JPH11142855A - 液晶素子、表示装置及びそれらの製造方法 - Google Patents

液晶素子、表示装置及びそれらの製造方法

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JPH11142855A
JPH11142855A JP9316663A JP31666397A JPH11142855A JP H11142855 A JPH11142855 A JP H11142855A JP 9316663 A JP9316663 A JP 9316663A JP 31666397 A JP31666397 A JP 31666397A JP H11142855 A JPH11142855 A JP H11142855A
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smectic
crystal device
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Yukio Haniyu
由紀夫 羽生
Koichi Sato
公一 佐藤
Kenji Shinjo
健司 新庄
Nobutsugu Yamada
修嗣 山田
Yoshimasa Mori
省誠 森
Shinichi Nakamura
真一 中村
Koji Noguchi
幸治 野口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コントラストが低下したり、ちらつきの発生
原因となる液晶の揺らぎを抑制し、スイッチングを改善
した液晶素子を提供する。 【解決手段】 透明電極を有する一対の基板間にスメク
ティック液晶を挟持してなる液晶素子であって、該スメ
クティック液晶と接する少なくとも一方の界面側に誘電
異方性(Δε)が前記スメクティック液晶より1以上正
に大きな液晶性化合物を含有する界面層を形成してなる
液晶素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフラットパネルディ
スプレイ、プロジェクションディスプレイ、プリンター
等に用いられるライトバルブに使用される液晶素子、そ
れらを使用した表示装置及びそれらの製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来からもっとも広範に用いられてきて
いるディスプレイとしては、CRTが知られている。テ
レビやVTRなどの動画出力、あるいはパソコン等のモ
ニターとして広く用いられている。しかしながら、最近
ではCRTが発生する電磁波が人体に悪影響を与えるこ
とがわかり、VDT作業者の健康を害することが懸念さ
れている。そして、CRTはその構造上、画面後方に広
く体積を有することが必須であることから、情報機器の
利便性を著しく阻害し、オフィス、家庭の省スペース化
を阻害するなどの問題を抱えている。
【0003】このようなCRTの欠点を解決するものと
して液晶表示素子がある。たとえばエム・シャット
(M.Schadt)とダブリュー・ヘルフリッヒ
(W.Helfrich)著「アプライド・フィジック
ス・レターズ(Applied Physics Le
tters)」第18巻、第4号(1971年2月15
日発行)第127頁〜128頁において示されたツイス
テッドネマチック(twisted nematic)
液晶を用いたものが知られている。代表的な液晶素子と
して知られているものに単純マトリクスタイプの液晶素
子がある。このタイプは、素子作成が容易であり、コス
ト面で優位性がある。
【0004】しかしながら、画素密度を高くしたマトリ
クス電極構造を用いた時分割駆動の時、クロストークが
発生するという問題点があるため、画素数が制限されて
いた。また、応答速度が10ミリ秒以上と遅いため、デ
ィスプレイとしての用途が制限されていた。近年このよ
うな単純マトリクスタイプの素子に対してTFTといわ
れる液晶素子の開発が行われている。このタイプは一つ
一つの画素にトランジスタを作成するため、クロストー
クや応答速度の問題は解決される反面、大面積になれば
なるほど不良画素なく液晶素子を作成することにコスト
的に難しい面がある。
【0005】このような従来型の液晶素子を改善するも
のとして、双安定性からなる液晶素子がクラーク(Cl
ark)およびラガウェル(Lagerwa11)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)。この双安定性か
らなる液晶としては、一般にカイラルスメクチックC相
またはカイラルスメクチックH相からなる強誘電性液晶
が用いられている。この強誘電性液晶は、自発分極によ
り反転スイッチングを行うため、非常に早い応答速度か
らなる上にメモリー性のある双安定状態を発現させるこ
とができる。さらに視野角特性も優れていることから、
高速、高精細、大面積の表示素子あるいはライトバルブ
として適していると考えられる。また、最近ではチャン
ダニ、竹添らにより3つの安定状態を有するカイラルス
メクチック反強誘電性液晶素子も提案されている(「ジ
ャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジッ
クス(Japanese Journal of Ap
plied Physics)」第27巻、1988年
L729頁)。
【0006】さらにブックシェルフといわれる層状構造
