JPS60119525A - Method for controlling orientation of liquid crystal - Google Patents

Method for controlling orientation of liquid crystal

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JPS60119525A
JPS60119525A JP22750683A JP22750683A JPS60119525A JP S60119525 A JPS60119525 A JP S60119525A JP 22750683 A JP22750683 A JP 22750683A JP 22750683 A JP22750683 A JP 22750683A JP S60119525 A JPS60119525 A JP S60119525A
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liquid crystal
phase
control method
orientation control
crystal orientation
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JP22750683A
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Junichiro Kanbe
純一郎 神辺
Kazuharu Katagiri
片桐 一春
Shinjiro Okada
伸二郎 岡田
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Canon Inc
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Abstract

PURPOSE:To improve monodomain formability and to exhibit substantially the characteristic of the liquid crystal by decreasing the temp. of the high temp. phase generated by moving a heating means from one end toward the other end of a cell structural body contg. a uniaxial anisotrophic phase compd. thereby forming the uniaxial anisotropic phase thereof. CONSTITUTION:An electrode group consisting of transparent electrodes 102, 102' is provided on the base plates 101, 101' of a liquid crystal cell 100 having the construction in which a pair of the base plates 101 and 101' are held at a prescribed space by a spacer 103 and are held by an adhesive agent 106. A monodomain of SmA is formed if a heating element 107 is moved in an arrow 108 direction from one end toward the other end of the cell 100 in which a ferrodielectric liquid crystal (for example, DOBAMBC) is sealed then shifting the element 107 to an isotropic phase and when the process for decreasing the temp. is generated in succession thereto. The uniform monodomain is thus formed and the characteristic of the liquid crystal thereof is substantially exhibited.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液晶表示素子や液晶−光シヤツタアレイ等の
液晶素子を作成する際に用いる液晶の配向制御法に関し
、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の配向制
御法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for controlling the alignment of liquid crystals used when producing liquid crystal elements such as liquid crystal display elements and liquid crystal-light shutter arrays, and more specifically, the present invention relates to a method for controlling the alignment of liquid crystals used in producing liquid crystal elements such as liquid crystal display elements and liquid crystal-optical shutter arrays. , relates to a liquid crystal alignment control method that improves display and drive characteristics.

従来より、it査電棒群と信号電極群をマ) IJ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。
Conventionally, liquid crystal display elements display images or information by arranging a group of IT scanning rods and a group of signal electrodes in the shape of an IJ square, and filling a liquid crystal compound between the electrodes to form a large number of pixels. well known.

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
な欠点がある。
The driving method for this display element is time-division driving, in which an address signal is selectively and periodically applied to a group of scanning electrodes, and a predetermined information signal is selectively applied in parallel to a group of signal electrodes in synchronization with the address signal. However, this display element and its driving method have major and fatal drawbacks as described below.

即ち、画素密度を高(、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
実用に供されてるのは殆んどが、例えばM、 5cha
dtとW、He1frich著”Applied Ph
ysics Letters”Vo、18、N[L4(
1971,2,15)、P、127〜128の°’Vo
ltage −Dependent 0ptical 
Activity of a TwistedNema
tic Liquid Crystal”に表示された
TN(twisted nematic)型の液晶を用
いたものであり、この型の液晶は、無電界壮態で正の誘
電異方pトをもつ坏マチック液晶の分子が液晶層厚方向
で(p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。
In other words, it is difficult to increase the pixel density (or increase the screen size).Among conventional liquid crystals, it has a relatively high response speed and low power consumption, so it is used as a display device. Most of them are, for example, M, 5cha
dt and W, He1frich “Applied Ph
ysics Letters”Vo, 18, N[L4(
1971, 2, 15), P, 127-128 °'Vo
ltage-Dependent 0ptical
Activity of a TwistedNema
This type of liquid crystal uses a TN (twisted nematic) type liquid crystal displayed in "Tic Liquid Crystal", and this type of liquid crystal is made of liquid crystal molecules that have a positive dielectric anisotropy p in the absence of an electric field. A (helical structure) is formed in the layer thickness direction, and a structure in which the liquid crystal molecules are arranged in parallel on both electrode surfaces is formed.

一方、電界印加状態では、正の誘電異方性をもつネマチ
ック液晶が電界方向に配列L、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) IJ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−E下に互いにクロスニコル関係にあ
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。
On the other hand, when an electric field is applied, nematic liquid crystals having positive dielectric anisotropy are aligned L in the direction of the electric field, resulting in optical modulation. When a display element is constructed using this type of liquid crystal with an IJ electrode structure, liquid crystal molecules are arranged perpendicularly to the electrode surface in the area where both the scanning electrode and the signal electrode are selected (selection point). A voltage equal to or higher than the required threshold is applied, and no voltage is applied to areas where neither the scanning electrode nor the signal electrode is selected (non-selected points), and therefore the liquid crystal molecules maintain a stable alignment parallel to the electrode surfaces. By arranging linear polarizers in a cross nicol relationship under -E of such a liquid crystal cell, light does not pass through selected points, but light passes through non-selected points, making it possible to use it as an image element. It becomes possible.

然し乍ら、マ) IJクス電f2構造を構成した場合に
は、走査電極が選択さね、信号゛型棒が選択されない領
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って
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1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(1アレ
ーン、)を走査する間に一つの選択点に有効な電界がか
かっている時間(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、結果的には画像コ
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12て駆動する(即
ち、縁り返l−走査する)ときに生ずる本質的に1・ま
避けαIL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) IJ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
状である〇 一方、プリンタ分野を眺めて見るに、電気信号を入力と
してノ・−トコビ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
ゴンスキャナの様な高速の駆動部分度が要求される;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
信号に変換する菓子として、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210mmの長さの中
に画素信号を16dat / mmの割合で七1き込む
ためには、3000個以上の信号発生部を有していなげ
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腺
を配線しなければならず、製作上困蛯であそのため、I
LINE(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′ル極を、PM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a (N)を増して行くと、信号ONのB″’
j l:ijか実質的に1ハとなり感光体上で得られる
九鼠が減少してしまったり、クロストークの問題か生ず
るという価点が表、る。
However, if an IJ square electrode f2 structure is configured, there will be a region where the scan electrode is not selected and the signal type bar is not selected, or a region where the scan electrode is not selected and the signal electrode is selected (the so-called " A finite electric field is also applied to the half-selected point. If the difference between the voltage applied to the selected point and the voltage applied to the half-selected point is sufficiently large, and the voltage threshold required to align the liquid crystal molecules perpendicular to the electric field is set to a voltage value in between, the display The element operates normally, but when the number of scanning lines (N) is increased, the time (time) during which an effective electric field is applied to one selected point while scanning the entire screen (1 arene) is increased. duty ratio) decreases at a rate of 1/N. For this reason, when repeated scanning is performed, the effective voltage difference between selected points and non-selected points becomes smaller as the number of scanning lines increases, resulting in a decrease in image contrast and crosstalk. This is a drawback that is difficult to avoid. This phenomenon occurs in liquid crystals that do not have bistability (
The stable state is when the liquid crystal molecules are oriented horizontally with respect to the electrode surface, and the liquid crystal molecules are oriented vertically only while an electric field is effectively applied. This is essentially an unavoidable problem that arises when performing an edge-back scan. To improve this point,
Voltage averaging method, dual-frequency drive method, multiplex IJ method, etc. have already been proposed, but all of these methods are insufficient, and increasing the screen size and density of display elements requires an increase in the number of scanning lines. At present, it has reached a plateau due to the inability to increase the number of pixels sufficiently.On the other hand, if we look at the printer field, we can see that speed is increasing as a means of obtaining notebook power using electrical signals as input, both in terms of pixel density. Laser beam printers (LBPs), which provide electrical image signals in the form of light to an electrophotographic photoreceptor, are currently the most superior from this point of view. However, LBP has drawbacks such as: 1. The printer is large in size; 2. It requires a high-speed driving unit like a polygon scanner. In order to overcome these drawbacks, a liquid crystal shutter array has been proposed as a confectionery that converts electrical signals into optical signals. However, when providing pixel signals using a liquid crystal shutter array, for example, in order to input pixel signals at a rate of 16 dat/mm into a length of 210 mm, it requires more than 3,000 signal generating units. In order to give independent signals to each, it was originally necessary to wire lead glands that send signals to all of the signal generating parts, which was difficult to manufacture, so I
Attempts have been made to provide LINE pixel signals in a time-division manner using a signal generating section divided into several lines. In this way, the pole for applying the signal can be made common to the PM number of signal generating sections, and the actual wiring can be significantly reduced. However, in this case, if we increase the number of rows a (N) using a liquid crystal that does not have bistability, as is usually done, the signal B'''
The disadvantages are that j l: ij becomes substantially 1 ha, resulting in a decrease in the amount of light that can be obtained on the photoreceptor, and the problem of crosstalk.

