JP2773116B2 - 液晶表示素子 - Google Patents
液晶表示素子Info
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- JP2773116B2 JP2773116B2 JP13949087A JP13949087A JP2773116B2 JP 2773116 B2 JP2773116 B2 JP 2773116B2 JP 13949087 A JP13949087 A JP 13949087A JP 13949087 A JP13949087 A JP 13949087A JP 2773116 B2 JP2773116 B2 JP 2773116B2
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- phase
- electric field
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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、液晶表示素子に係り、特に自発分極と印加
電場との結合によって自発分極の方向が印加電場の極性
によって反転するカイラルスメクチックＣ相を封入する
事で、高精細で大容量表示が可能な強誘電性液晶表示装
置に関するものである。 〈従来の技術及び問題点〉 強誘電性を示す液晶の存在はR.B.メイヤー（R.B.Meye
r et al,J,phys（PARIS）、36、69（1975））によって1
975年に始めて報告された。この液晶分子の特徴は分子
内に永久双極子を示す部分と、光学活性を示す部分を有
する事である。もしこの分子がスメクチックＣ相を形成
すると光学活性の為に、第１図で示す様な固有のラセン
構造をなし（カイラルスメクチックＣ相：以下単にSmC
＊相という）、印加電場の極性に対し直接に結合し応答
する事の可能性が示唆された。この事もR.B.メイヤー等
により示されたのであるが、ネマチック型の液晶の様
に、表示装置に応用可能かどうかは疑問であった。これ
は永久双極子と印加電場の結合による応答がパルス応答
であることによる。ネマチック相を利用するツイステッ
ドネマチック型（以下TN型という）液晶の応答は誘電異
方性に起因する実効値応答であって、これはマトリック
ス駆動可能である。パルス応答性のみではマトリックス
駆動するには全く不十分である。この点について極めて
重要な貢献は先ず、クラークとラゲルバル（N.A.Clark
and S.T.Lagerwall,Appl.phys.Lett.36,899（1980））
によって1980年になされた。彼らはSmC＊相を２μｍ程
度の極めて薄い層にすると記憶効果が発現する事を見い
出した。第２図を用いて説明すると、セルギャップが厚
い場合には、液晶分子は円錐上のどの位置にも安定して
位置することができるが、ギャップがある臨界値（dc）
以下になると、基板に擬平行な２つの位置（201）、（2
02）だけに束縛される様になり、印加電場の極性（20
3、204）に応じこの２つの安定点間を超高速で移り変る
という事である。どちらかの安定点に移った後は、電場
を解放しても元の状態に止る性質を示す。クラーク等の
見い出した、記憶効果と超高速応答性及び前述のパルス
応答性は、TN型応答と基本的に異なる表示の可能性を示
唆した。 その最大の利点は、マトリックス駆動をして、表示容
量を増す、即ち走査線の数を増加させても画質が一定で
ある事が期待されたからである。実効値応答では画質は
走査線の数に強く依存し、増加させるに従って画質は低
下することがわかっている。この事が強誘電性液晶ディ
スプレイが待望される最大の理由と考えられる。現在で
はこのタイプのディスプレイの試作品が出来ているが、
特性的にも、量産技術的にも解決すべき問題は多い。表
示素子としての特性的な面から述べると、コントラスト
が低いという欠点がある。これはマトリックス駆動時に
は、非選択時にも電圧印加が避けられない為、これに同
期して第２図の位置（201）（202）の点を平衡な安定点
として振動する現象がある。振動するとクロスニコル下
では光がリークする為ぼやけてコントラストの低下の一
因となる。ペザントらは（J.P.Le Pesant et al、4th d
isplay Research Conference,C5（1984））は、この点
について極めて注目すべき知見を得た。それは誘電異方
性Δε（＝ε −ε⊥）が負の液晶は前述の振動が抑制
される可能性があるという事であった。液晶分子が円錐
の底辺（200）上を頂角（205）を支点として移動するの
は、自発分極成分が印加電場に追随するからであって、
追随できない速い交番電場に対してはTN的な誘電異方性
に基づくトルクが液晶分子に作用し分子の運動を拘束す
る様になると言う事である（以下交番電場重畳法と呼
ぶ）。実際にΔε＜０が負の場合、こうした効果が観測
され、コントラスト等の大巾な向上が見い出されてい
る。Δε＞０の液晶に対してはこのトルクは、分子が基
板面に垂直になる様に作用することが期待されるが、負
