JP2727239B2 - 強誘電性液晶素子 - Google Patents
強誘電性液晶素子Info
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Liquid Crystal Substances (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶テレビ等のディスプレイ用、光プリン
ターヘッド、光フーリエ変換素子、ライトバルブ等の液
晶やエレクトロケミクロミズムを利用するオプトエレク
トロニックス関連素子として有用な強誘電性液晶素子に
関するものである。
ターヘッド、光フーリエ変換素子、ライトバルブ等の液
晶やエレクトロケミクロミズムを利用するオプトエレク
トロニックス関連素子として有用な強誘電性液晶素子に
関するものである。
強誘電性液晶を表示素子として用いる方法は、クラー
クとラガバールが薄いセルにおける双安定状態を利用す
る表面安定化強誘電性液晶（SSFLC）セルを提案したこ
とにより、μ secオーダーの高速応答性及び電場を切っ
ても液晶分子の配向が変わらない特性（メモリー性）を
有する液晶セルの製作が可能となった。これらの方式の
表示素子を使用すれば、スイッチング素子などを用いな
いマルチプレックス駆動による単純マトリックス方式に
よる液晶表示素子の製作が可能となり、アクテイブマト
リックス方式のものに比べ、生産性やコスト、信頼性さ
らには大画面化などではるかに有利なものとなる。
クとラガバールが薄いセルにおける双安定状態を利用す
る表面安定化強誘電性液晶（SSFLC）セルを提案したこ
とにより、μ secオーダーの高速応答性及び電場を切っ
ても液晶分子の配向が変わらない特性（メモリー性）を
有する液晶セルの製作が可能となった。これらの方式の
表示素子を使用すれば、スイッチング素子などを用いな
いマルチプレックス駆動による単純マトリックス方式に
よる液晶表示素子の製作が可能となり、アクテイブマト
リックス方式のものに比べ、生産性やコスト、信頼性さ
らには大画面化などではるかに有利なものとなる。
しかし、この方法は、明と暗の二状態間のスイッチン
グであり、その中間状態を含むスイッチング作動を行う
ことはできない。
グであり、その中間状態を含むスイッチング作動を行う
ことはできない。
本発明は、上記課題を解決するもので、カイラルスメ
クチックＣ相において、少なくとも三安定状態を達成
し、簡便な印加方法によって、明、暗とその中間状態の
三段階以上のスイッチング動作が可能な液晶素子を提案
することを目的とするものである。
クチックＣ相において、少なくとも三安定状態を達成
し、簡便な印加方法によって、明、暗とその中間状態の
三段階以上のスイッチング動作が可能な液晶素子を提案
することを目的とするものである。
本発明の強誘電性液晶素子は、カイラルスメクチック
Ｃ相にある強誘電性液晶と当該液晶分子の固有の傾き角
を反転させる電場を印加する手段とを備えた強誘電性液
晶素子において、該強誘電性液晶が、下記一般式（Ｉ） （式中、Ｒはアルキル基、a,bは１または２で互いに異
なる数、m,nは１以上の整数で互いに異なる数を示す）
で表される化合物の少なくとも一種を含むものであり、
前記液晶分子の固有の傾き角とその反転角の間に当該液
晶分子の傾きを保持させる手段を設けたことから構成さ
れるものであり、また、特には、前記固有の傾き角とそ
の反転角の間に当該液晶分子の傾きを保持させる手段と
して、交流電界を印加する方法を用いることからなるも
のである。
Ｃ相にある強誘電性液晶と当該液晶分子の固有の傾き角
を反転させる電場を印加する手段とを備えた強誘電性液
晶素子において、該強誘電性液晶が、下記一般式（Ｉ） （式中、Ｒはアルキル基、a,bは１または２で互いに異
なる数、m,nは１以上の整数で互いに異なる数を示す）
で表される化合物の少なくとも一種を含むものであり、
前記液晶分子の固有の傾き角とその反転角の間に当該液
晶分子の傾きを保持させる手段を設けたことから構成さ
れるものであり、また、特には、前記固有の傾き角とそ
の反転角の間に当該液晶分子の傾きを保持させる手段と
して、交流電界を印加する方法を用いることからなるも
