JPH01224678A - 電界センサ用液晶素子構造 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液晶素子に係り、特に電界センサ用としての電
極構造を備えた電界センサ用液晶素子構造に関する。

〔従来の技術〕

液晶は液体でありながら固体に似た結晶構造をもつ有機
材料で、外部から電界を加えると分子配列が変化し、光
学的特性が変化する。

電卓、腕時計等の表示には、ＭＢＢＡ　（Ｎ−ｖ−メト
オキシベンジリデン−９′−〇−ブチルアニリン）とＥ
ＢＢＡ（Ｎ−’−エトオキシベンジリデンーｙｔ−ｎ−
ブチルアニリン）などの混合物を材料とした、ねじれネ
マティック方式が広く用いられている。

この方式は、無電圧では光の偏光軸が９０度回転するが
、電圧を印加すると偏光軸は回転しない。

これに偏光板を組合わせると、電圧により透明と不透明
、例えば明と暗をコントロールでき、表示素子とするこ
とができる。

第３図は通常のねじれネマティック方式の反射型表示素
子の動作原理を示しているが、ガラス基板１と２の間に
液晶３がはさまれ、ガラス基板１゜２の内側には透明電
極４，５が蒸着され、スイッチ６を介して電気的に接続
されるようになっている。ガラス基板１．２の外側には
一方向の偏波面の光しか通さない偏光板７，８が互に９
０度ずれて配置され、偏光板８の外側には反射板９が設
けられている。

太陽光はあらゆる角度の偏波面をもった光であるが、図
の入射光１０は簡明にするため一方向の偏波面のみを示
し、偏光板７は図示した面の光１１のみを通すものであ
る。

（ａ）　　図のようにスイッチ６がＯＦＦで、液晶３に
電圧が印加されていない場合、液晶分子１２はガラス基
板１と２との間で９０度ねじれるように配列されている
。

この状態の液晶３を光１１が通ると偏波面も同時にねじ
れる性質をもっているため、基板２に達した光１３は光
１１と９０度ねじれた偏波面となる。

偏光板８は光１３を通すように偏光板７と偏光軸が９０
度ずれているので、光１３はそのまま光１４となって反
射板９に達する。

反射板９で反射された光１５は逆順で偏光板８を通り、
そのまま光１６となって液晶３を通る間に再び偏波面が
９０度ねじれて光１７となる。光１７は偏光板７を通り
反射光１８として観測される。

結局（ａ）図の場合は反射光１８があるため、表示とし
ては透明となる。

（ｂ）図のようにスイッチ６をＯＮｔ、て電圧が印加さ
れている場合は、透明電極４，５により液晶３内に電界
が発生し、殆んどの液晶分子１１は無電圧の場合と異な
り、電界による誘電分極のためガラス基板１，２に対し
て垂直方向に並ぶ。

この場合、光１９は偏波面を変えずに液晶１１を通過し
光２０のように偏光板８に達する。偏光板８は光２０と
垂直方向の偏波面の光しか通さないため、光２０は偏光
板８で遮断される。このため光２０は反射板９に達せず
反射光は観測されない。

結局（ｂ）図の場合は反射光がないため表示としては暗
く見える。

このように電界によって液晶の透明度が変化する原理を
応用して、充電部からの電界の大きさを検知することが
考えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の素子構造では、高電界でないと反
応せず、動作電界しきい値が高いという問題点があった
。

即ち、例えば従来の液晶の厚さ１０μｍに３ｖの電圧を
印加すると。

という高電界となる。

一方、実際に充電部から発生する。検出すべき電界は、
例えば、 であり、従来の素子構造では動作電界しきい値が高過ぎ
るため、このままでは液晶を利用した電界測定装置が実
用に供せない状態にあった。

この発明の目的は、上記問題点を解消するためになされ
たもので、液晶素子を実用的な電界センサとして利用す
るため、電界による動作しきい値の低い電界センサ用液
晶素子構造を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明の電界センサ用液晶
素子構造は、液晶をはさむ基板の内側に、該液晶をはさ
んで対向する内側電極を設け、前記各基板の外側に、前
記内側電極と電極的に接続され、且つ該内側電極より大
きい面積の外側電極が設けられていることを特徴とする
ものである。

