JPS6235655B2 - - Google Patents
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- JPS6235655B2 JPS6235655B2 JP7385684A JP7385684A JPS6235655B2 JP S6235655 B2 JPS6235655 B2 JP S6235655B2 JP 7385684 A JP7385684 A JP 7385684A JP 7385684 A JP7385684 A JP 7385684A JP S6235655 B2 JPS6235655 B2 JP S6235655B2
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Description
この発明は、液晶表示セルに関するものであ
る。特に負の誘電異方性を示すスメクチツク物質
で充填された液晶表示セルに関するものである。 スメクチツク物質はサンドイツチ型の液晶セル
とした場合にフオーカルコニツク状態をとり充分
透明にすることができないためコントラストが劣
り液晶表示セルとして実用されていない。 この発明は、負の誘電異方性を有するスメクチ
ツク物質を使用し、電極を備えた内面にホメオト
ロピツク配列を誘起する配列誘起層を設けること
によつてコントラストの高いスメクチツク液晶表
示セルを得るものである。 本発明によつて提供される内部電極付液晶表示
セルは、負の誘電異方性を示すスメクチツク物質
の層を有し、前記層は少なくとも部分的にオーバ
ーラツプする電極を有する２つのプレート間に挿
入され、前記プレートの少なくとも一方は透明で
あり、両プレートの表面は、印加電界の存在しな
い状態で冷却により前記層が非スメクチツク相か
らスメクチツク相へ転化されるとき、層が実質的
にホメオトロピツク配列をとらしめるような配列
誘導層を形成されている。 以下、添付図面を参照して説明する。 実施例の説明に先立つて液晶分子の配列につい
ての用語の説明をする。ホモジニアス配列とは液
晶分子の軸が多少ともプレート表面に平行に配列
されたものを云い、平行ホモジニアス配列とは液
晶分子の軸がプレート表面に平行に、かつ相互に
平行に配列されたものを云う。ホメオトロピツク
配列とは液晶分子の軸がプレート表面に垂直に直
立した配列を云う。 またこの平行ホモジニアス配列に関して傾斜角
（tilt angle）という語が使用される。この傾斜角
は液晶層の液晶分子軸とプレート表面の平面との
間の角度（鋭角の方の角度）として定義される。 第１図の実施例において２枚のガラスプレート
１，２が液晶物質の層５を間に挟んで配置され、
ハーメチツクシールしたセルを形成するように層
５の周辺を囲む周辺シール３によつて固着されて
エンベロープを構成している。 液晶物質は後述するように多色性染料混合物を
添加してセル内にハーメチツクシールすることも
できる。液晶物質はシール３の周辺の一部を中断
して形成された開口を介してセル内に充填され、
充填後、この開口はたとえばインジウムのプラグ
４でシールされる。あるいは、周辺シール３が融
着ガラスフリツトシールである場合には、開口は
セルの充填前に金属化され、この場合には開口を
はんだ付けでシールすることができる。 周辺シール３をガラスフリツトを融着すること
によつて作ることが好ましい。すなわち、ガラス
フリツトの適切な選択により、シールから浸出す
る物質による液晶の汚染は、エポキシ樹脂のよう
なある他の物質から作られたシールの場合より少
なくなる。ガラスフリツトシールを使用すること
の欠点は、セルの組立前にある整合技術を適用す
る必要があり、これをフリツトを溶融するのに必
要な高温に耐えるようにすることが困難であるこ
とである。 固着前に、２つのプレートの内側表面は所要の
表示に適したデザインの透明電極（図示せず）を
設けられ、液晶層の少なくとも選択された部分の
厚さを通して電界が印加されうるようにする。こ
の目的のために電極の部分はシール３の領域を越
えて突出し、外部接続を可能にするように構成さ
れる。 この発明の説明に先立つて、まず正の誘電異方
性の液晶を使用したセルについて説明すると、プ
レート１，２の少なくとも一方、好ましくは両方
の内側主表面はコーテイングまたは他の表面処理
を備え、セルが印加電界の存在しない状態で冷却
されることによつて非スメクチツク相からスメク
チツク相に転化されたとき、正の誘電異方性の液
晶分子が平行ホモジニアス配列状態になるように
構成されている。一般に所望の平行ホモジニアス
分子配列を得るためには、実質的な傾斜角を与え
る配列法を使用することが必要である。たとえ
ば、基体に対して約25゜の角度の一酸化ケイ素の
斜め蒸着は、４−シアノ−4′−ｎ−オクチルビフ
エニルのネマチツク相では、傾斜角の無い平行ホ
モジニアス配列を生ずる。しかしながら液晶物質
がスメクチツク相の場合には、配列方向に配向さ
れた比較的細長い円錐（典型的には10対１の縦横
比を持つもの）を有するフオーカルコニツク状態
（focal−conic state）を生ずる。スメクチツク物
質の配列は外面的に類似しており、この理由によ
りスメクチツク配列は擬似ホモジニアス配列と名
づけられている。これらのドメインは、セルを偏
光光学顕微鏡で観察するとき、特徴的楕円パター
ンの出現によつて表示される。同様に、基体に対
して５゜〜10゜の角度の一酸化ケイ素の斜め蒸着
は、約25゜の傾斜角でネマチツク相の平行ホモジ
ニアス配列を生じ、スメクチツク相ではやはり配
列されたフオーカルコニツク状態を生ずる。この