の場合の様に実用的意義があるかについては不明であ
る。 一方、強誘電性液晶はこうした物性に関わる電気光学
的特徴を生かす上でより基本的な配向制御に量産技術上
のより困難な問題がある。特に問題なのはスイッチング
の超高速性と記憶効果を維持する為に、セルのギャップ
をTN型ディスプレイの数分の１で、好しくは2.5μｍ〜
1.8μｍ程度に表示面全体を維持し、誤差を±0.2μｍ以
下にする事が我々の実験では必要である。セルギャップ
を維持する事は、例えば電極間にレジスト層を所望の厚
みで規則的に形成するなどの手段によって可能である。 より難しいのは、マトリックス駆動した場合に表示部
全体に渡り一様で均一に応答し表示できる配向層（SmC
＊のモノドメイン層）を得ることである。ネマチック相
は欠陥の無い配向層が形成でき、実用に供されているの
は公知である。 SmC＊相の配向が難しいのはネマチック相の低温側に
位置する相である為、粘度が高くより結晶相に近いから
と考えられる。それにもかかわらず配向制御法としては
TN型ディスプレイで用いられているラビング法や斜方蒸
着法が有効であって、我々の実験によれば、いずれの方
法でもディスプレイとして一応使用可能なモノドメイン
SmC＊相を形成できる。しかしながらSmC＊相は結晶相に
近いので、この結晶相に不完全な部分が生じるのは極め
て当然である。この原因は液晶中の不純物や、除冷時の
温度分布による歪の蓄積、配向膜等の界面条件など幾つ
かの原因が考えられる。この結晶構造の不完全な部分は
欠陥と総称されるが特に表示素子化の観点から問題とな
るのはジグザグ欠陥と呼ばれるものである。 第３図（イ）（ロ）に示すようにこれは小さいもので
涙滴状（300）のものから島状（301）の相当大きいもの
もある。特徴は欠陥がループをつくっており、このルー
プは細線状で先端部分にあるジグザグ部分（302）と帯
状の太いバンド部分（303）からなっていることであ
る。このループで区切られた外側と内側の部分は電気光
学的には同じ応答を示すが、組織構造的には相異がある
と考えられており、欠陥はこれら２つの組織の遷移域と
考えられている。このジグザグ欠陥はパネルの一部を圧
しSmC＊相にストレスがかかると発現する場合もある。 このジグザグ欠陥は表示素子として見た場合、次の二
つの意味で極めて問題である。１つは、このジグザグ欠
陥及びその近傍が絶えず光が透過する様に、即ち輝線と
して見える事である。ジグザグの密度が高い部分ではコ
ントラストが出ないということになる。この理由は欠陥
部分は記憶効果が発現せず、非選択時には緩和してしま
う為である。第２の点は交番電場重畳法に関するもので
ある。この方法は非選択時には、書き込みパルスよりパ
ルス幅の短かい高周波が印加される。第４図で示した高
周波部分（401）（402）を含む信号を誘電異方性Δεが
負の液晶に印加して応答詳しく観察したところ、高周波
部分（402）の電圧を上げるに従って（→高周波部分（4
01））、光透過量（403）の安定化が著しく促進される
事がわかった。（→光透明量（404））しかしながら、
電圧が上るにつれて、ジグザグ欠陥の各部を起点にして
新しい線状の欠陥（304）が成長するのが見い出され
た。この新たな欠陥（305）はジグザグ欠陥から離れた
場所からも独立に発生するが、この場合にはより高い電
圧が必要であった。後者の場合には、目に見えない歪の
集積点を核にしている様である。新たな欠陥は交番電場
の印加に伴い先に述べたトルクがSmC＊相に作用する
が、これに対しSmC＊相が柔軟に対応できないで組織に
食違いが発生するものと考えられる。模式的に示すと、
層のネジレ部分（501）がトルクの為、基板（500）に対
して平行部分（502）になる為と考えられる。（第５図
参照） 従ってこの目で見える形で表われたジグザグ欠陥及び
孤立した歪の集積部を排除する事は、SmC＊を表示組織
と用いる場合極めて重要である。しかしながら、このジ
グザグ欠陥を排除する技術については全く知られていな
い。 要約すれば、 強誘電性液晶表示素子のコントラストの低下、チラツ
キの直接的要因であり、また新たな欠陥発生の温床とし
て画質低下の間接的原因となるジグザグ欠陥を排除する
事は、強誘電性液晶を実用化する上で極めて重要であ
る。 〈問題を解決するための手段〉 上記目的を達成する為に本発明は、ジグザグ欠陥は安
定した僅かに構造の相異る２相を媒介する領域であっ
て、エネルギー的には歪の蓄積された不安定な部分であ
るとの認識に立ち、またこのジグザグ欠陥は周囲の安定
相とは近似的に弾性的に結びついていると考えられるの
で、この束縛に特有の固有振動数が存在するとし、この
固有振動数を有する交番電場をジグザグ欠陥の部分に印
加することで、この部分を振動させることでジグザグ欠
陥を消滅させ、もってこのジグザグ欠陥で区別されてい
た２相を同化できる事を発明の本旨とするものである。 〈発明の詳述〉 以下、実施例に基づいて本発明を説明する。第６図は
本分析に用いた液晶セルの断面図であり、標準的なもの
である。配向制御方法としては、ラビング法を用いた。
配向膜はポリイミド膜（601）（602）を使用し、このう
ち、片側のみラビング処理を施こし、セルギャップは2.
