JPS61170726A - 液晶セル - Google Patents

液晶セル

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JPS61170726A
JPS61170726A JP1138485A JP1138485A JPS61170726A JP S61170726 A JPS61170726 A JP S61170726A JP 1138485 A JP1138485 A JP 1138485A JP 1138485 A JP1138485 A JP 1138485A JP S61170726 A JPS61170726 A JP S61170726A
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liquid crystal
crystal cell
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dielectric material
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Shinjiro Okada
伸二郎 岡田
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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】 1髭豆I 「本発明は、表示特性ないしは電気光学変換特性を改善
した液晶セルに関する。
11且遣 液晶素子は、装置を小型化、薄形化あるいは低消費電力
化が可能なことから、これまでにもディスプレイや光シ
ャッタなどの分野で利用されて来ている。特にディスプ
レイの分野ではいくつかの優れた発明に基いて飛躍的な
進歩がとげられた。
例えば、エム、シャット(M、5chadt)とダブリ
ュー、ヘルフリヒ(W、He1frich)著、”アプ
ライド、フィズイクス、レターズ ″ 18巻4号(”
Applied Physics Letters ”
 、 Vol、18゜No、4 ) (1971,2,
15) 、 P、127〜128 (7) r捩れネマ
チック液晶の電圧依存光学挙動」 (”Voltage
−Dependent 0ptical Activi
ty of a TwistedNematic Li
quid Crystal”)に記載されたTN液晶が
知られている。ディスプレイの分野で利用されている液
晶素子は、一般に画像表示単位(画素)をマトリクス状
に配置するためにx−Yマト明m書の浄書(内容に変更
なし) リフスミ極構造が採用されている。
このディスプレイ素子の駆動法としては、走査電極群に
、順次、周期的にアドレス信号を選択印加し、信号電極
群には所定の情報信号をアドレス信号と同期させて並列
的に選択印加する時分割駆動が採用されているが、この
表示素子及びその駆動法は画素数を多くするとデユーテ
ィ比が低下し、このため画像コントラストの低下やクロ
ストークの発生などの問題点を有している他、画素を小
さくして画像の解像力を向上させるにはマトリクス電極
を高密度で配線することが必要で、このために製造が煩
雑となる欠点を有している。また、ティー、ビー、プロ
ディ、シュリス ニー。
アサーズ、ジー、ダグラス ディクソン ”アイイーイ
ーイー トランスアクションズ オン エレクトロン 
デバイセズ995〜1001頁「6X6インチ 20ラ
イン/インチ液晶表示パネルJ  (T、P、Brod
y、Juria A、Asarg、G、Douglag
Djxon IEEE Transactions o
n 1E1ectron Devices。
VOl、 ED−20,(No、11.Nov、111
73)、P2S5〜tool“ A−8X 8  In
ch 20 Lines−per−Inch Liqu
id CrystalDispla7 Panel”)
に開示の様に画素毎に薄膜トランジスタ(T P T)
を設け1画素毎にスイッチングする方式のディスプレイ
が提案されてl、Nるが、画素毎にTPTを設ける手段
が煩雑となっているために、コストの点において改善が
望まれている。
上述したTN型液晶を用いる液晶セルの欠点を除くもの
として、加えられる電界に応じて第1の光学的安定状態
と第2の光学的安定状態とのいずれかを取る、すなわち
電界に対する双安定状態を有する液晶、を用いることが
提案されている。このような双安定性を有する液晶とし
ては1強誘電性を有するカイラルスメクテイツク液晶が
代表的であり、特にそのうちカイラルスメクテイツクC
′相(SmC”)またはH相(SmH”)(7)液晶が
i 適している。この強誘電性液晶につl、)ては、ル、ジ
ュルナル、ド、フィズイク、レトルズ″井(L−89)
 1875. r強誘電性液晶」 (LE JOURN
ALDE PHYSIQtJE LHTT!ER9” 
38 (Li9) 1975゜明細書の浄1?(内容に
変更なし) rFerroelectric Liquid Cry
stals J ) ; ”アプライド、フィズイクス
、レターズ 38  (11)isso、  r液晶の
