JPS63200121A - 強誘電性液晶素子 - Google Patents
強誘電性液晶素子Info
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- JPS63200121A JPS63200121A JP62032320A JP3232087A JPS63200121A JP S63200121 A JPS63200121 A JP S63200121A JP 62032320 A JP62032320 A JP 62032320A JP 3232087 A JP3232087 A JP 3232087A JP S63200121 A JPS63200121 A JP S63200121A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
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- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
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- G02F1/133514—Colour filters
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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。
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、液晶表示素子や液晶−光シヤツターアレイ等
の強誘電性液晶素子に関し、更に詳しくは、液晶分子の
初期配向状態を改善することにより表示ならびに駆動特
性を改善した強誘電性液晶素子に関するものである。
の強誘電性液晶素子に関し、更に詳しくは、液晶分子の
初期配向状態を改善することにより表示ならびに駆動特
性を改善した強誘電性液晶素子に関するものである。
[従来の技術]
従来の液晶素子としては、例えばエム・シャット(鋪、
5chadt)とダブりニー・へJレフリッヒ(w、
He1frich)著“アプライド・フィジックス・
レターズ(“Applie’d Physics Le
tters”)第18巻、第4号(1971年2月15
日発行)、第12フ頁〜128頁の“ボルテージ・ディ
ペンダント・オプティカル・アクティビティ−・オブ・
ア・ツィステッド・ネマチック・リキッド・クリスタル
(“Voltage Dependent 0ptic
al Activityof a Twisted N
e5atic Liquid Crysta1″)に示
されたツィステッド・ネマチック(twistedne
■atic)液晶を用いたものが知られている。このT
N液晶は1画素部度を高くしたマトリクス電極構造を用
いた時分割駆動の時、クロストークを発生する問題点が
あるため、画素数が制限されていた。
5chadt)とダブりニー・へJレフリッヒ(w、
He1frich)著“アプライド・フィジックス・
レターズ(“Applie’d Physics Le
tters”)第18巻、第4号(1971年2月15
日発行)、第12フ頁〜128頁の“ボルテージ・ディ
ペンダント・オプティカル・アクティビティ−・オブ・
ア・ツィステッド・ネマチック・リキッド・クリスタル
(“Voltage Dependent 0ptic
al Activityof a Twisted N
e5atic Liquid Crysta1″)に示
されたツィステッド・ネマチック(twistedne
■atic)液晶を用いたものが知られている。このT
N液晶は1画素部度を高くしたマトリクス電極構造を用
いた時分割駆動の時、クロストークを発生する問題点が
あるため、画素数が制限されていた。
また、各画素に薄膜トランジスタによるスイツチング素
子を接続し、各画素毎をスイッチングする方式の表示素
子が知られているが、基板上に薄膜トランジスタを形成
する工程が極めて煩雑な上、大面積の表示素子を作成す
ることが難しい問題点がある。゛ これらの問題点を解決するものとして、クラーク(C1
ark)等により米国特許第4,367.924号明細
書で強誘電性液晶素子が提案されている。
子を接続し、各画素毎をスイッチングする方式の表示素
子が知られているが、基板上に薄膜トランジスタを形成
する工程が極めて煩雑な上、大面積の表示素子を作成す
ることが難しい問題点がある。゛ これらの問題点を解決するものとして、クラーク(C1
ark)等により米国特許第4,367.924号明細
書で強誘電性液晶素子が提案されている。
第2図は強誘電性液晶の動作説明のために、セルの例を
模式的に描いたものである。21aと21bは、In2
O3,SnugやITO(Indiu@Tin 0xi
de)等の薄膜からなる透明電極で被覆された基板(ガ
ラス板)であり、その間に複数の液晶分子層22がガラ
ス面に垂直になる様に配向したSs’”相またはSmH
”相の液晶が封入されている。太線で示した線23が液
晶分子を表わしており、この液晶分子23は、その分子
に直交した方向に双極子モーメント(P、)24を有し
ている。基板21aと21b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23のらせん構造がほ
どけ、双極子モーメント(Pム)24はすべて電界方向
に向くよう、液晶分子23の配向方向を変えることがで
きる。液晶分子23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フ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
