JPS61246723A

JPS61246723A - 液晶装置

Info

Publication number: JPS61246723A
Application number: JP8782985A
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: JPH0422489B2

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、ヘルフリッヒ（Ｗ、Ｈｅ
１ｆｒｉｃｈ）著“アプライド、フィジックス・レター
ズ（Ａｐｐｌｉｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ”）第１８巻、第４号（１９７１年２月１５日発行
）、第１２７頁〜１２８頁の１４ボルテージ・ディペン
ダント・オプティカルφアクティビティーφ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　　０ｐｔｉ
ｃａｌ　　Ａｃｔｉｖｉｔｙ　　ｏｆ　　ａ　　Ｔｗｉ
ｓｔｅｄ　　Ｎｅｍａｔｉｃ　　Ｌｉｑｕｉｄ　　Ｃｒ
ｙｓｔａｌ”）に示されたツィステッド舎ネマチック（
ｔ　ｗ　１ｓｔｅｄ　　Ｎｅｍａｔｉｃ）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１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）およびラガウェル（Ｌａｇｓ　ｒｗａ　１１）
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（ＳｍＣχ）又はＨ相（ＳｍＨ末）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１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
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
双安定性を有する強誘電性液晶素子は、一般にセル厚が
２μｍ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、マトリクス電極手掻と、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、前記走査選択信号及び情報信号を印加す
る位相が走査ライン上の全部又は所定の画素に対応する
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
いない時の第１の安定配向に配向させる第１の位相と、
かかる第１の位相で配向した強誘電性スメクチック液晶
を選択された画素に対応して前記交流電界が印加されて
いない時の第２の安定配向に配向させる第２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を特徴を有している。

〔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（Ｓｍ
Ｃ”）、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　”）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・フイジイク・レットル”　（“ＬＥ　　Ｊ
ＯＵＲＮＡＬ　　ＤＥＰＨＹＳｒＱＵＥ　　ＬＥＴＴＲ
Ｅ”）３６　（Ｌ−６９）１９７５年「フェロエレクト
リック・リキッドφクリスタルＪ　　（Ｆｅｒｒｏｅｌ
ｅｃｔｒｉｃＬｉｑｕｉｄ　　Ｃｒｙｓｔａｌｓ；　　
“アプライド・２イジイツクス・レターズ（“Ａｐｐｌ
ｉｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　Ｌｅｔｔｅｒｓ”）３６
　（１１）１９８０年「サブミクロ・セカンド・バイス
ティプル・エレクトロオプティックＯスイッチング・イ
ン・リキッド・クリスタルスＪ　　（ｒｓｕｄｍｉｃｒ
ｏ　　５ｅｃｏｎｄＢｉｓｔａｂｌｅ　　Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｏｐｔｉｃＳｗ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、例えば下達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Ｓ
ｍＣ”を例にとって説明する。

１１ａとｌｌｂは、Ｉ　ｎ２０３　、Ｓ　ｎ０２あるい
はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ　　Ｏｘ・１ｄｅ）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（
Ｐ工）１４を有している。基板Ｌｌａと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）　（Ｐ工）１
４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素子となるこ本
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＝以下とすることができる。このような液晶
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２３
ｂのなす角度の１／２の角度をチルト角（■）と称し、
このチルト角（０）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２１゛ａ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、不適当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１０１ｂ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ｔｏｔｂ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５ｔｏ２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
酸又はモリブデン類のるつぼ８０７はペルジャー８０１
の内部及び底部に配置され、るつぼ８０７には数グ５ム
ｔ７）Ｓ　ｔｏ、Ｓ　ｔｏ２、ＭｇＦ２などの結晶８０
８が載置される。るつぼ８０７は下方の２つのアーム８
０７ａ、８０７ｂ　”を有し、前記アームは夫々導線８
０９．８１０に接続される。電源８０６及びスイッチ８
０４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圧の真空状態にされ、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（７００〜１ｏｏｏ℃）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
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８
０２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〜ｉｐ、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
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、５ｔ０
２　、Ａｌ２Ｏ３，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２０
３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、降温過程ば於
て、下記の如き相転移を示す。

（Ｉｓ’；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　ｇ）、ＳｍＣ”で
はらせん構造をとり、そのピッチは約５１Ｌ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、ざらに降温
過程を続けると約５０″Ｃ″ｒ！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ＳｍＣＸに相転
移することによって、例えばセル厚を６７ｚ、ｍ程度以
下とすると非らせん構造をもつモノドメインのＳ　ｍ　
Ｃ”が得られる・ＷＩＪＳ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”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、ＳｍＣ”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、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０をなす第４の安定配
向状態の平均分子軸方向５０３　ｂ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Ｓｍ（Ｘ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
　ｍ　Ｃ”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（０）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４００
Ｈｚ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−ｔ　ｏ　　ｐ　ｅ　ａ　ｋ）は
２０ｖ〜′００ｖ程度であった（電圧値が大きくなると
見かけ上■が大きくなり、１５°で飽和した）。

周波数；　１０ＫＨｚ　、Ｖｐｐ＝６０Ｖ（７）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い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ｌ弘の場合、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で用いる駆動法の例を次に示す。

第９図（Ａ）は、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、位相ｔ１で走査ライン上の全部又は所定の画素に対
応する強誘電性スメクチック液晶は、第５図に示す第３
の安定配向方向５０３ａ　（例えば「黒」状態）に配向
してリフレッシュされる０位相ｔ２では熱状態にリフレ
ッシュされた走査ライン上の画素のうち入力情報に応じ
て選択的に画素を白状態に書込む、すなわち、第９図（
Ｃ）（ａ）の位相ｔ２では対応する画素の強誘電性スメ
クチック液晶を第３の安定配向５０３ａから白状態に対
応する第５図に示す第４の安定配向５０３　ｂに配向さ
せ、白状態以外の画素は第９図（Ｃ）（ｄ）に示す如く
、位相ｔ２では印加される電圧が閾値以下に設定されて
いるため、結局黒状態に書込まれることになる。

第９図（Ｃ）（Ｃ）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ｌフィ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
１０図（Ｂ）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、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１５ＩＬ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１５１Ｌの液
晶セルラ用い、この時高周波交流電圧としては１０ＫＨ
ｚ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４終の液晶セル、高周波交流電圧として１０ＫＨ
ｚ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Ｏはセル厚４ルの液晶セルを用いた時
の実測値を、・はセル厚１５ＪＬ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ルのセルの方が、傾むきが急である。

このことは、４ＩＬ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。

■　４ＪＬ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　、　Ｖ　２−−−−−−Ｖ
　ｎが各情報（信号）線、ｑｌ　＊　ｑ２　＋　−一−
−−−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、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、Ｖ　’　１　、１
　’　２−−−−−−Ｙ　’　ｎが各出力線である。１
３４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　、　Ｖ　２−−−−−−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、ＸΦＹ’１＝ＶＩＸΦＹ’２＝ｙ２ＸΦＶ　’　ｎ＝Ｖｎ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　＋−−−一−−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’ｘ＝ｑｔｘｅｑ’２＝ｑ２ｘｅｑ　’　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により重畳波の位相を１８００
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＝（１１ｘ”ＡＮＤ　　ｑ”２＝９２ｘ”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いコントラ
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、本発明で用いる電界印加時に非らせん一１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１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■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ＣＢ）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１θ図（Ａ）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１０図（Ｂ）は、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
加電圧とノくルス幅の関係を表わす説明図である。第１
３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。第３０（Ｂ）第４口ｌ１５１１２ａ躬ｑ図（Ｆ３ジー為４

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、前記走査選択信号及び情報信号を印加す
る位相が走査ライン上の全部又は所定の画素に対応する
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
いない時の第１の安定配向に配向させる第１の位相と、
かかる第１の位相で配向した強誘電性スメクチツク液晶
を選択された画素に対応して前記交流電界が印加されて
いない時の第２の安定配向に配向させる第２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の安定配向とのなす角度が、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。