JPH0677120B2 - 液晶素子 - Google Patents
液晶素子Info
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- JPH0677120B2 JPH0677120B2 JP60290423A JP29042385A JPH0677120B2 JP H0677120 B2 JPH0677120 B2 JP H0677120B2 JP 60290423 A JP60290423 A JP 60290423A JP 29042385 A JP29042385 A JP 29042385A JP H0677120 B2 JPH0677120 B2 JP H0677120B2
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- JP
- Japan
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- liquid crystal
- color filter
- phase
- ferroelectric liquid
- layer
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- 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
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
- G02F1/133514—Colour filters
-
- 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
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- G02F1/137—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 characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
- G02F1/139—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 characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
- G02F1/141—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 characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent using ferroelectric liquid crystals
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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−光シャッターアレイ等
の液晶素子に関し、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に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に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。
［開示の概要］ 本明細書及び図面は、液晶表示素子や液晶−光シャッタ
ーアレイ等に用いられる強誘電性液晶素子において、各
画素のカラーフィルターを色素と透明樹脂、または色素
と透明な無機化合物で形成するとともに、各カラーフィ
ルター間の窪みに絶縁体からなる平坦化層を形成するこ
とにより、配向欠陥のない均一なモノドメインの液晶相
が得られるようにしたものである。
ーアレイ等に用いられる強誘電性液晶素子において、各
画素のカラーフィルターを色素と透明樹脂、または色素
と透明な無機化合物で形成するとともに、各カラーフィ
ルター間の窪みに絶縁体からなる平坦化層を形成するこ
とにより、配向欠陥のない均一なモノドメインの液晶相
が得られるようにしたものである。
［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（M.Sc
hadt）とダブリュー・ヘルフリッヒ（W.Helfrich）著
“アプライド・フィジックス・レターズ”（“Applied
Physics Letters"）第18巻、第４号（1971年２月15日発
行）、第127頁〜128頁の“ボルテージ・ディペンダント
・オプティカル・アクティビティー・オブ・ア・ツイス
テッド・ネマチック・リキッド・クリスタル”（“Volt
age Dependent Optical Activity of a Twisted Nemati
c Liquid Crystal"）に示されたツイステッド・ネマチ
ック（twisted nemetic）液晶を用いたものが知られて
いる。このTN液晶は、画素密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。
hadt）とダブリュー・ヘルフリッヒ（W.Helfrich）著
“アプライド・フィジックス・レターズ”（“Applied
Physics Letters"）第18巻、第４号（1971年２月15日発
行）、第127頁〜128頁の“ボルテージ・ディペンダント
・オプティカル・アクティビティー・オブ・ア・ツイス
テッド・ネマチック・リキッド・クリスタル”（“Volt
age Dependent Optical Activity of a Twisted Nemati
c Liquid Crystal"）に示されたツイステッド・ネマチ
ック（twisted nemetic）液晶を用いたものが知られて
いる。このTN液晶は、画素密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ッチング素
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。
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、クラークらによ
り米国特許第4367924号公報で強誘電性液晶素子が提案
されている。
り米国特許第4367924号公報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。21と21′は、In2O2，SnO2
あるいはITO（Indium-Tin-Oxide）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
液晶分子層22がガラス面に垂直になるよう配向したSmC*
相又は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
子に直行した方向に双極子モーメント(P⊥)24を有して
いる。基板21と21′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⊥)24がすべて電界方向に向くよう、液
