JPS6070417A - 液晶素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液晶表示素子や液晶−光シヤツターアレイ等
の液晶素子に関し、史に詳１〜〈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。

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’ｔｔ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、８ｃｈ
ａｄｔとＷ、ｌ−１ｅｌｆｒｉ　ｃｂ著″Ａｐｐｌｉｅ
ｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　”　Ｖｏ、１８
、ＮＯ６４（１９７１，２，１５）１．Ｐ、　１２７〜
１２８のＶｏｌｔａｇｅ−Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　０ｐｔ
ｉｃａｌ　Ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ａ　Ｔｗｉｓｔｅ
ｄＮｅｍａｔｉｃ　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、画
？＆：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、正の誘電異方性
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ｆ
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ｔＫ極と信号電極が共に選択さ
れない句１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
コル関係にある１α線偏光子を配置ｄすることにより、
−選択点では光が透過せず、非選択点でｉ、ｊ：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
。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（ｌ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ってい
る時間（ｄｕｔｙ比）が１７Ｎ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、結果的には画償コントラス
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、双安定性を肩さない液晶（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）　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々いこと
によって頭打ちになっているのが現状である。

一方、フ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
Ａ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Ｌ１３Ｐ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ｆｘ、ｔ、速の駆１１′の部分があり
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２００＋ｎ＋ｎの長さ
の中に画素信号を２０　ｄｏｔ　／　ｔａｎ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０ そのため、　ｌ　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ｌ／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Ｌａｇｅｒｗａｌｌにより提案されている（特開昭
５６−１０７２１６号公報、米国特許第４３６７９２４
号明細書等）。双安定性を有する液晶としてハ、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、ｎ口
えられる垢。

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ＴＮ型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ＳｍＣ
”またはＳ　ｍＨ相を有する強誘電性液晶については、
ＳｍＣｉたけＳ　ｍＨ’相を有する液晶分子層が基板而
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１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難
点があり、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。

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。

例１えはラビングを施された基板而に４〆するＣ良品に
対しては方向性が偶力され、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（即ち置
屋な）状態となる。この様なラビング処理面には、液晶
分子を一方向に曖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、Ｗ、Ｈｅ１ｆｒｉｃｈ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５１０２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Ｓｉｎ、の−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
向させる効果を有している。

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、液晶を一方向のぢに優先して
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
を阻害する欠点がある。

本発明の主沙な目的は、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素子を提供することに
ある。

本発明者らは、上述の目的で史に研究した結果、とくに
液晶が等吉相（高説状態）より液晶相（低温状態）へ移
行する降温過程に於ける初期配向性に焉目し、液晶の双
安定性に基づく素子の作動４゛イ性と液晶層の七ノ゛ド
メイン性を両立し得る新規な構造を有する液晶素子を提
供することが可能となった。すなわち、本発明の液晶素
子は、このような知見に基づくものであり、より詳しく
は液晶層と接する面ＶＣ互いに平行である複数個の溝ｆ
：設け、この溝の稜線部が降温過程における初期配向性
を制御する効果を有している点に主要な特徴を有してい
る。このような溝の構造を有する面に接している液晶は
、等吉相より液晶相に移行する降温過程に於て、まず上
記溝の稜線部に沿って緋状に液晶相の核が１糸 発生し、さらに除冷していくことによって、その線状の
液晶相領域が溝に垂直な方向に領域を広げていくことが
できる。従って、このような溝を多数個で設けておけば
、隣シ合う溝の稜線部より発生した線状の液晶相領域が
次第に広がってやがて他の液晶相領域と合体し、基板面
全体にモノドメインの液晶相を形成する様になる。

例えば、液晶として強誘電性液晶相を示す下達（７）　
ＤＯＢＡＭＢＣ’　ヲ例ｉＣ挙ケチ説明ｔルト、ＤＯＢ
ＡＭｆ３Ｃイ余 の等吉相より除冷していくとき、約１１５℃でスメクテ
イツク人相（ＳｍＡ相）に相転移する。

このとき、最初に溝の稜線部に沿って発生するして行く
と、そのモノドメイン領域が広がり、隣りあうモノドメ
インと合体して全体として、８ｍＡ相の液晶の分子軸が
溝に対して平行に揃ったモノドメインの相が形成される
。さらに、冷却を進めていくと、液晶層の厚みに依存す
る約９０℃〜７５℃の間の特定温度で、カイラルスメク
テイツクＣ相（１９ｔｎＣ相）に相転移する。

