JPS60156043A - カイラルスメクティック液晶素子 - Google Patents
カイラルスメクティック液晶素子Info
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- JPS60156043A JPS60156043A JP59010502A JP1050284A JPS60156043A JP S60156043 A JPS60156043 A JP S60156043A JP 59010502 A JP59010502 A JP 59010502A JP 1050284 A JP1050284 A JP 1050284A JP S60156043 A JPS60156043 A JP S60156043A
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- G02F1/139—Devices 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
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- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
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- G02F1/133711—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films
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- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1339—Gaskets; Spacers; Sealing of cells
- G02F1/13394—Gaskets; Spacers; Sealing of cells spacers regularly patterned on the cell subtrate, e.g. walls, pillars
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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。
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、液晶表示素子や液晶−光シャッタ等で用いる
液晶素子に関し、更に詳しくは液晶分子の初期配向状態
を改善することにより、表示ならびに駆動特性を改善し
た液晶素子に関するものである。
液晶素子に関し、更に詳しくは液晶分子の初期配向状態
を改善することにより、表示ならびに駆動特性を改善し
た液晶素子に関するものである。
従来より、走査電極群と信号電極群をマトリクス状に構
成し、ぞの電極間に液晶化合物を充填し多数の画素を形
成して、画像或いは情報の表示を行う液晶表示素子は、
よく知られている。
成し、ぞの電極間に液晶化合物を充填し多数の画素を形
成して、画像或いは情報の表示を行う液晶表示素子は、
よく知られている。
この表示素子の駆動法としては、走査１ｉＷ４群に順次
周期的にアドレス信号を選択印加し、信号電極群には所
定の情報信号をアドレス信号と同期させて並列的に選択
印加する時分割駆動が採用されているが、この表示素子
及びその駆動法には以下に述べる如き致命的とも言える
大きな欠点がある。
周期的にアドレス信号を選択印加し、信号電極群には所
定の情報信号をアドレス信号と同期させて並列的に選択
印加する時分割駆動が採用されているが、この表示素子
及びその駆動法には以下に述べる如き致命的とも言える
大きな欠点がある。
即ち、画素密度を高く、或いは画面を大きくするのが難
しいことである。従来の液晶の中で応答速度が比較的高
く、シかも消費電力が小さいことから、表示素子として
実用に供されてるのは殆んどが、例えばＭ、５ｃｈａｄ
ｔとＷ、Ｈｅ１ｆｒｉｃｈ著” Ａｐｐｌ ｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ” Ｖｏ、 １８ 、Ｎ
ｏ 、 ４（１９７１，２、１５）、Ｐ、 １２７〜１
２８の” Ｖｏｌｔａｇｅ −Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ０
ｐｔｉｃａｌ Ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａ Ｔｗｉｓ
ｔｅｄＮｅｎ、ａｔｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａ
ｌ ” に示されたＴＮ（ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔ
ｉｃ ）型の液晶を用いたものであり、この型の液晶は
、無電界状態で正の誘電異方性をもつネマチック液晶の
分子が液晶層厚方向で捩れた構造（ヘリカル構造）を形
成し、両電極面でこの液晶の分子が平行に配列した構造
を形成している。一方、電界印加状態では、正の誘ｉ！
！異方性をもつネマチック液晶が電界方向に配列し、こ
の結果光学変調を起すことができる。この型の液晶を用
いてマトリクス電極構造によって表示素子を構成した場
合、走査電極と信号電極が共に選択される領域（選択点
）には、液晶分子を電極面に垂直に配列させるに要する
闇値以上の電圧が印加され、走査電極と信号ｉｔ極が共
に選択されない領域（非選択点）には電圧は印加されず
、したがって液晶分子は電極面に対して並行な安定配列
を保っている。このような液晶セルの上下に互いにクロ
スニフル関係にある直線偏光子を配置することにより、
選択点では光が透過せず、非選択点では光が透過するた
め、画像素子とすることが可能となる。
しいことである。従来の液晶の中で応答速度が比較的高
く、シかも消費電力が小さいことから、表示素子として
実用に供されてるのは殆んどが、例えばＭ、５ｃｈａｄ
ｔとＷ、Ｈｅ１ｆｒｉｃｈ著” Ａｐｐｌ ｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ” Ｖｏ、 １８ 、Ｎ
ｏ 、 ４（１９７１，２、１５）、Ｐ、 １２７〜１
２８の” Ｖｏｌｔａｇｅ −Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ０
ｐｔｉｃａｌ Ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａ Ｔｗｉｓ
ｔｅｄＮｅｎ、ａｔｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａ
ｌ ” に示されたＴＮ（ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔ
ｉｃ ）型の液晶を用いたものであり、この型の液晶は
、無電界状態で正の誘電異方性をもつネマチック液晶の
分子が液晶層厚方向で捩れた構造（ヘリカル構造）を形
成し、両電極面でこの液晶の分子が平行に配列した構造
を形成している。一方、電界印加状態では、正の誘ｉ！
！異方性をもつネマチック液晶が電界方向に配列し、こ
の結果光学変調を起すことができる。この型の液晶を用
いてマトリクス電極構造によって表示素子を構成した場
合、走査電極と信号電極が共に選択される領域（選択点
）には、液晶分子を電極面に垂直に配列させるに要する
闇値以上の電圧が印加され、走査電極と信号ｉｔ極が共
に選択されない領域（非選択点）には電圧は印加されず
、したがって液晶分子は電極面に対して並行な安定配列
を保っている。このような液晶セルの上下に互いにクロ
スニフル関係にある直線偏光子を配置することにより、
選択点では光が透過せず、非選択点では光が透過するた
め、画像素子とすることが可能となる。
然し乍ら、マトリクス電極構造を構成した場合には、走