。
模式的に描いたものである。21aと21bは、In2
O3,SnugやITO(Indiu@Tin 0xi
de)等の薄膜からなる透明電極で被覆された基板(ガ
ラス板)であり、その間に複数の液晶分子層22がガラ
ス面に垂直になる様に配向したSs’”相またはSmH
”相の液晶が封入されている。太線で示した線23が液
晶分子を表わしており、この液晶分子23は、その分子
に直交した方向に双極子モーメント(P、)24を有し
ている。基板21aと21b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23のらせん構造がほ
どけ、双極子モーメント(Pム)24はすべて電界方向
に向くよう、液晶分子23の配向方向を変えることがで
きる。液晶分子23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フ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
。
本発明の強誘電性液晶素子で好ましく用いられる液晶セ
ルは、その厚さを充分に薄く(例えば10ル以下)する
ことができる、このように液晶相が薄くなるにしたがい
、第3図に示すように電界を印加していない状、Sでも
液晶分子のらせん構造はほどけ、非らせん構造となり、
その双極子モーメントPa又はpbは上向き(34a)
又は下向き(34b)のどちらかの状態をとる。このよ
・うなセルに、第3図に示す如く一定の閾値以上の極性
の異なる電界EaまたはEbを付与すると、双極子モー
メントは、電界Ea又はEbの電界ベクトルに対応して
上向き34a又は、下向き34bと向きを変え、それに
応じて液晶分子は第一の安定状態33a 、あるいは第
二の安定状7133bの何れか一方に配向する。
ルは、その厚さを充分に薄く(例えば10ル以下)する
ことができる、このように液晶相が薄くなるにしたがい
、第3図に示すように電界を印加していない状、Sでも
液晶分子のらせん構造はほどけ、非らせん構造となり、
その双極子モーメントPa又はpbは上向き(34a)
又は下向き(34b)のどちらかの状態をとる。このよ
・うなセルに、第3図に示す如く一定の閾値以上の極性
の異なる電界EaまたはEbを付与すると、双極子モー
メントは、電界Ea又はEbの電界ベクトルに対応して
上向き34a又は、下向き34bと向きを変え、それに
応じて液晶分子は第一の安定状態33a 、あるいは第
二の安定状7133bの何れか一方に配向する。
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、先に述べたが2つある。その第1は、応答
速度が極めて速いことであり、第2は液晶分子の配向が
双安定性を有することである。第2の点を、例えば第3
図によって更に説明すると、電界E、aを印加すると液
晶分子は第一の安定状1133aに配向するが、この状
態は電界を切っても安定である。又、逆向きの電界Eb
を印加すると、液晶分子は第二の安定状態33b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
方が好ましくい。
との利点は、先に述べたが2つある。その第1は、応答
速度が極めて速いことであり、第2は液晶分子の配向が
双安定性を有することである。第2の点を、例えば第3
図によって更に説明すると、電界E、aを印加すると液
晶分子は第一の安定状1133aに配向するが、この状
態は電界を切っても安定である。又、逆向きの電界Eb
を印加すると、液晶分子は第二の安定状態33b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
方が好ましくい。
この強誘電性液晶素子が所定の駆動特性を発揮するため
には、一対の平行基板間に配置される強誘電性液晶が、
電界の印加状態とは無関係に、上記2つの安定状態の間
での変換が効果的に起こるような分子配列状態にあるこ
とが必要である。例えばカイラルスメクティック相を有
する強誘電性液晶については、カイラルスメクティック
相の液晶分子層が基板面に対して垂直で、したがって液
晶分子軸が基板面にほぼ平行に配列した領域(モノドメ
イン)が形成される必要がある。しかしながら、これま
てのカラーの強誘電性液晶素子においては、このような
モノドメイン構造を有する液晶の配向状態が、必ずしも
満足に形成されなかったために、充分な特性が得られな
かった実情である。
には、一対の平行基板間に配置される強誘電性液晶が、
電界の印加状態とは無関係に、上記2つの安定状態の間
での変換が効果的に起こるような分子配列状態にあるこ
とが必要である。例えばカイラルスメクティック相を有
する強誘電性液晶については、カイラルスメクティック
相の液晶分子層が基板面に対して垂直で、したがって液
晶分子軸が基板面にほぼ平行に配列した領域(モノドメ
イン)が形成される必要がある。しかしながら、これま
てのカラーの強誘電性液晶素子においては、このような
モノドメイン構造を有する液晶の配向状態が、必ずしも
満足に形成されなかったために、充分な特性が得られな
かった実情である。
第4図は従来のカラーの強誘電性液晶素子の断面図を表
わし、第5図は従来の強誘電性液晶素子に現われた配向
欠陥の状態を表わす概略説明図である。
わし、第5図は従来の強誘電性液晶素子に現われた配向
欠陥の状態を表わす概略説明図である。
すなわち、第4図に示す従来の強誘電性液晶素子40は
、一対の平行基板41と42を有しており、基板41と
42にはそれでれマトリクス電極構造をなすストライブ
状の透明電極4コと44が設けられている。
、一対の平行基板41と42を有しており、基板41と
