JPH05297376A - 強誘電性液晶ディスプレイ素子 - Google Patents
強誘電性液晶ディスプレイ素子Info
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- JPH05297376A JPH05297376A JP4144735A JP14473592A JPH05297376A JP H05297376 A JPH05297376 A JP H05297376A JP 4144735 A JP4144735 A JP 4144735A JP 14473592 A JP14473592 A JP 14473592A JP H05297376 A JPH05297376 A JP H05297376A
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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
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
- G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
- G02F1/141—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent using ferroelectric liquid crystals
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Abstract
(57)【要約】
【目的】スイッチング時間を短くするために高い自発分
極を示すＦＬＣ混合物を含有する、表面メモリー効果が
著しく減少していて優れたコントラストを示す液晶ディ
スプレイ素子を提供すること。 【構成】少なくとも１枚が透明な外基板、少なくとも一
方が透明な電極、偏光子、強誘電性液晶混合物および配
向膜を有する強誘電性液晶ディスプレイであって、前記
強誘電性液晶混合物がＰｓ＞２０ｎＣ・ｃｍ−２の自発
分極と層の厚さの半分より小さい自然螺旋ピッチを有
し、かつ前記配向膜が、親油化化合物、親油性化合物も
しくは両親媒性化合物を少なくとも１種類含むことを特
徴とする液晶ディスプレイ素子。
極を示すＦＬＣ混合物を含有する、表面メモリー効果が
著しく減少していて優れたコントラストを示す液晶ディ
スプレイ素子を提供すること。 【構成】少なくとも１枚が透明な外基板、少なくとも一
方が透明な電極、偏光子、強誘電性液晶混合物および配
向膜を有する強誘電性液晶ディスプレイであって、前記
強誘電性液晶混合物がＰｓ＞２０ｎＣ・ｃｍ−２の自発
分極と層の厚さの半分より小さい自然螺旋ピッチを有
し、かつ前記配向膜が、親油化化合物、親油性化合物も
しくは両親媒性化合物を少なくとも１種類含むことを特
徴とする液晶ディスプレイ素子。
Description
〔０００１〕
【従来の技術】強誘電性液晶組成物を使った電気光学的
スイッチング素子、ディスブレイ素子は、例えば、欧州
特許第０，０３２，３６２号（＝米国特許第４，３６
７，９２４号）等に例示され、良く知られている。液晶
光バルブは、入射光の反射強度を電気的な刺激によって
変化させることによって、光透過特性を変化させるデバ
イスである。液晶ディスプレイは、よく知られているよ
うに、時計や電卓の表示部や、ＯＡ（オフィスオートメ
ーション）やＴＶ（テレビジョン）の表示部として使わ
れている。また、いわゆる光シャッターとしてコピーや
印刷機、サングラス、三次元映像用の偏光メガネ等へも
応用されている。さらに、近年いわゆる「空間光変調機
（ｓｐａｔｉａｌ ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌａｔｏ
ｒ）」としての応用も注目されている。（液晶デバイス
ハンドブック、日刊工業新聞出版、１９８９、ＩＳＢＮ
４−５２６−０２５９０−９Ｃ３０５４に引用文献あ
り。） 〔０００３〕電気光学的スイッチング素子、ディスプレ
イ素子は、次のような構成からなる。すなわち、少なく
とも一つの電気絶縁層と電極を含んだガラス等の基板と
ＦＬＣ層からなり、ＦＬＣ層を上記基板により狭持する
構造をとる。そのほか”ゲスト・ホスト”を使った”反
