JP2000206495A

JP2000206495A - 液晶素子の駆動方法

Info

Publication number: JP2000206495A
Application number: JP11010876A
Authority: JP
Inventors: Junji Oyama; 淳史大山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動回路の複雑化やコスト増大を防止する。【解決手段】２周波駆動液晶２を挟み込むように一対
の電極３ａ，３ｂを配置し、これらの電極３ａ，３ｂに
直流電圧を印加することによって光透過状態とし、交流
電圧を印加することによって遮光状態とする。このよう
な光透過状態や遮光状態を、周波数の異なる交流電圧の
印加によって達成する従来の液晶パネルに比べて、駆動
回路が簡素化され、駆動回路の複雑化に伴うコスト増大
を回避できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２周波駆動液晶を
用いた液晶素子の駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、液晶を利用して光のスイッチ
ングを行う液晶パネル（液晶素子）は、駆動電圧が小さ
く消費エネルギーも少ないことから種々のものが提案さ
れており、情報を表示するのみならず、調光素子として
の応用が試みられている。

【０００３】このような液晶としては、駆動のための外
部電場の周波数に依存して誘電異方性が正と負とを取り
得る２周波駆動ネマチック液晶が知られている。その動
作原理は以下の如くと考えられている。すなわち、前記
２周波駆動液晶の誘電異方性が正となる周波数領域にて
電圧印加を行うと該液晶は該電圧印加方向に平行に配列
し、また、同誘電異方性が負となる周波数領域にて電圧
印加を行うと該液晶は該電圧印加方向に直交する方向に
配列する。この性質を利用すると、該素子を異なる光学
異方性間で電気的にスイッチさせることが可能となる。
このように２周波駆動ネマチック液晶は異なる２状態を
電気アドレス駆動でスイッチすることが可能である。さ
らに例えば特開平９−１２００５８号公報に記載の如
く、高分子中に該液晶を分散させた高分子分散型素子と
しても用いることが可能である。該従来例では上記のよ
うな異なる２状態を得るために片極性矩形波電圧を６０
Ｈｚ及び２０ｋＨｚという異なる周波数により交互に印
加することで素子の駆動を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た２周波駆動ネマチック液晶で光のスイッチングを行う
には、異なる周波数の電圧を印加する必要があることか
ら、駆動回路の構成が複雑化し、コストが増大するとい
う問題があった。

【０００５】そこで、本発明は、駆動回路の構成の複雑
化を防止する液晶素子の駆動方法を提供することを目的
とするものである。

【０００６】また、本発明は、コストの増大を防止する
液晶素子の駆動方法を提供することを目的とするもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記事情を考慮
してなされたものであり、所定距離を開けた状態に配置
された一対の基板と、これら一対の基板の間に挟持され
た液晶と、該液晶を挟み込むように配置された一対の電
極と、を備えた液晶素子を駆動する、液晶素子の駆動方
法において、前記液晶が２周波駆動液晶を含有し、か
つ、前記液晶の駆動は、直流電圧の印加と、クロスオー
バー周波数を超える周波数の交流電圧の印加と、によっ
て行う、ことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図１及び図２を参照して、
本発明の実施の形態について説明する。

【０００９】本実施の形態にて駆動する液晶素子は、図
１に符号Ｐで示すように、所定距離を開けた状態に配置
された一対の基板１ａ，１ｂと、これら一対の基板１
ａ，１ｂの間に挟持された液晶２と、該液晶２を挟み込
むように配置された一対の電極３ａ，３ｂと、を備えて
いる。

【００１０】また、液晶２は、２周波駆動液晶（すなわ
ち、クロスオーバー周波数を境界とした異なる周波数の
電圧印加を行なうことによって異なる符号の誘電異方性
を示す液晶化合物）を少なくとも含有している。なお、
２周波駆動液晶としては、ネマチック性またはコレステ
リック性を示す材料が好適に用いられるが、スメクチッ
ク性の材料であっても上述のような液晶（すなわち、異
なる周波数の電圧印加を行うことにより誘電異方性の符
号が異なる液晶）であれば用いることができる。

