液晶を用いた表示
装置と異なる点は、前記したようにＳｍＡ相もしくはＮ
*相で一軸のホモジニアス配列をさせるためラビング処
理は一方の基板のみに施せば良い。一方をラビング処理
したセルに封入させた強誘電性液晶は、封入時に受ける
外部ストレスにより各所で層構造の欠陥が発生している
ため、封入終了後強誘電性液晶の等方性領域まで昇温さ
れ、Ｎ*相からＳｍＡ相、更にＳｍＣ*相まで連続で均一
な相転位をさせるため毎時約−４℃のレートで徐冷し、
均一で層構造欠陥の少ないドメインを作成していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の等方性
領域からＳｍＣ*相への徐冷という方法では、強誘電性
液晶を均一配向させるのに必要なＮ*相において、図３
のようにらせんピッチの温度依存性が存在するため、セ
ル内に高温時の条件に不均一さがあると、Ｎ*相からＳ
ｍＡ相への転位状態がセル内で均一にならない。つま
り、らせんピッチの長いＮ*相からＳｍＡ相へ転移した
部分や、らせんピッチの短いＮ*相からＳｍＡ相へ転移
した部分が現れ、ＳｍＣ*相の状態も必然的に部分的に
変わってしまい、従って、モノドメインは得られない。
更に前述の配向方法で得られるＳｍＣ*相状態には、Ｎ*
のらせんピッチの短いところからＳｍＡ相に転移したメ
モリー性の悪いドメインが混在し、均一なメモリー表示
が得られない。一方、再配向させる温度として等方性領
域まで昇温が必要で表示装置に付属する耐熱性の悪い部
分、例えば偏光子等への悪影響もある。また生産性から
は徐冷する時間が約１０時間と長く、生産効率を悪くす
る原因にもなっていた。

【０００６】そこで、本発明はこのような問題点を解決
するもので、その目的とするところは生産効率が良好
で、且つ液晶の配列が均一でメモリー性の良い表示装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、透明電極と配向膜を有する一対の基板間に強誘電性
液晶を挟持してなる液晶表示装置において、前記強誘電
性液晶を昇温により前記液晶をカイラルスメクチックＡ
相からカイラルネマチック相まで相転移させた後、該カ
イラルネマチック相からスメクチックＡ相を経てカイラ
ルスメクチックＣ相まで降温させて配向したことを特徴
とする。

【０００８】

【作用】本発明の上記の配向方法によれば、Ｎ*相のら
せんピッチが長く、薄いセル厚みのセル中に封入された
場合ホモジニアス配列となるＮ＊相まで昇温すること
で、表示装置全域に均一なホモジニアス配列したＮ*相
を形成し、このＮ*相状態からＳｍＡ相、ＳｍＣ＊相へ
と降温することによりメモリー性の良い均一なドメイン
の形成が可能である。また、セル内に発生したＳｍＣ*
相の層構造欠陥はＮ*層まで昇温することで取り除かれ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】

〔実施例１〕図１は本発明の一実施例における強誘電
性液晶表示装置の断面図である。ソーダガラス基板４、
４’上にイオン拡散防止のため二酸化ケイ素膜がディッ
ピングにより約１２００オングストロームの膜厚で形成
されている（図示していない）。更に、基板４、４’上
には蒸着法により透明電極３、３’である酸化インジウ
ムと酸化スズの合金（以後ＩＴＯ）膜が所望の形状にフ
ォトエッチングにより形成される。また、透明電極３’
上には絶縁膜５が形成されている。次に、配向膜２、
２’であるポリイミド膜を約３００オングストロームの
厚さで印刷、降温焼成により形成する。基板４、４’は
直径１．８μｍの球状ガラス６により間隔が均一に保た
れ、シール材７により接着されている。強誘電性液晶１
はシール材７に設けられた注入孔から真空容器中に於い
て等方性領域まで加熱されながら注入される。ここで用
いた強誘電性液晶はチッソ（株）製ＳＣ−１０１４が９
０％、エステル系ドーパントが１０％のもので、相転移
点は図９（ａ）に示すものである（以後，ＦＬＣ−Ａと
書く）。

