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JPH07181495A - 強誘電性液晶素子 - Google Patents

強誘電性液晶素子

Info

Publication number
JPH07181495A
JPH07181495A JP34550093A JP34550093A JPH07181495A JP H07181495 A JPH07181495 A JP H07181495A JP 34550093 A JP34550093 A JP 34550093A JP 34550093 A JP34550093 A JP 34550093A JP H07181495 A JPH07181495 A JP H07181495A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
rubbing
ferroelectric liquid
rubbing direction
alignment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP34550093A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaaki Shibata
雅章 柴田
Yukio Haniyu
由紀夫 羽生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP34550093A priority Critical patent/JPH07181495A/ja
Publication of JPH07181495A publication Critical patent/JPH07181495A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶分子の配向状態を改善した優れた表示特
性を有する強誘電性液晶素子を提供する。 【構成】 電極とラビング処理が施された配向制御膜と
を備えた上下基板間に、交流電界を印加することにより
見かけのチルト角を大きくすることのできる強誘電性液
晶を挟持してなる強誘電性液晶素子において、ラビング
処理の方向が、上下基板間で互いに平行であり、且つ、
前記強誘電性液晶の自発分極Psが負の場合、上基板側
から見て上基板のラビング方向に対して下基板のラビン
グ方向が時計回りに、また、上記Psが正の場合、上基
板側から見て上基板のラビング方向に対して下基板のラ
ビング方向が反時計回りに15°以下ねじれていること
を特徴とする強誘電性液晶素子。 【効果】 表示性能の低下の原因となるスプレイ配向領
域の出現を抑えることができ、高コントラストで表示特
性に優れた素子となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子や液晶光
シャッ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。
【0002】
【従来の技術】強誘電性液晶分子の屈折率異方性を利用
して偏光子との組み合わせにより透過光量を制御する型
の表示素子がクラーク(Clark)およびラガーヴァ
ル(Lagerwall)により提案されている(特開
昭56−107216号公報、米国特許第436792
4号明細書等)。この強誘電性液晶は、一般に特定の温
度領域において、非螺旋構造のカイラルスメクティック
C相(SmC*相)ないしH相(SmH*相)を示し、こ
れらの相状態において、印加される電界に応答して第一
の光学的安定状態と第二の光学的安定状態のいずれか一
方の状態をとり、かつ電界の印加されていないときはそ
の状態を保持する性質、即ち双安定性を有する。さら
に、強誘電性液晶は電界の変化に対する応答が速やかで
あるという特徴を有することから、高速駆動の記憶型表
示媒体として大画面で高精細なディスプレーへの応用が
期待されている。
【0003】この双安定性を有する強誘電性液晶を用い
た光学変調素子が所望の駆動特性を発揮するためには、
一対の平行基板間に配列される液晶が、上記2つの安定
状態間を安定かつ効率的に再現性良くスイッチングする
ような分子配向状態にあることが必要である。
【0004】一方、液晶の複屈折性を利用した液晶素子
の場合、直交ニコル下での光の透過率は、I/I0=s
in24θsin2(Δndπ/λ)で表わされ、ここで
0は入射光強度、Iは透過光強度、θは2つの安定状
態の見かけのチルト角、Δnは屈折率異方性、dは液晶
層の厚さ、λは入射光の波長である。上式において、高
コントラストを実現するためには、見かけのチルト角
θ、即ち、非螺旋構造での2状態におけるそれぞれの分
子長軸方向の平均位置間の角度を22.5°に近づける
ことが必要である。
【0005】一般に上述の強誘電性液晶の非螺旋構造で
は、SmC*相での層構造が屈曲したシェブロン構造を
とることが知られている。この構造では、液晶の見かけ
のチルト角θは液晶分子の真のチルト角Θに比べて小さ
くなるので、交流電界を印加することにより層構造を変
化させて見かけのチルト角θを真のチルト角Θに近づけ
る手法が提案されている(特開昭62−16112
3)。
【0006】この技術により、非螺旋構造におけるチル
ト角θを増大させることができ、さらに液晶の配列を上
下基板間でスプレイ配向からほぼ同方向のC−ダイレク
タを有するパラレル配向(ユニフォーム配向)にできる
ことから、クロスニコル下での暗状態の透過率を低減で
き、高コントラストの表示性能が期待できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
交流電界の印加によるユニフォーム配向を用いた素子の
表示性能を向上させるためには、液晶分子の一軸性を良
くする必要があり、そのために配向規制力の強い配向膜
材料(ポリイミド等)を使用する必要がある。この様な
配向膜材料を用いると、前述のユニフォーム配向の一部
にスプレイ配向の部分が残ったり、駆動中にスプレイ配
向領域が出現して、素子の電気光学特性を著しく低下さ
せてしまう。この現象は特に階調表示を行う場合におい
て非常に深刻な問題となる。
【0008】
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するために成された本発明は、電極とラビング処理が
施された配向制御膜とをそれぞれに備えた一対の上下基
板間に、配向状態において少なくとも2つの安定状態を
示すとともに、交流電界を印加することにより見かけの
チルト角を大きくすることのできる強誘電性液晶を挟持
してなる強誘電性液晶素子において、上記ラビング処理
の方向が一対の上下基板間で互いに平行であり且つ同一
方向から15°以下ねじれていることを特徴とする強誘
電性液晶素子であり、具体的には、前記強誘電性液晶の
自発分極Psが負の場合、上基板側から見て上基板のラ
ビング方向に対して下基板のラビング方向が時計回りに
ねじれ、上記Psが正の場合、上基板側から見て上基板
のラビング方向に対して下基板のラビング方向が反時計
回りにねじれているのが好ましい。
【0009】以下、図面を用いて本発明を詳述する。
【0010】図1は、本発明の強誘電性液晶素子の一例
を模式的に描いたものである。図中、11aと11b
は、それぞれIn23やITO(Indium Tin
Oxide)等の透明電極12aと12bで被覆され
た基板(ガラス基板)であり、ポリイミド,ポリアミド
等で形成された平均膜厚3nm程度の配向制御膜13a
と13bがそれぞれ積層されている。配合制御膜13a
と13bは、配向方向(図1で言えばAとA’方向)が
互いに平行かつ同一方向からわずかにずらした角度にな
るようにラビング処理(矢印方向)してある。基板11
aと11bとの間には、強誘電性スメクティックC液晶
14が配置され、基板11aと11bとの間の距離は、
強誘電性スメクティックC液晶14の螺旋配列構造の形
成を抑制するのに十分に小さい距離(例えば0.1〜3
μm)に設定され、強誘電性スメクティックC液晶14
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11bとの間に配置したビーズス
ペーサ15(シリカビーズ、アルミナビーズ等)によっ
て保持される。16a,16bは直交ニコルに置かれた
偏光板である。
【0011】このような構成において、直流ないし交流
電界(例えば、±20V/μm,10Hzの矩形波)を
印加した場合、素子の見かけのチルト角θaは、電界を
印加する前に比べて大きくなる。この見かけのチルト角
θaの大きくなった領域は、画素全域で均一であり、画
素全体がユニフォーム配向である液晶素子を得ることが
できる。
【0012】図2は、前述の直流ないし交流電界を印加
して、見かけのチルト角θaが大きくなった配向におい
てとりうる、強誘電性液晶の配向状態における上下基板
間の各位置での液晶分子のダイレクタをコーンの底面に
投影し、これを底面方向から見た図を模式的に示したも
のである。一般に、セル中での強誘電性スメクティック
液晶は、as−grownの状態で、上下基板の中央で
層が“く”の字型に折れ曲がったシェブロン構造をとる
が、電界印加によって図2に示したような6つの配向状
態のブックシェルフ構造ないしブックシェルフ構造に類
似した擬似ブックシェルフ構造をとると考えられてい
る。
【0013】図中、31,32は液晶分子のC−ダイレ
クタ(図中矢印)が同一方向を向いた配向でユニフォー
ム配向と呼ばれる。33,34,35,36は液晶分子
のC−ダイレクタが上下基板間でねじれているスプレイ
配向と呼ばれる状態である。一般に、良好な電気光学特
性或いは表示特性を得るためには、31,32のユニフ
ォーム配向を画素内に均一に形成する必要がある。ユニ
フォーム配向31或いは32を実現するには、基板表面
と液晶分子間での配向規制力の比較的弱いポリビニルア
ルコール(PVA)やポリアミド等を用いるのが望まし
いが、この時、特に交流電場を印加して、見かけのチル
ト角θaを大きくする技術を用いた場合には、画素内で
の均一性、即ち、一軸配向性が悪化しやすい。一方、配
向規制力の強いポリイミド等の配向材料を使用すると、
一軸配向性は向上するが、スプレイ配向状態の領域が出
現してしまう。このスプレイ配向状態は、ユニフォーム
配向に比べて暗状態での透過率を増大させ、また、明・
暗2状態間のスイッチング特性を悪化させる。
【0014】そこで、本発明では図3に示されるよう
に、上基板,下基板のラビング処理の方向を、基板平面
の法線方向から見て、互いにθcrossずらすことによ
り、一軸配向性に優れた配向規制力の強いポリイミド等
の配向材料を配向制御膜として用いても、交流電界を印
加して見かけのチルト角θaを大きくする場合に、上記
のようなスプレイ配向状態が出現せず、電気光学特性や
表示特性に優れたユニフォーム配向状態を実現すること
ができる。
【0015】本発明において、上記のラビングのクロス
角θcrossは、配向制御膜の配向規制力や強誘電性液晶
の自発分極Psの大きさ等により、最適な角度が異なり
一概には言えないが、通常15°以下であり、Ps<0
の場合、図3(a)のように上基板側からみて、上基板
のラビング方向に対して、下基板のラビング方向を時計
回りにずらすとよく、Ps>0の場合は、図3(b)の
ように上基板側からみて上基板のラビング方向に対し
て、下基板のラビング方向を反時計回りにずらすのがよ
い。これにより、優れた電気光学特性や表示特性を持つ
強誘電性液晶素子となる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例と比較例を説明する。
【0017】実施例1 まず、2枚のガラス基板上にITO膜をスパッタ法によ
り約150nmの厚さに形成し、その上に東レ社製ポリ
アミック酸(セミコファインSP710)の0.4%N
MP/NBC(1:1)混合溶液をスピンナで塗布し、
300℃で1時間焼成して平均膜厚3nmのポリイミド
膜を形成した。次に、この2枚の基板をラビング処理条
件(ローラー押込み量:0.4mm,ローラー回転数:
毎秒16.7回,ローラー送り速度:12mm/se
c,ローラー半径:100mm)でラビングし、上基板
側から見て、上基板のラビング方向に対して、下基板の
ラビング方向が時計回りに2°ねじった方向になるよう
に、1.5μmのギャップを保って貼り合わせて液晶セ
ルを作製した。該セルにフェニルベンゾエート系液晶を
主成分とする多成分混合液晶で、チルト角が30℃で2
2.2°の強誘電性液晶を注入した。該液晶の相転移系
列は以下のとおりであり、Psは−24nC/cm2であ
った。
【0018】
【数1】
【0019】上記液晶注入後の本実施例の液晶セルは、
等方相からSmC*相への徐冷過程でシェブロン構造を
持つ配向状態となり、見かけのチルト角は8.5°であ
った。
【0020】次に、上記セルに30℃で±20V/μ
m,10Hzの交流電界を1min印加して層構造を変
化させる処理を行ったところ、ルーフ状テクスチュアを
経てストライプ状テクスチュアが形成され、見かけのチ
ルト角が19.5°に広がり、画素全域にわたってスプ
レイ配向の領域は出現しなかった。また、表示駆動時で
のスプレイ配向領域の出現を抑制することができ、高コ
ントラストで表示特性に優れた素子であった。
【0021】比較例1 上下基板のラビング方向が同一方向となるようにした以
外は、実施例1と同様にして液晶セルを作製した。
【0022】この液晶セルに実施例1で用いた強誘電性
液晶を注入し、実施例1と同様の交流電界印加処理を行
ったところ、画素の一部にスプレイ配向領域が残り、見
かけのチルト角が実施例1よりも小さかった。
【0023】また、表示駆動時にスプレイ配向領域が出
現し、コントラスト比が低下した。
【0024】比較例2 上基板側から見て、上基板のラビング方向に対して、下
基板のラビング方向が反時計回りに2°ねじった方向に
なるようにした以外は、実施例1と同様にして液晶セル
を作製した。
【0025】この液晶セルに実施例1で用いた強誘電性
液晶を注入し、実施例1と同様の交流電界印加処理を行
ったところ、画素の一部にスプレイ配向領域が残り、見
かけのチルト角が実施例1よりも小さかった。
【0026】また、表示駆動時にスプレイ配向領域が出
現し、コントラスト比が低下した。
【0027】実施例2 本実施例では、上基板側から見て、上基板のラビング方
向に対して、下基板のラビング方向が反時計回りに2°
ねじった方向になるようにした以外は、実施例1と同様
にして液晶セルを作製した。
【0028】この液晶セルにPs>0の強誘電性液晶を
注入した。
【0029】上記液晶注入後の本実施例の液晶セルは、
等方相からSmC*相への徐冷過程でシェブロン構造を
持つ配向状態となり、見かけのチルト角は9.0°であ