【００１１】液晶２は、上述したように、少なくとも２
周波駆動液晶を含有していれば足り、２、３−ジシアノ−４−ペンチルオキシフェニル−
４−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）ベンゾア
ート・２、３−ジシアノ−４−ペンチルオキシフェニル
−トランス−４−プロピル−１−シクロへキサンカルボ
キシラート・２、３−ジシアノ−４−エトキシフェニル
−４−（トランス−４−ペンチルシクロへキシル）ベン
ゾアート・２、３−ジシアノ−４−エトキシフェニル−
４−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）ベンゾア
ート・２、３−ジシアノ−４−ブトキシフェニル−４−
（トランス−４−ブチルシクロへキシル）ベンゾアート
等のいずれか１つの液晶性化合物を用いても、上述した液晶性化合物を２種以上混合して用いて
も、上述した液晶性化合物と、２周波駆動特性を示さな
い液晶性化合物（例えば、ネマチック液晶、カイラルネ
マチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液
晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶、ディスコティック
液晶、各種高分子液晶等、液晶性を示し液晶化合物と考
えられる化合物およびそれらの混合物を挙げることがで
き、２周波駆動液晶と良好な相溶性を示す液晶性化合物
が好ましい）とを混合して用いても、さらには、上述した液晶性化合物と非液晶性化合物
とを混合して用いても（具体的には、２周波駆動液晶と
良好な相溶性を示す高分子の非液晶性化合物（例えば、
重合性モノマーやオリゴマー（重合性前駆体））に液晶
性化合物を分散させて用いても）、良い。なお、上記
の混合物を用いる場合には、該混合物を基板間隙に注入
した後に重合操作を行う必要がある。

【００１２】なお、液晶２が配置される間隙寸法は１〜
２０μｍが適当であり、該間隙寸法は、これらの基板１
ａ，１ｂの間に配置した球状やフィルム状のスペーサー
（不図示）によって規定すれば良い。また、スペーサー
は絶縁性を有していることが好ましい。

【００１３】また、基板１ａ，１ｂには、ガラスや石英
等の硬質材料のものを用いても良く、フレキシブルな材
料（例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフ
ィルム、ポリエステルフィルム、ポリビニルアルコール
フィルム、ポリアミドフィルム、ポリカーボネートフィ
ルム、ポリイミドフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、
ポリ四フッ化エチレンフィルム、ポリアクリルフィル
ム、ポリスチレンフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィル
ム、セルロースフィルム、ポリフッ化ビニルフィルム、
ポリエーテルスルホン等）を用いても良い。

【００１４】さらに、電極３ａ，３ｂには、ＩＴＯ（イ
ンジウム・ティン・オキサイド）やＳｉＯ₂ からなる透
明電極や、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｐｔ，Ｔｉ
等やそれらの合金からなる金属電極を用いれば良い。こ
れらの電極３ａ，３ｂは基板１ａ，１ｂの表面に形成す
れば良く、電極３ａ，３ｂの形成には、蒸着法やスパッ
タリング法を用いれば良い。

【００１５】一方、液晶２が接する面（例えば、基板１
ａ，１ｂや電極３ａ，３ｂの表面）には配向処理を施す
と良い。配向処理の方法は特に限定されるものではない
が、液晶２の材質を考慮して垂直配向処理や水平配向処
理を施せば良い。なお、垂直配向処理は、例えばセチル
トリメチルアンモニウムブロマイドやオクタデシルエト
キシシラン等を用い気相吸着・浸漬・スピンコート等の
方法で施せば良く、水平配向処理は、上述した化学処理
の他、配向制御膜４ａ，４ｂの表面をビロード・布・紙
等で一方向に摺擦（ラビング）することによって施せば
良い。また一方、電極３ａ，３ｂの表面を覆うように配
向制御膜４ａ，４ｂを形成しても良い。配向制御膜４
ａ，４ｂには、無機絶縁物質（例えば、一酸化珪素、二
酸化珪素、酸化アルミニウム、ジルコニア、フッ化マグ
ネシウム、酸化セリウム、フッ化セリウム、シリコン窒
化物、シリコン炭化物、ホウ素窒化物など）や、有機絶
縁物質（例えば、ポリビニルアルコール、ポリイミド、
ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリパラキシ
レリン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニル
アセタール、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリスチレ
ン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂やアク
リル樹脂など）を用いれば良く、その表面にはラビング
処理を施せば良い。なお、配向制御膜４ａ，４ｂを斜め
蒸着法や斜方エッチング法により形成して、配向処理を
施しても良い。