サブ・マイクロ秒双安定スイッチング」 (Appli
ed  Phyaics  Letters″U(11
) 1980、r Submicro、5econd 
Bi−5tableElectrooptic  Sw
itching  in  LiquidCrysta
lsJ ) ;”固体物理 ”1B (141)  I
n1「液晶」等に記載されている。
より具体的には1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(以下余白) PC)および4−o−(2−メチル)−ブチルレゾルシ
リチン−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、SmC”相またはSmH”相となるような温度状
態に保持する為、必要に応じて素子はヒーターが埋め込
まれた銅ブロック等により支持される。
第1図は、強誘電性液晶セルの例を模式的に描いたもの
である。llaとllbは、In20g、5n02やI
 T O、(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12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
13が液晶分子を表わしており、この液晶分子13は、
その分子に直交した方向に双極子モーメン) (P上)
14を有している。基板Xtaとllb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13のらせ
ん  。
構造がほどけ、双極子モーメン) (P上)14はすべ
て電界方向に向くよう、液晶分子13の配向方向を変え
ることができる。液晶分子13は細長い形状を有してお
り、その長袖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IIL)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、はど
け、その双極子モーメン)P上は、上向きのPa(24
a)または下向のPb(24b)のどちらかの状態をと
る。このようなセルに第2図に示す如く一定の閾値以上
の極性の異る電界EaまたはEbを付与すると、双極子
モーメントは電界EaまたはEbの電界ベクトルに対応
して上向き24aまたは、下向z24bと向きを変え、
それに応じて液晶分子は第1の安定状533aか、ある
いは第2の安定状s33 、bの何れか1方に配向する
このよう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2図によって説明すると、電
界Eaを印加すると液晶分子は第1の安定状態23 a
に配向するが、この状態は電界を切っても安定である。
また、逆向きの電界Ebを印加すると、液晶分子は第2
の安定状態23b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留っている。また
、与える電界Ea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
.5ルー2″1°1パ6°°°″″mM111″“1°
゛1−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バルにより、米国特許第43
67914号明細書で提案されている。
この様に双安定性が付与された強誘電性液晶セルは1重
要な利点を有するものであるが、問題がないわけではな
い、それは、液晶層の膜厚が0゜5終〜2JL程度と極
めて薄いため、1対の電極間でショートを発生すること
があり、十分な膜厚の絶縁層を電極上に形成することが
必要となっている。しかし、この絶縁層の膜厚が厚すぎ
ると、液晶層に十分な実効電圧がかからなくなり、強誘
電性液晶素子の前述の如き利点を生かせなくなる欠点が
ある。
先1立IJ 本発明の目的は、前述の欠点を解消した新規な時分割駆
動用強誘電性液晶セルを提供することにある。
本発明の別の目的は、ディスプレイ素子、特に時分割駆
動用ディスプレイ素子に適した新規な液晶セルを提供す
ることにある。
本発明の別の目的は、高速応答性を有する液晶セルを提
供することにある。
本発明者等は、上述の目的では、上記した従来Ayll
e  u   し、+   A1j+  、J=  +
1債Rw  +j   ^416 4t−L  rqp
  冨tel;  −J+る誘電体膜の改善により達成
し得ることが見出された。すなわち、前述したように、
強誘電性液晶を用いる液晶セルにおいては、特性上、セ
ル厚さが薄い方が好ましいが、このように薄いセルにお
いて、一対の電極基板間でのシ鳶−トを防止するために
は、これら基板の少なくとも一方の電極上に絶縁膜を形
成することが不可欠となる。このような目的であるいは
配向処理膜としての役割を兼ねて従来より厚さが100
0Å以下、通常500人程度のポリイミド膜等が用いら
れているが、本発明者等の研究によればこのポリイミド
も含めて通常絶縁膜として用いられるポリマーは、低誘
電率であり、このような低誘電率物質で厚い絶縁層を形
成すると、その容量が極めて小さくなってしまい、液晶
