JPH06202116A - 液晶装置及びそれを用いた情報伝達装置 - Google Patents

液晶装置及びそれを用いた情報伝達装置

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JPH06202116A
JPH06202116A JP36127992A JP36127992A JPH06202116A JP H06202116 A JPH06202116 A JP H06202116A JP 36127992 A JP36127992 A JP 36127992A JP 36127992 A JP36127992 A JP 36127992A JP H06202116 A JPH06202116 A JP H06202116A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal device
signal
rubbing
substrates
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JP36127992A
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English (en)
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Yukio Haniyu
由紀夫 羽生
Katsutoshi Nakamura
勝利 中村
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】コレステリック相を持たない強誘電性液晶15
の液晶分子を配向させるためのラビング処理を対向する
2枚のガラス基板11a,11bに付与して2つの光学
的安定状態間の状態遷移の閾値電圧を略同じにする。 【構成】ラビング処理された2枚のガラス基板11a,
11bを所定間隙を保持して貼り合わせる際に、ラビン
グ方向を所定の角度で交差させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、強誘電性液晶を用いた
液晶装置及びそれを用いた情報伝達装置に係り、特にコ
レステリック相を持たないカイラルスメクティック液晶
の強誘電性液晶を用いた液晶装置に用いて好適で有り、
詳しくは、強誘電性液晶の配向状態の制御に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、強誘電性液晶の屈折率異方性を利
用して偏光素子と組み合わせることにより透過光線を制
御する型の液晶装置がクラーク(Clark)およびラ
ガウォール(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
367924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
クティックC相(SmC* )又はH相(SmH* )を有
している。この状態において、印加される電界に応対し
て第1の光学的安定状態と第2の光学的安定状態とのい
ずれかを取り、且つ、電界が印加されていないときは状
態を維持する性質、即ち双安定性を示す。また電界の変
化に対する応答も速やかであり、高速並びに記憶型の液
晶装置としての広い利用が期待され、特にその特性から
大画面・高精細なディスプレーへの応用が期待されてい
る。
【0003】この双安定性を有する強誘電性液晶が所定
の駆動特性を発揮するためには、一対の透明基板間に挟
持された強誘電性液晶の液晶分子が、双安定状態相互の
変換が効率良く起こるように配列していることが必要で
あり、そのために双安定な2状態間をスイッチングする
しきい値がほぼ等しいことが必要である。
【0004】この液晶を配列させるために、配向規制力
が付与された2枚の透明基板間に液晶を狭持することが
行われている。
【0005】なお、上述した強誘電性液晶がコレステリ
ック相を持たない場合には、ラビング処理等により配向
規制力が付与された透明基板で液晶を挟持しても均一な
配向状態が得られないことが知られ、片面の透明基板の
みにラビング処理する非対称配向処理が効果的であるこ
とが報告されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記非
対称配向処理では、対向する2枚の透明基板間で配向規
制力が違う為に、双安定状態相互に変化する為の閾値電
圧が異なり所定の駆動特性が発揮できない問題があっ
た。
【0007】そこで、本発明は、コレステリック相を持
つ強誘電性液晶を用いる場合でも、2枚の透明基板に配
向処理を施し、双安定状態相互に変化する為の閾値電圧