射型ディスプレイ”で使用する場合には、一枚の偏光子
を、また、複屈折性を利用したディスプレイには、二枚
の偏光子を含む。スイッチング素子とディスプレイ素子
は、望ましい場合には例えば拡散バリヤーまたは絶縁層
のような補助層を含みうる。 〔０００４〕配向膜を有機物質（例えばポリイミド、ポ
リアミドまたはポリビニルアルコール）または無機物質
（例えばＳｉＯ）によって形成し、電極基板の間隔を充
分に小さくなるように選択すると、ＦＬＣ分子は長軸方
向に互いに並行に並んだ配置をとり、スメクチック平面
は配向膜に対して垂直または斜めに配置される。この配
置において分子は公知のように２種類の等価の配向を有
し、パルス化電場を与えることによってこれらの配向が
切換えられる、すなわちＦＬＣディスプレイは２種類の
双安定スイッチングが可能である。スイッチング時間は
ＦＬＣ混合物の自発分極に逆比例し、マイクロ秒のオー
ダーである。 〔０００５〕このような、強誘電性液晶ディスプレイの
一番の長所は、現在工業的に生産され、ほぼ入手可能な
ＬＣディスプレイと比較して、マルチプレックス容量、
すなわち、時分割マルチプレックス駆動においてアドレ
ス指定できるターゲットの数が、従来のＬＣディスプレ
イよりもはるかに多いということである。 〔０００６〕この電気的アドレス法は、本質的に前記の
パルスによるアドレス指定に基づいており、例えばＳＩ
Ｄ ８５ ＤＩＧＥＳＴ ｐ．１３１（１９８５）に一
つの例が記載されている。 〔０００７〕スメクチック相の液晶材料は粘度が低く、
したがってスイッチング時間が短いため、ＦＬＣディス
プレイに用いるのに適当である。 〔０００８〕これまでに知られているＦＬＣディスプレ
イの場合には、制限された条件のもとで強誘電体相特有
のツイスト（”螺施”）の発達が抑えられるような電極
基板間隔を選ぶことから出発している。すなわち、電極
基板の間隔が自然の螺施ピッチの約５倍以下になるよう
にする（最初に引用した欧州特許を参照のこと）。しか
し、光学的なスイッチング挙動の為に、そして全般的な
技術上の理由から、基板の間隔を任意に小さく設定する
ことはほとんどできないため、実際には約２μｍの間隔
が採用されている。この理由から、従来は可能な限り最
大の螺施ピンチを有するＦＬＣ混合物の開発に努力が向
けられてきた。最近では、基板の間隔を螺施ピッチの４
分の１以下にすべきであるという更に高い要求（グレイ
他、サーモトロピック液晶、１９８７年）に従って開発
がすすめられてきた。また、高自発分極・短ラセンピッ
チの強誘電性液晶に関する研究として、特開平３−３８
６２３に記載されるものもある。
スイッチング素子、ディスブレイ素子は、例えば、欧州
特許第０，０３２，３６２号（＝米国特許第４，３６
７，９２４号）等に例示され、良く知られている。液晶
光バルブは、入射光の反射強度を電気的な刺激によって
変化させることによって、光透過特性を変化させるデバ
イスである。液晶ディスプレイは、よく知られているよ
うに、時計や電卓の表示部や、ＯＡ（オフィスオートメ
ーション）やＴＶ（テレビジョン）の表示部として使わ
れている。また、いわゆる光シャッターとしてコピーや
印刷機、サングラス、三次元映像用の偏光メガネ等へも
応用されている。さらに、近年いわゆる「空間光変調機
（ｓｐａｔｉａｌ ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌａｔｏ
ｒ）」としての応用も注目されている。（液晶デバイス
ハンドブック、日刊工業新聞出版、１９８９、ＩＳＢＮ
４−５２６−０２５９０−９Ｃ３０５４に引用文献あ
り。） 〔０００３〕電気光学的スイッチング素子、ディスプレ
イ素子は、次のような構成からなる。すなわち、少なく
とも一つの電気絶縁層と電極を含んだガラス等の基板と
ＦＬＣ層からなり、ＦＬＣ層を上記基板により狭持する
構造をとる。そのほか”ゲスト・ホスト”を使った”反
射型ディスプレイ”で使用する場合には、一枚の偏光子
を、また、複屈折性を利用したディスプレイには、二枚
の偏光子を含む。スイッチング素子とディスプレイ素子
は、望ましい場合には例えば拡散バリヤーまたは絶縁層
のような補助層を含みうる。 〔０００４〕配向膜を有機物質（例えばポリイミド、ポ
リアミドまたはポリビニルアルコール）または無機物質
