JPH07111516B2 - 双安定強誘電性液晶素子 - Google Patents
双安定強誘電性液晶素子Info
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- JPH07111516B2 JPH07111516B2 JP60128552A JP12855285A JPH07111516B2 JP H07111516 B2 JPH07111516 B2 JP H07111516B2 JP 60128552 A JP60128552 A JP 60128552A JP 12855285 A JP12855285 A JP 12855285A JP H07111516 B2 JPH07111516 B2 JP H07111516B2
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- smectic
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カイラルスメクチツク液晶を用いた液晶素子
に関するものである。
に関するものである。
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）及びラガーウオル（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）。この強誘電性液晶は、一般に
特定の温度域において、カイラルスメクチツクＣ相（Sm
C＊）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
れている。しかしながら、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
効果的に起こるような分子配列状態にあることが必要で
ある。たとえばSmC＊またはSmH＊相を有する強誘電性液
晶については、SmC＊またはSmH＊相を有する液晶分子相
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。
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）及びラガーウオル（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）。この強誘電性液晶は、一般に
特定の温度域において、カイラルスメクチツクＣ相（Sm
C＊）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
れている。しかしながら、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
効果的に起こるような分子配列状態にあることが必要で
ある。たとえばSmC＊またはSmH＊相を有する強誘電性液
晶については、SmC＊またはSmH＊相を有する液晶分子相
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。
このような強誘電性液晶の配向方法としては、従来のTN
型液晶表示装置におけると同様に、まず、ラビング法や
斜方蒸着により、液晶セル内の基板面に、物理的なキズ
を付した有機薄膜、無機蒸着膜、有機薄膜を形成して分
子の配列方向性を与えたものであった。例えば、ラビン
グ法は、第１図（ａ）に示すように、ガラス基板11上に
透明電極12を形成した後、有機分子膜13を形成してそれ
をビロードなどの布で一方向へこすり、膜表面についた
微細なキズによって液晶分子を整列させる方法である。
また斜方蒸着法は、第１図（ｂ）に示されるように有機
分子膜の替りにSiOなどの無機物の膜14を、基板を傾け
て行なう蒸着、すなわち斜方蒸着により形成するもので
ある。
型液晶表示装置におけると同様に、まず、ラビング法や
斜方蒸着により、液晶セル内の基板面に、物理的なキズ
を付した有機薄膜、無機蒸着膜、有機薄膜を形成して分
子の配列方向性を与えたものであった。例えば、ラビン
グ法は、第１図（ａ）に示すように、ガラス基板11上に
透明電極12を形成した後、有機分子膜13を形成してそれ
をビロードなどの布で一方向へこすり、膜表面についた
微細なキズによって液晶分子を整列させる方法である。
また斜方蒸着法は、第１図（ｂ）に示されるように有機
分子膜の替りにSiOなどの無機物の膜14を、基板を傾け
て行なう蒸着、すなわち斜方蒸着により形成するもので
ある。
強誘電性液晶独自の配向方向としては、ガラス基盤を上
下にこすり合わせて、液晶分子を配列させる方法や、ポ
リエチレンテレフタレートシートをスペーサーとして、
セルの間隙を形成し、そのエツジの方向性を利用するも
のなどがある。
下にこすり合わせて、液晶分子を配列させる方法や、ポ
