JP2610516B2 - 液晶電気光学装置 - Google Patents
液晶電気光学装置Info
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- JP2610516B2 JP2610516B2 JP1167981A JP16798189A JP2610516B2 JP 2610516 B2 JP2610516 B2 JP 2610516B2 JP 1167981 A JP1167981 A JP 1167981A JP 16798189 A JP16798189 A JP 16798189A JP 2610516 B2 JP2610516 B2 JP 2610516B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、高速応答性と高コントラスト性を有するネ
マティック液晶を用いた電気光学装置に関する。
マティック液晶を用いた電気光学装置に関する。
従来より、時計，電卓等の表示素子としてTN（Twiste
d Nematic）型液晶電気光学装置が用いられてきた。こ
のTN型液晶電気光学装置の構成を第２図を用いて簡単に
説明する。
d Nematic）型液晶電気光学装置が用いられてきた。こ
のTN型液晶電気光学装置の構成を第２図を用いて簡単に
説明する。
誘電率の異方性が正のネマティック液晶を、互いに90
゜の角度で配向処理された基板（１），（２）の間に注
入することにより、液晶分子（３）のツイスト配向が生
じる（第２図）。そしてこの液晶に電界を加えると、電
界と誘電率異方性の相互作用により液晶分子の長軸が基
板と直角に配向する。そして液晶に電圧を印加しない時
の液晶分子の状態（ツイスト）と印加した時の状態とを
偏光板（４）を用いて識別していた。或いは、逆に誘電
率の異方性が負のネマティック液晶を、垂直配向処理を
行った一方の基板間に介在せしめる方法もあった。
゜の角度で配向処理された基板（１），（２）の間に注
入することにより、液晶分子（３）のツイスト配向が生
じる（第２図）。そしてこの液晶に電界を加えると、電
界と誘電率異方性の相互作用により液晶分子の長軸が基
板と直角に配向する。そして液晶に電圧を印加しない時
の液晶分子の状態（ツイスト）と印加した時の状態とを
偏光板（４）を用いて識別していた。或いは、逆に誘電
率の異方性が負のネマティック液晶を、垂直配向処理を
行った一方の基板間に介在せしめる方法もあった。
また、最近になって強誘電性液晶の研究が非常に進ん
できた。強誘電性液晶を用いた光学装置の構成は、２μ
ｍ程度とTN型液晶装置に比較してかなり薄い間隔を持た
せて液晶配向処理を施した基板を貼りあわせ、その基板
の間に液晶を注入する。強誘電性液晶分子は、電界を印
加しない状態で安定状態を２つ有しており、電界を印加
することによって一方の安定状態に分子が配向する。そ
して逆向きの電界を印加することによって、他の安定状
態に分子が配向する。そしてこの２つの液晶の状態を偏
光板を用いて識別することにより、明、暗を表示してい
た。
できた。強誘電性液晶を用いた光学装置の構成は、２μ
ｍ程度とTN型液晶装置に比較してかなり薄い間隔を持た
せて液晶配向処理を施した基板を貼りあわせ、その基板
の間に液晶を注入する。強誘電性液晶分子は、電界を印
加しない状態で安定状態を２つ有しており、電界を印加
することによって一方の安定状態に分子が配向する。そ
して逆向きの電界を印加することによって、他の安定状
態に分子が配向する。そしてこの２つの液晶の状態を偏
光板を用いて識別することにより、明、暗を表示してい
た。
この強誘電性液晶を用いた光学装置の場合、応答時間
が概ね数十μ秒と非常に速いため、各方面への応用が期
待されていた。
が概ね数十μ秒と非常に速いため、各方面への応用が期
待されていた。
しかしながら、前記TN型液晶電気光学装置は、一対の
基板の両方に液晶配向膜を形成しなければならず、さら
にはその一対の基板上の配向膜を互いに90゜になるよう
にラビング処理を施さなければならなかった。さらにTN
型液晶電気光学装置は、応答時間が数十ｍ秒と非常に遅
いため、時計，電卓などの小面積の表示以外への応用範
囲がせばめられていた。そして、応答速度をもっと速く
するためには、基板間隔を短くする方法が考えられる
が、基板間隔を短くすると、一方の基板と他方の基板の
間で液晶を90゜のツイスト配向させることができなくな
