JPS62257128A - 強誘電性液晶表示装置 - Google Patents

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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は強誘電性液晶を用いた液晶表示装置に関し、特
にその分子配向手段に技術手段を駆使したものである。

〈発明の背景〉 現在、最も広く用いられている液晶表示装置の動作モー
ドは、ツィステッド・ネマチック電界効果型であるが、
応答時間がｌ０ｍ５（ミ’Ｊ秒）以上と遅いことが短所
である。最近、その欠点を克服するための動作モードの
一つとして、強誘電性を示スキラル・スメクチックＣ相
液晶を利用した光スイツチング素子（サーフェス、スタ
ビライズド。

フェロエレクトリック、リキッド、クリスタル。

デスプレイ、以下５ＳＦ−ＬＣＤと略す。）が、Ｎ、Ａ
。

Ｃ１ａｒｋとＳ　、Ｔ　、Ｌａｇｅｒｗａｌｌによって
、アプライド、フィジックス、レターズ■、８９９（＋
９８０）に公表された。５ＳＦ−ＬＣＤは、薄い液晶セ
ル内においては、印加電界の極性と液晶の自発分極との
相互作用によって、これら液晶の配向方向のセル面内方
位角が制御できることに基づくものである。

第１図に５ＳＦ−ＬＣＤのセル構造を示す。またこの液
晶表示装置の動作モードに関する原理を第２図及び第３
図とともに説明する。第２回国は電界印加時の５ＳＦ−
ＬＣＤセルの断面を示したもので１はガラス基板、２は
透明電極、３は液晶分子、４は偏光子、５は検光子、６
は外部光である。セル内部の電界は図中の上から下に向
っている。この電界に対して、液晶分子３の双極子モー
メントは矢印のように配列する。第２図（Ｂ）はこの状
態の分子配向をセル面に垂直な方向から見た図であるが
、液晶分子３はその配列格子面の垂線から角度θだけ傾
いている。このセルを第２図（Ｂ）に記した角度配置で
クロスニコル偏光子中に配置すると光は遮断され、暗状
態を表示する。

次に、印加電界の極性を反転すると第３回国に示したよ
うに液晶分子はその双極子モーメントを反転させ、同時
に第３図の）に示したようにセル面内での方位角を変え
て−θだけ傾く。この状態では、液晶層を通過した光は
、正常光と異常光との間に位相差が生じるため、直線偏
光は楕円偏光となり検光子５を通過する光成分が生じ、
明状態を表示する。

このように５ＳＦ−ＬＣＤの表示状態は、液晶層の光軸
とクロスニフルの配置の角度関係及び印加電界の極性の
２つの要素により決定される。以下の説明では明状態を
表示する電界極性を正とする。

５ＳＦ−ＬＣＤは、メモリ効果を示す。すなわち、第４
図に示したように、正と負のパルス状の電界によって明
暗状態はスイッチングした後に電圧をＯｖにしても、そ
れぞれの明暗状態がそのまま保持される。これをメモリ
効果と称す。

５ＳＦ−ＬＣＤの応答時間では、前述の文献によれば τ眞η／Ｐｓ−Ｅ　　・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・　ｍ（ここにηとＰｓはそれぞれ液晶材料
の粘度と自発分極を表わし、Ｅは電界強度を表す。）と
いう式で表わされている。印加電界と応答時間はあらゆ
る電界強度（Ｅ）にわたって常に式＋１＋の関係に従っ
ている訳ではないが、低い電圧でも長時間印加すれば表
示状態が変化する可能性がある点には注意を要する。

本発明の分子配向方法が適用される動作モードは、上に
述べたように液晶分子配向のセル面内での方位角が印加
電界の極性によって制御することができ、またそれがメ
モリー効果を有するものであれば良く、表示を行なうた
めの光学的現象を特定するものではない。表示セルは透
過型の構成のみならず反射型の構成でも同様に適用され
る。また、強誘電性液晶に二色性色素を溶解したゲスト
ホスト液晶を用いて、吸光係数が入射光の偏光角度によ
って異なるという現象を利用するものであってもよい。