のである。
本発明に云うカイラルスメクチックＣ相にある強誘電
性液晶と当該液晶分子の固有の傾き角を反転させる電場
を印加する手段とを備えた強誘電性液晶素子とは、ガラ
ス等の透明な基板からなるセルの液晶化合物と接する側
に、NESA膜又はITO膜等の金属酸化物を透明電極として
形成し、必要に応じ、このセル内に、ポリイミド等の配
向膜を塗布し、この中に液晶化合物を封入し、さらに基
板の外側に、直交する偏光子を配置したものである。
性液晶と当該液晶分子の固有の傾き角を反転させる電場
を印加する手段とを備えた強誘電性液晶素子とは、ガラ
ス等の透明な基板からなるセルの液晶化合物と接する側
に、NESA膜又はITO膜等の金属酸化物を透明電極として
形成し、必要に応じ、このセル内に、ポリイミド等の配
向膜を塗布し、この中に液晶化合物を封入し、さらに基
板の外側に、直交する偏光子を配置したものである。
一方、本発明に用いる液晶は、カイラルスメクチック
Ｃ相の液晶状態を取りうるもので、当該液晶分子の固有
の傾き角とその反転角の間で、傾き角及びこの反転角以
外の角で、一つ以上の安定な液晶状態を取りうるもので
ある。このような性質はらせんのピッチが短くて自発分
極の大きい液晶において、多く発現する。この性質の液
晶は、単一の化合物でも、２種以上混合した液晶化合
物、あるいは非カイラルな液晶組成物にカイラルな液晶
化合物を１種あるいは２種以上添加した組成物でも得ら
れる。本発明においては、前記の性質を有するカイラル
な液晶化合物として、上記一般式（Ｉ）に示すものを用
いている。この化合物の理化学的性質や製造方法は、本
発明者らが先に出願した国際公開8807518号公報に詳細
に記載されている。
Ｃ相の液晶状態を取りうるもので、当該液晶分子の固有
の傾き角とその反転角の間で、傾き角及びこの反転角以
外の角で、一つ以上の安定な液晶状態を取りうるもので
ある。このような性質はらせんのピッチが短くて自発分
極の大きい液晶において、多く発現する。この性質の液
晶は、単一の化合物でも、２種以上混合した液晶化合
物、あるいは非カイラルな液晶組成物にカイラルな液晶
化合物を１種あるいは２種以上添加した組成物でも得ら
れる。本発明においては、前記の性質を有するカイラル
な液晶化合物として、上記一般式（Ｉ）に示すものを用
いている。この化合物の理化学的性質や製造方法は、本
発明者らが先に出願した国際公開8807518号公報に詳細
に記載されている。
一方、本発明に云う液晶分子の固有の傾き角とその反
転角の間に当該液晶分子の傾きを保持させる手段とは、
化合物により異なるため一概には決めれないが、上記固
有の傾き角を反転させる電場とは異なる強さの電場や交
流電場等を印加する手段をとることができる。特に、上
記一般式（Ｉ）に示した化合物の場合は、交流電場を印
加し、次いでショートさせることによって、極めて安定
な第３の傾き角を有する液晶状態を取る。従って、この
化合物の場合は、この化合物の固有の傾き角を反転させ
る電場を印加する手段の他に、交流電場を印加し、次い
でショートさせる手段を設けると良い。
転角の間に当該液晶分子の傾きを保持させる手段とは、
化合物により異なるため一概には決めれないが、上記固
有の傾き角を反転させる電場とは異なる強さの電場や交
流電場等を印加する手段をとることができる。特に、上
記一般式（Ｉ）に示した化合物の場合は、交流電場を印
加し、次いでショートさせることによって、極めて安定
な第３の傾き角を有する液晶状態を取る。従って、この
化合物の場合は、この化合物の固有の傾き角を反転させ
る電場を印加する手段の他に、交流電場を印加し、次い
でショートさせる手段を設けると良い。
尚、本発明で云う液晶分子の固有の傾き角とは、液晶
をセル内に入れた時に、層法線に対して、当該液晶分子
が傾く角度という。
をセル内に入れた時に、層法線に対して、当該液晶分子
が傾く角度という。
上述したような液晶セル中の液晶分子は、電界を印加
しない状態においては、層法線に対して、その液晶分子
の固有の傾き角θだけ傾いて配列する。今、一方の偏光
子Ａの偏光面を、この傾き角θに合わせ、他方の偏光子
Ｂのそれを直角に配置すると、偏光子Ａから入った偏光
