JPH01137237A - 強誘電性液晶表示素子 - Google Patents

強誘電性液晶表示素子

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JPH01137237A
JPH01137237A JP62296577A JP29657787A JPH01137237A JP H01137237 A JPH01137237 A JP H01137237A JP 62296577 A JP62296577 A JP 62296577A JP 29657787 A JP29657787 A JP 29657787A JP H01137237 A JPH01137237 A JP H01137237A
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liquid crystal
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ferroelectric liquid
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alignment
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JP62296577A
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Keizo Nakajima
啓造 中島
Shoichi Ishihara
將市 石原
Hirobumi Wakemoto
博文 分元
Narihiro Sato
成広 佐藤
Yoshihiro Matsuo
嘉浩 松尾
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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】 産業上の利用分野 本発明は、強誘電性液晶表示素子に関するものである。
従来の技術 強誘電性液晶は、従来から液晶表示素子に用いられてい
るネマチック液晶と比較して、高速な電界゛応答性を有
していること、電界が印加されていない状態でも表示状
態を保持するメモリ効果を示すことなど、優れた特性を
有している。この強誘電性液晶を用いて表示素子を作成
すれば、単純マトリクス駆動方式で大型画面の表示素子
が実現可能である。そして、その実現に向けて強誘電性
液晶材料の開発や駆動方法の開発が、さかんに行われて
いる。
液晶材料や駆動方法とならんで、表示素子を作成する上
で最も重要な技術の一つに液晶の均一配向技術が挙げら
れる。
強誘電性液晶はネマチック液晶と異なり層構造をもって
いるため、ネマチック液晶に比べて均一配向を得ること
が困難である。そのため、種々の配向方法が提案されて
いる。特に、現在実用化が活発に検討されている強誘電
性カイラルスメクチックC(以下、SmC”と略記する
)液晶表示素子において、そのギャップが数μm以下の
場合について提案されている配向方法の例として、シェ
アリング法、温度勾配法、SiO等の斜方蒸着法、ラビ
ング法等が挙げられる。
強誘電性液晶には、温度を下げると等方性液体相(1相
)から直接SmC”相に相転移するものもあるが、この
ようなものは一般に均一配向が非常に困難である。そし
て、はとんどのものは高温側でコレステリック相(Ch
相)またはスメクチックA相(SmA相)を経由してS
mC−相に転移する。特にch相を経由するもののうち
、ch相のらせんピッチがパネルのギャップに比べて充
分長い場合に配向性が良いといわれている。
上記の配向方法のうち、シェアリング法と温度勾配法に
ついては、実験室レベルで数mm角程度以下の面積の均
一配向を得るためには有効であるが、これらの方法では
一般に表示素子に必要な、より大面積の均一配向を得る
ことは非常に難しいと考えられている。
斜方蒸着法は、蒸着角を80°以上に大きくすることで
均一配向が得られることが報告されているが、大きなプ
レチルト角を有するため、電界と自発分極の方向のずれ
が大きく、大きな自発分極を有していても電界応答速度
が遅くなる問題点を持っている。また、蒸着装置を必要
とするため製造コストも高くなる。
これらの配向処理方法に対して、ラビング法は基板表面
に形成した有機高分子の配向膜を布などて一定方向に擦
ることによって配向処理を行うことができ、斜方蒸着法
のような高価な蒸着装置は必要としない。また、大面積
の配向処理も容易である。ラビングによる液晶配向のメ
カニズムは完全に解明されてはいないが、配向膜表面に
ラビングによってせん断応力を加えることによって、配
向膜表面付近のポリマー鎖の配向が起こり、液晶分子が
ポリマー鎖の配向に従って、ラビング方向に配向すると
考えられている。このときのプレチルト角は、0°〜数
°であり自発分極は電界とほぼ平行方向に向き、速い電
界応答性が期待される。従って、ラビング法によって配
向処理を行えば、最も容易に、しかも安価に高速応答性
の強誘電性液晶表示素子を製造することができる。
発明が解決しようとする問題点 しかし、ラビング法にも次のような問題点がある。ラビ
ング法により配向処理を行った素子では、一般に完全な
メモリ効果が得られない。即ち、電圧をOFFにすると
