JPH01230021A - 強誘電性液晶パネル - Google Patents

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 本発明は液晶パネルに係わり、特に強誘電性液晶パネル
に関する。

従来σ技術 従来の技術について、以下図面を用いて説明す現在、液
晶表示装置としてはツイスト不マテインクＴ　Ｎ　；　
Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ　）型表示方弐が最も
広く用いられている。しかし、他のデイスプレィ（プラ
ズマデイスプレィ ンスデイスプレィ等）と比較すると応答速度の点で劣っ
ており、大［１１な改善が現在まで見られていない。

最近、強誘電性液晶を利用した表示方式が発表され、そ
の速い応答速度の他に高いマトリックス性を有する可能
性を持つことから非常に注目を集めている。たとえば、
エフ。ニー、クラーク、ニス、ティ、ラーガーウヱル；
アポライド、フィンノクス．レターズ．　　（Ｎ．Ａ　
Ｃｌｅｒｋ，　Ｓ．Ｔ　Ｌａｇｅｒｗａｌｌ；八ｐｐ１
．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．）　　、　　　３　　６．　　
　８　　９　　９　　（１　　９　　８　　０）および
ティー、ハラダ，他．ニスアイデイー８５ダイジェスト
（Ｔ．Ｈａｒａｄａ．ｅｔ　ａｌ，ＳＩＤ８５ＤＩＧＥ
ＳＴ）土工　１３１　　（１９８５）） 本発明者らはこの表示方式に適応した液晶物質の開発を
主たる目的としている。

まず、強誘電性液晶について図を用いて説明する。

強誘電性液晶とは強誘電性を示す液晶のことを言う。結
晶の対称性の理論から強誘電性を示すためにはまず液晶
分子が不斉中心を有しておらなければならず、また層構
造を有しかつ層内で分子が傾いている必要がある。この
ような対称性を満足する液晶相としてスメクチックＣカ
イラル相、スメクチックＩカイラル相、スメクチックＣ
カイラル相などが現在まで発見され強誘電性液晶相とし
て認められている。本明細書では強誘電性液晶相の中で
最も高い対称性を有するスメクチックＣカイラル相を用
いてその性質を説明する。第２図は強誘電性液晶分子の
模式図である。強誘電性液晶は通常、スメクチック液晶
と呼ばれる層構造を有する液晶である。分子は層の垂線
方向に対してθだけ（頃いている。

また強誘電性液晶は不斉中心をもつことがらラセミ体で
ない光学活性な液晶分子によって構成されている。分子
の構成として第２図に示すように強誘電性液晶分子は分
子の長軸に垂直な方向に自発分極となる永久双極子モー
メントを有しており、カイラルスメクチックＣ相におい
ては第２図の円錐形（以下コーンと呼ぶ）の外側を自由
に動くことができる。またコーンの中心点０より液晶分
子に対して下したベクトルはＣダイレクタ−と呼ばれて
いる。

第２図において２１は液晶分子、２２は永久双極子、２
３はＣダイレクタ−２２４はコーン、２５は層構造、２
６は層法線方向、２７は傾き角θを示している。

強誘電性液晶分子は不斉原子を有しているため通常、ね
じれ構造を存している。このねじれ構造を第３図に示す
、第３図より層の法線方向にねしれ構造が存在する。

第３図において３１は液晶分子、３２は永久双極子モー
メント、３３はねじれの周期を表すピッチ（Ｌ）　、３
４は層構造、３５は層の法線方向、３６は１頃き角θを
表す。

次に強誘電性液晶の動作原理について図を用いて説明す
る。強誘電性液晶パネルのセル厚ｆｄｌがピンチより厚
いとき（ｄ＞Ｌ）、セル基板表面の影響はセル中央部ま
で及ばないため、通常、ねじれ構造を持った状態で存在
する。しかしセル厚がピンチより小さいとき（ｄ　＜　
Ｌ）ねじれ構造は基板表面の力でほどかれ第４［Ｄ（ａ
＋のような分子が基板表面と平行になった二つの領域（
ドメイン）が現れる。この二つの領域は分子の持つ永久
双極子モーメントがそれぞれ反対の方向を向いているも
のであり、一方は紙面裏から表方向へもう一方は紙面表
から裏方向へ向いている。これはそれぞれ層法線に対す
る分子の傾き角に対応している。