は、液晶層内で偏光面が変化しないため、偏光子Ｂで遮
光されて、暗状態を示す。その状態で、法線に対し直角
に負の電界を印加すると液晶分子は反転し、前記と法線
を挾んで逆向きの角−θの方向に配列する。この場合、
偏光子Ａを透過した偏光は、液晶層で液晶分子に沿って
偏光面が回転し、偏光子Ｂを透過し、明状態を示す。こ
の傾き角θが22.5゜の場合、液晶層での偏光面の回転角
が45゜となり、コントラストが最も大きくなる。さら
に、この状態で電界を正に切替ることにより、液晶分子
が再び反転し、元の傾き角θの方向に配列する、尚、こ
のカイラルスメクチックＣ相にある強誘電性液晶は、上
記電界を切ってもそのままの配列を保持する、いわゆ
る、メモリー性を有する。これが、従来の液晶素子の基
本的な作動状態である。
しない状態においては、層法線に対して、その液晶分子
の固有の傾き角θだけ傾いて配列する。今、一方の偏光
子Ａの偏光面を、この傾き角θに合わせ、他方の偏光子
Ｂのそれを直角に配置すると、偏光子Ａから入った偏光
は、液晶層内で偏光面が変化しないため、偏光子Ｂで遮
光されて、暗状態を示す。その状態で、法線に対し直角
に負の電界を印加すると液晶分子は反転し、前記と法線
を挾んで逆向きの角−θの方向に配列する。この場合、
偏光子Ａを透過した偏光は、液晶層で液晶分子に沿って
偏光面が回転し、偏光子Ｂを透過し、明状態を示す。こ
の傾き角θが22.5゜の場合、液晶層での偏光面の回転角
が45゜となり、コントラストが最も大きくなる。さら
に、この状態で電界を正に切替ることにより、液晶分子
が再び反転し、元の傾き角θの方向に配列する、尚、こ
のカイラルスメクチックＣ相にある強誘電性液晶は、上
記電界を切ってもそのままの配列を保持する、いわゆ
る、メモリー性を有する。これが、従来の液晶素子の基
本的な作動状態である。
本発明は、このような液晶配列の他に、上記傾き角θ
とその反転角−θとの間に安定な液晶配列を取らせる。
この安定な配列は複数あっても良いことは云うまでもな
い。一つある場合についての作動状態を説明する。この
場合、液晶配列は、もっぱら、固有の傾き角θとその反
転角−θとの中間、すなわち層法線方向の配列をとる。
この状態においては、偏光子Ａを透過した偏光は、その
偏光面が前記２方向の中間である層方線方向まで回転
し、偏光子Ｂを一部の光が透過し、前記暗と明どの中間
状態を示す。従って、本発明の液晶素子は、従来のON−
OFFの二段階に対し、少なくとも三段階の表示が可能と
なる。また、この表示は、全て、スメクチックＣ相の液
晶状態で起こるため、メモリー性を有するものである。
とその反転角−θとの間に安定な液晶配列を取らせる。
この安定な配列は複数あっても良いことは云うまでもな
い。一つある場合についての作動状態を説明する。この
場合、液晶配列は、もっぱら、固有の傾き角θとその反
転角−θとの中間、すなわち層法線方向の配列をとる。
この状態においては、偏光子Ａを透過した偏光は、その
偏光面が前記２方向の中間である層方線方向まで回転
し、偏光子Ｂを一部の光が透過し、前記暗と明どの中間
状態を示す。従って、本発明の液晶素子は、従来のON−
OFFの二段階に対し、少なくとも三段階の表示が可能と
なる。また、この表示は、全て、スメクチックＣ相の液
晶状態で起こるため、メモリー性を有するものである。
（実施例１） 液晶材料として、次式で表される４−（２−メチルオ
クタノイル）ビフェニル,4−オクチルオキシ安息香酸エ
ステルを用いた。
クタノイル）ビフェニル,4−オクチルオキシ安息香酸エ
ステルを用いた。
ポリイミドを塗布し、ラビング処理を施した２枚のIT
O膜を有するガラスからなる厚さ2.6μｍのセルに、上記
液晶材料を注入し、等方性液体から徐冷することによ
り、液晶相を配向させた。この液晶を、カイラルスメク
チックＣ相を示す70℃に保ち、２つのITO膜電極間に、2
6Vpp、100Hzの三角波を印加した後、この電極間を短絡
させたところ、液晶層の法線方向を消光位とする状態が
発現する現象が確認された。
O膜を有するガラスからなる厚さ2.6μｍのセルに、上記
液晶材料を注入し、等方性液体から徐冷することによ
