JPS62159124A - 液晶装置 - Google Patents

液晶装置

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JPS62159124A
JPS62159124A JP61001152A JP115286A JPS62159124A JP S62159124 A JPS62159124 A JP S62159124A JP 61001152 A JP61001152 A JP 61001152A JP 115286 A JP115286 A JP 115286A JP S62159124 A JPS62159124 A JP S62159124A
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electrode
floating electrode
ferroelectric
crystal device
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JP61001152A
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Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Takashi Inushima
犬島 喬
Toshimitsu Konuma
利光 小沼
Toshiji Hamaya
敏次 浜谷
Mitsunori Sakama
坂間 光範
Toshiji Yamaguchi
山口 利治
Ippei Kobayashi
一平 小林
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
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    • GPHYSICS
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    • G02F1/135Liquid crystal cells structurally associated with a photoconducting or a ferro-electric layer, the properties of which can be optically or electrically varied
    • G02F1/1358Liquid crystal cells structurally associated with a photoconducting or a ferro-electric layer, the properties of which can be optically or electrically varied the supplementary layer being a ferro-electric layer

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】 r発明の利用分野」 この発明は液晶に関するもので、特にその代表例の1つ
である強誘電性液晶(以下FLCという)を用いた液晶
装置に関し、よりコントラスト比の向上を図り、マイク
ロ・コンピュータ、ワードプロセッサまたはテレビ等の
表示部の薄膜化を図る液晶装置、更にディスクメモリ等
のメモリ装置、スピーカ等の音響機器へ応用する液晶装
置に関する。
「従来技術」 従来、液晶を用いて液晶装置を作製せんとする場合、こ
の液晶の一対の基板の内側に一対の電極を設け、その電
極上に対称配向膜を設ける方式が知られている。
しかし、かかる単純マトリックス構造または各画素に非
線型素子が直列に連結されたアクティブ素子構造におい
て、最も重要な要素として、前記した液晶が十分大きい
Ec(Iff、界電界またはスレッシュホールド電界)
を有することが重要である。
このEcは、液晶が所定の電界以下では初期の状態(例
えば非透過)を維持し、所定の電界以上においてきわめ
て急峻に反転し、他の状態(例えば透過)を呈する現象
、およびこの逆に透過より非透過となる現象をいう。即
ち、このEcはEc+ (正に電界を加える場合に観察
される臨界電界)と、逆にEc−(負に電界を加える場
合に存在する電界)とを有し得る。また、このEc+と
Ec−は必ずしも絶対値において同じではない。
しかしかかるEc+とEc−はスメクチック液晶におい
てはきわめてその存在が乏しく、特にカイラルスメクチ
ックC相を用いる液晶においては、この液晶を印加する
パルス電界の電界強度とそのパルス巾との値に大きく依
存している。そのためマトリックス表示においてはrA
Cバイヤス法」として知られている励起方式を用いなけ
ればならないし、正方向に書換えんとする時、一度負の
パルスを加え、次に正のパルスを所定の電界強度と時間
とを精密に制御して加える。また逆に負方向に書き換え
んとする場合も一度正のパルスを加え、次に負のパルス
を所定の電界強度と時間との精密な制御のもとに加えな
ければならない。
「発明が解決しようとする問題点j かくの如きスメクチック液晶であって、特に強誘電性液
晶として用いんとした時、これまでの技術では前記した
如き「粍バイヤス法」を用いなければならない。しかし
このバイヤス法は周辺回路がきわめて複雑になってしま
うため、ディスプレイ装置とした時、これよりも簡単な
周辺回路が求められている。そのためには、液晶それ自