【００１０】また，Ｎ＊層でのらせんピッチは図３に示
すように高温側ほどピッチは短くなっている。注入の完
了したセルに偏光子８、８’をクロスにこるとなるよう
に貼り付け、駆動用回路を接続し、パネルモジュール化
する。駆動用回路等の取り付け工程を終了したセル内の
ドメインは外部ストレス等により各所で層構造欠陥を生
じている。層構造欠陥を取り除き、セル全域にメモリー
性の良好なモノドメインを作るため、図４に示した恒温
漕９で、配向処理を行った。Ｎ*相のらせんピッチが十
分長いＮ*相の低温域の７２度まで、温度計１０で温度
モニターしながら、昇温し１０分間７２℃を保持した
後、ヒーターを切り扉をわずかに解放して降温した。こ
の時の温度プロファイルを図２に示す。配向処理された
パネルモジュール１１を取り出し透明照明で外観検査し
たところ、パネル全域がモノドメインとなっており更に
図５に示す電圧を印可し透過光強度を測定したところ、
図５実線で示す完璧な双安定性（メモリー性）が得られ
た。

【００１１】〔実施例２〕図９（ｂ）は本発明の第２の
実施例で使用した強誘電性液晶の相転移温度である。液
晶材料はチッソ（株）製ＣＳ−１０１５が９０％、エス
テル系ドーパントが１０％のもので、Ｎ以後ＦＬＣ−Ｂ
と書く）Ｎ＊層でのらせんピッチは、ＦＬＣ−Ａより、
７２℃で５ミクロン長く高温域ではＦＬＣ−Ａの如くさ
せんピツチは滅小してゆく、図１と同じセルに、ＦＬＣ
−Ｂを注入し、偏光を貼り付けた後駆動用回路を取り付
け、図４の恒温槽内で図２の温度プロフアイルで配向処
理した。図２の温度プロフアインで配向処理されたパネ
ルモジュールは透過光での外観検査でモノドメイン化さ
れている事が確認され、またメモリー性もＯＮとＯＦＦ
レぺル双方共良好で図５にほぼ等しい特性得格られた。

【００１２】〔実施例３〕図７は本発明の大の実施例を
示した図であるる、ＦＬＣ−Ａを用いた実施例１と同様
のパネルモジュールｌｌを、べルトコンべアーｌ２で搬
送しながら、ヒーター１３で配向処理を行なったもので
ある。パネルモジュールの温度はＯＮ度計ｌ５てモニタ
ーしたところ図６の温度プロフアイルを示していた。本
実施例の配向処理を施したパネルモジユールｌｌを、透
過光観察したところ、モノドメインが形成されていた。
また、光学特性も図５実線と同様であった。

【００１３】〔実施例４〕図８は本発明４の実施例に
おけるパネルモジュールケースの断面図でＦＬＣ−Ａを
用いている。土偏光子と下偏光子と反射板を貼り付けた
セル１６に、駆動用回路ｌ８がフレキンフ゛ルテープ１９
により接続され、駆動用回路１８とセル１６の間に板状
ヒーターｌ７が挟持され。ケース２０により保持されて
いる。ヒーターｌ７は外部電源により加熱される。図８
に示すケース組上がり状態では、組立て時の外力や、持
ち運ぴ時に加わる衝撃等により、セル内の配向欠陥が生
じている。本実施例では、板状ヒーターｌ７をケース内
に配置し、図６に示した温度プロンフアイルにほぼ従い
配向処理を行なった。配向処理を実施したセルではモノ
ドメインが得られ、表示したパターンもメモリー性が良
好で、メモリーの均一性も良好であった。