1μｍ程度とした。このセルに誘電異方性Δεが負の強
誘電性液晶CS1013（チッソ（株）製）を100℃の等方相
で界面張力を利用して封入した後、ゆっくりと除冷しモ
ノドメインSmC＊相を形成した。このSmC＊相を偏光顕微
鏡下で観察すると第３図で示した大小のジグザグ欠陥が
見い出される。波高値約10Vpp1Hzの交番電場を印加する
とこのジグザグ欠陥は輝線として観察され、また20KHz
の交番電場を印加すると波高値約45Vppでジグザグ欠陥
の各部を起点として新たな線状の亀裂が成長するのが観
察され、50Vppではジグザグ欠陥より離れた部分からも
発生が観察された。こうしたセルは改めて昇降温を同一
条件で行い再配向処理を施こすと、ほぼ同じ位置にジグ
ザグ欠陥が再現する。こうして得たセル、もしくはマト
リックスタイプのセルでも同様であるが、駆動する場合
には出来るだけ短かいパルス幅の短形波を用いる。CS10
13の場合には30Vpp〜20Vppを実用電圧域で1ms〜0.7ms程
度のパルス幅でスイッチングが発現した。このパルス幅
はほぼ液晶の応答時間に対応している。このセルに20Vp
pの交番電場（短波波、三角波、正弦波）で周波数を600
Hzから100Hz程度までゆっくりと連続的に変えながら、
ジグザグ欠陥の応答挙動を観察した。500Hzぐらいから
ジグザグ欠陥が動いている様にチラチラするのが見い出
される。これに対応しジグザグ部分で２本の線間の距離
が短かい部分や、小さい涙滴状の部分（300）は鋭角部
（302）の部分から全体が急速に消滅するのが見い出さ
れた。消滅しにくい長い部分や、大きなジグザグ欠陥の
消滅挙動を、印加交番電場の周波数をある決った周波数
に長時間固定しながらゆっくりと変化させて観察したと
ころ消滅のパタンとしては次の様であった。 第７図の（イ）のごとくジグザグ部が一本しかなく太
めで長いものは次第に細く短かくなって最終的にループ
が閉環して消滅する。 また平行線状の部分でくびれが発生してジグザグ欠陥
が分裂した後、それぞれが第７図（イ）のごとく消滅す
る（第７図（ロ）参照）。 第７図（ハ）に示すように、欠陥が極めて大きい場合
には、先ずジグザグ部分（702）の切れ込みが深くなり
ながら長さが短かくなるか途中でジグザグ部分（702）
が第７図（ロ）の様に分裂して小さくなる。更に上部の
シャープな線状でなく、幅広く見える帯状のバンド部分
（701）はアコーディオンのごとく振動しながら、全体
の環が小さくなる様に移動し、ジグザグの切れ込み部分
で合体すると分裂して、小さくなり消滅する。（第７図
（ハ）参照）こうしてループを維持しながら小さくなる
タイプの他に、ループが各部で切断される場合もある。
この場合には、ループが小さくなる自律的な運動は最早
見い出せず、切断点（703）から周囲に同化する形で欠
陥に沿って後退し消滅する。（第７図（ニ）参照）この
場合には、断片が消滅せず残る場合もあるが欠陥として
の活性は失われている様である。各部分の変化変動のし
易さはジグザグ欠陥の各部で異なり複雑であった。従っ
て同じ周波数のみの交番電場の印加では極めて排除しに
くい部分もある。この場合には振動数を変えると変化が
大きく促進された。 この事は欠陥のループの各部で印加電場に共鳴する固
有振動数に分布がある事の反映と考えられる。概ね先の
応答速度に対応したパルス幅程度の振動数から100Hzの
間でゆっくりスイープする事で次第に消滅した。波形と
しては三角波、短形波、正弦波間で際立った差は見い出
されなかった。印加電圧については、増加させると変化
が促進される部分もあるが概ね波高値20〜40Vppの範囲
で十分であった。但し変化が遅い場合に少し昇温すると
効果があった。強誘電性液晶CS1014については40℃に昇
温すると液晶の粘度の大巾な低下が期待されより動き易
くなり、ループの閉環速度、切断され易さおよび周囲へ
の同化速度に著しい向上が観察された。一般に温度を上
げると共鳴振動数が上昇する傾向があった。この方法は
マトリックス型電極の場合には、ジグザグ欠陥の存在す
る電極のみに選択的に交番電場を印加することで排除す
る事も可能である。更に除冷却時にも適用できる。即ち
等方相から徐冷してSmC＊相へ至る場合、スメクチック
Ａ相（SmA）もしくはコレステリック相（Ｎ＊）を経由
するが、これらの転移温度の低温側のSmC＊相へ移行し
てすぐ交番電場を印加し、600Hz〜200Hz間で周波数掃引
