JPH1184431A - 液晶素子及びその製造方法 - Google Patents

液晶素子及びその製造方法

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JPH1184431A
JPH1184431A JP24926897A JP24926897A JPH1184431A JP H1184431 A JPH1184431 A JP H1184431A JP 24926897 A JP24926897 A JP 24926897A JP 24926897 A JP24926897 A JP 24926897A JP H1184431 A JPH1184431 A JP H1184431A
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JP
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liquid crystal
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crystal element
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JP24926897A
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Takashi Enomoto
隆 榎本
Toshifumi Yoshioka
利文 吉岡
Junji Kawasaki
純二 川▲崎▼
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 双安定性を有しマルチプレクシング駆動を行
う液晶素子において、画素間隙に発生する逆ドメインの
画素内への成長による駆動マージン低下を防止する。 【解決手段】 情報電極1及び走査電極2との交差部に
位置する画素を取り囲む領域3に、部分的なレーザーア
ニール処理、部分的な垂直配向剤塗布、部分的な粗面化
処理等、選択的垂直配向処理を施すことにより、当該領
域の液晶分子を垂直配向に固定し、非選択期間に画素内
へと成長する逆ドメインの発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マトリクス型電極
を備えた液晶素子に関し、特に双安定性を利用した液晶
素子に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶分子の屈折率異方性を利用して偏光
素子との組み合わ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)及びラガーウォル(La
gerwall)により提案されている(米国特許第4
367934号明細書、米国特許第4639089号明
細書等)。この表示素子で用いられる液晶は、一般に特
定の温度域において、カイラルスメクチックC相(Sm
* )又はH相(SmH* )を有し、上記素子は、この
状態において、加えられる電界に応答して第1の光学的
安定状態と第2の光学的安定状態のいずれかをとり、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、また、電界の変化に対する応答も速や
かである。従って、その表示素子は、高速並びに記憶型
の表示素子としての広い利用が期待されている。
【0003】上記表示素子は、走査電極と情報電極とで
構成したマトリクス電極間に液晶を保持し、走査電極に
は順次走査信号を印加し、該走査信号と同期して情報電
極には情報信号を印加するマルチプレクシング駆動によ
って駆動する。
【0004】上記表示素子に用いられる液晶は、強誘電
性を有するカイラルスメクチック液晶であるが、セル厚
に対するヘリカルピッチを調整したカイラルネマチック
液晶素子も双安定性を示し、同様にマルチプレクシング
駆動を行うことができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記双安定性を利用し
た液晶素子においてマルチプレクシング駆動を行った場
合、画素内のスイッチングは良好であるが、隣接する画
素間隙の液晶分子はある条件下でその配列が動いてしま
い、結果的に分子配列が不揃いになる、或いは、もとも
と不揃いに配向されていることにより、表示画面上にざ
らつきや特定のパターンが残るなどの問題を有してい
た。
【0006】このような問題に関しては、カラーフィル
タの各色フィルタ間を遮光するブラックマトリクス(遮
光膜)や、走査電極及び情報電極に形成される金属補助
配線で画素間隙を遮光することで対応することが可能で
ある。
【0007】しかしながら、さらなる課題として、画素
内の光学的安定状態が、液晶の種類によっては、当該画
素の非選択期間(非書込み期間)の間保持できなくなる
という問題があった。
【0008】図5に一般的な強誘電性液晶素子の駆動波
形を示す。本図は任意の走査電極の画素に印加される駆
動波形を示し、図中(a)は走査信号波形、(b)は白