り、液晶相を配向させた。この液晶を、カイラルスメク
チックＣ相を示す70℃に保ち、２つのITO膜電極間に、2
6Vpp、100Hzの三角波を印加した後、この電極間を短絡
させたところ、液晶層の法線方向を消光位とする状態が
発現する現象が確認された。
このセルをクロスニコルの偏光顕微鏡を用い、セルの
透過光量をフォトダイオードで検出することにより、光
スイッチング素子としての機能を確認した。すなわち、
第１図のに示すように、先ず26Vpp、100Hzの三角波を
印加して、通常観測されるような２つの安定状態間のス
イッチングを行った。この結果を第１図に示した。こ
の図から、透過光量が、0.6の暗状態と、4.7の明状態の
安定な２つの状態をとっていることが分かる。次いで、
前記三角波を切り、両電極間を短絡させた。この結果を
第２図に示す。この図から、透過光量が、3.0の安定状
態をとっていることは明らで、液晶の層法線方向を消光
位とする第３の状態が発現されたことが分かる。
透過光量をフォトダイオードで検出することにより、光
スイッチング素子としての機能を確認した。すなわち、
第１図のに示すように、先ず26Vpp、100Hzの三角波を
印加して、通常観測されるような２つの安定状態間のス
イッチングを行った。この結果を第１図に示した。こ
の図から、透過光量が、0.6の暗状態と、4.7の明状態の
安定な２つの状態をとっていることが分かる。次いで、
前記三角波を切り、両電極間を短絡させた。この結果を
第２図に示す。この図から、透過光量が、3.0の安定状
態をとっていることは明らで、液晶の層法線方向を消光
位とする第３の状態が発現されたことが分かる。
（実施例２） 液晶化合物として、次式で表される４−（２−メチル
ノナノイル）フェニル,4′−ノニルオキシビフェニル−
４−カルボン酸エステルを用い、実施例１と同様な測定
を行った。
ノナノイル）フェニル,4′−ノニルオキシビフェニル−
４−カルボン酸エステルを用い、実施例１と同様な測定
を行った。
この結果、液晶層の法線方向を消光位とする状態が発
現する現象が確認され、70℃において透過光量が、0.6
の暗状態と、4.4の明状態の安定な２つの状態の間に、
透過光量が、2.7の第３の安定状態をとった。
現する現象が確認され、70℃において透過光量が、0.6
の暗状態と、4.4の明状態の安定な２つの状態の間に、
透過光量が、2.7の第３の安定状態をとった。
（実施例３） 液晶化合物として、次式で表される４−（２−メチル
オクタノイル）フェニル,4′−オクチルオキシビフェニ
ル−４−カルボン酸エステルを用い、実施例１と同様な
測定を行った。
オクタノイル）フェニル,4′−オクチルオキシビフェニ
ル−４−カルボン酸エステルを用い、実施例１と同様な
測定を行った。
この結果、液晶層の法線方向を消光位とする状態が発
現する現象が確認され、70℃において透過光量が、0.6
の暗状態と、4.4の明状態の安定な２つの状態の間に、
透過光量が、3.2の第３の安定状態をとった。
現する現象が確認され、70℃において透過光量が、0.6
の暗状態と、4.4の明状態の安定な２つの状態の間に、
透過光量が、3.2の第３の安定状態をとった。
（実施例４） 液晶化合物として、次式で表される４−（２−エチル
オクタノル）フェニル,4′−オクチルオキシビフェニル
−４−カルボン酸エステルを用い、実施例１と同様な測
定を行った。
オクタノル）フェニル,4′−オクチルオキシビフェニル
−４−カルボン酸エステルを用い、実施例１と同様な測
定を行った。
この結果、液晶層の法線方向を消光位とする状態が発
現する現象が確認され、87℃において透過光量が、0.4
の暗状態と、4.6の明状態の安定な２つの状態の間に、
透過光量が、2.2の第３の安定状態をとった。
現する現象が確認され、87℃において透過光量が、0.4
の暗状態と、4.6の明状態の安定な２つの状態の間に、
透過光量が、2.2の第３の安定状態をとった。
以上のような本発明の液晶素子は、液晶分子の固有の
傾き角とその反転角の間に、第３の液晶分子の傾きを保
持させる手段を設けるようにしたため、メモリー性を有
する少なくとも三安定状態を達成でき、明、暗とその中