このような従来型の液晶菓子の欠点を覗善するものとし
て、双安定性を有する液晶素子の使用か、C1arkお
よびLage rwa l 1により提案されている(
l+!f開昭56−107216号公報、米国特許第4
367924号明細舎等)。双安定性を有する液晶とし
ては、一般に、カイラルスメクティックC相(S+nC
”)又はH相(SmH”)を有する強請′亀性液晶か用
いられろ。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製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、目、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TN型素子の問題点の多(に対して、がなり本質的な
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smc*またはS+n)4.
”相を有する強誘電性液晶については、SmC”または
SmH*相を有する液晶分子層が基板面に対[7て垂直
で、したがって液晶分子軸が’)I 4h而にほぼ平行
に配列した仰域(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t「かったのが実
情である。 ・ たとえは、このような配向状態を与えるために、56 
b%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t2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w層セルとは両立しがたい
という秤点かあり、また、ぜ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。
To overcome these shortcomings of conventional liquid crystal confectionery, the use of bistable liquid crystal elements has been proposed by C1ark and Lage 1 (
l+! f, Publication No. 1972-107216, U.S. Patent No. 4
367924, etc.). Liquid crystals with bistability are generally chiral smectic C phase (S+nC
``) or a forced liquid crystal with an H phase (SmH'') may be used. This liquid crystal has a bistable state consisting of a first optically stable state and a second optically stable state with respect to an electric field. Therefore, unlike the optical modulation element used in the above-mentioned TN liquid crystal, for example, one The liquid crystal is aligned in a first optically stable state with respect to the ' electric field vector, and the liquid crystal is aligned in a second optically stable state with respect to the other electric field vector. Furthermore, this type of liquid crystal has the property of very quickly taking one of the above two stable states in response to an applied electric field and maintaining that state when no electric field is applied. By utilizing such properties, it is possible to obtain substantial improvements over many of the problems of the conventional TN type element described above.This point will be discussed below in connection with the present invention. , will be explained in more detail. However, in order for an optical modulation element using this bistable liquid crystal to exhibit predetermined drive characteristics, the liquid crystal placed between a pair of parallel substrates must be adjusted to the applied state of an electric field. Regardless, it is necessary that the molecules be in a state of molecular arrangement such that conversion between the two stable states occurs effectively, e.g. smc* or S+n)4.
For a ferroelectric liquid crystal with a phase, a layer of liquid crystal molecules having an SmC or SmH* phase is perpendicular to the substrate surface, so that the liquid crystal molecular axes are approximately parallel to the substrate surface. domain (monodomain) needs to be formed. However, in conventional optical modulation elements using liquid crystals with bistability, the alignment state of the liquid crystals having such a monodomain structure was not always formed satisfactorily, and sufficient characteristics could not be obtained. The reality is that in order to give such an orientation state, 56
A method of applying b%, a method of applying shear force, etc. have been proposed. However, none of these methods always gave satisfactory results at t2. For example, the method of applying a magnetic field requires a large-scale device and is incompatible with a W-layer cell with good operating characteristics, and the method of applying a shear force is
This method has the disadvantage that it is incompatible with the method of injecting liquid crystal after creating the cell.

ところで、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児根面に平行な状態で形成す
る方法として例えば基板面ヒ゛′ 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片いられている。
By the way, in the device using the TN type liquid crystal as mentioned above,
Methods for forming monodomains of liquid crystal molecules in a state parallel to the root plane include, for example, a method of rubbing the surface of the substrate with something like cloth (rubbing) and a method of diagonally depositing SiO. .

ビ 例えはう感ングを施された基板面に接する液晶に対して
は方向性が付与され、液晶分子はその方向に従って優先
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。この様と なライング処理面には、液晶分子を一方向に優先して配
列させる効果が付与されている。この配向効果が付与さ
れた平面をもつ構造体は、例えば、WJ[elfric
hとM、5chadt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配向効果を
形成する方法のほかに、基板の上にSiOや5i02を
斜め蒸着して形成した平面をもつ構造体を用い、このS
iO又けSiO2の一軸的異方性を有する平面が液晶分
子を一方向このように、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、双安定性を有する液晶に対して、これ
らの方法により配向制御を施こすと、液晶を一方向のみ
に曖先しで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欠点がある。
For example, the liquid crystal that is in contact with the surface of the substrate that has been subjected to creeping is given a directionality, and the liquid crystal molecules preferentially align in that direction, which has the lowest energy (that is, is stable).
state. Such a lined surface has the effect of preferentially arranging liquid crystal molecules in one direction. A structure having a plane to which this orientation effect is applied is, for example, WJ [elfric
h and M, 5chadt, Canadian Patent No. 1010136, etc. In addition to the method of creating an alignment effect using this rubbing method, a structure with a plane formed by obliquely vapor depositing SiO or 5i02 on a substrate is used.
A plane with uniaxial anisotropy across iO and SiO2 directs liquid crystal molecules in one direction.In order to create a liquid crystal element, alignment control methods such as rubbing and oblique evaporation are one of the preferred methods. However, when alignment is controlled using these methods for liquid crystals that have bistability, a plane is formed that has a wall effect that causes the liquid crystals to be oriented in only one direction.
This has the disadvantage of inhibiting bistability to electric fields, high-speed response, and monodomain formation.

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ー等とし
て潜在的な適性を有する双安定性を什する液晶を使用す
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l、c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4辷得る液晶の配向制御法を
提供することにある。
In view of the above-mentioned circumstances, the main object of the present invention is to provide a bistable device that has potential suitability as a display element with high-speed response, high-density pixels, and a large area, or an optical shutter with a high shutter speed. A liquid crystal alignment control method that can fully demonstrate its characteristics by improving monodomain formation l, c or initial alignment, which has been a problem in the past in optical modulation elements using liquid crystals. Our goal is to provide the following.