晶分子23は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。21と21′は、In2O2，SnO2
あるいはITO（Indium-Tin-Oxide）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
液晶分子層22がガラス面に垂直になるよう配向したSmC*
相又は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
子に直行した方向に双極子モーメント(P⊥)24を有して
いる。基板21と21′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⊥)24がすべて電界方向に向くよう、液
晶分子23は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10μ以下）することができ
る。このように液晶層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′は上向き（24）又は下向き（2
4′）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Ｅ又
はＥ′を電圧印加手段26と26′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
して上向き24又は下向き24′と向きを変え、それに応じ
て液晶分子は、第１の安定状態25か、あるいは第２の安
定状態25′の何れか一方に配向する。
の厚さを充分に薄く（例えば10μ以下）することができ
る。このように液晶層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′は上向き（24）又は下向き（2
4′）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Ｅ又
はＥ′を電圧印加手段26と26′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
して上向き24又は下向き24′と向きを変え、それに応じ
て液晶分子は、第１の安定状態25か、あるいは第２の安
定状態25′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を印加すると液晶分子は第１
の安定状態25に配向するが、この状態は電界を切っても
安定である。また、逆向きの電界Ｅ′を印加すると、液
晶分子は第２の安定状態25′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まって
いる。また、与える電界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い。
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を印加すると液晶分子は第１
の安定状態25に配向するが、この状態は電界を切っても
安定である。また、逆向きの電界Ｅ′を印加すると、液
晶分子は第２の安定状態25′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まって
いる。また、与える電界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い。
［発明が解決しようとする問題点］ 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。たと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
まで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
のが実情である。
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。たと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
まで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
のが実情である。
第４図は従来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
態を表わす図である。
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
れぞれマトリクス電極構造をなすストライプ状の電極線
43と44が設けられている（電極線43は保護層48を介して
設けられている）。カラーフィルターは赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の色素からなっているが、各色素の膜
厚はその形成法にかかわらずそれぞれ異なるので、2000
Å〜１μ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47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、
この配向制御膜にも段差Ａに応じて形成された段差Ｂ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
に配向欠陥を生じていた。
一対の平行基板41と42を有しており、基板41と42にはそ
れぞれマトリクス電極構造をなすストライプ状の電極線
43と44が設けられている（電極線43は保護層48を介して
設けられている）。カラーフィルターは赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の色素からなっているが、各色素の膜
厚はその形成法にかかわらずそれぞれ異なるので、2000
Å〜１μ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47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、
この配向制御膜にも段差Ａに応じて形成された段差Ｂ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
に配向欠陥を生じていた。
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（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Ｂ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
出した刃状線55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（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Ｂ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