このとき紙面裏方向から表方向に電界を印加すると永久
双極子モーメントは全て電界の方向に向き第４図中）の
ように分子が全て＋θの傾き角を持った状態となる。こ
のような状態で偏光板の偏光子（Ｐ）の偏光軸方向を分
子の長軸方向に検光子（Ａ）の偏光軸方向を分子の短軸
方向に平行にすると（第４図（ｂｌ参照）偏光子（Ｐ）
を通過した直線偏光は複屈折を受けずに透過し検光子（
Ａ）により遮られ暗状態が得られる。また電界を逆方向
に印加すると第４図Ｃのように分子が全て一θの傾きを
持つ状態となり偏光子を通過した直線偏光は複屈折効果
により検光子を通り抜は明状態が得られる。

第４図ｆａ１．　（ｂｌ、　ｆｃｌにおいて４１は電界
の方向、４２は分子の永久双極子モーメント、４３は層
構造、４４は傾き角θ、４５は偏光子（Ｐ）、検光子（
Ａ）の偏光軸４６は層重線方向をそれぞれ表している。

以上のように電界の正負により明暗の状態をそれぞれ得
ることができる。

（たとえば＝描出、竹製、近藤、二強誘電性液晶を使っ
た高速デイスプレィ、オプトロニクス、９合、６４頁、
１９８３年）。

またこのようにセル厚がピッチより小さいセル（ｄ　＜
　Ｌ）においては通常ねじれ構造がほどけているため電
界を取り除いた後も分子はそのままの状態で安定であり
、いわゆるメモリー効果が生じるといわれている。

発明が解決しようとする課題 しかし、従来のように上下基板に同じ配向膜材料を用い
て配向を行った場合、両基板の表面の極性が同しである
ために、上下基板表面と強誘電性液晶分子の自発分極と
の相互作用のために強ｍＮ性液晶がツイスト状態をとっ
てしまいパネルのメモリー効果に悪い影響を与えるとい
う問題点があった。第５図にツイスト構造の模式図を示
す。ここで５１は上基板、５２は下基板、５３は強誘電
性液晶分子を表している。

課題を解決するための手段 上記の課題を解決するため上下の基板で極性の異なる物
質を斜方蒸着膜上に設けることにより、上下基板表面の
極性に違いを持たせることとなり、ツイスト状態を形成
しにくいような、よりメモリー効果の強い強誘電性液晶
パネルを作製できる。

作用 上下基板で極性が異なる物質を斜方蒸着膜上に設けるこ
とで上下基板表面の極性を変化させ、強誘電性液晶分子
の自発分極と基板表面の相互作用に違いをもたせること
で自発分極の基板に対する方向を上下表面で反対にする
ことでツイスト状態の出現を抑え、メモリー効果の強い
強誘電性液晶パネルを実現するという作用がある。また
、他の効果として電極部以外の部分もツイスト状態でな
くなり、ブランクマトリックスとしての効果も有する。

実施例 以下、本発明の一実施例の強誘電性液晶パネルについて
図面を参照しながら説明する。

斜方蒸着層に用いる物質として一酸化ケイ素（Ｓｉｎ）
を用い、抵抗加熱法により加熱し、蒸着を行った。また
基板はガラス基板上に導電性インジウム・スズ酸化物を
蒸着したもの（ＩＴＯ３板）を用いた。膜厚は基板垂直
方向からの厚さで約１５００人とした。このようにして
作成した配向層付基板の一方にナイロン１２をメタクレ
ゾール１容媒により、Ｑ、ｌ　ｗ　ｔ％ン容７夜とした
ものをスピンナーにより塗布した。塗布条件は２５００
　ｒ　ｐｍ。

３ｍ１ｎとした。このように両基板表面の極性を非対称
としたそれぞれの斜方蒸着配向膜付ＩＴＯ基板を用いて
強誘電性液晶パネルを作成した。セル構成を第１図に示
す。ここで１は上下の偏光板、２は上下のガラス基板、
３は透明電極層、４は斜方茎着による配向膜層、５はナ
イロン１２により表面極性を変化させた層、６は強誘電
性液晶層、７は対向基板間の距＃（セル厚）を一定にさ
せるためのスペーサーを表している。このように対向電
極間にＩＡ！誘電性液晶を封入し強誘電性液晶パネルを
作成した。

実施例に用いた強誘電性液晶材料はエステル系の混合物
であり、温度範囲がＯ℃〜５８℃まで強ＬＪＪ性を示す
液晶材料を用いて行った。下に用いた強誘電性液晶の相
転移温度を示す。