【００１４】尚、本実施例において次のことが見い出さ
れた。

【００１５】（１）Ｎ*相のらせんピツチは５ミクロン
以上が好ましく、良好なモノドメインがられる。

【００１６】（２）恒温槽によ多昇温する際の温度につ
いてはＮ*相とＳｍＡ相の相転移温度から１０℃を超え
ない範囲ならは良く、望ましくは５℃を超えない範囲で
あっった。即ち、Ｎ*相とＳｍＡ相の相転移温度から１
０℃を超える温度雰囲気中では、Ｎ＊のらせんピッチも
短くなってしまうことや、Ｎ＊相と等方性領域との相転
移温度に近くなり均一でメモリ性の良いドメインが得ら
れなくなるのである。

【００１７】（３）前記の昇温温度にて、保持する時間
は、パネルモジュウール全体が設定された温度になれば
良く、特に限定するものではない。

【００１８】（４）本実施例では昇温する、雰囲気は大
気中で行なったが特に問題はなかった。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、Ｎ*
相のらせんピッチの長い温度域を配向処理の開始点とし
て用いるにめ、以下の様な効果が得られる。

【００２０】（１）Ｎ*相での状態がセル内てらせんピ
ッチの長いホモジニアス配列で均一化されるため、降温
した際のＳｍＡ相とＳｍＣ*相も均一化されモノドメイ
ンが得られる。

【００２１】（２）Ｎ*相の分子状態がらせんピッチの
長いホモジニアス配列であると、形成されるＳｍＣ*相
のメモリー性が良好であるが、このＮ*相でのホモジニ
アス配列が均一形成できるので、メモリー性の良い表示
装置が容易に得られる。

【００２２】（３）Ｎ*相のらせんピッチが長いため、
ＳｍＡ相への相転移が短時間のうちにスムーズに行なわ
れるので、配向処理の短時間化が可能。

【００２３】（４）配向処理温度が７０度前後と低いの
で、偏光子へのダメージが少ない。

【００２４】（５）低温、短時間処理が可能なので、実
用レベルのパネルモジュールケースへのヒーターの組入
れができ、表示装置使用段階において配向処理が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の強誘電性液晶表示装置のセルの断面
図。

【図２】本発明の配向処理温度プロファイルを示す図。

【図３】本発明のカイラルネマチック相のらせんピッチ
を示す図。

【図４】配向処理に使用した恒温槽の断面図。

【図５】強誘電性液晶の光学応答を示す図。

【図６】本発明の第３の実施例の配向処理温度プロファ
イルを示す図。

【図７】第３の実施例で配向処理に使用したベルトコン
ベアーの断面図。

【図８】本発明の第４の実施例の液晶表示装置の断面
図。

【図９】本発明の第ｌ〜４の実施例で使用した強誘電性
液晶の相転移温度を示した図。

【符号の説明】

ｌ・・・強誘電性液晶２、２’・・・配向膜３，３’・・・透明電極４、４’・・・ガラス基板５・・・絶縁膜６・・・球状ガラス７・・・シール材８、８’・・・偏光子９・・・恒温槽１０・・・温度計１１・・・パネルモジュール１２・・・搬送ベルト１３、１３’・・・ヒーター１４・・・搬送ベルト進行方向１５・・・温度計１６・・・液晶パネル１７・・・板状ヒーター１８・・・駆動回路１９・・・フレキシブルテープ２０・・・ケース

