JP2609856B2 - 電気光学装置 - Google Patents
電気光学装置Info
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、強誘電性カイラルスメクチック液晶を用
いた液晶表示装置、オプティカルシャッター、カメラ用
シャッター等、種々の電気光学装置において、その特性
を一層向上させた強誘電性カイラルスメクチック液晶表
示を提供することを目的としている。
いた液晶表示装置、オプティカルシャッター、カメラ用
シャッター等、種々の電気光学装置において、その特性
を一層向上させた強誘電性カイラルスメクチック液晶表
示を提供することを目的としている。
本発明は強誘電性液晶電気光学装置おいて、高分子配
向膜等にラビング処理等の一軸配向処理を施した配向法
を用いた場合、上下の配向膜に、全表面エネルギー（分
散表面エネルギー＋極性表面エネルギー）高い配向膜と
すると、高コントラスト等の優れた表示特性が実現でき
る。
向膜等にラビング処理等の一軸配向処理を施した配向法
を用いた場合、上下の配向膜に、全表面エネルギー（分
散表面エネルギー＋極性表面エネルギー）高い配向膜と
すると、高コントラスト等の優れた表示特性が実現でき
る。
液晶は、表示装置、プリンタ用シャッターアレイ、カ
メラ用シャッター等、種々の電気光学装置に使われてい
る。
メラ用シャッター等、種々の電気光学装置に使われてい
る。
液晶パネルは、小型で薄くさらに消費電力が少ない等
の優れた特性がある。
の優れた特性がある。
近年、液晶の中でも高速応答性と記録保持性を持つデ
ィスプレイ等の電気光学装置としてカイラルスメクチッ
クＣ液晶（以下SmC＊と呼ぶ）等の強誘電性液晶を使用
した液晶パネルが注目されている。このカイラルスメク
チックＣ相を持つ液晶として、例えば、ｐ−（ｐ−ｎ−
デシロキシベジリデンアミノ）−２−メチルブチルシナ
メート（DOBAMBC）が広く知られている。この液晶は、
第３図に示したように一定の方位角を持って層毎に捩れ
た螺旋構造を取って配列している。
ィスプレイ等の電気光学装置としてカイラルスメクチッ
クＣ液晶（以下SmC＊と呼ぶ）等の強誘電性液晶を使用
した液晶パネルが注目されている。このカイラルスメク
チックＣ相を持つ液晶として、例えば、ｐ−（ｐ−ｎ−
デシロキシベジリデンアミノ）−２−メチルブチルシナ
メート（DOBAMBC）が広く知られている。この液晶は、
第３図に示したように一定の方位角を持って層毎に捩れ
た螺旋構造を取って配列している。
ところで、このSmC＊をその螺旋周期（通常数μｍ）
よりも小さい２μｍ程度の間隔を持った２枚の基板１の
間に注入して液晶セルを構成すると（第１図）液晶分子
は、螺旋構造を消失して分子軸を基板に平行にして層の
法線方向から±θだけ傾いた状態で配列する。すなわ
ち、セルに注入された液晶は、第２図に示したように層
の法線から時計回りに再度θ傾いたドメインと、反時計
回りにθつまり、−θ傾いたドメインが混在した状態で
配列する。
よりも小さい２μｍ程度の間隔を持った２枚の基板１の
間に注入して液晶セルを構成すると（第１図）液晶分子
は、螺旋構造を消失して分子軸を基板に平行にして層の
法線方向から±θだけ傾いた状態で配列する。すなわ
ち、セルに注入された液晶は、第２図に示したように層
の法線から時計回りに再度θ傾いたドメインと、反時計
回りにθつまり、−θ傾いたドメインが混在した状態で
配列する。
また、SmC＊液晶分子は、分子軸と垂直な方向に電気
双極子を持ち、電界の印加により±θに二つの状態を取
る。液晶分子は、偏光特性を持つため、上述のセルに対
してセルの両面に偏光板を配設すると、液晶分子の配列
方向により光学的明暗状態が生じ、液晶表示パネル、シ
ャッターアレイ等の機能を持たせることができる。さら
に、SmC＊液晶等の強誘電性液晶は、μsecオーダーの高
速応答、メモリー性、急峻なしきい値特性、高コントラ
スト等の優れた性質を持つとされていた。
双極子を持ち、電界の印加により±θに二つの状態を取
る。液晶分子は、偏光特性を持つため、上述のセルに対
してセルの両面に偏光板を配設すると、液晶分子の配列
方向により光学的明暗状態が生じ、液晶表示パネル、シ
ャッターアレイ等の機能を持たせることができる。さら
に、SmC＊液晶等の強誘電性液晶は、μsecオーダーの高
速応答、メモリー性、急峻なしきい値特性、高コントラ
スト等の優れた性質を持つとされていた。
しかし、この優れた性質は、液晶分子の配向状態によ