る。
基板の両方に液晶配向膜を形成しなければならず、さら
にはその一対の基板上の配向膜を互いに90゜になるよう
にラビング処理を施さなければならなかった。さらにTN
型液晶電気光学装置は、応答時間が数十ｍ秒と非常に遅
いため、時計，電卓などの小面積の表示以外への応用範
囲がせばめられていた。そして、応答速度をもっと速く
するためには、基板間隔を短くする方法が考えられる
が、基板間隔を短くすると、一方の基板と他方の基板の
間で液晶を90゜のツイスト配向させることができなくな
る。
また、強誘電性液晶を用いた電気光学装置においては
応答時間が確かに速いが、問題点も数多く存在する。
応答時間が確かに速いが、問題点も数多く存在する。
まず第１の問題点として、液晶の配向制御が非常に難
しいことがあげられる。従来よりラビング処理の他、酸
化珪素の斜方蒸着，または磁場を印加する方法，さらに
は温度勾配法等行われているが、どの方法を用いても現
状では均一な配向を得ることができない。そのため、高
いコントラストを得ることができない。
しいことがあげられる。従来よりラビング処理の他、酸
化珪素の斜方蒸着，または磁場を印加する方法，さらに
は温度勾配法等行われているが、どの方法を用いても現
状では均一な配向を得ることができない。そのため、高
いコントラストを得ることができない。
第２に、強誘電性液晶として用いることができるの
は、スメクチック相を示す液晶である。従って強誘電性
液晶はスメクチック液晶特有の層構造を有する。この層
構造は一度外力によってくずされると、外力を取り去っ
ても元に戻らない。元に戻すためには、加熱して一度等
方相に相転移させる必要があるため、外部からの微小な
衝撃で崩れてしまう層構造を有する強誘電性液晶は、実
用的ではない。
は、スメクチック相を示す液晶である。従って強誘電性
液晶はスメクチック液晶特有の層構造を有する。この層
構造は一度外力によってくずされると、外力を取り去っ
ても元に戻らない。元に戻すためには、加熱して一度等
方相に相転移させる必要があるため、外部からの微小な
衝撃で崩れてしまう層構造を有する強誘電性液晶は、実
用的ではない。
第３に強誘電性液晶は液晶自身の持つ自発分極のため
に配向膜との界面に電荷が蓄積し、液晶の分極と逆向き
の電界が形成されるため、長時間同じ画面を表示してお
くと、次に違う画面を表示しようとしても、前の表示が
残ってしまう（「やけ」と称する）という問題点を有す
る。
に配向膜との界面に電荷が蓄積し、液晶の分極と逆向き
の電界が形成されるため、長時間同じ画面を表示してお
くと、次に違う画面を表示しようとしても、前の表示が
残ってしまう（「やけ」と称する）という問題点を有す
る。
第４に強誘電性液晶を用いた電気光学装置のコントラ
スト比は、液晶のティルト角（またはコーン角）に大き
く依存するが、最も大きいコントラスト比を得られるテ
ィルト角（コーン角）の値は22.5゜（45゜）であること
が知られている。しかし、ティルト角（コーン角）が2
2.5゜（45゜）という条件のみを満たす液晶は、既に合
成されているが、他の重要な条件，例えば液晶が強誘電
性を示す温度範囲の問題や、交流パルスに対する応答性
の問題などをも同時に十分満足できる強誘電性液晶はま
だ開発されていない。そのため、現状ではティルト角よ
りも前記温度範囲の問題等が重要視されている。そのた
め、現在研究段階にある強誘電性液晶を用いた電気光学
装置のコントラスト比はあまり大きくない。以上問題点
により強誘電性液晶を表示装置として応用することは現
状では非常に困難である。
スト比は、液晶のティルト角（またはコーン角）に大き
く依存するが、最も大きいコントラスト比を得られるテ
ィルト角（コーン角）の値は22.5゜（45゜）であること
が知られている。しかし、ティルト角（コーン角）が2
2.5゜（45゜）という条件のみを満たす液晶は、既に合
成されているが、他の重要な条件，例えば液晶が強誘電
性を示す温度範囲の問題や、交流パルスに対する応答性
の問題などをも同時に十分満足できる強誘電性液晶はま
だ開発されていない。そのため、現状ではティルト角よ
りも前記温度範囲の問題等が重要視されている。そのた
め、現在研究段階にある強誘電性液晶を用いた電気光学
装置のコントラスト比はあまり大きくない。以上問題点
により強誘電性液晶を表示装置として応用することは現
状では非常に困難である。
上記問題点を解決するため本発明は、一対の基板間に
