JPS6259931A

JPS6259931A - 液晶素子

Info

Publication number: JPS6259931A
Application number: JP19993085A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kitayama; 北山　宏之
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-09-10
Filing date: 1985-09-10
Publication date: 1987-03-16

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、液晶素子、特に強誘電性液晶素子ｉこ関する
。

〔従来の技術〕

フラット・パネルΦディスプレイΦデバイスの開発は、
現在世界中で活発に行なわれている。

その中でも、液晶を用いたディスプレイは、小規模な分
野では、完全に社会に定着したと考えられるが、ＣＲＴ
に置き替わりうるような高解像度をもち、しかも、大画
面のものは、従来の液晶方式（例えばＴＮやＤＳＭなど
）では非常に困難であった。

このような、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（Ｃ１ａｒ
ｋ）及びラガウエル（ｌａｇｅ　ｒｗａ　ｌ　ｌ）によ
り提案されている（特開昭５６−１０７２１６号公報、
　米国ｏｉ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（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。又この型の液晶は、
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・の印加のない時
はその状態を維持する性質を有する。この様な性質を利
用する事により、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。

〔発明の解決しようとする問題点〕

前述の双安定状態が付与された強誘電性一液晶素子は、
一般的に液晶層が２ｇｍ以下に極めて薄い膜厚で形成さ
れ、このため素子内に混入した微細な粒体を通して上電
極と下電極の間にショートを発生する問題点があるため
、素子に設けた電極にはショートを防止する絶縁体層が
設けられている。

しかしならが、前述の如く相対向電極間に絶縁体層が形
成されている為に、液晶層に前述の電極間−から強誘電
性液晶が完全反転するに十分な第１図（ａ）に示す様な
パルス源ＶＯＮ（書込みパルス）を印加した時に、液晶
層に実質的に印加される電圧波形は、第１図（ｂ）に示
す様にパルス印加時のＶｏが時定数π＝Ｒｔ（Ｃｘ＋Ｃ
２）：　　（Ｒ１；液晶層の抵抗値、Ｃ１；液晶層の単
位面積当りの容量、Ｃ２；絶縁体層の単位面積当りの容
量〕：の割合でΔＶｏだけの電圧降下を生じる。この電
圧効果ΔＶＯは、液晶層の比抵抗（δ）が絶縁体より小
さく、一般的に１０８Ω＊ｃｍ〜ｌＯ１’Ω・Ｃｍ程度
である為、この電圧降下ΔＶｏが下達するパルス切換時
に一ΔＶ、　ｏで加算され、この加算された位相ｔ２で
のパルス切換時の電圧が位相ｔ１での書込みによる表示
状態（強誘電性液晶の第１の配向状態に基づく第１表示
状態）を反転した表示状態（強誘電性液晶の第２の配向
状態に基づく第２表示状態）を形成する原因となる事が
未発明者らの実験により明らかとなった。強誘電性液晶
素子に行順次書込み方式を適用する場合には、例えば打
上の全又は所定の画素に対して第１位相となる位相ｔ１
で強誘電性液晶の第１の配向状態に基づく第１表示状態
を形成するパルスを印加し、次の第２位相となる位相ｔ
２で選択された画素に対して第１表示状態を強誘電性液
晶の第２の配向状態に基づく第２表示状態に反転するパ
ルスを印加する方式がある。

この方式の場合、位相ｔ２では第１図（ａ）に示す様に
第１表示状態を保持する画素には位相ｔ１で印加した表
示状態書込みパルス３１とは逆極性の状態保持パルス３
２が閾値電圧以下で印加されることになる。

この様に行順次書込み方式の場合では、位相ｔ１で書込
まれた表示状態を位相ｔ２で反転することなく保持され
る事が必要である。従って、位相ｔ２反転閾値電圧を越
えた電圧が印加されてはならないはずであるが、本発明
者らの研究から明らかとなった事であるが１位相ｔ１か
ら位相ｔ２へのパルス極性切換時に、ｉ１層は第１図（
ｂ）に示す様に−（ａＶｏ−１−Δ−Ｖｏ）：（ａ（＊
ａ＜１Ｖｔｈｌ／１ＶｏＮｌ：Ｖｔｈは強誘電性液晶の
閾値電圧〕　：の電圧が実質的に印加される事になり、
この−（ａＶｏ＋ΔＶｏ）が反転閾値電圧より大きい場
合には、第１表示状態を保持すべき画素が位相ｔ２で第
２表示状態に反転されることになり、所期の表示を形成
することができなくなる問題点があった。この問題点は
、逆極性パルスの切換時に液晶層に直列接続された誘電
体層の容量からの放電により逆向きの電界（−ΔＶｏ）
を発生することが原因となっていることが判明した。

