JPS6345572B2 - - Google Patents

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JPS6345572B2
JPS6345572B2 JP22627983A JP22627983A JPS6345572B2 JP S6345572 B2 JPS6345572 B2 JP S6345572B2 JP 22627983 A JP22627983 A JP 22627983A JP 22627983 A JP22627983 A JP 22627983A JP S6345572 B2 JPS6345572 B2 JP S6345572B2
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heating element
electrode
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JP22627983A
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Junichiro Kanbe
Kazuharu Katagiri
Shinjiro Okada
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Canon Inc
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Description

【発明の詳现な説明】 本発明は、液晶衚瀺玠子や液晶―光シダツタア
レむ等のカむラルスメクテむツク液晶玠子を䜜成
する際に甚いるカむラルスメクテむツク液晶の配
向制埡方法に関するものである。 埓来より、走査電極矀ず信号電極矀をマトリク
ス状に構成し、その電極間に液晶化合物を充填し
倚数の画玠を圢成しお、画像或いは情報の衚瀺を
行う液晶衚瀺玠子は、よく知られおいる。この衚
瀺玠子の駆動法ずしおは、走査電極矀に順次呚期
的にアドレス信号を遞択印加し、信号電極矀には
所定の情報信号をアドレス信号ず同期させお䞊列
的に遞択印加する時分割駆動が採甚されおいる
が、この衚瀺玠子及びその駆動法には以䞋に述べ
る劂き臎呜的ずも蚀える倧きな欠点がある。 即ち、画玠密床を高く、或いは画面を倧きくす
るのが難しいこずである。埓来の液晶の䞭で応答
速床が比范的高く、しかも消費電力が小さいこず
から、衚瀺玠子ずしお実甚に䟛されおるのは殆ん
どが、䟋えばM.SchadtずW.Helfrich著
“Applied Physics Letters”Vo.18、No.1971、
、15、P.127〜128の“Voltage―
Dependent Optical Activity of  Twisted
Nematic Liquid Crystal”に瀺されたTN
twisted nematic型の液晶を甚いたものであ
り、この型の液晶は、無電界状態で正の誘電異方
性をも぀ネマチツク液晶の分子が液晶局厚方向で
捩れた構造ヘリカル構造を圢成し、䞡電極面
でこの液晶の分子が平行に配列した構造を圢成し
おいる。䞀方、電界印加状態では、正の誘電異方
性をも぀ネマチツク液晶が電界方向に配列し、こ
の結果光孊倉調を起すこずができる。この型の液
晶を甚いおマトリクス電極構造によ぀お衚瀺玠子
を構成した堎合、走査電極ず信号電極が共に遞択
される領域遞択点には、液晶分子を電極面に
垂盎に配列させるに芁する閟倀以䞊の電圧が印加
され、走査電極ず信号電極が共に遞択されない領
域非遞択点には電圧は印加されず、したが぀
お液晶分子は電極面に察しお䞊行な安定配列を保
぀おいる。このような液晶セルの䞊䞋に互いにク
ロスニコル関係にある盎線偏光子を配眮するこず
により、遞択点では光が透過せず、非遞択点では
光が透過するため、画像玠子ずするこずが可胜ず
なる。然し乍ら、マトリクス電極構造を構成した
堎合には、走査電極が遞択され、信号電極が遞択
されない領域、或いは走査電極が遞択されず、信
号電極が遞択される領域所謂“半遞択点”に
も有限に電界がかか぀おしたう。遞択点にかかる
電圧ず、半遞択点にかかる電圧の差が充分に倧き
く、液晶分子を電界に垂盎に配列させるのに芁す
る電圧閟倀がその䞭間の電圧倀に蚭定されるなら
ば、衚瀺玠子は正垞に動䜜するわけであるが、走
査線数を増やしお行぀た堎合、画面党䜓
フレヌムを走査する間に䞀぀の遞択点に有
効な電界がかか぀おいる時間duty比が
の割合で枛少しおしたう。このために、くり返
し走査を行぀た堎合の遞択点ず非遞択点にかかる
実効倀ずしおの電圧差は、走査線数が増えれば増
える皋小さくなり、結果的には画像コントラスト
の䜎䞋やクロストヌクが避け難い欠点ずな぀おい
る。このような珟象は、双安定性を有さない液晶
電極面に察し、液晶分子が氎平に配向しおいる
のが安定状態であり、電界が有効に印加されおい
る間のみ垂盎に配向するを時間的蓄積効果を利
甚しお駆動する即ち、繰り返し走査するずき
