JPH1068923A - 液晶素子及びそれを用いた液晶装置 - Google Patents

液晶素子及びそれを用いた液晶装置

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JPH1068923A
JPH1068923A JP9153664A JP15366497A JPH1068923A JP H1068923 A JPH1068923 A JP H1068923A JP 9153664 A JP9153664 A JP 9153664A JP 15366497 A JP15366497 A JP 15366497A JP H1068923 A JPH1068923 A JP H1068923A
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Hiroyuki Tokunaga
博之 徳永
Yuji Matsuo
雄二 松尾
Haruo Tomono
晴夫 友野
Koichi Sato
公一 佐藤
Akira Tsuboyama
明 坪山
Kazunori Katakura
一典 片倉
Shinjiro Okada
伸二郎 岡田
Yuko Yokoyama
優子 横山
Masaru Kamio
優 神尾
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブックシェルフ構造或はそれに近い傾き角の
小さな構造の液晶層を安定してとり、かつ優れた配向状
態をとり、特に、高コントラスト、高精細、高輝度であ
り、良好な動画表示を行い得る液晶素子を提供する。 【解決手段】 フルオロカーボン末端鎖を有する液晶化
合物を含有する液晶組成物を一対の配線基板間に挟持
し、一対の配線基板の少なくとも一方に、パターン形状
を有する金属電極とその間隙に設けられたUV硬化樹脂
とが設けられており、該金属電極と導通するように透明
電極が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータの端
末ディスプレイ、各種フラットパネルディスプレイ、ワ
ードプロセッサ、タイプライタ、テレビ受像機、ビデオ
カメラのビューファインダ、プロジェクタの光バルブ、
液晶プリンタの光バルブ等に用いられる液晶素子とその
製造方法、該素子を用いた液晶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、最も広範に用いられてきてい
るディスプレイとしてCRTが知られており、テレビや
VTRなどの動画出力、或いはパソコンのモニターとし
て広く用いられている。しかしながら、CRTはその特
性上、静止画像に対しては、フリッカや解像度不足によ
る走査縞等が視認性を低下させたり、焼き付きによる蛍
光体の劣化が起こったりする。また、最近ではCRTが
発生する電磁波が人体に悪影響を与えることがわかり、
VDT作業者の健康を害する恐れがある。そして、構造
上、画面後方に広く体積を有するため、オフィス、家庭
の省スペース化を阻害している。
【0003】このようなCRTの欠点を解決するものと
して、液晶素子がある。例えばエム・シャット(M.S
chadt)とダブリュー・ヘルフリッヒ(W.hel
frich)著“アプライド・フィジックス・レター
ス”(Applied Physics Letter
s”)第18巻、第4号(1971年2月15日発行)
第127〜128頁において示されたツイステッド・ネ
マティック(twistedNematic:TN)液
晶を用いたものが知られている。
【0004】このTN液晶を用いた液晶素子の一つとし
て、コスト面での優位性を持つ単純マトリクスタイプの
液晶素子がある。この液晶素子は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ため、画素数が制限されてい
た。
【0005】近年、このような単純マトリクスタイプの
液晶素子に対して、TFTと言われる液晶素子の開発が
行われている。このタイプは一つ一つの画素にトランジ
スタを作製し、各画素での動作を制御するため、クロス
トークや応答速度の問題は解決される反面、大面積にな
ればなるほど、不良画素なく液晶素子を作製することが
工業的に非常に困難であり、また可能であっても多大な
コストが発生する。
【0006】このような従来型の液晶素子の欠点を改善
するものとして、強誘電性液晶分子の屈折率異方性を利
用して、偏光素子との組合せにより、透過光線を制御す
る型の表示素子がクラーク(Clark)及びラガウェ
ル(Lagerwall)により提案されている(特開
昭56−107216号公報、米国特許第436792
4号明細書)。この強誘電性液晶は、一般に特定の温度
域において、カイラルスメクティックC相又はカイラル
スメクティックH相を有し、この温度域において、加え
られる電界に応答して第1の安定状態と第2の安定状態
のいずれかを取り、且つ電界の印加のない時は、その状
態を維持する性質、即ち双安定性を有し、自発分極によ
り反転スイッチングを行うため、非常に速い応答速度を
示す上、メモリ性のある双安定状態を発現させることが
できる。さらに視野角特性も優れていることから、特
に、高速、高精細、大面積の表示素子或いはライトバル
ブとして適していると考えられる。また、最近では、チ
ャンダニ、竹添らにより、3つの安定状態を有するカイ
ラルスメクティック反強誘電性液晶素子も提案されてい
る〔ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フ
ィジックス(Japanese Journal of
Applied Physics)第27巻、198
8年L729頁〕。
【0007】このようなカイラルスメクティック液晶素
子においては、例えば「強誘電性液晶の構造と物性」
(コロナ社、福田敦夫、竹添秀男著、1990年)に記
載されているように、ジグザグ状の配向欠陥の発生や、
上下基板間での液晶分子のねじれ(スプレイ配向とい
う)により、コントラストを低下させる場合があるとい
う問題があった。この欠陥は、素子構成において、上下
基板間に担持されたカイラルスメクティック液晶の層状
構造が2種類のシェブロン状(山形状)の構造を形成し
ていることによると考えられる。
【0008】この問題を解決する一つの方法として、プ
レティルト角を持たせることにより、シェブロン層構造
を一方向にそろえ、液晶分子の上限基板間のねじれ状態
を一様状態(ユニフォーム配向という)よりも弾性エネ
ルギー的に不安定にする方法がある。
【0009】また他の方法としては、液晶層構造を
「く」の字に折れたシェブロン構造から、各層の傾きが
小さく大略平行に配列した本棚状の構造である、ブック
シェルフといわれる層状構造、あるいはそれに近い構造
を形成し、ジグザグ欠陥を解消すると同時にユニフォー
ム配向を実現し、高コントラストを実現する方法がある
(例えば「次世代液晶ディスプレイと液晶材料」(株)
シーエムシー、福田敦夫編、1992年)。ブックシェ
ルフ層構造を実現するには、一つには、ナフタレン系液
晶材料を用いる方法があるが、この場合、ティルト角が
10°程度であり、理論的最大透過率が得られる22.