本発明者らは、上述の目的で更に研究した結果、とくに
液晶材料から別の相(例えば等吉相等の高温状態)より
一軸的異方性(例えばSmA(スメクティックA)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、別の相(高温和)より、−軸性異吉相へ相転
移する場合、別の相領域と上記−軸性異方相領域との空
間的相界面に於て、新たに相転移して生成する一軸的異
方性の分子軸は、既に形成されていた一軸的異方性の液
晶分子配向方向と平行に配向し、しかも上記−軸性異方
相領域の生長する方向と、液晶分子の配向方向を直交関
係とする場合、極めて安定にモノドメイン−軸性異吉相
が生長することが判明した。さらに、本発明者らは水平
配向性を有する側壁面を有する構造体を核発生部材(−
軸性累吉相の液晶層の発生を促す部利を君味する)とし
て配設することにより、最初の一軸的異方性の核を液晶
分子が核発生部材と平行に配向したモノドメインの一軸
性6!方相として形成することが可能どなり、この結:
5i″、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御立し得る構造の液晶素子が得ら
れることを見い出した。
As a result of further research for the above-mentioned purpose, the present inventors have found that, in particular, liquid crystal materials have a tendency toward uniaxial anisotropy (e.g., low-temperature state such as SmA (smectic A)) rather than another phase (e.g., high-temperature state such as isotokic phase). Focusing on the orientation during the transition temperature cooling process, we found that when a phase transition occurs from another phase (high temperature sum) to the -axial anisotropic phase, the space between another phase region and the -axial anisotropic phase region At the phase interface, the uniaxially anisotropic molecular axes generated by a new phase transition are oriented parallel to the already formed uniaxially anisotropic liquid crystal molecule alignment direction, and moreover, the -axis It has been found that when the direction in which the anisotropic phase region grows and the orientation direction of the liquid crystal molecules are orthogonal to each other, the monodomain-axial heterotropic phase grows extremely stably. Furthermore, the present inventors constructed a structure having a horizontally oriented side wall surface as a nucleation member (-
By arranging the initial uniaxially anisotropic nucleus as a monodomain in which the liquid crystal molecules are oriented parallel to the nucleation member Sex 6! This conclusion can be formed as a square:
5i'', it has been found that a liquid crystal element having a structure that can satisfy the operating characteristics of the element based on the bistability of the liquid crystal and the monodomain property of the liquid crystal layer can be obtained.

本発明は、前述の知見に基づくものであり、すIIわち
本発明による液晶の配向制御法は一対の基板間に所定温
度で一軸的異方性(例えば、スメクティ、り相、ネマテ
ィック相)となる化合物を有するセル構造体の全面又は
部分面に亘って、その一方の端部かも(Ip、方の端部
に向けて相対的に加熱手段を移動させ、該加熱手段の移
動によって一軸的異方性より高温側の別の相(例えば、
等吉相、ネマティック相、コレステリック相)を生じる
昇温過程からひき続いて起こる降妃過程で一111I性
異方相を形成する点に重機を翁し、ている。
The present invention is based on the above-mentioned knowledge, and the method for controlling liquid crystal alignment according to the present invention is to create uniaxial anisotropy (e.g., smecti phase, nematic phase) between a pair of substrates at a predetermined temperature. The heating means is relatively moved toward one end (Ip) over the entire or partial surface of the cell structure having the compound, and the heating means is moved uniaxially by moving the heating means. Another phase on the higher temperature side than the anisotropy (e.g.
Heavy equipment has reached the point where an 1111I anisotropic phase is formed in the cooling process that occurs following the heating process that produces the Tokichi phase, nematic phase, and cholesteric phase.

以」ミ、必要イ二応じて図面を参照しつつ、本発甲]を
史に訂’ alに説明する。
Hereinafter, this publication will be explained in detail, referring to the drawings as necessary.

本発明で用いる液晶材料として、特に適したものは双安
定性を有する液晶であって、強誘電性を有するカイラル
スメクティック液晶かル:も好ましく、そのうちカイラ
ルスメクティックC相(SmC”)又H相(S mIf
” )の液晶が適している。
Particularly suitable liquid crystal materials for use in the present invention are liquid crystals with bistability, and chiral smectic liquid crystals with ferroelectricity are also preferred, among which chiral smectic C phase (SmC'') or H phase ( S mIf
”) is suitable.

この強誘電性液晶については、“LE JOURNAL
DE PIIYSIOUE LETTER8” 36 
(L−69) 1975 。
Regarding this ferroelectric liquid crystal, please refer to “LE JOURNAL
DE PIIYSIOUE LETTER8” 36
(L-69) 1975.

「Ferroelectric Liquid Cry
stalsJ ;“Applied physics 
Let−ters ” 36(11)1980、rsu
bmicro 5econd B1−5table E
lectroopticSwitching in L
iquid CrystalsJ ;“固体物理016
C141)1981「准晶」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。
“Ferroelectric Liquid Cry
stalsJ; “Applied physics
Let-ters” 36 (11) 1980, rsu
bmicro 5econd B1-5table E
electrooptic Switching in L
iquid CrystalsJ; “Solid State Physics 016
C141) 1981 "Quasi-crystal" and the like, and the ferroelectric liquid crystal disclosed in these can be used in the present invention.

より具体的には、本発明法に用いられる強誘電性液晶化
合物の例としては、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(DOBAMBC)
 、ヘルシルオキシペンジリテンーP−アミノ−2−ク
ロロプロピルシンナメート(HOBACPC)および4
− o −(2−メチル)−ブチルレゾルシリダン−4
−オクチルアニリン(MBRA8)等が挙げられる。
More specifically, examples of ferroelectric liquid crystal compounds used in the method of the present invention include decyloxybenzylidene-P-amino-2-methylbutylcinnamate (DOBAMBC).
, hercyloxypendilithene-P-amino-2-chloropropylcinnamate (HOBACPC) and 4
- o -(2-methyl)-butyl resol silidan-4
-octylaniline (MBRA8) and the like.

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、11は、In2
O2、5n02あるいはITO(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Sm
H”相の液晶が封入されている。太線で示した線13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(Pl)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)(Pf)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。
FIG. 1 schematically depicts an example of a cell for explaining the operation of a ferroelectric liquid crystal. 11 and 11 are In2
O2, 5n02 or ITO (Indium-Ti
It is a substrate (glass plate) coated with a transparent electrode made of a thin film such as
SmC phase or Sm
H'' phase liquid crystal is sealed. A thick line 13 represents a liquid crystal molecule, and this liquid crystal molecule 13 has a dipole moment (Pl) 14 in a direction perpendicular to the molecule. When a voltage higher than a certain threshold is applied between the electrodes on the substrates 11 and 11, the helical structure of the liquid crystal molecules 13 is unraveled, and the liquid crystal molecules 13 are aligned in the direction such that the dipole moment (Pf) 14 is all directed in the direction of the electric field. The liquid crystal molecules 13 have an elongated shape and exhibit refractive index anisotropy in the long axis direction and short axis direction. If you put it,
It is easily understood that this is a liquid crystal optical modulation element whose optical characteristics change depending on the polarity of applied voltage.

本発明の液晶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(2
4)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闇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があるいは第2の安定状
態23の何れか1方に配向する。
The liquid crystal cell preferably used in the liquid crystal element of the present invention can have a sufficiently thin thickness (for example, 10 μm or less). As the liquid crystal layer becomes thinner, the helical structure of the liquid crystal molecules unwinds and becomes a non-helical structure even when no electric field is applied, as shown in Figure 2, and its dipole moment P or P points upward (24 ) or downward (2
4). In such a cell, the second
As shown in the figure, electric field E or E with different polarity above a certain darkness value
is applied by the voltage application means 21 and 21, the dipole moment changes its direction upward 24 or downward 24 in response to the electric field E or the electric field vector of E, and accordingly, the liquid crystal molecules enter the first stable state 23. or the second stable state 23.

このような強誘電性を液晶才子として用いることの利点
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。
As mentioned earlier, there are two advantages to using such ferroelectricity as a liquid crystal element. The first is that the response speed is extremely fast, and the second is that the alignment of liquid crystal molecules has bistability. To further explain the second point, for example with reference to FIG. 2, when an electric field E is applied, the liquid crystal molecules are oriented in a first stable state 23; 23 and changes the direction of the molecule, but it remains in this state even after the electric field is turned off. Further, as long as the applied electric field E does not exceed a certain threshold value, each orientation state is maintained. In order to effectively realize such fast response speed and bistability, it is preferable that the cell be as thin as possible.

