JP2699999B2 - 液晶素子 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子や液晶−
光シャッターアレイ等の液晶素子に関し、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液晶素子に関する。 【０００２】 【従来技術の説明】これまで、クラークらにより米国特
許第４３６７９２４号公報で強誘電性カイラルスメクテ
ィック液晶素子が発表されている。この強誘電性カイラ
ルスメクティック液晶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強誘電性カイ
ラルスメクティック液晶が、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交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。たとえばカ
イラルスメクティック相を有する強誘電性液晶について
は、カイラルスメクティック相の液晶分子層が基板面に
対して垂直で、したがって液晶分子軸が基板面にほぼ平
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。 【０００３】この様な強誘電性カイラルスメクティック
液晶の配向方法としては、従来のＴＮ型液晶表示装置に
おけると同様に、ラビング法や斜方蒸着により、液晶セ
ル内の基板面に、物理的なキズ（溝）を付した有機薄
膜、無機蒸着膜を形成して分子の配列方向性を与える方
法が提案されている。例えば、ラビング法は、ガラス基
板上に透明電極を形成した後、有機高分子膜を形成して
それをビロードなどの布で一方向へこすり、膜表面につ
いた微細なキズによって液晶分子を整列させるものであ
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする問題点】ラビング法は、生産
性等の点から工業的にも有力な配向方法であるが、複数
のストライプ状の透明電極を有する液晶セルを用いて強
誘電性液晶を配向させようとすると、広い面積にわたる
充分な配向状態が得られず、液晶分子の配列が乱れた部
分（欠陥）を生じることがしばしば起こる。 【０００５】特に、下述する様に基板上に形成したマト
リクス電極が高密度で配線されると、電極線の低抵抗化
のために、電極線が比較的厚い（例えば８００Å〜３０
００Å）膜厚となるため、基板自体の面と電極面との間
で８００Å以上の大きな段差を形成し、この段差が強誘
電性液晶に対する配向欠陥を発生させる原因となってい
ることが、本発明者の実験により明らかとなった。 【０００６】従って、本発明の目的は、強誘電性カイラ
ルスメクティック液晶を用いた液晶素子において、配向
欠陥の発生が抑制された均一なモノドメインの初期配向
状態を実現することによって、表示並びに駆動特性を改
善した液晶素子を提供することにある。 【０００７】 【問題点を解決するための手段及び作用】本発明は、一
対の基板間に双安定性を有するカイラルスメクティック
液晶を配置してなる液晶素子において、前記一対の基板
のうち少なくとも一方が一軸配向処理され、前記カイラ
ルスメクティック液晶がカイラルスメクティック相を生
じる温度範囲より高温側にコレステリック相を生じる温
度範囲を有する液晶であって、該コレステリック相を生
じる温度範囲を通してカイラルスメクティック相を生じ
る温度範囲まで降温させることによって生じた双安定性
配向状態を有し、該双安定性配向状態のカイラルスメク
ティック液晶に、表示駆動前に、表示駆動時の表示コン
トラストを上昇させるに十分な交流電圧を印加してなる
ことを特徴とする液晶素子である。 【０００８】以下、本発明の実施例を図面に従って説明
する。 【０００９】 【実施例】図１は、本発明の液晶素子の概要を表わす斜
視図である。図１に示す液晶素子は、８００Å〜３００
０Åのストライプ形状に形成した透明電極１２ａ（ＩＴ
Ｏ膜、酸化スズ膜）を配線したガラス基板１１ａとスト
ライプ形状に形成した透明電極１２ｂ（ＩＴＯ膜、酸化
スズ膜）を配線したガラス基板１１ｂとが相対向して配
置されており、ストライブ状透明電極１２ａと１２ｂと
が互いに直交している。このガラス基板１１ａと１１ｂ
との間にはカイラルスメクティック相、好ましくはらせ
ん消失したカイラルスメクティック相で強誘電性を示す
強誘電性液晶１４が注入されている。ガラス基板１１ａ
にはかかる液晶１４に対して段差体となるストライプ状
透明電極１２ａの稜線１５と平行な方向１３にラビング
処理などの一軸性配向処理が施されている。 【００１０】本発明の好ましい具体例では、片側の基板
であるガラス基板１１ｂとしては、液晶層膜に対して段
差を生じる段差体を解消した基板を用いることができ
る。 【００１１】図２は、前述した好ましい片側基板１１ｂ
の態様を、図３はそれを用いた液晶素子を表している。
片側基板１１ｂには基板１１ａに形成したストライプ状
透明電極１２ａと直交したストライプ状透明電極１２ｂ
が設けられており、それぞれの電極間全体にスペーサ部
材２１が配置されている。かかるスペーサ部２１を電極
間全体に配置することによって、電極を設けたことによ
って帰因する液晶層膜に対する段差を解消することがで
きる。従って、片側基板１１ｂにはストライプ状透明電
極１２ｂの稜線２３に対して垂直方向２２（基板１１ａ
の一軸性配向軸１３と平行）でラビング処理による一軸
性配向軸を施したとしても、この基板１１ｂには液晶層
膜に対する段差を生じていないので、この部分における
配向欠陥を生じることはない。 【００１２】又、本発明では、図２に示す片側基板１１
ｂには必ずしもラビング処理を施さなくとも、良好な配
向状態を得ることができるので、片側基板１１ｂに施し
たラビング処理は省略されることができる。又、片側の
基板１１ｂに施す一軸性配向処理２２として、基板１１
ａに施した一軸性配向処理軸１３と９０度以下の角度
（例えば１０度〜６０度の角度）で交差させた一軸性配
向処理軸２２を形成することも可能である。 【００１３】本発明の好ましい具体例では、一軸性配向
処理を施す基板（例えば基板１１ａ）には、図示してい
ない各種の配向制御膜を設け、かかる配向制御膜にラビ
ング処理などの一軸性配向処理を施すことができる。こ
の配向制御膜に用いる材料としては、例えば、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、ポリパラキシリレン、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、ユリヤ樹脂、アクリル樹脂
などの樹脂類、あるいは感光性ポリイミド、感光性ポリ
アミド、環化ゴム系フォトレジスト、フェノールノボラ
ック系フォトレジストあるいは電子線フォトレジスト
（ポリメチルメタクリレート、エポキシ化−１，４−ポ
リブタジエンなど）などから選択して被膜形成したもの
が好ましい。 【００１４】又、本発明の液晶素子を作成するに当っ
て、基板１１ａと１１ｂの間隔を制御する必要がある。
特に、カイラルスメクティック相のらせん構造を消失さ
せるに十分な間隔とする必要がある。基板１１ａと１１
ｂの間に適当なスペーサ部材２１が配置されて、その間
隔を全面に亘って均一なものとすることができる。この
際、基板１１ｂには、図２及び図３に示す様にストライ
プ状透明電極１２ｂのそれぞれの間を覆うストライプ状
スペーサ部材２１を設けることが好ましい。スペーサ部
材２１の膜厚は、強誘電性カイラルスメクティック液晶
１４の膜厚を決定することができるので、従って液晶材
料の種類や要求される応答速度などにより変化するが、
一般的には０．２μ〜２０μ、好適には０．５μ〜１０
μの範囲に設定される。又、本発明の別の具体例ではス
ペーサ部材として、前述のストライプ状スペーサの他に
グラスファイバーやアルミナビースなどを用いることも
可能である。 【００１５】本発明の液晶素子は、実際の駆動を行なう
のに先立って、予め双安定性下に配向している強誘電性
カイラルスメクティック液晶１４に交流を印加すると、
配向欠陥がなく、しかも交流印加前に較べ向上したコン
トラスト下で表示駆動を行なうことができる。この際に
用いる印加交流としては、１０〜１００Ｖの電圧、周波
数１０〜１００Ｈｚで数秒〜数分間の交流が適用され
る。 【００１６】本発明で用いる強誘電性液晶としては、各
種のものが適用されるが、特にカイラルスメクティック
相より高温側にコレステリック相をもつ液晶が適してい
る。具体的には、下記のものを挙げることができる。 【００１７】 【外１】 （Ｃ：結晶相、ＳC ＊：カイラルスメクティックＣ相、
ＳA ：スメクティックＡ相、ＳB ：スメクティックＢ
相、ＳE ：スメクティックＥ相、Ｃｈ：コレステリック
相、Ｉ：等方相） 【００１８】図４は、本発明で用いる強誘電性液晶の動
作説明のためにセルの例を模式的に描いたものである。
３１ａと３１ｂは、液晶層膜に対して段差を形成するＩ
ｎ2Ｏ2 、ＳｎＯ2 あるいはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔ
ｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）等の薄膜（８００Å〜３０００Å）
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３２がガラス面に垂直になるよ
う配向したＳｍＣ*相（カイラルスメクティックＣ相）
又はＳｍＨ*相（カイラルスメクティックＨ相）の液晶
が封入されている。太線で示した線３３が液晶分子を表
しており、この液晶分子３３はその分子に直交した方向
に双極子モーメント（Ｐ⊥）３４を有している。基板３
１ａと３１ｂ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３３のらせん構造がほどけ、双極子モ
ーメント（Ｐ⊥）３４がすべて電界方向に向くよう、液
晶分子３３は配向方向を変えることができる。液晶分子
３３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コ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。 【００１９】本発明の液晶素子で好ましく用いられる液
晶セルは、その厚さを十分に薄く（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、図５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、非らせん構造となり、
その双極子モーメントＰａまたはＰｂは上向き（４４
ａ）又は下向き（４４ｂ）のどちらかの状態をとる。こ
のようなセルに、図５に示す如く一定の閾値以上の極性
の異なる電界Ｅａ又はＥｂを電圧印加手段４１ａと４１
ｂにより付与すると、双極子モーメントは、電界Ｅａ又
はＥｂの電界ベクトルに対応して上向き４４ａ又は下向
き４４ｂと向きを変え、それに応じて液晶分子は、第１
の安定状態４３ａか、あるいは第２の安定状態４３ｂの
何れか１方に配向する。 【００２０】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
図５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４３ａ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Ｅｂを印
加すると、液晶分子は第２の安定状態４３ｂ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。 【００２１】実施例１ １５００Åの膜厚をもち、線幅５０μがピッチ１２．５
μで形成されたＩＴＯのストライプ電極パターン（１６
ｐｅｌ）を有するガラス板の上に（ポリイミド形成液
（日立化成工業（株）製の「ＰＩＱ」；不揮発分濃度１
４．５ｗｔ％）を２μ厚となる様に塗布してポリイミド
の被膜を形成した。 【００２２】次いで、このポリイミド膜の上にポジ型レ
ジスト溶液（Ｓｈｉｐｌｅｙ社製の“ＡＺ１３５０”）
を塗布してレジスト層を形成した後、ＩＴＯ電極間の全
面にマスクが位置する様にマスク幅１２．５μマスク部
のピッチ５０μのストライプ状マスクを用いて露光し
た。次いで、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサ
イド含有の現像液“ＭＦ３１２”で現像して露光部のレ
ジスト膜とポリイミド膜を除去し、しかる後にレジスト
マスクを除去してポリイミドの硬化条件下で加熱硬化さ
せて、ＩＴＯストライプ電極線の間を完全に覆った形状
のスペーサ部材を形成させた後、ＩＴＯストライプ電極
線の稜線方向と垂直にラビング処理を施した（Ａ電極
板）。 【００２３】次いで、１５００Åの膜厚をもち、線幅５
０μがピッチ１２．５μで形成されたＩＴＯストライプ
電極パターンを有するガラス基板上に、前述と同様のＰ
ＩＱを用いて８００Åのポリイミド膜を形成した。次い
で、ＩＴＯストライプ電極線の稜線と平行方向に前述の
ポリイミド膜にラビング処理を施した（Ｂ電極板）。 【００２４】この２枚の電極板をそれぞれのＩＴＯスト
ライプパターンが直交し、ラビング方向が互いに平行と
なる様に重ね合せ、その周辺をエポキシ系接着剤でシー
リングした後、注入口からカイラルスメクティック相を
示す等方相下の前記液晶（１）を注入し、徐冷（０．５
℃／時間）下でセル内にカイラルスメクティックＣ相を
生じさせた。 【００２５】こうして調整した強誘電性カイラルスメク
ティック液晶素子をクロスニコル下の偏光顕微鏡で観察
（写真撮影）したところ、図６に示す様なモノドメイン
のＳｍＣ* の形成が確認することができた。この液晶素
子には、１５００ÅのＩＴＯ膜により形成された段差が
存在しているにもかかわらず、配向欠陥の発生はなかっ
た。図６中の５１はモノドメインのカイラルスメクティ
ックＣ相、５２はストライプ形状に形成したスペーサ部
材、５３は透明電極間隔を現わしている。 【００２６】比較例１ 前述の実施例１の強誘電性カイラルスメクティック液晶
素子を作成した際に用いたＢ電極に代えて、Ｂ′電極板
を用いたほかは、実施例１と全く同様の方法で強誘電性
カイラルスメクティック液晶素子を作成した。この際、
Ｂ′電極板は、ラビング方向をＩＴＯストライプパター
ンの長手方向に対して垂直方向としたほかは、Ｂ電極板
を作成した方法と同様の方法で作成した。 【００２７】この比較素子を実施例１と同様の方法で写
真撮影したところ、図７にスケッチしたとおりとなって
いた。すなわち、図７に示した様に配向欠陥に基づくと
見られる配向不整合部６１が見られる。 【００２８】実施例２ 実施例１のＢ電極板を作成した時に用いたポリイミド膜
に代えてポリビニルアルコール膜を用いたほかは、同様
の方法で電極板を作成し、同様の実験を繰り返したが、
実施例１と同様の結果が得られた。 【００２９】 【発明の効果】本発明によれば、配向欠陥を生じていな
い良好な初期配向状態をもつ強誘電性カイラルスメクテ
ィック液晶素子を提供することができ、しかも表示駆動
に先立って予め印加交流を双安定下の強誘電性カイラル
スメクティック液晶に付与することによって向上したコ
ントラストの表示を実現することができる。
光シャッターアレイ等の液晶素子に関し、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液晶素子に関する。 【０００２】 【従来技術の説明】これまで、クラークらにより米国特
許第４３６７９２４号公報で強誘電性カイラルスメクテ
ィック液晶素子が発表されている。この強誘電性カイラ
ルスメクティック液晶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強誘電性カイ
ラルスメクティック液晶が、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交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。たとえばカ
イラルスメクティック相を有する強誘電性液晶について
は、カイラルスメクティック相の液晶分子層が基板面に
対して垂直で、したがって液晶分子軸が基板面にほぼ平
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。 【０００３】この様な強誘電性カイラルスメクティック
液晶の配向方法としては、従来のＴＮ型液晶表示装置に
おけると同様に、ラビング法や斜方蒸着により、液晶セ
ル内の基板面に、物理的なキズ（溝）を付した有機薄
膜、無機蒸着膜を形成して分子の配列方向性を与える方
法が提案されている。例えば、ラビング法は、ガラス基
板上に透明電極を形成した後、有機高分子膜を形成して
それをビロードなどの布で一方向へこすり、膜表面につ
いた微細なキズによって液晶分子を整列させるものであ
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする問題点】ラビング法は、生産
性等の点から工業的にも有力な配向方法であるが、複数
のストライプ状の透明電極を有する液晶セルを用いて強
誘電性液晶を配向させようとすると、広い面積にわたる
充分な配向状態が得られず、液晶分子の配列が乱れた部
分（欠陥）を生じることがしばしば起こる。 【０００５】特に、下述する様に基板上に形成したマト
リクス電極が高密度で配線されると、電極線の低抵抗化
のために、電極線が比較的厚い（例えば８００Å〜３０
００Å）膜厚となるため、基板自体の面と電極面との間
で８００Å以上の大きな段差を形成し、この段差が強誘
電性液晶に対する配向欠陥を発生させる原因となってい
ることが、本発明者の実験により明らかとなった。 【０００６】従って、本発明の目的は、強誘電性カイラ
ルスメクティック液晶を用いた液晶素子において、配向
欠陥の発生が抑制された均一なモノドメインの初期配向
状態を実現することによって、表示並びに駆動特性を改
善した液晶素子を提供することにある。 【０００７】 【問題点を解決するための手段及び作用】本発明は、一
対の基板間に双安定性を有するカイラルスメクティック
液晶を配置してなる液晶素子において、前記一対の基板
のうち少なくとも一方が一軸配向処理され、前記カイラ
ルスメクティック液晶がカイラルスメクティック相を生
じる温度範囲より高温側にコレステリック相を生じる温
度範囲を有する液晶であって、該コレステリック相を生
じる温度範囲を通してカイラルスメクティック相を生じ
る温度範囲まで降温させることによって生じた双安定性
配向状態を有し、該双安定性配向状態のカイラルスメク
ティック液晶に、表示駆動前に、表示駆動時の表示コン
トラストを上昇させるに十分な交流電圧を印加してなる
ことを特徴とする液晶素子である。 【０００８】以下、本発明の実施例を図面に従って説明
する。 【０００９】 【実施例】図１は、本発明の液晶素子の概要を表わす斜
視図である。図１に示す液晶素子は、８００Å〜３００
０Åのストライプ形状に形成した透明電極１２ａ（ＩＴ
Ｏ膜、酸化スズ膜）を配線したガラス基板１１ａとスト
ライプ形状に形成した透明電極１２ｂ（ＩＴＯ膜、酸化
スズ膜）を配線したガラス基板１１ｂとが相対向して配
置されており、ストライブ状透明電極１２ａと１２ｂと
が互いに直交している。このガラス基板１１ａと１１ｂ
との間にはカイラルスメクティック相、好ましくはらせ
ん消失したカイラルスメクティック相で強誘電性を示す
強誘電性液晶１４が注入されている。ガラス基板１１ａ
にはかかる液晶１４に対して段差体となるストライプ状
透明電極１２ａの稜線１５と平行な方向１３にラビング
処理などの一軸性配向処理が施されている。 【００１０】本発明の好ましい具体例では、片側の基板
であるガラス基板１１ｂとしては、液晶層膜に対して段
差を生じる段差体を解消した基板を用いることができ
る。 【００１１】図２は、前述した好ましい片側基板１１ｂ
の態様を、図３はそれを用いた液晶素子を表している。
片側基板１１ｂには基板１１ａに形成したストライプ状
透明電極１２ａと直交したストライプ状透明電極１２ｂ
が設けられており、それぞれの電極間全体にスペーサ部
材２１が配置されている。かかるスペーサ部２１を電極
間全体に配置することによって、電極を設けたことによ
って帰因する液晶層膜に対する段差を解消することがで
きる。従って、片側基板１１ｂにはストライプ状透明電
極１２ｂの稜線２３に対して垂直方向２２（基板１１ａ
の一軸性配向軸１３と平行）でラビング処理による一軸
性配向軸を施したとしても、この基板１１ｂには液晶層
膜に対する段差を生じていないので、この部分における
配向欠陥を生じることはない。 【００１２】又、本発明では、図２に示す片側基板１１
ｂには必ずしもラビング処理を施さなくとも、良好な配
向状態を得ることができるので、片側基板１１ｂに施し
たラビング処理は省略されることができる。又、片側の
基板１１ｂに施す一軸性配向処理２２として、基板１１
ａに施した一軸性配向処理軸１３と９０度以下の角度
（例えば１０度〜６０度の角度）で交差させた一軸性配
向処理軸２２を形成することも可能である。 【００１３】本発明の好ましい具体例では、一軸性配向
処理を施す基板（例えば基板１１ａ）には、図示してい
ない各種の配向制御膜を設け、かかる配向制御膜にラビ
ング処理などの一軸性配向処理を施すことができる。こ
の配向制御膜に用いる材料としては、例えば、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、ポリパラキシリレン、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、ユリヤ樹脂、アクリル樹脂
などの樹脂類、あるいは感光性ポリイミド、感光性ポリ
アミド、環化ゴム系フォトレジスト、フェノールノボラ
ック系フォトレジストあるいは電子線フォトレジスト
（ポリメチルメタクリレート、エポキシ化−１，４−ポ
リブタジエンなど）などから選択して被膜形成したもの
が好ましい。 【００１４】又、本発明の液晶素子を作成するに当っ
て、基板１１ａと１１ｂの間隔を制御する必要がある。
特に、カイラルスメクティック相のらせん構造を消失さ
せるに十分な間隔とする必要がある。基板１１ａと１１
ｂの間に適当なスペーサ部材２１が配置されて、その間
隔を全面に亘って均一なものとすることができる。この
際、基板１１ｂには、図２及び図３に示す様にストライ
プ状透明電極１２ｂのそれぞれの間を覆うストライプ状
スペーサ部材２１を設けることが好ましい。スペーサ部
材２１の膜厚は、強誘電性カイラルスメクティック液晶
１４の膜厚を決定することができるので、従って液晶材
料の種類や要求される応答速度などにより変化するが、
一般的には０．２μ〜２０μ、好適には０．５μ〜１０
μの範囲に設定される。又、本発明の別の具体例ではス
ペーサ部材として、前述のストライプ状スペーサの他に
グラスファイバーやアルミナビースなどを用いることも
可能である。 【００１５】本発明の液晶素子は、実際の駆動を行なう
のに先立って、予め双安定性下に配向している強誘電性
カイラルスメクティック液晶１４に交流を印加すると、
配向欠陥がなく、しかも交流印加前に較べ向上したコン
トラスト下で表示駆動を行なうことができる。この際に
用いる印加交流としては、１０〜１００Ｖの電圧、周波
数１０〜１００Ｈｚで数秒〜数分間の交流が適用され
る。 【００１６】本発明で用いる強誘電性液晶としては、各
種のものが適用されるが、特にカイラルスメクティック
相より高温側にコレステリック相をもつ液晶が適してい
る。具体的には、下記のものを挙げることができる。 【００１７】 【外１】 （Ｃ：結晶相、ＳC ＊：カイラルスメクティックＣ相、
ＳA ：スメクティックＡ相、ＳB ：スメクティックＢ
相、ＳE ：スメクティックＥ相、Ｃｈ：コレステリック
相、Ｉ：等方相） 【００１８】図４は、本発明で用いる強誘電性液晶の動
作説明のためにセルの例を模式的に描いたものである。
３１ａと３１ｂは、液晶層膜に対して段差を形成するＩ
ｎ2Ｏ2 、ＳｎＯ2 あるいはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔ
ｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）等の薄膜（８００Å〜３０００Å）
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３２がガラス面に垂直になるよ
う配向したＳｍＣ*相（カイラルスメクティックＣ相）
又はＳｍＨ*相（カイラルスメクティックＨ相）の液晶
が封入されている。太線で示した線３３が液晶分子を表
しており、この液晶分子３３はその分子に直交した方向
に双極子モーメント（Ｐ⊥）３４を有している。基板３
１ａと３１ｂ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３３のらせん構造がほどけ、双極子モ
ーメント（Ｐ⊥）３４がすべて電界方向に向くよう、液
晶分子３３は配向方向を変えることができる。液晶分子
３３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コ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。 【００１９】本発明の液晶素子で好ましく用いられる液
晶セルは、その厚さを十分に薄く（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、図５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、非らせん構造となり、
その双極子モーメントＰａまたはＰｂは上向き（４４
ａ）又は下向き（４４ｂ）のどちらかの状態をとる。こ
のようなセルに、図５に示す如く一定の閾値以上の極性
の異なる電界Ｅａ又はＥｂを電圧印加手段４１ａと４１
ｂにより付与すると、双極子モーメントは、電界Ｅａ又
はＥｂの電界ベクトルに対応して上向き４４ａ又は下向
き４４ｂと向きを変え、それに応じて液晶分子は、第１
の安定状態４３ａか、あるいは第２の安定状態４３ｂの
何れか１方に配向する。 【００２０】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
図５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４３ａ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Ｅｂを印
加すると、液晶分子は第２の安定状態４３ｂ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。 【００２１】実施例１ １５００Åの膜厚をもち、線幅５０μがピッチ１２．５
μで形成されたＩＴＯのストライプ電極パターン（１６
ｐｅｌ）を有するガラス板の上に（ポリイミド形成液
（日立化成工業（株）製の「ＰＩＱ」；不揮発分濃度１
４．５ｗｔ％）を２μ厚となる様に塗布してポリイミド
の被膜を形成した。 【００２２】次いで、このポリイミド膜の上にポジ型レ
ジスト溶液（Ｓｈｉｐｌｅｙ社製の“ＡＺ１３５０”）
を塗布してレジスト層を形成した後、ＩＴＯ電極間の全
面にマスクが位置する様にマスク幅１２．５μマスク部
のピッチ５０μのストライプ状マスクを用いて露光し
た。次いで、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサ
イド含有の現像液“ＭＦ３１２”で現像して露光部のレ
ジスト膜とポリイミド膜を除去し、しかる後にレジスト
マスクを除去してポリイミドの硬化条件下で加熱硬化さ
せて、ＩＴＯストライプ電極線の間を完全に覆った形状
のスペーサ部材を形成させた後、ＩＴＯストライプ電極
線の稜線方向と垂直にラビング処理を施した（Ａ電極
板）。 【００２３】次いで、１５００Åの膜厚をもち、線幅５
０μがピッチ１２．５μで形成されたＩＴＯストライプ
電極パターンを有するガラス基板上に、前述と同様のＰ
ＩＱを用いて８００Åのポリイミド膜を形成した。次い
で、ＩＴＯストライプ電極線の稜線と平行方向に前述の
ポリイミド膜にラビング処理を施した（Ｂ電極板）。 【００２４】この２枚の電極板をそれぞれのＩＴＯスト
ライプパターンが直交し、ラビング方向が互いに平行と
なる様に重ね合せ、その周辺をエポキシ系接着剤でシー
リングした後、注入口からカイラルスメクティック相を
示す等方相下の前記液晶（１）を注入し、徐冷（０．５
℃／時間）下でセル内にカイラルスメクティックＣ相を
生じさせた。 【００２５】こうして調整した強誘電性カイラルスメク
ティック液晶素子をクロスニコル下の偏光顕微鏡で観察
（写真撮影）したところ、図６に示す様なモノドメイン
のＳｍＣ* の形成が確認することができた。この液晶素
子には、１５００ÅのＩＴＯ膜により形成された段差が
存在しているにもかかわらず、配向欠陥の発生はなかっ
た。図６中の５１はモノドメインのカイラルスメクティ
ックＣ相、５２はストライプ形状に形成したスペーサ部
材、５３は透明電極間隔を現わしている。 【００２６】比較例１ 前述の実施例１の強誘電性カイラルスメクティック液晶
素子を作成した際に用いたＢ電極に代えて、Ｂ′電極板
を用いたほかは、実施例１と全く同様の方法で強誘電性
カイラルスメクティック液晶素子を作成した。この際、
Ｂ′電極板は、ラビング方向をＩＴＯストライプパター
ンの長手方向に対して垂直方向としたほかは、Ｂ電極板
を作成した方法と同様の方法で作成した。 【００２７】この比較素子を実施例１と同様の方法で写
真撮影したところ、図７にスケッチしたとおりとなって
いた。すなわち、図７に示した様に配向欠陥に基づくと
見られる配向不整合部６１が見られる。 【００２８】実施例２ 実施例１のＢ電極板を作成した時に用いたポリイミド膜
に代えてポリビニルアルコール膜を用いたほかは、同様
の方法で電極板を作成し、同様の実験を繰り返したが、
実施例１と同様の結果が得られた。 【００２９】 【発明の効果】本発明によれば、配向欠陥を生じていな
い良好な初期配向状態をもつ強誘電性カイラルスメクテ
ィック液晶素子を提供することができ、しかも表示駆動
に先立って予め印加交流を双安定下の強誘電性カイラル
スメクティック液晶に付与することによって向上したコ
ントラストの表示を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の強誘電性カイラルスメクティック液晶
素子の斜視図。 【図２】本発明の液晶素子で用いた片側基板の断面図。 【図３】図２の片側基板を用いた液晶素子の断面図。 【図４】本発明の強誘電性カイラルスメクティック液晶
素子を模式的に表わした斜視図。 【図５】本発明の強誘電性カイラルスメクティック液晶
素子を模式的に表わした斜視図。 【図６】実施例１で作成した強誘電性カイラルスメクテ
ィック液晶素子の顕微鏡写真をスケッチした説明図。 【図７】比較例１で作成した強誘電性カイラルスメクテ
ィック液晶素子の顕微鏡写真をスケッチした説明図。
素子の斜視図。 【図２】本発明の液晶素子で用いた片側基板の断面図。 【図３】図２の片側基板を用いた液晶素子の断面図。 【図４】本発明の強誘電性カイラルスメクティック液晶
素子を模式的に表わした斜視図。 【図５】本発明の強誘電性カイラルスメクティック液晶
素子を模式的に表わした斜視図。 【図６】実施例１で作成した強誘電性カイラルスメクテ
ィック液晶素子の顕微鏡写真をスケッチした説明図。 【図７】比較例１で作成した強誘電性カイラルスメクテ
ィック液晶素子の顕微鏡写真をスケッチした説明図。
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フロントページの続き
(72)発明者 稲葉 豊
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 進藤 寿
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 柴田 浩文
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
(56)参考文献 特開 昭60−188925（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−176097（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−123825（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．一対の基板間に双安定性を有するカイラルスメクテ
ィック液晶を配置してなる液晶素子において、前記一対
の基板のうち少なくとも一方が一軸配向処理され、前記
カイラルスメクティック液晶がカイラルスメクティック
相を生じる温度範囲より高温側にコレステリック相を生
じる温度範囲を有する液晶であって、該コレステリック
相を生じる温度範囲を通してカイラルスメクティック相
を生じる温度範囲まで降温させることによって生じた双
安定性配向状態を有し、該双安定性配向状態のカイラル
スメクティック液晶に、表示駆動前に、表示駆動時の表
示コントラストを上昇させるに十分な交流電圧を印加し
てなることを特徴とする液晶素子。 ２．前記カイラルスメクティック液晶がカイラルスメク
ティック相を生じる温度範囲より高温側に、スメクティ
ックＡ相を生じる温度範囲とコレステリック相を生じる
温度範囲とを有する液晶であって、該カイラルスメクテ
ィック液晶を、該コレステリック相を生じる温度範囲と
スメクティックＡ相を生じる温度範囲とを通して、該カ
イラルスメクティック相を生じる温度範囲まで降温させ
てなることを特徴とする請求項１記載の液晶素子。 ３．前記一軸配向処理がラビング処理である請求項１記
載の液晶素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6306119A JP2699999B2 (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 液晶素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6306119A JP2699999B2 (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 液晶素子 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29316394A Division JPH07253599A (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | 液晶素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07253598A JPH07253598A (ja) | 1995-10-03 |
| JP2699999B2 true JP2699999B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=17953283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6306119A Expired - Fee Related JP2699999B2 (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 液晶素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2699999B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60188925A (ja) * | 1984-03-09 | 1985-09-26 | Canon Inc | 光学変調素子の製造法 |
-
1994
- 1994-12-09 JP JP6306119A patent/JP2699999B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07253598A (ja) | 1995-10-03 |
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|---|---|---|---|
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