5°と比べて非常に小さく、低透過率という問題があ
る。他の代表的な例としては、シェブロン構造を取って
いる液晶素子に外部から電場を加えてブックシェルフ構
造を誘起する方法があるが、この方法は、温度などの外
部刺激に対しての不安定性が問題となっている。
【0010】ブックシェルフ或いはそれに近い層構造を
呈する液晶として、パーフルオロエーテル側鎖を持つ液
晶性化合物(米国特許第5,262,082号明細
書)、液晶組成物(1993年、第4回強誘電液晶国際
会議、P−46、Marc D.Radcliffe
ら)等が提案されている。これらの液晶材料によれば、
電場等の外部場を須いずともブックシェルフあるいはそ
れに近い層傾きの小さな構造を最適なティルト角で現出
することが可能である。しかしながら、上記パーフルオ
ロエーテル側鎖を持つ液晶性化合物は、コレステリック
相を有さず最終的に充分に良好な配向状態を得ることが
困難である。
【0011】ところで、液晶素子は、少なくとも電極が
形成された配線基板間に液晶を挟持して形成されてい
る。その際、電極としては、インジウム錫酸化物(IT
O)等からなる透明電極が用いられている。
【0012】透明電極の性能としては、光透過率が高い
こと及び抵抗率が低いことが要求される。液晶素子は、
その光透過率を制御することによって、ディスプレイや
光シャッタ等として用いられるため、透明電極等の部材
の光透過率が低いと、コントラストが低下する恐れがあ
り好ましくない。加えて、液晶素子は、2枚の配線基板
間に液晶を挟持して、該液晶に電界を印加して使用する
ものであり、電気回路的には容量性の負荷である。その
ため、透明電極における電圧波形の伝搬遅延が無視でき
ない。
【0013】ところが、ITOからなる透明電極の抵抗
率は、シート抵抗で20〜400Ω、体積抵抗で200
×10-8Ωm〜4000×10-8Ωmであり、金属材料
と比べてかなり高い(例えばアルミニウムの体積抵抗は
3×10-8Ωm程度)という問題点があった。抵抗率を
下げるために透明電極の膜厚を大きくする方法が考えら
れるが、これは光透過率の低下を招くため実用的ではな
い。そのため、液晶素子の有効光学変調領域(表示素子
においては表示領域)の大面積化、高精細化に伴い、透
過電極の抵抗率が高いことによる電圧波形の伝搬遅延が
問題になっていた。特に、セル厚が小さいカイラルスメ
クチック液晶素子、とりわけセル厚が1〜3μmと薄
く、通常のTN液晶素子の1/3〜1/5である表面安
定化型強誘電性液晶素子では、セル厚の比較的大きいT
N液晶素子と比べて、同じ電極基板を用いても電圧波形
の伝搬遅延が大きくなってしまう。
【0014】上記の問題点を改善するために、ITOか
らなる透明電極にクロム(体積抵抗15×10-8Ωm程
度)やモリブデン(体積抵抗6×10-8Ωm程度)等の
金属配線を併設することが行われていた(例えば、特公
平6−19497号等)。
【0015】しかしながら、金属配線を併設したとして
も、セル厚(液晶層厚)が限られていることにより金属
配線の厚さを大きくできない点、金属配線の存在により
液晶−基板界面に凹凸が生じることにより配向欠陥が発
生する点、等の問題点が残されていた。特に、明確なス
メクティック層構造を有するカイラルスメクティック液
晶素子では、配向欠陥の発生が顕著となるため問題であ
った。とりわけ、コレステリック相を有さないフッ素含
有液晶化合物を含有する液晶組成物を用いた液晶素子で
は、配向欠陥の発生により満足な光学変調が行われなく
なるという問題があった。さらに、フッ素含有液晶化合
物を含有する液晶組成物を用いて動画表示を行う際に、
波形の遅延による表示不良を解消できる程度にまで、金
属配線を厚くすることができなかった。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、特に、電
極の低抵抗化と液晶−基板界面の平坦化とを実現するこ
とによって、ブックシェルフ構造或いはそれに近い層傾
きの小さな構造の液晶層を安定してとり、かつ優れた配
向状態をとり、高コントラスト、高精細、高輝度であ
り、良好な動画表示を行い得る液晶素子を提供すること
である。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、対向する一対の配線基板間に液晶組成物
を挟持してなる液晶素子において、前記一対の配線基板
の少なくとも一方は、透光性基材と、主電極と、該主電
極の透光性基材側の少なくとも一部に電気的に接続した
補助電極と、からなる複数の電極と、前記透光性基材の
対向面上の、前記電極を構成する補助電極相互の間隙に
形成された絶縁層と、を少なくとも備えており、前記液
晶組成物は、フルオロカーボン末端部分及び炭化水素末
端部分を有し、該両末端部分が中心核によって結合さ
れ、スメクティック中間相又は潜在的スメクティック中
間相を持つフッ素含有液晶化合物を含有する液晶組成物
である、ことを特徴とする液晶素子及び該素子を用いた
液晶装置である。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。
【0019】図1は、本発明にかかる液晶素子の一例を
示す模式的な断面図である、この液晶素子は、一対の電
極基板間に液晶組成物2を挟持してなる。
【0020】図中1a、1bは、透光性基材であり、透
光性基材上1a、1b上には、複数の補助電極3a、3
bが、パターン状に形成されており、該補助電極3a、
3bの間隙を埋めるように、高分子材料等からなる絶縁
層4a(不図示)、4bが形成されている。補助電極と
高分子材料等からなる絶縁層との上には、補助電極と電
気的に接続されるように、主電極5a、5bが形成され
ている。そして、主電極を被覆するように、配向制御層
7a、7bが形成されている。また、電極基板間隔はビ
ーズ状スペーサー8で一定に保たれており、液晶組成物
2の周囲はシール材(不図示)によってシールされてい
る。
【0021】ここで、透光性基材1a側が光入力側(表
示素子ではバックライト側)であり、透光性基材1b側
が光出力側(表示素子では観察者側)である。また、本
実施の形態では、透光性基材1bと補助電極3bとの間
に遮光部材6が設けられている。
【0022】透光性基材1a、1bは、光を透過する性
質を有すると共に表面が平滑な板状部材であればどのよ
うなものであっても良く、例えばガラス板やプラスチッ
ク板等液晶素子用基板として通常用いられるものを用い
ることができる。但し、透光性に優れている点、表面を
平滑にする加工性の点、並びに、強度の点からはガラス
板を用いることが好ましく、具体的には、厚さが0.7
〜1.1mm程度の青板ガラス等であって、両面が研磨
されており平行度の高いもの、等を用いることができ
る。
【0023】補助電極3a、3bとしては、低抵抗の材
料を適宜用いることができる。その際、0.3μm以上
の厚さに成膜することが容易であることが好ましく、透
光性基材1a、1b上に直接補助電極を設ける場合に
は、透光性基材との密着性が優れていることが好まし
い。補助電極の材料としては、例えば、導電性微粒子を
分散した樹脂や、金属を用いることができる。例えば金
属としては、アルミニウム、クロミウム、モリブデン、
タンタル、ニッケル、銅やこれらの合金(例えば、モリ
ブデン−タンタル合金、アルミニウム−硅素−銅合金
等)等を用いることができる。補助電極の厚さは、0.
3〜3μmが好ましいが、用いる材料の物性(特に抵抗
値や成膜性)によって適宜設定することができる。ま
た、補助電極は主電極よりも低抵抗であることが好まし
い。なお、この補助電極は異種材料の積層構成としても
よい。
【0024】高分子材料からなる絶縁層4a、4bに
は、光透過率の高い材料が好適に用いられる。具体的に
は、紫外線(以下、UV光とする)を照射することによ
り硬化する紫外線硬化型樹脂(以下、UV硬化樹脂とす
る)の他、熱硬化型樹脂、常温硬化型樹脂、2液反応型
樹脂等を用いることができ、さらに、樹脂以外の高分子
材料を用いることができる。成型性に優れている等の点
で、UV硬化樹脂を用いることが好ましい。
【0025】UV硬化樹脂としては、UV硬化型の樹脂
モノマーやオリゴマーと光開始剤の混合組成物からなる
通常の樹脂組成物を用いることができ、アクリル系、エ
ポキシ系等の樹脂を用いることができるが、製造工程
(例えば、透明電極を形成する工程や配向膜を焼成する
工程)に耐え得るよう、耐熱性、耐薬品性、耐洗浄性を