リエチレンテレフタレートシートをスペーサーとして、
セルの間隙を形成し、そのエツジの方向性を利用するも
のなどがある。
しかしながら、従来の双安定性を有する液晶を用いる液
晶素子においては、このようなモノ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、 〔発明の目的〕 本発明の目的は、カイラルスメクチック液晶を用いた液
晶素子において、均一なモノドメインの初期配向状態を
実現することによって、表示並びに駆動特性を改善した
カイラルスメクチック液晶を用いた液晶素子を提供する
ことにある。
晶素子においては、このようなモノ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、 〔発明の目的〕 本発明の目的は、カイラルスメクチック液晶を用いた液
晶素子において、均一なモノドメインの初期配向状態を
実現することによって、表示並びに駆動特性を改善した
カイラルスメクチック液晶を用いた液晶素子を提供する
ことにある。
本発明は、第１に、一対の基板間にカイラルスメクチッ
ク液晶を配置してなる双安定強誘電性液晶素子におい
て、前記カイラルスメクチック液晶がカイラルスメクチ
ック相より高温側の温度領域でスメチックＡ相及びコレ
ステリック相を生じる温度領域を有し、降温下でコレス
テリック相及びスメクチックＡ相を生じる温度領域を通
過して形成させたカイラルスメクチック相の状態を維持
してなり、且つコレステリック相を生じる温度領域の
時、降温に応じてコレステリック相のらせんピッチが大
きくなる特性を有し、該コレステリック相のらせんピッ
チＰμｍ（但、らせんピッチＰμｍはコレステリック相
を生じる温度領域の中間点でのピッチを表わす）と前記
一対の基板の間隔ｄμｍとの比（P/d）を0.5以上とした
双安定強誘電性液晶素子に特徴があり、第２に一対の基
板間にカイラルスメクチック液晶を配置してなる双安定
強誘電性液晶素子において、前記カイラルスメクチック
液晶がカイラルスメクチック相より高温側の温度領域で
スメチックＡ相及びコレステリック相を生じる温度領域
を有し、降温下でコレステリック相及びスメクチックＡ
相を生じる温度領域を通過して形成させたカイラルスメ
クチック相の状態を維持してなり、且つコレステリック
相を生じる温度領域の時、降温に応じてコレステリック
相のらせんピッチが大きくなる特性を有しているととも
に、右旋のらせん方向を持つコレステリック相と左旋の
らせん方向を持つコレステリック相との混合によって、
コレステリック相のらせんピッチ（但し、該らせんピッ
チは、コレステリック相を生じる温度領域の中間点での
ピッチを表わす）を0.8μｍ以上とした双安定強誘電性
液晶素子に特徴がある。
ク液晶を配置してなる双安定強誘電性液晶素子におい
て、前記カイラルスメクチック液晶がカイラルスメクチ
ック相より高温側の温度領域でスメチックＡ相及びコレ
ステリック相を生じる温度領域を有し、降温下でコレス
テリック相及びスメクチックＡ相を生じる温度領域を通
過して形成させたカイラルスメクチック相の状態を維持
してなり、且つコレステリック相を生じる温度領域の
時、降温に応じてコレステリック相のらせんピッチが大
きくなる特性を有し、該コレステリック相のらせんピッ
チＰμｍ（但、らせんピッチＰμｍはコレステリック相
を生じる温度領域の中間点でのピッチを表わす）と前記
一対の基板の間隔ｄμｍとの比（P/d）を0.5以上とした
双安定強誘電性液晶素子に特徴があり、第２に一対の基
板間にカイラルスメクチック液晶を配置してなる双安定
強誘電性液晶素子において、前記カイラルスメクチック
液晶がカイラルスメクチック相より高温側の温度領域で
スメチックＡ相及びコレステリック相を生じる温度領域
を有し、降温下でコレステリック相及びスメクチックＡ
相を生じる温度領域を通過して形成させたカイラルスメ
クチック相の状態を維持してなり、且つコレステリック
相を生じる温度領域の時、降温に応じてコレステリック
相のらせんピッチが大きくなる特性を有しているととも
に、右旋のらせん方向を持つコレステリック相と左旋の
らせん方向を持つコレステリック相との混合によって、
コレステリック相のらせんピッチ（但し、該らせんピッ
チは、コレステリック相を生じる温度領域の中間点での
ピッチを表わす）を0.8μｍ以上とした双安定強誘電性
液晶素子に特徴がある。
前述した配向処理法を用いて、強誘電性液晶を配向させ
ようとした場合、強誘電性液晶の物性の違いによって、
配向状態が大きく異なっている。このような物性の違い
としては例えば相系列の違いを挙げることができる。強
誘電性液晶における相系列としては次の４通りのパター
ンが知られている。
ようとした場合、強誘電性液晶の物性の違いによって、
配向状態が大きく異なっている。このような物性の違い