を等しくした液晶装置及びそれを用いた情報伝達装置を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みなされたものであって、一軸配向処理が施された2枚
の透明基板を所定間隙を保って貼り合わせ、該間隙に液
晶が挟持されてなる液晶装置において、前記液晶がコレ
ステリック相を持たないカイラルスメクティック液晶の
強誘電性液晶からなり、且つ、前記2枚の透明基板に施
された一軸配向処理の処理方向を所定の交差角で交差さ
せて貼り合わせてなる、ことを特徴とする。
【0009】また、前記交差角を1°以上、25°以下
の範囲に設定してなる。また好ましくは2°以上、15
°以下の範囲に設定してなる。
【0010】また、本発明に係る液晶装置を用いた情報
伝達装置としては、データ信号及び走査方式信号を出力
するグラフィックコントローラと、走査線アドレスデー
タ及び走査方式信号を出力する走査信号制御回路と、表
示データ及び走査方式信号を出力する情報信号制御回路
と、請求項1記載の液晶装置と、を有して、情報を表示
・伝達してなる、ことを特徴とする。
【0011】
【作用】以上構成の基づき、コレステリック相を持たな
いカイラルスメクティック液晶の強誘電性液晶を用いた
液晶装置において、一軸配向処理が施された2枚の透明
基板を貼り合わせせる際に、一軸配向処理の処理方向を
所定の交差角で交差させて貼り合わせる。
【0012】
【実施例】本発明の実施例を図に沿って説明する。図1
は液晶装置の断面を示し、液晶装置は、1.1mm厚の
ガラス基板11a,11bを有し、該ガラス基板11
a,11bには複数の帯状の透明電極12a,12bが
形成されている。透明電極12a,12bにはIn2
3 やITO等が使用され、その膜厚は約1500Åに設
定されている。この後ショート防止用の絶縁体膜13
a,13bとしてSiO2 をスパッタリング法により1
000Å形成した。この絶縁体膜13a,13bとして
は、SiO2 の他にTa25 等の無機絶縁物質でもよ
く、またSi、Ti、Ta、Zr、Al等のうち少なく
とも1元素を含む、有機金属化合物を塗布・焼成して得
られる無機系絶縁膜を用いることもできる。また、膜厚
は200Å〜3000Åの範囲であればよい。さらに、
絶縁体膜13a,13bの上には配向制御膜14a,1
4bが被着されている。この配向制御膜14a,14b
としては、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリア
ミドイミド、ポリエステルイミド、ポリパラキシリレ
ン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニルアセ
タール、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリスチレン、
セルロース樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂やアクリル
樹脂などの有機絶縁物質を用いてもよく、また膜厚は5
0Å〜1000Åの範囲であればよい。
【0013】本実施例では、後述する様に試料1,5,
6,7にポリイミド、試料2にポリビニルアセタール、
試料3に芳香族ポリアミド、試料4にフッ素系ポリイミ
ド、を50Åの膜厚で被着した。そして、この配向制御
膜14a,14bの表面をナイロン性のラビング布で一
方向にラビング処理することによって、ラビング方向と
実質的に同一方向の配向規制力となる一軸性配向軸が付
与される。
【0014】図2(a) 、(b) は、ラビング処理を説明す
る模式図で、ラビングローラ20は、円柱状のローラ2
1にパイル系の布等からなるラビング布22を貼りつけ
た構造を有している。このラビングローラ20を、Aの
方向に回転させながらガラス基板11a,11b上の配
向制御膜14a,14bに所定圧で当接させ、そしてガ
ラス基板11a,11b(又はラビングローラ)を矢印
B方向に移動させて配向制御膜14a,14bを摺擦す
ることにより配向規制力が付与される。なお、この配向
規制力はラビングローラ20をガラス基板11a,11
bに当接させる際の当接力により決定され、通常はラビ
ングローラ20を上下させることにより(押し込み量ε
を変える)、ラビング布22と配向制御膜14a,14
bとの接触量で制御されている。ラビングの条件はナイ
ロン製のラビング布22を用い、押し込み量0.2m
m、ローラ回転数1000rpm、ガラス基板11a,
11bの送り速度50mm/sで行った。この条件で、
プレチルトは2°であった。このようにして制作された
ガラス基板11a,11bを、一方のガラス基板11
a,11bに平均粒径約2μmのビーズスペーサ(シリ
カビーズ、アルミナビーズ等)を散布し、他方のガラス
基板11a,11bにエポキシ樹脂の接着剤であるシー
ル接着剤をスクリーン印刷法で形成し、これら2枚のガ