誘電率の異方性が正のネマティック液晶を介在せしめた
液晶電気光学装置であって、前記一対の基板間隔が従来
のネマティック液晶を用いた電気光学装置に比較して薄
く、かつ前記一対の基板のうち一方の基板の液晶に接す
る面には有機物質よりなる液晶配向層が形成されてい
て、該液晶配向層はラビング処理されてることを特徴と
する。
誘電率の異方性が正のネマティック液晶を介在せしめた
液晶電気光学装置であって、前記一対の基板間隔が従来
のネマティック液晶を用いた電気光学装置に比較して薄
く、かつ前記一対の基板のうち一方の基板の液晶に接す
る面には有機物質よりなる液晶配向層が形成されてい
て、該液晶配向層はラビング処理されてることを特徴と
する。
また、本発明に用いる液晶はネマティック液晶のみで
も良い。
も良い。
また本発明に用いる液晶には、カイラル成分が添加さ
れている。
れている。
従来のTN型液晶電気光学装置において、仮にラビング
を一方の基板のみに行ったとしたら、ラビングを行った
基板に接している液晶分子はラビング方向に配列する
が、ラビングを行わなかった基板に接する分子の配向方
向は全く規定されないため、液晶全体としての配向は規
定できない。
を一方の基板のみに行ったとしたら、ラビングを行った
基板に接している液晶分子はラビング方向に配列する
が、ラビングを行わなかった基板に接する分子の配向方
向は全く規定されないため、液晶全体としての配向は規
定できない。
しかし、従来のTN型液晶電気光学装置の基板間隔が概
ね８μｍ程度であるのに対し、本発明は概ね５μｍ以下
好ましくは3.5μｍ以下という薄い基板間隔を用いるた
め、たとえ一方の基板のみにラビング処理を行った場合
でもラビングの影響を液晶全体に与えることができ、液
晶層全体においてほぼラビング方向に液晶分子を配向さ
せることができる。
ね８μｍ程度であるのに対し、本発明は概ね５μｍ以下
好ましくは3.5μｍ以下という薄い基板間隔を用いるた
め、たとえ一方の基板のみにラビング処理を行った場合
でもラビングの影響を液晶全体に与えることができ、液
晶層全体においてほぼラビング方向に液晶分子を配向さ
せることができる。
本発明においては、従来のように液晶を90゜のツイス
ト配向を生じせしめないため、従来のような施光性を利
用した表示は行うことができない。従って、本発明にお
いては液晶の屈折率異方性を利用した表示を行う。
ト配向を生じせしめないため、従来のような施光性を利
用した表示は行うことができない。従って、本発明にお
いては液晶の屈折率異方性を利用した表示を行う。
本発明においては誘電率の異方性が正のネマティック
液晶を用いるため、液晶の配向制御が非常に容易であ
り、スメクティック液晶のように層を形成しないので、
外力により一度配向を乱されても外力が取り除かれた後
に、すみやかに配向がもとにもどるので等方相やネマテ
ィック相まで加熱する必要がない。
液晶を用いるため、液晶の配向制御が非常に容易であ
り、スメクティック液晶のように層を形成しないので、
外力により一度配向を乱されても外力が取り除かれた後
に、すみやかに配向がもとにもどるので等方相やネマテ
ィック相まで加熱する必要がない。
さらにネマティック液晶を用いているにもかかわら
ず、配向層は基板の一方だけで良い。
ず、配向層は基板の一方だけで良い。
一方の基板のみ配向層を形成した場合には、従来に比
較して工程数が削減でき、両方の基板に配向層を形成し
た場合には、一般には凹凸の激しいITO等の透明電極表
面の液晶の配向に与える悪影響を取り除くことができ
る。
較して工程数が削減でき、両方の基板に配向層を形成し
た場合には、一般には凹凸の激しいITO等の透明電極表
面の液晶の配向に与える悪影響を取り除くことができ
る。
本発明においては、液晶の応答時間は、従来のTN型液
晶に比較して非常に、速く、電界を印加した時の立ち上
がり時間は概ね数十μ秒であって、この値はほぼ強誘電
性液晶の応答時間に相当する。
晶に比較して非常に、速く、電界を印加した時の立ち上
がり時間は概ね数十μ秒であって、この値はほぼ強誘電
性液晶の応答時間に相当する。
以下に実施例を用いて本発明を説明する。
『実施例１』 本実施例によって得られた液晶セルの構造を第１図に
示し、説明する。
示し、説明する。
２枚のソーダガラス上にITOをDCマグネトロンスパッ
タ法を用いて形成し、公知のフォトリソ工程により電極
（５）を作製する。その後、一方の基板（１）の電極作
