JPH04107425A - 液晶電気光学装置駆動法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は強誘電性液晶を利用した液晶電気光学装置の駆
動法に関する。

〔従来の技術〕

現在世界的に研究か進んでいる強誘電性液晶は従来、時
計、電卓等に応用されてきたＴＮ　（Ｔｗｉｓｔｅｄ　
Ｎｅｍａｔｉｃ　）型液晶に比較して、応答速度が速い
、視野角か広い等の点て優れている。

一対の基板間に配置された強誘電性液晶は層構造を形成
しており、第２図に示すように層（１渇は基板間におい
て、ある方向に折れ曲かっている。この層の折れ曲がり
の方向が変わる部分（１１）は配向欠陥となる。この配
向欠陥の部分は光のＯＮ又はＯＦＦを行なうことができ
ない、この配向欠陥は液晶基板面から観察するとギザギ
ザの筋状に観察され、この筋状の部分は光のＯＮ、ＯＦ
Ｆができないのある一定の光の透過状態となっている。

その為この配向欠陥か存在した状態では表示を行った時
に高いコントラストか得られない。

第２図に示された層（ＩＥの曲がりを排除することは非
常に困難であり、従って液晶を駆動させている間も（１
１）の欠陥か存在し続けるために高コントラスト表示は
得られない。

第３図のように層（１２の曲がりを排除するためには、
まず液晶分子の長軸と基板とのなす角（プレティルト）
をできるだけ小さくし、分子（］、、１を基板に平行に
することか必要である。

しかし、このプレチルトは使用する強誘電性液高材料と
使用する配向膜または配向処理との組み合わせによって
、はぼ決定されるものであり、液晶の分子を基板に平衡
に配列させる技術は現在でも未確立な技術であった。

また、強誘電性液晶材料は温度によって相転移すること
か知られている。この相転移に伴って強誘電性液晶分子
の配列状態も変化し、さらに強誘電性液晶材料特有の分
子のチルト角も温度によって変化するという特性を持っ
ている。

このため、従来の強誘電性液晶組成物ては第２図に示さ
れるような層（１つの曲がりを発生し易（、その部分で
配向欠陥を引起しやすかった。この配向欠陥は前述のよ
うに光のＯＮ、ＯＦＦをすることができないので、高ト
ラスト表示が得られなかった。

一方、従来の強誘電性液晶は一度形成された層構造を何
らかの外力により、層の曲がりの矯正することは困難で
あった。

〔発明の目的〕

本発明は、液晶電気光学装置の高コントラスト表示を得
ることを目的とする。

〔発明の構成〕

本発明者は前述のような配向欠陥か発生する原因の１つ
が液晶セルに注入された後の強誘電性液晶材料の見掛は
上の誘電率の異方性の正負にあることをつきとめた。そ
の為本発明では、液晶セルに注入された強誘電性液晶材
料の見掛は上の誘電率の異方性の値か負の状態で、誘電
率の異方性の値の絶対値がより大きくなるように、高周
波の駆動信号を加えること、すなわち、よりパルス幅の
短い信号を強誘電性液晶材料に加えて駆動させることを
特徴とするものであります。この誘電率の異方性の値は
液晶分子の構造により異なり、また液晶材料の保持され
ている温度によっても変化する。　ここでいう誘電率異
方性△εとは液晶分子の分子長軸に対して平行方向の誘
電率（ε／／）と分子長軸に対して垂直方向の誘電率（
ε±）との差のことを示しておりΔε＝（ε土ー８７′
）で定義される。

この△εは液晶材料自身の物性値というよりは３　〜 液晶材料を液晶セル中に注入した後に液晶セル内での液
晶分子の配向の様子が配向処理の違いにより異なるので
、液晶材料注入後の液晶セル全体での見掛は上のΔεが
実際に液晶材料を駆動する際に重要となる。

この見掛は上のΔεは温度により変化するがその変化の
様子が第４図に示される見掛は上のε±の変化の様子と
εＩの変化の様子かられかる。

この内ε±は（１５）の測定値で、εＩは（１６）（１
７）（１８）（１９）の測定値で示される。ε±の値は
第１図に示すような液晶セル中にて強誘電性液晶材料の
分子長軸を基板と平行方向になるように配向し誘電率を
測定した。

