JPH053565B2

JPH053565B2 -

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Publication number: JPH053565B2
Application number: JP6133784A
Authority: JP
Inventors: Shinjiro Okada; Kazuo Yoshinaga; Junichiro Kanbe
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-03-28
Filing date: 1984-03-28
Publication date: 1993-01-18
Also published as: JPS60203918A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、液晶表示素子や液晶−光シヤツタア
レイ等の液晶素子を作成する際に用いる液晶セル
の製法及び製造装置に関し、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セルの製法及び製
造装置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、たとえば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、無電界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、両電極面
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
された場合、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
が通過するため、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、を用いてマトリツクス電極構造によつて表示
素子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比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、結果的には加増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れている間の
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、
多重マトリツ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
画化や高密度化は、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
少してしまつたり、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）。双安定性を有する液晶とし
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の光学的安定状態からな
る双安定状態を有し、従つて前記の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。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^*またはSmH^*相を有する強誘電性液晶
については、SmC^*またはSmH^*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並行に配列した領域（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、などのが提案されている。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
光学シヤツター等として潜在的な適正を有する双
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り、その特性
を充分に発揮させ得る液晶の配向制御装置を提供
することにある。

本発明者らは一対の基板間にスメクチツク相及び該相の温度
より高温側で異なる相を発現する液晶物質を配置
してなる液晶セル、前記スメクチツク相と前記異
なる相との相転移温度より高い温度に設定した第
１の恒温域並びに該相転移温度より低い温度に設
定した第２の恒温域を有し、前記液晶セルが第１の恒温域と第２の恒温域の
順で通過する工程を有することを特徴とする液晶
セルの製法、並びに一対の基板間にスメクチツク相及び該相の温度
より恒温側で異なる相を発現する液晶物質を配置
してなる液晶セル、前記スメクチツク相と前記異
なる相との相転移温度より高い温度に設定した第
１の恒温域、該相転移温度より低い温度に設定し
た第２の恒温域、前記液晶セルを第１の恒温域と
第２の恒温域の順で通過させる手段、前記第１の
恒温域を前記相転移温度より高い温度に維持する
ために配置した第１の温度センサ並びに前記第２
の恒温域を前記相転移温度より低い温度に維持す
るために配置した第２の温度センサを有する液晶
セルの製造装置により、モノドメインの一軸異方性の形成を可能
とし、この結果カイラルスメクチツク液晶の双安
定性に基づく素子の作動特性と液晶相のモノドメ
イン性との両立をなし得る構造の液晶素子が得ら
れたことを見い出した。

本発明は前述の知見に基づくものであり、すな
わち本発明による液晶の配向制御装置は、前述の
知見に基づいてなしたもので、一対の基板間で、
一方向に配列した液晶の一軸異方性と該相より高
温側の別の相との境界をなし、且つ前記一軸異方
相の軸方向と平行な相界面を形成し、前記相界面
付近の別の相を降温下で前記一軸異方相の液晶配
向方向と平行方向に配列した液晶の一軸異方相に
相転移させ、該相転移を前記相界面からその垂直
方向に向けて連続的に生じさせることにより液晶
のモノドメインを形成する装置であつて、前記相
転移温度より高い温度に設定された第１の恒温
域、前記相転移温度より低い温度に設定された第
２の恒温域と、上記第１の恒温槽と第２の恒温槽
の間に介在する断熱層とを有し、勝つ前記第１の
恒温域より第２の恒温域へ、液晶セルを移動させ
る手段を有する液晶の配向制御装置に特徴を有し
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材料として、とくに適した
ものは、双安定性を有する液晶であつて強誘電性
を有するものであつて、具体的にはカイラルスメ
クテイツクＣ相（SmC^*）又はＨ相（SmH^*）を
有する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“LE JOURNAL
DE PHYSIQUE LETTERS”36（Ｌ−69）
1975、「Ferroelectric Liquid Crystals」；
“Applied Physics Letters”36（Ｌ−69）1975、
「Ferroelectric Liquid Crystals」；“Applied
Physics Letters”36（11）1980、「Submicro
Second Bistable Electrooptic Switching in
Liquid Crystals」；“固体物理”16（141）1981
「液晶」等に記載されており、本発明ではこれら
に開示された強誘電性液晶を用いることができ
る。

