JPH0843797A - 液晶装置 - Google Patents
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- JPH0843797A JPH0843797A JP7182675A JP18267595A JPH0843797A JP H0843797 A JPH0843797 A JP H0843797A JP 7182675 A JP7182675 A JP 7182675A JP 18267595 A JP18267595 A JP 18267595A JP H0843797 A JPH0843797 A JP H0843797A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 長時間に亘って安定したカラーディスプレイ
を可能としたカイラルスメクチック液晶を用いた液晶装
置を提供すること。 【解決手段】 走査電極と信号電極との交差部で画素を
構成したマトリクス電極、着色膜、誘電体膜及び誘電異
方性が負の値を持つカイラルスメクチック液晶を有する
液晶パネル、並びに走査電極に走査信号を印加し、信号
電極に情報信号を印加し、これによって選択された画素
に表示状態を形成させる電圧信号を印加し、選択されて
いない画素に交流電圧を印加する駆動手段を有する液晶
装置。
を可能としたカイラルスメクチック液晶を用いた液晶装
置を提供すること。 【解決手段】 走査電極と信号電極との交差部で画素を
構成したマトリクス電極、着色膜、誘電体膜及び誘電異
方性が負の値を持つカイラルスメクチック液晶を有する
液晶パネル、並びに走査電極に走査信号を印加し、信号
電極に情報信号を印加し、これによって選択された画素
に表示状態を形成させる電圧信号を印加し、選択されて
いない画素に交流電圧を印加する駆動手段を有する液晶
装置。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラーディスプレ
イ、特にカラーテレビジョンに適したカイラルスメクチ
ック液晶を用いた液晶装置に関する。
イ、特にカラーテレビジョンに適したカイラルスメクチ
ック液晶を用いた液晶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のアクティブマトリクス駆動方式を
用いた液晶テレビジョンパネルでは、薄膜トランジスタ
(TFT)を画素毎のマトリクス配置し、TFTにゲー
トオンパルスを印加してソースとドレイン間を導通状態
とし、この時映像画像信号がソースから印加され、キャ
パシタに蓄積され、この蓄積された画像信号に対応して
液晶(例えばツイステッド・ネマチック−TN液晶)が
駆動し、そして画素毎に設けたカラーフィルター層を光
学的にスイッチングすることによってカラーディスプレ
イが行なわれていた。
用いた液晶テレビジョンパネルでは、薄膜トランジスタ
(TFT)を画素毎のマトリクス配置し、TFTにゲー
トオンパルスを印加してソースとドレイン間を導通状態
とし、この時映像画像信号がソースから印加され、キャ
パシタに蓄積され、この蓄積された画像信号に対応して
液晶(例えばツイステッド・ネマチック−TN液晶)が
駆動し、そして画素毎に設けたカラーフィルター層を光
学的にスイッチングすることによってカラーディスプレ
イが行なわれていた。
【0003】しかし、この様なTN液晶を用いたアクテ
ィブマトリクス駆動方式のテレビジョンパネルでは、使
用するTFTが複雑な構造を有しているため、構造工程
数が多く、高い製造コストがネックとなっている上に、
TFTを構成している薄膜半導体(例えば、ポリシリコ
ン、アモルファスシリコン)を広い面積に亘って被膜形
成することが難しいなどの問題点がある。
ィブマトリクス駆動方式のテレビジョンパネルでは、使
用するTFTが複雑な構造を有しているため、構造工程
数が多く、高い製造コストがネックとなっている上に、
TFTを構成している薄膜半導体(例えば、ポリシリコ
ン、アモルファスシリコン)を広い面積に亘って被膜形
成することが難しいなどの問題点がある。
【0004】一方、低い製造コストで製造できるものと
してTN液晶を用いたパッシブマトリクス駆動方式の表
示パネルが知られているが、この表示パネルでは走査線
(N)が増大するに従って、1画面(1フレーム)を走
査する間に1つの選択点に有効な電界が印加されている
時間(デューティー比)が1/Nの割合で減少し、この
ためクロストークが発生し、しかも高コントラストの画
像とならないなどの欠点を有している上、デューティー
比が低くなると各画素の階調を電圧変調により制御する
ことが難しくなるなど、高密度配線数の表示パネル、特
に液晶テレビジョンパネルに適していない。
してTN液晶を用いたパッシブマトリクス駆動方式の表
示パネルが知られているが、この表示パネルでは走査線
(N)が増大するに従って、1画面(1フレーム)を走
査する間に1つの選択点に有効な電界が印加されている
時間(デューティー比)が1/Nの割合で減少し、この
ためクロストークが発生し、しかも高コントラストの画
像とならないなどの欠点を有している上、デューティー
比が低くなると各画素の階調を電圧変調により制御する
ことが難しくなるなど、高密度配線数の表示パネル、特
に液晶テレビジョンパネルに適していない。
【0005】この様な従来のTN液晶がもつ根本的な問
題点を解決するものとして、クラークとラガーウォルら
の米国特許第4367924号公報などで双安定性をも
つ強誘電性液晶素子が提案されている。
題点を解決するものとして、クラークとラガーウォルら
の米国特許第4367924号公報などで双安定性をも
つ強誘電性液晶素子が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
強誘電性液晶素子をカラーディスプレイ、特にカラーテ
レビジョンに適用するには、下述する如き問題点があ
る。