書込みの情報信号、(c)は黒書込みの情報信号、
(d)は白表示画素に印加される信号波形〔(a)と
(b)の合成波形〕、(e)は黒表示画素に印加される
信号波形〔(a)と(c)の合成波形〕である。尚、点
線は基準電位であり、ここでは非走査信号(非選択期間
中の走査信号)である。
【0009】マルチプレクシング駆動においては、選択
期間において走査電極には走査選択信号を、情報電極に
は白(或いは黒)書込み情報信号を印加し、これらの合
成波形を画素の液晶に印加することによって、液晶分子
を第1或いは第2の光学的安定状態にスイッチングさせ
る。この状態で異なる極性の電界が全くかからなければ
次の選択時まで上記光学的安定状態が保持される(即ち
双安定性)。
【0010】しかしながら、情報電極には順次次行の選
択画素への情報信号が印加されるため、図5の(d)及
び(e)に示されるように、非選択期間においても、画
素には信号が印加される。当該信号の印加により液晶分
子は振動し、動き易い状態となっている。この振動自体
は視認できず、表示上は全く問題がないが、動き易い状
態となっている液晶分子が、画素間隙の液晶の分子配列
の影響を受けて反転してしまうという現象が生じる。当
該現象を図6〜図8により説明する。
【0011】マルチプレクシング駆動を行う素子のマト
リクス電極は図6に示すように構成されている。即ち、
一方の基板にはストライプ状の複数の走査電極2を、他
方の基板にはストライプ状の複数の情報電極1をそれぞ
れ間隙4を介して形成し、これら電極が互いに交差する
ように基板を貼り合わせて該電極間に液晶を保持してい
る。図7は上記構成により白表示を行った場合の、図8
は黒表示を行った場合の、それぞれの表示状態を示した
図である。それぞれ(a)は選択期間、(b)は非選択
期間を示す。
【0012】図7(a)に示されるように、白表示を行
った場合にも、反転した黒ドメイン71が画素間隙4に
存在し、この黒ドメインが非選択期間に画素内に成長し
(b)、透過率を低下させる。一方、黒表示を行った場
合には、図8(a)に示されるように、反転した白ドメ
イン81が画素間隙4に存在し、同様に非選択期間に画
素内に成長する。その結果、駆動マージンが低下すると
いう駆動上の問題を生じてしまう。
【0013】また、上記逆ドメインの成長現象は、前記
したカイラルネマチック液晶素子の駆動時にも発生し、
問題となっている。
【0014】本発明の目的は、上記した双安定性を利用
したマルチプレクシング駆動の液晶素子において、画素
間隙に発生した逆ドメインの画素内への成長を抑制し、
これによる駆動マージンの低下を防止することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の第一は、ストラ
イプ状の走査電極と情報電極からなるマトリクス電極を
有する一対の基板間に液晶を挟持してなる単純マトリク
ス型の液晶素子であって、上記液晶素子が双安定性を示
し、上記一対の基板上にそれぞれ配向制御膜が形成さ
れ、該配向制御膜の上記走査電極と情報電極との交差部
である各画素を取り囲む領域に垂直配向処理が施され、
当該垂直配向処理領域の液晶分子が垂直配向に固定され
ていることを特徴とする液晶素子である。
【0016】本発明の第二は、上記液晶素子の製造方法
であって、上記特定の領域に垂直配向処理を施す工程を
有することを特徴とする。好ましくは、当該処理工程と
して、配向制御膜を部分的にレーザーアニール処理する
工程(請求項6)、配向制御膜上にインクジェット方式
により垂直配向剤を部分的に塗布する工程(請求項
7)、配向制御膜の下側の層を部分的に粗面化処理する
(請求項8)工程、が挙げられる。
【0017】本発明は、双安定性を示すカイラルスメク
チック液晶やカイラルネマチック液晶をマルチプレクシ
ング駆動する液晶素子において、画素を取り囲む領域の
液晶分子を垂直配向させて固定することにより、従来当
該領域に発生し非選択期間に画素内に成長してきた逆ド
メインの発生を防止し、その影響を防止するものであ
る。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の液晶素子は、その特徴で
ある特定領域に垂直配向処理を施してあれば、他の部材
及びその製法は従来の液晶素子のものをそのまま適用す
ることができる。
【0019】図1に本発明の液晶素子の電極構造を模式
的に示す。図中1は情報電極、2は走査電極であり、こ
れら電極が交差する部分が画素である。図中3で示され
る領域が本発明にかかる垂直配向領域であり、各画素を
取り囲む領域である。
【0020】図2に本発明の請求項6に挙げられたレー
ザーアニール処理工程の実施形態を示す。図中21は基
板、22はショート防止層、23は配向制御膜である。
本実施形態においては、配向制御膜23を形成し、ラビ
ング処理等配向処理を施した基板(a)に、部分的にレ
ーザーアニール処理24を施す(b)。これにより、該
処理を施された領域はラビング等により形成された配向
規制力を失い、垂直配向処理領域3が形成され、当該領
