JPH06102514A - 液晶素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大きなチルト角を生じ、高コントラストな画
像が広い面積で均一にディスプレイされ、且つ残像を生
じないディスプレイを安定して達成できる液晶素子を提
供する。 【構成】 透明電極を設けた一対の基板上に一軸配向膜
を有し、該基板間に強誘電性液晶を挟持してなる液晶素
子であって、前記配向膜が下記構造単位（１）で示され
るジアミン成分を含有する高分子膜からなり、かつ配向
処理前後においてα−ブロモナフタレンを滴下した場合
の接触角の差が１０ｄｅｇ以上である液晶素子。 【化１】 （Ｒ₁ ，Ｒ₂ は炭素原子数１〜１０のアルキル基を示
す。但し、Ｒ₁ ，Ｒ₂ は同じでも又は異なっていてもよ
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−
光シヤッター等で用いる液晶素子、特にカイラルスメク
チック相を有する液晶素子に関し、更に詳しくは液晶分
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】従来、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４，３
６７，９２４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、下記の式で表わされ
る。

【０００６】

【数１】 （式中、Ｉ₀ は入射光強度、Ｉは透過光強度、θはチル
ト角、Δｎは屈折率異方性、ｄは液晶層の膜厚、λは入
射光の波長である。）

【０００７】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２２．５°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、大きな面積に亘って、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】

【発明が解決しようとする課題】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高
分子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高分子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に示す三角錐の頂角の１／２
の角度）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高分子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。

【００１３】また、従来のラビング処理した高分子配向
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高分子配向膜
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 が表示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】したがって、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ものであり、特に非ら
せん構造のカイラルスメクチック液晶を用いて大きなチ
ルト角θを生じ、高コントラストな画像が広い面積で均
一にディスプレイされ、且つ残像を生じないディスプレ
イを安定して達成できる液晶素子を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、透明電
極を設けた一対の基板上に一軸配向膜を有し、該基板間
に強誘電性液晶を挟持してなる液晶素子であって、前記
配向膜が下記構造単位（１）で示されるジアミン成分を
含有する高分子膜からなり、かつ配向処理前後において
α−ブロモナフタレンを滴下した場合の接触角の差が１
０ｄｅｇ以上であることを特徴とする液晶素子である。

【００１６】

【化２】 （式中、Ｒ₁ ，Ｒ₂ は炭素原子数１〜１０のアルキル基
を示す。ただし、Ｒ₁ ，Ｒ₂ は同じでも又は異なってい
てもよい。）

【００１７】以下、本発明を詳細に説明する。図１は本
発明の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；Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏ
ｘｉｄｅ）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〜１０００
Å厚の絶縁膜１３ａと１３ｂ（例えば、ＳｉＯ₂ 膜、Ｔ
ｉＯ₂ 膜、Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜など）と高分子膜で形成した５
０Å〜１０００Å厚の配向膜１４ａと１４ｂとが各々積
層されている。

【００１８】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、強誘電性スメクチック液晶１５は双安定性
配向状態を生じている。強誘電性スメクチック液晶１５
が配置されている、上述の十分に小さい液晶間距離は、
基板１１ａと１１ｂ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。

【００１９】本発明者らの実験によれば、下述の実施例
でも明らかにする様に、ラビング処理した特定の高分子
配向膜による配向方法を用いることによって、明状態と
暗状態とで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号などに開示のマルチプレク
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
おくれを生じない配向状態が達成された。

【００２０】本発明で用いられる配向膜は、前記構造単
位（１）で示されるジアミン成分を含有する高分子膜よ
りなり、例えばポリアミド、ポリイミド等を挙げること
ができる。

【００２１】この場合、ポリイミド被膜は、次に示すよ
うなジアミン成分と通常ポリイミドの製造に用いられて
いるテトラカルボン酸二無水物とを縮合反応することに
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。また、ポリアミド被膜の場合は、次に示す
ようなジアミン成分とジカルボン酸とを重合反応するこ
とにより得られる。

【００２２】また、構造単位（１）で示されるジアミン
成分としては、式中Ｒ₁ ，Ｒ₂ が炭素原子数１〜１０、
好ましくは炭素原子数１〜６のアルキル基のジアミンが
用いられる。ただし、Ｒ₁ ，Ｒ₂ は同じでも又は異なっ
ていてもよい。

