JPS6366539A - 強誘電性液晶パネル - Google Patents
強誘電性液晶パネルInfo
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- JPS6366539A JPS6366539A JP21223486A JP21223486A JPS6366539A JP S6366539 A JPS6366539 A JP S6366539A JP 21223486 A JP21223486 A JP 21223486A JP 21223486 A JP21223486 A JP 21223486A JP S6366539 A JPS6366539 A JP S6366539A
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は表示装置に係わり、特に強誘電性液晶パネルに
関わるものである。
関わるものである。
従来の技術
従来の技術を以下、図面を用いて説明する。
まず強誘電性液晶自体について説明する。
第2図は強誘電性液晶分子の模式図である。強誘電性液
晶は通常、スメクチック液晶と呼ばれる、層構造を有す
る液晶である0分子は層の垂線方向に対してθだけ傾い
た構造を取っている。また通常、強誘電性液晶はラセミ
体でない光学活性な液晶分子によって構成されている。
晶は通常、スメクチック液晶と呼ばれる、層構造を有す
る液晶である0分子は層の垂線方向に対してθだけ傾い
た構造を取っている。また通常、強誘電性液晶はラセミ
体でない光学活性な液晶分子によって構成されている。
第2図に示すように強誘電性液晶分子は分子の長軸に垂
直な方向に自発分極となる永久双極子モーメントを有し
ており、カイラルスメクチックC相においては第2図の
円錐形(以下コーンと呼ぶ)の外側を自由に動くことが
できる。またコーンの中心点Oより液晶分子に対して下
したヘクトルをCダイレクタ−と呼ぶ。カイラルスメク
チックC相ではこのCダイレクタ−はコーンの外側を自
由に動くことができる。
直な方向に自発分極となる永久双極子モーメントを有し
ており、カイラルスメクチックC相においては第2図の
円錐形(以下コーンと呼ぶ)の外側を自由に動くことが
できる。またコーンの中心点Oより液晶分子に対して下
したヘクトルをCダイレクタ−と呼ぶ。カイラルスメク
チックC相ではこのCダイレクタ−はコーンの外側を自
由に動くことができる。
第2図において21は液晶分子、22は永久双極子、2
3はCダイレクタ−124はコーン、25は層構造、2
6は層法線方向、27は傾き角θを示している。また強
誘電性液晶分子は不斉原子を有しているため通常ねじれ
構造を有している。
3はCダイレクタ−124はコーン、25は層構造、2
6は層法線方向、27は傾き角θを示している。また強
誘電性液晶分子は不斉原子を有しているため通常ねじれ
構造を有している。
このねじれ構造を第3図に示す。
第3図において31は液晶分子、32は永久双極子モー
メント、33はねじれの周期を表すピンチ(L)、34
は層構造、35は層の法線方向、36は傾き角θを表す
。強誘電性液晶パネルのセル厚(d)がピッチより厚い
とき(d>L)、通常、強誘電性液晶はセル基板表面の
影響がセル中央部まで及ばないため、ねじれ構造を持っ
た状態で存在する。しかしセル厚がピッチより小さいと
き(dくL)ねじれ構造は基板表面の力でほどかれ第4
図のような分子が基板表面と平行になった二つの領域が
現れる。この二つの領域は分子の持つ永久双極子モーメ
ントがそれぞれ反対の方向を向いているものであり、一
方は紙面塵から表方向へもう一方は紙面表から裏方向へ
向いている。これはそれぞれ層法線に対する分子の傾き
角に対応している。
メント、33はねじれの周期を表すピンチ(L)、34
は層構造、35は層の法線方向、36は傾き角θを表す
。強誘電性液晶パネルのセル厚(d)がピッチより厚い
とき(d>L)、通常、強誘電性液晶はセル基板表面の
影響がセル中央部まで及ばないため、ねじれ構造を持っ
た状態で存在する。しかしセル厚がピッチより小さいと
き(dくL)ねじれ構造は基板表面の力でほどかれ第4
図のような分子が基板表面と平行になった二つの領域が
現れる。この二つの領域は分子の持つ永久双極子モーメ
ントがそれぞれ反対の方向を向いているものであり、一
方は紙面塵から表方向へもう一方は紙面表から裏方向へ
向いている。これはそれぞれ層法線に対する分子の傾き
角に対応している。
第4図において41は液晶分子、42は紙面裏方向から
表方向を向いている永久双極子モーメント、43は紙面
表方向から裏方向を向いている永久双極子モーメント、
44は層構造、45は層法線方向、46は傾き角を表し
ている。
表方向を向いている永久双極子モーメント、43は紙面
表方向から裏方向を向いている永久双極子モーメント、
44は層構造、45は層法線方向、46は傾き角を表し
ている。
次に強誘電性液晶の動作原理について図を用いて説明す
る。このように強誘電性液晶セルにピッチがセル厚より
も大きな強誘電性液晶(d < L)を封入すると第4
図のような二つの領域を持つ状態となる。このとき紙面
裏方向から表方向に電界を印加すると永久双極子モーメ
ントは全て電界の方向に向き第5図+a+のように分子
が全て十〇の傾き角を持った状態となる。このような状
態で偏光板の偏光子(P)の偏光軸方向を分子の長軸方
向に検光子(A)の偏光軸方向を分子の短軸方向に平行
にすると(第5図(8)参照)偏光子(P)を通過した
直線偏光は複屈折を受けずに透過し検光子(A)により
遮られ暗状態が得られる。また電界を逆方向に印加する
と第6図(blのように分子が全て一〇の傾きを持つ状
態となり偏光子を通過した直線偏光は複屈折効果により
検光子を通り抜は明状態が得られる。
る。このように強誘電性液晶セルにピッチがセル厚より
も大きな強誘電性液晶(d < L)を封入すると第4