域の液晶分子は垂直配向に固定され、他の領域の液晶分
子は上記ラビング処理等による配向規制力を受けること
になる(c)。
【0021】図3に本発明の請求項7に挙げられたイン
クジェット方式による垂直配向剤の部分塗布工程の実施
形態を示す。図中、31はインクジェットノズル、32
は垂直配向剤である。本図に示すように、ラビング処理
等配向処理を施した配向制御膜23上に、画素を取り囲
む領域に選択的にインクジェット方式により垂直配向剤
32を塗布することにより、当該領域に垂直配向処理を
施し、該領域の液晶分子のみを垂直配向に固定すること
ができる。また、当該領域以外は配向制御膜23に施さ
れた配向処理による規制力を受けることになる。
【0022】本発明において垂直配向剤32としては、
反応性有機フッ素化合物(トーケムプロダクツ社製「E
F−802」やフルオロアルキルシラン(東芯シリコー
ン社製「TSL8233」)等が好ましく用いられる。
【0023】また、インクジェット方式としては、エネ
ルギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジェ
ットタイプ、或いは圧電素子を用いたピエゾジェットタ
イプ等を用いることができる。
【0024】図4に本発明の請求項8に挙げられた粗面
化処理による垂直配向処理の実施形態を示す。図中、4
1はカラーフィルタ、42は平坦化層、43は粗面化処
理領域である。本処理方法は、本実施形態のように電極
の下地にカラーフィルタ等の厚い樹脂層がある場合、凹
凸の大きさを制御し易いので特に有効である。本実施形
態では、平坦化層42に部分的に粗面化処理を施して微
細な凹凸を形成することにより、その上に形成するショ
ート防止層22及び配向制御膜23にも当該凹凸が影響
し、垂直配向処理を施した状態となる。
【0025】本発明においては、基盤の目状に部分的な
研磨を施して微細な凹凸を形成することにより、粗面化
処理を行う。
【0026】尚、本発明の液晶素子において、一対の基
板のそれぞれに形成される配向制御膜は互いに異なる素
材で形成されていても良く、また、画素領域に異なる配
向処理が施されてあっても構わない。
【0027】本発明の液晶素子には、双安定性を発現す
るカイラルスメクチック液晶、特に強誘電性を示すカイ
ラルスメクチック液晶や、カイラルネマチック液晶が好
ましく用いられる。
【0028】
【実施例】
[実施例1]1.1mm厚のガラス基板上に、幅270
μmで厚さ0.07μmのストライプ状電極をITOに
て作製した。この電極上にTaOx を2000Åの厚み
にスパッタにて成膜し、ショート防止層を形成し、さら
に、配向制御膜としてポリイミド膜〔LQ−1800,
日立化成(株)製〕をフレキソ印刷にて形成した後、3
00℃で焼成し、500Åの膜厚とした。この配向制御
膜にラビング処理を施した後、レーザーアニール装置
〔エキシマレーザL4500;浜松ホトニクス(株)
製〕を使用し、100mJ/cm2 のエネルギー密度で
画素を取り囲む領域を部分的に熱処理した。熱処理され
た領域は、上記ラビング処理による配向規制力を失い、
垂直配向性を生じる。
【0029】以上のようにして作製した上下基板をスペ
ーサーを介して貼り合わせ、セル厚1.5μmのセルを
形成した。このセルに強誘電性液晶〔CS−1014,
チッソ(株)製〕を封入して液晶素子とした。
【0030】本実施例の液晶素子の駆動特性を評価し
た。評価は、図5に示した波形を、電圧は一定で選択期
間(1H)の長さを変えて印加し、顕微鏡下で観察しな
がら書込みができる1Hの長さを確認し、マージンを求
めることで行なった。尚、黒リセット後に白書込みがで
きる1Hの長さ(閾値)をhとし、画素間隙から反転
ドメインが画素領域に侵入する1Hの長さをhとする
と、マージンは(h−h)/(h+h)で求め
た。書込みができる1Hの幅が広い方がマージンの値が
大きくなり、優れたパネルと言える。比較例1として画
素間処理を行われない液晶素子を作製して評価した。本
実施例の液晶素子は比較例1に比べてhの値が高くな
り、マージンが大きく取れるようになった。
【0031】
【表1】
【0032】[実施例2]実施例1と同様に配向制御膜
を形成しラビング処理を施した後、反応性有機フッ素化
合物「EF−802」の1%IPA(イソプロパノー
ル)溶液をインクジェットノズルを用いて選択的に配向
制御膜上に塗布し、150℃で10分間焼成して画素を
囲む領域に垂直配向領域を形成した。
【0033】上記のようにして作製された両基板を実施
例1と同様にして貼り合わせ、同じ液晶を注入して液晶
素子を作製した。
【0034】本実施例の液晶素子を、図5に示した波形
の信号により駆動したところ、非選択期間において画素
内の光学的安定状態が乱れることがなく、良好な画質に
よる表示が行われることが確認された。
【0035】[実施例3]実施例1と同様に電極を作製
した基板の、該電極間隙を基盤の目状に部分的に研磨し
て表面に微細な凹凸を形成した後、実施例1と同様にし
て配向制御膜を形成し、ラビング処理を施し、上下で貼
り合わせて同じ液晶を封入して液晶素子とした。
