JPH0217007B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液晶素子を用いた光学変調素子に係
り、詳しくは液晶表示素子や液晶一光シヤツター
アレイ等の液晶素子を用いた光学変調素子に関す
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、そ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、走査電極群に順次周
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を有してい
た。

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、し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いるのは殆
んどが、例えば、M.SchadtとW.Helfrich著
“Applied Physics Letters”Vo.18，No.4（1971，
２，15），P.127〜128の“Voltage−DePendent
Optical Activity of ａ Twisted Nematic
Liquid Crystal”に示されたTN（twisted
nematic）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
チツ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
の分子が並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、正の誘電異方性をもつネ
マチツ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つ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
させるに要する閾値以上の電圧が印加され、走査
電極と信号電極が共に選択されない領域（非線択
点）には電圧は印加されず、したがつて液晶分子
は電極面に対して並行な安定配列を保つている。
このような液晶セルの上下に互いにクロスニコル
関係の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”）にも有限の電界
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）を増やして行つた場合、画面全体（１フレ
ーム）を走査する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、くり返し走査を行つ
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、結果的には画像コントラストの低下やクロス
トーク避け難い欠点となつている。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）ときに生ずる本質的には
避け難い問題点である。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つて頭
打ちになつ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
を入力としてハードコピーを得る手段として、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
ームプリンタ（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 ポリゴンスキヤ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。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ヤツター
アレイが提案されている。ところが、液晶シヤツ
ターアレイを用いて画素信号を与える場合、たと
えば200mmの長さの中に画素信号を20dot／mmの割
合で書き込むためには4000個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全て
に信号を送るリード線を配線しなければならず、
製作上困難であつた。

そのため、1LINE（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行うことに時分
割して与える試みがなされている。

この様にすることにより、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）
を増やして行くと、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 しまつたり、クロストークの問題が生ずるという
難点がある。

本発明の目的、前述したような従来の液晶表示
素子或いは液晶光シヤツターにおける問題点を悉
く解決した新規な液晶素子およびその製法を提供
することにある。

本発明の別の目的は、強誘電性液晶、特にカイ
ラルスメクテイツクＣ相又はＨ相を有する液晶を
用いた新規な光学変調素子およびその製法を提供
することにある。

本発明の他の目的は、高速応答性、高密度画素
と大面積を有する表示素子に適した光学変調素子
およびその製法を提供することにある。

本発明の他の目的は、高速度のシヤツタスピー
トを有する光学シヤツタに適した光学変調素子お
よびその製法を提供することにある。

本発明の他の目的は、強誘電性液晶、特にカイ
ラルスメクテイツク液晶を用いた光学変調素子を
容易に製造することができる製法を提供すること
にある。

本発明のかかる目的は、一対の平行基板間に双
安定性を有する液晶を有する光学変調素子におい
て、前記双安定性を有する液晶に対して一方向に
優先して配向させる壁効果をもたないか又はその
壁効果が弱い平面をもち、好ましくは絶縁膜とし
ても機能する構造体を有する前記一対の平行基板
と、前記双安定性を有する液晶を前記一対の平行
基板に対して平行又は略平行方向に優先して一方
向に配向させる壁効果を有する側壁をもち、好ま
しくはスペーサ部材としても機能する構造体を前
記平行基板の間に複数配置した光学変調素子によ
つて達成される。

本発明で用いる双安定性を有する液晶は、強誘
電性を有するものであつて、具体的にはカイラル
スメクテイツクＣ相（SmC^*）又はＨ相相
（SmH^*）を有する液晶を用いることができる。
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、
従つて前述のTN型の液晶で用いられた光学変調
素子とは異なり、例えば一方の電界ベクトルに対
し第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。

強誘電性液晶については、“LE JOURNAL
DE PHYSUQUE LETTERS”36（Ｌ−69）
1975，「Ferroelectric Liquid Crystals」；
“APPlied Physics Letters“36（11）1980
「Submicro Second Bistable Electrooptic
Switching in Liquid Crystals」；“固体物理”16
（141）1981「液晶」等に記載されており、本発明
ではこれらに開示された強誘電性液晶を用いるこ
とができる。

強誘電性液晶化合物の具体例としては、 デシロキシベンゾリデン
（decyloxybenzylidene）−P′−アミノ（amino）−
２−メチル（methyl）ブチル（butyl）シンナメ
ート（cinnamate）（DOBAMBC），ヘキシルオ
キシベンジリデン（hexyloxybenzy−lidene）−
P′−アミノ（amino）−２−クロロプロピル
（chloropropyl）シンナメート（cinnamate）
（HOBACPC）および４−Ｏ−（２−メチル
（methyl）−ブチル（butyl）−レゾルシリデン
（resorcylidene）−4′−オクチルアニリン
（octylaniline）（MBRA ８）等が挙げられる。

