JPH05127164A - 液晶素子 - Google Patents

液晶素子

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JPH05127164A
JPH05127164A JP31012991A JP31012991A JPH05127164A JP H05127164 A JPH05127164 A JP H05127164A JP 31012991 A JP31012991 A JP 31012991A JP 31012991 A JP31012991 A JP 31012991A JP H05127164 A JPH05127164 A JP H05127164A
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JP
Japan
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liquid crystal
surface energy
difference
contrast
orientation
Prior art date
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Pending
Application number
JP31012991A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanobu Asaoka
正信 朝岡
Makoto Kojima
誠 小嶋
Hideaki Takao
英昭 高尾
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPH05127164A publication Critical patent/JPH05127164A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 透明電極を設けた一対のガラス基板上に一軸
配向膜を有し、該基板間に強誘電性液晶を挟持してなる
液晶素子であって、上記配向膜の配向処理前後で表面エ
ネルギーの値の差が9dyn/cm以上、表面エネルギ
ーの値中の分散項の値が6dyn/cm以上異なる液晶
素子。 【効果】 本発明の液晶素子は明状態と暗状態でのコン
トラストが高く、特にマルチプレクシング駆動時の表示
コントラストがひじょうに大きく高品位の表示が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子や液晶−
光シャッター等で用いる液晶素子、特に強誘電性液晶素
子に関し、さらに詳しくは、液晶分子の配向状態を改善
することにより表示特性を改善した液晶素子に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】強誘電性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(Clark)及びラガーウォ
ル(Lagerwall)により提案されている(特開
昭56−107216号公報、米国特許第4,367,
924号明細書等)。この強誘電性液晶は、一般に特定
の温度域において、非らせん構造のカイラルスメクチッ
クC相(SmC* )又はH相(SmH* )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、即
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、特にその機能から大画面で、高精細な
ディスプレーとしての応用が期待されている。
【0003】この双安定性を有する液晶を用いた光学変
調素子が所定の駆動特性を発揮するためには、一対の平
行基板間に配置される液晶が、電界の印加状態とは無関
係に、上記2つの安定状態の間での変換が効果的に起る
ような分子配列状態にあることが必要である。
【0004】また、液晶の複屈折を利用した液晶素子の
場合、直交ニコル下での透過率は、 I/I0 =sin2 4θsin2 (Δnd/λ)π [式中:I0 :入射光強度、I:透過光強度、θ:チル
ト角、Δn:屈折率異方性、d:液晶層の膜厚、λ:入
射光の波長である。]で表わされる、前述の非らせん構
造におけるチルトθは第1と第2の配向状態でのねじれ
