JPS60126624A - 液晶電気光学装置 - Google Patents

液晶電気光学装置

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JPS60126624A
JPS60126624A JP23577383A JP23577383A JPS60126624A JP S60126624 A JPS60126624 A JP S60126624A JP 23577383 A JP23577383 A JP 23577383A JP 23577383 A JP23577383 A JP 23577383A JP S60126624 A JPS60126624 A JP S60126624A
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liquid crystal
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spacers
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Yuzuru Sato
譲 佐藤
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Seiko Epson Corp
Suwa Seikosha KK
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Seiko Epson Corp
Suwa Seikosha KK
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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
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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、高速応答、記憶効果、適当な闘将性を持つ強
誘電性スメクチック液晶を用いた液晶電気光学装置にお
ける液晶配向方法に関する。
強誘電性スメクチック液晶は、分子内に不斉炭素を持っ
ているためにひとつのスメクチック層の中ではそれぞれ
の分子が持つ永久双極子の向きがそろっている。この強
誘電性スメクチック液晶を電極を有する2枚のガラス基
板中に封入してホモジニアス配向させた場合、セル厚を
十分薄くするとアンカリング効果のために分子は常に基
ld1.面と平行になり、基&面内での分子の並ぶ方向
はスメクチックj−の法線に対して十〇又は−〇傾いて
いる。この場合、永久双極子はすべて基板に対して垂直
方向に並んでおり、分子の傾く方向(十〇。
−θンと永久双極子の向き(上、下ンとの間には対応関
係がある。従って、2枚の一極によって印加する電圧の
極性を選択することによって十〇又は−〇の配向状態を
選ぶことができる。この2つの配向状態はいずれも安定
であり、記憶効果を持っている。しかも印加電圧の極性
の反転に対する応答は従来の1000倍から10000
倍と非常に高速であり、かつ適当な閾特性も有している
このような特性を利用することにより、従来の液晶電気
光学装置にはない高速応答、Bピ憶効果を持った液晶電
気光学装置を作成することができる。 しかしそのため
には、液晶セル内の総ての液晶分子が同じ方向にそろっ
た、ホモジニアス配向モノドメインを作成しなければな
らない。
これまでも、ホモジニアス配同モノドメインを作成する
方法はいくつか考えられている。そのひとつにガラス向
に対して平行に数キロから20キロガウスの磁場を印加
しながら、等号相から液晶相に徐冷する方法がある。し
かし、この方法の場合は、セル厚を薄くすると壁面効果
によってほとんど配向効果が得られないため、10μ程
度という比較的厚いセル厚にしなければならないが、こ
のセル厚では応答速度が大巾に低下し、かつ液晶分子が
らせん状に配向するため、前述の3つの特徴のうち、記
憶効果が得られないという欠点がある。また他の方法と
して、ガラス基板の電極が形成された側の表面にラビン
グ処理を施し、このラビングの方向に液晶分子を配向さ
せる方法があるが、この場合は、電場を除去した時に液
晶分子がラビングの方向に強制的に向けさせられるため
に、記憶効果が失われると言われている。さらに他の方
法として、2枚のガラス基版間にスペーサーとしてはさ
まれる高分子フィルムの側面を利用する方法がある。高
分子フィルムの延伸方向と平行な切断面では液晶分子が
平行に並ぶという性質を利用し、このような切断面を有
するスペーサーを液晶セルの一つの辺に設け、この辺に
直角な方向に温度勾配を設定し2て等方相から液晶相に
徐冷してバトネを析出させる方法である。しかしこの方
法では、スペーサーの切断面がなめらかになっていない
と配向方向を一定に制御することができないため、切断
面に、突起などが生じないように加工しなければならず
、歩留りが非常に悪く、コストが大巾に上昇し、また1
μ常程匿の薄い高分子フィルムを2枚の基板に挾む際に
も、上下から圧力が加えられるために切断面がしわにな
りやすく、その点からも良好なホモジニアス配向モノド
メインを得るのはきわめてむずかしいという問題点を有
している。
本発明は、以上のような問題点を解決することを目的と
するものであり、上述のスペーサーの側面を利用して液
晶分子を配向させる配向方法を改良し、量産性にすぐれ
た配向処理方法を提供するものである。
第1図は本発明における、液晶分子を配向するためのス
ペーサーのFetrMJ図である。本発明は、第1図に
示すように、ガラス基板21.22の4つの辺の少なく
とも1つの辺に設けられたスペーサーを、異なる複数の
物質、たとえば2櫨類の金属あるいは金属と非金属から
なる薄膜を交互に誼ね合わせてなる積層スペーサー25
としたことを特徴とする。第1図において、スペーサー
材料27.28として2種類の金属を用いた場合は、金
属27のみをエツチングすることができるエツチング液
に浸せば、第1図に示すように、ガラス基板21.22
の面に平行な多数の溝を形成することができる。スペー
サー材料28を非金属にしても同じように溝を形成する
ことができる。
第1図において、薄膜26は、ガラス基板21.22上
に形成された電極23.24と積層スペーサー25とを
絶縁するための絶縁層であるが、スペーサーを設ける部
分の電極を除去するか、電極23.24に接するスペー
サー拐°料の一方を絶縁性の非金属とすれば、絶縁j−
26は省略できる本発明における配向制御の原理はラビ
ングによる配向制御と全く同じものであり、溝の深さと
幅はある程度でなければならない。しかも、液晶分子が
その表面に対して平行に並ばなければならないため、液
晶分子がなじみ易い祠料を使用するか、あるいは溝に平
行配向処理を施さなければならない。もし、溝の大きさ
が分子のオーダーよりも小さければ、分子は溝があるに
もがかわらず、スペーサー[1[1面上で自由な配向を
とることができるため、全く配向を制御することはでき
ない。ところが溝が適当な大きさを持っていれば、もし
分子の長袖が溝の方向と平行な方向以外に並んだ場合、
分子は溝の5門にそって並ぶことになり、溝の大きさに
応じたベンドの変形が発生し弾性エネルギーが高くなる
。従って分子は最もエネルギーが低い情態、すながち溝
の方向と平行に並ぶことになる。この様子を第2図、第
3図に示す。第2図はエネルギーが高い状態であり、第
3肉はエネルギーが最も低い場合である。
溝の大きさは、少くとも図2に示すように液晶分子を溝
の6四にそって並べることができる程度の幅を持ち、深
さは十分大きいベンドの変形を生じさせることができる
程度でなければならない。
また、溝と溝の間隔に関しては、溝と溝の間の分子間力
の効果によって溝と平行に並ぶことができる程度の間隔
でなければならず、なるべく間隔が狭い方がよい。従来
の配向制御法としてガラス基板面にポリイミドなどを塗
布してラビング処理を施し配向させる方法があるが、こ
の場合ポリイミドの膜厚は200X程度は必要である。
この膜厚はラビングによって生じる溝の深さと関係があ
るため、本発明における溝の深さは少くとも200X程
度は必要であろう。
上記のようなスペーサーを液晶セルの一端に設置し温度
勾配をかけることによって、そのスペーサー側面から液
晶相を成長させていく。この温度勾配によって液晶相を
成長させる過程は、高分子フィルムの切断向による配向
制御法と全く同じである。しかし高分子フィルムを使用
する場合、作成し得るセルの薄さには限界があり、また
切断面の状態による不確実さが伴うが、本発明によって
これらの問題は解決式れる。
以下実施騙りに括づいて本発明を詳述する。
実施例 スペーサー材料27.28としてそれぞれクロムと金を
使用し、絶縁層26としてSin、を使用した。マスク
蒸着によって1 an X 1 cmのセルの一端に、
各層の厚さが1oooXになるようにSiO□およびク
ロムと金を交互に合計10層蒸着した。次にOr −T
 w (硝酸第2セリウムアンモニウ、ム(165f’
ン 、HNO3(90cc)、水(1t))によってク
ロムをエツチングした。形成された溝は電子顕微鏡によ
って確認し、幅1゜00X、深さ400X 、ピッチ2
000Xrあ2だ。配向制御力を持たさないスペーサー
は、最後にホトレジスト膜をガラス面に塗布し、セルの
周辺部のみを残して除去することによって設置した。こ
のようにして作成したセルの厚さは1.2μmであり、
蒸着層の厚さと一致しないのはレジスト膜の厚さむらの
ためと思われる。使用した液晶材料はMB RA−8(
S−4−0−(2−methyt)butyl−res
orcylidene−4/−alkylanilin
e )である。以下の実施列ではすべてこのMBRA−
8を使用した。温度勾配は溝を持つスペーサーと直交す
るように設定し、勾配の大きさは40 ℃/ cn+と
した。ガラス表面は無処理である。
上記のセルを用いてモノドメイン作成を試みたところ、
いくつかの欠陥は見られるが、実用に共することができ
る良質のホモジニアス配向モノドメインが得られた。
実施例2 本実施列では、実施fpl 1と同柚の金属を使用し、
クロム層と金層の厚さをそれぞれ7ooX、1300X
とし、溝(1) ピッチハ2000 X 、 深す40
0Xとした。セル厚は11μ常である。このようなセル
においても実施的1と同程度のモノドメインを得ること
ができた。
実施りu3 スペーサー材料27.28としてそれぞれクロムとニッ
ケルを使用し、各層の厚さをそれぞれ650A、350
XとしてクロムをOr −T wによってエツチングし
た。形成されたKは幅<i50^、深さ5ooX、ピッ
チ1000にである。蒸着層の厚さを1.5μ常とし、
実施レリ1におけるホトレジスト膜のかわりに厚さ1.
5μ溝のアルミ箔を使用した。溝を持つスペーサーと直
交しているアルミ箔の切断間はHT AB (hexa
decyltrimethy−1ammoniumbr
omle ) によって垂直配向処理を施しである。こ
こで作成したセルの厚さは1.7μmであった。
上記のセルを用いてモノドメインを作成した場合、溝を
持たないスペーサーの側面が無処理の場合と比較して、
そのスペーサーの側面と接している部分の配向の乱れが
少くなった。
実施列4 スペーサー材料27.28としてそれぞれクロムと81
0を使用し、各層の厚さを1 oooX・蒸着層の厚さ
を1.5μ濯とし、O’r−Twによってクロムをエツ
チングした。溝の大きさは実施レリ1と同じく、幅1o
ooX、深さ4ooX、ピッチ2000Xであった。溝
を持たないスペーサーとして実f+1lilf!13に
おいて使用した垂直配向処理済アルミ箔を使用した。更
に2枚のガラス基板面にはポリイミドを塗布して水平配
向処理を施した。
セル厚は1.6μ情であった〇 上記セルにおいては欠陥の少ないがなり良質のモノドメ
インが得られた。
実施例5 スペーサー材料27.28としてそれぞれクロムとポリ
イミドを使用し、各層の厚さをそれぞれ400Xとした
。ポリイミド層は蒸着したクロム層の上に塗布した。全
1の厚さは1μmであり、Or −T wによってクロ
ムをエツチングした。形成された溝は、幅aooX、深
さ200に、ピッチ800Xである。溝を持たないスペ
ーサーは実施例1と同じくホトレジスト膜を使用した5
セル厚は1.1μ常である。
上記のセルにおいても欠陥の少ない良質のモノドメイン
を得ることができた。
不実施列は二種類の金属あるいは二種類の金属と非金属
を組み合わせたものであるが、この他At、Ou、Co
など各種の金属を組み合わせても同様の効果が得られる
本発明によれば、強誘電性スメクチック液晶の良質のホ
モジニアス配向七ノドメインセルを作成することができ
、光シヤツター、表示装置などに応用することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による積層スペーサーの断面図である。 21.22・・・・・・ガラス基板 2!1,24・・・・・・電極 25 ・・・・・・積層スペーサー 26 ・・・・・・絶縁層 27 ・・・・・・スペーサー材料(金J@4)28 
・・・・・・スペーサー材料(金属又は非金属ン 第2図は弾性エネルギが高い配向状態である。 29 ・・・・・・溝と平行でない方向に並んだ液晶分
子 30 ・・・・・・スペーサー 第3図は弾性エネルギーが最も低い配向状態である。 31 ・・・・・・溝と平行に並んだ液晶分子第1図 第2図 第3図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電極を有する2枚のガラス基板間に強誘電性スメ
    クチック液晶を封入し、前記2枚のガラス基板の上方お
    よび下方に互いに偏光軸が直交している偏光板を設けた
    液晶電気光学装置において、前記2枚のガラス基板間に
    介在するスペーサーのうち互いに平行な2辺の少くとも
    1辺に設けられたスペーサーを異なる複数の薄膜を交互
    に積層した多層構造として該スペーサーの内側面に前記
    ガラス基板面に平行な複数の溝をプレ成することにより
    液晶分子を所定の方向に配向させたことを特徴とする液
    晶電気光学装置。
  2. (2) 前記複数の溝を設けたスペーサーが設けられた
    辺と直角な辺に設けられたスペーサーの内側611に垂
    直配向処理を施した特許請求の範囲第1項記載の液晶′
    電気光学装置。
  3. (3) 前記2枚のガラス基板の少くとも一方の電極l
    II!1表面に水平配向処理を施した特許請求の範囲第
    1項または第2項に記載の数品電気光学装置。
JP23577383A 1983-12-14 1983-12-14 液晶電気光学装置 Pending JPS60126624A (ja)

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