図のような二つの領域を持つ状態となる。このとき紙面
裏方向から表方向に電界を印加すると永久双極子モーメ
ントは全て電界の方向に向き第5図+a+のように分子
が全て十〇の傾き角を持った状態となる。このような状
態で偏光板の偏光子(P)の偏光軸方向を分子の長軸方
向に検光子(A)の偏光軸方向を分子の短軸方向に平行
にすると(第5図(8)参照)偏光子(P)を通過した
直線偏光は複屈折を受けずに透過し検光子(A)により
遮られ暗状態が得られる。また電界を逆方向に印加する
と第6図(blのように分子が全て一〇の傾きを持つ状
態となり偏光子を通過した直線偏光は複屈折効果により
検光子を通り抜は明状態が得られる。
以上のように電界の正負により明暗の状態をそれぞれ得
ることができる。またこのようにセル厚がピッチより小
さいセル(d < L)においては通常ねしれ構造がほ
どけているため電界を取り除いた後も分子はそのままの
状態でいるというメモリー効果が生じるといわれている
。
ることができる。またこのようにセル厚がピッチより小
さいセル(d < L)においては通常ねしれ構造がほ
どけているため電界を取り除いた後も分子はそのままの
状態でいるというメモリー効果が生じるといわれている
。
第5図(al bにおいて51は電界の方向、52は分
子の永久双極子モーメント、53は層構造、54は傾き
角θ、55は偏光子(P)、検光子(A)の偏光軸をそ
れぞれ表している。
子の永久双極子モーメント、53は層構造、54は傾き
角θ、55は偏光子(P)、検光子(A)の偏光軸をそ
れぞれ表している。
この明状態の透過光強度Iは次式によって与えられる。
1=I、 sin 2 4 θ xsin
2 (π 1=ツnd/ λ )・・・・・・(1) ここでjnは強誘電性液晶の屈折率の異方性、11は偏
光子を通った後の入射光強度、λは波長、θは液晶分子
の傾き角、dは液晶層の厚みを表している。この表示方
式:よ−最に複屈折モードと呼ばれている。
2 (π 1=ツnd/ λ )・・・・・・(1) ここでjnは強誘電性液晶の屈折率の異方性、11は偏
光子を通った後の入射光強度、λは波長、θは液晶分子
の傾き角、dは液晶層の厚みを表している。この表示方
式:よ−最に複屈折モードと呼ばれている。
この弐を人間の眼によって感じる明るさの量である輝度
(Y値)で表すと次式のようになる6Y−1/KO/
[S(λ>−ICλi y(λ)] dλ・・・・・・
(2) 但し、S(λ):光源の分光分布(等エネルギー光源) ■ (λ)8強誘電性液晶パネルの分光分布y(λ):
視怒度曲線 積分範囲:380nm〜700 nm このY値を2nd(位相差)に対して計算式によりプロ
ットしたものを第6図に示す。このとき傾き角θは最も
明るい状態をとるようにθ=22゜5度とした。
(Y値)で表すと次式のようになる6Y−1/KO/
[S(λ>−ICλi y(λ)] dλ・・・・・・
(2) 但し、S(λ):光源の分光分布(等エネルギー光源) ■ (λ)8強誘電性液晶パネルの分光分布y(λ):
視怒度曲線 積分範囲:380nm〜700 nm このY値を2nd(位相差)に対して計算式によりプロ
ットしたものを第6図に示す。このとき傾き角θは最も
明るい状態をとるようにθ=22゜5度とした。
第6図より、Δnd(位相差)によりY値が大きく変化
することがわかる。また、このときセル厚むらによる色
差ΔE*(セル厚むらに沫る色むらを表す)をΔndに
対してプロットしたものを第7図に示す。第7図におい
てセル厚むらは0.2μmとして計算した。色差の計算
はCI E L A B均等色差空間を用いて次式によ
って行った。
することがわかる。また、このときセル厚むらによる色
差ΔE*(セル厚むらに沫る色むらを表す)をΔndに
対してプロットしたものを第7図に示す。第7図におい
てセル厚むらは0.2μmとして計算した。色差の計算
はCI E L A B均等色差空間を用いて次式によ
って行った。
ΔE*胃 〔(ΔL*)2+(Δa*)2+ (Δb*
)21 ・・・・・・(3)但し、 Lm−116(Y/Y、 ) −16 a*−500[(X/X0) (Y/Y0)]b*
−200[(Y/Y0)−(Z/Z0)]ここでx、、
y0.z0は基準白色面の三刺激値であり、x、y、z
は測色物の三刺激値を示している。ΔL*、Δa*、Δ
b*は異なる測色物におけるLm、a*、b*の差を示
しており、ここではあるセル厚(d)とそれより0.2
μm厚いセル厚(d+0.2μm)との差を示している
。
)21 ・・・・・・(3)但し、 Lm−116(Y/Y、 ) −16 a*−500[(X/X0) (Y/Y0)]b*
−200[(Y/Y0)−(Z/Z0)]ここでx、、
y0.z0は基準白色面の三刺激値であり、x、y、z
は測色物の三刺激値を示している。ΔL*、Δa*、Δ
b*は異なる測色物におけるLm、a*、b*の差を示
しており、ここではあるセル厚(d)とそれより0.2
μm厚いセル厚(d+0.2μm)との差を示している
。
第6図、第7図より、最も明るく、色差(色むら)の小
さいΔnd(位相差)は約0.28μmであることがわ
かる。強誘電性液晶の複屈折の異方性(−〇)は通常、
0.13〜0.18であるためセル厚は1.5〜2.2
μm程度と非常に薄くする必要があることがわかる。(
文献:福山、性感、否応、8強誘電性液晶を使った高速
ディスプレイ、オプトロニクス、9号、64頁、198
3年) しかし、以上のような表示方法を用いるためには第5図
rat、 (blのように強誘電性液晶層はある一定の
方向付けがなされていなければならない、ある一定の方
向付けがなされたセルはモノドメインセルと呼ばれてい
る。
さいΔnd(位相差)は約0.28μmであることがわ
かる。強誘電性液晶の複屈折の異方性(−〇)は通常、
0.13〜0.18であるためセル厚は1.5〜2.2