あるいはそれに近い構造を現出させ、高コントラストな
良好な液晶素子を実現しようという動きがある(たとえ
ば「次世代液晶ディスプレイと液晶材料」(株)シーエ
ムシー発行、福田敦夫編、1992年)。他にはブック
シェルフあるいはそれに近い構造を現出する液晶材料と
してパーフルオロエーテル側鎖を持つ液晶性化合物(米
国特許5262082号明細書、国際出願特許WO93
/22396、1993年第4回強誘電液晶国際会議P
−46、Marc D.Radcliffeら)が開示
されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上に説明し
たカイラルスメクチック相からなる強誘電性液晶を用い
た液晶素子については、情報信号による液晶の揺らぎに
よるコントラストの低下の問題である。メモリー性を有
する液晶素子の駆動法として線順次駆動方式が有効であ
るが、この駆動方式においてはたとえばl000本の走
査線を有する単純マトリクス素子では書き込み周波数4
0Hzの場合25ms、20Hzの場合50msの間
(1画面書き込みに要する時間)情報信号のみが印加さ
れている。このとき液晶は情報信号により揺らがされて
いる状態であり、この揺らぎが液晶素子の黒状態の光漏
れの原因となり、コントラストが低下したり、ちらつき
の発生原因となる。
【0008】本発明は、上記課題を解決し、コントラス
トが低下したり、ちらつきの発生原因となるマトリクス
駆動時の情報信号による液晶の揺らぎを抑制し、スイッ
チングを飛躍的に改善し、優れた表示品位、大面積、高
精細、高信頼性の優れた性能を有する液晶素子、その液
晶素子を用いた表示装置及びそれらの製造方法を提供す
ることを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、透明電
極を有する一対の基板間に液晶組成物を挟持してなる液
晶素子であって、該液晶組成物と接する少なくとも一方
の界面側に誘電異方性(Δε)が前記液晶組成物より1
以上正に大きな液晶性化合物を含有する界面層を形成し
てなることを特徴とする液晶素子である。
【0010】また、本発明は、上記の液晶素子と該液晶
素子を駆動する手段とを少なくとも有する液晶装置であ
る。
【0011】さらに、本発明は、透明電極を有する一対
の基板間に液晶組成物を挟持してなる液晶素子の製造方
法であって、少なくとも一方の基板の配向膜界面に誘電
異方性(Δε)が前記液晶組成物より1以上正に大きな
液晶性化合物を含有する界面層を形成する工程、前記基
板を含む2つの基板を貼り合わせて液晶セルを形成する
工程、及びその形成された液晶セルに液晶組成物を注入
する工程を有することを特徴とする液晶素子の製造方法
である。
【0012】本発明において、前記界面層が基板に設け
られた一軸配向処理された配向制御層のスメクティック
液晶と接する界面に設けられているのが好ましい。ま
た、前記液晶組成物がスメクチック液晶であるのが好ま
しい。また、前記液晶素子に用いられるスメクチック液
晶がカイラルスメクチック液晶で、強誘電性を有する液
晶が好ましい。
【0013】前記カイラルスメクチック液晶はコレステ
リック相を持たないものが好ましい。また、前記カイラ
ルスメクチック液晶の層構造がクエイサイブックシェル
フであるのが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
カイラルスメクチック相からなる強誘電性液晶を用いた
液晶素子については、以下に述べる液晶素子の構成が、
本発明の課題である、コントラストが低下したり、ちら
つきの発生原因となるマトリクス駆動時の情報信号によ
る液晶の揺らぎを抑制し、ディスプレイ素子としての性
能を向上させることが本発明者等の検討から明らかにな
った。
【0015】すなわち、本発明の液晶素子は、透明電極
を有する一対の基板間にスメクティック液晶を挟持して
なる液晶素子であって、該スメクティック液晶と接する
少なくとも一方の界面側に誘電異方性(Δε)が前記ス
メクティック液晶より1以上正に大きな液晶性化合物を
含有する界面層を形成してなることを特徴とする。
【0016】図1は本発明の液晶素子の一例を示す概略
断面図である。同図において、1がスメクティック液晶
組成物からなる液晶層であり、2a、2bは基板であ
り、ガラス等が用いられる。3a、3bがITO等の透
明電極である。4a、4bは配向制御層である。配向制
御層には、以下の一般式(1)で表される繰り返し単位
を有するポリイミドが良好な配向を得られる点で好まし
く用いられる。
【0017】
【化5】 (式中、nは1〜20の整数を示す。)
【0018】さらに好ましくは、配向制御層4a、4b
に異なる膜を用いて、一方には前記ポリイミドの配向制
御層を、その対向側の配向制御層として表面エネルギー
が30dyne/cm2 以下である配向処理していない
膜を用いるとよい。その材料としてはシランカップリン
グ剤、フッ素系有機高分子、シリコーンポリマーバイン
ダーと導電性微粒子の混合膜等を用いることができる。
配向制御層4a、4bとITO等の透明電極3a、3b
との間に何らかの中間層、例えばショート防止層等の中
間層5a、5bを有していても良い。6がギャップ制御
スペーサーであり、例えばシリカビーズが用いられ得
る。7a、7bが界面層であり、該界面層は、誘電異方
性(Δε)が前記スメクティック液晶より1以上正に大
きな化合物、例えば液晶性化合物からなる界面層であ