（例えばＳｉＯ）によって形成し、電極基板の間隔を充
分に小さくなるように選択すると、ＦＬＣ分子は長軸方
向に互いに並行に並んだ配置をとり、スメクチック平面
は配向膜に対して垂直または斜めに配置される。この配
置において分子は公知のように２種類の等価の配向を有
し、パルス化電場を与えることによってこれらの配向が
切換えられる、すなわちＦＬＣディスプレイは２種類の
双安定スイッチングが可能である。スイッチング時間は
ＦＬＣ混合物の自発分極に逆比例し、マイクロ秒のオー
ダーである。 〔０００５〕このような、強誘電性液晶ディスプレイの
一番の長所は、現在工業的に生産され、ほぼ入手可能な
ＬＣディスプレイと比較して、マルチプレックス容量、
すなわち、時分割マルチプレックス駆動においてアドレ
ス指定できるターゲットの数が、従来のＬＣディスプレ
イよりもはるかに多いということである。 〔０００６〕この電気的アドレス法は、本質的に前記の
パルスによるアドレス指定に基づいており、例えばＳＩ
Ｄ ８５ ＤＩＧＥＳＴ ｐ．１３１（１９８５）に一
つの例が記載されている。 〔０００７〕スメクチック相の液晶材料は粘度が低く、
したがってスイッチング時間が短いため、ＦＬＣディス
プレイに用いるのに適当である。 〔０００８〕これまでに知られているＦＬＣディスプレ
イの場合には、制限された条件のもとで強誘電体相特有
のツイスト（”螺施”）の発達が抑えられるような電極
基板間隔を選ぶことから出発している。すなわち、電極
基板の間隔が自然の螺施ピッチの約５倍以下になるよう
にする（最初に引用した欧州特許を参照のこと）。しか
し、光学的なスイッチング挙動の為に、そして全般的な
技術上の理由から、基板の間隔を任意に小さく設定する
ことはほとんどできないため、実際には約２μｍの間隔
が採用されている。この理由から、従来は可能な限り最
大の螺施ピンチを有するＦＬＣ混合物の開発に努力が向
けられてきた。最近では、基板の間隔を螺施ピッチの４
分の１以下にすべきであるという更に高い要求（グレイ
他、サーモトロピック液晶、１９８７年）に従って開発
がすすめられてきた。また、高自発分極・短ラセンピッ
チの強誘電性液晶に関する研究として、特開平３−３８
６２３に記載されるものもある。
〔０００９〕
【実施例】以下の実施例において用いられた化合物は、
下記のとおりである。 〔００８８〕
下記のとおりである。 〔００８８〕
〔００９０〕（実施例１）次の組成を有するＦＬＣ混合
物を調製した。この混合物には親油性化合物あるいは両
親媒性化合物は含まれていない。 化合物９ ２１％ 化合物１ ７％ 化合物６ ３％ 混合物１ ６９％ 〔００９１〕透明電極を有する２枚のガラス基板上に、
添加物１を含むＰＶＡ配向膜を１５０Å程度の厚さに形
成し、配向膜をロールラビング法によって片面のみラビ
ングした後、２枚のガラス基板を、配向膜が内側になる
ように貼り合わせてセルを作製した。このセルに、上記
ＦＬＣ混合物をアイソトロピック状態（約１００℃）で
充填した後、室温まで冷却し、次にこのセルに±３５
Ｖ、１０Ｈｚの矩形波電圧を印加し、スメクチック層構
造をブックシェルフ構造に変化させた。この状態での有
効スイッチング角およびＣＰＡを測定した。ＣＰＡと
は、パルスを印加して液晶分子をスイッチングさせる
際、パルス幅を固定した条件でパルス電圧を徐々に上げ
ていき、液晶分子が完全にスイッチングするときの最少
電圧とパルス幅の積で表わされた量である。測定結果は
以下のとおりであった。 ２θｅｆｆ＝５７゜ ＣＰＡ＝８００（２５℃） また、セルはバイアス＝４でマルチプレックス可能であ
った。 〔００９２〕（実施例２）上記と同じＦＬＣ混合物を、
添加物１を含み、両面を、ラビング方向がパラレルにな
るようにラビングしたＰＶＡ配向膜を有するテストセル
に充填し、実施例１と同様にしてスイッチング特性を測
定した。その結果を以下に示す。 〔００９３〕２θｅｆｆ＝５４゜ ＣＰＡ＝８５０（２５℃） コントラスト＝３０ また、セルはバイアス＝６でマルチプレックス可能であ