強誘電性液晶素子をカラーディスプレイ、特にカラーテ
レビジョンに適用するには、下述する如き問題点があ
る。
【0007】すなわち、液晶素子を用いたカラーディス
プレイ方式として最っとも都合の良い方式は、カラース
トライプフィルター又はカラーモザイクフィルターの色
単位毎に液晶駆動によって光学的にスイッチングする方
式で、特にマトリクス電極の交差部を色単位毎に対応さ
せたカラー画素単位を線順次駆動によってスイッチング
する方式が適している。
プレイ方式として最っとも都合の良い方式は、カラース
トライプフィルター又はカラーモザイクフィルターの色
単位毎に液晶駆動によって光学的にスイッチングする方
式で、特にマトリクス電極の交差部を色単位毎に対応さ
せたカラー画素単位を線順次駆動によってスイッチング
する方式が適している。
【0008】しかしながら、前述した方式に適用する液
晶素子は、カラー画素単位毎にカラーフィルター層が交
差電極の一方の側に配置されていて、かかる液晶素子を
長期間に亘って使用すると、正常なカラーディスプレイ
を行わなくなる問題点を有していることが判明した。
晶素子は、カラー画素単位毎にカラーフィルター層が交
差電極の一方の側に配置されていて、かかる液晶素子を
長期間に亘って使用すると、正常なカラーディスプレイ
を行わなくなる問題点を有していることが判明した。
【0009】図1(a)は、強誘電性カイラルスメクチ
ック液晶(以下、FLCという)の画素に印加される駆
動波形を表わし、図1(b)は液晶自体にリアルタイム
にかかる電圧波形を表わしている。すなわち、FLCに
前述の交差電極間からVonの書込みパルスを印加した
時に、FLCに実質的に印加される電圧波形は、図1
(b)に示す様にパルス印加時のVoが時定数π=RC
(R;FLCの抵抗、C;FLCの容量)の割合でΔV
oだけ電圧降下を生じ、この電圧降下ΔVoはFLCの
抵抗Rが小さい程大きくなり、パルス切換時(パルスの
立下り時)に逆極性の−ΔVoがFLCに印加されるこ
とになる。この|−ΔVo|が反転闘値電圧|−Vth
|より大きい場合には、例えば白の書込みとは逆の黒の
書込みが行われることになる。これは、パルスの立下り
時にFLCに直列接続された配向制御膜などの誘電体層
の容量からの放電により逆向きの電界(Δ−Vo)を発
生することが原因となっている。
ック液晶(以下、FLCという)の画素に印加される駆
動波形を表わし、図1(b)は液晶自体にリアルタイム
にかかる電圧波形を表わしている。すなわち、FLCに
前述の交差電極間からVonの書込みパルスを印加した
時に、FLCに実質的に印加される電圧波形は、図1
(b)に示す様にパルス印加時のVoが時定数π=RC
(R;FLCの抵抗、C;FLCの容量)の割合でΔV
oだけ電圧降下を生じ、この電圧降下ΔVoはFLCの
抵抗Rが小さい程大きくなり、パルス切換時(パルスの
立下り時)に逆極性の−ΔVoがFLCに印加されるこ
とになる。この|−ΔVo|が反転闘値電圧|−Vth
|より大きい場合には、例えば白の書込みとは逆の黒の
書込みが行われることになる。これは、パルスの立下り
時にFLCに直列接続された配向制御膜などの誘電体層
の容量からの放電により逆向きの電界(Δ−Vo)を発
生することが原因となっている。
【0010】ところで、前述したカラーディスプレイ用
液晶素子は、カラーフィルターがセル内に配置され、こ
のためセル内のFLCにカラーフィルター層中の染料が
溶出し、かかる液晶素子を長期間に亘って使用すると、
セル内のFLCの抵抗Rが経時的に低下し、やがて前述
した逆向き電界−ΔVoの値が反転闘値電圧を越えて所
望の光学的なスイッチング駆動が作動しなくなる問題点
がある。
液晶素子は、カラーフィルターがセル内に配置され、こ
のためセル内のFLCにカラーフィルター層中の染料が
溶出し、かかる液晶素子を長期間に亘って使用すると、
セル内のFLCの抵抗Rが経時的に低下し、やがて前述
した逆向き電界−ΔVoの値が反転闘値電圧を越えて所
望の光学的なスイッチング駆動が作動しなくなる問題点
がある。
【0011】又、FLC素子に行順次書込み方式を適用
する場合には、例えば行上の全又は所定の画素に対して
第1位相となる位相t1でFLCの第1の配向状態に基
づく第1表示状態を形成するパルスを印加し、次の第2
位相となる位相t2で選択された画素に対して第1表示
状態をFLCの第2の配向状態に基づく第2表示状態に
反転するパルスを印加する方式がある。
する場合には、例えば行上の全又は所定の画素に対して
第1位相となる位相t1でFLCの第1の配向状態に基
づく第1表示状態を形成するパルスを印加し、次の第2
位相となる位相t2で選択された画素に対して第1表示
状態をFLCの第2の配向状態に基づく第2表示状態に
反転するパルスを印加する方式がある。
【0012】この方式の場合、位相t2では図2(a)
に示す様に第1表示状態を保持する画素には位相t1で
印加したパルスとは逆極性のパルスが闘値電圧以下で印
加されることになる。
に示す様に第1表示状態を保持する画素には位相t1で
印加したパルスとは逆極性のパルスが闘値電圧以下で印
加されることになる。
【0013】この様に行順次書込み方式の場合では、位
相t1で書込まれた表示状態を位相t2で反転することな
く保持されることが必要である。従って、位相t2で反
転闘値電圧を越えた電圧が印加されてはならないはずで
あるが、本発明者らの研究から明らかとなったことであ
るが、位相t1から位相t2へのパルス極性切換時にFL
Cには図2(b)に示す様に、−(aVo+ΔVo):
〔aはa<|Vth|/|Von|;VthはFLCの
闘値電圧〕:の電圧が実質的に印加されることになり、
この−(aVo+ΔVo)が反転闘値電圧より大きい場
合には、第1表示状態を保持すべき画素が位相t2で第
2表示状態に反転されることになり、所期の表示を形成
することができなくなる問題点があった。
相t1で書込まれた表示状態を位相t2で反転することな
