JPH04258924A - カイラルスメクチック液晶素子およびその製造方法 - Google Patents
カイラルスメクチック液晶素子およびその製造方法Info
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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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は強誘電液晶を用いた表示
素子に関するものである。
素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】強誘電液晶を用いた表示素子に関しては
特開昭61−94023号公報などに示されているよう
に1ミクロンから3ミクロン位のセルギャップを保って
2枚の内面に透明電極を形成し配向処理を施したガラス
基板を向かい合わせて構成した液晶セルに、強誘電液晶
を注入したものが知られている。
特開昭61−94023号公報などに示されているよう
に1ミクロンから3ミクロン位のセルギャップを保って
2枚の内面に透明電極を形成し配向処理を施したガラス
基板を向かい合わせて構成した液晶セルに、強誘電液晶
を注入したものが知られている。
【0003】強誘電液晶を用いた上記表示素子の特徴は
強誘電液晶が自発分極を持つことにより、外部電界と自
発分極の結合力をスイッチングに使えることと強誘電液
晶分子の長軸方向が自発分極の分極方向と1対1に対応
しているため外部電界の極性によってスイッチングでき
ることである。
強誘電液晶が自発分極を持つことにより、外部電界と自
発分極の結合力をスイッチングに使えることと強誘電液
晶分子の長軸方向が自発分極の分極方向と1対1に対応
しているため外部電界の極性によってスイッチングでき
ることである。
【0004】強誘電液晶は一般にカイラル・スメクチッ
ク液晶(SmC*.SmH*)を用いるのでバルク状態
では液晶分子長軸がねじれた配向を示すが上述の1ミク
ロンから3ミクロン位のセルギャップのセルにいれるこ
とによって液晶分子長軸のねじれを解消することができ
る。(P213−P234 N.A.LARK e
tal,MCLC,1983,Vol 94)。
ク液晶(SmC*.SmH*)を用いるのでバルク状態
では液晶分子長軸がねじれた配向を示すが上述の1ミク
ロンから3ミクロン位のセルギャップのセルにいれるこ
とによって液晶分子長軸のねじれを解消することができ
る。(P213−P234 N.A.LARK e
tal,MCLC,1983,Vol 94)。
【0005】実際の強誘電液晶セルの構成は図3に示す
ような単純マトリックス基板を用いていた。強誘電液晶
は以下FLCという。
ような単純マトリックス基板を用いていた。強誘電液晶
は以下FLCという。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来のセル構成を用い
た場合には、液晶セルの耐久性に次のような問題点があ
った。
た場合には、液晶セルの耐久性に次のような問題点があ
った。
【0007】FLC分子はマトリックス駆動時の非選択
信号によってもある程度動くことが知られている。これ
は非選択信号を印加した画素の光学応答を取ると、印加
パルスと同期して光量に変動を生じていることなどから
も明らかである。いわゆる、スプレイ配向(上下基板間
で分子長軸の角度に大きくねじれのある配向)ではこの
ような分子のゆらぎは、それによって分子の安定位置が
変化(スイッチング)することがなければ表示内容を保
持できるので若干のコントラストの低下以外には問題と
はならなかった。ところが、上下基板間での分子長軸方
向の角度の変化の比較的少ない配向(以下ユニホーム配
向)のセルにおいては、液晶分子が電圧(例えば非選択
信号)の印加によって層内を移動するという現象が見ら
れる。この現象を図2を用いて詳しく説明する。
信号によってもある程度動くことが知られている。これ
は非選択信号を印加した画素の光学応答を取ると、印加
パルスと同期して光量に変動を生じていることなどから
も明らかである。いわゆる、スプレイ配向(上下基板間
で分子長軸の角度に大きくねじれのある配向)ではこの
ような分子のゆらぎは、それによって分子の安定位置が
変化(スイッチング)することがなければ表示内容を保
持できるので若干のコントラストの低下以外には問題と
はならなかった。ところが、上下基板間での分子長軸方
向の角度の変化の比較的少ない配向(以下ユニホーム配
向)のセルにおいては、液晶分子が電圧(例えば非選択
信号)の印加によって層内を移動するという現象が見ら
れる。この現象を図2を用いて詳しく説明する。
