Ml ．6
ネマチック液晶のDSM応答
近 藤 只 雄＊ 曽 田．庄．一
（昭．和49年9月30日受理）
The response time of a nematic liquid crystal by dyriainic scattering mdde．
Shoichi SoTA and Tadao KONDo
（Received Septemder， 30， 1974）
We investigated the response time about dynamic scattering of nematic liquid ctystals with their molecular axes parallel to the nesa−coating glass by applying sine wave and square wave and tried electric−quenching by sine wave and square wave． We considered the differential characteristics from the response time versus applied voltage．
An example of the result is following， the thinner cell spacer， the larger voltage effect． ln comparison with sine wave @and square wave， the ；espoqse by sine wave was better． We comprehended that the electric−quenching improved the decay response time．
ま え が き
ネマ．チック液晶のDSM（dyna皿ic scattering mode）， D AP （deformation of aligned vertical phase＞， TN （twisted nematic Phase）について（1）表示素子としての応用研究が種 々報告されている（2）。これはいずれも液晶のイオン移動，
分子運動，分子配列に関係するものでresponse time改善 にはこれらのmechanis皿を探る必要がある。そこで筆者 等は分子軸が水平配向ネマチック液晶のDSMについてイ オン移動に関係すると考えられる応答速度（3）と応答速度か らmobilityに近似した微分特性を液晶のスペーサの厚さ を変化し測定した。又分子配列を制御するための正弦波，
方形波による電気的クエンチング（4）を行いresPonse time 改善を試みた。
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Fig．1 The structure of the liquid crystal ceil．
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実験に用いた液晶試料は負の語電．異方性を示す公称mes一 伽・tphiρ．・ang・がそれぞμ・9．C〜45．C，35．C〜80．Cの n一（P−methoxybenzylidene）一P−n7butylanilieとn一（P−eth−
oxybenzylidene）一p−butylanilineの50WT％混合液晶と70 WT％対30WT％混合液晶でFig・．1に示す様な構造の．サン．
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Fig．2 The block ，diagram ．of the measurement sy＄tem．
＊電気工学科
ドイッチ型セルをスペT．サ厚6μm，9μm，16μm，20μm；．．40 μm，与0μmについて．作成し密閉封入した。実験はFig．2に 示す．様にセルに直流，正弦波，方形波を印加した場合の分
コ
光光度計の5800Aの透過光変化をシンクロス．コープで観測 し写真測定より立上がり時間，立下がり時間を求めた。
津山高専紀要 第12号（1974）
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APPUED VOLTAGE Fig．3 The response time by applying voltage．
立上がり時間，立下がり時間についてはFig・3に示すgo
％をとった。今回の実験ではこの立上がり時間，立下がり 時間を次式の様に定義したrise（decay）response timeに
して実験考察した。
Rise （decay） response time
＿DSM散乱による光の吸収率〔％〕
立上がり（立下がり）時間（ms）
なお図中の点線内が分光光度計である。方形波は波形誤差 がある。（VVMで測定している為）
測定及び結果
1。 液晶のresponse time
液晶に正弦波，方形波（30Hz一定）の電圧を加えて顕微 鏡で観察すると5〜8Vで大きなドメインパターンが現わ れ，更に電圧を上げるとドメインがscattering modeにな り光散乱状態が生じ段々モードが早くなる。この様な光散 乱の透過光変化を分光光度計で測定し，立上がり時間，立 下がり時間を：求めこれらの電圧依存性を求めた。又その特 性曲線の勾配よりネマチック液晶のmobilityを考察した。
入力電圧を7V〜40月中4V〜5Vおきにかえそのつど response timeを測定した。試料9μm，50μmについては resPonSe timeの電圧特性より5Vおきの勾配より微分値を 求めmobilityを考察した。又各電圧における微分値より 微分値の電圧依存性を求めた。Fig．4〜7はそれぞれセル厚 さ6μm，16μm，20μm，50μm，についてのresponse tilne の電圧依存性である。電圧依存性としては次の事がわかっ
た。
a）resPonse timeが各試料とも電圧の上昇につれ旧き くなる。
b）セル厚さが薄い程response timeは大きくなる。
c）立下がりのresPonse timeは各試料とも立上がりの それより小さく，又セルの厚いもの程小さい。
d）セルの厚さが薄いもの程，立上がり，立下がり共 response timeが同程度で大きく電圧による改善が高 くdiSPlay素子としては適していると考えられる。但 し薄いセルは高い電圧がかけにくく，試料作成がむず かしい。
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Fig．4 The rise time and decay time vs sine wave and square wave voltage characteristics．
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Fig．5 The rise time and decay time vs sine wave and spuare wave voltage characteristics．
Thickness 16pm．
e）resPonse timeは立上がり，立下がり共正弦波印加 の方が方形波印加の時よりやX大きくよい結果となつ
た。
ネマチック液晶のDSM応答 近藤・曽田
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IO 20 30 40 VOLTAGE （V）
Fig。6 The r呈se ti皿e and decay time vs sine wave and square wave voltage characteristics．
Thickness 201bm．
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Fig．8 The differential characteristics of a rise time and decay time to each of the sine wave and square wave voltage．
