JPS61137134A

JPS61137134A - 液晶装置

Info

Publication number: JPS61137134A
Application number: JP25856684A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Kanbe; 純一郎神辺; Yujiro Ando; 祐二郎安藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-12-07
Filing date: 1984-12-07
Publication date: 1986-06-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、液晶装置に関し、詳しくは強誘電性液晶を用
いた液晶表示装置に関するものである。

従来、高密度の画素を形成する方式としてパッシブ・マ
トリクス電極構造やアクティブ・マトリクス電極構造を
用いた表示装置が知られているが、これらの表示装置の
多くはＴ　Ｎ　（Ｔｌ＊ｉ　ｓ　ｌｅｄＮｅｍａｔｉｃ
　）液晶による電気−光学変調を利用したものである。

シカシ、このパッシブ・マトリクス電極構造の表示装置
では、走査線の増大に応じてデユーティ−比が低下し、
クロストークの発生やコントラストの低下等といった問
題点があり、又、アクティブ・マトリクス電極構造とし
ては、各画素にスイッチング素子（例えば薄膜トランジ
スタ）を接続する方式が知られているが、これを用いた
表示装置では、そのスイッチング素子を作製する工程が
煩雑である上、大画面で形成することが困難となってい
る点が問題点となっている。

これらの問題点を解決するものとして、最近クラークら
により米国特許第４３６７９２４号公報で発表された強
誘電性液晶素子が注目されている。この強誘電性液晶素
子がメモリー効果を持つためには、一般にそのセル厚を
０．１μ〜３μ程度の極薄層とすることが知られてｂる
。

このだめ、セルを構成する２枚の基板のうち１方の基板
を可撓性基板とし、セル内に配置するスペーサ部材と可
撓性基板とを確実に密着させたセル構造とすることが必
要である。

しかし、この様なセル構造を用い、且つ高密度画素を形
成するパッシブ・マトリクス電極構造とした表示装置で
は、外部制御回路と可撓性基板側に配線した電極群との
間の電気的接続を異方性導電材によって行なう場合に接
続不良を生じ、しかもその表示装置に外部から圧力が加
えられた時には可撓性基板が撓み、外部制御回路との接
続個所で剥離し、断線を生じることがある。特に、高密
度画素とするに応じて配線数が増加し、単位長さ当りの
端子密度が高くなるため、接続不良による断線の危険性
が高くなってくる。

本発明の目的は、前述の欠点を解消した液晶装置を提供
することにある。

本発明の別の目的は、高密度画素を有する強誘電性液晶
素子で、外部制御回路との安定な接続状態を維持した液
晶表示装置を提供することＫある。

本発明のかかる目的は、第１の電極群及び該第１の電極
群に接続された第１の駆動回路部と第２の駆動回路部を
有する非可撓性の第１基板と、第２の電極群を有する可
撓性の第２基板との間に強誘電性液晶が配置され、前記
第２の電極群と第２の駆動回路部とが接続されていると
ともに、前記第１の駆動回路部と第２の駆動回路部がそ
れぞれ外部制御回路に接続されている液晶装置によって
達成される。

以下１本発明を図面に従って説明する。

第１図は、本発明の液晶表示装置の実施態様を表わして
いる。第１図で示す表示装置では、肉厚ガラス（約Ｑ、
３ｍｍ〜２ｍｍ　）の非可撓性基板１０１と肉薄ガラス
（約２０μ〜３００μ）の可撓性基板１０２との間に強
誘電性液晶１１３が充填されている。非可撓性基板１０
１と可撓性基板１６２には、それぞれその対面側にマト
リクス電極構造を形成する電極群１０３と１０４が配線
されている。可撓性基板１０２に配線された電極群１０
４は、異方性導電材１０７（垂直方向のみに導電性を示
す熱可塑性樹脂で、例えばソニ・ケミカル社のＣＰ−１
０３０”や日立化成社の゛ヒタセルム異方導電性接着フ
ィルム”が知られている。）を通して非可撓性基板１０
１に形成した駆動回路部１０６に接続され、さらに外部
制御回路（図示せず）と接続できる様に端子群１０９ま
で接続されている。

