JPH06214237A - 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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JPH06214237A
JPH06214237A JP2360793A JP2360793A JPH06214237A JP H06214237 A JPH06214237 A JP H06214237A JP 2360793 A JP2360793 A JP 2360793A JP 2360793 A JP2360793 A JP 2360793A JP H06214237 A JPH06214237 A JP H06214237A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal device
ferroelectric liquid
signal
alignment
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JP2360793A
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Inventor
Yukio Haniyu
由紀夫 羽生
Shigehisa Hotta
薫央 堀田
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】強誘電性液晶15の自発分極によるスイッチン
グ速度の低下を防ぎ、且つ、コントラストを高くする。 【構成】配向制御膜14a,14bとして、重量比でポ
リビニルアルコール:スズアセチルアセトン=1:4を
NMP−nブチルアルコール2%溶液としてガラス基板
11a,11bにスピンコートし、270℃で焼成した
ものを用いる。

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、特にカ
イラルスメクティック液晶の強誘電性液晶に用いて好適
で有り、詳しくは、Sn錯体を含有する溶液からを原料
とした配向制御膜に関する。
【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】また、強誘電性液晶の複屈折率を利用した
液晶装置の場合、クロス二コル下での透過率は、 I/ I0=Sin24 θSin2( Δn・d π/ λ) で表される。ここで、I0は入射光強度、I は透過光強
度、θはチルト角、Δn は屈折率異方性、dは液晶層の
厚み、λは入射光の波長を現している。前述の非らせん
構造におけるチルト角θは、第1と第2の光学的安定状
態における配向状態での捩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れることになる。上式によれ
ば、このチルト角θが22.5°の角度のとき最大の透
過率となり、従って双安定性を実現する非らせん構造で
のチルト角を22.5°に出来る限り近いことが必要と
されている。
【0007】上記のようなチルト角を持つ液晶装置を得
る方法として交流を印加して配向を変化させることが提
案されている(特開昭62−161123)。この技術
により非らせん構造におけるチルト角θを増大させるこ
とができ、さらに液晶の配列を透明基板間でツイスト配
向からほぼ同じC−ダイレクタを有するパラレル配向
(ユニフォーム配向)にできることからクロス二コル下
における暗状態の透過率を少なくすることができ高いコ
ントラストが得られている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た強誘電性液晶を用いた液晶装置では、下記に示す様な
問題があった。
【0009】 [スイッチング不良] 高輝度、高スピードのスイッチング特性を実現するため
には、大きな自発分極を有する強誘電性液晶を用いる必
要がある。ところが、シェブロン構造を有する配向状態
では、その自発分極が生み出す逆電界の影響によりスイ
ッチング速度が損なわれて易く、液晶装置として機能し
なくなる場合がある。スイッチング速度は、電極の間の
配向制御膜及び液晶層等の電気容量及び電気抵抗に依存
し、電気容量が小さい方が、また電気抵抗が高い方が、
自発分極による逆電界の影響が大きくなりスイッチング
速度が損なわれる。
【0010】 [ツイスト状態の発生] 強誘電性液晶のユニフォーム配向状態は、2枚の透明基
板間で液晶分子が殆ど捩じれていない状態である。この
配向状態では、高いコントラストを得ることが出来、ま
た画像のチラツキ等も少なく優れた配向状態である。し
かし、強誘電性液晶には、ユニホーム配向状態以外にツ
イスト配向状態が存在する。このツイスト配向状態は透
明基板間で液晶分子が捩じれている状態であり、この配
向状態がユニフォーム配向状態に混在してくるとコント
ラストの低下及びユニフォーム配向でのスイッチング特
性の劣化を招く問題があった。
【0011】そこで、本発明は、スイッチング速度が損
なわれることなく、且つ、コントラストの高い液晶装置
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。
【0012】
【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配向
制御膜を被着した2枚のガラス基板を所定間隙を保って
貼り合わせ、該間隙で液晶を挟持してなる液晶装置にお
いて、前記配向制御膜が、ポリビニールアルコールにS
n錯体を含有する溶液を塗布し、焼成されてなり、前記
液晶がカイラルスメクティック液晶の強誘電性液晶から
なる、ことを特徴とする。
【0013】また、前記強誘電性液晶の自発分極が20
nC/cm2 以上、200nC/cm2 以下の範囲に設
定されてなる。
【0014】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。
【0015】
【作用】以上構成に基づき、配向制御膜がポリビニール
アルコールにSn錯体を含有する溶液を塗布し、焼成さ
れたものを用いる。
【0016】
【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を示す模式図で、1.1mm厚
のガラス基板(透明基板)11a,11b上には、15
0nm厚のIn23 及びITO(Indium Ti
n Oxide)等からなる帯状の透明電極12a,1
2bが被着されている。さらに、透明電極12a,12
b上には、配向制御膜14a,14bが成膜されてい
る。この配向制御膜14a,14bとして、重量比でポ
リビニルアルコール:スズアセチルアセトン=1:4を
NMP−nブチルアルコール2%溶液としてスピンコー
トし、270℃で焼成し5nmの膜厚とした。その後、
配向制御膜14a,14bの表面にラビング処理を施し
て、これらの2枚のガラス基板11a,11bを1.5
μmのシリカビーズを介して平行ラビングになるように
張り合せて液晶装置を作成した。ラビング条件はナイロ
ン製ラビング布を用い、押し込み0.4mm、ローラ回
転数1000rpm、ガラス基板の基板送り速度50m
m/Sの条件で行った。
【0017】本発明の特徴は、配向制御膜14a,14
bにポリビニルアルコールにSnを含む溶液を塗布・焼
成した膜を用いることであり、また前記強誘電性液晶の
スメクティック相における層の傾き角δと真のチルト角
θとの関係がδ≦0.5Θを満たすことである。さら
に、強誘電性液晶の自発分極が10nC/cm2以上で
あることである。これにより、ムラの無い、高速かつ高
コントラストな強誘電性液晶を用いた液晶装置を製作す
ることが可能になる。
【0018】次に各特性値の測定方法について説明す
る。 [真のチルト角の測定]液晶装置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、10Hz,10Vの交流
パルスを用いる)を印加し、クロスニコル下、その間に
配置された液晶装置を偏向板と水平に回転させ第一の消
光位をさがし、次に上記の単発パルスと逆極性のパルス
を印加した後、無電界下、第二の消光位をさがす。この
ときの第一の消光位までの角1/2を真のチルト角θを
求めた。 [みかけのチルト角の測定]液晶装置の閾値電圧以上の
単発パルスを印加した後、無電界下、且つクロスニコル
下、その間に配置された液晶装置を偏向板と水平に回転
させ第一の消光位をさがし、次に蒸気の単発パルスと逆
極性のパルスを印加した後、無電界下、第二の消光位を
さがす、このときの第一の消光位までの角度1/2をみ
かけのチルト角θaとした。 [プレチルト角αの測定]プレチルト角αの測定は、ク
リスタルローテーション法により求めた。測定法は、液
晶装置をガラス基板面で回転させながら、回転軸と45
°の角度をなす偏向面を持つヘリウム・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
偏向面と平行な透過軸を持つ偏向板を通してフォトダイ
オードで透過光強度を測定した。そして、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液晶装置
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。
【0019】 ここで、nO は常光屈折率、ne は異常光屈折率であ
る。なお詳細は、J.J.Appl.Phys.Vo
l.119(1980)NO.10,Short No
tes 2013に記載されている。
【0020】なお、プレチルト角αの測定用の液晶(チ
ッソ社製強誘電性液晶CS−1014)は下記の構造式
で示される化合物を重量比で20%混合したものを標準
液晶として用いた。
【0021】
【化1】 なお、この混合した液晶組織物は、10〜55℃でSm
A相を示した。
【0022】本実施例においては、強誘電性液晶の種類
及び配向制御膜の膜厚を変えて6種類の試料を制作した
(表1参照)。試料1に用いる強誘電性液晶15として
は、下記の液晶を用いた。
【0023】真のチルト角Θ=22° 自発分極Ps=25nC/cm2* ピッチ=20μm
【0024】
【表1】 この強誘電性液晶を用いた液晶装置に±40V/μm、
10Hzの矩形波を5分、30℃で印加し、見掛けのチ
ルト角θαを測定したところ9.7°が21.5°に拡
がった。次に図2で示す駆動波形を印加したところ良好
な2状態間のスイッチングを示した。またコントラスト
は50、応答速度は30μSであった。なお、試料2〜
4の結果を試料1の結果と合わせて、表1に示す。
【0025】試料5は、スズアセチルアセントを添加し
ないポリビニルアルコール1%溶液を用いて配向制御膜
を作成した。その結果、液晶装置に±40V/μm、1
0Hzの矩形波を5分、30℃で印加し、見掛けのチル
ト角θαを測定したところ9.5°が19.8°に拡が
った。しかし、図2の波形を印加しても顕微鏡の視野内
で10%の部分しかスイッチングしなかった。
【0026】試料6は、スズアセチルアセントの代わり
にアルコキシシランを用いた以外は試料1と同じであ
る。評価結果は、液晶装置に±40V/μm、10Hz
の矩形波を5分、30°で印加し、見掛けのチルト角θ
αを測定したところ9.7°が20.1°に拡がった。
しかし、図2の波形を印加しても顕微鏡の視野内で10
%の部分しかスイッチングしなかった。
【0027】なお、強誘電性液晶としてはカイラルスメ
クティック層状態のものを用いることができ、具体的に
はカイラルスメクティックC相(SmC* )、H相(S
mH* )、I相(SmI* )、K相(SmK* )やG相
(SmG* )の液晶を用いることができる。特に、好ま
しい強誘電性液晶として、高温側でコレステリック相を
示し、下記の相転移温度および物質値を示すピリミジン
系混合液晶があげられる。
【0028】
【外1】 この強誘電性液晶は真のチルト角Θ=22°、自発分極
Ps=30nC/cm2であった。図3はピリミジン系
混合液晶及び含フッソポリイミド(3nm)を用いた液
晶装置の交流印加前の液晶分子の配向状態(この配向状
態をA1の符号で表す)を示す図面に変わる写真であ
る。また図4はこの状態で、交流±10V.10Hzを
印加した時の液晶分子の配向状態(この配向状態をA2
の符号で表す)を示す図面に変わる写真である。配向状
態A1の非らせん構造におけるチルト角θは14°であ
ったが、配向状態A2の非らせん構造におけるチルト角
θは22°であった。
【0029】また、X線解析により層構造の変化を測定
した。図5は配向状態A1の測定結果であり、図6は配
向状態A2の測定結果である。図5から配向状態A1は
ガラス基板10a,10b間に1つ以上屈曲を有する配
向であることがわかる。そして、その配向状態A1が交
流印加によって、疑似ブックシエルフ構造になっている
ことが図6の結果から理解することが出来る。
【0030】なお、強誘電性液晶の自発分極は20nC
/cm2 以上、200nC/cm2以下の範囲が好適で
ある。
【0031】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。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34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3
6に情報を表示する。
【0032】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。
【0033】
【発明の効果】以上構成に基づき、配向制御膜がポリビ
ニールアルコールにSn錯体を含有する溶液を塗布し、
焼成されたものを用いる。
【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液晶装置の
駆動波形を示す図。
【図3】本発明の実施例の説明に適用される強誘電性液
晶分子の配向状態A1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強誘電性液
晶分子の配向状態A2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強誘電性液
晶分子の配向状態A1を示すX線解析図。
【図6】本発明の実施例の説明に適用される強誘電性液
晶分子の配向状態A2を示すX線解析図。
【図7】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) 14a,14b 配向制御膜 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 (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一軸配向処理が施された配向制御膜を被
    着した2枚の透明基板を所定間隙を保って貼り合わせ、
    該間隙に液晶を挟持してなる液晶装置において、 前記配向制御膜が、ポリビニールアルコールにSn錯体
    を含有する溶液を塗布し、焼成されてなり、 前記液晶がカイラルスメクティック液晶の強誘電性液晶
    からなる、 ことを特徴とする液晶装置。
  2. 【請求項2】 前記強誘電性液晶の自発分極が20nC
    /cm2 以上、200nC/cm2 以下の範囲に設定さ
    れてなる、 請求項1記載の液晶装置。
  3. 【請求項3】 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。
JP2360793A 1993-01-19 1993-01-19 液晶装置及びそれを用いた情報伝達装置 Pending JPH06214237A (ja)

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