JPS6373224A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、液晶表示素子に関するものである。

〔従来の技術〕

液晶には、ネマティック相、コレステリック相。

スメクティツク相等種々の相が存在する。今日、時計、
Ｎ卓等小型の表示素子に用いられているのは、はとんど
がネマティック相を利用したものである。これらの表示
素子は、低消費電力で薄型軽量であることから時計、電
卓以外にも自動車用インストウルメンタルパネル、大画
面表示装置にも利用されているが、その電気光学的応答
時間の遅さ、表示容量の制限等が問題となっている。

最近、ノーエル・ニー・クラークらが、特開昭５６−１
０７２１６号公報で強誘電性液晶を利用した電気光学装
置を提唱している。これによると、従来より１０００倍
以上速い応答性、また従来の液晶表水素子にはなかった
メモリー性、高い表示容かが期待できる。この第４図は
従来の液晶表示素子の模式図であり、表面に透明電極層
を有したガラス基板（２０５）の間にカイラルスメクチ
ックＣ又はＨ相を示す液晶（２０１）をはさんだ構成に
なっている。

次に、この強誘電性液晶を利用した電気光学装置の動作
原理について説明する。

液晶層の法線方向Ｌ　（２０？）に対し、液晶分子の配
向方向ｎは２種の方向（２０３）、（２０４）を取り得
る。

この２種の安定状態は、分極Ｐ　（１０４）が電界によ
って反転することにより切！１ｌ１１！！えることがで
きるので、光シヤツター等電気光学装置として用いるこ
とができる。

又、特開昭６１−２０９３０号公報では、片側に一軸配
向処理膜、他方にランダム水平配向処理膜を用いること
により、均一な配向を得る方法が示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来のように、このような２種の安定状態を表示累
子全面にわたって配向させるためＫは、層の法線方向り
を均一化する必要がある。従来技術では１等方性液体か
らスメクチック人相に冷却する過程で大きな磁界を印加
すれば、磁界だ沿ってモノドメインのスメクチック人相
を得る方法とスメクチックＡ相で一定方向にせん断応力
を印加する方法が示されている。しかし磁界を利用する
方法では、かなり大きな磁石を必要とし、又磁石内部に
加熱装置を必要とするため、修産性、コストに問題があ
った。また、せん断応力を印加する方法では、セルを観
察しなからせん断応力を印加する必要があり、これも量
産性に問題があった。

さらに、上記特開昭６１−２０９３０号公報では、一方
の基板の一軸配向性のみにより液晶分子を液晶層内全体
にわたり一定方向に揃えるため、セル厚の微少な変化に
より配向が乱れやすい。これはスメクチックＡでは、容
易にその一軸規制方向に分子が揃うけれどもスメクチッ
クＣ，工、　ＨおよびＧ相へ転移する際にひずみを受け
、セル厚に応じたねじれを生じやすいためである。

さらにこの方法は、両側の配向膜の極性が違うために、
液晶表示素子として、ＯＮ状態からＯＦＦ状態、　ＯＦ
Ｆ状態からＯＮ状態へ遷移させる際に、非対称性が出現
し、駆動方法が難しくなるという欠点も有している。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、均一な配向で良好なメモリー状態を有し、駆動が
容易で、簡単な組立てで作成でき量産性に優れ、しかも
応答時間が短く、容量大の液晶表示ぶ子を得ることを目
的とするものである。

〔発明を解決するための手段〕

この発明の液晶表示素子は、第１、第２透明電極基材間
に、カイラルスメクチックＣ１工、ＨおよびＧ相の内の
少なくとも一種を示す液晶成分を含む強誘電性液晶が、
挟持されるものにおいて、上記第１、第２透明電極基材
の上記強誘１Ｆｆ、性液晶対向面に、同種の第１、第２
液晶配向材層を各々設け、この第１、第２液晶配向材層
の内の一方にはラビング処理が施されているものである
。

〔作用〕

この発明だおけるラビング処理により、両透明電極基材
間で液晶分子がねじれた状態で均一に配向する。又、両
透明電極基材に設けた液晶配向材層が同種の材料で形成
されているため、基材表面の極性は同じであり、スメク
チック人相がカイラルスメクチックＣ１工、ＨおよびＧ
相の内の少なくとも一種に転移した際の、第４図中の分
極Ｐ　（１０４）の方向は両方ともセル内部又はセル外
部へ向き易い。上記ねじれた状態は、基材界面に対して
分子が平行又は略平行に配向している構造よりも安定で
、自発分極が左回シと右回シの２種の安定状態をとり、
それぞれが安定なメモリー状態となる。

またこの２種の安定状態は、第２図に示したこの発明の
一実施例に係わる液晶分子の配向状態を示す模式図の様
にスメクチック層がラビングにょシ傾いているために、
光学的に違った状態を示す。

それにより、コントラストが生じる。

さらにこの２種の安定状態間のスイッチングは、基材界
面の極性が同じであるため、反転させる電界はＯＮ状態
からＯＦ’Ｆ状態、　ＯＦＦ’状態からＯＮ状態へ遷移
させる際シて完全に対称である。

〔実施例〕

この発明に係わる液晶配向材としては、例えばポリイミ
ド、ポリアミドエーテル、ポリビニルアルコール、ポリ
エステルおよびポリカーボネートの内の少なくとも一種
が用いられる。