具備していることが好ましい。例えば、主成分である反
応性オリゴマーに耐熱性のある分子構造を導入したもの
や、多環性モノマーにより架橋密度を高めたもの等が用
いられ得る。
【0026】また、透光性基材と絶縁層との界面での反
射、屈折を小さくするという点から、透光性基材と絶縁
層との屈折率がほぼ等しいことが好ましい。具体的に
は、これらの屈折率の差が±0.1以内であることが好
ましく、±0.05以内であることがさらに好ましい。
【0027】ここで、前記補助電極の表面(主電極と補
助電極との界面)と前記透光性基材との間の距離は、前
記絶縁層の表面と前記透光性基材との間の距離(透光性
基材上に直接絶縁層を設ける場合絶縁層の厚さ)以上
(同一である場合を含む)であることが好ましい。例え
ば、透光性基材上に直接補助電極を設ける場合、補助電
極の厚さが絶縁層の厚さ以上であることが好ましい。こ
のようにすることによって、主電極と補助電極との間で
容易に導通をとることができる。但し、電極基板表面の
平坦性を確保するという観点から、補助電極の表面と透
光性基材との間の距離と、絶縁層の表面と透光性基材と
の間の距離との差は、200nm以下であることが好ま
しい。また、絶縁層の表面はほぼ平坦であることが好ま
しく、絶縁層の表面の凹凸は±30nm以下であること
が好ましい。
【0028】主電極5a、5bとしては、酸化インジウ
ム、酸化錫、酸化インジウム錫(ITO)等からなる透
明電極が好適に用いられ、インジウム:錫=85:15
〜97:3のITOが特に好適に用いられる。
【0029】遮光部材6としては、光透過率の低いもの
を用いることができ、例えば、金属、金属酸化物等の金
属化合物、樹脂等を適宜選択して用いることができる。
遮光部材6は光学的に黒であることが反射防止の点から
好ましい。また、導電性の遮光部材を用い、補助電極と
導通をとることにより、電圧波形の伝搬遅延をさらに小
さくすることができる。また、遮光部材6は液晶素子の
光出力側(表示素子の場合観察者側)の配線基板に設け
ることが好ましい。
【0030】配向制御層7a、7bとしては、ポリイミ
ド、ポリピロール、ポリビニルアルコール、ポリアミド
イミド、ポリエステルイミド、ポリパラキシレン、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、ポリアニ
リン、セルロース樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂等
からなる有機膜、あるいはSiOの斜方蒸着膜やポリシ
ロキサン等の無機膜を適宜選択して用いることができ
る。
【0031】少なくとも、一方の配線基板に設けられた
配向制御層には、ラビング処理等の一軸配向処理を施す
ことが好ましい。また、一方の配向制御層は一軸配向処
理の施されたナイロン、ポリイミド等からなる配向制御
層とし、他方の配向制御層は一軸配向処理を施さないシ
ランカップリング剤、ポリイミド、ポリシロキサン等の
配向制御層とすることがさらに好ましい。一方の配向制
御層を2層構造とし、その液晶と接する面のみに一軸配
向処理を施してもよい。
【0032】一軸配向処理の施された配向制御層の材料
としては、容易に形成されやすく配向制御能力が高いと
いう点から、ポリアミック酸溶液を塗布、焼成して形成
されるポリイミドの一軸配向処理膜、特にラビング処理
膜が好ましく用いられる。用いられるポリイミドとして
は、本発明に用いられる液晶組成物を配向させやすい分
子構造として、剛直性、直線性、結晶性の高いものが好
ましく、具体的には、以下の一般式で表わされる繰り返
し単位構造を有するポリイミドが好ましく用いられる。
【0033】
【外3】 または炭素数1から20のアルキレン基を表し、P1
2 はイミド結合を表す。M1 は単結合または−O−を
表し、aは0、1、2を表す。)
【0034】上記ポリイミドの繰り返し単位構造の具体
例を以下に列挙する。
【0035】
【外4】
【0036】また、配向制御層7a、7bと主電極5
a、5bとの間には、それぞれ、20〜300nmの厚
さのTa25 膜、SiO2 膜、TiO2 膜等のショー
ト防止用の絶縁膜を設けてもよい。
【0037】次に、本発明で用いられる液晶組成物につ
いて説明する。
【0038】本発明において、用いる液晶組成物は、フ
ルオロカーボン末端部分及び炭化水素末端部分を有し、
該両末端部分が中心核によって結合され、スメクティッ
ク中間相又は潜在的スメクティック中間相を持つフッ素
含有液晶化合物を含有するものである。
【0039】前記フッ素含有液晶化合物としては、フル
オロカーボン末端部分が、−D1 −Cxa2xa −Xで表
される基、(但し、上記式中xaは1〜20であり、X
は−H又は−Fを表し、D1 は、−CO−O−(CH
2ra−、−O−(CH2ra−、−(CH2ra−、
−O−SO2 −、−SO2 −、−SO2 −(CH2ra
−、−O−(CH2ra−O−(CH2rb−、−(C
2ra−N(Cpa2pa+1 )−SO2 −、又は−(C
2ra−N(Cpa2pa+1 )−CO−を表す。ra及
びrbは、独立に1〜20であり、paは0〜4であ
る。)。
【0040】或いは、−D2 −(Cxb2xb −O)za
ya2ya+1 で表される基、(但し、上記式中xbはそ
れぞれの(Cxb2xb −O)に独立に1〜10であり、
yaは、1〜10であり、zaは1〜10であり、D2
は、−CO−O−Crc2rc 、−O−Crc2rc −、−
rc2rc −、−O−(Csa2sa −O)ta−Crd
2rd −、−O−SO2 −、−SO2 −、−SO2 −Crc
2rc −、−Crc2rc −N(Cpb2pb+1 )−SO2
−、−Crc2rc −N(Cpb2pb+1 )−CO−、単結
合から選ばれ、rc及びrdはそれぞれ独立に1〜20
であり、saはそれぞれの(Csa2sa −O)に独立に
1〜10であり、taは1〜6であり、pbは0〜4で
ある。)であるような化合物を用いることができる。
【0041】特に好ましくは、下記一般式(I)、或い
は(II)で表されるフッ素含有液晶化合物を用いるこ
とができる。
【0042】
【外5】 を表わす。
【0043】ga、ha、iaは独立に0〜3の整数
(但し、ga+ha+iaは少なくとも2である)を表
わす。
【0044】夫々のL1 とL2 は独立に、単結合、−C
O−O−、−O−CO−、−COS−、−S−CO−、
−CO−Se−、−Se−CO−、−CO−Te−、−
Te−CO−、−CH2 CH2 −、−CH=CH−、−
C≡C−、−CH=N−、−N=CH−、−CH2 −O
−、−O−CH2 −、−CO−又は−O−を表わす。
【0045】夫々のX1 、Y1 、Z1 はA1 、A2 、A
3 の置換基であり、独立に−H、−Cl、−F、−B
r、−I、−OH、−OCH3 、−CH3 、−CN、又
は−NO2 を表わし、夫々のja、ma、naは独立に
0〜4の整数を表わす。
【0046】J1 は、−CO−O−(CH2ra−、−
O−(CH2ra−、−(CH2ra−、−O−SO2
−、−SO2 −、−SO2 −(CH2ra−、−O−
(CH 2ra−O−(CH2rb−、−(CH2ra
N(Cpa2pa+1 )−SO2 −、又は−(CH2ra
N(Cpa2pa+1 )−CO−を表わす。ra及びrb
は、独立に1〜20であり、paは0〜4である。
【0047】R1 は、−O−Cqa2qa −O−Cqb
2qb+1 、−Cqa2qa −O−Cqb2qb+1 、−Cqa
2qa −R3 、−O−Cqa2qa −R3 、−CO−O−C
qa2qa−R3 、又は−O−CO−Cqa2qa −R3
表し、直鎖状、分岐状のいずれであっても良い(但し、
3 は、−O−CO−Cqb2qb+1 、−CO−O−Cqb
2qb+1 、−H、−Cl、−F、−CF3 、−NO2
−CNを表わし、qa及びqbは独立に1〜20であ
る)。
【0048】R2 はCxa2xa −Xを表わす(Xは−H
又は−Fを表し、xaは1〜20の整数である)。
【0049】
【外6】 を表す。
【0050】gb、hb、ibはそれぞれ独立に0〜3
の整数(但し、gb+hb+ibは少なくとも2であ
る)を表わす。
【0051】夫々のL3 、L4 は独立に、単結合、−C
O−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO
−、−CO−Se−、−Se−CO−、−CO−Te
−、−Te−CO−、−(CH2 CH2ka−(kaは
1〜4)、−CH=CH−、−C≡C−、−CH=N
−、−N=CH−、−CH2 −O−、−O−CH2 −、
−CO−又は−O−を表わす。
【0052】夫々のX2 、Y2 、Z2 はA4 、A5 、A
6 の置換基であり、独立に−H、−Cl、−F、−B
r、−I、−OH、−OCH3 、−CH3 、−CF3
−O−CF3 、−CN、又は−NO2 を表し、夫々のj
b、mb、nbはそれぞれ0〜4の整数を表わす。
【0053】J2 は、−CO−O−Crc2rc −、−O
−Crc2rc −、−Crc2rc −、−O−(Csa2sa
−O)ta−Crb2rd −、−O−SO2 −、−SO2
−、−SO2 −Crc2rc −、−Crc2rc −N(Cpb
2pb+1 )−SO2 −、−Crc2rc −N(Cpb
2pb+1 )−CO−であり、rc及びrdは独立に1〜2
0であり、saはそれぞれの(Csa2sa −O)に独立
に1〜10であり、taは1〜6であり、pbは0〜4
である。
【0054】R4 は、−O−(Cqc2qc −O)wa−C
qb2qd+1 、−(Cqc2qc −O)wa−Cqd2qd+1
−Cqc2qc −R6 、−O−Cqc2qc −R6 、−CO
−O−Cqc2qc −R6 、又は−O−CO−Cqc2qc
−R6 を表わし、直鎖状、分岐状のいずれであっても良
い(但し、R6 は−O−CO−Cqd2qd+1 、−CO−
O−Cqd2qd+1 、−Cl、−F、−CF3 、−NO
2 、−CN、又は−Hを表わし、qc及びqdは独立に
1〜20の整数、waは1〜10の整数である)。
【0055】R5 は、(Cxb2xb −O)za−Cya
2ya+1 で表される(但し、上記式中xbはそれぞれの
(Cxb2xb −O)に独立に1〜10であり、yaは1
〜10であり、zaは1〜10である)。
【0056】上記一般式(I)で表わされる化合物は、
特開平2−142753号公報、米国特許第5,08
2,587号に記載の方法によって得ることができる。
かかる化合物の具体例を以下に列挙する。
【0057】
【外7】
【0058】
【外8】
【0059】
【外9】
【0060】
【外10】
【0061】
【外11】
【0062】
【外12】
【0063】
【外13】
【0064】
【外14】
【0065】
【外15】
【0066】
【外16】
【0067】
【外17】
【0068】
【外18】
【0069】上記一般式(II)で表わされる化合物
は、国際公開WO93/22396、特表平7−506
368号公報に記載の方法によって得ることができる。
かかる化合物の具体例を以下に列挙する。
【0070】
【外19】
【0071】
【外20】
【0072】
【外21】
【0073】
【外22】
【0074】
【外23】
【0075】
【外24】
【0076】上記液晶化合物に加えて、不斉炭素原子を
有する光学活性化合物(カイラルドーパント)を添加し
てカイラルスメクチック液晶組成物とすることができ
る。
【0077】特に、カイラルスメクチック液晶組成物と
して、自発分極の大きなもの、具体的には、10nC/
cm2以上のものを用いた時に本発明の効果は大きくな
る。
【0078】また、本発明に用いる液晶組成物には必要
に応じて、その他の液晶性化合物、酸化防止剤、紫外線
吸収剤、色素、顔料等の添加剤が含有されていてもよ
い。
【0079】次に、本実施の形態にかかる液晶素子の製
造方法の一例について説明する。
【0080】まず、ガラス基板1aの表面に金属膜を成
膜した後、図2(a)に示すようにパターニングして、
金属電極(補助電極)3aを形成する(以下、図2
(a)に示すような構造体を“電極基板”とし、この電
極基板における金属電極が形成された側の面を“配線
面”とする)。
【0081】金属膜の成膜方法としては、真空蒸着、電
子ビーム蒸着、イオンプレーティング、CVD、スパッ
タリング等の公知の成膜法を用いることができ、用いる
金属材料に応じて適宜選択することができる。
【0082】パターニング方法としては、エッチング、
フォトリソグラフ等の公知のパターニング方法を用いる
ことができ、用いる金属材料、作成プロセス等に応じて
適宜選択することができる。
【0083】また、電極基板の配線面にはシランカップ
リング処理等を施して、後に形成される絶縁層4aとの
密着性を高めるようにすることが好ましい。
【0084】次に、電極基板の配線面に高分子材料10
を定量供給装置(不図示)によって所定量供給する(図
2(b))。なお、定量供給装置としては、ディスペン
サー、ロールコーター、スピンコーター等が用いられ得
る。
【0085】そして、高分子材料10が供給された配線
面に、平滑な板状部材(以下、“平滑板”とする)9
を、気泡を巻き込まないようにゆっくりと重ね合わせる
(図2(c))。
【0086】続いて、電極基板、高分子材料からなる絶
縁層4a並びに平滑板9によって構成された一体物(以
下、単に“一体物”とする)をプレス機(不図示)にセ
ットして加圧する。これにより、高分子材料10は金属
電極(補助電極)3aの表面から排除され、補助電極の
間隙に充填されることとなる。
【0087】なお、平滑板9としては、表面が平滑な板
状の部材であり、且つ加圧によって変形しないものであ
ればよく、高分子材料を硬化させるためにUV光等を利
用する場合にはこれらの光を透過するものであればどの
ような材質のものであってもよい。例えば、表面を研磨
したガラス板等が好ましく用いられる。また、プレス機
としては、高分子材料を均一に押し広げることができる
ものであれば如何なるものであってもよく、例えば、油
圧シリンダーやエアシリンダーを用いたプレス機や、液
体圧プレス機、ロールプレス機等が用いられる。この場
合、電熱ヒータや加熱流体等により一体物を加熱するよ
うにしてもよい。このように一体物を加熱することによ
り、高分子材料10の粘度が低下し、加圧時に高分子材
料が円滑に押し広げられる。
【0088】高分子材料10を硬化させる方法は、用い
る高分子材料によって異なるが、UV硬化樹脂を用いる
場合には、高圧水銀灯、低圧水銀灯、キセノンランプ等
の光源を用いればよい。但し、その出力は、高分子樹脂
を十分に硬化させるに足りるものである必要がある。
【0089】次に、剥離装置(不図示)を用いて、一体
物から平滑板9を剥離する(図2(d))。続いて、高
分子材料からなる絶縁層4a及び補助電極3a上に透明
電極(主電極)5aを形成する(図2(e))。主電極
5aの形成方法としては、真空蒸着、電子ビーム蒸着、
イオンプレーティング、CVD、スパッタリング等の公
知の成膜法を用いることができ、用いる材料に応じて適
宜選択することができる。
【0090】パターニング方法としては、エッチング、
フォトリソグラフ等の公知のパターニング方法を用いる
ことができ、用いる材料、作成プロセス等に応じて適宜
選択することができる。
【0091】次に、図3(a)に示すように遮光部材6
を形成したガラス基板1bを用いて配線基板を作成す
る。この配線基板作成の各工程は図3に示すとおりであ
るが、遮光部材6を設けた後の工程は、上述した工程と
同様であるので説明を省略する。
【0092】遮光部材6の形成方法としても、主電極、
補助電極同様公知の形成方法を用いることができる。こ
こで、遮光部材6は、少なくとも後に設ける主電極5b
の間隙に対応する部分に設ける必要がある。
【0093】このようにして作成した2枚の配線基板の
それぞれに、必要に応じて絶縁膜を設けた後、配向制御
層7a、7bを形成する。絶縁膜、配向制御層の形成方
法としては、スピンコート、ロールコート、印刷等の公
知の方法を用いることができる。
【0094】続いて、上記2枚の配線基板の一方もしく
は両方に複数のスペーサービーズ8を散布することによ
って所定の間隔を介して、両配線基板をシール材で接着
し、液晶組成物を注入することにより液晶素子を作成す
る。その際、それぞれの配線基板に設けられた主電極5
a、5bはマトリクス状になるように対向配置される。
【0095】さらに、配線基板の外側には、偏光板(不
図示)をクロスニコルに配置されるように貼り合わせ
る。表示素子として用いる場合には、遮光部材6が設け
られた配線基板が観察者側になるようにバックライト
(不図示)を配置する。
【0096】本発明の液晶素子は種々の機能をもった液