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SmH”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難なことであり
、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。
The biggest problem in forming devices using liquid crystals with such ferroelectricity is, as mentioned earlier, that SmC
It is difficult to form a highly monodomain cell in which the layer having "phase or SmH" is aligned perpendicularly to the substrate surface and the liquid crystal molecules are aligned approximately parallel to the substrate surface, and this point It is the main objective of the present invention to provide a solution to the problem.

@3図(A)は、本発明の液晶配向制御法を模式的に示
す斜視図で、第3図はその断面図である。
@3 Figure (A) is a perspective view schematically showing the liquid crystal alignment control method of the present invention, and Figure 3 is a cross-sectional view thereof.

第3図で示す液晶セル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101をスペー
サ103で所定の間隔に保持され、この一対の基板を接
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ノくターンで
形成され°Cいる。基板101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のうちの信
号電圧印加用゛電極群)が形成されている。
The liquid crystal cell 100 shown in FIG. 3 has a cell structure in which a pair of substrates 101 and 101 made of glass plates or plastic plates are held at a predetermined distance by a spacer 103, and the pair of substrates are bonded with an adhesive 106. Further, on the substrate 101, an electrode group (for example, a scanning voltage application electrode group in a matrix electrode structure) consisting of a plurality of transparent electrodes 102 is formed in a predetermined number of turns, such as a strip pattern. There is C. On the substrate 101, an electrode group for applying a signal voltage is formed among a plurality of transparent electrodes 102 that intersect with the transparent electrode 102 described above.

この様な基板101と101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
マグネシウム、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、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
、ポリアミド、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミ
ン樹脂、ユ1)ア樹脂やアクリル樹脂などを用いて被膜
形成した絶縁膜(図示せず)を設けることができる。こ
の絶縁膜は、液晶層104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。
Such substrates 101 and 101 include, for example, silicon oxide, silicon dioxide, aluminum oxide, zirconia, magnesium fluoride, cerium oxide, cerium fluoride, silicon nitride, silicon carbide, boron nitride, polyvinyl alcohol, polyimide. , polyamideimide, polyesterimide, polyparaxylerin, polyester, polycarbonate, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polyamide, polystyrene, cellulose resin, melamine resin, insulating film formed using resin, acrylic resin, etc. (not shown) may be provided. This insulating film also has the advantage of being able to prevent the generation of current caused by trace amounts of impurities contained in the liquid crystal layer 104, and therefore does not deteriorate the liquid crystal compound even if the operation is repeated.

以下、所定温度で強誘電性を示す液晶材料DOBAMB
Cを例にとって、液晶層104の配向制御法について第
3図を用いて具体的に酸1明する。
Below, DOBAMB, a liquid crystal material that exhibits ferroelectricity at a certain temperature,
Taking C as an example, a method for controlling the alignment of the liquid crystal layer 104 will be explained in detail using FIG.

まず、DOBAMBCが封入されている液晶セル100
は、セル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、セルの平均的温度が例え
ば70℃〜90℃となる様に加熱ケースの調度をコント
ロールし、SmA相又はSmC”相の液晶層104を形
成する。この時の液晶層104は、下達の配向制御方式
を施す以前の状態で、SmA又はSmCのモノドメイン
が形成されていない。
First, a liquid crystal cell 100 in which DOBAMBC is sealed
is set in a heating case (not shown) that uniformly heats the entire cell. Next, the preparation of the heating case is controlled so that the average temperature of the cell is, for example, 70° C. to 90° C., and the liquid crystal layer 104 of the SmA phase or SmC” phase is formed. In the state before applying the orientation control method, no SmA or SmC monodomains are formed.

ここで、加熱手段として発熱体107を欠株108の方
向に移動させる。この際、発熱体107によって、Sm
A→等方相への相転移温度(約118℃)以上までに昇
温した領域の液晶層104は等吉相状態となるが、ひき
続き発熱体107が欠株108の方向に移動するので、
この領域(を等吉相状態から直ちに降温過程を起こし、
従って再び等吉相→SmAへの相転移温度(約116℃
)以下までに降温した時点で、一方向に配向したSmA
のモノドメインが形成される。
Here, a heating element 107 is moved in the direction of the missing plant 108 as a heating means. At this time, the heating element 107 causes Sm
The liquid crystal layer 104 in the area where the temperature has risen above the phase transition temperature from A to isotropic phase (approximately 118° C.) enters the isobic phase state, but as the heating element 107 continues to move toward the defect 108,
In this region, a cooling process immediately occurs from the Tokiyoshi phase state,
Therefore, the phase transition temperature from Tokiyoshi phase to SmA (approximately 116℃
) When the temperature is lowered to below, SmA oriented in one direction
monodomains are formed.

この際、本発明におけるより好ましい具体例としては、
液晶層の発生を促す部材(以下「核発生部材」とい5 
)105を液晶セル100に備えることができる。すな
わち、核発生部材105を用いると、発熱体107によ
る加熱によって、ます華初に核発生部材105の側壁面
105の近傍における温バ(がSmA→等方相への相転
移温度以上の温度となった後、発熱体107の欠株方向
への移動により、降温過程を惹き起し、等吉相→S m
Aへの相転移温度以下で、側壁面105と基板101の
T+’i+ 109における液晶分子を水平方向に配向
させる効果により、一方向に配列した液晶分子のSmA
が形成される。さらに、発熱体107の移動により連続
的に生起する等吉相→SmAへの相転移で生じるSmA
が前述の核発生部材105の側壁面105の近傍で生じ
た液晶の配列と平行な配列を生ずる様な強制力を受け、
この結果全体の1、列が1itil 壁面105の長手
方向に平行状態となったモノドメインが形成される。
In this case, as a more preferable specific example of the present invention,
A member that promotes the generation of a liquid crystal layer (hereinafter referred to as a "nucleation member"5)
) 105 can be included in the liquid crystal cell 100. That is, when the nucleation member 105 is used, due to the heating by the heating element 107, the temperature in the vicinity of the side wall surface 105 of the nucleation member 105 becomes higher than the phase transition temperature from SmA to the isotropic phase. After that, the heating element 107 moves in the direction of the missing plant, causing a temperature decreasing process, and the Tokichi phase → S m
Below the phase transition temperature to A, the SmA of liquid crystal molecules aligned in one direction is
is formed. Furthermore, SmA generated by the phase transition from Tokichi phase to SmA that continuously occurs due to the movement of the heating element 107.
is subjected to a forcing force that causes an alignment parallel to the liquid crystal alignment generated near the side wall surface 105 of the aforementioned nucleation member 105,
As a result, a monodomain is formed in which the total number of rows is parallel to the longitudinal direction of the wall surface 105.

しかも、スペーサ部材103が後で詳述する核発生部材
105と同様の機能をもつことができるので、液晶セル
100の上を発熱体107を移動させる途中で、液晶セ
ル100の中にスペーサ部材103が存在していても、
SmA、 SmC又はSmHのモノドメインを形成する
上で何ら障害とはならない。特に、好ましい具体例では
、スペーサ部材103は前述の核発生部材105と同一
の旧料とすることが適している。すなわち、基板101
の上に所定の樹脂類又は無機物質をフィルム形成した後
に所定の方法でエツチング処理してスペーサ部材103
と核発生部材105を同時に形成することができる。そ
の他に、前述のエツチング法によらず、後述の核発生部
材105で用いる様な帯状フィルム、グラスファイバー
あるいは高配向性繊維を基板101と101の間に配置
することができる。
Furthermore, since the spacer member 103 can have the same function as the nucleation member 105, which will be described in detail later, the spacer member 103 can be inserted into the liquid crystal cell 100 while the heating element 107 is being moved over the liquid crystal cell 100. Even if there exists
This does not pose any obstacle to the formation of monodomains of SmA, SmC, or SmH. In particular, in a preferred embodiment, the spacer member 103 is suitably of the same old material as the nucleating member 105 described above. That is, the substrate 101
After forming a film of a predetermined resin or inorganic substance on top of the spacer member 103, etching treatment is performed using a predetermined method.
and the nucleation member 105 can be formed simultaneously. In addition, instead of using the above-mentioned etching method, a strip-shaped film, glass fiber, or highly oriented fibers such as those used in the nucleation member 105 described later can be placed between the substrates 101.