間状態の三段階以上のスイッチング動作ができるという
格別の効果を有し、特に階調表示を行う場合、有用なも
のとなる。
傾き角とその反転角の間に、第３の液晶分子の傾きを保
持させる手段を設けるようにしたため、メモリー性を有
する少なくとも三安定状態を達成でき、明、暗とその中
間状態の三段階以上のスイッチング動作ができるという
格別の効果を有し、特に階調表示を行う場合、有用なも
のとなる。
第１図は、実施例１に示した液晶化合物を用いた素子
で、印加電界と透過光量の関係を示したものであ
る。また、第２図は、実施例１に示した液晶化合物を用
いた素子で、交流電界を印加した後、電界を切り、電極
間を短絡させたときの透過光量を示したものである。
で、印加電界と透過光量の関係を示したものであ
る。また、第２図は、実施例１に示した液晶化合物を用
いた素子で、交流電界を印加した後、電界を切り、電極
間を短絡させたときの透過光量を示したものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 利弘 埼玉県戸田市新曽南３丁目17番35号 日 本鉱業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−282724（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】カイラルスメクチックＣ相にある強誘電性
液晶と当該液晶分子の固有の傾き角を反転させる電場を
印加する手段とを備えた強誘電性液晶素子において、該
強誘電性液晶が、下記一般式（Ｉ） （式中、Ｒはアルキル基、a,bは１または２で互いに異
なる数、m,nは１以上の整数で互いに異なる数を示す）
で表される化合物の少なくとも一種を含むものであり、
前記液晶分子の固有の傾き角とその反転角の間に当該液
晶分子の傾きを保持させる手段を設けることを特徴とす
る強誘電性液晶素子。 - 【請求項２】請求項（１）の固有の傾き角とその反転角
の間に当該液晶分子の傾きを保持させる手段が、交流電
界を印加する方法であることを特徴とする強誘電性液晶
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1228349A JP2727239B2 (ja) | 1989-09-05 | 1989-09-05 | 強誘電性液晶素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1228349A JP2727239B2 (ja) | 1989-09-05 | 1989-09-05 | 強誘電性液晶素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0391719A JPH0391719A (ja) | 1991-04-17 |
| JP2727239B2 true JP2727239B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=16875072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1228349A Expired - Lifetime JP2727239B2 (ja) | 1989-09-05 | 1989-09-05 | 強誘電性液晶素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2727239B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2827269B2 (ja) * | 1989-04-25 | 1998-11-25 | セイコーエプソン株式会社 | 液晶素子の駆動方法 |
-
1989
- 1989-09-05 JP JP1228349A patent/JP2727239B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0391719A (ja) | 1991-04-17 |
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