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、呚波駆動
法や、倚重マトリクス法等が既に提案されおいる
が、いずれの方法でも䞍充分であり、衚瀺玠子の
倧画面化や高密床化は、走査線数が充分に増やせ
ないこずによ぀お頭打ちにな぀おいるのが珟状で
ある。 䞀方、プリンタ分野を眺めお芋るに、電気信号
を入力ずしおハヌドコピヌを埗る手段ずしお、画
玠密床の点からもスピヌドの点からも電気画像信
号を光の圢で電子写真感光䜓に䞎えるレヌザヌビ
ヌムプリンタLBPが珟圚最も優れおいる。
ずころがLBPには、  プリンタずしおの装眮が倧型になる  ポリゎンスキダナの様な高速の駆動郚分があ
り隒音が発生し、たた厳しい機械的粟床が芁求
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
号を光信号に倉換する玠子ずしお、液晶シダツタ
ヌアレむが提案されおいる。ずころが、液晶シダ
ツタアレむを甚いお画玠信号を䞎える堎合、たず
えば210mmの長さの䞭に画玠信号を16dotmmの割
合で曞き蟌むためには、3000個以䞊の信号発生郚
を有しおいなければならず、それぞれに独立した
信号を䞎えるためには、元来それぞれの信号発生
郚党おに信号を送るリヌド線を配線しなければな
らず、補䜜䞊困難であ぀た。 そのため、1LINEラむン分の画玠信号を数
行に分割された信号発生郚により、時分割しお䞎
える詊みがなされおいる。この様にすれば、信号
を䞎える電極を、耇数の信号発生郚に察しお共通
にするこずができ、実質配線を倧幅に軜枛するこ
ずができるからである。ずころが、この堎合通垞
行われおいるように双安定性を有さない液晶を甚
いお行数を増しお行くず、信号ONの時間
が実質的にずなり感光䜓䞊で埗られる光量
が枛少しおした぀たり、クロストヌクの問題が生
ずるずいう難点がある。 このような埓来型の液晶玠子の欠点を改善する
ものずしお、双安定性を有する液晶玠子の䜿甚
が、ClarkおよびLagerwallにより提案されおい
る特開昭56−107216号公報、米囜特蚱第
4367924号明现曞等。双安定性を有する液晶ずし
おは、䞀般に、カむラルスメクテむツク盞
SmC*を有する匷誘電性液晶が甚いられる。
この液晶は電界に察しお第の光孊的安定状態ず
第の光孊安定状態からなる双安定状態を有し、
埓぀お前述のTN型の液晶で甚いられた光孊倉調
玠子ずは異なり、䟋えば䞀方の電界ベクトルに察
しお第の光孊的安定状態に液晶が配向し、他方
の電界ベクトルに察しおは第の光孊的安定状態
に液晶が配向される。たたこの型の液晶は、加え
られる電界に応答しお、極めお速やかに䞊蚘぀
の安定状態のいずれかを取り、䞔぀電界の印加の
ないずきはその状態を維持する性質を有する。こ
のような性質を利甚するこずにより、䞊述した埓
来のTN型玠子の問題点の倚くに察しお、かなり
本質的な改善が埗られる。この点は、本発明ず関
連しお、以䞋に、曎に詳现に説明する。しかしな
がら、この双安定性を有する液晶を甚いる光孊倉
調玠子が所定の駆動特性を発揮するためには、䞀
察の平行基板間に配眮される液晶が、電界の印加
状態ずは無関係に、䞊蚘぀の安定状態の間での
倉換が効果的に起るような分子配列状態にあるこ
ずが必芁である。たずえばSmC*たたはSmH*盾
を有する匷誘電性液晶に぀いおは、SmC*たたは
SmH*盞を有する液晶分子局が基板面に察しお垂
盎で、したが぀お液晶分子軞が基板面にほが平行
に配列した領域モノドメむンが圢成される必
芁がある。しかしながら、埓来の双安定性を有す
る液晶を甚いる光孊倉調玠子においおは、このよ
うなモノドメむン構造を有する液晶の配向状態
が、必ずしも満足に圢成されなか぀たために、充
分な特性性が埗られなか぀たのが実情である。 たずえば、このような配向状態を䞎えるため
に、磁界を印加する方法、せん断力を印加する方
法、などが提案されおいる。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䞎える
ものではなか぀た。たずえば、磁界を印加する方
法は、倧芏暡な装眮を芁求するずずもに䜜動特性
の良奜な薄局セルずは䞡立しがたいずいう難点が
あり、たた、せん断力を印加する方法は、セルを
䜜成埌に液晶を泚入する方法ず䞡立しないずいう
難点がある。 ずころで、前述の劂きTN型の液晶を甚いた玠
子では、液晶分子のモノドメむンを基板面に平行
な状態で圢成する方法ずしお䟋えば基板面を垃の
劂きもので摺擊するラビング方法やSiOを斜
め蒞着する方法等が甚いられおいる。䟋えばラビ
ングを斜された基板面に接する液晶に察しおは方
向性が付䞎され、液晶分子はその方向に埓぀お優
先しお配列するのが最も゚ネルギヌの䜎い即ち
安定な状態ずなる。この様なラビング凊理面に
は、液晶分子を䞀方向に優先しお配列させる効果
が付䞎されおいる。この配向効果が付䞎された平
面をも぀構造䜓は、䟋えば、W.HelfrichずM.
