JPH0478970B2 - - Google Patents
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- JPH0478970B2 JPH0478970B2 JP61270404A JP27040486A JPH0478970B2 JP H0478970 B2 JPH0478970 B2 JP H0478970B2 JP 61270404 A JP61270404 A JP 61270404A JP 27040486 A JP27040486 A JP 27040486A JP H0478970 B2 JPH0478970 B2 JP H0478970B2
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
- G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
- G02F1/141—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent using ferroelectric liquid crystals
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Description
〔発明の分野〕
本発明は、強誘電性液晶であるカイラルスメク
チツク液晶を用いた液晶素子に関する。 〔従来の技術〕 最近、液晶表示素子や液晶−光シヤツター等に
も、強誘電性液晶が使用されることが多い。この
液晶は電界に対して第１の光学的安定状態と第２
の光学的安定状態からなる双安定状態を有し、従
つて従来のTN（Twisted Nematic）型の液晶で
用いられた光学変調素子とは異なり、例えば一方
の電界ベクトルに対して第１の光学的安定状態に
液晶が配向し、他方の電界ベクトルに対しては第
２の光学的安定状態に液晶が配向される。またこ
の型の液晶は、加えられる電界に応答して、極め
て速やかに上記２の安定状態のいずれかを取り、
且つ電界の印加のないときはその状態を維持する
性質を有する。 〔発明の解決しようとする問題点〕 強誘電性液晶を構成するカイラルスメクチツク
液晶分子は、一様なモノドメインの層構造を有し
ているが、この層構造のモノドメイン性が外部衝
撃力によるセル自体のたわみによつて崩れてしま
い、さらに、この崩れたモノドメイン性の層構造
一様なモノドメイン性への回復が困難である問題
点があつた。 特に、クラークらにより発表された米国特許
4367924号公報によれば、第１安定配向状態と第
２安定配向状態を生じる双安定性を発現させるに
は、カイラルスメクチツク液晶の膜厚をらせん構
造が解消されるのに充分に薄い膜厚（約１〜5μ
ｍ）に設定する必要があり、しかも大型デイスプ
レイパネル（対角線サイズ；15cm以上）の場合で
は、上述した薄膜のカイラルスメクチツク液晶を
前パネルに亘つて均一な薄膜で形成する必要があ
るため、カイラルスメクチツク液晶を用いた大型
デイスプレイパネルでは、セルを構成しているガ
ラス基板の厚みを薄く（一般に２mm以下）してい
る。 前述したカイラルスメクチツク液晶を注入した
液晶セルは、その後ワードプロセツサー、パソコ
ンやTVなどの表示面に適用するまでの間に、例
えば液晶セルに設けた電極と外部動回路とを電気
的に接続するために、液晶セルを構成するガラス
基板上に直接動回路用ICを設けたり、あるいは
TAB（Tape Automated Bonding）法が採用さ
れたり、さらには品質管理などの多くの工程を経
る。これらの工程中のハンドリング操作時に、液
晶セルに撓みを生じ、この撓みによる変位が原因
と見られる配向欠陥が生じていた。特に、長方形
状のガラス基板やプラスチツク基板を用いたカイ
ラルスメクチツク液晶セルは、撓による変位が長
方形の長手方向に生じるため、一様なモノドメイ
ンの層構造の形成が困難となつていた。 従つて、本発明の目的は、前述の問題点を解決
したカイラルスメクチツク液晶素子を提供するこ
とにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、対向面が互いに長方形状で相対向
し、少なくとも一方に一軸性配向処理軸を付与し
た一対の長方形状基板の間に、該一軸性配向処理
に応じて配向した液晶分子で組織した層構造を形
成したカイラルスメクチツク液晶を配置してなる
液晶素子において、 前記長方形状基板の短手方向の軸と対角線との
なす角度をθaとした時、前記層構造の法線と前記
長方形状基板の短手方向の軸とのなす角度θAが前
記角度θaとの間で ０≦θA＜θa の関係を有している液晶素子に特徴がある。 〔作 用〕 本発明者の実験により、 カイラルスメクチツク液晶を充填した液晶セル