〔作用〕

」二記の構成によると、外部から電界が加わった場合、
大面積の外側電極から入った電気力線は、互いに対向す
る小面積の内外電極間を通り、その間にはさまれた液晶
の部分に集中するので、その部分は外部電界に比べて高
電界となり、液晶素子全体としての電界に対する動作し
きい値が低下する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、液晶素子１０１の基本構造は、液晶１
０２をガラス基板１０３，１０４、及びスペーサ１０５
，１０６ではさみ、封着剤１０７゜１０８で封着する形
となっており、従来のものと同様である。尚、ガラス基
板１０３，１０４、及びスペーサ１０５，１０６は電気
的に絶縁体である。

電極は、従来の表示素子の場合、ガラス基板１０３．１
０４の内面側にある内側電極（本図の１０９．１１０に
相当する。）のみで、これに直接電圧を印加する構造と
なっているが、本実施例の場合は、内側電極１０９，１
１０と、これより面積の大きい外側電極１１１，１１２
をガラス基板１０３，１０４の外面側に設け、内側電極
１０９と外側電極１１１、内側電極１１０と外側電極１
１２の間をそれぞれ接続線１１３，１１４で結んだ構造
となっている。

本実施例の場合、内側電極１０９，１１０と外側電極１
１１，１１２の面積比が１　：　１００となっている。

外側電極１１１，１１２、接続線１１３，１１４、及び
内側電極１０９，１１０はいずれも導電体である。

次に本実施例の作用を説明する。

本液晶素子１０１に外部から電界が加わった場合、概念
的には、外側電極１１１に入った電気力線１１５（第１
図の矢印を付した点線。）は、接続線１１３、内側電極
１０９、液晶１０２、内側電極１１０、接続線１１４を
通り、外側電極１１２から出て行く。

このとき、液晶１０２のうち、電気力線１１５の通る部
分は、内側電極１０９及び１１０にはさまれた部分１１
６に集中する。

この結果、外部の電界に比べ１１６の部分は高電界とな
り、液晶素子１０１全体としての電界に対する動作しき
い値が低下するものである。

第２図は本実施例を電界測定装置に用いた例であるが、
本装置は、本体２０１、センサ部２０２゜及び光フアイ
バ部２０３で構成される。

本体２０１中の発光素子２０４から発せられた光は、光
ファイバ２０５を通り、液晶素子２０６に入射する。

液晶素子２０６は電界強度に応じて透明度を変えるため
、液晶素子２０６を通り光ファイバ２０７に入った光は
電界強度に応じて光強度の変化したものとなる。これを
受光素子２０８で検出し、その値をメータ２０９に電界
値として表示する。

尚、図中、２１０は高圧線、２１１はその電界を測定す
る作業員である。

本装置によれば、センサ部２０２がほとんど金属を用い
ずに製作でき、またセンサ部２０２と本体２０１を結ぶ
光フアイバ部２０３は全く金属を用いずに製作できるた
め、センサ部２０２と本体２０１を十分に離すと、測定
対象の電界を乱さずに精密な測定ができる特長をもって
いる。

〔発明の効果〕

上述のとおり本発明によれば、液晶をはさむ基板の内側
に、該液晶をはさんで対向する内側電極を設け、前記各
基板の外側に、前記内側電極と電気的に接続され、且つ
該内側電極より大きい面積の外側電極が設けられている
ので、外部から加わった電界は、液晶の一部に集中する
。そのために液晶素子の電界に対する動作しきい値が低
下するので、液晶素子を実用的な電界センサとして利用
することができる。

また、液晶を使用することによって、センサを小型軽社
化できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は本
発明の用途を示す説明図、第３図は従来のねじれネマテ
ィック方式の動作原理図である。 １０１・・・液晶素子、 １０２・・・液晶、 １０３．１０４・・・ガラス基板。 １０９．１１０・・・内側電極、 １１１．１１２・・・外側電極、 １１３．１１４・・・接続線、 １１５・・・電気力線、 １１６・・・電界集中部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）液晶をはさむ基板の内側に、該液晶をはさんで対
   向する内側電極を設け、前記各基板の外側に、前記内側
   電極と電気的に接続され、且つ該内側電極より大きい面
   積の外側電極が設けられていることを特徴とする電界セ
   ンサ用液晶素子構造。
2. （２）前記内側電極と前記外側電極の面積比が１対１０
   ０となっていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の電界センサ用液晶素子構造。