出した刃状線55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。
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。
本発明者らは、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。
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］ 本発明者らは、とくに液晶が等方相（高温状態）より液
晶相（低温状態）へ移行する降温過程における初期配向
性に着目し、液晶の双安定性に基づく素子の作動特性と
液晶層のモノドメイン性を両立し得る構造を有する液晶
素子を見出したものである。本発明の液晶素子は、この
ような知見に基づくものであり、より詳しくは、液晶層
と接する面に段差がなく、つまり液晶層の膜厚に急激な
変化を生じさせなくすることにより降温過程における初
期配向性を良好な状態とし、配向欠陥のないモノドメイ
ンを形成する点に特徴を有している。
晶相（低温状態）へ移行する降温過程における初期配向
性に着目し、液晶の双安定性に基づく素子の作動特性と
液晶層のモノドメイン性を両立し得る構造を有する液晶
素子を見出したものである。本発明の液晶素子は、この
ような知見に基づくものであり、より詳しくは、液晶層
と接する面に段差がなく、つまり液晶層の膜厚に急激な
変化を生じさせなくすることにより降温過程における初
期配向性を良好な状態とし、配向欠陥のないモノドメイ
ンを形成する点に特徴を有している。
すなわち本発明は、透明電極の形成された一対の平行基
板間に強誘電性液晶を挟持し、少なくとも一方の透明電
極と基板間にカラーフィルターを有する強誘電性液晶素
子において、各画素のカラーフィルターを色素と透明樹
脂、または色素と透明な無機化合物で形成し、その上に
全面に渡って保護層を設け、更に上記カラーフィルター
単位間の間隔に基づいて発生した上記保護層上の窪みを
平坦化するためのカラーフィルター間隙材を設けたこと
を特徴とする強誘電性液晶素子である。
板間に強誘電性液晶を挟持し、少なくとも一方の透明電
極と基板間にカラーフィルターを有する強誘電性液晶素
子において、各画素のカラーフィルターを色素と透明樹
脂、または色素と透明な無機化合物で形成し、その上に
全面に渡って保護層を設け、更に上記カラーフィルター
単位間の間隔に基づいて発生した上記保護層上の窪みを
平坦化するためのカラーフィルター間隙材を設けたこと
を特徴とする強誘電性液晶素子である。
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
り、具体的にはカイラルスメクティックＣ相（SmC
*相）、Ｈ相（SmH*）、Ｉ相（SmI*相）、Ｊ相（SmJ
*相）、Ｋ相（SmK*相）、Ｇ相（SmG*相）又はＦ相（SmF
*相）の液晶を用いることができる。
定性を有する液晶であって、強誘電性を有するものであ
り、具体的にはカイラルスメクティックＣ相（SmC
*相）、Ｈ相（SmH*）、Ｉ相（SmI*相）、Ｊ相（SmJ
*相）、Ｋ相（SmK*相）、Ｇ相（SmG*相）又はＦ相（SmF
*相）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・ルテール（“LE JOURNAL DE PHYSIQUE L
ETTERS"）1975年、36（Ｌ-69）号、「フェロエレクトリ
ック・リキッド・クリスタルス」（「Ferroelectricliq
uid Crystals」）；“アプライド・フィジックス・レタ
ーズ”（“Appliedphysics Letters"）1980年、36（1
1）号、「サブミクロ・セカンド・バイステイブル・エ
レクトロオプチック・スイッチング・イン・リキッド・
クリスタルス（「Submicro Second Bistable Electroop
tic Switching in Liquid Crystals」）；“固体物理"1
981年、16（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・ルテール（“LE JOURNAL DE PHYSIQUE L
ETTERS"）1975年、36（Ｌ-69）号、「フェロエレクトリ
ック・リキッド・クリスタルス」（「Ferroelectricliq
uid Crystals」）；“アプライド・フィジックス・レタ
ーズ”（“Appliedphysics Letters"）1980年、36（1
1）号、「サブミクロ・セカンド・バイステイブル・エ
レクトロオプチック・スイッチング・イン・リキッド・
クリスタルス（「Submicro Second Bistable Electroop
tic Switching in Liquid Crystals」）；“固体物理"1
981年、16（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。
強誘電性液晶化合物の具体例としては、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
（DOBAMBC）、ヘキシルオキシベンジリデン-ｐ′-アミ
ノ-２-クロロプロピルシンナメート（HOBACPC）、４-ｏ
-（２-メチル）-ブチルレゾルシリデン-４′-オクチル
アニリン（MBRA8）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
（DOBAMBC）、ヘキシルオキシベンジリデン-ｐ′-アミ
ノ-２-クロロプロピルシンナメート（HOBACPC）、４-ｏ
-（２-メチル）-ブチルレゾルシリデン-４′-オクチル
アニリン（MBRA8）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
持する為、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
持する為、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
リヤ樹脂、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、環化ゴム系フォトレジ
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-ポリブタジエンなど）などから選択して
形成することができる。
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
リヤ樹脂、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、環化ゴム系フォトレジ
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-ポリブタジエンなど）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。
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。
本発明に用いられる透明樹脂としては、ポリパラキシリ
