JP2775528B2 - カイラルスメクチック液晶素子 - Google Patents
カイラルスメクチック液晶素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はカイラルスメクチック液
晶を用いた表示素子に関するものである。
晶を用いた表示素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】強誘電液晶を用いた表示素子に関しては
特開昭６１−９４０２３号公報などに示されているよう
に１ミクロンから３ミクロン位のセルギャップを保って
２枚の内面に透明電極を形成し配向処理を施したガラス
基板を向かい合わせて構成した液晶セルに、強誘電液晶
を注入したものが知られている。
特開昭６１−９４０２３号公報などに示されているよう
に１ミクロンから３ミクロン位のセルギャップを保って
２枚の内面に透明電極を形成し配向処理を施したガラス
基板を向かい合わせて構成した液晶セルに、強誘電液晶
を注入したものが知られている。
【０００３】強誘電液晶を用いた上記表示素子の特徴は
強誘電液晶が自発分極を持つことにより、外部電界と自
発分極の結合力をスイッチングに使えることと強誘電液
晶分子の長軸方向が自発分極の分極方向と１対１に対応
しているため外部電界の極性によってスイッチングでき
ることである。
強誘電液晶が自発分極を持つことにより、外部電界と自
発分極の結合力をスイッチングに使えることと強誘電液
晶分子の長軸方向が自発分極の分極方向と１対１に対応
しているため外部電界の極性によってスイッチングでき
ることである。
【０００４】強誘電液晶は一般にカイラル・スメクチッ
ク液晶（ＳｍＣ＊．ＳｍＨ＊）を用いるので、バルク状
態では液晶分子長軸がねじれた配向を示すが上述の１ミ
クロンから３ミクロン位のセルギャップのセルにいれる
ことによって液晶分子長軸のねじれを解消することがで
きる。（Ｐ２１３−Ｐ２３４ Ｎ．Ａ．ＬＬＡＲＫｅｔ
ａｌ，ＭＣＬＣ １９８３，Ｖｏｌ ９４）。
ク液晶（ＳｍＣ＊．ＳｍＨ＊）を用いるので、バルク状
態では液晶分子長軸がねじれた配向を示すが上述の１ミ
クロンから３ミクロン位のセルギャップのセルにいれる
ことによって液晶分子長軸のねじれを解消することがで
きる。（Ｐ２１３−Ｐ２３４ Ｎ．Ａ．ＬＬＡＲＫｅｔ
ａｌ，ＭＣＬＣ １９８３，Ｖｏｌ ９４）。
【０００５】実際の強誘電液晶セルの構成は図６に示す
ように単純マトリックス基板を用いていた。
ように単純マトリックス基板を用いていた。
【０００６】強誘電液晶は以下ＦＬＣという。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のセル構成を用い
た場合には、液晶セルの耐久性に次のような問題点があ
った。
た場合には、液晶セルの耐久性に次のような問題点があ
った。
【０００８】ＦＬＣ分子はマトリックス駆動時の非選択
信号によってもある程度動くことが知られている。これ
は非選択信号を印加した画素の光学応答を取ると、印加
パルスと同期して光量に変動を生じていることなどから
も明らかである。いわゆる、スプレイ配向（上下基板間
で分子長軸の角度に大きくねじれのある配向）ではこの
ような分子のゆらぎは、それによって分子の安定位置が
変化（スイッチング）することがなければ表示内容を保
持できるので若干のコントラストの低下以外には問題と
はならなかった。ところが、上下基板間での分子長軸方
向の角度の変化の比較的少ない配向（以下ユニホーム配
向）のセルにおいては、液晶分子が電圧（例えば非選択
信号）の印加によって層内を移動するという現象が見ら
れる。この現象を図２を用いて詳しく説明する。
信号によってもある程度動くことが知られている。これ
は非選択信号を印加した画素の光学応答を取ると、印加
パルスと同期して光量に変動を生じていることなどから
も明らかである。いわゆる、スプレイ配向（上下基板間
で分子長軸の角度に大きくねじれのある配向）ではこの
ような分子のゆらぎは、それによって分子の安定位置が
変化（スイッチング）することがなければ表示内容を保
持できるので若干のコントラストの低下以外には問題と
はならなかった。ところが、上下基板間での分子長軸方
向の角度の変化の比較的少ない配向（以下ユニホーム配
向）のセルにおいては、液晶分子が電圧（例えば非選択
信号）の印加によって層内を移動するという現象が見ら
れる。この現象を図２を用いて詳しく説明する。
【０００９】図２（ａ）は電圧印加前のセル状態、
（ｂ）は電圧印加後のセル状態である。ＦＬＣ３６はシ
ール部材３５内に封入されている。配向層としてはポリ
イミド薄膜を用いてラビング方向は（ａ）、（ｂ）共に
下から上に向かって上下基板共平行に行なっている。こ
