JPS61245142A - 液晶装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶表示素子や液晶−光シヤツタアレイ等に
適用する液晶光学素子に関し、詳しくは表示ならびに駆
動特性を改善した液晶光学素子に関する。

〔従来の技術〕

従来の液晶素子としては、例えばエム、シャット（Ｍ、
５ｃｈａｄｔ）とダブり二一、ヘルフリツヒ（Ｗ、Ｈｅ
１ｆｒｉｃｈ）著“アプライド、フィジックス・レダー
ズ（“Ａｐｐｌｆｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ”）第１８巻、第４号（１９７１年２月１５日発
行）、第１２７頁〜１２８頁の“ボルテージ−ディペン
ダント・オプティカル−アクティどティーｅオブ・アφ
ツィステッド・ネマチックφリキッド・クリスタル”　
　（”ＶｏｌｔａｇｅＤｅｐｅｎｄｅｎｔ　　　０ｐｔ
ｉｃａｌ　　　Ａ　　　ｃｔｉｖｉｔｙ　　　ｏｆ　　
　ａ　　　ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ　　　Ｌｉｑ
ｕｉｃｌ　　　Ｃｒｙｓｔａｌ゛）に示されたツィステ
ッド・ネマチック（ｔｗｉｓｔｅｄ　　Ｎｅｍａｔ　ｉ
　ｃ）液晶を用いたものが知られている。このＴＮ液晶
は、画素密度を高くしたマトリクス電極構造を用いた時
分割駆動の時、クロストークを発生する問題点があるた
め、画素数が制限されていた。

又、各画素に薄膜トランジスタによるスイッチング素子
をｖｃ続し、各画素毎にスイッチングする方式の表示素
子が知られているが、基板上に薄膜トランジスタを形成
する工程が極めて煩雑な上、大面積の表示素子を作成す
ることが難ずかしい問題点がある。

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クラック（Ｃ１
ａｒｋ）およびラガウエル（Ｌａｇｅ　ｒｗａ　ｌ　ｌ
）により提案され−（イる（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は、一般に、カイラルスメクチ
ックＣ相（ＡｍＣ”）又はＨ相（ＳｍＨ本）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１つ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他方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ＴＮ型素子の問題点の多くに対して、か
なり木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強誘電性液晶素子は、一般にセル厚
が２１Ｌｍ以下で、それ以上のセル厚となると高コント
ラストの表示が得られない問題点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、前述した事情に鑑み、表示特性及び駆
動特性を改善した液晶光学素子を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段、作用〕本発明は、 ａ、電界が印加されていない時、第１の安定配向と第２
の安定配向を有する双安定配向状態のうち何れか１つの
安定配向に配向する強銹電性スメクチック液晶を１対の
基板間に配置した液晶セルと、 ｂ、第１の安定配向に配向した時の強誘電性スメクチッ
ク液晶を第３の安定配向に配向させ、第２の安定配向に
配向した時の強誘電性スメクチック液晶を第４の安定配
向に配向させる交流電界を印加する手段と、 Ｃ６前記交流電界が印加されていない時の強誘電性スメ
クチック液晶を第１の安定配向に配向させ子弟１の電界
と第２の安定配向に配向させる第２の電界とを入力情報
に応じて選折的に印加する手段と、 ｄ。第３の安定配向に配向した強誘電性スメクチック液
晶を通過した光線と第４の安定配向に配向した強誘電性
スメクチック液晶を通過した光線との光学的相違を検知
する手段。

とを有する液晶光学素子を特徴としている。

〔実施例〕

以下、必要に応じて図面を参照しつつ１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して、特に適したものは、カ
イラルスメクチック液晶であって。