る。なお、界面層は7a、7bのいずれか一方のみであ
ってもよい。
【0019】図8に偏光板と液晶の分子位置について説
明する。同図8において、21および22はセルの上下
に配置された偏光板である。Ul、U2は双安定な液晶
の分子位置である。このようなセルと偏光板の配置では
Ulは黒にU2は白を表示することになる。
【0020】次に、本発明における界面層を形成する化
合物について説明する。界面層を形成する化合物として
は、誘電異方性(Δε)が前記スメクティック液晶より
1以上正に大きな化合物、例えば液晶性化合物が用いら
れるが、その具体例としては以下のものが挙げられる。
【0021】
【化6】
【0022】
【化7】 その他、誘電異方性(Δε)が前記スメクティック液晶
より1以上正に大きな化合物として以下の化合物を用い
ることができる。
【0023】
【化8】
【0024】
【化9】
【0025】本発明において、液晶層のスメクティック
液晶と接する少なくとも一方の界面側に、誘電異方性
(Δε)が前記スメクティック液晶より1以上正に大き
な液晶性化合物の界面層を形成する方法としては、例え
ば液晶性化合物を溶剤に溶かして塗布する方法、液晶性
化合物を蒸着する方法、配向膜に液晶性化合物を混合す
る方法等が挙げられるが、薄膜層を作成することができ
る方法であればこれ以外の方法でもよい。
【0026】界面層の厚さは、形成する際の設定とし
て、例えば10〜200Å程度とするのが好ましい。
【0027】本発明に用いられる液晶材料(液晶組成
物)としては、スメクティック液晶であり、好ましくは
カイラルスメクチック相からなる強誘電性液晶等が用い
られる。本発明で好ましく用いられる強誘電性液晶につ
いてはカイラルスメクチックC相またはカイラルスメク
チックH相からなるものであればどんなものでも良い
が、好ましくはブックシェルフあるいはそれに近い層傾
き角の小さな層構造を有するカイラルスメクチック液晶
が良好な駆動特性を有するという点でよい。
【0028】本発明の液晶組成物において、用いる液晶
組成物としては、好ましくはフルオロカーボン末端部分
及び炭化水素末端部分を有し、該両末端部分が中心核に
よって結合され、スメクティック中間相又は潜在的スメ
クティック中間相を持つフッ素含有液晶化合物を含有す
るものが望ましい。
【0029】前記フッ素含有液晶化合物としては、フル
オロカーボン末端部分が、−D1−Cxa2xa−Xで表わ
される基、(但し、上記式中xaは1〜20であり、X
は−H又は−Fを表わし、D1は、−CO−O−(C
2ra−、−O−(CH2ra−、−(CH2ra−、
−O−SO2−、−SO2−、−SO2−(CH2ra−、
−O−(CH2ra−O−(CH2rb−、−(CH2
ra−N(Cpa2pa+1)−SO2−、又は−(CH2ra
−N(Cpa2pa+1)−CO−を表わす。raおよびr
bは、独立に1〜20であり、paは0〜4であ
る。)、或いは、−D2−(Cxb2xb−O)za−Cya
2ya+1で表わされる基、(但し、上記式中xbはそれぞ
れの(Cxb2xb−O)に独立に1〜10であり、ya
は1〜10であり、zaは1〜10であり、D2は、−
CO−O−Crc2rc−、−O−Crc2rc−、−Crc
2rc−、−O−(Csa2sa−O)ta−Crd2rd−、−
O−SO2−、−SO2−、−SO2−Crc2rc−、−C
rc2rc−N(Cpb2pb+1)−SO2−、−Crc2rc
N(Cpb2pb+1)−CO−、単結合から選ばれ、rc
及びrdは独立に1〜20であり、saはそれぞれの
(Csa2sa−O)に独立に1〜10であり、taは1
〜6であり、pbは0〜4である。)であるような化合
物を用いることができる。
【0030】特に好ましくは、下記の一般式(I)、或
いは(II)で表わされるフッ素含有液晶化合物を用い
ることができる。
【0031】
【化9】 式中、A1、A2、A3は、それぞれ独立に、
【0032】
【化10】 を表わす。
【0033】ga、ha、iaは独立に0〜3の整数
(但し、ga+ha+iaは少なくとも2である)を表
わす。夫々のL1とL2は独立に、単結合、−CO−O
−、−O−CO−、−COS−、−S−CO−、−CO
−Se−、−Se−CO−、−CO−Te−、−Te−
CO−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C
−、−CH=N−、−N=CH−、−CH2−O−、−
O−CH2−、−CO−又は−O−を表わす。
【0034】夫々のX1、Y1、Z1はA1、A2、A3の置
換基であり、独立に−H、−Cl、−F、−Br、−
I、−OH、−OCH3、−CH3、−CN、又は−NO
2を表わし、夫々のja、ma、naは独立に0〜4の
整数を表わす。J1は、−CO−O−(CH2ra−、−
O−(CH2ra−、−(CH2ra−、−O−SO
2−、−SO2−、−SO2−(CH2ra−、−O−(C
2ra−O−(CH2rb−、−(CH2ra−N(C
pa2pa+1)−SO2−、又は−(CH2ra−N(Cpa
2pa+1)−CO−を表わす。ra及びrbは、独立に
1〜20であり、paは0〜4である。
【0035】R1は、−O−Cqa2qa−O−Cqb
2qb+1、−Cqa2qa−O−Cqb2qb+1、−Cqa2qa
3、−O−Cqa2qa−R3、−CO−O−Cqa2qa
3、又は−O−CO−Cqa2qa−R3を表わし、直鎖
状、分岐状のいずれであっても良い(但し、R3は、−
