JP2805304B2 - 液晶装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
［発明の分野］
本発明は液晶装置に関する。特に、本発明は強誘電性
液晶を組み込んだ液晶装置に関する。この液晶装置は、
非強誘電性液晶を使用した装置に比較して、装置の切換
を行う、強誘電性液晶と外部電場の相互作用が線形であ
る点において有利である。 ［従来技術の説明及びその問題点］ 1980年６月に発行された“Applied Physics Letter
s"、Vol.36、第899〜901頁にN.A.Clark及びS.T.Lagerwa
llが発表した論文に、強誘電性液晶を組み込んだ公知液
晶装置の一例が記載されている。 第１図は、上記論文に記載されている装置を示す概略
図であり、そして第２〜５図は、第１図に示した装置の
各分極作用状態を示す図である。 第１図について説明すると、上記装置は、キラル・ス
メクチックＣ相（Ｃ＊）液晶５を間に封入した平行な２
つのガラスプレート１、３からなる。プレート間隔は、
電場がない場合に液晶が螺旋を形成する間隔よりも狭
い。一定の数密度の分子、即ちスメクチック相７の面は
ガラスプレート１、３に直交するように設定する。そし
て、液晶の分子方向（directors）の平均方向がガラス
プレート１、３の方向に対して平行な面にくるように、
ガラスプレートの内面を処理する。ガラスプレート間隔
が十分に狭いと、これら条件により液晶の螺旋が解け、
液晶が、液晶を通るガラスプレートに平行な各面内にお
いて２つの異なる分子方向に対応する２つの異なる、等
しいエネルギー形態をもつようになる。これらは第１図
において矢印９、11で示してあり、角度θｓの円錐の交
点に対応する。ここでθｓは液晶傾斜角又は“円錐
角”、即ち、分子方向のある面において分子方向とスメ
クチック相に対する法線との間の角度である。 第２図及び第３図について説明すると、２つの異なる
分子方向９、11があるため、それぞれ自然分極作用の逆
平行・非強誘電性領域が生じる。分極作用Ｐｓの方向は
円錐基底に対して接線方向である。従って、これら領域
の分極作用はガラスプレート１、３に直交する。そし
て、９に平行な分子方向から生じる、第２図に示す分極
状態は“上向き”分極作用であり、また11に平行な分子
方向から生じる第３図に示した分極状態は“下向き”分
極作用である。ガラスプレート１、３間に電場を印加す
ることによって装置をこれら分極状態間で切換ることが
できる。 しかし、前記の装置には、２つの許された方向間の面
内において分子方向を回転させながら、分子方向を封入
ガラスプレートに平行な面内に保持する分子方向アライ
ンメントを得ることが難しいという問題がある。さら
に、1985年の国際Display Research会議の議事録、第21
3〜221頁でS.T.Lagerwall及びJ.Wahlが議論しているよ
うに、ガラスプレート１、３の間隔を非常に狭く、例え
ば２μｍ未満に維持しないと、第４図及び第５図に示す
“朝顔形（SPLAY）”分極状態が現れるが、この状態は
エネルギー的には厚みのある液晶に向いている。さら
に、“上向き”状態及び“下向き”状態の両状態では、
Psが一方のガラスプレート１又は３の方に向くと共に、
他方のガラスプレート３又は１から離反する。また、２
つの“朝顔”状態では、ガラスープレート１、３に隣接
するPsが両ガラスプレートに向くか、又はそれから離反
する。このように、ガラスプレート１、３及びその上の
被覆が、Psがガラスプレート１、３の方に向くか、又は
それから離反するか否かに関してある選択性を示す場合
には、“朝顔形”状態が好ましい。第４図及び第５図か
ら理解できるように、このような“朝顔形”状態では、
ガラスプレート１、３に直交する分極作用成分の平均が
ゼロであり、従って液晶と、ガラスプレート１、３間に
印加した電場との間の相互作用が真の線形にはならな
い。 ［発明の要約］ 本発明の目的は、上記問題のない、強誘電性液晶を組
み込んだ液晶装置を提供することにある。 即ち、本発明は、２つのプレート間に封入された強誘
電性スメクチック相液晶からなる液晶装置において、 該プレートの内面に隣接する液晶の分子方向が該内面
に平行でないように、該内面を設定し、 該内面の一つの隣接する分子方向が、該内面の他方に
隣接する分子方向に平行でなく、 分子方向が、該プレート間の横断方向において液晶間
で変化し、 該プレート間に電場を印加することにより、液晶間に作