42にはそれでれマトリクス電極構造をなすストライブ
状の透明電極4コと44が設けられている。
カラーフィルターは各画素を形成する赤(R)、緑(G
)、青(B)の色素からなり、また色素の上には透明な
保護膜48が形成されているが、各色素層の膜厚はその
形成法にかかわらずそれでれ異なるので、 2QQQ人
〜11程度の段差Aが形成される。この結果、降温過程
を利用して配向制御を行うと、上述の段差Aが原因とな
って、その段差Aを境にして強誘電性液晶4フに配向欠
陥を生じることになる。また、この段差Aが存在する基
板41と42の上にそれぞれ配向制御膜45と46を設
けると、この配向制vsmにも段差Aに応じて形成され
た段差Cが画素のほぼ膜厚分で生じ、上述の同様に強誘
電性液晶47に配向欠陥を生じる。
)、青(B)の色素からなり、また色素の上には透明な
保護膜48が形成されているが、各色素層の膜厚はその
形成法にかかわらずそれでれ異なるので、 2QQQ人
〜11程度の段差Aが形成される。この結果、降温過程
を利用して配向制御を行うと、上述の段差Aが原因とな
って、その段差Aを境にして強誘電性液晶4フに配向欠
陥を生じることになる。また、この段差Aが存在する基
板41と42の上にそれぞれ配向制御膜45と46を設
けると、この配向制vsmにも段差Aに応じて形成され
た段差Cが画素のほぼ膜厚分で生じ、上述の同様に強誘
電性液晶47に配向欠陥を生じる。
第5図は、上記強誘電性液晶素子をクロスニコルの偏光
顕微鏡で観察した時のスケッチで、図中の白線51は液
晶素子に使用したスペーサー(図示せず)のラインに対
応し、線52及び53は第4図の基板41上の段差Cに
対応して観察されている。また、図中の部分54は対向
電極間にはさまれた強誘電性液晶である。偏光顕微鏡中
に多数現出した刃状MASSは強誘電性液晶の配向欠陥
を表わしている。
顕微鏡で観察した時のスケッチで、図中の白線51は液
晶素子に使用したスペーサー(図示せず)のラインに対
応し、線52及び53は第4図の基板41上の段差Cに
対応して観察されている。また、図中の部分54は対向
電極間にはさまれた強誘電性液晶である。偏光顕微鏡中
に多数現出した刃状MASSは強誘電性液晶の配向欠陥
を表わしている。
この様に強誘電性液晶の接する面で1000Å以上の段
差が存在すると、その段差から配向欠陥を生じ、強誘電
性液晶のモノドメイン形成は阻害される。
差が存在すると、その段差から配向欠陥を生じ、強誘電
性液晶のモノドメイン形成は阻害される。
[発明が解決しようとする問題点]
本発明者等は、この様な基板上の段差が強誘電性液晶に
対する配向欠陥を発生させる原因となっていることを実
験により明らかにした。
対する配向欠陥を発生させる原因となっていることを実
験により明らかにした。
本発明の目的は、上記の配向欠陥の発生を防止し、強誘
電性液晶素子が本来もっている高速応答性とメモリー効
果特性を充分に発揮することのできる強誘電性液晶素子
を提供することにある。
電性液晶素子が本来もっている高速応答性とメモリー効
果特性を充分に発揮することのできる強誘電性液晶素子
を提供することにある。
【問題点を解決するための手段]
即ち、本発明は、透明電極の形成された一対の透明な平
行基板間に強誘電性液晶を挟持してなる強誘電性液晶素
子において、一方の基板の外側にカラーフィルターを少
なくとも表示有効画素部以上の大きさに形成し、かつ該
基板の内側に間隔を設けて形成された透明電極間に、該
間隔Sと前記透明電極の形成された一対の平行基板間の
表示部の液晶層の厚さdとか−≧1.0になるように、
光を透過させない遮光層を形成してなることを特徴とす
る強誘電性液晶素子である。
行基板間に強誘電性液晶を挟持してなる強誘電性液晶素
子において、一方の基板の外側にカラーフィルターを少
なくとも表示有効画素部以上の大きさに形成し、かつ該
基板の内側に間隔を設けて形成された透明電極間に、該
間隔Sと前記透明電極の形成された一対の平行基板間の
表示部の液晶層の厚さdとか−≧1.0になるように、
光を透過させない遮光層を形成してなることを特徴とす
る強誘電性液晶素子である。
以下、図面に基づき本発明を説明する。
第1図は本発明に係わるカラーの強誘電性液晶素子の構
成を示す断面図である。同第1図において、カラーの強
誘電性液晶素子1はガラス板またはプラスチック板等の
透明板を用いた基板1aと1bを有し、その間には強誘
電性液晶7が挟持されている。各基板1aとlbにはマ
トリックス電極構造を形成するストライプ形状の透明電
極3と4が配置され、この透明電極の上には配向制御膜
5及び6が形成されている。
成を示す断面図である。同第1図において、カラーの強
誘電性液晶素子1はガラス板またはプラスチック板等の
透明板を用いた基板1aと1bを有し、その間には強誘
電性液晶7が挟持されている。各基板1aとlbにはマ
トリックス電極構造を形成するストライプ形状の透明電
極3と4が配置され、この透明電極の上には配向制御膜
5及び6が形成されている。
各色画素を形成するR(赤)、G(緑)、B(青)の各
カラーフィルター2は観察者側の基板laの外側に所望
のR,G、Bの色特性を有する有機染料もしくは有機顔
料の色素か、あるいは光干渉を利用したダイクロイック
ミラーによるR2O,Bで形成されている。
カラーフィルター2は観察者側の基板laの外側に所望
のR,G、Bの色特性を有する有機染料もしくは有機顔
料の色素か、あるいは光干渉を利用したダイクロイック
ミラーによるR2O,Bで形成されている。
さらに、これらの各色画素を保護する為に、各色画素上
に保護膜10が形成されている。また、これらのセルを
表示素子とする為に、該セルを直線偏光板8と9で挟持
した構成からなっている。
に保護膜10が形成されている。また、これらのセルを