配列した液晶分子の平均分子軸方向の角度として現われ
ることになる。上式によれば、かかるチルトθが22.
5°の角度の時最大の透過率となり、双安定性を実現す
る非らせん構造でのチルト角θが22.5°にできる限
り近いことが必要である。
【0005】ところで、強誘電性液晶の配向方法として
は、大きな面積に亘って、スメクチック液晶を形成する
複数の分子で組織された分子層をその法線に沿って一軸
に配向させることができ、しかも製造プロセス工程も簡
便なラビング処理により実現できるものが望ましい。
【0006】強誘電性液晶、特に非らせん構造のカイラ
ルスメクチック液晶のための配向方法としては、例え
ば、米国特許第4,561,726号公報などが知られ
ている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
で用いられてきた配向方法、特にラビング処理したポリ
イミド膜による配向方法を、前述のクラークとラガウォ
ールによって発表された双安定性を示す非らせん構造の
強誘電性液晶に対して適用した場合には、下述の如き問
題点を有していた。
【0008】即ち、本発明者らの実験によれば、従来の
ラビング処理したポリイミド膜によって配向させて得ら
れた非らせん構造の強誘電性液晶でのチルト角がらせん
構造をもつ強誘電性液晶でのチルト角と較べて小さくな
っていることが判明した。(特に、従来のラビング処理
したポリイミド膜によって配向させて得た非らせん構造
の強誘電性液晶でのチルト角θは、一般に3°〜8°程
度で、その時の透過率はせいぜい3〜5%程度であっ
た。)この様に、クラークとラガウォールによれば双安
定性を実現する非らせん構造の強誘電性液晶でのチルト
角がらせん構造をもつ強誘電性液晶でのチルト角と同一
の角度をもつはずであるが、実際には非らせん構造での
チルト角θの方がらせん構造でのチルト角Θより小さく
なっている。しかも、この非らせん構造でのチルト角θ
がらせん構造でのチルト角Θより小さくなる原因が非ら
せん構造での液晶分子のねじれ配列に帰因していること
が判明した。つまり、非らせん構造を持つ強誘電性液晶
では、液晶分子が基板の法線に対して上基板に隣接する
液晶分子の軸より下基板に隣接する液晶分子の軸(ねじ
れ配列の方向)へ連続的にねじれ角δでねじれて配列し
ており、このことが非らせん構造でのチルト角θがらせ
ん構造でのチルト角Θより小さくなる原因となってい
る。
【0009】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、特にカイラ
ルスメクチック液晶の非らせん構造での大きなチルトθ
を生じ、配向性の良好な高コントラストな画像を達成で
きる強誘電性液晶素子を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは一
軸配向処理前後での表面エネルギーの変化が9dyn/
cm以上、そしてこの分散項の値の変化が6dyn/c
m以上となるように配向膜を配向処理することにより上
記目的を達成した。またこの時、配向処理の方向は上下
基板で交差しており、この交差のねじれ方向と、挟持す
る強誘電性液晶のカイラルスメクチック相のらせんピッ
チのねじれ方向が同じである液晶を用いることによっ
て、さらに上記目的の達成は容易になる。
【0011】図1は、本発明の液晶セルの一例を模式的
に描いたものである。
【0012】11aと11bはそれぞれIn23 やI
TO(Indium Tin Oxide)等の透明電
極12aと12bで被覆された基板(ガラス板)であ
り、その上に200Å〜1000Å厚の絶縁膜13aと
13b(SiO2 膜、TiO2膜、Ta25 膜など)
と50〜1000Å厚の配向制御膜14aと14bとが
それぞれ積層されている。
【0013】この際、平行且つ同一の向き(A方向)に
なるようラビング処理(矢印方向、ただし上下の方向が
交差していてもよい)した配向制御膜14a,14bが
配置されている。基板11aと11bとの間には、強誘
電性スメクチック液晶15が配置され、基板11aと1
1bとの間隔の距離は、強誘電性スメクチック液晶15
のらせん配列構造の形成を抑制するのに十分に小さい距
離(例えば0.1〜3μm)に設定され、強誘電性スメ
クチック液晶15は双安定性配向状態を生じている。上
述の十分に小さい距離は、基板11aと11bとの間に
配置したビーズスペーサ16(シリカビーズ、アルミナ
