JPH04251218A - 強誘電性液晶装置 - Google Patents
強誘電性液晶装置Info
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- JPH04251218A JPH04251218A JP3011529A JP1152991A JPH04251218A JP H04251218 A JPH04251218 A JP H04251218A JP 3011529 A JP3011529 A JP 3011529A JP 1152991 A JP1152991 A JP 1152991A JP H04251218 A JPH04251218 A JP H04251218A
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、図形表示等に用いられ
る強誘電性液晶素子の製造方法に関する。
る強誘電性液晶素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】表面安定化強誘電性液晶（以下、ＳＳＦ
ＬＣという）は２枚の基板の間隙に強誘電性液晶（以下
、ＦＬＣという）を挟持し、基板間隙を十分薄くしてＦ
ＬＣのらせん構造を消失させることにより実現される。 ＳＳＦＬＣは多くの場合カイラルスメクチックＣ相で利
用されている。スメクチック相では周知のように液晶分
子が層構造を形成しているが、ＳＳＦＬＣおいてはこの
層は図２（ａ）〜（ｄ）に示すような配列構造をもつ。 同図（ａ）の構造はブックシェルフ型といわれており、
層が基板２１および２２に対して垂直である。この型は
同図（ｂ）〜（ｄ）の型の配列構造をもつＳＳＦＬＣに
、強いＡＣ電界を印加することでつくることができる。 同図（ｂ）に示される構造は傾いたブックシェルフ型で
あり、プレチルト角の大きい配向処理がなされた基板を
反平行に貼り合わせた場合に出現する。同図（ｃ）およ
び（ｄ）に示す構造は、いわゆるシェブロン型であり、
ラビング処理した基板をラビング方向Ａが上下基板で略
平行になるように貼り合わせた場合に出現し、同図（ｃ
）の型は高温側で安定であり、同図（ｄ）の型は、同図
（ｃ）の型を温度を下げていく過程でジグザグ状の欠陥
を介して出現する。
ＬＣという）は２枚の基板の間隙に強誘電性液晶（以下
、ＦＬＣという）を挟持し、基板間隙を十分薄くしてＦ
ＬＣのらせん構造を消失させることにより実現される。 ＳＳＦＬＣは多くの場合カイラルスメクチックＣ相で利
用されている。スメクチック相では周知のように液晶分
子が層構造を形成しているが、ＳＳＦＬＣおいてはこの
層は図２（ａ）〜（ｄ）に示すような配列構造をもつ。 同図（ａ）の構造はブックシェルフ型といわれており、
層が基板２１および２２に対して垂直である。この型は
同図（ｂ）〜（ｄ）の型の配列構造をもつＳＳＦＬＣに
、強いＡＣ電界を印加することでつくることができる。 同図（ｂ）に示される構造は傾いたブックシェルフ型で
あり、プレチルト角の大きい配向処理がなされた基板を
反平行に貼り合わせた場合に出現する。同図（ｃ）およ
び（ｄ）に示す構造は、いわゆるシェブロン型であり、
ラビング処理した基板をラビング方向Ａが上下基板で略
平行になるように貼り合わせた場合に出現し、同図（ｃ
）の型は高温側で安定であり、同図（ｄ）の型は、同図
（ｃ）の型を温度を下げていく過程でジグザグ状の欠陥
を介して出現する。
【０００３】同図（ｃ）および（ｄ）の層構造と温度と
の関係は公知である。すなわち、同図（ｃ）の型の配向
においては４つの表面安定化状態があり、そのうち２つ
はダイレクタが上下基板間で捩れたいわゆるスプレイ配
向である。他の２つはダイレクタが上下基板間でほぼ均
一ないわゆるユニフォーム配向である。これらの配向状
態はダイレクタがスメクチックＣ相のらせん構造から定
義されるコーンの上にあると仮定して図３に示すような
配列であると推測されている。同図のａ〜ｄはコーンを
底面からみたＣダイレクタの配置を表わしており、ａと
ｂがスプレイ配向、ｃとｄがユニフォーム配向を示す。 ３１は自発分極の向きである。これらの表面安定化状態
のうちユニフォーム配向ｃとｄを表示に用いることによ
りコントラストの高いディスプレイが実現できる。
の関係は公知である。すなわち、同図（ｃ）の型の配向
においては４つの表面安定化状態があり、そのうち２つ
はダイレクタが上下基板間で捩れたいわゆるスプレイ配
向である。他の２つはダイレクタが上下基板間でほぼ均
一ないわゆるユニフォーム配向である。これらの配向状
態はダイレクタがスメクチックＣ相のらせん構造から定
義されるコーンの上にあると仮定して図３に示すような
配列であると推測されている。同図のａ〜ｄはコーンを
底面からみたＣダイレクタの配置を表わしており、ａと
ｂがスプレイ配向、ｃとｄがユニフォーム配向を示す。 ３１は自発分極の向きである。これらの表面安定化状態
のうちユニフォーム配向ｃとｄを表示に用いることによ
りコントラストの高いディスプレイが実現できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ユニフォー
ム配向状態を表示素子として用いた場合、しばしば焼付
きと呼ばれる現象が生じる。これは、１つの表示状態を
固定して長時間駆動し続けるとその表示内容が定着し、