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SmH^*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ツク等により支持するこ
とができる。

以下、本発明を図面に従つて説明する。

第２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。２１と２
１′は、In₂O₃，SnO₂やITO（Indium−TinOxide）
等の透明電極がコートされた基板（ガラス板）で
あり、その間に層２２がガラス面に垂直になるよ
う配向したSmC^*相又はSmH^*相の液晶が封入さ
れている。太線で示した線２３が液晶分子を表わ
しており、この液晶分子２３は、その分子に直交
した方向に双極子モーメント（P₂）２４を有し
ている。基板２１と２１′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２３のらせ
ん構造がほどけ、双極子モーメント（P₂）２４
はすべて電界方向に向くよう、液晶分子２３は配
向方向を変えることができる。液晶分子２３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、従つ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
圧印加極性によつ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1μ）
することができる。すなわち、第３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
ん構造はほどけ、その双極子モーメントＰ又は
P′は上向き３４又は下向き３４′のどちらかの状
態をとる。このようなセルに第３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３１と３１′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３４又は３４′と向きを変え、それに応
じて液晶分子は第１の安定状態３３かあるいは第
２の安定状態３３′の何れか１方に配向する。

このような強誘電性液晶を光学変調素子として
用いることの利点は２つある。第１に、応答速度
が極めて速いこと、第２に液晶分子の配向が双安
定性をすることである。第２の点を例えば第３図
によつて説明すると、電界Ｅを印加すると液晶分
子は第１の安定状態３３に配向するが、この状態
は電界を切つても安定である。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３
３′に配向してその分子の向きを変えるが、やは
り電界を切つてもこの状態に留つている。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
するに当たつて直面する問題点として、第１にモ
ノドメイン性の高いセルを形成することが難しい
点にある。既に述べたように、光学素子として有
効に作動させる為には、SmC^*相又はSmH^*を有
する層が基板面に対して垂直に、すなわち液晶分
子は基板面に略平行になるように、セルが形成さ
れていることが必要である。

これまで、前述の如きTN型の液晶を用いた素
子では、液晶分子のモノドメインを基板面に平行
な状態で形成する方法として例えば基板面を布の
如きもので摺擦する（ラビング）方法やSiOを斜
め蒸着する方法等が用いられている。ラビング法
に関しては、摺擦の際に基板面に形成される溝や
摩擦によつて生ずる必ずしも原因が明らかにされ
ていないある種の効果との複合効果によつて、こ
の基板面に接する液晶に対して方向性が付与さ
れ、液晶分子はこの方向に従つて優先して配列す
るのが最もエネルギーの低い（即ち安定な）状態
となる。この様なラビング処理面は、液晶分子を
一方向に優先して配列させる“壁効果”が付与さ
れている。この壁効果が付与された平面をもつ構
造体は、例えばW.HelfrichとM.Schadtのカナダ
特許1010136号公報等に示されている。このラビ
ング法により壁効果を形成する方法のほかに、基
板の上にSiOやSiO₂を斜め蒸着して形成した平面
をもつ構造体を用い、このSiO又はSiO₂の一軸的
異方性を有する平面が液晶分子を一方向に優先し
て配向させる壁効果を有している。

この液晶を一方向に優先して配向させる壁効果
が付与された平面をもつ構造体に前述の強誘電性
液晶を接触させた場合には、強誘電性液晶が平面
に付与された壁効果により優先的に一方向のみに
配列されて、第３の準安定状態又は一方向のみに
強い安定状態に配向し、この結果第３図に示す如
き電界Ｅ又はE′を液晶に付与しても、閾値を越え
る電界によつて自由にそれぞれの方向に向きを変
えることができなくなるためこの液晶が電界によ
る第１の安定状態と第２の安定状態を形成するこ
とができなくなる問題がある。この結果、電界に
対する双安定性や高速応答性を阻害することにな
り、場合によつては良好なモノドメインの形成す
らできなくなることがある。