く保持されることが必要である。従って、位相t2で反
転闘値電圧を越えた電圧が印加されてはならないはずで
あるが、本発明者らの研究から明らかとなったことであ
るが、位相t1から位相t2へのパルス極性切換時にFL
Cには図2(b)に示す様に、−(aVo+ΔVo):
〔aはa<|Vth|/|Von|;VthはFLCの
闘値電圧〕:の電圧が実質的に印加されることになり、
この−(aVo+ΔVo)が反転闘値電圧より大きい場
合には、第1表示状態を保持すべき画素が位相t2で第
2表示状態に反転されることになり、所期の表示を形成
することができなくなる問題点があった。
【0014】
【課題を解決するための手段】従って、本発明の目的
は、長期間に亘って安定したカラーディスプレイ、特に
カラーテレビジョンディスプレイを可能としたカイラル
スメクチック液晶を用いた液晶装置を提供することにあ
る。
は、長期間に亘って安定したカラーディスプレイ、特に
カラーテレビジョンディスプレイを可能としたカイラル
スメクチック液晶を用いた液晶装置を提供することにあ
る。
【0015】すなわち、本発明は、走査電極と信号電極
との交差部で画素を構成したマトリクス電極、着色膜、
誘電体膜及び誘電異方性が負の値を持つカイラルスメク
チック液晶を有する液晶パネル、並びに走査電極に走査
信号を印加し、信号電極に情報信号を印加し、これによ
って選択された画素に表示状態を形成させる電圧信号を
印加し、選択されていない画素に交流電圧を印加する駆
動手段を有する液晶装置に特徴がある。
との交差部で画素を構成したマトリクス電極、着色膜、
誘電体膜及び誘電異方性が負の値を持つカイラルスメク
チック液晶を有する液晶パネル、並びに走査電極に走査
信号を印加し、信号電極に情報信号を印加し、これによ
って選択された画素に表示状態を形成させる電圧信号を
印加し、選択されていない画素に交流電圧を印加する駆
動手段を有する液晶装置に特徴がある。
【0016】
【発明の実施の形態】図3は、本発明の液晶素子の断面
図である。31はカラーフィルター層で、それぞれ31
(B)、31(G)及び31(R)は青色カラーフィル
ター層、緑色カラーフィルター層及び赤色カラーフィル
ター層で、1つのカラー画素単位を形成している。32
はカラーフィルター層31とFLC35との直接接触を
防止する保護層で、絶縁性と配向制御性を兼ね備えるこ
とができる。33aと33bはガラス板、プラスチック
フィルムなどの基板、34aと34bはマトリクス電極
を形成するストライプ状透明電極で、ITO(インジウ
ム−テイン−オキサイド)などの膜で形成されている。
35はFLCで、36は配向制御膜で省略することも可
能である。37aと37bはクロスニコルの偏光子で、
38は基板33aと33bとの間隔をシールするシーリ
ング部材で、スペーサとしての機能を兼ね備えることが
できる。
図である。31はカラーフィルター層で、それぞれ31
(B)、31(G)及び31(R)は青色カラーフィル
ター層、緑色カラーフィルター層及び赤色カラーフィル
ター層で、1つのカラー画素単位を形成している。32
はカラーフィルター層31とFLC35との直接接触を
防止する保護層で、絶縁性と配向制御性を兼ね備えるこ
とができる。33aと33bはガラス板、プラスチック
フィルムなどの基板、34aと34bはマトリクス電極
を形成するストライプ状透明電極で、ITO(インジウ
ム−テイン−オキサイド)などの膜で形成されている。
35はFLCで、36は配向制御膜で省略することも可
能である。37aと37bはクロスニコルの偏光子で、
38は基板33aと33bとの間隔をシールするシーリ
ング部材で、スペーサとしての機能を兼ね備えることが
できる。
【0017】カラーフィルター層31は、染料でポリビ
ニルアルコールやセルロース樹脂などの媒染体を着色さ
せて形成したものを用いることができる。この際に用い
る染料としては、シアニン系染料、メロシアニン系染
料、アズレニウム染料、ナントラキノン系染料、ナフト
キノン系染料、フェノール系染料、ジスアゾ系染料、ト
リスアゾ系染料、テトラゾ系染料などを用いることがで
きる。
ニルアルコールやセルロース樹脂などの媒染体を着色さ
せて形成したものを用いることができる。この際に用い
る染料としては、シアニン系染料、メロシアニン系染
料、アズレニウム染料、ナントラキノン系染料、ナフト
キノン系染料、フェノール系染料、ジスアゾ系染料、ト
リスアゾ系染料、テトラゾ系染料などを用いることがで
きる。
【0018】又、本発明で用いるカラーフィルター層3
1は、各種の有機顔料を蒸着法によって被膜形成させた
ものであってもよい。この際に用いる有機顔料として
は、銅フタロシアン顔料、鉛フタロシアニン顔料、ペリ
レン系顔料、インジゴ系顔料、チオインジゴ系顔料、ジ
スアゾ系顔料、トリスアゾ系顔料、テトラゾ系顔料など
を用いることができる。
1は、各種の有機顔料を蒸着法によって被膜形成させた
ものであってもよい。この際に用いる有機顔料として
は、銅フタロシアン顔料、鉛フタロシアニン顔料、ペリ
レン系顔料、インジゴ系顔料、チオインジゴ系顔料、ジ
スアゾ系顔料、トリスアゾ系顔料、テトラゾ系顔料など
を用いることができる。
【0019】又、本発明の別の好ましい具体例では、カ
ラーフィルター層31として、着色ポリイミド、着色ポ
リアミド、着色ポリアミドイミド、着色エステルイミド
や着色ポリエステルを用いることができる。特に、ポリ
アミド(6−ナイロン、66−ナイロンあるいは共重合
ナイロン)やポリエステルは各種の有機溶剤に可溶性で
あるため、各種の有機顔料を混入させることが可能であ
る。又、ポリイミド、ポリアミドイミドやポリエステル
イミドを着色する方法としては、その前駆体であるポリ
アミック酸溶液中に分散剤(水酸基、カルボキシル基、
スルホン酸基、カルボンアミド基、スルホンアミド基な
どを置換基としてもつアゾ系染料、フタロシアニン系染
料、トリフェニルメタン系染料など)とともに有機顔料
