JPS63311235A - 液晶電気光学装置作製方法 - 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 この発明は強誘電性液晶を用いた新規な電気光学装置及
び同装置作製方法に関する。

ｒ従来の技術」 ＣＲＴに代わる固体表示装置は液晶材料を用いたもの、
エレクトロクロミック現象を利用したもの、ガース放電
を用いたもの等多種多様にわたって開発がなされてきた
。

取り分け、液晶表示装置は消費電力の小さいことと応答
速度が速いことから、実用向きであり、特に開発が盛ん
になった。

しかし、最近、情報量の増加に伴い、−画面中の画素数
は増加の一途を辿っている。少量画素の場合にはＴＮ液
晶材料を用いた表示装置でも表示品質は確保できたが、
例えば６４０　ｘ４００画素程度の多量画素を持つマト
リクス型液晶表示装置の場合にはクロストーク等による
画質低下を免れず、液高材料として強誘電性液晶を用い
たり、ＴＮ液晶を用いた場合でもＳＢＥモードを用いた
り、半導体素子を各画素のスイッチとして用いた駆動を
することで画質の改善がなされてきた。

薄膜トランジスタを用いたＴＮアクティブ・マトリック
ス表示装置では、トランジスタ形成のための生産コスト
が高く、さらにその素子の製造歩留りが低いため表示装
置そのものの価格を低減することが困難であった。しか
し表示画質そのものは良好であったが生産価格も多量生
産等の努力で低減可能であったが、液晶材料の応答速度
が遅く、高速性を必要とする表示内容には不向きであっ
た。

また、このＴＮ型液晶にかわってＮ、Ａ、Ｃ１ａｒｋら
により強誘電性液晶をもちいた液晶電気光学装置が提案
された（特開昭５６−１０７２１６）この液晶電気光学
装置において強誘電性液晶分子が第３図に示すように、
スメクチック層の層の法線方向に対して＋θ傾いた第１
の状態（Ｉ）と−θ傾いた第２の状態（ｎ）を取る。

この二つの状態間を外部より電界を加えて、強誘電性液
晶分子をスイッチさせることにより発生する複屈折効果
の違いにより表示を行うものであった。

この時強誘電性液晶分子を第１の状Ｇ（Ｉ）より第２の
状ａ　（ｎ）へかえる為にはスメクチック層に対して垂
直方向に例えば正の電界を加えることにより成される。

また逆に第２の状ａ　（ＩＦ）より第１の状Ｂ＜ｘ＞へ
反転させる為には、逆に負の電界を加えることにより成
されるものであった。すなわち外部より印加される電界
の向きをかえることにより強誘電性液晶分子の取る２状
態を変化させそれに伴って生じる電気光学効果の違いを
利用するものであった。

さらにこの外部より印加する電界を除去しても強誘電性
液晶分子はその状態を安定に保っており第１と第２の双
安定なメモリー性を持っていた。

その為、この強誘電性液晶を用いた液晶電気光学装置を
駆動する信号波形としては第４図に示すように、両極性
パルス列となっており、パルス極性の切り替わる方向に
より強誘電性液晶分子の取る２状態間をスイッチングし
ていた。

このスイッチングはＴＮ型液晶に比べて非常に高速にお
こなわれ、なおかつこの信号を取り去っても強誘電性液
晶分子の状態はメモリーされている。

ところが、このような強誘電性液晶を用いた液晶電気光
学装置において強誘電性液晶分子は双安定性を有してい
る必要があった為、該装置の構造も双安定性を実現する
為にある特定の条件を満たしている必要があった。すな
わち強誘電性液晶をはさんでいる基板間隔を双安定性が
実現される間隔まで狭くする必要があった。

この強誘電性液晶はホモジニアス配向させた液晶基板に
はさんだ場合、その基板間隔が広ければらせんを形成す
る。逆に、その間隔を十分小さくしてゆけば、らせんを
ほどき液晶分子が双安定性を示すものであり、この従来
の強誘電性液晶を用いた液晶電気光学装置においては多
安定性を実現するため、基板間隔を液晶のらせんピッチ
である１〜３μｍ程度にまで小さくする必要があり、液
晶電気光学装置を量産する際にこの小さい基板間隔が量
産技術上大きな問題となっていた。

本発明者は前述の問題を解決するために強誘電性液晶を
用いた電気光学装置において基板間隔の広いすなわち強
誘電性液晶がらせんを形成している状態を利用して液晶
表示を行わしめる液晶電気光学装置を提案した。

