JPH06265907A - 強誘電性液晶素子 - Google Patents
強誘電性液晶素子Info
- Publication number
- JPH06265907A JPH06265907A JP8024693A JP8024693A JPH06265907A JP H06265907 A JPH06265907 A JP H06265907A JP 8024693 A JP8024693 A JP 8024693A JP 8024693 A JP8024693 A JP 8024693A JP H06265907 A JPH06265907 A JP H06265907A
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- Japan
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- liquid crystal
- ferroelectric liquid
- layer
- layers
- smectic
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】強誘電性液晶パネルに於いて印加電圧の値の大
きさによって多階調表示を連続的に行う。 【構成】強誘電性液晶が屈折した構造のスメクチック層
を有し、かつこのスメクチック層は同一画素内で屈折角
度が異なる２種類以上のスメクチック層であり、さらに
このスメクチック層は層法線方向に対して屈折角度が連
続的に変化し、かつこの連続的な変化を層法線方向に周
期的に配置させた。
きさによって多階調表示を連続的に行う。 【構成】強誘電性液晶が屈折した構造のスメクチック層
を有し、かつこのスメクチック層は同一画素内で屈折角
度が異なる２種類以上のスメクチック層であり、さらに
このスメクチック層は層法線方向に対して屈折角度が連
続的に変化し、かつこの連続的な変化を層法線方向に周
期的に配置させた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、強誘電性液晶を液晶層
とする、液晶表示素子や液晶光シャッターアレイ等の強
誘電性液晶素子の構造に関するものである。
とする、液晶表示素子や液晶光シャッターアレイ等の強
誘電性液晶素子の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】強誘電性液晶を用いた液晶パネルは、ク
ラークらの米国特許第４３６７９２４号公報でメモリー
性を有すること、高速応答が可能なこと、マルチプレッ
クス特性が良好なこと等が報告されて以来、精力的に研
究がなされている。
ラークらの米国特許第４３６７９２４号公報でメモリー
性を有すること、高速応答が可能なこと、マルチプレッ
クス特性が良好なこと等が報告されて以来、精力的に研
究がなされている。
【０００３】このような強誘電性液晶のスイッチング
は、液晶分子へあるパルス波を印加した際に、このパル
ス幅と電圧値の積の値がしきい値以上の値をとる場合に
のみ起こり、また印加電圧の極性の違いによって、第１
の安定状態（ＯＮ状態）か第２の安定状態（ＯＦＦ状
態）かの何れかが選択される。このために、強誘電性液
晶素子の表示は、二値の値しかとれず、階調表示は基本
的に困難とされてきた。
は、液晶分子へあるパルス波を印加した際に、このパル
ス幅と電圧値の積の値がしきい値以上の値をとる場合に
のみ起こり、また印加電圧の極性の違いによって、第１
の安定状態（ＯＮ状態）か第２の安定状態（ＯＦＦ状
態）かの何れかが選択される。このために、強誘電性液
晶素子の表示は、二値の値しかとれず、階調表示は基本
的に困難とされてきた。
【０００４】しかし、この強誘電性液晶素子で階調表示
を行うために種々の方法が検討されてきている。例えば
Ｓ．Ｉ．Ｄ（１９９１）ｖｏｌ３２，ｎｏ．４に於いて
は図２に示すような強誘電性液晶の層構造に着目した階
調方法が報告されている。最近の研究に於て、強誘電性
液晶は図２のようにガラス基板内に屈折した構造のスメ
クチック層２１を持ち、液晶分子のスイッチングのため
のしきい値電圧はこのスメクチック層の屈折角度２２に
依存しており、この屈折角度２２が大きくなるほど前記
しきい値電圧が大きくなることが知られている。またこ
の液晶セルに高電界を印加させることにより前記スメク
チック層の屈折角度を変化させることが可能である。前
記論文に於いては、さらにセル内の液晶層と接している
基板界面の状態によって層の屈折角度が変化することが
報告されており、この原理を用いて、同一セル内で屈折
角度の異なったスメクチック層を混在させ、スメクチッ
ク層の屈折角度によって液晶分子のスイッチングのため
のしきい値電圧が異なることを利用して、図３のように
印加電圧によって同一画素内で液晶分子の反転状態｛Ｏ