としては例えば相系列の違いを挙げることができる。強
誘電性液晶における相系列としては次の４通りのパター
ンが知られている。
高温側←相系列→低温側 （ｉ） Iso→Ch→SmA→SmC＊ （ii） Iso→ SmA→SmC＊ （iii） Iso→Ch →SmC＊ （iv） Iso→ SmC＊ （Iso;等方相、Ch;コレステリツク相、SmA:スメクチツ
クＡ相） 本発明者等は前述の相系列とSmC＊の配向性を良否を研
究した結果、前述の（ｉ）の相系列をもつ液晶材料が他
の相系列をもつものに比べて比較的配向性が高いことを
見い出した。
クＡ相） 本発明者等は前述の相系列とSmC＊の配向性を良否を研
究した結果、前述の（ｉ）の相系列をもつ液晶材料が他
の相系列をもつものに比べて比較的配向性が高いことを
見い出した。
より具体的には、例えば一軸性配向処理法としてはラビ
ング法を用いた実験では、（ii）の相系列に属すもの、
例えばDOBAMBC（Ｐ−デシロキシベンジリデン−Ｐ′−
アミノ−２−メチルブチルシンナメート）、（iii）の
相系列に属すもの、例えば下述の80B、あるいは（iv）
の相系列に属すもの、例えばMORA−８は如何にラビング
の条件を選定しても完全な配向状態は得難かったのに対
し、（ｉ）の相系列に属する適当な混合液晶において
は、他の系列に属すものに比べるとはるかに良好な配向
状態が得られることが判明した。相系列に対して、この
様な条件が付与される理由としては、等方相からカイラ
ルな層構造をもつSmC＊またはSmH＊相への一連の相転移
において、（ｉ）の相系列の如く対称性が逐次的に低下
していくものでは、比較的無理なくスメクチツク相の分
子配列が実現されるものと考えることができる。しかし
ながら、本発明者らの研究によれば、下記で詳述する様
に（ｉ）の相系列をもつもの全てが配向しやすい訳では
なく、少なくとも、（ｉ）の相系列をもつことが良好な
配向を得るための十分条件ではないことを見い出した。
ング法を用いた実験では、（ii）の相系列に属すもの、
例えばDOBAMBC（Ｐ−デシロキシベンジリデン−Ｐ′−
アミノ−２−メチルブチルシンナメート）、（iii）の
相系列に属すもの、例えば下述の80B、あるいは（iv）
の相系列に属すもの、例えばMORA−８は如何にラビング
の条件を選定しても完全な配向状態は得難かったのに対
し、（ｉ）の相系列に属する適当な混合液晶において
は、他の系列に属すものに比べるとはるかに良好な配向
状態が得られることが判明した。相系列に対して、この
様な条件が付与される理由としては、等方相からカイラ
ルな層構造をもつSmC＊またはSmH＊相への一連の相転移
において、（ｉ）の相系列の如く対称性が逐次的に低下
していくものでは、比較的無理なくスメクチツク相の分
子配列が実現されるものと考えることができる。しかし
ながら、本発明者らの研究によれば、下記で詳述する様
に（ｉ）の相系列をもつもの全てが配向しやすい訳では
なく、少なくとも、（ｉ）の相系列をもつことが良好な
配向を得るための十分条件ではないことを見い出した。
さらに、本発明者等は（ｉ）の相系列をもつものと配向
性との関係を詳細に研究した結果、同じ（ｉ）の相系列
に属する液晶材料であっても、Ch相とSmA相の温度範囲
が共に広いもの、好ましくはともに５℃以上の温度範囲
を有するものは、特に配向性が向上することを見い出し
た。
性との関係を詳細に研究した結果、同じ（ｉ）の相系列
に属する液晶材料であっても、Ch相とSmA相の温度範囲
が共に広いもの、好ましくはともに５℃以上の温度範囲
を有するものは、特に配向性が向上することを見い出し
た。
このような知見に基づき、本発明者等は等方相から層構
造、（SmA相）への中間状態として、分子配列の急激な
変化を緩和する作用をもつと考えられるCh相に注目し、
Ch相の特性とカイラルスメクチツク相の配向性との関係
を詳細に調べた結果、カイラルスメクチツク相での配向
性は、Ch相のらせんピツチの絶対値及びCh相のらせんピ
ツチと液晶層の厚さとの関係に支配されていることを見
い出した。さらに詳しくは、Ch層のらせんピツチが0.8
μｍ以上であり、該コレステリツク相のらせんピツチ
（P;μｍ）と一対の基板の間隔〔液晶層の厚さ〕（d;μ
ｍ）との比（P/d）が0.5〜10以下である条件においても
著しく配向性が向上することを見い出した。
造、（SmA相）への中間状態として、分子配列の急激な
変化を緩和する作用をもつと考えられるCh相に注目し、
Ch相の特性とカイラルスメクチツク相の配向性との関係
を詳細に調べた結果、カイラルスメクチツク相での配向
性は、Ch相のらせんピツチの絶対値及びCh相のらせんピ
ツチと液晶層の厚さとの関係に支配されていることを見
い出した。さらに詳しくは、Ch層のらせんピツチが0.8
μｍ以上であり、該コレステリツク相のらせんピツチ
