JP2000192043A

JP2000192043A - 液晶組成物、それを有する液晶素子及びそれらを用いた表示装置、表示方法

Info

Publication number: JP2000192043A
Application number: JP10368741A
Authority: JP
Inventors: Koji Noguchi; 幸治野口; Shinichi Nakamura; 真一中村; Takao Takiguchi; 隆雄滝口; Koichi Sato; 公一佐藤; Koji Shimizu; 康志清水; Yukio Haniyu; 由紀夫羽生
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2000-07-11
Anticipated expiration: 2018-12-25
Also published as: JP4155535B2

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた均一配向性と十分に小さな自発分極を
有し、ヒステリシスの小さい反強誘電性液晶組成物を提
供する。【解決手段】少なくとも１種の不斉炭素原子を有さな
いで、下記の一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表わされる
骨格構造を有する縮合環化合物を含有する反強誘電性液
晶組成物。【化１】（式中、ＸはＣＨまたはＮを表わし、ＹはＣＨ₂ 、Ｓま
たはＯを表わす。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フラットパネルデ
ィスプレイ、プロジェクションディスプレイ、プリンタ
ー等に用いられるライトバルブに使用される液晶材料の
液晶組成物、液晶素子およびそれらを使用した表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からもっとも広範に用いられてきて
いるディスプレイとしては、ＣＲＴが知られている。テ
レビやＶＴＲなどの動画出力、あるいはパソコン等のモ
ニターとして広く用いられている。しかしながら、ＣＲ
Ｔはその特性上、静止画像に対してはフリッカや解像度
不足による走査縞等が視認性を低下させたり、焼き付き
による蛍光体の劣化が起こったりする。また、最近では
ＣＲＴが発生する電磁波が人体に悪影響を与えることが
わかり、ＶＤＴ作業者の健康を害することが懸念されて
いる。そして、ＣＲＴはその構造上、画面後方に広く体
積を有することが必須であることから、情報機器の利便
性を著しく阻害し、オフィス、家庭の省スペース化を阻
害している。

【０００３】このようなＣＲＴの欠点を解決するものと
して液晶表示素子がある。たとえばエム・シャット
（Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ）とダブリュー・ヘルフリッヒ
（Ｗ．Ｈｅｌｆｒｉｃｈ）著「アプライド・フィジック
ス・レターズ（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅ
ｔｔｅｒｓ）」第１８巻、第４号（１９７１年２月１５
日発行）第１２７頁〜１２８頁において示されたツイス
テッドネマチック（ｔｗｉｓｔｅｄｎｅｍａｔｉｃ）
液晶を用いたものが知られている。近年、このタイプの
液晶を用いてＴＦＴといわれる液晶素子の開発、製品化
が行われている。このタイプは一つ一つの画素にトラン
ジスタを作成するものであり、クロストークの問題が無
く、また、近年の急速な生産技術の進歩によって１０〜
１２インチクラスのディスプレイが生産性よく作られつ
つある。しかしながら、さらに大きなサイズあるいは動
画を問題無く再現できるという点の６０Ｈｚ以上のフレ
ーム周波数という点では、未だ生産性、液晶の応答速度
に問題が存在している。

【０００４】また、最近では新しいモードを利用した液
晶素子が開発されている。例えば、特開平１０−７３８
２３（日立製作所社）に示されるインプレーンモード、
セイコーエプソン（株）によるＢＴＮモードがある。特
に後者は速いスイッチングスピードと双安定性を有する
ため、単純マトリクス方式による大画面素子の提案がな
されている。

【０００５】一方、双安定性からなる液晶素子としては
クラーク（Ｃｌａｒｋ）およびラガウェル（Ｌａｇｅｒ
ｗａｌｌ）により提案されている（特開昭５６−１０７
２１６号公報、米国特許第４３６７９２４号明細書）カ
イラルスメクチック液晶素子がある。この双安定性から
なる液晶としては、一般にカイラルスメクチックＣ相ま
たはカイラルスメクチックＨ相からなる強誘電性液晶が
用いられている。この強誘電性液晶は、自発分極により
反転スイッチングを行うため、非常に早い応答速度から
なる上にメモリー性のある双安定状態を発現させること
ができる。さらに視野角特性も優れていることから、高
速、高精細、大面積の単純マトリクス表示素子あるいは
ライトバルブとして適していると考えられる。

【０００６】また、最近ではチャンダニ、竹添らによ
り、３つの安定状態を有するカイラルスメクチック反強
誘電性液晶素子も提案されている（ジャパニーズジャ
ーナルオブアプライドフィジックス（Ｊａｐａｎｅ
ｓｅＪｏｕｒｎｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉ
ｃｓ）第２７巻、１９８８年Ｌ７２９頁）。そして、最
近この反強誘電液晶材料のうち、ヒステリシスが小さ
く、階調表示に有利な特性を有するＶ字型応答特性が発
見された（たとえば、ジャパニーズジャーナルオブ
アプライドフィジックス（ＪａｐａｎｅｓｅＪｏ
ｕｒｎａ１ｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ）
第３６巻、１９９７年、３５８６頁）。これをアクティ
ブマトリクスタイプの液晶素子とし、高速のディスプレ
イを実現しようという提案もされている（特開平９−５
００４９号公報）。

【０００７】しかしながら、このようなカイラルスメク
チック液晶素子においては、たとえば「強誘電液晶の構
造と物性」（コロナ社、福田敦夫、竹添秀男著、１９９
０年）に記載されているように、ジグザグ状あるいは筋
状の配向欠陥が発生してコントラストを著しく低下させ
るという問題があり、一部の液晶素子においてはかなり
改善されているものがあるが、その改善手法はオールマ
イティーでなく、カイラルスメクチック液晶の配向性の
改善は強く求められている。また、自発分極をスイッチ
ングのトルクとして用いているため、反電場が形成され
ることによるスイッチング異常、電圧保持性の低下、焼
き付きといった問題があり、性能、信頼性の両面から極
力小さい自発分極の材料が求められている。特に反強誘
電液晶材料においては材料種の制約から、自発分極を小
さくできないという問題もある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術に鑑みてなされたものであり、その課題とするところ
は、反強誘電液晶素子において、優れた均一配向性と十
分に小さな自発分極を有し、ヒステリシスの小さいカイ
ラルスメクチック液晶組成物を提供しようとするもので
ある。

【０００９】さらに、本発明は、該材料を用いて大面
積、高精細、高性能の液晶素子、及びそれを用いた表示
装置を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の第一の発
明は、少なくとも１種の不斉炭素原子を有さない縮合環
化合物を含有することを特徴とする反強誘電性液晶組成
物である。

【００１１】前記縮合環化合物が下記の一般式（Ｉ）ま
たは（ＩＩ）で表わされる骨格構造を有するのが好まし
い。

【００１２】

【化３】（式中、ＸはＣＨまたはＮを表わし、ＹはＣＨ₂ 、Ｓま
たはＯを表わす。）

【００１３】また、前記縮合環化合物が下記一般式（Ｉ
ＩＩ）で表わされる化合物であるのが好ましい。

【００１４】

【化４】

【００１５】（式中、Ｒ₁ 、Ｒ₂ は炭素原子数が１から
２０である直鎖状または分岐状のアルキル基を示す。但
し、該アルキル基中の１つもしくは２つ以上の−ＣＨ₂
−はヘテロ原子が隣接しない条件で−Ｏ−、−Ｓ−、−
ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−に置換されていて
もよい。

【００１６】Ａ₁ 、Ａ₂ 、Ａ₃ はそれぞれ単独に単結合
または無置換あるいは１個または２個のＦ、Ｃｌ、Ｂ
ｒ、ＣＨ₃ およびＣＦ₃ から選ばれる置換基を有する
１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイル、ピリ
ミジン−２，５−ジイル、ピラジン−２，５−ジイル、
ピリダジン−３，６−ジイル、１，４−シクロヘキシレ
ン、１，３，２−ジオキサボリナン−２，５−ジイル、
１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１，３−ジチア
ン−２，５−ジイル、ベンゾオキサゾール−２，５−ジ
イル、ベンゾオキサゾール−２，６−ジイル、ベンゾチ
アゾール−２，５−ジイル、ベンゾチアゾール−２，６
−ジイル、ベンゾフラン−２，５−ジイル、ベンゾフラ
ン−２，６−ジイル、キノキサリン−２，６−ジイル、
キノリン−２，６−ジイル、２，６−ナフチレン、イン
ダン−２，５−ジイル、２−アルキルインダン−２，５
−ジイル（アルキル基は炭素原子数１から１８の直鎖状
または分岐状のアルキル基である。）、インダノン−
２，６−ジイル、２−アルキルインダノン−２，６−ジ
イル（アルキル基は炭素原子数１から１８の直鎖状また
は分岐状のアルキル基である。）、クマラン−２，５−
ジイル、２−アルキルクマラン−２，５−ジイル（アル
キル基は炭素原子数１から１８の直鎖状または分岐状の
アルキル基である。）、５，６，７，８−テトラヒドロ
キナゾリン−２，６−ジイル、フルオレン−２，７−ジ
イル、９，１０−ジヒドロフェナントレン−２，７−ジ
イルから選ばれる。但しＡ₁ 、Ａ₂ 、Ａ₃ のうち少なく
とも１つはキノキサリン−２，６−ジイル、キノリン−
２，６−ジイル、ベンゾオキサゾール−２，５−ジイ
ル、ベンゾオキサゾール−２，６−ジイル、ベンゾチア
ゾール−２，５−ジイル、ベンゾチアゾール−２，６−
ジイルから選ばれる。

【００１７】Ｂ₁ 、Ｂ₂ は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＯ
Ｃ−、−ＣＨ₂ Ｏ−、−ＯＣＨ₂ −、−ＣＨ₂ ＣＨ₂
−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−である。）

【００１８】前記液晶組成物がカイラルスメクチックＣ
相を有さないのが好ましい。前記液晶組成物の自発分極
の値が５０ｎＣ／ｃｍ² 以下であるのが好ましい。

【００１９】本発明の第二の発明は、上記の反強誘電性
液晶組成物を一対の電極基板間に設置してなることを特
徴とする液晶素子である。

【００２０】前記電極基板上の液晶組成物と接する側に
さらに配向制御層が設けられているのが好ましい。前記
配向制御層がラビング処理された層であるのが好まし
い。液晶分子の配列によって形成された螺旋構造が解除
された膜厚で前記一対の電極基板間に設置するのが好ま
しい。前記電極基板上に薄膜トランジスタあるいは非線
型能動素子を設置したのが好ましい。

【００２１】本発明の第三の発明は、上記の液晶素子を
表示素子として備えた表示装置である。

【００２２】更に液晶素子の駆動回路を備えた表示装置
が好ましい。更に光源を有する表示装置が好ましい。本
発明の第四の発明は、上記の反強誘電性液晶組成物を画
像情報に応じて制御し表示画像を得ることを特徴とする
表示方法である。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明は、少なくとも１種の不斉
炭素原子を有さない縮合環化合物を含有する反強誘電性
液晶組成物及び該液晶組成物を一対の電極基板間に配置
してなる液晶素子ならびにそれらを用いた表示装置及び
表示方法を提供するものである。

【００２４】前記縮合環化合物のうち液晶相の温度幅、
混和性、粘性、配向性の観点から下記一般式（Ｉ）また
は（ＩＩ）で表わされる骨格構造を有する化合物が好ま
しい。

【００２５】

【化５】

【００２６】一般式（Ｉ）または（ＩＩ）中、ＸはＣＨ
またはＮを表わし、ＹはＣＨ₂ 、ＳまたはＯを表わす。

【００２７】また、同様の観点から更に縮合環化合物の
うち下記一般式（ＩＩＩ）で表わされる化合物が好まし
い。

【００２８】

【化６】

【００２９】一般式（ＩＩＩ）中、Ｒ₁ 、Ｒ₂ は炭素原
子数が１から２０、好ましくは４〜１２である直鎖状ま
たは分岐状のアルキル基を示す。但し、該アルキル基中
の１つもしくは２つ以上の−ＣＨ₂ −はヘテロ原子が隣
接しない条件で−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝Ｃ
Ｈ−、−Ｃ≡Ｃ−に置換されていてもよい。

【００３０】Ａ₁ 、Ａ₂ 、Ａ₃ はそれぞれ単独に単結合
または無置換あるいは１個または２個のＦ、Ｃｌ、Ｂ
ｒ、ＣＨ₃ およびＣＦ₃ から選ばれる置換基を有する
１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイル、ピリ
ミジン−２，５−ジイル、ピラジン−２，５−ジイル、
ピリダジン−３，６−ジイル、１，４−シクロヘキシレ
ン、１，３，２−ジオキサボリナン−２，５−ジイル、
１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１，３−ジチア
ン−２，５−ジイル、ベンゾオキサゾール−２，５−ジ
イル、ベンゾオキサゾール−２，６−ジイル、ベンゾチ
アゾール−２，５−ジイル、ベンゾチアゾール−２，６
−ジイル、ベンゾフラン−２，５−ジイル、ベンゾフラ
ン−２，６−ジイル、キノキサリン−２，６−ジイル、
キノリン−２，６−ジイル、２，６−ナフチレン、イン
ダン−２，５−ジイル、２−アルキルインダン−２，５
−ジイル（アルキル基は炭素原子数１から１８の直鎖状
または分岐状のアルキル基である。）、インダノン−
２，６−ジイル、２−アルキルインダノン−２，６−ジ
イル（アルキル基は炭素原子数１から１８の直鎖状また
は分岐状のアルキル基である。）、クマラン−２，５−
ジイル、２−アルキルクマラン−２，５−ジイル（アル
キル基は炭素原子数１から１８の直鎖状または分岐状の
アルキル基である。）、５，６，７，８−テトラヒドロ
キナゾリン−２，６−ジイル、フルオレン−２，７−ジ
イル、９，１０−ジヒドロフェナントレン−２，７−ジ
イルから選ばれる。但しＡ₁ 、Ａ₂ 、Ａ₃ のうち少なく
とも１つはキノキサリン−２，６−ジイル、キノリン−
２，６−ジイル、ベンゾオキサゾール−２，５−ジイ
ル、ベンゾオキサゾール−２，６−ジイル、ベンゾチア
ゾール−２，５−ジイル、ベンゾチアゾール−２，６−
ジイルから選ばれる。

【００３１】Ｂ₁ 、Ｂ₂ は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＯ
Ｃ−、−ＣＨ₂ Ｏ−、−ＯＣＨ₂ −、−ＣＨ₂ ＣＨ₂
−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−である。

【００３２】次に、縮合環化合物の具体的な構造式を下
記の表１〜４に示す。以後、本発明中で用いられる略記
は以下の基を示す。

【００３３】

【化７】

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【表３】

【００３７】

【表４】

【００３８】本発明の液晶組成物は、より安定な反強誘
電性相を得る為にその高温領域にカイラルスメクチック
Ｃ相を有さないことが好ましい。更に前記の課題の観点
から自発分極の値は５０ｎＣ／ｃｍ² 以下であることが
好ましい。

【００３９】本発明の反強誘電性液晶組成物における縮
合環化合物の含有量は１〜５０重量％であり、１重量％
未満では本発明の効果が十分には得られず、また５０重
量％を超えると反強誘電性の特性が損なわれる可能性が
大きくなるので好ましくない。更に好ましい含有量は５
〜３０重量％である。

【００４０】また、本発明の反強誘電性液晶組成物に用
いられる縮合環化合物以外の化合物としては、例えば下
記の化合物が用いられる。

【００４１】

【化８】

【００４２】以下に本発明の液晶素子を詳細に説明す
る。本発明の液晶素子は、上記の反強誘電性のカイラル
スメクチック液晶組成物を使用した液晶素子である。以
下に液晶素子を例示するが、本発明は以下の例に限定さ
れるものではない。

【００４３】図１は本発明の単純マトリクス液晶素子の
一例を示す概略図である。図２はマトリクス電極を配置
した反強誘電性液晶パネルの一例を示す平面図である。
同図において、１が液晶組成物からなる液晶層であり、
液晶としてカイラルスメクチック液晶を用いる場合、通
常、強誘電相の安定性を実現させるため、層厚５μｍ以
下が好ましい。２ａ、２ｂは基板であり、ガラス、プラ
スチック等が用いられる。３ａ、３ｂはＩＴＯ等の透明
電極である。

【００４４】４ａ、４ｂは配向制御層であり、少なくと
も一方の基板上に一軸配向制御層が必要である。一軸配
向制御層の形成方法としては、たとえば基板上に溶液塗
工または蒸着あるいはスパッタリング等により、一酸化
珪素、二酸化珪素、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、ホウ素窒化物などの無
機物やポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリイミド
アミド、ポリエステル、ポリアミド、ポリエステルイミ
ド、ポリパラキシレン、ポリカーボネート、ポリビニル
アセタール、ポリビニルクロライド、ポリスチレン、ポ
リシロキサン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、ウレア
樹脂、アクリル樹脂などの有機物を用いて被膜形成した
のち、表面をビロード、布あるいは紙等の繊維状のもの
で摺擦（ラビング）することにより得られる。また、Ｓ
ｉＯ等の酸化物あるいは窒化物などを基板の斜方から蒸
着する、斜方蒸着法なども用いることができる。また、
このほかにショー卜防止層を設けることも可能である。

【００４５】特に、より良好な一軸配向性を得るために
ポリイミドラビング膜を一軸配向層として用いることが
好ましい。また、通常ポリイミドはポリアミック酸の形
で塗膜し、焼成することで得られる。ポリアミック酸は
溶剤に易溶解性であるため生産性に優れる。最近では溶
剤に可溶なポリイミドも生産されており、その様な技術
の進歩の上からもポリイミドは、より良好な一軸配向性
が得られ、高い生産性を有する点で好ましく用いられ
る。

【００４６】また、本実施形態の液晶素子は、例えば図
３に示される駆動波形を印加して所望のパターン表示を
得る。即ち、図２に示されるように、ストライプ状電極
３ａ、３ｂの一方を走査電極群５２、他方を情報電極群
５３とし、走査電極群５２には順次図３（ａ）に示され
る走査信号を、情報電極群５３には、該走査信号に同期
して図３（ｂ）、（ｃ）に示される情報信号を印加す
る。

【００４７】図３において、（ｂ）はオン信号、（ｃ）
はオフ信号である。当該駆動波形においては、選択期間
に走査電極には±Ｖ_wのパルスが印加され、これに同期
して情報信号にはそれぞれオン信号或いはオフ信号が印
加される。その後、Ｖ_holdによって、上記オン信号或い
はオフ信号によって決定した表示を維持する。引き続き
次のフレームで書き換える前に、一旦液晶に印加された
電圧が０にリセットされる。

【００４８】また、本発明の液晶素子の第２の例として
は、図４に示したアクティブマトリクス素子をあげるこ
とができる。図５は図４に示す液晶素子の下側基板の構
成を示す平面図である。一対の透明基板（例えばガラス
基板）４１、４２のうち、下側基板４１には透明な画素
電極４３と画素電極４３に接続されたアクティブ素子４
４とがマトリクス状に形成されている。アクティブ素子
４４は例えばＴＦＴと言われる薄膜トランジスタから構
成される。この例ではアクティブ素子４４はＴＦＴを表
している。アクティブ素子４４は透明基板４１上に形成
されたゲート電極とゲート電極を覆うゲート絶縁膜とゲ
ート絶縁膜上に形成された半導体層と、半導体層の上に
形成されたソース電極及びドレイン電極とから構成され
る。

【００４９】さらに、下側基板４１には、図５に示すよ
うな画素電極４３の行間にゲートライン（走査ライン）
４５が配線され画素電極４３の列間に情報信号ライン４
６が配線されている。各ＴＦＴ４４のゲート電極は対応
するゲートライン４５に接続され、ドレイン電極は対応
する情報信号ライン４６に接続されている。ゲートライ
ン４５は端部４５ａを介して行ドライバに接続され、情
報信号ライン４６は端部４６ａを介して列ドライバに接
続される。行ドライバはゲート信号を印加してゲートラ
イン４５をスキャンする。列ドライバは表示データに対
応する信号を印加する。ゲートライン４５は端部４５ａ
を除いてＴＦＴ４４のゲート絶縁膜で覆われており、情
報信号ライン４６は前期ゲート絶縁膜の上に形成されて
いる。画素電極４３は前記ゲート絶縁膜の上に形成され
ており、その一端部においてＴＦＴ４４のソース電極に
接続されている。また、図４の上側の基板４２には下側
の基板４１の各画素電極４３と対向する透明電極４７が
形成されている。対向電極４７は表示領域全体にわたる
面積の１枚の電極から構成され基準電圧が印加されてい
る。上下基板間の構成については単純マトリクスのケー
スと同様である。また、非線型能動素子としてＭＩＭ等
を使用することも可能である。

【００５０】本発明の液晶素子は種々の機能をもつた液
晶装置を構成するが、その例が該素子を表示パネル部に
使用し、図６、７に示した走査線アドレス情報を持つ画
像情報からなるデータフォーマット及びＳＹＮ信号によ
る通信同期手段をとることにより、液晶表示装置を実現
するものである。図中の符号はそれぞれ以下の通りであ
る。

【００５１】１０１液晶表示装置１０２グラフィックコントローラー１０３表示パネル１０４走査線駆動回路１０５情報線駆動回路１０６デコーダ１０７走査線信号発生回路１０８シフトレジスタ１０９ラインメモリ１１０情報信号発生回路１１１駆動制御回路１１２ＧＣＰＵｌｌ３ホストＣＰＵｌｌ４ＶＲＡＭ

【００５２】画像情報の発生は本体装置のグラフィック
コントローラー１０２にて行われ、図６及び図７に示し
た信号伝達手段に従つて表示パネル１０３へと転送され
る。グラフィックコントローラー１０２はＣＰＵ（中央
演算装置、ＧＣＰＵｌｌ２と略す。）及びＶＲＡＭ
（画像情報格納用メモリ）１１４を核にホストＣＰＵｌ
ｌ３と液晶表示装置１０１間の画像情報の管理や通信を
司つている。なお、該表示パネルの裏面には、光源が配
置されている。

【００５３】本発明の表示装置は表示媒体である液晶素
子が前述したように良好なスイッチング特性を有するた
め、優れた駆動特性、信頼性を発揮し、高精細、高速、
大面積の表示画像を得ることができる。

【００５４】

【実施例】次に実施例及び比較例を挙げて本発明をさら
に具体的に説明する。尚、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではない。

【００５５】実施例１標準的な反強誘電性液晶組成物であるＣＳ−４０００
（チッソ石油化学株式会社製）に、以下に示した例示化
合物Ｎｏ．１４を以下に示す重量部で混合し液晶組成物
Ａを得た。

【００５６】液晶組成物ＡＣＳ−４０００／Ｎｏ．
１４＝９０ｗｔ％／１０ｗｔ％得られた液晶組成物Ａの相転移温度を下記に示す。

【００５７】

【数１】

【００５８】Ｃｒｙ：結晶相、ＳｃＡＸ＊：高次の反強
誘電性相、ＳｃＡ＊：反強誘電性相、Ｓｃ＊：強誘電性
相、ＳＡ：スメクチックＡ相、Ｉｓｏ：等方相

【００５９】次に、２枚の０．７ｍｍ厚のガラス板を用
意し、それぞれのガラス板上にＩＴＯ膜を形成し、さら
にこの上にＳｉＯ₂ を蒸着させ絶縁層とした。かかるガ
ラス板上にシランカップリング剤［信越化学（株）製、
ＫＢＭ−６０２］０．２％イソプロピルアルコール溶液
を回転数２０００ｒ．ｐ．ｍ．のスピナーで１５秒間塗
布し、表面処理を施した。この後、１２０℃にて２０分
間加熱乾燥処理を施した。更に表面処理を行ったＩＴＯ
膜付きのガラス板上にポリイミド樹脂前駆体［東レ
（株）製、ＳＰ−７１０］１．５％ジメチルアセトアミ
ド溶液を回転数２０００ｒ．ｐ．ｍ．のスピナーで１５
秒間塗布した。成膜後、６０分間、３００℃で加熱縮合
焼成処理を施した。この時の塗膜の膜厚は約２５０Åで
あった。

【００６０】この焼成後の被膜にはアセテート植毛布に
よるラビング処理がなされ、その後、イソプロピルアル
コール液で洗浄し、平均粒径１．５μｍのシリカビーズ
を一方のガラス板上に散布した後、それぞれのラビング
処理軸が互いに平行となるようにし、接着シール剤［三
井東圧（株）、ストラクトボンド］を用いてガラス板を
貼り合わせ、６０分間、１７０℃にて加熱乾燥しセルを
作成した。

【００６１】このセルに液晶組成物Ａを等方性液体状態
で注入し、等方相から２０℃／ｈで２５℃まで徐冷する
ことにより、液晶素子を作成した。このセルのセル厚を
ベレック位相板によって測定したところ約１．５μｍで
あった。この素子を使って３０℃での自発分極の大きさ
と、ピークツーピーク（Ｐｅａｋｔｏｐｅａ
ｋ）電圧Ｖｐｐ＝２０Ｖ／μｍの電圧印加により直交ニ
コル下での光学的な応答（透過光量変化０〜９０％）を
検知して応答速度を測定し、スイッチング状態を観察し
たところ、液晶素子内の０．３ｍｍ² の視野範囲におけ
るスジ状欠陥は６個であった。自発分極Ｐｓ＝５７．８
ｎＣ／ｃｍ² 、応答速度τ＝１８．２μｓｅｃであっ
た。

【００６２】更に、このセルを用いＰｅａｋｔｏｐ
ｅａｋ電圧Ｖｐｐ＝１０Ｖ／μｍ、０．ｌＨｚの三角波
電圧を印加し、透過光強度の変化を測定した。その結果
ヒステリシスの小さなスイッチング挙動が得られた。測
定結果は図８に示す。

【００６３】比較例１反強誘電性液晶組成物であるＣＳ−４０００（チッソ石
油化学株式会社製）をセル内に注入する以外は、全く実
施例１と同様の方法で液晶素子を作成し、実施例１と同
様の方法により自発分極及び応答速度を測定し、スイッ
チング状態を観察したところ、液晶素子内の０．３ｍｍ
² の視野範囲におけるスジ状欠陥は２３個であった。自
発分極Ｐｓ＝８９．７ｎＣ／ｃｍ² 、応答速度τ＝２
４．８μｓｅｃであった。

【００６４】更に、このセルを用いＰｅａｋｔｏｐ
ｅａｋ電圧Ｖｐｐ＝１０Ｖ／μｍ、０．ｌＨｚの三角波
電圧を印加し、透過光強度の変化を測定した。測定結果
は図９に示す。

【００６５】実施例２反強誘電性液晶組成物であるＣＳ−４０００（チッソ石
油化学株式会社製）に以下に示した例示化合物Ｎｏ．１
４を以下に示す重量部で混合し液晶組成物Ｂを得た。

【００６６】液晶組成物ＢＣＳ−４０００／Ｎｏ．
１４＝８０ｗｔ％／２０ｗｔ％得られた液晶組成物Ｂの相転移温度を下記に示す。

【００６７】

【数２】

【００６８】Ｃｒｙ：結晶相、ＳｃＡＸ＊：高次の反強
誘電性相、ＳｃＡ＊：反強誘電性相、Ｓｃγ＊：フェリ
誘電性相、ＳＡ：スメクチックＡ相、Ｉｓｏ：等方相

【００６９】液晶組成物Ｂをセル内に注入する以外は全
く実施例１と同様の方法で液晶素子を作成し、実施例１
と同様の方法により自発分極及び応答速度を測定した。
いずれのスイッチング状態における液晶素子内の０．３
ｍｍ² の視野範囲におけるスジ状欠陥は４個であった。
自発分極Ｐｓ＝４０．５ｎＣ／ｃｍ² 、応答速度τ＝１
３．９μｓｅｃであった。

【００７０】実施例３反強誘電性液晶組成物であるＣＳ−４０００（チッソ石
油化学株式会社製）に以下に示した例示化合物Ｎｏ．４
９を以下に示す重量部で混合し液晶組成物Ｃを得た。

【００７１】液晶組成物ＣＣＳ−４０００／Ｎｏ．
４９＝８０ｗｔ％／２０ｗｔ％得られた液晶組成物Ｃの相転移温度を下記に示す。

【００７２】

【数３】

【００７３】Ｃｒｙ：結晶相、ＳｃＡＸ＊：高次の反強
誘電性相、ＳｃＡ＊：反強誘電性相、Ｓｃγ＊：フェリ
誘電性相、ＳＡ：スメクチックＡ相、Ｉｓｏ：等方相

【００７４】液晶組成物Ｃをセル内に注入する以外は全
く実施例１と同様の方法で液晶素子を作成し、実施例１
と同様の方法により自発分極及び応答速度を測定した。
いずれのスイッチング状態における液晶素子内の０．３
ｍｍ² の視野範囲におけるスジ状欠陥は４個であった。
自発分極Ｐｓ＝４１．９ｎＣ／ｃｍ² 、応答速度τ＝１
４．９μｓｅｃであった。

【００７５】実施例４〜７反強誘電性液晶組成物であるＣＳ−４０００（チッソ石
油化学株式会社製）に以下に示した例示化合物を以下の
表５に示す重量部で混合し液晶組成物Ｄ〜Ｇを得た。

【００７６】

【表５】

【００７７】得られた液晶組成物Ｄ〜Ｇはいずれも室温
領域において安定な反強誘電性相を示した。

【００７８】これらの液晶組成物Ｄ〜Ｇをセル内に注入
する以外は全く実施例１と同様の方法で液晶素子を作成
し、実施例１と同様の方法により自発分極及び応答速度
を測定した。液晶素子内の０．３ｍｍ² の視野範囲にお
けるスジ状欠陥の個数及び自発分極、応答速度の結果を
以下の表６に示す。

【００７９】

【表６】

【００８０】実施例１〜７より明らかな様に本発明によ
る液晶組成物Ａ〜Ｇを含有する液晶素子は配向性が改善
され、自発分極が小さくかつ応答速度も改善されている
ことが認められる。

【００８１】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の液晶組成物
は、液晶組成物が示す反強誘電性を利用して動作させる
ことができる。このようにして利用されうる本発明の液
晶素子はスイッチング特性が良好で配向性に優れ、自発
分極が小さくかつ高速応答性を有する液晶素子とするこ
とができる。また、ヒステリシスも小さくなっている。
なお、本発明の液晶素子を表示素子として光源、駆動回
路等と組み合わせた液晶装置は良好な装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の単純マトリクス液晶素子の一例を示す
概略図である。

【図２】マトリクス電極を配置した反強誘電性液晶パネ
ルの一例を示す平面図である。

【図３】本発明で用いた駆動法の波形を示す図である。

【図４】本発明の液晶素子の構造の他の例を示す概略図
である。

【図５】図４に示す液晶素子の下側基板の構成を示す平
面図である。

【図６】本発明の液晶組成物を用いた液晶素子を備えた
表示装置とグラフィックコントローラーを示すブロック
図である。

【図７】表示装置とグラフィックコントローラーとの間
の画像情報通信タイミングチャートを示す図である。

【図８】実施例１の液晶素子における三角波電圧の印加
と透過光強度の変化を示す図である。

【図９】比較例１の液晶素子における三角波電圧の印加
と透過光強度の変化を示す図である。

【符号の説明】

１液晶層２ａ、２ｂ基板３ａ、３ｂ透明電極４ａ、４ｂ配向制御層８ａ、８ｂ偏光板５シール材９光源Ｉ₀ 入射光Ｉ透過光１８、１９配向膜２０シール材２１反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ）２２ギャップ材２３、２４偏光板４１下側透明基板４２上側透明基板４３画素電極４４アクティブ素子（ＴＦＴ）４５ゲートライン（走査ライン）４６データライン（階調信号ライン）４７対向電極５１液晶パネル５２走査電極群５３情報電極群１０１液晶表示装置１０２グラフィックコントローラ１０３表示パネル１０４走査線駆動回路１０５情報線駆動回路１０６デコーダ１０７走査信号発生回路１０８シフトレジスタ１０９ラインメモリ１１０情報信号発生回路１１１駆動制御回路１１２ＧＣＰＵ１１３ホストＣＰＵ１１４ＶＲＡＭ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者滝口隆雄東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者佐藤公一東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者清水康志東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者羽生由紀夫東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H090 HB08Y KA15 LA01 LA04 MA05 MB01 4H027 BA07 BD08 BD12 BD19 BD22 BD24 BE04 DL00 DL01 DL03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１種の不斉炭素原子を有さな
い縮合環化合物を含有することを特徴とする反強誘電性
液晶組成物。
【請求項２】前記縮合環化合物が下記の一般式（Ｉ）
または（ＩＩ）で表わされる骨格構造を有する請求項１
記載の液晶組成物。【化１】（式中、ＸはＣＨまたはＮを表わし、ＹはＣＨ₂ 、Ｓま
たはＯを表わす。）
【請求項３】前記縮合環化合物が下記一般式（ＩＩ
Ｉ）で表わされる化合物である請求項１または２記載の
液晶組成物。【化２】（式中、Ｒ₁ 、Ｒ₂ は炭素原子数が１から２０である直
鎖状または分岐状のアルキル基を示す。但し、該アルキ
ル基中の１つもしくは２つ以上の−ＣＨ₂ −はヘテロ原
子が隣接しない条件で−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−Ｃ
Ｈ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−に置換されていてもよい。Ａ
₁ 、Ａ₂ 、Ａ₃ はそれぞれ単独に単結合または無置換あ
るいは１個または２個のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＣＨ₃ および
ＣＦ₃ から選ばれる置換基を有する１，４−フェニレ
ン、ピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−
ジイル、ピラジン−２，５−ジイル、ピリダジン−３，
６−ジイル、１，４−シクロヘキシレン、１，３，２−
ジオキサボリナン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサ
ン−２，５−ジイル、１，３−ジチアン−２，５−ジイ
ル、ベンゾオキサゾール−２，５−ジイル、ベンゾオキ
サゾール−２，６−ジイル、ベンゾチアゾール−２，５
−ジイル、ベンゾチアゾール−２，６−ジイル、ベンゾ
フラン−２，５−ジイル、ベンゾフラン−２，６−ジイ
ル、キノキサリン−２，６−ジイル、キノリン−２，６
−ジイル、２，６−ナフチレン、インダン−２，５−ジ
イル、２−アルキルインダン−２，５−ジイル（アルキ
ル基は炭素原子数１から１８の直鎖状または分岐状のア
ルキル基である。）、インダノン−２，６−ジイル、２
−アルキルインダノン−２，６−ジイル（アルキル基は
炭素原子数１から１８の直鎖状または分岐状のアルキル
基である。）、クマラン−２，５−ジイル、２−アルキ
ルクマラン−２，５−ジイル（アルキル基は炭素原子数
１から１８の直鎖状または分岐状のアルキル基であ
る。）、５，６，７，８−テトラヒドロキナゾリン−
２，６−ジイル、フルオレン−２，７−ジイル、９，１
０−ジヒドロフェナントレン−２，７−ジイルから選ば
れる。但しＡ₁ 、Ａ₂ 、Ａ₃ のうち少なくとも１つはキ
ノキサリン−２，６−ジイル、キノリン−２，６−ジイ
ル、ベンゾオキサゾール−２，５−ジイル、ベンゾオキ
サゾール−２，６−ジイル、ベンゾチアゾール−２，５
−ジイル、ベンゾチアゾール−２，６−ジイルから選ば
れる。Ｂ₁ 、Ｂ₂ は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＯＣ−、
−ＣＨ₂ Ｏ−、−ＯＣＨ₂ −、−ＣＨ₂ ＣＨ₂ −、−Ｃ
Ｈ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−である。）
【請求項４】前記液晶組成物がカイラルスメクチック
Ｃ相を有さない請求項１乃至３のいずれかの項に記載の
液晶組成物。
【請求項５】前記液晶組成物の自発分極の値が５０ｎ
Ｃ／ｃｍ² 以下である請求項１乃至４のいずれかの項に
記載の液晶組成物。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の液晶
組成物を一対の電極基板間に設置してなることを特徴と
する液晶素子。
【請求項７】前記電極基板上の液晶組成物と接する側
にさらに配向制御層が設けられている請求項６記載の液
晶素子。
【請求項８】前記配向制御層がラビング処理された層
である請求項７記載の液晶素子。
【請求項９】液晶分子の配列によって形成された螺旋
構造が解除された膜厚で前記一対の電極基板間に設置す
る請求項８記載の液晶素子。
【請求項１０】前記電極基板上に薄膜トランジスタあ
るいは非線型能動素子を設置した請求項６乃至９のいず
れかの項に記載の液晶素子。
【請求項１１】請求項６乃至１０のいずれかに記載の
液晶素子を表示素子として備えた表示装置。
【請求項１２】更に液晶素子の駆動回路を備えた請求
項１１記載の表示装置。
【請求項１３】更に光源を有する請求項１１記載の表
示装置。
【請求項１４】請求項１乃至５のいずれかに記載の液
晶組成物を画像情報に応じて制御し表示画像を得ること
を特徴とする表示方法。