JPH03287231A - 液晶素子 - Google Patents
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- JPH03287231A JPH03287231A JP8940390A JP8940390A JPH03287231A JP H03287231 A JPH03287231 A JP H03287231A JP 8940390 A JP8940390 A JP 8940390A JP 8940390 A JP8940390 A JP 8940390A JP H03287231 A JPH03287231 A JP H03287231A
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
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。
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〕
本発明は、液晶表示素子や液晶−光シヤツター等で用い
る液晶素子、特に強誘電性液晶素子に関し、更に詳しく
は液晶分子の配向状態を改善することにより、表示特性
を改善した液晶素子に関するものである。
る液晶素子、特に強誘電性液晶素子に関し、更に詳しく
は液晶分子の配向状態を改善することにより、表示特性
を改善した液晶素子に関するものである。
強誘電性液晶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(C1ark)及びラガーウオル(L a g
e r w a l l )により提案されている(
特開昭56−107216号公報、米国特許節4,36
7.924号明細書等)。この強誘電性液晶は、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
チックC相(S m C*)又はH相(S m H*)
を有し、この状態において、加えられる電界に応答して
第1の光学的安定状態と第2の光学的安定状態のいずれ
かを取り、且つ電界の印加のないときはその状態を維持
する性質、すなわち双安定性を有し、また電界の変化に
対する応答も速やかであり、高速ならびに記憶型の表示
素子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、高精細なデイスプレーとしての応用が期待され
ている。
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(C1ark)及びラガーウオル(L a g
e r w a l l )により提案されている(
特開昭56−107216号公報、米国特許節4,36
7.924号明細書等)。この強誘電性液晶は、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
チックC相(S m C*)又はH相(S m H*)
を有し、この状態において、加えられる電界に応答して
第1の光学的安定状態と第2の光学的安定状態のいずれ
かを取り、且つ電界の印加のないときはその状態を維持
する性質、すなわち双安定性を有し、また電界の変化に
対する応答も速やかであり、高速ならびに記憶型の表示
素子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、高精細なデイスプレーとしての応用が期待され
ている。
この双安定性を有する液晶を用いた光学変調素子が所定
の駆動特性を発揮するためには、一対の平行基板間に配
置される液晶が、電界の印加状態とは無関係に、上記2
つの安定状態の間での変換が効果的に起るような分子配
列状態にあることが必要である。
の駆動特性を発揮するためには、一対の平行基板間に配
置される液晶が、電界の印加状態とは無関係に、上記2
つの安定状態の間での変換が効果的に起るような分子配
列状態にあることが必要である。
又、液晶の複屈折を利用した液晶素子の場合、直交ニコ
ル下での透過率は、 人 〔式中、Io二人射光強度、 ■:透過光強度、θ
:チルト角、 Δn:屈折率異方性、d 、液晶層
の膜厚、 λ ・入射光の波長である。〕 で表わされる、前述の非らせん構造におけるチルトθは
第1と第2の配向状態でのねじれ配列した液晶分子の平
均分子軸方向の角度として現われることになる。上式に
よれば、かかるチルトθが22.5°の角度の時最大の
透過率となり、双安定性を実現する非らせん構造でのチ
ルト角θが22.5゜にできる限り近いことが必要であ
る。
ル下での透過率は、 人 〔式中、Io二人射光強度、 ■:透過光強度、θ
:チルト角、 Δn:屈折率異方性、d 、液晶層
の膜厚、 λ ・入射光の波長である。〕 で表わされる、前述の非らせん構造におけるチルトθは
第1と第2の配向状態でのねじれ配列した液晶分子の平
均分子軸方向の角度として現われることになる。上式に
よれば、かかるチルトθが22.5°の角度の時最大の
透過率となり、双安定性を実現する非らせん構造でのチ
ルト角θが22.5゜にできる限り近いことが必要であ
る。
ところで、強誘電性液晶の配向方法としては、大きな面
積に亘って、スメクチック液晶を形成する複数の分子で
組織された分子層をその法線に沿って一軸に配向させる
ことができ、しかも製造プロセス工程も簡便なラビング
処理により実現できるものが望ましい。
積に亘って、スメクチック液晶を形成する複数の分子で
組織された分子層をその法線に沿って一軸に配向させる
ことができ、しかも製造プロセス工程も簡便なラビング
処理により実現できるものが望ましい。
強誘電性液晶、特に非らせん構造のカイラルスメクチッ
ク液晶のための配向方法としては、例えば、米国特許節
4,561,726号公報などが知られている。