製面にポリアミック酸をオフセット印刷法により塗布
し、250℃で３時間加熱を行うことによって液晶配向層
（６）としてポリイミド薄膜を得る。そして綿布を用い
てラビングを行った後、直径2.8μｍのSiO2粒子をスペ
ーサーとして散布した。ただし、スペーサーは図示しな
い。
タ法を用いて形成し、公知のフォトリソ工程により電極
（５）を作製する。その後、一方の基板（１）の電極作
製面にポリアミック酸をオフセット印刷法により塗布
し、250℃で３時間加熱を行うことによって液晶配向層
（６）としてポリイミド薄膜を得る。そして綿布を用い
てラビングを行った後、直径2.8μｍのSiO2粒子をスペ
ーサーとして散布した。ただし、スペーサーは図示しな
い。
そして他方の基板（２）（ポリイミド薄膜を作製しな
い方）の電極作製面上に公知のスクリーン印刷法を用い
てシール印刷を行い、スペーサー散布済の基板と貼りあ
わせた基板の間隔を公知の干渉法により測定した後、ネ
マティック液晶を真空注入法により注入した。なお、基
板間隔については、５ヶ所測定したが2.7〜2.8μｍであ
った。
い方）の電極作製面上に公知のスクリーン印刷法を用い
てシール印刷を行い、スペーサー散布済の基板と貼りあ
わせた基板の間隔を公知の干渉法により測定した後、ネ
マティック液晶を真空注入法により注入した。なお、基
板間隔については、５ヶ所測定したが2.7〜2.8μｍであ
った。
液晶注入後、偏光顕微鏡を用いて観察を行った結果、
液晶分子（３）が液晶層全体でラビング方向に配向して
いることが判明した。そして、偏光板をクロスニコルに
して液晶の注入されたセルをはさんだ状態で、電極に電
圧を印加することにより、液晶の応答をオシロスコープ
を用いて観察した。この時用いた電圧パルスは、0V−15
Vの矩形波で周波数は20Hzである。
液晶分子（３）が液晶層全体でラビング方向に配向して
いることが判明した。そして、偏光板をクロスニコルに
して液晶の注入されたセルをはさんだ状態で、電極に電
圧を印加することにより、液晶の応答をオシロスコープ
を用いて観察した。この時用いた電圧パルスは、0V−15
Vの矩形波で周波数は20Hzである。
その結果、立ち上がり応答速度が62μ秒，立ち下がり
応答速度が5.3m秒であった。これは従来のTN型液晶電気
光学装置と比較して立ち上がり速度が、約1000倍でほぼ
強誘電性液晶の応答時間に相当した。この液晶の応答の
立ち上がりの様子としてオシロスコープ像を第３図
（ａ）、（ｂ）に示す。第３図（ａ）は電圧パルス、第
３図（ｂ）はそれに対する液晶の応答を示す。
応答速度が5.3m秒であった。これは従来のTN型液晶電気
光学装置と比較して立ち上がり速度が、約1000倍でほぼ
強誘電性液晶の応答時間に相当した。この液晶の応答の
立ち上がりの様子としてオシロスコープ像を第３図
（ａ）、（ｂ）に示す。第３図（ａ）は電圧パルス、第
３図（ｂ）はそれに対する液晶の応答を示す。
なお立ち上がり時間の測定は、電圧パルス印加時から
90％立ち上がるまでの時間とした。そして、立ち下がり
時間でも従来のTN型液晶電気光学装置に比較して約10倍
速くなっている。
90％立ち上がるまでの時間とした。そして、立ち下がり
時間でも従来のTN型液晶電気光学装置に比較して約10倍
速くなっている。
今まで述べたように本発明は従来の液晶電気光学装置
にはまったくなかった新しいモードで表示を行うことが
できるものであって、本発明を用いることにより液晶の
配向制御が非常に容易で、なおかつ応答速度の非常に速
い液晶電気光学装置が得られる。
にはまったくなかった新しいモードで表示を行うことが
できるものであって、本発明を用いることにより液晶の
配向制御が非常に容易で、なおかつ応答速度の非常に速
い液晶電気光学装置が得られる。
従って本発明は例えば大画面の液晶ディスプレイなど
多くの分野に応用が期待できる。
多くの分野に応用が期待できる。
第１図は本発明の液晶電気光学装置の構造の１例を示
す。 第２図は従来のTN型液晶電気光学装置の構造を示す。 第３図（ａ）、（ｂ）は本発明の液晶電気光学装置の電
圧パルスに対する液晶の応答を示す。 〔符号の説明〕 1,2……基板 ３……液晶分子 ４……偏光板 ５……電極 ６……液晶配向層
す。 第２図は従来のTN型液晶電気光学装置の構造を示す。 第３図（ａ）、（ｂ）は本発明の液晶電気光学装置の電