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年９月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】強誘電性液晶は、薄いセル内に於て高速
応答性、双安定性（又はメモリー性とも言う）を有する
ことから大容量薄型ディスプレイ用の液晶として近年高
い注目を浴びている。強誘電性液晶として最も代表的な
ものは１９７５年Ｍｅｙｅｒらにより分子設計、合成さ
れた２−メチルプチルｐ−シンナメート（通称ＤＯＢＡ
ＭＢＣ）等であり、これらはカイラルスメクチックＣ相
（以後ＳｍＣ*相と書く）で強誘電性を示す。ＳｍＣ*相
は、ディスプレイ用の液晶として現在最も多く使用され
ているツイストネマチック液晶のネマチック相と異なり
結晶状態に近い層構造をとるため、セル内で層構造欠陥
が発生し、表示品質低下を招きやすい。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】従来、以上に述べたＳｍＣ*相の複雑な特
性を考慮して、ＳｍＣ*相のモノドメインを得る種々の
方法が提案されているが、その中で最も生産性が高く均
一性の良好な方法はツイストネマチック液晶を配向させ
る手段として一般的に広く用いられているラビング法で
ある。ただし、ツイストネマチック液晶を用いた表示装
置と異なる点は、前記したようにＳｍＡ相もしくはＮ*
相で一軸のホモジニアス配列をさせるためラビング処理
は一方の基板のみに施せば良い。一方をラビング処理し
たセルに封入させた強誘電性液晶は、封入時に受ける外
部ストレスにより各所で層構造の欠陥が発生しているた
め、封入終了後強誘電性液晶の等方性領域まで昇温さ
れ、Ｎ*相からＳｍＡ相、更にＳｍＣ*相まで連続で均一
な相転位をさせるため毎時約−４℃のレートで徐冷し、
均一で層構造欠陥の少ないドメインを作成していた。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、一対の基板間にメモリー性を有する液晶を挟持して
なる液晶セルがケース内に保持されてなる液晶表示装置
において、前記一方の基板背面にヒーターが配置されて
なることを特徴とする。また、前記液晶セルには駆動用
回路が接続されてなり、前記液晶セルと前記駆動用回路
との間に前記ヒーターが配置されてなることを特徴とす
る。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】また，Ｎ＊層でのらせんピッチは図３に示
すように高温側ほどピッチは短くなっている。注入の完
了したセルに偏光子８、８’をクロスニコルとなるよう
に貼り付け、駆動用回路を接続し、パネルモジュール化
する。駆動用回路等の取り付け工程を終了したセル内の
ドメインは外部ストレス等により各所で層構造欠陥を生
じている。層構造欠陥を取り除き、セル全域にメモリー
性の良好なモノドメインを作るため、図４に示した恒温
漕９で、配向処理を行った。Ｎ*相のらせんピッチが十
分長いＮ*相の低温域の７２度まで、温度計１０で温度
モニターしながら、昇温し１０分間７２℃を保持した
後、ヒーターを切り扉をわずかに解放して降温した。こ
の時の温度プロファイルを図２に示す。配向処理された
パネルモジュール１１を取り出し透明照明で外観検査し
たところ、パネル全域がモノドメインとなっており更に
図５に示す電圧を印加し透過光強度を測定したところ、
図５実線で示す完璧な双安定性（メモリー性）が得られ
た。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】〔実施例２〕図９（ｂ）は本発明の第２の
実施例で使用した強誘電性液晶の相転移温度である。液
晶材料はチッソ（株）製ＣＳ−１０１５が９０％、エス
テル系ドーパントが１０％のもので、（以後ＦＬＣ−Ｂ
と書く）Ｎ＊層でのらせんピッチは、ＦＬＣ−Ａより、
７２℃で５ミクロン長く高温域ではＦＬＣ−Ａの如くら
せんピツチは減少してゆく。図１と同じセルに、ＦＬＣ
−Ｂを注入し、偏光子を貼り付けた後駆動用回路を取り
付け、図４の恒温槽内で図２の温度プロフアイルで配向
処理した。図２の温度プロファイルで配向処理されたパ
ネルモジュールは透過光での外観検査でモノドメイン化
されている事が確認され、またメモリー性もＯＮとＯＦ
Ｆレベル双方共良好で図５にほぼ等しい特性が得られ
た。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】〔実施例３〕図７は本発明の第３の実施例
を示した図である。ＦＬＣ−Ａを用いた実施例１と同様
のパネルモジュール１１を、べルトコンべアー１２で搬
送しながら、ヒーター１３で配向処理を行なったもので
ある。パネルモジュールの温度は温度計１５でモニター
したところ図６の温度プロフアイルを示していた。本実
施例の配向処理を施したパネルモジユール１１を、透過
光観察したところ、モノドメインが形成されていた。ま
た、光学特性も図５実線と同様であった。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】〔実施例４〕図８は本発明４の実施例にお
けるパネルモジュールケースの断面図でＦＬＣ−Ａを用
いている。上偏光子と下偏光子と反射板を貼り付けたセ
ル１６に、駆動用回路１８がフレキシブルテープ１９に
より接続され、駆動用回路１８とセル１６の間に板状ヒ
ーター１７が挟持され、ケース２０により保持されてい
る。ヒーター１７は外部電源により加熱される。図８に
示すケース組上がり状態では、組立て時の外力や、持ち
運び時に加わる衝撃等により、セル内の配向欠陥が生じ
ている。本実施例では、板状ヒーター１７をケース内に
配置し、図６に示した温度プロフアイルにほぼ従い配向
処理を行なった。配向処理を実施したセルではモノドメ
インが得られ、表示したパターンもメモリー性が良好
で、メモリーの均一性も良好であった。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】（１）Ｎ*相のらせんピツチは５ミクロン
以上が好ましく、良好なモノドメインが得られる。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】（２）恒温槽により昇温する際の温度につ
いてはＮ*相とＳｍＡ相の相転移温度から１０℃を超え
ない範囲ならは良く、望ましくは５℃を超えない範囲で
あっった。即ち、Ｎ*相とＳｍＡ相の相転移温度から１
０℃を超える温度雰囲気中では、Ｎ＊のらせんピッチも
短くなってしまうことや、Ｎ＊相と等方性領域との相転
移温度に近くなり均一でメモリ性の良いドメインが得ら
れなくなるのである。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】（３）前記の昇温温度にて、保持する時間
は、パネルモジュール全体が設定された温度になれば良
く、特に限定するものではない。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、一方
の基板背面にヒーターが配置されているので、ヒーター
により基板間に挟持された液晶を加熱することができ、
液晶の配向が均一な液晶表示装置が得られる。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】削除

