JPH04230736A - 液晶組成物の製法 - 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、液晶表示素子や液晶−
光シャッタ等で用いる液晶組成物の製法に関し、更に詳
しくは液晶分子の初期配向状態を改善することにより、
表示ならびに駆動特性を改善した液晶組成物の製法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、走査電極群と信号電極群をマ
トリクス状に構成し、その電極間に液晶化合物を充填し
多数の画素を形成して、画像或いは情報の表示を行なう
液晶表示素子は、よく知られている。この表示素子の駆
動法としては、走査電極群に順次周期的にアドレス信号
を選択印加し、信号電極群には所定の情報信号をアドレ
ス信号と同期させて並列的に選択印加する時分割駆動が
採用されているが、この表示素子及びその駆動法には以
下に述べる如き致命的とも言える大きな欠点がある。

【０００３】即ち、画素密度を高く、或いは画面を大き
くするのが難しいことである。従来の液晶の中で応答速
度が比較的高く、しかも消費電力が小さいことから、表
示素子として実用に供されているのは殆どが、例えばＭ
．ＳｃｈａｄｔとＷ．Ｈｅｌｆｒｉｃｈ著“Ａｐｐｌｉ
ｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　Ｌｅｔｔｅｒｓ”Ｖｏ．１
８、Ｎｏ．４（１９７１．２．１５）、Ｐ．１２７〜１
２８の“Ｖｏｌｔａｇｅ−Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　　Ｏｐ
ｔｉｃａｌ　　Ａｃｔｉｖｉｔｙ　　ｏｆ　　ａＴｗｉ
ｓｔｅｄ　　Ｎｅｍａｔｉｃ　　Ｌｉｑｕｉｄ　　Ｃｒ
ｙｓｔａｌ”に示されたＴＮ（ｔｗｉｓｔｅｄ　　ｎｅ
ｍａｔｉｃ）型の液晶を用いたものであり、この型の液
晶は、無電解状態で正の誘電異方性をもつネマティック
液晶の分子が液晶層厚方向で捩れた構造（ヘリカル構造
）を形成し、両電極間でこの液晶の分子が平行に配列し
た構造を形成している。一方、電界印加状態では、正の
誘電異方性をもつネマティック液晶が電界方向に配列し
、この結果光学変調を起こすことができる。この型の液
晶を用いてマトリクス電極構造によって表示素子を構成
した場合、走査電極と信号電極が共に選択される領域（
選択点）には、液晶分子を電極面に垂直に配列させるに
要する閾値以上の電圧が印加され、走査電極と信号電極
が共に選択されない領域（非選択点）には電圧は印加さ
れず、したがって液晶分子は電極面に対して並行な安定
配列を保っている。このような液晶セルの上下に互いに
クロスニコル関係にある直線偏光子を配置することによ
り、選択点では光が透過せず、非選択点では光が透過す
るため、画像素子とすることが可能となる。然し乍ら、
マトリクス電極構造を構成した場合には、走査電極が選
択され、信号電極が選択されない領域、或いは走査電極
が選択されず、信号電極が選択される領域（所謂“半選
択点”）にも有限に電界がかかってしまう。選択点にか
かる電圧と、半選択点にかかる電圧の差が充分に大きく
、液晶分子を電界に垂直に配列させるのに要する電圧閾
値がこの中間の電圧値に設定されるならば、表示素子は
正常に動作するわけであるが、走査線数（Ｎ）を増やし
て行った場合、画面全体（１フレーム）を走査する間に
一つの選択点に有効な電界がかかっている時間（ｄｕｔ
ｙ比）が１／Ｎの割合で減少してしまう。このために、
くり返し走査を行った場合の選択点と非選択点にかかる
実効値としての電圧差は、走査線数が増えれば増える程
小さくなり、結果的には画像コントラストの低下やクロ
ストークが避け難い欠点となっている。このような現象
は、双安定性を有さない液晶（電極面に対し、液晶分子
が水平に配向しているのが安定状態であり、電界が有効
に印加されている間のみ垂直に配向する）を時間的蓄積
効果を利用して駆動する（即ち、繰り返し走査する）と
きに生ずる本質的には避け難い問題点である。この点を
改良するために、電圧平均化法、２周波駆動法や、多重
マトリクス法等が既に提案されているが、いずれの方法
でも不充分であり、表示素子の大画面化や高密度化は、
走査線数が充分に増やせないことによって頭打ちになっ
ているのが現状である。

【０００４】一方、プリンタ分野を眺めて見るに、電気
信号を入力としてハードコピーを得る手段として、画素
密度の点からもスピードの点からも電気画像信号を光の
形で電子写真感光体に与えるレーザービームプリンタ（
ＬＢＰ）が現在最も優れている。ところがＬＢＰには、 １．プリンタとしての装置が大型になる；２．ポリゴン
スキャナの様な高速の駆動部分があり騒音が発生し、ま
た厳しい機械的精度が要求される；などの欠点がある。 この様な欠点を解消すべく電気信号を光信号に変換する
素子として、液晶シャッターアレイが提案されている。 ところが、液晶シャッタアレイを用いて画素信号を与え
るの場合、たとえば２１０ｍｍの長さの中に画素信号を
１６ｄｏｔ／ｍｍの割合で書き込むためには、３０００
個以上の信号発生部を有していなければならず、それぞ
れに独立した信号を与えるためには、元来それぞれの信
号発生部全てに信号を送るリード線を配線しなければな
らず、製作上困難であった。

【０００５】そのため、１ＬＩＮＥ（ライン）分の画素
信号を数行に分割された信号発生部により、時分割して
与える試みがなされている。この様にすれば、信号を与
える電極を、複数の信号発生部に対して共通にすること
ができ、実質配線を大幅に軽減することができるからで
ある。ところが、この場合通常行われているように双安
定性を有さない液晶を用いて行数（Ｎ）を増やして行く
と、信号ＯＮの時間が実質的に１／Ｎとなり感光体上で
得られる光量が減少してしまったり、クロストークの問
題が生ずるという難点がある。

【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、双安定性を有する液晶素子の使用が、
Ｃｌａｒｋおよび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
３６７９２４号明細書等）。双安定性液晶としては、一
般に、カイラルスメクティックＣ相（ＳｍＣ＊）又は他
のカイラルスメクティック相、具体的にはカイラルスメ
クティックＨ相（ＳｍＨ＊）、カイラルスメクティック
Ｆ相（ＳｍＦ＊）、カイラルスメクティックＩ相（Ｓｍ
Ｉ＊）、およびカイラルスメクティックＧ相（ＳｍＧ＊
）カイラルスメクティックＪ相（ＳｍＪ＊）、カイラル
スメクティックＫ相（ＳｍＫ＊）を有する強誘電性液晶
が用いられる。

【０００７】この液晶は電界に対して第１の光学的安定
状態と第２の光学安定状態からなる双安定状態を有し、
従って前述のＴＮ型の液晶で用いられた光学変調素子と
は異なり、例えば一方の電界ベルトに対して第１の光学
的安定状態に液晶が配向し、他方の電界ベクトルに対し
て第２の光学的安定状態に液晶が配向される。またこの
型の液晶は、加えられる電界に応答して、極めて速やか
に上記を２つの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を有する。こ
のような性質を利用することにより、上述した従来のＴ
Ｎ型素子の問題点の多くに対して、かなり本質的な改善
が得られる。この点は、本発明と関連して、以下に、更
に詳細に説明する。しかしながら、この双安定性を有す
る液晶を用いる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。たとえばＳｍＣ＊又は他のカイラルスメ
クティック相を有する強誘電性液晶については、ＳｍＣ
＊又は他のカイラルスメクティック相を有する液晶分子
層が基板面に対して垂直で、したがって液晶分子軸が基
板面にほぼ平行に配列した領域（モノドメイン）が形成
される必要がある。しかしながら、従来の双安定性を有
する液晶を用いる光学変調素子においては、このような
モノドメイン構造を有する液晶の配向状態が、必ずしも
満足に形成されなかったために、充分な特性が得られな
かったのが実情である。

【０００８】たとえば、このような配向状態を与えるた
めに、磁界を印加する方法、せん断力を印加する方法、
などが提案されている。しかしながら、これらは、いず
れも必ずしも満足すべき結果を与えるものではなかった
。たとえば、磁界を印加する方法は、大規模な装置を要
求するとともに作動特性の良好な薄層セルとは両立しが
たいという難点があり、また、せん断力を印加する方法
は、セルを作成後に液晶を注入する方法と両立しないと
いう難点がある。

【０００９】本発明の主要な目的は、上述した事情に鑑
み高速応答性、高密度画素と大面積を有する表示素子、
あるいは高速度のシャッタスピードを有する光学シャッ
タ等として潜在的な適性を有する双安定性を有する液晶
を使用する光学変調素子において、従来問題であったモ
ノドメイン形成性ないしは初期配向性を改善することに
より、その特性を充分に発揮させ得る液晶の配向制御法
を提供することにある。

【００１０】本発明者らは、上述の目的で更に研究した
結果、特に液晶材料が別の相（例えば等方相等の高温状
態）より、スメクティック相の低温状態へ移行する降温
過程に於ける配向性に着目したところ、少なくともカイ
ラルスメクティックＣ相（ＳｍＣ＊）、カイラルスメク
ティックＨ相（ＳｍＨ＊）、カイラルスメクティックＦ
相（ＳｍＦ＊）、カイラルスメクティックＪ相（ＳｍＪ
＊）、カイラルスメクティックＫ相（ＳｍＫ＊）、カイ
ラルスメクティックＩ相（ＳｍＩ＊）、カイラルスメク
ティックＧ相（ＳｍＧ＊）、カイラルスメクティック相
を示す液晶と、少なくともネマティック相を示す液晶と
を含有する液晶組成物を用いた場合、液晶と界面で接す
る基板の面に液晶の分子軸方向を優先して一方向に配列
させる効果を付与することにより、液晶分子が一方向に
配列したモノドメインを形成することができ、この結果
液晶の双安定性に基づく素子の作動特性と液晶層のモノ
ドメイン性を両立し得る構造の液晶素子が得られること
を見い出した。

【００１１】本発明は前述の知見に基づくものであり、
すなわち本発明は、カイラルスメクティック相を示す液
晶と、ピリミジン核を有し、ネマティック相を示す液晶
を混合することにより、少なくともコレステリック相と
カイラルスメクティック相を示す混合体を作成し、該混
合体をスメクティック相より高い温度まで加熱し、その
後カイラルスメクティック相まで冷却する工程を有する
液晶組成物の製法に特徴がある。

【００１２】以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本
発明を更に詳細に説明する。

【００１３】本発明で用いる液晶組成物は少なくともカ
イラルスメクティック相を示す液晶と、少なくともネマ
ティック相を示す液晶とを含有するものであって、強誘
電性を有するものである。具体的には、ＳｍＣ＊、Ｓｍ
Ｈ＊、ＳｍＦ＊、ＳｍＩ＊、ＳｍＧ＊などのカイラルス
メクティック相を有する液晶組成物を用いることができ
る。 この際、カイラルスメクティック液晶としては、降温過
程で等方相、スメクティックＡ相（ＳｍＡ）およびカイ
ラルスメクティック相に順次相転移を生じる液晶、等方
相、コレステリック相、スメクティックＡ相（ＳｍＡ）
、およびカイラルスメクティック相に順次相転移を生じ
る液晶、等方相、コレステリック相およびカイラルスメ
クティック相に順次相転移を生じる液晶を用いることが
好ましい。又、ネマティック液晶としては、降温過程で
スメクティック相に相転移を生じる液晶を用いることが
好ましい。本発明の液晶組成物に用いるカイラルスメク
ティック相を示す液晶の具体例を表１に示す。一方ネマ
ティック相を示す液晶の具体例を表２に示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【表２】

【００１６】

【表３】

【００１７】

【表４】

【００１８】

【表５】

【００１９】

【表６】

【００２０】これらのカイラルスメクティック相を示す
液晶又はネマティック相を示す液晶は、それぞれ２種以
上組合わせて使用することもできる。

【００２１】本発明で用いる液晶組成物でのカイラルス
メクティック相を示す液晶とネマティック相を示す液晶
の割合は、使用する液晶の種類によって相違するが、一
般的にカイラルスメクティック相を示す液晶１００重量
部に対してネマティック相を示す液晶０．１〜５０重量
部、好ましくは１〜２０重量部である。

【００２２】これらの材料を用いて素子を構成する場合
、液晶組成物がＳｍＣ＊相又はＳｍＨ＊相となるような
温度状態に保持する為、必要に応じて素子をヒーターが
埋め込まれた銅ブロック等により支持することができる
。

【００２３】図１は、強誘電性液晶の動作説明の為に、
セルの例を模式的に描いたものである。１１と、１１′
はＩｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２あるいはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ
−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
相１２がガラス面に垂直になるよう配向したＳｍＣ＊、
ＳｍＨ＊、ＳｍＦ＊、ＳｍＩ＊、ＳｍＧ＊などのカイラ
ルスメクティック相の液晶が封入されている。太線で示
した線１３が液晶分子を表わしており、この液晶分子１
３はその分子に直交した方向に双極子モーメント（Ｐ⊥
）１４を有している。基板１１と１１′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１３のらせ
ん構造がほどけ、双極子モーメント（Ｐ⊥）１４がすべ
て電界方向に向くよう、液晶分子１３は配向方向を変え
ることができる。液晶分子１３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。

【００２４】本発明の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こ
とにしたがい、図２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（
２４）又は下向き（２４′）のどちらかの状態をとる。 このようなセルに、図２に示す如く一定の閾値以上の極
性の異なる電界Ｅ又はＥ′を電圧印加手段２１と２１′
により付与すると、双極子モーメントは、電界Ｅ又はＥ
′の電界ベクトルに対応して上向き２４又は下向き２４
′と向きを変え、それに応じて液晶分子は、第１の安定
状態２３かあるいは第２の安定状態２３′の何れか一方
に配向する。

【００２５】このような強誘電性を光学変調素子として
用いることの利点は、先にも述べたが２つある。

【００２６】その第１は、応答速度が極めて速いことで
ある。第２は液晶分子の配向が双安定性を有することで
ある。第２の点を、例えば図２によって更に説明すると
、電界Ｅを印加すると液晶分子は第１の安定状態２３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Ｅ′を印加すると、液晶分子は第２の
安定状態２３′に配向してその分子の向きを変えるが、
やはり電界を切ってもこの状態に留まっている。又、与
える電界Ｅ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。このような応答速度の
速さと、双安定性が有効に実現されるにはセルとしては
出来るだけ薄い方が好ましい。

【００２７】この様な強誘電性を有する液晶で素子を形
成するに当たって最も問題となるのは、先にも述べたよ
うに、ＳｍＣ＊、ＳｍＨ＊、ＳｍＦ＊、ＳｍＩ＊、Ｓｍ
Ｇ＊などのカイラルスメクティック相を有する層が基板
面に対して垂直に配列し且つ液晶分子が基板面に略平行
に配向した、モノドメイン性の高いセルを形成すること
が困難なことであり、この点に解決を与えることが本発
明の主要な目的である。

【００２８】図３と図４は、本発明の液晶素子の一実施
例を示している。図３は、本発明の液晶素子の平面図で
、図４はそのＡ−Ａ′断面図である。

【００２９】図３、図４で示すセル構造体１００は、ガ
ラス板又はプラスチック板などからなる一対の基板１０
１、１０１′をスペーサ１０４で所定の間隔に保持され
、この一対の基板をシーリングするために接着剤１０６
で接着したセル構造を有して降り、さらに基板１０１の
上には複数の透明電極１０２からなる電極群（例えば、
マトリクス電極構造のうちの走査電圧印加用電極群）が
例えば帯状パターンなどの所定パターンで形成されてい
る。基板１０１′の上には前述の透明電極１０２と交差
させた複数の透明電極１０２′からなる電極群（例えば
、マトリクス電極構造のうちの信号電圧印加用電極群）
が形成されている。

【００３０】この様な透明電極１０２′を設けた基板１
０１′には、例えば、一酸化硅素、二酸化硅素、酸化ア
ルミニウム、ジルコニア、フッ化マグネシウム、酸化セ
リウム、フッ化セリウム、シリコン窒化物、シリコン炭
化物、ホウ素窒化物などの無機絶縁物質やポリビニルア
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、ポリパラキシレリン、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、
ポリアミド、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン
樹脂、ユリア樹脂やアクリル樹脂などの有機絶縁物質を
用いて被膜形成した配向制御膜１０５を設けることがで
きる。

【００３１】この配向制御膜１０５は、前記の如き無機
絶縁物質または有機絶縁物質を被膜形成した後に、その
表面をビロード、布や紙で一方向に摺擦（ラビング）す
ることによって得られる。

【００３２】本発明の別の好ましい具体例では、ＳｉＯ
やＳｉＯ２などの無機絶縁物質を基板１０１′の上に斜
め蒸着法よって被膜形成することによって、配向制御膜
１０５を得ることができる。

【００３３】図６に示された装置に於いてベルジャー５
０１は吸出口５０５を有する絶縁基板５０３上に載置さ
れ前記吸出口５０５から伸びる（図示されていない）真
空ポンプによりベルジャー５０１が真空にされる。タン
グステン製又はモリブデン製のるつぼ５０７はベルジャ
ー５０１の内部及び底部に配置され、るつぼ５０７には
数グラムのＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２などの結晶５０
８が載置される。るつぼ５０７は下方の２つのアーム５
０７ａ、５０７ｂを有し、前記アームは夫々導線５０９
、５１０に接続される。電源５０６及びスイッチ５０４
がベルジャー５０１の外部導線５０９、５１０間に直列
に接続される。基板５０２はベルジャー５０１の内部で
るつぼ５０７の真上にベルジャー５０１の垂直軸に対し
θの角度を成して配置される。

【００３４】スイッチ５０４が開放されると、ベルジャ
ー５０１はまず約１０−５ｍｍＨｇ圧の真空状態にされ
、次にスイッチ５０４が閉じられて、るつぼ５０７が適
温で白熱して結晶５０８が蒸発されるまで電源５０６を
調節して電力が供給される。適温範囲（７００−１００
０℃）に対して必要な電流は約１００ａｍｐｓである。 結晶５０８は次に蒸発され図中Ｓで示された上向きの分
子流を形成し、流体Ｓは、基板５０２に対してθの角度
を成して基板５０２上に入射され、この結果基板５０２
が被膜される。角度θは上記の“入射角”であり、流体
Ｓの方向は上記“斜め蒸着方向”である。この被膜の膜
厚は基板５０２をベルジャー５０１に挿入する前に行わ
れる装置の時間に対する厚みのキャリブレーションによ
り決定される。適宜な厚みの被膜が形成されると電源５
０６からの電力を減少させ、スイッチ５０４を開放して
ベルジャー５０１とその内部を冷却する。次に圧力を大
気圧まで上げ基板５０２をベルジャー５０１から取り外
す。

【００３５】また、別の具体例ではガラス又はプラスチ
ックからなる基板１０１′の表面あるいは基板１０１′
の上に前述した無機絶縁物質や有機絶縁物質を被膜形成
した後に、該被膜の表面を斜方エッチング法によりエッ
チングすることにより、その表面に配向制御効果を付与
することができる。

【００３６】前述の配向制御膜１０５は、同時に絶縁膜
としても機能されることが好ましく、このためにこの配
向制御膜１０５の膜厚は一般に１００Å〜１μ、好まし
くは５００Å〜５０００Åの範囲に設定することができ
る。この絶縁膜は、液晶層１０３に微量に含有される不
純物等のために生ずる電流の発生を防止できる利点をも
有しており、従って動作を繰り返し行っても液晶化合物
を劣化させることがない。

【００３７】また、本発明の液晶素子では前述の配向制
御膜１０５と同様のものをもう一方の基板１０１に設け
ることができる。

【００３８】図３、図４に示すセル構造体１００の中の
液晶層１０３は、ＳｍＣ＊、ＳｍＨ＊、ＳｍＦ＊、Ｓｍ
Ｉ＊、ＳｍＧ＊などのカイラルスメクティック相とする
ことができる。このカイラルスメクティック相を示す液
晶層１０３は前述したネマティック相を示す液晶、好ま
しくは降温過程でネマティック相からスメクティック相
に相転移を生じる液晶化合物が含有されている。

【００３９】本発明で重要な点は、ネマティック相を示
す液晶を含有する液晶組成物を用いて、高温相からスメ
クティック相に相転移させる際、スメクティック相の液
晶分子軸が配向制御膜１０５に付与された配向制御方向
に沿って配列し、この結果均一なモノドメインが形成さ
れる点にある。

【００４０】図５は、本発明の液晶素子の別の具体例を
表わしている。図５で示す液晶素子は、一対の基板１０
１と１０１′の間に複数のスペーサ部材２０１が配置さ
れている。このスペーサ部材２０１は、例えば配向制御
膜１０５が設けられていない基板１０１′の上にＳｉＯ
、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２などの無機化合物あ
るいは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、ポリパラキシリレン、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樹脂類を適当
な方法で被膜形成した後、所定の位置にスペーサ部材２
０１が配置される様にエッチングすることによって得る
ことができる。

【００４１】この様なセル構造体１００は、基板１０１
と１０１′の両側にはクロスニコル状態又はパラレルニ
コル状態とした偏光子１０７と１０８がそれぞれ配置さ
れて、電極１０２と１０２′の間に電圧を印加した時に
光学変調を生じることになる。

【００４２】次に、本発明の液晶素子の作成法について
、液晶層１０３の配向制御法について図３を用いて具体
的に説明する。

【００４３】まず、液晶組成物が封入されているセル構
造体１００は、セル１００全体が均一に加熱される様な
加熱ケース（図示せず）にセットされる。

【００４４】次に、セル１００中の液晶組成物が等方相
となる温度まで加熱する。しかる後に、加熱ケースの温
度を降温させて、セル１００中の等方相となっている液
晶組成物を降温過程に移す。この液晶組成物は、降温過
程でネマティック相を示す液晶化合物がスメクティック
相形成時の液晶分子軸をラビング方向に揃える様な影響
を与えているものと考えられる。

【００４５】図７は、中間に強誘電性液晶化合物が挟ま
れたマトリクス電極構造を有するセル４１の模式図であ
る。４２は走査電極群であり、４３は信号電極群である
。図８（ａ）と（ｂ）は、それぞれ選択された走査電極
４２（ｓ）に与えられる電気信号とそれ以外の走査電極
（選択されない走査電極）４２（ｎ）に与えられる電気
信号を示し、図７（ｃ）と（ｄ）はそれぞれ選択された
信号電極４３（ｓ）に与えられる電気信号と選択されな
い信号電極４３（ｎ）に与えれられる電気信号を表わす
。図７（ａ）〜（ｄ）においては、それぞれ横軸が時間
を、縦軸が電圧を表わす。例えば、動画を表示するよう
な場合には、走査電極群４２は逐次、周期的に選択され
る。今、双安定性を有する液晶セルの第１の安定状態を
与えるための閾値電圧をＶｔｈ１とし、第２の安定状態
を与えるための閾値電圧を−Ｖｔｈ２とすると、選択さ
れた走査電極４２（ｓ）に与えられる電気信号は、図８
（ａ）に示される如く、位相（時間）ｔ１ではＶを、位
相（時間）ｔ２では−Ｖとなるような交番する電圧であ
る。又、それ以外の走査電極４２（ｎ）は、図８（ｂ）
に示す如くアース状態となっており、電気信号Ｏである
。一方、選択された信号電極４３（ｓ）に与えられる電
気信号は図８（ｃ）に示される如くＶであり、又選択さ
れない信号電極４３（ｎ）に与えられる電気信号は図８
（ｄ）に示される如く−Ｖである。以上に於て、電圧Ｖ
は Ｖ＜Ｖｔｈ１＜２Ｖと−Ｖ＞Ｖｔｈ２＞−２Ｖを満足す
る所望の値に設定される。このような電気信号が与えら
れたときの各画素に印加される電圧波形を図９に示す。 図９（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ図７中の画素Ａ、Ｂ、
ＣおよびＤと対応している。すなわち図８より明らかな
如く、選択された走査線上にある画素Ａでは、位相ｔ２
に於て閾値Ｖｔｈ１を越える電圧２Ｖが印加される。又
同一走査線上に存在する画素Ｂでは位相ｔ１で閾値−Ｖ
ｔｈ２を越える電圧−２Ｖが印加される。従って、選択
された走査電極線上に於て信号電極が選択されたか否か
に応じて、選択された場合には液晶分子は第１の安定状
態に配向を揃え、選択されない場合には第２の安定状態
に配向を揃える。いずれにしても各画素の前歴には、関
係することはない。

【００４６】一方、画素ＣとＤに示される如く、選択さ
れない走査線上では、すべての画素ＣとＤに印加される
電圧は＋Ｖ又は−Ｖであって、いずれも閾値電圧を越え
ない。従って各画素ＣとＤにおける液晶分子は、配向状
態を変えることなく前回走査されたときの信号状態に対
応した配向を、そのまま保持している。即ち、走査電極
が選択されたときにその一ライン分の信号の書き込みが
行われる、一フレームが終了して次回選択されるまでの
間は、その信号状態を保持し得るわけである。従って、
走査電極数が増えても、実質的なデューティ比はかわら
ず、コントラストの低下とクロストーク等は全く生じな
い。この際、電圧値Ｖの値及び位相（ｔ１＋ｔ２）＝Ｔ
の値としては、用いられる液晶材料やセルの厚さにも依
存するが、通常３ボルト〜７０ボルトで０．１μｓｅｃ
〜２ｍｓｅｃの範囲が用いられる。従って、この場合で
は選択された走査電極に与えられる電気信号が第１の安
定状態（光信号に変換されたとき「明」状態であるとす
る）から第２の安定状態（光信号に変換されたとき「暗
」状態であるとする）へ、又はその逆のいずれかの変化
をも起こすことができる。

【００４７】ＳｍＣ＊、ＳｍＨ＊、ＳｍＦ＊、ＳｍＩ＊
、ＳｍＧ＊などのカイラルスメクティック相を示す液晶
を単独で用いる場合に較べ本発明で用いるネマティック
相を有する液晶を含有する液晶組成物を用いると、配向
性が良好でしかも配向欠陥が少ない配向状態が得られる
。

【００４８】特に、セル厚が薄い場合、或いは双安定性
（メモリ性）をもつＳｍＣ＊、ＳｍＨ＊、ＳｍＦ＊、Ｓ
ｍＩ＊、ＳｍＧ＊ｍなどのカイラルスメクティック相の
場合には、スイッチング特性（応答速度）の点で基板表
面の液晶分子に対する拘束力（基板の配向処理による効
果）は、弱い方が好ましく、従って一方の基板表面を配
向処理する場合の方が、両側等の基板表面を配向処理す
る場合に較べ速い応答速度が得られる。この際、セル厚
が２μｍのセルにおいては、片側の基板のみを配向処理
した場合の方が両側の基板を配向処理した場合の応答速
度に較べ約２倍もの速い応答速度が得られる。

【００４９】

【実施例】以下、本発明を実施例に従って説明する。

【００５０】〔実施例１〕ピッチ１００μｍで幅６２．
５μｍのストライプ上のＩＴＯ膜を電極として設けた正
方形ガラス基板上にポリイミド形成溶液（日立化成工業
（株）製の「ＰＩＱ」；不揮発分濃度１４．５ｗｔ％）
をスピナー塗布機で塗布し、１２０℃で３０分間、２０
０℃で６０分間、そして３５０℃で３０分間加熱を行っ
て８００Åの被膜を形成した（Ａ電極板）。

【００５１】次に上記と同様にして得たポリイミド被膜
電極板を布によりラビング処理を行った（Ｂ電極板）。

【００５２】次いでＡ電極板の周辺部に注入口となる個
所を除いて熱硬化型エポキシ接着剤をスクリーン印刷法
によって塗布した後に、Ａ電極板とＢ電極板のストライ
プ状パターン電極が直交する様に重ね合わせ、２枚の電
極板の間隔が２μとなるようポリイミドスペーサで保持
し、セルとした。

【００５３】降温過程で等方相、ＳｍＡ、ＳｍＣ＊、Ｓ
ｍＨ＊に相転移を生じるＰ−デシロキシベンジリデン−
Ｐ′−アミノ−２−メチルブチルシンナメート（ＤＯＢ
ＡＭＢＣ）１００重量部に対して、トランス、トランス
−４′−プロピルジンクロヘキシル−４−カルボニトリ
ル１０重量部加えて液晶組成物を調整した。この液晶組
成物を加熱して等方相としたセル内に注入口から注入し
、その注入口を封口した。このセルを徐冷によって降温
させた後、一対の偏光子をクロスニコル状態で設けてか
ら顕微鏡観察したところ、モノドメインの非らせん構造
のＳｍＣ＊が形成されていることが確認できた。

【００５４】〔実施例２〕実施例１で用いたＤＯＢＡＭ
ＢＣに代えて、降温過程で等方相、コレステリック相、
ＳｍＡ、カイラルスメクティックＣ相に相転移を生じる
液晶として４−（２′−メチルブチル）フェニル−４′
−オクチルオキシビフェニル−４−カルボキシレートを
用いたほかは、実施例２と同様の方法で液晶素子を作成
してから顕微鏡観察したところ、モノドメインの非らせ
ん構造のＳｍＣ＊が形成されていた。

【００５５】〔実施例３〕実施例１で用いたＤＯＢＡＭ
ＢＣに代えて、降温過程で等方相、コレステリック相、
ＳｍＣ＊に相転移を生じる液晶として４−オクチルオキ
シフェニル−４−（２″−メチルブチル）ビフェニル−
４′−カルボキシレートを用いたほかは、実施例２と同
様の方法で液晶素子を作成してから、顕微鏡観察を行っ
たところ、非らせん構造のＳｍＣ＊が形成されていた。

【００５６】〔実施例４〕１００μｍのポリエチレンテ
レフタレートフィルムに酸化インジウムを主成分とする
透明導電膜を低温スパッタ装置でフィルム表面温度を１
２０℃以下に抑えて形成したプラスチック基板に、以下
の組成の溶液（溶液組成（１））を塗布し、１２０℃３
０分乾燥して薄膜を形成した。

【００５７】溶液組成（１） アセトメトキシアルミニウムジイソプロピレート　　１
ｇポリエステル樹脂（東洋紡；バイロン３０Ｐ）　　０
．５ｇ テトラヒドロフラン　　１００ｍｌ

【００５８】次に、１００ｇ／ｃｍ２の押圧下で一方向
にラビングし、このラビングした一対のプラスチック基
板を上下のラビング方向が平行となる様に重ね合せ、注
入口となる個所を除いたその周辺をシーリングした。こ
の時の一対のプラスチック基板の間隔は、１μであった
。

【００５９】次にＰ−デシロキシベンジリデン−Ｐ′−
アミノ−２−メチルブチルシンナメート（ＤＯＢＡＭＢ
Ｃ）１００重量部に対して、５−ｎ−ヘキシル−２−（
４−ヘキシルオキシフェニル）ピリミジンを５重量部加
えて液晶組成物を調整した。

【００６０】この液晶組成物を加熱して等方相とし、上
記で作製してセル内に減圧下で注入口から注入し、その
注入口を封口した。このセルを徐冷によって降温させた
後に、一対の偏光子をクロスニコル状態で設けてから顕
微鏡観察したところ、モノドメインの非らせん構造のＳ
ｍＣ＊が形成されている事が確認できた。

【００６１】〔実施例５〕実施例４で用いたＤＯＢＡＭ
ＢＣに代えて、降温過程で等方相、コレステリック相、
ＳｍＡ、カイラルスメクティックＣ相に相転移を生じる
液晶として４−ペンチルフェニル−４−（４″−メチル
ヘキシル）ビフェニル−４′−カルボキシレートを用い
たほかは、実施例１と同様の方法で液晶素子を作成して
から顕微鏡観察したところ、モノドメインの非らせん構
造のＳｍＣ＊が形成されていた。

【００６２】〔実施例６〕実施例４で用いたＤＯＢＡＭ
ＢＣに代えて、降温過程で等方相、コレステリック相、
ＳｍＣ＊に相転移を生じる液晶として４−ヘキシルオキ
シフェニル−４−（２″−メチルブチル）ビフェニル−
４′−カルボキシレートを用いたほかは、実施例１と同
様の方法で液晶素子を作成してから顕微鏡観察を行った
ところ、非らせん構造のＳｍＣ＊が形成されていた。

【００６３】〔比較例１〕実施例２で用いたトランス、
トランス−４′−プロピルジシクロヘキシル−４−カル
ボニトリルを省略したほかは、実施例２と同様の方法で
液晶素子を作成してから、顕微鏡観察したところ、Ｓｍ
Ｃ＊はモノドメインとなっていなかった。

【００６４】〔比較例２〕実施例５で用いた５−ｎ−ヘ
キシル−２−（４−ヘキシルオキシフェニル）ピリミジ
ンを省略したほかは、実施例５と同様の方法で液晶素子
を作成してから、顕微鏡観察したところ、ＳｍＣ＊はモ
ノドメインとなっていなかった。又、前述の実施例６と
７に対しても同様に５−ｎ−ヘキシル−２−（４−ヘキ
シルオキシフェニル）ピリミジンの使用を省略して比較
テストを行ったが、何れもＳｍＣ＊はモノドメインとな
っていなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いた液晶セルの斜視図。

【図２】本発明で用いた別の液晶セルの斜視図。

【図３】本発明で用いた液晶セルの平面図。

【図４】本発明で用いた液晶セルの断面図。

【図５】本発明で用いた別の液晶セルの断面図。

【図６】本発明で用いた蒸着装置の断面図。

【図７】本発明で用いたマトリクス電極の平面図。

【図８】本発明で用いた駆動波形図。

【図９】本発明で用いた各画素に印加された電圧波形図
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　カイラルスメクティック相を示す液晶
   と、ピリミジン核を有し、ネマティック相を示す液晶を
   混合することにより、少なくともコレステリック相とカ
   ライルスメクティック相を示す混合体を作成し、該混合
   体をスメクティック相より高い温度まで加熱し、その後
   カイラルスメクティック相まで冷却する工程を有するこ
   とを特徴とする液晶組成物の製法。