表示素子とする為に、該セルを直線偏光板8と9で挟持
した構成からなっている。
前記配向制御膜5と6は強誘電性液晶7の厚さに依存す
るが、一般的には10人〜IIL、好適には100人〜
3000人の範囲に設定する。但し、ここでは、セルの
形成に必要なシール剤や封止剤は省略して図示していな
い。
るが、一般的には10人〜IIL、好適には100人〜
3000人の範囲に設定する。但し、ここでは、セルの
形成に必要なシール剤や封止剤は省略して図示していな
い。
第1図に示すように、カラーフィルターR9G、Bは観
察者側の基板(カラーフィルター基板)laの外側に形
成され、該カラーフィルターR,G、Bの各画素の大き
さは透明電極の表示有効画素部以上の大きさに、即ち該
表示有効画素部と等しいか、もしくはそれより大きく形
成し、かつ前記カラーフィルター基板の内側に形成され
た透明電極の間隔をS、前記透明電極の形成された一対
の平行基板間の表示部の液晶層の厚さをd、液晶の屈折
率をnとし、また、観察者側と反対側の入射光の入射角
なθとし、液晶層に入射する光の屈折角をθ、とすると
、次のような条件が得られる。
察者側の基板(カラーフィルター基板)laの外側に形
成され、該カラーフィルターR,G、Bの各画素の大き
さは透明電極の表示有効画素部以上の大きさに、即ち該
表示有効画素部と等しいか、もしくはそれより大きく形
成し、かつ前記カラーフィルター基板の内側に形成され
た透明電極の間隔をS、前記透明電極の形成された一対
の平行基板間の表示部の液晶層の厚さをd、液晶の屈折
率をnとし、また、観察者側と反対側の入射光の入射角
なθとし、液晶層に入射する光の屈折角をθ、とすると
、次のような条件が得られる。
ここで、隣接する画素からの光のモレによる混色を防ぐ
為には、上記透明電極の画素間の間隔Sの間に遮光層1
1を形成し、観察者側に光がモレないようにする必要が
ある。
為には、上記透明電極の画素間の間隔Sの間に遮光層1
1を形成し、観察者側に光がモレないようにする必要が
ある。
遮光層11の間隔Sを充分大きくとれば、いかなる角度
から入射する入射光でも遮光できるが、間隔Sが大きす
ぎると表示素子の画素密度が低下するのて好ましくない
、したが9て、画素密度を高めるためには間隔Sをでき
るかぎり小さくする必要がある。
から入射する入射光でも遮光できるが、間隔Sが大きす
ぎると表示素子の画素密度が低下するのて好ましくない
、したが9て、画素密度を高めるためには間隔Sをでき
るかぎり小さくする必要がある。
しかし、間隔Sを小さくし過ぎると、入射光は遮光層を
はみだして光がモレる為、混色等の欠点を生ずる。
はみだして光がモレる為、混色等の欠点を生ずる。
本発明者等は入射光の角度をいろいろ変えて表示実験を
行なった結果、液晶層へ入射する光の屈折角θ1がO@
〜45@まで確実に遮光てきれば混色が少ないことが分
かった。この場合、θ1=45°という条件は、ちょう
ど遮光層の巾である透明電極間の間隔Sと液晶層の厚さ
dが等しくなる条件といえる。
行なった結果、液晶層へ入射する光の屈折角θ1がO@
〜45@まで確実に遮光てきれば混色が少ないことが分
かった。この場合、θ1=45°という条件は、ちょう
ど遮光層の巾である透明電極間の間隔Sと液晶層の厚さ
dが等しくなる条件といえる。
従って、本発明においては、混色が起こらない条件とし
て、−4比が1.0以上が望ましい。また、〜比が1.
0未満では混色を生ずるため不適当である。
て、−4比が1.0以上が望ましい。また、〜比が1.
0未満では混色を生ずるため不適当である。
本発明にSいては、強誘電性液晶素子を形成する少なく
とも一方の基板の外側にカラーフィルターを形成し、即
ち液晶層内の段差を生ずる主原因になっているR、G、
Bのカラーフィルターを液晶が接する基板面に形成しな
いで、その反対面そある外側に形成することにより、液
晶層と接する面の段差を少なくし、例えば1000Å以
下にすることができ、従来の強誘電性液晶素子の欠点で
ある配向欠陥を無くしモノドメインを形成することがで
きる。
とも一方の基板の外側にカラーフィルターを形成し、即
ち液晶層内の段差を生ずる主原因になっているR、G、
Bのカラーフィルターを液晶が接する基板面に形成しな
いで、その反対面そある外側に形成することにより、液
晶層と接する面の段差を少なくし、例えば1000Å以
下にすることができ、従来の強誘電性液晶素子の欠点で
ある配向欠陥を無くしモノドメインを形成することがで
きる。
しかしながら1本発明のようにカラーフィルターを基板
の外側に形成すると、液晶表示部とカラーフィルタ一層
とが基板の厚さ分だけ離れるので、隣の画素の光が混じ
って入ってくることがあるので、第1図に示されるよう
に!I察者側から見ると色ズレや混色の原因になりかね
ないが、本発明では、各画素間の間隔Sと基板間の液晶
層の厚混色が起こることがなく、配向欠陥のない強誘電
性液晶素子を得ることができる。
の外側に形成すると、液晶表示部とカラーフィルタ一層
とが基板の厚さ分だけ離れるので、隣の画素の光が混じ
って入ってくることがあるので、第1図に示されるよう
に!I察者側から見ると色ズレや混色の原因になりかね
ないが、本発明では、各画素間の間隔Sと基板間の液晶
層の厚混色が起こることがなく、配向欠陥のない強誘電
性液晶素子を得ることができる。
本発明で用いる液晶材料として、とくに適したものは双
安定性を有する液晶であって、強誘電性を有するもので
ある。具体的にはカイラルスメクティ、ツクC相(Sm
C”) 、 H相(SmH”) 、 I相(S層I寧)
、J相(SmJ本)、に相(Smに”)、G相(SsG
”)またはF相(S畷F”)の液晶を用いることができ
る。
安定性を有する液晶であって、強誘電性を有するもので