った。 〔００９４〕（実施例３） ＦＬＣ混合物Ｍ１は次の組成を有する。 化合物１ ２７％ 化合物２ ２８％ 化合物３ １８％ 化合物４ ２７％ 〔００９５〕ＦＬＣ混合物Ｍ２は次の組成を有する。 化合物１ ２６．７３％ 化合物２ ２７．７２％ 化合物３ １７．８２％ 化合物４ ２６．７３％ 添加物２ １ ％ 〔００９６〕ＦＬＣ混合物Ｍ３は次の組成を有する。 化合物１ ２８．９５％ 化合物２ １９．３％ 化合物３ １９．３％ 化合物６ ３．５％ 化合物４ ２８．９５％ 〔００９７〕ＦＬＣ混合物Ｍ４は次の組成を有する。 化合物１ １３．７２％ 化合物２ ９．１５％ 化合物３ ９．１５％ 化合物６ １．６６％ 化合物４ １３．７２％ 混合物１ ５２．６％ 〔００９８〕ＦＬＣ混合物Ｍ５は次の組成を有する。 化合物１ ２２．９５％ 化合物２ ２３．８％ 化合物３ １５．３％ 化合物４ ２２．９５％ 添加物２ ０．８５％ 混合物２ １５ ％
物を調製した。この混合物には親油性化合物あるいは両
親媒性化合物は含まれていない。 化合物９ ２１％ 化合物１ ７％ 化合物６ ３％ 混合物１ ６９％ 〔００９１〕透明電極を有する２枚のガラス基板上に、
添加物１を含むＰＶＡ配向膜を１５０Å程度の厚さに形
成し、配向膜をロールラビング法によって片面のみラビ
ングした後、２枚のガラス基板を、配向膜が内側になる
ように貼り合わせてセルを作製した。このセルに、上記
ＦＬＣ混合物をアイソトロピック状態（約１００℃）で
充填した後、室温まで冷却し、次にこのセルに±３５
Ｖ、１０Ｈｚの矩形波電圧を印加し、スメクチック層構
造をブックシェルフ構造に変化させた。この状態での有
効スイッチング角およびＣＰＡを測定した。ＣＰＡと
は、パルスを印加して液晶分子をスイッチングさせる
際、パルス幅を固定した条件でパルス電圧を徐々に上げ
ていき、液晶分子が完全にスイッチングするときの最少
電圧とパルス幅の積で表わされた量である。測定結果は
以下のとおりであった。 ２θｅｆｆ＝５７゜ ＣＰＡ＝８００（２５℃） また、セルはバイアス＝４でマルチプレックス可能であ
った。 〔００９２〕（実施例２）上記と同じＦＬＣ混合物を、
添加物１を含み、両面を、ラビング方向がパラレルにな
るようにラビングしたＰＶＡ配向膜を有するテストセル
に充填し、実施例１と同様にしてスイッチング特性を測
定した。その結果を以下に示す。 〔００９３〕２θｅｆｆ＝５４゜ ＣＰＡ＝８５０（２５℃） コントラスト＝３０ また、セルはバイアス＝６でマルチプレックス可能であ
った。 〔００９４〕（実施例３） ＦＬＣ混合物Ｍ１は次の組成を有する。 化合物１ ２７％ 化合物２ ２８％ 化合物３ １８％ 化合物４ ２７％ 〔００９５〕ＦＬＣ混合物Ｍ２は次の組成を有する。 化合物１ ２６．７３％ 化合物２ ２７．７２％ 化合物３ １７．８２％ 化合物４ ２６．７３％ 添加物２ １ ％ 〔００９６〕ＦＬＣ混合物Ｍ３は次の組成を有する。 化合物１ ２８．９５％ 化合物２ １９．３％ 化合物３ １９．３％ 化合物６ ３．５％ 化合物４ ２８．９５％ 〔００９７〕ＦＬＣ混合物Ｍ４は次の組成を有する。 化合物１ １３．７２％ 化合物２ ９．１５％ 化合物３ ９．１５％ 化合物６ １．６６％ 化合物４ １３．７２％ 混合物１ ５２．６％ 〔００９８〕ＦＬＣ混合物Ｍ５は次の組成を有する。 化合物１ ２２．９５％ 化合物２ ２３．８％ 化合物３ １５．３％ 化合物４ ２２．９５％ 添加物２ ０．８５％ 混合物２ １５ ％
〔００９９〕上記のＦＬＣ混合物Ｍ１〜Ｍ５を、添加物
３を含み、両面が実施例２と同様にラビングされている
配向膜を有するテストセルに充填し、実施例１と同様の
方法で、これらのスイッチング特性を測定した。表１に
その結果を示す。 〔０１００〕
３を含み、両面が実施例２と同様にラビングされている
配向膜を有するテストセルに充填し、実施例１と同様の
方法で、これらのスイッチング特性を測定した。表１に
その結果を示す。 〔０１００〕
【表１】 〔０１０１〕一方、これらのＦＬＣ混合物を、添加物を
含まない通常のポリイミド配向膜を有するセルに充填し
たところ、全くスイッチングが起こらなかった。これは
主として表面メモリー効果のためである。 〔０１０２〕すなわち、短い螺旋ピッチと高い自発分極
を有するＦＬＣ混合物と、親油性化合物を添加した配向
膜を有するセルとを組み合わせて使用することによっ
て、非常に優れたスイッチング特性を有する液晶表示素
子が得られることが示された。
含まない通常のポリイミド配向膜を有するセルに充填し
たところ、全くスイッチングが起こらなかった。これは
