JPS63141025A - 液晶装置 - 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】 「発明の利用分野ｊ この発明はスメクチック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、コントラスト比の向上および
グレースケールの可能化を図り、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、の表示部の薄型
化を目的とする液晶装置、さらにディスクメモリ等のメ
モリ装置、スピーカ等の音９機器へ応用する液晶装置に
関する。

ｒ従来技術」 従来、スメクチック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、その電極上の液晶側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
ては、前記したスメクチック液晶が十分大きいＥｃ（臨
界電界またはスレッシュホールド電界）を有することが
最も重要である。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）を保持し、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）とがある。

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相を発現する液晶においては、この液晶の印加す
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「
ＡＣ駆動法」として知られている駆動方式を用いなけれ
ばならない。

即ち、正方向に書き換えんとする時、−慶賀のパルスを
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。

ｒ発明が解決しようとする問題点」 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ｒＡＣ駆動法」を用いなければならない。また、表
面安定化したＦＬＣ（５ｕｒｆａｃｅＳｔａｂｉｌｉ・
ｚｅｄ　　ＦＬＣまたは５ＳＦＬＣという）技術を用い
なければならない。しかしかかる技術はグレイスケール
が出しにくく、表面というきわめて不安定な面の物性を
用いなければならないという大きな欠点を有していた。

このため５ＳＦＬＣ技術を用いない手段が求められてい
た。本発明はかかる発明を実効するためになされたもの
である。

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と配
向膜（配向処理）とを一体物とみなし、その全体で実質
的に有効なＥｃを得んとしたものである。

ｒ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を決定する要素と
してＦＬＣに密接または実質的に密接（互いに電気的影
響を及ぼしつつも離れている）する一方または双方の配
向処理面の下層（電極側の層）として、または配向膜そ
れ自体として、自発分極の向きが液晶に近い側を一方の
極（正または負に固定された極）となるべく配設した強
誘電体（以下ＦＥ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強誘電体の向きを実質的にＦ
Ｅの有する一方の極の向きにより決めんとするものであ
る。言い換えれば、５ＳＦＬＣに示される如く、表面に
よって決められるのではなく、ＦＥのもつ自発分極の向
きにより決めることができる。

即ち、本発明においてはこのＦＥを配向処理面下に一方
の向きに自発分極を固定して配設する、または配向膜の
一部にＩ”Ｅを混合（ブレンド）し、かつその自発分極
の向きを固定して下層として用いる。この配向膜部が固
定した自発分極を有し、かつその平均厚さを５０００Å
以下、例えば２００〜３００人とする。その結果、ＦＣ
ＣがＦＥのもつ固有の極の向きより一方の向きを自ら向
いている状態を第１の安定な配向として用いる。さらに
次にそれを挟む一対の電極に加える電圧により他方の逆
向きにＦＬＣを配向させることにより、第２の安定な配
向として用いる。するとこの方式はいわゆる５ＳＦＬＣ
ではな（、固定電荷配向（Ｆｅ２即ちＦｉｘｅｄ　Ｃｈ
ａｒｇｅＳｔａｂｉｌｉｚｅｄ　）方式とする。

その縦断面図の一例を第１図に示す。

第１図において強誘電性液晶（ＦＬＣ）は間隙（１）に
最終工程で充填される。この図面では、配向膜（２）、
（２”）、ＦＥを含有する膜（３）、（３’）、一対を
構成する透光性電極（４）、（４’）、さらに透光性基
板（５）。

（５゛）を有する。この配向膜（３）または（３′）の
液晶に接する表面の一方をラビングし配向処理面として
用いる。

モして配向膜中に存在するＦＥは液晶が（１）に充填さ
れた後は、電圧により向きを変えることができないよう
にする。

その工程を略記すると以下の如（である。即ち電極（４
）、（４’）を形成の後、その電極の一方または双方上
にこのＦＥを有機樹脂中にブレンドし、塗布する。そし
て溶融状態またはプリベークがなされている状態で、こ
の一対の電極間に直流の電圧を印加する。この直流の高
電圧のため、ＦＥの分極した極は一方の向きに配向する
。