晶装置を構成するが、図4、図5に示した走査線アドレ
ス情報をもつ画像情報なるデータフォーマット及びSY
N信号による通信同期手段を取ることにより液晶表示装
置を実現する。図中の符号はそれぞれ以下のとおりであ
る。
【0097】101 カイラルスメクティック液晶表示
装置 102 グラフィックコントローラ 103 表示パネル 104 走査線駆動装置 105 情報線駆動装置 106 デコーダ 107 走査信号発生装置 108 シフトレジスタ 109 ラインメモリ 110 情報信号発生装置 111 駆動制御回路 112 GCPU 113 ホストCPU 114 VRAM
【0098】画像情報の発生は、本体装置側のグラフィ
ックコントローラ102にて行われ、図4及び図5に示
した信号転送手段にしたがって表示パネル103へと転
送される。グラフィックコントローラ102は、CPU
(中央演算処理装置、GCPUと略す。)及びVRAM
(画像情報格納用メモリ)114を核にホストCPU1
13と液晶表示装置101間の画像情報の管理や通信を
つかさどっている。尚、該表示パネルの裏面には、光源
が配置されている。
【0099】本発明の表示装置は表示媒体である液晶素
子が前述したように良好なスイッチング特性を有するた
め、優れた駆動特性、信頼性を発揮し、高精細、高速、
大面積の表示画像を得ることができる。
【0100】本発明の液晶素子の駆動法としては、例え
ば特開昭59−193426号公報、特開昭59−19
3427号公報、特開昭60−156046号公報、特
開昭60−156047号公報などに開示された駆動法
を適用することができる。
【0101】図8は、上記駆動法の波形図の一例であ
る。また、図7は、マトリクス電極(主電極及び補助電
極)を配置したカイラルスメクティック液晶素子の一例
の平面図である。図7の液晶素子51には、走査電極群
52の走査線と情報電極群53のデータ線とが互いに交
差して配線され、その交差部の走査線とデータ線との間
にはカイラルスメクティック液晶が配置されている。
【0102】図8(A)中のSS と選択された走査線に
印加する選択走査波形を、SN は選択されていない非選
択走査波形を、IS は選択されたデータ線に印加する選
択情報波形(黒)を、IN は選択されていないデータ線
に印加する非選択情報信号(白)を表している。また、
図中(IS −SS )と(IN −SS )は選択された走査
線上の画素に印加する電圧波形で、電圧(IS −SS
が印加された画素は黒の表示状態をとり、電圧(IN
S )が印加された画素は白の表示状態をとる。
【0103】図8(B)は図8(A)に示す駆動波形
で、図6に示す表示を行ったときの時系列波形である。
【0104】図8に示す駆動例では、選択された走査線
上の画素に印加される単一極性電圧の最小印加時間Δt
が書き込み位相t2 の時間に相当し、1ラインクリヤt
1 位相の時間が2Δtに設定されている。
【0105】さて、図8に示した駆動波形の各パラメー
タVS ,VI ,Δtの値は使用する液晶材料のスイッチ
ング特性によって決定される。
【0106】図9は後述するバイアス比を一定に保った
まま駆動電圧(VS +VI )を変化させた時の透過率T
を変化、即ちV−T特性を示したものである。ここでは
Δt=50μsec、バイアス比VI /(VI +VS
=1/3に固定されている。図9の正側は図8で示した
(IN −SS )、負側は(IS −SS )で示した波形が
印加される。
【0107】ここで、V1 ,V3 をそれぞれ実駆動閾値
電圧及びクロストーク電圧と呼ぶ。また、V2 <V1
3 の時M2(V)=(V3 −V1 )/(V3 +V1
を電圧マージンパラメータと呼び、マトリクス駆動可能
な電圧幅のパラメータとなる。V3 はカイラルスメクテ
ィック液晶素子駆動上、一般的に存在すると言ってよ
い。具体的には、図8(A)(IN −SS )の波形にお
けるVB によるスイッチングを起こす電圧値である。勿
論、バイアス比を大きくすることによりV3 の値を大き
くすることは可能であるが、バイアス比を増すことは情
報信号の振幅を大きくすることを意味し、画質的にはち
らつきの増大、コントラストの低下を招き好ましくな
い。
【0108】我々の検討ではバイアス比1/3〜1/4
程度が実用的であった。ところで、バイアス比を固定す
れば、電圧マージンパラメータM2(V)は液晶材料の
スイッチング特性及び素子構成に強く依存し、M2
(V)の大きい素子がマトリクス駆動上非常に有利であ
ることは言うまでもない。
【0109】また、同様に上述した電圧を一定に保ち、
電圧印加時間Δtを変化させていくことにより、駆動を
することも可能である。上述した電圧をそのまま電圧印
加時間とすればよく、その際電圧印加時間閾値をΔt1
とし、電圧印加時間クロストーク値をΔt2 とし、(Δ
2 −Δt1 )/(Δt2 +Δt1 )=M2(ΔT)を
電圧印加時間マージンパラメータという。
【0110】この様なある一定温度において、情報信号
の2通りの向きによって選択画素に「黒」及び「白」の
2状態を書き込むことが可能であり、非選択画素はその
「黒」または「白」の状態を保持することが可能である
電圧マージンまたは電圧印加時間マージンは液晶材料及
び素子構成によって差が有り、特有なものである。ま
た、環境温度の変化によっても駆動マージンはズレてい
くため、実際の表示装置の場合、液晶材料、素子構成や
環境温度に対して最適な駆動条件にしておく必要があ
る。
【0111】続いて、本発明の第2の実施の形態につい
て説明する。本実施の形態においては、前記補助電極相
互の間隙に絶縁層を形成した配線基板(以下、第1の基
板という)を液晶素子の一方の基板、具体的には走査線
を有する基板としてのみ用いている。他方の基板(情報
線を有する基板)としては、図10に示すような、補助
電極間を絶縁層で平坦化していない配線基板(以下、第
2の基板という)を用いている。
【0112】図10中、1は透光性基材であり、透光性
基材1上には遮光部材6、カラーフィルタ(21R、2
1G、21B)が設けられている。なお、混色防止など
の点から、本基板、即ちカラーフィルタを有する基板
は、光出力側に設けることが好ましい。カラーフィルタ
21R、21G、21B上には、カラーフィルタの保護
層を兼ねた平坦化層22が設けられている。そして、平
坦化層22上に補助電極3、主電極5が設けられ、これ
らを覆うように配向制御層7が設けられている。なお、
本実施の形態では補助電極3を主電極5の透光性基材1
側に設けているが、逆に主電極5上に補助電極3を設け
てもよい。ここで、第2の基板にカラーフィルタを設け
る理由としては、従来のカラーフィルタの製造方法を適
用できることなどから設計の自由度が大きくなること、
及び、単純マトリクスタイプの素子では、情報線を有す
る基板にカラーフィルタを設けた方が開口率を大きくす
ることができること、を挙げることができる。また、カ
ラー化する必要がない場合は、カラーフィルタ及び平坦
化層は設けなくてもよい。
【0113】図示してはいないが、図10の主電極5は
補助電極3上で多少凸になっている。すなわち、補助電
極3が厚くなると配向制御膜7上の凹凸が大きくなり、
液晶の配向に悪影響を与える恐れが大きいので、補助電
極3は薄い方が好ましく、具体的には0.3μm以下の
厚さであることが好ましい。また、補助電極3は設けな
くてもよい。さらに、一方の基板の配向制御膜のみに一
軸配向処理を施す場合、該一軸配向処理は、第1の基板
の配向制御膜に施すことが好ましい。その理由として
は、一軸配向処理を施した配向制御膜が液晶の配向に大
きく寄与する為、その表面はより平坦化されていること
が好ましいことが挙げられる。一軸配向処理方向として
は、電極の長手方向に垂直でないことが配向欠陥防止の
点から好ましい。一軸配向処理方向と電極の長手方向と
のなす角が30°以下であることがより好ましく、電極
の長手方向と一致させることがさらに好ましい。
【0114】図10中、遮光部材、主電極、補助電極、
配向制御層のそれぞれは、前述した第1の実施の形態同
様の材料を用いることができる。
【0115】カラーフィルタ21R、21G、21Bと
しては、顔料分散型のカラーフィルタや染色型のカラー
フィルタ等種々のカラーフィルタを用いることができ、
特には限定されない。その形成方法としては、フォトリ
ソ法、印刷法、インクジェット法、昇華転写法、等種々
の方法を材料に応じて選択することが出来る。
