JPH028292A - 強誘電性液晶表示素子 - 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】 〔概　要〕 強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子に関し、 低温から温度を上昇させたときにも通常の表示を可能に
することを目的とし、 液晶組成物が下記式、 ［上式中、Ｒは炭素数６〜１６のアルキル基またはアル
コキシ基を表し、Ｒは少なくとも１個の不斉炭素原子を
有する炭素数４〜１２のアルキル基を表す］ で示される液晶化合物を含み、前記液晶組成物の等方相
からＴｃ　（カイラルスメタティックＣ相への転移温度
）−２０℃までの温度降下速度を２〜ｌＯ℃／分の範囲
で制御可能にしたことを特徴とする強誘電性液晶表示素
子。

υ ［上式中、Ｒは炭素数６〜１６のアルキル基またはアル
コキシ基を表し、Ｒは少なくとも１個の不斉炭素原子を
有する炭素数４〜１２のアルキル基を表す］ で示される液晶化合物を含み、この液晶組成物の等方相
からＴｃ−２０℃までの温度降下速度を２〜ｂ 〔産業上の利用分野〕 本発明は、強誘電性液晶表示素子に関する。本発明の液
晶表示素子は、電子機器の表示デイスプレィ等として有
用である。

〔従来の技術〕

時計や電卓の表示デイスプレィとして実用化された液晶
デイスプレィ　（ＬＣＤ）は、低消費電力、薄型軽量と
いう特長を生かし、近年の携帯用小型情報機器の表示素
子として急速に発展してきた。

しかし、最近ではより情報量の大きな（大容量の）表示
が可能である液晶デイスプレィが求められている。

従来の単純マトリクス方式によるＴＮ型液晶表示では、
液晶の応答が遅く、また表示コントラストが低いという
点で、６４０　ｘ　４００画素程度の表示容量が限度で
あり、これ以上の大容量化は望めず、また鮮明な動画表
示を行うことは不可能であった。

近年、ＴＮ型液晶を用いて大容量でコントラストの高い
表示が可能である、アクティブマトリクス方式による表
示素子の研究が盛んであるが、この方式では１つ１つの
画素にトランジスタやダイオードを作るため、大容量で
欠陥の無いパネルを製造することは困難であり、これを
大量生産するためにはコストが高くなるために、大面積
の大容量表示には不向きである。

これに対して、強誘電性液晶表示（ＦＬＣＤ）によれば
、安価に製造できる単純マトリクス方式によって、大容
量でコントラストの高い動画表示が可能である。ＦＬＣ
Ｄは、ガラス基板間の間隔が２ｐ程度のパネルに液晶を
封入することでら層構造を解消し、ラビングなどによる
配向制御力によって液晶分子を基板に平行に並べ、さら
に基板に垂直な層構造を形成し、分子に垂直な永久双極
子モーメントの向きを同一方向にそろえることにより、
自発−分極を生じさせるものである。また、ＦＬＣＤで
は、この液晶の自発分極が直接印加電界とカンプリング
するために、ＴＮ型液晶の１０００分の１以下の応答時
間を持たせることが可能である。さらに、ＦＬＣＤは電
界を切ったときでもそのままの状態を保つメモリ性（双
安定性）を持つために、理論上画素数を無限大にするこ
とができる。以上のような特性から、ＦＬＣＤにおいて
は、単純マトリクス方式の大容量かつ高コントラストの
動画表示が可能となるわけである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記のようなＦＬＣＤを実用可能とするために
は、自発分極の向きをそろえる配向上の問題、メモリ性
を安定に出現させるための問題、さらにはそれらの緒特
性の環境温度の変化に伴って生じる駆動の面での問題が
あり、真のデバイス化のためには、これらの問題を解決
しなければならないという課題が依然として存在してい
る。