ようなフオーカルコニツク状態はこの発明には不
適当である。しかしながら、蒸着面をホメオトロ
ピツク（homeotropic）配列誘導界面活性剤でさ
らに処理することによつて蒸着で得られた傾斜角
が十分に増大されるならば、スメクチツク状態で
も平行ホモジニアス配列が保持されるような傾斜
角の限界値を突破することが可能である。一例と
して、５゜〜10゜の一酸化ケイ素蒸着層をヘキサ
デシル−トリメチル−アンモニウムブロマイドの
0.1％メタノール溶液で処理する。これはコノス
コープで測定すると68゜の傾斜角を生ずる。 テストセルの製造において、この界面活性剤に
よる処理は２つのプレートが周辺シールで固着さ
れる前に施された。処理はプレートを溶液中に浸
漬し、取出し、乾燥させることからなるものであ
つた。工業的生産においては、できるなら、エン
ベロープが組立てられた後に界面活性剤を施すこ
とが好ましい。それは、これにより融着ガラスフ
リツトの周辺シールモードの使用が可能になるか
らである。組立セルを界面活性剤で満たし、から
にし、残留物をセルの内面上で乾燥させることが
望ましい。いずれの場合にも、配列方向が傾斜角
に特定関係を持つて平行になるようにセルを組立
てる必要がある。 液晶分子の傾斜がスメクチツク層中の傾斜して
いる分子によるものであり、分子層自体はガラス
プレートと平行である。（すなわち、第２図の左
上部のａで示すような擬似スメクチツクＣの状
態）か、または分子が層中ではその層に垂直であ
るが分子層自体が第２図右上部のｂで示すように
傾斜しているかはコノスコープによる傾斜角の測
定では決定できない。しかしながら、中性子散乱
技術を使用する最近の測定方法によればこの場合
傾斜しているのはスメクチツク層であることが明
らかになつた（第２図右側のｂ，ｂの状態）。も
しも徐々に増大する交流電界がセルに印加される
場合には、コノスコープ図形により観察される傾
斜角は約88゜の限界値まで徐々に増大する（すな
わち、第２図にｃまたはｄで示されているように
実質的にホメオトロピツク配列）。好ましい励起
周波数は約1KHzである。すなわち、約800Hz以下
では、おそらくある電気−流体力学的不安定の結
果によるものと思われるが、コノスコープ図形が
拡散して見える。 交差偏光器間の透過で見た場合、セルは着色し
て見え、配列方向が２つの偏光方向の中間にある
とき最高になる。セルの全表面にわたつて一様な
色を得るためには、液晶層の厚さがきわめて均一
であることが必要である。20μｍ厚さの層の場合
には、ガラス表面に垂直に観たときセルは褐黄色
に見える。これはガラス表面から68゜で整列しか
つ複屈折ｎp＝1.52， ｎe＝1.675（４−シアノ−4′−ｎ−オクチルビフ
エニルの屈折率）の20ミクロン厚液晶に対する
450nmの理論的遅延と一致している。交流電界を
印加すると、印加電圧が約150〜180ボルト（実効
値）まで漸次増大するにしたがつて、外観は黄
色，白色，灰色，黒色と順次に変化する。液晶層
の異なる厚さを選択することにより、セルが異な
る初色を持つようにすることができる。特に、よ
り厚いセルはニユートンスペクトル中のより高い
序列の色からスタートし、したがつてより大きい
範囲の色にわたつて掃引することができる。たと
えば、30ミクロン厚の液晶層を有するセルは最初
に青色に見える。異なる複屈折を有する異なるス
メクチツク物質の使用により、または異なる初傾
斜角を生ずる異なる整列技術の使用により、同一
厚さのセルが異なる色を示すようにすることもで
きる。 傾斜角が初値から増大すると、この増大した傾
斜角は励起電界の除去後もそのまま保持されるこ
とが見出されている。傾斜角が最大値に達してい
ない場合には、より強い励起電界の印加により傾
斜角をさらに増大させることができる。したがつ
て、適当な切換えによつて２つ以上のコントラス
ト色を有する表示セルを設けることができる。セ
ルを加熱してスメクチツク相からネマチツク相に
転化し、ついで再び冷却することにより、セルは
傾斜角の最初の低限界値に切換えられる。 これを利用して、表示セルの選択された部分に
局部的加熱によつて低減された傾斜角を持つよう
にすることもできる。これはセルの表面上方を走
査する結像レーザビームの輝度変調によつて与え
ることができる。この目的のために、レーザの波
長は、液晶によりまたは電極層の１つの物質のよ
うな、液晶に溶解したまたは隣接する物質により
吸収されるように選択される。 上述したセルでは交流電圧の印加により一方向
（傾斜角を増大する方向）にのみ切換えが可能で
あり、反対方向に切換えるには熱サイクルが使用
される。しかしながら、ある種のスメクチツク物
質はクロスオーバー周波数効果を示す特性を有
し、クロスオーバー周波数以下では正の誘電異方
性を示し、クロスオーバー周波数以上では負の誘
電異方性を示す。このような物質では両方向に電
気的に切り換えることが可能である。このような
物質の一例は、４−ｎ−ペンチルフエニル−2′−
クロロ−4′−（６−ヘキシル−２−ナフトイロキ
シ）ベンゾエート。 である。すなわち、次の相転移温度を有するモノ
トロピツク（monotropic）液晶である。：Ｃ−
N68.6℃：Sa−Ｎ，53.5℃：Ｎ−１，178.9℃ 下記の表はこの物質の場合にはクロスオーバー
周波数効果がネマチツク相にも存在することを示
す。物質を冷却してネマチツク相からスメクチツ
ク相に転化するときこのクロスオーバー周波数効
果は存続するが、限界電圧ははるかに高い。
る。特に負の誘電異方性を示すスメクチツク物質