Schadtのカナダ特蚱第1010136号公報等に瀺され
おいる。このラビング法により配向効果を圢成す
る方法のほかに、基板の䞊にSiOやSiO2を斜め蒞
着しお圢成した平面をも぀構造䜓を甚い、この
SiO又はSiO2の䞀軞的異方性を有する平面が液晶
分子を䞀方向に優先しお配向させる効果を有しお
いる。 このように、液晶分子を䜜成する䞊で、ラビン
グ法や斜め蒞着法による配向制埡法は、奜たしい
方法の぀であるが、双安定性を有する液晶に察
しお、これらの方法により配向制埡を斜こすず、
液晶を䞀方向のみに優先しお配向させる壁効果を
有する平面が圢成され、それが、電界に察する双
安定性、高速応答性やモノドメむン圢成性を阻害
する欠点がある。 本発明の䞻芁な目的は、䞊述した事情に鑑み、
高速応答性、高密床画玠ず倧面積を有する衚瀺玠
子、あるいは高速床のシダツタスピヌドを有する
光孊シダツタヌ等ずしお朜圚的な適性を有する双
安定性を有する液晶を䜿甚する光孊倉調玠子にお
いお、埓来問題であ぀たモノドメむン圢成性ない
しは初期配向性を改善するこずにより、その特性
を充分に発揮させ埗るカむラルスメクテむツク液
晶の配向制埡方法を提䟛するこずにある。 本発明者らは、䞊述の目的で曎に研究した結
果、特に液晶材料が別の盞䟋えば等方盞等の高
枩状態より䞀軞性異方盞䟋えばSmAスメク
テむツク等の䜎枩状態ぞ移行する降枩過皋
に斌ける配向性に着目したずころ、別の盞高枩
盞より、䞀軞性異方盞ぞ盞転移する堎合、別の
盞領域ず、䞊蚘䞀軞性異方盞領域ずの空間的盞界
面に斌お、新たに盞転移しお生成する䞀軞性異方
盞の分子軞は、既に圢成されおいた䞀軞性異方盞
の液晶分子配向方向ず平行に配向し、しかも、䞊
蚘䞀軞性異方盞領域の生長する方向ず、液晶分子
の配向方向を盎亀関係ずする堎合、極めお安定に
モノドメむン䞀軞性異方盞が生長するこずが刀明
した。曎に、本発明者らは氎平配向性を有するシ
リンドリカル郚材を配蚭するこずにより、最初の
䞀軞性異方盞の栞を液晶分子がシリンドリカル郚
材ず平行に配向したモノドメむンの䞀軞異方盞ず
しお圢成するこずが可胜ずなり、この結果液晶の
双安定性に基づく玠子の䜜動特性ず液晶局のモノ
ドメむン性を䞡立し埗る構造の液晶玠子が埗られ
るこずを芋い出した。 本発明は、前述の知芋に基づくものであり、す
なわち本発明による液晶の配向制埡法は、前述の
知芋に基づいおなしたもので、䞀察の基板間で最
初に䞀方向に配列した液晶の䞀軞異方盞スメク
テむツク盞、ネマテむツク盞をシリンドリカル
郚材ずの界面付近に圢成し、前蚘䞀軞異方盞ず該
盞より高枩偎の別の盞等方盞、ネマテむツク
盞、コレステリツク盞ずの間で圢成された盞界
面付近の前蚘別の盞を降枩䞋で前蚘䞀軞異方盞の
液晶配列方向ず平行方向に配列した液晶の䞀軞異
方盞に盞転移させ、該盞転移を前蚘盞界面からそ
の垂盎方向に向けお連続的に生じさせるこずによ
り、䞀方向に配列した液晶のモノドメむンを圢成
する液晶の配向制埡法に特城を有しおいる。 以䞋、必芁に応じお図面を参照し぀぀、本発明
を曎に詳现に説明する。 本発明で甚いる液晶材料ずしお、特に適したも
のは、双安定性を有する液晶であ぀お匷誘電性を
有するものであ぀お、具䜓的にはカむラルスメク
テむツク盞SmC*又は盞SmH*を有
する液晶を甚いるこずができる。 匷誘電性液晶の詳现に぀いおは、たずえば
“LE JOURNAL DE PHYSIQUE LETTERS”
36L691975、「Ferroelectric Liquid
Crystals」“Applied physics Letters”36
―691975、「Ferroelectric Liquid Crystals」
“Applied Physics Letters”36111980、
「Submicro Second Bistable Electrooptic
Switching in Liquid Crystals」“固䜓物理”16
1411981「液晶」等に蚘茉されおおり、本発明
ではこれらに開瀺された匷誘電性液晶を甚いるこ
ずができる。 匷誘電性液晶化合物の具䜓䟋ずしおは、デシロ
