JPH0414018A - 強誘電性液晶素子 - 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　電圧印加によって光透過を制御する強誘電性
液晶素子に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、強誘電性液晶素子において、その配向膜を２
種以上のポリマーによって、ミクロドメイン形状に形成
することにより、それぞれの配向膜表面での強誘電性液
晶の反転のしやすさの差を有効に利用して、階調表示を
容易に実現しようとするものである。

〔従来の技術〕

ｎ誘電性液晶素子の階調表示の方式としては、その高速
応答性を利用して、時間分割で階調表示を行う方式と、
双安定状態の明暗２状態の表示面積を駆動方法で制御す
る方式の２一つの′ｊ５弐がＩＩ案されてきた。

時間分割でＩＩＩ調表示する方式は、明状態の表示時間
と、暗状態の表示時間の組合ねセで階調表示するため、
例えば１６階調の表示を行うためには、白黒２値表示に
比べ、画面書き換えに１６倍の時間が必要となる。駆動
回路の工夫によっても、少なくとも４倍の画面書き換え
速度となった。

そのため、明暗２状態の表示を混在させ、階調表示する
方式が動画表示のように高速応答性を要求される表示装
置では、有利であり、研究されてきた。その一つが複数
本の走査Ｔｉ極、信号電極で１画素を形成するように構
成する方法である。

例えば、第１図のように２＝１の巾で形成した２本の走
査電極と２本の信号電極で１画素を形成すると、ｏｎ−
ｏｆｆする面積を変え、１０階調の表示が可能である。

しかし、この方式では同一の画素数をもたせるには、倍
の走査電極、倍の信号電極が必要となり、結果的にドラ
イバーＩＣが倍必要となる。結果として、コストアンプ
をもたらす。もう一つの面積階調の方式が１つの画素内
で明暗２つの安定状態を混在させるように電界印加制御
させるものである。これを以下、反転面積制御法という
。

ところでこの反転面積を制御するためには、以下の関係
を利用する。

即ち、τ＝ａ−７・ｔ′（α、βｚ１）ここででは反転
の応答であり、■は印加電圧ｔは、印加電圧のパルス巾
である。双安定な２つの状態間の切り換えは、反転の核
から起こり、それが広がって、表示部全体が切り換わる
ように起こる。その様子を第２図に示す。よって、電圧
を一定にした時、その電圧を印加する時間ｔを制御する
ことによって、中間調表示が可能となり、逆に電圧を印
加する時間１　　（＠圧パルス巾）を一定にしたとき、
印加電圧Ｖを制御することにより、中間調表示が可能と
なる。

電圧パルス中をｔｌに設定した時、反転し出す電圧をＶ
い、完全に反転する電圧を７％１、とすると、■いとＶ
　ｓａｔの電圧差が大きい程、階調が取れる。実際の液
晶セルでは、電極の長さにより抵抗値の差が生じ、実際
に液晶層に印加される電圧実行値がその影響を受けるた
め、均一な階調表示を行うためには、このＶい＋Ｖｌｌ
ｌｔの差が大きい程好ましい。

この■ｌとＶ　ｓａｔの電圧の差を大きくする一つの工
夫として、マルチドメイン化することが提案されている
。（特開昭６３−２０１６２９）〔発明が解決しようと
する課題〕 しかし、ｖｔｈとＶ　ｓａｔの差を大きくするためにマ
ルチドメイン化すると、コントラストが落ちるという問
題がある。即ち、ダイレクタ−の方向が異なるドメイン
で形成される訳であるから、暗状態にしたとしても、外
側に設定される偏光板の偏光軸の方向に、全てのドメイ
ンの液晶のダイレクタ−の方向を揃えることは不可であ
り、その平均的なダイレクタ−の方向に合わせることと
なり、結果的にコントラストが小さくならざるを得ない
。

本発明は、モノドメイン又はそれに近いセルで■いとＶ
　ｓａｔの差の大きな、即ち階調表示が容品な強誘電性
液晶素子を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

