JPH04371925A - 液晶電気光学素子 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は表示体、ライトバルブ等
の電気光学素子に関し、詳しくは液晶物質を用いた表示
体に関する。

【０００２】

【従来の技術】強誘電性液晶の三状態間スイッチングは
、従来の表面安定化強誘電性液晶（ＳＳＦＬＣ）に見ら
れるいくつかの本質的問題点を解消する方法の一つとし
て期待され活発に研究が進められている。（　Ａ．Ｄ．
Ｌ．Ｃｈａｎｄａｎｉ　ｅｔ　ａｌ．：　Ｊｐｎ．　Ｊ
．　Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，　２７，　Ｌ７２９　（１
９８８）、Ａ．Ｄ．Ｌ．Ｃｈａｎｄａｎｉ　ｅｔ　ａｌ
．：Ｊｐｎ．　Ｊ．　Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．，　２８
，Ｌ１２６５　（１９８８）等参照。）三状態間スイッ
チングの主な特徴としては、 （１）電圧印加による反強誘電−強誘電相転移には、直
流電圧に対する急峻な閾値特性がある（図３）。

【０００３】（２）反強誘電−強誘電相転移は幅の広い
光学的ヒステリシスをともなうため、反強誘電相あるい
は強誘電相を選択した後にバイアス電圧を印加しておけ
ば、選択された状態を保持する事が出来る（図３）。

【０００４】（３）電場誘起強誘電相における二つの配
向状態を光学的に等価にする事が出来る。

【０００５】（４）液晶層内の電荷の偏りを防ぐ事が出
来るため、ＳＳＦＬＣにみられる様な電気光学特性の経
時変化が無い。

【０００６】等が挙げられる。この表示原理を図２を用
いて説明する。反強誘電相での光軸ＯＡはスメクティッ
ク層と直交している。図２（ｂ）の如く透明電極４，５
と液晶配向膜９，１０を設けた２枚のガラス基板１，２
間に液晶層６を挾持して成るセルを、互いに偏光軸の直
交する偏光板１１，１２間において光軸ＯＡがいずれか
の偏光軸に平行となる様に設置すると素子は遮光状態（
仮にＯＦＦ）となる。この状態に絶対値が｜Ｖ（Ａ−Ｆ
）ｔ｜（図３参照）以下の電圧波形を印加しても光透過
率の変化は僅かであり、ＯＦＦ状態を保持する事が出来
る。一方、印加する電圧波形の絶対値が｜Ｖ（Ａ−Ｆ）
ｓ｜以上であれば液晶は応答して、それぞれ光軸ＯＦ（
＋）及びＯＦ（−）、自発分極Ｐｓ（＋）及びＰｓ（−
）を有する強誘電相（＋）と強誘電相（−）へ転移する
。光軸が偏光軸と角度θ（＋）またはθ（−）をなすた
め光透過状態（仮にＯＮ）となる。角度θ（＋）とθ（
−）が等しいので両者は光学的に等価として扱う事が出
来る。従来の素子ではポリイミド等の液晶配向膜を用い
、片側の基板にラビング処理を施して反強誘電相の光軸
ＯＡの方向を規制している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の素子は
以下に述べる様な二つの課題を持っている。

【０００８】一つは液晶分子の配向状態の均一性に関す
ることである。高温からの相転移の際にスメクティック
Ａ相の液晶分子長軸が配向膜界面のラビング方向に対し
て傾斜して成長する系がしばしば見られるが、この様な
性質を持つ液晶材料を両側の界面に平行もしくは反平行
方向にラビング処理を施したセルに封入した場合、スメ
クティックＡ相では各々の界面から影響を受けた２種類
のドメインが形成され、層方向は低温側のスメクティッ
ク相でも維持される。その結果、反強誘電相では面内で
２つの異なった光軸が存在する事になり動作時のコント
ラスト比が著しく低下する。このような現象は片側の界
面だけにラビング処理をする事に依って回避できるが、
この場合界面からのアンカリング力が弱くなるため、分
子配向の一軸性は低下する。

【０００９】もう一つの課題は、電界による反強誘電相
−強誘電相スイッチングには相転移前駆現象という好ま
しくない現象が起こるという事である。これは図３に見
られる様に印加電圧が閾値以下の領域で透過光量の連続
的な増加として観察されるもので、マルチプレックス駆
動時のコントラスト比低下の大きな要因となっている。 この現象は界面のアンカリング力に依存するため、例え
ば両側の界面に密度の高いラビング処理を施す事に依っ
て抑制する事ができるが、上記第一の課題によって困難
と考えられていた。