に対し、 このセルの表示面に垂直な方向に外部より力を
加えた場合、前述の配向状態の乱れがカイラルス
メクチツク液晶の垂直分子層の法線に垂直な方向
に細長い針状の欠陥として現われ、垂直分子層の
法線方向には、現われ難いことが顕微鏡観察によ
つて分つた。 〔実施例〕 第１図は、本発明の液晶素子の平面図である。
図中、１１は上側の長方形状基板（ガラス基板、
プラスチツク基板）、１２は下側長方形状基板
（ガラス基板、プラスチツク基板）、１３は基板１
１と１２に対して垂直なカイラルスメクチツク液
晶分子層（垂直分子層という）の法線、１４は上
側長方形状基板の短手方向と平行な軸、１５は上
側長方形状基板の対角線を表わしている。角度θa
は短手方向と平行な軸１４と対角１５とのなす角
度を表わし、角度θAは短手方向と平行な軸１４と
垂直層の法線１３とのなす角度を表わしている。 この角度θAは０≦θA＜θaの関係を有している
が、好ましくは０≦θA≦1/2θaの関係を有してい
るのがよい。 特に、角度θAが角度1/2θaを越え、その角度の
増大に応じて前述した配向欠陥の生じる危険が増
大することになる。 垂直分子層の法線１３は、上側長方形状基板１
１に付与した一軸性配向処理軸、例えばラビング
処理軸、斜方蒸着処理軸、斜方エツチング処理軸
と平行となつている。 第２図は、カイラルスメクチツクＣ相（SmC*
相）の強誘電性液晶分子の配向状態を示したもの
で、２１は配向した液晶分子であり、１３は、
SmC*の基板に対する垂直な分子層２２の法線、
２３は法線１３に直角な軸である。今、第２図の
紙面に垂直な方向から基板に力を加え、基板を撓
ませた場合、液晶分子２１の配向秩序は、法線１
３が基板１１の短手方向に対して平行となつてい
るため、軸２３に対しては、ネマチツク液晶的に
作用し、軸２３に働く力に対して液晶分子２１
は、柔軟な動きを示し、配向欠陥を生じにくい。
これに対し、液晶分子２１が、法線１３に対して
結晶的な構造を成しているため、法線１３方向に
働力は、垂直分子層２２の構造を崩し、垂直分子
層２２の法線に垂直な方向に沿つて細長い針状の
欠陥が、前述の現象の様に現われると考えられ
る。 従つて、長方形状の大型パネルの取扱中に、そ
のパネルに撓みを生じた時には、軸２３の方向に
大きな力が印加されることになるが、本発明で垂
直分子層２２の法線１３が、上述の軸２３に対し
て直角方向にあるため、撓みによつて生じる配向
欠陥を防止することができる。又、軸２３に大き
な力が印加される長方形状板のサイズとしては、
一時に長手方向の長さをＬとし、短手方向の長さ
をＳとした時、Ｓ／Ｌ≦5/6、特に1/6≦Ｓ／Ｌ≦
５／６の場合であることが判明した。又、その時に
長方形状基板１１の対角線１５のサイズとして
は、その肉厚が２mm以下のガラス基板の場合で15
cm以上の時に、撓みが原因となつた配向欠陥を生
じ易くなる。 第３図ａ及びｂは、それぞれ本発明の液晶素子
の実施態様を示す断面図である。第３図ａに示す
液晶素子は、一対の平行配置した上側長方形状基
板３１ａ及び下側長方形状基板３１ｂと、それぞ
れの基板に配線したた透明電極３２ａと３２ｂを
備えている。上基板３１ａと下基板３１ｂとの間
には強誘電性液晶、好ましくは少なくとも２つの
安定状態をもつ非らせん構造の強誘電性液晶３３
が配置されている。 前述した透明電極３２ａと３２ｂは、強誘電性
液晶３３をマルチプレクシング駆動するために、
それぞれストライプ形状で配線され、且つそのス
トライプ形状が互いに交差させて配置されている
ことが好ましい。 第３図ａに示す液晶素子では、基板３１ａと３
１ｂに配向制御膜３４ａと３４ｂが配置されてい
る。 又、第３図ａに示す液晶素子で用いた配向制御
膜３４ａと３４ｂのうち何れか一方を省略するこ
とができる。 本発明では、前述した配向制御膜３４ａと３４
ｂに一軸性配向軸を付与することができる。この
一軸性配向軸は、好ましくはラビング処理によつ
て付与されることができる。この際、前述した一
軸性配向軸を互いに平行方向とすることができる
が、互いに交互させることも可能である。 この際、用いることができる配向制御膜３４ａ
と３４ｂとしては、ポリイミド膜、ポリアミド
膜、ポリビニルアルコール膜、ポリエチレンオキ
シド膜、ポリエチレン膜やセルロース樹脂膜など
を用いることができる。 本発明の別の好ましい具体例では、SiOやSiO2
などの無機絶縁物質を長方形状基板１１ａと１１
ｂの上に斜め蒸着法によつて被膜形成することに
よつて、一軸性配向処理軸が付与された配向制御
膜を得ることができる。 第４図に示された装置に於いてベルジヤー４０
１は吸出口４０５を有する絶縁基板４０３上に載
置され、前記吸出口４０５から伸びる（図示され
ていない）真空ポンプによりベルジヤー４０１が
真空にされる。タングステン製又はモリブデン製