第２図に示すような通常の液晶電気光学装置のセル中に
強誘電性液晶を入れる、この際セルの基板（２）の間隔
は液晶（５）がらせん状態をとれるように広めにしであ
る。この様な時液晶は第５図（Ａ）に示すように外部よ
り電界を印加しない状態では液晶分子（５）は基板（２
）と平行方向にらせん軸を有するらせん状態を取る。こ
の状態で上下の電極（３）間に電圧を印加し、セル内に
電界を発生させると液晶分子（５）は第５図（Ｂ）又は
（Ｃ）の状態を取る。次にセル内の電界を反転させると
液晶分子（８）は第５図（Ｃ）又は（Ｂ）の如く、その
方向を変える。　この液晶分子が傾く角度の違いで起こ
る透過光の変化をセル外側に設けられた偏光手段（１）
、　（７）により検出することで透過の変化を具体化し
て表示を行うことを特徴とするものであります、。

すなわち、セルに印加する電界により、らせんをほどき
、また該電界の正負、印加時間により該液晶分子の傾く
角度を制御することを特徴としたものである。

また、第２図に示す様に各画素に整流性を示す素子（１
３）を直列に接続することにより第６図に示す液晶装置
の回路のＡ−Ｃ間に第７図（Ａ）の様な電圧波形を印加
した時、ＡＢ間の電圧は第７図（Ｂ）の様になる。

すなわち、系の第７図（Ｂ）のリークによるＦＬＣの容
量部の放電が終わるまで液晶に加わる両端電位は反転し
ない。

その為整流素子（１３）を接続しない場合に比べて、該
液晶に選択電圧が印加される時間が１．−１．だけ長く
なり液晶のＯＮ時間も長くなる為、見かけ上コントラス
トが上がることを特徴とした液晶電気光学装置である。

なお、ｔ３−ｔ２は画素／整流素子の面積比が大きくな
る程長くなり、液晶に電圧が加わるＯＮ時間も長くする
ことができる。

このような液晶電気光学装置において問題となるのは前
述した薄膜トランジスダを用いたアクティブ表示装置と
同様で、各画素に作製する整流作用を有する素子の製造
歩留りであった。

「発明の構成ｊ 本発明は上記問題点を解決するため、整流素子としてＰ
ＩＮ構造ダイオードを採用し、液晶電気光学装置用基板
上に、第１の電極、前記ＰＩＮ構造ダイオード及び第２
の電極を順次積層して形成した後、ＰＩＮ接合に対し逆
バイアス電圧をかけるように第１の電極及び第２の電極
に電圧を加えピンホール等により発生する素子のショー
ト部をリペアした後、これら素子を所定のパターンにエ
ツチングし、さらに画素用電極を形成した後、液晶電気
光学装置の基板として用いるものである。

以下実施例により本発明を説明する。

ｒ実施例１ 第１図に本発明の作製工程を示す・ 液晶電気光学装置の片側基板（２）上に・第１の電極（
９）としてモリブデン金属を３０００人形成した後、公
知のプラズマＣＶＤ法を用いて、アモルファスシリコン
ＰＩＮ型ダイオード（１２）を形成した。

さらに第２の電極（１０）として、モリブデン金属を２
０００人形成した。（第１図（Ａ））この後、第１の電
極（９）と第２の電極（１０）間にＰＩＮダイオード（
１２）に逆バイアスが加わるように電圧を加えた。

この加える電圧は０〜ＩＯＶまでとし、ＩＶ／分の速度
でＯＶよりＩＯＶまでゆっくり増加してゆき、ダイオー
ド（１２）部のピンホールによりショートしている部分
を絶縁物化させた。（第１図（Ｂ））次にこの３層構造
の素子（１３）を公知のエツチング法を用い所定のパタ
ーンに同時にパターニングを施した（第１図（Ｃ））、
本実施例では画素電極の大きさに対して、１／３５とな
るようにパターニングを施した。この後この素子（１３
）を絶縁物（８）で埋めて平坦化しその上面に画素電極
（１１）を透明電極例えばＩＴＯで形成した。（第１図
（Ｄ））この時絶縁物として、有機樹脂、酸化珪素等が
使用可能であるが本実施例においては、感光性ポリイミ
ドを全面に塗布後、露光、現像工程を経て素子（１３）
に密接して形成した。

