JP2563553B2 - 強誘電性液晶組成物及び液晶表示装置 - Google Patents
強誘電性液晶組成物及び液晶表示装置Info
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- JP2563553B2 JP2563553B2 JP33325388A JP33325388A JP2563553B2 JP 2563553 B2 JP2563553 B2 JP 2563553B2 JP 33325388 A JP33325388 A JP 33325388A JP 33325388 A JP33325388 A JP 33325388A JP 2563553 B2 JP2563553 B2 JP 2563553B2
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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、新規な液晶組成物を含有する液晶表示装置
に係わり、特に強誘電性液晶組成物及び強誘電性液晶表
示装置に関するものである。
に係わり、特に強誘電性液晶組成物及び強誘電性液晶表
示装置に関するものである。
従来の技術 近年液晶表示は、腕時計、電卓等だけでなく映像機器
にも広く使われるようになり、液晶カラーテレビも市場
に出始めている。現在カラー表示用液晶パネルはネマチ
ック液晶を用いたものがその主流を占めている。しか
し、このネマチック液晶の諸特性は理想的とは言い難く
多くの問題を含んでいる。強誘電性液晶はその速い応答
速度、メモリー性等ネマチック液晶にはない諸特性を有
しておりディスプレイ装置への応用が考えられ多方面か
ら研究が進められている（オプトロニクス、1983、No.
9）。
にも広く使われるようになり、液晶カラーテレビも市場
に出始めている。現在カラー表示用液晶パネルはネマチ
ック液晶を用いたものがその主流を占めている。しか
し、このネマチック液晶の諸特性は理想的とは言い難く
多くの問題を含んでいる。強誘電性液晶はその速い応答
速度、メモリー性等ネマチック液晶にはない諸特性を有
しておりディスプレイ装置への応用が考えられ多方面か
ら研究が進められている（オプトロニクス、1983、No.
9）。
以下図面を見ながら強誘電性液晶について説明する。
第３図は強誘電性液晶分子の模式図である。強誘電性液
晶は通常スメクチック液晶と呼ばれる層構造を有する液
晶で、液晶分子は層法線方向に対してθだけ傾いた構造
をとっている。また、通常強誘電性液晶分子は、ラセミ
体でない光学活性な分子によって構成されている。
第３図は強誘電性液晶分子の模式図である。強誘電性液
晶は通常スメクチック液晶と呼ばれる層構造を有する液
晶で、液晶分子は層法線方向に対してθだけ傾いた構造
をとっている。また、通常強誘電性液晶分子は、ラセミ
体でない光学活性な分子によって構成されている。
第３図に於て、７は液晶分子、８は自発分極、９はＣ
ダイレクター、10はコーン、11は層構造、12は層法線方
向、13は傾き角θを示している。
ダイレクター、10はコーン、11は層構造、12は層法線方
向、13は傾き角θを示している。
第３図に示すように、強誘電性液晶分子は自発分極を
有しており、カイラルスメクチックＣ相に於ては、第３
図の円錐形10（コーン）の外側を自由に動くことができ
る。層毎に分子長袖の方向は少しだけずれており全体と
してはねじれ構造をとっている。次に強誘電性液晶の表
示原理について述べる。第４図は強誘電性液晶の動作原
理図である。第４図（ａ）は電圧無印加の状態、第４図
（ｂ）は紙面表から裏方向に電圧を印加した場合、第４
図（ｃ）は逆方向に電圧を印加した場合の動作原理図で
ある。
有しており、カイラルスメクチックＣ相に於ては、第３
図の円錐形10（コーン）の外側を自由に動くことができ
る。層毎に分子長袖の方向は少しだけずれており全体と
してはねじれ構造をとっている。次に強誘電性液晶の表
示原理について述べる。第４図は強誘電性液晶の動作原
理図である。第４図（ａ）は電圧無印加の状態、第４図
（ｂ）は紙面表から裏方向に電圧を印加した場合、第４
図（ｃ）は逆方向に電圧を印加した場合の動作原理図で
ある。
第４図に於て、14は層法線に対して分子の長軸が＋θ
傾いた液晶分子、15は層法線に対して分子の長軸が−θ
傾いた液晶分子、16は紙面表方向を向いている双極子モ