本発明は、かかる課題を解決し、単純マトリクス方式に
より大容量かつ高コントラストの動画表示を可能とする
、ＦＬＣＤを提供しようとするものである。

誘電性液晶からなる液晶組成物を配置し、液晶分子を平
行に配向せしめてなる液晶表示素子が提供されるのであ
って、この素子は、前記液晶組成物が下記式、 ［上式中、Ｒは炭素数６〜１６のアルキル基またはアル
コキシ基を表し、Ｒは少なくとも１個の不斉炭素原子を
有する炭素数４〜１２のアルキル基を表す］ で示される液晶化合物を含み、前記液晶組成物の等労相
からＴｃ　（カイラルスメタティノクＣ相への転移温度
）−２０°Ｃまでの温度降下速度を２〜１０°Ｃ／分の
範囲で制御可能にしたことを特徴とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、上記課題を解決するため、対向する２
枚の透明電極付き基板間に２種以上の強〔作　用〕 強誘電性液晶表示において、カイラルスメタティソクＣ
（Ｓｃ’″）相が結晶相に転移する温度に近い低温度領
域では、応答時間が非常に長くなる場合や、電界に応答
しない相に転移する場合がある。本発明で用いる上記液
晶組成物においては、上記の現象は、−１０℃付近で現
われることが見出された。

＝５℃から常温付近まで温度を上昇させたときに、通常
のナフタレン系混合液晶では、Ｓｃ′相の液晶分子の配
向が、パネルに外部から圧力を加えた場合に起こる現象
（浜、廣瀬、望月、両岸：第４８回応用物理学会学術講
演会予稿集１９ｐ−ＺＢ−１１）と同様に、ら施紬方向
に対する傾きを失い、スメタテインクＡ　（ＳＡ　）相
と同じく、ラビング方向に消光位を持つ配向に変化して
しまうために表示不可能となる。

しかし、上記の一般式で示される如きビフェニルを有す
るナフタレン系液晶を含む混合液晶においては、パネル
内に層方向に平行（ラビング方向に垂直）な線状の応答
異常が発生（廣瀬、望月、浜、山崩、中塚：第３５回応
用物理学関係連合講演会予稿集、２８ｐ−ＺＬ−８）　
シ、前記のような強誘電性相の液晶分子の配向変化を起
こす。しかし、等労相からＴｃ（カイラルスメタテイン
クＣ相への転移温度）−２０°Ｃまでの温度降下速度を
２〜ｂ らの温度上昇後も、矩形波の印加により、通常に表示を
行うことができることがわかった。

〔実施例〕

ラビングを施したポリビニルアルコールを配向膜として
用いた、２ｎのギャップを有するパネルを作製し、下記
の表１に示す組成Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの混合液晶を封入
した。

第１図にパネルの構成を部分断面模式図で示す。

図において、１は偏光板、２はガラス基板、３は透明電
極、４はラビング処理配向膜、５は液量、６はスペーサ
、７はシール材である。

組成Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの相転移系列は、１３０−８Ａ
−＋１３　ｃ”であり、ＳＡ和からＳ♂相への転移温度
Ｔｃはそれぞれ４９　、４８　、５７および４６℃であ
る。

組成Ａのパネルを等労相から２５℃まで０．２℃／分、
１℃／分および２℃／分の温度降下速度（それぞれ冷却
条件Ｉ、ＩＩおよび■とする）で冷却したもの、および
組成りのパネルを等労相から２５°Ｃまで冷却条件Ｉお
よび■で冷却したものを、２５℃から一１０℃まで１℃
／分の温度降下速度で冷却し、ヒートステージ内に放置
して室温（約２５℃）まで上昇させたとき（この状態を
状ＭＹとし、−１０℃まで冷却する以前を状Ｂｘとする
）の配向状態および応答状態を示す偏光顕微鏡写真をそ
れぞれ第２．３．４および５図に示した。これらのパネ
ルは、温度上昇前は３．５ｍｓ、±２０Ｖのパルス波に
応答を示していたが、−１０℃からの温度上昇後は写真
に示したように、Ｓ♂相における液晶分子の配向が乱さ
れて、ラビング方向に配向してしまい、パルス波を印加
しても応答を示さなくなる。これらに、±ｌＯＶの直流
電流を印加したときは応答を示すが、電界を切ると液晶
分子はラビング方向を向いてしまう。そこで、これらの
パネルに±ＩＯＶ、５０Ｈｚの矩形波を１分間印加した
（状態Ｚとする）ところ、第３図に示すように、組成Ａ
で冷却条件■のときだけ全面がほぼ完全に温度上昇前の
状態に復元し、その他の冷却条件においては、線状の応
答異常部分の付近の分子だけ復元した。組成りについて
は、冷却条件■のときに若干復元部分が見られるだけで
ある。