用するそれぞれの分極作用が異なる方向にある２つの異
なる状態間で液晶が切換るように、該プレート間の間隔
及び液晶の円錐角を設定し、かつ該方向が該プレートの
いずれに対しても平行にならないようにし、そして 液晶円錐角が、それぞれが該内面の異なる一つの面に
隣接する一対の分子方向間の角度２θｏの1/2に実質的
に等しくなるようにしたことを特徴とする液晶装置を提
供するものである。 好ましくは、コレステリック相の最低温度で、液晶螺
旋のピッチが長くなるようにする。 好ましくは、該内面の一つの内面に隣接する分子方向
がこの一つの内面に対して角度θｓをなし、そして他方
の内面に隣接する分子方向が上記一つの内面に隣接する
分子方向に対して角度２θｓをなすようにする。 一つの実施態様では、好ましくは、該液晶の相順序
は、昇温順に従って、強誘電性スメクチック→コレステ
リック→アイソトロピックである。 ［発明の好適な実施態様］ 以下、本発明の液晶装置の実施態様を例示のみを目的
として第６〜12図について説明していく。 第６図は、本発明による装置の概略側面図であり、 第７図は、同装置を通る分子方向の広がりを示す図で
あり、 第８図は、同装置の第１分極状態を示す図であり、 第９図は、同装置の第２分極状態を示す図であり、 第10図は、本発明による別な装置の第１分極状態を示
す図であり、 第11図は、同装置の第２分極状態を示す図であり、そ
して 第12図は、スメクチック層の形を示す概略横断面図で
ある。 まづ第６図について説明すると、図示の装置は所定量
の液晶混合物からなり、この混合物は、西ドイツ、ダル
ムシュタットのMerck社製のもので、“ZLI−3080"の商
品名で知られている。また、この混合物は室温でスメク
チックＣ＊相である。各目上の間隔が２μｍの、２つの
平行なガラスプレート23、25間に液晶21を封入する。各
ガラスプレート23、25の内面に酸化インジウム・スズの
透明な、導電性被覆27、29を設ける。ガラスプレート2
3、25とは反対側にある被覆27、29の面にそれぞれ一酸
化ケイ素のアラインメント層を設ける。これらアライン
メント層31、33はガラスプレート23、25面に対して５゜
の角度で熱蒸発によて形成する。スペーサ35を使用し
て、ガラスプレートを分離すると共に、装置を密封す
る。 アラインメント層31、33により、これら層31、33に隣
接する液晶21の分子方向37、39がガラスプレート23、25
の面に角度θｏで設定されるように、装置内にガラスプ
レート23、25を配向する。アラインメント層31に隣接す
る分子方向37は、アラインメント層33に隣接する分子方
向39に平行でなく、従ってアラインメント層31、33に隣
接する分子方向37、39間の角度は２θである。液晶21は
20℃でピッチが16.5μｍ、即ちガラスプレート23、25間
の間隔よりもはるかに大きいため、第７図に示すよう
に、分子の方向が、ガラスプレートの間にある方向にお
いて液晶間で均一に変化する。 第８図及び第９図について説明する。液晶の円錐角θ
ｓを対になった分子方向間角度２θｏの1/2になるよう
にすると（各対内のそれぞれの分子方向は異なるアライ
ンメント層31又は33に隣接している）、液相21において
２つの異なる、等しいエネルギー状態のみが可能であ
る。これら状態は、ガラスプレート23、25間の横断方向
における第６図に示した座標ｚの関数として、第１〜３
図に示した円錐の基底と同じ、分子方向の円形軌跡によ
って表すことができる。第８図及び第９図にはまた、液
晶中心、及びアラインメント層31、33に隣接する部分に
おける分極作用Ｐｓの方向も示してある。これら図から
理解できるように、ガラスプレート23、25に隣接する分
極作用の方向は該プレートの面内にある。従って、Ｐｓ
がガラスプレートに向かうか、又はそれから離反するか
について表面被覆が選択性を示すという、従来装置に固
有な問題を避けることができる。 第８図に示した状態では、明らかにPs未満である、液
晶21間の平均分極作用は、“上向き”方向にあり、また
第９図に示した状態では、平均分極作用は、“下向き”
方向にある。これら２つの状態は、従来装置にみられ
る、第２〜５図に示した“上向き”、“下向き”及び
“朝顔形”状態と区別するために、それぞれ“上向き朝
顔形”及び“下向き朝顔形”状態と呼ぶことができる。 液晶21の相順序（phase sequence）は次のとおりであ