キシベンゞリデン―p′―アミノ――メチルブチ
ルシンナメヌトDOBAMBC、ヘキシルオキ
シベンゞリデン―p′―アミノ――クロロプロピ
ルシンナメヌトHOBACPC、―――
メチル―ブチルレゟルシリデン―4′―オクチル
アニリンMBRA8が挙げられる。 これらの材料を甚いお玠子を構成する堎合、液
晶化合物がSmC*盞又はSmH*盞ずなるような枩
床状態に保持する為、必芁に応じお玠子をヒヌタ
ヌが埋め蟌たれた銅ブロツク等により支持するこ
ずができる。 第図は、匷誘電性液晶の動䜜説明のために、
セルの䟋を暡匏的に描いたものである。ず
′は、In2O2、SnO2あるいはITOIndium―Tin
Oxide等の薄膜からなる透明電極で被芆された
基板ガラス板であり、その間に液晶分子局
がガラス面に垂盎になるよう配向したSmC*盾
又はSmH*盞の液晶が封入されおいる。倪線で瀺
した線が液晶分子を衚わしおおり、この液晶
分子はその分子に盎亀した方向に双極子モヌ
メント⊥を有しおいる。基板ず
′䞊の電極間に䞀定の閟倀以䞊の電圧を印加す
るず、液晶分子のらせん構造がほどけ、双極
子モヌメント⊥がすべお電界方向に向
くよう、液晶分子は配向方向を倉えるこずが
できる。液晶分子は、现長い圢状を有しおお
り、その長軞方向ず短軞方向で屈折率異方性を瀺
し、埓぀お䟋えばガラス面の䞊䞋に互いにクロス
ニコルの偏光子を眮けば、電圧印加極性によ぀お
光孊特性が倉わる液晶光孊倉調玠子ずなるこず
は、容易に理解される。 本発明の液晶玠子で奜たしく甚いられる液晶セ
ルは、その厚さを充分に薄く䟋えば10Ό以䞋
するこずができる。このように液晶局が薄くなる
にしたがい、第図に瀺すように電界を印加しお
いない状態でも液晶分子のらせん構造がほどけ、
非らせん構造ずなり、その双極子モヌメントた
たはP′は䞊向き又は䞋向き′のどちらか
の状態をずる。このようなセルに、第図に瀺す
劂く䞀定の閟倀以䞊の極性の異る電界又はE′を
電圧印加手段ず′により付䞎するず、双
極子モヌメントは、電界又はE′の電界ベクトル
に察応しお䞊向き又は䞋向き′ず向きを
倉え、それに応じお液晶分子は、第の安定状態
か、あるいは第の安定状態′の䜕れか
方に配向する。 このような匷誘電性を液晶玠子ずしお甚いるこ
ずの利点は、先に述べたが぀ある。その第
は、応答速床が極めお速いこずであり、第は液
晶分子の配向が双安定性を有するこずである。第
の点を、䟋えば第図によ぀お曎に説明する
ず、電界を印加するず液晶分子は第の安定状
態に配向するが、この状態は電界を切぀おも
安定である。又、逆向きの電界E′を印加するず、
液晶分子は第の安定状態′に配向しおその
分子の向きを倉えるが、やはり電界を切぀おもこ
の状態に留぀おいる。又、䞎える電界が䞀定の
閟倀を越えない限り、それぞれの配向状態にやは
り維持されおいる。このような応答速床の速さ
ず、双安定性が有効に実珟されるにはセルずしお
は出来るだけ薄い方が奜たしい。 この様な匷誘電性を有する液晶で玠子を圢成す
るに圓぀お最も問題ずなるのは、先にも述べたよ
うに、SmC*盞又はSmH*を有する局が基板面に
察しお垂盎に配列し䞔぀液晶分子が基板面に略平
行に配向した、モノドメむン性の高いセルを圢成
するこずが困難なこずであり、この点に解決を䞎
えるこずが本発明の䞻芁な目的である。 第図は、本発明の液晶配向制埡法によ぀お
埗た液晶玠子の䞀実斜䟋に関する郚分的な平面図
であり、第図は、その―A′断面図である。
いずれもセル構造をわかり易くするため正確な瞮
尺床の図ずはな぀おいない。本䟋では、プリンタ
甚シダツタアレヌの構成䟋が瀺されお第図で瀺
す液晶セルは、ガラス板又はプラスチツク
板などからなる䞀察の基板ず′をス
ペヌサ図瀺せずで所定の間隔に保持され、こ
の䞀察の基板を接着剀で接着したセル構造
を有しおおり、さらに基板の䞊には耇数の
透明電極からなる電極矀䟋えば、マトリ
クス電極構造のうちの走査電圧印加甚電極矀が
䟋えば垯状パタヌンなどの所定パタヌンで圢成さ
れおいる。基板′の䞊には前述の透明電極
ず亀差させた耇数の透明電極′から
