JP2927662B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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- G09G2310/061—Details of flat display driving waveforms for resetting or blanking
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、液晶表示装置に関す
る。更に詳しくは、ネマチック液晶を双安定スイッチン
グさせる表示素子に用いる液晶表示装置に関するもので
ある。更に、この発明の液晶表示装置は、パソコン、ワ
ープロ、テレビ、時計、ビデオカメラなどの表示装置に
適用することができる。
る。更に詳しくは、ネマチック液晶を双安定スイッチン
グさせる表示素子に用いる液晶表示装置に関するもので
ある。更に、この発明の液晶表示装置は、パソコン、ワ
ープロ、テレビ、時計、ビデオカメラなどの表示装置に
適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】近年パソコン、ワープロなどの発達にと
もない、様々な液晶表示装置が考案されている。その中
で現在広く普及している表示方式は、ＴＮ及びＳＴＮ方
式である。これらの表示方式は、いずれも液晶による光
の旋光性が利用されている。しかし、これらの表示方式
の動作原理は、液晶分子の誘電異方性を利用する電界効
果型であり、応答速度は数百〜数十ｍｓｅｃのオーダで
ある。そのため、より高速な応答速度の求められるＣＡ
Ｄ端末などの用途には、応答速度が十分ではなかった。
また、その電気光学効果が、液晶分子が基板に対して平
行な配向状態と、基板面に対し起きあがった状態の２つ
の状態間の屈折率の差を利用してスイッチングするた
め、視角依存性を原理上回避できない。また、この表示
方式はメモリー性を有していないため大容量表示にも適
していない。
もない、様々な液晶表示装置が考案されている。その中
で現在広く普及している表示方式は、ＴＮ及びＳＴＮ方
式である。これらの表示方式は、いずれも液晶による光
の旋光性が利用されている。しかし、これらの表示方式
の動作原理は、液晶分子の誘電異方性を利用する電界効
果型であり、応答速度は数百〜数十ｍｓｅｃのオーダで
ある。そのため、より高速な応答速度の求められるＣＡ
Ｄ端末などの用途には、応答速度が十分ではなかった。
また、その電気光学効果が、液晶分子が基板に対して平
行な配向状態と、基板面に対し起きあがった状態の２つ
の状態間の屈折率の差を利用してスイッチングするた
め、視角依存性を原理上回避できない。また、この表示
方式はメモリー性を有していないため大容量表示にも適
していない。
【０００３】上記の表示方式に対して、高速な応答速度
を有する液晶素子として、クラーク（N.A.Clark）とラ
ガバル（Lagerwall）により提唱されている表面安定化
強誘電性液晶素子（ＳＳＦＬＣ）がある（特開昭第５６
−１０７２１６号公報参照）。ＳＳＦＬＣは、スメクチ
ック液晶の持つ自発分極の極性と電界の極性の電気的な
相互作用を利用し、液晶分子が運動し得るコーン上でス
イッチングを行う素子である。この方式は、ネマチック
液晶に比べ極めて高速なスイッチングが可能であり、か
つ視角依存がないという利点を有している。その反面、
スメクチック液晶が層構造をとるため配向制御が難し
く、また衝撃などによって一度壊れた配向は回復しにく
いなどの問題点が残されている。
を有する液晶素子として、クラーク（N.A.Clark）とラ
ガバル（Lagerwall）により提唱されている表面安定化
強誘電性液晶素子（ＳＳＦＬＣ）がある（特開昭第５６
−１０７２１６号公報参照）。ＳＳＦＬＣは、スメクチ
ック液晶の持つ自発分極の極性と電界の極性の電気的な
相互作用を利用し、液晶分子が運動し得るコーン上でス
イッチングを行う素子である。この方式は、ネマチック
液晶に比べ極めて高速なスイッチングが可能であり、か
つ視角依存がないという利点を有している。その反面、
スメクチック液晶が層構造をとるため配向制御が難し
く、また衝撃などによって一度壊れた配向は回復しにく
いなどの問題点が残されている。
【０００４】以上の方法に対して、ジョルジュ．デュラ
ンによって、ネマチック液晶を用いた双安定液晶表示素
子が提唱されている。このネマチック液晶を用いた双安
定性液晶表示素子とは、配向歪によるフレクソ分極を駆
動トルクとしてネマチック液晶分子を双安定スイッチン
グさせる方式である（国際公開番号ＷＯ９２／００５４
６号）。この方式もＳＳＦＬＣＤと同様にパルス電界の
印加によって、基板面にほぼ平行に液晶分子をスイッチ
ングさせることが可能となり、その応答速度は１００μ
ｓｅｃ程度で、液晶分子が基板面に平行にスイッチング
するため視角依存性もない。またネマチック液晶を用い
るためＳＳＦＬＣの様に配向制御や衝撃に弱いなどの問
題もなく、動作温度範囲も十分広くとることができる。
ンによって、ネマチック液晶を用いた双安定液晶表示素
子が提唱されている。このネマチック液晶を用いた双安
定性液晶表示素子とは、配向歪によるフレクソ分極を駆
動トルクとしてネマチック液晶分子を双安定スイッチン
グさせる方式である（国際公開番号ＷＯ９２／００５４
６号）。この方式もＳＳＦＬＣＤと同様にパルス電界の
印加によって、基板面にほぼ平行に液晶分子をスイッチ
ングさせることが可能となり、その応答速度は１００μ
ｓｅｃ程度で、液晶分子が基板面に平行にスイッチング
するため視角依存性もない。またネマチック液晶を用い
るためＳＳＦＬＣの様に配向制御や衝撃に弱いなどの問
題もなく、動作温度範囲も十分広くとることができる。
【０００５】ジョジュル．デュランによって従来報告さ
れているフレクソ分極によるネマチック双安定表示素子
の構成は、図６に示されるようなものである。図６中11