査電極が選択され、信号電極が選択されない領域、或い
は走査電極が選択されず、信号電極が選択される領域（
所謂“半選択点”）にも有限に電界がかかつてしまう。
査電極が選択され、信号電極が選択されない領域、或い
は走査電極が選択されず、信号電極が選択される領域（
所謂“半選択点”）にも有限に電界がかかつてしまう。
選択点にかかる電圧と、半選択点にかかる電圧の差が充
分に大きく、液晶分子を電界に垂直に配列させるのに要
する電圧閾値がこの中間の電圧値に設定されるならば、
表示素子は正常に動作するわけであるが、走査線数（Ｎ
）を増やして行った場合、画面全体（１７レーム）を走
査す４間に一つの選択点に有効な電界がかかつている時
間（ｄｕｔｙ比）が１／Ｎの割合で減少してしまう。こ
のために、くり返し走査を行った場合の選択点と非選択
点にかかる実効値としての電圧差は、走査線数が増えれ
ば増える程小さくなり、結果的には画像フントラストの
低下やクロストークが避は難い欠点となっている。この
ような現象は、双安定性を有さない液晶（電極面に対し
、液晶分子が水平に配向しているのが安定状態であり、
電界が有効に印加されている間のみ垂直に配向する）を
時間的蓄積効果を利用して駆動する（即ち、繰り返し走
査する）ときに生ずる本質的には避は難い問題点である
。この点を改良するために、電圧平均化法、２周波駆動
法や、多重マトリクス法等が既に提案されているが、い
ずれの方法でも不充分であり、表示素子の大画面化や高
密度化は、走査線数が充分に増やせないことによって頭
打ちになっているのが現状である。
分に大きく、液晶分子を電界に垂直に配列させるのに要
する電圧閾値がこの中間の電圧値に設定されるならば、
表示素子は正常に動作するわけであるが、走査線数（Ｎ
）を増やして行った場合、画面全体（１７レーム）を走
査す４間に一つの選択点に有効な電界がかかつている時
間（ｄｕｔｙ比）が１／Ｎの割合で減少してしまう。こ
のために、くり返し走査を行った場合の選択点と非選択
点にかかる実効値としての電圧差は、走査線数が増えれ
ば増える程小さくなり、結果的には画像フントラストの
低下やクロストークが避は難い欠点となっている。この
ような現象は、双安定性を有さない液晶（電極面に対し
、液晶分子が水平に配向しているのが安定状態であり、
電界が有効に印加されている間のみ垂直に配向する）を
時間的蓄積効果を利用して駆動する（即ち、繰り返し走
査する）ときに生ずる本質的には避は難い問題点である
。この点を改良するために、電圧平均化法、２周波駆動
法や、多重マトリクス法等が既に提案されているが、い
ずれの方法でも不充分であり、表示素子の大画面化や高
密度化は、走査線数が充分に増やせないことによって頭
打ちになっているのが現状である。
一方、プリンタ分野を眺めて見るに、電気信号を入力と
じて一一ド・ビーを得る手段として、 １画素密度の点
からもスピードの点からも電気画像信号を光の形で電子
写真感光体に与えるレーザービー４プリンタ（ＬＢＰ）
が現在最も優れている。ところがＬＢＰには、 １、 プリンタとしての装置が大型になる；２、 ポリ
ゴンスキャナの様な高速の駆動部分があり騒音が発生し
、また厳しい機械的精度が要求される；など の欠点がある−０この様な欠点を解消すべく電気信号を
光信号に変換する素子として、液晶シャッターアレイが
提案されている。ところが、液晶シャッタアレイを用い
て画素信号を与える場合、たとえば２１０囮の長さの中
に画素信号を１６ ｄｏｔ ／ ’Ｈ１ｌｔの割合で書
き込むためには、３０００個以上の信号発生部を有して
いなければならず、。
じて一一ド・ビーを得る手段として、 １画素密度の点
からもスピードの点からも電気画像信号を光の形で電子
写真感光体に与えるレーザービー４プリンタ（ＬＢＰ）
が現在最も優れている。ところがＬＢＰには、 １、 プリンタとしての装置が大型になる；２、 ポリ
ゴンスキャナの様な高速の駆動部分があり騒音が発生し
、また厳しい機械的精度が要求される；など の欠点がある−０この様な欠点を解消すべく電気信号を
光信号に変換する素子として、液晶シャッターアレイが
提案されている。ところが、液晶シャッタアレイを用い
て画素信号を与える場合、たとえば２１０囮の長さの中
に画素信号を１６ ｄｏｔ ／ ’Ｈ１ｌｔの割合で書
き込むためには、３０００個以上の信号発生部を有して
いなければならず、。
それぞれに独立した信号を与えるためには、元来それぞ
れの信号発生部会てに信号を送るリード線・を配線しな
ければならず、製作上困難であった。
れの信号発生部会てに信号を送るリード線・を配線しな
ければならず、製作上困難であった。
そのため、ＩＬＩＮＥ（ライン）分の画素信号を数行に
分割された信号発生部により、時分割して与える試みが
なされている。この様にすれば、信号を与える電極を、
複数の信号発生部に対して共通にすることができ、実質
配線を大幅に軽減することができるからである。ところ
が、この場合通常行われているように双安定性を有さな
い液晶を用いて行数（Ｎ）を増して行くと、信号ＯＮの
時間が実質的に１／Ｎとなり感光体上で得られる光量が
減少してしまったり、クロストークの問題が生ずるとい
う難点がある。
分割された信号発生部により、時分割して与える試みが
なされている。この様にすれば、信号を与える電極を、
複数の信号発生部に対して共通にすることができ、実質
配線を大幅に軽減することができるからである。ところ
が、この場合通常行われているように双安定性を有さな
い液晶を用いて行数（Ｎ）を増して行くと、信号ＯＮの
時間が実質的に１／Ｎとなり感光体上で得られる光量が
減少してしまったり、クロストークの問題が生ずるとい
う難点がある。
このような従来型の液晶素子の欠点を改善するものとし
て、双安定性を有する液晶素子の使用が、Ｃ１ａｒｋお
よびＬａｇｅｒｗａｌ １により提案されている（特開
昭５６−１０７２１６号公報、米国特許第４３６７９２
４号明細書等）。双安定性液晶としては、一般に、カイ
ラルスメクテイツクＣ相（ＳｍＣ＊）又はＨ相（ＳｍＨ
＊）を有する強誘電性液晶が用いられる。この液晶は電
界に対して第１の光学的安定状態と第２の光学安定状態
からなる双安定状態を有し、従って前述のＴＮ型の液晶
で用いられた光学変調素子とは興なり、例えば一方の電
界ベクトルに対して第１の光学的安定状態に液晶が配向
し、他方の電界ベクトルに対しては第２の光学的安定状
態に液晶が配向される。またこの型の液晶は、加えられ
る電界に応答して、極めて速やかに上記２つの安定状態
のいずれかを取り、且つ電界の印加のないときはその状
態を維持する性質を有する。このような性質を利用する
ことにより、上述した従来のＴＮｇ素子の問題点の多く
に対して、かなり本質的な改善が得られる。この点は、
本発明と関連して、以下に、更に詳細に説明する。しか
しながら、この双安定性を有する液晶を用いる光学変調
素子が所定の駆動特性を発揮するためには、一対の平行
基板間に配置される液晶が、電界の印加状態とは無関係
に、上記２つの安定状態の間での変換が効果的に起るよ
うな分子配列状態にあることが必要である。たとえばＳ
ｍＣ＊またはＳｍＨ＊相を有する強誘電性液晶について
は、ＳｍＣまたは８ ｍＨ＊相を有する液晶１分子層が
基板面に対して垂直で、したがって液晶分子軸が基板面
にほぼ平行に配列した領域（モノドメイン）が形成され
る必要がある。しかしながら〜従来の双安定性を有する
液晶を用いる光学変調素子においては、このようなモノ
ドメイン構造を有する液晶の配向状態が、必ずしも満足
に形成されなかったために、充分な特性が得られなかっ
たのが実情である。
て、双安定性を有する液晶素子の使用が、Ｃ１ａｒｋお
よびＬａｇｅｒｗａｌ １により提案されている（特開
昭５６−１０７２１６号公報、米国特許第４３６７９２
４号明細書等）。双安定性液晶としては、一般に、カイ
ラルスメクテイツクＣ相（ＳｍＣ＊）又はＨ相（ＳｍＨ
＊）を有する強誘電性液晶が用いられる。この液晶は電
界に対して第１の光学的安定状態と第２の光学安定状態
からなる双安定状態を有し、従って前述のＴＮ型の液晶
