JPH04182626A - 液晶装置 - Google Patents

液晶装置

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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、液晶表示素子や液晶光シャッターアレイ等の
液晶電気光学装置に関するものであり、更に詳しくは、
液晶分子の配向状態を改善することにより、表示並びに
駆動特性を改善した液晶電気光学装置に関するものであ
る。
【従来の技術】
従来の液晶電気光学装置としてはツィステッドネマチッ
ク（ｔｗｉｓｔｅｄ　ｎｅｍａｔｉｃ）液晶を用いたも
のか知られている。このＴＮ液晶は、画素密度を高くし
たマトリクス駆動の際クロストークを発生する問題があ
った。 また、各画素に薄膜トランジスタを設けたアクティブマ
トリクス方式の表示素子が知られているか、基板上にト
ランジスタを歩留良く作成することは基板サイズか大き
くなればなるほど難しいといった問題や莫大な設備投資
か必要になるといった問題かあった。 一方、強誘電性液晶は１９７７年にＭｅｙｅｒらによっ
て発明されてより、その特性の特異さて注目され、積極
的に研究されている。 第３図に従来より考えられている一般的な強誘電性液晶
の配向の様子を示した。２枚の基板間に挟持された強誘
電性液晶材料は、層構造を形成しコーンに沿って液晶分
子は螺旋を描いている。 このような、強誘電性液晶を表示等の液晶電気光学装置
として使用するモードとしては、Ｃ１ａｒｋやＬａｇｅ
ｒｗａｌｌによる表面安定化型のものや、吉野による散
乱モードのものや、反強誘電性液晶によるものなどが提
案されている。 上記のいずれの方法にしても強誘電性液晶が基板間でと
っている螺旋構造を何らかの方法により解くことにより
発生する性質を利用したものであった。 その方法とは基板間隔を狭くしたり、強電界を印加する
というものであった。特に、Ｃ１ａｒｋか米国特許第４
３６７９２４号公報で提案したものは基板間の距離を限
定し、その距離は螺旋か形成される距離よりも短く、螺
旋ピッチの５倍以下という条件があるとしている。二の
ように基板間距離を狭くすることにより表面安定化型強
誘電性液晶の状態となり、メモリー性や、高速応答性な
と強誘電性液晶魅力ある特性となる。 しかしなから、この様な方式による利用は基板か強誘電
性液晶の有する螺旋構造を抑制させることを積極的に利
用しているために種々の特性は基板または基板上の配向
手段の影響を受けやすかった。そのため、液晶分子の取
りえる状態間のスイッチングをするために外部より電極
間に加える駆動信号の波形は、プラスとマイナスの対称
な波形とならずにどちらかにずれた波形を加えなければ
２つの状態間をスイッチングする際の液晶分子の動きか
均等でなくなることがあった。 また、こうした特性は常に一定でなく経時変化すること
もあり安定なスイッチングをする装置か得られなかった
。
【発明の構成］ 本発明では、従来の強誘電性液晶液晶を狭い基板で安定
化させるといった技術思想とは異なった技術思想にもと
づくものである。つまり第１図に示した本発明ては、強
誘電性液晶の配向及びスイッチングに関して新たなモー
ドを提案するものである。 この液晶をｌ軸配向処理部（４）を有する基板（１）と
−軸配向処理を施していない基板（２）を平行に配設し
た装置により液晶の特性を調べた。 ここで一定の間隔と言うのは５μｍ以上の基板間隔の距
離である。この装置に挟持された液晶の配向は、−軸配
向処理された基板面に対して液晶分子は平行に配向した
。 このような状態の液晶に交番電界を印加していくと第２
図に示すように非−軸配向基板面液晶層に層法線と垂直
に縞模様（７）が入る。しかし、−軸配向処理側液晶層
では一軸配向処理が強誘電性液晶の動きを規制してしま
うために、交番電界に対しても元の配向のドメイン（８
）を保とうとする。要するに、−軸配向処理基板面に接
する液晶層と、非−軸配向処理面に接する液晶層の２重
構造か液晶配向の中に存在する。そして、前者の基板面
では液晶の動きを固定化しているために、ドメインが形
成されており、他方の基板側の液晶層は強誘電性液晶が
本来示す、螺旋を形成した状態となっている。第２図（
Ａ）はこの様子を示す跋微鏡写真であり。この写真の焦
点は一軸配向処理を施していない基板側の液晶層に合っ
ているため、螺旋に対応する縞模様か観察され、その縞
模様の奥側に若干ぼやけて一軸配向処理基板側の液晶層
のドメインが観察される。 また、第２図（Ｂ）は第２図（Ａ）を模式的に描いた図
である。 このように、−軸配向処理側の液晶層にドメインか観察
されるのは、配向層自体か強誘電性液晶の反転動作を規
制しているためと考えられる。 ここで、交番電界印加時に形成された縞模様は液晶分子
かある一定の規則に従って繰り返し配列していることに
より観察されるものであり、この分子長軸を持つ強誘電
性液晶分子は、光学的屈折率の異方性を存しており、交
番電界により分子の動的な運動をともなう縞模様である
ためにそこを通過する光を散乱させることかできる。 このようにして、誘電性液晶のセルにおいて、外部から
印加する交番電界に対して液晶層に縞模様か生じ、そこ
に入射する光が散乱させて、液晶表示等の液晶電気光学
