JPS6162021A - 液晶素子 - Google Patents

液晶素子

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JPS6162021A
JPS6162021A JP18414884A JP18414884A JPS6162021A JP S6162021 A JPS6162021 A JP S6162021A JP 18414884 A JP18414884 A JP 18414884A JP 18414884 A JP18414884 A JP 18414884A JP S6162021 A JPS6162021 A JP S6162021A
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JP
Japan
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liquid crystal
phase
crystal element
film
substrates
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Pending
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JP18414884A
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English (en)
Inventor
Junichiro Kanbe
純一郎 神辺
Shinjiro Okada
伸二郎 岡田
Kazuharu Katagiri
片桐 一春
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Canon Inc
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Canon Inc
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液晶表示素子や液晶−光シャッタ等で用いる
液晶素−r、特にプラスチック基板を用いた液晶素子に
関し、更に詳1〜くは液晶分子の初期配向状/2!;を
改善することにより、表示並ひに駆動特性を改善した液
晶素子に関するものである。
これまでの液晶素子は、主にM、5chadtとW、H
e1trich著”Applied PhysicsL
etters”  Vol、18.No、4(1971
,2,15)。
P、127〜128の’Vo ltage−Depen
dentOptical  Activity  of
  a TwistedNematie Liquid
 Crystal”に記載されている様なTN (Tw
i s t e d Nemat ic)方式が採用さ
れており、このTN方式の配向制御を効率的に保障する
方法としてネマチック液晶の接する基板界面を斜方蒸着
によって形成]7たSiOヌは5i02や一方にラビン
グ処理した有機樹脂、・ 例えばポリイミド、ポリアミ
ドで形成する方U;か知られている。
このTNブ」式を用いた表示パネルは、TN方式自体に
高速応答性とメモリー効果を持っていないため、高富度
画素の表示パネルを設計する1、で、例えば薄膜トラン
ジスタ(TPT) をアレイ状に配置したアクティブマ
トリクス基板を心霊としている。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表示パネ
ルでは、使用するTPTが複雑な構造を有しているため
、製造工程数が多く、高い製造コンI・がネックとなっ
ている]−に、TPT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
に汀って被膜形成することが難しいなどの問題点がある
これらの問題点を解決するものとして、N、A、C1a
rk    と   S  、T、  Lage  r
wa  1 1の米国4¥1着第4367924号明細
書で提案されている強誘電性液晶素子が知られている。
しかし、強誘電性液晶はカイラルスメクテイツク相でそ
の挙動を現わすが、一般にスメクテイツク相の液晶はネ
マチック相の液晶に較べ配向制御性や配向安定性が悪い
欠点がある。本分明治らの実験では、従来のTN方式て
知られている様な配向制御法をスメクテイツク相の形成
に単に転用するだけでは、全面に亘って均一なモノドメ
インのスメクテイツク相を形成できないが、下達する特
定の配向制御膜を用いることによって、均一なモノドメ
インのスメクテイツク相を形成できることが判明した。
従って、本発明の目的は、全面に亘って均一なモノドメ
インのスメクテイツク相、特に強誘電′性を示すカイラ
ルスメクテイツクC相(SmC*) 。
H相(SmH本)、I相(SmI*)、F相(SmF*
)  や G相(3m6本)を示す液晶を形成する配向
制御膜を提供することにある。
又1本発明の別の目的は、プラスチック基板を用いたス
メクテイツク液晶素子に適した配向制御膜を提供するこ
とにある。
本発明のかかる目的は、電極を設けた一対の基板の間に
スメクテイック液晶を封入したセル構造を有する液晶素
子において、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基
板が有機インジウム化合物から形成した配向制御膜を有
する液晶素子によって達成される。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明による液晶素子の一実施態様を示すもの
で、図中、1はプラスチック基板、2は該基板1−に設
けられた透明導電膜より成る電極、3は配向制御膜、4
はシール部材、5はスペーサ部材、6はスメクティック
液晶物質を示す。プラスチック基板■としては、ポリエ
チレンテレフタシー1−.ホリブチレンテレフタレート
、ポリエーテルスルフォン、ポリカーボネート、三酢酸
セルローズ、ポリオールやポリエーテルサルホンなどの
プラスチックが使用され、これらに蒸着、低温スパッタ
、CVD、などの公知の手段により酸化スズ、酸化イン
ジウムやITO(Indium  Tin  0xid
e)等の透明導電膜2が設けられる。