またεＩの値は第１図に示すような液晶セル中にて強誘
電性液晶材料の分子長軸を基板と垂直方向になるように
配向し誘電率を測定した。

この測定に使用した、強誘電性液晶材料の物性値は以下
のとおりであった。

自発分極　　　、□．　７ｎＣ／。、（２５。、）チル
ト角 １５°　　　（２５°Ｃ） ε土の値（１■が液晶相の転移温度付近で不連続に変化
している。また、ε土の値はεを測定する時の測定周波
数によって、第４図（１６）（１７）（１８）（１９）
に示されるように変化する。（１６）は測定周波数２０
ｋＨｚ、（１７）は３　０　ｋＨｚ，　（１８）は４０
ｋＨｚ、（１９）は６　０　ｋ　Ｈｚの時の値を示して
いる。すなわち、スメクチックＣ相からＡ相への転移温
度付近でεＩの値は、測定周波数が高いほと小さい値を
とっていることかわかる。よって液晶材料を駆動する周
波数か高いはど△εの絶対値は大きくなることがわかる
。

この駆動周波数を高めることは、液晶の駆動信号のパル
ス幅を狭くすることと等価であり、そのため液晶材料を
駆動させる際に駆動信号パルスを短くすることで本発明
を実現することができる。

見掛は上のΔε（ε土ーε７′）が負の場合、対の基板
間に配置された液晶材料に対して基板とは垂直方向に交
番電界を印加すると、液晶分子は基板に平行になろうと
する方向に力か働く。　そして、△εが正の液晶組成物
を使用すると、液晶を駆動させる際の交番電界を上下の
電極間に印加した時に、液晶の分子長軸が基板に対し立
つ方向に力が働く。

上記の理由により、Δεの値が負でさらにその絶対値が
大きい状態で強誘電性液晶材料を駆動し液晶電気光学装
置を使用すれば配向欠陥の発生原因かなく高いコントラ
ストか得られることがわかる。　このようにすると、液
晶を駆動させるための交番電圧を印加した時に分子の長
軸が基板と平行方向へ並ぶように常に力が働く、そのた
め、第２図に示すような層の折れ曲がりが発生しなくな
り、第３図に示すように配向欠陥が排除される。

よって、表示画面中に比のＯＮまたはＯＦＦを行なわな
い配向欠陥か存在しなくなるので、高コントラスト表示
が得られる。

これを示す証拠として、縦軸にコントラスＩ・比横軸に
駆動周波数を取ったグラフを第５図に示します。この図
中の（２０）（丸印と実線で示す）にコントラストと駆
動周波数との関係を示すが明らかなように、液晶の駆動
周波数を高めて行くほどに高いコントラスト る。

ここでいう、駆動周波数を高めることは駆動信号のパル
ス幅を狭くすることに対応している。

なお、強誘電性液晶を駆動する際の特徴として印加電圧
（Ｖ）と印加し続ける選択時間（１）との積Ｖｔで強誘
電性液晶の駆動閾値が与えられ、Ｖｔが同じであれば、
はぼ一定の表示コントラストを確保できる。そのため第
５図では駆動周波数を高く（駆動信号のパルス幅ｔを狭
＜）シているので、それに伴って印加電圧は上昇してい
る。その時の印加電圧を右側の縦軸に示し、駆動周波数
と印加電圧との関係を四角印と実線の（２１）出示して
いる。

