JPS63121023A - 強誘電性液晶パネル - 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 本発明は表示装置に係わり、特に強誘電性液晶パネルに
関わるものである。

従来の技術 従来の技術を以下、図面を用いて説明する。

まず強誘電性液晶自体について説明する。

第２図は強誘電性液晶分子の模式図である。強誘電性液
晶は通常、スメクチック液晶と呼ばれる、層構造を有す
る液晶である。分子は層の垂線方向に対してθだけ傾い
た構造を取っている。

また通常、強誘電性液晶は）セミ体でない光学活性な液
晶分子によって構成されている。

第２図に示すように強誘電性液晶分子は分子の長軸に垂
直な方向に自発分極となる永久双極子モーメントを有し
ており、カイラルスメクチックＣ相においては第２図の
円錐形（以下コーンと呼ぶ）の外側を自由に動くことが
できる。またコーンの中心点０より液晶分子に対して下
したベクトルをＣダイレクタ−と呼ぶ。

カイラルスメクチックＣ相ではこのＣダイレクタ−はコ
ーンの外側を自由に動くことができる。

第２図において２１は液晶分子、２２は永久双極子、２
３はＣダイレクタ−１２４はコーン、２５は層構造、２
６は層法線方向、２７は傾き角θを示している。

また、強誘電性液晶分子は不斉原子を有しているため通
常ねしれ構造を有している。このねじれ構造を第３図に
示す。

第３図において３１は液晶分子、３２は永久双極子モー
メント、３３はねじれの周期を表すピッチ（Ｌ）、３４
は層構造、３５は層の法線方向、３６は傾き角θを表す
。強誘電性液晶パネルのセル厚（ｄ）がピッチより厚い
とき（ｄ＞Ｌ）、通常、強誘電性液晶はセル基板表面の
影響がセル中央部まで及ばないため、ねじれ構造を持っ
た状態で存在する。

しかしセル厚がピンチより小さいとき（ｄ　＜　Ｌ）ね
じれ構造は基板表面の力でほどかれ第４図（ａ）のよう
な分子が基板表面と平行になった二つの領域が現れる。

この二つの領域は分子の持つ永久双極子モーメントがそ
れぞれ反対の方向を向いているものであり、一方は紙面
裏から表方向へもう一方は紙面表から裏方向へ向いてい
る。これはそれぞれ層法線に対する分子の傾き角に対応
している。

次に強誘電性液晶の動作原理について図を用いて説明す
る。このように強誘電性液晶セルにピ・ノチがセル厚よ
りも大きな強誘電性液晶（ｄ　＜　Ｌ）を封入すると第
４図（ａ）のような二つの領域を持つ状態となる。この
とき紙面裏方向から表方向に電界を印加すると永久双極
子モーメントは全て電界の方向に向き第４図（ｂｌのよ
うに分子が全て＋θの傾き角を持った状態となる。この
ような状態で偏光板の偏光子（Ｐ）の偏光軸方向を分子
の長軸方向に検光子（Ａ）の偏光軸方向を分子の短軸方
向に平行にすると（第４図（ｂ）参照）偏光子（Ｐ）を
通過した直線偏光は複屈折を受けずに透過し検光子（Ａ
）により遮られ暗状態が得られる。

また電界を逆方向に印加すると第４図（Ｃ）のように分
子が全て一θの傾きを持つ状態となり偏光子を通過した
直線偏光は複屈折効果により検光子を通り抜は明状態が
得られる。

以上のように電界の正負により明暗の状態をそれぞれ得
ることができる。またこのようにセル厚がピッチより小
さいセル（ｄ　＜　Ｌ）においては通常ねじれ構造がほ
どけているため電界を取り除いた後も分子はそのままの
状態でいるというメモリー効果が生じるといわれている
。

第４図＋ａ）　（ｂｌ　（Ｃ）において４１は電界の方
向、４２は分子の永久双極子モーメント、４３は層構造
、４４は傾き角θ、４５は偏光子（Ｐ）、４６は検光子
（Ａ）の偏光軸をそれぞれ表している。

（文献：福田、竹製、近藤、二強誘電性液晶を使った高
速ディスプレイ、オプトロニクス、９号、６４頁、１９
８３年） しかし、以上のような表示方法を用いるためには第４図
（ａ）　（ｂ）　（Ｃ）のように強誘電性液晶層はある
一定の方向付けがなされていなければならない。ある一
定の方向付けがなされたセルはモノドメインセルと呼ば
れている。