のような処理を行なうと、図２（ｃ）に示すようにスメ
クチック層はラビング方向と直交した方向に生成され
る。
（ｂ）は電圧印加後のセル状態である。ＦＬＣ３６はシ
ール部材３５内に封入されている。配向層としてはポリ
イミド薄膜を用いてラビング方向は（ａ）、（ｂ）共に
下から上に向かって上下基板共平行に行なっている。こ
のような処理を行なうと、図２（ｃ）に示すようにスメ
クチック層はラビング方向と直交した方向に生成され
る。
【００１０】セル厚をらせんピッチを解除できる位に十
分に薄くした場合においてＦＬＣ分子は２つの安定状態
を取り得るが、その内の１つの状態にセル内の全分子の
方向を揃えておく。
分に薄くした場合においてＦＬＣ分子は２つの安定状態
を取り得るが、その内の１つの状態にセル内の全分子の
方向を揃えておく。
【００１１】この状態を＋θの状態（図２（Ｄ））とす
ると、層法線に対してほぼ対称に−θの位置に他の安定
状態が存在する。
ると、層法線に対してほぼ対称に−θの位置に他の安定
状態が存在する。
【００１２】この状態（＋θ）下でセル全面に電界（例
えば、１０Ｈｚ、±８Ｖの矩形波）を印加すると液晶分
子は＋θの層法線に対する傾きを保ったまま図２（ａ）
中の点Ａから点Ｂの方向へ層内を移動し始める。
えば、１０Ｈｚ、±８Ｖの矩形波）を印加すると液晶分
子は＋θの層法線に対する傾きを保ったまま図２（ａ）
中の点Ａから点Ｂの方向へ層内を移動し始める。
【００１３】その結果電圧印加を長時間続けると図２
（ｂ）に示すようにＡ端には液晶のない部分Ｅを生じセ
ル厚はＢ部の方がＡ部より厚くなる。このような現象
は、液晶分子が−θの状態にある場合にはＢ端からＡ端
へ向って層内を液晶が移動してＥ部のような液晶のない
空隙部がＢ端に生じる。
（ｂ）に示すようにＡ端には液晶のない部分Ｅを生じセ
ル厚はＢ部の方がＡ部より厚くなる。このような現象
は、液晶分子が−θの状態にある場合にはＢ端からＡ端
へ向って層内を液晶が移動してＥ部のような液晶のない
空隙部がＢ端に生じる。
【００１４】このような現象は２０時間〜５０時間とい
う比較的短い時間に生じる。Ｅ部のような電気光学的に
コントロールのできない部分の存在が表示品質上望まし
くないのはもちろんのこと、Ａ部とＢ部のセル厚が時間
によって変化するのでは液晶パネル全体の駆動制御が難
しくＦＬＣを用いた光学素子としては大きな問題となっ
ていた。
う比較的短い時間に生じる。Ｅ部のような電気光学的に
コントロールのできない部分の存在が表示品質上望まし
くないのはもちろんのこと、Ａ部とＢ部のセル厚が時間
によって変化するのでは液晶パネル全体の駆動制御が難
しくＦＬＣを用いた光学素子としては大きな問題となっ
ていた。
【００１５】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、液晶駆動時のセル内での液晶分子の移
動を抑え表示品質を向上させたカイラルスメクチック液
晶素子の提供を目的とする。
たものであって、液晶駆動時のセル内での液晶分子の移
動を抑え表示品質を向上させたカイラルスメクチック液
晶素子の提供を目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明によれば液晶セルを構成する際に少なくとも片側
の基板上にラビング方向が平行かつ反対方向になる複数
の領域を設定する。
本発明によれば液晶セルを構成する際に少なくとも片側
の基板上にラビング方向が平行かつ反対方向になる複数
の領域を設定する。
【００１７】
【作用】液晶分子の層内移動を減少させて表示品質を著
るしく改善する。
るしく改善する。
【００１８】さらに詳しく述べると先に説明した分子の
移動は基板界面に対する液晶分子長軸のなす角度（プレ
チルト角）に深く依存している。
移動は基板界面に対する液晶分子長軸のなす角度（プレ
チルト角）に深く依存している。
【００１９】ラビング方向は１２°位、方向が交叉して
いても、スメクチック層法線は２つのラビング方向の中
間に生成する。
いても、スメクチック層法線は２つのラビング方向の中
間に生成する。
【００２０】したがって、液晶移動の方向の決定はスメ
クチック層内でプレチルト角が基板に対してどちら向き
に発生しているかで決定される。再び図２を例にとって
説明すると、（ａ）のようにラビングをした場合には上
下基板界面共に液晶分子のプレチルトはラビング方向に
対して浮き上がるように生じる（図３（ａ））。
クチック層内でプレチルト角が基板に対してどちら向き
に発生しているかで決定される。再び図２を例にとって
説明すると、（ａ）のようにラビングをした場合には上
下基板界面共に液晶分子のプレチルトはラビング方向に
