JPH05341271A

JPH05341271A - 強誘電性液晶素子およびその製造方法

Info

Publication number: JPH05341271A
Application number: JP4146021A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Saito; 寧齋藤; Toru Kashiwagi; 亨柏木; Koji Hara; 浩二原
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1992-06-05
Filing date: 1992-06-05
Publication date: 1993-12-24

Abstract

(57)【要約】【目的】高速応答性を有し、液晶分子の配向安定性に
すぐれるとともに、マトリクス駆動に適したしきい値特
性を有する強誘電性液晶素子とその製造方法を提供す
る。【構成】強誘電性液晶素子は、液晶性高分子または非
液晶性高分子を添加した低分子量の強誘電性液晶材料１
を、配向処理を施した一対の基材２で挟着した。製造方
法は、液晶性高分子または非液晶性高分子を添加した低
分子量の強誘電性液晶材料１を、一対の基材２間にラミ
ネートまたは注入した後、加熱、徐冷して液晶を配向さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＴＶ画面や一般ＯＡ機
器用、自動車等の表示パネル用、または、車載ナビゲー
ションのディスプレイ等に使用される、強誘電性液晶材
料を使用した動画表示可能な強誘電性液晶素子の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記各用途に使用される表示素子とし
て、走査電極および信号電極をマトリクス状に配置した
一対の基材間に液晶材料を充填することで、両電極の重
なりの部分に画素を構成した液晶素子が普及している。
しかしこの単純マトリクス型の液晶素子は応答速度が遅
い上、画素数が増えるといわゆるクロストークが発生し
て、鮮明で高精細の画面表示が困難になるという問題が
あった。

【０００３】そこで、基材上の各画素に相当する部分に
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を始めとする非線形素子を
形成し、各画素を独立に動作させることでクロストーク
を防止して、鮮明で高精細の画面表示を可能としたアク
ティブマトリクス型の液晶素子が開発され、既に実用化
もされている。しかし、上記アクティブマトリクス型の
液晶素子は、画面上の全ての画素について、一つの欠陥
もなく非線形素子を形成するのが困難であり、歩留りの
低さによる高コスト化や、あるいは大画面化の困難さが
問題となっている。

【０００４】上記従来の液晶素子の問題点を解消するも
のとして、強誘電性液晶材料を用いた表面安定化型強誘
電性液晶素子（ＳＳＦＬＣＤ）が、ＣｌａｒｋとＬａｇ
ｅｒｗａｌｌによって提案された（特開昭５６−１０７
２１６号、米国特許明細書第４３６７９２４号）。上記
ＳＳＦＬＣＤ等の強誘電性液晶素子は、液晶分子のらせ
ん構造の形成を抑制し得る距離に配置された、少なくと
も一方の表面に配向処理を施した一対の基材２，２と、
当該基材２，２間に挟着された、カイラルスメクチック
Ｃ相（Ｓ_C ^*相）を示し、液晶分子の配向が、基材２の
表面の配向処理により制御された強誘電性液晶材料１
と、基材２，２の外側に配置された一対の偏光子３，３
とで構成されている（図１参照）。

【０００５】上記強誘電性液晶素子において、基材２の
表面の配向処理により配向が制御された液晶分子１０
は、図２に示すように基材２，２間のセル間隔が十分に
広い場合には、液晶層法線Ｌ１を軸とするらせん状の構
造をとり、各液晶分子１０の双極子１１はばらばらの方
向を向く。しかし、セルの間隔をらせん構造の１ピッチ
（図２中の寸法α）より小さくすると、液晶分子１０は
らせん構造の形成が抑制され、らせん構造がほどけて、
図３中に実線または一点鎖線で示すように、分子内の双
極子１１が上向または下向きの２状態のうち何れかのみ
をとるようになる。

【０００６】この状態において、上記一対の基材２，２
間に正逆何れかの方向の電圧を印加すると、その電界の
方向に応じて、全ての液晶分子１０の双極子１１の向き
が上下何れか１方向に揃い、それにともなって全ての液
晶分子１０が電界の方向に応じた２つの状態間でスイッ
チングされるようになる。この２状態は、電圧の印加を
停止した後も安定に存続し、素子は双安定性（メモリー
性）を示す。

