(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負の誘電異方性を有するネマティックまたはキラルネマティック液晶の層と、
間隔を空けられ、隣接する液晶を配向するようにそれぞれ処理された、液晶層に電界を与える電極その他の手段を担持する二つの格納壁面と、
異なる二つの光学的状態を区別する手段と
を含む液晶装置であって、
一つのセル壁面での配向表面処理が、前記一つのセル壁面に平行な面内の規定された方位の第一配向方向で、液晶のプラナーな、または傾斜した配向を提供すること、
第二のセル壁面での配向表面処理が、隣接する液晶の好ましいホメオトロピックな配向、および隣接する液晶への前記一つのセル壁面に平行な面内の規定された方位の第二配向方向の両方を、液晶分子配列に依存して別々に提供することができること、
第一および第二の方位配向方向が、互いにゼロでない角度をなすこと、
装置が、印加された電界に依存して、液晶材料がツイストおよび低傾斜の非ツイストの分子配列を採用することができるようになっていること
を特徴とする装置。
【請求項２】
二つの方位配向方向が垂直から１０°以内である、請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項３】
第二のセル壁面上の配向表面処理が、回折格子構造およびホメオトロピックな配向処理を含む、請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項４】
第二のセル壁面上の配向表面処理が、こすられたポリマーおよびホメオトロピックな配向処理を含む、請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項５】
第二のセル壁面上の配向表面処理が、異方性光活性ポリマー層を含む、請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項６】
一方の格納壁面上に切替え素子のアクティブマトリックスをさらに含む、請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項７】
異なる二つの光学的状態を区別する手段が、それらの軸が実質的に交差し、二つの方位配向方向に対して平行かつ／または垂直になるように整列された二つの偏光フィルムを含む、請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項８】
異なる二つの光学的状態を区別する手段が、二色染料および一つまたは複数の偏光子を含む、請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項９】
回折格子表面の形状がピクセル間または一つのピクセル内で様々である、請求の範囲第３項に記載の装置。
【請求項１０】
回折格子表面上の溝の方向が一定である、あるいはピクセル間または一つのピクセル内で様々である、請求の範囲第３項に記載の装置。
【請求項１１】
回折格子の各溝の長手方向に垂直な断面の輪郭が非対称である、請求の範囲第３項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、ネマティック液晶装置の配向および切替えに関する。
液晶装置は、通常は、セルの壁面間に含まれた液晶材料の薄い層を含む。壁面上の光学的に透明な電極構造により、この層を横切って電界を印加し、液晶分子を配列し直すことができる。
液晶材料には、それぞれ異なる分子配列を有する、ネマティック、コレステリック、スメクティックの三つのタイプがある。本発明はネマティック材料を使用する装置に関する。
多数のアドレス可能な素子を有するディスプレイを提供するには、一方の壁面上の一連の行電極、およびもう一方のセル壁面上の一連の列電極として電極を作成することが一般的である。これらは、例えばアドレス可能な素子またはピクセルのｘ、ｙマトリックスを形成し、ツイストネマティックタイプの装置では一般に、ｒｍｓ．アドレッシング方法を使用してアドレスされる。