例えば上側の電極（４）が下側の電極（４′）に対し正
の直流電圧が印加されるとＦＢ（３）　、　（３’）は
液晶が充填されるべき空間（１）側にそれぞれ相対的に
正および負の極が存在する如く配設される。

かくの如く直流の電圧を印加しつつ、これら全体を加熱
し、ＦＥをブレンドした有機樹脂を熱硬化させる。

するとこの結果、ＦＥは液晶の充填される側に一方の極
があるため、次に空間（１）にＦＬＣを充填してもこの
向きはＦＥの分極の極性に伴って配向することが可能と
なる。

さらに次の工程で、このＦＥを十分固定した後、再びこ
の一対の基体の一方に対しラビング処理を施し、十分洗
浄した後、この第１図の空間（１）に対し所望のＦＬＣ
を充填し液晶装置とする。

本発明においては、電圧を印加しない時にＦＬＣの向き
は自ずから一方に配向するようになる。即ち、ＦＬＣは
上側（３）に頁捲側が、下側（３゛）に正極側が、外部
より何らの電圧を印加しな（でも配向させ得る。

そして他方に配向させる場合には電極間に他方の配向と
するべく電圧を印加させんとするものである。

かかるＦＥは第１図は（３）、（３”）に示したが、そ
の一方（３）のみまたは（３°）のみとしてもよい。ま
た配向膜（２）　、　（２’　）と一方または双方はか
ねて用いてもよいことはいうまでもない。

「作用ｊ その結果、これを大面積またはマトリックス構成とせし
めた場合でも、このＦＥの固定分極電荷配向によりＦＬ
Ｃの充填プロセスに対し大きなマージンをもって作るこ
とができる。また他方の向きにＦＬＣを再配向させるの
に加える電圧は、上側電極（４）を負の電極とすればよ
く、その場合、ＦＬＣにとってはＦＥの固定分極によっ
て発生する電界との差で行わしめるため、これまでの５
ＳＦＬＣ方式ではまったく不可能であったグレースケー
ルの成就の可能性すら有する。

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、ガラス基板（５）　、　（５”）上に透
明導電膜（４）、（４’）、例えばＩＴＯ（酸化インジ
ューム・スズ）、さらにこの一方の上面に第１のＦＥを
含有する有機膜（３）および配向膜（２）を設けた。他
方、他の電極（４”）の上面に第２のＦＥを有する膜（
３°）および配向膜（２″）を設けた。

即ちＦＥとしてここでは有機物を用いた。例えばビニリ
デンフロライド（ＣＨｚＣＰ　ｚ）　ｎ）　（ＶＤＰと
いう）にトリフロロエチレン（ＴｒＦＥ）を重合し、コ
ポリマとして用いた。これをスピン法にて電極上に添加
し薄膜とするため、これを１０重量％メチル・エチル・
ケトン溶液にとかした。さらにＦＥを固定分極させるた
め、ポリイミド系の樹脂にブレンドを行った。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、ＦＢを含むブレンド有機物（３）、（３’）の厚さ
を制御できる。

これのプリベータを約７０℃で行った。さらにこれらを
一体化した基体を一定の間隔をおいて他の基体と配向せ
しめ、ここに約２０〜１００ｖ例えば５０Ｖの電圧を全
体に印加し、膜（３）　、　（３’　）中のＦＥが一方
の極に分極すべく行った。

この後、この有機樹脂膜内の不要溶液を加熱気化除去か
つ熱硬化を行った。本発明においては、この有機物（３
）　、　（３′）の表面をより滑らかにするため、さら
にこのＦＢ上に対しポリイミド配向膜（２）をきわめて
薄く形成した。さらにこの一方に対してラビング処理を
施し、配向させ、配向膜部（６）とした。他の電極上に
は同様のポリイミド配向膜（２”）を形威させ、他の配
向膜部（６゛）とした。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非対称配向膜とした。