主として表面メモリー効果のためである。 〔０１０２〕すなわち、短い螺旋ピッチと高い自発分極
を有するＦＬＣ混合物と、親油性化合物を添加した配向
膜を有するセルとを組み合わせて使用することによっ
て、非常に優れたスイッチング特性を有する液晶表示素
子が得られることが示された。
フロントページの続き (72)発明者 アンケ・カルトバイツェル ドイツ連邦共和国6090 リュッセルスハイ ム，コンラート−アーデナウアー−リンク 12 (72)発明者 ノルベルト・レーシュ ドイツ連邦共和国6000 フランクフルト 71，ガイゼンハイマー・シュトラーセ 95
Claims (6)
- 【請求項１】少なくとも１枚が透明な外基板、少なくと
も一方が透明な電極、偏光子、強誘電性液晶混合物およ
び配向膜を有する強誘電性液晶ディスプレイであって、
前記強誘電性液晶混合物がＰｓ＞２０ｎＣ・ｃｍ−２の
自発分極と層の厚さの半分より小さい自然螺旋ピッチを
有し、かつ前記配向膜が、親油化化合物、親油性化合物
もしくは両親媒性化合物を少なくとも１種類含むことを
特徴とする液晶ディスプレイ素子。 - 【請求項２】螺旋ピンチが１μｍ以下であることを特徴
とする請求項１記載の液晶ディスプレイ素子。 - 【請求項３】前記強誘電性液晶混合物が親油化化合物ま
たは親油性化合物を含む、請求項１記載の液晶ディスプ
レイ素子。 - 【請求項４】スメクチック層構造がブックシェルフ構造
または疑似ブックシェルフ構造であることを特徴とする
請求項１記載の液晶ディスプレイ素子。 - 【請求項５】ブックシェルフ構造または疑似ブックシェ
ルフ構造が電圧によって励起されることを特徴とする請
求項４記載の液品ディスプレイ素子。 - 【請求項６】ブックシェルフ構造または疑似ブックシェ
ルフ構造の層の傾き角が１０°以下であることを特徴と
する請求項４記載の液晶ディスプレイ素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4144735A JPH05297376A (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | 強誘電性液晶ディスプレイ素子 |
| US08/047,815 US5373380A (en) | 1992-04-20 | 1993-04-15 | Ferroelectric liquid crystal display with liquid crystal mixtures having high spontaneous polarization and short helical pitch and alignment layers containing lipophilic or amphiphilic compounds |
| EP93106130A EP0566987A1 (en) | 1992-04-20 | 1993-04-15 | Ferroelectric liquid crystal displays |
| KR1019930006606A KR940005977A (ko) | 1992-04-20 | 1993-04-20 | 강유전성 액정 표시장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4144735A JPH05297376A (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | 強誘電性液晶ディスプレイ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05297376A true JPH05297376A (ja) | 1993-11-12 |
Family
ID=15369131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| DE4012750A1 (de) * | 1990-04-21 | 1991-10-24 | Hoechst Ag | Ferroelektrisches fluessigkristalldisplay mit hohem kontrast und hoher helligkeit |
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