しつつ徐冷する事もでき、ジグザグ欠陥の抑制に大きな
効果のあることがわかった。この交番電場を印加する副
次的効果としては、目に見えない孤立した歪の集積点
（これは交番電場重畳法では線状欠陥発生の原因であ
る）の安定化にも効果があった。種々の振動数の交番電
場を印加してジグザグ欠陥を除去した後では、線状の亀
裂の発生が大巾に抑制されより高圧駆動が可能となった
ことで明らかになった。 〈発明の効果〉 本発明によればジグザグ欠陥の排除と孤立した歪の集
積部の安定化を促進する事で、コントラストのムラやチ
ラツキのない安定した画像表示が出来る高耐圧な強誘電
性液晶表示素子の提供が可能である。
電場との結合によって自発分極の方向が印加電場の極性
によって反転するカイラルスメクチックＣ相を封入する
事で、高精細で大容量表示が可能な強誘電性液晶表示装
置に関するものである。 〈従来の技術及び問題点〉 強誘電性を示す液晶の存在はR.B.メイヤー（R.B.Meye
r et al,J,phys（PARIS）、36、69（1975））によって1
975年に始めて報告された。この液晶分子の特徴は分子
内に永久双極子を示す部分と、光学活性を示す部分を有
する事である。もしこの分子がスメクチックＣ相を形成
すると光学活性の為に、第１図で示す様な固有のラセン
構造をなし（カイラルスメクチックＣ相：以下単にSmC
＊相という）、印加電場の極性に対し直接に結合し応答
する事の可能性が示唆された。この事もR.B.メイヤー等
により示されたのであるが、ネマチック型の液晶の様
に、表示装置に応用可能かどうかは疑問であった。これ
は永久双極子と印加電場の結合による応答がパルス応答
であることによる。ネマチック相を利用するツイステッ
ドネマチック型（以下TN型という）液晶の応答は誘電異
方性に起因する実効値応答であって、これはマトリック
ス駆動可能である。パルス応答性のみではマトリックス
駆動するには全く不十分である。この点について極めて
重要な貢献は先ず、クラークとラゲルバル（N.A.Clark
and S.T.Lagerwall,Appl.phys.Lett.36,899（1980））
によって1980年になされた。彼らはSmC＊相を２μｍ程
度の極めて薄い層にすると記憶効果が発現する事を見い
出した。第２図を用いて説明すると、セルギャップが厚
い場合には、液晶分子は円錐上のどの位置にも安定して
位置することができるが、ギャップがある臨界値（dc）
以下になると、基板に擬平行な２つの位置（201）、（2
02）だけに束縛される様になり、印加電場の極性（20
3、204）に応じこの２つの安定点間を超高速で移り変る
という事である。どちらかの安定点に移った後は、電場
を解放しても元の状態に止る性質を示す。クラーク等の
見い出した、記憶効果と超高速応答性及び前述のパルス
応答性は、TN型応答と基本的に異なる表示の可能性を示
唆した。 その最大の利点は、マトリックス駆動をして、表示容
量を増す、即ち走査線の数を増加させても画質が一定で
ある事が期待されたからである。実効値応答では画質は
走査線の数に強く依存し、増加させるに従って画質は低
下することがわかっている。この事が強誘電性液晶ディ
スプレイが待望される最大の理由と考えられる。現在で
はこのタイプのディスプレイの試作品が出来ているが、
特性的にも、量産技術的にも解決すべき問題は多い。表
示素子としての特性的な面から述べると、コントラスト
が低いという欠点がある。これはマトリックス駆動時に
は、非選択時にも電圧印加が避けられない為、これに同
期して第２図の位置（201）（202）の点を平衡な安定点
として振動する現象がある。振動するとクロスニコル下
では光がリークする為ぼやけてコントラストの低下の一
因となる。ペザントらは（J.P.Le Pesant et al、4th d
isplay Research Conference,C5（1984））は、この点
について極めて注目すべき知見を得た。それは誘電異方
性Δε（＝ε −ε⊥）が負の液晶は前述の振動が抑制
される可能性があるという事であった。液晶分子が円錐
の底辺（200）上を頂角（205）を支点として移動するの
は、自発分極成分が印加電場に追随するからであって、
追随できない速い交番電場に対してはTN的な誘電異方性
に基づくトルクが液晶分子に作用し分子の運動を拘束す
る様になると言う事である（以下交番電場重畳法と呼
