JP2784699B2

JP2784699B2 - 液晶素子

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Publication number: JP2784699B2
Application number: JP3219385A
Authority: JP
Inventors: 英昭高尾; 誠小嶋; 正信朝岡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-08-06
Filing date: 1991-08-06
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2013-08-06
Also published as: JPH0540265A

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−
光シャッター等で用いる液晶素子、特に強誘電性液晶素
子に関し、更に詳しくは液晶分子の配向状態を改善する
ことにより、表示特性を改善した液晶素子に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】強誘電性液晶分子の屈折率異方性を利用
して偏光素子との組み合わせにより透過光線を制御する
型の表示素子がクラーク（Ｃｌａｒｋ）及びラガーウォ
ル（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）により提案されている（特開
昭５６−１０７２１６号公報、米国特許第４３６７９２
４号明細書等）。

【０００３】この強誘電性液晶は、一般に特定の温度域
において、非らせん構造のカイラルスメクチックＣ相
（ＳｍＣ^* ）又はＨ相（ＳｍＨ^* ）を有し、この状態に
おいて、加えられる電界に応答して第１の光学的安定状
態と第２の光学的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、すなわち
双安定性を有し、また電界の変化に対する応答も速やか
であり、高速ならびに記憶型の表示素子としての広い利
用が期待され、特にその機能から大画面で高精細なディ
スプレーとしての応用が期待されている。

【０００４】この双安定性を有する液晶を用いた光学変
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。

【０００５】また、液晶の複屈折を利用した液晶素子の
場合、直交ニコル下での透過率は、

【０００６】

【数１】

【０００７】（式中、Ｉ₀ ：入射光強度、Ｉ：透過光強
度、θ：チルト角、Δｎ：屈折率異方性、ｄ：液晶層の
膜厚、λ：入射光の波長である。）で表わされる。前述
の非らせん構造におけるチルト角θは第１と第２の配向
状態でのねじれ配列した液晶分子の平均分子軸方向の角
度として現われることになる。上式によれば、かかるチ
ルト角θが２２．５°の角度の時最大の透過率となり、
双安定性を実現する非らせん構造でのチルト角θが２
２．５°にできる限り近いことが必要である。

【０００８】ところで、強誘電性液晶の配向方法として
は、大きな面積に亙って、スメクチック液晶を形成する
複数の分子で組織された液晶分子層を、その法線に沿っ
て一軸に配向させることができ、しかも製造プロセス工
程も簡便なラビング処理により実現できるものが望まし
い。

【０００９】強誘電性液晶、特に非らせん構造のカイラ
ルスメクチック液晶のための配向方法としては、例え
ば、米国特許第４，５６１，７２６号明細書等が知られ
ている。

【００１０】しかしながら、これまで用いられてきた配
向方法、特にラビング処理されたポリイミドまたはポリ
アミド膜による配向方法を、前述のクラークとラガウォ
ールによって発表された双安定性を示す非らせん構造の
強誘電性液晶に対して適用した場合には、下記の如き問
題点を有していた。

【００１１】すなわち、本発明者らの実験によれば、従
来のラビング処理したポリイミドまたはポリアミド膜に
よって配向させて得られた非らせん構造の強誘電性液晶
でのチルト角θ（後述の図３に示す角度）がらせん構造
をもつ強誘電性液晶でのチルト角Ｈ（後述の図２に示す
角度）と較べて小さくなっていることが判明した。特
に、従来のラビング処理したポリイミドまたはポリアミ
ド膜によって配向させて得た非らせん構造の強誘電性液
晶でのチルト角θは、一般に３°〜８°程度で、その時
の透過率はせいぜい３〜５％程度であった。

【００１２】この様に、クラークとラガウォールによれ
ば双安定性を実現する非らせん構造の強誘電性液晶での
チルト角がらせん構造をもつ強誘電性液晶でのチルト角
と同一の角度をもつはずであるが、実際には非らせん構
造でのチルト角θの方が、らせん構造でのチルト角Ｈよ
り小さくなっている。しかも、この非らせん構造でのチ
ルト角θがらせん構造でのチルト角Ｈより小さくなる原
因が非らせん構造での液晶分子のねじれ配列に起因して
いることが判明した。つまり、非らせん構造をもつ強誘
電性液晶では、液晶分子が基板の法線に対して上基板に
隣接する液晶分子の軸より下基板に隣接する液晶分子の
軸（ねじれ配列の方向）へ連続的にねじれ角δでねじれ
て配列しており、このことが非らせん構造でのチルト角
θがらせん構造でのチルト角Ｈより小さくなる原因とな
っている。

【００１３】また、従来のラビング処理したポリイミド
またはポリアミド配向膜によって生じたカイラルスメク
チック液晶の配向状態は、電極と液晶層の間に絶縁体層
としてのポリイミドまたはポリアミド配向膜の存在によ
って、第１の光学的安定状態（例えば、白の表示状態）
から第２の光学的安定状態（例えば、黒の表示状態）に
スイッチングするための一方極性電圧を印加した場合、
この一方極性電圧の印加解除後、強誘電性液晶層には他
方極性の逆電界Ｖ_rev が生じ、この逆電界Ｖ_re _v がディ
スプレイの際の残像を引き起していた。上述の逆電界発
生現象は、例えば吉田明雄著、昭和６２年１０月「液晶
討論会予稿集」１４２〜１４３頁の「ＳＳＦＬＣのスイ
ッチング特性」で明らかにされている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、前述の従来技術の問題点を解決した強誘電性液晶素
子を提供するものであり、特にカイラルスメクチック液
晶の非らせん構造での大きなチルト角θを生じ、高コン
トラストな画像がディスプレイされ、且つ残像を生じな
いディスプレイを達成できる強誘電性液晶素子を提供す
ることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、透明電
極が形成された一対の基板間にカイラルスメクチック液
晶を配置し、少なくとも一方の基板にポリイミド膜を設
けてなる液晶素子において、前記ポリイミド膜は下記の
構造式（ＩＩＩ）で表される繰り返し単位をもつポリア
ミド酸の膜を加熱焼成処理することによって形成され、
該ポリイミド膜の表面には屈折率異方性（Δｎ）を増大
させてなるラビング処理が付与され、かつ該ポリイミド
膜の表面エネルギーは３５（ｄｙｎｅ／ｃｍ）以下に設
定されていることを特徴とする液晶素子である。

【外２】

【００１６】以下、本発明を詳細に説明する。図１は本
発明の強誘電性液晶素子の一例を示す模式図である。

【００１７】同図１において、１１ａと１１ｂは各々Ｉ
ｎ_２Ｏ_３やＩＴＯ（インジウムチンオキサイド；Ｉ
ｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）等の透明電極１２ａ
と１２ｂで被覆された基板（ガラス基板）であり、その
上に２００Å〜１５００Å厚の絶縁膜１３ａと１３ｂ
（例えば、ＳｉＯ_２膜、ＴｉＯ_２膜、Ｔａ_２Ｏ_５膜な
ど）と前記ポリイミドで形成した５０Å〜１０００Å厚
の配向膜１４ａと１４ｂとが各々積層されている。

【００１８】この際、平行かつ同一向き（図１でいえば
Ａ方向）になるようラビング処理（矢印方向）した配向
膜１４ａと１４ｂが配置されている。基板１１ａと１１
ｂとの間には、強誘電性カイラルスメクチック液晶１５
が配置され、基板１１ａと１１ｂとの間隔の距離は、強
誘電性カイラルスメクチック液晶１５のらせん配列構造
の形成を抑制するのに十分に小さい距離（例えば、０．
１μｍ〜３μｍ）に設定され、強誘電性カイラルスメク
チック液晶１５は双安定性配向状態を生じている。上述
の十分に小さい、強誘電性カイラルスメクチック液晶１
５が配置されている液晶間距離は、配向膜１４ａと１４
ｂとの間に配置されたビーズスペーサー１６（例えば、
シリカビーズ、アルミナビーズ等）によって保持され
る。また、１７ａ, １７ｂは偏光板を示す。

【００１９】本発明において、配向膜に用いるポリイミ
ドは、コーティング膜状態で３５（ｄｙｎｅ／ｃｍ）以
下、好ましくは３２（ｄｙｎｅ／ｃｍ）以下の低い表面
エネルギーを有し、かつラビング処理を行なうことによ
って、配向膜の複屈折性、すなわち屈折率異方性（Δ
ｎ）がある程度増大するものが、チルト角の大きな表示
特性の良い強誘電性液晶素子を得るために好適であるこ
とを見出した。なお、屈折率異方性の増大の程度に関し
ては、同じ表面エネルギーのレベルであれば、増大変化
の小さいもの程、より良好な表示特性を得るために好適
である。

【００２０】なお、表面エネルギーは接触角計を用いた
液滴法により測定した値を示す。また、配向膜の屈折率
異方性の評価には、光弾性変調素子を用いた高感度自動
複屈折測定装置を用いた。

【００２１】本発明における配向膜は、上記の条件を満
足するものであればよく、特に構造を限定されるもので
はないが、例えば、以下の様なものが挙げられる。

【００２２】ポリイミドを構成するテトラカルボン酸成
分としては、例えばピロメリット酸二無水物，ビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物，ナフタレンテトラカルボ
ン酸二無水物，シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
等が挙げられる。

【００２３】

【００２４】さらに、ポリイミドを構成するジアミン成
分としては、例えば下記の一般式（Ｉ）で示されるビス
［４−（アミノフェノキシ）フェニル］化合物が使用で
きる。

【００２５】

【化１】

【００２６】（式中、Ｒ_１，Ｒ_２はＣＦ_３（ＣＦ_２）_ｍ
（ＣＨ_２）_Ｌ−等のフルオロアルキル鎖（ただし、Ｌ≧
０，ｍ≧０）を表わし、Ｒ_１とＲ_２は同一でも異なって
いてもよい。）本発明で用いるポリイミド膜を基板上に
設ける際には、ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸
をジメチルフォルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジ
メチルスルフォキシド、Ｎ−メチル−２−ピロリドンな
どの溶剤に溶解して０．０１〜４０重量％溶液として、
該溶液をスピンナー塗布法、スプレイ塗布法、ロール塗
布法などにより基板上に塗布した後、１００〜３５０
℃、好ましくは２００〜３００℃の温度で加熱して、脱
水閉環させてポリイミド膜を形成することができる。こ
のポリイミド膜は、しかる後に布などでラビング処理さ
れる。又、本発明で用いるポリイミド膜は３０Å〜１μ
程度、好ましくは２００Å〜２０００Åの膜厚に設定さ
れる。この際には、図１に示す絶縁膜１３ａと１３ｂの
使用を省略することができる。又、本発明では、絶縁膜
１３ａと１３ｂの上にポリイミド膜を設ける際には、こ
のポリイミド膜の膜厚は５００Å以下、好ましくは３０
０Å以下に設定することができる。

【００２７】本発明において用いられる液晶物質として
は、降温過程で、等方相，コレステリック相，スメクチ
ックＡ相を通してカイラルスメクチックＣ相を生じる液
晶が好ましい。特に、コレステリック相の時のピッチが
０．８μｍ以上のものが好ましい（但し、コレステリッ
ク相でのピッチは、コレステリック相の温度範囲におけ
る中央点で測定したもの）。その具体的な液晶物質とし
ては、例えば下記の化２で示される液晶物質「ＬＣ−
１」、「８０Ｂ」及び「８０ＳＩ^* 」を下記の比率で含
有させた液晶組成物が好ましく用いられる。

【００２８】

【化２】

【００２９】液晶（１）（ＬＣ−１）₉₀／（８０Ｂ）₁₀ （２）（ＬＣ−１）₈₀／（８０Ｂ）₂₀ （３）（ＬＣ−１）₇₀／（８０Ｂ）₃₀ （４）（ＬＣ−１）₆₀／（８０Ｂ）₄₀ （５）８０ＳＩ^* （上記の配合比率は、それぞれ重量比を表わしてい
る。）

【００３０】図２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。２１ａと２
１ｂは、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、ＳｎＯ₂ あるいはＩＴＯ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２２がガラス基板面に垂直にな
るよう配向したＳｍＣ^* （カイラルスメクチックＣ）相
又はＳｍＨ^* （カイラルスメクチックＨ）相の液晶が封
入されている。太線で示した線２３は液晶分子を表わし
ており、この液晶分子２３はその分子に直交した方向に
双極子モーメント（Ｐ⊥）２４を有している。この時の
三角錐の頂角をなす角度がかかるらせん構造のカイラル
スメクチック相でのチルト角Ｈを表わしている。基板２
１ａと２１ｂ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
ーメント（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基板面
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。

【００３１】本発明の液晶素子で用いる双安定性配向状
態の表面安定型強誘電性液晶セルは、その厚さを充分に
薄く（例えば、０．１〜３μｍ）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３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（３４ａ）又は下向き（３４
ｂ）のどちらかの状態をとる。

【００３２】このようなセルに、図３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３１ａと３１ｂ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
３４ａ又は下向き３４ｂと向きを変え、それに応じて液
晶分子は、第１の安定状態３３ａあるいは第２の安定状
態３３ｂの何れか一方に配向する。この時の第１と第２
の安定状態のなす角度の１／２がチルト角θに相当す
る。

【００３３】この強誘電性液晶セルによって得られる効
果は、その第１に応答速度が極めて速いことであり、第
２に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３によって更に説明すると、電界Ｅ
ａを印加すると液晶分子は第１の安定状態３３ａ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３３ｂ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まっている。また、与える
電界Ｅａ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。

【００３４】次に、図４は本発明の液晶素子におけるポ
リイミド配向膜を用いた配向方法により配向した液晶分
子の配向状態を模式的に示す断面図、図５はそのＣ−ダ
イレクタを示す図である。

【００３５】図４に示す５１ａ及び５１ｂは、それぞれ
上基板及び下基板を表わしている。５０は液晶分子５２
で組織された液晶分子層で、液晶分子５２が円錐５３の
底面５４（円形）に沿った位置を変化させて配列してい
る。

【００３６】図５は、Ｃ−ダイレクタを示す図である。
同図５のＵ₁ は一方の安定配向状態でのＣ−ダイレクタ
８１で、Ｕ₂ は他方の安定配向状態でのＣ−ダイレクタ
８１である。Ｃ−ダイレクタ８１は、図４に示す液晶分
子層５０の法線に対して垂直な仮想面への分子長軸の写
影である。

【００３７】一方、従来のラビング処理したポリイミド
またはポリアミド膜によって生じた配向状態は、図６の
Ｃ−ダイレクタ図によって示される。図６に示す配向状
態は、上基板５１ａから下基板５１ｂに向けて分子軸の
ねじれが大きいため、チルト角θは小さくなっている。

【００３８】次に、図７（ａ）は、Ｃ−ダイレクタ８１
が図５の状態（ユニフォーム配向状態という）でのチル
ト角θを示す説明図、および図７（ｂ）はＣ−ダイレク
タ８１が図６の状態（スプレイ配向状態という）でのチ
ルト角θを示す説明図である。図中、６０は前述した本
発明の特定のポリイミド膜に施したラビング処理軸を示
し、６１ａは配向状態Ｕ_１での平均分子軸、６１ｂは配
向状態Ｕ_２での平均分子軸、６２ａは配向状態Ｓ_１での
平均分子軸、６２ｂは配向状態Ｓ_２での平均分子軸を示
す。平均分子軸６１ａと６１ｂとは、互いに閾値電圧を
超えた逆極性電圧の印加によって変換することができ
る。同様のことは平均分子軸６２ａと６２ｂとの間でも
生じる。

【００３９】次に、逆電界Ｖ_rev による光学応答の遅れ
（残像）に対するユニフォーム配向状態の有用性につい
て説明する。

【００４０】液晶セルの絶縁層（配向膜）の容量Ｃ_i 、
液晶層の容量をＣ_LC及び液晶の自発分極をＰｓとする
と、残像の原因となるＶ_rev は、下式で表わされる。

【００４１】

【数２】

【００４２】図８は、液晶セル内の電荷の分布、自発分
極Psの方向及び逆電界Ｖ_rev の方向を模式的に示した断
面図である。図８（ａ）はパルス電界印加前のメモリー
状態下における＋及び−電荷の分布状態を示し、この時
の自発分極Psの向きは＋電荷から−電荷の方向である。
図８（ｂ）は、パルス電界解除直後の自発分極Psの向き
が図８（ａ）の時の向きに対して逆向き（従って、液晶
分子は一方の安定配向状態から他方の安定配向状態に反
転を生じている）であるが、＋及び−電荷の分布状態
は、図８（ａ）の時と同様であるため、液晶内に逆電界
Ｖ_rev が矢印Ｂ方向に生じている。この逆電界Ｖ_rev は
しばらくした後、図８（ｃ）に示すように消滅し、＋及
び−電荷の分布状態が変化する。

【００４３】図９は従来のポリイミドまたはポリアミド
配向膜によって生じたスプレイ配向状態の光学応答の変
化をチルト角θの変化に換えて示した説明図である。図
９に示す様に、パルス電界印加時においては、矢印Ｘ₁
の方向に沿ってスプレイ配向状態下の平均分子軸Ｓ
（Ａ）から最大チルト角Ｈ付近のユニフォーム配向状態
下の平均分子軸Ｕ₂ までオーバーシュートし、パルス電
界解除直後においては、図８（ｂ）に示す逆電界Ｖ_rev
の作用が働いて、矢印Ｘ₂ の方向に沿ってスプレイ配向
状態下の平均分子軸Ｓ（Ｂ）までチルト角θが減少し、
そして図８（ｃ）に示す逆電界Ｖ_rev の減衰の作用によ
り、矢印Ｘ₃ の方向に沿ってスプレイ配向状態下の平均
分子軸Ｓ（Ｃ）までチルト角θが若干増大した安定配向
状態が得られる。図１０はこの時の光学応答の状態を示
すグラフである。

【００４４】本発明によれば、前述した様に、配向膜の
コーティング膜状態で３５（ｄｙｎｅ／ｃｍ）以下の低
い表面エネルギーを有し、かつラビング処理により屈折
率異方性（Δｎ）が増大する配向膜を用いていることか
ら、その配向状態においては、図９に示したスプレイ状
態下の平均分子軸Ｓ（Ａ），Ｓ（Ｂ）及びＳ（Ｃ）を生
じることが無く、従って最大チルト角Ｈに近いチルト角
θを生じる平均分子軸に配列させることができる。図１
１は、この時の本発明の光学応答の状態を示すグラフで
ある。図１１によれば、残像に原因する光学応答の遅れ
を生じないことと、メモリー状態下での高いコントラス
トを引き起こしていることが認められる。

【００４５】本発明の液晶素子は、ラビング処理した特
定のポリイミド配向膜による配向方法を用いることによ
って、明状態と暗状態での大きな光学的コントラストを
示し、特に米国特許第４，６５５，５６１号明細書等に
開示されているマルチプレクシング駆動時の非選択画素
に対して大きなコントラストを生じ、さらにディスプレ
イ時の残像の原因となるスイッチング時（マルチプレク
シング駆動時）の光学応答の遅れを生じない配向状態が
達成された。

【００４６】

【実施例】以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に
説明する。参考例１１０００Å厚のＩＴＯ膜が設けられている１．１ｍｍ厚
のガラス板を２枚用意し、それぞれのガラス板上に、下
記の構造式（ＩＩ）で示すポリアミド酸のＮ−メチル−
２−ピロリドン／ｎ−ブチルセロソルブ＝５／１の３．
０重量％溶液をスピンコートにて成膜後、約１時間，２
５０℃で加熱焼成処理を施した。この時の膜厚は２２６
Åであった。

【００４７】

【化３】

【００４８】このコーティング膜に対し、液滴法による
接触角測定（協和界面科学（株）製、接触角計を使用）
を行ない、表面エネルギーを求めたところ、表面エネル
ギーγ_s （＝γ^d ＋γ^p ＋γ^h 、ただし、γ^d ：分散成
分、γ^p ：極性成分、γ^h ：水素結合成分）は、３１．
４ｄｙｎｅ／ｃｍであった。

【００４９】また、このコーティング膜に対し、屈折率
異方性Δｎを測定（（株）オーク製作所製、高感度自動
複屈折測定装置）したところ、Δｎ＝０．００６６であ
った。

【００５０】次に、この様にして形成された塗布膜に、
ナイロン殖毛布による一方向ラビング処理を行なった。
この時の屈折率異方性は、Δｎ＝０．０２２１であり、
ラビング処理によるΔｎの変化は０．０１５５であっ
た。

【００５１】その後、平均粒径約１．５μｍのアルミナ
ビーズを一方の基板上に散布した後、それぞれのラビン
グ処理軸が互いに平行で、かつ同一処理方向となる様に
２枚のガラス基板を重ね合せてセルを作製した。

【００５２】このセル内にチッソ（株）社製の強誘電性
スメクチック液晶である「ＣＳ−１０１４」（商品名）
を等方相下で真空注入してから、等方相から０．５℃／
ｈで３０℃まで徐冷することによって配向させることが
できた。この強誘電性液晶「ＣＳ−１０１４」を用いた
本実施例のセルでの相変化は、下記のとおりであった。

【００５３】

【数３】

【００５４】（Ｉｓｏ．＝等方相、Ｃｈ＝コレステリッ
ク相、ＳｍＡ＝スメクチックＡ相、ＳｍＣ^* ＝カイラル
スメクチックＣ相）上述の液晶セルを一対の９０°クロスニコル偏光子の間
に挾み込んで、５０μｓｅｃの３０Ｖパルスを印加して
から、９０°クロスニコルを消光位（最暗状態）にセッ
トし、この時の透過率をホトマルチプレターにより測定
し、続いて５０μｓｅｃの−３０Ｖパルスを印加し、こ
の時の透過率（明状態）を同様の方法で測定したとこ
ろ、チルト角θは１５°であり、最暗状態時の透過率は
１％で、明状態時の透過率は２８％であり、従ってコン
トラスト比は２８：１であった。

【００５５】また、残像の原因となる光学応答の遅れは
０．２秒以下であった。

【００５６】さらに、この液晶セルを図１２に示す駆動
波形を用いたマルチプレクシング駆動による表示を行っ
たところ、高コントラストな高品位表示が得られ、また
所定の文字入力による画像表示の後に全画面を白の状態
に消去したところ、残像の発生は判読できなかった。
尚、図１２のＳ_N ，Ｓ_N+1 ，Ｓ_N+2 は走査線に印加した
電圧波形を表わしており、Ｉは代表的な情報線に印加し
た電圧波形を表わしている。（Ｉ−Ｓ_N ）は、情報線Ｉ
と走査線Ｓ_N との交差部に印加された合成波形である。
又、本実施例では、Ｖ₀ ＝５〜８Ｖ、ΔT ＝２０〜７０
μｓｅｃで行った。

【００５７】実施例１以下の構造式（ＩＩＩ）で示されるポリアミド酸より得
られるポリイミド配向膜を用いた以外は、参考例１と同
様にしてセルを作製した。

【００５８】

【化４】

【００５９】参考例１と同様の試験を行い、コーティン
グ膜の表面エネルギーγ_ｓ＝３１．１ｄｙｎｅ／ｃ
ｍ、コーティング膜の屈折率異方性Δｎ＝０．０１５
４、ラビング処理後の屈折率異方性Δｎ＝０．０２４１
で、ラビング処理によるΔｎの変化は０．００８７７の
結果が得られた。

【００６０】この時のコントラスト比＝３５：１、光学
応答のおくれ時間＝０．１秒の結果を得た。

【００６１】又、参考例１と同様のマルチプレクシング
駆動による表示を行ったところ、コントラスト及び残像
については参考例１と同様の良好な結果が得られた。

【００６２】参考例２以下の構造式（ＩＶ）で示されるポリアミド酸より得ら
れるポリイミド配向膜を用いた以外は、実施例１と同様
にしてセルを作製した。

【００６３】

【化５】

【００６４】実施例１と同様の試験を行い、コーティン
グ膜の表面エネルギーγ_s ＝３０．５ｄｙｎｅ／ｃｍ、
コーティング膜の屈折率異方性Δｎ＝０．０１２２、ラ
ビング処理後の屈折率異方性Δｎ＝０．０４５４で、ラ
ビング処理によるΔｎの変化は０．０３３２の結果が得
られた。

【００６５】この時のコントラスト比＝３２：１、光学
応答のおくれ時間＝０．１秒の結果を得た。

【００６６】又、実施例１と同様のマルチプレクシング
駆動による表示を行ったところ、コントラスト及び残像
については実施例１と同様の良好な結果が得られた。

【００６７】参考例３以下の構造式（Ｖ）で示されるポリアミド配向膜を用い
た以外は、実施例１と同様にしてセルを作製した。

【化６】

【００６８】実施例１と同様の試験を行ない、コーティ
ング膜の表面エネルギーγ_ｓ＝３３．４ｄｙｎｅ／ｃ
ｍ、コーティング膜の屈折率異方性Δｎ＝０．０３３
３、ラビング処理後の屈折率異方性Δｎ＝０．０６００
で、ラビング処理によるΔｎの変化は０．０２６７の結
果が得られた。

【００６９】この時のコントラスト比＝２０：１、光学
応答のおくれ時間＝０．５秒の結果を得た。

【００７０】又、実施例１と同様のマルチプレクシング
駆動による表示を行ったところ、コントラスト及び残像
については実施例１と同様の良好な結果が得られた。

【００７１】比較例１〜３表１に示したポリアミド配向膜（比較例１）、及びポリ
アミド酸より得られるポリイミド配向膜を用いた以外
は、実施例１と同様にしてセルを作製した。

【００７２】なお、コーティング膜に対する表面エネル
ギーγ_s 値、コーティング膜の屈折率異方性Δｎ、ラビ
ング処理後の屈折率異方性Δｎ及びそれぞれのセルに対
するコントラスト比、光学応答のおくれ時間を表２に示
した。

【００７３】又、実施例１と同様のマルチプレクシング
駆動による表示を行ったところ、コントラストが本実施
例のものと比較して小さく、しかも残像が生じた。

【００７４】

【表１】

【００７５】

【表２】

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶素子
によれば、明状態と暗状態でのコントラストが高く、特
にマルチプレクシング駆動時の表示コントラストが非常
に大きく高品位の表示が得られ、しかも目ざわりな残像
現象が生じない効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶素子の一例を示す模式図である。

【図２】らせん構造をもつカイラルスメクチック液晶の
配向状態を示す斜視図である。

【図３】非らせん構造の分子配列をもつカイラルスメク
チック液晶の配向状態を示す斜視図である。

【図４】本発明における配向膜による配向方法で配向し
たカイラルスメクチック液晶の配向状態を示す断面図で
ある。

【図５】図４のカイラルスメクチック液晶のユニフォー
ム配向状態におけるＣ−ダイレクタ図である。

【図６】スプレイ配向状態におけるＣ−ダイレクタ図で
ある。

【図７】図７（ａ）はユニフォーム配向状態におけるチ
ルト角θを示す説明図、図７（ｂ）はスプレイ配向状態
におけるチルト角θを示す説明図である。

【図８】強誘電性液晶内の電荷分布、自発分極Ｐｓの向
き及び逆電界Ｖ_rev の向きを示す断面図である。

【図９】電界印加時及び印加後のチルト角θの変化を示
す説明図である。

【図１０】従来例の液晶素子における光学応答特性を示
すグラフである。

【図１１】本発明の液晶素子における光学応答特性を示
すグラフである。

【図１２】本発明の実施例で用いた駆動電圧の波形図で
ある。

【符号の説明】

１１ａ，１１ｂガラス基板１２ａ，１２ｂ透明電極１３ａ，１３ｂ絶縁膜１４ａ，１４ｂ配向膜１５強誘電性カイラルスメクチック液晶１６ビーズスペーサー１７ａ，１７ｂ偏光板２１ａ，２１ｂ基板２２液晶分子層２３液晶分子２４双極子モーメント３１ａ，３１ｂ電圧印加手段３２垂直層３３ａ第１の安定状態３３ｂ第２の安定状態３４ａ上向き双極子モーメント３４ｂ下向き双極子モーメントＨらせん構造でのチルト角 θ 非らせん構造でのチルト角Ｅａ，Ｅｂ電界５０液晶分子層５１ａ上基板５１ｂ下基板５２液晶分子５３円錐５４底面６０基板引き上げ方向またはラビング処理軸６１ａ配向状態Ｕ₁ での平均分子軸６１ｂ配向状態Ｕ₂ での平均分子軸６２ａ配向状態Ｓ₁ での平均分子軸６２ｂ配向状態Ｓ₂ での平均分子軸８１Ｃ−ダイレクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−25418（ＪＰ，Ａ) 特開平３−121416（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1337 - 1/1337 530

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透明電極が形成された一対の基板間にカ
イラルスメクチック液晶を配置し、少なくとも一方の基
板にポリイミド膜を設けてなる液晶素子において、前記
ポリイミド膜は下記の構造式（ＩＩＩ）で表される繰り
返し単位をもつポリアミド酸の膜を加熱焼成処理するこ
とによって形成され、該ポリイミド膜の表面には屈折率
異方性（Δｎ）を増大させてなるラビング処理が付与さ
れ、かつ該ポリイミド膜の表面エネルギーは３５（ｄｙ
ｎｅ／ｃｍ）以下に設定されていることを特徴とする液
晶素子。【外１】