って大きく左右される。配向状態は、配向法によってほ
ぼ決定されると考えてよい。従来、SmA相、又はSmC＊相
において微小な流動を起されて配向させる。“Shearing
法”やポリエチレンテレフタレート等の高分子フィルム
をパネルのスペーサーとして、そのスペーサーの側面に
平行に分子が配列する特性を利用したスペーサー配向法
等の配向法が提案されてきた。しかし、これらの方法
は、工業的に、適していないと考えられており、TN液晶
で用いられている高分子薄膜等をラビング処理した配向
膜による配向法を中心に検討されていた。この配向法に
は、両基板上の配向膜をともにラビング処理する等の一
軸処理する両側一軸処理法と片側のみ一軸処理し、他方
には一軸処理を施さない片側一軸処理法（例えば特開昭
61−20930）が知られていた。
って大きく左右される。配向状態は、配向法によってほ
ぼ決定されると考えてよい。従来、SmA相、又はSmC＊相
において微小な流動を起されて配向させる。“Shearing
法”やポリエチレンテレフタレート等の高分子フィルム
をパネルのスペーサーとして、そのスペーサーの側面に
平行に分子が配列する特性を利用したスペーサー配向法
等の配向法が提案されてきた。しかし、これらの方法
は、工業的に、適していないと考えられており、TN液晶
で用いられている高分子薄膜等をラビング処理した配向
膜による配向法を中心に検討されていた。この配向法に
は、両基板上の配向膜をともにラビング処理する等の一
軸処理する両側一軸処理法と片側のみ一軸処理し、他方
には一軸処理を施さない片側一軸処理法（例えば特開昭
61−20930）が知られていた。
しかしながら、前記配向法において強誘電性液晶が有
する優れた性質を十分発揮できる配向状態が実現されな
かった。特に、高コントラストは理論的に理想状態で表
示が行なわれるとしたとき、ほぼTNのスタティック駆動
と同等のコントラストが得られると言われてきた。事
実、スタティックに正負の直流電界を印加しON・OFFさ
せるとTNのスタティック並のコントラストが得られる。
しかるに、ダイナミック駆動の場合は、直流電界により
誘起された配向状態と異なった配向状態でON・OFFが行
なわれており、従って２〜５程度の低コントラストしか
実現できないという問題点があった。
する優れた性質を十分発揮できる配向状態が実現されな
かった。特に、高コントラストは理論的に理想状態で表
示が行なわれるとしたとき、ほぼTNのスタティック駆動
と同等のコントラストが得られると言われてきた。事
実、スタティックに正負の直流電界を印加しON・OFFさ
せるとTNのスタティック並のコントラストが得られる。
しかるに、ダイナミック駆動の場合は、直流電界により
誘起された配向状態と異なった配向状態でON・OFFが行
なわれており、従って２〜５程度の低コントラストしか
実現できないという問題点があった。
本発明は従来の技術の問題点を解決することを目的と
し、高分子等の一軸配向処理を施した配向法を用いると
き、高分子等の配向膜に高エネルギー表面の配向膜を用
いる事により高コントラストを実現しようとするもので
ある。高エネルギー表面とは、全表面エネルギーが、40
dyn/cm,前後の表面を意味する。また、上下配向膜をと
もに一軸配向処理した系でも、一方のみ一軸配向処理を
施した系においても前記高エネルギー表面による同一効
果が得られる。
し、高分子等の一軸配向処理を施した配向法を用いると
き、高分子等の配向膜に高エネルギー表面の配向膜を用
いる事により高コントラストを実現しようとするもので
ある。高エネルギー表面とは、全表面エネルギーが、40
dyn/cm,前後の表面を意味する。また、上下配向膜をと
もに一軸配向処理した系でも、一方のみ一軸配向処理を
施した系においても前記高エネルギー表面による同一効
果が得られる。
固体表面自由エネルギーγＳは、水及びエチレングリ
コールの接触角を測定する事から求めた。
コールの接触角を測定する事から求めた。
固体の表面自由エネルギーは、Londonの分散力成分γ
S dと他の極性相互作用、水素結合等の成分の入ったγS p
の二つの大別される。γS pを極性表面エネルギー成分γ
S dを分散表面エネルギー成分という。
S dと他の極性相互作用、水素結合等の成分の入ったγS p
の二つの大別される。γS pを極性表面エネルギー成分γ
S dを分散表面エネルギー成分という。
γＳ＝γS d＋γS p また、液体との接触角θとの間には、次の関係が成り
たっている。
たっている。