ーメント、17は紙面裏方向を向いている双極子モーメン
ト、18は２枚の偏光板の方向を示している。強誘電性液
晶を透明電極を有したガラス基板に挟みそのパネルの厚
みを螺旋ピッチ以下にすると第４図（ａ）のように螺旋
がほどけ層に対して分子が＋θ度傾いた領域と−θ度傾
いた領域に分れる。上下電極間紙面表から裏方向に電圧
を印加することにより第４図（ｂ）のようにセル全体が
＋θ度傾いたモノドメインになる。また、逆電圧を印加
すると第４図（ｃ）のようにセル全体が−θ度傾いたモ
ノドメインになる。従って、電気光学効果による複屈折
または２色性を利用すれば＋θ度傾いた２つの状態によ
り明暗を表すことができる。
傾いた液晶分子、15は層法線に対して分子の長軸が−θ
傾いた液晶分子、16は紙面表方向を向いている双極子モ
ーメント、17は紙面裏方向を向いている双極子モーメン
ト、18は２枚の偏光板の方向を示している。強誘電性液
晶を透明電極を有したガラス基板に挟みそのパネルの厚
みを螺旋ピッチ以下にすると第４図（ａ）のように螺旋
がほどけ層に対して分子が＋θ度傾いた領域と−θ度傾
いた領域に分れる。上下電極間紙面表から裏方向に電圧
を印加することにより第４図（ｂ）のようにセル全体が
＋θ度傾いたモノドメインになる。また、逆電圧を印加
すると第４図（ｃ）のようにセル全体が−θ度傾いたモ
ノドメインになる。従って、電気光学効果による複屈折
または２色性を利用すれば＋θ度傾いた２つの状態によ
り明暗を表すことができる。
強誘電性液晶をディスプレイに応用する場合、液晶材
料に要求される条件として以下のものがあげられる。
料に要求される条件として以下のものがあげられる。
室温を含む広い温度範囲で強誘電性液晶相（例えば
カイラルスメクチックＣ相）を示す。
カイラルスメクチックＣ相）を示す。
誘電性液晶の電界に対する応答速度τは、 τ＝η/Ps・Ｅ 但し、 η；粘度 Ps;自発分極 E;印加電場 で与えられる。このため、数μsecオーダーの高応答速
度を実現するためには、大きな自発分極をもつことが必
要である。
度を実現するためには、大きな自発分極をもつことが必
要である。
先述したように、強誘電性液晶の光学応答は、安定
な２状態（bistable state）により初めて実現される。
Clarkらによると、この状態を実現するためには、セル
ギャップｄを螺旋ピッチｐ以下にし螺旋をほどく必要が
ある。エヌ．エー．クラーク，エス．ティー．ラガヴァ
ル；アプル．フィズ．レット.,36 899（1980） （N.A.Clark,S.T.Lagerwall;Apll.Phys.Let.,36 899
（1980））このため、セル作製上作製容易なセルギャッ
プの厚いセルを利用するためには、強誘電性液晶の螺旋
ピッチを長くする必要がある。
な２状態（bistable state）により初めて実現される。
Clarkらによると、この状態を実現するためには、セル
ギャップｄを螺旋ピッチｐ以下にし螺旋をほどく必要が
ある。エヌ．エー．クラーク，エス．ティー．ラガヴァ
ル；アプル．フィズ．レット.,36 899（1980） （N.A.Clark,S.T.Lagerwall;Apll.Phys.Let.,36 899
（1980））このため、セル作製上作製容易なセルギャッ
プの厚いセルを利用するためには、強誘電性液晶の螺旋
ピッチを長くする必要がある。
強誘電性液晶の配向状態は、液晶材料の相系列によ
って異なり、特に強誘電性液晶相の高温側にスメクチッ
クＡ相（SmA）及びコレステリック相（Ch）を有する液
晶材料が良好な配向状態が得られると考えられている。
即ち、強誘電性液晶材料の相系列が、例えばカイラルス
メクチックＣ相の場合 Iso→Ch→SmA→SmC＊ 但し、 Iso;等方性液体 Ch;コレステリック相 SmA;スメクチックＡ相 SmC＊；カイラルスメクチックＣ相 であることが望ましい。
って異なり、特に強誘電性液晶相の高温側にスメクチッ
クＡ相（SmA）及びコレステリック相（Ch）を有する液
晶材料が良好な配向状態が得られると考えられている。
即ち、強誘電性液晶材料の相系列が、例えばカイラルス
メクチックＣ相の場合 Iso→Ch→SmA→SmC＊ 但し、 Iso;等方性液体 Ch;コレステリック相 SmA;スメクチックＡ相 SmC＊；カイラルスメクチックＣ相 であることが望ましい。
更に、上記のような相系列を持つ液晶材料の中でもCh