る。 C5 SmC＊59.5 Ch 84.5I 但し、Ｃは液晶相、SmC＊はスメクチックＣ＊相、Chは
コレステリック相、及びＩはアイソトロピック相であ
り、温度は℃である。液晶21のその強誘電性スメクチッ
クＣ＊相におけるアラインメントは、液晶をそのアライ
ンメント状態のコレステリック相から冷却すれば達成で
きる。電場を印加せずにこの冷却を行うと、“上向き朝
顔形”状態及び“下向き朝顔形”状態が同時に現れる。
しかし、導電性被覆27、29によって液晶間に十分なDC電
圧を印加して、コレステリック相から強誘電性Ｃ＊相に
液晶21を冷却すると、電圧の極性により“上向き朝顔
形”状態又は、“下向き朝顔形”状態のいずれかのみが
現れる。 液晶21がその強誘電性スメクチックＣ＊相にある場
合、被覆27、29間にDC電圧パルスを印加すると、装置の
切換を行うことができる。プレート間の間隔が最も狭い
場合を除けば、すべて従来装置の“上向き”及び“下向
き”状態間の双安定性を妨害する“朝顔形”状態が現れ
なくなるので、広いプレート間隔範囲で装置の双安定性
が利用できる。さらに、アラインメント層31、33に隣接
する所要分子方向アラインメントは通常の公知形式のも
のである。 なお、本発明による装置は可変複屈折モードで使用す
ることができる。一方、第１図に示すような従来技術装
置では、装置を切換ると、液晶円錐角の２倍に等しい角
度で装置の光軸が面内で回転するが、本発明の装置で
は、光軸が封入ガラスプレートに対して直角方向に変化
するので、切換時における光軸の最大回転が装置の中心
で起こり、かつ最小の回転が封入ガラスプレートに隣接
して生じる。従って、可変複屈折モードで使用するため
には、通常、円錐角は従来装置の場合よりも大きく選択
する。 また、本発明の装置は、異方性吸着染料又は蛍光染料
を液晶に溶解するゲスト・ホストモードで使用すること
も可能である。 さらに、特に有利な場合は、各分子方向が封入ガラス
プレートの内面の異なる一つに隣接する一対の分子方向
間の角度２θｏの1/2に円錐角が等しい場合であるが、
円錐角がθｏに正確に一致していない場合には、エネル
ギー的には“上向き朝顔形”状態か又は“下向き朝顔
形”状態のいずれかが好ましく、他の状態も、切換電場
を取り除いた後、核形成により徐々に好ましい状態にな
る。しかし、これは数分間要するものであるが、用途に
よっては許容できる。 あるいは、円錐角がθｏよりも多少大きい場合、好適
な実施態様では、ガラスプレート23、25上への表面分子
方向37、39の射影が相互にほぼ２θｔの角度になるよう
に、装置を構成する。但し、θｔは次式によって与えら
れる。 cosθｔ＝cosθｓ secθｏ 第10図及び第11図に示した“上向き朝顔形”状態及び
“下向き朝顔形”状態はそれぞれ実質的に等しいエネル
ギーをもち、従って双安定性である。 本発明のさらに別な特徴は、スメクチック層７の曲率
又は平面度を考えれば、理解することができる。この場
合、下記の相順序をもつ物質を装置に使用しても、満足
のいく結果を得ることができる。 強誘電性スメクチック→スメクチックＡ→コレステリッ
ク→アイソトロピック 第12図は、ＳA相（θｓ＝０）及び強誘電性（Ｓ＊）
相の両者におけるスメクチック相を示す横断面図であ
る。ＳA相におけるひずみエネルギーがそれ程大きくな
いので、層がゆがんで“焦点状円錐（focal conic）”
形になれば、スメクチックＡ相が存在していても、本発
明による優れたアラインメントを得ることができる。こ
のような液晶の一例はMerck社製の“ZLI 3654"で、その
相順序は次の通りである。 Ｃ−30 SmC＊ 62 SmA 76 Ch 86 I 一方、スメクチックＡ相におけるひずみエネルギーが大
きすぎる液晶の一例はRoche Products Ltd製の、“FCS
101"として知られている物質で、相順序が下記のもので
ある。 C0ＯＳ１l5.5SmC＊55.4SmA 76.1N＊78.7I なお、本発明による装置を特定部品を使用して説明し
たが、液晶装置分野の当業者にとっては、これらに多く
の変更、例えばプレート物質、電極物質、アラインメン
ト層物質や液晶に多くの変更が可能なことは自明なはず
である。特に、液晶相は液相Ｃ＊、Ｉ＊、Ｆ＊又は固相
Ｊ＊、Ｇ＊、Ｋ＊、Ｈ＊を含んでいてもよい。 さらに、分子方向の所要配向は、斜方蒸発誘電層以外
の手段によっても実施することができる。所要配向を得
る他の手段の一例は、本出願人によるイギリス特許出願