層にかかる実効電圧が低下し、またその実効電圧の時定
数が短くなるという不都合があった。このような分析に
基づき、本発明者等は、電極上に設ける絶縁膜として、
高誘電率誘電体を用いたところ、一対の基板間でのシ璽
−トを防止しつつ、実効電圧が低下せず、時定数も維持
できる等の顕著な改善が得られることが見出された。
本発明の液晶セルは、このような知見に基づくものであ
り、一対の電極基板の少なくとも一方の電極上に、高誘
電率誘電体の薄層を形成し、該誘電体の薄層を介してこ
れら一対の基板間に液晶層を挾持させてなることを特徴
とするものである。
以下、本発明を、実施例について図面を参照しつつ、更
に詳細に説明する。
第3図は、上述したような強誘電性液晶を用いる本発明
の画像形成装置の一実施例の模式断面図である。
本実施例において、それぞれITO等からなる透明電極
12aおよび12bを形成したガラス、プラスチック等
からなる基板11aおよびflbの、該電極12aおよ
び12b上には1本発明に従い高誘電率誘電体層13a
および13bが設けられている。これら誘電体層13a
および13bを内側にして対向させた一対の基板31a
および31bを接着剤34で固定し、得られたセルの内
部に液晶、特に強誘電性液晶35を封入することにより
、本発明の液晶セルが構成されている。
本発明で用いる高誘電率誘電体としては、誘電率(ε)
が5以上、特に好ましくは10以上の誘電体であれば、
有機、無機に拘らず用いられるが、一般には有機誘電体
ではこのような高誘電率誘電体を得ることは困難である
。従って、本発明においては、上記したような誘電率を
有する無機誘電体が好ましく用いられる。なかでも1本
発明で用いる最も好ましい誘電体の例としては。
5rTi03.BaTa205等が挙げられる。
高誘電率誘電体層33aおよび33bの厚さは、例えば
厚さ1〜4gmの強誘電性液晶層35  Iとともに用
いる場合、400〜10000人程度が適当であるが、
比較的厚くなっても表示特性に悪影響を与えないのが本
発明の特徴である。−例として、容量が45009Fの
液晶層を厚さが各1000人の誘電体層で挾持した場合
、誘電体がポリイミド等の高分子(ε4−3.5)であ
る場合には、液晶層への初期電圧分配比は77%に低下
するが、ε*332の5rTiO,を用いる場合には初
期電圧分配比が99.7%とわずかな低下↑抑えられる
第4図は、本発明の液晶セルの別の実施例を示すもので
あり、この例においては1強誘電性液晶層33a、33
bの上に、それぞれ液晶配向膜36a、36bを設けで
ある。これら液晶配向膜としては、ラビング処理したポ
リイミドあるいはポリビニルアルコール樹脂膜、あるい
はSiOの斜方蒸着膜等が用いられる。−具体例におい
ては、ポリイミド前駆体(東し社製5P−510)の2
%ジメチルアセトアミド溶液を用い、25GOrpmで
スピンコーティングした後300℃で乾燥硬化させたポ
リイミド膜を用いた。
先乱立亘1 上述したように、本発明によれば、液晶セル向上に設け
る絶縁体層として高誘電率誘電体を用いることにより、
絶縁体層の厚さが比較的厚い場合にも液晶層にかかる実
効電圧ならびに時定数の減少を防止することが可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は強誘電性液晶の動作を説明するた
めの模式説明図、第3図および第4図はそれぞれ本発明
の実施例にかかる液晶セルの模式断面図である。 31a、31b−@−透明基板 32a、32b−−−電極膜 33a、33b−・・高誘電率誘電体膜34拳・拳接着
剤 35・・・液晶 36a、36b◆・・配向処理膜 f!J!J:第3図 第1図 第4 図 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和60年特許願第11384号 2、発明の名称 液晶セル 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 (Zoo)キャノン株式会社 4、代理人 住 所 〒105東京都港区東新橋2−7−7(発送E
:昭和60年4月30日) 6、補正の対象 明細口の「発明の詳細な説明Jの欄

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一対の電極基板の少なくとも一方の電極上に、高誘
    電率誘電体の薄層を形成し、該誘電体の薄層を介してこ
    れら一対の基板間に液晶層を挾持させてなることを特徴
    とする液晶セル。 2、前記高誘電率誘電体が、SrTiO_3である特許
    請求の範囲第1項に記載の液晶セル。 3、前記高誘電率誘電体が、BaTa_2O_6である
    特許請求の範囲第1項に記載の液晶セル。 4、前記高誘電率誘電体層の厚さが、400〜1000
    0Åである特許請求の範囲第1項〜第3項のいずれかに
    記載の液晶セル。 5、前記高誘電率誘電体層上に有機または無機の液晶配
    向処理層を設けてなる特許請求の範囲第1項〜第3項の
    いずれかに記載の液晶セル。
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