ぶ）。実際にΔε＜０が負の場合、こうした効果が観測
され、コントラスト等の大巾な向上が見い出されてい
る。Δε＞０の液晶に対してはこのトルクは、分子が基
板面に垂直になる様に作用することが期待されるが、負
の場合の様に実用的意義があるかについては不明であ
る。 一方、強誘電性液晶はこうした物性に関わる電気光学
的特徴を生かす上でより基本的な配向制御に量産技術上
のより困難な問題がある。特に問題なのはスイッチング
の超高速性と記憶効果を維持する為に、セルのギャップ
をTN型ディスプレイの数分の１で、好しくは2.5μｍ〜
1.8μｍ程度に表示面全体を維持し、誤差を±0.2μｍ以
下にする事が我々の実験では必要である。セルギャップ
を維持する事は、例えば電極間にレジスト層を所望の厚
みで規則的に形成するなどの手段によって可能である。 より難しいのは、マトリックス駆動した場合に表示部
全体に渡り一様で均一に応答し表示できる配向層（SmC
＊のモノドメイン層）を得ることである。ネマチック相
は欠陥の無い配向層が形成でき、実用に供されているの
は公知である。 SmC＊相の配向が難しいのはネマチック相の低温側に
位置する相である為、粘度が高くより結晶相に近いから
と考えられる。それにもかかわらず配向制御法としては
TN型ディスプレイで用いられているラビング法や斜方蒸
着法が有効であって、我々の実験によれば、いずれの方
法でもディスプレイとして一応使用可能なモノドメイン
SmC＊相を形成できる。しかしながらSmC＊相は結晶相に
近いので、この結晶相に不完全な部分が生じるのは極め
て当然である。この原因は液晶中の不純物や、除冷時の
温度分布による歪の蓄積、配向膜等の界面条件など幾つ
かの原因が考えられる。この結晶構造の不完全な部分は
欠陥と総称されるが特に表示素子化の観点から問題とな
るのはジグザグ欠陥と呼ばれるものである。 第３図（イ）（ロ）に示すようにこれは小さいもので
涙滴状（300）のものから島状（301）の相当大きいもの
もある。特徴は欠陥がループをつくっており、このルー
プは細線状で先端部分にあるジグザグ部分（302）と帯
状の太いバンド部分（303）からなっていることであ
る。このループで区切られた外側と内側の部分は電気光
学的には同じ応答を示すが、組織構造的には相異がある
と考えられており、欠陥はこれら２つの組織の遷移域と
考えられている。このジグザグ欠陥はパネルの一部を圧
しSmC＊相にストレスがかかると発現する場合もある。 このジグザグ欠陥は表示素子として見た場合、次の二
つの意味で極めて問題である。１つは、このジグザグ欠
陥及びその近傍が絶えず光が透過する様に、即ち輝線と
して見える事である。ジグザグの密度が高い部分ではコ
ントラストが出ないということになる。この理由は欠陥
部分は記憶効果が発現せず、非選択時には緩和してしま
う為である。第２の点は交番電場重畳法に関するもので
ある。この方法は非選択時には、書き込みパルスよりパ
ルス幅の短かい高周波が印加される。第４図で示した高
周波部分（401）（402）を含む信号を誘電異方性Δεが
負の液晶に印加して応答詳しく観察したところ、高周波
部分（402）の電圧を上げるに従って（→高周波部分（4
01））、光透過量（403）の安定化が著しく促進される
事がわかった。（→光透明量（404））しかしながら、
電圧が上るにつれて、ジグザグ欠陥の各部を起点にして
新しい線状の欠陥（304）が成長するのが見い出され
た。この新たな欠陥（305）はジグザグ欠陥から離れた
場所からも独立に発生するが、この場合にはより高い電
圧が必要であった。後者の場合には、目に見えない歪の
集積点を核にしている様である。新たな欠陥は交番電場
の印加に伴い先に述べたトルクがSmC＊相に作用する
が、これに対しSmC＊相が柔軟に対応できないで組織に
食違いが発生するものと考えられる。模式的に示すと、
層のネジレ部分（501）がトルクの為、基板（500）に対
して平行部分（502）になる為と考えられる。（第５図
参照） 従ってこの目で見える形で表われたジグザグ欠陥及び
孤立した歪の集積部を排除する事は、SmC＊を表示組織
と用いる場合極めて重要である。しかしながら、このジ
グザグ欠陥を排除する技術については全く知られていな
い。 要約すれば、 強誘電性液晶表示素子のコントラストの低下、チラツ
キの直接的要因であり、また新たな欠陥発生の温床とし