【００１６】ところで、配向制御膜４ａ，４ｂの膜厚を
５０Å〜１μｍ（好ましくは１００〜５０００Å）と
し、配向制御膜４ａ，４ｂに絶縁膜としての機能を持た
せても良い。このような絶縁膜としての機能を持たせる
ことにより、液晶２に不純物等が含有されていたとして
も該不純物に起因する電流の発生を防止して液晶２の劣
化を防止できる。

【００１７】また、液晶素子Ｐは、透過型でも反射型で
も良いが、反射型にする場合には、少なくとも一方の基
板１ａ又は１ｂや電極３ａ又は３ｂを透明にする必要が
ある。かかる場合、透明でない方の基板１ａ又は１ｂ
に、金属電極３ａ又は３ｂを形成し、反射層を兼用させ
ても良い。さらに、液晶素子Ｐを透過型にする場合に
は、両方の基板１ａ，１ｂ並びに両方の電極３ａ，３ｂ
を共に透明にする必要がある。

【００１８】次に、本発明に係る液晶素子の駆動方法に
ついて説明する。

【００１９】本発明では、液晶２を駆動するために、図
２に符号Ａで示す直流電圧や、図２に符号Ｂで示す交流
電圧（クロスオーバー周波数を超える周波数の交流電
圧）の電極３ａ，３ｂへの印加を適宜行う。

【００２０】そして、液晶２は、直流電圧Ａが印加され
た場合には誘電異方性Δεの符号が正となって電圧印加
方向に平行に配列されて光を透過し（光透過状態）、交
流電圧Ｂが印加された場合には誘電異方性Δεの符号が
負となって電圧印加方向に垂直な方向に配列されて光を
遮断する（遮光状態）。

【００２１】次に、本実施の形態の効果について説明す
る。

【００２２】本実施の形態によれば、液晶２を駆動する
には、直流電圧と交流電圧とを印加すれば良く、従来の
ように異なる周波数の電圧を印加する必要はないことか
ら、駆動ドライバ等の構成が簡素化され、コストの増大
も回避できる。

【００２３】

【実施例】以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説
明する。

【００２４】（実施例１）本実施例においては、図１及
び図３に示す液晶パネル（液晶素子）Ｐを作成し、図２
に示す波形の駆動信号で駆動した。

【００２５】なお、基板１ａ，１ｂには、１．１ｍｍ厚
のガラス基板を用いた。

【００２６】また、電極３ａ，３ｂは、ＩＴＯ（インジ
ウム・ティン・オキサイド）にて、図３に示すようにガ
ラス基板１ａ，１ｂの中央部表面に１０ｍｍ角のサイズ
で形成し、これらの透明電極３ａ，３ｂには引き出しパ
ターン１０ａ，１０ｂを接続した。

【００２７】さらに、各透明電極３ａ，３ｂを覆うよう
に、厚さが約５０Åのポリイミドからなる配向制御膜４
ａ，４ｂを形成した。

【００２８】またさらに、液晶２には、クロスオーバー
周波数が１ｋＨｚの２周波駆動液晶ＤＦ０５ＸＸ（チッ
ソ社製）を使用した。

【００２９】また、基板間隙には直径が７μｍのシリカ
ビーズ（宇部日東化成社製、ハイプレシカ）を配置し
て、基板間隙を規定した。

【００３０】さらに、ガラス基板１ａ，１ｂの周縁部に
は、加熱硬化樹脂（三井化学社製、ストライクボンド
ＸＮ−５Ａ）からなるシール材５を配置して、液晶２の
封止を行った。

【００３１】次に、この液晶パネルＰの製造方法につい
て簡単に説明する。

【００３２】まず、各ガラス基板１ａ，１ｂに透明電極
３ａ，３ｂをスパッタリング法等にて形成した。

【００３３】また、配向制御膜４ａ，４ｂは、ポリイミ
ド前駆体（日産化学（株）製ＳＥ−１００）をスピナー
法によって塗布後、焼成法を用いて形成し、その表面に
はラビング処理を施して、２周波駆動液晶２の駆動特性
が好適に発現されるようにした。

【００３４】次に、一方のガラス基板１ａの周縁部には
印刷法によってシール材５を塗布し（但し、一部は塗布
せずに液晶注入口を設けておいた）、７０℃の温度での
３０分間の加熱を行って溶媒を蒸発させた。