【0008】図2(a)は電圧印加前のセル状態、(b
)は電圧印加後のセル状態を示す。FLC36はシール
部材35内に封止される。配向層としてはポリイミド薄
膜を用いてラビング方向は(a)、(b)共に下から上
に向かって上下基板共平行に行なっている。このような
処理を行なうと、スメクチック層は図2(c)に示すよ
うにラビング方向と直交した方向に生成される。
)は電圧印加後のセル状態を示す。FLC36はシール
部材35内に封止される。配向層としてはポリイミド薄
膜を用いてラビング方向は(a)、(b)共に下から上
に向かって上下基板共平行に行なっている。このような
処理を行なうと、スメクチック層は図2(c)に示すよ
うにラビング方向と直交した方向に生成される。
【0009】セル厚をらせんピッチを解除できる位に十
分に薄くした場合においてFLC分子は2つの安定状態
を取り得るが、その内の1つの状態にセル内の全分子の
方向を揃えておく。
分に薄くした場合においてFLC分子は2つの安定状態
を取り得るが、その内の1つの状態にセル内の全分子の
方向を揃えておく。
【0010】この状態を+θの状態(図2(D))とす
ると、層法線に対してほぼ対象に−θの位置に他の安定
状態が存在する。
ると、層法線に対してほぼ対象に−θの位置に他の安定
状態が存在する。
【0011】この状態(+θ)下でセル全面に電界(例
えば、10Hz、±8Vの矩形波)を印加すると液晶分
子は+θの層法線に対する傾きを保ったまま図2(a)
中の点Aから点Bの方向へ層内を移動し始める。
えば、10Hz、±8Vの矩形波)を印加すると液晶分
子は+θの層法線に対する傾きを保ったまま図2(a)
中の点Aから点Bの方向へ層内を移動し始める。
【0012】その結果電圧印加を長時間続けると図2(
b)に示すようにA端には液晶のない部分Eを生じセル
厚はB部の方がA部より厚くなる。このような現象は、
液晶分子が−θの状態にある場合にはB端からA端に向
って層内を液晶が移動してE部のような液晶のない空隙
部がB端に生じる。
b)に示すようにA端には液晶のない部分Eを生じセル
厚はB部の方がA部より厚くなる。このような現象は、
液晶分子が−θの状態にある場合にはB端からA端に向
って層内を液晶が移動してE部のような液晶のない空隙
部がB端に生じる。
【0013】このような現象は20時間〜50時間とい
う比較的短い時間に生じる。E部のような電気光学的に
コントロールのできない部分の存在が表示品質上望まし
くないのはもちろんのこと、A部とB部のセル厚が時間
によって変化するのでは液晶パネル全体の駆動制御が難
しくFLCを用いた光学素子としては大きな問題となっ
ていた。
う比較的短い時間に生じる。E部のような電気光学的に
コントロールのできない部分の存在が表示品質上望まし
くないのはもちろんのこと、A部とB部のセル厚が時間
によって変化するのでは液晶パネル全体の駆動制御が難
しくFLCを用いた光学素子としては大きな問題となっ
ていた。
【0014】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、液晶駆動時にセル内での液晶分子の移
動を抑え表示品質を向上させた液晶表示素子の提供を目
的とする。
たものであって、液晶駆動時にセル内での液晶分子の移
動を抑え表示品質を向上させた液晶表示素子の提供を目
的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明によれば画素内における液晶分子のプレチルト
角(液晶分子長軸と基板界面が成す角度)と画素間のプ
レチルト角を異ならせる。ここで、画素間とは、液晶層
の上下、少なくとも一方に電極がない部分を呼び画素内
とは液晶層の上下に電極のある部分をいう。
、本発明によれば画素内における液晶分子のプレチルト
角(液晶分子長軸と基板界面が成す角度)と画素間のプ
レチルト角を異ならせる。ここで、画素間とは、液晶層
の上下、少なくとも一方に電極がない部分を呼び画素内
とは液晶層の上下に電極のある部分をいう。
【0016】
【作用】表示パネル内での液晶分子の移動が抑制される
。
。
【0017】
【実施例】本発明の実施例を図1に示す。図1(a)は
縦断面図、(b)は下基板の平面図である。
縦断面図、(b)は下基板の平面図である。
【0018】図1(a)において10はガラス基板、1
1はガラス基板上に形成されたITOパターン、12は
ITO上にスパッタ法によって形成された約1000オ
ングストロームのTa2O5膜、14は低プレチルト用
配向膜を示す。図1(a)に示したセルの下基板が本発
明における改善手段を具体的に示す。ラビング方向と平
行な方向の画素間を低プレチルト配向処理する。
1はガラス基板上に形成されたITOパターン、12は