相のピッチが長いものの方が配向状態が良好であると考
えられている。
相のピッチが長いものの方が配向状態が良好であると考
えられている。
以上述べた条件以外にも液晶分子の傾き角θ等に対す
る様々な要求がある。
る様々な要求がある。
温度範囲の拡大のためには多くの強誘電性液晶材料を
混合してやる必要がある。このとき先述の４つの条件を
満たすためには多くの強誘電性液晶材料単体のコレステ
リック相及びカイラルスメクチックＣ相それぞれに於け
るピッチの左右の向き，大きさ，自発分極の極性等を総
て考慮しながら混合しなければならず、実用的な強誘電
性液晶組成物は得にくいと言う問題点があり、現在のと
ころセルギャップが２μｍ程度の薄い領域でしか双安定
性が得られないといった状態である。また、双安定性及
び閾値特性等の諸特性の長期的な安定性も重要な課題で
ある。
混合してやる必要がある。このとき先述の４つの条件を
満たすためには多くの強誘電性液晶材料単体のコレステ
リック相及びカイラルスメクチックＣ相それぞれに於け
るピッチの左右の向き，大きさ，自発分極の極性等を総
て考慮しながら混合しなければならず、実用的な強誘電
性液晶組成物は得にくいと言う問題点があり、現在のと
ころセルギャップが２μｍ程度の薄い領域でしか双安定
性が得られないといった状態である。また、双安定性及
び閾値特性等の諸特性の長期的な安定性も重要な課題で
ある。
発明が解決しようとする課題 従来の表示装置では強誘電性液晶素子の特性は経時的
に劣化し、その結果、良好な初期特性を維持することが
困難であるという問題点があった。
に劣化し、その結果、良好な初期特性を維持することが
困難であるという問題点があった。
本発明は上記問題点に鑑み、特性の経時変化をなくす
ための液晶組成物と、その液晶組成物を用いた液晶表示
装置を提供するものである。
ための液晶組成物と、その液晶組成物を用いた液晶表示
装置を提供するものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の液晶組成物及び液
晶表示素子は、脂肪族アミン、ベンジルアミン、ベンジ
ルエタノールアミン、メチルベンジルアミン、フェニル
プロピルアミンの群から選ばれるアミン類を少なくとも
一種類含有した強誘電性液晶組成物を用いることを特徴
とし、特性の経時変化を解消できるという特徴を備えた
ものである。
晶表示素子は、脂肪族アミン、ベンジルアミン、ベンジ
ルエタノールアミン、メチルベンジルアミン、フェニル
プロピルアミンの群から選ばれるアミン類を少なくとも
一種類含有した強誘電性液晶組成物を用いることを特徴
とし、特性の経時変化を解消できるという特徴を備えた
ものである。
作用 本発明は上記した液晶組成物を用いることにより、特
性の経時変化のない液晶組成物を提供し、さらに表示品
位の高い液晶表示装置を提供するものである。
性の経時変化のない液晶組成物を提供し、さらに表示品
位の高い液晶表示装置を提供するものである。
実施例 実施例（１） 最初に本実施例において使用した強誘電性液晶材料の
諸物性値を以下に示す。
諸物性値を以下に示す。
液晶材料:ZLI−3654（MERCK社） 相転移温度： チルト角:25゜Ps:29nC/cm2 また、本発明の脂肪族アミン、ベンジルアミン、ベン
ジルエタノールアミン、メチルベンジルアミン、フェニ
ルプロピルアミンの群から選ばれるアミン類（以下本明
細書ではアミン類と称す）としてジェファーミン（D23
0）を0.3wt％添加したときの相転移温度を以下に示す。
ジルエタノールアミン、メチルベンジルアミン、フェニ
ルプロピルアミンの群から選ばれるアミン類（以下本明
細書ではアミン類と称す）としてジェファーミン（D23
0）を0.3wt％添加したときの相転移温度を以下に示す。
相転移温度は、偏光顕微鏡によるテクスチャー観察お
よびDSC（示差走査熱量計）により測定した。なお、ジ
ェファーミン（D230）の構造式は、 である。
よびDSC（示差走査熱量計）により測定した。なお、ジ
ェファーミン（D230）の構造式は、 である。
以下本発明の一実施例を図面を参照しながら説明す
る。第１図は液晶セルの構造を示すものである。ここ
で、１及び１′は偏光板、２及び２′はガラス基板、３
及び３′は透明電極、４および４′は斜方蒸着により形
成されたカラム層、もしくは一定の配向処理を施した有
機配向膜層、５は少なくとも一種類のアミン類を含有し