【００３５】また、他方のガラス基板１ｂの表面には、
上述したシリカビーズを含有する溶液をスピンコート法
を用いて塗布した。

【００３６】その後、両法のガラス基板１ａ，１ｂを貼
り合わせて、加圧しながら１５０℃の温度で９０分間加
熱し、シール材５を硬化させた。

【００３７】次に、基板間隙には、２周波駆動液晶２を
等方相の温度で常圧注入し、その後、室温まで徐冷し
た。このとき、２周波駆動液晶２は、配向制御膜４ａ，
４ｂによって水平配向状態を取った。

【００３８】このようにして作成した液晶パネルＰに、
偏光板を取り付け、図２に示す波形の電圧を印加した。
同図に符号Ａで示す１０ＶのＤＣ（直流電圧）を印加す
ると２周波駆動液晶２は光を透過し、同図に符号Ｂで示
す１０Ｖ，５０ｋＨｚの交流電圧を印加すると２周波駆
動液晶２は光を遮断した。

【００３９】次に、本実施例の効果について説明する。

【００４０】本実施例によれば、駆動ドライバ等の構成
が簡素化され、コストの増大も回避できた。

【００４１】（実施例２）本実施例においては、配向制
御膜４ａ，４ｂとして、ポリビニルアルコール系のもの
（クラレ（株）製、Ｒ−２１０５）を用い、配向制御膜
４ａ，４ｂの焼成条件は約２００℃、１．５時間とし
た。それ以外の構成や製造条件は実施例１と同じにし
た。

【００４２】本実施例によれば、実施例１と同様の効果
が得られた。

【００４３】（実施例３）本実施例においては、液晶２
に、クロスオーバー周波数が１０ｋＨｚの２周波駆動液
晶ＤＦ０１ＸＸ（チッソ社製）を使用した。

【００４４】また、透明電極３ａ，３ｂを形成したガラ
ス基板１ａ，１ｂの表面に所定の溶液（すなわち、エタ
ノール中にオクタデシルエトキシシランを１重量％の濃
度で溶解させた溶液）をスピナーコートし、約１２０℃
の温度で１．５時間の加熱を施した。

【００４５】それ以外の構成や製造条件は実施例１と同
じにした。

【００４６】本実施例によれば、実施例１と同様の効果
が得られた。

【００４７】（実施例４）本実施例においては、液晶２
に、実施例１にて用いた２周波駆動液晶ＤＦ０５ＸＸ
と、ネマチック液晶（メルク社製、ＢＬ００１）とを、
重量比が１：１となるように混合したものを使用した。
それ以外の構成は、実施例１と同じにした。

【００４８】本実施例によれば、実施例１と同様の効果
が得られた。

【００４９】（実施例５）本実施例においては、液晶２
に、２周波駆動液晶ＤＦＯ５ＸＸと高分子前駆体混和試
料との混合物を使用した。なお、該高分子前駆体混和試
料は、２−ヒドロキシエチルメタクリレート４５部、
１、６−ヘキサンジオールジアクリレート５部を光透過
性バイアルに合計で５０μｌ程度以上になるよう分取、
混和して作成し、該高分子前駆体混和試料と２周波駆動
液晶ＤＦＯ５ＸＸとの混和は、重量比１：１となるよう
にバイアル中で行った。その際、光重合開始剤としてイ
ルガキュア１８４（チバガイギー社製）を０．５部加え
た。

【００５０】次に、上記の高分子前駆体混和試料と２周
波駆動液晶の混合物を１０５℃以上の温度で基板間隙に
注入した後、１０ｍＷ／ｃｍ² の強度の紫外線を１０分
間照射し、さらに紫外線を照射せずに３０分間静置し、
その後に室温まで徐冷した。この段階で前記液晶高分子
複合体を挟持した基板（以下、素子）は光散乱のため白
濁している。

【００５１】それ以外の構成や製造条件は実施例１と同
じにした。

【００５２】以上のようにして作成した液晶パネルＰ
を、偏光板を用いない状態で、図２に示す波形の駆動信
号で駆動した。液晶パネルＰは、駆動信号を印加する前は遮光状態
であり（図４の０〜ｔ₁ 参照）、図２に符号Ａで示す１００ＶのＤＣを印加したとこ
ろ光透過状態となり（図４のｔ₁ 〜ｔ₂ 参照）、ＤＣを３秒後にＯＦＦすると、光透過率は若干は低
下するものの光透過性は維持され（図４のｔ₂ 〜ｔ₃ 参
照）、図２に符号Ｂで示す６０Ｖ，５０ｋＨｚの交流電圧
を印加すると遮光状態となり（図４のｔ₃ 〜ｔ₄ 参
照）、該交流電圧を除去すると、光透過率は若干は上昇す
るものの遮光状態は維持された（図４のｔ₄ 〜ｔ₅ 参
照）。

