JPH03100522A - 強誘電性液晶素子 - 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】 〔発明の分野〕 本発明はカイラルスメクチック液晶を用いた液晶素子、
特にマルチプレクシフグ駆動時のスイッチング不良、残
像に対して改善した強誘電性液晶素子に関するものであ
る。

〔従来技術〕

液晶分子の屈折率異方性を利用して偏光素子との組み合
わせにより透過光線を制御する型の表示素子がクラーク
（Ｃ１ａｒｋ）及びラガーウオル（ｌａｇｅｒｗａｌｌ
）により提案されている（米国特許第４３６７９２４号
明細書、米国特許第４６３９０８９号公報等）。この液
晶は、一般に特定の温度域において、カイラルスメクチ
ックＣ相（Ｓｍ＊Ｃ）又はＨ相（Ｓｍ＊Ｈ）を有し、こ
の状態において、加えられる電界に応答して第１の光学
的安定状態と第２の光学的安定状態のいずれかを取り、
且つ電界の印加のないときはその状態を維持する性質、
すなわち双安定性を有し、また電界の変化に対する応答
も速やかであり、高速ならびに記憶型の表示素子として
の広い利用が期待されている。

このような表示素子において、従来の一軸配向処理をし
た有機配向膜によって生じた強誘電性液晶の配向状態で
は、電極と液晶層の間に絶縁体としての有機配向膜の存
在によって第１の光学的安定状態より第２の光学的安定
状態へ反転させる為に外部より一方極性電圧を印加した
場合、この−刃径性電圧の印加解除後、強誘電液晶材料
の自発分極によって配向膜と液晶層との間に他方極性の
逆電界が誘起され、この逆電界Ｖ　ｔｅｖがデイスプレ
ィの際の第１の光学的安定状態から第２の光学的安定状
態への反転不良や光学応答の遅れ（残像）を惹き起こし
ている。上述の逆電界発生現象は、例えば吉田明雄著昭
和６２年ｌＯ月「液晶討論会予稿集Ｊ　Ｐ１４２〜１４
３のｒＳＳＦＬＣのスイッチング特性」で明らかにされ
ている。この現象は表示素子の高速化に伴ない強誘電性
液晶材料の自発分極を大きくしていくとさらに顕著に現
われ、問題となっている。

この現象の対策として今までに配向制御膜層の厚みを小
さくして容量Ｃを大きくすることや、導電性カーボン、
金銀等の金属粒子、電荷移動錯体等の導電性材料を配向
制御膜中に含有させることが提案されている。しかし配
向制御膜層の厚みを小さ（することは、耐電圧性や、配
向性の面から限界がある。また導電性材料の混入も粒子
等の大きさによる凹凸は配向に対し好ましくなく、また
錯体などは接触する液晶層への混入が考えられ好ましく
ない。

〔発明の概要〕

従って本発明の目的は、前述の問題点を解決した強誘電
性液晶素子を提供すること、すなわち第１の光学的安定
状態から第２の光学的安定状態への反転が高速かつ良好
で光学応答の遅れ（残像）のない表示品位の高い画質を
もった強誘電性液晶表示素子を提供することにある。

本発明は、透明電極を設けた一対の基板間に強誘電性液
晶層を挾持してなる強誘電性液晶素子において、透明電
極上で強誘電性液晶層と接する層が一軸配向処理された
配向制御膜であり、その配向制御膜層がポリフッ化ビニ
ルからなり、鏡層の誘電率が８以上であることを特徴と
する強誘電性液晶素子である。

〔発明の態様の詳細な説明〕

第１図は本発明の強誘電性液晶セルの１例を模式％式％ Ｔｉｎ　　０ｘｉｄｅ）等の透明電極２ａ、　　２ｂで
被覆された基板（ガラス基板）であり、その上に２００
人〜１０００人厚の絶縁膜３ａ、　　３ｂ　（ＳｉＯ２
膜、ＴｉＯ２膜、Ｔａ　２０　Ｂ膜等）と５０〜１００
０人厚の配向制御膜４ａ、　４ｂが積層されている。こ
の際、平行かつ同一方向（第１図でＡの方向）になるよ
うにラビング処理した配向制御膜４ａ、４ｂが配置され
ている。基板１ａ、ｌｂの間には強誘電性液晶１５が配
置され、基板１ａ、　　ｌｂとの間隔の距離は強誘電液
晶１５のらせん配列構造の形成を抑制するのに十分小さ
い距離（例えば１μｍ〜５μｍ）に設定され、強誘電性
液晶１５は双安定性配向状態を生じている。

上述の十分に小さな距離は、基板１ａ、ｌｂとの間に配
置したビーズスペーサ６（シリカビーズ、アルミナビー
ズ）によって保持される。

次に逆電界Ｖ　ｒｅｖによる光学応答の遅れ（残像）や
反転不良についてみてみる。液晶セルの配向制御膜層（
絶縁層）の容量をＣい液晶層の容量をＣＬＣ及び液晶の
自発分極をＰＳとすると逆電界Ｖ　ｒｅＶは次の関係で
表わせる。

（ε：材料の誘電率、Ｓ：表示面積、ｄ：膜厚）第２図
は液晶セル内の電荷の分布、Ｐｓの方向及び逆電界の方
向を模式的に示した図である。第２図（Ａ）はパルス電
界印加前のメモリー状態におけるセル内での電荷の分布
状態を示しており、この時の自発分極Ｐｓの向きは、■
電荷からＯ電荷の方向である。第２図（Ｂ）はパルス電
界解除直後のセル内での電荷の分布状態を示している。