レン（商品名；パリレン、ユニオンカーバイド社）、ポ
リエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート等が挙げ
られる。これらの塗布方法としては、スピンナー塗布法
を用いることができる。
レン（商品名；パリレン、ユニオンカーバイド社）、ポ
リエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート等が挙げ
られる。これらの塗布方法としては、スピンナー塗布法
を用いることができる。
本発明に用いられる透明な無機化合物としては、SiO2，
Al2O3，TiO2，ZrO2，MgF2,SiO等が挙げられる。
Al2O3，TiO2，ZrO2，MgF2,SiO等が挙げられる。
また、本発明に用いられるカラーフィルター間隙材とし
ては、有機顔料として前記R,G,Bの色素の混合物等、無
機顔料として鉄黒（Fe3O4又はFeOFe2O3）等、あるいは
他の無機物としてグラファイトの他にPrMnO3等が挙げら
れる。
ては、有機顔料として前記R,G,Bの色素の混合物等、無
機顔料として鉄黒（Fe3O4又はFeOFe2O3）等、あるいは
他の無機物としてグラファイトの他にPrMnO3等が挙げら
れる。
［作用］ 平面性のよい基板に挟持された液晶層は等方相より、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。
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、液晶として強誘電液晶相を示す前述のDOBAMBC
を例にあげて説明するとDOBAMBCの等方相より徐冷して
いくとき約115℃でスメクティックＡ相（SmA相）に相転
移する。このとき、基板にラビングあるいはSiO2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、液晶層の厚
みに依存する約90〜75℃の間の特定温度でカイラルスメ
クティックＣ相（SmC*相）に相転移する。又、液晶層の
厚みを約２μ以下とした場合は、SmC*相のらせんが解
け、双安定性を示す。
を例にあげて説明するとDOBAMBCの等方相より徐冷して
いくとき約115℃でスメクティックＡ相（SmA相）に相転
移する。このとき、基板にラビングあるいはSiO2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、液晶層の厚
みに依存する約90〜75℃の間の特定温度でカイラルスメ
クティックＣ相（SmC*相）に相転移する。又、液晶層の
厚みを約２μ以下とした場合は、SmC*相のらせんが解
け、双安定性を示す。
更に、本発明ではカラーフィルターが液晶に直接接触し
て液晶の抵抗値を下げる化合物がカラーフィルターから
液晶に混入しないようにカラーフィルターの保護層を設
けているが、該保護層は透明電極とカラーフィルターと
の間に位置し、該保護層に基づく容量が対向する電極間
に発生しないようにしている。該容量が発生した場合、
液晶に印加される電圧が逆極性側へシフトし、容量が大
きい場合には反転閾値を超え逆転してしまう。本発明で
は保護層の位置を透明電極の外側にしたため該容量の発
生が防止され、上記のようなスイッチング不良を起こす
ことがない。
て液晶の抵抗値を下げる化合物がカラーフィルターから
液晶に混入しないようにカラーフィルターの保護層を設
けているが、該保護層は透明電極とカラーフィルターと
の間に位置し、該保護層に基づく容量が対向する電極間
に発生しないようにしている。該容量が発生した場合、
液晶に印加される電圧が逆極性側へシフトし、容量が大
きい場合には反転閾値を超え逆転してしまう。本発明で
は保護層の位置を透明電極の外側にしたため該容量の発
生が防止され、上記のようなスイッチング不良を起こす
ことがない。
［実施例］ 第１図は本発明による強誘電性液晶素子の基本構成を示
す断面図である。第１図において、強誘電性液晶素子１
はガラス板またはプラスチック板などの透明板を用いた
基板２と３を有し、その間には強誘電性液晶４が挟持さ
れている。各基板２と３にはマトリクス電極構造を形成
するストライプ形状の透明電極５と６が配置され、この
透明電極の上には配向制御膜７及び８が形成されてい
る。R,G,Bの各カラーフィルターは、ほぼ等しい膜厚と
なるように色素と透明な樹脂、もしくは色素と透明な無
機化合物で形成されている。一方、保護膜９上には上記
カラーフィルター単位間の間隔に基づいて窪みが発生し
ており、該窪みを平坦化するためカラーフィルター間隙
材10が付設されている。このカラーフィルター間隙材10
は、遮光層としても機能させることができる。
す断面図である。第１図において、強誘電性液晶素子１
はガラス板またはプラスチック板などの透明板を用いた
基板２と３を有し、その間には強誘電性液晶４が挟持さ
れている。各基板２と３にはマトリクス電極構造を形成
するストライプ形状の透明電極５と６が配置され、この
透明電極の上には配向制御膜７及び８が形成されてい
る。R,G,Bの各カラーフィルターは、ほぼ等しい膜厚と
なるように色素と透明な樹脂、もしくは色素と透明な無
機化合物で形成されている。一方、保護膜９上には上記
カラーフィルター単位間の間隔に基づいて窪みが発生し
ており、該窪みを平坦化するためカラーフィルター間隙
材10が付設されている。このカラーフィルター間隙材10
は、遮光層としても機能させることができる。
上記構成による基板では、カラーフィルターの膜厚及び
画素間の窪みによる段差が補正されているため、画素上
に透明電極、配向膜を順に形成しても、基板面をほぼ平
坦に保つことができる。
画素間の窪みによる段差が補正されているため、画素上
に透明電極、配向膜を順に形成しても、基板面をほぼ平
坦に保つことができる。
本発明では、前述の平坦化により、カラーフィルター基
板の段差を1000Å以下とすることができるが、好ましく
は500Å以下とするのが望ましい。この段差が1000Å以
上、特に1200Å以上で形成されたカラーフィルター間隙
材を用いない液晶素子は、前述の第５図で示した刃状線
の配向欠陥を生じることになる。
板の段差を1000Å以下とすることができるが、好ましく
は500Å以下とするのが望ましい。この段差が1000Å以
上、特に1200Å以上で形成されたカラーフィルター間隙
材を用いない液晶素子は、前述の第５図で示した刃状線
の配向欠陥を生じることになる。
前記配向制御膜７は、強誘電性液晶の膜厚にも依存する
が、一般的には10Å〜１μ、好適には100Å〜3000Åの
範囲に設定する。また、保護膜９の膜厚は、強誘電性液
晶４の膜厚を決定することができるので、従って液晶材
料の種類や要求される応答速度などにより変化するが、
一般的には0.2μ〜20μ、好適には0.5μ〜10μの範囲に
設定される。
が、一般的には10Å〜１μ、好適には100Å〜3000Åの
範囲に設定する。また、保護膜９の膜厚は、強誘電性液
晶４の膜厚を決定することができるので、従って液晶材
料の種類や要求される応答速度などにより変化するが、
一般的には0.2μ〜20μ、好適には0.5μ〜10μの範囲に