体が十分明確なHeを有していることが重要になる。こ
の十分明確なEcを作らんとした時、これまでのFLC
は、その周波数特性をおとす等の制約のもとに、不十分
なEcで満足せざるを得ないのが実情であった。
本発明はかかる強誘電性液晶を用いた場合、液晶それ自
体にEcを有することを求めるのではなく、この液晶に
接してフローティング電極(電気的にいずれとも連結し
ていない電極)を配し、これに所定の電荷を蓄積するこ
とにより実質的に有効なEc”、Ec−を得んとしたも
のである。
「問題を解決するための手段」 かかる問題を解くため、本発明は、Ecおよび不揮発性
を決定する要素として、FLCに密接または実質的に密
接する一方または双方にフローティング電極を設け、こ
のフローティング電極の反対側(液晶と反対側)に強誘
電体薄膜(以下ITFともいう)を設けたものである。
そしてこのスメクチック液晶のEcをフローティング電
極に蓄積された電荷により決定するべく試みたものであ
る。そしてこの蓄積された電荷はITFにより設けられ
る分極電荷により決定せんとしたものである。
即ち、本発明においてはこのITFが高い誘電率好まし
くは強誘電性薄膜であり、自発分極を有するものより選
ばれる。かつ誘電率を大きくするため、1000Å以下
例えば200〜1000人とする。そしてこの配向膜は
透光性であるが、光学的異方性を好ましくは有さないも
のより選ばれる。
その縦断面図を第1図に示す。
第1図において液晶材料としてはTN(ライスティック
・ネマティック)液晶、スーパー・ライスティック・ネ
マティック液晶をも強誘電性液晶に加えて用いることが
できる。しかしここでは視野角の大きい強誘電性液晶(
1)を用いる。更に配向膜(5) 、 (5’)、フロ
ーティング電極(6)1強誘電性薄膜(2)、  一対
を構成する透光性電極(3)、(3’)、 この透光性
基板(4) 、 (4”)を有する。さらに透光性電極
の一方(例えば(3))上には誘電体薄膜(2)とフロ
ーティング電極(6)とを有し、ここでキャパシタを構
成している。このため、液晶の配向処理層(膜)の一方
(5)はフローティング電極(6)における液晶(1)
の存在する側になされる。
この第1図の電気的等価回路を第2図に示すが、この等
価回路を用い本発明を以下に記す。
この際のPLC(1)が電気的等価回路としてGz(コ
ンダクタンス)、C2(キャパシタンス)を有する。
又FE (2)の等価回路としてGI(コンダクタンス
)。
C5(キャパシタンス)を有する。すると電気的等価回
路は第2図を有する。この両端子間にvoの電圧を印加
した時、C,、G、に加わる電圧VI+電荷QI+Cz
、Gzに加わる電圧をV2+電荷口2とすると、Vo=
V++Vz でt=Qにおいて分圧される。
この時、FBの厚さは2000Å以下であり、FLCの
厚さは2〜3μと10倍もの厚さを有するため、CIは
C2より十分大である。その結果、初期にV、=V0 となり、初期状態においては印加電圧のほとんどすべて
がFLCに印加される。
さらにITFと誘電体との間のフローティング電極にt
秒後に蓄積されるQは次式で与えられる。
この一般式において前記したCI >(:、である条件
を考慮する。また抵抗(コンダクタンスの逆数)は液晶
が2μmの厚さとし、1つのピクセルを100μmX3
00μmである場合、109Ωのオーダを有する。他方
ITF(誘電体)は厚さ1000人の同一条件で10′
3Ωのオーダを有し、液晶に比べ十分大きい抵抗を有す
る。このため、ここではG1#0としてで与えられる。
するとその結果、V、、V2はで与えられる。
さらにこのV、に対しt、が十分大きくなると、V、=
V0 となる。
即ち、印加の初期においては電極間に印加した電圧はほ
とんどが液晶に印加され、その後は殆どの電圧がITF
に印加されることになる。そしてフローティング電極に
所定の種類および量の電荷が蓄積される。
その結果、液晶に十分なEcがなくても、ITFとの間
に設けられたフローティング電極に蓄積される電荷によ
り実質的に決定されるEcを可変制御することにより、
この電荷Qに従って液晶が従属的に従い、結果として見
掛は上液晶が大きなEcを有するようにさせることがで
きる。
以上の結果より、本発明はスメクチック液晶と直列にフ
ローティング電極と強誘電体とを存在せしめ、この強誘
電体の分極に従って液晶の反転、非反転を決定すること
をその思想としている。
以下に本発明の実施例を示す。
実施例1 第1図は本発明の構成の縦断面図である。
図面において、ガラス基Fi(4) 、 (4”)上に
透明導電膜(3) 、 (3’)を例えばITO(酸化
インジューム・スズ)により形成した。さらにこの一方
の上面に誘電体薄膜(ITF)例えば強誘電体薄膜(F
E) (2)を形成する。
即ちFEとしてVDF (ビニリデンフロライド)にト
リフロロエチレン(TrFE)を混合し、コポリマとし
て用いた。これをスピン法にて電極上に滴下し薄膜とす
るため、これを10重量%をメチル・エチル・ケトン溶
液にとかした。さらにこれらの溶液をスピンコードする
と、この薄め方とスピナの回転スピードに従ってFEの
厚さを制御できる。この後この溶媒を加熱気化除去をし
た。次にこの上にスパッタ法によりフローティング電極
を膜状またはクラスタ状(粒径10〜1000人の面積
を有する互いに電気的に分離した導体が島状に群をなし
て散在する状り、)に設けた。ここではITOをスパッ
タ法で平均厚さ10〜2000人とした。この平均厚さ
が10〜200人においては実質的に直径30〜300