なお、この駆動閾値は液晶材料によって当然異なり、同
じＶｔ値でも液晶材料の物性が異なるので得られる表示
コントラストも当然違っている。

以下、実施例により本発明を説明する。

〔実施例１〕 本実施例は第１図を用いて説明する。

一対のソーダガラス基板（１）、　（２）上に透明導電
膜であるＩＴＯを直流マグネトロンスパッタ法により１
２００人の厚さに形成し、フォトリソグラフィー法によ
りパターニングを行い、透明電極（３）を作製した。そ
して、一方の基板（１）上にポリアミック酸のＮ−メチ
ル−２−ピロリドン溶液をオフセラ１〜印刷法によって
透明電極作製面上に塗布し、２５０°Ｃで３時間加熱す
ることによりポリイミド薄膜（４）を１５０人の厚さに
形成した。さらにポリイミド膜（４）を綿布によりラビ
ング処理を行った。他方の基板（２）上には直径２μｍ
のスペーサー（図示しない）を散布し、先程ラビング処
理を行った基板上にはエポキシ系の熱硬化接着剤（５）
をスクリーン印刷法により塗布した。この後、一対の基
板を貼り合わせ、プレスしながら加熱することにより接
着剤を硬化させ、パネルか完成した。そして、強誘電性
液晶（６）を基板間に注入した後、液晶注入口をＵＶ硬
化樹脂を用いて封止した。そして偏光板（７）。

（８）を基板に貼り、液晶パネルを完成した。

本実施例において用いた液晶の△εの値は１０°Ｃにお
いて−０．８、４０°Ｃにおいて−０．５であり、粘度
は４９５０ｃｐｓ　（１０’Ｃ）　、　１０００ｃｐｓ
　（４０°Ｃ）である。

このようにして作製した液晶パネルを駆動回路と接続し
て表示を行い、コントラスト比を測定したところ１０°
Ｃ〜４０°Ｃにおいて１８〜２１と大きく、非常に見や
すい表示を得ることができた。この時の駆動信号パルス
幅は１５μｓｅｃで、印加電圧は２０Ｖ程度であった。

また、比較例として粘度の値は本実施例で用いた液晶と
おなしものを使用し、駆動パルス幅を５０μｓｅｃとし
た。これは、駆動周波数約２０ＫＨｚに対応し、△εの
値は１０°Ｃでは同じてあったが、４０°Ｃにおいては
ほぼゼロであった。

この二つの例を比較した結果を表１及び表２に示します
。この表は液晶セルを保持する温度を１０°Ｃ〜４５°
Ｃの間て５°Ｃ間隔て変化させた時に得られたコントラ
ストの値とその時の欠陥の発生の有無を示しております
。表１は本実施例の結果てあり表２は比較例の場合の結
果である。

表１ 表２ このように、εＩの値が変化しない温度範囲１０°Ｃ〜
３０°Ｃではコントラストや欠陥の発生している様子に
差はみられないが、変化する３０°Ｃ以上ではコン１〜
ラストの差が生じはじめるのと配向欠陥の発生の程度に
差がみられる。なお、この表における欠陥のアリ、ナシ
は表示品質に直接関係するような欠陥の存在のことをさ
しており、欠陥ナシが全くのモノドメイン配向を示して
いるのではない。この液晶セル中の液晶材料の配向は比
較的おおきなドメインが複数集合したマルチドメイン的
な配向状態をとっていた。

なお、本発明は第４図に示すような特性の液晶材料のみ
に限定されることなく、その他の液晶材料にも本発明の
思想を適用でき、同様の効果が得られる事はいうまでも
ない。

〔効果〕

以上述べたように本発明を用いることにより配向欠陥が
ほとんどなく、良好なメモリー性を有する高コントラス
トの強誘電性液晶電気光学装置を得ることができた。

また、使用温度の範囲が広がり温度特性の良好な液晶電
気光学装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による強誘電性液晶電気光学装置の断面
の概略図である。 第２図、第３図は強誘電性液晶の層構造の様子を示す。 第４図は強誘電性液晶のε土とεＩの値の温度変化の一
例を示す。 第５図は表示コントラス）・、と駆動周波数の関係を示
す。 １１、　、　、配向欠陥 １２、、、層構造

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、一対の基板間に充填された強誘電性液晶材料の見掛
   け上の誘電率の異方性の値が負を示し、見掛け上の誘電
   率の異方性の値の絶対値がより大きくなるように短いパ
   ルス幅で前記強誘電性液晶材料に駆動信号を加えて駆動
   させることを特徴とする液晶電気光学装置駆動法