ITO上にスパッタ法によって形成された約1000オ
ングストロームのTa2O5膜、14は低プレチルト用
配向膜を示す。図1(a)に示したセルの下基板が本発
明における改善手段を具体的に示す。ラビング方向と平
行な方向の画素間を低プレチルト配向処理する。
【0019】下基板の作成手順は、ITOパターン上に
Ta2O5膜を形成した後LQ−1802(日立化成社
製、ポリイミド系配向膜13)をスピンナーによって塗
布270℃の温度で焼成して約300オングストローム
の厚さに形成する。さらにポリイミド配向膜13上にI
TOパターン11と合わせたレジストパターンを作成す
る。これはラビング方向と平行(この段階ではまだラビ
ング処理は行なっていない)方向の画素間だけを処理す
るためのもので、画素部分がレジスト膜によって保護さ
れる。
Ta2O5膜を形成した後LQ−1802(日立化成社
製、ポリイミド系配向膜13)をスピンナーによって塗
布270℃の温度で焼成して約300オングストローム
の厚さに形成する。さらにポリイミド配向膜13上にI
TOパターン11と合わせたレジストパターンを作成す
る。これはラビング方向と平行(この段階ではまだラビ
ング処理は行なっていない)方向の画素間だけを処理す
るためのもので、画素部分がレジスト膜によって保護さ
れる。
【0020】このようなレジストパターン上を毛足が約
2mmのアセテート植毛布で強くラビング処理を行なう
。
2mmのアセテート植毛布で強くラビング処理を行なう
。
【0021】このラビング処理はガラス基板を毎秒10
mmの速度で移動させて毎分1000回転で直径100
mmのアセテート植毛布を張り付けたドラムをガラスの
進行方向に2本回転させそれをガラス表面に接触させる
という方式を用いた。
mmの速度で移動させて毎分1000回転で直径100
mmのアセテート植毛布を張り付けたドラムをガラスの
進行方向に2本回転させそれをガラス表面に接触させる
という方式を用いた。
【0022】このとき、ラビング布の毛足をガラス基板
に0.3mm分だけ押し込むようにした。このようにし
て行なわれたラビングはラビング効果において「強い」
もので基板表面で液晶分子長軸が、基板界面となす角(
プレチルト角)は低めに生じる。
に0.3mm分だけ押し込むようにした。このようにし
て行なわれたラビングはラビング効果において「強い」
もので基板表面で液晶分子長軸が、基板界面となす角(
プレチルト角)は低めに生じる。
【0023】このような強いラビング処理を行なった後
に、レジストを剥離して、純水で洗浄を行ない、乾燥後
、画素部分を画素間と同一方向に「「弱く」ラビングす
る。
に、レジストを剥離して、純水で洗浄を行ない、乾燥後
、画素部分を画素間と同一方向に「「弱く」ラビングす
る。
【0024】ラビング処理条件はガラス基板を毎秒40
mmの速度で移動させて1000rpmのラビングドラ
ムを1本でラビングした。
mmの速度で移動させて1000rpmのラビングドラ
ムを1本でラビングした。
【0025】このようにして行なった「強い」ラビング
部分は約10°のプレチルト角を持つのに対し「弱い」
ラビング部分は18°のプレチルト角を持つ。
部分は約10°のプレチルト角を持つのに対し「弱い」
ラビング部分は18°のプレチルト角を持つ。
【0026】液晶層内の分子の移動はプレチルト角が大
きい場合に多く、プレチルト角の小さい場合には少ない
ことが実験的に確認されている。
きい場合に多く、プレチルト角の小さい場合には少ない
ことが実験的に確認されている。
【0027】実施例1においては10°と18°である
が、画素間はさらにプレチルトの低いことが望ましく例
えばレジスト上を「強く」ラビング処理をした後にPV
Aを塗布する方式では画素間のプレチルトは約0°にま
で下がる。また、レジスト上をラビングせずにPVAを
塗布しても良い。
が、画素間はさらにプレチルトの低いことが望ましく例
えばレジスト上を「強く」ラビング処理をした後にPV
Aを塗布する方式では画素間のプレチルトは約0°にま
で下がる。また、レジスト上をラビングせずにPVAを
塗布しても良い。
【0028】PVAを塗布した場合にはレジストの剥離
段階で、PVA膜も犯されるので1000オングストロ
ーム以上の膜厚が必要である。
段階で、PVA膜も犯されるので1000オングストロ
ーム以上の膜厚が必要である。
【0029】このようにして画素間のプレチルト角を画
素内に比べ低くすることによって液晶の層内移動を減少
させることが出来る。
素内に比べ低くすることによって液晶の層内移動を減少
させることが出来る。
【0030】最後にPVAをラビング後塗布したセルに
おける液晶移動現象の通常セルとの比較データを示す。 ポリイミド配向膜13をラビングにより区別しただけの