ク液晶のための配向方法としては、例えば、米国特許節
4,561,726号公報などが知られている。
しかしながら、これまで用いられてきた配向方法、特に
ラビング処理したポリイミド膜による配向方法を、前述
のクラークとラガウオールによって発表された双安定性
を示す非らせん構造の強誘電性液晶に対して適用した場
合には、下達の如き問題点を有していた。
ラビング処理したポリイミド膜による配向方法を、前述
のクラークとラガウオールによって発表された双安定性
を示す非らせん構造の強誘電性液晶に対して適用した場
合には、下達の如き問題点を有していた。
すなわち、本発明者らの実験によれば、従来のラビング
処理したポリイミド膜によって配向させて得られた非ら
せん構造の強誘電性液晶でのチルト角がらせん構造をも
つ強誘電性液晶でのチルト角と較べて小さくなっている
ことが判明した。(特に、従来のラビング処理したポリ
イミド膜によって配向させて得た非らせん構造の強誘電
性液晶でのチルト角θは、一般に3°〜8°程度で、そ
の時の透過率はせいぜい3〜5%程度であった。)この
様に、クラークとラガウオールによれば双安定性を実現
する非らせん構造の強誘電性液晶でのチルト角がらせん
構造をもつ強誘電性液晶でのチルト角と同一の角度をも
つはずであるが、実際には非らせん構造でのチルト角θ
の方がらせん構造でのチルト角■より小さくなっている
。しかも、この非らせん構造でのチルト角θがらせん構
造でのチルト角■より小さくなる原因が非らせん構造で
の液晶分子のねじれ配列に帰因していることが判明した
。つまり、非らせん構造をもつ強誘電性液晶では、液晶
分子が基板の法線に対して上基板に隣接する液晶分子の
軸より下基板に隣接する液晶分子の軸(ねじれ配列の方
向)へ連続的にねじれ角δでねじれて配列しており、こ
のことが非らせん構造でのチルト角θがらせん構造での
チルト角■より小さくなる原因となっている。
処理したポリイミド膜によって配向させて得られた非ら
せん構造の強誘電性液晶でのチルト角がらせん構造をも
つ強誘電性液晶でのチルト角と較べて小さくなっている
ことが判明した。(特に、従来のラビング処理したポリ
イミド膜によって配向させて得た非らせん構造の強誘電
性液晶でのチルト角θは、一般に3°〜8°程度で、そ
の時の透過率はせいぜい3〜5%程度であった。)この
様に、クラークとラガウオールによれば双安定性を実現
する非らせん構造の強誘電性液晶でのチルト角がらせん
構造をもつ強誘電性液晶でのチルト角と同一の角度をも
つはずであるが、実際には非らせん構造でのチルト角θ
の方がらせん構造でのチルト角■より小さくなっている
。しかも、この非らせん構造でのチルト角θがらせん構
造でのチルト角■より小さくなる原因が非らせん構造で
の液晶分子のねじれ配列に帰因していることが判明した
。つまり、非らせん構造をもつ強誘電性液晶では、液晶
分子が基板の法線に対して上基板に隣接する液晶分子の
軸より下基板に隣接する液晶分子の軸(ねじれ配列の方
向)へ連続的にねじれ角δでねじれて配列しており、こ
のことが非らせん構造でのチルト角θがらせん構造での
チルト角■より小さくなる原因となっている。
又、従来のラビング処理したポリイミド配向膜によって
生じたカイラルスメクチック液晶の配向状態は、電極と
液晶層の間に絶縁体層としてのポリイミド配向膜の存在
によって、第1の光学的安定状態(例えば、白の表示状
態)から第2の光学的安定状態(例えば、黒の表示状態
)にスイッチングするための一方極性電圧を印加した場
合、この−方接性電圧の印加解除後、強誘電性液晶層に
は他方極性の逆電界V revが生じ、この逆電界V
revがデイスプレィの際の残像をひき起していた。上
述の逆電界発生現象は、例えば吉田明雄著、昭和62年
10月「液晶討論会予稿集J P、142〜143のr
ssFLcのスイッチング特性」で明らかにされている
。
生じたカイラルスメクチック液晶の配向状態は、電極と
液晶層の間に絶縁体層としてのポリイミド配向膜の存在
によって、第1の光学的安定状態(例えば、白の表示状
態)から第2の光学的安定状態(例えば、黒の表示状態
)にスイッチングするための一方極性電圧を印加した場
合、この−方接性電圧の印加解除後、強誘電性液晶層に
は他方極性の逆電界V revが生じ、この逆電界V
revがデイスプレィの際の残像をひき起していた。上
述の逆電界発生現象は、例えば吉田明雄著、昭和62年
10月「液晶討論会予稿集J P、142〜143のr
ssFLcのスイッチング特性」で明らかにされている
。
従って、本発明の目的は、前述の問題点を解決した強誘
電性液晶素子を提供すること、特にカイラルスメクチッ
ク液晶の非らせん構造での大きなチルトθを生じ、高コ
ントラストな画像がデイスプレィされ、且つ残像を生じ
ないデイスプレィを達成できる強誘電性液晶素子を提供
することにある。
電性液晶素子を提供すること、特にカイラルスメクチッ
ク液晶の非らせん構造での大きなチルトθを生じ、高コ
ントラストな画像がデイスプレィされ、且つ残像を生じ
ないデイスプレィを達成できる強誘電性液晶素子を提供
することにある。
〔目的を達成するための手段及び作用〕そこで本発明は
、少なくとも一方の基板に下記式[I]で示される単位
を重合して得られるポリイミド被膜を有する一対の基板
及び該一対の基板間に配置した強誘電性液晶を有する液
晶素子を提供するものである。
、少なくとも一方の基板に下記式[I]で示される単位
を重合して得られるポリイミド被膜を有する一対の基板
及び該一対の基板間に配置した強誘電性液晶を有する液
晶素子を提供するものである。
(なお、式中の■部は、下記(a)又は(b)式で示さ
れるいずれかの構造を含有している。)F3 F3 (ただし、Rは水素、メチル基、エチル基、水酸基、メ
トキシ基、エトキシ基、アセチルオキシ基)またの部は