本発明では)u記透明電極3を形成したプラス成分とす
る組成物より成る配向制御膜3が形成右機弁亨−2、イ
L合物としては、一般式In%(OR) a(但し、O
Rはヒドロキシ基、カルボキシ基、アルコキシノ、(を
表わす)のものが好ましく、具体的には、I n% (
OC2H5)a 、I n文(OC3H7)3 、In
%(OC5H11)3 、Inz(OC8H17)やI
 n (OC9H19)ムの濃度が低すぎては配向性能
が充分得られず、又高すぎた場合では成膜のうねり、屈
折率から来る反則光の干渉色及び透明導電膜上の抵抗値
の増大が生ずるため1〜5wt%が好ましい。
溶解性の他に溶液状態での安″i1で貯蔵性や配向膜形
成時の揮散性、膜中への残留性、基板への影響、などを
考慮しなければならない。これらの例については後の実
施例で詳細に示すが、一般的にメタノール、エタノール
、イソプロピルアルコール、ブタノールなどのアルコー
ル系溶剤、アセトン、メチルブチルケI・ンなとのケト
ン系溶剤を用いることができる。
1−配架f1を満たした配向膜形成成分含有溶液をス(
板に塗布し、60°〜150°Cで乾燥し膜とする。
膜形成後、綿布等で20〜200 g / c m’、
好ましくは100g/crn’伺近の静圧下でラビング
することで配向制御膜とし、基板間に液晶物質を充填す
ることにより液晶表示パネルが得られる。
この配向制御膜3の一般的な膜厚は、100人〜Ig、
クイましくは500人〜2000人とすることがてきる
本発明の液晶表示パネルの配向制御膜成形は浸漬法や吹
き伺は法なとで行なうことが容易で、真空工程やパター
ニング(現象エツチング、ハクリ)工程や印刷工程を要
しないため連続量産に適しており、また膜形成に高温を
要せず安定な配向制御膜が得られることから、基板にプ
ラスチックフィルムを用いた液晶表示パネルも容易に作
ることができる様になった。
ヌ、スペーサ部材5は、感光性樹脂、例えば感光性ポリ
イミドの被膜を形成した後、所定のホトエツチングによ
り得られる。
本発明で用いるスメクテイツク液晶としては、強誘電性
を示すものが好ましく、例えばSmC木、SmH*、S
mF木、SmF’ やSmG*などのカイラルスメクテ
イツク相を有する液晶組成物を用いることができる。
本発明の液晶素子に用いるカイラルスメクテイツク相を
示す液晶を下記に示す。
(1)                      
   CH3−メチルブチルシンナメート(DOBAM
BC)−クロルプロビルシンナメ−1,(HOBACP
C)−メチルブチル−α−シアノシンナメー1= (D
OBAMBCC)47°C*  70°C mC 27℃    *  38°C mC −COOCH2CHC2H5 * これらの液晶は、単独又は2種以」二を混合してもよく
、あるいは他のスメクテイツク液晶やコレステ1ノツク
(カイラルネマチック)液晶と程合してもよい。
第2図は、強誘電性液晶の動作説明の為に、セルの例を
模式的に描いたものである。llと、11′は、I n
203.5n02あるいはITO(Indium  T
in  0xide)等の薄膜からなる透明電極で被覆
された基板(カラス板)であり、その間に液晶分子層1
2がカラス面に垂直になるよう配向したSmC木。
SmH、SmF  、SmI  SmG*などの木木木 カイラルスメクティック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
(Pl)14を有している。基板11と11’上の電極
間に一定の閾仙以1.の電圧を印加すると、液晶分子1
3のらせん構造かはとけ、y、極子モーメント(Pl)
14かすべて電界力向に向くよう、液晶分子13は配向
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、その長袖方向と炉軸方向で屈折率異方
性を示し、従って例えばガラス面の」−下に互いにクロ
スニコルの偏光子を置けば、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−以下)することがで
きる。このように液晶層が薄くなることにしたがい、第
3図に示すように電界を印加していない状態でも液晶分
子のらせん構造がほどけ、非らせん構造となり、その双
極子モーメントPまたはP′は1;向、ff(24)又
は下向き(24’)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1.の極性の
異る電界E又はE′を電圧印加手段21と21’により
付与すると、双極子モーメントは、電界E又はE′の電
界ベクトルに対応してL向き24又は下向き24′と向
きを変え、それに応して液晶分子は、第1の安定状態2
3があるいは第2の安定状態23′の何れか一方に配向
する。
このような強誘電性を液晶素子として用いることの利点
は、先にも述べたが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
、−Xを、例えば第2図によって更に説明すると、電界
Eを印加すると液晶分子は第1の安定状態23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E′を印加すると、液晶分子は第2の安定状四
? 23r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、ケえる電界Eが一定の閾値を越えない限り、それぞ
れの配向状IEにやはり維持きれている。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プJが好ましい。
この様な強6誘電性を有する液晶で素子を形成するに当
たって最も問題となるのは、先にも述*ネ べたように、SmC、SmH、SmF*。
** SmI  、SmG   などのカイラルスメクティッ
ク相を有する層が基板面に対して垂直に配列し11つ液
晶分子が基板面に略平行に配向した、モノドメイン性の
高いセルを形成することが困難なことであり、この点に
解決を与えることが本発明の主要な1」的である。
第4図(A)、(B)は本発明の液晶素子の一実施例を
示している。第41d(A)は、本発明の液晶素子の平
面図で、第4図(B)はそのA−x断面図である。