対して浮き上がるように生じる（図３（ａ））。
【００２１】このような場合に＋θの位置に液晶分子を
置いて電界を印加した場合に液晶がＡ点の方角からＢ点
の方角に向って流れることは既に述べたがプレチルト角
が逆方向に生じていた場合（図３（ｂ））には液晶分子
は逆方向（Ｂ点からＡ点への方角）に流れる。又、液晶
分子の流れは、プレチルト角が大きい程激しい。図３は
ガラス基板５０上に配向膜５１を設け、ラビングを施し
た場合の液晶分子５２のプレチルト５３の方向を説明す
る図である。
置いて電界を印加した場合に液晶がＡ点の方角からＢ点
の方角に向って流れることは既に述べたがプレチルト角
が逆方向に生じていた場合（図３（ｂ））には液晶分子
は逆方向（Ｂ点からＡ点への方角）に流れる。又、液晶
分子の流れは、プレチルト角が大きい程激しい。図３は
ガラス基板５０上に配向膜５１を設け、ラビングを施し
た場合の液晶分子５２のプレチルト５３の方向を説明す
る図である。
【００２２】このような現象からから考えると、セル面
内でスメクチック層と平行な方向（液晶分子の流れる方
向）で、プレチルト角が逆方向に生じている領域（図３
（ａ）と（ｂ）の領域）を混在させることにより液晶の
移動量をコントロールできることがわかる。
内でスメクチック層と平行な方向（液晶分子の流れる方
向）で、プレチルト角が逆方向に生じている領域（図３
（ａ）と（ｂ）の領域）を混在させることにより液晶の
移動量をコントロールできることがわかる。
【００２３】プレチルトの方向が逆であっても、液晶分
子長軸の基板面への投影角は等しいので表示内容には影
響がなく、むしろ視野特性を平均化させて向上させるこ
とができる。
子長軸の基板面への投影角は等しいので表示内容には影
響がなく、むしろ視野特性を平均化させて向上させるこ
とができる。
【００２４】
【実施例】図１に本発明の実施例のセル構成を示す。図
１（ａ）および（ｂ）は対向して配置される電極基板６
０，６１のラビング方向の処理を示したもので、基板を
５つの領域に分けて、それぞれ逆方向にラビング処理を
施してある。２つの基板を重ね合わせたときに対応する
領域でラビング方向が上下平行になるように構成してあ
る。具体的な選択的ラビング処理の手法としてはラビン
グ時にガラス基板側に厚さ１００μｍのステンレス板で
構成されたハード・マスクをかぶせる方法で行なうこと
ができる。
１（ａ）および（ｂ）は対向して配置される電極基板６
０，６１のラビング方向の処理を示したもので、基板を
５つの領域に分けて、それぞれ逆方向にラビング処理を
施してある。２つの基板を重ね合わせたときに対応する
領域でラビング方向が上下平行になるように構成してあ
る。具体的な選択的ラビング処理の手法としてはラビン
グ時にガラス基板側に厚さ１００μｍのステンレス板で
構成されたハード・マスクをかぶせる方法で行なうこと
ができる。
【００２５】ステンレス板に選択的に穴を開け、穴の開
いた部分のみがラビング処理される。
いた部分のみがラビング処理される。
【００２６】これらの基板６０，６１は１辺が７５ｍｍ
のガラス基板上にＩＴＯ膜を約１０００オングストロー
ムスパッタ形成して（２００Ω□）、その上にＴａ 2Ｏ5
膜を約６００オングストロームスパッタ形成した電極
基板であり、配向膜としては日立化成社製のポリイミド
系配向膜ＬＱ−１８０２を約４００オングストローム、
塗布、焼成して形成したものである。
のガラス基板上にＩＴＯ膜を約１０００オングストロー
ムスパッタ形成して（２００Ω□）、その上にＴａ 2Ｏ5
膜を約６００オングストロームスパッタ形成した電極
基板であり、配向膜としては日立化成社製のポリイミド
系配向膜ＬＱ−１８０２を約４００オングストローム、
塗布、焼成して形成したものである。
【００２７】使用したカイラルスメクチック液晶は次に
示す特性を有するものを使用した。
示す特性を有するものを使用した。
【００２８】
【表１】 Ｔｅｍｐ ３０℃ Ｐｓ ５．８ｎＣ／ｃｍ2 Θチルト角 １４．３° ΔＥ 〜０
【００２９】
【表２】 82.3℃ 76.6 ℃ 54.8 ℃ -20.9 ℃ → → → → Iso Ch SmA SmC* Cryst ← ← ← ← 81.8℃ 77.3 ℃ -2.5 ℃ 図１（ｃ）は交互に反対方向にラビング処理したガラス
基板（ａ）、（ｂ）をセル状態に重ねたものを示す。
基板（ａ）、（ｂ）をセル状態に重ねたものを示す。
【００３０】このようなラビング処理の異なる複数の領
域で表示部を構成した場合に領域の境界（例えば図１
（ｃ）のＢ）において実験によると境界では幅１〜３μ
ｍの欠陥線がラビング方向に沿ってセルの端から端へ生
じるのみで周囲への悪影響はなかった。
域で表示部を構成した場合に領域の境界（例えば図１