〈従来技術〉 現在、強誘電性液晶の分子配向法としてはｔｌ）　　磁
場を用いた分子配向法。

（２）　　スペーサのエツジ効果と温度勾配との組み合
わせによる分子配向法。

（３）シェアリングの剪断力を利用した分子配向法。

（４）一対の基板間の少なくとも一方の基板に複数の構
造部材を設けその側壁に液晶の配向力を付与させた分子
配向法。

（５）一対の基板間で配向膜の種類を非対称にし、ラビ
ングを片面に施すことによる分子配向法。

（６）一対の基板間で配向膜の種類を対称にし、ラビン
グを片面に施す分子配向法。

以上の６種類の方式が提案されている。これらの方式の
中でｆ１＋　、　＋２１及び（３）の方法については極
めて小さい表示面積では良好な配向状態を確立すること
は可能であるが実用的な面積で分子を均一に配向させる
という点では適用が難しい。（４）の方法では、大画面
化あるいは解像度改善の為画素数を増加したり、画素密
度を高めたときに構造部材をセル内に均一に微細加工す
るのが困難である。また、本発明者の実験によると、（
６）の方法では、その分子配向状態は片安定になり易い
。一方、均一な配向を得る１つの方法として（５）の様
に一対の基板間の配向膜を異なる物質（即ち非対称な配
向膜の組む合わせ）で構成し片面のみをラビングしたセ
ルが提案されている。しかしながら、その配向状態は非
対称性が強い為に双極子の向きがどちらか一方の基板に
揃い易く片安定な配向状態をとり易い。それは強誘電性
液晶の双極子を初期配向状態でセル全面にわたって一方
向に揃える為の非対称性が強すぎた為であると考えられ
る。

以上このようにこれまで提案・実施されている強誘電性
液晶の分子配向法は先に述べた様な欠点をそれぞれ有し
ており、いずれも満足できる方式％式％ 〈発明の目的〉 本発明は、良好な配向状態、優れたメモリー特性及び高
いコントラスト比を呈する液晶表示装置を実現するため
、双安定性を損なわず双極子を一方向に制御する分子配
向手段を付与した強誘電性液晶表示装置を提供すること
を目的としている。

〈発明の原理と作用〉 本発明は良好な強誘電性液晶表示装置を実現する為に分
子配向制御をラビング処理によって実現させるものであ
る。

強誘電性液晶に対するラビング効果のメカニズムについ
ては末だ充分に解明されていないが、しかしその作用に
ついては液晶分子を基板の一方向に優先して配向させ、
液晶分子のモノドメインを基板に平行な状態で形成する
効果を有するものと考えられる。そこで本発明者は、こ
の作用を利用して従来技術とは異なった新たなラビング
処理によって良好な強誘電性液晶表示装置を実現し得る
ことを実験結果によって見い出した。その特徴は上下基
板で同種の配向膜を使用し、ラビング処理に用いる布や
ラビング時の圧力の強さを両基板間で異ならせるもので
ある。このようにすれば、初期配向として電極の有無に
かかわらず広い面積にわたって均一な配向が得られ、さ
らに双安定なメモリー状態も得られる。この原因は、一
対のセル面に付与された配向膜上の非対称性の方が、前
述の配向膜の種類による非対称性よりも強誘電性液晶の
永久双極子との相互作用の程度が小さく、従ってメモリ
ー状態への悪影響が少なく、初期配向にのみ有効に効力
を発揮するためであると考えられる。