核発生部材105は、例えばポリエステルフィルムやポ
リイミドフィルムを金属刃やダイヤモンド刃で切断する
ことにより、側壁面105に摺擦効果を付与した帯状フ
ィルムやグラスファイバーを用いることができ、又高分
子物質の異方性溶液(リオトロピック液晶)や高分子物
質の異方性溶融液(サーモトロピック液晶)として知ら
れている高分子液晶から繊維状に紡糸することによって
作成した高配向性繊維を用いることができる。高分子液
晶としてはネマチック相又はスメクティック相を有して
いるものが好適である。
The nucleation member 105 can be made of a band-shaped film or glass fiber that has been given a rubbing effect on the side wall surface 105 by cutting a polyester film or a polyimide film with a metal blade or a diamond blade. Highly oriented fibers created by spinning polymeric liquid crystals into fibers, known as anisotropic solutions (lyotropic liquid crystals) or anisotropic melts of polymeric substances (thermotropic liquid crystals), can be used. . As the polymeric liquid crystal, one having a nematic phase or a smectic phase is suitable.

筒配向性繊維を形成するために用いる高分子液晶として
は、例えば、ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)
の硫酸溶液またはポリ(p−ベンズアミド)のジメチル
アセトアミド溶液の液晶状態から紡糸した繊維が代表的
な繊維としてあげられる。その他には、ポリ(アミド−
ヒドラジド)およびポリヒドラジドの硫酸やフロロ硫酸
ある(・はこれらの混合溶剤による液晶溶液、ポリ(p
−フェニレンベンゾビスオキサゾール)およびポリ(p
−フェニリンベンゾビスチアゾール)のポリリン酸やメ
チルスルフォン酸などによる液晶溶液、バラ−ヒドロオ
キシ安息〒i“酸、1.2−ビス(バラ−カルボキシフ
ェノオキシ)エタン、テレフタル酸および置換または未
置換のヒドロキノンから生成するポリエステルの液晶性
溶融液、バラ−ヒドロオキシ安息香酸、j、2−ビス(
バラ−カルボオキシフェノキシ)エタン、テレフタル酸
およびビスフェノールAルするいはビスフェノールAジ
アセテートから生成するポリエステルの液晶性溶融液お
よび下記一般式(1)または(2)で表わされるポリエ
ステルの液晶性溶融液などから紡糸することによって得
られる繊維があげられる。
Examples of polymeric liquid crystals used to form cylindrical oriented fibers include poly(p-phenylene terephthalamide).
Typical fibers include fibers spun from a liquid crystal state of a sulfuric acid solution of poly(p-benzamide) or a dimethylacetamide solution of poly(p-benzamide). In addition, poly(amide)
hydrazide) and polyhydrazide, such as sulfuric acid or fluorosulfuric acid.
-phenylenebenzobisoxazole) and poly(p
liquid crystal solutions of polyphosphoric acid, methylsulfonic acid, etc. of -phenylinebenzobisthiazole), rose-hydroxybenzoic acid, 1,2-bis(rose-carboxyphenoxy)ethane, terephthalic acid and substituted or unsubstituted Liquid crystalline melt of polyester formed from hydroquinone, rose-hydroxybenzoic acid, j,2-bis(
A liquid crystalline melt of a polyester produced from rose-carboxyphenoxy)ethane, terephthalic acid and bisphenol A or bisphenol A diacetate, and a liquid crystalline melt of a polyester represented by the following general formula (1) or (2). Examples include fibers obtained by spinning.

一般式(]) (式中 n = 2〜11の兼数である)この様な繊維
をスペーサ部材104に用いることにより、繊維の高配
向性表面と接する液晶は繊維の配向方向にそって配向す
ることができるものである。
General formula (]) (n = 2 to 11 in the formula) By using such fibers in the spacer member 104, the liquid crystal in contact with the highly oriented surface of the fibers is oriented along the orientation direction of the fibers. It is something that can be done.

又基板101に図示する切り込みをもっていない平滑ガ
ラスの場合では、このガラス基板上に5iO9SiO2
やTie、をフィルム形成シた後、斜方イオンビームに
よりエツチング処理して形成した側壁面105をもつ帯
状のSiO,5j02やTiOフィルムを核発生部材1
05として用いることができる。又、基板101の上に
硬度のより高いシリコン窒化物、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、Ti1l IA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
コニア又はフッ化マグネシウムなどの化合物を用いて被
膜形成することにょって不図示の絶縁膜を形成し、この
土に硬度のより低い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、ボリパラキ
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
、ユリャ樹脂、アクリル樹脂などの使脂類、あるいは感
光性ポリイミド、感光性ポリアミド、環化ゴム系フォト
レジスト、フェノールボラック系フォトレジストあるい
は電子線フォトレジスト(ポリメチルメタクリレート、
エポキシ化−1,4−ポリブタジェンなど)をフィルム
形成した後に、通常のフォトリソグラフィー法によりエ
ツチング処理を行なって核発生部材105を作成し、次
いでこの側壁面105にラビングによる摺擦効果を付与
することができる。この際の核発生部材105の頂部は
基板101の側にも接していてもよい。
In addition, in the case of smooth glass without the notch shown in the substrate 101, 5iO9SiO2 is placed on the glass substrate.
After forming a film of SiO, 5j02 or TiO, a band-shaped SiO, 5j02 or TiO film having a side wall surface 105 formed by etching with an oblique ion beam is used as a nucleation member 1.
It can be used as 05. Further, on the substrate 101, silicon nitride with higher hardness, silicon nitride containing hydrogen, silicon carbide, silicon carbide containing hydrogen, Ti1lIA nitride, boron nitride containing hydrogen, cerium oxide, oxide An insulating film (not shown) is formed by forming a film using a compound such as silicon, aluminum oxide, zirconia or magnesium fluoride, and this soil is coated with polyvinyl alcohol, polyimide, polyamideimide, polyesterimide, etc., which have lower hardness. Resins such as polyparaxylerin, polyester, polycarbonate, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyamide, polystyrene, cellulose resin, melamine resin, urea resin, acrylic resin, or photosensitive polyimide, photosensitive polyamide, Cyclized rubber photoresist, phenol borac photoresist or electron beam photoresist (polymethyl methacrylate,
After forming a film of (epoxidized 1,4-polybutadiene, etc.), etching is performed using a normal photolithography method to create a nucleation member 105, and then a rubbing effect is imparted to this side wall surface 105 by rubbing. Can be done. At this time, the top of the nucleation member 105 may also be in contact with the substrate 101 side.