で充填された液晶表示セルに関するものである。 スメクチツク物質はサンドイツチ型の液晶セル
とした場合にフオーカルコニツク状態をとり充分
透明にすることができないためコントラストが劣
り液晶表示セルとして実用されていない。 この発明は、負の誘電異方性を有するスメクチ
ツク物質を使用し、電極を備えた内面にホメオト
ロピツク配列を誘起する配列誘起層を設けること
によつてコントラストの高いスメクチツク液晶表
示セルを得るものである。 本発明によつて提供される内部電極付液晶表示
セルは、負の誘電異方性を示すスメクチツク物質
の層を有し、前記層は少なくとも部分的にオーバ
ーラツプする電極を有する２つのプレート間に挿
入され、前記プレートの少なくとも一方は透明で
あり、両プレートの表面は、印加電界の存在しな
い状態で冷却により前記層が非スメクチツク相か
らスメクチツク相へ転化されるとき、層が実質的
にホメオトロピツク配列をとらしめるような配列
誘導層を形成されている。 以下、添付図面を参照して説明する。 実施例の説明に先立つて液晶分子の配列につい
ての用語の説明をする。ホモジニアス配列とは液
晶分子の軸が多少ともプレート表面に平行に配列
されたものを云い、平行ホモジニアス配列とは液
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平行に配列されたものを云う。ホメオトロピツク
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立した配列を云う。 またこの平行ホモジニアス配列に関して傾斜角
（tilt angle）という語が使用される。この傾斜角
は液晶層の液晶分子軸とプレート表面の平面との
間の角度（鋭角の方の角度）として定義される。 第１図の実施例において２枚のガラスプレート
１，２が液晶物質の層５を間に挟んで配置され、
ハーメチツクシールしたセルを形成するように層
５の周辺を囲む周辺シール３によつて固着されて
エンベロープを構成している。 液晶物質は後述するように多色性染料混合物を
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充填後、この開口はたとえばインジウムのプラグ
４でシールされる。あるいは、周辺シール３が融
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セルの充填前に金属化され、この場合には開口を
はんだ付けでシールすることができる。 周辺シール３をガラスフリツトを融着すること
によつて作ることが好ましい。すなわち、ガラス
フリツトの適切な選択により、シールから浸出す
る物質による液晶の汚染は、エポキシ樹脂のよう
なある他の物質から作られたシールの場合より少
なくなる。ガラスフリツトシールを使用すること
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要な高温に耐えるようにすることが困難であるこ
とである。 固着前に、２つのプレートの内側表面は所要の
表示に適したデザインの透明電極（図示せず）を
設けられ、液晶層の少なくとも選択された部分の
厚さを通して電界が印加されうるようにする。こ
の目的のために電極の部分はシール３の領域を越
えて突出し、外部接続を可能にするように構成さ
れる。 この発明の説明に先立つて、まず正の誘電異方
性の液晶を使用したセルについて説明すると、プ
レート１，２の少なくとも一方、好ましくは両方
の内側主表面はコーテイングまたは他の表面処理
を備え、セルが印加電界の存在しない状態で冷却
されることによつて非スメクチツク相からスメク
チツク相に転化されたとき、正の誘電異方性の液
晶分子が平行ホモジニアス配列状態になるように
構成されている。一般に所望の平行ホモジニアス
分子配列を得るためには、実質的な傾斜角を与え
る配列法を使用することが必要である。たとえ
ば、基体に対して約25゜の角度の一酸化ケイ素の
斜め蒸着は、４−シアノ−4′−ｎ−オクチルビフ
エニルのネマチツク相では、傾斜角の無い平行ホ
モジニアス配列を生ずる。しかしながら液晶物質
がスメクチツク相の場合には、配列方向に配向さ
れた比較的細長い円錐（典型的には10対１の縦横
比を持つもの）を有するフオーカルコニツク状態
（focal−conic state）を生ずる。スメクチツク物
質の配列は外面的に類似しており、この理由によ
りスメクチツク配列は擬似ホモジニアス配列と名
づけられている。これらのドメインは、セルを偏
光光学顕微鏡で観察するとき、特徴的楕円パター
ンの出現によつて表示される。同様に、基体に対
して５゜〜10゜の角度の一酸化ケイ素の斜め蒸着
は、約25゜の傾斜角でネマチツク相の平行ホモジ
ニアス配列を生じ、スメクチツク相ではやはり配
列されたフオーカルコニツク状態を生ずる。この
ようなフオーカルコニツク状態はこの発明には不
適当である。しかしながら、蒸着面をホメオトロ
ピツク（homeotropic）配列誘導界面活性剤でさ
らに処理することによつて蒸着で得られた傾斜角
が十分に増大されるならば、スメクチツク状態で
も平行ホモジニアス配列が保持されるような傾斜
角の限界値を突破することが可能である。一例と
して、５゜〜10゜の一酸化ケイ素蒸着層をヘキサ
デシル−トリメチル−アンモニウムブロマイドの
0.1％メタノール溶液で処理する。これはコノス
コープで測定すると68゜の傾斜角を生ずる。 テストセルの製造において、この界面活性剤に
よる処理は２つのプレートが周辺シールで固着さ
れる前に施された。処理はプレートを溶液中に浸
漬し、取出し、乾燥させることからなるものであ
