JPH11133465A - 強誘電性液晶材料ならびに該材料を用いた液晶素子およびその製造方法 - Google Patents
強誘電性液晶材料ならびに該材料を用いた液晶素子およびその製造方法Info
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- JPH11133465A JPH11133465A JP29748397A JP29748397A JPH11133465A JP H11133465 A JPH11133465 A JP H11133465A JP 29748397 A JP29748397 A JP 29748397A JP 29748397 A JP29748397 A JP 29748397A JP H11133465 A JPH11133465 A JP H11133465A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 駆動温度マージンが広く、温度変化に対して
も安定した駆動を実現する強誘電性液晶材料ならびに該
材料を用いた液晶素子およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 液晶素子の液晶層に適用する強誘電性液
晶材料として、τ−Ｖｍｉｎモード用強誘電性液晶材料
で、モノパルス電圧印加時のτ−Ｖ曲線において、極小
値をとる電圧Ｖｍｉｎ以上の電圧領域で、パルス幅τの
値が無限大に発散する電圧Ｖk が、当該材料が強誘電相
を示す温度範囲内の少なくとも５℃の温度幅をもつある
温度範囲で、Ｔを温度、ｄを液晶層の厚さとすると、｜
ΔＶk ／ｄΔＴ｜≦０．２［Ｖ／Ｋμｍ］を満たすもの
を用いる。
も安定した駆動を実現する強誘電性液晶材料ならびに該
材料を用いた液晶素子およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 液晶素子の液晶層に適用する強誘電性液
晶材料として、τ−Ｖｍｉｎモード用強誘電性液晶材料
で、モノパルス電圧印加時のτ−Ｖ曲線において、極小
値をとる電圧Ｖｍｉｎ以上の電圧領域で、パルス幅τの
値が無限大に発散する電圧Ｖk が、当該材料が強誘電相
を示す温度範囲内の少なくとも５℃の温度幅をもつある
温度範囲で、Ｔを温度、ｄを液晶層の厚さとすると、｜
ΔＶk ／ｄΔＴ｜≦０．２［Ｖ／Ｋμｍ］を満たすもの
を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、強誘電性液晶材料
ならびに該材料を用いた液晶素子およびその製造方法に
関する。該強誘電性液晶材料は、特に、駆動温度マージ
ンが広いことを特徴とし、一般の直視型ディスプレイや
投影型プロジェクタ、光シャッタ、光学フィルタ、およ
び光センサ等に適用可能なものである。
ならびに該材料を用いた液晶素子およびその製造方法に
関する。該強誘電性液晶材料は、特に、駆動温度マージ
ンが広いことを特徴とし、一般の直視型ディスプレイや
投影型プロジェクタ、光シャッタ、光学フィルタ、およ
び光センサ等に適用可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ネマティツク液晶を用いたＴ
Ｎ(Twisted Nematic) 型およびＳＴＮ(Super-Twisted N
ematic) 型の液晶表示素子が知られている。しかし、こ
れらの液晶表示素子は、電気光学効果の応答速度がｍｓ
（ミリ秒）オーダーと遅いため、高速駆動を行おうとす
ると、画面に乱れが生じたり、コントラストが低下した
りするという欠点がある。
Ｎ(Twisted Nematic) 型およびＳＴＮ(Super-Twisted N
ematic) 型の液晶表示素子が知られている。しかし、こ
れらの液晶表示素子は、電気光学効果の応答速度がｍｓ
（ミリ秒）オーダーと遅いため、高速駆動を行おうとす
ると、画面に乱れが生じたり、コントラストが低下した
りするという欠点がある。
【０００３】このため、これらの液晶表示素子は、表示
可能な容量に限界があり、動画表示に適さないという問
題点がある。また、視野角が狭く、大画面化への適用も
困難である。そこで、近年、次世代の液晶表示素子とし
て、強誘電性液晶表示素子の実用化が検討されている。
可能な容量に限界があり、動画表示に適さないという問
題点がある。また、視野角が狭く、大画面化への適用も
困難である。そこで、近年、次世代の液晶表示素子とし
て、強誘電性液晶表示素子の実用化が検討されている。
【０００４】１９７５年、R.B.Meyer らは分子の対称性
の議論から、光学活性な分子が分子長軸に対して垂直な
方向に双極子モーメントをもっていればカイラルスメク
ティックＣ相（ＳｍＣ* 相）で強誘電性を示すことを予
想して、DOBAMBC (2-methylbutyl p-[p-(decyloxybenzy
lidene)-amino]-cinnamate) を合成し、液晶においては
じめて強誘電性を確認することに成功した（R.B.Meyer,
L.Liebert, L.Strzelecki and P.Kekker: J.Phys.(Par
is)36(1975)L69参照) 。
の議論から、光学活性な分子が分子長軸に対して垂直な
方向に双極子モーメントをもっていればカイラルスメク
ティックＣ相（ＳｍＣ* 相）で強誘電性を示すことを予
想して、DOBAMBC (2-methylbutyl p-[p-(decyloxybenzy
lidene)-amino]-cinnamate) を合成し、液晶においては
じめて強誘電性を確認することに成功した（R.B.Meyer,
L.Liebert, L.Strzelecki and P.Kekker: J.Phys.(Par
is)36(1975)L69参照) 。
【０００５】図８は、強誘電性を示すＳｍＣ* 相のスメ
クティック層構造と分子配列をモデル的に示したもので
ある。層内における分子の重心位置は無秩序であるが、
図８（ａ）中にコーン１０１として模式的に示すよう
に、液晶分子の長軸（ダイレクタ１０２）はスメクティ
ック層を区切る層面１０３の法線である層法線ｚに対し
て一定の角度θだけ傾いている。なお、ダイレクタ１０
２の傾く方向は、層から層へわずかずつずれ、この結
果、液晶の配向は螺旋構造をなしている。螺旋のピッチ
（ヘリカルピッチ）は、１μｍ程度であり約１ｎｍの層
間隔よりはるかに大きい。
クティック層構造と分子配列をモデル的に示したもので
ある。層内における分子の重心位置は無秩序であるが、
図８（ａ）中にコーン１０１として模式的に示すよう
に、液晶分子の長軸（ダイレクタ１０２）はスメクティ
ック層を区切る層面１０３の法線である層法線ｚに対し
て一定の角度θだけ傾いている。なお、ダイレクタ１０
２の傾く方向は、層から層へわずかずつずれ、この結
果、液晶の配向は螺旋構造をなしている。螺旋のピッチ
（ヘリカルピッチ）は、１μｍ程度であり約１ｎｍの層
間隔よりはるかに大きい。
【０００６】Clark とLagerwall は、セル厚が１μｍ程
度（螺旋のピッチと同程度）の厚さになると、この螺旋
構造が消滅して図８（ｂ）に示すように、各層の分子１
０４が印加される電界の方向に応じて双安定状態のいず
れかをとることを発見し、表面安定化型強誘電性液晶素
子（ＳＳＦＬＣ：Surface Stabilized FerroelectricLi
quid Crystal)を提案した。これは、特開昭５６−１０
７２１６号公報、および米国特許第４３６７９２４号等
に開示されている。なお、図８（ｂ）では、分子１０４
に印加されている電界Ｅの向きは、紙面に対して垂直か
つ紙面裏側から表側に向かう方向である。そして、分子
１０４の電気双極子モーメントは、同図（ｂ）に示すよ
うに、印加電界Ｅの向きに対して各分子すべて揃った状
態になる。
度（螺旋のピッチと同程度）の厚さになると、この螺旋
構造が消滅して図８（ｂ）に示すように、各層の分子１
０４が印加される電界の方向に応じて双安定状態のいず
れかをとることを発見し、表面安定化型強誘電性液晶素
子（ＳＳＦＬＣ：Surface Stabilized FerroelectricLi
quid Crystal)を提案した。これは、特開昭５６−１０
７２１６号公報、および米国特許第４３６７９２４号等
に開示されている。なお、図８（ｂ）では、分子１０４
に印加されている電界Ｅの向きは、紙面に対して垂直か
つ紙面裏側から表側に向かう方向である。そして、分子
１０４の電気双極子モーメントは、同図（ｂ）に示すよ
うに、印加電界Ｅの向きに対して各分子すべて揃った状
態になる。
【０００７】図９を参照しながら、さらにＳＳＦＬＣの
動作原理について説明する。薄セルとして形成されたＳ
ＳＦＬＣの分子１０４は、同図に示すとおり、印加され
る電界の方向に応じて、状態Ａおよび状態Ｂの２つの安
定状態のいずれかをとる。なお、同図に示す状態Ａで
は、分子１０４に印加されている電界の向き−Ｅは、同
図の紙面に対して垂直かつ紙面表側から裏側へ向かって
おり、状態Ｂでは電界の向き＋Ｅは、紙面に対して垂直
かつ紙面裏側から表側に向かう方向である。
動作原理について説明する。薄セルとして形成されたＳ
ＳＦＬＣの分子１０４は、同図に示すとおり、印加され
る電界の方向に応じて、状態Ａおよび状態Ｂの２つの安
定状態のいずれかをとる。なお、同図に示す状態Ａで
は、分子１０４に印加されている電界の向き−Ｅは、同
図の紙面に対して垂直かつ紙面表側から裏側へ向かって
おり、状態Ｂでは電界の向き＋Ｅは、紙面に対して垂直
かつ紙面裏側から表側に向かう方向である。
【０００８】このため、直交する２枚の偏光子の間に、
例えば状態Ｂのときの分子長軸が偏光子の一方の方向
（同図中に矢印で示す方向１１１）と平行になるように
ＳＳＦＬＣセルを配置することにより、状態Ａの場合に
