【事件の表示】
　特許第２９２１５７７号「液晶装置」の請求項１ないし１３に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第２９２１５７７号の請求項１ないし１１に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　本件特許第2921577号の請求項1〜13に係る発明は、平成2年2月21日に特許出願され、平成11年4月30日に設定登録がなされ、特許異議の申立がなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成12年2月25日に訂正請求がなされ、訂正拒絶理由通知がなされ、その指定期間内である平成12年10月10日に意見書が提出され、更に、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成12年10月30日に訂正請求がなされたものである。
２．訂正の適否について
　ア．訂正の内容
　（ｉ）特許請求の範囲請求項１、６及び１３の「を生じるカイラルスメチック液晶」を「を生じ、ＤＣ印加電圧と透過率特性との関係におけるＤＣ印加電圧増加時のＤＣ印加電圧に対する透過率が中間調であるカイラルスメクチック液晶」と訂正する。
　（ｉｉ）特許請求の範囲請求項２及び７を削除するとともに、他の請求項番号及び引用請求項番号を順次繰り上げる。
　（ｉｉｉ）明細書第８頁１３行〜第９頁３行を以下の通りに訂正する。
「上記目的を達成するため本発明の液晶装置は、対向する一組の基板、この一組の基板に配置され、電圧無印加時には、単一の安定配向状態を生じ、ＤＣ電圧の電圧印加時には、該ＤＣ電圧の極性に応じて、液晶分子軸を一方の一方向に配向させた第１の配向状態と、液晶分子軸を他方の一方向に配向させた第２の配向状態を生じ、ＤＣ印加電圧と透過率特性との関係におけるＤＣ印加電圧増加時のＤＣ印加電圧に対する透過率が中間調であるカイラルスメクチック液晶、及び複数の行及び列に沿った画素を区画するための電極を有する液晶素子、前記画素毎に、前記電極を通して、電圧を印加して駆動するためのアクティブ素子、並びに、前記アクティブ素子がオン状態の時に、該オン状態に対応する画素の電圧印加状態を無電界状態、一方極性ＤＣ電圧印加状態及び他方極性ＤＣ電圧印加状態のうちの一つに選択する電圧印加手段を有する。」
　イ．訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　訂正事項（ｉ）について
「カイラルスメクチック液晶」を限定する「ＤＣ印加電圧と透過率特性との関係におけるＤＣ印加電圧増加時のＤＣ印加電圧に対する透過率が中間調である」ことは、本件特許明細書第11頁3〜9行、同第14頁下から2行〜第15頁13行及び同第17頁16〜18行の記載から直接的かつ一義的に導き出せる事項である。
　訂正事項（ｉｉ）について
　請求項2及び7を削除するものである。
　訂正事項（ｉｉｉ）について
　訂正事項（ｉ）と整合を図るものである。
　したがって、上記訂正事項（ｉ）〜（ｉｉｉ）は、特許請求の範囲の減縮及び明りょうでない記載の釈明に該当し、新規事項の追加に該当せず、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
　ウ．むすび
　以上のとおり、上記訂正請求は、特許法第120条の4第2項及び同条第3項で準用する第126条第2〜3項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
３．特許異議申立について
　ア．本件発明
　訂正後の本件特許明細書の特許請求の範囲の請求項1〜11に係る発明（以下、本件発明1〜11という。）は次のとおりのものである。
「（１）対向する一組の基板、この一組の基板に配置され、電圧無印加時には、単一の安定配向状態を生じ、ＤＣ電圧の電圧印加時には、該ＤＣ電圧の極性に応じて、液晶分子軸を一方の一方向に配向させた第１の配向状態と、液晶分子軸を他方の一方向に配向させた第２の配向状態を生じ、ＤＣ印加電圧と透過率特性との関係におけるＤＣ印加電圧増加時のＤＣ印加電圧に対する透過率が中間調であるカイラルスメクチック液晶、及び複数の行及び列に沿った画素を区画するための電極を有する液晶素子、前記画素毎に、前記電極を通して、電圧を印加して駆動するためのアクティブ素子、並びに、前記アクティブ素子がオン状態の時に、該オン状態に対応する画素の電圧印加状態を無電界状態、一方極性ＤＣ電圧印加状態及び他方極性ＤＣ電圧印加状態のうちの一つに選択する電圧印加手段を有する液晶装置。