【0036】上記のようにして作製された両基板を実施
例1と同様にして貼り合わせ、同じ液晶を注入して液晶
素子を作製した。
【0037】本実施例の液晶素子を、図5に示した波形
の信号により駆動したところ、非選択期間において画素
内の光学的安定状態が乱れることがなく、広い駆動マー
ジンをとることができることが確認された。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶素子
においては、画素を取り囲む領域の液晶が垂直配向に固
定されているため、双安定性を有する液晶素子をマルチ
プレクシング駆動した際の問題点である、非選択期間に
画素間隙より成長する逆ドメインの発生がなく、よって
広い駆動条件で画面のざらつきのない高い表示品位の画
像表示が可能となる。
【0039】また、本発明の製造方法によれば、上記特
定の領域の垂直配向が容易に実施されるが、当該領域の
垂直配向に限らず、他の領域を垂直配向させる形態にも
好適に応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶素子の電極構成を示す模式図であ
る。
【図2】本発明の製造方法の一実施形態を示す工程図で
ある。
【図3】本発明の他の製造方法の一実施形態を示す工程
図である。
【図4】本発明の他の製造方法の一実施形態を示す工程
図である。
【図5】従来の強誘電性液晶素子の駆動波形を示す図で
ある。
【図6】従来の液晶素子の電極構成を示す模式図であ
る。
【図7】図6に示した液晶素子の表示状態を示す図であ
る。
【図8】図6に示した液晶素子の表示状態を示す図であ
る。
【符号の説明】 1 情報電極 2 走査電極 3 垂直配向処理領域 4 電極間隙 21 基板 22 ショート防止層 23 配向制御膜 24 レーザーアニール処理 31 インクジェットノズル 32 垂直配向処理剤 41 カラーフィルタ 42 平坦化層 43 粗面化処理 71 黒ドメイン 81 白ドメイン

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ストライプ状の走査電極と情報電極から
    なるマトリクス電極を有する一対の基板間に液晶を挟持
    してなる単純マトリクス型の液晶素子であって、上記液
    晶素子が双安定性を示し、上記一対の基板上にそれぞれ
    配向制御膜が形成され、該配向制御膜の上記走査電極と
    情報電極との交差部である各画素を取り囲む領域に垂直
    配向処理が施され、当該垂直配向処理領域の液晶分子が
    垂直配向に固定されていることを特徴とする液晶素子。
  2. 【請求項2】 上記液晶がカイラルスメクチック液晶で
    ある請求項1記載の液晶素子。
  3. 【請求項3】 上記液晶が強誘電性液晶である請求項2
    記載の液晶素子。
  4. 【請求項4】 上記液晶がカイラルネマチック液晶であ
    る請求項1記載の液晶素子。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4に記載の液晶素子の製造方
    法であって、各画素を取り囲む領域にのみ垂直配向処理
    を施す工程を少なくとも有することを特徴とする液晶素
    子の製造方法。
  6. 【請求項6】 上記垂直配向処理工程が、基板上に形成
    された配向制御膜を部分的にレーザーアニール処理する
    工程である請求項5記載の液晶素子の製造方法。
  7. 【請求項7】 上記垂直配向処理工程が、基板上に形成
    された配向制御膜上にインクジェット方式により部分的
    に垂直配向剤を塗布する工程である請求項5記載の液晶
    素子の製造方法。
  8. 【請求項8】 上記垂直配向処理工程が、配向制御膜の
    下側の層に部分的に粗面化処理を施す工程である請求項
    5記載の液晶素子の製造方法。
JP24926897A 1997-09-16 1997-09-16 液晶素子及びその製造方法 Withdrawn JPH1184431A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001006310A1 (fr) * 1999-07-19 2001-01-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Visuel a cristaux liquides, procede d'utilisation et de fabrication
JP2008510196A (ja) * 2004-08-17 2008-04-03 ネモプティック アドレス指定された領域のエッジに対する悪影響を排除することにより機能が高められた液晶ディスプレイ
JP4817589B2 (ja) * 2000-07-05 2011-11-16 ロリク アーゲー ネマチック液晶電気光学要素及びデバイス

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Effective date: 20041207