JPH02230122A - 強誘電性液晶素子の駆動方法 - 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、例えばプリンターヘッドやディスプレイ画面
等に応用される強誘電性液晶素子おＸびその駆動方法に
関する。

［従来の技術］ 近年、高速応答性とメモリー性とを特徴とする強誘電性
液晶（ＦＬＣ）を用いた大画面ディスプレイ等の開発が
期待されている。特に、誘電異方性Δεが負である強誘
電性液晶に交番電界を印加したときに見かけのチルト角
が拡大するという現象を利用したＡＣスタビライズ方式
の強誘電性液晶ディスプレイは、明るくかつコントラス
トが高いという利点を有しており、実現が期待されてい
る。

ここで、見かけのチルト角とは、液晶に正極性パルスを
印加してから解除したときの平均分子軸方向θ，。と負
極性パルスを印加してから解除したときの平均分子軸方
向θ８。との中心軸（θＰ０−θＮｏ）　／　２ であり、通常、ラビンク方向に一致する．［発明が解決
しようとしている課題］ しかしながら、前述したＡＣスタビライズ方式で大画面
ディスプレイ等を構成しようとする場合、従来、見かけ
のチルト角の交番電圧値に対する拡がり方は比較的緩や
かであった。そのために次のような相反する問題点が生
じた。

（１）もし、低い電圧の交番電圧で使用しようとすると
きは、見かけのチルト角θ．の拡がり角が不足し、明る
くコントラストの高いディスプレイとすることができな
い。

（２）一方、強誘電性液晶ディスプレイでは１〜２μｍ
という薄いセル厚のパネルを使用するために上下電極間
の容量がＴＮセルに比べて桁違いに大きく、またＡＣス
タビライズ効果が利用できる交番電圧の周波数は通常１
０ＫＨｚ程度以上である。したがって、高い電圧の交番
電界で使用するときには、パネル内の充放電電流に伴な
う発熱が大きく、マトリクス回路構成と関係してパネル
内に大きな温度分布が形成され、表示可能駆動電圧およ
び駆動パルス幅の範囲が狭くなってしまう。

この問題を解決するには、パネル内の発熱が無視できる
程度に低い電圧の交番電界でＡＣスタビライズ効果を生
じるような素子をつくるのが望ましいが、従来はその方
法が知られていなかった。

そこで本発明は、上述した従来形における問題点に鑑み
、印加電圧が比較的低電圧であっても見かけのチルト角
の拡がり角が大きくかつ明るいディスプレイを実現する
ことのできる強誘電性液晶素子およびその駆動方法を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段および作用］上記の目的を
達成するため、本発明に係る強誘電性液晶素子は、強誘
電性液晶としてお電異方性が負であるものを用いること
、並びに配向状態として、クロスニコル下で振り分け位
置に液晶セルを配置した後アナライザー側の偏向板を左
右に略１５゜回転した状態での色観察において、右に回
転したときの第１の安定状態の色と左に回転したときの
第２の安定状態の色（以後、楕円色と呼ぶ）とが略等し
いような配向状態（ＦＡＮ型配向と呼ぶ）を用いること
を特徴としている．また、上記の強誘電性液晶素子の駆
動方法としては、配向状態の非スイッチング状態におい
て第１の安定状態の平均分子軸方向と第２の安定状態の
平均分子軸方向とのなす角が無電界時に比べて大きくな
るに十分な電界強度と周波数をもつ交番電界を、液晶素
子の電極に印加することを特徴としている． かかる交番電界を印加することにより、比較的低い電圧
の交番電界に対して見かけのチルト角の拡がり角を大き
くしたものである。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る強お電性液晶素子の
断面を示す。同図において、１は銹電異方性Δεが負で
ＦＡＮ型配向状態にある強誘電性液晶、２は交番電圧を
発生する電源である。ここでは特に、強誘電性液晶１と
してΔε＝　−３．９（ｔｏｏｋＨｚ）の液晶（チッソ
（株）社製の強誘電性液晶ＣＳＩＯＩＩ（商ｍ））を用
いた。また、１１は偏光板（アナライザーおよびボララ
イザー）、１２は基板ガラス、１３は透明電極（ＩＴｏ
），１４は絶縁層（ＳＩＯ２）、１５は有機配向膜であ
る。ここでは有機配向膜１５として特にクラレ（株）社
製のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）であるＰＶＡ１１
７（商品名）を用いた。

上記強誘電性液晶１は上記有機配向膜１５の間に挟持さ
れ、厚さ１．２８μｍの表面安定型強誘電性液晶セルの
中でＦＡＮ型配向状態をとる。

これは第２図（ａ）に示したごとく、観測者に近い側の
偏光板であるアナライザーを右に略１５゜回転したとき
の右に平均分子軸を有する第１の配向状態の色とアナラ
イザーを左に略１５゜回転したときの左に平均分子軸を
有する第２の配向状態の色とが紫色で、ともに略等しい
ことから分かる。

ただし、ここでアナライザーの回転方向の左右と平均分
子軸の左右は、第２図に示したごとくラビング方向２１
に対して右側にあるか左側にあるかで定義する。同図に
おいて、右に１５°回転したアナライザーはＡ（右１５
゜）で示し、左に１５゜回転したアナライザーはＡ（左
１５°）で示す。また、２２は右平均分子軸、２３は左
平均分子軸を示す。Ｐは光源に近い側の偏光板であるボ
ラライザーの軸を示す。