及び12はガラス基板、13は液晶層、14は透明電極、15は
ＳｉＯ斜め蒸着膜、16はスペーサである。ＳｉＯ膜の蒸
着角は、基板法線より７４°、膜厚は３０Åとし、スペ
ーサの直径は１〜３μｍ程度とする。このような条件で
は、液晶分子の配向方向は、図７に示したＳｉＯ蒸着方
向と垂直かつ基板面に平行な方向Ｃの配向が安定とな
る。しかし液晶分子とそれら自身の界面のアンカリング
エネルギーが小さいため、カイラル材の添加によってツ
イストパワーを加えると、基板面からθ°ティルトとし
て、またその基板面に投影した方向がＳｉＯ蒸着方向か
らα°及び−α°傾いた方向Ａ及びＢの配向が発現す
る。
れているフレクソ分極によるネマチック双安定表示素子
の構成は、図６に示されるようなものである。図６中11
及び12はガラス基板、13は液晶層、14は透明電極、15は
ＳｉＯ斜め蒸着膜、16はスペーサである。ＳｉＯ膜の蒸
着角は、基板法線より７４°、膜厚は３０Åとし、スペ
ーサの直径は１〜３μｍ程度とする。このような条件で
は、液晶分子の配向方向は、図７に示したＳｉＯ蒸着方
向と垂直かつ基板面に平行な方向Ｃの配向が安定とな
る。しかし液晶分子とそれら自身の界面のアンカリング
エネルギーが小さいため、カイラル材の添加によってツ
イストパワーを加えると、基板面からθ°ティルトとし
て、またその基板面に投影した方向がＳｉＯ蒸着方向か
らα°及び−α°傾いた方向Ａ及びＢの配向が発現す
る。
【０００６】図８は、ＳｉＯ蒸着方向と液晶分子配向の
安定し得る方向を示している。上下基板の配向処理方向
は、上下基板のＳｉＯ蒸着方向が平行、もしくは、反平
行から４５°ねじって構成されている。液晶組成物は、
液晶単体で上下基板間で２２．５°ねじれるべくカイラ
ル材を添加したものをもちいる。なお、ねじれ方向は図
８に示す上下基板間のＳｉＯ蒸着方向のねじれと反対方
向とする。この様な条件の下で液晶組成物を注入する
と、カイラル材の効果で安定に存在できる配向状態が制
限される。図８の場合、液晶分子は−’，−’
の２つの組み合わせのとき安定となる。
安定し得る方向を示している。上下基板の配向処理方向
は、上下基板のＳｉＯ蒸着方向が平行、もしくは、反平
行から４５°ねじって構成されている。液晶組成物は、
液晶単体で上下基板間で２２．５°ねじれるべくカイラ
ル材を添加したものをもちいる。なお、ねじれ方向は図
８に示す上下基板間のＳｉＯ蒸着方向のねじれと反対方
向とする。この様な条件の下で液晶組成物を注入する
と、カイラル材の効果で安定に存在できる配向状態が制
限される。図８の場合、液晶分子は−’，−’
の２つの組み合わせのとき安定となる。
【０００７】図９は、セルの断面図を示しており図中ａ
は図８における−’、ｂは−’の配向にそれぞ
れ対応している。ここで使用する液晶の分子形状が楔型
なら、スプレイの配向歪によって液晶層にフレクソ分極
が生じる。図中の矢印は、フレクソ分極の向きを示して
いる。ここでａとｂではフレクソ分極の垂直成分が反対
方向を向いている。つまり、パルス電界を印加して、液
晶層のフレクソ分極の垂直成分を反転させることによっ
て、ａ，ｂ２つの状態を双安定スイッチングさせること
ができる。
は図８における−’、ｂは−’の配向にそれぞ
れ対応している。ここで使用する液晶の分子形状が楔型
なら、スプレイの配向歪によって液晶層にフレクソ分極
が生じる。図中の矢印は、フレクソ分極の向きを示して
いる。ここでａとｂではフレクソ分極の垂直成分が反対
方向を向いている。つまり、パルス電界を印加して、液
晶層のフレクソ分極の垂直成分を反転させることによっ
て、ａ，ｂ２つの状態を双安定スイッチングさせること
ができる。
【０００８】上記のような表示素子を単純マルチプレッ
クス駆動させるための電圧波形を図10及び図11に示す。
図10は、３×３絵素のパネルを単純マルチプレックス駆
動するときのパネル構成と印加電圧波形である。図11
は、１つの絵素に印加される電圧波形を表す。図10及び
図11中、Ａは励起パルス電圧、Ｂは書込パルス電圧を示
している。
クス駆動させるための電圧波形を図10及び図11に示す。
図10は、３×３絵素のパネルを単純マルチプレックス駆
動するときのパネル構成と印加電圧波形である。図11
は、１つの絵素に印加される電圧波形を表す。図10及び
図11中、Ａは励起パルス電圧、Ｂは書込パルス電圧を示
している。
【０００９】図10及び図11の駆動原理を簡単に説明す
る。まずはじめに「走査線１」から十分に大きな励起パ
ルス電圧を印加する。これによって液晶分子を配向層界
面から切り離す。次に「データ信号線」から書込パルス
電圧を印加する。励起パルスにより配向膜界面から切り
離された液晶分子に書込パルスを印加する事によって、
書き込みパルスの極性でフレクソ分極の向きが任意にコ
ントロールでき、液晶分子の配向方向を任意にコントロ
ールすることができる。順次、「走査線２」以下につい
ても同様に電圧を印加することによって駆動させること
ができる。
る。まずはじめに「走査線１」から十分に大きな励起パ
ルス電圧を印加する。これによって液晶分子を配向層界
面から切り離す。次に「データ信号線」から書込パルス
電圧を印加する。励起パルスにより配向膜界面から切り
離された液晶分子に書込パルスを印加する事によって、
書き込みパルスの極性でフレクソ分極の向きが任意にコ
ントロールでき、液晶分子の配向方向を任意にコントロ
ールすることができる。順次、「走査線２」以下につい
ても同様に電圧を印加することによって駆動させること
ができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、非選択時の絵
素には他の絵素の書込パルス電圧がバイアスとして印加
されている事になる。バイアス電圧の実効値が、液晶の
誘電異方性に関する閾値を越えると、液晶分子が立ち上
がり、安定したバイステーブルスイッチングを行う事が
不可能である。