第３図に本発明の強誘電性液晶素子の構成図を示す、−
船釣な？ｊｌ！！誘電性液晶素子の構成図であるが、配
向膜に特徴がある。即ち、この配向膜３は２種以上のポ
リマーによって形成されたものであり、ミクロドメイン
構造を有している。その形成方法として、華−溶媒に溶
解性の異なる２種のポリマーを溶解させ、時間をかけて
溶媒をとばすことにより形成したり、又、一方のポリマ
ーに対して良溶媒であり他方のポリマーに対し、貧溶媒
である溶媒と、２種のポリマーに対し、逆の溶解性をも
った沸点（蒸気圧）の異なる溶媒の混合溶媒に２種のポ
リマーを溶解させ、塗布後、時間をかけて溶媒を乾燥さ
せて形成する。そして、この２種のポリマーが挟持され
る強誘電性液晶に対して、異なった電気光学効果を有す
るように選定することにより、電圧パルス巾ｔを一定に
したときの、反転し出す電圧Ｖいと完全に反転する電圧
値Ｖ−１の電圧差を大きくすることが出来る。ここで、
異なった電気光学効果とは、その強誘電性液晶が配向膜
表面で反転する電界強度が異なるという意味である。

ここで２種のポルマーと溶媒の選定にあたっては、乾燥
の過程で２種のポリマーが完全に分離するような組合わ
せでは、配向膜そのものが光散乱状態となり好ましくな
い。乾燥過程で不均一な膜を形成するが、かつ、視覚的
に光散乱状態にならないようなポリマーと溶媒の組合わ
せ及び、乾燥方法を選択しなければならない。２種のポ
リマーが骨格構造が全く異なるものでは、適当な溶媒の
選定が困難であり、類領の分子構造をもったボリマーの
方が、光散乱状態にはならない不均一に分散形成された
膜を形成しやすい傾向があり、溶媒としては、高沸点で
乾燥が遅いものが好ましく、風乾等により、長い時間を
かけて乾燥させる方法が好ましい。

配向膜は塗布、乾燥後、焼成、ラビングの工程を経て機
能する。

〔作　用〕

上記のように２種のポリマーが不均一に分散形成された
配向膜を有する強誘電性液晶セルでは、２種のポリマー
を適当に選択することによって、モノドメイン又は、そ
れに近い配向状態とすることが可能である。そして、か
つ印加電圧のパルス中を一定にした時の表示が反転し出
す電圧■いと完全に反転する電圧Ｖ　ｓａｔの電圧差を
大きくとることが出来る。そのため、■いと■１□の間
に選定された電圧を印加することにより、所望の中間調
表示が得られ、■いとＶ　５ａｔＯ差が大きいため階調
数を多くとることが可能となる。

中間調表示の場合、１画素内に２つの双安定状態が混在
するため、書き込んだ状態を安定化させるために、選択
されない電圧波形でＡＣスタビライズされるような負の
誘電異方性をもった強誘電性液晶を使ったり、高周波電
圧が重畳されるような駆動法を用いるのが好ましい。第
４図にある画素に印加される電圧波形を示す。ｔｓが選
択期間であり、ｔｎが非選択の期間である。選択期間の
電圧波高値は図に示すようにＶいとＶ　５ａｔＯ間に設
定され、中間調が表示されるが、ｔｎの期間の電圧波形
によって、ＡＣスタビライズされるような絶対値が大き
い負の誘電異方性の液晶を用いると、書き込まれた中間
調は維持されやすく、又明暗のコントラスト比が大きく
とれる。又、第５図のように高周波のＡＣが重畳される
ような駆動法を用いても同様の効果がある。

〔実施例１〕 ＬＨ，ＩＨ，７Ｈ−ドデカフルオロ−１−ヘプタツール
にポリフマル酸ジイソプロピルを１％熔解させた配向剤
Ａ、ポリ　（イソプロピル１，１２．２−テトラヒドロ
パーフルオロデシルフマレート）を０．４％溶解させた
配向剤Ｂ、そして、ポリフマル酸ジイソプロピルを０．
８％とポリ　（１１，２，２−テトラヒドロパーフルオ
ロデシルフマレート）を０．２％溶解させた配向剤Ｃを
調整した。

この３種の配向剤をそれぞれ２枚の透明電極を有する基
板にスピンナーにより３００Ｏｒ、ｐ、ｍの速度で回転
塗布し、１０分間風乾しその後１５０℃のホットプレー
ト上で乾燥した後、２００℃１時間で焼成し、ラビング
処理を施した。

この２枚の基板をラビング方向がパラレルとなるように
１．５ρセルｇａｐに組立て、配向剤、ＡＢ、Ｃ３種の
セルをつくった。

この３種の液晶セルに以下の組成の強誘電性液晶を注入
した。

ＣｚＬＣＨ（ＣＨｚ）　ＪＱ−ＱＣｓＨ＋　７−ｎｎ　
−Ｃｓ　Ｈｒ　ｑ　ＯＯＱＣｅ　Ｈ＋　？　−ｎｎ−Ｃ
５Ｌ、ｏ◎Ｃ００ＱＣ＋＋Ｈｚ３−ｎｎ−ＣＪ＋７０Ｑ
ＣＯＯ◎ＣＪ１７−ｎｎ−ＣＢＬｓＯＧＣミＣＧ　Ｃ＋
　ｏ　Ｈ２１−ｎｎ−Ｃ７）１＋５ＯＧｃ＝ＣＧＣＩＩ
Ｈ２３−ｎｎ−ＣＪ＋５ＯＪＯＣ＝ＣＧＣｓｌＬｆｆ−
ｎ８％ ６％ ８％ ８％ ６％ ６％ ８％ この３種の液晶セルにパルス中を５０μｓｅｃに固定し
、電圧波高値を変化させた電界を印加し、電気光学特性
を測定した。

測定したＶｔｈ、　　Ｖ□１及びＶ□ｔ／Ｖいマージン
を表にすると以下のようになった。

このように、２種のポリマーを配向膜として使用するこ
とにより、個々のポリマーの配向膜の液晶セルで得られ
るＶ−ｔ　／　Ｖ　ｔｈママ−ンよりも大きなマージン
が得られた。

〔実施例２〕 日本リルサン製ポリアミドＭ９９５をジメチルホルムア
ミド、ベンジンアルコール１：１混合溶媒に、０．５ｗ
ｔ％の濃度となるように溶かし、この溶液と日立化成製
ポリアミド系配向剤ＨＬＩＩＩＯの１％溶液を１：１の
比率で混合し、配向剤を得た。

この配向剤をスピンナーにより３０００ｒ、ｐ、ｍ、の
回転速度で、１５秒間の回転塗布を行い、風乾した後に
２００℃で１時間保持し、焼成した後に、ラビング処理
を行った。

２枚の透明電極を有する基板に上記の配向処理を施し、
ラビング方向がパラレルになるように１５μのセルｇａ
ｐに形成し、ＢＤＨ社製強誘電性液晶５ＣＥ６を注入し
た。この液晶セルにパルスや５０μｓに固定し、電圧を
変化させ電気光学特性を測定した。■い＝１１．５ｖ、
Ｖ、、ｔ　＝１９．Ｏｖであり、■ｏｔ／■いのマージ
ン１．６５が得られた。

日立化成製ＨＬ−１１１０の１％溶液で、同様にセル構
成したときのＶいは１４．２Ｖであり、■□、は２０．
５Ｖであり、Ｖ−ｔ　／　Ｖ　ｔｈママ−ンは１．５１
であった。Ｍ２Ｏ３をジメチルホルムアミド、ベンジル
アルコール１：１混合溶媒に０．５ｗｔ％の濃度となる
よう溶かした溶液を配向剤として、同様にセル構成した
液晶セルではマルチドメインとなり、均一な配向性は得
られなかった。

以上のようにＭ２Ｏ３とＨＬ−１１１０の２種のポリマ
ーを配向剤とすることにより、配向性及び■１、／Ｖい
マージンの優れた強誘電性液晶パネルを実現することが
出来た。

この実施例の液晶セルはＶい＋　　ＶＷＭＬの間の電圧
パルスで中間調状態を書き込んだ後に、４０Ｖ。

１００ｋＨｚの駆形波交流を重畳印加すると、液晶が誘
電率異方性が負である効果でＡＣスタビライズされその
中間調が完全に保持された。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によってＶ−ｔ／■いのマ
ージンを大きくとることが可能になり、１画素内の反転
させる面積を制御する場合に非常に有利となる。よって
、複数電極で１画素を構成して、階調表示する場合のよ
うに、電極数が増加し、結果としてドライバーＩＣの数
が増加するという欠点がなく、又、時間分割で階調表示
する方式のように画面切り換えの速度が遅くなるという
欠点がない。テレビ表示のように階調と違い書き換え速
度が要求される表示素子に適している。

ある。

・強誘電性液晶 ・基板 ・配向膜 ・透明電極 ・偏光板 以上 出願人　セイコー電子工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 透明電極上に配向膜を形成した２枚の基板で強誘電性液
   晶を挟持した強誘電性液晶素子において、該配向膜が２
   種以上のポリマーが溶解性の異なる溶媒に溶解され、塗
   布，乾燥，焼成，ラビングの工程を経て形成されたこと
   を特徴とする強誘電性液晶素子。