JPS6152632A - 液晶セル - Google Patents

液晶セル

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JPS6152632A
JPS6152632A JP60158493A JP15849385A JPS6152632A JP S6152632 A JPS6152632 A JP S6152632A JP 60158493 A JP60158493 A JP 60158493A JP 15849385 A JP15849385 A JP 15849385A JP S6152632 A JPS6152632 A JP S6152632A
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crystal cell
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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】 本発明は、液晶セルに関し、評言すれば、キラル溶質に
よって弱くドーピングされかつ電気的に制御された複屈
折を有する型からなるネマチック液晶セルに関するもの
である。この液晶セルはとくに固定または可動イメージ
またはピクチャのディスプレイ用手段の製造に使用する
。
電気的に制御された複屈折作用を利用するネマチック液
晶セルは公知でちる。かかるセルは不正に作動きせるこ
とかできるような高価な円形偏光器を必要とする欠点を
許容する。
また、二色の色合いが加えられかつ結果として生じるコ
レステリック液晶ねじれが液晶被膜の厚さとほぼ同一で
あるようにキラル溶質によって強くドーピングされるネ
マチック液晶被膜を有する液晶セルも公知である。作動
するために、かかるセルは偏光されない中立光における
二色の色合いの選択的吸収および前記セル内の分子の非
常に多くの傾斜にそれぞれ対応する前記セルの「白」お
よび「黒」状態を使用する。その中心において、傾斜は
白状態についてほぼゼロ度でかつ黒状態についてほぼ７
０〜９０度である。
本発明は上記欠点を回避することに向けられかつ特別な
実施においてはまた、その複合比またはレベルかつした
がって多数の線が電気的に制御された複屈折作用を使用
する公知のディスプレイ（線の数は２５０をほとんど超
えない）の線の数を超えるディスプレイ手段の獲得を可
能にすることに向けられる。
本発明はとくに、液晶被膜、および該被膜の両側にあシ
かつその少なくとも一方が透明である２つの電極を有す
る装置からなり、液晶セルが、結果として生じるコレス
テリック液晶ねじれが被膜の厚さの約２倍を超えかつ前
記厚さの約８倍以下であるように％負の誘電非等方性を
有しかつキラル溶質により弱くドーピングされたネマチ
ック液晶であり、装置の１側が入射光に露出され、そし
てセルが電気的に制御された複屈折型からなシかつ少な
くとも前記１側に入射光偏光手段を含む液晶セルに関す
る。
したがって、本発明は、所望のとき、１またはそれ以上
の円形偏光器を、または１以上の直線偏光器を光の偏光
に使用することを可能べし、直線偏光器は円形偏光器よ
り非常にコストが低廉である０ 本発明の特別な実施例によれば、２つの電＠が透明であ
りそしてセルは電極の両側上に組み合せた２つの直線偏
光器を含んでいる。
偏光器の１つは、その最大吸収が、それぞれ、電極間に
電圧が無い場合および電極間にセルのしきい値電圧を超
える電圧が存する場合に、被膜の中心に置かれた液晶分
子の配列方向に対して平行に生じるように配置されるこ
とができる。
特別な実施例によれば、偏光手段は直線偏光器でありそ
して電極の一方は光学的に反射しかつ液晶被膜に関連し
て偏光器の反対に配置される。
偏光器は、その最大吸収が、それぞれ、電極間に電圧が
無い場合および電極間にセルのしきい値電圧を超える電
圧が存する場合に、被膜の中心に置かれた液晶分子の配
列方向に対して平行に生じるように位置決めされること
ができる。
最後に１％別な実施例によれば、ネマチック液晶はその
ファニング（揺れ）Ｋユニ、ねじれＫ２２および曲げＫ
。の弾性定数が以下の関係、７　ｘ３３）　６　Ｋ、２
＋　３　Ｋｌよを証明するように選ばれる。
後述するように、これは電気的アドレッシングについて
の選択性かりしたがって純粋なネマチックに比して複合
比の改善に通じる。
以下に本発明を非限定的な、実施例および添付図面に基
づいて詳細に説明する。
第１図は本発明による液晶セルを分解図形式において略
示し、該液晶セルは平行かつ透明でありそして例えばガ
ラスから作られる下方プレート４と上方グレート６との
間の厚さθの液晶被Ｍ２からなる。電極８および１ｏは
直接互いに向い合うプレート４．６の面上にそれぞれ置
かれる。
液晶はネマチック型からなシそして結果とじて生じるコ