を分散させる方法を用いることができる。これらの着色
フィルムは、保護層32との密着性が極めて良好でよい
結果を得ることができる。
ラーフィルター層31として、着色ポリイミド、着色ポ
リアミド、着色ポリアミドイミド、着色エステルイミド
や着色ポリエステルを用いることができる。特に、ポリ
アミド(6−ナイロン、66−ナイロンあるいは共重合
ナイロン)やポリエステルは各種の有機溶剤に可溶性で
あるため、各種の有機顔料を混入させることが可能であ
る。又、ポリイミド、ポリアミドイミドやポリエステル
イミドを着色する方法としては、その前駆体であるポリ
アミック酸溶液中に分散剤(水酸基、カルボキシル基、
スルホン酸基、カルボンアミド基、スルホンアミド基な
どを置換基としてもつアゾ系染料、フタロシアニン系染
料、トリフェニルメタン系染料など)とともに有機顔料
を分散させる方法を用いることができる。これらの着色
フィルムは、保護層32との密着性が極めて良好でよい
結果を得ることができる。
【0020】本発明で用いる保護層32は、特に制限さ
れるものではないが、シリコン窒化物、水素を含有する
シリコン窒化物、シリコン炭化物、水素を含有するシリ
コン窒化物、シリコン酸化物、硼素窒化物、水素を含有
する硼素窒化物、セリウム酸化物、アルミニウム酸化
物、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物、フッ化マグネ
シウムSiOやSiO2などの無機絶縁物質、あるいは
ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドイミ
ド、ポリエステルイミド、ポリパラキシリレン、ポリエ
ステル、ポリカーボネード、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、ユリヤ樹脂、ア
クリル樹脂やフォトレジスト樹脂などの有機絶縁物質が
絶縁膜として使用される。これらの絶縁膜の膜厚500
0Å以下、好ましくは100Å〜5000Å、特に50
0Å〜3000Åが適している。
れるものではないが、シリコン窒化物、水素を含有する
シリコン窒化物、シリコン炭化物、水素を含有するシリ
コン窒化物、シリコン酸化物、硼素窒化物、水素を含有
する硼素窒化物、セリウム酸化物、アルミニウム酸化
物、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物、フッ化マグネ
シウムSiOやSiO2などの無機絶縁物質、あるいは
ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドイミ
ド、ポリエステルイミド、ポリパラキシリレン、ポリエ
ステル、ポリカーボネード、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、ユリヤ樹脂、ア
クリル樹脂やフォトレジスト樹脂などの有機絶縁物質が
絶縁膜として使用される。これらの絶縁膜の膜厚500
0Å以下、好ましくは100Å〜5000Å、特に50
0Å〜3000Åが適している。
【0021】又この保護層32によって形成される容量
の場合では5.5×103PF/cm2以上となる様に設
定することによって、前述の反転現像を一層有効に防止
することができる。その好ましい容量は5.5×103
PF/cm2〜3.0×105PF/cm2の範囲で、特
に十分な絶縁性を保持する上で9.0×103PF/c
m2〜5.5×104PF/cm2が適している。 さら
に、この保護層32の表面をラビング処理などの一軸性
配向処理することによって、FLC35に対する配向制
御効果を付与することができる。
の場合では5.5×103PF/cm2以上となる様に設
定することによって、前述の反転現像を一層有効に防止
することができる。その好ましい容量は5.5×103
PF/cm2〜3.0×105PF/cm2の範囲で、特
に十分な絶縁性を保持する上で9.0×103PF/c
m2〜5.5×104PF/cm2が適している。 さら
に、この保護層32の表面をラビング処理などの一軸性
配向処理することによって、FLC35に対する配向制
御効果を付与することができる。
【0022】又、本発明で用いる保護層32とカラーフ
ィルター層31の中の染料又は顔料とは互いに相溶性を
もっていないものから選択することが好ましい。本明細
書で言う「相溶性」とは、保護層と染料又は顔料が同一
の有機溶剤によって溶解する性質のことである。この際
の溶解度としては、有機溶剤100gに対して保護層及
び染料又は顔料が1g以上の割合で溶解する場合では、
かかるカラーフィルター層31と保護層32をFLC素
子に設けた時に、かかるFLC素子の長期間に亘る使用
中にカラーフィルター層31中の染料又は顔料が保護層
32中に浸透し、その結果FLCの抵抗を低下させるこ
とになり、このために前述したような誤動作を生じる。
ィルター層31の中の染料又は顔料とは互いに相溶性を
もっていないものから選択することが好ましい。本明細
書で言う「相溶性」とは、保護層と染料又は顔料が同一
の有機溶剤によって溶解する性質のことである。この際
の溶解度としては、有機溶剤100gに対して保護層及
び染料又は顔料が1g以上の割合で溶解する場合では、
かかるカラーフィルター層31と保護層32をFLC素
子に設けた時に、かかるFLC素子の長期間に亘る使用
中にカラーフィルター層31中の染料又は顔料が保護層
32中に浸透し、その結果FLCの抵抗を低下させるこ
とになり、このために前述したような誤動作を生じる。
【0023】この様に、本発明で用いる保護層32は、
カラーフィルター層31中の染料又は顔料に対して相溶
性をもっていないものから選択することによって、FL
C素子の長期における動作安定性をより一層向上させる
ことができ、又かかる保護層32を複数の層からなる積
層体とすることも可能である。
カラーフィルター層31中の染料又は顔料に対して相溶
