JPH06308448A - 液晶素子 - Google Patents
液晶素子Info
- Publication number
- JPH06308448A JPH06308448A JP11660793A JP11660793A JPH06308448A JP H06308448 A JPH06308448 A JP H06308448A JP 11660793 A JP11660793 A JP 11660793A JP 11660793 A JP11660793 A JP 11660793A JP H06308448 A JPH06308448 A JP H06308448A
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- JP
- Japan
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- liquid crystal
- chiral smectic
- phase
- state
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 強誘電性液晶素子において中間調表示を実現
する。 【構成】 カイラルスメクティック液晶層を、液晶性化
合物を少なくとも一成分過飽和状態の比率で含有してい
る液晶組成物と平均粒径１．２μｍのシリカビーズとで
形成した液晶素子。
する。 【構成】 カイラルスメクティック液晶層を、液晶性化
合物を少なくとも一成分過飽和状態の比率で含有してい
る液晶組成物と平均粒径１．２μｍのシリカビーズとで
形成した液晶素子。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、画像表示装置や光シャ
ッタ等に用いる液晶素子に関し、更に詳しくは中間調画
像表示を可能にする液晶素子に関するものである。
ッタ等に用いる液晶素子に関し、更に詳しくは中間調画
像表示を可能にする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（以下ＦＬＣと記す）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（Ｃｌａ
ｒｋ）及びラガウォール（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）により
提案されている（特開昭５６−１０７２１６号公報、米
国特許第４３６７９２４号明細書等）。このＦＬＣ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、この状態において、加えられる電界に応答して第
一の光学的安定状態と第二の光学的安定状態のいずれか
をとり、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、高速並びに記憶型の表示素子用と
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
精細なディスプレイへの応用が期待されている。
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（Ｃｌａ
ｒｋ）及びラガウォール（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）により
提案されている（特開昭５６−１０７２１６号公報、米
国特許第４３６７９２４号明細書等）。このＦＬＣ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、この状態において、加えられる電界に応答して第
一の光学的安定状態と第二の光学的安定状態のいずれか
をとり、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、高速並びに記憶型の表示素子用と
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
精細なディスプレイへの応用が期待されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、上述のＦＬＣ素
子は、通常、明状態、暗状態の２値で表示素子として利
用されているが、多値即ち中間調表示も可能である。中
間調表示法の１つは画素内の双安定状態の面積比を制御
するものである（以下面積変調法と記す）。しかしなが
ら、ＦＬＣ素子はその双安定性のため閾値特性が急峻で
あり画素内の双安定状態の面積の制御が困難である。
子は、通常、明状態、暗状態の２値で表示素子として利
用されているが、多値即ち中間調表示も可能である。中
間調表示法の１つは画素内の双安定状態の面積比を制御
するものである（以下面積変調法と記す）。しかしなが
ら、ＦＬＣ素子はその双安定性のため閾値特性が急峻で
あり画素内の双安定状態の面積の制御が困難である。
【０００４】また、ＦＬＣを用いた階調表示方法として
は他に、画素を分割して独立に駆動する方法（ディザ
方式）、画素内で電位勾配を生じさせて表示領域を分
割させる方法（電位勾配法）、単安定状態の液晶に一
方向の電界を印加し、その電界強度により液晶分子長軸
方向の変位をコントロールしようとする方法、画素内
での液晶層の厚さを変化させることにより液晶層に印加
される電界強度を変化させて階調表示を行う方法、など
が提案されている。しかしながら上記〜の方法では
階調表示を実現するために液晶セルの作成方法を工夫し
なければならず、更にセル作成工程が増えるなど製造工
程が複雑になる。
は他に、画素を分割して独立に駆動する方法（ディザ
方式）、画素内で電位勾配を生じさせて表示領域を分
割させる方法（電位勾配法）、単安定状態の液晶に一
方向の電界を印加し、その電界強度により液晶分子長軸
方向の変位をコントロールしようとする方法、画素内
での液晶層の厚さを変化させることにより液晶層に印加
される電界強度を変化させて階調表示を行う方法、など
が提案されている。しかしながら上記〜の方法では
階調表示を実現するために液晶セルの作成方法を工夫し
なければならず、更にセル作成工程が増えるなど製造工
程が複雑になる。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者等は、
これまで問題となっていたＦＬＣ素子の低コントラスト
を改善するために鋭意検討してきた。その中の一つの手
段として本発明者等は先ず以下のことを発見した。
これまで問題となっていたＦＬＣ素子の低コントラスト
を改善するために鋭意検討してきた。その中の一つの手
段として本発明者等は先ず以下のことを発見した。
【０００６】カイラルスメクティック液晶と、該液晶を
挟持して対向すると共にその対向面にそれぞれ上記液晶
に電圧を印加するための電極が形成され、更に液晶を配
向するための一軸性配向処理が施された一対の基板を備
え、且つ該カイラルスメクティック液晶層中にカイラル
スメクティック相と該カイラルスメクティック相より秩
序度の高い相が共存している液晶表示素子は高いコント
ラストが得られることを見い出した（特開昭６４−７７
０２２号公報）。
挟持して対向すると共にその対向面にそれぞれ上記液晶
に電圧を印加するための電極が形成され、更に液晶を配
向するための一軸性配向処理が施された一対の基板を備
え、且つ該カイラルスメクティック液晶層中にカイラル
スメクティック相と該カイラルスメクティック相より秩
序度の高い相が共存している液晶表示素子は高いコント
ラストが得られることを見い出した（特開昭６４−７７
０２２号公報）。
【０００７】そして本発明者等はこの液晶表示素子を用
いてさらに検討を重ねた結果、上述のカイラルスメクテ
ィックＣ相と該カイラルスメクティック液晶相より秩序
度の高い相が共存している液晶表示素子は面積変調法で
の良好な階調表示が可能であるということを見い出し
た。
いてさらに検討を重ねた結果、上述のカイラルスメクテ
ィックＣ相と該カイラルスメクティック液晶相より秩序
度の高い相が共存している液晶表示素子は面積変調法で
の良好な階調表示が可能であるということを見い出し
た。
【０００８】上述のＦＬＣ素子を得るには、液晶化合物
の相溶性を利用する。即ち、少なくとも一成分の液晶化
合物が他の液晶（例えば混合系）に溶けることのできる
最大量より多い量（比率）で含有、つまり、該液晶素子
中のカイラルスメクティック液晶層を、少なくとも一成
分液晶化合物を過飽和状態の比率で含有されている液晶
組成物で作成する。過飽和状態の比率で含有している液
晶化合物が偏析し、カイラルスメクティック相より秩序
度の高い相を形成させると、該秩序度の高い相を核に、
その周辺のスイッチング閾値に分布（場所むら）が生
じ、結果的に階調表示が可能となる。また、過飽和状態
の量的な目安は、Ｓｃｈｒｏｄｅｒ−ｖａｎ Ｌａａｒ
の式により、求めることができる。通常は該式で求めた
量の１．５倍以上の量を含有させる本発明の階調表示の
メカニズムは次のように推測される。即ち、過飽和状態
の比率で含有されている液晶化合物が偏析することによ
り、偏析部分の周辺には何らかの変化（組成物成分比
率、物性等の変化）が起こっていると考えられる。
の相溶性を利用する。即ち、少なくとも一成分の液晶化
合物が他の液晶（例えば混合系）に溶けることのできる
最大量より多い量（比率）で含有、つまり、該液晶素子
中のカイラルスメクティック液晶層を、少なくとも一成
分液晶化合物を過飽和状態の比率で含有されている液晶
組成物で作成する。過飽和状態の比率で含有している液
晶化合物が偏析し、カイラルスメクティック相より秩序
度の高い相を形成させると、該秩序度の高い相を核に、
その周辺のスイッチング閾値に分布（場所むら）が生
じ、結果的に階調表示が可能となる。また、過飽和状態
の量的な目安は、Ｓｃｈｒｏｄｅｒ−ｖａｎ Ｌａａｒ
の式により、求めることができる。通常は該式で求めた
量の１．５倍以上の量を含有させる本発明の階調表示の
メカニズムは次のように推測される。即ち、過飽和状態
の比率で含有されている液晶化合物が偏析することによ
り、偏析部分の周辺には何らかの変化（組成物成分比
率、物性等の変化）が起こっていると考えられる。
【０００９】上記２相の共存状態を作成するためには該
液晶層中に該液晶組成物とさらに該液晶組成物に溶解し
ない微粒子が存在していることが好ましい。該微粒子が
核となり、過飽和状態の比率で含有している液晶化合物
が偏析し易くなり前記共存状態を形成し易くなる。
液晶層中に該液晶組成物とさらに該液晶組成物に溶解し
ない微粒子が存在していることが好ましい。該微粒子が
核となり、過飽和状態の比率で含有している液晶化合物
が偏析し易くなり前記共存状態を形成し易くなる。
【００１０】該微粒子は、例えばシール剤で用いられて
いるエポキシ樹脂等が好ましい。また該微粒子の含有量
は、例えば、セル厚と同じ径の粒子を２００ケ／１ｍｍ
以上の個数で散布、含有することが好ましい。
いるエポキシ樹脂等が好ましい。また該微粒子の含有量
は、例えば、セル厚と同じ径の粒子を２００ケ／１ｍｍ
以上の個数で散布、含有することが好ましい。
【００１１】即ち、本発明はカイラルスメクティック液
晶と、該液晶を挟持して対向すると共にその対向面にそ
れぞれ上記液晶に電圧を印加するための電極が形成さ
れ、更に液晶を配向するための一軸性配向処理が施され
た一対の基板を備えた液晶素子であって、該カイラルス
メクティック液晶層中にカイラルスメクティック相と該
カイラルスメクティック相より秩序度の高い相が共存
し、この共存状態において生じるスイッチング特性のむ
らを用いて、階調表示動作を行うことを特徴とする液晶
素子である。
晶と、該液晶を挟持して対向すると共にその対向面にそ
れぞれ上記液晶に電圧を印加するための電極が形成さ
れ、更に液晶を配向するための一軸性配向処理が施され
た一対の基板を備えた液晶素子であって、該カイラルス
メクティック液晶層中にカイラルスメクティック相と該
カイラルスメクティック相より秩序度の高い相が共存
し、この共存状態において生じるスイッチング特性のむ
らを用いて、階調表示動作を行うことを特徴とする液晶
素子である。
【００１２】
【実施例】以下本発明を実施例により更に詳細に説明す
る。
る。
【００１３】（実施例１）下記液晶性化合物を下記組成
比で混合して組成物Ａを得た。
比で混合して組成物Ａを得た。
【００１４】
【化１】
【００１５】２枚の０．７ｍｍ厚のガラス板を用意し、
それぞれのガラス板上にＩＴＯの膜を形成し、電圧印加
電極を作成し、更にこの上にＳｉＯ2 を蒸着させ絶縁膜
とした。ガラス板上にシランカップリング剤（信越化学
（株）製ＫＢＭ−６０２）０．２％イソプロピルアルコ
ール溶液を回転数２０００ｒ．ｐ．ｍのスピンナーで１
５秒間塗布し、表面処理を施した。この後、１２０℃に
て２０分間加熱乾燥処理を施した。
それぞれのガラス板上にＩＴＯの膜を形成し、電圧印加
電極を作成し、更にこの上にＳｉＯ2 を蒸着させ絶縁膜
とした。ガラス板上にシランカップリング剤（信越化学
（株）製ＫＢＭ−６０２）０．２％イソプロピルアルコ
ール溶液を回転数２０００ｒ．ｐ．ｍのスピンナーで１
５秒間塗布し、表面処理を施した。この後、１２０℃に
て２０分間加熱乾燥処理を施した。
【００１６】更に表面処理を行ったＩＴＯ膜付きのガラ
ス板上にポリイミド樹脂前駆体（東レ（株）ＳＰ−５１
０）１．５％ジメチルアセトアミド溶液を回転数２００
０ｒ．ｐ．ｍのスピンナーで１５秒間塗布した。成膜
後、６０分間、３００℃加熱縮合処理を施した。この時
の塗膜の膜厚は約２５０Åであった。
ス板上にポリイミド樹脂前駆体（東レ（株）ＳＰ−５１
０）１．５％ジメチルアセトアミド溶液を回転数２００
０ｒ．ｐ．ｍのスピンナーで１５秒間塗布した。成膜
後、６０分間、３００℃加熱縮合処理を施した。この時
の塗膜の膜厚は約２５０Åであった。
【００１７】この焼成後の被膜には、アセテート植毛布
によるラビング処理がなされ、その後イソプロピルアル
コール液で洗浄し平均粒径１．２μｍのシリカビーズを
一方のガラス板上に散布した後、それぞれのラビング処
理軸が互いに平行になるようにし、接着シール剤（リク
ソンボンド，チッソ（株））を用いてガラス板を貼り合
わせ６０分間、１００℃にて加熱乾燥しセルを作成し
た。
によるラビング処理がなされ、その後イソプロピルアル
コール液で洗浄し平均粒径１．２μｍのシリカビーズを
一方のガラス板上に散布した後、それぞれのラビング処
理軸が互いに平行になるようにし、接着シール剤（リク
ソンボンド，チッソ（株））を用いてガラス板を貼り合
わせ６０分間、１００℃にて加熱乾燥しセルを作成し
た。
【００１８】このセルに上記液晶組成物Ａを等方性状態
で注入し、等方相から２０℃／ｈで２５℃まで徐冷する
ことにより、液晶素子を作成した。
で注入し、等方相から２０℃／ｈで２５℃まで徐冷する
ことにより、液晶素子を作成した。
【００１９】この液晶素子を室温にて、一対の偏光子を
クロスニコル状態で顕微鏡観察したところモノドメイン
の配向が得られているのが観察された。
クロスニコル状態で顕微鏡観察したところモノドメイン
の配向が得られているのが観察された。
【００２０】次に、図１で表される両極性パルスをパル
ス幅２００μｓに固定、電圧を変えながら（０Ｖ〜３０
Ｖ）、顕微鏡観察及び反転率（スイッチング率）測定を
行った。先ず十分なパルス電界を印加し分子を一方の安
定状態にそろえた（明又は暗状態）。この状態から電圧
を徐々に上げていくと１０．５Ｖにて一部がもう一方の
安定状態へ反転（スイッチング）し始めた。更に電圧を
上げていくと１２Ｖにて全体が反転した。
ス幅２００μｓに固定、電圧を変えながら（０Ｖ〜３０
Ｖ）、顕微鏡観察及び反転率（スイッチング率）測定を
行った。先ず十分なパルス電界を印加し分子を一方の安
定状態にそろえた（明又は暗状態）。この状態から電圧
を徐々に上げていくと１０．５Ｖにて一部がもう一方の
安定状態へ反転（スイッチング）し始めた。更に電圧を
上げていくと１２Ｖにて全体が反転した。
【００２１】次に、上記素子を１５℃において６０時間
放置した後、クロスニコル状態で顕微鏡観察したとこ
ろ、シリカビーズを核として結晶相が生成しカイラルス
メクティックＣ相と共存している状態が確認できた。
放置した後、クロスニコル状態で顕微鏡観察したとこ
ろ、シリカビーズを核として結晶相が生成しカイラルス
メクティックＣ相と共存している状態が確認できた。
【００２２】このセルを用いて前述と同じ条件で、両極
性パルスを印加、反転率測定を行ったところ、結晶の周
辺と結晶から離れた部分では、反転電圧が異なっている
ため、７．５Ｖで一部が反転し、この反転領域は電圧を
増加していくに比例して連続的に増し、電圧１５Ｖで全
体が反転した。
性パルスを印加、反転率測定を行ったところ、結晶の周
辺と結晶から離れた部分では、反転電圧が異なっている
ため、７．５Ｖで一部が反転し、この反転領域は電圧を
増加していくに比例して連続的に増し、電圧１５Ｖで全
体が反転した。
【００２３】このことから、本発明の液晶素子は一部分
反転から全反転までの電圧幅が広くしかも連続的に反転
するので、階調表示が可能であることがわかった。
反転から全反転までの電圧幅が広くしかも連続的に反転
するので、階調表示が可能であることがわかった。
【００２４】（実施例２）実施例１で用いた組成物Ａに
含有している化合物中、下記液晶性化合物のみ混合比率
を下記重量部に変えて液晶組成物Ｂを得た。
含有している化合物中、下記液晶性化合物のみ混合比率
を下記重量部に変えて液晶組成物Ｂを得た。
【００２５】
【化２】
【００２６】ラビング処理、ビーズ散布後、更に実施例
１で用いた接着シール剤を硬化させたものを約０．８μ
ｍに粉砕し、これをシリカビーズを散布したガラス板に
更に散布した点を除いては実施例１と同様にセルを作成
した。このセルに液晶組成物Ｂを等方性状態で注入し、
等方相から２０℃／ｈで２５℃まで徐冷することによ
り、液晶素子を作成した。
１で用いた接着シール剤を硬化させたものを約０．８μ
ｍに粉砕し、これをシリカビーズを散布したガラス板に
更に散布した点を除いては実施例１と同様にセルを作成
した。このセルに液晶組成物Ｂを等方性状態で注入し、
等方相から２０℃／ｈで２５℃まで徐冷することによ
り、液晶素子を作成した。
【００２７】この液晶素子を室温にて、一対の偏光子を
クロスニコル状態に設定して顕微鏡観察したところモノ
ドメインの配向が得られているのが観察された。
クロスニコル状態に設定して顕微鏡観察したところモノ
ドメインの配向が得られているのが観察された。
【００２８】次に、実施例１と全く同様に両極性パルス
をパルス幅２００μｓに固定、電圧を変えながら（０Ｖ
〜３０Ｖ）、顕微鏡観察及び反転率（スイッチング率）
測定を行った。先ず十分なパルス電界を印加し分子を一
方の安定状態にそろえた（明又は暗状態）。この状態か
ら電圧を徐々に上げていくと９．８Ｖにて一部がもう一
方の安定状態へ反転（スイッチング）し始めた。更に電
圧を上げていくと１１．５Ｖにて全体が反転した。
をパルス幅２００μｓに固定、電圧を変えながら（０Ｖ
〜３０Ｖ）、顕微鏡観察及び反転率（スイッチング率）
測定を行った。先ず十分なパルス電界を印加し分子を一
方の安定状態にそろえた（明又は暗状態）。この状態か
ら電圧を徐々に上げていくと９．８Ｖにて一部がもう一
方の安定状態へ反転（スイッチング）し始めた。更に電
圧を上げていくと１１．５Ｖにて全体が反転した。
【００２９】次に、上記素子を１５℃において６０時間
放置した後、クロスニコル状態で顕微鏡観察したとこ
ろ、一見したところではモノドメインの配向が観察され
た。
放置した後、クロスニコル状態で顕微鏡観察したとこ
ろ、一見したところではモノドメインの配向が観察され
た。
【００３０】このセルを用いて前述と同じ条件で、両極
性パルスを印加、反転率測定を行ったところ、シリカビ
ーズ及び接着剤を粉砕した微粒子周辺とこれらから離れ
た部分では、反転電圧が異なっているため、６．８Ｖで
一部が反転し、この反転領域は電圧を増加していくに比
例して連続的に増し、電圧１３．１Ｖで全体が反転し
た。
性パルスを印加、反転率測定を行ったところ、シリカビ
ーズ及び接着剤を粉砕した微粒子周辺とこれらから離れ
た部分では、反転電圧が異なっているため、６．８Ｖで
一部が反転し、この反転領域は電圧を増加していくに比
例して連続的に増し、電圧１３．１Ｖで全体が反転し
た。
【００３１】また、上記液晶素子を２℃／分の速さで加
熱しながら顕微鏡観察したところ、シリカビーズ及び接
着剤を粉砕した微粒子周辺は約１００℃まで等方性液体
状態にならなかった。液晶組成物Ｂは約７８℃で等方相
になるので、この領域は組成物Ｂ中の少なくとも一成分
の液晶化合物が偏析した領域であることが確認できた。
熱しながら顕微鏡観察したところ、シリカビーズ及び接
着剤を粉砕した微粒子周辺は約１００℃まで等方性液体
状態にならなかった。液晶組成物Ｂは約７８℃で等方相
になるので、この領域は組成物Ｂ中の少なくとも一成分
の液晶化合物が偏析した領域であることが確認できた。
【００３２】このことから、本発明の液晶素子は一部分
反転から全反転までの電圧幅が広くしかも連続的に反転
するので、階調表示が可能であることがわかった。
反転から全反転までの電圧幅が広くしかも連続的に反転
するので、階調表示が可能であることがわかった。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば階
調表示特性の優れた液晶表示装置や光シャッタが実現で
きる。
調表示特性の優れた液晶表示装置や光シャッタが実現で
きる。
【図１】本発明の実施例で素子に印加した電圧パルス波
形を示す図である。
形を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 カイラルスメクティック液晶と、該液晶
を挟持して対向すると共にその対向面にそれぞれ上記液
晶に電圧を印加するための電極が形成され、更に液晶を
配向するための一軸性配向処理が施された一対の基板を
備えた液晶素子であって、該カイラルスメクティック液
晶層中にカイラルスメクティック相と該カイラルスメク
ティック相より秩序度の高い相が共存していることを特
徴とする液晶素子。 - 【請求項２】 前記カイラルスメクティック液晶層が、
液晶性化合物を少なくとも一成分過飽和状態の比率で含
有している液晶組成物で形成されていることを特徴とす
る請求項１記載の液晶素子。 - 【請求項３】 前記カイラルスメクティック液晶層が、
液晶性化合物を少なくとも一成分過飽和状態の比率で含
有している液晶組成物と該液晶組成物に溶解しない微粒
子とで形成されていることを特徴とする請求項１記載の
液晶素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11660793A JPH06308448A (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 液晶素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11660793A JPH06308448A (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 液晶素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06308448A true JPH06308448A (ja) | 1994-11-04 |
Family
ID=14691359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11660793A Withdrawn JPH06308448A (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 液晶素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06308448A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE48810E1 (en) | 2011-06-23 | 2021-11-02 | Sun Patent Trust | Image decoding method and apparatus based on a signal type of the control parameter of the current block |
-
1993
- 1993-04-21 JP JP11660793A patent/JPH06308448A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE48810E1 (en) | 2011-06-23 | 2021-11-02 | Sun Patent Trust | Image decoding method and apparatus based on a signal type of the control parameter of the current block |
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| Date | Code | Title | Description |
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