JPH08231959A - 強誘電性液晶組成物および液晶素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】△εが負で，かつ大きなδεを有し高速応答を
可能にする強誘電性カイラルスメクチックＣ液晶組成物
を提供すること、およびこれを用いた液晶表示素子を提
供する。 【解決手段】 【化１】 （ただし、R¹,R²は炭素数1-10のアルキル基、R³,R⁴は炭
素数5-15のアルキル基、R⁵,R⁶は炭素数6-15のアルキル
基またはアルコキシ基をしめす。nは1又は2を示す。）
で表わされる化合物を、それぞれ少なくとも一種以上含
有するスメクチックＣ液晶組成物。 【効果】高速応答かつ高コントラストの大容量強誘電性
液晶表示素子を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスメクチックＣ液晶
化合物および組成物に関し、さらに詳しくは，スメクチ
ックＣ液晶化合物とその組成物およびそれを用いた強誘
電性スメクチックＣ液晶組成物ならびに該組成物を用い
た光スイッチング素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶組成物は表示素子材料として広く用
いられている。現在の液晶表示素子のほとんどはＴＮ型
表示形式のものであり、この表示方式はネマチック相を
利用している。

【０００３】液晶ディスプレイに用いられているＴＮ型
表示方式は、大きく二つに分けられる。一つは、各画素
にスイッチング素子を取り付けたアクティブマトリクス
方式である。この方法の例としては，薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ：thin film transistor）を使ったものがあ
る。表示品位はＣＲＴ（cathode ray tube）と肩を並べ
るレベルまで達しているが，画面の大型化が困難であり
コストも高い。

【０００４】もう一つはＳＴＮ（super twisted nemati
c）方式である。従来の単純マトリクス方式に較べコン
トラスト、視角依存性は改良されているものの、表示品
位はＣＲＴのレベルには達していない。しかし、製造コ
ストは低い。これらの二つの方式は、その品位、製造コ
ストを考えると一長一短ある。

【０００５】１０年ほど前、この二者の問題を解決する
と期待されて登場した方式に強誘電性液晶（ＦＬＣ）が
ある。現在，単にＦＬＣというと，表面安定化強誘電性
液晶（ＳＳＦＬＣ）を指す。このＳＳＦＬＣは、１９８
０年にＮ.Ａ.クラークとＳ.Ｔ.ラガウォール（アプライ
ド フィジックス レターズ Appl.Phys.Lett.,36,899
(1980)参照）によって提案された。以来，次世代の液晶
と呼ばれ，家電メーカーや材料メーカーによって製品化
に取り組まれており，特性の改良や商品化が行われてい
る。

【０００６】その理由は，強誘電性液晶素子が原理的に
以下の特徴を有するからである。 （１）高速応答性 （２）メモリー性 （３）広視野角 上記の特徴が，ＳＳＦＬＣの大容量表示への可能性を示
唆している。

【０００７】しかし，研究が進むにつれて，解決しなけ
ればならない問題が明らかにされてきた。これらの中で
も，メモリーの安定した発現が第一の課題である。メモ
リーの安定的な発現の困難さの原因は，スメクチック層
構造が一様ではないこと（例えば，ねじれ配列，シェブ
ロン構造）や，自発分極の過度の大きさに起因すると考
えられている内部逆電界の発生等が考えられている。

【０００８】安定したメモリー性を発現する手段の一つ
として，負の誘電異方性（以下，Δεと略称する）を有
する強誘電性液晶組成物を用いる方法が提案されている
（パリ リキッド クリスタル コンファレンス(Paris
Liquid Crystal Conference) p217 1984年 参照）。
この方法はＡＣスタビライズ効果と呼ばれている。

【０００９】Δεが負の液晶分子は，ホモジニアス配向
処理したセル中で電極に垂直方向に電界を印加すると，
ガラス基板に対して平行の状態（電界の方向に対して分
子長軸が垂直に向く）に向く性質がある。低周波電界を
印加した場合は，自発分極が電界に応答するため，電界
の方向が反転すると液晶分子もそれにともないもう一方
の安定な状態に移動し，そこでΔεの効果で基板に対し
て平行の状態になる。高周波電界を印加した場合には，
自発分極が電界の反転に追随できなくなり，△εだけが
効いて電界の方向が反転しても液晶分子の移動はおき
ず，そのまま基板に対して平行になる。これがＡＣスタ
ビライズ効果を利用したメモリー性発現のメカニズムで
ある。これによって高いコントラストが得られる。この
具体例は既に報告されている。（SID '85 ダイジェスト
p.128 (1985)参照）

【００１０】また，別途”負の誘電異方性を有する液晶
材料を利用する方法”がSurguyら（P.W.H.Surguy et a
l., Ferroelectrics, 122, 63(1991)）により提案され
ている。この手法は高コントラストを実現するために有
望な手法であり，P.W.Ross, SID '92, 217 (1992)には
この手法を用いた強誘電性液晶ディスプレイが開示され
ている。以下この強誘電性液晶ディスプレイについて詳
細に述べる。