O−CO−Cqb2qb+1、−CO−O−Cqb2qb+1、−
H、−Cl、−F、−CF3、−NO2、−CNを表わ
し、qa及びqbは独立に1〜20である)。R2はC
xa2xa−Xを表わす(Xは−H又は−Fを表わし、x
aは1〜20の整数である)。
【0036】
【化11】 式中、A4、A5、A6は、それぞれ独立に、
【0037】
【化12】 を表わす。
【0038】gb、hb、ibはそれぞれ独立に0〜3
の整数(但し、gb+hb+ibは少なくとも2であ
る)を表わす。夫々のL3、L4は独立に、単結合、−C
O−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO
−、−CO−Se−、−Se−CO−、−CO−Te
−、−Te−CO−、−(CH2CH2ka−(kaは1
〜4)、−CH=CH−、−C≡C−、−CH=N−、
−N=CH−、−CH2−O−、−O−CH2−、−CO
−又は−O−を表わす。
【0039】夫々のX2、Y2、Z2はA4、A5、A6の置
換基であり、独立に−H、−Cl、−F、−Br、−
I、−OH、−OCH3、−CH3、−CF3、−OC
3、−CN、又は−NO2を表わし、夫々のjb、m
b、nbは独立に0〜4の整数を表わす。
【0040】J2は、−CO−O−Crc2rc−、−O−
rc2rc−、−Crc2rc−、−O−(Csa2sa
O)ta−Crd2rd−、−O−SO2−、−SO2−、−
SO2−Crc2rc−、−Crc2rc−N(Cpb2pb+1
−SO2−、−Crc2rc−N(Cpb2pb+1)−CO−
であり、rc及びrdは独立に1〜20であり、saは
それぞれの(Csa2sa−O)に独立に1〜10であ
り、taは1〜6であり、pbは0〜4である。
【0041】R4は、−O−(Cqc2qc−O)wa−Cqd
2qd+1、−(Cqc2qc−O)wa−Cqd2qd+1、−C
qc2qc−R6、−O−Cqc2qc−R6、−CO−O−C
qc2qc−R6、又は−O−CO−Cqc2qc−R6を表わ
し、直鎖状、分岐状のいずれであっても良い(但し、R
6は−O−CO−Cqd2qd+1、−CO−O−Cqd
2qd+1、−Cl、−F、−CF3、−NO2、−CN、又
は−Hを表わし、qc及びqdは独立に1〜20の整
数、waは1〜10の整数である)。R5は(Cxb2xb
−O)za−Cya2ya+1で表わされる(但し、上記式中
xbはそれぞれの(Cxb2xb−O)に独立に1〜10
であり、yaは1〜10であり、zaは1〜10であ
る)。
【0042】上記一般式(I)で表わされる化合物は、
特開平2−142753号公報、米国特許第5,08
2,587号に記載の方法によって得ることができる。
かかる化合物の具体例を以下に列挙する。
【0043】
【化13】
【0044】
【化14】
【0045】
【化15】
【0046】
【化16】
【0047】
【化17】
【0048】
【化18】
【0049】
【化19】
【0050】
【化20】
【0051】
【化21】
【0052】
【化22】
【0053】
【化23】
【0054】
【化24】
【0055】上記一般式(II)で表わされる化合物
は、国際公開WO93/22396、特表平7−506
368号公報に記載の方法によって得ることができる。
かかる化合物の具体例を以下に列挙する。
【0056】
【化25】
【0057】
【化26】
【0058】
【化27】
【0059】
【化28】
【0060】
【化29】
【0061】本発明の液晶素子の製造方法は、透明電極
を有する一対の基板間に液晶組成物を挟持してなる液晶
素子の製造方法であって、少なくとも一方の基板の配向
膜界面に誘電異方性(Δε)が前記液晶組成物より1以
上正に大きな液晶性化合物を含有する界面層を形成する
工程、前記基板を含む2つの基板を貼り合わせて液晶セ
ルを形成する工程、及びその形成された液晶セルに液晶
組成物を注入する工程を有する。
【0062】本発明の液晶素子は種々の機能をもった液
晶装置を構成するが、そのもっとも適した例が該液晶素
子を表示パネル部に使用し、図2および図3に示した走
査線アドレス情報を持つ画像情報からなるデータフォー
マット及びSYN信号による通信同期手段をとることに
より、液晶表示装置を実現するものである。
【0063】図中の符号はそれぞれ以下の通りである。 101 カイラルスメクチック液晶表示装置 102 グラフィックコントローラー 103 表示パネル 104 走査線駆動回路 105 情報線駆動回路 106 デコーダ 107 走査線信号発生回路 108 シフトレジスタ 109 ラインメモリ 110 情報信号発生回路 111 駆動制御回路 112 GCPU 113 ホストCPU 114 VRAM
【0064】画像情報の発生は本体装置のグラフィック
コントローラー102にて行われ、図2及び図3に示し
た信号伝達手段に従って表示パネル103へと転送され
る。グラフィックコントローラー102はCPU(中央
演算装置、GCPU 112と略す。)及びVRAM
(画像情報格納用メモリ)114を核にホストCPU1
13と液晶表示装置101間の画像情報の管理や通信を
司っている。なお、該表示パネルの裏面には、光源が配
置されている。
【0065】本発明における表示装置は表示媒体である
液晶素子が前述したように良好なスイッチング特性を有
するため、優れた駆動特性、信頼性を発揮し、高精細、
高速、大面積の表示画像を得ることができる。