で用いられた光学変調素子とは興なり、例えば一方の電
界ベクトルに対して第１の光学的安定状態に液晶が配向
し、他方の電界ベクトルに対しては第２の光学的安定状
態に液晶が配向される。またこの型の液晶は、加えられ
る電界に応答して、極めて速やかに上記２つの安定状態
のいずれかを取り、且つ電界の印加のないときはその状
態を維持する性質を有する。このような性質を利用する
ことにより、上述した従来のＴＮｇ素子の問題点の多く
に対して、かなり本質的な改善が得られる。この点は、
本発明と関連して、以下に、更に詳細に説明する。しか
しながら、この双安定性を有する液晶を用いる光学変調
素子が所定の駆動特性を発揮するためには、一対の平行
基板間に配置される液晶が、電界の印加状態とは無関係
に、上記２つの安定状態の間での変換が効果的に起るよ
うな分子配列状態にあることが必要である。たとえばＳ
ｍＣ＊またはＳｍＨ＊相を有する強誘電性液晶について
は、ＳｍＣまたは８ ｍＨ＊相を有する液晶１分子層が
基板面に対して垂直で、したがって液晶分子軸が基板面
にほぼ平行に配列した領域（モノドメイン）が形成され
る必要がある。しかしながら〜従来の双安定性を有する
液晶を用いる光学変調素子においては、このようなモノ
ドメイン構造を有する液晶の配向状態が、必ずしも満足
に形成されなかったために、充分な特性が得られなかっ
たのが実情である。
たとえば、このような配向状態を与えるために、磁界を
印加する方法、せん断力を印加する方法、などが提案さ
れている。しかしながら、これらは、いずれも必ずしも
満足すべき結果を与えるものではなかった。たとえば、
磁界を印加する方法は、大規模な装置を要求するととも
に作動特性の良好な薄層セルとは両立しがたいという姉
点かあり、また、せん断力を印加する方法は、セルを作
成後に液晶を注入する方法と両立しないという難点があ
る。
印加する方法、せん断力を印加する方法、などが提案さ
れている。しかしながら、これらは、いずれも必ずしも
満足すべき結果を与えるものではなかった。たとえば、
磁界を印加する方法は、大規模な装置を要求するととも
に作動特性の良好な薄層セルとは両立しがたいという姉
点かあり、また、せん断力を印加する方法は、セルを作
成後に液晶を注入する方法と両立しないという難点があ
る。
本発明の主要な目的は、上述した事情に鑑み高速応答性
、高密度画素と大面積を有する表示 １素子、あるいは
高速度のシャッタスピードを有する光学シャッタ等とし
て潜在的な適性を有する双安定性を有する液晶を使用す
る光学変調素子において、従来問題であったモノドメイ
ン形成性ないしは初期配向性を改善することにより、そ
の特性を充分に発揮させ得る液晶の配向制御法を提供す
ることにある。
、高密度画素と大面積を有する表示 １素子、あるいは
高速度のシャッタスピードを有する光学シャッタ等とし
て潜在的な適性を有する双安定性を有する液晶を使用す
る光学変調素子において、従来問題であったモノドメイ
ン形成性ないしは初期配向性を改善することにより、そ
の特性を充分に発揮させ得る液晶の配向制御法を提供す
ることにある。
本発明者らは、上述の目的で更に研究した結果、とくに
コレステリック相よりスメクテイツク相例えばＳｍＡ（
スメクテイタク人）等の低温状態へ移行する降温過程に
於ける配向性に着目したところ、高温側のコレステリッ
ク相より、スメクテイツク相へ相転移する場合、液晶と
界面で接する基板の面に液晶の分子軸方向を優先して一
方向に配列させる効果を付与することにより、例えばＳ
ｍＡの液晶分子が一方向に配列したモノドメインを形成
することができ、この結果液晶の双安定性に基づく素子
の作動特性と液晶層のモノドメイン性を両立し得る構造
の液晶素子が得られることを見い出した。一本発明は、
前述の知見に基づくものであり、すなわち本発明の液晶
素子は一対の基板間に、スメクテイツク相より高温側の
時にコレステリック相を示すととも・に降温過程でコレ
ステリック相からスメクテイツク相に相転移を生じる液
晶で、且つ所定温度でカイラルスメクテイツクＣ相（ａ
ｍＣ＊）又はＨ相（ＳｍＨ＊）を示す液晶を封入したセ
ル構造をなし、前記一対の基板のうち少なくとも一方の
基板の面が界面で接する液晶の分子軸方向を優先して一
方向に配列させる効果を有していることを特徴としてい
る。
コレステリック相よりスメクテイツク相例えばＳｍＡ（
スメクテイタク人）等の低温状態へ移行する降温過程に
於ける配向性に着目したところ、高温側のコレステリッ
ク相より、スメクテイツク相へ相転移する場合、液晶と
界面で接する基板の面に液晶の分子軸方向を優先して一
方向に配列させる効果を付与することにより、例えばＳ
ｍＡの液晶分子が一方向に配列したモノドメインを形成
することができ、この結果液晶の双安定性に基づく素子
の作動特性と液晶層のモノドメイン性を両立し得る構造
の液晶素子が得られることを見い出した。一本発明は、
前述の知見に基づくものであり、すなわち本発明の液晶
素子は一対の基板間に、スメクテイツク相より高温側の
時にコレステリック相を示すととも・に降温過程でコレ
ステリック相からスメクテイツク相に相転移を生じる液
晶で、且つ所定温度でカイラルスメクテイツクＣ相（ａ
ｍＣ＊）又はＨ相（ＳｍＨ＊）を示す液晶を封入したセ
ル構造をなし、前記一対の基板のうち少なくとも一方の
基板の面が界面で接する液晶の分子軸方向を優先して一
方向に配列させる効果を有していることを特徴としてい
る。
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を更に詳
細に説明する。
細に説明する。
本発明で用いる液晶材料として、特に適・したものは、
カイラルスメクテイツク液晶であって、強誘電性を有す
るものである。具体的にはカイラルスメクテイツクＣ相
（ＳｍＣ）又はＨ相（ＳｍＨ’）を有する液晶を用いる
ことができる。
カイラルスメクテイツク液晶であって、強誘電性を有す
るものである。具体的にはカイラルスメクテイツクＣ相
（ＳｍＣ）又はＨ相（ＳｍＨ’）を有する液晶を用いる
ことができる。
しかも、本発明の液晶素子で用いるカイラルスメクテイ
ツク液晶は、スメクテイツク相より高温側でコレステリ
ック相を示すもので、具体的には 液晶層 Ｏ これらの材料を用いて素子を構成する場合、液晶化合物
がＳｍＣ＊相又はＳ ｍＨ＊相となるような温度状態に
保持する為、必要に応じて素子をヒーターが埋め込まれ
た銅ブロック等により支持することができる。
ツク液晶は、スメクテイツク相より高温側でコレステリ
ック相を示すもので、具体的には 液晶層 Ｏ これらの材料を用いて素子を構成する場合、液晶化合物
がＳｍＣ＊相又はＳ ｍＨ＊相となるような温度状態に
保持する為、必要に応じて素子をヒーターが埋め込まれ
た銅ブロック等により支持することができる。
第１図は、強誘電性液晶の動作説明のために、セルの例
を模式的に描いたものである。１１と、１ｒは、Ｉｎ、
０３、ＳｎＯ，あるいはＩ ＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉ
ｎ ０ｘｉｄｅ ）等の薄膜からなる透明電極で被覆さ
れた基板（ガラス板）であり、その間に液晶分子層１２
がガラス面に垂直になるよう配向したＳｍＣ＊相又はＳ
ｍＨ＊相の液晶が封入されている。太線で示した線１
３が液晶分子を表わしており、この液晶分子１３はその
分子に直交した方向に双極子モーメント（Ｐ工）１４を
有している。基板１１と１１′上の電極間に一定の閾値
以上の電圧を印加すると、液晶分子１３のらせん構造が
ほどけ、双極子モーメン）（Ｐ工）１４がすべて電界方
向に向くよう、液晶分子１３は配向方向を変えることが
できる。液晶分子１３は、細長い形状を有しており、そ
の長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従って例
えばガラス面の上下に互いにクロスニコルの偏光子を置
けば、電圧印加極性によって光学特性が変わる液晶光学
変調素子となることは、容易に理解される。
を模式的に描いたものである。１１と、１ｒは、Ｉｎ、
０３、ＳｎＯ，あるいはＩ ＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉ
ｎ ０ｘｉｄｅ ）等の薄膜からなる透明電極で被覆さ
れた基板（ガラス板）であり、その間に液晶分子層１２
がガラス面に垂直になるよう配向したＳｍＣ＊相又はＳ
ｍＨ＊相の液晶が封入されている。太線で示した線１
３が液晶分子を表わしており、この液晶分子１３はその
分子に直交した方向に双極子モーメント（Ｐ工）１４を
有している。基板１１と１１′上の電極間に一定の閾値
以上の電圧を印加すると、液晶分子１３のらせん構造が
ほどけ、双極子モーメン）（Ｐ工）１４がすべて電界方
向に向くよう、液晶分子１３は配向方向を変えることが
できる。液晶分子１３は、細長い形状を有しており、そ
の長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従って例
えばガラス面の上下に互いにクロスニコルの偏光子を置
けば、電圧印加極性によって光学特性が変わる液晶光学
変調素子となることは、容易に理解される。
本発明の光学変調素子で好ましく用いられる液晶セルは
、その厚さを充分に薄く（例えば１０μ以下）すること
ができる。このように液晶層が薄くなるにしたがい、第
２図に示すように電界を印加していない状態でも液晶分
子のらせん構造がほどけ、非らせん構造となり、その双
極子モーメントＰまたはＰ′は上向き（２４）又は下向
き（２４’）のどちらかの状態をとる。このようなセル
に、第２図に示す如く一定の閾値以上の極性の異る電界
Ｅ又はＥ′を電圧印加手段２１と２１′により付与する
と、双極子モーメントは、電界Ｅ又はＥ′の電界ベクト
ルに対応して上向き２４又は下向き２４′と向きを変え
、それに応じて液晶分子は、第１の安定状態２３かある
いは第２の安定状態２３′の何れか一方に配向する。
、その厚さを充分に薄く（例えば１０μ以下）すること
ができる。このように液晶層が薄くなるにしたがい、第
２図に示すように電界を印加していない状態でも液晶分
子のらせん構造がほどけ、非らせん構造となり、その双
極子モーメントＰまたはＰ′は上向き（２４）又は下向
き（２４’）のどちらかの状態をとる。このようなセル
に、第２図に示す如く一定の閾値以上の極性の異る電界
Ｅ又はＥ′を電圧印加手段２１と２１′により付与する
と、双極子モーメントは、電界Ｅ又はＥ′の電界ベクト
ルに対応して上向き２４又は下向き２４′と向きを変え
、それに応じて液晶分子は、第１の安定状態２３かある
いは第２の安定状態２３′の何れか一方に配向する。
このような強誘電性を光学変調素子として用いることの
利点は、先にも述べたが２つある。
利点は、先にも述べたが２つある。
その第１は、応答速度が極めて速いことであり、第２は
液晶分子の配向が双安定性を有することである。第２の
点を、例えば第２図によって更に説明すると、電界Ｅを
印加すると液晶分子は第１の安定状態２３に配向するが
、この状態は電界を切っても安定である。又、逆向きの
電界Ｅ′を印加すると、液晶分子は第２の安定状態２３
′に配向してその分子の向きを変えるが、やはり電界を
切ってもこの状態に留っている。又、与える電界Ｅが一
定の閾値を越えない限り、それぞれの配向状態にやはり
維持されている。このような応答速度の速さと、双安定
性が有効に実現されるにはセルとしては出来るだけ薄い
方が好ましい。
液晶分子の配向が双安定性を有することである。第２の
点を、例えば第２図によって更に説明すると、電界Ｅを
印加すると液晶分子は第１の安定状態２３に配向するが
、この状態は電界を切っても安定である。又、逆向きの
電界Ｅ′を印加すると、液晶分子は第２の安定状態２３
′に配向してその分子の向きを変えるが、やはり電界を
切ってもこの状態に留っている。又、与える電界Ｅが一
定の閾値を越えない限り、それぞれの配向状態にやはり
維持されている。このような応答速度の速さと、双安定
性が有効に実現されるにはセルとしては出来るだけ薄い
方が好ましい。
この様な強誘電性を有する液晶で素子を形成するに当た
って最も問題となるのは、先にも述べたように、ＳｍＣ
＊相又はＳ ｍＨ＊相を有する層が基板面に対して垂直
に配列し且つ液晶分子が基板面に略平行に配向した、モ
ノドメイン性の高いセルを形成することが困蝋なことで
あり、この点に解決を与えることが本発明の主要な目的
である。
って最も問題となるのは、先にも述べたように、ＳｍＣ
＊相又はＳ ｍＨ＊相を有する層が基板面に対して垂直
に配列し且つ液晶分子が基板面に略平行に配向した、モ
ノドメイン性の高いセルを形成することが困蝋なことで
あり、この点に解決を与えることが本発明の主要な目的
である。
第３図（Ａ）と（Ｂ）は、本発明の液晶素子の一実施例
を示している。第３図（Ａ）は、本発明の液晶素子の平
面図で、第３図（Ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図である。
を示している。第３図（Ａ）は、本発明の液晶素子の平
面図で、第３図（Ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図である。
第３図で示すセル構造体１００は、ガラス板又はプラス
チック板などからなる一対の基板１０１と１ｏｒをスペ
ーサ１０４で所定の間隔に保持され、この一対の基板を
シーリングするために接着剤１０６で接着したセル構造
を有しており、さらに基板１０１の上には複数の透明電
極１０２からなる電極群（例えば、マトリクス電極構造
のうちの走査電圧印加用電極群）が例えば帯状パターン
などの所定パターンで形成されている。
チック板などからなる一対の基板１０１と１ｏｒをスペ
ーサ１０４で所定の間隔に保持され、この一対の基板を
シーリングするために接着剤１０６で接着したセル構造
を有しており、さらに基板１０１の上には複数の透明電
極１０２からなる電極群（例えば、マトリクス電極構造
のうちの走査電圧印加用電極群）が例えば帯状パターン
などの所定パターンで形成されている。
基板１０ｒの上には前述の透明電極１０２と交差させた
複数の透明電極１０２′からなる電極群（例えば、マト
リクス電極構造のうちの信号電圧印加用電極群）が形成
されている。
複数の透明電極１０２′からなる電極群（例えば、マト
リクス電極構造のうちの信号電圧印加用電極群）が形成
されている。
この様な透明電極１０２′を設けた基板１０ｒには、例
えば、−酸化硅素、二酸化硅素、酸化アルミニウム、ジ
ルコニア、フッ化マグネシウ４、酸化セリウム、フッ化
セリウム、シリコン窒化物、シリコン炭化物、ホウ素窒
化物などの無機絶縁物質やポリビニルアルコール、ボリ
イミ ド、ポリアミ ドイミ ド、ポリエステルイミ
ド、ポリパラキシレリン、ポリエステル、ポリカーボネ
ート、ポリビニルアセタール、ポリ［化ビニル、ポリア
ミド、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、
エリア樹脂やアクリル樹脂などの有機絶縁物質を用いて
被膜形成した配向制御膜１０５を設けることができる。
えば、−酸化硅素、二酸化硅素、酸化アルミニウム、ジ
ルコニア、フッ化マグネシウ４、酸化セリウム、フッ化
セリウム、シリコン窒化物、シリコン炭化物、ホウ素窒
化物などの無機絶縁物質やポリビニルアルコール、ボリ
イミ ド、ポリアミ ドイミ ド、ポリエステルイミ
ド、ポリパラキシレリン、ポリエステル、ポリカーボネ
ート、ポリビニルアセタール、ポリ［化ビニル、ポリア
ミド、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、
エリア樹脂やアクリル樹脂などの有機絶縁物質を用いて
被膜形成した配向制御膜１０５を設けることができる。
この配向制御膜１０５は、前述の如き無ｍ絶縁物質又は
有機絶縁物質を被膜形成した後に、その表面をビロード
、布や紙で一方向に摺擦（ラビング）することによって
得られる。
有機絶縁物質を被膜形成した後に、その表面をビロード
、布や紙で一方向に摺擦（ラビング）することによって
得られる。
本発明の別の好ましい具体例では、８ｉ０や １８ｉ０
２などの無機絶縁物質を基板１０１′の上に斜め蒸着法
によって被膜形成することによって、配向制御膜１０５
を得ることができる。
２などの無機絶縁物質を基板１０１′の上に斜め蒸着法
によって被膜形成することによって、配向制御膜１０５
を得ることができる。
第５図に示された装置に於いてベルジャニ５０１ ・は
ｇ＆出口５０５を有する絶縁基板５０３上に載置され、
前記吸出口５０５から伸びる（図示されていない）真空
ポンプによりペルジャー５０１が真空にされる。タング
ステン製又はモリブデン製のるつぼ５０７はペルジャー
５０１の内部及び底部に配置され、るつぼ５０７には数
グラムの８ｉ０ＳＳｉ０２、ＭｇＦ２などの結晶５０８
が載置される。るつぼ５０７は下方の２つのアーム５０
７ａ、５０７ｂを有し、前記アームは夫々導線５０９．
５１０に接続される。電源５０６及びスイッチ５０４が
ペルジャー５０１の外部導線５０９．５１０間に直列に
接続される。基板５０２はペルジャー５０１の内部でる
つぼ５０７の真上にペルジャー５０１の垂直軸に対しθ
の角度を成して配置される。
ｇ＆出口５０５を有する絶縁基板５０３上に載置され、
前記吸出口５０５から伸びる（図示されていない）真空
ポンプによりペルジャー５０１が真空にされる。タング
ステン製又はモリブデン製のるつぼ５０７はペルジャー
５０１の内部及び底部に配置され、るつぼ５０７には数
グラムの８ｉ０ＳＳｉ０２、ＭｇＦ２などの結晶５０８
が載置される。るつぼ５０７は下方の２つのアーム５０
７ａ、５０７ｂを有し、前記アームは夫々導線５０９．
５１０に接続される。電源５０６及びスイッチ５０４が
ペルジャー５０１の外部導線５０９．５１０間に直列に
接続される。基板５０２はペルジャー５０１の内部でる
つぼ５０７の真上にペルジャー５０１の垂直軸に対しθ
の角度を成して配置される。
スイッチ５０４が開放されると、ペルジャー５０１はま
ず約１０’ｍｉＨｇ圧の真空状態にされ、次にスイッチ
５０４が閉じられて、るつぼ５０７が適温で白熱して結
晶５０８が蒸発されるまで電源５０６を調節して電力が
供給される。適温範囲（７００−１０００℃）に対して
必要な電流は約１００ ａｍｐｓである。結晶５０８は
次に蒸発され図中Ｓで示された上向きの分子流を形成し
、流体Ｓは、基板５０２に対してθの角度を成して基板
５０２上に入射され、この結果基板５０２が被覆される
。角度θは上記の“入射角“であり、流体Ｓの方向は上
記の“斜め蒸着方向“である。
ず約１０’ｍｉＨｇ圧の真空状態にされ、次にスイッチ
５０４が閉じられて、るつぼ５０７が適温で白熱して結
晶５０８が蒸発されるまで電源５０６を調節して電力が
供給される。適温範囲（７００−１０００℃）に対して
必要な電流は約１００ ａｍｐｓである。結晶５０８は
次に蒸発され図中Ｓで示された上向きの分子流を形成し
、流体Ｓは、基板５０２に対してθの角度を成して基板
５０２上に入射され、この結果基板５０２が被覆される
。角度θは上記の“入射角“であり、流体Ｓの方向は上
記の“斜め蒸着方向“である。
この被膜の膜厚は基板５０２をペルジャー５０１に挿入
する前に行なわれる装置の時間に対する厚みのキャリブ
レーションにより決定される。
する前に行なわれる装置の時間に対する厚みのキャリブ
レーションにより決定される。
適宜な厚みの被膜が形成されると電源５０６からの電力
を減少させ、スイッチ５０４を開放してペルジャー５０
１とその内部を冷却する。次に圧力を大気圧まで上げ基
板５０２をペルジャー５０１から取り外す。
を減少させ、スイッチ５０４を開放してペルジャー５０
１とその内部を冷却する。次に圧力を大気圧まで上げ基
板５０２をペルジャー５０１から取り外す。
また、別の具体例ではガラス又はプラスチックからなる
基板１０１′の表面あるいは基板工Ｏｒの上に前述した
無機絶縁物質や有機絶縁物質を被膜形成した後に、該被
膜の表面を斜方エッチレグ法によりエツチングすること
により、その表面に配向制御効果を付与することができ
る。
基板１０１′の表面あるいは基板工Ｏｒの上に前述した
無機絶縁物質や有機絶縁物質を被膜形成した後に、該被
膜の表面を斜方エッチレグ法によりエツチングすること
により、その表面に配向制御効果を付与することができ
る。
前述の配向制御膜１０５は、同時に絶縁膜としても機能
させることが好ましく、このためにこの配向制御膜１０
５の膜厚は一般に１００λ〜１μ、好ましくは５００λ
〜５０００人の範囲に設定することができる。この絶縁
膜は、液晶層１０３に微量に含有される不純物等のため
に生ずる電流の発生を防止できる利点をも有しており、
従って動作を繰り返し行なっても液晶化合物を劣化させ
ることがない。
させることが好ましく、このためにこの配向制御膜１０
５の膜厚は一般に１００λ〜１μ、好ましくは５００λ
〜５０００人の範囲に設定することができる。この絶縁
膜は、液晶層１０３に微量に含有される不純物等のため
に生ずる電流の発生を防止できる利点をも有しており、
従って動作を繰り返し行なっても液晶化合物を劣化させ
ることがない。
また、本発明の液晶素子では前述の配向制御膜１０５と
同様のものをもう一方の基板１０１に設けることができ
る。
同様のものをもう一方の基板１０１に設けることができ
る。
第３図に示すセル構造体１００の中の液晶層１０３は、
ＳｍＣ＊又はＳｍＨ＊とすることができる。このＳｍＣ
＊又はＳ ｍ Ｈ＊を示す液晶ｐ１０３は、スメクテイ
ツク相より高温側のコレステリック相特にグランシュア
ン組織のコレステリック相からの降温過程でＳｍＡ （
スメクテイツクＡ相）に相転移され、さらに降温過程で
ＳｍＣ＊又はＳ ｍＨ＊に相転移されることによって形
成されている。
ＳｍＣ＊又はＳｍＨ＊とすることができる。このＳｍＣ
＊又はＳ ｍ Ｈ＊を示す液晶ｐ１０３は、スメクテイ
ツク相より高温側のコレステリック相特にグランシュア
ン組織のコレステリック相からの降温過程でＳｍＡ （
スメクテイツクＡ相）に相転移され、さらに降温過程で
ＳｍＣ＊又はＳ ｍＨ＊に相転移されることによって形
成されている。
本発明で重要な点は、徐冷による降温過程でグランシュ
アン組織のコレステリック相からＳｍＡに相転移する際
、グランシュアン組織のヘリカル構造がほどけ、ＳｍＡ
に相転移し、この際Ｓ ｍ Ａの液晶分子軸が配向制御
膜１０５に付与された配向制御方向に沿って配列し、こ
の結果均一なモノドメインが形成される点にある。
アン組織のコレステリック相からＳｍＡに相転移する際
、グランシュアン組織のヘリカル構造がほどけ、ＳｍＡ
に相転移し、この際Ｓ ｍ Ａの液晶分子軸が配向制御
膜１０５に付与された配向制御方向に沿って配列し、こ
の結果均一なモノドメインが形成される点にある。
第４図は、本発明の液晶素子の別の具体例を表わしてい
る。第４図で示す液晶素子は、一対の基板１０１と１０
１′の間に複数のスペーサ部材２０３が配置されている
。このスペーサ部材２０３は、例えばχ向制御膜１０５
が設けられていない基板１０１゛の上に５ｉＯ１Ｓｉｎ
２、ｋｌ！２０Ｂ、Ｔｉｅ、などの無機化合物あるいは
ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドイミド
、ポリエステルイミド、ポリパラキシリレン、ポリエス
テル、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリ
塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリスチレ
ン、セルレース樹脂、メラミン樹脂、ユリャ樹脂、アク
リル樹脂やフォトレジスト樹脂などの樹脂類を適当な方
法で被膜形成した後に、所定の位置にスペーサ部材２０
３が配置される様にエツチングすることによって得るこ
とができる。すなわち、第４図（Ａ）における配向制御
部材２０１と２０３の側壁面は、第３図に示す側壁面１
０４′と同一の配向制御効果を有しており、又第４図（
Ｂ）における配向制御部材２０２と２０４の側壁面につ