γL d,γL pはそれぞれ液体の分散成分と極性成分。
上記二つの液体の接触角を測定して、γS d,γL pを求
め、その和から固体の表面自由エネルギーを算出した。
め、その和から固体の表面自由エネルギーを算出した。
強誘電性カイラルスメクチック液晶は、ネマチック液
晶と比較するとより強く界面と相互作用する。その主な
相互作用は、液晶分子の長軸方向に垂直に分極する双極
子が揃って生じる、自発分極PSと配向膜表面の極性基と
の相互作用である。
晶と比較するとより強く界面と相互作用する。その主な
相互作用は、液晶分子の長軸方向に垂直に分極する双極
子が揃って生じる、自発分極PSと配向膜表面の極性基と
の相互作用である。
この相互作用による液晶パネル内のフリーエネルギー
の寄与をFP3とすると、これは以下のように示される。
の寄与をFP3とすると、これは以下のように示される。
界面の法線方向のベクトルである。また、ネマチック液
晶と同様に強誘電性液晶は分散力による相互作用も存在
する。FPSと同様、これをFdとすると、以下のように書
ける。
晶と同様に強誘電性液晶は分散力による相互作用も存在
する。FPSと同様、これをFdとすると、以下のように書
ける。
ところで、液晶パネルの系全体のフリーエネルギー
は、上記FPS,FdSに弾性エネルギーによるフリーエネル
ギーとの和で表わされる。すなわち、 Ft＝Felas＋FpS＋Fds （３） Ftは、系の全フリーエネルギーであり、初期配向状態
は、Ftが０になるように決定される。最近の実験結果に
よると、初期配向状態は、二つの安定な配向状態があ
り、この状態でON・OFFしている事がわかっている。ま
た、その配向状態は層の折れ曲がりで特徴づけられると
されている。
は、上記FPS,FdSに弾性エネルギーによるフリーエネル
ギーとの和で表わされる。すなわち、 Ft＝Felas＋FpS＋Fds （３） Ftは、系の全フリーエネルギーであり、初期配向状態
は、Ftが０になるように決定される。最近の実験結果に
よると、初期配向状態は、二つの安定な配向状態があ
り、この状態でON・OFFしている事がわかっている。ま
た、その配向状態は層の折れ曲がりで特徴づけられると
されている。
第３図は、この配向状態の模式図を表わしている。層
の折れ曲がりは、配向膜の表面近傍の液晶が、プレティ
ルトしている事と関連している事が指摘されている。こ
の仮説に基づいて推論すると、基板に分子が平行に配向
し、強誘電性液晶によって実現される最高のコントラス
トが得られるホモジニアス配向は、界面近傍において液
晶分子がプレティルトを持たないようにせしめる事であ
ると結論づけられる。本発明による、高エネルギー表面
を形成する配向膜は、ぬれ性の良さから液晶分子を界面
に寝かしせしめる効果があると考えられる。
の折れ曲がりは、配向膜の表面近傍の液晶が、プレティ
ルトしている事と関連している事が指摘されている。こ
の仮説に基づいて推論すると、基板に分子が平行に配向
し、強誘電性液晶によって実現される最高のコントラス
トが得られるホモジニアス配向は、界面近傍において液
晶分子がプレティルトを持たないようにせしめる事であ
ると結論づけられる。本発明による、高エネルギー表面
を形成する配向膜は、ぬれ性の良さから液晶分子を界面
に寝かしせしめる効果があると考えられる。
〔実施例１〕 ナイロン６・６とナイロン12と共重合体を配向膜とし
て用いた。商品名は、日本リルクル製Ｍ−995である。
このポリアミドポリマーをキシレノールを溶媒とし、約
4wt％溶解せしめ、その後スピンナーコート法により、3
000rpm・30secの塗布条件でITO付きガラスに塗布した。
その後、140℃で2hr硬化を行った。この配向膜の表面エ
ネルギーを、接触角法により測定した所、以下のような
値を得た。
て用いた。商品名は、日本リルクル製Ｍ−995である。
このポリアミドポリマーをキシレノールを溶媒とし、約
4wt％溶解せしめ、その後スピンナーコート法により、3
000rpm・30secの塗布条件でITO付きガラスに塗布した。
その後、140℃で2hr硬化を行った。この配向膜の表面エ
ネルギーを、接触角法により測定した所、以下のような
値を得た。
高エネルギー表面を形成している事がわかる。この配
向膜を用い、片側一軸配向処理を施した２μｍのセルギ
ャップを有するパネルに、次のような液晶組成のピリミ
ジン系液晶を注入せしめた。このとき、第４図に示した
パルスによりON・OFFとさせた所、第５図のようなON状
態での分光透過率を示している。比較のために同一液晶