素には他の絵素の書込パルス電圧がバイアスとして印加
されている事になる。バイアス電圧の実効値が、液晶の
誘電異方性に関する閾値を越えると、液晶分子が立ち上
がり、安定したバイステーブルスイッチングを行う事が
不可能である。
【００１１】実際、液晶組成物に、例えば、シアノビフ
ェニル系液晶である５ＣＢ（メルク社）を用い、図10及
び図11に示した波形を適応したとき、バイアス電圧の実
効値を下げるために、図10、図11に示したような休止時
間ｗ（＝２３ｍｓｅｃ）が必要であった。これでは本来
この素子が持つ高速応答性を十分に生かしているとはい
えなかった。
ェニル系液晶である５ＣＢ（メルク社）を用い、図10及
び図11に示した波形を適応したとき、バイアス電圧の実
効値を下げるために、図10、図11に示したような休止時
間ｗ（＝２３ｍｓｅｃ）が必要であった。これでは本来
この素子が持つ高速応答性を十分に生かしているとはい
えなかった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】かくして、この発明によ
れば、互いに向かい合う一対の基板の対向面上に選択的
に形成された電極、前記基板および電極上に積層され配
向処理された配向膜、前記基板間に介在する液晶層及び
液晶層中の液晶分子の長軸を切り換えるための駆動装置
を備え、前記液晶層が、ネマチック液晶からなる液晶組
成物で、前記ネマチック液晶のスプレイ弾性定数Ｋ
11と、ツイスト弾性定数Ｋ22の比Ｋ11／Ｋ22の値が、１
以下であり、かつ、前記ネマチック液晶は、前記駆動装
置から前記電極に電圧を印加したとき、その液晶分子の
一方の配向状態から、他方の配向状態に切り替わり、電
圧の印加を停止したとき他方の配向状態を保持しうる双
安定性を示し、前記液晶分子の一方と他方の配向状態
は、液晶分子の長軸が前記基板に対して略平行な面内で
の方向の変化によるものであることを特徴とする液晶表
示装置が提供される。
れば、互いに向かい合う一対の基板の対向面上に選択的
に形成された電極、前記基板および電極上に積層され配
向処理された配向膜、前記基板間に介在する液晶層及び
液晶層中の液晶分子の長軸を切り換えるための駆動装置
を備え、前記液晶層が、ネマチック液晶からなる液晶組
成物で、前記ネマチック液晶のスプレイ弾性定数Ｋ
11と、ツイスト弾性定数Ｋ22の比Ｋ11／Ｋ22の値が、１
以下であり、かつ、前記ネマチック液晶は、前記駆動装
置から前記電極に電圧を印加したとき、その液晶分子の
一方の配向状態から、他方の配向状態に切り替わり、電
圧の印加を停止したとき他方の配向状態を保持しうる双
安定性を示し、前記液晶分子の一方と他方の配向状態
は、液晶分子の長軸が前記基板に対して略平行な面内で
の方向の変化によるものであることを特徴とする液晶表
示装置が提供される。
【００１３】この発明に使用できる基板には、公知の透
光性の絶縁性基板を使用することができ、例えばガラ
ス、石英、プラスチックなどが挙げられる。なお、反射
型の場合はどちらか一方の基板に不透明な絶縁性基板を
使用することもできる。基板上には選択的に電極が形成
される。この電極には、ＩｎＯ3 、ＳｎＯ2 、ＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）などの透明な導電性薄膜を使用す
ることができる。この電極の膜厚は３００〜５０００
Å、好ましくは１０００〜３０００Åの範囲、更には１
０００Åに設定することが可能である。
光性の絶縁性基板を使用することができ、例えばガラ
ス、石英、プラスチックなどが挙げられる。なお、反射
型の場合はどちらか一方の基板に不透明な絶縁性基板を
使用することもできる。基板上には選択的に電極が形成
される。この電極には、ＩｎＯ3 、ＳｎＯ2 、ＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）などの透明な導電性薄膜を使用す
ることができる。この電極の膜厚は３００〜５０００
Å、好ましくは１０００〜３０００Åの範囲、更には１
０００Åに設定することが可能である。
【００１４】次に、基板および電極上に配向膜が形成さ
れる。この配向膜には無機系及び有機系いずれのものも
使用することができる。無機系の配向膜には、ＳｉＯの
斜め蒸着により形成された配向膜を用いることが好まし
い。この配向膜は、抵抗加熱蒸着法などにより、基板法
線方向から７０°〜８０°の蒸着角度で、３０Å〜１５
０Åの範囲の膜厚に作製することが好ましい。一方、有
機系の配向膜には、膜厚１００〜１０００Åのナイロ
ン、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリスチレン
などを使用することができる。これら有機系の配向膜
は、一般に塗布により成膜され、さらにラビングにより
一定の方向に配向するように処理される。なお、高分子
液晶、ＬＢ（ラングミュアブロジェット）膜を用いて配
向させたり、磁場による配向、スペーサーエッジによる
配向も使用することができる。
れる。この配向膜には無機系及び有機系いずれのものも
使用することができる。無機系の配向膜には、ＳｉＯの
斜め蒸着により形成された配向膜を用いることが好まし
い。この配向膜は、抵抗加熱蒸着法などにより、基板法
線方向から７０°〜８０°の蒸着角度で、３０Å〜１５
０Åの範囲の膜厚に作製することが好ましい。一方、有
機系の配向膜には、膜厚１００〜１０００Åのナイロ
ン、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリスチレン
などを使用することができる。これら有機系の配向膜
は、一般に塗布により成膜され、さらにラビングにより
一定の方向に配向するように処理される。なお、高分子
液晶、ＬＢ（ラングミュアブロジェット）膜を用いて配
向させたり、磁場による配向、スペーサーエッジによる
配向も使用することができる。
【００１５】ここで、上記電極及び基板と、配向膜との
間に、任意に絶縁膜を設けることもできる。この絶縁膜
は選択的に形成された電極の平坦化及び電極の絶縁のた
めに形成され、ＳｉＯ2 、ＳｉＮX 、Ａｌ2 Ｏ3 などの
無機系薄膜、ポリイミド、フォトレジスト樹脂、高分子
液晶などの有機系薄膜を使用することができる。その膜
厚は、５００〜５０００Åの範囲、更には１０００Åに
設定することが好ましい。絶縁膜の形成方法としては、
無機系の薄膜の場合は、ＥＢ（エピタキシャルビーム）
法、ＣＶＤ（化学気相成長法）、スパッタ法、蒸着法な
どによって形成することができる。また、有機系の薄膜
の場合は、有機物質を溶かした溶液またはその前駆体溶
液を用いて、スピンナー塗布法、浸漬塗布法、スクリー
ン印刷法、ロール塗布法などで塗布し、所定の硬化処理
（加熱、光照射など）により形成することができる。更
には、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＬＢ法などで形
成することもできる。
間に、任意に絶縁膜を設けることもできる。この絶縁膜
は選択的に形成された電極の平坦化及び電極の絶縁のた
めに形成され、ＳｉＯ2 、ＳｉＮX 、Ａｌ2 Ｏ3 などの
無機系薄膜、ポリイミド、フォトレジスト樹脂、高分子
液晶などの有機系薄膜を使用することができる。その膜
厚は、５００〜５０００Åの範囲、更には１０００Åに
設定することが好ましい。絶縁膜の形成方法としては、
無機系の薄膜の場合は、ＥＢ（エピタキシャルビーム）
法、ＣＶＤ（化学気相成長法）、スパッタ法、蒸着法な
どによって形成することができる。また、有機系の薄膜
の場合は、有機物質を溶かした溶液またはその前駆体溶
液を用いて、スピンナー塗布法、浸漬塗布法、スクリー
ン印刷法、ロール塗布法などで塗布し、所定の硬化処理
（加熱、光照射など）により形成することができる。更
には、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＬＢ法などで形
成することもできる。
【００１６】上記工程において配向膜が形成された２枚
の基板を、スペーサーを介して、配向膜が対向するよう
に、シール部材で貼り合わせる。ここで、一方の配向膜
の配向方向と、他方の配向膜の配向方向が、平行もしく
は反平行から、０〜９０°、更には４５°となるように
配置するのが好ましい。スペーサーとしては、特に限定
されないが、シリカビーズなどを使用することができ、
その直径は１〜５μｍ、好ましくは１．２〜３μｍの範
囲である。また、シール部材も特に限定されず、エポキ
シ樹脂、光硬化性樹脂などを使用することができる。
の基板を、スペーサーを介して、配向膜が対向するよう
に、シール部材で貼り合わせる。ここで、一方の配向膜
の配向方向と、他方の配向膜の配向方向が、平行もしく
は反平行から、０〜９０°、更には４５°となるように
配置するのが好ましい。スペーサーとしては、特に限定
されないが、シリカビーズなどを使用することができ、
その直径は１〜５μｍ、好ましくは１．２〜３μｍの範
囲である。また、シール部材も特に限定されず、エポキ
シ樹脂、光硬化性樹脂などを使用することができる。
【００１７】上記のように形成されたパネルに、液晶を
注入して液晶層を形成する。この発明に使用される液晶
は、ネマチック液晶を含む液晶組成物からなり、スプレ
イ弾性定数Ｋ11と、ツイスト弾性定数Ｋ22の比Ｋ11／Ｋ
22の値が、１以下、更に好ましくは０．３〜１の液晶分
子を含む液晶組成物を使用する。
注入して液晶層を形成する。この発明に使用される液晶
は、ネマチック液晶を含む液晶組成物からなり、スプレ
イ弾性定数Ｋ11と、ツイスト弾性定数Ｋ22の比Ｋ11／Ｋ
22の値が、１以下、更に好ましくは０．３〜１の液晶分
子を含む液晶組成物を使用する。
【００１８】この発明に使用できるネマチック液晶とし
ては、シッフ塩基系、アゾ系、アゾキシ系、安息香酸エ
ステル系、ビフェニル系、ターフェニル系、シクロヘキ
シカルボン酸エステル系、フェニルシクロヘキサン系、
ピリミジン系及びジオキサン系の液晶及びそれらの混合
物である他成分液晶が挙げられる。より具体的には、ビ
フェニル系液晶であるＴＮ−５７０（ロデック社製）、
ビフェニル系液晶であるＴＮ−４０３（ロデック社製）
などを使用することができる。
ては、シッフ塩基系、アゾ系、アゾキシ系、安息香酸エ
ステル系、ビフェニル系、ターフェニル系、シクロヘキ
シカルボン酸エステル系、フェニルシクロヘキサン系、
ピリミジン系及びジオキサン系の液晶及びそれらの混合
物である他成分液晶が挙げられる。より具体的には、ビ
フェニル系液晶であるＴＮ−５７０（ロデック社製）、
ビフェニル系液晶であるＴＮ−４０３（ロデック社製）
などを使用することができる。
【００１９】更に、カイラル材を添加し、液晶のカイラ
ルピッチＰが、Ｐ＝ｄ／１６（ｄはセル厚）となる様に
する。この時カイラルねじれ方向は上下基板間の配向処
理方向のねじれと逆であることが好ましい。具体的なカ
イラル材として、コレステリルブロマイド、コレステリ
ル−ｎ−ヘキシルエーテル、コレステリルベンゾエー
ト、コレステリル−ｎ−へキシルヘプタノエート、コレ
ステリルノナノエート、４−［４−（２−メチルブチ
ル）フェニル］ベンゼン酸４′−シアノフェニルエステ
ル、ｔ−４−（２−メチルブチル）シクロヘキシルカル
ボン酸シアノビフェニルエステル、４−ｎ−ヘキシルオ
キシベンゼン酸４′−（２−ブトキシカルボニル）フェ
ニルエステル、４−（４′メチルブチル）−４″−シア
ノ−ｐ−ターフェニル、Ｎ−（４−エトキシベンジリデ
ン）−４−（２−メチルブチル）アニリン、４−（２−
メチルブチル）ベンゼン酸４′−ｎ−ヘキシルオキシフ
ェニルエステル、４−ｎ−ヘプトキシ−４′−（２−メ
チルブチルオキシカルボニル）ビフェニル、４−（２−
メチルブチル）−４′−カルボニルフェニル、４−［４
−（２−メチルブチル）フェニル］ベンゼン酸４′−ブ
チルフェニルエステルなどが挙げられる。更に具体的に
は、エステル系カイラル材であるＳ−８１１（メルク社
製）、シアノビフェニル系カイラル材であるＣＢ１５
（チッソ社製）などを使用することができる。
ルピッチＰが、Ｐ＝ｄ／１６（ｄはセル厚）となる様に
する。この時カイラルねじれ方向は上下基板間の配向処
理方向のねじれと逆であることが好ましい。具体的なカ
イラル材として、コレステリルブロマイド、コレステリ
ル−ｎ−ヘキシルエーテル、コレステリルベンゾエー
ト、コレステリル−ｎ−へキシルヘプタノエート、コレ
ステリルノナノエート、４−［４−（２−メチルブチ
ル）フェニル］ベンゼン酸４′−シアノフェニルエステ
ル、ｔ−４−（２−メチルブチル）シクロヘキシルカル
ボン酸シアノビフェニルエステル、４−ｎ−ヘキシルオ
キシベンゼン酸４′−（２−ブトキシカルボニル）フェ
ニルエステル、４−（４′メチルブチル）−４″−シア
ノ−ｐ−ターフェニル、Ｎ−（４−エトキシベンジリデ
ン）−４−（２−メチルブチル）アニリン、４−（２−
メチルブチル）ベンゼン酸４′−ｎ−ヘキシルオキシフ
ェニルエステル、４−ｎ−ヘプトキシ−４′−（２−メ
チルブチルオキシカルボニル）ビフェニル、４−（２−
メチルブチル）−４′−カルボニルフェニル、４−［４
−（２−メチルブチル）フェニル］ベンゼン酸４′−ブ
チルフェニルエステルなどが挙げられる。更に具体的に
は、エステル系カイラル材であるＳ−８１１（メルク社
製）、シアノビフェニル系カイラル材であるＣＢ１５
（チッソ社製）などを使用することができる。
【００２０】更に、上記液晶組成物に対して、他の化合
物を適宜混合することもできる。この化合物は、必ずし
も液晶相を示す必要はなく、作製された組成物の液晶相
の温度範囲を調整するための化合物、或いは、強誘電性
液晶相において大きな自発分極を示すか、または誘起す
る光学活性化合物などが挙げられる。なお、液晶組成物
の注入方法は、特に限定されないが、真空注入法が好ま
しい。
物を適宜混合することもできる。この化合物は、必ずし
も液晶相を示す必要はなく、作製された組成物の液晶相
の温度範囲を調整するための化合物、或いは、強誘電性
液晶相において大きな自発分極を示すか、または誘起す
る光学活性化合物などが挙げられる。なお、液晶組成物
の注入方法は、特に限定されないが、真空注入法が好ま
しい。
【００２１】
【作用】上記セル内での液晶分子の配向は、配向膜のア
ンカリング特性と液晶の弾性定数の相互作用で決定され
る。表１（但し、表中の液晶組成物は、メルク社製の液
晶組成物を使用している）に示すように、多くの液晶組
成物において、配向歪の異方性に関する定数、スプレイ
弾性定数とツイスト弾性定数の比Ｋ11／Ｋ22の値は１．
５〜２．５程度である（例えば、５ＣＢは１．５）。ま
た多くの液晶組成物において、ツイスト弾性定数Ｋ22の
値は、４〜９ＰＮ程度である（例えば、５ＣＢは４Ｐ
Ｎ）。このような液晶組成物はツイスト配向が比較的発
現し易い。
ンカリング特性と液晶の弾性定数の相互作用で決定され
る。表１（但し、表中の液晶組成物は、メルク社製の液
晶組成物を使用している）に示すように、多くの液晶組
成物において、配向歪の異方性に関する定数、スプレイ
弾性定数とツイスト弾性定数の比Ｋ11／Ｋ22の値は１．
５〜２．５程度である（例えば、５ＣＢは１．５）。ま
た多くの液晶組成物において、ツイスト弾性定数Ｋ22の
値は、４〜９ＰＮ程度である（例えば、５ＣＢは４Ｐ
Ｎ）。このような液晶組成物はツイスト配向が比較的発
現し易い。
【００２２】これに対して弾性定数の比Ｋ11／Ｋ22が、
１以下の液晶組成物、更に好ましくは弾性定数Ｋ22の値
が、１０ＰＮ以上の液晶組成物では、ツイスト配向が発
現し難く、十分大きなスプレイ配向が発現しやすい。し
たがって大きなスプレイ配向歪にともなって、大きなフ
レクソ分極が発現すると考えられる。従って小さな書込
パルス電圧でバイステーブルスイッチングが可能とな
り、非選択時に絵素にかかるバイアス電圧の実効値が小
さくなるため、分子配向が乱されることがない。その結
果として、休止時間の必要のない高速双安定性スイッチ
ング表示素子を提供することができる。
１以下の液晶組成物、更に好ましくは弾性定数Ｋ22の値
が、１０ＰＮ以上の液晶組成物では、ツイスト配向が発
現し難く、十分大きなスプレイ配向が発現しやすい。し
たがって大きなスプレイ配向歪にともなって、大きなフ
レクソ分極が発現すると考えられる。従って小さな書込
パルス電圧でバイステーブルスイッチングが可能とな
り、非選択時に絵素にかかるバイアス電圧の実効値が小
さくなるため、分子配向が乱されることがない。その結
果として、休止時間の必要のない高速双安定性スイッチ
ング表示素子を提供することができる。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【実施例】以下、この発明を実施例を用いて詳細に説明
するが、これに限定されるものではない。 実施例１ 図１に示した液晶装置絵素部の断面を有する双安定性ネ
マチック液晶パネルを、以下の様な手順で作成した。
するが、これに限定されるものではない。 実施例１ 図１に示した液晶装置絵素部の断面を有する双安定性ネ
マチック液晶パネルを、以下の様な手順で作成した。
【００２５】１．ガラス基板１，２のそれぞれの上に、
１０００Åの厚さ、幅０．２ｍｍのＩＴＯからなる透明
電極５を、間隔０．０５ｍｍでストライプ状にＭＯＣＶ
Ｄ法により形成した。ここで透明電極５の本数は縦６４
０本×横４８０本とした。 ２．透明電極５上に、絶縁及び平坦化のために、ＥＢ法
を用いて１０００Åの厚さのＳｉＯ2 からなる絶縁膜４
を形成した。 ３．絶縁膜４及びガラス基板１，２上に、ＳｉＯからな
る配向膜６を、抵抗加熱蒸着法を用いて膜厚７０Å、蒸
着角度７４°で形成した。 ４．上記１〜３の工程を経た上下の基板１，２の間に、
スペーサー７として直径２μｍのシリカビーズを分散さ
せ、エポキシ樹脂製のシール部材で貼り合わせた。基板
１，２の貼り合わせ方向は、上下基板に形成された配向
膜のＳｉＯ蒸着方向を基板面に投影したとき、その方向
が互いに平行から右ねじれ４５°になるように設定し
た。 ５．１〜４の工程を経て作成したパネルに、ネマチック
液晶（ロデック（株）製のＴＮ−５７０にカイラル材Ｓ
−８１１を０．２５重量％混合したもの）を真空注入法
により注入し、液晶層３を作製した。注入後はアクリル
系ＵＶ硬化型の樹脂により注入口を封止した。 ６．１〜５の工程を経て作成したパネルを２枚の偏光板
（図示せず）間に設置した。この時液晶分子の配向方向
と、一方の偏光板の偏光方向を一致させて設置した。 ７．以上の手順で作成したパネルに、図10に示す駆動電
圧波形を、６４０×４８０ラインに拡張して印加したと
きの双安定スイッチング可能な電圧値、パルス幅を表２
に示した。表２からも明らかなように、０．４５ｍｓｅ
ｃで１ライン表示が可能で、１秒間に約２２００ライン
の書き込みが可能であった。
１０００Åの厚さ、幅０．２ｍｍのＩＴＯからなる透明
電極５を、間隔０．０５ｍｍでストライプ状にＭＯＣＶ
Ｄ法により形成した。ここで透明電極５の本数は縦６４
０本×横４８０本とした。 ２．透明電極５上に、絶縁及び平坦化のために、ＥＢ法
を用いて１０００Åの厚さのＳｉＯ2 からなる絶縁膜４
を形成した。 ３．絶縁膜４及びガラス基板１，２上に、ＳｉＯからな
る配向膜６を、抵抗加熱蒸着法を用いて膜厚７０Å、蒸
着角度７４°で形成した。 ４．上記１〜３の工程を経た上下の基板１，２の間に、
スペーサー７として直径２μｍのシリカビーズを分散さ
せ、エポキシ樹脂製のシール部材で貼り合わせた。基板
１，２の貼り合わせ方向は、上下基板に形成された配向
膜のＳｉＯ蒸着方向を基板面に投影したとき、その方向
が互いに平行から右ねじれ４５°になるように設定し
た。 ５．１〜４の工程を経て作成したパネルに、ネマチック
液晶（ロデック（株）製のＴＮ−５７０にカイラル材Ｓ
−８１１を０．２５重量％混合したもの）を真空注入法
により注入し、液晶層３を作製した。注入後はアクリル
系ＵＶ硬化型の樹脂により注入口を封止した。 ６．１〜５の工程を経て作成したパネルを２枚の偏光板
（図示せず）間に設置した。この時液晶分子の配向方向
と、一方の偏光板の偏光方向を一致させて設置した。 ７．以上の手順で作成したパネルに、図10に示す駆動電
圧波形を、６４０×４８０ラインに拡張して印加したと
きの双安定スイッチング可能な電圧値、パルス幅を表２
に示した。表２からも明らかなように、０．４５ｍｓｅ
ｃで１ライン表示が可能で、１秒間に約２２００ライン
の書き込みが可能であった。
【００２６】実施例２ 実施例１と同様の工程を経て作成したパネルに、ネマチ
ック液晶（ロデック（株）製のＴＮ−４０３にカイラル
材Ｓ−８１１を０．２３重量％混合したもの）を真空注
入法により注入した。注入後はアクリル系ＵＶ硬化型の
樹脂により注入口を封止した。
ック液晶（ロデック（株）製のＴＮ−４０３にカイラル
材Ｓ−８１１を０．２３重量％混合したもの）を真空注
入法により注入した。注入後はアクリル系ＵＶ硬化型の
樹脂により注入口を封止した。
【００２７】このパネルを図10に示す駆動電圧波形を６
４０×４８０ラインに拡張して印加したときの、双安定
スイッチング可能な電圧値、パルス幅を表２に示した。
表２からも明らかなように、０．９ｍｓｅｃで１ライン
表示が可能で、１秒間に約１１００ラインの書き込みが
可能であった。
４０×４８０ラインに拡張して印加したときの、双安定
スイッチング可能な電圧値、パルス幅を表２に示した。
表２からも明らかなように、０．９ｍｓｅｃで１ライン
表示が可能で、１秒間に約１１００ラインの書き込みが
可能であった。
【００２８】比較例１ 実施例１と同様の工程を経て作成したパネルに、ネマチ
ック液晶（メルク（株）製の５ＣＢにカイラル材Ｓ−８
１１を０．２重量％混合したもの）を真空注入法により
注入した。注入後はアクリル系ＵＶ硬化型の樹脂により
注入口を封止した。このパネルを図10に示す駆動電圧波
形を６４０×４８０ラインに拡張して印加したときの、
双安定スイッチング可能な電圧値、パルス幅を表２に示
した。表２からも明らかなように３０ｍｓｅｃで１ライ
ンの表示しかできず、１秒間に約３０ラインしか書き込
めなかった。
ック液晶（メルク（株）製の５ＣＢにカイラル材Ｓ−８
１１を０．２重量％混合したもの）を真空注入法により
注入した。注入後はアクリル系ＵＶ硬化型の樹脂により
注入口を封止した。このパネルを図10に示す駆動電圧波
形を６４０×４８０ラインに拡張して印加したときの、
双安定スイッチング可能な電圧値、パルス幅を表２に示
した。表２からも明らかなように３０ｍｓｅｃで１ライ
ンの表示しかできず、１秒間に約３０ラインしか書き込
めなかった。
【００２９】比較例２ 実施例１と同様の工程を経て作成したパネルに、ネマチ
ック液晶（メルク（株）製のＺＬＩ−３２４４にカイラ
ル材Ｓ−８１１を０．２重量％混合したもの）を真空注
入法により注入した。注入後はアクリル系ＵＶ硬化型の
樹脂により注入口を封止した。このパネルを図10に示す
駆動電圧波形を６４０×４８０ラインに拡張して印加し
たときの、双安定スイッチング可能な電圧値、パルス幅
を表２に示した。表２からも明らかなように２０ｍｓｅ
ｃで１ラインの表示しかできず、１秒間に約５０ライン
しか書き込めなかった。
ック液晶（メルク（株）製のＺＬＩ−３２４４にカイラ
ル材Ｓ−８１１を０．２重量％混合したもの）を真空注
入法により注入した。注入後はアクリル系ＵＶ硬化型の
樹脂により注入口を封止した。このパネルを図10に示す
駆動電圧波形を６４０×４８０ラインに拡張して印加し
たときの、双安定スイッチング可能な電圧値、パルス幅
を表２に示した。表２からも明らかなように２０ｍｓｅ
ｃで１ラインの表示しかできず、１秒間に約５０ライン
しか書き込めなかった。
【００３０】比較例３ 実施例１と同様の工程を経て作成したパネルに、ネマチ
ック液晶（メルク（株）製のＺＬＩ−３２３８にカイラ
ル材Ｓ−８１１を０．２重量％混合したもの）を真空注
入法により注入した。注入後はアクリル系ＵＶ硬化型の
樹脂により注入口を封止した。このパネルを図10に示す
駆動電圧波形を６４０×４８０ラインに拡張して印加し
たときの、双安定スイッチング可能な電圧値、パルス幅
を表２に示した。表２からも明らかなように１秒間に１
ラインしか書き込めなかった。
ック液晶（メルク（株）製のＺＬＩ−３２３８にカイラ
ル材Ｓ−８１１を０．２重量％混合したもの）を真空注
入法により注入した。注入後はアクリル系ＵＶ硬化型の
樹脂により注入口を封止した。このパネルを図10に示す
駆動電圧波形を６４０×４８０ラインに拡張して印加し
たときの、双安定スイッチング可能な電圧値、パルス幅
を表２に示した。表２からも明らかなように１秒間に１
ラインしか書き込めなかった。
【００３１】以上の実施例１及び２、比較例１〜３の結
果を、図２〜図５にまとめて示した。これらの図からも
明らかなように、スプレイ弾性定数（Ｋ11）とツイスト
弾性定数（Ｋ22）の比（Ｋ11／Ｋ22）の値が１以上であ
れば、休止時間の必要のないスイッチング素子が得られ
ることが判る。
果を、図２〜図５にまとめて示した。これらの図からも
明らかなように、スプレイ弾性定数（Ｋ11）とツイスト
弾性定数（Ｋ22）の比（Ｋ11／Ｋ22）の値が１以上であ
れば、休止時間の必要のないスイッチング素子が得られ
ることが判る。
【００３２】
【表２】
【００３３】
【発明の効果】この発明によれば、互いに向かい合う一
対の基板の対向面上に選択的に積層された電極、前記基
板および電極上に積層され配向処理された配向膜、前記
基板間に介在する液晶層及び液晶層中の液晶分子の長軸
を切り換えるための駆動装置を備えてなり、前記電極に
選択的に電圧が印加されることによって一方の配向状態
から他方の配向状態に切り替えることができ、電界を切
ってもその配向状態を保持する双安定性を有し、一方と
他方の配向状態は分子長軸が基板に対して略平行な面内
で方向を変えている液晶表示装置であって、前記液晶層
が、ネマチック液晶を含む液晶組成物からなり、かつ、
前記ネマチック液晶のスプレイ弾性定数Ｋ 11と、ツイス
ト弾性定数Ｋ22の比Ｋ11／Ｋ22の値が、１以下であるこ
とを特徴とする液晶表示装置を使用するので、休止時間
を設ける必要がなく、単純マルチプレックス駆動可能な
双安定型ネマチック液晶表示素子を提供することが可能
になった。
対の基板の対向面上に選択的に積層された電極、前記基
板および電極上に積層され配向処理された配向膜、前記
基板間に介在する液晶層及び液晶層中の液晶分子の長軸
を切り換えるための駆動装置を備えてなり、前記電極に
選択的に電圧が印加されることによって一方の配向状態
から他方の配向状態に切り替えることができ、電界を切
ってもその配向状態を保持する双安定性を有し、一方と
他方の配向状態は分子長軸が基板に対して略平行な面内
で方向を変えている液晶表示装置であって、前記液晶層
が、ネマチック液晶を含む液晶組成物からなり、かつ、
前記ネマチック液晶のスプレイ弾性定数Ｋ 11と、ツイス
ト弾性定数Ｋ22の比Ｋ11／Ｋ22の値が、１以下であるこ
とを特徴とする液晶表示装置を使用するので、休止時間
を設ける必要がなく、単純マルチプレックス駆動可能な
双安定型ネマチック液晶表示素子を提供することが可能
になった。
【図１】この発明の液晶表示装置の概略図である。
【図２】実施例及び比較例で用いた液晶組成物の弾性定
数（Ｋ22）と、書込パルス電圧値の関係を示す図であ
る。
数（Ｋ22）と、書込パルス電圧値の関係を示す図であ
る。
【図３】実施例及び比較例で用いた液晶組成物の弾性定
数（Ｋ22）と、１秒間に走査可能なライン数の関係を示
す図である。
数（Ｋ22）と、１秒間に走査可能なライン数の関係を示
す図である。
【図４】実施例及び比較例で用いた液晶組成物の弾性定
数の比（Ｋ11／Ｋ22）と、書込パルス電圧値の関係を示
す図である。
数の比（Ｋ11／Ｋ22）と、書込パルス電圧値の関係を示
す図である。
【図５】実施例及び比較例で用いた液晶組成物の弾性定
数の比（Ｋ11／Ｋ22）と、１秒間に走査可能なライン数
の関係を示す図である。
数の比（Ｋ11／Ｋ22）と、１秒間に走査可能なライン数
の関係を示す図である。
【図６】従来の液晶表示装置の概略図である。
【図７】ＳｉＯ配向膜上での液晶分子の安定方向をしめ
す概略図である。
す概略図である。
【図８】ＳｉＯ蒸着方向と液晶分子配向の関係を示す概
略図である。
略図である。
【図９】液晶セルの断面における液晶の配向とその時生
じるフレクソ分極の方向を示す概略図である。
じるフレクソ分極の方向を示す概略図である。
【図１０】３×３絵素のパネルを単純マルチプレックス
駆動するときの、パネル構成と印加電圧波形の概略図で
ある。
駆動するときの、パネル構成と印加電圧波形の概略図で
ある。
【図１１】一つの絵素に印加される電圧波形の図であ
る。
る。
１、２、１１、１２ ガラス基板 ３、１３ 液晶層 ４ 絶縁膜 ５、１４ 透明電極 ６、１５ 配向膜 ７、１６ スペーサー Ａ 配向膜界面での液晶分子 Ｂ 配向膜界面での液晶分子 Ｃ 配向膜界面での液晶分子 、’ 基板面で取り得る液晶分子の配向方向 、’ 基板面で取り得る液晶分子の配向方向 、’ 基板面で取り得る液晶分子の配向方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/139
Claims (3)
- 【請求項１】 互いに向かい合う一対の基板の対向面上
に選択的に形成された電極、前記基板および電極上に積
層され配向処理された配向膜、前記基板間に介在する液
晶層及び液晶層中の液晶分子の長軸を切り換えるための
駆動装置を備え、 前記液晶層が、ネマチック液晶からなる液晶組成物で、
前記ネマチック液晶のスプレイ弾性定数Ｋ11と、ツイス
ト弾性定数Ｋ22の比Ｋ11／Ｋ22の値が、１以下であり、
かつ、前記ネマチック液晶は、前記駆動装置から前記電
極に電圧を印加したとき、その液晶分子の一方の配向状
態から、他方の配向状態に切り替わり、電圧の印加を停
止したとき他方の配向状態を保持しうる双安定性を示
し、前記液晶分子の一方と他方の配向状態は、液晶分子
の長軸が前記基板に対して略平行な面内での方向の変化
によるものであることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項２】 スプレイ弾性定数Ｋ11と、ツイスト弾性
定数Ｋ22の比Ｋ11／Ｋ22の値が、０．３〜１である請求
項１記載の液晶表示装置。 - 【請求項３】 ネマチック液晶が、１０ＰＮ以上のツイ
スト弾性定数Ｋ22の値を有することからなる請求項１あ
るいは２記載の液晶表示装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5328887A JP2927662B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 液晶表示装置 |
| US08/360,461 US5550664A (en) | 1993-12-24 | 1994-12-21 | Liquid crystal display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5328887A JP2927662B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 液晶表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07181522A JPH07181522A (ja) | 1995-07-21 |
| JP2927662B2 true JP2927662B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=18215210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5328887A Expired - Fee Related JP2927662B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 液晶表示装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5550664A (ja) |
| JP (1) | JP2927662B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102047175B (zh) * | 2008-06-18 | 2013-11-20 | 夏普株式会社 | 液晶面板和液晶显示装置 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0840904B1 (en) * | 1996-05-17 | 2005-08-17 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Compensator |
| US8054435B2 (en) * | 2008-06-18 | 2011-11-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal panel and liquid crystal display device |
| JP6209807B2 (ja) | 2012-03-08 | 2017-10-11 | 国立大学法人東京工業大学 | 液晶表示素子 |
| US10191309B2 (en) * | 2015-08-07 | 2019-01-29 | Instec, Inc. | Measurement techniques for liquid crystal parameters including twist elastic constant without light measurement |
| JP6675715B2 (ja) * | 2017-08-30 | 2020-04-01 | 国立大学法人東京工業大学 | 液晶表示素子 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2666923A2 (fr) * | 1990-06-22 | 1992-03-20 | Centre Nat Rech Scient | Perfectionnements aux afficheurs a cristal liquide nematique, a bistabilite de surface, commandes par effet flexoelectrique. |
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1993
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1994
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|---|---|---|---|---|
| CN102047175B (zh) * | 2008-06-18 | 2013-11-20 | 夏普株式会社 | 液晶面板和液晶显示装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07181522A (ja) | 1995-07-21 |
| US5550664A (en) | 1996-08-27 |
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