JPH05323328A

JPH05323328A - 液晶素子

Info

Publication number: JPH05323328A
Application number: JP15737992A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Takao; 英昭高尾; Masanobu Asaoka; 正信朝岡; Makoto Kojima; 誠小嶋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-05-26
Filing date: 1992-05-26
Publication date: 1993-12-07

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】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大き
く高品位の表示が得られ、目ざわりな残像現象が生じな
い液晶素子を提供する。【構成】１種類以上の、式（Ｉ）のポリイミドと、１
種類以上の式（ＩＩ）のポリアミドを複合化した配合膜
を有する液晶素子。（Ｒ₁ は直線性分子構造を有する基、Ｒ₂ は屈曲性分子
構造を有する基を示す。Ｘ，Ｙは−Ｃ_x Ｈ_2x+1又は−
（ＣＨ₂ ）_m Ｃ_y Ｆ_2y+1を示し、ｘ，ｙ≧１，ｍ≧０，
ｎ≧２の整数である。）

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、更に詳しくは製造プロセスにおいて有利な
上、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４３６７９２
４号明細書等）。

【０００３】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。

【０００４】この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る
ような分子配列状態にあることが必要である。

【０００５】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、

【０００６】

【数１】

【０００７】（式中、Ｉ₀ ：入射光強度、Ｉ：透過光強
度、θ：チルト角、Δｎ：屈折率異方性、ｄ：液晶層の
膜厚、λ：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ト角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
度として現われることになる。上式によれば、かかるチ
ルト角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２
２．５°にできる限り近いことが必要である。

【０００８】ところで、強誘電性液晶の配向方法として
は、大きな面積に亙って、スメクチック液晶を形成する
複数の分子で組織された液晶分子層を、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。

【０００９】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号明細書等が知られ
ている。

【００１０】しかしながら、これまで用いられてきた配
向方法、特にラビング処理され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。

【００１１】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θ
（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Ｈ（後述の図２に示す角度）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。

【００１２】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
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）へ連続的にねじれ角δでねじれ
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。

【００１３】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Ｖ_rev が生じ、こ
の逆電界Ｖ_rev がディスプレイの際の残像を引き起して
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」１４２〜１４３頁
の「ＳＳＦＬＣのスイッチング特性」で明らかにされて
いる。

【００１４】さらに、従来一般に用いられているポリイ
ミド単体の配向膜は、その前駆体であるポリアミック酸
溶液を用いて塗布成膜し、少なくとも３００℃前後の高
温で焼成することによりイミド化して形成されるもので
あり、製造プロセス上、大きなエネルギーを必要として
いた。

【００１５】従って、基板と配向膜との間に構成される
各種層材料には、耐熱性をもつもののみしか使用するこ
とができず、特に、カラー液晶素子に必須のカラーフィ
ルター等の有機材料には、優れた耐熱性を必要とし、材
料選択の幅が狭められていた。一方、従来より、ポリア
ミド単体の配向膜については知られていたが、上記の各
観点に対し、充分な特性を総合的に有する配向膜はなか
った。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、前述の問題点を解決した液晶素子を提供すること、
特にカイラルスメクチック液晶の非らせん構造での大き
なチルト角θを生じ、高コントラストな画像で、且つ残
像を生じないディスプレイを達成できる液晶素子を提供
することにある。

【００１７】さらに、他の目的は、低温化が可能な製造
プロセスで形成することができ、生産性に優れる上、他
の構成材料に選択の幅を広げることが可能な配向膜を有
する液晶素子を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、透
明電極の形成された一対の平行基板間にカイラルスメク
チック液晶を挟持し、少なくとも一方の基板に１種類以
上のポリイミドと１種類以上のポリアミドを複合化した
配向膜を有する液晶素子において、前記ポリイミドのう
ち少なくとも１種類は下記一般式（Ｉ）で示されるポリ
イミドであり、かつ前記ポリアミドのうち少なくとも１
種類は下記一般式（ＩＩ）で示されるポリアミドである
ことを特徴とする液晶素子である。

【００１９】

【化２】

【００２０】（式中、Ｒ₁ は直線性分子構造を有する
基、Ｒ₂ は屈曲性分子構造を有する基を示す。Ｘ，Ｙは
−Ｃ_x Ｈ_2x+1または−（ＣＨ₂ ）_m Ｃ_y Ｆ_2y+1を示し、
Ｘ，Ｙは同一でもまたは異なっていてもよい。ただし、
ｘ，ｙ≧１，ｍ≧０，ｎ≧２の整数である。）以下、本
発明を詳細に説明する。図１は本発明の強誘電性液晶素
子の一例を示す模式図である。同図１において、１１ａ
と１１ｂは各々Ｉｎ₂ Ｏ₃ やＩＴＯ（インジウムチン
オキサイド；ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）等
の透明電極１２ａと１２ｂで被覆された基板（ガラス基
板）であり、その上に２００Å〜１５００Å厚の絶縁膜
１３ａと１３ｂ（例えば、ＳｉＯ₂ 膜、ＴｉＯ₂ 膜、Ｔ
ａ₂ Ｏ₅ 膜など）と前記ポリイミドとポリアミドを複合
化して形成した５０Å〜１０００Å厚の配向膜１４ａと
１４ｂとが各々積層されている。

【００２１】この際、平行かつ同一向き（図１でいえば
Ａ方向）になるようラビング処理（矢印方向）した配向
膜１４ａと１４ｂが配置されている。基板１１ａと１１
ｂとの間には、強誘電性カイラルスメクチック液晶１５
が配置され、基板１１ａと１１ｂとの間隔の距離は、強
誘電性カイラルスメクチック液晶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、強誘電性カイラルスメク
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、強誘電性カイラルスメクチック液晶１
５が配置されている液晶間距離は、配向膜１４ａと１４
ｂとの間に配置されたビーズスペーサー１６（例えば、
シリカビーズ、アルミナビーズ等）によって保持され
る。また、１７ａ, １７ｂは偏光板を示す。

【００２２】本発明においては、１種類以上のポリイミ
ドと１種類以上のポリアミドを複合化した配向膜が用い
られるが、ポリイミドは、前記一般式（Ｉ）で示される
１種以上のポリイミドからなり、かつ少なくとも１つは
Ｒ₁ 部が直線性分子構造を有するものからなる。

【００２３】直線性分子構造を有するものとしては、例
えば、

【００２４】

【化３】等が一例として挙げられる。

【００２５】本発明で用いるポリイミドは、以下に示す
様なジアミンと前記直線性分子構造を有するテトラカル
ボン酸無水物とを重縮合反応させることにより合成され
るポリアミド酸を加熱閉環することによって得られる。

【００２６】一方、ポリアミドは、前記一般式（ＩＩ）
で示される１種以上のポリアミドからなり、かつ、少な
くとも１つはＲ₂ 部が屈曲性分子構造を有するものから
なる。

【００２７】屈曲性分子構造を有するものとしては、例
えば、

【００２８】

【化４】等が一例として挙げられる。

【００２９】本発明で用いるポリアミドは、以下に示す
様なジミアンと前記屈曲性分子構造を有するジカルボン
酸とを重合反応させることによって得られる。なお、ジ
ミアンとしては、下記構造で示されるものが有用であ
る。

【００３０】

【化５】

【００３１】（式中、Ｘ，Ｙは−Ｃ_x Ｈ_2x+1または−
（ＣＨ₂ ）_m Ｃ_y Ｆ_2y+1を示し、Ｘ，Ｙは同一でもまた
は異なっていてもよい。ただし、ｘ，ｙ≧１，ｍ≧０で
ある。）

【００３２】通常の単一のポリイミド、あるいは単一の
ポリアミドを配向膜として用いた場合、下述の様な最大
チルト角に近いチルト角を生じる平均分子軸に液晶を配
列させることは難しい。しかるに、特定の複合化、すな
わち１種以上の直線性分子構造をカルボン酸成分にもつ
ポリイミドと、１種以上の屈曲性分子構造をカルボン酸
成分にもつポリアミドの組み合わせにより好ましい特性
を得ることができる。

【００３３】さらに、ポリイミドが焼成時にイミド化反
応を伴なうことにより高温を必要とするのに対して、ポ
リアミドはこのような反応を伴なわないため、これらを
複合化した系としては、イミド系のみの配向膜に比べ、
低温焼成化も可能となり、生産性上有利である。

【００３４】本発明における、１種以上のポリイミドを
得るポリアミド酸と１種以上のポリアミドとの複合化の
方法としては、任意の比率におけるブレンド（混合）、
共重合、あるいは積層構成等の方法が使用できる。

【００３５】本発明で用いる複合化した配向膜を基板上
に設ける際には、ポリイミドの前駆体であるポリアミド
酸及びポリアミドを、ジメチルフオルムアミド、ジメチ
ルアセトアミド、ジメチルスルフオキシド、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、１０
０〜３５０℃、好ましくは２００〜３００℃の温度で加
熱して複合化したポリイミドおよびポリアミド膜を形成
することができる。この複合化したポリイミドおよびポ
リアミド膜は、しかる後に布などでラビング処理され
る。又、本発明で用いる複合化したポリイミドおよびポ
リアミド膜は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１３ａと１３ｂの上に複合
化したポリイミドおよびポリアミド膜を設ける際には、
この膜厚は５００Å以下、好ましくは３００Å以下に設
定することができる。

【００３６】本発明において用いられる液晶物質として
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（但し、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）。その具体的な液晶物質とし
ては、例えば下記の化２で示される液晶物質「ＬＣ−
１」、「８０Ｂ」及び「８０ＳＩ^* 」を下記の比率で含
有させた液晶組成物が好ましく用いられる。

【００３７】

【化６】

【００３８】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）₄₀ （５）８０ＳＩ^* （上記の配合比率は、それぞれ重量比を表わしてい
る。）

【００３９】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２
１ｂは、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、ＳｎＯ₂ 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２２がガラス基板面に垂直にな
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は液晶分子を表わし
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。この時の
三角錐の頂角をなす角度がかかるらせん構造のカイラル
スメクチック相でのチルト角Ｈを表わしている。基板２
１ａ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基板面
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。

【００４０】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、０．１〜３μｍ）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、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、非らせん構造となり、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（３４
ｂ）のどちらかの状態をとる。

【００４１】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３３ａあるいは第２の安定状
態３３ｂの何れか一方に配向する。この時の第１と第２
の安定状態のなす角度の１／２がチルト角θに相当す
る。

【００４２】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、例えば図３によって更に説明すると、電界Ｅ
ａ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まっている。また、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。

【００４３】次に、図４は本発明の液晶素子におけるポ
リイミドおよびポリアミドを複合化した配向膜を用いた
配向方法により配向した液晶分子の配向状態を模式的に
示す断面図、図５はそのＣ−ダイレクタを示す図であ
る。

【００４４】図４に示す５１ａ及び５１ｂは、それぞれ
上基板及び下基板を表わしている。５０は液晶分子５２
で組織された液晶分子層で、液晶分子５２が円錐５３の
底面５４（円形）に沿った位置を変化させて配列してい
る。

【００４５】図５は、Ｃ−ダイレクタを示す図である。
同図５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に示す液晶分
子層５０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。

【００４６】一方、従来のラビング処理したポリイミド
膜或いはポリアミド膜によって生じた配向状態は、図６
のＣ−ダイレクタ図によって示される。図６に示す配向
状態は、上基板５１ａから下基板５１ｂ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。

【００４７】次に、図７（ａ）は、Ｃ−ダイレクタ８１
が図５の状態（ユニフォーム配向状態という）でのチル
ト角θを示す説明図、および図７（ｂ）はＣ−ダイレク
タ８１が図６の状態（スプレイ配向状態という）でのチ
ルト角θを示す説明図である。図中、６０は前述した本
発明の特定の複合化したポリイミド及びポリアミド膜に
施したラビング処理軸を示し、６１ａは配向状態Ｕ₁ で
の平均分子軸、６１ｂは配向状態Ｕ₂ での平均分子軸、
６２ａは配向状態Ｓ₁ での平均分子軸、６２ｂは配向状
態Ｓ₂ での平均分子軸を示す。平均分子軸６１ａと６１
ｂ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６
２ａと６２ｂとの間でも生じる。

【００４８】次に、逆電界Ｖ_rev による光学応答の遅れ
（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。

【００４９】液晶セルの絶縁層（配向膜）の容量Ｃ_i 、
液晶層の容量をＣ_LC及び液晶の自発分極をＰｓとする
と、残像の原因となるＶ_rev は、下式で表わされる。

【００５０】

【数２】

【００５１】図８は、液晶セル内の電荷の分布、自発分
極Psの方向及び逆電界Ｖ_rev の方向を模式的に示した断
面図である。図８（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８（ｂ）は、パルス電界解除直後の自発分極Psの向き
が図８（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８（ａ）の時と同様であるため、液晶内に逆電界
Ｖ_rev が矢印Ｂ方向に生じている。この逆電界Ｖ_rev は
しばらくした後、図８（ｃ）に示すように消滅し、＋及
び−電荷の分布状態が変化する。

【００５２】図９は従来のポリイミド配向膜或いはポリ
ア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説明図であ
る。図９に示す様に、パルス電界印加時においては、矢
印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８（ｂ）に示す逆電界Ｖ
_rev の作用が働いて、矢印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８（ｃ）に示す逆電界Ｖ_rev の減衰の作用
により、矢印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。図１０はこの時の光学応答の状態
を示すグラフである。

【００５３】本発明によれば、前述した特定の構造を有
する複合化したポリイミド及びポリアミド膜を用いてい
るため、その配向処理により得られた配向状態では、図
９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）を生じることが無く、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。図１１は、この時の本発明の光学応
答の状態を示すグラフである。図１１によれば、残像に
原因する光学応答の遅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引き起こしていることが認
められる。

【００５４】

【実施例】以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に
説明する。

【００５５】実施例１１０００Å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
記の構造式（ＩＩＩ）で示すポリイミドの前駆体である
ポリアミック酸と（ＩＶ）で示すポリアミドとを１：１
にブレンドした複合ポリマーのＮ−メチル−２−ピロリ
ドン／ｎ−ブチルセロソルブ＝５／１，３．０重量％溶
液をスピンコートにて成膜し、２５０℃で約１時間、加
熱焼成処理した。この時の膜厚は２５０Åであった。

【００５６】

【化７】この様にして形成された塗布膜に、ナイロン殖毛布によ
る一方向ラビング処理を行なった。

【００５７】その後、平均粒径約１．５μｍのアルミナ
ビーズを一方の基板上に散布した後、それぞれのラビン
グ処理軸が互いに平行で、かつ同一処理方向となる様に
２枚のガラス基板を重ね合せてセルを作製した。

【００５８】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。この強誘電性液晶「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。

【００５９】

【数３】８０．５℃ ６９．１℃ ５０℃ Ｉｓｏ．────→ Ｃｈ────→ ＳｍＡ────→ ＳｍＣ^* （Ｉｓｏ．＝等方相、Ｃｈ＝コレステリック相、ＳｍＡ
＝スメクチックＡ相、ＳｍＣ^* ＝カイラルスメクチック
Ｃ相）

【００６０】上述の液晶セルを一対の９０°クロスニコ
ル偏光子の間に挾み込んで、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１％で、明状態時の透過率は３０％であり、
従ってコントラスト比は３０：１であった。また、残像
の原因となる光学応答の遅れは０．２秒以下であった。

【００６１】さらに、この液晶セルを図１２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、また
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１２のＳ_N ，Ｓ_N+1 ，Ｓ_N+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−Ｓ_N ）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 ＝５〜８Ｖ、ΔT ＝２０〜７０
μｓｅｃで行った。

【００６２】実施例２以下の構造式（Ｖ），（ＶＩ）で示した１：１ブレンド
により得られる複合配向膜を用いた以外は、実施例１と
同様にしてセルを作製した。

【００６３】

【化８】

【００６４】実施例１と同様の試験を行い、コントラス
ト比＝２９：１、光学応答のおくれ時間＝０．２秒の結
果を得た。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と
も実施例１と同様に良好な結果が得られた。

【００６５】実施例３以下の構造式（ＶＩＩ），（ＶＩＩＩ）で示した１：１
ブレンドにより得られる複合配向膜を用いた以外は、実
施例１と同様にしてセルを作製した。

【００６６】

【化９】

【００６７】実施例１と同様の試験を行い、コントラス
ト比＝２７：１、光学応答のおくれ時間＝０．２秒の結
果を得た。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と
も実施例１と同様に良好な結果が得られた。

【００６８】比較例１以下の構造式（ＩＸ）で示したポリイミド単一配向膜を
用いた以外は、実施例１と同様にしてセルを作製した。

【００６９】

【化１０】

【００７０】実施例１と同様の試験を行い、コントラス
ト比＝１７：１、光学応答のおくれ時間＝０．８秒の結
果を得た。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。

【００７１】比較例２以下の構造式（Ｘ）で示したポリアミド単一配向膜を用
いた以外は、実施例１と同様にしてセルを作製した。

【００７２】

【化１１】

【００７３】実施例１と同様の試験を行い、コントラス
ト比＝８：１、光学応答のおくれ時間＝２．０秒の結果
を得た。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、コントラストは本実施例の
ものと比較して小さく、しかも残像が生じた。

【００７４】比較例３以下の構造式（ＸＩ），（ＸＩＩ）で示した１：１ブレ
ンドにより得られる複合配向膜を用いた以外は、実施例
１と同様にしてセルを作製した。

【００７５】

【化１２】

【００７６】実施例１と同様の試験を行い、コントラス
ト比＝２０：１、光学応答のおくれ時間＝１．０秒の結
果を得た。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、コントラストは本実施例
のものと比較して小さく、しかも残像が生じた。

【００７７】比較例４以下の構造式（ＸＩＩＩ），（ＸＩＶ）で示した１：１
ブレンドにより得られる複合配向膜を用いた以外は、実
施例１と同様にしてセルを作製した。

【００７８】

【化１３】

【００７９】実施例１と同様の試験を行い、コントラス
ト比＝８：１、光学応答のおくれ時間＝２．４秒の結果
を得た。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、コントラストは本実施例の
ものと比較して小さく、しかも残像が生じた。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶素子
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、しかも目ざわりな残像
現象が生じない効果が得られる。さらに、製造プロセス
上、低温化も可能となり、生産性に優れ、他の構成材料
に選択の幅を拡げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶素子の一例を示す模式図である。

【図２】らせん構造をもつカイラルスメクチック液晶の
配向状態を示す斜視図である。

【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す斜視図である。

【図４】本発明における配向膜による配向方法で配向し
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
ある。

【図５】図４のカイラルスメクチック液晶のユニフォー
ム配向状態におけるＣ−ダイレクタ図である。

【図６】スプレイ配向状態におけるＣ−ダイレクタ図で
ある。

【図７】図７（ａ）はユニフォーム配向状態におけるチ
ルト角θを示す説明図、図７（ｂ）はスプレイ配向状態
におけるチルト角θを示す説明図である。

【図８】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Ｖ_rev の向きを示す断面図である。

【図９】電界印加時及び印加後のチルト角θの変化を示
す説明図である。

【図１０】従来例の液晶素子における光学応答特性を示
すグラフである。

【図１１】本発明の液晶素子における光学応答特性を示
すグラフである。

【図１２】本発明の実施例で用いた駆動電圧の波形図で
ある。

【符号の説明】

１１ａ，１１ｂガラス基板１２ａ，１２ｂ透明電極１３ａ，１３ｂ絶縁膜１４ａ，１４ｂ配向膜１５強誘電性カイラルスメクチック液晶１６ビーズスペーサー１７ａ，１７ｂ偏光板２１ａ，２１ｂ基板２２液晶分子層２３液晶分子２４双極子モーメント３１ａ，３１ｂ電圧印加手段３２垂直層３３ａ第１の安定状態３３ｂ第２の安定状態３４ａ上向き双極子モーメント３４ｂ下向き双極子モーメントＨらせん構造でのチルト角 θ 非らせん構造でのチルト角Ｅａ，Ｅｂ電界５０液晶分子層５１ａ上基板５１ｂ下基板５２液晶分子５３円錐５４底面６０ラビング処理軸６１ａ配向状態Ｕ₁ での平均分子軸６１ｂ配向状態Ｕ₂ での平均分子軸６２ａ配向状態Ｓ₁ での平均分子軸６２ｂ配向状態Ｓ₂ での平均分子軸８１Ｃ−ダイレクタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明電極の形成された一対の平行基板間
にカイラルスメクチック液晶を挟持し、少なくとも一方
の基板に１種類以上のポリイミドと１種類以上のポリア
ミドを複合化した配向膜を有する液晶素子において、前
記ポリイミドのうち少なくとも１種類は下記一般式
（Ｉ）で示されるポリイミドであり、かつ前記ポリアミ
ドのうち少なくとも１種類は下記一般式（ＩＩ）で示さ
れるポリアミドであることを特徴とする液晶素子。【化１】（式中、Ｒ₁ は直線性分子構造を有する基、Ｒ₂ は屈曲
性分子構造を有する基を示す。Ｘ，Ｙは−Ｃ_x Ｈ_2x+1ま
たは−（ＣＨ₂ ）_m Ｃ_y Ｆ_2y+1を示し、Ｘ，Ｙは同一で
もまたは異なっていてもよい。ただし、ｘ，ｙ≧１，ｍ
≧０，ｎ≧２の整数である。）