【００１１】誘電異方性が負でない通常の強誘電性液晶
の場合，電圧（Ｖ）が高くなるにつれてτ（メモリさせ
るために必要なパルス幅）が単調に減少する。これに対
して負の誘電異方性を有する強誘電性液晶材料の場合，
極小値（τ−Ｖmin）を示すτ−Ｖ特性が得られる。Sur
guyらはこの特性を用いて駆動する駆動法としてJOERS/A
lvey駆動法を報告している。この駆動法の原理は，｜Ｖ
s−Ｖd｜の電圧を印加したとき強誘電性液晶素子のメモ
リ状態をスイッチングさせ，この電圧より高い電圧であ
る｜Ｖs＋Ｖd｜を印加したとき，およびこの電圧より低
い｜Ｖd｜を印加したときはスイッチングさせないとい
う方法である。

【００１２】負の誘電異方性の強誘電性液晶材料は以上
のように，ＡＣスタビライズ効果およびτ−Ｖminを利
用した表示素子に利用できるので，強誘電性液晶素子の
実用化に利用できる可能性を秘めている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし，τ−Ｖminを
利用した上記の素子に使用されている強誘電性液晶材料
の応答速度はまだ遅い。またＶs＋Ｖdも５０〜６０Ｖと
高く，実用的なレベルには至っていない。Rossら（P.W.
Ross, SID '92, 217 (1992)）の報告によれば，試作さ
れた強誘電性液晶ディスプレイの駆動電圧は５５Ｖであ
る。強誘電性液晶ディスプレイを駆動するＩＣドライバ
の価格は高電圧になるほど上がるので高い駆動電圧はコ
ストアップの大きな要因となる。価格をおさえた強誘電
性液晶ディスプレイを作製するためには，それほど高価
でない汎用のＩＣドライバを用いて駆動する必要があ
り，少なくとも駆動電圧を４０Ｖ以下に抑えることが必
要である。現時点で高い駆動電圧が必要な理由は，τ−
Ｖ特性に於ける電圧（Ｖmin）が高いためであり，４０
Ｖ以下で駆動するためにはＶmin＝３５Ｖ以下を示す強
誘電性液晶材料を開発することが必要となる。

【００１４】Surguyらによれば，Ｖminは以下の式でえ
られる。

【数１】 ここでＥminは電界強度の極小値，ｄはセル厚，Ｐｓは
自発分極、ε０は真空誘電率、Δεは誘電異方性，δε
は二軸誘電異方性、θはティルト角である。この式から
わかるようにＶminの値をより低電圧にするためにはよ
り大きな負の誘電異方性および大きな二軸誘電異方性、
より小さな自発分極が必要である。しかしながら，強誘
電性液晶の応答速度は自発分極に関係するため，自発分
極を小さくすると高速応答を得ることが困難となる。そ
れゆえ，液晶材料としては負の誘電異方性および大きな
二軸誘電異方性を有する低粘性材料が必要となる。

【００１５】本発明者らはＡＣスタビライズ効果を利用
した駆動に適する強誘電性液晶組成物の特許出願を既に
行った。（特開平１−１６８７９２，特開平１−３０６
４９３，特開平４−４２９０）。しかしこれらの応答速
度は実用的にはまだ十分なものではなかった。

【００１６】本発明の目的は，第一は△εが負で，かつ
大きなδεを有し高速応答を可能にするスメクチックＣ
液晶組成物を提供すること，また第二は，それを用いた
強誘電性カイラルスメクチックＣ液晶組成物を提供する
こと，および第三は，上述の強誘電性カイラルスメクチ
ックＣ液晶組成物を用いた液晶表示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】本発明は、 （１）

【化２】 で表わされる化合物を各々少なくとも一種類以上含有す
るスメクチックＣ液晶組成物、

【００１８】（２）一般式(a)，一般式(b)および一般式
(c)で表わされる化合物の割合がその合計量に対して一
般式(c)で表わされる化合物が５０重量％未満であるこ
とを特徴とする第（１）項記載のスメクチックＣ液晶組
成物、

【００１９】（３）その相転移系列が高温側から等方性
液体，ネマチック相，スメクチックＡ相，スメクチック
Ｃ相であることを特徴とする第（１）項ないし第（２）
項のいずれかに記載のスメクチックＣ液晶組成物、

【００２０】（４）第（１）項〜第（３）項のいずれか
に記載のスメクチックＣ液晶組成物に一種以上の光学活
性化合物を添加することによって得られる強誘電性カイ
ラルスメクチックＣ液晶組成物、

【００２１】（５）光学活性化合物の混合割合がスメク
チックＣ液晶組成物に対して２０重量％以下であること
を特徴とする第（４）項記載の強誘電性カイラルスメク
チックＣ液晶組成物、

【００２２】（６）Δεが負でその絶対値が1.5以上で
かつδεが0.5以上であることを特徴とする第（４）項
または第（５）項記載の強誘電性カイラルスメクチック
Ｃ液晶組成物、

【００２３】（７）自発分極が１０nC/cm2以下であるこ
とを特徴とする第（４）項ないし第（６）項に記載の強
誘電性カイラルスメクチックＣ液晶組成物、

【００２４】（８）第（４）項ないし第（７）項のいず
れかに記載の強誘電性カイラルスメクチックＣ液晶組成
物を用いたことを特徴とする液晶表示素子、

【００２５】（９）電極を有する一対の絶縁基板と，該
基板間に介在させた強誘電性液晶組成物と，前記電極に
選択的に電圧を印加することによって液晶の光軸を切り
換える駆動手段と，前記光軸の切り替えを光学的に識別
する手段とを有する液晶表示素子であって，前記液晶組
成物として，第（４）項ないし第（７）項のいずれかに
記載の強誘電性カイラルスメクチックＣ液晶組成物を用
い，前記電極として複数の走査電極と複数の信号電極が
互いに交差する方向に配列し，該走査電極と該信号電極
が交差した領域の強誘電性液晶が，２つの安定状態を持
った強誘電性液晶素子であって，該領域を画素とし， ０＜Ｖ2＜Ｖ4 Ｖ2−Ｖ1＜Ｖ4−Ｖ3 なるパルス電圧Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3，Ｖ4を用い，該画素が選
択されたとき，その画素へ第一パルス電圧Ｖ1、それに
引き続いて第二パルス電圧Ｖ2，または第一パルス電圧
−Ｖ1、それに引き続いて第二パルス電圧−Ｖ2を印加す
ることにより，該画素内のある部分を構成する強誘電性
液晶分子を一方の安定状態，または他方の安定状態と
し，その同じ画素へ第一パルス電圧Ｖ3、それに引き続
いて第二パルス電圧Ｖ4，または第一パルス電圧−Ｖ3、
それに引き続いて第二パルス電圧−Ｖ4を印加しても，
その画素内の同じ部分を構成する強誘電性液晶分子の安
定状態を維持するように画素を駆動することを特徴とす
る第（８）項記載の強誘電性液晶表示素子の駆動方法、

【００２６】（１０）強誘電性液晶が２つの安定状態を
持った強誘電性液晶素子であって、一方の安定状態から
他方の安定状態へ書き換えるのに必要な単極性パルスの
パルス幅−パルス電圧特性において、パルス幅の極小値
を与えるパルス電圧が６５Ｖ以下であることを特徴とす
る第（８）項記載の強誘電性液晶素子、

【００２７】（１１）強誘電性液晶のスメクチック層構
造の折れ曲がり方向と液晶／配向膜界面の液晶分子のプ
レティルトの方向が同一であることを特徴とする第
（８）項ないし第（９）項のいずれかに記載の強誘電性
液晶表示素子、

【００２８】（１２）液晶／配向膜の界面での液晶分子
のプレティルト角が１０#以下であることを特徴とする
第８項ないし第１１項のいずれかに記載の強誘電性液晶
表示素子である。

【００２９】表１に、本発明に好適に使用できる(A)式
の化合物の代表例を示す。

【表１】

【００３０】表２に、本発明に好適に使用できる(Ｂ)式
の化合物の代表例を示す。

【表２】

【００３１】表３〜６に、本発明に好適に使用できる
(Ｃ)式(ｎ＝２)の化合物の代表例を示す。

【表３】

【００３２】

【表４】

【００３３】

【表５】

【００３４】

【表６】

【００３５】表７に、本発明に好適に使用できる(Ｃ)式
(ｎ＝２)の化合物の代表例を示す。

【表７】

【００３６】以下に、本発明の組成物に添加できる化合
物を示す。

【化３】

【００３７】

【化４】

【００３８】次に本発明の組成物に添加することができ
る光学活性化合物の光学活性部位を例示する。

【化５】

【００３９】次に、本発明の強誘電性液晶素子を図に基
づいて説明する。図１は本発明の強誘電性液晶組成物を
用いた液晶素子の基本構成を示す断面図である。この液
晶素子は、基本的に電極として導電性膜３、４を有する
一対の絶縁性基板１、２と、該基板１、２の間に介在さ
せたスメクチック液晶組成物８と、前記電極に選択的に
電圧を印加することによって液晶の光軸を切り替える駆
動手段（図示せず）と、前記光軸の切り替えを光学的に
識別する手段としての偏光板９とからなる。なお、図
中、５は絶縁性膜、６は配向制御膜、７はシール剤を示
す。

【００４０】１および２の絶縁性基板としては透光性の
基板が用いられ、通常ガラス基板が使用される。この絶
縁性基板上には、InＯ3,SnＯ2,ＩＴＯ（Indium-Tin Oxi
de）等をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法ある
いはスパッタ法で、所定のパターンの透明電極３および
４が形成される。透明電極の膜厚は５０〜２００nmが好
ましい。

【００４１】この透明電極上に、膜厚５０〜２００nmで
絶縁性膜５を形成する。この絶縁性膜には、例えばSiＯ
₂ 、SiＮX、Al₂Ｏ₃、Ta₂Ｏ₅などの無機系薄膜、ポリイ
ミド、フォトレジスト樹脂、高分子液晶などの有機系薄
膜などを使用することができる。絶縁性膜が無機系の場
合には蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、溶液塗布法等に
よって形成できる。また、有機系の場合には、有機物質
を溶かした溶液またはその前駆体溶液を用いて、スピン
ナー塗布法、浸漬塗布法、スクリーン印刷法、ロール塗
布法などで塗布し、所定の硬化条件(加熱、光照射等)で
硬化させ形成する方法で形成することができ、あるいは
蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＬＢ（Langmuir-Blodg
ett）法等で形成することもできる。この絶縁性膜は省
略することもできる。

【００４２】絶縁性膜５上には膜厚１０〜１００nmで配
向制御膜６が形成される。上述のように絶縁性膜を省略
した場合には導電性膜３および４の上に直接配向制御膜
を形成する。この配向制御膜６には無機系あるいは有機
系の膜を使用することができる。無機系の配向制御膜に
は酸化ケイ素等が使用でき、その成膜方法には公知の方
法が使用できるが、例えば、斜め蒸着法、回転蒸着法な
どを使用することができる。有機系の配向制御膜には、
ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリイミド等が使用
でき、通常この上をラビングする。また、高分子液晶、
ＬＢ膜を用いる場合には、磁場により配向させたり、ス
ペーサエッジ法による配向なども可能である。また、Si
Ｏ₂,SiＮXなどを蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などに
よって成膜し、その上をラビングする方法も使用するこ
とができる。

【００４３】次に２枚の絶縁性基板１および２をシール
材７を介して張り合わせ、スメクチック液晶組成物８を
注入して液晶素子とする。スメクチック液晶組成物８と
して、前述の第（５）項または第（６）項に記載した本
発明のスメクチック液晶組成物を用いる。

【００４４】以上図１においては画素数１のスイッチン
グ素子として説明したが、本発明の液晶素子は大容量マ
トリクスの表示装置に適用可能であり、この場合には図
２の平面模式図に示すように上下基板１および２の電極
配線をマトリクス型に組み合わせて用いる。

【００４５】次に、本発明の強誘電性液晶素子における
配向膜の一軸配向処理方法について述べる。上記液晶素
子における配向膜の一軸配向処理方法として、最も好ま
しい方法はラビング法である。ラビング法には、主にパ
ラレルラビング、アンチパラレルラビング、片ラビング
などの方法がある。パラレルラビングは上下基板をラビ
ングし、そのラビング方向が平行なラビング法である。
アンチパラレルラビングは上下基板をラビングし、その
ラビング方向が反平行なラビング法である。片ラビング
は上下基板のうち片側の基板のみラビングする方法であ
る。本発明において均一配向を得るための、最も好まし
い配向膜の一軸配向処理方法は、パラレルラビングで処
理されたセルとＩＮＡＣ相系列を有する強誘電性液晶を
組み合わせる方法である。この場合、ネマチック相にお
いて螺旋構造が存在するが、上下の基板の両側から分子
の配向方向を規制するため、ネマチック相において均一
な配向が得られやすく、その状態からスメクチックＡ
相、カイラルスメクチックＣ相へと降温してゆけば層法
線の方向のそろった均一な配向が容易に得られる。

【００４６】しかしながらパラレルラビングの強誘電性
液晶素子においても、カイラルスメクチックＣ相におい
て生じる配向状態は決して一つではない。全面的に均一
にならない原因は二つある。

【００４７】一つはスメクチック層の折れ曲がりに関す
るものである。強電性液晶セルが折れ曲がった層構造
（シェブロン層構造）を示すことはよく知られている
が、図３に示すように二つの領域が存在しうる。神辺ら
はこれらはプレチルトとの関係からＣ１、Ｃ２と名付け
ている。

【００４８】もう一つは、ユニフォーム（Ｕ）とツイス
ト（Ｔ）である。ユニフォームは消光位を示す配向、ツ
イストは消光位を示さない配向である。向殿らは、ハイ
プレチルト配向膜を用いたパラレルラビングの強誘電性
液晶セルにおいて、Ｃ１Ｕ（Ｃ１ユニフォーム）、Ｃ１
Ｔ（Ｃ１ツイスト）、Ｃ２の３つの配向が得られたこと
を報告している（M.Koden et al.,Jpn.J.Appl.Phys.,3
0,L1823(1991)）。

【００４９】また田川らは、詳細な検討をした結果、プ
レチルト角５°以下のパラレルラビングの強誘電性液晶
セルにおいて、Ｃ１Ｕ、Ｃ１Ｔ、Ｃ２Ｕ（Ｃ２ユニフォ
ーム）、Ｃ２Ｔ（Ｃ２ツイスト）の４つの配向状態が得
られたことを報告している（A.Tagawa et al.,Japan Di
splay '92,519(1992))。図４にこれらの配向状態の分子
配向を示す。

【００５０】負の誘電異方性を有する強誘電性液晶セル
において得られる４つの配向状態について比較するとＣ
１ＵおよびＣ１Ｔ配向はスイッチングしにくいため駆動
が困難であり、また、Ｃ１Ｔ配向では消光位がないた
め、たとえスイッチングしても良好なコントラストが得
られない。これに対してＣ２Ｕ配向は良好なスイッチン
グ特性およびコントラストを与えること、また、Ｃ２Ｔ
配向は電界無印加時には消光性を示さないが、液晶材料
が負の誘電異方性を有する場合、適度なバイアス電界の
印加時にはユニフォーム配向のように消光性を示すた
め、Ｃ２Ｔ配向でも良好なスイッチング特性及びコント
ラストが得られることを本発明者らは見出した。

【００５１】Ｃ１、Ｃ２配向の出現性はプレチルトと関
係があるが、プレチルト角が０から１５°の範囲ではＣ
２状態が発生し得る。プレチルト角が高いときには向殿
らが報告しているように、Ｃ２状態は消光位を示す一つ
の状態しかなくこれはむしろ好ましい。しかし、プレチ
ルト角の増加とともにＣ２配向よりＣ１配向になりやす
くなる傾向があるためプレチルト角が１０°以下が好ま
しい。

【００５２】次に駆動法について述べる。本発明のスメ
クチック液晶組成物を用いた液晶素子は、負の大きな誘
電率異方性のため、τ-Vminモードに非常に適してい
る。

【００５３】Surguyらはτ-Vminモード用の駆動法とし
て図５に示す駆動波形（Ａ）を用いたＪＯＥＲＳ／Ａｌ
ｖｅｙ駆動法を報告している(P.W.H.Surguy et al.,Fer
roelectrics,122,63(1991)）。また、図６に示す駆動波
形（Ｂ）を一例とするＭａｌｖｅｒｎ駆動法（ＷＯ９２
／０２９２５（ＰＣＴ））は、図７に示すように、１タ
イムスロットの０Ｖ部分と１タイムスロットの０Ｖでな
いメインパルス部分を用いた駆動波形（Ａ）によるＪＯ
ＥＲＳ／Ａｌｖｅｙ駆動法に対して、メインパルス幅を
任意の長さに変えられるようにしたものであり、電圧を
印加するタイミングを電極間で重ねられ、ラインアドレ
スタイムを小さくできるので好ましい駆動法の一つであ
る。

【００５４】このようなτ-Vminモードに用いられる駆
動法は以下のような点で特徴付けられる。これらの駆動
法では、選択された走査電極上の画素へ、第一パルス電
圧Ｖ1に引き続いて第二パルス電圧Ｖ2、または、第一パ
ルス電圧−Ｖ1に引き続いて第二パルス電圧−Ｖ2を印加
すれば、強誘電性液晶分子を、電圧印加前の安定状態に
よらず、印加電圧の極性により一方の安定状態、また
は、他方の安定状態とし、その同じ画素へ第一パルス電
圧Ｖ3に引き続いて第二パルス電圧Ｖ4、または、第一パ
ルス電圧−Ｖ3に引き続いて第二パルス電圧−Ｖ4を印加
すれば、電圧印加前の強誘電性液晶分子の安定状態を保
持する、 ０＜Ｖ2＜Ｖ4 Ｖ2−Ｖ1＜Ｖ4−Ｖ3 なる電圧Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4を用いる。すなわち、選択
期間最初の２タイムスロットにおいて、書き換えに適用
する波形よりも保持に適用する波形の方が、第２パルス
電圧が高く、かつ、第１パルスと第２パルスの電圧差が
大きい。例えばこのような電圧Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4は図
５の駆動波形（Ａ）、図６の駆動波形（Ｂ）ともに、 Ｖ1＝Ｖd、Ｖ2＝Ｖs−Ｖd、Ｖ3＝−Ｖd、Ｖ4＝Ｖs＋Ｖd となる。

【００５５】液晶材料のτ-V特性における電圧Ｖmin
は、駆動時印加される電圧の最大値に直接関係する。駆
動に用いる駆動回路の耐圧からＶminが６０Ｖ以下、ま
た、汎用のＩＣドライバを使った駆動回路を用いるため
にはＶminが４０Ｖ以下である強誘電性液晶材料が必要
となるが、本発明のスメクチック液晶組成物はこれを容
易に満たす。

【００５６】また、本発明のスメクチック液晶組成物を
用いた液晶素子のτ-Vminモード駆動においては、例え
ばセルギャップや電極形状など素子構造を修飾するなど
の方法で、画素内に駆動特性の異なる領域を任意に作る
ことによって、画素内の特定の部分の書き換えに適用す
る波形を同じ画素内の他の部分では保持に適用する波形
として用いたり、画素内の特定の部分の保持に適用する
波形を同じ画素内の他の部分では書き換えに適用する波
形として用いることが可能であるため、階調表示を行う
こともできる。

【００５７】なお、本特許の説明においては、本発明の
スメクチック液晶組成物を用いた液晶素子の非常に好ま
しい利用法の一例としてパラレルラビング処理、特定の
駆動法などについて述べた訳であるが、もちろん、本発
明はこれに限定されるものではなく、別のタイプの液晶
素子、駆動法にも適用可能なのは言うまでもない。

【００５８】

【実施例】本発明中の各種の測定は次の方法で行った。
相転移温度は，試料をスライドガラスに置き，カバーガ
ラスで覆ったものをホットプレートに乗せ，偏光顕微鏡
下で１℃/minで昇温して測定した。

【００５９】傾き角(θ)はホモジニアス配向させたセル
に，臨界電場以上の十分高い電場を印加し，らせん構造
を解消させ，さらに極性を反転させ，直交ニコル下にお
ける消光位の移動角（２θに相当）により求めた。

【００６０】誘電異方性（Δε，δε）は，ジョーンズ
らの方法を用いて測定した。（J.C.Jones and E.P.Rayn
es, Liq.Cryst., 11 (1992)p199）事前に容量を測定し
た垂直配向剤を塗布したセルと水平配向処理を施したセ
ルに，各組成物をそれぞれ注入し，LCRメーターを用い
て，25℃において1V，10kHzで各セルの容量を測定して
算出した。

【００６１】極小値のパルス幅における電圧（Emin）お
よび極小値のパルス幅（τmin）は配向処理を施した1.6
μmのセルに各組成物を注入し，τ−V曲線を作製し，そ
のグラフから求めた。ただし，パルスの間隔は，パルス
幅（τ）の100倍（100τ）とした（Ferroelectrics, 12
2 (1991) p63）。

【００６２】（参考例１）以下の組成のスメクチックC
液晶組成物（a）を作成した。

【表８】 上記組成物の相転移温度，および誘電異方性を示す。 Cr −16 Sc 75 SA 79 N 90 Iso Δε=−2.9 δε=＋4.5

【００６３】（参考例２）以下の組成のスメクチックC
液晶組成物（b）を作成した。

【表９】 上記組成物の相転移温度，および誘電異方性を示す。 Cr −0.3 Sc 56 SA 104 N 117 Iso Δε=＋0.5 δε=＋0.7

【００６４】（実施例１）参考例１および参考例２のス
メクチックC液晶組成物を混合して以下のスメクチックC
液晶組成物（I）を調製した。 組成物（a）90wt.% 組成物（b）10wt.% 上記組成物の相転移温度，および誘電異方性を示す。 Cr <r.t. Sc 76 SA 80 N 92 Iso Δε=−2.6 δε=＋3.9

【００６５】（実施例２）参考例１および参考例２のス
メクチックC液晶組成物を混合して以下のスメクチックC
液晶組成物（II）を調製した。 組成物（a）80wt.% 組成物（b）20wt.% 上記組成物の相転移温度，および誘電異方性を示す。 Cr <r.t. Sc 76 SA 81 N 94 Iso Δε=−2.4 δε=＋2.7

【００６６】（実施例３）参考例１および参考例２のス
メクチックC液晶組成物を混合して以下のスメクチックC
液晶組成物（III）を調製した。 組成物（a）70wt.% 組成物（b）30wt.% 上記組成物の相転移温度，および誘電異方性を示す。 Cr <r.t. Sc 78 SA 82 N 96 Iso Δε=−2.0 δε=＋2.5

【００６７】（実施例４）参考例１および参考例２のス
メクチックC液晶組成物を混合して以下のスメクチックC
液晶組成物（IV）を調製した。 組成物（a）60wt.% 組成物（b）40wt.% 上記組成物の相転移温度，および誘電異方性を示す。 Cr <r.t. Sc 78 SA 85 N 99 Iso Δε=−1.9 δε=＋2.0

【００６８】（実施例５）参考例１および参考例２のス
メクチックC液晶組成物を混合して以下のスメクチックC
液晶組成物（V）を調製した。 組成物（a）50wt.% 組成物（b）50wt.% 上記組成物の相転移温度，および誘電異方性を示す。 Cr <r.t. Sc 71 SA 86 N 99 Iso Δε=−1.4 δε=＋0.6

【００６９】（実施例６）参考例１および参考例２のス
メクチックC液晶組成物を混合して以下のスメクチックC
液晶組成物（VI）を調製した。 組成物（a）25wt.% 組成物（b）75wt.% 上記組成物の相転移温度，および誘電異方性を示す。 Cr <r.t. Sc 71 SA 95 N 108 Iso Δε=−0.6 δε=＋0.6

【００７０】図８に実施例１〜６のスメクチックＣ液晶
混合物（Ｉ）〜（ＶＩ）の２成分系混合相図を示す。

【００７１】（参考例３）下図に示す光学活性化合物混
合して光学活性組成物を調製した

【化６】

【００７２】（実施例７）実施例１のスメクチックC液
晶組成物（I）に参考例３の光学活性組成物を混合して
強誘電性液晶組成物を調製した。 組成物（I） 98.5wt.% 光学活性組成物 1.5 wt% 上記組成物の相転移温度，傾き角，極小値のパルス幅，
および極小値のパルス幅における電圧を示す。 Cr <r.t. Sc 75 SA 78 N 89 Iso θ= 28.5° τmin=16.7μsec Emin=36V

【００７３】（実施例８）実施例２のスメクチックC液
晶組成物（II）に参考例３の光学活性組成物を混合して
強誘電性液晶組成物を調製した。 組成物（II） 98.5wt.% 光学活性組成物 1.5 wt% 上記組成物の相転移温度，傾き角，極小値のパルス幅，
および極小値のパルス幅における電圧を示す。 Cr <r.t. Sc 75 SA 79 N 92 Iso θ= 27.1° τmin=12.3μsec Emin=46V