Ｃｒ　　　　ＳｍＣ＊　　　　ＳｍＡ　−−→Ｃｈ〜０
°ｃ　　　　　５Ｂ℃　　　８２℃−ｍ−→ｌ５Ｏ ９５℃ ここで、Ｃｒ　　：結晶相 ＳｍＣ＊：スメクチノクＣカイラル相 ＳｍＡ　　：スメクチソク人相 Ｃｈ　　　：コレステリノク相 ＩｓＯ：等方性液体 また、この液晶の複屈折異方性（Δｎ）はセナルモン型
コンベンセイターを用いて測定したところ０．１３であ
った このようなセルに強誘電性液晶を真空中で注入し徐冷す
ることにより良好に配向したモノドメインの強誘電性液
晶パネルを得た。セル厚は２．０μｍとした。

このパネルを用いて電圧−透過率曲線（以下、Ｂ−Ｖ曲
線とする）を測定した。

Ｂ−Ｖ曲線の測定に用いた光学実験系を第７図（ａｌ、
　（ｂｌに示す。第６図において光＃６１より発せられ
た白色光は偏光子６２を通り液晶セル６３に直線偏光と
して入射した後、検光子６４を通って集光レンズ６５に
よって集光され光電子倍増管６６で感知され、ストレー
ジオシロ６７によすＢ−■曲線として測定される。なお
液晶セルにはプログラマブルパルスジェネレーター６８
により任意の波形を加えることができるようにした。

このような実験系において前述の構成を有する強誘電性
液晶パネルのＢ−Ｖ曲線を測定し、メモリー効果を調べ
た。結果を第７図（ａｌ、　（ｂｌに示す。

第７図（ａｌは印加電圧、第７図中）は対応する輝度曲
線を表す、第７図（δ）、山）より、パルス高さ＋２゜
■、幅２．０ｍｓのパルスが印加されたとき輝度は約３
２％と大きく明状態が得られた。次に電圧が無印加（０
■）となったときにも輝度はそのままで分子がパルス印
加時と同じ場所におり、メモリー効果があることがわか
る。

また、−２０ｖのパルスが印加されると輝度は小さくな
り約１％と最も暗い状態となった。

また、電圧無印加の状態となっても輝度はそのままでメ
モリー効果の強いことがわかる。

これらの光学特性かちはツイスト構造は全くみられず、
メモリー効果が強いことがわかった。

また電極部以外の部分もツイスト状態ではなく−様なユ
ニフォーム状態となっており、ブラックマトリクスとし
て利用できることがわかった。

発明の効果 （１）　　本発明は斜方蒸着セルにおいて片面の基板表
面の極性を変えることでツイスト構造を形成しにくいメ
モリー性の強い、表示品位の良好な強誘電性液晶パネル
を得ることができる効果を有する。

（２）　　またプラックマトリクスとしても利用できる
ことがわかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における斜方蒸着セルにおいて片方の基
板に極性の異なる物質を設けた強誘電性液晶パネルの構
成図、第２図は強誘電性液晶の構造を表す模式図、第３
図は強誘電性液晶のねじれ構造を表す模式図、第４図ｆ
ａｔ、　（ｂｌ、　（ｃｌは薄いセル厚の強誘電性液晶
パネルにおいての動作原理を表す模式図、第５図はツイ
スト構造を表す模式図、第６図はおよび実施例のＢ−Ｖ
曲線測定に用いた光学系の模式図、第７図は本発明の強
誘電性液晶パネルのメモリー性を示すグラフである。 ■・・・・・・偏光板、２・・・・・・上下基板、３・
・・・・・ＩＴＯ電極、４・・・・・・斜方蒸着層、５
・・・・・・斜方蒸着層の上の極性の異なる物質、６・
・・・・・強誘電性液晶、７・・・・・・スペーサー。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名７−・スペ
ーサー ｍ１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 畦間〔八Ｓｅｃ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）液晶層を対向する電極を有した一対の基板間に挾
   持してなる液晶パネルであって、前記液晶層が強誘電性
   液晶であり、かつ配向制御が斜方蒸着法により、行われ
   た強誘電性液晶パネルにおいて、前記蒸着層の一方の上
   に対向する基板表面と極性の異なる物質を設けたことを
   特徴とする強誘電性液晶パネル。
2. （２）極性の異なる物質がナイロンであることを特徴と
   する請求項第（１）項記載の強誘電性液晶パネル。