JP2814157B2 - カイラルスメクチック液晶素子 - Google Patents
カイラルスメクチック液晶素子Info
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- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
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- C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08G73/1067—Wholly aromatic polyimides, i.e. having both tetracarboxylic and diamino moieties aromatically bound
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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- C09K2323/0271—Polyimidfluoride
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- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31721—Of polyimide
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子や液晶−
光シヤッター等で用いる液晶素子、特にカイラルスメク
チック相を有するカイラルスメクチック液晶素子に関
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カイラルスメクチック液晶素
子に関するものである。
光シヤッター等で用いる液晶素子、特にカイラルスメク
チック相を有するカイラルスメクチック液晶素子に関
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カイラルスメクチック液晶素
子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、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４，３
６７，９２４号明細書等）。
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４，３
６７，９２４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。
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。
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、下記の式で表わされ
る。
場合、直交ニコル下での透過率は、下記の式で表わされ
る。
【０００６】
【数１】
【０００７】（式中、I0は入射光強度、Ｉは透過光強
度、θはチルト角、Δｎは屈折率異方性、ｄは液晶層の
膜厚、λは入射光の波長である。） 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
２２．５°にできる限り近いことが必要である。
度、θはチルト角、Δｎは屈折率異方性、ｄは液晶層の
膜厚、λは入射光の波長である。） 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
２２．５°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、大きな面積に亘って、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。
は、大きな面積に亘って、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。
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。
向方法、特にラビング処理されたポリイミド膜による配
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に示す三角錐の頂角の
１／２の角度）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。
来のラビング処理したポリイ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に示す三角錐の頂角の
１／２の角度）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。
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。
【００１３】また、従来のラビング処理したポリイミド
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Ｖrev が生じ、こ
の逆電界Ｖrev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。
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Ｖrev が生じ、こ
の逆電界Ｖrev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カイラルスメク
チック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カイラルスメ
クチック液晶素子を提供することにある。
は、前述の従来技術の問題点を解決したカイラルスメク
チック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カイラルスメ
クチック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
極を設けた一対の平行基板間にカイラルスメクチック液
晶を挟持し、少なくとも一方の基板に下記一般式（Ｉ）
で表わされる繰り返し単位からなるポリイミド配向膜を
有することを特徴とするカイラルスメクチック液晶素子
である。
極を設けた一対の平行基板間にカイラルスメクチック液
晶を挟持し、少なくとも一方の基板に下記一般式（Ｉ）
で表わされる繰り返し単位からなるポリイミド配向膜を
有することを特徴とするカイラルスメクチック液晶素子
である。
【化２】 （式中、Ｒ1は４価の有機残基、Ｘ1，Ｘ2，Ｘ3，Ｘ4，
Ｘ5，Ｘ6，Ｘ7，Ｘ8は炭素原子数１〜１５のアルキル
基、炭素原子数１〜１５のアルコキシ基、ＣＦ3基、ハ
ロゲン基または水素原子を示す。ただし、Ｘ 1 ，Ｘ 2 ，Ｘ
3 ，Ｘ 4 ，Ｘ 5 ，Ｘ 6 ，Ｘ 7 ，Ｘ 8 の少なくとも１つは水素原
子であり、かつＸ 1 ，Ｘ 2 ，Ｘ 3 ，Ｘ 4 の中の少なくとも１
つは水素原子ではなく、Ｘ 5 ，Ｘ 6 ，Ｘ 7 ，Ｘ 8 の中の少な
くとも１つは水素原子ではない。また、Ｒ1もしくはＸ1
〜Ｘ8の少なくとも１個にフッ素原子を有する。）ま
た、本発明は、透明電極を設けた一対の平行基板間にカ
イラルスメクチック液晶を挟持し、少なくとも一方の基
板に下記一般式（Ｉ）で表わされる繰り返し単位からな
るポリイミド配向膜を有することを特徴とするカイラル
スメクチック液晶素子である。
Ｘ5，Ｘ6，Ｘ7，Ｘ8は炭素原子数１〜１５のアルキル
基、炭素原子数１〜１５のアルコキシ基、ＣＦ3基、ハ
ロゲン基または水素原子を示す。ただし、Ｘ 1 ，Ｘ 2 ，Ｘ
3 ，Ｘ 4 ，Ｘ 5 ，Ｘ 6 ，Ｘ 7 ，Ｘ 8 の少なくとも１つは水素原
子であり、かつＸ 1 ，Ｘ 2 ，Ｘ 3 ，Ｘ 4 の中の少なくとも１
つは水素原子ではなく、Ｘ 5 ，Ｘ 6 ，Ｘ 7 ，Ｘ 8 の中の少な
くとも１つは水素原子ではない。また、Ｒ1もしくはＸ1
〜Ｘ8の少なくとも１個にフッ素原子を有する。）ま
た、本発明は、透明電極を設けた一対の平行基板間にカ
イラルスメクチック液晶を挟持し、少なくとも一方の基
板に下記一般式（Ｉ）で表わされる繰り返し単位からな
るポリイミド配向膜を有することを特徴とするカイラル
スメクチック液晶素子である。
【化３２】 （式中、Ｒ1は４価の有機残基、Ｘ1，Ｘ2，Ｘ3，Ｘ4，
Ｘ5，Ｘ6，Ｘ7，Ｘ8は炭素原子数１〜１５のアルキル
基、炭素原子数１〜１５のアルコキシ基、ＣＦ3基、ハ
ロゲン基または水素原子を示す。ただし、Ｘ 1 ，Ｘ 2 ，Ｘ
3 ，Ｘ 4 ，Ｘ 5 ，Ｘ 6 ，Ｘ 7 ，Ｘ 8 の少なくとも１つは水素原
子であり、かつＸ 1 ，Ｘ 2 ，Ｘ 3 ，Ｘ 4 の中の少なくとも１
つは水素原子ではなく、Ｘ 5 ，Ｘ 6 ，Ｘ 7 ，Ｘ 8 の中の少な
くとも１つは水素原子ではない。また、Ｘ2，Ｘ4，
Ｘ5，Ｘ7の少なくとも１個は水素原子ではない。）
Ｘ5，Ｘ6，Ｘ7，Ｘ8は炭素原子数１〜１５のアルキル
基、炭素原子数１〜１５のアルコキシ基、ＣＦ3基、ハ
ロゲン基または水素原子を示す。ただし、Ｘ 1 ，Ｘ 2 ，Ｘ
3 ，Ｘ 4 ，Ｘ 5 ，Ｘ 6 ，Ｘ 7 ，Ｘ 8 の少なくとも１つは水素原
子であり、かつＸ 1 ，Ｘ 2 ，Ｘ 3 ，Ｘ 4 の中の少なくとも１
つは水素原子ではなく、Ｘ 5 ，Ｘ 6 ，Ｘ 7 ，Ｘ 8 の中の少な
くとも１つは水素原子ではない。また、Ｘ2，Ｘ4，
Ｘ5，Ｘ7の少なくとも１個は水素原子ではない。）
【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。
発明の強誘電性液晶素子の一例を示す模式図である。
【００１７】（式中、Ｒ1 は４価の有機残基、Ｘ1 ，Ｘ
2 ，Ｘ3 ，Ｘ4 ，Ｘ5 ，Ｘ6 ，Ｘ7 ，Ｘ8 は炭素原子数
１〜１５のアルキル基、炭素原子数１〜１５のアルコキ
シ基、ＣＦ3 基、ハロゲン基または水素原子を示す。た
だし、Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｘ3 ，Ｘ4の中の少なくとも１つは
水素原子ではなく、かつＸ5 ，Ｘ6 ，Ｘ7 ，Ｘ8 の中の
少なくとも１つも水素原子ではない。） 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。
2 ，Ｘ3 ，Ｘ4 ，Ｘ5 ，Ｘ6 ，Ｘ7 ，Ｘ8 は炭素原子数
１〜１５のアルキル基、炭素原子数１〜１５のアルコキ
シ基、ＣＦ3 基、ハロゲン基または水素原子を示す。た
だし、Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｘ3 ，Ｘ4の中の少なくとも１つは
水素原子ではなく、かつＸ5 ，Ｘ6 ，Ｘ7 ，Ｘ8 の中の
少なくとも１つも水素原子ではない。） 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。
【００１８】同図１において、１１ａと１１ｂは各々Ｉ
ｎ2 Ｏ3 やＩＴＯ（インジウム チン オキサイド；Ｉ
ｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）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〜１０００Å厚の絶縁膜１３ａと１３ｂ
（例えば、ＳｉＯ2 膜、ＴｉＯ2 膜、Ｔａ2 Ｏ5 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。
ｎ2 Ｏ3 やＩＴＯ（インジウム チン オキサイド；Ｉ
ｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）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〜１０００Å厚の絶縁膜１３ａと１３ｂ
（例えば、ＳｉＯ2 膜、ＴｉＯ2 膜、Ｔａ2 Ｏ5 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。
【００１９】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、強誘電性スメクチック液晶１５は双安定性
配向状態を生じている。強誘電性スメクチック液晶１５
が配置されている、上述の十分に小さい液晶間距離は、
基板１１ａと１１ｂ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。
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、強誘電性スメクチック液晶１５は双安定性
配向状態を生じている。強誘電性スメクチック液晶１５
が配置されている、上述の十分に小さい液晶間距離は、
基板１１ａと１１ｂ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。
【００２０】本発明者らの実験によれば、下述の実施例
でも明らかにする様に、ラビング処理した上記一般式
（Ｉ）で表わされる繰り返し単位からなるポリイミド配
向膜による配向方法を用いることによって、明状態と暗
状態とで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号などに開示のマルチプレクシ
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）の光学応答のお
くれを生じない配向状態が達成された。
でも明らかにする様に、ラビング処理した上記一般式
（Ｉ）で表わされる繰り返し単位からなるポリイミド配
向膜による配向方法を用いることによって、明状態と暗
状態とで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号などに開示のマルチプレクシ
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）の光学応答のお
くれを生じない配向状態が達成された。
【００２１】本発明で用いる下記一般式（Ｉ）で表わさ
れる繰り返し単位からなるポリイミド膜は、テトラカル
ボン酸二無水物とジアミンとを縮合反応させることによ
って合成されるポリアミド酸を加熱閉環することによっ
て得られる。
れる繰り返し単位からなるポリイミド膜は、テトラカル
ボン酸二無水物とジアミンとを縮合反応させることによ
って合成されるポリアミド酸を加熱閉環することによっ
て得られる。
【００２２】
【化３】
【００２３】前記一般式（Ｉ）において、Ｒ1 の４価の
有機残基としては、特に限定されるものではないが、好
ましくは以下のようなものが挙げられる。
有機残基としては、特に限定されるものではないが、好
ましくは以下のようなものが挙げられる。
【００２４】
【化４】
【００２５】さらに、それらの４価の有機残基の中で、
より好ましくは以下のものが挙げられる。
より好ましくは以下のものが挙げられる。
【００２６】
【化５】
【００２７】また、前記一般式（Ｉ）におけるジアミン
成分において、Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｘ3 ，Ｘ4 ，Ｘ5 ，Ｘ6 ，
Ｘ7 ，Ｘ8 のそれぞれがアルキル基、もしくはアルコキ
シ基を示すときは、その炭素原子数は１〜１５、好まし
くは１〜１０であり、さらにより好ましくは炭素数は１
〜５である。また、ハロゲン基を示すときは、好ましく
はＦが挙げられる。
成分において、Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｘ3 ，Ｘ4 ，Ｘ5 ，Ｘ6 ，
Ｘ7 ，Ｘ8 のそれぞれがアルキル基、もしくはアルコキ
シ基を示すときは、その炭素原子数は１〜１５、好まし
くは１〜１０であり、さらにより好ましくは炭素数は１
〜５である。また、ハロゲン基を示すときは、好ましく
はＦが挙げられる。
【００２８】ジアミン成分としては特に限定されるもの
ではないが、たとえば以下のようなものが挙げられる。
ではないが、たとえば以下のようなものが挙げられる。
【００２９】
【化６】
【００３０】
【化７】
【００３１】以下に本発明で用いる前記一般式（Ｉ）で
表わされる繰り返し単位からなるポリイミド膜の具体的
な構造を示す。
表わされる繰り返し単位からなるポリイミド膜の具体的
な構造を示す。
【００３２】
【化８】
【００３３】
【化９】
【００３４】
【化１０】
【００３５】
【化１１】
【００３６】
【化１２】
【００３７】
【化１３】
【００３８】
【化１４】
【００３９】
【化１５】
【００４０】
【化１６】
【００４１】
【化１７】
【００４２】
【化１８】
【００４３】
【化１９】
【００４４】
【化２０】
【００４５】
【化２１】
【００４６】
【化２２】
【００４７】
【化２３】
【００４８】本発明の配向膜を形成するポリイミドの数
平均分子量は、例えば上記の（１）〜（５８）で示した
各具体例の構造式においては、１万から１０万、好まし
くは３万から８万を示すように重合されたものがよい。
平均分子量は、例えば上記の（１）〜（５８）で示した
各具体例の構造式においては、１万から１０万、好まし
くは３万から８万を示すように重合されたものがよい。
【００４９】本発明で用いる配向膜を基板上に設ける際
には、ポリイミド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−メチルピロリドンなどの溶剤に溶解し
て０．０１〜４０重量％溶液とし、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。
には、ポリイミド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−メチルピロリドンなどの溶剤に溶解し
て０．０１〜４０重量％溶液とし、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。
【００５０】また、本発明で用いるポリイミド膜は３０
Å〜１μｍ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に示す絶縁膜に１３
ａと１３ｂの使用を省略することができる。また、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２００Å以下、
好ましくは１００Å以下に設定することができる。
Å〜１μｍ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に示す絶縁膜に１３
ａと１３ｂの使用を省略することができる。また、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２００Å以下、
好ましくは１００Å以下に設定することができる。
【００５１】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、例えば下記の液晶物質「Ａ」、「Ｂ」及び「Ｃ」
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。
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、例えば下記の液晶物質「Ａ」、「Ｂ」及び「Ｃ」
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。
【００５２】
【化２４】
【００５３】液 晶 （１）（Ａ）90／（Ｂ）10 （２）（Ａ）80／（Ｂ）20 （３）（Ａ）70／（Ｂ）30 （４）（Ａ）60／（Ｂ）40 （５）Ｃ （上記の配合比率は、それぞれ重量比を表わしてい
る。）
る。）
【００５４】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の１／２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。
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の１／２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。
【００５５】基板２１ａ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。
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。
【００５６】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。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。
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。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。
【００５７】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。又、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。
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。又、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。
【００５８】次に、図４は本発明の液晶素子における配
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。
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。
【００５９】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。５６ａ及び５６ｂは、それぞれ折れ曲がり構造を生
じている液晶分子層５０の折れ曲がり構造の隣接基板５
１ａ及び５１ｂに対する回転方向である。５５ａ及び５
５ｂは、それぞれ隣接基板５１ａ及び５１ｂに隣接する
液晶分子５２の浮き上り回転方向である。該折れ曲がり
構造をなす層が接する基板に対する回転方向と、該基板
に隣接する液晶分子の浮き上がりの回転方向が同一方向
である。
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。５６ａ及び５６ｂは、それぞれ折れ曲がり構造を生
じている液晶分子層５０の折れ曲がり構造の隣接基板５
１ａ及び５１ｂに対する回転方向である。５５ａ及び５
５ｂは、それぞれ隣接基板５１ａ及び５１ｂに隣接する
液晶分子５２の浮き上り回転方向である。該折れ曲がり
構造をなす層が接する基板に対する回転方向と、該基板
に隣接する液晶分子の浮き上がりの回転方向が同一方向
である。
【００６０】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。図５により、カイラルスメクチック液晶にお
いて、基板近傍の液晶分子が実質的にスイッチングを行
うことが示されている。
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。図５により、カイラルスメクチック液晶にお
いて、基板近傍の液晶分子が実質的にスイッチングを行
うことが示されている。
【００６１】一方、従来のラビング処理したポリイミド
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５１
ａ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。
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５１
ａ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。
【００６２】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Ｕ1 （ユニフォームでの一方の安
定配向状態）での平均分子軸、６１ｂは配向状態Ｕ2
（ユニフォームでの他方の安定配向状態）での平均分子
軸、６２ａは配向状態Ｓ1 （スプレイでの一方の安定配
向状態）での平均分子軸、６２ｂは配向状態Ｓ2（スプ
レイでの他方の安定配向状態）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。
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Ｕ1 （ユニフォームでの一方の安
定配向状態）での平均分子軸、６１ｂは配向状態Ｕ2
（ユニフォームでの他方の安定配向状態）での平均分子
軸、６２ａは配向状態Ｓ1 （スプレイでの一方の安定配
向状態）での平均分子軸、６２ｂは配向状態Ｓ2（スプ
レイでの他方の安定配向状態）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。
【００６３】次に、逆電界Ｖrev 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。
（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。
【００６４】液晶セルの絶縁層（配向膜）の容量Ｃi 、
液晶層の容量をＣLC及び液晶の自発分極をＰs とする
と、残像の原因となるＶrev は、下式で表わされる。
液晶層の容量をＣLC及び液晶の自発分極をＰs とする
と、残像の原因となるＶrev は、下式で表わされる。
【００６５】
【数２】
【００６６】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Ｖrev 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。
極Ｐs の方向及び逆電界Ｖrev 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。
【００６７】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Ｖrev が矢印Ｂ方向に生じている。この逆
電界Ｖrev 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。
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Ｖrev が矢印Ｂ方向に生じている。この逆
電界Ｖrev 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。
【００６８】図９は従来のポリイ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Ｖrev 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Ｖrev 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１
０はこの時の光学応答の状態を示すグラフである。
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Ｖrev 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Ｖrev 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１
０はこの時の光学応答の状態を示すグラフである。
【００６９】本発明によれば、前述した特定の化学構造
を有するポリイミド被膜からな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。
を有するポリイミド被膜からな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。
【００７０】つまり、本発明における配向膜を用いる
と、前述の説明でいうユニフォーム配向状態をとること
ができるといえる。但し、一般式（Ｉ）中のＲ1 もしく
は置換基Ｘ1 〜Ｘ8 の構造にフッ素原子を有していると
ユニフォーム配向をとりやすく、それ自体で高いコント
ラストな液晶素子が得られる。
と、前述の説明でいうユニフォーム配向状態をとること
ができるといえる。但し、一般式（Ｉ）中のＲ1 もしく
は置換基Ｘ1 〜Ｘ8 の構造にフッ素原子を有していると
ユニフォーム配向をとりやすく、それ自体で高いコント
ラストな液晶素子が得られる。
【００７１】また、上記の（４）〜（８）などで示した
各構造式の化合物を用いる際には、液晶セル作成後、交
流印加処理を行なうことが望ましい。この際用いる交流
としては、電圧５〜１００Ｖ、好ましくは１５〜５０Ｖ
で、周波数１０〜５００Ｈｚ、好ましくは１０〜２００
Ｈｚを用いることができ、この印加時間を数秒〜１０分
間程度で交流印加処理を施すことができる。
各構造式の化合物を用いる際には、液晶セル作成後、交
流印加処理を行なうことが望ましい。この際用いる交流
としては、電圧５〜１００Ｖ、好ましくは１５〜５０Ｖ
で、周波数１０〜５００Ｈｚ、好ましくは１０〜２００
Ｈｚを用いることができ、この印加時間を数秒〜１０分
間程度で交流印加処理を施すことができる。
【００７２】また、図１１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が判る。つま
り、本発明の配向膜は、残像防止に効果が大きいことが
認められる。
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が判る。つま
り、本発明の配向膜は、残像防止に効果が大きいことが
認められる。
【００７３】
【作用】本発明の強誘電性液晶素子は、透明電極上の液
晶と接する層が、前記一般式（Ｉ）で示される特定のポ
リイミド配向膜により構成されているので、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極めて大きく、高品位の表
示が得られ、しかも目ざわりな残像現象を生じない。
晶と接する層が、前記一般式（Ｉ）で示される特定のポ
リイミド配向膜により構成されているので、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極めて大きく、高品位の表
示が得られ、しかも目ざわりな残像現象を生じない。
【００７４】
【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。 実施例１ １０００Å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）で示されるポリアミド酸のＮ−メ
チルピロリドン／ｎ−ブチルセロソルブ＝２／１の３．
０重量％溶液を、回転数３０００ｒｐｍのスピナーを用
いて塗布した。
説明する。 実施例１ １０００Å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）で示されるポリアミド酸のＮ−メ
チルピロリドン／ｎ−ブチルセロソルブ＝２／１の３．
０重量％溶液を、回転数３０００ｒｐｍのスピナーを用
いて塗布した。
【００７５】
【化３０】
【００７６】成膜後、約１時間，２５０℃で加熱焼成処
理を施した。この時の膜厚は４５０Åであった。ポリイ
ミドの数平均分子量は６００００であった。なお、数平
均分子量はＧＰＣにより測定した値を示す。
理を施した。この時の膜厚は４５０Åであった。ポリイ
ミドの数平均分子量は６００００であった。なお、数平
均分子量はＧＰＣにより測定した値を示す。
【００７７】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のラビング処理を行なっ
た。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。
ナイロン殖毛布による一方向のラビング処理を行なっ
た。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。
【００７８】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。
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。
【００７９】
【数３】 ８０．５℃ ６９．１℃ ５０℃ Ｉｓｏ．─────Ｃｈ─────ＳｍＡ─────ＳｍＣ* （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）
＝スメクチックＡ相、ＳｍＣ* ＝カイラルスメクチック
Ｃ相）
【００８０】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、３０Ｖで５０μｓｅｃ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）に合わせ、この時の透過率をホトマルチプレター
により測定した。続いて、−３０Ｖの５０μｓｅｃ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１４°であり、最暗状態
時の透過率は１．５％で、明状態時の透過率は４０％で
あり、従ってコントラスト比は２７：１であった。
ル偏光子の間に挾み込んで、３０Ｖで５０μｓｅｃ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）に合わせ、この時の透過率をホトマルチプレター
により測定した。続いて、−３０Ｖの５０μｓｅｃ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１４°であり、最暗状態
時の透過率は１．５％で、明状態時の透過率は４０％で
あり、従ってコントラスト比は２７：１であった。
【００８１】又、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。
０．２秒以下であった。
【００８２】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ＳN , ＳN+1 ，ＳN+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−ＳN ）は、情報線Ｉ
と走査線ＳN 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。
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ＳN , ＳN+1 ，ＳN+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−ＳN ）は、情報線Ｉ
と走査線ＳN 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。
【００８３】実施例２ 下記の構造式（ＩＩＩ）で示される配向制御膜（数平均
分子量＝５００００）を用いた他は、実施例１と同様に
してセルを得た。
分子量＝５００００）を用いた他は、実施例１と同様に
してセルを得た。
【００８４】
【化３１】
【００８５】このセルに対し、前処理として電圧２０
Ｖ、周波数５０Ｈｚの高電界交流を１分間印加した。こ
の後、実施例１と同様にしてコントラスト比および応答
時間の測定を行なったところ、コントラスト比は２４：
１および光学応答のおくれ時間は０．４ｓｅｃであっ
た。
Ｖ、周波数５０Ｈｚの高電界交流を１分間印加した。こ
の後、実施例１と同様にしてコントラスト比および応答
時間の測定を行なったところ、コントラスト比は２４：
１および光学応答のおくれ時間は０．４ｓｅｃであっ
た。
【００８６】実施例３〜１１および参考例１ 以下の表１〜３に示した配向制御膜および液晶材料を用
いた他は、上記実施例１と同様にしてセルを得た。それ
ぞれに対して実施例１と同様の試験を行なった。コント
ラスト比および光学応答の遅れ時間を測定した結果を表
４に示す。また、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なったところ、コントラストおよび
残像については実施例１と同様の結果が得られた。
いた他は、上記実施例１と同様にしてセルを得た。それ
ぞれに対して実施例１と同様の試験を行なった。コント
ラスト比および光学応答の遅れ時間を測定した結果を表
４に示す。また、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なったところ、コントラストおよび
残像については実施例１と同様の結果が得られた。
【００８７】
【表１】
【００８８】
【表２】
【００８９】
【表３】
【００９０】
【表４】
【００９１】比較例１〜４ 表５に示した配向制御膜および液晶材料を用いた他は、
上記実施例１と全く同様にしてセルを作成した。それぞ
れのセルに対してコントラスト比および光学応答のおく
れを測定した結果を表６に示す。また、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なったとこ
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。
上記実施例１と全く同様にしてセルを作成した。それぞ
れのセルに対してコントラスト比および光学応答のおく
れを測定した結果を表６に示す。また、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なったとこ
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。
【００９２】
【表５】
【００９３】
【表６】
【００９４】
【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。
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
配向状態を示した斜視図である。
配向状態を示した斜視図である。
【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。
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。
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。
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。
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。
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Vrevの向きを示す断面図である。
及び逆電界Vrev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。
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。
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。
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。
ある。
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 ８１ Ｃ−ダイレクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高尾 英昭 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 平４−109222（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−256323（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/1337
Claims (6)
- 【請求項１】 透明電極を設けた一対の平行基板間にカ
イラルスメクチック液晶を挟持し、少なくとも一方の基
板に下記一般式（Ｉ）で表わされる繰り返し単位からな
るポリイミド配向膜を有することを特徴とするカイラル
スメクチック液晶素子。 【化１】 （式中、Ｒ1は４価の有機残基、Ｘ1，Ｘ2，Ｘ3，Ｘ4，
Ｘ5，Ｘ6，Ｘ7，Ｘ8は炭素原子数１〜１５のアルキル
基、炭素原子数１〜１５のアルコキシ基、ＣＦ3基、ハ
ロゲン基または水素原子を示す。ただし、Ｘ 1 ，Ｘ 2 ，Ｘ
3 ，Ｘ 4 ，Ｘ 5 ，Ｘ 6 ，Ｘ 7 ，Ｘ 8 の少なくとも１つは水素原
子であり、かつＸ 1 ，Ｘ 2 ，Ｘ 3 ，Ｘ 4 の中の少なくとも１
つは水素原子ではなく、Ｘ 5 ，Ｘ 6 ，Ｘ 7 ，Ｘ 8 の中の少な
くとも１つは水素原子ではない。また、Ｒ1もしくはＸ1
〜Ｘ8の少なくとも１個にフッ素原子を有する。） - 【請求項２】 前記一対の基板間距離が０．１〜３．０
μｍであり、前記液晶は、前記一対の基板間で、複数の
液晶分子で構成される層からなる層構造を有しており、
該層は折れ曲がり構造をなしており、該折れ曲がり構造
をなす層が接する基板に対する回転方向と、該基板に隣
接する液晶分子の浮き上がりの回転方向が同一方向であ
る請求項１記載のカイラルスメクチック液晶素子。 - 【請求項３】 前記カイラルスメクチック液晶におい
て、基板近傍の液晶分子が実質的にスイッチングを行う
請求項１記載のカイラルスメクチック液晶素子。 - 【請求項４】 透明電極を設けた一対の平行基板間にカ
イラルスメクチック液晶を挟持し、少なくとも一方の基
板に下記一般式（Ｉ）で表わされる繰り返し単位からな
るポリイミド配向膜を有することを特徴とするカイラル
スメクチック液晶素子。 【化３１】 （式中、Ｒ1は４価の有機残基、Ｘ1，Ｘ2，Ｘ3，Ｘ4，
Ｘ5，Ｘ6，Ｘ7，Ｘ8は炭素原子数１〜１５のアルキル
基、炭素原子数１〜１５のアルコキシ基、ＣＦ3基、ハ
ロゲン基または水素原子を示す。ただし、Ｘ 1 ，Ｘ 2 ，Ｘ
3 ，Ｘ 4 ，Ｘ 5 ，Ｘ 6 ，Ｘ 7 ，Ｘ 8 の少なくとも１つは水素原
子であり、かつＸ 1 ，Ｘ 2 ，Ｘ 3 ，Ｘ 4 の中の少なくとも１
つは水素原子ではなく、Ｘ 5 ，Ｘ 6 ，Ｘ 7 ，Ｘ 8 の中の少な
くとも１つは水素原子ではない。また、Ｘ2，Ｘ4，
Ｘ5，Ｘ7の少なくとも１個は水素原子ではない。） - 【請求項５】 前記一対の基板間距離が０．１〜３．０
μｍであり、前記液晶は、前記一対の基板間で、複数の
液晶分子で構成される層からなる層構造を有しており、
該層は折れ曲がり構造をなしており、該折れ曲がり構造
をなす層が接する基板に対する回転方向と、該基板に隣
接する液晶分子の浮き上がりの回転方向が同一方向であ
る請求項４記載のカイラルスメクチック液晶素子。 - 【請求項６】 前記カイラルスメクチック液晶におい
て、基板近傍の液晶分子が実質的にスイッチングを行う
請求項４記載のカイラルスメクチック液晶素子。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3319634A JP2814157B2 (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | カイラルスメクチック液晶素子 |
| US07/969,970 US5326600A (en) | 1991-11-08 | 1992-11-02 | Liquid crystal device |
| DE4237552A DE4237552C2 (de) | 1991-11-08 | 1992-11-06 | Flüssigkristallvorrichtung mit einem ferroelektrischen Flüssigkristall und einem Ausrichtungsfilm aus einem Polyimid |
| GB9223310A GB2261741B (en) | 1991-11-08 | 1992-11-06 | Liquid crystal device |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3319634A JP2814157B2 (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | カイラルスメクチック液晶素子 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05134259A JPH05134259A (ja) | 1993-05-28 |
| JP2814157B2 true JP2814157B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=18112487
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP3319634A Expired - Fee Related JP2814157B2 (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | カイラルスメクチック液晶素子 |
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| JP2794358B2 (ja) * | 1992-02-05 | 1998-09-03 | キヤノン株式会社 | 液晶素子 |
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| US4793692A (en) * | 1984-12-14 | 1988-12-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Color filter |
| GB2174399B (en) * | 1985-03-10 | 1988-05-18 | Nitto Electric Ind Co | Colorless transparent polyimide shaped articles and their production |
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| JP2841792B2 (ja) * | 1990-08-29 | 1998-12-24 | 松下電器産業株式会社 | 液晶配向膜および液晶表示素子 |
| JP2553773B2 (ja) * | 1991-01-09 | 1996-11-13 | 松下電器産業株式会社 | 空間光変調素子および神経ネットワーク回路 |
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- 1991-11-08 JP JP3319634A patent/JP2814157B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-11-02 US US07/969,970 patent/US5326600A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-11-06 GB GB9223310A patent/GB2261741B/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-11-06 DE DE4237552A patent/DE4237552C2/de not_active Expired - Fee Related
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| GB9223310D0 (en) | 1992-12-23 |
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| US5326600A (en) | 1994-07-05 |
| GB2261741B (en) | 1996-01-03 |
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Legal Events
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