電圧ON時に比べて液晶パネルの光透過率の増加または
減少が起こる。このことは強誘電性液晶分子の配列が電
圧無印加時には電圧印加時とは異なる状態に変化してし
まうことに起因している。従フて双安定なメモリ状態を
保持することや高いコントラストを得ることが極めて難
しい。
ラビング法により配向処理を行った素子において配向の
欠陥が発生したり、充分なメモリ効果が得られない最大
の原因は、5TIIC″液晶相において配向膜による液
晶の配向方位規制力が強いためであると考えられる。
SmA相またはch相は、ラビングにより液晶分子はあ
る一定方向に配向するわけであるが、これらの相からS
mC”相に相転移が起こる場合、液晶分子はチルト角θ
に対応する角度だけSmA相またはC++相において限
定される液晶分子方向から傾こうとする。
即ち、ラビングによって規定されていた方位からθだけ
ずれて傾く必要がある。ところが、ラビングによる配向
方位規制力が強いため、配向膜界面近くの分子は配向膜
の配向方向に束縛をうけて本来のチルト角θだけ傾くこ
とができず傾き角が小さくなる。従って、界面付近に歪
が発生し、配向欠陥が発生しやすくなる。また、電圧無
印加時には界面付近の分子が配向膜の配向に束縛された
方向に戻るため、それがパネルの光透退学変化となって
現れ、双安定なメモリ効果が得られない。
問題点を解決するための手段 少なくとも、電極表面上が配向膜で覆われた2枚の基板
と強誘電性液晶とからなる強誘電性液晶表示素子におい
て、前記配向膜として、低重合度の高分子を用いる。
作用 本発明の強誘電性液晶表示素子に用いる低重合度の高分
子よりなる膜は、液晶に対して強い配向方位規制力を持
たず、配向膜界面近くて配向膜の配向方向に束縛される
液晶分子は少なくなる。つまり、液晶分子は配向膜によ
る束縛が小さいため、本来のチルト角θだけ傾くことが
できる。従って界面の歪の発生がなく、SmC”相にお
いて均一配向が得られる。また、電圧無印加時において
も界面付近の分子が配向膜の配向に束縛された方向に戻
る現象が起こらないために双安定状態が保たれ、完全な
メモリ効果が得られる。このとき、SmC”相よりも高
温側の相(Ch相あるいはSmA相)は、この従来より
も弱い配向方位規制力でも充分均一配向する。
高分子物質が重要視される第1の要因は、その強靭性に
ある。これを欠いては役に立たない場合が多い。強度は
ある値の重合度以上において認められ、重合度の増大と
共に強度は大きくなる。そして、強度は頭打ちの傾向を
示す。このことは高分子の重合度の大きさを定めるにあ
たって考慮しなければならない重要なことである。即ち
高分子の重合度は、使用目的とする用途に注目し、高分
子的特性を発現するのに必要な値の範囲内でなければな
らない。
従って、適当な強度、重合度をもつ高分子を選び配向方
位規制力を自由に制御できる配向膜を作成することで、
前記問題点を解決できると考えられる。
実施例 実施例1 本実施例では、低重合度の高分子として、ポリビニルア
ルコール、ポリイミド、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン
なども有効である。また、高温状態で液晶相を示すよう
な高分子であっても良いことは言うまでもない。
第1図に本発明における強誘電性液晶表示素子の構造を
示す。この構造を有する素子を次のように作成した。ま
ず、ITO電極2,8を有するガラス基板1. 9上に
、重合度が350のポリビニルアルコール水溶液を乾燥
後の配向膜3,4の膜厚が100OAとなるように、ス
ピンコード法により塗布し、120℃で1時間乾燥した
次に、このガラス基板上の配向膜をナイロン布でラビン
グし、その後、このラビングした方向が互いに逆平行に
なるように、2.0μmのビースペーサ6を介して貼合
わせ、注入口となる箇所を除いたその周辺をシール樹脂
5で封止した。次に強誘電性液晶7として、本実施例で
は、降温過程で次のような相転移変化する強誘電性液晶
を素子内に減圧下、95℃の等方相温度領域で注入した
等方相→ch相−+ SmA相−+ SmC”相91.
5℃ 82.8℃ 76.9℃ この素子を室温まで徐冷したのち(約−帆り℃/分)、
注入口を封止した。この様に作成した強誘電性液晶表示
素子を素子Aとする。
実施例2 重合度10のポリビニルアルコールの水溶液を使い、実
施例1と同様に強誘電性液晶表示素子を作成した。これ
を素子Bとする。
比較例 重合度2000のポリビニルアルコールの水溶液を使い
、実施例1と同様に強誘電性液晶表示素子を作成した。
これを素子Cとする。
素子A、  B及びCを偏光顕微鏡下で観察したところ
、素子Bはランダム配向を示した。これは高分子溶液を
塗布した際、成膜性が悪く、配向膜表面が均一でなかっ
たためか、或はラビング時によるせん断応力で膜がはが
れやすかったためである考えられる。従って、高分子と
しての特性、強度を発現させるにはある一定以上の重合
度が必要であることがわかる。
素子AおよびCについて、SmC’相におけるチルト角
、電気光学効果の応答時間を測定し、結果を表1に示し
た(素子Bについては応答時間のみ測定)。
表  1 これらの測定は、いずれも25℃で行った。
素子A、  Cにおいて、SmC”相の層構造はラビン
グ処理を行った方向と直交方向に形成されている。
したがって、チルト角はラビング処理を行った方向と液