表示内容を書き換えても薄く残ってしまう現象である。 これを防止するにはプレチルト角の大きい配向処理基板
を用いればよいことを本発明者等は見出したが、プレチ
ルト角を大きくすると、新たに次のような問題が生じる
。
ム配向状態を表示素子として用いた場合、しばしば焼付
きと呼ばれる現象が生じる。これは、１つの表示状態を
固定して長時間駆動し続けるとその表示内容が定着し、
表示内容を書き換えても薄く残ってしまう現象である。 これを防止するにはプレチルト角の大きい配向処理基板
を用いればよいことを本発明者等は見出したが、プレチ
ルト角を大きくすると、新たに次のような問題が生じる
。
【０００５】ＦＬＣは通例、単純マトリクス表示素子の
形で用いられるが、その場合の駆動方法は例えば特開昭
６０−３３５３５公報において開示されているように、
選択された走査線上の画素には閾値以上の電圧を印加し
てオンまたはオフの状態を決定し、選択されていない走
査線上の画素には交流電圧信号を印加する方式が多く用
いられる。しかし、この駆動によりユニフォーム配向状
態において同一表示状態を長時間続けると、画質の劣化
を生じ、長時間の使用に耐えることができないという問
題を生ずるのである。
形で用いられるが、その場合の駆動方法は例えば特開昭
６０−３３５３５公報において開示されているように、
選択された走査線上の画素には閾値以上の電圧を印加し
てオンまたはオフの状態を決定し、選択されていない走
査線上の画素には交流電圧信号を印加する方式が多く用
いられる。しかし、この駆動によりユニフォーム配向状
態において同一表示状態を長時間続けると、画質の劣化
を生じ、長時間の使用に耐えることができないという問
題を生ずるのである。
【０００６】本発明の目的は、上記従来技術の問題点に
鑑み、強誘電性液晶素子において、プレチルト角が大き
い場合でも、画質の劣化を生じさせないようにすること
にある。
鑑み、強誘電性液晶素子において、プレチルト角が大き
い場合でも、画質の劣化を生じさせないようにすること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明では、強誘電性を示すカイラルスメクティック液
晶を電極基板間に保持して構成され、電極基板を介して
印加される電界に応じて液晶は複数の表面安定化状態を
発現し、表面安定化状態を遷移させない期間および液晶
部分には遷移が生じない範囲で一定値一以上の強度を有
する交流電界が印加される強誘電性液晶素子において、
表面安定化状態を遷移させない期間および部分に印加さ
れる交流電界の強度は、液晶に流れを生じさせることの
ない、所定値以下であるようにしている。
本発明では、強誘電性を示すカイラルスメクティック液
晶を電極基板間に保持して構成され、電極基板を介して
印加される電界に応じて液晶は複数の表面安定化状態を
発現し、表面安定化状態を遷移させない期間および液晶
部分には遷移が生じない範囲で一定値一以上の強度を有
する交流電界が印加される強誘電性液晶素子において、
表面安定化状態を遷移させない期間および部分に印加さ
れる交流電界の強度は、液晶に流れを生じさせることの
ない、所定値以下であるようにしている。
【０００８】液晶は例えば、仮に前記所定値以上の交流
電界を印加して液晶の流れを生じさせた場合は、交流電
界の正負に応じて流れの方向が反転し、その方向は表面
安定化状態間で異なり、その速さは交流電界の方向が電
界非印加時の液晶の自発分極の平均方向と同方向のとき
は小さくて逆方向のときは大きい。
電界を印加して液晶の流れを生じさせた場合は、交流電
界の正負に応じて流れの方向が反転し、その方向は表面
安定化状態間で異なり、その速さは交流電界の方向が電
界非印加時の液晶の自発分極の平均方向と同方向のとき
は小さくて逆方向のときは大きい。
【０００９】液晶のスメクティック層は、例えば、折れ
曲がっており、仮に液晶に流れを生じさせたとすれば、
その折れ曲がった角の２等分線方向であってその折れ曲
がりの外側方向と、液晶の流れの方向とのなす角度の内
側に、電界印加時における液晶の平均分子軸方向が存在
する。
曲がっており、仮に液晶に流れを生じさせたとすれば、
その折れ曲がった角の２等分線方向であってその折れ曲
がりの外側方向と、液晶の流れの方向とのなす角度の内
側に、電界印加時における液晶の平均分子軸方向が存在
する。
【００１０】液晶に流れを生じさせようとする力は印加
する電界の強度に比例し、液晶の流れを阻止しようとす
る電極基板面からの力は流れを生じさせようとする方向
によって異なる。
する電界の強度に比例し、液晶の流れを阻止しようとす
る電極基板面からの力は流れを生じさせようとする方向
によって異なる。
【００１１】各安定状態における液晶の基板近傍におけ
るプレチルト角は、例えば、対向電極基板間で異なる。
るプレチルト角は、例えば、対向電極基板間で異なる。
【００１２】より具体化された態様においては、例えば
、対向する電極基板は液晶に電界を印加するための走査
電極群およびこれに交差する情報電極群を有し、その各
交差部で画素を形成しており、各走査電極の走査時にお
いて、選択された走査電極上の画素には表面安定化状態
を遷移させる閾値以上の強度の電界を印加することによ
りその画素の表面安定化状態を遷移させ、選択されてい