又、本発明で用いる液晶セル100には、基板101の
裏面に面状発熱体113を設けることかできる。この面
状発熱体113は、液晶セル100全体を加熱するもの
であって、例えば液晶層に用いることができ、あるいは
液晶層104を一様に加熱して等吉相とするために用い
た前述のケースに代えて使用することができる。加熱手
段として用いる発熱体107は、SmA又はSmCある
いはSmH”が昇温過程でSmA又はSmC”より高温
側の等吉相、ネマティック相あるいはコレステリック相
への相転移を生起するに十分な温度でセル構造体100
を加熱し、この発熱体107の欠株108の方向への移
動で降温過程でのSmA又はSmCへの相転移が十分に
生起する移動速度で移動される。この際の移動速度は、
一般的に定義されないが1 mm / h〜5gm/h
程度が適している。
Further, in the liquid crystal cell 100 used in the present invention, a planar heating element 113 can be provided on the back surface of the substrate 101. This planar heating element 113 heats the entire liquid crystal cell 100, and can be used, for example, in the liquid crystal layer, or as described above, which is used to uniformly heat the liquid crystal layer 104 to make the liquid crystal layer 104 into an equi-auspicious phase. Can be used in place of a case. The heating element 107 used as a heating means has a cell structure at a temperature sufficient to cause SmA, SmC, or SmH" to undergo a phase transition to an isobic phase, a nematic phase, or a cholesteric phase on the higher temperature side than SmA or SmC" during the temperature rising process. body 100
is heated, and the heating element 107 is moved in the direction of the defect 108 at a moving speed sufficient to cause a phase transition to SmA or SmC during the cooling process. The movement speed at this time is
Although not generally defined, 1 mm/h to 5 gm/h
The degree is appropriate.

又、本発明の方法は、発熱体107を固定したまま、支
持台110をローラー112の回転により欠株111の
方向に移動させることによって、液晶セル100に対し
て発熱体107を薔4葡よ移動させてもよい。
Furthermore, in the method of the present invention, the heating element 107 is moved from one rose to the other with respect to the liquid crystal cell 100 by moving the support base 110 in the direction of the missing stock 111 by rotating the roller 112 while keeping the heating element 107 fixed. You may move it.

この様な方法で用いる発熱体107としては、例えばワ
イヤー状、ロール状、棒状ある(・1家板状(帯状)形
状のニッケルークロム合金、I To。
The heating element 107 used in such a method may be, for example, wire-shaped, roll-shaped, rod-shaped, etc.

酸化錫や酸化インジウムなどの抵抗発熱体を用いること
ができる。これらの発熱体力1ワイヤー状、ロール状又
は棒状の形状となって〜・る場合では、その直径は0.
1−〜514雷程度1好ましくは0.5mπ〜2闘が適
しており、又板状あるX、S&ま帯状の形状となってい
る場合で)まその幅&! 0.1闘〜5郡程度、好まし
くは0.5 mFL〜2−カー適している。
A resistive heating element such as tin oxide or indium oxide can be used. When these heating bodies are wire-shaped, roll-shaped, or rod-shaped, their diameter is 0.
1-~514 lightning degree 1 preferably 0.5 mπ ~ 2 mm is suitable, and in the case of a plate-like X, S & band-like shape) the width of the vertex &! Approximately 0.1 mFL to 5 mFL, preferably 0.5 mFL to 2 mFL, is suitable.

特に、帯状形状の発熱体1071、例えレプ第4図に示
す如きものが適して〜・る。第4図に示す加熱器201
は、例えばセラミックなどの絶縁体で成型した横状支持
体202の頂部面にニッケルークロム合金を蒸着法によ
りフィルム形成した帯状発熱体107を設けた構造を有
して(・る。
In particular, a band-shaped heating element 1071, such as that shown in FIG. 4, is suitable. Heater 201 shown in FIG.
This has a structure in which a band-shaped heating element 107 made of a nickel-chromium alloy film formed by vapor deposition is provided on the top surface of a horizontal support 202 made of an insulator such as ceramic.

又、第5図に示す様な集光型赤外線加熱器301を加熱
手段に適用すること7J″−できる。この集光型赤外線
加熱器301は、帯状形状に開口したスリット開口部3
04と集光反射鏡303を備えたフード内に赤外線ラン
プ302が収容された構造を有している。
Furthermore, a concentrating infrared heater 301 as shown in FIG. 5 can be applied as a heating means.
It has a structure in which an infrared lamp 302 is housed in a hood equipped with a condenser reflector 303 and a condensing reflector 303.

第4図と第5図に示す加熱手段を用いる際に、前述の加
熱手段な欠株108の方向に移動させてもよく、あるい
は液晶セル100を欠株111の方向に移動させてもよ
いのであって、加熱手段に対して液晶セル100が移動
できる手段であれば、何れの手段でもよい。
When using the heating means shown in FIGS. 4 and 5, the heating means may be moved in the direction of the chip 108, or the liquid crystal cell 100 may be moved in the direction of the chip 111. Any means may be used as long as the liquid crystal cell 100 can be moved relative to the heating means.

! この様な液晶セル100は、基板101と101の両側
にはクロスニコル状態又はパラレルニコル状態とした1
対の偏光子がそれぞれ配置されて、電極102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
! Such a liquid crystal cell 100 has substrates 101 and 101 on both sides having cells in a crossed nicol state or a parallel nicol state.
Pairs of polarizers are arranged, respectively, so that the electrodes 102 and 102
When a voltage is applied between them, optical modulation will occur.

第6図〜u−8図は、本発明の液晶素子の運動例を示し
ている。
Figures 6 to 8 show examples of movement of the liquid crystal element of the present invention.

第6図は、中間に強誘電性液晶化合物が挾まれたマ) 
IJクス電極構造を有するセル41の模式図である。4
2は走査電極群であり、43は信号電極群である。第7
図(a)と(bl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(diはそれぞれ選択された信
号電極43(slに与えられる電気信号と選択されない
信号TM、Wi43(n)に−りえられる電気信号を表
わす。第7図(al〜(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は運次、周期的に選
択され番。今、双安定性を有する液晶セルの第1の安定
状態を与えるため閾値電圧なり th。
Figure 6 shows a matrix with a ferroelectric liquid crystal compound sandwiched in the middle.
FIG. 4 is a schematic diagram of a cell 41 having an IJ square electrode structure. 4
2 is a scanning electrode group, and 43 is a signal electrode group. 7th
Figures (a) and (bl) show selected scanning electrodes 42, respectively.
(s) and the electrical signals given to the other scanning electrodes (unselected scanning electrodes) 42(n), and FIGS. 6(c) and (di are the selected signal electrodes 43(n), respectively). The electric signal given to sl, the unselected signal TM, and the electric signal sent to Wi43(n) are shown. In FIG. 7 (al to (d)), the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage. For example, in the case of displaying a moving image, the scanning electrode group 42 is selected periodically.Now, in order to provide the first stable state of the bistable liquid crystal cell, the threshold voltage is set to th. .

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、選択された走差電極42(8)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) tiではVを、位相(時間t2では一■とな
るような交番する電圧である。
and the threshold voltage for providing the second stable state is −v
Assuming th2, the electric signal given to the selected scanning differential electrode 42(8) is V at phase (time) ti and 1 at phase (time t2), as shown in FIG. 7(a). It is an alternating voltage like that.

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0である。
Further, the other scanning electrodes 42(n) are in a grounded state as shown in FIG. 7(b), and have an electrical signal of 0.

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
n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
Vは V < Vth 1 < 2 Vと−V〉−Vth2)
 −2Vを満足する所望の値に設定される。このような
電り信号が与えられたときの各11ii素に印加される
電圧波形を第8図に示す。第8図(at〜(dl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iAでは、位相t2に於て閾値v thl
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 th2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。
On the other hand, the electric signal applied to the selected signal electrode 43(s) is v as shown in FIG. 7(c), and the electric signal applied to the unselected signal electrode 43(n) is v.
As shown in Figure (d), <-V. In the above, the voltage V is V < Vth 1 < 2 V and -V> - Vth2)
It is set to a desired value that satisfies -2V. FIG. 8 shows the voltage waveforms applied to each 11ii element when such an electric signal is applied. 8 (at to (dl) correspond to pixels A, B, C, and D in FIG. 6, respectively. In other words, as is clear from FIG. 8, in the image iA on the selected scanning line, Threshold value v thl at phase t2
A voltage exceeding 2V is applied. Further, to the pixel B existing on the same scanning line, a voltage -2v exceeding the threshold value -vth2 is applied at phase t1. Therefore, depending on whether or not a signal electrode is selected on the selected scanning electrode line, if selected, the liquid crystal molecules are aligned in the first stable state, and if not selected, the liquid crystal molecules are aligned in the first stable state. Align the orientation to the stable state of 2. In any case, it has nothing to do with the previous history of each pixel.

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−■であって、いずれも閾値電圧を越えない。従って
、各画素c2:Dにおける液晶分子は、配向状態を変え
ることな(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Vの値及び位相(t1+t2 >二Tの値とし
ては、用いられる液晶材料やセルの厚さKも依存するが
、通常3ボルト〜7oポルトで0.1psec〜2m5
eC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。
On the other hand, as shown in pixels C and D, on unselected scanning lines, the voltage applied to all pixels C and D is +V or -■, neither of which exceeds the threshold voltage. Therefore, the liquid crystal molecules in each pixel c2:D do not change their orientation state (they maintain the orientation corresponding to the signal state at the time of the previous scan. In other words, when the scanning electrode is selected, One line of signals is written,
- The signal state can be maintained until the next selection after the end of the frame. Therefore, even if the number of scanning electrodes increases, the actual duty ratio does not change, and contrast reduction and crosstalk do not occur at all. At this time, the value of the voltage value V and the phase (t1 + t2 > 2T) depend on the liquid crystal material used and the thickness K of the cell, but it is usually 0.1 psec to 2 m5 at 3 volts to 7 volts.
A range of eC is used. Therefore, in this case, the electrical signal applied to the selected scanning electrode is in the first stable state (
any change from a stable state (supposed to be a "bright" state when converted to an optical signal) to a second stable state (supposed to be a "dark" state when converted to an optical signal), or vice versa. I can wake up.

以下、本発明を実施例に従って説明する。Hereinafter, the present invention will be explained according to examples.

〔実施例1〕 ピッチ100μmで幅62.5μmのストライプ状のI
 T 011’lKを電極として設けたガラス基板の端
部に深さ2.5μmの切り込ろ、部を該ストライプ状の
ITO膜に対して平行となる様に設けた。
[Example 1] Striped I with a pitch of 100 μm and a width of 62.5 μm
A 2.5 μm deep incision was provided at the end of the glass substrate provided with T 011'lK as an electrode so as to be parallel to the striped ITO film.

次いで、この切り込み部を除いて基板の上にポリイミド
形成溶液(日立化成工業(転)非すの「PIQに不揮発
分濃度14.5wt%)を3,000 rpmで回転す
るスピナー塗布機で10秒間塗布し、120℃で30分
間加熱を行なって2μの被膜を形成した。次いで、ポジ
型レジスト溶液(5hipley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、マスク部のピッチ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
ルアンモニウムハイドロオキサイド含有の現像液“MF
 312″で現像することKより、露光部分のレジ7)
 JIG’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、乾燥を行なった後
、メチルエチルケトンを用いて未発光部のレジス)Mを
除去した。しかる後、200℃で60分間、350℃で
30分間の加熱により硬化を行ない、P T Q、 (
ポリイミド)スペーサー層を形成I、て(A)電極板を
作成した。
Next, a polyimide forming solution (Hitachi Chemical Co., Ltd.'s "PIQ" with a non-volatile content concentration of 14.5 wt%) was applied onto the substrate, excluding the cut portion, for 10 seconds using a spinner coating machine rotating at 3,000 rpm. It was coated and heated at 120°C for 30 minutes to form a 2μ film.Then, a positive resist solution (“AZ1350” manufactured by Hipley) was applied.
'') was applied with a spinner and prebaked. This resist layer was exposed using a striped mask with a mask width of 8 μm and a pitch of 100 μm. Next, a developer containing tetramethylammonium hydroxide “MF” was applied.
Develop at 312''K, register 7) of exposed area
After etching the JIG' and the underlying polyimide film to form through holes, washing with water and drying, the non-luminescent resist (M) was removed using methyl ethyl ketone. After that, it was cured by heating at 200°C for 60 minutes and at 350°C for 30 minutes, and P T Q, (
(A) An electrode plate was prepared by forming a polyimide (polyimide) spacer layer.

この様にして作成した基板の切り込み部に金属刃で切断
したマイラーフィルム(米国デュポン社の登録商品;ポ
リエチレンテレフタレートフィルム)を核発生部材とし
て配置した。
A Mylar film (registered product of DuPont, USA; polyethylene terephthalate film) cut with a metal blade was placed as a nucleation member in the cut portion of the substrate thus prepared.

次いで、ガラス基板の上にピッチ100μmで幅625
μmのストライブ状電極を設けて(B)電極板を作成し
た。(B)電極板の周辺部に注入口となる個所を除いて
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
、(A)[極板と(B)電極板のストライブ状パターン
電、極が直交する様に重ね合せ、Qr定の硬化条件下で
接着剤を硬化させてセルを作成した。
Next, on the glass substrate, a width of 625 mm was formed with a pitch of 100 μm.
An electrode plate (B) was prepared by providing micrometer striped electrodes. (B) After applying epoxy adhesive to the periphery of the electrode plate by screen printing except for the area that will become the injection hole, They were stacked perpendicularly and the adhesive was cured under constant Qr curing conditions to create a cell.

しかる後、頁窒注入法によって等吉相のDOBAMBC
を注入口からセル内に注入し、そのこのDOBAMBC
が注入されたセルの両側に一対の偏光子をクロスニコル
状態で設けた後、これを90℃の流度にコントロールさ
れた加熱ケースK セ、 トしてがらvt< 微釧lu
g aしたところ、5rnCが形成さゎていることが判
りjしたが、モノドメインとブ、「っでいないことが確
認された。
After that, DOBAMBC of the Tokichi phase was obtained by the page nitrogen injection method.
is injected into the cell from the injection port, and this DOBAMBC
After installing a pair of polarizers in a crossed nicol state on both sides of the cell injected with the polarizer, the polarizers were placed in a heating case K whose flow rate was controlled at 90°C.
When we analyzed the results, we found that 5rnC was formed, but it was confirmed that no monodomain was formed.

この液晶セルを90 ’Cに維持した状態で直径(12
mmノフイヤーにッケルークロム合金)ヒーターを第3
]シ1で示す如くセル内に設けた核発生部材の近傍にこ
れと平行となる様に配置した後、このワイヤーヒータに
電流を付与して発熱させた。この時、ワイヤーヒータで
加熱されている液晶セルの温度が120’c〜140℃
となっていることを確認してからこのワイヤーヒータを
2 vnm、 / hの連関で第3図に示す欠株108
の方向に移頓させた。
The diameter of this liquid crystal cell (12
3rd place heater (chrome alloy) on mm no fire
] As shown in Figure 1, the wire heater was placed near and parallel to the nucleation member provided in the cell, and then a current was applied to the wire heater to generate heat. At this time, the temperature of the liquid crystal cell heated by the wire heater is 120'C to 140'C.
After confirming that the wire heater
It was moved in the direction of

こうして作成した液晶の両側に一対の偏光子をクロスニ
コル状態で設けた後、これを90℃の温度に維持した状
態で顕微鏡観察したところ、モノドメインのSmC“を
形成していることが確認された。
After a pair of polarizers were placed on both sides of the liquid crystal thus created in a crossed nicol state, it was observed under a microscope while maintained at a temperature of 90°C, and it was confirmed that monodomain SmC was formed. Ta.

さて、以上述べた工程によって配向は完成されるわけで
あるが、モノドメインが一見均一に完全されているよう
でも、実際には電極102〜102間に酷、圧を印加し
て、液晶光学変調素子としてのスイッチング特性を調べ
てみると、光学的コントラストや応答速度の領域による
不均一性が生ずる場合がある。このような現象は、配向
時に設定されたヒーター移動によって生じた構造的なひ
ずみが原因しているものと思われる。これに対1−ては
、配向工程終了後、−和ケースの温度を上昇させ、液晶
をSmC”相よりSmA相に−111相転移させ、その
後再びSmC”状態へとケースの温度を徐々に下げてい
くことにより、4イ・〉造緩相によって前述の如きひず
みが解消される効果がある。
Now, the alignment is completed through the steps described above, but even though the monodomains appear to be uniformly perfected, in reality, severe pressure is applied between the electrodes 102 and 102 to achieve liquid crystal optical modulation. When examining the switching characteristics of an element, non-uniformity in optical contrast and response speed may occur depending on the region. This phenomenon is thought to be caused by structural distortion caused by the movement of the heater during orientation. On the other hand, after the alignment process is completed, the temperature of the case is increased to cause the liquid crystal to undergo a -111 phase transition from the SmC'' phase to the SmA phase, and then the temperature of the case is gradually increased to the SmC'' state again. By lowering the pressure, the above-mentioned distortions are eliminated by the slow phase formation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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(A)は本発明の方法を模式的
に表わす斜視図で、第3図(B)はその断面図である。 第4図は、本発明の別の方法を模式的に表わす斜視図で
ある。第5図は、本発明の別の方法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)〜(diは、各画素に
印加される電圧波形を示す説明図である。 100 ; 液晶セル 101、101; 基 板 102 102; 電 {身 103 ; スペーサ部材 104;液晶j− 105 ; 核発生部材 105 ; 核発生都イ〕の[lI+1壁面106;接
招剤 107;元熱体 108 ; 加熱手段の移動方向 109 ; 基板100の面 110;支持台 111 ; 液晶セルの移動方向 112 ; ローラー 113 ; 面状発熱体 201 、301 ;加熱器 202 ; 楔状支持体 302 ; 赤外線ランプ 303 ; 集光反射鏡 304 ; スリット開口部 特許出願人 キャノン株式会社 (b) (Cン 一−−−−Vth1 cd) 一−−−−−−−1ん/LZ
1 and 2 are perspective views showing a liquid crystal cell used in the present invention. FIG. 3(A) is a perspective view schematically showing the method of the present invention, and FIG. 3(B) is a sectional view thereof. FIG. 4 is a perspective view schematically showing another method of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically representing another method of the present invention. FIG. 6 is a plan view schematically showing the electrode structure of the liquid crystal element used in the present invention. Figure 7(a)-(d)
) is an explanatory diagram showing signals for driving a liquid crystal element used in the present invention. FIGS. 8(a) to 8(d) are explanatory diagrams showing voltage waveforms applied to each pixel. - 105; Nucleus generation member 105; [lI+1 wall surface 106 of nuclear generation center]; Inviting agent 107; Source heating element 108; Movement direction of heating means 109; Surface 110 of substrate 100; Support stand 111; Movement of liquid crystal cell Direction 112; Roller 113; Planar heating elements 201, 301; Heater 202; Wedge-shaped support 302; Infrared lamp 303; Concentrating reflector 304; Slit opening Patent applicant Canon Co., Ltd. (b) ---Vth1 cd) 1--------1/LZ

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一対の輩板間に所定温度で一軸性異方相となる化
合物を有するセル構造体の全面又%ま部分面に亘って、
その一方の端部力・ら他方の端部に向けて相対的に加熱
手段を移動させ、該力ロ熱手段の移動によって一軸性異
方相より高温flJの別の相を生じる昇温過程からひき
続(・て起こる降温過程で一軸性異方相を形成すること
を特徴とする液晶の配向制御法。
(1) Over the entire or partial surface of a cell structure having a compound that becomes a uniaxial anisotropic phase at a predetermined temperature between a pair of plates,
From a temperature raising process in which a heating means is relatively moved from one end toward the other end, and another phase with a higher temperature flJ than the uniaxial anisotropic phase is generated by the movement of the heating means. A liquid crystal orientation control method characterized by the formation of a uniaxial anisotropic phase during a subsequent temperature cooling process.
(2)前記セル構造体が核発生部材を有しており、該核
発生部材で最初に一方向に配列したー軸性異方相を生じ
る特許請求の範囲第1項茗己載の液晶の配向制御法。
(2) The cell structure has a nucleation member, and the nucleation member initially generates an axially anisotropic phase aligned in one direction. Orientation control method.
(3)前記核発生部材が帯状の形状を有する音材である
特許請求の範囲第2項記載の液晶の配向制御法。
(3) The liquid crystal orientation control method according to claim 2, wherein the nucleation member is a band-shaped sound material.
(4)前記核発生部材が樹脂又は無機物質で形成された
部材である特許請求の範囲第2項又は第3項記載の液晶
の配向制御法。
(4) The liquid crystal orientation control method according to claim 2 or 3, wherein the nucleation member is a member made of resin or an inorganic substance.
(5)前記樹脂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
アセクール、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4項記載の液晶の配向制御法。
(5) The resin is polyvinyl alcohol, polyimide,
Polyamideimide, polyesterimide, polyparaxylylene, polyester, polycarbonate, polyvinyl acecool, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyamide, polystyrene, cellulose resin, melamine resin,
5. The liquid crystal orientation control method according to claim 4, wherein the resin is at least one selected from the resin group consisting of Yuria resin, acrylic resin, and photoresist resin.
(6)前記セル構造体が複数個のスペーサ部材を有する
特許請求の範囲第1項記載の液晶の配向制御法、。
(6) The liquid crystal orientation control method according to claim 1, wherein the cell structure includes a plurality of spacer members.
(7)前記スペーサ部材が帯状の形状を有する部材であ
る特許請求の範囲第6項記載の液晶の配向制御法。
(7) The liquid crystal alignment control method according to claim 6, wherein the spacer member is a member having a band-like shape.
(8) 前記−軸性異方相がスメクティック相である特
許請求の範囲第1項記載の液晶の配向制御法。
(8) The liquid crystal orientation control method according to claim 1, wherein the -axial anisotropic phase is a smectic phase.
(9)前記スメクティック相がスメクテイックA相であ
る特許請求の範囲第8項記載の液晶の配向制御法。
(9) The liquid crystal orientation control method according to claim 8, wherein the smectic phase is a smectic A phase.
(10)前記スメクティック人相が降温によりカイラル
スメクティックC相又はH相を生じる特許請求の範囲第
9項記載の液晶の配向制御法。
(10) The liquid crystal orientation control method according to claim 9, in which the smectic human phase turns into a chiral smectic C phase or H phase upon cooling.
(11)前記カイラルスメクティックC相又はH相が非
らせん構造を有する相である特許請求の範囲第10項記
載の液晶の配向制御法。 (]2)前記−軸性異方相より高温側の別の相が等方相
、ネマティック相又はコレステリック相である特許請求
の範囲第1項記載の液晶の配向制御法。
(11) The liquid crystal orientation control method according to claim 10, wherein the chiral smectic C phase or H phase has a non-helical structure. (2) The liquid crystal orientation control method according to claim 1, wherein the other phase on the higher temperature side than the -axial anisotropic phase is an isotropic phase, a nematic phase, or a cholesteric phase.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0218A (en) * 1987-10-06 1990-01-05 Toppan Printing Co Ltd Orientation device and orientation method for liquid crystal display element
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