強誘電性液晶は層構造を有するため通常のネマチック液
晶よりも配向させにくいと言われていた。

従来では強誘電性液晶を配向させる手段としてシアリン
グ法、温度勾配法、ラビング法などが用いられていた。

これらの配向性でシアリング法、温度勾配法は生産性が
悪いという欠点があった。

ラビング法はネマチック液晶で広く用いられており強誘
電性液晶でもよく用いられている。

斜方蒸着法はネマチック液晶の配向性として従来、一部
で用いられていたが現在はラビング法が主流を占めてい
る。斜め蒸着法について図を用いて説明する。

斜め蒸着法の実際のやり方を第５図に示す。

真空状態となる蒸着釜（ペルジャー）内に蒸着源があり
、抵抗加熱、あるいは電子ビームを照射することにより
加熱することができるようになっている。セル基板は基
板垂線方向から蒸着方向に対してθだけ１頃けてセット
される。５１はペルジャー、５２はセル基板、５３は蒸
着源、５４は傾き角θ、スメクチック液晶、あるいは強
誘電性液晶において配向方法に斜め蒸着法が用いられた
例は２〜３ある。しかし、それらはセル厚が厚い状Ｂ（
〜７μｍ以上）で用いており、完全なメモリー性などに
ついて電圧−輝度曲線（Ｂ−Ｖ曲ｖＡ）などは測定して
おらず、またプレチルト角の表示装置としての有用性に
ついても殆ど言及していない。

○斜め蒸着法の参考文献： ■ダブリュ、アルバック、エム、ボイクス、イー、キイ
ヨン；蒸着股上のネマチック相とスメクチック相の配向
、アブライフド　フィジックスレター、２５巻　９号（
１）　４７９頁１９７４年（Ｗ、Ｕｒｂａｃｈ。

Ｍ、Ｂｏｉｘ、　ａｎｄ　Ｅ、Ｇｕｙｏｎ；　Ａｌｉｇ
ｎｍｅｎｔ　ｏｆ　ｎｅｍａｔｉｃｓａｎｄ　ｓｍｅｃ
ｔｉｃｓ　ｏｎ　ｅｖａｐｏｒａｔｅｄ　ｆｉｌｍｓ、
　ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ＋　
Ｖｏｌ、　２５＋　ｔｋｒ　！ＩＬＩ　Ｐ、４７９　Ｎ
ｏｖｅｍ−ｂｅｒ　１９７４）。

■上本勉、岩崎泰部、吉野勝己、大石嘉雄；スメクチッ
ク強誘電性液晶の電気光学的性質（２）、第４回　液晶
討論会、予稿集（１９７８年）講演番号。

３Ｒ１３゜ 発明が解決しようとする問題点 しかし、上記のように上下基板に同じ材料を用いて斜方
蒸着を行った場合、両基板の表面の極性が同じであるた
めに、上下基板表面と強誘電性液晶分子の自発分極との
相互作用のために強誘電性液晶がツイスト状態をとって
しまいパネルのメモリー効果に悪い影響を与えるという
問題点があった。第６図にツイスト構造の模式図を示す
。ここで６１は上基板、６２は下基板、配向膜層、６３
は強誘電性液晶分子、６４は自発分極の双極子モーメン
トを表している。

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するため上下の基板で極性の異なる
物質を斜方蒸着することにより、上下基板の極性に違い
を持たせることにより、ツイスト状態を形成しにくいよ
うな、よりメモリー効果の強い強誘電性液晶パネルを作
製できる。

作用 上下基板で極性の異なる物質を蒸着することで上下基板
表面の極性を変化させ、強誘電性液晶分子の自発分極と
基板表面の相互作用に違いをもたせることで自発分極の
基板に対する方向を上下表面で反対にすることでツイス
ト状態の出現を抑え、メモリー効果の強い強誘電性液晶
パネルを実現するという作用がある。

実施例 以下本発明の一実施例の強誘電性液晶パネルについて図
面を参照しながら説明する。

実施例に用いた斜方蒸着法の行い方は従来例で述べた第
５図の構成を用いた。

蒸着物質として片方の基板には一酸化ケイ素（Ｓｉｎ）
を用い、抵抗加熱法により加熱し、蒸着を行った。もう
一方の基板には酸化イツトリウムを用い、電子ビームに
より加熱し、蒸着を行った。

基板はガラス基板上に導電性インジウム・スズ酸化物を
蒸着したもの（ＩＴＯ基板）を用いた。

蒸着角度は８０度とした。

蒸着速度は約２０人７ｓｅｃ、膜厚は基板垂直方向から
の厚さで約１０００人とした。

このように両基板に異なる物質を用いて斜方蒸着を行っ
たＩＴＯ基板を用いて強誘電性液晶パネルを作成した。

セル構成を第７図に示す。

上下基板の蒸着方向は上下で反平行となるようにした。

ここで７１は上下の偏光板、７２は上下のガラス基板、
７３は透明電極層、７４は上下で異なる物質を用いて斜
方蒸着を施した無機配向膜層、７５は強誘電性液晶層、
７６は対向基板間の距１ｇ（セル厚）を−定にさせるた
めのスペーサーを表している。このようなセルの対向電
極間に強誘電性液晶を封入し強誘電性液晶パネルを作成
した。