【0116】平坦化層22としては、有機材料、無機材
料等種々の材料を必要に応じて選択して用いる事ができ
る。また、平坦化層の形成時にカラーフィルタにダメー
ジを与えないという点から、塗布型の膜が好適に用いら
れる。
【0117】本発明者らは、走査線を有する基板のみを
図1に示したような第1の配線基板とし、情報線を有す
る基板は図10に示したような第2の配線基板(補助電
極が比較的薄い、或いは補助電極を持たない配線基板)
とした液晶素子においても本発明の効果が達成されるこ
とを見出した。加えて、図10に示すような配線基板
は、絶縁層形成工程が不要である為、コストが削減でき
るという効果をも奏する。
【0118】ここで、補助電極を用いることによる電圧
波形遅延の抑制について詳述する。本発明者らのシミュ
レーションによれば、走査線の抵抗値が大きいと電圧波
形の遅延は大きくなるが、情報線の抵抗値が多少大きく
なっても電圧波形の遅延はさほど大きくならないという
ことが明らかとなった。具体的には、情報線の抵抗値が
走査線の抵抗値の約40倍の時に、両者の電圧波形遅延
に与える影響がほぼ等しくなる。
【0119】かかるシミュレーションの結果から、本発
明者らは以下のように考察する。本発明者らは、液晶に
閾値を超える電圧を印加した際に電極に反転電流が流れ
ることに起因して、電圧波形の遅延(歪み)が生じると
考えている。かかる反転電流の大きさと液晶の自発分極
の大きさとは正の相関関係を有すると考えられる。従っ
て、液晶の自発分極が大きいほど、電圧波形の遅延(歪
み)は大きくなり、電極の低抵抗化が必要となる。とこ
ろで、かかる反転電流は液晶に閾値を超える電圧を印加
した際に発生すると考えられるが、ある画素に閾値を超
える電圧が印加されている時には、通常、その画素と同
一走査線上にある画素全てに閾値を超える電圧が印加さ
れている。一方、通常、その画素と同一情報線上にある
他の画素には閾値を超える電圧は印加されない。即ち、
選択されている走査線上では、すべての画素の液晶が反
転電流の発生に寄与するが、情報線上では一つの画素の
液晶が反転電流の発生に寄与するのみである。以上の考
察から、電圧波形の遅延(歪み)は、走査線の抵抗値の
変化に、より大きな影響を受けると推定される。
【0120】
【実施例】以下、実施例を示す。
【0121】(実施例1)300mm×310mm×
1.1mmの両面研磨された青板ガラスの表面にスパッ
タリングによってCrを厚さ80nm成膜し、フォトリ
ソ・エッチングにより幅30μm、ピッチ320μmの
パターン状に形成して、図3(a)に示すような遮光部
材の形成されたガラス基板を得た。
【0122】この遮光部材が形成されたガラス基板上
に、A1を厚さ2μm成膜しフォトリソ・エッチングに
より幅18μm、ピッチ320μmのパターン状に形成
して補助電極とし、図3(b)に示すような電極基板を
得た。
【0123】次に、この電極基板の補助電極が形成され
た側に、シランカップリング剤A−174(日本コニカ
社製)1重量部、エチルアルコール40重量部からなる
カップリング処理剤をスピンコートし、100℃のクリ
ーンオーブンで20分熱処理を施した。
【0124】続いて、この電極基板の補助電極が形成さ
れた側(カップリング処理剤をスピンコートした側)
に、ペンタエリスリトールトリアクリレート50重量
部、ネオペンチルグリコールジアクリレート50重量
部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン2重
量部からなるUV硬化樹脂をディスペンサーを用いて滴
下した(図3(c))。
【0125】さらに、UV硬化樹脂を滴下した電極基板
上に、300mm×310mmの両面研磨された青板ガ
ラスからなる平滑板を、気泡を巻き込まないようにゆっ
くりと接した。別に用意した1トンのロールプレス機
に、この電極基板と平滑板との一体物を設置し、送り速
度30cm/min.プレス圧700kgでプレスし
た。続いて、100Wの高圧水銀ランプ4本で構成され
たUV光照射装置を用いて、該一体物に2分間UV光を
照射することにより、UV硬化樹脂を硬化した(図3
(d))。
【0126】剥離装置により、型板からUV硬化樹脂が
形成された電極基板(図3(e))を剥離した後、IT
O膜をスパッタリングにより150nm成膜し、補助電
極と導通するようにフォトリソ・エッチングによりパタ
ーニングして、ピッチ320μm、電極幅300μmの
透明電極(主電極)を形成して図3(f)に示すような
配線基板を作成した。ここで、前記遮光部材は、透明電
極相互の間隙を覆うように配置されている。
【0127】また、上記の配線基板と同様の方法で、配
線基板を作成した。但し、遮光部材は形成せず、図2に
示すように青板ガラス上に直接補助電極を設けた。
【0128】次に、上記遮光部材を有する配線基板上
に、ラダー型のポリシロキサンの母材中にSnOX の酸
化物超微粒子(粒径100Å)を分散した固形分濃度1
0wt%のエタノール溶液をスピンコート法により乾燥
後の膜厚が2000Åになるように塗布した。その後、
80℃で5分間の前乾燥を行った後、200℃で1時
間、加熱乾燥を施した。
【0129】続いて、上記遮光部材を持たない配線基板
上に、下記構造単位を有するポリイミドの前駆体0.8
重量%溶液をスピンコート法により塗布した。その後、
80℃で5分間の前乾燥を行った後、200℃で1時間
加熱焼成し、配向制御層を形成した。尚、この配向制御
層の厚さは6nmであった。この配向制御層に一軸配向
処理として、ナイロン布によるラビング処理を施した。
【0130】
【外25】
【0131】上記配線基板の一方に平均粒径2μmのシ
リカビーズを散布した後、シール材によって両配線基板
を貼り合わせて単純マトリクス状のセルを作成した。こ
のセルに下記液晶組成物Aを等方相下で注入し、1℃/
min.の速度で室温まで徐冷して、図1に示すような
液晶素子とした。次に、両配線基板の外側に、偏光板を
クロスニコルに貼り合わせ、バックライトを遮光部材を
持たない配線基板の外側に配置して、遮光部材を有する
配線基板側から観察する液晶表示素子を作成した。
【0132】
【外26】
【0133】上記液晶表示素子では、電極基板と液晶と
の界面の凹凸が低減されているため均一な配向が得ら
れ、また、電圧波形の遅延が低減されている。さらに、
液晶駆動時において均一なスイッチングを行うことがで
き、高速スイッチング時においても、誤動作のない表示
を行うことができた。加えて、透明電極の間隙に対応す
る部分が遮光部材で覆われているので、スイッチングを
行わない領域からの光漏れを完全に防止することがで
き、高品位な表示を行うことが可能となった。また、コ
ントラストは100以上とすることができた。
【0134】(実施例2)下記液晶組成物Bを用いたこ
と以外は、実施例1同様にして液晶表示素子を作成し
た。本実施例の液晶表示素子も、実施例1同様、均一な
配向が得られ、高速スイッチング時においても誤動作の
ない高品位な表示を行うことができた。また、コントラ
ストは100以上とすることができた。
【0135】
【外27】
【0136】(実施例3)まず、実施例1同様の方法で
遮光部材を持たない配線基板を作成した。
【0137】続いて、以下のような方法で、補助電極間
を絶縁層で平坦化していない配線基板を作成した。
【0138】300mm×310mm×1.1mmの両
面研磨された青板ガラスの表面にスパッタリングによっ
てMo−Ta合金を20nmの厚さに成膜し、フォトリ
ソ・エッチングにより幅18μmのパターン状に形成し
て、遮光部材の形成されたガラス基板を得た。
【0139】この遮光部材が形成されたガラス基板上
に、緑色の顔料が分散された感光性樹脂溶液を、乾燥後
の厚さが1.3μmになるようにスピナーで塗布し、8
0℃でプリベークした後、露光、現像し、幅95μmの
ストライプ状にパターニングし、250℃でポストベー
クし、グリーンのストライプ状カラーフィルタを形成し
た。同様の方法で、赤色の顔料が分散された感光性樹脂
溶液、青色の顔料が分散された感光性樹脂溶液を用い
て、順にレッド、ブルーのストライプ状カラーフィルタ
を形成した。それぞれのカラーフィルタの幅は95μ
m、間隔は8μmとした。
【0140】なお、緑色の顔料が分散された感光性樹脂
溶液としては、リオノールグリーン(Lionol
Green)GYK(商品名、東洋インキ社製、C.