【００２３】構造単位（１）で示されるジアミン成分の
具体例としては、２，２−ビス（４−アミノ−フェノキ
シフェニル）プロパン、３，３−ビス（４−アミノ−フ
ェノキシフェニル）ペンタン、４，４−ビス（４−アミ
ノ−フェノキシフェニル）ヘプタン、５，５−ビス（４
−アミノ−フェノキシフェニル）ノナン、２，２−ビス
（４−アミノ−フェノキシフェニル）ブタン、２，２−
ビス（４−アミノ−フェノキシフェニル）ペンタン、
２，２−ビス（４−アミノ−フェノキシフェニル）ヘキ
サン、３，３−ビス（４−アミノ−フェノキシフェニ
ル）ヘキサン、３，３−ビス（４−アミノ−フェノキシ
フェニル）ヘプタン、４，４−ビス（４−アミノ−フェ
ノキシフェニル）オクタン、２，２−ビス（４−アミノ
−フェノキシフェニル）−３−メチル−ブタン、２，２
−ビス（４−アミノ−フェノキシフェニル）−４−メチ
ル−ペンタン、２，２−ビス（４−アミノ−フェノキシ
フェニル）−５−メチル−ヘキサン、３，３−ビス（４
−アミノ−フェノキシフェニル）−２−メチル−ペンタ
ンなどを挙げることができる。

【００２４】また、酸成分としては、ポリイミドの場
合、通常ポリイミドの製造に用いられているテトラカル
ボン酸二無水物が用いられる。その中でもより好ましい
具体例を示すと、１，４，５，８−ナフタレンテトラカ
ルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラ
カルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテト
ラカルボン酸二無水物などのナフタレンテトラカルボン
酸誘導体、その他ピロメリット酸二無水物、ブンゾフェ
ノンテトラカルボン酸二無水物、３，３´，４，４´−
テトラカルボキシビフェニル二無水物、２，３，３´，
４´−テトラカルボキシビフェニル二無水物、２，３，
６，７−テトラカルボキシアントラセン二無水物、３，
３″，４，４″−テトラカルボキシターフェニル二無水
物などを挙げることができる。

【００２５】また、ジカルボン酸としては、例えばテレ
フタル酸、４、４′−ビフェニルジカルボン酸、２，６
−ナフタレンジカルボン酸、イソフタル酸、４、４′−
ジカルボキシジフェニルメタン、４、４′−ジカルボキ
シジフェニルエーテル、オルトフタル酸などを挙げるこ
とができる。

【００２６】前記、ジアミン成分と酸成分とを重合反応
させる場合、両者の使用割合は、ジアミン成分１モルに
対し酸成分１モルが好ましい。本発明における配向膜を
形成する高分子膜の数平均分子量は、例えば１万〜１０
万、好ましくは２万〜８万の範囲のものが望ましい。ま
た、本発明における配向膜は、混合物であっても、また
は共重合体であってもよい。

【００２７】本発明における配向膜のラビング配向処理
前後でのα−ブロモナフタレンを滴下した場合の接触角
の値の差は１０ｄｅｇ以上、好ましくは２ｄｅｇ以上が
望ましい。１０ｄｅｇ未満では安定したコントラストの
高い配向状態を得ることができない。この様な接触角の
値の差は高分子膜を塗布した際の膜表面状態とラビング
処理後の表面状態の違いにより生じている。つまり液晶
と接する界面での高分子膜の主鎖もしくは側鎖の塗布時
の状態からの動きが液晶分子の配列に大きく影響してい
るものと考えられる。

【００２８】本発明で用いる配向膜を基板上に設ける際
には、ポリマーをジメチルフォルムアミド，ジメチルア
セトアミド，ジメチルスルフォキシド，Ｎ−メチルピロ
リドなどの溶剤に溶解して、０．０１〜４０重量％溶液
とし、該溶液をスピナー塗布法，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、１００〜３５
０℃、好ましくは２００℃〜３００℃の温度で加熱して
成膜することができる。しかる後に布などでラビング処
理される。

【００２９】また、本発明で用いる高分子膜は３０Å〜
１μｍ程度、好ましくは１００Å〜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１
３ｂの上にポリマー膜を設ける際には、このポリマー膜
の膜厚は２００Å以下、好ましくは１００Å以下に設定
することができる。

【００３０】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、例えば下記の液晶物質「Ａ」、「Ｂ」及び「Ｃ」
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。

【００３１】

【化３】

【００３２】液 晶 （１）（Ａ）₉₀／（Ｂ）₁₀ （２）（Ａ）₈₀／（Ｂ）₂₀ （３）（Ａ）₇₀／（Ｂ）₃₀ （４）（Ａ）₆₀／（Ｂ）₄₀ （５）（Ｃ） （上記の配合比率は、それぞれ重量比を表わしてい
る。）

【００３３】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の１／２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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。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。

【００３８】次に、図４は本発明の液晶素子における配
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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】一方、従来のラビング処理した高分子膜に
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。

【００４２】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
発明の特定高分子膜に施したラビング処理軸を示し、６
１ａは配向状態Ｕ₁ （ユニフォームでの一方の安定配向
状態）での平均分子軸、６１ｂは配向状態Ｕ₂ （ユニフ
ォームでの他方の安定配向状態）での平均分子軸、６２
ａは配向状態Ｓ₁ （スプレイでの一方の安定配向状態）
での平均分子軸、６２ｂは配向状態Ｓ₂ （スプレイでの
他方の安定配向状態）での平均分子軸を示す。平均分子
軸６１ａ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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】

【数２】

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】図９は従来の高分子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。

【００４９】本発明によれば、前記構造単位（１）で示
されるジアミン成分を含有する高分子膜において、α−
ブロモナフタレンによるラビング処理前後での接触角の
差が１０ｄｅｇ以上となるような配向状態において、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。つまり、本発明における
配向膜を用いると、前述の説明でいうユニフォーム配向
状態をとることができるといえる。

【００５０】

【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。

【００５１】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、
下記構造単位（２）で示されるポリアミック酸のＮ−メ
チル−２−ピロリドン／ｎ−ブチルセロソルブ＝２／１
の２．５重量％溶液を、回転数３０００ｒｐｍのスピナ
ーで塗布して成膜後、約１時間、２５０℃で加熱乾燥を
施した。

【００５２】

【化３】

【００５３】この時の膜厚は３５０Åであった。この塗
布膜にナイロン植毛布による一方向のラビング処理を行
なった。この時のα−ブロモナフタレンによる接触角の
値は５．４ｄｅｇであり、ラビング前に対し２６．４ｄ
ｅｇ小さな値であった。なお、接触角の測定は試料プレ
ート上にα−ブロモナフタレンを滴下し、顕微鏡で直接
読み取る顕微鏡法により行なった。

【００５４】その後、平均粒径約１．５μｍのアルミナ
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で、かつ同一処理方向となる
ように２枚のガラス板を重ね合せてセルを作成した。

【００５５】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０．１
℃／ｍｉｎで３０℃まで徐冷することにより配向を達成
することができた。この強誘電性液晶「ＣＳ−１０１
４」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。

【００５６】

【数３】 （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）

【００５７】上述の液晶セルを一対の９０°クロスニコ
ル偏光子の間に挟み込んで、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
ーにより測定した。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１４．０°であり、最
暗状態時の透過率は、１．５％で、明状態の透過率は５
２．５％であった。したがって、コントラスト比は３
５：１であった。残像の原因となる光学応答のおくれは
０．２秒以下であった。

【００５８】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。

【００５９】実施例２ 以下の構造単位（３），（４）で示した１：１のポリア
ミック酸を用いた以外は、実施例１と同様にしてセルを
作製した。

【００６０】

【化４】

【００６１】実施例１と同様の試験を行い、ラビング処
理前後でのα−ブロモナフタレンの接触角の差が２３．
７ｄｅｇ、コントラスト比＝３０：１、光学応答のおく
れ時間＝０．３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については実施例１と同様に良好な
結果が得られた。

【００６２】実施例３ 以下の構造単位（５），（６）で示した７：３のポリア
ミド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５】

【００６４】実施例１と同様の試験を行い、ラビング処
理前後でのα−ブロモナフタレンの接触角の差が２１．
５ｄｅｇ、コントラスト比＝２２：１、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については実施例１と同様に良好な
結果が得られた。

【００６５】比較例１ 以下の構造単位（７）で示したポリアミック酸を用いた
以外は、実施例１と同様にしてセルを作製した。

【００６６】

【化６】

【００６７】実施例１と同様の試験を行い、ラビング処
理前後でのα−ブロモナフタレンの接触角の差が１．０
ｄｅｇ、コントラスト比＝６：１、光学応答のおくれ時
間＝１．５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。

【００６８】比較例２ 以下の構造単位（８）で示したポリアミック酸を用いた
以外は、実施例１と同様にしてセルを作製した。

【００６９】

【化７】

【００７０】実施例１と同様の試験を行い、ラビング処
理前後でのα−ブロモナフタレンの接触角の差が４．７
ｄｅｇ、コントラスト比＝７：１、光学応答のおくれ時
間＝１．８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】

【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た。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
配向状態を示した斜視図である。

【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P_s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 ８１ Ｃ−ダイレクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高尾 英昭 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明電極を設けた一対の基板上に一軸配
   向膜を有し、該基板間に強誘電性液晶を挟持してなる液
   晶素子であって、前記配向膜が下記構造単位（１）で示
   されるジアミン成分を含有する高分子膜からなり、かつ
   配向処理前後においてα−ブロモナフタレンを滴下した
   場合の接触角の差が１０ｄｅｇ以上であることを特徴と
   する液晶素子。 【化１】 （式中、Ｒ₁ ，Ｒ₂ は炭素原子数１〜１０のアルキル基
   を示す。ただし、Ｒ₁ ，Ｒ₂ は同じでも又は異なってい
   てもよい。）