性をもっていないものから選択することによって、FL
C素子の長期における動作安定性をより一層向上させる
ことができ、又かかる保護層32を複数の層からなる積
層体とすることも可能である。
【0024】又、図示した様にカラーフィルター層31
の上に透明電極34bを設け、さらにその上に保護層3
2を設けた場合の他に、本発明で用いる保護層32は、
カラーフィルター層31の上に直接設け、その上に透明
電極34bを設けることも可能である。この際、透明電
極34bを覆う別に配向制御膜(図示せず)を設けるこ
とが好ましい。この配向制御膜は、前述した保護層32
と同様の材料によって被膜形成した後にラビング処理な
どの一軸性配向処理を施すことによって得ることができ
る。
の上に透明電極34bを設け、さらにその上に保護層3
2を設けた場合の他に、本発明で用いる保護層32は、
カラーフィルター層31の上に直接設け、その上に透明
電極34bを設けることも可能である。この際、透明電
極34bを覆う別に配向制御膜(図示せず)を設けるこ
とが好ましい。この配向制御膜は、前述した保護層32
と同様の材料によって被膜形成した後にラビング処理な
どの一軸性配向処理を施すことによって得ることができ
る。
【0025】図4は、FLCセルの例を模式的に描いた
ものである。11a′と11b′は、In2O3、SnO
2やITO((インジウム−テイン−オキサイド)等の
透明電極がコートされた基板(ガラス板)であり、その
間に液晶分子層12がガラス面に垂直になるよう配向し
たSmC*相の液晶が封入されている。太線で示した線
13が液晶分子を表わしており、この液晶分子13は、
その分子に直交した方向に双極子モーメント(P⊥)1
4を有している。基板11aと11b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13のらせん
構造がほどけ、双極子モーメント(P⊥)14はすべて
電界方向に向くよう、液晶分子13の配向方向を変える
ことができる。液晶分子13は細長い形状を有してお
り、その長軸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コルの位置
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。さらに液晶セルの厚さを充分に薄くした
場合(例えば1μ)には、図5に示すように電界を印加
していない状態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(24a)又は下向き(24b)のどちらかの
状態をとる。このようなセルに図5に示す如く一定の閾
値以上の極性の異なる電界Ea又はEbを付与すると、
双極子モーメント電界Ea又はEbは電界ベクトルに対
応して上向き24a又は、下向き24bと向きを変え、
それに応じて液晶分子は第1の安定状態23aかあるい
は第2の安定状態23bの何れか一方に配向する。
ものである。11a′と11b′は、In2O3、SnO
2やITO((インジウム−テイン−オキサイド)等の
透明電極がコートされた基板(ガラス板)であり、その
間に液晶分子層12がガラス面に垂直になるよう配向し
たSmC*相の液晶が封入されている。太線で示した線
13が液晶分子を表わしており、この液晶分子13は、
その分子に直交した方向に双極子モーメント(P⊥)1
4を有している。基板11aと11b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13のらせん
構造がほどけ、双極子モーメント(P⊥)14はすべて
電界方向に向くよう、液晶分子13の配向方向を変える
ことができる。液晶分子13は細長い形状を有してお
り、その長軸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コルの位置
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。さらに液晶セルの厚さを充分に薄くした
場合(例えば1μ)には、図5に示すように電界を印加
していない状態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(24a)又は下向き(24b)のどちらかの
状態をとる。このようなセルに図5に示す如く一定の閾
値以上の極性の異なる電界Ea又はEbを付与すると、
双極子モーメント電界Ea又はEbは電界ベクトルに対
応して上向き24a又は、下向き24bと向きを変え、
それに応じて液晶分子は第1の安定状態23aかあるい
は第2の安定状態23bの何れか一方に配向する。
【0026】このようなFLCを光学変調素子として用
いることの利点は2つある。第1に、応答速度が極めて
速いこと、第2に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、例えば図5によって説明する
と、電界Eaを印加すると液晶分子は第1の安定状態2
3a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
2の安定状態23b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。
又、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、一般的には
0.5μ〜20μ、特に1μ〜5μが適している。この
種のFLCを用いたマトリクス電極構造を有する液晶−
電気光学装置は、例えばクラークとラガバルにより、米
国特許第4367924号明細書で提案されている。
いることの利点は2つある。第1に、応答速度が極めて
速いこと、第2に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、例えば図5によって説明する
と、電界Eaを印加すると液晶分子は第1の安定状態2
