JPS6256938A - 強誘電性液晶電気光学装置 - Google Patents

強誘電性液晶電気光学装置

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JPS6256938A
JPS6256938A JP19590985A JP19590985A JPS6256938A JP S6256938 A JPS6256938 A JP S6256938A JP 19590985 A JP19590985 A JP 19590985A JP 19590985 A JP19590985 A JP 19590985A JP S6256938 A JPS6256938 A JP S6256938A
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liquid crystal
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smectic
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JP19590985A
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Susumu Era
恵良 進
Katsumi Kondo
克己 近藤
Kishiro Iwasaki
岩崎 紀四郎
Yasuo Hanawa
塙 安男
Hisao Yokokura
久男 横倉
Tadao Nakada
中田 忠夫
Masato Isogai
正人 磯貝
Teruo Kitamura
輝夫 北村
Akio Kobi
向尾 昭夫
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Hitachi Ltd
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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
    • G02F1/137Devices 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 characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139Devices 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 characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/141Devices 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 characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent using ferroelectric liquid crystals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は液晶電気光学装置に係り、更に詳しくは、双安
定性を有する強誘電性液晶電気光学装置に関する。
〔発明の背景〕
従来1時計や電卓等に用いられている液晶素子は、ネマ
チック液晶をねじれ構造にしたツィスティッドネマチッ
ク(T N)モードによる表示が主流である。一方、ス
メクチック液晶を用いて表示する試みも盛んになりつつ
あり、特にスメクチックCゝ相やスメクチックHX相を
有する液晶は1強誘電性を示すことから、マイヤーら〔
ジュルナル。
ドウフィシ−? (L、d e、Phys、)、L69
゜1975年〕の発見以来、注目を集め、また、クラー
りらにより報告された〔アプライド、フィジカル。
レターズ(Appl、 Phys、 Lett、) 3
6 、899 。
1980年〕如く、1ミリ秒以下の高速応答性並びに双
安定性を示すことから、液晶の新たな応用分野を拓くも
のとして期待されている。
強誘電性液晶分子の電界に対する応答挙動は、強誘電性
液晶分子1がスメクチックC相においては層構造をとり
、分子長軸は層の法線方向に対し、ある角度(θ)で傾
いており、更にらせん構造をとっている。らせん軸に垂
直にしきい電界以上の電界を印加すると1層構造を保持
しつつ層内で分子が動いてらせんがほどけ、各々の分子
長軸に垂直な永久双極子モーメントが電界に平行になり
、同時に液晶分子は層内のみならず層間でも互いに平行
に配列する。を界の向きを選択すれば±θ角角度−た2
状態が実現でき、複屈折性を利用するか二色性の色素を
添加することで1表示素子や光シヤツター素子を作るこ
とができる。
一般に強誘電性液晶分子は、電界を除去・するとその配
向弾性復元力により、元のらせん構造△、と戻るが、ク
ラークとラゲルヴアルによって提晶(アプライド、フィ
ジカル、レターズ、止炙。
899.1980年、特開昭56−107216号)さ
れるように、例えば、1μm程度の非常に薄いセル中に
液晶を封入するなどしてガラスと液晶との界面効果を積
極的に利用すると、電界ゼロの時でも、らせんがほどけ
たままの双安定状態が達成できる。
双安定状態が実現できると、電気光学的なメモリ性が出
現し、その結果、高時分割駆動が可能となる。しかし、
従来の素子では、前記したように1μm程度の極めて薄
いギャップでメモリ性が実現されており、このような薄
いギャップで大画面の素子を作成することには、生産プ
ロセス上の困難が伴う。本発明者らは、生産プロセス上
、実用的な厚み(3μm以上)で双安定状態を実現する
べく、鋭意検討を進め、本発明に至った。
双安定状態を安定して実現するには、2状態間を移行す
る際の配向変形の自由エネルギー障壁が高い程、有利で
あると考えられ、変形の自由エネルギー障壁は、2状態
間を移行する際の変形歪が大きい程、すなわち、強誘電
性液晶にjセいては、チルト角が大きい程、また、セル
厚が薄い程、この変形歪が大きくなると予想される0本
発明者らは、チルト角が大きい液晶材料を探索し、ある
一定の相変化を示す材料、すなわち、スメクチックcX
相へ等方性用の相転移に際して、スメクチックA相を経
由しないものが、従来用いられていた。
スメクチックA相→スメクチックCゝ相という相変化を
示す材料に比べて、大きなチルト角をもつという事実を
見い出し1本発明に至った。また。
基板の表面処理についても、従来、配向規制力の異なる
もの同士の組合わせ、ハイブリッド配向。
片側の基板のみラビング処理等の方法が提案されている
が、有機高分子膜を設けた両基板共、ラビング処理を施
した方が、双安定状態を安定して実現でき、また、−標
記向性についても良好であることを見い出し1本発明に
至った。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、3μm以上の液晶層厚において、双安
定状態を安定して実現する方法を提供し。
その結果として、応答性やコントラストなど、電気光学
特性の優れた強誘電性液晶電気光学装置を提供すること
にある。
〔発明の概要〕
本発明を概説すれば、本発明は強誘電性液晶電気光学装
置に関する発明であって、一定の温度領域においてカイ
ラルスメクチックC相を呈する液晶層を、電極を有し、
かつ配向処理を施した基板間に介在保持させてなる液晶
電気光学装置において、該液晶層は、カイラルスメクチ
ックC相〜等方性相の相転移に際して、スメクチックA
相を経由しないものであり、かつ、該配向処理方法が、
有機高分子膜を設けた両基板のラビング方向が互−いに
平行になるようにラビングしたものであることを特徴と
する。
すなわち、本発明によれば、高温側から、等方性用、コ
レステリック相、スメクチックC1相の順、或いは等方
性用、スメクチックCゞ相の順で相変化する液晶材料を
用い、かつ、上下基板に設けた有機高分子膜を両面とも
、ラビングし、その方向が平行になるようにすることに
より、実用的な厚み(3μm以上)においても双安定状
態が安定して実現される。
本発明の強誘電性液晶電気光学装置には、表示装置、光
シヤツター、光変調器、その他、用途の如何にかかわら
ず、上記要件を満す液晶電気光学装置がすべて含まれる
。それは1本発明によれば。
応答性やコントラストなどの電気光学特性の優れた強誘
電性液晶素子が得られるが、この効果は液晶電気光学装
置をいずれの用途に用いる場合にも所望の効果があるか
らである。
したがって、以下、本発明を液晶表示装置を例にして具
体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
本発明で用いるカイラルスメクチックC相を呈する液晶
としては、カイラルスメクチックC相へ等方性相の相転
移に際して、スメクチックA相を経由しないものであれ
ば、いずれも用いることができ、具体的に以下のものが
あげられる。4−〔(4−へキシルオキシフェニル)オ
キシカルボニル−4’ −(1−メチルヘプチル)オキ
シビフェニル、 4− ((4−へブチルオキシ)フェ
ニルオキシカルボニル−4’ −(1−メチルヘプチル
)オキシビフェニル、 4− ((4−オクチルオ”キ
シフェニル)オキシカルボニル−4’ −(1−メチル
ヘプチル)オキシビフェニル、4−デシルオキシ−4’
 −(4−((1−メチルヘプチル)オキシカルボニル
)ベンジルオキシ〕ビフェニル、4−(2−メチルブチ
ル)ビフェニルカルボン酸−4’ −(4−へキシルオ
キシフェニル)エステル。
4−(2−メチルブチル)ビフェニルカルボン酸−4’
 −(4−ペプチルオキシフェニル)エステル、4− 
(2−メチルブチル)ビフェニルカルボンfi−4’−
(4−デシルオキシフェニル)エステル、4−(4−へ
ブチルオキシベンゾイル)−4’ −(2−メチルブチ
ル)オキシビフェニル。
4−(4−オクチルオキシベンゾイル)−4’ −(2
−メチルブチル)オキシビフェニル、4−(4−ノニル
オキシベンゾイル)−4’−(2−メチルブチル)オキ
シビフェニル、4− (4−メチルヘキシル)オキシ安
息香酸(4−へキシルオキシフェニル)エステル、4−
(4−メチルヘキシル)オキシ安息香酸(4−へブチル
オキシフェニル)エステル、4−(4−メチルヘキシル
)オキシ安息香酸(4−オクチルオキシフェニル)エス
テル、4−(4−メチルヘキシル)オキシ安息香酸(4
−ノニルオキシフェニル)エステル、4−(4−メチル
ヘキシル)オキシ安息香酸(4−デシルオキシフェニル
)エステル。
ただし、これらの例示は、本発明に用いられる液晶化合
物を限定するものではなく、また、混合液晶についても
、上記化合物同士の組成物はもちろん用いることができ
るし、カイラルスメクチックC相〜等方性相の相転移に
際して、スメクチックA相を経由する化合物との組成物
も、混合液晶の相変化が、スメクチックA相を経由しな
い限り、用いることができるのはいうまでもない。
本発明において用いられる有機高分子膜としては、ポリ
フェニレンピロメリットイミド、ポリフェニレンビフェ
ニルテトラカルボン酸イミド、ポリイミドイソインドロ
キナシリ2ジオンの如き。
ポリイミド系高分子、ポリビニルアルコール、ポリエー
テルアミド、ポリエチレンテレフタレートポリヘキサメ
チレンアジペートなどが用いられる。
本発明において、有機高分子膜を基板上に設けるために
は、該ボリマーヌは該ポリマー前駆体を含む溶液を刷毛
塗り法、浸漬法2回転塗布法、スプ、レー法、印刷法な
どにより塗布し、しかる後、加熱処理により、溶媒除去
及び必要に応じて加熱反応させる方法が一般的である。
ただし、被膜形成法は、これらに限られるものではなく
、蒸着、スパッタリング等の公知の薄膜形成技術を用い
ることもできる6本発明においては、被膜面を布等でm
=方向にラビング処理し、上下基板のラビング方向が互
いに平行になる・ようにする、有機高分子膜の厚さは、
50〜1,000オングストロームが一般的であり、好
ましくは200〜400オングストロームである。
本発明において用いられる表示モードとしては。
複屈折モード、ゲスト−ホストモードのいずれも用いる
ことができる。
〔発明の実施例〕
以下1本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されない。
実施例1 酸化インジウム系透明導電膜を設けた2枚のガラス基板
に、ポリフェニレンビフェニルテトラカルボン酸イミド
の塗膜を回転塗布及び加熱により形成した。続いて、塗
布面をパフ布でラビングし、ラビング方向が互いに平行
になるように2枚のガラス基板を合わせた。2枚の基板
間には4μmのガラスファイバーをスペーサとして挟持
して液晶セルを組立、液晶を真空封入した。液晶材料と
しては、下記化合物を用いた。
この液晶材料は 123℃ リック相←−→等方性相なる相変化を示すものであり1
、アントラキノン系二色性色素M D −235(三菱
化成製)を3%混合して用いた。封入後、等方性相から
強誘電性を示すスメクチックcX相まで徐冷するに際し
、20Vの電界を印加し、85℃に液晶セルを保持して
、電気光学特性を測定した。第1図に示したパルス電圧
を印加した時の、透過光強度を、偏光板を通して測定し
た。測定波長は625nm。
電界印加時のコントラスト比 CR=84/B1 メモリ2状態間のコントラスト比 CRH=B3/B2 M= (CRM−1)/ (CR−1)双安定状態の安
定性を表わすパラメータとして、メモリ2状態間のコン
トラスト比と電界印加時のコントラスト比の比Mを求め
ると0.9 であった。
すなわち、はぼ良好なメモリ性を示した。
比較例1 液晶材料として、高温側から、等方性相、スメクチック
A相、スメクチックb する下記混合液晶を用いた他は、実施例1と同様にして
、パラメータMを求めたところ、0であり、すなわち、
メモリー性はなかった。(測定温度23℃) 28モル% CH+s 30モル% 相転移温度 チックA相←−−→等方性相 実施例2 実施例1と同様のガラス基板に、ポリアミド(日立化成
製ハイマルHL−1100)の塗布を形成し、パフ布で
ラビング後、ラビング方向が互いに平行になるように、
2枚のガラス基板を合わせた。
2枚の基板間には、6μmのガラスファイバーをスペー
サとして挟持して液晶セルを組立、液晶を真空封入した
。液晶材料としては、下記化合物を用いた。
ものであり、実施例1と同じくアントラキノン系色素M
D’235を混合して用いた。その他は、はぼ同様にし
て、パラメータMを求めたところ、1であった(測定温
度37℃)。
実施例3 実施例1と同様のガラス基板に、ポリビニルアルコール
の皮膜を形成し、パフ布でラビング後。
ラビング方向が互いに平行になるように2枚のガラス基
板を合せた。2枚の基板間には、6μmのガラスファイ
バーをイペーサーとして挟持して液晶セルを組み立て、
液晶を真空封入した。液晶材料としては、下記組成物を
用いた。
OCHδ 75モル% 25モル% 36℃ この混合液晶は、結晶相〜一→スメクチック11と同様
に二色性色素を混合し、65℃にて、パラメータMを求
めたところ、1であり、良好なメモリ性を示した。
実施例4 実施例1において、液晶材料として下記化合物を用いた
他は、同様にしてパラメータMを求めた。
  CHa 相←−→等方性相なる相変化を示す。130℃で測定し
たパラメータMは0.9であり、良好なメモリ性を示し
た。
〔発明の効果〕
本発明によれば、実用的な厚みにおいて双安定状態が安
定して実現することができ、応答特性やコントラストな
どの電気光学特性の優れた強誘電性液晶電気光学装置を
提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は1本発明の液晶素子の応答特性を示す曲線図で
ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一定の温度領域においてカイラルスメクチックC相
    を呈する液晶層を、電極を有し、かつ配向処理を施した
    基板間に介在保持させてなる液晶電気光学装置において
    、該液晶層は、カイラルスメクチックC相〜等方性相の
    相転移に際して、スメクチックA相を経由しない液晶で
    あり、かつ、両基板の配向処理膜のラビング方向が互い
    に平行であることを特徴とする強誘電性液晶電気光学装
    置。 2、該液晶層が、カイラルスメクチックC相〜コレステ
    リック相〜等方性相なる相転移挙動を示すものである特
    許請求の範囲第1項記載の強誘電性液晶電気光学装置。 3、該液晶層が、カイラルスメクチックC相から等方性
    相へ直接相転移するものであることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項の記載の強誘電性液晶電気光学装置。 4、該配向処理膜が、ポリイミド系高分子膜であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項または第3
    項記載の強誘電性液晶電気光学装置。 5、液晶層の厚さが3μm以上であることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項〜第4項のいずれか記載の強誘電
    性液晶電気光学装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62112129A (ja) * 1985-10-28 1987-05-23 アメリカン テレフオン アンド テレグラフ カムパニ− フエロ電気結晶光学デバイスとその製作方法
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