JPS6043632A - 光学変調素子 - Google Patents

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】 本発明は、液晶表示素子や液晶−光シヤツターアレイ等
の液晶素子を用いた光学変調素子に関し、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光学変調素子に関する。

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離
しいことである。従来の液晶の中で応答速歴が比較的高
く、しかも消費電力が小さいことから、表示素子として
実用に供されてるのは殆んどが、例えばＭ　、　Ｓ　ｃ
ｈａｄｔとＷ、Ｈｅ１ｆｒｉｃｈ著Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　”Ｖｏ、１８、Ｎｏ　
、　４　（１９７１，２、１５）、Ｐ、１２７〜１２８
のＶｏｌｔａｇｅ−ＤｅｐｅｎｄｅｎｔＯｐｔｉｃａｌ
　Ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ａ　Ｔｗｉａｔｅｄ　Ｎｅ
ｍａｔｉｃＬｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ”に示された
Ｔ　Ｎ　（ｔｗｉｓｔｅｄｎｅｍａｔｉｃ　）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ッ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
ッ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
造によって表示、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、したがって液晶分子
は電極面に対して並行な安定配列を保っている。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、イキ号電極が選択
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）を増やして行った場合、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、くり返し走査を行った場
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は難い欠点
となっている。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
は難い問題点である。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
ないことによって頭打ちになっているのが現状である。

一方、プリンタ分野を跣めて見るに、電気信号を入力と
してノ・−トコビ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
ゴンスキャナの様な高速の駆動部分があり騒音が発生し
、また厳しい機砿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イ【号を
光（ｉ号に変換する素子として、液晶シャッターアレイ
が提案されている。ところが、液晶シャッタアレイを用
いて画素信号を与える場合、たとえば２００　Ｉｌｍの
長さの中に画素信号を２０　ｄｏｔ　／　龍の割合で書
き込むためには、４０００個の信号発生部を鳴していな
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、製作上困難であった０、 そのため、Ｉ　ＬＩＮＥ　（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、＠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Ｏ
Ｎの時間が実質的に１／Ｎとなり感光体上で得られる光
量が減少してしまったり、りｐ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、Ｃ１ａｒｋお
よびＬａｇｅｒｗａｌ、１によ・多提案されている（特
開昭５６−１０７２１６号公報、米国特許第４３６７９
２４号明細誉等）０・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＊）を有する強訪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、他方の電界ペクト−父に対して
は第２の光学的安定状態に液晶が配向される。捷たこの
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、かガり本質的な改善が
得られる。この点は、本発明と関連して、以下に、史に
詳細に説明する。しかしながら、この双安犀性を有する
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Ｓｍ）Ｌ＊相を有す
る強訪電性液晶については、ＳｍＣ＊またはＳ　ｒｎ　
Ｈ＊相を有する液晶分子相が基板向に対して垂直で、し
たがって液晶分子軸が基板面にほぼ乎杓に配列した領域
（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、このようか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ったために
、充分な特性が得られなかったのが実情である。たとえ
ば、Ｃ１ａｒｋらによれば、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、基板間に小間隔で平行なリッジを配列する方法など
が提案きれている。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った。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、ぜん助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。またセル内に平行なリッジを配列する方法
では、それのみによっては、安定な配向効果を与えられ
ない。

ところで、前述の如きＴＮ型の液晶を用いた素子では、
液晶分子のモノドメインを基板面に平行な状態で形成す
る方法として例えば基板面を布の如きもので摺擦する（
ラビング）方法やＳｉＯを斜め蒸着する方法等が用いら
れている。

ラビング法に関しては、摺擦の際に基板面に形成される
溝や摩擦によって生ずる必ずしも原因が明らかにされて
いないある種の効果との複合効果によって、この基板向
に接する液晶に対して方向性が付与され、液晶分子はそ
の方向に従って優先して配列するのが最もエネルギーの
低い（即ち安定な）状態となる。この様なラビング処理
面には、液晶分子を一方向に優先して配列させる６壁効
果”が付与されている。この壁効果が付与された平面を
もつ構造体は、例えば、Ｗ、Ｈｅ１ｆｒｉｅｈとＭ、５
ｃｈａｄｔのカナダ特許１０１０１３６号公報等に示さ
れている。このラビング法により壁効果を形成する方法
のほかに、基板の上にＳｉＯやＳｉＯ□を斜め蒸着して
形成した平面をもつ構造体を用い、この８１０又はＳｉ
ｎ、の−軸的異方性を有する平面が液晶分子を一方向に
優先して配向させる壁効果を有している。