【0066】本発明の液晶素子の一例であるカイラルス
メクティック液晶素子の駆動法としては、たとえば特開
昭59−193426号公報、特開昭59−19342
7号公報、特開昭60−156046号公報、特開昭6
0−156047号公報などに開示された駆動法を適用
することができる。
【0067】図6は、駆動法の波形図の1例を示す図で
ある。また、図5は、マトリクス電極を配置した強誘電
性液晶パネルの一例を示す平面図である。図5の液晶パ
ネル51には、走査電極群52の走査線と情報電極群5
3のデータ線とが互いに交差して配線され、その交差部
の走査線とデータ線との間には強誘電性液晶が配置され
ている。
【0068】図6(A)中のSは選択された走査線に
印加する選択走査波形を、Sは選択されていない非選
択走査波形を、Iは選択されたデータ線に印加する選
択情報波形(黒)を、Iは選択されていないデータ線
に印加する非選択情報信号(白)を表している。また、
図中(I−S)と(I−S)は選択された走査
線上の画素に印加する電圧波形で、電圧(I−S
が印加された画素は黒の表示状態をとり、電圧(I
)が印加された画素は白の表示状態となる。
【0069】図6(B)は図6(A)に示す駆動波形
で、図4に示す表示を行った時の時経列波形である。図
6に示す駆動例では、選択された走査線上の画素に印加
される単一極性電圧の最小印加時間Δtが書き込み位相
の時間に相当し、1ラインクリアt位相の時間2
Δtに設定されている。さて、図6に示した駆動波形の
各パラメータV、V、Δtの値は使用する液晶材料
のスイッチング特性によって決定される。
【0070】図7は後述するバイアス比を一定に保った
まま駆動電圧(V+V)を変化させた時の透過率T
の変化、すなわちV−T特性を示したものである。ここ
ではΔt=50μsec、バイアス比V/(V+V
)=1/3に固定されている。図7の正側は図6で示
した(I−S)、負側は(I−S)で示した波
形が印加された際の(V+V)と最終的な透過率の
関係を示す。
【0071】ここで、V、Vをそれぞれ実駆動閾値
電圧及びクロストーク電圧と呼ぶ。また、V<V
の時に、(V−V)/(V+V)を電圧可
変マージン(ΔV)と呼び、マトリックス駆動可能な電
圧幅の重要なパラメーターとなる。
【0072】Vは強誘電性液晶表示素子駆動上、一般
的に存在すると言ってよい。具体的には図6(A)(I
−S)の波形におけるVによるスイッチングを起
こす電圧値である。もちろん、バイアス比を大きくする
ことにより、Vの値を大きくすることは可能である
が、バイアス比を増すことは情報信号の振幅を大きくす
ることを意味し、画質的にはちらつきの増大、コントラ
ストの低下を招き好ましくない。
【0073】本発明者らの検討ではバイアス比1/3〜
1/4程度が適当であった。ところでバイアス比を固定
すれば、電圧マージンΔVは液晶材料のスイッチング特
性及び素子構成に強く依存し、ΔVの大きい素子がマト
リクス駆動上非常に有利であることは言うまでもない。
【0074】また同様に、駆動電圧を固定し、電圧印加
時間Δtを変化させていくときには、電圧印加時間閾値
をΔtとし、電圧印加時間クロストーク値をΔt2
して、(Δt−Δt)/(Δt+Δt)を電圧
印加時間マージンとする。
【0075】ある一定温度においては、このように情報
信号の2通りの向きによって選択画素に黒及び白の2状
態を書き込むことが可能であり、非選択画素はその黒ま
たは白の状態を保持することが可能である電圧マージン
または電圧印加時間マージンは液晶材料及び素子構成に
よって差があり、特有なものである。また、環境温度の
変化によってもそれら駆動マージンは異なるため、実際
の表示装置の場合、液晶材料、素子構成や環境温度に対
して最適な駆動条件を設定しておく必要がある。
【0076】本発明の液晶装置の一例である表示装置で
は、表示媒体であるスイッチング素子の光学的揺らぎが
少なくなるため良好コントラスト特性が得られる。
【0077】<誘電異方性(Δε)の測定方法>誘電異
方性(Δε)は下記の式により求めた。
【0078】
【数1】Δε=ε‖−ε⊥ Δε:誘電異方性 ε‖:液晶分子の長軸方向に平行な誘電率 ε⊥:液晶分子の長軸方向に垂直な誘電率 ε⊥は、下記のポリイミドを両界面に持つセルに測定し
たい液晶を注入し、±0.5V(100kHz)のサイ
ン波を印加し測定した。ε‖は、垂直配向剤のODS−
E(チッソ社製)を両界面に持つセルに測定したい液晶
を注入し、±0.5V(100kHz)のサイン波を印
加し測定した。
【0079】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。
【0080】実施例1 ITOをガラス基板に膜厚20nmで成膜した後、ポリ
イミド前駆体のNMP/nBC=2/1溶液(0.5
%)をスピンコートし、焼成して膜厚5nmの下記の構
造式で示されるポリイミド塗工膜を得た。これをナイロ
ン布でラビング処理を施し、一軸配向膜とした。
【0081】
【化30】
【0082】次に、ITO付きガラス基板にシランカッ
プリング剤(オクタデシルトリエトキシシラン)溶液を
塗布後に80℃で乾燥させた。その上にシリカビーズス
ペーサー(粒径2.2μm)を分散したその表面に誘電
異方性(Δε)が下記のフッ素含有液晶化合物(液晶組
成物)より1以上正に大きな化合物の液晶性化合物(下
記の液晶性化合物A)の溶液(IPA:シリカビーズス
ペーサー:液晶性化合物A=100:0.02:0.