圧パルスに対する液晶の応答を示す。 〔符号の説明〕 1,2……基板 ３……液晶分子 ４……偏光板 ５……電極 ６……液晶配向層
Claims (2)
- 【請求項１】一対の基板間に誘電率の異方性が正のネマ
ティック液晶を介在せしめた液晶電気光学装置であっ
て、 前記一対の基板の一方の基板の液晶に接する面には、液
晶配向層が設けられ、 前記一対の基板の他方の基板の液晶に接する面には、液
晶配向層が設けられておらず、 前記一対の基板の間隔は、５μｍ以下であることを特徴
とする液晶電気光学装置。 - 【請求項２】一対の基板間に誘電率の異方性が正のネマ
ティック液晶を介在せしめた液晶電気光学装置であっ
て、 前記一対の基板の一方の基板の液晶に接する面には、液
晶配向層が設けられ、 前記一対の基板の他方の基板の液晶に接する面には、液
晶配向層が設けられておらず、 前記液晶には、カイラル成分が添加されていることを特
徴とする液晶電気光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1167981A JP2610516B2 (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 液晶電気光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1167981A JP2610516B2 (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 液晶電気光学装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18760592A Division JPH05188378A (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 液晶電気光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0331821A JPH0331821A (ja) | 1991-02-12 |
| JP2610516B2 true JP2610516B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=15859599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1167981A Expired - Fee Related JP2610516B2 (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 液晶電気光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2610516B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0618887A (ja) | 1992-06-30 | 1994-01-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 液晶電気光学装置 |
| US6693696B1 (en) | 1992-06-30 | 2004-02-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electro-optical device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63155034A (ja) * | 1986-12-18 | 1988-06-28 | Fujitsu Ltd | 液晶表示素子 |
-
1989
- 1989-06-28 JP JP1167981A patent/JP2610516B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 松本正一、角田市良著「液晶の最新技術」（１９８３−５−２５）株式会社工業調査会 ＰＰ．１３０〜１３３ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0331821A (ja) | 1991-02-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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