又、非可撓性基板１０１には、この基板に配線しである
電極群１０３に駆動信号を印加する駆動回路部１０５が
設けられている。さらに、外部制御回路（図示せず）か
らの制御信号を駆動回路部１０５に接続するための端子
群１０８が形成されている。

強誘電性液晶１１３を充填したセル体は、非可撓性基板
１０１と可撓性基板１０２との間の空隙がストライプ形
状のスペーサ部材１１１によって保持されており、その
基板１０１と１０２の周辺部がエポキシ接着剤などのシ
ール材１１０によってシーリングされている。強誘電性
液晶１】３は、モノドメインが形成される様に配向性が
付与されている。この配向性は、基板１０１と１０２の
それぞれにラビング処理されたポリイミド膜やポリビニ
ルアルコール膜などによって得られ、又斜方蒸着された
５ＩＯ２膜などによって得ることができる。

晶１１３の配向変調により生じる光学的変調が得られる
。

ポリエーテルサルフオンフイルムなどのプラスチックフ
ィルムを使用することも可能であるが、光学的特性の上
から肉薄ガラスを用いることが望ましい。

電極群１０３と１０４は互に直交配置されたマトリクス
電極構造とすることができ、例えば電極群１０３には走
査信号を印加する走査線とし、電極群１０４にはビデオ
情報信号を印加するデータ線として用いることができ、
又、その逆であってもよい。又、端子群１０８と１０９
は下述のゲートとソースの端子とすることができる。

第２図は、駆動回路部１０５と１０６をそれぞれ薄膜ト
ランジスタ（ポリシリコン、アモルファスシリコン）で
形成した回路構成を表わしている。

駆動回路部１０５を構成する５Ｗ１１〜Ｓ　Ｗ　ｎ　４
は薄膜トランジスタで形成した分割化スイッチング素子
で、Ｅ（１）〜Ｂ　（ｎ）はゲートに接続した前記分割
イビスイッチング素子を制御するための分割ブロック選
択線である。なお、本実施例における共通線は４本であ
るから、この場合ｎはＮ／４に等しい。Ｐ１〜ＰＮは薄
膜トランジスタで形成した放電用スイッチング素子で、
■は放電制御線、Ｊは放電電位線、２１は共通化された
走査線を駆動するための外部制御回路である走査線駆動
回路で、２２は回路基板と走査線駆動回路２１との接続
部を示すものである。

表示部２３を駆動する際には共通走査線駆動回路２１か
ら、ソースに接続した共通線Ａ、Ｂ。

Ｃ，Ｄに繰り返しパルスを与えると共に、分割ブロック
選択線Ｅ　（］）　−Ｅ（ｎ）を順次０Ｎ１０ＦＦ’さ
せる。また、Ｐ１〜Ｐｎには非選択時にＧ（１）〜Ｇ　
（Ｎ）を−Ｖ　（Ｖ）の電位に制御するために放電制御
線ＩＫパルスを与えるようにすればよい。

上記実施例においては、走査線をＮ本、共通線を４本と
して説明したが、例えば走査線を４８０本、共通線を２
４本とすると、分割ブロック選択線は２０本となり、外
部駆動回路との接続数は、放電制御線、放電電位線の２
本を含めて合計４６ケ所となり、約９０Ｘの接続数削減
の効果がある。