ものはこれより若干効果が少なかった。
おける液晶移動現象の通常セルとの比較データを示す。 ポリイミド配向膜13をラビングにより区別しただけの
ものはこれより若干効果が少なかった。
【0031】使用した強誘電性液晶は次に示す特性を有
するものを使用した。
するものを使用した。
【0032】
【表1】
Temp 30℃
Ps 5.8nc/cm2 Θチルト
角 14.3° ΔE 〜0
角 14.3° ΔE 〜0
【0033】
【表2】
82.3℃ 76.6 ℃
54.8 ℃ −20.9
℃ → →
→ →
Iso Ch
SmA SmC*
Cryst ←
← ←
← 81.8℃
77.3 ℃
−2.5 ℃
54.8 ℃ −20.9
℃ → →
→ →
Iso Ch
SmA SmC*
Cryst ←
← ←
← 81.8℃
77.3 ℃
−2.5 ℃
【0034】図1(a)に示
したセルはセル厚が約1.32μmにコントロールされ
ていて同様のセルに全面均一に上下基板共同一処理をし
てラビング処理を行なったものとの液晶移動の差異を次
のように調べた。
したセルはセル厚が約1.32μmにコントロールされ
ていて同様のセルに全面均一に上下基板共同一処理をし
てラビング処理を行なったものとの液晶移動の差異を次
のように調べた。
【0035】セル内に図2(a)に示すような層方向に
離れた2点A,Bを取り±8V、10Hzの矩形波を2
3時間室温で印加する前後のセル厚の差を測定して、合
わせて図2(b)のE部の存在の有無を調べた。
離れた2点A,Bを取り±8V、10Hzの矩形波を2
3時間室温で印加する前後のセル厚の差を測定して、合
わせて図2(b)のE部の存在の有無を調べた。
【0036】
【表3】
【0037】表1によってわかる通り従来例ではA点か
らB点の方向に液晶が移動し、かつ、E部のような空隙
部が発生しているのに対し本発明においてはほとんど液
晶の流れは生じなく又、E部のような空隙部も発生しな
かった。
らB点の方向に液晶が移動し、かつ、E部のような空隙
部が発生しているのに対し本発明においてはほとんど液
晶の流れは生じなく又、E部のような空隙部も発生しな
かった。
【0038】なおセルサイズは1辺約100mmの正方
形の表示領域をもつものである。
形の表示領域をもつものである。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、画素内のスメクチ
ック層に直交する方向の画素間部分の上下少なくとも一
方の基板上のプレチルト角を画素内のプレチルト角より
も小さくすることによって駆動による液晶分子の移動を
抑制して良好な表示特性を得ることができる。
ック層に直交する方向の画素間部分の上下少なくとも一
方の基板上のプレチルト角を画素内のプレチルト角より
も小さくすることによって駆動による液晶分子の移動を
抑制して良好な表示特性を得ることができる。
【図1】(a),(b)は各々本発明の実施例に係る液
晶素子の縦断面図および下基板側の平面図である。
晶素子の縦断面図および下基板側の平面図である。
【図2】(a),(b)は各々従来技術の説明図である
。
。
【図3】(a),(b)は各々従来の液晶セル断面図お
よび電極パターン図である。
よび電極パターン図である。
10 ガラス基板
11 ITO電極
12 Ta2O5膜
13 ポリイミド配向膜
14 低プレチルト処理部
Claims (3)
- 【請求項1】 複数の平行な帯状電極を有する一対の
電極基板を対向させて設け、両基板間に強誘電液晶を封
止した液晶表示素子において、少なくとも一方の電極基
板は前記帯状電極上のプレチルト角が帯状電極間のプレ
チルト角と異なることを特徴とする強誘電液晶素子。 - 【請求項2】 前記一対の電極基板は、各基板の帯状
電極を相互に直交方向に対面させてマトリックス電極を
構成し、両基板の帯状電極交差部を画素とし、画素内の
プレチルト角が画素外のプレチルト角より大きいことを
特徴とする請求項1に記載した強誘電液晶素子。 - 【請求項3】 前記帯状電極の長手方向に沿ってラビ
ング処理を施し、帯状電極上と帯状電極間でラビング処
理の強さを異ならせることによって前記プレチルト角を
異ならせることを特徴とする請求項1に記載した強誘電
液晶素子の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3040608A JPH04258924A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | カイラルスメクチック液晶素子およびその製造方法 |
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