JPS61246722A

JPS61246722A - 液晶装置

Info

Publication number: JPS61246722A
Application number: JP8782885A
Authority: JP
Inventors: Shinjiro Okada; 伸二郎岡田; Osamu Taniguchi; 修谷口; Akira Tsuboyama; 明坪山; Masahiko Enari; 正彦江成
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-04-24
Filing date: 1985-04-24
Publication date: 1986-11-04
Also published as: JPH0422488B2

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・シャツ）（Ｍ、５
ｃｈａｄｔ）とダブリュー・ヘルフリツヒ（Ｗ、Ｈｅ　
１　ｆ　ｒｉ　ｃｈ）著“アプライド・フィジックス・
レターズ（“Ａｐｐｌｉｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ”）第１８巻、第４号（１９７１年２月１
５日発行）、第１２７頁〜１２８頁の゛ボルテージ・デ
ィペンダントｅオプティカル−７クテイビテイー・オブ
拳ア・ツィステッド・ネマチックφリキツＦ争クリスタ
ル”　（“Ｖｏｌｔａｇｅ　　Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　　
０ｐｔｉｃａｌ　　Ａ　　ｃ　　ｔ　　１ｖｉｔｙ　　
ｏｆ　　ａ　　Ｔｗｉｓｔｅｄ　　Ｎ　　ｅｍａｔｉｃ
　　Ｌｉｑｕｉｄ　　Ｃｒｙｓｔａｌ”）に示されたツ
ィステッド・ネマチック（ｔｗｉｓｔｅｄ　　Ｎｅｍａ
ｔｉｃ）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、クロスニコル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
を接続し、各画素毎を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ーク（Ｃ１
ａｒｋ）およびラガウエル（Ｌａｇｅ　ｒｗａ　ｌ　１
）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は、一般に、カイラルスメクチッ
クＣ相（ＡｍＣ”）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
２ｐｍ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１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、マトリクス電極手段と。

ｄ、前記マトリクス電極手段に走査選択信号を印加する
手段と走査選択信号に同期して情報信号を印加する手段
を有しており、走査信号が印加されるＮ番目の走査ライ
ン上の画素に対応する強誘電性スメクチック液晶を前記
交流電界が印加されていない時の一方の安定配向に配向
させる第１の位相、Ｎ番目の走査ラインに印加した走査
信号と同期させて情報信号を印加する第２の位相とＮ＋
１番目の走査ライン上の画素に対応する強誘電性スメク
チック液晶を前記交流電界が印加されていない時の一方
の安定配向に配向させる第３の位相とを有する電界印加
手段と、ｅ、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に特徴を有している
。

〔実施例〕

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（Ｓ　
ｍｃ　”）　、カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＧ”）
、カイラルスメクチックＦ相（ＳｍＦ”）、カイラルス
メクチックＩ相（ＳｍＩ本）又はカイラルスメクチック
Ｈ相（Ｓ　ｍ　Ｈ”　）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・ド曇フイジイクφレットル°゛　（“ＬＥ　　
ＪＯＵＲＮＡＬ　　ＤＥ　　ＰＨＹＳＩＱＵＥ　　ＬＥ
ＴＴＲＥ”）止６（Ｌ−６９）１９７５年「フェロエレ
クトリック・リキッド・クリスタルＪ　　（Ｆｅｒｒｏ
ｅｌｅｃｔｒｉｃＬｉｑｕｉｄ　　Ｃｒｙｓｔａｌｓ；
　“アプライド・フイジイツクラ・レターズ（“Ａｐｐ
ｔｉｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　Ｌｅｔｔｅｒｓ”）３
６　（１１）１９８０年「サブミクロ会セカンド番バイ
スティプル・エレクトロオプティック・スイッチング・
イン拳リキッド・クリスタルスＪ　　（ｒｓｕｂｍｉｃ
ｒｏ　　５ｅｃｏｎｄＢｉｓｔａｂｌｅ　　Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｏｐｔｉｃ−−一一一■− ｍ−＋ｌ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。

これら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、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Ｓ
ｍＣ”を例にとって説明する。

１１ａとｌｌｂは、Ｉｎ２Ｏ３あるいはＩＴＯ（Ｉｎｄ
ｉｕｍ−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ように配向したＳ
ｍＣ”相の液晶が封入されている。太線１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を形成している。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０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
モーメント（Ｐｆ）１４を有している。基板１１ａとｌ
ｌｂ上の電極間に一定の閾値以上の電圧を印加すると、
液晶分子１３のらせん構造がほどけ、双極子モーメン）
　（Ｐよ）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
いにクロスニフ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
１例えば１０ＩＬ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）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
２３ｂのなす角度の１／２の角度をチルト角（０）と称
し、このチルト角（■）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
って最も問題となるのは、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ロード
、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ＳｉＯ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、強銹電性液晶に対して、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、不適当なものと
考えられていた。

ところが１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ＣＢ）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ｌｏｏ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１０１ｂを
スペーサ１ｏ４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１ｏｔａ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１０１
ｂ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、
ポリバラキシリレン、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８１０５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
製又はモリブデン製のるっぽ８０７はペルジャー８０１
の内部及び底部に配置され、るっぽ８０７には数グ５ム
（７）Ｓ　ｉ　Ｏ，Ｓ　ｉ　０２゜ＭｇＦ、２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８０７ａ、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がへＪＬ／ジャー８０１（７）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の内部でるっぽ８０７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１０−５ｍｍＨｇ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１００　ａ　ｍ　ｐ　ｓである。結晶８
０８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８０２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８０２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。適宜な厚みの被膜が形成されると電源８０
６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〜ｌ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１１ｉ１０
５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
０１ｂの間に複数のスペーサ部材２０３が配置されてい
る。このスペーサ部材２０３は、例えば配向制御膜１０
５が設けられていない基板１０１の上にＳｉｎ、５ｉ０
２、Ａ文２０３　、’ｒｔｏ２などの無機化合物あるい
はポリビニルアルコール、ポリイミド。

ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリパラキシ
リレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニル
アセタール、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリア
ミド、ポリスチレン、セルロース樹脂、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ｌＯＯ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１
０８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１０２ｂ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、Ｈ３（１０重量％）Ｈ３（７０重量％）Ｈ３（２０重量％）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　Ｈ等方相、Ｃｈ；コレステリック相、Ｓ
ｍＡ；スメクチックＡ相）液晶層が充分に厚い場合（〜ｌ　００　ｇ）、Ｓ　ｍ　
Ｃ意ではらせん構造をとり、そのピッチは約５川である
。

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℃でコレステリツク相から一軸異
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ＳｍＣ窯に相転
移することによって１例えばセル厚を６１Ｌｍ程度以下
とする非らせん構造をもつモノドメインのＳｍＣ”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５００と一致する液晶の平均分子軸
方向５０１をもって配向する。ＳｍＣ”相に於ては液晶
分子の平均的な分子軸方向は、５０２ａの方向に傾き、
ラビング方向５００とＳｍＣ真の平均分子軸方向５０２
ａ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、Ｓ　ｍ　Ｃ”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０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、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１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■をなすｌｓ４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、１ｓ２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、図に示す様に偏光子の一方の偏光軸方向５０４
を角度θをなす分子軸方向５０２ａに合致させることに
よって、下達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５ｏｚｂｉ状態での光学的
コントラスト比の液晶層の厚さによる依存性の例が示さ
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、ＳｍＡ＋Ｓ
ｍＣ”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（■）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
平行に印加する事により、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喜
が可能となった。この様な現象は、液晶材料が負の誘電
異方性をもつ事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、クロスニコルの偏光子のうち一方の偏光
子の偏光軸は、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５０３ｂに合致させた。交流電圧は、周波数４０
０Ｈｚ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事が出来、液晶層厚にもよる
が、Ｖｐｐ　（ｐｅａｋｔｏ　　ｐｅａｋ）は２０Ｖ　
〜１００Ｖ程度であった（電圧値が大きくなると見かけ
上０が太きくなり、１５°で飽和した）。

周波数；　１０ＫＨｚ　、Ｖｐｐ＝６０Ｖｃ７）矩形波
を用いたときの、角度■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及び第４の安定
配向状態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は液晶層のセル厚と■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ｌＩＬ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（０）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の駆動法を次に示す。

第９図（Ａ）は１表示すべき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図と第１０図は、本発明の具体例を表わしてい
る０、第１０図は、情報信号を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ために省略しである
。

この例ではｖ□とｖｔ　ｈｌ又はｖｔｈ２との間でＶ□
＜Ｖｔｈｔ＜３ＶＯ１−３ＶＱ＜−Ｖｔｈ２＜−ｖ□の
関係に選定されている。第９図（Ｂ）（ａ）と（ｂ）は
、それぞれ選択された走査電極に与えられる電気信号と
選択されない走査電極に与えられる電気信号を示してい
る。

さて、補助信号位相ｔ３の最適時間間隔としては、この
位相に於て、信号電極に印加される電圧の大きさにも依
存し、情報信号位相上２に於て負加される電圧と逆極性
の電圧を印加する場合、一般的には電圧が大きい場合に
は時間間隔は短く、電圧が小さい場合には時間間隔は長
くするのが好ましいが、時間間隔が長いと、一画面全体
を走査するのに長い時間を要することになる。このため
、好ましくはｔ３≦ｔ２と設定することが好ましい。

第９図（Ｂ）（Ｃ）〜（ｆ）は、信号電極群に印加する
情報信号を表わしており、同図（ｄ）と（ｅ’）が前回
の信号を黒（第５図に示す第３の安定配向５０３ａに対
応）とし、同図（Ｃ）と（ｆ）が前回の信号を白（第５
図に示す第４の安定配向５０３ｂに対応）とした時、位
相ｔ２で同図（ｅ）と（Ｃ）では情報信号として黒に対
応するｖ□が印加され、同図（ｄ）と（ｆ）では情報信
号として白に対応する。

−ｖ□が印加されている態様を表わしている。

又、位相ｔ１がＮ＋１ラインをリフレッシュする位相に
対応している。

第９図（Ｃ）は、第９図（Ａ）に示す表示を得る時の駆
動波形を表わしている。第９図（Ｃ）中の８１〜Ｓ５は
走査電極に印加される信号、第９図（Ｃ）中の１１とＩ
３は信号電極工１と工３に印加される信号、第９図（Ｃ
）中のＡとＣはそれぞれ第９図（Ａ）・に示される画素
ＡとＣに印加される電圧波形を表わしている。

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、走査電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（Ｂ）（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、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２本実施例に於て述べた液晶材料は、液晶セルの厚
さ約６１Ｌ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１５ｐの液晶セル）ような
セルを高周波電界によって、第３と第４の双安定状態に
転換させた場合との、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時、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終の液晶
セルを用い、この時高周波交流電圧としては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、それぞれ第３と第４の安定配向状態
を形成し第３の安定配向状態が第４の配向状態に、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４
１Ｌ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、第１２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０はセル厚４トの液晶セルを用いた時の実測
値を、・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、 ■　４終のセルの方が、傾むきが急である。

このことは、４ＪＬセルの方が１時分割駆動を行なう上
で、クロスニコル防止上、有利であることを意味してい
る。

■　４勝セルの方が、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、　　Ｙ　１　、
７２−−−−−−Ｖ　ｎが各情報（信号）線、　ｑｌ　
＊　ｑ２　＊−−−−−−ｑｍが各走査線、１３２は走
査線駆動回路で、そのＣがタイミング入力が、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　、７　’
　２−＝＝−Ｖ　’　ｆｌ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、　
Ｙ　１　、　ｙ２−−−−−−Ｖ　ｎ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、ｘｅｙ　’　ｒ＝ｙ　１ｘｅｙ’２＝ｙｚｘｅｙ　’　ｎ＝ｙ　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１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　’　２１−−−−−−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＝ｑｔｘｅｑ’ｚ＝ｑ２ｘ６９ｑ’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Ｖａｃ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により重畳波の位相を１
８０°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”ＡＮＤｑ″１：ｑｌｘ”ＡＮＤ　　ｑ”２＝９２ ≦ 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、０及びコントラストの関係を表わす説明図で
ある。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、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図は、第９図（Ｂ）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１１図は・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１２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と
パルス幅の関係を表わす説明図である。第１３図、第１
４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。！ｌＡ１０’ｆ第３Ｑ６Ｆ３）第４′図／ｌ）；　　　ｌ０２ａざθｔ第ｑ図（Ｂ）（の　　　　　　　　　　　（Ｉ））（ｅ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　（ヂノ第１／口（ａン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｔｏ
）（Ｃ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　（ｄ）（ｅ＞（ｆ）

Claims

【特許請求の範囲】

（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ツク液晶を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ツ
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ツ
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、マトリクス電極手段と、ｄ、前記マトリクス電極手段に走査選択信号を印加する
手段と走査選択信号に同期して情報信号を印加する手段
を有しており、走査信号が印加されるＮ番目の走査ライ
ン上の画素に対応する強誘電性スメクチツク液晶を前記
交流電界が印加されていない時の一方の安定配向に配向
させる第１の位相、Ｎ番目の走査ラインに印加した走査
信号と同期させて情報信号を印加する第２の位相とＮ＋
１番目の走査ライン上の画素に対応する強誘電性スメク
チツク液晶を前記交流電界が印加されていない時の一方
の安定配向に配向させる第３の位相とを有する電界印加
手段と、ｅ、第３の安定配向に配向した強誘電性スメクチツク液
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
スメクチツ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）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）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）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）前記強誘電性スメクチツク液晶がカイラルスメク
チツク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。