は光が透過して明状態となり、状態Ｂの場合には光が遮
断されて暗状態となる。すなわち、印加電界Ｅの方向を
切り換えることによって、白黒の表示を行うことが可能
となる。
例えば状態Ｂのときの分子長軸が偏光子の一方の方向
（同図中に矢印で示す方向１１１）と平行になるように
ＳＳＦＬＣセルを配置することにより、状態Ａの場合に
は光が透過して明状態となり、状態Ｂの場合には光が遮
断されて暗状態となる。すなわち、印加電界Ｅの方向を
切り換えることによって、白黒の表示を行うことが可能
となる。
【０００９】このＳＳＦＬＣでは、自発分極と電界とが
直接相互作用して駆動トルクが発生するために、通常の
ネマティック液晶における誘電異方性を用いたスイッチ
ングとは異なって、電界に対してμｓ（マイクロ秒）オ
ーダーの高速応答が可能である。また、ＳＳＦＬＣは、
双安定状態のいずれかに一旦スイッチすると電界が消滅
してもその状態を保つ、いわゆるメモリ性をもつことか
ら、常に電圧を印加し続ける必要はない。
直接相互作用して駆動トルクが発生するために、通常の
ネマティック液晶における誘電異方性を用いたスイッチ
ングとは異なって、電界に対してμｓ（マイクロ秒）オ
ーダーの高速応答が可能である。また、ＳＳＦＬＣは、
双安定状態のいずれかに一旦スイッチすると電界が消滅
してもその状態を保つ、いわゆるメモリ性をもつことか
ら、常に電圧を印加し続ける必要はない。
【００１０】以上のように、ＳＳＦＬＣ型の液晶表示素
子は、高速応答性とメモリ性という特徴を利用すること
により、１走査線ごとに高速で表示内容を書き込んでゆ
くことができ、単純マトリックス駆動で大容量のディス
プレイを実現することが可能となり、壁掛けテレビへの
応用も期待されている。
子は、高速応答性とメモリ性という特徴を利用すること
により、１走査線ごとに高速で表示内容を書き込んでゆ
くことができ、単純マトリックス駆動で大容量のディス
プレイを実現することが可能となり、壁掛けテレビへの
応用も期待されている。
【００１１】ところで、このような強誘電性液晶素子に
は、τ−Ｖｍｉｎモード用強誘電性液晶材料を用いるの
が好ましい。τ−Ｖｍｉｎモードとは、素子にモノパル
ス電圧を印加した場合、すべての液晶分子が完全にスイ
ッチするために必要なパルス幅（τ）とパルス波高値
（Ｖ）との関係を示す曲線（いわゆるτ−Ｖ曲線）が、
例えば図１０に示すように、極小値を有するモードのこ
とである。負の誘電異方性をもつ液晶組成物、もしくは
大きな正の二軸誘電異方性をもつ液晶組成物がこのτ−
Ｖｍｉｎ特性を示すことが知られている。
は、τ−Ｖｍｉｎモード用強誘電性液晶材料を用いるの
が好ましい。τ−Ｖｍｉｎモードとは、素子にモノパル
ス電圧を印加した場合、すべての液晶分子が完全にスイ
ッチするために必要なパルス幅（τ）とパルス波高値
（Ｖ）との関係を示す曲線（いわゆるτ−Ｖ曲線）が、
例えば図１０に示すように、極小値を有するモードのこ
とである。負の誘電異方性をもつ液晶組成物、もしくは
大きな正の二軸誘電異方性をもつ液晶組成物がこのτ−
Ｖｍｉｎ特性を示すことが知られている。
【００１２】ここで、τ−Ｖｍｉｎ特性について詳しく
説明する。
説明する。
【００１３】図１１は、ＳＳＦＬＣのシェブロン構造に
おける液晶分子Ｍの配向状態を模式的に示す説明図であ
る。液晶分子のダイレクタｎ（ｘ，ｙ，ｚ）は、図１１
に示すチルト角θ、スメクティック層ＳＬの傾斜角δ、
方位角φを用いて、次の式（１）のように表すことがで
きる。
おける液晶分子Ｍの配向状態を模式的に示す説明図であ
る。液晶分子のダイレクタｎ（ｘ，ｙ，ｚ）は、図１１
に示すチルト角θ、スメクティック層ＳＬの傾斜角δ、
方位角φを用いて、次の式（１）のように表すことがで
きる。
【００１４】
【数１】
【００１５】ここで、パルス電場による液晶分子のスイ
ッチング挙動は、自発分極ＰS 、誘電異方性の印加
電場Ｅとの相互作用、および基板界面と液晶分子との
相互作用の３点を主に考慮に入れなくてはならない。分
極のエネルギｆPsおよび誘電のエネルギｆεは、それぞ
れ以下の式（２）、（３）のように表される。
ッチング挙動は、自発分極ＰS 、誘電異方性の印加
電場Ｅとの相互作用、および基板界面と液晶分子との
相互作用の３点を主に考慮に入れなくてはならない。分
極のエネルギｆPsおよび誘電のエネルギｆεは、それぞ
れ以下の式（２）、（３）のように表される。
【００１６】
【数２】
【００１７】
【数３】
【００１８】ここで、εは基板垂直方向の誘電率で、誘
電異方性Δε＝ε3 −ε1 、二軸誘電異方性∂ε＝ε2
一ε1 を用いて式（４）のように表される。
電異方性Δε＝ε3 −ε1 、二軸誘電異方性∂ε＝ε2
一ε1 を用いて式（４）のように表される。
【００１９】
【数４】
【００２０】なお、ε1 、ε2 、ε3 は、それぞれ図１
１に示す方向の誘電率であり、ε3は分子長軸方向の誘
電率、ε2 は分子長軸とチルト面の両方に垂直な方向す
なわち自発分極方向の誘電率、ε1 はε2 とε3 の両方
に垂直な方向の誘電率を示している。
１に示す方向の誘電率であり、ε3は分子長軸方向の誘
電率、ε2 は分子長軸とチルト面の両方に垂直な方向す
なわち自発分極方向の誘電率、ε1 はε2 とε3 の両方
に垂直な方向の誘電率を示している。
【００２１】次に、基板界面の束縛エネルギｆS は、ア
ンカリング強度Ｗ、初期の液晶分子の方位角φ0 を用い
て、式（５）のように近似的に表される。
ンカリング強度Ｗ、初期の液晶分子の方位角φ0 を用い
て、式（５）のように近似的に表される。
【００２２】
【数５】
【００２３】以上を用いてＳＳＦＬＣに電場を印加した
ときの全自由エネルギＦは、式（６）のように表され
る。
ときの全自由エネルギＦは、式（６）のように表され
る。
【００２４】
【数６】
【００２５】単位体積あたりの自由エネルギをｆ、回転
粘性係数をηとすると、トルクバランス方程式は式
（７）のように表されるので、
粘性係数をηとすると、トルクバランス方程式は式
（７）のように表されるので、
【００２６】
【数７】
【００２７】液晶分子の最終的な運動方程式は式（８）
のように表される。
のように表される。
【００２８】
【数８】
【００２９】式（８）において、自発分極と電界との相
互作用によって生ずる自発分極トルクは右辺第１項、誘
電トルクは右辺第２項で表されている。そのため、右辺
第２項の電場Ｅの２乗の係数が負の場合には、液晶分子
がセル界面に平行となるように誘電トルクが働くことに
なり、光学応答の立ち上がりが遅くなる。また、ある大
きさ以上の電界を印加したときには、自発分極に基づく
トルクに誘電トルクとアンカリングの強度の和が勝り、
スイッチングを抑え込むように作用する。そのため、高
い電界を印加した場合には逆に長いパルス幅を必要とす
ることになり、図１０に示すように、τ−Ｖ曲線は極小
値（Ｖｍｉｎ，τｍｉｎ）を示す。この特性を利用した
駆動を、τ−Ｖｍｉｎモードと呼んでいる。
互作用によって生ずる自発分極トルクは右辺第１項、誘
電トルクは右辺第２項で表されている。そのため、右辺
第２項の電場Ｅの２乗の係数が負の場合には、液晶分子
がセル界面に平行となるように誘電トルクが働くことに
なり、光学応答の立ち上がりが遅くなる。また、ある大
きさ以上の電界を印加したときには、自発分極に基づく
トルクに誘電トルクとアンカリングの強度の和が勝り、
スイッチングを抑え込むように作用する。そのため、高
い電界を印加した場合には逆に長いパルス幅を必要とす
ることになり、図１０に示すように、τ−Ｖ曲線は極小
値（Ｖｍｉｎ，τｍｉｎ）を示す。この特性を利用した
駆動を、τ−Ｖｍｉｎモードと呼んでいる。
【００３０】なお、上記τ−Ｖｍｉｎモードを利用する
と、次のような利点がある。パルス幅τSWのパルス電界
を印加する場合を考えるとき、αの領域ではスイッチン
グは起こらないが、しきい値電圧以上の領域βでは、ス
イッチングが起こる。τ−Ｖ曲線が極小値をもたないな
らば、この領域間でスイッチングを制御することになる
のだが、τ−Ｖ曲線が極小値をもつ場合は高電界の領域
γでもスイッチングが起こらないことから、これらの３
領域を利用してスイッチング制御を行うことができる。
すなわち、α−β領域間で行っていたスイッチング制御
を、β−γ領域間でのスイッチング制御に変えることも
可能となるわけである。また、β−γ領域間スイッチン
グ制御は、α−β領域間のそれに比較して駆動マージン
が広いという利点がある。
と、次のような利点がある。パルス幅τSWのパルス電界
を印加する場合を考えるとき、αの領域ではスイッチン
グは起こらないが、しきい値電圧以上の領域βでは、ス
イッチングが起こる。τ−Ｖ曲線が極小値をもたないな
らば、この領域間でスイッチングを制御することになる
のだが、τ−Ｖ曲線が極小値をもつ場合は高電界の領域
γでもスイッチングが起こらないことから、これらの３
領域を利用してスイッチング制御を行うことができる。
すなわち、α−β領域間で行っていたスイッチング制御
を、β−γ領域間でのスイッチング制御に変えることも
可能となるわけである。また、β−γ領域間スイッチン
グ制御は、α−β領域間のそれに比較して駆動マージン
が広いという利点がある。
【００３１】さらに、式（８）の電場Ｅの２乗の係数が
負であるということを利用して、非スイッチング時にＡ
Ｃ電界を印加し、双安定状態を安定させるというＡＣス
タビライズ効果（J.C.Jones, M.J.Towler and E.P.Rayn
es: Ferroelectrics 121(1991)91参照）が利用できると
いう利点ももっている。この効果によって、メモリ角が
広がり、高コントラスト、高明度が実現できる。
負であるということを利用して、非スイッチング時にＡ
Ｃ電界を印加し、双安定状態を安定させるというＡＣス
タビライズ効果（J.C.Jones, M.J.Towler and E.P.Rayn
