JPH05345891A

JPH05345891A - 液晶組成物、液晶素子及び表示装置

Info

Publication number: JPH05345891A
Application number: JP4331198A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Terada; 匡宏寺田; Nobutsugu Yamada; 修嗣山田; Akio Yoshida; 明雄吉田; Yoshimasa Mori; 省誠森; Masataka Yamashita; 眞孝山下; Kazuharu Katagiri; 一春片桐
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-11-22
Filing date: 1992-11-18
Publication date: 1993-12-27

Abstract

(57)【要約】【目的】強誘電性液晶素子の実用化のために、応答速
度の温度依存性を軽減させるのに効果的な液晶組成物を
提供することにある。【構成】カイラルスメクチックＣ相を生じる温度範囲
をもつ液晶組成物において、前記温度範囲内に、ａ）カイラルスメクチックＣ相でのコーン角が温度降下
に伴い増加する第１の温度範囲と、ｂ）該第１の温度範囲より低い温度範囲で、カイラルス
メクチックＣ相でのコーン角がさらなる温度降下に伴い
変位点を境にして減少する第２の温度範囲とを有するこ
とを特徴とする液晶組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶組成物およびそれ
を使用した液晶素子並びに表示装置に関し、さらに詳し
くは電界に対する応答特性が改善された新規な液晶組成
物、およびそれを使用した液晶表示素子や液晶−光シャ
ッター等に利用される液晶素子並びに該液晶素子を表示
に使用した方法並びに表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、液晶は電気光学素子として種
々の分野で応用されている。現在実用化されている液晶
素子はほとんどが、例えばエムシャット（Ｍ．Ｓｃｈ
ａｄｔ）とダブリュヘルフリッヒ（Ｗ．Ｈｅｌｆｒｉ
ｃｈ）著“アプライドフィジックスレターズ”
（“ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒ
ｓ”）Ｖｏ．１８，Ｎｏ．４（１９７１．２．１５）
Ｐ．１２７〜１２８の“ＶｏｌｔａｇｅＤｅｐｅｎｄ
ｅｎｔＯｐｔｉｃａｌＡｃｔｉｖｉｔｙｏｆａ
ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒ
ｙｓｔａｌ”に示されたＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍ
ａｔｉｃ）型の液晶を用いたものである。

【０００３】これらは、液晶の誘電的配列効果に基づい
ており、液晶分子の誘電異方性のために平均分子軸方向
が、加えられた電場により特定の方向に向く効果を利用
している。これらの素子の光学的な応答速度の限界はミ
リ秒であるといわれ、多くの応用のためには遅すぎる。

【０００４】一方、大型平面ディスプレイへの応用で
は、価格、生産性などを考え合せると単純マトリクス方
式による駆動が最も有力である。単純マトリクス方式に
おいては、走査電極群と信号電極群をマトリクス状に構
成した電極構成が採用され、その駆動のためには、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方式が採用されてい
る。

【０００５】しかし、この様な駆動方式の素子に前述し
たＴＮ型の液晶を採用すると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。

【０００６】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）を増加して行った場合、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（ｄｕｔｙ比）が１／Ｎの割合で減少し
てしまう。

【０００７】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。

【０００８】この様な現象は、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。

【０００９】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。

【００１０】この様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クラ
ーク（Ｃｌａｒｋ）およびラガウェル（Ｌａｇｅｒｗａ
ｌｌ）により提案されている（特開昭５６−１０７２１
６号公報、米国特許第４３６７９２４号明細書等）。

【００１１】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^* 相）又はＨ相（ＳｍＨ^*
相）を有する強誘電性液晶が用いられる。

【００１２】この強誘電性液晶は電界に対して第１の光
学的安定状態と第２の光学的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クトルに対し
て第１の光学的安定状態に液晶が配向し、他方の電界ベ
クトルに対しては第２の光学的安定状態に液晶が配向さ
れている。また、この型の液晶は、加えられる電界に応
答して、上記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（双安定
性）を有する。

【００１３】以上の様な双安定性を有する特徴に加え
て、強誘電性液晶は高速応答性であるという優れた特徴
を持つ。それは強誘電性液晶の持つ自発分極と印加電場
が直接作用して配向状態の転移を誘起するためであり、
誘電率異方性と電場の作用による応答速度より３〜４オ
ーダー速い。

【００１４】この様に強誘電性液晶はきわめて優れた特
性を潜在的に有しており、このような性質を利用するこ
とにより、上述した従来のＴＮ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。特に、高速光
学光シャッターや高密度，大画面ディスプレイへの応用
が期待される。このため強誘電性を持つ液晶材料に関し
ては広く研究がなされているが、現在までに開発された
強誘電性液晶材料は、低温作動特性、高速応答性等を含
めて液晶素子に用いる十分な特性を備えているとは言い
難い。

【００１５】応答時間τと自発分極の大きさＰｓおよび
粘度ηの間には、下記の式［ＩＩ］ τ＝η／（Ｐｓ・Ｅ）［ＩＩ］（ただし、Ｅは印加電界である）の関係が存在する。し
たがって応答速度を速くするには、（ア）自発分極の大きさＰｓを大きくする（イ）粘度ηを小さくする（ウ）印加電界Ｅを大きくする方法がある。しかし印加電界は、ＩＣ等で駆動するため
上限があり、出来るだけ低い方が望ましい。よって、実
際には粘度ηを小さくするか、自発分極の大きさＰｓの
値を大きくする必要がある。

【００１６】一般的に自発分極の大きい強誘電性カイラ
ルスメクチック液晶化合物においては、自発分極のもた
らすセルの内部電界も大きく、双安定状態をとり得る素
子構成への制約が多くなる傾向にある。又、いたずらに
自発分極を大きくしても、それにつれて粘度も大きくな
る傾向にあり、結果的には応答速度はあまり速くならな
いことが考えられる。

【００１７】また、実際のディスプレイとしての使用温
度範囲が例えば１０〜４０℃程度とした場合、応答速度
の変化が一般に１０倍程もあり、駆動電圧および周波数
による温度補償方式を複雑なものにしている。

【００１８】また、表面画面が大きい表示装置の場合、
表示画面自体に温度のバラツキを生じるため、例えば表
示画面を一定温度に加熱するなどの手段を必要としてい
た。

【００１９】以上述べたように、強誘電性液晶素子を実
用化するためには、大きな自発分極と低い粘性による高
速応答性を有し、かつ応答速度の温度依存性の小さなカ
イラルスメクチック相を示す液晶組成物が要求される。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
の強誘電性液晶素子を実用できるようにするために、応
答速度の温度依存性を軽減させるのに効果的な液晶組成
物、特に強誘電性カイラルスメクチック相を示す液晶組
成物、および該液晶組成物を使用する液晶素子、及び表
示装置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、第１
に、カイラルスメクチックＣ相を生じる温度範囲をもつ
液晶組成物において、前記温度範囲内に、ａ）カイラルスメクチックＣ相でのコーン角が温度降下
に伴い増加する第１の温度範囲と、ｂ）該第１の温度範囲より低い温度範囲で、カイラルス
メクチックＣ相でのコーン角がさらなる温度降下に伴い
変位点を境にして減少する第２の温度範囲とを有する液
晶組成物に特徴があり、第２に、一対の基板及びカイラ
ルスメクチックＣ相を生じた液晶組成物を有する液晶素
子において、カイラルスメクチックＣ相を生じる温度範
囲内に、ａ）カイラルスメクチックＣ相でのコーン角が温度降下
に伴い増加する第１の温度範囲と、ｂ）該第１の温度範囲より低い温度範囲で、カイラルス
メクチックＣ相でのコーン角がさらなる温度降下に伴い
変位点を境にして減少する第２の温度範囲とを有する液
晶素子に特徴があり、第３に、一対の基板及び無電界時
に少なくとも２つの光学的な安定状態を生じ、これらの
光学軸のなす角度の１／２であるチルト角θａをもつカ
イラルスメクチックＣ相を生じた液晶組成物を有する液
晶素子において、液晶組成物の液晶分子が基板に対して
プレチルト角αを生じて配向し、カイラルスメクチック
Ｃ相を形成する複数の液晶分子で組織された複数の層が
基板の法線に対して傾斜角δをもって傾斜して配列し、
カイラルスメクチックＣ相を生じる温度範囲内に、ａ）カイラルスメクチックＣ相でのコーン角Θが温度降
下に伴い増加する第１の温度範囲と、ｂ）該第１の温度範囲より低い温度範囲で、カイラルス
メクチックＣ相でのコーン角Θがさらなる温度降下に伴
い変位点を境にして減少する第２の温度範囲とを有し、 θａ、Θ、δとαとの間で、ｃ）Θ＜α＋δ、ｄ）δ＜α 及びｅ）Θ＞θａ＞Θ／２の関係を有してなる液晶素子に特徴があり、第４に、ス
メクチックＡ相を形成する複数の液晶分子で組織した複
数の第１の分子層とカイラルスメクチックＣ相を形成す
る複数の液晶分子で組織した複数の第２の分子層とを、
互いに異なる温度範囲で生じる液晶組成物において、前
記第１の分子層と第２の分子層とが互いに異なる形状を
生じ、該第１の分子層に対する該第２の分子層の変形度
がカイラルスメクチックＣ相を生じる温度範囲内でａ）温度降下に伴い増加する第１の温度範囲と、ｂ）該第１の温度範囲より低い温度範囲で、さらなる温
度降下に伴い変位点を境にして減少する第２の温度範囲
とを有する液晶組成物に特徴があり、第５に、一対の基
板及びカイラルスメクチックＣ相を生じた液晶組成物を
有する液晶素子において、カイラルスメクチックＣ相を
形成する複数の液晶分子で組織した複数の分子層が基板
法線に対して傾斜角δをもって傾斜配列し、該カイラル
スメクチックＣ相を生じる温度範囲内に、ａ）傾斜角δが温度降下に伴い増加する第１の温度範囲
と、ｂ）該第１の温度範囲より低い温度範囲で、傾斜角δが
さらなる温度降下に伴い変位点を境にして減少する第２
の温度範囲とを有する液晶素子に特徴があり、第６に、
一対の基板及びコーン角Θを有し、且つ無電界時に少な
くとも２つの光学的な安定状態を生じ、これらの光学軸
のなす角度の１／２であるチルト角θａをもつカイラル
スメクチックＣ相を生じた液晶組成物を有する液晶素子
において、液晶組成物の液晶分子が基板に対してプレチ
ルト角αを生じて配向し、カイラルスメクチックＣ相を
形成する複数の液晶分子で組織された複数の層が基板の
法線に対して傾斜角δをもって傾斜して配列し、カイラ
ルスメクチックＣ相を生じる温度範囲内に、ａ）カイラルスメクチックＣ相での傾斜角δが温度降下
に伴い増加する第１の温度範囲と、ｂ）該第１の温度範囲より低い温度範囲で、カイラルス
メクチックＣ相での傾斜角δがさらなる温度降下に伴い
変位点を境にして減少する第２の温度範囲とを有し、 θａ、Θ、δとαとの間で、ｃ）Θ＜α＋δ、ｄ）δ＜α 及びｅ）Θ＞θａ＞Θ／２の関係を有する液晶素子に特徴がある。

【００２２】図１は強誘電性を利用した液晶素子の構成
を説明するために、本発明のカイラルスメクチック液晶
層を有する液晶素子の一例を示す断面概略図である。

【００２３】図１において符号１はカイラルスメクチッ
ク液晶層、２はガラス基板、３は透明電極、４は絶縁性
配向制御層、５はスペーサー、６はリード線、７は電
源、８は偏光板、９は光源を示している。