強誘電性を有するものである。具体的にはカイラルスメ
クチックＣ相（ＳｍＣ”）、カイラルスメクチックＧａ
（ＳｍＣ末）、カイラルスメクチックＦ相（ＳｍＦ本）
、カイラルスメクチックエ相（ＳｍＩ”）又はカイラル
スメクチックＨ相（ＳｍＨ”）の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゛ル・ジュル
ナール舎ド・フイジイク・レットル”　（“ＬＥ　　Ｊ
ＯＵＲＮＡＬ　　ＤＥＰＨＹＳＩＱＵＥ　　ＬＥＴＴＲ
Ｅ”）３６　（Ｌ−６９）１９７５年ｒフェロエレクト
リック・リキッドφクリスタルＪ　　（Ｆｅｒｒｏｅｌ
ｅｃｔｒｉｃＬｉ　ｑｕｉ　ｄ　　Ｃｒｙｓｔａｌｓ）
；“アプライド−７ジイツクス拳レターズ（“Ａｐｐｌ
ｉｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　Ｌｅｔｔｅｒｓ″）３６
　（１１）１９８０年「サブミクロ・セカンド拳バイス
ティプル・エレクトロオプティック・スイッチング・イ
ン・リキッド・クリスタルスＪ　　（ｒｓｕｂｍｉｃｒ
ｏ　　５ｅｃｏｎｄＢｉｓｔａｂｌｅ　　Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｏｐｔｉｃ老４；特に、好ましい強誘電性液晶として
は、これにより高温側でコレステリック相を示すものを
用いることができ、例えば下述の実施例に挙げた相転移
温度を示すフェニルエステル系液晶を用いることができ
る。

これたの材料を用いて素子を構成する場合、液晶化合物
が所望の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１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。

以下、所望の相としてＳｍＣ”を例にとって説明する。

１１ａとｌｌｂは、Ｉ　ｎ２０３．５ｎ０２或いはＩＴ
Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ　　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様に配
向したＳｍＣ”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
は基板の面方向に連続的にらせん構造と形成している。

このらせん構造の中心軸１５と液晶分子１３の軸方向と
のなす角度をＨとして表わす、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）　（Ｐ上）１
４を有している。基板１１ａ、：ｌｌｂ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、双極子モーメント（Ｐ上）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、その長袖方
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りａフェニルの偏
光子を置けば、電圧印加極性によって光学特性が変わる
液晶光学素子となることは。

容易に理解される。

本発明の液晶光学素子で好ましく用いられる液晶セルは
、例えば１０ル以下とすることができる。このように液
晶層が薄くなるにしたがい、第２図に示丈ように電界を
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Ｐａまた
はＰｂは上向き（２４ａ）又は下向き（２４ｂ）のどち
らかの状態をとる。この液晶分子軸２３ａの分子軸と２
３ｂのなす角度の１／２の角度をチルト角（Ｈ）と称し
、このチルト角（Ｈ）はらせん構造をとる時のコーンの
なす頂角に等しい、このようなセルに、第６図に示す如
く一定の閾値以上の極性の異る電界Ｅａ又はＥｂを電圧
印加手段２１ａと２１ｂにより付与すると、双極子モー
メントは、電界Ｅａ又はＥｂの電界ベクトルに対応して
上向き２４ａ又は下向き２４ｂと向きを変え、それに応
じて液晶分子は、１つの安定配向２３ａかあるいは他の
安定配向２３ｂの何れか一方に配向する。

このような強誘電性を液晶光学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Ｅａ
を印加すると液晶分子は１つの安定配向２３ａ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Ｅｂを印加すると、液晶分子は他の安定配向２
３ｂ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。

このような応答速度の速さと、双安定性が有効に実現さ
れるにはセル厚が出来るだけ薄い方が好ましい。

このような強誘電性を有する液晶で素子を形成するに当
って最も問題とするのは、先にも述べたように、ＳｍＣ
”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難なことである。

ところで、従来より大面積の液晶セルを製造する上で、
基板表面に一軸性の配向処理を施す方法が知られている
。この−軸性の配向処理法としては基板表面をビードロ
、布や紙で一方向にラビングする方法あるいは基板表面
にＳｔＯや５ｉ０２を斜方蒸着する方法などが挙げられ
る。

しかしながら、強誘電性液晶に対して、このようなラビ
ング法や斜方蒸着法を適用しても。

配向処理を施すこと自体が、前記した液晶分子の双安定
性を阻害するため、所謂メモリー性を生かした駆動法を
採用する場合には一軸性配向処理では、不適烏なものと
考えられていた。

ところが、本発明者らが鋭意検討した結果。

基板表面に適正な一軸性の配向処理を施すことにより、
以下に詳述する如く、ある特定化された双安定状態を達
成することが可能であり、メモリー性を生かした駆動が
達成し得ることが明らかとなった。

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。

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１０１ａと１０１　ｂ
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１０１ａ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１０
１ｂ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１０２ｂ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。