ラス基板11a,11bを所定の間隔に保持して対向さ
せ、熱処理を施してシール接着剤を固化させた。
【0015】なお、本発明では、これらの2枚のガラス
基板11a,11bを貼り合わせる際に、ラビング方向
を交差させている。この交差角は、試料1,7では4
°、試料2では6°、試料3では4°、試料4では8
°、試料5では0°、とした。また、試料6では一方の
みのガラス基板11a,11bにラビング処理を施した
場合である。ガラス基板11a,11bを貼り合わせた
後、強誘電性液晶を注入し、偏光板17a,17bで挟
み、液晶装置を製造した。注入した強誘電性液晶は、下
記に示すものを用いた。
【0016】
【外1】 図2は、この強誘電性液晶を等方相(Iso)から徐冷
し、30℃での液晶分子の配向状態を示す写真である。
なお、上記液晶以外に、カイラルスメクティック層状態
のものを用いることができる。
【0017】なお、試料7には、反強誘電性液晶を用い
た。また、液晶装置の諸特性は、以下の方法で評価し
た。
【0018】[真のチルト角の測定]強誘電性液晶の閾
値電圧より十分に大きな双極性パルス(例えば単発パル
スでの閾値電圧が50μsec、10Vの場合、100
Hz、10Vの交流を用いる)を印加し、クロスニコル
下、液晶装置の光学応答をフォトマルチプレイターによ
りモニタしながらスイッチングしている2状態間の角度
の1/2を真のチルト角Θとした。
【0019】[見かけのチルト角θaの測定]液晶の閾
値電圧電圧より大きい単発パルスを印加した後、無電界
下、且つ、クロスニコル下液晶装置を偏光板と水平に回
転させ第1の消光位を求め、次に上記の単発パルスと逆
極性のパルスを印加した後、同様にして第2の消光位を
求める。このときの第1の消光位から第2の消光位まで
の角度1/2をθaとした。
【0020】[プレチルト角αの測定]プレチルト角α
の測定は、Jpn.J.Appl.Phys.Vo.1
19(1980)NO.Short Notes 20
13に記載されている方法(クリスタルローテーション
法)に従って求めた。またプレチルト角の測定用の液晶
として強誘電性液晶(チッソ社製強誘電性液晶CS−1
014)に下記の構造式で示される化合物を重量比で2
0%混合したものを標準液晶として行った。
【0021】
【化1】 なお、この混合した液晶組成物は、10〜55℃でSm
A相を示した。測定法は、液晶装置のガラス基板11
a,11bに垂直かつ配向処理軸を含む面で回転させな
がら、回転軸と45°の角度をなす偏光面を持つヘリウ
ム・ネオンレーザ光を回転軸に垂直な方向から照射し
て、その反対側で入射偏光面と平行な透過軸を持つ偏光
板を通してフォトダイオードで透過光強度を測定した。
干渉によってできた透過光強度の双曲線群の中心となる
角とガラス基板11a,11bに垂直な線とのなす角度
をΦXとし、下式に代入してプレチルト角αを求めた。
【0022】
【数1】 また、第1の安定状態U1から第2の安定状態U2及び
逆のU2からU1への状態変化に要するスイッチング時
間は、10Vの矩形信号を印加した時の時間を求めた。
【0023】以上の評価方法による結果は、試料1では
均一な配向性を持ち、見かけのプレチルト角θaは16
°、コントラスト60で、U1→U2の場合のスイッチ
ング時間は20μsec、U2→U1のスイッチング時
間は21μsecであり、良好な双安定を示した。図3
は、強誘電性液晶を等方相(Iso)から徐冷し、30
℃での液晶分子の配向状態を示す試料1の写真である。
試料2、3、4についての結果は試料1の結果も含め表
1に示す。
【0024】
【表1】 また試料6の配向性は均一であり、三角波を用いて±方
向に電圧Vを変化させたときの透過率TとのV−T曲線
を求めたところほぼ対称であった。
【0025】また、図4は、強誘電性液晶を等方相(I
so)から徐冷し、30℃での液晶分子の配向状態を示
す試料5の写真である。試料5は、配向性の均一も悪
く、U1→U2へのスイッチング時間は50μsecを
印加しても90%しか行われず、U2→U1の場合に
は、50μsecを印加しても80%しか行われなかっ
た。このためにコントラストは6であった。
【0026】さらに、図5は強誘電性液晶を等方相(I
so)から徐冷し、30℃での液晶分子の配向状態を示
す試料6の写真である。試料6は、配向性の均一性は良
好であったが、U1→U2へのスイッチング時間は15
μsecであり、U2→U1の場合には28μsecで
良好な双安定性が得られなかった。
【0027】以上より、前記交差角を1°以上、25°
以下の範囲に設定すると良好な効果が得られる。好まし
くは2°以上、15°以下の範囲に設定するとよい。
【0028】次に本発明に係る液晶装置を用いた情報伝
達装置の実施例を図6に沿って説明する。情報伝達装置
は、グラフィックコントローラ30と、駆動制御回路3
1と、走査信号制御回路32と、情報信号制御回路33
と、走査信号印加回路34と、情報信号印加回路35
と、本発明による液晶装置36を有している。
【0029】グラフィックコントローラ30から出力さ
れるデータと走査方式信号は駆動制御回路31により走
査信号制御回路32と情報信号制御回路33とに出力さ
れる。この際データはアドレスデータと表示データに変
換され、走査方式信号は、そのまま走査信号印加回路3
4と情報信号印加回路35に送られる。走査信号印加回
路34は、走査方式信号によって決まる走査信号波形
を、アドレスデータによって決まる走査電極(不図示)
に出力し、また情報信号印加回路35は、走査方式信号
と表示データによって送られる白又は黒の表示内容との
2つによって決まる情報信号波形を情報電極(不図示)
に出力して、液晶装置36に情報を表示する。
【0030】本発明の、液晶装置を用いることにより、
情報伝達装置の信頼性を高めることが可能となった。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、ラビングにより一
軸配向処理されたガラス基板を貼り合わせる際に、ラビ
ング方向が所定の角度を持つようにすることで、コレス
テリック相を持たない液晶装置でも両方のガラス基板に
配向処理が施すことが可能になり、2つの光学的安定状
態間の状態遷移するための閾値電圧が等しくすることが
可能となった。これにより、所定の駆動特性を持つ信頼
性の高い液晶装置の製造が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の説明に適用される液晶装置の
断面図。
【図2】本発明の実施例の説明に適用されるラビング処
理を説明する図で、(a) は斜視図、(b) は断面図。
【図3】本発明の実施例の説明に適用される試料1の強
誘電性液晶分子の配向状態の組織を示す図面に代わる写
真。
【図4】本発明の実施例の説明に適用される試料5の強
誘電性液晶分子の配向状態の組織を示す図面に代わる写
真。
【図5】本発明の実施例の説明に適用される試料6の強
誘電性液晶分子の配向状態の組織を示す図面に代わる写
真。
【図6】本発明に係る液晶装置を用いた情報伝達装置の
ブロック図。
【符号の説明】
11a,11b ガラス基板(透明基板) 15 強誘電性液晶(液晶) 30 グラフィックコントローラ 32 走査信号印加回路 33 情報信号印加回路 36 液晶装置
【手続補正書】
【提出日】平成5年8月9日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例の説明に適用される液晶装置
の断面図。
【図2】 本発明の実施例の説明に適用されるラビング
処理を説明する図で、(a)は斜視図、(b)は断面
図。
【図3】 本発明の実施例の説明に適用される試料1の
強誘電性液晶の結晶構造を示す図面に代わる写真。
【図4】 本発明の実施例の説明に適用される試料5の
強誘電性液晶の結晶構造を示す図面に代わる写真。
【図5】 本発明の実施例の説明に適用される試料6の
強誘電性液晶の結晶構造を示す図面に代わる写真。
【図6】 本発明に係る液晶装置を用いた情報伝達装置
のブロック図。
【符号の説明】 11a,11b ガラス基板(透明基板) 15 強誘電性液晶(液晶) 30 グラフィックコントローラ 32 走査信号印加回路 33 情報信号印加回路 36 液晶装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一軸配向処理が施された2枚の透明基板
    を所定間隙を保って貼り合わせ、該間隙に液晶が挟持さ
    れてなる液晶装置において、 前記液晶がコレステリック相を持たないカイラルスメク
    ティック液晶の強誘電性液晶からなり、且つ、前記2枚
    の透明基板に施された一軸配向処理の処理方向を所定の
    交差角で交差させて貼り合わせてなる、 ことを特徴とする液晶装置。
  2. 【請求項2】 前記交差角を1°以上、25°以下の範
    囲に設定してなる、 請求項1記載の液晶装置。
  3. 【請求項3】 好ましくは、前記交差角を2°以上、1
    5°以下の範囲に設定してなる、 請求項1又は2記載の液晶装置。
  4. 【請求項4】 データ信号及び走査方式信号を出力する
    グラフィックコントローラと、 走査線アドレスデータ及び走査方式信号を出力する走査
    信号制御回路と、 表示データ及び走査方式信号を出力する情報信号制御回
    路と、 請求項1又は2記載の液晶装置と、を有して、 情報を表示・伝達してなる、 ことを特徴とする情報伝達装置。
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