JPS6361234A - 液晶電気光学装置 - 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〕 この発明は、強誘電性液晶を用いた高速応答性の温気光
学装置に関し、特に液晶の初期配向状卯を改善すること
により、均一な配向と安定なメモリー性を有し、情報の
記憶が可能な液晶電気光学装置に関するものである。

〔従来の技術〕

強誘電性液晶はスメクチツクＣ＊（以下ＳＣ＊で示す）
相においては分子が持つ不斉炭素の効果によシらせん構
造を有する。第６図にＳＣ＊相のらせん構造すなわち厚
いセル中の液晶分子の配向状態を模式的に描いたものを
示す０図において、＠＋１　、（至）は対向配置された
透明基板例えばガラス基板、（至）は両爪板ｔ３＋１　
、に）間に注入され介在する強誘電性液晶分子であり、
この液晶分子−は両爪板ａ１）、（２）間に所定間隔で
配列されているが、この図では分りやすくするためその
一部を示す、μｓは液晶分子曽が動き得る円すい状の軌
跡、■は液晶分子Ｑと垂直方向で円すい状軌跡μｓの接
線方向の双極子モーメント、弼は液晶分子−が形成する
層に平行な平面、換言すれば液晶分子間が動き得る円す
い状の軌跡（至）の底面を示す平面、例はこの平面怒の
法線方向、翰は液晶分子關が法線方向国からどれだけ傾
いているかを表わす傾き角である。

また、この強誘電性液晶を薄いセルに注入すると界面の
影響によシらせんがほどけ、注入した強誘電性液晶の傾
き角をθとすると分子はもとのらせん軸、すなわち層の
法線方向に対して＋θ、あるいは−θ傾いた方向を向く
。この時の分子の配向状態を第７図に示す、又、この時
分子の双極子■は分子姫の傾く方向に対応してセル基板
０１）に対し、上方向、あるいは下方向を向いている。

この状態で外部から電界を印加すると電界の方向により
双極子の向きを反転でき、これは分子の配列方向を十〇
と一部の間で反転できることを意味する。この現象と２
色性色素と１枚の偏光板の組み合わせ、あるいは２枚の
偏光板の組み合わせによシ分子の配列方向が＋θと一部
である時の差に明暗のコントラスとを持たせることがで
き、これらにより表示素子全形成することができる。こ
の表示素子の特徴は、スイッチングの速度が従来のネマ
チック液晶を用いた素子に比べ１００倍から１０００倍
非常に高速であり、また分子の国内方向が＋θと一部の
時、それぞれの状態が安定ならば記憶効果すなわちメモ
リー効果があるということである。高いデユーティ−の
マリチブレツクス駆動で表示させる場合、このメモリー
効果が必要不可欠とされている。この表示素子について
は例ば特開昭５６−１０７２１６号公報に詳しく述べら
れている。

第８図は従来の強誘電性液晶を用いた液晶電気光学装置
において電界が下側基板から下側基板の方向に印加され
た時の液晶分子の配向状態を示す模式図である０図にお
いて、引）、（至）はｉｎ、　ｏ、や８ｎＯ！やＩＴＯ
等の薄膜の透明電極が形成され、セルラ構成するガラス
基板であり、口ηは基板（ａ＋１　ｅ　Ｇ埒の双極子の
方向を示す、この図では、セル内のすべての液晶分子鏝
の双極子■が下向きに揃っておシ、これは、下１ｉ１１
１基板（至）から下側基板３υの方へ電界が印加されて
いることを示している。

第９図は第８図において電界の向きを逆転し、上側基板
Ｇ１）から下ｆｉｌｌ基板（２）の方向に電界が印加さ
れている時の液晶分子の配向状塵を示す模式図である。

液晶電気光学装置がメモリ効果を示すためには、第８図
および第９図に示す両方の配向状態が安定であり、各々
の配向状態において電界を除去してもその配向状態を保
持していなくてはならない。

このため、従来装置においては、例えば０．５μｍとい
ったギャップ幅の薄膜セルを用い、液晶分子（３四を物
理的に押え込み、電界を印加していない時は第８図の状
態と第９図の状態間の分子の反転が起こらないようにす
ることによシ、第８図および第９図の各状態の安定化を
図ろうとしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来装置ではまだ充分なメモリ効果は得
られておらず、これは、第８図および第９図において液
晶分子鰻の双極子■と基板口１）・□□□の双極子（３
ηに注目すると、片側の基板界面において双％子■、０
７１間の反撥が生じていることによるものであると考え
られる。すなわち、第８図においては下側基板（至）の
双極子−と液晶分子−の双極子■が、第９図においては
下側基板０υの双極子３７１と液晶分子根の双極子■が
それぞれ相互作用を起こして反撥し、液晶分子曽の配向
の不安定化を引き起こす、そのため、電界を除去すると
不安定化が生じている１１１１１の基板近傍において配
向が乱れ、その結果、強誘電性液晶の特徴であるメモリ
ー効果が出現しにくいため、高い時分割駆動における表
示を充分には行なうことができないという問題点を有し
ている。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、均一な配向と良好なメモリー効□果を有する
液晶電気光学装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る液晶電気光学装置は、両法板上で、液晶
分子が基板に略平行で分子の長袖方向が一定の方向に揃
った一軸平行配向しており、一方の基板上の一軸平行配
向の軸方向が他方の基板上の一軸平行配向の軸方向と異
なり、上記一方の基板から他方の基板の間で上記液晶分
子がねじれた配向をなし、かつこのねじれの状態は上記
液晶分子が動き得る円すい状の軌跡上を右回りに配向す
る状態と左回りに配向する状態の２種類存在し、外部か
ら電界を印加することにより上記右回りに配向する状態
と左回りに配向する状態とをスイッチングさせるもので
ある。

〔作用〕

この発明における分子配列では、左回りに配向する状態
でも右回りに配向する状態でも上下の基板近傍において
、液晶分子の双極子が基板の双極子に対して安定な方向
に配列しているため、両法板間で液晶分子が安定に配向
し、良好な双安定性を示す、よって、良好なメモリー特
性を示す、また、外部から電界を印加することにより右
回シと左回シの配向状態をスイッチングするので、例え
ば偏光に対する旋光性の違いを利用しこの２種類の配向
状態を色差として視認することができる。

〔実施例〕

第１図、第２図はこの発明の一実施例に係る液晶分子の
それぞれ左回りおよび右回りの一軸平行配向状態を示す
模式図、第８図、第４図はそれぞれ第１図およびＭ２図
の配向状態におけるセルを層の法線方向から見た説明図
である０図において、■は基板（３＋）近傍における液
晶分子−の一軸平行配向方向、鏝Ｚは基板（２）近傍に
おける液晶分子ｑの一軸平行配向方向を示す。

第１図、第２図に示す配向状態は互に双安定な配向状態
の１つであり、この例では上側基板−）上における液晶
分子−の配向方向と下ｆｌｌｌｌ基板（至）上における
液晶分子嬢の配向方向はこの液晶の傾き角θの２倍の値
を挟角として持っている。このような配向状態を得る方
法の一つとして、上側基板ｆｉ１１の配向処理方向と上
側基板Ｑの配向処理方向とが液晶分子の傾き角θの２倍
の値を持つように側基板に配向処理を施すとよい、配向
処理法としては、例えば配向処理剤としてポリイミド、
ポリビニルアルコール、ポリアミド、およびシロキサン
４？リイミドのうちの何れか一種の旨分子膿を用いるラ
ビング処理法などが挙げられる。

なお、第１図の配向状態と第２図の配向状態とは例えば
パルス状の電界を印加することによシスイツチングさせ
ることができる。

第５図はこの発明の一実施例による液晶電気光学装置を
示す分解斜視図である１図において、■は例えばＩＴＯ
電極がバターニングされ、さらにポリイミド配向膜が塗
布されラビング処理が施されたガラス基板であυ、これ
を２枚向い合わせ、例えば２．０μｍのスペーサ釦）を
はさんで接層した後、傾き角が２１°の強誘電性液晶を
注入し、偏光板（９３１を組み合わせて液晶電気光学装
置を構成した・矢印例は下側基板−のラビング方向、υ
四は上側基板−のラビング方向を示す、上下基板（支）
のラビング方向ａ４１・（至）のなす角θは液晶の傾き
角の２倍の値すなわち４２°である。偏光板−の光軸は
、下側の偏光板は上側基板のラビング方向６１１４１と
同じ方向に、上側の偏光板は上側基板のラビング方向（
至）と直角の方向−に設定した。このセルは、液晶を注
入した初期配向状態では前述第１図の配向状態と第２図
の配向状態が縞状に混在しているが、例えばパルス電界
を印加することによりその何れかの配向状態とすること
ができる。この時、白地に紺の表示が可能な良好な表示
素子を得ることができ、また、この素子は１時間以上０
良好なメモリー効果を示す、これ（てよυ、高い時分割
、駆動による表示が可能となった。

なお、上記実施例ではセルギャップが２，０μｍである
場合について説明したが、注入する液晶によっては良好
な配向を示さない時や、ねじれた配向？とらない時があ
るが、このセルギャップを１．６μｍから８μｍの間で
１轟に設定することにより解決できる。

また、注入する強調！！注液晶としては、例えばスメク
チック液晶等が好適に用いられ、特にスメクチックＣ＊
相を示す液晶、あるいはスメクチックＣ＊相と♂相を示
す液晶が好ましい。

さらに、両糸板上の液晶分子の一軸平行配向の軸方向は
、液晶分子の傾き角の２倍±１０’の範囲の値を挟角と
して持つのが好ましい、これはこの範囲より小さい角度
だと分子がねじれて配向せず、メモリー効果が出現しな
くなシ、また大きい角度だと２Ｔ４１類以上の多数のね
じれた配向状態が出現し、表示品位が低下してしまい、
好ましくない結果を与えてしまうためである。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、両糸板上で、液晶分
子が基板に略平行で分子の長軸方向が一定の方向に揃っ
た一軸平行配向しており、一方の基板上の一軸平行配向
の軸方向が他方の基板上の一軸平行配向の軸方向と異な
り、上記一方の基板から他方の基板の間で上記液晶分子
がねじれた配向をなし、かつこのねじれの状態は上記液
晶分子が励き得る円すい状の軌跡上を右回りに配向する
状態と左回りに配向する状態の２種類存在し、外部から
電界を印加することによシ上記右回りに配向する状態と
左回りに配向する状態とをスイッチングさせることによ
り、基板近傍では分子が安定に配向するので、均一な配
向と良好なメモリー効果を有する液晶電気光学装置が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの発明の一実施例に係る液晶分子の
それぞれ左回りおよび右回シの一軸平行配向状態を示す
模式図、第８図、第４図はそれぞ九８１図および第２図
の配向状態におけるセルを層の法線方向から見た説明図
、第５図はこの発明の一実施例による液晶電気光学装置
を示す分解斜視図、第６図＃第７図は従来のそれぞれ厚
いセルおよび薄いセル中の液晶分子の配向状態を示す模
式図、第８図、第９図はそれぞれ電界が下側基板から上
側基板および上側基板から下側基板の方向に印加された
時の液晶分子の配向状態を示す模式図において、ｆｉｌ
ｌ　Ｉ　Ｅ　、　’９２１は基板、■は液晶分子、（至
）は液晶分子の双嘆子モーメント、田は円すい状軌跡、
！３６１は法線方向、３７）は基板の双極子モーメント
、国は傾き角、＠１１はスペーサ、瞥は偏光板、０４１
〜圓は【夜晶分子の配向方向および偏光板の光軸を示す
矢印である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極を有する透明基板を対向配置し、上記両基板
   間に強誘電性液晶を介在した液晶電気光学装置において
   、上記両基板上で、上記液晶分子が基板に略平行で分子
   の長軸方向が一定の方向に揃つた一軸平行配向しており
   、一方の基板上の一軸平行配向の軸方向が他方の基板上
   の一軸平行配向の軸方向と異なり、上記一方の基板から
   他方の基板の間で上記液晶分子がねじれた配向をなし、
   かつこのねじれの状態は上記液晶分子が動き得る円すい
   状の軌跡上を右回りに配向する状態と左回りに配向する
   状態の２種類存在し、外部から電界を印加することによ
   り上記右回りに配向する状態と左回ヤに配向する状態と
   をスイッチングさせることを特徴とする液晶電気光学状
   態。
2. （２）両基板上の液晶分子の一軸平行配向の軸方向が、
   上記液晶分子の傾き角の２倍±１０°の範囲を挟角とし
   て持つことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液
   晶電気光学装置。
3. （３）基板には一軸平行配向処理剤として、ポリイミド
   、ポリビニルアルコール、ポリアミド、およびシロキサ
   ンポリイミドのうちの何れか一種の高分子膜を用いる特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の液晶電気光学装
   置。
4. （４）強誘電性液晶はスメクチツク液晶である特許請求
   の範囲第１項ないし第３項の何れかに記載の液晶電気光
   学装置。
5. （５）スメクチツク液晶はスメクチツクＣ＾＊相を示す
   液晶である特許請求の範囲第４項記載の液晶電気光学装
   置。
6. （６）スメクチツク液晶はスメクチツクＣ＾＊相を示す
   液晶とスメクチツクＨ＾＊相を示す液晶である特許請求
   の範囲第４項記載の液晶電気光学装置。