Thickness 91bm．
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VOLTAGE （V）
Fig．7 The rise time and decay time vs sine wave and spuare wave voltage characteristics．
Thickness 50ptra．
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Fi9・ 8，Fi9．9が9，・tm，50μmセルについての微分値の各 電圧における特性のグラフである。
図中のdzは応答時間の逆数（resPonse time）についての 変化分である。電圧印加の応答速度の逆数の勾配を求めて いるのでこの微分値は皿obilityを示すとはいえないがmo−
bilityを近似したものと考察出来る。9μmと50μ【nを比較
IO一 20 30 40 VOLTAGE （V）
Fig．9 The differential characteristics of a rise time and decay time to each of the sine wave and square wave voltage．
Thickness 50μ皿．
すると9μmの方が大きな値を示し電圧改善が大きい。9μ皿 については立上がり応答，立下がり応答とも大体同じ大き さであるが50μmの場合は立下がり応答が相当低い値を示 し電圧上昇とともに大きな変化はせず電圧改善が低い。．又 立下がり応答については印加電圧をoffとするのであるか
津山高専紀要 第12号（1974）．
らmobilityを考察する事は無理と考えられるが印加電圧 off三元の状態に回復するまでの時間として立下がり応答 を求めているのでイオン，分子，分子軸が移動．して元の状 態になると考えればmobilityを考察する事もさしつかえ ないと考えられる。これらの考察したmobilityを考えれ ば立上がりのmobilityと立下がりのmobilityは印加電圧 のon， offの状態のmobilityであるので大体立上がりの mobilityが大きな値を示した。この立下がり応答を改善す
る為には電気的クエンチングを行うのも一方法と考えられ 又電圧の駆動法，印加波形等も考慮しなければならない。
2．ネマチック液晶の電気的クエンチング
ネマチック液晶のDSM応答について種々の報告がある が，立下がり時間は立上がり時間に比し50〜200％程度遅 い。これは印加電圧をoffにした時液晶のDSMが自然に 元の状態に回復するのを待つからである。そこで分子軸を 強制的に元の状態に返せば立下がり応答は相当早くなると 考えられる。これについてはパルス法の電気的クエンチン グの報告（4）があるが筆者等は正弦波，方形波による電気的 クエンチングを行い検討した。使用した液晶はn一（p−met−
hoxybenzylidene）一P−n−butylanilineとn一（P−ethoxybenzy−
liden）一P−butylanilineの50WT％，混合液晶でスペーサ厚 40μ皿について測定した。測定は1）のresPonse timeの 測定と同じく分光光度計の透過光変化をシンクロスコープ
で写真記録しFig・ 2に示す90％値の応答速度からそれぞれ response timeを求めた。印加電圧として直流，正弦波，
方形波（30Hz一定）について行い。又クエンチング電圧，
周波数として15V，30V，40V，1KH z，2，5K：Hz，10KH zと 変え測定した。Fig・10〜15が結果である。
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Fig．10 The rise time and rise lag time vs dc voltage chracteristics．
クエンチング電圧を印加した状態で入力のスイッチを on， offしたre＄Ponse timeを測定したため結果として立 上がり応答が悪くなり，特に正弦波，方形波を印加した時 に悪く，直流印加の場合はそれほど影響はなかった。これ はクエンチング電圧による分子配列制御と入力電圧による DSMが反発しあう形となり，立上がり応答に悪影響を与 えfと考えられる。又印加電圧の低い場合rise lag time に大きく現われた。直流印加の場合はほとんど影響されな かったが，これは直流と交流によるDSMの起因の違いに
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Fig．11 The decay time and decay lag time vs dc voltage chracteristics．
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Fig．12 The rise time and rise lag time vs sine wave voltage characterisSics． ．
ネマチック液晶のDSM応答 近藤・曽田
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Fig．13 The decay time and decay lag time vs sine wave voltage characteristics．
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Fig．15 The decay time and decay lag time vs square wave voltage characteristics．
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SQUARE WAVE VOLTGE（V）
Fig．14 The rise ti皿e and rise lag time vs square wave voltage characteristics．
よるか他の原因によるかいずれにしてもDSMの機構を考 える上に重要である。立下がり応答については大体どのク エンチング電圧，周波数についても改善されたが，今回の 実験ではクエンチング電圧が高い程よく，又周波数として は余り高くてもそれ程の改善とはならなかった。電気的ク エンチングは分子配列を強制的に元の状態に返すので，ス イッチoff後の立下がり応答を改善出来るもので，入力ス イッチ・ffと同時にクエンチング電圧が印加できる様な駆
動回路とするか，又は他の駆動法を考慮しなければならな
い。
結 論
水平配向ネマチック液晶の応答速度に関した諸実験を通 して現毅階では，他の表示素子例えばブラウン管，数字表 示管等に比べ1桁〜2桁遅い結果となった。寿命の問題 mesomorPhic rangeの問題等といろいろあり実際使用には 問題があるが，その使用目的によってはdisplay素子とし ては有用であると考えられる。特に応答速度に関し印加電 圧の種類と電圧，印加方法，液晶の膜厚等により相当改善 できる事がわかった。又電気的クエンチング法を使用すれ ば立下がり応答も相当改善できる事がわかったが，これに は電圧駆動法に考慮を払わねばならず今後改善したい。
謝 辞
実験結果に検討，考察頂いた電気工学科金子教官，西山 教官，分光光度計とシンクロスコープの使用に便宜を頂い た金属工学科吉田教官，機械工学科戸井教官に厚く御礼申 し上げます。又実験に協力された卒業生の紙本君，田辺君 に感謝します。
、参 考 文 献
1）例えばABoller Proceedings lEEE 60−8（1972−8）1002 高木俊宜電子材料12−4（1973−4）67工業調査会 2）例えばR．A Soref proceedings IEEE 61−3（1973−3）384 3） G． H Heilmlier， et al proceedings IEEE 56−12（1968−
12）1162
4）小林俊介 液晶（1970）65 日刊工業新聞社