のるつぼ４０７はベルジヤー４０１の内部及び底
部に配置され、るつぼ４０７には数グラムの
SiO，SiO2，MgF2などの結晶４０８が載置され
る。るつぼ４０７は下方の２つのアーム４０７
ａ，４０７ｂを有し、前記アームは夫々導線４０
９，４１０に接続される。電源４０６及びスイツ
チ４０４がベルジヤー４０１の外部導線４０９，
４１０間に直列に接続される。基板４０２はベル
ジヤー４０１の内部でるつぼ４０７の真上にベル
ジヤー４０１の垂直軸に対しＫの角度を成して配
置される。 スイツチ４０４が開放されると、ベルジヤー４
０１はまず約10-5mmHgの真空状態にされ、次に
スイツチ４０４が閉じられて、るつぼ４０７が適
温で白熱して結晶４０８が蒸発されるまで電源４
０６を調節して電力が供給される。適温範囲
（700〜1000℃）に対して必要な電流は約100amps
である。結晶４０８は次に蒸発され図中Ｓで示さ
れた上向きの分子流を形成し、流体Ｓは、基板４
０２に対してＫの角度を成して基板４０２上に入
射され、この結果基板４０２が被覆される。角度
Ｋは上記の“入射角”であり、流体Ｓの方向は上
記の“斜め蒸着方向”である。この被膜の膜厚は
基板４０２をベルジヤー４０１に挿入する前に行
われる装置の時間に対する厚みのキヤリブレーシ
ヨンにより決定される。適宜な厚みの被膜が形成
されると電源４０６からの電力を減少させ、スイ
ツチ４０４を開放してベルジヤー４０１とその内
部を冷却する。次に圧力を大気圧まで上げ基板４
０２をベルジヤー４０１から取り外す。 前述した入射角に相当する角度Ｋを調整するこ
とによつて、かかる斜め蒸着処理された基板に隣
接する液晶分子を傾斜角（プレチルト角）をもつ
て配向する傾斜配向状態とすることや基板に対し
て実質的に平行に配向する配向状態とすることが
できる。 また、別の具体例ではガラス又プラスチツクか
らなる基板１１ａの表面あるいは基板１１ｂの上
に前述した無機絶縁物質や有機絶縁物質を被膜形
成した後、該被膜の表面を斜方エツチング法によ
りエツチングすることにより、その表面に配向制
御効果を付与することができる。 前述の配向制御膜は、同時に絶縁膜としても機
能させることが好ましく、このためにこの配向制
御膜の膜厚は一般に100Å〜1μ、好ましくは500
Å〜5000Åの範囲に設定することができる。この
絶縁膜は、液晶層に微量に含有される不純物等の
ために生ずる電流の発生を防止できる利点をも有
しており、従つて動作を繰り返し行つても液晶化
合物を劣化させることがない。 第５図は、本発明の強誘電性液晶の動作説明の
ために、セルの例を模式的に描いたものである。
以下、所望の層としてSmC*を例にとつて説明す
る。 ５１ａと５１ｂは、IN2O3あるいはITO
（Indium−Tin Oxide）等の薄膜からなる透明電
極で被覆された基板（ガラス板）であり、その間
に垂直分子層５２がガラス面に配向したSmC*相
の液晶が封入されている。太線で示した線５３が
液晶分子を表わしており、この液晶分子５３は基
板の面方向に連続的にらせん構造を形成して垂直
分子層５２は、その法線５５に沿つて均一に配向
し、モノドメインを形成している。 この液晶分子５３は、その分子に直交した方向
に双極子モーメント（Ｐ⊥）５４を有している。
基板５１ａと５１ｂ上の電極間に一定の閾値以上
の電圧を印加すると、液晶分子５３のらせん構造
がほどけ、双極子がすべて電界方向に向くよう、
液晶分子５３は方向を変えることができる。液晶
分子５３は、細長い形状を有しており、その長軸
方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従つて例
えばガラス面の上下に互いにクロスニコルの偏光
子を置けば、電圧印加極性によつて光学特性が変
わる液晶光学素子となることは、容易に理解され
る。 本発明の液晶素子で好ましく用いられる液晶セ
ルは、例えば10μ以下とすることができる。この
ように液晶層が薄くなるにしたがい、第６図に示
すように電界を印加していない状態でも液晶分子
のらせん構造がほどけ、非らせん構造となり、そ
の双極子モーメントPaまたはPbは上向き６４ａ
又は下向き６４ｂのどちらかの状態をとる。この
場合でも垂直分子層５２は、そのＹの法線５５に
沿つて均一に配向し、モノドメインを形成してい
る。 このようなセルに、第６図に示す如く一定の閾
値以上の極性の異る電界Ea又はEbを電圧印加手
段６１ａと６１ｂにより付与すると、双極子モー
メントは、電界Ea又はEbの電界ベクトルに対応
して上向き６４ａ又は下向き６４ｂと向きを変
え、それに応じて液晶分子は、１つの安定配向６
３ａかあるいは他の安定配向６３ｂの何れか一方
に配向する。 このような強誘電性を液晶光学素子として用い
ることの利点は、先にも述べたが２つある。 その第１は、応答速度が極めて速いことであ