人の粒の群(クラスタ)が形成された。更に200〜2
000人の平均厚さでは薄膜状に形成された。この薄膜
の場合は所定の形状にパターニングする必要がある。こ
こではこれらを総称してフローティング電極と称する。
さらにこの上面に配向処理膜を形成させた。例えば、本
発明においては、1.1.1. トリメチルシラザン等
の他の配向膜を形成させた。この側の表面に対しては、
ラビング処理を施すことを省略した。
さらに他方の透゛明導電膜の電極(3゛)上にはアルミ
ナ膜を形成し、さらにナイロンを形成し、ラビング処理
を行って配向処理層とした。
次にこの配向膜が形成された一対の基板の周辺部を互い
に封止(図示せず)し、公知の方法にてFLCを充填し
た。このFLCは、例えばS8と87との1:1のブレ
ンド品を用いた。この液晶は0M0OPPとMBRAと
のブレンド品を用いてもよい。又例えば特開昭56−1
07216.特開昭59−98051.特開昭59−1
18744に示される液晶を用いてもよい。
かかるセルの電極は1mm X 1mmとなり、マトリ
ックス構成させ、それぞれに±IOVの電圧を加えた。
するとこの電界が加わっても画素はシランカップリング
材のみを用いた従来の方法では見られないきわめてきれ
いなEcを実質的に有せしめることが可能となった。
第3図は縦軸に透過率、横軸に印加電圧を示している。
この図面において従来例として示された曲vA(9)、
(9’)はフローティング電極を設けず、また図面にお
ける上側電極(3)上にシランカップリング材のみを用
いた非対称配向処理法で得たものである。(そのECは
きわめて小さくばらつきやすい欠点を有する。)また第
1図におけるITF (2)として光CVO法で形成さ
れた窒化珪素膜(SiJ4)を600人の厚さに形成し
、その上に平均厚さ400人のITO(酸化インジュー
ム・スズ)を形成した。さらにフローティング電極とす
るため、不要部をエツチングして除去し、この特性を曲
線(10)、 (10°)に示す。この特性より明らか
なごとく、フローティング電極と制御電極との間に誘電
体を挿入してもEcが十分得ることができることがわか
った。さらにこのITFとして前記した如<PRを用い
、前記した方法で作成する時、曲線(11) 、(11
’)(11’)を得ることができた。この特性において
明らかなごとく、きわめてきれいなりc+ 、 Ec−
を得ることができた。
そしてかかるEcを有するため、例えば720 X48
0画素を有する大面積のディスプレイに対してもまった
くクロストークのない表示をさせることが可能となり得
る。
本発明において、さらにシェアリング(液晶を充填した
後−友釣に微小距離ずらすことにより配向を行う)法、
温度勾配法をラビング法に変えてまたはこれに加えて行
うことは有効である。
r効果」 本発明は以上に示す如く、フローティング電極を設け、
さらにこの電極と制御電極好ましくは強誘電体を設けた
ものである。そしてこのフローティング電極を強誘電体
を配向膜とし、それを一方または双方に配設したもので
ある。そのためより一層Ecの明確な液晶装置を得るこ
とができた。
このフローティング電極の液晶側の配向処理層として、
強誘電体を用いこの強誘電体と強誘電性液晶とを実質的
に密接する方式としてもよい。また、このフローティン
グ電極強誘電体は第1図の電極等の上に同じ大きさに形
成しても、またこの電極内に小さい電極をクラスタ状に
形成してもよい。さらに選択的に形成しても、また電極
を含む全面に形成してもよい。
この液晶装置は単にディスプレイのみならずスピーカ、
プリンタまたはディスクメモリに対しても適用でき、ス
メクチック液晶の光学的異方性の適用可能な製品に適用
できる。
又液晶材料としてその抵抗値が十分大きさ材料であるな
らば、ツィスチイック・ネマチック液晶(TN ?(I
晶)+スーパー・ツィスチイック・ネマチック液晶また
はその他も適用し得る。しかしこの抵抗値が小さいとす
ぐにフローティング電極に蓄積した電荷が消滅してしま
うため好ましくない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の液晶装置の縦断面図である。 第2図は本発明の等価回路図を示す。 第3図は本発明と従来例の特性の一例を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一対の基板の内側に設けられた第1の電極と、該電
    極上の誘電体薄膜と、該膜上のフローティング電極と、
    該電極に対応して第2の基板の内側に設けられた第2の
    電極とを有し、前記フローティング電極と前記第2の電
    極との間には液晶が設けられたことを特徴とする液晶装
    置。 2、特許請求の範囲第1項において、液晶に接する側の
    フローティング電極および第2の電極上には配向処理が
    なされたことを特徴とする液晶装置。 3、特許請求の範囲第1項において、誘電体は強誘電体
    の有機樹脂よりなることを特徴とする液晶装置。 4、特許請求の範囲第3項において、有機樹脂はビニリ
    デンフロライドまたはビニリデンクロライドとトリフロ
    ロエチレンまたはテトラフロロエチレンとの共重合体よ
    りなることを特徴とする液晶装置。 5、特許請求の範囲第1項において、フローティング電
    極は薄膜状またはクラスタ状に設けられたことを特徴と
    する液晶装置。
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