ない走査電極上の画素には遷移が生じない範囲で一定値
一以上でかつ液晶に流れを生じさせることのない所定値
以下の電界が印加される。
、対向する電極基板は液晶に電界を印加するための走査
電極群およびこれに交差する情報電極群を有し、その各
交差部で画素を形成しており、各走査電極の走査時にお
いて、選択された走査電極上の画素には表面安定化状態
を遷移させる閾値以上の強度の電界を印加することによ
りその画素の表面安定化状態を遷移させ、選択されてい
ない走査電極上の画素には遷移が生じない範囲で一定値
一以上でかつ液晶に流れを生じさせることのない所定値
以下の電界が印加される。
【００１３】
【作用】この構成において、表面安定化状態を遷移させ
ない期間および液晶部分に印加される、遷移が生じない
範囲で一定値一以上の強度を有する交流電界は、その強
度をさらに、液晶に流れを生じさせることのない、所定
値以下であるように限定したため、同一表示状態を長時
間続けても、液晶の流れによりセル厚が変化することが
ない。したがって、長時間使用しても画質の劣化がなく
、良好な画質が維持される。次に、この作用についてよ
り具体的に説明する。
ない期間および液晶部分に印加される、遷移が生じない
範囲で一定値一以上の強度を有する交流電界は、その強
度をさらに、液晶に流れを生じさせることのない、所定
値以下であるように限定したため、同一表示状態を長時
間続けても、液晶の流れによりセル厚が変化することが
ない。したがって、長時間使用しても画質の劣化がなく
、良好な画質が維持される。次に、この作用についてよ
り具体的に説明する。
【００１４】上述のような選択されていない走査線上の
画素に交流電圧信号を印加する方式においては、プレチ
ルト角が大きい場合には、長時間駆動すると、液晶が一
方向に流れることが本発明者等の実験により明らかにな
った。この流れの方向は、図１において矢印Ｂで示すよ
うに、スメクチック層に平行でありかつユニフォームの
２つの安定状態間で互いに逆である。なお、基板１１と
１２は、それらの対向面上の高分子配向膜をラビング処
理し、ラビング方向Ａをこれら基板間で平行になるよう
にして貼り合わせてある。そして、この現象のためにユ
ニフォーム配向状態において同一表示状態を長時間続け
ると、セル厚が変化する等により画質の劣化を生じるた
め、長時間の使用に耐えることができないのである。そ
してこの流れは、非選択走査線上の画素に印加される電
圧をセル厚で決まる一定値以下にすることで実用上問題
にならない程度に小さくできることを本発明者等が初め
て見い出している。
画素に交流電圧信号を印加する方式においては、プレチ
ルト角が大きい場合には、長時間駆動すると、液晶が一
方向に流れることが本発明者等の実験により明らかにな
った。この流れの方向は、図１において矢印Ｂで示すよ
うに、スメクチック層に平行でありかつユニフォームの
２つの安定状態間で互いに逆である。なお、基板１１と
１２は、それらの対向面上の高分子配向膜をラビング処
理し、ラビング方向Ａをこれら基板間で平行になるよう
にして貼り合わせてある。そして、この現象のためにユ
ニフォーム配向状態において同一表示状態を長時間続け
ると、セル厚が変化する等により画質の劣化を生じるた
め、長時間の使用に耐えることができないのである。そ
してこの流れは、非選択走査線上の画素に印加される電
圧をセル厚で決まる一定値以下にすることで実用上問題
にならない程度に小さくできることを本発明者等が初め
て見い出している。
【００１５】図４はこの流れの速度ｖが非選択交流電圧
の波高値Ｖに依存する様子を測定した結果を示すグラフ
である。横軸は、電界強度Ｅ＝Ｖ／ｄでプロットしてあ
る。ｄはセル厚であり、ここでは１．３μｍである。測
定に用いた液晶は、フェニルピリミジンを主成分とし、
３０℃における自発分極Ｐｓ ＝−６．６ｎＣ／ｃｍ
２ の混合液であり、相変化は
の波高値Ｖに依存する様子を測定した結果を示すグラフ
である。横軸は、電界強度Ｅ＝Ｖ／ｄでプロットしてあ
る。ｄはセル厚であり、ここでは１．３μｍである。測
定に用いた液晶は、フェニルピリミジンを主成分とし、
３０℃における自発分極Ｐｓ ＝−６．６ｎＣ／ｃｍ
２ の混合液であり、相変化は
【００１６】
【化１】
である。流れは電界強度Ｅが２Ｖ／μｍ以上ではっきり
と生じているが、それ以下では０かまたは測定できない
程度に小さい。この場合（ｄ＝１．３μｍ）波高値Ｖを
２．６Ｖ以下にして駆動すれば、長い時間駆動し続けて
も実用上問題はない。
と生じているが、それ以下では０かまたは測定できない
程度に小さい。この場合（ｄ＝１．３μｍ）波高値Ｖを
２．６Ｖ以下にして駆動すれば、長い時間駆動し続けて
も実用上問題はない。
【００１７】図５は、別の液晶材料ＡとＢを用いた測定
結果である。横軸は、同様に電界強度を示す。セル厚は
１．３μｍ前後に統一してある。この場合も、流れはあ
る臨界電界強度以上で生じており、Ｅ＝３Ｖ／μｍ以下
では測定できない程度に小さい。測定に用いたＡ，Ｂの
液晶は３０℃における自発分極Ｐｓ がそれぞれ−５
．６ｎＣ／ｃｍ２および−３．８ｎＣ／ｃｍ２であり、
それぞれ下記化２および化３に示す特性を有する。
結果である。横軸は、同様に電界強度を示す。セル厚は
１．３μｍ前後に統一してある。この場合も、流れはあ
