JPS6334451B2 - - Google Patents

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 aTwisted
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
性をもつネマテイ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
方性をもつネマテイ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、画像全
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
ームプリンタ（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
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、製作上困難であつた。 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誘電性液晶につ
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、降温過程で等方相からコレステリツク相、ス
メクテイツクＡ相（SmA）、およびカイラルスメ
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Ｊ相
（SmJ^*）、カイラルスメクテイツクＫ相
（SmK^*）、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に相転移を生じ
る液晶と、降温過程で等方相からコレステリツク
相および結晶相に又は等方相からコレステリツク
相、スメクテイツクＡ（SmA）および結晶相に相
転移を生じる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、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
られるとともに、長期間に亘つた配向安定性を向
上させることができ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、降温
過程で等方相からコレステリツク相、スメクテイ
ツクＡ相（SmA）およびカイラルスメクテイツ
ク相に相転移を生じる液晶（以下、単に“カイラ
ルスメクテイツク相を示す液晶”という）の少な
くとも１種と降温過程で等方相からコレステリツ
ク相および結晶相又は等方相からコレステリツク
相、スメクテイツクＡ相（SmA）および結晶相
に相転移を生じる液晶（以下、単に“コレステリ
ツク相を示す結晶”という）の少なくとも１種と
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、強誘電性を示
す。 前述の降温過程で等方相からコレステリツク
相、スメクテイツクＡ相（SmA）およびカイラ
ルスメクテイツク相に相転移を生じる液晶（すな
わち、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、降温過程で等方相か
らコレステリツク相および結晶相に又は等方相か
らコレステリツク相、SmAおよび結晶相に相転
移を生じる結晶（すなわち、コレステリツク相を
示す液晶）の具体例を表２に示す。

【表】 ―→ ―→ ―
→ ―→

結晶 SmC^＊ SmA コ
レステリツク相 等方相
←― ←― ←
― ←―

【表】

【表】 コレステリツク相
これら前述のカイラルスメクテイツク相を示す
液晶又は前述のネマテイ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前述のカイラル
スメクテイツク相を示す液晶と前述のコレステリ
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、一般的に前述のカイラルス
メクテイツク相を示す液晶100重量部に対して前
述のコレステイツク相を示す液晶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^*、SmH^*、SmF^*、SmI^*、
SmG^*、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′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⊥）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ば、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と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、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′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（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、ユニ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が真
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
に設置され、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。電線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の真上にベルジヤー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ことがで
きる。このカイラルスメクテイツク液晶層１０３
は前述のコレステリツク相を示す液晶が含有され
いる。 本発明で重要な点は、前述のコレステリツク相
を示す液晶を含有する液晶組成物を用いて、高温
相からスメクテイツク相又はカイラルスメクテイ
ツク相に相転移させる際、こ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、しかも長期間に亘る保存中でも配向の乱れを
全く生じない点にある。 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、Al₂O₂、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適に移す。この液晶組成物
は、前述のコレステリツク相を示す液晶がスメク
テイツク相形成時の液晶分子軸をラビング方向に
揃える様な影響を与え、しかも長期間の保存中で
も安定な配向状態を維持させているものと考えら
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に与えられる電気信号は、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ｂ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備え、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
の信号状態を保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
や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
安全状態（光信号に変換されたとき「暗」状態で
あるとする）へ、又はその逆のいずれかの変化を
も起すことができる。前述した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示す液晶を含有
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30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（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
トライプ状の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４−（2′−メチルブチル）フエニル−4′−
オクチルオキシビフエニル−４−カルボキシレー
ト100重量部に対して、コレステリルノナネート
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た
後、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、モノドメインの非らせ
ん構造のSmC^*が形成されている事が確認でき
た。 更に、このSmC^*状態の液晶素子を500時間維
持した後に、再び同様の顕微鏡観察を行なつたと
ころ、依然としてモノドメインの非らせん構造の
SmC^*であることが確認できた。 比較例として、前述の実施例１におけるセルで
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）した。 つぎに、実施例１および比較例１で作成した
SmC^*状態下のセルにおける双安定性に度合いを
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＝１ｍ
sec）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
ルス印加時の出力電圧B₂（ｍＶ）に対する正極性
パルス印加時の出力電圧B₁（ｍＶ）の比B₁／B₂＝
B₀を求めた。さらに、前述の負極性パルス印加
後のフオトマルチプレター出力電圧A₂（ｍＶ）に
対する正極性パルス印加後のフオトマルチプレタ
ー出力電圧A₁（ｍＡ）の比A₁／A₂＝A₀を求め、
パルス印加時の比B₀に対するパルス印加後の比
A₀／B₀を求めることによつて、双安定性の度合
いを測定した。この結果を表１に示す。 この比A₀／B₀の値が大きいもの程、双安定性
の度合いが良好であることを示している。 この際、負極性パルスを印加時に最暗状態を生
じる様に偏光顕微鏡のクロスニコルを設定した。

【表】 表中、 A₁は正極性パルス印加後の出力電圧（ｍＡ） A₂は負極性パルス印加後の出力電圧（ｍＶ） A₀はパルス印加後の双安定状態におけるコン
トラスト B₁は正極性パルス印加時の出力電圧（ｍＶ） B₂は負極性パルス印加時の出力電圧（ｍＶ） B₀はパルス印加時の双安定状態におけるコン
トラスト であり、以下の実施例においても同様である。
又、上述の出力電圧（ｍＶ）は、フオトマルチプ
レターの出力電圧である。 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30分間、200℃で60分間、そ
した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。４−（2′−
メチルブチル）フエニル−4′−オクチルオキシビ
フエニル−４−カルボキシレート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た
後、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、モノドメインの非らせ
ん構造のSmC^*が形成されていることが確認でき
た。 更に、このSmC^*状態の液晶素子を700時間維
持した後に、再び同様の顕微鏡観察を行なつたと
ころ、依然としてモノドメインの非らせん構造の
SmC^*であることが確認できた。 比較例として、前述の実施例２におけるセルで
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。 つぎに、実施例２および比較例２で作成した
SmC^*状態下のセルにおける双安定性の度合い
を、前述の実施例１と同様の方法で、比A₀／B₀
を測定することによつて評価した。この結果を表
２に示す。

【表】 実施例 ３と４ 実施例２で用いた４−（2′−メチルブチル）フ
エニル−4′−オクチルオキシビフエニル−４−カ
ルボキシレートに代えて、４−ペンチルフエニル
−４−（4′−メチルヘキシル）フエニル−4′−カ
ルボキシレート（実施例３）、Ｐ−ｎ−オクチル
オキシ安息香酸−P′−（２−メチルブチルオキシ）
フエニルエステル（実施例４）を用いたほかは、
実施例２と同様の方法で液晶素子を作成してから
顕微鏡観察したところ、モノドメインの非らせん
構造のSmC^*が形成されていた。さらに、各実施
例につき前述の実施例２と同様の700時間の耐久
試験を行なつたところ、モノデメインのSmC^*で
あることが確難できた。 実施例 ５〜７ 実施例２で用いた４−（２−メチルブチル）フ
エニル−4′−デシロキシベンゾエートに代えて、
４−（2″−メチルベチル）−4′−シアノビフエニル
（実施例５）、コレステリルベンゾネート（実施例
６）、４−（2″−メチルブチルオキシ）−4′−シア
ノビフエニル（実施例７）を用いたほかは、実施
例２と同様の方法で液晶素子を作成してから、顕
微鏡観察を行なつたところ、非らせん構造の
SmC^*が形成されていた。さらに、各実施例につ
き前述の実施例２と同様の700時間の耐久試験を
行つたところ、モノドメインのSmC^*であること
が確認できた。 実施例 ８ 100μｍのポリエチレンテレフタレートフイル
ムに酸化インジウムを主成分とする透明導電膜を
低温スパツタ装置でフイルム表面温度を120℃以
下に抑えて形成したプラスチツク基板に、以下の
組成の溶液（溶液組成(1)）を塗布し、120℃30分
乾燥して薄膜を形成した。 溶液組織(1) アセトメトキシアルミニウムジイソプロピレート
１ｇ ポリエステル樹脂（東洋紡；バイロン30P）0.5ｇ テトラヒドロフラン 100ml 次に、100ｇ／cm²の押圧下で一方向にラビング
し、このラビングした一対のプラスチツク基板を
上下のラビング方向が平行となる様に重ね合せ、
注入口となる個所を除いたその周辺をシーリング
した。この時の一対のプラスチツク基板の間隔
は、1μであつた。 次に４−（2′−メチルブチル）フエニル−4′−
オクチルオキシビフエニル−４−カルボキシレー
ト100重量部に対して４−（２−メチルブチル）−
4′−ヘキシルオキシアゾベンゼン４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
作製してセル内に減圧下で注入口から注入し、そ
の注入口を封口した。このセルを徐冷によつて降
温させた後に、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
ンの非らせん構造のSmC^*が形成されている事が
確認できた。 更に、このSmC^*状態の液晶素子を500時間維
持した後に、再び同様の顕微鏡観察を行なつたと
ころ、依然としてモノドメインの非らせん構造の
SmC^*であることが確認できた。 比較例として、前述の実施例８におけるセルで
用いた液晶組成物から４−（２−メチルブチル）−
4′−ヘキシルオキシアゾベンゼンの使用を省略し
たほかは、実施例８と同様の方法でセルを作成
（比較例３）した。 つぎに、実施例８および比較例３で作成した
SmC^*状態下における双安定性に度合いを、前述
の実施例１と同様の方法で、比A₀／B₀を測定す
ることによつて評価した。この結果を表３に示
す。

【表】 実施例 ９〜11 実施例８で用いた４−（２−メチルブチル）−
4′−ヘキシルオキシアゾベンゼンに代えて、４−
（2″−メチルブチル）−4′−シアノビフエニル（実
施例９）、コレステリルベンゾネート（実施例
10）、４−（2″−メチルブチルオキシ）−4′−シア
ノビフエニル（実施例11）を用いたほかは、実施
例２と同様の方法で液晶素子を作成してから、顕
微鏡観察したところ、モノドメインの非らせん構
造のSmC^*が形成されていた。さらに、各実施例
につき前述の実施例８と同様の500時間の耐久試
験を行つたところ、モノドメインのSmC^*である
ことが確認できた。

【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 (1)

1. 【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、コレステリツク相、スメ
   クテイツクＡ相及びカイラルスメクテイツク相を
   生じる第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。