es: Ferroelectrics 121(1991)91参照）が利用できると
いう利点ももっている。この効果によって、メモリ角が
広がり、高コントラスト、高明度が実現できる。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】強誘電性液晶表示装置
の問題点の一つとして、温度変化によるスイッチング特
性の変化が著しいことが挙げられる。この問題に対する
従来技術としては、ファンやヒータを用いてパネルの温
度を一定に保つ方法があるが、装置やコストの増大化等
の理由から現実的ではない。また、特開平６−１１００
３７号公報では温度に応じて駆動波形を調整する方法を
開示している。しかし、この方法も温度感知に対するシ
ステムの構築やドライバコストの増大などの点で問題が
ある。また、特開平８−１５２５９０号公報では、τ−
Ｖｍｉｎモード用強誘電性液晶材料においてＶｍｉｎが
温度低下に従い一定、もしくは増大する液晶材料を開示
している。しかし、Ｖｍｉｎの挙動に注目し、その温度
特性を制御しても、必ずしも温度変化に対して安定した
駆動条件を確保できるとは限らず、本質的な改善策とは
言えない。
の問題点の一つとして、温度変化によるスイッチング特
性の変化が著しいことが挙げられる。この問題に対する
従来技術としては、ファンやヒータを用いてパネルの温
度を一定に保つ方法があるが、装置やコストの増大化等
の理由から現実的ではない。また、特開平６−１１００
３７号公報では温度に応じて駆動波形を調整する方法を
開示している。しかし、この方法も温度感知に対するシ
ステムの構築やドライバコストの増大などの点で問題が
ある。また、特開平８−１５２５９０号公報では、τ−
Ｖｍｉｎモード用強誘電性液晶材料においてＶｍｉｎが
温度低下に従い一定、もしくは増大する液晶材料を開示
している。しかし、Ｖｍｉｎの挙動に注目し、その温度
特性を制御しても、必ずしも温度変化に対して安定した
駆動条件を確保できるとは限らず、本質的な改善策とは
言えない。
【００３３】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、駆動温度マージンが広く、温
度変化に対しても安定した駆動を実現する強誘電性液晶
材料ならびに該材料を用いた液晶素子およびその製造方
法を提供することにある。
ものであり、その目的は、駆動温度マージンが広く、温
度変化に対しても安定した駆動を実現する強誘電性液晶
材料ならびに該材料を用いた液晶素子およびその製造方
法を提供することにある。
【００３４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る強
誘電性液晶材料は、上記の課題を解決するために、τ−
Ｖｍｉｎモード用強誘電性液晶材料であって、モノパル
ス電圧印加時のτ−Ｖ曲線において、極小値をとる電圧
以上の電圧領域で、τの値が無限大に発散する電圧Ｖk
が、当該材料が強誘電相を示す温度範囲内の少なくとも
５℃の温度幅をもつある温度範囲で、Ｔを温度、ｄを液
晶層の厚さとすると、｜ΔＶk ／ｄΔＴ｜≦０．２［Ｖ
／Ｋμｍ］を満たすことを特徴としている。
誘電性液晶材料は、上記の課題を解決するために、τ−
Ｖｍｉｎモード用強誘電性液晶材料であって、モノパル
ス電圧印加時のτ−Ｖ曲線において、極小値をとる電圧
以上の電圧領域で、τの値が無限大に発散する電圧Ｖk
が、当該材料が強誘電相を示す温度範囲内の少なくとも
５℃の温度幅をもつある温度範囲で、Ｔを温度、ｄを液
晶層の厚さとすると、｜ΔＶk ／ｄΔＴ｜≦０．２［Ｖ
／Ｋμｍ］を満たすことを特徴としている。
【００３５】これによって、温度が変化してもτ−Ｖ曲
線がＶ＝Ｖk に沿うように動くので、モノパルス印加時
にτを一定としたとき、印加電圧はＶ＝Ｖk ±ΔＶd 、
−Ｖk ±ΔＶd （ただし、Ｖd は、信号電極に印加され
る電圧）で常にスイッチングを制御できる。
線がＶ＝Ｖk に沿うように動くので、モノパルス印加時
にτを一定としたとき、印加電圧はＶ＝Ｖk ±ΔＶd 、
−Ｖk ±ΔＶd （ただし、Ｖd は、信号電極に印加され
る電圧）で常にスイッチングを制御できる。
【００３６】例えば、厚さ１．５μｍのパネル面内の領
域間に最大５℃の温度差が生じたとしても、｜ΔＶk ／
ｄΔＴ｜≦０．２［Ｖ／Ｋμｍ］の条件を満たしていれ
ば、ΔＶk ≦１．５［Ｖ］であるから、現状、Ｖd ≧５
［Ｖ］である強誘電性液晶ディスプレイ（P.W.H.Surgu
y, P.J.Ayliffe, M.J.Birch, M.F.Bone, I.Coulson, W.
A.Crossland, J.R.Hughes, P.W.Ross, F.C.Saunders an
d M.J.Towler, Ferroelectrics 122(1991)63 参照）に
おいて、同一駆動波形での駆動が可能となる。
域間に最大５℃の温度差が生じたとしても、｜ΔＶk ／
ｄΔＴ｜≦０．２［Ｖ／Ｋμｍ］の条件を満たしていれ
ば、ΔＶk ≦１．５［Ｖ］であるから、現状、Ｖd ≧５
［Ｖ］である強誘電性液晶ディスプレイ（P.W.H.Surgu
y, P.J.Ayliffe, M.J.Birch, M.F.Bone, I.Coulson, W.
A.Crossland, J.R.Hughes, P.W.Ross, F.C.Saunders an
d M.J.Towler, Ferroelectrics 122(1991)63 参照）に
おいて、同一駆動波形での駆動が可能となる。
【００３７】また、将来、低消費電力ディスプレイやそ
の他の光学素子に使用する場合に、Ｖd が２［Ｖ］程度
となった場合でも、十分対応可能である。さらに、本発
明によれば、パネルの面内温度ムラのみならず、外的気
温の変化に対しても安定した駆動が可能となるわけであ
る。
の他の光学素子に使用する場合に、Ｖd が２［Ｖ］程度
となった場合でも、十分対応可能である。さらに、本発
明によれば、パネルの面内温度ムラのみならず、外的気
温の変化に対しても安定した駆動が可能となるわけであ
る。
【００３８】上記の電圧Ｖk は、換言すれば、τ−Ｖ曲
線が限りなく直線Ｖ＝Ｖk に近づく場合の電圧Ｖk の意
であり、直線Ｖ＝Ｖk は、τ−Ｖ曲線の漸近線として定
義される。
線が限りなく直線Ｖ＝Ｖk に近づく場合の電圧Ｖk の意
であり、直線Ｖ＝Ｖk は、τ−Ｖ曲線の漸近線として定
義される。
【００３９】なお、Ｖk の厳密な値は、図１０を参照し
て説明する以下の手順で求める。
て説明する以下の手順で求める。
【００４０】１．まず、モノパルス電界を試料に印加し
て、顕微鏡視野内が５０％スイッチングするときのパル
ス幅−パルス波高値曲線（τ−Ｖ曲線）を求める（図１
０の白丸参照）。
て、顕微鏡視野内が５０％スイッチングするときのパル
ス幅−パルス波高値曲線（τ−Ｖ曲線）を求める（図１
０の白丸参照）。
【００４１】２．次いで、得られた曲線に対して、以下
の式を用い最適当てはめを行う（図１０の実線参照）。
の式を用い最適当てはめを行う（図１０の実線参照）。
【００４２】
【数９】
【００４３】ここで、ｋ、ｌ、ｍ、ｎは、
【００４４】
【数１０】
【００４５】
【数１１】
【００４６】
【数１２】
【００４７】であり、最適当てはめの際の変数は、ｋ、
ｍ、Ｗ、φ0 である。これらの式は（８）式より得られ
る。
ｍ、Ｗ、φ0 である。これらの式は（８）式より得られ
る。
【００４８】３．そして、最適当てはめ曲線から、Ｖｍ
ｉｎより高い電圧領域においてτの値が発散するときの
電圧値Ｖk を求める。
ｉｎより高い電圧領域においてτの値が発散するときの
電圧値Ｖk を求める。
【００４９】請求項２の発明に係る強誘電性液晶材料
は、上記の課題を解決するために、請求項１の特徴に加
えて、少なくとも２５℃から４０℃の温度範囲で、｜Δ
Ｖk ／ｄΔＴ｜≦０．２［Ｖ／Ｋμｍ］を満たすことを
特徴としている。
は、上記の課題を解決するために、請求項１の特徴に加
えて、少なくとも２５℃から４０℃の温度範囲で、｜Δ
Ｖk ／ｄΔＴ｜≦０．２［Ｖ／Ｋμｍ］を満たすことを
特徴としている。
【００５０】これによって、広い温度領域において同一
駆動条件でのスイッチングの制御が可能となる。
駆動条件でのスイッチングの制御が可能となる。
【００５１】請求項３の発明に係る強誘電性液晶材料
は、上記の課題を解決するために、請求項１の特徴に加
えて、ＴｃをＳｍＣ* 相とＳｍＡ相との相転移点とする
と、少なくとも０℃からＴｃ−１０℃の温度範囲で、｜
ΔＶk ／ｄΔＴ｜≦０．２［Ｖ／Ｋμｍ］を満たすこと
を特徴としている。
は、上記の課題を解決するために、請求項１の特徴に加
えて、ＴｃをＳｍＣ* 相とＳｍＡ相との相転移点とする
と、少なくとも０℃からＴｃ−１０℃の温度範囲で、｜
ΔＶk ／ｄΔＴ｜≦０．２［Ｖ／Ｋμｍ］を満たすこと
を特徴としている。
【００５２】これによって、より一層広い温度領域にお
いて同一駆動条件でのスイッチングの制御が可能とな
る。
いて同一駆動条件でのスイッチングの制御が可能とな
る。
【００５３】請求項４の発明に係る強誘電性液晶材料
は、上記の課題を解決するために、請求項１ないし３の
いずれかの特徴に加えて、前記電圧Ｖk が、６０Ｖ以下
であることを特徴としている。
は、上記の課題を解決するために、請求項１ないし３の
いずれかの特徴に加えて、前記電圧Ｖk が、６０Ｖ以下
であることを特徴としている。
【００５４】これによって、駆動に用いる駆動回路の耐
圧から要求される当該液晶材料の低電圧駆動が可能にな
る。さらに、前記電圧Ｖk は、４５Ｖ以下であることが
好ましい。
圧から要求される当該液晶材料の低電圧駆動が可能にな
る。さらに、前記電圧Ｖk は、４５Ｖ以下であることが
好ましい。
【００５５】請求項５の発明に係る強誘電性液晶材料