Ｎ（白）状態とＯＦＦ（黒）状態｝の混在比を異なら
せ、階調表示を行っている。
を行うために種々の方法が検討されてきている。例えば
Ｓ．Ｉ．Ｄ（１９９１）ｖｏｌ３２，ｎｏ．４に於いて
は図２に示すような強誘電性液晶の層構造に着目した階
調方法が報告されている。最近の研究に於て、強誘電性
液晶は図２のようにガラス基板内に屈折した構造のスメ
クチック層２１を持ち、液晶分子のスイッチングのため
のしきい値電圧はこのスメクチック層の屈折角度２２に
依存しており、この屈折角度２２が大きくなるほど前記
しきい値電圧が大きくなることが知られている。またこ
の液晶セルに高電界を印加させることにより前記スメク
チック層の屈折角度を変化させることが可能である。前
記論文に於いては、さらにセル内の液晶層と接している
基板界面の状態によって層の屈折角度が変化することが
報告されており、この原理を用いて、同一セル内で屈折
角度の異なったスメクチック層を混在させ、スメクチッ
ク層の屈折角度によって液晶分子のスイッチングのため
のしきい値電圧が異なることを利用して、図３のように
印加電圧によって同一画素内で液晶分子の反転状態｛Ｏ
Ｎ（白）状態とＯＦＦ（黒）状態｝の混在比を異なら
せ、階調表示を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ここで、多くの階調表
示を行うためには屈折角度の異なる層を多く形成しなけ
ればならないが、前記の方法に於いては基板界面の状況
を変化させることにより、層の屈折角度を異ならせてい
るために、同じセル内に異なった基板界面の状況を多く
形成しなければならず、不連続な数階調表示しか行えな
かった。そこで本発明は、連続的な多階調表示を行うこ
とが可能な強誘電性液晶素子を提供することを目的とす
るものである。
示を行うためには屈折角度の異なる層を多く形成しなけ
ればならないが、前記の方法に於いては基板界面の状況
を変化させることにより、層の屈折角度を異ならせてい
るために、同じセル内に異なった基板界面の状況を多く
形成しなければならず、不連続な数階調表示しか行えな
かった。そこで本発明は、連続的な多階調表示を行うこ
とが可能な強誘電性液晶素子を提供することを目的とす
るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は強誘電性
液晶素子に於いて階調表示を行うために、屈折角度の異
なるスメクチック層をセル内に構成し、さらに多階調表
示が連続的に行えるために層の屈折角度が層の法線方向
に連続的に変化していることを特徴としている。
液晶素子に於いて階調表示を行うために、屈折角度の異
なるスメクチック層をセル内に構成し、さらに多階調表
示が連続的に行えるために層の屈折角度が層の法線方向
に連続的に変化していることを特徴としている。
【０００７】
【作用】強誘電性液晶は従来より、基板内で図２のよう
に層が（く）の字に折れ曲がったシェブロン構造を取る
ことがよく知られている。最近では、さらにこの液晶セ
ルに高電界を印加することにより、折れ曲がった層構造
を、基板に対して垂直近くまで立たせることが出来るこ
とが報告されている。ここで、種々の研究を行った結
果、ある条件下で製作した液晶セルに高電界を印加する
ことにより、図１のように１画素内で層法線方向に連続
的に層の屈折角度１３が変化しており、かつこの変化が
周期的に起きた構成の層構造を構築を行った。
に層が（く）の字に折れ曲がったシェブロン構造を取る
ことがよく知られている。最近では、さらにこの液晶セ
ルに高電界を印加することにより、折れ曲がった層構造
を、基板に対して垂直近くまで立たせることが出来るこ
とが報告されている。ここで、種々の研究を行った結
果、ある条件下で製作した液晶セルに高電界を印加する
ことにより、図１のように１画素内で層法線方向に連続
的に層の屈折角度１３が変化しており、かつこの変化が
周期的に起きた構成の層構造を構築を行った。
【０００８】層の屈折角度が連続的に変化しているため
に、この液晶セルに、電圧を徐々に印加して行くと連続
している層の屈折角度に対応して液晶分子がスイッチン
グを行う。図４はこの過程を偏光顕微鏡下に於て撮影し
た写真である。この液晶セルの始めはすべて白状態であ
り（図４ー１）、これに電圧を印加すると層の屈折角度
が異なるために印加電圧の値によって黒状態へスイッチ
ングする部分が出て来て（図４ー２）、さらに印加電圧
の値を徐々に大きくするとその電圧値の値に比例して黒
状態の部分が連続的に増えて来る（図４ー３、図４ー
４）。最終的に印加電圧の値が画素の全ての部分のしき
い値電圧を越えると画素全てが黒状態になる（図４ー
５）。このように白状態と、黒状態の面積の比によって
階調表示を行うことが出来る。また、層の屈折角度が連
続的に変化しているため、液晶分子のスイッチングのた
めのしきい値電圧も連続して変化しており、このため連
続的な多階調表示を行うことが出来る。また、この連続
的な変化は層法線方向に周期的に起きているために、こ
の階調表示は場所によらず均一に行える。
に、この液晶セルに、電圧を徐々に印加して行くと連続
している層の屈折角度に対応して液晶分子がスイッチン
グを行う。図４はこの過程を偏光顕微鏡下に於て撮影し
た写真である。この液晶セルの始めはすべて白状態であ
り（図４ー１）、これに電圧を印加すると層の屈折角度
が異なるために印加電圧の値によって黒状態へスイッチ
ングする部分が出て来て（図４ー２）、さらに印加電圧
の値を徐々に大きくするとその電圧値の値に比例して黒
状態の部分が連続的に増えて来る（図４ー３、図４ー
４）。最終的に印加電圧の値が画素の全ての部分のしき
い値電圧を越えると画素全てが黒状態になる（図４ー
５）。このように白状態と、黒状態の面積の比によって
階調表示を行うことが出来る。また、層の屈折角度が連
続的に変化しているため、液晶分子のスイッチングのた
めのしきい値電圧も連続して変化しており、このため連
続的な多階調表示を行うことが出来る。また、この連続
的な変化は層法線方向に周期的に起きているために、こ
の階調表示は場所によらず均一に行える。
【０００９】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図５は本実施例に用いた液晶パネルのセル構
造図である。本実施例で用いた液晶パネルは約２μの厚
さの強誘電性液晶層５１を持つ一対のガラス基板５２
Ａ、５２Ｂから構成されている。ガラス基板の対向面に
は電極５３Ａ、５３Ｂが形成されており、その上に高分
子配向膜５４Ａ、５４Ｂが塗布され、ラビング処理がな
されている。さらに一方のガラス基板の外側に偏光板の
偏光軸がラビング軸と２２．５°になるように第一の偏
光板５５Ａが設置されており、他方のガラス基板の外側
には第１の偏光板５５Ａの偏光軸と９０°異なるように
して第２の偏光板５５Ｂが設置されている。今回のセル
では、配向膜５４は有機配向膜を用い、膜厚は約８０オ
ングストロームとした。配向膜を塗布後約１６０度で焼
成を行い、その後ラビング方向が同一方向になるように
互いのガラス基板上にラビング処理を行った。ラビング
処理後、セルギャップを保つためにＳｉＯのスペーサー
５６を散布し、対向のガラス基板を重ね合わせセル化を
行った。
説明する。図５は本実施例に用いた液晶パネルのセル構
造図である。本実施例で用いた液晶パネルは約２μの厚
さの強誘電性液晶層５１を持つ一対のガラス基板５２
Ａ、５２Ｂから構成されている。ガラス基板の対向面に
は電極５３Ａ、５３Ｂが形成されており、その上に高分
子配向膜５４Ａ、５４Ｂが塗布され、ラビング処理がな
されている。さらに一方のガラス基板の外側に偏光板の
偏光軸がラビング軸と２２．５°になるように第一の偏
光板５５Ａが設置されており、他方のガラス基板の外側
には第１の偏光板５５Ａの偏光軸と９０°異なるように
して第２の偏光板５５Ｂが設置されている。今回のセル
では、配向膜５４は有機配向膜を用い、膜厚は約８０オ
ングストロームとした。配向膜を塗布後約１６０度で焼
成を行い、その後ラビング方向が同一方向になるように
互いのガラス基板上にラビング処理を行った。ラビング
処理後、セルギャップを保つためにＳｉＯのスペーサー
５６を散布し、対向のガラス基板を重ね合わせセル化を
行った。
【００１０】セルに液晶を注入後、セルを約１００℃ま
で１度暖め、セル内の液晶を等方性にし、その後約２時
間で室温まで下げた。その後、この液晶セルに３ＫＨ
ｚ、３０ｖの矩型波を約３０秒印加し、次に３００Ｈ
ｚ、３０ｖの矩型波を３０秒間印加し、次に３０Ｈｚ、
３０ｖの矩型波を約３分間印加し図１のような層構造を
構成した。
で１度暖め、セル内の液晶を等方性にし、その後約２時
間で室温まで下げた。その後、この液晶セルに３ＫＨ
ｚ、３０ｖの矩型波を約３０秒印加し、次に３００Ｈ
ｚ、３０ｖの矩型波を３０秒間印加し、次に３０Ｈｚ、
３０ｖの矩型波を約３分間印加し図１のような層構造を
構成した。
【００１１】図６は、このセルを用いて駆動を行ったと
きの、選択パルスの電圧値とそれに対応する約１ｍｍ2
の平均透過光量をプロットしたものである。選択パルス
の電圧値が増大するのに比例して、透過光量も増大させ
ることが出来た。また、最低透過光量と、最高透過光量
のコントラスト比は、１：６０であり良好なコントラス
トを持った表示を行うことが出来た。
きの、選択パルスの電圧値とそれに対応する約１ｍｍ2
の平均透過光量をプロットしたものである。選択パルス
の電圧値が増大するのに比例して、透過光量も増大させ
ることが出来た。また、最低透過光量と、最高透過光量
のコントラスト比は、１：６０であり良好なコントラス
トを持った表示を行うことが出来た。
【００１２】
【発明の効果】以上の実施例で述べたように、本発明の
層構造で階調表示を行うことにより、良好なコントラス
トで連続的な多階調表示を容易に行うことが出来る。
層構造で階調表示を行うことにより、良好なコントラス
トで連続的な多階調表示を容易に行うことが出来る。
【図１】本発明で使用するスメクチック層の層構造を示
した図である。
した図である。
【図２】スメクチック層の層構造を示した図である。
【図３】面積階調表示の説明図である。
【図４】本発明で階調表示を行っているときの偏光顕微
鏡で写したセルの写真である。
鏡で写したセルの写真である。
【図５】本発明で使用する液晶素子の構成図である。
【図６】本発明で使用する液晶素子の印加電圧と透過光
量の関係を示す図である。
量の関係を示す図である。
１１ ガラス基板 １２ スメクチック層 １３ 屈折角度 ２１ スメクチック層 ２２ 屈折角度 ３１ 画素 ５１ 強誘電性液晶層 ５２Ａ、５２Ｂ ガラス基板 ５３Ａ、５３Ｂ 電極 ５４Ａ、５４Ｂ 高分子配向膜 ５５Ａ、５５Ｂ 偏光板 ５６ スペーサー
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年２月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】本発明の階調表示を行っている時の液晶セルに
おける、強誘電性液晶の配向状態を示す結晶構造の偏光
顕微鏡写真である。
おける、強誘電性液晶の配向状態を示す結晶構造の偏光
顕微鏡写真である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
Claims (1)
- 【請求項１】 対向面にそれぞれ電極を有する一対の基
板間に強誘電性液晶を挟持して成る強誘電性液晶素子に
於いて、前記強誘電性液晶が屈折した構造のスメクチッ
ク層１２を有し、かつ前記スメクチック層は前記基板の
同一画素内で、屈折角度１３が異なる２種類以上のスメ
クチック層であり、さらにこのスメクチック層１３は層
法線方向に対して屈折角度が連続的に変化し、かつこの
連続的な変化を層法線方向に周期的に配置させた事を特
徴とした強誘電性液晶素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8024693A JPH06265907A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | 強誘電性液晶素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8024693A JPH06265907A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | 強誘電性液晶素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265907A true JPH06265907A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=13712969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8024693A Pending JPH06265907A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | 強誘電性液晶素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06265907A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0784225A1 (en) * | 1995-07-03 | 1997-07-16 | Citizen Watch Co. Ltd. | Liquid crystal device |
-
1993
- 1993-03-16 JP JP8024693A patent/JPH06265907A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0784225A1 (en) * | 1995-07-03 | 1997-07-16 | Citizen Watch Co. Ltd. | Liquid crystal device |
| EP0784225A4 (en) * | 1995-07-03 | 2000-03-22 | Citizen Watch Co Ltd | LIQUID CRYSTAL DEVICE |
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