（P;μｍ）と一対の基板の間隔〔液晶層の厚さ〕（d;μ
ｍ）との比（P/d）が0.5〜10以下である条件においても
著しく配向性が向上することを見い出した。
以下、図面に従って、本発明における実施例を述べる。
第１図は、本発明を実施する為に用いる液晶セルの一例
の模式斜視図である。このセルは、単純なドツトマトリ
クス方式で形成された液晶セルであり、一対の平行なガ
ラス基板21a,21bのそれぞれに、互いにほぼ直交する関
係にあるストライプ状の透明電極パターン22a,22b（例
えばインジウム（In）−テイン（Sn）−オキサイド膜な
どにより形成）を形成し、基板面には絶縁物質による被
膜、例えばポリイミド、ポリビニルアルコールやポリア
ミド等の有機高分子膜が塗布され、その表面には、一軸
性配向処理として、ラビング処理が施され、基板21aと2
1bの両側にクロスニコルの偏光子（図示せず）が配置さ
れている。
の模式斜視図である。このセルは、単純なドツトマトリ
クス方式で形成された液晶セルであり、一対の平行なガ
ラス基板21a,21bのそれぞれに、互いにほぼ直交する関
係にあるストライプ状の透明電極パターン22a,22b（例
えばインジウム（In）−テイン（Sn）−オキサイド膜な
どにより形成）を形成し、基板面には絶縁物質による被
膜、例えばポリイミド、ポリビニルアルコールやポリア
ミド等の有機高分子膜が塗布され、その表面には、一軸
性配向処理として、ラビング処理が施され、基板21aと2
1bの両側にクロスニコルの偏光子（図示せず）が配置さ
れている。
また、一対の基板の間隔ｄは、この基板面に配置された
スペーサー（図示せず）により保持させている。このよ
うな液晶セルに前記相系列において（ｉ）の相系列に属
す数種類のカイラルスメクチツク液晶を封入し、セル温
度を上げて一度等方相とした後、徐冷（例えば0.5℃／
時間の割り合）して順次Ch相、SmA相およびSmC＊（又は
SmH＊相）へと相転移をさせたときのカイラルスメクチ
ツク相における配向状態を調べた。この際のカイラルス
メクチツク液晶としてはカイラルスメクチツクＣ相、Ｈ
相、Ｉ相、Ｇ相やＦ相を用いることができる。
スペーサー（図示せず）により保持させている。このよ
うな液晶セルに前記相系列において（ｉ）の相系列に属
す数種類のカイラルスメクチツク液晶を封入し、セル温
度を上げて一度等方相とした後、徐冷（例えば0.5℃／
時間の割り合）して順次Ch相、SmA相およびSmC＊（又は
SmH＊相）へと相転移をさせたときのカイラルスメクチ
ツク相における配向状態を調べた。この際のカイラルス
メクチツク液晶としてはカイラルスメクチツクＣ相、Ｈ
相、Ｉ相、Ｇ相やＦ相を用いることができる。
以下、その結果について詳細に述べる。
本実施例において用いた液晶の具体例としては下記の表
１に示す。
１に示す。
＜表 １＞ 液晶 らせんピツチ（P;μｍ） （１） LC−１ 0.7 （２） (LC-1)90/(80B)10 1.5 （３） (LC-1)80/(80B)20 7.1 （４） (LC-1)70/(80B)30 1.3 （５） (LC-1)60/(80B)40 0.5 （６） 80SI＊ 0.5 （７） MIX−１ 9.2 などであり、これらはいずれも前記（ｉ）の相系列に属
するものである。又、表中のLC−１と80Bはそれぞれコ
レステリツク相でのらせん方向が互いに相違しており、
表１から判る様にコレステリツク相での右旋のらせん方
向をもつ液晶とコレステリツク相で左旋のらせん方向を
もつ液晶を互いに混合することによって、コレステリツ
ク相でのらせんピツチ（Ｐ）の値を大きくすることがで
きる。
するものである。又、表中のLC−１と80Bはそれぞれコ
レステリツク相でのらせん方向が互いに相違しており、
表１から判る様にコレステリツク相での右旋のらせん方
向をもつ液晶とコレステリツク相で左旋のらせん方向を
もつ液晶を互いに混合することによって、コレステリツ
ク相でのらせんピツチ（Ｐ）の値を大きくすることがで
きる。
表１中の「LC−１」、「80B」及び「80SI＊」は、下記
構造式の化合物であり、MIX−１は下記組成の液晶であ
って、又、表中の添字はそれぞれ重量比を表わしてい
る。
構造式の化合物であり、MIX−１は下記組成の液晶であ
って、又、表中の添字はそれぞれ重量比を表わしてい
る。
MIX−１ Ｐ−ｎ−オクチルオキシ安息香酸−Ｐ′−（２−メチル
ブチルオキシ）フエニルエステルとＰ−ｎ−ノニルオキ
シ安息香酸−Ｐ′−（２−メチルブチルオキシ）フエニ
ルエステルを主成分とした液晶組成物。
ブチルオキシ）フエニルエステルとＰ−ｎ−ノニルオキ
シ安息香酸−Ｐ′−（２−メチルブチルオキシ）フエニ
ルエステルを主成分とした液晶組成物。
第２図は、表１に挙げた各々の液晶のCh相でのらせんピ
ツチ（Ｐ）の値と、スペーサの厚さを変えることによっ