3a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
2の安定状態23b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。
又、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、一般的には
0.5μ〜20μ、特に1μ〜5μが適している。この
種のFLCを用いたマトリクス電極構造を有する液晶−
電気光学装置は、例えばクラークとラガバルにより、米
国特許第4367924号明細書で提案されている。
【0027】本発明で用いるFLC35としては、カイ
ラルスメクチック液晶が最好ましく、そのうちカイラル
スメクチックC相(SmC*)、H相(SmH*)、I相
(SmI*)、J相(SmJ*)、K相(SmK*)、G
相(SmG*)やF相(SmF*)の液晶が適している。
ラルスメクチック液晶が最好ましく、そのうちカイラル
スメクチックC相(SmC*)、H相(SmH*)、I相
(SmI*)、J相(SmJ*)、K相(SmK*)、G
相(SmG*)やF相(SmF*)の液晶が適している。
【0028】FLG化合物は単独又は2種以上組み合わ
せて用いることができ、又、他の非誘電性液晶、例えば
ネマチック液晶、コレステリック液晶(カイラルネマチ
ック液晶)やスメクチック液晶と混合することができ
る。又、前述したFLC35は、前述の図4に示すらせ
ん構造を形成したものでもよく、図5に示す非らせん構
造のものであってもよい。特に、図4に示すらせん構造
を有している際には、FLCとして負の誘電異方性をも
つものを使用し、(例えば、チッソ社製の「CS−10
11(商品名)」:メルク社製の「ZLI3234(商
品名)」両電極間に交流バイアスを印加することによっ
て、非らせん構造とした双安定性を付与させる駆動法を
適用するのが好ましい。又、この際、液晶層のセル厚を
十分に小さくそれだけで非らせん構造を形成する液晶素
子に前述の交流バイアスを印加する駆動法を適用するも
可能である。
せて用いることができ、又、他の非誘電性液晶、例えば
ネマチック液晶、コレステリック液晶(カイラルネマチ
ック液晶)やスメクチック液晶と混合することができ
る。又、前述したFLC35は、前述の図4に示すらせ
ん構造を形成したものでもよく、図5に示す非らせん構
造のものであってもよい。特に、図4に示すらせん構造
を有している際には、FLCとして負の誘電異方性をも
つものを使用し、(例えば、チッソ社製の「CS−10
11(商品名)」:メルク社製の「ZLI3234(商
品名)」両電極間に交流バイアスを印加することによっ
て、非らせん構造とした双安定性を付与させる駆動法を
適用するのが好ましい。又、この際、液晶層のセル厚を
十分に小さくそれだけで非らせん構造を形成する液晶素
子に前述の交流バイアスを印加する駆動法を適用するも
可能である。
【0029】以下、本発明を実施例に従って説明する。
【0030】参考例1 ピッチ100μmで幅62.5μmのストライプ状のI
TO膜を電極として設けた正方形状ガラス基板を用意
し、これらの電極となるITO膜が設けられている側を
下向きにセットして、真空蒸着装置で銅フタロシアニン
顔料(青色)を真空蒸着した。次いで、この銅フタロシ
アニン顔料の蒸着層を所定のフォトリソプロセスを用い
てパターニングした。 次いで、ポリイミド樹脂の前駆
体であるポリアミック酸(ピロメリット酸二無水物と
4,4′−ジアミノジフェニルエーテルとの脱水縮合
体)の5重量%N−メチルピロリドン溶液を加熱硬化時
の膜厚が800Åとなる様にスピンナー塗布した。加熱
硬化後のポリイミド膜の表面をビロードでストライプ状
電極方向と平行にラビング処理を施した。こうして作成
した電極板をA電極板とする。
TO膜を電極として設けた正方形状ガラス基板を用意
し、これらの電極となるITO膜が設けられている側を
下向きにセットして、真空蒸着装置で銅フタロシアニン
顔料(青色)を真空蒸着した。次いで、この銅フタロシ
アニン顔料の蒸着層を所定のフォトリソプロセスを用い
てパターニングした。 次いで、ポリイミド樹脂の前駆
体であるポリアミック酸(ピロメリット酸二無水物と
4,4′−ジアミノジフェニルエーテルとの脱水縮合
体)の5重量%N−メチルピロリドン溶液を加熱硬化時
の膜厚が800Åとなる様にスピンナー塗布した。加熱
硬化後のポリイミド膜の表面をビロードでストライプ状
電極方向と平行にラビング処理を施した。こうして作成
した電極板をA電極板とする。
【0031】一方、前述A電極板を作成したときに用い
た銅フタロシアニンカラーフィルター層の形成の他は、
全く同様の方法でB電極板を作成した。但し、ラビング
処理方向は、ストライプ状電極と直角方向に行った。
た銅フタロシアニンカラーフィルター層の形成の他は、
全く同様の方法でB電極板を作成した。但し、ラビング
処理方向は、ストライプ状電極と直角方向に行った。
【0032】次いでA電極板の周辺部に注入口となる個
所を除いて熱硬化型エポキシ接着剤をスクリン印刷法に
よって塗布した後に、、A電極板とB電極板のストライ
プ状パターン電極が直交するように重ね合わせ、2枚の
電極板の間隔をポリイミドスペーサで2μmに保持し
た。
所を除いて熱硬化型エポキシ接着剤をスクリン印刷法に
よって塗布した後に、、A電極板とB電極板のストライ
プ状パターン電極が直交するように重ね合わせ、2枚の
電極板の間隔をポリイミドスペーサで2μmに保持し
た。
【0033】こうして作成したセル内に等方相となって
いる下記液晶組成物A(20℃〜78℃でSmC*を示
した)を注入口から注入し、その注入口を封口した。こ
のセルを徐冷によって降温させ、温度40℃で維持させ
た状態で、一対の偏光子をクロスニコル状態で設けてか
ら、顕微鏡観察したところ、配向欠陥のない非らせん構
造を採り、モノドメインのSmC*が形成されているこ
とが判明した。
いる下記液晶組成物A(20℃〜78℃でSmC*を示
した)を注入口から注入し、その注入口を封口した。こ
のセルを徐冷によって降温させ、温度40℃で維持させ
た状態で、一対の偏光子をクロスニコル状態で設けてか
ら、顕微鏡観察したところ、配向欠陥のない非らせん構
造を採り、モノドメインのSmC*が形成されているこ
とが判明した。
【0034】
【外1】
【0035】(比較例)前述の例で作成した液晶セルで
用いたポリイミド保護層に代えて、モノレアーのシラン
カップリング剤層を使用したほかは、全く同様の方法で
比較用液晶セルを作成したところ、、前述の例と同様に
モノドメインのSmC*が形成されていた。
用いたポリイミド保護層に代えて、モノレアーのシラン
カップリング剤層を使用したほかは、全く同様の方法で
比較用液晶セルを作成したところ、、前述の例と同様に
モノドメインのSmC*が形成されていた。
【0036】前述した2種の液晶セルを温度80℃で相
対湿度60%の条件下に96時間放置した後、それぞれ
の液晶の抵抗を測定した。その結果を下記(表1)に示
す。
対湿度60%の条件下に96時間放置した後、それぞれ
の液晶の抵抗を測定した。その結果を下記(表1)に示
す。
【0037】
【表1】
【0038】前述の抵抗(Ω・cm)は図6に示す回路
を用いて2周波法により矩型パルスを印加して、下記の
式からRLC(Ω・cm)を求めることによって測定する
ことができる。尚、この際、f1=32Hz、f2=64
Hz、V=10ボルトとした。
を用いて2周波法により矩型パルスを印加して、下記の
式からRLC(Ω・cm)を求めることによって測定する
ことができる。尚、この際、f1=32Hz、f2=64
Hz、V=10ボルトとした。
【0039】
【外2】
【0040】V:測定電圧 F:矩形波の周波数 IC:容量成分の電流値 IR:R成分の電流値 CLC:液晶の容量 RLC:液晶の抵抗(Ω) CLC:RLCS/d d:液晶の膜厚(セルギャップ) S:電極面積 fを変えて、
【0041】
【外3】
【0042】次いで、96時間放置後のそれぞれの液晶
表示セルにクロスニコルの偏光子を配置した後、電極間
に20ボルトの信号を印加して駆動したところ、本発明
例の液晶セルは、初期同様の良好なコントラストを持つ
表示品質が得られたのに対し、比較例では初期段階の表
示状態が反転されて表示された。
表示セルにクロスニコルの偏光子を配置した後、電極間
に20ボルトの信号を印加して駆動したところ、本発明
例の液晶セルは、初期同様の良好なコントラストを持つ
表示品質が得られたのに対し、比較例では初期段階の表
示状態が反転されて表示された。
【0043】参考例2と3 参考例1で用いた銅フタロシアニンに代えて、鉛フタロ
シアニン(参考例2)とペリレンレッド(参考例3)を
用いたほかは、参考例1と全く同様の方法で液晶セルを
作成し、耐久試験を行ったところ、参考例1と同様の結
果が得られた。
シアニン(参考例2)とペリレンレッド(参考例3)を
用いたほかは、参考例1と全く同様の方法で液晶セルを
作成し、耐久試験を行ったところ、参考例1と同様の結
果が得られた。
【0044】参考例4 参考例1で用いた銅フタロシアニン蒸着層からなるカラ
ーフィルター層に代えて、下記着色ポリイミド膜をカラ
ーフィルター層とに用いたほかは、参考例1と全く同様
の方法で液晶セルを作成したところ、参考例1と同様の
結果が得られた。
ーフィルター層に代えて、下記着色ポリイミド膜をカラ
ーフィルター層とに用いたほかは、参考例1と全く同様
の方法で液晶セルを作成したところ、参考例1と同様の
結果が得られた。
【0045】着色ポリイミドの作成手順 かきませ機、還流冷却器および温度計を設けた四ツロフ
ラスコに銅フタロシアニン10部をクロロスルフォン酸
100部に完全に溶解した後、塩化チオニル21部を加
え、徐々に昇温して、112〜113℃を4時間維持し
た。冷却後、氷を投入して瀘過。氷水で水洗した。この
ペーストを還流冷却器を設けた四ツロシフラスコにと
り、水100部とN−ジエチルアミノエチルアミン21
部を加えて、室温で12時間攪拌した後に60℃で1時
間加熱した。反応終了後、瀘過、水洗、乾燥して銅フタ
ロシアニン誘導体の青色粉末を得た。この青色粉末を元
素分析したところ、置換基として
ラスコに銅フタロシアニン10部をクロロスルフォン酸
100部に完全に溶解した後、塩化チオニル21部を加
え、徐々に昇温して、112〜113℃を4時間維持し
た。冷却後、氷を投入して瀘過。氷水で水洗した。この
ペーストを還流冷却器を設けた四ツロシフラスコにと
り、水100部とN−ジエチルアミノエチルアミン21
部を加えて、室温で12時間攪拌した後に60℃で1時
間加熱した。反応終了後、瀘過、水洗、乾燥して銅フタ
ロシアニン誘導体の青色粉末を得た。この青色粉末を元
素分析したところ、置換基として
【0046】
【外4】 が約3基導入された銅フタロシアニンであることが判明
した。
した。
【0047】次いで、前述の銅フタロシアニン誘導体
0.1部とα型銅フタロシアニン16.5部の混合物を
ポリイミドの前駆体である東レ(株)社製のセミコファ
インSP−510の100部とN,N−ジエチルエチル
ホルムアミド200部からなる溶液中に分散し、十分に
攪拌分散させた。
0.1部とα型銅フタロシアニン16.5部の混合物を
ポリイミドの前駆体である東レ(株)社製のセミコファ
インSP−510の100部とN,N−ジエチルエチル
ホルムアミド200部からなる溶液中に分散し、十分に
攪拌分散させた。
【0048】この分散液をスビンナー塗布機で加熱硬化
後の膜厚が500Åとなる様に塗布して着色ポリイミド
膜を調整した。
後の膜厚が500Åとなる様に塗布して着色ポリイミド
膜を調整した。
【0049】参考例5 参考例1で用いた(A)電極板及び(B)電極板のカラ
ーフィルター層とポリイミド層との間にさらにネガレジ
スト樹脂(東京応化社製の“ODUR”)を第2の保護
層として設けたものを用いたほかは、参考例1と全く同
様の方法でFLC素子を作成し、耐久試験を行った。そ
の結果を表2に示す。
ーフィルター層とポリイミド層との間にさらにネガレジ
スト樹脂(東京応化社製の“ODUR”)を第2の保護
層として設けたものを用いたほかは、参考例1と全く同
様の方法でFLC素子を作成し、耐久試験を行った。そ
の結果を表2に示す。
【0050】
【表2】
【0051】
【発明の効果】カラーディスプレイ用、特にカラーテレ
ビジョンディスプレイ用液晶素子を長期間に亘る使用で
安定したカラーディスプレイを形成することができる。
特に、従来のツイストネマチック(TN)を用いたドッ
トマトリクス型液晶素子にカラーフィルター層を適用
し、前述した様な保護層の省略した場合でも、TN液晶
層では抵抗の低下を生じるが、書込みパルスの立下がり
時に、書込み情報と異なる表示状態となることがなく、
従って従来のTNモードでは抵抗の低下に対する考慮は
必要としていない。これに対し、FLCでは書込みパル
スの立下がり時に誘電体層の放電による逆電界の発生が
書込み情報と異なる情報で書込みを行うことに原因して
いるため、FLCを用いたカラーディスプレイで大きな
問題となっているが、本発明は前述の問題を有効に解決
することができる。
ビジョンディスプレイ用液晶素子を長期間に亘る使用で
安定したカラーディスプレイを形成することができる。
特に、従来のツイストネマチック(TN)を用いたドッ
トマトリクス型液晶素子にカラーフィルター層を適用
し、前述した様な保護層の省略した場合でも、TN液晶
層では抵抗の低下を生じるが、書込みパルスの立下がり
時に、書込み情報と異なる表示状態となることがなく、
従って従来のTNモードでは抵抗の低下に対する考慮は
必要としていない。これに対し、FLCでは書込みパル
スの立下がり時に誘電体層の放電による逆電界の発生が
書込み情報と異なる情報で書込みを行うことに原因して
いるため、FLCを用いたカラーディスプレイで大きな
問題となっているが、本発明は前述の問題を有効に解決
することができる。
【図1】書込み時の電圧波形を表わす。
【図2】別の実施例における書込み時の電圧波形を表わ
す。
す。
【図3】本発明で用いた液晶素子の断面図である。
【図4】本発明で用いたカイラルスメクチック液晶素子
の斜視図である。
の斜視図である。
【図5】本発明で用いた別のカイラルスメクチック液晶
素子の斜視図である。
素子の斜視図である。
【図6】本発明で用いた抵抗の測定回路である。
Claims (3)
- 【請求項1】 走査電極と信号電極との交差部で画素を
構成したマトリクス電極、着色膜、誘電体膜及び誘電異
方性が負の値を持つカイラルスメクチック液晶を有する
液晶パネル、並びに走査電極に走査信号を印加し、信号
電極に情報信号を印加し、これによって選択された画素
に表示状態を形成させる電圧信号を印加し、選択されて
いない画素に交流電圧を印加する駆動手段を有する液晶
装置。 - 【請求項2】 前記着色膜が有機染料又は有機顔料を含
有した膜である請求項1の液晶装置。 - 【請求項3】 前記カイラルスメクチック液晶の体積抵
抗値が2.5×1010Ω・cm以上である請求項1の液
晶装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7182675A JPH0843797A (ja) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | 液晶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7182675A JPH0843797A (ja) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | 液晶装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60285283A Division JPH0680450B2 (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | カイラルスメクチック液晶素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0843797A true JPH0843797A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=16122475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7182675A Pending JPH0843797A (ja) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | 液晶装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0843797A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62112680A (ja) * | 1985-11-11 | 1987-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 負の誘電異方性を示す液晶組成物及び液晶表示パネル |
-
1995
- 1995-07-19 JP JP7182675A patent/JPH0843797A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62112680A (ja) * | 1985-11-11 | 1987-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 負の誘電異方性を示す液晶組成物及び液晶表示パネル |
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