（２）前記無電界状態は、電圧ゼロの状態である請求項１記載の液晶装置。
（３）前記液晶素子は、カイラルスメクチック液晶が単一の安定配向状態を生じた時に、黒状態の画素を生じさせる偏光手段を有する請求項１記載の液晶装置。
（４）前記無電界状態及びＤＣ電圧印加状態は、予めリセットされることなく形成された状態である請求項１記載の液晶装置。
（５）対向する一組の基板、この一組の基板に配置され、電圧無印加時には、単一の安定配向状態を生じ、ＤＣ電圧の電圧印加時には、該ＤＣ電圧の極性に応じて、液晶分子軸を一方の一方向に配向させた第１の配向状態と、液晶分子軸を他方の一方向に配向させた第２の配向状態を生じ、ＤＣ印加電圧と透過率特性との関係におけるＤＣ印加電圧増加時のＤＣ印加電圧に対する透過率が中間調であるカイラルスメクチック液晶、及び複数の行及び列に沿った画素を区画するための電極及び該画素への情報信号を入力させる情報信号入力線を有する液晶素子、前記画素毎に、前記電極を通して、電圧を印加して駆動するための薄膜トランジスタ素子、並びに、前記薄膜トランジスタ素子のゲートをオン状態に設定し、該ゲート・オンによってオン状態とした画素の電圧印加状態を無電界状態、一方極性ＤＣ電圧印加状態及び他方極性ＤＣ電圧印加状態のうちの一つに選択した電圧印加状態に設定し、前記薄膜トランジスタ素子のゲートをオフ状態に設定する電圧印加手段を有する液晶装置。
（６）前記無電界状態は、電圧ゼロの状態である請求項５記載の液晶装置。
（７）前記液晶素子は、カイラルスメクチック液晶が単一の安定配向状態を生じた時に、黒状態の画素を生じさせる偏光手段を有する請求項５記載の液晶装置。
（８）前記薄膜トランジスタが低インピーダンスになっている期間は、前記情報信号の電圧が接地電位となっている請求項５の液晶装置。
（９）前記薄膜トランジスタが低インピーダンスになっている期間は、前記情報信号の電圧が両極性となっている請求項５の液晶装置。
（１０）前記無電界状態及びＤＣ電圧印加状態は、予めリセットされることなく形成された状態である請求項６記載の液晶装置。
（１１）対向する一組の基板であって、互いに相違した配向処理を施してなる一組の基板、この一組の基板に配置され、電圧無印加時には、単一の安定配向状態を生じ、一方極性ＤＣ電圧の電圧印加時には、液晶分子軸を一方の一方向に配向させた第１の配向状態を生じ、他方極性ＤＣ電圧の電圧印加時には、液晶分子軸を他方の一方向に配向させた第２の配向状態を生じ、ＤＣ印加電圧と透過率特性との関係におけるＤＣ印加電圧増加時のＤＣ印加電圧に対する透過率が中間調であるカイラルスメクチック液晶、及び複数の行及び列に沿った画素を区画するための電極を有する液晶素子、前記画素毎に、前記電極を通して、電圧を印加して駆動するためのアクティブ素子、並びに、前記アクティブ素子がオン状態の時に、該オン状態に対応する画素の電圧印加状態を無電界状態、一方極性ＤＣ電圧印加状態及び他方極性ＤＣ電圧印加状態のうちの一つに選択する電圧印加手段を有する液晶装置。」
　イ．異議申立の理由の概要
　異議申立人 シャープ株式会社は、証拠として甲第1〜4号証を提出し、本件発明1〜11は、特許法第29条第2項の規定及び同法第36条第4項の規定に違反して特許されたものであるから、それらの特許は取り消されるべき旨主張している。
　ウ．異議申立人が提出した甲各号証に記載の発明
　甲第1号証（特開昭62-182719号公報）には以下の事項が記載されている。
「一対の電極を有する基板間に強誘電性液晶を狭持したセルと、少なくとも一枚の偏光板と両電極間に電圧を印加する手段とを有する強誘電性液晶光シャッターにおいて、電圧無印加時にその液晶分子の配列方向が基板にほぼ平行であり、一方向に配列した単安定状態を示し、かつ一方の極性の電圧のみにより液晶分子の配向状態が変化するようにされ」（第2頁左下欄第6行〜第14行）
「配向制御膜の組合せとしては、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル等の有機高分子膜、SiO2、Al2O3、SiZrO4等の無機酸化物膜、シランカップリング剤で表面処理されたガラス基板等から選ばれた2種を用いてラビング処理することが好ましい。」（第3頁右下欄第12行〜第18行）
「第3図(a)、(b)は、本発明の分子の配向方向と、偏光板の偏光方向および電気光学効果を説明する説明図であり、基板(1a)側から見た状態を示す。電界無印加時には(a)の状態にあり、分子長軸方向と偏光軸(9a,9b)が互いに平行もしくは直交しており透過率は小さくなる。」（第4頁右下欄第17行〜第5頁左上欄第2行）
「この外、基板下にTFT、ダイオード、MIM素子等を形成して能動素子基板としたり、カラーフィルターを併用したり、液晶等を2層以上にしてもよく、種々の応用が可能なものである。」（第5頁右上欄第13行〜第17行）
　甲第2号証（「フラットパネルディスプレイ」1990、p.114-115　日経BP社1989年11月1日発行）には以下の事項が記載されている。
「これに対して、3端子素子の代表であるTFT型は、データ信号と独立に、ゲート電極によってスイッチングするため、表示画素電極に正確なデータ信号を伝えられ、キメ細かい中間調の制御が可能である。」（第114頁中欄第2行〜第7行）
「表示画素電極に書き込んだデータ電圧は、対向電極との間に挟まれた液晶層をキャパシタとして次の表示内容が書き込まれるまで（リフレッシュされるまで）保持される。・・・省略・・・したがって、3端子素子によるアクティブ・マトリクス駆動は正確なデータ信号を表示画素電極に印加するのに適しており、微妙な中間調の表現を必要とする映像表示（テレビ）に向く。」（第115頁左欄第11行〜中欄第15行）
　甲第3号証（特開昭59-137925号公報）には以下の事項が記載されている。
「本発明で用いる液晶ライトバルブは強誘電性スメクチック液晶を使用した液晶パネルを用い電界印加により動作させている。この方式の詳細は・・・省略・・・従ってマルチプレックス駆動する事ができない。この為駆動回路はライトバルブの数だけ必要となる。印字装置への応用・・・本発明はこのような問題を駆動回路をTFTにより液晶パネル面上に作る事により解決したものである。」（第2頁左上欄第4行〜同頁右上欄第9行）
　甲第4号証（特開昭61-273523号公報）には以下の事項が記載されている。
第2頁の表1及び2には、強誘電液晶とアクティブ素子（TFT）とを組み合わせてメモリ機能を得ることが記載されている。
　エ．対比・判断
　(1)特許法第29条第2項の規定違反について
　本件発明1〜11の「ＤＣ印加電圧と透過率特性との関係におけるＤＣ印加電圧増加時のＤＣ印加電圧に対する透過率が中間調であるカイラルスメクチック液晶」を使用することは、甲第1〜4号証の何れにも記載も示唆もされておらず、当業者に周知又は自明の事項でもない。
　そして、本件発明1〜11は、「ＤＣ印加電圧と透過率特性との関係におけるＤＣ印加電圧増加時のＤＣ印加電圧に対する透過率が中間調であるカイラルスメクチック液晶」を使用することにより、応答速度を十分に速くすることができるという作用効果を呈するものである。
　したがって、本件発明1〜11は、甲各号証に記載の発明に基づいて当業者が容易に発明することができたものとすることができないから、特許法第29条第2項に違反して特許されたものとすることができない。
　(2)特許法第36条第4項の規定違反について
　願書に最初に添付した明細書及び図面の実施例1における「電圧なし又は負の時に黒状態が得られる。次に正電圧をかけると、その電圧に応じて破線で示す任意の位置まで液晶分子がスムースに動き」との記載、及び、その実施例2における「本例では、安定な配向状態はツイスト配向であり、偏光子を第5図と同様に配置した時、負電圧を印加するとより反時計方向に分子が移動する。それを除いて他の諸特性は実施例1と同様に、DC電界で黒ツイスト状態から白状態まで連続的に変化することがわかった。」との記載からして、「電圧無印加時には、単一の安定配向状態を生じ、ＤＣ電圧の電圧印加時には、該ＤＣ電圧の極性に応じて、液晶分子軸を一方の一方向に配向させた第１の配向状態と、液晶分子軸を他方の一方向に配向させた第２の配向状態を生じる」との記載の「一方」又は「他方」は印加電圧の正又は負に対応した液晶分子の電圧無印加時の安定配向状態からの配向方向を、そして、「一方向に配向」は印加電圧の大きさを、それぞれ意味することは当業者に明らかである。
　したがって、本件発明1〜11は、当業者が容易にその実施をすることができる程度に記載されていないとすることができないから、特許法第36条第4項の規定に違反して特許されたものとすることができない。
　オ．むすび
  以上のとおりであるから、異議申立の理由及び証拠によっては、本件発明1〜11についての特許を取り消すことができない。
　また、他に本件発明1〜11についての特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１２年１１月１３日（２０００．１１．１３）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
　（ｉ）特許請求の範囲請求項１、６及び１３の「を生じるカイラルスメチック液晶」を「を生じ、ＤＣ印加電圧と透過率特性との関係におけるＤＣ印加電圧増加時のＤＣ印加電圧に対する透過率が中間調であるカイラルスメクチック液晶」と訂正する。
　（ｉｉ）特許請求の範囲請求項２及び７を削除するとともに、他の請求項番号及び引用請求項番号を順次繰り上げる。
　（ｉｉｉ）明細書第８頁１３行〜第９頁３行を以下の通りに訂正する。
「上記目的を達成するため本発明の液晶装置は、対向する一組の基板、この一組の基板に配置され、電圧無印加時には、単一の安定配向状態を生じ、ＤＣ電圧の電圧印加時には、該ＤＣ電圧の極性に応じて、液晶分子軸を一方の一方向に配向させた第１の配向状態と、液晶分子軸を他方の一方向に配向させた第２の配向状態を生じ、ＤＣ印加電圧と透過率特性との関係におけるＤＣ印加電圧増加時のＤＣ印加電圧に対する透過率が中間調であるカイラルスメクチック液晶、及び複数の行及び列に沿った画素を区画するための電極を有する液晶素子、前記画素毎に、前記電極を通して、電圧を印加して駆動するためのアクティブ素子、並びに、前記アクティブ素子がオン状態の時に、該オン状態に対応する画素の電圧印加状態を無電界状態、一方極性ＤＣ電圧印加状態及び他方極性ＤＣ電圧印加状態のうちの一つに選択する電圧印加手段を有する。
　そして、ＤＣ電圧印加により、強誘電性液」
（５４）【発明の名称】
液晶装置
（５７）【特許請求の範囲】
（１）対向する一組の基板、この一組の基板に配置され、電圧無印加時には、単一の安定配向状態を生じ、ＤＣ電圧の電圧印加時には、該ＤＣ電圧の極性に応じて、液晶分子軸を一方の一方向に配向させた第１の配向状態と、液晶分子軸を他方の一方向に配向させた第２の配向状態を生じ
、ＤＣ印加電圧と透過率特性との関係におけるＤＣ印加電圧増加時のＤＣ印加電圧に対する透過率が中間調である
（２）前記無電界状態は、電圧ゼロの状態である請求項１記載の液晶装置。
（３）前記液晶素子は、カイラルスメクチック液晶が単一の安定配向状態を生じた時に、黒状態の画素を生じさせる偏光手段を有する請求項１記載の液晶装置。
（４）前記無電界状態及びＤＣ電圧印加状態は、予めリセットされることなく形成された状態である請求項１記載の液晶装置。
（５）対向する一組の基板、この一組の基板に配置され、電圧無印加時には、単一の安定配向状態を生じ、ＤＣ電圧の電圧印加時には、該ＤＣ電圧の極性に応じて、液晶分子軸を一方の一方向に配向させた第１の配向状態と、液晶分子軸を他方の一方向に配向させた第２の配向状態を生じ
、ＤＣ印加電圧と透過率特性との関係におけるＤＣ印加電圧増加時のＤＣ印加電圧に対する透過率が中間調である
（６）前記無電界状態は、電圧ゼロの状態である請求項５記載の液晶装置。
（７）前記液晶素子は、カイラルスメクチック液晶が単一の安定配向状態を生じた時に、黒状態の画素を生じさせる偏光手段を有する請求項５記載の液晶装置。
（８）前記薄膜トランジスタが低インピーダンスになっている期間は、前記情報信号の電圧が接地電位となっている請求項５の液晶装置。
（９）前記薄膜トランジスタが低インピーダンスになっている期間は、前記情報信号の電圧が両極性となっている請求項５の液晶装置。
（１０）前記無電界状態及びＤＣ電圧印加状態は、予めリセットされることなく形成された状態である請求項６記載の液晶装置。
（１１）対向する一組の基板であって、互いに相違した配向処理を施してなる一組の基板、この一組の基板に配置され、電圧無印加時には、単一の安定配向状態を生じ、一方極性ＤＣ電圧の電圧印加時には、液晶分子軸を一方の一方向に配向させた第１の配向状態を生じ、他方極性ＤＣ電圧の電圧印加時には、液晶分子軸を他方の一方向に配向させた第２の配向状態を生じ
、ＤＣ印加電圧と透過率特性との関係におけるＤＣ印加電圧増加時のＤＣ印加電圧に対する透過率が中間調である
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
　本発明は、高速応答でかつ無限階調が可能な液晶装置に関し、特に液晶テレビやアナログ液晶シャッターアレーに適用可能なものに関する。
［従来技術および発明が解決しようとする課題］　液晶テレビに関する技術では、従来、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略す）とツイステッドネマチック（以下、ＴＮと略す）方式を組合せたＴＦＴ／ＴＮ方式が主流であり、これに関する特許出願も非常に多い。この理由としては、
　▲１▼この方式の駆動条件がＴＶ信号とのマッチング性が良く、全温度範囲にて、３０Ｈｚ又は６０Ｈｚ駆動が可能である、
　▲２▼駆動電圧に対する液晶セルの透過率特性（Ｖ−Ｔ特性）が比較的なだらかなために、テレビに必須な中間調表示が容易である、という利点を有することが挙げられる。
　一方、ＴＮ方式の応答速度、特に立上り速度ｔＯＮについては次の関係がある。
　ここで、Δε：誘電率異方性，ＶＯＰ：印加電圧η：粘性係数，Ｖｔｈ：閾値電圧
　したがって、立上り速度ｔＯＮは、印加電圧ＶＯＰによって大きく変化し、低電圧の時はより遅くなることが容易に推察できる。しかるに、ＴＦＴ／ＴＮ方式では、中間調を得るために低電圧領域を用いるため、必然的に応答速度が遅くなるという欠点を持っている。例えば、低粘性液晶組成物であるＺＬＩ−１９５７／５（Ｅ．メルク社製）のケースを表１に示す。
　特にテレビの場合、本来ならば１フレーム３３ｍＳ又は１７ｍＳ以内で所望の画像が出ることが要求されるが、表１で示されるように、特に中間調を得る電圧では数フレーム〜１０フレーム分の時間を要している。よってこの分だけ、肉眼での画像の切替わりが遅く感じられ、あるいは色再限の追随性が悪くなることなどが視感上問題となっていた。またＴＮ方式に関しては、応答速度を改善するのに、液晶材料の粘性係数を下げることや、セルギャップを小さくすることが有効である。しかし、いずれも種々の制約の中で表１程度のレベルが現実上、応答速度の下限であると思われるため、ＴＦＴ／ＴＮ方式で応答速度を改善できる可能性は小さいと考えられている。
　一方、液晶シャッターアレーに関しては、処理枚数増大の要請から同様に高速応答が要求されている。このため、応答速度が数ミリ秒（ｍＳ）以下の二周波駆動方式が既に実用化されており、また双安定性強誘電性液晶をＴＦＴ駆動したものもいくつか試作発表されている。しかしながら、前者は高周波駆動と低周波駆動間の切替えで、また後者はＦＬＣの２つの安定状態のみを使って、オン・オフさせているために、いずれも中間調が出せないという欠点があった。よって近年アナログ液晶シャッターが望まれているが、これら２方式では原理上対処するのがむずかしい状況であった。
　他方、ＴＦＴ／ＦＬＣの組合せによって中間調を得る試みとして、フィリップス（Ｐｈｉｌｉｐｓ）社によって提案された、画素電極へ注入する電荷量をコントロールすることによりドメイン反転する面積を変化させるというドメイン変調方式がある（特開昭６３−２４９８９７）。しかし、この方式では双安定ＦＬＣを使用しているため、必ず黒リセット処置が必須であり、特にテレビ駆動の場合、信号処理が繁雑になるという点や、微少画素になった時、白に反転した最少ドメインサイズの大きさによって使える階調レベルが決まってしまうという欠点を有していた。
　さらにＴＦＴ／ＦＬＣ方式による別な試みとして、ら旋ピッチを持ったＦＬＣを用い、ら旋を巻いた散乱状態と電圧印加による透明状態をスイッチングさせるという方式も提案されている（Ｐ．１７４，Ｊａｐａｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ　’８９（１９８９））。しかしこの方法も、ら旋を巻く時とほどく時の電圧が異なるために、Ｖ−Ｔ特性にヒステリシスが生じるという欠点が存在し、将来のＥＤ−ＴＶ又はＨＤ−ＴＶに使用するには原理上問題があると考えられている。
　よって以上の背景から本発明の目的は、中間調を示す様な小さな駆動電圧であってもテレビ放送のレートでも十分な応答速度、例えば数ｍＳｅｃ以下を達成するとともに、完壁な無限階調を達成した新規な液晶ライトバルブ装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
　上記目的を達成するため本発明の液晶装置は、対向する一組の基板、この一組の基板に配置され、電圧無印加時には、単一の安定配向状態を生じ、ＤＣ電圧の電圧印加時には、該ＤＣ電圧の極性に応じて、液晶分子軸を方の一方向に配向させた第１の配向状態と、液晶分子軸を他方の一方向に配向させた第２の配向状態を生じ、ＤＣ印加電圧と透過率特性との関係におけるＤＣ印加電圧増加時のＤＣ印加電圧に対する透過率が中間調であるカイラルスメクチック液晶、及び複数の行及び列に沿った画素を区画するための電極を有する液晶素子、前記画素毎に、前記電極を通して、電圧を印加して駆動するためのアクティブ素子、並びに、前記アクティブ素子がオン状態の時に、該オン状態に対応する画素の電圧印加状態を無電界状態、一方極性ＤＣ電圧印加状態及び他方極性ＤＣ電圧印加状態のうちの一つに選択する電圧印加手段を有する。
　そして、ＤＣ電圧印加により、強誘電性液晶の分子軸方向を、アクティブ素子からの電圧の大きさに応じて一義的に変化させ、偏光子を介して、任意の中間調表示を行なうようにしている。　強誘電性液晶の電圧無印加時の安定な配向状態は、例えばユニホーム配向である。このような配向状態は、通常、強誘電性液晶に対する配向処理方法を対向基板間で異ならせることによって実現される。
　強誘電性液晶の組成物の冷却過程での相系列は、例えば
のようである。
　強誘電性液晶の安定な配向状態の他の例としては、ツイスト配向が上げられる。
　強誘電性液晶と偏光子との関係は、例えば、その安定な配向状態において画素が黒になるような関係である。
　アクティブ素子としては例えば、薄膜トランジスタを用いることができる。
　電圧印加手段は、例えば、接地電位と正又は負いずれか一方の電位を用いて強誘電性液晶を駆動する。そして、例えば薄膜トランジスタが低インピーダンスになっている時間内の一部の期間は、情報信号電圧が接地電位になり、あるいは極性が変化する。
［作用］
　本来、クラーク及びラガウォールらによって提案された表面安定化ＦＬＣ素子（ＳＳＦＬＣ素子と略す、特開昭５６−１０７２１６又はＵＳＰ４，３６７，９２４参照）は安定な配向状態が２状態ある双安定なＦＬＣ素子である。そして、この双安定ＦＬＣセルでは電圧印加によって反対の状態に反転してしまうために、中間段階での表示は前述のフィリップス社の例の様なドメイン階調方式を除いて不可能であった。
　しかしながら、本発明者は、例えば上下基板を非対称な配向処理を施すことによって単安定モノドメインＦＬＣセルが得られ、そして、このセルに自発分極のダイポールが反転する様にＤＣ電圧をかけると、その電圧によって分子軸が一定の位置まで回転するという現象を発見した。これによれば、分子軸の回転の過程でドメインの反転は全く起こらないため、完全な中間調を得る事が可能である。ただし、単安定では書込みパルスが終るとすぐに元の状態に戻ってしまうため、そのままでは実際のパネルで絵を出す事は不可能であるため、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の様なアクティブ型スイッチング素子と組合せることによって、ある時間適当なＤＣ電界を創生し、所望の画像が得られる。
　すなわち、本発明は安定な配向状態が１つしか存在しない強誘電性液晶素子（以下、これを単安定ＦＬＣ素子という）に、所定の電圧が印加されるとＦＬＣ分子の分子軸が第４図に示す如くその電圧に応じて変化し、電圧が除去されると、自らの配向力によって元の安定状態に戻るという新しい原理に基づいている。
［実施例］
　以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
実施例１
　第１図は、本発明の一実施例に係る液晶ライトバルブ装置の液晶セルの断面図である。この液晶セルにおいては、透明導電膜１１を備えた液晶用ガラス基板１０に、上下電極間のショート防止のために６００Åの厚さの五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）膜１２がＲＦスパッタ法で形成され、更にポリイミド（例えば日産化学（株）製ＳＥ−１００（商品名））を厚さが約５０Åとなるようにスピンナー塗布し、焼成することにより配向膜１３が形成されている。配向膜１３には、焼成後、常法に従いラビング処理を施してある。
　他方の基板２２上には、ゲート電極１７、ゲート絶縁膜１８、ソース電極２０、ドレイン電極２１及びａ−Ｓｉ半導体層１９より成る薄膜トランジスタと、これに接続された表示用電極１６が配置されている。そしてこの上に、トランジスタ部のチャネル保護の目的で五酸化タンタル膜１５を配し、更にこの上にポリイミド（日立化成（株）ＬＱ−１８０２）を厚さが約５０Åとなるようにスピンナーにて塗布し、焼成することによって液晶用配向膜１４を形成してある。液晶用配向膜１４には、焼成後、常法にてラビング処理を施してある。セルギャップは粒径約１．７μｍのスペーサー２３を配して保持している。
　第２図は、この液晶セル（表示パネル）２５を用いた本実施例の液晶ライトバルブ装置の平面図である。ここで、Ｓ１〜Ｓｎは映像信号サンプルホールド回路２６からのソース線、Ｇ１〜Ｇｎは垂直走査回路２７からのゲート線である。
　液晶セル２５には、Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製強誘電性液晶ＺＬＩ−４１３９を、アイソトロピック（Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ）を示す温度で真空注入し、約１時間かけて室温に戻すことにより配置してある。
　この液晶の物性値は以下の通りである（カタログより）。
　このように配置された液晶の配向性は良く、ＴＦＴを持たないテストセルでの特性は、完全に単安定であることが確認されている。つまり、第３図に示すように、単発のパルス電圧３１の印加に対し、光学応答３２は十分に明るくなるが、パルスが終るとまた元の状態に戻る。
　第４図は、この装置における駆動波形の一例を示す。この例ではゲートパルスＶＧがオンしている間に、情報信号ＶｏｐがＴＦＴを通してセルに充電される。この電圧は液晶層の抵抗などによってディケイ（ｄｅｃａｙ）するが、これに応じて液晶分子軸が動いて光が透過し、そして情報信号Ｖｏｐが０ボルトになると再び光は閉ざされる。
　第５図は、電圧をかけない安定な配向状態におけるＦＬＣ（単一の安定配向状態５１）と偏光子との関係を示す説明図である。偏光子Ｐと検光子Ａの偏光軸をそれぞれ直交させ、かつ安定状態の分子方向と偏光子Ｐの方向とを一致させると、電圧なし又は負の時に黒状態が得られる。次に正電圧をかけると、その電圧に応じて破線で示す任意の位置まで液晶分子がスムーズに動き、偏光子Ｐとの複屈折を生じて光が透過する。この時の印加電圧と透過率との関係を第６図に示す。この時の駆動条件は、第４図のゲートパルスＶＧの幅が３０μＳ。繰り返し周波数が６０Ｈｚである。
　第６図のように中間的な透過率を示す範囲においても、いかなるドメインの反転も起こっておらず、完全な中間調が得られることがわかる。また印加電圧をゼロにすると、元々の配向状態が単安定のため数ミリ秒以下の時間で安定状態である黒に戻ってしまう。また、複屈折セルでの絶対透過率Ｔは次式で与えられる。
　ここで、θ：開き角（第５図参）
　　∴Ｔ≒ｓｉｎ２２θ
　第６図に示した、本実施例での最大透過率を得た点での開き角θは３６°であったので、液晶部分での絶対透過率Ｔは下式より約９０％であることがわかる。
　Ｔ′＝ｓｉｎ２（２×３６°）＝０．９０５
　また、黒状態は負の電圧印加によっても開き角がよりマイナス側に広がらない。この様な配向状態をユニホーム配向と呼んでいる。
　また、立上りおよび立下りに要する時間はそれぞれ２ｍＳおよび１ｍＳ程度であり、これは、ＥＤ−ＴＶ使用の６０Ｈｚノンインターレース駆動の１フレーム、１６．７ｍＳにも十分追随している値である。
実施例２
　実施例１と同様のセル構成で、他の液晶配向処理を施した例を示す。
　第１図で示したパッシベーション膜１４及びＩＴＯ膜１１上にポリビニルアルコール系配向膜Ｒ−２１０５（クラレ（株）製）を全面にスピンナーコートし、約２００℃で１．５時間焼成した後、常法に従ってラビング処理を施し、直径１．５μｍのスペーサを配置し、液晶セルを作成した。この時のラビング方向は反平行である。
　これに、第１０図に示すような構造式の化合物などから成るＦＬＣ組成物を注入したところ、実施例１と同様、一軸性は良いが完全な単安定モノドメインを得ることができた。
　ただし本例では、安定な配向状態はツイスト配向であり、偏光子を第５図と同様に配置した時、負電圧を印加するとより反時計方向に分子が移動する。それを除いて他の諸特性は実施例１と同様に、ＤＣ電界で黒ツイスト状態から白状態まで連続的に変化することがわかった。また最大の開き角は３４°であるため、液晶部分の絶対透過率Ｔ′は約８６％である。
実施例３
　本発明の液晶ライトバルブ装置を液晶シャッターアレーに応用した例を述べる。
　実施例１に述べたのと同様なセル構造を有する凝似シャッターアレーに、第７図に示す駆動波形を印加した。第４図に示す駆動波形との違いは、ゲートパルス電圧ＶＧがオンしている間に情報信号ＶＯＰがゼロからＶＯＰに変化している。このことによって、選択期間の最初にセル電位ＶＬＣがゼロになるために、単安定配向によって液晶の分子軸は元に戻される。
　ここに示した方法によって得られた結果を第８図に示す。駆動条件は、ゲートパルス電圧ＶＧのパルス幅が１００μＳ、繰り返し周波数が３ｋＨｚ、ＶＯＰが＋１０Ｖである。
　これによって第８図に示す如く、シャッター応答時間が約１００μＳ、１ｄｏｔのアクセス時間が約３５０μｓの性能が十分可能であることがわかる。更にＶＯＰの値を変えることによって、実施例１で述べたのと同様、透過率を自由に変えることができ、中間調出力が可能である。
　一方、この時の駆動波形はＧＮＤとプラス側電圧のみしか使用していないために、駆動電源が２値で良かったり、駆動回路が単純になるという利点が生ずる。
　しかし、第９図に示すように、ゲートパルス電圧ＶＧがオンしている間に情報信号ＶＯＰを負側にしてから、＋ＶＯＰを印加しても良い。これによって、前述の電源や駆動回路は多少複雑になるが、セル電圧ＶＬＣは１選択期間の最期でよりマイナスに振られるために、単安定配向と相まって、分子が戻る速さがより速くなるという利点も生まれ、結果としてシャッターの処理スピードをアップする効果が生まれる。
　しかしここで指摘したいのは、特開昭６３−２４９８９７号公報においても１選択期間の前にリセット信号を入れることが開示されているが、その場合、“極端な透過状態が達成される”のを条件としている。これに対し、本願は本来単安定であるために第９図で示したりセット信号は、単に分子が戻るのを速める効果を持つだけで、“極端な透過状態”は必要としない。
　以上の実施例１〜３によるアクティブマトリックス型単安定ＦＬＣと、従来主流のＴＦＴ／ＴＮ型液晶表示素子との比較結果を第２表に示す。
［発明の効果］
　以上説明したように本発明による液晶装置は、液晶テレビに応用した場合、既存のＴＦＴ／ＴＮ方式の諸性能を満足するばかりではなく、本来のテレビが要求している１フレーム時間内の応答速度を十分に満足する数ミリ秒以内の応答速度を得ることができる。このため、従来の液晶テレビが苦手としていた変化の激しい画面に対する追随性が良くなり、画面イメージがシャープになったり、同様の理由で画像の輪郭がより明確になるため、ＣＲＴに匹敵するディスプレイとして十分に利用可能である。
　更に本発明による液晶ライトバルブを用いて液晶シャッターアレーを構成した場合、応答速度が速いためにプリンターの処理枚数を増やすことができ、また完全なアナログ出力ができるために階調情報を出力することができるなどの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
　第１図は、本発明の一実施例に係る液晶ライトバルブ装置に用いられる液晶セルの断面図、
　第２図は、第１図の液晶セルを用いた本発明の一実施例に係る液晶ライトバルブ装置の平面図、
　第３図は、第１図の液晶セルにおける場合のように単安定配向の場合の単発電圧パルスに対する光学応答性を示すグラフ、
　第４図は、第２図の装置における駆動波形の一例を示すタイミングチャート、
　第５図は、電圧をかけない安定な配向状態および電圧をかけた状態におけるＦＬＣと偏光子との関係を示す説明図、
　第６図は、第５図の配向状態における印加電圧と透過率との関係を示すグラフ
　第７図は、本発明の第３実施例における駆動波形を示すタイミングチャート、
　第８図は、第７図の駆動波形による光学応答性を示すグラフ、
　第９図は、第３実施例における他の駆動波形例を示すタイミングチャート、そして
　第１０図は、第１図の液晶セルに用いうるＦＬＣ組成物の構造図である。
　１０，１８：ガラス、１１：透明電極、１２，１３：液晶用配向膜、２１：ゲート電極、１６：ゲート絶縁膜、２０：ソース電極、１９：ａ−Ｓｉ半導体層、２２：ドレイン電極、１５：画素電極、１７：補助容量用電極、１４：パッシベーション膜、２３：スペーサービーズ、２４：液晶層。