て一対の基板間隔（ｄ）を変化させた時の配向性の結果
を示したものである。図中、○は良好な配向状態、△は
やや不良な配向状態、×は不良な配向状態を表わしてい
る。
ツチ（Ｐ）の値と、スペーサの厚さを変えることによっ
て一対の基板間隔（ｄ）を変化させた時の配向性の結果
を示したものである。図中、○は良好な配向状態、△は
やや不良な配向状態、×は不良な配向状態を表わしてい
る。
Ch相のらせんピツチは、ピー・ジー・ドウ・ジヤンス
（P.G. de Gennes）著のオツクスフオード・ユニバシ
テイー・プレス・エレイ・ハウス，ロンドン（Oxford
University Press Ely House,London）1974年発行
“ザ・フイジイツクス・オブ・リキツド・クリスタル
ス”（“The Physics of Liquid Crystals"）第265
頁に記載のグランジヤーン−カノ（Grandjean−Cano）
法に従って測定した。すなわち予め傾斜角θを求めたさ
び形セルを用いて、その時の顕微鏡写真からCh相で現わ
れるらせんピツチに対応したフリンジの間隔ｌ（μｍ）
を測定することによって、ピツチＰ（μｍ）＝tanθ×
ｌ×２の式よりCh相のらせんピツチを測定した。
（P.G. de Gennes）著のオツクスフオード・ユニバシ
テイー・プレス・エレイ・ハウス，ロンドン（Oxford
University Press Ely House,London）1974年発行
“ザ・フイジイツクス・オブ・リキツド・クリスタル
ス”（“The Physics of Liquid Crystals"）第265
頁に記載のグランジヤーン−カノ（Grandjean−Cano）
法に従って測定した。すなわち予め傾斜角θを求めたさ
び形セルを用いて、その時の顕微鏡写真からCh相で現わ
れるらせんピツチに対応したフリンジの間隔ｌ（μｍ）
を測定することによって、ピツチＰ（μｍ）＝tanθ×
ｌ×２の式よりCh相のらせんピツチを測定した。
この際に用いたくさび形セルの傾斜角は、何れもtanθ
＝（1.34×±0.07）×10-3であり、その傾斜角は単色光
（ナトリウムのＤ線）を用いて、くさび形セルのガラス
面における光の干渉を利用して測定した。
＝（1.34×±0.07）×10-3であり、その傾斜角は単色光
（ナトリウムのＤ線）を用いて、くさび形セルのガラス
面における光の干渉を利用して測定した。
又、Ch相のらせんピツチは、一般に温度に依存し、例え
ば（LC−１）60/（80B）40組成物では、第３図の示した
様に温度変化に応じて変化する。本発明では、それぞれ
の液晶におけるCh相を示す温度領域の中間点での温度で
測定したらせんピツチの値を意味している。この方法で
測定したCh相のらせんピツチの値を表１に明らかにす
る。
ば（LC−１）60/（80B）40組成物では、第３図の示した
様に温度変化に応じて変化する。本発明では、それぞれ
の液晶におけるCh相を示す温度領域の中間点での温度で
測定したらせんピツチの値を意味している。この方法で
測定したCh相のらせんピツチの値を表１に明らかにす
る。
第２図中の21と22はそれぞれＰ＝10d及びＰ＝0.5dで示
す直線を表わしており、同図から判る様に、Ｐ＞0.5dの
領域、好ましくは直線21と22で挟まれた領域の液晶セル
は、スメクチツク相のモノドメイン形成性の点で、それ
以外の領域の液晶セルと比較して優れているが、さらに
Ｐ＝4dで示す直線23と直線22で挟まれた領域の液晶セル
は、より再現性の良好な配向状態が得られる。具体的に
は、第２図によればCh相のらせんピッチが9.2μｍであ
る前述のMIX−１では、基板間隔ｄが１μｍ及び２μｍ
の液晶セルと時には良好な双安定性を有するモノドメイ
ンのスメクチツク相を形成することができるのに対し、
基板間隔ｄを0.25μｍとした液晶セルの場合ではスイツ
チングに必要な十分な双安定性を示す配向状態が形成さ
れていないことを示している。他の液晶、例えば（LC−
１）90/（80B）10や（LC−１）70/（80B）30を用いた場
合でも同様の傾向をもつことが第２図より容易に理解さ
れる。
す直線を表わしており、同図から判る様に、Ｐ＞0.5dの
領域、好ましくは直線21と22で挟まれた領域の液晶セル
は、スメクチツク相のモノドメイン形成性の点で、それ
以外の領域の液晶セルと比較して優れているが、さらに
Ｐ＝4dで示す直線23と直線22で挟まれた領域の液晶セル
は、より再現性の良好な配向状態が得られる。具体的に
は、第２図によればCh相のらせんピッチが9.2μｍであ
る前述のMIX−１では、基板間隔ｄが１μｍ及び２μｍ
の液晶セルと時には良好な双安定性を有するモノドメイ
ンのスメクチツク相を形成することができるのに対し、
基板間隔ｄを0.25μｍとした液晶セルの場合ではスイツ