μm程度と非常に薄くする必要があることがわかる。(
文献:福山、性感、否応、8強誘電性液晶を使った高速
ディスプレイ、オプトロニクス、9号、64頁、198
3年) しかし、以上のような表示方法を用いるためには第5図
rat、 (blのように強誘電性液晶層はある一定の
方向付けがなされていなければならない、ある一定の方
向付けがなされたセルはモノドメインセルと呼ばれてい
る。
強誘電性液晶は層構造を有するため通常のネマチック液
晶よりも配向させにくいと言われていた。
晶よりも配向させにくいと言われていた。
従来では強誘電性液晶を配向させる手段としてシアリン
グ法、温度勾配法、ラビング法などが用いられていた。
グ法、温度勾配法、ラビング法などが用いられていた。
これらの配向法でシアリング法、温度勾配法は生産性が
悪いという欠点があった。ラビング法はネマチック液晶
で広く用いられており強誘電性液晶でもよく用いられて
いる。このラビング法について図を用いて説明する。
悪いという欠点があった。ラビング法はネマチック液晶
で広く用いられており強誘電性液晶でもよく用いられて
いる。このラビング法について図を用いて説明する。
第8図<al、 (blは等方性液体(Iso)からス
メクチックA相(SmA) 、を経て強誘電性を示すス
メクチックCカイラル相(Sm(、k)となる相転移系
列を有する強誘電性液晶をラビング法′によって配向さ
せたときの模式図である。配向について説明する前にス
メクチックA相およびスメクチックCカイラル相につい
て図を用いて説明する。
メクチックA相(SmA) 、を経て強誘電性を示すス
メクチックCカイラル相(Sm(、k)となる相転移系
列を有する強誘電性液晶をラビング法′によって配向さ
せたときの模式図である。配向について説明する前にス
メクチックA相およびスメクチックCカイラル相につい
て図を用いて説明する。
第8図(al、 (blはスメクチックA相とスメクチ
ックCカイラル相の構造をそれぞれ模式化したものであ
る。この図は強誘電性液晶パネルとしてみると基板に対
して垂直方向から見た図である。スメクチックA[、ス
メクチックCカイラル相のどちらも層構造を存している
がスメクチックA相では第81mfalのように分子の
長袖方向が層重線方向に対して平行になっており、第8
図(blのスメクチックCカイラル相では分子の長軸方
向は層重線方向に対して+θだけ傾いていることがわか
る。
ックCカイラル相の構造をそれぞれ模式化したものであ
る。この図は強誘電性液晶パネルとしてみると基板に対
して垂直方向から見た図である。スメクチックA[、ス
メクチックCカイラル相のどちらも層構造を存している
がスメクチックA相では第81mfalのように分子の
長袖方向が層重線方向に対して平行になっており、第8
図(blのスメクチックCカイラル相では分子の長軸方
向は層重線方向に対して+θだけ傾いていることがわか
る。
第8図ia+、 f(1)において81は液晶分子、8
2は層構造、83は分子長軸方向、84は層重線方向、
85は傾き角(θ)、86は上下基板のラビング方向を
表している。
2は層構造、83は分子長軸方向、84は層重線方向、
85は傾き角(θ)、86は上下基板のラビング方向を
表している。
次にこのような相転移系列を有する強誘電性液晶の配向
について説明する。
について説明する。
第81F(alは等方性液体からスメクチック人相に転
移したときの分子の配向の松弐図で、ここで分子はスメ
クチックA相であるため層構造に対して垂直にその分子
長軸を有している。そのためラビングを施した場合その
ラビング方向(配向容易軸)に対して液晶分子長軸が平
行に配向し結果として第8図ia+のように層重線方向
と層は平行となる。
移したときの分子の配向の松弐図で、ここで分子はスメ
クチックA相であるため層構造に対して垂直にその分子
長軸を有している。そのためラビングを施した場合その
ラビング方向(配向容易軸)に対して液晶分子長軸が平
行に配向し結果として第8図ia+のように層重線方向
と層は平行となる。
次にスメクチックA相から強誘電性を示すスメクチック
Cカイラル相に相転移するとき層構造は弾性変形に要す
るエネルギーが大きいため分子が層内で傾き層構造はそ
のまま保たれる。結果として第8図fblのように層重
線方向はラビング方向に平行のままで分子がラビング方
向よりずれた配向状態となる。しかしながらこのような
配向状態では強誘電性液晶分子は層内で第2図のように
コーンの外側を自由に動くことができるため配向容易軸
であるラビング方向にもどってしまうことが考えられる
。
Cカイラル相に相転移するとき層構造は弾性変形に要す
るエネルギーが大きいため分子が層内で傾き層構造はそ
のまま保たれる。結果として第8図fblのように層重
線方向はラビング方向に平行のままで分子がラビング方
向よりずれた配向状態となる。しかしながらこのような
配向状態では強誘電性液晶分子は層内で第2図のように
コーンの外側を自由に動くことができるため配向容易軸
であるラビング方向にもどってしまうことが考えられる
。
斜方蒸着の従来例
斜方蒸着法はネマチック液晶の配向法として従来、一部
で用いられていたが現在はラビング法が主流を占めてい
る。斜め蒸着法について図を用いて説明する。
で用いられていたが現在はラビング法が主流を占めてい
る。斜め蒸着法について図を用いて説明する。
斜め蒸着法の実際のやり方を第9図に示す。
真空状態となる蒸着釜(ペルジャー)内に1着源があり
、抵抗加熱、あるいは電子ビームを照射することにより
加熱することができるようになつ°ζいる。セル基板は
基板垂線方向から蒸着方向に対してθだけ(頃けてセッ
トされる。91はペルジャー、92はセル基板、93は
蒸着源、94は傾き角θ、斜め蒸着を行うことによって
表面には第1O図に示すようなカラム状の小さな突起1
01が無数に存在する構造ができる。これは通常、セル