【００７４】（実施例９）実施例３のスメクチックC液
晶組成物（III）に参考例３の光学活性組成物を混合し
て強誘電性液晶組成物を調製した。 組成物（III） 98.5wt.% 光学活性組成物 1.5 wt% 上記組成物の相転移温度，傾き角，極小値のパルス幅，
および極小値のパルス幅における電圧を示す。 Cr <r.t. Sc 77 SA 81 N 94 Iso θ= 25.1° τmin=11.4μsec Emin=54V

【００７５】（実施例１０）実施例４のスメクチックC
液晶組成物（IV）に参考例３の光学活性組成物を混合し
て強誘電性液晶組成物を調製した。 組成物（IV） 98.5wt.% 光学活性組成物 1.5 wt% 上記組成物の相転移温度，傾き角，極小値のパルス幅，
および極小値のパルス幅における電圧を示す。 Cr <r.t. Sc 78 SA 83 N 97 Iso θ= 25.0° τmin=6.5μsec Emin=63V

【００７６】（実施例１１）実施例５のスメクチックC
液晶組成物（V）に参考例３の光学活性組成物を混合し
て強誘電性液晶組成物を調製した。 組成物（V） 98.5wt.% 光学活性組成物 1.5 wt% 上記組成物の相転移温度，傾き角，極小値のパルス幅，
および極小値のパルス幅における電圧を示す。 Cr <r.t. Sc 78 SA 86 N 99 Iso θ= 23.1° τmin、Emin=なし

【００７７】（実施例１２）実施例６のスメクチックC
液晶組成物（VI）に参考例３の光学活性組成物を混合し
て強誘電性液晶組成物を調製した。 組成物（VI） 98.5wt.% 光学活性組成物 1.5 wt% 上記組成物の相転移温度，傾き角，極小値のパルス幅，
および極小値のパルス幅における電圧を示す。 Cr <r.t. Sc 73 SA 94 N 108 Iso θ= 22.0° τmin、Emin=なし

【００７８】（比較例１）参考例１のスメクチックC液
晶組成物（a）に参考例３の光学活性組成物を混合して
強誘電性液晶組成物を調製した。 組成物（a） 98.5wt.% 光学活性組成物 1.5 wt.% 上記組成物の相転移温度，傾き角，極小値のパルス幅，
および極小値のパルス幅における電圧を示す。 Cr <r.t. Sc 73 SA 77 N 87 Iso θ= 28.8° τmin=20.1μsec Emin=31V

【００７９】（比較例２）参考例２のスメクチックC液
晶組成物（b）に参考例３の光学活性組成物を混合して
強誘電性液晶組成物を調製した。 組成物（b） 98.5wt.% 光学活性組成物 1.5 wt.% 上記組成物の相転移温度，傾き角，極小値のパルス幅，
および極小値のパルス幅における電圧を示す。 Cr <r.t. Sc 56 SA 102 N 115 Iso θ= 16.5° τmin、Emin=なし

【００８０】比較例１に示したように、組成物（ａ）の
みを用いて強誘電性液晶組成物を作成すると、Ｅminは
３１Ｖと小さいものの、τminが２０．１μｓｅｃであ
り十分に速いとはいえない。一方、比較例２では組成物
（ｂ）のみを用いて強誘電性液晶組成物を作成したが、
τ−Ｖmin特性を示さなかった。

【００８１】実施例７〜実施例１０のように組成物
（ｂ）の割合が全体量に対して５０％未満の場合は、組
成物（ｂ）の増加に応じてτminが小さくなってゆき、
実施例１０の場合に、τmin＝６．５μｓｅｃを示し
た。一方、実施例１１および実施例１２のように組成物
（ｂ）の量が全体量に対して５０％を越えると、τ−Ｖ
min特性を示さなくなることが分かる。このことから、
本発明におけるスメクチックＣ液晶組成物のうち、組成
物（ｂ）すなわち、化合物（ｃ）の割合は全体量に対し
て５０％未満が好ましいことが分かる。

【００８２】さらに、Δε、δεについては、実施例１
〜実施例６に示したように組成物（ｂ）の量にともなっ
て変化する。この場合、τ−Ｖmin特性を示すにはΔε
が負で大きな絶対値を持ち、かつδεがある程度大きな
値を持っていなければならない。先に述べたようにτ−
Ｖmin特性を示す組成物は、組成物（ｂ）の量が全体量
に対して５０％未満である場合で、実施例１〜４よりΔ
ε＜−１．５、δε＞０．５が必要であることが分か
る。

【００８３】

【発明の効果】以上の実施例からわかるように本発明に
より，高速応答かつ高コントラストの大容量強誘電性液
晶表示素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスメクチック液晶組成物を用いた強誘
電性液晶素子の構造および作製法を説明するための断面
図。