晶分子長軸方向のなす角である。ポーラライザ側とアナ
ライザ側の偏光板を互いに直交するように設置し、液晶
分子長軸方向と偏光板の偏光軸の傾斜度をチルト角とし
た。
応答時間は、2枚の偏光板のうち1枚はその偏光軸が液
晶分子長軸方向と一致するように、もう1枚の偏光板は
これと偏光軸が直交するように設置し、±IOV、 1
00Hzの矩形波を印加して測定した。
電圧反転時に透過率が90χ変化するのに要する時間が
応答時間である。
表1より素子Aは素子Cに比べ、応答時間は速く、チル
ト角は素子Aの場合の方が大きいことがわかった。
さらにこれらの素子について、第2図に示すような極性
反転電圧波形(パルス電圧)をかけ、その光透過事変化
を測定することによってそれらのコントラストおよびメ
モリ効果についても比較した。測定は、パルス電圧及び
パルス時間を、ON(2ms、 +10V) −+ O
FF(18ms) −+ ON(2ms、 −10V)
 −+OFF(18ms) + ON(2ms、÷l0
V)−+  ・−−−に設定し検討した。コントラスト
は、+tOVと一10vのパルス電圧を印加し終えてか
らそれぞれl0m5後の透過光強度の比で表した。
素子Cでは、OFF時に光透過率が約lO〜20χ変化
し、コントラストが8=1であったのに対して(第3図
)、素子Aではほとんど変化がみられず、25:lとい
う高いコントラスト及び充分なメモリ性が得られた(第
4図)。
発明の効果 本発明によれば、SmC”より高温側の相(Ch相やS
mA相)では液晶は充分配向し、SmC’相では配向方
位規制力が弱いため、双安定状態が保持され、メモリ効
果が容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例におけろ強誘電性液晶表示素
子の構成を表す断面図、第2図は、実施例及び比較例に
おける強誘電性液晶表示素子に印加した極性反転電圧を
示す波形図、第3図及び第4図は各々、比較例及び実施
例における、光透過事変化の特性を示すグラフである。 1.9・・・・・・ガラス基板、2,8・・・・・・I
TO電極、3,4・−・・・・配向膜、5・・・・・・
シール樹脂、6・・・・・・ビーズスペーサ、7・・・
・・・強誘電性液晶。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名第1図 第2図 縛71I 第3図 第4図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも、電極表面上が配向膜で覆われた2枚
    の基板と強誘電性液晶とからなる強誘電性液晶表示素子
    において、前記配向膜が、重合度20以上1000以下
    の高分子よりなる膜であることを特徴とする強誘電性液
    晶表示素子。
  2. (2)高分子が、ポリビニルアルコール、ポリイミド、
    ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、又は高分子性液晶であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の強誘電
    性液晶表示素子。
  3. (3)高分子の重合度が30以上500以下であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の強誘電性液晶
    表示素子。
JP62296577A 1987-11-25 1987-11-25 強誘電性液晶表示素子 Pending JPH01137237A (ja)

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JP62296577A JPH01137237A (ja) 1987-11-25 1987-11-25 強誘電性液晶表示素子

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JP (1) JPH01137237A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5486403A (en) * 1993-04-02 1996-01-23 Alps Electric Co., Ltd. Alignment layer for liquid crystal element and method of producing same
US5725915A (en) * 1994-09-21 1998-03-10 Alps Electric Co., Ltd. Liquid crystal display

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5486403A (en) * 1993-04-02 1996-01-23 Alps Electric Co., Ltd. Alignment layer for liquid crystal element and method of producing same
US5725915A (en) * 1994-09-21 1998-03-10 Alps Electric Co., Ltd. Liquid crystal display

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