フシャドウィングと呼ばれる効果により生じるものと言
われている。この時、傾き角θ102を変化させること
によりネマチック液晶分子の配向に違いが生じる。この
ことについて図を用いて説明する。
、抵抗加熱、あるいは電子ビームを照射することにより
加熱することができるようになつ°ζいる。セル基板は
基板垂線方向から蒸着方向に対してθだけ(頃けてセッ
トされる。91はペルジャー、92はセル基板、93は
蒸着源、94は傾き角θ、斜め蒸着を行うことによって
表面には第1O図に示すようなカラム状の小さな突起1
01が無数に存在する構造ができる。これは通常、セル
フシャドウィングと呼ばれる効果により生じるものと言
われている。この時、傾き角θ102を変化させること
によりネマチック液晶分子の配向に違いが生じる。この
ことについて図を用いて説明する。
■ 蒸着角度(θ)75度〜85度のときθが75度〜
85度のとき第11図(alに示すように液晶分子は蒸
着方向にその分子長軸方向(n)111を平行に配向す
る。このため液晶分子はプレチルト角を15度から30
度程度有するとされている。
85度のとき第11図(alに示すように液晶分子は蒸
着方向にその分子長軸方向(n)111を平行に配向す
る。このため液晶分子はプレチルト角を15度から30
度程度有するとされている。
■ 1着角度(θ)〜60度のとき
θが〜60度のとき第11図(blに示すように液晶分
子は蒸着方向にその分子長軸方向を垂直に配向する。こ
のときプレチルト角は約0度である。
子は蒸着方向にその分子長軸方向を垂直に配向する。こ
のときプレチルト角は約0度である。
これらの蒸着角度の違いによる配向の違いは表面のカラ
ム構造に対して分子がどの方向に配列したとき最も弾性
変形のエネルギーが小さくてすむかに依存していると言
われている。
ム構造に対して分子がどの方向に配列したとき最も弾性
変形のエネルギーが小さくてすむかに依存していると言
われている。
スメクチック液晶、あるいは強誘電性液晶において配向
方法に斜め蒸着法が用いられた例は2〜3ある。しかし
、それらはセル厚が厚い状態(〜7μm以上)で用いて
おり、完全なメモリー性などについて電圧−輝度曲線(
B−V曲線)などは測定しておらず、またプレチルト角
の表示装置としての有用性についても殆ど言及していな
い。
方法に斜め蒸着法が用いられた例は2〜3ある。しかし
、それらはセル厚が厚い状態(〜7μm以上)で用いて
おり、完全なメモリー性などについて電圧−輝度曲線(
B−V曲線)などは測定しておらず、またプレチルト角
の表示装置としての有用性についても殆ど言及していな
い。
斜め蒸着法の参考文献:■ダブリュ、アルノ\ツク、エ
ム、ボイクス、イー、ギイヨン;蒸着膜上のネマチック
相とスメクチック相の配向、アブライフド フィジック
ス レター、25巻 9号(11479頁 1974年
(W、 Urbach、 M、 Boix。
ム、ボイクス、イー、ギイヨン;蒸着膜上のネマチック
相とスメクチック相の配向、アブライフド フィジック
ス レター、25巻 9号(11479頁 1974年
(W、 Urbach、 M、 Boix。
and E、 Guyon ; Alignmen
t of nematicsand Smecti
cs on evaporated films、
ApptiedPhysics LetLers、
Vol、 25. No、9. I P、479
November 1974) 、■上本勉、岩崎
泰部、吉野勝己、大石嘉雄;スメクチック強誘電性液晶
の電気光学的性質(2)、第4回 液晶討論会 予稿集
(1978年)講演番号 3R13発明が解決しようと
する問題点 fil 従来、強誘電性液晶の配向制御には工業的に
有利なラビング法が用いられていたがこの方法では強誘
電性液晶分子に電圧が印加された場合、メモリー効果が
小さいことが問題であった。以下、図面を用いてこのこ
とを説明する。
t of nematicsand Smecti
cs on evaporated films、
ApptiedPhysics LetLers、
Vol、 25. No、9. I P、479
November 1974) 、■上本勉、岩崎
泰部、吉野勝己、大石嘉雄;スメクチック強誘電性液晶
の電気光学的性質(2)、第4回 液晶討論会 予稿集
(1978年)講演番号 3R13発明が解決しようと
する問題点 fil 従来、強誘電性液晶の配向制御には工業的に
有利なラビング法が用いられていたがこの方法では強誘
電性液晶分子に電圧が印加された場合、メモリー効果が
小さいことが問題であった。以下、図面を用いてこのこ
とを説明する。
第12図(al、 (bl、 tc+はラビング配向さ
れた強誘電性液晶パネルに電圧を印加した状態を役人的
に表したものである。こ、二で第12図tal i;:
紙面の裏から表方向に電圧を印加した状G、第127山
)は紙面の表から裏方向に電圧を印加した状態を示して
いる。この二つの状態で強誘電性液晶層の大部分は電界
方向にそれぞれ向いている。そのため適当に偏光子と検
光子の位置を決めてやれば明暗の状態を電界の極性によ
って得ることができる1、ここまでは第5図fa1.
(blと同じである。次に電界をゼロ、つまり無印加状
態にすると配向容易軸であるラビング軸に強誘電性液晶
分子はもどってしまい第121p(c+のような状態に
なってしまう。これは結局、メモリー性が劣化している
ことを示している。
れた強誘電性液晶パネルに電圧を印加した状態を役人的
に表したものである。こ、二で第12図tal i;:
紙面の裏から表方向に電圧を印加した状G、第127山
)は紙面の表から裏方向に電圧を印加した状態を示して
いる。この二つの状態で強誘電性液晶層の大部分は電界
方向にそれぞれ向いている。そのため適当に偏光子と検
光子の位置を決めてやれば明暗の状態を電界の極性によ
って得ることができる1、ここまでは第5図fa1.