又、液晶層の厚みを約２μ以下とした場合には、ＳｍＣ
４相はらせん構造が解け、双安定性を示す。

さて、複数個の溝が形成された液晶層に接する面は、溝
以外の領域、即ちその大部分の面積に於てはラビング等
の特定の一１ｔｌｌｔ性の処１１りが施されていない。

従って１．　ＳｍＣ”相がもつ動作特性は、全く損われ
ることはない。

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。

本発明で用いる液晶材料とくに適したものは双安定性を
有する液晶であって、強誘電性を有するものであり、具
体的にはカイラルスメクテイツクＣ相（ＳｍＣ）又はＩ
（相（ＳｍＩ−１″）を有する液晶を用いることができ
る。

強誘電性液晶の詳細については、たとえばＬＥ　ＪＯ［
Ｊｌ（、ＮＡＬ　ＤＥ　Ｐ１４ＹＳＩＱＵＥ　ＬＩＪＴ
’ｌ’ＥｌｔＳ　”３６　（Ｌ−６９）　１９７５　、
　ｆ”　Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ＬｉｑｕｉｄＣ
ｒｙｓｔａｌｓ　ｊ　；　”Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　”３６（１１）　、１９８０
　［Ｓｕｂｍｉｃｒｏ　５ｅｃｏｎｄ　Ｂ１５ｔａｂｌ
ｅＥｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｉ
ｎ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌｓ　に１固体物理″
１６（１４１）１９８１　「液晶」等に記載されておシ
、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
ジリデン−ｐ′−アミノ−２−メチルプチルシンナメー
）　（ＤＯＢＡＭＢＣ）、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（Ｈ
ＯＢＡＣＰＣ）、４−　。

−（２−メチル）−フチルレゾルシリデンー４−オクチ
ルアニリン（ＭＢＲＡ８　）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。２１と、２１’は、Ｉｎ
２Ｏ，、８ｎＯ，あるいはＩ’ｌ”０　（Ｉｎｄｉｕｍ
　−Ｔｉｎ　０ｗ１ｄｅ　）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、その間に液晶層
−１６２２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（Ｐ　ｔ　
）　２４を有している。基板２１と２１′上の電雨間に
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、双極子モーメツ）（ＰＬ）２４がす
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ｊｔ’＋１方向と短軸方向で屈折巡異方
性を示し、従って例えばガラス面の上下に互いにクロス
ニコルの偏光子装置けば、′「ＩＬ圧印加極性によって
光学時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Ｋｒｋ＜（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、その双極子モーメン）Ｐまたは
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２図に示す如く一定の
閾値以−ヒの極性の異る電界Ｅ又と、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
又は下向き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を液晶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。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３３に配向するが、この状態は′１ｕ界を
切っても安定である。又、逆向きの′Φ；界Ｅを印加す
ると、液晶分子は第２の安定状態３３に配向してその分
子の向きを変えるが、やはシミ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Ｍ効に実現され
るにはセルとしては出来るだけンＷ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　ｔｎ　Ｈを有する層が基板面に対して垂直に
配列しは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。

第３図（Ａ）は、本発明の液晶素子の一実施例の断面図
であり、第３図（Ｂ）はその一部を斜視図で示したもの
である。

第３図に於て、ガラス板又はプラスチック板などからな
る基板１０１の上に複数の電極１０２からなる電極群（
例えばマトリクス電極構造の走査電極群を構成）が所定
のパターン（この例ではストライプ状）にエツチング等
蹟より形成されている。さらに、これら電極１０２を覆
って保護膜１０３が形成され、さらにその上にストライ
プ状電極１０２と平行な複数個の溝１０５を有する面１
０４’をもつ被覆層１０４が形成されている。

面１０４ｅもつ被覆層１０４の形成方法としては、たと
えば電気絶縁性物質を所定の厚さにスピナー塗布法など
によシ塗布し、硬化させた後、溝１０５を形成する。溝
１０５の形成方法としては、物理的手段によることがで
き、例えば微細な先端径を有する金属針又は宝石針ある
いは鋭利な先端をもつブレードによって機械的に切削す
るのが最も好ましい。又、溝１０５は第３図に図示する
如く被覆層１０４を貫通するような形状であっても良い
し、又被覆層１０４の途中までであっても良い。さらに
、その断面形状としては図示の如く長方形であっても良
いし、他の形状例えば楔形などであっても良い。