【００２４】２枚のガラス基板２には、それぞれＩｎ₂
Ｏ₃ ，ＳｎＯ₂ あるいはＩＴＯ（インジウムティン
オキサイド；Ｉｎｄｉｕｍ−ＴｉｎＯｘｉｄｅ）等の
薄膜から成る透明電極３が被覆されている。その上にポ
リイミドの様な高分子の薄膜をガーゼやアセテート植毛
布等でラビングして、液晶をラビング方向に並べる絶縁
性配向制御層が形成されている。また、絶縁物質とし
て、例えばシリコン窒化物、水素を含有するシリコン炭
化物、シリコン酸化物、硼素窒化物、水素を含有する硼
素窒化物、セリウム酸化物、アルミニウム酸化物、ジル
コニウム酸化物、チタン酸化物やフッ化マグネシウムな
どの無機物質絶縁層を形成し、その上にポリビニルアル
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有機絶縁物質を配向制御層として、
２層で絶縁性配向制御層が形成されていてもよく、また
無機物質絶縁性配向制御層あるいは有機物質絶縁性配向
制御層単層であっても良い。この絶縁性配向制御層が無
機系ならば蒸着法などで形成でき、有機系ならば有機絶
縁物質を溶解させた溶液、またはその前駆体溶液（溶剤
に０．１〜２０重量％，好ましくは０．２〜１０重量
％）を用いて、スピンナー塗布法、浸漬塗布法、スクリ
ーン印刷法、スプレー塗布法、ロール塗布法等で塗布
し、所定の硬化条件下（例えば加熱下）で硬化させ形成
させることができる。

【００２５】絶縁性配向制御層の層厚は通常３０Å〜１
μｍ、好ましくは４０Å〜３０００Å、さらに好ましく
は４０Å〜１０００Åが適している。

【００２６】この２枚のガラス基板２はスペーサー５に
よって任意の間隔に保たれている。例えば所定の直径を
持つシリカビーズ、アルミナビーズをスペーサーとして
ガラス基板２枚で挟持し、周囲をシール材、例えばエポ
キシ系接着材を用いて密封する方法がある。その他スペ
ーサーとして高分子フィルムやガラスファイバーを使用
しても良い。この２枚のガラス基板の間に強誘電性を示
す液晶が封入されている。

【００２７】カイラルスメクチック液晶が封入されたカ
イラルスメクチック液晶層１は、一般には０．５〜２０
μｍ、好ましくは１〜５μｍである。

【００２８】また、この強誘電性液晶は、室温を含む広
い温度域（特に低温側）でＳｍＣ^*相（カイラルスメク
チックＣ相）を有し、かつ素子とした場合には駆動電圧
マージン及び駆動温度マージンが広いことが望まれる。

【００２９】また、特に素子とした場合に、良好な均一
配向性を示し、モノドメイン状態を得るには、その強誘
電性液晶は、等方相からＣｈ相（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）という相転移系列を有していることが望
ましい。

【００３０】透明電極３からはリード線によって外部電
源７に接続されている。

【００３１】また、ガラス基板２の外側には偏光板８が
貼り合わせてある。

【００３２】図１は透過型なので、光源９を備えてい
る。

【００３３】図２は強誘電性を利用した液晶素子の動作
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はそれぞれＩｎ₂ Ｏ₃ ，ＳｎＯ₂ あるい
はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−ＴｉｎＯｘｉｄｅ）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がガラス面に垂直になるよ
う配向したカイラルスメクチックＣ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。

【００３４】本発明における光学変調素子で、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
１０μｍ以下）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、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（３４ｂ）のどちらかの状態をとる。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かあるいは第２の安定状態３３ｂの何れか一方に
配向する。

【００３５】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。

【００３６】その第１は応答速度が極めて速いことであ
り、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３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あるいはＥｂが一定の閾値を越えない限り、
それぞれ前の配向状態にやはり維持されている。

【００３７】本発明の液晶素子を表示パネル部に使用
し、図１１及び図１２に示した走査線アドレス情報をも
つ画像情報なるデータフォーマット及びＳＹＮＣ信号に
よる通信同期手段をとることにより、液晶表示装置を実
現する。

【００３８】図中、符号はそれぞれ以下の通りである。１０１強誘電性液晶表示装置１０２グラフィックコントローラ１０３表示パネル１０４走査線駆動回路１０５情報線駆動回路１０６デコーダ１０７走査信号発生回路１０８シフトレジスタ１０９ラインメモリ１１０情報信号発生回路１１１駆動制御回路１１２ＧＣＰＵ１１３ホストＣＰＵ１１４ＶＲＡＭ画像情報の発生は、本体装置側のグラフィックスコント
ローラ１０２にて行われ、図１１及び図１２に示した信
号転送手段にしたがって表示パネル１０３に転送され
る。グラフィックスコントローラ１０２は、ＣＰＵ（中
央演算処理装置、以下ＧＣＰＵ１１２と略す）及びＶＲ
ＡＭ（画像情報格納用メモリ）１１４を核に、ホストＣ
ＰＵ１１３と液晶表示装置１０１間の画像情報の管理や
通信をつかさどっており、本発明の制御方法は主にこの
グラフィックスコントローラ１０２上で実現されるもの
である。

【００３９】なお、該表示パネルの裏面には、光源が配
置されている。

【００４０】スメクティック液晶は一般に層構造をもつ
が、スメクチックＡ相からなるカイラルスメクチックＣ
相に相転移すると層間隔が縮むので図４のように４１で
表わされる液晶層が、上下基板４４ａと４４ｂの中央で
折れ曲がった構造（シェブロン構造）をとる。折れ曲が
る方向は図に示すように高温相からカイラルスメクチッ
クＣ相に転移した直後に現われる配向状態（Ｃ１配向状
態）の部分４２における場合とさらに温度を下げた時に
Ｃ１配向状態に混在して現われる配向状態（Ｃ２配向状
態）の部分４３における場合の２つが有り得る。その
後、特定のプレチルトαの高い配向膜と液晶の組み合わ
せを用いると、上記のＣ１→Ｃ２転移が起こりにくく、液晶材料によ
っては全くＣ２配向状態が生じないこと、及び、Ｃ１配向内に従来見出されていた液晶のディレクタが
上下の基板間でねじれている低コントラストの２つの安
定状態（以下、スプレイ状態と呼ぶ）の他に、コントラ
ストの高い別の２つの安定状態（以下、ユニフォーム状
態と呼ぶ）が現れることが発見された。

【００４１】また、これらの状態は電解をかけると互い
に遷移する。弱い正負のパルス電界を印加するとスプレ
イ２状態間の遷移が起こり、強い正負のパルス電界を印
加するとユニフォーム２状態間の遷移がおこる。

【００４２】ユニフォーム２状態を用いると従来より明
るく、コントラストの高い表示素子が実現できる。

【００４３】そこで、表示素子として画面全体をＣ１配
向状態に統一し、且つＣ１配向内の高コントラストの２
状態を白黒表示の２状態として用いれば、従来より品位
の高いディスプレイが実現できると期待される。

【００４４】上記のようにＣ２配向状態を生ぜずにＣ１
配向状態を実現するためには、以下のような条件を満た
すことが必要である。

【００４５】即ち、図５に示すようにＣ１配向及びＣ２
配向での基板近くのディレクタはそれぞれ図５（ａ）及
び（ｂ）のコーン５１上にある。よく知られているよう
にラビングによって基板界面の液晶分子は、基板に対し
てプレチルトαと呼ばれる角度をなし、その方向はラビ
ング方向（図４でいえばＡ方向）に向かって液晶分子５
２が頭をもたげる（先端が浮いた格好になる）向きであ
る。以上のことにより液晶のコーン角Θ、プレチルト角
α及び層傾斜角δの間には、Ｃ１配向のとき Θ＋δ＞α Ｃ２配向のとき Θ−δ＞α の関係が成り立っていなければならない。

【００４６】従って、Ｃ２配向を生ぜずＣ１配向を生じ
させるための条件は、 Θ−δ＜α つまり Θ＜α＋δ （Ｉ）である。

【００４７】さらに界面の分子が一方の位置から他方の
位置へ電界によって移るスイッチングの際に受けるトル
クの簡単な考察より、界面分子のスイッチングが起こり
やすい条件として α＞δ （ＩＩ）が得られる。

【００４８】よって、Ｃ１配向状態をより安定に形成さ
せるには、（Ｉ）式の関係に加えて（ＩＩ）式の関係を
満たすことが効果的である。

【００４９】（Ｉ）及び（ＩＩ）式の条件の下でさらに
実験を進めた結果、液晶のチルト角θ_a は、（Ｉ）及び
（ＩＩ）式の条件を満たさない従来の液晶素子の場合の
３°〜８°程度から、（Ｉ）及び（ＩＩ）式の条件を満
たす本発明の場合の８°〜１６°程度にまで増大し、液
晶のコーン角Θとの間に Θ＞θ_a ＞Θ／２（ＩＩＩ）という関係式が成り立つことが経験的に得られた。

【００５０】以上のように、（Ｉ）、（ＩＩ）及び（Ｉ
ＩＩ）式の条件を満足すれば高コントラストな画像が表
示されるディスプレイが実現できることが明らかとなっ
た。

【００５１】Ｃ１配向状態を安定に形成し、良好な配向
性を得るために、上下基板のラビング方向を２°〜２５
°（交差角）の範囲でずらしたクロスラビングも極めて
効果がある。また図４に示すラビング方向を互いに逆方
向に設定することができる。

【００５２】ところで、カイラルスメクティック液晶素
子を用いた表示装置は、従来のＣＲＴやＴＮ型液晶ディ
スプレイをはるかに上回る大画面化及び高精細化を可能
とする表示装置であるが、その大画面化・高精細化に伴
い、フレーム周波数（１画面形成周波数）が低周波とな
ってしまい、このため、画面書き換え速度や文字編集や
グラフィックス画面等でのスムーズスクロール、及びカ
ーソル移動等の動画表示の速度が遅くなるという問題点
があった。この問題に対する解決法は、特開昭６０−３
１１２０号、特開平１−１４０１９８号等で開示されて
いる。

【００５３】即ち、走査電極と情報電極とをマトリック
ス配置した表示パネルと、走査電極を全数又は所定数選
択する手段（この手段により選択する場合を全面書込み
という）と、走査電極を全数又は所定数のうちの一部選
択する手段（この手段により選択する場合を部分書込み
という）とを有する表示装置を用いるということであ
る。これによって部分的動画表示を部分書込みで行うこ
とによって高速表示が可能となり、部分書込みと全面書
込みの両立が実現できる。

【００５４】以上のように、上述した（Ｉ）、（ＩＩ）
及び（ＩＩＩ）式の条件を満たす液晶素子を上述の部分
書込みを行える表示装置で駆動すれば大画面、高精細デ
ィスプレイにおいて高コントラストな画像が高速表示で
実現できることが明らかになった。

【００５５】一般にコーン角ΘはスメクチックＡ相、カ
イラルスメクチックＣ相の相転移点Ｔｃにおいて０°を
示し、相転移点直下で急激な変化を示し、相転移点Ｔｃ
から離れるにつれて大きくなることが知られている。つ
まり、コーン角Θは低温ほど大きな値を示す。

【００５６】一方、応答速度は、コーン角Θが大きいほ
ど遅くなる傾向にあり、コーン角Θの温度変化が大きい
ほど応答速度の温度変化も大きくなる。

【００５７】本発明者らの研究によると、液晶組成物の
構成成分である液晶性化合物において、一部の側鎖長が
わずかに異なるだけのほとんど相似の液晶組成物が、粘
性係数や自発分極の大きさがあまり変わらなくても応答
速度の温度特性（特に低温側において）がかなり異なる
場合があり、この現象が、コーン角Θの温度特性に大き
く由来していることを見いだした。もし応答速度の温度
依存性が大きい低温側において、コーン角Θが温度の低
下に対して減少傾向を示せば、従来の単調に増加するも
のに比べて、応答速度の温度依存性は大巾に改善できる
様になる。

【００５８】本発明者らは、コーン角Θの温度依存性の
低減が液晶組成物中の構成液晶化合物で使用した骨格構
造の種類、側鎖の長さの選択、組成比の選択、組合せに
使用する化合物の選択等に応じて影響を受けることを見
い出したが、かかる依存性の低減に対する規則性は特に
なく、数多くのブレンド液晶を作成し、その中から選択
することによって、カイラルスメクチックＣ相の温度範
囲内にコーン角Θが温度降下に伴い増加する第１の温度
範囲と、該第１の温度範囲より低い温度範囲で、さらな
る温度降下に伴い変位点を境にして減少する第２の温度
範囲を生じる液晶組成物を選択することによって、コー
ン角Θの温度依存性が低減されることを見い出した。ま
た、この様な第１及び第２の温度範囲を生じる液晶組成
物は、比較的スメクチックＡ相の温度範囲を拡大させる
傾向のある液晶化合物を多く使用することによって、得
られる傾向が見られた。

【００５９】本発明の好ましい具体例では、スメクチッ
クＡ相からカイラルスメクチックＣ相への相転移点をＴ
ｃとした時、（Ｔｃ−１０）℃〜１０℃の温度範囲、好
ましくは（Ｔｃ−１０）℃〜２０℃の温度範囲、特に好
ましくは（Ｔｃ−１０）℃〜３０℃の温度範囲内に前述
の変位点を生じる液晶組成物を選択することによって、
液晶素子として使用した時の応答速度に対する温度依存
性を大幅に低減させることが可能となった。また、上述
のＴｃは６０℃以上の温度、好ましくは６５℃以上の温
度がよい。

【００６０】また、本発明の好ましい具体例では、無電
界時に少なくとも２つの光学的な安定状態を生じ、これ
らの光学軸のなす角度の１／２の角度をチルト角θａと
し、液晶組成物の液晶分子の基板に対する傾斜角をプレ
チルト角α、カイラルスメクチックＣ相を形成する複数
の液晶分子で組織された複数の層が基板法線に対して傾
斜する傾斜角をδとした時、 Θ＜α＋δ、 δ＜α 及び Θ＞θａ＞Θ／２の関係をもたせることによって、高コントラスト画像の
ディスプレイを実現することができる。

【００６１】また、１０℃から５０℃において、上記コ
ーン角Θが７°＜Θ＜２７° の関係を有し、且つコーン角Θの最大値Θ_maxと最小値
Θ_minの比が Θ_max／Θ_min＜１．５の関係を有することが好ましい。

【００６２】さらに、本発明者らの研究によると、液晶
組成物の構成成分である液晶性化合物において、一部の
側鎖長がわずかに異なるだけのほとんど相似の液晶組成
物が、粘性係数や自発分極の大きさがあまり変わらなく
ても応答速度の温度特性（特に低温側において）がかな
り異なる場合があり、この現象が、傾斜角δの温度特性
に大きく由来していることを見いだした。もし応答速度
の温度依存性が大きい低温側において、傾斜角δが温度
の低下に対して減少傾向を示せば、従来の単調に増加す
るものに比べて、応答速度の温度依存性は大巾に改善で
きる様になる。

【００６３】本発明者らは、傾斜角δの温度依存性の低
減が液晶組成物中の構成液晶化合物で使用した骨格構造
の種類、側鎖の長さの選択、組成比の選択、組合せに使
用する化合物の選択等に応じて影響を受けることを見い
出したが、かかる依存性の低減に対する規則性は特にな
く、数多くのブレンド液晶を作製し、その中から選択す
ることによって、カイラルスメクチックＣ相の温度範囲
内に傾斜角δが温度降下に伴い増加する第１の温度範囲
と、該第１の温度範囲より低い温度範囲で、さらなる温
度降下に伴い変位点を境にして減少する第２の温度範囲
を生じる液晶組成物を選択することによって、傾斜角δ
の温度依存性が低減されることを見い出した。また、こ
の様な第１及び第２の温度範囲を生じる液晶組成物は、
比較的スメクチックＡ相の温度範囲を拡大させる傾向の
ある液晶化合物を多く使用することによって、得られる
傾向が見られた。

【００６４】本発明の好ましい具体例では、１０℃以上
の温度、好ましくは２５℃以上の温度で上述の変位点を
生じる液晶組成物を選択することによって、液晶素子と
して使用した時の応答速度に対する温度依存性を大幅に
低減させることが可能となった。

【００６５】さらに表示素子の画面書換スピード（フレ
ーム周波数）を上げるのに有用な条件としてδ_maxが２
０°以下、より好ましくは１５°以下であることが挙げ
られる。

【００６６】また上述の応答速度の温度特性の改善に対
する、より好ましい液晶組成物の特性として、自発分極
の大きさ（Ｐｓ）が温度の降下に伴い増加し、上記δ
_maxをとる温度以下になっても、減少傾向を示さないこ
とが挙げられる。

【００６７】図９は、ラビング処理軸Ａを施した基板８
１ａと８１ｂとの間の、複数の液晶分子８３で組織した
分子層８２が非平面状にベントしたシェブロン構造（傾
斜角δ）を生じたカイラルスメクチックＣ相での分子層
８２の配列状態を表わしている。図１０はスメクチック
Ａ相を形成する複数の液晶分子８５で組織した分子層８
４が分子層８２と異なる形状の配列状態で配列されてい
る状態を表わしている。分子層８２と分子層８４との間
の形状変形度は、一般に上述した傾斜角δに応じて変化
する。

【００６８】Ｃ１ユニフォーム配向を用いた液晶素子で
あれば、高コントラストな画像が表示されるディスプレ
イが実現できることは前述した通りである。しかしなが
ら、上述の如き関係を有する液晶素子であっても、電界
を印加して表示を行った時に著しく残像時間が長く、前
に表示していた画像パターンが１０秒以上の間認識され
る場合の有ることが明らかとなった。この現象は室温よ
りも低温側で顕著であった。この残像現象のメカニズム
については未だ未知の部分も多いが、以下に説明する挙
動によるものであると推察される。

【００６９】即ち、カイラルスメクティック液晶を用い
た液晶素子をディスプレイパネルとして実際に使用する
場合、上下基板にマトリクス状に配置した電極と液晶層
との間に設けた絶縁体層としてのポリイミド配向膜やシ
ョート防止用絶縁膜の存在によって、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に通
じる以下に示す２つの現象を惹き起こしていた。（上述
の逆電界現象は、例えば昭和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。）微小未反転領域の存在一般に、カイラルスメクティック液晶ディスプレイは、
画素内に存在する様々な突起物（セルギャップを保持す
るためのスペーサービーズや画素間への段差、又は配線
抵抗降下のためのメタル配線部分の段差等）のところで
完全反転を起こさずに残ってしまう微小領域が存在し、
さらにその回りのわずかな領域は、突起物等が付近に存
在しない領域に比べて、白表示から黒表示等のスイッチ
ングのときに、発生した逆電界の減衰時間に由来してい
ると思われる安定状態に至るまでのタイムラグを生じる
場合がある。

【００７０】駆動時の見かけのチルト角θ_a安定時間の存在初めからある一方の表示状態であった画素に比べて、別
の表示状態からスイッチングした直後の画素は、液晶分
子の平均位置が液晶層法線方向側へのわずかなズレを生
じる。即ち見かけのチルト角がわずかに小さい状態にな
る。これは光学応答をモニターした場合、安定した光学
レベルに達するまでの時間が存在することで確認され
る。この時間は、やはり逆電界の減衰時間に由来してい
ると推察される。

【００７１】上記２つの現象により、例えば、初めから
黒の表示状態であった画素に比べてある程度の時間、白
の表示状態におかれた後黒の表示状態にスイッチングし
た直後の画素は、表示の輝度レベルに微かな差を持って
しまう。つまり黒さがやや淡く見える領域として認識さ
れ時間の経過とともに一様な表示となる。場合により数
秒〜数十秒も残像として見えることもあり得る。

【００７２】またこれらの現象は、発生した逆電界が減
衰するのに長い時間がかかる低温度域でより顕著となっ
て現れる。

【００７３】本発明者らは、前記（Ｉ）、（ＩＩ）及び
（ＩＩＩ）式で表わされる条件を満たす液晶素子におい
て、上述のような低温側における残像現象という問題点
を解決するために、検討と実験を重ねた結果、液晶組成
物の層の傾斜角との相関に着目し、その温度特性の違い
で低温側でも残像が悪化せず、さらに駆動条件の温度依
存性が小さい液晶素子にすることができることを見い出
した。

【００７４】即ち、スメクティック相における層の傾斜
角δの大きさが温度の降下に伴ない増大しその後減少し
ていく変位点を有した液晶組成物を用いた液晶素子の場
合、こうした温度特性を有していないものを用いた素子
に比べて、低温度域における残像が少なく、表示特性を
著しく向上させることができる。

【００７５】層の傾斜角δは、一般的にはＳｍＡ→Ｓｍ
Ｃ^* 相転移点において０を示し降温と共に大きくなって
いく。層の傾斜角δが大きくなってくると自発分極ディ
レクタの基板法線方向への正味の大きさが減少し、外部
電極との実効的な作用分が減ってくるためにスイッチン
グスピードに悪影響を与えると同時に、実駆動時の非選
択信号波形（閾値以下の小電圧交流信号等）によってコ
ーン上を分子がゆらぎ易くなる等駆動特性が全般に悪く
なってくる。もし、残像の程度及び応答速度の温度依存
性が悪くなる低温側で、層の傾斜角δが温度降下に対し
減少傾向を示せば、従来の単調に増加するものに比べて
低温域の残像現象と応答速度の温度依存性は格段に改善
される。

【００７６】本発明の液晶素子の他の好ましい一例を図
６に模式的に示す。図６において、１１ａと１１ｂは、
それぞれＩｎ₂ Ｏ₃ やＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ
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２００〜３０００Å
厚の絶縁膜１３ａと１３ｂ（ＳｉＯ₂ 膜、ＴｉＯ₂ 膜、
またはＴａ₂ Ｏ₅ 膜等）と、

【００７７】

【化１】で示すポリアミド（ｎは３以上で、数平均分子量１０，
０００〜１，０００，０００）で焼成形成した５０〜１
０００Å厚のポリイミド配向制御膜１４ａと１４ｂとが
それぞれ積層されている。配向制御膜１４ａと１４ｂ
は、配向方向が下配向膜１４ａを基準として上配向膜１
４ｂが上配向膜１４ａの方からみて左回り（又は右回
り）に０〜２０°の交差角をもって一軸性配向処理を行
ない、且つ同一方向（図６でいえば矢印Ａ方向）になる
ようにラビング処理してある。以下においては上記のよ
うに交差角を定義する。

【００７８】基板１１ａと１１ｂとの間には、カイラル
スメクティックＣ液晶１５が配置され、基板１１ａと１
１ｂとの間の距離はカイラルスメクティックＣ液晶１５
のらせん配列構造の形成を抑制するのに十分小さい距離
（例えば０．１〜３μｍ）に設定され、カイラルスメク
ティック液晶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１１ａと１１ｂとの間に
配置したビーズスペーサ１６（シリカルビーズ又はアル
ミナビーズ等）によって保持される。１７ａ，１７ｂは
偏光板である。

【００７９】この強誘電性液晶層を一対の基板間に挟持
した素子で前述した様な単純マトリクス表示装置とした
場合では、例えば特開昭５９−１９３４２６号公報、特
開昭５９−１９３４２７号公報、特開昭６０−１５６０
４６号公報、特開昭６０−１５６０４７号公報などに開
示された駆動法を適用することができる。

【００８０】図７は、駆動法の波形図の一例である。ま
た、図８は、本発明で用いたマトリクス電極を配置した
強誘電性液晶パネルの平面図である。図８の液晶パネル
７１には、走査電極群７２の走査線と情報電極群７３の
データ線とが互いに交差して配線され、その交差部の走
査線とデータ線との間には強誘電性液晶が配置されてい
る。

【００８１】図２２（Ａ）中のＳ_Sは選択された走査線
に印加する選択走査波形を、Ｓ_Nは選択されていない非
選択走査波形を、Ｉ_Sは選択されたデータ線に印加する
選択情報波形（黒）を、Ｉ_Nは選択されていないデータ
線に印加する非選択情報信号（白）を表わしている。ま
た、図中（Ｉ_S−Ｓ_S）と（Ｉ_N−Ｓ_S）は選択された
走査線上の画素に印加する電圧波形で、電圧（Ｉ_S−Ｓ
_S）が印加された画素は黒の表示状態をとり、電圧（Ｉ
_N−Ｓ_S）が印加された画素は白の表示状態をとる。

【００８２】図２２（Ｂ）は図２２（Ａ）に示す駆動波
形で、図２３に示す表示を行ったときの時系列波形であ
る。

【００８３】図２２に示す駆動例では、選択された走査
線上の画素に印加される単一極性電圧の最小印加時間△
ｔが書込み位相ｔ₂の時間に相当し、１ラインクリヤｔ
₁位相の時間が２△ｔに設定されている。

【００８４】さて、図２２に示した駆動波形の各パラメ
ータＶ_S，Ｖ₁，△ｔの値は使用する液晶材料のスイッ
チング特性によって決定される。

【００８５】図２４は後述するバイアス比を一定に保っ
たまま駆動電圧（Ｖ_S＋Ｖ₁）を変化させた時の透過率
Ｔの変化、即ちＶ−Ｔ特性を示したものである。ここで
は△ｔ＝５０μｓｅｃ、バイアス比Ｖ_I／（Ｖ_I＋
Ｖ_S）＝１／３に固定されている。図２４の正側は図２
２で示した（Ｉ_N−Ｓ_S）、負側は（Ｉ_S−Ｓ_S）で示
した波形が印加される。

【００８６】ここでＶ₁，Ｖ₃をそれぞれ実駆動閾値電
圧及びクロストーク電圧と呼ぶ。また、Ｖ₂＜Ｖ₁＜Ｖ
₃の時△Ｖ＝Ｖ₃−Ｖ₁を電圧マージンと呼び、マトリ
クス駆動可能な電圧幅となる。Ｖ₃はＦＬＣ表示素子駆
動上、一般的に存在すると言ってよい。具体的には、図
２２（Ａ）（Ｉ_N−Ｓ_S）の波形におけるＶ_Bによるス
イッチングを起こす電圧値である。勿論、バイアス比を
大きくすることによりＶ₃の値を大きくすることは可能
であるが、バイアス比を増すことは情報信号の振幅を大
きくすることを意味し、画質的にはちらつきの増大、コ
ントラストの低下を招き好ましくない。

【００８７】我々の検討ではバイアス比１／３〜１／４
程度が実用的であった。ところで、バイアス比を固定す
れば、電圧マージン△Ｖは液晶材料のスイッチング特性
に強く依存し、△Ｖの大きい液晶材料がマトリクス駆動
上非常に有利であることは言うまでもない。

【００８８】この様なある一定温度において、情報信号
の２通りの向きによって選択画素に「黒」及び「白」の
２状態を書き込むことが可能であり、非選択画素はその
「黒」又は「白」の状態を保持することが可能である印
加電圧の上下限の値及びその幅（駆動電圧マージン△
Ｖ）は、液晶材料間で差があり、特有なものである。ま
た、環境温度の変化によっても駆動マージンはズレてい
くため、実際の表示装置の場合、液晶材料や環境温度に
対して最適駆動電圧にしておく必要がある。

【００８９】しかしながら、実用上この様なマトリクス
表示装置の表示面積を拡大していく場合、各画素におけ
る液晶の存在環境の差（具体的には温度や電極間のセル
ギャップの差）は当然大きくなり、駆動電圧マージンが
小さな液晶では表示エリア全体に良好な画像を得ること
が出来なくなる。

【００９０】本発明に係る液晶素子におけるコーン角
Θ、見かけのチルト角θ_a 、液晶層の傾斜角δ、プレチ
ルト角αは、以下のようにして測定することができる。＜コーン角Θの測定＞±３０〜±５０Ｖ、１〜１００Ｈ
ｚのＡＣ（交流）を液晶素子の上下基板間に電極を介し
て印加しながら直交クロスニコル下、その間に配置され
た液晶素子を偏光板と平行に回転させると同時に、フォ
トマル（浜松フォトニスク（株）製）で光学応答を検知
しながら、第１の消光位（透過率が最も低くなる位置）
および第２の消光位を求める。そして、このときの第１
の消光位から第２の消光位までの角度の１／２をコーン
角Θとする。＜チルト角θ_a の測定＞液晶のしきい値の単発パルスを
印加した後、無電界下、かつ直交クロスニコル下におい
て、その間に配置された液晶素子を偏光板と平行に回転
させ、第１の消光位を求める。次に、上記の単発パルス
と逆極性のパルスを印加した後、無電界下、第２の消光
位を求める。このときの第１の消光位から第２の消光位
までの角度の１／２を見かけのチルト角θ_a とする。＜液晶層の傾斜角δの測定＞基本的にはクラークやラガ
ーウオルによって行われた方法（ＪａｐａｎＤｉｓｐ
ｌａｙ ’８６，Ｓｅｐ．３０〜Ｏｃｔ．２、１９８
６．４５６〜４５８）、あるいは大内らの方法（Ｊ．
Ｊ．Ａ．Ｐ．、２７（５）（１９８８）７２５〜７２
８）と同様の方法により測定した。測定装置は回転陰極
方式Ｘ線回折装置（ＭＡＣサイエンス製）を用い、液晶
セルのガラス基板へのＸ線の吸収を低減させるため、基
板にはコーニング社製マイクロシート（８０μｍ厚）を
用いた。＜プレチルト角αの測定＞Ｊ．Ｊ．Ａ．Ｐ．１９（１９
８０）ＮＯ．１０ＳｈｏｒｔＮｏｔｅｓ２０１３に
記載されている方法（クリスタルローテーション法）に
従って求めた。

【００９１】つまり、ラビングした基板を平行かつ反対
方向に貼り合わせて、厚さ２０μｍのセルを作成し、チ
ッソ（株）製強誘電性液晶ＣＳ−１０１４に以下の構造
式で示される化合物を重量比で２０％混合したものを標
準液晶として注入し測定を行った。

【００９２】

【化２】なお、この混合した液晶組成物は、１０〜５５℃でＳｍ
Ａ相を示す。

【００９３】測定方法は、液晶セルを上下基板に垂直か
つ配向処理軸を含む面で回転させながら、回転軸と４５
°の角度をなす偏光面をもつヘリウム・ネオンレーザ光
を回転軸に垂直な方向から照射して、その反対側で入射
偏光面と平行な透過軸をもつ偏光板を通してフォトダイ
オードで透過光強度を測定した。

【００９４】干渉によってできた透過光強度の双曲線群
の中心となる角度と液晶セルに垂直な線とのなす角度を
φ_x として下記式に代入してプレチルト角αを測定し
た。

【００９５】

【数１】ｎ_o ：常光屈折率ｎ_e ：異常光屈折率

【００９６】

【実施例】以下実施例により本発明について更に詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。下記の例において、「部」はいずれも「重量
部」を示す。

【００９７】実施例１下記組成の液晶組成物１−Ｂと１−Ａとを調製した。

【００９８】

【化３】

【００９９】

【化４】この液晶組成物１−Ａ，１−Ｂの相転移温度を下記表１
に示す。

【０１００】

【表１】また前述のコーン角Θの測定法により、コーン角Θの値
（ＤＥＧ）の温度特性の値を下記に示す。また図１３に
示す。

【０１０１】

【表２】次に、２枚の０．７ｍｍ厚のガラス板を用意し、それぞ
れのガラス板上にＩＴＯ膜を形成し、電圧印加電極を作
製し、さらにこの上にＳｉＯ₂ を蒸着させ絶縁層とし
た。ガラス板上にシランカップリング剤［信越化学
（株）製ＫＢＭ−６０２］０．２％イソプロピルアルコ
ール溶液を回転数２０００ｒｐｍのスピンナーで１５秒
間塗布し、表面処理を施した。この後、１２０℃にて２
０分間加熱乾燥処理を施した。

【０１０２】さらに表面処理を行ったＩＴＯ膜付きのガ
ラス板上にポリイミド樹脂前駆体［東レ（株）ＳＰ−５
１０］１．５％ジメチルアセトアミド溶液を回転数２０
００ｒｐｍのスピンナーで１５秒間塗布した。成膜後、
６０分間、３００℃加熱縮合焼成処理を施した。この時
の塗膜の膜厚は約２５０Åであった。

【０１０３】この焼成後の被膜には、アセテート植毛布
によるラビング処理がなされ、その後イソプロピルアル
コール液で洗浄し、平均粒径２μｍのシリカビーズを一
方のガラス板上に散布した後、それぞれのラビング処理
軸が互いに平行となる様にし、接着シール剤［リクソン
ボンド（チッソ（株））］を用いてガラス板をはり合わ
せ、６０分間、１００℃にて加熱乾燥しセルを作製し
た。このセルのセル厚をベレック位相板によって測定し
たところ約２μｍであった。

【０１０４】このセルに液晶組成物１−Ａ，１−Ｂを等
方性液体状態で注入し、等方相から２０℃／ｈで２５℃
まで徐冷することにより、強誘電性液晶素子を作製し
た。

【０１０５】この強誘電性液晶素子を使ってピーク・ト
ゥ・ピーク電圧Ｖｐｐ＝２０Ｖの電圧印加により反転電
流のピーク位置までの時間ｔ^e/ec（電流応答速度、光学
的な応答速度に対応する）（以降応答速度という）を測
定した。

【０１０６】その結果を次に示す。

【０１０７】

【表３】実施例１から明らかな様に、コーン角Θが極大値を有す
るのに効果的な液晶組成物を用いた液晶組成物１−Ａ
は、ベース液晶組成物１−Ｂと比べて応答速度の温度依
存性が軽減されている。

【０１０８】下記実施例２，３及び比較例で用いた液晶
組成物２−Ａ，２−Ｂ，３−Ａ，３−Ｂ，３−Ｃ，３−
Ｄ及び３−Ｅは、下記表４のとおりであった。

【０１０９】

【表４】上述の表中のＲ₁ 〜Ｒ₁₂はノルマルアルキルであって、
表中の数字はそのノルマルアルキルの炭素数をＲ₁ ／Ｒ
₂ ，Ｒ₃ ／Ｒ₄ ，Ｒ₅ ／Ｒ₆ ，Ｒ₇ ／Ｒ₈ ，Ｒ₉ ／
Ｒ₁₀，Ｒ₁₁／Ｒ₁₂の形で表わしている。

【０１１０】実施例２液晶組成物２−Ａを上述のとおり調製した。

【０１１１】この液晶組成物２−Ａの相転移温度３０℃
における自発分極の大きさＰｓを下記表５に示す。

【０１１２】

【表５】また前述のコーン角Θの測定法により、コーン角Θの値
（ＤＥＧ）の温度特性の値を下記に示す。コーン角Θの
結果を表６と図１４に示す。

【０１１３】

【表６】さらに、実施例１で使用した液晶組成物１−Ａ，１−Ｂ
をセル内に注入する以外は全く実施例１と同様の方法で
強誘電性液晶素子を作製し、光学応答速度を測定した。

【０１１４】結果を下記表７に示す。

【０１１５】

【表７】比較例１上述の液晶組成物２−Ｂを調製した。

【０１１６】この液晶組成物２−Ｂの相転移温度３０℃
における自発分極の大きさＰｓを下記表８に示す。

【０１１７】

【表８】また前述のコーン角Θの測定法により、コーン角Θの値
（ＤＥＧ）の温度特性の値を下記に示す。コーン角Θの
結果を表９と図１４に示す。

【０１１８】

【表９】さらに、実施例１で使用した液晶組成物１−Ａ，１−Ｂ
をセル内に注入する以外は全く実施例１と同様の方法で
強誘電性液晶素子を作製し、光学応答速度を測定した。

【０１１９】結果を下記表１０に示す。

【０１２０】

【表１０】実施例２と比較例１から明らかな様に、コーン角Θの温
度特性を変化させるのに効果的な液晶組成物を用いた液
晶組成物２−Ａは比較例１の液晶組成物２−Ｂと比べて
応答速度の温度依存性が軽減している。

【０１２１】実施例３上述の液晶組成物３−Ａ，３−Ｂ，３−Ｃとを調製し
た。

【０１２２】この液晶組成物３−Ａ，３−Ｂと３−Ｃの
相転移温度３０℃における自発分極の大きさＰｓを下記
表１１に示す。

【０１２３】

【表１１】また前述のコーン角Θの測定法により、コーン角Θの値
（ＤＥＧ）の温度特性の値を下記に示す。コーン角Θの
結果を表１２と図１５で示す。

【０１２４】

【表１２】さらに、実施例１で使用した液晶組成物１−Ａ，１−Ｂ
をセル内に注入する以外は全く実施例１と同様の方法で
強誘電性液晶素子を作製し、光学応答速度を測定した。

【０１２５】結果を下記表１３に示す。

【０１２６】

【表１３】比較例２上述の液晶組成物３−Ｄと３−Ｅとを調製した。

【０１２７】この液晶組成物３−Ｄ，３−Ｅの相転移温
度３０℃における自発分極の大きさＰｓを下記表１４に
示す。

【０１２８】

【表１４】また前述のコーン角Θの測定法により、コーン角Θの値
（ＤＥＧ）の温度特性の値を下記に示す。コーン角Θの
結果を表１５と図１６に示す。

【０１２９】

【表１５】さらに、実施例１で使用した液晶組成物１−Ａ，１−Ｂ
をセル内に注入する以外は全く実施例１と同様の方法で
強誘電性液晶素子を作製し、光学応答速度を測定した。

【０１３０】結果を下記表１６に示す。

【０１３１】

【表１６】実施例３と比較例２から明らかな様に、コーン角Θの温
度特性を変化させるのに効果的な液晶組成物を用いた液
晶組成物３−Ａ，３−Ｂ，３−Ｃは、比較例２の液晶組
成物３−Ｄ，３−Ｅと比べて応答速度の温度依存性が軽
減している。

【０１３２】また、実施例３においてコーン角ｍａｘを
示す温度が高温側に有る液晶組成物３−Ａ，３−Ｂは、
低温側に有る液晶組成物３−Ｃに比べて、さらに応答速
度の温度依存性が軽減している。

【０１３３】実施例４コーン角の極大値＝コーン角ｍａｘを約３５℃にもつ液
晶組成物２−Ａとチルト角ｍａｘを１０℃以下にもつ液
晶組成物２−Ｂを使用して、２−Ａ，２−Ｂを以下表１
７に示す比率で混合して液晶組成物４−ＡＢ−１，４−
ＡＢ−２を作製した。

【０１３４】

【表１７】この液晶組成物４−ＡＢ−１，４−ＡＢ−２の相転移温
度３０℃における自発分極の大きさＰｓを下記表１８に
示す。

【０１３５】

【表１８】また前述のコーン角Θの測定法により、コーン角Θの値
（ＤＥＧ）の温度特性の値を下記に示す。コーン角Θの
結果を表１９と図１７に示す。

【０１３６】

【表１９】さらに、実施例１で使用した液晶組成物１−Ａ，１−Ｂ
をセル内に注入する以外は全く実施例１と同様の方法で
強誘電性液晶素子を作製し、光学応答速度を測定した。

【０１３７】結果を下記表２０に示す。

【０１３８】

【表２０】以上の結果から明らかな様に、コーン角の温度特性が極
大値をもたない（温度の降下と共に増加する）液晶組成
物２−Ｂに、コーン角の温度特性が極大値をもつ液晶組
成物２−Ａを加えることにより、コーン角が極大値をも
つ液晶組成物になる。そして、この時の応答速度の温度
依存性が４．１０→３．７３→３．１０→２．５７のよ
うに軽減されていることがわかる。

【０１３９】また、コーン角ｍａｘを示す温度が約２０
℃の液晶組成物４−ＡＢ−１と約３５℃の液晶組成物２
−Ａを比較すると、より高温側にコーン角ｍａｘをもつ
２−Ａの方が、より応答速度の温度依存性が軽減されて
いることがわかる。

【０１４０】実施例５層の傾斜角δの温度特性が一般的な（温度降下に伴って
増加し続けていく）液晶材料チッソ（株）社製ＣＳ−１
０１７を用いて、以下に示す液晶組成物１１−Ａを作製
した。

【０１４１】

【化５】ＣＳ−１０１７および１１−Ａの相転移温度、３０℃に
おける自発分極の大きさＰｓを下記表２１に示す。

【０１４２】

【表２１】また前述のＸ線回折法により測定したδの値（°）の温
度特性を表２２に示す。

【０１４３】

【表２２】次に、２枚の０．７ｍｍ厚のガラス板を用意し、それぞ
れのガラス板上にＩＴＯ膜を形成し、電圧印加電極を作
製し、さらにこの上にＳｉＯ₂ を蒸着させ絶縁層とし
た。ガラス板上にシランカップリング剤［信越化学
（株）製ＫＢＭ−６０２］０．２％イソプロピルアルコ
ール溶液を回転数２０００ｒｐｍのスピンナーで１５秒
間塗布し、表面処理を施した。この後、１２０℃にて２
０分間加熱乾燥処理を施した。

【０１４４】さらに表面処理を行ったＩＴＯ膜付きのガ
ラス板上にポリイミド樹脂前駆体［東レ（株）ＳＰ−５
１０］１．５％ジメチルアセトアミド溶液を回転数２０
００ｒｐｍのスピンナーで１５秒間塗布した。成膜後、
６０分間、３００℃加熱縮合焼成処理を施した。この時
の塗膜の膜厚は約２５０Åであった。

【０１４５】この焼成後の被膜には、アセテート植毛布
によるラビング処理がなされ、その後イソプロピルアル
コール液で洗浄し、平均粒径２μｍのシリカビーズを一
方のガラス板上に散布した後、それぞれのラビング処理
軸が互いに平行となる様にし、接着シール剤［リクソン
ボンド（チッソ（株））］を用いてガラス板をはり合わ
せ、６０分間、１００℃にて加熱乾燥しセルを作製し
た。このセルのセル厚をベレック位相板によって測定し
たところ約２μｍであった。

【０１４６】このセルに液晶組成物ＣＳ−１０１７、お
よび１１−Ａを等方性液体状態で注入し、等方相から２
０℃／ｈで２５℃まで徐冷することにより、強誘電性液
晶素子を作製した。

【０１４７】この強誘電性液晶素子を使ってピーク・ト
ゥ・ピーク電圧Ｖｐｐ＝２０Ｖの電圧印加により直交ニ
コル下での光学的な応答（透過光量変化０〜９０％）を
検知して応答速度（以降光学応答速度という）を測定し
た。

【０１４８】その結果を表２３に示す。

【０１４９】

【表２３】＊（）内は１０℃ごとの温度特性（ｆ^0/10、ｆ
^10/20 、ｆ^20/30 、ｆ^30/40 ）を示す。

【０１５０】以上の結果より、層の傾斜角δの温度特性
が温度の降下に対して極大値をとり、その後減少傾向を
示す液晶組成物１１−Ａは、元のδが温度降下に伴って
増加しつづける液晶組成物ＣＳ−１０１７よりも応答速
度の温度依存性が軽減されており、特にδの値が減少傾
向になった温度域１０℃以下における温度特性ｆ^0/10に
大きな差が認められ、応答速度の温度特性の改善がなさ
れている。

【０１５１】実施例６層の傾斜角δの温度特性が一般的な（温度降下に伴って
増加し続けていく）液晶材料メルク社製ＺＬＩ−３２３
３を用いて、以下に示す液晶組成物１２−Ａを作製し
た。

【０１５２】

【化６】ＺＬＩ−３２３３および組成物１２−Ａの相転移温度
（℃）３０℃の自発分極Ｐｓ（ｎｃ／ｃｍ² ）の値を下
記表２４に示す。

【０１５３】

【表２４】また前述のＸ線回折法により測定したδの値（°）の温
度特性を表２５に示す。

【０１５４】

【表２５】次に実施例５で使用した液晶組成物１１−Ａのかわりに
ＺＬＩ−３２３３および１２−Ａを用いた以外は全く実
施例５と同様の方法で強誘電性液晶素子を作製し、実施
例５と同様の方法で光学応答速度を測定した。

【０１５５】その結果を表２６に示す。

【０１５６】

【表２６】＊（）内は１０℃ごとの温度特性（ｆ^0/10、ｆ
^10/20 、ｆ^20/30 、ｆ^30/40 ）を示す。

【０１５７】以上の結果より、層の傾斜角δの温度特性
が温度の降下に対して極大値をとり、その後減少傾向を
示す液晶組成物１２−Ａは、元のδが温度降下に伴って
増加しつづける液晶組成物ＺＬＩ−３２３３よりも応答
速度の温度依存性が軽減されており、特にδの値が減少
傾向になった温度域１０℃〜０℃における温度特性ｆ
^0/10に大きな差が認められ、応答速度の温度特性の改善
がなされている。

【０１５８】実施例７層の傾斜角δの温度特性が一般的な（温度降下に伴って
増加し続けていく）液晶材料チッソ（株）社製ＣＳ−１
０３１を用いて、以下に示す液晶組成物１３−Ａを作製
した。

【０１５９】

【化７】ＣＳ−１０３１および１３−Ａの相転移温度、３０℃に
おける自発分極の大きさＰｓを下記表２７に示す。

【０１６０】

【表２７】また前述のＸ線回折法により測定したδの値（°）の温
度特性を表２８に示す。

【０１６１】

【表２８】次に実施例５で使用した液晶組成物１１−Ａのかわりに
ＣＳ−１０３１及び１３−Ａを用いた以外は全く実施例
５と同様の方法で強誘電性液晶素子を作製し、実施例５
と同様の方法で光学応答速度を測定した。

【０１６２】その結果を表２９に示す。

【０１６３】

【表２９】＊（）内は１０℃ごとの温度特性（ｆ^10/0、ｆ
^20/10 、ｆ^30/20 ）を示す。

【０１６４】以上の結果より、層の傾斜角δの温度特性
が温度の降下に対して極大値をとり、その後減少傾向を
示す液晶組成物１３−Ａは、元のδが温度降下に伴って
増加しつづける液晶組成物ＣＳ−１０３１よりも応答速
度の温度依存性が軽減されており、特にδの値が減少傾
向になった温度域０℃〜２０℃以下における温度特性ｆ
^0/10、ｆ^10/20 に大きな差が認められ、応答速度の温度
特性の改善がなされている。

【０１６５】実施例８層の傾斜角δの極大値δ_MAX を約３５℃にもつ液晶組成
物１４−Ａとδ_MAX を約１０℃にもつ液晶組成物１４−
Ｂを作製した。次に、１４−Ａと１４−Ｂを以下に示す
比率で混合し組成物１４−ＡＢ−１１，１４−ＡＢ−１
２を作製した。

【０１６６】これらの液晶組成物の相転移温度および１
０℃、３０℃、５０℃における自発分極の大きさＰｓを
下記表３０に示す。

【０１６７】

【表３０】次に前述のＸ線回折法により測定したδの値（°）の温
度特性を表３１及び図１８に示す。

【０１６８】

【表３１】次に、実施例５で使用した液晶組成物１１−Ａのかわり
に１４−Ａ、１４−Ｂ、１４−ＡＢ−１１、１４−ＡＢ
−１２を用いた以外は全く実施例５と同様の方法で強誘
電性液晶素子を作製し、実施例５と同様の方法で光学応
答速度を測定した。

【０１６９】その結果を表３２に示す。

【０１７０】

【表３２】＊（）内は１０℃ごとの温度特性（ｆ^10/20 、ｆ
^20/30 、ｆ^30/40 、ｆ^40/50）を示す。

【０１７１】以上の結果より、層の傾斜角δの温度特性
が温度の降下に対して、増加し極大値をとった後減少し
ていく液晶組成物１４−Ａ、１４−Ｂ、１４−ＡＢ−１
１、１４−ＡＢ−１２は、実施例５及び６に示したδが
温度降下に伴って増加しつづける一般の液晶組成物ＺＬ
Ｉ−３２３３又はＣＳ−１０１７等よりも応答速度の温
度依存性が軽減されている。またδの極大値δ_MAX をと
る温度が高温側にあるものほどその温度近傍における応
答速度の温度依存性が軽減されるためトータルの温度領
域での温度特性の改善がより可能となっている。通常の
液晶組成物の応答速度の温度特性は、粘性係数に大きく
依存するためアーレニウス・プロット的により低温側で
急峻なものになる場合が多い。（例えばｆ^10/20 ＞ｆ
^20/30 ＞ｆ^30/40 となる）。しかしながら、本実施例に
示した液晶組成物では、δが減少傾向になり始めた温度
域の応答速度の温度特性が低温側であっても通常ｆ
^10/20 の方でより小さい値とすることができる。

【０１７２】

【外１】実施例９〜１４，比較例３〜６一対の基板用として２枚の１．１ｍｍ厚のガラス板を用
意し、それぞれのガラス板上にサイドメタル（モリブデ
ン）付きのＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）
の透明ストライプ電極を形成し、その上に透明誘電体膜
として酸化タンタルを、１５００Å厚にスパッタ法によ
り製膜した。

【０１７３】この酸化タンタル膜上にポリイミド前駆体
溶液であるＬＱ１８０２（日立化成（株）製）のＮＭＰ
溶液を印刷法により塗布し、２７０℃で焼成することに
より、３００Å厚のポリイミド配向制御膜を形成した。
この焼成後の被膜には、アセテート植毛布によるラビン
グ処理を施した。その後、１枚の基板には、ノードソン
静電散布方式により、平均粒径５．５μｍのエポキシ樹
脂接着粒子（商品名：トレパール；東レ社製）を分布密
度３０個／ｍｍ² になるように散布した。もう１枚の基
板には、平均粒径１．５μｍのシリカマイクロビーズを
ノードソン静電散布方式で分布密度３００個／ｍｍ² で
散布した。次いで、シーリング部材１１５として液状接
着剤（商品名：ストラクトボンド；三井東圧社製）を６
μｍの膜厚で印刷塗布した。次いで、２枚のガラス板を
左回りに６〜１０°の交差角で且つ同方向に貼り合わ
せ、７０℃の温度下で２．８ｋｇ／ｃｍ² の圧力を５分
間印加することによって圧着し、さらに１５０℃の温度
下で０．６３ｋｇ／ｃｍ² の圧力を加えながら、４時間
かけて２種の接着剤を硬化し、セルを作製した。

【０１７４】その後、この液晶セル内を１０^-4まで減圧
し、下記の表３３と３４に示す特性をもつ液晶組成物Ａ
〜Ｇを注入した。

【０１７５】

【表３３】

【０１７６】

【表３４】Ｃｒｙ；結晶相または高次のスメクティック相ＳｍＣ^* ；カイラルスメクティックＣ相ＳｍＡ；スメクティックＡ相Ｃｈ；コレステリック相Ｉｓｏ；等方相を示すその後、コレステリック相とスメクティックＡ相を通し
てカイラルスメクティックＣ相を生じる２５℃に冷却し
た。

【０１７７】このようにして作製した液晶素子を表示パ
ネル部に使用し、図１１に示した画面サイズ横（情報線
側）約２８０ｍｍ，縦（走査線側）２２０ｍｍ，画素数
１２８０×１０２４の液晶表示装置を作製した。この液
晶ディスプレイを図７に示す駆動波形を用いて走査側±
１０．５Ｖ（一部４．５Ｖ）、情報側±４．５Ｖで表示
を行った。残像時間の測定は、８０×８０の白・黒チェ
ッカーパターンを３分間書き込んだ後全表示エリアを黒
にして、全面が均一な黒状態となるまでの時間を目視に
より観察した。また環境温度は恒温槽内で制御し、パネ
ル面の温度を直接熱電対を用いてモニターした。結果を
表３５に示す。

【０１７８】

【表３５】この表における１Ｈは１走査線書き込み時間であり（図
７に示す）、パネル全面に良好な表示ができる状態に合
わせたものである。尚、これらの液晶素子は、明らかに
前記（Ｉ）、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）式の条件を全て満
足しており、２０以上の高いコントラストを示した。

【０１７９】実施例９〜１４の液晶ディスプレイは、環
境温度の低下に伴って残像時間が発散的に増えていくこ
とはなく、低温側で再び減少しており、表示品位が著し
く悪くなることはない。これに対して比較例３〜６の液
晶ディスプレイは、低温側における残像の程度は著しく
長くなり、表示品位がそこなわれている。

【０１８０】また、ＳｍＡ→ＳｍＣ^* 転移温度の低い液
晶組成物Ａを用いた実施例９を除き実施例１０〜１４の
駆動１Ｈの１０℃〜４０℃における比ｆは、１．８〜
２．９倍であり、比較例３〜６の３．５〜４．３倍に比
べ格段に良くなっている。

【０１８１】以上の結果から明らかな様に、層の傾斜角
δの大きさが温度の降下に伴ない、最大値をとった後減
少していく温度特性を有する液晶組成物を用いた液晶素
子は、低温における著しい残像を抑えることができ、ま
た駆動特性の温度依存性も軽減された素子とすることが
できた。

【０１８２】実施例１５実施例２で用いた液晶組成物２−Ａと、比較例１で用い
た２−Ｂの光学的な応答を以下の手順で作製したセルを
用いて、観察した。

【０１８３】透明電極の付いたガラス基板上に酸化タン
タルの薄膜をスパッタ法で形成し、その上に前述の構造
式１で示される日立化成（株）製のポリアミド酸ＬＱ１
８０２の１％ＮＭＰ溶液をスピンナで塗布し、２７０℃
で１時間焼成してポリイミド膜を作製した。

【０１８４】次にこの基板をラビングし、同じ処理をし
たもう１枚の基板と１０°の交差角（前述）を持ち、且
つ同方向になるように１．２〜１．３μｍ前後のギャッ
プを保って貼り合せ、セルを作製した。該セルのプレチ
ルト角αはクリスタルローテーション法により１７°で
あった。

【０１８５】このセルに液晶組成物２−Ａ，２−Ｂを等
方性液体状態で注入し、等方相から２０℃／ｈで２５℃
まで徐冷することにより、強誘電性液晶素子を作製し
た。

【０１８６】この強誘電性液晶素子を用いて図７に示す
駆動波形（１／３バイアス比）で駆動マージンΔＶ（Ｖ
₂ −Ｖ₁ ）を測定した。その結果を表３６と３７に示
す。（尚、ΔｔはＶ₁ ≒１５Ｖになるように設定し
た。）

【０１８７】

【表３６】

【０１８８】

【表３７】さらに、３０℃における駆動電圧マージン中央値に電圧
を設定して、測定温度を変化させた場合、駆動可能な温
度差（以下駆動温度マージンという）は次の通りであ
る。

【０１８９】さらに、白及び黒の透過光量、コントラスト比は表３８
に示す。

【０１９０】

【表３８】この時のコントラスト変化率は２−Ａが１．２７、２−
Ｂが２．９７であった。（コントラスト変化率＝コント
ラストの最大値／コントラストの最小値）実施例５から明らかな様に、本発明によるコーン角が極
大値を有する液晶組成物２−Ａを含有する液晶素子は、
低温でのコントラストが低下せず、温度変化に伴うコン
トラストの変化率が１．２７と、組成物２−Ｂを含有す
る液晶素子と比べて大巾に改善していることがわかる。

【０１９１】また、駆動電圧マージン、駆動温度マージ
ンも広がっていることがわかる。

【０１９２】実施例１６実施例３で用いた液晶組成物３−Ａ，３−Ｂと３−Ｃと
が用いられた。

【０１９３】次に実施例１５で使用した液晶組成物２−
Ａ，２−Ｂを用いるかわりに、液晶組成物３−Ａ，３−
Ｂ，３−Ｃをセル内に注入する以外は全く実施例１５と
同様の方法で強誘電性液晶素子を作製し、駆動電圧マー
ジンΔＶを測定した。

【０１９４】

【表３９】

【０１９５】

【表４０】

【０１９６】

【表４１】さらに、３０℃における駆動温度マージンは次の通りで
ある。

【０１９７】さらに、白及び黒の透過光量、コントラストを下記に示
す。

【０１９８】

【表４２】この時のコントラスト変化率は３−Ａが１．３２、３−
Ｂが１．５０、３−Ｃが２．６２であった。

【０１９９】図１９〜２１に上記結果を示した。図１９
は３−Ａ、図２０は３−Ｂ、図２１は３−Ｃのそれぞれ
白及び黒の透過光量、コントラスト比を示している。

【０２００】実施例１６から明らかな様に、本発明によ
るコーン角が極大値を有する液晶組成物３−Ａ，３−Ｂ
を含有する液晶素子は、低温でのコントラストが低下せ
ず温度変化に伴うコントラストの変化率が１．３２，
１．５０と組成物３−Ｃを含有する液晶素子と比べて大
巾に改善していることがわかる。

【０２０１】また、駆動電圧マージン、駆動温度マージ
ンも広がっていることがわかる。

【０２０２】以下実施例１７，１８で用いた液晶組成物
５−Ａ，５−Ｂ，６−Ａと６−Ｂは下記のとおりであっ
た。

【０２０３】

【表４３】上述の表中のＲ₁ 〜Ｒ₁₂はノルマルアルキルであって、
表中の数字はそのノルマルアルキルの炭素数をＲ₁ ／Ｒ
₂ ，Ｒ₃ ／Ｒ₄ ，Ｒ₅ ／Ｒ₆ ，Ｒ₇ ／Ｒ₈ ，Ｒ₉ ／
Ｒ₁₀，Ｒ₁₁／Ｒ₁₂の形で表わしている。

【０２０４】実施例１７液晶組成物５−Ａと５−Ｂを上述のとおり調製した。

【０２０５】この液晶組成物５−Ａ，５−Ｂの相転移温
度、３０℃における自発分極の大きさＰｓならびにコー
ン角の大きさを下記に示す。

【０２０６】

【表４４】

【０２０７】

【表４５】次に実施例１５で使用した液晶組成物２−Ａ，２−Ｂを
用いるかわりに、液晶組成物５−Ａ，５−Ｂをセル内に
注入する以外は全く実施例１５と同様の方法で強誘電性
液晶素子を作製し、駆動電圧マージンΔＶを測定した。

【０２０８】

【表４６】

【０２０９】

【表４７】さらに、３０℃における駆動温度マージンは次の通りで
ある。

【０２１０】５−Ａ ±８．０℃ ５−Ｂ ±７．５℃ さらに、白及び黒の透過光量、コントラストを下記に示
す。

【０２１１】

【表４８】この時のコントラスト変化率は５−Ａが１．４５、５−
Ｂが１．７６であった。

【０２１２】実施例１７から明らかな様に、コーン角が
極大値を有する液晶組成物５−Ａ，５−Ｂを含有する液
晶素子において、Θｍａｘ／ΘｍｉｎがΘｍａｘ／Θｍ
ｉｎ＜１．５の５−Ａを含む素子（Θｍａｘ／Θｍｉｎ
＝１．４２）は、Θｍａｘ／Θｍｉｎ≧１．５の５−Ｂ
を含む素子（Θｍａｘ／Θｍｉｎ＝１．７６）と比べて
温度変化に伴うコントラストの変動の巾が小さくなって
いる。

【０２１３】実施例１８液晶組成物６−Ａと６−Ｂを上述のとおり調製した。

【０２１４】次に実施例１５で使用した液晶組成物２−
Ａ，２−Ｂを用いるかわりに液晶組成物６−Ａ，６−Ｂ
をセル内に注入する以外は全く実施例１５と同様の方法
で強誘電性液晶素子を作製し、駆動電圧マージンΔＶを
測定しようと試みたが、６−Ａ，６−Ｂともに均一なユ
ニフォーム配向が得られず駆動電圧マージン、透過光量
の測定はできなかった。

【０２１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の層の傾斜角
δが温度降下と共に増加、極大値δ_maxをとった後減少
傾向を示す液晶組成物および該液晶組成物を使用した素
子は、応答速度の温度依存性の軽減された液晶組成物お
よび素子とすることができた。

【０２１６】さらに、δ_maxをとる温度を制御すること
により応答速度の温度特性が良好な温度域を制御するこ
とができる。またδの大きさを制御することにより応答
速度の改善をすることもできた。

【０２１７】さらになお、本発明の液晶素子を表示素子
として光源、駆動回路等と組み合わせた表示装置は良好
な装置となった。

【０２１８】さらに、本発明の液晶素子は、高コントラ
ストで且つ低温側における残像が改善され、また駆動条
件の温度依存性も軽減された素子となり、これを用いた
液晶表示装置はひじょうに優れた表示を行うことができ
た。

【０２１９】さらに、本発明に基づく素子構成におい
て、コーン角が極大値を有する液晶組成物を含有する液
晶素子は、低温でのコントラストが低下せず、温度変化
に伴うコントラスト変動を小さくすることができた。

【０２２０】さらに、コーン角の最大値と最小値の比
（Θｍａｘ／Θｍｉｎ）を１．５以下にすることによっ
てもコントラスト変動の小さな液晶素子とすることがで
きた。

【０２２１】さらに、駆動温度マージンが大きく、全画
素に良好にマトリックス駆動できる駆動温度マージンの
広い液晶素子にすることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶素子の一例の断面概略図である。

【図２】強誘電性液晶を用いた液晶セルの例を模式的に
表わす斜視図である。

【図３】強誘電性液晶を用いた液晶セルの例を模式的に
表わす斜視図である。

【図４】Ｃ１及びＣ２の説明図である。

【図５】Ｃ１及びＣ２配向でのチルト角、プレチルト角
及び層の傾斜角間の関係を示す説明図である。

【図６】本発明の液晶素子の他の例の断面概略図であ
る。

【図７】本発明で用いた駆動波形のタイミングチャート
図である。

【図８】マトリクス電極の平面図である。

【図９】カイラルスメクチックＣ相でのシェブロン構造
の模式断面図である。

【図１０】スメクチックＡ相での分子層の模式断面図で
ある。

【図１１】本発明の液晶表示装置とグラフィックスコン
トローラを示すブロック構成図である。

【図１２】本発明の液晶表示装置とグラフィックスコン
トローラとの間の画像情報通信タイミングチャート図で
ある。

【図１３】温度とコーン角Θとの特性図である。

【図１４】温度とコーン角Θとの特性図である。

【図１５】温度とコーン角Θとの特性図である。

【図１６】温度とコーン角Θとの特性図である。

【図１７】温度とコーン角Θとの特性図である。

【図１８】温度と傾斜角δとの特性図である。

【図１９】温度と透過光量との特性図である。

【図２０】温度と透過光量との特性図である。

【図２１】温度と透過光量との特性図である。

【図２２】従来の技術の中で用いた駆動法の波形図であ
る。

【図２３】図２２（Ｂ）に示す時系列駆動波形で実際の
駆動を行ったときの表示パターンの模式図である。

【図２４】駆動電圧を変化させた時の透過率の変化を表
わす（Ｖ−Ｔ特性図）グラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号特願平4−38392 (32)優先日平４(1992)１月30日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (72)発明者森省誠東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者山下眞孝東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者片桐一春東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カイラルスメクチックＣ相を生じる温度
範囲をもつ液晶組成物において、前記温度範囲内に、ａ）カイラルスメクチックＣ相でのコーン角が温度降下
に伴い増加する第１の温度範囲と、ｂ）該第１の温度範囲より低い温度範囲で、カイラルス
メクチックＣ相でのコーン角がさらなる温度降下に伴い
変位点を境にして減少する第２の温度範囲とを有するこ
とを特徴とする液晶組成物。
【請求項２】前記液晶組成物がスメクチックＡ相を生
じる温度範囲を有し、該スメクチックＡ相からカイラル
スメクチックＣ相への相転移点をＴｃとした時、（Ｔｃ
−１０）℃から１０℃の温度範囲内に前記変位点を生じ
てなる請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項３】前記液晶組成物がスメクチックＡ相を生
じる温度範囲を有し、該スメクチックＡ相からカイラル
スメクチックＣ相への相転移点をＴｃとした時、（Ｔｃ
−１０）℃から２０℃の温度範囲内に前記変位点を生じ
てなる請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項４】前記液晶組成物がスメクチックＡ相を生
じる温度範囲を有し、該スメクチックＡ相からカイラル
スメクチックＣ相への相転移点をＴｃとした時、（Ｔｃ
−１０）℃から３０℃の温度範囲内に前記変位点を生じ
てなる請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項５】前記液晶組成物がコレステリック相を生
じる温度範囲を有する請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項６】一対の基板及びカイラルスメクチックＣ
相を生じた液晶組成物を有する液晶素子において、カイ
ラルスメクチックＣ相を生じる温度範囲内に、ａ）カイラルスメクチックＣ相でのコーン角が温度降下
に伴い増加する第１の温度範囲と、ｂ）該第１の温度範囲より低い温度範囲で、カイラルス
メクチックＣ相でのコーン角がさらなる温度降下に伴い
変位点を境にして減少する第２の温度範囲とを有するこ
とを特徴とする液晶素子。
【請求項７】前記一対の基板の少なくとも一方が一軸
性配向処理されてなる請求項６に記載の液晶素子。
【請求項８】前記一軸性配向処理がラビング処理であ
る請求項７に記載の液晶素子。
【請求項９】前記一対の基板の両方が平行で且つ同一
方向又は逆方向の一軸性配向処理されてなる請求項６に
記載の液晶素子。
【請求項１０】前記一軸性配向処理がラビング処理で
ある請求項９に記載の液晶素子。
【請求項１１】前記一対の基板の両方が互いに交差し
た一軸性配向処理されてなる請求項６に記載の液晶素
子。
【請求項１２】前記交差した一軸性配向処理の交差角
が２°〜１５°である請求項１１に記載の液晶素子。
【請求項１３】前記一軸性配向処理がラビング処理で
ある請求項１２に記載の液晶素子。
【請求項１４】前記液晶組成物がスメクチックＡ相を
生じる温度範囲を有し、該スメクチックＡ相からカイラ
ルスメクチックＣ相への相転移点をＴｃとした時、（Ｔ
ｃ−１０）℃から１０℃の温度範囲内に前記変位点を生
じ、スメクチックＡ相からの降温によりカイラルスメク
チックＣ相を生じてなる請求項６に記載の液晶素子。
【請求項１５】前記液晶組成物がスメクチックＡ相を
生じる温度範囲を有し、該スメクチックＡ相からカイラ
ルスメクチックＣ相への相転移点をＴｃとした時、（Ｔ
ｃ−１０）℃から２０℃の温度範囲内に前記変位点を生
じ、スメクチックＡ相からの降温によりカイラルスメク
チックＣ相を生じてなる請求項６に記載の液晶素子。
【請求項１６】前記液晶組成物がスメクチックＡ相を
生じる温度範囲を有し、該スメクチックＡ相からカイラ
ルスメクチックＣ相への相転移点をＴｃとした時、（Ｔ
ｃ−１０）℃から３０℃の温度範囲内に前記変位点を生
じ、スメクチックＡ相からの降温によりカイラルスメク
チックＣ相を生じてなる請求項６に記載の液晶素子。
【請求項１７】前記液晶組成物がコレステリック相を
生じ、該コレステリック相及びスメクチックＡ相からの
降温によりカイラルスメクチックＣ相を生じてなる請求
項６に記載の液晶素子。
【請求項１８】一対の基板及び無電界時に少なくとも
２つの光学的な安定状態を生じ、これらの光学軸のなす
角度の１／２であるチルト角θａをもつカイラルスメク
チックＣ相を生じた液晶組成物を有する液晶素子におい
て、液晶組成物の液晶分子が基板に対してプレチルト角αを
生じて配向し、カイラルスメクチックＣ相を形成する複数の液晶分子で
組織された複数の層が基板の法線に対して傾斜角δをも
って傾斜して配列し、カイラルスメクチックＣ相を生じる温度範囲内に、ａ）カイラルスメクチックＣ相でのコーン角Θが温度降
下に伴い増加する第１の温度範囲と、ｂ）該第１の温度範囲より低い温度範囲で、カイラルス
メクチックＣ相でのコーン角Θがさらなる温度降下に伴
い変位点を境にして減少する第２の温度範囲とを有し、 θａ、Θ、δとαとの間で、ｃ）Θ＜α＋δ、ｄ）δ＜α 及びｅ）Θ＞θａ＞Θ／２の関係を有してなることを特徴とする液晶素子。
【請求項１９】前記一対の基板の少なくとも一方が一
軸性配向処理されてなる請求項１８に記載の液晶素子。
【請求項２０】前記一軸性配向処理がラビング処理で
ある請求項１９に記載の液晶素子。
【請求項２１】前記一対の基板の両方が平行で且つ同
一方向又は逆方向の一軸性配向処理されてなる請求項１
８に記載の液晶素子。
【請求項２２】前記一軸性配向処理がラビング処理で
ある請求項２１に記載の液晶素子。
【請求項２３】前記一対の基板の両方が互いに交差し
た一軸性配向処理されてなる請求項１８に記載の液晶素
子。
【請求項２４】前記交差した一軸性配向処理の交差角
が２°〜１５°である請求項２３に記載の液晶素子。
【請求項２５】前記一軸性配向処理がラビング処理で
ある請求項２４に記載の液晶素子。
【請求項２６】前記液晶組成物がスメクチックＡ相を
生じる温度範囲を有し、該スメクチックＡ相からカイラ
ルスメクチックＣ相への相転移点をＴｃとした時、（Ｔ
ｃ−１０）℃から１０℃の温度範囲内に前記変位点を生
じ、スメクチックＡ相からの降温によりカイラルスメク
チックＣ相を生じてなる請求項１８に記載の液晶素子。
【請求項２７】前記液晶組成物がスメクチックＡ相を
生じる温度範囲を有し、該スメクチックＡ相からカイラ
ルスメクチックＣ相への相転移点をＴｃとした時、（Ｔ
ｃ−１０）℃から２０℃の温度範囲内に前記変位点を生
じ、スメクチックＡ相からの降温によりカイラルスメク
チックＣ相を生じてなる請求項１８に記載の液晶素子。
【請求項２８】前記液晶組成物がスメクチックＡ相を
生じる温度範囲を有し、該スメクチックＡ相からカイラ
ルスメクチックＣ相への相転移点をＴｃとした時、（Ｔ
ｃ−１０）℃から３０℃の温度範囲内に前記変位点を生
じ、スメクチックＡ相からの降温によりカイラルスメク
チックＣ相を生じてなる請求項１８に記載の液晶素子。
【請求項２９】前記液晶組成物がコレステリック相を
生じ、該コレステリック相及びスメクチックＡ相からの
降温によりカイラルスメクチックＣ相を生じてなる請求
項１８に記載の液晶素子。
【請求項３０】一対の基板、カイラルスメクチックＣ
相を生じた液晶組成物を有する液晶素子、該液晶組成物
に対して電圧を付加する電圧印加手段を有する表示装置
において、カイラルスメクチックＣ相を生じる温度範囲
内に、ａ）カイラルスメクチックＣ相でのコーン角が温度降下
に伴い増加する第１の温度範囲と、ｂ）該第１の温度範囲より低い温度範囲で、カイラルス
メクチックＣ相でのコーン角がさらなる温度降下に伴い
変位点を境にして減少する第２の温度範囲とを有するこ
とを特徴とする表示装置。
【請求項３１】さらに電圧印加手段を制御する制御手
段を有する請求項３０に記載の表示装置。
【請求項３２】一対の基板、無電界時に少なくとも２
つの光学的な安定状態を生じ、これらの光学軸のなす角
度の１／２であるチルト角θａをもつカイラルスメクチ
ックＣ相を生じた液晶組成物及び該液晶組成物に電圧を
付加する電圧印加手段を有する表示装置において、液晶組成物の液晶分子が基板に対してプレチルト角αを
生じて配向し、カイラルスメクチックＣ相を形成する複数の液晶分子で
組織された複数の層が基板の法線に対して傾斜角δをも
って傾斜して配列し、カイラルスメクチックＣ相を生じる温度範囲内に、ａ）カイラルスメクチックＣ相でのコーン角Θが温度降
下に伴い増加する第１の温度範囲と、ｂ）該第１の温度範囲より低い温度範囲で、カイラルス
メクチックＣ相でのコーン角Θがさらなる温度降下に伴
い変位点を境にして減少する第２の温度範囲とを有し、 θａ、Θ、δとαとの間で、ｃ）Θ＜α＋δ、ｄ）δ＜α 及びｅ）Θ＞θａ＞Θ／２の関係を有してなることを特徴とする表示装置。
【請求項３３】さらに電圧印加手段を制御する制御手
段を有する請求項３２に記載の表示装置。
【請求項３４】スメクチックＡ相を形成する複数の液
晶分子で組織した複数の第１の分子層とカイラルスメク
チックＣ相を形成する複数の液晶分子で組織した複数の
第２の分子層とを、互いに異なる温度範囲で生じる液晶
組成物において、前記第１の分子層と第２の分子層とが互いに異なる形状
を生じ、該第１の分子層に対する該第２の分子層の変形
度がカイラルスメクチックＣ相を生じる温度範囲内でａ）温度降下に伴い増加する第１の温度範囲と、ｂ）該第１の温度範囲より低い温度範囲で、さらなる温
度降下に伴い変位点を境にして減少する第２の温度範囲
とを有することを特徴とする液晶組成物。
【請求項３５】前記変位点が１０℃以上の温度で現出
してなる請求項３４に記載の液晶組成物。
【請求項３６】前記変位点が２５℃以上の温度で現出
してなる請求項３４に記載の液晶組成物。
【請求項３７】さらに、コレステリック相を現出する
液晶である請求項３４に記載の液晶組成物。
【請求項３８】一対の基板及びカイラルスメクチック
Ｃ相を生じた液晶組成物を有する液晶素子において、カ
イラルスメクチックＣ相を形成する複数の液晶分子で組
織した複数の分子層が基板法線に対して傾斜角δをもっ
て傾斜配列し、該カイラルスメクチックＣ相を生じる温
度範囲内に、ａ）傾斜角δが温度降下に伴い増加する第１の温度範囲
と、ｂ）該第１の温度範囲より低い温度範囲で、傾斜角δが
さらなる温度降下に伴い変位点を境にして減少する第２
の温度範囲とを有することを特徴とする液晶素子。
【請求項３９】前記一対の基板の少なくとも一方が一
軸性配向処理されてなる請求項３８に記載の液晶素子。
【請求項４０】前記一軸性配向処理がラビング処理で
ある請求項３９に記載の液晶素子。
【請求項４１】前記一対の基板の両方が平行で且つ同
一方向又は逆方向の一軸性配向処理されてなる請求項３
８に記載の液晶素子。
【請求項４２】前記一軸性配向処理がラビング処理で
ある請求項４１に記載の液晶素子。
【請求項４３】前記一対の基板の両方が互いに交差し
た一軸性配向処理されてなる請求項３８に記載の液晶素
子。
【請求項４４】前記交差した一軸性配向処理の交差角
が２°〜１５°である請求項４３に記載の液晶素子。
【請求項４５】前記一軸性配向処理がラビング処理で
ある請求項４４に記載の液晶素子。
【請求項４６】前記変位点が１０℃以上の温度で現出
し、スメクチックＡ相からの降温によってカイラルスメ
クチックＣ相を生じてなる請求項３８に記載の液晶素
子。
【請求項４７】前記変位点が２５℃以上の温度で現出
し、スメクチックＡ相からの降温によってカイラルスメ
クチックＣ相を生じてなる請求項３８に記載の液晶素
子。
【請求項４８】さらに、コレステリック相を現出し、
該コレステリック相及びスメクチックＡ相からの降温に
よってカイラルスメクチックＣ相を生じてなる請求項３
８に記載の液晶素子。
【請求項４９】前記層の傾斜角δの極大値（δ_max）
がδ_max≦２０°であるスメクチックＡ相からの降温に
よってカイラルスメクチックＣ相を生じてなる請求項３
８に記載の液晶素子。
【請求項５０】前記層の傾斜角δの極大値（δ_max）
がδ_max≦１５°であるスメクチックＡ相からの降温に
よってカイラルスメクチックＣ相を生じてなる請求項３
８に記載の液晶素子。
【請求項５１】一対の基板及びコーン角Θを有し、且
つ無電界時に少なくとも２つの光学的な安定状態を生
じ、これらの光学軸のなす角度の１／２であるチルト角
θａをもつカイラルスメクチックＣ相を生じた液晶組成
物を有する液晶素子において、液晶組成物の液晶分子が基板に対してプレチルト角αを
生じて配向し、カイラルスメクチックＣ相を形成する複数の液晶分子で
組織された複数の層が基板の法線に対して傾斜角δをも
って傾斜して配列し、カイラルスメクチックＣ相を生じる温度範囲内に、ａ）カイラルスメクチックＣ相での傾斜角δが温度降下
に伴い増加する第１の温度範囲と、ｂ）該第１の温度範囲より低い温度範囲で、カイラルス
メクチックＣ相での傾斜角δがさらなる温度降下に伴い
変位点を境にして減少する第２の温度範囲とを有し、 θａ、Θ、δとαとの間で、ｃ）Θ＜α＋δ、ｄ）δ＜α 及びｅ）Θ＞θａ＞Θ／２の関係を有してなることを特徴とする液晶素子。
【請求項５２】前記一対の基板の少なくとも一方が一
軸性配向処理されてなる請求項５１に記載の液晶素子。
【請求項５３】前記一軸性配向処理がラビング処理で
ある請求項５２に記載の液晶素子。
【請求項５４】前記一対の基板の両方が平行で且つ同
一方向又は逆方向の一軸性配向処理されてなる請求項５
１に記載の液晶素子。
【請求項５５】前記一軸性配向処理がラビング処理で
ある請求項５４に記載の液晶素子。
【請求項５６】前記一対の基板の両方が互いに交差し
た一軸性配向処理されてなる請求項５１に記載の液晶素
子。
【請求項５７】前記交差した一軸性配向処理の交差角
が２°〜１５°である請求項５６に記載の液晶素子。
【請求項５８】前記一軸性配向処理がラビング処理で
ある請求項５７に記載の液晶素子。
【請求項５９】前記変位点が１０℃以上の温度で現出
し、スメクチックＡ相からの降温によってカイラルスメ
クチックＣ相を生じてなる請求項５１に記載の液晶素
子。
【請求項６０】前記変位点が２５℃以上の温度で現出
し、スメクチックＡ相からの降温によってカイラルスメ
クチックＣ相を生じてなる請求項５１に記載の液晶素
子。
【請求項６１】さらに、コレステリック相を現出し、
該コレステリック相及びスメクチックＡ相からの降温に
よってカイラルスメクチックＣ相を生じてなる請求項５
１に記載の液晶素子。
【請求項６２】一対の基板、カイラルスメクチックＣ
相を生じた液晶組成物及び該液晶組成物に対して電圧を
付加する電圧印加手段を有する表示装置において、カイ
ラルスメクチックＣ相を形成する複数の液晶分子で組織
した複数の分子層が基板法線に対して傾斜角δをもって
傾斜配列し、該カイラルスメクチックＣ相を生じる温度
範囲内に、ａ）傾斜角δが温度降下に伴い増加する第１の温度範囲
と、ｂ）該第１の温度範囲より低い温度範囲で、傾斜角δが
さらなる温度降下に伴い変位点を境にして減少する第２
の温度範囲とを有することを特徴とする表示装置。
【請求項６３】さらに電圧印加手段を制御する制御手
段を有する請求項６２に記載の表示装置。
【請求項６４】一対の基板、コーン角Θを有し、且つ
無電界時に少なくとも２つの光学的な安定状態を生じ、
これらの光学軸のなす角度の１／２であるチルト角θａ
をもつカイラルスメクチックＣ相を生じた液晶組成物及
び該液晶組成物に対して電圧を付加する電圧印加手段を
有する表示装置において、液晶組成物の液晶分子が基板に対してプレチルト角αを
生じて配向し、カイラルスメクチックＣ相を形成する複数の液晶分子で
組織された複数の層が基板の法線に対して傾斜角δをも
って傾斜して配列し、カイラルスメクチックＣ相を生じる温度範囲内に、ａ）カイラルスメクチックＣ相での傾斜角δが温度降下
に伴い増加する第１の温度範囲と、ｂ）該第１の温度範囲より低い温度範囲で、カイラルス
メクチックＣ相での傾斜角δがさらなる温度降下に伴い
変位点を境にして減少する第２の温度範囲とを有し、 θａ、Θ、δとαとの間で、ｃ）Θ＜α＋δ、ｄ）δ＜α 及びｅ）Θ＞θａ＞Θ／２の関係を有してなることを特徴とする表示装置。
【請求項６５】さらに電圧印加手段を制御する制御手
段を有する請求項６４に記載の表示装置。