をポリイミド（日立化成ポリイミド,LX−1400）配向膜
の片側一軸配向処理したパネルのでON状態の分光透過率
を第６図に示した。
向膜を用い、片側一軸配向処理を施した２μｍのセルギ
ャップを有するパネルに、次のような液晶組成のピリミ
ジン系液晶を注入せしめた。このとき、第４図に示した
パルスによりON・OFFとさせた所、第５図のようなON状
態での分光透過率を示している。比較のために同一液晶
をポリイミド（日立化成ポリイミド,LX−1400）配向膜
の片側一軸配向処理したパネルのでON状態の分光透過率
を第６図に示した。
明らかに、ポリイミドは青いON状態であるが、ポリア
ミドＭ−995は、黒に近い分光透過率である。このとき
のコントラスト比は、 Ｃ・Ｒ＝８〜10 であった。
ミドＭ−995は、黒に近い分光透過率である。このとき
のコントラスト比は、 Ｃ・Ｒ＝８〜10 であった。
〔実施例２〕 ポリイミドポリマーでも、アミン，酸の種類により種
々の表面エネルギーを有する。ポリイミドの中で、高エ
ネルギー表面を形成する、日東電工製Ｘ−412を用いる
と、高コントラストが実現できる。Ｘ−412の4wt％溶液
を、スピンコート法により、3000rpn,30secの塗布条件
でITO付ガラスに塗布し、200℃,1hr硬化後、片側一軸配
向処理した２μｍパネルを作製した。このパネルに前記
ピリミジン系液晶を注入し、分光透過率、コントラスト
を求めた。第７図に分光透過率を示した。また、Ｘ−41
2の表面エネルギーとコントラストは、以下の通りであ
る。
々の表面エネルギーを有する。ポリイミドの中で、高エ
ネルギー表面を形成する、日東電工製Ｘ−412を用いる
と、高コントラストが実現できる。Ｘ−412の4wt％溶液
を、スピンコート法により、3000rpn,30secの塗布条件
でITO付ガラスに塗布し、200℃,1hr硬化後、片側一軸配
向処理した２μｍパネルを作製した。このパネルに前記
ピリミジン系液晶を注入し、分光透過率、コントラスト
を求めた。第７図に分光透過率を示した。また、Ｘ−41
2の表面エネルギーとコントラストは、以下の通りであ
る。
明らかに高コントラストが実現している事がわかる。
次に、各種表面エネルギーを示す配向膜とON状態での
色アイを比較する。表１にその結果を示した。
色アイを比較する。表１にその結果を示した。
35〜42dyn/cmに、BlueisH black→blackへの変化があ
ると考えられる。高エネルギー表面とは、40dyn/cm前後
の表面エネルギーを言い、この表面エネルギーを有する
配向膜により、黒レベルが得られる。すなわち、高コン
トラストが得られる。
ると考えられる。高エネルギー表面とは、40dyn/cm前後
の表面エネルギーを言い、この表面エネルギーを有する
配向膜により、黒レベルが得られる。すなわち、高コン
トラストが得られる。
高エネルギー表面を形成する配向剤は、強誘電性液晶
だけでなく、ネマチック液晶の配向にも適しており、強
誘電性液晶においてもΔεの正・負の如何にかかわらず
良好なコントラストが得られた。
だけでなく、ネマチック液晶の配向にも適しており、強
誘電性液晶においてもΔεの正・負の如何にかかわらず
良好なコントラストが得られた。
以上の実施例のように、特に強誘電性液晶に対して、
配向膜が高エネルギー表面を形成する配向膜において、
高コントラストが得られ、従来の低コントラストという
問題点を解決する事が可能となった。
配向膜が高エネルギー表面を形成する配向膜において、
高コントラストが得られ、従来の低コントラストという
問題点を解決する事が可能となった。
第１図は、電気光学装置の一実施例の模式図を示してい
る。図中液晶分子は強誘電性液晶の実施例としてホモジ
ニアス配向をした場合の状態をとっている。第２図は、
強誘電性液晶がホモジニアス配向をとる液晶分子の層と
の位置関係を表わした模式図である。第３図は、強誘電
性液晶の実際の配向状態と考えられているモデル図であ
る。第４図は、この配向した液晶を実験的にON・OFFさ
せる駆動波形を示している。第５図，第６図，第７図
は、強誘電性回路を挟持した場合それぞれ配向層にポリ
アミド配向剤Ｍ−995,ポリイミド配向剤LX−1400,ポリ
イミド配向剤Ｘ−412を用いたときの、分光透過率を示
している。 １……基板 ２……透明導電膜 ３……配向層 ４……液晶分子 ５……Ｃ−ディレクタ ６……ｎ−ディレクタ ７……偏光板 ８……液晶層 ９……ドメインウォール 10……層の法線方向