〈実施例〉 以下本発明の実施例について第１図を参照しながら詳説
する。酸化インジウム−酸化ｇ（ＩＴＯ）薄膜で被膜さ
れたガラス基板ｌを用いてその基板ｌ上に透明電極２の
パターンを形成するためＩＴＯの゛グターン化を施し、
これを十分に洗浄した後に０ＣＤ−８ｉＯ２、電子ビー
ム蒸着あるいはスパッタ法等を用いて５ｉ０２膜７を形
成する。この５ｉ０２膜７はパッシベーション膜として
用いる。次に１ｗｔ％ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）
水溶液をディップ（ｄｉｐ）で塗布し乾燥させた後、１
８０℃で２時間焼成して配向膜８とする。このｄｉｐ塗
布で作られたＰＶＡ膜は段差針で測定したところ約５０
ＯＡの厚さであった。透明電極２は一′方のガラス基板
１でセグメント電極パターンに成形され、他方のガラス
基板１では共通（コモン）電極にパターン成形されてい
る。次にこの配向膜８が被覆されたセグメント側基板と
コモン側基板を下記に示したそれぞれの表の条件に従い
ローラの回転数を一定としてラビングを施し、配向膜８
の各々を配向処理した後、基板間隙が２μｍとなるよう
に両ガラス基板ｌをシール材９で貼合わせた後、キラル
・スメクチック相を示す液晶３を封入し、セグメント型
５ＳＦ−ＬＣりを作製した。

（以下余白） ｆ＋）　　ラビング処理が同じ布で、異なるラビング圧
力強度である場合 （２）　　ラビング処理が異なる布でラビング圧力の強
さが同じである場合 （３）　　ラビング処理が異なる布で異なるラビング圧
力の強さである場合 このようにして作製した強誘電性液晶表示セルをクロス
ニフルにした偏光子と検光子を備えた透過式光学顕微鏡
を用い回転ステージに固定して液晶の配向状態を観察し
た結果、布の材質が同じであるか否か、ラビング布の基
板への当りの強さが強いか弱いか即ちラビング強度の依
存性等によって配向状態が異なり、いずれか一方もしく
は双方の条件を異なったものとした場合、すなわち非対
称な条件をもってラビング処理した場合に５ＳＦ−ＬＣ
Ｄセルにおいて双極子の揃った均一な液晶分子配向が実
現できた。さらにメモリー状態においても、本実施例の
液晶セルでは広い面積にわたって均一な双安定性を示し
、従来提案されている構造に比べて極めて優れているこ
とが認められた。

尚、本実施例以外のラビング処理条件例えば基板のラビ
ング速度等においても本発明に係わる条件であれば同様
な効果が発揮されることも確認している。また上記実施
例はセグメント型の５ＳＦ−ＬＣＤについて説明したが
、マトリックス型の５ＳＦ−ＬＣＤであっても本発明は
同様に適用されるものである。

〈発明の効果〉 以上詳述した如く、ラビングに用いる布やラビングの強
さを一対のセル間で非対称とするラビング処理によって
得られた配向膜構造によって、初期配向状態が均一で且
つ強誘電性液晶のもつ双安定性を付与することが可能と
なった。さらに本発明の配向膜構造によれば大画面への
適用も容易である為表示品位の高い大型液晶表示装置を
作製する上でも極めて有用な手段となる。

【図面の簡単な説明】

第′１・品は本発明の１実施例の説明に供する５ＳＦ−
ＬＣＤの基本構成図である。 第２図及び第３図は５ＳＦ−ＬＣＤの動作モードの説明
に供する説明図である。 第４図は５ＳＦ−ＬＣＤの明暗各状態でのスイッチング
特性を説明する説明図である。 １・・・ガラス基板　２・・・透明電極　３・・・液晶
７・・・５ｉ０２膜　８・・・配向膜　９・・・シール
材代理人　弁理士　杉　山　毅　至（他１名）第１図 （Ｂ） 第２図 （Ａ） 第３図 （，４） 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、強電性液晶を配向膜の被覆された一対の電極基板間
   にホモジニァス配向させた強誘電性液晶表示装置におい
   て、一対の前記配向膜は同材料で形成されかつ互いに異
   なるラビング処理面を呈する非対称配向膜であることを
   特徴とする強誘電性液晶表示装置。 ２、一対の配向膜はラビング用布またはラビング圧力強
   さの少なくとも一方が異なる条件でラビング処理されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の強誘
   電性液晶表示装置。