1)(重量比)をスピンコートし、80℃で乾燥し、厚
さ約100Åの界面層を形成した。上記の2枚の基板を
貼り合わせ、ギャップ1.8μmのセルを作成した。
【0083】
【化31】 液晶注入後、0.1℃/minの降温速度で徐冷した。
【0084】本実施例中に用いられるポリフッ素液晶と
しては、下記のフッ素含有液晶化合物(液晶組成物)を
用いた。
【0085】
【化32】
【0086】本組成物(重量比:化合物A/B/C/D
/E=46/15/30/5/2)の物性パラメーター
を以下に示す。
【0087】
【数2】
【0088】コントラストの測定はクロスニコルに配置
された偏光板間に素子をサンドイッチし、図6(A)に
示す駆動波形(20V/μm、1/3バイアス、100
0デューティー)のパルスを印加した。次にパルス幅を
変化させ、白黒完全反転のしきい値のパルス幅におい
て、駆動時の最暗透過光強度が得られる角度に素子を回
転し、そのときの透過光強度を図9ようにIb、その配
置において液晶分子が反転したときの透過強度Iwをフ
ォトマルチプライヤーを用い検出し、その比をコントラ
ストとした(CR=Iw/Ib)。なお、図9におい
て、ラインaは図6(A)のIS−SSの駆動波形を印加
した際の、ラインbはIN−SSの駆動波形を印加した際
の最終的な透過光強度である。コントラストは90であ
った。
【0089】実施例2 実施例1において、液晶性化合物Aを、誘電異方性(Δ
ε)が正に大きな液晶性化合物Bに変えた以外は実施例
1と同様のセルを作成し、同様の評価をした。コントラ
ストは85であった。
【0090】
【化33】
【0091】実施例3 実施例1において、液晶性化合物Aを、誘電異方性(Δ
ε)が正に大きな液晶性化合物Cに変えた以外は実施例
1と同様のセルを作成し、同様の評価をした。コントラ
ストは80であった。
【0092】
【化34】
【0093】比較例1 誘電異方性(Δε)が正に大きな液晶性化合物Aを塗布
しない以外は実施例1と同様のセルを作成し同様の評価
をした。コントラストは54であった。
【0094】比較例2 誘電異方性(Δε)が正に大きな液晶性化合物Cを塗布
をしないで、液晶性化合物Cを液晶混合物に1wt%、
5wt%、10wt%添加した以外は実施例3と同様の
セルを作成し同様の評価をした。コントラストはそれぞ
れ48、52、53であった。
【0095】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の液晶素子に
よれば、コントラストが低下したり、ちらつきの発生原
因となるマトリクス駆動時の情報信号による液晶の揺ら
ぎを抑制し、スイッチングを飛躍的に改善し、優れた表
示品位、大面積、高精細、高信頼性のスイッチング素
子、ライトバルブ素子を実現することができる。
【0096】また、本発明は、上記の液晶素子を用いる
ことにより、優れた性能を有する表示装置を実現するこ
とができる。また、本発明の製造方法によれば、対コス
トパフォーマンスに非常に優れた手法によって、上記の
液晶素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による液晶素子のセルの断
面構成を示す模式図である。
【図2】本発明のカイラルスメクチック液晶組成物を用
いた液晶素子を備えた表示装置とグラフィックコントロ
ーラを示すブロック図である。
【図3】表示装置とグラフィックコントローラとの間の
画像情報通信タイミングチャートを示す図である。
【図4】図6に示す時系列駆動波形で実際の駆動を行っ
たときの表示パターンの模式図である。
【図5】マトリクス電極を配置した強誘電性液晶パネル
の一例の平面図である。
【図6】本発明で用いた駆動法の波形図の一例である。
【図7】本発明にかかる、駆動電圧を変化させたときの
透過率の変化を示すグラフ(V−T特性図)である。
【図8】液晶素子における偏光板と液晶の分子位置につ
いて説明するための図である。
【図9】本発明の実施例においてコントラスト測定の際
にパルス巾と素子の透過光強度の関係を示す図である。
【符号の説明】
1 液晶層 2a,2b 基板 3a,3b 透明電極 4a,4b 配向制御層 5a,5b 中間層 6 スペーサー 7a,7b 界面層 51 液晶パネル 52 走査電極群 53 情報電極群 101 カイラルスメクチック液晶表示装置 102 グラフィックコントローラ 103 表示パネル 104 走査線駆動回路 105 情報線駆動回路 106 デコーダ 107 走査信号発生回路 108 シフトレジスタ 109 ラインメモリ 110 情報信号発生回路 111 駆動制御回路 112 GCPU 113 ホストCPU 114 VRAM
