JP2792729B2 - 液晶素子 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は液晶素子に関し、さらに詳しくは、三安定状
態間のスイッチングを示す反強誘電性液晶組成物を含有
する液晶素子に関する。
態間のスイッチングを示す反強誘電性液晶組成物を含有
する液晶素子に関する。
（ロ）従来の技術 近年、カイラルスメクチックＣ相などの強誘電性液晶
を用いた強誘電性液晶表示素子（N.A.Clark,et al.,App
l.Phys.Left.,36,899（1980）．）がさかんに研究され
ている。この表示方式は視覚が広く、1000×1000本ライ
ン以上の大容量表示が可能なことから大いに有望視され
ている。しかし、この表示方式に必要とされる良好な配
向性、メモリ性の実現が実際の液晶セルにおいて容易で
はない、外部からのショックに弱いなどの問題があり、
実用化のためには解決しなければならない課題が数多く
残っている。
を用いた強誘電性液晶表示素子（N.A.Clark,et al.,App
l.Phys.Left.,36,899（1980）．）がさかんに研究され
ている。この表示方式は視覚が広く、1000×1000本ライ
ン以上の大容量表示が可能なことから大いに有望視され
ている。しかし、この表示方式に必要とされる良好な配
向性、メモリ性の実現が実際の液晶セルにおいて容易で
はない、外部からのショックに弱いなどの問題があり、
実用化のためには解決しなければならない課題が数多く
残っている。
一方、最近、前記のカイラルスメクチックＣ相より低
温側に三安定状態間のスイッチングを示す液晶相を有す
る化合物が発見され、新しい表示方式の検討が始まって
いる（A.D.L.Chandani,et.al.,Jpn.J.Appl.Phys.,27,l7
29（1988）．）。
温側に三安定状態間のスイッチングを示す液晶相を有す
る化合物が発見され、新しい表示方式の検討が始まって
いる（A.D.L.Chandani,et.al.,Jpn.J.Appl.Phys.,27,l7
29（1988）．）。
この新しい液晶相に関してはまだ分かっていないこと
が多く、研究者によって標記方法もまちまちであるが、
SY ＊相（特開平１−213390号）、SmCA ＊（福田，日本学
術振興会情報科学用有機材料第142委員会第45回合同研
究資料,34（1989）．）などと表されている。この相は
分子の長軸が層面に対して傾いた配列をとり、らせん構
造を有する反強誘電性のスメクチック相ではないかとい
われている（福田，日本学術振興会情報科学用有機材料
第142委員会第45回合同研究資料,34（1989）．）。らせ
んピッチ長よりも薄い液晶セルに封入するなどしてらせ
んをほどいてやると、第１図（ａ）に示すように一層ご
とにダイポールがキャンセルするような分子配列にな
り、この状態に電界を印加すると電圧方向にダイポール
がそろう第１図（ｂ）または（ｃ）のような分子配列に
変化すると考えられている。それゆえ、例えば、偏光板
を組み合わせてやることにより、明暗の表示を行うこと
が可能となる。印加電圧とチルト角との関係は第２図の
ようになっている。３つの安定状態１〜３をとることが
でき、ヒステリシス曲線を描くので、この関係を用いて
駆動を行うことが可能となる。
が多く、研究者によって標記方法もまちまちであるが、
SY ＊相（特開平１−213390号）、SmCA ＊（福田，日本学
術振興会情報科学用有機材料第142委員会第45回合同研
究資料,34（1989）．）などと表されている。この相は
分子の長軸が層面に対して傾いた配列をとり、らせん構
造を有する反強誘電性のスメクチック相ではないかとい
われている（福田，日本学術振興会情報科学用有機材料
第142委員会第45回合同研究資料,34（1989）．）。らせ
んピッチ長よりも薄い液晶セルに封入するなどしてらせ
んをほどいてやると、第１図（ａ）に示すように一層ご
とにダイポールがキャンセルするような分子配列にな
り、この状態に電界を印加すると電圧方向にダイポール
がそろう第１図（ｂ）または（ｃ）のような分子配列に
変化すると考えられている。それゆえ、例えば、偏光板
を組み合わせてやることにより、明暗の表示を行うこと
が可能となる。印加電圧とチルト角との関係は第２図の
ようになっている。３つの安定状態１〜３をとることが
でき、ヒステリシス曲線を描くので、この関係を用いて
駆動を行うことが可能となる。
この液晶相を示す化合物はわずかしか報告されていな
いが、例えば、次のような化合物がこの液晶相を示すと
言われている（特開平１−213390号;Y.Suzuki,et al.,P
roc.2nd International Conference on Ferroelectric
Liquid crystals,P−106（1989）．）。
いが、例えば、次のような化合物がこの液晶相を示すと
言われている（特開平１−213390号;Y.Suzuki,et al.,P
roc.2nd International Conference on Ferroelectric
Liquid crystals,P−106（1989）．）。
かかる光学活性ビフェニル誘導体は、例えば特開昭63
−307837号に記載された方法で合成することができる。
−307837号に記載された方法で合成することができる。
（ハ）発明が解決しようとする課題 上記の反強誘電性液晶相を示す材料を用いて液晶セル
を作製する場合、上記の単品化合物を用いて液晶セルを
作製することも不可能ではないが、三安定スイッチング
を示す温度範囲、スイッチング電圧などの点で、必ずし
も好ましいものではない。
を作製する場合、上記の単品化合物を用いて液晶セルを
作製することも不可能ではないが、三安定スイッチング
を示す温度範囲、スイッチング電圧などの点で、必ずし
も好ましいものではない。
本発明はこのような状況下でなされたものであり、低
電圧でスイッチングする反強誘電性液晶組成物を用いた
液晶素子を提供するものである。
電圧でスイッチングする反強誘電性液晶組成物を用いた
液晶素子を提供するものである。
（ニ）課題を解決するための手段及び作用 本発明によれば、それぞれ電圧印加手段を設けた一対
の基板の少なくとも一方に配向制御層を設け、該一対の
基板間に反強誘電性液晶を配置した液晶素子であって、 前記反強誘電性液晶が、得られる組成物の30〜99重量
％の一般式（Ｉ） （式中、R1は置換基を有していてもよい炭素数１〜15の
アルキル基又はアルコキシ基、R2は置換基を有してもよ
い炭素数１〜15のアルキル基、ｘ′は水素又はフッ素原
子、ｍ及びｎはそれぞれ１又は２を示し、＊は不斉炭素
原子を示す） で表される反強誘電性液晶相を示すキラル化合物の少な
くとも１種と、 一般式（II） （式中、R3は置換基を有していてもよい炭素数１〜15の
アルキル基又はアルコキシ基、R4は置換基を有していて
もよい炭素数１〜15のアルキル基、 基 Ｘは単結合又は−COO−、Ｙは単結合、−Ｏ−又は−COO
−、ｋは０又は１を示す） で表される反強誘電性液晶相を示さない非キラル化合物
の少なくとも１種とを含む液晶素子が提供される。
の基板の少なくとも一方に配向制御層を設け、該一対の
基板間に反強誘電性液晶を配置した液晶素子であって、 前記反強誘電性液晶が、得られる組成物の30〜99重量
％の一般式（Ｉ） （式中、R1は置換基を有していてもよい炭素数１〜15の
アルキル基又はアルコキシ基、R2は置換基を有してもよ
い炭素数１〜15のアルキル基、ｘ′は水素又はフッ素原
子、ｍ及びｎはそれぞれ１又は２を示し、＊は不斉炭素
原子を示す） で表される反強誘電性液晶相を示すキラル化合物の少な
くとも１種と、 一般式（II） （式中、R3は置換基を有していてもよい炭素数１〜15の
アルキル基又はアルコキシ基、R4は置換基を有していて
もよい炭素数１〜15のアルキル基、 基 Ｘは単結合又は−COO−、Ｙは単結合、−Ｏ−又は−COO
−、ｋは０又は１を示す） で表される反強誘電性液晶相を示さない非キラル化合物
の少なくとも１種とを含む液晶素子が提供される。
上記式（Ｉ）のR1および式（II）のR3には、メチル、
エチル、プロピル、ｉ−プロピル、ブチル、ｉ−ブチ
ル、ペンチル、１−又は２−メチルブチル、ヘキシル、
１−又は３−メチルペンチル、ヘプチル、１−又は４−
メチルヘキシル、オクチル、１−メチルヘプチル、ノニ
ル、１−又は６−メチルオクチル、デシル、１−メチル
ノニル、ウンデシル、１−メチルデシル、ドデシル、１
−メチルウンデシルなどの直鎖または分枝状アルキル
基、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ｉ−プロポキ
シ、ブトキシ、Ｉ−ブトキシ、ペントキシ、１−又は２
−メチルブトキシ、ヘキシロキシ、１−又は３−メチル
ペントキシ、ヘプチロキシ、１−又は４−メチルヘキシ
ロキシ、オクチロキシ、１−メチルヘプチロキシ、ノニ
ロキシ、１−又は６−メチルオクチロキシ、デシロキ
シ、１−メチルノニロキシ、ウンデシロキシ、１−メチ
ルデシロキシ、ドデシロキシ、１−メチルウンデシロキ
シなどの直鎖又は分枝状アルコキシ基などが含まれる。
また、このアルキル基およびアルコキシ基中の１個以上
の水素原子がフッ素原子、塩素原子、臭素原子、シアノ
基、トリフルオロメチル基、ニトロ基などで置換されて
いてもよく、これらのアルキル基およびアルキルオキシ
基中で炭素鎖に不斉炭素が含まれてもよい。
エチル、プロピル、ｉ−プロピル、ブチル、ｉ−ブチ
ル、ペンチル、１−又は２−メチルブチル、ヘキシル、
１−又は３−メチルペンチル、ヘプチル、１−又は４−
メチルヘキシル、オクチル、１−メチルヘプチル、ノニ
ル、１−又は６−メチルオクチル、デシル、１−メチル
ノニル、ウンデシル、１−メチルデシル、ドデシル、１
−メチルウンデシルなどの直鎖または分枝状アルキル
基、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ｉ−プロポキ
シ、ブトキシ、Ｉ−ブトキシ、ペントキシ、１−又は２
−メチルブトキシ、ヘキシロキシ、１−又は３−メチル
ペントキシ、ヘプチロキシ、１−又は４−メチルヘキシ
ロキシ、オクチロキシ、１−メチルヘプチロキシ、ノニ
ロキシ、１−又は６−メチルオクチロキシ、デシロキ
シ、１−メチルノニロキシ、ウンデシロキシ、１−メチ
ルデシロキシ、ドデシロキシ、１−メチルウンデシロキ
シなどの直鎖又は分枝状アルコキシ基などが含まれる。
また、このアルキル基およびアルコキシ基中の１個以上
の水素原子がフッ素原子、塩素原子、臭素原子、シアノ
基、トリフルオロメチル基、ニトロ基などで置換されて
いてもよく、これらのアルキル基およびアルキルオキシ
基中で炭素鎖に不斉炭素が含まれてもよい。
上記式（Ｉ）のR2及び式（II）のR4には、メチル、エ
チル、プロピル、ｉ−プロピル、ブチル、ｉ−ブチル、
ペンチル、１−又は２−メチルブチル、ヘキシル、１−
又は３−メチルペンチル、ヘプチル、１−又は４−メチ
ルヘキシル、オクチル、１−メチルヘプチル、ノニル、
１−又は６−メチルオクチル、デシル、１−メチルノニ
ル、ウンデシル、１−メチルデシル、ドデシル、１−メ
チルウンデシルなどのアルキル基が含まれる。また、こ
のアルキル基中の１個以上の水素原子がフッ素原子、塩
素原子、臭素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、
ニトロ基などで置換されていてもよく、これらのアルキ
ル基中で炭素鎖に不斉炭素が含まれてもよい。
チル、プロピル、ｉ−プロピル、ブチル、ｉ−ブチル、
ペンチル、１−又は２−メチルブチル、ヘキシル、１−
又は３−メチルペンチル、ヘプチル、１−又は４−メチ
ルヘキシル、オクチル、１−メチルヘプチル、ノニル、
１−又は６−メチルオクチル、デシル、１−メチルノニ
ル、ウンデシル、１−メチルデシル、ドデシル、１−メ
チルウンデシルなどのアルキル基が含まれる。また、こ
のアルキル基中の１個以上の水素原子がフッ素原子、塩
素原子、臭素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、
ニトロ基などで置換されていてもよく、これらのアルキ
ル基中で炭素鎖に不斉炭素が含まれてもよい。
一般式（Ｉ）で表わされる光学活性化合物は、例えば
特開昭63−30787号公報記載の方法で合成することがで
きる。
特開昭63−30787号公報記載の方法で合成することがで
きる。
この光学活性化合物はそれ自体反強誘電性液晶相を示
すが、スイッチングに必要な電圧が高く、実用上問題が
多い。これに対して、本発明のごとく、一般式（Ｉ）で
表される光学活性化合物と一般式（II）で表される非キ
ラル化合物とを混合することにより、スイッチングに必
要な電圧を低下させることができる。この混合は、一般
式（Ｉ）の化合物を30〜99重量％特に好ましくは50〜90
重量％、一般式（II）の化合物を１〜70重量％特に好ま
しくは10〜50重量％として行うことができる。また、化
合物（Ｉ）および（II）以外の化合物を適量混合しても
よい。この化合物は必ずしも液晶相を示す必要はなく、
例えば次のような化合物をあげることができる。
すが、スイッチングに必要な電圧が高く、実用上問題が
多い。これに対して、本発明のごとく、一般式（Ｉ）で
表される光学活性化合物と一般式（II）で表される非キ
ラル化合物とを混合することにより、スイッチングに必
要な電圧を低下させることができる。この混合は、一般
式（Ｉ）の化合物を30〜99重量％特に好ましくは50〜90
重量％、一般式（II）の化合物を１〜70重量％特に好ま
しくは10〜50重量％として行うことができる。また、化
合物（Ｉ）および（II）以外の化合物を適量混合しても
よい。この化合物は必ずしも液晶相を示す必要はなく、
例えば次のような化合物をあげることができる。
（ａ）一般式（Ｉ）で表される化合物以外の反強誘電性
液晶相を示す化合物、 （ｂ）作製する組成物の液晶相の温度範囲を調整するた
めの化合物、 （ｃ）強誘電性液晶相において大きな自発分極を示す
か、又は誘起する光学活性化合物、 （ｄ）作製する組成物の液晶相のらせんピッチを調製す
るための光学活性化合物、 等がある。（ａ）の化合物としては、前記式（Ａ），
（Ｂ）及び（Ｃ）で表される化合物等を挙げることがで
きる。（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）の化合物としては、 R7−Z1−B1−D1−B2−Z2−R8 R7−Z1−B1−D1−B2−D2−B3−Z2−R8 （式中、B1,B2およびB3はそれぞれ独立して、ベンゼン
環、シクロヘキサン環、ビシクロ［2,2,2］オクタン
環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ジオキサ
シクロヘキサン環、ナフタレン環などの含六員環基を示
し、これらの含六員環基中の水素原子はフッ素原子、塩
素原子、臭素原子、シアノ基、ニトロ基、メチル基、メ
トキシ基などで置換されていてもよい。D1及びD2は、そ
れぞれ、単結合、又は−COO−，−OCO−，−CH＝CH−，
−Ｃ≡Ｃ−，−CH＝CH−COO−，−OCO−CH＝CH−，−CH
2CH2−，−OCH2−，−CH2O−，−COS−もしくは−SCO−
の基を示す。Z1およびZ2は、それぞれ、単結合、または
−COO−，−OCO−，−Ｏ−，−Ｓ−，−OCOO−もしくは
−CO−の基を示す。R7及びR8はそれぞれ独立して、直鎖
状または分枝状で炭素数１〜15のアルキル基を示し、ア
ルキル基中に不斉炭素が含まれていてもよい。ｓは１又
は２の整数を示す）等を挙げることができる。また、
（ｃ）の化合物の具体例としてはさらに次のような化合
物を挙げることができる。
液晶相を示す化合物、 （ｂ）作製する組成物の液晶相の温度範囲を調整するた
めの化合物、 （ｃ）強誘電性液晶相において大きな自発分極を示す
か、又は誘起する光学活性化合物、 （ｄ）作製する組成物の液晶相のらせんピッチを調製す
るための光学活性化合物、 等がある。（ａ）の化合物としては、前記式（Ａ），
（Ｂ）及び（Ｃ）で表される化合物等を挙げることがで
きる。（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）の化合物としては、 R7−Z1−B1−D1−B2−Z2−R8 R7−Z1−B1−D1−B2−D2−B3−Z2−R8 （式中、B1,B2およびB3はそれぞれ独立して、ベンゼン
環、シクロヘキサン環、ビシクロ［2,2,2］オクタン
環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ジオキサ
シクロヘキサン環、ナフタレン環などの含六員環基を示
し、これらの含六員環基中の水素原子はフッ素原子、塩
素原子、臭素原子、シアノ基、ニトロ基、メチル基、メ
トキシ基などで置換されていてもよい。D1及びD2は、そ
れぞれ、単結合、又は−COO−，−OCO−，−CH＝CH−，
−Ｃ≡Ｃ−，−CH＝CH−COO−，−OCO−CH＝CH−，−CH
2CH2−，−OCH2−，−CH2O−，−COS−もしくは−SCO−
の基を示す。Z1およびZ2は、それぞれ、単結合、または
−COO−，−OCO−，−Ｏ−，−Ｓ−，−OCOO−もしくは
−CO−の基を示す。R7及びR8はそれぞれ独立して、直鎖
状または分枝状で炭素数１〜15のアルキル基を示し、ア
ルキル基中に不斉炭素が含まれていてもよい。ｓは１又
は２の整数を示す）等を挙げることができる。また、
（ｃ）の化合物の具体例としてはさらに次のような化合
物を挙げることができる。
次に、本発明の反強誘電性液晶素子について説明す
る。
る。
第３図は本発明の反強誘電性液晶組成物を用いた液晶
素子の例を示す説明図である。
素子の例を示す説明図である。
第３図は透過型表示素子の一例であり、１は絶縁性基
板、２は導電性膜、３は絶縁性膜、４は配向制御層、５
はシール材、６は反強誘電性液晶組成物、７は偏光板を
示す。
板、２は導電性膜、３は絶縁性膜、４は配向制御層、５
はシール材、６は反強誘電性液晶組成物、７は偏光板を
示す。
１の絶縁性基板としては透光性の基板が用いられ、通
常ガラス基板が使われる。１の絶縁性基板にはそれぞれ
InO3,SnO2,ITO（Indium−Tin Oxide）などの導電性薄膜
からなる所定のパターンの透明電極２が形成される。
常ガラス基板が使われる。１の絶縁性基板にはそれぞれ
InO3,SnO2,ITO（Indium−Tin Oxide）などの導電性薄膜
からなる所定のパターンの透明電極２が形成される。
その上に通常、絶縁性膜３が形成されるが、これは場
合によっては省略できる。絶縁性膜３は例えば、SiO2,S
iNx,Al2O3などの無機系薄膜、ポリイミド、フォトレジ
スト樹脂、高分子液晶などの有機系薄膜などを用いるこ
とができる。絶縁性膜３が無機系薄膜の場合には蒸着
法、スパッタ法、CVD（Chemical Vapor Deposition）
法、あるいは溶液塗布法などによって形成出来る。ま
た、絶縁性膜３が有機系薄膜の場合には有機物質を溶か
した溶液またはその前駆体溶液を用いて、スピンナー塗
布法、浸せき塗布法、スクリーン印刷法、ロール塗布
法、などで塗布し、所定の硬化条件（加熱、光照射な
ど）で硬化させ形成する方法、あるいは蒸着法、スパッ
タ法、CVD法などで形成したり、LB（Langumuir−Blodge
tt）法などで形成することもできる。
合によっては省略できる。絶縁性膜３は例えば、SiO2,S
iNx,Al2O3などの無機系薄膜、ポリイミド、フォトレジ
スト樹脂、高分子液晶などの有機系薄膜などを用いるこ
とができる。絶縁性膜３が無機系薄膜の場合には蒸着
法、スパッタ法、CVD（Chemical Vapor Deposition）
法、あるいは溶液塗布法などによって形成出来る。ま
た、絶縁性膜３が有機系薄膜の場合には有機物質を溶か
した溶液またはその前駆体溶液を用いて、スピンナー塗
布法、浸せき塗布法、スクリーン印刷法、ロール塗布
法、などで塗布し、所定の硬化条件（加熱、光照射な
ど）で硬化させ形成する方法、あるいは蒸着法、スパッ
タ法、CVD法などで形成したり、LB（Langumuir−Blodge
tt）法などで形成することもできる。
絶縁性膜３の上には配向制御層４が形成される。ただ
し、絶縁性膜３が省略された場合には導電性膜２の上に
直接配向制御層４が形成される。配向制御層には無機系
の層を用いる場合と有機系の層を用いる場合とがある。
し、絶縁性膜３が省略された場合には導電性膜２の上に
直接配向制御層４が形成される。配向制御層には無機系
の層を用いる場合と有機系の層を用いる場合とがある。
無機系の配向制御層を用いる場合、よく用いられる方
法としては酸化ケイ素の斜め蒸着がある。また、回転蒸
着などの方法を用いることもできる。有機系の配向制御
層を用いる場合、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポ
リイミド等を用いることができ、通常この上をラビング
する。また、高分子液晶、LB膜を用いて配向させたり、
磁場により配向、スペーサエッジ法による配向、なども
可能である。また、SiO2,SiNxなどを蒸着法、スパッタ
法、CVD法などによって形成し、その上をラビングする
方法も可能である。
法としては酸化ケイ素の斜め蒸着がある。また、回転蒸
着などの方法を用いることもできる。有機系の配向制御
層を用いる場合、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポ
リイミド等を用いることができ、通常この上をラビング
する。また、高分子液晶、LB膜を用いて配向させたり、
磁場により配向、スペーサエッジ法による配向、なども
可能である。また、SiO2,SiNxなどを蒸着法、スパッタ
法、CVD法などによって形成し、その上をラビングする
方法も可能である。
次に２枚の基板を張り合わせ、反強誘電性液晶組成物
６を注入して液晶素子とし、偏光板７を設置する。
６を注入して液晶素子とし、偏光板７を設置する。
以上第３図においては画素数１のスイッチング素子と
して説明したが、本発明の反強誘電性液晶素子は大容量
マトリクスの素子装置に適用可能であり、この場合には
第４図の平面模式図に示すように上下基板の配線をマト
リクス型に組み合わせて用いる。第４図は走査電極８が
16本、信号電極９が16本の単純マトリックスパネルの例
である。この走査電極８を上からL1.L2.L3.〜Lg.と記
し、信号電極９を左からS1.S2.S3.〜Sg.と記し、各走査
電極Li.と各信号電極Sj.が重なる部分を画素Aijと記す
（ｉおよびｊはそれぞれ正の整数である）。この単純マ
トリックスパネルの走査電極８には走査側ドライバー10
が接続され、信号電極９には信号側ドライバー11が接続
される。
して説明したが、本発明の反強誘電性液晶素子は大容量
マトリクスの素子装置に適用可能であり、この場合には
第４図の平面模式図に示すように上下基板の配線をマト
リクス型に組み合わせて用いる。第４図は走査電極８が
16本、信号電極９が16本の単純マトリックスパネルの例
である。この走査電極８を上からL1.L2.L3.〜Lg.と記
し、信号電極９を左からS1.S2.S3.〜Sg.と記し、各走査
電極Li.と各信号電極Sj.が重なる部分を画素Aijと記す
（ｉおよびｊはそれぞれ正の整数である）。この単純マ
トリックスパネルの走査電極８には走査側ドライバー10
が接続され、信号電極９には信号側ドライバー11が接続
される。
このようなマトリクス型液晶素子は、例えば第５図に
示す駆動波形で第６図のように駆動すればよい。駆動方
法について具体的に説明すると、奇数番目のフレームで
は第５図に示す（１）の選択電圧波形Ｇを走査電極８の
L1〜Lgへ順次印加し、偶数番目のフレームでは（３）の
選択電圧波形Ｉを走査電極８のL1〜Lgへ順次印加する。
走査電極８のLiへ（１）の選択電圧波形Ｇを印加した後
ではその走査電極８のLiへ（２）の非選択電圧波形Ｈを
印加し、走査電極８のLiへ（３）の選択電圧波形Ｉを印
加した後ではその走査電極８のLiへ（４）の非選択電極
波形Ｊを印加する。奇数番目のフレームでは画素Aijを
第２図の状態１にしたければ信号電極９のSjへ（５）の
ON電圧波形を印加するし、画素Aijを第２図の状態２に
したければ信号電極９のSjへ（６）のOFF電圧波形を印
加する。偶数番目のフレームでは画素Aijを第２図の状
態３にしたければ信号電極９のSjへ（７）のON電圧波形
を印加するし、画素Aijを第２図の状態２にしたければ
信号電極９のSjへ（８）のOFF電圧波形を印加する（こ
の時、偏向板の偏向軸を第２図の状態２のスメチック層
に垂直の方向に合わせておく）。このようにして第４図
のパターンを表示させた時の走査電極La,Lb、信号電極S
4,Sc、画素Ab4,Abcへ印加される電圧波形を示したのが
第６図である。第６図の（５）と（６）では画素へ印加
される電圧波形が違うが反強誘電性液晶は電圧の印加時
間によらず印加電圧より応答するのでクロストークは出
ない。また第５図の駆動波形の代わりに第７図の駆動波
形を使うこともできる。
示す駆動波形で第６図のように駆動すればよい。駆動方
法について具体的に説明すると、奇数番目のフレームで
は第５図に示す（１）の選択電圧波形Ｇを走査電極８の
L1〜Lgへ順次印加し、偶数番目のフレームでは（３）の
選択電圧波形Ｉを走査電極８のL1〜Lgへ順次印加する。
走査電極８のLiへ（１）の選択電圧波形Ｇを印加した後
ではその走査電極８のLiへ（２）の非選択電圧波形Ｈを
印加し、走査電極８のLiへ（３）の選択電圧波形Ｉを印
加した後ではその走査電極８のLiへ（４）の非選択電極
波形Ｊを印加する。奇数番目のフレームでは画素Aijを
第２図の状態１にしたければ信号電極９のSjへ（５）の
ON電圧波形を印加するし、画素Aijを第２図の状態２に
したければ信号電極９のSjへ（６）のOFF電圧波形を印
加する。偶数番目のフレームでは画素Aijを第２図の状
態３にしたければ信号電極９のSjへ（７）のON電圧波形
を印加するし、画素Aijを第２図の状態２にしたければ
信号電極９のSjへ（８）のOFF電圧波形を印加する（こ
の時、偏向板の偏向軸を第２図の状態２のスメチック層
に垂直の方向に合わせておく）。このようにして第４図
のパターンを表示させた時の走査電極La,Lb、信号電極S
4,Sc、画素Ab4,Abcへ印加される電圧波形を示したのが
第６図である。第６図の（５）と（６）では画素へ印加
される電圧波形が違うが反強誘電性液晶は電圧の印加時
間によらず印加電圧より応答するのでクロストークは出
ない。また第５図の駆動波形の代わりに第７図の駆動波
形を使うこともできる。
（ホ）実施例 実施例１ 第１表に示す化合物No.11,No.21及びNo.22を用いて第
２表に示す組成の液晶組成No.31および32を作製した。
２表に示す組成の液晶組成No.31および32を作製した。
次いでITO膜のついた２枚のガラス基板にポリイミド
膜を塗布し、その一方のみをラビング処理し、この２枚
の基板をセル厚３μｍになるように貼り合わせて液晶セ
ルを作製した。
膜を塗布し、その一方のみをラビング処理し、この２枚
の基板をセル厚３μｍになるように貼り合わせて液晶セ
ルを作製した。
液晶組成物No.31および32をそれぞれ液晶セルに注入
し、注入後いったん液晶組成物が等方性液体に変化する
温度にセルを加熱し、その後１℃/minで室温まで冷却し
て反強誘電性液晶素子を得た。この反強誘電性液晶素子
に1Hzの三角波電圧を印加したところ、第８図に示すよ
うな２本の分極反転電流が測定できた。また、同時にク
ロスニコル下で透過光強度を測定し、第２図に示すよう
なダブルヒステリシス曲線を得た。
し、注入後いったん液晶組成物が等方性液体に変化する
温度にセルを加熱し、その後１℃/minで室温まで冷却し
て反強誘電性液晶素子を得た。この反強誘電性液晶素子
に1Hzの三角波電圧を印加したところ、第８図に示すよ
うな２本の分極反転電流が測定できた。また、同時にク
ロスニコル下で透過光強度を測定し、第２図に示すよう
なダブルヒステリシス曲線を得た。
これよりしきい値電界強度V1およびV2を求め、測定温
度に対してプロットしたところ、第９図および第10図に
示す結果が得られた。ここで二つの電圧の絶対値V1とV2
はそれぞれ第１図に示す１および２のスイッチングに対
応するスイッチング電圧である。なお、反強誘電性液晶
組成物No.31および32の相転移温度は第３表に示すとお
りである。
度に対してプロットしたところ、第９図および第10図に
示す結果が得られた。ここで二つの電圧の絶対値V1とV2
はそれぞれ第１図に示す１および２のスイッチングに対
応するスイッチング電圧である。なお、反強誘電性液晶
組成物No.31および32の相転移温度は第３表に示すとお
りである。
比較例 実施例の組成物No.31または32の代わりに化合物No.11
を用いるほかは、実施例１と同様にして液晶セルを作製
し、同様の測定を行った。V1およびV2の測定温度に対す
るプロットを第９図および第10図に示す。なお、反強誘
電性液晶化合物No.11の相転移温度は第３表に示すとお
りである。
を用いるほかは、実施例１と同様にして液晶セルを作製
し、同様の測定を行った。V1およびV2の測定温度に対す
るプロットを第９図および第10図に示す。なお、反強誘
電性液晶化合物No.11の相転移温度は第３表に示すとお
りである。
本発明の実施例と比較例とを比べると、本発明におけ
る方が低電圧でスイッチングが可能なことが分かる。
る方が低電圧でスイッチングが可能なことが分かる。
実施例２ 化合物No.11および化合物No.23の２成分よりなる組成
物No.41〜50を作製した。その組成を第４表に示す。
物No.41〜50を作製した。その組成を第４表に示す。
ITO膜のついた２枚のガラス基板にポリイミド膜を塗
布し、この２枚の基板の双方をラビング処理し、セル厚
５μｍになるように貼り合わせて液晶セルを作製した。
液晶組成物No.41〜50をそれぞれ液晶セルに注入し、注
入後いったん液晶組成物が等方性液体に変化する温度に
セルを加熱し、その後１℃/minで室温まで冷却して反強
誘電性液晶素子を得た。この反強誘電性液晶素子に0.02
Hzの三角波電圧を印加したところ、第８図に示すような
２本の分極反転電流が測定できた。また、同時にクロス
ニコル下で透過光強度を測定し、第２図に示すようなダ
ブルヒステリシス曲線を得た。これよりしきい値電界強
度V1およびV2を求め、測定温度に対してプロットしたと
ころ、第12図及び第13図に示すグラフが得られた。ま
た、分極反転電流曲線より求められる自発分極の値を第
14図に示した。
布し、この２枚の基板の双方をラビング処理し、セル厚
５μｍになるように貼り合わせて液晶セルを作製した。
液晶組成物No.41〜50をそれぞれ液晶セルに注入し、注
入後いったん液晶組成物が等方性液体に変化する温度に
セルを加熱し、その後１℃/minで室温まで冷却して反強
誘電性液晶素子を得た。この反強誘電性液晶素子に0.02
Hzの三角波電圧を印加したところ、第８図に示すような
２本の分極反転電流が測定できた。また、同時にクロス
ニコル下で透過光強度を測定し、第２図に示すようなダ
ブルヒステリシス曲線を得た。これよりしきい値電界強
度V1およびV2を求め、測定温度に対してプロットしたと
ころ、第12図及び第13図に示すグラフが得られた。ま
た、分極反転電流曲線より求められる自発分極の値を第
14図に示した。
この系においても化合物No.23の添加によって、スイ
ッチングする電界強度を低下させることができた。
ッチングする電界強度を低下させることができた。
実施例３ 反強誘電性液晶相を示す化合物No.11に、反強誘電性
液晶相を示さない化合物を25mole％添加した組成物No.4
3およびNo.51〜54を作製した。添加した化合物と、その
相移転温度を第５表にまとめる。
液晶相を示さない化合物を25mole％添加した組成物No.4
3およびNo.51〜54を作製した。添加した化合物と、その
相移転温度を第５表にまとめる。
実施例２と同様にして電界強度V1,V2および自発分極
を測定温度に対してプロットした（第15〜17図）。
を測定温度に対してプロットした（第15〜17図）。
第15図より分かるように、反強誘電性液晶相を示さな
い化合物の添加によって、スイッチングする電界強度を
低下させることができた。
い化合物の添加によって、スイッチングする電界強度を
低下させることができた。
実施例４ 第６表に示す組成の組成物を作製した。その相転移温
度を第６表にまとめる。化合物No.13の相転移データも
第６表にあわせて示す。
度を第６表にまとめる。化合物No.13の相転移データも
第６表にあわせて示す。
実施例２と同様にして電界強度V1,V2および自発分極
を測定した。第18〜20図に、化合物No.11,組成物No.54,
55のデータをプロットした。
を測定した。第18〜20図に、化合物No.11,組成物No.54,
55のデータをプロットした。
第21〜24図に、化合物No.13および組成物No.56のデー
タをプロットした。
タをプロットした。
この系においても、反強誘電性液晶相を示さない化合
物の添加によって、スイッチング電圧を低下させること
ができた。
物の添加によって、スイッチング電圧を低下させること
ができた。
以上のように本発明によれば低電圧で駆動できる反強
誘電性液晶素子を得ることができる。
誘電性液晶素子を得ることができる。
（へ）発明の効果 以上のように本発明によれば低電圧で駆動できる反強
誘電性液晶素子を得ることができる。
誘電性液晶素子を得ることができる。
第１図は反強誘電性液晶相における分子配列を示す図で
ある。第２図は反強誘電性液晶における印加電圧とチル
ト角の関係を示す図である。第３図は本発明の反強誘電
性液晶素子の構造及び作製法を説明するための断面図で
ある。第４図はマトリクス型反強誘電性液晶素子につい
て説明するための模式図である。第５図〜第７図はマト
リクス型反強誘電性液晶素子の駆動方法について説明す
るための図である。第８図は本発明の反強誘電性液晶素
子に三角波電圧を印加したときに検出される分極反転電
流を示す図である。第９図および第10図は本発明の反強
誘電性液晶素子におけるスイッチング電圧の温度に対す
るプロットである。第11図は反強誘電性液晶相を示す化
合物と示さない化合物とを混合した２成分系の相図であ
る。第12図および第13図は本発明の反強誘電性液晶素子
におけるスイッチング電圧の温度に対するプロット図で
ある。第14図は本発明の実施例の反強誘電性液晶組成物
の自発分極を示した図である。第15図および第16図は本
発明の反強誘電性液晶素子におけるスイッチング電圧の
温度に対するプロット図である。第17図は本発明の実施
例の反強誘電性液晶組成物の自発分極を示した図であ
る。第18図および第19図は本発明の反強誘電性液晶素子
におけるスイッチング電圧の温度に対するプロット図で
ある。第20図は本発明の実施例の反強誘電性液晶組成物
の自発分極を示した図である。第21図および第22図は本
発明の反強誘電性液晶素子におけるスイッチング電圧の
温度に対するプロット図である。第23図は本発明の実施
例の反強誘電性液晶組成物の自発分極を示した図であ
る。 １……絶縁性基板、２……導電性膜、 ３……絶縁性膜、４……配向制御層、 ５……シール材、６……反強誘電性液晶組成物、 ７……偏光板、８……走査電極、 ９……信号電極、10……走査側ドライバー、 11……信号側ドライバー。
ある。第２図は反強誘電性液晶における印加電圧とチル
ト角の関係を示す図である。第３図は本発明の反強誘電
性液晶素子の構造及び作製法を説明するための断面図で
ある。第４図はマトリクス型反強誘電性液晶素子につい
て説明するための模式図である。第５図〜第７図はマト
リクス型反強誘電性液晶素子の駆動方法について説明す
るための図である。第８図は本発明の反強誘電性液晶素
子に三角波電圧を印加したときに検出される分極反転電
流を示す図である。第９図および第10図は本発明の反強
誘電性液晶素子におけるスイッチング電圧の温度に対す
るプロットである。第11図は反強誘電性液晶相を示す化
合物と示さない化合物とを混合した２成分系の相図であ
る。第12図および第13図は本発明の反強誘電性液晶素子
におけるスイッチング電圧の温度に対するプロット図で
ある。第14図は本発明の実施例の反強誘電性液晶組成物
の自発分極を示した図である。第15図および第16図は本
発明の反強誘電性液晶素子におけるスイッチング電圧の
温度に対するプロット図である。第17図は本発明の実施
例の反強誘電性液晶組成物の自発分極を示した図であ
る。第18図および第19図は本発明の反強誘電性液晶素子
におけるスイッチング電圧の温度に対するプロット図で
ある。第20図は本発明の実施例の反強誘電性液晶組成物
の自発分極を示した図である。第21図および第22図は本
発明の反強誘電性液晶素子におけるスイッチング電圧の
温度に対するプロット図である。第23図は本発明の実施
例の反強誘電性液晶組成物の自発分極を示した図であ
る。 １……絶縁性基板、２……導電性膜、 ３……絶縁性膜、４……配向制御層、 ５……シール材、６……反強誘電性液晶組成物、 ７……偏光板、８……走査電極、 ９……信号電極、10……走査側ドライバー、 11……信号側ドライバー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 船田 文明 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 伊藤 恵造 東京都千代田区紀尾井町３番６号 (56)参考文献 特開 平２−69440（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−213390（ＪＰ，Ａ) Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ，６ 〔２〕（1989）Ｐ．167−Ｐ．174 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C09K 19/46 C09K 19/42 G02F 1/13 ＣＡ（ＳＴＮ) ＣＡＯＬＤ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)
Claims (1)
- 【請求項１】それぞれ電圧印加手段を設けた一対の基板
の少なくとも一方に配向制御層を設け、該一対の基板間
に反強誘電性液晶を配置した液晶素子であって、 前記反強誘電性液晶が、得られる組成物の30〜99重量％
の一般式（Ｉ） （式中、R1は置換基を有していてもよい炭素数１〜15の
アルキル基又はアルコキシ基、R2は置換基を有していて
もよい炭素数１〜15のアルキル基、ｘ′は水素又はフッ
素原子、ｍ及びｎはそれぞれ１又は２を示し、＊は不斉
炭素原子を示す） で表される反強誘電性液晶相を示すキラル化合物の少な
くとも１種と、 一般式（II） （式中、R3は置換基を有していてもよい炭素数１〜15の
アルキル基又はアルコキシ基、R4は置換基を有していて
もよい炭素数１〜15のアルキル基、 基 Ｘは単結合又は−COO−、Ｙは単結合、−Ｏ−又は−COO
−、ｋは０又は１を示す） で表される反強誘電性液晶相を示さない非キラル化合物
の少なくとも１種とを含むことを特徴とする液晶素子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-265487 | 1989-10-11 | ||
| JP26548789 | 1989-10-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03223390A JPH03223390A (ja) | 1991-10-02 |
| JP2792729B2 true JP2792729B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=17417864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2270702A Expired - Fee Related JP2792729B2 (ja) | 1989-10-11 | 1990-10-08 | 液晶素子 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0422613B1 (ja) |
| JP (1) | JP2792729B2 (ja) |
| KR (1) | KR940011934B1 (ja) |
| DE (1) | DE69015760T2 (ja) |
| TW (1) | TW215455B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2526085B2 (ja) * | 1988-02-22 | 1996-08-21 | チッソ株式会社 | 強誘電性液晶組成物および液晶表示素子 |
| DE69107646T2 (de) * | 1990-04-04 | 1995-08-24 | Mitsubishi Gas Chemical Co | Flüssigkristalline Verbindung und Flüssigkristallanzeigevorrichtung. |
| JP2788667B2 (ja) * | 1990-05-25 | 1998-08-20 | 出光興産株式会社 | 高分子液晶組成物、それを用いた液晶光学素子及び液晶光学素子の駆動方法 |
| DE69107357T2 (de) * | 1990-07-13 | 1995-06-14 | Showa Shell Sekiyu | Flüssigkristallzusammensetzungen. |
| US5364561A (en) * | 1990-07-13 | 1994-11-15 | Showa Shell Sekiyu Kabushiki Kaisha | Liquid crystal compounds and liquid crystal compositions containing them |
| DE69103730T2 (de) * | 1990-11-05 | 1995-03-02 | Mitsubishi Gas Chemical Co | Optisch-aktiver Alkohol, Verfahren zu ihrer Herstellung und davon abgeleitete flüssigkristalline Verbindung. |
| JP3039571B2 (ja) * | 1991-06-04 | 2000-05-08 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 液晶組成物 |
| JPH04359990A (ja) * | 1991-06-06 | 1992-12-14 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | 液晶組成物、その用途およびその製造方法 |
| JP2937274B2 (ja) * | 1991-07-29 | 1999-08-23 | チッソ株式会社 | 反強誘電性液晶組成物 |
| JP2866518B2 (ja) * | 1992-01-17 | 1999-03-08 | シャープ株式会社 | 反強誘電性液晶素子の駆動方法 |
| US5609790A (en) * | 1992-02-04 | 1997-03-11 | Seiko Epson Corporation | Liquid crystal compositions |
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