り、第２は液晶分子の配向が双安定性を有するこ
とである。第２の点を、例えば第６図によつて更
に説明すると、電界Eaを印加すると液晶分子は
１つの安定配向６３ａに配向するが、この状態は
電界を切つても安定である。又、逆向きの電界
Ebを印加すると、液晶分子は他の安定配向６３
ｂに配向してその分子の向きを変えるが、やはり
電界を切つてもこの状態に留つている。 このような応答速度の速さと、双安定性が有効
に実現されるにはセル厚が出来るだけ薄い方が好
ましい。 実施例 １ 基板サイズ200mm（長手方向）×70mm（短手方
向）×1.1mm（肉厚）のガラス基板を２枚用意し
た。それぞれのガラス基板の上に1000Å厚の
SiO2膜をスパツタリング法によつて設け、その
上に500Å厚のポリビニルアルコール膜を設けた
後、その表面にアセテート布で一方向にラビング
処理を施した。この際のラビング軸は角度θA＝０
に相応する短手方向と平行に設定した。 次いで、一方のガラス基板上に平均粒経1.2μｍ
のシリカビーズを散布した後、もう一方のガラス
基板を重ね合せ、その周辺をエポキシ系接着剤で
シーリングした。 こうして作成したセル内に等方相下のCS−
1013（チツソ社製のカイラルスメクチツクＣ液晶）
を注入した後、徐冷（0.5℃／時間）させてカイ
ラルスメクチツク液晶セルを作成した。 尚、チツソ社製「CS−1013」の相転移点は、
以下のとおりであつた。 SmC*62.9℃ ―――→ SmA （スメクチツクＡ）70.2℃ ―――→ Ch （コレステリツク）80.2℃ ―――→ Isp （等方相） さらに、他のサンプルとして、前述のカイラル
スメクチツク液晶セルを作成した時の角度θAを
10゜，30゜，60゜，75゜（本発明外）と80゜（本発明外
）
に代えたほかは、全く同様の方法でカイラルスメ
クチツク液晶セルを作成したサンプルを用意し
た。 これら５種のサンプルについての初期配向状態
を偏光顕微鏡によつて観察したところ、垂直分子
層の法線がラビング方向に沿つており、且つ配向
欠陥を生じていない一様なモノドメインとなつて
いることが判明した。 しかる後に、駆動用ICを接続したフレキ基板
の端子を前述のサンプルセル（縦方向に400本の
電極、横方向に800本の電極が設けられている）
の端子とを異方性導電接着剤である日立化成社製
の「アニソルムAC5052（商品名）によつて電気的
に接続し、次いで手で持ち上げて外観検査を行つ
た。この外観検査を終えたサンプルについての配
向状態を偏光顕微鏡によつて観察した。その結果
を下記に示す。
チツク液晶を用いた液晶素子に関する。 〔従来の技術〕 最近、液晶表示素子や液晶−光シヤツター等に
も、強誘電性液晶が使用されることが多い。この
液晶は電界に対して第１の光学的安定状態と第２
の光学的安定状態からなる双安定状態を有し、従
つて従来のTN（Twisted Nematic）型の液晶で
用いられた光学変調素子とは異なり、例えば一方
の電界ベクトルに対して第１の光学的安定状態に
液晶が配向し、他方の電界ベクトルに対しては第
２の光学的安定状態に液晶が配向される。またこ
の型の液晶は、加えられる電界に応答して、極め
て速やかに上記２の安定状態のいずれかを取り、
且つ電界の印加のないときはその状態を維持する
性質を有する。 〔発明の解決しようとする問題点〕 強誘電性液晶を構成するカイラルスメクチツク
液晶分子は、一様なモノドメインの層構造を有し
ているが、この層構造のモノドメイン性が外部衝
撃力によるセル自体のたわみによつて崩れてしま
い、さらに、この崩れたモノドメイン性の層構造
一様なモノドメイン性への回復が困難である問題
点があつた。 特に、クラークらにより発表された米国特許
4367924号公報によれば、第１安定配向状態と第
２安定配向状態を生じる双安定性を発現させるに
は、カイラルスメクチツク液晶の膜厚をらせん構
造が解消されるのに充分に薄い膜厚（約１〜5μ
ｍ）に設定する必要があり、しかも大型デイスプ
レイパネル（対角線サイズ；15cm以上）の場合で
は、上述した薄膜のカイラルスメクチツク液晶を
前パネルに亘つて均一な薄膜で形成する必要があ
るため、カイラルスメクチツク液晶を用いた大型
デイスプレイパネルでは、セルを構成しているガ
ラス基板の厚みを薄く（一般に２mm以下）してい
る。 前述したカイラルスメクチツク液晶を注入した
液晶セルは、その後ワードプロセツサー、パソコ
ンやTVなどの表示面に適用するまでの間に、例
えば液晶セルに設けた電極と外部動回路とを電気
的に接続するために、液晶セルを構成するガラス
基板上に直接動回路用ICを設けたり、あるいは
TAB（Tape Automated Bonding）法が採用さ
れたり、さらには品質管理などの多くの工程を経
る。これらの工程中のハンドリング操作時に、液
晶セルに撓みを生じ、この撓みによる変位が原因
と見られる配向欠陥が生じていた。特に、長方形
状のガラス基板やプラスチツク基板を用いたカイ
ラルスメクチツク液晶セルは、撓による変位が長
方形の長手方向に生じるため、一様なモノドメイ
ンの層構造の形成が困難となつていた。 従つて、本発明の目的は、前述の問題点を解決
したカイラルスメクチツク液晶素子を提供するこ
とにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、対向面が互いに長方形状で相対向
し、少なくとも一方に一軸性配向処理軸を付与し
た一対の長方形状基板の間に、該一軸性配向処理
に応じて配向した液晶分子で組織した層構造を形
成したカイラルスメクチツク液晶を配置してなる
液晶素子において、 前記長方形状基板の短手方向の軸と対角線との
なす角度をθaとした時、前記層構造の法線と前記
長方形状基板の短手方向の軸とのなす角度θAが前
記角度θaとの間で ０≦θA＜θa の関係を有している液晶素子に特徴がある。 〔作 用〕 本発明者の実験により、 カイラルスメクチツク液晶を充填した液晶セル
に対し、 このセルの表示面に垂直な方向に外部より力を
加えた場合、前述の配向状態の乱れがカイラルス
メクチツク液晶の垂直分子層の法線に垂直な方向
に細長い針状の欠陥として現われ、垂直分子層の
法線方向には、現われ難いことが顕微鏡観察によ
つて分つた。 〔実施例〕 第１図は、本発明の液晶素子の平面図である。
図中、１１は上側の長方形状基板（ガラス基板、
プラスチツク基板）、１２は下側長方形状基板
（ガラス基板、プラスチツク基板）、１３は基板１
１と１２に対して垂直なカイラルスメクチツク液
晶分子層（垂直分子層という）の法線、１４は上
側長方形状基板の短手方向と平行な軸、１５は上
側長方形状基板の対角線を表わしている。角度θa
は短手方向と平行な軸１４と対角１５とのなす角
度を表わし、角度θAは短手方向と平行な軸１４と
垂直層の法線１３とのなす角度を表わしている。 この角度θAは０≦θA＜θaの関係を有している
が、好ましくは０≦θA≦1/2θaの関係を有してい
るのがよい。 特に、角度θAが角度1/2θaを越え、その角度の
増大に応じて前述した配向欠陥の生じる危険が増
大することになる。 垂直分子層の法線１３は、上側長方形状基板１
１に付与した一軸性配向処理軸、例えばラビング
処理軸、斜方蒸着処理軸、斜方エツチング処理軸
と平行となつている。 第２図は、カイラルスメクチツクＣ相（SmC*
相）の強誘電性液晶分子の配向状態を示したもの
で、２１は配向した液晶分子であり、１３は、
SmC*の基板に対する垂直な分子層２２の法線、
２３は法線１３に直角な軸である。今、第２図の
紙面に垂直な方向から基板に力を加え、基板を撓
ませた場合、液晶分子２１の配向秩序は、法線１
３が基板１１の短手方向に対して平行となつてい
るため、軸２３に対しては、ネマチツク液晶的に
作用し、軸２３に働く力に対して液晶分子２１
は、柔軟な動きを示し、配向欠陥を生じにくい。
これに対し、液晶分子２１が、法線１３に対して
結晶的な構造を成しているため、法線１３方向に
働力は、垂直分子層２２の構造を崩し、垂直分子
層２２の法線に垂直な方向に沿つて細長い針状の
欠陥が、前述の現象の様に現われると考えられ
る。 従つて、長方形状の大型パネルの取扱中に、そ
のパネルに撓みを生じた時には、軸２３の方向に
大きな力が印加されることになるが、本発明で垂
直分子層２２の法線１３が、上述の軸２３に対し
て直角方向にあるため、撓みによつて生じる配向
欠陥を防止することができる。又、軸２３に大き
な力が印加される長方形状板のサイズとしては、
一時に長手方向の長さをＬとし、短手方向の長さ
をＳとした時、Ｓ／Ｌ≦5/6、特に1/6≦Ｓ／Ｌ≦
５／６の場合であることが判明した。又、その時に
長方形状基板１１の対角線１５のサイズとして
は、その肉厚が２mm以下のガラス基板の場合で15
cm以上の時に、撓みが原因となつた配向欠陥を生
じ易くなる。 第３図ａ及びｂは、それぞれ本発明の液晶素子
の実施態様を示す断面図である。第３図ａに示す
液晶素子は、一対の平行配置した上側長方形状基
板３１ａ及び下側長方形状基板３１ｂと、それぞ
れの基板に配線したた透明電極３２ａと３２ｂを
備えている。上基板３１ａと下基板３１ｂとの間
には強誘電性液晶、好ましくは少なくとも２つの
安定状態をもつ非らせん構造の強誘電性液晶３３
が配置されている。 前述した透明電極３２ａと３２ｂは、強誘電性
液晶３３をマルチプレクシング駆動するために、
それぞれストライプ形状で配線され、且つそのス
トライプ形状が互いに交差させて配置されている
ことが好ましい。 第３図ａに示す液晶素子では、基板３１ａと３
１ｂに配向制御膜３４ａと３４ｂが配置されてい
る。 又、第３図ａに示す液晶素子で用いた配向制御
膜３４ａと３４ｂのうち何れか一方を省略するこ
とができる。 本発明では、前述した配向制御膜３４ａと３４
ｂに一軸性配向軸を付与することができる。この
一軸性配向軸は、好ましくはラビング処理によつ
て付与されることができる。この際、前述した一
軸性配向軸を互いに平行方向とすることができる
が、互いに交互させることも可能である。 この際、用いることができる配向制御膜３４ａ
と３４ｂとしては、ポリイミド膜、ポリアミド
膜、ポリビニルアルコール膜、ポリエチレンオキ
シド膜、ポリエチレン膜やセルロース樹脂膜など
を用いることができる。 本発明の別の好ましい具体例では、SiOやSiO2
などの無機絶縁物質を長方形状基板１１ａと１１
ｂの上に斜め蒸着法によつて被膜形成することに
よつて、一軸性配向処理軸が付与された配向制御
膜を得ることができる。 第４図に示された装置に於いてベルジヤー４０
１は吸出口４０５を有する絶縁基板４０３上に載
置され、前記吸出口４０５から伸びる（図示され
ていない）真空ポンプによりベルジヤー４０１が
真空にされる。タングステン製又はモリブデン製
のるつぼ４０７はベルジヤー４０１の内部及び底
部に配置され、るつぼ４０７には数グラムの
SiO，SiO2，MgF2などの結晶４０８が載置され
る。るつぼ４０７は下方の２つのアーム４０７
ａ，４０７ｂを有し、前記アームは夫々導線４０
９，４１０に接続される。電源４０６及びスイツ
チ４０４がベルジヤー４０１の外部導線４０９，
４１０間に直列に接続される。基板４０２はベル
ジヤー４０１の内部でるつぼ４０７の真上にベル
ジヤー４０１の垂直軸に対しＫの角度を成して配
置される。 スイツチ４０４が開放されると、ベルジヤー４
０１はまず約10-5mmHgの真空状態にされ、次に
スイツチ４０４が閉じられて、るつぼ４０７が適
温で白熱して結晶４０８が蒸発されるまで電源４
０６を調節して電力が供給される。適温範囲
（700〜1000℃）に対して必要な電流は約100amps
である。結晶４０８は次に蒸発され図中Ｓで示さ
れた上向きの分子流を形成し、流体Ｓは、基板４
０２に対してＫの角度を成して基板４０２上に入
射され、この結果基板４０２が被覆される。角度
Ｋは上記の“入射角”であり、流体Ｓの方向は上
記の“斜め蒸着方向”である。この被膜の膜厚は
基板４０２をベルジヤー４０１に挿入する前に行
われる装置の時間に対する厚みのキヤリブレーシ
ヨンにより決定される。適宜な厚みの被膜が形成
されると電源４０６からの電力を減少させ、スイ
ツチ４０４を開放してベルジヤー４０１とその内
部を冷却する。次に圧力を大気圧まで上げ基板４
０２をベルジヤー４０１から取り外す。 前述した入射角に相当する角度Ｋを調整するこ
とによつて、かかる斜め蒸着処理された基板に隣
接する液晶分子を傾斜角（プレチルト角）をもつ
て配向する傾斜配向状態とすることや基板に対し
て実質的に平行に配向する配向状態とすることが
できる。 また、別の具体例ではガラス又プラスチツクか
らなる基板１１ａの表面あるいは基板１１ｂの上
に前述した無機絶縁物質や有機絶縁物質を被膜形
成した後、該被膜の表面を斜方エツチング法によ
りエツチングすることにより、その表面に配向制
御効果を付与することができる。 前述の配向制御膜は、同時に絶縁膜としても機
能させることが好ましく、このためにこの配向制
御膜の膜厚は一般に100Å〜1μ、好ましくは500
Å〜5000Åの範囲に設定することができる。この
絶縁膜は、液晶層に微量に含有される不純物等の
ために生ずる電流の発生を防止できる利点をも有
しており、従つて動作を繰り返し行つても液晶化
合物を劣化させることがない。 第５図は、本発明の強誘電性液晶の動作説明の
ために、セルの例を模式的に描いたものである。
以下、所望の層としてSmC*を例にとつて説明す
る。 ５１ａと５１ｂは、IN2O3あるいはITO
（Indium−Tin Oxide）等の薄膜からなる透明電
極で被覆された基板（ガラス板）であり、その間
に垂直分子層５２がガラス面に配向したSmC*相
の液晶が封入されている。太線で示した線５３が
液晶分子を表わしており、この液晶分子５３は基
板の面方向に連続的にらせん構造を形成して垂直
分子層５２は、その法線５５に沿つて均一に配向
し、モノドメインを形成している。 この液晶分子５３は、その分子に直交した方向
に双極子モーメント（Ｐ⊥）５４を有している。
基板５１ａと５１ｂ上の電極間に一定の閾値以上
の電圧を印加すると、液晶分子５３のらせん構造
がほどけ、双極子がすべて電界方向に向くよう、
液晶分子５３は方向を変えることができる。液晶
分子５３は、細長い形状を有しており、その長軸
方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従つて例