る。図中液晶分子は強誘電性液晶の実施例としてホモジ
ニアス配向をした場合の状態をとっている。第２図は、
強誘電性液晶がホモジニアス配向をとる液晶分子の層と
の位置関係を表わした模式図である。第３図は、強誘電
性液晶の実際の配向状態と考えられているモデル図であ
る。第４図は、この配向した液晶を実験的にON・OFFさ
せる駆動波形を示している。第５図，第６図，第７図
は、強誘電性回路を挟持した場合それぞれ配向層にポリ
アミド配向剤Ｍ−995,ポリイミド配向剤LX−1400,ポリ
イミド配向剤Ｘ−412を用いたときの、分光透過率を示
している。 １……基板 ２……透明導電膜 ３……配向層 ４……液晶分子 ５……Ｃ−ディレクタ ６……ｎ−ディレクタ ７……偏光板 ８……液晶層 ９……ドメインウォール 10……層の法線方向
Claims (3)
- 【請求項１】強誘電性液晶層とこの液晶層を挟持するよ
うに配置された基板と、前記液晶層への電圧印加手段
と、前記基板上に液晶層を配向制御する配向層と、少な
くとも一つの偏光板からなる電気光学装置において、２
枚の基板の配向制御する配向層が同一の高分子からな
り、該配向層の表面自由エネルギーが35dyn/cmを越える
ことを特徴とする電気光学装置。 - 【請求項２】配向制御する配向層が、ポリアミド系ポリ
マーであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の電気光学装置。 - 【請求項３】配向制御する配向層が、ポリイミド系ポリ
マーであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の電気光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62009762A JP2609856B2 (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | 電気光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62009762A JP2609856B2 (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | 電気光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63178213A JPS63178213A (ja) | 1988-07-22 |
| JP2609856B2 true JP2609856B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=11729286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62009762A Expired - Fee Related JP2609856B2 (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | 電気光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2609856B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6172221A (ja) * | 1984-09-17 | 1986-04-14 | Fujitsu Ltd | 液晶表示素子 |
| JPH067236B2 (ja) * | 1985-02-27 | 1994-01-26 | チッソ株式会社 | 液晶パネル |
| JPS6373223A (ja) * | 1986-09-17 | 1988-04-02 | Mitsubishi Electric Corp | 液晶表示素子 |
| JPS63158526A (ja) * | 1986-12-23 | 1988-07-01 | Asahi Glass Co Ltd | 液晶表示素子 |
-
1987
- 1987-01-19 JP JP62009762A patent/JP2609856B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63178213A (ja) | 1988-07-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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