ビーズ)によって保持される。
【0014】本発明者らの実験によれば、ラビングによ
る一軸配向処理の前後で表面エネルギーの値に差が出る
配向方法を用いることによって、明状態と暗状態での大
きな光学的コントラストを示し、特に、米国特許第4,
655,561号などに開示のマルチプレクシング駆動
時の非選択画素に対して大きなコントラストを達成し
た。
【0015】本発明で用いる配向膜を基板上に設ける際
には、スピンナー塗布法、スプレイ塗布法、ロール塗布
法などにより基板上に塗布し膜形成することができる。
この配向膜は、しかる後に布などでラビングによる一軸
配向処理を行なう。また、本発明で用いる配向膜は30
Å〜1μm程度、好ましくは200Å〜2000Åの膜
厚に設定される。この際には、図1に示す絶縁膜13a
と13bの使用を省略することができる。さらに本発明
では、絶縁膜13aと13bの上に配向膜を設ける際に
は、この配向膜の膜厚は200Å以下、好ましくは10
0Å以下に設定されることができる。
【0016】本発明で用いる液晶物質としては、降温過
程で、等方相、コレステリック相、スメクチックA相を
通してカイラルスメクチックC相を生じる液晶が好まし
い。特に、コレステリック相の時のピッチが0.8μm
以上のものが好ましい(コレステリック相の温度範囲に
おける中央点で測定したもの)。
【0017】本発明において、カイラルスメクチックC
相でのらせんピッチのねじれの方向は、図3に示すよう
な光学配置にして向かってくる光の直線偏光31の回転
を調べることで測定した。回転の方向が時計回りに回転
するものを正の施光性、反対の方向のものを負の施光性
とし正の施光性の場合らせんピッチのねじれは左,負の
場合には右とした。
【0018】また交差するラビング方向から生じるねじ
れの方向と液晶物質のカイラルスメクチックC相でのら
せんピッチのねじれの方向との対応については、液晶素
子を上からながめた場合下側の基板のラビング方向に対
し上側の基板のラビング方向が反時計まわりとなる場合
負のねじれとする。また時計まわりの場合は正とする。
この時、液晶物質のカイラルスメクチックC相のらせん
ピッチのねじれ方向の符号と液晶素子のラビング方向の
ねじれの符号が一致するように用いる。
【0019】また本発明における表面エネルギーの測
定、及び分散項の値の算出は北崎寧昭氏,日本接着協会
誌,(3),131〜141(1972)に従い行な
った。
【0020】
【実施例】実施例1 1000Å厚のITO膜が設けられている1.1mmの
ガラス板を2枚用意し、それぞれのガラス板上にLQ1
802(日立化成:商品名)をN−メチルピロリドン/
n−ブチルセロゾルブ=1/1の2.5重量%溶液を回
転数3000rpmで成膜後約1時間250℃で加熱処
理を施した。この時の膜厚は400Åであった。この塗
布膜にナイロン植毛布による一方向のラビング処理を行
なった。この時の表面エネルギーは43.9dyn/c
mであり、ラビング前に対して11.6dyn/cm大
きな値であった。また分散項の値の差は11.2dyn
/cmであった。
【0021】その後、平均粒径約1.5μmのアルミナ
ビーズを一方のガラス板上に散布した後、図4のように
同一方向で下側の基板に対し上側の基板のラビング方向
が6°左にずれるよう2枚のガラス板を重ねあわせてセ
ルを作成した。
【0022】このセル内に自社で混合したフェニルピリ
ミジンを主成分とした混合液晶を等方相下で真空注入し
てから、等方相から1.0℃/hで30℃まで徐冷する
ことによって配向を達成することができた。この混合液
晶は、チルト角は室温で15.4°,Psは−6.8n
C/cm2 ,スメクチックカイラルC相でのチルト角θ
は15.4°,ピッチは−17μmであった。また相転
移温度は下記の通りであった。
【0023】
【数1】 (Iso=等方相 Ch=コレステリック相 SmA
=スメクチックA相SmC* =スメクチックカイラルC
相)上述の液晶セルを一対の90°クロスニコル偏光子
の間に挟み込んでから、50μsecの30Vパルスを
印加してから90°クロスニコルを消光位(最暗状態)
にセットし、この時の透過率をホトマルチプレターによ
り測定し続いて50μsecの−30Vパルスを印加し
この時の透過率(明状態)を同様の方法で測定したとこ
ろチルト角θは12°であり最暗状態時の透過率は1.