チングに必要な十分な双安定性を示す配向状態が形成さ
れていないことを示している。他の液晶、例えば（LC−
１）90/（80B）10や（LC−１）70/（80B）30を用いた場
合でも同様の傾向をもつことが第２図より容易に理解さ
れる。
この様に本発明によれば、Ch相のらせんピツチ（P;μ
ｍ）と基板間隔（d;μｍ）の比（P/d）が0.5以上かつ10
以下、さらに好ましくは（P/d）が0.5以上かつ４以下の
領域に存在する液晶セルとした時に著しく良好な配向状
態を得ることができる。
ｍ）と基板間隔（d;μｍ）の比（P/d）が0.5以上かつ10
以下、さらに好ましくは（P/d）が0.5以上かつ４以下の
領域に存在する液晶セルとした時に著しく良好な配向状
態を得ることができる。
スメクチツク相の配向性について前述した条件が付与さ
れる理由としては、以下のことが考えられる。Ch相での
ら旋軸の方向は液晶層の厚み方向とほぼ平行であると考
えられるため、Ch層のらせんピツチと基板間隔（液晶層
の厚み）との比は、Ch相のら旋の巻き数を表わすパラメ
ータとして考えることができる。つまり、Ch相のら旋の
巻き数が前述した条件を満たす場合において、降温下で
Ch相からSmA相への相転移がスムーズに行われ、その結
果、カイラルスメクチツク相において良好な配向状態が
得られるものと考えている。
れる理由としては、以下のことが考えられる。Ch相での
ら旋軸の方向は液晶層の厚み方向とほぼ平行であると考
えられるため、Ch層のらせんピツチと基板間隔（液晶層
の厚み）との比は、Ch相のら旋の巻き数を表わすパラメ
ータとして考えることができる。つまり、Ch相のら旋の
巻き数が前述した条件を満たす場合において、降温下で
Ch相からSmA相への相転移がスムーズに行われ、その結
果、カイラルスメクチツク相において良好な配向状態が
得られるものと考えている。
又、本発明者らの実験から、Ch相のらせんピツチが0.8
μｍに達していない様なスメクチツク液晶を用いた時に
は、極めて良好な配向処理条件のもとでなければ、スイ
ツチングに必要な十分な配向状態が得られない場合があ
ることが判った。その原因としては、Ch相でのらせんピ
ツチが0.8μｍに達していない様なスメクチツク液晶を
用いた液晶セルである場合には、非常にらせんピツチの
短い液晶が本質的にCh相でのら旋の巻きが極端に強いた
め、液晶層の厚さを制御するだけでは、SmA相への相転
移の過程において、もはや十分にCh相でのら旋ピツチを
均一にほどくことができなくなるために、SmA相の層構
造を均一に形成することができにくくなることによると
考えることができる。従って、Ch層でのらせんピツチが
0.8μｍとなるスメクチツク液晶を用いること、すなわ
ち第２図中のＰ＝0.8μｍで示される直線24と直線21及
び22で囲まれた領域の液晶セル、好ましくは直線24,23
及び22で囲まれた領域の液晶セルがスメクチツク相の均
一のモノドメインの配向状態を得ることができる。
μｍに達していない様なスメクチツク液晶を用いた時に
は、極めて良好な配向処理条件のもとでなければ、スイ
ツチングに必要な十分な配向状態が得られない場合があ
ることが判った。その原因としては、Ch相でのらせんピ
ツチが0.8μｍに達していない様なスメクチツク液晶を
用いた液晶セルである場合には、非常にらせんピツチの
短い液晶が本質的にCh相でのら旋の巻きが極端に強いた
め、液晶層の厚さを制御するだけでは、SmA相への相転
移の過程において、もはや十分にCh相でのら旋ピツチを
均一にほどくことができなくなるために、SmA相の層構
造を均一に形成することができにくくなることによると
考えることができる。従って、Ch層でのらせんピツチが
0.8μｍとなるスメクチツク液晶を用いること、すなわ
ち第２図中のＰ＝0.8μｍで示される直線24と直線21及
び22で囲まれた領域の液晶セル、好ましくは直線24,23
及び22で囲まれた領域の液晶セルがスメクチツク相の均
一のモノドメインの配向状態を得ることができる。
又、強誘電性液晶をデイスプレイやリニヤーシヤツタア
レイに代表される光学スイツチング素子として適用する
上でクラーク（Clark）とラガーウオル（Lagerwall）が
1980年６月１日の“アプライド・フイジイツクス・レタ
ーズ”（“Applied Physics Letters"）第36巻、第11
号、第899頁〜第901頁の「サブミクロセカンド・バイス
テイブル・エレクトロオプテイク・スイツチング・イン
・リキツド・クリスタル」（「Submicrosecondbistable
elecntroopticswitching in liquid crystals」）
で発表している表面安定型メモリーセルは、無電界時で
もらせん構造がほどけたカイラルスメクチツク相の層構
造が基板に対して垂直に形成されており、この時の液晶