(blと同じである。次に電界をゼロ、つまり無印加状
態にすると配向容易軸であるラビング軸に強誘電性液晶
分子はもどってしまい第121p(c+のような状態に
なってしまう。これは結局、メモリー性が劣化している
ことを示している。
第12図(ai、 (h)、 (clにおいて121は
強誘電性液晶分子、122は層構造、123はラビング
方間、124は電界の方向を表している。
強誘電性液晶分子、122は層構造、123はラビング
方間、124は電界の方向を表している。
これらのことを実際に示すため第13図に示すようなラ
ビングによる液晶パネルを作成した。
ビングによる液晶パネルを作成した。
ここで131は上下の偏光板、132は上下のガラス基
板、133はj5明電極層、134は配向処理を施した
有典高分子膜層、135は強誘電性液晶層、136は対
向基板間O距MI(セル厚)を一定にさせるためのスペ
ーサーを表している。
板、133はj5明電極層、134は配向処理を施した
有典高分子膜層、135は強誘電性液晶層、136は対
向基板間O距MI(セル厚)を一定にさせるためのスペ
ーサーを表している。
このように対向電極間に強誘電性液晶を封入し強誘電性
液晶パネルを作成した。
液晶パネルを作成した。
実験に用いた強誘電性液晶材料はエステル系の温度範囲
が0℃〜58℃まで強誘電性を示す液晶材料を用いて行
った。下に用いた強誘電性液晶の相転移温度を示す。
が0℃〜58℃まで強誘電性を示す液晶材料を用いて行
った。下に用いた強誘電性液晶の相転移温度を示す。
Cr S m C*−−→S m A−m−→c
h〜O℃ 58℃ 82℃ −一一一→Is。
h〜O℃ 58℃ 82℃ −一一一→Is。
95℃
ここで、Cr :結晶相
SmC*:スメクチックCカイラル相
SmA :スメクチックA相
Ch :コレステリック相
ISO=等方性液体
また、この液晶の複屈折異方性(−〇)はセナルモン型
コンベンセイターを用いて測定したところ0.13であ
った。
コンベンセイターを用いて測定したところ0.13であ
った。
配向方法はガラス基板上に設けた有機高分子膜をラビン
グし、液晶注入後、100℃までパネルを加熱し等方性
液体とした後、ゆっくりと徐冷する(0.6℃、/m1
n)ことによりスメクチックCカイラル相のモノドメイ
ンを得た。
グし、液晶注入後、100℃までパネルを加熱し等方性
液体とした後、ゆっくりと徐冷する(0.6℃、/m1
n)ことによりスメクチックCカイラル相のモノドメイ
ンを得た。
次にこのパネルを用いて電圧−透過率曲線(以下、B−
V曲線とする)を測定した。
V曲線とする)を測定した。
B−V曲線の測定に用いた光学実験系を第14図に示す
、第14図において光源+41より発せられた白色光は
偏光子142を通り液晶セル143に直線偏光として入
射した後、検光子144を通って集光レンズ145によ
って集光され光電子倍増管146で怒知され、ストレー
ジオシロ147によりB−V曲線として測定される。な
お液晶セルにはプログラマブルパルスジェネレーター1
48により任意の波形を加えることができるようにした
。
、第14図において光源+41より発せられた白色光は
偏光子142を通り液晶セル143に直線偏光として入
射した後、検光子144を通って集光レンズ145によ
って集光され光電子倍増管146で怒知され、ストレー
ジオシロ147によりB−V曲線として測定される。な
お液晶セルにはプログラマブルパルスジェネレーター1
48により任意の波形を加えることができるようにした
。
このような実験系において前述の構成を有する強誘電性
液晶パネルのB−V曲線を測定した。
液晶パネルのB−V曲線を測定した。
また強誘電性液晶パネルのセル厚は2.8μmのものを
用いた。得られたB −V [itl線を第15図に示
す、第15図において横軸は時間(L)であり、縦軸は
電圧(V)あるいは輝度(B)である。上図は印加した
電圧波形であり、下図は対応する輝度曲線である。第1
5図を電圧波形の順に従って説明するとまずパルス高さ
+10V、幅2.(lnsの電圧が印加されたときに輝
度は約32%と大きく明状態が得ら杵た。次に電圧が無
印加(OV)のときに輝度は小さくなり、分子がラビン
グ方向にもどっていることがわかる。また−10vの電
圧が印加されたとき輝度は小さくなり約1%と最も暗い
状態となる。しかし、また電圧無印加の状態となると輝
度は再び大きくなり先程の無印加の状態と同じ輝度とな
ってしまう。これは電界無印加時に分子がもどってしま
うことに起因することでメモリー効果の無いことを示し
ている。
用いた。得られたB −V [itl線を第15図に示
す、第15図において横軸は時間(L)であり、縦軸は
電圧(V)あるいは輝度(B)である。上図は印加した
電圧波形であり、下図は対応する輝度曲線である。第1
5図を電圧波形の順に従って説明するとまずパルス高さ
+10V、幅2.(lnsの電圧が印加されたときに輝
度は約32%と大きく明状態が得ら杵た。次に電圧が無
印加(OV)のときに輝度は小さくなり、分子がラビン
グ方向にもどっていることがわかる。また−10vの電
圧が印加されたとき輝度は小さくなり約1%と最も暗い
状態となる。しかし、また電圧無印加の状態となると輝
度は再び大きくなり先程の無印加の状態と同じ輝度とな
ってしまう。これは電界無印加時に分子がもどってしま
うことに起因することでメモリー効果の無いことを示し
ている。
(2)従来、強誘電性液晶パネルは複屈折効果を利用す
るため明るさ、色むらの点でセル厚を〜2μm程度と非
常に薄くする必要があった。これは生産性から考えると
非常に不利なことであった。
るため明るさ、色むらの点でセル厚を〜2μm程度と非
常に薄くする必要があった。これは生産性から考えると
非常に不利なことであった。
問題点を解決するための手段
前記、問題点を解決するため酸化イツトリウムを斜め方
向から蒸着することにより生産性のよい、またメモリー
効果の大きい強誘電性液晶パネルを実現できる。
向から蒸着することにより生産性のよい、またメモリー
効果の大きい強誘電性液晶パネルを実現できる。
作用
(1) ラビング法による一軸処理とは異なり無機物
を斜め方向から蒸着することにより無機物がある一定方
向に微細な突起群を持つような表面構造にする。この表
面構造により、液晶分子は弾性変形の最も少ない構造に
配向することになる。
を斜め方向から蒸着することにより無機物がある一定方
向に微細な突起群を持つような表面構造にする。この表
面構造により、液晶分子は弾性変形の最も少ない構造に
配向することになる。
この効果による配向はラビング法による強い一軸処理と
は異なり、メモリー効果の大きい強誘電性液晶パネルを
実現できる。
は異なり、メモリー効果の大きい強誘電性液晶パネルを
実現できる。
(2)基板表面に対して大きなプレチルト角を持たせる
ことにより見掛けのΔnを小さくすることでセル厚を厚
くしても明るい、色づきの少ない強誘電性液晶パネルを
得ることができ、生産性が良い強誘電性液晶パネルを実
現できる。
ことにより見掛けのΔnを小さくすることでセル厚を厚
くしても明るい、色づきの少ない強誘電性液晶パネルを
得ることができ、生産性が良い強誘電性液晶パネルを実
現できる。
実施例
一実施例について図面を用いて説明する。
実施例1
一実施例に用いた斜方蒸着法の行い方は従来例で述べた
第9図の構成を用いた。蒸着物質として酸化インドリウ
ム(Y2O5)を用い、これに電子ビームを照射するこ
とにより加熱し、蒸着を行った。基板はガラス基板上に
導電性インジウム・スズ酸化物を蒸着したもの(ITO
基板)を用いた。蒸着角度は85度と60度の両方を用
いた。
第9図の構成を用いた。蒸着物質として酸化インドリウ
ム(Y2O5)を用い、これに電子ビームを照射するこ
とにより加熱し、蒸着を行った。基板はガラス基板上に
導電性インジウム・スズ酸化物を蒸着したもの(ITO
基板)を用いた。蒸着角度は85度と60度の両方を用
いた。
蒸着速度は約20人/sec、IIQ厚は基板垂直方向
からの厚さで約3000人とした。このように斜方蒸着
を行ったITO基板を用いて強誘電性液晶パネルを作成
した。セル構成は第13図に示したセル構成と本質的に
同じである。上下基板の蒸着方向は上下で反平行となる
ようにした。
からの厚さで約3000人とした。このように斜方蒸着
を行ったITO基板を用いて強誘電性液晶パネルを作成
した。セル構成は第13図に示したセル構成と本質的に
同じである。上下基板の蒸着方向は上下で反平行となる
ようにした。
実施例に用いた強誘電性液晶材料は従来例で用いたもの
と同じエステル系の混合物である。このようなセルに強
誘電性液晶を真空中で注入し徐冷することにより良好に
配向したモノドメインの強誘電性液晶パネルを得た。セ
ル厚は2.5μmとした。このときの配向は蒸着角度に
より異なっていた。蒸着角度が85度のとき液晶分子の
長軸方向は蒸着方向と一致していたが60度のときは蒸
着方向に垂直にその長軸方向を有していた。
と同じエステル系の混合物である。このようなセルに強
誘電性液晶を真空中で注入し徐冷することにより良好に
配向したモノドメインの強誘電性液晶パネルを得た。セ
ル厚は2.5μmとした。このときの配向は蒸着角度に
より異なっていた。蒸着角度が85度のとき液晶分子の
長軸方向は蒸着方向と一致していたが60度のときは蒸
着方向に垂直にその長軸方向を有していた。
この強誘電性液晶パネルを従来例で述べた光学系を用い
てB−V曲線を測定し、メモリー効果を調べた。結果を
第1図(al、 (blに示す、ここで第1図+alは
蒸着角度が85度、第1図中)は60度の強誘電性液晶
パネルである。第1図ta+を用いて説明する。
てB−V曲線を測定し、メモリー効果を調べた。結果を
第1図(al、 (blに示す、ここで第1図+alは
蒸着角度が85度、第1図中)は60度の強誘電性液晶
パネルである。第1図ta+を用いて説明する。
第1図(a)より、パルス高さ+IOV、幅2. 0間
のパルスが印加されたとき輝度は約32%と大きく明状
態が得られた0次に電圧が無印加(0■)となったとき
にも輝度はそのままで分子がパルス印加時と同じ場所に
おり、メモリー効果があることがわかる。また、−10
■のパルスが印加されると輝度は小さくなり約1%と最
も暗い状態となった。また、電圧無印加の状態となって
も輝度はそのままでメモリー効果の強いことがわかる。
のパルスが印加されたとき輝度は約32%と大きく明状
態が得られた0次に電圧が無印加(0■)となったとき
にも輝度はそのままで分子がパルス印加時と同じ場所に
おり、メモリー効果があることがわかる。また、−10
■のパルスが印加されると輝度は小さくなり約1%と最
も暗い状態となった。また、電圧無印加の状態となって
も輝度はそのままでメモリー効果の強いことがわかる。
これは第1図fblでも同じであり、蒸着角度が85度
でも60度でも強いメモリー効果が得られた。
でも60度でも強いメモリー効果が得られた。
実施例2
次にくさび型にセル厚を徐々に厚くしたセルを用いて色
相の変化を測定した。
相の変化を測定した。
くさび型セルの構成を第16図に示す。第16図におい
て、161はガラス基板、162は170層とそのうえ
にY2O5斜方1着層あるいはラビングを施された’I
rJIi高分子膜層を有する層、163は強誘電性液晶
層、164はセル厚調整のためのスペーサー、165は
蒸着方向、あるいはラビング方向の組合せ方を示す。セ
ル厚の変化は1μm〜7μmとし、85度蒸着、60度
蒸着及びラビング法によって配向させた強誘電性液晶パ
ネルをそれぞれ作成した。これらの強誘電性液晶パネル
のセル厚の違いによる電界時の輝度を及び色相を色彩光
度計により測定した。色彩光度計はマクベス社製のもの
を用いた。まず、60度蒸着およびラビングセルについ
てセル厚と輝度の関係を第17図に示す。ここで○印は
60度蒸着、×印はラビングセルをそれぞれ示す。
て、161はガラス基板、162は170層とそのうえ
にY2O5斜方1着層あるいはラビングを施された’I
rJIi高分子膜層を有する層、163は強誘電性液晶
層、164はセル厚調整のためのスペーサー、165は
蒸着方向、あるいはラビング方向の組合せ方を示す。セ
ル厚の変化は1μm〜7μmとし、85度蒸着、60度
蒸着及びラビング法によって配向させた強誘電性液晶パ
ネルをそれぞれ作成した。これらの強誘電性液晶パネル
のセル厚の違いによる電界時の輝度を及び色相を色彩光
度計により測定した。色彩光度計はマクベス社製のもの
を用いた。まず、60度蒸着およびラビングセルについ
てセル厚と輝度の関係を第17図に示す。ここで○印は
60度蒸着、×印はラビングセルをそれぞれ示す。
次に85度蒸着の強誘電性液晶パネルのセル厚と輝度の
関係を第18図に示す。強誘電性液晶パネルのセル厚と
輝度の関係は従来例で述べたように理論的に(1)式で
与えられる。第6図における理論式より与えられる輝度
曲線は大体、Δndが約0.28あたりで最も明るい状
態を持つようになっている。これは第17図から60度
蒸着セル、ラビングセルにおいてはどちらもセル厚が約
2.0μmで最も明るい状態になっており、本実施例の
液晶材料はΔnが約0.13であるためΔndとして0
.28あたりとなり、理論式と対応している。第18図
における85度蒸着セルでは最も明るくなるセル厚が約
2.6μmとなっておりΔndで0.36あたりと、理
論式よりもセル厚の厚いところで明るいことがわかる。
関係を第18図に示す。強誘電性液晶パネルのセル厚と
輝度の関係は従来例で述べたように理論的に(1)式で
与えられる。第6図における理論式より与えられる輝度
曲線は大体、Δndが約0.28あたりで最も明るい状
態を持つようになっている。これは第17図から60度
蒸着セル、ラビングセルにおいてはどちらもセル厚が約
2.0μmで最も明るい状態になっており、本実施例の
液晶材料はΔnが約0.13であるためΔndとして0
.28あたりとなり、理論式と対応している。第18図
における85度蒸着セルでは最も明るくなるセル厚が約
2.6μmとなっておりΔndで0.36あたりと、理
論式よりもセル厚の厚いところで明るいことがわかる。
これは斜め蒸着法の説明で述べたように85度蒸着では
大きなプレチルト角を有するからと考えられる。
大きなプレチルト角を有するからと考えられる。
プレチルト角を有するため見掛けの複屈折異方性(Δn
)をΔneffとし、プレチルト角をθpとすると屈折
率楕円体の式よりΔneffは次式で与えられる。
)をΔneffとし、プレチルト角をθpとすると屈折
率楕円体の式よりΔneffは次式で与えられる。
Δneff =Δn−cos2 θp010(7)ここ
で実際のプレチルト角を測定した0強誘電性液晶状態の
プレチルト角は測定しにくいのでネマチック液晶を用い
た。このプレチルト角の測定法はヌルキャパシタンス法
と呼ばれる方法で行った。
で実際のプレチルト角を測定した0強誘電性液晶状態の
プレチルト角は測定しにくいのでネマチック液晶を用い
た。このプレチルト角の測定法はヌルキャパシタンス法
と呼ばれる方法で行った。
この結果、85度蒸着セルのプレチルト角は約25度で
あることがわかった。(7)式にプレチルト角の25度
とΔnの0.13の値をそれぞれ代入するとΔneff
は0.107という値になる。(1)式による理論計算
より最も明るくなるΔndは約0.28であるためセル
厚は一〇が0.13のとき2.1μmの必要があったが
プレチルト角を有するためΔneffが0.115と小
さくなった場合、セル厚が約2.6μmで最も明るくな
ることになる。これは85度蒸着セルの輝度の測定結果
とほぼ一致している。
あることがわかった。(7)式にプレチルト角の25度
とΔnの0.13の値をそれぞれ代入するとΔneff
は0.107という値になる。(1)式による理論計算
より最も明るくなるΔndは約0.28であるためセル
厚は一〇が0.13のとき2.1μmの必要があったが
プレチルト角を有するためΔneffが0.115と小
さくなった場合、セル厚が約2.6μmで最も明るくな
ることになる。これは85度蒸着セルの輝度の測定結果
とほぼ一致している。
次にプレチルト角を0度から大きくしていったときのΔ
neff /−〇の変化をプロットした図を第19図に
示す。
neff /−〇の変化をプロットした図を第19図に
示す。
第19図よりプレチルト角が約10度ぐらいまでではΔ
neff /Δnは1からあまり変化せずΔneffは
あまり小さくなっていないことがわかる。プレチルト角
が10度以上ではΔneff/Δnの変化量は大きくな
り、Δneffが小さくなりセル厚が厚くとも明るい状
態が得られることがわかった。また斜め蒸着法は強誘電
性液晶パネルの配向を損なわずにプレチルト角を太き(
する良い方法であることがわかった。
neff /Δnは1からあまり変化せずΔneffは
あまり小さくなっていないことがわかる。プレチルト角
が10度以上ではΔneff/Δnの変化量は大きくな
り、Δneffが小さくなりセル厚が厚くとも明るい状
態が得られることがわかった。また斜め蒸着法は強誘電
性液晶パネルの配向を損なわずにプレチルト角を太き(
する良い方法であることがわかった。
発明の効果
(1) 本発明は蒸着物質としてY2O5を用いて斜
め蒸着法を行い、強誘電性液晶の配向を行うことでメモ
リー製の強い、表示品位の良好な強誘電性液晶パネルを
得ることができる効果を有する。
め蒸着法を行い、強誘電性液晶の配向を行うことでメモ
リー製の強い、表示品位の良好な強誘電性液晶パネルを
得ることができる効果を有する。
(2) また大きなプレチルト角を存することで強誘
電性液晶パネルの見掛けのΔneff dを小さくし、
セル厚が厚くても明るい強誘電性液晶パネルを作成する
ことを可能とし、強誘電性液晶パネルの生産性を向上さ
せる効果を持つものである。
電性液晶パネルの見掛けのΔneff dを小さくし、
セル厚が厚くても明るい強誘電性液晶パネルを作成する
ことを可能とし、強誘電性液晶パネルの生産性を向上さ
せる効果を持つものである。
(3)大きなプレチルト角は斜め蒸着法により良好な配
向とともに得ることができ強いメモリー性を持ち、かつ
セル厚の厚い生産性の良い強誘電性液晶パネルを得るこ
とができる効果も有する。
向とともに得ることができ強いメモリー性を持ち、かつ
セル厚の厚い生産性の良い強誘電性液晶パネルを得るこ
とができる効果も有する。
第1図は斜め蒸着を行った強誘電性液晶パネルのメモリ
ー性を示すための電圧波形と輝度の関係を表わすグラフ
、第2図は強誘電性液晶の構造を表す模式図、第3図は
強誘電性;・夜晶のねじれ構造を表す模式図、第4図は
1jIJI誘電性液晶の薄いセル厚のパネルでねじれ構
造がほどけた状態を表す模式図、第5図は薄いセル厚の
強誘電性液晶パネルにおいての動作原理を表す模式図、