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、例えばエステル系とビフェル系のＦ
ＬＣ１：１のブレンド品を用いた。

又例えば特開昭５６−１０７２１６　、特開昭５９−９
８０５１、特開昭５９−１１８７４４に示される液晶を
用いてもよい。

本実施例において、固定分極を成就するためのＦＥとブ
レンドする有機樹脂およびその上の配向膜または配向処
理面下のを機樹脂としてポリイミドを用いたが、他の物
質（例えばナイロン）でもよい。またこれらの被膜の形
成方法として、他の形成方法（例えばスパッタリング法
、ＤＩＰ法、スクリーン印刷法等）でも可能である。

かかるセルの各ピクセルの電極は１ｍｍ　Ｘ　１０１１
１１とし、２×２のマトリックス構成させた。電圧をま
ったく印加しない時（ＯＶＯ時）系のすべてのピクセル
は黒の非透過（偏向膜の配設向きによりすべて透過も可
）となった。そして分極の向きと異なる電圧例えば＋２
０Ｖの電圧を第２の電極（４′）に加えた。するとこの
電圧を加えた部分のみ透過となった。また電圧を０とす
ると非透過となった。即ち電圧を０または正（または分
極の向きにより０または負の電極）即ち一極性電圧でも
ＦＬＣの動作が可能であることが判明した。

第３図（八）は縦軸に透過率（フォトマルで電気信号に
変換）、横軸に印加時間を示している。また第３図（Ｂ
）はそれに対応して一定の電圧（＋２０Ｖ８３μ秒）を
間歇的（１７ｍ秒毎）に加えた場合（領域（１０）　、
　（１０“））と加えない場合（領域（１１））とを示
している。すると第３図（Ｂ）の如く、電圧をＯとする
と領域（１１）で第３図（Ａ）の如く非透過（１５）と
なり、また電圧を直流のみならずＡＣパルスを加えた（
領域（１０））場合でもそのパルス巾および高さを制御
すれば透過状Ｂ（第３図（Ａ）　（１６）　”）を成就
できることが判明した。

図面においてオンからがオフに移る速度が少し遅いが、
これは液晶の改良により可となると推定できる。またオ
フにする際、ＦＬＣの再配列を助けるべく若干逆の電圧
を加えてもよい。さらにＦＥの固定分極の値を大きくす
ればよい。

そしてかかる−極性駆動方式（液晶装置に０および正、
または０および負の電圧を印加させることにより、液晶
を駆動する方式）により、例えば７２０　Ｘ４８０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。

またＦＥＩ！は、一般に化学的に不安定で、溶媒や液晶
自身により分解または溶解する可能性があるが、本発明
のように配向膜中または配向処理面の有機物中に固定分
極方式のＦＥを設けることによりこれまで動作不安定な
５ＳＦＬＣを避けて駆動させることが可能となった。

「効果」 本発明は以上に示す如く、固定分極化した強誘電体を配
向膜の一部とし、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。

またＦＥ腹膜上配向膜は液晶を配向させるだけではなく
、化学的に不安定なＦＥＩＩａを実質的に覆う保護膜と
して機能している。

またこの強誘電体（ＦＥ）は第１図の電極等の上のみに
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、イメージセンサ用のシ
ャッタに対しても適用でき、スメクチック液晶の光学異
方性の適用可能な製品に適用できる。

【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図は本発明で得られた結果の一例を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の基板の内側に電極を互いに対抗して設け、該
   一対の電極間に強誘電性を有する液晶が充填された液晶
   装置において、前記液晶に密接または実質的に密接する
   一方または双方の配向膜中に、または配向処理面と電極
   との間に、自発分極の向きが前記液晶に近い面側を一方
   の極になるべく配設された強誘電体を含有することを特
   徴とする液晶装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、強誘電体は有機物
   よりなることを特徴とする液晶装置。