液晶特許と歴史 1/2 ページ ●液晶 特 許と 歴史(1) (1)Ｄ (1)ＤＳＭ液晶 特 許（E.Williams， E.Williams， ＲＣＡ社） 約１０ ０ 年 前 レイ ニッツは有機 化 合物の融点測定の実験をしている最 中に、ある物質が固 体から液体 に速やかに融解しな いことを発見した。そ していくら精製 しても中間 的な 状態 は消えることはな かっ た。この状態 が液晶 状態 で 、これ以 降液晶 に関す る注目す べき研究が数多くされたが、今日のディスプ レイ への適用にはつな がらな かった。液晶 のディスプレイ への応用が具体化 したのは１９６ ０ 年 代に 入ってからで ある。 有機 材料に電界を印加す ることにより局部電界を制御す る、つまり光の通り道を液晶 分子で 制御して ディスプレイ にす るという基本原理は１９６ ２ 年 ＲＣＡ社のWilliamsによって考案され特許化 されてい る。（ＤＳＭ特許・ＵＳＰ−３３２ ２ ４８ ５,１９６ ２ 年 ）この基本原理は現 在の液晶 技術で も変わらな い。 そ して実際に液晶 ディスプレイ （ＬＣＤ）として創出したのは同じＲＣＡ社のG.H.Heilmeierたちで ある。 Heilmeierはまずネマチック 液晶 に電圧を印加す ることにより液晶 の中の染料分子が印加電界に向くこと を発見した。もちろん当時は常温 で ネマチック 液晶 相を示す 材料はな かったので 高温 で 実験している。 さらに別のネマチック 液晶 （負の誘 電率異 方性を有す る）において印加電界により透明 状態 が乳白色に変化 す ることを発見した。これは純粋な 光散 乱効果で ある。Heilmeierはこの現 象をＤＳＭ（動的散 乱モ−ド） と名付けた。 次に彼らは室温 で ネマチック 相を示す 材料（シッフ塩基ネマチック 液晶 をいくつか混ぜ合わせて作った室温 液 晶 材）を作り出した。そ して実際に液晶 ディスプレイ を作ってみせた。 １９６ ８ 年 ６ 月の新聞 発表後、この新しい表示装置は世界的な 注目を浴び た。そ の後１９７３年 には液晶 ディスプレイ として初めてＤＳＭ液晶 をを使った電卓がシャ−プによって製 品化 された。 しかしＤＳＭ液晶 には次のような 欠点があるため次のＴＮ 液晶 に置き換 えられていった。 １． 寿命が短く散 乱の角度依存性がある。 ２ ． 駆動周波数が２ ０ ０ M H z 以 下と狭 い。 ３． 駆動電圧が２ ０ 〜３０ Ｖと高い。 ４． セグ メント表示で は消費電流が大きく表示が見にくい。 ５． ドットマトリク ス表示においては走査線本数に限界がある。 ＤＳＭ液晶 の発表以 降、１９６ ８ 年 にＧＨ液晶 、１９７０ 年 ＥＣＢ液晶 、１９７３年 広視野角表示可 能な ＩＰＳ液晶 な どが提案された。これらの技術の一部は次回紹介す るＳＴＮ 液晶 やＴＦＴ液晶 に生かさ れている。 (2)Ｔ (2)ＴＮ 液晶 特 許（Schadt， Schadt ， ロッツシ ェ 社） 現 在の液晶 ディスプレイ は技術的に分類す ると次の３つで ある。 １． ＴＮ （twisted nematic)液晶 ２ ． ＴＮ 形を高度化 し、単純マトリク ス方式のＳＴＮ 液晶 ３． 薄膜半導体技術の複合化 によるアク ティブマトリク ス方式のＴＦＴ液晶 ここで は１番 のＴＮ 液晶 について紹介します 。 ＤＳＭ液晶 に限界が見え始めていた１９７０ 年 、スイ スのF.Hoffmann‑LaRoche社のSchadtによる新し い液晶 モ−ドつまりＴＮ （twisted nematic）液晶 モ−ド（ねじれネマチック 効果）が発明 された。（ＴＮ 液晶 特許， スイ スＰａｔｅｎｔ Ｎ ｒ． ５３２ ２ ６ １， １９７０ 年 ） Schadtは電界により液晶 分子の長 軸が向きをそ ろえ、光学 状態 を変化 させる電界効果の研究に集 中し ていた。当時液晶 分子の長 軸がラビング により基板界面で 揃う、また液晶 層 に入射した直線偏 光が回転 す ることは知 られていた。 