JP2703217B2 - 液晶素子 - Google Patents

液晶素子

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JP2703217B2 JP61226742A JP22674286A JP2703217B2 JP 2703217 B2 JP2703217 B2 JP 2703217B2 JP 61226742 A JP61226742 A JP 61226742A JP 22674286 A JP22674286 A JP 22674286A JP 2703217 B2 JP2703217 B2 JP 2703217B2
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昭夫 村山
仁 羽藤
信一 鎌上
正一 松本
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    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/13Devices 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
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1339Gaskets; Spacers; Sealing of cells
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、強誘電性液晶を用いた液晶素子に関す
る。 (従来の技術) 一般に液晶素子は、腕時計、電卓を初めとしてパーソ
ナル・コンピュータ用ディスプレイ、ポケット・カラー
テレビなど幅広く電気光学装置に利用されている。 しかし、現在使用されているネマチック液晶は電気光
学応答時間が約50m秒と遅いため、高速応答が要求され
る分野での利用には制限がある。又、現在のTN(ツイス
ト・ネマチック)方式では、その表示容量が限界に達し
つつあり、TN方式を超える新しい方式が精力的に模索さ
れている。 中でも、強誘電性液晶はμ秒単位の高速応答を示すこ
とや、メモリー性があることから表示容量に制限がない
等の点で、その実用化が期待されている。 (発明が解決しようとする問題点) 上記のような強誘電性液晶を用いた液晶素子は、衝撃
や圧力の印加によって配向が乱れる欠点を有する。ネマ
チック液晶を用いた液晶素子においても、衝撃や圧力に
よる配向の乱れは生じる。しかし、ネマチック液晶は液
体に近い性質を有するために、一度配向が乱れても初期
配向への回復は容易である。 一方、強誘電性液晶は固体に近い性質を持つために、
一度乱れた配向の自発的回復は困難である。この配向の
乱れた部分は、電界の印加による所望の光学的応答を示
さなくなり、液晶素子としての性能を著しく低下させ
る。つまり強誘電性液晶を使用した液晶素子において、
配向乱れの現象は致命的な問題である。 従来、ネマチック液晶を用いた液晶素子においては、
例えば特公昭58−56850号公報で示されるように、液晶
素子の基板間に1mm2当り0.7〜9個のスペーサが用いら
れている。 しかし、上記分布密度のスペーサを使って、強誘電性
液晶素子を作製した場合、耐衝撃、耐圧力強度が不足し
て、上記の配向乱れが簡単に出現してしまう。 又、スペーサの数が1mm2当り2000個を超えると、液晶
配向中に欠陥線が生ずるようになり、衝撃や圧力の印加
によって生ずる配向乱れと同様の現象が観測される。 一方、散布する粒子の径は1〜4μmの範囲にあるこ
とが望ましい。粒子の径が1μm以下では、基板面積を
大きくした時に、基板間の空隙を均一な厚さにコントロ
ールすることが困難である。又、粒子の径を4μm以上
にした場合は、液晶素子にメモリー効果が見られず、素
子としての機能を果たさなくなる。 この発明は、強誘電性液晶における衝撃や圧力に対す
る強度を増強することによって、衝撃や圧力の印加に伴
う配向乱れの発生を防止した液晶素子を提供することを
目的とする。 [発明の構成] (問題点を解決するための手段) この発明は、少なくとも一方が透明な一対の基板間に
強誘電性液晶を挟持させた液晶素子において、上記基板
間に散布する粒子は非接着性の粒子でありこの粒子の数
を1mm2当たり180個以上240個以下に設定しており、粒子
の径は1〜4μmの範囲にある液晶素子である。 (作用) この発明によれば、上記のような手段を講じているの
で、強誘電性液晶に対する耐衝撃、耐圧力強度は増加
し、実用的な範囲内で、外的要因による配向乱れの現象
は見られなくなった。 (実施例) 以下、図面を参照して、この発明のいくつかの実施例
につき説明する。 [実施例1] 第1図はこの発明の一実施例に係る液晶素子を示した
もので、透明ガラスからなる面積が90×90mmにして厚さ
1mmの一対の基板1、2が相対向して配設されている。
そして、各基板1、2の対向面には夫々電極3、4が形
成され、この電極3、4上には水平配向層5、6が各々
被着されている。更に、これら各基板1、2間には、微
小粒子9と強誘電性液晶10が水平配向層5、6に接して
挟持され、液晶素子11が構成されている。尚、使用時に
は、この液晶素子11の両側に、第2図に示すように偏光
板12、13が配設される。 次に、この液晶素子11の製造方法について説明する。 先ず、基板1、2の各々一方の面にネサ膜からなる所
定形状の透明な電極3、4を形成する。次に、電極3、
4を形成した基板1、2上にポリイミド樹脂(Lx1400:
日立化成社製)をスピナーにより500Åの厚さに塗布
し、これをラビングマシンにより一軸方向7、8にラビ
ングし、水平配向層5、6を形成する。 その後、基板1、2の間に微小粒子9として直径2μ
mのアルミナ結晶(アルフィット:昭和電工下製)を1m
m2単位面積当りの分布数がおよそ100個となるように散
布して、基板1、2を貼り合わせる。尚、アルフィット
の分布数は場所によって異なり、実際には80〜150個で
あった。次いで、これら基板1、2間に室温で誘電体性
を示す液晶(cs−1001:チッソ社製)を封入して、液晶
素子11を形成する。 次に、第2図に示すように、水平配向層5のラビング
方向7から偏光軸13aを68度ずらした偏光板13を基板1
に設置し、又、偏光板13の偏光軸13aと偏光軸12aが直交
する他の偏光板12を基板2に設置する。 さて、上記の液晶素子11を用いて、樫の木製の板上30
cmからの落下試験を10回繰返したが、配向には全く乱れ
を生じないことを、偏光顕微鏡を用いた観察により確認
した。 又、樫の木製の板上80cmからの落下試験を行なったと
ころ、液晶素子のガラス基板が破損した。 更に、衝撃試験機を用いて耐衝撃試験を行ない、液晶
素子に30G×11m秒の衝撃を与えたが、配向の乱れは生じ
なかった。 [実施例2] この実施例2では、上記実施例1で用いたアルフィッ
トの分布数を1mm2単位面積当りおよそ200個となるよう
に設定している。尚、アルフィットの実際の分布数は、
180〜240個となった。この場合においても、液晶素子の
落下試験、耐衝撃試験共に上記実施例1と全く同様の結
果を示した。 [実施例3] この実施例3では、上記実施例1で用いたアルフィッ
トを直径3μmのミクロパール(積水ファインケミカル
社製)に変えて、1mm2単位面積当り100個の分布数とな
るように散布した。そして、ミクロパールの実際の分布
数は、80〜160個であった。この場合においても、液晶
素子の落下試験、耐衝撃試験共に上記実施例1と全く同
様の結果を示した。 [比較例1] この比較例1では、上記実施例1においてアルフィッ
トの分布数は1mm2単位面積当り3個となるように液晶素
子を作製した。アルフィットの実際の分布数は1mm2単位
面積当り0.7〜9個であった。 この液晶素子を用いて、上記実施例と同様に樫の木製
板上30cmからの落下試験を行なったところ、36cm2の面
積に配向の乱れが発生した。この配向の乱れは、1日放
置しても回復せず、±10Vの直流電界の印加に対しても
光学的応答を示さず、液晶素子としての性能が失われて
いることを確認した。 更に、実施例1と同様の耐衝撃試験を行なったとこ
ろ、20cm2の面積に配向の乱れを生じた。この配向の乱
れの部分も、1日放置しても回復せず、±10Vの直流電
界の印加に対しても電気光学的応答は全く示さなくなっ
た。 [比較例2] この比較例2では、上記実施例1で用いたアルフィッ
トの分布数を1mm2単位面積当り30個となるようにして液
晶素子を作製した。アルフィットの実際の分布数は、20
〜40個であった。 この液晶素子を用いて、上記実施例と同様に樫の木製
板上30cmからの落下試験を行なったところ、12cm2の面
積に配向の乱れが発生した。この配向の乱れは、1日放
置しても回復せず、±10Vの直流電界の印加に対しても
光学的応答を示さず、液晶素子としての性能が失われて
いることを確認した。 更に、実施例1と同様の耐衝撃試験を行なったとこ
ろ、5cm2の面積に配向の乱れを生じた。この配向の乱れ
の部分も、1日放置しても回復せず、±10Vの直流電界
の印加に対しても電気光学的応答は全く示さなくなっ
た。 [実施例4] この実施例4では、上記実施例1で用いたアルフィッ
トの分布数を1mm2単位面積当り1500個となるようにして
液晶素子を作製した。アルフットの実際の分布数は、14
00〜2000個であった。 この場合においても、液晶素子の落下試験、耐衝撃試
験共に上記実施例1と全く同様の結果を示した。 [実施例5] この実施例5では、上記実施例1で用いた基板1、2
の厚さを2mmに変えて、アルフィットの分布数を1mm2
位面積当り70個となるように設定している。アルフィッ
トの実際の分布数は50〜80個であった。この場合におい
ても、液晶素子の落下試験、耐衝撃試験共に上記実施例
1と全く同様の結果を示した。 [実施例6] この実施例6では、上記実施例5においてアルフィッ
トの分布数を1mm2単位面積当り1500個となるように設定
している。アルフイットの実際の分布数は1400〜2000個
であった。この場合においても、液晶素子の落下試験、
耐衝撃試験共に上記実施例1と全く同様の結果を示し
た。 [比較例3] この比較例3では、上記実施例5で用いたアルフィッ
トの分布数を1mm2単位面積当りおよそ3個として液晶素
子を作製した。アルフィットの実際の分布数は、0.7〜
9個であった。 この液晶素子を用いて、上記実施例と同様に樫の木製
板上30cmからの落下試験を行なったところ、22cm2の面
積に配向の乱れが発生した。この配向の乱れは、1日放
置しても回復せず、±10Vの直流電界の印加に対しても
光学的応答を示さず、液晶素子としての性能が失われて
いることを確認した。 更に、実施例1と同様の耐衝撃試験を行なったとこ
ろ、12cm2の面積に配向の乱れを生じた。この配向の乱
れの部分も、1日放置しても回復せず、±10Vの直流電
界の印加に対しても電気光学的応答は全く示さなくなっ
た。 [比較例4] この比較例4では、上記実施例5で用いたアルフィッ
トの分布数を1mm2単位面積当り30個として液晶素子を作
製した。アルフィットの実際の分布数は、20〜40個であ
った。 この液晶素子を用いて、上記実施例と同様に樫の木製
板上30cmからの落下試験を行なったところ、8cm2の面積
に配向の乱れが発生した。この配向の乱れは、1日放置
しても回復せず、±10Vの直流電界の印加に対しても光
学的応答を示さず、液晶素子としての性能が失われてい
ることを確認した。 更に、実施例1と同様の耐衝撃試験を行なったとこ
ろ、3cm2の面積に配向の乱れを生じた。この配向の乱れ
の部分も、1日放置しても回復せず、±10Vの直流電界
の印加に対しても電気光学的応答は全く示さなくなっ
た。 [比較例5] この比較例5では、上記実施例1で用いたアルフィッ
トの分布数を1mm2単位面積当りおよそ2500個として液晶
素子を作製した。アルフィットの実際の分布数は、2300
〜3000個であった。 この場合、液晶配向中のほぼ全面積に欠陥線が生じ、
配向が乱れた。 [比較例6] この比較例6では、上記実施例5で用いたアルフィッ
トの分布数を1mm2単位面積当りおよそ2500個として液晶
素子を作製した。アルフィットの実際の分布数は、2300
〜3000個であった。 この場合、液晶配向中のほぼ全面積に欠陥線が生じ、
配向が乱れた。 [発明の効果] 以上述べたように、この発明によれば、2枚の基板
1、2間に散布する微小粒子9の数を1mm2当り180個以
上240個以下とすることにより、液晶素子の耐衝撃、耐
圧力強度を増強し、配向乱れの発生を防止することが可
能となった。 従って、この発明の液晶素子を用いれば、能動素子を
用いないX−Y単純マトリックス型で大容量の液晶素子
等を実現出来る。 尚、基板1、2は視認のため少なくとも一方が透明で
あれば良く、又、強誘電性液晶10は、フェニルピリミジ
ン系等種々の物を選べることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例に係る液晶素子を示す斜視
図、第2図は同じく分解して示す斜視図である。 1、2……基板、3、4……電極、5、6……水平配向
層、7、8……ラビング方向、9……微小粒子、10……
強誘電性液晶、11……液晶素子、12、13……偏光板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鎌上 信一 横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社 東芝横浜金属工場内 (72)発明者 松本 正一 横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社 東芝横浜金属工場内 (56)参考文献 特開 昭61−166525(JP,A) 特開 昭61−73131(JP,A) 特開 昭60−260022(JP,A) 特開 昭62−174726(JP,A) 特開 昭56−107216(JP,A)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.少なくとも一方が透明な一対の基板間に強誘電性液
    晶を挟持させた液晶素子において、 上記基板間に散布する粒子は非接着性の粒子であり、こ
    の粒子の数を1mm2当たり180個以上240個以下とすること
    を特徴とする液晶素子。 2.上記粒子の径は1〜4μmの範囲にあることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の液晶素子。
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