JPH01186915A - 強誘電性液晶素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、強誘電性液晶を用いた液晶素子、特に強誘電
性液晶の配向処理方法に関する。

（従来の技術） 液晶素子は直視型の表示素子として精力的に研究開発が
行われ、現在では広く用いられている。

従来の液晶素子に用いられている液晶材料はネマティッ
ク液晶であるＴＮ液晶、ＳＴＮ液晶である。しかしＴＮ
液晶等は、応答時間が長く、応用範囲に限界があった。

近年、応答時間の短い液晶として強誘電性液晶が開発さ
れ、高速化が図られている。ここで強誘電性液晶の動作
について説明する。強誘電性液晶の高速応答動作は、ノ
ーエル・ニー・クラーク（ＮｏｅｌＡ、　Ｃ１ａｒｋ）
とスベン・チー・ラガバル（３ｖｅｎ　Ｔ。

Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）によって確認された（アプライド
・フィジクスルターズ（Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅ
ｔｔ、　３６　（１９８０）　８９９）。すなわち、強
誘電性を示すカイラルスメクティック液晶は第２図に示
すように自発分極２１を持った液晶分子２２が層構造を
とると共に螺旋構造を形成している。このままでは自発
分極２１は螺旋軸２３の回りに均一に分布して打ち消し
あっているが、このような液晶を、その螺旋軸２３と平
行な２枚の配向処理を行った基板３１．３２ではさみ、
かつその間隔、すなわち液晶の厚さを少なくとも螺旋構
造のピッチ長以下に薄くすると、液晶分子２２は自発分
極２３が基板に対して垂直となるような二つの配向状態
のいずれかに強制的に配向させられる。第３図はその様
子を示す図であり領域Ａは自発分極２１が下側の基板に
向いた状態、領域Ｂは自発分極２１が上側の基板に向い
た状態である。第４図は、基板の上面からみた図であり
、領域Ａと領域Ｂでは４１．４２で示すように液晶分子
が異なる配向状態をとっている。例えば、このような状
態を２枚の互いに偏光方向が直行する偏光板ではさみ、
かつ１枚の偏光板の偏光方向４３を液晶分子の方向に一
致させて観測すると、領域Ａは暗く見え、領域Ｂは明る
く見える。このように、強誘電性を示すカイラルスメク
ティック液晶を間隔の狭い２枚の基板で挾むと、液晶分
子は光学的に識別される二つの配向状態のいずれかをと
るようになる。しかも、強誘電性液晶はその自発分極が
外部電界に直接的に応答して配向する。従って外部から
基板と直行する方向の直流電界を印加して、その向きを
反転すると、それに応じて自発分極の向きが反転する。

すなわち、第４図の領域Ａと領域Ｂとが電気的にスイッ
チングされるわけで、これは２枚の基板の内側に透明電
極の類を形成しておくことによって容易に実現できる。

さらに、この電気的スイッチング現象が自発分極と外部
電界との直接的な応答によるものであるために、きわめ
て高速であり、前述の論文によるとマイクロ秒台の応答
時間が確認されている。

また、電圧を除去した後も、電圧印加時の配向状態が、
保持されるという特性が、強誘電性液晶にはある。これ
は通常双安定性と呼ばれる。

強誘電性液晶の配向処理方法としては、ＴＮ液晶で用い
られているラビング法、耕法蒸着法等が提案されている
。

（発明が解決しようとする問題点） 強誘電性液晶の配向機構に関しては、まだ明確にはなっ
ていない。しかし、いままである程度の効果が得られて
いるラビング法、斜方蒸着法について考察してみると、
強誘電性液晶が配向する理由について、多少は推定する
ことができる。ラビング法は基板上にポリイミドなどの
高分子膜を塗布した後に綿布等で表面を一方向に擦る方
法である。また、斜方蒸着法はＳｉＯなとの蒸着源に対
して基板を傾けて蒸着を行う方法である。どちらの場合
も基板表面に何等かの物理形状を一軸性を持たせて形成
することによって強誘電性液晶を配向させているという
ように推察することができる。

しかし、ラビング法を用いた液晶素子では、配向膜表面
に−様な溝を形成するのが困難で、さらに膜のはがれや
、膜厚の不均一により、液晶素子全体にわたって十分な
光学応答特性、特に双安定性動作が得られていない。ま
た、斜方蒸着では大面積で均一な液晶素子を作成するの
は大規模な装置を用いなければならず、さらには量産性
にも問題がある。

本発明の目的は、上記の欠点を除去して、大面積にわた
って均一性のよい配向処理の膜を基板上ば積層し、−様
な凹凸を形成することにより、強誘電性液晶の配向性を
改善し、強誘電性液晶の特徴である高速応答、双安定動
作を大面積の素子で実現できる強誘電液晶素子を提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、電極が形成されている二枚の電極付き基板で
強誘電性液晶を挟持する構造の強誘電性液晶素子であっ
て、少なくとも前記一方の基板上に表面にストライプ状
の凹凸を形成したＬＢ膜を少なくとも一層積層したこと
を特徴とする強誘電性液晶素子である。

（作用） 水面上に有機物質を展開しその有機膜を基板上に付着さ
せることにより、均質の有機薄膜を基板上に形成させる
ことができる。この方法で形成した膜は、通常ＬＢ　（
Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｒｏｄｇｅｔ）膜と呼ばれている
。このＬＢ膜は何層も積層することができ、大面積の基
板上にも厚さの均一な膜を形成でき、膜の厚みは自由に
変えることができる。さらに、表面均一性も良い。

上述の基板上のＬＢ膜を例えばストライプ状にエツチン
グで除去することにより基板表面上に均一性のよい一軸
性を持った凹凸が形成できる。この基板を用いて液晶素
子を作成し、強誘電性液晶を注入することにより強誘電
性液晶素子がえられる。この素子は基板表面上に均一な
凹凸が形成されているので、強誘電性液晶分子の配向性
が良い。したがって、高速応答、双安定動作を大面積の
素子で実現できる。さらに、素子を偏光板で挾むことに
より強誘電性液晶をスイ）チングさせ光変調液晶素子と
して用いることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を挙げて詳細に説明する。

第１図に示すような強誘電性液晶素子を以下に示すよう
な方法で作成した。次の構造式で示されるポリイミドの
前駆体であるポリアミド酸とＮ、　Ｎジメチルヘキサデ
シルアミン混合物（１：２）をベンゼン、ジメチルアセ
トアミド混合溶媒 （１：１）に溶解し、それぞれ１．７ｍＭ、３．３ｍＭ
の濃度の試料溶液を作った。この溶液を水面状に展開し
て表面に透明電極１としてＩＴＯ（酸化インジウム、ス
ズ）がパターニングされているガラス基板２上に１０層
積層させた。その後、無水酢酸、ピリジン、ベンゼン（
１：１：３）混合溶媒に１２時間放置しイミド化してポ
リイミド膜３を得た。次に、レジスト（商品名０ＤＵＲ
１０１３）を０．３ｐｍ塗布し、ラインアンドスペース
０．５ｐｍのストライブ状のマスクを用いてＤｅｅｐＵ
Ｖ露光を行い、現像をしてレジストのパターニングを行
った。この基板を酸素プラズマを用いて、レジストが残
っていない部分のポリイミド膜３をドライエツチングし
た。最後にレジストをアセトンで溶解させ液晶素子用の
基板とした。この基板を用いて、ギャップが２１１ｍと
なるように液晶素子を作成し、強誘電性液晶４であるＯ
８−１０１５（チッソ製）を注入して配向状態を偏光顕
微鏡を用いて観測　。

したところ均一配向していることが確認された。

さらに液晶素子の光学応答特性としてコントラスト比を
測定したところ３０が得られた。また良好な双安定性動
作も確認できた。

さらに、次の構造式で表せる。ポリベンズイミダゾール
、ＬＢ膜、また、ポリシッフ塩基ＬＢ膜でも同様に電極
基板上に積層させ、パターニングし、液晶素子を作製し
て、光学応答特性を測定したところ同様の効果が得られ
た。

本方式ではラビング法に比較して使用する液晶材料が違
い、分子構造や液晶の自発分極等の物性定数が異なり、
配向条件が違う場合にも、積層する膜の種類や積層数を
変えたり、凹凸のピッチを変えることが容易にできるの
で使用液晶材料の配向条件にあった表面状態を容易に実
現することができる。さらに均一な膜が形成されるので
、液晶素子内での配向不良が生じない。また斜方蒸着に
比較すると大面積対応も容易である。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば、光学応答特性に優れ
、大面積対応も容易な液晶素子が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す強誘電性液晶素子の断
面図である。第２図は強誘電性液晶分子の螺旋配列状態
を示す模式図、第３図及び第４図は基板間の強誘電性液
晶分子の配向状態を示す側面図及び平面図である。 １・・・透明電極　　　　２・・・ガラス基板３・・・
ポリイミド膜　　４・・・強誘電性液晶２１・・・自発
分極　　　　２２．４１．４２・・・液晶分子２３・・
・螺旋軸　　　　　３１．３２・・・基板４３・・・偏
光軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電極が形成されている二枚の電極付き基板で強誘電性液
   晶を挟持する構造の強誘電性液晶素子において、少なく
   とも前記一方の基板上に表面にストライプ状の凹凸を形
   成したＬＢ膜を少なくとも一層積層したことを特徴とす
   る強誘電性液晶素子。