4価の有機残基を示す。)また、本発明は、少なくとも
一方の基板に下記式[I[]及び[I[[]で示される
単位を共重合して得られるポリイミド被膜を有する一対
の基板及び該一対の基板間に配置した強誘電性液晶を有
する液晶素子を提供するものである。
れるいずれかの構造を含有している。)F3 F3 (ただし、Rは水素、メチル基、エチル基、水酸基、メ
トキシ基、エトキシ基、アセチルオキシ基)またの部は
4価の有機残基を示す。)また、本発明は、少なくとも
一方の基板に下記式[I[]及び[I[[]で示される
単位を共重合して得られるポリイミド被膜を有する一対
の基板及び該一対の基板間に配置した強誘電性液晶を有
する液晶素子を提供するものである。
(ただし、Rは水素、メチル基、エチル基、水酸基、メ
トキシ基、エトキシ基、アセチルオキシ基、またの部は
4価の有機残基を示す。)第1図は本発明の強誘電性液
晶セルの一例を模式的に描いたものである。
トキシ基、エトキシ基、アセチルオキシ基、またの部は
4価の有機残基を示す。)第1図は本発明の強誘電性液
晶セルの一例を模式的に描いたものである。
11aとllbはそれぞれIn 203やITO(In
diumTin 0xide)等の透明電極12aと
12bで被覆された基板(ガラス板)であり、その上に
200人〜1000人厚の絶縁膜13aと13b(S1
02膜、TiO2膜、Ta205膜など)と前記ポリイ
ミドで形成した50人〜1000人厚の配向制御膜14
aと14bとがそれぞれ積層されている。
diumTin 0xide)等の透明電極12aと
12bで被覆された基板(ガラス板)であり、その上に
200人〜1000人厚の絶縁膜13aと13b(S1
02膜、TiO2膜、Ta205膜など)と前記ポリイ
ミドで形成した50人〜1000人厚の配向制御膜14
aと14bとがそれぞれ積層されている。
この際、平行かつ同−向き(第1図でいえば入方向)に
なるようラビング処理(矢印方向)した配向制御膜14
aと14bが配置されている。基板11aとllbとの
間には、強誘電性スメクチック液晶15が配置され、基
板11aとllbとの間隔の距離は、強誘電性スメクチ
ック液晶15のらせん配列構造の形成を抑制するのに十
分に小さい距離(例えば0.1μm〜3μm)に設定さ
れ、強誘電性スメクチック液晶15は双安定性配向状態
を生じている。
なるようラビング処理(矢印方向)した配向制御膜14
aと14bが配置されている。基板11aとllbとの
間には、強誘電性スメクチック液晶15が配置され、基
板11aとllbとの間隔の距離は、強誘電性スメクチ
ック液晶15のらせん配列構造の形成を抑制するのに十
分に小さい距離(例えば0.1μm〜3μm)に設定さ
れ、強誘電性スメクチック液晶15は双安定性配向状態
を生じている。
上述の十分に小さい距離は、基板11aとIlbとの間
に配置したビーズスペーサ16(シリカヒーズ、アルミ
ナビーズ)によって保持される。
に配置したビーズスペーサ16(シリカヒーズ、アルミ
ナビーズ)によって保持される。
本発明者らの実験によれば、下達の実施例で明らかにす
るラビング処理した特定のポリイミド配向膜による配向
方法を用いることによって、明状態と暗状態での大きな
光学的コントラストを示し、特に、米国特許第4,65
5,561号などに開示のマルチプレクシフグ駆動時の
非選択画素に対して大きなコントラストを生じ、さらに
デイスプレィ時の残像の原因となるスイッチング時(マ
ルチプレクシフグ駆動時)の光学応答おくれを生じない
配向状態が達成された。
るラビング処理した特定のポリイミド配向膜による配向
方法を用いることによって、明状態と暗状態での大きな
光学的コントラストを示し、特に、米国特許第4,65
5,561号などに開示のマルチプレクシフグ駆動時の
非選択画素に対して大きなコントラストを生じ、さらに
デイスプレィ時の残像の原因となるスイッチング時(マ
ルチプレクシフグ駆動時)の光学応答おくれを生じない
配向状態が達成された。
本発明で用いるポリイミド膜はカルボン酸無水物とジア
ミンとを縮合反応させることによって合成されるポリア
ミド酸を加熱閉環することによって得られる。
ミンとを縮合反応させることによって合成されるポリア
ミド酸を加熱閉環することによって得られる。
具体的には、例えば
F3
F3
の少なくとも1つのジアミンとテトラカルボン酸無水物
の反応により合成されるポリアミド酸を塗布、焼成する
ことによりポリイミド膜を形成することができる。
の反応により合成されるポリアミド酸を塗布、焼成する
ことによりポリイミド膜を形成することができる。
テトラカルボン酸無水物としては、ピロメリット酸二無
水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビフ
ェニルテトラカルボン酸二無水物、ナフタレンテトラカ
ルボン酸二無水物、2.2−ビス(ジカルボキシフェニ
ル)プロパンニ無水物、ビス(ジカルボキシフェニル)
スルホンニ無水物、ビス(ジカルボキシフェニル)エー
テルニ無水物等が使用できる。
水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビフ
ェニルテトラカルボン酸二無水物、ナフタレンテトラカ
ルボン酸二無水物、2.2−ビス(ジカルボキシフェニ
ル)プロパンニ無水物、ビス(ジカルボキシフェニル)
スルホンニ無水物、ビス(ジカルボキシフェニル)エー
テルニ無水物等が使用できる。
本発明で用いるポリアミド酸を作成する際の式(a)又
は(b)に示す化合物はテトラカルボン酸無水物の1重
量部に対して0.1−10重量部、好ましくは1重量部
の割合で用いられる。又、前記式(a)、(b)に示す
化合物は各々単独で又は(a)、(b)合わせて共重合
体として用いることができる。式(a)、(b)の化合