なる電極矀䟋えば、マトリクス電極構造のうち
の信号電圧印加甚電極矀が䟋えば図瀺する劂く
′でチドリ状に接続されたセグメントパタ
ヌンで圢成されおいる。透明電極はリヌド
ず、透明電極′はリヌド″にそ
れぞれ接続されお、倖郚回路からの信号がそれぞ
れのリヌドず″の端子に入力される。
この様な基板ず′には、䟋えば䞀酞
化珪玠、二酞化珪玠、酞化アルミニりム、ゞルコ
ニア、フツ化マグネシりム、酞化セリりム、フツ
化セリりム、シリコン窒化物、シリコン炭化物、
ホり玠窒化物、ポリビニルアルコヌル、ポリむミ
ド、ポリアミドむミド、ポリ゚ステルむミド、ポ
リパラキシレリン、ポリ゚ステル、ポリカヌボネ
ヌト、ポリビニルアセタヌル、ポリ塩化ビニル、
ポリアミド、ポリスチレン、セルロヌス暹脂、メ
ラミン暹脂、ナリア暹脂やアクリル暹脂などを甚
いお被膜圢成した絶瞁膜図瀺せずを蚭けるこ
ずができる。この絶瞁膜は、液晶局に埮量
に含有される䞍玔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おおり、埓぀お動䜜を
繰り返し行な぀おも液晶化合物を劣化させるこず
がない。 この具䜓䟋におけるセル構造は、前述した様な
所定枩床で匷誘電性を瀺す液晶局ずシリン
ドリカル郚材およびヒヌタなどの発熱䜓
を備えおいる。 シリンドリカル郚材ずしおは、良奜な曲
偎壁面′をも぀グラスフアむバヌが適しお
おり、第図に瀺す劂く基板に切り蟌みを
圢成し、その個所に適圓な盎埄䟋えば1ÎŒm〜
20ÎŒmのシリンドリカル郚材を配眮する
こずができる。 又、発熱䜓ずしおは、䟋えば酞化むンゞ
りム、酞化錫やITOIndinm Tin Oxideなど
の薄膜抵抗䜓を甚いるこずが適しおいる。 この様な液晶セルは、基板ず
′の䞡偎にはクロスニコル状態又はパラレルニ
コル状態ずした偏光子ず′がそれぞ
れ配眮されお、電極ず′の間に電圧
を印加した時に光孊倉調を生じるこずになる。 第図に瀺す液晶セルに぀いおの曎に具
䜓的な䟋を瀺すず、䟋えば透明電極は幅を
62.5ÎŒmずした垯状の走査電極矀ずし、䞀方透明
電極′は䞀画玠を圢成し、62.5ÎŒm×62.5ÎŒm
の信号電極矀ずするこずができる。又、発熱䜓
は平均幅0.6mm、膜厚1000ÅのITO薄膜ずし、
液晶局は2ÎŒm厚で保持されおいるこずが奜
たしい。 この様な液晶セルは、加熱ケヌス図瀺
せずに収容し、䞊䞋に互いに盎亀する偏光子
ず′を配眮しお、これを電子写真プリ
ンタ甚液晶シダツタヌアレヌずしお動䜜させるこ
ずができる。この堎合、第図の矢印が電子
写真感光ドラムの回転方向ずなる。 以䞋、所定枩床で匷誘電特性を瀺す液晶材料
DOBAMBCの堎合を䟋にず぀お、液晶局
の配向制埡法に぀いお第図を甚いお具䜓的に説
明する。たず、DOBAMBCが封入されおいる液
晶セルは、セル党䜓が均䞀に加熱されるよ
うな加熱ケヌス図瀺されおいないにセツトさ
れる。次に、セルの平均的枩床が䟋えば90℃ずな
るよう加熱ケヌスの枩床をコントロヌルする。こ
のずきDOBAMBCは、液晶盞ずしおSmC*盞も
しくはSmA盞状態ずな぀おいる。ここで、発熱
䜓ヒヌタに電流を流し、次第に電流倀
を䞊げお行くず、たず発熱䜓のごく近傍の
みがSmA→等方盞の転移枩床である玄118℃を越
え、等方盞即ち液盞状態に盞転移を生じる。さら
に、電流を増倧させお行くず、等方盞領域が発熱
䜓ずほが平行状態を保ち乍ら拡が぀お行
き、やがお党液晶局が等方盞ずなる。 この状態では、液晶セルの長手方向第
図の方向での枩床が均䞀であり、短手方
向第図の方向でシリンドリカル郚材
から発熱䜓の方向ぞ次第に枩床が高く
なるような枩床募配が圢成される。䟋えば、シリ
ンドリカル郚材の偎壁面′の近傍を
䟋えば玄120℃ずし、それより玄1.5mm離れた発熱
䜓の近傍を䟋えば140℃ずするこずによ぀
お枩床募配を圢成する。 次に、セルに前述の枩床募配を付䞎した
状態でセルがセツトされおいるケヌスの枩
床を90℃より、䟋えば10℃の割合で埐々に枩
床を䞋げるようコントロヌルするず、第図に
斌お、たずシリンドリカル郚材の偎壁面
′の近傍における枩床が等方盞→SmA盞転移
枩床玄116℃より䜎くなり、この領域におい
お、SmA盞の栞が圢成される。このずき、シリ
ンドリカル郚材の偎壁面′及び基板
の面は䜕れも液晶分子を氎平方向に
配向させる効果を有しおいるため、偎壁面
′の近傍でSmA盞が圢成されるずき、液晶分子
軞が基板の面内で、か぀シリンドリ
カル郚材の曲偎壁面′の長手方向に
平行な配列を生ずるような匷制力を受け、埓぀お
圢成されたSmA盞の栞は偎壁面′ず基板
の面に察しお氎平方向配向したモノド
メむンにな぀おいる。さらに、ケヌスの枩床を䞋
げお行くず、既に圢成されおいるSmAず等方盞
ずの盞界面付近における等方盞がその盞界面付近
のSmAの配列方向ず平行方向になる様なSmAに
盞転移を生じ、この結果枩床募配䞋で降枩を続け
るず、SmA盞のモノドメむン領域が連続的に広
が぀お行く。このずき、SmA盞のモノドメむン
領域ず等方盞領域ずの盞界面の成長速床は、液晶
セルの長手方向第図の矢印方向
に亘぀お同䞀速床にな぀おいるこずが望たしい。
ケヌスの枩床が䟋えば70℃皋床ずなるず、発熱䜓
の近傍を陀いおは、液晶は、ほが党域が
SmA盞に盞転移する。 次いで、発熱䜓に流しおいる電流を埐々
に䞋げお、枩床募配を解陀するず、液晶セル
の枩床は、党䜓が均䞀に70℃ずなり、液晶は
SmC*盞に盞転移する。このずき、発熱䜓
の近傍における液晶の分子配列が、ランダム状態
ずなるこずがあるが、電極ず′が圢
成されおいる領域に斌おは均䞀なモノドメむンず
な぀おいる。 以䞊述べた液晶の配向方法に斌お、重芁な点
は、第図における方向にはできるだけ倧き
な枩床募配を䞎えるのが望たしいが方向に関し
おは、枩床が均䞀ずな぀おいるこずである。この
点を第図〜を甚いお説明する。すなわち、
第図は、発熱䜓を垯状圢状にしお玠子
を圢成し、この玠子に前述の劂き方法でSmA盾
を圢成する時の埐冷による降枩過皋でのSmA盾
領域の成長過皋を暡匏的に瀺しおいる。 図䞭、はSmA盞領域ず等方盞領
域の盞界面を衚わしおいる。発熱䜓
が図瀺する劂く均䞀幅の盎線的圢状の時には、ケ
ヌス図瀺せずに液晶セルがセツトされ
おいるず、ケヌスに特別の工倫がない限り、液晶
セルの長手方向においおその䞭倮郚に范
べ端郚の方で枩床が䜎くなるために、電極
は䞭倮郚の付近では栞発生郚材の偎壁
面′にほが平行に成長するが、その端郚
では図瀺する劂く傟きをも぀お成長するこずにな
る。第図で瀺す端郚の領域ず䞭倮郚の領
域における液晶分子の配列状態をそれぞれ第図
ず第図暡匏的に瀺す。 第図に瀺す劂く、端郚の領域における
SmA盞は、液晶分子長軞方向′を瀺
しおいる。同図よりわかるように、偎壁面
′ず盞界面が平行状態より倧きく傟いお
いる堎合傟き角Ξ1ずするには、液晶分子
′の配向方向は偎壁面′ず平行ずはなら
ず、角床Ξ2だけ傟いおしたうΞ2Ξ1。これは、
盞界面の近傍においお、SmA盞が成長し
おいくずき、液晶分子は、SmA盞の成長
方向ず垂盎な方向に配向する傟向があるためず掚
枬される。さらに、盞界面の傟き角Ξ1が急
激に倉化する領域では、液晶分子が敎合するこず
ができず、配向方向の倧きく異る別のドメむンに
別かれ、に瀺すような欠陥ラむンが出珟す
る。䞀方、第図に瀺すように、䞭倮郚の領
域におけるSmA盞は、偎壁面′ず盞
界面が略平行方向の液晶分子軞方向
′ずなり、液晶分子はやはり平行で均䞀なモノ
ドメむンのSmA盞が圢成される。第図
は、以䞊の点に鑑みお改良された発熱䜓
の圢状を瀺すものである。図に瀺すように発熱䜓
の端郚に斌おヒヌタパタヌンの幅を狭くす
るこずにより、その端郚に斌ける発熱䜓の抵抗倀
を䞊げ、その端郚での発熱量を䞊げるこずによ぀
お、液晶セルにおける長手方向での枩床を
均䞀にするこずができる。このため、SmA盞
ず等方盞ずの盞界面は、偎壁面
ず平行ずなりり、党䜓ずしお均䞀なモノド
メむンが埗られる。 さお、以䞊述べた工皋によ぀お配向は完成され
るわけであるが、モノドメむンが䞀芋均䞀に完成
されおいるようでも、実際には電極―
′間に電圧を印加しお、液晶光孊倉調玠子ずし
おのスむツチング特性を調べおみるず、光孊的コ
ントラストが応答速床の領域による䞍均䞀性が生
ずる堎合がある。このような珟象は、配向時に蚭
定された枩床募配による構造的なひずみによるも
のず思われる。これに察しおは、配向工皋終了
埌、䞀担ケヌスの枩床を䞊昇させ、液晶をSmC*
盞よりSmA盞に䞀担盞転移させ、その埌再び
SmC*状態ぞずケヌスの枩床を埐々に䞋げお行く
こずにより、構造緩和によ぀お前述の劂きひずみ
が解消される効果がある。 第図は、本発明に基づく別の実斜䟋を瀺した
ものであり、基板の裏偎に発熱䜓′
を別途蚭けおいる。発熱䜓′は、液晶セル
党䜓を加熱するものであ぀お、たずえば、
液晶光孊倉調玠子ずしお実際に䜿甚した堎合、䜕
らかのトラブルで液晶の配向に乱れを生じた堎合
に、発熱䜓ず共甚するこずにより、所定の
工皋を螏んで再配向させるこずが可胜である。す
なわち、前述の劂き方法で圢成されたSmC*盞を
䞀担発熱䜓′を加熱しお液晶セル党
䜓をSmA盞に盞転移し、その埌SmC*盞たで埐冷
させお再び均䞀なモノドメむンを圢成するこずが
できる。その発熱䜓′は、基板′の裏
偎にも蚭けるこずが勿論可胜である。 第図に瀺す液晶セルは、前述の発熱䜓
のかわりに基板′の倖偎にITOやNi
―Cr合金薄膜で圢成した発熱䜓を蚭けた
具䜓䟋を衚わしおいる。この発熱䜓の圢状
ずしおは、前述の第図に瀺す圢状のものずす
るこずが奜たしい。 本発明の液晶玠子を圢成するにあたり、液晶局
の厚さを所定の倀に制埡するために、スペヌサを
甚いるこずができる。第図は、そのようなスペ
ヌサ構造を有する本発明液晶玠子の構成䟋が瀺さ
れおいる。すなわち、第図に瀺す液晶玠子は、
透明導電パタヌンを有する電極を有する基
板ず、この基板ず察向させお配眮さ
せた基板′の間にスペヌサ郚材が圢
成され、これにより基板ず′の間に
配眮される液晶の膜厚の均䞀性を安定なも
のずするこずができる。スペヌサ郚材は、
電気絶瞁性物質を䜕れか䞀方の基板の䞊に所定の
膜厚で塗垃した埌、フオトリングラフむ技術によ
぀お図瀺する劂くの圢状で圢成するこずによ぀お
埗られる。 第図〜第図は、本発明の液晶玠子の駆動
䟋を瀺しおいる。 第図は、䞭間に匷誘電性液晶化合物が挟たれ
たマトリクス電極構造を有するセルの暡匏図
である。は走査電極矀であり、は信号電
極矀である。第図ずは、それぞれ遞択され
た走査電極に䞎えられる電気信号ずそ
れ以倖の走査電極遞択されない走査電極
に䞎えられる電気信号を瀺し、第図ず
はそれぞれ遞択された信号電極に䞎
えられる電気信号ず遞択されない信号電極
に䞎えられる電気信号を衚わす。第図
〜においおは、それぞれ暪軞が時間を、瞊軞が
電圧を衚わす。䟋えば、動画を衚瀺するような堎
合には、走査電極矀は遂次、呚期的に遞択さ
れる。今、双安定性を有する液晶セルの第の安
定状態を䞎えるため閟倀電圧をVth1ずし、第
の安定状態を䞎えるための閟倀電圧を−Vth2ず
するず、遞択された走査電極に䞎えら
れる電気信号は、第図に瀺される劂く、䜍盞
時間t1ではを、䜍盞時間t2では−ず
なるような亀番する電圧である。又、それ以倖の
走査電極は、第図に瀺す劂くアヌ
ス状態ずな぀おおり、電気信号である。䞀方、
遞択された信号電極に䞎えられる電気
信号は第図に瀺される劂くであり、又遞択
されない信号電極に䞎えられる電気信
号は第図に瀺される劂く−である。以䞊に
斌お、電圧は Vth12Vず−−Vth2−2V を満足する所望の倀に蚭定される。このような電
気信号が䞎えられたずきの各画玠に印加される電
圧波圢を第図に瀺す。第図〜は、そ
れぞれ第図䞭の画玠およびず察応
しおいる。すなわち第図より明らかな劂く、
遞択された走査線䞊にある画玠では、䜍盞t2に
斌お閟倀Vth1を越える電圧2Vが印加される。又
同䞀走査線䞊に存圚する画玠では䜍盞t1で閟倀
−Vth2を越える電圧−2Vが印加される。埓぀お、
遞択された走査電極線䞊に斌お信号電極が遞択さ
れたか吊かに応じお、遞択された堎合には液晶分
子は第の安定状態に配向を揃え、遞択されない
堎合には第の安定状態に配向を揃える。いずれ
にしおも各画玠の前歎には、関係するこずはな
い。 䞀方、画玠ずに瀺される劂く、遞択されな
い走査線䞊では、すべおの画玠ずに印加され
る電圧は又は−であ぀お、いずれも閟倀電
圧を越えない。埓぀お、各画玠ずにおける液
晶分子は、配向状態を倉えるこずなく前回走査さ
れたずきの信号状態に察応した配向を、そのたた
保持しおいる。即ち、走査電極が遞択されたずき
にその−ラむン分の信号の曞き蟌みが行われ、䞀
フレヌムが終了しお次回遞択されるたでの間は、
その信号状態を保持し埗るわけである。埓぀お、
走査電極数が増えおも、実質的なデナヌテむ比は
かわらず、コントラストの䜎䞋ずクロストヌク等
は党く生じない。この際、電圧倀の倀及び䜍盞
t1t2の倀ずしおは、甚いられる液晶材料
やセルの厚さにも䟝存するが、通垞ボルト〜70
ボルトで0.1ÎŒsec〜2msecの範囲が甚いられる。
埓぀お、この堎合では遞択された走査電極に䞎え
られる電気信号が第の安定状態光信号に倉換
されたずき「明」状態であるずするから第の
安定状態光信号に倉換されたずき「暗」状態で
あるずするぞ、又その逆のいずれの倉化をも起
すこずができる。
【図面の簡単な説明】
第図および第図は、本発明で甚いる液晶セ
ルを衚わす斜芖図である。第図は、本発明で
甚いる液晶玠子の平面図で、第図はその―
A′断面図である。第図、第図および第
図は液晶の成長過皋を暡匏的に衚わす平面図
である。第図は、本発明で甚いる液晶セルの
別の態様を衚わす平面図である。第図、第図
および第図は、本発明の液晶セルの奜たしい態
様を衚わす断面図である。第図は、本発明で甚
いる光孊倉調玠子の電極構造を暡匏的に瀺す平面
図である。第図〜は、本発明の光孊倉調玠
子を駆動するための信号を瀺す説明図である。第
図〜は、各画玠に印加される電圧波圢を
瀺す説明図である。  液晶セル、′ 基板、
′ 電極、 液晶局、
 シリンドリカル郚材、′ シリンドリ
カル郚材の曲偎壁面、′
 発熱䜓、 接着剀、′
″ リヌド線、′ 偏光子、
 基板の面、 絶瞁膜、
 スペヌサ郚材。

Claims (1)

    【特蚱請求の範囲】
  1.  䞀察の基板間に䞀軞異方盞を生じる液晶及び
    シリンドリカルなグラスフアむバヌを配眮し、該
    グラスフアむバヌに察しお間隔を眮いお配眮した
    垯状発熱䜓の長手方向における端郚付近の発熱量
    をその䞭倮郚付近の発熱量より倧きく蚭定するこ
    ずによ぀お、該グラスフアむバヌから垯状発熱䜓
    に向けお高枩ずなる枩床募配を圢成し、䞀軞異方
    盞ず該盞より高枩偎の別の盞ずの盞界面を該グラ
    スフアむバヌに察しお平行ずなる様に該枩床募配
    を維持しながら液晶の枩床を降枩させるこずを特
    城ずするカむラルスメクテむツク液晶の配向制埡
    方法。
JP22627983A 1983-11-25 1983-11-30 カむラルスメクティック液晶の配向制埡方法 Granted JPS60118823A (ja)

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FR848417885A FR2555789B1 (fr) 1983-11-25 1984-11-23 Procede et dispositif pour commander l'orientation d'un cristal liquide et dispositif a cristaux liquides
DE19843443011 DE3443011A1 (de) 1983-11-25 1984-11-26 Verfahren zur steuerung der ausrichtung von fluessigkristallen, vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens und die damit hergestellte fluessigkristall-einrichtung

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