分子の配向が基板面に平行となり、双安定性をもつこと
になるために最も有効なものであると考えられる。
レイに代表される光学スイツチング素子として適用する
上でクラーク（Clark）とラガーウオル（Lagerwall）が
1980年６月１日の“アプライド・フイジイツクス・レタ
ーズ”（“Applied Physics Letters"）第36巻、第11
号、第899頁〜第901頁の「サブミクロセカンド・バイス
テイブル・エレクトロオプテイク・スイツチング・イン
・リキツド・クリスタル」（「Submicrosecondbistable
elecntroopticswitching in liquid crystals」）
で発表している表面安定型メモリーセルは、無電界時で
もらせん構造がほどけたカイラルスメクチツク相の層構
造が基板に対して垂直に形成されており、この時の液晶
分子の配向が基板面に平行となり、双安定性をもつこと
になるために最も有効なものであると考えられる。
本発明者らの実験によれば、前述の表面安定型メモリー
セルを作成する上で、基板間隔ｄ（液晶層の厚さ）を３
μｍ以下と設定する必要があることが判明している。従
って、特に前述の表面安定型メモリーセルを形成する上
で、第２図における３本の直線22,24,25（直線25はｄ＝
３μｍを表わしている）で囲まれた領域、好ましくは、
第２図における４本の直線21,22,24及び25（直線25はｄ
＝３μｍを表わしている）で囲まれた領域（図中斜線部
で示した領域）、好ましくは４本の直線23,22,24及び25
で囲まれた領域の液晶セルを用いた場合に極めて配向性
が高く、かつ双安定性を有する液晶素子を得ることがで
きる。
セルを作成する上で、基板間隔ｄ（液晶層の厚さ）を３
μｍ以下と設定する必要があることが判明している。従
って、特に前述の表面安定型メモリーセルを形成する上
で、第２図における３本の直線22,24,25（直線25はｄ＝
３μｍを表わしている）で囲まれた領域、好ましくは、
第２図における４本の直線21,22,24及び25（直線25はｄ
＝３μｍを表わしている）で囲まれた領域（図中斜線部
で示した領域）、好ましくは４本の直線23,22,24及び25
で囲まれた領域の液晶セルを用いた場合に極めて配向性
が高く、かつ双安定性を有する液晶素子を得ることがで
きる。
本発明によれば、液晶セルを作成するに当って、特に好
ましくは第２図中の傾斜部に示す領域内の液晶層の厚み
（ｄ）とCh相でのらせんピツチ（Ｐ）を選択することに
よって、均一なモノドメインの初期配向状態と双安定性
を実現することが可能となり、表示並びに駆動特性の優
れた強誘電性液晶素子を得ることができる利点を有して
いる。
ましくは第２図中の傾斜部に示す領域内の液晶層の厚み
（ｄ）とCh相でのらせんピツチ（Ｐ）を選択することに
よって、均一なモノドメインの初期配向状態と双安定性
を実現することが可能となり、表示並びに駆動特性の優
れた強誘電性液晶素子を得ることができる利点を有して
いる。
第１図は、本発明の液晶素子の斜視図である。 第２図は、液晶層の厚み（ｄ）とCh相でのらせんピツチ
（Ｐ）と配向性の関係を表わす説明図である。第３図
は、Ch相のらせんピツチ（Ｐ）と温度の関係を表わす説
明図である。
（Ｐ）と配向性の関係を表わす説明図である。第３図
は、Ch相のらせんピツチ（Ｐ）と温度の関係を表わす説
明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神辺 純一郎 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 特公 昭63−34448（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (6)
- 【請求項１】一対の基板間にカイラルスメクチック液晶
を配置してなる双安定強誘電性液晶素子において、前記
カイラルスメクチック液晶がカイラルスメクチック相よ
り高温側の温度領域でスメクチックＡ相及びコレステリ
ック相を生じる温度領域を有し、降温下でコレステリッ
ク相及びスメクチックＡ相を生じる温度領域を通過して
形成させたカイラルスメクチック相の状態を維持してな
り、且つコレステリック相を生じる温度領域の時、降温
に応じてコレステリック相のらせんピッチが大きくなる
特性を有し、該コレステリック相のらせんピッチＰμｍ
（但、らせんピッチＰμｍはコレステリック相を生じる
温度領域の中間点でのピッチを表わす）と前記一対の基
板の間隔ｄμｍとの比（P/d）を0.5以上としたことを特
徴とする双安定強誘電性液晶素子。 - 【請求項２】前記一対の基板がラビング処理したポリイ
ミド膜を設けてなる特許請求の範囲第１項記載の双安定
強誘電性液晶素子。 - 【請求項３】前記スメクチックＡ相及びコレステリック
相を生じる温度領域が両方とも５℃以上である特許請求
の範囲第１項記載の双安定強誘電性液晶素子。 - 【請求項４】一対の基板間にカイラルスメクチック液晶
を配置してなる双安定強誘電性液晶素子において、前記
カイラルスメクチック液晶がカイラルスメクチック相よ
り高温側の温度領域でスメチックＡ相及びコレステリッ
ク相を生じる温度領域を有し、降温下でコレステリック
相及びスメクチックＡ相を生じる温度領域を通過して形
成させたカイラルスメクチック相の状態を維持してな
り、且つコレステリック相を生じる温度領域の時、降温
に応じてコレステリック相のらせんピッチが大きくなる
特性を有しているとともに、右旋のらせん方向を持つコ
レステリック相と左旋のらせん方向を持つコレステリッ
ク相との混合によって、コレステリック相のらせんピッ
チ（但し、該らせんピッチは、コレステリック相を生じ
る温度領域の中間点でのピッチを表わす）を0.8μｍ以
上としたことを特徴とする双安定強誘電性液晶素子。 - 【請求項５】前記一対の基板がラビング処理したポリイ
ミド膜を設けてなる特許請求の範囲第４項記載の双安定
強誘電性液晶素子。 - 【請求項６】前記スメチックＡ相及びコレステリック相
を生じる温度領域が両方とも５℃以上である特許請求の
範囲第４項記載の双安定強誘電性液晶素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60128552A JPH07111516B2 (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | 双安定強誘電性液晶素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60128552A JPH07111516B2 (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | 双安定強誘電性液晶素子 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60090122A Division JPS61249019A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 液晶素子 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7082501A Division JP2547974B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | スメクチック液晶デバイスおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61250087A JPS61250087A (ja) | 1986-11-07 |
| JPH07111516B2 true JPH07111516B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=14987578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60128552A Expired - Lifetime JPH07111516B2 (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | 双安定強誘電性液晶素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07111516B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2547974B2 (ja) * | 1995-04-07 | 1996-10-30 | キヤノン株式会社 | スメクチック液晶デバイスおよびその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5695977A (en) * | 1979-12-28 | 1981-08-03 | Seiko Epson Corp | Liquid crystal composition |
| JPH0717904B2 (ja) * | 1985-01-29 | 1995-03-01 | 旭硝子株式会社 | 強誘電性液晶組成物 |
-
1985
- 1985-06-13 JP JP60128552A patent/JPH07111516B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61250087A (ja) | 1986-11-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |