JPH08101368A - スメクチック液晶デバイス - Google Patents

スメクチック液晶デバイス

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JPH08101368A
JPH08101368A JP7237355A JP23735595A JPH08101368A JP H08101368 A JPH08101368 A JP H08101368A JP 7237355 A JP7237355 A JP 7237355A JP 23735595 A JP23735595 A JP 23735595A JP H08101368 A JPH08101368 A JP H08101368A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２つの液晶分子配向状態の間でスイッチす
ることのできるスメクチック液晶デバイスを提供する。 【解決手段】 セル壁内面は電極構造および傾斜ホモジ
ニアス液晶配向を与えるべく処理された表面を有し、セ
ル壁面の間に含まれているキラル傾斜スメクチック液晶
材料はキラル傾斜スメクチック相と等方相との間の高温
においてコレステリック相を有し、コレステリック相の
ピッチはコレステリック相とスメクチック相との転移温
度とそれから少なくとも０．１℃上の温度との間の温度
に亘って層厚さの半分よりも大であり、キラル傾斜Ｍス
メクチック相において０．１ｎＣ／cm2 以上の自発分極
を有し、そしてキラル傾斜スメクチック相でのピッチが
液晶相の厚さよりも大きく、セル壁の両側には２つの直
線偏光子が配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明はスメクチック液晶デバイスに係
る。
【０００２】液晶デバイスは通常２つのガラスプレート
または壁に含有される液晶材料の薄層を含む。両方の壁
の内面に透明電極がデポジットされる。液晶層、壁及び
電極を組合わせたものは液晶セルと呼ばれることが多
い。２つの電極間に電界を印加すると液晶分子は電界中
で回転してＯＮ状態となる。電界を取り除くと分子は回
転してＯＦＦ状態に戻る。ＯＦＦ状態はセルを組み立て
る前に施された表面処理及び液晶材料のタイプにより決
定される。ＯＮ状態とＯＦＦ状態の光学的透過特性は異
なっている。ＯＮ状態とＯＦＦ状態を可視的に区別する
ために１つまたは２つの偏光子及び／又は染料を必要と
するデバイスもある。
【０００３】液晶材料には大きく分けてネマチック、コ
レステリック及びスメクチックの３つの異なるタイプが
存在し、これ等は異なる分子秩序により区別される。
【０００４】このような材料は、固体と等方性液体相の
間の限られた温度範囲でのみ液晶相を示す。液晶相温度
範囲内において材料はネマチック、コレステリックある
いはスメクチック相タイプの１つの以上を示し得る。通
常は、その作動温度範囲に亘って１つだけのタイプの液
晶相を形成するように材料が選択される。
【０００５】本発明は、スメクチック液晶材料を使用す
るデバイスに係る。
【０００６】このディスプレイは、１つの壁上の横列に
形成された電極と他壁上の縦列に形成された電極を有す
るように製造される。これ等により広いディスプレイ上
に別々にアドレス可能な素子のｘｙマトリックスが集合
的に形成される。１つのタイプのディスプレイはＯＮ状
態とＯＦＦ状態を使用して電気的にスイッチングし得る
光学的シャッターを形成するものである。また別のタイ
プのディスプレイは光学記憶デバイスとして使用され
る。ネマチック、コレステリック及びスメクチック液晶
材料がこのようなデバイスに使用し得る。多くのディス
プレイに伴う問題は２つの状態の間のスイッチングに要
する時間、即ち応答時間である。多くのディスプレイに
おいて速い応答時間が要求される。90°のねじれ構造に
配置されたネマチック材料は典型的には100 ミリ秒の応
答時間を有する。
【０００７】スメクチック材料を含むデバイスは、ネマ
チックまたはコレステリック材料を使用するデバイス程
広くは使用されてはいない。スメクチック材料を使用し
た利用可能なディスプレイデバイスは必要な特性を有し
ていない。しかしながら最近、高速スイッチング及び双
安定特性を有するスメクチックの強誘電性が重要視され
るようになった。例えば、N.A.Clark 及び S,T. Lagerw
all, App. Phys. Letters 36(11) 1980 pp 899-901を参
照されたい。傾斜スメクチック相のキラル液晶材料、例
えばＳC * ，ＳI * ，ＳF * ，ＳH * ，ＳJ * ，ＳG *
は、強誘電性を示すことが知られている。これについて
はR.B.Meyer, L. Liebert,L.Strzelecki 及びP.Keller,
J de Physique (Lett)，36, L-69 (1975) に記載され
ている。
【０００８】液晶デバイスをシャッターとして使用した
場合の１つの問題は、その最低透過状態において漏出す
る光の量である。例えば、ツイストネマチックセルは最
低約１％の光を透過させる可能性がある。シャッターと
して使用される場合、最低透過光を減少させることが強
く望まれる。その他のディスプレイにおいても、コント