このような透明電極１０２ｂを設けた基板１０１ｂには
１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゛物などの無機絶縁物質や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、ポリアミド
ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、ユリア
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、前述の如き無機絶縁物質又は
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。

本発明の別の好ましい具体例では、Ｓｉｏや５ｉ０２な
どの無機絶縁物質を基板１０１ｂ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８図に示された装置に於いてペルジャー８０１は吸出
口８０５を有する絶縁基板８０３上に載置され、前記吸
出口８０５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８０１が真空にされる。タングステン
製またはモリブデン製のるつぼ８０７はペルジャー８０
１の内部及び底部に配置され、るつぼ８０７には数グラ
ムのＳｉＯ，５ｉ０２、ＭｇＦ２などの結晶８０８が載
置される。るつぼ８０７は下方の２つのアーム８０７　
ａ。

８０７ｂを有し、前記アームは夫々導線８０９゜８１０
に接続される。電源８０６及びスイッチ８０４がペルジ
ャー８０１の外部導線８０９゜８１０間に直列に接続さ
れる。基板８０２はペルジャー８０１の内部でるつぼ８
０７の真上にペルジャー８０１の垂直軸に対しＫの角度
を成して配置される。

スイッチ８０４が開放されると、ペルジャー８０１はま
ず約１０−５ｍｍＨＨの真空状態にされ、次にスイッチ
８０４が閉じられて、るつぼ８０７が適温で白熱して結
晶８０８が蒸発されるまで電源８０６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１００１００ａである。結晶８０８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８０２に対してＫの角度を成して基板８
０２上に入射され、この結果基板８０２が被覆される。

角度には上記の“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８０
２をペルジャー８０１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。適宜な厚みの被膜力５形成されると電源８０６から
の電力を減少させ、スイッチ８０４を開放してペルジャ
ー８０１とその内部を冷却する０次に圧力を大気圧まで
上げ基板８０２をペルジャー８０１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１０１ｂの表面あるいは基板１０１ｂ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ツチン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１００人〜１ル、好ましくは５００人
〜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１０１ａ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”とすることができる、又、液晶層１０３の厚さ
は充分に薄く、液晶分子はらせん構造を有していない。

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１０１ａと１
ｏｌｂ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１例えば配向制御１１１
１０５が設けられていない基板１０１の上にＳｔ、。

５ｔ０２．Ａ交２０３　、ＴｉＯ２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、ポリ酢醸ビ
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、ユリア樹脂、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２０３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。

このようなセル構造体１００は、基板１０１ａと１０１
　ｂの両側にはクロスニコル状態とした偏光子１０７と
１０８がそれぞれ配置されて。

この偏光子１０７と１０８により電極１０２ａと１０２
ｂの間に電圧を印加した時の光学変調を検知することが
できる。

次に、本発明の液晶素子の作成法について液晶材料とし
てエステル系液晶を例にとって第３図と第５図に従って
説明する。このエステル化合物は、の３成分混合系であ
る。この液晶材料は、降温過程に於て、下記の如き相転
移を示す。

Ｉ　ｓ　ｏ−一−→Ｃｈ−呻ＳｍＡ　−−＊Ｓｍｃ末−
−ｍｃ　ｒ　ｙ　ｓ　ｔ　ｈ１６３℃　５０℃　　３５
℃　　３℃ （Ｉｓｏ；等吉相、　　Ｃｈ；コレステリック相。

ＳｍＡ；スメクチックＡ相） 液晶層が充分に厚い場合（〜１００．）。

ＳｍＣ”ではらせん構造をとり、そのピッチは約５ルで
ある。

まず、前述のエステル系液晶が封入されているセル構造
体１００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７
０℃）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６３℃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５０℃でコレステリック相から一軸異
吉相であるＳｍＡに相転移を生じることができる。この
時ＳｍＡ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Ｓｍ（Ｘに相転
移することによって、例えばセル厚を８Ｌｍｊ’ｊ麿以
下とする非らせんｍ浩をもつ七ノドメインのＳ　ｍ　Ｃ
”が得られる。