物を有する共重合体であっても、それぞれとテトラカル
ボン酸無水物との配合割合は上記の通りである。なお、
共重合体はブロック共重合もランダム共重合も含むもの
である。
は(b)に示す化合物はテトラカルボン酸無水物の1重
量部に対して0.1−10重量部、好ましくは1重量部
の割合で用いられる。又、前記式(a)、(b)に示す
化合物は各々単独で又は(a)、(b)合わせて共重合
体として用いることができる。式(a)、(b)の化合
物を有する共重合体であっても、それぞれとテトラカル
ボン酸無水物との配合割合は上記の通りである。なお、
共重合体はブロック共重合もランダム共重合も含むもの
である。
なお、本発明のポリイミドは平均分子量1〜1゜万のも
のが使用でき、好ましくは3〜7万、さらに好ましくは
5万のものが使用できる。
のが使用でき、好ましくは3〜7万、さらに好ましくは
5万のものが使用できる。
本発明で用いるポリイミド膜を基板上に設ける際には、
ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸をジメチルフォ
ルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルフオ
キシド、N−メチルピロリドンなどの溶剤に溶解して0
.01〜40(重量)%溶液として、該溶液をスピンナ
ー塗布法、スプレィ塗布法、ロール塗布法などにより基
板上に塗布した後、100〜350℃、好ましくは20
0〜300℃の温度で加熱して脱水閉環させてポリイミ
ド膜を形成することができる。このポリイミド膜は、し
かる後に布などでラビング処理される。又、本発明で用
いるポリイミド膜は30A〜1μ程度、好ましくは20
0A〜200OAの膜厚に設定される。この際には、第
1図に示す絶縁膜13aと13bの使用を省略すること
ができる。又、本発明では、絶縁膜13aと13bの上
にポリイミド膜を設ける際には、このポリイミド膜の膜
厚は200A以下、好ましくは100A以下に設定され
ることができる。
ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸をジメチルフォ
ルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルフオ
キシド、N−メチルピロリドンなどの溶剤に溶解して0
.01〜40(重量)%溶液として、該溶液をスピンナ
ー塗布法、スプレィ塗布法、ロール塗布法などにより基
板上に塗布した後、100〜350℃、好ましくは20
0〜300℃の温度で加熱して脱水閉環させてポリイミ
ド膜を形成することができる。このポリイミド膜は、し
かる後に布などでラビング処理される。又、本発明で用
いるポリイミド膜は30A〜1μ程度、好ましくは20
0A〜200OAの膜厚に設定される。この際には、第
1図に示す絶縁膜13aと13bの使用を省略すること
ができる。又、本発明では、絶縁膜13aと13bの上
にポリイミド膜を設ける際には、このポリイミド膜の膜
厚は200A以下、好ましくは100A以下に設定され
ることができる。
本発明で用いる液晶物質としては、降温過程で等吉相、
コレステリック相、スメクチックA相を通してカイラル
スメクチックC相を生じる液晶が好ましい。特に、コレ
ステリック相の時のピッチが0.8μm以上のものが好
ましい(コレステリック相でのピッチは、コレステリッ
ク相の温度範囲における中央点で測定したもの)。具体
的な液晶としては、下記液晶物質rLC−IJ、r80
BJ及びr80sI”Jを下記比率で含有させた液晶組
成物が好ましく用いられる。
コレステリック相、スメクチックA相を通してカイラル
スメクチックC相を生じる液晶が好ましい。特に、コレ
ステリック相の時のピッチが0.8μm以上のものが好
ましい(コレステリック相でのピッチは、コレステリッ
ク相の温度範囲における中央点で測定したもの)。具体
的な液晶としては、下記液晶物質rLC−IJ、r80
BJ及びr80sI”Jを下記比率で含有させた液晶組
成物が好ましく用いられる。
LC−1
」旦W
80SI *
(1) (LC−1)9o / (80B)+。
(2) (LC−1)8o / (80B)20(
3) (LC−1)70 / (80B)30(
4) (LC−1)so / (80B)40(
5) 80SI* (表中の添字は、それぞれ重量比を表わしている。)第
2図は、強誘電性液晶の動作説明のために、セルの例を
模式的に描いたものである。21aと21bは、In2
O2、SnO2あるいはITO等の薄膜からなる透明電
極で被覆された基板(ガラス板)であり、その間に液晶
分子層22がガラス面に垂直になるよう配向したSmC
*(カイラルスメクチックC)相又はSmH*(カイラ
ルスメクチックH)相の液晶が封入されている。太線で
示した線23が液晶分子を表わしており、この液晶分子
23はその分子に直交した方向に双極子モーメント(P
土)24を有している。基板21aと21b上の電極間
に一定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子23の
らせん構造がほどけ、双極子モーメント(P土)24が
すべて電界方向に向くよう、液晶分子23は配向方向を
変えることができる。液晶分子23は、細長い形状を有
しており、その長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示
し、従って例えばガラス面の上下に互いにクロスニコル
の偏光子を置けば、電圧印加極性によって光学特性が変
わる液晶光学変調素子となることは、容易に理解される
。
3) (LC−1)70 / (80B)30(
4) (LC−1)so / (80B)40(
5) 80SI* (表中の添字は、それぞれ重量比を表わしている。)第