ある。具体的にはカイラルスメクティ、ツクC相(Sm
C”) 、 H相(SmH”) 、 I相(S層I寧)
、J相(SmJ本)、に相(Smに”)、G相(SsG
”)またはF相(S畷F”)の液晶を用いることができ
る。
この強誘電性液晶については、“ル・ジュールナル・ド
・フィジーク・ルチール” (“LEJOURNAL
DE PHYSIQUE LETTRES″) 197
5年、其(L−69)号、「フェロエレクトリック・リ
キッド・クリスタルスJ (’Ferroelectr
ic LiquidCrystals」); “アプ
ライド・フィジックス・レターズ(“Applied
Physics Letters”)1980年、:I
6 (11)号 、「サブミクロ・セカンド・バイステ
ィプル・エレクトロオプチツク・スイッチング・イン・
リキッド・クリスタルス」(’Submicro 5
econd B15table Electroo
pticSwitching in Liquid C
rystals’) ; “固体物理”1981年 1
6 (141)号、「液晶」等に記載されており、本発
明においては、これらに開示された強誘電性液晶を使用
することができる。
・フィジーク・ルチール” (“LEJOURNAL
DE PHYSIQUE LETTRES″) 197
5年、其(L−69)号、「フェロエレクトリック・リ
キッド・クリスタルスJ (’Ferroelectr
ic LiquidCrystals」); “アプ
ライド・フィジックス・レターズ(“Applied
Physics Letters”)1980年、:I
6 (11)号 、「サブミクロ・セカンド・バイステ
ィプル・エレクトロオプチツク・スイッチング・イン・
リキッド・クリスタルス」(’Submicro 5
econd B15table Electroo
pticSwitching in Liquid C
rystals’) ; “固体物理”1981年 1
6 (141)号、「液晶」等に記載されており、本発
明においては、これらに開示された強誘電性液晶を使用
することができる。
強誘電性液晶の具体例としては、例えばデシロキシベン
ジリデン−p′−アミノ−2−メチルブチルシンナメー
ト(DOBAlilBG) 、ヘキシルオキシベンジリ
デン−p′−アミノ−2−クロルプロピルシンナメート
(HOBACPC)、4−o−(2−メチル)−ブチ
ルレゾルシリダン−4′−オクチルアニリン(MBRA
S)が挙げられる。
ジリデン−p′−アミノ−2−メチルブチルシンナメー
ト(DOBAlilBG) 、ヘキシルオキシベンジリ
デン−p′−アミノ−2−クロルプロピルシンナメート
(HOBACPC)、4−o−(2−メチル)−ブチ
ルレゾルシリダン−4′−オクチルアニリン(MBRA
S)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
がカイラルスメクティック相となるような温度状態に保
持するため、必要に応じて素子をヒーターが埋め込まれ
たブロック等により支持することができる。
がカイラルスメクティック相となるような温度状態に保
持するため、必要に応じて素子をヒーターが埋め込まれ
たブロック等により支持することができる。
本発明に用いられる配向制御膜の材料としては、例えば
、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドイミ
ド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニルアセ
タール、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド
、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、ユリ
ア樹脂、アクリル樹脂などの樹脂類、あるいは感光性ポ
リイミド、感光性ポリアミド、環状ゴム系フォトレジス
ト、フェノールノボラック系フォトレジストあるいは電
子線フォトレジスト−(ポリメチルメタクリレート、エ
ポキシ化−1,4−ポリブタジェンなど)などから選択
して形成することができる。
、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドイミ
ド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニルアセ
タール、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド
、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、ユリ
ア樹脂、アクリル樹脂などの樹脂類、あるいは感光性ポ
リイミド、感光性ポリアミド、環状ゴム系フォトレジス
ト、フェノールノボラック系フォトレジストあるいは電
子線フォトレジスト−(ポリメチルメタクリレート、エ
ポキシ化−1,4−ポリブタジェンなど)などから選択
して形成することができる。
本発明に用いられるカラーフィルターを構成する色素材
料としては、アゾ系、アントラキノン系、フタロシアニ
ン系、キナクリドン系、イソインドリノン系、ジオキサ
ジン系、ペリレン系、ペリノン系、チオインジゴ系、ピ
ロコリン系、フルオルビン系、キノフタロン系等が挙げ
られる。
料としては、アゾ系、アントラキノン系、フタロシアニ
ン系、キナクリドン系、イソインドリノン系、ジオキサ
ジン系、ペリレン系、ペリノン系、チオインジゴ系、ピ
ロコリン系、フルオルビン系、キノフタロン系等が挙げ
られる。
本発明の強誘電性液晶素子は透明電極の形成された一対
の透明な平行基板間に強誘電性液晶を挟持してなる強誘
電性液晶素子において、一方の基板の外側にカラーフィ
ルターを少なくとも表示有効画素部以上の大きさに形成
し、かつ該基板の内側に間隔を設けて形成された透明電
極間に、該間隔Sと前記透明電極の形成された一対の平
行基板間の表示部の液晶層の厚さdとがi≧1.0にな
るように、光を透過させない遮光層を形成してなるので
、液晶層内の段差ムラにより発生する配向欠陥を無くし
て均一なモノドメインの液晶相が得られ、かつカラーフ
ィルターを基板の外側に形成することにより発生し易い
色ズレを解消し、混色の発生を防止することができる。
の透明な平行基板間に強誘電性液晶を挟持してなる強誘
電性液晶素子において、一方の基板の外側にカラーフィ
ルターを少なくとも表示有効画素部以上の大きさに形成
し、かつ該基板の内側に間隔を設けて形成された透明電
極間に、該間隔Sと前記透明電極の形成された一対の平
行基板間の表示部の液晶層の厚さdとがi≧1.0にな
るように、光を透過させない遮光層を形成してなるので
、液晶層内の段差ムラにより発生する配向欠陥を無くし
て均一なモノドメインの液晶相が得られ、かつカラーフ
ィルターを基板の外側に形成することにより発生し易い
色ズレを解消し、混色の発生を防止することができる。
この様にして本発明の強誘電性液晶素子における平面性
のよい基板に挟持された液晶相は等吉相より、液晶相に
移行する降温過程において、徐冷することにより、液晶
相領域が次第に広がり均一なモノドメインの液晶相を形
成するようになる。
のよい基板に挟持された液晶相は等吉相より、液晶相に
移行する降温過程において、徐冷することにより、液晶
相領域が次第に広がり均一なモノドメインの液晶相を形
成するようになる。
例えば、液晶として強誘電性液晶相を示す前記のDOB
AMBCを例にあげて説明すると、 DOBAMBC
の等吉相より徐冷していくとき約115℃でスメクチッ
クA相(S■A”)に相転移する。このとき、基板にラ
ビングあるいはSin、斜め蒸着などの配向処理が施さ
れていると、液晶分子の分子軸が基板に。
AMBCを例にあげて説明すると、 DOBAMBC
の等吉相より徐冷していくとき約115℃でスメクチッ
クA相(S■A”)に相転移する。このとき、基板にラ
ビングあるいはSin、斜め蒸着などの配向処理が施さ
れていると、液晶分子の分子軸が基板に。
平行で、かつ一方向に配向したモノドメインが形成され
る。さらに、冷却を進めていくと、液晶相の厚みに依存
する約90〜75℃の間の特定温度でカイラルスメクチ
ックC相(Sac”)に相転位する。
る。さらに、冷却を進めていくと、液晶相の厚みに依存
する約90〜75℃の間の特定温度でカイラルスメクチ
ックC相(Sac”)に相転位する。
また、液晶相の厚みを約2uL以下とした場合は、S■
C′″相のらせんが解け、双安定性を示す。
C′″相のらせんが解け、双安定性を示す。
[実施例]
以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。
実施例1
厚さ1.1mmで屈折率nが1.53のガラス基板上に
ITOを500人の厚さにスパッタリング法により成膜
し、透明電極を形成した。しかる後に、第6図に示すよ
うに前記ガラス基板61の透明電極65の反対側の表面
に、第6図(a)〜Cf)に示す方法でR,G、Bの3
色の色画素の着色層64を形成した。
ITOを500人の厚さにスパッタリング法により成膜
し、透明電極を形成した。しかる後に、第6図に示すよ
うに前記ガラス基板61の透明電極65の反対側の表面
に、第6図(a)〜Cf)に示す方法でR,G、Bの3
色の色画素の着色層64を形成した。
、即ち、第6図(a) 〜(f)は、R,G、Bの3色
の色画素の形成工程を示す工程図である。
の色画素の形成工程を示す工程図である。
まず、コーニング社の厚さ 1.1鳳膳、屈折率1.5
3の$ 7059ガラス基板61上にポジ型レジスト(
商品名; 0FPR77、東京応化製)をスピナーを用
いて1.0μmの層厚に塗布し、レジスト層62を設け
た。
3の$ 7059ガラス基板61上にポジ型レジスト(
商品名; 0FPR77、東京応化製)をスピナーを用
いて1.0μmの層厚に塗布し、レジスト層62を設け
た。
(第6図(a)参照)
次に、所定のパターンマスク63を用いてこれを露光し
く第6図(b)参照) 、 0DOR1010シリーズ
専用現像液によって現像して所定のストライプ形状を有
するリフトオフ用パターン62aを形成した。(第6図
(C)参照) 次に、ガラス基板61のパターン形成面の全面を露光し
、更に不要なパターン部以外のレジスト残渣を酸素プラ
ズマ灰化処理によってガラス基板61上から取除いた。
く第6図(b)参照) 、 0DOR1010シリーズ
専用現像液によって現像して所定のストライプ形状を有
するリフトオフ用パターン62aを形成した。(第6図
(C)参照) 次に、ガラス基板61のパターン形成面の全面を露光し
、更に不要なパターン部以外のレジスト残渣を酸素プラ
ズマ灰化処理によってガラス基板61上から取除いた。
このようにして、リフトオフ用のパターン62aが形成
されたガラス基板61を真空蒸着装置内の所定の位置に
配置し、蒸発源としてのモリブデンボートに蒸着用青色
素としてニッケルフタロシアニンを入れ、蒸発温度を4
70℃に調節し、ニッケルフタロシアニンを4500人
の厚さに成るように基板61のリフトオフ用パターン形
成面に蒸着することによって着色層64を形成した。(
第6図(C)参照) このリフトオフ用パターン62aと着色層64が形成さ
れている基板61を0FPR77シリーズ専用現像液中
に5分間浸漬攪拌し、レジストパターン62aと共にこ
のパターン上に蒸着した着色層64aを基板から除去し
、青色着色層64bを有する青色ストライブフィルター
を作製した。(第6図ce)参照) 一方、緑色と赤色のストライプフィルターは第6図の(
a)〜(e)の工程を繰り返すことで得られる。
されたガラス基板61を真空蒸着装置内の所定の位置に
配置し、蒸発源としてのモリブデンボートに蒸着用青色
素としてニッケルフタロシアニンを入れ、蒸発温度を4
70℃に調節し、ニッケルフタロシアニンを4500人
の厚さに成るように基板61のリフトオフ用パターン形
成面に蒸着することによって着色層64を形成した。(
第6図(C)参照) このリフトオフ用パターン62aと着色層64が形成さ
れている基板61を0FPR77シリーズ専用現像液中
に5分間浸漬攪拌し、レジストパターン62aと共にこ
のパターン上に蒸着した着色層64aを基板から除去し
、青色着色層64bを有する青色ストライブフィルター
を作製した。(第6図ce)参照) 一方、緑色と赤色のストライプフィルターは第6図の(
a)〜(e)の工程を繰り返すことで得られる。
先ず、緑色の蒸着用色素として、ナマリフタロシアニン
を5000人の厚さに成るように蒸着し線層を形成した
。この緑色の蒸着層の層厚は5500人とした。
を5000人の厚さに成るように蒸着し線層を形成した
。この緑色の蒸着層の層厚は5500人とした。
次に、赤色の蒸着用色素として、先ずアントラキノンを
3000人の厚さに成るように蒸着し赤色層を形成した
。この赤色の着色層の層厚は5500人とした。
3000人の厚さに成るように蒸着し赤色層を形成した
。この赤色の着色層の層厚は5500人とした。
以上のようにして第6図(f)に示す様にB。
G、Rのカラーフィルターを形成することができた。こ
のときの各色画素の透明電極間の間隔Sを4μ■とした
。
のときの各色画素の透明電極間の間隔Sを4μ■とした
。
次に、前記カラーフィルターの上に第1図に示すような
保護!110として、ネガレジスト(0DOR東京応化
)を塗布形成した。(第6図には図示せず) 次に前記のような透明電極とR,G、B色画素を形成し
たガラス基板に、第1図に示すように透明電極3上に配
向制御!I5として、ポリイミド形成溶液(日立化成工
業■製、’PIQJ)を300Qrp−で回転するスピ
ンナーで塗布し、150℃で30分間加熱を行なって2
000人のポリイミド被膜を形成した。しかる後、この
ポリイミド被膜表面をラビング処理した。又ガラス基板
ibの配向制御lI6も前記と同様に形成した。
保護!110として、ネガレジスト(0DOR東京応化
)を塗布形成した。(第6図には図示せず) 次に前記のような透明電極とR,G、B色画素を形成し
たガラス基板に、第1図に示すように透明電極3上に配
向制御!I5として、ポリイミド形成溶液(日立化成工
業■製、’PIQJ)を300Qrp−で回転するスピ
ンナーで塗布し、150℃で30分間加熱を行なって2
000人のポリイミド被膜を形成した。しかる後、この
ポリイミド被膜表面をラビング処理した。又ガラス基板
ibの配向制御lI6も前記と同様に形成した。
このようにして形成したカラーフィルター基板laと対
向する基板1bを貼り合わせてセル組し1強誘電性液晶
を注入、封止して液晶層の厚さdが2終−で、−が2の
液晶素子を得た。
向する基板1bを貼り合わせてセル組し1強誘電性液晶
を注入、封止して液晶層の厚さdが2終−で、−が2の
液晶素子を得た。
この液晶素子をクロスニコルの偏光顕微鏡で観察したと
ころ、内部の液晶分子は配向欠陥を生じていないことが
確認され、又、偏光板8.9を貼り合わせて液晶素子と
し、カラーフィルターと反対側から蛍光灯を照射し、観
察者側から観察して駆動動作を行なっても、前記の色ズ
レ、混色が観察されなかった。
ころ、内部の液晶分子は配向欠陥を生じていないことが
確認され、又、偏光板8.9を貼り合わせて液晶素子と
し、カラーフィルターと反対側から蛍光灯を照射し、観
察者側から観察して駆動動作を行なっても、前記の色ズ
レ、混色が観察されなかった。
実施例2
実施例1において、カラーフィルターを形成するガラス
基板に、厚さ1.1■腸、屈折率1.52の青板ガラス
を用い、色画素の透明電極間の間隔SをlOμ諺とし、
液晶層の厚さdを3ps+とじ、−を3.3としたが、
実施例1と同様、配向欠陥、混色が確認されなかった。
基板に、厚さ1.1■腸、屈折率1.52の青板ガラス
を用い、色画素の透明電極間の間隔SをlOμ諺とし、
液晶層の厚さdを3ps+とじ、−を3.3としたが、
実施例1と同様、配向欠陥、混色が確認されなかった。
しかしながら、以上説明した一+1.0未満にすると、
色画素の透明電極間の間隔Sが小さくなるので、混色が
起こり表示素子として不適なものとなる。
色画素の透明電極間の間隔Sが小さくなるので、混色が
起こり表示素子として不適なものとなる。
また、上記したカラーフィルターの形成方法は、上述の
他に染色法、電着法、印刷法、着色樹脂法、光学干渉法
等で形成することができる。
他に染色法、電着法、印刷法、着色樹脂法、光学干渉法
等で形成することができる。
[発明の効果]
以上説明したように、本発明の強誘電性液晶素子はカラ
ーフィルターを基板の外側に一≧1.0になるように形
成しているので、基板の外側にカラーフィルターを形成
するが為に生ずる色ズレ等の欠点を無くすことができる
と共に液晶層内の・段差ムラにより発生する配向欠陥を
無くして均一な七ノドメインの液晶相を得ることができ
る。
ーフィルターを基板の外側に一≧1.0になるように形
成しているので、基板の外側にカラーフィルターを形成
するが為に生ずる色ズレ等の欠点を無くすことができる
と共に液晶層内の・段差ムラにより発生する配向欠陥を
無くして均一な七ノドメインの液晶相を得ることができ
る。
又、基板の外側にカラーフィルターを形成する為に、製
造が容易で歩留りが良いので安価な液晶素子を提供する
ことができる。
造が容易で歩留りが良いので安価な液晶素子を提供する
ことができる。
第1図は本発明に係わる強誘電性液晶素子の基本構成を
示す断面図、第2図及び第3図は本発明て用いる強誘電
性液晶を模式的に表わした斜視図、第4図は従来のカラ
ーの強誘電性液晶素子の断面図、第5図は従来の強誘電
性液晶素子に現われた配向欠陥の状態を表わす概略説明
図および第6図(a)〜Cnは本発明の色画素の形成工
程を示す工程図である。 1−・・強誘電性液晶素子 1a、1b・−・基板2
・・・カラーフィルター 3.4−・・透明電極5.
6−・・配向制御@7・・・強誘電性液晶8.9−・・
偏光板 io−・・保護層11・・・遮光層 S−・・透明電極(画素)間の間隔 d・・・液晶層の厚さ n−・・屈折率第1図 (観屑廻′#イ冑り) 第2図 第3図 3kb(Pb) 1′+lOJmXXa’lF+u−7
7r第4図 第5図
示す断面図、第2図及び第3図は本発明て用いる強誘電
性液晶を模式的に表わした斜視図、第4図は従来のカラ
ーの強誘電性液晶素子の断面図、第5図は従来の強誘電
性液晶素子に現われた配向欠陥の状態を表わす概略説明
図および第6図(a)〜Cnは本発明の色画素の形成工
程を示す工程図である。 1−・・強誘電性液晶素子 1a、1b・−・基板2
・・・カラーフィルター 3.4−・・透明電極5.
6−・・配向制御@7・・・強誘電性液晶8.9−・・
偏光板 io−・・保護層11・・・遮光層 S−・・透明電極(画素)間の間隔 d・・・液晶層の厚さ n−・・屈折率第1図 (観屑廻′#イ冑り) 第2図 第3図 3kb(Pb) 1′+lOJmXXa’lF+u−7
7r第4図 第5図
Claims (1)
- 透明電極の形成された一対の透明な平行基板間に強誘電
性液晶を挟持してなる強誘電性液晶素子において、一方
の基板の外側にカラーフィルターを少なくとも表示有効
画素部以上の大きさに形成し、かつ該基板の内側に間隔
を設けて形成された透明電極間に、該間隔Sと前記透明
電極の形成された一対の平行基板間の表示部の液晶層の
厚さdとがS/D≧1.0になるように、光を透過させ
ない遮光層を形成してなることを特徴とする強誘電性液
晶素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62032320A JPS63200121A (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 強誘電性液晶素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62032320A JPS63200121A (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 強誘電性液晶素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63200121A true JPS63200121A (ja) | 1988-08-18 |
Family
ID=12355644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62032320A Pending JPS63200121A (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 強誘電性液晶素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63200121A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03233427A (ja) * | 1989-02-02 | 1991-10-17 | Sharp Corp | 強誘電性液晶素子 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59137931A (ja) * | 1983-01-28 | 1984-08-08 | Fuji Photo Film Co Ltd | カラ−光プリンタヘツド |
JPS60249120A (ja) * | 1984-05-24 | 1985-12-09 | Citizen Watch Co Ltd | 液晶表示素子 |
JPS61116333A (ja) * | 1984-11-12 | 1986-06-03 | Sanyo Electric Co Ltd | 多色液晶表示器用基板の製造方法 |
-
1987
- 1987-02-17 JP JP62032320A patent/JPS63200121A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59137931A (ja) * | 1983-01-28 | 1984-08-08 | Fuji Photo Film Co Ltd | カラ−光プリンタヘツド |
JPS60249120A (ja) * | 1984-05-24 | 1985-12-09 | Citizen Watch Co Ltd | 液晶表示素子 |
JPS61116333A (ja) * | 1984-11-12 | 1986-06-03 | Sanyo Electric Co Ltd | 多色液晶表示器用基板の製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03233427A (ja) * | 1989-02-02 | 1991-10-17 | Sharp Corp | 強誘電性液晶素子 |
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