ところで、液晶素子を作成する上で、ラビング
法や斜め蒸着法による配向制御法は、好ましい方
法の１つであるが、実際問題としてこの方法によ
り配向制御を施こすと、前述した様に液晶を一方
向のみに優先して配向させる壁効果を有する平面
が形成され、それが電界に対する双安定性、高速
応答性やモノドメイン形成性を阻害するため、強
誘電性液晶に係る分野では液晶の配向制御法とし
てラビング法を斜め蒸着法を採用するという着目
は、一切なされていないのが現状あつた。

この様な現状にもかかわらず、本発明者らはラ
ビング法や斜め蒸着法による配向制御法に固執し
ていたところ、驚ろくべきことにラビング法や斜
め蒸着法などの配向制御法により形成した壁効果
を有する側壁をもつ構造体を一対の平行基板間に
配置し、且つラビング法や斜め蒸着法によつても
液晶を一方向に優先して配向させる壁効果を形成
しないか又はその壁効果が弱く形成された平面を
もつ構造体を用いることによつて、第３図に示す
様な電界による第１の安定状態と第２の安定状態
を形成することができることを見い出した。

第１図は、本発明の光学変調素子を示してい
る。そのうち、第１図Ａは本発明の光学変調素子
の斜視図で、第１図Ｂはその側面の断面図で、第
１図Ｃはその正面の断面図である。

第１図において、ガラス板又はプラスチツク板
などの基板１０１の上に複数の電極１０２からな
る（走査）電極群が所定のパターンにエツチング
形成されている。さらに、この電極群の上には絶
縁膜１０３が形成され、さらにこの絶縁膜１０３
の上にストライプ形状で複数配置されたスペーサ
部材１０４が形成されている。又、このスペーサ
部材１０４はストライプ形状に限らず、他の形状
であつてもよい。スペーサ部材１０４は、絶縁膜
１０３の硬度より低い硬度のものから選択して形
成することが好ましい。具体的には、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、ユリヤ樹脂、アクリル樹脂などの樹脂類、あ
るいは感光性ポリイミド、感光性ポリアミド、環
化ゴム系フオトレジスト、フエノールボラツク系
フオトレジストあるいは電子線フオトレジスト
（ポリメチルメタクリレート、エポキシ化−１，
４−ポリブタジエンなど）を用いることができ
る。

一方、絶縁膜１０３は、双安定性を有する液晶
１０５の層に流れる電流の発生を防止するとと
も、前述のスペーサ部材１０４の硬度より高い硬
度ものから選択されることができる。具体的に
は、シリコン窒化物、水素を含有するシリコン窒
化物、シリコン炭化物、水素を含有するシリコン
炭化物、硼素窒化物、水素を含有する硼素窒化
物、酸化セリウム、酸化硅素、酸化アルミニウ
ム、ジルコニア又はフツ化マグネシウムなどの化
合物を用いて被膜形成することによつて得ること
ができる。この絶縁膜１０３は、液晶層に微量に
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、従つて動作を繰
り返し行なつても液晶化合物を劣化させることが
ない。

絶縁膜１０３の膜厚は、その材料のもつ電荷注
入防止能力と、液晶層の厚さにも依存するが、通
常50Å〜5μ、好適には、500Å〜5000Åの範囲で
設定される。一方、液晶層の層厚は、液晶材料に
特有な配向のし易さと素子として要求される応答
速度に依存するが、スペーサ部材１０４の高さに
よつて決定され、通常0.2μ〜200μ、好適には、
0.5μ〜10μの範囲で設定される。又、スペーサ部
材１０４の幅は、通常0.5μ〜50μ好適には、1μ〜
20μの範囲で設定される。スペーサ部材１０４の
ピツチ（間隔）は、あまり大きすぎると液晶分子
の均一な配向性を阻害し、一方あまり小さ過ぎる
と液晶光学素子としての有効面積の減少を招く。
このため、通常10μ〜２mm、好適には、50μ〜
700μの範囲でピツチが設定される。

このスペーサ部材１０４と絶縁膜１０３を有す
る基板１０１は、例えばスペーサ部材１０４のス
イライプ・ラインに沿つてビロード、布又は紙な
どによりラビング処理される。このラビング処理
によつてスペーサ部材１０４の側壁１０６と１０
７に液晶を一方向に優先して配向させる壁効果を
付与することができる。従つて、ラビング処理さ
れた側壁１０６と１０７は、液晶の配向に対する
壁効果を有することができ、この側壁１０６と１
０７に接触する双安定性を有する液晶１０５は、
下述する様に絶縁膜１０３が液晶を優先して配向
させる壁効果を有していないか、あるいは弱い壁
効果のみを有しているので、基板１０１に対し平
行又は略平行、すなわちラビング方向に沿つて水
平配向（ホモジニアス配向）されることになる。