強誘電性液晶化合物の具体例としては、デシロ
キシベンジリデン−p′−アミノ−２−メチル−プ
チルシンナメート（DOBAMBC）、ヘキシルオ
キシベンジルデン−p′−アミノ−２−クロロプロ
ピルシンナメート（HOBACPC）、４−ｏ−（２
−メチル）−ブチルレゾルシリデン−4′−オクチ
ルアニリン（MBRA8）が挙げられる。

これらの材料を用いて素子を構成する場合、液
晶化合物が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ために、
セルの例を模式的に描いたものである。１１と、
１１′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１２がガラス面に垂直になるよう配向した
SmC^*相又はSmH^*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。

本発明の液晶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）する
ことができる。このように液晶層が薄くなるにし
たがい、第２図に示すように電解を印加していな
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′の電界ペクトルに対
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液晶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、応答速度が極めと速いことであり、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、逆向きの電解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
閾値を越えなる限り、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^*相又はSmH^*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は、本発明の液晶配向制御法によつて
得た液晶素子を一実施例に関する部分的な平面図
であり、第３図Ｂは、そのＡ−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
縮尺度の図とはなつていない。本例では、プリン
タ用シヤツターアレーの構成例が示されている。
第３図で示す液晶セル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１
０１′をスペーサ（該発生部材１０４）で所定の
間隔に保持され、この一対の基板を接着剤１０６
で接着したセル構造を有しており、さらに基板１
０１の上には複数の透明電極１０２からなる電極
群（例えば、マトリツ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′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）
が例えば図示する如くリード１０７′でチドリ状
に接続されたセグメントパターンで形成されてい
る。透明電極１０２はリード１０７と、透明電極
１０２′はリード１０７″にそれぞれ接続されて、
外部回路からの信号がそれぞれのリード１０７と
１０７″の端子に入力される。

この様な基板１０１と１０１′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、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、ホリスチレン、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
どを用いて被覆形成した絶縁膜（図示せず）を設
けることができる。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。

該発生部１０４は、例えばポリビニルアルコー
ル、ポリイミド、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、
ポリヒニルアセタール、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、ユリア樹脂やアクリル樹
脂などの樹脂類又はSiO、SiO₂又はTiO₂などの
無機化合物などによつて被覆形成した後、通常の
フオトリソグラフイ法により帯状の形状で形成さ
れる。又、この核発生部材１０４は基板１０１又
は１０１′と同一の材料で形成することも可能で
ある。

例えば基板１０１の上にポリイミド形成溶液
（日立化成工業(株)製の「PIQ」；不揮発成分濃度
14.5wt％）を3000rpmで回転するスピナー塗布器
で10秒間塗布し、120℃で30分間過熱を行なつて
2μの被膜を形成した。次いで、ポジ型レジスト
溶液（Shipley社製の“AZ1350”）をスピナー塗
布し、プリベークした。このレジスト層上にマス
ク幅0.5mmの帯状マスクを用いて露光した。次い
でテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド
含有の現像液“MF312”で現像することにより、
露光部分のレジスト膜とその下層のポリイミド膜
のエツチングを行ないスルーホールを形成させ、
水洗、乾燥を行なつた後、メチルエチルケトンを
用いて未露光部のレジスト膜を除去した。しかる
後、200℃で60分間、350℃で30分間の過熱により
硬化を行ない、PIQ（ポリイミド）の核発生部材
１０４を形成することができる。

第３図に示す液晶セル１００についての更に具
体的な例を示すと、例えば透明電極１０２は幅を
62.5μｍとした帯状の走査電極群とし、一方透明
電極１０２′は一画素を形成し、62.5μｍ×62.5μ
ｍの信号電極群とすることができる。又、発熱体
１０５は平均幅0.6mm、膜圧1000ÅのITO薄膜と
し、液晶層１０３は約2μｍ厚程度で保持されて
いることが好ましい。

以下、所定温度で強誘電性を示す液晶材料
DOBAMBCの場合を例にとつて、液晶層１０３
の配向制度法及びその装置について第４図〜第６
図を用いて具体的に説明する。

第４図〜第６図は、本発明の装置を模式的に示
す断面図である。

第４図に於て、１′は第１の恒温層１を有する
第１の恒温域で、２′は第２の恒温層２を有する
第２の恒温域で、３，３′，３″，３は各槽で独
立にコントロールされるヒータである。第１の恒
温域１は恒温T₁に、第２の恒温域２は低温T₂に
コントロールされ、例えば高温T₁で第３図に示
す如き液晶セル７が等方相を示し、低温T₂で一
軸異方相（ネマチツク相、スメクチツク相）を示
す様になされている。

第１の恒温槽１は、その第１の恒温域１′の温
度が全体に亘つて均一となる様にヒータ３と３′
をそれぞれ図示する如く銅やアルミニウムなどの
熱伝導率の高い支持部材１５の中に埋め込む構造
とすることができる。又、第２の恒温層２につい
ても同様に、第２の恒温域２′の温度が全体に亘
つて均一となる様にヒータ３″と３をそれぞれ
図示する如く銅やアルミニウムなどの熱伝導率の
高い支持部材１６の中に埋め込む構造とすること
ができる。

４は、第１の恒温槽１と第２の恒温槽２との境
界に断熱域５を形成するために設けた断熱体を示
している。この断熱域５は、一軸性液晶の良好な
モノドメインを形成する上で、できる限り短い間
隔とし、しかもできる限りこの間隔内で大きな温
度勾配（例えば４℃／mm以上）を付与することが
好ましい。この好ましい具体例では断熱域５を形
成する断熱体４としては約0.5mm圧の雲母板が適
している。又、本発明の装置では第１の恒温槽１
と第２の恒温槽２の温度をコントロールするモニ
ター（熱伝対）６を設けることができる。

この装置を用いて一軸異方相の均一なモノドメ
インを形成する方法としては、液晶セル７を低速
ギア（図示せず）に連結したアーム８で矢印１８
の方向に低速で移動させることにより、一軸異方
相が液晶セル７の内に設けた核発生部材１７の側
壁部１７′から順次第３図で述べた如く形成され
ることができる。

前述の装置を用いて一軸異方相のモノドメイン
を形成したが、その例は以下に示す。

＜製造例＞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。次いで、基板の上に
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3000rpmで回
転するスピナー塗布機で10秒間塗布し、120℃で
30分間過熱を行なつて2μの被膜を形成した。次
いで、ポジ型レジスト溶液（Shipley社製の
“AZ1350”）をスピナー塗布し、プリベークした。
このレジスト層上にマスク巾8μ、マスク部のピ
ツチ100μのストライプ状マスクを用いて露光し
た。次いでテトラメチルアンミニウムハイドロオ
キサイド含有の現像液“MF312”で現像するこ
とにより、露光部分のレジスト膜とその下層のポ
リイミド膜のエツチングを行ないスルーホールを
形成させ、水洗、乾燥を行なつた後、メチルエチ
ルケトンを用いて未露光部のレジスト膜を除去し
た。しかる後、200℃で60分間、350℃で30分間の
過熱より硬化を行ない、ストライプ上に配置した
複数個のPIQ（ポリイミド）よりなる核発生部材
を形成して(A)電極板を作成した。

次いで、ガラス基板の上にピツチ100μｍで幅
62.5μｍのストライプ状電極を設けて(B)電極板を
作成した。(B)電極板の周辺部に注入口となる個所
を除いて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、(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、所定
の硬化条件下で接着剤を硬化させてセルを作成し
た。

しかる後、真空注入法によつて等方相の
DOBANBCを注入口からセル内に注入し、その
注入口を封口した。

次に、第４図に示す装置において第１の恒温域
１′及び第２の恒温域２′の空隙部の距離d1を３
mmとし、断熱域５の距離d2を1.5mmとした。さら
に、第１の恒温域１′の温度T₁を130℃とし、第
２の恒温域２′の温度T₂を70℃とした。

この様に温度コントロールされた装置内を液晶
セル７をアーム８により送り速度１mm／ｈの速度
で矢印１８の方向に移動させた。この結果、液晶
層2μｍのDOBANBCの良好なモノドメインを得
ることができた。尚、液晶セル内に設けたストラ
イプ状に配置した複数個の核発生部材は、それぞ
れが核発生部材と機能し、しかもスペーサ部材と
しても機能していることが判明した。

本列において、断熱域５で等方相／SmA相の
相界面が第４図における紙面から垂直方向に向け
て均一に形成されていた。又、このモノドメイン
SmA相が生成する断熱域５よりやや第２の恒温
域２′内部でSmA相がSmC^*相に相転移を起こし、
第２の恒温域２′ではモノドメインのSmC^*とな
つていることが判明した。又、前述の装置に代え
て第５図又は第６図に示す装置を用いても同様の
結果が得られた。第５図に示す装置は、第４図で
示す装置で用いた断熱体に代えて空気層１９を用
いたものである。空気層１９は空気を封止し、空
気の対流を防止する部材１９′によつて形成され
ている。かかる部材１９′としては、雲母ポリイ
ミド、ホリエステル、グラスフアイバー、硬質ポ
リウレタンフオーム、グラスフオームなどの断熱
材が適している。

第６図に示す装置は、第１の恒温槽１と第２の
恒温槽２が第３の恒温槽１０の内に配置した構造
を有しており、第１の恒温槽１と第２の恒温槽２
との境界に断熱域５とのなる空気層が形成されて
いる。この装置には第３の恒温槽１０の内部温度
を一定に保持するためのセンサー９が設けられて
いる。

こうして作成した液晶の両側に一対の変光子を
クロスニコル状態で設けた後、これを90℃の温度
に維持した状態で顕微鏡観察したところ、モノド
メインのSmC^*を形成していることが確認され
た。

第７図〜第９図は、本発明の液晶素子の駆動例
を示している。

第７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８図ａとｂは、それぞれ選択され
た走査電極４２(s)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）４２(n)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４３(s)に与えられる電気
信号と選択されない信号電極４３(n)に与えられる
電気信号を表わす。第８図ａ〜ｄにおいて、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め
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４２(s)に与えられる電気信号は、第８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４２(n)は、第８
図ｂに示す如くアース状態となつており、電気信
号０である。一方、選択された信号電極４３(s)に
与えられる電気信号は第８図ｃに示される如くＶ
であり、又選択されない信号電極４３(n)に与えら
れる電気信号は第８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９図に示す。第９図ａ〜ｄは、それぞれ第７図
中の画素Ａ、Ｂ、ＣおよびＤと対応している。す
なわち第９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、
その信号状態を保持して得るわけである。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の安定状態（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の変
化をも起すことができる。

【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、本発明で
用いる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４図、第５図および第６図
は、本発明の装置を模式的に表わす断面図であ
る。第７図は、本発明で用いる光学変調素子の電
極構造を模式的に示す平面図である。第８図ａ〜
ｄは、本発明の光学変調素子を駆動するための信
号を示す説明図である。第９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。１；第１の恒温槽、１′；第１の恒温域、２；
第２の恒温槽、２′；第２の恒温域、３，３′，
３″，３；ヒータ、４，１９′；断熱体、５，１
９；断熱域、６，９；センサー、７；液晶セル、
８；アーム、１０；第３の恒温槽、１５，１６；
支持部材、１７；核発生部材、１７′；核発生部
材の側壁。

Claims

【特許請求の範囲】１一対の基板間にスメクチツク相及び該相の温
度より高温側で異なる相を発現する液晶物質を配
置してなる液晶セル、前記スメクチツク相と前記
異なる相との相転移温度より高い温度に設定した
第１の恒温域並びに該相転移温度より低い温度に
設定した第２の恒温域を有し、前記液晶セルが第１の恒温域と第２の恒温域の
順で通過する工程を有することを特徴とする液晶
セルの製法。２前記スメクチツク相がスメクチツクＡ相であ
る特許請求の範囲第１項記載の液晶セルの製法。３前記異なる相が等方相である特許請求の範囲
第１項記載の液晶セルの製法。４一対の基板間にスメクチツク相及び該相の温
度より恒温側で異なる相を発現する液晶物質を配
置してなる液晶セル、前記スメクチツク相と前記
異なる相との相転移温度より高い温度に設定した
第１の恒温域、該相転移温度より低い温度に設定
した第２の恒温域、前記液晶セルを第１の恒温域
と第２の恒温域の順で通過させる手段、前記第１
の恒温域を前記相転移温度より高い温度に維持す
るために配置した第１の温度センサ並びに前記第
２の恒温域を前記相転移温度より低い温度に維持
するために配置した第２の温度センサを有する液
晶セルの製造装置。