この液晶を一方向に優先して配向させる壁効果が付与さ
れた平面をもつ構造体に前述の強誘電性液晶を接触させ
た場合には、強誘電性液晶が平面に付与された壁効果に
より優先的に一方向のみに配列されて、第３の準安定状
態又は一方向のみに強い安定状態に配向し、この結果第
３図に示す如き電界Ｅ又はＥ′を液晶に付与しても、閾
値を越える電界によって自由にそれぞれの方向に向きを
変えることができなくなるためこの液晶が電界による第
１の安定状態と第２の安定状態を形成することができな
くなる問題がある。この結果、電界に対する双安定性や
高速応答性を阻害することになり、場合によっては良好
なモノドメインの形成すらできなくなることがある。

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
は高速度のシャッタスピードを有する光学シャッター等
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、従来問題であったモノド
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光学変調素子およびそ
の製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、ラビング
法や斜め蒸着法などの配向制御法によるのではなく、一
対の基板間に複数の高分子液晶から作成した繊維を配向
制御部材として配列させることにより、液晶の双安定性
に基づく作ＭＪ％性との両立性の優れたモノドメイン構
造が得られることを見出した。

ここで用いている高分子液晶からτ［成した繊維は、繊
維長軸方向に強く配向した尚分子により構成されている
ものであｐｌこの配向性を有している繊維の表面性が液
晶を一方向に優先して配向させる壁効果を凋することお
よびこの壁効果を利用してモノドメインを形成すると壁
効果をゼする表向が大変に小さいので液晶の双安定性に
基づく１′ｌ＝励符性にほとんど影響を与えないことを
見い出したものである。

本発明の光学変調素子は、このような知見に基づくもの
であシ、より詳しくは一対の平行基板間に双安定性を有
する液晶を挾持させてなる光学変調素子において、前記
一対の平行基板の間にそれらの少なくとも一方と接する
形態で複数の高分子液晶から作成した繊維がほぼ一様に
離間して配置されており、高分子液晶から作成した繊維
の側壁は、繊維にそって双安定性を有する液晶分子を配
向させる壁効果を有していることを特徴とするものであ
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。

本発明で用いる双安定性を有する液晶は、強誘電性を有
するものであって、具体的にはカイラルスメクティック
Ｃ相（ＳｍＣ＊）又はＩＥＩ相（ＳｒｎＨ＊）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ＬＥＪＯＩＪ
１？ＮＡＬ　ＤＥ　ＰＩＩＹＳＩＱＵＥ　ＬＥＴＴＥＲ
Ｓ　’　３６（Ｌ−６９）１９７５、「Ｆｅｒｒｏｅｌ
ｅｃｔｒｉｃ　ＬｉｑｕｉｄＣｒｙａｔａｌｓ　Ｊ　ｉ
　”　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃａ　Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ″３６　（１１）　１９８０　［Ｓｕｂｍｉｃｒｏ　
５ｅｃｏｎｄ　Ｂ１−５ｔａｂｌｅＥｌｅｃｔｒｏｏｐ
ｔｉｃ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｉｎ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃ
ｒｙａｔａｌｓＪ　；”固体物理”Ｌ旦（１４１）１９
８１　ｒ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、ジ
ベンジリデン−Ｐ′−アミノ−２−メチルブチル　シン
ナメート（ＤＯＢＡＭＢＣ）　、ヘキシルオギシベンジ
リデンー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）−
ブテルレゾルシリデンー４′−オクチルアニリン（ＭＢ
ＲＡ８）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、磨製に応じて素子をヒーターが埋め込まれた
銅ブロック等により支持することができる。

第２図は、強誘電性液晶の動作説明のだめに、セルの例
を模式的に描いたものである。２１と、２１′は、Ｉｎ
、Ｏ，，５ｎＯ２ｈるいはＩ　Ｔｏ　（Ｉｎｄｉｕｍ−
Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ　）等の薄膜からなる透明電極で被
徨された基板（ガラス板）であり、その間に液晶分子層
２２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
２３が液晶分子を表わしており、この液晶分子２３はそ
の分子に直交した方向に双極子モーメン）　（Ｐ工）　
２４を有している。基板２１と２ｆ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２３のらせん構
造がほどけ、双極子モーメン）（Ｐ、）２４がすべて電
界方向に向くよう、液晶分子２３は配向方向を変えるこ
とができる。液晶分子２３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、従っ
て例えばガラス面の上下に互いにクロスニフルの偏光子
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。

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にしたがい、第
３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、その双極子モーメン）Ｐまた
はＰ′は上向き　（３４）又は下向き　（３４’）のど
ちらかの状態をとる。このようなセルに、第３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３１と３１′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３４又は下向き３４′と向きを変え、それに応じて液
晶分子は、第１の安定状態３３かあるいは第２の安定状
態３３′の何れか１万に配向する。

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３図によって更に説明すると、電界Ｅを
印加すると液晶分子は第１の安定状態３３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Ｅ′を印加すると、液晶分子は第２の安定状Ｍ３３
′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
って最も問題となるのは、先にも述べたように、Ｓｍ　
Ｃ＊相又はＳｍＨ＊を有する層が基板面に対して垂ｉμ
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か困難なことで
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１図（Ａ＋　−（Ｃ）は本発明の光学変調素子の一実
施例を示している。第１図人）は同実施例の斜視図であ
シ、第１図（Ｂｌはその側面め断面図、第１図ｆｃ１は
その正面の断面図である。但し第１図（５）においては
、液晶ならびに偏光子の図示は省略しである。

第１図ｆＡｌ　−（Ｃ）において、ガラス板又はプラス
チック板などからなる基板１０１の上に、・複数の電極
１０２からなる電極群（例えば走査電極群を構成）が、
所定のパターンにエツチング等により形成されている。

さらに、これら電極１０２を核って絶縁膜１０３が形成
され、さらにその上に電極１０２と交互に且つ並列する
位置関係で、ストライプ形状で高分子液晶性繊維よシな
るスペーサ郁拐１０４が複数配置されている。

絶縁膜１０３は、双安定性を有する液晶１０５０層に電
流が流れるのを防止する効果を有する。

この絶縁膜１０３は、例えば、−酸化硅素、二酸化硅素
、酸化アルミニウム、ジルコニア、フッ化マグネシウム
、酸化セリウム、フッ化セリウム、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、
ポリバラキシレリン、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、エリ
ア樹脂やアクリル樹脂などを用いて被膜形成することに
よって得ることができる。絶縁膜１０３は、液晶層に微
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
止できる利点をもイイしており、従って動作を繰り返し
行なっても液晶化合物を劣化させることがない。

スペーサ部材１０４としては、高分子物質の異方性溶液
（リオトロピック液晶）又は高分子物質の異方性情融液
（サーモトロピック液晶）として知られている高分子液
晶から繊維状に紡糸することによって作成した高配向性
繊維を用いることができ、この際に用いる高分子液晶と
してはネマチック相又はスメクデイツク相を有している
ものが好適である。この高分子液晶を用いて↑構成した
スペーサ部材１０４は、高度の配向状態を有しており、
これに接する双安定性を有する液晶は、スペーサ部材１
０４の側壁の壁効果によりその配向が制何されて、安定
なモノドメインを形成することができる。

この様な高配向性繊細を形成するために用いる高分子液
晶としては、例えば、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタル
アミド）の硫酸溶液またはポリ（ｐ−ベンズアミド）の
ジメチルアセトアミド浴液の液晶状態から紡糸した繊維
が代表的か繊維としてあけられる。その他には、ポリ（
アミド−ヒドラジド）およびポリヒドラジドの硫酸やフ
ロロ硫酸あるいはこれらの混合溶剤による液晶溶液、ボ
ＩＪ　（ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール）およ
びポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスナアゾール）のポリ
リン酸やメチルスルフォン酸などによる液晶溶液、ノく
ラーヒドロオキシ安息香酸、１．２−ビス（）くラーカ
ルボキシフエノオキシ）エタン、テレフタル酸および置
換または未置換のヒドロキノンから生成するポリエステ
ルの液晶性溶融液、ノ（ラーヒドロオキシ安息香酸、１
．２−ビス（〕くラーカルｉｔオキシフェノキシ）エタ
ン、テレフタル酸およびビスフェノールＡあるいはビス
フェノ−／Ｉ／Ａジアセテートから生成するポリエステ
ルの液晶性溶融液および下ＭＩ２一般式（１）または（
２）で表わされるポリエステルの液晶性溶融液などから
紡糸することによって得られる繊維があげられる。

一般式ｔＦ） 一般式（２） （式中　ｎ　＝　２〜１１の整数である）この様な繊維
をスペーサ部材１０４に用いることにより、繊維の高配
向性表面と接する液晶は繊維の配向方向にそって配向す
ること力五できるものである。

絶縁膜１０３（ならびに絶縁膜１０９）の膜厚は、その
材料のもつ電荷注入防止能力と、液晶層の厚さにも依存
するが、通常、５０λ〜５μ、好適には、５００λ〜５
０００人の範囲で設定される。一方、液晶層の層厚は、
液晶材料に特有な配向のし易さと素子として費求される
応答速度に依存するが、スペーサ部材１０４として用い
た高分子液晶から作成した繊維の直径によって決定され
、通常０．５μ〜１００μで、好適には１μ〜２０μの
６−範囲で設定される。又、スペーサ部材１０４のピッ
チ（間隔）としては、あまり大きすぎると液晶分子の均
一な配向性を阻害し、一方あまシ小さ過ぎると液晶光学
素子としての有効面積の減少を招く。このため、通常１
０μ〜２ｍｍ、好適には、５０〜７００μの範囲でピッ
チが設定される。

絶縁膜表面１０８は、これと接する液晶を一方向をとる
第３の準安定状態あるいは強い安定状態に配向させる優
位方向を有していないものであり、従ってスペーサ部材
１０４の側壁１０６と１０７は液晶の配向に対する壁効
果を有しているため、この側ａ１０６と１０７に接触す
る双安定性を有する液晶１０５は、下達する様に絶縁膜
１０３が液晶を優先して配向させる壁効果を有していな
いか、あるいは弱い壁効果のみを有しているので、基板
１０１に対して平行又は略平行方向、すなわちスペーサ
部材１０４である高分子液晶を用いて作成した繊維の繊
維長軸方向に沿って水平配向（ホモジニアス配向）され
ることになる。

従って、壁効果を有する側壁１０６と１０７がない時（
すなわち、周囲に壁効果の影響がない時）には、液晶を
ランダム方向に水平配向させる壁効果を有することがで
きる。この際、平面１０８には液晶を垂直に配向（ホメ
オトロピック配向）させる壁効果が付与されていないこ
とが望筐しい。父、この平面１０８は好ましくはアセト
ンなどにより洗浄した後、必要に応じてシランカップリ
ング剤や水平配向用界面活性剤などの水平配向剤で表面
処理されることができる。

不発明の光学変調素子は、前述の基板１０１と平行に１
ね合せたもう一方の基板１０９を備えておシ、この基板
１０９の上には複数の（信号）電極１１０からなる電極
群とその上に殻けた絶縁膜１１１が形成されている０複
数の信号電極１１０ともう一方の複数の走査電極１０２
は、マトリクス構造で配線されることができ又、これら
の電極は他の形状、例えば７セグメント構造の電極配線
で形成されていてもよい。又、基板１０９の上に設けた
絶縁膜１１１は、必ずしも必要となるものではないが、
液晶層に流れる電流の発生を防止する上で有効なもので
ある。

この絶縁膜１１１も、や昧り前述の絶縁膜１０３と同様
の物質によって被膜形成され、月つ絶縁膜１１１の子細
１１２も、やはりこの平面１１２に接する液晶を一方向
をとる第３の準安定状態あるいは強い安定状態に配向さ
せる優位方向を有しておらず、壁効果を有する側壁１０
６と１０７がない時（すなわち、周囲に壁効果の影響が
ない時）には、液晶をランダム方向に水平配向させる壁
効果を有する様にする。

又、絶縁膜１１１は、前述の絶縁膜１０３で用いた物２
１の中から選ぶことができ、絶縁膜１０３と同じ物質で
あっても、異なっていてもよい。絶縁膜１１１も、やけ
りアセトンなどで洗浄してから、対向配置する基板１０
１と重ね合せて一対の平行基板とすることができる。

又、本発明の光学変調素子は、一対の平行基板１０１と
１０９の両側、すなわち基板１０１と１０９を挾む一対
の偏光手段（偏光子１１３と検光子１１４）を用いるこ
とができる。偏光子１１３と検光子１１４としては、通
常の偏光板、偏光膜や偏光ビームスプリッタ−を用いる
ことができ、この際この偏光手段をクロスニコル状態又
はパラレルニコル状態で配置することが可能である０ 本発明の光学変調素子は、周辺がエポキシ系接看剤や低
融点ガラスで封止された一対の平行基板間に強誘電性液
晶を封入した後、イントロビック（ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ
）相にまで加熱された状態よリ、精密に温度コントロー
ルし乍ら除冷することによって得ることができる。代表
的な例として、除冷過程において１ｓｏｔｒｏｐｉｃ相
−）　ＳｍＡ相→ＳｍＣ”相という段階を経て相転移す
る化合物（例えばｄｅｃｙｌｏｘｙ−ｂｅｎｚｙｌ　１
ｄｅｎｅ−ｐ’　ａｍｉｎｏ　−２−ｍｅｔｈｙｌ　ｂ
ｕｔｙｌ　ｃｉｎｎａｍａｔｅ　：　ＤＯＢＡＭＢＣは
これに相当する）の場合１ａｏｔｒｏｐｉｃ相よ９８ｍ
Ａ相に転移するとき、壁効果を有する側壁をもつスペー
サ部Ｉの影響により、該側壁の面近傍より、液晶分子が
繊維長軸方向に沿って配夕１１するようにモノ、ドメイ
ンが生長していく。全体が、モノドメインとなった後、
さらに温度を下けて行くと、ＳｍＡよυ５ｒｎＣ“への
相転移がおこり、配向制御は終了することができる。こ
の状態で、液晶分子は、すべてスペーサ部材の側壁面に
平行に配向しているから、絶縁膜１０３の平面１０８に
対しては、佃内配向状悪であり、ＳｍＣ”相液晶の層は
、絶縁膜１０３の平面１０８および高分子液晶から作成
した繊維の長軸方向に対して垂直である。先に述べたよ
うに絶縁膜１０３および１１１の平面１０８および１１
２は面内に於て液晶分子に特定の方向優位性を与えるこ
とないため、素子として作動させた場合、双安定性′と
高速応答性は損われない。

第４図〜第６図は、本発明の光学変調素子の駆動例を示
している。

第４図は、中間に強誘電性液晶化合物が挾まれたマトリ
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、４−３は信号′亀＆群である。第５
図１１１とｌｂｌはそれぞれ選択された走査電極４２　
ｆｎｌ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　（ｎｌに与えられる電気１
８号を示し、第５図１１とｔｄｌはそれぞれ選択された
信号電極４３　（ＩＩに与えられる電気信号と選択され
ない（ｇ号′成極４３ｆｎ＋に与えられる電気信号を表
わす。第５図１ａｌ〜ｉｄ）それぞれ横軸が時間を、縦
軸が電圧を表す。

例えば、動画を表示するような場合には、走査電極群４
２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だめの閾値電圧をｖ
ｔｈ、とし、第２の安定状態を与えるための閾値電圧を
−ｖｔｈ、とすると、選択された走査電極４２　（ｍｌ
に与えられる電気信号は第４図ｔｄｌに示される如く位
相（時間）　ｔｘでは、■を、位相（時間）　ｔｚでは
一■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　ｆｎｌは、第５図１１１に示す如くアー
ス状態となっており、電気信号０である。一方、選択さ
れた信号電極４３　ｉｍｌに与えられる電気イ亘号は第
５図１１１に示される如く■であシ、又選択されない信
号電極４３　ｆｔ＝１に与えられる電気信号は第５図１
１１に示される如＜−Ｖである。以上に於て、電圧値Ｖ
は ■〈■ｔｈｌ〈２■と−Ｖ　＞　−Ｖｔｈ、　＞　２　
Ｖ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
６図に示す。第６図ｆａｔ〜ｌｄｌはそれぞれ第４図中
の画素Ａ、Ｂ、ＣとＤは対応している。

すなわち、第６図により明らかな如く、選択された走査
線上にある画素人では位相ｔ、に於て閾値Ｖｔｈ＋を越
える電圧２■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１．で閾値−Ｖｔｈｚを越える電圧
−２Ｖが印加される。従って、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ｔよない
。

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＋■又は
−■であって、いずれも閾値電圧を越えない。従って、
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伯彊の誉き込みが行われ、−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。従って、走査電極数が増え
ても、実質的なチューティ比はかわらず、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
■の値及び位相（ｔｌ十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〜２　ｍ５ｅｃの
範囲で用いられる。従って、この場合では選択された走
査電極に与えられる電気（ｇ号が第１の安定状態（光信
号に変換されたと＠「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。

第７図は、本発明の別の好ましい具体例を示している。

第７図に示す動画表示用液晶光示素子は、第１図に示す
液晶セルフ１が配置されている。この液晶セルの両側に
は直線偏光子７３と７４がクロスニコルの状態で配置さ
れ、又直線偏光子７４の背後には（不図示の）反射体（
アルミニウム蒸着膜又は乱反射体−梨地面をもつアルミ
ニウム蒸Ｍ膜）を配置することができる。

これらの構成をもつ液晶セルは、ネサコート７６を設け
た１対のカラス７５の間にサンドイッチされ、加熱電源
７７によってネサコート７６に電流を流すことにより、
液晶セルフ１の温度コントロールを可能にすることがで
きる。この際、液晶セルフ１は、走査信号源７８と情報
信号源７９に印加された（ｇ号によって良好に動作する
ことができる。尚、図中７２はスペーサ部材を表わして
いる。

以下、本発明を実施例に従って説明する。

実施例Ｉ Ｉ　Ｔ　Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ　−０ｘｉｄｅ　）
によって、ストライプ状にパターン電極が形成されたガ
ラス基板を、不揮発分Ｕ度６．　Ｏｗｔ％に調整したポ
リイミド形成溶液（日立化成工業■製のｒＰＩＱＪ）中
に浸け、引き上けた後、１２０”０の温度で３０分間、
２００°０の温度で６０分間さらに３５０℃の温度で３
０分間の加熱により硬化全行ない４０００λの絶縁層を
形成したＯ 次いで、この基板上にポリ（）（ラーフエーレンテレフ
タルアミド）の硫酸溶液からなる高分子液晶を紡糸して
作成した繊度０．５６デニールの繊維をピッチ間隙６０
ミクロンでストライプ状に配置させ、上ｉ己と同様にし
て絶縁層を形成した基板とストライプ状電極が直交する
様にセル組みし、ＤＯＢＡＭＢＣを１ａｏｔｒｏｐｉｅ
相になるまで加熱して、上記セルに封入した０セルの温
度を除々に冷却し、モノドメイン液晶素子を作製した。

尚、前述の”ＰＩＱ″はポリイミドイソイン１゛ロキナ
ゾリンジオンを表わしている。

実施例２ ＩＴＯによってストライプ状にパターン電極が形成され
たカラス基板上に以下の如くにして二酸化ケイ素膜を形
成した。

電子ビーム蒸着装置内に基板と二酸化ケイ素固形物をセ
ットし、ｌＸ１０Ｔｏｒｒ以下になるよう真空びきをし
た。次に加速電圧１０ＫＶ、フィラメント電流１１０ｍ
Ａの条件で、電子ビームによって二酸化ケイ素固形物を
溶融・蒸発せしめ、約１０分間で３０００λの二酸化ケ
イ素膜を形成した○ さらに、この基板をアセトンで洗浄乾燥させ、シランカ
ッブリング剤（信越化学工業■製ＫＢＭ−４０３）０．
５％トルエン溶液中に授け、引き上げた後、加熱乾燥し
た０ 次いで、この基板上にポリ（）＜ラーベンズアミド）の
ジメチルアセトアミド溶液からなる高分子液晶を紡糸し
て作成した繊度０，４８デニールの繊維をピッチ間隙１
００ミクロンでストライプ状に配置させた。

以下実施例１と同様にしでモノドメイン液晶素子を作製
した。

実施例３ 実施例１において作製した基板上に／くラーアセトギシ
安息香酸（１１６重前部）、１，２−ビス（ハラ−カル
ボオキシフェノオキシ）エタン（４９重虻部）、テレフ
タルＩＲ（２７重蓋部）とビスフェノールＡジアセテー
ト（１００３ｆｉ“置部）より得たポリエステルの約３
２０℃での異方性浴融液からなる高分子液晶紡糸した繊
度０．４３テニールの繊維を上記基板上にピッチ間隙１
００ミクロンでストライプ状に配置させ、以下実施例１
と同様にして、モノドメイン液晶素子を作製した。

実施例１〜３で作製した液晶表示素子の走査電極と信号
電極にそれぞれ信号を印加したところ、良好な動作表示
が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ｎは本発明の光学変調素子の斜視図で、Ｊ１図
ＦＢ＋はその側面を示す断面図で、第１図（Ｃ）はその
正面を示す断面図である。第２図および第３図は、本発
明の光学変調素子を模式的に示す斜視図である。第４図
は、不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５図＋ａ＋〜ｌｄｌは、本発明の
光学変調素子を駆動するだめの信号を示す説明図である
。第６図＋ａ＋〜ｌｄｌは、各画素に印加される′酸比
波形を示す説明図である。第７図は、本発明の別の具体
しＩＪを示す断面図である。 １０１．１０９・・・基板 １０２．１１０・電極 １０３．１１１・・絶縁膜 １０４・・スペーサ部材 １０５　・双安定性を有する液晶 １０６．１０７・・・スペーサＭｕの側壁１０８．１１
２・・絶縁膜の平面 １１３．１１４・偏光手段・ 出願人　ギヤノン株式会社 第　１　１≧’５（Ｂつ １０ も１図（Ｃ）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）　一対の平行基板間に双安定性を有する液晶を挟
   持させてなる光学変調素子において、前ｇＱ一対の平行
   基板の間に高分子液晶から作成した配向制御部材が配置
   されていることを特徴とする光学変調素子。
2. （２）　前記配向制御部材が繊維状に形成され、それが
   複数配置されている特許請求の範囲第１現記載の光学変
   調素子。
3. （３）　前記配向制御部材が前記一対の平行基板間のス
   ペーサ部材として機能する特許請求の範囲第１駒又は第
   ２項ｌピ載の光学変調素子。
4. （４）　前記配向制御部材が双安定性を有する液晶を一
   対の平行基板に対して平行又は略平杓方向に優先して一
   方向に配向させる壁効果を准する特許請求の範囲第１項
   、第２項又は第３項記載の光学変調素子。
5. （５）　前記配向制御部材が一対の平行基板の間でスト
   ライプ形状で配置されている特許請求の範囲第１項、第
   ２項、第３項又は第４項記載の光学変調素子。
6. （６）　前記双安定性を有する液晶が強誘電性液晶であ
   る特許請求の範囲第１項記載の光学変調素子。
7. （７）　前記強誘電性液晶がカイラルスメクティック相
   を有する液晶である特許請求の範囲第６項記載の光学変
   調素子。
8. （８）　前記カイラルスメクテイック相を壱する液晶が
   Ｃ４ｔｌ又は）Ｉ相を有する液晶であるｌゆ許請求の範
   囲第７項ａｄ載の光学変調素子。
9. （９）　前記力イラルスメクティソク相を有する液晶が
   らぜん構造を形成していない液晶相である特許請求の範
   囲第７項記載の光学変調素子。 Ｑｌ　前記Ｃ相又はＨ相を有するカイラルスメクテイツ
   ク液晶がらせん構造を形成していない液晶相である特許
   請求の範囲第８項記載の光学変調素子。