又、位相ｔ１とｔ２で第１表示状態、或いは第２表示状
態の何れかで書込まれた画素には走査非選択時であって
もデータ線から情報信号が印加され続け、場合によって
は書込まれた画素の表示状態が反転する問題点を避ける
為に、書込み後の画素に閾値電圧以下の交番電圧を印加
する方法が考えられているが、この交番電圧印加時でも
逆極性パルス印加による逆向き電界が加算される事にな
り、前述と同様の問題を包含している。

従って、本発明の目的は前述の問題点を解決した液晶素
子、特に強誘電性液晶素子に行順次書込み方式を適用し
た際に生じる問題点、即ち書込み時の表示状態を保持す
べき画素に印加されるー（ａＶｏ＋ΔＶｏ）の電圧によ
る反転現象を防止した強誘電性液晶素子を提供する事に
ある。

〔問題点を解決するための手彫　及び〔作用〕すなわち
、本発明は相対向電極と、該相対向電極間に配置した強
誘電性液晶層と絶縁体層とを有する画素を配列した液晶
素子においで、前記液晶の比抵抗をρ（Ω・ｃｍ）及び
その膜厚をｄ　（ＪＬｍ）とし、且つ前記相対向電極間
に印加する書込み時のパルス幅をｔｏ（Ｓｅｅ）とし、
且つ書込み後の逆極性電界の耐圧定数をｂ及び書込み時
のパルス波高値を■０とした時の状態保持パルス波高値
をａｇｏとした時、前記液晶を封入する前の空セル状態
での１ｃｒｎ’当りの容量（４（ｎＦ）が下記式（１）
を満足した液晶素子に特徴を有している。

式ＣＩ）１　（ｎＦ）　　＞　ＣＬ　（ｎＦ）〔実施例〕以下、本発明を図面に従って説明する。

第２図は１本発明で用いる液晶素子の等価回路を表わし
ている。Ｃ１は１画素当りの液晶層の容量、Ｃ２は１画
素当りの絶縁体層の容量、Ｒ１は液晶層の抵抗値を表わ
している。容量Ｃ２は下止する絶縁層、配向制御膜やカ
ラーフィルタなどの絶縁体層によって形成される。

第２図の等価回路において外部電界として波高値ＶＯ、
パルス幅ｔＱの矩形パルスを入力した時の液晶層に印加
される電界の時間変化Ｖ２　（ｔ）としたとき、次式が
成立する。

式％式％（１）一一一一但し、式中ｐ（ｔ）はステップ関数、ｔは時間
、１．）はパルス幅、ｖＯは書込み時・の電圧値で、　
　Ｒ１、Ｃ１及びＣ２は前述で定義したものである。

式（２）において、１　＝、　０のときとなる。

又１式（３）より、Ｖ２（０）〜ｖｏ　　となる為には
、ＣＩ　＜＜　Ｃ２、つまり液晶層の容量に比べて、絶
縁体層の容量が十分に大きいことが心安である０通常は
、Ｃ１＜Ｃ２となる様に、Ｃ２の値が設定されているが
、この値はなるべく大きくすべきである。そこで、本発
明の好ましい具体例では上・下両基板のうちいずれか一
方のみの電極を覆う絶縁性膜を設ける事１ごよって、液
晶層に十分な電界が印加される様にしたものである。詳
細は実施例で述べるが、上・下両基板のいずれか一方に
のみ前述の絶縁性膜を設ける事によってＣ１＜＜　Ｃ２
を満たす事ができる。

もう１つの問題は、実際にマトリックス構造を有する強
誘電液晶パネルを駆動する場合には、走査非選択時にお
いても何らかの情報信号が非選択画素に印加される半選
択的が存在する事である。

この走査非選択時における、クロストーク等の問題は、
情報信号もしくは、走査信号に補助信号を加えることな
どで改善されてはいるが、逆極性の補助信号を加えると
きに、液晶層の抵抗値がかなり低いときは、書き込みパ
ルスの立ち下がり時に、液晶層に直列に接続されている
容量からの放電により逆向きの電界が印加されて書き込
み状態が逆転することが起こる。これは書き込み信号の
次のタイミングで逆極性の信号が加えられる場合に特に
著しい。