る臨界電界強度以上で生じており、Ｅ＝３Ｖ／μｍ以下
では測定できない程度に小さい。測定に用いたＡ，Ｂの
液晶は３０℃における自発分極Ｐｓ がそれぞれ−５
．６ｎＣ／ｃｍ２および−３．８ｎＣ／ｃｍ２であり、
それぞれ下記化２および化３に示す特性を有する。
【００１８】
【化２】
【００１９】
【化３】
また、同じ振幅の交流でも、図６（ａ）に示すような休
止期間をもつ２種類の印加電圧波形６１と６２で比較す
ると、図３の配向ｃにおけるように自発分極が上向きの
アップ状態では、波形６１の交流に対して流れ易く、波
形６２の交流に対して流れ難い。ダウン状態の場合は逆
である。図６（ｂ）は、同図（ａ）に示すような交流を
印加したときのアップ状態の場合の光学応答（透過率Ｔ
）、同図（ｃ）はダウン状態の光学応答を示す。ただし
、いずれも無電界時に最暗となるような位置に偏光板（
クロスニコル）を配置した場合を示す。これらの図から
わかるとおり、閾値以下の交流であっても液晶分子はい
くらか動いており、その動く量が大きいほど流れも大き
いことがわかる。そして、液晶分子は、アップ状態では
ダウン方向の電界が印加されたときに大きく動き、ダウ
ン状態ではアップ方向の電界が印加されたときに大きく
動く。
止期間をもつ２種類の印加電圧波形６１と６２で比較す
ると、図３の配向ｃにおけるように自発分極が上向きの
アップ状態では、波形６１の交流に対して流れ易く、波
形６２の交流に対して流れ難い。ダウン状態の場合は逆
である。図６（ｂ）は、同図（ａ）に示すような交流を
印加したときのアップ状態の場合の光学応答（透過率Ｔ
）、同図（ｃ）はダウン状態の光学応答を示す。ただし
、いずれも無電界時に最暗となるような位置に偏光板（
クロスニコル）を配置した場合を示す。これらの図から
わかるとおり、閾値以下の交流であっても液晶分子はい
くらか動いており、その動く量が大きいほど流れも大き
いことがわかる。そして、液晶分子は、アップ状態では
ダウン方向の電界が印加されたときに大きく動き、ダウ
ン状態ではアップ方向の電界が印加されたときに大きく
動く。
【００２０】このことから、液晶分子は電界の正負に対
応して流れ方向に振動的に動いており自発分極と同じ向
きの電界が加わったときは小さく動き、逆向きの電界が
加わったときは大きく動き、正味の動きとして一方向の
流れが生れていることがわかる。
応して流れ方向に振動的に動いており自発分極と同じ向
きの電界が加わったときは小さく動き、逆向きの電界が
加わったときは大きく動き、正味の動きとして一方向の
流れが生れていることがわかる。
【００２１】この流速が電界強度に強く依存し、或る臨
界値以下の電界ではほとんど流れが生じない理由は必ず
しも明らかではないが、以下のようにも考えられる。す
なわち、図３の配向ｃにおけるダイレクタ配置（自発分
極が上向きすなわちアップ状態）の場合にスイッチング
閾値以下の下向電界が加わると、プレチルト角が大きく
て界面近くのＣダイレクタはコーンの縁よりさらに高い
位相角の位置にあるので上基板近くのダイレクタはコー
ン上を時計回りに回転し、下基板近くのダイレクタは反
時計回りに回転する。ダイレクタがコーン上を動くと、
図７（ａ）において矢印７１で示すように、分子自身も
長軸の回りに回転する。ダイレクタがコーン上を一周す
ると、分子も１回自転する。そして、個々の分子が同一
方向に自転すると、図７（ｂ）に示すように、液晶内に
剪断応力７２が発生する。この剪断応力は分子の自転方
向、換言すればダイレクタのコーン上の回転方向の正負
に応じて符号（方向）を変える。したがって、図３の配
向ｃで示すような構造の場合、シェブロンの上半分と下
半分で剪断応力の方向が逆になり、液晶は全体として左
向きの（矢印３２方向）の力を受ける。上向き電界が加
わったときは、上述の場合と逆の回転および剪断応力が
生じるから液晶は全体として右向きの力を受ける。正負
対称の交流電界が印加されたときは、液晶は左右に交番
する力を受け続けることになる。したがって、ダイレク
タの位置が同じときは電界の符号の変化に対して剪断応
力も符号が変化するだけだから、上向電界による力と下
向電界による力は大きさが同じである。
界値以下の電界ではほとんど流れが生じない理由は必ず
しも明らかではないが、以下のようにも考えられる。す
なわち、図３の配向ｃにおけるダイレクタ配置（自発分
極が上向きすなわちアップ状態）の場合にスイッチング
閾値以下の下向電界が加わると、プレチルト角が大きく
て界面近くのＣダイレクタはコーンの縁よりさらに高い
位相角の位置にあるので上基板近くのダイレクタはコー
ン上を時計回りに回転し、下基板近くのダイレクタは反
時計回りに回転する。ダイレクタがコーン上を動くと、
図７（ａ）において矢印７１で示すように、分子自身も
長軸の回りに回転する。ダイレクタがコーン上を一周す
ると、分子も１回自転する。そして、個々の分子が同一
方向に自転すると、図７（ｂ）に示すように、液晶内に
剪断応力７２が発生する。この剪断応力は分子の自転方
向、換言すればダイレクタのコーン上の回転方向の正負
に応じて符号（方向）を変える。したがって、図３の配
向ｃで示すような構造の場合、シェブロンの上半分と下
半分で剪断応力の方向が逆になり、液晶は全体として左
向きの（矢印３２方向）の力を受ける。上向き電界が加