【０００７】一方偏光子３，３は、図４に示すように偏
光軸３０，３０を互いに直交させ、かつ、何れか一方の
偏光子３の偏光軸３０を、液晶分子１０のとり得る２状
態のうち何れか一方における、液晶分子１０の平均分子
長軸方向と一致させて積層されている。したがって図１
の層構成の強誘電性液晶素子においては、一対の基材
２，２間に印加する電圧の方向を正逆何れかに切り替え
ると、それに応じて、液晶分子１０が前記２状態間でス
イッチングされて、一方の偏光子３の偏光軸３０と一致
する状態と一致しない状態とを生じ、明（ＯＮ）、暗
（ＯＦＦ）２状態の表示が可能となる。

【０００８】上記のように強誘電性液晶素子は、液晶分
子が双安定性を有する上、従来の液晶と違い双極子によ
って明暗２状態のスイッチングが行われるので、応答速
度が数１０μｓ程度と極めて速い。このため上記強誘電
性液晶素子によれば、単純マトリクス駆動により、クロ
ストークのない鮮明で高精細な画像を、高速動画表示す
ることが可能である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記強誘電性
液晶素子においては、強誘電性液晶材料を挟着する一対
の基材を、前記のように１〜数μｍという薄い電極間隔
で配置する必要があるため、わずかな衝撃や温度変化等
の外力によってセル間隔が不均一になったり歪みが生じ
たりして、液晶の配向が乱されるおそれがあり、とくに
大面積の素子において、液晶の均一な配向を維持するの
が難しいという問題があった。

【００１０】また、上記強誘電性液晶素子は、前記双極
子の作用による液晶分子のスイッチングのしきい電圧値
が急峻でないため、単純マトリクス駆動で十分な表示コ
ントラストが得られないという問題もある。つまり単純
マトリクス駆動では、書込みを行わない画素にも、書込
みを行う画素の１／３程度の電圧が常時印加されるた
め、しきい電圧値が急峻でない場合、必要のない画素ま
で応答してしまい、表示のコントラストが低下して表示
不良を起こすのである。

【００１１】高分子主鎖に、柔軟な屈曲鎖を介して、強
誘電性液晶材料に相当するメソゲン基を結合した構造を
有する強誘電性液晶高分子を、プラスチック基材と組み
合わせた素子が提案されている（特開平１−９９０２５
号公報）。上記強誘電性液晶高分子は、通常の低分子量
の強誘電性液晶材料に比べて粘度が著しく高いので配向
が乱れにくく、かつしきい電圧値が高い。しかし強誘電
性液晶高分子は、上記のように粘度が高いので、通常の
低分子量の強誘電性液晶材料に比べて応答速度が遅く、
また高電圧で長い駆動パルスを必要とするという問題が
あり、高速動画表示は不可能である。

【００１２】しかも上記素子においては、強誘電性液晶
高分子を一対のプラスチック基材で挟み込んでラミネー
トする際に、ずり応力やせん断応力を加えることで配向
させており、基材の表面には前記のような配向処理を施
していないので、使用時の素子が液晶の等方相転移温度
以上に加熱されると、冷却後に加熱前の配向状態に復帰
させることができないため、使用温度範囲が限られてし
まうという問題もある。

【００１３】本発明は以上の事情に鑑みてなされたもの
であって、高速応答性を有し、液晶分子の配向安定性に
すぐれるとともに、マトリクス駆動に適したしきい値特
性を有する強誘電性液晶素子とその製造方法を提供する
ことを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段および作用】上記課題を解
決するため、本発明者らは、低分子量の強誘電性液晶材
料および強誘電性液晶高分子の特性について種々検討を
行った。そして、低分子量の強誘電性液晶材料に、強誘
電性液晶高分子等の液晶性高分子や、あるいは非液晶性
の通常の高分子を添加すれば、強誘電性液晶材料の高速
応答性はそのままに、当該強誘電性液晶材料の粘度を高
めて、液晶分子の配向安定性を向上させるとともに、マ
トリクス駆動に適した急峻なしきい値特性を実現できる
との知見を得、本発明を完成するに至った。

【００１５】したがって本発明の強誘電性液晶素子は、
低分子量の強誘電性液晶材料を、液晶分子のらせん構造
の形成が抑制される距離に配置した、少なくとも一方の
表面に電極層を形成し、配向処理を施した一対の基材に
より挟着した強誘電性液晶素子において、上記低分子量
の強誘電性液晶材料に、液晶性高分子および非液晶性高
分子のうちの少なくとも一方を添加したことを特徴とす
る。

【００１６】また本発明の第１の製造方法は、少なくと
も一方の表面に電極層を形成し、配向処理を施した一対
の基材のうちの１枚の基材上に、液晶性高分子および非
液晶性高分子のうちの少なくとも一方を添加した低分子
量の強誘電性液晶材料を載せ、その上にもう１枚の基材
を重ねてラミネート処理して、両基材を、液晶分子のら
せん構造の形成が抑制される距離に配置するとともに、
ラミネート処理時または処理後の段階で、全体を加熱し
た後、徐冷して液晶の配向を制御することを特徴とす
る。

【００１７】さらに、本発明の第２の製造方法は、少な
くとも一方の表面に電極層を形成し、配向処理を施した
一対の基材を、液晶分子のらせん構造の形成が抑制され
る距離に配置し、両基材間に、液晶性高分子および非液
晶性高分子のうちの少なくとも一方を添加した低分子量
の強誘電性液晶材料を注入するとともに、注入時または
注入後の段階で、全体を加熱した後、徐冷して液晶の配
向を制御することを特徴とする。

【００１８】上記構成からなる本発明の強誘電性液晶素
子によれば、低分子量の強誘電性液晶材料に、液晶性ま
たは非液晶性の高分子が添加されて適度な粘度が付与さ
れているので、素子は、液晶分子の配向安定性にすぐ
れ、衝撃や温度変化等の外力によって液晶の配向が乱さ
れるおそれがない。また、マトリクス駆動に適した急峻
なしきい値特性を有し誤動作等を生じないので、表示の
コントラストが低下して表示不良を起こすおそれがな
い。しかも本発明の強誘電性液晶素子は、低電圧、短時
間の駆動パルスで応答可能な低分子量の強誘電性液晶材
料を主体とするので、高速動画表示が可能である。さら
に、本発明の強誘電性液晶素子においては、従来の低分
子量の強誘電性液晶材料のみからなる素子と同様に、当
該強誘電性液晶材料の配向が、基材表面の配向処理によ
り制御されるので、使用時の素子が液晶の等方相転移温
度以上に加熱されても、冷却後には加熱前の配向状態に
復帰させることができ、使用温度範囲が限られることも
ない。

【００１９】また、本発明の第１および第２の製造方法
によれば、低分子量の強誘電性液晶材料に、液晶性また
は非液晶性の高分子を添加すること以外は、従来と同様
の工程で、本発明の強誘電性液晶素子を製造できるとい
う利点がある。以下に本発明を説明する。本発明の強誘
電性液晶素子は、図１に示すように、液晶性高分子およ
び非液晶性高分子のうちの少なくとも一方を添加した低
分子量の強誘電性液晶材料１を、少なくとも一方の表面
に電極層を形成し、配向処理を施した一対の基材２，２
で挟着し、さらにその外側に一対の偏光子３，３を配置
することにより構成される。

【００２０】低分子量の強誘電性液晶材料としては、市
販の単成分または複数成分のもののうちカイラルスメク
チックＣ相（Ｓ_C ^*相）を示すものが好ましく使用され
るが、カイラルスメクチックＨ相（Ｓ_H ^*相）やカイラ
ルスメクチックＩ相（Ｓ_I ^*相）を示す強誘電性液晶材
料を使用することもできる。また特性の調整のために二
色性色素、各種添加剤、非液晶性化合物等を混合したも
のでもよい。

【００２１】上記低分子量の強誘電性液晶材料に添加さ
れる液晶性高分子としては、主鎖型あるいは側鎖型の種
々の液晶性高分子が使用可能であるが、とくに、高分子
主鎖に、柔軟な屈曲鎖を介して、強誘電性液晶材料に相
当するメソゲン基を結合した構造の側鎖型の強誘電性液
晶高分子が好適に使用される。上記側鎖型の強誘電性液
晶高分子の主鎖としては、たとえばポリオキセタン主
鎖、ポリシロキサン主鎖、ポリメタクリレート主鎖、ポ
リクロロアクリレート主鎖、ポリオキシシラン主鎖、ポ
リエステル主鎖などがあげられ、屈曲鎖としては、たと
えば炭素数１〜１２程度のアルキレン鎖やオキシアルキ
レン鎖などがあげられる。メソゲン基としては、低分子
量の強誘電性液晶材料に相当する種々の構造を採用する
ことができる。

【００２２】上記側鎖型の強誘電性液晶高分子の具体例
としては、たとえば下記式(1) または(2) ：

【００２３】

【化１】

【００２４】

【化２】

【００２５】（両式中の＊は不斉炭素原子を示す）で表
される繰り返し単位を有する化合物があげられる。低分
子量の強誘電性液晶材料に添加される非液晶性の高分子
としては、可視光に対する透明性の高いものが好まし
く、例えばＰＭＭＡに代表される（メタ）アクリル系高
分子が好適に使用され、可撓性付与のためには、上記ア
クリル系高分子等の中でも、より可撓性の高いものを選
択して使用するのが好ましい。

【００２６】低分子量の強誘電性液晶材料に対する、液
晶性高分子または非液晶性高分子の添加量は特に限定さ
れないが、これらの高分子と、低分子量の強誘電性液晶
材料との合計量に対する高分子の割合で、０．１〜５重
量％が好ましく、０．５〜４重量％がより好ましい。高
分子の添加量が上記範囲を下回った場合には、その添加
効果が十分に得られず、液晶分子の配向安定性が低下し
たり、マトリクス駆動に適した急峻なしきい値特性が得
られなかったりするおそれがある。一方、高分子の添加
量が上記範囲を大幅に上回った場合には応答速度の鈍化
がおこり、また液晶材料の粘度が高くなるため、とくに
ラミネート形成時に素子の作製が困難になるおそれがあ
る。

【００２７】強誘電性液晶材料には、基材の間隔を一定
に保つために粒状のスペーサが混入される。スペーサと
してはシリカ製、ガラスファイバー製または樹脂製のい
ずれを使用してもよく、その粒径は、所望の電極間隔に
応じて選ぶことができる。混合割合は、液晶面積１ｍｍ
²あたり１０〜２００個程度であればよい。強誘電性液
晶材料は、液晶性高分子または非液晶性高分子の添加に
より比較的粘度の高いクリーム状を呈し、液晶の流動に
よってスペーサの分布が局在化することがないので、ス
ペーサを液晶中に均一に分散させれば、基材の間隔を一
定に保つことができる。

【００２８】基材２としては、ガラス板等の、従来より
強誘電性液晶素子の基材として使用されている種々の基
材が使用できるが、重くかつ割れやすいというガラス板
の欠点を解消して、軽量でしかも丈夫な素子を形成する
には、プラスチックフィルムやプラスチック板が好適に
使用される。プラスチックフィルムとしては、耐熱性、
実用的強度、光学的均一性などにすぐれ、かつ偏光板と
組み合わせた際に複屈折による着色のおこらないポリエ
チレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムやポリエーテ
ルスルフォン（ＰＥＳ）フィルム等の非晶質のプラスチ
ックフィルムが好適に使用される。プラスチックフィル
ムの厚みは５０〜５００μｍ程度が好ましい。

【００２９】プラスチック板としては、各種アクリル樹
脂板、ポリカーボネート板、ポリスチレン板等の、光学
的特性にすぐれたプラスチック板が使用されるが、プラ
スチックフィルムの場合と同様に、偏光板と組み合わせ
た際に複屈折による着色のおこらない非晶質のプラスチ
ック板が好ましい。プラスチック板の厚みは０．５〜３
mm程度がよい。

【００３０】基材の表面に形成される電極層としてはＩ
ＴＯやSnＯ₂等の透明導電膜が好適に採用される。これ
らの透明導電膜は、真空蒸着法やスパッタリング法によ
って形成される。また、上記透明導電材料を含む透明導
電インクを塗布あるいは印刷してもよい。単純マトリク
ス駆動等の素子の場合、上記透明導電膜には、エッチン
グ等により所定のパターンが形成される。

【００３１】基材表面の配向処理方法としては、 SiＯ等を斜方蒸着する方法、高分子膜（液晶配向膜）を形成し、その表面を１方
向にラビングする方法、１方向に延伸した高分子フィルムを貼付する方法、等があるが、とくにの液晶配向膜を形成してその表面
を１方向にラビングする方法が好適に採用される。

【００３２】液晶配向膜としては、耐熱性、安定性、他
の液晶表示方式での使用実績などから、ポリイミド系の
高分子やその誘導体、あるいはその共重合体が好適に使
用されるが、強誘電性液晶材料との相性等を考慮して、
ポリビニルアルコール等の他の高分子を使用することも
できる。また、素子の特性等を考慮すると、液晶配向膜
を形成する高分子材料は、着色が少なく透明性に優れ、
しかも電圧降下を少なくするために高誘電率であること
が望ましい。

【００３３】上記液晶配向膜は、高分子材料を適当な溶
媒に溶解または分散させた塗布液を塗布または印刷して
溶媒を乾燥除去するか、または高分子材料の硬化性のプ
レポリマー（オリゴマー、モノマー）を適当な溶媒に溶
解または分散させた塗布液を塗布または印刷して、溶媒
を乾燥除去するとともにプレポリマーを硬化させること
で形成される。

【００３４】塗布液の塗布には、スピンコート法、バー
コート法、スプレーコート法等の通常の塗布方法を採用
できる他、スクリーン印刷法やオフセット印刷法等の種
々の印刷方法を採用することもできる。液晶配向膜の膜
厚はとくに限定されないが、２０Å〜０．５μｍ程度が
よい。また形成された液晶配向膜のラビングには、従来
同様に、適当な布地を使用すればよい。

【００３５】偏光子３としては、フィルム状、板状等の
形状の市販品を使用すればよい。なお、本発明の強誘電
性液晶素子は、強誘電性液晶材料１に液晶性高分子また
は非液晶性高分子を添加する以外の構成については、特
に限定されない。たとえば、一方の基材２の裏面に反射
膜を設けて反射型の表示素子としてもよい。その他、本
発明の要旨を変更しない範囲で、従来の強誘電性液晶素
子と同様の種々の設計変更を施すことができる。

【００３６】上記本発明の強誘電性液晶素子を製造する
ための、本発明の製造方法は、前記のように２つある。
第１の製造方法は、基材として柔軟なプラスチックフィ
ルムを使用する際に好適に採用される方法であって、ま
ず、１枚の基材２の配向処理された表面に、液晶性高分
子または非液晶性高分子と、スペーサＳとを添加した強
誘電性液晶材料１を載せる（図５(a) ）。

【００３７】そしてその上にもう１枚の基材２を重ね
て、一端部から、一対のラミネートロールＲ，Ｒ間に挿
通し、両基材２，２が、液晶分子のらせん構造の形成が
抑制される距離に配置されるようにラミネート処理する
（図５(b) ）。このとき図５(c) に示すように、強誘電
性液晶材料１に添加されたスペーサＳにより、基材２，
２間の距離が、液晶分子のらせん構造の形成を抑制しう
る一定の間隔に保たれる。

【００３８】このあと全体を加熱し、徐冷すると、強誘
電性液晶材料１が、基材２の表面の配向処理により配向
制御されて、素子の全面に亘って均一に配向した強誘電
性液晶素子が得られる。加熱の温度は、強誘電性液晶材
料１がカイラルスメクチックＣ相を示すものである場
合、当該強誘電性液晶材料１がスメクチックＡ相、コレ
ステリック相または等方相の何れかに転移する温度以上
が好ましい。加熱ののち徐冷すると、強誘電性液晶材料
１はカイラルスメクチックＣ相に相転移するとともに、
上記のように素子の全面に亘って均一に配向制御され
る。

【００３９】なお上記ラミネート処理時の強誘電性液晶
材料１を加熱すると、ラミネートが容易になる。加熱の
温度は、強誘電性液晶材料１がカイラルスメクチックＣ
相を示すものである場合、当該カイラルスメクチックＣ
相を維持しうる温度範囲でよいが、前記のように強誘電
性液晶材料１がスメクチックＡ相、コレステリック相ま
たは等方相の何れかに転移する温度以上に加熱してラミ
ネート処理し、ラミネートの進行とともに徐冷すれば、
ラミネート後の加熱、徐冷処理を省略できる。

【００４０】また、ラミネート時の強誘電性液晶材料１
にずり応力やせん断を加えてやれば、液晶の配向をより
一層均一にできる。本発明の強誘電性液晶素子を製造す
るための第２の製造方法は、基材としてガラス板や屈曲
性のないプラスチック板等を使用する際に好適に採用さ
れる方法であって、まず、一対の基材を、液晶分子のら
せん構造の形成が抑制される距離に配置する。一対の基
材を、上記のように液晶分子のらせん構造の形成が抑制
される距離に配置するには、フィルム状のスペーサ等を
介して、両基材をその周辺部で貼り合わせればよい。

【００４１】つぎに、液晶性高分子または非液晶性高分
子とスペーサとを添加した強誘電性液晶材料を、両基材
間に注入する。強誘電性液晶材料を両基材間に注入する
には、当該強誘電性液晶材料を、毛細管現象により基材
間に含浸させる方法や、基材間を減圧状態として、強誘
電性液晶材料を注入する方法等がある。また、注入時の
強誘電性液晶材料を加熱して粘度を下げれば、注入がよ
りスムーズに行えるようになる。加熱の温度は、注入を
容易にできるのであれはとくに限定されない。

【００４２】このあと、前記第１の製造方法と同様に全
体を加熱し、徐冷すると、強誘電性液晶材料１が、基材
２の表面の配向処理により配向制御されて、素子の全面
に亘って均一に配向した強誘電性液晶素子が得られる。
なお上記注入の際に、強誘電性液晶材料を、スメクチッ
クＡ相、コレステリック相または等方相の何れかに転移
する温度以上に加熱して両基材間に注入し、それをその
まま徐冷すれば、ラミネート後の加熱、徐冷処理を省略
できる。

【００４３】

【実施例】以下に本発明を、実施例、比較例に基づいて
説明する。実施例１表面にＩＴＯ膜が形成されたＰＥＳフィルム（住友ベー
クライト社製）の、当該ＩＴＯ膜上に、ポリイミド系配
向膜用塗布液（東レ（株）製の品番ＬＰ−６４）をスピ
ンコート法で塗布し、乾燥ののち１８０℃で２時間加熱
して硬化させて、高分子膜を形成した。そしてこの高分
子膜の表面を、ラビング布（吉川化工社製の品番ＹＡ２
０Ｒ）を用いて１方向にラビングして液晶配向膜を形成
して導電フィルム基材を形成した。

【００４４】上記導電フィルム基材を２枚用意し、１枚
の導電フィルム基材の液晶配向膜の上に、低分子量の強
誘電性液晶材料（メルクジヤパン社製の品番ＺＬＩ３６
５４）と、前記式(2) で表される強誘電性液晶高分子
（特開昭６３−２８０７４２号公報所載のもの、分子量
Ｍｎ＝１５０００）とを、両液晶材料の合計量に対する
強誘電性液晶高分子の割合が３重量％となるように配合
し、さらに粒径２μｍのシリカ製スペーサを添加して得
た混合物を載せた。そして、その上にもう１枚の導電フ
ィルム基材を、液晶配向膜が強誘電性液晶材料と接する
ように重ね合わせて、図５(a) 〜(c) に示したように一
対のラミネートロールＲ，Ｒによりラミネートした後、
全体を液晶の等方相転移温度（６２℃）以上の１３０℃
まで加熱し、次いで８時間かけて室温まで徐冷して液晶
を配向させ、強誘電性液晶素子を作製した。液晶の配向
状態を、偏光顕微鏡で観察したところ、素子の全面に亘
って良好なものであった。

【００４５】実施例２強誘電性液晶高分子の、両液晶材料の合計量に対する割
合を４．５重量％としたこと以外は、上記実施例１と同
様にして強誘電性液晶素子を作製した。液晶の配向状態
を、偏光顕微鏡で観察したところ、素子の全面に亘って
良好なものであった。

【００４６】実施例３ラミネート時の混合物を６０℃に加熱したこと以外は、
上記実施例１と同様にして強誘電性液晶素子を作製し
た。液晶の配向状態を、偏光顕微鏡で観察したところ、
素子の全面に亘って良好なものであった。実施例４表面にＩＴＯ膜が形成されたガラス基板の、当該ＩＴＯ
膜上に、ポリイミド系配向膜用塗布液（東レ（株）製の
品番ＬＰ−６４）をスピンコート法で塗布し、乾燥のの
ち１８０℃で２時間加熱して硬化させて、高分子膜を形
成した。そしてこの高分子膜の表面を、ラビング布（吉
川化工社製の品番ＹＡ２０Ｒ）を用いて１方向にラビン
グして液晶配向膜を形成して導電ガラス基材を形成し
た。

【００４７】上記導電ガラス基材を２枚、それぞれの配
向膜を対向させて、２μｍの間隔に保持した状態で、上
記実施例１で作成した低分子量の強誘電性液晶材料と、
強誘電性液晶高分子と、粒径２μｍのシリカ製スペーサ
との混合物を、両基材間の隙間に１００℃にて真空注入
した。そして、全体を１３０℃まで加熱し、次いで８時
間かけて室温まで徐冷して液晶を配向させ、強誘電性液
晶素子を作製した。液晶の配向状態を、偏光顕微鏡で観
察したところ、素子の全面に亘って良好なものであっ
た。

【００４８】実施例５強誘電性液晶高分子に代えて、下記式(3) で表される側
鎖型の液晶性高分子を使用したこと以外は、上記実施例
１と同様にして強誘電性液晶素子を作製した。液晶の配
向状態を、偏光顕微鏡で観察したところ、素子の全面に
亘って良好なものであった。

【００４９】

【化３】

【００５０】比較例１強誘電性液晶高分子を添加しなかったこと以外は、上記
実施例１と同様にして強誘電性液晶素子を作製した。上
記各実施例、比較例の強誘電性液晶素子について以下の
試験を行い、特性を評価した。

【００５１】しいき値特性試験各実施例、比較例の強誘電性液晶素子を、一対の偏光膜
間に角度を調整して挟み込み、２枚の透明導電フィルム
間に、幅２００μｓまたは３００μｓの駆動パルスを波
高値（電圧値）を変えて印加したときの、Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザー光（波長６３３nm）の透過光強度の変化を観察
し、透過光強度が変化しない最高電圧をしきい値電圧Ｖ
_Tとした。また上記測定において、透過光強度が完全に
変化した後に、その状態を保持し続ける最低電圧値を、
双安定性（メモリー性）発現に必要な書込み電圧Ｖ_Mと
した。そして、上記しきい値電圧Ｖ_Tと書込み電圧Ｖ_M
との比Ｖ_T／Ｖ_Mを求め、素子のしきい値特性を評価し
た。すなわち、上記比Ｖ_T／Ｖ_Mの値が大きい程、素子
は急峻なしきい値特性を有することになるので、マトリ
クス駆動に適したものとなる。

【００５２】応答速度試験各実施例、比較例の強誘電性液晶表示素子を、一対の偏
光膜間に角度を調整して挟み込み、暗状態（ＯＦＦ状
態）の素子の２枚の透明導電フィルム間に幅２００μ
ｓ、３０Ｖの駆動パルスを印加した際に、透過光強度が
１０％から９０％まで変化するのに要した時間ｔ_ONをを
求めた。また、透明状態の素子の２枚の透明導電フィル
ム間に、幅２００μｓ、３０Ｖの駆動パルスを上記と逆
方向に印加した際に、透過光強度が９０％から１０％に
変化するのに要した時間ｔ_OFFを求めた。

【００５３】配向安定性試験各実施例、比較例の強誘電性液晶表示素子を、一対のア
クリル板（厚み２mm）で挟み込み、１ｍの高さから落下
させて、配向の乱れが素子全面のうちどれくらいの範囲
で見られるかを、偏光顕微鏡にて観察した。そして、配
向の乱れが全く見られなかったものを◎、ごく一部に乱
れが見られたものを○、一部に乱れが見られたものを
△、広い面積に亘って配向の乱れが見られたものを×と
して評価した。

【００５４】以上の結果を表１に示す。

【００５５】

【表１】

【００５６】上記表１の結果より、実施例１〜５の強誘
電性液晶素子はいずれも、比較例１に比べて比Ｖ_T／Ｖ
_Mが大きいことから、急峻なしきい値特性を有すること
が判った。また、実施例１〜５の強誘電性液晶素子はい
ずれも、比較例１と応答速度があまり変わらなかった。
このことから、上記実施例１〜３の強誘電性液晶素子は
何れも、強誘電性液晶材料の特徴である数十μｓの高速
応答性を損なうことなしに、しきい値特性が改善された
ものであることが確認された。

【００５７】また、実施例１，３の結果より、ラミネー
ト時に加熱した方が、しいき値特性の改善に効果がある
ことが判った。これは、ラミネート時の加熱とそれに続
く自然放冷の課程で、強誘電性液晶高分子がラミネート
方向に配向し、その結果、その後の加熱、徐冷工程での
強誘電性液晶材料の配向性が向上するのが原因であると
考えられる。

【００５８】さらに配向安定性試験の結果より、比較例
１は、素子全面の１／３に亘って配向の乱れが見られた
のに対し、実施例２の強誘電性液晶素子は配向の乱れが
全く観察されず、その他の実施例もごく一部ないし一部
に配向の乱れが観察されたのみであった。このことか
ら、実施例１〜５の強誘電性液晶素子はいずれも、比較
例１に比べて配向安定性（耐衝撃性）にすぐれることが
わかった。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の強誘電性
液晶素子は、低分子量の強誘電性液晶材料に、液晶性高
分子および非液晶性高分子のうちの少なくとも一方を添
加したので、強誘電性液晶材料の高速応答性はそのまま
に、液晶分子の配向安定性が向上し、かつマトリクス駆
動に適したしきい値特性を有するものとなる。したがっ
て本発明の強誘電性液晶素子によれば、単純マトリクス
駆動による高精度、高画素数表示が可能となる。

【００６０】また、本発明の強誘電性液晶素子の製造方
法によれば、低分子量の強誘電性液晶材料に、液晶性ま
たは非液晶性の高分子を添加すること以外は、従来と同
様の工程で、本発明の強誘電性液晶素子を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の強誘電性液晶素子の、層構成の一例を
示す斜視図である。

【図２】セル間隔が十分に広い場合における液晶分子の
状態を模式的に説明する図である。

【図３】セル間隔が狭い場合における液晶分子の配向状
態を模式的に説明する図である。

【図４】図４の配向状態における液晶分子の平均分子長
軸と、偏光子の偏光軸との関係を模式的に説明する図で
ある。

【図５】同図(a) 〜(c) は、本発明の強誘電性液晶素子
をラミネート処理により製造する工程を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１強誘電性液晶材料２基材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】低分子量の強誘電性液晶材料を、液晶分子
のらせん構造の形成が抑制される距離に配置した、少な
くとも一方の表面に電極層を形成し、配向処理を施した
一対の基材により挟着した強誘電性液晶素子において、
上記低分子量の強誘電性液晶材料に、液晶性高分子およ
び非液晶性高分子のうちの少なくとも一方を添加したこ
とを特徴とする強誘電性液晶素子。
【請求項２】少なくとも一方の表面に電極層を形成し、
配向処理を施した一対の基材のうちの１枚の基材上に、
液晶性高分子および非液晶性高分子のうちの少なくとも
一方を添加した低分子量の強誘電性液晶材料を載せ、そ
の上にもう１枚の基材を重ねてラミネート処理して、両
基材を、液晶分子のらせん構造の形成が抑制される距離
に配置するとともに、ラミネート処理時または処理後の
段階で、全体を加熱した後、徐冷して液晶の配向を制御
することを特徴とする強誘電性液晶素子の製造方法。
【請求項３】少なくとも一方の表面に電極層を形成し、
配向処理を施した一対の基材を、液晶分子のらせん構造
の形成が抑制される距離に配置し、両基材間に、液晶性
高分子および非液晶性高分子のうちの少なくとも一方を
添加した低分子量の強誘電性液晶材料を注入するととも
に、注入時または注入後の段階で、全体を加熱した後、
徐冷して液晶の配向を制御することを特徴とする強誘電
性液晶素子の製造方法。