JPH0446410B2 - - Google Patents

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JPH0446410B2
JPH0446410B2 JP22075585A JP22075585A JPH0446410B2 JP H0446410 B2 JPH0446410 B2 JP H0446410B2 JP 22075585 A JP22075585 A JP 22075585A JP 22075585 A JP22075585 A JP 22075585A JP H0446410 B2 JPH0446410 B2 JP H0446410B2
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JP
Japan
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liquid crystal
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JP22075585A
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JPS6279427A (ja
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Akira Tsuboyama
Yutaka Inaba
Shinjiro Okada
Osamu Taniguchi
Hideyuki Kawagishi
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Canon Inc
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Canon Inc
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Priority to FR868612388A priority patent/FR2590392B1/fr
Priority to DE19863630012 priority patent/DE3630012A1/de
Priority to GB8621326A priority patent/GB2183054B/en
Publication of JPS6279427A publication Critical patent/JPS6279427A/ja
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Priority to CA000615536A priority patent/CA1331409C/en
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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−光シヤツタア
レイ等に適用する液晶素子に関し、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
ならびに駆動特性を改善した液晶装置に関する。 〔従来の技術〕 これまで、双安定性を有する液晶素子の使用が
クラーク(Clark)およびラガウエル
(Lagerwall)により提案されている(特開昭56
−107216号公報、米国特許第4367924号明細書
等)。この双安定性を有する液晶としては、一般
に、カイラルスメクチイツクC相(SmC)又
はH相(SmH)を有する強誘電性液晶が用い
られる。この液晶は電界に対して第1の光学的安
定状態と第2の光学安定状態からなる双安定状態
を有し、従つて従来のTN型の液晶で用いられた
光学変調素子とは異なり、例えば一方の電界ベク
トルに対して第1の光学的安定状態に液晶が配向
し、他方の電界ベクトルに対しては第2の光学的
安定状態に液晶が配向される。またこの型の液晶
は、加えられる電界に応答して、極めて速やかに
上記2つの安定状態のいずれかを取り、且つ電界
の印加のないときはその状態を維持する性質を有
する。このような性質を利用することにより、上
述した従来のTN型素子の問題点の多くに対し
て、かなり本質的な改善が得られる。 〔発明が解決する問題点〕 前述した強誘電性液晶は、均一な配向性能を得
る上で、基板表面に一軸性の配向処理を施す方法
が知られている。この一軸性の配向処理法として
は、基板表面をビーロード、布や紙で一方向にラ
ビングする方法あるいは基板表面にSiOやSiO2
斜方蒸着する方法などが挙げられる。 基板表面に適正な一軸性の配向処理を処するこ
とにより、初期配向においては、ある特定化され
た双安定状態が達成された。しかし、その初期状
態では下述するように、クロスニコル下の光学変
調実験で、コントラストが悪く、また透過光量が
小さく実用上問題があつた。 〔問題点を解決するための手段〕及び〔作用〕 本発明者らの実験によれば、前述の問題点が、
前述した強誘電性液晶素子、特に一軸性配向処理
を施した強誘電性液晶素子における基板に対して
垂直なスメクチツク相の層のねじれに帰因してい
ることを見い出した。すなわち、上下基板に隣接
しているスメクチツク相の液晶分子が角度αで交
差し、かかる角度αをもつてスメクチツク相の層
がねじれているためであることが判明した。 従つて、本発明の目的は、前述の問題点を解消
した強誘電性液晶装置を提供することとある。 すなわち、本発明は、 a 間隔をおいて配置した一対の基板、該一対の
基板の内側にそれぞれ設けた一対の電極及び該
一対の基板間に配置され、且つ無電界時に互い
に異なる2つの配向状態を発現し、該2つの配
向状態のそれぞれの平均分子軸のなす角度が2θ
である第1状態のカイラルスメクチツク液晶
に、該液晶の閾値電圧より大きい交流電圧を印
加することにより、該交流電圧の印加を解除し