組成Ａにおける線状の応答異常部分の単位面積当りの発
生本数は、第６図に示すように、温度降下速度が大きく
なるに従って多くなっている。また、第２〜４図でわか
るように、温度降下速度が大きくなるに従い、線状部分
は細くなり、発生間隔が狭くなっている。

表２．３および４に組成Ａ、ＢおよびＣの冷却前の２５
°Ｃにおける応答特性と冷却および温度上昇後に５０１
１ｚの矩形波を印加したパネルに、３．５ｍｓ、±２０
Ｖのパルス波を印加して測定した応答特性を示した。応
答時間は冷却前後において殆ど同しであるが、コントラ
スト比がチルト角の減少によって冷却後は冷却前より小
さくなっている。

液晶の温度降下速度があまり大きいと液晶の配向を乱し
てしまうので、温度降下速度は１０℃／分以下にする必
要がある。

前記一般式のビフヱニル骨格を含むナフタレン系液晶の
配合量は、５〜４０重量％であることが好ましい。これ
は、５％以下であると混合による効果が現われず、４０
％以上であると結晶化温度が高くなり過ぎるためである
。

表２ 表３ 組成Ａ、 組成り、 冷却条件■における応答特性 冷却条件■における応答特性 ＊へは増加、 マは減少を表す 表４　組成Ｃ１冷却条件■における応答特性〔発明の効
果〕 本発明の液晶表示素子を用いれば、少なくとも一１０°
Ｃの低温からの温度上昇による液晶分子の配向の乱れを
、矩形波の印加により、温度上昇前と比較して応答時間
を殆ど変化させることなく、双安定性を失うことなく　
（双安定状態におけるコントラスト比は温度上昇前の３
分の２である）、容易に修復して、液晶分子の配向を復
元させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は強誘電性液晶表示素子の構成の一例を示す図、
第２〜５図はそれぞれ実施例の液晶組成物の結晶構造を
示す偏光顕微鏡写真、第６図は実施例の液晶組成物にお
ける線状の応答異常部分の単位面積当りの発生本数と温
度降下速度との関係を示すグラフである。 １・・・偏光板、 ３・・・透明電極、 ５・・・液晶、 ７・・・シール材。 ２・・・ガラス基板、 ４・・・ラビング処理配向膜、 ６・・・スペーサ、 強誘電性液晶表示素子の欅成図 偏光板 ガラス基板 透明電極 ラビング処理配向膜 液晶 スペーサ ７−ル材 ｉ００戸工・ （明） ′（ＣつＩＪＴＴ 組成Ａ、冷却条件口 状態Ｚ（３，５ｍｓ、±２０＼バルン、彼印加）゛１ミ
恢＼ 乏、暗、） （，３，５ｍｓ、±２０Ｖパルス波印加）ｍｓ、±２０
Ｖパルス波印加） ｖ′、切＼ （明ｆ １００ｉ、ｌｒｌ”１ 組成Ａ、冷却条件ＩＩ （３，５ｍｓ。 第 図 組成Ａ。 冷却条件ＩＩＩ　（３，５ｍｓ、±２０Ｖパルス波印加
）ｆ″１ ゼミ）・シ 第 図 組成１）のパネル（’３．５ｍ　Ｓ　、±２０■パルス
彼印加）１０ｕｒｒ 二・−％（’、ｔ：、Ｈ、：入日！・ 第 図 組成りのパネル（３，５１１Ｔ鳩±２０Ｖ・ニルレス波
印加）手 続 補 正 書 （方式） 昭和６３年１０月ユ１ 日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対向する２枚の透明電極付き基板間に２種以上の強
   誘電性液晶からなる液晶組成物を配置し、液晶分子を平
   行に配向せしめてなる液晶表示素子であって、前記液晶
   組成物が下記式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ［上式中、Ｒは炭素数６〜１６のアルキル基またはアル
   コキシ基を表し、Ｒは少なくとも１個の不斉炭素原子を
   有する炭素数４〜１２のアルキル基を表す］ で示される液晶化合物を含み、前記液晶組成物の等方相
   からＴ＿Ｃ（カイラルスメクティックＣ相への転移温度
   ）−２０℃までの温度降下速度を２〜１０℃／分の範囲
   で制御可能にしたことを特徴とする強誘電性液晶表示素
   子。