つた。工業的生産においては、できるなら、エン
ベロープが組立てられた後に界面活性剤を施すこ
とが好ましい。それは、これにより融着ガラスフ
リツトの周辺シールモードの使用が可能になるか
らである。組立セルを界面活性剤で満たし、から
にし、残留物をセルの内面上で乾燥させることが
望ましい。いずれの場合にも、配列方向が傾斜角
に特定関係を持つて平行になるようにセルを組立
てる必要がある。 液晶分子の傾斜がスメクチツク層中の傾斜して
いる分子によるものであり、分子層自体はガラス
プレートと平行である。（すなわち、第２図の左
上部のａで示すような擬似スメクチツクＣの状
態）か、または分子が層中ではその層に垂直であ
るが分子層自体が第２図右上部のｂで示すように
傾斜しているかはコノスコープによる傾斜角の測
定では決定できない。しかしながら、中性子散乱
技術を使用する最近の測定方法によればこの場合
傾斜しているのはスメクチツク層であることが明
らかになつた（第２図右側のｂ，ｂの状態）。も
しも徐々に増大する交流電界がセルに印加される
場合には、コノスコープ図形により観察される傾
斜角は約88゜の限界値まで徐々に増大する（すな
わち、第２図にｃまたはｄで示されているように
実質的にホメオトロピツク配列）。好ましい励起
周波数は約1KHzである。すなわち、約800Hz以下
では、おそらくある電気−流体力学的不安定の結
果によるものと思われるが、コノスコープ図形が
拡散して見える。 交差偏光器間の透過で見た場合、セルは着色し
て見え、配列方向が２つの偏光方向の中間にある
とき最高になる。セルの全表面にわたつて一様な
色を得るためには、液晶層の厚さがきわめて均一
であることが必要である。20μｍ厚さの層の場合
には、ガラス表面に垂直に観たときセルは褐黄色
に見える。これはガラス表面から68゜で整列しか
つ複屈折ｎp＝1.52， ｎe＝1.675（４−シアノ−4′−ｎ−オクチルビフ
エニルの屈折率）の20ミクロン厚液晶に対する
450nmの理論的遅延と一致している。交流電界を
印加すると、印加電圧が約150〜180ボルト（実効
値）まで漸次増大するにしたがつて、外観は黄
色，白色，灰色，黒色と順次に変化する。液晶層
の異なる厚さを選択することにより、セルが異な
る初色を持つようにすることができる。特に、よ
り厚いセルはニユートンスペクトル中のより高い
序列の色からスタートし、したがつてより大きい
範囲の色にわたつて掃引することができる。たと
えば、30ミクロン厚の液晶層を有するセルは最初
に青色に見える。異なる複屈折を有する異なるス
メクチツク物質の使用により、または異なる初傾
斜角を生ずる異なる整列技術の使用により、同一
厚さのセルが異なる色を示すようにすることもで
きる。 傾斜角が初値から増大すると、この増大した傾
斜角は励起電界の除去後もそのまま保持されるこ
とが見出されている。傾斜角が最大値に達してい
ない場合には、より強い励起電界の印加により傾
斜角をさらに増大させることができる。したがつ
て、適当な切換えによつて２つ以上のコントラス
ト色を有する表示セルを設けることができる。セ
ルを加熱してスメクチツク相からネマチツク相に
転化し、ついで再び冷却することにより、セルは
傾斜角の最初の低限界値に切換えられる。 これを利用して、表示セルの選択された部分に
局部的加熱によつて低減された傾斜角を持つよう
にすることもできる。これはセルの表面上方を走
査する結像レーザビームの輝度変調によつて与え
ることができる。この目的のために、レーザの波
長は、液晶によりまたは電極層の１つの物質のよ
うな、液晶に溶解したまたは隣接する物質により
吸収されるように選択される。 上述したセルでは交流電圧の印加により一方向
（傾斜角を増大する方向）にのみ切換えが可能で
あり、反対方向に切換えるには熱サイクルが使用
される。しかしながら、ある種のスメクチツク物
質はクロスオーバー周波数効果を示す特性を有
し、クロスオーバー周波数以下では正の誘電異方
性を示し、クロスオーバー周波数以上では負の誘
電異方性を示す。このような物質では両方向に電
気的に切り換えることが可能である。このような
物質の一例は、４−ｎ−ペンチルフエニル−2′−
クロロ−4′−（６−ヘキシル−２−ナフトイロキ
シ）ベンゾエート。 である。すなわち、次の相転移温度を有するモノ
トロピツク（monotropic）液晶である。：Ｃ−
N68.6℃：Sa−Ｎ，53.5℃：Ｎ−１，178.9℃ 下記の表はこの物質の場合にはクロスオーバー
周波数効果がネマチツク相にも存在することを示
す。物質を冷却してネマチツク相からスメクチツ
ク相に転化するときこのクロスオーバー周波数効
果は存続するが、限界電圧ははるかに高い。
【表】
前述した基本的構造のセルは、この物質（前述
した他の液晶物質ではなく）で充填されかつ52℃
に維持した場合、4.2KHz以下の周波数の交流電
圧の印加によつてその結晶層の傾斜角が増大し、
ついて4.2KHz以上の周波数の交流電圧の印加に
よつて傾斜角がその下限まで再び減少する。 １つの状態にある一部と他の状態にある残部を
有するセルは明白な劣化を起こすことなく長時間
変化しないことが見出されており、したがつて貯
蔵は持続性があるものとみてよい。 本発明においては前述のように負の誘電異方性
を示すスメクチツク液晶物質を導入して液晶表示
セルが作られる。 第１図のプレート１，２の一方好ましくは両方
の内側主表面がコーテイングまたは他の表面処理
を施され、それにより、層の厚さを通して印加さ
れる電界が存在しない場合に冷却によつて非スメ
クチツク相からスメクチツク相に転化されると、
負の誘電異方性をもつ液晶分子は実質的にホメオ
トロピツク配列をとる。 好ましい表面処理はレシチンまたはヘキサデシ
ルトリメチルアンモニウムブロマイド溶液でガラ
ス表面を被覆することによつて与えられるもので
ある。不活性により好適である融着フリツト周辺
シールがセルに使用される場合には、この表面処
理は、最初に組立セルを所要溶液で満たし、つい
でそれを排出することにより、フリツトの焼成後
に施される。ついでセルは負の誘電異方性をもつ
適当なスメクチツク物質で充填される。これはた
とえば４−オクチルオキシフエニル−トランス−
４−ブチルシクロヘキシル−１−カルボキシレー
トであり、この物質は小さい負の誘電異方性を有
し、28〜49.1℃の温度範囲でスメクチツクＡ物質
である。20ミクロン厚セル中のこの物質のテスト
により、電極間のオーバラツプ領域において、30
Hz信号電圧が150ボルトの領域へ増大されると
き、このデイスプレイは透明組織から過渡的シユ
リーレン（schlieren）組織へ移行することが判
明した。これは、第３図にａで略示されているよ
うにスメクチツク層の傾斜により、またはｂで略
示されているように電界が擬似スメクチツクＣ相
を誘導することにより、生成されるものと信じら
れる。これら２つのうちのどちらが正しい解釈で
あつても、この配置はきわめて準安定なものであ
り、電界の強さが僅かに増大してもフオーカルコ
ニツク領域の形成を誘導するものと考えられる。
ある限界電圧においてこの領域の広がりは非常に
急速であり、セルは動的散乱効果の如何なる形態
にも帰せられない乳白色外観を呈する。信号周波
数の増大は切換限界電圧を増大することが観察さ
れた。 セルが交差偏光器間に置かれた場合には転移は
さらに顕著になる。最初表示セルは黒色である。
準安定状態に達すると、シユリーレン組織の領域
は実質的に同一のニユートンフリンジ（fringe）
カラーを示すが、偏光器の主軸に対する領域の配
向にしたがつて飽和度が異なつている。ある場合
にはシユリーレン組織は検出できないほど過渡的
である。ついで、フオーカルコニツク領域発生限
界に達すると、表示セルは複屈折を示す。 フオーカルコニツク領域はセルを十分に加熱し
てスメクチツク−ネマチツク相変化を起こさせる
ことによりホメオトロピツク配列へ復帰させるこ
とができる。フオーカルコニツク構造はネマチツ
ク相においては存続せず、したがつて、セルが十
分に冷却されてスメクチツク相を回復するとき、
印加電界が存在しない場合には、セルはホメオト
ロピツク配列において回復される。 セルは熱の作用によつてホメオトロピツク状態
へ切換えられるから、ホメオトロピツク状態への
選択的切換えを前述したような集中的加熱の使用
によつて達成できる。これはセルの表面上方走査
する結像レーザビームの強さ変調によつて達成さ
れうる。この目的のために、レーザの波長は、液
晶媒質によりまたは電極層の１つの物質のよう
な、液晶媒質に溶解したまたは隣接する物質によ
つて吸収されるように選択される。 ホメオトロピツク状態にある一部とフオーカル
コニツク状態にある残部を有するセルは明白な劣
化を起こすことなく長時間変化しないことが見出
されており、したがつて貯蔵は無定限であると信
じられる。 準安定状態のシユリーレン組織外観は、実質的
にホメオトロピツク配列に一方向バイアスを与え
て90゜よりやや小さい傾斜角を生ずるようにする
ことによつて除去することができる。この傾斜角
が全表面にわたつて同一方向であるならば、交流
電界の印加によりすべてのスメクチツク分子がラ
ンダムな方向ではなく同一方向に配列し始める。
このバイアスは、最初に表面の１つを処理して特
定方向のネマチツク相のホモジニアス配列を少な
くとも弱く促進するようにし、ついでこの処理表
面をホメオトロピツク配列を促進するコーテイン
グの適当な厚さで被覆することによつて与えるこ
とができる。 上述したセルは交流電界の印加によつて一方向
にのみ切換えることができ、反対方向の切換えに
は熱サイクルが使用される。前述したように、あ
る種のスメクチツク物質はクロスオーバー周波数
効果を示す特性を有し、クロスオーバー周波数以
下の周波数では正誘電異方性を示し、クロスオー
バー周波数以上の周波数では負誘電異方性を示
す。このような物質では両方向の切換えが可能で
ある。このような物質の一例は前述したように、
４−ｎ−ペンチルフエニル−2′−クロロ−4′−
（６−ｎ−ヘキシル−２−ナフトイロキシ）ベン
ゾエートである。 この物質（前述した他の液晶物質の代りに）で
充填されかつ52℃に維持された前記基本的構造の
セルは、4.2KHz以上の周波数の交流電圧の印加
により実質的にホメオトロピツク配列からフオー
カルコニツク構造に切換えることができ、ついで
4.2KHz以下の周波数の交流電圧の印加によりも
との実質的にホメオトロピツク配列に切換えるこ
とができる。 これまでに例示した両スメクチツク物質はＳA
相を示すスメクチツク物質であつた。しかしなが
ら、対応する切換動作はＳB相を含むセルで得る
ことができる。このような物質の一例は、４−ｎ
−オクチルオキシフエニル−トランス−４−ｎ−
ペンチルシクロヘキシル−１−カルボキシレー
ト、すなわち、次の相転移温度を有るエナンチオ
トロピツク（enantiotropic）液晶である。：Ｃ
−ＳV，42℃：ＳB−ＳA，49.4℃：ＳA−Ｎ，64.6
℃：Ｎ−179℃。第５図は、この物質の20ミクロ
ン厚層を有するセルの場合、30Hzの周波数の切換
限界電圧が温度と共に変わる様子を示す。この物
質では実質的にホメオトロピツク配列は熱サイク
ルによつて回復される。 セルの外観はスメクチツク物質と共に多色性染
料を導入することにより前述したように改変する
ことができる。たとえば、約1.3％の１−（4′−ブ
チルオキシアニリン）−４−ヒドロキシアントラ
キノンと約0.05％のワクソリンイエロウＡが導入
される。セルがフオーカルコニツク状態にあると
きには、この状態では分子の配向が実質的にラン
ダムであるため、多色性染料の色が示される。 以上の記載は特定のスメクチツク物質での実験
に関するものであつたが、本発明はこのような特
定物質の使用に限定されるものでないことを理解
すべきである。さらに、スメクチツクＡ物質のみ
がある実施態様では例示されたが、物質が適切な
誘電異方性を示すならば、スメクチツクＢ物質も
電圧を増大して同様に使用することができ、また
他の適当なスメクチツク物質も使用できることが
予想される。 特定の装置に関連して本発明の原理が記載され
たが、この記載は単なる例示としてなされたもの
であり、その目的および特許請求の範囲に記載さ
れた本発明の技術的範囲を制限するものでないこ
とを理解すべきである。
した他の液晶物質ではなく）で充填されかつ52℃
に維持した場合、4.2KHz以下の周波数の交流電
圧の印加によつてその結晶層の傾斜角が増大し、
ついて4.2KHz以上の周波数の交流電圧の印加に
よつて傾斜角がその下限まで再び減少する。 １つの状態にある一部と他の状態にある残部を
有するセルは明白な劣化を起こすことなく長時間
変化しないことが見出されており、したがつて貯
蔵は持続性があるものとみてよい。 本発明においては前述のように負の誘電異方性
を示すスメクチツク液晶物質を導入して液晶表示
セルが作られる。 第１図のプレート１，２の一方好ましくは両方
の内側主表面がコーテイングまたは他の表面処理
を施され、それにより、層の厚さを通して印加さ
れる電界が存在しない場合に冷却によつて非スメ
クチツク相からスメクチツク相に転化されると、
負の誘電異方性をもつ液晶分子は実質的にホメオ
トロピツク配列をとる。 好ましい表面処理はレシチンまたはヘキサデシ
ルトリメチルアンモニウムブロマイド溶液でガラ
ス表面を被覆することによつて与えられるもので
ある。不活性により好適である融着フリツト周辺
シールがセルに使用される場合には、この表面処
理は、最初に組立セルを所要溶液で満たし、つい
でそれを排出することにより、フリツトの焼成後
に施される。ついでセルは負の誘電異方性をもつ
適当なスメクチツク物質で充填される。これはた
とえば４−オクチルオキシフエニル−トランス−
４−ブチルシクロヘキシル−１−カルボキシレー
トであり、この物質は小さい負の誘電異方性を有
し、28〜49.1℃の温度範囲でスメクチツクＡ物質
である。20ミクロン厚セル中のこの物質のテスト
により、電極間のオーバラツプ領域において、30
Hz信号電圧が150ボルトの領域へ増大されると
き、このデイスプレイは透明組織から過渡的シユ
リーレン（schlieren）組織へ移行することが判
明した。これは、第３図にａで略示されているよ
うにスメクチツク層の傾斜により、またはｂで略
示されているように電界が擬似スメクチツクＣ相
を誘導することにより、生成されるものと信じら
れる。これら２つのうちのどちらが正しい解釈で
あつても、この配置はきわめて準安定なものであ
り、電界の強さが僅かに増大してもフオーカルコ
ニツク領域の形成を誘導するものと考えられる。
ある限界電圧においてこの領域の広がりは非常に
急速であり、セルは動的散乱効果の如何なる形態
にも帰せられない乳白色外観を呈する。信号周波
数の増大は切換限界電圧を増大することが観察さ
れた。 セルが交差偏光器間に置かれた場合には転移は
さらに顕著になる。最初表示セルは黒色である。
準安定状態に達すると、シユリーレン組織の領域
は実質的に同一のニユートンフリンジ（fringe）
カラーを示すが、偏光器の主軸に対する領域の配
向にしたがつて飽和度が異なつている。ある場合
にはシユリーレン組織は検出できないほど過渡的
である。ついで、フオーカルコニツク領域発生限
界に達すると、表示セルは複屈折を示す。 フオーカルコニツク領域はセルを十分に加熱し
てスメクチツク−ネマチツク相変化を起こさせる
ことによりホメオトロピツク配列へ復帰させるこ
とができる。フオーカルコニツク構造はネマチツ
ク相においては存続せず、したがつて、セルが十
分に冷却されてスメクチツク相を回復するとき、
印加電界が存在しない場合には、セルはホメオト
ロピツク配列において回復される。 セルは熱の作用によつてホメオトロピツク状態
へ切換えられるから、ホメオトロピツク状態への
選択的切換えを前述したような集中的加熱の使用
によつて達成できる。これはセルの表面上方走査
する結像レーザビームの強さ変調によつて達成さ
れうる。この目的のために、レーザの波長は、液
晶媒質によりまたは電極層の１つの物質のよう
な、液晶媒質に溶解したまたは隣接する物質によ
つて吸収されるように選択される。 ホメオトロピツク状態にある一部とフオーカル
コニツク状態にある残部を有するセルは明白な劣
化を起こすことなく長時間変化しないことが見出
されており、したがつて貯蔵は無定限であると信
じられる。 準安定状態のシユリーレン組織外観は、実質的
にホメオトロピツク配列に一方向バイアスを与え
て90゜よりやや小さい傾斜角を生ずるようにする
ことによつて除去することができる。この傾斜角
が全表面にわたつて同一方向であるならば、交流
電界の印加によりすべてのスメクチツク分子がラ
ンダムな方向ではなく同一方向に配列し始める。
このバイアスは、最初に表面の１つを処理して特
定方向のネマチツク相のホモジニアス配列を少な
くとも弱く促進するようにし、ついでこの処理表
面をホメオトロピツク配列を促進するコーテイン
グの適当な厚さで被覆することによつて与えるこ
とができる。 上述したセルは交流電界の印加によつて一方向
にのみ切換えることができ、反対方向の切換えに
は熱サイクルが使用される。前述したように、あ
る種のスメクチツク物質はクロスオーバー周波数
効果を示す特性を有し、クロスオーバー周波数以
下の周波数では正誘電異方性を示し、クロスオー
バー周波数以上の周波数では負誘電異方性を示
す。このような物質では両方向の切換えが可能で
ある。このような物質の一例は前述したように、
４−ｎ−ペンチルフエニル−2′−クロロ−4′−
（６−ｎ−ヘキシル−２−ナフトイロキシ）ベン
ゾエートである。 この物質（前述した他の液晶物質の代りに）で
充填されかつ52℃に維持された前記基本的構造の
セルは、4.2KHz以上の周波数の交流電圧の印加
により実質的にホメオトロピツク配列からフオー
カルコニツク構造に切換えることができ、ついで
4.2KHz以下の周波数の交流電圧の印加によりも
との実質的にホメオトロピツク配列に切換えるこ
とができる。 これまでに例示した両スメクチツク物質はＳA
相を示すスメクチツク物質であつた。しかしなが
ら、対応する切換動作はＳB相を含むセルで得る
ことができる。このような物質の一例は、４−ｎ
−オクチルオキシフエニル−トランス−４−ｎ−
ペンチルシクロヘキシル−１−カルボキシレー
ト、すなわち、次の相転移温度を有るエナンチオ
トロピツク（enantiotropic）液晶である。：Ｃ
−ＳV，42℃：ＳB−ＳA，49.4℃：ＳA−Ｎ，64.6
℃：Ｎ−179℃。第５図は、この物質の20ミクロ
ン厚層を有するセルの場合、30Hzの周波数の切換
限界電圧が温度と共に変わる様子を示す。この物
質では実質的にホメオトロピツク配列は熱サイク
ルによつて回復される。 セルの外観はスメクチツク物質と共に多色性染
料を導入することにより前述したように改変する
ことができる。たとえば、約1.3％の１−（4′−ブ
チルオキシアニリン）−４−ヒドロキシアントラ
キノンと約0.05％のワクソリンイエロウＡが導入
される。セルがフオーカルコニツク状態にあると
きには、この状態では分子の配向が実質的にラン
ダムであるため、多色性染料の色が示される。 以上の記載は特定のスメクチツク物質での実験
に関するものであつたが、本発明はこのような特
定物質の使用に限定されるものでないことを理解
すべきである。さらに、スメクチツクＡ物質のみ
がある実施態様では例示されたが、物質が適切な
誘電異方性を示すならば、スメクチツクＢ物質も
電圧を増大して同様に使用することができ、また
他の適当なスメクチツク物質も使用できることが
予想される。 特定の装置に関連して本発明の原理が記載され
たが、この記載は単なる例示としてなされたもの
であり、その目的および特許請求の範囲に記載さ
れた本発明の技術的範囲を制限するものでないこ
とを理解すべきである。
第１図はセルの略式斜視図である。第２図は本
発明の一実施態様によりセルがとりうる２つの極
端な形の状態の略図である。第３図はセルの領域
がとりうる２つの形の安定状態および中間準安定
状態の略図である。第４図は、特定のスメクチツ
ク組成の場合、特定の周波数において切換限界電
圧が温度と共に変わる様子を示すグラフである。 １，２……ガラスプレート、３……周辺シー
ル、４……プラグ、５……液晶層。
発明の一実施態様によりセルがとりうる２つの極
端な形の状態の略図である。第３図はセルの領域
がとりうる２つの形の安定状態および中間準安定
状態の略図である。第４図は、特定のスメクチツ
ク組成の場合、特定の周波数において切換限界電
圧が温度と共に変わる様子を示すグラフである。 １，２……ガラスプレート、３……周辺シー
ル、４……プラグ、５……液晶層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 負の誘電異方性を示すスメクチツク物質の層
と、少なくとも部分的にオーバーラツプする電極
を有し少なくともその一方が透明である２つのプ
レートとを具備し、前記スメクチツク物質の層は
前記電極を備えたプレート間に挟まれている電極
付液晶表示セルにおいて、 前記電極を備えたプレートの少なくとも一方の
内面には、液晶層が印加電圧の存在しない状態で
冷却により分子の整列状態の劣る非スメクチツク
相からスメクチツク相に転化されるとき、前記ス
メクチツク物質の層が実質上ホメオトロピツク配
列を生ぜしめる如き配列誘導層が形成されている
ことを特徴とする液晶表示セル。 ２ 電極を備えたプレートが両方共に透明であ
り、スメクチツク物質の層が交差した偏光体の間
に位置していることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の表示セル。 ３ スメクチツク物質中に多色性の染料が分散さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
または第２項記載の表示セル。 ４ スメクチツク物質の層がクロスオーバー周波
数効果を有し、それによりクロスオーバー周波数
より上ではスメクチツク物質は負の誘電異方性を
有し、クロスオーバー周波数より下では正の誘電
異方性を有していることを特徴とする特許請求の
範囲第１項または第２項記載の表示セル。 ５ スメクチツク物質が４−オクチルオキシフエ
ニル−トランス−４ブチル−シクロヘキシル−１
−カルボキシレートから成る特許請求の範囲第７
項または第８項記載の表示セル。 ６ スメクチツク物質が４−オクチルオキシフエ
ニル−トランス−４−ｎ−ペンチルシクロヘキシ
ル−１−カルボキシレートから成ることを特徴と
する特許請求の範囲第１項または第２項記載の表
示セル。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB4681977A GB1569686A (en) | 1977-11-10 | 1977-11-10 | Smectic display cell |
| GB46819/77 | 1977-11-10 | ||
| GB46821/77 | 1977-11-10 | ||
| GB46820/77 | 1977-11-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60114827A JPS60114827A (ja) | 1985-06-21 |
| JPS6235655B2 true JPS6235655B2 (ja) | 1987-08-03 |
Family
ID=10442707
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13599783A Granted JPS5962826A (ja) | 1977-11-10 | 1983-07-27 | 液晶表示セル |
| JP7385684A Granted JPS60114827A (ja) | 1977-11-10 | 1984-04-12 | スメクチツク液晶表示セル |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13599783A Granted JPS5962826A (ja) | 1977-11-10 | 1983-07-27 | 液晶表示セル |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPS5962826A (ja) |
| CH (1) | CH637486A5 (ja) |
| FR (1) | FR2408883A1 (ja) |
| GB (1) | GB1569686A (ja) |
| NL (1) | NL7810856A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4781441A (en) * | 1983-11-25 | 1988-11-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of controlling orientation of liquid crystal, device used therein and liquid crystal device produced thereby |
| GB8608114D0 (en) | 1986-04-03 | 1986-05-08 | Secr Defence | Smectic liquid crystal devices |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4009934A (en) * | 1974-01-11 | 1977-03-01 | Eastman Kodak Company | Electro-optic display devices and methods |
| GB1506256A (en) * | 1975-08-21 | 1978-04-05 | Standard Telephones Cables Ltd | Temperature sensitive switch |
-
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-
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- 1978-11-01 NL NL7810856A patent/NL7810856A/xx not_active Application Discontinuation
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- 1978-11-10 CH CH1156978A patent/CH637486A5/de not_active IP Right Cessation
-
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-
1984
- 1984-04-12 JP JP7385684A patent/JPS60114827A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| NL7810856A (nl) | 1979-05-14 |
| GB1569686A (en) | 1980-06-18 |
| FR2408883B1 (ja) | 1982-12-10 |
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| JPS5962826A (ja) | 1984-04-10 |
| FR2408883A1 (fr) | 1979-06-08 |
| JPS60114827A (ja) | 1985-06-21 |
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