は、上記の課題を解決するために、自発分極をＰS 、ス
メクティック層傾斜角をδ、および、Ａを、Ａ＝ε
0 ［（Δεsin2θ−∂ε）cos2δ−Δεsin ２θsin ２
δ／４］（ただし、ε0 は真空の誘電率、Δεは誘電異
方性、∂εは二軸誘電異方性、θはチルト角を表す。）
とするとき、当該材料が強誘電相を示す温度範囲内の少
なくとも５℃の温度幅をもつある温度範囲で、｜Δ（Ｐ
S cos δ）／ΔＡ｜≦８．０ｘ１０5 ［Ｖ／ｍ］を満た
すことを特徴としている。
は、上記の課題を解決するために、自発分極をＰS 、ス
メクティック層傾斜角をδ、および、Ａを、Ａ＝ε
0 ［（Δεsin2θ−∂ε）cos2δ−Δεsin ２θsin ２
δ／４］（ただし、ε0 は真空の誘電率、Δεは誘電異
方性、∂εは二軸誘電異方性、θはチルト角を表す。）
とするとき、当該材料が強誘電相を示す温度範囲内の少
なくとも５℃の温度幅をもつある温度範囲で、｜Δ（Ｐ
S cos δ）／ΔＡ｜≦８．０ｘ１０5 ［Ｖ／ｍ］を満た
すことを特徴としている。
【００５６】これによって、温度変化に対して広い駆動
マージンを得ることが可能になる。
マージンを得ることが可能になる。
【００５７】これは、上記した（９）式から以下の（１
３）式が近似的に得られるからである。なお、上記の
式、すなわち、｜Δ（ＰS cos δ）／ΔＡ｜≦８．０ｘ
１０5［Ｖ／ｍ］は、液晶層の厚さ１．５μｍの液晶素
子において５℃の温度差が生じたとしても、△Ｖk ≦
１．５［Ｖ］となる条件を以下の（１３）式から導いた
ものである。また、この計算では、π／２−φ0 ＝０．
４なる表面安定化強誘電性液晶の一般的な値を用いてい
る。
３）式が近似的に得られるからである。なお、上記の
式、すなわち、｜Δ（ＰS cos δ）／ΔＡ｜≦８．０ｘ
１０5［Ｖ／ｍ］は、液晶層の厚さ１．５μｍの液晶素
子において５℃の温度差が生じたとしても、△Ｖk ≦
１．５［Ｖ］となる条件を以下の（１３）式から導いた
ものである。また、この計算では、π／２−φ0 ＝０．
４なる表面安定化強誘電性液晶の一般的な値を用いてい
る。
【００５８】
【数１３】
【００５９】請求項６の発明に係る強誘電性液晶材料
は、上記の課題を解決するために、請求項５の特徴に加
えて、τ−Ｖｍｉｎモード用強誘電性液晶材料であっ
て、モノパルス電圧印加時のτ−Ｖ曲線において、極小
値をとる電圧以上の電圧領域で、τの値が無限大に発散
する電圧Ｖk が、６０Ｖ以下であることを特徴としてい
る。
は、上記の課題を解決するために、請求項５の特徴に加
えて、τ−Ｖｍｉｎモード用強誘電性液晶材料であっ
て、モノパルス電圧印加時のτ−Ｖ曲線において、極小
値をとる電圧以上の電圧領域で、τの値が無限大に発散
する電圧Ｖk が、６０Ｖ以下であることを特徴としてい
る。
【００６０】これによって、駆動に用いる駆動回路の耐
圧から要求される当該液晶材料の低電圧駆動が可能にな
る。さらに、前記電圧Ｖk は、４５Ｖ以下であることが
好ましい。
圧から要求される当該液晶材料の低電圧駆動が可能にな
る。さらに、前記電圧Ｖk は、４５Ｖ以下であることが
好ましい。
【００６１】請求項７の発明に係る液晶素子は、上記の
課題を解決するために、請求項１ないし６のいずれか１
項に記載の強誘電性液晶材料を一対の基板の間に注入し
て液晶層を設けた液晶素子であって、前記基板に塗布さ
れた配向膜と前記液晶層との界面における液晶分子にプ
レチルトが付与され、該プレチルトの方向と、スメクテ
ィック層構造の折れ曲がり方向とが前記基板ほぼ全面に
わたって同一に形成されていることを特徴としている。
課題を解決するために、請求項１ないし６のいずれか１
項に記載の強誘電性液晶材料を一対の基板の間に注入し
て液晶層を設けた液晶素子であって、前記基板に塗布さ
れた配向膜と前記液晶層との界面における液晶分子にプ
レチルトが付与され、該プレチルトの方向と、スメクテ
ィック層構造の折れ曲がり方向とが前記基板ほぼ全面に
わたって同一に形成されていることを特徴としている。
【００６２】上記の構成によれば、液晶の配向として、
いわゆるＣ２配向が得られる。Ｃ２配向は、図１２に示
すように、シェブロン層構造において、基板と液晶層と
の界面における液晶分子Ｍのプレチルトの方向と、スメ
クティック層の折れ曲がり方向とが同方向となる配向で
あり、スメクティック層の折れ曲がり方向が反対のＣ１
配向に比べ、低温度域、広温度範囲で安定し、応答速度
が速く、高コントラストを示す等の点で優れている。特
に、基板法線方向に液晶分子がねじれてないＣ２ユニフ
ォーム（Ｃ２Ｕ）が最も好ましい。
いわゆるＣ２配向が得られる。Ｃ２配向は、図１２に示
すように、シェブロン層構造において、基板と液晶層と
の界面における液晶分子Ｍのプレチルトの方向と、スメ
クティック層の折れ曲がり方向とが同方向となる配向で
あり、スメクティック層の折れ曲がり方向が反対のＣ１
配向に比べ、低温度域、広温度範囲で安定し、応答速度
が速く、高コントラストを示す等の点で優れている。特
に、基板法線方向に液晶分子がねじれてないＣ２ユニフ
ォーム（Ｃ２Ｕ）が最も好ましい。
【００６３】請求項８の発明に係る液晶素子は、上記の
課題を解決するために、請求項７の構成において、前記
プレチルトの角度が１０°以下であることを特徴として
いる。
課題を解決するために、請求項７の構成において、前記
プレチルトの角度が１０°以下であることを特徴として
いる。
【００６４】上記の構成によれば、Ｃ２配向の実現がよ
り容易なものとなる。すなわち、Ｃ１配向およびＣ２配
向の出現性はプレチルト角と関係があり、Ｃ２配向の実
現には１０°以下のプレチルト角が好ましい。一般に、
Ｃ２配向は３°〜８°程度のプレチルト角を実現する配
向膜を用いることによって得られると考えられているの
で、かかる配向膜を用いて１０°以下のプレチルト角を
実現すればよい。
り容易なものとなる。すなわち、Ｃ１配向およびＣ２配
向の出現性はプレチルト角と関係があり、Ｃ２配向の実
現には１０°以下のプレチルト角が好ましい。一般に、
Ｃ２配向は３°〜８°程度のプレチルト角を実現する配
向膜を用いることによって得られると考えられているの
で、かかる配向膜を用いて１０°以下のプレチルト角を
実現すればよい。
【００６５】請求項９の発明に係る液晶素子は、上記の
課題を解決するために、互いに平行な複数の走査電極上
に配向制御膜を備えた基板と、互いに平行な複数の信号
電極上に配向制御膜を備えた基板とを、前記走査電極と
前記信号電極とが互いに交差するよう貼り合わせ、両基
板間に、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の強誘
電性液晶材料を注入し、該走査電極と該信号電極との各
交差領域を画素とした液晶素子であって、任意に選択さ
れた画素に対し、第１パルス電圧Ｖ１に引き続いて第２
パルス電圧Ｖ２、または、第１パルス電圧−Ｖ１に引き
続いて第２パルス電圧−Ｖ２を印加して、前記選択され
た画素を構成する強誘電性液晶材料に含まれる液晶分子
を、２つの安定状態のうちの一方の安定状態とし、次い
で、前記選択された画素に対し、第１パルス電圧Ｖ３に
引き続いて第２パルス電圧Ｖ４、または、第１パルス電
圧−Ｖ３に引き続いて第２パルス電圧−Ｖ４を印加し
て、前記液晶分子の安定状態を保持する際に、０＜Ｖ２
＜Ｖ４、および、Ｖ２−Ｖ１＜Ｖ４−Ｖ３なる関係にあ
るパルス電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４を用いて画素
を駆動することを特徴としている。
課題を解決するために、互いに平行な複数の走査電極上
に配向制御膜を備えた基板と、互いに平行な複数の信号
電極上に配向制御膜を備えた基板とを、前記走査電極と
前記信号電極とが互いに交差するよう貼り合わせ、両基
板間に、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の強誘
電性液晶材料を注入し、該走査電極と該信号電極との各
交差領域を画素とした液晶素子であって、任意に選択さ
れた画素に対し、第１パルス電圧Ｖ１に引き続いて第２
パルス電圧Ｖ２、または、第１パルス電圧−Ｖ１に引き
続いて第２パルス電圧−Ｖ２を印加して、前記選択され
た画素を構成する強誘電性液晶材料に含まれる液晶分子
を、２つの安定状態のうちの一方の安定状態とし、次い
で、前記選択された画素に対し、第１パルス電圧Ｖ３に
引き続いて第２パルス電圧Ｖ４、または、第１パルス電
圧−Ｖ３に引き続いて第２パルス電圧−Ｖ４を印加し
て、前記液晶分子の安定状態を保持する際に、０＜Ｖ２
＜Ｖ４、および、Ｖ２−Ｖ１＜Ｖ４−Ｖ３なる関係にあ
るパルス電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４を用いて画素
を駆動することを特徴としている。
【００６６】上記の構成によれば、請求項１ないし６の
いずれか１項に記載の強誘電性液晶材料を用いた場合
に、各画素の駆動を確実に行うことができる。
いずれか１項に記載の強誘電性液晶材料を用いた場合
に、各画素の駆動を確実に行うことができる。
【００６７】τ−Ｖｍｉｎモード用強誘電性液晶の駆動
法としては、図１３に示す駆動波形を用いたＪＯＥＲＳ
／Ａｌｖｅｙ駆動法が報告されている（P.W.H.Surguy,
P.J.Ayliffe, M.J.Birch, M.F.Bone, I.Coulson, W.A.C
rossland, J.R.Hughes, P.W.Ross, F.C.Saunders and
M.J.Towler, Ferroelectrics 122(1991)63 参照）。な
お、同図においては、切換え時および非切換え時に信号
電極に印加される電圧波形がそれぞれ上段に示される一
方、選択時および非選択時に走査電極に印加される電圧
波形がそれぞれ左側に示される。
法としては、図１３に示す駆動波形を用いたＪＯＥＲＳ
／Ａｌｖｅｙ駆動法が報告されている（P.W.H.Surguy,
P.J.Ayliffe, M.J.Birch, M.F.Bone, I.Coulson, W.A.C
rossland, J.R.Hughes, P.W.Ross, F.C.Saunders and
M.J.Towler, Ferroelectrics 122(1991)63 参照）。な
お、同図においては、切換え時および非切換え時に信号
電極に印加される電圧波形がそれぞれ上段に示される一
方、選択時および非選択時に走査電極に印加される電圧
波形がそれぞれ左側に示される。
【００６８】また、τ−Ｖｍｉｎモード用強誘電性液晶
の他の駆動法としては、図１４に示す駆動波形を一例と
するＭａｌｖｅｒｎ駆動法が知られている（ＷＯ９２／
０２９２５（ＰＣＴ）参照）。このＭａｌｖｅｒｎ駆動
法は、図１５に上記のＪＯＥＲＳ／Ａｌｖｅｙ駆動法と
比較して示すように、１タイムスロットの０Ｖ部分と１
タイムスロットの０Ｖでないメインパルス部分を用いた
駆動波形によるＪＯＥＲＳ／Ａｌｖｅｙ駆動法に対し
て、メインパルス幅を任意の長さに変えられるようにし
たものであり、電圧を印加するタイミングを電極間で重
ねられ、ラインアドレスタイムを小さくできるので好ま
しい駆動法の１つである。
の他の駆動法としては、図１４に示す駆動波形を一例と
するＭａｌｖｅｒｎ駆動法が知られている（ＷＯ９２／
０２９２５（ＰＣＴ）参照）。このＭａｌｖｅｒｎ駆動
法は、図１５に上記のＪＯＥＲＳ／Ａｌｖｅｙ駆動法と
比較して示すように、１タイムスロットの０Ｖ部分と１
タイムスロットの０Ｖでないメインパルス部分を用いた
駆動波形によるＪＯＥＲＳ／Ａｌｖｅｙ駆動法に対し
て、メインパルス幅を任意の長さに変えられるようにし
たものであり、電圧を印加するタイミングを電極間で重
ねられ、ラインアドレスタイムを小さくできるので好ま
しい駆動法の１つである。
【００６９】図１４に示す駆動波形は、Ｍａｌｖｅｒｎ
−３駆動波形と呼ばれるもので、走査電極の選択期間は
１スロットの０Ｖと３スロットのＶｓ（走査電極へ印加
する電圧波高値）とから構成され、選択期間は４スロッ
トで２スロット分だけ次の走査電極の選択期間と重なり
合っている。一方、信号電極からの波形は、＋Ｖｄと−
Ｖｄとで構成され、求められる表示に応じてその順序が
決定される。
−３駆動波形と呼ばれるもので、走査電極の選択期間は
１スロットの０Ｖと３スロットのＶｓ（走査電極へ印加
する電圧波高値）とから構成され、選択期間は４スロッ
トで２スロット分だけ次の走査電極の選択期間と重なり
合っている。一方、信号電極からの波形は、＋Ｖｄと−
Ｖｄとで構成され、求められる表示に応じてその順序が
決定される。
【００７０】本発明の構成によれば、これらいずれかの
駆動法において、選択された走査電極上の画素へ、第１
パルスＶ１に引き続いて第２パルスＶ２、または、第１
パルス−Ｖ１に引き続いて第２パルス−Ｖ２を印加し
て、前記選択された画素を構成する強誘電性液晶材料に
含まれる液晶分子を、電圧印加前の安定状態によらず、
印加電圧の極性により２つの安定状態のうちのいずれか
一方の安定状態とする。次いで、同じ画素へ、第１パル
ス電圧Ｖ３に引き続いて第２パルス電圧Ｖ４、または、
第１パルス電圧−Ｖ３に引き続いて第２パルス電圧−Ｖ
４を印加して、前記液晶分子の安定状態を保持する。こ
の際、パルス電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４として、
０＜Ｖ２＜Ｖ４、および、Ｖ２−Ｖ１＜Ｖ４−Ｖ３なる
関係にあるＶ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４を用いる。すな
わち、選択期間最初の２タイムスロットにおいて、書換
えに適用する波形よりも保持に適用する波形の方が、第
２パルス電圧が高く、かつ、第１パルスと第２パルスと
の電圧差が大きいものとする。
駆動法において、選択された走査電極上の画素へ、第１
パルスＶ１に引き続いて第２パルスＶ２、または、第１
パルス−Ｖ１に引き続いて第２パルス−Ｖ２を印加し
て、前記選択された画素を構成する強誘電性液晶材料に
含まれる液晶分子を、電圧印加前の安定状態によらず、
印加電圧の極性により２つの安定状態のうちのいずれか
一方の安定状態とする。次いで、同じ画素へ、第１パル
ス電圧Ｖ３に引き続いて第２パルス電圧Ｖ４、または、
第１パルス電圧−Ｖ３に引き続いて第２パルス電圧−Ｖ
４を印加して、前記液晶分子の安定状態を保持する。こ
の際、パルス電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４として、
０＜Ｖ２＜Ｖ４、および、Ｖ２−Ｖ１＜Ｖ４−Ｖ３なる
関係にあるＶ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４を用いる。すな
わち、選択期間最初の２タイムスロットにおいて、書換
えに適用する波形よりも保持に適用する波形の方が、第
２パルス電圧が高く、かつ、第１パルスと第２パルスと
の電圧差が大きいものとする。
【００７１】例えば、このような電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３
およびＶ４は、図１３の駆動波形および図１４の駆動波
形において、ともに、Ｖ１＝Ｖｄ、Ｖ２＝Ｖｓ−Ｖｄ、
Ｖ３＝−Ｖｄ、Ｖ４＝Ｖｓ＋Ｖｄとなる。
およびＶ４は、図１３の駆動波形および図１４の駆動波
形において、ともに、Ｖ１＝Ｖｄ、Ｖ２＝Ｖｓ−Ｖｄ、
Ｖ３＝−Ｖｄ、Ｖ４＝Ｖｓ＋Ｖｄとなる。
【００７２】請求項１０の発明に係る液晶素子の製造方
法は、上記の課題を解決するために、電極上に配向制御
膜を備えた一対の絶縁性基板の間に液晶層を設けた液晶
素子の製造方法において、請求項１ないし６のいずれか
１項に記載の強誘電性液晶材料を、該材料がＮ* 相もし
くはＩ相となる温度で両基板間に注入して、前記液晶層
を形成することを特徴としている。
法は、上記の課題を解決するために、電極上に配向制御
膜を備えた一対の絶縁性基板の間に液晶層を設けた液晶
素子の製造方法において、請求項１ないし６のいずれか
１項に記載の強誘電性液晶材料を、該材料がＮ* 相もし
くはＩ相となる温度で両基板間に注入して、前記液晶層
を形成することを特徴としている。
【００７３】これによって、請求項１ないし６のいずれ
か１項に記載の強誘電性液晶材料を用いて適切な液晶層
を形成することができる。
か１項に記載の強誘電性液晶材料を用いて適切な液晶層
を形成することができる。
【００７４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１〜図７および図１４に基づいて説明すれば、以下の通
りである。
１〜図７および図１４に基づいて説明すれば、以下の通
りである。
【００７５】本形態に係る液晶素子は、表示装置に適用
される強誘電性液晶セルであって、液晶材料として後述
の強誘電性液晶を用いて液晶層を形成した液晶素子で
ある。図１には、かかる液晶素子として、強誘電性液晶
の特性の測定にも用いた強誘電性液晶セルの概略的構
成が示される。
される強誘電性液晶セルであって、液晶材料として後述
の強誘電性液晶を用いて液晶層を形成した液晶素子で
ある。図１には、かかる液晶素子として、強誘電性液晶
の特性の測定にも用いた強誘電性液晶セルの概略的構
成が示される。
【００７６】図１に示すように、上記の強誘電性液晶セ
ルは、互いに対向する２枚のガラス基板１・２の間に、
液晶層９を備えた構成である。ガラス基板１上には、そ
れぞれ膜厚１００ｎｍ程度の透明なＩＴＯ膜からなり、
互いに平行となるよう形成された複数の信号電極３が設
けられており、さらに信号電極３を覆うように、膜厚３
０ｎｍの絶縁膜４および膜厚３０ｎｍの配向膜７が順次
設けられている。一方、ガラス基板２上には、それぞれ
膜厚１００ｎｍ程度の透明なＩＴＯ膜からなり、互いに
平行となるよう形成された複数の走査電極５が設けられ
ており、さらに走査電極５を覆うように、膜厚３０ｎｍ
の絶縁膜６および膜厚３０ｎｍの配向膜８が順次設けら
れている。
ルは、互いに対向する２枚のガラス基板１・２の間に、
液晶層９を備えた構成である。ガラス基板１上には、そ
れぞれ膜厚１００ｎｍ程度の透明なＩＴＯ膜からなり、
互いに平行となるよう形成された複数の信号電極３が設
けられており、さらに信号電極３を覆うように、膜厚３
０ｎｍの絶縁膜４および膜厚３０ｎｍの配向膜７が順次
設けられている。一方、ガラス基板２上には、それぞれ
膜厚１００ｎｍ程度の透明なＩＴＯ膜からなり、互いに
平行となるよう形成された複数の走査電極５が設けられ
ており、さらに走査電極５を覆うように、膜厚３０ｎｍ
の絶縁膜６および膜厚３０ｎｍの配向膜８が順次設けら
れている。
【００７７】配向膜７・８にラビング処理が施された
後、両ガラス基板１・２は、信号電極３と走査電極５と
が互いに直交するよう配置され、シール剤１０によって
貼り合わされる。貼り合わされた状態で、両基板１・２
の間、つまり配向膜７と配向膜８との間の間隔は、スペ
ーサ（図示せず）によって、ほぼ均一に１．４μｍに保
たれている。
後、両ガラス基板１・２は、信号電極３と走査電極５と
が互いに直交するよう配置され、シール剤１０によって
貼り合わされる。貼り合わされた状態で、両基板１・２
の間、つまり配向膜７と配向膜８との間の間隔は、スペ
ーサ（図示せず）によって、ほぼ均一に１．４μｍに保
たれている。
【００７８】次いで、両基板１・２の間に、強誘電性液
晶を、この液晶がＮ* 相もしくはＩ相となる温度で
注入して、液晶層９を形成する。
晶を、この液晶がＮ* 相もしくはＩ相となる温度で
注入して、液晶層９を形成する。
【００７９】また、両基板１・２の外側に、それぞれ偏
光板１１・１２を設ける。偏光板１１・１２は、両者の
偏光軸が互いに直交するよう配置される。
光板１１・１２を設ける。偏光板１１・１２は、両者の
偏光軸が互いに直交するよう配置される。
【００８０】次に、強誘電性液晶の作製方法について
説明する。
説明する。
【００８１】大きな二軸誘電異方性をもつアキラルなべ
ース液晶に、自発分極が反転することが知られているキ
ラル化合物（ＰＰｙ８．０６）を５％添加して、強誘電
性液晶を作製した。強誘電性液晶の相転移温度、お
よび、キラル化合物（ＰＰｙ８．０６）の構造式は以下
の通りである。
ース液晶に、自発分極が反転することが知られているキ
ラル化合物（ＰＰｙ８．０６）を５％添加して、強誘電
性液晶を作製した。強誘電性液晶の相転移温度、お
よび、キラル化合物（ＰＰｙ８．０６）の構造式は以下
の通りである。
【００８２】○強誘電性液晶の相転移温度 ＳｍＣ* −64.2℃−ＳｍＡ−91.9℃−Ｎ* −103.1 ℃−
Ｉ ○キラル化合物（ＰＰｙ８．０６）の構造式
Ｉ ○キラル化合物（ＰＰｙ８．０６）の構造式
【００８３】
【化１】
【００８４】また、比較例として、大きな二軸誘電異方
性をもつアキラルなベース液晶に、γ−ラクトン系キラ
ル化合物を２．５％添加した強誘電性液晶を作製し、
これを上記と同様のセルに注入して、液晶素子の液晶層
を形成した。なお、強誘電性液晶の相転移温度、およ
び、γ−ラクトン系キラル化合物の構造式は以下の通り
である。
性をもつアキラルなベース液晶に、γ−ラクトン系キラ
ル化合物を２．５％添加した強誘電性液晶を作製し、
これを上記と同様のセルに注入して、液晶素子の液晶層
を形成した。なお、強誘電性液晶の相転移温度、およ
び、γ−ラクトン系キラル化合物の構造式は以下の通り
である。
【００８５】○強誘電性液晶の相転移温度 ＳｍＣ* −66.4℃−ＳｍＡ−91.4℃−Ｎ* −103.0 ℃−
Ｉ ○γ−ラクトン系キラル化合物
Ｉ ○γ−ラクトン系キラル化合物
【００８６】
【化２】
【００８７】図２および図３には、強誘電性液晶・
のτ−Ｖ曲線が示される。強誘電性液晶のほうが、強
誘電性液晶に比べて温度変化に伴う電圧方向のシフト
量が少ないことがわかる。
のτ−Ｖ曲線が示される。強誘電性液晶のほうが、強
誘電性液晶に比べて温度変化に伴う電圧方向のシフト
量が少ないことがわかる。
【００８８】実際に、上記の（９）式による最適当ては
めを、図２および図３に示す曲線に対して行うことによ
ってＶk の温度依存性を求めると、図４に示すようにな
り、強誘電性液晶のＶk の値はほとんど温度に依存し
ていないことがわかる。このとき、−５０≦Ｔ−Ｔｃ≦
−２０（ただし、Ｔは温度、ＴｃはＳｍＣ* 相とＳｍＡ
相との相転移点）におけるΔＶk ／ｄΔＴの値は、以下
の表のようになっている。
めを、図２および図３に示す曲線に対して行うことによ
ってＶk の温度依存性を求めると、図４に示すようにな
り、強誘電性液晶のＶk の値はほとんど温度に依存し
ていないことがわかる。このとき、−５０≦Ｔ−Ｔｃ≦
−２０（ただし、Ｔは温度、ＴｃはＳｍＣ* 相とＳｍＡ
相との相転移点）におけるΔＶk ／ｄΔＴの値は、以下
の表のようになっている。
【００８９】
【表１】
【００９０】このような挙動は、添加したキラル化合物
が誘起する自発分極の温度特性と、ベース液晶に大きく
依存する誘電異方性の温度特性とのマッチングに基づい
ている。すなわち、上記の（１３）式が示すように、Ｐ
S cos δとＡ（Ａ＝ε0 ［（Δεsin2θ−∂ε）cos2δ
−Δεsin ２θsin ２δ／４］）との温度依存性が相殺
されれば、Ｖk の値が温度に依存しない定数となるわけ
である。
が誘起する自発分極の温度特性と、ベース液晶に大きく
依存する誘電異方性の温度特性とのマッチングに基づい
ている。すなわち、上記の（１３）式が示すように、Ｐ
S cos δとＡ（Ａ＝ε0 ［（Δεsin2θ−∂ε）cos2δ
−Δεsin ２θsin ２δ／４］）との温度依存性が相殺
されれば、Ｖk の値が温度に依存しない定数となるわけ
である。
【００９１】実際、ベース液晶の誘電異方性に関するパ
ラメータであるＡは、温度増加に伴いほぼ線形に減少す
るのに対して、強誘電性液晶・の自発分極は、図５
に示すように変化する。図５からわかるように、強誘電
性液晶の自発分極は、温度増加に対してほぼ線形に減
少しており、その結果Ｖk の値が温度にほとんど依存し
なくなるわけである。
ラメータであるＡは、温度増加に伴いほぼ線形に減少す
るのに対して、強誘電性液晶・の自発分極は、図５
に示すように変化する。図５からわかるように、強誘電
性液晶の自発分極は、温度増加に対してほぼ線形に減
少しており、その結果Ｖk の値が温度にほとんど依存し
なくなるわけである。
【００９２】図６および図７には、τ−Ｖｍｉｎモード
用駆動法の１つであるＭａｌｖｅｒｎ−３駆動法（図１
４参照）によって駆動したときの、強誘電性液晶・
を用いた各液晶素子の駆動領域の温度依存性が示され
る。なお、図６および図７に示すτは、図１４に示す駆
動法における１タイムスロットを表している。また、図
６および図７において、駆動領域がそれぞれ斜線部にて
示される。
用駆動法の１つであるＭａｌｖｅｒｎ−３駆動法（図１
４参照）によって駆動したときの、強誘電性液晶・
を用いた各液晶素子の駆動領域の温度依存性が示され
る。なお、図６および図７に示すτは、図１４に示す駆
動法における１タイムスロットを表している。また、図
６および図７において、駆動領域がそれぞれ斜線部にて
示される。
【００９３】図７に示すように、強誘電性液晶を用い
た液晶素子の駆動領域は、温度依存性が大きく、温度が
ある程度変化すると同一駆動電圧波形での駆動が不可能
になるのに対し、強誘電性液晶を用いた液晶素子で
は、図６に示すように、同一駆動電圧波形での駆動が広
い温度に渡って可能であることがわかる。
た液晶素子の駆動領域は、温度依存性が大きく、温度が
ある程度変化すると同一駆動電圧波形での駆動が不可能
になるのに対し、強誘電性液晶を用いた液晶素子で
は、図６に示すように、同一駆動電圧波形での駆動が広
い温度に渡って可能であることがわかる。
【００９４】以上のように、τ−Ｖｍｉｎモード用強誘
電性液晶材料であって、−５０≦Ｔ−Ｔｃ≦一２０、す
なわち、64.2−50＝14.2≦Ｔ≦44.2＝64.2−20の温度範
囲で、ΔＶk ／ｄΔＴの値が０．０６５［Ｖ／Ｋμｍ］
である強誘電性液晶を用いることで、駆動温度マージ
ンが広くなり、温度変化に対しても安定した駆動を実現
できる。
電性液晶材料であって、−５０≦Ｔ−Ｔｃ≦一２０、す
なわち、64.2−50＝14.2≦Ｔ≦44.2＝64.2−20の温度範
囲で、ΔＶk ／ｄΔＴの値が０．０６５［Ｖ／Ｋμｍ］
である強誘電性液晶を用いることで、駆動温度マージ
ンが広くなり、温度変化に対しても安定した駆動を実現
できる。
【００９５】なお、本発明の強誘電性液晶材料として
は、上記の強誘電性液晶に限られるものではなく、種
々のホスト液晶とキラル液晶とを組み合わせることによ
り本発明の液晶材料を作製できる可能性がある。一般
に、強誘電性液晶はホスト液晶にキラル液晶を添加した
ものからなっており、ホスト液晶で粘性や誘電異方性、
転移温度等を調節し、キラル液晶で応答速度等を調節し
ているが、ホスト液晶にτ−Ｖｍｉｎモードの液晶を用
い、これに適切なキラル液晶を適当量添加することで、
本発明の液晶材料を作製できる可能性がある。また、こ
のようなキラル液晶として、例えば、「液晶とディスプ
レイ応用の基礎（吉野・尾崎共著、コロナ社、１９９４
年５月２０日発行）」の２０８頁に記載されるキラル化
合物を使用できる可能性がある。
は、上記の強誘電性液晶に限られるものではなく、種
々のホスト液晶とキラル液晶とを組み合わせることによ
り本発明の液晶材料を作製できる可能性がある。一般
に、強誘電性液晶はホスト液晶にキラル液晶を添加した
ものからなっており、ホスト液晶で粘性や誘電異方性、
転移温度等を調節し、キラル液晶で応答速度等を調節し
ているが、ホスト液晶にτ−Ｖｍｉｎモードの液晶を用
い、これに適切なキラル液晶を適当量添加することで、
本発明の液晶材料を作製できる可能性がある。また、こ
のようなキラル液晶として、例えば、「液晶とディスプ
レイ応用の基礎（吉野・尾崎共著、コロナ社、１９９４
年５月２０日発行）」の２０８頁に記載されるキラル化
合物を使用できる可能性がある。
【００９６】
【発明の効果】請求項１の発明に係る強誘電性液晶材料
は、以上のように、τ−Ｖｍｉｎモード用強誘電性液晶
材料であって、モノパルス電圧印加時のτ−Ｖ曲線にお
いて、極小値をとる電圧以上の電圧領域で、τの値が無
限大に発散する電圧Ｖk が、当該材料が強誘電相を示す
温度範囲内の少なくとも５℃の温度幅をもつある温度範
囲で、Ｔを温度、ｄを液晶層の厚さとすると、｜ΔＶk
／ｄΔＴ｜≦０．２［Ｖ／Ｋμｍ］を満たす材料であ
る。
は、以上のように、τ−Ｖｍｉｎモード用強誘電性液晶
材料であって、モノパルス電圧印加時のτ−Ｖ曲線にお
いて、極小値をとる電圧以上の電圧領域で、τの値が無
限大に発散する電圧Ｖk が、当該材料が強誘電相を示す
温度範囲内の少なくとも５℃の温度幅をもつある温度範
囲で、Ｔを温度、ｄを液晶層の厚さとすると、｜ΔＶk
／ｄΔＴ｜≦０．２［Ｖ／Ｋμｍ］を満たす材料であ
る。
【００９７】これによって、Ｖk の温度依存性を低くす
ることができる。
ることができる。
【００９８】それゆえ、液晶表示素子等に用いた場合に
も、駆動温度マージンが広くなり、温度変化に対しても
安定した駆動を実現できる。
も、駆動温度マージンが広くなり、温度変化に対しても
安定した駆動を実現できる。
【００９９】請求項２の発明に係る強誘電性液晶材料
は、以上のように、請求項１の特徴に加えて、少なくと
も２５℃から４０℃の温度範囲で、｜ΔＶk ／ｄΔＴ｜
≦０．２［Ｖ／Ｋμｍ］を満たす材料である。
は、以上のように、請求項１の特徴に加えて、少なくと
も２５℃から４０℃の温度範囲で、｜ΔＶk ／ｄΔＴ｜
≦０．２［Ｖ／Ｋμｍ］を満たす材料である。
【０１００】これによって、広い温度領域において同一
駆動条件でのスイッチングの制御が可能となる。
駆動条件でのスイッチングの制御が可能となる。
【０１０１】請求項３の発明に係る強誘電性液晶材料
は、以上のように、請求項１の特徴に加えて、ＴｃをＳ
ｍＣ* 相とＳｍＡ相との相転移点とすると、少なくとも
０℃からＴｃ−１０℃の温度範囲で、｜ΔＶk ／ｄΔＴ
｜≦０．２［Ｖ／Ｋμｍ］を満たす材料である。
は、以上のように、請求項１の特徴に加えて、ＴｃをＳ
ｍＣ* 相とＳｍＡ相との相転移点とすると、少なくとも
０℃からＴｃ−１０℃の温度範囲で、｜ΔＶk ／ｄΔＴ
｜≦０．２［Ｖ／Ｋμｍ］を満たす材料である。
【０１０２】これによって、より一層広い温度領域にお
いて同一駆動条件でのスイッチングの制御が可能とな
る。
いて同一駆動条件でのスイッチングの制御が可能とな
る。
【０１０３】請求項４の発明に係る強誘電性液晶材料
は、以上のように、請求項１ないし３のいずれかの特徴
に加えて、前記電圧Ｖk が、６０Ｖ以下である材料であ
る。
は、以上のように、請求項１ないし３のいずれかの特徴
に加えて、前記電圧Ｖk が、６０Ｖ以下である材料であ
る。
【０１０４】これによって、駆動に用いる駆動回路の耐
圧から要求される当該液晶材料の低電圧駆動が可能にな
る。さらに、前記電圧Ｖk は、４５Ｖ以下であることが
好ましい。
圧から要求される当該液晶材料の低電圧駆動が可能にな
る。さらに、前記電圧Ｖk は、４５Ｖ以下であることが
好ましい。
【０１０５】請求項５の発明に係る強誘電性液晶材料
は、以上のように、自発分極をＰS 、スメクティック層
傾斜角をδ、および、Ａを、Ａ＝ε0 ［（Δεsin2θ−
∂ε）cos2δ−Δεsin ２θsin ２δ／４］（ただし、
ε0 は真空の誘電率、Δεは誘電異方性、∂εは二軸誘
電異方性、θはチルト角を表す。）とするとき、当該材
料が強誘電相を示す温度範囲内の少なくとも５℃の温度
幅をもつある温度範囲で、｜Δ（ＰS cos δ）／ΔＡ｜
≦８．０ｘ１０5 ［Ｖ／ｍ］を満たす材料である。
は、以上のように、自発分極をＰS 、スメクティック層
傾斜角をδ、および、Ａを、Ａ＝ε0 ［（Δεsin2θ−
∂ε）cos2δ−Δεsin ２θsin ２δ／４］（ただし、
ε0 は真空の誘電率、Δεは誘電異方性、∂εは二軸誘
電異方性、θはチルト角を表す。）とするとき、当該材
料が強誘電相を示す温度範囲内の少なくとも５℃の温度
幅をもつある温度範囲で、｜Δ（ＰS cos δ）／ΔＡ｜
≦８．０ｘ１０5 ［Ｖ／ｍ］を満たす材料である。
【０１０６】これによって、温度変化に対して広い駆動
マージンを得ることが可能になる。
マージンを得ることが可能になる。
【０１０７】請求項６の発明に係る強誘電性液晶材料
は、以上のように、請求項５の特徴に加えて、τ−Ｖｍ
ｉｎモード用強誘電性液晶材料であって、モノパルス電
圧印加時のτ−Ｖ曲線において、極小値をとる電圧以上
の電圧領域で、τの値が無限大に発散する電圧Ｖk が、
６０Ｖ以下である材料である。
は、以上のように、請求項５の特徴に加えて、τ−Ｖｍ
ｉｎモード用強誘電性液晶材料であって、モノパルス電
圧印加時のτ−Ｖ曲線において、極小値をとる電圧以上
の電圧領域で、τの値が無限大に発散する電圧Ｖk が、
６０Ｖ以下である材料である。
【０１０８】これによって、駆動に用いる駆動回路の耐
圧から要求される当該液晶材料の低電圧駆動が可能にな
る。さらに、前記電圧Ｖk は、４５Ｖ以下であることが
好ましい。
圧から要求される当該液晶材料の低電圧駆動が可能にな
る。さらに、前記電圧Ｖk は、４５Ｖ以下であることが
好ましい。
【０１０９】請求項７の発明に係る液晶素子は、以上の
ように、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の強誘
電性液晶材料を一対の基板の間に注入して液晶層を設け
た液晶素子であって、前記基板に塗布された配向膜と前
記液晶層との界面における液晶分子にプレチルトが付与
され、該プレチルトの方向と、スメクティック層構造の
折れ曲がり方向とが前記基板ほぼ全面にわたって同一に
形成されている構成である。
ように、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の強誘
電性液晶材料を一対の基板の間に注入して液晶層を設け
た液晶素子であって、前記基板に塗布された配向膜と前
記液晶層との界面における液晶分子にプレチルトが付与
され、該プレチルトの方向と、スメクティック層構造の
折れ曲がり方向とが前記基板ほぼ全面にわたって同一に
形成されている構成である。
【０１１０】これによって、液晶の配向として、いわゆ
るＣ２配向を得ることができる。
るＣ２配向を得ることができる。
【０１１１】請求項８の発明に係る液晶素子は、以上の
ように、請求項７の構成において、前記プレチルトの角
度が１０°以下である構成である。
ように、請求項７の構成において、前記プレチルトの角
度が１０°以下である構成である。
【０１１２】これによって、Ｃ２配向の実現がより容易
なものとなる。
なものとなる。
【０１１３】請求項９の発明に係る液晶素子は、以上の
ように、互いに平行な複数の走査電極上に配向制御膜を
備えた基板と、互いに平行な複数の信号電極上に配向制
御膜を備えた基板とを、前記走査電極と前記信号電極と
が互いに交差するよう貼り合わせ、両基板間に、請求項
１ないし６のいずれか１項に記載の強誘電性液晶材料を
注入し、該走査電極と該信号電極との各交差領域を画素
とした液晶素子であって、任意に選択された画素に対
し、第１パルス電圧Ｖ１に引き続いて第２パルス電圧Ｖ
２、または、第１パルス電圧−Ｖ１に引き続いて第２パ
ルス電圧−Ｖ２を印加して、前記選択された画素を構成
する強誘電性液晶材料に含まれる液晶分子を、２つの安
定状態のうちの一方の安定状態とし、次いで、前記選択
された画素に対し、第１パルス電圧Ｖ３に引き続いて第
２パルス電圧Ｖ４、または、第１パルス電圧−Ｖ３に引
き続いて第２パルス電圧−Ｖ４を印加して、前記液晶分
子の安定状態を保持する際に、０＜Ｖ２＜Ｖ４、およ
び、Ｖ２−Ｖ１＜Ｖ４−Ｖ３なる関係にあるパルス電圧
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４を用いて画素を駆動する構
成である。
ように、互いに平行な複数の走査電極上に配向制御膜を
備えた基板と、互いに平行な複数の信号電極上に配向制
御膜を備えた基板とを、前記走査電極と前記信号電極と
が互いに交差するよう貼り合わせ、両基板間に、請求項
１ないし６のいずれか１項に記載の強誘電性液晶材料を
注入し、該走査電極と該信号電極との各交差領域を画素
とした液晶素子であって、任意に選択された画素に対
し、第１パルス電圧Ｖ１に引き続いて第２パルス電圧Ｖ
２、または、第１パルス電圧−Ｖ１に引き続いて第２パ
ルス電圧−Ｖ２を印加して、前記選択された画素を構成
する強誘電性液晶材料に含まれる液晶分子を、２つの安
定状態のうちの一方の安定状態とし、次いで、前記選択
された画素に対し、第１パルス電圧Ｖ３に引き続いて第
２パルス電圧Ｖ４、または、第１パルス電圧−Ｖ３に引
き続いて第２パルス電圧−Ｖ４を印加して、前記液晶分
子の安定状態を保持する際に、０＜Ｖ２＜Ｖ４、およ
び、Ｖ２−Ｖ１＜Ｖ４−Ｖ３なる関係にあるパルス電圧
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４を用いて画素を駆動する構
成である。
【０１１４】これによって、請求項１ないし６のいずれ
か１項に記載の強誘電性液晶材料を用いた場合に、各画
素の駆動を確実に行うことができる。
か１項に記載の強誘電性液晶材料を用いた場合に、各画
素の駆動を確実に行うことができる。
【０１１５】請求項１０の発明に係る液晶素子の製造方
法は、以上のように、電極上に配向制御膜を備えた一対
の絶縁性基板の間に液晶層を設けた液晶素子の製造方法
において、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の強
誘電性液晶材料を、該材料がＮ* 相もしくはＩ相となる
温度で両基板間に注入して、前記液晶層を形成する方法
である。
法は、以上のように、電極上に配向制御膜を備えた一対
の絶縁性基板の間に液晶層を設けた液晶素子の製造方法
において、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の強
誘電性液晶材料を、該材料がＮ* 相もしくはＩ相となる
温度で両基板間に注入して、前記液晶層を形成する方法
である。
【０１１６】これによって、請求項１ないし６のいずれ
か１項に記載の強誘電性液晶材料を用いて適切な液晶層
を形成することができる。
か１項に記載の強誘電性液晶材料を用いて適切な液晶層
を形成することができる。
【図１】本発明の実施の一形態に係る液晶素子である強
誘電性液晶セルの概略的構成を示す説明図である。
誘電性液晶セルの概略的構成を示す説明図である。
【図２】本発明に係る強誘電性液晶材料を用いた上記強
誘電性液晶セルのモノパルス印加時のτ−Ｖ特性を示す
グラフである。
誘電性液晶セルのモノパルス印加時のτ−Ｖ特性を示す
グラフである。
【図３】比較例の強誘電性液晶セルのモノパルス印加時
のτ−Ｖ特性を示すグラフである。
のτ−Ｖ特性を示すグラフである。
【図４】本発明に係る強誘電性液晶材料を用いた上記強
誘電性液晶セル、および比較例の強誘電性液晶セルにつ
いてのＶk の温度依存性を示すグラフである。
誘電性液晶セル、および比較例の強誘電性液晶セルにつ
いてのＶk の温度依存性を示すグラフである。