レステリック液晶のねじれ　Ｐｏが以下の二重不等式。
２　ｅ　（ＰＯ＜、　ｓθ　　　　　　　　−−−−−
（１）を証明するような方法において、キラル溶質によ
って弱くドーピングされる。
さらに、セルは電気的に制御された複屈折型からなる。
すなわち、電極間に電圧が無い場合に、液晶分子はプレ
ート４および６に対して実質的に垂直であシかつ結果と
して前記プレート４および６に対して垂直でかつ下方プ
レート４から上方プレー）　６１ｃ　ｊ’１ｉｒｌけら
れる軸１ｇ　ｏ、に対して平行であり、点０は該点が液
晶厚さゼロに対応するような方法において下方プレート
上忙選ばれる。
後で検討されるしきい値電圧を越える電圧が電極間忙印
加されるとき、液晶分子の軸線ｎは前記軸線０．に対し
て傾斜しがっ軸線。２と角度αを形成し、その値は分子
が液晶被膜内に置かれる深さに依存する。軸線ｏ２上Ｋ
　ｅ／２におがれた分子は角度　α□だけ傾斜する。し
たがって、直接コーナー立方体０ｘｙｚ　　を画成する
ことができ、その軸線　０工は軸線　ｏ２によってかつ
深さｅ／２に置かれた分子によって取られる方向によっ
て画成された平面に対して平行でありかつしきい値電圧
を越える電圧の作用により傾斜している。
この電圧の作用により、液晶被膜の分子の軸線ｎの平面
０工、上の投射はまた軸線ＯＸと分子が液晶被膜内に置
かれる深さに依存する角度βを形成する。
ここで本発明による複合比またはレベルを改善する問題
を検討する。それは白レベル（しきい値を越える電圧）
または黒レベル（しきい値電圧以下の電圧）の透過を決
定する電極間に印加された電圧の作用による分子の傾斜
角度でアシ、この角度は同様に最）大透過レベルにおい
て３００以下である０ 純粋なネマチック液晶の場合において、角度βは液晶被
のすべての分子に対してゼロであシかっ被膜の中心にお
ける角度へは５ＱＯ以下の角度αの場合に適用する以下
の式によって与えられる。
ｃ５．”＝ＣＶ、”−７，、：　）（Ｖ＆”（２／’ｉ
−Ｅ、／’Ｋｐａｒ）＋　４１７−）−”　　　ａａ＊
＊＠（３）この式において、角度αつはラジアンで表わ
され％　　ｖａは電極間に印加された電圧、ｖ８゜は純
粋なネマチック液晶セル中の電子光学的作用のしきい値
電圧％　　Ｋａは純粋なネマチック液晶の誘電非等方性
を示し、これは本発明においては負であると仮定されか
つその軸線に対して平行にカウントされる分子の誘電率
の値”ｐａ　ｒ　　と前記軸線に対して垂直にカウント
される前記誘電率との差に等しくそしてＲ５よは（Ｒ３
３−に工□）／’に３３に等しく、Ｒ３３は前記液晶の
曲げ弾性率である。
公知のネマチック液晶ディスプレイはおいて、複合レベ
ルを改善するため、考える最高の比率Ｈ３□を有するネ
マチック液晶を使用することが試みられている。公知の
ディスプレイはその比率Ｒ５工が約０．２１　　てあシ
かつそのしきい値電圧ｖａ０が約４．５ｖであるネマチ
ック液晶を使用する。
角度　α８を付与する関係はキラル溶質がネマチック液
晶に付加されるとき以下の方法において変更される。
ｌ α、ｚ＝（ｙＡ２−ＶＢ　”　）（ｖａ″（２／３−Ｅ
＆／Ｅｐａｒ）−Ｈ”、１Ｖ、”・会・・・　（８） ３０°以下、（αつが非常に低くかつ約１０°にするこ
とができる本発明における場合である）の角度αつの場
合においてのみ適用する上記関係において。
■８はキラル溶質を加えたネマチック混合物に対応する
しきい値電圧を示す。
ｖ、＝（１−ｘ）”／２ＶＢ、　　　　　　　　　＠・
…（４）ｘ＝４（ｘａＪＫｒ５ｓ）”（ｅ／Ｐｏ）”　
　　　・・・・・（６）ここでに０は純粋なネマチック
液晶のねじれ弾性率を示す。
量＜ｘは以下の式で表わさ、れる。
Ｈ：、＝Ｈ５，＋Ｘ（１−Ｘ）″”（２ＨｓｚＬＨａｚ
−２／’３）　　１１１１＠１１＠（６）ここでＲ５２
は！（Ｋａｓ−Ｋ２２）／ｒ、、　、　　に等しい。
条件７　Ｋ、、　）　６　Ｒ２，＋　３　Ｋ工よ　　　
　・・・・・（７）が実現されるならば％ＩＩｋＨ″：
２が［１（３□を越えることは明らかである。したがっ
て、キラル溶質にょシト−ピングされたネマチック液晶
は純粋なネマチック液晶よシ良好な電気的アドレッシン
グについての選択性を有する。それゆえ、複合レベルは
ネマチック液晶にキラル溶質を加えることにより増大さ
れる。
同時に、しきい値電圧ｖ８はアドレッシング電圧の低下
に対応するしきい値電圧ｖｅ０以下である。
しかしながら、過度のドーピングは発光効率損に通じる
。発光効率と複合レベルとの間の良好な歩み寄シはドー
ピングの制限を有効に意味する上述した関係（１）が、
Ｐｏの逆数が形成されたキラル溶質の比率に比例するた
め、満足されるような方法においてドーピングを行なう
ことによυ得られる０ 表示したかつ非限定的な方法において、ネマチック液晶
は不等式（７）を明らかに不定のねじれＰｏ（ドーピン
グなし）、０．２１の係数Ｈ；０．ゼロ係数Ｘおよび４
．５ｖのしきい値電圧Ｖａにより証明するシッフペース