実施例に用いた強誘電性液晶材料はエステル系の混合物
であり、温度範囲がＯ℃〜５８℃まで強誘電性を示す液
晶材料を用いて行った。下に用いた強誘電性液晶の相転
移温度を示す。

Ｃｒ　　　　　ＳｍＣ＊　　　　　ＳｍＡ　　　　　Ｃ
ｈ〜Ｏ℃　　　　　５８℃　　　８２℃ ｌｓ。

９５℃ ここで、Ｃｒ　　：結晶相 ＳｍＣ＊：スメクチックＣカイラル相 ＳｍＡ　　：スメクチックＡ相 Ｃｈ　　：コレステリック相 Ｉｓｏ　　：等方性液体 また、この液晶の複屈折異方性（Δｎ）はセナルモン型
コンペンセイターを用いて測定したところ０．１３であ
った。

このようなセルに強誘電性液晶を真空中で注入し徐冷す
ることにより良好に配向したモノドメインの強誘電性液
晶パネルを得た。セル厚は２．５μｍとした。

このパネルを用いて電圧−透過率曲線（以下、Ｂ−Ｖ曲
線とする）を測定した。

Ｂ−Ｖ曲線の測定に用いた光学実験系を第９図に示す。

第８図において光源８１より発せられた白色光は偏光子
８２を通り液晶セル８３に直線偏光として入射した後、
検光子８４を通って集光レンズ８５によって集光され光
電子倍増管８６で感知され、ストレージオシロ８７によ
りＢ−Ｖ曲線として測定される。なお液晶セルにはプロ
グラマブルパルスジェネレーター８８により任意の波形
を加えることができるようにした。

このような実験系において前述の構成を有する強誘電性
液晶パネルのＢ−Ｖ曲線を測定し、メモリー効果を調べ
た。結果を第１図（ａｌ　（ｂｌに示す、第１図ａは印
加電圧、第１図すは対応する輝度曲線を表す。第１図（
ａ）　（ｂ）より、パルス高さ＋２０Ｖ、幅２、Ｏｍｓ
のパルスが印加されたとき輝度は約３２％と大きく明状
態が得られた。次に電圧が無印加（ＯＶ）となったとき
にも輝度はそのままで分子がパルス印加時と同じ場所に
おり、メモリー効果があることがわかる。

また、−２０■のパルスが印加されると輝度は小さくな
り約１％と最も暗い状−態となった。

また、電圧無印加の状態となっても輝度はそのままでメ
モリー効果の強いことがわかる。

これらの光学特性からツイスト構造は全くみられず、メ
モリー効果が強いことがわかった。

発明の効果 （１）本発明は上下基板で異なる蒸着物質を用いて斜め
蒸着法を行い、強誘電性液晶の配向を行うことでツイス
ト構造を形成しにくいメモリー性の強い、表示品位の良
好な強誘電性液晶パネルを得ることができる効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の上下基板で異なる蒸着物質を斜方蒸着
した強誘電性液晶パネルのメモリー性を示すグラフ、第
２図は強誘電性液晶分子の構造を表す模式図、第３図は
強誘電性液晶のねじれ構造を表す模式図、第４図は（ａ
ｌ　（ｂ）　（ｃ）は薄いセル厚の強誘電性液晶パネル
においての動作原理を表す模式図、第５図は蒸着装置お
よび蒸着方法を示す模式図、第６図はツイスト構造を表
す模式図、第７図は斜方蒸着を施した強誘電性液晶パネ
ルの構成図、第８図はおよび実施例のＢ−Ｖ曲線測定に
用いた光学系の模式図である。 ７１・・・・・・上下の偏光板、７２・・・・・・上下
のガラス基板、７３・・・・・・透明電極層、７４・・
・・・・上下で異なる物質を用いて斜方蒸着を行った無
機配向膜層、７５・・・・・・強誘電性液晶層、７６・
・・・・・スペーサである。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第１図 第　２　区 第　３　図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）液晶層と前記液晶層をあるセル厚を有して挟持す
   るよう配置した少なくとも一枚は透明である複数の基板
   と、前記、液晶層に電圧印加が行えるように前記、基板
   に付設した電圧印加手段とを具備したパネルであって基
   板に対して斜め方向から無機物質を蒸着することにより
   、強誘電性液晶の配向制御を行った強誘電性液晶パネル
   において前記、基板の少なくとも一枚が他の基板と異な
   る無機物質を斜め方向から蒸着されたことを特徴とする
   強誘電性液晶パネル。
2. （２）セル厚が５μｍ以下であ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パネル。