て画質低下の間接的原因となるジグザグ欠陥を排除する
事は、強誘電性液晶を実用化する上で極めて重要であ
る。 〈問題を解決するための手段〉 上記目的を達成する為に本発明は、ジグザグ欠陥は安
定した僅かに構造の相異る２相を媒介する領域であっ
て、エネルギー的には歪の蓄積された不安定な部分であ
るとの認識に立ち、またこのジグザグ欠陥は周囲の安定
相とは近似的に弾性的に結びついていると考えられるの
で、この束縛に特有の固有振動数が存在するとし、この
固有振動数を有する交番電場をジグザグ欠陥の部分に印
加することで、この部分を振動させることでジグザグ欠
陥を消滅させ、もってこのジグザグ欠陥で区別されてい
た２相を同化できる事を発明の本旨とするものである。 〈発明の詳述〉 以下、実施例に基づいて本発明を説明する。第６図は
本分析に用いた液晶セルの断面図であり、標準的なもの
である。配向制御方法としては、ラビング法を用いた。
配向膜はポリイミド膜（601）（602）を使用し、このう
ち、片側のみラビング処理を施こし、セルギャップは2.
1μｍ程度とした。このセルに誘電異方性Δεが負の強
誘電性液晶CS1013（チッソ（株）製）を100℃の等方相
で界面張力を利用して封入した後、ゆっくりと除冷しモ
ノドメインSmC＊相を形成した。このSmC＊相を偏光顕微
鏡下で観察すると第３図で示した大小のジグザグ欠陥が
見い出される。波高値約10Vpp1Hzの交番電場を印加する
とこのジグザグ欠陥は輝線として観察され、また20KHz
の交番電場を印加すると波高値約45Vppでジグザグ欠陥
の各部を起点として新たな線状の亀裂が成長するのが観
察され、50Vppではジグザグ欠陥より離れた部分からも
発生が観察された。こうしたセルは改めて昇降温を同一
条件で行い再配向処理を施こすと、ほぼ同じ位置にジグ
ザグ欠陥が再現する。こうして得たセル、もしくはマト
リックスタイプのセルでも同様であるが、駆動する場合
には出来るだけ短かいパルス幅の短形波を用いる。CS10
13の場合には30Vpp〜20Vppを実用電圧域で1ms〜0.7ms程
度のパルス幅でスイッチングが発現した。このパルス幅
はほぼ液晶の応答時間に対応している。このセルに20Vp
pの交番電場（短波波、三角波、正弦波）で周波数を600
Hzから100Hz程度までゆっくりと連続的に変えながら、
ジグザグ欠陥の応答挙動を観察した。500Hzぐらいから
ジグザグ欠陥が動いている様にチラチラするのが見い出
される。これに対応しジグザグ部分で２本の線間の距離
が短かい部分や、小さい涙滴状の部分（300）は鋭角部
（302）の部分から全体が急速に消滅するのが見い出さ
れた。消滅しにくい長い部分や、大きなジグザグ欠陥の
消滅挙動を、印加交番電場の周波数をある決った周波数
に長時間固定しながらゆっくりと変化させて観察したと
ころ消滅のパタンとしては次の様であった。 第７図の（イ）のごとくジグザグ部が一本しかなく太
めで長いものは次第に細く短かくなって最終的にループ
が閉環して消滅する。 また平行線状の部分でくびれが発生してジグザグ欠陥
が分裂した後、それぞれが第７図（イ）のごとく消滅す
る（第７図（ロ）参照）。 第７図（ハ）に示すように、欠陥が極めて大きい場合
には、先ずジグザグ部分（702）の切れ込みが深くなり
ながら長さが短かくなるか途中でジグザグ部分（702）
が第７図（ロ）の様に分裂して小さくなる。更に上部の
シャープな線状でなく、幅広く見える帯状のバンド部分
（701）はアコーディオンのごとく振動しながら、全体
の環が小さくなる様に移動し、ジグザグの切れ込み部分
で合体すると分裂して、小さくなり消滅する。（第７図
（ハ）参照）こうしてループを維持しながら小さくなる
タイプの他に、ループが各部で切断される場合もある。
この場合には、ループが小さくなる自律的な運動は最早
見い出せず、切断点（703）から周囲に同化する形で欠
陥に沿って後退し消滅する。（第７図（ニ）参照）この
場合には、断片が消滅せず残る場合もあるが欠陥として
の活性は失われている様である。各部分の変化変動のし
易さはジグザグ欠陥の各部で異なり複雑であった。従っ
て同じ周波数のみの交番電場の印加では極めて排除しに
くい部分もある。この場合には振動数を変えると変化が
大きく促進された。 この事は欠陥のループの各部で印加電場に共鳴する固
有振動数に分布がある事の反映と考えられる。概ね先の
応答速度に対応したパルス幅程度の振動数から100Hzの
間でゆっくりスイープする事で次第に消滅した。波形と
しては三角波、短形波、正弦波間で際立った差は見い出
されなかった。印加電圧については、増加させると変化
が促進される部分もあるが概ね波高値20〜40Vppの範囲
で十分であった。但し変化が遅い場合に少し昇温すると
効果があった。強誘電性液晶CS1014については40℃に昇
温すると液晶の粘度の大巾な低下が期待されより動き易
くなり、ループの閉環速度、切断され易さおよび周囲へ
の同化速度に著しい向上が観察された。一般に温度を上
げると共鳴振動数が上昇する傾向があった。この方法は
マトリックス型電極の場合には、ジグザグ欠陥の存在す
る電極のみに選択的に交番電場を印加することで排除す
る事も可能である。更に除冷却時にも適用できる。即ち
等方相から徐冷してSmC＊相へ至る場合、スメクチック
Ａ相（SmA）もしくはコレステリック相（Ｎ＊）を経由
するが、これらの転移温度の低温側のSmC＊相へ移行し
てすぐ交番電場を印加し、600Hz〜200Hz間で周波数掃引
しつつ徐冷する事もでき、ジグザグ欠陥の抑制に大きな
効果のあることがわかった。この交番電場を印加する副
次的効果としては、目に見えない孤立した歪の集積点
（これは交番電場重畳法では線状欠陥発生の原因であ
る）の安定化にも効果があった。種々の振動数の交番電
場を印加してジグザグ欠陥を除去した後では、線状の亀
裂の発生が大巾に抑制されより高圧駆動が可能となった
ことで明らかになった。 〈発明の効果〉 本発明によればジグザグ欠陥の排除と孤立した歪の集
積部の安定化を促進する事で、コントラストのムラやチ
ラツキのない安定した画像表示が出来る高耐圧な強誘電
性液晶表示素子の提供が可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、SmC＊相のラセン構造を示す説明図である。
第２図は、SmC＊相を形成する液晶１分子の配位を示す
説明図である。第３図（イ）および（ロ）は、クロスニ
コル下で見い出されるジグザグ欠陥の例を模式的に示す
平面図である。 第４図（イ）は、交番電場重畳法に於ける印加波形の一
例を示す波形図であって、第４図（ロ）は第４図（イ）
に同期した光透過量の変化を示すグラフ図である。第５
図（イ）は、SmC＊の相構造を示す模式図で第５図
（ロ）は、高周波の交番電場が印加された際の相構造が
変化した後を示す模式図である。 第６図は、SmC＊相が形成される液晶表示用セルの実施
例を示す断面図である。第７図は、ジグザグ欠陥が消滅
するいくつかのパタンを示す説明図である。 100……液晶分子 101……自発分極の方向 102……基板 200……円錐の底辺 201、202……液晶分子の安定な位置 203、204……印加電場の方向 205……円錐の頂角 206……移動可能な領域 300……涙滴状欠陥 301……大きなジグザグ欠陥 302……先端部分及びジグザグ部分 303……バンド部分 400、405……書き込みパルス 401……高周波部分（低い波高値） 402……高周波部分（高い 〃 ） 403……光透過量（401に対応） 404……光透過量（402に対応） 500……基板 501……ネジレ部分 502……平行部分 600……液晶 601、602……配向膜 603……電極 604……スペーサー 605……ガラス基板 701……バンド部分 702……ジグザグ部分 703……切断片
第２図は、SmC＊相を形成する液晶１分子の配位を示す
説明図である。第３図（イ）および（ロ）は、クロスニ
コル下で見い出されるジグザグ欠陥の例を模式的に示す
平面図である。 第４図（イ）は、交番電場重畳法に於ける印加波形の一
例を示す波形図であって、第４図（ロ）は第４図（イ）
に同期した光透過量の変化を示すグラフ図である。第５
図（イ）は、SmC＊の相構造を示す模式図で第５図
（ロ）は、高周波の交番電場が印加された際の相構造が
変化した後を示す模式図である。 第６図は、SmC＊相が形成される液晶表示用セルの実施
例を示す断面図である。第７図は、ジグザグ欠陥が消滅
するいくつかのパタンを示す説明図である。 100……液晶分子 101……自発分極の方向 102……基板 200……円錐の底辺 201、202……液晶分子の安定な位置 203、204……印加電場の方向 205……円錐の頂角 206……移動可能な領域 300……涙滴状欠陥 301……大きなジグザグ欠陥 302……先端部分及びジグザグ部分 303……バンド部分 400、405……書き込みパルス 401……高周波部分（低い波高値） 402……高周波部分（高い 〃 ） 403……光透過量（401に対応） 404……光透過量（402に対応） 500……基板 501……ネジレ部分 502……平行部分 600……液晶 601、602……配向膜 603……電極 604……スペーサー 605……ガラス基板 701……バンド部分 702……ジグザグ部分 703……切断片
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭63−303323（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
G02F 1/133 560
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．対向する電極間に挟持された強誘電性液晶の呈する
カイラルスメクチックＣ相に、該カイラルスメクチック
Ｃ相の応答速度に対応する振動数νmaxよりも小さい振
動数の交番電場を、一定時間印加することを特徴とする
液晶表示素子。 ２．印加される交番電場の振動数が、νmaxから100Hzま
での範囲の振動数であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の液晶表示素子。 ３．交番電場を印加する温度がカイラルスメクチックＣ
相の高温側に位置する相から該カイラルスメクチックＣ
相へ転移する温度の低温側の近傍以下である事を特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の液晶表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13949087A JP2773116B2 (ja) | 1987-06-03 | 1987-06-03 | 液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13949087A JP2773116B2 (ja) | 1987-06-03 | 1987-06-03 | 液晶表示素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63303324A JPS63303324A (ja) | 1988-12-09 |
| JP2773116B2 true JP2773116B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=15246475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13949087A Expired - Lifetime JP2773116B2 (ja) | 1987-06-03 | 1987-06-03 | 液晶表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2773116B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2768365B2 (ja) * | 1989-06-24 | 1998-06-25 | 富士通株式会社 | 液晶組成物 |
| JPH04107424A (ja) * | 1990-08-28 | 1992-04-08 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 液晶電気光学装置駆動法 |
| JPH04107425A (ja) * | 1990-08-28 | 1992-04-08 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 液晶電気光学装置駆動法 |
-
1987
- 1987-06-03 JP JP13949087A patent/JP2773116B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63303324A (ja) | 1988-12-09 |
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