すなわち、前述した様に強誘電性液晶素子に行順次書込
み方式を適用した場合には、第１表示状態と第２表示状
態の書込みが第３図に示す様に位相ｔ１とＴ２の何れか
で行なわれる。

第３図は行順次書込み方式における書込み行の画素に印
加する電圧波形を表わしている。

即ち第３図（ａ）によれば位相ｔ１で打上の画素に対応
する強誘電性液晶は相対向電極に■０が印加されて第１
の配向状態を配向し、これに対応した画素は第１表示状
態（「白」とする）を形成する。（従って、位相ｔ１は
ラインクリヤー信号４１を印加する位相に相出する。）
次に、第３図（ｂ）によれば位相ｔ２で選択された画素
が反転した第２表示状態（「黒」どする）を形成する。

すなわち、位相ｔ２では選択された画素には反転信号４
２が印加され、残りの画素には位相ｔ１での表示状態を
維持する保持信号が印加されることになる。この場合、
位相ｔ２における保持信号４３は、位相ｔ１における書
込み時の信号とは逆極性の電圧ａＶ。

が印加されることになり、前項の〔発明が解決しようと
する問題点〕で述べた問題点を惹起こすることになる。

又、第３図に示す波形を第５図のマトリクス画素に印加
した時の時系列波形を第４図に示す（但し、第４図では
前述ａを１／２とした）。

又、第６図は別の行順次書込み方式における書込み行の
画素に印加する電圧波形を表わしている。第６図（ａ）
は画素も位相ｔ２で黒に書込み時の電圧波形で、第６図
（ｂ）は画素を位相ｔ１で白に書込む時の電圧波形を表
わしている。すなわち、位相ｔ１は白書込み位相、位相
ｔ２は黒書込み位相に対応している。

第６図に示す書込み方式の好ましい具体例では、画素が
印加される駆動信号に書込み時の信叶と逆極性信号が連
続することを避ける為に、位相ｔ３で補助信号７３を印
加する事ができる。

この具体例を第７図に明らかにする。第７図によれば位
相ｔ２で黒書込み信号７１を一画素に印加した後、位相
ｔ３で画素には補助信号７３が印加されているので、連
続した逆極性信号を生じる事がない、この際、第７図に
示す駆動例では定数ａ＝７の例で説明した（すなわち、
補助信号７３のパルス波高値を書込みパルスの波高値の
７とした）。

従って、第７図に示す様に補助信号７３が黒書込み信号
７１とは逆極性で画素に印加されることになり、このた
め前述の第３図と第４図に示した時の問題点と同様の問
題点を包含していることになる。

このような行順次書込み方式を用いた場合、第８図に示
す様な強誘電性液晶の反転開始電圧８１（Ｖｌ）　　を
ｂＶｏ（ｂ；書込み後の逆極性電界の耐圧定数で反転開
始電圧Ｖｌ　７　’Ｓ込みパルスの波高（ａＶｏで示さ
れる。）とした吟１本発明者らの実測によれば、５ＶＱ
　／　６〜Ｖｏの範囲内に反転開始電圧Ｖｌ（８１）が
包含されることが判明した。従って、逆極性電界の耐圧
をｂｖ。

（＝６Ｖｏ）以下とすればよいので、次式（４）が導び
かれる。

式％式％（４）前述の式（４）から下記式（５）を導びくことができる
。

式％式％（５）次に前述の式（５）から下記式（６）が得られる。

ｔＯ＜　−Ｒｔ（Ｃｔ＋Ｃ２）ｉｎ（１−ｂ＋ａ）−（
１３）前述の式（５）を満足するｔｏで、かつ書込みパ
ルスの波高値ｖｏで閾値を越える様に設定すれば、例え
ばａ＝±（１バイアス）に関する駆勅の最適値を決定す
ることができる。

一方、前述した様に、本発明ではＣ１＜＜　ｃ２とする
ことができるので、式（ｂ）は近似的にｔＯ＜　−ＲＩ
Ｃ２１ｎ（１−ｂ＋ａ）　　　　−＝−（７）とするこ
とができる。

絶縁体層の容量Ｃ２を直接実測する事は、一応可能では
あるが、次の様にして、液晶封入前の素子自身の容量Ｃ
ｔから求める事ができる。

すなわちＣｔは、絶縁体層の容量Ｃ２と、空気の容量Ｃ
ａとの２つのコンデンサーの直列接続の合成容量となる
から。

１／Ｃｔ　　＝　　１／Ｃ２＋ｌ／ＣａこれよりＣ２＝
　Ｃｔ＋Ｃａ／Ｃａ　Ｃｔ　　　　−−−−（８）とな
る。以下ＣａとＣｔは単位面積（１ｃｍ’）　あたりの
容量とすると、Ｃ＝ευ４（ευ；真空の誘電率、ε′
；比誘電率、Ｓ：面積、ｄ；膜厚）より式（７）、（８
）と（９）よりを得る。ｎＦ単位ではとなる。

当りのＲ１、ρ；液晶の比抵抗より、ＣＬ　（ｎＦ）ところで、式（１０）からは、Ｃｔは大きければ多きほ
どよいということになっているが。

現実には絶縁体層の誘電率よりおおよそのＣｔの上限値
が定められる。

すなわち式（８）よりＣａＣｔ　　＝　Ｃ２Ｃａ／Ｃ：ａ＋Ｃ２＝　Ｃａ／１”國
−−−−（１１）となるが、Ｃ２の値は、実施例で示す
様に大きくても０２〜１００ｎＦ程度の値であり、一方
Ｃａはセルギャップを〜ｌｔｔとすれば０２〜０．９ｎ
ｆ　となるから式（１１）よりＣｔ〜０．９ｎＦが得ら
れる。そこでＣｔの上限値としてＣＬ　　＝　　１ｎＦ
としておけば十分である。

従って、以上より式ＣＩ）が求められる。

式ＣＩ）ｌ（ｎＦ）　　＞　Ｃｔ　（ｎＦ）式（Ｉ）を満足する１（、で、かつ■０の波高値で閾値
を越える組み合わせを選べば、例えばａ−１とした１／
３バイアスに関する駆動の最適値、及び素子の容量の最
適値が決定することができる。

又、第１２図は、本発明で用いる駆動例の別の態様で、
第７図に示す駆動例で用いたａ−、ｒに代えて１．＋と
した駆動例である。

第８図に示す反転開始電圧８１とは、１画素中に反転ド
メインが生じる閾値に相当するもので、又完全反転電圧
８２とは１画素が完全に反転ドメインで占められた時の
飽和電圧に相当している。

又、本発明の実施例では駆動パルスとして矩形波を用い
ているが、この矩形波に限らず、＝角波などの他のパル
ス波形のものを用いることも可能である。

第９図は、強誘電性液晶セルの例を模式的に描いたもの
である。ｌｌａと１１ｂは、Ｉｎ２Ｏ３、Ｓ　ｎ０２や
ＩＴＯ（インジウム−ティン−オキサイド）等の透明電
極がコートされた基板（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Ｓｍ
Ｃ’層の液晶が封入されている。太線で示した！ｉ１３
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）　（Ｐ工）１４
を有している。基板１・１ａ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、双極子モーメント（Ｐ土）１４はすべて
電界方向に向くよう、液晶分子１３の配向方向を変える
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位置関
係に配置した偏光子を置けば、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。さらに液晶セルの厚さを十分に薄くした場
合（例えばＩｇ）には、第６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はほどけ、非
らせん構造となり、その双極子モーメントＰａ又はＰｂ
は上向き（２４ａ）又は下向き（２４ｂ）のどちらかの
状態をとる。このようなセルにｆ５１０図に示す如く一
定の閾値以上の極性の異なる電界Ｅａ又はＥｂを付与す
ると、双極子モーメント電界Ｅａ又はＥｂは電界ベクト
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第１の安定状ｆ／ｆ＜　
２３　ａかあるいは第２の安定状８２３ｂの何れか一方
に配向する。

このような強誘電性液晶を光学変調素子どして用いるこ
との利点は２つある。第１に、応答速度が極めて速いこ
と、第２に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１０図によって説明すると、
電界Ｅａを印加すると液晶分子は第１の安定状態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、液晶分子は第２の
安定状態２３ｂ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Ｅａ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く、一般的には、０．５
ル〜２０ＪＬ、特に１川〜５ｋが適している。この種の
強誘電性液晶を用いたマトリクス電極構造を有する液晶
−電気光学装置は、例えばクラークとラガバルにより、
米国特許第４３６７９２４号明細書で提案されている。

次に、第１１図に本発明の液晶素子の断面図を示す０本
発明の液晶素子は　基板５１ａと５１ｂには、それぞれ
支持された相対向する電極５２ａと５２ｂが設けられ、
さらに電極５２ａと５２ｂにはショート防止のために絶
縁体層５３が被１されている。この絶縁体層５３には強
誘電性液晶層５４の配向を制御するラビング処理などの
一軸性配向処理が施されている。又、この絶縁体層５３
には、図示していないが別に配向制御膜を設けることも
可能である。さらに、又、この絶縁体層の上又は下側に
カラーフィルタ一層（図示せず）を設けることが可能で
ある。この際、カラーフィルターは、ｌＩｉ！ｉ＋素毎
に青色染色フィルター（Ｂ）、緑色染色フィルター（Ｇ
）と赤色染色フィルター（Ｒ）が配置され、これらＢ、
Ｇ、　　とＲで１つのカラー画素を構成することができ
る。この液晶素子は、基板５１ａと５１ｂの周辺がエポ
キシ系接着剤などのシール材５５でシーリングされてお
り、セルの両側には光学的変調を検知する１対のクロス
ニコルス偏光子５６ａと５６ｂが配置されている。

本発明の絶縁体層５３で使用する絶縁物質としては、特
に制限されるものではないが。

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窒化物、シリコン
酸化物、硼素窒化物、水素を含有する硼素窒化物、セリ
ウム酸化物、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物
、チタン酸化物やフッ化マグネシウムなどの無機絶縁物
質、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、
ユリヤ樹脂、アクリル樹脂やフォトレジスト樹脂などの
有機絶縁物質が絶縁膜として使用される。

これらの絶縁膜の膜厚５０００Å以下、好ましぐは１０
０λ〜５０００人、特に５００人〜３０００人が適して
いる。

本発明で用いる強誘電性液晶５４としては、カイラルス
メクチック液晶が最も好ましく、そのうちカイラルスメ
クチックＣ相（ＳｍＣ’）、Ｈ相（ＳｍＨ’）、Ｉ相（
ＳｍＩｌ″）、Ｊ相（ＳｍＪ’　）、に相（ＳｍＫ’）
、Ｇ相（ＳｍＧ″）やＦ相（ＳｍＦ’）の液晶が適して
いる。

より具体的には、強誘電性液晶５４としては、Ｐ−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’）　、　　ｐ−へキシ
ロキシベンジリデン−ｐ′−アミノー２−クロロプロピ
ルシンナメート（ＨＯＢＡＣＰＣ）、ｐ−デシロキシベ
ンジリデン−ｐ′−アミノ−２−メチルブチル−α−シ
アノシンナメート（ＤＯＢＡＭＢＣＣ）、Ｐ−テトラデ
シロキシベンジリデン−ｐ′−アミノ−２−メチルブチ
ル−α−シアノシンナメート（ＴＤＯＢＡＭＢＣＣ）、
Ｐ−オクチルオキシベンジリデン−ｐ′−アミノ−２−
メチルブチル−α−グロロシンナメート（ＯＯＢＡＭＢ
ＣＣ）、ｐ−オクチルオキシベジリデンーＰ′−アミノ
−２−メチルブチル−α−メチルシンナメート、４．４
’−アソキシシンナミツクマシツドービス（２−メチル
ブチル）エステル４−〇−（２−メチル）−ブチルレゾ
ルシリテン−４′−オクチルアニリン（ＭＢＲＡ　　８
）、４−（２′−メチルブチル）フェニル−４′−才ク
チルオキシビフェニル−４−カルボキシレート、４−へ
キシルオキシフェニル−４−（２”−メチルブチル）ビ
フェニル−４′−力ルポキシレート、４−オクチルオ午
ジフェニル−４〜（２“−メチルブチル）ビフェニル−
４′−力ルポキシレート、４−へブチルフェニル−４−
（４”−メチルヘキシル）ビフェニル−４′−力ルポキ
シレート、４−（２”−メチルブチル）フェニル−４−
（４″−メチルヘキシル）ビフェニル−４′−力ルポキ
シレートなどを用いることができる。

これらの強誘電性液晶化合物は単独又は２種以上組合せ
て用いることができ、又他の非誘電性液晶、例えばネマ
チック液晶、コレステリック液晶（カイラルネマチック
液晶）やスメクチック液晶と混合することができる。又
、前述した強誘電性液晶５４は、前述の第９図に示すら
せん構造を形成したものでもよく、第１０図に示す非ら
せん構造のものであってもよい。特に、第９図に示すら
せん構造を有している際には２強誘電性液晶として負の
誘電異方性をもつものを使用し、両電極間に交流バイア
スを印加することによって、非らせん構造とした双安定
性を付ダさせる駆動法を適用するのが好ましい。又、こ
の際、液晶層のセル厚を十分に小さくそれだけで非らせ
ん構造を形成する液晶素子に前述の交流バイアスを印加
する駆動法を適用するも可能である。

以下、本発明を実施例に従って説明する。

実施例１、　　ストライブ形状にＩＴＯ膜が形成されているガラ
ス板の上に絶縁体層として１０００人の５ｉ０２膜を真
空蒸着法、で設け、更にｉｏｏ。

久のＳ　ｆ０２膜の上に５００人のポリイミド膜を設け
、このポリイミド膜の表面を布でラビング処理した。も
う一つの基板として、前述の基板を作成した際に用いた
１０００人の５ｉ０２膜の形成を省略したほかは、同様
の方法で作成したものを用いた。

次に、２枚の基板のＩＴＯ膜が９０−０交差する様にし
て、２枚の基板を１．８ｎｍの間隔で対向させ、その周
辺をエポキシ系接着剤でシーリングする事によって、各
セルを作成した。次いで真空注入法を用いてこの空セル
の注入口から等吉相下のＤＯＢＡＭＢＣを空セル内に注
入した。この液晶素子を用いて、前述の式（３）から液
晶層に印加される電圧を求めると、次の様になる。単位
面積（１ｃｍ’）当りの絶縁体層の容量を０２、ポリイ
ミド（ＰＩ）及びＳ　ｉ０２膜の容量をそれぞれＣｐＩ
とＣＳ　Ｌ　Ｏ２とすると、ＣｐＩとｃｓｉｏ２について、それぞれの比誘７１ｔ率
（′を求めると、　　ε’Ｐｌ＝４．０、ε’５ｉｏ２
＝３．７であるので、Ｃｐｘ＝７０．８ｎＦ、Ｃｓ；ｏ２＝３２．８ｎＦより
Ｃ２＝１７．０ｎＦとなる。

一方、液晶層の容量Ｃ１はＤＯＢＡＭＢＣの７０℃での
（′＝４であるので、Ｃ２＝　２．０ｎＦとなる。

以上より、式（３）を用いて計算すると、下記のとおり
となる。

第１３図は、前述の液晶素子を用いた時のパルス波形と
状態反転の関係を表わしているが、かかる第１３図から
７０℃でＶＱ＝２０ポルト、パルス幅ｔ□＝１０ｍｓｅ
ｃ、ｂ＝”を選び、駆動法としては第１２図に示す駆動
波形（、ａ　＝３　）を／ｒｌいた時のＣｔを式（１）
から求めると（この時、ＤＯＢＡＭＢＣの比抵抗値はρ
＝２ＸＩＱ１０Ω・ｃｍであった）、１ｎＦ　　＞　　
Ｃｔ　（ｎＦ）　　＞　　０．４４ｎ）；となる。

又、ＤＯＢＡＭＢＣの封入前の空セル状態での１ｃｍ’
４りの容量をデジタルＬＣＲメータータイプ２５８１　
（横河エレクトリックワークス社製）で実測した処、０
．８８ｎＦ（ＩＫＨｚ）であった。

以上の点を考慮して本実施例の液晶素子を第１２図に示
す駆動法を用いて駆動を実際に行なったところ、反転現
象は現われなかった。

この際、書込みパルスの波高値を２０ボルト、書込みパ
ルス幅を１０ｍｓ　ｅ　ｃとした。

一方、前述した本実施例の液晶素子を作成した時に用い
た基板に代えて、１０００人のＩＴＯ膜付きガラス板の
上に２０００人のＳ　ｉ０２と５００人のポリイミド膜
を設けた基板を２枚用５をし、この２枚の基板を用いた
ほかは前述の実施例と同様の方法で液晶素子を作成した
。

この液晶素子を作成前の空セル状態での１ｃｍ’ろ、牛
坤ｎ　Ｆ　（ｌ　ＫＨｚ）　テあった。

この比較用液晶素子を前述と同様の方法で駆動電圧を印
加したところ、反転現象を生じていることが観察された
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、電極間に印加する矩形パルスを示す説
明図で、第１図（ｂ）は液晶層に実質的に印加される電
圧波形を示す説明図である。第２図は、液晶素子の等価回路を表わす説明図である。第３図（ａ）及び（ｂ）は、電極間に印加する書込み時
のパルス波形を表わす説明図である。第４図は、本発明
で用いる駆動波形を時系列で示した説明図である。第５
図は、本発明の液晶素子で用いるマトリクス電極構造を
示す平面図である。第６図（ａ）及び（ｂ）は。 ′電極間に印加する潟込み時の別のパルス波形を表わす
説明図である。第７図は、本発明で用いる別の駆動波形
を表わす説明図である。第８図は、パルス高と光透過率
の関係を表わす説明図である。第９図及び第１Ｏ図は、
本発明で用いる強誘電性液晶素子の斜視図である。第１
１図は、本発明の液晶素子の断面図である。第１２図は
、本発明の液晶素子で用いる別の駆動波形を時系で表わ
した説明図である。第１３図は７０℃におけるＤＯＢＡ
ＭＢＣの閾値特性を表わす説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）相対向電極と、該相対向電極間に配置した強誘電
性液晶層と絶縁体層とを有する画素を配列した液晶素子
において、前記液晶の比抵抗をρ（Ω・ｃｍ）、及びそ
の膜厚をｄ（μｍ）とし、且つ前記相対向電極間に印加
する書込み時のパルス幅をｔ＿０（ｓｅｃ）とし、且つ
書込み後の逆極性電界の耐圧定数をｂ及び書込み時のパ
ルス波高値をＶ＿０とした時の状態保持パルス波高値を
ａＶ＿０とした時、前記液晶を封入する前の空セル状態
での１ｃｍ＾２当りの容量Ｃ＿ｔ（ｎＦ）が下記式（
I ）を満足することを特徴とする液晶素子。式（ I ）１（ｎＦ）＞Ｃ＿ｔ（ｎＦ）＞［０．８９／ｄ・｛１−８．８６×１０＾−＾１＾４
×（ρ／ｔ＿０）・ｌｎ（１−ｂ＋ａ）｝］（ｎＦ）・
・・・（ I ）
（２）前記絶縁体層が一方の電極のみの上を覆っている
特許請求の範囲第１項記載の液晶素子。
（３）前記絶縁体層の上に配向制御膜が設けられている
特許請求の範囲第１項又は第２項記載の液晶素子。
（４）前記絶縁体層が無機絶縁物質の薄膜である特許請
求の範囲第１項記載の液晶素子。
（５）前記無機絶縁物質がシリコン窒化物、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
シリコン窒化物、シリコン酸化物、硼素窒化物、水素を
含有する硼素窒化物、セリウム酸化物、アルミニウム酸
化物、ジルコニウム、酸化物、チタン酸化物及びフッ化
マグネシウムからなる無機絶縁物質群から選択された少
なくとも１種の物質である特許請求の範囲第４項記載の
液晶素子。
（６）前記絶縁体層が有機絶縁物質の薄膜である特許請
求の範囲第１項記載の液晶素子。
（７）前記有機絶縁物質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、ユリヤ樹脂、アクリル樹脂やフォトレジスト樹
脂からなる有機絶縁物質群から選択された少なくとも１
種の物質である特許請求の範囲第６項記載の液晶素子。
（８）前記強誘電性液晶が双安定下の強誘電性液晶であ
る特許請求の範囲第１項記載の液晶素子。
（９）前記強誘電性液晶がカイラルスメクチツク液晶で
ある特許請求の範囲第１項記載の液晶素子。
（１０）前記カイラルスメクチツク液晶がカイラルスメ
クツクＣ相、Ｈ相、Ｉ相、Ｊ相、Ｋ相、Ｇ相又はＦ相で
ある特許請求の範囲第９項記載の液晶素子。
（１１）前記書込み時のパルスが強誘電性液晶を第１の
配向状態に配向させる第１の信号と第２の配向状態に配
向させる第２の信号とを有し、かかる第１の信号と第２
の信号を選択的に画素毎に印加するとともに、第１の信
号と第２の信号を印加する位相が互いに相違している特
許請求の範囲第１項記載の液晶素子。
（１２）前記第１の信号と第２の信号が互いに逆極性と
なっている特許請求の範囲第１１項記載の液晶素子。