効果を利用した装置を実現することができた。 以下に実施例を示し本発明を説明する。 【実施例１】 第１図に本実施例に強誘電性液晶装置の概略断面図を示
した。なお、第１図は概略図であるため実際の液晶装置
とはその寸法比率が異なっている。 ガラス基板（１）（２）上に５００から１０００人の厚
さを持つ透明導電膜（３）（３’　）例えば［ＴＯをス
パッタ法にて成膜後、所定方法でパターニングし、一方
の基板にＡ社製ポリイミドをスピンコードし２８０℃で
２時間３０分焼成した。次に、綿製ベルベットのラビン
グロールを回転させて基板上のポリイミドをラビングし
１軸配向処理とした。この基板とパターニングのみを施
した■Ｔ○基板（即ち一軸配向処理を施して以内基板）
を５０ミクロンの間隔にはりあわせた後、基板間に液晶
を注入し、測定に供した。使用した液晶材料は、ネマチ
ック相を通らない強誘電性液晶を用いた。相系列を以下
に示した。 Ｃ−−−−３ｍＣ”　−−−−３ｍＡ　−−−−−１ｓ
。 −８，２°Ｃ４６，４°Ｃ７：２，２°にのような、液
晶装置に注入された液晶の初期の配向状態では面内には
マルチマイクロドメインが観察された。これは第２図（
Ｂ）の（８）に対応する一軸配向処理基板側の液晶が取
る配向状態と同じであった。また、セル厚か大きいにも
関わらず顧著な螺旋構造はみられなかった。このセルに
５０キロヘルツの交番電界を印加すると、３０ボルトか
ら８０ボルト（たたし、ここで用いた電源の最大電圧は
８０ボルトか限度だった）にわたって縞模様か生じた。 その方向は、強誘電性液晶か形成する層法線と垂直な方
向であり、偏光顕微鏡で焦点を変えて観察する七−軸配
向処理に接した液晶相を除いたバルクの液晶層の厚み方
向全体にわたって縞模様か形成していた。 このときの光学応答を偏光顕微鏡の上に取り付けた光電
子増倍管により測定すると、液晶分子は電界に対して明
状態から暗状態に完全に応答しているわけてはなく、ど
ちらかの状態に達する途中までしか応答していない。そ
れが部分的に遅れとなっているところがあるために縞模
様かはいる。 駆動電圧を４０ボルトに固定し、周波数を変化させたと
きに、液晶の層の法線方向から観察すると色調が変化す
る。その状態を表１に示す。 表１　周波数を変化させたときの色調の変化
【実施例２
】 実施例の１に示した液晶セルと同様の形態で基板間隔の
異なる１５μｍ及び１００μｍのセルを作成し検討した
。 上下基板配向層に伴う液晶の配向、およびバルクの配向
が両方の基板間隔の液晶セルにおいても観察された。 また交番電界を印加すると実施例Ｉと同様に縞模様か観
察された このようにして得られた本発明の強誘電性液晶装置にお
いては、−軸配向層に規制される液晶相と規制されない
液晶相に分かれていることをみいたし、本装置に電界を
印加すると縞模様か生じ、この部分で入射してきた光を
散乱する。ここに発明された本装置か、新たなスイッチ
ングモードとして液晶シャッターやデイスプレィにも応
用できると考えられる。
【効果】
本発明構成により、新たなモートでの液晶電気光学効果
の利用を行うことかできた。 液晶装置に入射してきた光を液晶層部分てあら結う方向
へ散乱させるモートであるために、０ＮＯＦＦを表現す
る際に偏光板を必要としない、その為不要部分での光の
減衰を防ぐことかでき、明るいデイスプレィを実現する
ことかできる。 また電圧や周波数を変化させることにより色調か変化し
、カラー化も可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に用いた液晶光学装置の概略図を示す。 第２図（Ａ）は本発明の液晶層の結晶の状態を示す光学
穎微鏡写真尋を示す。 第２図（Ｂ）は第２図（Ａ）を模式的に描いた概略図を
示す。 第３図は強誘電性液晶の一般的な配向状態を示す。 １．２・基板 ３・・・透明導電膜 ４・・・−軸配向膜 ６・・・強誘電性液晶 ７・・・非−軸配向基板面に観察される縞模様

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれに電極が形成された一対の基板間に強誘電
    性を示す液晶材料を有する強誘電性液晶装置であって、
    前記一対の基板のうち一方は一軸配向処理が施され、他
    方は一軸配向処理を施されておらず、前記強誘電性を示
    す液晶材料は外部より前記電極間に印加された交番電界
    に対して液晶層に縞模様が入り、液晶装置に入射する光
    を散乱させることを特徴とする強誘電性液晶装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記各基板間の距
    離が５μｍ以上であることを特徴とする強誘電性液晶装
    置。 ３、特許請求の範囲の第１項において、前記電極間に電
    界を加えない時は、前記縞模様は観察されないことを特
    徴とする強誘電性液晶装置。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記電極間に印加
    する交番電界の電圧や周波数を変化させることにより、
    散乱光の色調や強度を変化させることができることを特
    徴とする強誘電性液晶装置。
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