ツイストネマティックおよび相変化装置は、適当な電圧が印加されるとＯＮ状態に切り替わり、印加された電圧がそれより低い電圧レベル以下に落ちると、ＯＦＦに切り替わる。すなわちこれらの装置は単安定である。ツイストネマティックタイプの装置（ＵＳ４５９６４４６のように９０°または２７０°）の場合には、ｒｍｓ．アドレス可能な素子の数は、電圧曲線に対する装置の透過率のしゅん度によって制限される（ＡｌｔおよびＰｌｅｓｃｈｋｏによるＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ  ＥＤ  ｖｏｌ  ＥＤ２１、（１９７４）Ｐ．１４６−１５５に記載）。
ピクセル数を改善する一つの方法は、各ピクセルと隣接する薄膜トランジスタを組み込むことであり、このようなディスプレイは能動切替え素子と呼ばれ、アクティブマトリックスディスプレイなどの切替え素子を含む。
ネマティックタイプの装置の利点は、電圧要件が比較的低いことである。これらは機械的にも安定であり、広い温度動作範囲を有する。これにより、小型かつ携帯可能なバッテリ電力式ディスプレイの構築が可能になる。
上記装置の主な欠点は以下の通りである。９０°ツイストネマティックは、特定の方位方向で高い入射角で装置を見たときにコントラストの低下につながる、不十分な視野特性を有する。さらに、これらの配向でグレースケールの反転が生じる。９０°ツイストネマティックの低いしゅん度は、ツイスト角を１８０°から２７０°に増加させることによって改善することができる。ただしこれは一般に視野特性の改善にはつながらない。両タイプの装置ともに、オン状態とオフ状態の間のネマティックの傾斜の大きな差が、ピクセルキャパシタンスを変化させ、これがその他のピクセルとのクロストーク問題を引き起こす可能性があるという欠点を有する。
本発明によれば、材料または被覆材料中の、通常はネマティックディレクタをホメオトロピックに配向させる方位配向方向からなる表面処理を一つのセル壁面で使用し、ホモジニアス配向を与える配向処理をもう一方のセル壁面で使用することによって、上記の欠点は克服され、液晶材料は負の誘電異方性を有する。この装置は、ＶＣＴ（電圧制御ツイスト装置）構成と呼ばれることもある。これにより、大幅に改善された視野特性で急勾配の光学的応答を得ることができる。さらに、ピクセルが切り替わるときにピクセルキャパシタンスがわずかしか変化せず、これによりアクティブマトリックスのアドレッシングが改善され、ｒｍｓ．アドレッシングでのクロストークが低下することになる。
本発明によれば、液晶装置は、
負の誘電異方性のネマティックまたはキラルネマティック液晶と、
間隔を空けられ、隣接する液晶を配向するようにそれぞれ処理された、液晶層に電界を与える電極その他の手段を担持する二つの格納壁面と、
異なる二つの光学的状態を区別する手段とを含む装置であって、
一つのセル壁面での配向表面処理が、規定された方位の第一配向方向で、液晶のほぼプラナーな、または傾斜した配向を提供すること、
第二のセル壁面での配向表面処理が、隣接する液晶の好ましいほぼホメオトロピックな配向、および隣接する液晶への規定された方位の第二配向方向の両方を、液晶分子配列に依存して別々に提供することができること、
第一および第二の方位配向方向が、互いにゼロでない角度をなすこと、
装置が、印加された電界に依存して、液晶材料がツイストおよびほぼ非ツイストの分子配列を採用することができるようになっていること
を特徴とする装置である。
第一および第二の方位配向方向は、ほぼ垂直、または垂直から１０°以内にすることができる。偏光子の光軸は直交する、または直交の約１０°以内にすることができる。さらに、二つの偏光子をセルに対して回転させ、装置の二つの状態の間の最大のコントラストを得ることができる。
前記の第二のセル壁面での配向は、通常はホメオトロピックな配向を提供する配向処理を、レリーフ型回折格子構造とともに含むことができる。回折格子のプロフィルは対称にも非対称にもすることができ、溝の深さおよび／またはピッチは、一定にすることも、ピクセル間または一つのピクセル内で様々にすることもできる。さらに、回折格子の溝の方向も、一定にすることも、ピクセル間または一つのピクセル内で様々にすることもできる。回折格子の表面は、複数の変調を含むことができる。