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 修嗣 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 森 省誠 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 中村 真一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 野口 幸治 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明電極を有する一対の基板間に液晶組
    成物を挟持してなる液晶素子であって、該液晶組成物と
    接する少なくとも一方の界面側に誘電異方性(Δε)が
    前記液晶組成物より1以上正に大きな液晶性化合物を含
    有する界面層を形成してなることを特徴とする液晶素
    子。
  2. 【請求項2】 前記液晶組成物がスメクチック液晶であ
    る請求項1に記載の液晶素子。
  3. 【請求項3】 前記液晶素子に用いられるスメクチック
    液晶がカイラルスメクチック液晶である請求項2に記載
    の液晶素子。
  4. 【請求項4】 前記カイラルスメクチック液晶が強誘電
    性を有する請求項3に記載の液晶素子。
  5. 【請求項5】 前記カイラルスメクチック液晶がコレス
    テリック相を持たない請求項3または4に記載の液晶素
    子。
  6. 【請求項6】 前記カイラルスメクチック液晶の層構造
    がクエイサイブックシェルフである請求項3乃至5のい
    ずれかの項に記載の液晶素子。
  7. 【請求項7】 前記液晶組成物が、フルオロカーボン末
    端部分および炭化水素末端部分を有し、該両末端部分が
    中心核によって結合され、スメクティック中間相又は潜
    在的スメクティック中間相を持つフッ素含有液晶化合物
    を含有する請求項1記載の液晶素子。
  8. 【請求項8】 前記フッ素含有液晶化合物におけるフル
    オロカーボン末端部分が、−D1−Cxa2xa−Xで表わ
    される基である請求項7記載の液晶素子。(但し、上記
    式中xaは1〜20であり、Xは−H又は−Fを表わ
    し、D1は、−CO−O−(CH2ra−、−O−(CH
    2ra−、−(CH2ra−、−O−SO2−、−SO
    2−、−SO2−(CH2ra−、−O−(CH2ra−O
    −(CH2rb−、−(CH2ra−N(Cpa2pa+1
    −SO2−、又は−(CH2ra−N(Cpa2pa+1)−
    CO−を表わす。raおよびrbは、独立に1〜20で
    あり、paは0〜4である。)
  9. 【請求項9】 前記フッ素含有液晶化合物におけるフル
    オロカーボン末端部分が、−D2−(Cxb2xb−O)za
    −Cya2ya+1で表わされる基である請求項7記載の液
    晶素子。(但し、上記式中xbはそれぞれの(Cxb
    2xb−O)に独立に1〜10であり、yaは1〜10で
    あり、zaは1〜10であり、D2は、−CO−O−C
    rc2rc−、−O−Crc2rc−、−Crc2rc−、−O
    −(Csa2sa−O)ta−Crd2rd−、−O−SO
    2−、−SO2−、−SO2−Crc2rc−、−Crc2rc
    −N(Cpb2pb+1)−SO2−、−Crc2rc−N(C
    pb2pb+1)−CO−、単結合から選ばれ、rc及びr
    dは独立に1〜20であり、saはそれぞれの(Csa
    2sa−O)に独立に1〜10であり、taは1〜6であ
    り、pbは0〜4である。)
  10. 【請求項10】 前記フッ素含有液晶化合物が、下記の
    一般式(I)で表わされる請求項7記載の液晶素子。 【化1】 [式中、A1、A2、A3は、それぞれ独立に、 【化2】 を表わす。ga、ha、iaは独立に0〜3の整数(但
    し、ga+ha+iaは少なくとも2である)を表わ
    す。夫々のL1とL2は独立に、単結合、−CO−O−、
    −O−CO−、−COS−、−S−CO−、−CO−S
    e−、−Se−CO−、−CO−Te−、−Te−CO
    −、−CH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−
    CH=N−、−N=CH−、−CH2−O−、−O−C
    2−、−CO−又は−O−を表わす。夫々のX1
    1、Z1はA1、A2、A3の置換基であり、独立に−
    H、−Cl、−F、−Br、−I、−OH、−OC
    3、−CH3、−CN、又は−NO2を表わし、夫々の
    ja、ma、naは独立に0〜4の整数を表わす。J1
    は、−CO−O−(CH2ra−、−O−(CH2