第4図で示すセル構造体100は、−・対のガラス板や
プラスチック板基板lotと101′(片側のみをプラ
スチック基板としてもよい)をスペーサ104で所定の
間隔に保持され、この−・対の基板をシーリングするた
めに接着剤106で接着したセル構造を有しており、S
らにノ、(板lotの上には複数の透明電極102から
なる電極群(例えば、7トリクス電極構造のうちの走査
電圧印加用電極群)が例えば帯状パターンなどの所定パ
ターンで形成されている。
基板101′の−1−には前述の透明電極102と交差
させた複数の透明電極102′からなる電極群(例えば
、マトリクス電極構造のうちの信号電圧印加用電極群)
が形成されている。
この基板101と101’の上には、それぞれ前述の有
機インジウム化合物から形成した配向制御膜105が設
けられている。
第4図に示すセル構造体100の中の液晶層*    
* 103は、SmC、SmH、SmF木。
SmI   、SmC木などのカイラルスメクティ* ツク相とすることができる。
第5図は、本発明の液晶素子の別の具体例を表わしてい
る。第5図で示す液晶素子は、一対のプラスチック基板
101と101′の間に複数のスペーサ部材201が配
置されている。
このスペーサ部材201は、例えば配向制御膜105が
設けられていない基板101’の−1−に3i0,5i
02.A文203.TiO2などの無機化合物あるいは
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−1
・、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、ユリャ樹脂、アクリル樹脂やフォトレジ
スト樹脂などの樹脂類を適当な方法で被膜形成した後に
、所定の位置にスペーサ部材203が配置される様にエ
ンチングすることによって1[Iることができる。
この様なセル構造体100は、基板lotと101′の
両側にはクロスニコル状態又はパラレルニコル状態とし
た偏光子107と108がそ、れぞれ配置されて、電極
102と102′の間に重圧を印加した時に光学変調を
生じることになる。
一一一−−−−− 7−′ 以下に本発明を実施例に基づき詳細に説明するか、本発
明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定され
るものではない。
実施例1 100μmのポリエチレンテレフタレー!・フィルムに
酸化インジウムを主成分とする透明導電膜を低温スパッ
タ装置でフィルム表面温度を120°C以下に抑えて形
成したプラスチック基板に、以下の組成の溶液を塗布し
、120°C30分乾燥して薄膜を形成した。
I n’a (OC3H7)3  1 gエタノール 
     l OOm文 次に、100 g / c m’の抑圧下で一方向にラ
ビングし、このラビングした一対のプラスチック基板を
1−下のラビング方向が平行となる様に重ね合せ、注入
「1となる個所を除いたその周辺をシーリングした。こ
の時の一対のプラスチックノ、(板の間隔は、1μであ
った。
次にP−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−1−(DOBAMBC)100
重量部に対して、コレステリルノナネ−1・を5重量部
加えて液晶組成物を調整した。
この液晶組成物を加熱して等実相とし、」−記で作製し
てセル内に減圧下で注入口から注入し、その注入[1を
封目した。このセルを徐冷によって降温させ、温度を約
70°C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、モノドメイ
ンの非らせん構造のSmC*が形成させている事が確認
できた。
実施例2〜3 実施例1で用いた有機インジウム化合物に代えて、I 
nB (OC5H11) 3 (実施例2)、r nB
 (OCeHt7) 3 (実施例3)を用いたほかは
、実施例1と同様の方法で液晶素子を作成したところ、
−1tらせん構造のSmC*が形成されていた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の液晶素子の一実施例を表わす断面図
である。 第2図および第3図は5本発明で用いる液晶セルを表わ
す斜視図である。第4図(A)は本発明の液晶素子を表
わす平面図で、第4図(B)はそのA−A′断面図であ
る。第5図は、本発明の液晶素子の別の具体例を表わす
断面図である。 l ; プラスチック基板 2 ; 透明導電膜の電極 3 : 配向制御膜 4 ; シール部材 5 ; スペーサ部材 6 ; スメクテイツク液晶 100  ;  セル構造体 101、io1′ ;  基板 102.102’  、  電極 103 ; 液晶層 104.201  、  スペーサ部材105 ; 配
向制御膜 106 ; 接着剤(シール部材) 107.108  ;  偏光子 109  、  発熱体

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電極を設けた一対の基板の間にスメクテイツク液
    晶を封入したセル構造を有する液晶素子において、前記
    一対の基板のうち少なくとも一方の基板が有機インジウ
    ム化合物と から形成した配向制御膜を有する ことを特徴とする液晶素子。
  2. (2)前記スメクテイツク液晶が強誘電性液晶である特
    許請求の範囲第1項記載の液晶素子。
  3. (3)前記強誘電性液晶がカイラルスメクテイツク液晶
    である特許請求の範囲第2項記載の液晶素子。
  4. (4)前記カイラルスメクテイツク液晶が非らせん構造
    の相を形成している特許請求の範囲第3項記載の液晶素
    子。
  5. (5)前期カイラルスメクテイツク液晶がC相、H相、
    I相、F相又はG相である特許請求の範囲第3項又は第
    4項記載の液晶素子。
  6. (6)前記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板が
    プラスチツク基板である特許請求の範囲第1項記載の液
    晶素子。
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