（ｃ）のＢ）において実験によると境界では幅１〜３μ
ｍの欠陥線がラビング方向に沿ってセルの端から端へ生
じるのみで周囲への悪影響はなかった。
【００３１】図１（ｃ）に示したセルはセル厚が約１．
３２μｍにコントロールされていて同様のセルに全面均
一に上下基板共同一方向にラビング処理を行なったもの
との液晶移動の差異を次のように調べた。
３２μｍにコントロールされていて同様のセルに全面均
一に上下基板共同一方向にラビング処理を行なったもの
との液晶移動の差異を次のように調べた。
【００３２】セル内に図２（ａ）に示すような層方向に
離れた２点Ａ，Ｂを取り±８Ｖ，１０Ｈｚの矩形波を２
３時間室温で印加する前後のセル厚の差を測定して合わ
せて図２（ｂ）のＥ部の存在の有無を調べた。
離れた２点Ａ，Ｂを取り±８Ｖ，１０Ｈｚの矩形波を２
３時間室温で印加する前後のセル厚の差を測定して合わ
せて図２（ｂ）のＥ部の存在の有無を調べた。
【００３３】
【表３】 表１によってわかる通り従来例ではＡ点からＢ点の方
向に液晶が移動し、かつ、Ｅ部のような空隙部が発生し
ているのに対し本発明においてはほとんど液晶の流れは
生じていなくて又、Ｅ部のような空隙部も発生していな
かった。
向に液晶が移動し、かつ、Ｅ部のような空隙部が発生し
ているのに対し本発明においてはほとんど液晶の流れは
生じていなくて又、Ｅ部のような空隙部も発生していな
かった。
【００３４】図１（ａ）に示した同一ラビング処理の領
域長さＡはガラスの厚さ等にも依存する量であるが実験
的にはセル厚が約１．５μｍでガラス基板厚が１．１ｍ
ｍのセルでは２０．０ｍｍ位で十分効果があった。
域長さＡはガラスの厚さ等にも依存する量であるが実験
的にはセル厚が約１．５μｍでガラス基板厚が１．１ｍ
ｍのセルでは２０．０ｍｍ位で十分効果があった。
【００３５】他の実施例を図４，図５に示す。図４の実
施例では、片側基板（ａ）は実施例１と同様であるがこ
れと対向する（ｂ）の基板は単一方向にラビングを施し
てある。
施例では、片側基板（ａ）は実施例１と同様であるがこ
れと対向する（ｂ）の基板は単一方向にラビングを施し
てある。
【００３６】このような基板を用いると図４（ｃ）に示
すように上下のラビング方向が異なる領域と一致する領
域とが交互に形成される。
すように上下のラビング方向が異なる領域と一致する領
域とが交互に形成される。
【００３７】このような場合でも領域境界の欠陥線は１
〜３μｍ位のもので、他に悪影響を及ぼすことはなかっ
た。又セル厚の変化を同じように調べてみても従来例の
変化に比べてほとんど変化がなかった。
〜３μｍ位のもので、他に悪影響を及ぼすことはなかっ
た。又セル厚の変化を同じように調べてみても従来例の
変化に比べてほとんど変化がなかった。
【００３８】唯、上下平行な部分のチルト角は〜１２．
０°に対し上下反平行な部分ではチルト角が約１２．２
°と広がっていたが偏光子の吸収軸をその中間に合わせ
ることで領域差のない表示ができた。
０°に対し上下反平行な部分ではチルト角が約１２．２
°と広がっていたが偏光子の吸収軸をその中間に合わせ
ることで領域差のない表示ができた。
【００３９】次に図５に示した実施例においては基板
（ａ）、（ｂ）の構成は実施例１と同様だがセルを作成
するときに若干ずらして構成した。
（ａ）、（ｂ）の構成は実施例１と同様だがセルを作成
するときに若干ずらして構成した。
【００４０】この場合セル内にはプレチルトの違いで４
種類の配向領域が形成されたが境界での欠陥は実施例
１，２と同様問題なくまた液晶の流れも抑制された。
種類の配向領域が形成されたが境界での欠陥は実施例
１，２と同様問題なくまた液晶の流れも抑制された。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、液晶セル内でのラ
ビング方向を変えることにより、プレチルト方向を制御
して（クロスラビングの場合もあてはまる）液晶分子の
流れによる耐久不良の問題を解決し、表示品質の向上が
図られる。
ビング方向を変えることにより、プレチルト方向を制御
して（クロスラビングの場合もあてはまる）液晶分子の
流れによる耐久不良の問題を解決し、表示品質の向上が
図られる。
【図１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は各々本発明実施例の説明
図である。
図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は各々従来技術の説明図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は各々プレチルトの説明図であ
る。
