JPS6334449B2

JPS6334449B2 -

Info

Publication number: JPS6334449B2
Application number: JP59146211A
Authority: JP
Inventors: Kazuharu Katagiri; Kazuo Yoshinaga; Shinjiro Okada; Junichiro Kanbe
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-07-13
Filing date: 1984-07-13
Publication date: 1988-07-11
Also published as: JPS6125127A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、液晶表示素子や液晶−光シヤツタ等
で用いる液晶素子に関し、更に詳しくは液晶分子
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もので
ある。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、しかも消費電力が小さいこと
から、表示素子として実用に供されているのは殆
んどが、例えばM.SchadtとW.Helfrich著
“Applied Physics Letters”Vo.18、No.４
（1971・２・15）、P.127〜128の“Voltage−
Dependent Optical Activity of ａ Twisted
Nematic 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、無電解状態で正の誘電異方
性をもつネマチツ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、両電極間
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
性をもつネマチツ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つて表示素子
を構成した場合、走査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閾値以上の電圧が印加
され、走査電極と信号電極が共に選択されない領
域（非選択点）には電圧は印加されず、したがつ
て液晶分子は電極面に対して並行な安定配列を保
つている。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直線偏光子を配置すること
により、選択点では光が透過せず、非選択点では
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）を増やして行つた場合、画面全体
（１フレーム）を走査する間に一つの選択点に有
効な電界がかかつている時間（duty比）が１／
Ｎの割合で減少してしまう。このために、くり返
し走査を行つ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、結果的には画像コントラスト
の低下やクロストークが避け難い欠点となつてい
る。このような現象は、双安定性を有さない液晶
（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け難い問題点である。この点
を改良するために、電圧平均化法、２周波駆動法
や、多重マトリ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
ないことによつて頭打ちになつているのが現状で
ある。一方、プリ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真感光体に与えるレーザー
ビースプリンタ（LBP）が現在最も優れている。
ところがLBPには、１プリンタとしてのが装置が大型になる；２ポリゴンスキヤナの様な高速の駆動部分があ
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、液晶シヤツタ
ーアレイが提案されている。ところが、液晶シヤ
ツタアレイを用いて画素信号を与える場合、たと
えば210mmの長さの中に画素信号を16dot／mmの割
合で書き込むためには、3000個以上の信号発生部
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
部全てに信号を送るリード線を配線しなければな
らず、製作困難であつた。そのため、1LINE（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１／Ｎとなり感光体上で得られる光量
が減少してしまつてり、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、Clark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）。双安定性液晶としては、一
般に、カイラルスメクテイツクＣ相（SmC^*）又
は他のカイラルスメクテイツク相、具体的にはカ
イラルスメクテイツクＨ相（SmH^*）、カイラル
スメクテイツクＦ相（SmF^*）、カイラルスメク
テイツクＩ相（SmI^*）、およびカイラルスメクテ
イツクＧ相（SmG^*）を有する強透電性液晶が用
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、従つて前述の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ルトに
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、加え
られる電界に応答して、極めて速やかに上記を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^*又は他のカイ
ラルスメクテイツク相を有する強透電性液晶につ
いては、SmC^*又は他のカイラルスメクテイツク
相を有する液晶分子層が基板面に対して垂直で、
したがつ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、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つたために、充分な特性
が得られなかつたのが実情である。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
ものではなかつた。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。本発明の主要な目的は、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ヤツタスピードを有する
光学シヤツタ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、従来問題であつ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れ、その特性を
充分に発揮させ得る液晶の配向制御法を提供する
ことにある。本発明者らは、上述の目的で更に研究した結
果、特に液晶材料が別の相（例えば等方相等の高
温状態）より、スメクテイツク相例えばSmA（ス
メクテイツクＡ相）等の低温状態へ移行する降温
過程に於ける配向性に着目したところ、少なくと
もカイラルスメクテイツクＣ相（SmC^*）、カイ
ラルスメクテイツクＨ相（SmH^*）、カイラルス
メクテイツクＦ相（SmF^*）、カイラルスメクテ
イツクＩ相（SmI^*）、カイラルスメクテイツクＧ
相（SmG^*）などのカイラルスメクテイツク相を
示す液晶と、少なくともコレステリツク相を示す
液晶とを含有する液晶組成物を用いた場合、液晶
と界面で接する基板の面に液晶の分子軸方向を優
先して一方向に配列させる効果を付与することに
より、例えばSmAの液晶分子が一方向に配列し
たモノドメインを形成することができ、この結果
液晶の双安定性に基づく素子の作動特性と液晶層
のモノドメイン性を両立し得る構造の液晶素子が
得られることを見い出した。本発明は前述の知見に基づくものであり、すな
わち本発明の液晶素子は、一対の基板間に、少な
くともカイラルスメクテイツク相を示す液晶と、
少なくともコレステイツク相を示す液晶とを含有
する液晶組成物で、且つ所定温度でカイラルスメ
クテイツク相を示す液晶組成物を封入したセル構
造をなし、前記一対の基板のうち、少なくとも一
方の基板の面が界面で接する液晶の分子軸方向を
優先して一方向に配向させる効果を有しているこ
とを特徴としている。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組成物は少なくともカイラ
ルスメクテイツク相を示す液晶と、少なくともコ
レステリツク相を示す液晶とを含有するものであ
つて、強誘電性を有するものである。具体的に
は、SmC^*、SmH^*、SmF^*、SmI^*、SmG^*など
のカイラルスメクテイツク相を有する液晶組成物
を用いることができる。本発明の液晶組成物に用いるカイラルスメクテ
イツク相を示す液晶の具体例を表１に示す。一方
コレステリツク相を示す液晶の具体例を表２に示
す。

【表】〓〓
47℃ 70℃
SmC^＊

【表】

【表】コレステリツク相
これらのカイラルスメクテイツク相を示す液晶
又はコレステリツク相を示す液晶は、それぞれ２
種以上組合せて使用することもできる。本発明で用いる液晶組成物でのカイラルスメク
テイツク相を示す液晶とコレステリツク相を示す
液晶の割合は、使用する液晶の種類によつて相違
するが、一般的にカイラルスメクテイツク相を示
す液晶100重量部に対してコレステイツク相を示
す0.1〜50重量部、好ましくは１〜20重量部であ
る。これらの材料を用いて素子を構成する場合、液
晶組成物が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ツ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為に、セ
ルの例を模式的に描いたものである。１１と、１
１′は、In₂O₃、SnO₂あるいはITO（Indium−Tin
Oxide）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１
２がガラス面に垂直になるよう配向したSmC^*、
SmH^*、SmF^*、SmI^*、SmG^*などのカイラルス
メクテイツク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はその分子に直交した方向に双極子モ
ーメント（Ｐ⊥）１４を有している。基板１１と
１１′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⊥）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、従つ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た、電圧印加極性によつて
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。本発明の光学変調素子で好ましく用いられる液
晶セルは、その厚さを充分に薄く（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
なることにしたがい、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
ントＰまたはP′は上向き２４又は下向き２４′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上の極性の異る電界Ｅ
又はE′を電圧印加手段２１，２１′により付与す
ると、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２４又は下向き２４′
と向きを変え、それに応じて液晶分子は、第１の
安定状態２３かあるいは第２の安定状態２３′の
何れか一方に配向する。このような強誘電性を光学変調素子として用い
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
る。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図によつて更
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２３に配向するが、この状態は電界
を切つても安定である。又、逆向きの電界E′を印
加すると、液晶分子は第２の安定状態２３′に配
向してその分子の向きを変えるが、やはり電界を
切つてもこの状態に留つている。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、又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
るに当たつて最も問題となるのは、先にも述べた
ように、SmC^*、SmH^*、SmF^*、SmI^*、SmG^*
などのカイラルスメクテイツク相を有する層が基
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
はプラスチツク板などからなる一対の基板１０１
と１０１′とスペーサ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１０１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１
０１′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１０２′からなる電極群群（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。この様な透明電極１０２′を設けた基板１０
１′には、例えば、一酸化硅素、二酸化硅素、酸
化アルミニウム、ジルコニア、フツ化マグネシウ
ム、酸化セリウム、フツ化セリウム、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
パラキシレリン、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）することによつて得られる。本発明の別の好ましい具体例では、SiOやSiO₂
などの無機絶縁物質を基板１０１′の上に斜め蒸
着法によつて被膜形成することによつて、配向制
御膜１０５を得ることができる。第５図に示された装置に於いてベルジヤー５０
１は吸出口５０５を有する絶縁基板５０３上に載
置され前記吸出口５０５から伸びる（図示されて
いない）真空ポンプによりベルジヤー５０１真空
にされる。タングステン製又はモリブデン製のる
つぼ５０７はベルジヤー５０１の内部及び底部に
配置され、るつぼ５０７には数グラムのSiO、
SiO₂、MgF₂などの結晶５０８が載置される。る
つぼ５０７は下方の２つのアーム５０７ａ，５０
７ｂを有し、前記アームは夫々導線５０９，５１
０に接続される。電源５０６及びスイツチ５０４
がベルジヤー５０１の外部導線５０９，５１０間
に直列に接続される。基板５０２はベルジヤー５
０１の内部でるつぼ５０７に真上にベルジヤー５
０１の垂直軸に対しθの角度を成して配置され
る。スイツチ５０４が開放されると、ベルジヤー５
０１はまず約10^-5mmHg圧の真空状態にされ、次
にスイツチ５０４が閉じられて、るつぼ５０７が
適温で白熱して結晶５０８が蒸発されるまで電源
５０６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100amps
である。結晶５０８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５
０２に対してθの角度を成して基板５０２上に入
射され、この結果基板５０２が被膜される。角度
θは上記の“入射角”であり、流体Ｓの方向は上
記“斜め蒸着方向”である。この被膜の膜厚は基
板５０２をベルジヤー５０１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ヤリブレーシ
ヨ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５０６からの電力を減少させ、スイ
ツチ５０４を開放してベルジヤー５０１とその内
部を冷却する。次に圧力を大気圧まで上げ基板５
０２をベルジヤー５０１から取り外す。また、別の具体例ではガラス又はプラスチツク
からなる基板１０１′の表面あるいは基板１０
１′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
ても機能されることが好ましく、このためにこの
配向制御膜１０５の膜厚は一般に100Å〜1μ、好
ましくは500Å〜5000Å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、従つて動作を繰り
返し行なつ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１０１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１
０３は、SmC^*、SmH^*、SmF^*、SmI^*、SmG^*
などのカイラルスメクテイツク相とするとができ
る。このカイラルスメクテイツク相を示す液晶層
１０３はカイラルスメクテイツク相より高温側の
別の相、例えば等方相、コレステリツク相からの
降温過程でスメクテイツクＡ相に相転移され、さ
れに降温過程でカイラルスメクテイツク相に相転
移されることによつて形成されている。本発明で重要な点は、コレステリツク相を示す
液晶を含有する液晶組成物を用いて、高温相から
SmAに相転移させる際、SmAの液晶分子軸が配
向制御膜１０５に付与された配向制御方向に沿つ
て配列し、この結果均一なモノドメインが形成さ
れる点にある。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１０１と１０１′の間に複数のスペーサ部材２
０１が配置されている。このスペーサ部材２０１
は、例えば配向制御膜１０５が設けられていない
基板１０１′の上にSiO、SiO₂、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、ユリヤ樹
脂アクリル樹脂やフオ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、所定の位置に
スペーサ部材２０１が配置される様にエツチング
することによつて得ることができる。この様なセル構造体１００は、基板１０１と１
０１′の両側にはクロスニコル状態又はパラレル
ニコル状態とした偏光子１０７と１０８がそれぞ
れ配置されて、電極１０２と１０２′の間に電圧
を印加した時に光学変調を生じることになる。次、本発明の液晶素子の作成法について、液晶
層１０３の配向制御法について第３図を用いて具
体的に説明する。まず、液晶組成物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）にセツトされる。次に、セル１００中の液晶組成物が等方相とな
る温度まで加熱する。しかる後に、加熱ケースの
温度を降温させて、セル１００中の等方相となつ
ている液晶組成物を降温過程に移す。この降温過
程で等方相の液晶組成物は、SmAあるいはグラ
ンジユアン組織のコレステリツク相から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より降温過程でカイラ
ルスメクテイツク相に相転移することによつて、
例えばセル厚を1μｍ程度とする非らせん構造を
もつモノドメインのSmC^*などのカイラルスメク
テイツク相が得られる。第６図は、中間に強誘電性液晶化合物が挟まれ
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は走査電極群であり、４３は信号電
極群である。第７図ａとｂは、それぞれ選択され
た走査電極４２ｓに与えられる電気信号とそれ以
外の走査電極（選択されない走査電極）４２ｎに
与えられる電気信号を示し、第６図ｃとｄはそれ
ぞれ選択された信号電極４３ｓに与えられる電気
信号と選択されない信号電極４３ｎに与えられる
電気信号を表わす。第７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。例え
ば、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の
閾値電圧をVth₁とし、第２の安定状態を与える
ための閾値電圧を−Vth₂とすると、選択された
走査電極４２ｓに与えらる電気信号は、第７図ａ
に示される如く、位相（時間）t₁ではＶを、位相
（時間）t₂では−Ｖ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４２ｎは、第７図
に示す如くアース状態となつており、電気信号Ｏ
である。一方選択された信号電極４３ｓに与えら
れる電気信号は第７図ｃに示される如くＶであ
り、又選択されない信号電極４３ｎに与えられる
電気信号は第７図ｄに示される如く−Ｖである。
以上に於て、電圧ＶはＶ＜Vth₁＜2Vと−Ｖ＞−Vth₂＞−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８図に示す。第８図ａ〜ｄは、それぞ
れ第６図中の画素Ａ，Ｂ，ＣおよびＤと対応して
いる。すなわち第８図より明らかな如く、選択さ
れた走査線上にある画素Ａでは、位相t₂に於て閾
値Vth₁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t₁で閾値−Vth₂
を越える電圧−2Vが印加される。従つて、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揃え、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、選択されな
い走査線上では、すべての画素ＣとＤに印加され
る電圧は＋Ｖ又は−Ｖであつて、いずれも閾値電
圧を越えない。従つて各画素ＣとＤ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、一
フレームが終了して次回選択されるまでの間は、
その信号状態を線持し得るわけである。従つて、
走査電極数が増えても、実質的なデユーテイ比は
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。この際、電圧値Ｖの値及び位相
（t₁＋t₂）＝Ｔの値としては、用いられる液晶材料
がセルの厚さにも依存するが、通常３ボルト〜70
ボルトで0.1μsec〜２ｍsecの範囲が用いられる。
従つて、この場合では選択された走査電極に与え
られる電気信号が第１の安定状態（光信号に変換
されたとき「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は、片側の基板の
みを配向処理した場合の方が両側の基板を配向処
理した場合の応答速度に較べ約２倍もの速い応答
速度が得られる。以下、本発明を実施例に従つて説明する。実施例１ピツチ100μｍで幅62.5μｍのストライプ状の
ITO膜を電極として設けた正方形ガラス基板を用
意し、これらの電極となるITO膜が設けられてい
る側を下向きにして第５図に示す斜め蒸着装置に
セツトし、次いでモリブデン製るつぼ内にSiO₂
の結晶をセツトした。しかる後に蒸着装置内を
10^-5Torr程度の真空状態としてから、所定の方
法でガラス基板上にSiO₂を斜め蒸着し、800Åの
斜め蒸着膜を形成した（Ａ電極板）。一方、同様のストライプ状のITO膜が形成され
たガラス基板上にポリイミド形成溶液（日立化工
業(株)製の「PIQ」；不揮発分濃度14.5wt％）をス
ピナー塗布機で塗布し、120℃で30分間、200℃で
60分間、そとき「暗」状態であるとする）へ、又
はその逆のいずれけの変化をも起すことができ
る。 SmC^*、SmH^*、SmF^*、SmI^*、SmG^*などの
カイラルスメクテイツク相を示す液晶
（DOBAMBC、TOBACPC、MBRA8など）を
単独で用いる場合に較らべ本発明で用いるコレス
テリツク相を有する液晶を含有する液晶組成物を
用いると、配向性が良好でしかも配向欠陥が少な
い配向状態が得られる。特に、セル厚が薄い場合、或いは双安定性（メ
モリ性）をもつSmC^*、SmH^*、SmF^*、SmI^*、
SmG^*などのカイラルスメクテイツク相の場合に
は、スイツチング特性（応答速度）の点で基板表
面の液晶分子に対する拘束力（基板の配向処理に
よる効果）は、弱い方が好ましく、従つて一方の
基板表面のみを配向処理する場合の方が、両側等
の基板表面を配向処理する場合に較べ速い応答速
度が得られる。この際、セル厚が2μｍのセルに
おいてして350℃で30分間加熱を行なつて800Åの
被膜を形成した（Ｂ電極板）。次いでＡ電極板の周辺部に注入口とな個所を除
いて熱硬化型エポキシ接着剤をスクリーン印刷法
によつて塗布した後に、Ａ電極板とＢ電極板のス
トライプ状パターン電極が直交する様に重ね合
せ、２枚の電極板の間隔が2μとなるようポリイ
ミドスペーサで保守し、セルとした。次に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）100重量部に対して、コレステリ
ルノナネートを５重量部加えて液晶組成物を調整
した。この液晶組成物を加熱して等方相とし、上記で
作製してセル内に注入口から注入し、その注入口
を封口した。このセルを徐冷によつて降温させ、
温度を約70℃で維持させた状態で一対の偏光子を
クロスニコル状態で設けてから顕微鏡観察したと
ころ、モノドメインのらせんのとけたSmC^*が形
成されている事が確認できた。実施例２ピツチ100μｍで幅62.5μｍのストライプ状の
ITO膜を電極として設けた正方形ガラス基板上に
ポリイミド形成溶液（日立化成工業(株)製の
「PIQ」；不揮発分濃度14.5wt％）をスピナー塗布
機で塗布し、120℃で430分間、200℃で60分間、
そして350℃で30分間加熱を行なつて800Åの被膜
を形成した（Ａ電極板）。次に上記と同様にして得たポリイミド被膜電極
板を布によりラビング処理を行つた。（Ｂ電極板）次いでＡ電極板の周辺部に注入口とな個所を除
いて熱硬化型エポキシ接着剤をスクリーン印刷法
によつて塗布した後に、Ａ電極板とＢ電極とＢ電
極板のストライプ状パターン電極が直交する様に
重ね合せ、２枚の電極板の間隔が2μとなるよう
ポリイミドスペーサで保持し、セルとした。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）
100重量部に対して、４−（２−メチルブチル）フ
エニル−4′−デシロキシベンゾエートを10重量部
加えて液晶組成物を調整した。この液晶組成物を
加熱して等方相としたセル内に注入口から注入
し、その注入口を封口した。このセルを徐冷によ
つて降温させ、温度を約65℃で維持させた状態で
一対の偏光子をクロスニコル状態で設けてから顕
微鏡観察したところ、モノドメインのらせんのと
けたSmC^*が形成されていることが確認できた。つぎに、前述の実施例１および２で作成した
SmC^*状態下のセルにおける双安定状態のコント
ラストを測定した。倍率100倍の偏光顕微鏡（商品名：BH−２；
オリンパス光学工業(株)製）に、SmC^*状態下のセ
ルをセツトし、セル内のＡ電極板の電極をグラン
ドに接続し、Ｂ電極板の電極に正極性パルス（電
圧値＝10ボルト；パルス巾＝１ｍsec）又は、負
極性パルス（電圧値＝−10ボルト；パルス巾＝１
ｍsec）を印加した後の透過光量をフオトマルチ
プレター（浜松ホトニクス(株)社製；商品名フオト
マル・チユーブR761）によつて測定し、負極性
パルス印加後の出力電圧A₂（ｍＶ）に対する正極
性パルス印加後の出力電圧A₁（ｍＶ）の比A₁／
A₂を求めた。この結果を表１に示す。この比
A₁／A₂の値が大きいもの程、モノドメイン性に
基づく良好な双安定状態を現わしている。この
際、負極性パルスを印加した時に最暗状態を生じ
る様に、上述した偏光顕微鏡のクロスニコルを設
定した。一方、比較例として、実施例１で用いた液晶組
成物からコレステリルノナネートの使用を省略し
たほかは、実施例１と同様の方法でセルを作成
（比較例１）し、さらに実施例２で用いた液晶組
成物から４−（２−メチルブチル）フエニル−
4′−デシロキシベンゾエートの使用を省略したほ
かは、実施例２と同様の方法でセルを作成（比較
例２）した。比較例１及び２で作成したセルに対して、前述
と同様の方法で比A₁／A₂を求めた。この結果を
表１に示す。又、比較例１及び２における顕微鏡観察によれ
ば、微細なドメインを多数もつマルチドメインの
非らせん構造のSmC^*であることが確認できた。表１双安定状態のコントラスト＝A₁／A₂ 実施例１での測定値 7.5 実施例２での測定値 8.3 比較例１での測定値 1.94 比較例２での測定値 2.1 （但し、表中A₁は正極性パルス加後のフオトマ
ルチプレター出力電圧（ｍＶ）で、A₂は負極性
パルス印加後のフオトマルチプレター出力電圧
（ｍＶ）である。）

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明で用いる液晶セ
ルを表わす斜視図である。第３図Ａは本発明の液
晶素子を表わす平面図で、第３図ＢはそのＡ−
A′断面図である。第４図は、本発明の液晶素子
の別の具体例を表わす断面図である。第５図は本
発明の液晶素子を作成する際に用いる斜め蒸着装
置を模式的に表わす断面図である。第６図は、本
発明で用いる液晶素子の電極構造を模式的に示す
平面図である。第７図ａ〜ｄは、本発明で用いる
液晶素子を駆動するための信号を示す説明図であ
る。第８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。１００；セル構造体、１０１，１０１′；基板、
１０２，１０２′；電極、１０３；液晶層、１０
４，２０１；スペーサ部材、１０５；配向制御
膜、１０６；接着剤、１０７，１０８；偏光子、
１０９；発熱体。

Claims

【特許請求の範囲】１少なくとも一方の基板に、液晶分子の軸が基
板の投影成分において一方向に配向する配向処理
を施した一対の基板と、スメクテイツクＡ相及び
カイラルスメクテイツク相を生じ、コレステリツ
ク相を生じない第１の液晶の少なくとも１種と、
コレステリツク相を生じ、カイラルスメクテイツ
ク相を生じない第２の液晶の少なくとも１種と
を、100重量部の第１の液晶に対して第２の液晶
を0.1〜50重量部の割合で含有したカイラルスメ
クテイツク液晶であつて、カイラルスメクテイツ
ク相でらせんの形成を抑制しうる間隔に設定した
前記一対の基板の間に配置させ、且つスメクテイ
ツク相より高温側の相から降温させることにより
カイラルスメクテイツク相へ相転移させて、無電
界時の２つの異なる安定配向状態のいずれか１つ
の状態に配向させたカイラルスメクテイツク液晶
と、基板面に垂直で、前記２つの異なる安定配向
状態の１つの状態から他の１つの状態に転移させ
るのに十分な強度の電界を印加する手段とを有することを特徴とするカイラルスメクテイツ
ク液晶素子。