た強誘電性液晶層、６はセル厚を一定に保つためのスペ
ーサーを表している。
る。第１図は液晶セルの構造を示すものである。ここ
で、１及び１′は偏光板、２及び２′はガラス基板、３
及び３′は透明電極、４および４′は斜方蒸着により形
成されたカラム層、もしくは一定の配向処理を施した有
機配向膜層、５は少なくとも一種類のアミン類を含有し
た強誘電性液晶層、６はセル厚を一定に保つためのスペ
ーサーを表している。
第２図は、強誘電性液晶の閾値特性を示したものであ
る。第２図（ａ）は強誘電性液晶材料としてZLI−3654
のみをセルに注入した場合、第２図（ｂ）はZLI−3654
にアミン類としてジェファーミン（D230）を0.3wt％添
加して得られる強誘電性液晶組成物をセルに注入した場
合、の1000時間後の閾値特性を示したものである。セル
ギャップは２μｍである。○は電圧を印加したときのMa
xの相対輝度でありバルクの応答を表し、Ｘは一連の測
定波形を1000ライン走査後の相対輝度でありメモリー応
答を表す。第２図より、液晶のみを注入した場合の1000
時間後の閾値特性が劣化しているのに対し、ジェファー
ミンを添加した液晶の閾値特性は1000時間後も対称かつ
急峻な特性を維持している。
る。第２図（ａ）は強誘電性液晶材料としてZLI−3654
のみをセルに注入した場合、第２図（ｂ）はZLI−3654
にアミン類としてジェファーミン（D230）を0.3wt％添
加して得られる強誘電性液晶組成物をセルに注入した場
合、の1000時間後の閾値特性を示したものである。セル
ギャップは２μｍである。○は電圧を印加したときのMa
xの相対輝度でありバルクの応答を表し、Ｘは一連の測
定波形を1000ライン走査後の相対輝度でありメモリー応
答を表す。第２図より、液晶のみを注入した場合の1000
時間後の閾値特性が劣化しているのに対し、ジェファー
ミンを添加した液晶の閾値特性は1000時間後も対称かつ
急峻な特性を維持している。
実施例（２）〜（７） 上記実施例１と同様の液晶表示装置を用い、アミン類
として第１表に示すアミンを添加したところ、実施例１
と同様に閾値特性は1000時間後も対称かつ急峻な特性を
示した。
として第１表に示すアミンを添加したところ、実施例１
と同様に閾値特性は1000時間後も対称かつ急峻な特性を
示した。
以上のように、上記各実施例によれば、強誘電性液晶
組成物に少なくとも一種類のアミン類を添加することに
より、閾値特性の経時的劣化を防止することができた。
これはアミン類による配向膜表面の修飾、液晶分子側両
間の相互作用の緩和等の効果と考えられる。また、アミ
ン類の添加により相転移における各転移が二次転移に近
ずく傾向にあり、そのため液晶分子の配向に関しても良
好な結果を示した。なお、液晶材料はZLI−3654に限定
されるものではない。
組成物に少なくとも一種類のアミン類を添加することに
より、閾値特性の経時的劣化を防止することができた。
これはアミン類による配向膜表面の修飾、液晶分子側両
間の相互作用の緩和等の効果と考えられる。また、アミ
ン類の添加により相転移における各転移が二次転移に近
ずく傾向にあり、そのため液晶分子の配向に関しても良
好な結果を示した。なお、液晶材料はZLI−3654に限定
されるものではない。
発明の効果 以上のように本発明は、強誘電性液晶組成物に脂肪族
アミン、ベンジルアミン、ベンジルエタノールアミン、
メチルベンジルアミン、フェニルプロピルアミンの群か
ら選ばれるアミン類を少なくとも一種類添加することに
より、メモリーおよび閾値特性等の経時的な劣化を防ぎ
良好な特性を維持することができた。
アミン、ベンジルアミン、ベンジルエタノールアミン、
メチルベンジルアミン、フェニルプロピルアミンの群か
ら選ばれるアミン類を少なくとも一種類添加することに
より、メモリーおよび閾値特性等の経時的な劣化を防ぎ
良好な特性を維持することができた。
第１図は本発明の実施例における強誘電性液晶セルの構
成図、第２図は強誘電性液晶組成物の閾値特性を示した
構成図、第３図は強誘電性液晶分子の動作範囲を示すコ
ーンを表す説明図、第４図は強誘電性液晶の動作原理図
である。 1,1′……偏光板、2,2′……ガラス板、3,3′……透明
電極、4,4′……斜方蒸着により形成されたSiOカラム
層、もしくは一定の配向処理を施した有機配向膜層、５
……脂肪族アミン、ベンジルアミン、ベンジルエタノー