    ra−、−(CH2ra−、−O−SO2−、−SO2−、
    −SO2−(CH2ra−、−O−(CH2ra−O−
    (CH2rb−、−(CH2ra−N(Cpa2pa+1)−
    SO2−、又は−(CH2ra−N(Cpa2pa+1)−C
    O−を表わす。ra及びrbは、独立に1〜20であ
    り、paは0〜4である。R1は、−O−Cqa2qa−O
    −Cqb2qb+1、−Cqa2qa−O−Cqb2qb+1、−C
    qa2qa−R3、−O−Cqa2qa−R3、−CO−O−C
    qa2qa−R3、又は−O−CO−Cqa2qa−R3を表わ
    し、直鎖状、分岐状のいずれであっても良い(但し、R
    3は、−O−CO−Cqb2qb+1、−CO−O−Cqb
    2qb+1、−H、−Cl、−F、−CF3、−NO2、−C
    Nを表わし、qa及びqbは独立に1〜20である)。
    2はCxa2xa−Xを表わす(Xは−H又は−Fを表わ
    し、xaは1〜20の整数である)。]
  11. 【請求項11】 前記フッ素含有液晶化合物が、下記の
    一般式(II)で表わされる請求項7記載の液晶素子。 【化3】 [式中、A4、A5、A6は、それぞれ独立に、 【化4】 を表わす。gb、hb、ibはそれぞれ独立に0〜3の
    整数(但し、gb+hb+ibは少なくとも2である)
    を表わす。夫々のL3、L4は独立に、単結合、−CO−
    O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−
    CO−Se−、−Se−CO−、−CO−Te−、−T
    e−CO−、−(CH2CH2ka−(kaは1〜4)、
    −CH=CH−、−C≡C−、−CH=N−、−N=C
    H−、−CH2−O−、−O−CH2−、−CO−又は−
    O−を表わす。夫々のX2、Y2、Z2はA4、A5、A6
    置換基であり、独立に−H、−Cl、−F、−Br、−
    I、−OH、−OCH3、−CH3、−CF3、−OC
    3、−CN、又は−NO2を表わし、夫々のjb、m
    b、nbは独立に0〜4の整数を表わす。J2は、−C
    O−O−Crc2rc−、−O−Crc2rc−、−Crc
    2rc−、−O−(Csa2sa−O)ta−Crd2rd−、−
    O−SO2−、−SO2−、−SO2−Crc2rc−、−C
    rc2rc−N(Cpb2pb+1)−SO2−、−Crc2rc
    N(Cpb2pb+1)−CO−であり、rc及びrdは独
    立に1〜20であり、saはそれぞれの(Csa2sa
    O)に独立に1〜10であり、taは1〜6であり、p
    bは0〜4である。R4は、−O−(Cqc2qc−O)wa
    −Cqd2qd+1、−(Cqc2qc−O)wa−C
    qd2qd+1、−Cqc2qc−R6、−O−Cqc2qc
    6、−CO−O−Cqc2qc−R6、又は−O−CO−
    qc2qc−R6を表わし、直鎖状、分岐状のいずれであ
    っても良い(但し、R6は−O−CO−Cqd2qd+1、−
    CO−O−Cqd2qd+1、−Cl、−F、−CF3、−N
    2、−CN、又は−Hを表わし、qc及びqdは独立
    に1〜20の整数、waは1〜10の整数である)。R
    5は、(Cxb2xb−O)za−Cya2ya+1で表わされる
    (但し、上記式中xbはそれぞれの(Cxb2xb−O)
    に独立に1〜10であり、yaは1〜10であり、za
    は1〜10である)。]
  12. 【請求項12】 請求項1乃至11のいずれかの項に記
    載の液晶素子と該液晶素子を駆動する手段とを少なくと
    も有する液晶装置。
  13. 【請求項13】 透明電極を有する一対の基板間に液晶
    組成物を挟持してなる液晶素子の製造方法であって、少
    なくとも一方の基板の配向膜界面に誘電異方性(Δε)
    が前記液晶組成物より1以上正に大きな液晶性化合物を
    含有する界面層を形成する工程、前記基板を含む2つの
    基板を貼り合わせて液晶セルを形成する工程、及びその
    形成された液晶セルに液晶組成物を注入する工程を有す
    ることを特徴とする液晶素子の製造方法。
  14. 【請求項14】 前記液晶組成物がスメクチック液晶で
    ある請求項13に記載の液晶素子の製造方法。
  15. 【請求項15】 前記液晶素子に用いられるスメクチッ
    ク液晶がカイラルスメクチック液晶である請求項14に
    記載の液晶素子の製造方法。
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