この発明に係わるラビング処理は、例えばアクリル布お
よびナイロン布を用いて行なわれる。又、このラビング
処理により得られる液晶分子の配向のねじれの数は、第
１、第２透明電極基材間の距離により制御することがで
き、距離は１．５〜３．５μｍであるのが実用上好まし
い。

この発明に係わる透明電極基材は、例えばガラス等の基
板に、透明電極層を設けたものである。

以下、実施例によりこの発明を具体的に説明するが、こ
の発明はこれに限定されない。

実施例１ 第１図は、この発明の一実施例の液晶表示素子の断面図
である。即ちスペーサー材料（３０１）として２ｐｍ径
のシリカビーズを用い、工Ｔｏ（インジウム　ティン　
オキサイド）をパターンニングした第１、第２透明電極
基材αＯ上に、液晶用ポリイミド配向剤（商品名Ｐ工Ｋ
　１４００、日立化成製）で約５ｏｏＡの厚みで第１、
第２液晶配向材層（１０２）を印刷又はスピナーコート
により形成した。さらに第１、第２液晶配向材層（１０
２）のうち片側のみに一方向のラビングを施した。この
セルに強誘電性液晶材料として（商品名（！Ｓ−１０１
１．チッソ製）を使用した。この材料は、結晶−スメク
テツクＣ相−スメクチツクＡ相→コレステリック相−等
方性液体相といった相系列を有しており、コレステリッ
ク相の存在が、全体の配向を均一にするために必要であ
る。

なお、第１、第２透明電極基材００は、例えばガラス基
板（１０１）上に、透明電極層（３０２）を設けたもの
である。

実施例２ スペーサー材料（３０１）は実施例ユと同等とする。

液晶配向剤として、ポリアミドエーテル樹脂（商品名Ｈ
ＬＩ１００、日立化成製）を約８ｏＯＡの厚さで、パタ
ーンニングされた透明電極基材に形成した。

形成する際の熱処理温度は、１５０℃〜２００℃が望ま
しい。実施例１と同じく片側のみにラビングを施こし、
液晶を注入した。

配向処理剤としては、市販の材料の他に、６−６ナイロ
ンボリ（］、］４−エチレンテレフタレート。

ポリ（ビニルアルコール）等でもよい。

上記この発明の実施例の液晶表示素子では、分子が安定
なツイスト状態をとり、基材全体にわたり均一な配向を
有している。即ち、２つの安定な状態は第３図（ａ）お
よび（ｂ）に示されたＯＮおよびＯＦＦ駆動波形により
スイッチングが可能であり、またそれぞれの状態は半永
久的なメモリー状態となる。

なお、第３図において、縦軸は電圧（Ｖ）、横軸は時間
（１）であり、Ｖａｐは駆動電圧である。これにより高
いメモリー性を有した大容量表示の液晶表示素子を得る
ことができる。

なお、液晶成分として、上記実施例以外のカイラルスメ
クチックＣ１工、■およびＣ相の内の少なくとも一種を
有する強誘電性液晶の場合も同様の効果を示す。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、この発明は、第１、第２透明電極
基材間に、カイラルスメクチックＣ１工、ＨおよびＣ相
の内の少なくとも一種を示す液晶成分を含む強誘電性液
晶が、挟持されるものにおいて、上記第１、第２透明電
極基材の上記強誘電性液晶対向面に、同種の第１、第２
液晶配向材層を各々設け、この第１、第２液晶配向材層
の内の一方にはラビング処理が施されているものを用い
ることにより、均一な配向で良好なメモリー状態を有し
、駆動が容易で、簡単な組立てで作成でき址産性に優れ
、しかも応答時間が短く、容址大の液晶表示素子を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の液晶表示素子の断面図、
第２図はこの発明の一実施例に係わる液晶分子の配向状
態を示す模式図、第３図（ａ）および（ｂ）は各々ｏＮ
ｆｍ動波形図およびＯＦＦ駆動波形図、第４図は、従来
の液晶表示素子の模式図である。 図において、　Ｑｄは透明電極基材、（１０２）は液晶
配向材層、（１０３）は強誘電性液晶である。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１、第２透明電極基材間に、カイラルスメクチ
   ツクＣ、Ｉ、ＢおよびＧ相の内の少なくとも一種を示す
   液晶成分を含む強誘電性液晶が、挟持されるものにおい
   て、上記第１、第２透明電極基材の上記強誘電性液晶対
   向面に、同種の第１、第２液晶配向材層を各々設け、こ
   の第１、第２液晶配向材層の内の一方にはラビング処理
   が施されていることを特徴とする液晶表示素子。
2. （２）カイラルスメクチツクＣ、Ｉ、ＨおよびＧ相は、
   スメクテイツクＡ相又はコレステリツク相からの相転移
   により得られる特許請求の範囲第１項記載の液晶表示素
   子。
3. （３）液晶配向材が、ポリイミド、ポリアミドエーテル
   、ポリビニルアルコール、ポリエステルおよびポリカー
   ボネートの内の一種である特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の液晶表示素子。
4. （４）第１、第２透明電極基材間の距離が１．５〜３．
   ５μｍである特許請求の範囲第１項ないし第３項の何れ
   かに記載の液晶表示素子。