JP2952122B2 - 液晶素子、及びこれを用いた表示装置 - Google Patents

液晶素子、及びこれを用いた表示装置

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    • G02F1/1416—Details of the smectic layer structure, e.g. bookshelf, chevron, C1 and C2

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表示素子や光シャッタ
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、および、これを表示
部に使用した表示装置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）およびラガーウ
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４３６７９
２４号明細書等）。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チックＣ
相（ＳｍＣ*）または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用としての広
い利用が期待され、特にその機能から大画面で高精細な
ディスプレーへの応用が期待されている。このため強誘
電性を持つ液晶材料に関しては広く研究がなされている
が、現在までに開発された強誘電性液晶材料は、低温作
動特性、高速応答性等を含めて液晶素子に用いる十分な
特性を備えているとは云い難い。
【０００３】応答時間τと自発分極の大きさＰｓおよび
粘度ηの間には、下記式〔ＩＩ〕
【０００４】
【外１３】 （ただし、Ｅは印加電界である）の関係が存在する。従
って応答速度を速くするには、 （ア）自発分極の大きさＰｓを大きくする （イ）粘度ηを小さくする （ウ）印加電界Ｅを大きくする 方法がある。しかし印加電界は、ＩＣ等で駆動するため
上限があり、出来るだけ低い方が望ましい。よって、実
際には粘度ηを小さくするか、自発分極の大きさにＰｓ
の値を大きくする必要がある。
【０００５】一般的に自発分極の大きい強誘電性カイラ
ルスメクチック液晶化合物においては、自発分極のもた
らすセルの内部電界も大きく、双安定状態をとり得る素
子構成への制約が多くなる傾向にある。また、いたずら
に自発分極を大きくしても、それにつれて粘度も大きく
なる傾向にあり、結果的には応答速度はあまり速くなら
ないことが考えられる。
【０００６】また、実際のディスプレイとしての使用温
度範囲が、例えば１０〜５０℃程度とした場合、応答速
度の変化が一般に１０倍程もあり、駆動電圧および周波
数による調節の限界を越えているのが現状である。
【０００７】更に、前述した様な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
効果的に起こるような分子配列状態にあることが必要で
ある。
【０００８】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、
【０００９】
【外１４】 式中：ＩO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。で表わされる。前述の非らせん構造に
おけるチルド角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表われ
ることになる。上式によれば、かかるチルト角θが２
２．５°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。
【００１０】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分子層を、その法線に沿って一
軸方向に配向させることができ、しかも製造プロセス
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。
【００１１】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４５６１７２６号公報に記載されたものなど
が知られている。
【００１２】しかしながら、これまで用いられてきた配
向方法、特にラビング処理し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。
【００１３】即ち、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みかけのチルト角θ（２つの安
定状態の分子軸のなす角度１／２）がらせん構造をもつ
強誘電性液晶でのチルト角Θ（後述の図１０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。
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。
【００１４】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Θ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Θ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Θより小さくなる原因となっている。
【００１５】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惹き起こしてい
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。
【００１６】以前、強誘電性液晶の配向状態に関して以
下のような現象が発見されている（詳しくは特開平１−
１５８４１５号公報）。
【００１７】すなわち、基板上に比較的プレチルトの低
いＬＰ６４（商品名、東レ（株）製）などの配向膜を塗
布しラビングしたものを、２枚上下にラビング方向を同
じにして間隙を約１．５μｍに保って貼り合わせてセル
を形成する。このセルにＣＳ１０１４（チッソ（株）
製）などの強誘電性液晶を注入し、温度を下げていく
と、図５〜図９に示すような経過をたどる。すなわち、
高温相からＳＣ*相に転移した直後（図５参照）は、コ
ントラストの小さい配向状態（Ｃ１配向状態）５１、５
２をとり、温度を下げるとある温度領域でジグザグ状の
欠陥５３が発生して、その欠陥を境にしてコントラスト
の高い配向状態（Ｃ２配向状態）５４、５５が現われる
（図６参照）。
【００１８】更に、温度が下がるとともにＣ２配向状態
が拡がり（図７、図８参照）、ついには全体がＣ２配向
状態になる（図９参照）。Ｃ１、Ｃ２の２種類の配向状
態は、図４に示すようにスメクチック層のシェブロン構
造の違いで説明されている。図４で４１はスメクチック
層、４２はＣ１の配向の領域、４３はＣ２の配向の領
域、４は配向膜付基板を表す。
【００１９】スメクチック液晶は一般に層構造をもつが
ＳA相からＳC相またはＳ* C層に転移すると層間隔が縮む
ので図４のように層が上下基板の中央で折れ曲がった構
造（シェブロン構造をとる）。折れ曲がる方向は図に示
すようにＣ１とＣ２の２つ有り得るが、よく知られてい
るようにラビングによって基板界面の液晶分子は基板に
対して角度をなし（プレチルト）、その方向はラビング
方向に向かって液晶分子が頭をもたげる（先端が浮いた
格好になる）向きである。このプレチルトのためにＣ１
配向とＣ２配向は弾性エネルギー的に等価でなく、上述
のようにある温度で転移が起こる。また機械的な歪みで
転移が起こることもある。
【００２０】図４の層構造を平面的にみると、ラビング
方向に向かってＣ１配向からＣ２配向に移る時の境界４
４はジグザグの稲妻状でライトニング欠陥と呼ばれ、Ｃ
２配向からＣ１配向に移るときの境界４５は幅の広いゆ
るやかな曲線でヘアピン欠陥と呼ばれる。従来は、該Ｃ
１およびＣ２配向において、コントラストの観点からＣ
２の配向状態を用いた液晶素子を提供するものであっ
た。
【００２１】以上、述べた様に、液晶素子を実用化する
ためには、粘度が低く、高速応答性を有し、かつ応答速
度の温度依存性の小さな強誘電性液晶を用いること、ま
た高コントラスト、高透過率で残像を生じない素子構成
であること、更に、大画面ディスプレーを実現するため
に、大面積の素子に容易に注入され、均一で良好な配向
状態を示す強誘電性液晶であることが要求されている。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、応答
速度が速く、しかも、その応答速度の温度依存性が軽減
され、更に大画面表示素子を実現できるように、素子内
に容易に注入され、均一で良好な配向状態を示す強誘電
性液晶と、プレチルトの高い配向膜とを組み合わせて用
いることにより、カイラルスメクチック液晶の非らせん
構造で大きなチルト角を生じ、高コントラスト、高透過
率な画像を達成でき、しかも、良好なスイッチングを室
温を含む広い温度領域で示す大画面な液晶素子及び、こ
れを用いた表示装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】そこで本発明の液晶素子
は、強誘電性液晶と、この液晶を間に保持して対向する
とともにその対向面にはそれぞれ該液晶に電圧を印加す
るための電極が形成され、かつ該液晶を配向するための
相互にほぼ平行で同一方向の一軸性配向処理が施された
一対の基板とを備えた液晶素子において、該液晶素子の
プレチルト角をα、該液晶のチルト角をΘ、Ｓｍ*Ｃ層
の傾斜角をδとしたとき、該液晶は、 Θ＜α＋δ で表わされる配向状態を有し、かつ該配向状態におい
て、該液晶が少なくとも２つの安定状態を示し、それら
の光学軸のなす角度の１／２であるθaと該液晶のチル
ト角Θとが Θ＞θa＞Θ／２ の関係を有し、且つ該液晶が下記一般式（Ｉ）で示さ
れ、かつ等方性液体温度より降温させた際に、ネマチッ
ク相を有し、ＳｍＣ相を有さない第１化合物群と、ネマ
チック相およびＳｍＣ相を有する第２化合物群と、ネマ
チック相を有さずにＳｍＣ相を有する第３化合物群の各
化合物群より少なくとも１成分ずつ含有する組成物であ
ることを特徴とする液晶素子である。
【００２４】
【外１５】 更に本発明の液晶素子は、強誘電性液晶と、この液晶を
間に保持して対向するとともにその対向面にはそれぞれ
該液晶に電圧を印加するための電極が形成され、かつ該
液晶を配向するための相互にほぼ平行で同一方向の一軸
性配向処理が施された一対の基板とを備えた液晶素子に
おいて、該液晶素子のプレチルト角をα、該液晶のチル
ト角をΘ、Ｓｍ*Ｃ層の傾斜角をδとしたとき、該液晶
は、 Θ＜α＋δ で表わされる配向状態を有し、かつ該配向状態におい
て、少なくとも２つの安定状態を示し、それらの光学軸
のなす角を２等分する位置に一方の偏光板の吸収軸を合
わせ、それに垂直に他方の偏光板の吸収軸を合わせた配
置から一方の偏光板だけを時計方向に３°〜３０°回転
させたときの第１の安定状態の呈する色と、反時計方向
に同じ角度回転させたときの第２の安定状態の呈する色
が同じであるり、且つ、該液晶が下記一般式（Ｉ）で示
され、かつ等方性液体温度より降温させた際に、ネマチ
ック相を有し、ＳｍＣ相を有さない第１化合物群と、ネ
マチック相およびＳｍＣ相を有する第２化合物群と、ネ
マチック相を有さずにＳｍＣ相を有する第３化合物群の
各化合物群より少なくとも１成分ずつ含有する組成物で
あることを特徴とする液晶素子である。
【００２５】更に本発明の液晶素子は、強誘電性液晶
と、この液晶を間に保持して対向するとともにその対向
面にはそれぞれ該液晶に電圧を印加するための電極が形
成され、かつ、該液晶を配向するための相互にほぼ平行
で同一方向の一軸性配向処理が施された一対の基板とを
備えた液晶素子において、該液晶素子のプレチルト角を
α、該液晶のチルト角をΘ、Ｓｍ*Ｃ層の傾斜角をδと
したとき、該液晶は、 Θ＜α＋δ で表わされる配向状態を有し、かつ該配向状態におい
て、クロスニコル下、消光位の透過率の低い２つの安定
状態と、クロスニコル下、消光位の透過率の高い１つま
たは２つの安定状態の計３または４状態を有し、且つ、
該液晶が上記一般式（Ｉ）で示され、かつ等方性液体温
度より降温させた際に、ネマチック相を有し、ＳｍＣ相
を有さない第１化合物群と、ネマチック相およびＳｍＣ
相を有する第２化合物群と、ネマチック相を有さずにＳ
ｍＣ相を有する第３化合物群の各化合物群より少なくと
も１成分ずつ含有する組成物であることを特徴とする液
晶素子である。
【００２６】更に本発明の液晶素子は、強誘電性液晶
と、この液晶を間に保持して対向するとともにその対向
面にはそれぞれ該液晶に電圧を印加するための電極が形
成され、かつ該液晶を配向するための相互にほぼ平行で
同一方向の一軸性配向処理が施された一対の基板とを備
えた液晶素子において、該液晶は、前記基板間のスぺー
サ等の異物によってまたは該基板に歪みを加えることに
よってヘアピン欠陥およびライトニング欠陥に囲まれた
配向状態を生じ、かつこの配向状態はプレチルトにより
液晶分子が配向表面から浮いている方向に対してライト
ニング欠陥およびヘアピン欠陥の順序でこれら欠陥が生
じることによって生じるものであって、該配向状態にお
ける該液晶が少なくとも２つの安定状態を示し、それら
の光学軸のなす角を２等分する位置に一方の偏光板の吸
収軸を合わせ、それに垂直に他方の偏光板の吸収軸を合
わせた配置から一方の偏光板だけを時計方向に３°〜３
０°回転させたときの第１の安定状態の呈する色と、反
時計方向に同じ角度回転させたときの第２の安定状態の
呈する色が同じである液晶素子であって、該液晶が上記
一般式（Ｉ）で示され、かつ等方性液体温度より降温さ
せた際に、ネマチック相を有し、ＳｍＣ相を有さない第
１化合物群と、ネマチック相およびＳｍＣ相を有する第
２化合物群と、ネマチック相を有さずにＳｍＣ相を有す
る第３化合物群の各化合物群より少なくとも１成分ずつ
含有する組成物であることを特徴とする液晶素子であ
る。
【００２７】更に本発明の液晶素子は、強誘電性液晶
と、この液晶を間に保持して対向するとともにその対向
面にはそれぞれ該液晶に電圧を印加するための電極が形
成され、かつ該液晶を配向するための相互にほぼ平行で
同一方向の一軸性配向処理が施された一対の基板とを備
えた液晶素子において、該液晶は、前記基板間のスぺー
サ等の異物によってまたは該基板に歪みを加えることに
よってヘアピン欠陥およびライトニング欠陥に囲まれた
配向状態を生じ、かつ該配向状態はプレチルトにより液
晶分子が配向表面から浮いている方向に対してライトニ
ング欠陥およびヘアピン欠陥の順序でこれら欠陥が生じ
ることによって生じるものであって、かつ該配向状態に
おける該液晶がクロスニコル下、消光位の透過率の低い
２つの安定状態と、クロスニコル下、消光位の透過率の
高い１つまたは２つの安定状態の計３または４状態を有
する液晶素子であって、該液晶が上記一般式（Ｉ）で示
され、かつ等方性液体温度より降温させた際に、ネマチ
ック相を有し、ＳｍＣ相を有さない第１化合物群と、ネ
マチック相およびＳｍＣ相を有する第２化合物群と、ネ
マチック相を有さずにＳｍＣ相を有する第３化合物群の
各化合物群より少なくとも１成分ずつ含有する組成物で
あることを特徴とする液晶素子である。
【００２８】更に本発明の液晶素子は、強誘電性液晶
と、この液晶を間に保持して対向するとともにその対向
面にはそれぞれ該液晶に電圧を印加するための電極が形
成され、かつ該液晶を配向するための相互にほぼ平行で
同一方向の一軸性配向処理が施された一対の基板とを備
えた液晶素子において、該液晶は、前記基板間のスぺー
サ等の異物によってまたは該基板に歪みを加えることに
よってヘアピン欠陥およびライトニング欠陥に囲まれた
配向状態を生じ、かつ該配向状態はラビング方向に対し
てライトニング欠陥およびヘアピン欠陥の順序でこれら
欠陥が生じることによって生じるものであって、かつ該
配向状態において、少なくとも２つの安定状態を示し、
それらの光学軸のなす角度の１／２であるθaと該液晶
のチルト角Θとが Θ＞θa＞Θ／２ の関係を有する液晶素子であって、該液晶が上記一般式
（Ｉ）で示され、かつ等方性液体温度より降温させた際
に、ネマチック相を有し、ＳｍＣ相を有さない第１化合
物群と、ネマチック相およびＳｍＣ相を有する第２化合
物群と、ネマチック相を有さずにＳｍＣ相を有する第３
化合物群の各化合物群より少なくとも１成分ずつ含有す
る組成物であることを特徴とする液晶素子である。
【００２９】更に本発明の液晶素子は、強誘電性液晶
と、この液晶を間に保持して対向するとともにその対向
面にはそれぞれ該液晶に電圧を印加するための電極が形
成され、かつ該液晶を配向するための相互にほぼ平行で
同一方向の一軸性配向処理が施された一対の基板とを備
えた液晶素子において、該液晶は、前記基板間のスぺー
サ等の異物によってまたは該基板に歪みを加えることに
よってヘアピン欠陥およびライトニング欠陥に囲まれた
配向状態を生じ、かつ該配向状態はラビング方向に対し
てライトニング欠陥およびヘアピン欠陥の順序でこれら
欠陥が生じることによって生じるものであって、かつ該
配向状態において、少なくとも２つの安定状態を示し、
それらの光学軸のなす角を２等分する位置に一方の偏光
板の吸収軸を合わせ、それに垂直に他方の偏光板の吸収
軸を合わせた配置から一方の偏光板だけを時計方向に３
°〜３０°回転させたときの第１の安定状態の呈する色
と、反時計方向に同じ角度回転させたときの第２の安定
状態の呈する色が同じであって、該液晶が上記一般式
（Ｉ）で示され、かつ等方性液体温度より降温させた際
に、ネマチック相を有し、ＳｍＣ相を有さない第１化合
物群と、ネマチック相およびＳｍＣ相を有する第２化合
物群と、ネマチック相を有さずにＳｍＣ相を有する第３
化合物群の各化合物群より少なくとも１成分ずつ含有す
る組成物であることを特徴とする液晶素子である。
【００３０】更に、本発明の液晶素子は、強誘電性液晶
と、この液晶を間に保持して対向するとともにその対向
面にはそれぞれ該液晶に電圧を印加するための電極が形
成され、かつ該液晶を配向するための相互にほぼ平行で
同一方向の一軸性配向処理が施された一対の基板とを備
えた液晶素子において、該液晶は、前記基板間のスぺー
サ等の異物によってまたは該基板に歪みを加えることに
よってヘアピン欠陥およびライトニング欠陥に囲まれた
配向状態を生じ、かつ該配向状態はラビング方向に対し
てライトニング欠陥およびヘアピン欠陥の順序でこれら
欠陥が生じることによって生じるものであって、かつ該
配向状態において、クロスニコル下、消光位の透過率の
低い２つの安定状態とクロスニコル下、消光位の透過率
の高い１つまたは２つの安定状態の計３または４状態を
有し、且つ、該液晶が上記一般式（Ｉ）で示され、かつ
等方性液体温度より降温させた際に、ネマチック相を有
し、ＳｍＣ相を有さない第１化合物群と、ネマチック相
およびＳｍＣ相を有する第２化合物群と、ネマチック相
を有さずにＳｍＣ相を有する第３化合物群の各化合物群
より少なくとも１成分ずつ含有する組成物であることを
特徴とする液晶素子である。
【００３１】更に本発明の液晶素子は、強誘電性液晶
と、この液晶を間に保持して対向するとともにその対向
面にはそれぞれ該液晶に電圧を印加するための電極が形
成され。かつ該液晶を配向するための相互にほぼ平行で
同一方向の一軸性配向処理が施された一対の基板とを備
えた液晶素子において、該液晶は、配向状態がＳｍＡ等
の高温からＳｍ*Ｃに降温する過程で欠陥を伴う配向変
化がなく、かつ該配向状態において、少なくとも２つの
安定状態を示し、それらの光学軸のなす角度の１／２で
あるθaと該液晶のチルト角Θとが Θ＞θa＞Θ／２ の関係を有し、且つ、該液晶が上記一般式（Ｉ）で示さ
れ、かつ等方性液体温度より降温させた際に、ネマチッ
ク相を有し、ＳｍＣ相を有さない第１化合物群と、ネマ
チック相およびＳｍＣ相を有する第２化合物群と、ネマ
チック相を有さずにＳｍＣ相を有する第３化合物群の各
化合物群より少なくとも１成分ずつ含有する組成物であ
ることを特徴とする液晶素子である。
【００３２】更に本発明の液晶素子は、強誘電性液晶
と、この液晶を間に保持して対向するとともにその対向
面にはそれぞれ該液晶に電圧を印加するための電極が形
成され、かつ該液晶を配向するための相互にほぼ平行で
同一方向の一軸性配向処理が施された一対の基板とを備
えた液晶素子において、該液晶は、配向状態がＳｍＡ等
の高温からＳｍ*Ｃに降温する過程で欠陥を伴う配向変
化がなく、かつ該配向状態において少なくとも２つの安
定状態を示し、それらの光学軸のなす角を２等分する位
置に一方の偏光板の吸収軸を合わせ、それに垂直に他方
の偏光板の吸収軸を合わせた配置から一方の偏光板だけ
を時計方向に３°〜３０°回転させたときの第１の安定
状態の呈する色と、反時計方向に同じ角度回転させたと
きの第２の安定状態の呈する色が同じであり、該液晶が
上記一般式（Ｉ）で示され、かつ等方性液体温度より降
温させた際に、ネマチック相を有し、ＳｍＣ相を有さな
い第１化合物群と、ネマチック相およびＳｍＣ相を有す
る第２化合物群と、ネマチック相を有さずにＳｍＣ相を
有する第３化合物群の各化合物群より少なくとも１成分
ずつ含有する組成物であることを特徴とする液晶素子で
ある。
【００３３】更に、本発明の液晶素子は、強誘電性液晶
と、この液晶を間に保持して対向するとともにその対向
面にはそれぞれ該液晶に電圧を印加するための電極が形
成され、かつ該液晶を配向するための相互にほぼ平行で
同一方向の一軸性配向処理が施された一対の基板とを備
えた液晶素子において、該液晶は、配向状態がＳｍＡ等
の高温からＳｍ*Ｃに降温する過程で欠陥を伴う配向変
化がなく、かつ該配向状態における強誘電性液晶がクロ
スニコル下、消光位の透過率の低い２つの安定状態と、
クロスニコル下、消光位の透過率の高い１つまたは２つ
の安定状態の計３または４状態を有し、且つ、該液晶が
上記一般式（Ｉ）で示され、かつ等方性液体温度より降
温させた際に、ネマチック相を有し、ＳｍＣ相を有さな
い第１化合物群と、ネマチック相およびＳｍＣ相を有す
る第２化合物群とネマチック相を有さずにＳｍＣ相を有
する第３化合物群の各化合物群より少なくとも１成分ず
つ含有する組成物であることを特徴とする液晶素子であ
る。
【００３４】図１は、本発明の液晶素子の一例を示す断
面概略図である。
【００３５】図１において符号１は強誘電性液晶層、２
はガラス基板、３は透明電極、４は絶縁性配向制御層、
５はスペーサー、６はリード線、７は電源、８は偏光
板、９は光源、Ｉ0は入射光、Ｉは透過光を示してい
る。
【００３６】２枚のガラス基板２には、それぞれＩｎ2
Ｏ3、ＳｎＯ2あるいはＩＴＯ（インジウム ティン オ
キサイド；Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の薄
膜から成る透明電極３が被覆されている。その上にポリ
イミドの様な高分子の薄膜をガーゼやアセテート植毛布
等でラビングして、液晶をラビング方向に並べる絶縁性
配向制御層４が形成されている。また、絶縁物質とし
て、例えばシリコン窒化物、水素を含有するシリコン炭
化物、シリコン酸化物、硼素窒化物、水素を含有する硼
素窒化物、セリウム酸化物、アルミニウム酸化物、ジル
コニウム酸化物、チタン酸化物やフッ化マグネシウムな
どの無機物質絶縁層を形成し、その上にポリビニルアル
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、アクリル樹脂やフォト
レジスト樹脂などの有機絶縁物質を配向制御層として、
２層で絶縁性配向制御層４が形成されていてもよく、ま
た無機物質絶縁性配向制御層あるいは有機物質絶縁性配
向制御層単層であっても良い。この絶縁性配向制御層が
無機系ならば蒸着法などで形成でき、有機系ならば有機
絶縁物質を溶解させた溶液、またはその前駆体溶液（溶
剤に０．１〜２０重量％、好ましくは０．２〜１０重量
％）を用いて、スピンナー塗布法、浸漬塗布法、スクリ
ーン印刷法、スプレー塗布法、ロール塗布法等で塗布
し、所定の硬化条件下（例えば加熱下）で硬化させ形成
させることができる。重要かつ必要なことは配向膜のプ
レチルドが高いことである。
【００３７】絶縁性配向制御層４の層厚は通常３０Å〜
１μｍ、好ましくは３０Å〜３０００Å、さらに好まし
くは５０Å〜１０００Åが適している。
【００３８】この２枚のガラス基板２はスペーサー５に
よって任意の間隔に保たれている。例えば所定の直径を
持つシリカビーズ、アルミナビーズをスペーサーとして
ガラス基板２枚で挟持し、周囲をシール材、例えばエポ
キシ系接着材を用いて密封する方法がある。その他スぺ
ーサーとして高分子フィルムやガラスファイバーを使用
しても良い。この２枚のガラス基板の間に強誘電性液晶
が封入されている。
【００３９】強誘電性液晶が封入された強誘電性液晶層
１は、一般には０．５〜２０μｍ、好ましくは１〜５μ
ｍである。
【００４０】また、特に素子とした場合に、良好な均一
配向性を示し、モノドメイン状態を得るには、その強誘
電性液晶は、等方相からＣｈ相（コレステリック相）−
ＳｍＡ（スメクチック相）−ＳｍＣ*（カイラルスメク
チックＣ相）という相転移系列を有してしることが望ま
しい。
【００４１】透明電極３からはリード線によって外部の
電源７に接続されている。
【００４２】また、ガラス基板２の外側には偏光板８が
貼り合わせてある。
【００４３】図１は透過型なので、光源９を備えてい
る。
【００４４】図２は強誘電性液晶素子の動作説明のため
に、セルの例を模式的に描いたものである。２１ａと２
１ｂはそれぞれＩｎ2Ｏ3，ＳｎＯ2あるいはＩＴＯ（Ｉ
ｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）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がガラス面に垂直になるように配向した
ＳｍＣ*相又はＳｍＨ*相の液晶が封入されている。太線
で示した線２３が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。 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。
【００４５】本発明における光学変調素子で、好ましく
用いられる液晶セルは、その厚さを充分に薄く（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、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（３４ｂ）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３
３ａかあるいは第２の安定状態３３ｂの何れか一方に配
向する。
【００４６】このような構成において、特定のプレチル
トの高い配向膜と液晶の組み合わせを用いると、
【００４７】（Ａ）上記のＣ１→Ｃ２転移が起こりにく
く、液晶材料によっては全くＣ２配向状態が生じないこ
と、および、
【００４８】（Ｂ）Ｃ１配向内に従来見出されていた液
晶のダイレクタが上下の基板間でねじれている低コント
ラストの２つの安定状態（以下、スプレイ状態と呼ぶ）
のほかに、コントラストの高い別の２つの安定状態（以
下、ユニフォーム状態と呼ぶ）が現われることが発見さ
れた（詳しくは特願平２−４９５８２）。
【００４９】また、これらの状態は電界をかけると互い
に遷移する。弱い正負のパルス電界を印加するとスプレ
イ２状態間の遷移がおこり、強い正負のパルス電界を印
加するとユニフォーム２状態間の遷移がおこる。
【００５０】ユニフォーム２状態を用いると従来より明
るく、コントラストの高い表示素子が実現出来る。ま
た、さらに良いことには、このユニフォーム２状態間の
遷移には残像を伴うことがない。
【００５１】そこで、表示素子として画面全体をＣ１配
向状態に統一し、かつＣ１配向内の高コントラストの２
状態を白黒表示の２状態として用いれば、従来より品位
の高いディスプレイが実現できると期待される。
【００５２】つまり、本発明者らは、強誘電性液晶と、
この液晶を間に保持して対向するとともにその対向面に
はそれぞれ該液晶に電圧を印加するための電極が形成さ
れかつ該液晶を配向するための相互にほぼ平行で同一方
向の一軸性配向処理が施された一対の基板とを備えた液
晶素子において、該液晶素子のプレチルト角をα、該液
晶のチルト角（コーン角の１／２）をΘ、Ｓｍ*Ｃ層の
傾斜角をδとしたとき、該液晶が、 Θ＜α＋δ （１） で表わされる配向状態を有するようにすると、Ｃ１配向
状態においてさらにシェブロン構造を有する４つの状態
が存在することを確認した。この４つのＣ１状態は従来
のＣ１状態とは異なっており、なかでも４つのＣＩ状態
のうち２つの状態は、双安定状態（ユニフォーム状態）
を形成している。このＣ１配向のユニフォーム状態は、
従来用いていたＣ２配向における双安定状態よりもコン
トラストが高く、したがって、このユニフォーム状態に
おいて、液晶を駆動させることにより、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、
且つ残像も生じない。そこで、この液晶素子を用い、さ
らに本発明では上記目的を達成するため特定の液晶材料
と組み合わせることで、さらなる改良された液晶素子を
提供する。
【００５３】まず、上記（Ａ）（Ｂ）について説明す
る。
【００５４】（Ａ）の点についていうと、Ｃ１配向、Ｃ
２配向での基板近くのダイレクタはそれぞれ図１０
（ａ）および（ｂ）のコーン１００上にあるから、チル
ト角Θ、プレチルト角αおよび層傾斜角δの間には、 Ｃ１配向のとき Θ＋δ＞α （２） Ｃ２配向のとき Θ−δ＞α （３） の関係が成り立っていなければならない。層傾斜角δは
チルト角Θより少し小さい値を持つので、チルト角Θの
小さい液晶では、Θ−δも小さく、プレチルト角αが大
きい場合には（３）式の関係が満たされなくなり、Ｃ２
配向が現われないのである。したがって、本発明でいう
Ｃ２配向を生ぜずＣ１配向を生じさせるための条件は Θ−δ＜α （４） であることが必要になる。
【００５５】チルト角と層傾斜角は液晶の温度に依存す
るので、ある温度で（４）式が成り立っても、更に低温
ではその条件が破れてＣ２配向が現われることがある。
（４）式の条件はその液晶を表示装置として用いる全温
度範囲で成り立っている必要がある。
【００５６】本発明において、プレチルト角αは、好ま
しくは６°＜α＜３０°、より好ましくは８°＜α＜３
０°、さらに好ましくは１０°＜α＜３０°を示し、チ
ルト角Θは７°＜Θ＜２７°を示し、δは０°＜δ＜２
５°を示すとよい。
【００５７】次に（Ｂ）の点について説明する。従来の
低プレチルト配向膜では、Ｃ１配向においては比較的コ
ントラストの低い２つの状態しか安定には存在しえなか
った。ところが、高プレチルト配向膜では、Ｃ１配向の
なかに４つの状態が存在して、そのうちの２つは従来と
同じ低コントラストの２状態（偏光顕微鏡の視野下では
消光位がなく青く見えるので液晶ダイレクタが上下の基
板間でねじれている。以下、スプレイ状態と呼ぶ）で、
ほかの２つはきわだってコントラストの高い、かつ見掛
けのチルト角の大きい状態（偏光顕微鏡下で消光位があ
る。以下、ユニフォーム状態と呼ぶ）である。新たに見
出されたユニフォーム状態のコントラストと透過率はＣ
２配向での値よりも高い。そして、Ｃ１のユニフォーム
状態はＣ１のスプレイ状態に比べ、クロスニコル下、消
光位の透過率が低くＣ１のスプレイ状態は２つの状態の
区別がつかなくなり、ユニフォーム２状態とスプレイ１
状態の計３状態のみ観測される場合もある。
【００５８】第１表は、いくつかの液晶ａ〜ｄのスプレ
イ状態での無電界時のみかけのチルト角θsplay aと、ユ
ニフォーム状態でのみかけのチルト角θuniform aおよび
チルト角Θを示したものである。第１表中にはθsplay a
およびθuniform aとΘとの比も示してある。この表から
わかるように、同じ液晶材料でもみかけのチルト角はス
プレイ状態で小さく、ユニフォーム状態で大きい。Θと
の比でみても、スプレイ状態ではθsplay a／Θ＜０．
４、ユニフォーム状態ではθuniform a／Θ＞０．５であ
る。ここで、本発明では、Ｃ１状態における４つの状態
のうち、Θ＞θa＞Θ／２の関係を示す状態をユニフォ
ーム状態という。
【００５９】
【表１】
【００６０】そこで本発明は、強誘電性液晶と、この液
晶を間に保持して対向するとともにその対向面にはそれ
ぞれ該液晶に電圧を印加するための電極が形成されかつ
該液晶を配向するための相互にほぼ平行で同一方向の一
軸性配向処理が施された一対の基板とを備え、プレチル
ト角をα、該液晶のチルト角（コーン角の１／２）を
Θ、Ｓｍ*Ｃ層の傾斜角をδとしたとき、該液晶が、 Θ＜α＋δ で表わされる配向状態を有し、かつ該配向状態におい
て、少なくとも２つの安定状態を示し、それらの光学軸
のなす角度の１／２のであるθaと該液晶のチルト角Θ
とが Θ＞θa＞Θ／２ の関係を満たすＣ１配向におけるユニフォーム状態を表
示に利用しようとするものである。
【００６１】また、本発明でいうＣ１状態は、基板間の
スペサー等の異物によってまたは基板に歪みを加えるこ
とによってヘアピン欠陥およびライトニング欠陥に囲ま
れた配向状態を生じ、かつこの配向状態は、プレチルト
により液晶分子が配向表面から浮いている方向に対して
あるいはラビング方向に対して、ライトニング欠陥およ
びアスピン欠陥の順序でこれら欠陥が生じることによっ
て生じる状態である。または、スメクチックＡ（Ｓｍ
Ａ）等の高温からスメクチック（Ｓｍ*Ｃ）に降温する
過程で欠陥を伴う配向変化がない状態であるということ
ができる。
【００６２】本発明のＣ１配向におけるスプレイ状態と
ユニフォーム状態との違いは、前述のみかけのチルト角
が違うことの他に、コントラストの違いがある。スプレ
イ配向は上述のように暗状態においてもクロスニコル下
で完全な消光位が得られず、偏光板をクロスニコルから
数度捩った位置に配置するほうがより暗くなる。これに
対し、ユニフォーム配向はクロスニコル下でほぼ完全な
消光位があり、このために高いコントラスト比を示す。
この違いは次のような測定を行なえばいっそうはっきり
する。
【００６３】まず、クロスニコル下でアップ・ダウンの
２状態のコントラストがなくなる位置、すなわち２状態
の光学軸のなす角を２等分する方向（スメクチック層の
法線方向）に一方の偏光板の吸収軸を合わせ、これに垂
直に他方の偏光板の吸収軸を合わせる。この位置から検
光子（観測者側の偏光板）だけを時計方向に３°〜３０
°の適当な角度回転させるとアップ・ダウン２状態の透
過光状態に差が生じコントラストがつく。多くの場合、
アップの状態が色濃く見え、ダウンの状態は色が淡くな
る。逆に、検光子を反時計方向に同じ角度回転させる
と、逆の色づきがみられる。すなわち、アップの状態は
色淡くなり、ダウン状態は色濃くなる。
【００６４】そこで、この検光子回転に対する色づきの
様子に着目すると、１．０μｍないし２．０μｍのギャ
ップをもつセルにあっては、（Ｘ）スプレイ配向のアッ
プ・ダウン２状態については時計方向に回転したときの
アップの色はかっ色ないし赤紫色であるのに対し、反時
計方向に回転したときのダウンの色は青色ないし藍色を
呈していて、この２つの色は異なる。一方、（Ｙ）ユニ
フォーム配向のアップ・ダウン２状態については、上記
２つの色はともにかっ色ないし赤紫色で同じである。
【００６５】この違いは、後述のように上下基板間でダ
イレクタが捩れているか否かに基づくものと考えられる
が、いずれにしてもこの測定からスプレイ配向とユニフ
ォーム配向を質的に区別することができる。
【００６６】また、本発明におけるＣ１配向の４つの状
態は電解をかけると互いに遷移する。弱い正負のパルス
電界を印加するとスプレイ２状態間の遷移が起こり、強
い正負のパルス電界を印加するとユニフォーム２状態間
の遷移が起こる。ユニフォーム２状態を用いると従来よ
り明るくコントラストの高い表示素子が実現できる。
【００６７】さらに、前記およびの場合は、配向状
態がライトニング欠陥およびヘアピン欠陥を介さない３
つまたは４つの異なる安定状態を有する強誘電性液晶素
子が好ましい。
【００６８】ところで、液晶の選択の仕方によっては、
該ユニフォーム状態の生じ易さに差がある。
【００６９】そこで、該強誘電性液晶が下記一般式
（Ｉ）で示され、かつ等方性液体温度より降温させた際
に、ネマチック相を有し、ＳｍＣ相を有さない第１化合
物群と、ネマチック相およびＳｍＣ相を有する第２化合
物群と、ネマチック相を有さずにＳｍＣ相を有する第３
化合物群の各化合物群より少なくとも１成分ずつ含有す
る組成物を用いる。
【００７０】
【外１６】
【００７１】より好ましくは、該強誘電性液晶中に含有
される、第１化合物群、第２化合物群、第３化合物群の
３化合物群間での配合比率が１００重量比において、
（第１化合物群）：（第２化合物群）：（第３化合物
群）＝５：８５：１０〜３０：３０：４０であり、さら
に好ましくは、該強誘電性液晶中に含有される第１〜第
３化合物群を合わせた含有量比率が２０〜６０％である
ことが望ましい。
【００７２】さらに本願発明の他の特徴である一般式
（Ｉ）で示される化合物は例えば、東独特許９５８９２
（１９７３年）、特許公報昭６２−５４３４（１９８
７）に記載の方法で得ることができる。一般式（Ｉ）で
示される具体的化合物例を下記に示す。各化合物の相転
移温度は等方性液体温度より降温させていった際の相転
移温度と、結晶状態等よりスメクチック相、あるいはネ
マチック相への昇温させていった際の相転移温度を示し
てある。
【００７３】
【外１７】
【００７４】
【外１８】
【００７５】
【外１９】
【００７６】
【外２０】
【００７７】
【外２１】
【００７８】
【外２２】
【００７９】
【外２３】
【００８０】上記した化合物を第１、第２、第３化合物
群に区分するには、例示した様な相転移パターンを使用
する。すなわち、 第１化合物群；等方相より、降温させた際に、ネマチッ
ク相を有し、スメクチックＣ相を有していない化合物、
あるいはネマチック相およびスメクチックＡ相を有しス
メクチックＣ相を有していない化合物がこのグループで
あり、例えば、例示化合物ＮＯ．（８），（９），（１
５），（２２），（２９），（３６），（４３）などが
この第１化合物群に含まれる。 第２化合物群；等方相より降温させた際に、ネマチック
相、スメクチックＡ相、スメクチックＣ相を有している
化合物がこのグループであり、例えば、例示化合物Ｎ
Ｏ．（３），（４），（１０），（１７），（２３），
（２４），（３１），（３８），（４５）などがこの第
２化合物群に含まれる。 第３化合物群；等方相より降温させた際にネマチック相
を有さずに、スメクチックＡ相、スメクチックＣ相を有
する化合物がこのグループであり、例えば、例示化合物
ＮＯ．（５），（７），（１１），（１２），（１
３），（１８），（１９），（２５），（３３）などが
この第２化合物群に含まれる。
【００８１】なお、本願中一般式（Ｉ）で表わされる化
合物の相転移温度はＤＳＣ（パーキンエルマーＤＳＣ７
シリーズ）により測定を行った。更に相同定を行うため
本願中一般式（Ｉ）で表わされる化合物に対し、１〜５
ｗｔ％の光学活性化合物を加えた組成物を作成し、これ
をガラス板に透明電極を設け、更に、配向膜を塗布ラビ
ング処理された液晶セルに注入し、ホートステージ中
（メトラー社サーモシステムＦＰ−８０／ＦＰ−８２）
で温度制御しながら、電圧を加え、偏光顕微鏡で観察す
ることで決定した。
【００８２】また、この様な方法で相転移温度の測定及
び相同定を行い等方性液体状態より降温させながら観察
した際に、０．５℃以上の液晶相温度巾を有している場
合に、本発明で述べるＮｅｍａｔｉｃ，ＳｍＡ，ＳｍＣ
を各々示していると定義した。
【００８３】次に、本願発明者は、この第１化合物群、
第２化合物群、第３化合物群がそれぞれどの様な特徴を
有しているかを鋭意検討してみた。その結果、次の様な
性質を示すことが明らかになった。 第１化合物群；全体組成物に対し、ネマチック相温度領
域を拡大し、また融点（ｍ．ｐ．）を下げる性質があっ
たが、一方ではＴAC（ＳｍＡ→ＳｍＣ転移温度）を降下
させていた。 第２化合物群；全体組成物に対しｍ．ｐ降下、相溶性向
上等に大きく寄与し、低粘性成分として中心的役割を示
していたが、一方ではＴACの降下も招いていた。 第３化合物群；全体的組成物に対し、ＴACの上昇に寄与
していたが、一方ではネマチック相温度領域を縮小して
いた。
【００８４】上述した化合物群の持つ各々の特徴は、素
子としての応答速度、作動温度領域、温度特性、配向
性、注入性などに大きく影響を及ぼし、さらに本願で用
いる素子構成において、高コントラスト、高透過率の大
画面表示素子を実現するために、３種類の化合物群を用
いることが重要である。
【００８５】本願明細書中で述べている第１〜第３化合
物群からどの様な化合物を使用するか、例えば第１化合
物は何成分使用するか、などの点は、本願の一方の特徴
である特定の液晶性化合物を、どの様な強誘電性液晶組
成物に配合するかに依る。例えば、上述した各化合物群
の特徴から、コレステリック温度巾が広く、ＴAC（Ｓｍ
Ａ→ＳｍＣへの転移温度）が低い組成物に対しては、ネ
マチック相を有する第１化合物より、第２あるいは第３
化合物群の様な化合物群を多く用いた方が、相転移温度
の点より有利であることが予想できる。
【００８６】また、いずれの化合物群にしても、全体組
成物中の含有量が１０％を超える様であれば、１つの化
合物群を２成分で構成する方が、相溶性あるいは、特性
の微調整などの点などからも有効な手法となる。
【００８７】但し、いずれの場合も、第１、第２、第３
化合物群より少なくとも１成分ずつを使用した液晶組成
物を用いることが重要な特性改善要因なのである。ま
た、この第１、第２、第３化合物群より成る液晶性組成
物をどの程度含有させて強誘電性液晶とするかは、検討
実験を通じて、その効果が明らかに確認可能な含有量か
ら、融点の上昇、あるいはＴACの降下といった多量使用
による弊害を許容可能な範囲の含有量という観点でとら
えることが望ましい。そこで、好ましくは（第１化合物
群）：（第２化合物群）：（第３化合物群）の配合比が
５：８５：１０〜３０：３０：４０であることが、各化
合物群の長所を最大限引き出し、さらには、各化合物群
の短所を最小限に抑えるのに適した配合比であること、
さらに好ましくは、強誘電性液晶中における、第１、第
２、第３化合物群の総量が全体の２０〜６０ｗｔ％であ
ることを見い出した。
【００８８】また、低プレチルトの液晶素子に強誘電性
液晶を注入した際には用いた強誘電性液晶によって応答
速度は異なるものの、液晶素子全体が均一的に駆動して
いたものが、本願の特徴である高プレチルトの素子構成
に、強誘電性液晶を注入した際には、基板間のセルギャ
ップが均一的であるにもかかわらず、駆動特性ムラ、あ
るいは表示ムラと呼べる現象が、用いた強誘電性液晶に
よって生じており、この現象は液晶素子を大版にするに
つれ、顕著になる傾向であることを見い出した。
【００８９】この現象は、原因は定かではないが、本願
発明者らは使用する強誘電性液晶と、高プレチルトの素
子構成による液晶の注入性の差異、あるいは、注入性の
差異とこれに伴う配向性の差異に基づいているのではな
いかと推察している。
【００９０】本願発明者らは以上の事などを見い出し、
本願発明に至ったものである。
【００９１】上述した本発明に用いる強誘電性液晶を構
成する他の液晶性化合物を一般式（ＩＶ）〜（ＶＩＩ
Ｉ）で下記に挙げる。
【００９２】
【外２４】 （ただし、Ｒ1′，Ｒ2′は炭素数１〜１８の直鎖状また
は分岐状のアルキル基であり、該アルキル基中の１個も
しくは隣接しない２個以上の−ＣＨ2−基は、
【００９３】
【外２５】 によって置き換えられてもよく、さらに、Ｚ1′，Ｚ2′
と直接結合する−ＣＨ2−基を除く１つもしくは２つ以
上の−ＣＨ2−基は、
【００９４】
【外２６】 に置き換えられてもよく、Ｒ1′，Ｒ2′の少なくとも一
方は光学活性である。
【００９５】
【外２７】 であり、ａ1，ｂ1は０，１または２であり、ａ1＋ｂ1は
１または２である。
【００９６】
【外２８】 （ただし、Ｒ3′，Ｒ4′は炭素数１〜１８の直鎖状また
は分岐状のアルキル基であり、該アルキル基中の１つも
しくは隣接しない２つ以上の−ＣＨ2−基は、
【００９７】
【外２９】 によって置き換えられてもよく、さらに、Ｚ3′，Ｚ4′
と直接結合する−ＣＨ2−基を除く１つもしくは２つ以
上の−ＣＨ2−基は、
【００９８】
【外３０】 に置き換えられてもよい。
【００９９】
【外３１】 Ｘ1′，Ｘ2′がともに単結合であることはない。
【０１００】
【外３２】 Ｙ1′は水素原子，ハロゲン原子，ＣＨ3またはＣＦ3で
ある。）
【０１０１】
【外３３】 （ただし、Ｒ5′，Ｒ6′は炭素数１〜１８の直鎖状また
は分岐状のアルキル基であり、該アルキル基中の１つも
しくは隣接しない２つ以上の−ＣＨ2−基は、
【０１０２】
【外３４】 によって置き換えられてもよく、Ｚ5′，Ｚ6′と直接結
合する−ＣＨ2−基を除く１つもしくは２つ以上の−Ｃ
Ｈ2−基は、
【０１０３】
【外３５】 に置き換えられてもよい。
【０１０４】
【外３６】 または単結合であり、
【０１０５】
【外３７】 Ａ2′，Ａ3′がともに単結合であることはない。
【０１０６】
【外３８】 Ａ2′が単結合のときＸ3′は単結合であり、Ａ3′が単
結合のときＸ4′は単結合である。Ｙ2′，Ｙ3′，Ｙ4′
は水素原子，ハロゲン原子，ＣＨ3またはＣＦ3であ
る。）
【０１０７】
【外３９】 （ただし、Ｒ7′，Ｒ8′は炭素数１〜１８の直鎖状また
は分岐状のアルキル基であり、該アルキル基中の１つも
しくは隣接しない２つ以上の−ＣＨ2−基は、
【０１０８】
【外４０】 によって置き換えられてもよく、Ｚ7′，Ｚ8′と直接結
合する−ＣＨ2−基を除く１つもしくは２つ以上の−Ｃ
Ｈ2−基は、
【０１０９】
【外４１】 に置き換えられてもよい。
【０１１０】
【外４２】
【０１１１】
【外４３】 ａ3，ｂ3は０または１であるが、ａ3，ｂ3がともに０で
あることはない。
【０１１２】
【外４４】 （ここで、Ｒ9′は炭素数１〜１８の直鎖状または分岐
状のアルキル基であり、Ｒ10′は炭素数１〜１６の直鎖
状または分岐状のアルキル基である。Ａ5′は
【０１１３】
【外４５】
【０１１４】
【外４６】 −Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2−である。Ｃ*は光学活性な不斉炭素
原子を示す。）
【０１１５】（ＩＶ式）〜（ＶＩＩＩ）式の好ましい化
合物として（ＩＶａ）〜（ＶＩＩＩｅ）が挙げられる。
【０１１６】
【外４７】
【０１１７】
【外４８】
【０１１８】
【外４９】
【０１１９】さらに、本発明による液晶素子における強
誘電性を示す液晶層を得るには、先に示したようにして
作成したカイラルスメクチック相を示す液晶組成物を真
空中、等方性液体温度まで加熱し、素子セル中に封入
し、徐々に冷却して液晶層を形成させ常圧に戻すことが
好ましい。
【０１２０】本発明の液晶素子を表示パネル部に使用
し、図１０及び図１１に示した走査線アドレス情報をも
つ画像情報なるデータフォーマット及びＳＹＮＣ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。
【０１２１】図中、符号はそれぞれ以下の通りである。 １０１ 液晶表示装置 １０２ グラフィックスコントローラ 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 １１２ ＧＣＰＵ １１３ ホストＣＰＵ １１４ ＶＲＡＭ
【０１２２】画像情報の発生は、本体装置側のグラフィ
ックスコントローラ１０２にて行われ、図１０及び図１
１に示した信号転送手段にしたがって表示パネル１０３
に転送される。グラフィックスコントローラ１０２は、
ＣＰＵ（中央演算処理装置、以下ＧＣＰＵ１１２と略
す）及びＶＲＡＭ（画像情報格納用メモリ）１１４を核
に、ホストＣＰＵ１１３と液晶表示装置１０１間の画像
情報の管理や通信をつかさどっており、本発明の制御方
法は主にこのグラフィックスコントローラ１０２上で実
現されるものである。
【０１２３】なお、該表示パネルの裏面には、光源が配
置されている。
【０１２４】以下数例の実施例により本発明について更
に詳細に説明するが、本願の一方の特徴である、第１〜
第３化合物群よりの化合物の選択種類、使用配合量、全
体中での含有比率など全てを説明しつくせるものではな
く、よって本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。下記の例において、「部」はいずれも「重量
部」を示す。
【０１２５】なお、以上の実験におけるチルト角θ、層
の傾き角δ、プレチルト角α、およびみかけのチルト角
θaは以下のようにして測定した。
【０１２６】チルト角θの測定 １０Ｖ〜３０ＶのＤＣを液晶素子の上下基板間に印加し
ながら直交クロスニコル下、その間に配置された液晶素
子を偏光板と水平に回転させ第１の消光位（透過率が最
も低くなる位置）をさがし、次に上記と逆極性のＤＣを
印加しながら第２の消光位をさがす。このときの第１の
消光位から第２の消光位までの角度の１／２をチルト角
θとした。
【０１２７】みかけのチルト角θaの測定 液晶のしきい値の単発パルスを印加した後、無電界下、
かつ直交クロスニコル下、その間に配置された液晶素子
を偏光板と水平に回転させ第１の消光位をさがし、次に
上記の単発パルスと逆極性のパルスを印加した後、無電
界下、第２の消光位をさがす。このときの第１の消光位
から第２の消光位までの角度の１／２をθaとした。
【０１２８】層の傾き角δの測定 基本的にはＣｌａｒｋやＬａｇｅｒｗａｌｌによって発
表された方法（Ｊａｐａｎ Ｄｉｓｐｌａｙ ’８６，
Ｓｅｐ．３０−Ｏｃｔ．２，１９８６，ｐｐ．４５６−
４５８）あるいは大内らの方法（Ｊ．Ｊ．Ａ．Ｐ．，２
７（５）（１９８８）ｐｐ．Ｌ７２５−７２８）と同様
の方法を用いた。
【０１２９】測定装置は回転対陰極方式のＭＡＣサイエ
ンス社製Ｘ線回折装置を用い、銅のＫα線を分析線とし
た。
【０１３０】液晶セルには基板ガラスとしてＸ線の吸収
を極力低減するために、８０μｍ厚ガラス（コーニング
社製商品名マイクロシート）を用い、その他は通常のセ
ル化工程をそのまま使用した。
【０１３１】まず、液晶の層間隔を求める為に、Ｂｕｌ
ｋ液晶を試料ガラス上に塗り、通常の粉末Ｘ線回折と同
様に２θ／θｓｃａｎを行って求めた。
【０１３２】δの測定は、前記８０μｍ厚ガラスで、同
じガラスをｓｐａｃｅｒとして８０μｍｇａｐのセルを
形成し、電磁石中で基板と平行な方向に磁場をかけなが
ら等方相から徐冷し、水平配向処理を施したセルを用意
した。これに前記層間隔を得た回折角２θにＸ線検出器
を合わせ、セルをθスキャンし、前記文献に示された方
法でδを算出した。尚、この測定法によるδの値は、セ
ル厚依存性をほぼ排除した液晶組成物固有のものであ
る。
【０１３３】プレチルト角αの測定 Ｊ．Ｊ．Ａ．Ｐ．１９（１９８０）ＮＯ．１０，Ｓｈｏ
ｒｔ Ｎｏｔｅｓ ２０１３に記載されている方法（ク
リスタルローテーション法）に従って求めた。
【０１３４】つまり、ラビングした基板を平行かつ反対
方向に貼り合わせて、セルギャップ２０μｍのセルを作
成し、チッソ社製強誘電性液晶ＣＳ−１０１４に以下の
構造式で示される化合物を重量比で２０％混合したもの
を標準液晶として封入し測定を行なった。
【０１３５】
【外５０】
【０１３６】なお、この混合した液晶組成物は、１０〜
５５℃でＳｍＡ相を示す。
【０１３７】測定方法は、液晶セルを上下基板に垂直か
つ配向処理軸を含む面で回転させながら、回転軸と４５
度の角度をなす偏光面をもつヘリウム・ネオンレーザ光
を回転軸に垂直な方向から照射して、その反対側で入射
偏光面と平行な透過軸をもつ偏向板を通してフォトダイ
オードで透過光強度を測定した。
【０１３８】干渉によってできた透過光強度の双曲線群
の中心となる角と液晶セルに垂直な線とのなす角度をφ
Xとし式下に代入してプレチルト角α0を求めた。
【０１３９】
【外５１】
【０１４０】
【０１４１】
【実施例】
〔実施例１〕下記に示す第１化合物群、第２化合物群、
第３化合物群の化合物を各々下記に示す重量部にて配合
し、液晶組成物Ａ１を作成した。
【０１４２】さらに、同様の重量部で第１化合物群を使
用しない液晶組成物Ａ１−Ｎ、第２化合物群を使用しな
い液晶組成物Ａ１−ＮＡＣ、第３化合物群を使用しない
液晶組成物Ａ１−ＡＣを作成した。
【０１４３】
【外５２】
【０１４４】各液晶組成物Ａ１，Ａ１−Ｎ，Ａ１−ＮＡ
Ｃ，Ａ１−ＡＣの相転移温度は以下の通りであった。
【０１４５】
【外５３】
【０１４６】次に、下記に示す化合物を各重量部で配合
し、強誘電性液晶組成物Ａ２を作成した。
【０１４７】
【外５４】
【０１４８】液晶組成物Ａ２の相転移温度は以下の様で
あった。
【０１４９】
【外５５】
【０１５０】さらに液晶組成物Ａ２に対して前記液晶組
成物Ａ１，Ａ１−Ｎ，Ａ１−ＮＡＣ，Ａ１−ＡＣを各々
下記重量部にて配合し、強誘電性液晶Ａ３，Ａ３−Ｎ，
Ａ３−ＮＡＣ，Ａ３−ＡＣを作成した。また、各強誘電
性液晶の相転移温度も下記の通りであった。
【０１５１】
【外５６】
【０１５２】次に、２枚の１．１ｍｍ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、電圧
印加電極を形成し、さらにこの上に、酸化タンタルの薄
膜をスパッタ法で蒸着させ絶縁層とした。
【０１５３】さらに、酸化タンタル膜付きのガラス板上
にポリイミド樹脂前駆体溶液（日立化成（株）ＬＱ−１
８０２（プレチルト１２°）１．０％ＮＭＰ溶液を、回
転数３０００ｒ．ｐ．ｍ．のスピンナーで１５秒間塗布
した。成膜後、６０分間、２７０℃で加熱縮合焼成処理
を施した。このときの塗膜の膜厚は２００Åであった。
【０１５４】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１．５ｕｍのシリカビーズ
を一方のガラス板上に散布したのち、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、一辺が２ｃｍ角
のシール材印刷版と接着シール材（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、１５０℃にて加熱乾燥し、その後、シール材周辺で
ガラスをカットし、一辺が２ｃｍ角の実験用の小さなセ
ルを作成した。このセル厚を測定したところ約１．５ｕ
ｍであった。
【０１５５】このセルに各強誘電性液晶Ａ３，Ａ３−
Ｎ，Ａ３−ＮＡＣ，Ａ３−ＡＣおよびＡ２を等方性液体
状態で注入した。この液晶を注入したセルを１００℃で
３時間熱処理したのち、等方相から２０℃／ｈで２５℃
まで徐冷することにより、強誘電性液晶素子を作成し
た。同温度で、各液晶素子の偏光顕微鏡観察を行ったと
ころ、Ａ２を用いた液晶素子が、全面Ｃ1配向で、スプ
レイ状態とユニフォーム状態が混在し、スプレイ状態の
配向領域の方が広く存在し、またＡ３−Ｎを用いた液晶
素子では全面Ｃ1配向で、ほぼ全面ユニフォーム状態で
あったが、わずかにスプレー状態の配向領域も存在して
いた。他のＡ３，Ａ３−ＮＡＣ，Ａ３−ＡＣを用いた素
子では全面Ｃ1配向で、全面均一な欠陥などの少ないユ
ニフォーム状態であった。Ａ３，Ａ３−Ｎ，Ａ３−ＮＡ
Ｃ，Ａ３−ＡＣを注入した液晶素子の中で、Ａ３−Ｎの
ユニフォーム配向性がやや劣る原因は、他の液晶と比較
し、コレステリック温度巾が狭いこと、あるいは第１化
合物群が無いことによる、高プレチルト配向膜使用セル
での注入性の違いなどが考えられ、これらが少なからず
影響していると推察している。Ａ２の配向状態が他と異
なるのは、組成内容が他と大きく異なっていることによ
るもの推察している。
【０１５６】次に、この強誘電性液晶素子を使ってピー
ク・トウ・ピーク電圧ＶAA＝２０Ｖの電圧印加により直
交ニコル下での光学的な応答を検知して、応答速度（以
後光学応答速度という）を測定した。
【０１５７】
【外５７】 ＊１） スプレー状態とユニフォーム状態が混在する領
域があり、明確コントラスト比を決定できなかった。
【０１５８】
【表２】
【０１５９】〔実施例２〕実施例１で使用した一辺が２
ｃｍのシール印刷版にかえて一辺が４ｃｍ、８ｃｍのシ
ール印刷版を用いて、またセル厚を均一にするため、シ
リカビーズを実施例１で散布した量より１．５倍〜２．
０倍程多く散布した以外は実施例１と同様の方法で大版
セルを作成した。このセル厚を測定したところ、ほぼ全
領域内で約１．５μｍであった。このセルに実施例１で
使用した強誘電性液晶Ａ３，Ａ３−Ｎ，Ａ３−ＮＡＣ，
Ａ３−ＡＣを実施例１と同様の方法で注入し、検討セル
の大きさによる差の有無を観察した。
【０１６０】その結果、Ａ３を使用した液晶素子では実
施例１とほぼ同様の挙動、特性を示していたが、他の液
晶素子では次に示すＡ３使用液晶素子では確認されなか
った挙動、特性を示した。
【０１６１】Ａ３−Ｎ使用液晶素子；一辺が４ｃｍ、８
ｃｍと大きくなるにしたがって、スプレー状態の領域が
拡大し、コントラストの均一性の低下、および均一なセ
ル厚にもかかわらず、光学応答速度の領域ムラ（スイッ
チングが不均一的）の様な状態が存在した。
【０１６２】Ａ３−ＮＡＣ使用液晶素子；一辺が４ｃ
ｍ、８ｃｍと大きくなるにしたがって、注入直後にセル
の四隅の部分に、液晶未注入部分が出現した。これは、
注入後の１００℃３時間の熱処理及び徐冷後も若干残っ
ていた。配向は全面Ｃ1、全面ユニフォーム状態であっ
た。但し、Ａ３−Ｎ使用液晶素子より、程度は軽いもの
の光学応答速度の領域ムラが若干存在し、１０℃の低温
側では顕著になる傾向にあった。
【０１６３】Ａ３−ＡＣ使用液晶素子；一辺が４ｃｍ、
８ｃｍと大きくなるに従い、注入直後にセルの四隅の部
分に液晶の未注入部分が出現した。これは注入後の１０
０℃３時間の熱処理及び徐冷後には消失していた。配向
は全面Ｃ1、全面ユニフォーム状態であった。但し光学
応答速度の領域ムラはＡ３−ＮＡＣ使用素子より軽微で
あり、低温側で顕著になるということは無いものの若干
存在していた。
【０１６４】光学応答速度の領域ムラ発生の原因は定か
では無いが、強誘電性液晶の各液晶相の転移温度、温度
巾、徐冷スピードと配向性、および注入直後の未注入部
分の有無などの注入性の違いなどがその要因と推察して
いる。
【０１６５】〔比較例１〕実施例１および実施例２で使
用した高プレチルト角の膜向膜日立化成（株）製のポリ
アミド酸ＬＱ１８０２に代えて、低プレチルト角の配向
膜として東レ（株）製のＬｐ６４を用いた以外は全く、
実施例１および実施例２と同様にして液晶セルを作成
し、Ａ３，Ａ３−Ｎ，Ａ３−ＮＡＣ，Ａ３−ＡＣおよび
Ａ２の強誘電性液晶を実施例１および実施例２と同様に
注入した。
【０１６６】Ａ２を使用した液晶素子において、Ｃ1，
Ｃ2の配向が混在しているのが確認された以外、いずれ
の素子においても均一的なＣ2配向状態であり、コノト
ラスト、光学応答速度など、素子構成に基づく本質的な
特性の違い以外は、実施例２で述べた様な、未注入部分
の有無、光学応答速度の領域ムラの有無などの違いは確
認されなかった。
【０１６７】このことは、低プレチルト配向膜と、高プ
レチルト配向膜を使用した場合、何らかの注入性に対す
る影響力が存在し、本願の特徴である特定の強誘電性液
晶が注入性の改善に寄与していると考えられる。
【０１６８】以上実施例１、実施例２、および比較例１
より明らかになった様に本願の一方の特徴である特定の
強誘電性液晶と、本願の他方の特徴である特定の素子構
成を用いることにより大面積の表示素子でも容易に注入
され、均一で良好な配向状態を保ち、室温を含む広い温
度領域で高速応答性を有し、かつ応答速度の温度依存性
が小さな高コントラスト、高透過率な画像を示す液晶素
子を提供することが可能である。
【０１６９】〔実施例３〕実施例１で使用した強誘電性
液晶組成物Ａ２に代えて、下記のような相転移温度を示
す、強誘電性液晶組成物Ａ４を用いて、下記に示す重量
部でＡ１，Ａ１−Ｎ，Ａ１−ＮＡＣ，Ａ１−ＡＣと配合
してＡ５，Ａ５−Ｎ，Ａ５−ＮＡＣ，Ａ５−Ａを作成
し、これらとＡ４を用いた以外は全く実施例１と同様に
液晶素子を作成し、同様の測定を行った。
【０１７０】強誘電性液晶組成物Ａ４の相転移温度。
【０１７１】
【外５８】
【０１７２】
【外５９】
【０１７３】
【外６０】 ＊１） スプレー状態とユニフォーム状態が混在し、明
確なコントラスト比の決定ができなかった。
【０１７４】
【表３】
【０１７５】〔実施例４〕実施例２で使用したＡ３，Ａ
３−Ｎ，Ａ３−ＮＡＣ，Ａ３−ＡＣに代えて、Ａ５，Ａ
５−Ｎ，Ａ５−ＮＡＣ，Ａ５−ＡＣを用いた以外は全く
実施例２と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、同
様の観察を行った。
【０１７６】その結果、実施例２での強誘電性液晶Ａ３
を用いた液晶素子と同様の挙動・特性を強誘電性液晶Ａ
５を用いた液晶素子でも得られた。
【０１７７】また、強誘電性液晶Ａ５−Ｎ，Ａ５−ＮＡ
Ｃ，Ａ５−ＡＣを用いた液晶素子も実施例２と同様の挙
動・特性であった。
【０１７８】〔実施例５〕実施例４で使用したガラス基
板にストライプ状の電極をつけ、それらの交叉部に画素
を形成した以外は、実施例４と全く同様の方法で、マト
リクス表示素子を作成し、同様の挙動特性の観察を行っ
た。
【０１７９】その結果、実施例４および実施例２で述べ
た様な挙動、特性の傾向は顕著となり、本願の一方の特
徴である特定の強誘電性液晶を用いる優位性がより明確
になった。
【０１８０】これは、ストライプ状に電極を付けたこと
による基板表面の凹、凸の出現さらに、表面が凹凸にな
ったことによるラビング処理の均一性を低下、などが、
強誘電性液晶の注入性、配向性に大きく影響したため
と、推察している。
【０１８１】〔比較例２〕比較例１で使用した強誘電性
液晶、Ａ３，Ａ３−Ｎ，Ａ３−ＮＡＣ，Ａ３−ＡＣに代
えてＡ５，Ａ５−Ｎ，Ａ５−ＮＡＣ，Ａ５−ＡＣを使用
した以外は、全く比較例１と同様の方法で液晶素子を作
成し、同様の観察を行ったところ、比較例２と同様の結
果を得た。
【０１８２】
【発明の効果】以上説明した様に、本願の一方の特徴で
ある特定の強誘電性液晶と本願の他方の特徴である特定
の素子構成を用いることにより、大面積の表示素子でも
容易に注入され、均一で良好な配向状態を保ち室温を含
む広い温度領域で高速応答性を有し、かつ応答速度の温
度依存性が小さな高コントラスト高透過率な画像を示
す、大画面の強誘電性液晶素子を提供することが可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】カイラルスメクチック相を示す液晶を用いた液
晶素子の一例の断面概略図である。
【図２】液晶のもつ強誘電性を利用した液晶素子の動作
説明のために素子セルの一例を模式的に表わす斜視図で
ある。
【図３】液晶のもつ強誘電性を利用した液晶素子の動作
説明のために素子セルの一例を模式的に表わす斜視図で
ある。
【図４】ＣＩおよびＣ２の２種類の配向状態の相違を示
す説明図である。
【図５】液晶素子の配向変化の挙動を示す説明図であ
る。
【図６】液晶素子の配向変化の挙動を示す説明図であ
る。
【図７】液晶素子の配向変化の挙動を示す説明図であ
る。
【図８】液晶素子の配向変化の挙動を示す説明図であ
る。
【図９】液晶素子の配向変化の挙動を示す説明図であ
る。
【図１０】Ｃ１およびＣ２配向でのチルト角、プレチル
ト角および層傾斜角間の関係を示す説明図である。
【図１１】強誘電性を利用した液晶素子を有する表示装
置とグラフィックスコントローラを示すブロック構成図
である。
【図１２】表示装置とグラフィックスコントローラとの
間の画像情報通信タイミングチャート図である。
【符号の説明】
１ カイラルスメクチック相を有する液晶層 ２ ガラス基板 ３ 透明電極 ４ 絶縁性配向制御層 ５ スぺーサー ６ リード線 ７ 電源 ８ 偏光板 ９ 光源 Ｉｏ 入射光 Ｉ 透過光 ２１ａ 基板 ２１ｂ 基板 ２２ カイラルスメクチック相を有する液晶層 ２３ 液晶分子 ２４ 双極子モーメント（Ｐ⊥） ３１ａ 電圧印加手段 ３１ｂ 電圧印加手段 ３３ａ 第１の安定状態 ３３ｂ 第２の安定状態 ３４ａ 上向きの双極子モーメント ３４ｂ 下向きの双極子モーメント Ｅａ 上向きの電界 Ｅｂ 下向きの電界 １０１ 強誘電性液晶表示装置 １０２ グラフィックスコントローラ 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 １１２ ＧＣＰＵ １１３ ホストＣＰＵ １１４ ＶＲＡＭ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−301290（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−290875（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−182395（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−306493（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−55078（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−37186（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−37187（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/141 C09K 19/34 C09K 19/42 G02F 1/13 500

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 強誘電性液晶と、この液晶を間に保持し
    て対向するとともにその対向面にはそれぞれ該液晶に電
    圧を印加するための電極が形成され、かつ該液晶を配向
    するための相互にほぼ平行で同一方向の一軸性配向処理
    が施された一対の基板とを備えた液晶素子において、該
    液晶素子のプレチルト角をα、該液晶のチルト角をΘ、
    Ｓｍ*Ｃ層の傾斜角をδとしたとき、該液晶は、 Θ＜α＋δ で表わされる配向状態を有し、かつ該配向状態におい
    て、該液晶が少なくとも２つの安定状態を示し、それら
    の光学軸のなす角度の１／２であるθaと該液晶のチル
    ト角Θとが Θ＞θa＞Θ／２ の関係を有し、且つ該液晶が下記一般式（Ｉ）で示さ
    れ、かつ等方性液体温度より降温させた際に、ネマチッ
    ク相を有し、ＳｍＣ相を有さない第１化合物群と、ネマ
    チック相およびＳｍＣ相を有する第２化合物群と、ネマ
    チック相を有さずにＳｍＣ相を有する第３化合物群の各
    化合物群より少なくとも１成分ずつ含有する組成物であ
    ることを特徴とする液晶素子。 【外１】
  2. 【請求項２】 強誘電性液晶と、この液晶を間に保持し
    て対向するとともにその対向面にはそれぞれ該液晶に電
    圧を印加するための電極が形成され、かつ該液晶を配向
    するための相互にほぼ平行で同一方向の一軸性配向処理
    が施された一対の基板とを備えた液晶素子において、該
    液晶素子のプレチルト角をα、該液晶のチルト角をΘ、
    Ｓｍ*Ｃ層の傾斜角をδとしたとき、該液晶は、 Θ＜α＋δ で表わされる配向状態を有し、かつ該配向状態におい
    て、少なくとも２つの安定状態を示し、それらの光学軸
    のなす角を２等分する位置に一方の偏光板の吸収軸を合
    わせ、それに垂直に他方の偏光板の吸収軸を合わせた配
    置から一方の偏光板だけを時計方向に３°〜３０°回転
    させたときの第１の安定状態の呈する色と、反時計方向
    に同じ角度回転させたときの第２の安定状態の呈する色
    が同じであるり、且つ、該液晶が下記一般式（Ｉ）で示
    され、かつ等方性液体温度より降温させた際に、ネマチ
    ック相を有し、ＳｍＣ相を有さない第１化合物群と、ネ
    マチック相およびＳｍＣ相を有する第２化合物群と、ネ
    マチック相を有さずにＳｍＣ相を有する第３化合物群の
    各化合物群より少なくとも１成分ずつ含有する組成物で
    あることを特徴とする液晶素子。 【外２】
  3. 【請求項３】 強誘電性液晶と、この液晶を間に保持し
    て対向するとともにその対向面にはそれぞれ該液晶に電
    圧を印加するための電極が形成され、かつ、該液晶を配
    向するための相互にほぼ平行で同一方向の一軸性配向処
    理が施された一対の基板とを備えた液晶素子において、
    該液晶素子のプレチルト角をα、該液晶のチルト角を
    Θ、Ｓｍ*Ｃ層の傾斜角をδとしたとき、該液晶は、 Θ＜α＋δ で表わされる配向状態を有し、かつ該配向状態におい
    て、クロスニコル下、消光位の透過率の低い２つの安定
    状態と、クロスニコル下、消光位の透過率の高い１つま
    たは２つの安定状態の計３または４状態を有し、且つ、
    該液晶が下記一般式（Ｉ）で示され、かつ等方性液体温
    度より降温させた際に、ネマチック相を有し、ＳｍＣ相
    を有さない第１化合物群と、ネマチック相およびＳｍＣ
    相を有する第２化合物群と、ネマチック相を有さずにＳ
    ｍＣ相を有する第３化合物群の各化合物群より少なくと
    も１成分ずつ含有する組成物であることを特徴とする液
    晶素子。 【外３】
  4. 【請求項４】 該液晶がクロスニコル下、消光位の透過
    率の低い第１と第２の２つの安定状態と、クロスニコル
    下、消光位の透過率の高い第３と第４の２つの安定状態
    の４つの安定状態を示し、それらの光学軸のなす角を２
    等分する位置に一方の偏光板の吸収軸を合わせ、それに
    垂直に他方の偏光板の吸収軸を合わせた配置から一方の
    偏光板だけを時計方向に３°〜３０°回転させたときの
    第１の安定状態の呈する色と、反時計方向に同じ角度回
    転させたときの第２の安定状態の呈する色が同じであ
    り、一方の偏光板だけを時計方向に３°〜３０°回転さ
    せたときの第３の安定状態の呈する色と、反時計方向に
    同じ角度回転させたときの第４の安定状態の呈する色が
    異なることを特徴とする請求項３記載の液晶素子。
  5. 【請求項５】 強誘電性液晶と、この液晶を間に保持し
    て対向するとともにその対向面にはそれぞれ該液晶に電
    圧を印加するための電極が形成され、かつ該液晶を配向
    するための相互にほぼ平行で同一方向の一軸性配向処理
    が施された一対の基板とを備えた液晶素子において、該
    液晶は、前記基板間のスぺーサ等の異物によってまたは
    基板に歪みを加えることによってヘアピン欠陥およびラ
    イトニング欠陥に囲まれた配向状態を生じ、かつ該配向
    状態はプレチルトにより液晶分子が配向表面から浮いて
    いる方向に対してライトニング欠陥およびヘアピン欠陥
    の順序でこれら欠陥が生じることによって生じるもので
    あって、該配向状態における該液晶が少なくとも２つの
    安定状態を示し、それらの光学軸のなす角度の１／２で
    あるθaと該液晶のチルト角Θとが Θ＞θa＞Θ／２ の関係を有する液晶素子であって、 該液晶が下記一般式（Ｉ）で示され、かつ等方性液体温
    度より降温させた際に、ネマチック相を有し、ＳｍＣ相
    を有さない第１化合物群と、ネマチック相およびＳｍＣ
    相を有する第２化合物群と、ネマチック相を有さずにＳ
    ｍＣ相を有する第３化合物群の各化合物群より少なくと
    も１成分ずつ含有する組成物であることを特徴とする液
    晶素子。 【外４】
  6. 【請求項６】 強誘電性液晶と、この液晶を間に保持し
    て対向するとともにその対向面にはそれぞれ該液晶に電
    圧を印加するための電極が形成され、かつ該液晶を配向
    するための相互にほぼ平行で同一方向の一軸性配向処理
    が施された一対の基板とを備えた液晶素子において、該
    液晶は、前記基板間のスぺーサ等の異物によってまたは
    該基板に歪みを加えることによってヘアピン欠陥および
    ライトニング欠陥に囲まれた配向状態を生じ、かつこの
    配向状態はプレチルトにより液晶分子が配向表面から浮
    いている方向に対してライトニング欠陥およびヘアピン
    欠陥の順序でこれら欠陥が生じることによって生じるも
    のであって、該配向状態における該液晶が少なくとも２
    つの安定状態を示し、それらの光学軸のなす角を２等分
    する位置に一方の偏光板の吸収軸を合わせ、それに垂直
    に他方の偏光板の吸収軸を合わせた配置から一方の偏光
    板だけを時計方向に３°〜３０°回転させたときの第１
    の安定状態の呈する色と、反時計方向に同じ角度回転さ
    せたときの第２の安定状態の呈する色が同じである液晶
    素子であって、 該液晶が下記一般式（Ｉ）で示され、かつ等方性液体温
    度より降温させた際に、ネマチック相を有し、ＳｍＣ相
    を有さない第１化合物群と、ネマチック相およびＳｍＣ
    相を有する第２化合物群と、ネマチック相を有さずにＳ
    ｍＣ相を有する第３化合物群の各化合物群より少なくと
    も１成分ずつ含有する組成物であることを特徴とする液
    晶素子。 【外５】
  7. 【請求項７】 強誘電性液晶と、この液晶を間に保持し
    て対向するとともにその対向面にはそれぞれ該液晶に電
    圧を印加するための電極が形成され、かつ該液晶を配向
    するための相互にほぼ平行で同一方向の一軸性配向処理
    が施された一対の基板とを備えた液晶素子において、該
    液晶は、前記基板間のスぺーサ等の異物によってまたは
    該基板に歪みを加えることによってヘアピン欠陥および
    ライトニング欠陥に囲まれた配向状態を生じ、かつ該配
    向状態はプレチルトにより液晶分子が配向表面から浮い
    ている方向に対してライトニング欠陥およびヘアピン欠
    陥の順序でこれら欠陥が生じることによって生じるもの
    であって、かつ該配向状態における該液晶がクロスニコ
    ル下、消光位の透過率の低い２つの安定状態と、クロス
    ニコル下、消光位の透過率の高い１つまたは２つの安定
    状態の計３または４状態を有する液晶素子であって、 該液晶が下記一般式（Ｉ）で示され、かつ等方性液体温
    度より降温させた際に、ネマチック相を有し、ＳｍＣ相
    を有さない第１化合物群と、ネマチック相およびＳｍＣ
    相を有する第２化合物群と、ネマチック相を有さずにＳ
    ｍＣ相を有する第３化合物群の各化合物群より少なくと
    も１成分ずつ含有する組成物であることを特徴とする液
    晶素子。 【外６】
  8. 【請求項８】 該液晶がクロスニコル下、消光位の透過
    率の低い第１と第２の２つの安定状態と、クロスニコル
    下、消光位の透過率の高い第３と第４の２つの安定状態
    の４つの安定状態を示し、それらの光学軸のなす角を２
    等分する位置に一方の偏光板の吸収軸を合わせ、それに
    垂直に他方の偏光板の吸収軸を合わせた配置から一方の
    偏光板だけを時計方向に３°〜３０°回転させたときの
    第１の安定状態の呈する色と、反時計方向に同じ角度回
    転させたときの第２の安定状態の呈する色が同じであ
    り、一方の偏光板だけを時計方向に３°〜３０°回転さ
    せたときの第３の安定状態の呈する色と、反時計方向に
    同じ角度回転させたときの第４の安定状態の呈する色が
    異なることを特徴とする請求項７記載の液晶素子。
  9. 【請求項９】 強誘電性液晶と、この液晶を間に保持し
    て対向するとともにその対向面にはそれぞれ該液晶に電
    圧を印加するための電極が形成され、かつ該液晶を配向
    するための相互にほぼ平行で同一方向の一軸性配向処理
    が施された一対の基板とを備えた液晶素子において、該
    液晶は、前記基板間のスぺーサ等の異物によってまたは
    該基板に歪みを加えることによってヘアピン欠陥および
    ライトニング欠陥に囲まれた配向状態を生じ、かつ該配
    向状態はラビング方向に対してライトニング欠陥および
    ヘアピン欠陥の順序でこれら欠陥が生じることによって
    生じるものであって、かつ該配向状態において、少なく
    とも２つの安定状態を示し、それらの光学軸のなす角度
    の１／２であるθaと該液晶のチルト角Θとが Θ＞θa＞Θ／２ の関係を有する液晶素子であって、 該液晶が下記一般式（Ｉ）で示され、かつ等方性液体温
    度より降温させた際に、ネマチック相を有し、ＳｍＣ相
    を有さない第１化合物群と、ネマチック相およびＳｍＣ
    相を有する第２化合物群と、ネマチック相を有さずにＳ
    ｍＣ相を有する第３化合物群の各化合物群より少なくと
    も１成分ずつ含有する組成物であることを特徴とする液
    晶素子。 【外７】
  10. 【請求項１０】 強誘電性液晶と、この液晶を間に保持
    して対向するとともにその対向面にはそれぞれ該液晶に
    電圧を印加するための電極が形成され、かつ該液晶を配
    向するための相互にほぼ平行で同一方向の一軸性配向処
    理が施された一対の基板とを備えた液晶素子において、
    該液晶は、前記基板間のスぺーサ等の異物によってまた
    は該基板に歪みを加えることによってヘアピン欠陥およ
    びライトニング欠陥に囲まれた配向状態を生じ、かつ該
    配向状態はラビング方向に対してライトニング欠陥およ
    びヘアピン欠陥の順序でこれら欠陥が生じることによっ
    て生じるものであって、かつ該配向状態において、少な
    くとも２つの安定状態を示し、それらの光学軸のなす角
    を２等分する位置に一方の偏光板の吸収軸を合わせ、そ
    れに垂直に他方の偏光板の吸収軸を合わせた配置から一
    方の偏光板だけを時計方向に３°〜３０°回転させたと
    きの第１の安定状態の呈する色と、反時計方向に同じ角
    度回転させたときの第２の安定状態の呈する色が同じで
    あって、 該液晶が下記一般式（Ｉ）で示され、かつ等方性液体温
    度より降温させた際に、ネマチック相を有し、ＳｍＣ相
    を有さない第１化合物群と、ネマチック相およびＳｍＣ
    相を有する第２化合物群と、ネマチック相を有さずにＳ
    ｍＣ相を有する第３化合物群の各化合物群より少なくと
    も１成分ずつ含有する組成物であることを特徴とする液
    晶素子。 【外８】
  11. 【請求項１１】 強誘電性液晶と、この液晶を間に保持
    して対向するとともにその対向面にはそれぞれ該液晶に
    電圧を印加するための電極が形成され、かつ該液晶を配
    向するための相互にほぼ平行で同一方向の一軸性配向処
    理が施された一対の基板とを備えた液晶素子において、
    該液晶は、前記基板間のスぺーサ等の異物によってまた
    は該基板に歪みを加えることによってヘアピン欠陥およ
    びライトニング欠陥に囲まれた配向状態を生じ、かつ該
    配向状態はラビング方向に対してライトニング欠陥およ
    びヘアピン欠陥の順序でこれら欠陥が生じることによっ
    て生じるものであって、かつ該配向状態において、クロ
    スニコル下、消光位の透過率の低い２つの安定状態とク
    ロスニコル下、消光位の透過率の高い１つまたは２つの
    安定状態の計３または４状態を有し、且つ、該液晶が下
    記一般式（Ｉ）で示され、かつ等方性液体温度より降温
    させた際に、ネマチック相を有し、ＳｍＣ相を有さない
    第１化合物群と、ネマチック相およびＳｍＣ相を有する
    第２化合物群と、ネマチック相を有さずにＳｍＣ相を有
    する第３化合物群の各化合物群より少なくとも１成分ず
    つ含有する組成物であることを特徴とする液晶素子。 【外９】
  12. 【請求項１２】 該液晶がクロスニコル下、消光位の透
    過率の低い第１と第２の２つの安定状態と、クロスニコ
    ル下、消光位の透過率の高い第３と第４の２つの安定状
    態の４つの安定状態を示し、それらの光学軸のなす角を
    ２等分する位置に一方の偏光板の吸収軸を合わせ、それ
    に垂直に他方の偏光板の吸収軸を合わせた配置から一方
    の偏光板だけを時計方向に３°〜３０°回転させたとき
    の第１の安定状態の呈する色と、反時計方向に同じ角度
    回転させたときの第２の安定状態の呈する色が同じであ
    り、一方の偏光板だけを時計方向に３°〜３０°回転さ
    せたときの第３の安定状態の呈する色と、反時計方向に
    同じ角度回転させたときの第４の安定状態の呈する色が
    異なることを特徴とする請求項１１記載の液晶素子。
  13. 【請求項１３】 強誘電性液晶と、この液晶を間に保持
    して対向するとともにその対向面にはそれぞれ該液晶に
    電圧を印加するための電極が形成され。かつ該液晶を配
    向するための相互にほぼ平行で同一方向の一軸性配向処
    理が施された一対の基板とを備えた液晶素子において、
    該液晶は、配向状態がＳｍＡ等の高温からＳｍ*Ｃに降
    温する過程で欠陥を伴う配向変化がなく、かつ該配向状
    態において、少なくとも２つの安定状態を示し、それら
    の光学軸のなす角度の１／２であるθaと該液晶のチル
    ト角Θとが Θ＞θa＞Θ／２ の関係を有し、且つ、該液晶が下記一般式（Ｉ）で示さ
    れ、かつ等方性液体温度より降温させた際に、ネマチッ
    ク相を有し、ＳｍＣ相を有さない第１化合物群と、ネマ
    チック相およびＳｍＣ相を有する第２化合物群と、ネマ
    チック相を有さずにＳｍＣ相を有する第３化合物群の各
    化合物群より少なくとも１成分ずつ含有する組成物であ
    ることを特徴とする液晶素子。 【外１０】
  14. 【請求項１４】 強誘電性液晶と、この液晶を間に保持
    して対向するとともにその対向面にはそれぞれ該液晶に
    電圧を印加するための電極が形成され、かつ該液晶を配
    向するための相互にほぼ平行で同一方向の一軸性配向処
    理が施された一対の基板とを備えた液晶素子において、
    該液晶は、配向状態がＳｍＡ等の高温からＳｍ*Ｃに降
    温する過程で欠陥を伴う配向変化がなく、かつ該配向状
    態において少なくとも２つの安定状態を示し、それらの
    光学軸のなす角を２等分する位置に一方の偏光板の吸収
    軸を合わせ、それに垂直に他方の偏光板の吸収軸を合わ
    せた配置から一方の偏光板だけを時計方向に３°〜３０
    °回転させたときの第１の安定状態の呈する色と、反時
    計方向に同じ角度回転させたときの第２の安定状態の呈
    する色が同じであり、該液晶が下記一般式（Ｉ）で示さ
    れ、かつ等方性液体温度より降温させた際に、ネマチッ
    ク相を有し、ＳｍＣ相を有さない第１化合物群と、ネマ
    チック相およびＳｍＣ相を有する第２化合物群と、ネマ
    チック相を有さずにＳｍＣ相を有する第３化合物群の各
    化合物群より少なくとも１成分ずつ含有する組成物であ
    ることを特徴とする液晶素子。 【外１１】
  15. 【請求項１５】 強誘電性液晶と、この液晶を間に保持
    して対向するとともにその対向面にはそれぞれ該液晶に
    電圧を印加するための電極が形成され、かつ該液晶を配
    向するための相互にほぼ平行で同一方向の一軸性配向処
    理が施された一対の基板とを備えた液晶素子において、
    該液晶は、配向状態がＳｍＡ等の高温からＳｍ*Ｃに降
    温する過程で欠陥を伴う配向変化がなく、かつ該配向状
    態における強誘電性液晶がクロスニコル下、消光位の透
    過率の低い２つの安定状態と、クロスニコル下、消光位
    の透過率の高い１つまたは２つの安定状態の計３または
    ４状態を有し、且つ、該液晶が下記一般式（Ｉ）で示さ
    れ、かつ等方性液体温度より降温させた際に、ネマチッ
    ク相を有し、ＳｍＣ相を有さない第１化合物群と、ネマ
    チック相およびＳｍＣ相を有する第２化合物群とネマチ
    ック相を有さずにＳｍＣ相を有する第３化合物群の各化
    合物群より少なくとも１成分ずつ含有する組成物である
    ことを特徴とする液晶素子。 【外１２】
  16. 【請求項１６】 該液晶がクロスニコル下、消光位の透
    過率の低い第１と第２の２つの安定状態と、クロスニコ
    ル下、消光位の透過率の高い第３と第４の２つの安定状
    態の４つの安定状態を示し、それらの光学軸のなす角を
    ２等分する位置に一方の偏光板の吸収軸を合わせ、それ
    に垂直に他方の偏光板の吸収軸を合わせた配置から一方
    の偏光板だけを時計方向に３°〜３０°回転させたとき
    の第１の安定状態の呈する色と、反時計方向に同じ角度
    回転させたときの第２の安定状態の呈する色が同じであ
    り、一方の偏光板だけを時計方向に３°〜３０°回転さ
    せたときの第３の安定状態の呈する色と、反時計方向に
    同じ角度回転させたときの第４の安定状態の呈する色が
    異なることを特徴とする請求項１５記載の液晶素子。
  17. 【請求項１７】 前記配向状態がライトニング欠陥およ
    びヘアピン欠陥を介さない３つまたは４つの異なる安定
    状態を有する請求項１〜３、１３〜１５のいずれかに記
    載の液晶素子。
  18. 【請求項１８】 該第１化合物群と第２化合物群と第３
    化合物群との配合比率が１００重合比において、 （第１化合物群）：（第２化合物群）：（第３化合物
    群）＝５：８５：１０〜３０：３０：４０の範囲にある
    ことを特徴とする請求項１から１７項のいずれかに記載
    の液晶素子。
  19. 【請求項１９】 該組成物中における、第１化合物群と
    第２化合物群と第３化合物群とを合わせた含有量比率が
    ２０〜６０％であることを特徴とする請求項１から１７
    項のいずれかに記載の液晶素子。
  20. 【請求項２０】 請求項１から１９のいずれかに記載の
    強誘電性液晶素子を有する表示装置。
  21. 【請求項２１】 該液晶素子の駆動回路を有する請求項
    ２０記載の表示装置。
  22. 【請求項２２】 更に、光源を有する請求項２０または
    ２１記載の表示装置。
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