絶縁膜１０３は、前述したとおりスペーサ部材
１０４に較べ硬度の高い物質から選択されている
ため、ラビング処理しても、この平面１０８には
これと接する液晶を一方向をとる第３の準安定状
態あるいは強い安定状態に配向させる優位方向を
有しておらず、従つて前述のラビング処理により
壁効果を付与した側壁１０６と１０７がない時
（すなわち、周囲に壁効果の影響がない時）には、
液晶をランダム方向に水平配向させる壁効果を有
することができる。この際、平面１０８には液晶
を垂直に配向（ホメオトロピツク配向）させる壁
効果が付与されていないことが望ましい。又、こ
のラビング処理された側壁１０６と１０７および
平面１０８は、好ましくはアセトンなどにより洗
浄した後、必要に応じてシランカツプリング剤や
水平配向用界面活性剤などの水平配向剤で表面処
理されることができる。

本発明の光学変調素子は、前述の基板１０１と
平行に重ね合せたもう一方の基板１０９を備えて
おり、この基板１０９の上には複数の（信号）電
極１１０からなる電極群とその上に設けた絶縁膜
１１１が形成されている。複数の信号電極１１０
ともう一方の複数の走査電極１０２は、マトリク
ス構造で配線されることができ又、これらの電極
は他の形状、例えば７セグメント構造の電極配線
で形成されていてもよい。又、基板１０９の上に
設けた絶縁膜１１１は、必ずしも必要となるもの
ではないが、液晶層に流れる電流の発生を防止す
る上で有効なものである。この絶縁層１１１も、
やはり前述の絶縁膜１０３と同様の物質によつて
被膜形成され、且つ絶縁膜１１１の平面１１２
も、やはりこの平面１１２に接する液晶を一方向
をとる第３の準安定状態あるいは強い安定状態に
配向させる優位方向を有しておらず、前述のラビ
ング処理により壁効果を付与した側壁１０６と第
１０７がない時（すなわち、周囲に壁効果の影響
がない時）には、液晶をランダム方向に水平配向
させる壁効果を有する様にする。従つて、絶縁膜
１１１を前述の絶縁膜１０３で用いた物質と同様
の物質で形成した場合では平面１１２には前述の
ラビング処理を必要に応じて施こすことができる
が、又ラビング処理を施こさなくてもよい。

又、絶縁膜１１１は、前述の絶縁膜１０３で用
いた物質以外のもの、例えば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
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
ヤ樹脂やアクリル樹脂などの樹脂類又はSiO，
SiO₂又はTiO₂などの無機化合物などによつて被
膜形成させて得ることも可能である。絶縁膜１１
１も、やはりアセトンなどで洗浄してから、対向
配置する基板１０１と重ね合せて一対の平行基板
とすることができる。

又、本発明の光学変調素子は、一対の平行基板
１０１と１０９の両側、すなわち基板１０１と１
０９を挟む一対の偏光手段（偏光子１１３と検光
子１１４）を用いることができる。偏光子１１３
と検光子１１４としては、通常の偏光板、偏光膜
や偏光ビームスプリツターを用いることができ、
この際この偏光手段をクロスニコル状態又はパラ
レルニコル状態で配置することが可能である。

本発明の光学変調素子は、周辺がエポキシ系接
着剤や低融点ガラスで封止された一対の平行基板
間に強誘電性液晶を封入した後、イソトロピツク
（isotropic）相にまで加熱された状態より、精密
に温度コントロールし乍ら除冷することによつて
得ることができる。代表的な例として、除冷過程
においてisotropic相→SmA相→SmC^*相という
段階を経て相転移する化合物（例えばdecyloxy
−benzylidene−p′−amino−２−methyl butyl
cinnamate：DOBAMBCはこれに相当する）の
場合isotropic相よりSmA相に転移するとき、予
めラビング処理により壁効果が付与された側壁を
もつスペーサ部材の影響により、該側壁の面近傍
より、液晶分子がラビング方向に沿つて配列する
ようにモノドメインが生長していく。全体が、モ
ノドメインとなつた後、さらに温度を下げて行く
と、SmAよりSmC^*への相転移がおこり、配向制
御は終了することができる。この状態で、液晶分
子は、すべてスペーサ部材の側壁面に平行にラビ
ング方向に沿つて配向しているから、絶縁膜１０
３の平面１０８に対しては、面内配向状態であ
り、SmC^*相液晶の層は、絶縁膜１０３の平面１
０８およびストライプに対して垂直である。先に
述べたように、絶縁膜１０３の平面１０８はラビ
ングにより溝が形成されていない為、面内に於て
液晶分子に特定の方向優位性を与えることなく、
従つて素子として作動させた場合、双安定性と高
速応答性は損われない。

第４図〜第６図は、本発明の光学変調素子の駆
動例を示している。

第４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５図ａとｂはそれぞれ選択された
走査電極４２ｓ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）４２ｎに与
えられる電気信号を示し、第５図ｃとｄはそれぞ
れ選択された信号電極４３ｓに与えられる電気信
号と選択されない信号電極４３ｎに与えられる電
気信号を表わす。第５図ａ〜ｄそれぞれ横軸が時
間を、縦軸が電圧を表す。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、双安定性を有する液晶セル
の第１の安定状態を与えるための閾値電圧を
Vth₁とし、第２の安定状態を与えるための閾値
電圧を−Vth₂とすると、選択された走査電極４
２ｓに与えられる電気信号は第４図ａに示される
如く位相（時間）t₁では、Ｖを、位相（時間）t₂
では−Ｖ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４２ｎは、第５図ｂに示す如
くアース状態となつており、電気信号Ｏである。
一方、選択された信号電極４３ｓに与えられる電
気信号は第５図ｃに示される如くＶであり、又選
択されない信号電極４３ｎに与えられる電気信号
は第５図ｄに示される如く−Ｖである。以上に於
て、電圧値ＶはＶ＜Sth₁＜2Vと−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６図に示す。第６図ａ〜ｄはそ
れぞれ第４図中の画素Ａ，Ｂ，ＣとＤは対応して
いる。すなわち、第６図により明らかな如く、選
択された走査線上にある画素Ａでは位相t₂に於て
閾値Vth₁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−
Vth₂を越える電圧−2Vが印加される。従つて、
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＋Ｖ又は−Ｖであつて、いずれも閾値電圧
を越えない。従つて、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、一フレ
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。従つて、走査
電極数が増えても、実質的なデユーテイ比はかわ
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Ｖの値及び位相（t₁＋
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〜2msecの範囲で用いられる。従つ
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。

第７図は、本発明の別の好ましい具体例を示し
ている。第７図に示す動画表示用液晶表示素子
は、第１図に示す液晶セル７１が配置されてい
る。この液晶セルの両側には直線偏光子７３と７
４がクロスニコルの状態で配置され、又直線偏光
子７４の背後には（不図示の）反射体（アルミニ
ウム蒸着膜又は乱反射体一梨地面をもつアルミニ
ウム蒸着膜）を配置することができる。

これらの構成をもつ液晶セルは、ネサコート７
６を設けた１対のガラス７５の間にサンドイツチ
され、加熱電源７７によつてネサコート７６に電
流を流すことにより、液晶セル７１の温度コント
ロールを可能にすることができる。この際、液晶
セル７１は、走査信号源７８と情報信号源７９に
印加された信号によつて良好に動作することがで
きる。尚、図中７２はスペーサ部材を表わしてい
る。

以下、本発明を実施例に従つて説明する。

実施例 １ ITO（Indium−Tin−Oxide）によつて、スト
ライプ状にパターン電極が形成されたガラス基板
上に以下の如くプラズマCVD（Chemical Vapor
Diposition）法によつて水素を含有する炭化シリ
コン膜（SiC：Ｈ）を形成した。平行平板電極型
プラズマCVD装置のアノード型にパターン電極
が形成されたガラス基板を設置し、真空にした
後、基板温度が200℃になるよう加熱した。反応
槽内に、SiH₄ガスとCH₄ガスを流量がそれれぞ
れ10sccm、300sccmとなるようにコントロール
して導入した。このとき反応槽内のガス圧は約
0.2Torrであつた。次に、13.56MHzの高周波電源
をONし、平行平板電極のカソード側に電圧を印
加し、グロー放電を発生させ反応を開始した。約
10分間の反応により、基板上に、約2000Åの
SiC：Ｈ膜が形成された。

次にこのSiC：Ｈ膜上にポリイミド形成溶液
（日立化成工業(株)製のSIQ」；不揮発分濃度14.5wt
％）を3000rpmで回転するスピナー塗布機で10秒
間塗布し、120℃で30分間加熱を行なつて2μの被
膜を形成した。

次いで、ポジ型レジスト溶液（Shipley社製の
“AZ1350”）をスピナー塗布し、プリベークした。
このレジスト層上に、マスク巾8μ、マスク部の
ピツチ100μのストライプ状マスクを用いて露光
した。次いでテトラメチルアンンモニウムハイド
ロオキサイド含有の現像液（MF312”で現像す
ることにより、露光部分のレジスト膜とその下層
のポリイミド膜のエツチングを行ないスルーホー
ルを形成させ、水洗、乾燥を行なつた後、メチル
エチルケトンを用いて末露光部のレジスト膜を除
去した。しかる後、2000℃で60分間、350℃で30
分間の加熱により硬化を行ない、PIQ（ポリイミ
ド）スペーサー層を形成した。

次いで、ストライプ状スペーサーのストライプ
方向に沿つて、布により、ラビング処理を行なつ
た後、水とアセトンにより順次洗浄し、乾燥させ
た後、シランカツプリング剤（信越化学工業(株)
製：“KBM403”）１％水溶液に浸け、引き上げ
た後、加熱乾燥し、(A)電極板を作製した。

次いで前記作成法と同様に、ITOによつてスト
ライプ状にパターン電極が形成されたガラス基板
上に、炭化シリコン膜を設けさらにシランカツプ
リング剤により処理を行なつて、(B)電極板を作製
した。

(A)電極板と(B)電極板のストライプ状パターン電
極が直交する様にセル組みし、DOBAMBCを
isotropic相になるまで加熱して、上記セルに封
入した。セルの温度を除々に冷却し、モノドメイ
ン液晶素子を作製した。

尚、前述“PIQ”はポリイミドイソインドロキ
ナゾリンジオンを表わしている。

実施例 ２ 絶縁膜形成時に於て、CH₄ガスをNH₃ガスに
変えプラズマ反応時間を５分間にすること以外
は、実施例１と全く同様な方法によつて、素子を
作製した。尚、このときの絶縁膜の膜厚は約1500
Åであつた。

実施例 ３ ITOによつてストライプ状にパターン電極が形
成されたガラス基板上に以下の如くにしてジルコ
ニア膜を形成した。

電子ビーム蒸着装置内に基板と、ジルコニア焼
結体をセツトし、１×10^-6Torr以下になるよう
真空びきをした。次に、加速電圧10KV、フイラ
メント電流70mAの条件で、電子ビームによつ
て、ジルコニア焼結体を溶融、蒸発せしめ、約10
分間で、約1000Åのジルコニア膜を形成した。

以下の手順は実施例１と全く同様にして、素子
を作製した。

実施例１〜３で作製した液晶表示素子の走査電
極と信号電極にそれぞれ信号を印加したところ、
良好な動作表示が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本発明の光学変調素子の斜視図で、
第１図Ｂはその側面を示す断面図で、第１図Ｃは
その正面を示す断面図である。第２図は、カイラ
ルスメクテイツク液晶を用いた光学変調素子を模
式的に示す斜視図である。第３図は、本発明の光
学変調素子を模式的に示す斜視図である。第４図
は、本発明で用いる光学変調素子の電極構造を模
式的に示す平面図である。第５図ａ〜ｄは、本発
明の光学変調素子を駆動するための信号を示す説
明図である。第６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。第７図は、本発
明の別の具体例を示す断面図である。 １０１，１０９……基板、１０２，１１０……
電極、１０３，１１１……絶縁膜、１０４……ス
ペーサ部材、１０５……双安定性を有する液晶、
１０６，１０７……スペーサ部材の側壁、１０
８，１１２……絶縁膜の平面、１１３，１１４…
…偏光手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一対の平行基板間に、無電界時らせん構造が
   抑制されたカイラルスメクテイツク液晶を配置し
   てなる光学変調素子の製造法において、 少なくとも一方の基板に、互いに平行で、且つ
   該基板の硬度より小さい硬度の帯状突起体を
   50μm〜700μmの範囲のピツチで設け、該基板に
   該帯状突起体の延長方向に対して平行なラビング
   処理を施した一対の平行基板間に、スメクテイツ
   クＡ相を生じる温度範囲で、液晶分子をラビング
   処理の方向に沿つて帯状突起体により配向させ、 該スメクテイツクＡ相から降温させることによ
   つて、カイラルスメクテイツク相を生じる温度範
   囲で、液晶分子で組織した層の法線が該帯状突起
   体に対して平行となる状態で、該層を配向させて
   ２つの異なる安定配向状態を発現するカイラルス
   メクテイツク液晶を形成することを特徴とする光
   学変調素子の製造法。