ラストを増強するために有用である。ツイストネマチッ
クディスプレイ及びシャッターがさらに有する問題はそ
の狭い視角である。法線から離れて観察するとディスプ
レイされた情報が損われる可能性がある。
【０００９】理想的には、液晶シャッターは速い応答時
間と非常に低い最低透過度を示さなければならない。デ
ジタルディスプレイにおいては、ディスプレイは高いコ
ントラストと広い視角を有していなければならない。
【００１０】本発明は、意図された液晶分子の配向を伴
うスメクチック強誘電性と偏光子、及び液晶材料の特性
の選択により、上記のいくつかの問題を克服し、低い最
低光透過を示す液晶デバイスを提供するものである。
【００１１】本発明の液晶デバイスは、液晶材料の層を
含有するべく、スペーサによって間隔を置かれた２つの
セル壁であって、該壁内面はその上に形成された電極構
造および傾斜ホモジニアス液晶配向を与えるべく処理さ
れた表面を有することと、該２つのセル壁面の間に含ま
れている液晶材料としてのキラル傾斜スメクチック液晶
材料の層と；該液晶材料の層はスメクチック相と等方相
との間の高温度においてコレステリック相を有し、コレ
ステリック・ピッチはコレステリック相とスメクチック
相との転移温度とそれから少なくとも０．１℃上の温度
との間の温度に亘って層厚さの半分よりも大であり、キ
ラル傾斜スメクチック相において０．１ｎＣ／ｃｍ2 以
上の自発分極を有し、そしてスメクチック・ピッチが液
晶層の厚さよりも大きいことと、セル壁の両側に配置さ
れた２つの直線偏光子と；一方の偏光子の光学軸は他方
の偏光子の光学軸に関して実質的に交差されており、一
方の偏光子の光学軸はスイッチした液晶分子配向方向の
１つと実質的に平行であることと、を含有し、２つの液
晶分子配向状態の間でスイッチすることができる。
【００１２】２つの壁上の配向方向は同一の向きあるい
は逆の向きで平行であってよく、即ち平行あるいは逆平
行のいずれでもよい。
【００１３】液晶材料は単一成分でもよく、複数の成分
の混合物でもよい。材料は左旋性コレステリックツイス
ト方向を有する１種以上のキラル成分と右旋性コレステ
リックツイスト方向を有する１種以上のキラル成分とを
組み合わせることができる。このような混合物では左旋
性成分のいずれをも右旋性成分のラセミ化合物とするこ
とはできない。このキラル混合物はそれ自体をキラルス
メクチック材料としてもよく、非キラル及び／又はラセ
ミ化合物スメクチック液晶ホスト材料に対する添加剤と
して使用してもよい。あるいはまた１種以上のキラル成
分は、コレステリックピッチ及びPsが上記の値を有する
ならば同一のコレステリックツイスト方向を有してもよ
い。材料は、 等方性‐コレステリック（またはネマチック）‐キラル
スメクチック の相を有する。
【００１４】スメクチック相は温度によりＣ* ，Ｉ* ，
Ｆ* ，Ｊ* ，Ｇ* ，Ｋ* ，Ｈ* のキラルスメクチック相
の少なくとも１つを示す。
【００１５】ｐ／ｄ比は、材料がコレステリック相にお
いて３πツイスト以上をとらないような大きいものであ
り、コレステリックからスメクチックへの相転移の上で
理想的にはｐは４ｄより大きく、前記転移近くのコレス
テリック相でπツイストよりずっと小さくなるようにす
る。理想的にはこのｐの値はコレステリック相全体に渡
って大きいものであり、好ましくはキラル／コレテリッ
ク転移の５℃上について大きいものである。
【００１６】スメクチック相におけるピッチは１μm よ
り大きく、好ましくはずっと大きいものであり、例えば
層厚ｄは15μm 以下とし得る。
【００１７】先行技術のキラルスメクチックデバイスは
コレステリックとＳ* 相との間にスメクチック相Ａを有
する。コレステリック相からゆっくりと冷却することに
より配向が助長される。スメクチックＡ相なしには均一
な配向を得ることはできなかった。本発明では、スメク
チック相の存在なしに、良好なデバイスの配向が得られ
る。これはコレステリック相の補整されたかあるいは長
いピッチにより得られものである。
【００１８】Ｐs の値は少なくとも0.1 nC／cm2 、好ま
しくは1 nC／cm2 あるいはそれ以上である。全てのキラ
ル成分は実質的なＰs 値を有し、同一のＰs の符号を有
し得る。あるいは１種以上の成分は、最終的なＰs が大
きなものである限り逆の符号のＰs 値を有していてもよ
い。
【００１９】いくつかの材料については、冷却はコレス
テリックからスメクチック相への転移温度の±５℃以内
において0.05〜2 ℃／分の速度である。しかしながらコ
レステリックピッチが大きいとき、即ち材料が好適に補
整されているかまたは本来長いピッチを有していれば、
デバイスは好便な速度、例えば20℃／分あるいはそれ以
上の速度で冷却し得る。
【００２０】デバイスはさらに、逆の極性の２つの直流
電圧を電極構造に印加する手段を有していてもよく、こ
れにより混合物の分子は印加された電圧の極性に応じて
２つの異なる位置の１方に位置せしめられ、極性が変化
するとこれ等の２つの位置の間でスイッチングされる。
【００２１】本発明による傾斜キラルスメクチック液晶
デバイスに使用される液晶混合物は、 −通常のデバイス作動温度でキラルスメクチック相を有
し、より高い温度でコレステリック相を有する材料を含
み、 −該混合物は、コレステリックからスメクチックへの転
移温度の少なくとも 0.1℃上でのコレステリック相中２
ｄより大きいコレステリックピッチを有し、スメクチッ
ク相において有意な分極係数Ｐs を有する。
【００２２】好ましくは、コレステリック相におけるピ
ッチは４μm よりもずっと大きいものであり、理想的に
は無限大のピッチに近いものである。
【００２３】デバイス周囲温度あるいは作動温度は典型
的には 0〜40℃であるが、装置における使用では 100℃
に達することもある。
【００２４】混合物はいくらかの多色性染料を含有して
もよい。
【００２５】ネマチック液晶材料中にキラル成分を使用
することは知られている。キラル成分の添加はネマチッ
ク材料ディレクタにツイスト方向を与え、コレステリッ
ク材料が得られる。このツイストの方向は、時計回りま
たは反時計回り、即ち右回りまたは左回りのいずれでも
よい。逆のツイストの２種の異なるキラル材料を添加す
ると、混合物の温度及び組成によりゼロツイストが得ら
れる。右及び左の両方の回転力を有する分子となる化合
物もあり得、これ等は光学異性体であり、この異性体が
同量ずつ存在するとラセミ混合物が形成される。これは
通常の非キラル液晶材料と区別できない。
【００２６】添付の図面を参照して、例としてのみの意
味において本発明の１つの形態を以下に説明する。
【００２７】第１図のシャッターシステムは、交差する
第１及び第２の偏光子2, 3の間に配置された液晶セル1
を含み、以下に記載するように並べられる。
【００２８】第１の偏光子2 の前には光センサー4 、即
ち光ダイオードがある。セル1 の制御は、センサー4 か
らの信号と例えば12ボルトの電池である電源6 からの電
圧を受けるコントロールユニット5 から行なわれる。セ
ル1 の後にはレンズシステム7 があり光を写真フィルム
8 あるいはその他の検出体上に焦点を合わせており、セ
ル1 は後に説明するように光を透過する状態と不透明な
状態の間でスイッチできる。
【００２９】セル1 は、例えば 100Åの厚さの酸化錫で
あるシート電極11，12を担持する２つのガラス壁9,10を
含む。スペーサーリング13が、壁9,10間の液晶材料層14
を密閉している。ガラス繊維の小さな織糸（図示しな
い）を層全体に配置し、セル壁の間隔の正確さを高める
ことができる。層14の典型的な厚さは 2〜12μm であ
る。組立てる前に壁2, 3の表面を、ポリアミドまたはポ
リイミドの薄層を延ばし、乾燥し、適当である場合は硬
化させ、その後柔らかい布（例えばレーヨン）で単一方
向Ｒ1 ，Ｒ2 にこすることによって表面処理する。図示
したように方向Ｒ1，Ｒ2 は逆平行であるが同一方向に
平行であってもよい。この公知の処理が液晶分子の表面
配向を与える。分子自体が擦過方向Ｒ1 ，Ｒ2 に沿って
配向し、表面に対して約２°の角度を有する。また、Ｓ
ｉＯxを壁上に斜方蒸着して配向を得てもよい。
【００３０】セル1 及び偏光子2, 3により形成されるシ
ャッターは、フィルム8 を正確に露光するためのセンサ
ー4 及びコントロールユニット5 によって開または閉に
作動され、フィルム8 はフラッシュライトにより外景に
露光される。あるいはまた、セル1 が例えばテレビジョ
ンの光電管の保護に使用される場合は、セル1 は通常は
その透過状態にあり、照射光が管に対して強すぎる場合
には不透明にスイッチされる。
【００３１】第２図は、４つの数字エイトバーディスプ
レイを示す。これは、英国特許明細書No.2009219及びN
o.2031010に記載されるような公知のエイトバーディス
プレイが得られるような形状の電極21を有する液晶セル
を含む。電池23からの適当な電圧をドライバーコントロ
ール22によりスイッチして 0から9999までの数を表示す
る。ディスプレイ20は、２つの偏光子の間に配置された
セルにより第１図のように形成される。
【００３２】デジタルディスプレイの後に反射器を配置
するとディスプレイは周囲光の反射により視認し得る。
またディスプレイには例えばタングステン管のようなバ
ックライトを備えることもできる。場合によっては反射
器を部分的に透過性のものとし、ディスプレイを透過光
及び反射光の両方により視認し得るようにすることもで
きる。
【００３３】第３図、第４図、第５図を参照して液晶層
の配向及びスイッチングについて記載する。液晶材料層
14は例えばスメクチックＣ* であるキラルスメクチック
材料である。非キラルスメクチック材料はそれ自体で壁
に垂直なマイクロレイヤー25を形成し、分子26は前記マ
イクロレイヤーに垂直に位置する。これはファイバー光
学プレート(Fiber optic plate) 中のファイバーに類似
する。キラルスメクチック材料自体は、第３図ａに示し
たようにその分子26がマイクロレイヤー25の法線に対し
て小さい角度を有するような配置をとる。壁表面の配向
処理は、それに接触する分子に強い配向を与える。
【００３４】その結果、分子26が壁表面で擦過方向Ｒに
沿って配向し、マイクロレイヤー25は擦過方向に対して
典型的には70°の角度をなす。
【００３５】分子26とマイクロレイヤー26の両方の均一
な配向を得るためには、高い温度でコレステリック相を
示すスメクチック材料を使用する必要がある。第５図ａ
は、コレステリック相を示す典型的な従来のスメクチッ
ク材料についてのコレステリックピッチｐ対温度のカー
ブを示す。温度が低下してコレステリック／スメクチッ
ク相転移に非常に近づくと、ピッチｐは無限大に向う。
この転移から離れるとコレステリックピッチは小さくな
り、典型的には１μm よりずっと小さい。
【００３６】本発明のディスプレイは、この相転移の少
なくとも 0.1℃上のコレステリック相で長いピッチを有
する。好ましくはこの範囲は５℃であり、理想的にはコ
レステリック温度範囲全体に渡って生起するものであ
る。この範囲内においては最低のｐが4dより大きい。ｄ
は層厚である。
【００３７】上記の材料を得るにはいくつかの方法があ
る。例えばＬ（左旋性）のコレステリックツイスト方向
を有する１種以上のキラル成分と、Ｒ（右旋性）のコレ
ステリックツイスト方向を有する１種以上のキラル成分
を組合わせる。但し、左旋性の成分はいずれも右旋性の
成分のラセミ体ではない。このような混合物は、それが
必要なスメクチック相を示すならばそれ自体を使用する
ことができる。また、キラル混合物を非キラルまたはラ
セミ液晶材料、例えばスメクチックＣホストに加えても
よい。異なるキラル成分は異なる温度／ピッチ特性を示
し得る。この場合、スメクチック／コレステリック相転
移の上の温度範囲で、得られるピッチが所望の値である
ことを確保する必要がある。
【００３８】逆の向きのツイストのキラル成分を使用し
たときは、得られる混合物が所望の自発分極値Ｐs を有
することを確保しなければならない。従って全てのキラ
ル成分は、そのコレステリックツイストの向きに拘らず
同じ方向のＳ* 分極を示してもよく、即ちそのＰs は合
計される。また、差し引きのＰs が充分な値を有するな
らば１種以上のキラル成分は逆の符号のＰs を有してい
てもよい。
【００３９】上記の材料を得るためのもう１つの方法
は、同じ方向のコレステリックツイストと同じ方向のＳ
* 分極を有する１種以上のキラル成分を使用することで
ある。この場合も上記したコレステリックピッチ値が充
分なものでなければならない。このような混合物は単独
でも使用し得るし、また非キラルあるいはラセミ体液晶
材料、例えばＳc ホストと組み合わせて使用することも
できる。
【００４０】コレステリック相の長いピッチの結果、材
料は冷却されてＳｃ* 相を示し、セル壁処理により均一
に配向する。第３図に示したような配向が得られる。
【００４１】スメクチック相のピッチは約１μm より大
きくなるように調整され、好ましくはさらにずっと大き
くなるように調整される。
【００４２】コレステリック相のピッチの補整を第５図
(a),(b),(c) に示した。第５図(a)は、コレステリック
からスメクチックへの転移を有する補整されていない材
料について温度に対するコレステリックピッチを示した
ものである。この転移においては、ピッチは無限大とな
る。第５図(b) に示した補整された材料では、転移温度
の数度上ではピッチの増加を示し、下ではピッチの減少
を示している。適当に材料を選択することにより、この
ピッチの増加を第５図(c) に示したように転移温度のよ
り近くに生起することができる。しかしながら数度の違
いは最終的な結果には影響を与えないと考えられる。例
えば後に示す実施例４，５のように、単一のキラルドー
パントでコレステリック温度全範囲に亘って長ピッチコ
レステリック特性を示す材料もある。これらは、第５図
(b) に示したような補整の必要なく第５図(c）に示した
ような本来的に好適な材料である。
【００４３】第３図の均一な配向を得るために、セル中
の液晶材料をスメクチック／コレステリック相転移の約
５℃上まで加熱する。その後、転移から±５℃の範囲で
典型的には約0.05及び 0.2℃／分の速度で冷却する。冷
却の間に適当な極性の例えば10Ｖの直流電圧を印加する
と均一な配向を促進し得る場合もある。さらにスメクチ
ック相に冷却された材料は、コレステリック相に丁度達
するまでゆっくりと加熱し、そして適当な電圧を印加し
ながら再冷却することができる。第３図の均一な配向が
得られればセル1 は使用可能な状態である。液晶分子
は、印加電圧の極性に応じてＤ1 ，Ｄ2 の２つの配向方
向の１つをとる。典型的な電圧は±10Ｖである。この２
つの位置は第４図に実線（Ｄ1)と破線（Ｄ2)で示した。
本発明においては、必ずしも全てのキラルスメクチック
ディスプレイではないが、２つの印加電界Ｄ配向の１つ
はまた電界オフ状態でもある。直流パルスを印加する
と、材料のスメクチック強誘電性により２つの状態の間
の迅速なスイッチングが起る。典型的にはＤ1 及びＤ2
の間のスイッチングは約 0.5〜1 msで可能である。２つ
の異なる方向Ｄ1 ，Ｄ2 は２つの異なるＰs の方向を示
し、しばしばアップディレクション（UP direction）及
びダウンディレクション（DOWN direction）と指称され
る。これらの２つの方向Ｄ1 ，Ｄ2 は、材料の組成によ
り約45°離れ得る。
【００４４】偏光子2 、あるいは3 は好ましくは方向Ｄ
に沿って配列され、方向Ｄは方向Ｒとはやや異なってい
てもよい。
【００４５】交差偏光子2, 3の間の強力な分子配向によ
り、電圧オフ、即ち第４図の実線の状態では、セル1 と
偏光子2, 3を組合わせて形成されるシャッターを光は約
0.01％未満しか透過しない。ダウン状態にスイッチする
とシャッターはよく光を通すようになる。これにより本
発明のセルはシャッターシステムに非常に適したものと
いえる。また第２図に示したように、アップ状態とダウ
ン状態の間のコントラストによりはっきりとしたエイト
バーディスプレイが得られる。さらにこのディスプレイ
は広い視角を有する。
【００４６】液晶材料14に約 1％の多色性染料を含有さ
せると、方向Ｄ1 ，Ｄ2 の１つに対して平行または垂直
に配列した１つだけの偏光子が必要となる。染料の例の
１つとしては、BHD, Poole, England より入手可能なＢ
ＨＤ染料カタログNo.D102 が挙げられる。この場合、Ｄ
1 ，Ｄ2 の間の角度は好ましくは90°である。
【００４７】材料の例 この混合物は下記の成分を使用して調製し得る。
【００４８】英国特許出願No.8520715 に記載のキラル
成分。
【００４９】
【化１】
【００５０】英国特許出願No.8520715 に記載の非キラ
ル材料。
【００５１】
【化２】
【００５２】ラセミ材料
【００５３】
【化３】
【００５４】 Ｓｃ ホスト混合物 コード 組 成 H1:- M1 + M2 + M3 (1:1:1) H2:- M2 + M3 + R1 (1:1:1) H3:- M1 + M6 + M4 (1:1:1) H4:- M2 + M3 + M5 (1:1:1) 実施例１ CM13：−90％（90% H4+10% M7)＋10％（49% CC1+51% CC
4) 等方性 135°コレステリック52.3°Ｓｃ* −15°Ｓ? Ｓ? は未知のスメクチック相を示す。
【００５５】６μm のセル中、キラルスメクチックＣか
らコレステリック相転移の上10℃までで 0ツイスト状態
が得られた。30℃における混合物の自発分極は3.4 nC／
cm2 であり、傾斜角（即ち円錘角の半分）は21°であっ
た。
【００５６】実施例２ CM15：−15.9％（31.4% CC9 + 68.6% CC4)＋84.1% H1 等方性 135°コレステリック56.1°Ｓｃ* 20°固体 ６μm のセル中、スメクチックＣ* からコレステリック
への転移温度の数℃上でπツイスト状態が維持された。
最初にＳｃ* 相に冷却したときには配向は貧弱であった
が、〜20Vpk 10Hz矩形波を印加するとスメクチックＣ*
中にゼロツイスト配向が得られた。適当な符号の直流電
界をかけながら丁度コレステリック相になるまで加熱
し、冷却して所望の配向を得た。
【００５７】50℃及び30℃の混合物の自発分極は、それ
ぞれ2 nC／cm2 及び6.2 nC／cm2 であった。
【００５８】実施例３ 単一コレステリック方向キラル成分にＳホストを加えた
もの。
【００５９】 LPC6：-0.5% CC + 99.5%（９５％ Ｈ４ ＋ ５％ Ｍ
７） 等方性 １５２°コレステリック76.8°Ｓｃ* ＜０°Ｓ
? 「＜０°」は０℃以下の転移温度を示す。
【００６０】６μm のセル中、スメクチックＣ* からコ
レステリックへの転移温度の上 0.2℃までゼロツイスト
状態が得られた。
【００６１】実施例４ UCM 30：−92.5％（85% H4 + 15% M7)＋7.5% CC 12 等方性 155.8℃コレステリック60.5℃Ｓｃ* 15°Ｓ? コレステリックピッチ‐温度曲線は第５図(c) と同様で
ある。Ｐs は50.5℃において4.4 nC／cm2 ，25℃におい
て8.4 nC／cm2 である。 6.2μm の厚さのセル中、Ｓｃ
* からコレステリック転移温度の上７℃までゼロツイス
ト状態が得られる。
【００６２】実施例５ LPM 13：−72.5% H1＋25% M7＋2.5% CC13 等方性 118°コレステリック56.3°キラルスメクチック Ｐs は20℃において10 nC/cm2 ，46℃において5 nC／cm
2 。この材料はコレステリック相でゼロツイストを示
す。
【図面の簡単な説明】
【図１】フィルムカメラ用の液晶シャッターシステムの
断面図である。
【図２】４文字エイトバーディスプレイの外観である。
【図３ａ】それぞれ傾斜カイラルスメクチック液晶材料
層の様式化平面図である。
【図３ｂ】それぞれ傾斜カイラルスメクチック液晶材料
層の様式化側面図である。
【図４】２つのスイッチした状態を示す第３図の部分的
拡大図である。
【図５ａ】種々の混合物についてのコレステリックピッ
チ対温度のグラフである。
【図５ｂ】種々の混合物についてのコレステリックピッ
チ対温度のグラフである。
【図５ｃ】種々の混合物についてのコレステリックピッ
チ対温度のグラフである。
【符号の説明】
１ 液晶セル ２，３ 偏光子 ４ 光センサー ５ コントロールユニット ６ 電源 ７ レンズシステム ８ 写真フィルム ９，10 壁 11，12 シート電極 13 スペーサーリング 14 液晶層 20 ディスプレイ 25 マイクロレイヤー 26 分子

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２つの液晶分子配向状態の間でスイッチ
    することのできる液晶デバイスであって、 液晶材料の層を含有するべく、スぺーサによって間隔を
    置かれた２つのセル壁であって、該壁内面はその上に形
    成された電極構造および傾斜ホモジニアス液晶配向を与
    えるべく処理された表面を有することと、 該２つのセル壁面の間に含まれている液晶材料としての
    キラル傾斜スメクチック液晶材料の層と；該液晶材料の
    層はスメクチック相と等方相との間の高温においてコレ
    ステリック相を有し、コレステリック・ピッチはコレス
    テリック相とスメクチック相との転移温度とそれから少
    なくとも０．１℃上の温度との間の温度に亘って層厚さ
    の半分よりも大であり、キラル傾斜スメクチック相にお
    いて０．１ｎＣ／cm2 以上の自発分極を有し、そしてス
    メクチック・ピッチが液晶層の厚さよりも大きいこと
    と、 セル壁の両側に配置された２つの直線偏光子と；一方の
    偏光子の光学軸は他方の偏光子の光学軸に関して実質的
    に交差されており、一方の偏光子の光学軸はスイッチし
    た液晶分子配向方向の１つと実質的に平行であること
    と、から成る液晶デバイス。
  2. 【請求項２】 電極に適当な極性の直流電圧を印加し、
    デバイスの状態を光透過性と不透明性の状態の間で変化
    させる手段と、デバイスにあたる光を測定する手段と、
    測定した光が予め決定した値を越えるとデバイスを光不
    透過状態にスイッチする手段をさらに含む請求項１に記
    載のデバイス。
  3. 【請求項３】 セル壁上の配向方向がほぼ平行で同一の
    向きである請求項１に記載のデバイス。
  4. 【請求項４】 スメクチックピッチが液晶層の厚さより
    も大きい請求項１に記載のデバイス。
  5. 【請求項５】 コレステリック／スメクチック相転移温
    度の少なくとも０．１℃上でのコレステリック・ピッチ
    がコレステリック相での層の厚さの２倍よりも大きい請
    求項１に記載のデバイス。
  6. 【請求項６】 コレステリック／スメクチック相転移温
    度の少なくとも０．１℃上でのコレステリック・ピッチ
    がコレステリック相での層の厚さの４倍よりも大きい請
    求項１に記載のデバイス。
  7. 【請求項７】 ２つのスイッチした状態における液晶分
    子の方向の間の角度が約４５°である請求項１に記載の
    デバイス。
  8. 【請求項８】 電極がディジタル値を表示するべく形成
    されている請求項１に記載のデバイス。
  9. 【請求項９】 周囲光を、液晶層及び偏光子を通して反
    射して戻す反射器をさらに含む請求項１に記載のデバイ
    ス。
  10. 【請求項１０】 １つの偏光子が液晶材料中に含有され
    た二色性染料に置き換えられている請求項１に記載のデ
    バイス。
  11. 【請求項１１】 １つの偏光子の光学軸がスイッチした
    液晶分子配向方向の１つに実質的に対応するセル壁面配
    向方向に実質的に平行である請求項１に記載のデバイ
    ス。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012512422A (ja) * 2008-12-15 2012-05-31 エシロール アンテルナシオナル （コンパニー ジェネラル ドプティック） 可変屈折力の光学素子

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61249019A (ja) * 1985-04-26 1986-11-06 Canon Inc 液晶素子
GB8608115D0 (en) * 1986-04-03 1986-05-08 Secr Defence Smectic liquid crystal devices
GB8608114D0 (en) 1986-04-03 1986-05-08 Secr Defence Smectic liquid crystal devices
US5676880A (en) * 1987-09-18 1997-10-14 Rolic Ag Ferroelectric liquid crystal cell
EP0309774B1 (de) * 1987-09-18 1992-11-19 F. Hoffmann-La Roche Ag Ferroelektrische Flüssigkristallzelle
JP2566807B2 (ja) * 1987-11-11 1996-12-25 キヤノン株式会社 光学活性物質、その製造方法およびそれを含む液晶組成物
JP2610467B2 (ja) * 1987-11-12 1997-05-14 キヤノン株式会社 液晶性化合物、それを含有する液晶組成物およびそれを使用した液晶素子
GB8726996D0 (en) * 1987-11-18 1987-12-23 Secr Defence Multiplex addressing of ferro-electric liquid crystal displays
JPH01302226A (ja) * 1988-05-30 1989-12-06 Alps Electric Co Ltd 強誘電液晶素子
US5231528A (en) * 1989-06-23 1993-07-27 Hoechst Aktiengesellschaft Ferroelectric liquid crystal components having high spontaneous polarization and low helical pitch
US5327273A (en) * 1989-06-29 1994-07-05 Hoffmann-La Roche Inc. Bistable ferroelectric liquid crystal display cell
US5168381A (en) * 1989-10-30 1992-12-01 University Research Corporation Smectic liquid crystal devices using SSFLC and electroclinic effect based cells
GB9002105D0 (en) * 1990-01-31 1990-03-28 Stc Plc Ferro electric liquid crystal cells
JP2982330B2 (ja) * 1990-04-28 1999-11-22 ソニー株式会社 液晶表示素子
US5539555A (en) * 1990-07-20 1996-07-23 Displaytech, Inc. High contrast distorted helex effect electro-optic devices and tight ferroelectric pitch ferroelectric liquid crystal compositions useful therein
CN1318903C (zh) 1997-10-08 2007-05-30 惠普公司 液晶装置和制造液晶装置的方法
JP2001249364A (ja) * 1999-12-28 2001-09-14 Canon Inc 液晶素子の製造方法
JP4605978B2 (ja) * 2002-08-30 2011-01-05 富士通株式会社 液晶表示装置の製造方法
JP4266321B2 (ja) * 2003-04-18 2009-05-20 フジノン株式会社 デジタルカメラ
JP3856141B2 (ja) * 2003-12-17 2006-12-13 ソニー株式会社 レンズ鏡筒および撮像装置
KR101787767B1 (ko) 2009-04-10 2017-10-18 라벤브릭 엘엘씨 게스트-호스트 아키텍처를 포함하는 열적으로 스위칭되는 광학 필터

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56107216A (en) * 1980-01-08 1981-08-26 Clark Noel A Liquid crystal electrooptical device and production thereof
JPS61153623A (ja) * 1984-12-27 1986-07-12 Asahi Glass Co Ltd 液晶電気光学装置
JPS61174294A (ja) * 1985-01-29 1986-08-05 Asahi Glass Co Ltd 強誘電性液晶組成物
JPS61249019A (ja) * 1985-04-26 1986-11-06 Canon Inc 液晶素子
JPS61252532A (ja) * 1985-05-02 1986-11-10 Asahi Glass Co Ltd 強誘電性スメクチック液晶電気光学装置の製造方法
JPS62141093A (ja) * 1985-12-17 1987-06-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 強誘電性液晶表示装置
JPS62143030A (ja) * 1985-12-17 1987-06-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 強誘電性液晶表示装置
JPS62146984A (ja) * 1985-12-20 1987-06-30 Seiko Epson Corp 強誘電性液晶組成物
JPS62205190A (ja) * 1986-03-05 1987-09-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶組成物
JPS62205189A (ja) * 1986-03-05 1987-09-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0008956B1 (en) * 1978-09-13 1983-10-12 The Secretary of State for Defence in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Improvements in or relating to liquid crystal materials and devices
JPS58173719A (ja) * 1982-04-05 1983-10-12 Hitachi Ltd 液晶表示装置
GB2187018B (en) 1984-02-24 1988-02-10 Colin Robert Francis Hazzard or security monitoring device
FR2561657B1 (fr) * 1984-03-20 1988-02-19 Thomson Csf Procede d'obtention d'un cristal liquide smectique c chiral ferroelectrique cristal liquide obtenu par ce procede et dispositif de visualisation utilisant ce cristal liquide
US4634228A (en) * 1984-05-01 1987-01-06 Hitachi, Ltd. Ferroelectric liquid crystal cell with rubbed polyimide alignment layer
GB8606338D0 (en) 1986-03-14 1986-04-23 Campbell M D Rolling apparatus
GB8608116D0 (en) * 1986-04-03 1986-05-08 Secr Defence Liquid crystal devices
GB8608115D0 (en) * 1986-04-03 1986-05-08 Secr Defence Smectic liquid crystal devices

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56107216A (en) * 1980-01-08 1981-08-26 Clark Noel A Liquid crystal electrooptical device and production thereof
JPS61153623A (ja) * 1984-12-27 1986-07-12 Asahi Glass Co Ltd 液晶電気光学装置
JPS61174294A (ja) * 1985-01-29 1986-08-05 Asahi Glass Co Ltd 強誘電性液晶組成物
JPS61249019A (ja) * 1985-04-26 1986-11-06 Canon Inc 液晶素子
JPS61252532A (ja) * 1985-05-02 1986-11-10 Asahi Glass Co Ltd 強誘電性スメクチック液晶電気光学装置の製造方法
JPS62141093A (ja) * 1985-12-17 1987-06-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 強誘電性液晶表示装置
JPS62143030A (ja) * 1985-12-17 1987-06-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 強誘電性液晶表示装置
JPS62146984A (ja) * 1985-12-20 1987-06-30 Seiko Epson Corp 強誘電性液晶組成物
JPS62205190A (ja) * 1986-03-05 1987-09-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶組成物
JPS62205189A (ja) * 1986-03-05 1987-09-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012512422A (ja) * 2008-12-15 2012-05-31 エシロール アンテルナシオナル （コンパニー ジェネラル ドプティック） 可変屈折力の光学素子

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Publication number Publication date
MY101914A (en) 1992-02-15
GB2210468B (en) 1990-07-25
HK148594A (en) 1995-01-06
GB8823118D0 (en) 1988-11-30
DE3787279T2 (de) 1994-01-27
GB2210468A (en) 1989-06-07
EP0301020A1 (en) 1989-02-01
GB8608115D0 (en) 1986-05-08
EP0301020B1 (en) 1993-09-01
CA1281404C (en) 1991-03-12
KR0141983B1 (ko) 1998-06-15
US4969719A (en) 1990-11-13
JPH01500855A (ja) 1989-03-23
JP2804908B2 (ja) 1998-09-30
KR880701394A (ko) 1988-07-26
JP2575768B2 (ja) 1997-01-29
DE3787279D1 (de) 1993-10-07
WO1987006021A1 (en) 1987-10-08

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