JPH0540266A - 液晶素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 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、少なくとも一方の透
明電極上に、下記一般式（Ｉ）で示す含フッ素系官能基
を有する前駆体により金属酸化物被膜をコーティングに
より形成し、該金属酸化物被膜をラビング処理して配向
機能を持たせた液晶素子。 （Ｍ₁ ，Ｍ₂ ：金属元素、Ｒ₁ ：アルコキシ基，アセト
キシ基またはハロゲン、Ｒ₂ ： −（ＣＨ₂ ）_X （ＣＦ₂ ）_Y ＣＦ₃ で表されるフルオロアルキル基（但し、Ｘ，Ｙ≧０）、
ａ，ｃ，ｄ≧０、ｂ≧１、ａ＋ｂ＋２≡Ｍ₁ の原子価、
ｃ＋ｄ＋２≡Ｍ₂ の原子価、ｎ≧１、ｍ≧０） 【効果】 簡易な素子構成で生産性に優れ，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。

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、簡易な素子構成により生産性
に優れ、また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、このチルト角θの低下現象に対する
１つの改善策として、液晶分子のプレチルト角（液晶分
子と基板界面とのなす角）を大きくすることが考えられ
ているが、通常のポリイミド（ＰＩ）配向膜で大きなプ
レチルト角を与えるものは少ない。

【００１４】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。

【００１５】また、従来のポリイミド配向膜を有する素
子構成は、一般的に、透明電極上に、上下基板間でのシ
ョート防止機能を有する絶縁膜を配置し、その上に配向
機能を有するポリイミド配向膜を設けている。これらの
膜は、各々の機能を十分に発揮するためには、ある程度
の膜厚を必要とするために、液晶の駆動上、電気容量的
観点から不利になる。さらに、素子の製造プロセス上、
構成層数が多くなると生産性上及び歩留り上の問題を多
く抱えることになり、極力構成層数は少ない方が好まし
い。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、前述の従来技術の問題点を解決した強誘電性液晶素
子を提供するものであり、特に透明電極上の層構成を簡
易にし生産性を向上させながら、カイラルスメクチック
液晶の非らせん構造で液晶分子のプレチルト角を大きく
与えることにより大きなチルト角θを生じ、高コントラ
ストな画像がディスプレイされ、且つ残像を生じないデ
ィスプレイを達成できる強誘電性液晶素子を提供するこ
とにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】即ち、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、少なくとも一方の透明電極上に金属酸
化物被膜をコーティングにより形成し、ラビング処理に
より配向機能を持たせた液晶素子において、前記金属酸
化物被膜が下記一般式（Ｉ）に示す含フッ素系官能基を
有する前駆体により形成した被膜であることを特徴とす
る液晶素子である。

【００１８】

【化３】

【００１９】（式中、Ｍ₁ ，Ｍ₂ は金属元素、Ｒ₁はア
ルコキシ基，アセトキシ基またはハロゲン、Ｒ₂ は

【００２０】

【化４】−（ＣＨ₂ ）_X （ＣＦ₂ ）_Y ＣＦ₃

【００２１】で表わされるフルオロアルキル基（但し、
Ｘ，Ｙ≧０）を示す。ａ，ｃ，ｄ≧０、ｂ≧１、ａ＋ｂ
＋２≡Ｍ₁ の価数、ｃ＋ｄ＋２≡Ｍ₂ の価数、ｎ≧１、
ｍ≧０である。）

【００２２】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。

【００２３】同図１において、１１ａと１１ｂは各々Ｉ
ｎ₂ Ｏ₃ やＩＴＯ（インジウム チン オキサイド；Ｉ
ｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）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〜３０００Å厚の金属酸化物被膜１３ａと
１３ｂが積層されている。この際、該金属酸化物被膜の
表面は、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）がなされている。

【００２４】基板１１ａと１１ｂとの間には、強誘電性
カイラルスメクチック液晶１４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１４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１４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１４が配置されている液晶間
距離は、金属酸化物被膜１３ａと１３ｂとの間に配置さ
れたビーズスペーサー１５（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、１６ａ、
１６ｂと偏光板を示す。

【００２５】本発明で金属酸化物被膜１３ａと１３ｂを
形成するのに用いる金属酸化物には、下記一般式（Ｉ）

【００２６】

【化５】

【００２７】に示す含フッ素系官能基を有する前駆体
で、少なくとも１つの金属元素にＲ₂ のフルオロアルキ
ル鎖

【００２８】

【化６】−（ＣＨ₂ ）_X （ＣＦ₂ ）_Y ＣＦ₃

【００２９】（但し、Ｘ，Ｙ≧０）を少なくとも１つ以
上有するメタルアルコキサイド系材料が使用できる。

【００３０】Ｍ₁ ，Ｍ₂ の金属元素としては、例えばＳ
ｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｔａ等が好ましいが、これらに
限られるものではない。また、Ｒ₁ のフルオロアルキル
鎖以外の金属元素に結合する基としては、加熱焼成によ
り、加水分解及び脱水縮合しやすく、金属酸化物構造を
形成するものが使用されるとる。具体的には、アルコキ
シ基、アセトキシ基、ハロゲン等が一般的に用いられ
る。

【００３１】一般式（Ｉ）において、ａ，ｃ，ｄ≧０、
ｂ≧１、ａ＋ｂ＋２≡Ｍ₁ の価数、ｃ＋ｄ＋２≡Ｍ₂ の
価数、ｎ≧１、ｍ≧０である。

【００３２】通常のフルオロアルキル鎖を持たない金属
酸化物被膜では、上下基板間のショート防止効果を持つ
が、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。さらに、一般のフルオ
ロアルキル鎖を有するポリイミド系の配向膜を用いた場
合でも、所望の液晶の配列を得ることは難しい上、たと
え、特定の材料でこの液晶の配列の問題に対応できたと
しても、液晶素子の構成としては、上下基板間のショー
ト防止を目的とした絶縁膜を透明電極と配向膜との間に
配設しなければならない。

【００３３】本発明では、これらの問題点に対応し、絶
縁機能（ショート防止効果）を持ちながら、配向処理を
施すことにより、液晶の配列を所望の状態にすることが
可能なフルオロアルキル鎖を有する金属酸化物前駆体を
用いる。これにより、絶縁機能と配向機能とを両立させ
た１層構成で、所望の液晶素子を形成することが可能と
なる。

【００３４】本発明で用いる金属酸化物被膜を基板上に
設ける際には、金属酸化物の前駆体をＮ−メチル−２−
ピロリドン等の極性溶媒、アルコール系溶媒、セロソル
ブ系溶媒、カルビトール系溶媒、あるいは水等の溶媒に
溶解して０．０１〜３０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、２００〜３５０℃、好ましく
は２５０〜３００℃の温度で加熱し、場合によっては、
ＵＶ光照射も併用して加水分解及び脱水縮合させて金属
酸化物被膜を形成することができる。

【００３５】この金属酸化物被膜は、しかる後に布など
でラビング処理される。また、本発明で用いられる金属
酸化物被膜は、１００Å〜１μｍ程度、好ましくは２０
０Å〜３０００Åの膜厚に設定される。

【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７】

【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金
属酸化物被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５１
ａ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は配向機能を
有する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、６２
ｂは配向状態Ｓ₂ での平均分子軸を示す。平均分子軸６
１ａと６１ｂ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６２ａ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、前述した様に、含フッ素
系官能基を有する金属酸化物被膜を用いていることか
ら、その配向状態においては、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１
１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】本発明の液晶素子は、ラビング処理した特
定の金属酸化物被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号明細書等に開
示されている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）の光学応答の遅れを生じない配向状態が達
成された。

【００５５】さらに、この金属酸化物被膜により同一の
層で上下基板間のショート防止効果も発現し、生産性に
優れ、歩留まりの良い液晶素子が実現できた。

【００５６】

【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。 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
記の構造式（ＩＩ）で示す金属酸化物前駆体のＮ−メチ
ル−２−ピロリドン／エタノール溶液をスピンコートに
て成膜後、約１時間，３００℃で加熱焼成処理を施し
た。この時の膜厚は１５００Åであった。この塗布膜
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】

【化８】

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】

【数３】

【００６１】（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） 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２２％であり、従ってコン
トラスト比は２２：１であった。

【００６２】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。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 ＝２
０〜７０μｓｅｃで行った。

【００６３】実施例２ 下記の構造式（ＩＩＩ）で示される金属酸化物前駆体を
用いた以外は、実施例１と同様にしてセルを作製した。

【００６４】

【化９】

【００６５】実施例１と同様の試験を行い、コントラス
ト比＝２０：１、及び光学応答のおくれ時間＝０．２秒
の結果を得た。

【００６６】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１と同様の良好な結果が得られた。

【００６７】比較例１ 下記の構造式（ＩＶ）で示される金属酸化物前駆体を用
いた以外は、実施例１と同様にしてセルを作製した。

【００６８】

【化１０】

【００６９】実施例１と同様の試験を行い、コントラス
ト比＝５：１、及び光学応答のおくれ時間＝２．５秒の
結果を得た。

【００７０】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】

【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、簡易な素子構成で生産性に優れる上、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。

【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 金属酸化物被膜 １４ 強誘電性カイラルスメクチック液晶 １５ ビーズスペーサー １６ａ，１６ｂ 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 基板引き上げ方向またはラビング処理軸 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 ８１ Ｃ−ダイレクタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   の透明電極上に金属酸化物被膜をコーティングにより形
   成し、ラビング処理により配向機能を持たせた液晶素子
   において、前記金属酸化物被膜が下記一般式（Ｉ）に示
   す含フッ素系官能基を有する前駆体により形成した被膜
   であることを特徴とする液晶素子。 【化１】 （式中、Ｍ₁ ，Ｍ₂ は金属元素、Ｒ₁ はアルコキシ基，
   アセトキシ基またはハロゲン、Ｒ₂ は 【化２】−（ＣＨ₂ ）_X （ＣＦ₂ ）_Y ＣＦ₃ で表わされるフルオロアルキル基（但し、Ｘ，Ｙ≧０）
   を示す。ａ，ｃ，ｄ≧０、ｂ≧１、ａ＋ｂ＋２≡Ｍ₁ の
   価数、ｃ＋ｄ＋２≡Ｍ₂ の価数、ｎ≧１、ｍ≧０であ
   る。）