前述のアナライザーを左右に回転したときの色である楕
円色は、本実施例ではセル厚が１．２８μｍであったの
でともに紫色であった。しかし、セル厚とともに変化す
るのがＦＡＮ型配向状態の特徴であり、セル厚１．０〜
１．４μｍ程度でともに紫色から青紫色、セル厚１．４
〜２．５μｍ程度で青色から淡青となる。ただし、色の
観察には光源として顕微鏡用のハロゲンランプを用いた
。

第３図の△は上述した本実施例の強誘電性液晶素子に８
０ＫＨｚの駆動交流電圧を印加してＡＣ印加電界強度に
対する見かけのチルト角θ１の拡がり方を調べた実験結
果である．見かけのチルト角θ，が、後述する比較例の
データＯに比べて拡がり易くなっていることがわかる。

第４図は、ＦＡＮ型配向状態における液晶の分子配列を
しめず模式図である。同図において、４１はＳｍＣ″相
のシェブロン型の層構造であり、４２はＳｍＣ’相のコ
ーン、４２〜４６はＦＬＣ分子を示す。また、Ｐｓは自
発分極の方向の例であり，４７はＡＣ印加電界を示す． 同図から、ＦＡＮ型配向状態では分子のねじれ方が小さ
いためにＡＣ電界に対して見かけのチルト角θ１が拡が
り易く、かかる配向状態をＡＣスタビライズ方式のＦＬ
Ｃディスプレイにおいて用いることが好適であることが
わかる。

［比較例］ 次に、比較例として、アナライザーを右に回転したとき
の右平均分子軸側の安定状態の色と左に回転したときの
左平均分子軸側の安定状態の色とが互いに異なる色であ
る場合につき説明する。

第２図（ｂ）は、アナライザーを左右に回転したときの
色（楕円色）を示す概念図である．本比較例では、アナ
ライザーを右に１５゜回転したときの右平均分子軸２２
側の安定状態はうす茶色であり、一方アナライザーを左
に１５°回転したときの左平均分子軸２３側の安定状態
は紫色で、明らかに互いに異なる色であった。このよう
に、楕円色が互いに異なる色となるような配向状態をこ
こではｓｐｌａｙ型配向と呼ぶこととする。

本比較例は、有機配向膜としてポリイミドを用いること
を除き、上記実施例と同様に作成され、セル厚も１．３
０μｍで実施例と略等しかった。

ｓｐｌａｙ型配向の楕円色もセル厚とともに変化し、ア
ナライザーを左に１５゜回転したときの左平均分子軸２
３側の安定状態の色は、通常およそセル厚１．０〜１．
４μｍで紫から青紫、１．４〜２．５μｍで青から淡青
となる。一方、アナライザーを右に１５゜回転したとき
の右平均分子軸２２側の安定状態の色は、およそセル厚
１．０〜１．４μｍで茶色からうす茶色、１．４〜２．
５μｍでうす茶から淡黄色となる。

ただし、楕円色は同じセル厚でもＳｍＣ“における界面
の分子配向状態の違いによって多少異なる。

第３図のＯは本比較例の液晶素子に６０ＫＨＺの駆動交
流電圧を印加してＡＣ印加電界強度に対する見かけのチ
ルト角θ．の拡がり方を調べた実験結果である。比較例
のｓｐｌａｙ配向セルは実施例のＦＡＮ型配向セルに比
べて、見かけのチルト角θ１の拡がり方が劣るのがわか
る．［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、強誘電性液晶素
子において、液晶として誘電異方性が負であるものを用
いかつ配向状態としてＦＡＮ型配向状態を用いているの
で、比較的低電圧での見かけのチルト角の拡がり角が大
きくなり、低電圧で明るいディスプレイが実現される。

また、配向状態の非スイッチング状態において第１の安
定状態の平均分子軸方向と第２の安定状態の平均分子軸
方向とのなす角が無電界時に比べて大きくなるに十分な
電界強度と周波数をもつ交番電界を液晶素子の電極に印
加するようにすれば、さらに見かけのチルト角の拡がり
が大きくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る強訪電性液晶素子の
断面図、 第２図は、アナライザー回転時の色を示す概念図、 第３図は、ＡＣ印加電界強度に対する見かけのチルト角
の拡がり特性を示すグラフ、 第４図は、ＦＡＮ型配向状態における液晶の分子配列を
しめず模式図である。 Ａ（右１５°）：右に１５＠ ナライザーの軸、 Ａ（左１５°）：左に１５＠ ナライザーの軸、 Ｐ：ボラライザーの軸。 回転したときのア 回転したときのア

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極および有機配向膜を有する一対の基板で双安
   定性を有する強誘電性液晶を挟持してなる液晶セルを用
   いた強誘電性液晶素子において、前記強誘電性液晶とし
   て誘電異方性が負である液晶を用い、かつ、 前記強誘電性液晶の配向状態として、クロスニコル下で
   振り分け位置に前記液晶セルを配置した後アナライザー
   側の偏向板を左右に略１５°回転したとき、右に回転し
   たときの第１の安定状態の色と左に回転したときの第２
   の安定状態の色とが略等しくなるような配向状態を用い
   ること を特徴とする強誘電性液晶素子。
2. （２）前記配向状態の非スイッチング状態において前記
   第１の安定状態の平均分子軸方向と前記第２の安定状態
   の平均分子軸方向とのなす角が無電界時に比べて大きく
   なるに十分な電界強度と周波数をもつ交番電界を、前記
   液晶素子の電極に印加することを特徴とする請求項１に
   記載の強誘電性液晶素子の駆動方法。