る。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は各々本発明の別の実施例
の説明図である。
の説明図である。
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は各々本発明のさらに別の
実施例の説明図である。
実施例の説明図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は各々従来の液晶素子構造の説明
図である。
図である。
３５ シール部材 ３６ ＦＬＣ ６０，６１ 電極基板
フロントページの続き (72)発明者 稲葉 豊 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 (56)参考文献 特開 昭63−199320（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−51125（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−106624（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/1337 - 1/1337 530
Claims (5)
- 【請求項１】 対向する上下一対のラビング処理を施し
た電極基板間にカイラルスメクチック液晶を封止した液
晶表示素子において、少なくとも一方の前記電極基板
は、ラビング方向の異なる複数の帯状領域を設け、スメ
チック層と平行な方向に沿って、プレチルト角が逆方向
に生じている領域を混在させることを特徴とするカイラ
ルスメクチック液晶素子。 - 【請求項２】 前記ラビング方向は、各帯状領域の長手
方向に沿って各隣接領域が交互に逆方向になるように構
成されたことを特徴とする請求項１に記載したカイラル
スメクチック液晶素子。 - 【請求項３】 上下の両基板がともに同一幅の前記帯状
領域に分割され、同じラビング方向の領域同士が対面す
るように上下基板を対向配置したことを特徴とする請求
項１に記載したカイラルスメクチック液晶素子。 - 【請求項４】 一方の基板のみが前記複数の帯状領域に
分割され、他方の基板は全面が同一方向にラビング処理
されたことを特徴とする請求項１に記載したカイラルス
メクチック液晶素子。 - 【請求項５】 上下の両基板がともに同一幅の前記帯状
領域に分割され、上下の各領域が幅方向にずれて対面す
るように上下基板を対向配置したことを特徴とする請求
項１に記載したカイラルスメクチック液晶素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3031391A JP2775528B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | カイラルスメクチック液晶素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3031391A JP2775528B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | カイラルスメクチック液晶素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04247429A JPH04247429A (ja) | 1992-09-03 |
| JP2775528B2 true JP2775528B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=12329966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3031391A Expired - Fee Related JP2775528B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | カイラルスメクチック液晶素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2775528B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (3)
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-
1991
- 1991-02-01 JP JP3031391A patent/JP2775528B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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