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】削除

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】削除

【手続補正１６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】削除

【手続補正１７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】削除

【手続補正１８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の強誘電性液晶表示装置のセルの断面
図。

【図２】本発明の配向処理温度プロファイルを示す図。

【図４】配向処理に使用した恒温槽の断面図。

【図５】強誘電性液晶の光学応答を示す図。

【図８】本発明の第４の実施例の液晶表示装置の断面
図。

【図９】本発明の第１〜４の実施例で使用した強誘電性
液晶の相転移温度を示した図。

【符号の説明】ｌ・・・強誘電性液晶２、２’・・・配向膜３，３’・・・透明電極４、４’・・・ガラス基板５・・・絶縁膜６・・・球状ガラス７・・・シール材８、８’・・・偏光子９・・・恒温槽１０・・・温度計１１・・・パネルモジュール１２・・・搬送ベルト１３、１３’・・・ヒーター１４・・・搬送ベルト進行方向１５・・・温度計１６・・・液晶パネル１７・・・板状ヒーター１８・・・駆動回路１９・・・フレキシブルテープ２０・・・ケース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明電極と配向膜を有する一対の基板間
に強誘電性液晶を挟持してなる液晶表示装置において、
前記強誘電性液晶を昇温により前記液晶をカイラルスメ
クチックＡ相からカイラルネマチック相まで相転移させ
た後、該カイラルネマチック相からスメクチックＡ相を
経てカイラルスメクチックＣ相まで降温させて配向した
ことを特徴とする液晶表示装置。