JPH03241318A - 強誘電性液晶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、文字や映像などの表示や光シャツタ−などに
使用される強誘電性液晶装置に関するものである。

従来の技術 強誘電性液晶は、高速応答性および双安定性を有する特
徴により、従来のネマチック液晶では不可能な大表示容
量かつ高コントラストの表示装置や高速光シャンターへ
の応用が期待されている。

強誘電性液晶を使用した液晶装置の構成は基本的にネマ
チック液晶のものとほぼ同しであり、従来の構成を図を
用いて説明する。

第９図は液晶装置全体の断面図である。透明電極が形成
された２枚のガラス基板１を電極を内側にして対向させ
、両基板の周囲をシール材３を用いて接着し、基板間隙
に液晶２を封入して液晶パネルが形成されている。液晶
パネルの端部に外部接続用の透明電極端子４が露出して
いる。フレキシブル基板５の一端が異方導電性接着剤６
を介して前記透明電極端子４に接着され、他端は駆動用
ＩＣ７を搭載した駆動回路基板８に同様に接着される。

液晶パネルは駆動回路基板８との間にゴムなどの弾性体
９を緩衝材として挟持し、断面がＬ字形のフレームＩＯ
のツメ部によりかしめて固定されている。さらに、パネ
ルの表裏には偏光板１１および反射板付偏光板１２が配
置される。

他の例を第１Ｏ図に示す。同図において、液晶パネルの
透明電極端子４と駆動回路基板８はゼブラゴムコネクタ
ー１３を介して接続され、断面がＬ字形のフレーム１０
のツメ部により両者はかしめて固定される。

なお、上記構成は反射型液晶装置の構成で、透過型液晶
装置の場合は反射板付偏光板１２の代わりに偏光板と照
明装置が配置される。

発明が解決しようとする課題 前記従来の構成においては、表面を押したり衝撃を加え
たりすると、液晶パネルがたわみ配向乱れが生し、この
配向乱れは外力がなくなり液晶パネルのたわみが自然状
態に戻った後も残り、双安定性が低下し光学変調機能が
著しく劣化するという欠点があった。この現象はネマチ
ック液晶を用いた装置には無く、強誘電性液晶装置特有
のものであり、実用化における重大なＲ１！であった。

また、液晶パネルの保護手段としては、例えば特開昭６
２−５９９２２号公報に示されているように、液晶パネ
ルに保護板を設けることが一般的であるが、この方法で
はパネル表面を誤って押す場合や落下物が表面に衝突す
るなど外力がパネル表面に加わることに対しては保護効
果があるが、液晶装置そのものの落下などによって生じ
る力に対しては保護効果はなかった。

本発明者は、前記強誘電性液晶装置の配向乱れが次のよ
うな方向性を有していることを発見した。

強誘電性液晶は一般にカイラルスメクチック液晶（以下
Ｓｍ＊液晶と記ｔりであり層構造を形成している。第１
１図はＳｍ＊液晶の層構造の模式図である。Ｓｍ＊液晶
の層構造は、層同志の結合が比較的弱いために互いにす
べりやすく、層方向に対する弾性変形域が層法線方向に
対する弾性変形域に比べて非常に大きい、すなわち、外
力により液晶層に応力が働くと、層方向の応力に対して
層秩序は保たれるが、層法線方向の応力に対して層秩序
は乱される。このため液晶パネルを外部から押圧したり
落下などの衝撃を与えると層構造が層法線方向の応力に
対して変形し配合乱れが生しる。

第１２図はこれを模式図に表したものである。第１２図
Ａは液晶パネルに外力が加わっていない自然状態で、ホ
モジニアス配向した液晶分子は層構造を形成している。

同図Ｂは下方より力が加わり液晶パネル中央部が上方へ
たわんだ状態であり、上下のガラス基板ｌの変形に伴い
液晶層に応力が働き、層が変形している。同図ではわず
かな変形の様に表現しているが、実際のパネルにおいて
は液晶層の層ピッチは分子サイズのオーダーでありしか
も基板間隙は２〜４ミクロン程度であるので、上下基板
の極わずかなたわみでも層法線方向の層秩序は弾性変形
域を超えて乱される。その結果、層外力がなくなり液晶
パネルのたわみが自然状態に戻った後も層法線方向の層
表形は残り、双安定性が低下し光学変調機能が著しく劣
化する。

本発明は、このような強誘電性液晶装置の配向乱れの方
向性に着目し、前記課題を解決するもので、外力が加え
られても、液晶層の層法線方向の層表形を防止し、強誘
電性液晶の適正な配向状態を長時間維持し得る強誘電性
液晶装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 前記目的を達成するために、本発明の強誘電性液晶装置
は、透明電極を有する２枚の基板間に強誘電性液晶を封
入して液晶パスルを構成し、前記液晶パネルの形状が長
方形であり、強誘電性液晶の層法線方向が前記液晶パネ
ルの短手方向に略平行であることを特徴とするものであ
る。

また、透明電極を有する２枚の基板間に強誘電性液晶を
封入して液晶パネルを構成し、前記液晶パネルが強誘電
性液晶の層方向に対して湾曲しかつ層法線方向に対して
湾曲していない形状であることを特徴とするものである
。

また、透明電極を有する２枚の基板間に強誘電性液晶を
封入して液晶パネルを構成し、強誘電性液晶の層方向の
両端部を支持することで、液晶パネルを保持する支持体
を備えたものである。

また、透明電極を有する２枚の基板間に強誘電性液晶を
封入して液晶パネルを構成し、強誘電性液晶の層法線方
向に対する曲げ剛性が大きい補強部材を前記液晶パネル
め少なくとも片面に接着したことを特徴とするものであ
る。

さらに、透明電極を有する２枚の基板間に強誘電性液晶
を封入して液晶パネルを構成し、強誘電性液晶の層法線
方向に対する曲げ剛性が大きい補強部材を前記液晶パネ
ルの少なくとも片面に設置し、液晶パネルと補強部材を
重ね合わせた状態で液晶の層方向に対する両端部を支持
体により挟持して固定したことを特徴とするものである
。

作用 本発明によれば、外部圧力や落下衝突の加速度が液晶パ
ネルに加わり、パネルに表面法線方向の応力が発生した
場合、前記手段による液晶パネルは、液晶パネルの層法
線方向よりは層方向に対するたわみ変形が生しやすく、
層法線方向に対するたわみ変形は抑制される。その結果
、層法線方向に対する液晶層の変形は防止され配向乱れ
は発生しない。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

（実施例１） 第１図に本発明の第１の実施例の模式的な平面図を示す
。なお、本実施例における液晶パネル１４は、基本的に
は前述の従来の構成と同しであり、液晶パネルの形状は
長方形である０強誘電性液晶は前述の通り層構造を有し
ており、液晶層１５の層法線方向を液晶パネル１４の短
手方向に略平行としている。液晶層１５の層法線方向は
、斜め蒸着、ラビング、シェアリングなどの配向制御に
より規制することができる。

このような構成にすれば、外部圧力や落下衝突の加速度
が液晶パネル１４に加わり表面法線方向の応力が発生し
た場合、長方形の液晶パネル１４は短手方向に比べて長
手方向にたわみやすい。よって液晶パネルの長手方向に
略平行な液晶層１５の層方向に対するたわみ変形が生じ
やすく、パネルの短手方向に略平行な液晶層１５の層法
線方向に対するたわみ変形は抑制される。その結果、層
法線方向に対する液晶層の変形は防止され配向乱れは発
生しない。

本実施例において、長方形の液晶パネルを用いたが、平
面図として長方形であればよく、たとえば湾曲した長方
形の液晶パネルを用いてもよい。

（実施例２） 第２図Ａ、Ｂ、Ｃに本発明の第２の実施例を示す。第２
図Ａは液晶パネルの平面図、第２図ＢはそのＡ、　Ａ’
断面図、第２図ＣはそのＢ、　Ｂ’断面図である。第２
図Ａに示すように液晶層１５の層法線方向を液晶パネル
１４の短手方向に平行とし、またガラス基板１の形状は
第２図Ｂ、Ｃに示すように液晶パネル１４を液晶の層方
向に湾曲し層法線方向に湾曲していない形状としている
。

このような構成にすれば、外部圧力や落下衝突の加速度
が液晶パネル１４に加わり表面法線方向の応力が発生し
た場合、液晶パネル１４が液晶の層方向に湾曲し層法線
方向に湾曲していない形状となっているため、液晶パネ
ル１４は湾曲した方向にたわむ。よって液晶パネル１４
の層方向に対するたわみ変形が生しやすく、層法線方向
に対するたわみ変形は抑制される。その結果、層法線方
向に対する液晶層１５の変形は防止され配向乱れは発生
しない。

本実施例において、液晶層の層法線方向を液晶パネルの
短手方向に平行としたがこれに限定するものではなく。

たとえば層法線方向を液晶パネルの長手方向としても構
わない。なお、湾曲した形状の液晶パネルは、湾曲した
基板を用いるか、または、湾曲した面を有する部材に接
着あるいは押圧密着させるなどの方法により得ることが
できる。

（実施例３） 第３図に本発明の第３の実施例の模式的な平面図を示す
。液晶層１５の層法線方向を液晶パネル１４の短手方向
に平行とし、液晶層の層方向である液晶パネル１４の長
手方向の両端部に支持体１６を設置し、液晶パネル１４
を保持している。

また、本実施例の装置は、基本的には前述の従来の装置
と同し構成（第９図、第１０図参照）である。例えば層
方向の断面が第９図と同一の場合には、液晶パネル１４
の長手方向の両端部に支持体１Ｇとして上部にフレーム
ＩＯと下部に弾性体９とを設置し、液晶パネルを保持し
ている。また層方向の断面が第１０図と同一の場合には
、液晶パネル１４の長手方向の両端部に支持体１６とし
て上部にフレーム１０と下部にゼブラゴムコネクター１
３とを設置し、液晶パネル１４を保持している。

このような構成にすれば、外部圧力や落下衝突の加速度
が液晶パネル１４に加わり表面法線方向の応力が発生し
た場合、液晶パネル１４が液晶の層方向に対する両端部
で支持されているため、液晶パネル１４の層方向に対す
るたわみ変形が生しやすく、層法線方向に対するたわみ
変形は抑制される。その結果、層法線方向に対する液晶
層の変形は防止され配向乱れは発生しない。

本実施例において、液晶層の層法線方向を液晶パネルの
短手方向に平行としたがこれに限定するものではなく、
たとえば層法線方向を液晶パネルの長手方向としても構
わない。

（実施例４） 第４図に本発明の第４の実施例を示す。第４図は反射型
液晶装置の断面図である。液晶パネルの裏に反射板付偏
光板１２を設けその裏面に補強部材として駆動回路基板
８が接着されている。駆動回路基板８の液晶の層方向の
両端部の上下に支持体１７を設置し、上部に窓部を有し
た箱状の外枠１８に挿入し液晶パネルを保持している。

支持体１７は、バネ、ゴム、スポンジなどの緩衝材から
なる。

このような構成にすれば、外部圧力や落下衝突の加速度
が液晶パネルに加わり表面法線方向の応力が発生した場
合、液晶パネルを接着した補強部材が液晶の層方向の両
端部にあたる位置で支持されるため、液晶パネルの層方
向に対するたわみ変形が生しやすく、層法線方向に対す
るたわみ変形は抑制される。さらに、支持体１７として
緩衝材を用いているため、緩衝材が外部からの応力を吸
収し、液晶パネルのたわみ変形を防止する効果が大きい
。その結果、層法線方向に対する液晶層の変形は防止さ
れ配向乱れは発生しない。

本実施例において、支持体１７として緩衝材を用いてい
るが、これに限定するものではなく、支持体の少なくと
も一部が緩衝材からなり外部からの応力を吸収するよう
な構成であればよく、たとえば上下に設置した支持体１
７の一方のみに緩衝材を用いてもよい。さらに、回路基
板に接着した液晶パネルを用いているが、これに限定す
るものでなく、たとえば曲げ剛性が大きい補強部材を接
着または密着した液晶パネルを用いることによりさらに
効果がある。

（実施例５） 第５図Ａ、Ｂ、Ｃに本発明の第５の実施例を示す。第５
図Ａは反射型液晶装置の断面図である。

液晶パネルの裏に反射板付偏光板１２を設けその裏面に
層法線方向に対する曲げ剛性が大きい補強部材１９が接
着されている。

第５図Ｂ、Ｃは、補強部材１９を接着した液晶パネルの
平面図と側面図である。補強部材１９は、アルミ材を使
用しており、重量を増加させることなく曲げ剛性を増す
ために断面形状が丁字形の突条のものを用いて液晶パネ
ルの層法線方向に対する曲げ剛性を大きくするように液
晶パネル全面に層法線方向に平行な縞状に接着している
。８は駆動回路基板であり、ゼブラゴムコネクター１３
を介して液晶パネルに接続され、断面がＬ字形のフレー
ム１０によりツメ部１０ａでかしめることで固定されて
いる。

このようなＷ４ｒｌｉ、にすれば、外部圧力や落下衝突
の加速度が液晶パネルに加わり表面法線方向の応力が発
生した場合でも、液晶パネルは層法線方向に対する曲げ
剛性の大きい補強部材が接着されているため、層法線方
向に対する液晶層の変形は防止され配向孔れは発生しな
い。

本実施例において、補強部材の断面形状を丁字形として
いるがこれに限定するものでなく、ＨＬＶＷ、Ｘ　　ロ
、△、Ｏ形などの曲げ剛性を増大させる形状にすれば同
様の効果が得られる。

また、補強部材の材質としてアルミ材を用いているがこ
れに限定するものでなく、他の金属、セラミンク、樹脂
などで弾性定数の大きい材料を用いても曲げ剛性を大き
くすることができる。さらに、液晶パネルの裏面に層法
線方向の縞状に補強部材を接着しているが、これに限定
するものではなく、液晶の層法線方向に対する曲げ剛性
が大きい補強部材を液晶パネルの少なくとも片面に接着
すればよく、たとえば液晶パネルの表面に液晶の層方向
に対して湾曲し層法線方向に対して湾曲していない形状
を有する透明な補強部材を接着してもよい。

なお、液晶パネルと補強部材が接着されている場合、両
者の熱膨脹係数が異なると熱応力が発生し、液晶パネル
に曲げ応力が働き層法線方向に対する液晶層の変形によ
り配向孔れが発生することがあるため、補強部材の熱膨
脹係数を基板材料に近い値とすることが望ましい。

（実施例６） 第６図Ａ、Ｂに本発明の第６の実施例を示す。

第６図Ａは透過型液晶装置の断面図である。液晶パネル
と駆動回路基板８との間には、エポキシ樹脂を用いて第
６図Ｂに示すような波板状に成形した補強部材２０が挿
入されており、これを介して液晶パネルと駆動回路基板
８が数ケ所で接着されている。そして、波板状の補強部
材２０上のパネル側にはバックライトとして冷陰極管２
１が設置されている。波板状に成形した補強部材２０は
第６図ＢのＸ方向が液晶パネルの層法線方向と一致する
ように設置されている。補強部材２０は、第６図Ｂに示
すＸ方向の曲げ剛性が同し板厚の薄板の曲げ剛性に比べ
て大きくなるため、装置全体の重量をあまり増加させる
ことなく外部応力に強い装置を提供できるものである。

液晶パネルの透明電極端子４と駆動回路基板８はフレキ
シブル基板５によって電気的に接続されている。７は駆
動用ＬＳＩである。

このような構成にすれば、外部圧力や落下衝突の加速度
が液晶パネルに加わりパネルに表面法線方向の応力が発
生した場合でも、液晶パネルは層法線方向に対する曲げ
剛性の大きい補強部材２０が接着されているため、層法
線方向に対する液晶層の変形は防止され配向孔れは発生
しない。

本実施例において、補強部材２０としてエポキシ樹脂の
波板状の成形体を用いたがこれに限定するものでなく、
層法線方向に対する曲げ剛性が大きい補強部材であれば
金属、セラミックなどで弾性定数の大きい材料を用いて
もよく、また他の形状としてもよい。また、補強部材と
して照明装置の一部を兼用したが、これに限定するもの
ではなく、層法線方向に対する曲げ剛性が大きい補強部
材であればよく、照明装置や駆動回路基板などの液晶装
置構成部材を、あるいは、このＩ成部材に補強部材を接
着したものを用いてもよい。

（実施例７） 第７図Ａ、Ｂ、Ｃに本発明の第７の実施例を示す。本実
施例の装置は、基本的には第５の実施例の装置とほぼ同
し構成であり、液晶層の層法線方向を配向制御により規
定し、層法線方向に対する曲げ剛性が大きい補強部材１
９を液晶パネルに接着し、かつ液晶パネルの層方向の両
端部に支持体であるゼブラゴムコネクター１３とフレー
ム１０を設置しはさみ込む形で液晶パネルを保持してい
る。

このような構成にすれば、外部圧力や落下衝突の加速度
が液晶パネルに加わり表面法線方向の応力が発生した場
合でも、液晶パネルは層法線方向、に対する曲げ剛性の
大きい補強部材が接着され、かつ液晶パネルの層方向に
対するたわみ変形が生しても層法線方向に対するたわみ
変形を抑制するように支持体が設置されているため、層
法線方向に対する液晶層の変形は防止され配向乱れは発
生しない。

本実施例において、支持体を液晶パネルの端部に設置し
ているが、これに限定するものでなく、層方向の両端部
を保持すればよく、たとえば補強部材を層方向に対して
液晶パネルより長い形状とし補強部材１９の層方向の両
端部に支持体を設置し液晶パネルを保持してもよい。

（実施例８） 第８図Ａ、Ｂに本発明の第８の実施例を示す。

第８図Ａは透過型液晶装置の断面図である。液晶パネル
の裏面には、第８図Ｂに示すような円筒状の穴が空いて
いるメタクリル樹脂製の導光体２１を設置し、かつ層方
向の両端部の上下には支持体２２を設置して上部に窓部
を有した箱状の外枠２３に挿入して導光体２１と液晶パ
ネルとを挟持している。

円筒状の穴が空いた導光体２１は第８図ＢＯＸ方向が液
晶パネルの層法線方向と一致するように設置されている
。円筒状の穴が空いた導光体２１は、第８図Ｂに示すＸ
方向の曲げ剛性が同し板厚の薄板の曲げ剛性に比べて大
きくなるため、装置全体の重量をあまり増加させること
なく外部応力に強い装置を提供できる０円筒状の穴の中
にバックライトとして冷陰極管２４が設置されている。

液晶パネルの透明電極端子４と駆動回路基板８はフレキ
シブル基板１３によって電気的に接続されている。７は
駆動用ＬＳＩである。

このような構成にすれば、外部圧力や落下衝突の加速度
が液晶パネルに加わり表面法線方向の応力が発生した場
合でも、液晶パネルは層法線方向に対する曲げ剛性の大
きい補強部材とともに挟持され、さらに液晶パネルの層
方向に対するたわみ変形が生しても層法線方向に対する
たわみ変形を抑制するように支持体が設置されているた
め、層法線方向に対する液晶層の変形は防止され配向乱
れは発生しない。また、液晶パネルと補強部材が接着さ
れていないため、補強部材と基板材料の熱膨脹係数が異
なっても、補強部材を接着した場合の熱応力による配向
乱れが発生せず、補強部材を接着した場合に比べて有効
である。

本実施例において、補強部材として円筒状の穴が空いて
いるメタクリル樹脂製の導光体２１を用いたがこれに限
定するものではなく、層法線方向に対する曲げ剛性が大
きい補強部材であればよく、ガラス　セラミックや透光
性のある樹脂などで弾性定数の大きい材料を使用し層法
線方向に対する曲げ剛性が大きい形状とした補強部材を
用いてもよい、また、補強部材を液晶パネルの裏面に設
置したがこれに限定するものではなく、補強部材を液晶
パネルの少なくとも片面に設置し支持体間に液晶パネル
と補強部材を挟持すればよい、たとえば、本実施例の液
晶パネルの表面にさらに透明ガラス板補強部材を設置し
透明ガラス板と液晶パネルと導光体を支持体間に挟持し
てもよい。また、支持体を層方向の両端部のみに設置し
液晶パネルを保持したが、これに限定するものではなく
、液晶パネルの層法線方向に対するたわみ変形を抑制し
液晶パネルと補強部材を挟持することができればよく、
他の部分にも支持体を設置してもよい。

さらに、支持体としてバネ、ゴム、スポンジなどの緩衝
材を用いると、緩衝材が外部からの応力を吸収し、液晶
パネルのたわみ変形を防止する効果が大きくなる。

発明の効果 以上のように本発明の強誘電性液晶装置は、液晶パネル
の層方向に対するたわみ変形が生じやすく、層法線方向
に対するたわみ変形は抑制される構成としたものであり
、外部圧力や落下衝突の加速度が液晶パネルに加わり表
面法線方向の応力が発生した場合、液晶パネルの層法線
方向に対するたわみ変形は防止され光学変調機能は劣化
しない。

このように本発明は簡単な構成で衝撃や外力に強い高信
頼性の強誘電性液晶装置を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第３図はそれぞれ本発明の一実施例の強誘電
性液晶装置の液晶パネル部の構成を示す模式図、第２図
Ａ、Ｂ、Ｃは本発明の一実施例の液晶パネルの平面図、
Ａ−Ａ’’断断面図及びＢ−８’切切断面図、第４図は
本発明の一実施例の強誘電性液晶装置の断面図、第５図
Ａ、　Ｂ、　Ｃは本発明の一実施例の強誘電性液晶装置
の断面図。 液晶パネル部の平面図、及びＢ−８’断面図、第６図Ａ
、　　Ｂ及び第８図Ａ、　Ｂは本発明の一実施例の強誘
電性液晶装置の断面図、及びその補強部材の説明図、第
７図Ａ、Ｂ、Ｃは本発明の一実施例の強誘電性液晶装置
の断面図、その補強部材の平面図、及びその、４−．４
’断面図、第９図及び第１０材、２１・・・・・・導光
体、２３・・・・・・外枠。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明電極を有する２枚の基板間に強誘電性液晶を
   封入して液晶パネルを構成し、かつ前記液晶パネルの形
   状が長方形であり、強誘電性液晶の層法線方向が前記液
   晶パネルの短手方向に略平行であることを特徴とする強
   誘電性液晶装置。
2. （２）透明電極を有する２枚の基板間に強誘電性液晶を
   封入して液晶パネルを構成し、かつ前記液晶パネルが強
   誘電性液晶の層方向に対して湾曲しかつ層法線方向に対
   して湾曲していない形状であることを特徴とする強誘電
   性液晶装置。
3. （３）透明電極を有する２枚の基板間に強誘電性液晶を
   封入して液晶パネルを構成し、かつ強誘電性液晶の層方
   向の両端部を支持することで液晶パネルを保持する支持
   体を備えたことを特徴とする強誘電性液晶装置。
4. （４）透明電極を有する２枚の基板間に強誘電性液晶を
   封入して液晶パネルを構成し、かつ強誘電性液晶の層法
   線方向に対する曲げ剛性が大きい補強部材を前記液晶パ
   ネルの少なくとも片面に接着したことを特徴とする強誘
   電性液晶装置。
5. （５）液晶の層方向の両端部を支持することで液晶パネ
   ルを保持する支持体を備えたことを特徴とする請求項（
   ４）記載の強誘電性液晶装置。
6. （６）透明電極を有する２枚の基板間に強誘電性液晶を
   封入して液晶パネルを構成し、強誘電性液晶の層法線方
   向に対する曲げ剛性が大きい補強部材を前記液晶パネル
   の少なくとも片面に設置し、前記液晶パネルと補強部材
   を重ね合わせた状態で液晶の層方向に対する両端部を支
   持体により挟持して固定したことを特徴とする強誘電性
   液晶装置。
7. （７）前記支持体の少なくとも一部が緩衝材からなるこ
   とを特徴とする請求項（３）、（５）または（６）記載
   の強誘電性液晶装置。