Schadtは分子の長 軸方向に強い双極子モ−メントを持つ誘 電率異 方性が正の液晶 材を探し出し実験を重ね file://C:¥Takei̲Homepage¥www¥dokusou¥tokukyo8.html 98/05/29 液晶特許と歴史 2/2 ページ ていた。 やっと１９７０ 年 オン、オフの状態 が表示で きるようにな った。さらに分子配向の改善、電気 光学 特性 の向上、また室温 で ネマチック 相とな り正の異 方性を示す 液晶 材料を新しく合成した。 実際の表示装置を作ったのが１９７１年 で −１０ 〜６ ５（摂氏温 度）の動作温 度範囲、応答時間 は１４ ０ ｎｓ、最 大コントラストは１５：１で あった。この新しい技術に最 初に飛び 付いたのが、日本のセイ コ−エ プソンで あった。１９７３年 ＴＮ 液晶 特許の使用許諾権を得 て、デジ タル腕時計を製 品化 してい る。 ところで 実際に製 品化 される前 に日本人による液晶 技術が役に立っている。Schadtたちが最 初に発表し たころの液晶 パネルは欠陥が多く使い物にな らな かった。 このＴＮ 液晶 の線欠陥を除去す る技術を開発したのが、当時理化 学 研究所にいた小林 駿介で ある。彼は液 晶 分子の逆ねじれ、逆傾き、いわゆる転傾による線欠陥（（ディスク リネ−ション）を除去す るには、ねじれ 角を約８ ７度にす れば よいことを理論と実験で 明 らかにした。 またカイ ラル添加物を液晶 に混ぜるな どの技術で す べての欠陥を除去す ることに成功した。この技術 は１９７５年 特許化 された。（ＵＳＰ−５７１５６ ５）この技術は次回紹介す るＳＴＮ 液晶 で も生かさ れ、企業の製 品化 に大きく貢献した。 ＴＮ 液晶 が実用化 されて、しだ いにディスプレイ の表示情報量が増大してくると、そ れにつれてフレ− ム時間 が長 くな って液晶 の応答時間 に接近す るにつれ表示品質が悪くな ってきた。 ＴＮ 液晶 ディスプレイ をドットマトリク ス表示させるとク ロスト−ク が発生して表示が悪くな る欠点が あった。そ こで 走査本数を増す ためにＳＴＮ 液晶 技術が登場す る。 次回は液晶 ディスプレイ の代名詞にな っている、アク ティブマトリック ス方式のＴＦＴ液晶 と単純マト リク ス方式のＳＴＮ 液晶 について紹介します 。また広視野角モ−ドのス−パ−ＴＦＴ液晶 についても触 れる 予定で す 。 署名は検証され ていません。 file://C:¥Takei̲Homepage¥www¥dokusou¥tokukyo8.html Sumiaki Takei 電子署名者 : Sumiaki Takei DN: cn=Sumiaki Takei, c=JP 日付 : 2001.05.12 19:48:36 +09'00' 理由 : この文書の 著者 98/05/29 アンケート 読んだ感想をお寄せ下さい 名 前（省略可） メールアドレス（できれば記入願います） ホームページURL（省略可） http:// ●使用ブラウザ Netscape Navigator Internet Explorer その他 年 齢 １０代 性 別 職 女 業 会社員 ●特許私考−ホームページにて全文公開中(参照用) (1)特許全般並びに私の経験 ●感想、御意見また、内容の誤記・訂正の御指摘などをどうぞ ■インターネットに接続後、送信して下さい 送る 取り消し 特許私考の最新情報は下記アドレスで確認して下さい。 http://village.infoweb.ne.jp/ s1takei/dokusou/dokusou2.html http://village.infoweb.ne.jp/˜s1takei/dokusou/enquete1.html (1/2) [01/05/11 20:49:32]
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