わったときは、上述の場合と逆の回転および剪断応力が
生じるから液晶は全体として右向きの力を受ける。正負
対称の交流電界が印加されたときは、液晶は左右に交番
する力を受け続けることになる。したがって、ダイレク
タの位置が同じときは電界の符号の変化に対して剪断応
力も符号が変化するだけだから、上向電界による力と下
向電界による力は大きさが同じである。
【００２２】この力によって液晶はスメクチック層内で
左右に動くが、力の大きさが釣り合っているので正味の
流れは生れないように見える。しかし、液晶は基板に対
して相対的に動いたとき基板から摩擦力を受けるので、
それも考慮しなければならない。上下基板界面のプレチ
ルト角は液晶の分極の向きによって違うから図８（ａ）
に示すように等しくないと考えられるが、その場合は上
述の剪断応力によって基板が液晶を推す力も上下界面で
異なるはずである。両者の差が小さいときは界面での流
速は０で基板は上下とも液晶に対して推進力を与える。 一方、両者の差が大きいときはおそらく下基板界面で大
きな推進力が液晶に与えられ、これによって液晶が流れ
て上基板界面では基板に対して相対的に動くようになる
。このとき、上基板は界面を通じて液晶に推進力よりは
むしろ流れに逆らう摩擦力を与える。この摩擦力は基板
面形状と界面液晶分子の配置によって決まるが、界面液
晶の配置は図８（ａ）に示すように左右非対称だから摩
擦抵抗力の大きさも左右で異なる。実測の方向と照らし
合わせると、右（矢印８２方向）へ液晶が流れるときの
抵抗は大きく、左（矢印８１方向）へ流れるときの抵抗
は小さい。このため、流れは一方向（左）に生じる。
左右に動くが、力の大きさが釣り合っているので正味の
流れは生れないように見える。しかし、液晶は基板に対
して相対的に動いたとき基板から摩擦力を受けるので、
それも考慮しなければならない。上下基板界面のプレチ
ルト角は液晶の分極の向きによって違うから図８（ａ）
に示すように等しくないと考えられるが、その場合は上
述の剪断応力によって基板が液晶を推す力も上下界面で
異なるはずである。両者の差が小さいときは界面での流
速は０で基板は上下とも液晶に対して推進力を与える。 一方、両者の差が大きいときはおそらく下基板界面で大
きな推進力が液晶に与えられ、これによって液晶が流れ
て上基板界面では基板に対して相対的に動くようになる
。このとき、上基板は界面を通じて液晶に推進力よりは
むしろ流れに逆らう摩擦力を与える。この摩擦力は基板
面形状と界面液晶分子の配置によって決まるが、界面液
晶の配置は図８（ａ）に示すように左右非対称だから摩
擦抵抗力の大きさも左右で異なる。実測の方向と照らし
合わせると、右（矢印８２方向）へ液晶が流れるときの
抵抗は大きく、左（矢印８１方向）へ流れるときの抵抗
は小さい。このため、流れは一方向（左）に生じる。
【００２３】以上の議論は図３の配向ｃ（アップ状態）
についてのものだが、図３の配向ｄ（ダウン状態）の場
合も同様である。このダウン状態は、アップ状態をシェ
ブロンの折れ曲がり点を通り図３の紙面に垂直な軸の回
りに１８０°回転したものであり、基板界面のダイレク
タ配置も、図８（ｂ）に示すように、同図（ａ）とは逆
になっている。しかし剪断応力と界面の摩擦力はアップ
状態と同じ大きさであるから、したがって方向が逆にな
ることは明らかである。この結果、ダウン状態ではアッ
プ状態と逆方向に液晶が流れる。
についてのものだが、図３の配向ｄ（ダウン状態）の場
合も同様である。このダウン状態は、アップ状態をシェ
ブロンの折れ曲がり点を通り図３の紙面に垂直な軸の回
りに１８０°回転したものであり、基板界面のダイレク
タ配置も、図８（ｂ）に示すように、同図（ａ）とは逆
になっている。しかし剪断応力と界面の摩擦力はアップ
状態と同じ大きさであるから、したがって方向が逆にな
ることは明らかである。この結果、ダウン状態ではアッ
プ状態と逆方向に液晶が流れる。
【００２４】さらに、図７を用いて説明した剪断応力は
分子の自転速度、したがってダイレクタのコーン上の移
動速度に比例する。ダイレクタのコーン上の移動速度は
弾性歪みを無視すればほぼ電界強度に比例するので、剪
断応力は電界強度が大きい程強く働く。一方、基板との
摩擦力としては、境界面の液晶が基板に対して動いてい
ない場合の静止摩擦力と動いている場合の動摩擦力が考
えられる。剪断応力による駆動力が小さいうちは液晶全
体としての流れは遅く、基板界面では流れはないと考え
られるから前者が支配し、駆動力が大きくなると基板界
面でも流れが生じ後者が支配する。前者の場合は、液晶
は境界での流速＝０の条件下での流体運動方程式に従っ
て動くので、静止摩擦力の大小は流体の運動に寄与しな
い。したがって液晶の層内の左右の動きは、駆動力が均
等なので対称であり正味の流れは零である。ところが後
者の場合は、流体の運動が動摩擦力の大きさに依存する
ので、前述したように、左右の摩擦力が大きさを異にす
るために正味の流れが生じる。これが流れが電界強度に
対して閾値的依存性を持つ理由である。
分子の自転速度、したがってダイレクタのコーン上の移
動速度に比例する。ダイレクタのコーン上の移動速度は
弾性歪みを無視すればほぼ電界強度に比例するので、剪
断応力は電界強度が大きい程強く働く。一方、基板との
摩擦力としては、境界面の液晶が基板に対して動いてい