自発分極Ｐｓの向きが（Ａ）の時の向きに対して逆向き
（従って液晶分子は一方の安定配向状態から他方の安定
状態へ反転している）であるが、■及びＯ電荷の分布状
態が（Ａ）の時と同様である為、液晶内で逆電界Ｖ　ｒ
ｅＶが矢印の方向に生じている。この逆電界Ｖ　ｒｅｖ
はしばら（しだ後（Ｃ）に示すように消滅し、■及びｅ
電荷の分布状態が変化する。この時の消滅するまでの時
間が残像や反転不良の原因となっている。

そこで本発明では配向制御膜層に誘電率の高いポリフッ
化ビニルを用いることで配向制御膜層の容量Ｃを太き（
し、その結果逆電界ｖ　ｒｅｖの生じる大きさを小さ（
し、残像や反転不良の発生を抑えることができた。

以下、本発明を実施例に従って説明する。

〔実施例１〕 ２枚の１．１ｍｍ厚のガラス板を用意し、それぞれのガ
ラス板上に酸化インジウム（ＩＴＯ）膜のストライプ状
電極を形成した。

この基板上にポリフッ化ビニルの２％溶液（ＮＭＰ）を
回転数３００Ｏｒｐｍのスピナーで３０秒間塗布し成膜
した。その後約１時間２００℃の加熱処理を行なった。

この塗膜の膜厚は約２００人であった。次にこの塗膜に
ラビング処理を施した。

この後、平均粒径約１．５μｍのアルミナビーズを一方
のガラス基板上に塗布し、それぞれの基板のラビング処
理軸およびその方向が平行ラビングとなるように貼り合
わせてセルを作成した。

そのセル内にＭ　ｅ　ｒ　ｋ社製ｒＺＬＩ−４０００Ｊ
　（商品名）を等吉相（Ｉｓｏ）下で真空注入してから
コレステリック相（ｃｈ）、スメクチックＡ相（ＳｍＡ
）を通ってカイラルスメクチックＣ相（Ｓｍ＊Ｃ）を生
じる２５℃まで冷却して配向させた。以後の実験は２５
℃で行なった。

尚、前述したｒＺＬＩ−４０００Ｊの相変化は下記の通
りである。

Ｃｒｙｓｔ、−→Ｓｍ＊Ｃ−＋ＳｍＡ　　→Ｃｈ　　−
→Ｉｓ。

−２０°Ｃ６４℃　　　　６９°０　　　８０℃〔実施
例２〕 注入する液晶をチック（株）社製ｒＣ８−１０１７Ｊ（
商品名）とする他は実施例１と同様な方法でセルを作成
した。尚ｒＣ３−１０１７Ｊの相変化は下記のとおりで
ある。

一２０’Ｃ５３，６°Ｃ６３，２℃　　６７．２°ＣＣ
ｒｙｓｔ、−＋Ｓｍ＊Ｃ−＋ＳｍＡ−Ｃｈ　　−→Ｉｓ
。

［比較例１〕 配向制御膜を５Ｐ−５１０（東し社製）１．５％溶液（
Ｎ　Ｍ　Ｐ　／　ｎ−ブチルセロソルブ−２／ｌ）を回
転数２００Ｏｒｐｍのスピナーで２０秒間塗布する以外
は実施例１と同様に行なった。

〔比較例２〕 配向制御膜５Ｐ−５１０の膜厚を５０人とする他は比較
例１と同様に行なった。

セル厚についてはベレツク位相板（位相差による測定）
により測定した。

画質に関しては第３図に示す駆動方式を用いてマルチプ
レクシング駆動をした。

ｌフレームで明状態と暗状態が書き込める方式であり、
書き込みパルス幅ΔＴに対してｌライン走査期間３ΔＴ
を必要とする３ΔＴ駆動方式である。

（ａ）がｎ番目の走査線Ｓｎに印加される走査信号 （ｂ）がある情報線■に印加される情報信号で、白→白
→白→白→黒→白→白→白の情報信号（ｃ）が走査線Ｓ
ｎと情報線■との交差部に印加される合成波形である。

このようにして駆動した液晶素子を直交ニコル下で観察
を行なった。

以上の評価の結果を表１に示した。

表　　　　１ 以上の結果より配向制御膜に誘電率の高い高分子材料で
あるポリフッ化ビニルを用いることにより配向制御膜層
の容量が太き（なることで逆電界Ｖ　ｒｅｖの発生を抑
え配向性を保持したままで残像を減らし良好な画質を得
られた。

〔発明の効果〕

本発明によれば残像や反転不良による画質劣化のない良
好な、表示品位の高い画面を形成することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の強誘電性液晶素子の断面を示す断面
図である。第２図は、液晶セル内の電荷の分布、Ｐ、の
方向及び逆電界方向を模式的に示した説明図である。第
３図は、本発明で用いた駆動波形図である。 ｌ・・・ガラス ２・・・ＩＴＯ膜 ３・・・絶縁膜 ４・・・配向膜 ５・・・強誘電性液晶層 ６・・・アルミナビーズ ７・・・偏光板 （Ａ＞ （８） （Ｃ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明電極を設けた一対の基板間に強誘電性液晶層
   を挾持してなる強誘電性液晶素子において、透明電極上
   で強誘電性液晶層と接する層が一軸配向処理された配向
   制御膜であり、該配向制御膜層がポリフッ化ビニルを有
   することを特徴とする強誘電性液晶素子。
2. （２）前記配向制御膜層の誘電率が８以上であることを
   特徴とする請求項（１）の強誘電性液晶素子。