いては第３図に示す側壁面１０５′と同一の配向制御効
果を有している。
る。第４図で示す液晶素子は、一対の基板１０１と１０
１′の間に複数のスペーサ部材２０３が配置されている
。このスペーサ部材２０３は、例えばχ向制御膜１０５
が設けられていない基板１０１゛の上に５ｉＯ１Ｓｉｎ
２、ｋｌ！２０Ｂ、Ｔｉｅ、などの無機化合物あるいは
ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドイミド
、ポリエステルイミド、ポリパラキシリレン、ポリエス
テル、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリ
塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリスチレ
ン、セルレース樹脂、メラミン樹脂、ユリャ樹脂、アク
リル樹脂やフォトレジスト樹脂などの樹脂類を適当な方
法で被膜形成した後に、所定の位置にスペーサ部材２０
３が配置される様にエツチングすることによって得るこ
とができる。すなわち、第４図（Ａ）における配向制御
部材２０１と２０３の側壁面は、第３図に示す側壁面１
０４′と同一の配向制御効果を有しており、又第４図（
Ｂ）における配向制御部材２０２と２０４の側壁面につ
いては第３図に示す側壁面１０５′と同一の配向制御効
果を有している。
この様なセル構造体１００は、基板１０１と１ｏｒの両
側にはクロスニフル状態又はパラレルニコル状態とした
偏光子１０７と１０８がそれぞれ配置されて、電極１０
２と１０２′の間に電圧を印加した時に光学変調を生じ
ることになる。
側にはクロスニフル状態又はパラレルニコル状態とした
偏光子１０７と１０８がそれぞれ配置されて、電極１０
２と１０２′の間に電圧を印加した時に光学変調を生じ
ることになる。
次に、本発明の液晶素子の作成法について所定温度で強
誘電性を示す前述の液晶４１の液晶材料を例にとって、
液晶層１０３の配向制御法について第３ＦＩ！Ｊを用い
て具体的に説明する。
誘電性を示す前述の液晶４１の液晶材料を例にとって、
液晶層１０３の配向制御法について第３ＦＩ！Ｊを用い
て具体的に説明する。
まず、液晶Ａ１の化合物が封入されている七に構造体１
００は、セル１００全体が均一に加熱される様な加熱ケ
ース（図示せず）にセットされる。
００は、セル１００全体が均一に加熱される様な加熱ケ
ース（図示せず）にセットされる。
次に、セル１００中の化合物が等吉相となる温度（約１
８０℃）まで加熱する。しかる後に、加熱ケースの温度
を降温させて、セル１００中の等吉相となっている化合
物を降温過程に移す。
８０℃）まで加熱する。しかる後に、加熱ケースの温度
を降温させて、セル１００中の等吉相となっている化合
物を降温過程に移す。
この降温過程で等吉相の化合物は、約１７４℃でグラン
シュアン組織のコレステリック相に相転移し、さらに降
温過程を続けると約１７０℃でコレステリック相からＳ
ｍ Ａに相転移を生じることができる。この時、Ｓｍ
Ａの液晶分子軸は、ラビング方向に揃う。
シュアン組織のコレステリック相に相転移し、さらに降
温過程を続けると約１７０℃でコレステリック相からＳ
ｍ Ａに相転移を生じることができる。この時、Ｓｍ
Ａの液晶分子軸は、ラビング方向に揃う。
しかる後に、このＳｍＡより降温過程でＳｍＣ＊に相転
移することによって、例えばセル厚を１μｍ程度とする
と非らせん構造をもつモノドメインＯ８ｍＣ＊が得られ
る。
移することによって、例えばセル厚を１μｍ程度とする
と非らせん構造をもつモノドメインＯ８ｍＣ＊が得られ
る。
第６図は、中間に強誘電性液晶化合物が挾まれたマトリ
クス電極構造を有するセル４１の模式図である。４２は
走査電極群であり、４３は信号電極群である。第７図（
ａ）と（ｂ）は、それぞれ選択された走査電極４２（ｓ
）に与えられる電気信号とそれ以外の走査電極（選択さ
れない走査電極） ４２ （ｎ）に与えられる電気信号
を示し、第６図（Ｃ）と（ｄ）はそれぞれ選択された信
号電極４３（ｓ）に与えられる電気信号と選択されない
信号電極４３ （ｎ）に与えられる電気信号を表わす。
クス電極構造を有するセル４１の模式図である。４２は
走査電極群であり、４３は信号電極群である。第７図（
ａ）と（ｂ）は、それぞれ選択された走査電極４２（ｓ
）に与えられる電気信号とそれ以外の走査電極（選択さ
れない走査電極） ４２ （ｎ）に与えられる電気信号
を示し、第６図（Ｃ）と（ｄ）はそれぞれ選択された信
号電極４３（ｓ）に与えられる電気信号と選択されない
信号電極４３ （ｎ）に与えられる電気信号を表わす。
第７図（ａ）〜（ｄ）においては、それぞれ横軸が時間
を、縦軸が電圧を表わす。例えば、動画を表示するよう
な場合には、走査電極群４２は逐次、周期的に選択され
る。今、双安定性をイする液晶セルの第１の安定状態を
与えるため両値電圧をｖｔｈ□八 とし、第２の安定状態を与えるための閾値電圧を−ｖ
ｔｈ２とすると、選択された走査電極４２（ｓ）に与え
られる電気信号は、第７図（ａ）に示される如く、位相
（時間） １１では■を、位相（時間）ｔ２では一■と
なるような交番する電圧である。又、それ以外の走査電
極４２ （ｎ）は、第７図（ｂ）に示す如くアース状態
となっており、電気信号Ｏである。一方、選択された信
号電極４３（ｓ）に与えられる電気信号は第７図（Ｃ）
に示される如くＶであり、又選択されない信号電極４３
（ｎ）に与えられる電気信号は第７図（ｄ）に示され
る如＜−Ｖである。
を、縦軸が電圧を表わす。例えば、動画を表示するよう
な場合には、走査電極群４２は逐次、周期的に選択され
る。今、双安定性をイする液晶セルの第１の安定状態を
与えるため両値電圧をｖｔｈ□八 とし、第２の安定状態を与えるための閾値電圧を−ｖ
ｔｈ２とすると、選択された走査電極４２（ｓ）に与え
られる電気信号は、第７図（ａ）に示される如く、位相
（時間） １１では■を、位相（時間）ｔ２では一■と
なるような交番する電圧である。又、それ以外の走査電
極４２ （ｎ）は、第７図（ｂ）に示す如くアース状態
となっており、電気信号Ｏである。一方、選択された信
号電極４３（ｓ）に与えられる電気信号は第７図（Ｃ）
に示される如くＶであり、又選択されない信号電極４３
（ｎ）に与えられる電気信号は第７図（ｄ）に示され
る如＜−Ｖである。
以上に於て、電圧■は
Ｖ（Ｖｔｈ、＜２Ｖ、！ニーＶ＞−Ｖｔｈ２＞−２Ｖを
満足する所望の値に設定される。このような電気信号が
与えられたときの各画素に印加される電圧波形を第８図
に示す。第８図（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ第６図中の
画素Ａ、Ｂ、ＣおよびＤと対応している。すなわち第８
図より明らかな如く、選択された走査線上にある画素Ａ
では、位相ｔ、に於て１―値ｖｔｈ、を越える電圧２ｖ
が印加される。又同一走査線上に存在する画素Ｂでは位
［相ｔ１で閾値−ｖ ｔｈ、を越える電圧−２ｖが印
加される。従って、選択された走査電極線上に於て信号
電極が選択されたか否かに応じて、選択された場合には
液晶分子は第１の安定状態に配向を揃え、選択されない
場合には第２の安定状態に配向を揃える。いずれにして
も各画素の前歴には、関係することはない。
満足する所望の値に設定される。このような電気信号が
与えられたときの各画素に印加される電圧波形を第８図
に示す。第８図（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ第６図中の
画素Ａ、Ｂ、ＣおよびＤと対応している。すなわち第８
図より明らかな如く、選択された走査線上にある画素Ａ
では、位相ｔ、に於て１―値ｖｔｈ、を越える電圧２ｖ
が印加される。又同一走査線上に存在する画素Ｂでは位
［相ｔ１で閾値−ｖ ｔｈ、を越える電圧−２ｖが印
加される。従って、選択された走査電極線上に於て信号
電極が選択されたか否かに応じて、選択された場合には
液晶分子は第１の安定状態に配向を揃え、選択されない
場合には第２の安定状態に配向を揃える。いずれにして