た後の無電界時における前記互いに異なる2つ
の配向状態のそれぞれの平均分子軸のなす角度
が前記2θより大きい角度2θ′である第2状態の
カイラルスメクチツク液晶を生成してなるカイ
ラルスメクチツク液晶を有する液晶パネル、 b 前記第2状態のカイラルスメクチツク液晶に
その印加電圧の極性に応じて第1の配向状態又
は第2の配向状態を生じさせる電圧信号を前記
一対の電極に印加する第1の手段、並びに c 前記第1の手段とは別個に設けられ、且つ前
記交流電圧を前記一対の電極に印加する第2の
手段 を有する液晶装置を特徴とする。 以下、本発明を実施例に従つて、説明する。 〔実施例〕 第1図に本発明に用いた液晶セルの平面図aお
よび断面図bを示した。ガラスあるいはプラスチ
ツク基板3aおよび3b上にストライプ状電極群
4aおよび4bをITO(Indium Tin Oxide)に
より1000Åの膜厚で形成し、その上層にポリイミ
ド被膜6aおよび6bを1000Åの膜厚で形成し
た。さらにその上層に液晶層厚を保持するために
1μのドツト状のポリイミドスペーサー群5を設
けた。このスペーサーにより液晶層6が広い範囲
で一定に保たれる。二枚の基板をラビング処理し
た後、セル組し、後述するビフエニルエステル系
液晶を導入した。 本実施例で使用したビフエニルエステル系化合
物は、下記に示す相転移状態を表わしている。 Iso(等方相)90℃ ―――→ Ch(コレステリツク相) 76℃ ―――→ SmA(スメクチツクA相) ―――→ 53℃ SmC ――――――→ 10℃以下Cry(結晶相) 液晶層が充分に厚い場合(〜100μ)、SmC
はらせん構造をとり、そのピツチは約4μである。 三角波法による自発分極の状態から自発分極は
約10nc/cm2であつた。まず、前述のビフエニル
エステル系液晶が封入されているセル構造体7
は、セル7全体が均一に加熱される様な加熱ケー
ス(図示せず)にセツトされる。 次に、セル7中の化合物が等方相となる温度
(約75℃)まで加熱する。しかる後に、加熱ケー
スの温度を降温させて、セル7中の等方相となつ
ている化合物を降温過程に移す。この降温過程で
等方相の化合物は、約72℃でグランジユアン組織
のコレステリツク相に相転移し、さらに降温過程
を続けると約60℃でコレステリツク相から一軸異
方相であるSmAに相転移を生じることができる。
この時、SmAの液晶分子軸は、ラビング方向に
揃う。 しかる後に、このSmAより降温過程でSmC
に相転移することによつて、例えばセル厚を3μm
程度以下とすると非らせん構造をもつモノドメイ
ンのSmCが得られる。 第2図は、液晶分子の初期配向状態を模式的に
示すもので、基板面25より上方から見た図であ
る。 図中、20は一軸性配向処理の方向、即ち、本
実施例ではラビング方向に相当している。SmA
相では、液晶分子がラビング方向20と一致する
液晶の平均分子軸方向21をもつて配向する。
SmC相に於ては液晶分子の平均的な分子軸方
向は、22aの方向に傾き、ラビング方向20と
SmCの平均分子軸方向22aは、角度θをな
して第1の安定配向状態となる。この状態で上限
基板に電圧を印加すると、SmCの液晶分子の
平均的な分子軸方向は、角度θより大きい角度に
変化し、角度で飽和した第3の安定配向状態を
とる。この時の平均分子軸方向を23aとする。 次に、電圧を零に戻すと、液晶分子は再びもと
の第1の分子軸方向22aの状態に戻る。従つ
て、第1の分子軸方向22aの状態で、液晶分子
はメモリー性を有することになる。又、分子軸方
向22aの状態で、逆方向の電圧を印加すると、
その電圧が充分に高い場合には、液晶分子の平均
分子軸方向は、飽和して角度をなす第4の安定
配向状態の平均分子軸方向晶23bに転移る。 そして、再び電圧を零に戻すと、液晶分子は、
角度θをなす第2の安定配向状態の平均分子軸方
向22bの状態に落つく。角度θは一つの安定状
態の分子軸の平均的な方向を検出している。これ
が角度より小さい理由はSmC層内で液晶が
完全に平行な配列をとらないためと考えられ、そ
の配向の平均的な分子軸方向がθの方向である。
θの角度は原理的に角度にすることは可能だど
考えられる。角度θ(チルト角)の値を大きくす
ることは、透過率を高める意味で大きな効果を持
つ。入射光Io、透過光Iとすると透過率は以下の
式で表わされる I/Io=sin24θsin2Δndπ/λ (1) θ:チルト角、Δn:屈折率異方性、 d:膜厚、λ:波長 上式は直交ニコル下で一方の平均的分子軸方向
と1つの偏光軸を合致させ、もう一方の安定状態
の分子軸方向に転移させた際の透過率である。上
式は基板に対して液晶分子がすべて平行に配列し
た場合に適用されるが角度θを持つような分子軸
方向が基板に対して略平行の場合もほぼ適用でき
ることを確認した。 従つて、チルト角はθ=22.5°で透過率は最大
となる。本発明においてはセル厚dは1.1μmと
1.8μmのセルで実験を行つたが、それぞれθ(d
=1.1)=8.0°,θ(d=1.8)=7.5°であり、最適値
に及ばない。 次に、を観測するために直流電圧50Vを2つ
の極性で印加すると、(d=1.1)=23.1°、
(d=1.8)=24.0°でほぼ最適値に近い値が得られ
た。 本発明者らは、双安定状態のチルトθを最適値
に近づけるためさらに実験を行つた。 双安定状態間の反転は、以下のパルスで行なわ
れた。
【表】 これらのセルに電圧±10V〜150V、周波数20
〜100Hzの交流電界を印加した。印加中、30〜40
Hzでは反転状態が視認できたが、40Hz以上では確
認できなかつた。この交流電圧を印加した後、電
界を切り、再び双安定状態のチルト角θ(交流印
加処理後の無電界時におけるチルト角)および双
安定状態反転パルスのパルス幅−電圧値特性を調
べた。 交流電圧を15分間印加した後のセル状態を以下
に説明する。チルト角θを広げるために効果的な
周波数は30Hz〜70Hzでありこの範囲では優劣の差