前記の第二のセル壁面での配向は、通常はホメオトロピックな配向を提供する配向処理を、こすられたポリマー、またはＭｇＦ2などの蒸着した無機層とともに含むことができる。
前記の第二のセル壁面での規定された方位配向方向は、異方性光活性ポリマー層によって提供することができる。
回折格子は、例えばＭ．Ｃ  Ｈｕｔｌｅｙ、Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｇｒａｔｉｎｇｓ（Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ、Ｌｏｎｄｏｎ  １９８２）ｐ９５−１２５や、Ｆ  Ｈｏｒｎ、Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｗｏｒｌｄ、３３（Ｍａｒｃｈ  １９９３）などのフォトリソグラフィプロセスによって形成された光ポリマーのプロフィル付きの層にすることができる。別法として、Ｍ  Ｔ  Ｇａｌｅ、Ｊ  Ｋａｎｅ  ａｎｄ  Ｋ  Ｋｎｏｐ、Ｊ  Ａｐｐ．Ｐｈｏｔｏ  Ｅｎｇ、４、２、４１（１９７８）のエンボス加工、またはＥ  Ｇ  Ｌｏｅｗｅｎ  ａｎｄ  Ｒ  Ｓ  Ｗｉｌｅｙ、Ｐｒｏｃ  ＳＰＩＥ、８８（１９８７）の線引きによって、あるいはキャリア層からの転写によって二重回折格子を形成することもできる。
平坦な表面は、回折格子、こすられたポリマー、異方性に光重合した光ポリマー、または好ましい方位方向でネマティックディレクタを表面に対してほぼ平行に（または典型的には２〜１５°だけ表面プレティルトして）配向させるその他任意の処理にすることができる。
一方または両方の壁面上の配向は、例えばＭｇＦ2などの斜方蒸着の技術によって形成することができる。
電極は、電極の交差点のｒｍｓ．アドレス可能な素子またはディスプレイピクセルのｘ、ｙマトリックスとして配列された一連の行電極および列電極として形成することができる。通常は、電極は、２０μｍだけ間隔が空けられた、２００μｍの幅である。電極は、行および列ドライバ回路によってアドレスすることができる。
別法として、電極は、例えばｒ−θマトリックスや７個または８個のバーディスプレイなど、その他のディスプレイ形式で配列することもできる。
セル壁面はほぼ剛性のプレートまたはガラスにすることができる。別法として、一方または両方の壁面を、例えばＰＯＬＹＯＬＥＦＩＮやＰＥＴなどのプラスチック材料などのたわみ性材料にすることもできる。
ピクセルには、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）といったアクティブマトリックス素子などの能動切替え素子のアレイによってアドレスすることができる。この場合には、ＴＦＴは一方のセルの表面上に形成され、同一セル壁面上のｘ、ｙ電極によって切り替わる。第二のセル壁面上には、単一のシートまたは共通のプレート電極が形成される。これらｘ、ｙ電極の一つはピクセル形状に成形される。
異なる二つの光学的状態を区別する手段は、偏光子にすることができる。別法として、この手段は、一つまたは二つの偏光子とともに液晶材料中に含まれる、例えば１〜５％の少量の二色染料にすることもできる。代表的な染料は２〜４％のＤ１０２（Ｍｅｒｃｋ）、および約４％のＤ６（Ｍｅｒｃｋ）である。
例えば約３％のＣ１５（Ｍｅｒｃｋ）などの少量のキラルドーパントまたはコレステリック液晶をネマティック液晶材料に付加し、好ましいツイスト方向を与えることもできる。
動作の原理は以下の通りである。セルに電界が印加されると、負のネマティック材料は、セルのほぼ全体の厚さがツイストのないプラナー低傾斜状態になるまで、その傾斜角を減少させる。電界がさらに強くなると、プラナー構成は、液晶がホメオトロピック表面内に含まれる配向方向との相互作用を開始するまで、ホメオトロピック表面に近づく。この配向方向が反対側のプラナー表面の配向方向と平行でない場合には、この相互作用によりツイストが生じることになる。偏光子を適当に配列すれば、このツイストは光の透過率の変化をともない、したがってこの装置は光スイッチとして働く。
交差する偏光子が平行でかつプラナー配向方向に対して垂直に配向された場合には、プラナー非ツイスト（オフ）状態は暗くなる。さらに、どの方向から見てもこの状態は暗くなる。ツイスト（オン）状態は明るくなる。したがってこの表示モードは、視野方向に関わらず高いコントラストを有することになる。また、「オフ」から「オン」への切替えは、液晶の傾斜角の変化を最小限に抑えて起こり、したがってキャパシタンスは大きな変化を経験しない。
例示のみを目的として添付の図面を参照して本発明を説明する。
第１図は、アドレスされる液晶ディスプレイの多重化されたマトリックスの平面図である。
第２図は、第１図のディスプレイの断面図である。
第３図は、ピクセルがピクセル電極から形成された、薄膜トランジスタのマトリックスおよび二組の直交アドレッシング電極を担持する一つのセル壁面の概略図である。
第４図は、第３図のセル壁面とともに使用する、シート電極を有する第二壁面の概略図である。
第５図は、装置の動作原理を示す図である。
第６図は、装置セルの電圧の関数として、透過率（実線）およびキャパシタンス（点線）を示す図である。
第７図は、異なるいくつかの回折格子の溝の深さについての電圧の関数として、装置の透過率を示す図である。
第８図は、深い回折格子の溝を有するセルについての視野配向の関数として、コントラスト比を示す図である。
第９図は、深い回折格子の溝を有するセルについての視野配向の関数として、コントラスト比を示す図である。
第１０図は、液晶材料層の厚さの関数として切替え時間を示す図である。
第１図および第２図のディスプレイは、ガラス壁面３と４の間に含まれるネマティック液晶材料またはピッチの長い（層の厚さの約四倍のピッチ）コレステリック液晶材料の層２から形成された液晶セル１を含む。スペーサリング５は、通常は１〜６μｍ離して壁面を維持する。さらに、同じ寸法の多数のビーズを液晶内に分散させ、正確な壁面の間隔を維持する。例えばＳｎＯ2やＩＴＯなどのストリップ状の行電極６が一方の壁面３上に形成され、同様の列電極７がもう一方の壁面４上に形成される。ｍ行ｎ列の電極では、これは、アドレス可能素子またはピクセルのｍ×ｎマトリックスを形成する。各ピクセルは行および列電極の交差によって形成される。
行ドライバ８は各行電極６に電圧を供給する。同様に列ドライバ９は各列電極７に電圧を供給する。印加電圧の制御は、電源１１から電力を受け、クロック１２からタイミングを受信する制御論理回路１０によって行われる。
セル１の両側には、その偏光軸Ｐが互いにほぼ交差し、後に説明する隣接する壁面３、４上に配向方向Ｒがあればそれに対してほぼ平行な、偏光子１３、１３’が配列されている。さらに、例えば延伸ポリマーの補償層を、液晶層に隣接して付加することもできる。
セル１の後ろに、光源１５とともに部分反射鏡１６を配列することもできる。これらにより、ディスプレイを反射で見ること、および周囲光が薄暗いときに後ろから照明することができる。透過装置ではこの鏡を省略することもできる。
組み立てる前に、セル壁面の一方、例えば壁面３に回折格子構造１７を設け、配向方向およびホメオトロピック配向の両方を与える。もう一方のセル壁面４は表面処理し、好ましい配向方向を有するプラナー表面を与える。
最後に、例えばＥＮ３８（Ｃｈｉｓｓｏ）やＺＬＩ−４７８８（Ｍｅｒｃｋ）などのネマティック材料をセルに充填する。
第３図および第４図は、一つのセル壁面２０が薄膜トランジスタ２１のアレイを担持する、アクティブマトリックスタイプのディスプレイを示す図であり、各薄膜トランジスタはソース線（行）電極２２およびゲート線（列）２３電極の一方にそれぞれ接続され、各ゲート線は各ＴＦＴ２１の一部分となるように延びる延長部２４を有する。ピクセル電極２５は、各ＴＦＴと連動している。ソース電極およびゲート電極の各接合部にある小さな電気絶縁体２６は、ソース電極とゲート電極の間の分離を提供する。ゲート電極に沿って電圧を印加すると、各ピクセル電極２５はそれが連動するソース電極に接続され、それによりピクセル電極の下の材料が充電される。第二のセル壁面２７は、地電位に接続されたシート上の共通電極２８を担持する。第１図の行および列ドライバ８、９は、第３図のソースおよびゲート電極に接続される。
この装置は、選択されたピクセルがＯＦＦピクセルの背景上でオン状態に切り替わる（またはその逆になる）と情報を表示する。ピクセルは、選択されたピクセルのＴＦＴが導通状態に切り替わるとＯＮに切り替わる。これにより連動するピクセル電極２５上に電圧が現れ、これはソース電極２２を地電位に接続しながらＴＦＴをＯＮに切り替えることによって電圧が放電されるまでそのままとなる。ＯＮ状態では、液晶材料、ピクセル電極２５、および共通電極２８は、アースに放電されるまでその電荷を保持するコンデンサを形成し、したがって液晶材料は、切り替わった状態でも切り替わっていない状態でも、適当な一定のキャパシタンスを有することが必要となる。
例１；
壁面３上の回折格子は、１μｍ（０．５μｍの線、０．５μｍの隙間）のピッチでガラスマスク上でクロムを使用する接触フォトリソグラフィによって、Ｓｈｉｐｌｅｙ１８０５フォトレジスト中に作成した。露出時間を調節することで、様々な深さの溝を得ることができる。この場合には、水銀灯光源を０．５ｍＷ／ｃｍ2の強度で使用した。Ｓｈｉｐｌｅｙ  ＭＦ３１９中で現像を１０秒間実行し、その後水ですすいだ。最後に回折格子を深紫外線に露出し、１６０℃で焼付けを行い、液晶中の不溶性を確保した。セルを構築する前に、レシチン溶液で回折格子表面を処理し、ホメオトロピック表面にした。
壁面４上の配向は、ＰＩ３２（Ｃｉｂａ  Ｇｅｉｇｙ）またはポリイミドのこすられた層からなる。この研磨は、配向方向、および例えば２〜１０°の表面プレティルトを両方とも与える。
第５図を参照して動作原理について説明する。
最上表面（Ａ）（壁面４）は、プレティルトしたプラナー配向（ｘ方向）を引き起こす任意の処理にすることができるが、下側表面（Ｂ）（壁面３）は、界面活性剤で被覆された、ホメオトロピック配向を引き起こす回折格子表面である。回折格子の溝はｙ方向を向く。電圧Ｖ＝０では、ハイブリッドディレクタのプロフィルは第５ａ図に示すように存在する。電圧がＶ1に上昇すると、第５ｂ図のように、ネマティックの傾斜（Δ∈＜０）は、ホメオトロピック処理によって高いまま残る回折格子の表面付近を除いて、セルの厚さ全体にわたって低下する。さらに高い電圧（Ｖ2）では、回折格子の溝に非常に近い（またはその内部にある）ネマティックは、第５ｃ図のようにプラナー配向に駆動される。これが生じた後で、表面付近のディレクタは、回折格子１７の方位束縛力を受け、溝の方向（ｙ軸）にしたがってツイストする。このようにしてツイスト構造が形成される。
その透過軸がｘおよびｙ方向に沿った、交差する偏光子の間にセルを配置する（第１図、第２図）ことにより、二つの状態は光学的に区別される。この場合には、Ｖ＝０およびＶ1での構成は黒色になるが、Ｖ2では明るい状態が観察される。
従来のＴＮ構造と同様に、Ｎが整数となる場合に最大透過が得られる。ただし、
0004384262.tif 000002
であり、ここでΔｎはネマティックの複屈折、ｄはセルの隙間、λは動作波長である。同様に、ｘまたはｙ方向のいずれかに沿って平行な偏光子を使用することによって、通常は黒色のモードを得ることができる。
光学コントラストは、Ｖ1とＶ2の間の電圧を使用して得られる。この範囲では、ネマティックディレクタはほぼプラナーであり、したがって黒色および白色ならびに中間のグレーレベルが、改善された対称的な視野角度特性で得られる。回折格子の溝の深さの変動は、ツイスト状態への遷移が起こる電圧に影響を及ぼす。完全なプラナー構造を確保するためには、より高い遷移電圧が好ましい。以下に記述するようにいくつかの実験を実行した。
１００秒間露光することによって形成した回折格子表面を使用して一つのセルを作成した。この１０μｍの厚さのセルにＥＮ３８（Ｃｈｉｓｓｏ）を充填し、光学的観察により、ゼロボルト状態が第５図のように広がっていることが確認された。次いで交差する偏光子の間のセルで瞳応答透過率を測定し、キャパシタンスデータもとった。
第６図（実線）は、Ｖ＝０での透過率が低いことを示す図である。約４Ｖで、電圧は上昇を開始し、これは第５図のＶ＝Ｖ1の構成とＶ＝Ｖ2の構成との間の遷移に対応する。さらに、その結果は、透過率が上昇を開始する前にキャパシタンス（破線）がほぼ完全に飽和していることを明白に示す。したがって、ツイスト変形が起こる前にセルの厚さの大部分はプラナーになっていると結論付けることができる。したがってＶＣＴ中のグレースケールは主に電圧制御ツイストによるものであり、良好な視野特性が得られることになる。データは、キャパシタンスをわずかしか変化させずに光学的切替えが起こることも示す。
次の実験では、様々な露光時間で形成した回折格子を使用していくつかのセルを作成し、溝の深さが切替え応答に与える影響を試験した。セルは５μｍの隙間を有し、ＥＮ３８が充填された。第７図は、これらのセルの光の透過率を、電圧の関数として示す図である。引用した溝の深さは、タッピングモードのＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を使用して測定した。これらの曲線は、光学的しきい値が回折格子の溝の深さに対して非常に敏感であり、溝が深くなると（露光が長くなると）しきい値が低い電圧になることを明らかに示している。全ての場合に、高いコントラストの切替えが得られる（＞２００：１）。電圧しきい値の低い曲線も、通常の９０°のＴＮ装置より急勾配の光学的応答を示す。
この装置の動作は、以下のように考えることができる。上記サンプル中の溝の深さが、セルの隙間（５μｍ）と比較して小さい０．０８５μｍから０．５４μｍの間でのみ変化するので、ツイストしきい値電圧の変化は、回折格子の溝がセル中に延びる範囲に帰するとすることはできず、その代わりに、回折格子表面上でのネマティックの歪みのサイズおよび範囲を考慮する必要がある。
回折格子表面は、
0004384262.tif 000003
（Ｄ．Ｗ．Ｂｅｒｒｅｍａｎ、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．Ｖ．２３、Ｐ．２１５（１９７３））によって与えられる、ネマティックディレクタを回折格子の溝と平行に並べる方位束縛エネルギー（Ｗφ）を与え、ここでａは溝の深さ、Ｌはグレーティングのピッチである。Ｗφは、ｚ方向に無限大まで積分した、単位面積あたりの全エネルギーである。ｚ方向の減衰長さは回折格子のピッチに比例し、回折格子の溝の深さからはほぼ独立している。したがって、ａおよびＬを別々に調節することにより、固定エネルギーおよびその分布を独立して調節することができる。
方程式１は、回折格子表面上にネマティックをプラナー束縛する系で得られた。ＶＣＴセルでは、固定はホメオトロピックであり、したがってＷφはゼロである。Ｗφがゼロでない値になるのは、セルに電界が印加されたときのみであるが、これは、それが回折格子表面付近でディレクタをプラナー配向にするからである。電圧が上昇するにつれて、プラナー配向は回折格子表面に接近し、したがってＷφは増加する。このツイストしきい値は、
0004384262.tif 000004
になると現れ、ここでＷtはツイストしきい値エネルギーである。セルの厚さの大部分にわたってネマティックがプラナーになるまでＷφを小さく保ち、それにより視野特性をより広くするには、より浅い溝の深さまたはより大きな溝のピッチが好ましいことは、前述のことから明らかである。
与えられたデータについて考慮すると、第７図の曲線は、溝の深さからはほぼ独立であることから共通のキャパシタンス曲線（第６図）を共有している。したがって、回折格子の浅い（０．０８５μｍおよび０．１８５μｍ）セルは、光の透過率が上昇を開始するときにはほぼプラナーな構造からなる。したがってそれらは、より深い回折格子で作成されたセルより良好な視野特性を有するものと期待される。視野特性は、浅い溝を有するものおよび深い溝を有するものの二つのＶＣＴセルについて測定した。
第８図は、深い回折格子の溝（０．４μｍ）を有するセルについての視野配向の関数として、コントラスト比を示す図である。コントラストの計算に使用した二つのデータセットは、１５Ｖおよびしきい値電圧で記録したものである。垂直方向には良好な視野特性が観察されるが、水平方向にはコントラストは急速に低下する。実際に約±２０°付近では、コントラストは１０：１未満である。浅い回折格子の溝（０．１μｍ）を有するセルについての第二セットの視野データを第９図に示す。この場合には、視野円錐のほぼ全体が１０：１を超えるコントラストを有し、視野特性ははるかに良好である。第９図および第８図を比較すると、溝の浅いＶＣＴセルからの方が良好な視野特性が得られることが確認される。
ＶＣＴ切替えの応答時間は、セルの厚さの関数として測定した。その結果を第１０図に示す。切替え時間は、０〜１５Ｖのスイッチについて測定した。スイッチオン時間は累乗の指数１．４９４を備え、スイッチオフ時間は累乗の指数２．２４１を有する。これらはそれぞれ、ＴＮ装置中のＯＮおよびＯＦＦ時間の両方について測定した二乗則より小さく、また大きい。室温でＶＣＴについて記録した最速の時間は、２９ｍｓ（ｔON）および１８ｍｓ（ｔOFF）である。これらは通常のＴＮ装置と同様である。
要約すると、上記の結果は、ＶＣＴモードでは、キャパシタンスの変化が低い急勾配の光学的応答、および適当な切替え速度を有する良好な視野特性が提供されることを示す。上記のセルは逆ツイスト転傾を示すが、これらは、少量のキラルドーパントをネマティックに加える、またはホメオトロピックな表面上の溝の方向が、プラナー表面上の束縛方向と直交しないことを確実にすることにより、容易に除去することができる。非対称な溝のプロフィルまたは複数の変調を含む表面を使用することにより、良好な視野特性で最も急勾配の光学的応答を達成するように回折格子のプロフィルを最適化することができる。試験により、溝のプロフィルが大きく非対称であることにより、溝の深さおよびピッチが上述のセルと同様であっても、全体としてツイストしきい値が抑制されることが示された。
ａおよびＬの代表的な値は、それぞれ約０．０５μｍから５μｍの範囲中の０．３μｍ、および０．１０μｍから１０μｍの範囲中の１．０μｍである。
例２；
ホメオトロピック表面が界面活性剤で被覆されたこすられたポリマーであるＶＣＴ装置を作成することもできる。このような一つの装置を、以下のように作成した。ポリイミド材料ＡＬ５４１７（ＪＳＲ）を、ＩＴＯ被覆したガラス上にスピンコーティングさせ、１８０℃で一時間焼付けを行い、こすった。次にレシチン溶液（イソプロパノール中の０．１重量％）をポリイミド表面上に配置し、６０秒間そのままにした後にスピンによって除去する。次いでこの表面を、反対側の表面がレシチン処理をしていないこすられたポリイミド（ＡＬ５４１７）となるセルに構築する。研磨方向は互いに直交し、セルの厚さは６μｍであった。このセルに等方性位相でＥＮ３８（Ｃｈｉｓｓｏ）を充填し、その後室温まで冷却した。
セルは、こすった方向に沿って交差する偏光子に対して位置決めした。電圧を印加しても、電圧が６．５Ｖに達するまで透過率は低いままである。６．５Ｖを超えると、透過率は上昇し、最終的に約１５Ｖで飽和した。このセルは、良好な視野角度を有することが分かり、また６．５Ｖより上ではわずかなキャパシタンスの変化しか示さない。
【図１】
0004384262.tif 000005
【図２】
0004384262.tif 000006
【図３】
0004384262.tif 000007
【図４】
0004384262.tif 000008
【図５（ａ）】
0004384262.tif 000009
【図５（ｂ）】
0004384262.tif 000010
【図５（ｃ）】
0004384262.tif 000011
【図６】
0004384262.tif 000012
【図７】
0004384262.tif 000013
【図８】
0004384262.tif 000014
【図９】
0004384262.tif 000015
【図１０】
0004384262.tif 000016