も各画素の前歴には、関係することはない。
一方、画素ＣとＤに示される如く、選択されない走査線
上では、すべての画素ＣとＤに印加される電圧は＋■又
は−■であって、いずれも閾値電圧を越えない。従って
、各画素ＣとＤにおける液晶分子は、配向状態を変える
ことなく前回走査されたときの信号状態に対応した配向
を、そのまま保持している。即ち、走査電極が選択され
たときにその一ライン分の信号の書き込みが行われ、−
フレームが終了して次回選択されるまでの間は、その信
号状態を保持し得るわけである。従って、走査電極数が
増えても、実質的なデユーティ比はかわらず、コントラ
ストの低下とクロストーク等は全く生じない。この際、
電圧値■の値及び位相（ｔ、＋ ｔ２） ＝ Ｔの値と
しては、用いられる液晶材料やセルの厚さにも依存する
が、通常３ボルト〜７０ボルトで０．１μｓｅｃ〜２
ｍ ｓｅｃの範囲が用いられる。従って、この場合では
選択された走査電極に与えられる電気信号が第１の安定
状態（光信号に変換されたとき「明」状態であるとする
）から第２の安定状態（光信号に変換されたとき「暗」
状態であるとする）へ、又はその逆のいずれの変化をも
起すことができる。
上では、すべての画素ＣとＤに印加される電圧は＋■又
は−■であって、いずれも閾値電圧を越えない。従って
、各画素ＣとＤにおける液晶分子は、配向状態を変える
ことなく前回走査されたときの信号状態に対応した配向
を、そのまま保持している。即ち、走査電極が選択され
たときにその一ライン分の信号の書き込みが行われ、−
フレームが終了して次回選択されるまでの間は、その信
号状態を保持し得るわけである。従って、走査電極数が
増えても、実質的なデユーティ比はかわらず、コントラ
ストの低下とクロストーク等は全く生じない。この際、
電圧値■の値及び位相（ｔ、＋ ｔ２） ＝ Ｔの値と
しては、用いられる液晶材料やセルの厚さにも依存する
が、通常３ボルト〜７０ボルトで０．１μｓｅｃ〜２
ｍ ｓｅｃの範囲が用いられる。従って、この場合では
選択された走査電極に与えられる電気信号が第１の安定
状態（光信号に変換されたとき「明」状態であるとする
）から第２の安定状態（光信号に変換されたとき「暗」
状態であるとする）へ、又はその逆のいずれの変化をも
起すことができる。
スメクテイツク相の高温側にコレステリック相を示さな
い液晶（ＤＯＢＡＭＢＣ；デシロキシベンジリデン−Ｐ
′−アミノ−２−メチルブチルシンナメート、ＨＯＢＡ
ＣＰＣ；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）に較へ、本発明で用
いるスメクテイツク相の高温側にコレステリック相を示
す液晶を用いると、配向性が良好でしかも配向欠陥が少
ない配向状態が得られる。
い液晶（ＤＯＢＡＭＢＣ；デシロキシベンジリデン−Ｐ
′−アミノ−２−メチルブチルシンナメート、ＨＯＢＡ
ＣＰＣ；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）に較へ、本発明で用
いるスメクテイツク相の高温側にコレステリック相を示
す液晶を用いると、配向性が良好でしかも配向欠陥が少
ない配向状態が得られる。
特に、セル厚が薄い場合、或いは双安定性（メモリ性）
をもつＳｍＣ＊又は８ ｍＨ＊の場合には、スイッチン
グ特性（応答速度）の点で基板表面の液晶分子に対する
拘束力（基板の配向処理による効果）は、弱い方が好ま
し°く、従って一方の基板表面のみを配向処理する場合
の方が、両側の基板表面を配向処理する場合に較べ速い
応答速度が得られる。この際、セル厚が２μｍのセルに
おいては、片側の基板のみを配向処理した場合の方が両
側の基板を配向処理した場合の応答速度に較べ約２倍も
の速い応答速度が得られる。
をもつＳｍＣ＊又は８ ｍＨ＊の場合には、スイッチン
グ特性（応答速度）の点で基板表面の液晶分子に対する
拘束力（基板の配向処理による効果）は、弱い方が好ま
し°く、従って一方の基板表面のみを配向処理する場合
の方が、両側の基板表面を配向処理する場合に較べ速い
応答速度が得られる。この際、セル厚が２μｍのセルに
おいては、片側の基板のみを配向処理した場合の方が両
側の基板を配向処理した場合の応答速度に較べ約２倍も
の速い応答速度が得られる。
以下、本発明を実施例に従って説明する。
〔実施例１〕
ピッチ１００μｍで幅６２．５μｍのストライブ状のＩ
ＴＯ膜を電極として設けた正方形状ガラス基板を用意し
、これの電極となるＩＴＯ膜が設けられている側を下向
きにして第５図に示す斜め蒸着装置にセットし、次いで
モリブデン製るつぼ内にＳ ｉ ０２の結晶をセットし
た。しかる後に蒸着装置内を１Ｏ−５Ｔｏｒｒ程度の真
空状態としてから、所定の方法でガラス基板上に５ｉｎ
２を斜め蒸着し、８００人の斜め蒸着膜を形成した（Ａ
１！極板）。
ＴＯ膜を電極として設けた正方形状ガラス基板を用意し
、これの電極となるＩＴＯ膜が設けられている側を下向
きにして第５図に示す斜め蒸着装置にセットし、次いで
モリブデン製るつぼ内にＳ ｉ ０２の結晶をセットし
た。しかる後に蒸着装置内を１Ｏ−５Ｔｏｒｒ程度の真
空状態としてから、所定の方法でガラス基板上に５ｉｎ
２を斜め蒸着し、８００人の斜め蒸着膜を形成した（Ａ
１！極板）。
一方、同様のストライブ状のＩＴＯ膜が形成されたガラ
ス基板上にポリイミド形成溶液（日立化成工業（株）製
の「ＰＩＱｊ；不揮発分濃度１４．５ｗｔ％）をスピナ
ー塗布機で塗布し、１２０’０で３０分間加熱を行なっ
て８００人の被膜を形成した（Ｂ電極板）。
ス基板上にポリイミド形成溶液（日立化成工業（株）製
の「ＰＩＱｊ；不揮発分濃度１４．５ｗｔ％）をスピナ
ー塗布機で塗布し、１２０’０で３０分間加熱を行なっ
て８００人の被膜を形成した（Ｂ電極板）。
次いでＡ電極板の周辺部に注入口となる個所を除いて熱
硬化型エポキシ接着剤をスクリーン印刷法によって塗布
した後に、Ａ電極板とＢ電極板のストライプ状パターン
電極が直交する様に重ね合せ、２枚の電極板の間隔をポ
リイミドスペーサで保持した。
硬化型エポキシ接着剤をスクリーン印刷法によって塗布
した後に、Ａ電極板とＢ電極板のストライプ状パターン
電極が直交する様に重ね合せ、２枚の電極板の間隔をポ
リイミドスペーサで保持した。
こうして作成したセル内に等吉相となっている前述の液
晶Ａ１の化合物を注入口から注入し、その注入口を封口
した。このセルを徐冷によって降温させ、温度を約１２
０℃で維持させた状態 ・で、一対の偏光子をりｐスニ
コル状態で設けてから顕微鏡観察したところ、ＳｍＣ＊
が形成されていることが判明した。
晶Ａ１の化合物を注入口から注入し、その注入口を封口
した。このセルを徐冷によって降温させ、温度を約１２
０℃で維持させた状態 ・で、一対の偏光子をりｐスニ
コル状態で設けてから顕微鏡観察したところ、ＳｍＣ＊
が形成されていることが判明した。
第１図および第２図は、本発明で用いる液晶セルを表わ
す斜視図である。第３図（８）は本発明の液晶素子を表
わす平面図で、第３図の）はそのＡ −Ａ’断面図であ
る。第４図は、本発明の液晶素子の別の具体例を表わす
断面図である。第５図は本発明の、液晶素子を作成する
際に用いる斜め蒸着装置を模式的に表わす断面図である
。第６図は、本発明で用いる液晶素子の電極構造を模式
的に示す平面図である。第７図（ａ）〜（ｄ）は、本発
明で用いる液晶素子を駆動するための信号を示す説明図
である。第８図（ａ）〜（ｄ）は、各画素に印加される
電圧波形を示す説明図である。 １００；セル構造体 ｘｏｘ、ｔｏｒ ；基板 １０２．１０２’；電極 １０３；液晶層 １０４．２０１ ｉスペーサ部材 １０５；配向制御膜 １０６；接着剤 １０７．１０８ ；偏光子 １０９；発熱体 特許出願人 キャノン株式会社 （１）） （ｄ） （ｂ） 、 Ｃｄ’）
す斜視図である。第３図（８）は本発明の液晶素子を表
わす平面図で、第３図の）はそのＡ −Ａ’断面図であ
る。第４図は、本発明の液晶素子の別の具体例を表わす
断面図である。第５図は本発明の、液晶素子を作成する
際に用いる斜め蒸着装置を模式的に表わす断面図である
。第６図は、本発明で用いる液晶素子の電極構造を模式
的に示す平面図である。第７図（ａ）〜（ｄ）は、本発
明で用いる液晶素子を駆動するための信号を示す説明図
である。第８図（ａ）〜（ｄ）は、各画素に印加される
電圧波形を示す説明図である。 １００；セル構造体 ｘｏｘ、ｔｏｒ ；基板 １０２．１０２’；電極 １０３；液晶層 １０４．２０１ ｉスペーサ部材 １０５；配向制御膜 １０６；接着剤 １０７．１０８ ；偏光子 １０９；発熱体 特許出願人 キャノン株式会社 （１）） （ｄ） （ｂ） 、 Ｃｄ’）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）一対の基板間に、スメクテイツク相より高温側の
時にコレステリック相・を示すとともに降温過程でコレ
ステリック相からスメクテイック相に相転移を生じる液
晶芋Ｅヰ字排嵜香゛ −−を封入した セル構造をなし、前記一対の基板のうち少なくとも一方
の基板の面が界面で接する液晶の分子軸方向を優先して
一方向に配列させる効果を有していることを特徴とする
液晶素子。 （２）前記液晶が降温過程でコレステリック相、スメク
テイツク人相およびカイラルスメクテイツクＣ相又はＨ
相に順次相転移を生じる液晶である特許請求の範囲第１
項記載の液晶素子。 （３）前記カイラルスメクテイツクＣ相又はＨ相が非ら
せん構造をもつ相である特許請求の範囲第２項記載の液
晶素子。 （４）前記一対の基板のうち一方の基板の面が液晶の分
子軸方向を優先して一方向に配列させる効果を有し、他
方の基板の面が該効果を有していない特許請求の範囲第
１項記載の液晶素子。 （５）前記効果を有する面が基板の面を摺擦することに
よって得られた面である特許請求の範囲第１項又は第４
項記載の液晶素子。 （６）前記面が有機絶縁物質又は無機絶縁物質の被膜に
よって形成された面である特許請求の範囲第５項記載の
液晶素子。 （力 前記有機−絶縁物質がポリビニルアルコール、ポ
リイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポ
リパラキシリレン、ポリエステル、ポリカーボネート、
ポリビニルアセタール、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ぐニ
ル、ホ゛リアミド、ポリスチレン、セルロース樹脂、メ
ラミン樹脂、ユリャ樹脂、アクリル樹脂およびフォトレ
ジスト樹脂からなる樹脂群から少なくとも１種を選択し
た樹脂である特許請求の範囲第６項記載の液晶素子。 （８）前記無機絶縁物質が５ｉＯ１８ｉ０２又はＴｉｅ
、である特許請求の範囲第６項記載の液晶素子。 （９）前記効果を有する面が基板の面に絶縁物質を斜め
蒸着することによって得られた面である特許請求の範囲
第１項又は第４項記載の液晶素子。 （１（ｌ 前記絶縁物質がＳｉＯ又はＳｉｎ、である特
許請求の範囲第９項記載の液晶素子。 ａυ 前記効果を有する面が基板の面を斜方エツチング
することによって得られた面である特許請求の範囲第１
項又は第４項記載の液晶素子。 ａ３ 前記面が有機絶縁物質又は無機絶縁物質の被膜又
は基板によって形成された面である特許請求の範囲第１
２項記載の液晶素子。 （１３前記有機絶縁物質がポリビニルアルコール、ポリ
イミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリ
パラキシリレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポ
リビニルアセタール、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル
、ポリアミド、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミ
ン樹脂、ユリャ樹脂、アクリル樹脂および］゛オドレジ
スト樹脂からなる樹脂群から少なくとも１種を選択した
樹脂である特許請求の範囲第１２項記載の液晶素子。 αａ 前記無機絶縁物質がガラス、５ｉｎＳ８ｉ０．又
はＴｉｅ２である特許請求の範囲第１２項記載の液晶素
子。 （１５＋ 前記他方の基板が絶縁物質を被膜形成した後
に所定の位置を除いてエツチングすることにより得たス
ペーサ部材を備えている基板である特許請求の範囲第２
項記載の液晶素子。 住Ｑ 前記スペーサ部材が帯状形状の部材である特許請
求の範囲第１５項記載の液晶素子。 αη 前記帯状形状の・−−サ部材を複数個備え ｉた
素子である特許請求の範囲第１６項記載の液晶素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59010502A JPS60156043A (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | カイラルスメクティック液晶素子 |
| US06/690,896 US4639089A (en) | 1984-01-23 | 1985-01-14 | Liquid crystal device |
| FR8500845A FR2558627B1 (fr) | 1984-01-23 | 1985-01-22 | Dispositif a cristal liquide |
| DE19853502160 DE3502160A1 (de) | 1984-01-23 | 1985-01-23 | Fluessigkristallvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59010502A JPS60156043A (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | カイラルスメクティック液晶素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60156043A true JPS60156043A (ja) | 1985-08-16 |
| JPS6334448B2 JPS6334448B2 (ja) | 1988-07-11 |
Family
ID=11751975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59010502A Granted JPS60156043A (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | カイラルスメクティック液晶素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4639089A (ja) |
| JP (1) | JPS60156043A (ja) |
| DE (1) | DE3502160A1 (ja) |
| FR (1) | FR2558627B1 (ja) |
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| US6982104B2 (en) | 1999-08-31 | 2006-01-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Single-crystalline film and process for production thereof |
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| US5301049A (en) * | 1984-07-13 | 1994-04-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid crystal device with at least two liquid crystal compounds, one having one not having a cholesteric phase |
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