第6図は強誘電性液晶パネルのΔndと輝度の関係の理
論計算値をプロットしたグラフ、第7図は強誘電性液晶
パネルにおいて各々のΔndに対してセル厚むらとして
の色差の理論計算値をプロットしたグラフ、第8図fa
l、 fblはSmΔ相とSmC*相の構造とラビング
を行ったときの配向状態を示す模式図、第9図は蒸着装
置および蒸着方法を示す模式図、第10図は斜め蒸着を
行ったときの表面状態を表す模式図、第11図+al、
tblは蒸着方向を変えたときの液晶分子の配向方向
を表す模式図、第12図(a)。 (b)、 fclはラビング法による電界印加による強
誘電性液晶の動作とメモリー効果が小さいことを表す模
式図、第13図は従来例および実施例で用いた強誘電性
液晶パネルの構造図、第14図は従来例および実施例の
B−V曲線測定に用いた光学系の模式図、第15図はラ
ビングセルのメモリー効果を示すための電圧波形と輝度
との関係を表わすグラフ、第16図は色測定ゆ用いたく
さび型セルの模式図、第17図はラビングセルおよび6
0度蒸着セルのセル厚と輝度の実測値をプロットしたグ
ラフ、第18図は80度蒸着セルにおけるセル厚と輝度
の実測値をプロットしたグラフ、第19図はプレチルト
角とΔneffの計算イ直をプロットしたグラフである
。 102・・・・・・斜方蒸着法の蒸着角度を示す、11
1・・・・・・斜方蒸着法による分子の配向方向を示す
。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名第1図 1]% 7a’T (msec〕 ジS1図 許関 (msec’J ダΔ 2 図 第3図 第 4 図 し、 5 図 乙E(LtNb*) (cL、U) 鋼 第9図 第10tj4 ^
コ為ζ C3−/ イ31 第14図 第15図 持M(rnsea+ 第17図 第18図 セル、1(prn)
ー性を示すための電圧波形と輝度の関係を表わすグラフ
、第2図は強誘電性液晶の構造を表す模式図、第3図は
強誘電性;・夜晶のねじれ構造を表す模式図、第4図は
1jIJI誘電性液晶の薄いセル厚のパネルでねじれ構
造がほどけた状態を表す模式図、第5図は薄いセル厚の
強誘電性液晶パネルにおいての動作原理を表す模式図、
第6図は強誘電性液晶パネルのΔndと輝度の関係の理
論計算値をプロットしたグラフ、第7図は強誘電性液晶
パネルにおいて各々のΔndに対してセル厚むらとして
の色差の理論計算値をプロットしたグラフ、第8図fa
l、 fblはSmΔ相とSmC*相の構造とラビング
を行ったときの配向状態を示す模式図、第9図は蒸着装
置および蒸着方法を示す模式図、第10図は斜め蒸着を
行ったときの表面状態を表す模式図、第11図+al、
tblは蒸着方向を変えたときの液晶分子の配向方向
を表す模式図、第12図(a)。 (b)、 fclはラビング法による電界印加による強
誘電性液晶の動作とメモリー効果が小さいことを表す模
式図、第13図は従来例および実施例で用いた強誘電性
液晶パネルの構造図、第14図は従来例および実施例の
B−V曲線測定に用いた光学系の模式図、第15図はラ
ビングセルのメモリー効果を示すための電圧波形と輝度
との関係を表わすグラフ、第16図は色測定ゆ用いたく
さび型セルの模式図、第17図はラビングセルおよび6
0度蒸着セルのセル厚と輝度の実測値をプロットしたグ
ラフ、第18図は80度蒸着セルにおけるセル厚と輝度
の実測値をプロットしたグラフ、第19図はプレチルト
角とΔneffの計算イ直をプロットしたグラフである
。 102・・・・・・斜方蒸着法の蒸着角度を示す、11
1・・・・・・斜方蒸着法による分子の配向方向を示す
。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名第1図 1]% 7a’T (msec〕 ジS1図 許関 (msec’J ダΔ 2 図 第3図 第 4 図 し、 5 図 乙E(LtNb*) (cL、U) 鋼 第9図 第10tj4 ^
コ為ζ C3−/ イ31 第14図 第15図 持M(rnsea+ 第17図 第18図 セル、1(prn)
Claims (2)
- (1)液晶層と前記液晶層を挟持するように配置した少
なくとも一枚は透明である複数の基板と、前記液晶層に
電圧印加が行えるように前記、基板に付設した電圧印加
手段とを具備したパネルにおいて基板に対して斜め方向
から酸化イットリウムを蒸着することにより、強誘電性
液晶の配向制御を行うことを特徴とする強誘電性液晶パ
ネル。 - (2)液晶層の厚みが5μm以下であることを特徴とす
る特許請求の範囲第(1)項記載の強誘電性液晶パネル
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21223486A JPS6366539A (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 強誘電性液晶パネル |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21223486A JPS6366539A (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 強誘電性液晶パネル |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6366539A true JPS6366539A (ja) | 1988-03-25 |
Family
ID=16619180
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21223486A Pending JPS6366539A (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 強誘電性液晶パネル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6366539A (ja) |
-
1986
- 1986-09-09 JP JP21223486A patent/JPS6366539A/ja active Pending
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