2%で明状態時の透過率は36%であり従ってコントラ
スト比は、30:1であった。
【0024】この液晶セルを図2に示す駆動波形を用い
たマルチプレクシング駆動による表示を行なったところ
高コントラストな高品位表示が得られた。尚、図2のS
N ,SN+1 ,SN+2 は走査線に印加した電圧波形を表わ
しており、Iは代表的な情報線に印加した電圧波形を表
わしている。
【0025】I−SN は情報線Iと走査線SN との交差
部に印加された合成波形である。また、本実験例では、
0 =5〜8V,ΔT=20〜70μsecで行なっ
た。
【0026】実施例2 配向膜にLX−S401(日立化成:商品名)を用いた
他は実施例1と同様にしてセルを得た。また実施例1と
同様の試験を行なった。コントラスト及び表面エネルギ
ーの値を表1に示す。
【0027】実施例1と同様のマルチプレクシング駆動
による表示を行なったところコントラストについて実施
例1と同様の結果が得られた。
【0028】実施例3 液晶物質をZLI−4273(メルク:商品名)を用い
た他は実施例1と同様にしてセルを得た。また実施例1
と同様の試験を行なった。コントラスト及び表面エネル
ギーの値を表1に示す。
【0029】実施例1と同様のマルチプレクシング駆動
による表示を行なったところコントラストについて実施
例1と同様の結果が得られた。
【0030】比較例1 配向膜にSE−100(日産化学:商品名)を用いた他
は実施例1と同様にセルを得た。コントラスト及び表面
エネルギーを表2に示す。
【0031】実施例1と同様のマルチプレクシング駆動
による表示を行なったところコントラストが本実験例の
ものと比較して小さい値であった。
【0032】比較例2 配向膜にLQ−5200(日立化成:商品名)を用いた
他は実施例1と同様にセルを得た。コントラスト及び表
面エネルギーを表2に示す。
【0033】実施例1と同様のマルチプレクシング駆動
による表示を行なったところコントラストが本実験例の
ものと比較して小さい値であった。
【0034】比較例3 ラビングの方向を図5のように同一方向で下側の基板に
対し上側の基板の方向が6°右にずれるように2枚のガ
ラス板を重ねあわせた他は実施例1と同様にしてセルを
作成した。コントラスト及び表面エネルギーを表2に示
す。
【0035】実施例1と同様のマルチプレクシング駆動
による表示を行なったところコントラストが実施例1の
ものと比較して小さな値であった。
【0036】
【表1】
【0037】
【表2】
【0038】
【発明の効果】以上の様に、本発明によれば明状態と暗
状態でのコントラストが高く特にマルチプレクシング駆
動時の表示コントラストが非常に大きく高品位の表示が
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明液晶素子の断面図である。
【図2】本実施例で用いた駆動電圧の波形図である。
【図3】カイラルスメクチックC相のらせんピッチの測
定におけるねじれ方向を示す図である。
【図4】交差するラビング方向の説明図である。
【図5】交差するラビング方向の説明図である。
【符号の説明】
11a,11b 基板 12a,12b 透明電極 13a,13b 絶縁膜 14a,14b 配向制御膜 15 強誘電性スメクチック液晶 16 ビーズスペーサ 17a,17b 偏光板 31 直線偏光 32 セル 41 上基板ラビング方向 42 下基板ラビング方向

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明電極を設けた一対のガラス基板上に
    一軸配向膜を有し、該基板間に強誘電性液晶を挟持して
    なる液晶素子であって、上記配向膜の配向処理前後で表
    面エネルギーの値の差が9dyn/cm以上、表面エネ
    ルギーの値中の分散項の値の差が6dyn/cm以上と
    なることを特徴とする液晶素子。
  2. 【請求項2】 配向処理方向が上下の基板で交差し、且
    つ上基板から見て、下基板の配向方向に対する上基板の
    配向方向のねじれの方向と、挟持する液晶のカイラルス
    メクチック相のらせんピッチのねじれ方向が同じである
    請求項1記載の液晶素子。
JP31012991A 1984-07-11 1991-10-30 液晶素子 Pending JPH05127164A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31012991A JPH05127164A (ja) 1991-10-30 1991-10-30 液晶素子
US08/180,459 US5400159A (en) 1991-08-06 1994-01-12 Liquid crystal device having alignment film with particular surface energy difference before and after rubbing
US08/429,017 US5576864A (en) 1984-07-11 1995-04-26 Chiral smectic liquid crystal device having fluorine-containing polymeric alignment film with predetermined refractive index anisotropy after rubbing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31012991A JPH05127164A (ja) 1991-10-30 1991-10-30 液晶素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05127164A true JPH05127164A (ja) 1993-05-25

Family

ID=18001523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31012991A Pending JPH05127164A (ja) 1984-07-11 1991-10-30 液晶素子

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JP (1) JPH05127164A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008510195A (ja) * 2004-08-17 2008-04-03 ネモプティック 表示装置周縁部における改良された切替え手段を備える液晶表示装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19991130