JPS59214824A - 液晶電気光学装置 - Google Patents

液晶電気光学装置

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JPS59214824A
JPS59214824A JP8873183A JP8873183A JPS59214824A JP S59214824 A JPS59214824 A JP S59214824A JP 8873183 A JP8873183 A JP 8873183A JP 8873183 A JP8873183 A JP 8873183A JP S59214824 A JPS59214824 A JP S59214824A
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JP
Japan
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liquid crystal
glass substrates
layer
rubbing
rubbed
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JP8873183A
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English (en)
Inventor
Minoru Yazaki
矢崎 稔
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Seiko Epson Corp
Suwa Seikosha KK
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Suwa Seikosha KK
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • 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
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133711Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films

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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】 本発明は抜晶電更光学装置に関し、カイラルスメクチッ
ク液晶を用い、印加電圧と分子配向との強い結合により
迅速に応答する液晶電気光学装置の肴に液晶の配向方法
に関する。
近年、カイラルスメクチック液晶を液晶電気光学装置に
用いる試みが種々の研究機関に於いて行なわれている。
これはカイラルスメクチック液晶が強誘電性を示すこと
によシ、電気光学効果が従来の液晶材料と比べ著しく優
れ、しかも液晶電気光学装置の特徴である低電圧駆動、
低消費電力、小型薄型化が可能であるという性質を兼ね
そなえ全く新しい電気光学装置の可能性を秘めているこ
とによる、 このカイラルスメクチ・ツク液晶のスメクチ・ツクC相
又はH相における層構造と分子配向をモデル的に示すと
第1図のようになる。分子長軸は層に垂直な方向からθ
だけ傾いている。傾き角θはどの層でも′一定であるが
、傾(方向(方位角φ)は層から層へ僅かず9ねじれ、
分子配向にねじれ構造を生じている。ねじれは液晶分子
中の不斉炭素の存在によるものである。また分子の傾き
面C層の法線と分子長軸を含む而)とほぼ垂直な方向に
双極子モーメン)Pが整列している。従って層と平行に
電場を印加すると、Pが電場方向に揃うという著しい特
徴がある、この電場と分子配向の結合は、誘電体の異方
性により得られるものより著しく強い。更に前記結合は
極性的なものであり、その結果印加電場の優性を反転さ
せることによ〜て好ましい分子配向を反転させることが
できる、これにより従来液晶電気光学装置と比較して1
000から10000倍もの応答速度が得られる。更に
強誘電体の特徴であるヒステリシスループヲ描きメモリ
ー性がある。
このような優れた特性を有する液晶電気光学装置でおる
が、下記に示すことによりその開発が納げられている。
それは、スメクチ・ツクWt晶はネマチック液晶と異な
り、全体が均一なモノ・ドメインにはなり難い。従って
良好なるコントラスト特性が得にくく、液晶電気光学装
置として用いにくい。即ち、このカイラルスメクチック
液晶を用いた液晶電気光学装置を作るためには、液晶分
子の良好なる配向方法を見つけだす必要がある、従来よ
り、上記配向方法として十分液晶層厚の厚いセルにおい
ては゛、数キロから20キロガウス程度の磁場を印加し
、モノ・ドメインを作成していた。しかしこの方法に於
いては、確かにある程度のモノ・ドメインは作成できる
が実用的な液晶層厚範囲であるd=10μm以下位にな
以下刃ラス基板壁面の影響が強く配向状態が非常に低下
する。
更に、大きな磁場発生器が必要になること及び、大型の
液晶電気光学装置の液晶層の配向は困難であること等か
ら実用的方法でないのが実状である。
又最近、磁場を用いない配向方法として液晶層厚をきめ
るスペーサ一部に方向性樹脂を使用し、側面側から液晶
層を配向させる方法が呈示されているが、大きな液晶電
気光学装置を作り難く実用性に乏しい。
上記、従来のカイラルスメクチック液晶の配向方法を改
善すべく、我々は以前平行ラビング、片側ラビングによ
る配向方法を呈示した。本発明は前回状々の呈示り、 
fc方法のWK改良した方法でありより配向性に優れ、
簡易で実用的な配向方法を呈示するものである。、−れ
によねカイラルスメクチック液晶の優れた特性を液晶電
気光学装置に有効に利用できるものである。即ち、カイ
ラルスメクチックC相ヌはH相を有する液晶を封入する
2枚のガラス基板の液晶層側の面上の少なくとも一方に
ポリ/1゛ミド樹脂又けPVAもしくはアミノシランか
らなる層を200〜1oooo1設は更にラビング処理
を施したもので、(li;のもう一方のガラス基板の液
晶層側の表面は無処理のまま、垂直処理或いは、ガラス
表面をラビング又はガラス表面にポリイミド樹脂又けP
’VAあるいはアミノシラン層を設はラビングした構成
にし、2枚のガラス基板ともラビング処理する構成は上
下同一方向にラビング処理を揃えたものであり、これに
よりカイラルスメクチック液晶の配向性が著しく向上し
、良好なコントラスト時性を可能にしたものである。更
にポリイミド樹脂又RPV Aもしくはアミノシラン層
の厚みの限定理由について説明する。ポリイミド樹脂又
はPVA或いはアミノシラン層はラビング処理により液
晶層をホモジニアス配向させるために必要であり、しか
も通常液晶電気光学装置に用いられているネマチック液
晶におい−てけ、用い万くても又、20〜30’d1度
設ければ十分である。しかしスメクチック液晶ではあま
り良くない。我々の数多くの実験によると50λ程度に
なるとかなり配向性は向上するが肉視てまだ若干のドメ
インが観察される。更に200λを越えるあたりから配
向性が著しく向上し肉視的にはドメインがわからない程
度となる。この200’Aというのは、ラビングの際の
溝の深さに関係しているものと思われる。
更にポリイミド又はPVA或いはアミノシラン層を厚く
していくと、顕微鏡下で多少欠陥は減少していくがあま
り顕著な変化は胛られなくなる。む17ろ10000人
を越えるあたねから樹脂層の厚みむらが目立ち始め液晶
電気光学装置を駆動させた時にコントラストむらとなっ
て現われる。従って樹脂層厚は200〜10000スに
限定される。父、仙方のガラス基板の表面処理は前言己
ガラス基板と同様な構成でしかも平行にラビングしたも
のが最も理想的であるが、無処理、垂iU処匪において
も同様の効果が得られた。これは一方の壁面の規制力が
大きいとはtfそれに従う或いは平行ラビングのように
2方向から規制されないために、かえってモノ・ドメイ
ンになり易くなることがあるのだろう。
又、液晶層の厚み(セル厚)は、中文に厚いと液晶分子
はらせん構造となり、コントラストu出ない。従ってら
せんのほどける10μm以下位が望ましい。
以下実施例に従って本発明を更に具体的に説明する。
第2図に本発明液晶電体光学装置の概略断面図を示す。
20.21は上下ガラス基板である。この基板上に透明
電極22が設はられ更にその上にポリイミド樹脂(東し
社製トレニース2000#) 23及び24を2000
 Aずつそれぞれ塗布し、ラビングマシンにてサラン布
等でラビングし、更に上下2枚のガラス基板をスペーサ
ー25を介して15μmの間隔で、ラビング方向を上下
平行になるように8と略す)の液晶26を等方性にした
状態で封入した。更にこのセルの上下に偏光板27.2
8を設は、光軸を直交させた。このような液晶電気光学
装置において温度40℃の±15Vの駆動電圧でのオン
、オフにより、応答速度rfi930μsecでありコ
ントラスト比は62対1であった。又応答速度が強誘電
性スメクチック液晶としては比較的遅いのけ、一般に不
斉炭素と分子長軸に垂直な双極子モーメントとが接近し
ていると大きな自発分極が現われると言われており上記
構造式かられかるようにこのMBRA−8は離れている
ことによるものと思われる。
実施例2 第2図の23に1″ポリビニルアルコール(PVA)を
220 A塗布したものをラビングマシンにてラビング
処理し、24の層は弗化炭素カチオン系垂直処理剤を5
0′Aコーテイングし7たそれぞれのガラス基板20.
21をスペーサ−25を介して、05μm間隔で貼り合
せfcoこれに下記構造式%式% C以下DOBAMBCと略す)の液晶を封入した。
更に偏光板27.28を設は光軸を重文させた。このよ
うな液晶電気光学装置VCおいて温度80℃の時±7V
の駆動電圧でのオン、オフにより、応答速度は、22μ
secでありコントラスト比は58対1であった。
実施例3 第2図の23vcポリイミド樹脂を5000A塗布した
ものを又もう一方の基板21には透明電極22を設けた
だけで24はなにも層を設けないことにして、上下ガラ
ス基板20.21の表面をラビングマシンにてラビング
し、2ペーサ−25を介して33μmの間隔で、ラビン
グ方向を上下平行になるように貼り合せた。これにDO
BAMBO液晶を封入した。更に偏光板27.28を設
は光軸を直交させた。このような電気光学装置において
、温度85℃の時±10Vで応答速度は、13μsec
でありコントラスト比は49対1であった。
実施例4 第2図の25.24にアミノシランをそれぞれ9000
 A塗布しラビングマシンにてラビングし。
スペーサ−25を介して98μmの間隔でラビング方向
が平行となるように貼り合せた。これに下記構造式 %式%( HOBAOPOと略す)の液晶を封入した。このような
液晶電気光学装置において温度72℃の時の±15Vで
のオン、オフにより、応答速度は15μ・secであり
、コントラスト比は、39対1であつた。アミノシラン
が厚い割にコントラスト比が低いのけセル厚が厚くなっ
てきたこと(Cよるものと思われる。
実施例5 第2 図r7) 23 vc ホ+I ヒニルアルコー
ル(PV八)を5000A塗布t、、ラビンダマシンに
よりラビングし、もう一方の基板21の24はなにも層
を設けず処理しない状態のものを使用し、スペ−サ−2
5を介して5.1μmの間隔で貼り合せた。1これにM
E、RA−8を封入し、更に偏光板27.28を設は光
軸を直交させた。どのような液晶電気光学装置において
温度50″Gの時士15Vの駆動電圧での応答速度は5
80μsec  でコントラスト比は44対1であった
又、比較のために実施例5に用いた構造でPVA厚20
Aのものはコントラスト比18対1で応答速度は測定で
きなかった。ヌ、更KPVA厚15000AIf4のも
のけコントラスト比から1−t21対1であったがコン
トラヌトむらを生じた。
以上の如く本発明によればカイラルスメクチンク液晶を
簡易にしかも良好に配向できるため、その高速応答を利
用した電子シャヴター、高密度テレビスクリーン等、液
晶電気光学装置を安価にしかも簡易に作成することが5
可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、カイラルスメクチ・・り液晶をモデル的に示
したものである。 第2図は、本発明液晶電気光学装置の概略断面図である
。 20・・・・・・上側ガラス基板 21・・・・・・下側ガラス基板 22・・・・・・透明電極 23・・・・・・配向処理層 24・・・・・・配向処理層 25・・・・・・スペーサー 26・・・・・・液晶層 27.28・・・・・・偏光板 以  上 出願人 株式会社 諏訪精工舎

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  カイラルなスメクチックC相又はスメクチッ
    クH相を有する液晶を、電極を設けた2枚のガラス基板
    中に封入し、前記2枚のガラス基板の上下方に偏光板を
    直交させて設け、更に電極に電界を印加し、電界の優性
    を変えることにより、光を通過又は遮断しON、OFF
    させる液晶光学装置において、前記2枚のガラス基板の
    うち少なくとも一方の電極側表面にポリイミド樹脂又は
    、P V Aもしくはアミノシランからなる層を200
    から100001設は更にラビング処理を施したことを
    特徴とする液晶電気光学装置。
  2. (2)  前記2枚のガラス基板のうち、もう一方は無
    処理のままもしくは垂直処理或いは、ガラス表面をラビ
    ング又は、ガラス表面にポリイミド樹脂′9.け、PV
    Aもしくはアミノシランからなる層を設はラビングした
    ものであることを特徴とし、しかも2枚のガラス基板と
    もラビング処理する構成は、互いにラビング方向が平行
    であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載
    の液晶電気光学芸(if 0
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