の混合物である。キラル溶質はメルクによ［ｃＢ１５と
して販売されている製品である。この製品の種々の濃度
（種々のねじれＰｏに対応する）に関して、以下の表が
得られる。
表Ｉ ’Ｏ”３１　　　　　ｘ■８ 不定　　　　０，２１　　　０　　　　４．５０’７４
０μｍ　　　Ｏ，２２０，Ｏ１４４，４６Ｖ２０μｍ　
　　Ｏ，２４５０，０５５４，５７Ｖ１０μｍ　　　Ｏ
，３８０，２２０４ＶＯｏｌの値から０．３８　　の値
への移動は約５０％までの複合レベルの増大を可能にす
る。
したがって、本発明は４００ｔたはそれ以上の線を有す
ることができる可動または固定イメージディスプレイの
獲得を可能にする０ 留意されるべきことは、本発明によるセルは二色の色合
いを有する上述した公知のセルと両立できないというこ
とである。本発明によるセルは色合いなしの液晶の複屈
折を要求する光学的作用を使用しかつ少なくとも１つの
偏光手段を有する。
さらに、キラル溶質比は公知のセルにおけるよシ非常に
低い０加えて１本発明によるセルにおける白および黒状
態は分子の極めて小さな傾斜（黒状態に関して　１°か
つ液晶被膜の中心における白状態に関して１０°との間
）に対応する。これらの小さな傾斜は電極間に印加され
る電圧において電子光学的作用の良好な選択性を許容し
、ディスプレイはその場合に約１．０５　　の信号対雑
音比が得られる０ 上述した式（２）および（８）は電圧による傾斜が極め
て顕著である二色の色合いをもつセルに適用できない。
第１図に戻って、この図を参照して前述されたセルは透
明電極を有しかつまた被膜２および２枚のグレート４お
よび６．によって構成される装置を取り囲む第１直線偏
光器１２および第２直線偏光器１４からなる。第１直線
偏光器１２は下方プレート４の側部にラシかつ軸線　Ｏ
ｙに対して平行な、　最大吸収方向Ｐ工を有する。ｇ２
直線偏光器１４は上方プレート６の側部にｓｂかつ軸線
　Ｏ工に対して平行な最大吸収方向Ｐ２を有する。セル
は第１直線偏光器１２に衝突する光によって照明されそ
して前記セルはＭ２直線偏光器１４を通して観察面πは
面０工、に対して平行である。
その被膜が純粋な液晶によって構成される同一構造のセ
ルに関して１分子の角度βはその場合に常にゼロであり
、セルのしきい値電圧を越える電極間の電圧の印加に対
応する前記被膜の分子の大部分の傾斜方向はＰ２に対し
て平行な方向において面０エア上に投射される。したが
って、セルが非作動（第２Ａ図）であっても、複屈折作
用はなく、分子はすべて実質上軸線０　に沿って向けら
れるか、またはセルが励起（第２Ｂ図）され、前記分子
はその場合に面πに対して平行に傾斜される。
電気的に制御された複屈折−作用を使用する純粋なネマ
チック液晶セルに関しては、結果として観察面πに対し
て平行な傾斜（観察角の良好な対称を有するために必要
である）と観察面πにおいて観察角を開放している直線
偏光器の配置との間に非両立性がある。したがって、上
述した非両立性を回避するため一般に円形の偏光器が使
用される。
本発明によれば、ネマチックへのキラル溶質の添加は液
晶被膜の厚さにおいて傾斜方向ｎの方向転換を可能にす
る。これは第３八図ないし第５Ｅ図に斜視図でかつそれ
ぞれ第６Ａ図ないし第３Ｅ図の相同物である第４Ａ図な
いしＭ２Ｒ図に平面図で示され％Ｗ３Ａ図ないし第５Ｅ
図はそれぞれ軸線　０□上でカウントされた減少深さｚ
＝０゜Ｚ　＝　ｄＺ　、　Ｚ　＝　ｅ／２　、　Ｚ　＝
　Ｇ　−ｄＺおよびＺ＝ｅに対応する。これらの深さに
対応するαおよびβの値はβ、が正の値でおる以下の表
に示される。
表■ ｚ　　ＯｄＺ　　　ｅ／２　　　ｅ−ｄＺ、　　ｅα　
　０　　α□　　αう　・　１０ β　　　　β、　　　０　　−βエ　−角度αはＺ　＝
　ｅ／２に関してその最大αつを通過する。
二重不等式（１）を満足させるねじれＰ。を至るドーピ
ングは１本発明により得られる小さな傾斜角により、「
導波管」状態（ヘリカルネマチック型のセルに使用され
るがそれは電気的に制御された複屈折型のセルについて
有害である）の回避および第１図に関連して前に示した
ごとく配置されかつ観察面πにおける広い観察角に通じ
る２つの直線開光器間においても同様に、傾斜に対する
光学的選択性の付与を可能にする０ 偏光器１２を除去しかつ透明電極８を光学的反射電極に
置き換えることは本発明の範囲を超えず、その場合にセ
ルは第２偏光器１４に衝突する光によって照明される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による電気的に制御された複屈折作用を
使用するドーピングされたネマチック液晶セルを示す概
略分解図、 第２Ａ図および第２Ｂ図はそれぞれ電圧がセル電極間に
印加されない場合および前記セルのしきい値電圧を超え
る電圧が前記電極間に印加される場合の純粋なネマチッ
クセルの液晶被膜の中心に置かれた分子の配向を示し、 第３八図ないし第３Ｅ図はセルのしきい値電圧を超える
電圧がその電極間に印加されるときの液晶被膜の種々の
レベルにおける本発明によるセルの前記被膜の配向を示
す斜視図、 第４Ａ図および第４Ｅ図は前記種々の配向を示す平面図
である０ 図中、符号２は液晶被膜、８．１０は電極、１２゜１４
は偏光器である０ ｔ−り ＦＩＧ、２Ａ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）液晶被膜および該被膜の両側にありかつその少な
    くとも一方が透明である２つの電極を有する装置からな
    る液晶セルにおいて、前記液晶セルは、結果として生じ
    るコレステリツク液晶ねじれが前記被膜の厚さの約２倍
    を超えかつ前記厚さの約８倍以下であるように、負の誘
    電非等方性を有しかつキラル溶質により弱くドーピング
    されたネマチツク液晶であり、前記装置の１側が入射光
    に露出され、そして前記セルは電気的に制御された複屈
    折型からなりかつ少なくとも前記１側に入射光偏光手段
    を含むことを特徴とする液晶セル。 （２）前記２つの電極は透明でありそして前記セルは前
    記電極の各側に２つの組み合された直線偏光器を含むこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の液晶セル
    。 （８）前記偏光器の一方は、その最大吸収が、それぞれ
    、前記電極間に電圧が無い場合および前記電極間にセル
    のしきい値電圧を超える電圧が存する場合に、前記被膜
    の中心に置かれた液晶分子の配列方向に対して平行に生
    ずるように配置されることを特徴とする特許請求の範囲
    第２項に記載の液晶セル。 （４）前記偏光手段は直線偏光器でありそして前記電極
    の一方は光学的に反射しかつ前記液晶被膜に関連して偏
    光器の反対に配置されることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項に記載の液晶セル。 （５）前記偏光器は、その最大吸収が、それぞれ、前記
    電極間に電圧が無い場合および前記電極間にセルのしき
    い値電圧を超える電圧が存する場合に、前記被膜の中心
    に置かれた液晶分子の配列方向に対して平行に生ずるよ
    うに位置決めされることを特徴とする特許請求の範囲第
    ４項に記載の液晶セル。 （６）ネマチツク液晶はフアニングＫ＿１＿１、ねじれ
    Ｋ＿２＿２および曲げＫ＿３＿３の弾性定数が以下の関
    係、７Ｋ＿３＿３＞６Ｋ＿２＿２＋３Ｋ＿１＿１を証明
    するように選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項に記載の液晶セル。
JP60158493A 1984-07-26 1985-07-19 液晶セル Expired - Lifetime JPH0782174B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8411896A FR2568393B1 (fr) 1984-07-26 1984-07-26 Cellule a cristal liquide nematique faiblement dope par un solute chiral, et du type a birefringence controlee electriquement
FR8411896 1984-07-26

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Publication Number Publication Date
JPS6152632A true JPS6152632A (ja) 1986-03-15
JPH0782174B2 JPH0782174B2 (ja) 1995-09-06

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ID=9306536

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60158493A Expired - Lifetime JPH0782174B2 (ja) 1984-07-26 1985-07-19 液晶セル

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US (1) US4786147A (ja)
EP (1) EP0173608B1 (ja)
JP (1) JPH0782174B2 (ja)
DE (1) DE3575027D1 (ja)
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