設定される。
以下、本発明の実施例をさらに具体的に説明する。
第６図（ａ）〜（ｆ）は、R,G,B3色の色画素の形成工程
を示す図である。まず、コーニング社の#7059ガラス基
板61上にポジ型レジスト（商品名;OFPR 77、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（第６図ｂ参照）、
ODUR 1010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のパターン62aを
形成した（第６図ｃ参照）。
を示す図である。まず、コーニング社の#7059ガラス基
板61上にポジ型レジスト（商品名;OFPR 77、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（第６図ｂ参照）、
ODUR 1010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のパターン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上から取り除いた。
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上から取り除いた。
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、蒸発源としての二つのモリブデンボートの一方に蒸
着用青色素としてニッケルフタロシアニンを、他のボー
トに樹脂としてパリレン（ユニオンカーバイト社製）を
入れ、前者の蒸発温度を470℃に、後者の温度を250℃に
調節し、先ずニッケルフタロシアニンを4500Åを次にパ
リレンを1000Åを基板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ｄ
参照）。蒸着された着色層64の層厚は、5500Åとした。
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、蒸発源としての二つのモリブデンボートの一方に蒸
着用青色素としてニッケルフタロシアニンを、他のボー
トに樹脂としてパリレン（ユニオンカーバイト社製）を
入れ、前者の蒸発温度を470℃に、後者の温度を250℃に
調節し、先ずニッケルフタロシアニンを4500Åを次にパ
リレンを1000Åを基板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ｄ
参照）。蒸着された着色層64の層厚は、5500Åとした。
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OFPR 77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、青色ストライ
プフィルターを作製した（第６図ｅ参照）。
いる基板61をOFPR 77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、青色ストライ
プフィルターを作製した（第６図ｅ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）の工程を繰返すことで得られる。
（ａ）〜（ｅ）の工程を繰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5000Å、次にパリレンを500Å順に蒸着し緑層を形成
した。この緑色の着色層の層厚は5500Åとした。
を5000Å、次にパリレンを500Å順に蒸着し緑層を形成
した。この緑色の着色層の層厚は5500Å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
3000Å、次にパリレンを2500Å順に蒸着し赤色層を形成
した。赤色の着色層の層厚は5500Åとした。
3000Å、次にパリレンを2500Å順に蒸着し赤色層を形成
した。赤色の着色層の層厚は5500Åとした。
以上のようにして第６図（ｆ）に示すようにB,G,R共に
ほぼ同一膜厚のカラーフィルターを形成することができ
た。
ほぼ同一膜厚のカラーフィルターを形成することができ
た。
次に第１図の保護膜９として、ネガレジスト（ODUR東京
応化）を塗布形成した。
応化）を塗布形成した。
次に各色素間に生じた窪みを埋める為に、カラーフィル
ター間隙材10を塗布形成した。まず、前記保護膜９の上
に前記のフォトレジストと同じOFPRを塗布し、前記の窪
み部だけに光が当るように露光し、現像した。しかる後
にカラーフィルター間隙材10として、グラファイトを塗
布形成した。しかる後に前記の不要なフォトレジストを
MIBK溶剤中でリフトオフし、カラーフィルター間隙材10
を残した。従って、この段階ではカラーフィルター基板
は全く同一平面に形成される。
ター間隙材10を塗布形成した。まず、前記保護膜９の上
に前記のフォトレジストと同じOFPRを塗布し、前記の窪
み部だけに光が当るように露光し、現像した。しかる後
にカラーフィルター間隙材10として、グラファイトを塗
布形成した。しかる後に前記の不要なフォトレジストを
MIBK溶剤中でリフトオフし、カラーフィルター間隙材10
を残した。従って、この段階ではカラーフィルター基板
は全く同一平面に形成される。
次に第１図に示すように、ITOを500Åの厚さにスパッタ
リング法により成膜し、透明電極５とした。この上に配
向膜７として、ポリイミド形成溶液（日立化成工業「PI
Q」）を3000rpmで回転するスピンナーで塗布し、150℃
で30分間加熱を行って2000Å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。
リング法により成膜し、透明電極５とした。この上に配
向膜７として、ポリイミド形成溶液（日立化成工業「PI
Q」）を3000rpmで回転するスピンナーで塗布し、150℃
で30分間加熱を行って2000Å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。
このようにして形成したカラーフィルター基板と、対向
する基板３を貼り合せてセル組し、強誘電性液晶を注
入、封口して液晶素子を得た。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た。
する基板３を貼り合せてセル組し、強誘電性液晶を注
入、封口して液晶素子を得た。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た。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、基板上のカラー
フィルター間の窪みにカラーフィルター間隙材を設けて
カラーフィルターの膜厚の差をなくすことにより、配向
欠陥の発生を防止することができ、強誘電性液晶の特性
を十分に発揮し得る強誘電性液晶素子を提供することが
できる。
フィルター間の窪みにカラーフィルター間隙材を設けて
カラーフィルターの膜厚の差をなくすことにより、配向
欠陥の発生を防止することができ、強誘電性液晶の特性
を十分に発揮し得る強誘電性液晶素子を提供することが