えばガラス面の上下に互いにクロスニコルの偏光
子を置けば、電圧印加極性によつて光学特性が変
わる液晶光学素子となることは、容易に理解され
る。 本発明の液晶素子で好ましく用いられる液晶セ
ルは、例えば10μ以下とすることができる。この
ように液晶層が薄くなるにしたがい、第６図に示
すように電界を印加していない状態でも液晶分子
のらせん構造がほどけ、非らせん構造となり、そ
の双極子モーメントPaまたはPbは上向き６４ａ
又は下向き６４ｂのどちらかの状態をとる。この
場合でも垂直分子層５２は、そのＹの法線５５に
沿つて均一に配向し、モノドメインを形成してい
る。 このようなセルに、第６図に示す如く一定の閾
値以上の極性の異る電界Ea又はEbを電圧印加手
段６１ａと６１ｂにより付与すると、双極子モー
メントは、電界Ea又はEbの電界ベクトルに対応
して上向き６４ａ又は下向き６４ｂと向きを変
え、それに応じて液晶分子は、１つの安定配向６
３ａかあるいは他の安定配向６３ｂの何れか一方
に配向する。 このような強誘電性を液晶光学素子として用い
ることの利点は、先にも述べたが２つある。 その第１は、応答速度が極めて速いことであ
り、第２は液晶分子の配向が双安定性を有するこ
とである。第２の点を、例えば第６図によつて更
に説明すると、電界Eaを印加すると液晶分子は
１つの安定配向６３ａに配向するが、この状態は
電界を切つても安定である。又、逆向きの電界
Ebを印加すると、液晶分子は他の安定配向６３
ｂに配向してその分子の向きを変えるが、やはり
電界を切つてもこの状態に留つている。 このような応答速度の速さと、双安定性が有効
に実現されるにはセル厚が出来るだけ薄い方が好
ましい。 実施例 １ 基板サイズ200mm（長手方向）×70mm（短手方
向）×1.1mm（肉厚）のガラス基板を２枚用意し
た。それぞれのガラス基板の上に1000Å厚の
SiO2膜をスパツタリング法によつて設け、その
上に500Å厚のポリビニルアルコール膜を設けた
後、その表面にアセテート布で一方向にラビング
処理を施した。この際のラビング軸は角度θA＝０
に相応する短手方向と平行に設定した。 次いで、一方のガラス基板上に平均粒経1.2μｍ
のシリカビーズを散布した後、もう一方のガラス
基板を重ね合せ、その周辺をエポキシ系接着剤で
シーリングした。 こうして作成したセル内に等方相下のCS−
1013（チツソ社製のカイラルスメクチツクＣ液晶）
を注入した後、徐冷（0.5℃／時間）させてカイ
ラルスメクチツク液晶セルを作成した。 尚、チツソ社製「CS−1013」の相転移点は、
以下のとおりであつた。 SmC*62.9℃ ―――→ SmA （スメクチツクＡ）70.2℃ ―――→ Ch （コレステリツク）80.2℃ ―――→ Isp （等方相） さらに、他のサンプルとして、前述のカイラル
スメクチツク液晶セルを作成した時の角度θAを
10゜，30゜，60゜，75゜（本発明外）と80゜（本発明外
）
に代えたほかは、全く同様の方法でカイラルスメ
クチツク液晶セルを作成したサンプルを用意し
た。 これら５種のサンプルについての初期配向状態
を偏光顕微鏡によつて観察したところ、垂直分子
層の法線がラビング方向に沿つており、且つ配向
欠陥を生じていない一様なモノドメインとなつて
いることが判明した。 しかる後に、駆動用ICを接続したフレキ基板
の端子を前述のサンプルセル（縦方向に400本の
電極、横方向に800本の電極が設けられている）
の端子とを異方性導電接着剤である日立化成社製
の「アニソルムAC5052（商品名）によつて電気的
に接続し、次いで手で持ち上げて外観検査を行つ
た。この外観検査を終えたサンプルについての配
向状態を偏光顕微鏡によつて観察した。その結果
を下記に示す。
【表】
欠陥を生じていた。
さらに、サンプルセル５と６について再配向処
理を施した。すなわち、サンプルにセル５と６の
SmC*を等方相となるまで加熱した後、SmC*ま
で徐冷（0.5℃／時間）した後、偏光顕微鏡によ
る観察を行つたが、配向欠陥はいぜんとして生じ
ていた。 又、前述のサンプルセルとフレキ基板の接続を
TAB法によつて行つたが、前述と同様の結果が
得られ、さらに前述のサンプルセルに直接駆動用
ICを設けた場合でも同様の結果が得られた。 （発明の効果） 本発明によれば、長方形状の大型パネルをワー
プロ、パソコンあるいはTV等などの表示媒体と
して組み込むまでの工程で、大型パネルのハンド
リング時に生じるパネルの撓みが原因となつて生
じていた配向込欠陥を防止することができる。
さらに、サンプルセル５と６について再配向処
理を施した。すなわち、サンプルにセル５と６の
SmC*を等方相となるまで加熱した後、SmC*ま
で徐冷（0.5℃／時間）した後、偏光顕微鏡によ
る観察を行つたが、配向欠陥はいぜんとして生じ
ていた。 又、前述のサンプルセルとフレキ基板の接続を
TAB法によつて行つたが、前述と同様の結果が
得られ、さらに前述のサンプルセルに直接駆動用
ICを設けた場合でも同様の結果が得られた。 （発明の効果） 本発明によれば、長方形状の大型パネルをワー
プロ、パソコンあるいはTV等などの表示媒体と
して組み込むまでの工程で、大型パネルのハンド
リング時に生じるパネルの撓みが原因となつて生
じていた配向込欠陥を防止することができる。
第１図は、本発明の液晶素子の平面図である。
第２図は本発明の液晶素子の分子配向状態を模式
的に表わした平面図である。第３図ａと第３図ｂ
は、本発明の液晶素子の断面図である。第４図
は、本発明で用いた斜方蒸着装置の模式図であ
る。第５図と第６図は、本発明で用いたカイラル
スメクチツク液晶を模式的に表わした斜視図であ
る。
第２図は本発明の液晶素子の分子配向状態を模式
的に表わした平面図である。第３図ａと第３図ｂ
は、本発明の液晶素子の断面図である。第４図
は、本発明で用いた斜方蒸着装置の模式図であ
る。第５図と第６図は、本発明で用いたカイラル
スメクチツク液晶を模式的に表わした斜視図であ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 対向面が互いに長方形状で相対向し、少なく
とも一方に一軸性配向処理軸を付与した一対の長
方形状基板の間に、該一軸性配向処理に応じて配
向した液晶分子で組織した層構造を形成したカイ
ラルスメクチツク液晶を配置してなる液晶素子に
おいて、 前記長方形状基板の短手方向の軸と対角線との
なす角度をθaとした時、前記層構造の法線と前記
長方形状基板の短手方向の軸とのなす角度θAが前
記角度θaとの間で ０≦θA＜θa の関係を有していることを特徴とする液晶素子。 ２ 前記長方形状基板の長手方向の長さＬと短手
方向の長さＳがＳ／Ｌ≦５／６の関係を有してい
る特許請求の範囲第１項記載の液晶素子。 ３ 前記長方形状基板の長手方向の長さＬと短手
方向の長さＳが１／６≦Ｓ／Ｌ≦５／６の関係を
有している特許請求の範囲第１項記載の液晶素
子。 ４ TAB法によつて駆動回路と長方形状基板に
形成した電極とが電気的接続された接続構造体を
有する特許請求の範囲第１項記載の液晶素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27040486A JPS63123017A (ja) | 1986-11-12 | 1986-11-12 | 液晶素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27040486A JPS63123017A (ja) | 1986-11-12 | 1986-11-12 | 液晶素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63123017A JPS63123017A (ja) | 1988-05-26 |
| JPH0478970B2 true JPH0478970B2 (ja) | 1992-12-14 |
Family
ID=17485789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27040486A Granted JPS63123017A (ja) | 1986-11-12 | 1986-11-12 | 液晶素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63123017A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2623137B2 (ja) * | 1989-03-07 | 1997-06-25 | キヤノン株式会社 | カイラルスメクチック液晶素子ユニットおよびカイラルスメクチック液晶パネルの支持方法 |
| JPH0534697A (ja) * | 1991-07-25 | 1993-02-12 | Canon Inc | 強誘電性液晶表示素子 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61272719A (ja) * | 1985-05-27 | 1986-12-03 | Hosiden Electronics Co Ltd | 強誘電性液晶セル及びその製造方法 |
-
1986
- 1986-11-12 JP JP27040486A patent/JPS63123017A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63123017A (ja) | 1988-05-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |