JPS62275227A - 電気的に制御される複屈折効果を使用する二重液晶層を備えたセル及び前記セル内で使用可能な負の光学的異方性を備えた単軸媒体を作成する方法 - Google Patents

電気的に制御される複屈折効果を使用する二重液晶層を備えたセル及び前記セル内で使用可能な負の光学的異方性を備えた単軸媒体を作成する方法

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JPS62275227A
JPS62275227A JP62046622A JP4662287A JPS62275227A JP S62275227 A JPS62275227 A JP S62275227A JP 62046622 A JP62046622 A JP 62046622A JP 4662287 A JP4662287 A JP 4662287A JP S62275227 A JPS62275227 A JP S62275227A
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liquid crystal
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ジャン−フレデリック クラール
ジャン−クロード ドイッチ
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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】 3、発明の詳細な説明 (産業上の利用分野) 本発明は、電気的に制御される複屈折効果を使用する二
重液晶層を備えたセル及び前記セル内で使用可能な負の
光学的異方性を備えた単軸媒体を製造する方法に関する
ものである。本発明は、特にマトリックス・スクリーン
の如きデータ表示装置の製造、特にテレビ・スクリーン
の製造に適用するものである。
(従来の技術) 電気的に制御される複屈折効果を使用する液晶セルにつ
いては既に公知である。この効果は、液晶マトリックス
・スクリーンの製造を既に可能としており、この点につ
いては1979年8月の電子装置に関するIEE会報、
第26巻、第8号に発行されたIrLCDによるTV画
像」と題するJ・ロバートの論文及び1981年10月
に「表示装置」という雑誌で発行された「ネマティック
液晶でのECB効果の電気光学的限界」と題するJ、F
、クラークの論文等の刊行物に説明されている。
電気的に制御される複屈折効果を使用する液晶セルは、
例えば当技術の状態によれば、透明電極が備えられた2
個のガラス板の間のネマティック液晶層を含む、2個の
偏光体、例えば2個の交差する直線偏光体が各々こうし
て得られたアセンブリーのいずれか一方の側に配列され
ている。電極の間に電圧がかけられない場合、結晶層の
分子は「恒常方向J(homeotropic dir
ection)と称され、且つガラス板に垂直で入射光
がセルを貫通できない方向に実質的に平行である。電極
の間に適度の電圧がかけられると、液晶層の分子が、か
けられた電圧即ち励起電圧の関数である角度を恒常方向
に対して形成する方向に実質上向けられる。従って、入
射光が少なくとも部分的にセルを横断できる。従って、
前記セルを通じて伝えられる光の強度を電気的に制御す
ることができ、前記強度は前記電圧の関数となっている
電気的に制御される複屈折効果を使用している液晶セル
は、斜めから観察した場合、これらのセルのコントラス
トが劣化し、これが観察角度と共に増加し、コントラス
トは或る観察角度に対しては逆にすることができる。
1984年5月18日のフランス特許出願840776
7では、この点を解消することをねらった電気的に制御
される複屈折効果を使用する液晶セルが提案されている
前述した出願中に説明された型式のセルは、(多数の画
素を有する)複合スクリーンの製造に要求される相当の
液晶厚みを以って製造できる。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、セル製造のため大きい液晶厚さを使用°
するとセル内での分子の運動が遅くなり、そのため、そ
の一部分での光学的応答時間が遅くなる。これらの時間
は毎秒10個の画の速度に適応できるだけであり、その
結果、前記セルのテレビ・スクリーンの製造への適用に
は向かない。
更に、大きい液晶厚さを使用すると当該セルの画像点の
周わりに寄生的視覚効果をもたらし、前記点の輪郭はセ
ルが(しきい値電圧を下廻わるセル電極の間の電圧に対
応する)「黒色」状態にある場合でも「白色」状態にあ
る。
(発明の要約) 本発明の目的は、前記セル内に、1つのネマティック液
晶層の代わりに、2個のネマティック液晶層を設けるこ
とにより、電気的に制御される複屈折効果を使用する液
晶セルの画像点の周わりでの光学的応答の遅さと寄生的
視覚効果の存在から或る欠点を無くすることにある。
本発明は特に、 片側が入射光に露出され、 第1ネマティック液晶層とこの第1液晶層の両側にそれ
ぞれ配置された少なくとも各1つの第1及び第2透明電
極とからなる第1グループと、第1液晶層と平行で第1
液晶層から分離されている第2のネマティック液晶層と
この第2液晶層の両側にそれぞれ配置された少なくとも
各1つの第1及び第2電極とからなり、且つ第1グルー
プの光が入射しない側に配置された第2グループとから
なるアセンブリーと、 前記アセンブリーの少なくとも入射光線に露出される前
記片側においてアセンブリーを偏光性とする偏光装置と からなり、 前記第2グループにおける、前記第1グループに近い側
の電極は透明であり、 各グループ内の第1電極と第2電極の間に電圧が印加さ
れていないときは液晶層の分子はホメオトロピー方向に
実質上向けられ、 励起電圧が第1グループの第1電極と第2電極の間に印
加されたとき第1液晶層の分子の軸線が第1軸線と実質
的に平行になっており、励起電圧が第2グループの第2
電極と第1電極の間に印加されたとき第2液晶層の分子
の軸線が第2軸線と実質的に平行になっている ようにしたことを特徴とする、電気的に制御される複屈
折効果を使用する液晶セル に関するものである。
層の厚さは相互に異なることができるが、これらの層の
厚さは特に、定義についての説明が以後与えられる、セ
ルの主要観察面に直角の面に対して相互に対称的な2つ
の方向におけるセルの観察中におけるコントラストの異
質化を防止するために、実質的に等しいことが好ましい
2つあ重なった液晶層を有する構造については公知であ
るが、二色表示と強誘電性スメクティック表示から或る
極めて異なる分野のもので、問題解決のために電気的に
制御される複屈折効果を利用するセルと結合されたもの
とは著しく異なっている。
前記セルを作成する目的で二重液晶層を使用することは
極めて有利である。
例えば、同じ厚さeの2つの液晶層を有し、且つ結果的
に厚さ2eの単一層を有する先行技術のセルに対応する
本発明によるセルを考察すると。
本発明によるセルのスイッチング時間は先行技術のセル
のスイッチング時間の4倍も短い。前記スイッチング時
間は個々の液晶層の厚さの1剰に比例する。
更に、前述した寄生性光輪郭の幅は対象とする個々の層
の厚さにおおよそ比例し1点画像のエツジ効果に起因す
る寄生性光線は、本発明によるセルに比べて先行技術の
セルが2倍程度高い。
本発明によるセルの好適実施例によれば、前記セルは又
、そのホメオトロピー構造における2つの液晶層のアセ
ンブリーの複屈折を補償する装置を有し、又、そのセル
は励起電圧の印加中は第1軸線と第2軸線がホメオトロ
ピー方向に対し第2軸線と平行に、且つ同一角度をその
直角の面に形成し、各々同じ方向で反対の向きに、且つ
セルの主要観察面に平行な2つの軸線に沿って投影する
ようになっている。
こうしたセルは期待されない結果をもたらす。
厚さeを有し所定の観察角度に対して補償装置を備えて
いない単一層のセルは、全体の液晶厚さeを有し、且つ
補償装置を備えていない本発明によるセルより良好なコ
ントラストをもたらすが、所定角度下での観察の場合、
補償装置を備えた本発明の二重層セルは、等しい全液晶
厚さに関するフランス特許出願8407767に説明さ
れた電気的に制御される複屈折効果を使用するセルで得
られるコントラストより更に好良なコントラストを呈す
る。
本発明によるセルの特定の実施例においては、液晶層と
各偏光装置の厚さの合計値に等しい厚さは共に前記補償
を行なうよう意図されている。
本発明の特定の実施例においては、複数の液晶層の厚さ
の合計に等しいことと、各偏光装置とが上記の補償をも
たらす。
この実施例の第1変形においては、電極は透明であり、
セルは前記アセンブリーのいずれかの側に配置された第
1及び第2偏光装置を含み、当該偏光装置はホメオトロ
ピー方向に伝播する入射平面光波に関して相互に相補す
る準円偏光装置と等しく、第1及び第2の各偏光装置は
又、偏光だ円の長軸が観察面と或る角度を形成し、且つ
複数の液晶層の厚さの合計値が、斜めに注ぐ波が前記全
体的な特定の厚さを横断したとき前記角度を2つの層の
アセンブリーが相殺しなければならない特定の厚さの2
倍に等しくなるように、主要観察面内でだ円偏光装置に
斜めに入射する平面光波を与えることもできる。
本実施例の第2変形においては、第2グループの第2電
極が光学的に反射し、偏光装置はホメオトロピー方向に
伝播する入射平面光波を円偏光し、且つ主要l1ll!
察面内で斜めに入射する平面光波を与えることができ、
偏光だ円はその主要軸線が主要wt察整面或る角度を形
成し、複数の液晶層の厚さの合計値に等しい厚さは、斜
めに注ぐ光波が前記厚さを完全に横断した場合に前記角
度を相殺するような厚さになっている。
他の実施例においては、3個の主要な光学的屈折率を有
する補償材料又は媒体の少なくとも1つの層を含み、当
該屈折率の一方は残りの2つの屈折率より小さく、前記
屈折率に対応する軸線はホメオトロピー方向と平行にな
っている。(セルの斜めの観察に対するホメオトロピー
構造内の2個のネマティック液晶層の)複屈折を補償す
る媒体の前記層の使用により、 70”に達する大きい
角度の下でのセルの観察中における高いコントラストを
保つことができる。
フランス特許出願8407767で提案されたセルには
、多数の欠点のあることも判明している。そして、当該
セルは液晶層の所定の厚さを必要とし、光の入射面内及
び前記面の近くにおいて、前記層の複屈折の有効補償を
可能にするにすぎず、又、色度上の欠陥を呈し、光の吸
収は一部の光の波長に対しては他のもめより充分でない
本発明の他の実施例においては、本発明によるセルは問
題になっている色度上の欠陥を呈さず、全体の光入射面
における複屈折の効果的補償を可能にし、任意の液晶厚
さでセルが実現でき、補償媒体層の厚さは明らかに全体
的な液晶厚さの関数として最適の補償を念頭に精密に調
節される。
その上、前記他の実施例に対応する本発明によるセルは
、如何なる(直線2円又はだ円)偏光装置とも都合よく
両立できる。
従って2本発明によれば、相当の液晶厚さを有し、その
ため、高いマルチプレックス・レベルを有することがで
きるだけでなく、無色であり、そのため、表示された色
の純度及び斜めから見た場合の前記色の安定性を保つ表
示装置を実現できる。
前記他の実施例に対応する本発明によるセルは。
前記アセンブリーのいずれかの側に透明電極及び2個の
補償偏光体を有することができ、各補償材料は偏光装置
の1つと前記アセンブリーの間に位置付けられる。
「相互に補償する偏光装置」という用語は、例えばホメ
オトロピー方向に伝播する入射面の光波に対して相互に
、又は各々前記光波に対して左及び右に補償される2個
の交差する直線偏光装置。
又は2個の円又はだ円偏光装置をさすものとする。
特定の実施にあたり、2個の補償偏光体は交差した直線
偏光体であり、補償媒体はホメオトロビ一方向に対し平
行な対称軸線と前記対称軸線に平行な異常軸線を有する
負の光学的異方性単軸媒体である。
他の実際的な実施例においては、2個の補償偏光体は補
償円偏光体であり、補償媒体はホメオトロピー方向に平
行な対称軸線と前記対称軸線に平行な異常軸線を有する
光学的に負の異方性単軸媒体である。
これら2つの実施例様において、補償媒体又は材料は好
適には熱可塑性ポリマー材料で構成される。従って、こ
うしたポリマーにより比較的簡単な様式により複屈折を
補償するだけでなく1間にポリマーの配置されであるセ
ルの2つの構成要素を相互に付着できるようにする層を
作成できる。
他の実施例においては、2個の補償偏光体は交差した直
線偏光体であり、補償媒体は2軸性媒体であり、最も弱
い屈折率軸線はホメオトロピー方向に対し平行である。
前記媒体の他の2つの主要屈折率の間の差の絶対値によ
る前記媒体の各層の厚さの積はおおよそ0.125ミク
ロンであり、これにより、前記層は可視範囲内で準1/
4の波遅延プレートを構成できる。
前記他の実施例により実現され、2個の補償偏光体を有
し、その電極が透明になっている本発明によるセルの特
定の実施例においては、セルは又、入射光にさらされる
べき側と反対の側において、セルの一端部に配置された
光学的に反射する層を含む。
本発明は又、前記層に直角の対称軸線と前記対称軸線に
平行な異常軸線を有し、平たんに保たれている熱可塑性
ポリマー材料の単一層又は複数層の各側に均一な圧力を
加える段階、ガラス状層からその異方性層に通過する迄
その加圧状態に維持された層を加熱する段階、加熱を停
止させる段階及び圧力を除く段階の連続する段階を含む
、負の光学的異方性単軸材料の層を製造する方法に関す
るものである。
この方法によれば、本発明によるセルの一部の実施に使
用可能な負の光学的異方性単軸材料の前記層を比較的簡
単に得ることができる。この軸車材料層は、それが間に
設置される2個の平面状で透明である堅固な基材により
平たんに保つことができる。
(実施例の詳細な説明) 第1図は本発明によるセルに共通しており、第5図ない
し第9図及び第13図に模式的に示されているアセンブ
リーを模式的に示す。
このアセンブリーはネマティック液晶の第1層2と第2
層4を含む。この第1層2は第1プレート即ち中央プレ
ート6と第2プレート即ち上方プレート8の間に設置さ
れ、当該プレートは平行で透明であり、例えばガラスで
作成されている。透明電極10.12は各々相互に直接
対面するプレート6.8の面上に配設されている。
第2層4は中央プレート6及び第3即ち下方プレート1
4の間に配置され、当該プレートは透明(例えばガラス
製)であり、プレート6と平行である。透明電極16及
び18(第6図のセルに対するものを除き、当該電極1
8は透明であり、電極16は反射している)は各々相互
に直接対面するプレート14及び6の面上に設置されて
いる。
プレート6.8の間及びプレート6.14の間には、こ
れらのプレートの間に対応する液晶層を含む目的からシ
ール手段が施されである。
プレート8はプレート14に対して直角にでき、そのた
め、プレート6は、以後参照する電極10及び18の間
に電気的接続を形成し得るようにする目的から、前記プ
レート8及び14と平行に変位されている。
マトリックス・スクリーンが使用されている場合は、明
らかにセルは4個以上の電極を含み、この場合、相互に
面し、且つスクリーンの列に対応する2個の平行な電極
行により各々電極10及び18を置換することができ、
一方、電極12.16は各々スクリーンの行に対応する
平行に面する電極の(第1行に直角の)2個の行と置換
され、液晶層2に対応する行と列の交差は、結局層4に
対応する行と列の一致する交差と直角である。
第2図は本発明によるセルの読取リスクリーン22を示
す。入射光が第1図に示されたセルのプレート8の側か
ら当該セルに到達すると、スクリーン22は伝播モード
で動作するセルに対しプレート14の側にあり、且つ反
射モードで動作するセルに対しプレート8の側にある。
主要観察面はスクリーン22の面に直角であり、且つ前
記スクリーンの読取り者の最も考えられる位置に対応す
る。
従って、基準0xyzを定めることができ、その中心0
は例えばスクリーン22の中心に対応し、軸線○Xはス
クリーンの垂直に対応し、スクリーンの底部に向かって
向けられ、軸線Oyはスクリーンの水平に対応し、且つ
スクリーンの右側に向けられ、軸線O2はスクリーンに
直角で、且つスクリーン読取り者に向けられる。
液晶層の一方の層の分子に対し、前記分子の方向軸線n
は前記軸線nと軸線Ozで形成される角度P及び軸線O
x角度とで形成される角度tにより表わすことができ、
方向軸線nは軸線OZに垂直な面xoy上に投影を形成
する。面xQyはスクリーン22の面と平行であり、面
xoyはセルの主要wA察整面対応し、ホメオトロピー
方向はOzと平行である。
第3図において、第1図を参照しながら説明したセルは
、その非動作状態で示しである。セルの電極の間には電
圧はかけられていない。従って、層2及び4の分子の方
向軸線は、実質的に軸Ozに平行である。従って、以後
示される如く、分子はおおよそ1mないし2°になし得
る角度pだけ前記軸線Ozに対して極めて僅かに傾斜し
ている。
電極10及び18の間には電気的接続が設けられ、セル
は一方では電極12及び10の間に電圧Vをかけ、他方
では電極16及び18の間に同時に電圧をかけることに
より、液晶層の一方の層、例えば層2(第4図)の分子
軸線n1は、軸線Ozに対して或る角度pを形成し、且
つ軸線OxはO角度tを形成し、且つ他方の層(与えら
れた例における層4)の分子の2つの分子における軸線
が軸線O2に対して同じ角度pを形成するが、角度tは
軸線Oxと180@に等しくなるよう設計されている。
(第3図における軸線O2の向きを念頭に、当該図で示
されたセルは反射モードで機能するが、上記概念は又、
伝達モードで動作する本発明によるセルに対しても適用
する。) 2個の層に対する同じ角度pを得ることは、各層の電極
の間に同じ電圧Vを印加することから与えられる。
各々0″及び180°に等しい角度tを得ることは(角
度tは印加される電圧とは無関係)、極めて小さい角度
に依存しており、当該角度により分子は電圧が無い場合
、ホメオトロピー方向に対して相対的に傾斜する。
層の個々の角度tに対するOo及び180°の値は、1
984年11月22日付はフランス特許出願84177
94に説明された方法により、プレート6.8及び14
の適当な配設により得られる。この方法によれば、前記
プレートをデポジション・グループ(deposi−t
ion group)に通すことでこれらの各プレート
にデポジットされ、プレートは前記グループ内のターゲ
ットの前方を通過し、これが前記プレート上で入射角度
の効果をもたらす。プレートの移動方向は角度tを与え
る。更に詳細には、デポジション・グループ内の対応す
るプレートの移動方向を適当に選択することにより、角
度t=o’及びt=180°が得られる。
(対応する液晶層に面する面上の)準備層のデポジショ
ンを単に必要とするプレート8及び14は、(第1方向
である)同じ移動方向を有している。
プレート6の各面は配向層で被覆され、前記プレート6
の面の各面は、連続的に第1方向とは反対の方向で、(
第2方向たる)同一方向で配向グループ内で循環される
第5図は本発明の第1実施例に対応するセルを模式的に
示している。このセルは伝播モードで機能し、その電極
は全て透明である。このセルは又。
2つの層2及び4を使用する一方、前述の出願において
は、セルのみが単一の液晶層を有する点でフランス特許
出願8407767の図4に示されたものと一致してい
る。
更に詳細には、第5図に示された2つのセルが相互に補
償し、且つプレートと層で構成されたアセンブリーを包
囲する一方、プレートに対して平行になっている第1円
偏光装!!!24及び第2円偏光装置26と同様プレー
ト6.8及び14の間の液晶層2.4を含む。
層2及び4の厚さの合計値は、フランス特許出願840
7767の13頁に参照されている厚さeoの2倍に等
しい。従って、eoと等しい同じ厚さを各層2及び4に
与えることができる。
明らかに各円偏光装置24又は26は、正の光学的異方
性単軸材料で作成された1/4波プレート30に続く直
線偏光体28により実現可能であり、前記材料の主要軸
線は偏光体28の面内にあり、前記偏光体28の偏光方
向に対して45″の角度を形成する。
第6図は本発明の他の実施例に対応する本発明によるセ
ルを模式的に示す。このセルは反射モードで機能し、そ
の電極10.12及び18は透明であり、一方、電極1
6は光を反射する。
このセルはフランス特許出願8407767の図8に示
されたセルと類似しており、本発明のセル2個の液晶層
2及び4を使用する点でフランス出願のセルとは異なっ
ており、前述した出願のセルは単一層しか使用していな
い。
更に詳細には、第6図に示されたセルは、プレート6.
8及び14と層2及び4のアセンブリー以外に、174
波プレート30に続く直線偏光体28により構成された
円偏光装置32を含む。偏光装置32はプレート8に面
し、当該面と平行であるところから、入射光線は連続的
に偏光体28.プレート30゜層2及び4を横断し、電
極16上で反射され、次に、セルを再び横断し、これが
偏光体28を通じてi察される。
層2及び4の厚さの合計値は厚さeoと等しく(フラン
ス特許出願8407767の15頁参照)、そのため、
層2及び4の各層の厚さはe。/2と等しくされる。
第7図は本発明の他の実施例に対応する液晶セルを模式
的に示す。このセルは液晶層2及び4とプレート6.8
及び14のアセンブリーを含む。その他、セルの全ての
電極は透明である。
第1及び第2の交差する直線偏光体34及び36は、前
記アセンブリーを包囲し、第1偏光体34はプレート3
8の側にあり、第2偏光体36はプレート14の側にあ
る。セルは第1偏光体34にあたる光により照射される
ようになっており、第2偏光体36を通じて観察される
。これら2つの偏光体は、プレートに平行なシートの形
態になっている。
セルは又、プレート8及と偏光体34の間に配置された
補償媒体のシート又はプレート38(以下補償シート3
8という)を含み、プレート8と平行であり、その詳細
については後で説明する。
前述したセルは伝播モードで機能する。このセルは偏光
体36に対してプレート14の反対側に配設され、且つ
偏光体36と平行になっている光学的に反射する層40
を当該セルに追加し1次に、そのセルを第1偏光体34
を通じて観察することにより、反射モードで機能できる
使用される液晶層は2例えば同じ厚さを有し。
負の誘電異方性を備えたネマティック液晶層であり、そ
の分子は電極の間に電圧がない場合は、本質的にホメオ
トロピー方向りの方向に向いている。
各ネマティック液晶層は又、正の光学的異方性単軸材料
であり、前記材料の異常屈折率(extra−ordi
nary 1ndex) N e C1が、その常屈折
率(ordinary 1ndex) N o C1を
越えている。この材料の屈折率のだ円は(本件の場合、
NeC1である)、強力な屈折率軸線(strong 
1ndex axis)であり、電極の間に電圧がない
場合のホメオトロピー方向に対してと同様、液晶分子の
主要軸線に平行である対称軸線を有している。
補償シート38は負の光学的に異方性単軸材料であり、
前記材料の異常屈折率はその常屈折率No1以下である
。前記材料の屈折率のだ円は(本件の場合、Nelであ
る)、弱い屈折率軸線であり、且つホメオトロピー方向
と平行な対称軸線を有している。
情報のためにまた非制限的な方法でいえば、各液晶層は
(N e C1−N o C1=0.192にて)参照
番号Z L I 1963の下にメルク(MERCK)
から市場に出されている材料から作成され、厚さが2.
5ミクロンで、一方、シート38は商標5URLYNの
下でデュポン社(Dupont de Nemours
)から市場に出されている熱可塑性ポリマーで、各々8
0ミクロンの厚さを有する15枚の膜の積層体である。
従って、シート38の最適厚さは全体の液晶の厚さくリ
ニア・ロー)に依存しており、シート38の厚さは液晶
の全体の厚さを固定して所定の観察角度の下に最適のコ
ントラストにいたるシート38の厚さを求めることによ
り実験的に決定される。その上、シート38はプレート
8と偏光体34の間に配置する代わりに、プレート14
及び偏光体36の間に配置することができる。
更に、一般的には、シート38は複数個の層と置換が可
能であり、一部の層はプレート8と偏光体34の間に配
置され、他方の層はプレート14と偏光体36の間に配
置され、これらの層の全体の厚さは。
シート38に対して与えられた厚さと等しくなっている
第8図は本発明によるセルの他の実施例を模式的に示す
、第8図に示されたセルは、液晶層2゜4及び透明電極
が装備されたガラス・プレート6゜8.14並びに2個
の交差した直線偏光体34.36及び要すれば光学的な
反射層40のアセンブリーを備え(反射モードでの動作
に対しては、セルは偏光体34にあたる光により照射さ
れ、又、その偏光体34を介して観察され)、当該層の
相対的配置については既に第7図の説明で示されている
第8図に示されたセルは又、プレート8と偏光体34の
間に配置されたシート42及びプレート14と偏光体3
6の間に配置さられたシート44を備え、前記シート4
2及び44はプレート6.8及び14と平行である。ネ
マティック液晶層2及び4の光学的特性については既に
第7図の説明で示されている。
各シート42.44は二軸媒体であり、これは相互に近
い値を有する2つの主要屈折率N 1 o及びN2o及
びNloとN2oを下廻わる第3屈折率N3aを備え1
弱い屈折率軸線(N3s)はホメオトロピー方向と平行
になっている。
シート42及び44は厚さが実質的に同じであり、N1
o−N2oの絶対値とこれらの厚さの一方の厚さ又は他
方の厚さの積は、各シート42及び44に対し僅かに0
.125ミクロン(条件1)だけ異なるよう選択され、
次に、当該シートは可視範囲内で準1/4波遅延プレー
トを構成する。 0.125ミクロンのこの値は、励起
電圧下でセルに対応する「白色」状態での第8図に示さ
れたセルの最大明るさに対応している。
(lilE祭角度に対する最適のコントラストと所定の
性質を有する全体の液晶厚さにいたる)各プレート又は
シート42又は44の最適厚さは、液晶層に対し選択さ
れた全体の厚さの関数として実験的に決定可能である。
プレート8と偏光体34の間又はプレート14と偏光体
36の間に配置された単一の補償シートのみを使用する
ことも可能であり、前記単一のシートは従って全体の液
晶の厚さの関数として決定されるシート42及び44の
厚さの合計値に等しい厚さを有している。
しかしながら、先に説明した好適実施例においては、シ
ート42及び44の厚さは条件1により固定されるので
、液晶層の複屈折の最適補償は前記補償に対する最適の
異常屈折率N3eを有するシート42及び44に対する
構成材料を選択することにより決定される。
純粋に直接的で制限のない方法でいえば、各液晶層はN
eC1−NoC1=0.19をもつ参照Y L I 1
936の下でMERCKにより市場に出されている材料
で作成され、厚さは2−3ミクロンであり、一方、シー
ト42及び44の各シートはローン・ブーラン(Rho
ne Poulenc)が市場に出している厚さがおお
よそ3.5ないし4ミクロンのセロファン・シートで作
成され、屈折率N 1 oは1.660と等しく、屈折
率N2oは1.6425と等しく、屈折率N3eは1.
5000と等しい。
第9図は液晶層2,4及び透明電極を装備したガラス・
プレート6.8,10及び14のアセンブリーを含む本
発明によるセルの別の実施例を模式的に示し、これらの
素子の配列については、第7図に関連して説明しである
。液晶層2及び4の光学的特性については、第7図の説
明に掲げである。
第9図に示されたセルは、アセンブリーを包囲する第1
円偏光装置46及び第2円偏光装置148も含む。第1
偏光装置46はプレート8の側にあるので、前記偏光装
置は入射光を受取り、一方、第2偏光装置48はプレー
ト14の側にあり、セルは偏光装置48を通して観察さ
れる。偏光装置146及び48は相互に補償する関係に
あり、即ち、入射光線に対し偏光装置の一方は左側にあ
り、他方は右側にある。
前と同様、反射モードでの動作に対しては、光学的に反
射する層40を偏光装置48に対してプレート14の反
対側に設けることができ、ここでセルは偏光装置46を
通じて観察される。
偏光装置46は正の光学的異方性単軸媒体又は材料で形
成された1/4波プレート52と組合っている直線偏光
体50で構成され、後者の主要軸線は偏光体50の面内
にあり(即ち、ホメオトロピー方向に対し直角)、前記
偏光体50の偏光方向と45°の角度を形成する。同様
にして、第2円偏光装置48は第1偏光装置46と同一
であり、偏光装置46及び48の1/4波プレート52
が各々プレート8及び14に面する。
第9図に示されたセルも、負の光学的異方性を有する少
なくとも1枚の単軸材料を含み、その光学的特性は第7
図に関連して説明したシート38の光学的特性であり、
これはプレート6.8及び14の1つと円偏光装置の間
で当該プレート6.8及び14と平行に位置付けである
。第9図の場合、セルはこうした2個のシート54.5
6を有し、シート54はプレート8と偏光装置46の間
に配置され、シート56はプレート14と偏光装置48
の間に配置されている。
単一プレート54又は56の最適厚さく所定の観察角度
下での最適コントラスト)(又はシート54及び56の
全体の最適厚さ)は、液晶の全体の厚さの関数として決
定される。第9図のセルにおける負の光学的異方性単軸
材料の1枚以上のシートを使用することにより、(セル
の白色状態における最良の光効率をもたらす)液晶層を
通る波の全体的可視範囲におけるほぼ円形に近いだ円の
だ同率と。
前記負の光学的異方性単軸材料シートと2個の円偏光装
置を導入しているシステムの補償とを別々に制御するこ
とができ、この補償は前記シートを備えていることに依
存している。
第9図のセルに使用された各補償シートは、第7図のセ
ルで使用された補償シートと同じ様式で作成され(第7
図のセルの各シートと同じ様式による)、その生産は以
後示される如く、これを使用するセルの密封段階に一体
化できる。
同じ全体的な液晶の厚さに対し、第9図のセルを作成す
るのに必要とされる負の光学的異方性を有する単軸材料
の厚さは、1/4波遅延プレートの第9図のセルにおけ
る使用からみて、第7図に示されたセルを作成するのに
必要な材料の厚さ以下である。
純粋に直接的で、且つ非制限的な方法でいえば、第9図
に示されたセルはNeC1−NoC1=0.19をもつ
参照Z L I 1936の下にMERCKにより市場
に出されている材料で各々作成しである厚さ2.5ミク
ロンの2個の液晶層を有し、各円偏光装置は参照HCP
31(1)下でPOLAROIDにより市場に出されて
いる型式のものであり、各シート54及び56は参照5
URLYNの下でデュポン社から市場に出されている材
料で作成した5枚のフィルムの積層体で構成され、各フ
ィルムは厚さが80ミクロンである。
液晶の複屈折を補償する装置と組合っている反対方向に
傾斜又は振れている2個の層を備えたセルを使用する点
についてここで説明する。この目的のため、本発明によ
るセルに対する角度aの機能、例えば伝達モードにおけ
る機能として相対的強度I / I oの変動について
検討が行なわれる。
工0は入射光線の強度であり、■は励起電圧の下にセル
を通った後に得られる光の強度であり、角度aは軸線O
2とIi!!祭方向の間に形成された角度である。
第10図は補償装置のないセル、例えば第7図に示した
セルの場合の、シート38の無いセルの相対的透過強度
の変化例を示す。励起電圧下での分子の傾斜角度pは2
0°に等しい。観察方向が面X0Z(曲線110)内に
あるmsと、観察方向が面yoz(曲線l110)内に
ある場合の変化が表わされている。
第11図において、前記変化は第7図に示された型式の
セルに対し示され、当該セルに対し励起電圧下での分子
の傾斜角度pは30’と等しく、前記変化は又、面XO
Z(曲線工11)における観察方向に対し又、面yoz
(曲線l111)における観察方向に対して検討されて
いる。
これは反対方向に傾斜している2個の層を有し。
且つ補償装置を備えているセルの優秀性を、こうした装
置を備えていないセルと比較して明らかにするものであ
る。補償装置を装備したセルに対して、入射光を受けて
いる場合の白色状態の安定性は著しく、第11図の曲線
は観察方向に対応する単一点を備えていない。
第12図は対称軸線を有する負の光学的異方性単軸材料
の層(前記対称軸はこの層に直角である)を作成する方
法を模式的に図解している。こうした層は、第7図及び
第9図に示されたセルの作成に使用可能である。
本方法には、2個の堅固な面状で透明な基材58及び6
0の間に熱可塑性材料、例えば商標5URLYNの下に
デュポン社から市場に出されている材料の1枚以上のシ
ート62を設置することが含まれる。大気温度において
、こうした材料はガラス状態にあるが、その過去の状態
に応じて複屈折性を有している。適当な温度に加熱する
ことにより、この材料はガラス状態からホメオトロピー
状態になるが、この状態でこの材料はもはや複屈折性を
有していない。基材58及び60は1例えば第7図に関
連して説明したセルに使用されるプレート6゜8及び1
4の如き2枚のガラス・プレートである。
1枚のシート又は複数枚のシートが基材の間に設置され
た状態で均一な圧力が(シートに直角の)各基材に与え
られる。この目的のため、1枚のシート又は複数枚のシ
ートと基材により構成されたアセンブリーをプラスチッ
ク・バッグ64内に導入でき、このバッグは以後示す理
由のためオーブン内に設置でき、その後、バッグ内に真
空が形成され、当該バッグが温度的にシールされる。次
に、大気圧と等しい均一の圧力が各基材に与えられる。
これに続き、熱可塑性材料がガラス状態とホメオトロピ
ー状態の間の遷位温度に到達する迄、問題のアセンブリ
ーを含むバッグが1例えばオーブン内で加熱され、しか
る後にそのバッグがオーブンから除去され、開かれる。
この材料は冷却され、次に取り出される。この取り出し
は2つの基材に直角の単一方向でのみできる。従って、
前記方向に直角の対称軸線Sがこの材料内に表われ、こ
の材料はそのガラス状態を呈し始めると複屈折状態に戻
る。従って、負の光学的異方性単軸材料層が得られ、こ
の材料は前記層に直角の対称軸線を有し、材料の異常軸
線を有している。
第12図に関連して前に説明した方法は、有利な方法で
、本発明による液晶セルの作成方法に、且つ更に詳細に
は前記セルをシールする段階に、直接一体化され、前記
シール作用が高温状態を生じ、且つ(セル内への液晶の
導入前)加圧状態下で生ずる。
第13図はこの一体化を図解している。その目的は、カ
ラー表示の目的を意図している本発明によるセルを作成
することにある。この目的のため、第7図に示された模
式のセルを作成することができ、このセルには、例えば
プレート14と当該プレートに平行な偏光体36の間に
設けられた三色フィルター64も装備され、液晶プレー
トのいずれか一方の側での電極の本数と構成は、明らか
にフィルターに適合される。
第7図に示されている最適厚さが決定された熱可塑性ポ
リマー・シート38は、第13図に示されたセルの場合
、シート38と同じ性質を有する3個の層66と置換さ
れているが、この場合、厚さの合計は前記シート38の
厚さと等しい。次に、偏光体34及び36は、第12図
の説明で説明した基材58及び60と温じ役割を果たす
更に詳細には、第13図に示されたセル・アセンブリー
はプラスチック・バッグ内に導入され、真空がバッグ内
に形成され、バッグがオーブン内に設置される。(所定
の材料に対して知られている)遷位温度に熱可塑性材料
が到達した後、バッグはオーブンから除去され、開かれ
る。前と同様、続いて行なわれる冷却中に、材料の異常
軸線を支承している負の光学的異方性単軸材料層となる
。各層66は前記層に対し直角の対称軸線も有する。そ
の上、加熱と圧力が原因で各層は層に隣接するセルの構
成要素を相互に付着できるようにする。
5URLYN型の材料に対する直接的で非制限的な方法
でいえば、適用される均一な圧力はおおよび10sP 
aないし2.10’ P aであり、加熱は少なくとも
100℃に等しい温度で行なわれる。前記材料の遷位温
度はおおよそ90℃である。従って、組立てられたセル
が得られ、当該セル内に液晶層がプレート6.8及び1
4の間に導入される。
本発明によるセルの他の実施例が可能であり。
特に、入射光線に対してさらされる側から円偏光装置、
負の光学的異方性単軸材料のシート及び第1図に示され
た2つの層と3個のプレートのアセンブリーが連続的に
各セルに備えられ、且つ電極10、12及び18が透明
である一方、電極16が光学的に反射しているような実
施例が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図ゆ2個の重ねられた液晶層を示す本発明によるセ
ルの部分的模式図、第2図は前記セルの主要観察面の定
義付けを示す図、第3図は恒常方向構造の前記セルの2
個の液晶層を示す図、第4図は励起電圧の作用下におけ
るこれらの層の分子の傾斜を示す図、第5図は透過的に
機能し、複屈折の補償が液晶の全体の厚さに施されてい
る本発明によるセルの特別の実施例の模式図、第6図は
。 反射機能を行ない、複屈折補償が全体の液晶厚さに施さ
れている他の特別の実施例の模式図、第7図は複屈折を
補償するため負の光学的異方性単軸媒体のプレートを使
用する他の特別の実施例の模式図、第8図は複屈折を補
償するよう2軸材料の2個のプレートを使用する他の実
施例の模式図。 第9図は複屈折を補償するよう負の光学的異方性のある
単軸媒体の2個のプレートを使用する他の実施例の模式
図、第10図はwt察角度の関数としての、又、一方が
前記セルの主要Il!察面整面る2個の直角面内におけ
る、補償装置の設けられていない本発明によるセルで伝
達される相対的強度の変化を示す図、第11図はセルに
補償装置が装備しである場合の同じ変化を示す図、第1
2図は本発明で使用可能な負の光学的異方性を有する単
軸材料層を作成できる本発明による方法の実施例を模式
的に示す図、第13図は前記セルの密封段階における多
数の負の光学的異方性単軸材料層の積層状態を図解して
いる本発明によるセルの模式図である。 2・・・第1層、 4・・・第2層、 6・・・中央プ
レート、  8・・・プレート、  10・・・第2電
極(透明電極)、 12・・・第1電極(透明電極)、
14・・・下方プレート、 16・・・第2電極(透明
電極又は反射電極)、18・・・第1電極(透明電極)
、 20・・・シール手段、 34.36・・・偏光体
。 FIG、 1 FIG、 2

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)片側が入射光に露出され、 第1ネマティック液晶層とこの第1液晶層の両側にそれ
    ぞれ配置された少なくとも各1つの第1及び第2透明電
    極とからなる第1グループと、第1液晶層と平行で第1
    液晶層から分離されている第2のネマティック液晶層と
    この第2液晶層の両側にそれぞれ配置された少なくとも
    各1つの第1及び第2電極とからなり、且つ第1グルー
    プの光が入射しない側に配置された第2グループとから
    なるアセンブリーと、 前記アセンブリーの少なくとも入射光線に露出される前
    記片側においてアセンブリーを偏光性とする偏光装置と からなり、 前記第2グループにおける、前記第1グループに近い側
    の電極は透明であり、 各グループ内の第1電極と第2電極の間に電圧が印加さ
    れていないときは液晶層の分子はホメオトロピー方向に
    実質上向けられ、 励起電圧が第1グループの第1電極と第2電極の間に印
    加されたとき第1液晶層の分子の軸線が第1軸線と実質
    的に平行になっており、励起電圧が第2グループの第2
    電極と第1電極の間に印加されたとき第2液晶層の分子
    の軸線が第2軸線と実質的に平行になっている ようにしたことを特徴とする、電気的に制御される複屈
    折効果を使用する液晶セル。
  2. (2)前記セルが又、ホメオトロピー構造の2個の液晶
    層を具えたアセンブリーの複屈折を補償する装置を有し
    、セルが励起電圧の印加中は第1軸線と第2軸線がホメ
    オトロピー方向に対し同じ角度を形成し、且つホメオト
    ロピー方向に平行で当該方向と直角の面上にあり、各々
    同じ方向及び反対の方向でセルの主要観察面に平行な2
    つの軸線に従って各々投射されるようになっている特許
    請求の範囲第(1)項記載のセル。
  3. (3)厚さが2つの液晶層の厚さの合計値に等しく各偏
    光装置が共に前記補償を行なうよう構成されている特許
    請求の範囲第(2)項記載のセル。
  4. (4)電極が透明であり、 互いに重ねられた第1及び第2偏光装置を含み、第1、
    第2偏光装置は、ホメオトロピー方向で伝播する入射平
    面光波に対して互いに相補性をもつ2つの準円偏光装置
    に等しく、 第1、第2偏光装置の各々は、主観察面において偏光装
    置上に斜めに入射する平面光波を与えることができ、 両液晶層の厚さの合計は、2つの液晶層をもつアセンブ
    リーが、斜めに入射した光波の各厚さを横断したとき上
    記角度を相殺する各厚さの2倍である ことを特徴とする特許請求の範囲第(3)項記載のセル
  5. (5)第2グループの第2電極が光を反射しており、偏
    光装置がホメオトロピー方向に伝播する入射平面光波を
    円偏光し、且つ偏光だ円の主要軸線が主要観察面と或る
    角度を形成するよう主要観察面において斜めに当たる平
    面光波にだ円偏光を与えることができ、液晶層の厚さの
    合計値に等しい厚さは、斜めに当たる光波が前記厚さを
    完全に横断した際前記角度を相殺するような厚さになっ
    ている特許請求の範囲第(3)項記載のセル。
  6. (6)補償装置が3個の主要光学的屈折率を有する補償
    媒体の少なくとも1つの層を含み、1つの屈折率が他の
    2つの屈折率より弱く、前記1つの屈折率に対応する軸
    線がホメオトロピー方向に平行になっている特許請求の
    範囲第(2)項記載のセル。
  7. (7)電極が透明であり、セルが前記アセンブリーの各
    側にそれぞれ配置された2個の補償偏光体を含み、各補
    償媒体層が偏光装置の1つと前記アセンブリーの間に設
    置されている特許請求の範囲第(6)項記載のセル。
  8. (8)2個の偏光体が交差する直線偏光体であり、補償
    媒体がホメオトロピー方向に平行な対称軸線と前記対称
    軸線に平行な異常軸線を有する負の光学的異方性単軸媒
    体である特許請求の範囲第(7)項記載のセル。
  9. (9)2個の偏光体が補償円偏光体であり、補償材料が
    ホメオトロピー方向に平行な対称軸線と前記対称軸線に
    平行な異常軸線を有する負の光学的異方性単軸媒体であ
    る特許請求の範囲第(7)項記載のセル。
  10. (10)補償媒体が熱可塑性ポリマー材料で構成されて
    いる特許請求の範囲第(8)項記載のセル。
  11. (11)2個の偏光体が交差する直線偏光体であり、補
    償媒体が2軸性媒体でありその最も弱い屈折率軸線がホ
    メオトロピー方向と平行になっているような特許請求の
    範囲第(7)項記載のセル。
  12. (12)前記媒体の各層の厚さと前記媒体の残りの2つ
    の主要屈折率の間の差の絶対値の積がおおよそ0.12
    5ミクロンであるようにした特許請求の範囲第(11)
    項記載のセル。
  13. (13)入射光線にさらされる側の反対側にあるセルの
    一端部に配置された光学的に反射する層を含むようにし
    た特許請求の範囲第(7)項記載のセル。
  14. (14)層に直角の対称軸線と前記対称軸線に平行な異
    常軸線を有する負の光学的異方性単軸媒体の層を作成す
    る方法であって、平坦に保たれている熱可塑性ポリマー
    材料の単一層又は多数層の各側に均一な圧力をかける段
    階、当該層がそのガラス状層からその等方性相に変化す
    る迄この圧力状態に維持された層を加熱する段階、加熱
    を停止する段階及び圧力を無くする段階の連続した段階
    からなる単軸媒体の層を作成する方法。
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