駆動回路部１０６は、薄膜トランジスタで形成されだＳ
Ｗ１〜８ｗ、ｎを有している。外部の制御回路からビデ
オ情報信号がシフトレジスタ２４に転送され、シフトレ
ジスタ２４への転送が終ると、ゲートに接続された５ｗ
１−８ｗｍの端子２５はオフ状態からオン状態となり、
この時のシフトレジスタ２４の状態にラッチし、それに
対応した信号をソースに接続されたデータ線Ｄｌ−１）
ｍに印加される。シフトレジスタ２４はクロック端子２
６とデータ入力端子２７を有しており、端子２８にシフ
トレジスタ２４のオフのデータレベルと同一信号が供給
される。

第３図は、本発明で用いる液晶セルを模式的に表わした
平面図である。上基板３１は肉薄ガラスからなる可撓性
基板で、その周縁部に沿って、対向する他方の下基板（
図示されていない）をシーリングするためのシール部３
２が形成されている。また上基板３１のシール部３２で
囲まれた中央部にはスペーサ部材３３が形成されて、液
晶層の厚さを規制する機能を果たしている。このスペー
サ部材３３は、例えば−上基板３１上に、ポリイミドを
所定の厚さにコーティングした後、フォトエツチングに
よりパターン状に形成される。或いは、上基板３１その
ものを、スペーサ部３３を除いてパターン状にエッチン
グしでもよい。また２つの基板の表面には、必要に応じ
て、液晶を配向させるだめのラビング処理が施こされて
いる。またスペーサ部材３３で区画された状態で液晶層
領域３４が形成され、これは、界面３５を介して減圧空
間３６と隣接ないし連通している。このような液晶層３
４は、液晶注入口３７から液晶を注入し、封止剤３８に
より注入口３７を封止することにより形成される。液晶
材料としては、例えば強誘電性液晶ＤＯＢＡＭＢＣが用
いられ、その配向状態は、等吉相状態より、カイラルス
メクチックＣ相の状態へと徐冷することにより得られる
。

上記液晶の封入の態様をより詳しく説明すると、例えば
スペーサ部材３３を形成した上基板３１と、肉厚ガラス
からなる非可撓性の対向基板をエポキシ系接着剤３２等
により接着してセルを形成した後、セルを真空容器中に
保持し、セル中の空気を充分に排気した後、注入口３７
を液晶材料に浸漬する。その後、真空容器中にＮ２ガス
等を導入することＫよりセル外部の気圧を高め、液晶材
料をセル内に圧入する。液晶材料が、所定の領域（例え
ば、画像領域）３９（約１００ｍｍＸ　１００ｍｍ　）
を充分に満たＬ？ｃ時点で、注入作業を停止し、注入口
３７を封止する。このようにして形成された液晶セルは
、減圧空間３６があることによシ、大気圧中では、充分
な圧縮力を受けているため、可撓性基板３１が、スペー
サ部材３３４Ｃよく密着し、厚さ２μ以下という、極め
て薄いセルでも、大面積にわたって均一なセル厚さに形
成することが可能である。又、減圧空間３６は、液晶セ
ル使用時の環境変化による、液晶材料の熱膨張、熱収縮
によって、セルの厚さが、部分的に変化してしまうこと
を防ぐ機能も有する。

本発明で用いる強誘電性液晶としては、カイラルスメク
チック液晶が最も好ましく、そのう・ちカイラルスメク
チックＣ相（ＳｍＣ”）、Ｈ相（Ｓｍ）（”）　、Ｉ相
（ＳｍＩ”）、Ｊ相（ＳｍＪ”）、Ｋ相（ＳｍＫ”）、
Ｆ相（ＳｍＦ”）やＧ相（ＳｍＧ”）の液晶が適してい
る。この強誘電性液晶については、ＬＥ　ＪＯＵＲＮＡ
Ｌ　ＤＢ　ＰＨＹ８ＩＱＵＥＬＥＴＴＦＸＲ８”　３６
　（Ｌ−６９）　１９７５．　「Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔ
ｒｉｃ、［，１ｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌｓ　Ｊ　：　
”Ａｐｐ目ｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　”
３６（１１）１９８０．　ｆ−Ｓｕｂｍｉｃｒｏ　５ｅ
ｃｏｎｄ　Ｂ１５ｔａｂｌｅＥｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃ
　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｉｎ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓ
ｔａｌｓに１固体物理”　１６（１４１）１９８１　ｒ
液晶」等に記載されており、本発明ではこれらに開示さ
れた強誘電性液晶を用いることができる。

より具体的には、本発明法に用いられる強誘電性液晶化
合物の例としては、デシロキシベンジリデン−ｐ′−ア
ミノ−２−メチルブチルシンナメート（ＤＯＢＡＭＢＣ
）、ヘキシルオキシベンジリデン−ｐ′−アミノ−２−
クロロプロピルシンナメート（ＨＯＢＡＣＰＣ）および
４−Ｏ−（２−メチル）−プチルレゾルシリデンー４−
オクチルアニリン（ＭＢＲＡ８　）等が挙げられる。

これらの材料を用いて、素子を構成する場合、液晶化合
物が、Ｓ　ｍ　Ｃ”、ＳｍＨ”、Ｓ　ｍ　Ｉ　”、Ｓｍ
Ｊ”、ＳｍＫ　、ＳｍＦ　、ＳｍＧ　　となるよう々温
度状態に保持する為、必要に応じて素子をヒーターが埋
め込まれた銅ブロック等により支持することができる。

第４図は、強誘電性液晶素子の例を模式的に描いたもの
である。４１と４１′は、Ｉ　ｎ　２０３．５ｎ０２や
Ｉ　Ｔｏ　（Ｉｎｄｉｕｍ　−Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ）等
の透明電極がコートされた基板（ガラス板）であり、そ
の間に液晶分子層４２がガラス面に垂直になるよう配向
したＳｍＣ”相の液晶が封入されている。

太線で示した線４３が液晶分子を表わしており、この液
晶分子４３は、その分子に直交した方向に双極子モーメ
ン）　（Ｐｌ）　４４を有している。

基板４１と４１上の電極間に一定の閾値以上の電圧を印
加すると、液晶分子４３のらせん構造がほどけ、双極子
モーメン）　（ＰＪＬ）　４４はすべて′這界方向に向
くよう、液晶分子４３の配向方向を変えることができる
。液晶分子４３は細長い形状を有しており、その長軸方
向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従って例えばガラ
ス面の上下に互いにクロスニコルの位置関係に配置した
偏光子を置けば、電圧印加極性によって光学特性が変わ
る液晶光学変調素子となることは、容易に理解される。

さらに液晶セルの厚さを充分に薄くした場合（例えば１
μ）には、第２図に示すように電界を印加していない状
態でも液晶分子のらせん構造はほどけ（非らせん構造）
、その双極子モーメン）Ｐ又はＰ′は上向き（５４）又
は下向き（５４’）のどちらかの配向状態をとる。

このようなセルに第５図に示す如く一定の閾値以上の極
性の異る電界ＥはＥ′を付与すると、双極子モーメント
電界Ｅ又はＥの電界ベクトルに対応して上向き５４又は
下向き５４′と向きを変え、それに応じて液晶分子は第
１の安定状態５３（明状態）か或いは第２の安定状態５
３′（暗状態）の何れか一方に配向する。

この様な強誘電性液晶を光学変調素子として用いること
の利点は２つある。第１に応答速度が極めて速いこと、
第２に液晶分子の配向が双安定性を有することである。

第２の点を例えば第５図によって説明すると、電界Ｅを
印加すると液晶分子は第１の安定状態５３に配向するが
、この状態は電界を切ってもこの第１の安定状態５３が
維持され、又、逆向きの電界Ｅを印加すると、液晶分子
は第２の安定状態５３に配向してその分子の向きを変え
るが、やはり電界を切ってもこの状態に保ち、それぞれ
の安定状態でメモリー機能を有している。又、与える電
界Ｅが一定の閾値を越えない限りそれぞれの配向状態に
やはり維持されている。このような応答速度の速さと、
双安定性が有効に実現されるには、セルとしては出来る
だけ薄い方が好ましく、一般的には０．１μ〜３μが適
している。この種の強誘電性液晶を用いたマトリクス電
極構造を有する液晶−電気光学装置は、例えばクラーク
とラガパルにより、米国特許第４３６７９２４号明細書
で提案されている。

第６図は、本発明の液晶表示装置における別の実施態様
を表わしている。第１図及び第２図の符号と同一符号の
ものは、同一部材を表わしている。

第６図に示す表示装置は、第１図の表示装置で用いた可
撓性基板１０２に配線した電極群１０４の端子をそれぞ
れ端子群１０９と１０９に振り分けた他は同様の装置で
ある。従って、本実施例の表示装置はそれぞれの端子群
１０９と１０９“に電気的に接線するための２つの異方
性導電体１０７と１０７及びそれぞれの駆動回路部１０
６と１０６が配置されている。

この液晶表示装置では、端子群１０９と１０９の単位長
さ当りの端子数密度を小さくすることができ、外部制御
回路との電気的接続が端子間のショートを発生させるこ
となく行なうことができる。

本発明の液晶表示装置によれば、高速応答性とメモリー
効果を得るためにセル厚を０．１μ〜３μと極薄層とし
た液晶セルとするために使用した可撓性基板に配線した
電極群に外部制御回路からの信号を断線やショートなど
の電気的故障を発生させることなく確実に印加すること
ができる上、可撓性基板に対して加えられる外部からの
圧力や振動によっても電気的故障を全く発生させること
がない効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明の液晶装置を模式的に表わす平面
図で、第１図（Ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図である。第２
図は本発明の液晶装置の駆動回路を表わす説明図である
。第３図は、本発明で用いる液晶セルの平面図である。第４図及び第５図は、本発明で用いる強誘電性液晶素子
を模式的に表わした斜視図である。第６図は、本発明の
液晶装置の別の態様を表わす平面図である。１０１・・・非可撓性基板、１０２・・・可撓性基板、
１０３．１０４・・・電極群、１０５，１０６，１０６
’。１０６　・・・駆動回路部、１０７．１０７’、１０７
”・・・異方性導電体、１０８．１０９・・・端子群、
１１０゜３２・・・シール部材、１１１　、　３３・・
・スペーサ部材、１１２．１１４・−・偏光手段（偏光
子、検光子）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１の電極群及び該第１の電極群に接続された第
１の駆動回路部と第２の駆動回路部を有する非可撓性の
第１基板と、第２の電極群を有する可撓性の第２基板と
の間に強誘電性液晶が配置され、前記第２の電極群と第
２の駆動回路部とが接続されているとともに、前記第１
の駆動回路部と第２の駆動回路部がそれぞれ外部制御回
路に接続されていることを特徴とする液晶装置。
（２）前記第１の電極群と第２の電極群とでマトリクス
電極構造を形成している特許請求の範囲第１項記載の液
晶装置。
（３）前記第１の電極群が走査信号を印加するための走
査線で、第２の電極群が情報信号を印加するためのデー
タ線である特許請求の範囲第１項記載の液晶装置。
（４）前記第１の電極群が情報信号を印加するためのデ
ータ線で、第２の電極群が走査信号を印加するための走
査線である特許請求の範囲第１項記載の液晶装置。
（５）前記強誘電性液晶がカイラルスメクチック液晶で
ある特許請求の範囲第１項記載の液晶装置。
（６）前記カイラルスメクチック液晶が非らせん構造と
なつている特許請求の範囲第５項記載の液晶装置。
（７）前記カイラルスメクチック液晶がＣ相、Ｈ相、Ｉ
相、Ｊ相、Ｋ相、Ｇ相又はＦ相である特許請求の範囲第
５項記載の液晶装置。