【００５３】本実施例によれば、実施例１と同様の効果
が得られた。

【００５４】（実施例６）本実施例においては、住友ベ
ークライト製のＩＴＯ／ＰＥＳフィルム基板を用い、Ｉ
ＴＯ膜をフォトレジストを用いてパターニングすると共
に酸水溶液でエッチングし、基板１ａ，１ｂと電極３
ａ，３ｂとの積層体を構成させた。

【００５５】その他の構成は実施例１と同じにした。

【００５６】本実施例によれば、実施例１と同様の効果
が得られた。

【００５７】（実施例７）本実施例においてはガラス基
板１ａ，１ｂのサイズを１０ｍｍ角とし、ガラス基板１
ａ，１ｂの表面には、図５に示す形状でＩＴＯからなる
透明電極３ａ，３ｂをマトリクス状にパターニングし
た。なお、符号１１ａ，１１ｂは透明電極３ａ，３ｂの
引き出しパターンを示す。

【００５８】また、電極３ａ，３ｂには、図６に示すよ
うに、ドライバ回路２０を介して駆動制御信号発生回路
２１を接続し、図２に示す波形の駆動信号を印加した。

【００５９】本実施例によれば、図２に符号Ａで示す１
０ＶのＤＣを印加した画素は光透過状態となり、図２に
符号Ｂで示す１０Ｖ，５０ｋＨｚの交流電圧を印加する
と遮光状態となった。

【００６０】（実施例８）本実施例においては、一方の
電極３ａは、上記実施例７と同じ形状で同じ材質の透明
電極とし、他方の電極３ｂは、上記実施例７と同じ形状
のものをＴｉＣにて作成した。

【００６１】それ以外の構成や製造方法は実施例７と同
様にした。

【００６２】本実施例によれば、図２に符号Ａで示す１
０ＶのＤＣを印加し、透明電極３ａを形成したガラス基
板１ａの側から観察したところ、液晶２は透過状態とな
って黒色の電極３ｂが視認された。また、図２に符号Ｂ
で示す１０Ｖ，５０ｋＨｚの交流電圧を印加すると遮光
状態となった。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
２周波駆動液晶には、直流電圧と交流電圧とを印加すれ
ば良く、異なる周波数の電圧を印加する必要はないこと
から、駆動ドライバ等の構成が簡素化され、コストの増
大も回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶パネルの構造の一実施の形態
を示す断面図。

【図２】本発明に係る液晶パネルに印加する駆動信号の
波形を示す波形図。

【図３】電極の形状の一例を示す平面図。

【図４】本発明の効果を説明するための波形図。

【図５】電極の形状の一例を示す平面図。

【図６】本発明に係る液晶パネルの周辺機器を説明する
ためのブロック図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂガラス基板（基板）２２周波駆動液晶（液晶）３ａ，３ｂ透明電極（電極）Ｐ液晶パネル（液晶素子）Ａ直流電圧Ｂ交流電圧

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定距離を開けた状態に配置された一対
の基板と、これら一対の基板の間に挟持された液晶と、
該液晶を挟み込むように配置された一対の電極と、を備
えた液晶素子を駆動する、液晶素子の駆動方法におい
て、前記液晶が２周波駆動液晶を含有し、かつ、前記液晶の駆動は、直流電圧の印加と、クロスオーバー
周波数を超える周波数の交流電圧の印加と、によって行
う、ことを特徴とする液晶素子の駆動方法。
【請求項２】前記２周波駆動液晶は、異なる周波数の
電圧印加を行なうことによって異なる符号の誘電異方性
を示す液晶性化合物である、請求項１に記載の液晶素子の駆動方法。
【請求項３】前記直流電圧の印加によって前記液晶を
光透過状態とし、かつ、前記交流電圧の印加によって前記液晶を遮光状態とす
る、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶素子の駆
動方法。
【請求項４】前記液晶が、前記２周波駆動液晶と非液
晶化合物との混合物である、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載
の液晶素子の駆動方法。
【請求項５】前記非液晶化合物が高分子である、ことを特徴とする請求項４に記載の液晶素子の駆動方
法。
【請求項６】前記液晶が接する面に配向処理が施され
てなる、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載
の液晶素子の駆動方法。