又、液晶の配向にとって重要なのは、できるだけモノド
メイン性の高い液晶相の核を生起せしめるために、でき
るだけ溝１０５の稜線部１０５が直線性を保つ様に切削
することが望ましい。

特に、溝１０５の稜線部１ＯＳＵ、できるだけ鋭利な構
造とすることが好ましい。この様な構造の溝１０５を形
成する方法としては、例えば微細な先端径をもつ金属針
や宝石針（′ダイヤモンド針やザファイヤ針など）ある
いは鋭利な先端構造をもつブレードなどによって電気絶
縁性物質で形成されている被覆層１０４の所定の個所を
直線的に切削する方法が用いられる。この方法は、配向
した欣晶核を安定に形成する上で非常に有利な方法の１
つである。

又、保護膜１０３は前述の如き方法で溝１０５を形成す
る際、電極１０２例えばストライプ状透明導電パターン
の損傷を防ぐことができる。

第３図に示す素子では、（与１０’　５が電極１０２の
間に形成されているが、電極１０２の上に保護膜１０３
を設けることにより、溝１０５を電極１０２の上に設け
ることもできる。従って、保護膜１０３としては、でき
るだけ強度の高い材料を用いることが好ましく、具体的
には一酸化硅素、二酸化硅素、酸化アルミニウム、ジル
コニア、酸化セリウム、シリコン窒化物、シリコン炭化
物やホウ素窒化物などの化合物を用いて被膜形成するこ
とによって得ることができる。

第３図中の１０６は液晶層であり、１０７と１０８はそ
れぞれ反対側の基板１０９の上に形成された電気的絶縁
性被膜及びパターニングされた透明電極群である。電気
的絶縁性被膜１０７としては、前述の被覆層１０４と同
様の材料を用いて形成することができ、素子を駆動する
場合に発生する微少な電流によって素子が劣化するのを
防ぐ役割を果たすことができる。

前述の被覆層１０４の厚さとしては、液晶層１０６の厚
さにも依存するが、通常ｌＯλ〜３μ、好適には１００
λ〜１μの間で設定される。

又、保護膜１０３の厚さとしては、用いる材料にも依存
するが通常２００λ〜１μ、′好適には５００λ〜２０
００人の間で設定される。さらに、電気的絶縁性被膜１
０７の厚さとしては、用いる材料にも依存するが、通常
５０λ〜１μ、好適には１００λ〜５０００人の間で設
定される。又、溝１０５の幅は、この幅の領域が非有効
画像領域となるために、できるだけ小さい幅とすること
が望ましく、通常１００μ以下、好ましくは５０μ以下
に設定される。父、隣りあう溝１０５０間隔（ピッチ）
があまり大きすぎると、液晶分子の均一な配向件を阻害
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ので、通常５μ以−ヒ、好ましくは
１０μ〜５覗、より好適には５０μ〜７００μの範囲で
ピッチが設定される。

前述の被覆層１０４を形成するための材料としては、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、環化ゴム系フォトレジスト、フ
ェノールノ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）などから選択して形成
することが好ましい。

本発明の液晶素子を形成するにあたり、液晶層の厚さを
所定の値に制御するために、スペーサを用いることがで
きる。第４図は、そのようなスペーサ構造を有する本発
明液晶素子の構成例が示されている。すなわち、第４図
に示す液晶素子は、透明導電パターンを有する電極１０
２とその上に設けた被覆層１０４（その而１０４′には
＠１０５が形成されている）を有する基板１０１と、こ
の基板１０１と対向させて配置、させた基板１０９（こ
の基板１０９には透明導電パターンを有する電極１０８
と電気絶縁性被膜１０７が設けられている）の間にスペ
ーサ部材１１０が形成され、これにより基板１０１と１
０９の間に配置される液晶１０６の膜厚の均一性を安定
なものとすることができる。スペーサ部材１１０は、電
気絶縁性物質を倒れか一方の基板の上に所定の膜厚で塗
布、した後、フオ）　ＩＪソグラフイ技術によって図示
する如くの形状で形成するかあるいは微細な繊維を配置
することによって得られる。又、溝１０５Ｆｉ第４図に
示しだ如く、一方の基板１０１の側のみに形成しても良
いし、もう１方の基板１０９に、即ち電気的絶縁性被膜
１０７の方にも同時形成することもできる。

本発明の液晶素子は、一対の平行基板の周辺をエポキシ
系接着剤や低融点ガラスで封止した後、強誘電性液晶を
封入し等方（１ｓｏｔｒｏｐｉｃ）相にまで加熱した状
態より、梢密に温度コントロールし乍ら徐冷することに
よって、得ることができる。代表的な例として、徐冷過
程において等吉相−８ｍＡ相−８ｍＣ”相という段階を
経て相転移する化合物（例えばｄｅｃｙｌｏｘｙ−ｂｅ
ｎｚｙｌ　１ｄｅｎｅ−ｐ’−ａｍｉｎｏ−２−ｍｅｔ
ｈｙｌ　ｂｕｔｙｌ　ｃｉｎｎａｒｎａｔｅ　：ＤＯＢ
ＡＭＢＣはこれに相当する）の場合、等吉相よりＳｍＡ
相に転移するとき第３図ＣＢ）の溝１０５の稜線部１０
５′の近傍より、この稜線方向に分子軸が配向したＳｍ
Ａ相の液晶層が発生し、次第に面１０４′の方向にモノ
ドメインの成長が進行し、全体がモノドメインの８ｍＡ
相となる。

さらに温度を下げて行くと、−８ｍＡ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、面内配向状態であり、ＳｍＣ’
ｍＣ晶相層は、溝に対して垂直である。先に述べたよう
に、被覆層１０４の面１０４には配向処理が施こされて
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、従って素子として作動させた場合、双安
定性と商運応答性は損われない。液晶層の層厚は、液晶
材料に特有の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１スペ一サ部材１１０の高さによって
決定され、通常０．２μ〜２００μ、好適には、０，５
μ〜１０μの範囲で設定される。

第５図〜第７図は、本発明の〆（ｉ晶素子の駆動例を示
している。

第５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′５．極群であり、４３は信号電極群である。第６
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定食電極（
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ｈ選択さ
れた信号電極４’　３　（Ｓ）に与えられる電気１ｇ号
と選択されない信号電極４３　（ｎ）に与えられる’ｄ
（’、電気ぎ号を表わす。第６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。１
夕１１えは、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闇値電圧を
ｖｔｈ、とし、第２の安定状態を与えるための閾値電圧
を−ｖｔｈ、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６図（ａ）に示される如
く、位相（時間）ｔｌ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。又、それ以外の
走査電極４２　（ｎ）は、第６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６
図（Ｃ）に示される如く■であり、又選択即 されない信号電気４３　（ｎ）に与えられる電気信号は
第６図（ｄ）に示される如（−’Ｖである。以上に於て
、電圧Ｖは Ｖ（Ｖ　ｔｈ、　＜２　Ｖ　（！：　−Ｖ）−Ｖ　ｔｈ
、　）−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７図に示す。第７図（ａ）〜（ｄ）は、それ
ぞれ第５図中の画素Ａ、Ｂ、ＣおよびＤと対応している
。すなわち第７図より明らかな如く、選択された走査線
上にある画素へでは、位相ｔ、に於て閾値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ｔ、で閾値−ｖｔｈ、を越える電圧−２
Ｖ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Ｊｉｆｉ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１．・へ択されない走
査線上では、すべての１ＩＩｉｉ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１）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。この隙、電圧値Ｖ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
、１μ就〜２ｍ就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の 電気信号が第１安定状態（光信号に変換されたす。

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８図は、本発明の液晶素子の別の好ましい具体例を示
している。第８図に示す動画表示用液晶表示素子には、
第３ないし第４図に示すと同様な液晶セルフ１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
７４がクロスニコルの状態で配置され、又直線偏光子７
４の背後には、反射体（アルミニウム蒸着又は乱反射体
−梨地面をもつアルミニウム蒸着膜）（図示せず）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、イ・す膜７６ヲ設ケた
１対のガラス板７５０間にサンドイッチされ、加熱電源
７７によってネサ膜７６に電流を流すことにより、液晶
セルフ１の１ｍ　ＩＬコントロールを可能にすることが
できる０この際、液晶セルフ１は、走査信号源７８と情
報信号源７９に印加された信号によって良好に動作する
ことができる０

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の液晶素子の模式的斜視
Ｍである。第３図（Ａ）は、本発明の液晶素子の断面図
である。第３図（１３）は、本発明の液晶素子に用いる
基板の斜視図である０第４図は、本発明の液晶素子の別
の態様を表わす断面図である。第５図は、本発明の液晶
素子の電極構造を模式的に示す平面図である０第６１図
（ａ）〜（ｄ）は、本発明の液晶素子を駆動するための
信号を示す説明図である。第７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８図
は、本発明の別の具体例ケ示す断面図である。 １０１．１０９　：基板、１０２，１０８　；電極、１
０３；保護膜、１０５；溝、ｌ　０５’　；　？Ｉ７ｐ
の稜線、１０４；溝１０５を有する而＾・もつ被覆層、
１０４’：＋苛１．０５をイラする面、ｌ　０６　；液
晶層、１０７；電気的肥縁性被膜、１１０ニスペ一サ部
材 特許出願人　キャノン株式会社 （ｂ）　（ｄ） （１）） ｔＶ 、Ｃ） −−−−−Ｖｔｔ、ｆ （ｄ） 一−−−−−Ｖ６に２

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の基板間に液晶を挾持させてなる液晶素子に
   おいて、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板が
   前記液晶と接する面に複数個の溝を有していることを特
   徴とする液晶素子０
2. （２）前記複数個の溝が互いに平行又は略平行に形成さ
   れている特許請求の範囲第１項記載の液晶素子。
3. （３）　前記複数個の溝が５μ以上のピッチを有する特
   許請求の範囲第２項記載の液晶素子。
4. （４）前記複数個の溝がｌＯμ〜５馴のピッチを有する
   特許請求の範囲第３項記載の液晶素子。
5. （５）　前記複数個の溝が５０μ〜７００μのピッチを
   有する特許請求の範囲第４項記載の液晶素子。
6. （６）前記溝がｌＯＯμ以下の幅を有する特許請求の範
   囲第１項記載の液晶素子。
7. （７）前記溝が５０μ以下の幅を有する特許請求の範囲
   第６項記載の液晶素子。
8. （８）　前記溝が物理的手段で形成された溝である特許
   請求の範囲第１項記載の液晶素子。
9. （９）前記物理的手段が切削手段である特許請求の範囲
   第８項記載の液晶素子。 （■０）前記切削手段が金属針、宝石針又はブレードに
   よって行なう手段である特許請求の範囲第９項記載の液
   晶素子。 ｆｌｉｌ　前記液晶がスメクテイツク相を有する液晶相
   である特許請求の範囲第１項記載の液晶素子０ （１２＋　前記液晶が強誘電性液晶である動・許請求の
   範囲第１項記載の液晶素子。 （（３）　前記液晶がカイフルスメクテイツクＣ相父は
   １１相を有する液晶相である時計請求の範囲第１１項又
   は第１２項記載の液晶素子。 側　前記カイラルスメクテイソクＣ相又はＩ■相を有す
   る液晶がらせん構造を形成していない液晶相である特許
   請求の範囲ｆｆ１１３項記載の液晶素子。 （１９前記複数個の溝がスメクテイツク人相の液晶に対
   して一方向の配向を生じさせる効果を有する特許請求の
   範囲第１項記載の液晶素子。 ａｌ１９　前記スメクテイツク人相の液晶が相転移して
   一方向に配向したカイラルスメクテイツクＣ相又はＨ相
   の液晶相を生じる特許請求の範囲第１５項記載の液晶素
   子。 住η　前記液晶と接する面が電気絶縁性物質で形成され
   た被σ層の面である特許請求の範囲第１項記載の液晶素
   子。 （１ｇＪ　前記被檄ｊ茜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ｗ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種を選択した樹脂の被膜である
   特許請求の範囲第１７項記載の液晶素子。 （１１前記一対の基板が電極を有する特許請求の範囲第
   １項記載の液晶素子。 ｙｔ）　前記電極が透明導電パターンで形成されている
   特許請求の範囲第１９０Ｊ記載の液晶素子。 （２υ　前記電極がマトリクス電極構造を有する特許請
   求の範囲第１９項記載の液晶素子。 １２２）　前記一対の基板の両側に一対の偏光手段を配
   置した構造を有する特許請求の範囲第１項記載の液晶素
   子。 ０３１　前記偏光手段が直線偏光板である時許由゛（求
   の範囲第２２項記載の液晶素子。