I.No.74265)をPA−1000(商品名、宇
部興産社製、ポリマー分=10%、溶剤:N−メチル−
2−ピロリドン)に分散(顔料:ポリマー=1:2)さ
せたものを用いた。また、赤色の樹脂が分散された感光
性樹脂溶液としては、イルガジンレッド(Irgagi
n Red)BRT(商品名、チバガイギー社製、
C.I.No.71127)をPA−1000(商品
名、宇部興産社製、ポリマー分=10%、溶剤:N−メ
チル−2−ピロリドン)に分散(顔料:ポリマー=1:
2)させたものを用いた。さらに、青色の樹脂が分散さ
れた感光性樹脂溶液としては、ヘリオゲンブルー(He
liogen Blue)L7080(商品名、BA
SF社製、C.I.No.74160)をPA−100
0(商品名、宇部興産社製、ポリマー分=10%、溶
剤:N−メチル−2−ピロリドン)に分散(顔料:ポリ
マー=1:2)させたものを用いた。
【0141】次にアクリル系樹脂であるLC−2040
(商品名、三洋化成社製)を塗布後、焼成して、厚さ3
μmの平坦化層を形成した。
【0142】続いて、平坦化層上に、Ta−Mo/Al
−Si−Cu/Ta−Moの3層を30nm/150n
m/50nmそれぞれスパッタリングによって成膜し、
パターニングして、幅8μmの補助電極を形成した。
【0143】次に、ITOからなる透明電極を厚さ70
nmになるようにスパッタリングで成膜し、フォトリソ
エッチングによってパターニングして、幅47μmと3
0μmのストライプ状の主電極が間隔8μmで交互に並
ぶように形成した。
【0144】そして、最後にラダー型のポリシロキサン
の母材中にSnOXの酸化物超微粒子(粒径100Å)
を分散した固形分密度10wt%のエタノール溶液をス
ピンコート法により膜厚2000Åになるように塗布
し、80℃で5分間の前乾燥を行った後、200℃で1
時間加熱乾燥を施して配向制御膜を形成した。この配向
制御膜にはラビング処理を施さなかった。
【0145】このようにして形成した2枚の配線基板を
用い、以下実施例1同様の方法で液晶表示素子を作成し
た。
【0146】本実施例の液晶表示素子においても電圧波
形の遅延は問題とならず、実施例1同様の効果が得られ
た。
【0147】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ブックシェルフ構造或はそれに近い傾き角の小さな構造
の液晶層を安定してとり、かつ優れた配向状態をとり、
特に、高コントラスト、高精細、高輝度であり、良好な
動画表示を行い得る液晶素子を提供することができる。
【0148】さらに本発明によれば、大画面化が実現さ
れた液晶素子を用いて、優れた表示特性を有する表示装
置が提供され、その工業的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶素子の一例の模式的な断面図であ
る。
【図2】本発明の液晶素子に用いられる配線基板の一例
の製造工程を示す模式的な断面図である。
【図3】本発明の液晶素子に用いられる配線基板の他の
例の製造工程を示す模式的な断面図である。
【図4】本発明の液晶素子を備えた表示装置とグラフィ
ックスコントローラを示すブロック図である。
【図5】表示装置とグラフィックコントローラとの間の
画像情報信号タイミングチャートを示す図である。
【図6】図8に示す時系列駆動波形で実際の駆動を行っ
た時の表示パターンの模式図である。
【図7】マトリクス電極を配置した液晶素子の模式的な
平面図である。
【図8】本発明の液晶素子の駆動に用いられる駆動波形
の一例を示す図である。
【図9】本発明の液晶素子において、駆動電圧を変化さ
せた時の透過率の変化を表すグラフ(V−T特性図)で
ある。
【図10】本発明の液晶素子に用いられる配線基板の他
の例である。
【符号の説明】
1a、1b 透光性基材(ガラス基板) 2 液晶組成物 3a、3b 補助電極(金属電極) 4a、4b 高分子材料からなる絶縁層(UV硬化樹脂
層) 5a、5b 主電極(透明電極) 6 遮光部材 7a、7b 配向制御層 8 ビーズ状スペーサー 9 平滑板 10 高分子材料 21R,21G,21B カラーフィルタ 22 平坦化層 101 カイラルスメクチック液晶表示装置 102 グラフィックコントローラ 103 表示パネル 104 走査線駆動装置 105 情報線駆動装置 106 デコーダ 107 走査信号発生装置 108 シフトレジスタ 109 ラインメモリ 110 情報信号発生装置 111 駆動制御回路 112 GCPU 113 ホストCPU 114 VRAM
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 友野 晴夫 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 (72)発明者 佐藤 公一 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 (72)発明者 坪山 明 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 (72)発明者 片倉 一典 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 (72)発明者 岡田 伸二郎 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 (72)発明者 横山 優子 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 (72)発明者 神尾 優 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 (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対向する一対の配線基板間に液晶組成物
    を挟持してなる液晶素子において、 前記一対の配線基板の少なくとも一方は、 透光性基材と、 主電極と、該主電極の透光性基材側の少なくとも一部に
    電気的に接続した補助電極と、からなる複数の電極と、 前記透光性基材の対向面上の、前記電極を構成する補助
    電極相互の間隙に形成された絶縁層と、を少なくとも備
    えており、 前記液晶組成物は、フルオロカーボン末端部分及び炭化
    水素末端部分を有し、該両末端部分が中心核によって結
    合され、スメクティック中間相又は潜在的スメクティッ
    ク中間相を持つフッ素含有液晶化合物を含有する液晶組
    成物である、ことを特徴とする液晶素子。
  2. 【請求項2】 前記絶縁層は、高分子材料からなる、請
    求項1記載の液晶素子。
  3. 【請求項3】 前記高分子材料は、紫外線を照射するこ
    とにより硬化する樹脂である、請求項2記載の液晶素
    子。
  4. 【請求項4】 前記一対の配線基板は、それぞれ配向制
    御層を有している、請求項1〜3のいずれかに記載の液
    晶素子。
  5. 【請求項5】 一方の配線基板の配向制御層には一軸配
    向処理が施され、他方の配線基板の配向制御層には一軸
    配向処理が施されていない、請求項4記載の液晶素子。
  6. 【請求項6】 前記一軸配向処理が施された配向制御層
    がポリイミド膜からなる、請求項5記載の液晶素子。
  7. 【請求項7】 前記補助電極の表面と前記透光性基材と
    の間の距離が、前記絶縁層の表面と前記透光性基材との
    間の距離以上である、請求項1〜6のいずれかに記載の
    液晶素子。
  8. 【請求項8】 前記主電極が透明電極である請求項1〜
    7のいずれかに記載の液晶素子。
  9. 【請求項9】 前記一対の配線基板の少なくとも一方の
    前記主電極の間隙部に対応する透光性基板上に遮光部材
    が設けられている、請求項8記載の液晶素子。
  10. 【請求項10】 前記遮光部材が導電性であり、且つ前
    記補助電極と電気的に接続している、請求項9記載の液
    晶素子。
  11. 【請求項11】 前記フッ素含有液晶化合物におけるフ
    ルオロカーボン末端部分が、−D1 −Cxa2xa −Xで
    表わされる基である請求項1記載の液晶素子。(但し、
    上記式中xaは1〜20であり、Xは−H又は−Fを表
    わし、D1 は、−CO−O−(CH2ra−、−O−
    (CH2ra−、−(CH2ra−、−O−SO2 −、
    −SO2 −、−SO2 −(CH2ra−、−O−(CH
    2ra−O−(CH2rb−、−(CH2ra−N(C
    pa2pa+1 )−SO2 −、又は−(CH2ra−N(C
    pa2pa+1 )−CO−を表わす。ra及びrbは、独立
    に1〜20であり、paは0〜4である。)
  12. 【請求項12】 前記フッ素含有液晶化合物におけるフ
    ルオロカーボン末端部分が、−D2 −(Cxb2xb
    O)za−Cya2ya+1 で表わされる基である請求項1記
    載の液晶素子。(但し、上記式中xbはそれぞれの(C
    xb2xb −O)に独立に1〜10であり、yaは、1〜
    10であり、zaは1〜10であり、D2 は、−CO−
    O−Crc2rc −、−O−Crc2rc −、−Crc2rc
    −、−O−(Csa2sa −O)ta−Crd2rd −、−O
    −SO2 −、−SO2 −、−SO2 −Crc2rc −、−
    rc2rc −N(Cpb2pb+1 )−SO2 −、−Crc
    2rc −N(Cpb2pb+1)−CO−、単結合から選ば
    れ、rc及びrdはそれぞれ独立に1〜20であり、s
    aはそれぞれの(Csa2sa −O)に独立に1〜10で
    あり、taは1〜6であり、pbは0〜4である。)
  13. 【請求項13】 前記フッ素含有液晶化合物が、下記一
    般式(I)で表わされる請求項1記載の液晶素子。 【外1】 を表わす。ga、ha、iaは独立に0〜3の整数(但
    し、ga+ha+iaは少なくとも2である)を表わ
    す。夫々のL1 とL2 は独立に、単結合、−CO−O
    −、−O−CO−、−COS−、−S−CO−、−CO
    −Se−、−Se−CO−、−CO−Te−、−Te−
    CO−、−CH2 CH2 −、−CH=CH−、−C≡C
    −、−CH=N−、−N=CH−、−CH2 −O−、−
    O−CH2 −、−CO−又は−O−を表わす。夫々のX
    1 、Y1 、Z1 はA1 、A2 、A3 の置換基であり、独
    立に−H、−Cl、−F、−Br、−I、−OH、−O
    CH3 、−CH3 、−CN、又は−NO2 を表わし、夫
    々のja、ma、naは独立に0〜4の整数を表わす。
    1 は、−CO−O−(CH2ra−、−O−(CH
    2ra−、−(CH2ra−、−O−SO2 −、−SO
    2 −、−SO2 −(CH2ra−、−O−(CH2ra
    −O−(CH2rb−、−(CH2ra−N(Cpa
    2pa+1 )−SO2 −、又は−(CH2ra−N(Cpa
    2pa+1 )−CO−を表わす。ra及びrbは、独立に1
    〜20であり、paは0〜4である。R1 は、−O−C
    qa2qa −O−Cqb2qb+1 、−Cqa2qa −O−Cqb
    2qb+1 、−Cqa2qa −R3 、−O−Cqa2qa −R
    3 、−CO−O−Cqa2qa-R3 、又は−O−CO−C
    qa2qa −R3 を表わし、直鎖状、分岐状のいずれであ
    っても良い(但し、R3 は、−O−CO−Cqb
    2qb+1 、−CO−O−Cqb2qb+1 、−H、−Cl、−
    F、−CF3 、−NO2 、−CNを表わし、qa及びq
    bは独立に1〜20である)。R2 はCxa2xa −Xを
    表わす(Xは−H又は−Fを表わし、xaは1〜20の
    整数である)。〕
  14. 【請求項14】 前記フッ素含有液晶化合物が、下記一
    般式(II)で表わされる請求項1記載の液晶素子。 【外2】 を表わす。gb、hb、ibはそれぞれ独立に0〜3の
    整数(但し、gb+hb+ibは少なくとも2である)
    を表わす。夫々のL3 、L4 は独立に、単結合、−CO
    −O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、
    −CO−Se−、−Se−CO−、−CO−Te−、−
    Te−CO−、−(CH2 CH2ka−(kaは1〜
    4)、−CH=CH−、−C≡C−、−CH=N−、−
    N=CH−、−CH2 −O−、−O−CH2 −、−CO
    −又は−O−を表わす。夫々のX2 、Y2 、Z2 はA
    4 、A5 、A6 の置換基であり、独立に−H、−Cl、
    −F、−Br、−I、−OH、−OCH3 、−CH3
    −CF3 、−OCF3 、−CN、又は−NO2 を表わ
    し、夫々のjb、mb、nbは独立に0〜4の整数を表
    わす。J2 は、−CO−O−Crc2rc −、−O−Crc
    2rc −、−Crc2rc −、−O−(Csa2sa −O)
    ta−Crd2rd −、−O−SO2 −、−SO2 −、−S
    2 −Crc2rc −、−Crc2rc −N(Cpb
    2pb+1 )−SO2 −、−Crc2rc −N(Cpb
    2pb+1 )−CO−であり、rc及びrdは独立に1〜2
    0であり、saはそれぞれの(Csa2sa −O)に独立
    に1〜10であり、taは1〜6であり、pbは0〜4
    である。R4 は、−O−(Cqc2qc −O)wa−Cqd
    2qd+1 、−(Cqc2qc −O)wa−Cqd2qd+1 、−C
    qc2qc −R6 、−O−Cqc2qc −R6 、−CO−O
    −Cqc2qc −R6 、又は−O−CO−Cqc2qc −R
    6 を表わし、直鎖状、分岐状のいずれであっても良い
    (但し、R6 は−O−CO−Cqd2qd+1、−CO−O
    −Cqd2qd+1 、−Cl、−F、−CF3 、−NO2
    −CN、又は−Hを表わし、qc及びqdは独立に1〜
    20の整数、waは1〜10の整数である)。R5 は、
    (Cxb2xb −O)za−Cya2ya+1 で表わされる(但
    し、上記式中xbはそれぞれの(Cxb2xb −O)に独
    立に1〜10であり、yaは1〜10であり、zaは1
    〜10である)。〕
  15. 【請求項15】 請求項1〜14のいずれかに記載の液
    晶素子、及び液晶素子の駆動手段を有することを特徴と
    する液晶装置。
  16. 【請求項16】 対向する第1の基板と第2の基板との
    間に液晶組成物を挟持した液晶素子において、 前記第1の基板は、 透光性基材と、 主電極と該主電極の透光性基材側の少なくとも一部に電
    気的に接続した補助電極と、からなる複数の電極と、 前記複数の補助電極相互の間隙の前記透光性基材上に形
    成された絶縁層と、を少なくとも備えた基板であり、 前記第2の基板は、 透光性基材と、 主電極と該主電極の少なくとも一部に電気的に接続した
    補助電極とからなる複数の電極と、を備えており、該複
    数の補助電極相互の間隙において、該主電極が該透光性
    基材と接している基板である、 ことを特徴とする液晶素子。
  17. 【請求項17】 前記第1の基板及び前記第2の基板は
    それぞれ配向制御層を有しており、該第1の基板の配向
    制御層にのみ一軸配向処理が施されている請求項16記
    載の液晶素子。
  18. 【請求項18】 前記液晶組成物が、フルオロカーボン
    末端部分及び炭化水素末端部分を有し、該両末端部分が
    中心核によって結合され、スメクティック中間相又は潜
    在的スメクティック中間相を持つフッ素含有液晶化合物
    であることを特徴とする請求項16記載の液晶素子。
  19. 【請求項19】 前記絶縁層は高分子材料からなる請求
    項16記載の液晶素子。
  20. 【請求項20】 前記一軸配向処理が施された配向制御
    層がポリイミド膜からなる請求項17記載の液晶素子。
  21. 【請求項21】 前記主電極が透明電極からなる請求項
    16記載の液晶素子。
  22. 【請求項22】 前記第1の基板又は前記第2の基板の
    前記透光性基材上に遮光部材が設けられている請求項1
    6記載の液晶素子。
  23. 【請求項23】 請求項16乃至22のいずれかに記載
    の液晶素子と液晶素子を駆動する手段とを有する液晶装
    置。
  24. 【請求項24】 前記第1の基板の電極に走査信号が印
    加され、前記第2の基板の電極に情報信号が印加される
    ことを特徴とする請求項23記載の液晶装置。
  25. 【請求項25】 対向する第1の基板と第2の基板との
    間に液晶組成物を挟持した液晶素子において、 前記第1の基板は、 透光性基材と、 主電極と該主電極の透光性基材側の少なくとも一部に電
    気的に接続した補助電極と、からなる複数の電極と、 前記複数の補助電極相互の間隙の前記透光性基材上に形
    成された絶縁層と、を少なくとも備えた基板であり、 前記第2の基板は、 透光性基材と、 該透光性基材上に設けられたカラーフィルタと、 該カラーフィルタ上に設けられた平坦化層と主電極と該
    主電極の少なくとも一部に電気的に接続した補助電極と
    からなる該平坦化層上に設けられた複数の電極と、を備
    えており、該複数の補助電極相互の間隙において、該主
    電極が該平坦化層と接している基板である、 ことを特徴とする液晶素子。
  26. 【請求項26】 前記第1の基板及び前記第2の基板は
    それぞれ配向制御層を有しており、該第1の基板の配向
    制御層にのみ一軸配向処理が施されている請求項25記
    載の液晶素子。
  27. 【請求項27】 前記液晶組成物が、フルオロカーボン
    末端部分及び炭化水素末端部分を有し、該両末端部分が
    中心核によって結合され、スメクティック中間相又は潜
    在的スメクティック中間相を持つフッ素含有液晶化合物
    であることを特徴とする請求項25記載の液晶素子。
  28. 【請求項28】 前記絶縁層は高分子材料からなる請求
    項25記載の液晶素子。
  29. 【請求項29】 前記一軸配向処理が施された配向制御
    層がポリイミド膜からなる請求項26記載の液晶素子。
  30. 【請求項30】 前記主電極が透明電極からなる請求項
    25記載の液晶素子。
  31. 【請求項31】 前記第1の基板又は前記第2の基板の
    前記透光性基材上に遮光部材が設けられている請求項2
    5記載の液晶素子。
  32. 【請求項32】 請求項25乃至31のいずれかに記載
    の液晶素子と、該液晶素子の前記第1の基板の外側に設
    けられたバックライトと、液晶素子を駆動する手段とを
    有する液晶装置。
  33. 【請求項33】 前記第1の基板の電極に走査信号が印
    加され、前記第2の基板の電極に情報信号が印加される
    ことを特徴とする請求項32記載の液晶装置。
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