【００１０】本発明は上記課題を解決するためのもので
あり、その目的とするところは、三状態間スイッチング
の特徴を充分に生かした液晶電気光学素子を提供すると
ころにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶電気光学素
子は上記課題を解決するために、高温側から等方相−ス
メクティックＡ相−強誘電性スメクティック相−反強誘
電性スメクティック相なる相系列、或は等方相−スメク
ティックＡ相−反強誘電性スメクティック相なる相系列
を有する液晶を電極上に配向処理を施した基板間に挾持
した構造の液晶電気光学素子に於て、前記配向処理が基
板表面に形成された配向膜にラビング処理を施して為さ
れるものであって、上基板に施されたラビング方向と下
基板に施されたラビング方向のなす角度が、各々の基板
界面に於てスメクティックＡ相の温度域で層法線方向或
は液晶分子長軸方向とラビング処理方向のなす角の和で
ある事を特徴とする。

【００１２】

【実施例】以下、具体的な実施例により本発明の詳細を
説明する。試料としては、透明電極上にポリイミド配向
膜を形成しギャップ１．７μｍ　としたセルに液晶材料
　４−（１−ｍｅｔｈｙｌｈｅｐｔｙｌｏｘｙｃａｒｂ
ｏｎｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ　　　４’−ｏｃｔｙｌｏｘｙ
ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４−ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ　（Ｍ
ＨＰＯＢＣ）を加熱封入し環境温度を反強誘電性カイラ
ルスメクティックＣ相（ＳＣＡ＊相）の温度範囲に保持
した物を用いた。素子の構造は図２（ｂ）に示されるも
のである。

【００１３】（実施例１）図１に本発明実施例の概略図
を示す。ＤＲ、ＤＲ’はそれぞれ上基板と下基板のラビ
ング方向、１１１は液晶分子、１２１は液晶分子の長軸
或は光軸を表わす。（ａ）と（ｂ）はそれぞれ上基板と
下基板単独の影響により液晶分子長軸がラビング方向か
ら傾斜した状態を示している。片側基板にのみラビング
処理を施したセルをスメクティックＡ相に保持して偏光
顕微鏡で観察する事によってその系のθ１およびθ２を
決定する事ができる。上記試料においてはθ１＝θ２＝
３．４°であった。以上の知見を基に図１（ｃ）の構成
の素子を作成した。θ１＋θ２＝６．８°となるように
上下基板にラビング処理を施したセルに等方相で液晶を
封入して３．０℃／ｍｉｎ．の速度で冷却してスメクテ
ィックＡ相に転移させたところ、クロスニコル下で明確
な消光位を有する一軸性の配向状態を得た。さらにＳＣ
Ａ＊　　相の温度まで冷却すると、電界無印加時の反強
誘電相で層法線方向と偏光軸を一致させる事によって均
一な暗状態とすることができた。素子の温度を９０℃に
保持しマルチプレックス駆動を試みたところ、コントラ
スト比１：４２を得た。

【００１４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、三安
定状態間のスイッチング挙動を示す反強誘電性液晶素子
の分子配向状態を改善することにより素子のコントラス
ト比を大幅に高める事ができる。本発明は高精細液晶表
示装置やライトバルブ、空間光変調器などへの応用が可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の構成を表わす図である。

【図２】本発明実施例に用いた素子の概略図である。

【図３】本発明実施例に用いた素子の電気光学特性を説
明する図である。

【符号の説明】

ＤＲ，ＤＲ’　　　　　　　　　　　　　　　　　　ラ
ビング処理の方向１１１　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　液晶分子１２１　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　液晶分子長軸方向（光軸） ＯＡ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　反強誘電相における光軸ＯＦ（＋）　　　　　　　　
　　　　　　　　　　強誘電相（＋）における分子配向
方向（光軸） ＯＦ（−）　　　　　　　　　　　　　　　　　　強誘
電相（−）における分子配向方向（光軸）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　高温側から等方相−スメクティックＡ
   相−強誘電性スメクティック相−反強誘電性スメクティ
   ック相なる相系列、或は等方相−スメクティックＡ相−
   反強誘電性スメクティック相なる相系列を有する液晶を
   電極上に配向処理を施した基板間に挾持した構造の液晶
   電気光学素子に於て、前記配向処理が基板表面に形成さ
   れた配向膜にラビング処理を施して為されるものであっ
   て、上基板に施されたラビング方向と下基板に施された
   ラビング方向のなす角度が、各々の基板界面に於てスメ
   クティックＡ相の温度域で層法線方向或は液晶分子長軸
   方向とラビング処理方向のなす角の和である事を特徴と
   する液晶電気光学素子。