【図２】本発明の液晶素子を用いて大容量の強誘電性液
晶素子を作製する方法を模式的に示した図。

【図３】強誘電性液晶素子のＣ１配向とＣ２配向を説明
するための図。

【図４】強誘電性液晶素子の４つの配向状態の分子配向
をモデルを示す図。

【図５】強誘電性液晶材料のτ−Ｖ特性を用いて強誘電
性液晶素子を駆動する駆動波形（Ａ）を示す図。

【図６】強誘電性液晶材料のτ−Ｖ特性を用いて強誘電
性液晶素子を駆動する駆動波形（Ｂ）を示す図。

【図７】強誘電性液晶材料のτ−Ｖ特性を用いて強誘電
性液晶素子を駆動する駆動波形を示す図。

【図８】実施例１〜６のスメクチックＣ液晶混合物
（Ｉ）〜（ＶＩ）の２成分系混合相図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 境川 亮 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 竹田 均 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 伊藤 信行 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 向殿 充浩 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 【化１】 （ただし、R¹,R²は炭素数1-10のアルキル基、R³,R⁴は炭
   素数5-15のアルキル基、R⁵,R⁶は炭素数6-15のアルキル
   基またはアルコキシ基をしめす。nは1又は2を示す。）
   で表わされる化合物を、それぞれ少なくとも一種以上含
   有するスメクチックＣ液晶組成物。
2. 【請求項２】請求項1に記載の一般式(C)の含有量が、一
   般式(A)、一般式(B)および一般式(C)の合計量の50重量%
   未満であることを特徴とするスメクチックＣ液晶組成
   物。
3. 【請求項３】その相転移系列が、高温側から等方性液
   体、ネマチック相、スメクチックＡ相、スメクチックＣ
   相であることを特徴とする請求項１ないし２のいずれか
   に記載のスメクチックＣ液晶組成物。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載のスメクチ
   ックＣ液晶組成物に一種以上の光学活性化合物を添加す
   ることによって得られる強誘電性カイラルスメクチック
   Ｃ液晶組成物。
5. 【請求項５】光学活性化合物の混合割合がスメクチック
   Ｃ液晶組成物に対して２０重量％以下であることを特徴
   とする請求項４記載の強誘電性カイラルスメクチックＣ
   液晶組成物。
6. 【請求項６】誘電異方性Δεが負でその絶対値が1.5 以
   上でかつ二軸誘電異方性δεが0.5 以上であることを特
   徴とする請求項４または請求項５記載の強誘電性カイラ
   ルスメクチックＣ液晶組成物。
7. 【請求項７】自発分極が１０nC/cm²以下であることを特
   徴とする請求項４ないし６に記載の強誘電性カイラルス
   メクチックＣ液晶組成物。
8. 【請求項８】請求項４ないし７のいずれかに記載の強誘
   電性カイラルスメクチックＣ液晶組成物を用いたことを
   特徴とする液晶素子。
9. 【請求項９】電極を有する一対の絶縁基板と、該基板間
   に介在させた強誘電性液晶組成物と、前記電極に選択的
   に電圧を印加することによって液晶の光軸を切り換える
   駆動手段と、前記光軸の切り替えを光学的に識別する手
   段とを有する液晶表示素子であって、前記液晶組成物と
   して、請求項４ないし７のいずれかに記載の強誘電性カ
   イラルスメクチックＣ液晶組成物を用い、前記電極とし
   て複数の走査電極と複数の信号電極が互いに交差する方
   向に配列し、該走査電極と該信号電極が交差した領域の
   強誘電性液晶が、２つの安定状態を持った強誘電性液晶
   素子であって、該領域を画素とし、 ０＜Ｖ2＜Ｖ4 Ｖ2−Ｖ1＜Ｖ4−Ｖ3 なるＶ1，Ｖ2，Ｖ3，Ｖ4を用い、該画素が選択されたと
   き、その画素へ第一パルス電圧Ｖ1に引き続いて第二パ
   ルス電圧Ｖ2、または第一パルス電圧−Ｖ1に引き続いて
   第二パルス電圧−Ｖ2を印加することにより、該画素内
   のある部分を構成する強誘電性液晶分子を一方の安定状
   態、または他方の安定状態とし、その同じ画素へ第一パ
   ルス電圧Ｖ3に引き続いて第二パルス電圧Ｖ4、または第
   一パルス電圧−Ｖ3に引き続いて第二パルス電圧−Ｖ4を
   印加しても、その画素内の同じ部分を構成する強誘電性
   液晶分子の安定状態を維持するように画素を駆動するこ
   とを特徴とする請求項８記載の強誘電性液晶素子の駆動
   方法。
10. 【請求項１０】強誘電性液晶が２つの安定状態を持った
    強誘電性液晶素子であって、一方の安定状態から他方の
    安定状態へ書き換えるのに必要な単極性パルスのパルス
    幅−パルス電圧特性において、パルス幅の極小値を与え
    るパルス電圧が６５Ｖ以下であることを特徴とする請求
    項８記載の強誘電性液晶素子。
11. 【請求項１１】強誘電性液晶のスメクチック層構造の折
    れ曲がり方向と液晶／配向膜界面の液晶分子のプレティ
    ルトの方向が同一であることを特徴とする請求項８ない
    し９のいずれかに記載の強誘電性液晶表示素子。
12. 【請求項１２】液晶／配向膜の界面での液晶分子のプレ
    ティルト角が１０°以下であることを特徴とする請求項
    ８ないし１１のいずれかに記載の強誘電性液晶表示素
    子。