【図５】本発明に係る強誘電性液晶材料を用いた上記強
誘電性液晶セル、および比較例の強誘電性液晶セルにつ
いての自発分極の温度依存性を示すグラフである。
誘電性液晶セル、および比較例の強誘電性液晶セルにつ
いての自発分極の温度依存性を示すグラフである。
【図６】本発明に係る強誘電性液晶材料を用いた上記強
誘電性液晶セルについて、Ｍａｌｖｅｒｎ−３駆動法を
用いて駆動した場合の駆動領域の温度依存性を示すグラ
フである。
誘電性液晶セルについて、Ｍａｌｖｅｒｎ−３駆動法を
用いて駆動した場合の駆動領域の温度依存性を示すグラ
フである。
【図７】比較例の強誘電性液晶セルについて、Ｍａｌｖ
ｅｒｎ−３駆動法を用いて駆動した場合の駆動領域の温
度依存性を示すグラフである。
ｅｒｎ−３駆動法を用いて駆動した場合の駆動領域の温
度依存性を示すグラフである。
【図８】（ａ）は、強誘電性を示すＳｍＣ* 相の液晶分
子の配列を示す模式図であり、（ｂ）は、ヘリカルピッ
チより薄いセルにおいて液晶分子の螺旋が解けた場合
で、紙面に対して垂直かつ紙面裏面から表面へ向かう方
向に電界が印加されたときの分子配置を、各液晶分子の
電気双極子モーメントの向きと共に示す模式図である。
子の配列を示す模式図であり、（ｂ）は、ヘリカルピッ
チより薄いセルにおいて液晶分子の螺旋が解けた場合
で、紙面に対して垂直かつ紙面裏面から表面へ向かう方
向に電界が印加されたときの分子配置を、各液晶分子の
電気双極子モーメントの向きと共に示す模式図である。
【図９】表面安定化型強誘電性液晶表示素子の動作原理
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図１０】τ−Ｖｍｉｎモード用強誘電性液晶のτ−Ｖ
特性を示すグラフである。
特性を示すグラフである。
【図１１】表面安定化型強誘電性液晶の液晶分子の配向
状態を示す模式図である。
状態を示す模式図である。
【図１２】強誘電性液晶のＣ１配向およびＣ２配向を説
明するための模式図である。
明するための模式図である。
【図１３】強誘電性液晶材料のτ−Ｖ特性を用いて強誘
電性液晶素子を駆動する場合のＪＯＥＲＳ／Ａｌｖｅｙ
駆動法による駆動波形を示す図である。
電性液晶素子を駆動する場合のＪＯＥＲＳ／Ａｌｖｅｙ
駆動法による駆動波形を示す図である。
【図１４】強誘電性液晶材料のτ−Ｖ特性を用いて強誘
電性液晶素子を駆動する場合のＭａｌｖｅｒｎ−３駆動
法による駆動波形を示す図である。
電性液晶素子を駆動する場合のＭａｌｖｅｒｎ−３駆動
法による駆動波形を示す図である。
【図１５】ＪＯＥＲＳ／Ａｌｖｅｙ駆動法とＭａｌｖｅ
ｒｎ駆動法とを比較して示す図であり、（ａ）は、ＪＯ
ＥＲＳ／Ａｌｖｅｙ駆動法における走査電極への駆動波
形を示しており、（ｂ）および（ｃ）は、Ｍａｌｖｅｒ
ｎ駆動法における走査電極への駆動波形を示しており、
（ｄ）は、ＪＯＥＲＳ／Ａｌｖｅｙ駆動法およびＭａｌ
ｖｅｒｎ駆動法における信号電極への駆動波形を示して
いる。（ａ）、（ｂ）および（ｃ）において、上段には
ｎ番目の走査電極へ印加される波形が示され、下段には
（ｎ＋１）番目の走査電極へ印加される波形が示され
る。また、（ｂ）と（ｃ）とでは、メインパルス幅が互
いに異なる波形を用いて、走査電極へ電圧印加する駆動
法が示される。
ｒｎ駆動法とを比較して示す図であり、（ａ）は、ＪＯ
ＥＲＳ／Ａｌｖｅｙ駆動法における走査電極への駆動波
形を示しており、（ｂ）および（ｃ）は、Ｍａｌｖｅｒ
ｎ駆動法における走査電極への駆動波形を示しており、
（ｄ）は、ＪＯＥＲＳ／Ａｌｖｅｙ駆動法およびＭａｌ
ｖｅｒｎ駆動法における信号電極への駆動波形を示して
いる。（ａ）、（ｂ）および（ｃ）において、上段には
ｎ番目の走査電極へ印加される波形が示され、下段には
（ｎ＋１）番目の走査電極へ印加される波形が示され
る。また、（ｂ）と（ｃ）とでは、メインパルス幅が互
いに異なる波形を用いて、走査電極へ電圧印加する駆動
法が示される。
１・２ ガラス基板（絶縁性基板） ３ 信号電極 ５ 走査電極 ４・６ 絶縁膜 ７・８ 配向膜（配向制御膜） ９ 液晶層 τ パルス幅 Ｖ パルス波高値
Claims (10)
- 【請求項１】τ−Ｖｍｉｎモード用強誘電性液晶材料で
あって、モノパルス電圧印加時のτ−Ｖ曲線において、
極小値をとる電圧以上の電圧領域で、τの値が無限大に
発散する電圧Ｖk が、当該材料が強誘電相を示す温度範
囲内の少なくとも５℃の温度幅をもつある温度範囲で、
Ｔを温度、ｄを液晶層の厚さとすると、 ｜ΔＶk ／ｄΔＴ｜≦０．２［Ｖ／Ｋμｍ］ を満たすことを特徴とする強誘電性液晶材料。 - 【請求項２】少なくとも２５℃から４０℃の温度範囲
で、 ｜ΔＶk ／ｄΔＴ｜≦０．２［Ｖ／Ｋμｍ］ を満たすことを特徴とする請求項１記載の強誘電性液晶
材料。 - 【請求項３】ＴｃをＳｍＣ* 相とＳｍＡ相との相転移点
とすると、少なくとも０℃からＴｃ−１０℃の温度範囲
で、 ｜ΔＶk ／ｄΔＴ｜≦０．２［Ｖ／Ｋμｍ］ を満たすことを特徴とする請求項１記載の強誘電性液晶
材料。 - 【請求項４】前記電圧Ｖk が、６０Ｖ以下であることを
特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の強
誘電性液晶材料。 - 【請求項５】自発分極をＰS 、スメクティック層傾斜角
をδ、および、Ａを、 Ａ＝ε0 ［（Δεsin2θ−∂ε）cos2δ−Δεsin ２θ
sin ２δ／４］ （ただし、ε0 は真空の誘電率、Δεは誘電異方性、∂
εは二軸誘電異方性、θはチルト角を表す。）とすると
き、当該材料が強誘電相を示す温度範囲内の少なくとも
５℃の温度幅をもつある温度範囲で、 ｜Δ（ＰS cos δ）／ΔＡ｜≦８．０ｘ１０5 ［Ｖ／
ｍ］ を満たすことを特徴とする強誘電性液晶材料。 - 【請求項６】τ−Ｖｍｉｎモード用強誘電性液晶材料で
あって、モノパルス電圧印加時のτ−Ｖ曲線において、
極小値をとる電圧以上の電圧領域で、τの値が無限大に
発散する電圧Ｖk が、６０Ｖ以下であることを特徴とす
る請求項５記載の強誘電性液晶材料。 - 【請求項７】請求項１ないし６のいずれか１項に記載の
強誘電性液晶材料を一対の基板の間に注入して液晶層を
設けた液晶素子であって、 前記基板に塗布された配向膜と前記液晶層との界面にお
ける液晶分子にプレチルトが付与され、該プレチルトの
方向と、スメクティック層構造の折れ曲がり方向とが前
記基板ほぼ全面にわたって同一に形成されていることを
特徴とする液晶素子。 - 【請求項８】前記プレチルトの角度が１０°以下である
ことを特徴とする請求項７記載の液晶素子。 - 【請求項９】互いに平行な複数の走査電極上に配向制御
膜を備えた基板と、互いに平行な複数の信号電極上に配
向制御膜を備えた基板とを、前記走査電極と前記信号電
極とが互いに交差するよう貼り合わせ、両基板間に、請
求項１ないし６のいずれか１項に記載の強誘電性液晶材
料を注入し、該走査電極と該信号電極との各交差領域を
画素とした液晶素子であって、 任意に選択された画素に対し、第１パルス電圧Ｖ１に引
き続いて第２パルス電圧Ｖ２、または、第１パルス電圧
−Ｖ１に引き続いて第２パルス電圧−Ｖ２を印加して、
前記選択された画素を構成する強誘電性液晶材料に含ま
れる液晶分子を、２つの安定状態のうちの一方の安定状
態とし、次いで、前記選択された画素に対し、第１パル
ス電圧Ｖ３に引き続いて第２パルス電圧Ｖ４、または、
第１パルス電圧−Ｖ３に引き続いて第２パルス電圧−Ｖ
４を印加して、前記液晶分子の安定状態を保持する際
に、０＜Ｖ２＜Ｖ４、および、Ｖ２−Ｖ１＜Ｖ４−Ｖ３
なる関係にあるパルス電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４
を用いて画素を駆動することを特徴とする液晶素子。 - 【請求項１０】電極上に配向制御膜を備えた一対の絶縁
性基板の間に液晶層を設けた液晶素子の製造方法におい
て、 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の強誘電性液晶
材料を、該材料がＮ*相もしくはＩ相となる温度で両基
板間に注入して、前記液晶層を形成することを特徴とす
る液晶素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29748397A JPH11133465A (ja) | 1997-10-29 | 1997-10-29 | 強誘電性液晶材料ならびに該材料を用いた液晶素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29748397A JPH11133465A (ja) | 1997-10-29 | 1997-10-29 | 強誘電性液晶材料ならびに該材料を用いた液晶素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11133465A true JPH11133465A (ja) | 1999-05-21 |
Family
ID=17847093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29748397A Pending JPH11133465A (ja) | 1997-10-29 | 1997-10-29 | 強誘電性液晶材料ならびに該材料を用いた液晶素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11133465A (ja) |
-
1997
- 1997-10-29 JP JP29748397A patent/JPH11133465A/ja active Pending
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