2図は、強誘電性液晶の動作説明のために、セルの例を
模式的に描いたものである。21aと21bは、In2
O2、SnO2あるいはITO等の薄膜からなる透明電
極で被覆された基板(ガラス板)であり、その間に液晶
分子層22がガラス面に垂直になるよう配向したSmC
*(カイラルスメクチックC)相又はSmH*(カイラ
ルスメクチックH)相の液晶が封入されている。太線で
示した線23が液晶分子を表わしており、この液晶分子
23はその分子に直交した方向に双極子モーメント(P
土)24を有している。基板21aと21b上の電極間
に一定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子23の
らせん構造がほどけ、双極子モーメント(P土)24が
すべて電界方向に向くよう、液晶分子23は配向方向を
変えることができる。液晶分子23は、細長い形状を有
しており、その長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示
し、従って例えばガラス面の上下に互いにクロスニコル
の偏光子を置けば、電圧印加極性によって光学特性が変
わる液晶光学変調素子となることは、容易に理解される
。
本発明の液晶素子で用いる双安定性配向状態の表面安定
型強誘電性液晶セルは、その厚さを充分に薄く(例えば
0.1μm〜3μm)することができる。このように液
晶層が薄くなるにしたがい、第3図に示すように電界を
印加していない状態でも液晶分子のらせん構造がほどけ
、非らせん構造となり、その双極子モーメントPまたは
P′ は上向き(34a)、又は下向き(34b)のど
ちらかの状態をとる。このようなセルに、第3図に示す
如く一定の閾値以上の極性の異なる電界Ea又はEbを
電圧印加手段31aと31bにより付与すると、双極子
モーメントは、電界Ea又はEbの電界ベクトルに対応
して上向き34a1又は下向き34bと向きを変え、そ
れに応じて液晶分子は、第1図の安定状態33aあるい
は第2の安定状態33bの何れか一方に配向する。
型強誘電性液晶セルは、その厚さを充分に薄く(例えば
0.1μm〜3μm)することができる。このように液
晶層が薄くなるにしたがい、第3図に示すように電界を
印加していない状態でも液晶分子のらせん構造がほどけ
、非らせん構造となり、その双極子モーメントPまたは
P′ は上向き(34a)、又は下向き(34b)のど
ちらかの状態をとる。このようなセルに、第3図に示す
如く一定の閾値以上の極性の異なる電界Ea又はEbを
電圧印加手段31aと31bにより付与すると、双極子
モーメントは、電界Ea又はEbの電界ベクトルに対応
して上向き34a1又は下向き34bと向きを変え、そ
れに応じて液晶分子は、第1図の安定状態33aあるい
は第2の安定状態33bの何れか一方に配向する。
この強誘電性液晶セルによって得られる効果は、その第
1に、応答速度が極めて速いことであり、第2に液晶分
子の配向が双安定性を有することである。
1に、応答速度が極めて速いことであり、第2に液晶分
子の配向が双安定性を有することである。
第2の点を、例えば第3図によって更に説明すると、電
界Eaを印加すると液晶分子は第1の安定状態33aに
配向するが、この状態は電界を切っても安定である。又
、逆向きの電界Ebを印加すると、液晶分子は第2の安
定状態33bに配向してその分子の向きを変えるが、や
はり電界を切ってもこの状態に留っている。又、与える
電界Eaが一定の閾値を越えない限り、それぞれの配向
状態にやはり維持されている。
界Eaを印加すると液晶分子は第1の安定状態33aに
配向するが、この状態は電界を切っても安定である。又
、逆向きの電界Ebを印加すると、液晶分子は第2の安
定状態33bに配向してその分子の向きを変えるが、や
はり電界を切ってもこの状態に留っている。又、与える
電界Eaが一定の閾値を越えない限り、それぞれの配向
状態にやはり維持されている。
第4図(A)は、本発明の配向方向に生じた液晶分子の
配向状態を模式的に明らかにした断面図で、第4図はそ
のC−ダイレクタを示す図である。
配向状態を模式的に明らかにした断面図で、第4図はそ
のC−ダイレクタを示す図である。
第4図(A)に示す61a及び61bは、それぞれ上基
板及び下基板を表わしている。60は液晶分子62で組
織された分子層で、液晶分子62が円錐63の底面64
(円形)に沿った位置を変化させて配列している。
板及び下基板を表わしている。60は液晶分子62で組
織された分子層で、液晶分子62が円錐63の底面64
(円形)に沿った位置を変化させて配列している。
第4図(B)は、C−ダイレクタを示す図である。
第4図(B)のUlは一方の安定配向状態でのCダイレ
クタ81で、U2は他方の安定配向状態でのC−ダイレ
クタ81である。C−ダイレクタ81は、第4図(A)
に示す分子層60の法線に対して垂直な仮想面への分子
長軸の写影である。
クタ81で、U2は他方の安定配向状態でのC−ダイレ
クタ81である。C−ダイレクタ81は、第4図(A)
に示す分子層60の法線に対して垂直な仮想面への分子
長軸の写影である。
一方、従来のラビング処理したポリイミド膜によって生
じた配向状態は、第4図(C)のC−ダイレクタ図によ
って示される。第4図(C)に示す配向状態は、上基板
61aから下基板61bに向けて分子軸のねじれが大き
いため、チルト角θは小さ(なっている。
じた配向状態は、第4図(C)のC−ダイレクタ図によ
って示される。第4図(C)に示す配向状態は、上基板
61aから下基板61bに向けて分子軸のねじれが大き
いため、チルト角θは小さ(なっている。
第5図(A)は、C−ダイレクタ81が第4図(B)の
状態(ユニフォーム配向状態という)でのチルト角θを
示すための平面図で、第5図(B)はCダイレクタ81
