JPH04212127A - 液晶素子および表示装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表示装置に搭載される
、または液晶−光シャッター等で用いる液晶素子に関し
、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）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４，３６７，
９２４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。

【０００３】この双安定性を有する液晶を用いた光学変
調素子が望ましい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。

【０００４】又、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数１で表わされる、前述
の非らせん構造におけるチルト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。

【０００５】

【外９】 上式によれば、かかるチルト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望
ましい。

【０００６】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
に配向させることができ、しかも製造プロセス工程の簡
便なラビング処理により実現できるものが望ましい。

【０００７】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号公報などが知られて
いる。

【０００８】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、下述の如き問題点を有していた。

【０００９】第１の問題点は、非らせん構造をとってい
る強誘電性液晶のチルト角に関する。

【００１０】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（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（後述の図２に示す三角錐の頂角の１／２
の角度（Ｈ））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。）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。 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近接する液晶分子の軸
から下基板に近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（Ｈ）
より小さくなる原因となっている。

【００１１】第２の問題点は、画像表示の際に生じる残
像に関する。

【００１２】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ひき起していた
。 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」Ｐ．１４２〜１４３の「
ＳＳＦＬＣのスイッチング特性」で明らかにされている
。

【００１３】 ［発明の目的］ 従って、本発明の目的は、前述の２つの問題点を同時に
解決した液晶素子及びこれを用いた表示装置を提供する
ことである。

【００１４】本発明の目的は、特にカイラルスメクチッ
ク液晶の非らせん構造におけるチルト角θを大きくして
、高コントラストの画像表示を行うことができ、同時に
、残像を生じない画像表示を行うことのできる強誘電性
液晶を用いた液晶素子およびこれを用いた表示装置を提
供することにある。

【００１５】 ［目的を達成するための手段及び作用］上記の目的を達
成するために本発明は、一対の基板間に配向制御膜と強
誘電性液晶とを有する液晶素子において、前記配向制御
膜に含フッ素脂肪族ポリイミド又は含フッ素脂環式ポリ
イミドを用いることを特徴とした液晶素子およびこれを
用いた表示装置を提供するものである。

【００１６】特に本発明は、上記の目的を達成するため
に、前記含フッ素脂肪族ポリイミド又は含フッ素脂環式
ポリイミドが、下記の一般式［Ｉ］で示される構造単位
を含有するポリイミド樹脂の皮膜を有していることを特
徴とする液晶素子およびこれを用いた表示装置を提供す
る。

【００１７】

【外１０】 （Ｒ１は４価の有機残基、Ｒ２は２価の有機残基である
。 ただしＲ１又はＲ２の少なくともいずれかは脂環式もし
くは脂肪族系有機残基からなる。またＲ１又はＲ２の少
なくともいずれかにフッ素を含有する。ｎは０又は１）

【００１８】図１は本発明の強誘電性液晶セルの一例を
模式的に描いたものである。

【００１９】１１ａと１１ｂはそれぞれＩｎ２Ｏ３やＩ
ＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　　Ｔｉｎ　　Ｏｘｉｄｅ）等の透
明電極１２ａと１２ｂで被覆された基板（ガラス板）で
あり、その上に２００Å〜１０００Å厚の絶縁膜１３ａ
と１３ｂ（ＳｉＯ２膜、ＴｉＯ２膜、Ｔａ２Ｏ５膜など
）と前記一般式に示すポリイミドで形成した５０Å〜１
０００Å厚の配向制御膜１４ａと１４ｂとがそれぞれ積
層されている。

【００２０】この際、平行かつ同一向き（図１でいえば
Ａ方向）になるラビング処理（矢印方向）した配向制御
膜１４ａと１４ｂが配置される。基板１１ａと１１ｂ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。上述の十分に小さい距離は、基板１１
ａと１１ｂとの間に配置したビーズスペーサ１６（シリ
カビーズ、アルミナビーズ）によって保持される。

【００２１】本発明者らの実験によれば、ラビング処理
した特定の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、明状態と暗状態での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号明
細書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）の光学応答おくれを生じない配向状態
が達成された。

【００２２】本発明で用いるポリイミド膜は、カルボン
酸無水物とジアミンとを縮合反応させることによって合
成されるポリイミド酸を加熱閉環することによって得ら
れる。

【００２３】本発明で用いることのできる前記カルボン
酸無水物として、例えば下記の（グループＡ，Ｂ）化合
物が挙げられる。

【００２４】 （グループＡ）

【００２５】

【外１１】

【００２６】 （グループＢ）

【００２７】

【外１２】 などの含フッ素カルボン酸無水物

【００２８】本発明で用いることのできる前記ジアミン
として、例えば下記のグループＣ、グループＤの化合物
が挙げられる。

【００２９】 （グループＣ）

【００３０】

【外１３】

【００３１】 （グループＤ） ２，２−ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル
］ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス［４−（２−
アミノフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパン
、２，２−ビス［４−（２−アミノフェノキシ−３，５
−ジメチルフェニル］ヘキサフルオロプロパン、ｐ−ビ
ス［４−アミノ−２−トリフルオロメチルフェノキシ）
ベンゼン、４，４′−ビス（４−アミノ−２−トリフル
オロメチルフェノキシ）ビフェニル、４，４′−ビス（
４−アミノ−３−トリフルオロメチルフェノキシ）ビフ
ェニル、４，４′−ビス（４−アミノ−２−トリフルオ
ロメチルフェノキシ）ジフェニルスルホン、４，４′−
ビス（３−アミノ−５−トリフルオロメチルフェノキシ
）ジフェニルスルホン、２，２′−ビス［４−（４−ア
ミノ−２−トリフルオロメチルフェノキシ）フェニル］
ヘキサフルオロプロパン、４，４′−ビス［（４−アミ
ノフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパンなど
のフッ素系ジアミン

【００３２】本発明は、前述のカルボン酸無水物を２種
以上、及び／又は前述のジアミンを２種以上用いてポリ
イミド膜を形成してもよい。

【００３３】又、本発明では、前述のカルボン酸無水物
と前述のジアミンに加えて、下記のカルボン酸無水物（
グループＥ）またはジアミン（グループＦ）を組合せて
これらの共縮重合体をポリイミド膜として用いることも
できる。

【００３４】 （グループＥ） チオフェン−２，３，４，５−テトラカルボン酸無水物
、２，２−ビス（３，４−ビスカルボキシフェニル）プ
ロパン無水物、３，４−ジカルボキシフェニルスルホン
無水物、ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン
酸無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エー
テル無水物、３，３′，４，４′−ベンゾフェノンテト
ラカルボン酸無水物など

【００３５】 （グループＦ） ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ
−キシレンジアミン、ｐ−キシレンジアミン、４，４′
−ジアミノジフェニルエーテル、４，４′−ジアミノジ
フェニルメタン、３，３′−ジメチル−４，４′−ジア
ミノジフェニルメタン、３，３′，５，５′−テトラメ
チル−４，４′−ジアミノジフェニルメタン、２，２′
−ビス（４−アミノフェニル）プロパン、４，４′−メ
チレンジアニリン、ベンジジン、４，４′−ジアミノジ
フェニルスルフィド、４，４′−ジアミノジフェニルス
ルホン、１，５−ジアミノナフタレン、３，３′−ジメ
チルベンジジン、３，３′−ジメトキシベンジジンなど

【００３６】ただし本発明に用いるポリイミドはフッ素
を含有していることを特徴としているので、含フッ素カ
ルボン酸無水物又は含フッ素ジアミンのうち少なくとも
一方を用いてポリイミドを形成するのが望ましい。また
、本発明に用いるポリイミドは、脂環式もしくは脂肪族
系有機残基を有することを条件とする。

【００３７】以下に本発明で用いることのできるポリイ
ミドの具体的な態様を「Ｉａ］〜「Ｉｇ］として示す。

【００３８】

【外１４】 （Ｒ３：脂肪族基、Ｒ４：芳香族基、Ｒ３又はＲ４の少
なくともいずれかにフッ素を含有する。ｎは０又は１）

【００３９】

【外１５】 （Ｒ５：芳香族基、Ｒ６：脂肪族基、Ｒ５又はＲ６の少
なくともいずれかにフッ素を含有する。ｎは０又は１）

【００４０】

【外１６】 （Ｒ７：芳香族基、Ｒ８：脂環式、Ｒ７又はＲ８の少な
くともいずれかにフッ素を含有する。ｎは０又は１）

【
００４１】

【外１７】 （Ｒ９：脂環式、Ｒ１０：芳香族基、Ｒ９又はＲ１０の
少なくともいずれかにフッ素を含有する。ｎは０又は１
）

【００４２】

【外１８】 （Ｒ１１、Ｒ１２は脂肪族基、Ｒ１１又はＲ１２の少な
くともいずれかにフッ素を含有する。ｎは０又は１）

【
００４３】

【外１９】 （Ｒ１３：脂肪族基、Ｒ１４：脂環式、Ｒ１３又はＲ１
４の少なくともいずれかにフッ素を含有する。ｎは０又
は１）

【００４４】

【外２０】 （Ｒ１５：脂環式、Ｒ１６：脂肪族基、Ｒ１５又はＲ１
６の少なくともいずれかにフッ素を含有する。ｎは０又
は１）

【００４５】本発明で用いるポリアミド酸を作成
する際のジアミンは、テトラカルボン酸無水物の１重量
部に対して０．１〜１０重量部、好ましくは１重量部の
割合で用いられる。

【００４６】なお、本発明のポリイミドは平均分子量１
〜１０万のものが使用出来、好ましくは３〜７万、さら
に好ましくは５万のものが使用できる。

【００４７】本発明で用いるポリイミド膜を基板上に設
ける際には、ポリイミドの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）％溶液として、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。 又、本発明で用いるポリイミド膜は、３０Å〜１μ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１３ａと１３ｂの使用
を省略することができる。又、本発明では、絶縁膜１３
ａ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以下に設定されることがで
きる。

【００４８】本発明で用い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（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）。具体的には、以下に示すものを用いることがで
きる。

【００４９】 液晶 （１）（ＬＣ−１）９０／（８０Ｂ）１０（２）（ＬＣ
−１）８０／（８０Ｂ）２０（３）（ＬＣ−１）７０／
（８０Ｂ）３０（４）（ＬＣ−１）６０／（８０Ｂ）４
０（５）８０ＳＩ＊ （６）「ＣＳ１０１４−１」（商品名）チッソ社製（た
だし、「ＬＣ−１」、「８０Ｂ」、「８０ＳＩ＊」は、
それぞれ光学活性なエステル系強誘電性液晶であり、添
字は、それぞれ重量比を表す。）

【００５０】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２１ｂは、Ｉｎ２Ｏ３、Ｓ
ｎＯ２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２
２がガラス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的特性が変わる液
晶光学変調素子となる。

【００５１】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０．１μｍ〜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、第３図に示す
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ＰまたはＰ′は上向き（３４ａ）、又は下向き（３
４ｂ）のどちらかの状態をとる。このようなセルに、第
３図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３３
ａあるいは第２の安定状態３３ｂの何れか一方に配向す
る。

【００５２】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、例えば第３図によって更に説明すると、電
界Ｅａ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。

【００５３】図４（Ａ）は、本発明の配向方向に生じた
液晶分子の配向状態を模式的に明らかにした断面図で、
図４はそのＣ−ダイレクタを示す図である。

【００５４】図４（Ａ）に示す６１ａ及び６１ｂは、そ
れぞれ上基板および下基板を表わしている。６０は液晶
分子６２で組織された分子層で、液晶分子６２が円錐６
３の底面６４（円形）に沿った位置を変化させて配列し
ている。

【００５５】図４（Ｂ）は、Ｃ−ダイレクタを示す図で
ある。図４（Ｂ）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（
Ａ）に示す分子層６０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。

【００５６】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４（Ｃ）のＣ−ダイレ
クタ図によって示される。図４（Ｃ）に示す配向状態は
、上基板６１ａから下基板６１ｂ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。

【００５７】図５（Ａ）は、Ｃ−ダイレクタ８１が図４
（Ｂ）の状態（ユニフォーム配向状態という）でのチル
ト角θを示すための平面図で、図５（Ｂ）はＣ−ダイレ
クタ８１が図４（Ｃ）の状態（スプレイ配向状態という
）でのチルト角θを示すための平面図である。図中、５
０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、５１ａは配向状態Ｕ１での平均分子軸
、５１ｂは配向状態Ｕ２での平均分子軸、５２ａは配向
状態Ｓ１での平均分子軸、５２ｂは配向状態Ｓ２での平
均分子軸を示す。平均分子軸５１ａと５１ｂ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５２ａと５２ｂ
との間でも生じる。

【００５８】次に、逆電界Ｖｒｅｖによる光学応答のお
くれ（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。

【００５９】液晶セルの絶縁層（配向制御膜）の容量Ｃ
ｉ、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、数　　で表わさ
れる。

【００６０】

【外２１】

【００６１】図６は、液晶セル内の電荷の分布、ＰＳの
方向及び逆電界の方向を模式的に示した断面図である。 図６（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。図６（Ｂ）は、パルス電界解除直後の自発分極
ＰＳの向きが図６（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６（Ａ）の時と同様であるため
、液晶内に逆電界Ｖｒｅｖ、が矢標方向に生じている。 この逆電界Ｖｒｅｖは、しばらくした後、図６（Ｃ）に
示す様に消滅し、（＋）及び（−）電荷の分布状態が変
化する。

【００６２】図７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ものである。図７によれば、パルス
電界印加時、印標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６（Ｂ
）に示す逆電界Ｖｒｅｖの作用が働いて、矢標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６（Ｃ）に示す逆電界
Ｖｒｅｖの減衰の作用により、矢標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。この時の光
学応答は図８で明らかにされている。

【００６３】本発明によれば、前述したフッ素原子含有
のポリイミド膜を用いた配向方法によって得た配向状態
では、図７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）を生じることがなく、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。この時の本発明の光学応
答を図９に示す。図９図によれば、残像に原因する光学
応答のおくれを生じないことと、メモリー状態下での高
いコントラストを惹き起していることが判る。

【００６４】以下、本発明の実施例に従って説明する。

【００６５】

【実施例】

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式
で示すポリアミド酸のＮ−メチルピロリドン／ｎ−ブチ
ルセロソルブ＝５／１の３．０重量％溶液を回転数３０
００ｒｐｍ、３０秒間の条件でスピナー塗布した。

【００６６】

【外２２】

【００６７】成膜後約１時間、２５０℃で加熱焼成処理
を施した（分子量５万）。この時の膜厚は４５０Åであ
った。この塗布膜にナイロン触毛布による一方向のラビ
ング処理を行った。

【００６８】その後、平均粒径約１．５μｍのアルミナ
ビーズを一方のガラス板上に散布した後、それぞれのラ
ビング処理軸が互いに平行で、同一処理方向となるよう
に２枚のガラス板を重ね合わせてセルを作製した。

【００６９】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「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。

【００７０】

【外２３】

【００７１】上述の液晶セルを一対の９０°クロスニコ
ル偏光子の間に挟み込んでから、５０μｓｅｃの３０Ｖ
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）にセットし、この時の透過率をホトマルチプレ
ターにより測定し、続いて５０μｓｅｃの−３０Ｖ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１５°であり、最暗状態
時の透過率は０．９％で、明状態時の透過率は４５％で
あり、従ってコントラスト比は５０：１であった。

【００７２】残像の原因となる光学応答のおくれは０．
２秒以下であった。

【００７３】この液晶セルを図１０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、又所定の文字
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１０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Ｓ
Ｎ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＝５Ｖ〜８Ｖ、ΔＴ＝２０μｓｅｃ〜７０
μｓｅｃで行った。

【００７４】 実施例２〜６ 表１に示した配向制御膜（各実施例ともポリイミド膜の
分子量５万）及び液晶材料を用いた以外は実施例１と同
様にしてセルを作製した。

【００７５】作製したセルそれぞれに対して、実施例と
同様の試験を行い、コントラスト比及び光学応答のおく
れ時間を測定した。これらの試験の結果を表２に示す。

【００７６】又、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ったところ、コントラスト及び残像
については、実施例と同様良好な結果を得た。

【００７７】

【表１】

【００７８】

【外２４】

【００７９】 比較例１〜４ 表３に示した配向制御膜及び液晶材料を用いた他は実施
例１と全く同様にしてセルを作成した。

【００８０】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表４に示した。

【００８１】又、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。

【００８２】

【表２】

【００８３】

【表３】

【００８４】次に本発明による液晶素子を、表示装置に
搭載して用いた例を説明する。

【００８５】図１１は表示装置に搭載して液晶素子を駆
動する場合の電気系統の一例を簡略化して示した図であ
る。走査電極群に与える信号は、クロック発生器により
発生したクロック信号（ＣＳ）を、走査電極を選択する
走査電極セレクタに送り、これを走査電極ドライバに送
ることによって形成される。

【００８６】一方、信号電極群に与える信号（ＤＭ）は
、データ発生器の出力信号（ＤＳ）と、クロック信号（
ＣＳ）とから、情報信号と、補助信号を形成しうるデー
タ変調器に送られ、さらに信号電極ドライバを通して供
給される。

【００８７】図１２（ａ）は、上記データ変調器によっ
て出力される信号の例である。

【００８８】又、図１２（ｂ）は、上記図１２（ａ）に
示した信号を出力するためのデータ変調器の例を模式的
に示したものであって、２つのインバータ１２および１
２２と２つのＡＮＤ回路１２３と１２４、さらに１つの
ＯＲ回路１２５によって構成されている。

【００８９】本発明の液晶素子を表示装置に搭載して用
いる場合の駆動法、構成は上記の例に限られるものでは
ない。

【００９０】以上の説明で明らかにした様に、上述のよ
うにして得た本発明のフッ素を含む脂環式及び脂肪族系
ポリイミドは強誘電性液晶がユニフォーム配向状態を採
る上で、交流印加前処理を必要とせず、ユニフォーム配
向を達成することができる好ましい配向膜となる。

【００９１】また、本発明によれば、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、しかも残像現像が生じない液晶素子を得ることが
できる。

【００９２】本発明の液晶素子は上述のように多くの利
点を持つので、表示装置に搭載して用いる場合には、高
品位の表示装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶素子の断面図である。

【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。

【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した斜視図である。

【図４】本発明の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図である。（Ａ）は本発明の
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、（Ｂ）はそのユニフォーム配向状態
におけるＣ−ダイレクタ図で、図４（Ｃ）はスプレイ配
向状態におけるＣ−ダイレクタ図である。

【図５】２つの配向状態に対応したカイラルスメクチツ
ク液晶のチルト角を示す図である。（Ａ）はユニフォー
ム配向状態におけるチルト角θを示す平面図で、（Ｂ）
スプレイ配向状態におけるチルト角θを示す平面図であ
る。

【図６】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。

【図７】電界印加時及び後のチルト角θの変化を示す平
面図である。

【図８】従来例における光学応答特性を示す。

【図９】本発明例における光学応答特性を示す。

【図１０】本実施例で用いた駆動電圧の波形図である。

【図１１】本発明の液晶素子を表示装置に搭載した場合
の電気系統の一例を示す図である。

【図１２】本発明液晶素子を表示装置に搭載して駆動す
る場合の、データ変調器によって出力される信号の例を
示す図及び、前記データ変調器の例を模式的に示した図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】　　一対の基板間に配向制御膜と強誘電性
   液晶とを有する液晶素子において、前記配向制御膜に含
   フッ素脂肪族ポリイミド又は含フッ素脂環式ポリイミド
   を用いることを特徴とした液晶素子。 【請求項２】　　前記含フッ素脂肪族ポリイミド又は含
   フッ素脂環式ポリイミドが下記の一般式［Ｉ］で示され
   る構造単位を含有するポリイミド樹脂の皮膜を有してい
   ることを特徴とする請求項１記載の液晶素子。 【外１】 （Ｒ１は４価の有機残基、Ｒ２は２価の有機残基である
   。 ただしＲ１又はＲ２の少なくともいずれかは脂環式もし
   くは脂肪族系有機残基からなる。またＲ１又はＲ２の少
   なくともいずれかにフッ素を含有する。ｎは０又は１）
   【請求項３】　　前記含フッ素脂肪族ポリイミドが下記
   一般式［Ｉａ］で表わされるポリイミドである請求項２
   記載の液晶素子。 【外２】 （Ｒ３：脂肪族基、Ｒ４：芳香族基、Ｒ３又はＲ４の少
   なくともいずれかにフッ素を含有する。ｎは０又は１）
   【請求項４】　　前記Ｒ３がフッ素含有脂肪族基である
   請求項３記載の液晶素子。 【請求項５】　　前記Ｒ４がフッ素含有芳香族基である
   請求項３記載の液晶素子。 【請求項６】　　前記含フッ素脂肪族ポリイミドが下記
   一般式［Ｉｂ］で表わされるポリイミドである請求項２
   記載の液晶素子。 【外３】 （Ｒ５：芳香族基、Ｒ６：脂肪族基、Ｒ５又はＲ６の少
   なくともいずれかにフッ素を含有する。ｎは０又は１）
   【請求項７】　　前記Ｒ５がフッ素含有芳香族基である
   請求項５記載の液晶素子。 【請求項８】　　前記Ｒ６がフッ素含有脂肪属基である
   請求項５記載の液晶素子。 【請求項９】　　前記含フッ素脂環式ポリイミドが下記
   一般式［Ｉｃ］で表わされるポリイミドである請求項２
   記載の液晶素子。 【外４】 （Ｒ７：芳香族基、Ｒ８：脂環式、Ｒ７又はＲ８の少な
   くともいずれかにフッ素を含有する。ｎは０又は１）【
   請求項１０】　　前記Ｒ７がフッ素含有芳香族基である
   請求項９記載の液晶素子。 【請求項１１】　　前記Ｒ８がフッ素含有脂環式である
   請求項９記載の液晶素子。 【請求項１２】　　前記含フッ素脂環式ポリイミドが下
   記一般式［Ｉｄ］で表わされるポリイミドである請求項
   ２記載の液晶素子。 【外５】 （Ｒ９：脂環式、Ｒ１０：芳香族基、Ｒ９又はＲ１０の
   少なくともいずれかにフッ素を含有する。ｎは０又は１
   ）【請求項１３】　　前記Ｒ９がフッ素含有脂環式であ
   る請求項１２記載の液晶素子。 【請求項１４】　　前記Ｒ１０がフッ素含有芳香族基で
   ある請求項１２記載の液晶素子。 【請求項１５】　　前記含フッ素脂肪族ポリイミドが下
   記一般式［Ｉｅ］で表わされるポリイミドである請求項
   ２記載の液晶素子。 【外６】 （Ｒ１１、Ｒ１２は脂肪族基、Ｒ１１又はＲ１２の少な
   くともいずれかにフッ素を含有する。ｎは０又は１）【
   請求項１６】　　前記Ｒ１１がフッ素含有脂肪族基であ
   る請求項１５記載の液晶素子。 【請求項１７】　　前記Ｒ１２がフッ素含有脂肪族基で
   ある請求項１６記載の液晶素子。 【請求項１８】　　前記含フッ素脂肪族ポリイミドが下
   記一般式［Ｉｆ］で表わされるポリイミドである請求項
   ２記載の液晶素子。 【外７】 （Ｒ１３：は脂肪族基、Ｒ１４：脂環式、Ｒ１３又はＲ
   １４の少なくともいずれかにフッ素を含有する。ｎは０
   又は１）【請求項１９】　　前記Ｒ１３がフッ素含有脂
   肪族基である請求項１８記載の液晶素子。 【請求項２０】　　前記Ｒ１４がフッ素含有脂環式であ
   る請求項１８記載の液晶素子。 【請求項２１】　　前記含フッ素脂肪族ポリイミドが下
   記一般式［Ｉｇ］で表わされるポリイミドである請求項
   ２記載の液晶素子。 【外８】 （Ｒ１５、脂環式、Ｒ１６：脂肪族基、Ｒ１５又はＲ１
   ６の少なくともいずれかにフッ素を含有する。ｎは０又
   は１）【請求項２２】　　前記Ｒ１６がフッ素含有脂環
   式である請求項２１記載の液晶素子。 【請求項２３】　　前記Ｒ１６がフッ素含有脂肪族基で
   ある請求項２１記載の液晶素子。 【請求項２４】　　前記配向制御膜が一軸性配向軸を有
   している請求項１記載の液晶素子。 【請求項２５】　　前記一軸配向軸がラビング処理によ
   って付与された配向軸である請求項２４記載の液晶素子
   。 【請求項２６】　　前記配向制御膜の膜厚が３０Å〜１
   μである請求項１記載の液晶素子。 【請求項２７】　　前記配向制御膜の膜厚が２００Å〜
   ２０００Åである請求項１記載の液晶素子。 【請求項２８】　　一対の基板間に配向制御膜と強誘電
   性液晶とを有する液晶素子において、前記配向膜に含フ
   ッ素脂肪族ポリイミド又は含フッ素脂環式ポリイミドを
   用いることを特徴とした液晶素子と、クロック発生器と
   、走査電極セレクタと、走査電極ドライバと、データ発
   生器と、データ変調器と、信号電極ドライバを有する表
   示装置。