った。
【0030】次に、上記セルに30℃で±20V/μ
m,10Hzの交流電界を1min印加して層構造を変
化させる処理を行ったところ、ルーフ状テクスチュアを
経てストライプ状テクスチュアが形成され、見かけのチ
ルト角は19.0°に広がり、画素全域にわたってスプ
レイ配向の領域は出現しなかった。また、実施例1と同
様に表示駆動時でのスプレイ配向領域の出現を抑制する
ことができ、高コントラストで表示特性に優れたもので
あった。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一軸配向性に優れた配向規制力の強い配向制御膜を用い
ても、交流電界を印加して見かけのチルト角を大きくす
る処理をした場合に、スプレイ配向状態が出現せず、ユ
ニフォーム配向状態を実現できるため、高コントラスト
で表示特性に優れた液晶素子となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の強誘電性液晶素子の一例を模式的に示
した断面図である。
【図2】スメクティック液晶の配向状態を説明するため
の図である。
【図3】本発明における上下基板間のラビング処理方向
の関係を説明するための図である。
【符号の説明】
11a,11b ガラス基板 12a,12b 透明電極 13a,13b 配向制御膜 14 強誘電性スメクティックC液晶 15 スペーサ 16a,16b 偏光板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極とラビング処理が施された配向制御
    膜とをそれぞれに備えた一対の上下基板間に、配向状態
    において少なくとも2つの安定状態を示すとともに、交
    流電界を印加することにより見かけのチルト角を大きく
    することのできる強誘電性液晶を挟持してなる強誘電性
    液晶素子において、上記ラビング処理の方向が一対の上
    下基板間で互いに平行であり且つ同一方向から15°以
    下ねじれていることを特徴とする強誘電性液晶素子。
  2. 【請求項2】 前記強誘電性液晶の自発分極Psが負の
    場合、上基板側から見て上基板のラビング方向に対して
    下基板のラビング方向が時計回りにねじれ、上記Ps
    正の場合、上基板側から見て上基板のラビング方向に対
    して下基板のラビング方向が反時計回りにねじれている
    ことを特徴とする請求項1に記載の強誘電性液晶素子。
JP34550093A 1993-12-22 1993-12-22 強誘電性液晶素子 Withdrawn JPH07181495A (ja)

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JP34550093A JPH07181495A (ja) 1993-12-22 1993-12-22 強誘電性液晶素子

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JP34550093A JPH07181495A (ja) 1993-12-22 1993-12-22 強誘電性液晶素子

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JPH07181495A true JPH07181495A (ja) 1995-07-21

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ID=18377010

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JP34550093A Withdrawn JPH07181495A (ja) 1993-12-22 1993-12-22 強誘電性液晶素子

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JP (1) JPH07181495A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100455556B1 (ko) * 2000-08-22 2004-11-12 엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디. 능동매트릭스형 액정표시장치
KR100750915B1 (ko) * 2000-09-22 2007-08-22 삼성전자주식회사 액정 표시 장치 및 그 제조 방법

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Legal Events

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A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20010306