が第4図(C)の状態(スプレィ配向状態という)での
チルト角θを示すための平面図である。図中、50は前
述した本発明の特定ポリイミド膜に施したラビング処理
軸を示し、51aは配向状態U、での平均分子軸、51
bは配向状態U2での平均分子軸、52aは配向状態S
1での平均分子軸、52bは配向状態S2での平均分子
軸を示す。
状態(ユニフォーム配向状態という)でのチルト角θを
示すための平面図で、第5図(B)はCダイレクタ81
が第4図(C)の状態(スプレィ配向状態という)での
チルト角θを示すための平面図である。図中、50は前
述した本発明の特定ポリイミド膜に施したラビング処理
軸を示し、51aは配向状態U、での平均分子軸、51
bは配向状態U2での平均分子軸、52aは配向状態S
1での平均分子軸、52bは配向状態S2での平均分子
軸を示す。
平均分子軸51aと51bとは、互いに閾値電圧を超え
た逆極性電圧の印加によって変換することができる。同
様のことは平均分子軸52aと52bとの間でも生じる
。
た逆極性電圧の印加によって変換することができる。同
様のことは平均分子軸52aと52bとの間でも生じる
。
次に、逆電界v ravによる光学応答のおくれ(残像
)に対するユニフォーム配向状態の有用性について説明
する。
)に対するユニフォーム配向状態の有用性について説明
する。
液晶セルの絶縁層(配向制御膜)の容量C1、液晶層の
容量をCLo及び液晶の自発分極をPsとすると、残像
の原因となるV reVは、下式で表わされる。
容量をCLo及び液晶の自発分極をPsとすると、残像
の原因となるV reVは、下式で表わされる。
第6図は、液晶セル内の電荷の分布、Psの方向及び逆
電界の方向を模式的に示した断面図である。
電界の方向を模式的に示した断面図である。
第6図(A)は、パルス電界印加前のメモリー状態下に
おける■及びO電荷の分布状態を示し、この時の自発分
極Psの向きは■電荷からe電荷の方向である。第6図
(B)は、パルス電界解除直後の自発分極Psの向きが
第6図(A)の時の向きに対して逆向き(従って、液晶
分子は一方の安定配向状態から他方の安定配向状態に反
転を生じている)であるが、■及びe電荷の分布状態は
、第6図(A)の時と同様であるため、液晶内に逆電界
V rev %が矢標方向に生じている。この逆電界V
revは、しばらくした後、第6図(C)に示す様に
消滅し、■及び○電荷の分布状態が変化する。
おける■及びO電荷の分布状態を示し、この時の自発分
極Psの向きは■電荷からe電荷の方向である。第6図
(B)は、パルス電界解除直後の自発分極Psの向きが
第6図(A)の時の向きに対して逆向き(従って、液晶
分子は一方の安定配向状態から他方の安定配向状態に反
転を生じている)であるが、■及びe電荷の分布状態は
、第6図(A)の時と同様であるため、液晶内に逆電界
V rev %が矢標方向に生じている。この逆電界V
revは、しばらくした後、第6図(C)に示す様に
消滅し、■及び○電荷の分布状態が変化する。
第7図は従来のポリイミド配向膜によって生じたスプレ
ィ配向状態の光学応答の変化をチルト角θの変化に換え
て示したものである。第7図によれば、パルス電界印加
時、印標Xlの方向に沿ってスプレィ配向状態下の平均
分子軸S (A)から最大チルト角■付近のユニフォー
ム配向状態下の平均分子軸U2までオーバーシュートし
、パルス電界解除直後においては、第6図(B)に示す
逆電界V revの作用が働いて、矢標X2の方向に沿
ってスプレィ配向状態下の平均分子軸S (B)までチ
ルト角θが減少し、そして第6図(C)に示す逆電界V
revの減衰の作用により、矢標X3の方向に沿って
スプレィ配向状態下の平均分子軸S (C)までチルト
角θが若干増大した安定配向状態が得られる。この時の
光学応答は第8図で明らかにされている。
ィ配向状態の光学応答の変化をチルト角θの変化に換え
て示したものである。第7図によれば、パルス電界印加
時、印標Xlの方向に沿ってスプレィ配向状態下の平均
分子軸S (A)から最大チルト角■付近のユニフォー
ム配向状態下の平均分子軸U2までオーバーシュートし
、パルス電界解除直後においては、第6図(B)に示す
逆電界V revの作用が働いて、矢標X2の方向に沿
ってスプレィ配向状態下の平均分子軸S (B)までチ
ルト角θが減少し、そして第6図(C)に示す逆電界V
revの減衰の作用により、矢標X3の方向に沿って
スプレィ配向状態下の平均分子軸S (C)までチルト
角θが若干増大した安定配向状態が得られる。この時の
光学応答は第8図で明らかにされている。
本発明によれば、前述したフッ素原子含有のポリイミド
膜を用いた配向方法によって得た配向状態では、第7図
に示したスプレィ状態下の平均分子軸S (A)、
S (B)及びS (C)を生じることがなく、従って
最大チルト角■に近いチルト角θを生じる平均分子軸に
配列させることができる。この時の本発明の光学応答を
第9図に示す。第9図によれば、残像に原因する光学応
答のおくれを生じないことと、メモリー状態下での高い
コントラストを惹き起していることが判る。
膜を用いた配向方法によって得た配向状態では、第7図
に示したスプレィ状態下の平均分子軸S (A)、
S (B)及びS (C)を生じることがなく、従って
最大チルト角■に近いチルト角θを生じる平均分子軸に
配列させることができる。この時の本発明の光学応答を
第9図に示す。第9図によれば、残像に原因する光学応
答のおくれを生じないことと、メモリー状態下での高い
コントラストを惹き起していることが判る。
以下、本発明を実施例に従って説明する。
実施例1
1000人厚のIrO膜が設けられている1、1mm厚
のガラス板を2枚用意し、それぞれのガラス板上に下式
で示すポリアミド酸のN−メチルピロリドン/n−ブチ
ルセロソルブ−571の3.0重量%溶液を回転数30
0Orpmで 成膜後約1時間、250℃で加熱焼成処理を施した(分
子量5万)。この時の膜厚は450人であった。
のガラス板を2枚用意し、それぞれのガラス板上に下式
で示すポリアミド酸のN−メチルピロリドン/n−ブチ
ルセロソルブ−571の3.0重量%溶液を回転数30
0Orpmで 成膜後約1時間、250℃で加熱焼成処理を施した(分
子量5万)。この時の膜厚は450人であった。
この塗布膜にナイロン植毛布による一方向のラビング処
理を行った。
理を行った。
その後、平均粒径約1.5μmのアルミナビーズを一方
のガラス板上に散布した後、それぞれのラビング処理軸
が互いに平行で、同一処理方向となるように2枚のガラ
ス板を重ね合せてセルを作製した。
のガラス板上に散布した後、それぞれのラビング処理軸
が互いに平行で、同一処理方向となるように2枚のガラ
ス板を重ね合せてセルを作製した。
このセル内にチッソ(株)社製の強誘電性スメクチック
液晶であるrcs−’1014J商品名を等吉相下で真
空注入してから、等吉相から0.5°C/hで30℃ま
で徐冷することによって配向させることができた。この
rC3−1014Jを用いた本実施例のセルでの相変化
は下記のとおりであった。
液晶であるrcs−’1014J商品名を等吉相下で真
空注入してから、等吉相から0.5°C/hで30℃ま
で徐冷することによって配向させることができた。この
rC3−1014Jを用いた本実施例のセルでの相変化
は下記のとおりであった。
(Iso−等吉相 ch−コレステリック相SmA
−スメクチックA相 SmC*=カイラルスメクチックC相)上述の液晶セル
を一対の90° クロスニコル偏光子の間に挟み込んで
から、50μsecの30Vパルスを印加してから90
’ クロスニコルを消光位(最暗状態)にセットし、
この時の透過率をホトマルチプレターにより測定し、続
いて50μsecの一30Vパルスを印加し、この時の
透過率(明状態)を同様の方法で測定したところ、チル
ト角θは15°であり、最暗状態時の透過率は1%で、
明状態時の透過率は35%であり、従ってコントラスト
比は35:1であった。
−スメクチックA相 SmC*=カイラルスメクチックC相)上述の液晶セル
を一対の90° クロスニコル偏光子の間に挟み込んで
から、50μsecの30Vパルスを印加してから90
’ クロスニコルを消光位(最暗状態)にセットし、
この時の透過率をホトマルチプレターにより測定し、続
いて50μsecの一30Vパルスを印加し、この時の
透過率(明状態)を同様の方法で測定したところ、チル
ト角θは15°であり、最暗状態時の透過率は1%で、
明状態時の透過率は35%であり、従ってコントラスト
比は35:1であった。
残像の原因となる光学応答のおくれは0.2秒以下であ
った。
った。
この液晶セルを第10図に示す駆動波形を用いたマルチ
プレクシング駆動による表示を行ったところ、高コント
ラストな高品位表示が得られ、又所定の文字入力による
画像表示の後に全画面を白の状態に消去したところ、残
像の発生は判読できなかった、尚、第10図ノS NI
S Nil I S N+2 ハ走査線に印加した
電圧波形を表わしており、■は代表的な情報線に印加し
た電圧波形を表わしている。
プレクシング駆動による表示を行ったところ、高コント
ラストな高品位表示が得られ、又所定の文字入力による
画像表示の後に全画面を白の状態に消去したところ、残
像の発生は判読できなかった、尚、第10図ノS NI
S Nil I S N+2 ハ走査線に印加した
電圧波形を表わしており、■は代表的な情報線に印加し
た電圧波形を表わしている。
(I−3N)は情報線Iと走査線SNとの交差部に印加
された合成波形である。又、本実施例では、■。
された合成波形である。又、本実施例では、■。
5■〜8V1ΔT−20μsec〜70μsecで行っ
た。
た。
実施例2〜5
表1に示した配向制御膜(各実施例ともポリイミド膜の
分子量5万)及び液晶材料を用いた他は実施例1と同様
にしてセルを得た。
分子量5万)及び液晶材料を用いた他は実施例1と同様
にしてセルを得た。
それぞれに対して実施例1と同様の試験を行った。
コントラスト比及び光学応答のおくれ時間の・結果を表
2に示す。
2に示す。
又、実施例1と同様のマルチプレクシング駆動による表
示を行ったところ、コントラスト及び残像については実
施例と同様の結果が得られた。
示を行ったところ、コントラスト及び残像については実
施例と同様の結果が得られた。
表 2
一実44例−−ユ之1jし4上1kJfXi応”(D#
h 5ec231・10.2 325 : 1 0.3 429 : 1 0.2 530 : 1 0.1 同 表 上 前記液晶(3) 比較例1〜4 表3に示した配向制御膜及び液晶材料を用いた他は実施
例1と全(同様にしてセルを作成した。
h 5ec231・10.2 325 : 1 0.3 429 : 1 0.2 530 : 1 0.1 同 表 上 前記液晶(3) 比較例1〜4 表3に示した配向制御膜及び液晶材料を用いた他は実施
例1と全(同様にしてセルを作成した。
それぞれのセルに対してコントラスト比および光学応答
のおくれを表4に示した。
のおくれを表4に示した。
又、実施例1と同様のマルチプレクシフグ駆動による表
示を行ったところ、コントラストが本実施例のものと比
較して小さく、しかも残像が生じた。
示を行ったところ、コントラストが本実施例のものと比
較して小さく、しかも残像が生じた。
同
上
前記液晶(3)
表
≦工2」ばと乙上奥≧
8=1
7:1
10 : 1
8:1
\伊4、欠のお れ 5ec
1.5
2.5
1.2
2.2
〔発明の効果〕
以上の実施例及び比較例で明らかにした様に、本発明に
よれば明状態と暗状態でのコントラストが高く、特にマ
ルチプレクシフグ駆動時の表示コントラストが非常に大
きく高品位の表示が得られ、しかも目ざわりな残像現象
が生じない効果がある。
よれば明状態と暗状態でのコントラストが高く、特にマ
ルチプレクシフグ駆動時の表示コントラストが非常に大
きく高品位の表示が得られ、しかも目ざわりな残像現象
が生じない効果がある。
第1図は、本発明の液晶素子の断面図である。
第2図はらせん構造をもつカイラルスメクチック液晶の
配向状態を示した斜視図で、第3図は非らせん構造の分
子配列をもつカイラルスメクチック液晶の配向状態を示
した斜視図である。第4図(A)は本発明の配向方法で
配向したカイラルスメクチック液晶の配向状態を示す断
面図で、第4図(B)はそのユニフォーム配向状態にお
けるC−ダイレクタ図で、第4図(C)はスプレィ配向
状態におけるC−ダイレクタ図である。第5図(A)は
ユニフォーム配向状態におけるチルト角θを示す平面図
で、第5図(B)はスプレィ配向状態におけるチルト角
θを示す平面図である。第6図(A)、(E)及び(C
)は強誘電性液晶内の電荷分布、自発分極Psの向き及
び逆電界V revの向きを示す断面図である。第7図
は電界印加時及び後のチルト角θの変化を示す平面図で
ある。第8図は従来例における光学応答特性を示し、第
9図は本発明例における光学応答特性を示す。第10図
は本実施例で用いた駆動電圧の波形図である。 207− 210−
配向状態を示した斜視図で、第3図は非らせん構造の分
子配列をもつカイラルスメクチック液晶の配向状態を示
した斜視図である。第4図(A)は本発明の配向方法で
配向したカイラルスメクチック液晶の配向状態を示す断
面図で、第4図(B)はそのユニフォーム配向状態にお
けるC−ダイレクタ図で、第4図(C)はスプレィ配向
状態におけるC−ダイレクタ図である。第5図(A)は
ユニフォーム配向状態におけるチルト角θを示す平面図
で、第5図(B)はスプレィ配向状態におけるチルト角
θを示す平面図である。第6図(A)、(E)及び(C
)は強誘電性液晶内の電荷分布、自発分極Psの向き及
び逆電界V revの向きを示す断面図である。第7図
は電界印加時及び後のチルト角θの変化を示す平面図で
ある。第8図は従来例における光学応答特性を示し、第
9図は本発明例における光学応答特性を示す。第10図
は本実施例で用いた駆動電圧の波形図である。 207− 210−
Claims (1)
- (1)少なくとも一方の基板に下記式[ I ]で示され
る単位を重合して得られるポリイミド被膜を有する一対
の基板及び該一対の基板間に配置した強誘電性液晶を有
する液晶素子。 ▲数式、化学式、表等があります▼[ I ] (なお、式中の〔B〕部は、下記(a)又は(b)式で
示されるいずれかの構造を含有している。 (a)▲数式、化学式、表等があります▼ (b)▲数式、化学式、表等があります▼ (ただし、Rは水素、メチル基、エチル基、水酸基、メ
トキシ基、エトキシ基、アセチルオキシ基)また〔A〕
部は4価の有機残基を示す。)(2)少なくとも一方の
基板に下記式[II]及び[III]で示される単位を共重
合して得られるポリイミド被膜を有する一対の基板及び
該一対の基板間に配置した強誘電性液晶を有する液晶素
子。 ▲数式、化学式、表等があります▼[II] (ただし、Rは水素、メチル基、エチル基、水酸基、メ
トキシ基、エトキシ基、アセチルオキシ基、また〔A〕
部は4価の有機残基を示す。)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8940390A JPH03287231A (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | 液晶素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8940390A JPH03287231A (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | 液晶素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03287231A true JPH03287231A (ja) | 1991-12-17 |
Family
ID=13969676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8940390A Pending JPH03287231A (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | 液晶素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03287231A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5326600A (en) * | 1991-11-08 | 1994-07-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid crystal device |
-
1990
- 1990-04-03 JP JP8940390A patent/JPH03287231A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5326600A (en) * | 1991-11-08 | 1994-07-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid crystal device |
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