はない。周波数を40Hzとした場合の電圧の変化に
よるセル状態は10V〜50Vでは、チルト角の差は
ない。しかし50V〜60Vでθ′(d=1.1)=21.0°,
θ′(d=1.8)=18.8°のドメインが出現し始める。
60〜80Vの電圧では、このドメインが全体に広が
り非常によいコントラストが得られた。80V以上
では多くの欠陥が多く発生し、モノドメインがく
ずれた。 60〜80V印加した後のθ′状態の双安定状態間の
反転は以下のパルスで行なわれた。
【表】 θ′状態では電圧印加前の双安定状態より反転電
圧が高くなつている。この原因は明らかではない
が、チルト角θ′がに近づくためには、配向膜の
界面付近の液晶分子をも反転させるエネルギーを
与えなければならないために、反転に必要な駆動
電圧が高いことが必要であると考えられる。交流
電圧、印加後のチルト角θ′により透過光量が印加
前に比較して3倍近くになり透過光量がd=
1.1μmで14%、d=1.8で19%になつた。 また他の実験例として、ガラス基板上のポリイ
ミド被膜をポリビニルアルコール被膜にしたのみ
で他は全く同様な実験を行つた。液晶層厚dはd
=1.5μmで行つた。ほぼ同様の結果が得られた。 実験結果: 有効な交流電圧:30〜70Hz,45〜70V チルト角 :交流電圧印加前θ=7.8° 直流電圧印加時=22.8° 交流電圧印加後θ′=21.6° 反転駆動電圧
〔発明の効果〕
以上のようにコントラスト及び透過光量を実用
的な値に保つために適宜交流電界を印加する必要
があるが、本発明の液晶素子の駆動回路構成にす
ることにより、有効にかる駆動回路を保護し、駆
動回路系を破壊することがなく交流を印加するこ
とが可能となり、従つて、安定した高画質のデイ
スプレイあるいはコントラストの高い光シヤツタ
ーなどが提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図aは、本発明で用いる液晶素子の平面図
で、第1図bはそのX−X′断面図である。第2
図は本発明に用いた液晶素子における液晶素子配
列を模式的に表わした平面図である。第3図は本
発明の液晶装置を表わす回路図である。第4図は
本発明に用いたスイツチ群を表わす回路図であ
る。第5図は本発明で用いた別の液晶素子を表わ
す断面図である。第6図は本発明の別の液晶装置
を表わす回路図である。第7図は本発明を用いた
別のスイツチ群を表わす回路図である。第8図は
本発明の別の液晶装置を表わす回路図である。第
9図及び第10図は本発明で用いた強誘電性液晶
素子を模式的に表わす斜視図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 a 間隔をおいて配置した一対の基板、該一
    対の基板の内側にそれぞれ設けた一対の電極及
    び該一対の基板間に配置され、且つ無電界時に
    互いに異なる2つの配向状態を発現し、該2つ
    の配向状態のそれぞれの平均分子軸のなす角度
    が2θである第1状態のカイラルスメクチツク液
    晶に、該液晶の閾値電圧より大きい交流電圧を
    印加することにより、該交流電圧の印加を解除
    した後の無電界時における前記互いに異なる2
    つの配向状態のそれぞれの平均分子軸のなす角
    度が前記2θより大きい角度2θ′である第2状態
    のカイラルスメクチツク液晶を生成してなるカ
    イラルスメクチツク液晶を有する液晶パネル、 b 前記第2状態のカイラルスメクチツク液晶に
    その印加電圧の極性に応じて第1の配向状態又
    は第2の配向状態を生じさせる電圧信号を前記
    一対の電極に印加する第1の手段、並びに c 前記第1の手段とは別個に設けられ、且つ前
    記交流電圧を前記一対の電極に印加する第2の
    手段を有する液晶装置。
JP22075585A 1985-09-04 1985-10-03 液晶装置 Granted JPS6279427A (ja)

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JP22075585A JPS6279427A (ja) 1985-10-03 1985-10-03 液晶装置
FR868612388A FR2590392B1 (fr) 1985-09-04 1986-09-03 Dispositif a cristaux liquides ferroelectriques
DE19863630012 DE3630012A1 (de) 1985-09-04 1986-09-03 Ferroelektrische fluessigkristallvorrichtung
GB8621326A GB2183054B (en) 1985-09-04 1986-09-04 Ferroelectric liquid crystal device and method of conditioning such a device
US07/309,034 US5013137A (en) 1985-09-04 1989-02-02 Ferroelectric liquid crystal device having increased tilt angle
CA000615536A CA1331409C (en) 1985-10-03 1989-10-23 Ferroelectric liquid crystal device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0284619A (ja) * 1987-10-16 1990-03-26 Seiko Epson Corp 液晶電気光学素子
JP4722562B2 (ja) * 2005-05-27 2011-07-13 シャープ株式会社 液晶表示パネル

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