第５図は、液晶分子の配向状態を模式的に示すもので、
基板面５０５より上方から見た図である。

図中、５００は一軸性配向処理の方向、即ち、本実施例
ではラビング方向に相当している。

ＳｍＡ相では、液晶分子がラビング方向５０（）と一致
する液晶の平均分子軸方向５０１をもって配向する。Ｓ
ｍＣ”相に於ては液晶分子の平均的な分子軸方向は、５
０２ａの方向に傾き、ラビング方向５００とＳｍＣ”の
平均分子軸方向５０２ａは、角度θをなして第１の安定
配向状態となる。この状態で上下基板に電圧を印加する
と、ＳｍＣ末の液晶分子の平均的な分子軸方向は、角度
θより大きい角度に変化し、角度Ｈで飽和した第３の安
定配向状態をとる。この時の平均分子軸方向を５０３ａ
とする。

次に、電圧を零に戻すと、液晶分子は再びもとの第１の
分子軸方向５０２ａの状態に戻る。

従って１．第１の分子軸方向５０２ａの状態で、液晶分
子はメモリー性を有することになる。

又、分子軸方向５０２ａの状態で、逆方向の電圧を印加
すると、その電圧が充分に高い場合には、液晶分子の平
均的分子軸方向は、飽和して角度Ｈをなす第４の安定配
向状態の平均分子軸方向５０３ｂに転移する。そして、
再び電圧を零に戻すと、液晶分子は、角度θをなす第２
の安定配向状態の平均分子軸方向５０２ｂの状態に落ち
つく、この第１と第２の安定配向状態での液晶セルの厚
さ方向における分子配列状態は、未だ明確に判明してい
るわけではないが、厚さ方向に何らかの液晶分子の「ね
じれ」が存在しているものと推測される。又、第３及び
第４の配向状態は、第２図に示した理想的双安定状態に
対応しているものと考えられる。

従って、図に示すように偏光子の一方の偏光軸方向５０
４を角度θをなす分子軸方向５０２“ａに合致させるこ
とによって、下述する如き電界による第１と第２の安定
配向状態との間で生じる配向転移とこのメモリー性を生
じた駆動法を用いた時にオン状態とオフ状態での光学コ
ントラストを向上することができる。

第６図には前述のエステル化合物液晶のＳｍＣｘ相に於
ける一軸性処理方向と平均的分子軸方向のなす角（θ）
及び分子軸５０２ａの状態と５０２ｂの状態での光学的
コントラスト比の液晶層の厚さによる壷存性の例が示さ
れている。

曲線６１によれば液晶層の厚さが小さくなるに従い、コ
ントラストは増大する。又、６２は液晶層の厚さとθの
関係を表わしている。尚、これらの測定は、Ｓ″ｍＡ−
＊ＳｍＣ”の相転移温度より７℃だけ低い温度にて行わ
れた。又、充分に電界（例えば２０Ｖ〜３０Ｖ程度）を
印加したときの平均的分子軸方向（Ｈ）の値は、液晶層
の厚さにより若干異なるが約１５°であった。

さて、この様に第１と第２の安定配向状態を有する液晶
セルに、交流電界をスメクチック相の液晶分子層１２と
平行に印加することにより、それぞれ第１と第２の安定
配向状態を第３と第４の安定配向状態へと転換せしめる
ことが可能となった。この様な現象は、液晶材料が負の
誘電異方性をもつことによって生じると推測される。こ
の交流電界の周波数は、所定の電圧値では液晶が応答し
得ない程度に充分に高い値に設定されなければならない
、このとき、クロスニフルの偏光子５０４と５０６のう
ち一方の偏光子５０４の偏光軸は、第５図に示す第３の
安定配向状態の平均分子軸方向５０３ａ又は第４の安定
配向状態の平均分子軸方向５０３　ｂに合致させた。交
流電圧は、周波数４００Ｈｚ以上１００ＫＨｚ以下で、
波形としては三角波、正弦波や矩形波等を用いることが
出来、液晶層厚にもよるが、Ｖｐｐ　（ｐｅａｋ−ｔｏ
ｐｅａｋ）は２０Ｖ−１００Ｖ程度であった（電圧値が
大きくなると見かけ上Ｈが大きくなり、１５°で飽和し
た）。

周波数；　１ＯＫＨｚ　、Ｖｐｐ＝６０Ｖ＋７）矩形波
を用いたときの、角度Ｈと、コントラストを第７図に示
す、この図面より明らかなように、第３及び填４０安宇
配向欣熊を利用することによって、セル厚が大きい領域
でも高いコントラストを得ることが可能である。すなわ
ち、第７図中の７１は液晶層の厚さとコントラストとの
関係を明らかにしており、この７１によれば。

液晶層の厚さが大きい領域でも高コントラストが得られ
ている。又、図中７２は液晶層のセル層厚とＨの関係を
明らかにしている。

セル厚が薄い場合には、コントラストは第６図の場合と
同程度であるが、光の透過率が増大するというメリット
が出た０例えば、セル厚ＩＩＬの場合、第１と第２の安
定配向状態（θ）を用いて表示する場合にくらべ第３と
第４の安定配向状態（Ｈ）を用いて表示すると、「明」
状態の光の透過量が約３倍となった。

本発明の液晶光学素子で用いる駆動法の例を次に示す、
第９図（Ａ）は１表示可能なマトリクス電極構造を示し
、９１が走査電極、９２が情報信号電極として用いられ
る。第９図（Ｂ）（ａ）と（ｂ）が走査電極に印加する
信号で、第９図、（ａ）が走査選択信号を又、第９図（
Ｂ）（ｂ）が走査非選択信号を現わしている。第９図（
Ｃ）と（ｄ）は情報信号電極に印加する情報信号で、そ
れぞれ書込み入力情報に応じて選択的に情報信号電極に
印加される。第。

９図（Ｃ）は第９図（Ｂ）に示す電気信号を用いて画素
に印加した時の電圧波形を表わしている。すなわち、第
９図（Ｃ）（ａ）と（ｂ）は走査選択信号が印加された
走査ライン上の画素に印加される電圧波形で、第９図（
Ｃ）（ａ）に示す電圧波形が印加された画素の強誘電性
スメクチック液晶は、位相ｔ２で第５図に示す第３の安
定配向方向５０３＆に配向し、第９図（ｃ）（ｂ）に示
す電圧波形が印加された画素の強誘電性スメクチック液
晶は、位相ｔ１で第５図に示す第４の安定配向方向５０
３ｂに配向することになる。

第９図（Ｃ）（ｅ）と（ｄ）は、それぞれ走査選択信号
が印加されていない画素に対応している。これらの画素
に印加された電圧は閾値以下に設定されている。従って
、走査選択信号に同期させて第９図（Ｂ）（ｃ）と（ｄ
）で表わされる書込み信号を選択的に印加して走査ライ
ン毎に順次書込みを行なうことができ、走査ライン上の
画素書込みの後、画素に印加される電圧は第９図（Ｃ）
（ｃ）と（ｄ）に示される様にそれぞれ閾値以下に設定
されているため、走査ライン上の書込み状態が１フレー
ム又は１フイールドの間はメモリーされることになる。

このような信号を第９図（Ａ）に示す表示を行うべく与
えたときの時系列信号を第１０図（Ａ）に示す、第１０
図（Ａ）に於て、情報信号に重畳することによって付与
された高周波の交流成分は、簡単の為省略しである。第
１Ｏ図ＣＢ）は、クロストーク防止のため、情報信号に
応じた補助信号をΔｔの位相に於て与えた実施例である
。

又、別の実施形態例として、高周波交流成分を走査電極
側に与えることも可能である。

さらに、位相を合わせて走査電極側と、信号電極側共に
与えることによって、走査型′極側と信号電極側の末端
ドラバ−ＩＣの必要耐圧を低減させることも可能である
。

第１１図にはさらに別の実施例を示す。

本実施例に於ては、交流信号は走査非選択信号として与
える。走査選択信号は、第９図ＣＢ）（ａ）の波形と同
じ波形を与える０選択時に高周波をＯＦＦすることによ
り、液晶分子は動き易くなり、スイッチングが容易にな
ること、又１選択信号（ａ：低周波成分）と非選択信号
（ｂ＝高周波成分）の重畳を避けることによって走査側
ドライ、バＩＣの必要耐圧低減のメリットがある。

さて１本実施例に於て述べた液晶材料は、液晶セルの厚
さ約６ｐ以下で、電界が印加されていない時に第１と第
２の双安定状態を有する。

このようなセルを高周波電界により第３と第４の双安定
状態に転換させた場合とさらにセル厚が厚く、明確な双
安定状態を示さない（セル厚１５７ｚの液晶セル）よう
なセルを高周波電界に上って、　ｆｌＡ３）−斌４の苅
専宇仕能に１漁六せた場合との、スイッチング特性の比
較を次に示す（第１２図）。

第１２図の１２２は電界が印加されていないとき、らせ
ん構造の強誘電性液晶を生じ、実質的に第５図に示す第
１と第２の安定配向状態を生じないセル厚１５ルの液晶
セルを用い、この時高周波交流電圧として１０ＫＨｚで
±４０Ｖｐｐの矩形波を重畳した第９図（Ｂ）に示す電
気信号を印加し、それぞれ打３と第４の安定配向状態を
形成し、第３の安定配向状態に、又第４の安定配向状態
が第３の安定配向状態に反転するまでの電圧値（Ｖ）と
印加パルス幅（τ）をプロットした時の結果を表わして
いる。

又、第１２図の１２１は電界が印加されていない時、第
５図に示す第１と第２の安定配向状態の非らせん構造の
強誘電性液晶を生じるセル厚４ｐの液晶セル、高周波交
流電圧として１ＯＫＨｚで±２０Ｖｐｐの矩形波を用い
たほかは前述と同様の方法によって得た結果を表わして
いる。従って、５４１２図中横軸はスイッチングに要す
る駆動パルスの電圧値Ｖ（閾値）を。

縦軸は印加パルス幅（τ）を示している。尚、第１２図
中のＯはセル厚４ルの液晶セルを用いた時の実測値を、
拳はセル厚１５ｐの液晶セルを用いた時の実測値を示し
ている。

この第１２図より明らかな様に、 ■　４ＩＬのセ／ｌｚの方が、傾むきが急である。

このことは、４ルセルの方が、時分割駆動を行なう上で
、クロストーク防止上、有利であることを意味している
。

■　４ルセルの方が、駆動電圧が低い。

このことは、４ＩＬセルの方が、低耐圧ＩＣドライバー
の使用が許されることを示している。

第１３図は情報信号電極側に変調波交流成分Ｖａｃを重
畳した場合の駆動回路のブロック図で、１３１はｎＸｍ
（ｎ、ｍは整数）の表示マトリクスで、Ｖ　１．７２−
−−−Ｙｎが各情報（信号）線、　　ｑｌ　、（１２、
−−−−（Ｉｎが各走査線。

１３２は走査線駆動回路で、そのＣがタイミング入力、
ｄが転送りロック入力である。１３３は情報（信号）線
駆動回路で、そのａが情報（信号）入力でｂが転送りロ
ック入力、ｙ′１゜！　’　２−−一−Ｙ　’　ｎが各
出力線である。１３４は変調波交流成分重畳回路で、Ｘ
が変調波交流入力で、７１．７２−−−−Ｙｎがその出
力線で。

入力Ｘと入力ｙ′の加算出力をｙとする。

すなわち、　　ＸΦｙ’ｔ＝ｙｔ ＸΦＹ’２＝７２ Ｓ ＸΦＹ’ｎ＝￥ｎ　　　である・ 第１４図は、走査電極側に変調波交流成分Ｖａｃを重畳
した場合の駆動回路のブロック図で、図中の付号は第１
３図と同一の部材である。１３２の走査線駆動回路の出
力線ｑ′１゜ｑ’　２　＋−−−−−−ｑ’　ｍにそれ
ぞれ変調波交流成分Ｖａｃを加算する。すなわち、 ｘｅｑ’１＝ｑｔ ＸΦｑ’　２＝ｑ２ ＸΦｑ’ｍ＝ｑｍ　　　　である。

第１５図は情報（信号）電極と走査電極の両方に変調波
交流成分Ｖ　ａ　ｃ　／　２を重畳し、各表示画素にＶ
ａｃの変調波交流成分を与える場合の駆動回路のブロッ
ク図で、反転回路１５１に　１より重畳波の位相を１８
０’ずらし、１３４の重畳回路に入力する。

第１６図は選択時に変調波をオフする場合の駆動回路の
ブロック図で、１６１はシフトレジスタで、Ｃ′はその
タイミング入力、ｄ′は転送りロック入力である。１６
２はアンドゲートであり、その入力線ｑ″が負論理のと
きのみ、入力線ｘ　”は通過できず基準レベルとなる。

すなわち、Ｘ”ＡＮＤ　　ｑ“１＝ｑ１ｘ”ＡＮＤ　　
ｑ“２＝ｑ２ ｘ”ＡＮＤ　　ｑ”ｍ＝ｑｍ　　である。

〔効　果〕

本発明によれば、セル厚が大きい領域でも高コントラス
トの表示特性を得ることができ、又、セル厚が薄い場合
では交流電界を印加しない場合と比較して光透過率を約
３倍以上も高めることができ、この結果表示特性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電界無印加時にらせん構造を形成している強
誘電性スメクチック液晶を用いた素子の斜視図である。 第２図は１本発明で用いる電界印加時に非らせん構造を
形成している強誘電性スメクチック液晶を用いた素子の
斜視図である。第３図（Ａ）は本発明の液晶光学素子の
平面図で、第３図（Ｂ）はそのＡ−Ａ　’断面図である
。第４図は、本発明の別の液晶光学素子の断面図である
。第５図は、液晶分子の安定配向方向と一軸性配向処理
方向を模式的に表わした平面図である。第６図は、第１
図の液晶素子を用いた時の液晶層の厚さ、θ及びコント
ラストの関係を表わす説明図である。第７図は、本発明
に係る第２図の液晶素子を用いた時の液晶層の厚さＨ及
びコントラストの関係を表わす説明図でおる。第８図は
、本発明で用いる斜め蒸着層を形成するための装置を模
式的に表わした断面図である。第９図（Ａ）は１本発明
で用いるマトリクス電極構造の平面図である。第９図（
Ｂ）は、本発明で用いる走査信号及び情報信号の波形を
表わす説明図である。第９図（Ｃ）は、第９図（Ｂ）の
信号波形を用いた時の画素に印加される電圧波形を表わ
す説明図である。 第１０図（Ａ）は、第９図ＣＢ）の信号波形を用いた時
の時系列波形を表わす説明図である。 第１０図（Ｂ）は１本発明で用いる別の時系列波形を表
わす説明図である。第ｉｔ図は１本発明で用いる別の走
査信号及び情報信号の波形を表わす説明図である。第１
２図は、強誘電性スメクチック液晶素子を用いた時の印
加電圧のパルス幅の関係を表わす説明図である。第１３
図。 第１４図、第１５図及び第１６図は、本発明で用いる駆
動回路を表わす回路図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）液晶光学素子において、 ａ、電界が印加されていない時、第１の安定配向と第２
   の安定配向を有する双安定配向状態のうち何れか１つの
   安定配向に配向する強誘電性スメクチック液晶を１対の
   基板間に配置した液晶セルと、 ｂ、第１の安定配向に配向した時の強誘電性スメクチッ
   ク液晶を第３の安定配向に配向させ、第２の安定配向に
   配向した時の強誘電性スメクチック液晶を第４の安定配
   向に配向させる交流電界を印加する手段と、 ｃ、前記交流電界が印加されていない時の強誘電性スメ
   クチック液晶を第１の安定配向に配向させる第１の電界
   と第２の安定配向に配向させる第２の電界とを入力情報
   に応じて選択的に印加する手段と、 ｄ、第３の安定配向に配向した強誘電性スメクチック液
   晶を通過した光線と第４の安定配向に配向した強誘電性
   スメクチック液晶を通過した光線との光学的相違を検知
   する手段、 とを有することを特徴とする液晶光学素子。
2. （２）前記第３と第４の安定配向となす角度が、前記第
   １と第２の安定配向とのなす角度より大きい角度である
   特許請求の範囲第１項記載の液晶光学素子。
3. （３）前記光学的相違を検知する手段が偏光子であって
   、該偏光子の偏光軸が前記第３の安定配向又は第４の安
   定配向の方向と平行又は略平行となっている特許請求の
   範囲第１項記載の液晶光学素子。
4. （４）前記光学的相違を検知する手段が１対のクロスニ
   コルの偏光子であって、該１対の偏光子のうち１つの偏
   光子の偏光軸が前記第３の安定配向又は第４の安定配向
   の方向と平行又は略平行となっている特許請求の範囲第
   １項記載の液晶光学素子。
5. （５）前記強誘電性スメクチック液晶がカイラルスメク
   チックＣ相、Ｈ相、Ｉ相、Ｇ相又はＦ相である特許請求
   の範囲第１項記載の液晶光学素子。