ルアミン、メチルベンジルアミン、フェニルプロピルア
ミンの群から選ばれるアミン類を少なくとも一種類含有
した強誘電性液晶層、６……スペーサー、７……液晶分
子、８……永久双極子、９……Ｃダイレクター、10……
コーン、11……層構造、12……層法線方向、13……傾き
角、14……層法線に対して分子の長軸が＋θ傾いた液晶
分子、15……層法線に対して分子の長軸が−θ傾いた液
晶分子、16……紙面表方向を向いている双極子モーメン
ト、17……紙面裏方向を向いている双極子モーメント、
18……２枚の偏光板の方向。
成図、第２図は強誘電性液晶組成物の閾値特性を示した
構成図、第３図は強誘電性液晶分子の動作範囲を示すコ
ーンを表す説明図、第４図は強誘電性液晶の動作原理図
である。 1,1′……偏光板、2,2′……ガラス板、3,3′……透明
電極、4,4′……斜方蒸着により形成されたSiOカラム
層、もしくは一定の配向処理を施した有機配向膜層、５
……脂肪族アミン、ベンジルアミン、ベンジルエタノー
ルアミン、メチルベンジルアミン、フェニルプロピルア
ミンの群から選ばれるアミン類を少なくとも一種類含有
した強誘電性液晶層、６……スペーサー、７……液晶分
子、８……永久双極子、９……Ｃダイレクター、10……
コーン、11……層構造、12……層法線方向、13……傾き
角、14……層法線に対して分子の長軸が＋θ傾いた液晶
分子、15……層法線に対して分子の長軸が−θ傾いた液
晶分子、16……紙面表方向を向いている双極子モーメン
ト、17……紙面裏方向を向いている双極子モーメント、
18……２枚の偏光板の方向。
フロントページの続き (72)発明者 望月 秀晃 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 佐谷 裕司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 木村 哲 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】強誘電性液晶組成物に脂肪族アミン、ベン
ジルアミン、ベンジルエタノールアミン、メチルベンジ
ルアミン、フェニルプロピルアミンの群から選ばれるア
ミン類を少なくとも一種類添加することを特徴とする強
誘電性液晶組成物。 - 【請求項２】請求項（１）記載の強誘電性液晶組成物を
用いた液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33325388A JP2563553B2 (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 強誘電性液晶組成物及び液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33325388A JP2563553B2 (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 強誘電性液晶組成物及び液晶表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02178389A JPH02178389A (ja) | 1990-07-11 |
| JP2563553B2 true JP2563553B2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=18264040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33325388A Expired - Fee Related JP2563553B2 (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 強誘電性液晶組成物及び液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2563553B2 (ja) |
-
1988
- 1988-12-29 JP JP33325388A patent/JP2563553B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02178389A (ja) | 1990-07-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |