JPS6322287B2 - - Google Patents
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- JPS6322287B2 JPS6322287B2 JP80781A JP80781A JPS6322287B2 JP S6322287 B2 JPS6322287 B2 JP S6322287B2 JP 80781 A JP80781 A JP 80781A JP 80781 A JP80781 A JP 80781A JP S6322287 B2 JPS6322287 B2 JP S6322287B2
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
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- C09K19/0225—Ferroelectric
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は液晶電気光学装置に関し、特に印加電
圧と分子配向との強い結合により迅速に印加電圧
に応答する液晶電気光学装置及びその製造方法に
関する。
圧と分子配向との強い結合により迅速に印加電圧
に応答する液晶電気光学装置及びその製造方法に
関する。
［従来の技術］
液晶は種々の電気光学装置に応用されている。
特に、時計および計算機に用いられる表示装置の
ような、小型でかつエネルギ効率のよい電圧制御
ライトバルブ（voltage−controlled light
valve）が必要とされる装置に用いられている。
これ等の装置は、ネマテイツク（nematic）、コ
レステリツク（cholesteric）、およびスメクテイ
ツク（smectic）相における誘電整列効果
（dielectric alignment effect）を利用している。
誘電異方性（anisotropy）により、上記各相の平
均分子長軸は印加電界中で好ましい配向をとる。
このような機構での印加電界と誘電異方性との結
合はかなり弱いので、多数の潜在的応用例がある
にもかかわらず上記装置の電気光学的応答時間は
極めて遅い。
特に、時計および計算機に用いられる表示装置の
ような、小型でかつエネルギ効率のよい電圧制御
ライトバルブ（voltage−controlled light
valve）が必要とされる装置に用いられている。
これ等の装置は、ネマテイツク（nematic）、コ
レステリツク（cholesteric）、およびスメクテイ
ツク（smectic）相における誘電整列効果
（dielectric alignment effect）を利用している。
誘電異方性（anisotropy）により、上記各相の平
均分子長軸は印加電界中で好ましい配向をとる。
このような機構での印加電界と誘電異方性との結
合はかなり弱いので、多数の潜在的応用例がある
にもかかわらず上記装置の電気光学的応答時間は
極めて遅い。
液晶装置（Liquid crystal device（LCD））は
低電圧動作や低電力動作などの多数の特異な特性
を有している。このような特性によつて、液晶装
置は非放射性電気光学表示装置として最も有望視
されている。一方、LCDは応答が遅くかつ充分
な非線型性を有していないので、LCDは使用上
大きな制約を受けている。LCD装置において指
定される素子の数が増加するにつれて、応答速度
が遅いということはますます大きな問題となる。
このような制約が存在するので、コンピユータ端
末器、オシロスコープ、レーダあるいはテレビス
クリーンに平面パネル表示装置を用いようとする
と、その製造費が実用化できないほど高くなつて
しまう。
低電圧動作や低電力動作などの多数の特異な特性
を有している。このような特性によつて、液晶装
置は非放射性電気光学表示装置として最も有望視
されている。一方、LCDは応答が遅くかつ充分
な非線型性を有していないので、LCDは使用上
大きな制約を受けている。LCD装置において指
定される素子の数が増加するにつれて、応答速度
が遅いということはますます大きな問題となる。
このような制約が存在するので、コンピユータ端
末器、オシロスコープ、レーダあるいはテレビス
クリーンに平面パネル表示装置を用いようとする
と、その製造費が実用化できないほど高くなつて
しまう。
第１図は、カイラルスメクテイツク（chiral−
smectic）ＣまたはＨ液晶の概略図である。液晶
１００は複数の分子層１０２からなる。各層１０
２内の分子の長軸の平均配向は単位ベクトルn^で
表示されている。上記平均配向n^は層の法線に対
してΨ0だけ傾いている。Le journal de
Physiqueの第36巻（1975年３月、Ｌ−69頁−Ｌ
−71頁）の“強誘電性液晶”という題の論文の中
で、Meyer等は、光学活性な分子からなるカイラ
ルスメクテイツクＣまたはＨ液晶は、一般的に電
気双極子密度Ｐ→を有する強誘電体であろうと述べ
ている。そうして、上記電気双極子密度Ｐ→は分子
の傾斜方向n^に対して直角であり、スメクテイツ
ク層の面と平行である。上記の説明は、スメクテ
イツクＨ相にも適用である。スメクテイツクＨ相
は、構造がスメクテイツクＣ相と似ているが、各
層に垂直な軸のまわりを運動するベクトルn^が再
配向する際に高い粘性を示す。これ等のカイラル
スメクテイツク液晶内に電気双極子があることに
よつて、印加電界Ｅと分子配向との間に強い結合
が生じる。この結合は誘電異方性により得られる
ものより強い。さらに、上記結合は極性的なもの
であり、好ましいＰ→の配向はＥ→と平行である。そ
の結果、印加電圧の極性を反転させることによつ
て好ましい配向Ｐ→を反転させることができるの
で、電界の反転を分子配向の制御に有効に用いる
ことができる。
smectic）ＣまたはＨ液晶の概略図である。液晶
１００は複数の分子層１０２からなる。各層１０
２内の分子の長軸の平均配向は単位ベクトルn^で
表示されている。上記平均配向n^は層の法線に対
してΨ0だけ傾いている。Le journal de
Physiqueの第36巻（1975年３月、Ｌ−69頁−Ｌ
−71頁）の“強誘電性液晶”という題の論文の中
で、Meyer等は、光学活性な分子からなるカイラ
ルスメクテイツクＣまたはＨ液晶は、一般的に電
気双極子密度Ｐ→を有する強誘電体であろうと述べ
ている。そうして、上記電気双極子密度Ｐ→は分子
の傾斜方向n^に対して直角であり、スメクテイツ
ク層の面と平行である。上記の説明は、スメクテ
イツクＨ相にも適用である。スメクテイツクＨ相
は、構造がスメクテイツクＣ相と似ているが、各
層に垂直な軸のまわりを運動するベクトルn^が再
配向する際に高い粘性を示す。これ等のカイラル
スメクテイツク液晶内に電気双極子があることに
よつて、印加電界Ｅと分子配向との間に強い結合
が生じる。この結合は誘電異方性により得られる
ものより強い。さらに、上記結合は極性的なもの
であり、好ましいＰ→の配向はＥ→と平行である。そ
の結果、印加電圧の極性を反転させることによつ
て好ましい配向Ｐ→を反転させることができるの
で、電界の反転を分子配向の制御に有効に用いる
ことができる。
強誘電性スメクテイツク液晶の以下に述べる２
つの特性により、それ等が有する固有の長所を利
用しようとする試みが妨げられている。第１の特
性は、強誘電性スメクテイツク液晶の分極は第１
図に示すように各層の面に平行でなければならな
いが、一方この分極は自由に運動できなければな
らない。その結果、液晶性強誘電体とは異なり、
バルク状態においてＰ→の一様な配向を有するドメ
イン（domain）を自発的に形成することはない。
なぜなら、自発的にそのようなドメインを形成す
るには、たとえば結晶性強誘電体の結晶格子によ
つて設けられるような好ましい配向方位を必要と
するからである。
つの特性により、それ等が有する固有の長所を利
用しようとする試みが妨げられている。第１の特
性は、強誘電性スメクテイツク液晶の分極は第１
図に示すように各層の面に平行でなければならな
いが、一方この分極は自由に運動できなければな
らない。その結果、液晶性強誘電体とは異なり、
バルク状態においてＰ→の一様な配向を有するドメ
イン（domain）を自発的に形成することはない。
なぜなら、自発的にそのようなドメインを形成す
るには、たとえば結晶性強誘電体の結晶格子によ
つて設けられるような好ましい配向方位を必要と
するからである。
第２の特性は、分子のカイラリテイ
（chirality）の結果として、バルク状態の強誘電
性スメクテイツクＣまたはＨ液晶は、第１図に示
すように単位ベクトルn^と分極Ｐ→とがサンプルの
層から層にわたつて各層に直角な軸のまわりでね
じれることもある。このねじれによつて巨視的な
双極子モーメントは相殺される。このねじれは、
結晶性強誘電体でドメインが形成されれば、分極
が巨視的に相殺されることに対応している。
（chirality）の結果として、バルク状態の強誘電
性スメクテイツクＣまたはＨ液晶は、第１図に示
すように単位ベクトルn^と分極Ｐ→とがサンプルの
層から層にわたつて各層に直角な軸のまわりでね
じれることもある。このねじれによつて巨視的な
双極子モーメントは相殺される。このねじれは、
結晶性強誘電体でドメインが形成されれば、分極
が巨視的に相殺されることに対応している。
第１図に示された各層１０２の円錐（cone）
１０４は、各層内において分子がとりうる配向の
軌跡を示す。上記円錐は長手方向の軸に対して角
度Ψ0をなしている。単位ベクトルn^１０６〜１３
０は、各層内の分子の長軸の平均配向を示す。図
から明らかなように、図面上へのベクトル１０６
の投影図は層１０２の面に対して垂直な線とな
る。ベクトル１０６に対応する層より下の層にゆ
くにつれて分子の平均単位ベクトルn^はねじれ
る。単位ベクトルのねじれを方位角φで示すと
と、第１図のベクトル１０６と１１２との間では
φ＝90゜となつている。またベクトル１１２と１
２４との間ではφ＝180゜である。最後に、単位ベ
クトルはベクトル１２４と１３０との間でさらに
90゜ねじれる。その結果、ベクトル１０６から１
３０までの総ねじれは360゜となる。したがつて、
単位ベクトル１０６を有する層内の分子の平均単
位ベクトルn^は、単位ベクトル１３０を有する層
内の分子の平均単位ベクトルn^と平行である。単
位ベクトル１０６を有する層と単位ベクトル１３
０を有する層との間の距離は、層に垂直な方向に
分子によつて形成されるらせん（helix）のピッ
チと称される。各層の強誘電性分極Ｐ→はn^に対し
て直角な方向を向き、かつ各層の面内にある。
１０４は、各層内において分子がとりうる配向の
軌跡を示す。上記円錐は長手方向の軸に対して角
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０は、各層内の分子の長軸の平均配向を示す。図
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くにつれて分子の平均単位ベクトルn^はねじれ
る。単位ベクトルのねじれを方位角φで示すと
と、第１図のベクトル１０６と１１２との間では
φ＝90゜となつている。またベクトル１１２と１
２４との間ではφ＝180゜である。最後に、単位ベ
クトルはベクトル１２４と１３０との間でさらに
90゜ねじれる。その結果、ベクトル１０６から１
３０までの総ねじれは360゜となる。したがつて、
単位ベクトル１０６を有する層内の分子の平均単
位ベクトルn^は、単位ベクトル１３０を有する層
内の分子の平均単位ベクトルn^と平行である。単
位ベクトル１０６を有する層と単位ベクトル１３
０を有する層との間の距離は、層に垂直な方向に
分子によつて形成されるらせん（helix）のピッ
チと称される。各層の強誘電性分極Ｐ→はn^に対し
て直角な方向を向き、かつ各層の面内にある。
カイラルネマテイツク液晶に見られると同様の
印加電界によるねじれの歪みおよびねじれの解除
現象はカイラルスメクテイツク液晶でも知られて
いる。これについては次の文献を参照のこと。
Meyer等による前述の文献、Le Journal de
Physique Colloq、37巻（1976年、C3−129頁〜
C3−132頁）に記載されたMartinot−Legardeに
よる“カイラルスメクテイツクＣ液晶中における
強誘電性モノドメイン（Ferroelecrical Mono−
domains）の観察”、Le Journal de Phsique、
38巻（1977年１月、Ｌ−17頁〜Ｌ−19頁）に記載
されたMartinot−Legarteによる“強誘電性カイ
ラルスメクテイツクＣ液晶の原始分極
（Primitive Polarization）の直接電気的測定”
およびJapanese Journal of Applied Physics、
17巻７号（1978年７月、1219頁〜1224頁）に記載
されたTakezoe等による“DOBAMBCにおいて
電界によつて生じたSmA相での複屈折および
SmC相でのらせん構造の消失”。カイラルスメク
テイツクＣ液晶での境界条件によるらせんの抑制
もまた観察されている。上記境界条件では、境界
近傍の分子は表面に平行かつ特定の方向を向くこ
とが必要である。これについては、Ann.Phys.3
巻２−３−４号（1978年237頁〜247頁）に記載さ
れた“Defauts dans les Smectiques Ｃ
Chiraux”を参照のこと。
印加電界によるねじれの歪みおよびねじれの解除
現象はカイラルスメクテイツク液晶でも知られて
いる。これについては次の文献を参照のこと。
Meyer等による前述の文献、Le Journal de
Physique Colloq、37巻（1976年、C3−129頁〜
C3−132頁）に記載されたMartinot−Legardeに
よる“カイラルスメクテイツクＣ液晶中における
強誘電性モノドメイン（Ferroelecrical Mono−
domains）の観察”、Le Journal de Phsique、
38巻（1977年１月、Ｌ−17頁〜Ｌ−19頁）に記載
されたMartinot−Legarteによる“強誘電性カイ
ラルスメクテイツクＣ液晶の原始分極
（Primitive Polarization）の直接電気的測定”
およびJapanese Journal of Applied Physics、
17巻７号（1978年７月、1219頁〜1224頁）に記載
されたTakezoe等による“DOBAMBCにおいて
電界によつて生じたSmA相での複屈折および
SmC相でのらせん構造の消失”。カイラルスメク
テイツクＣ液晶での境界条件によるらせんの抑制
もまた観察されている。上記境界条件では、境界
近傍の分子は表面に平行かつ特定の方向を向くこ
とが必要である。これについては、Ann.Phys.3
巻２−３−４号（1978年237頁〜247頁）に記載さ
れた“Defauts dans les Smectiques Ｃ
Chiraux”を参照のこと。
電気光学効果を生ずる強誘電性液晶の利点は認
識されていたけれど、そのような電気光学効果は
立証されていなかつた。これについてはMol.
Cryst.Liq.Cryst.、40巻（1977年33頁〜48頁、特
に36、38〜40、47頁）に記載されたMeyerによる
“強誘電性液晶の考察”を参照のこと。一方、
種々の国のいくつかの研究グループが1975年から
電界に対する強誘電性液晶の応答を研究している
けれども、すでに存在する液晶の特性よりも非常
に速い応答を有するものはまだ発見されていな
い。したがつて、強誘電性液晶で得られる印加電
圧と分子配向との強い結合を効果的に利用した高
速でかつ印加電圧に高感度な電気光学装置の誕生
が強く望まれていた。
識されていたけれど、そのような電気光学効果は
立証されていなかつた。これについてはMol.
Cryst.Liq.Cryst.、40巻（1977年33頁〜48頁、特
に36、38〜40、47頁）に記載されたMeyerによる
“強誘電性液晶の考察”を参照のこと。一方、
種々の国のいくつかの研究グループが1975年から
電界に対する強誘電性液晶の応答を研究している
けれども、すでに存在する液晶の特性よりも非常
に速い応答を有するものはまだ発見されていな
い。したがつて、強誘電性液晶で得られる印加電
圧と分子配向との強い結合を効果的に利用した高
速でかつ印加電圧に高感度な電気光学装置の誕生
が強く望まれていた。
［発明が解決しようとする問題点］
本発明は、印加電界と分子配向との強い結合を
効果的に利用して、高速で、印加電圧に高感度な
スレツシユホールド動作を示し且つ長寿命のメモ
リ機能を有する強誘電性液晶電気光学装置とその
製造方法を提供することを目的とする。
効果的に利用して、高速で、印加電圧に高感度な
スレツシユホールド動作を示し且つ長寿命のメモ
リ機能を有する強誘電性液晶電気光学装置とその
製造方法を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］
本発明の装置では、強誘電性カイラルスメクテ
イツク液晶が一対の基板の間に配置されている。
前記液晶は長軸を有する複数の分子から組織され
た複数の層から構成され、各層は前記基板の面内
で互いに平行に一方向に配列されている。前記一
対の基板は、強誘電性スメクチツク液晶の螺旋の
形成を抑制するのに十分小さな距離だけ隔てられ
ている。本発明者は上記の構造を採用することに
よつて、電界が印加されていなくとも液晶配向場
（liquid crystal orientation field）が複数の異
なる安定配向状態を有することを発見した。本発
明の液晶の配向状態は、十分な強度と方向とをも
つ電界を前記複数の層の法線を交差するように印
加することによつて、複数の安定配向状態のうち
の一つから他の一つに転移できる。この転移を利
用して複数の配向状態のうちの一つと他の一つの
状態とを通過する光線を識別するための識別手段
を設ければ、例えば種々の態様のデイスプレイ表
示が可能となり、更に他の電気光学装置への応用
分野を広げることができる。
イツク液晶が一対の基板の間に配置されている。
前記液晶は長軸を有する複数の分子から組織され
た複数の層から構成され、各層は前記基板の面内
で互いに平行に一方向に配列されている。前記一
対の基板は、強誘電性スメクチツク液晶の螺旋の
形成を抑制するのに十分小さな距離だけ隔てられ
ている。本発明者は上記の構造を採用することに
よつて、電界が印加されていなくとも液晶配向場
（liquid crystal orientation field）が複数の異
なる安定配向状態を有することを発見した。本発
明の液晶の配向状態は、十分な強度と方向とをも
つ電界を前記複数の層の法線を交差するように印
加することによつて、複数の安定配向状態のうち
の一つから他の一つに転移できる。この転移を利
用して複数の配向状態のうちの一つと他の一つの
状態とを通過する光線を識別するための識別手段
を設ければ、例えば種々の態様のデイスプレイ表
示が可能となり、更に他の電気光学装置への応用
分野を広げることができる。
また、本発明の装置によれば、液晶を構成する
各分子が極めて低粘性を示す運動を行なうので前
記安定配向状態間を高速度で転移させることがで
きる。
各分子が極めて低粘性を示す運動を行なうので前
記安定配向状態間を高速度で転移させることがで
きる。
また本発明の製造方法は、強誘電性スメクチツ
ク液晶より高温の相で複数の層を基板の面内にお
いて互いに平行に一方向に配列させるステツプ
と、前記高温の相から強誘電性スメクチツク液晶
に冷却するステツプとを有することを特徴とす
る。この製造ステツプにより基板の面内に互いに
平行に一方向に配列された複数の層からなる強誘
電性スメクチツク液晶を形成することができる。
ク液晶より高温の相で複数の層を基板の面内にお
いて互いに平行に一方向に配列させるステツプ
と、前記高温の相から強誘電性スメクチツク液晶
に冷却するステツプとを有することを特徴とす
る。この製造ステツプにより基板の面内に互いに
平行に一方向に配列された複数の層からなる強誘
電性スメクチツク液晶を形成することができる。
本発明がライトバルブとして用いられる場合に
は液晶との境界を形成する基板は透明材料で形成
され、電気的に導電性を有した半透明の層で覆わ
れる。この導電性の層を介して電界が前記液晶に
印加される。分子の配向は上記電界の強度と方向
とを変えることによつて変化し、上記複数の安定
配向状態のうちのいずれか１つの状態を選択す
る。複数の安定配向状態は異なつた方向の光軸を
有するので、偏光子−液晶−偏光子構造を通過す
る光強度を変えるためには少なくとも１つの光軸
を再配向させればよい。
は液晶との境界を形成する基板は透明材料で形成
され、電気的に導電性を有した半透明の層で覆わ
れる。この導電性の層を介して電界が前記液晶に
印加される。分子の配向は上記電界の強度と方向
とを変えることによつて変化し、上記複数の安定
配向状態のうちのいずれか１つの状態を選択す
る。複数の安定配向状態は異なつた方向の光軸を
有するので、偏光子−液晶−偏光子構造を通過す
る光強度を変えるためには少なくとも１つの光軸
を再配向させればよい。
［発明の作用、効果］
本発明の電気光学装置では、基板と接する複数
の層の表面は互いに平行に一方向に延びて整列さ
れている。更に前記一対の基板間の距離は強誘電
性スメクチツク液晶内に螺旋が形成されるのを抑
制するのに十分小さな距離に保たれている。基板
表面で各層を整列させ、かつ各層内に螺旋が生じ
ないようにすれば、各分子は所謂ゴールドストー
ンモード（goldstone mode）と呼ばれる極めて
低粘性の運動が可能となり、かつ複数の安定配向
状態を得ることができる。従つて複数の安定配向
状態のある状態から他の状態へ高速にスイツチン
グできると共に、極めて長寿命のメモリ作用を得
ることが可能となる。前記スイツチングによる電
気光学的応答速度は、液晶を使用している従来の
スメクテイツクＣより1000〜10000倍も速い。
の層の表面は互いに平行に一方向に延びて整列さ
れている。更に前記一対の基板間の距離は強誘電
性スメクチツク液晶内に螺旋が形成されるのを抑
制するのに十分小さな距離に保たれている。基板
表面で各層を整列させ、かつ各層内に螺旋が生じ
ないようにすれば、各分子は所謂ゴールドストー
ンモード（goldstone mode）と呼ばれる極めて
低粘性の運動が可能となり、かつ複数の安定配向
状態を得ることができる。従つて複数の安定配向
状態のある状態から他の状態へ高速にスイツチン
グできると共に、極めて長寿命のメモリ作用を得
ることが可能となる。前記スイツチングによる電
気光学的応答速度は、液晶を使用している従来の
スメクテイツクＣより1000〜10000倍も速い。
また、スイツチングに際してのスレツシユホー
ルド動作も従来の液晶に比べて鋭敏に起る。これ
はある安定配向状態から他の安定状態へ転移する
ときのポテンシヤルバリアが鋭いことを意味し、
別の見方をすればメモリ作用が大きいことを意味
する。スイツチングを行なうために必要な印加電
界の振幅と印加時間の許容範囲は極めて狭い。
ルド動作も従来の液晶に比べて鋭敏に起る。これ
はある安定配向状態から他の安定状態へ転移する
ときのポテンシヤルバリアが鋭いことを意味し、
別の見方をすればメモリ作用が大きいことを意味
する。スイツチングを行なうために必要な印加電
界の振幅と印加時間の許容範囲は極めて狭い。
また本発明によれば、変化の大きな電気光学的
応答を得ることができる。本発明の装置において
は、電界により誘起される光学的変化は屈折率を
有しかつ0.2より大の異方性Δnを有する単軸材料
の光学軸の20゜から60゜までの回転に対応する。こ
の応答は液晶以外の他の複数安定電気光学装置に
おいて得られる応答より10〜100倍も多い。
応答を得ることができる。本発明の装置において
は、電界により誘起される光学的変化は屈折率を
有しかつ0.2より大の異方性Δnを有する単軸材料
の光学軸の20゜から60゜までの回転に対応する。こ
の応答は液晶以外の他の複数安定電気光学装置に
おいて得られる応答より10〜100倍も多い。
更に本発明の装置にはグレイスケールが内蔵さ
れている。スイツチング領域で非線形性を示すの
で、複数のレベルの記憶容量を得るために、パル
ス振幅およびパルス幅変調を使用できる。
れている。スイツチング領域で非線形性を示すの
で、複数のレベルの記憶容量を得るために、パル
ス振幅およびパルス幅変調を使用できる。
またカラー制御も可能である。サンプルの複屈
折および２個の偏光子の配向を制御することによ
つて色効果が得られる。上記したように２個の偏
光子間に配置された単一スメクテイツクＣサンプ
ルによつて、透過または反射モードにおける複数
の色の内のいずれかを得ることができる。
折および２個の偏光子の配向を制御することによ
つて色効果が得られる。上記したように２個の偏
光子間に配置された単一スメクテイツクＣサンプ
ルによつて、透過または反射モードにおける複数
の色の内のいずれかを得ることができる。
本発明は、現在の技術ではまだ実現できない種
種の装置に適用できるであろう。本発明の複数安
定特性は、多数の電気光学装置、たとえばグラフ
イツクまたは画像（pictorial）表示装置を必要と
する場合に有利である。本発明の装置は複数安定
性を有するので、イメージを維持するために必要
な外部の記憶装置が不要となる。本発明はマトリ
ツクスアドレスビデオ表示装置（matrix−
addressed video display）に効果的に用いるこ
とができるであろう。各液晶素子の応答速度は十
分に速く、フレームは要求速度で変化できる。か
つ液晶素子のスレツシユホールドの感度は、所定
の素子を変化させるために印加されるパルスによ
つて同じ行または列にある他の素子が変化を受け
ないレベルに設定されている。また、電気光学効
果に基づく光学的変化は、使用に便利なように十
分大きなものである。これに反し、極めて高い電
圧で動作する複数安定結晶性強誘電体の場合に
は、光学的異方性はたいへん小さく、光制御効果
は表示装置に応用するためには小さすぎる視角の
範囲においてのみ得られるにすぎない。
種の装置に適用できるであろう。本発明の複数安
定特性は、多数の電気光学装置、たとえばグラフ
イツクまたは画像（pictorial）表示装置を必要と
する場合に有利である。本発明の装置は複数安定
性を有するので、イメージを維持するために必要
な外部の記憶装置が不要となる。本発明はマトリ
ツクスアドレスビデオ表示装置（matrix−
addressed video display）に効果的に用いるこ
とができるであろう。各液晶素子の応答速度は十
分に速く、フレームは要求速度で変化できる。か
つ液晶素子のスレツシユホールドの感度は、所定
の素子を変化させるために印加されるパルスによ
つて同じ行または列にある他の素子が変化を受け
ないレベルに設定されている。また、電気光学効
果に基づく光学的変化は、使用に便利なように十
分大きなものである。これに反し、極めて高い電
圧で動作する複数安定結晶性強誘電体の場合に
は、光学的異方性はたいへん小さく、光制御効果
は表示装置に応用するためには小さすぎる視角の
範囲においてのみ得られるにすぎない。
本発明は電界効果で動作する。すなわち、極め
て高いインピーダンスとこれに反比例した小さな
電流によつて動作する。このことは、多数の応用
において必要とされる低消費電力の要求を満足す
る。したがつて、マイクロセコンドのスイツチン
グ速度、充分な固有非線型性、および低電力消費
の結果として、本発明は大型マトリツクスアドレ
ス指定およびマルチプレクシング装置への応用に
適している。したがつて、特に液晶に関連したビ
デオ領域および光通信領域においては新しい分野
を切開く。
て高いインピーダンスとこれに反比例した小さな
電流によつて動作する。このことは、多数の応用
において必要とされる低消費電力の要求を満足す
る。したがつて、マイクロセコンドのスイツチン
グ速度、充分な固有非線型性、および低電力消費
の結果として、本発明は大型マトリツクスアドレ
ス指定およびマルチプレクシング装置への応用に
適している。したがつて、特に液晶に関連したビ
デオ領域および光通信領域においては新しい分野
を切開く。
［実施例］
第２図は、本発明に係る電気光学装置の構成を
概略的に示した斜視図である。複数の層１０２か
らなる液晶１００は一様な間隔を有して設けられ
た平らまたはほぼ平らなプレート１３２および１
３４の間に配置されている。層１０２の面はプレ
ート１３２および１３４と直角に形成される。各
層内で、分子の長軸の配向を示すベクトルn^は層
１０２の法線に対して角度Ψ0をなす。
概略的に示した斜視図である。複数の層１０２か
らなる液晶１００は一様な間隔を有して設けられ
た平らまたはほぼ平らなプレート１３２および１
３４の間に配置されている。層１０２の面はプレ
ート１３２および１３４と直角に形成される。各
層内で、分子の長軸の配向を示すベクトルn^は層
１０２の法線に対して角度Ψ0をなす。
液晶１００と隣接しているプレート１３２およ
び１３４の表面は、液晶分子配向が好ましい方向
を向くように処理されている。液晶分子はプレー
ト１３２および１３４の表面に平行な分子長軸の
平均配向を有し、この平均配向はプレート面内の
特定の方向に制限されることはない。この配向を
得るための方法は種々知られている。使用される
特別の表面処理は、使用されるスメクテツクＣま
たはＨ化合物によつて異なる。たとえば、デシル
オキシベンジリデンp′−アミノ２メチルブチルシ
ンナメート（decyloxybenzylidene p′−
amino2methyl butyl cinnamate（DOBAMBC））
およびヘキシルオキシベンジリデンp′−アミノ２
クロロプロピルシンナメート
（hexyloxybenzylidene p′−amino2chioropropyl
cinnamate（HOBACPC））の化合物の場合、清
浄なガラス（clean glass）または正常な酸化ス
ズ（clean tin oxide）層によつてこの配向が誘
起される。また、ｎ−メチル−３−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン（ｎ−methyl−３−
aminopropyltrimethxoxysilane（MAP））などの
適当なポリマーの層を形成することによつても、
この配向が誘起されることが知られている。これ
については、Proceedings of the IEEE61巻
（1973年281頁〜８頁）に記載されたKahn等によ
る論文を参照のこと。
び１３４の表面は、液晶分子配向が好ましい方向
を向くように処理されている。液晶分子はプレー
ト１３２および１３４の表面に平行な分子長軸の
平均配向を有し、この平均配向はプレート面内の
特定の方向に制限されることはない。この配向を
得るための方法は種々知られている。使用される
特別の表面処理は、使用されるスメクテツクＣま
たはＨ化合物によつて異なる。たとえば、デシル
オキシベンジリデンp′−アミノ２メチルブチルシ
ンナメート（decyloxybenzylidene p′−
amino2methyl butyl cinnamate（DOBAMBC））
およびヘキシルオキシベンジリデンp′−アミノ２
クロロプロピルシンナメート
（hexyloxybenzylidene p′−amino2chioropropyl
cinnamate（HOBACPC））の化合物の場合、清
浄なガラス（clean glass）または正常な酸化ス
ズ（clean tin oxide）層によつてこの配向が誘
起される。また、ｎ−メチル−３−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン（ｎ−methyl−３−
aminopropyltrimethxoxysilane（MAP））などの
適当なポリマーの層を形成することによつても、
この配向が誘起されることが知られている。これ
については、Proceedings of the IEEE61巻
（1973年281頁〜８頁）に記載されたKahn等によ
る論文を参照のこと。
前記したように、層１０２はプレート１３２お
よび１３４に対して直角かほぼ直角に形成され
る。この構造は、高温度でスメクテイツクＡ相と
なる材料を用いて容易に得ることができる。この
場合、化合物に依存するが、スメクテイツクＡ液
晶は等方性またはネマテイツク相から冷却するこ
とによつて得られる。上述した境界条件でスメク
テイツクＡ相を形成することによつて、上記境界
プレートに対して直角で部分的に円孤状に曲つた
層を有するフアン組織が得られる。スメクテイツ
クＣまたはＨ相まで冷却する場合、主に層の圧縮
に対して生じる弾性復元力により、上記した層の
構成はほとんど変化しない。
よび１３４に対して直角かほぼ直角に形成され
る。この構造は、高温度でスメクテイツクＡ相と
なる材料を用いて容易に得ることができる。この
場合、化合物に依存するが、スメクテイツクＡ液
晶は等方性またはネマテイツク相から冷却するこ
とによつて得られる。上述した境界条件でスメク
テイツクＡ相を形成することによつて、上記境界
プレートに対して直角で部分的に円孤状に曲つた
層を有するフアン組織が得られる。スメクテイツ
クＣまたはＨ相まで冷却する場合、主に層の圧縮
に対して生じる弾性復元力により、上記した層の
構成はほとんど変化しない。
たとえば、ライトバルブなどの多くの応用装置
においては、層１０２は平らであつて互いに平行
に一方向を向きかつプレート１３２および１３４
に対して一様に垂直になるように配列されること
が必要である。これは種々の方法で実現できる。
ネマテイツク相からスメクテイツクＡが形成され
る場合、プレート１３２および１３４を平行な方
向を有する十分大きな磁界を印加すると、上記磁
界に沿つて平均分子配向を有したネマテイツクモ
ノドメイン（monodomain）が得られる。スメク
テイツクＡ相に冷却する際、磁界の方向に直角な
平らな層を有するスメクテイツクＡモノドメイン
が形成される。
においては、層１０２は平らであつて互いに平行
に一方向を向きかつプレート１３２および１３４
に対して一様に垂直になるように配列されること
が必要である。これは種々の方法で実現できる。
ネマテイツク相からスメクテイツクＡが形成され
る場合、プレート１３２および１３４を平行な方
向を有する十分大きな磁界を印加すると、上記磁
界に沿つて平均分子配向を有したネマテイツクモ
ノドメイン（monodomain）が得られる。スメク
テイツクＡ相に冷却する際、磁界の方向に直角な
平らな層を有するスメクテイツクＡモノドメイン
が形成される。
スメクテイツクＡ相が形成される温度範囲にお
ける高温度部端の近傍のスメクテイツクＡ相にお
いて、液晶にせん断応力を印加することによつて
も、スメクテイツクＡモノドメインを形成でき
る。この場合、ホメオトロピツク配列
（homeotropicalignment）が誘起されないよう
に、一つの境界プレートを他のプレートに対して
ゆつくりと移動する。弾性応力を最小にするた
め、層は再配列し、プレートの運動方向と平行に
なる。この方法は、ネマテイツク相を示さない材
料または混合物に対して特に有用である。
ける高温度部端の近傍のスメクテイツクＡ相にお
いて、液晶にせん断応力を印加することによつて
も、スメクテイツクＡモノドメインを形成でき
る。この場合、ホメオトロピツク配列
（homeotropicalignment）が誘起されないよう
に、一つの境界プレートを他のプレートに対して
ゆつくりと移動する。弾性応力を最小にするた
め、層は再配列し、プレートの運動方向と平行に
なる。この方法は、ネマテイツク相を示さない材
料または混合物に対して特に有用である。
層１０２が平らで互いに平行に一方向に配列さ
れかつプレート１３２および１３４に対して直角
になるように、スメクテイツクＡサンプルが一旦
配列されると、スメクテイツクＣまたはＨ相へ冷
却することによつて、第２図に示された構造が得
られる。第１図に示したように、厚いサンプルに
関して、単位ベクトルn^１０６〜１３０および双
極子Ｐ→は各層に対して直角な方向のまわりにねじ
れる。その結果分子が光学的に活性になる。しか
し、このらせんは上記液晶全体に形成されること
はなく、液晶を構成する分子は上記液晶の表面で
平板１３２および１３４に平行であるという境界
条件はなお満足されている。平板１３２および１
３４間の距離がらせんのピツチに接近するよう
に、液晶を薄くすると、容積は減少し、バルク中
のらせんを巻き戻すのに要するエネルギーがより
少なくなる。その結果、十分に薄いサンプルの場
合、境界条件は満たされ、らせんは抑制される。
らせんの抑制はプレートがらせんのピツチより小
さい距離だけ離れているとき通常観測されるが、
ある場合にはらせんピツチの５倍のオーダーの距
離までプレートが隔てられている時にも、らせん
の抑制が観察される場合がある。
れかつプレート１３２および１３４に対して直角
になるように、スメクテイツクＡサンプルが一旦
配列されると、スメクテイツクＣまたはＨ相へ冷
却することによつて、第２図に示された構造が得
られる。第１図に示したように、厚いサンプルに
関して、単位ベクトルn^１０６〜１３０および双
極子Ｐ→は各層に対して直角な方向のまわりにねじ
れる。その結果分子が光学的に活性になる。しか
し、このらせんは上記液晶全体に形成されること
はなく、液晶を構成する分子は上記液晶の表面で
平板１３２および１３４に平行であるという境界
条件はなお満足されている。平板１３２および１
３４間の距離がらせんのピツチに接近するよう
に、液晶を薄くすると、容積は減少し、バルク中
のらせんを巻き戻すのに要するエネルギーがより
少なくなる。その結果、十分に薄いサンプルの場
合、境界条件は満たされ、らせんは抑制される。
らせんの抑制はプレートがらせんのピツチより小
さい距離だけ離れているとき通常観測されるが、
ある場合にはらせんピツチの５倍のオーダーの距
離までプレートが隔てられている時にも、らせん
の抑制が観察される場合がある。
このらせん抑制によつて、第２図に示した安定
な分子配向１３６または同様に安定な分子配向１
３８が得られる。図示したように配向１３８は上
方を向いた電気双極子Ｐ→を有し、配向１３６は下
方を向いた電気双極子Ｐ→を有する。上記サンプル
に電界を印加することによつていずれかの配向を
選択でき、これにより分極双極子Ｐ→と平行な電界
が形成される。サンプル内の配向は破線１４４で
図示されたドメイン壁によつて分離されている。
上記ドメイン壁の構造および幅は、スメクテイツ
ク傾斜角を変化させるのに必要なエネルギ、層圧
縮エネルギ、もつとも重要な表面エネルギ、とデ
イレクタ折り曲げおよびねじれ弾性エネルギ
（directer bend and twist elastic energies）に
よつて決定される。1.5μｍの厚さのDOBAMBC
およびHOBACPCサンプルにおいて、上記ドメ
イン壁は1μｍ以下の厚さである。電界をかける
と、上記ドメイン壁の分子配向が変わり、好まし
い配向となる。
な分子配向１３６または同様に安定な分子配向１
３８が得られる。図示したように配向１３８は上
方を向いた電気双極子Ｐ→を有し、配向１３６は下
方を向いた電気双極子Ｐ→を有する。上記サンプル
に電界を印加することによつていずれかの配向を
選択でき、これにより分極双極子Ｐ→と平行な電界
が形成される。サンプル内の配向は破線１４４で
図示されたドメイン壁によつて分離されている。
上記ドメイン壁の構造および幅は、スメクテイツ
ク傾斜角を変化させるのに必要なエネルギ、層圧
縮エネルギ、もつとも重要な表面エネルギ、とデ
イレクタ折り曲げおよびねじれ弾性エネルギ
（directer bend and twist elastic energies）に
よつて決定される。1.5μｍの厚さのDOBAMBC
およびHOBACPCサンプルにおいて、上記ドメ
イン壁は1μｍ以下の厚さである。電界をかける
と、上記ドメイン壁の分子配向が変わり、好まし
い配向となる。
ドメイン壁は層構造中の欠陥、表面の傷および
穴、バルク中および表面上の不純物と相互作用を
起こす。これ等の相互作用は、印加電界によつて
特定の場所へ一旦移動させられたドメイン壁の位
置を維持する効果を有する。その結果、上記領域
はヒステリシス特性を示し、これがスレツシユホ
ールド動作および２安定性の基になる。たとえば
配向１３８を選択するために印加される電界が短
時間印加された後、サンプルが配向１３８状態に
留まるように上記ドメイン壁はすぐに安定に固定
されるので、２安定性が得られる。同様に、配向
１３６に関する逆極性場についても同様のことが
成り立つ。上記壁が形成されると、それ等を取り
去るためには臨界値より大きな印加電圧を要する
ので、スレツシユホールド動作が得られる。
穴、バルク中および表面上の不純物と相互作用を
起こす。これ等の相互作用は、印加電界によつて
特定の場所へ一旦移動させられたドメイン壁の位
置を維持する効果を有する。その結果、上記領域
はヒステリシス特性を示し、これがスレツシユホ
ールド動作および２安定性の基になる。たとえば
配向１３８を選択するために印加される電界が短
時間印加された後、サンプルが配向１３８状態に
留まるように上記ドメイン壁はすぐに安定に固定
されるので、２安定性が得られる。同様に、配向
１３６に関する逆極性場についても同様のことが
成り立つ。上記壁が形成されると、それ等を取り
去るためには臨界値より大きな印加電圧を要する
ので、スレツシユホールド動作が得られる。
スイツチング動作を目的として、電界を突然印
加すると、核生成およびドメイン壁の運動が発生
する。サンプルの特定領域の状態を変えるために
必要な時間は、ドメイン壁の移動速度（the rate
of domain wall displacement）および全サンプ
ルを走査するために移動しなければならない距離
によつて決定される。一般的に、電界パルスによ
り２安定ラツチングを行う場合には、上記電界パ
ルスは、上記パルスが印加されている間に配向の
変化が完了するように、充分な持続時間を有して
いなければならない。印加電界を増すと、より速
くドメイン壁が運動したりあるいはより多数のド
メイン壁が生成されるので、前記持続時間は短く
なる。
加すると、核生成およびドメイン壁の運動が発生
する。サンプルの特定領域の状態を変えるために
必要な時間は、ドメイン壁の移動速度（the rate
of domain wall displacement）および全サンプ
ルを走査するために移動しなければならない距離
によつて決定される。一般的に、電界パルスによ
り２安定ラツチングを行う場合には、上記電界パ
ルスは、上記パルスが印加されている間に配向の
変化が完了するように、充分な持続時間を有して
いなければならない。印加電界を増すと、より速
くドメイン壁が運動したりあるいはより多数のド
メイン壁が生成されるので、前記持続時間は短く
なる。
清浄な酸化スズで覆われたプレートにより形成
されているＴ＝88℃で1.5μｍの厚さを有する
HOBACＰ→Ｃサンプルに、持続時間τ＝5μsおよ
び振幅Ａ＝10Vの短形電圧パルスを印加すれば、
約5μsで液晶の配向をスイツチングできる。τま
たはＡが減少すると、10V、4μsまたは8V、5μs
のパルスによつてはスイツチングできないような
レベルにスイツチングスレツシユホールドは近づ
けられる。上記サンプルは、逆極性のスレツシユ
ホールドパルスが印加されるまで、スイツチング
された状態に維持される。上記したHOBACＰ→Ｃ
サンプルは、Ａ＝0.2V、τ＝4μsからＡ＝55V、
τ＝500nsの範囲のパルスによつてスイツチング
されるのが観察された。パルが短くかつ高電圧の
場合は、再配向応答時間が1μs以下になることは
なかつた。
されているＴ＝88℃で1.5μｍの厚さを有する
HOBACＰ→Ｃサンプルに、持続時間τ＝5μsおよ
び振幅Ａ＝10Vの短形電圧パルスを印加すれば、
約5μsで液晶の配向をスイツチングできる。τま
たはＡが減少すると、10V、4μsまたは8V、5μs
のパルスによつてはスイツチングできないような
レベルにスイツチングスレツシユホールドは近づ
けられる。上記サンプルは、逆極性のスレツシユ
ホールドパルスが印加されるまで、スイツチング
された状態に維持される。上記したHOBACＰ→Ｃ
サンプルは、Ａ＝0.2V、τ＝4μsからＡ＝55V、
τ＝500nsの範囲のパルスによつてスイツチング
されるのが観察された。パルが短くかつ高電圧の
場合は、再配向応答時間が1μs以下になることは
なかつた。
コントラスト比は表面処理の質、偏光子、偏光
子の配向、パルスの高さと幅とに大きく左右され
る。5μs、10Vのパルスでかつ単純な表面処理の
場合、実験室のサンプルにおいては20：１以上の
コントラスト比が容易に得られた。
子の配向、パルスの高さと幅とに大きく左右され
る。5μs、10Vのパルスでかつ単純な表面処理の
場合、実験室のサンプルにおいては20：１以上の
コントラスト比が容易に得られた。
もつと複雑な表面処理を行うと、２安定性がよ
り確実になる。たとえば、平行に並んだ方形のリ
ツジ（ridge）（幅が数μｍ、高さが数μｍ、間隔
が数μｍ）は、分子長軸が上記リツジと平行とな
るように単位ベクトルn^を表面で効果的に配向す
ることができる。好ましい実施例においては、互
いに角2Ψ0をなすように配向された平行なリツジ
を２セツト用いるのがよい。配向１３６において
は単位ベクトルは１セツトのリツジに平行であ
り、配向１３８においては単位ベクトルは他のセ
ツトに平行である。このようにして、２つの安定
配向の間を移動するときに見られるヒステリシス
が正確に制御される。
り確実になる。たとえば、平行に並んだ方形のリ
ツジ（ridge）（幅が数μｍ、高さが数μｍ、間隔
が数μｍ）は、分子長軸が上記リツジと平行とな
るように単位ベクトルn^を表面で効果的に配向す
ることができる。好ましい実施例においては、互
いに角2Ψ0をなすように配向された平行なリツジ
を２セツト用いるのがよい。配向１３６において
は単位ベクトルは１セツトのリツジに平行であ
り、配向１３８においては単位ベクトルは他のセ
ツトに平行である。このようにして、２つの安定
配向の間を移動するときに見られるヒステリシス
が正確に制御される。
第２図に関して述べたように、分子配向１３６
は分子配向１３８とは異なる。この差異が以下に
述べるように、光制御機構の原理として用いられ
ている。サンプル１００は偏光シートに配置され
る。上記好ましい実施例では、プレート１３２，
１３４は自ら偏光する。最も単純なライトバルブ
の実施例では、プレート１３２，１３４は、偏光
容易軸Ｐ→1およびＰ→2が互いに直角となるように配
列される。液晶１００は２軸を有し、かつプレー
ト１３２および１３４に平行な光軸を有する面を
有する。上記液晶は、配向１３６のように、安定
配向の１つにおいて、光軸の１つがプレート１３
４の偏光方向Ｐ→1に対して平行となるように配向
されている。液晶１００が配向１３６にある場
合、プレート１３４を透過して液晶１００に直角
に入射する光は、偏光状態を変化しないまま上記
サンプルを横切る。そうして、直角の偏光方向Ｐ→
２を有するプレート１３２によつて消滅させられ
る。液晶１００を配向１３８へ切換えると、液晶
の光軸は回転して、プレート１３４の偏光方向に
対して約2Ψ0の角度を形成する。そうして、液晶
１００の複屈折により、光は一般に、液晶１００
を横切るにつれて、楕円偏光する。
は分子配向１３８とは異なる。この差異が以下に
述べるように、光制御機構の原理として用いられ
ている。サンプル１００は偏光シートに配置され
る。上記好ましい実施例では、プレート１３２，
１３４は自ら偏光する。最も単純なライトバルブ
の実施例では、プレート１３２，１３４は、偏光
容易軸Ｐ→1およびＰ→2が互いに直角となるように配
列される。液晶１００は２軸を有し、かつプレー
ト１３２および１３４に平行な光軸を有する面を
有する。上記液晶は、配向１３６のように、安定
配向の１つにおいて、光軸の１つがプレート１３
４の偏光方向Ｐ→1に対して平行となるように配向
されている。液晶１００が配向１３６にある場
合、プレート１３４を透過して液晶１００に直角
に入射する光は、偏光状態を変化しないまま上記
サンプルを横切る。そうして、直角の偏光方向Ｐ→
２を有するプレート１３２によつて消滅させられ
る。液晶１００を配向１３８へ切換えると、液晶
の光軸は回転して、プレート１３４の偏光方向に
対して約2Ψ0の角度を形成する。そうして、液晶
１００の複屈折により、光は一般に、液晶１００
を横切るにつれて、楕円偏光する。
Ψ0が約45゜の時は偏光子の配置は変えなければ
ならない。しかし、現在知られている化合物は、
15〜20℃の温度範囲で10゜〜30゜の値のΨ0を有す
る。仮に、Ｐ→1方向に沿つて偏光する波長λの光
が結晶１００に直角に入射した場合、透過される
光強度のフラクシヨン（fraction）Ｆは、次式で
与えられる。
ならない。しかし、現在知られている化合物は、
15〜20℃の温度範囲で10゜〜30゜の値のΨ0を有す
る。仮に、Ｐ→1方向に沿つて偏光する波長λの光
が結晶１００に直角に入射した場合、透過される
光強度のフラクシヨン（fraction）Ｆは、次式で
与えられる。
Ｆ＝F0［sin（4Ψ0）・sin（π・Δn・ｄ／λ）］2
ただし上式において、ｄはプレート間の距離、
Δnは第１の屈折率の差、F0は平行な偏光子のみ
によつて伝達されたフラクシヨンである。代表的
なスメクテイツクＣまたはＨ化合物に関し、Ψ0
23゜が得られる。この場合、最適透過（Ｆ＝F0）
は、ｄλ／2Δn、たとえばΔn0.2の時ｄ
1.2μｍに関して得られる。したがつて、良好な電
気光学効果を得るには、極めて薄いサンプルが必
要とされる。これは、電気光学効果が生じる入射
角の範囲が大きくなるので好ましい特性である。
Δnは第１の屈折率の差、F0は平行な偏光子のみ
によつて伝達されたフラクシヨンである。代表的
なスメクテイツクＣまたはＨ化合物に関し、Ψ0
23゜が得られる。この場合、最適透過（Ｆ＝F0）
は、ｄλ／2Δn、たとえばΔn0.2の時ｄ
1.2μｍに関して得られる。したがつて、良好な電
気光学効果を得るには、極めて薄いサンプルが必
要とされる。これは、電気光学効果が生じる入射
角の範囲が大きくなるので好ましい特性である。
偏光子−液晶−偏光子という幾何学的配置は、
偏光子および液晶のより一般的な配向に利用され
る。第１の偏光子に存在する光は、偏光容易方向
に沿つて偏光する。液晶中を通過するにつれて、
この光は楕円偏光する。第２の偏光子は、偏光容
易軸に平行に進む上記楕円偏光した光の成分を選
択する。
偏光子および液晶のより一般的な配向に利用され
る。第１の偏光子に存在する光は、偏光容易方向
に沿つて偏光する。液晶中を通過するにつれて、
この光は楕円偏光する。第２の偏光子は、偏光容
易軸に平行に進む上記楕円偏光した光の成分を選
択する。
よく知られているように、同実施例に白色光が
入射された場合、この光は複屈折色を呈する。そ
うして、この複屈折色は、サンプルおよび偏光子
の適当な相関配向により選択される。
入射された場合、この光は複屈折色を呈する。そ
うして、この複屈折色は、サンプルおよび偏光子
の適当な相関配向により選択される。
電界を発生することのできる手段ならどんな手
段を用いてもよい。必要なのは、液晶の両側に設
けられる一対の電極である。酸化スズ膜がプレー
ト１３２および１３４として用いられる場合は、
導体は上記膜に固着され、プレート１３２および
１３４間に印加された電圧によつて電界が形成さ
れる。
段を用いてもよい。必要なのは、液晶の両側に設
けられる一対の電極である。酸化スズ膜がプレー
ト１３２および１３４として用いられる場合は、
導体は上記膜に固着され、プレート１３２および
１３４間に印加された電圧によつて電界が形成さ
れる。
第２図は、マトリツクスアドレスビデオ表示装
置として適用した実施例を示す。電極１４８は、
一様な間隔を有しかつ平行にプレート１３２と接
続される。電極１４６は上記したようにプレート
１３４に設けられるが、電極１４８と直角方向に
設けられる点が異なる。スイツチ１５０の端子１
５２はそれぞれ、電極１４８に接続されている。
同様に、スイツチ手段１５４の端子はそれぞれ電
極１４６に接続されている。スイツチ１５０の端
子１５８およびスイツチ１５４の端子１６０は、
電源の両端に接続されている。スイツチ１５０お
よび１５４は電極１４８および電極１４６に電圧
源からの電圧を供給する手段を有する。
置として適用した実施例を示す。電極１４８は、
一様な間隔を有しかつ平行にプレート１３２と接
続される。電極１４６は上記したようにプレート
１３４に設けられるが、電極１４８と直角方向に
設けられる点が異なる。スイツチ１５０の端子１
５２はそれぞれ、電極１４８に接続されている。
同様に、スイツチ手段１５４の端子はそれぞれ電
極１４６に接続されている。スイツチ１５０の端
子１５８およびスイツチ１５４の端子１６０は、
電源の両端に接続されている。スイツチ１５０お
よび１５４は電極１４８および電極１４６に電圧
源からの電圧を供給する手段を有する。
したがつて、電極１４６および電極１４８との
間に垂直に配置された液晶１００の方形容積は、
それぞれ液晶１００内において領域を形成する。
スイツチ手段１５０および１５４は、特定の方形
容積に隣接した電極間に電圧を供給するために制
御される。このようにすることによつて、プレー
ト１３２，１３４に垂直でかつ層１０２に対して
平行な方形容積内に電界が形成される。上記方形
容積内で、電気双極子Ｐ→は整列する傾向を示す。
間に垂直に配置された液晶１００の方形容積は、
それぞれ液晶１００内において領域を形成する。
スイツチ手段１５０および１５４は、特定の方形
容積に隣接した電極間に電圧を供給するために制
御される。このようにすることによつて、プレー
ト１３２，１３４に垂直でかつ層１０２に対して
平行な方形容積内に電界が形成される。上記方形
容積内で、電気双極子Ｐ→は整列する傾向を示す。
スイツチ１５０，１５４は、電極１４６，１４
８を介して電圧の極性を反転する手段を有するの
で、任意の特定方形容積内で電界の方向を反転で
きる。電界の方向を反転することによつて、液晶
１００の特定方形容積内の分子の配向を変えるこ
とができる。この応用例において、選択された上
記電極１４６および１４８に印加される電圧によ
つて、電極１４６および１４８の交点により規定
される容積のみをオン・オフする場合には、スレ
ツシユホールドの動作が必須である。
８を介して電圧の極性を反転する手段を有するの
で、任意の特定方形容積内で電界の方向を反転で
きる。電界の方向を反転することによつて、液晶
１００の特定方形容積内の分子の配向を変えるこ
とができる。この応用例において、選択された上
記電極１４６および１４８に印加される電圧によ
つて、電極１４６および１４８の交点により規定
される容積のみをオン・オフする場合には、スレ
ツシユホールドの動作が必須である。
本発明の極めて少ない好ましい実施例の詳細を
これまで述べてきたが、本発明の新規性から逸脱
することなく、同実施例から多くの変形例を当業
者は考案できる。各層１０２は第２図に示される
ようにプレート１３２，１３４の面において互い
に平行に一方向に配列していればよい。また反射
モードで動作する装置を形成するようにプレート
１３４の後に背面反射器を配置してもよい。光
は、プレート１３２、サンプル１００、プレート
１３４を通過したのち、反射器によつて反射され
上記層に戻る。
これまで述べてきたが、本発明の新規性から逸脱
することなく、同実施例から多くの変形例を当業
者は考案できる。各層１０２は第２図に示される
ようにプレート１３２，１３４の面において互い
に平行に一方向に配列していればよい。また反射
モードで動作する装置を形成するようにプレート
１３４の後に背面反射器を配置してもよい。光
は、プレート１３２、サンプル１００、プレート
１３４を通過したのち、反射器によつて反射され
上記層に戻る。
第１図は複数のカイラルスメクテイツクＣまた
はＨ液晶の概略図、第２図は本発明に係る電気光
学装置の概略分解図である。 １００……液晶、１０２……層、１０４……円
錐、１０６〜１３０……単位ベクトルn^、１３
２，１３４……プレート、１３６，１３８……分
子配向、１４６，１４８……電極、１５０，１５
４……スイツチ、１５８，１６０……端子。
はＨ液晶の概略図、第２図は本発明に係る電気光
学装置の概略分解図である。 １００……液晶、１０２……層、１０４……円
錐、１０６〜１３０……単位ベクトルn^、１３
２，１３４……プレート、１３６，１３８……分
子配向、１４６，１４８……電極、１５０，１５
４……スイツチ、１５８，１６０……端子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一対の基板と、長軸を有する複数の分子から
組織された複数の層からなり、前記複数の分子の
長軸がバルク状態で螺旋を形成する強誘電性スメ
クチツク液晶であつて、前記強誘電性スメクチツ
ク液晶が前記螺旋の形成を抑制するに十分小さい
距離に設定された前記一対の基板の間に配置さ
れ、前記複数の層は前記基板の面内において互い
に平行に一方向に配列しており、且つ電界が印加
されていないときに複数の異なる安定状態のうち
いずれか一つに対応した前記分子長軸の配向状態
を生じさせる強誘電性スメクチツク液晶と、前記
複数の層の法線と交差する方向の電界であつて、
複数の配向状態のうちの一つから他の一つに転移
するに十分な強度と方向をもつ電界を印加するた
めの印加手段と、複数の配向状態のうちの一つと
他の一つを通過する光線を識別するための識別手
段とを有することを特徴とする液晶電気光学装
置。 ２ 前記印加手段は、前記液晶の片側に前記基板
と平行に設けられた複数の第１の電極と、前記液
晶の他方の片側に前記基板と平行でかつ前記第１
の電極と交差するように設けられた複数の第２電
極と、所定の前記第１の電極と所定の第２の電極
との間に選択的に電圧を印加して前記所定の第１
と第２の電極により指定された液晶の部分の分子
の長軸を複数の配向状態の１つから他の状態に転
移させる手段とからなることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の液晶電気光学装置。 ３ 前記基板は、前記液晶に接した少なくともガ
ラス面又は酸化スズ面のいづれかを有するプレー
トからなることを特徴とする特許請求の範囲第１
項又は第２項に記載の液晶電気光学装置。 ４ 前記印加手段は、前記一対の基板にそれぞれ
隣接して設けられた第１および第２の電極と、前
記第１および第２の電極間に電圧を印加する手段
とからなることを特徴とする特許請求の範囲第１
項又は第２項に記載の液晶電気光学装置。 ５ 前記一対の基板は、バルク状態で形成される
螺旋のピツチに近似した距離だけ離隔しているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
に記載の液晶電気光学装置。 ６ 前記安定状態は前記電界がなくなつた後でも
持続することを特徴とする特許請求の範囲第１項
又は第２項に記載の液晶電気光学装置。 ７ 前記液晶は第１又は第２の配向に対応した双
安定状態を有することを特徴とする特許請求の範
囲第１項又は第２項に記載の液晶電気光学装置。 ８ 前記液晶は前記第１の配向状態では第１の方
向に、前記第２の配向状態では第２の方向に少な
くとも光軸を有し、前記識別手段は前記第１の方
向に光を偏光する第１の偏光手段と、前記第１の
方向と直角方向に光を偏光する第２の偏光手段と
を備え、前記第１の偏光手段は前記液晶の一方の
側に前記第２の偏光手段は他方の側に配置されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記
載の液晶電気光学装置。 ９ 前記液晶は、前記第１の配向状態では第１の
方向に、前記第２の配向状態では第２の方向に少
なくとも光軸を有し、前記基板は、前記液晶と隣
接して設けられた表面手段を有しかつ前記表面手
段近傍の分子の前記長軸を前記表面手段と略平行
に整列させる第１および第２のプレートからな
り、前記印加手段は前記第１および第２のプレー
トと隣接してそれぞれ設けられた第１および第２
の電極と、前記第１および第２の電極間に電圧を
印加する手段とからなり、前記識別手段は前記第
１の方向に光を偏光する手段と前記第１の方向に
直角な方向に光を偏光する手段とを有することを
特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の液晶電
気光学装置。 １０ 前記液晶は、前記第１の配向状態では第１
の方向に、前記第２の配向状態では第２の方向に
少なくとも光軸を有し、前記基板は、前記液晶と
隣接して設けられた表面手段を有しかつ前記表面
手段に隣接した分子の前記長軸を前記表面手段と
略平行に整列させる第１および第２のプレートか
らなり、前記印加手段は前記第１および第２のプ
レートと隣接してそれぞれ配置された第１および
第２の電極と、前記第１および第２の電極間に電
圧を印加する手段とからなり、前記識別手段は第
３の方向へ光を偏光する偏光手段と、第４の方向
に光を偏光する偏光手段とを有し、前記偏光手段
の前記第３および第４の方向には、前記光軸の再
配向の変化に応じて、透過光中に複屈折色が誘起
されることを特徴とする特許請求の範囲第７項に
記載の液晶電気光学装置。 １１ 前記液晶は、前記第１の配向状態では第１
の方向に、前記第２の配向状態では第２の方向
に、少なくとも光軸を有し、前記識別手段は、第
３の方向に光を偏光する第１の偏光手段と、第４
の方向に光を偏光する第２の偏光手段とからな
り、前記偏光手段の前記第３および第４の方向に
は前記光軸の再配向の変化に応じて透過光中に複
屈折色が誘起され、前記第１の偏光手段は一方の
側に前記第２の偏光手段は他方の側に配置される
ことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の
液晶電気光学装置。 １２ 一対の基板と、長軸を有する複数の分子か
ら組織された複数の層からなり、前記複数の分子
の長軸がバルク状態で螺旋を形成する強誘電性ス
メクチツク液晶であつて、前記強誘電性スメクチ
ツク液晶が前記螺旋の形成を抑制するに十分小さ
い距離に設定された前記一対の基板の間に配置さ
れ、電界が印加されていないときに複数の異なる
安定状態のうちのいずれか一つに対応した前記分
子長軸の配向状態を生じさせる強誘電性スメクチ
ツク液晶とを有する液晶電気光学装置の製造方法
であつて、前記強誘電性スメクチツク層より高温
の相で複数の層を前記基板の面内において互いに
平行に一方向に配列させる工程と、前記高温の相
から前記強誘電性スメクチツク層に冷却する工程
とを有することを特徴とする液晶電気光学装置の
製造方法。 １３ 前記配列工程は前記基板と平行に磁界を印
加するステツプからなることを特徴とする特許請
求の範囲第１２項に記載の液晶電気光学装置の製
造方法。 １４ 前記配列工程は前記一対の基板を互いにゆ
るやかに平行移動させるステツプからなることを
特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の液晶
電気光学装置の製造方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/110,451 US4367924A (en) | 1980-01-08 | 1980-01-08 | Chiral smectic C or H liquid crystal electro-optical device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56107216A JPS56107216A (en) | 1981-08-26 |
| JPS6322287B2 true JPS6322287B2 (ja) | 1988-05-11 |
Family
ID=22333082
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP80781A Granted JPS56107216A (en) | 1980-01-08 | 1981-01-08 | Liquid crystal electrooptical device and production thereof |
| JP62272902A Expired - Lifetime JP2548749B2 (ja) | 1980-01-08 | 1987-10-28 | マトリックスアドレス表示装置 |
| JP3343478A Expired - Lifetime JP2558405B2 (ja) | 1980-01-08 | 1991-12-25 | グレースケール表示装置 |
Family Applications After (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62272902A Expired - Lifetime JP2548749B2 (ja) | 1980-01-08 | 1987-10-28 | マトリックスアドレス表示装置 |
| JP3343478A Expired - Lifetime JP2558405B2 (ja) | 1980-01-08 | 1991-12-25 | グレースケール表示装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4367924A (ja) |
| JP (3) | JPS56107216A (ja) |
| CH (1) | CH647337A5 (ja) |
Families Citing this family (507)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4840463A (en) * | 1987-08-19 | 1989-06-20 | Clark Noel A | Surface stabilized ferroelectric liquid crystal devices |
| US5083855A (en) * | 1980-01-08 | 1992-01-28 | Clark Noel A | Surface stabilized ferroelectric liquid crystal devices |
| US4563059A (en) * | 1983-01-10 | 1986-01-07 | Clark Noel A | Surface stabilized ferroelectric liquid crystal devices |
| US4367924A (en) * | 1980-01-08 | 1983-01-11 | Clark Noel A | Chiral smectic C or H liquid crystal electro-optical device |
| US4813767A (en) * | 1980-01-08 | 1989-03-21 | Clark Noel A | Surface stabilized ferroelectric liquid crystal devices |
| US4958916A (en) * | 1980-01-08 | 1990-09-25 | Clark Noel A | Surface stabilized ferroelectric liquid crystal devices |
| US5227905A (en) * | 1980-01-08 | 1993-07-13 | Clark Noel A | Surface stabilized ferroelectric liquid crystal devices |
| USRE34950E (en) * | 1980-01-08 | 1995-05-23 | Clark Noel A | Surface stabilized ferroelectric liquid crystal devices with means for aligning LC molecules at Ω(α) from normal to the means |
| USRE34966E (en) * | 1980-01-08 | 1995-06-13 | Clark Noel A | Surface stabilized ferroelectric liquid crystal devices with LC molecules aligned at angle Ω(α) from normal to substrates |
| DE3140898A1 (de) * | 1980-10-20 | 1982-06-24 | Western Electric Co., Inc., 10038 New York, N.Y. | Bistabile fluessigkristall-twistzelle |
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