JP3150268B2 - 液晶素子及びそれを用いた液晶装置 - Google Patents
液晶素子及びそれを用いた液晶装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータの端末デ
ィスプレイ、各種フラットパネルディスプレイ、ワード
プロセッサ、タイプライター、テレビ受像機、ビデオカ
メラのビューファインダー、プロジェクターの光バル
ブ、液晶プリンターの光バルブ等に用いられる液晶素子
に関し、特に強誘電性液晶素子に関する。さらにそれを
使用した表示装置に関する。
ィスプレイ、各種フラットパネルディスプレイ、ワード
プロセッサ、タイプライター、テレビ受像機、ビデオカ
メラのビューファインダー、プロジェクターの光バル
ブ、液晶プリンターの光バルブ等に用いられる液晶素子
に関し、特に強誘電性液晶素子に関する。さらにそれを
使用した表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、最も広範に用いられてきてい
るディスプレイとしてＣＲＴが知られており、テレビや
ＶＴＲなどの動画出力、あるいはパソコンのモニターと
して広く用いられている。しかしながら、ＣＲＴはその
特性上、静止画像に対しては、フリッカや解像度不足に
よる走査縞等が視認性を低下させたり、焼きつきによる
蛍光体の劣化が起こったりする。また、最近ではＣＲＴ
が発生する電磁波が人体に悪影響を与えることが分か
り、ＶＤＴ作業者の健康を害する恐れがある。そして、
構造上、画面後方に広く体積を有するため、オフィス、
家庭の省スペース化を阻害している。
るディスプレイとしてＣＲＴが知られており、テレビや
ＶＴＲなどの動画出力、あるいはパソコンのモニターと
して広く用いられている。しかしながら、ＣＲＴはその
特性上、静止画像に対しては、フリッカや解像度不足に
よる走査縞等が視認性を低下させたり、焼きつきによる
蛍光体の劣化が起こったりする。また、最近ではＣＲＴ
が発生する電磁波が人体に悪影響を与えることが分か
り、ＶＤＴ作業者の健康を害する恐れがある。そして、
構造上、画面後方に広く体積を有するため、オフィス、
家庭の省スペース化を阻害している。
【０００３】このようなＣＲＴの欠点を解決するものと
して液晶表示素子がある。例えばエム・シャット（Ｍ．
Ｓｃｈａｄｔ）とダブリュー・ヘルフリッヒ（Ｗ．Ｈｅ
ｌｆｒｉｃｈ）著“アプライド・フィジックス・レター
ズ”（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ”）第１８巻、第４号（１９７１年２月１５日発行）
第１２７頁〜１２８頁において示されたツイステッド・
ネマチック（ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ：ＴＮ）
液晶を用いたものが知られている。
して液晶表示素子がある。例えばエム・シャット（Ｍ．
Ｓｃｈａｄｔ）とダブリュー・ヘルフリッヒ（Ｗ．Ｈｅ
ｌｆｒｉｃｈ）著“アプライド・フィジックス・レター
ズ”（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ”）第１８巻、第４号（１９７１年２月１５日発行）
第１２７頁〜１２８頁において示されたツイステッド・
ネマチック（ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ：ＴＮ）
液晶を用いたものが知られている。
【０００４】このＴＮ液晶を用いた液晶素子の１つとし
て、コスト面で優位性を持つ単純マトリクスタイプの液
晶素子がある。この液晶素子は画素密度を高くしたマト
リクス電極構造を用いた時分割駆動の時、クロストーク
を発生する問題点があるため、画素数が制限されてい
た。
て、コスト面で優位性を持つ単純マトリクスタイプの液
晶素子がある。この液晶素子は画素密度を高くしたマト
リクス電極構造を用いた時分割駆動の時、クロストーク
を発生する問題点があるため、画素数が制限されてい
た。
【０００５】近年このような単純マトリクスタイプの液
晶素子に対して、ＴＦＴといわれる液晶素子の開発が行
われている。このタイプは１つ１つの画素にトランジス
タを作成し、各画素での動作を制御するため、クロスト
ークや応答速度の問題は解決される反面、大面積になれ
ばなるほど、不良画素なく液晶素子を作成することが工
業的に非常に困難であり、また可能であっても多大なコ
ストが発生する。
晶素子に対して、ＴＦＴといわれる液晶素子の開発が行
われている。このタイプは１つ１つの画素にトランジス
タを作成し、各画素での動作を制御するため、クロスト
ークや応答速度の問題は解決される反面、大面積になれ
ばなるほど、不良画素なく液晶素子を作成することが工
業的に非常に困難であり、また可能であっても多大なコ
ストが発生する。
【０００６】このような従来型の液晶素子の欠点を改善
するものとして、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
ウェル（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）により提案されている
（特開昭５６−１０７２１６号公報、米国特許第４３６
７９２４号明細書）。この強誘電性液晶は、一般に特定
の温度域において、カイラルスメクチックＣ相またはカ
イラルスメクチックＨ相を有するカイラルスメクチック
液晶であり、カイラルスメクチック相において、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、即ち双安定性を有し、
自発分極により反転スイッチングを行うため、非常に早
い応答速度を示す上、メモリー性のある双安定状態を発
現させることができる。更に視野角特性も優れているこ
とから、カイラルスメクチック強誘電性液晶素子は、特
に、高速、高精細、大面積の表示素子あるいはライトバ
ルブとして適していると考えられる。また、最近では、
チャンダニ、竹添らにより、３つの安定状態を有するカ
イラルスメクチック反強誘電液晶素子も提案されている
（ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィ
ジックス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ）２７巻、１９８８年Ｌ
７２９頁）。
するものとして、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
ウェル（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）により提案されている
（特開昭５６−１０７２１６号公報、米国特許第４３６
７９２４号明細書）。この強誘電性液晶は、一般に特定
の温度域において、カイラルスメクチックＣ相またはカ
イラルスメクチックＨ相を有するカイラルスメクチック
液晶であり、カイラルスメクチック相において、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、即ち双安定性を有し、
自発分極により反転スイッチングを行うため、非常に早
い応答速度を示す上、メモリー性のある双安定状態を発
現させることができる。更に視野角特性も優れているこ
とから、カイラルスメクチック強誘電性液晶素子は、特
に、高速、高精細、大面積の表示素子あるいはライトバ
ルブとして適していると考えられる。また、最近では、
チャンダニ、竹添らにより、３つの安定状態を有するカ
イラルスメクチック反強誘電液晶素子も提案されている
（ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィ
ジックス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ）２７巻、１９８８年Ｌ
７２９頁）。
【０００７】このようなカイラルスメクチック液晶素子
においては、例えば「強誘電液晶の構造と物性」（コロ
ナ社、福田敦夫、竹添秀男著、１９９０年）に記載され
ているように、ジグザグ状の配向欠陥の発生や、上下基
板間での液晶分子のねじれ（スプレイ配向という）によ
り、コントラストを低下させる場合があるという問題が
あった。この欠陥は、素子構成において、上下基板間に
担持されたカイラルスメクチック液晶の層状構造が２種
類のシェブロン状（山形状）の構造を形成していること
に因ると考えられる。
においては、例えば「強誘電液晶の構造と物性」（コロ
ナ社、福田敦夫、竹添秀男著、１９９０年）に記載され
ているように、ジグザグ状の配向欠陥の発生や、上下基
板間での液晶分子のねじれ（スプレイ配向という）によ
り、コントラストを低下させる場合があるという問題が
あった。この欠陥は、素子構成において、上下基板間に
担持されたカイラルスメクチック液晶の層状構造が２種
類のシェブロン状（山形状）の構造を形成していること
に因ると考えられる。
【０００８】この問題を解決する１つの方法として、プ
レチルト角を持たせることにより、シェブロン層構造を
一方向に揃え、液晶分子の上下基板間のねじれ状態を一
様状態（ユニフォーム配向という）と比較して弾性エネ
ルギー的に不安定にする方法がある。
レチルト角を持たせることにより、シェブロン層構造を
一方向に揃え、液晶分子の上下基板間のねじれ状態を一
様状態（ユニフォーム配向という）と比較して弾性エネ
ルギー的に不安定にする方法がある。
【０００９】また他の方法としては、液晶層構造を
「く」の字に折れたシェブロン構造から、各層の傾きが
小さく大略平行に配列した本棚状の構造である、ブック
シェルフといわれる層状構造、あるいはそれに近い構造
を形成することにより、ジグザグ欠陥を解消すると同時
にユニフォーム配向を実現し、高コントラストを実現す
る方法がある（例えば「次世代液晶ディスプレイと液晶
材料」（株）シーエムシー、福田敦夫編、１９９２
年）。ブックシェルフ層構造を実現するには、１つに
は、ナフタレン系液晶材料を用いる方法があるが、この
場合、チルト角（液晶分子のスイッチング角の半分）が
１０°程度であり、理論的最大透過率が得られる２２．
５°と比べて非常に小さく、低透過率であるという問題
がある。他の代表的な例としては、シェブロン構造を取
っている液晶素子に外部から電場を加えてブックシェル
フ構造を誘起する方法があるが、この方法は、温度など
の外部刺激に対して不安定であるという点が問題となっ
ている。
「く」の字に折れたシェブロン構造から、各層の傾きが
小さく大略平行に配列した本棚状の構造である、ブック
シェルフといわれる層状構造、あるいはそれに近い構造
を形成することにより、ジグザグ欠陥を解消すると同時
にユニフォーム配向を実現し、高コントラストを実現す
る方法がある（例えば「次世代液晶ディスプレイと液晶
材料」（株）シーエムシー、福田敦夫編、１９９２
年）。ブックシェルフ層構造を実現するには、１つに
は、ナフタレン系液晶材料を用いる方法があるが、この
場合、チルト角（液晶分子のスイッチング角の半分）が
１０°程度であり、理論的最大透過率が得られる２２．
５°と比べて非常に小さく、低透過率であるという問題
がある。他の代表的な例としては、シェブロン構造を取
っている液晶素子に外部から電場を加えてブックシェル
フ構造を誘起する方法があるが、この方法は、温度など
の外部刺激に対して不安定であるという点が問題となっ
ている。
【００１０】ブックシェルフあるいはそれに近い層構造
を呈する液晶として、パーフルオロエーテル側鎖をもつ
液晶性化合物（米国特許５，２６２，０８２号明細
書）、液晶組成物（１９９３年第４回強誘電液晶国際会
議Ｐ−４６、Ｍａｒｃ Ｄ．Ｒａｄｃｌｉｆｆｅら）等
が提案されている。これらの液晶材料によれば、電場等
の外部場を用いずともブックシェルフあるいはそれに近
い層傾き角の小さな構造を最適なチルト角で現出するこ
とが可能である。しかしながら、上記パーフルオロエー
テル側鎖をもつ液晶性化合物は、コレステリック相を持
たずに最終的に充分に良好な配向状態を得ることが困難
であった。
を呈する液晶として、パーフルオロエーテル側鎖をもつ
液晶性化合物（米国特許５，２６２，０８２号明細
書）、液晶組成物（１９９３年第４回強誘電液晶国際会
議Ｐ−４６、Ｍａｒｃ Ｄ．Ｒａｄｃｌｉｆｆｅら）等
が提案されている。これらの液晶材料によれば、電場等
の外部場を用いずともブックシェルフあるいはそれに近
い層傾き角の小さな構造を最適なチルト角で現出するこ
とが可能である。しかしながら、上記パーフルオロエー
テル側鎖をもつ液晶性化合物は、コレステリック相を持
たずに最終的に充分に良好な配向状態を得ることが困難
であった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたものであり、本発明の課題とするところ
は、ブックシェルフ構造あるいはそれに近い層傾きの小
さい構造の液晶層を安定してとり、かつ特に優れた配向
状態をとり、高コントラストであり、応答速度が速く、
高精細、高輝度の液晶素子を提供することである。
みてなされたものであり、本発明の課題とするところ
は、ブックシェルフ構造あるいはそれに近い層傾きの小
さい構造の液晶層を安定してとり、かつ特に優れた配向
状態をとり、高コントラストであり、応答速度が速く、
高精細、高輝度の液晶素子を提供することである。
【００１２】本発明の更なる課題は、上記液晶素子を用
いて、高コントラスト、高精細、高輝度、大画面化が実
現された、優れた表示特性を示す表示装置を提供するこ
とである。
いて、高コントラスト、高精細、高輝度、大画面化が実
現された、優れた表示特性を示す表示装置を提供するこ
とである。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の上記課
題は、対向する第一の基板及び第二の基板間にコレステ
リック相を持たない単一成分または複数成分からなる液
晶を含む液晶組成物を配置してなる液晶素子であって、
第一の基板及び第二の基板の液晶組成物に接する面の各
表面エネルギーγ1 、γ2 （ｄｙｎｅ／ｃｍ）の関係が
γ1 ＞γ2 であり、且つ、第一の基板はポリイミド膜乃
至芳香族ポリアミド膜を有し、第一の基板の液晶組成物
に接する面のみ一軸配向処理を施したことであり、前記
一軸配向処理とは一方向及びこれとほぼ逆方向の正逆２
方向に施されるラビング処理であることを特徴とする液
晶素子、によって解決される。
題は、対向する第一の基板及び第二の基板間にコレステ
リック相を持たない単一成分または複数成分からなる液
晶を含む液晶組成物を配置してなる液晶素子であって、
第一の基板及び第二の基板の液晶組成物に接する面の各
表面エネルギーγ1 、γ2 （ｄｙｎｅ／ｃｍ）の関係が
γ1 ＞γ2 であり、且つ、第一の基板はポリイミド膜乃
至芳香族ポリアミド膜を有し、第一の基板の液晶組成物
に接する面のみ一軸配向処理を施したことであり、前記
一軸配向処理とは一方向及びこれとほぼ逆方向の正逆２
方向に施されるラビング処理であることを特徴とする液
晶素子、によって解決される。
【００１４】本発明の液晶素子によれば、コレステリッ
ク相を持たない液晶に対し、液晶素子を構成する基板の
液晶層接触面側における表面エネルギー、及び配向処理
条件を上述したようにすることに起因して、第一の基板
及び第二の基板間において、液晶組成物、特に強誘電性
液晶組成物が、前述したブックシェルフ構造またはそれ
に近い層傾き構造の良好な液晶層を安定にとり得る。
ク相を持たない液晶に対し、液晶素子を構成する基板の
液晶層接触面側における表面エネルギー、及び配向処理
条件を上述したようにすることに起因して、第一の基板
及び第二の基板間において、液晶組成物、特に強誘電性
液晶組成物が、前述したブックシェルフ構造またはそれ
に近い層傾き構造の良好な液晶層を安定にとり得る。
【００１５】さらに、本発明の液晶素子によれば、特に
優れた配向状態をとり、高コントラストであり、高速応
答性に優れ、特に表示に関しては高精細、高輝度の強誘
電性液晶素子が提供される。
優れた配向状態をとり、高コントラストであり、高速応
答性に優れ、特に表示に関しては高精細、高輝度の強誘
電性液晶素子が提供される。
【００１６】加えて、本発明によれば、下記一般式Ｉで
表わされる液晶化合物を含む液晶組成物を用いることに
より、特に優れた性能を有し大画面化が実現された液晶
素子、及び該液晶素子を用いた優れた表示特性を有する
表示装置が提供され、その工業的価値は大きい。
表わされる液晶化合物を含む液晶組成物を用いることに
より、特に優れた性能を有し大画面化が実現された液晶
素子、及び該液晶素子を用いた優れた表示特性を有する
表示装置が提供され、その工業的価値は大きい。
【００１７】〔一般式Ｉ〕 Ｐ−Ｑ−Ａ−Ｗ−Ｂ−（Ｔ−Ｄ）n −Ｕ−Ｖ （Ａ、Ｂ、Ｄはそれぞれ同一もしくは異なる芳香族環、
複素環、脂肪族環あるいはそれらの縮環構造を表わし、
それらの環は置換されていてもよい。Ｑ、Ｗ、Ｔは、そ
れぞれ同一もしくは異なり、単結合、−Ｏ−、−ＣＯＯ
−、−ＯＣＯ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＮＲ−、−ＮＲＣ
Ｏ−、−ＮＲ−、−ＣＨ2 −、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｃ
Ｈ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯＳ−、−ＳＣＯ−、−Ｃ
Ｈ2 ＣＨ2 −、−ＣＨ2 Ｏ−、−ＯＣＨ2 −を表わす。
Ｒはアルキル基を表わす。Ｐは置換されていてもよいア
ルキル基を表わす。ｎは０、１または２を表わす。Ｕは
−ＣＯ−Ｃm Ｈ2m−、−Ｏ−Ｃm Ｈ2m−、−Ｃm Ｈ2mＣ
Ｏ−、−Ｃm Ｈ2mＯ−、−Ｃm Ｈ2m−、−ＯＳＯ2 −、
−ＳＯ2 Ｏ−、−ＳＯ2 −、−ＳＯ2 −Ｃm Ｈ2m−、−
Ｏ−Ｃm Ｈ2m−Ｏ−Ｃm Ｈ2m−、−Ｃm Ｈ2mＳＯ2 −、
−Ｃm Ｈ2m−Ｏ−Ｃm Ｈ2m−Ｏ−、−Ｃm Ｈ2m−Ｎ（Ｃ
m' Ｈ2m'+1）−ＳＯ2 −、−Ｃm Ｈ2m−ＮＣm'
Ｈ2m'+1）−ＣＯ−、−ＳＯ2 −Ｎ（Ｃm' Ｈ2m'+1）−
Ｃm Ｈ2m−、−ＣＯ−Ｎ（Ｃm' Ｈ2m'+1）−Ｃm Ｈ2m−
を表わし、ｍ、ｍ′はそれぞれ同一もしくは異なる１か
ら２０までの整数を表わす。Ｖは、−（Ｃp Ｆ2pＯ）q
Ｃr Ｆ2r+1を表わす。ｐはｑが複数の場合それぞれの
（Ｃp Ｆ2pＯ）に対して独立に１から１０の整数であ
り、ｑが１の場合１から１０の整数である。ｑは１から
６の整数である。ｒは１から１０の整数である）。
複素環、脂肪族環あるいはそれらの縮環構造を表わし、
それらの環は置換されていてもよい。Ｑ、Ｗ、Ｔは、そ
れぞれ同一もしくは異なり、単結合、−Ｏ−、−ＣＯＯ
−、−ＯＣＯ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＮＲ−、−ＮＲＣ
Ｏ−、−ＮＲ−、−ＣＨ2 −、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｃ
Ｈ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯＳ−、−ＳＣＯ−、−Ｃ
Ｈ2 ＣＨ2 −、−ＣＨ2 Ｏ−、−ＯＣＨ2 −を表わす。
Ｒはアルキル基を表わす。Ｐは置換されていてもよいア
ルキル基を表わす。ｎは０、１または２を表わす。Ｕは
−ＣＯ−Ｃm Ｈ2m−、−Ｏ−Ｃm Ｈ2m−、−Ｃm Ｈ2mＣ
Ｏ−、−Ｃm Ｈ2mＯ−、−Ｃm Ｈ2m−、−ＯＳＯ2 −、
−ＳＯ2 Ｏ−、−ＳＯ2 −、−ＳＯ2 −Ｃm Ｈ2m−、−
Ｏ−Ｃm Ｈ2m−Ｏ−Ｃm Ｈ2m−、−Ｃm Ｈ2mＳＯ2 −、
−Ｃm Ｈ2m−Ｏ−Ｃm Ｈ2m−Ｏ−、−Ｃm Ｈ2m−Ｎ（Ｃ
m' Ｈ2m'+1）−ＳＯ2 −、−Ｃm Ｈ2m−ＮＣm'
Ｈ2m'+1）−ＣＯ−、−ＳＯ2 −Ｎ（Ｃm' Ｈ2m'+1）−
Ｃm Ｈ2m−、−ＣＯ−Ｎ（Ｃm' Ｈ2m'+1）−Ｃm Ｈ2m−
を表わし、ｍ、ｍ′はそれぞれ同一もしくは異なる１か
ら２０までの整数を表わす。Ｖは、−（Ｃp Ｆ2pＯ）q
Ｃr Ｆ2r+1を表わす。ｐはｑが複数の場合それぞれの
（Ｃp Ｆ2pＯ）に対して独立に１から１０の整数であ
り、ｑが１の場合１から１０の整数である。ｑは１から
６の整数である。ｒは１から１０の整数である）。
【００１８】以下に本発明をその作用とともに詳細に説
明する。
明する。
【００１９】強誘電性液晶（組成物）を、対向する２枚
の基板間に挟持した構造の強誘電性液晶素子として双安
定性が発現するのは、ＳｍＣ* 相（カイラルスメクチッ
クＣ相）で、その配向状態は液体相（アイソトロピック
相）からの徐冷によって形成される。従って、アイソト
ロピック相とカイラルスメクチック相間にある相系列が
配向形成に大きな影響を与える。熱力学的な安定性から
相系列としては
の基板間に挟持した構造の強誘電性液晶素子として双安
定性が発現するのは、ＳｍＣ* 相（カイラルスメクチッ
クＣ相）で、その配向状態は液体相（アイソトロピック
相）からの徐冷によって形成される。従って、アイソト
ロピック相とカイラルスメクチック相間にある相系列が
配向形成に大きな影響を与える。熱力学的な安定性から
相系列としては
【００２０】
【外４】 の４通りが考えられる。ここで、Ｉｓｏ；液体相、Ｃｈ
（Ｎ* ）；コレステリック相（カイラルネマチック
相）、ＳｍＡ；スメクチックＡ相である。図２は、これ
ら各相をモデル化して示したものである。１）の相系列
を有する液晶組成物は、Ｉｓｏ−Ｃｈ転移において液晶
分子の長軸方向秩序が形成され、Ｃｈ−ＳｍＡ転移にお
いて液晶分子の位置の秩序；層構造が形成され、ＳｍＡ
−ＳｍＣ* 転移によって液晶分子のチルトが発現すると
いう段階を経て秩序化されるため均一配向が得やすい。
しかしながら、２）、３）、４）の相系列を有する液晶
組成物の場合、液晶分子の長軸方向秩序と層形成が同時
な２）、層形成と液晶分子のチルトが同時な３）、液晶
分子の長軸方向秩序と層形成、さらにチルトが同時な
４）のように、複数の秩序化が同時におこるのため均一
配向が得にくいという問題がある。本発明は、２）の相
系列を有する液晶組成物の均一配向を実現するものであ
る。
（Ｎ* ）；コレステリック相（カイラルネマチック
相）、ＳｍＡ；スメクチックＡ相である。図２は、これ
ら各相をモデル化して示したものである。１）の相系列
を有する液晶組成物は、Ｉｓｏ−Ｃｈ転移において液晶
分子の長軸方向秩序が形成され、Ｃｈ−ＳｍＡ転移にお
いて液晶分子の位置の秩序；層構造が形成され、ＳｍＡ
−ＳｍＣ* 転移によって液晶分子のチルトが発現すると
いう段階を経て秩序化されるため均一配向が得やすい。
しかしながら、２）、３）、４）の相系列を有する液晶
組成物の場合、液晶分子の長軸方向秩序と層形成が同時
な２）、層形成と液晶分子のチルトが同時な３）、液晶
分子の長軸方向秩序と層形成、さらにチルトが同時な
４）のように、複数の秩序化が同時におこるのため均一
配向が得にくいという問題がある。本発明は、２）の相
系列を有する液晶組成物の均一配向を実現するものであ
る。
【００２１】本発明者らによる、２）の相系列を有する
液晶のＩｓｏ−ＳｍＡ転移過程を観察した結果を図３に
模式的に示す。同図のようにＩｓｏ状態からスメクチッ
クＡ相への転移では、ほぼ楕円形のＳｍＡ相の島（以後
バトネと呼ぶ）が発生し、それが成長して接合すること
によって相転移が完了することが見出された。しかも、
配向欠陥はそのバトネの成長方向がランダムであった
り、バトネ間不接合により発生していることも見出され
た。
液晶のＩｓｏ−ＳｍＡ転移過程を観察した結果を図３に
模式的に示す。同図のようにＩｓｏ状態からスメクチッ
クＡ相への転移では、ほぼ楕円形のＳｍＡ相の島（以後
バトネと呼ぶ）が発生し、それが成長して接合すること
によって相転移が完了することが見出された。しかも、
配向欠陥はそのバトネの成長方向がランダムであった
り、バトネ間不接合により発生していることも見出され
た。
【００２２】ここで、バトネの成長方向がランダムであ
る為に配向欠陥が生ずる理由としては、最終的な素子構
成において、強誘電性液晶を挟持する基板における、液
晶との界面（好ましくは配向制御層が設けられている）
の一軸方向による配向規制力が不充分であることに起因
すると考えられる。具体的には、配向制御層と液晶層と
の界面の凹凸が大きい場合、および／または配向制御層
として直線性の小さな分子構造の材料からなる膜を用い
た場合、上記理由に因る配向欠陥が生じ易い。
る為に配向欠陥が生ずる理由としては、最終的な素子構
成において、強誘電性液晶を挟持する基板における、液
晶との界面（好ましくは配向制御層が設けられている）
の一軸方向による配向規制力が不充分であることに起因
すると考えられる。具体的には、配向制御層と液晶層と
の界面の凹凸が大きい場合、および／または配向制御層
として直線性の小さな分子構造の材料からなる膜を用い
た場合、上記理由に因る配向欠陥が生じ易い。
【００２３】一方、バトネ間の不接合に因る配向欠陥
は、強誘電性液晶を挟持する２枚の基板の液晶との接触
面の表面エネルギーが同程度の場合発生し易い。これ
は、両基板の配向処理がどのような状況であったとして
も、例えば、一方の基板のみにラビング処理が施されて
いても両方の基板にラビング処理が施されていても生じ
るものと考えられる。
は、強誘電性液晶を挟持する２枚の基板の液晶との接触
面の表面エネルギーが同程度の場合発生し易い。これ
は、両基板の配向処理がどのような状況であったとして
も、例えば、一方の基板のみにラビング処理が施されて
いても両方の基板にラビング処理が施されていても生じ
るものと考えられる。
【００２４】そこで、本発明は、上述したようなコレス
テリック相を持たない液晶材料を用いた強誘電性液晶素
子において、液晶を挟持する２枚の基板（第一の基板、
第二の基板とする。）において、第一の基板はラビング
等の一軸配向処理が施されており、第一の基板の液晶と
の界面側の表面エネルギーγ1 、第二の基板の液晶との
界面側の表面エネルギーγ2 の関係をγ1 ＞γ2 とし、
上記液晶材料を用いた強誘電性液晶素子における均一配
向性を実現したものである。コレステリック相を持たな
い液晶材料としては、全温度範囲にわたってコレステリ
ック相が全く出現しない液晶がより好ましいが、全面均
一なコレステリック相となる温度範囲を持たない液晶で
あれば本発明に用いることができる。例えば、等大相と
コレステリック相が混在する温度範囲を持つ液晶であっ
ても、本発明に用いることができる。なお、単独でコレ
ステリック相を持たない液晶化合物が６０重量％以上含
有されていることが好ましく、８０重量％以上含有され
ていることがより好ましい。
テリック相を持たない液晶材料を用いた強誘電性液晶素
子において、液晶を挟持する２枚の基板（第一の基板、
第二の基板とする。）において、第一の基板はラビング
等の一軸配向処理が施されており、第一の基板の液晶と
の界面側の表面エネルギーγ1 、第二の基板の液晶との
界面側の表面エネルギーγ2 の関係をγ1 ＞γ2 とし、
上記液晶材料を用いた強誘電性液晶素子における均一配
向性を実現したものである。コレステリック相を持たな
い液晶材料としては、全温度範囲にわたってコレステリ
ック相が全く出現しない液晶がより好ましいが、全面均
一なコレステリック相となる温度範囲を持たない液晶で
あれば本発明に用いることができる。例えば、等大相と
コレステリック相が混在する温度範囲を持つ液晶であっ
ても、本発明に用いることができる。なお、単独でコレ
ステリック相を持たない液晶化合物が６０重量％以上含
有されていることが好ましく、８０重量％以上含有され
ていることがより好ましい。
【００２５】均一配向性を実現するためには、γ1 の値
をより大きくすることが好ましく、特にγ1 ≧４０（ｄ
ｙｎｅ／ｃｍ）とすることが好ましい。さらには、γ1
≧４５（ｄｙｎｅ／ｃｍ）とすることが、より好まし
い。
をより大きくすることが好ましく、特にγ1 ≧４０（ｄ
ｙｎｅ／ｃｍ）とすることが好ましい。さらには、γ1
≧４５（ｄｙｎｅ／ｃｍ）とすることが、より好まし
い。
【００２６】また、均一配向性を実現するためには、γ
1 −γ2 の値をより大きくすることが好ましく、特にγ
1 −γ2 ＞９（ｄｙｎｅ／ｃｍ）とすることが好まし
い。さらには、γ1 −γ2 ＞１７（ｄｙｎｅ／ｃｍ）と
することがより好ましい。
1 −γ2 の値をより大きくすることが好ましく、特にγ
1 −γ2 ＞９（ｄｙｎｅ／ｃｍ）とすることが好まし
い。さらには、γ1 −γ2 ＞１７（ｄｙｎｅ／ｃｍ）と
することがより好ましい。
【００２７】一軸配向処理としては、簡便で生産性に優
れたラビング処理を施すことが好ましい。
れたラビング処理を施すことが好ましい。
【００２８】ラビング処理は、一般的には一方向に施
す。しかしながら、一方向及びこれとほぼ逆方向の正逆
２方向にラビング処理を施す態様もある。正逆２方向に
ラビングを行うことによって、液晶分子の見かけのプレ
チルト角を小さくし、ブックシェルフ構造を安定化する
とともに、ある種の液晶において駆動に伴って生じる液
晶分子の移動を低減させることができ、液晶移動に伴う
表示品位の低下を防止することが可能である。
す。しかしながら、一方向及びこれとほぼ逆方向の正逆
２方向にラビング処理を施す態様もある。正逆２方向に
ラビングを行うことによって、液晶分子の見かけのプレ
チルト角を小さくし、ブックシェルフ構造を安定化する
とともに、ある種の液晶において駆動に伴って生じる液
晶分子の移動を低減させることができ、液晶移動に伴う
表示品位の低下を防止することが可能である。
【００２９】本発明の液晶素子において、基板間に配置
される強誘電性液晶組成物の必須成分として用いられる
コレステリック相を持たない単一成分または複数成分か
らなる液晶は、好ましくは、下記一般式Ｉで表わされる
化合物を少なくとも一種含有する液晶である。
される強誘電性液晶組成物の必須成分として用いられる
コレステリック相を持たない単一成分または複数成分か
らなる液晶は、好ましくは、下記一般式Ｉで表わされる
化合物を少なくとも一種含有する液晶である。
【００３０】〔一般式Ｉ〕 Ｐ−Ｑ−Ａ−Ｗ−Ｂ−（Ｔ−Ｄ）n −Ｕ−Ｖ （Ａ、Ｂ、Ｄはそれぞれ同一もしくは異なる芳香族環、
複素環、脂肪族環あるいはそれらの縮環構造を表わし、
それらの環は置換されていてもよい。Ｑ、Ｗ、Ｔは、そ
れぞれ同一もしくは異なり、単結合、−Ｏ−、−ＣＯＯ
−、−ＯＣＯ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＮＲ−、−ＮＲＣ
Ｏ−、−ＮＲ−、−ＣＨ2 −、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｃ
Ｈ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯＳ−、−ＳＣＯ−、−Ｃ
Ｈ2 ＣＨ2 −、−ＣＨ2 Ｏ−、−ＯＣＨ2 −を表わす。
Ｒはアルキル基を表わす。Ｐは置換されていてもよいア
ルキル基を表わす。ｎは０、１または２を表わす。Ｕは
−ＣＯ−Ｃm Ｈ2m−、−Ｏ−Ｃm Ｈ2m−、−Ｃm Ｈ2mＣ
Ｏ−、−Ｃm Ｈ2mＯ−、−Ｃm Ｈ2m−、−ＯＳＯ2 −、
−ＳＯ2 Ｏ−、−ＳＯ2 −、−ＳＯ2 −Ｃm Ｈ2m−、−
Ｏ−Ｃm Ｈ2m−Ｏ−Ｃm Ｈ2m−、−Ｃm Ｈ2mＳＯ2 −、
−Ｃm Ｈ2m−Ｏ−Ｃm Ｈ2m−Ｏ−、−Ｃm Ｈ2m−Ｎ（Ｃ
m' Ｈ2m'+1）−ＳＯ2 −、−Ｃm Ｈ2m−ＮＣm'
Ｈ2m'+1）−ＣＯ−、−ＳＯ2 −Ｎ（Ｃm' Ｈ2m'+1）−
Ｃm Ｈ2m−、−ＣＯ−Ｎ（Ｃm' Ｈ2m'+1）−Ｃm Ｈ2m−
を表わし、ｍ、ｍ′はそれぞれ同一もしくは異なる１か
ら２０までの整数を表わす。Ｖは、−（Ｃp Ｆ2pＯ）q
Ｃr Ｆ2r+1を表わす。ｐはｑが複数の場合それぞれの
（Ｃp Ｆ2pＯ）に対して独立に１から１０の整数であ
り、ｑが１の場合１から１０の整数である。ｑは１から
６の整数である。ｒは１から１０の整数である）。
複素環、脂肪族環あるいはそれらの縮環構造を表わし、
それらの環は置換されていてもよい。Ｑ、Ｗ、Ｔは、そ
れぞれ同一もしくは異なり、単結合、−Ｏ−、−ＣＯＯ
−、−ＯＣＯ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＮＲ−、−ＮＲＣ
Ｏ−、−ＮＲ−、−ＣＨ2 −、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｃ
Ｈ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯＳ−、−ＳＣＯ−、−Ｃ
Ｈ2 ＣＨ2 −、−ＣＨ2 Ｏ−、−ＯＣＨ2 −を表わす。
Ｒはアルキル基を表わす。Ｐは置換されていてもよいア
ルキル基を表わす。ｎは０、１または２を表わす。Ｕは
−ＣＯ−Ｃm Ｈ2m−、−Ｏ−Ｃm Ｈ2m−、−Ｃm Ｈ2mＣ
Ｏ−、−Ｃm Ｈ2mＯ−、−Ｃm Ｈ2m−、−ＯＳＯ2 −、
−ＳＯ2 Ｏ−、−ＳＯ2 −、−ＳＯ2 −Ｃm Ｈ2m−、−
Ｏ−Ｃm Ｈ2m−Ｏ−Ｃm Ｈ2m−、−Ｃm Ｈ2mＳＯ2 −、
−Ｃm Ｈ2m−Ｏ−Ｃm Ｈ2m−Ｏ−、−Ｃm Ｈ2m−Ｎ（Ｃ
m' Ｈ2m'+1）−ＳＯ2 −、−Ｃm Ｈ2m−ＮＣm'
Ｈ2m'+1）−ＣＯ−、−ＳＯ2 −Ｎ（Ｃm' Ｈ2m'+1）−
Ｃm Ｈ2m−、−ＣＯ−Ｎ（Ｃm' Ｈ2m'+1）−Ｃm Ｈ2m−
を表わし、ｍ、ｍ′はそれぞれ同一もしくは異なる１か
ら２０までの整数を表わす。Ｖは、−（Ｃp Ｆ2pＯ）q
Ｃr Ｆ2r+1を表わす。ｐはｑが複数の場合それぞれの
（Ｃp Ｆ2pＯ）に対して独立に１から１０の整数であ
り、ｑが１の場合１から１０の整数である。ｑは１から
６の整数である。ｒは１から１０の整数である）。
【００３１】上述した液晶組成物の必須成分となるコレ
ステリック相を持たない化合物の具体例を以下に列挙す
る。なお、これら液晶化合物は、単一で、または複数の
混合物（組成物）の形で用いられる。
ステリック相を持たない化合物の具体例を以下に列挙す
る。なお、これら液晶化合物は、単一で、または複数の
混合物（組成物）の形で用いられる。
【００３２】
【外５】
【００３３】また、本発明では、強誘電性液晶組成物に
おいて、上記コレステリック相を持たない液晶に対し
て、相溶限界を持つ化合物（ａ）を、相溶限界の２０％
以上、相溶限界未満添加することが好ましい。この場合
前述したような液晶素子の液晶相におけるバトネ密度が
増加し、より良好な配向均一性が達成される。ここで化
合物（ａ）は、配向均一性を向上させしかも母剤の液晶
の持つ特性は悪化させない範囲で添加することが好まし
いが、配向均一性向上の効果が顕著となる添加下限があ
り、即ち相溶限界の２０％以上という添加率が決定され
る。その化合物（ａ）の添加比率を小さくするために
は、化合物（ａ）は結晶性の高い化合物（融解のエンタ
ルピーが大きいこと）、もしくは、結晶相への転移温度
が母剤の液晶組成物より高温であるか、さらにはその両
性質を備えていることがより好ましい。このような状況
においても、化合物（ａ）の配合量は前記相溶限界の４
０％以上相溶限界未満とすると、実用上での配向均一性
向上の効果を得ることが出来る。
おいて、上記コレステリック相を持たない液晶に対し
て、相溶限界を持つ化合物（ａ）を、相溶限界の２０％
以上、相溶限界未満添加することが好ましい。この場合
前述したような液晶素子の液晶相におけるバトネ密度が
増加し、より良好な配向均一性が達成される。ここで化
合物（ａ）は、配向均一性を向上させしかも母剤の液晶
の持つ特性は悪化させない範囲で添加することが好まし
いが、配向均一性向上の効果が顕著となる添加下限があ
り、即ち相溶限界の２０％以上という添加率が決定され
る。その化合物（ａ）の添加比率を小さくするために
は、化合物（ａ）は結晶性の高い化合物（融解のエンタ
ルピーが大きいこと）、もしくは、結晶相への転移温度
が母剤の液晶組成物より高温であるか、さらにはその両
性質を備えていることがより好ましい。このような状況
においても、化合物（ａ）の配合量は前記相溶限界の４
０％以上相溶限界未満とすると、実用上での配向均一性
向上の効果を得ることが出来る。
【００３４】相溶限界のある化合物とは、ベースとなる
液晶の使用下限温度、例えば−２０℃において、ベース
となる液晶を含む混合系中での相溶可能な限度となる配
合率が２０重量％以下、詳しくは１０重量％以下である
化合物のことをいう。
液晶の使用下限温度、例えば−２０℃において、ベース
となる液晶を含む混合系中での相溶可能な限度となる配
合率が２０重量％以下、詳しくは１０重量％以下である
化合物のことをいう。
【００３５】本発明では化合物（ａ）として、前述した
ように結晶性の高い化合物、即ち融解のエンタルピーが
大きい化合物を好ましく用いることができる。具体的に
は、融解のエンタルピーΔＨが２５Ｊ／ｇ以上の化合物
を好ましく用いることができる。
ように結晶性の高い化合物、即ち融解のエンタルピーが
大きい化合物を好ましく用いることができる。具体的に
は、融解のエンタルピーΔＨが２５Ｊ／ｇ以上の化合物
を好ましく用いることができる。
【００３６】また、化合物（ａ）として、結晶相または
液晶相への相転移温度が母剤であるコレステリック相を
持たない単一成分または複数成分からなる液晶の相転移
温度（アイソトロピック−スメクチックＡ相転移温度）
より高いものが、液晶組成物の配向均一性向上の効果を
より高める点で好ましい。
液晶相への相転移温度が母剤であるコレステリック相を
持たない単一成分または複数成分からなる液晶の相転移
温度（アイソトロピック−スメクチックＡ相転移温度）
より高いものが、液晶組成物の配向均一性向上の効果を
より高める点で好ましい。
【００３７】前記化合物（ａ）として、好ましくは、中
心部に、置換または無置換の、炭素以外の原子を含んで
いてもよい脂肪族環、芳香族環、またはそれらが縮合し
た環構造、あるいはそれらの環構造が結合基を介して結
合した、または直接結合した構造からなるコア部を有
し、該コア部の両端乃至一方の末端に、無置換あるいは
パーフルオロアルキル基およびパーフルオロアルキレン
基を含まない置換されたアルキル基が、結合基を介して
結合してなるまたは直接結合してなる構造を有するアキ
ラルな化合物一種以上を用いられる。以下に、本発明で
用いることのできる化合物（ａ）の具体例を列挙する
が、もちろんこれらに限定されるものではない。
心部に、置換または無置換の、炭素以外の原子を含んで
いてもよい脂肪族環、芳香族環、またはそれらが縮合し
た環構造、あるいはそれらの環構造が結合基を介して結
合した、または直接結合した構造からなるコア部を有
し、該コア部の両端乃至一方の末端に、無置換あるいは
パーフルオロアルキル基およびパーフルオロアルキレン
基を含まない置換されたアルキル基が、結合基を介して
結合してなるまたは直接結合してなる構造を有するアキ
ラルな化合物一種以上を用いられる。以下に、本発明で
用いることのできる化合物（ａ）の具体例を列挙する
が、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００３８】
【外６】
【００３９】本発明で用いる強誘電性液晶組成物には、
必要に応じて前記以外の液晶性化合物、酸化防止剤、紫
外線吸収剤、色素、顔料等の添加剤を配合してもよい。
必要に応じて前記以外の液晶性化合物、酸化防止剤、紫
外線吸収剤、色素、顔料等の添加剤を配合してもよい。
【００４０】本発明の強誘電性液晶素子を構成する第一
の基板は、通常、電極基板等の所定の基板上の液晶層側
の面に一軸配向処理を施した配向制御層を設けたもので
ある。
の基板は、通常、電極基板等の所定の基板上の液晶層側
の面に一軸配向処理を施した配向制御層を設けたもので
ある。
【００４１】かかる第一の基板において、一軸配向処理
を施す配向制御層は、ポリイミド膜あるいは芳香族ポリ
アミド膜を含み、両基板の表面エネルギーγ1 、γ2 の
関係γ1 ＞γ2 を満たすものであれば、特に限定される
ものではない。一軸性の大きな配向制御層として下記一
般式ＩＩに示す構造式を持つポリイミド膜が液晶層に対
する配向規制力を向上させる点でより好ましい。
を施す配向制御層は、ポリイミド膜あるいは芳香族ポリ
アミド膜を含み、両基板の表面エネルギーγ1 、γ2 の
関係γ1 ＞γ2 を満たすものであれば、特に限定される
ものではない。一軸性の大きな配向制御層として下記一
般式ＩＩに示す構造式を持つポリイミド膜が液晶層に対
する配向規制力を向上させる点でより好ましい。
【００４２】
【外７】 （式中Ｋは
【００４３】
【外８】 を表し、Ｌ1、Ｌ2はそれぞれ独立に
【００４４】
【外９】 を表し、Ｍ1は単結合または−Ｏ−を表し、ａは０、
１、２を表す。）また、芳香族ポリアミド膜は、膜形成
過程での焼成温度を低く抑えることが出来る点で好まし
い。
１、２を表す。）また、芳香族ポリアミド膜は、膜形成
過程での焼成温度を低く抑えることが出来る点で好まし
い。
【００４５】ポリイミドや芳香族ポリアミドは、溶媒と
してＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）のような汎用性の
高い溶剤を用いることが出来る点で好ましい。
してＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）のような汎用性の
高い溶剤を用いることが出来る点で好ましい。
【００４６】以下に、第一の基板において、一軸配向処
理を施す配向制御層として用いる材料（特に高分子材
料）の具体例を列挙する（なお、高分子材料の繰り返し
単位として示す）。
理を施す配向制御層として用いる材料（特に高分子材
料）の具体例を列挙する（なお、高分子材料の繰り返し
単位として示す）。
【００４７】
【外１０】
【００４８】一方、本発明の強誘電性液晶素子におけ
る、第二の基板、即ち一軸配向処理が施されない側の基
板は、例えば、電極基板等の所定の基体と液晶層との界
面となる側に、一軸配向処理を施さない配向制御層とし
てポリイミド膜を形成したもの、シランカップリング処
理がなされたもの、フッ素樹脂による処理（被覆等）が
なされたものである。かかる第二の基板で施される処理
については、両基板の表面エネルギーγ1 、γ2 の関係
がγ1 ＞γ2 を満たせば特に限定されない。
る、第二の基板、即ち一軸配向処理が施されない側の基
板は、例えば、電極基板等の所定の基体と液晶層との界
面となる側に、一軸配向処理を施さない配向制御層とし
てポリイミド膜を形成したもの、シランカップリング処
理がなされたもの、フッ素樹脂による処理（被覆等）が
なされたものである。かかる第二の基板で施される処理
については、両基板の表面エネルギーγ1 、γ2 の関係
がγ1 ＞γ2 を満たせば特に限定されない。
【００４９】以下に、第二の基板において、一軸配向処
理を施さない配向制御層として用いる材料の具体例を列
挙する。
理を施さない配向制御層として用いる材料の具体例を列
挙する。
【００５０】 ＯＤＳ−Ｅ （商品名：チッソ社製） ＣＨ3 （ＣＨ2 ）17Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 ＴＳＬ ８２３３ （商品名：東芝シリコーン社製） ＣＦ3 （ＣＦ2 ）7 ＣＨ2 ＣＨ2 Ｓｉ（ＯＭｅ）3 ＴＳＬ８２５７ （商品名：東芝シリコーン社製） ＣＦ3 （ＣＦ2 ）5 ＣＨ2 ＣＨ2 Ｓｉ（ＯＭｅ）3
【００５１】
【外１１】
【００５２】上述したような第一の基板及び第二の基板
において、素子の駆動特性による配向欠陥の存在を問題
がない程度にするべく、各基板の液晶との界面側の表面
エネルギーγ1 、γ2 に関して、γ1 −γ2 ＞９（ｄｙ
ｎｅ／ｃｍ）となるように両基板（配向制御層）を設計
することが好ましい。また、配向欠陥をより低減させる
べく、γ1 −γ2 ＞１７（ｄｙｎｅ／ｃｍ）となるよう
に両基板（配向制御層）を設計することが特に好まし
い。
において、素子の駆動特性による配向欠陥の存在を問題
がない程度にするべく、各基板の液晶との界面側の表面
エネルギーγ1 、γ2 に関して、γ1 −γ2 ＞９（ｄｙ
ｎｅ／ｃｍ）となるように両基板（配向制御層）を設計
することが好ましい。また、配向欠陥をより低減させる
べく、γ1 −γ2 ＞１７（ｄｙｎｅ／ｃｍ）となるよう
に両基板（配向制御層）を設計することが特に好まし
い。
【００５３】前記一般式（Ｉ）で表される液晶材料の表
面エネルギーは低く、後述の測定法では例えば１５〜２
５（ｄｙｎｅ／ｃｍ）程度となる。これは、その構造中
にフッ素原子を含有しているためと考えられる。一般に
良く知られているフッ素原子を含有しない液晶材料の表
面エネルギーは３０〜４０（ｄｙｎｅ／ｃｍ）程度であ
る。
面エネルギーは低く、後述の測定法では例えば１５〜２
５（ｄｙｎｅ／ｃｍ）程度となる。これは、その構造中
にフッ素原子を含有しているためと考えられる。一般に
良く知られているフッ素原子を含有しない液晶材料の表
面エネルギーは３０〜４０（ｄｙｎｅ／ｃｍ）程度であ
る。
【００５４】一方、配向膜の表面エネルギーγALG と液
晶の表面エネルギーγLCの関係が、γALG ＞γLCの時は
水平配向に、γALG ＞γLCの時は垂直配向になると見ら
れ、一般的な強誘電性液晶素子における配向状態である
水平配向状態を安定に得るためには、配向膜の表面エネ
ルギーを液晶の表面エネルギーよりも大きくすることが
好ましい。
晶の表面エネルギーγLCの関係が、γALG ＞γLCの時は
水平配向に、γALG ＞γLCの時は垂直配向になると見ら
れ、一般的な強誘電性液晶素子における配向状態である
水平配向状態を安定に得るためには、配向膜の表面エネ
ルギーを液晶の表面エネルギーよりも大きくすることが
好ましい。
【００５５】さらに水平配向状態をより安定化するため
には、第一の基板側においてγ1 −γLCの値が１０（ｄ
ｙｎｅ／ｃｍ）程度以上であることがより好ましい。
には、第一の基板側においてγ1 −γLCの値が１０（ｄ
ｙｎｅ／ｃｍ）程度以上であることがより好ましい。
【００５６】本明細書中に記載された表面エネルギーは
以下の測定法を用いて測定された。
以下の測定法を用いて測定された。
【００５７】（配向膜の表面エネルギー）協和界面化学
（株）製の接触角測定装置、形式ＣＡ−ＤＴを用いた。
（株）製の接触角測定装置、形式ＣＡ−ＤＴを用いた。
【００５８】まず配向膜が形成されたガラス基板を用意
し、その膜上にα−ブロモナフタレン、ヨウ化メチレ
ン、純水を垂らし、各々と配向膜界面の接触角θ1 、θ
2 、θ3 を測定した。そしてθ1 、θ2 、θ3 をそれぞ
れ以下の数式に代入することにより配向膜の表面エネル
ギーの分散項γS d、極性項γs p、水素結合項γs hを算出
した。本明細書中に記載の表面エネルギーγ1 、γ2
は、それぞれγs d ＋γs p＋γs h により算出されてい
る。
し、その膜上にα−ブロモナフタレン、ヨウ化メチレ
ン、純水を垂らし、各々と配向膜界面の接触角θ1 、θ
2 、θ3 を測定した。そしてθ1 、θ2 、θ3 をそれぞ
れ以下の数式に代入することにより配向膜の表面エネル
ギーの分散項γS d、極性項γs p、水素結合項γs hを算出
した。本明細書中に記載の表面エネルギーγ1 、γ2
は、それぞれγs d ＋γs p＋γs h により算出されてい
る。
【００５９】
【外１２】 上記数式中 ４４．６はα−ブロモナフタレンの表面エネルギー ４６．８はヨウ化メチレンの表面エネルギーの分散項 ４．０はヨウ化メチレンの表面エネルギーの極性項 ２９．１は純水の表面エネルギーの分散項 １．３は純水の表面エネルギーの極性項 ４２．４は純水の表面エネルギーの水素結合項 である。
【００６０】（液晶の表面エネルギー）白金リング法で
測定した。すなわち、ヒーター上に液晶を垂らし、等方
相に転移させる。この状態の液晶を白金リングで引き上
げ、液晶が切れる引き上げ力を測定した。この測定結果
を同じ装置の純粋のデータで校正し液晶の表面エネルギ
ーγLCを求めた。
測定した。すなわち、ヒーター上に液晶を垂らし、等方
相に転移させる。この状態の液晶を白金リングで引き上
げ、液晶が切れる引き上げ力を測定した。この測定結果
を同じ装置の純粋のデータで校正し液晶の表面エネルギ
ーγLCを求めた。
【００６１】以下、図１を参照して本発明の液晶素子の
構造の好ましい具体例（液晶セルの構成）を説明する。
構造の好ましい具体例（液晶セルの構成）を説明する。
【００６２】１１ａ、１１ｂはガラス基板、１２ａ、１
２ｂは酸化錫、酸化インジウム、酸化インジウム錫（Ｉ
ＴＯ）等の透明電極である。１３ａはラビング等の一軸
配向処理が施されたポリイミド等の配向膜（配向制御
層）、１３ｂは一軸配向処理をほどこさないシランカッ
プリング剤、ポリイミド、ポリシロキサン等の配向膜、
１４はシリカ等のスペーサビーズ、１５は強誘電性液晶
組成物を用いた液晶層、１６ａ、１６ｂは偏光板、１７
はシール剤である。図１には記載していないが、ＩＴＯ
と配向膜間に上下基板のショート防止層として、Ｚｎ
Ｏ、ＺｒＯ、ＴａＯｘ等の絶縁膜を設けても良い。本例
において、配向制御層１３ａ側の表面エネルギーγ1 と
１３ｂ側の表面エネルギーγ2 との関係はγ1 ＞γ2 で
ある。また、液晶層１５としてコレステリック相を持た
ない単成分もしくは複成分からなるスメクチック相更に
好ましくは前述した化合物（ａ）を相溶限界の２０％以
上、相溶限度未満添加したものを用いる。
２ｂは酸化錫、酸化インジウム、酸化インジウム錫（Ｉ
ＴＯ）等の透明電極である。１３ａはラビング等の一軸
配向処理が施されたポリイミド等の配向膜（配向制御
層）、１３ｂは一軸配向処理をほどこさないシランカッ
プリング剤、ポリイミド、ポリシロキサン等の配向膜、
１４はシリカ等のスペーサビーズ、１５は強誘電性液晶
組成物を用いた液晶層、１６ａ、１６ｂは偏光板、１７
はシール剤である。図１には記載していないが、ＩＴＯ
と配向膜間に上下基板のショート防止層として、Ｚｎ
Ｏ、ＺｒＯ、ＴａＯｘ等の絶縁膜を設けても良い。本例
において、配向制御層１３ａ側の表面エネルギーγ1 と
１３ｂ側の表面エネルギーγ2 との関係はγ1 ＞γ2 で
ある。また、液晶層１５としてコレステリック相を持た
ない単成分もしくは複成分からなるスメクチック相更に
好ましくは前述した化合物（ａ）を相溶限界の２０％以
上、相溶限度未満添加したものを用いる。
【００６３】上記構成の液晶素子は、透明電極１２ａ、
１２ｂがリード線を介して信号電源に接続され（図示せ
ず）、該信号電源からのスイッチング信号に応じてスイ
ッチングが行われ、例えば表示素子等のライトバルブと
して機能する。また、透明電極１２ａ、１２ｂを上下基
板間でクロスにマトリクス配置すれば、パターン表示、
パターン露光が可能となり、例えばパーソナルコンピュ
ータ、ワードプロセッサ等のディスプレイ、プリンタ用
ライトバルブとして用いられる。
１２ｂがリード線を介して信号電源に接続され（図示せ
ず）、該信号電源からのスイッチング信号に応じてスイ
ッチングが行われ、例えば表示素子等のライトバルブと
して機能する。また、透明電極１２ａ、１２ｂを上下基
板間でクロスにマトリクス配置すれば、パターン表示、
パターン露光が可能となり、例えばパーソナルコンピュ
ータ、ワードプロセッサ等のディスプレイ、プリンタ用
ライトバルブとして用いられる。
【００６４】上記構成の液晶素子では、配向制御層１３
ａには、前述したように容易に形成されやすく、配向制
御能力が高いとの面でポリアミック酸溶液を塗布、焼成
して形成されるポリイミドの一軸配向処理膜、特にラビ
ング処理膜が好ましく用いられる。用いられるポリイミ
ドとしては本発明のカイラルスメクチック液晶組成物を
配向させやすい分子構造として、剛直性、直線性、結晶
性の高いものが好ましく具体的には、前述した一般式Ｉ
Ｉで表される繰り返し単位構造を有するポリイミドが好
ましく用いられ得る。
ａには、前述したように容易に形成されやすく、配向制
御能力が高いとの面でポリアミック酸溶液を塗布、焼成
して形成されるポリイミドの一軸配向処理膜、特にラビ
ング処理膜が好ましく用いられる。用いられるポリイミ
ドとしては本発明のカイラルスメクチック液晶組成物を
配向させやすい分子構造として、剛直性、直線性、結晶
性の高いものが好ましく具体的には、前述した一般式Ｉ
Ｉで表される繰り返し単位構造を有するポリイミドが好
ましく用いられ得る。
【００６５】また、配向制御層１３ａには、前述したよ
うに、芳香族ポリアミドの一軸配向処理膜も好ましく用
いられ得る。
うに、芳香族ポリアミドの一軸配向処理膜も好ましく用
いられ得る。
【００６６】尚、本発明の液晶素子は、上述したような
基板構成において、前記強誘電性液晶組成物を用い該組
成物からなる液晶層を制御して所定の機能を付与する構
成であれば、その構造は特に限定されない。
基板構成において、前記強誘電性液晶組成物を用い該組
成物からなる液晶層を制御して所定の機能を付与する構
成であれば、その構造は特に限定されない。
【００６７】本発明の液晶素子を表示パネル部に使用
し、図４、図５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ＳＹＮ信号による通信
同期手段を取ることにより液晶組成物を自在に制御して
表示画像を得る液晶表示装置を実現する。図中の符号は
それぞれ以下のとおりである。 １０１ 液晶表示装置 １０２ グラフィックコントローラ 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 操作信号発生回路 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
し、図４、図５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ＳＹＮ信号による通信
同期手段を取ることにより液晶組成物を自在に制御して
表示画像を得る液晶表示装置を実現する。図中の符号は
それぞれ以下のとおりである。 １０１ 液晶表示装置 １０２ グラフィックコントローラ 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 操作信号発生回路 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
【００６８】画像情報の発生は、本体装置側のグラフィ
ックコントローラ１０２にて行われ、図４及び図５に示
した信号転送手段にしたがって、表示パネル１０３へと
転送される。グラフィックコントローラ１０２は、ＣＰ
Ｕ（中央演算処理装置、ＧＣＰＵと略す。）及びＶＲＡ
Ｍ（画像情報格納用メモリ）１１４を核にホストＣＰＵ
１１３と液晶表示装置１０１間の画像情報の管理や通信
をつかさどっている。なお、該表示パネルの裏面には、
光源が配置されている。
ックコントローラ１０２にて行われ、図４及び図５に示
した信号転送手段にしたがって、表示パネル１０３へと
転送される。グラフィックコントローラ１０２は、ＣＰ
Ｕ（中央演算処理装置、ＧＣＰＵと略す。）及びＶＲＡ
Ｍ（画像情報格納用メモリ）１１４を核にホストＣＰＵ
１１３と液晶表示装置１０１間の画像情報の管理や通信
をつかさどっている。なお、該表示パネルの裏面には、
光源が配置されている。
【００６９】本発明の表示装置では、表示媒体である液
晶組成物がカイラルスメクチック相を示し、ブックシェ
ルフ、またはそれに近い層傾き角の小さな構造の液晶層
となり、特にその配向状態もより良好となり、応答性が
よく、高精細、高輝度、コントラストに優れた、大面積
での良好な表示画像を得ることができる。
晶組成物がカイラルスメクチック相を示し、ブックシェ
ルフ、またはそれに近い層傾き角の小さな構造の液晶層
となり、特にその配向状態もより良好となり、応答性が
よく、高精細、高輝度、コントラストに優れた、大面積
での良好な表示画像を得ることができる。
【００７０】
【実施例】以下、本発明を実験例に沿って詳細に説明す
る。
る。
【００７１】実験例で用いた液晶組成物の処方を以下の
表１に示す。
表１に示す。
【００７２】
【表１】
【００７３】（実験例１）透明電極として約１５０ｎｍ
の厚さのＩＴＯ膜を有する、厚さ１．１ｍｍのガラス基
板を用意した。
の厚さのＩＴＯ膜を有する、厚さ１．１ｍｍのガラス基
板を用意した。
【００７４】まず、一方の基板（第一の基板）にスピン
コート法により、ポリイミド配向制御膜を形成した。即
ち、２７００ｒｐｍの速度で回転しているガラス基板に
ポリアミック酸溶液（東レ社製ＬＰ６４（商品名）の
０．７重量％ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）／ｎＢＣ
（ｎ−ブチルセロソルブ）＝２：１溶液）を垂らし、そ
のまま２０秒回転させた。その後８０℃で５分間前乾燥
を行った後、２７０℃で１時間加熱焼成処理を施した。
なお、かかる方法により形成したポリイミド膜の膜厚は
５ｎｍであった。次に、一軸配向処理として、一方向に
ナイロン布によるラビング処理を施した。この基板の一
軸配向処理面における表面エネルギーは５０（ｄｙｎｅ
／ｃｍ）であった。
コート法により、ポリイミド配向制御膜を形成した。即
ち、２７００ｒｐｍの速度で回転しているガラス基板に
ポリアミック酸溶液（東レ社製ＬＰ６４（商品名）の
０．７重量％ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）／ｎＢＣ
（ｎ−ブチルセロソルブ）＝２：１溶液）を垂らし、そ
のまま２０秒回転させた。その後８０℃で５分間前乾燥
を行った後、２７０℃で１時間加熱焼成処理を施した。
なお、かかる方法により形成したポリイミド膜の膜厚は
５ｎｍであった。次に、一軸配向処理として、一方向に
ナイロン布によるラビング処理を施した。この基板の一
軸配向処理面における表面エネルギーは５０（ｄｙｎｅ
／ｃｍ）であった。
【００７５】次に、他方の基板（第二の基板）にはスピ
ンコート法により、シランカップリング剤からなる膜を
形成した。即ち、２００ｒｐｍの速度で回転しているガ
ラス基板にシランカップリング剤溶液（チッソ社製ＯＤ
Ｓ−Ｅ（商品名）の０．５重量％エタノール溶液）を垂
らし、そのまま２０秒回転させた。その後８０℃で５分
間前乾燥を行った後、１８０℃で１時間加熱焼成処理を
施した。この基板の上記処理面における表面エネルギー
は３０（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であった。
ンコート法により、シランカップリング剤からなる膜を
形成した。即ち、２００ｒｐｍの速度で回転しているガ
ラス基板にシランカップリング剤溶液（チッソ社製ＯＤ
Ｓ−Ｅ（商品名）の０．５重量％エタノール溶液）を垂
らし、そのまま２０秒回転させた。その後８０℃で５分
間前乾燥を行った後、１８０℃で１時間加熱焼成処理を
施した。この基板の上記処理面における表面エネルギー
は３０（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であった。
【００７６】続いて、一軸配向処理を施した第一のガラ
ス基板上にスペーサとして平均粒径約２．０μｍのシリ
カビーズを散布し、他方のガラス基板と重ね合わせシー
ル材で接着することによりセルを作製した。
ス基板上にスペーサとして平均粒径約２．０μｍのシリ
カビーズを散布し、他方のガラス基板と重ね合わせシー
ル材で接着することによりセルを作製した。
【００７７】上記表１の処方により液晶組成物（混合液
晶）を調製した結果、いずれもコレステリック相を持た
なかった（コレステリック相を示す温度範囲を持たなか
った）。これらの液晶組成物ａ、ｂを上記セルに等方相
で真空注入してから４℃／ｍｉｎで室温まで徐冷するこ
とによって配向させた。
晶）を調製した結果、いずれもコレステリック相を持た
なかった（コレステリック相を示す温度範囲を持たなか
った）。これらの液晶組成物ａ、ｂを上記セルに等方相
で真空注入してから４℃／ｍｉｎで室温まで徐冷するこ
とによって配向させた。
【００７８】このようにして作製した液晶素子（液晶セ
ル）内の液晶分子の配向状態を偏光顕微鏡で観察したと
ころ、配向欠陥は見られなかった。次にコントラストを
測定した結果を以下の表２に記する。この結果により、
コレステリック相を持たない液晶を封入した液晶素子に
おいて、２枚の基板の表面エネルギーに差を持たせ、一
軸配向処理基板側を高表面エネルギーとすることによっ
て、均一な配向及び高いコントラストが達成されること
がわかる。
ル）内の液晶分子の配向状態を偏光顕微鏡で観察したと
ころ、配向欠陥は見られなかった。次にコントラストを
測定した結果を以下の表２に記する。この結果により、
コレステリック相を持たない液晶を封入した液晶素子に
おいて、２枚の基板の表面エネルギーに差を持たせ、一
軸配向処理基板側を高表面エネルギーとすることによっ
て、均一な配向及び高いコントラストが達成されること
がわかる。
【００７９】ここで、本発明でのコントラスト測定法を
説明する。
説明する。
【００８０】まず、クロスニコルに配置された偏向板間
に液晶素子を挟み、図６（Ａ）に示す駆動波形（２０Ｖ
／μｍ、１／３バイアス、１０００デューティーのパル
ス）を印加する。次に、パルス幅を変化させ、双安定反
転の閾値パルス幅において駆動時の最暗透過光強度が得
られる角度に素子を回転し、その時の透過光強度（図６
（Ｂ）に示すＩｂ）、及び、その配置において液晶分子
が反転した時の透過光強度（図６（Ｂ）に示すＩｗ）を
フォトダイレクタで検出し、その比（Ｉｗ／Ｉｂ）をコ
ントラストの評価値（ＣＲ）とした。均一な配向が得ら
れていない時は、欠陥からの光漏れによりＩｂの値が大
きくなり、その結果ＣＲの値は小さくなる。
に液晶素子を挟み、図６（Ａ）に示す駆動波形（２０Ｖ
／μｍ、１／３バイアス、１０００デューティーのパル
ス）を印加する。次に、パルス幅を変化させ、双安定反
転の閾値パルス幅において駆動時の最暗透過光強度が得
られる角度に素子を回転し、その時の透過光強度（図６
（Ｂ）に示すＩｂ）、及び、その配置において液晶分子
が反転した時の透過光強度（図６（Ｂ）に示すＩｗ）を
フォトダイレクタで検出し、その比（Ｉｗ／Ｉｂ）をコ
ントラストの評価値（ＣＲ）とした。均一な配向が得ら
れていない時は、欠陥からの光漏れによりＩｂの値が大
きくなり、その結果ＣＲの値は小さくなる。
【００８１】（実験例２）第二の基板に、シランカップ
リング剤（東芝シリコーン社製ＴＳＬ８２３３（商品
名））を用いて膜を形成した以外は、実験例１と同様に
セルを作製し、液晶組成物ａ、ｂを注入した。
リング剤（東芝シリコーン社製ＴＳＬ８２３３（商品
名））を用いて膜を形成した以外は、実験例１と同様に
セルを作製し、液晶組成物ａ、ｂを注入した。
【００８２】コントラストの測定結果を下記表２に併記
する。配向均一性は良好で、高いコントラストが得られ
た。なお、ＴＳＬ８２３３により処理した基板の表面エ
ネルギーは２３（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であった。
する。配向均一性は良好で、高いコントラストが得られ
た。なお、ＴＳＬ８２３３により処理した基板の表面エ
ネルギーは２３（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であった。
【００８３】（実験例３）第二の基板に、日立化成社製
ＬＱ１８０２（商品名）を用いて、厚さ５ｎｍのポリイ
ミド膜を形成した以外は実験例１と同様にセルを作製
し、液晶組成物ａ、ｂを注入した。第２の基板にはラビ
ング等の一軸配向処理を施さない。
ＬＱ１８０２（商品名）を用いて、厚さ５ｎｍのポリイ
ミド膜を形成した以外は実験例１と同様にセルを作製
し、液晶組成物ａ、ｂを注入した。第２の基板にはラビ
ング等の一軸配向処理を施さない。
【００８４】コントラストの測定結果を下記表２に併記
する。配向均一性は良好で、高いコントラストが得られ
た。なお、ＬＱ１８０２により処理した基板の表面エネ
ルギーは３３（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であった。
する。配向均一性は良好で、高いコントラストが得られ
た。なお、ＬＱ１８０２により処理した基板の表面エネ
ルギーは３３（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であった。
【００８５】（実験例４）透明電極として約１５０ｎｍ
の厚さのＩＴＯ膜を有する、厚さ１．１ｍｍのガラス基
板を用意した。
の厚さのＩＴＯ膜を有する、厚さ１．１ｍｍのガラス基
板を用意した。
【００８６】まず、一方の基板（第一の基板）にスピン
コート法により、ポリイミド配向制御膜を形成した。即
ち、２７００ｒｐｍの速度で回転しているガラス基板に
ポリアミック酸溶液（東レ社製ＬＰ６４（商品名）の
０．７重量％ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）／ｎＢＣ
（ｎ−ブチルセロソルブ）＝２：１溶液）を垂らし、そ
のまま２０秒回転させた。その後８０℃で５分間前乾燥
を行った後、２７０℃で１時間加熱焼成処理を施した。
なお、かかる方法により形成したポリイミド膜の膜厚は
５ｎｍであった。次に、一軸配向処理として、一方向に
ナイロン布によるラビング処理を施した。この基板の一
軸配向処理面における表面エネルギーは５０（ｄｙｎｅ
／ｃｍ）であった。
コート法により、ポリイミド配向制御膜を形成した。即
ち、２７００ｒｐｍの速度で回転しているガラス基板に
ポリアミック酸溶液（東レ社製ＬＰ６４（商品名）の
０．７重量％ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）／ｎＢＣ
（ｎ−ブチルセロソルブ）＝２：１溶液）を垂らし、そ
のまま２０秒回転させた。その後８０℃で５分間前乾燥
を行った後、２７０℃で１時間加熱焼成処理を施した。
なお、かかる方法により形成したポリイミド膜の膜厚は
５ｎｍであった。次に、一軸配向処理として、一方向に
ナイロン布によるラビング処理を施した。この基板の一
軸配向処理面における表面エネルギーは５０（ｄｙｎｅ
／ｃｍ）であった。
【００８７】次に、他方の基板（第二の基板）にはスピ
ンコート法により、シランカップリング剤からなる膜を
形成した。即ち、２７００ｒｐｍの速度で回転している
ガラス基板にポリアミック酸溶液（東レ社製ＬＰ６４
（商品名）の０．７重量％ＮＭＰ／ｎＢＣ＝２：１溶
液）を垂らし、そのまま２０秒回転させた。その後８０
℃で５分間前乾燥を行った後、２７０℃で１時間加熱焼
成処理を施し厚さ５ｎｍのポリイミド膜を形成した。ラ
ビング処理は施さなかった。この基板の上記処理面にお
ける表面エネルギーは４８（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であっ
た。
ンコート法により、シランカップリング剤からなる膜を
形成した。即ち、２７００ｒｐｍの速度で回転している
ガラス基板にポリアミック酸溶液（東レ社製ＬＰ６４
（商品名）の０．７重量％ＮＭＰ／ｎＢＣ＝２：１溶
液）を垂らし、そのまま２０秒回転させた。その後８０
℃で５分間前乾燥を行った後、２７０℃で１時間加熱焼
成処理を施し厚さ５ｎｍのポリイミド膜を形成した。ラ
ビング処理は施さなかった。この基板の上記処理面にお
ける表面エネルギーは４８（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であっ
た。
【００８８】続いて、一軸配向処理を施した第一のガラ
ス基板上にスペーサとして平均粒径約２．０μｍのシリ
カビーズを散布し、他方のガラス基板と重ね合わせシー
ル材で接着することによりセルを作製した。
ス基板上にスペーサとして平均粒径約２．０μｍのシリ
カビーズを散布し、他方のガラス基板と重ね合わせシー
ル材で接着することによりセルを作製した。
【００８９】液晶組成物ａを上記セルに等方相で真空注
入してから４℃／ｍｉｎで室温まで徐冷することによっ
て配向させた。
入してから４℃／ｍｉｎで室温まで徐冷することによっ
て配向させた。
【００９０】このようにして作製した液晶素子（液晶セ
ル）内の液晶分子の配向状態を偏光顕微鏡で観察したと
ころ、バトネ接合部に若干の配向欠陥が見られた。次に
コントラストを測定した結果を以下の表２に併記する。
この結果より、コレステリック相を持たない液晶を封入
した液晶素子において、２枚の基板の表面エネルギーの
差が小さい場合は、２枚の基板の表面エネルギーの差が
大きい場合に比べて、バトネ接合部の配向欠陥からの光
漏れによりコントラストが比較的悪いことがわかる。
ル）内の液晶分子の配向状態を偏光顕微鏡で観察したと
ころ、バトネ接合部に若干の配向欠陥が見られた。次に
コントラストを測定した結果を以下の表２に併記する。
この結果より、コレステリック相を持たない液晶を封入
した液晶素子において、２枚の基板の表面エネルギーの
差が小さい場合は、２枚の基板の表面エネルギーの差が
大きい場合に比べて、バトネ接合部の配向欠陥からの光
漏れによりコントラストが比較的悪いことがわかる。
【００９１】（実験例５）第二の基板に、シランカップ
リング剤ＭＡＰ（構造式：ＣＨ3 ＮＨ（ＣＨ2 ）3 Ｓｉ
（ＯＣＨ3 ）3 ）を用いて膜を形成した以外は実験例１
と同様にセルを作製し、液晶組成物ａを注入した。第二
の基板にはラビング等の一軸配向処理を施さない。
リング剤ＭＡＰ（構造式：ＣＨ3 ＮＨ（ＣＨ2 ）3 Ｓｉ
（ＯＣＨ3 ）3 ）を用いて膜を形成した以外は実験例１
と同様にセルを作製し、液晶組成物ａを注入した。第二
の基板にはラビング等の一軸配向処理を施さない。
【００９２】コントラストの測定結果を下記表２に併記
する。かかる液晶セルでは配向欠陥が生じ、コントラス
トが低い。なお、ＭＡＰにより処理した基板の表面エネ
ルギー５５（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であった。
する。かかる液晶セルでは配向欠陥が生じ、コントラス
トが低い。なお、ＭＡＰにより処理した基板の表面エネ
ルギー５５（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であった。
【００９３】（実験例６）第二の基板に、日立化成社製
ＬＱ１８０２（商品名）を用いて、厚さ５ｎｍのポリイ
ミド膜を形成し、該ポリイミド膜上に一軸配向処理とし
て一方向にラビング処理を施した以外は実験例１と同様
にセルを作製し、液晶組成物ａを注入した。第一の基板
と第二の基板はラビング方向がほぼ平行になるように貼
り合わせた。
ＬＱ１８０２（商品名）を用いて、厚さ５ｎｍのポリイ
ミド膜を形成し、該ポリイミド膜上に一軸配向処理とし
て一方向にラビング処理を施した以外は実験例１と同様
にセルを作製し、液晶組成物ａを注入した。第一の基板
と第二の基板はラビング方向がほぼ平行になるように貼
り合わせた。
【００９４】コントラストの測定結果を下記表２に併記
する。配向欠陥があり、コントラストが低い。なおＬＱ
１８０２によりポリイミド膜を設け、ラビング処理した
基板の表面エネルギーは４１（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であっ
た。
する。配向欠陥があり、コントラストが低い。なおＬＱ
１８０２によりポリイミド膜を設け、ラビング処理した
基板の表面エネルギーは４１（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であっ
た。
【００９５】（実験例７）透明電極として約１５０ｎｍ
の厚さのＩＴＯ膜を有する、厚さ１．１ｍｍのガラス基
板を用意した。
の厚さのＩＴＯ膜を有する、厚さ１．１ｍｍのガラス基
板を用意した。
【００９６】まず、一方の基板（第一の基板）にスピン
コート法により、芳香族ポリアミド配向制御膜を形成し
た。即ち、３０００ｒｐｍの速度で回転しているガラス
基板に下記構造式の芳香族ポリアミド（ＰＡ−１）の
０．７重量％ＮＭＰ／ｎＢＣ＝１：１溶液を垂らし、そ
のまま２０秒回転させた。その後８０℃で５分間前乾燥
を行った後、２７０℃で１時間加熱焼成処理を施した。
なお、かかる方法により形成した芳香族ポリアミド膜の
膜厚は５ｎｍであった。次に、一軸配向処理として、一
方向にナイロン布によるラビング処理を施した。この基
板の一軸配向処理面における表面エネルギーは４６（ｄ
ｙｎｅ／ｃｍ）であった。
コート法により、芳香族ポリアミド配向制御膜を形成し
た。即ち、３０００ｒｐｍの速度で回転しているガラス
基板に下記構造式の芳香族ポリアミド（ＰＡ−１）の
０．７重量％ＮＭＰ／ｎＢＣ＝１：１溶液を垂らし、そ
のまま２０秒回転させた。その後８０℃で５分間前乾燥
を行った後、２７０℃で１時間加熱焼成処理を施した。
なお、かかる方法により形成した芳香族ポリアミド膜の
膜厚は５ｎｍであった。次に、一軸配向処理として、一
方向にナイロン布によるラビング処理を施した。この基
板の一軸配向処理面における表面エネルギーは４６（ｄ
ｙｎｅ／ｃｍ）であった。
【００９７】
【外１３】
【００９８】次に、他方の基板（第二の基板）にはスピ
ンコート法により、シランカップリング剤からなる膜を
形成した。即ち、２０００ｒｐｍの速度で回転している
ガラス基板にシランカップリング剤溶液（チッソ社製Ｏ
ＤＳ−Ｅ（商品名）の０．５重量％エタノール溶液）を
垂らし、そのまま２０秒回転させた。その後８０℃で５
分間前乾燥を行った後、１８０℃で１時間加熱焼成処理
を施した。この基板の上記処理面における表面エネルギ
ーは３０（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であった。
ンコート法により、シランカップリング剤からなる膜を
形成した。即ち、２０００ｒｐｍの速度で回転している
ガラス基板にシランカップリング剤溶液（チッソ社製Ｏ
ＤＳ−Ｅ（商品名）の０．５重量％エタノール溶液）を
垂らし、そのまま２０秒回転させた。その後８０℃で５
分間前乾燥を行った後、１８０℃で１時間加熱焼成処理
を施した。この基板の上記処理面における表面エネルギ
ーは３０（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であった。
【００９９】続いて、一軸配向処理を施した第一のガラ
ス基板上にスペーサとして平均粒径約２．０μｍのシリ
カビーズを散布し、他方のガラス基板と重ねあわせシー
ル材で接着することによりセルを作製した。
ス基板上にスペーサとして平均粒径約２．０μｍのシリ
カビーズを散布し、他方のガラス基板と重ねあわせシー
ル材で接着することによりセルを作製した。
【０１００】次に液晶組成物ａ、ｂを上記セルに等方相
で真空注入してから４℃／ｍｉｎで室温まで徐冷するこ
とによって配向させた。
で真空注入してから４℃／ｍｉｎで室温まで徐冷するこ
とによって配向させた。
【０１０１】このようにして作製した液晶素子（液晶セ
ル）内の液晶分子配向状態を偏光顕微鏡で観察したとこ
ろ、配向欠陥は見られなかった。次にコントラストを測
定した結果を以下の表３に記する。実験例１同様、コレ
ステリック相を持たない液晶を封入した液晶素子におい
て、２枚の基板の表面エネルギーに差を持たせ、一軸配
向処理基板側を高表面エネルギーとすることによって、
均一な配向及び高いコントラストが達成されることがわ
かる。
ル）内の液晶分子配向状態を偏光顕微鏡で観察したとこ
ろ、配向欠陥は見られなかった。次にコントラストを測
定した結果を以下の表３に記する。実験例１同様、コレ
ステリック相を持たない液晶を封入した液晶素子におい
て、２枚の基板の表面エネルギーに差を持たせ、一軸配
向処理基板側を高表面エネルギーとすることによって、
均一な配向及び高いコントラストが達成されることがわ
かる。
【０１０２】また上記ＰＡ−１のような芳香族ポリアミ
ドは、ナイロン６／６などの脂肪族ポリアミドと異な
り、溶媒として一般的なＮＭＰを用いることが出来る点
で好ましい。
ドは、ナイロン６／６などの脂肪族ポリアミドと異な
り、溶媒として一般的なＮＭＰを用いることが出来る点
で好ましい。
【０１０３】（実験例８）第一の基板に下記構造のポリ
イミド（ＰＩ−１）膜を設け、ラビング処理を施した以
外は、実験例１と同様にセルを作製し、液晶組成物ａ、
ｂを注入した。
イミド（ＰＩ−１）膜を設け、ラビング処理を施した以
外は、実験例１と同様にセルを作製し、液晶組成物ａ、
ｂを注入した。
【０１０４】コントラストの測定結果を下記表３に併記
する。配向均一性は良好で高いコントラストが得られ
た。なお、下記構造のポリイミド膜のラビング後の表面
エネルギーは４８（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であった。
する。配向均一性は良好で高いコントラストが得られ
た。なお、下記構造のポリイミド膜のラビング後の表面
エネルギーは４８（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であった。
【０１０５】
【外１４】
【０１０６】（実験例９）第一の基板に下記構造のポリ
イミド（ＰＩ−２）膜を設け、ラビング処理を施した以
外は、実験例１と同様にセルを作製し、液晶組成物ａ、
ｂを注入した。
イミド（ＰＩ−２）膜を設け、ラビング処理を施した以
外は、実験例１と同様にセルを作製し、液晶組成物ａ、
ｂを注入した。
【０１０７】コントラストの測定結果を下記表３に併記
する。配向均一性は良好で高いコントラストが得られ
た。なお、下記構造のポリイミド膜のラビング後の表面
エネルギーは４９（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であった。
する。配向均一性は良好で高いコントラストが得られ
た。なお、下記構造のポリイミド膜のラビング後の表面
エネルギーは４９（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であった。
【０１０８】
【外１５】
【０１０９】（実験例１０）実験例１と同様の方法で液
晶セルを作製した。但し、ラビング処理は一方向及びこ
れとほぼ逆方向の正逆２方向に施した。
晶セルを作製した。但し、ラビング処理は一方向及びこ
れとほぼ逆方向の正逆２方向に施した。
【０１１０】コントラストの測定結果を下記表３に併記
する。配向均一性は良好で高いコントラストが得られ
た。なお、第一の基板の正逆両方向ラビング後の表面エ
ネルギーは５１（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であった。
する。配向均一性は良好で高いコントラストが得られ
た。なお、第一の基板の正逆両方向ラビング後の表面エ
ネルギーは５１（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であった。
【０１１１】上記実験例のうち本発明の実施例は１、
２、３、４、６、７、８、９、１０、である。
２、３、４、６、７、８、９、１０、である。
【０１１２】実験例５は本発明の構成要件であるγ1 ＞
γ2 の関係を満たしておらず、コントラストが低い。
γ2 の関係を満たしておらず、コントラストが低い。
【０１１３】実験例４及び実験例６は、本発明の実施例
である。コントラストは実験例５と比較するとコントラ
ストが改善されているが、γ1 −γ2 の値が大きなその
他の実施例の方がより高いコントラストが得られている
ことが明らかとなっている。
である。コントラストは実験例５と比較するとコントラ
ストが改善されているが、γ1 −γ2 の値が大きなその
他の実施例の方がより高いコントラストが得られている
ことが明らかとなっている。
【０１１４】
【表２】
【０１１５】
【表３】
【０１１６】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の液晶素子
によれば、コレステリック相を持たない液晶に帯し、液
晶素子を構成する基板の液晶層接触面側における表面エ
ネルギー、及び配向処理条件を上述したようにすること
に起因して、第一の基板及び第二の基板間において、液
晶組成物、特に強誘電性液晶組成物が、前述したブック
シェルフ構造またはそれに近い層傾き構造の良好な液晶
層を安定にとり得る。
によれば、コレステリック相を持たない液晶に帯し、液
晶素子を構成する基板の液晶層接触面側における表面エ
ネルギー、及び配向処理条件を上述したようにすること
に起因して、第一の基板及び第二の基板間において、液
晶組成物、特に強誘電性液晶組成物が、前述したブック
シェルフ構造またはそれに近い層傾き構造の良好な液晶
層を安定にとり得る。
【０１１７】さらに、本発明の液晶素子によれば、特に
優れた配向状態をとり、高コントラストであり、高速応
答性に優れ、特に表示に関しては高精細、高輝度の強誘
電性液晶素子が提供される。
優れた配向状態をとり、高コントラストであり、高速応
答性に優れ、特に表示に関しては高精細、高輝度の強誘
電性液晶素子が提供される。
【０１１８】加えて、本発明によれば、前記一般式Ｉで
表わされる液晶化合物を含む液晶組成物を用いることに
より、特に優れた性能を有し大画面化が実現された液晶
素子、及び該液晶素子を用いた優れた表示特性を有する
表示装置が提供され、その工業的価値は大きい。
表わされる液晶化合物を含む液晶組成物を用いることに
より、特に優れた性能を有し大画面化が実現された液晶
素子、及び該液晶素子を用いた優れた表示特性を有する
表示装置が提供され、その工業的価値は大きい。
【図１】本発明の強誘電性液晶組成物を用いた液晶素子
の一例の断面概略図である。
の一例の断面概略図である。
【図２】液晶の各相における液晶分子の状態を示す説明
図である。
図である。
【図３】コレステリック相を持たない液晶の相転移過程
を模式的に示す図である。
を模式的に示す図である。
【図４】本発明の強誘電性液晶組成物を用いた液晶素子
を備えた表示装置とグラフィックコントローラを示すブ
ロック図である。
を備えた表示装置とグラフィックコントローラを示すブ
ロック図である。
【図５】表示装置とグラフィック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を示す図である。
画像情報通信タイミングチャートを示す図である。
【図６】（Ａ）は本発明の実施例において、コントラス
ト測定に採用した駆動波形を示す図である。（Ｂ）は本
発明の実施例において、コントラスト測定で検出される
透過光強度を示す図である。
ト測定に採用した駆動波形を示す図である。（Ｂ）は本
発明の実施例において、コントラスト測定で検出される
透過光強度を示す図である。
１１ａ、１１ｂ ガラス基板 １２ａ、１２ｂ 透明電極 １３ａ、１３ｂ 配向膜 １４ スペーサビーズ １５ 強誘電性液晶組成物を用いた液晶層 １６ａ、１６ｂ 偏向板 １７ シール剤 １０１ 液晶表示装置 １０２ グラフィックコントローラ 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 操作信号発生回路 １０８ シフトレジスタ １０９ ラインメモリ １１０ 情報信号発生装置 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 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1337 520 G02F 1/1337 510
Claims (15)
- 【請求項１】 対向する第一の基板及び第二の基板間に
コレステリック相を持たない単一成分または複数成分か
らなる液晶を含む液晶組成物を配置してなる液晶素子で
あって、 第一の基板及び第二の基板の液晶組成物に接する面の各
表面エネルギーγ1 、γ2 （ｄｙｎｅ／ｃｍ）の関係が
γ1 ＞γ2 であり、且つ、第一の基板はポリイミド膜乃
至芳香族ポリアミド膜を有し、第一の基板の液晶組成物
に接する面のみ一軸配向処理を施したことであり、前記
一軸配向処理とは一方向及びこれとほぼ逆方向の正逆２
方向に施されるラビング処理であることを特徴とする液
晶素子。 - 【請求項２】 γ1 ≧４０（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であるこ
とを特徴とする請求項１記載の液晶素子。 - 【請求項３】 γ1 ≧４５（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であるこ
とを特徴とする請求項１記載の液晶素子。 - 【請求項４】 γ1 −γ2 ＞９（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であ
ることを特徴とする請求項１記載の液晶素子。 - 【請求項５】 γ1 −γ2 ＞１７（ｄｙｎｅ／ｃｍ）で
あることを特徴とする請求項１記載の液晶素子。 - 【請求項６】 前記コレステリック相を持たない単一成
分または複数成分からなる液晶は、下記一般式Ｉで表さ
れる化合物少なくとも一種を含有することを特徴とする
請求項１記載の液晶素子。 〔一般式Ｉ〕 Ｐ−Ｑ−Ａ−Ｗ−Ｂ−（Ｔ−Ｄ）n −Ｕ−Ｖ （Ａ、Ｂ、Ｄはそれぞれ同一もしくは異なる芳香族環、
複素環、脂肪族環あるいはそれらの縮環構造を表わし、
それらの環は置換されていてもよい。Ｑ、Ｗ、Ｔは、そ
れぞれ同一もしくは異なり、単結合、−Ｏ−、−ＣＯＯ
−、−ＯＣＯ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＮＲ−、−ＮＲＣ
Ｏ−、−ＮＲ−、−ＣＨ2 −、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｃ
Ｈ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯＳ−、−ＳＣＯ−、−Ｃ
Ｈ2 ＣＨ2−、−ＣＨ2 Ｏ−、−ＯＣＨ2 −を表わす。
Ｒはアルキル基を表わす。Ｐは置換されていてもよいア
ルキル基を表わす。ｎは０、１または２を表わす。Ｕは
−ＣＯ−Ｃm Ｈ2m−、−Ｏ−Ｃm Ｈ2m−、−Ｃm Ｈ2mＣ
Ｏ−、−Ｃm Ｈ2mＯ−、−Ｃm Ｈ2m−、−ＯＳＯ2 −、
−ＳＯ2 Ｏ−、−ＳＯ2 −、−ＳＯ2 −Ｃm Ｈ2m−、−
Ｏ−Ｃm Ｈ2m−Ｏ−Ｃm Ｈ2m−、−Ｃm Ｈ2mＳＯ2 −、
−Ｃm Ｈ2m−Ｏ−ＣmＨ2m−Ｏ−、−Ｃm Ｈ2m−Ｎ（Ｃ
m' Ｈ2m'+1）−ＳＯ2 −、−Ｃm Ｈ2m−ＮＣ
m'Ｈ2m'+1）−ＣＯ−、−ＳＯ2 −Ｎ（Ｃm' Ｈ2m'+1）
−Ｃm Ｈ2m−、−ＣＯ−Ｎ（Ｃm' Ｈ2m'+1）−Ｃm Ｈ2m
−を表わし、ｍ、ｍ′はそれぞれ同一もしくは異なる１
から２０までの整数を表わす。Ｖは、−（Ｃp Ｆ2pＯ）
q Ｃr Ｆ2r+1を表わす。ｐはｑが複数の場合それぞれの
（Ｃp Ｆ2pＯ）に対して独立に１から１０の整数であ
り、ｑが１の場合１から１０の整数である。ｑは１から
６の整数である。ｒは１から１０の整数である。） - 【請求項７】 前記液晶組成物において、コレステリッ
ク相を示さない単一成分または複数成分からなる液晶に
対し、相溶限界を有する化合物（ａ）を、該相溶限界の
２０％以上、該相溶限界未満添加することを特徴とする
請求項１または６記載の液晶素子。 - 【請求項８】 前記化合物（ａ）として、中心部に、置
換または無置換の、炭素以外の原子を含んでいてもよい
脂肪族環、芳香族環、またはそれらが縮合した環構造、
あるいはそれらの環構造が結合基を介して結合した、ま
たは直接結合した構造からなるコア部を有し、該コア部
の両端乃至一方の末端に、無置換あるいはパーフルオロ
アルキル基及びパーフルオロアルキレン基を含まない置
換されたアルキル基が、結合基を介して結合してなるま
たは直接結合してなる構造を有するアキラルな化合物一
種以上を用いることを特徴とする請求項７記載の液晶素
子。 - 【請求項９】 前記相溶限界を有する化合物（ａ）は、
融解エンタルピーΔＨが２５Ｊ／ｇ以上の化合物である
ことを特徴とする請求項７記載の液晶素子。 - 【請求項１０】 前記相溶限界を有する化合物（ａ）
は、コレステリック相を持たない単一成分または複数成
分からなる液晶のアイソトロピック−スメクチックＡ相
転移温度より高い、アイソトロピック−液晶相転移温度
またはアイソトロピック−結晶相転移温度を有すること
を特徴とする請求項７記載の液晶素子。 - 【請求項１１】 前記液晶組成物において、前記相溶限
界を有する化合物（ａ）を、該相溶限界の４０％以上、
該相溶限界未満添加することを特徴とする請求項７記載
の液晶素子。 - 【請求項１２】 前記液晶組成物は、カイラルスメクチ
ック液晶である請求項１記載の液晶素子。 - 【請求項１３】 前記液晶組成物は、強誘電性液晶であ
る請求項１記載の液晶素子。 - 【請求項１４】 前記第一の基板が、下記一般式ＩＩで
表わされる繰り返し単位を有するポリイミドを含む膜を
有することを特徴とする請求項１または１３記載の液晶
素子。 【外１】 （式中Ｋは 【外２】 を表し、Ｌ1、Ｌ2はそれぞれ独立に 【外３】 を表し、Ｍ1は単結合または−Ｏ−を表し、ａは０、
１、２を表す。） - 【請求項１５】 請求項１記載の液晶素子と、該液晶素
子を駆動する手段とを有してなる液晶装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11720895A JP3150268B2 (ja) | 1994-05-17 | 1995-05-16 | 液晶素子及びそれを用いた液晶装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-102720 | 1994-05-17 | ||
| JP10272094 | 1994-05-17 | ||
| JP11720895A JP3150268B2 (ja) | 1994-05-17 | 1995-05-16 | 液晶素子及びそれを用いた液晶装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0836182A JPH0836182A (ja) | 1996-02-06 |
| JP3150268B2 true JP3150268B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=26443393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11720895A Expired - Fee Related JP3150268B2 (ja) | 1994-05-17 | 1995-05-16 | 液晶素子及びそれを用いた液晶装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3150268B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2388201A (en) * | 2002-04-30 | 2003-11-05 | Hewlett Packard Co | Liquid crystal device |
| JP6540505B2 (ja) * | 2013-03-29 | 2019-07-10 | 国立大学法人 熊本大学 | ２型糖尿病治療剤 |
| KR102282113B1 (ko) * | 2017-01-24 | 2021-07-26 | 제이에스알 가부시끼가이샤 | 액정 소자 및 그의 제조 방법, 표시 장치, 그리고 액정 배향제 |
-
1995
- 1995-05-16 JP JP11720895A patent/JP3150268B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0836182A (ja) | 1996-02-06 |
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