第8606358号明細書に記載されている。 ［発明の効果］ 本発明による装置の一つの長所は、プレート間隔が少
なくとも９μｍであっても双安定性を得ることができる
点にある。また、第２の長所は、本発明による装置に
は、“ジグザグ”として知られているアラインメント欠
陥が全くか殆どみられないことである。というのは、本
発明装置ではスメクチック層の形状が独特なものであ
り、一つ以上異なる層形状が可能な従来装置状態では、
多数の“ジグザグ”が形成するからである。
液晶を組み込んだ液晶装置に関する。この液晶装置は、
非強誘電性液晶を使用した装置に比較して、装置の切換
を行う、強誘電性液晶と外部電場の相互作用が線形であ
る点において有利である。 ［従来技術の説明及びその問題点］ 1980年６月に発行された“Applied Physics Letter
s"、Vol.36、第899〜901頁にN.A.Clark及びS.T.Lagerwa
llが発表した論文に、強誘電性液晶を組み込んだ公知液
晶装置の一例が記載されている。 第１図は、上記論文に記載されている装置を示す概略
図であり、そして第２〜５図は、第１図に示した装置の
各分極作用状態を示す図である。 第１図について説明すると、上記装置は、キラル・ス
メクチックＣ相（Ｃ＊）液晶５を間に封入した平行な２
つのガラスプレート１、３からなる。プレート間隔は、
電場がない場合に液晶が螺旋を形成する間隔よりも狭
い。一定の数密度の分子、即ちスメクチック相７の面は
ガラスプレート１、３に直交するように設定する。そし
て、液晶の分子方向（directors）の平均方向がガラス
プレート１、３の方向に対して平行な面にくるように、
ガラスプレートの内面を処理する。ガラスプレート間隔
が十分に狭いと、これら条件により液晶の螺旋が解け、
液晶が、液晶を通るガラスプレートに平行な各面内にお
いて２つの異なる分子方向に対応する２つの異なる、等
しいエネルギー形態をもつようになる。これらは第１図
において矢印９、11で示してあり、角度θｓの円錐の交
点に対応する。ここでθｓは液晶傾斜角又は“円錐
角”、即ち、分子方向のある面において分子方向とスメ
クチック相に対する法線との間の角度である。 第２図及び第３図について説明すると、２つの異なる
分子方向９、11があるため、それぞれ自然分極作用の逆
平行・非強誘電性領域が生じる。分極作用Ｐｓの方向は
円錐基底に対して接線方向である。従って、これら領域
の分極作用はガラスプレート１、３に直交する。そし
て、９に平行な分子方向から生じる、第２図に示す分極
状態は“上向き”分極作用であり、また11に平行な分子
方向から生じる第３図に示した分極状態は“下向き”分
極作用である。ガラスプレート１、３間に電場を印加す
ることによって装置をこれら分極状態間で切換ることが
できる。 しかし、前記の装置には、２つの許された方向間の面
内において分子方向を回転させながら、分子方向を封入
ガラスプレートに平行な面内に保持する分子方向アライ
ンメントを得ることが難しいという問題がある。さら
に、1985年の国際Display Research会議の議事録、第21
3〜221頁でS.T.Lagerwall及びJ.Wahlが議論しているよ
うに、ガラスプレート１、３の間隔を非常に狭く、例え
ば２μｍ未満に維持しないと、第４図及び第５図に示す
“朝顔形（SPLAY）”分極状態が現れるが、この状態は
エネルギー的には厚みのある液晶に向いている。さら
に、“上向き”状態及び“下向き”状態の両状態では、
Psが一方のガラスプレート１又は３の方に向くと共に、
他方のガラスプレート３又は１から離反する。また、２
つの“朝顔”状態では、ガラスープレート１、３に隣接
するPsが両ガラスプレートに向くか、又はそれから離反
する。このように、ガラスプレート１、３及びその上の
被覆が、Psがガラスプレート１、３の方に向くか、又は
それから離反するか否かに関してある選択性を示す場合
には、“朝顔形”状態が好ましい。第４図及び第５図か
ら理解できるように、このような“朝顔形”状態では、
ガラスプレート１、３に直交する分極作用成分の平均が
ゼロであり、従って液晶と、ガラスプレート１、３間に
印加した電場との間の相互作用が真の線形にはならな
い。 ［発明の要約］ 本発明の目的は、上記問題のない、強誘電性液晶を組
み込んだ液晶装置を提供することにある。 即ち、本発明は、２つのプレート間に封入された強誘
電性スメクチック相液晶からなる液晶装置において、 該プレートの内面に隣接する液晶の分子方向が該内面
に平行でないように、該内面を設定し、 該内面の一つの隣接する分子方向が、該内面の他方に
隣接する分子方向に平行でなく、 分子方向が、該プレート間の横断方向において液晶間
で変化し、 該プレート間に電場を印加することにより、液晶間に作
用するそれぞれの分極作用が異なる方向にある２つの異
なる状態間で液晶が切換るように、該プレート間の間隔
及び液晶の円錐角を設定し、かつ該方向が該プレートの
いずれに対しても平行にならないようにし、そして 液晶円錐角が、それぞれが該内面の異なる一つの面に
隣接する一対の分子方向間の角度２θｏの1/2に実質的
に等しくなるようにしたことを特徴とする液晶装置を提
供するものである。 好ましくは、コレステリック相の最低温度で、液晶螺
旋のピッチが長くなるようにする。 好ましくは、該内面の一つの内面に隣接する分子方向
がこの一つの内面に対して角度θｓをなし、そして他方
の内面に隣接する分子方向が上記一つの内面に隣接する
分子方向に対して角度２θｓをなすようにする。 一つの実施態様では、好ましくは、該液晶の相順序
は、昇温順に従って、強誘電性スメクチック→コレステ
リック→アイソトロピックである。 ［発明の好適な実施態様］ 以下、本発明の液晶装置の実施態様を例示のみを目的
として第６〜12図について説明していく。 第６図は、本発明による装置の概略側面図であり、 第７図は、同装置を通る分子方向の広がりを示す図で
あり、 第８図は、同装置の第１分極状態を示す図であり、 第９図は、同装置の第２分極状態を示す図であり、 第10図は、本発明による別な装置の第１分極状態を示
す図であり、 第11図は、同装置の第２分極状態を示す図であり、そ
して 第12図は、スメクチック層の形を示す概略横断面図で
ある。 まづ第６図について説明すると、図示の装置は所定量
の液晶混合物からなり、この混合物は、西ドイツ、ダル
ムシュタットのMerck社製のもので、“ZLI−3080"の商
品名で知られている。また、この混合物は室温でスメク
チックＣ＊相である。各目上の間隔が２μｍの、２つの
平行なガラスプレート23、25間に液晶21を封入する。各
ガラスプレート23、25の内面に酸化インジウム・スズの
透明な、導電性被覆27、29を設ける。ガラスプレート2
3、25とは反対側にある被覆27、29の面にそれぞれ一酸
化ケイ素のアラインメント層を設ける。これらアライン
メント層31、33はガラスプレート23、25面に対して５゜
の角度で熱蒸発によて形成する。スペーサ35を使用し
て、ガラスプレートを分離すると共に、装置を密封す
る。 アラインメント層31、33により、これら層31、33に隣
接する液晶21の分子方向37、39がガラスプレート23、25
の面に角度θｏで設定されるように、装置内にガラスプ
レート23、25を配向する。アラインメント層31に隣接す
る分子方向37は、アラインメント層33に隣接する分子方
向39に平行でなく、従ってアラインメント層31、33に隣
接する分子方向37、39間の角度は２θである。液晶21は
20℃でピッチが16.5μｍ、即ちガラスプレート23、25間
の間隔よりもはるかに大きいため、第７図に示すよう
に、分子の方向が、ガラスプレートの間にある方向にお
いて液晶間で均一に変化する。 第８図及び第９図について説明する。液晶の円錐角θ
ｓを対になった分子方向間角度２θｏの1/2になるよう
にすると（各対内のそれぞれの分子方向は異なるアライ
ンメント層31又は33に隣接している）、液相21において
２つの異なる、等しいエネルギー状態のみが可能であ
る。これら状態は、ガラスプレート23、25間の横断方向
における第６図に示した座標ｚの関数として、第１〜３
図に示した円錐の基底と同じ、分子方向の円形軌跡によ
って表すことができる。第８図及び第９図にはまた、液
晶中心、及びアラインメント層31、33に隣接する部分に
おける分極作用Ｐｓの方向も示してある。これら図から
理解できるように、ガラスプレート23、25に隣接する分
極作用の方向は該プレートの面内にある。従って、Ｐｓ
がガラスプレートに向かうか、又はそれから離反するか
について表面被覆が選択性を示すという、従来装置に固
有な問題を避けることができる。 第８図に示した状態では、明らかにPs未満である、液
晶21間の平均分極作用は、“上向き”方向にあり、また
第９図に示した状態では、平均分極作用は、“下向き”
方向にある。これら２つの状態は、従来装置にみられ
る、第２〜５図に示した“上向き”、“下向き”及び
“朝顔形”状態と区別するために、それぞれ“上向き朝
顔形”及び“下向き朝顔形”状態と呼ぶことができる。 液晶21の相順序（phase sequence）は次のとおりであ
る。 C5 SmC＊59.5 Ch 84.5I 但し、Ｃは液晶相、SmC＊はスメクチックＣ＊相、Chは
コレステリック相、及びＩはアイソトロピック相であ
り、温度は℃である。液晶21のその強誘電性スメクチッ
クＣ＊相におけるアラインメントは、液晶をそのアライ
ンメント状態のコレステリック相から冷却すれば達成で
きる。電場を印加せずにこの冷却を行うと、“上向き朝
顔形”状態及び“下向き朝顔形”状態が同時に現れる。
しかし、導電性被覆27、29によって液晶間に十分なDC電
圧を印加して、コレステリック相から強誘電性Ｃ＊相に
液晶21を冷却すると、電圧の極性により“上向き朝顔
形”状態又は、“下向き朝顔形”状態のいずれかのみが
現れる。 液晶21がその強誘電性スメクチックＣ＊相にある場
合、被覆27、29間にDC電圧パルスを印加すると、装置の
切換を行うことができる。プレート間の間隔が最も狭い
場合を除けば、すべて従来装置の“上向き”及び“下向
き”状態間の双安定性を妨害する“朝顔形”状態が現れ
なくなるので、広いプレート間隔範囲で装置の双安定性
が利用できる。さらに、アラインメント層31、33に隣接
する所要分子方向アラインメントは通常の公知形式のも
のである。 なお、本発明による装置は可変複屈折モードで使用す
ることができる。一方、第１図に示すような従来技術装
置では、装置を切換ると、液晶円錐角の２倍に等しい角
度で装置の光軸が面内で回転するが、本発明の装置で
は、光軸が封入ガラスプレートに対して直角方向に変化
するので、切換時における光軸の最大回転が装置の中心
で起こり、かつ最小の回転が封入ガラスプレートに隣接
して生じる。従って、可変複屈折モードで使用するため
には、通常、円錐角は従来装置の場合よりも大きく選択
する。 また、本発明の装置は、異方性吸着染料又は蛍光染料
を液晶に溶解するゲスト・ホストモードで使用すること
も可能である。 さらに、特に有利な場合は、各分子方向が封入ガラス
プレートの内面の異なる一つに隣接する一対の分子方向
間の角度２θｏの1/2に円錐角が等しい場合であるが、
円錐角がθｏに正確に一致していない場合には、エネル
ギー的には“上向き朝顔形”状態か又は“下向き朝顔
形”状態のいずれかが好ましく、他の状態も、切換電場
を取り除いた後、核形成により徐々に好ましい状態にな
る。しかし、これは数分間要するものであるが、用途に
よっては許容できる。 あるいは、円錐角がθｏよりも多少大きい場合、好適
な実施態様では、ガラスプレート23、25上への表面分子
方向37、39の射影が相互にほぼ２θｔの角度になるよう
に、装置を構成する。但し、θｔは次式によって与えら
れる。 cosθｔ＝cosθｓ secθｏ 第10図及び第11図に示した“上向き朝顔形”状態及び
“下向き朝顔形”状態はそれぞれ実質的に等しいエネル
ギーをもち、従って双安定性である。 本発明のさらに別な特徴は、スメクチック層７の曲率
又は平面度を考えれば、理解することができる。この場
合、下記の相順序をもつ物質を装置に使用しても、満足
のいく結果を得ることができる。 強誘電性スメクチック→スメクチックＡ→コレステリッ
ク→アイソトロピック 第12図は、ＳA相（θｓ＝０）及び強誘電性（Ｓ＊）
相の両者におけるスメクチック相を示す横断面図であ
る。ＳA相におけるひずみエネルギーがそれ程大きくな
いので、層がゆがんで“焦点状円錐（focal conic）”
形になれば、スメクチックＡ相が存在していても、本発
明による優れたアラインメントを得ることができる。こ
のような液晶の一例はMerck社製の“ZLI 3654"で、その
相順序は次の通りである。 Ｃ−30 SmC＊ 62 SmA 76 Ch 86 I 一方、スメクチックＡ相におけるひずみエネルギーが大
きすぎる液晶の一例はRoche Products Ltd製の、“FCS
101"として知られている物質で、相順序が下記のもので
ある。 C0ＯＳ１l5.5SmC＊55.4SmA 76.1N＊78.7I なお、本発明による装置を特定部品を使用して説明し
たが、液晶装置分野の当業者にとっては、これらに多く
の変更、例えばプレート物質、電極物質、アラインメン
ト層物質や液晶に多くの変更が可能なことは自明なはず
である。特に、液晶相は液相Ｃ＊、Ｉ＊、Ｆ＊又は固相
Ｊ＊、Ｇ＊、Ｋ＊、Ｈ＊を含んでいてもよい。 さらに、分子方向の所要配向は、斜方蒸発誘電層以外
の手段によっても実施することができる。所要配向を得
る他の手段の一例は、本出願人によるイギリス特許出願
第8606358号明細書に記載されている。 ［発明の効果］ 本発明による装置の一つの長所は、プレート間隔が少
なくとも９μｍであっても双安定性を得ることができる
点にある。また、第２の長所は、本発明による装置に
は、“ジグザグ”として知られているアラインメント欠
陥が全くか殆どみられないことである。というのは、本
発明装置ではスメクチック層の形状が独特なものであ
り、一つ以上異なる層形状が可能な従来装置状態では、
多数の“ジグザグ”が形成するからである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、［従来技術の説明及びその問題点］で言及し
た“Applied Physics Letters"に発表された論文に記載
されている装置の概略図であり、 第２〜５図は、第１図に図示した装置の各分極作用状態
を示す図であり、 第６図は、本発明による装置の概略側面図であり、 第７図は、同装置を通る分子方向の広がりを示す図であ
り、 第８図は、同装置の第１分極状態を示す図であり、 第９図は、同装置の第２分極状態を示す図であり、 第10図は、本発明による別な装置の第１分極状態を示す
図であり、 第11図は、同装置の第２分極状態を示す図であり、そし
て 第12図は、スメクチック層の形を示す概略横断面図であ
る。 図中、21は液晶、23、25はガラスプレート、27、29は被
覆、31、33はアラインメント層である。
た“Applied Physics Letters"に発表された論文に記載
されている装置の概略図であり、 第２〜５図は、第１図に図示した装置の各分極作用状態
を示す図であり、 第６図は、本発明による装置の概略側面図であり、 第７図は、同装置を通る分子方向の広がりを示す図であ
り、 第８図は、同装置の第１分極状態を示す図であり、 第９図は、同装置の第２分極状態を示す図であり、 第10図は、本発明による別な装置の第１分極状態を示す
図であり、 第11図は、同装置の第２分極状態を示す図であり、そし
て 第12図は、スメクチック層の形を示す概略横断面図であ
る。 図中、21は液晶、23、25はガラスプレート、27、29は被
覆、31、33はアラインメント層である。
フロントページの続き
(72)発明者 アレン モズリイ
英国，ハーフエドシエアー，バーカムス
テツド，チルタン・パーク・アベニユ
ー・６
(72)発明者 キヤロライン ボウリイ
英国，ハーフエドシエアー，ロンドン・
コウニイ，キングズ・ロード・40
(72)発明者 ビートライス メアリイ ニコラス
英国，ハーフエドシエアー，トリング,
フライアズ・ウオーク・４
(56)参考文献 特開 昭62−192724（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．強誘電性スメクチック相液晶（21）を２つのプレー
ト（23,25）間に封入し、 該プレートの内面（27,29）に隣接する液晶の分子方向
（37,39）が該内面に平行でないように、該内面を設定
し、 該内面の一つに隣接する分子方向が、該内面の他方に隣
接する分子方向に平行でなく、 該分子方向が、該プレート間の横断方向において液晶間
で変化し、 該プレート間の間隔は該液晶の螺旋ピッチより小さく、 該プレート間に電場を印加することにより、該液晶は２
つの異なる状態間で該液晶の平均横断方向が反対方向で
あるそれぞれの分極作用を切り換えられ、かつ該反対方
向は該プレートのいずれに対しても平行にならないよう
にした液晶装置において、 該液晶の円錐角θｓが、それぞれが該内面の異なる一つ
の面に隣接する一対の分子方向間の角度２θｏの1/2に
実質的に等しいかやや大きくなるようにしたことを特徴
とした液晶装置。 ２．該内面の一つの内面に隣接する分子方向がこの一つ
の内面に対して角度θｓをなし、そして他方の内面に隣
接する分子方向が上記一つの内面に隣接する分子方向に
対して角度２θｓをなす特許請求の範囲第１項に記載の
液晶装置。 ３．該液晶の相順序が、昇温順に従って、強誘電性スメ
クチック→コレステリック→アイソトロピックである特
許請求の範囲第１項又は第２項に記載の液晶装置。 ４．強誘電性スメクチック相液晶（21）を２つのプレー
ト（23,25）間に封入し、 該プレートは内面（27,29）を有し、該内面に隣接する
液晶の分子方向（37,39）が該内面に平行でないように
設定し、 該内面の一つに隣接する分子方向が、該内面の他方に隣
接する分子方向に平行でなく、 該分子方向が該プレート間の方向において液晶間で変化
する方向を有し、 該プレートはその間に空間を有し、該プレート間に電場
を印加することにより、該液晶は２つの異なる状態間で
該液晶の平均横断方向が反対方向であるそれぞれの分極
作用を切り換えられ、かつ該反対方向は該プレートのい
ずれに対しても平行にならないような円錐角θｓを有す
る液晶装置において、 該円錐角θｓが、それぞれが該内面の異なる一つの面に
隣接する一対の分子方向間の角度２θｏの1/2よりやや
大きくなるようにし、そして、該内面に隣接する液晶の
分子方向（37,39）の内面（27,29）への射影同士のなす
角度が実質的に２θｔ（ここで、cosθｔ＝cosθｓ sec
θｏ）に等しいような内面のねじれ角を有することを特
徴とする液晶装置。 ５．液晶物質に異方性染料を溶解した特許請求の範囲第
１〜４項のいずれかに記載の液晶装置。
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| US5016989A (en) * | 1987-09-18 | 1991-05-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid crystal element with improved contrast and brightness |
| DE3876059D1 (de) | 1987-09-18 | 1992-12-24 | Hoffmann La Roche | Ferroelektrische fluessigkristallzelle. |
| JP2640259B2 (ja) * | 1988-12-20 | 1997-08-13 | キヤノン株式会社 | 強誘電性液晶素子 |
| JPH02226115A (ja) * | 1989-02-28 | 1990-09-07 | Citizen Watch Co Ltd | 強誘電性液晶素子の製造方法 |
| JP2551848B2 (ja) * | 1989-07-25 | 1996-11-06 | セイコープレシジョン株式会社 | 強誘電性液晶パネル |
| US5646704A (en) * | 1989-10-26 | 1997-07-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Chiral smectic liquid crystal device having predetermined pre-tilt angle and intersection angle |
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| US5172257A (en) * | 1991-11-08 | 1992-12-15 | Bell Communications Research, Inc. | Twisted ferroelectric liquid crystal modulator for providing gray scale |
| DE69320073T2 (de) * | 1992-01-24 | 1999-02-25 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | Verfahren zur Behandlung einer chiralen smektischen Flüssigkristallvorrichtung |
| US6437762B1 (en) * | 1995-01-11 | 2002-08-20 | William A. Birdwell | Dynamic diffractive optical transform |
| US6133974A (en) * | 1996-08-16 | 2000-10-17 | Nec Corporation | Liquid crystal display with two areas of liquid crystal with orthogonal initial orientations |
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