JPH02110434A - 強誘電性液晶組成物及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、新規な液晶組成物を含存する液晶表示装置に
係わり、特に強誘電性液晶組成物及び強誘電性液晶表示
装置に関するものである。

従来の技術 近年液晶表示は、腕時計、電卓等だけでなく映像機器に
も広く使われるようになり、液晶カラーテレビも市場に
出始めている。現在カラー表示用液晶パネルはネマチッ
ク液晶を用いたものがその主流を占めている。しかし、
そのネマチック液晶の緒特性は理想的とは言う難く多く
の問題を含んでいる。強誘電性液晶はその速い応答速度
、メモリー性等ネマチック液晶にはない緒特性を有して
おりデイスプレィ装置への応用が考えられ多方面から研
究が進められている（例えばオブトロニクス、１９８３
、Ｎｏ、９）。以下図面を見ながら強誘電性液晶につい
て説明する。第３図は強誘電性液晶分子の模式図である
。強誘電性液晶は通常スメクチック液晶と呼ばれる層構
造を有する液晶で、液晶分子は層法線方向に対してθだ
け傾いた構造をとっている。また、通常強誘電性液晶分
子は、ラセミ体でない光学活性な分子によって構成され
ている。

第３図に於て、７は液晶分子、８は自発分極、９はＣダ
イレクタ−１ＩＯはコーン、１１は層構造、１２は層法
線方向、１３は傾き角θを示している。

第３図に示すように、強誘電性液晶分子は自発分極を存
しており、カイラルスメクチンクＣ相に於ては、第３図
の円錐形１０（コーン）の外側を自由に動くことができ
る。層毎に分子長軸の方向は少しだけずれており全体と
してはねじれ構造をとっている０次に強誘電性液晶の表
示原理について述べる。第４図は強誘電性液晶の動作原
理図である。第４図（ａ）は電圧無印加の状態、第４図
ら）は紙面表から裏方向に電圧を印加した場合、第４図
（Ｃ）は逆方向に電圧を印加した場合の動作原理図であ
る。

第４図に於て、１４は層法線に対して分子の長袖が十〇
傾いた液晶分子、１５は層法線に対して分子の長袖が一
〇傾いた液晶分子、１６は紙面表方向を向いている双極
子モーメント、１７は紙面裏方向を向いている双極子モ
ーメント、１８は２枚の偏光板の方向を示している。強
誘電性液晶を透明電極を有したガラス基板に挟み、その
パネルの厚みを螺旋ピッチ以下にすると第４図（ａ）の
ように螺旋がほどけ層に対して分子が＋θ度頭重た領域
と一θ頭重いた領域に分ける。上下電極間紙画表から裏
方向に電圧を印加することにより第４図Φ）のようにセ
ル全体が＋θ度頭重たモノドメインになる。また、逆電
圧を印加すると第４図（Ｃ）のようにセル全体が一θ頭
重いたモノドメインになる。

従って、電気光学効果による複屈折または２色性を利用
すれば＋θ度頭重た２つの状態により明暗を表すことが
できる。

強誘電性液晶をデイスプレィに応用する場合、液晶材料
に要求される条件として以下のものがあげられる。

■　室温を含む広い温度範囲で強誘電性液晶相（例えば
カイラルスメクチックＣ相）を示す。

■　強誘電性液晶の電界に対する応答速度τは、τ＝η
／Ｐｓ−Ｅ 但−し、η；粘度 Ｐｓ；自発分極 Ｅ；印加電場 で与えられる。このため、数μＳｅＣオーダーの高応答
速度を実現するためには、大きな自発分極をもつことが
必要である。

■　先述したように、強誘電性液晶の光学応答は、安定
な２状態（ｂｉｓｔａｂｌｅ　５ｔａｔｅ）により初め
て実現される。Ｃ１ａｒｋらによると、この状態を実現
するためには、セルギャップｄを螺旋ピッチル以下にし
螺旋をほどく必要がある。エヌ。

ニー、クラーク、ニス、ティー、ラガヴアル；アプル、
フィズ、レット、、３６　８９９（１９８０）（Ｎ、Ａ
、Ｃ１ａｒｋ、Ｓ、Ｔ。

Ｌａｇｅｒｗａｌｌ；ＡｐＨ，Ｐｈｙｓ。

Ｌｅｔｔ、、３６８９９　（１９８０））このため、セ
ル作製容易なセルギャップの厚いセルを利用するために
は、８！誘電性液晶の螺旋ピッチを長くする必要がある
。

■　強誘電性液晶の配向状態は、液晶材料の相系列によ
って異なり、特に強誘電性液晶相の高温側にスメクチッ
クＡ相（ＳｍＡ）及びコレステリック相（ｃｈ）を有す
る液晶材料が良好な配向状態が得られると考えられてい
る。即ち、強誘電性液晶材料の相系列が、例えばカイラ
ルスメクチックＣ相の場合 Ｉ　ｓ　ｏ→ｃｈ−＋ＳｍＡ→ｓｍｃ＊但し、Ｉｓｏ；
等方性液体 Ｃｈ；コレステリック相 Ｓ　ｍ　Ａ　ｉスメクチックＡ相 ＳｍＣ＊　；カイラルスメクチックＣ相であることが望
ましい。

更に、上記のような相系列を持つ液晶材料の中でもＣｈ
相のピッチが長いものの方が配向状態が良好であると考
えられている。

以上述べた条件以外にも液晶分子の傾き角θ等に対する
様々な要求がある。

温度範囲の拡大のためには多くの強誘電性液晶材料を混
合してやる必要がある。このとき先述の４つの条件を満
たすためには多くの強誘電性液晶材料単体のコレステリ
ック相及びカイラルスメクチックＣ相それぞれに於ける
ビ・ンチの左右の向き。

大きさ、自発分極の極性等を総て考慮しながら混合しな
ければならず、実用的な強誘電性液晶組成物は得にくい
と言う問題点があり、現在のところセルギャップが２μ
ｍ程度の薄い領域でしか双安定性が得られないといった
状態である。また、双安定性及び闇値特性等の諸特性の
長期的な安定性も重要な課題である。

発明が解決しようとする課題 従来の表示装置では強誘電性液晶素子の特性は経時的に
劣化し、その結果、良好な初期特性を維持することが困
難であるという問題点があった。

本発明は上記問題点に鑑み、特性の経時変化をなくすた
めの液晶組成物と、その液晶組成物を用いた液晶表示装
置を提供するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の液晶組成物及び液晶
表示素子は、少なくとも一種類のアミン類を含有した強
誘電性液晶組成物を用いることを特徴とする特性の経時
変化を解消できるという特徴を備えたものである。

作用 本発明は上記した液晶組成物を用いることにより、特性
の経時変化のない液晶組成物を提供し、さらに表示品位
の高い液晶表示装置を提供するものである。

実施例 最初に本実施例において使用した強誘電性液晶材料の諸
物性値を以下に示す。

液晶材料：　ＺＬ　Ｉ　−３６５４（ＭＥＲＣＫ社）相
転移温度： （°Ｃ） Ｉｓｏ　−”＞Ｃｈ　−リＳｔｇＡ　−＞Ｓａｃ　　＊
チルト角：２５°Ｐｓ；２９ｎＣ／ｃ＋１また、アミン
類としてベンジルアミンを０．５ｗｔ％添加したときの
相転移温度を以下に示す。

Ｉｓｏ−ンｃｈ−ンＳｏ＋Ａ　−−→５ｖｂＣ＊相転移
温度は、偏光顕微鏡によるテクスチャー観察及びＤＳＣ
（示差走査熱量計）により測定した。

以下本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。第
１図は液晶セルの構造を示すものである。

ここで、ｌ及び１°は偏光板、２及び２゛はガラス基板
、３及び３゛は透明電極、４及び４゛は斜方蒸着により
形成されたカラム層、もしくは一定の配向処理を施した
有機配向膜層、５は強誘電性液晶層、６はセル厚を一定
に保つためのスペーサーを表している。

第２図は、強誘電性液晶の闇値特性を示したものである
。第２図（ａ）は強誘電性液晶材料としてＺＬＩ−３６
５４のみをセルに注入した場合、第２図（ｂ）はＺＬ！
−３６５４にアミン類としてベンジルアミンを０．５　
ｗ　ｔ％添加して得られる強誘電性液晶組成物をセルに
注入した場合の７００時間後の闇値特性を示したもので
ある。セルギャップは２μｍである。○は電圧を印加し
たときのＭａｙの相対輝度であリバルクの応答を表し、
Ｘは一連の測定波形を１０００ライン走査後の相対輝度
でありメモリ一応答を表す。第２図より、液晶のみを注
入した場合の７００時間後の闇値特性が劣化しているの
に対し、ベンジルアミンを添加した液晶の闇値特性は七
百時間後も対称かつ急峻な特性を維持している。これは
アミン類による配向膜表面の修飾、液晶分子側面間の相
互作用の緩和等の効果と考えられる。また、アミン類の
添加により相転移における各転移が二次転移に近ずく傾
向にあり、そのため液晶分子の配向に関しても良好な結
果を示した。

なお、ジメチルアミノメチルフェノール、２゜４．６−
）リスジメチルアミノメチルフェノール。

トリエチレンジアミン、シクロヘキシルアミン。

トリフェニルアミン、ジフェニル−ｐ−フェニレンジア
ミン、メチルベンジルアミン、ジエチルベンジルアミン
、メチルジフェニルアミン、トリベンジルアミン　ジフ
ェニルアミン、Ｎ−タエニルジエタノールアミン、１．
１’−（フェニルイミン）ジー２−プルパノール、Ｎ−
ベンジルエタノールアミン　３−フェニルプロピルアミ
ン、βフェニルエチルアミン、アニリンについても同様
な効果を示した。

液晶材料はＺＬＩ−３６５４に限定されるものではない
。

発明の効果 以上のように本発明は、強誘電性液晶組成物に少な（と
も一種類のアミン類を添加することにより、メモリーお
よび闇値特性等の経時的な劣化を防ぎ良好な特性を維持
することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における強誘電性液晶セルの
構成図、第２図は強誘電性液晶組成物の闇値特性を示し
た構成図、第３図は強誘電性液晶分子の動作範囲を示す
コーンを表す説明図、第４図は強誘電性液晶の動作原理
図である。 １．１゛・・・・・・偏光板、２．２゛・・・・・・ガ
ラス板、３．３”・・・・・・透明電極、４，４゛・・
・・・・斜方蒸着により形成されたＳｉＯカラム層、も
しくは一定ノ配向処理を施した有機配向膜層、５・・・
・・・少なくとも一種類のアミン類を含有した強誘電性
液晶層、６・・・・・・スペーサ、７・・・・・・液晶
分子、８・・・・・・永久双極子、９・・・・・・Ｃダ
イレクタ−１１０・・・・・・コーン、１１・・・・・
・層構造、１２・・・・・・層法線方向、１３・・・・
・・傾き角、１４・・・・・・層法線に対して分子の長
袖が十〇傾いた液晶分子、１５・・・・・・層法線に対
して分子の長軸が一〇傾いた液晶分子、１６・・・・・
・紙面表方向を向いている双極子モーメント、１７・・
・・・・紙面裏方向を向いている双極子モーメント、１
８・・・・・・２枚の偏光（反の方向。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）強誘電性液晶組成物にアミン類を少なくとも一種
   類添加することを特徴とする強誘電性液晶組成物。
2. （２）請求項（１）記載の強誘電性液晶組成物を用いた
   液晶表示装置。