ない場合の静止摩擦力と動いている場合の動摩擦力が考
えられる。剪断応力による駆動力が小さいうちは液晶全
体としての流れは遅く、基板界面では流れはないと考え
られるから前者が支配し、駆動力が大きくなると基板界
面でも流れが生じ後者が支配する。前者の場合は、液晶
は境界での流速＝０の条件下での流体運動方程式に従っ
て動くので、静止摩擦力の大小は流体の運動に寄与しな
い。したがって液晶の層内の左右の動きは、駆動力が均
等なので対称であり正味の流れは零である。ところが後
者の場合は、流体の運動が動摩擦力の大きさに依存する
ので、前述したように、左右の摩擦力が大きさを異にす
るために正味の流れが生じる。これが流れが電界強度に
対して閾値的依存性を持つ理由である。
【００２５】
【実施例】ポリイミド膜（日立化成（株）製ＬＱ１８０
２）を形成した基板をナイロン布でラビングし、ラビン
グ方向を上下で右ネジ方向に６°ずらして貼り合わせて
セルをつくった。セル厚は１．３μｍであった。これに
対し、前記３０℃における自発分極Ｐｓが−５．６ｎＣ
／ｃｍ２ で化２に示す特性を有する前記Ａの液晶を
注入し、冷却しＳＣ＊相にしてＳＳＦＬＣ状態をつくり
、そして、セル全体にパルス電界を印加してセル全体を
一方の安定状態に揃えた。次に、これに対し、電界強度
±３Ｖ／μｍ、周波数１２．５ＫＨｚの矩形波交流電界
を印加し続けた。この結果、２日間経過後でも、表示状
態にほとんど変化は見られなかった。
２）を形成した基板をナイロン布でラビングし、ラビン
グ方向を上下で右ネジ方向に６°ずらして貼り合わせて
セルをつくった。セル厚は１．３μｍであった。これに
対し、前記３０℃における自発分極Ｐｓが−５．６ｎＣ
／ｃｍ２ で化２に示す特性を有する前記Ａの液晶を
注入し、冷却しＳＣ＊相にしてＳＳＦＬＣ状態をつくり
、そして、セル全体にパルス電界を印加してセル全体を
一方の安定状態に揃えた。次に、これに対し、電界強度
±３Ｖ／μｍ、周波数１２．５ＫＨｚの矩形波交流電界
を印加し続けた。この結果、２日間経過後でも、表示状
態にほとんど変化は見られなかった。
【００２６】一方、同じセルに電界強度±５Ｖ／μｍ、
周波数１２．５ＫＨｚの矩形波を印加し続けたところ、
２日間で０．６ｃｍの液晶の移動が観測された。
周波数１２．５ＫＨｚの矩形波を印加し続けたところ、
２日間で０．６ｃｍの液晶の移動が観測された。
【００２７】なお、この２通りの印加電界のいずれに対
しても安定状態が他に遷移することはなかった。
しても安定状態が他に遷移することはなかった。
【００２８】また、このセルと同じ配向処理を施した基
板をラビング方向が反平行になるように貼り合わせ、そ
の間隙に別の液晶を注入してクリスタルローテーション
法でプレチルト角を測定したところ約１７°であった。
板をラビング方向が反平行になるように貼り合わせ、そ
の間隙に別の液晶を注入してクリスタルローテーション
法でプレチルト角を測定したところ約１７°であった。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、表
面安定化状態を遷移させない期間および液晶部分に印加
される交流電界の強度を、液晶に流れを生じさせること
のない所定値以下であるようにしたため、同一表示状態
を長時間続けても、液晶の流れによりセル厚が変化する
ことがなく、したがって、液晶素子を長時間使用しても
劣化のない良好な画質を維持することができる。
面安定化状態を遷移させない期間および液晶部分に印加
される交流電界の強度を、液晶に流れを生じさせること
のない所定値以下であるようにしたため、同一表示状態
を長時間続けても、液晶の流れによりセル厚が変化する
ことがなく、したがって、液晶素子を長時間使用しても
劣化のない良好な画質を維持することができる。
【図１】ＳＳＦＬＣ層のユニフォーム状態における流れ
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図２】ＳＳＦＬＣ層の配列構造を示す模式図である。
【図３】ＳＳＦＬＣ層の配向状態を示す模式図である。
【図４】ＳＳＦＬＣ層のユニフォーム状態における流れ
の性質を示すグラフである。
の性質を示すグラフである。
【図５】第４図の場合と異なる２つの液晶についてのＳ
ＳＦＬＣ層のユニフォーム状態における流れの性質を示
すグラフである。
ＳＦＬＣ層のユニフォーム状態における流れの性質を示
すグラフである。
【図６】ＳＳＦＬＣ層に印加する交流矩形波電界の波形
図および光学応答を示すグラフである。
図および光学応答を示すグラフである。
【図７】ＳＳＦＬＣ層内に剪断応力が発生する原理の説
明図である。
明図である。
【図８】上下基板界面の液晶分子の配置を示す模式図で
ある。
ある。
２１ 基板
２２ 基板
３１ 自発分極の向き
３２ 液晶の流れの方向を示す矢印
７１ 液晶分子の回転方向を示す矢印７２ 剪断応
力 ８１ 液晶の流れの方向を示す矢印 ８２ 液晶の流れの方向を示す矢印 ９１ 上基板 ９２ 下基板 Ａ ラビング方向 Ｂ 液晶の流れの方向を示す矢印
力 ８１ 液晶の流れの方向を示す矢印 ８２ 液晶の流れの方向を示す矢印 ９１ 上基板 ９２ 下基板 Ａ ラビング方向 Ｂ 液晶の流れの方向を示す矢印
Claims (9)
- 【請求項１】 強誘電性を示すカイラルスメクティッ
ク液晶を電極基板間に保持して構成され、電極基板を介
して印加される電界に応じて液晶は複数の表面安定化状
態を発現し、表面安定化状態を遷移させない期間および
液晶部分には遷移が生じない範囲で一定値以上の強度を
有する交流電界が印加される強誘電性液晶素子において
、表面安定化状態を遷移させない期間および部分に印加
される交流電界の強度は、液晶に流れを生じさせること
のない、所定値以下であることを特徴とする強誘電性液
晶素子。 - 【請求項２】 液晶は、仮に前記所定値以上の交流電
界を印加して液晶の流れを生じさせた場合は、交流電界
の正負に応じて流れの方向が反転する、請求項１記載の
強誘電性液晶素子。 - 【請求項３】 仮に液晶に流れを生じさせたとすれば
、その速さは、交流電界の方向が電界非印加時の液晶の
自発分極の平均方向と同方向のときは小さく、逆方向の
ときは大きい、請求項２記載の強誘電性液晶素子。 - 【請求項４】 仮に液晶に流れを生じさせたとすれば
、その方向は、表面安定化状態間で異なる、請求項１記
載の強誘電性液晶素子。 - 【請求項５】 液晶のスメクティック層は折れ曲がっ
ており、仮に液晶に流れを生じさせたとすれば、その折
れ曲がった角の２等分線方向であってその折れ曲がりの
外側方向と、液晶の流れの方向とのなす角度の内側に、
電界印加時における液晶の平均分子軸方向が存在する、
請求項４記載の強誘電性液晶素子。 - 【請求項６】 液晶に流れを生じさせようとする力は
、印加する電界の強度に比例する、請求項１記載の強誘
電性液晶素子。 - 【請求項７】 液晶の流れを阻止しようとする電極基
板面からの力は流れを生じさせようとする方向によって
異なる、請求項６記載の強誘電性液晶素子。 - 【請求項８】 各安定状態における液晶の基板近傍に
おけるプレチルト角が対向電極基板間で異なる、請求項
１記載の強誘電性液晶素子。 - 【請求項９】 対向する電極基板は液晶に電界を印加
するための走査電極群およびこれに交差する情報電極群
を有し、その各交差部で画素を形成しており、各走査電
極の走査時において、選択された走査電極上の画素には
表面安定化状態を遷移させる閾値以上の強度の電界を印
加することによりその画素の表面安定化状態を遷移させ
、選択されていない走査電極上の画素には遷移が生じな
い範囲で一定値以上でかつ液晶に流れを生じさせること
のない所定値以下の電界が印加される、請求項１記載の
強誘電性液晶素子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3011529A JP2802685B2 (ja) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | 強誘電性液晶装置 |
| DE69228956T DE69228956T2 (de) | 1991-01-08 | 1992-01-07 | Ferroelektrisches Flüssigkristallelement |
| EP92100126A EP0494626B1 (en) | 1991-01-08 | 1992-01-07 | Ferroelectric liquid crystal element |
| AT92100126T ATE179260T1 (de) | 1991-01-08 | 1992-01-07 | Ferroelektrisches flüssigkristallelement |
| US08/280,583 US5500749A (en) | 1991-01-08 | 1994-07-26 | Ferroelectric liquid crystal element with an AC holding voltage below the level at which the molecules migrate |
| US08/568,298 US5805129A (en) | 1991-01-08 | 1995-12-06 | Inhibiting transition of a surface stabilization state in a ferroelectric liquid crystal element using alternating voltages |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3011529A JP2802685B2 (ja) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | 強誘電性液晶装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04251218A true JPH04251218A (ja) | 1992-09-07 |
| JP2802685B2 JP2802685B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=11780498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3011529A Expired - Fee Related JP2802685B2 (ja) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | 強誘電性液晶装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5500749A (ja) |
| EP (1) | EP0494626B1 (ja) |
| JP (1) | JP2802685B2 (ja) |
| AT (1) | ATE179260T1 (ja) |
| DE (1) | DE69228956T2 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3100014B2 (ja) * | 1991-12-10 | 2000-10-16 | キヤノン株式会社 | 強誘電性液晶素子及び該素子の製造方法 |
| US5594571A (en) * | 1991-12-10 | 1997-01-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Ferroelectric liquid crystal device and process for production thereof |
| EP0844510A1 (en) * | 1992-01-24 | 1998-05-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Ferroelectric liquid crystal device and treatment method therefor |
| US5815230A (en) * | 1994-01-27 | 1998-09-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid crystal device and process for production thereof |
| JPH07287232A (ja) * | 1994-04-18 | 1995-10-31 | Fujitsu Ltd | 液晶表示装置、その製造方法、および駆動方法 |
| GB2293906A (en) * | 1994-10-03 | 1996-04-10 | Sharp Kk | Liquid crystal display |
| US5764328A (en) * | 1995-07-03 | 1998-06-09 | Citizen Watch Co., Ltd. | Liquid crystal device with plural ferroelectric or antiferroelectric layer tilt angles per pixel |
| WO1997002508A1 (fr) * | 1995-07-03 | 1997-01-23 | Citizen Watch Co., Ltd. | Afficheur a cristaux liquides |
| JPH09146126A (ja) * | 1995-11-22 | 1997-06-06 | Canon Inc | 液晶装置及び情報伝達装置 |
| GB9612167D0 (en) * | 1996-06-11 | 1996-08-14 | Sharp Kk | Ferroelectric liquid crystal device alignment |
| US6020947A (en) * | 1996-11-06 | 2000-02-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal devices |
| JPH1124041A (ja) * | 1997-06-30 | 1999-01-29 | Toshiba Corp | 液晶表示装置 |
| NO309500B1 (no) | 1997-08-15 | 2001-02-05 | Thin Film Electronics Asa | Ferroelektrisk databehandlingsinnretning, fremgangsmåter til dens fremstilling og utlesing, samt bruk av samme |
| JP3559719B2 (ja) | 1998-01-13 | 2004-09-02 | キヤノン株式会社 | プラズマアドレス型の液晶表示装置 |
| JP3323847B2 (ja) * | 1999-02-22 | 2002-09-09 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子、電子源および画像形成装置の製造方法 |
| JP2001291594A (ja) | 2000-04-07 | 2001-10-19 | Canon Inc | 導電性液晶素子 |
| JP5121432B2 (ja) * | 2007-12-11 | 2013-01-16 | キヤノン株式会社 | 液晶表示装置及びその製造方法並びに液晶プロジェクション装置 |
| CN103293734B (zh) | 2012-08-27 | 2015-12-02 | 上海天马微电子有限公司 | 内嵌式触控显示装置 |
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