できる。
また、本発明では保護層の容量によるスイッチング不良
が防止されているため、良好なスイッチング特性を示
す。
が防止されているため、良好なスイッチング特性を示
す。
第１図は本発明によ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図は本発明で用いる強誘電性
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図、第６図（ａ）〜
（ｆ）は本発明の色画素の形成工程を示す図である。 １…強誘電性液晶素子、2,3…基板、 ４…強誘電性液晶、5,6…透明電極、 7,8…配向制御膜、９…保護膜、 10…カラーフィルター間隙材。
す断面図、第２図及び第３図は本発明で用いる強誘電性
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図、第６図（ａ）〜
（ｆ）は本発明の色画素の形成工程を示す図である。 １…強誘電性液晶素子、2,3…基板、 ４…強誘電性液晶、5,6…透明電極、 7,8…配向制御膜、９…保護膜、 10…カラーフィルター間隙材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高尾 英昭 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 元井 泰子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 村田 辰雄 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−237403（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−137931（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】一対の基板及びカイラルスメクティック液
晶を有し、該一対の基板間の間隔をカイラルスメクティ
ック液晶のらせん配列構造の形成が抑制されるのに十分
小さく設定してなる液晶素子であって、 少なくとも一方の基板が、該基板上にカラーフィルター
単位を複数配置してカラーフィルター層を形成し、その
上に全面に渡って保護層を設け、上記カラーフィルター
単位間の間隔に基づいて発生した上記保護層上の窪みに
カラーフィルター間隙材を設け、該窪みを平坦化したこ
とを特徴とする液晶素子。 - 【請求項２】前記保護層の上に透明電極及び配向制御膜
を順次積層してなる特許請求の範囲第１項記載の液晶素
子。 - 【請求項３】前記カラーフィルター間隙材が遮光層とし
ての機能を併せ有している特許請求の範囲第１項又は第
２項記載の液晶素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60290423A JPH0677120B2 (ja) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | 液晶素子 |
| US06/943,502 US4712874A (en) | 1985-12-25 | 1986-12-19 | Ferroelectric liquid crystal device having color filters on row or column electrodes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60290423A JPH0677120B2 (ja) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | 液晶素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62150221A JPS62150221A (ja) | 1987-07-04 |
| JPH0677120B2 true JPH0677120B2 (ja) | 1994-09-28 |
Family
ID=17755839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60290423A Expired - Fee Related JPH0677120B2 (ja) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | 液晶素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0677120B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4917471A (en) * | 1986-08-30 | 1990-04-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid crystal device |
| JPH0610702B2 (ja) * | 1987-11-18 | 1994-02-09 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | カラー液晶表示装置およびその製造方法 |
| JPH02136825A (ja) * | 1988-11-18 | 1990-05-25 | Toppan Printing Co Ltd | 表示装置用電極板及びその製造方法 |
| JPH02166404A (ja) * | 1988-12-20 | 1990-06-27 | Toppan Printing Co Ltd | カラーフィルター |
| JPH0750735Y2 (ja) * | 1989-06-15 | 1995-11-15 | 三洋電機株式会社 | 液晶表示器 |
| US5397560A (en) * | 1993-04-06 | 1995-03-14 | The Dow Chemical Company | Microporous crystalline aluminosilicate designated DCM-2 |
| JP5169896B2 (ja) * | 2009-02-16 | 2013-03-27 | 凸版印刷株式会社 | 薄膜トランジスタ及び画像表示装置 |
| JP5885684B2 (ja) | 2013-02-19 | 2016-03-15 | ヤンマー株式会社 | エンジン装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60237403A (ja) * | 1984-05-10 | 1985-11-26 | Toppan Printing Co Ltd | カラ−フィルタ−およびその製造方法 |
-
1985
- 1985-12-25 JP JP60290423A patent/JPH0677120B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62150221A (ja) | 1987-07-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |