JPH06100751B2

JPH06100751B2 - 液晶素子

Info

Publication number: JPH06100751B2
Application number: JP60047251A
Authority: JP
Inventors: 一春片桐; 純一郎神辺; 伸二郎岡田; 和夫吉永
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-03-08
Filing date: 1985-03-08
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPS61205918A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、液晶表示素子や液晶−シャツタアレイ等に適
用する液晶素子に関し、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
した液晶素子に関する。

〔従来の技術〕

従来の液晶素子としては、例えばエム・シヤツト（M.Sc
hadt）とダブリュー・ヘルフリツヒ（W.Helfrich）著
“アプライド・フイジツクス・レダース”（“Applied
Physics Letters"）第18巻，第４号（1971年２月15日発
行），第127頁〜128頁の“ボルテージ・デイペンダント
・オプテイカル・アクテイビテイー・オブ・ア・ツイス
テツド・ネマチツク・リキツド・クリスタル”（“Volt
age Depen-dent Optical Activity of a Twisted Nemat
ic Liquid Crystal"）に示されたツイステツド・ネマチ
ツク（twisted nematic）液晶を用いたものが知られて
いる。このTN液晶は、画素密度を高くしたマトリクス電
極構造を用いた時分割駆動の時、クロストークを発生す
る問題点があるため、画素数が制限されていた。

又、各画素に薄膜トランジスタによるスイツチング素子
を接続し、各画素毎をスイツチングする方式の表示素子
が知られているが、基板上に薄膜トランジスタを形成す
る工程が極めて煩雑な上、大面積の表示素子を作成する
ことが難しい問題点がある。

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（Cl
ark）およびラガウエル（Lagerwall）により提案されて
いる（特開昭56-107216号公報、米国特許第4367924号明
細書等）。双安定性を有する液晶としては、一般に、カ
イラルスメクテイツクＣ相（SmC^＊）又はＨ相（Sm
H^＊）、を有する強誘電性液晶が用いられる。

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。
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強誘電性液
晶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。例えばSmC
^＊又はSmH^＊相を有する強誘電性液晶については、SmC^＊
又はSmH^＊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強誘電性液晶素子に
おいては、このような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。

たとえば、Clarkらによれば、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、基板間に小間隔で平行なリツジ（ridge）を配列
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。又、セル内に平行なリツジを
配列する方法では、それのみによっては、安定な配向効
果を与えられない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、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、或いは高速度のシ
ヤツタスピードを有する光学シヤツター等として潜在的
な適性を有する強誘電性液晶素子において、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強誘電性
液晶素子を提供することにある。

〔作用〕

本発明者らは、前述の目的に沿って研究した結果、液晶
を挟持する一対の平行基板のうち少なくとも一方の基板
の面がラビング等による一軸性配向処理効果と一対の基
板間に配置したストライプ状の側壁を有する構造部材の
配列による効果を併用するとともに、降温過程でコレス
テリツク相からスメクテイツクＡ相及びカイラルスメク
テイツク相に相転移を生じる液晶の少なくとも１種と降
温過程で等方相からコレステリツク相及び液晶相に又は
降温過程で等方相からコレステリツク相、スメクテイツ
ク相及び結晶相に相転移を生じる液晶の少なくとも１種
とを含有した液晶組成物のスメクテイツク相、例えばSm
A（スメクテイツクＡ相）、カイラルスメクテイツク相
等を該スメクテイツク相より高温側の相、例えばコレス
テリツク相（カイラルネマチツク相）、ネマチツク相、
等方相からの徐冷による相転移を用いた場合、スメクテ
イツク相のモノドメインを形成することができ、この結
果強誘電性液晶の双安定性に基づく素子の作動と液晶層
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。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の液晶素子は、前述の知見に基づくものであり、
より詳しくは、一対の平行基板間に液晶を挟持させてな
る液晶素子において、該一対の平行基板のうちの第１の
基板の液晶と接触する側の面には、それぞれ側壁を有す
る複数の構造部材がストライプ状に配置され、第２の基
板の液晶と接する側の面には、前記第１の基板上の複数
の構造部材の延長方向とほぼ平行もしくは垂直な方向の
一軸性配向処理が施されているとともに、降温過程でコ
レステリツク相からスメクテイツクＡ相及びカイラルス
メクテイツ相に相転移を生じる液晶の少なくとも１種と
降温過程で等方相からコレステリツク相及び液晶相に又
は降温過程で等方相からコレステリツク相、スメクテイ
ツク相及び結晶相に相転移を生じる液晶の少なくとも１
種とを含有した液晶組成物のスメクテイツク相を該スメ
クテイツク相より高温側の相からの徐冷による相転移に
より形成した点に特徴を有している。

〔実施例〕

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。

本発明で用いる液晶は、強誘電性を有するものであっ
て、具体的にはカイラルスメクテイツクＣ相（SmC^＊）,
H相（SmH^＊）,I相（SmI^＊）,J相（SmJ^＊）,K相（Sm
K^＊）,G相（SmG^＊）又はＦ相（SmF^＊）を有する液晶を
用いることができる。

前述の降温過程で等方相からコレステリツク相、スメク
テイツクＡ相（SmA）およびカイラルスメクテイツク相
に相転移を生じる液晶（すなわち、カイラルスメクテイ
ツ相を示す液晶）の具体例を表１に示す。一方、降温過
程で等方相からコレステリツク相および結晶相に又は等
方相からコレステリツク相、SmAおよび結晶相に相転移
を生じる液晶（すなわち、コレステリツク相を示す液
晶）の具体例を表２に示す。

本発明の強誘電性液晶素子で用いることができる液晶の
具体例は、下記のとおりである。

これら前述のカイラルスメクテイツク相を示す液晶又は
前述のネマテイツク相を示す液晶は、それぞれ２種以上
組合せて使用することもできる。

本発明で用いる液晶組成物でのカイラルスメクテイツク
相を示す液晶と前述のカイラルスメクテイツク相を示す
液晶の割合は、使用する液晶の種類によって相違する
が、一般的に前述のカイラルスメクテイツク相を示す液
晶100重量部に対して前述のコレステリツク相を示す液
晶0.1〜50重量部、好ましくは１〜20重量部である。

これらの材料を用いて素子を構成する場合、液晶化合物
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。

第１図は、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。21aと21b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
液晶分子層22がガラス面に垂直になるよう配向したSmC
^＊相又はSmH^＊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。

本発明の液晶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、第２
図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、非らせん構造を採り、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（3
4b）のどちらかの状態をとる。このようなセルに、第２
図に示す如く一定の閾値以上の極性の異る電界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か或いは第２の安定状態33bの
何れか一方に配向する。

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。

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、例えば第２図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。

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^＊
相又はSmH^＊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。

第３図（Ａ）‐（Ｃ）は、本発明の液晶素子の一実施例
を示している。第３図（Ａ）は同実施例の斜視図であ
り、第３図（Ｂ）はその側面の断面図、第３図（Ｃ）は
その正面の断面図である。但し第３図（Ａ）において
は、液晶ならびに偏光子の図示は省略してある。

第３図（Ａ）‐（Ｃ）において、ガラス板またはプラス
チツク板などからなる基板101の上に、複数の電極102か
らなる電極群（例えば走査電極群を構成）が、所定のパ
ターンにエツチング等により形成されている。更に、こ
れら電極102と交互に且つ並列する位置関係で、ストラ
イプ形状で複数配置された側壁106および107を有するス
ペーサ部材104が形成されている。

さらに基板101上のスペーサ部材104形成部を除き電極10
2を覆って絶縁膜103が形成されている。

スペーサ部材104は、例えば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、アクリル樹脂などの樹脂類、或
いは感光性ポリイミド、感光性ポリアミド、環化ゴム系
フオトレジスト、フエノールノボラツク系フオトレジス
ト或いは電子線フオトレジスト（ポリメチルメタクリレ
ート、エポキシ化−1,4−ポリブタジエンなど）などか
ら選択して形成することが好ましい。

絶縁膜103は、電極102から液晶層への電荷の注入を防止
する機能を有し、例えば一酸化ケイ素、二酸化ケイ素、
酸化アルミニウム、ジルコニア、フツ化マグネシウム、
酸化セリウム、フツ化セリウム、シリコン窒化物シリコ
ン炭化物、ホウ素窒化物、などの化合物を用いて例えば
蒸着により被膜形成して得ることができる。またそれ以
外にも、例えば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
リヤ樹脂やアクリル樹脂などの樹脂類の塗膜として形成
することもできる。絶縁膜103の膜厚は、材料のもつ電
荷注入防止能力と、液晶層の厚さにも依存するが、通常
50Å〜５μ、好適には、500Å〜5000Åの範囲で設定さ
れる。一方、液晶層の層厚は、液晶材料に特有の配向の
し易さと素子として要求される応答速度に依存するが、
スペーサ部材104の高さによって決定され、通常0.2μ〜
200μ、好適には、0.5μ〜10μの範囲で設定される。
又、スペーサ部材104の幅は、通常0.5μ〜50μ、好適に
は１μ〜20μの範囲で設定される。スペーサ部材104の
ピツチ（間隔）は、あまり大きすぎると液晶分子の均一
な配向性を阻害し、一方、あまり小さ過ぎると液晶光学
素子としての有効面積の減少を招く。この為、通常10μ
〜2mm、好適には、50〜700μの範囲でピツチが設定され
る。

これらスペーサ部材104は、例えばスクリーン印刷等の
各種印刷法、或いは、より好ましくはフオトリソグラフ
イー、電子線リソグラフイー等の技術により所定のパタ
ーンならびに寸法に形成される。

本発明の液晶素子は、上記のようにして処理された基板
101と平行に重ね合されたもう一方の基板110を備えてお
り、この基板110の上には複数の電極（たとえば信号電
極）111からなる電極群と、更にその上に絶縁膜112が形
成されている。複数の（信号）電極111と、もう一方の
複数の（走査）電極102は、マトリクス構造で配線され
ることができる。基板110上の絶縁膜112は、前述の絶縁
膜103と同様に液晶層105に流れる電流の発生を防止する
ものであり、前述の絶縁膜103と同様の物質によって被
膜形成される。本発明に従い、この基板101の絶縁膜112
のなす平面113には一軸配向性処理を行ない、その配向
方向を、前記基板101上のスペーサ部材104の延長方向と
ほぼ平行（すなわち、これら二方向のなす角度をθとし
て、好ましくは０°≦θ≦15°）または直交（好ましく
は、80＜θ＜100°）させる。この際、これら二方向の
なす角度θを直交した場合の液晶セルは、角度θを平行
とした場合の液晶セルと比較して配向欠陥を生じる傾向
が大きく、特に一軸性配向処理として下述のラビング処
理を適用した場合では角度θを平行とした液晶セルの方
が角度θを直交とした液晶セルに較べ配向欠陥のないモ
ノドメインを形成することができる。本発明者等の研究
によれば、このような平行または直交関係が満たされな
いと、スペーサのエツジ部分で液晶分子の配向が乱れた
り、記憶作用を有するセルにおいては、双安定状態間で
のスイツチングがうまく行なわれない現象が生じる。但
し上記したθの範囲表現からもわかるように、15°程度
までのずれは実用上問題ない。このような一軸配向性処
理は、TN型液晶セルについてよく知られているように、
絶縁膜112をビロード、布または紙などによりラビング
処理するか、或いは絶縁膜112の斜め蒸着法により達成
することができる。

なお上記したような一軸配向性処理は、基本的には101
については行なう必要はないが、基板101についても行
なうことができ、この際は、スペーサ部材104の延長方
向とほぼ平行または直交する一軸配向性処理後に、絶縁
膜103を蒸着により形成するか、或いは絶縁膜103の形成
後に一軸配向性処理を行ない、その後に絶縁膜103のな
す面108の配向処理効果を選択的に除くことにより、ス
ペーサ部材104の側壁106および107に選択的に配向処理
効果を付与することが、得られる液晶素子の応答速度を
速くする為に望ましい。

本発明の液晶素子には、一対の平行基板101と110の両
側、すなわち基板101と110を挟む一対の偏光手段（偏光
子114と検光子115）を用いることができる。偏光子114
と検光子115としては、通常の偏光板、偏光膜や偏光ビ
ームスプリツターを用いることができ、この際、この偏
光手段をクロスニコル状態又はパラレルニコル状態で、
配置することが可能である。

本発明の液晶素子は、一対の平行基板を上記したスペー
サ部材の延長方向と一軸性配向処理方向の相互関係を満
たすように固定し、それらの周辺をエポキシ系接着剤や
低融点ガラスで封止した後、強誘電性液晶を封入し等方
（isotropic）相にまで加熱した状態より、精密に温度
コントロールし乍ら徐冷することによって、得ることが
できる。

上記においては、本発明の液晶素子を、その好ましい一
実施例に基づいて説明した。しかしながら本発明の範囲
内で、上記実施例を種々変形することができることは、
容易に理解できよう。たとえば、上記例においてスペー
サ部材104として説明した部材は、液晶に対して必要な
壁効果を及ぼすための側壁を有するならば、一対の平行
基板の両方に接触してスペーサ部材としても機能するも
のでなくてもよい。但し上述の例からも分る通り、スペ
ーサ部材は好ましい構造部材の例であり、又、スペーサ
部材104が直線に沿って、ドツト状に配置した変形スト
ライプ状スペーサとすることも可能である。また、電極
は上記した単純ストライプ状のマトリクス電極に限ら
ず、他の形状、例えば７セグメント構造の電極配線で形
成されていてもよい。

以下、本発明の液晶の具体的な製造例を説明する。

実施例１一対のITOからなるストライプ状のパターン電極が形成
された基板の一方に、ポリイミド膜を1500Å程度の膜厚
で形成し、一方向にラビング処理した（Ａ基板）。

また、他方の基板にはポリイミド膜を２μｍの膜厚で形
成し、フォトエッチングにより、200μｍ間隔で巾20μ
ｍのストライプ状スペーサーを形成した。

ポリイミドとしては、東レ社製SP-510を用い、そのＮ−
メチルピロリドン溶液をディッピングもしくはスピナー
コーティングにより塗布してポリイミド膜を形成した。

エッチングは、ヒドラジン:NaOH＝1:1の混合液をエッチ
ング液として、これを30℃に昇温し、ポリイミド膜を形
成した基板を３分間浸漬してエッチングを行なった（Ｂ
基板）。

以上の工程で作成した一対の電極基板を、ストライプ状
のスペーサー方向とラビング方向とをほぼ平行に一致さ
せて液晶セル組み（セル厚;2μｍ）し、このセル中に等
方相下の組成物Ａを注入し、セルの温度を５℃／時間の
割合で徐冷することによって非らせん構造のカイラルス
メクチック液晶セルを作成した。

この液晶セルに等方相の下記組成物Ａを注入した後に、
セルの温度を５℃／時間の割合で徐冷し、SmC^＊の液晶
セルを作成した。このSmC^＊の液晶セルを偏光顕微鏡で
観察したところ、配向欠陥を生じていない非らせん構造
のモノドメインが形成されていることが判明した。

組成物Ａ４−（２′−メチルブチル）フエニル−４′−オクチル
オキシビフエニル−４−カルボキシレート 100重量部コレステリルノナネート５重量部実施例２〜６前記実施例１で用いた組成物Ａに代えて、下記組成物Ｂ
（実施例２）、Ｃ（実施例３）、Ｄ（実施例４）、Ｅ
（実施例５）及びＦ（実施例６）を用いたほかは、実施
例１と全く同様の方法で液晶セルを作成し、それぞれの
SmC^＊の液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、何れ
の場合でも配向欠陥を生じていない非らせん構造のモノ
ドメインの形式が確認できた。

組成物Ｂ４−（２′−メチルブチル）フエニル−４′−オクチル
オキシビフエニル−４−カルボキシレート 100重量部４−（２″−メチルブチル）−４′−シアノビフエニル
10重量部組成物Ｃ４−（２′−メチルブチル）フエニル−４′−オクチル
オキシビフエニル−４−カルボキシレート 100重量部コレステリルベンゾネート 10重量部組成物Ｄ４−ペンチルフエニル−４−（４′−メチルヘキシル）
フエニル−４′−カルボキシレート 100重量部４−（２−メチルブチル）フエニル−４′−デシロキシ
ベンゾエート 10重量部組成物Ｅｐ−ｎ−オクチルオキシ安息香酸−ｐ′−（２−メチル
ブチルオキシ）フエニルエステル 100重量部４−（２−メチルブチル）フエニル−４′−デシロキシ
ベンゾエート 10重量部組成物Ｆ４−（２′−メチルブチル）フエニル−４′−オクチル
オキシビフエニル−４−カルボキシレート 100重量部４−（２−メチルブチル）フエニル−４′−デシロキシ
ベンゾエート 10重量部実施例７一対のITOからなるストライプ状のパターン電極が形成
された基板の一方に、ポリイミド膜を1500Å程度の膜厚
で形成し、一方向にラビング処理した。また他方の基板
にはポリイミド膜を２μｍの膜厚で形成し、フオトエツ
チングにより、200μｍピツチで巾20μｍのストライプ
状スペーサを形成し、ストライプ状のスペーサの方向と
平行にラビング処理した。

ポリイミドとしては、東レ社製SP-510を用い、そのＮ−
メチルピロリドン溶液をデイツピングもしくはスピナー
コーテイングにより塗布してポリイミド膜を形成した。

エツチングは、ヒドラジン:NaOH＝1:1の混合液をエツチ
ング液として、これを30℃に昇温し、ポリイミド膜を形
成した基板を３分間浸漬してエツチングを行なった。

以上の工程で作成した一対の電極基板を、ストライプ状
のスペーサの方向とラビング方向をほぼ平行に一致させ
て液晶セル（セル厚;2μｍ）を構成した。

この液晶セルに実施例１で用いた等方相の組成物Ａを注
入した後に、セルの温度を５℃／時間の割合で徐冷し、
SmC^＊の液晶セルを作成した。このSmC^＊の液晶セルを偏
光顕微鏡で観察した処、配向欠陥を生じていない非らせ
ん構造のモノドメインが形成されていた。

実施例８実施例１において、一対の基板を、それらのラビング処
理方向とストライプ状スペーサの延長方向が直交するよ
うに組合わせ、それ以外は実施例１と同様にして液晶セ
ルを構成した。

この液晶セルを偏光顕微鏡で観察した処、ストライプ状
スペーサのエツヂ部付近に若干の配向欠陥が観察され
た。

実施例９一対のITOからなるストライプ状のパターン電極が形成
された基板の一方に、ポリイミド膜を1500Å程度の膜厚
で形成し、一方向にラビング処理した（Ａ基板）。

エッチングは、ヒドラジン:NaOH＝1:1の混合液をエッチ
ング液として、これを30℃に昇温し、ポリイミド膜を形
成した基板を３分間浸漬してエッチングを行なった。つ
いで、このストライプ状スペーサーが形成されている基
板上に前述と同様のポリイミド膜を全面にわたって形成
した。ただし、この時のポリイミドの膜厚を1000Åとし
た。次いで、このポリイミド膜の表面にストライプ上ス
ペーサーの延長方向と平行方向にラビング処理を施し
た。（Ｂ″基板）以上の工程で作成した一対の電極基板を、それぞれのラ
ビング方向が平行となるようにセル組（セル厚;2μｍ）
し、このセル中に等方相下の組成物Ａを注入し、徐冷に
よって非らせん構造のカイラルスメクティック液晶素子
を作成した。

この液晶セルは、他の実施例で用いた液晶セルに比較し
て数日間放置後でもSmC^＊には配向欠陥を生じない安定
したモノドメインを形成していることが判明した。

さらに、この液晶素子に20Vで1mseのパルス信号を印加
して駆動させたところ、実施例１の場合と較べ、明状態
と暗状態のコントラストが大きくなることが判明した。

比較例１実施例１の液晶セルを作成した際のセル組み時に、一対
の電極基板を、ストライプ状スペーサの方向とラビング
方向とのなす角度θを25°に設定して、重ね合せた他
は、実施例１と同様の方法で非らせん構造のSmC^＊液晶
セルを作成した。

このSmC^＊液晶セルを実施例１と同様の方法で観察した
ところ、ストライプ状スペーサのエツヂ付近に無数の配
向欠陥に帰因する黒すじ状態が観察され、この黒すじ体
が電極形成部を覆っており、この一対の電極間に互いに
極性の異なる２種の電極信号を印加しても、この黒すじ
体が形成されている部分では双安定性を全く示さないこ
とが判明した。

比較例２実施例９の液晶セルを作成した際に用いたストライプ状
スペーサとポリイミド膜を設けた電極基板と同一のもの
を用意し、このポリイミド膜の表面にストライプ状スペ
ーサの延長方向に対して角度25°の方向にラビング処理
を施した。

次いで、実施例９で使用した片側の電極基板と同一のも
のを用意し、これに一方向にラビング処理を施した。

この２枚の電極基板をそれぞれのラビング方向が平行と
なる様に重ね合せてからセル組みし、以下、実施例１と
同様の手順で非らせん構造のSmC^＊液晶セルを作成して
から、この液晶セルを実施例１と同様の方法で観察した
ところ、やはり比較例１と同様にデイスプレイデバイス
としては致命的な配向欠陥が観察された。又、前述と同
様に一対の電極間に電気信号を印加したが、双安定性は
全く示していなかった。

次に、本発明の有する側壁部材が、素子の双安定性のメ
モリー性に及ぼす効果を明確化すべく、以下の２つの比
較例としての液晶素子を作成した。

比較例３以下のような手法で側壁がないセルを準備した。実施例
で述べたように一対の基板にITOストライプ電極で配置
し、一方にはポリイミド膜を1500Åの膜厚で形成し、一
方向にラビング処理した。（Ａ′基板）。他方の基板に
はポリイミド膜を２μｍの膜厚で形成し、液晶注入口以
外の周辺端部のみを残してエッチングしてスペーサとし
た（Ｂ′基板）。

以上の工程で作成した一対の電極基板を実施例６のセル
と同様にセル組した。

この液晶セルに実施例２で用いた等方相の組成物Ｂを注
入した後、セルの温度を５℃／時間の割合で徐冷し、非
らせん構造のカイラルスメクティック液晶素子を作成し
た。

比較例４実施例９におけるＢ″基板についてストライプ状スペー
サーがセルの周辺端部のみ残るようにした以外は全く同
様に処理して組成物Ａを有する液晶素子を作成した。

上記比較例３と本願発明の実施例２、および比較例４と
本願発明の実施例９とのカイラルスメクティック状態下
のセルにおける双安定性の度合いを測定すべく、以下の
ような方法を用いて評価した。

倍率100倍の偏光顕微鏡（商品名:BH−2:オリンパス光学
工業（株）製）に、SmC^＊状態下のセルをセットし、セ
ル内のＡ電極板の電極をグランドに接続し、Ｂ電極板の
電極に正極性パルス（電圧値＝10V;パルス巾＝1msec）
もしくは負極性パルス（電圧値＝−10V;パルス巾＝1mse
c）を印加した後の透過光量をフォトマルチプレター
（浜松ホトニクス（株）社製；商品名フォトマルチュー
ブR761）によって測定し、負極性パルス印加時の出力電
圧B₂（mV）に対する正極性パルス印加時の出力電圧B
₁（mV）の比B₁/B₂＝B₀を求めた。

さらに、前述の負極性パルス印加後のフォトマルチプレ
ター出力電圧A₂（mV）に対する正極性パルス印加後のフ
ォトマルチプレター出力電圧A₁（mV）の比A₁/A₂＝A₀を
求め、パルス印加時の比B₀に対するパルス印加後の比A₀
の比A₀/B₀を求めることによって双安定性の度合いを測
定した。

この比A₀/B₀が大きいものほど双安定性の度合い、すな
わち素子のメモリー性が良好であることを示す。この
際、負極性パルスを印加した時に最暗状態が生じるよう
に上述した偏光顕微鏡のクロスニコルを設定した。

上記評価測定の結果を表（Ｉ）に示す。

以上のように、双安定性の度合いを示すパラメーターが
大きくなるという結果が得られた。

〔発明の効果〕

前記したように、本発明によれば、一対の電極基板の一
方の電極基板にストライプ状の側壁を有する構造部材
（好ましくは兼スペーサ）を形成し、他方の基板に一軸
性配向処理（例えば、ラビング）を行ない、その処理方
向を上記構造部材とほぼ平行もしくは直交する方向に規
制するとともに、液晶として降温過程でコレステリツク
相からスメクテイツクＡ相及びカイラルスメクテイツク
相に相転移を生じる液晶の少なくとも１種と降温過程で
等方相からコレステリツク相及び液晶相に又は降温過程
で等方相からコレステリツク相、スメクテイツク相及び
結晶相に相転移を生じる液晶の少なくとも１種とを含有
した液晶組成物を用いることにより、特に欠陥の現われ
やすい記憶状態においてもスペーサエツジでの欠陥を除
くことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、カイラルスメクテイツク液晶を用いた液晶素
子を模式的に示す斜視図である。第２図は、同液晶素子
の双安定性を模式的に示す斜視図である。第３図（Ａ）
は、本発明の液晶素子の斜視図、第３図（Ｂ）はその側
断面図、第３図（Ｃ）はその正断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉永和夫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 (56)参考文献特開昭59−201021（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−219251（ＪＰ，Ａ) 特公昭63−34451（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間に液晶を配置した液晶素子に
おいて、前記一対の基板のうち一方の基板が、高さが0.2〜200μｍ、幅が0.5〜50μｍ、および間隔が10μｍ〜2mm、でストライプ状に配列した側壁を有する互いに平行な複
数の構造部材を有し、前記一対の基板のうちの少なくと
も一方の基板に一軸性配向処理が施されており、該一軸
性配向処理の方向と前記複数の構造部材の延長方向との
なす角θが、０°≦θ≦15° または、80°≦θ≦100° であり、かつ前記基板間には、コレステリック相、スメクティッ
クＡ相およびカイラルスメクティック相を生じる第１の
液晶の少なくとも一種と、等方相から降温した際にコレ
ステリック相を生じ、カイラルスメクティック相を生じ
ない第２の液晶の少なくとも一種とを含有したカイラル
スメクティック液晶が、カイラルスメクティック相でら
せん構造を消滅せしめるような間隔を以て挟持されてお
り、前記カイラルスメクティック液晶は、スメクティック相
より高温側の相からスメクティック相ゐ通して降温させ
ることにより、カイラルスメクティック相へ相転移させ
て、無電界時において異なる２つの配向状態のいずれか
１つの状態に配向し、前記カイラルスメクティック液晶を、基板面に垂直で、
前記２つの異なる配向状態の１つの状態から他の１つの
状態に転移させるのに十分な強度の電界を印加する手段
を有することを特徴とするカイラルスメクティック液晶
素子。
【請求項２】前記側壁の高さが、0.5〜10μｍである特
許請求の範囲（１）記載のカイラルスメクティック液晶
素子。
【請求項３】前記側壁の幅が、１〜20μｍである特許請
求の範囲（１）記載のカイラルスメクティック液晶素
子。
【請求項４】前記側壁の間隔が、50〜700μｍである特
許請求の範囲（１）記載のカイラルスメクティック液晶
素子。