もう一方の基板（２”）は通常の液晶用基板と同じで、
透明電極を所定のパターンに形成した物を用いた。この
後、側基板（２）　、　（２”）に配向処理（４）を施
し側基板（２）　、　（２”）を所定の間隔に保って貼
り合わせ周囲を接着剤（６）により接着した。

、こうして第２図に示すような液晶電気光学装置のセル
を作製した。

基板（２）　、　（２”）の間隔は１０μ畑であり、少
なくとも一方の基板上の配向膜（４）は液晶に対し一軸
配向性を付与するように配向処理が施されている。

このセル中にらせんピンチ１．８μ鋤を持つエステル系
の強誘電性液晶を注入した。この液晶は強誘電性を示す
温度領域でらせん軸に対し、約１９゜の傾き角を持って
いた。

この時、基板外側の偏光板（１）は、この傾き角と同じ
方向、すなわちらせん軸に対して＋１９″又は−１９’
の角度にその偏光方向を合わせ偏光板（７）はこの（１
）の方向に対し直角となる方向に合わせ設置した。

この状態で液晶はセル内でらせん形成状態となっている
。

次にセル中の電極（３１，（９）に電圧を印加しセル中
に電界を発生させると液晶分子（８）は第５図（Ｂ）の
状態をとる。この時偏光板（１）の偏光方向と分子の長
軸方向とが一致するので、この状態のときは光を透過し
ない状態となっている。

次に電界を反転させると液晶分子（８）はリークによる
放電で液晶に加わる電圧が小さくなった後、第５図（Ｃ
）の状態となり光を透過する状態となる。

このように印加電界の方向により液晶表示の透過、非透
過を具体化するものである。

例えば第８図（Ａ）に示す電圧波形をセル中の電極（３
）に印加した場合、同図（Ｂ）に示すようなセルの透過
光強度が得られた。同図より明らかなように印加電圧の
印加時間を変化させることにより透過光強度を制御する
ことも可能であった。

次に第９図（Ａ）に示す電圧波形を同様に印加した場合
、同図（Ｂ）に示すようなセルの透過光強度が得られた
。同図より明らかなように印加電圧の電圧値を変化させ
ることによっても透過光強度を制御することができた。

よって、発明により液晶表示において階調表示（ブレー
ス−ケル）を行えるという特徴を持つ。

「効果」 本発明は強誘電性を示す液晶を用い、該液晶分子の取り
得る状態の違いにより発生する電気光学効果を利用する
液晶電気光学装置において、該液晶分子は液晶電気光学
装置内で双安定性を有しておらず、該液晶に対して外部
より印加する電圧により液晶電気光学装置内で発生する
電界によって液晶分子の状態を変化させ、其に伴って発
生する電気光学効果を利用することを特徴とするもので
ある。すなわち、双安定性を必要としない為、液晶電気
光学装置を作製する際の工業的なマージンを大きくとる
ことが可能となった。

さらに強誘電性液晶がらせんを形成しても電界により、
そのらせんをほどくため、そのセルの基板間隔を狭くす
る必要がないので量産技術において大きな優位性を持た
せることができた。

本発明により、唯１回のりペア工程を加えるだけで、大
量の画素の整流素子の歩留りを向上させることができ、
生産性上“げコストを下げることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の工程図を示す。 第２図は本発明装置の概略図を示す。 第３図は強誘電性液晶分子の様子を示す。 第４図は従来の液晶電気光学装置の駆動信号を示す。 第５図は液晶の分子長軸の取り得る様子を示す。 第６図は本発明装置の回路図を示す。 第７図、第°８図及び第９図は本発明装置の駆動信号波
形に対する電気光学効果の様子を示す。 第７図 弔２図 第３図 第ダ図 第７図 （Ａ） 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液晶電気光学装置を構成する一対基板の片側に第１
   の電極、ＰＩＮ構造を有するダイオード及び第２の電極
   を積層して形成する工程と、第１の電極と第２の電極間
   にＰＩＮ構造に対して逆バイアスを加えるように電圧を
   印加し、ダイオードのショート部をリペアする工程と前
   記リペア工程の後、これら積層体を所定のパターンにパ
   ターニングする工程と一対の基板を重ね合わせ液晶電気
   光学装置用セルを作製する工程とを有することを特徴と
   した液晶電気光学装置作製方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記ＰＩＮ構造を
   有するダイオードは、非単結晶珪素半導体よりなること
   を特徴とする液晶電気光学装置作製方法。 ３、特許請求の範囲第１項において基板間隔は、液晶が
   らせんを形成する程広いことを特徴とする液晶電気光学
   装置作製方法。